JP6462284B2 - Energy management system and energy management method - Google Patents
Energy management system and energy management method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6462284B2 JP6462284B2 JP2014187137A JP2014187137A JP6462284B2 JP 6462284 B2 JP6462284 B2 JP 6462284B2 JP 2014187137 A JP2014187137 A JP 2014187137A JP 2014187137 A JP2014187137 A JP 2014187137A JP 6462284 B2 JP6462284 B2 JP 6462284B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- amount
- kwh
- supply device
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Description
本発明は、所定の目的に応じて電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンを算出することが可能なエネルギー管理システム及びエネルギー管理方法の技術に関する。 The present invention relates to a technology of an energy management system and an energy management method capable of calculating an operation pattern of a power supply device and a heat supply device according to a predetermined purpose.
従来、所定の目的に応じて電力供給装置の運転パターンを算出することが可能なエネルギー管理システム及びエネルギー管理方法の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
Conventionally, techniques of an energy management system and an energy management method that can calculate an operation pattern of a power supply apparatus according to a predetermined purpose are known. For example, as described in
特許文献１には、蓄電池と、燃料電池と、燃料電池の運転パターンを算出する制御装置と、を具備するエネルギー管理システムが記載されている。このエネルギー管理システムにおいて、制御装置は、蓄電池の蓄電電力（充電された電力）が所定時刻まで徐々に減少して当該所定時刻において０になるような、蓄電池及び燃料電池（電力供給装置）の運転パターンを算出する。制御装置は、算出された運転パターンに基づいて電力供給装置の運転を制御することで、蓄電池の蓄電電力を、所定時刻以前に使い切ってしまうのを防止することができる。これによって、電力が必要な時間帯に蓄電池の蓄電電力が不足する事態を防止することができる。
また、特許文献１に記載のエネルギー管理システムには、燃料電池で発生した熱（排熱）を蓄える貯湯装置（熱供給装置）が設けられている。当該熱供給装置から供給される熱は、エネルギー管理システムが設けられた住宅等における調理や入浴等に用いることができる。
In addition, the energy management system described in
しかしながら、特許文献１に記載のエネルギー管理システムは、熱供給装置の性能（効率）を考慮したものではなく、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができない。
However, the energy management system described in
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することが可能なエネルギー管理システム及びエネルギー管理方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the situation as described above, and the problem to be solved is an energy management system and an energy management method capable of calculating an appropriate operation pattern of the power supply device and the heat supply device. Is to provide.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項１においては、電気エネルギーを供給可能な少なくとも１つの電力供給装置と、商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを用いて熱エネルギーを発生させ、当該熱エネルギーを供給可能な少なくとも１つの熱供給装置と、前記商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを消費する電力負荷と、前記熱供給装置からの熱エネルギーを消費する熱負荷と、所定期間において前記電力負荷で消費される電気エネルギーのパターン及び前記所定期間において前記熱負荷で消費される熱エネルギーのパターンに基づいて、所定の目的に応じた前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する制御装置と、を具備するエネルギー管理システムであって、前記電力供給装置は、電気エネルギーを充放電可能な蓄電装置、及び太陽光を利用して発電可能な太陽光発電装置を含み、前記熱供給装置は、沸かした湯を貯湯タンクに蓄えることで、熱エネルギーを蓄える給湯装置を含み、前記制御装置は、前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、以下の数１から数９までに表される状態空間モデルを用いるものである。
ｔ ： 時刻
ｘ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｘ １ ［０］ ： 計算開始時刻における蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ ２ ［０］ ： 計算開始時刻における給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｕ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から蓄電装置への充電電力量［ｋＷｈ］
ｕ ３ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ４ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ５ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ６ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ７ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から蓄電装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ８ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ９ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｕ １０ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置から熱負荷へ供給する熱量［ｋＪ］
ｕ １１ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｙ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｙ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける熱負荷への供給熱量［ｋＪ］
ａ １，１ ： 蓄電装置の自己放電を考慮した係数
ａ ２，２ ： 給湯装置の貯湯タンクの放熱を考慮した係数
ｂ １，２ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ １，４ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ １，５ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ １，７ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ １，１１ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ ２，３ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ ２，５ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ ２，８ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｅ １ ： 蓄電装置の放電時の定常損失［ｋＷｈ］
ｆ １ ： 蓄電装置の待機電力［ｋＷｈ］
That is, in
t: Time
x 1 [t]: Amount of power stored in power storage device at time t [kWh]
x 2 [t]: Amount of heat stored in hot water storage tank [kJ] at time t
x 1 [0]: Charge amount [kWh] of the power storage device at the calculation start time
