JP5902593B2 - エネルギー管理システム、制御装置、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、種類の異なる複数の分散電源を備える需要家におけるエネルギー管理システム、制御装置、及び制御方法に関する。

従来、太陽電池装置、燃料電池装置、及び蓄電池装置などの分散電源が知られている（例えば、特許文献１）。

太陽電池装置は、太陽光を利用して発電を行う装置である。燃料電池装置は、ガス等の燃料を利用して発電を行う装置である。蓄電池装置は、電力を蓄積する装置である。太陽電池装置は、例えば、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）法によって制御される。燃料電池装置及び蓄電池装置は、負荷の消費電力に追従するように制御される（負荷追従制御）。具体的には、負荷追従制御では、負荷よりも系統側に設けられる電流センサによって検出された電流値が目標電流値（例えば、“０”）となるように、分散電源の出力が制御される。

特開２００２−１５２９７６号公報

ところで、単位時間当りにおいて変化可能な出力電力量（以下、応答速度）は、複数の分散電源の間で異なる。従って、複数の分散電源を需要家が備える場合に、複数の分散電源のうち、応答速度が速い分散電源のみが動作してしまうことが考えられる。

具体的には、応答速度が速い第１分散電源及び応答速度が遅い第２分散電源が設けられている場合に、負荷の消費電力が急激に減少した後に負荷の消費電力が増大するケースについて考える。このようなケースでは、負荷の消費電力が急激に減少する期間においては、第１分散電源の出力電力が減少するが、第１分散電源の出力電力の減少が負荷の消費電力の減少に追いつかないため、第２分散電源の出力電力も減少する。一方で、負荷の消費電力が増大する期間においては、第１分散電源の出力電力が増大して、第１分散電源の出力電力の増大が負荷の消費電力の増大に追いつくことが考えられる。従って、第２分散電源の出力電力は増大せずに維持されてしまう。

なお、分散電源が電力を供給すべき負荷を複数の分散電源の間で異ならせることも考えられる。しかしながら、分電盤の規模が大きくなってしまい、このような構成は好ましくない。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、分電盤の規模の拡大を抑制しながら、複数の分散電源の出力を適切に制御することを可能とするエネルギー管理システム、制御装置、及び制御方法を提供することを目的とする。

第１の特徴に係るエネルギー管理システムは、応答速度が異なる複数の分散電源と、前記複数の分散電源を制御する制御装置とを備え、前記複数の分散電源の出力電力を負荷の消費電力に追従させるよう負荷追従制御を行う。エネルギー管理システムは、前記複数の分散電源のうち、少なくともいずれか一の分散電源の応答速度を、他の分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御する制御部を備える。

第１の特徴において、前記複数の分散電源のそれぞれには、優先度が定められており、前記制御部は、前記優先度の低い分散電源の前記応答速度が前記優先度の高い分散電源の前記応答速度よりも遅くなるように制御する。

第１の特徴において、前記優先度は、前記複数の分散電源のそれぞれが出力する単位電力量のコストに応じて定められる。

第１の特徴において、前記制御部は、前記複数の分散電源に対し、単位時間当りにおいて変化可能な最大出力電力量よりも小さくなるように、単位時間当りにおいて変化可能な出力電力量を小さくするよう指示することによって、前記少なくともいずれか一の分散電源が有する前記応答速度を制御する。

第１の特徴において、前記制御部は、前記複数の分散電源の前記負荷追従制御を行う周期を調整することによって、前記少なくともいずれか一の分散電源の応答速度を制御する。

第１の特徴において、前記複数の分散電源と負荷とを接続する電力線のうち前記複数の分散電源に共通する位置に電流センサが設けられている。前記複数の分散電源は、前記電流センサによって検出される電流値に基づいて、前記負荷追従制御を行う。

第１の特徴において、前記制御部は、前記電流センサによって検出される電流値を取得する周期を調整することによって、前記少なくともいずれかの分散電源が有する前記応答速度を制御する。

第１の特徴において、前記応答速度は、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を示す。

第２の特徴に係る制御装置は、応答速度が異なる複数の分散電源を、負荷の消費電力に追従させるよう負荷追従制御を行う。制御装置は、前記複数の分散電源のうち、少なくともいずれか一の分散電源の応答速度を、他の分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御する制御部を備える。

