JP5897452B2 - 電力管理システム及び電力管理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力管理システム及び電力管理装置に関する。

近年、電力の有効活用のため、世界各国においてエネルギーマネジメントの取り組みが広がっている。その取り組みの一つとして、ＢＥＭＳ（Building and Energy Management System）がある。ＢＥＭＳとは、ビルの機器・設備等の電力管理によってエネルギー消費量の削減を図るためのシステムである。例えば、デマンドレスポンスで電力の需給調整を行う技術等を用いて、ビルの電力や電力量の削減を可能としている。

また、鉄道分野では、鉄道における電力の有効活用を目的として、列車の回生電力をリユースする取り組みも進められている。回生電力は、他の力行列車の動力として用いることが普通であるが、力行列車が存在しない場合には回生失効による電力損失が発生する。

特開２００９−６７２０６号公報

ところで、列車の回生電力を蓄電装置に蓄電する場合、回生電力は、一度に発生する電力量が大きく、断片的に発生する。このため、限られた容量の蓄電装置では、計画的に充放電を行わないと、回生電力を効率的に利用することができなくなる。

蓄電装置の満充電時における電池容量に対しての充電残量の比率のことを、ＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）という。蓄電装置の種類によって、蓄電装置の性能劣化を防ぐためのＳＯＣの適切な範囲があり、蓄電装置の充放電制御は、その適切なＳＯＣの範囲で行われている。なお、以後の説明では、蓄電装置の適切なＳＯＣの範囲をＳＯＣ幅と呼ぶこととする。

上記に述べたように、従来技術では、蓄電装置における計画的な充放電は、ＳＯＣ幅内で行われていた。しかしながら、一時的にＳＯＣ幅を超えることは蓄電装置の性能劣化に大きな影響はない。そのため、従来技術では回生電力をより効率的に利用することができない場合があった。

上述した課題を解決するために、実施形態の電力管理システムは、地上設備に電力を供給するための電力線と列車に電力を供給するためのき電線に対して電力を供給する蓄電装置と、前記蓄電装置と前記電力線との間に設けられた第１の開閉器と、前記蓄電装置と前記き電線との間に設けられた第２の開閉器と、前記第１の開閉器と第２の開閉器の開閉制御を行う電力管理装置を有し、この電力管理装置は、列車の運行ダイヤを利用し、所定の時間幅ごとに列車間の回生電力の融通があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて前記第１の開閉器と前記第２の開閉器に対する開閉制御計画を作成する計画作成手段と、前記計画作成手段によって作成された開閉制御計画と前記蓄電装置の充電状態に基づき、前記蓄電装置の充電状態が所定の充電範囲に収まるように前記第１の開閉器と前記第２の開閉器の開閉を制御するとともに、前記列車の運行ダイヤに基づいて前記蓄電装置に蓄電されるとして予測した回生電力量に応じて前記所定の充電範囲を変更する制御手段と、を備える。
また、実施形態の電力管理装置は、蓄電装置に蓄えられた電力を、電力線を介した地上設備への供給およびき電線を介した列車への供給を制御する電力管理装置であって、前記蓄電装置と前記電力線との間に設けられた第１の開閉器および前記蓄電装置と前記き電線との間に設けられた第２の開閉器の開閉を制御する制御手段と、列車の運行ダイヤを利用し、所定の時間幅ごとに列車間の回生電力の融通があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて前記第１の開閉器と前記第２の開閉器に対する開閉制御計画を作成する計画作成手段とを備え、前記制御手段は、前記計画作成手段によって作成された開閉制御計画と前記蓄電装置の充電状態に基づき、前記蓄電装置の充電状態が所定の充電範囲に収まるように前記第１の開閉器と前記第２の開閉器の開閉を制御するとともに、前記列車の運行ダイヤに基づいて前記蓄電装置に蓄電されるとして予測した回生電力量に応じて前記所定の充電範囲を変更する。

