JP6426922B2

JP6426922B2 - 電力システム、御装置及び充放電制御方法

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Publication number: JP6426922B2
Application number: JP2014137412A
Authority: JP
Inventors: 延佳海木; 喜生徳橋; 悟志岸; 嘉浩北浦
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2034-07-03
Also published as: JP2016015846A

Description

本発明は、系統の停電の予想に関する情報を取得し、蓄電池の充放電を制御する電力システム、充放電制御装置及び充放電制御方法に関する。

系統の停電が予想される災害の発生を予想する情報を取得し、その後に停電が生じた場合に備えて蓄電池を制御する技術として、例えば特許文献１が知られている。

特許文献１には、停電が予想される災害の発生を予想する情報を取得し、災害予報を取得すると、災害予報情報の取得後に蓄電池の電荷量を通常よりも増加させることが記載されている。

また、ある時間帯に電力系統から供給される電力を蓄電池に充電して、別の時間帯に蓄電池に充電された電力を放電する技術として、例えば特許文献２が知られている。

特許文献２には、太陽光発電中は商用交流電源からの電力消費を制限して売電を確保し、深夜電力料金で商用交流電源から買電して蓄電池に充電して太陽光発電中は蓄電池の電力を消費し深夜電力料金で直接消費も行い、次の深夜料金時間帯までの電力が不足するときは補助的に太陽光発電または商用交流電源から蓄電池に充電し、蓄電池の充電電力中、深夜電力料金充電分を外部の蓄電池との間で融通し、その際、太陽光発電または商用交流電源からの蓄電池充電と自家消費による放電を監視し、蓄電池中の深夜電力料金充電以外の電力分を把握し、交流分電盤に商用電源からの直接電力および蓄電池からのＤＣ／ＡＣ変換電力を供給することが記載されている。

特開２００９−１４８０７０号公報特開２０１１−９７７９５号公報

ところで、最近では昼間と深夜とでは料金を異なる料金制度等、多様な料金体系が導入されユーザの選択肢が増えている。しかしながら、このような料金体系を考慮しつつ、停電を予想する情報に対応する技術の提案がなされていないのが現状である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、使用電力料金の過度の増加をもたらすことなく、停電に備えて蓄電池を制御することが可能となる電力システム、制御装置及び充放電制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の電力システムは、電力系統から供給された電力を充電可能であると共に充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池と、電力系統の停電の予想に関する情報の取得に基づいて該前記蓄電池の充放電を制御する制御装置を備えた電力システムであって、電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、該第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯との少なくとも２つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められており、前記停電の予想に関する情報は、前記第１時間帯の開始時刻以前に取得可能な第１停電情報と、該第１停電情報より後に取得可能となる情報であって前記第１時間帯又は前記第２時間帯に取得可能となる第２停電情報とを含み、前記第１停電情報は、前記第２時間帯における停電の発生を予測する情報であり、前記制御装置は、前記第１時間帯の開始時刻までは通常設定されている動作モードに従って前記蓄電池の放電制御を行い、前記第１停電情報取得及び前記第２停電情報取得に基づき前記第１時間帯及び前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する。

また、本発明の制御装置は、電力系統から供給された電力を充電可能であると共に充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池に対して、電力系統の停電の予想に関する情報の取得に基づいて充放電を制御する制御装置であって、電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、該第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯との少なくとも２つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められており、前記停電の予想に関する情報は、前記第１時間帯の開始時刻以前に取得可能な第１停電情報と、該第１停電情報より後に取得可能となる情報であって前記第１時間帯又は前記第２時間帯に取得可能となる第２停電情報とを含み、前記第１停電情報は、前記第２時間帯における停電の発生を予測する情報であり、前記第１時間帯の開始時刻までは通常設定されている動作モードに従って前記蓄電池の放電制御を行い、前記第１停電情報取得及び前記第２停電情報取得に基づき前記第１時間帯及び前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する。

また、本発明の制御方法は、電力系統から供給された電力を充電可能であると共に充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池に対して、電力系統の停電の予想に関する情報の取得に基づいて充放電を制御する制御方法であって、電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、該第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯との少なくとも２つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められており、前記停電の予想に関する情報は、前記第１時間帯の開始時刻以前に取得可能な第１停電情報と、該第１停電情報より後に取得可能となる情報であって前記第１時間帯又は前記第２時間帯に取得可能となる第２停電情報とを含み、前記第１停電情報は、前記第２時間帯における停電の発生を予測する情報であり、前記第１時間帯の開始時刻までは通常設定されている動作モードに従って前記蓄電池の放電制御を行い、前記第１停電情報取得及び前記第２停電情報取得に基づき前記第１時間帯及び前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する。

本発明によれば、使用電力料金の過度の増加をもたらすことなく、停電に備えて蓄電池を制御することが可能となる。

実施形態の電力システムの概略構成を示すブロック図である。第１実施形態での制御動作を説明するための第１の予測情報を取得する場合のフロー図である。第１実施形態での制御動作を説明するための第２の予測情報を取得する場合のフロー図である。第４実施形態での通常の動作モードの制御動作を説明するための図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の電力システムの概略構成を示す機能ブロック図である。

図１に示す電力システムは、太陽電池１と、太陽電池１で発電された電力を測定する発電電力測定部２と、太陽電池１からの直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３と、蓄電池４と、直流電圧を変換して蓄電池４に供給すると共に蓄電池４からの直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３又はＤＣ／ＤＣコンバータ５からの直流電力を交流電力に変換すると共に電力系統６からの交流電力を直流電力に変換する双方向のＤＣ／ＡＣインバータ７と、ＤＣ／ＡＣインバータ７で変換された交流電力を電力系統６に逆潮流して売電する電力を測定する売電力測定部８と、電力系統６から供給される電力を測定する買電力測定部９と、蓄電池４の充放電を制御する充放電制御部１０と、システムを制御する制御装置であり、プロセッサやメモリを備えているコントローラ１１とを備えている。更に図１に示す構成では、ＤＣ／ＡＣインバータ７と売電力測定部８との間に負荷１２が接続されており、この負荷１２には、電力系統６からの電力と太陽電池１からの電力と蓄電池４からの電力とのいずれもが供給可能となっている。

