JP6172345B1 - エネルギーマネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 電力の地産地消率を高めて、経済的且つ効率的に運用することができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。【解決手段】エネルギーマネジメントシステム１は、制御部２６が、天気予報データ等に基づいて所定時間経過後の第一太陽光発電部１２の発電量及び第一エリア１０の総消費電力量の予測値を算出し、予測発電量データと、総消費電力量の予測値と、を含む情報に基づいて、所定時間経過後の第一エリア１０の余剰電力の有無を判断し、制御部２６は、第一エリア１０に余剰電力がある場合に、第一エリア１０から第二エリア２０に電力融通可能であると判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の住宅を有する第一エリアから電力消費施設を有する第二エリアへ向けた電力融通量を制御するエネルギーマネジメントシステムに関する。

従来、太陽光発電などの宅内発電設備を備えた住宅では、宅内発電設備で発電する電力量が住宅が消費する電力量を超える場合、電力会社にその余剰電力を売り渡し、当該電力会社が電力の不足している地域にその電力を分配していた。しかし、電力会社への売電単価が低く、又、住宅の消費電力が大きい時間帯に電力会社から購入する買電単価が高い場合には、余剰電力を電力会社に売却するよりも、地域内で電力を融通しあうほうが経済効率が良い。

そこで、宅内発電設備や宅内蓄電設備を備えた住宅における余剰電力を地域内で融通しあう地域内電力融通システムが開示されている（特許文献１）。また、複数街区のエネルギー需給を調整するシステムが開示されており、１つの街区の消費エネルギーの予測値が供給エネルギーの予測値を上回る場合に他の街区から電力融通を受ける発明が開示されている（特許文献２）。

特開２０１２−６０７６１号公報 特開２０１５−７７０１４号公報

ところで、従来の電力融通システムは、住宅間で電力融通しあい、又は街区間で電力融通しあうシステムである。このような住宅同士や街区同士の電力需要は似通った増減となるので、１つの住宅や街区で電力が不足する場合には他の住宅や街区でも電力が不足することになりやすく、また、１つの住宅や街区で電力が余る場合には他の住宅や街区でも電力が余ることになりやすいので、電力融通によって、電力を十分に効率的に運用することが困難である。また、他のエリアに融通できる余剰電力があるか否かは、様々な要因によって変動するものであり、効率的な電力融通の妨げになりやすい。

本発明は、電力の地産地消率を高めて、経済的且つ効率的に運用することができるエネルギーマネジメントシステムを提供することを目的とする。

本発明の第１のエネルギーマネジメントシステムは、第一太陽光発電部及び宅内蓄電部を具備する複数戸の住宅を有する第一エリアから、前記住宅よりも電力消費量の大きな１以上の電力消費施設と、前記第一エリアの住宅が具備する前記宅内蓄電部よりもエネルギー効率が低い大規模蓄電部を有する第二エリアへ向けた電力融通量を制御するエネルギーマネジメントシステムであって、制御部と、少なくとも天気予報データ、宅内蓄電部の蓄電量データ、前記第一太陽光発電部の発電量の実測値、及び前記第一エリアにおける総消費電力量の実測値、を受け付けるデータ受信部と、少なくとも前記第一エリアにおける過去電力消費実績データ、前記第一エリアの位置情報、及び暦情報を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記第一太陽光発電部の発電量の実測値、前記天気予報データ、前記第一エリアの位置情報、前記暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の前記第一太陽光発電部の予測発電量データを算出するとともに、前記制御部は、前記第一エリアにおける総消費電力量の実測値、前記第一エリアにおける過去電力消費実績データ、前記天気予報データ、前記第一エリアの位置情報、前記暦情報、及び前記時刻情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第一エリアにおける総消費電力量の予測値を算出し、前記制御部は、前記予測発電量データと、前記総消費電力量の予測値と、を含む情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第一エリアの余剰電力の有無を判断し、前記制御部は、前記第一エリアに余剰電力がある場合に、前記第一エリアから前記第二エリアに電力融通可能であると判断し、前記制御部は、前記第一エリアから前記第二エリアに電力融通可能であると判断すると、前記第二エリアの電力が不足するか否か判断し、前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足すると判断すると、前記第一エリアの余剰電力を所定基準の範囲内で前記第二エリアの前記電力消費施設に電力融通する旨決定し、前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足しないと判断すると、前記第一エリアの住宅が具備する前記宅内蓄電部に充電余地がある場合には、前記第一エリアの余剰電力を前記宅内蓄電部に充電する旨決定し、前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足せず、且つ、前記第一エリアの住宅が具備する前記宅内蓄電部に充電余地がなく、前記大規模蓄電部に充電余地がある場合には、前記第一エリアの余剰電力を前記大規模蓄電部に充電する旨決定し、前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足せず、且つ、前記宅内蓄電部及び前記大規模蓄電部に充電余地がない場合には、前記第一エリアの余剰電力を売電する旨決定することを特徴としている。

さらに、本発明の第２のエネルギーマネジメントシステムは、第１のエネルギーマネジメントシステムの特徴に加えて、第二エリアは第二太陽光発電部と、天候の影響を受けずに発電できる発電設備と、を更に有するものであり、前記データ受信部は前記大規模蓄電部の蓄電量データ、前記第二太陽光発電部の発電量の実測値、及び前記第二エリアにおける総消費電力量の実測値、を更に受け付けるものであり、前記記憶部は、前記第二エリアにおける過去電力消費実績データ、前記第二エリアの位置情報、を更に記憶するものであり、前記制御部は、前記第二太陽光発電部の発電量の実測値、前記天気予報データ、前記第二エリアの位置情報、前記暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の前記第二太陽光発電部の予測発電量データを算出するとともに、前記制御部は、前記第二エリアにおける総消費電力量の実測値、前記第二エリアにおける過去電力消費実績データ、前記第二エリアの位置情報、前記暦情報、及び前記時刻情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第二エリアにおける総消費電力量の予測値を算出し、前記制御部は、前記第二太陽光発電部の前記予測発電量データと、前記発電設備の発電容量と、前記大規模蓄電部の残量データと、前記第二エリアの前記総消費電力量の予測値と、を含む情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第二エリアの電力が不足するか否かを判断することを特徴としている。