図１は、第１の実施形態にかかる電力管理装置を利用する駅システムと電気鉄道システムの概略構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態にかかる電力管理装置と、関連機器と、やりとりされるデータ及び電力の流れを示したブロック図である。 図３−１は、データベースのデータ構造を例示した図である。 図３−２は、データベースのデータ構造を例示した図である。 図４は、第１の実施形態にかかる電力管理装置の構成を示すブロック図である。 図５は、第１の実施形態にかかる計画作成部の動作を例示するフローチャートである。 図６は、第１の実施形態にかかる決定・指令部の動作を例示するフローチャートである。 図７は、第１の実施形態にかかる決定・指令部の動作を例示するフローチャートである。 図８は、第２の実施形態にかかる電力管理装置と、関連機器と、やりとりされるデータ及び電力の流れを示したブロック図である。 図９は、データベースのデータ構造を例示した図である。 図１０は、第２の実施形態にかかる電力管理装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、第２の実施形態にかかる決定・指令部の動作を例示するフローチャートである。

（概要）
以下に説明する実施形態の電力管理装置は、駅に設置することを想定した蓄電装置に、列車間で融通されなかった回生電力を蓄電し、そのエネルギーを有効活用するものである。以下の実施形態ではその構成として、第１開閉器、第２開閉器の切替計画を作成する手段（計画作成部）、第１開閉器、第２開閉器の切り替えを決定し、第１開閉器、第２開閉器の切り替えを指令する手段（決定・指令部）、および第１開閉器、第２開閉器の切り替え結果を保存する手段（保存部）を備えた電力管理装置を提案する。本明細書において、放電とは、蓄電装置からき電線や電力線へ電力供給することを言う。

以下、添付図面を参照して実施形態にかかる電力管理装置を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
はじめに、第１の実施形態の電力管理装置を利用する駅システムと鉄道システムについて、詳細に説明する。図１は、第１の実施形態にかかる電力管理装置を利用する駅システムと鉄道システムの概略構成を示す図である。

図１に示すように、鉄道システム内の列車１０２は、き電線１１４から得る電気を動力源として動く。き電線１１４へは変電所（図示しない）から電気を供給している。駅にはエレベーター、エスカレータ、照明等の駅設備１０９が設置されている。駅設備１０９は、電力線１０８から供給される電気を動力源として動く。電力線１０８には、変電所の電力と、ＰＣＳ１０３（PCS:Power Conditioning System）を介した蓄電装置１０４の電力とが送られる。

蓄電装置１０４は、駅に設置されることを想定している。このように蓄電装置１０４を駅に設置するのは、例えば、変電所に蓄電装置１０４を設置すると、変電所は一般的に駅から離れた位置にあるため、蓄電および放電する際に、送電ロスが発生するからである。また、蓄電装置１０４には、電気鉄道システム内の列車１０２の列車間融通が無かった回生電力を蓄電する。列車１０２の回生電力は、チョッパ１０５で電圧が調整された後、蓄電装置１０４に蓄電される。また蓄電装置１０４からは、電気鉄道システム内の力行する列車１０２や駅設備１０９に対して電力が放電される。電気鉄道システム内の力行する列車１０２へは、チョッパ１０５で電圧を調整して、き電線１１４へ電力を流し、駅設備１０９へは、ＰＣＳ１０３で直流・交流を変換して電力線１０８へ流す。

蓄電装置１０４とＰＣＳ１０３の間、蓄電装置１０４とチョッパ１０５の間には第１開閉器１０６、第２開閉器１０７を設置する。このように第１開閉器１０６、第２開閉器１０７を設置するのは、チョッパ１０５の細かい制御が不要になるからである。ただしアークが発生するため、第１開閉器１０６と第２開閉器１０７はどちらか一方のみ閉じることができるとする。またどちらの開閉器を閉じる場合には、必ずもう一方の開閉器が開いていることを確認してから閉じることとする。

電力管理装置１０１は、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の開閉を切り替える切替計画を作成し、ＳＯＣ幅を単位時間ごとに変更しつつ第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切り替えを決定して指令し、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切り替え結果を保存する。また、電力管理装置１０１は、電気鉄道システム内の列車１０２の回生電力を蓄電装置１０４に蓄電し、電力線１０８とき電線１１４へ放電するため、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切り替えを制御する。

