JP5975306B2 - 電力管理システム、電力管理装置および大電力使用型電力負荷 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電力負荷で使用される電力を管理するための電力管理システム、この電力管理システムに用いられる電力管理装置および大電力使用型電力負荷に関する。

従来から、複数の電力負荷で使用される電力を管理する手段として、複数の電力負荷の総使用電力が契約電力を超えた場合に、その旨を報知する手段や所定の電力負荷または分岐回路を遮断する手段が知られている（例えば日本国公開特許第２００９−１３０９７３号公報（以下「文献１」という）参照）。

文献１に記載された電力管理システムは、複数の電気機器の電力使用量を監視して複数の電気機器を制御するシステムである。この文献１に記載された電力管理システムは、主幹ブレーカの過電流を判定した場合に、制御可能順位が高い電気機器の消費電力を低減または電力消費を停止させるように、上記電気機器を制御する。

しかしながら、上述した従来の手段は、複数の電力負荷に対する電力使用を自由に認めた結果、主幹ブレーカが落ちたり、複数の電力負荷の総使用電力が契約電力または予め設定されたピーク電力を超えたりした際の手段であった。すなわち、従来の手段は、総使用電力が上限電力を超えた場合に対する手段であり、実際に総使用電力が上限電力を超えてしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為された発明であり、本発明の目的は、複数の電力負荷で使用される電力が上限電力を超えるのを低減させることができる電力管理システム、この電力管理システムに用いられる電力管理装置および大電力使用型電力負荷を提供することにある。

本発明の電力管理システムは、複数の電力負荷で使用される電力を管理する電力管理装置と、前記複数の電力負荷の１つである大電力使用型電力負荷とを備え、前記大電力使用型電力負荷は、最大使用電力で動作すると、前記複数の電力負荷の総使用電力の許容電力と当該許容電力よりも小さい前記総使用電力の上限電力との差を超える電力負荷であり、前記電力管理装置は、前記上限電力を設定する設定部と、前記総使用電力を計測する計測ユニットから計測値としての当該総使用電力を取得する取得部と、前記設定部で設定された前記上限電力と前記取得部で取得された前記総使用電力とを用いて、前記大電力使用型電力負荷が利用できる残りの利用可能電力を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記残りの利用可能電力を前記大電力使用型電力負荷に時時通知する通知部とを含み、前記大電力使用型電力負荷は、電力によって所定の動作を行う電力使用部と、前記電力管理装置から通知された前記残りの利用可能電力以下の範囲で前記電力使用部の動作を開始させる動作制御部とを含むことを特徴とする。

この電力管理システムにおいて、前記動作制御部は、前記電力使用部の動作を開始させた後、前記電力管理装置から通知された前記残りの利用可能電力と通知時における前記電力使用部での使用電力との総和である総和電力以下の範囲で前記電力使用部を動作させることが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記電力管理装置の前記算出部は、前記上限電力から前記総使用電力を差し引いた値を前記残りの利用可能電力とすることが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記電力管理装置の前記算出部は、前記上限電力から前記総使用電力と一定値とを差し引いた値を前記残りの利用可能電力とすることが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記電力管理装置の前記算出部は、前記大電力使用型電力負荷の動作中に当該大電力使用型電力負荷以外の前記電力負荷の電力使用によって前記総使用電力が前記上限電力を超えた場合に、前記残りの利用可能電力を算出することが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記大電力使用型電力負荷は、前記残りの利用可能電力の通知要求を前記電力管理装置に行う要求部をさらに含み、前記電力管理装置の前記算出部は、前記大電力使用型電力負荷から前記通知要求があった場合に前記残りの利用可能電力を算出することが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記電力管理装置の前記通知部は、プッシュ型の配信方式で前記残りの利用可能電力を前記大電力使用型電力負荷に通知することが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記大電力使用型電力負荷は、時系列な電力使用特性をそれぞれ有する複数の電力使用モードと当該複数の電力使用モードが有する複数の電力使用特性における複数の最大使用電力とを一対一で対応付けて記憶する負荷側記憶部と、前記複数の電力使用モードの各々について、電力使用モードに対応付けられている最大使用電力と前記残りの利用可能電力とを比較して当該電力使用モードの実行の可否を判断する判断部とをさらに含み、前記動作制御部は、前記複数の電力使用モードのうち、前記判断部で実行できると判断された電力使用モードを実行することが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記複数の電力使用モードは、特定の電力使用モードを含み、前記負荷側記憶部は、前記特定の電力使用モードの電力使用特性に比べて、最大使用電力を小さくし、かつ、実行時間を長くした電力使用特性を有する代替モードを当該特定の電力使用モードに対応付けて記憶し、前記動作制御部は、前記特定の電力使用モードを実行できないと前記判断部で判断された場合に、最大使用電力が前記残りの利用可能電力よりも小さくなるように、当該特定の電力使用モードに対応付けられた前記代替モードを実行することが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記動作制御部は、前記特定の電力使用モードの実行中に、前記残りの利用可能電力と前記電力使用部での使用電力との総和である総和電力が当該特定の電力使用モードの前記最大使用電力よりも小さくなった場合に、最大使用電力が前記総和電力よりも小さくなるように、当該特定の電力使用モードに対応する前記代替モードに移行することが好ましい。

この電力管理システムにおいて、前記総使用電力が前記許容電力を超えると、前記複数の電力負荷への電力供給が遮断されることが好ましい。

本発明の電力管理装置は、前記電力管理システムに用いられる。

本発明の大電力使用型電力負荷は、前記電力管理システムに用いられる。

本発明では、電力管理装置が大電力使用型電力負荷へ残りの利用可能電力を通知した後、大電力使用型電力負荷が上記残りの利用可能電力以下の範囲で動作する。これにより、大電力使用型電力負荷の電力使用によって複数の電力負荷の総使用電力が上限電力を超えることを低減できる。