コントローラ１１は、通信インターフェースを備え、この通信インターフェースにより、発電電力測定部２からの発電電力に関する情報と、売電力測定部８からの売電力に関する情報と、買電力測定部９からの買電力に関する情報とが有線や無線で受信可能となっていると共に、外部からインターネット回線等を介して停電が発生する可能性があることを事前に知らせるような停電の予想に関する情報や気象情報などが受信可能となっている。さらに、コントローラ１１は、通信インターフェースにより有線や無線で充放電制御部１０と通信可能となっており、また充放電制御部１０を制御することにより、蓄電池４の放電開始時間の制御を含む蓄電池４の充放電の制御が可能となっている。また、後述する動作モードの制御パターンを保持し、このパターンに従って充放電制御部１０を制御することにより動作モードによる動作を実現する。

なお、コントローラ１１は、タブレット端末装置やスマートフォン等の携帯端末装置を用いることができ、発電電力測定部２と売電力測定部８と買電力測定部９とのそれぞれからの情報に基づき、太陽電池１で発電した電力に関する情報と逆潮流した電力に関する情報と電力系統６から供給された電力に関する情報とのそれぞれをモニタリング可能となっている。

本実施形態における使用電力量に対する料金プランについて説明する。本実施形態では、平日において、２３時から翌朝の７時までが第１時間帯、７時から２３時までが第２時間帯の料金プランに設定されており、例えば、使用電力量１ｋＷｈに対する料金がそれぞれ、第１時間帯では１０円７６銭、第２時間帯では２４円５９銭と、第１時間帯、第２時間帯の順に高くなっているとする。

また、本実施形態において想定している停電は、電力の需要に対して供給量が不足する電力逼迫状況が予想される場合や、電力系統の配電に影響するような工事が行われる場合等に実施される計画された停電である。このため、停電の発生を予測するような情報は、停電が予想されるよりも十分前もって取得出来るものとする。このような情報の一例としては、経済産業省による電力需要逼迫警報があるが、これに限らず電力会社等の民間企業から提供される情報であってよい。

さらに、停電の発生を予想するような情報は複数回取得するようにしてもよく、停電の発生が予想される時刻に近ければ近い程、実際に停電が発生するか否かの確かさが高い情報となるようにしてもよい。

以下の説明では、停電の発生は１３時から１５時の間に見込まれるとし、第１の停電の発生を予測するような情報を、停電が予想される日の前日の夜６時に取得し、第２の停電の発生を予測するような情報を、停電が予想される当日の朝８時に取得するとして以後の説明を行う。すなわち、本実施形態では、停電の発生が予想されている時間よりもただ前というだけでなく、第１の時間帯の開始よりも前の時刻に、第１の時間帯以降の第２の時間帯における停電の発生を予測するような情報を取得している。もし、第１の時間帯の終了する７時までに蓄電池を満充電にすることが出来るなら、第１の時間帯に含まれる夜中の１時に停電の発生を予測するような情報を取得し、充電を開始してもよい。

なお、停電の発生を予測するような情報には、停電の発生が予測される時刻が含まれていれば好ましいが、必ずしも含まれる必要はなく、停電の発生の有無に関するだけのでもよい。

本実施形態の電力システムは、停電の発生を予想する情報を取得しない場合、複数設けたれた動作モードのうち、ユーザが選択した１つの動作モードに従って動作している。具体的には、蓄電池の基本動作は充電もしくは放電であるため、前記充電もしくは放電するタイミングを規定したものを動作モードとする。そのため、本実施形態のように動作モードを持たず、充電もしくは放電するタイミングを規定するシステム構成であっても良い。このユーザが選択した動作モードのことを本実施形態では通常の動作モードと呼んでいる。この通常の動作モードの一例としては、購入価格の高い電力の購入を抑えることを目的とした経済性モード、電力消費による環境負荷を出来るだけ減らすことを目的とした環境負荷低減モード等がある。

経済性モードについて、まず太陽電池１からの電力供給がない場合を用いて説明を行う。第１時間帯の始まる夜の１１時以降に系統からの電力を用いて蓄電池の充電を開始し第１時間帯が終了する朝７時までに蓄電池４を満充電とする。次いで第２時間帯が始まる朝の７時から蓄電池４の放電を開始し、放電した電力を負荷１２へ供給する。このため負荷１２へ蓄電池４から電力供給がされるため、電力系統６からの購入電力を抑制することが出来る。負荷への電力供給が継続され、第２時間帯である昼の３時に蓄電池４の残量がゼロとなった場合には、蓄電池４は放電を停止し以後の第２の時間帯は待機する。この間の負荷１２への電力供給は電力系統６からの購入電力が用いられる。そして次の第１時間帯の開始時刻である夜の１１時以降に再度充電を行う。以後の動作はこの繰り返しとなる。

ついで、経済性モードでの動作において、太陽電池１からの電力供給がある場合について説明を行う。第１時間帯の始まる夜の１１時以降に系統からの電力を用いて蓄電池の充電を開始し第１時間帯の電力を用いて蓄電池４を満充電とする。このように第１時間帯の電力を用いて蓄電池４を満充電とする点は太陽電池１の有無にかかわらず同様である。次いで第２時間帯が始まる朝の７時から蓄電池４の放電を開始するが、太陽電池１からの発電がある場合には太陽電池１の発電電力を優先しつつ太陽電池１の発電電力と蓄電池４の放電電力を負荷１２に供給する。時間が経過し日射量が増加するについて太陽電池１の発電量が増加し、朝の９時に負荷１２の消費電力を太陽電池１の発電電力で賄えるようになると、蓄電池４の放電は停止する。さらに日射量が増加し、太陽電池１の発電電力が負荷１２の消費電力を上回るようになると、上回り余剰となった電力を電力系統６に売電する。夕方になり日射量が低下し、夕方の４時に太陽電池１の発電電力だけで負荷１２の消費電力を賄えないようになると蓄電池４の放電を開始し負荷１２への電力の供給を開始する。夜の７時になり太陽電池１の発電がなくなると、負荷１２への電力供給は蓄電池４の放電した電力により行われる。蓄電池４が第２時間帯である夜９時に残量がゼロとなった場合には、蓄電池４は放電を停止し以後の第２の時間帯は待機する。この間の負荷１２への電力供給は電力系統６からの購入電力が用いられる。そして次の第１時間帯の開始時刻である夜の１１時以降に再度充電を行う。以後の動作はこの繰り返しとなる。