図２は、第１の実施形態にかかる電力管理装置１０１と、関連機器と、やりとりされるデータ及び電力の流れを示したブロック図である。

電力管理装置１０１は、ストレージデバイスなどのデータベース１２１に記録された情報を参照可能である。また、電力管理装置１０１は、運転曲線や運行ダイヤ等の列車情報を運行管理装置（図示しない）等の外部から取得することが可能である。また、蓄電装置１０４の蓄電残量等の蓄電装置情報も蓄電装置１０４に設けられたセンサ（図示しない）等より取得する。電力管理装置１０１は、データベース１２１に記録された情報や列車情報を取得することで、蓄電装置に蓄電される回生電力量の予測ができ、蓄電装置情報を得ることで、電池残量を考慮した充放電が可能となる。

図３−１、３−２は、データベース１２１のデータ構造を例示した図である。図３−１に示すように、データベース１２１は、単位時間（図示例では１時間）ごとの「開閉器切替計画」、「開閉器切替指令」、「開始時の蓄電装置残量」、「蓄電装置へ貯蓄された回生電力量」、「係数α」、「蓄電装置から放電された電力量」を記録する。ここで、「開閉器切替計画」は、計画作成部１３１が作成した第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画である。「開閉器切替指令」は、「開閉器切替計画」に基づいた決定・指令部１３２の切替指令である。「開始時の蓄電装置残量」は、単位時間における開始時の蓄電残量である。「係数α」は、１００％の回生電力が駅に入る場合に実際に蓄電装置１０４に貯蓄される電力量を示す、０から１までの範囲の係数である。「蓄電装置から放電された電力量」は、単位時間において蓄電装置１０４から放電された電力量である。

また、図３−２に示すように、データベース１２１は、「時刻」、「方面」、「形式称号」、「主電動機」、「主電動機数／１編成」、「理想回生電力量／１編成」などの、取得した列車情報に基づいた運行ダイヤ、運行ダイヤ上の列車の特性を示す情報を記録する。

次に、第１の実施形態の電力管理装置１０１の構成について説明する。図４は、第１の実施形態にかかる電力管理装置１０１の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、電力管理装置１０１は、その主要部として、計画作成部１３１と、決定・指令部１３２と、保存部１３３とを備える。ここで、計画作成部１３１、決定・指令部１３２、保存部１３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶されたプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）に展開して順次実行することで実現される機能部である（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭについては図示しない）。

電力管理装置１０１の計画作成部１３１は、その機能（または、実行する処理）として列車１０２の回生電力量の予測の処理を行い、開閉器切り替えにかかる切替計画を作成する。そのため計画作成部１３１は、外部から列車情報を取得する。

計画作成部１３１による回生電力量の予測の処理は、取得した列車情報を用いて行う。列車情報として、例えば、ダイヤ作成装置（図示しない）内の運行ダイヤとダイヤ作成装置内の形式称号データを取得する。その他、回生電力量の予測のために、形式称号毎の、駅で停車する際に発生する１編成あたりの回生電力量の値を、予め放電計画作成部に備えておく（データベース１２１に備えるようにしてもよい）。

ダイヤ作成装置内の運行ダイヤを電力管理装置１０１に取り入れることによって、回生電力の列車間融通の有無を判断する（１３４）。また回生電力の列車間融通が無く回生電力が蓄電装置１０４に蓄電されることになる列車１０２について、運行ダイヤとダイヤ作成装置内の形式称号データを連携させることにより、ブレーキをかける列車の形式称号がわかる。そして、このブレーキをかける列車の形式称号と形式称号毎の１編成あたりの回生電力量の値とを照らし合わせることによって、その列車から発生する回生電力量が予測可能となる。

その他の回生電力の予測方法としては、電力管理装置１０１がＡＴＣ（Automatic Train Control）やその他の地上装置から得られる列車通過情報からブレーキパターンを取得し（車上装置から直接ブレーキパターンを得るようにしてもよい）、予め電力管理装置１０１に備えておいた列車特性の内の回生ブレーキ力を用いて、回生電力量を算出する方法も考えられる。具体的には、速度［ｍ／ｓ］×回生ブレーキ力［ｋＮ／ＭＭ］でモータ一つあたりの回生電力［ｋＷ／ＭＭ］を求め、全モータについてそれらを積算して、該当列車の回生電力量［ｋＷｈ／ＭＭ］を算出する。