本発明の第３のエネルギーマネジメントシステムは、第２のエネルギーマネジメントシステムの特徴に加えて、前記暦情報は、曜日情報、祝日情報を含む電力需要に影響がある情報を記憶しており、前記第一エリア及び前記第二エリアにおける前記総消費電力量の予測値を算出する際に、前記暦情報に基づいて算出される予測値を補正することを特徴としている。

本発明の第４のエネルギーマネジメントシステムは、第１から第３のいずれかのエネルギーマネジメントシステムの特徴に加えて、前記宅内蓄電部は、リチウムイオン蓄電池(lithium-ion rechargeable battery)であり、前記大規模蓄電部は、レドックスフロー蓄電池(redox flow battery)であることを特徴としている。

本発明の第５のエネルギーマネジメントシステムは、第１から第４のいずれかのエネルギーマネジメントシステムの特徴に加えて、制御部は、前記第一エリアに余剰電力がなく、且つ、前記第二エリアの電力が不足すると判断した場合に、前記宅内蓄電部を前記第一エリアの電力需要を超えて放電し、前記第二エリアに電力融通することを特徴としている。

本発明の第１のエネルギーマネジメントシステムは、第一太陽光発電部及び宅内蓄電部を具備する複数戸の住宅を有する第一エリアから、前記住宅よりも電力消費量の大きな１以上の電力消費施設を有する第二エリアへ向けた電力融通量を制御している。したがって、住宅を有する第一エリアと電力消費施設を有する第二エリアという性質の異なるエリア間での電力融通を行うものであるので、時間帯毎の需要の増減が近似することが無く、効率的な電力融通を行うことができ、電力の地産地消率を高めることができる。

そして、制御部は、実測発電量データ、天気予報データ、第一エリアの位置情報、暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の第一太陽光発電部の予測発電量データを算出する。すなわち、制御部は、天気予報データに基づいて所定時間経過後の天気を知り、第一太陽光発電部が設置された第一エリアの位置情報や暦情報及び時刻情報に基づいて太陽の位置を知ることで、当該所定時間経過後の第一太陽光発電部に照射される日射強度を予測して、予測発電量データを算出する。このように、様々なデータによって予測発電量データをより正確に予測することができる。

また、制御部は、第一エリアにおける総消費電力量の実測値、第一エリアにおける過去電力消費実績データ、天気予報データ、第一エリアの位置情報、暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の第一エリアにおける総消費電力量の予測値を算出する。具体的には、制御部は、天気予報データ、位置情報、暦情報、時刻情報から外気温や天候を判断し、また、暦情報から住人の外出の可能性を判断し、過去電力消費実績データから同様の天候・気温・曜日の場合に消費電力量がどの程度であったかを知ることで、総消費電力量の予測値を算出する。このように、様々なデータによって総消費電力量の予測値をより正確に予測することができる。そして、制御部は、予測発電量データ、総消費電力量の予測値、及び宅内蓄電部の残量データ、を含む情報に基づいて、所定時間経過後の第一エリアの余剰電力の有無を判断するので、より正確な余剰電力を予測することができ、電力融通可否の判断をより正確なものにすることができる。

さらに、本発明の第１のエネルギーマネジメントシステムによると、第二エリアは、第一エリアの住宅が具備する宅内蓄電部よりもエネルギー効率が低い大規模蓄電部を更に有しており、第一エリアから第二エリアに電力融通可能であり、且つ、第二エリアの電力が不足する場合に、第一エリアの余剰電力を所定基準の範囲内で第二エリアの電力消費施設に電力融通する。電力融通量を所定基準の範囲内に収めることで、第一エリアから既存送電網を用いて第二エリアに電力融通する場合でも、逆潮流を所定基準の範囲内に制限することができる。

そして、制御部は、第二エリアの電力が不足せず、且つ、第一エリアの住宅が具備する宅内蓄電部に充電余地がある場合には、第一エリアの余剰電力を宅内蓄電部に充電する。そして、制御部は、第二エリアの電力が不足せず、且つ、第一エリアの住宅が具備する宅内蓄電部に充電余地がなく、大規模蓄電部に充電余地がある場合には、第一エリアの余剰電力を大規模蓄電部に充電する。さらに制御部は、第二エリアの電力が不足せず、且つ、宅内蓄電部及び大規模蓄電部に充電余地がない場合には、第一エリアの余剰電力を売電する。

すなわち、第一エリアに電力の余剰がない場合には、第一エリア内での電力消費を優先し、第一エリアに電力余剰があり、第二エリアの電力が不足している場合には第二エリアの電力消費施設に電力融通する。第二エリアの電力不足もない場合には、宅内蓄電部に充電する。宅内蓄電部の充電余地もない場合には、大規模蓄電部に充電する。大規模蓄電地にも充電余地がない場合には、売電する。したがって、第一エリアでの余剰電力は、電力消費施設への電力融通、宅内蓄電部に充電、大規模蓄電部に充電、売電の順に優先的に使用される。ここで電力融通は充電せず直接使用されるので、充放電による電力ロスがなく、宅内蓄電部は大規模蓄電部に比べてエネルギー効率が高いので、充放電により電力ロスが少ない。このように、電力ロスが少ない電力融通、宅内蓄電部への充電、大規模蓄電部への充電の順に優先するので、第一エリアの余剰電力をより効率的に地産地消することができる。