x 2 [0]: Amount of heat stored in the hot water storage tank of the hot water supply device at the calculation start time [kJ]
u 1 [t]: Amount of power supplied from the commercial power source to the power load at time t [kWh]
u 2 [t]: Charging power amount [kWh] from the commercial power source to the power storage device at time t
u 3 [t]: Electric power supply amount [kWh] from commercial power source to hot water supply device at time t
u 4 [t]: Amount of power supplied from the power storage device to the power load at time t [kWh]
u 5 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the power storage device to the hot water supply device at time t
u 6 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation apparatus to the power load at time t
u 7 [t]: Amount of power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation device to the power storage device at time t
u 8 [t]: Amount of power supplied from the solar power generation device to the hot water supply device at time t [kWh]
u 9 [t]: Electricity sales amount [kWh] from the photovoltaic power generation apparatus to the commercial power source at time t
u 10 [t]: Amount of heat [kJ] supplied from the water heater to the heat load at time t
u 11 [t]: Electric power sales amount [kWh] from the power storage device to the commercial power source at time t
y 1 [t]: Amount of power supplied to the power load at time t [kWh]
y 2 [t]: Amount of heat supplied to heat load at time t [kJ]
a 1,1 : Coefficient considering self-discharge of power storage device
a 2,2 : Coefficient considering heat dissipation of hot water storage tank of hot water supply device
b 1,2 : Charging efficiency of power storage device [-]
b 1,4 : storage device discharge coefficient [-]
b 1,5 : storage device discharge coefficient [-]
b 1,7 : Charging efficiency of power storage device [-]
b 1,11 : storage device discharge coefficient [-]
b 2,3 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
b 2,5 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
b 2,8 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
e 1 : Steady loss [kWh] during discharging of power storage device
f 1 : Standby power [kWh] of the power storage device
請求項２においては、電気エネルギーを供給可能な少なくとも１つの電力供給装置の運転パターン、並びに商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを用いて熱エネルギーを発生させ、当該熱エネルギーを供給可能な少なくとも１つの熱供給装置の運転パターンを算出するエネルギー管理方法であって、前記商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを消費する電力負荷において所定期間に消費される電気エネルギーのパターン、前記熱供給装置からの熱エネルギーを消費する熱負荷において前記所定期間に消費される熱エネルギーのパターン、並びに前記熱供給装置の成績係数に基づいて、所定の目的に応じた前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する構成とされ、前記電力供給装置は、電気エネルギーを充放電可能な蓄電装置、及び太陽光を利用して発電可能な太陽光発電装置を含み、前記熱供給装置は、沸かした湯を貯湯タンクに蓄えることで、熱エネルギーを蓄える給湯装置を含み、前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、以下の数１から数９までに表される状態空間モデルを用いるものである。
ｔ ： 時刻
ｘ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｘ １ ［０］ ： 計算開始時刻における蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ ２ ［０］ ： 計算開始時刻における給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｕ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から蓄電装置への充電電力量［ｋＷｈ］
ｕ ３ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ４ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ５ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ６ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ７ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から蓄電装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ８ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ９ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｕ １０ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置から熱負荷へ供給する熱量［ｋＪ］
ｕ １１ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｙ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｙ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける熱負荷への供給熱量［ｋＪ］
ａ １，１ ： 蓄電装置の自己放電を考慮した係数
ａ ２，２ ： 給湯装置の貯湯タンクの放熱を考慮した係数
ｂ １，２ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ １，４ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ １，５ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ １，７ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ １，１１ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ ２，３ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ ２，５ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ ２，８ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｅ １ ： 蓄電装置の放電時の定常損失［ｋＷｈ］
ｆ １ ： 蓄電装置の待機電力［ｋＷｈ］