以上に述べた方法により、回生電力量の予測を行なうが、現実的には回生電力がわずかに隣の駅へ流れてしまう場合がある。そのため回生電力が１００％その駅へ入る場合の電力量にデータベース１２１の係数αをかけた値を蓄電装置１０４に貯蓄される電力量とする。ただし係数αは０から１の範囲である。また係数αは経験値を用いることとし、例えばあらかじめ備えておいた、形式称号毎の、駅で停車する際に発生する１編成あたりの回生電力量の値を単位時間内分和算したものと、データベース１２１に保存された蓄電装置１０４に貯蓄された電力量とを比較し、求めるものとする。

また別法として、データベースを用いて過去の同ダイヤでの同形式称号の列車を検索し、その列車が発生させた回生電力量を引用して回生電力量を予測する方法もある。

まず計画作成部１３１では、単位時間（例えば６０分）ごとの第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を作成する。第１開閉器１０６、第２開閉器１０７は、任意の単位時間ごとに切り替えるとし、前日もしくは深夜、早朝に切替計画（開閉器切替計画）を作成する（１３５）。なお、単位時間は、一時的にＳＯＣ幅を超えても蓄電装置１０４の性能劣化に大きな影響が生じない程度の時間で、任意に設定されるものとする。本実施形態では、単位時間は１時間に設定されている。

図５は、第１の実施形態にかかる計画作成部１３１の動作を例示するフローチャートである。図５に示すように、計画作成部１３１では、まず任意の単位時間後までの列車間の回生電力の融通の有無を判断する（Ｓ１）。具体的には、回生電力の予測を上記の方法で行い、予め蓄電装置に入ると予測される電力量に関する閾値（例えば１０ｋＷｈ）を定めておく。その閾値より単位時間内に蓄電装置１０４に入ってくる電力量が大きければ、列車間の回生電力の融通がないと見なし、またその閾値より単位時間内に蓄電装置に入ってくる電力量が小さければ、列車間の回生電力の融通があると見なす。

任意の単位時間後までの回生電力の列車間融通の有無を判断すると、列車間融通が有ると判断した場合には、その単位時間は第１開閉器１０６を閉じ、蓄電装置１０４の電力を電力線１０８側で使うこととする（Ｓ２）。また列車間融通が無いと判断した場合には、その単位時間は第２開閉器１０７を閉じ、蓄電装置１０４の電力をき電線１１４側で用いる（Ｓ３）。蓄電装置１０４をき電線１１４側で用いる場合、蓄電装置１０４への回生電力の貯蓄や蓄電装置１０４からの列車１０２の力行用の電力放電を行なう。

計画作成部１３１では、任意の単位時間の第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を立てると、次の任意の単位時間の第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を立てる。計画対象日の前日や当日早朝までには、対象日一日の計画を立て終えることとするが、急に利用する列車の性能の変更等、その計画が実施される前に分かった場合には、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を再度立てることとする。

図４に戻り、決定・指令部１３２では、蓄電装置情報を取得する。ここでの蓄電装置情報とは電池残量（蓄電残量）のことである。次いで、決定・指令部１３２では、下記のような動作によって開閉器切替制御を行なう（１３６）。

図６、７は、第１の実施形態にかかる決定・指令部１３２の動作を例示するフローチャートである。具体的には、図６は、現在の単位時間において第１開閉器１０６が閉じている状態であるときの動作を例示するフローチャートであり、図７は、現在の単位時間において第２開閉器１０７が閉じている状態であるときの動作を例示するフローチャートである。

まず、現在の単位時間において第１開閉器１０６が閉じている状態であるときの動作を説明する。図６に示すように、第１開閉器１０６が閉じている状態である場合、決定・指令部１３２は、計画作成部１３１で作成された切替計画を参照し、次の単位時間の計画（切替計画）で第１開閉器１０６を閉じるか否かを判定する（Ｓ１１）。

次の単位時間の計画が「第１開閉器１０６を閉じる」の場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、蓄電装置１０４の蓄電残量が現在のＳＯＣ幅の下限を下回るか否かを判定する（Ｓ１２）。現在ＳＯＣ幅の下限を下回るとき（Ｓ１２：ＹＥＳ）、決定・指令部１３２は、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の両方開ける。そして、回生電力が蓄電装置１０４に入ってくるタイミングで第２開閉器１０７を閉じる（Ｓ１３）。また、現在ＳＯＣ幅の下限を下回っていないとき（Ｓ１２：ＮＯ）、決定・指令部１３２は計画（切替計画）通り指令する（Ｓ１４）。