本発明の好ましい実施形態をより詳細に記載する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記載および添付図面に関連して一層よく理解される。
実施形態１に係る電力管理システムの全体構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る電力管理装置の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る大電力使用型電力負荷の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る大電力使用型電力負荷の電力使用モードと使用電力との対応表を示す図である。 実施形態１に係る計測ユニットおよび分電盤の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る表示操作部の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る表示操作部の画面を示す図である。 実施形態１に係る電力管理システムの動作の説明図である。 実施形態３に係る電力管理システムの動作の説明図である。 実施形態４に係る大電力使用型電力負荷の電力使用モードの電力使用特性を示す図である。 実施形態４に係る大電力使用型電力負荷の電力使用モードと最大使用電力との対応表を示す図である。 実施形態５に係る大電力使用型電力負荷の代替モードの電力使用特性を示す図である。 実施形態５に係る大電力使用型電力負荷の電力使用モードと代替モードとの対応表を示す図である。 実施形態５に係る大電力使用型電力負荷の電力使用モードおよび代替モードの電力使用特性を示す図である。

以下の実施形態１〜５に係る電力管理システムは、電力管理装置において、大電力使用型電力負荷を含む複数の電力負荷の総使用電力と、総使用電力の上限値である上限電力とを用いて、大電力使用型電力負荷が利用できる残りの利用可能電力を算出する。そして、電力管理システムは、残りの利用可能電力を大電力使用型電力負荷に時時（時々刻々）通知する。大電力使用型電力負荷は、電力管理装置から通知された残りの利用可能電力以下の範囲で動作を開始する。

ここで、大電力使用型電力負荷とは、複数の電力負荷のうち大電力使用型電力負荷以外の電力負荷の使用電力が複数の電力負荷の総使用電力の上限値としての上限電力に等しいときに、大電力使用型電力負荷が最大使用電力で動作すると、当該総使用電力が許容範囲を超えるような電力負荷をいう。言い換えると、大電力使用型電力負荷は、最大使用電力で動作すると、複数の電力負荷の総使用電力の許容電力と当該許容電力よりも小さい総使用電力の上限電力との差を超えるような電力負荷である。

以下、実施形態１〜５について図面を用いて説明する。

（実施形態１）
実施形態１に係る電力管理システムは、図１に示すように、管理範囲に存在する複数の電力負荷で使用される電力を管理する電力管理装置（エネルギーマネジメントコントローラ）１と、複数の電力負荷の１つである大電力使用型電力負荷２（以下「大電力負荷２」という）とを備えている。また、電力管理システムは、複数の電力負荷の総使用電力を計測する計測ユニット３と、各種情報を表示する表示操作部４とを備えている。なお、図１において、太線は電力線を示している。他の図においても同様である。

本実施形態の電力管理システムは、一般的な戸建住宅（管理範囲）に設置されており、商用電源８を用いて複数の電力負荷に給電する給電システムに用いられている。給電システムは、複数の電力負荷に電力を分配する分電盤５を備えている。複数の電力負荷は、大電力負荷２と、大電力負荷２とは異なる電力負荷６とを含んでいる。なお、大電力負荷２および電力負荷６は、図１の例ではコンセント７に接続されることによって給電されるが、分電盤５に直接接続されてもよい。また、電力負荷６は、複数の電力負荷のうち大電力負荷２以外の２以上の電力負荷で構成されていてもよい。

以下では、電力管理システムが一般的な戸建住宅に用いられている場合を例として説明するが、電力管理システムは、戸建住宅に限らず、例えば集合住宅の個々の住戸や施設、工場、事務所、店舗などに用いられてもよい。

大電力使用型電力負荷２とは、大電力負荷２以外の電力負荷６の使用電力が上限電力に等しいときに大電力負荷２が最大使用電力で動作すると、複数の電力負荷（大電力負荷２、電力負荷６）の総使用電力が許容範囲を超えるような電力負荷をいう。複数の電力負荷の総使用電力とは、大電力負荷２の使用電力と電力負荷６の使用電力との総和をいう。上限電力とは、複数の電力負荷の総使用電力の上限値をいう。上限電力は、例えば契約電力などである。許容範囲とは、上限電力よりも小さな最小電力以上であり、かつ上限電力よりも大きな最大電力（許容電力）以下である範囲をいう。許容範囲の最小電力は０であってもよい。許容範囲の最大電力は、許容電力よりも小さく、例えば分電盤５に設置されたブレーカが遮断状態になる電力である。大電力負荷２は、許容範囲の最大電力と上限電力との差分よりも最大使用電力が大きい負荷である。すなわち、大電力使用型電力負荷２は、最大使用電力で動作すると、許容電力と上限電力との差を超えるような電力負荷である。

一方、電力負荷６は、許容範囲の最大電力と上限電力との差分よりも最大使用電力が小さい負荷である。すなわち、電力負荷６の最大使用電力は、大電力負荷２の最大使用電力よりも小さい。

大電力使用型電力負荷２とは、電力負荷６の使用電力が例えば分電盤５の最大容量などの戸建住宅の上限電力近くであった場合に、大電力負荷２が最大使用電力で動作すると、複数の電力負荷の総使用電力が許容電力を著しく超えて、ブレーカが短時間のうちに作動してしまうような電力負荷をいう。すなわち、総使用電力が許容電力を超えると、複数の電力負荷への電力供給が遮断される。例えば１０ｋＷが上限電力である住宅の場合、総使用電力が１４ｋＷ（許容範囲の最大電力）を超えると、ブレーカが数秒で遮断状態になるので、この場合の大電力負荷２は、４ｋＷが最大使用電力であるような電力負荷をいう。大電力負荷２としては、電気自動車の充電設備、蓄電池、ＩＨ（Induction Heating）クッキングヒータ、空調機器などがある。