In claim 2, the operation pattern of at least one power supply device capable of supplying electric energy, and the generation of thermal energy using the electric energy from a commercial power source and the power supply device, and the supply of the thermal energy An energy management method for calculating an operation pattern of at least one heat supply device, the pattern of electrical energy consumed in a predetermined period in a power load that consumes electrical energy from the commercial power supply and the power supply device, and the heat The power supply device and the heat supply according to a predetermined purpose based on the pattern of the heat energy consumed in the predetermined period in the heat load consuming the heat energy from the supply device and the coefficient of performance of the heat supply device The power supply device is configured to calculate an operation pattern of the device. Including a power storage device capable of charging and discharging energy and a solar power generation device capable of generating power using sunlight, wherein the heat supply device is a hot water supply device for storing thermal energy by storing boiled hot water in a hot water storage tank. In addition, when calculating operation patterns of the power supply device and the heat supply device, a state space model expressed by the following
t: Time
x 1 [t]: Amount of power stored in power storage device at time t [kWh]
x 2 [t]: Amount of heat stored in hot water storage tank [kJ] at time t
x 1 [0]: Charge amount [kWh] of the power storage device at the calculation start time
x 2 [0]: Amount of heat stored in the hot water storage tank of the hot water supply device at the calculation start time [kJ]
u 1 [t]: Amount of power supplied from the commercial power source to the power load at time t [kWh]
u 2 [t]: Charging power amount [kWh] from the commercial power source to the power storage device at time t
u 3 [t]: Electric power supply amount [kWh] from commercial power source to hot water supply device at time t
u 4 [t]: Amount of power supplied from the power storage device to the power load at time t [kWh]
u 5 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the power storage device to the hot water supply device at time t
u 6 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation apparatus to the power load at time t
u 7 [t]: Amount of power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation device to the power storage device at time t
u 8 [t]: Amount of power supplied from the solar power generation device to the hot water supply device at time t [kWh]
u 9 [t]: Electricity sales amount [kWh] from the photovoltaic power generation apparatus to the commercial power source at time t
u 10 [t]: Amount of heat [kJ] supplied from the water heater to the heat load at time t
u 11 [t]: Electric power sales amount [kWh] from the power storage device to the commercial power source at time t
y 1 [t]: Amount of power supplied to the power load at time t [kWh]
y 2 [t]: Amount of heat supplied to heat load at time t [kJ]
a 1,1 : Coefficient considering self-discharge of power storage device
a 2,2 : Coefficient considering heat dissipation of hot water storage tank of hot water supply device
b 1,2 : Charging efficiency of power storage device [-]
b 1,4 : storage device discharge coefficient [-]
b 1,5 : storage device discharge coefficient [-]
b 1,7 : Charging efficiency of power storage device [-]
b 1,11 : storage device discharge coefficient [-]
b 2,3 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
b 2,5 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
b 2,8 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
e 1 : Steady loss [kWh] during discharging of power storage device
f 1 : Standby power [kWh] of the power storage device
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項１においては、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。また、混合整数計画問題とよばれる数理計画手法を用いることができ、所定の目的における最も効果的な運転パターンを容易に算出することができる。
In
請求項２においては、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。また、混合整数計画問題とよばれる数理計画手法を用いることができ、所定の目的における最も効果的な運転パターンを容易に算出することができる。 In claim 2, it is possible to calculate an appropriate operation pattern of the power supply device and the heat supply device. In addition, a mathematical programming method called a mixed integer programming problem can be used, and the most effective operation pattern for a predetermined purpose can be easily calculated.
まず、図１及び図２を用いて、本発明の実施の一形態（第一実施形態）に係るエネルギー管理システム１の構成について説明する。
First, the structure of the
エネルギー管理システム１は、住宅等に設けられ、所定の目的に応じて種々の装置の運転パターン（詳細については、後述する）を算出し、当該運転パターンに基づいて当該種々の装置の運転を制御するものである。エネルギー管理システム１は、主として太陽光発電装置２、蓄電装置３、給湯装置４、電力負荷５、熱負荷６及び制御装置７を具備する。
The
図１に示す太陽光発電装置２は、自然エネルギーである太陽光を利用して発電する装置であり、太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電装置２は、例えば、住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。 A solar power generation device 2 shown in FIG. 1 is a device that generates power using sunlight, which is natural energy, and includes a solar cell panel or the like. The solar power generation device 2 is installed in a sunny place such as on the roof of a house, for example.