次の単位時間の計画が「第２開閉器１０７を閉じる」の場合（Ｓ１１：ＮＯ）、次の単位時間の蓄電装置１０４へ入ってくる回生電力量と蓄電装置１０４から列車１０２の力行へ放電する電力量とを比較して、（次の単位時間の充電量）＞（次の単位時間の放電量）であるか否かを判定する（Ｓ１５）。

（次の単位時間の充電量）＞（次の単位時間の放電量）の場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、決定・指令部１３２は、今の単位時間のみ、（次の単位時間の充電量）―（次の単位時間の放電量）の分だけＳＯＣ幅の下限を下げる（Ｓ１６）。このように、次の単位時間で充電されると見込まれる電力量分、今の単位時間でＳＯＣ幅を下げ、蓄電装置１０４の蓄電残量を一時的に下げられるようにしておくことで、次の単位時間での回生電力をより確実に蓄電装置１０４に貯蓄することができ、一時的にＳＯＣ幅を超える分の回生電力を効率的に利用できる。

（次の単位時間の充電量）＜（次の単位時間の放電量）の場合（Ｓ１５：ＮＯ）、決定・指令部１３２は、ＳＯＣ幅の変更はしない。（次の単位時間の充電量と次の単位時間の放電量が同じ場合も含む。）

上記の処理を行なった上で、決定・指令部１３２は、Ｓ１２へ処理を進める。そして、現在ＳＯＣ幅の下限を下回るときには、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の両方開ける。そして、回生電力が蓄電装置１０４に入ってくるタイミングで第２開閉器１０７を閉じる（Ｓ１３）。また現在ＳＯＣ幅の下限を下回っていないときには、計画通り指令する（Ｓ１４）。上述したＳ１３、Ｓ１４の後、列車等の営業終了の有無を判定し（Ｓ１７）、営業終了までＳ１１〜Ｓ１４の処理を継続する。

次に、現在の単位時間において第２開閉器１０７が閉じている状態であるときの動作を説明する。図７に示すように、第２開閉器１０７が閉じている状態である場合、決定・指令部１３２は、計画作成部１３１で作成された切替計画を参照し、次の単位時間の計画（切替計画）で第１開閉器１０６を閉じるか否かを判定する（Ｓ２１）。

次の単位時間の計画が「第１開閉器１０６を閉じる」の場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、蓄電装置１０４の蓄電残量が現在のＳＯＣ幅の上限を上回るか否かを判定する（Ｓ２２）。現在のＳＯＣ幅が上限を上回る場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、決定・指令部１３２は、第１開閉器１０６を閉じて、ある程度電池残量が減ったところで再び第２開閉器１０７を閉じる（Ｓ２６）。この閾値は利用者が任意に設定するものとする。

現在のＳＯＣ幅が上限を上回らない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、決定・指令部１３２は、蓄電装置１０４の蓄電残量が現在のＳＯＣ幅の下限を下回るか否かを判定する（Ｓ２３）。現在ＳＯＣ幅の下限を下回るとき（Ｓ２３：ＹＥＳ）、決定・指令部１３２は、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７を両方開ける。そして、回生電力が蓄電装置１０４に入ってくるタイミングで第２開閉器１０７を閉じる（Ｓ２４）。また、現在ＳＯＣ幅の下限を下回っていないとき（Ｓ２３：ＮＯ）、決定・指令部１３２は計画（切替計画）通り指令する（Ｓ２５）。

次の単位時間の計画が「第２開閉器１０７を閉じる」の場合（Ｓ２１：ＮＯ）、次の単位時間の蓄電装置１０４へ入ってくる回生電力量と蓄電装置１０４から列車１０２の力行へ放電する電力量を比較して、（次の単位時間の充電量）＞（次の単位時間の放電量）であるか否かを判定する（Ｓ２７）。

（次の単位時間の充電量）＞（次の単位時間の放電量）の場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、決定・指令部１３２は、今の単位時間のみ、（次の単位時間の充電量）―（次の単位時間の放電量）の分だけＳＯＣ幅の下限を下げる（Ｓ２８）。このように、次の単位時間で充電されると見込まれる電力量分、今の単位時間でＳＯＣ幅を下げ、蓄電装置１０４の蓄電残量を一時的に下げられるようにしておくことで、次の単位時間での回生電力をより確実に蓄電装置１０４に貯蓄することができ、一時的にＳＯＣ幅を超える分の回生電力を効率的に利用できる。