なお、本実施形態における使用電力量に対する料金プランがさらに細分化され、平日において、２３時から翌朝の７時までが第１時間帯、７時から１０時まで及び１７時から２３時までが第２時間帯、１０時から１７時までが第３時間帯の３段階の料金プランに設定されており、例えば、使用電力量１ｋＷｈに対する料金がそれぞれ、第１時間帯では１０円７６銭、第２時間帯では２４円５９銭、第３時間帯では３２円５８銭と、第１時間帯、第２時間帯、第３時間帯の順に高くなっている場合であれば、上述で７時に開始していた放電開始時刻を１０時にしてもよい。他の動作に関しては同様である。この場合、第３時間帯の途中で蓄電池４の蓄電残量がゼロとなる可能性を低くすることが出来る。

環境負荷低減モードについて説明を行う。環境負荷低減モードは太陽電池１からの電力供給が前提としている。上述の経済性モードと大きく異なる点は、第１時間帯の電力を用いて蓄電池４を充電しない点である。日の出前の時点で蓄電池は残量がゼロであると仮定し説明を行う。朝日が昇り太陽電池１からの発電があると発電電力を負荷１２に供給するとともに電力系統６から電力を購入し負荷１２に供給する。朝の９時になると太陽電池１の発電電力で負荷１２の供給電力が賄えるようになったので電力系統６からの電力購入を停止する。さらに日射量が増加し、太陽電池１の発電電力が負荷１２の消費電力を上回るようになる。経済性モードではこの余剰電力を電力系統６に売電していたが、本モードではこの余剰電力を電力系統６に売電せず、蓄電池４に蓄電する。夕方の４時に太陽電池１の発電電力だけで負荷１２の消費電力を賄えないようになると蓄電池４の放電を開始し負荷１２への電力の供給を開始する。夜の７時になり太陽電池１の発電がなくなると、負荷１２への電力供給は蓄電池４の放電した電力により行われる。上述のように夜の１１時から朝の７時において電力系統６の電力を用いて蓄電池４の充電は行わない。なお上述では日の出前の時点で蓄電池のゼロと仮定したが、蓄電池４に前日の余剰電力である電力が蓄電されている場合には、朝の９時より前にこの電力を負荷１２に供給し、電力系統６からの購入電力量を抑えるようにする。

なお、ユーザの生活パターンは千差万別であるため、停電の発生が予想されない場合の動作モードは上記に限られるものではなく、ユーザが時間帯に応じて充電制御や放電制御を設定してもよい。

図２は、本実施形態における制御動作を説明するフロー図であり、停電の発生が予測される時刻に対して上記の第１時間帯よりも前に取得する第１の停電の発生を予測するような情報に基づく制御を示すものである。コントローラ１１は夜の６時にインターネットを介して第１の停電の発生を予測するような情報を取得したか否かを確認する（Ｓ２）。次いでこの情報の内容を確認し、停電の発生が予測されているか否かについて把握する（Ｓ３）。もし、停電の発生が予測される場合、現在の動作モードを解除し、停電に備えた動作モードに変更する（Ｓ４）。停電に備えた動作モードでは、夜の１１時になるまで待機し、第１時間帯の電力を用いて蓄電池４を満充電にする（Ｓ７）。逆に、取得した停電の発生を予測するような情報により停電の発生が予測されないようであれば通常設定されている動作モードによる制御を継続する（Ｓ５）。

なお、停電の発生を予測するような情報はコントローラ１１がインターネットを介して特定のサーバから取得するようにしてもよく、電力会社等や気象会社から配信されるようにしてもよい。また、モードの切り換えタイミングは停電の発生を予測するような情報を取得したタイミングであっても、第１時間帯になったタイミングもしくはその直前に行ってもよい。第１時間帯になったタイミングもしくはその直前に動作モードの切り替えを行うことにより、第１時間帯になるまでは、たとえ停電の発生を予想するような情報を取得したとしても、通常の動作モードの制御に従い、蓄電池４を放電制御し、第１時間帯に蓄えた電力を第２時間帯に利用することが出来る。

図３は、本実施形態における制御動作を説明するフロー図であり、上記のＳ３のフローにおいて、停電の発生が予測された場合のＳ７のフローに続く停電に備えた動作モードでの制御を示すものである。コントローラ１１は、前日の夜６時に取得した停電の発生を予測するような情報で停電が予想される日の朝８時に第２の停電の発生を予測するような情報を取得する（Ｓ１１）。第２の停電の発生を予想するような情報は、第１の停電の発生を予想するような情報よりも停電の発生が予測されている時間により近いため、予測の精度が向上している。このため、第１の停電の発生を予想するような情報には停電の発生が見込まれるか否かという情報が含まれ、第２の停電の発生を予測するような情報には、停電の発生が予測される時刻の情報が含まれていてもよい。この第２の停電の発生を予測するような情報を確認し、停電の発生が予想されているか否かについて把握する（Ｓ１２）。引き続き、停電の発生が見込まれる場合には、放電を行わず待機し（Ｓ１３）、停電の検出（Ｓ１４）をトリガーとして放電を開始する（Ｓ１５）。もし、第１の停電の発生を予想するような情報に含まれる予想の精度が十分に高ければ、第２の停電の発生を予想するような情報の取得は必ずしも必要とはしない。

