JP6163040B2 - 電力管理装置、電力管理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
従って、電力供給装置としては、できるだけ長寿命化が図られることが好ましい。特に、特許文献1、2などに挙げたような電力融通システムにおいて住宅に備えられる蓄電池、太陽電池などは規模が大きく高価であるため、長寿命化が強く望まれている。
[電力融通システムの構成例]
図1は、本実施形態に係る電力融通システムの全体構成例を示している。本実施形態における電力融通システムは、例えば、所定の地域範囲における複数の需要家に対応する住宅、商業施設、産業施設などの施設(以下、需要家施設と呼ぶ)における電力を一括して管理する。そのうえで、本実施形態における電力融通システムは、施設が備える蓄電池に蓄積された余剰の電力を、使用電力が不足する施設に供給するという電力融通を行うことができる。
このような電力融通システムは、例えばTEMS(Town Energy Management System)やCEMS(Community Energy Management System)などといわれる電力管理システムにおいて備えられる。
なお、以降において、需要家施設10−1〜10−5について特に区別しない場合には、需要家施設10と記載する。また、同図では、電力管理地域1において5つの需要家施設10−1〜10−5が存在する例を示しているが、電力管理地域1における需要家施設10の数については特に限定されない。
電力管理装置200は、電力管理地域1に存在する需要家施設10のそれぞれにおける電気設備を対象として電力制御を実行する。
図2は、1つの需要家施設10における電力系統の構成例を示している。同図に示すように、1つの需要家施設10は、太陽電池101、パワーコンディショナ102、蓄電池103、インバータ104、電力経路切替部105、負荷106及び施設別制御部107を備える。
パワーコンディショナ102は、太陽電池101から出力される直流の電力を交流に変換する。
具体的に、蓄電池103に対する充電時には、商用電源2またはパワーコンディショナ102から電力経路切替部105を介して充電のための交流の電力がインバータ104に供給される。インバータ104は、このように供給される交流の電力を直流に変換し、蓄電池103に供給する。
また、蓄電池103の放電時には、蓄電池103から直流の電力が出力される。インバータ104は、このように蓄電池103から出力される直流の電力を交流に変換して電力経路切替部105に供給する。
また、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、太陽電池101により発生された電力をパワーコンディショナ102から負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、商用電源2と太陽電池101の一方または両方から供給される電力をインバータ104経由で蓄電池103に充電するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、蓄電池103から放電により出力させた電力を、インバータ104経由で負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、蓄電池103の放電により出力される電力を、他の需要家施設10における負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
電力管理地域1内の需要家施設10のうちの一部において、例えば太陽電池101や、蓄電池103及びインバータ104を備えないものがあってもよい。また、電力管理地域1において備えられる太陽電池101の数と蓄電池103の数は同じである必要はなく、異なっていてもかまわない。
上記構成による本実施形態の電力融通システムにおいて、電力管理装置200は蓄電池103の休止制御を以下のように実行する。
つまり、電力管理装置200は、需要家施設10−1〜10−5のそれぞれが備える5つの蓄電池103を、一定の休止期間ごとに、予め定められた順番に従って1つずつ休止させる。そのうえで、電力管理装置200は、休止している蓄電池103以外の稼働中の蓄電池103を利用して電力融通制御を実行する。電力融通制御の際、電力管理装置200は、稼働中の蓄電池103の蓄電量と、需要家施設10−1〜10−5それぞれの使用電力(リアルタイムに測定された値であっても予測値であってもよい)とに基づいて、稼働中の蓄電池103のうちのいずれの蓄電池103の蓄積電力を電力網3に出力させ、どの需要家施設10に供給すべきかを決定する。
また、同図においては、電力融通の状態として、需要家施設10−2、10−3、10−4の各蓄電池103が蓄積電力を電力網3に出力している状態が示されている。一方、需要家施設10−1、10−5に対して、需要家施設10−2、10−3、10−4の各蓄電池103が出力した電力が分配され、分配された電力が供給されている状態が示されている。
図4においては、需要家施設10−1の蓄電池103については休止状態から稼働状態に切り替わっており、代わりに、需要家施設10−2の蓄電池103が休止状態となっている。これにより、需要家施設10−1、10−3〜10−5の各蓄電池103が稼働中の状態となる。
そのうえで、同図においては、電力融通の状態として、需要家施設10−1、10−4、10−5の各蓄電池103が蓄積電力を電力網3に出力している状態が示されている。一方、需要家施設10−2、10−3に対して、需要家施設10−1、10−4、10−5の各蓄電池103が出力した電力が分配され、分配された電力が供給されている状態が示されている。