第３の特徴に係る制御方法は、応答速度が異なる複数の分散電源を制御する制御装置における制御方法である。制御方法は、前記複数の分散電源の出力電力を負荷の消費電力に追従させる負荷追従制御ステップと、前記複数の分散電源のうち、少なくともいずれか一の分散電源の応答速度を、他の分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御するステップと、を備える。

本発明によれば、分電盤の規模の拡大を抑制しながら、複数の分散電源の出力を適切に制御することを可能とするエネルギー管理システム、制御装置、及び制御方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係るエネルギー管理システムを示す図である。 図２は、実施形態に係る需要家を示す図である。 図３は、実施形態に係るＥＭＳを示すブロック図である。 図４（ａ）は、単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量を説明するための図である。図４（ｂ）は、負荷の消費電力の変化に対する蓄電池装置及び燃料電池装置のそれぞれの出力電力の推移の一例を示す図である。 図５（ａ）は、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を制限する一例を説明するための図である。図５（ｂ）は、蓄電池装置における単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を制限した場合において、負荷の消費電力の変化に対する蓄電池装置及び燃料電池装置のそれぞれの出力電力の推移の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。 図７（ａ）は、負荷追従制御を行う周期（制御周期）を説明するための図である。図７（ｂ）は、負荷追従制御を行う周期を調整する一例を説明するための図である。 図８は、実施形態の変更例に係る制御方法を示すフロー図である。

以下において、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係るエネルギー管理システムは、応答速度が異なる複数の分散電源と、前記複数の分散電源を制御する制御装置とを備え、前記複数の分散電源の出力電力を負荷の消費電力に追従させるよう負荷追従制御を行う。エネルギー管理システムは、前記複数の分散電源のうち、少なくともいずれか一の分散電源の応答速度を、他の分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御する制御部を備える。

このように、複数の分散電源のうち、少なくともいずれかの分散電源が有する応答速度を制御することにより、応答速度が速い分散電源のみが動作してしまうことを防止できるため、複数の分散電源の出力を適切に制御することができる。また、分散電源が電力を供給すべき負荷を複数の分散電源の間で異ならせる必要がないため、分電盤の規模の拡大を抑制することができる。従って、分電盤の規模の拡大を抑制しながら、複数の分散電源の出力を適切に制御することができる。

［実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、本実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、本実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。

図１に示すように、エネルギー管理システム１００は、需要家１０と、ＣＥＭＳ２０と、変電所３０と、スマートサーバ４０と、発電所５０とを有する。なお、需要家１０、ＣＥＭＳ２０、変電所３０及びスマートサーバ４０は、ネットワーク６０によって接続されている。

需要家１０は、例えば、発電装置及び蓄電装置を有する。発電装置は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。

需要家１０は、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよい。或いは、需要家１０は、コンビニエンスストア又はスーパーマーケットなどの店舗であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。

本実施形態では、複数の需要家１０によって、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂが構成されている。需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂは、例えば、地理的な地域によって分類される。

ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。なお、ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０を管理するため、ＣＥＭＳ（Ｃｌｕｓｔｅｒ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と称されることもある。具体的には、ＣＥＭＳ２０は、停電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を解列する。一方で、ＣＥＭＳ２０は、復電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を連系する。

本実施形態では、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂが設けられている。ＣＥＭＳ２０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。ＣＥＭＳ２０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。

変電所３０は、複数の需要家１０に対して、配電線３１を介して電力を供給する。具体的には、変電所３０は、発電所５０から供給を受ける電圧を降圧する。

本実施形態では、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂが設けられている。変電所３０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ａを介して電力を供給する。変電所３０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ｂを介して電力を供給する。

スマートサーバ４０は、複数のＣＥＭＳ２０（ここでは、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂ）を管理する。また、スマートサーバ４０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）を管理する。言い換えると、スマートサーバ４０は、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０を統括的に管理する。スマートサーバ４０は、例えば、需要家群１０Ａに供給すべき電力と需要家群１０Ｂに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。