分電盤５は、大電力負荷２および電力負荷６に交流電力を分配する。この分電盤５は、図５に示すように、主幹ブレーカ５１と、複数（図示例では２台）の分岐ブレーカ５２とを備えている。主幹ブレーカ５１は、商用電源８からの交流電力を各分岐ブレーカ５２に出力する。分岐ブレーカ５２は、主幹ブレーカ５１からの電力を、コンセント７に接続されている電力負荷（大電力負荷２、電力負荷６）へ供給する。

計測ユニット３は、電流検出部３１と、計測側処理装置３２と、計測側記憶部３３と、計測側通信部３４とを備えている。

電流検出部３１は、カレントトランス３５を用いて主幹ブレーカ５１の入力側の主幹回路に流れる電流を検出する。

計測側処理装置３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を主構成要素とし、電流検出部３１で検出された電流から主幹回路の電力すなわち総使用電力を算出する機能を有している。

計測側記憶部３３は、電流検出部３１で検出された検出結果と、計測側処理装置３２で算出された総使用電力とを記憶する。

計測側通信部３４は、電力管理装置１（図１参照）と通信する機能を有しており、計測側処理装置３２の指示に従って、総使用電力を表わす使用電力情報を電力管理装置１へ送信する。

表示操作部４は、図６に示すように、表示操作側通信部４１と、表示部４２と、操作部４３と、表示操作側記憶部４４と、表示操作側処理装置４５とを備えている。

表示操作側通信部４１は、電力管理装置１（図１参照）と通信する機能を有しており、上限電力の設定値を電力管理装置１に送信する。

表示部４２は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）または有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどであり、電力管理装置１からの情報、および、表示操作側記憶部４４に記憶されている情報を表示する。例えば、表示部４２は、図７に示すように、上限電力の設定画面４６を表示する。

操作部４３は、例えば複数の操作ボタンまたはタッチパネルなどであり、ユーザの入力操作によって各種の情報および指示の入力を受け付ける。例えば、操作部４３には、ユーザの入力操作によって上限電力が入力される。操作部４３に入力された上限電力は、表示操作側記憶部４４に格納されたり、表示操作側通信部４１によって電力管理装置１に送信されたりする。

表示操作側記憶部４４は、操作部４３への操作によって入力された上限電力を格納する。

表示操作側処理装置４５は、上限電力の設定値を電力管理装置１に送信するように表示操作側通信部４１を制御する。

電力管理装置１は、ＣＰＵおよびメモリが搭載されたコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）を主構成要素とし、図２に示すように、第１通信部１１と、第２通信部１２と、第３通信部１３と、管理側記憶部１４と、管理側処理装置１５とを備えている。

第１通信部１１は、計測ユニット３（図１参照）と通信する機能を有しており、計測ユニット３から総使用電力の情報を受信する。

第２通信部１２は、大電力負荷２（図１参照）と通信する機能を有しており、大電力負荷２へ残りの利用可能電力の情報を送信する。

第３通信部１３は、表示操作部４と通信する機能を有しており、表示操作部４から上限電力の情報を受信する。

管理側記憶部１４は、種々のメモリで構成されており、各種の情報を記憶している。この管理側記憶部１４は、上限電力格納エリア１４１と、使用電力格納エリア１４２とを備えている。上限電力格納エリア１４１には、上限電力の情報が格納されている。使用電力格納エリア１４２には、総使用電力の情報が格納されている。なお、管理側記憶部１４には、上記以外の各種情報も記憶されている。

また、管理側記憶部１４には、コンピュータである電力管理装置１が各種の機能を実行するためのプログラムが格納されている。

管理側処理装置１５は、コンピュータに搭載されたＣＰＵを主構成要素とし、管理側記憶部１４に格納されているプログラムに従って動作することによって、設定部１５１と、取得部１５２と、算出部１５３と、通知部１５４との各機能を実現する。

設定部１５１は、第３通信部１３を用いて表示操作部４（図１参照）から設定値を取得し、複数の電力負荷の総使用電力の上限値である上限電力を設定する。そして、設定部１５１は、設定した上限電力を管理側記憶部１４の上限電力格納エリア１４１に格納する。なお、上限電力は、表示操作部４に入力された設定値ではなく、電力会社などの電力供給側からのデマンド制限電力（契約電力）であってもよい。また、上限電力は、分電盤５の最大容量であってもよい。

取得部１５２は、第１通信部１１を用いて、複数の電力負荷の総使用電力を計測ユニット３（図１参照）から定期的に取得する。そして、取得部１５２は、取得した総使用電力を管理側記憶部１４の使用電力格納エリア１４２に格納する。

算出部１５３は、設定部１５１で設定された上限電力と取得部１５２で取得された総使用電力とを用いて残りの利用可能電力を算出する。残りの利用可能電力は、大電力負荷２（図１参照）が利用できる電力である。本実施形態の算出部１５３は、定期的に、設定部１５１で設定された上限電力から、取得部１５２で取得された総使用電力を差し引く演算を行い、上限電力から総使用電力を差し引いた値（上限電力−総使用電力）を残りの利用可能電力とする。総使用電力が上限電力を超えていない場合、残りの利用可能電力はプラス値となり、総使用電力が上限電力を超えている場合、残りの利用可能電力はマイナス値となる。残りの利用可能電力がプラス値である場合、大電力負荷２は、動作開始前では、残りの利用可能電力以下の範囲で動作を開始することができる。また、大電力負荷２が動作中である場合、大電力負荷２は、現状よりもさらに電力を使用することができる。一方、残りの利用可能電力がマイナス値である場合、大電力負荷２は、現状よりも使用電力を削減する必要がある。