（次の単位時間の充電量）＜（次の単位時間の放電量）の場合（Ｓ２７：ＮＯ）、今の単位時間のみ、（次の単位時間の放電量）―（次の単位時間の充電量）の分だけＳＯＣ幅の上限を上げる（次の単位時間の充電量と次の単位時間の放電量が同じ場合も含む）（Ｓ２９）。このように、次の単位時間で放電されると見込まれる電力量分、今の単位時間でＳＯＣ幅を上げ、蓄電装置１０４の蓄電残量を一時的に上げられるようにしておくことで、次の単位時間で放電されると見込まれる電力量を蓄電装置１０４に貯蓄することができ、一時的にＳＯＣ幅を超える分の回生電力を効率的に利用できる。

上記の処理を行なった上で、決定・指令部１３２は、Ｓ２２へ処理を進める。そして、現在のＳＯＣ幅が上限を上回る場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）には、第１開閉器１０６を閉じて、ある程度電池残量が減ったところで再び第２開閉器１０７を閉じる（Ｓ２６）。現在のＳＯＣ幅が上限を上回らず（Ｓ２２：ＮＯ）、現在ＳＯＣ幅の下限を下回るとき（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の両方を開ける。そして、回生電力が蓄電装置１０４に入ってくるタイミングで第２開閉器１０７を閉じる（Ｓ２４）。また現在ＳＯＣ幅の下限を下回っていないとき（Ｓ２３：ＮＯ）には、計画通り指令する（Ｓ２５）。上述したＳ２４〜Ｓ２６の後、列車等の営業終了の有無を判定し（Ｓ３０）、営業終了までＳ２１〜Ｓ２６の処理を継続する。

図４に戻り、電力管理装置１０１の機能構成の続きを説明する。電力管理装置１０１の保存部１３３では、一日の実績（制御結果）を単位時間ごとにデータベース１２１等に保存する（１３７）。保存する内容は計画作成部１３１で作成された切替計画と、決定・指令部１３２が第１開閉器１０６、第２開閉器１０７を制御した内容、すなわち、決定・指令部１３２からの切替指令と、蓄電装置１０４から得られる単位時間開始時の蓄電残量と、蓄電装置１０４へ蓄積された回生電力量と、蓄電装置１０４から放電された電力量とを保存する。また、保存部１３３は、あらかじめ保存しておいた形式種別ごとの回生電力量データと蓄電装置１０４へ蓄積された回生電力量とを比較して求めた係数αも保存する。

また、保存部１３３は、回生電力量を過去のデータから予測するために、駅に停車した列車の、到着時間、方面、形式称号とその主電動機、主電動機から得られる理想回生電力量をデータベース１２１へ保存する。このデータベース１２１に保存したデータは、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を立てる際、利用することが可能である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、単位時間ごとの駅設備１０９の負荷（消費電力量）を取得して、蓄電装置１０４から駅設備１０９へ放電する電力量を予測する。そして、予測した電力量を用いてＳＯＣ幅を単位時間ごとに変更している。なお、第１の実施形態と同一な構成については同一符号を付して説明を省略する。

図８は、第２の実施形態にかかる電力管理装置１０１ａと、関連機器と、やりとりされるデータ及び電力の流れを示したブロック図である。図８に示すように、電力管理装置１０１ａは、単位時間ごとの駅設備１０９の負荷についての情報が記録されたデータベース１２１ａを参照し、蓄電装置１０４から駅設備１０９へ放電する電力量を予測する。

図９は、データベース１２１ａのデータ構造を例示した図である。図９に示すように、データベース１２１ａは、単位時間（図示例では１時間）ごとの駅設備１０９の負荷（「駅設備１［ｋＷｈ］」、「駅設備２［ｋＷｈ］」…）を記録する。電力管理装置１０１ａは、データベース１２１ａを参照することで、単位時間ごとに蓄電装置１０４から駅設備１０９へ放電する電力量を予測できる。