本発明の第２のエネルギーマネジメントシステムによると、第二エリアは、第二太陽光発電部と、発電設備と、を更に有している。また、データ受信部は大規模蓄電部の残量データを更に受け付けている。さらに、記憶部は、第二エリアにおける過去電力消費実績データ、第二エリアの位置情報、を更に記憶している。そして、制御部は、第二太陽光発電部の実測発電量データ、天気予報データ、第二エリアの位置情報、暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の第二太陽光発電部の予測発電量データを算出する。すなわち、制御部は、天気予報データに基づいて所定時間経過後の天気を知り、第二太陽光発電部が設置された第二エリアの位置情報や暦情報及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の太陽の位置を知ることで、当該所定時間経過後の第二太陽光発電部に照射される日射強度を予測して、第二太陽光発電部の実測発電量データにおける発電量からの変化を予測し、予測発電量データを算出する。このように、様々なデータによって予測発電量データをより正確に予測することができる。

また、制御部は、第二エリアにおける総消費電力量の実測値、第二エリアにおける過去電力消費実績データ、天気予報データ、第二エリアの位置情報、暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の第二エリアにおける総消費電力量の予測値を算出する。具体的には、制御部は、天気予報データ、位置情報、暦情報、時刻情報から外気温や天候を判断し、また、暦情報等から住人の外出の可能性等を判断し、過去電力消費実績データから同様の天候・気温・曜日の場合に消費電力量がどの程度であったかを知ることで、第二エリアの総消費電力量の予測値を算出する。このように、様々なデータによって第二エリアの総消費電力量の予測値をより正確に予測することができる。そして、制御部は、予測発電量データ、総消費電力量の予測値、及び宅内蓄電部の残量データ、を含む情報に基づいて、所定時間経過後の第一エリアの余剰電力の有無を判断するので、より正確な余剰電力を予測することができ、電力融通可否の判断をより正確なものにすることができる。

そして、制御部は、第二太陽光発電部の予測発電量データと、発電設備の発電容量と、大規模蓄電部の残量データと、第二エリアの前記総消費電力量の予測値と、を含む情報に基づいて、所定時間経過後の第二エリアの電力が不足するか否かを判断するので、より正確に第二エリアの電力不足を予測することができ、第一エリアからの電力融通可否の判断をより正確なものにすることができる。

本発明の第３のエネルギーマネジメントシステムによると、第一エリア及び第二エリアの電力需要が天候や気温による変動の他、例えば電力消費施設としてのオフィスや工場などの電力需要が低下する休日や夜間の電力需要が増加する大晦日から元日にかけてなどのように、電力需要に影響がある情報に基づいて総消費電力量の予測値を補正することができ、より正確な総消費電力量の予測値を算出することができる。

本発明の第４のエネルギーマネジメントシステムによると、宅内蓄電部が、比較的放充電効率のよいリチウムイオン蓄電池であり、大規模蓄電部が、比較的、安全性・安定性に優れ、長寿命であり、大型設備に適したレドックスフロー蓄電池であるので、余剰電力を放充電におけるエネルギー効率が高いリチウムイオン蓄電池に優先的に充電することで、充放電ロスの少ない効率的な電力の運用を可能とするとともに、オフィスや商業施設のような電力消費施設を有し、大規模蓄電部が必要な第二エリアには、安全性や大型化に係るコストが低いレドックスフロー蓄電池を設置することで、リチウムイオン蓄電池に充電余地がない場合にも蓄電することができ、効率的に電力を地産地消することができる。

さらに、本発明の第５のエネルギーマネジメントシステムによると、制御部は、第一エリアに余剰電力がなく、且つ、第二エリアの電力が不足する場合でも、蓄電部が第一エリアの電力需要を超えて放電することで、第二エリアに電力融通することができ、より効率的に電力を運用することができる。

第一エリア、第二エリア、及びエネルギーマネジメントシステムの全体構成を説明するブロック図。 第一エリアの余剰電力の有無を判断する処理のルーチンを示すフローチャート。 上のグラフが第二エリアにおける総消費電力の予測値と第二太陽光発電部の発電量の予測値を示し、下のグラフが第一エリアにおける総消費電力の予測値と第一太陽光発電部の発電量の予測値を示すグラフ。 上のグラフが第二エリアにおける総消費電力の予測値と第一エリアからの電力融通、第二太陽光発電部の発電、大規模蓄電部からの放電、電力会社からの買電、発電設備による発電などの電力の供給を示し、下のグラフが第一エリアにおける総消費電力の予測値と、第一太陽光発電部の発電、宅内蓄電部からの放電、電力会社からの買電を示しすグラフ。 余剰電力処理のルーチンを示すフローチャート。 第二エリアの電力不足を予測する処理のルーチンを示すフローチャート。 第一エリアに余剰電力がない場合に行われる不足電力処理のルーチンを示すフローチャート。

以下、本発明に係るエネルギーマネジメントシステム１の最良の実施形態について、各図を参照しつつ説明する。本実施形態のエネルギーマネジメントシステム１は、複数の住宅１１を有する第一エリア１０から、１以上の電力消費施設を有する第二エリア２０への電力融通量を制御するエネルギーマネジメントシステム１である。

図１に記載のように、第一エリア１０に設けられた各住宅１１には、第一太陽光発電部１２及び宅内蓄電部１３が設けられている。第一太陽光発電部１２は、各住宅１１の屋根に設置されている。第一太陽光発電部１２は、本実施形態においては、容量が２ｋＷの太陽電池及び３．５ｋＷの太陽電池のいずれかが住宅１１毎にそれぞれ選択されて設置されている。また、宅内蓄電部１３は、容量が８ｋＷｈのリチウムイオン蓄電池である。なお、第一太陽光発電部１２の太陽電池容量や宅内蓄電部１３の容量はこれに限定されるものではなく、例えば、各住宅１１毎に異なる容量の第一太陽光発電部１２又は宅内蓄電部１３であっても良い。

