JP6308014B2 - 電力管理システム - Google Patents

Description

本発明は、電力管理システムに関する。

ビルあるいはマンション等には、負荷への供給電力を管理する電力管理システムが設けられている。この電力管理システムは、蓄電池や、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池に供給しつつ、ビルあるいはマンション等の負荷に電力系統または蓄電池から電力を供給する電力変換装置や、該電力変換装置を制御する上位コントローラ等から構成されている。例えば、下記特許文献１には、コントローラによって変換器を制御することで、蓄電池の充放電、電力系統への売電及び負荷への供給電力を制御する電力制御システムが開示されている。

特開２０１２−２２２９０８号公報

ところで、上記従来技術において、上位コントローラは、蓄電池への給電量や蓄電池による放電量等を電力変換装置に直接指示することで、電力変換装置を制御しているが、上位コントローラに並列的に接続される電力変換装置の数が増えた場合、または多種多様な機器が接続された場合には、上位コントローラの制御負荷が増大して、制御が追い付かなくなり、電力制御が不安定になる可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも上位コントローラの処理負荷を軽減して、電力制御を安定させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、直流電力を充放電する充放電装置と、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換して前記充放電装置に供給し、また前記充放電装置から放電される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給すると共に前記電力系統からの交流電力を負荷に供給する電力変換装置と、再生可能エネルギーに基づいて発電し、電力を負荷及び電力変換装置に供給する第１発電装置と、前記電力変換装置及び前記第１発電装置と前記負荷との接続状態を切り替える切替手段とを具備し、前記電力変換装置は、前記充放電装置の充電率と、前記負荷の消費電力から前記第１発電装置の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて前記切替手段による切り替え、前記充放電装置による充放電、前記負荷への電力供給、前記電力系統からの受電及び前記電力系統への売電を制御する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記電力変換装置は、外部から前記充放電装置の目標充電率と、前記電力系統の契約電力に基づく受電上限値よりも低い値に設定された受電制限値とが通知されると、前記充放電装置の充電率の下限値、前記下限値と前記目標充電率との間に設定された充電ライン、前記目標充電率、前記目標充電率と前記充電率の上限値との間に設定された売電ライン及び前記上限値を基準とした前記充放電装置の充電率の判定結果と、前記受電上限値及び前記受電制限値を基準とした前記差分電力値の判定結果とに基づいて前記切替手段による切り替え、前記充放電装置による充放電、前記負荷への電力供給、前記電力系統からの受電及び前記電力系統への売電を制御する、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記電力変換装置は、前記充電率が前記目標充電率と前記売電ラインとの間である場合、前記差分電力値が前記受電制限値を超える時には、前記電力系統から受電する電力が前記受電制限値となるように、前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値である時には、前記充電率が前記目標充電率となるように前記充放電装置に放電させ、前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を前記充放電装置に供給する、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記電力変換装置は、前記充電率が前記売電ラインと前記上限値との間である場合、前記差分電力値が前記受電制限値を超える時には、前記電力系統から受電する電力が前記受電制限値となるように、前記充放電装置に放電させ、前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値である時には、前記充電率が前記目標充電率となるように前記充放電装置に放電させ、前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を売電する、という手段を採用する。

本発明では、第５の解決手段として、上記第２〜第４のいずれか１つの解決手段において、前記電力変換装置は、前記充電率が前記上限値を上回る場合、前記差分電力値が正の値である時には、前記電力系統から受電する電力が０ワットとなるように前記充放電装置に放電させ、前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を売電する、という手段を採用する。

本発明では、第６の解決手段として、上記第２〜第５のいずれか１つの解決手段において、前記電力変換装置は、前記充電率が下限値を下回る場合、前記差分電力値が前記受電上限値を超える時には、前記切替手段に切断状態にさせ、前記差分電力値が前記受電上限値を超えないと共に正の値であるまたは前記差分電力値が負の値である時には、前記電力系統から前記受電上限値である電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給する、という手段を採用する。