第２の停電の発生を予測するような情報により停電の発生が予想されない場合や、第２の停電の発生を予測するような情報により停電の発生が予想される場合であっても、その後に停電の発生がないという確定した情報である停電解除信号を受信した場合（Ｓ１６）には、通常の動作モードに変更し（Ｓ１７）、以後通常設定している動作モードでの動作を行う。

このように、停電に備えた動作モードでは、第１の停電を予測するような情報に基づき停電の発生が予想される場合に、第１の停電を予想するような情報をトリガーとして通常の動作モードから切り換えられるモードであり、第１の時間帯の電力を用いて蓄電池を満充電とし、停電の発生を検知するまでこの満充電状態を維持することにより、停電の発生時に蓄電池４を最大限活用することができる。また第２の停電を予測するような情報も併せて用いることにより、より確度の高い予想に応じた蓄電池の制御を可能としている。

なお、上述では停電の発生を検知するまで放電を行わないとしたが、蓄電池４の容量が負荷１２での消費電力に対して十分に大きければ放電を開始して一部の電力を放電しつつ、停電の発生時刻に事前に定めた量が蓄電池４に残るように制御してもよい。停電発生時の負荷での消費電力を算出する方法として、ＨＥＭＳ（ＨｏｍｅＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）を用いて機器の消費電力を計測し、電力の使用実績に基づいて設定してもよく、停電期間中の消費電力を算出するようにしてもよい。

上述のように、本実施形態では、電気料金が時間により段階的に設定されている料金体系において蓄電池４の充放電を日常的に行う中で、停電の発生を予測するような情報を停電の発生が見込まれる時間よりも電力料金が安価な時間帯になるよりも以前に取得し、停電に備えた蓄電池の制御を行うことにより、使用電力料金の過度の増加をもたらすことなく、停電に備えて蓄電池を制御することが可能となり、ユーザにコストメリットと利便性とを提供できる。

また、停電を予想する情報を複数回取得することとしているため、停電の発生がなかった場合に、停電の発生が予想される時間よりも十分前に比較的精度の低い情報を取得して停電に備えたとしても、後により精度の高い情報を取得して制御モードを戻すことにより、通常の制御モードから停電に備えた制御に変更したことによる影響を小さくすることが出来る。

なお、本実施形態では、停電の発生を予想するような情報を取得し、その情報を確認して停電が予定されているか否か確認をするようにしているが、停電の発生が予想されるような場合のみ停電の発生を予想するような情報を取得するようにしてもよい。この場合、停電を予測するような情報の取得することにより、停電の発生が予定されていることを識別出来る。すなわち、停電を予想するような情報取得（停電情報取得）に基づくとは、停電の発生が予想されている場合に発せられる信号の取得に基づくだけでなく、事前に定められた時刻、または時刻までにこの信号を取得しないことに基づくことも含む。また、実施形態で説明したように、停電を予測するような情報を取得し、その情報に含まれる予想の有無に基づくことも含むものとする。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態において、主に第１の時間帯よりも前に停電の発生が予想される情報を取得し、この情報に基づき蓄電池の制御を行うものについて説明した。さらに、第２の停電の発生を予測する情報を取得することも説明したが、第２の実施形態では、この第２の停電の発生を予想する情報をより有効に用いる方法について説明する。

本実施形態では、上記第１の実施形態と異なるところだけを説明する。第１の停電を予想するような情報を第１時間帯以前に取得し、蓄電池の充電を行うところまでは上記第１の実施形態と同様である。

本実施形態では、一般家庭において朝の準備が行われる時間帯において消費電力が増加する時間帯において、系統からの購入電力を減らすように放電制御を行うモードが通常の動作モードとして設定されている。このように通常の動作モードとして放電の開始時間として設定されている時刻を７時であるとする。

第１の実施形態においては、第２の停電の発生を予測するような情報の取得時間を８時とし、通常運転時の蓄電池の放電開始時刻を考慮することはなかったが、本実施形態では、通常の動作モードにおける放電開始時刻の７時よりも前に第２の停電の発生を予測するような情報の取得を行う。

次いで、通常の動作モードにおける放電開始時刻の７時よりも前に取得した第２の停電の発生を予測するような情報を確認し、停電が当日に起こらないと判断した場合には、直ちに通常の動作モードに変更し、以後通常の動作モードでの制御を行う。

このように制御することにより、一旦停電の発生を予想するような情報に基づき停電に備えた制御モードで動作させたとしても、通常の動作モードでの放電開始時刻よりも前に再度取得した、より精度の高い情報に基づき修正を行うことが出来、通常の制御モードから停電に備えた制御に変更したことによる影響をより小さくすることが出来る。

＜第３実施形態＞
第３の実施形態では、停電の発生を予想するような情報に加え、停電の発生が予想される日の天気予想情報も取得する。

本実施形態を説明するに際し、まず太陽光発電装置による発電電力を系統に逆潮流する仕組みについて述べる。一般家庭に設置されるような太陽光発電装置では、太陽光発電装置で発電される電力のうち、自家の負荷で消費されなかった余剰の電力を系統に逆潮流するようになっている。ここで、系統が停電している場合、太陽光発電装置からの逆潮流は禁止されている。このため、太陽光発電装置１を備えており、かつ晴天という条件で停電が発生した場合には、ユーザは太陽光発電装置１による発電電力を逆潮流出来ないため負荷１２で消費することとなる。もし、太陽光発電装置１による発電量が負荷１２での消費量よりも十分に大きければ、たとえ停電となっても太陽光発電装置１の発電で停電中の電力を賄うことが出来き、蓄電池からの放電電力を用いなくてもよい、また、停電時の太陽光発電１による発電電力のうち、負荷１２で消費されない電力はＤＣ／ＡＣコンバータ７で無効電力としなければならないものであるため、停電時の太陽光発電装置１による発電電力は、第１時間帯の電力よりも安価な電力と考えることも出来る。