第二エリア２０には、発電設備２１、第二太陽光発電部２２、大規模蓄電部２３、電力消費施設２４、及びＣＥＭＳ（community energy management system）サーバ２５が設けられている。発電設備２１は、本実施形態においては、ガスエンジンコージェネレーション発電設備である。なお、発電設備２１はこれに限定されるものではない。例えば、コージェネレーション、すなわち電気と熱を同時に供給するものに限定されず、単に電気のみを供給する発電設備２１であっても良い。また、天然ガス、液化天然ガス、石油などの化石燃料を用いた発電のほか、例えば水素などを用いた燃料電池であっても良い。発電設備２１は天候に影響されずに発電できるものであれば、どのような発電設備２１であっても良い。

第二太陽光発電部２２は、容量が９００ｋＷの太陽電池である。第二エリア２０内の電力消費施設２４の屋上などに設置される。また、大規模蓄電部２３は、本実施形態においては、イオンの酸化還元反応（reduction-oxidation reaction）を溶液のポンプ循環によって進行させて、充電と放電を行う流動電池であるレドックスフロー蓄電池である。レドックスフロー蓄電池は、燃焼性・爆発性の物質を使用・発生しないので安全性に優れている。また、レドックスフロー蓄電池は、放充電サイクルに制限が無く、電解液の寿命が半永久的であることによって長寿命である。そして、ほぼ溶液のタンクの増設だけで電池容量を増やすことができるので大型設備に適している。

電力消費施設２４は、例えばオフィスビル、商業施設、工場などの住宅１１に比べて電力消費量が大きい施設である。これらの電力消費施設２４は第二エリア２０内に１又は複数設けられており、住宅１１における電力需要とは異なるタイミングで需要が増減する。

ＣＥＭＳサーバ２５は、少なくとも制御部２６、データ受信部２７、記憶部２８を有しており、これらが１台のパソコン内に存在していてもよく、または、それぞれ、物理的に分離して存在していてもよい。

データ受信部２７は、インターネット３やＬＡＮ（Local Area Network）に接続されるインターフェースであり、第一エリア１０及び第二エリア２０の各部からそれぞれの状態を示すデータを受け付けるとともに、図示しない外部サーバからエネルギーマネジメントに必要なデータを受け付ける。具体的には、データ受信部２７は、外部の天気予報サーバからインターネット３を介して天気予報データを受け付ける。また、データ受信部２７は、各住宅１１の宅内蓄電部１３から放充電量データ及び蓄電量データを受け付ける。また、データ受信部２７は、第一太陽光発電部１２の発電量の実測値を受け付ける。さらにデータ受信部２７は、第一エリア１０における総消費電力量の実測値を受け付ける。

データ受信部２７は、また、発電設備２１の発電量、大規模蓄電部２３の蓄電量及び放充電量データを受け付ける。さらに、データ受信部２７は、第二太陽光発電部２２の発電量の実測値及び第二エリア２０における総消費電力量の実測値を受け付ける。

制御部２６は、図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリーから構成されるコンピュータであり、データ受信部２７が受け付けたデータに基づいて、第一エリア１０及び第二エリア２０の各部を制御する。制御部２６は、第一エリア１０に余剰電力があるか否か判断する処理を行い、余剰電力が有る場合には第二エリア２０に電力融通するか否かを判断する処理を行い、電力が不足する場合には、電力を補う処理を行う。また、記憶部２８は、曜日情報や祝日情報を含む暦情報、などの情報を記憶している。

第一エリア１０の各住宅１１及び第二エリア２０の各施設は、既存の送電網４により接続されており、各住宅１１は既存の送電網４を介して、電力会社から買電できるとともに、電力会社に対して売電できる。また、第二エリア２０では、電力会社から必要な電力を一括受電している。

次に、以上のように構成されるエネルギーマネジメントシステム１の主に制御部２６が行う処理について説明する。まず、制御部２６は、第一エリア１０に余剰電力があるか否か判断する処理をおこなう。図２は、第一エリア１０の余剰電力の有無を判断する処理のルーチンを示すフローチャートである。この処理では、まずデータ受信部２７が第一エリア１０及び第二エリア２０から各種の情報を受信する処理を行う。具体的には、データ受信部２７は、まず、インターネット３を介して外部のサーバから天気予報データを受け付ける（Ｓ１００）。天気予報データは、少なくとも当日及び翌日の天候及び予想気温を時間帯毎に示すデータである。データ受信部２７は受け付けた情報を記憶部２８に記憶する。

次にデータ受信部２７は、第一太陽光発電部１２が現在発電している発電量の実測値をインターネット３を介して第一太陽光発電部１２が設けられた住宅１１のサーバーから受信する（Ｓ１０１）。そして、次にデータ受信部２７は、第二太陽光発電部２２が現在発電している発電量の実測値をインターネット３を介して第二太陽光発電部２２から受信する（Ｓ１０２）。また、データ受信部２７は、発電設備２１が現在発電している発電量を受信する（Ｓ１０３）。そして、データ受信部２７は、住宅１１のサーバから宅内蓄電部１３の蓄電量及び放充電量を受信する（Ｓ１０４）。そして、データ受信部２７は、大規模蓄電部２３の蓄電量及び放充電量を大規模蓄電部２３から受信する（Ｓ１０５）。なお、これらのデータの送受信は、インターネット３を介したものに限定されるものではなく、例えばＬＡＮなどのデータ通信回線があればインターネット３を介するものに限定されるものではない。また、第一太陽光発電部１２や第二太陽光発電部２２の発電量の実測値や宅内蓄電部１３及び大規模蓄電部２３の蓄電量・放充電量は、データ通信やデータ処理の都合上、現実の発電や放充電から数分程度の多少の時間の遅れがある。