図１０は、第２の実施形態にかかる電力管理装置１０１ａの構成を示すブロック図である。図１０に示すように、計画作成部１３１ａは、データベース１２１ａを参照することで、単位時間ごとの駅設備１０９の負荷予測を行う（１３８）。そして、計画作成部１３１ａは、駅設備１０９の負荷予測をもとに第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を作成する（１３５ａ）。

保存部１３３ａは、一日の実績（制御結果）を単位時間ごとにデータベース１２１等に保存する際に、その単位時間で駅設備１０９で実際に消費された電力量を示す駅負荷情報を取得し、制御結果と合わせてデータベース１２１に保存する（１３７ａ）。このデータベース１２１ａに保存したデータは、第１開閉器１０６、第２開閉器１０７の切替計画を立てる際、利用することが可能である。

次に、第２の実施形態における決定・指令部１３２の動作について説明する。図１１は、第２の実施形態にかかる決定・指令部１３２の動作を例示するフローチャートである。より具体的には、図１１は、現在の単位時間において第２開閉器１０７が閉じている状態であるときの動作を例示するフローチャートである。

図１１に示すように、第２の実施形態では、次の単位時間の計画が「第１開閉器１０６を閉じる」の場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）において、今の単位時間の中で次の単位時間の駅設備１０９の負荷予測分（放電量分）、ＳＯＣ幅の上限を上げる（Ｓ２１ａ）点が、第１の実施形態とは異なる。このように、次の単位時間において駅設備１０９で放電されると見込まれる電力量分、今の単位時間でＳＯＣ幅を上げ、蓄電装置１０４の蓄電残量を一時的に上げられるようにしておくことで、次の単位時間において駅設備１０９で放電されると見込まれる電力量を蓄電装置１０４に貯蓄することができ、一時的にＳＯＣ幅を超える分の回生電力を効率的に利用できる。

なお、本実施形態の電力管理装置１０１、１０１ａで実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の電力管理装置１０１、１０１ａで実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の電力管理装置１０１、１０１ａで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の電力管理装置１０１、１０１ａで実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の電力管理装置１０１、１０１ａで実行されるプログラムは、上述した機能構成を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１０１、１０１ａ…電力管理装置、１０２…列車、１０３…ＰＣＳ、１０４…蓄電装置、１０５…チョッパ、１０６…第１開閉器、１０７…第２開閉器、１０８…電力線、１０９…駅設備、１１４…き電線、１２１、１２１ａ…データベース、１３１、１３１ａ…計画作成部、１３２…決定・指令部、１３３、１３３ａ…保存部

Claims (14)