本発明では、第７の解決手段として、上記第２〜第６のいずれか１つの解決手段において、前記電力変換装置は、前記充電率が前記下限値と前記充電ラインとの間である場合、前記差分電力値が前記受電上限値を超える時には、前記電力系統から前記受電上限値である電力を受電し、前記充放電装置に放電させて、前記負荷に不足分の電力を供給し、前記差分電力値が前記受電上限値と前記受電制限値との間である時には、前記電力系統から前記受電上限値である電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給する第１動作と、前記電力系統から前記受電制限値である電力を受電し、前記充放電装置に放電させる第２動作と、前記充放電装置による充放電を行わずに、前記電力系統から受電した電力を前記負荷に供給する第３動作とのうちのいずれか１つの動作を実行し、前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値であるまたは前記差分電力値が負の値である時には、前記電力系統から前記受電制限値である電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給する、という手段を採用する。

本発明では、第８の解決手段として、上記第２〜第７のいずれか１つの解決手段において、前記電力変換装置は、前記充電率が前記充電ラインと前記目標充電率との間である場合、前記差分電力値が前記受電制限値を超える時には、前記電力系統から前記受電制限値である電力を受電し、前記充放電装置に放電させ、前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値である時には、前記電力系統から前記受電制限値より低い電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に前記目標充電率となるように余りの電力を前記充放電装置に供給し、前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を前記充放電装置に供給する、という手段を採用する。

本発明では、第９の解決手段として、上記第６〜第８のいずれか１つの解決手段において、ディーゼル発電あるいは燃料電池によって発電する第２発電装置をさらに具備し、前記電力変換装置は、外部から前記目標充電率及び前記受電制限値に加えて、前記第２発電装置の動作指示が通知されると、前記充放電装置の充電率が下限値を下回る場合、前記充電率が前記下限値と前記充電ラインとの間である場合、あるいは前記充電率が前記充電ラインと前記目標充電率との間である場合において、前記第２発電装置の動作指示に基づいて前記第２発電装置の発電効率が予め設定された設定値を上回るように前記第２発電装置に発電させ、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給するという手段を採用する。

本発明では、第１０の解決手段として、上記第９の解決手段において、上位コントローラをさらに備え、前記上位コントローラは、前記電力変換装置に代わって前記第２発電装置を制御する、という手段を採用する。

本発明では、第１１の解決手段として、上記第１０の解決手段において、前記上位コントローラは、前記目標充電率及び前記受電制限値を前記電力変換装置に通知する、という手段を採用する。

本発明では、第１２の解決手段として、上記第１０または第１１の解決手段において、前記上位コントローラは、前記下限値、前記充電ライン、前記売電ライン及び前記上限値の少なくとも１つを、前記電力変換装置に通知する、という手段を採用する。

本発明によれば、電力変換装置は、充放電装置の充電率と、負荷の消費電力から第１発電装置の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて切替手段による切り替え、充放電装置による充放電、電力系統から受電した電力の負荷への電力供給及び電力系統への売電を制御することによって、従来よりも上位コントローラの処理負荷を軽減して、電力制御を安定させることができる。

本発明の第１実施形態に係る電力管理システムの概要図である。 本発明の第１実施形態に係る電力管理システムにおける充電率と差分電力値とに応じた動作を示す図である。 本発明の第１実施形態における蓄電池Ｂの現在の充電率と、目標充電率との変化の一例を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る電力管理システムの概要図である。 本発明の第２実施形態における第２発電装置Ｇ２の発電効率と発電電力との関係を示すグラフである。

〔第１実施形態〕
初めに第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係る電力管理システムは、ビルあるいはマンション等に設けられ、該ビルあるいはマンション等に設けられる負荷Ｌ１〜Ｌ４への供給電力を管理するものであり、蓄電池Ｂ、電力変換装置Ｃｖ、第１発電装置Ｇ１、第１〜第７スイッチＳＷ１〜ＳＷ７、第１〜第８電力計Ｐ１〜Ｐ８及び上位コントローラＨを備える。なお、蓄電池Ｂは、本実施形態における充放電装置である。

蓄電池Ｂは、複数の鉛蓄電池やリチウムイオン電池等のセルが接続されてなるものであり、電力変換装置Ｃｖに接続されている。また、蓄電池Ｂに代わって、ＥＤＬＣ（Electric double layer capacitor）等のキャパシタを、充放電装置として使用してもよい。

電力変換装置Ｃｖは、直流電力を交流電力に変換するためのＤＣ/ＡＣコンバータ、交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ/ＤＣコンバータ及び電圧を制御するためのＤＣ/ＤＣコンバータを備えると共に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるマイコン等から構成されている。また、電力変換装置Ｃｖは、第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３各々を介して外部の電力系統Ｅ、蓄電池Ｂ及び第１発電装置Ｇ１各々に接続され、また第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７各々を介して外部の負荷Ｌ１〜Ｌ４各々に接続されている。