データ受信部２７が各種データを受信すると、次に制御部２６は、第一太陽光発電部１２の所定時間経過後の予測発電量を算出する（Ｓ１０６）。この処理では、まず、制御部２６は、天気予報データから、所定時間（例えば１時間）経過後の天候及び予想気温を把握する。そして、天候及び予想気温と、記憶部２８に記憶されている第一エリア１０の位置情報、暦情報、及び時刻情報とに基づいて第一太陽光発電部１２への日射量や第一太陽光発電部１２の温度を算出し、これらの情報と第一太陽光発電部１２の容量とに基づき、所定時間経過後第一太陽光発電部１２の発電量を推定し、第一太陽光発電部１２の発電量の実測値に基づく補正を行って、所定時間経過後の第一太陽光発電部１２の予測発電量を算出する。なお、第一太陽光発電部１２の予測発電量の算出には、例えば設置方式、周辺建物の影などの情報に基づいて更に補正するものであっても良い。

このように本実施形態のエネルギーマネジメントシステム１は、所定時間経過後の第一太陽光発電部１２の予測発電量データを様々なデータから算出するので、予測発電量データをより正確に予測することができる。

第一太陽光発電部１２の予測発電量を算出すると、次に制御部２６は、第一エリア１０における総消費電力量の予想値を算出する（Ｓ１０７）。具体的には、制御部２６は、天気予報データから所定時間経過後の天候を把握する。また、制御部２６は暦情報に含まれる曜日情報や祝日情報から住宅１１の居住者が平日であるか休日であるかを把握し、時刻情報を含めて居住者の在宅を判断する。また、暦情報から季節を把握する。そして、天気予報データや第一エリア１０の位置情報及び季節や時刻情報から現在の気温を把握する。そしてこれらの情報と近似する日における過去電力消費実績データを参照して予想される所定時間経過後の第一エリア１０の総消費電力量を算出し、さらに、総消費電力量の実測値に基づいて補正を加えて、所定時間経過後の第一エリア１０における総消費電力量の予測値を算出する。

このように、様々なデータによって総消費電力量の予測値を算出するのでより正確に予測することができる。

第一太陽光発電部１２の予測発電量及び第一エリア１０の総消費電力量の予測値を算出すると、次に、制御部２６は第一エリア１０に余剰電力があるか否か判断する（Ｓ１０８）。具体的には、第一太陽光発電部１２の予測発電量が、第一エリア１０における総消費電力量の予想値を超えるか否か判断する。なお、図３においては下側のグラフに示すように、棒グラフで示す第一太陽光発電部１２の予測発電量が、折れ線グラフで示す第一エリア１０における総消費電力量の予想値（電力需要）を超えるか否か判断している。晴れの日の昼間は、第一太陽光発電部１２の発電量が多くなるので、第一エリア１０の総消費電力量の予測値を超える。このように、制御部２６は、算出した第一太陽光発電部１２の予測発電量データ、総消費電力量の予測値、を含む情報に基づいて、所定時間経過後の第一エリア１０の余剰電力の有無を判断するので、より正確な余剰電力を予測することができ、電力融通可否の判断をより正確なものにすることができる。

制御部２６は第一エリア１０に余剰電力があると判断すると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、余剰電力がある場合の処理を開始する（Ｓ１０９）。一方余剰電力が無いと判断すると（Ｓ１０８：Ｎｏ）、電力が不足する場合の処理を開始する（Ｓ１１０）。

余剰電力がある場合の処理は（Ｓ１０９）、図５にそのルーチンを示す。図５は、第一エリア１０に余剰電力が有る場合に行われる余剰電力処理のルーチンを示すフローチャートである。第一エリア１０に余剰電力が有ると判断すると、制御部２６は、第二エリア２０が電力不足であるか否か判断する（Ｓ２００）。

具体的には、まず図６に示すように、第二エリア２０の電力不足を予測する処理を行う。図６は第二エリア２０電力不足予想処理のルーチンを示すフローチャートである。第二太陽光発電部２２の所定時間経過後の予測発電量を算出する（Ｓ３００）。この処理では、まず、制御部２６は、天気予報データから、所定時間（例えば１時間）経過後の天候及び予想気温を把握し、天候及び予想気温と、記憶部２８に記憶されている第二エリア２０の位置情報、暦情報、及び時刻情報とに基づいて第二太陽光発電部２２への日射量や第二太陽光発電部２２の温度を算出し、これらの情報と第二太陽光発電部２２の容量とに基づき、所定時間経過後の第二太陽光発電部２２の発電量を推定し、第二太陽光発電部２２の発電量の実測値に基づく補正を行って、所定時間経過後の第二太陽光発電部２２の予測発電量を算出する。

第二太陽光発電部２２の予測発電量を算出すると、次に制御部２６は、第二エリア２０における総消費電力量の予想値を算出する（Ｓ３０１）。具体的には、制御部２６は、天気予報データから所定時間経過後の天候を把握し、制御部２６は暦情報に含まれる曜日情報や祝日情報から住宅１１の居住者が平日であるか休日であるかを把握し、時刻情報を含めて居住者の在宅を判断する。また、暦情報から季節を把握する。そして、天気予報データや第二エリア２０の位置情報及び季節や時刻情報から現在の気温を把握する。そしてこれらの情報と近似する日における過去電力消費実績データを参照して予想される所定時間経過後の第二エリア２０の総消費電力量を算出し、さらに、総消費電力量の実測値に基づいて補正を加えて、所定時間経過後の第二エリア２０における総消費電力量の予測値を算出する。