本実施形態では、第１の実施形態で説明した停電の発生を予想するような情報に加え、停電時の天気を予想する情報を取得する。そして、取得した停電時の天気を予想する情報を確認し、停電の発生が予想される時間に晴れが予想されない場合には、第１の実施形態と同様に停電の発生が予想される時刻まで放電を行わずに蓄電量を維持する。

一方、停電が予想される時間に晴れが予想される場合には、晴れが予想されない場合に行った放電の制限を行わない制御を行う。または、蓄電量のうち一部を放電するものの、停電が予想される時刻において、晴れが予想されない場合の蓄電池残量を晴れが予想される場合の蓄電池残量より多くなるように制御する。

なお、より精度が高い天気予報情報が入手できる場合、停電が予想される時間帯の天気予報を取得するようにしてもよい。また、天気を予想する情報は、天気予報に限らず、日射量を示す情報であってもよい。加えて、晴れと晴れでないという判定に限らず、一定の日射量が確保されるか否かという判定でもよい。

また、２段階の判定に限らず、日射量の段階的に判断し、それに応じて蓄電池の放電開始時間を制御してもよく、また停電開始時間までに維持する電力量を設定してもよい。

もし太陽光発電装置１の発電量で停電時間中の負荷１２の消費電力が賄えると判断される場合には、晴れでないと予想される情報と停電の発生が有ることを予想するような情報とを取得した場合に、停電に備えた蓄電池の制御を行い、晴れであると予想される情報と停電の発生があることを予想するような情報とを取得した場合には停電に備えた蓄電池の制御を行なわずに通常の動作モードを継続するという制御としてもよい。

上述のように、本実施形態では、太陽電池１と蓄電池４を併せて有するシステムにおいて、停電が予想されるような情報をした取得した場合であっても、天気を予想する情報を併せて取得することにより、停電時間中の太陽電池の発電電力を活用した蓄電池の充放電制御ができるため、料金体系を考慮しつつ、よりコストメリットと利便性を両立した停電に備えた制御方法を提供することが出来る。

さらに、本実施形態では、天気が晴れと予想されていた場合には、停電に備えた動作モードであっても、蓄電池の放電に関する制約が小さいため、停電が予想される時刻に近くなってから停電が行われないと言う情報を取得し、通常の動作モードに変更したとしても、その影響をより小さくすることが出来る。

＜第４実施形態＞
本実施形態では、上記第１の実施形態で通常の動作モードとして用いられるモードのうちの１つである天気予報情報に連動して動作する天気予報連動モードについて説明する。システム全体の構成は同様であり、インターネットを介して天気予報の情報を取得する。

ここで、本実施形態における使用電力量に対する料金プランについて説明する。本実施形態では、平日において、２３時から翌朝の７時までが第１時間帯、７時から１０時まで及び１７時から２３時までが第２時間帯、１０時から１７時までが第３時間帯の３段階の料金プランに設定されており、例えば、使用電力量１ｋＷｈに対する料金がそれぞれ、第１時間帯では１０円７６銭、第２時間帯では２４円５９銭、第３時間帯では３２円５８銭と、第１時間帯、第２時間帯、第３時間帯の順に高くなっているとする。

（晴天時の説明）
まず、天気予報が晴れの日における本実施形態の動作について、図４（ａ）を用いて説明する。なお、図４（ａ），（ｂ）において、横軸は時刻を示し、縦軸は任意の電力量を示し、実線の「自家消費」は負荷１２で消費される電力量を示し、破線の「発電量」は太陽電池１で発電される電力量を示し、一点鎖線の「充電量」は蓄電池４に充電される電力量を示し、「買電」の領域は電力系統６から電力の供給を受けている領域を示し、「売電」の領域は太陽電池１で発電した電力に基づいて逆潮流している領域を示し、「充電」は蓄電池４が電力系統６からの電力に基づいて充電している領域を示し、「放電」は蓄電池４が放電している領域を示す。

図４（ａ）のに示すように、最も料金の安い時間帯である第１時間帯（２３時〜７時）においては、電力系統６からの交流電力を、ＤＣ／ＡＣインバータ７で直流電力に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５で直流電圧を変換し、蓄電池４で充電するように、充放電制御部１０が制御する。よって、この第１時間帯では「買電」及び「充電」の領域となる。

一方、予め取得した気象情報又はリアルタイムで取得した気象情報に基づき、コントローラ１１では、蓄電池４の放電開始時間を決定すべく、充放電制御部１０に指示信号を送信する。ここでは天気予報が「晴れ」と仮定すると、昼間（特に最も料金の高い時間帯の第３時間帯）に太陽電池１で十分の発電量が得られるので、蓄電池４が第２時間帯の７時から放電を開始すべく、コントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御する蓄電池４の放電開始時刻を第２時間帯の７時に設定する。したがって、コントローラ１１から充放電制御部１０への指示信号は、第２時間帯の７時までに送信しておけばよい。

このようにして、時刻が第２時間帯の７時になると、負荷１２には、蓄電池４からの電力が供給されることになる。なお、日の出時刻等に応じて、太陽電池１により発電した電力が逆潮流可能な状態となれば、逆潮流を開始する。

図２（ａ）に示したものでは、７時から太陽電池１で発電した電力を利用可能となり、蓄電池４からの電力と太陽電池１からの電力とを負荷１２に供給する。

その後、基本的には、太陽電池１で発電した電力量が増加して、負荷１２で消費する自家消費の電力量を超えると、余剰電力を電力系統６に逆潮流する。ここで、所謂蓄電池の「押し上げ効果」を利用する場合には、太陽電池１からの電力よりも蓄電池４からの電力を優先して負荷１２に供給することになり、蓄電池４からの電力量が負荷１２で消費する自家消費の電力量を上回っていれば太陽電池１からの電力が全て逆潮流されることになる。一方、蓄電池の「押し上げ効果」を利用しない場合には、太陽電池１からの電力を電力系統に逆潮流している間は、蓄電池４からの放電を行わず、夜間等の太陽電池１で逆潮流可能な発電ができない時間帯に蓄電池４を放電させることになる。