発電所５０は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所５０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）に対して、送電線５１を介して電力を供給する。

ネットワーク６０は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク６０は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。

（需要家）
以下において、本実施形態に係る需要家について説明する。図２は、本実施形態に係る需要家１０の詳細を示す図である。

図２に示すように、需要家１０は、分電盤１１０と、負荷１２０と、蓄電池装置１４０と、燃料電池装置１５０と、貯湯装置１６０と、ＥＭＳ２００とを有する。本実施形態において、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０は、複数の分散電源に相当する。ＥＭＳ２００は、制御装置に相当する。

分電盤１１０は、配電線３１（系統）に接続されている。分電盤１１０は、電力線を介して、負荷１２０、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０に接続されている。

分電盤１１０は、電流計１８０及び電流計１８１を有する。本実施形態において、電流計１８０及び電流計１８１は、電流センサに相当する。

電流計１８０は、蓄電池装置１４０の負荷追従制御に用いられる。電流計１８０は、電力線上において、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０のそれぞれと電力線との接続点よりも上流（系統に近い側）に設けられる。

電流計１８１は、燃料電池装置１５０の負荷追従制御に用いられる。電流計１８１は、電力線上において、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０のそれぞれと電力線との接続点よりも上流（系統に近い側）に設けられる。

このように、電流計１８０及び電流計１８１は、電力線のうち蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０に共通する位置に設けられる。従って、電流計１８０及び電流計１８１のそれぞれが検出する電流値は等しい。

負荷１２０は、電力線を介して供給を受ける電力を消費する装置である。例えば、負荷１２０は、冷蔵庫、冷凍庫、照明、エアコンなどの装置を含む。

蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１と、ＰＣＳ１４２とを有する。蓄電池１４１は、電力を蓄積する装置である。ＰＣＳ１４２は、配電線３１（系統）から供給を受けるＡＣ電力をＤＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。また、ＰＣＳ１４２は、蓄電池１４１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。

蓄電池装置１４０は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１から出力する電力が負荷追従制御の目標電力となるように蓄電池１４１を制御する。言い換えると、蓄電池装置１４０は、電流計１８０によって検出される電流値とＰＣＳ１４２によって検出される電圧値とから算出される値が目標受電力となるように、蓄電池１４１から出力する電力を制御する。

燃料電池装置１５０は、燃料電池１５１と、ＰＣＳ１５２とを有する。燃料電池１５１は、発電装置の一例であり、燃料（ガス）を用いて電力を発電する装置である。燃料電池１５１は、例えばＳＯＦＣであってもよく、ＰＥＦＣであってもよい。ＰＣＳ１５２は、燃料電池１５１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

燃料電池装置１５０は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池装置１５０は、燃料電池１５１から出力する電力が負荷追従制御の目標電力となるように燃料電池１５１を制御する。言い換えると、燃料電池装置１５０は、電流計１８１によって検出される電流値とＰＣＳ１５２によって検出される電圧値とから算出される値が目標受電力となるように、燃料電池１５１から出力する電力を制御する。

蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０は、単位時間当りにおいて変化可能な出力電力量を示す応答速度（負荷追従速度）が異なる。本実施形態では、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０は、単位時間当りにおいて変化可能な最大出力電力量が異なる。詳細には、単位時間当りにおいて変化可能な最大出力電力量は、燃料電池装置１５０よりも蓄電池装置１４０の方が大きい。

貯湯装置１６０は、燃料（ガス）を用いて湯を生成或いは水温を維持する装置である。具体的には、貯湯装置１６０は、貯湯槽を有しており、燃料（ガス）の燃焼によって生じる熱又は燃料電池１５１の運転（発電）によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯装置１６０は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。

ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御する装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。具体的には、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０に信号線を介して接続されており、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御する。また、ＥＭＳ２００は、負荷１２０の動作モードを制御することによって、負荷１２０の消費電力を制御する。

また、ＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して各種サーバと接続され、各種情報を取得する。各種サーバは、例えば、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報（以下、エネルギー料金情報）を格納する。