さらに、蓄電池103は、休止させることによって性能が回復することが知られている。図5は、蓄電池103の性能として、充放電サイクルに応じたSOH(State Of Health)についての測定結果を示している。同図において横軸が充放電サイクル数であり、縦軸が放電容量維持率(%)である。
同図に示すように、蓄電池103は、充放電が行われるのに応じて充放電容量維持率が低下するように劣化していく。しかし、同図においては、矢印Aで示す充放電サイクル回数のタイミングにおいて放電容量維持率が約0.5%高くなるように回復している。矢印Aで示す充放電サイクル回数のタイミングにおいては、蓄電池103を10日間休止させている。このように、蓄電池103は、休止することによって性能が回復する。また、劣化が進行しているほど、同じ時間により休止させた場合の回復率は大きくなる。
図6は、第1実施形態に係る電力管理装置200の機能構成例を示している。同図に示す構成は、図3、図4により説明した蓄電池103の休止制御に対応する。
図6に示す電力管理装置200は、通信部201、休止制御部202、電力融通制御部203を備える。
休止制御部202は、選択した蓄電池103を休止させるにあたり、休止させるべき蓄電池103を備える需要家施設10における施設別制御部107に対して蓄電池103の休止を指示する。休止の指示を受けた施設別制御部107は、配下の蓄電池103を休止させるための制御を実行する。このようにして蓄電池103が休止するように制御される。
具体的に、電力融通制御部203は、稼働中の蓄電池103ごとの蓄電量と、需要家施設10それぞれの使用電力(リアルタイムに測定された値であっても予測値であってもよい)とに基づいて、稼働中の蓄電池103のうちのいずれの蓄電池103の蓄積電力を電力網3に出力(融通)させるべきかを決定する。また、電力融通制御部203は、いずれの需要家施設10に蓄電池103から出力された電力をどれだけ供給(融通)すべきかを決定する。
このように、電力融通制御部203が電力融通制御を実行することで、電力融通システムにおいて稼働中の蓄電池103を利用した電力の融通が可能となる。
図7のフローチャートは、第1実施形態の電力管理装置200が実行する休止制御のための処理手順例を示している。
電力管理装置200における休止制御部202は、休止期間を計時しており、休止期間が終了するのを待機している(ステップS101)。
休止期間が未だ終了していない場合(ステップS101−NO)、休止制御部202は、ステップS102、S103をスキップしてステップS104に処理を進める。
一方、休止期間が終了するのに応じて(ステップS101−YES)、休止制御部202は、これまでの休止期間において休止させていた蓄電池103を稼働させるための制御を実行する(ステップS102)。また、休止制御部202は、次の休止順の蓄電池103を休止させる(ステップS103)。この際、休止制御部202は、これまでの休止期間についての計時時間をリセットしたうえで休止期間の計時を開始する。
また、電力融通制御部203は、ステップS104において、電力を融通すべき蓄電池103として、融通対象の需要家施設10に融通すべき電力の総合値が得られるまで、蓄積電力が多い蓄電池103の順に選択する。
[概要]
続いて、第2実施形態について説明する。第2実施形態の休止制御においては、予め定められた順番により蓄電池103を休止させるのではなく、休止期間の終了タイミングにおいて温度が最も高い蓄電池103を休止対象として選択する。
蓄電池103の温度が高いほど稼働中における運転条件や周囲環境(例えば、周囲温度)などが厳しいといえる。そこで、このような厳しい環境において稼働されていた蓄電池103を優先して休止させるようにすれば、電力融通システムにおける蓄電池103の劣化の進行度合いを平均化することができ、結果的に、さらなる長寿命化を図ることが可能になる。
図8は、第2実施形態に係る電力管理装置200の機能構成例を示している。なお、同図において、図6と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図8に示す電力管理装置200においては、図6に示す構成に対して温度監視部204がさらに備えられる。温度監視部204は、需要家施設10が備える蓄電池103ごとの温度を監視する。
需要家施設10における蓄電池103は自己の温度を測定することができる。そこで、温度監視部204からの指示を受けた施設別制御部107は、配下の蓄電池103に温度を測定させ、測定された温度を取得する。施設別制御部107は、取得した温度を温度監視部204に通知する。温度監視部204は、各需要家施設10の施設別制御部107から通知された温度を取得する。
このようにして、温度監視部204は、各需要家施設10における蓄電池103の温度を監視する。
図9のフローチャートは、第2の実施形態に係る電力管理装置200が実行する休止制御のための処理手順例を示している。なお、同図において、図7と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、温度監視部204は、蓄電池103の温度を所定タイミングで監視する(ステップS106)。そして、これまでの休止期間が終了するのに応じて(ステップS101−YES)、休止制御部202は、これまで休止させていた蓄電池103を稼働させる(ステップS102)。
また、休止制御部202は、これまでの休止期間において稼働していた蓄電池103のうちで、温度監視部204により取得された温度が最も高い蓄電池103を休止対象として選択する(ステップS103A)。休止制御部202は、ステップS103Aにより休止対象として選択した蓄電池103の休止を開始させる(ステップS103B)。
このような制御によって、第2実施形態においては、運転条件や周囲環境が厳しい蓄電池103を優先的に休止させることができる。