図４（ａ）では、９時頃を過ぎて「自家消費」の電力量を「発電量」の電力量が超えると、「売電」（逆潮流）を開始する様子を示している。

その後、基本的には、太陽電池１で発電した電力量が負荷１２で消費する自家消費の電力量を上回っている間は、余剰電力を電力系統６に逆潮流し、太陽電池１で発電した電力量が負荷１２で消費する自家消費の電力量を下回ると、逆潮流を停止することになる。

図４（ａ）では、１６時頃を過ぎた頃に、「発電量」の電力量を「自家消費」の電力量が超えた様子を示している。蓄電池の「押し上げ効果」を利用しない場合には、太陽電池１からの電力を電力系統に逆潮流している間は蓄電池４からの放電を行わないので、この時点で「売電」（逆潮流）を停止して蓄電池４の放電を開始させればよい。

その後、蓄電池４の放電が完了すると、電力系統６から供給される電力を負荷１２に供給して、第１時間帯の２３時になると更に電力系統６から供給される電力により蓄電池４を充電するように充放電制御部１０で制御する。

図４（ａ）では、２０時頃を過ぎて「放電」が完了したら「買電」を開始し、第１時間帯の２３時に「充電」を開始する様子を示している。

以上のようにして、天気予報が晴れの日においては、最も料金の高い第３時間帯で太陽電池１による発電量が十分に得られるので、最も料金の安い第１時間帯に充電していた蓄電池４の電力を第３時間帯の前に放電を開始させることにより、使用電力料金の低減が図ることができる。なお、上記の説明では、蓄電池４の放電開始時刻を第２時間帯（７時）としたが、蓄電池４が十分に充電されていれば、蓄電池４の放電開始時刻を第２時間帯前の第１時間帯に設定してもよい。

（雨天時の説明）
次に、天気予報が雨の日における本実施形態の動作について、図４（ｂ）を用いて説明する。

図４（ｂ）のに示すように、最も料金の安い時間帯である第１時間帯（２３時〜７時）においては、電力系統６からの交流電力を、ＤＣ／ＡＣインバータ７で直流電力に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５で直流電圧を変換し、蓄電池４で充電するように、充放電制御部１０が制御する。よって、この第１時間帯では「買電」及び「充電」の領域となり、ここの動作は上記（晴天時の説明）と同じとなる。

一方、予め取得した気象情報又はリアルタイムで取得した気象情報に基づき、コントローラ１１では、蓄電池４の放電開始時間を決定すべく、充放電制御部１０に指示信号を送信する。ここでは天気予報が「雨」と仮定すると、昼間（特に最も料金の高い時間帯の第３時間帯）に太陽電池１での発電量が不十分なため、蓄電池４が第３時間帯の１０時から放電を開始すべく、コントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御する蓄電池４の放電開始時刻を第３時間帯の１０時に設定する。したがって、コントローラ１１から充放電制御部１０への指示信号は、第３時間帯の１０時までに送信しておけばよい。なお、ここでは、７時前から１０時まで気象情報（天気予報）の変更がなかったと仮定する。

したがって、雨天時においては、時刻が第２時間帯の７時になっても、蓄電池４が放電しないため、負荷１２には、引続き電力系統６からの電力が供給されることになる。なお、ここでは、雨天のため、この日においては、蓄電池の「押し上げ効果」を利用しない場合であれば、太陽電池１により発電した電力が逆潮流可能な状態とならいと仮定する。

図４（ｂ）に示したものでは、７時頃を過ぎて太陽電池１で発電した電力を利用可能となるが、その発電量が不十分なため、太陽電池１からの負荷１２に供給される電力が僅かとなり、電力系統６から供給される電力が負荷１２で主に消費されることになる。

その後、最も料金の高い時間帯の第３時間帯の１０時になると、上述のコントローラ１１から指示信号に基づいて、充放電制御部１０は蓄電池４が放電を開始するように制御する。これに伴い、負荷１２への電力系統６からの電力供給が停止されることになり、負荷１２には蓄電池４から電力と太陽電池１からの電力とが供給されることになる。

図４（ｂ）では、１０時に、「放電」を開始し、「買電」を停止する様子を示している。

その後、蓄電池の「押し上げ効果」を利用しない場合であれば、太陽電池１での発電電力が低下してその電力が利用できなくなると、負荷１２には蓄電池４から放電された電力だけが供給されることになる。

図４（ｂ）では、１７時過ぎ頃に、「発電量」がゼロとなり、その後「放電」のみとなる様子を示している。

図４（ｂ）では、１８時頃に「放電」が完了したら「買電」を開始し、第１時間帯の２３時に「充電」を開始する様子を示している。

以上のようにして、天気予報が雨の日においては、太陽電池１による発電量が不十分なため、最も料金の安い第１時間帯に充電していた蓄電池４の電力を、最も料金の高い第３時間帯に効率的に放電させることにより、使用電力料金の低減が図ることができる。なお、上記の説明では、蓄電池４の放電開始時刻を第３時間帯としたが、十分に料金を抑えることができれば、蓄電池４の放電開始時刻を第３時間帯直前の第２時間帯に設定してもよい。

なお、上記の説明では、天気予報が「晴れ」と「雨」との場合について例示したが、これ以外の「曇り」等においては、基本的には、太陽電池１の発電能力、蓄電池４の蓄電能力（容量）及び負荷１２での電力消費量のバランス等を考慮して、（晴天時の説明）か（雨天時の説明）かの動作を適用可能であり、ユーザがコントローラ１１を用いて手動で適宜設定可能となるように構成してもよい。また、判断基準となる天気の最も重要な時間帯としては、最も料金が高い第３時間帯でかつ晴天時に太陽電池１の発電能力が高まる昼間であり、例えば１０時〜１４時の天気予報に基づいて制御を行うようにしてもよい。

本実施形態によれば、電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、この第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯と、この第２時間帯よりも料金が高く定めされた第３時間帯との少なくとも３つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められている場合に、気象情報に基づいて、蓄電池の放電開始時刻を第１〜３時間帯のいずれにするかを制御することにより、使用電力料金の低減を図ることができるという効果を奏する。