通知部１５４は、第２通信部１２を用いて、算出部１５３で算出された残りの利用可能電力を大電力負荷２に時時通知する。すなわち、通知部１５４は、大電力負荷２からの通知要求を受けずに、いわゆるプッシュ型の配信方式で残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知する。通知部１５４は、定期的に残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知してもよいし、大電力負荷２以外の電力負荷６の電力使用によって総使用電力が上限電力を超えた場合に残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知してもよい。また、通知部１５４は、残りの利用可能電力がこれまでよりも小さくなった場合に残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知してもよい。

大電力使用型電力負荷２は、図３に示すように、電力使用部２１と、負荷側通信部２２と、負荷側記憶部２３と、電力制御部２４と、負荷側処理装置２５と、報知部２６とを備えている。

大電力負荷２は、複数の電力使用モードを有している。例えば大電力負荷２が蓄電池である場合、電力使用モードとしては、例えば通常充電モード、通常充電モードに比べて最大使用電力が大きく、かつ充電時間が短い急速充電モードなどがある。また、電力使用モードの他の例としては、フル充電モード（１００％充電モード）や８０％充電モード、５０％充電モードなどがある。フル充電モード、８０％充電モードおよび５０％充電モードは、最大使用電力および充電時間の少なくともいずれかが互いに異なっている。

電力使用部２１は、負荷としての機能部であって、電力が供給されると動作する。すなわち、電力使用部２１は、電力によって所定の動作を行う。電力制御部２４は、負荷側処理装置２５の指示に従って、電力使用部２１への供給電力を制御する。

負荷側通信部２２は、電力管理装置１（図１参照）と通信する機能を有しており、電力管理装置１から残りの利用可能電力の情報を受信する。なお、負荷側通信部２２と電力管理装置１の第２通信部１２（図２参照）との間の通信は、無線であってもよいし、有線であってもよい。

負荷側記憶部２３は、図４に示すような対応表９１１を格納する対応表格納エリア２３１を備えている。対応表９１１は、電力使用モードごとに使用電力が対応付けられている。図４の例では、第１モードには使用電力５００Ｗが対応付けられ、第２モードには使用電力６００Ｗが対応付けられ、第Ｎモードには使用電力２０００Ｗが対応付けられている。

図３に示す負荷側処理装置２５は、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力以下の範囲で電力使用部２１を動作させる動作制御部として機能する。すなわち、負荷側処理装置２５は、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力以下の範囲で電力使用部２１の動作を開始させる。負荷側処理装置２５は、電力使用部２１での電力使用を開始する前に、負荷側記憶部２３の対応表９１１を参照し、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力よりも使用電力が小さい電力使用モードを選択する。一方、負荷側処理装置２５は、電力使用部２１での電力使用を変化させる度に、負荷側記憶部２３の対応表９１１を参照し、総和電力よりも使用電力が小さい電力使用モードを選択する。総和電力は、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力と通知時における電力使用部２１の使用電力との総和である。そして、負荷側処理装置２５は、選択した電力使用モードに従って電力使用部２１を動作させる。すなわち、負荷側処理装置２５は、電力使用部２１の動作を開始させた後、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力と通知時における電力使用部２１の使用電力との総和以下の範囲で、電力使用部２１を動作させる。

また、電力使用部２１の動作中に電力負荷６の動作によって総使用電力が上限電力を超えた場合に、負荷側処理装置２５は、大電力負荷２での使用電力が総和電力以下になるように電力使用部２１での電力使用を抑制させる。この場合、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力がマイナス値であるため、負荷側処理装置２５は、現状に比べて残りの利用可能電力の絶対値以上の使用電力を削減することができる電力使用モードに移行する。そして、負荷側処理装置２５は、移行した電力使用モードに従って電力使用部２１を動作させる。

なお、大電力負荷２において所望の電力使用ができない場合、負荷側処理装置２５は、その旨を報知させるように報知部２６を制御してもよい。この場合、ユーザは大電力負荷２以外の電力負荷６の電源をオフにするなどの操作を行うことによって、大電力負荷２での所望の電力使用を実現することができる。

また、電力使用部２１の動作中に総使用電力が上限電力を超えた場合、負荷側処理装置２５は、大電力負荷２の電源をオフにして、総使用電力が上限電力を超えた状態が継続しないようにしてもよい。

次に、本実施形態に係る電力管理システムの動作について図８を用いて説明する。まず、電力管理装置１が上限電力を設定する（Ｓ１）。その後、電力管理装置１は、複数の電力負荷の総使用電力を計測ユニット３から取得する（Ｓ２）。電力管理装置１は、ステップＳ１で設定した上限電力とステップＳ２で取得した総使用電力とを用いて残りの利用可能電力を算出する（Ｓ３）。その後、電力管理装置１は、ステップＳ３で算出した残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知する（Ｓ４）。その後、大電力負荷２に対する電力使用開始のユーザ操作があると（Ｓ５）、大電力負荷２は、ステップＳ４において電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力以下の範囲で運転可能な電力使用モードで運転する（Ｓ６）。電力管理装置１は、定期的に総使用電力を計測ユニット３から取得する（Ｓ７）。

その後、電力管理装置１は、ステップＳ１で設定した上限電力とステップＳ７で取得した総使用電力とを用いて残りの利用可能電力を算出する（Ｓ８）。電力負荷６での電力使用が変化し、総使用電力が上限電力を超えた場合、ステップＳ８で算出された残りの利用可能電力は、マイナス値となり、ステップＳ３で算出された残りの利用可能電力（プラス値）よりも小さくなる。その後、電力管理装置１は、ステップＳ８で算出した残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知する（Ｓ９）。大電力負荷２は、ステップＳ９において総和電力以下の範囲で運転可能な電力使用モードで運転する（Ｓ１０）。ステップＳ１０における総和電力は、ステップＳ９において電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力と、通知時における電力使用部２１の使用電力との総和である。