1. 地上設備に電力を供給するための電力線と列車に電力を供給するためのき電線に対して電力を供給する蓄電装置と、
   前記蓄電装置と前記電力線との間に設けられた第１の開閉器と、
   前記蓄電装置と前記き電線との間に設けられた第２の開閉器と、
   前記第１の開閉器と第２の開閉器の開閉制御を行う電力管理装置を有し、
   この電力管理装置は、
   列車の運行ダイヤを利用し、所定の時間幅ごとに列車間の回生電力の融通があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて前記第１の開閉器と前記第２の開閉器に対する開閉制御計画を作成する計画作成手段と、
   前記計画作成手段によって作成された開閉制御計画と前記蓄電装置の充電状態に基づき、前記蓄電装置の充電状態が所定の充電範囲に収まるように前記第１の開閉器と前記第２の開閉器の開閉を制御するとともに、前記列車の運行ダイヤに基づいて前記蓄電装置に蓄電されるとして予測した回生電力量に応じて前記所定の充電範囲を変更する制御手段と
   を備えることを特徴とする電力管理システム。
2. 前記計画作成手段は、前記所定の時間幅ごとの回生電力の融通があると判定した場合、前記第１の開閉器を閉じる開閉制御計画を作成する、
   請求項１に記載の電力管理システム。
3. 前記計画作成手段は、前記所定の時間幅ごとの回生電力の融通がないと判定した場合、前記第２の開閉器を閉じる開閉制御計画を作成する、
   請求項１又は２に記載の電力管理システム。
4. 前記制御手段は、次の所定の時間幅の開閉制御計画で前記第２の開閉器を閉じる場合に、前記次の所定の時間幅に予測される前記回生電力量に基づいて、当該次の所定の時間幅における前記蓄電装置の充電量が放電量を上回ると予測される場合、現在の所定の時間幅の間は前記上回ると予測される充電量だけ前記所定の充電範囲の下限値を下げる、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力管理システム。
5. 前記制御手段は、次の所定の時間幅の開閉制御計画で前記第２の開閉器を閉じる場合に、前記次の所定の時間幅に予測される前記回生電力量に基づいて、当該次の所定時間幅における前記蓄電装置の放電量が充電量を上回ると予測される場合、現在の所定の時間幅の間は上回ると予測される放電量だけ前記所定の充電範囲の上限値を上げる、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力管理システム。
6. 前記制御手段は、次の所定の時間幅の開閉制御計画で前記第１の開閉器を閉じる場合、前記次の所定の時間幅に予測される前記電力線の負荷を示す負荷情報に基づいて、現在の所定の時間幅の間は前記電力線での放電量に応じた量だけ、前記所定の充電範囲の上限値を上げる、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力管理システム。
7. 前記電力管理装置は、前記所定の時間幅ごとに、前記作成された開閉制御計画と、前記制御手段が前記第１の開閉器、及び前記第２の開閉器を制御した内容と、前記蓄電装置へ蓄電された回生電力量と、前記蓄電装置から放電された電力量とを記録する記録手段とを更に備える、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力管理システム。
8. 蓄電装置に蓄えられた電力を、電力線を介した地上設備への供給およびき電線を介した列車への供給を制御する電力管理装置であって、
   前記蓄電装置と前記電力線との間に設けられた第１の開閉器および前記蓄電装置と前記き電線との間に設けられた第２の開閉器の開閉を制御する制御手段と、
   列車の運行ダイヤを利用し、所定の時間幅ごとに列車間の回生電力の融通があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて前記第１の開閉器と前記第２の開閉器に対する開閉制御計画を作成する計画作成手段とを備え、
   前記制御手段は、前記計画作成手段によって作成された開閉制御計画と前記蓄電装置の充電状態に基づき、前記蓄電装置の充電状態が所定の充電範囲に収まるように前記第１の開閉器と前記第２の開閉器の開閉を制御するとともに、前記列車の運行ダイヤに基づいて前記蓄電装置に蓄電されるとして予測した回生電力量に応じて前記所定の充電範囲を変更する
   ことを特徴とする電力管理装置。
9. 前記計画作成手段は、前記所定の時間幅ごとの回生電力の融通があると判定した場合、前記第１の開閉器を閉じる開閉制御計画を作成する、
   請求項８に記載の電力管理装置。
10. 前記計画作成手段は、前記所定の時間幅ごとの回生電力の融通がないと判定した場合、前記第２の開閉器を閉じる開閉制御計画を作成する、
    請求項８又は９に記載の電力管理装置。
11. 前記制御手段は、次の所定の時間幅の開閉制御計画で前記第２の開閉器を閉じる場合に、前記次の所定の時間幅に予測される前記回生電力量に基づいて、当該次の所定の時間幅における前記蓄電装置の充電量が放電量を上回ると予測される場合、現在の所定の時間幅の間は前記上回ると予測される充電量だけ前記所定の充電範囲の下限値を下げる、
    請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の電力管理装置。
12. 前記制御手段は、次の所定の時間幅の開閉制御計画で前記第２の開閉器を閉じる場合に、前記次の所定の時間幅に予測される前記回生電力量に基づいて、当該次の所定時間幅における前記蓄電装置の放電量が充電量を上回ると予測される場合、現在の所定の時間幅の間は上回ると予測される放電量だけ前記所定の充電範囲の上限値を上げる、
    請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の電力管理装置。
13. 前記制御手段は、次の所定の時間幅の開閉制御計画で前記第１の開閉器を閉じる場合、前記次の所定の時間幅に予測される前記電力線の負荷を示す負荷情報に基づいて、現在の所定の時間幅の間は前記電力線での放電量に応じた量だけ、前記所定の充電範囲の上限値を上げる、
    請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の電力管理装置。
14. 前記電力管理装置は、前記所定の時間幅ごとに、前記作成された開閉制御計画と、前記制御手段が前記第１の開閉器、及び前記第２の開閉器を制御した内容と、前記蓄電装置へ蓄電された回生電力量と、前記蓄電装置から放電された電力量とを記録する記録手段とを更に備える、
    請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の電力管理装置。

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