電力変換装置Ｃｖにおいて、上記マイコンは、ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に該演算処理の結果に基づいて上記ＤＣ/ＡＣコンバータ、ＡＣ/ＤＣコンバータ及びＤＣ/ＤＣコンバータ等を制御する。つまり、電力変換装置Ｃｖは、上記マイコンによる制御に基づいて電力系統Ｅから供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池Ｂに供給し、また蓄電池Ｂから放電される直流電力を交流電力に変換して負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給すると共に電力系統Ｅからの交流電力を負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給する。

第１発電装置Ｇ１は、再生可能エネルギーに基づいて発電するものであり、例えば、風力発電装置あるいは太陽光発電装置等である。第１発電装置Ｇ１は、第３スイッチＳＷ３や第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７を介して電力変換装置Ｃｖ及び負荷Ｌ１〜Ｌ４に接続され、再生可能エネルギーに基づいて発電した交流電力を電力変換装置Ｃｖ及び負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給する。

第１〜第７スイッチＳＷ１〜ＳＷ７は、例えば、コンタクタ等であり、電力変換装置Ｃｖから入力される制御指令に基づいて接続状態と切断状態とを切り替える。
第１スイッチＳＷ１は、電力系統Ｅと電力変換装置Ｃｖとの間に設けられている。
第２スイッチＳＷ２は、電力変換装置Ｃｖと蓄電池Ｂとの間に設けられている。
第３スイッチＳＷ３は、第１発電装置Ｇ１と電力変換装置Ｃｖ及び負荷Ｌ１〜Ｌ４との間に設けられている。

第４スイッチＳＷ４は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ１との間に設けられている。
第５スイッチＳＷ５は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ２との間に設けられている。
第６スイッチＳＷ６は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ３との間に設けられている。
第７スイッチＳＷ７は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ４との間に設けられている。なお、上記第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７は、本実施形態における切替手段であり、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ１〜Ｌ４との接続状態を切り替えるものである。

第１〜第８電力計Ｐ１〜Ｐ８は、設けられた箇所における電力を検出し、検出した電力を示す検出信号を電力変換装置Ｃｖに出力する。
第１電力計Ｐ１は、電力系統Ｅと電力変換装置Ｃｖとの間に設けられている。
第２電力計Ｐ２は、電力変換装置Ｃｖと蓄電池Ｂとの間に設けられている。
第３電力計Ｐ３は、第１発電装置Ｇ１と電力変換装置Ｃｖ及び負荷Ｌ１〜Ｌ４との間に設けられている。
第４電力計Ｐ４は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ１〜Ｌ４との間に設けられている。

第５電力計Ｐ５は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ１との間に設けられている。
第６電力計Ｐ６は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ２との間に設けられている。
第７電力計Ｐ７は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ３との間に設けられている。
第８電力計Ｐ８は、電力変換装置Ｃｖ及び第１発電装置Ｇ１と負荷Ｌ４との間に設けられている。

上位コントローラＨは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるマイコンから構成され、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に電力変換装置Ｃｖと通信を行うことにより電力管理システムを制御する。

次に、このように構成された電力管理システムの動作について図２を参照して説明する。

まず、本電力管理システムにおいて、上位コントローラＨは、蓄電池Ｂの目標充電率と、電力系統Ｅの契約電力に基づく受電上限値よりも低い値に設定された受電制限値とを電力変換装置Ｃｖに通知する。上記受電上限値は、契約電力に、例えば「０．９５」を乗算したものである。また、受電制限値は、上述した受電上限値よりも低い値に設定されている。

一方、電力変換装置Ｃｖは、上位コントローラＨから蓄電池Ｂの目標充電率と、受電制限値とが通知されると、蓄電池Ｂの充電率の下限値、該下限値と目標充電率との間に設定された充電ライン、目標充電率、目標充電率と充電率の上限値との間に設定された売電ライン及び上限値を基準とした蓄電池Ｂの充電率の判定結果と、受電上限値及び前記受電制限値を基準とした差分電力値（負荷Ｌ１〜Ｌ４の消費電力から第１発電装置Ｇ１の発電電力を引いた値）の判定結果とに基づいて第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７による切り替え、蓄電池Ｂによる充放電、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給、電力系統Ｅからの受電及び電力系統Ｅへの売電を制御する。つまり、電力変換装置Ｃｖは、図２に示すように、蓄電池Ｂの充電率と、上記差分電力値とに基づいて動作を切り替える。なお、第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３については、オン状態とする。