以上説明したように、本実施形態の電力管理システムは、複数の電力負荷で使用される電力を管理する電力管理装置１と、複数の電力負荷の１つである大電力使用型電力負荷２とを備える。大電力使用型電力負荷２は、最大使用電力で動作すると、複数の電力負荷の総使用電力の許容電力と当該許容電力よりも小さい総使用電力の上限電力との差を超えるような電力負荷である。電力管理装置１は、設定部１５１と、取得部１５２と、算出部１５３と、通知部１５４とを含む。設定部１５１は、上限電力を設定する。取得部１５２は、総使用電力を計測する計測ユニット３から計測値としての当該総使用電力を取得する。算出部１５３は、設定部１５１で設定された上限電力と取得部１５２で取得された総使用電力とを用いて、大電力使用型電力負荷２が利用できる残りの利用可能電力を算出する。通知部１５４は、算出部１５３で算出された残りの利用可能電力を大電力使用型電力負荷２に時時通知する。大電力使用型電力負荷２は、電力使用部２１と、動作制御部（負荷側処理装置２５）とを含む。電力使用部２１は、電力によって所定の動作を行う。動作制御部は、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力以下の範囲で電力使用部２１の動作を開始させる。

本実施形態の電力管理システムでは、電力管理装置１が大電力使用型電力負荷２へ残りの利用可能電力を通知した後、大電力使用型電力負荷２が上記残りの利用可能電力以下の範囲で動作する。これにより、大電力使用型電力負荷２の電力使用によって複数の電力負荷の総使用電力が上限電力を超えることを低減できる。その結果、総使用電力が設定電力を超えることや総使用電力が契約電力を超えること、総使用電力が分電盤５の最大容量を超えて主幹ブレーカ５１が遮断することを低減できる。

また、本実施形態の電力管理システムのように、動作制御部（負荷側処理装置２５）は、電力使用部２１の動作を開始させた後、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力と通知時における電力使用部２１での使用電力との総和である総和電力以下の範囲で電力使用部２１を動作させることが好ましい。

本実施形態の電力管理システムのように、電力管理装置１の算出部１５３は、大電力使用型電力負荷２の動作中に大電力使用型電力負荷２以外の電力負荷６の電力使用によって総使用電力が上限電力を超えた場合に、残りの利用可能電力を算出することが好ましい。

本実施形態の電力管理システムでは、大電力使用型電力負荷２の動作中に大電力使用型電力負荷２以外の電力負荷６の電力使用によって総使用電力が上限電力を超えた場合であっても、総使用電力が上限電力を超える期間を最小限に留めることができる。

本実施形態の電力管理システムのように、電力管理装置１の算出部１５３は、上限電力から総使用電力を差し引いた値を残りの利用可能電力とすることが好ましい。

本実施形態の電力管理システムのように、電力管理装置１の通知部１５４は、プッシュ型の配信方式で残りの利用可能電力を大電力使用型電力負荷２に通知することが好ましい。

本実施形態の電力管理システムのように、総使用電力が許容電力を超えると、複数の電力負荷への電力供給が遮断されることが好ましい。

本実施形態の電力管理装置１は、上記電力管理システムに用いられる。

本実施形態の大電力使用型電力負荷２は、上記電力管理システムに用いられる。

（実施形態２）
実施形態２に係る電力管理システムは、一定の余裕度を持った残りの利用可能電力を電力管理装置１から大電力使用型電力負荷２に通知する点で、実施形態１に係る電力管理システムと相違する。すなわち、本実施形態では、上限電力から総使用電力を差し引いた値を残りの利用可能電力とするのではなく、上限電力から総使用電力と一定値とを差し引いた値（上限電力−（総使用電力＋一定値））を残りの利用可能電力とする。なお、実施形態１の電力管理システムと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の電力管理装置１の算出部１５３は、上限電力から総使用電力と一定値とを差し引いた値を残りの利用可能電力として算出する。また、大電力負荷２の動作中に大電力負荷２以外の電力負荷６での電力使用によって総使用電力が上限電力を超えた場合においても（上限電力＜総使用電力）、本実施形態の算出部１５３は、上限電力から総使用電力と一定値とを差し引いた値を残りの利用可能電力として算出する。なお、実施形態１の算出部１５３と同様の機能については説明を省略する。

本実施形態の一定値は、例えば１ｋＷなどの固定値であってもよいし、例えば上限電力の１０％の値といった上限電力と一定値との比率が一定になるような値であってもよい。

なお、本実施形態に係る電力管理システムの動作は、算出部１５３の残りの利用可能電力の算出以外において同様であるから省略する。

以上説明した本実施形態の電力管理システムのように、電力管理装置１の算出部１５３は、上限電力から総使用電力と一定値とを差し引いた値を残りの利用可能電力とすることが好ましい。

本実施形態の電力管理システムは、一定の余裕度を持った残りの利用可能電力を電力管理装置１から大電力使用型電力負荷２に通知する。これにより、本実施形態の電力管理システムでは、例えば瞬時電力の揺らぎによる測定誤差などがあっても、大電力使用型電力負荷２の動作開始時に複数の電力負荷の総使用電力が上限電力を超えるのを抑制することができる。

また、本実施形態の電力管理システムでは、大電力使用型電力負荷２が残りの利用可能電力以下の範囲で抑制されて動作しているときにおいても、測定誤差などによって複数の電力負荷の総使用電力が上限電力を超えることが継続することを抑制できる。

（実施形態３）
実施形態３に係る電力管理システムは、残りの利用可能電力の通知要求が大電力使用型電力負荷２から電力管理装置１にあった場合に残りの利用可能電力を電力管理装置１から大電力負荷２へ時時通知する点で、実施形態１に係る電力管理システムと相違する。すなわち、本実施形態の電力管理装置１は、定期的に残りの利用可能電力を大電力負荷２へ通知するのではなく、大電力負荷２から電力管理装置１へ問い合わせがあったときに残りの利用可能電力を大電力負荷２へ時時通知する。なお、実施形態１の電力管理システムと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の大電力負荷２の負荷側処理装置２５は、残りの利用可能電力の通知要求を電力管理装置１に行う要求部として機能する。本実施形態の負荷側処理装置２５は、電力使用部２１での電力使用を開始する前、電力使用部２１での使用電力を変化させる前に、電力管理装置１に通知要求を行う。なお、実施形態１の負荷側処理装置２５と同様の機能については説明を省略する。