なお、本実施形態においては、上述したように、太陽電池１の発電能力、蓄電池４の蓄電能力（容量）及び負荷１２での電力消費量のバランス等に基づき、晴天時には蓄電池４の放電が前期第２時間帯（例えば７時）に開始して後期第２時間帯（例えば２０時過ぎ）に完了し、雨天時には蓄電池４の放電が第３時間帯（例えば１０時）に開始して後期第２時間帯（例えば１７時過ぎ）に完了する例を示して説明したが、特にこのような場合に効果的に使用電力料金の低減を図ることができる。しかし、このような場合だけでなく、例えば、晴天時には蓄電池４の放電が前期第２時間帯（例えば７時）に開始して後期第２時間帯（例えば１９時）に完了し、雨天時には蓄電池４の放電が第３時間帯（例えば１０時）に開始して第３時間帯（例えば１６時）に完了するような場合（蓄電池４の放電完了時間が第３時間帯となる場合）でも、十分に使用電力料金の低減を図ることができる。

＜第５実施形態＞
上記第４実施形態において、蓄電池４の放電開始時刻を判断するのに、（晴天時の説明）では７時までの気象情報に基づいて行い、（雨天時の説明）では７時までの気象情報及び１０時までの気象情報に基づいて行うものについて説明した。しかし、気象情報（天気予報）が後に変更される場合があるので、第５実施形態では上記第１実施形態の（晴天時の説明）において７時より後に気象情報が変更された場合について説明し、後述の第６実施形態では上記第１実施形態の（雨天時の説明）において７時より後に気象情報が変更された場合について説明する。

本実施形態では、上記第４実施形態の（晴天時の説明）と異なるところだけ説明する。時刻が第２時間帯の７時になり、負荷１２に蓄電池４からの電力が供給されるところまでは、上記第４実施形態の（晴天時の説明）と同じである。

その後、コントローラ１１は、インターネット回線等を介して外部から気象情報を取得する。そして、その気象情報について、１０時まで変更がなければ上記第４実施形態の（晴天時の説明）と同様の動作となるが、ここでは、気象情報に変更があり、天気予報が雨に変更されと仮定する。なお、コントローラ１１による気象情報取得は、例えば３０分毎、１時間毎等のように定期的に行うことができ、また不定期に行うこともできる。

取得した気象情報に基づき天気予報が雨に変更されたとすると、昼間（特に最も料金の高い時間帯の第３時間帯）に太陽電池１での発電量が不十分となるため、コントローラ１１から指示信号を充放電制御部１０へ送信して、一旦開始した蓄電池４の放電を停止させる。そして、蓄電池４が第３時間帯の１０時から放電を開始すべく、コントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御する蓄電池４の放電開始時刻を第３時間帯の１０時に設定する。したがって、コントローラ１１から充放電制御部１０への蓄電池４の放電開始時刻に関する指示信号は、第３時間帯の１０時までに送信することになる。

これ以降の動作は、上記第４実施形態の（雨天時の説明）と同様になる。ただし、コントローラ１１が更に変更された気象情報（天気予報）を取得した場合は、後述の第６実施形態と同様の動作を行うことになる。

本実施形態によれば、上述の第４実施形態による効果に加えて、気象情報（天気予報）が変更された場合において、より適切に使用電力料金の低減を図ることができるという効果を奏する。

＜第６実施形態＞
第６実施形態では、上記第５実施形態と同様に気象情報（天気予報）が後に変更される場合について説明するが、上記第５実施形態と異なり、上記第４実施形態の（雨天時の説明）において、７時より後に気象情報が変更された場合について説明する。

第６実施形態では、上記第４実施形態の（雨天時の説明）と異なるところだけ説明する。上記第４実施形態の（雨天時の説明）では７時前から１０時まで気象情報の変更がなかったと仮定したが、本実施形態では、７時前の気象情報では天気予報が雨であったのが、７時より後の気象情報で天気予報が晴れに変更された場合について説明する。

時刻が７時頃を過ぎて、蓄電池４の放電が開始されることなく、電力系統６から供給される電力が負荷１２で主に消費される状態となるところまでは、上記第４実施形態の（雨天時の説明）と同じである。

その後、コントローラ１１は、インターネット回線等を介して外部から気象情報を取得する。そして、その気象情報について、１０時まで変更がなければ上記第４実施形態の（雨天時の説明）と同様の動作となるが、ここでは、気象情報に変更があり、天気予報が晴れに変更されと仮定する。なお、コントローラ１１による気象情報取得は、上記第５実施形態と同様、例えば３０分毎、１時間毎等のように定期的に行うことができ、また不定期に行うこともできる。

取得した気象情報に基づき天気予報が晴れに変更されたとすると、昼間（特に最も料金の高い時間帯の第３時間帯）に太陽電池１で十分の発電量が得られるので、ただちに蓄電池４の放電を開始すべくコントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御して蓄電池４の放電を開始する。

これ以降の動作は、上記第４実施形態の（晴天時の説明）と同様になる。ただし、コントローラ１１が更に変更された気象情報（天気予報）を取得した場合は、前述の第５実施形態と同様の動作を行うことになる。

＜第７実施形態＞
上述の第４〜６実施形態では、基本的に充放電制御部１０に蓄電池４の放電開始時刻を予め設定可能なものについて説明したが、第７実施形態では、コントローラ１１からの指示信号を受けて充放電制御部１０が蓄電池４の放電を開始するように制御するものについて説明する。

まず、最も料金の安い時間帯である第１時間帯（２３時〜７時）においては、上記第１実施形態と同様に、電力系統６からの交流電力を、ＤＣ／ＡＣインバータ７で直流電力に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５で直流電圧を変換し、蓄電池４で充電するように、充放電制御部１０が制御する。