[概要]
続いて、第3実施形態について説明する。第3実施形態における電力管理装置200は、第2実施形態と同様に温度監視部204が監視する温度に基づいて休止対象の蓄電池103を決定するようにしたうえで、休止対象として決定された蓄電池103の温度に基づいて休止期間を決定する。具体的には、電力管理装置200は、温度が高いほど休止期間を長くするように設定する。
このように、第3実施形態では、休止対象の蓄電池103の温度に基づいて休止期間を設定することにより、運転条件や周囲環境が厳しい蓄電池103ほど長く休止させることができる。長く休止させることによって、使用されない期間が増加するので結果的により長寿命とすることができる。また、休止期間を長くすることにより、蓄電池103の回復の度合いを高めることも可能となり、この点でもさらなる長寿命化を図ることが可能になる。
図10は、第3の実施形態に係る電力管理装置200の構成例を示している。なお、同図において図8と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図10に示す電力管理装置200においては、休止期間決定部205がさらに備えられる。休止期間決定部205は、休止対象として選択された蓄電池103の温度に基づいて、次の休止期間(休止対象として選択された蓄電池103を休止させる期間)を決定する。
休止期間決定部205は、休止制御部202により次の休止期間における休止対象の蓄電池103が決定されるのに応じて、休止対象として決定された蓄電池103に対応する温度を温度監視部204から取得する。
図11のフローチャートは、第3実施形態に係る電力管理装置200が実行する休止制御のための処理手順例を示している。なお、同図において、図9と同様の処理については同一符号を付して説明を省略する。
図11に示すように、これまでの休止期間が終了するのに応じて(ステップS101−YES)、休止制御部202は、これまで休止させていた蓄電池103を稼働させる(ステップS102)。そのうえで、休止制御部202は、これまでの休止期間において稼働していた蓄電池103のうちで、温度監視部204がステップS106により取得した温度が最も高い蓄電池103を休止対象として選択する(ステップS103A)。
休止期間決定部205は、ステップS103Aにより休止期間として決定された蓄電池103の温度(すなわち、温度監視部204が取得している温度のうちで最も高い温度)に基づいて休止期間を決定する(ステップS107)。
休止制御部202は、ステップS103Aにより休止対象として選択した蓄電池103の休止を開始させる(ステップS103B)。以降、休止が開始された蓄電池103は、ステップS107にて決定された休止期間が経過するまで休止の状態を維持する。
10 需要家施設
101 太陽電池
102 パワーコンディショナ
103 蓄電池
104 インバータ
105 電力経路切替部
106 負荷
107 施設別制御部
200 電力管理装置
201 通信部
202 休止制御部
203 電力融通制御部
204 温度監視部
205 休止期間決定部
Claims (6)
- 発電または充放電を行う電力供給装置を備える複数の施設間で、電力供給装置が出力する電力を融通し合う電力管理システムにおける電力管理装置であって、
所定の休止期間ごとに前記複数の施設のそれぞれに備えられる電力供給装置のうちから選択した一部の電力供給装置を休止させる休止制御部と、
休止中の電力供給装置以外の電力供給装置によって施設間で電力が融通されるように制御する電力融通制御部とを備え、
前記電力融通制御部は、
予測される使用電力に対して、蓄電池の蓄積電力が不足する施設を、電力の融通を受けるべき施設として決定する
電力管理装置。 - 前記電力融通制御部は、
電力の融通を受けるべきと決定した施設における施設に対して、前記施設が入力して負荷に供給する電力であって、電力網経由で入力してよい商用電源以外の電力を通知する
請求項1に記載の電力管理装置。 - 電力供給装置ごとの温度を監視する温度監視部をさらに備え、
前記休止制御部は、
前記温度監視部が監視する温度に基づいて、次の休止期間において休止させる電力供給装置を選択する
請求項1または2に記載の電力管理装置。 - 選択された電力供給装置の温度に基づいて前記次の休止期間を決定する休止期間決定部をさらに備える
請求項3に記載の電力管理装置。 - 発電または充放電を行う電力供給装置を備える複数の施設間で、電力供給装置が出力する電力を融通し合う電力管理システムにおける電力管理方法であって、
所定の休止期間ごとに前記複数の施設のそれぞれに備えられる電力供給装置のうちから選択した一部の電力供給装置を休止させる休止制御ステップと、
休止中の電力供給装置以外の電力供給装置によって施設間で電力が融通されるように制御する電力融通制御ステップとを備え、
前記電力融通制御ステップは、
予測される使用電力に対して、蓄電池の蓄積電力が不足する施設を、電力の融通を受けるべき施設として決定する
電力管理方法。 - コンピュータに、
発電または充放電を行う電力供給装置を備える複数の施設間で、電力供給装置が出力する電力を融通し合う電力管理システムにおける電力管理方法であって、
所定の休止期間ごとに前記複数の施設のそれぞれに備えられる電力供給装置のうちから選択した一部の電力供給装置を休止させる休止制御ステップと、
休止中の電力供給装置以外の電力供給装置によって施設間で電力が融通されるように制御する電力融通制御ステップであって、予測される使用電力に対して、蓄電池の蓄積電力が不足する施設を、電力の融通を受けるべき施設として決定する電力融通制御ステップ
を実行させるためのプログラム。
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