本実施形態の電力管理装置１の取得部１５２は、大電力負荷２から通知要求があった場合、第１通信部１１を用いて計測ユニット３に総使用電力の問い合わせを行い、計測ユニット３から総使用電力を取得する。なお、実施形態１の取得部１５２と同様の機能については説明を省略する。

本実施形態の電力管理装置１の算出部１５３は、大電力負荷２から通知要求があった場合に残りの利用可能電力を算出する。一度、大電力負荷２から通知要求があった後は、算出部１５３は、定期的に残りの利用可能電力を算出する。算出部１５３で算出された残りの利用可能電力は、通知部１５４によって大電力負荷２へ時時通知される。なお、実施形態１の算出部１５３と同様の機能については説明を省略する。

次に、本実施形態に係る電力管理システムの動作について図９を用いて説明する。まず、電力管理装置１が上限電力を設定する（Ｓ２１）。その後、電力管理装置１は、複数の電力負荷の総使用電力を計測ユニット３から取得する（Ｓ２２）。ユーザが大電力負荷２に対して操作を行うと（Ｓ２３）、大電力負荷２は、電力管理装置１に対して残りの利用可能電力の問い合わせを行う（Ｓ２４）。電力管理装置１は、計測ユニット３に対して総使用電力の問い合わせを行う（Ｓ２５）。計測ユニット３は、総使用電力を電力管理装置１に出力する（Ｓ２６）。電力管理装置１は、ステップＳ２１で設定した上限電力とステップＳ２６で取得した総使用電力とを用いて残りの利用可能電力を算出する（Ｓ２７）。その後、電力管理装置１は、ステップＳ２７で算出した残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知する（Ｓ２８）。大電力負荷２は、電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力以下の範囲で運転可能な電力使用モードで運転する（Ｓ２９）。電力管理装置１は、定期的に総使用電力を計測ユニット３から取得する（Ｓ３０）。

その後、電力管理装置１は、ステップＳ２１で設定した上限電力とステップＳ３０で取得した総使用電力とを用いて残りの利用可能電力を算出する（Ｓ３１）。電力負荷６での電力使用が変化し、総使用電力が上限電力を超えた場合、ステップＳ３１で算出された残りの利用可能電力は、ステップＳ２７で算出された残りの利用可能電力よりも小さくなる。その後、電力管理装置１は、ステップＳ３１で算出した残りの利用可能電力を大電力負荷２に通知する（Ｓ３２）。その後、大電力負荷２は、総和電力以下の範囲で運転可能な電力使用モードで運転する（Ｓ３３）。ステップＳ３３における総和電力は、ステップＳ３２において電力管理装置１から通知された残りの利用可能電力と、通知時における電力使用部２１の使用電力との総和である。

以上説明した本実施形態の電力管理システムのように、大電力使用型電力負荷２は、要求部（負荷側処理装置２５）をさらに含むことが好ましい。要求部は、残りの利用可能電力の通知要求を電力管理装置１に行う。この場合、電力管理装置１の算出部１５３は、大電力使用型電力負荷２から通知要求があった場合に残りの利用可能電力を算出する。

本実施形態の電力管理システムでは、大電力使用型電力負荷２が動作開始直前に残りの利用可能電力の通知要求を電力管理装置１に行うことによって、電力管理装置１において最新の使用電力を用いて残りの利用可能電力を算出することができる。これにより、本実施形態の電力管理システムでは、信頼性の高い残りの利用可能電力を電力管理装置１から大電力使用型電力負荷２に通知することができるので、大電力使用型電力負荷２の動作開始時に総使用電力が上限電力を超えるのをさらに抑制することができる。

（実施形態４）
実施形態４に係る電力管理システムは、大電力使用型電力負荷２において、電力使用モードでの電力使用特性（電力使用プロファイル）の最大使用電力を用いて上記電力使用モードの実行の可否を判断する点で、実施形態１に係る電力管理システムと相違する。なお、実施形態１の電力管理システムと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の大電力負荷２の負荷側記憶部２３は、図１０に示す電力使用特性９２１を電力使用モードごとに記憶している。なお、実施形態１の負荷側記憶部２３と同様の機能については説明を省略する。

電力使用特性９２１は、電力使用モードの実行開始時からの時間経過に対して図１０に示すような使用電力の特性である。図１０の電力使用特性９２１では、最大使用電力が１５００Ｗである。

また、本実施形態の負荷側記憶部２３は、図１１に示すような対応表９１２を格納している。対応表９１２は、電力使用モードごとに電力使用特性９２１のピーク使用電力（最大使用電力）が対応付けられている。図１１の例では、第１モードにはピーク使用電力５００Ｗが対応付けられ、第２モードにはピーク使用電力６００Ｗが対応付けられ、第Ｋモードにはピーク使用電力１５００Ｗが対応付けられ、第Ｎモードにはピーク使用電力２０００Ｗが対応付けられている。

本実施形態の大電力負荷２の負荷側処理装置２５は、電力使用モードごとに、電力使用特性における最大使用電力と残りの利用可能電力とを比較して上記電力使用モードの実行の可否を判断する判断部として機能する。そして、負荷側処理装置２５は、複数の電力使用モードのうち、実行できると判断した電力使用モードを実行する。なお、実施形態１の負荷側処理装置２５と同様の機能については説明を省略する。