７時前の時点において予め取得した気象情報又はリアルタイムで取得した気象情報に基づき天気予報が「晴れ」であれば、第２時間帯の７時または７時を超えた時点で蓄電池４が放電を開始すべく、コントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御して蓄電池４の放電を開始する。

その後、コントローラ１１は、インターネット回線等を介して外部から気象情報を、定期的（例えば３０分間毎、１時間毎等）または不定期に取得し、天気予報が晴れのままで変更がなければ充放電制御部１０に蓄電池４の放電を停止するための指示信号を送信せず、天気予報が雨に変更されていれば充放電制御部１０に蓄電池４の放電を停止するための指示信号を送信する。充放電制御部１０は、コントローラ１１から蓄電池４の放電を停止するための指示信号を受信すると、蓄電池４の放電を停止する。この一連の動作を適宜繰り返し、１０時直前の時点において、蓄電池４が放電していない状態であれば、第３時間帯の１０時または１０時を超えた時点で、蓄電池４が放電を開始すべく、コントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御して蓄電池４の放電を開始する。

一方、７時前の時点において予め取得した気象情報又はリアルタイムで取得した気象情報に基づき天気予報が「雨」であれば、第２時間帯の７時または７時を超えても、コントローラ１１は、充放電制御部１０に蓄電池４の放電を開始するための指示信号を送信しない。

その後、コントローラ１１は、インターネット回線等を介して外部から気象情報を、定期的（例えば３０分間毎、１時間毎等）または不定期に取得し、天気予報が雨のままで変更がなければ充放電制御部１０に蓄電池４の放電を開始するための指示信号を送信せず、天気予報が晴れに変更されていれば充放電制御部１０に蓄電池４の放電を開始するための指示信号を送信する。充放電制御部１０は、コントローラ１１から蓄電池４の放電を開始するための指示信号を受信すると、蓄電池４の放電を開始させる。この一連の動作を適宜繰り返し、１０時直前の時点において、蓄電池４が放電していない状態であれば、第３時間帯の１０時または１０時を超えた時点で、蓄電池４が放電を開始すべく、コントローラ１１から指示信号を送信して、充放電制御部１０により制御して蓄電池４の放電を開始する。

これ以外の動作は、上記第４〜６実施形態と同様になる。

本実施形態によれば、上述の第１実施形態による効果に加えて、気象情報（天気予報）が変更された場合において、より適切に使用電力料金の低減を図ることができるという効果を奏する。

なお、上記第４〜７の実施形態において、気象情報として、天気予報を用いたものについて説明したが、日射量の予報などの太陽電池の発電量に影響を与える気象を予測する情報であれば用いることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１太陽電池
２発電電力測定部
３ＤＣ／ＤＣコンバータ
４蓄電池
５ＤＣ／ＤＣコンバータ
６電力系統
７ＤＣ／ＡＣインバータ
８売電力測定部
９買電力測定部
１０充放電制御部
１１コントローラ
１２負荷

Claims

電力系統から供給された電力を充電可能であると共に充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池と、電力系統の停電の予想に関する情報の取得に基づいて該前記蓄電池の充放電を制御する制御装置を備えた電力システムであって、
電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、該第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯との少なくとも２つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められており、
前記停電の予想に関する情報は、前記第１時間帯の開始時刻以前に取得可能な第１停電情報と、該第１停電情報より後に取得可能となる情報であって前記第１時間帯又は前記第２時間帯に取得可能となる第２停電情報とを含み、
前記第１停電情報は、前記第２時間帯における停電の発生を予測する情報であり、
前記制御装置は、前記第１時間帯の開始時刻までは通常設定されている動作モードに従って前記蓄電池の放電制御を行い、前記第１停電情報取得及び前記第２停電情報取得に基づき前記第１時間帯及び前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する電力システム。
前記制御装置は、前記第１停電情報取得に基づき少なくとも前記第１時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する請求項１記載の電力システム。
前記制御装置は、前記第２停電情報を前記第２時間帯の開始時刻以前に取得し、前記第２停電情報取得に基づき前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する請求項１記載の電力システム。
負荷に電力供給可能な太陽光発電装置をさらに備え、
前記制御装置は、気象に関する情報をさらに取得し、取得した気象情報に基づき予想される太陽光発電装置による発電量も考慮して、前記蓄電池の動作モードを設定する請求項１の電力システム。
電力系統から供給された電力を充電可能であると共に充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池に対して、電力系統の停電の予想に関する情報の取得に基づいて充放電を制御する制御装置であって、
電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、該第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯との少なくとも２つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められており、
前記停電の予想に関する情報は、前記第１時間帯の開始時刻以前に取得可能な第１停電情報と、該第１停電情報より後に取得可能となる情報であって前記第１時間帯又は前記第２時間帯に取得可能となる第２停電情報とを含み、
前記第１停電情報は、前記第２時間帯における停電の発生を予測する情報であり、
前記第１時間帯の開始時刻までは通常設定されている動作モードに従って前記蓄電池の放電制御を行い、前記第１停電情報取得及び前記第２停電情報取得に基づき前記第１時間帯及び前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する制御装置。
電力系統から供給された電力を充電可能であると共に充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池に対して、電力系統の停電の予想に関する情報の取得に基づいて充放電を制御する制御方法であって、
電力系統から供給される電力の使用量に対して、料金が定められた第１時間帯と、該第１時間帯よりも料金が高く定めされた第２時間帯との少なくとも２つの料金時間帯がこの時系列の順となるように定められており、
前記停電の予想に関する情報は、前記第１時間帯の開始時刻以前に取得可能な第１停電情報と、該第１停電情報より後に取得可能となる情報であって前記第１時間帯又は前記第２時間帯に取得可能となる第２停電情報とを含み、
前記第１停電情報は、前記第２時間帯における停電の発生を予測する情報であり、
前記第１時間帯の開始時刻までは通常設定されている動作モードに従って前記蓄電池の放電制御を行い、前記第１停電情報取得及び前記第２停電情報取得に基づき前記第１時間帯及び前記第２時間帯における前記蓄電池の動作モードを設定する制御方法。