第二太陽光発電部２２の予測発電量及び第二エリア２０の総消費電力量の予測値を算出すると、次に、制御部２６は第二エリア２０の電力が不足するか否か判断する（Ｓ３０２）。具体的には、第二太陽光発電部２２の予測発電量が、第二エリア２０における総消費電力量の予想値未満か否か判断する。なお、図３においては上側のグラフに示すように、棒グラフで示す第二太陽光発電部２２の予測発電量が、折れ線グラフで示す第二エリア２０における総消費電力量の予想値（電力需要）を下回るか否か判断している。第二エリア２０は電力消費量に比べて第二太陽光発電部２２の発電容量が大きくないので、ほとんどの場合は、第二太陽光発電部２２の発電量は、第二エリア２０の総消費電力量の予測値を下回る。

第二エリア２０に電力不足があると判断すると（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、電力不足フラグをＯＮにして（Ｓ３０３）元の処理に戻る。また、第二エリア２０に電力不足がないと判断すると（Ｓ３０２：Ｎｏ）、電力不足フラグをＯＦＦにして（Ｓ３０４）元の処理に戻る。

図５のステップ２００に戻って、第二エリア２０が電力不足であると判断すると（Ｓ２００：Ｎｏ）、すなわち、ステップ３０２で第二エリア２０に電力が不足すると判断されて電力不足フラグがＯＮにされていると、第二エリア２０が電力不足であると判断し、ステップ２０１の処理に進む。一方、第二エリア２０が電力不足でないと判断すると（Ｓ２００：Ｎｏ）、すなわち、ステップ３０２で第二エリア２０が電力不足ではないと判断されて余剰電力フラグがＯＦＦにされていると、第二エリア２０が電力不足ではないと判断し、ステップ２０１，２０２，２０３の処理をスキップしてステップ２０４の処理に進む。

ステップ２０１では、電力融通が所定の制限範囲内であるか否か判断する。本実施形態では、第一エリア１０の各住宅１１から第二エリア２０に電力会社の既存送電網４を用いて電力を託送することで電力融通するものであるので、第一エリア１０から既存送電網４への逆潮流最大値を４００ｋＷとし、４００ｋＷを超える電力融通は制限している。なお、制限される逆潮流最大値は、これに限定されるものではなく、既存送電網設備への負荷を考慮して適宜定められる。電力融通が所定制限範囲内であると判断すると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、第一エリア１０の各住宅１１から第二エリア２０に対して電力融通を行い（Ｓ２０２、次に、第二エリア２０へ電力融通を行った結果、第一エリア１０に余剰電力が残っているか否か判断する（Ｓ２０３）。一方、電力融通が所定制限範囲内でないと判断すると（Ｓ２０１：ＮＯ）、電力融通は行わずに、ステップ２０２、及び２０３をスキップして、ステップ２０４に進む。

ステップ２０３に戻って、第一エリア１０には未だ余剰電力があると判断すると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、ステップ２０４に進む。一方、第一エリア１０には余剰電力が残っていないと判断すると、この処理を終了して、図２のステップ１１１に進む。ステップ２０４に進むと、次に制御部２６は、宅内蓄電部１３に充電余力があるか否か判断する。すなわち制御部２６は、データ受信部２７が受け付けた宅内蓄電部１３の蓄電量データから宅内蓄電部１３の充電余力の有無を判断する。宅内蓄電部１３に充電余力があると判断すると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、宅内蓄電部１３に第一エリア１０の余剰電力を充電し、更に、第一エリア１０に余剰電力があるか否か判断する（Ｓ２０６）。一方、ステップ２０４で、宅内蓄電部１３に充電余力がないと判断すると（Ｓ２０４：ＮＯ）、ステップ２０５、及び２０６をスキップして、ステップ２０７に処理を進める。

ステップ２０６で第一エリア１０に余剰電力が有ると判断すると（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、次に制御部２６は、ステップ２０７に処理を進める。一方、第一エリア１０に余剰電力が無くなったと判断すると（Ｓ２０６：ＮＯ）、そのままこの処理を終了し、図２のステップ１１１に処理を進める。

ステップ２０７に進むと、制御部２６は、大規模蓄電部２３に充電余地があるか否か判断する。すなわち制御部２６は、データ受信部２７が受け付けた大規模蓄電部２３の蓄電量データから大規模蓄電部２３の充電余力の有無を判断する。大規模蓄電部２３に充電余力があると判断すると（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、大規模蓄電部２３に第一エリア１０の余剰電力を充電し、更に、第一エリア１０に余剰電力があるか否か判断する（Ｓ２０９）。一方、ステップ２０７で、大規模蓄電部２３に充電余力がないと判断すると（Ｓ２０７：ＮＯ）、ステップ２０８、及び２０９をスキップして、ステップ２１０に処理を進める。

ステップ２０９で第一エリア１０に余剰電力が有ると判断すると（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、次に制御部２６は、ステップ２１０に処理を進める。一方、第一エリア１０に余剰電力が無くなったと判断すると（Ｓ２０９：ＮＯ）、そのままこの処理を終了し、図２のステップ１１１に処理を進める。ステップ２１０に処理を進めると、第一エリア１０の余剰電力は、電力融通することができず、また、宅内蓄電部１３及び大規模蓄電部２３に充電することもできないので、電力会社に売電して（Ｓ２１０）、この処理を終了し、図２のステップ１１１に処理を進める。以上のように、第一エリア１０の余剰電力を処理することによって、図３の下側のグラフのように、第一エリア１０で発生した余剰電力は、図４に示すように、電力融通、第一エリア１０の宅内蓄電部１３に充電、第二エリア２０の大規模蓄電部２３に充電を行って、第二エリア２０の電力不足を補い、さらに、太陽光発電できない日没後の電力を補うために充電することができ、第一太陽光発電部１２で発電した電力を効率的に利用することができる。