以上説明した本実施形態の電力管理システムのように、大電力使用型電力負荷２は、負荷側記憶部２３と、判断部（負荷側処理装置２５）とをさらに含むことが好ましい。負荷側記憶部２３は、時系列な電力使用特性をそれぞれ有する複数の電力使用モードと当該複数の電力モードが有する複数の電力使用特性における複数の最大使用電力とを一対一で対応付けて記憶する。判断部は、複数の電力使用モードの各々について、電力使用モードに対応付けられている最大使用電力と残りの利用可能電力とを比較して当該電力使用モードの実行の可否を判断する。この場合、動作制御部（負荷側処理装置２５）は、複数の電力使用モードのうち、判断部で実行できると判断された電力使用モードを実行する。

本実施形態の電力管理システムでは、時系列に使用電力が変化するような電力負荷への対応が可能となる。例えば炊飯では、電力使用モードの実行開始時に使用電力（＝火力）を抑え、電力使用モードの実行開始から一定時間が経過した後、火力を強くすることは一般的な調理方法であり、このような電力使用モードに対応させることができる。また、大電力使用型電力負荷２が蓄電池である場合、残りの利用可能電力の大きさに応じて、例えば通常充電モードと急速充電モードとを使い分けたり、フル充電モードと８０％充電モードと５０％充電モードとを使い分けたりすることができる。

なお、大電力使用型電力負荷２の負荷側記憶部２３は、全ての電力使用モードの電力使用特性を記憶することに限定されず、複数の電力使用モードの少なくとも１つの電力使用特性のみを記憶してもよい。

本実施形態のように電力使用モードでの電力使用特性の最大使用電力を用いて上記電力使用モードの実行の可否を判断することは、実施形態２，３の電力管理システムに適用してもよい。

（実施形態５）
実施形態５に係る電力管理システムは、大電力使用型電力負荷２において、電力使用モードとは別に代替モードを有している点で、実施形態１に係る電力管理システムと相違する。なお、実施形態１の電力管理システムと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の大電力負荷２の負荷側記憶部２３は、電力使用モードに対応付けて代替モードを記憶している。なお、実施形態１の負荷側記憶部２３と同様の機能については説明を省略する。

代替モードは、対応する電力使用モードよりも最大使用電力が小さく、かつ、上記電力使用モードよりも実行時間を長くしたモードである。代替モードの電力使用特性９２２は、代替モードの実行開始時からの時間経過に対して図１２に示すような使用電力の特性である。電力使用特性９２２の最大使用電力は１２００Ｗであり、電力使用特性９２１の最大使用電力１５００Ｗよりも小さい。一方、電力使用特性９２２の実行時間は３４分程度であり、電力使用特性９２１の実行時間２６分程度よりも長い。

本実施形態の負荷側記憶部２３は、図１３に示すような対応表９１３を格納している。対応表９１３は、いくつかの電力使用モードに代替モードが対応付けられている。図１３の例では、第２モードには第２代替モードが対応付けられ、第Ｋモードには第Ｋ代替モードが対応付けられている。一方、第１モードおよび第Ｎモードには代替モードが対応付けられていない。

本実施形態の大電力負荷２の負荷側処理装置２５は、電力使用モードが実行できないと判断した場合に、上記電力使用モードに対応する代替モードを実行する。なお、実施形態１の負荷側処理装置２５と同様の機能については説明を省略する。

ところで、電力使用モードの実行中に電力負荷６の動作によって総和電力が小さくなった場合に、本実施形態の負荷側処理装置２５は、上記電力使用モードに対応する代替モードに移行する。

例えば図１４に示すように、電力使用モードの運転開始から１５分後に総和電力が最大使用電力よりも小さくなった場合、電力使用特性９２１の電力使用モードから電力使用特性９２２の代替モードに移行する。この場合、電力使用モードの実行途中で代替モードに移行するので、代替モードを最初からではなく途中から実行する。このとき、電力使用特性９２２において実行開始の１５分後に相当する部分を実行するのではなく、電力使用特性９２２において電力使用モードの電力使用特性９２１の１５分後以降に相当する部分を実行する。すなわち、電力使用特性９２２において実行開始の２０分後の部分から代替モードを実行する。

以上説明した本実施形態の電力管理システムのように、複数の電力使用モードは、特定の電力使用モードを含み、負荷側記憶部２３は、代替モードを特定の電力使用モードに対応付けて記憶することが好ましい。代替モードは、特定の電力使用モードの電力使用特性に比べて、最大使用電力を小さくし、かつ、実行時間を長くした電力使用特性を有する。この場合、動作制御部（負荷側処理装置２５）は、特定の電力使用モードを実行できないと判断部（負荷側処理装置２５）で判断された場合に、当該電力使用モードに対応付けられた代替モードを実行する。この場合、最大使用電力が残りの利用可能電力よりも小さくなるように、動作制御部は、当該電力使用モードに対応付けられた代替モードを実行する。

本実施形態の電力管理システムでは、大電力使用型電力負荷２が代替モードを実行することによって、電力使用モードよりも最大使用電力を抑える代わりに実行時間を長くする。これにより、ユーザ所望のモードの実行が可能である。例えば炊飯の場合、本来の電力使用モードでは炊飯に要する時間は３０分であるが、代替モードでは最大使用電力（＝最大火力）を抑えて４０分で炊飯を行うことができる。また、大電力使用型電力負荷２が蓄電池である場合、蓄電池が通常充電モードの代替モードとして低速充電モードを有していれば、最大使用電力を抑えながら、充電時間を長くして蓄電池を充電することができる。

また、本実施形態の電力管理システムのように、動作制御部（負荷側処理装置２５）は、特定の電力使用モードの実行中に、総和電力が当該特定の電力使用モードの最大使用電力よりも小さくなった場合に、当該電力使用モードに対応する代替モードに移行することが好ましい。総和電力は、残りの利用可能電力と電力使用部２１での使用電力との総和である。この場合、最大使用電力が総和電力よりも小さくなるように、動作制御部は、当該特定の電力使用モードに対応する代替モードに移行する。