ＥＭＳ２００と各機器（負荷１２０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０、貯湯装置１６０）との間の通信は、所定のプロトコルに従って行われる。所定のプロトコルとしては、例えば、“ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ”又は“ＥＣＨＯＮＥＴ”と呼ばれるプロトコルが挙げられる。しかしながら、これに限定されるものではなく、所定のプロトコルは、“ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ”及び“ＥＣＨＯＮＥＴ”以外のプロトコルであってもよい。

（ＥＭＳ）
以下において、本実施形態に係るＥＭＳについて説明する。図３は、本実施形態に係るＥＭＳ２００を示すブロック図である。

図３に示すように、ＥＭＳ２００は、通信部２１０と、記憶部２２０と、制御部２３０とを有する。

通信部２１０は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、通信部２１０は、蓄電池１４１の蓄電量を示す情報を蓄電池装置１４０から受信してもよい。通信部２１０は、燃料電池１５１の発電量を示す情報を燃料電池装置１５０から受信してもよい。通信部２１０は、貯湯装置１６０の貯湯量を示す情報を貯湯装置１６０から受信してもよい。

また、通信部２１０は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、通信部２１０は、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御するための信号を各装置に送信する。通信部２１０は、負荷１２０を制御するための制御信号を負荷１２０に送信する。通信部２１０は、信号線を介して接続される電流計１８０及び電流計１８１から、電流計１８０及び電流計１８１によって検出された電流値を受信する。

記憶部２２０は、制御部２３０による制御に使用される各種情報を記憶する。記憶部２２０は、複数の分散電源のそれぞれに定められた優先度を記憶する。優先度は、ユーザの入力によって設定されてもよい。

或いは、優先度は、複数の分散電源（蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０）のそれぞれが出力する単位電力量のコストに応じて定められてもよい。この場合、単位電力量のコストが低いほど優先度を高くするように、複数の分散電源のそれぞれに優先度を設定することが好ましい。単位電力量のコストは、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などに応じて定められる。

制御部２３０は、負荷１２０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御する。また、制御部２３０は、複数の分散電源（蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０）のうち、少なくともいずれかの分散電源が有する応答速度を制御する。制御部２３０は、優先度の高い分散電源の応答速度が優先度の低い分散電源の応答速度よりも速くなるように、少なくともいずれかの分散電源が有する応答速度を制御する。

本実施形態では、制御部２３０は、単位時間当りにおいて変化可能な最大出力電力量よりも小さくなるように、単位時間当りにおいて変化可能な出力電力量を制限することによって、少なくともいずれかの分散電源が有する応答速度を制御する。

例えば、制御部２３０は、単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量よりも小さくなるように、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を制限する。或いは、単位時間当りにおいて減少可能な最大出力電力量よりも小さくなるように、単位時間当りにおいて減少可能な出力電力量を制限する。

図４（ａ）は、単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量を説明するための図である。図４（ａ）において、θ１ｍａｘは、蓄電池装置１４０における単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量を示す。θ２ｍａｘは、燃料電池装置１５０における単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量を示す。

図４（ａ）に示すように、単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量θｍａｘは、燃料電池装置１５０よりも蓄電池装置１４０の方が大きい。言い換えると、蓄電池装置１４０は、燃料電池装置１５０よりも応答速度が速い。従って、負荷１２０の消費電力の変化に対して、蓄電池装置１４０は即座に追従するが、燃料電池装置１５０は即座に追従することができない。

図４（ｂ）は、負荷の消費電力の変化に対する蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０のそれぞれの出力電力の推移の一例を示す図である。図４（ｂ）に示すように、負荷１２０の消費電力（実線）の変化に伴い、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０の出力電力が変化する。ここでは、時刻ｔ１において負荷１２０の消費電力が急激に減少した後に、時刻ｔ２において負荷１２０の消費電力が増大するケースについて考える。

図４（ｂ）に示すように、負荷１２０の消費電力が急激に減少する期間においては、蓄電池装置１４０の出力電力が減少するが、蓄電池装置１４０の出力電力の減少が負荷１２０の消費電力の減少に追いつかないため、燃料電池装置１５０の出力電力も減少する。