例えば、電力変換装置Ｃｖは、図２に示すように、充電率が下限値を下回る場合、差分電力値が受電上限値を超える時には、第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７に切断状態にさせることによって、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力をカットする。なお、この際、蓄電池Ｂへの充電は行わない。

また、図２に示す「Pbat」は、蓄電池Ｂへの供給電力あるいは蓄電池Ｂからの放電電力を示す。また、「Pload」は、負荷Ｌ１〜Ｌ４の消費電力を示す。また、「Pg」は、第１発電装置Ｇ１による発電電力を示す。また、「Plim」は、受電上限値を示す。また、「Pcut」は、受電制限値を示す。また、「SOC現」は、現在の充電率を示す。また、「SOC目」は、目標充電率を示す。図２には、動作概要と共に、上記「Pload」、「Pg」、「Plim」、「Pcut」、「SOC現」、「SOC目」それぞれの関係を式によって示している。

また、電力変換装置Ｃｖは、充電率が下限値を下回る場合、差分電力値が受電上限値を超えないと共に正の値であるまたは差分電力値が負の値である時には、電力系統から受電上限値である電力を受電し、負荷Ｌ１〜Ｌ４に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を蓄電池Ｂに供給する。この際、電力変換装置Ｃｖは、負荷Ｌ１〜Ｌ４の少なくとも１つへの電力をカットするために、第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７の少なくとも１つに切断状態にさせるようにしてもよい。

一方、電力変換装置Ｃｖは、充電率が下限値と充電ラインとの間である場合、差分電力値が受電上限値を超える時には、電力系統Ｅから受電上限値である電力を受電し、蓄電池Ｂに放電させて、負荷Ｌ１〜Ｌ４に不足分の電力を供給する。この際、電力変換装置Ｃｖは、負荷Ｌ１〜Ｌ４の少なくとも１つへの電力をカットするために、第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７の少なくとも１つに切断状態にさせるようにしてもよい。

また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が受電上限値と受電制限値との間である時には、電力系統Ｅから受電上限値である電力を受電し、負荷Ｌ１〜Ｌ４に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を蓄電池Ｂに供給する第１動作と、電力系統Ｅから受電制限値である電力を受電し、蓄電池Ｂに放電させる第２動作と、蓄電池Ｂによる充放電を行わずに、電力系統Ｅから受電した電力を負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給する第３動作とのうちのいずれか１つの動作を実行する。この際、電力変換装置Ｃｖは、負荷Ｌ１〜Ｌ４の少なくとも１つへの電力をカットするために、第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７の少なくとも１つに切断状態にさせるようにしてもよい。

また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が受電制限値を超えないと共に正の値であるまたは差分電力値が負の値である時には、電力系統Ｅから受電制限値である電力を受電し、負荷Ｌ１〜Ｌ４に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を蓄電池Ｂに供給する。

一方、電力変換装置Ｃｖは、充電率が充電ラインと目標充電率との間である場合、差分電力値が受電制限値を超える時には、電力系統Ｅから受電制限値である電力を受電し、蓄電池Ｂに放電させる。

また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が受電制限値を超えないと共に正の値である時には、電力系統Ｅから受電制限値より低い電力を受電し、負荷Ｌ１〜Ｌ４に不足分の電力を供給すると共に目標充電率となるように余りの電力を蓄電池Ｂに供給する。また、図２に記載する「Pbat=k(SOC現−SOC目)」の係数「k」は固定である。例えば、図３に示すように、受信周期Δｔｓ［s］毎に、上位コントローラＨから目標充電率が電力変換装置Ｃｖに通知される場合、電力変換装置Ｃｖは、蓄電池Ｂの現在の充電率（図２の「SOC現」）を目標充電率（図２の「SOC目」）に追随するように制御する。上記係数「k」は、(SOC現−SOC目)に乗算されることによって、１時間あたりの蓄電池Ｂへの給電電力を求めるための係数であり、以下式（１）に基づいて求められる。
k = （蓄電池容量［kWh］）÷{（受信周期Δｔｓ［s］÷３６００）}÷（１００［%］）…（１）