以上のように本実施形態においては、第一エリア１０に余剰電力が有る場合に、まず、第二エリア２０が電力不足の場合は電力融通し、次に、第二エリア２０の電力が不足せず、且つ、第一エリア１０の宅内蓄電部１３に充電余地がある場合には、宅内蓄電部１３に充電する。そして、第二エリア２０の電力が不足せず、且つ、宅内蓄電部１３に充電余地がなく、大規模蓄電部２３に充電余地がある場合には、大規模蓄電部２３に充電する。さらに制御部２６は、第二エリア２０の電力が不足せず、且つ、宅内蓄電部１３及び大規模蓄電部２３に充電余地がない場合には、第一エリア１０の余剰電力を売電する。このように、第一エリア１０に電力の余剰がない場合には、第一エリア１０内での電力消費を優先し、第一エリア１０に電力余剰がある場合には、電力融通、宅内蓄電部１３に充電、大規模蓄電部２３に充電、売電の順で優先処理を行うことで、充電ロスのない電力融通を優先し、充放電の電力ロスが比較的小さい宅内蓄電部１３への充電を次に優先し、比較的充放電の電力ロスが大きい大規模蓄電部２３への充電を次に処理し、それでも余剰がある場合に売電するので、第一エリア１０の余剰電力をより効率的に地産地消することができる。

図２にステップ１０８に戻って、余剰電力がない場合の処理は（Ｓ１１０）、図７にそのルーチンを示す。図７は、第一エリア１０に余剰電力がない場合に行われる不足電力処理のルーチンを示すフローチャートである。第一エリア１０に余剰電力がないと判断すると、制御部２６は、まず、宅内蓄電部１３に放電を指示する（Ｓ４００）。そして、次に、宅内蓄電部１３の放電により第一エリア１０の電力不足が解消したか否か判断する（Ｓ４０１）。すなわち、所定時間経過後の第一太陽光発電部１２の発電量の予測値と宅内蓄電部１３の放電量の和が、第一エリア１０の総消費電力量の予測値以上である場合に、第一エリア１０の電力不足が解消したと判断し（Ｓ４０１：Ｎｏ）、ステップ４０２をスキップして、ステップ４０３に処理を進める。一方、第一エリア１０の電力不足が解消していないと判断した場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、すなわち、所定時間経過後の第一太陽光発電部１２の発電量の予測値と宅内蓄電部１３の放電量の和が、第一エリア１０の総消費電力量の予測値未満である場合に、ステップ４０２に進んで、第一エリア１０の電力不足を解消すべく各住宅１１が個別買電する処理を行い、ステップ４０３に処理を進める。

ステップ４０３では、第二エリア２０が電力不足か否か判断する。前述の通り、第二エリア２０の電力不足は図６に示す第二エリア２０電力不足予測処理に基づいて判断される。詳しくは前述の通りであるので説明を省略する。ステップ４０３において、電力不足フラグがＯＮであると判断すると（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、宅内蓄電部１３に放電可能な電力の残量があるか否か判断し（Ｓ４０４）、電力の残量がある場合には（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、宅内蓄電部１３が放電をし（Ｓ４０５）、その結果生じた第一エリア１０の余剰電力を第二エリア２０に電力融通する（Ｓ４０６）。

このように、制御部２６は、第一エリア１０に余剰電力がない場合でも、宅内蓄電部１３が第一エリア１０の電力需要を超えて放電することで、第二エリア２０に電力融通することができ、より効率的に電力を運用することができる。

第一エリア１０の余剰電力を第二エリア２０に電力融通すると、次に再度、第二エリア２０が電力不足か否か判断する（Ｓ４０７）。前述の通り、第二エリア２０の電力不足は図６に示す第二エリア電力不足予測処理に基づいて判断されるので、詳しくは前述の通りである。ステップＳ４０７において、電力不足フラグがＯＮであると判断すると（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、ステップ４０８に処理を進める。

一方ステップ４０３及びステップ４０７において、電力不足フラグがＯＦＦであると判断すると（Ｓ４０３ｏｒＳ４０７：ＮＯ）、不足電力処理のルーチンを終了し、図２に戻ってステップ１１１に進む。また、ステップ４０４において、宅内蓄電部１３に放電可能な電力の残量がないと判断すると（Ｓ４０４：ＮＯ）、ステップ４０５、４０６、４０７の処理をスキップして、ステップ４０８に進む。

ステップ４０８では、大規模蓄電部２３に電力を放電する残量があるか否か判断される。残量がないと判断されると（Ｓ４０８：ＮＯ）、ステップ４０９、及び４１０の処理をスキップして、ステップ４１１に処理を進める。一方、ステップ４０８において、大規模蓄電部２３に電力を放電する残量があると判断すると（Ｓ４０８：ＹＥＳ）、大規模蓄電部２３が放電し（Ｓ４０９）、第二エリア２０に電力を補充する。大規模蓄電部２３の放電により第二エリア２０に電力を補充すると、さらに、第二エリア２０の電力が不足するか否か判断する（Ｓ４１０）。第二エリア２０に未だ電力の不足があると判断すると（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、次に、ステップ４１１に処理を進める。一方第二エリア２０に電力不足がないと判断すると（Ｓ４１０：ＮＯ）、そのまま、不足電力処理のルーチンを終了し、図２に戻って、ステップ１１１に処理を進める。

ステップ４１１では、発電設備２１の発電が一括受電による買電に比べて経済合理性があるか否か判断する。具体的には発電設備２１の燃料代などの発電コストと電力会社からの買電コストとを比較して、発電設備２１の発電に経済合理性がある場合には（Ｓ４１１：ＹＥＳ）、発電設備２１で発電し（Ｓ４１２）、発電設備２１の発電に経済合理性がない場合には（Ｓ４１１：ＮＯ）、電力会社から一括受電する（Ｓ４１３）。なお、電力会社から受電する電力の単価は、例えば深夜時間帯には安価になり、また、買電ピーク時の電力量が所定の電力量を超える場合には高くなるので、時間帯や不足電力量に応じて、発電設備２１の発電と電力会社からの一括受電による買電とを組み合わせて、もっとも経済合理性があるように発電又は買電して、不足電力処理のルーチンを終了し、図２に戻って、ステップ１１１に処理を進める。