一方で、負荷の消費電力が増大する期間においては、蓄電池装置１４０の出力がまず増大する。そして蓄電池装置１４０の出力が最大出力電力量に到達する。ここで、負荷１２０における消費電力のうち、蓄電池装置１４０の出力で賄いきれない分が燃料電池装置１５０の出力として維持されることとなる。つまり、蓄電池装置１４０の出力を最大にし、それでも足りない分が燃料電池装置１５０から供給される、という形になる。

ここで、蓄電池装置１４０よりも燃料電池装置１５０の方が、出力する単位電力量のコストが安いような場合には、十分なコスト削減を図ることができない。つまり、むしろ燃料電池装置１５０の出力を大きく、蓄電池装置１４０の出力を小さくするべきである。

そこで、蓄電池装置１４０よりも燃料電池装置１５０の方が、出力する単位電力量のコストが安いような場合に、燃料電池装置１５０の優先度は、蓄電池装置１４０の優先度よりも高く設定されることができる。このようなケースにおいて、優先度は、ユーザによって設定してもよい。又は、制御部２３０が、記憶部２２０に記憶されている各種情報に基づいて、優先度を設定してもよい。さらに、制御部２３０は、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を制限することにより、優先度の低い蓄電池装置１４０の応答速度を遅くする。

図５（ａ）は、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を制限する一例を説明するための図である。

図５（ａ）に示すように、制御部２３０は、蓄電池装置１４０について、単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量θ１ｍａｘ（図４（ａ）参照）よりも小さくなるように、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θ１を制限する。例えば、制御部２３０は、蓄電池装置１４０における単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θ１を、燃料電池装置１５０における単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量θ２ｍａｘ以下に制限する。ここで「制限する」とは、制御部２３０が、蓄電池装置１４０などの分散電源に対し、単位時間当りの最大出力電力の上限値を指定するパラメータを有する信号を通信部２１０から送信し、これを受信した蓄電池装置１４０などの分散電源が指定された上限内に単位時間当りの出力制限を行うことで実現する。ここで制御部２３０は、上限値を指定するパラメータを有する信号を、所定のプロトコル（ECHONET Liteなど）に準拠する形式で生成する。

図５（ｂ）は、蓄電池装置１４０における単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θ１を制限した場合において、負荷の消費電力の変化に対する蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０のそれぞれの出力電力の推移の一例を示す図である。図５（ｂ）に示すように、負荷１２０の消費電力（実線）の変化に伴い、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０の出力電力が変化する。ここでは、時刻ｔ１において負荷１２０の消費電力が急激に減少した後に、時刻ｔ２において負荷１２０の消費電力が増大するケースについて考える。

図５（ｂ）に示すように、蓄電池装置１４０における単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θ１を制限することにより、負荷１２０の消費電力が増大する期間において、燃料電池装置１５０の出力電力が増大して、燃料電池装置１５０の出力電力の増大が負荷１２０の消費電力の増大に追いつく。一方、蓄電池装置１４０の出力電力は増大せずに維持される。従って、蓄電池装置１４０よりも燃料電池装置１５０の方が、出力する単位電力量のコストが安いような場合に、十分なコスト削減を図ることができる。

（制御方法）
図６は、本実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。

図６に示すように、ステップＳ１１０において、制御部２３０は、各分散電源の優先度を取得する。例えば、優先度は、単位電力量のコストが低いほど高くなるように設定されている。単位電力量のコストは、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などに応じて定められる。

ステップＳ１２０において、制御部２３０は、優先度が２番目以降の分散電源について、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θを制限する。例えば、制御部２３０は、優先度が２番目以降の分散電源における単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θを、優先度が最も高い分散電源における単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量θｍａｘ以下に制限する。

このように、本実施形態によれば、応答速度が速い分散電源のみが動作してしまうことを防止できるため、複数の分散電源の出力を適切に制御することができる。また、分散電源が電力を供給すべき負荷を複数の分散電源の間で異ならせる必要がないため、分電盤１１０の規模の拡大を抑制することができる。

［変更例］
以下において、上述した実施形態の変更例について説明する。

上述した実施形態では、制御部２３０は、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量θを制限することにより、分散電源の応答速度を制御していた。