上記式（１）において、蓄電池容量［kWh］が１時間あたりの電力であるため、「（受信周期Δｔｓ［s］÷３６００）」を行う。また、上記式（１）において、（１００［%］）によって除算するのは、（SOC現−SOC目）を少数に変換するためである。

また、上記係数「k」については、以下式（２）に示すように、係数αを乗算するようにしてもよい。これは、現在の充電率と、目標充電率との差が大きい場合に、充放電量が大きくなり過ぎる可能性があるため、係数αを用いて調整するようにしてもよい。
k = （蓄電池容量［kWh］）÷{（受信周期Δｔｓ［s］÷３６００）}÷（１００［%］）×α…（２）

また、変形例として、係数「k」を蓄電池Ｂの現在の充電率と目標充電率との差に応じた重みにするようにしてもよい。また、「Pbat=k(SOC現−SOC目)」を用いず、現在の充電率と目標充電率との差に応じて蓄電池による充電あるいは放電電力を変化させるようにしてもよい。（例えば、差が１％である場合には１kw、差が５％である場合には５kw）

また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が負の値である時には、第１発電装置による余剰電力を蓄電池に供給する。この際、電力系統Ｅからの受電電力は０ｋｗである。

一方、電力変換装置Ｃｖは、充電率が目標充電率と売電ラインとの間である場合、差分電力値が受電制限値を超える時には、電力系統Ｅから受電する電力が受電制限値となるように、蓄電池Ｂに放電させる。また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が受電制限値を超えないと共に正の値である時には、充電率が目標充電率となるように蓄電池に放電させる。なお、この際、蓄電池Ｂの放電電力は受電制限値を超えない、かつ電力系統Ｅからの受電電力は０ｋｗ以上である。

また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が負の値である時には、第１発電装置による余剰電力を蓄電池に供給する。この際、電力系統Ｅからの受電電力は０ｋｗである。

一方、電力変換装置Ｃｖは、充電率が売電ラインと上限値との間である場合、差分電力値が受電制限値を超える時には、電力系統Ｅから受電する電力が受電制限値となるように、蓄電池Ｂに放電させる。また、電力変換装置は、差分電力値が受電制限値を超えないと共に正の値である時には、充電率が目標充電率となるように蓄電池に放電させる。なお、この際、蓄電池Ｂの放電電力は受電制限値を超え、かつ、電力系統Ｅからの受電電力は０ｋｗ以上である。

また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が負の値である時には、第１発電装置Ｇ１による余剰電力を売電する。なお、この際、蓄電池Ｂの充放電は行わない。

一方、電力変換装置Ｃｖは、充電率が上限値を上回る場合、差分電力値が正の値である時には、電力系統Ｅから受電する電力が０ワットとなるように蓄電池Ｂに放電させる。また、電力変換装置Ｃｖは、差分電力値が負の値である時には、第１発電装置Ｇ１による余剰電力を売電する。なお、この際、蓄電池Ｂの充放電は行わない。

このような本実施形態によれば、電力変換装置Ｃｖは、蓄電池Ｂの充電率と、負荷の消費電力から第１発電装置の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７による切り替え、蓄電池Ｂによる充放電、電力系統Ｅから受電した電力の負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給及び電力系統Ｅへの売電を制御することによって、従来よりも上位コントローラＨの処理負荷を軽減して、電力制御を安定させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る電力管理システムについて説明する。
本第２実施形態に係る電力管理システムは、以下の点において、上記第１実施形態と相違する。つまり、本実施形態に係る電力管理システムは、図４に示すように、第２発電装置Ｇ２を新たに備える点において、上記第１実施形態と相違する。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。

第２発電装置Ｇ２は、例えば、ディーゼル発電装置あるいは燃料電池等である。第２発電装置Ｇ２は、電力変換装置Ｃｖから入力される制御指示に基づいて制御される。

次に、このように構成された電力管理システムの動作について説明する。
本電力管理システムにおいて、電力変換装置Ｃｖは、第１実施形態と同様、図２に示すように、蓄電池Ｂの充電率と、負荷の消費電力から第１発電装置Ｇ１の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７による切り替え、蓄電池Ｂによる充放電、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給、電力系統Ｅからの受電及び電力系統Ｅへの売電を制御する。