本実施形態の電力管理システムでは、大電力使用型電力負荷２の動作中に総和電力が小さくなった場合であっても、代替モードに移行することによって、ユーザ所望の動作を継続することができる。

なお、本実施形態のように大電力使用型電力負荷２が代替モードを有していることは、実施形態２〜４の電力管理システムに適用してもよい。

実施形態１〜５では、許容電力は、総使用電力が許容電力を超えるとブレーカが遮断するような電力である場合について説明したが、実施形態１〜５の変形例として、許容電力は、総使用電力が許容電力を超えると電力料金が高くなるような電力であってもよい。例えば、１か月単位で総使用電力が計測され、１年間の総使用電力の中の最大電力が電力会社の電気料金の算出に用いられる場合、総使用電力の最大電力が契約電力を超えると、電気料金が高くなる。電力料金が高くなるのを抑えるためには、許容電力を契約電力に設定すればよい。これにより、総使用電力が契約電力を超えないように、大電力負荷２を動作させることができる。

本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記載したが、本発明の本来の精神および範囲、すなわち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によってさまざまな修正および変形が可能である。

Claims (13)

1. 複数の電力負荷で使用される電力を管理する電力管理装置と、前記複数の電力負荷の１つである大電力使用型電力負荷とを備え、
   前記大電力使用型電力負荷は、最大使用電力で動作すると、前記複数の電力負荷の総使用電力の許容電力と当該許容電力よりも小さい前記総使用電力の上限電力との差を超える電力負荷であり、
   前記電力管理装置は、
   前記上限電力を設定する設定部と、
   前記総使用電力を計測する計測ユニットから計測値としての当該総使用電力を取得する取得部と、
   前記設定部で設定された前記上限電力と前記取得部で取得された前記総使用電力とを用いて、前記大電力使用型電力負荷が利用できる残りの利用可能電力を算出する算出部と、
   前記算出部で算出された前記残りの利用可能電力を前記大電力使用型電力負荷に時時通知する通知部とを含み、
   前記大電力使用型電力負荷は、
   電力によって所定の動作を行う電力使用部と、
   前記電力管理装置から通知された前記残りの利用可能電力以下の範囲で前記電力使用部の動作を開始させる動作制御部とを含む
   ことを特徴とする電力管理システム。
2. 前記動作制御部は、前記電力使用部の動作を開始させた後、前記電力管理装置から通知された前記残りの利用可能電力と通知時における前記電力使用部での使用電力との総和である総和電力以下の範囲で前記電力使用部を動作させることを特徴とする請求項１記載の電力管理システム。
3. 前記電力管理装置の前記算出部は、前記上限電力から前記総使用電力を差し引いた値を前記残りの利用可能電力とすることを特徴とする請求項１または２記載の電力管理システム。
4. 前記電力管理装置の前記算出部は、前記上限電力から前記総使用電力と一定値とを差し引いた値を前記残りの利用可能電力とすることを特徴とする請求項１または２記載の電力管理システム。
5. 前記電力管理装置の前記算出部は、前記大電力使用型電力負荷の動作中に当該大電力使用型電力負荷以外の前記電力負荷の電力使用によって前記総使用電力が前記上限電力を超えた場合に、前記残りの利用可能電力を算出することを特徴とする請求項３または４記載の電力管理システム。
6. 前記大電力使用型電力負荷は、前記残りの利用可能電力の通知要求を前記電力管理装置に行う要求部をさらに含み、
   前記電力管理装置の前記算出部は、前記大電力使用型電力負荷から前記通知要求があった場合に前記残りの利用可能電力を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力管理システム。
7. 前記電力管理装置の前記通知部は、プッシュ型の配信方式で前記残りの利用可能電力を前記大電力使用型電力負荷に通知することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力管理システム。
8. 前記大電力使用型電力負荷は、
   時系列な電力使用特性をそれぞれ有する複数の電力使用モードと当該複数の電力使用モードが有する複数の電力使用特性における複数の最大使用電力とを一対一で対応付けて記憶する負荷側記憶部と、
   前記複数の電力使用モードの各々について、電力使用モードに対応付けられている最大使用電力と前記残りの利用可能電力とを比較して当該電力使用モードの実行の可否を判断する判断部とをさらに含み、
   前記動作制御部は、前記複数の電力使用モードのうち、前記判断部で実行できると判断された電力使用モードを実行する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力管理システム。
9. 前記複数の電力使用モードは、特定の電力使用モードを含み、
   前記負荷側記憶部は、前記特定の電力使用モードの電力使用特性に比べて、最大使用電力を小さくし、かつ、実行時間を長くした電力使用特性を有する代替モードを当該特定の電力使用モードに対応付けて記憶し、
   前記動作制御部は、前記特定の電力使用モードを実行できないと前記判断部で判断された場合に、最大使用電力が前記残りの利用可能電力よりも小さくなるように、当該特定の電力使用モードに対応付けられた前記代替モードを実行する
   ことを特徴とする請求項８記載の電力管理システム。
10. 前記動作制御部は、前記特定の電力使用モードの実行中に、前記残りの利用可能電力と前記電力使用部での使用電力との総和である総和電力が当該特定の電力使用モードの前記最大使用電力よりも小さくなった場合に、最大使用電力が前記総和電力よりも小さくなるように、当該特定の電力使用モードに対応する前記代替モードに移行することを特徴とする請求項９記載の電力管理システム。
11. 前記総使用電力が前記許容電力を超えると、前記複数の電力負荷への電力供給が遮断されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力管理システム。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電力管理システムに用いられる電力管理装置。
13. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電力管理システムに用いられる大電力使用型電力負荷。

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