これに対し、本変更例では、制御部２３０は、負荷追従制御を行う周期を調整することによって、分散電源の応答速度を制御する。例えば、制御部２３０は、電流センサ（電流計１８０及び電流計１８１）によって検出される電流値を取得する周期を調整することによって、分散電源の応答速度を制御する。

図７（ａ）は、負荷追従制御を行う周期（制御周期）を説明するための図である。ここでは、初期状態において、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０のそれぞれの制御周期が等しいケースを想定する。

図７（ａ）に示すように、蓄電池装置１４０は、周期Ｔ１で負荷追従制御を行う。詳細には、蓄電池装置１４０は、周期Ｔ１で、電流計１８０によって検出される電流値を取得するとともに、取得した電流値とＰＣＳ１４２によって検出される電圧値とから算出される値が目標受電力となるように、蓄電池１４１から出力する電力を制御する。

燃料電池装置１５０は、周期２で負荷追従制御を行う。例えば、燃料電池装置１５０は、周期Ｔ２で、電流計１８１によって検出される電流値を取得するとともに、取得した電流値とＰＣＳ１５２によって検出される電圧値とから算出される値が目標受電力となるように、燃料電池１５１から出力する電力を制御する。

上述したように、単位時間当りにおいて増大可能な最大出力電力量θｍａｘは、燃料電池装置１５０よりも蓄電池装置１４０の方が大きい。言い換えると、蓄電池装置１４０は、燃料電池装置１５０よりも応答速度が速い。従って、負荷１２０の消費電力の変化に対して、蓄電池装置１４０は即座に追従するが、燃料電池装置１５０は即座に追従することができない。

そこで、制御部２３０は、蓄電池装置１４０よりも燃料電池装置１５０の方が、出力する単位電力量のコストが安いような場合に、蓄電池装置１４０の優先度よりも燃料電池装置１５０の優先度を高く設定する。さらに、制御部２３０は、負荷追従制御を行う周期を調整することにより、優先度の低い蓄電池装置１４０の応答速度を遅くする。

図７（ｂ）は、負荷追従制御を行う周期を調整する一例を説明するための図である。

図７（ｂ）に示すように、制御部２３０は、燃料電池装置１５０が負荷追従制御を行う周期が、蓄電池装置１４０が負荷追従制御を行う周期よりも短くなるように、負荷追従制御を行う周期を調整する。図７（ｂ）の例では、制御部２３０は、蓄電池装置１４０が負荷追従制御を行う周期を延長する。或いは、制御部２３０は、燃料電池装置１５０が負荷追従制御を行う周期が短縮可能であれば、燃料電池装置１５０が負荷追従制御を行う周期を短縮してもよい。

図８は、本変更例に係る制御方法を示すフロー図である。

図８に示すように、ステップＳ２１０において、制御部２３０は、各分散電源の優先度を取得する。例えば、優先度は、単位電力量のコストが低いほど高くなるように設定されている。単位電力量のコストは、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などに応じて定められる。

ステップＳ２２０において、制御部２３０は、優先度が２番目以降の分散電源について、負荷追従制御を行う周期を延長する。例えば、制御部２３０は、優先度が２番目以降の分散電源が負荷追従制御を行う周期を、優先度が最も高い分散電源が負荷追従制御を行う周期よりも長くする。

このように、蓄電池装置１４０が負荷追従制御を行う周期を延長することにより、蓄電池装置１４０の応答速度が遅くなる。従って、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。詳細には、蓄電池装置１４０よりも燃料電池装置１５０の方が、出力する単位電力量のコストが安いような場合に、十分なコスト削減を図ることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

上述した実施形態では、複数の分散電源の一例として蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０の組み合わせを説明した。しかしながら、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０の組み合わせに限らず、負荷追従制御によって動作する他の分散電源の組み合わせであってもよい。また、２つの分散電源に限らず、３つ以上の分散電源が設けられてもよい。

上述した実施形態では、分散電源毎に異なる電流計（電流計１８０及び電流計１８１）を設けていた。しかしながら、複数の分散電源で１つの電流計を共用してもよい。

上述した実施形態では、ＥＭＳ２００が複数の分散電源の応答速度を制御する。しかしながら、ＰＣＳ１４２及びＰＣＳ１５２が、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０の応答速度を制御してもよい。