本電力管理システムにおいて、電力変換装置Ｃｖは、図２に示す動作に加えて、第２発電装置Ｇ２を制御する。つまり、電力変換装置Ｃｖは、上位コントローラＨから目標充電率及び受電制限値に加えて、第２発電装置Ｇ２の動作指示が通知されると、蓄電池Ｂの充電率が下限値を下回る場合、充電率が下限値と充電ラインとの間である場合、あるいは充電率が充電ラインと目標充電率との間である場合において、蓄電池Ｂに充電する時に、上位コントローラＨからの動作指示に基づいて第２発電装置Ｇ２の発電効率が予め設定された設定値を上回るように第２発電装置Ｇ２に発電させる。

例えば、第２発電装置Ｇ２には、図５に示すように、発電電力に応じた発電効率が存在する。本実施形態では、第２発電装置Ｇ２の発電効率が予め設定された設定値を上回るように第２発電装置に発電（図６に示す発電効率の良い範囲で発電）させる。その上で、電力変換装置Ｃｖは、負荷Ｌ１〜Ｌ４に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を蓄電池Ｂに供給する。

このような本実施形態によれば、電力変換装置Ｃｖは、蓄電池Ｂの充電率と、負荷の消費電力から第１発電装置の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７による切り替え、蓄電池Ｂによる充放電、電力系統Ｅから受電した電力の負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給及び電力系統Ｅへの売電を制御することによって、従来よりも上位コントローラＨの処理負荷を軽減して、電力制御を安定させることができる。また、第２発電装置Ｇ２を用いることで、幅広い電力制御が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第２実施形態において、電力変換装置Ｃｖが、第２発電装置Ｇ２を制御したが、電力変換装置Ｃｖに代わって、上位コントローラＨが第２発電装置Ｇ２を制御するようにしてもよい。

（２）上記第１、第２実施形態における動作に限定されず、本発明は、電力変換装置Ｃｖが、蓄電池の充電率と、負荷Ｌ１〜Ｌ４の消費電力から第１発電装置Ｇ１の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて第４〜第７スイッチＳＷ４〜ＳＷ７による切り替え、蓄電池Ｂによる充放電、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給、電力系統Ｅからの受電及び電力系統Ｅへの売電を制御するものであればよい。

（３）上記第１、第２実施形態において、電力変換装置Ｃｖには、充電率の下限値、充電ライン、売電ライン及び上限値が設定されているが、上位コントローラＨから通知された下限値、充電ライン、売電ライン及び上限値（あるいは下限値、充電ライン、売電ライン及び上限値の少なくとも１つ）が設定されるようにしてもよい。つまり、上位コントローラＨは、下限値、充電ライン、売電ライン及び上限値（あるいは下限値、充電ライン、売電ライン及び上限値の少なくとも１つ）を、電力変換装置Ｃｖに通知する機能を有する。

Ｂ…蓄電池、Ｃｖ…電力変換装置、Ｇ１…第１発電装置、ＳＷ１〜ＳＷ７…第１〜第７スイッチ、Ｐ１〜Ｐ８…第１〜第８電力計、Ｈ…上位コントローラ、Ｌ１〜Ｌ４…負荷、Ｅ…電力系統、Ｇ２…第２発電装置

Claims (11)