ステップ１１１では、買電の単価や電力の蓄電及び消費の動きを計算し、また、電力会社に支払う料金を計算し、記憶部２８に料金データなどのデータを記憶して、処理をリターンする（Ｓ１１２）。

以上のように、本実施形態のエネルギーマネジメントシステム１は、第一エリア１０で生じた余剰電力を効率的に運用することができ、電力の地産地消率を高め、経済的且つ効率的なエネルギーマネジメントを行うことができる。

なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。

本発明に係るエネルギーマネジメントシステム１は、住宅１１エリアからオフィス商業エリアに電力を融通できるシステムとして好適に適用することができる。

１ エネルギーマネジメントシステム
１０ 第一エリア
１１ 住宅
１２ 第一太陽光発電部
１３ 宅内蓄電部
２０ 第二エリア
２１ 発電設備
２２ 第二太陽光発電部
２３ 大規模蓄電部
２４ 電力消費施設

Claims (5)

1. 第一太陽光発電部及び宅内蓄電部を具備する複数戸の住宅を有する第一エリアから、前記住宅よりも電力消費量の大きな１以上の電力消費施設と、前記第一エリアの住宅が具備する前記宅内蓄電部よりもエネルギー効率が低い大規模蓄電部を有する第二エリアへ向けた電力融通量を制御するエネルギーマネジメントシステムであって、
   制御部と、
   少なくとも天気予報データ、宅内蓄電部の蓄電量データ、前記第一太陽光発電部の発電量の実測値、及び前記第一エリアにおける総消費電力量の実測値、を受け付けるデータ受信部と、
   少なくとも前記第一エリアにおける過去電力消費実績データ、前記第一エリアの位置情報、及び暦情報を記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第一太陽光発電部の発電量の実測値、前記天気予報データ、前記第一エリアの位置情報、前記暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の前記第一太陽光発電部の予測発電量データを算出するとともに、
   前記制御部は、前記第一エリアにおける総消費電力量の実測値、前記第一エリアにおける過去電力消費実績データ、前記天気予報データ、前記第一エリアの位置情報、前記暦情報、及び前記時刻情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第一エリアにおける総消費電力量の予測値を算出し、
   前記制御部は、前記予測発電量データと、前記総消費電力量の予測値と、を含む情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第一エリアの余剰電力の有無を判断し、
   前記制御部は、前記第一エリアに余剰電力がある場合に、前記第一エリアから前記第二エリアに電力融通可能であると判断し、
   前記制御部は、前記第一エリアから前記第二エリアに電力融通可能であると判断すると、前記第二エリアの電力が不足するか否か判断し、
   前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足すると判断すると、前記第一エリアの余剰電力を所定基準の範囲内で前記第二エリアの前記電力消費施設に電力融通する旨決定し、
   前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足しないと判断すると、前記第一エリアの住宅が具備する前記宅内蓄電部に充電余地がある場合には、前記第一エリアの余剰電力を前記宅内蓄電部に充電する旨決定し、
   前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足せず、且つ、前記第一エリアの住宅が具備する前記宅内蓄電部に充電余地がなく、前記大規模蓄電部に充電余地がある場合には、前記第一エリアの余剰電力を前記大規模蓄電部に充電する旨決定し、
   前記制御部は、前記第二エリアの電力が不足せず、且つ、前記宅内蓄電部及び前記大規模蓄電部に充電余地がない場合には、前記第一エリアの余剰電力を売電する旨決定することを特徴とするエネルギーマネジメントシステム。
2. 第二エリアは第二太陽光発電部と、天候の影響を受けずに発電できる発電設備と、を更に有するものであり、
   前記データ受信部は前記大規模蓄電部の蓄電量データ、前記第二太陽光発電部の発電量の実測値、及び前記第二エリアにおける総消費電力量の実測値、を更に受け付けるものであり、
   前記記憶部は、前記第二エリアにおける過去電力消費実績データ、前記第二エリアの位置情報、を更に記憶するものであり、
   前記制御部は、前記第二太陽光発電部の発電量の実測値、前記天気予報データ、前記第二エリアの位置情報、前記暦情報、及び時刻情報に基づいて、所定時間経過後の前記第二太陽光発電部の予測発電量データを算出するとともに、
   前記制御部は、前記第二エリアにおける総消費電力量の実測値、前記第二エリアにおける過去電力消費実績データ、前記第二エリアの位置情報、前記暦情報、及び前記時刻情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第二エリアにおける総消費電力量の予測値を算出し、
   前記制御部は、前記第二太陽光発電部の前記予測発電量データと、前記第二エリアの前記総消費電力量の予測値と、を含む情報に基づいて、前記所定時間経過後の前記第二エリアの電力が不足するか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のエネルギーマネジメントシステム。
3. 前記暦情報は、曜日情報、祝日情報を含む電力需要に影響がある情報を記憶しており、前記第一エリア及び前記第二エリアにおける前記総消費電力量の予測値を算出する際に、前記暦情報に基づいて算出される予測値を補正することを特徴とする請求項２に記載のエネルギーマネジメントシステム。
4. 前記宅内蓄電部は、リチウムイオン蓄電池(lithium-ion rechargeable battery)であり、前記大規模蓄電部は、レドックスフロー蓄電池(redox flow battery)であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
5. 制御部は、前記第一エリアに余剰電力がなく、且つ、前記第二エリアの電力が不足すると判断した場合に、前記宅内蓄電部を前記第一エリアの電力需要を超えて放電し、前記第二エリアに電力融通することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
   

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