ＥＭＳ２００は、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＳＥＭＳ（Ｓｔｏｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。

１０…需要家、１０Ａ，１０Ｂ…需要家群、２０，２０Ａ，２０Ｂ…ＣＥＭＳ、３０，３０Ａ，３０Ｂ…変電所、３１，３１Ａ，３１Ｂ…配電線、４０…スマートサーバ、５０…発電所、５１…送電線、６０…ネットワーク、１００…エネルギー管理システム、１１０…分電盤、１２０…負荷、１４０…蓄電池装置、１４１…蓄電池、１４２…ＰＣＳ、１５０…燃料電池装置、１５１…燃料電池、１５２…ＰＣＳ、１６０…貯湯装置、１８０…電流計、１８１…電流計、２００…ＥＭＳ、２１０…通信部、２２０…記憶部、２３０…制御部

Claims (10)

1. 応答速度が異なる複数の分散電源と、前記複数の分散電源を制御する制御装置とを備え、前記複数の分散電源の出力電力を負荷の消費電力に追従させるよう負荷追従制御を行うエネルギー管理システムであって、
   前記複数の分散電源は、少なくとも、第１応答速度を有する第１分散電源と、前記第１応答速度よりも遅い第２応答速度を有する第２分散電源とを含み、
   前記負荷追従制御において、前記第１分散電源の応答速度を前記第２分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御する制御部を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
2. 前記複数の分散電源及び前記負荷と系統とを接続する電力線と、前記電力線に接続された電流センサを備え、
   前記負荷追従制御は、前記電流センサを用いて行われており、
   前記電流センサは、前記複数の分散電源及び前記負荷よりも前記系統側において前記電力線に接続されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
3. 前記複数の分散電源のそれぞれには、優先度が定められており、
   前記制御部は、前記第２分散電源の優先度が前記第１分散電源の優先度よりも高い場合に、前記第１分散電源の応答速度を前記第２分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
4. 前記優先度は、前記複数の分散電源のそれぞれが出力する単位電力量のコストに応じて定められることを特徴とする請求項３に記載のエネルギー管理システム。
5. 前記制御部は、前記第１分散電源に対し、単位時間当りにおいて変化可能な最大出力電力量よりも小さくなるように、単位時間当りにおいて変化可能な出力電力量を小さくするよう指示することによって、前記第１分散電源の応答速度を前記第２分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
6. 前記制御部は、前記第１分散電源の前記負荷追従制御を行う周期よりも前記第２分散電源の前記負荷追従制御を行う周期を短くするよう制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
7. 前記複数の分散電源及び前記負荷と系統とを接続する電力線と、前記電力線に接続された電流センサを備え、
   前記負荷追従制御は、前記電流センサを用いて行われており、
   前記制御部は、前記電流センサによって検出される電流値を取得する周期を調整することによって、前記第１分散電源の応答速度を前記第２分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御することを特徴とする請求項６に記載のエネルギー管理システム。
8. 前記応答速度は、単位時間当りにおいて増大可能な出力電力量を示すことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
9. 応答速度が異なる複数の分散電源を、負荷の消費電力に追従させるよう負荷追従制御を行う制御装置であって、
   前記複数の分散電源は、少なくとも、第１応答速度を有する第１分散電源と、前記第１応答速度よりも遅い第２応答速度を有する第２分散電源とを含み、
   前記負荷追従制御において、前記第１分散電源の応答速度を前記第２分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御する制御部を備えることを特徴とする制御装置。
10. 応答速度が異なる複数の分散電源を制御する制御装置における制御方法であって、
    前記複数の分散電源は、少なくとも、第１応答速度を有する第１分散電源と、前記第１応答速度よりも遅い第２応答速度を有する第２分散電源とを含み、
    前記複数の分散電源の出力電力を負荷の消費電力に追従させる負荷追従制御ステップと、
    前記負荷追従制御において、前記第１分散電源の応答速度を前記第２分散電源の応答速度よりも遅くするよう制御するステップと、を備えることを特徴とする制御方法。

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