1. 直流電力を充放電する充放電装置と、
   電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換して前記充放電装置に供給し、また前記充放電装置から放電される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給すると共に前記電力系統からの交流電力を負荷に供給する電力変換装置と、
   再生可能エネルギーに基づいて発電し、電力を負荷及び電力変換装置に供給する第１発電装置と、
   前記電力変換装置及び前記第１発電装置と前記負荷との接続状態を切り替える切替手段とを具備し、
   前記電力変換装置は、
   前記充放電装置の充電率と、前記負荷の消費電力から前記第１発電装置の発電電力を引いた値である差分電力値とに応じて前記切替手段による切り替え、前記充放電装置による充放電、前記負荷への電力供給、前記電力系統からの受電及び前記電力系統への売電を制御し、
   外部から前記充放電装置の目標充電率と、前記電力系統の契約電力に基づく受電上限値よりも低い値に設定された受電制限値とが通知されると、
   前記充放電装置の充電率の下限値、前記下限値と前記目標充電率との間に設定された充電ライン、前記目標充電率、前記目標充電率と前記充電率の上限値との間に設定された売電ライン及び前記上限値を基準とした前記充放電装置の充電率の判定結果と、前記受電上限値及び前記受電制限値を基準とした前記差分電力値の判定結果とに基づいて前記切替手段による切り替え、前記充放電装置による充放電、前記負荷への電力供給、前記電力系統からの受電及び前記電力系統への売電を制御することを特徴とする電力管理システム。
2. 前記電力変換装置は、
   前記充電率が前記目標充電率と前記売電ラインとの間である場合、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超える時には、前記電力系統から受電する電力が前記受電制限値となるように、前記充放電装置に放電させ、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値である時には、前記充電率が前記目標充電率となるように前記充放電装置に放電させ、
   前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を前記充放電装置に供給することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
3. 前記電力変換装置は、
   前記充電率が前記売電ラインと前記上限値との間である場合、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超える時には、前記電力系統から受電する電力が前記受電制限値となるように、前記充放電装置に放電させ、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値である時には、前記充電率が前記目標充電率となるように前記充放電装置に放電させ、
   前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を売電することを特徴とする請求項１または２に記載の電力管理システム。
4. 前記電力変換装置は、
   前記充電率が前記上限値を上回る場合、
   前記差分電力値が正の値である時には、前記電力系統から受電する電力が０ワットとなるように前記充放電装置に放電させ、
   前記差分電力値が負の値である時には、前記第１発電装置による余剰電力を売電することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力管理システム。
5. 前記電力変換装置は、
   前記充電率が下限値を下回る場合、
   前記差分電力値が前記受電上限値を超える時には、前記切替手段に切断状態にさせ、
   前記差分電力値が前記受電上限値を超えないと共に正の値であるまたは前記差分電力値が負の値である時には、前記電力系統から前記受電上限値である電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力管理システム。
6. 前記電力変換装置は、
   前記充電率が前記下限値と前記充電ラインとの間である場合、
   前記差分電力値が前記受電上限値を超える時には、前記電力系統から前記受電上限値である電力を受電し、前記充放電装置に放電させて、前記負荷に不足分の電力を供給し、
   前記差分電力値が前記受電上限値と前記受電制限値との間である時には、前記電力系統から前記受電上限値である電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給する第１動作と、前記電力系統から前記受電制限値である電力を受電し、前記充放電装置に放電させる第２動作と、前記充放電装置による充放電を行わずに、前記電力系統から受電した電力を前記負荷に供給する第３動作とのうちのいずれか１つの動作を実行し、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値であるまたは前記差分電力値が負の値である時には、前記電力系統から前記受電制限値である電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力管理システム。
7. 前記電力変換装置は、
   前記充電率が前記充電ラインと前記目標充電率との間である場合、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超える時には、前記電力系統から前記受電制限値である電力を受電し、前記充放電装置に放電させ、
   前記差分電力値が前記受電制限値を超えないと共に正の値である時には、前記電力系統から前記受電制限値より低い電力を受電し、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に前記目標充電率となるように余りの電力を前記充放電装置に供給し、
   前記差分電力値が負の値である時には、
   前記第１発電装置による余剰電力を前記充放電装置に供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力管理システム。
8. ディーゼル発電あるいは燃料電池によって発電する第２発電装置をさらに具備し、
   前記電力変換装置は、
   外部から前記目標充電率及び前記受電制限値に加えて、前記第２発電装置の動作指示が通知されると、
   前記充放電装置の充電率が下限値を下回る場合、前記充電率が前記下限値と前記充電ラインとの間である場合、あるいは前記充電率が前記充電ラインと前記目標充電率との間である場合において、前記第２発電装置の動作指示に基づいて前記第２発電装置の発電効率が予め設定された設定値を上回るように前記第２発電装置に発電させ、前記負荷に不足分の電力を供給すると共に余りの電力を前記充放電装置に供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の電力管理システム。
9. 上位コントローラをさらに備え、
   前記上位コントローラは、前記電力変換装置に代わって前記第２発電装置を制御することを特徴とする請求項８に記載の電力管理システム。
10. 前記上位コントローラは、前記目標充電率及び前記受電制限値を前記電力変換装置に通知することを特徴とする請求項９に記載の電力管理システム。
11. 前記上位コントローラは、前記下限値、前記充電ライン、前記売電ライン及び前記上限値の少なくとも１つを、前記電力変換装置に通知することを特徴とする請求項９または１０に記載の電力管理システム。

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