蓄電装置３は、電力の充放電が可能なものであって、商用電源１１（電力会社の電力系統）に接続した状態で運用される系統連系型の蓄電装置である。蓄電装置３は、リチウムイオン電池等の蓄電池３ａ、インバータ３ｂ等（図５（ａ）参照）により構成される。蓄電装置３は、蓄電池３ａに蓄えられた電力をインバータ３ｂによって直流電力から交流電力に変換し、外部へと放電（供給）することができる。また、蓄電装置３は、外部から供給される電力をインバータ３ｂによって交流電力から直流電力に変換し、蓄電池３ａに充電することができる。蓄電装置３は、商用電源１１に接続した状態で当該商用電源１１と連系動作し、後述する電力負荷５に電力を供給可能とされる。
The
なお、以下では、太陽光発電装置２及び蓄電装置３を「電力供給装置」とも称する。
Hereinafter, the solar power generation device 2 and the
給湯装置４は、電力を用いて湯を沸かすことが可能なものである。給湯装置４は、ヒートポンプを用いて空気の熱で湯を沸かすことができる。給湯装置４では、冷媒として自然冷媒（例えば、二酸化炭素）が用いられる。給湯装置４は貯湯タンクを有する。給湯装置４で沸かされた湯は、前記貯湯タンクに蓄えられる。給湯装置４は、前記貯湯タンクに湯を蓄えることによって、熱（熱エネルギー）を蓄えることができる。給湯装置４は、前記貯湯タンクに蓄えられた湯を外部へと供給することで、熱を外部へと供給することができる。
The hot
なお、以下では、給湯装置４を「熱供給装置」とも称する。
Hereinafter, the hot
電力負荷５は、前記住宅等に設けられ、電気エネルギー（電力）を消費する電気製品等である。例えば、電力負荷５には、照明器具、テレビ、洗濯機等が含まれる。
The
熱負荷６は、前記住宅等に設けられ、熱エネルギーを消費するものである。例えば、熱負荷６には、お湯を供給する給湯設備、床暖房等の暖房設備等が含まれる。
The
図２に示す制御装置７は、種々の情報に基づいて電力供給装置及び熱供給装置（太陽光発電装置２、蓄電装置３及び給湯装置４）の運転パターンを算出し、当該電力供給装置及び熱供給装置の運転を制御するものである。制御装置７としては、住宅等に設けられたＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が用いられる。制御装置７には、予め電気料金の単価が入力される。
The
制御装置７は太陽光発電装置２に接続され、当該太陽光発電装置２で発電された電力に関する情報等の、当該太陽光発電装置２に関する種々の情報を受信することができる。
The
制御装置７は蓄電装置３に接続され、当該蓄電装置３に充電された電力量（蓄電量）に関する情報等の、当該蓄電装置３に関する種々の情報を受信することができる。また、制御装置７は、蓄電装置３に充電電力及び放電電力の指令を出し、当該蓄電装置３の運転を制御することができる。
The
制御装置７は給湯装置４に接続され、当該給湯装置４の貯湯タンクに蓄えられた湯の量に関する情報、当該貯等タンクに蓄えられた熱量（蓄熱量）に関する情報、使用された湯の量（給湯使用量）等の、当該給湯装置４に関する種々の情報を受信することができる。また、制御装置７は、給湯装置４に起動及び停止する時間の指令を出し、当該給湯装置４の運転を制御することができる。
The
次に、上述の如く構成されたエネルギー管理システム１全体の運転の概要について説明する。
Next, an outline of the operation of the entire
エネルギー管理システム１（図１参照）において、太陽光発電装置２で発電された電力は、適宜蓄電装置３、給湯装置４及び電力負荷５へと供給される。また、太陽光発電装置２で発電された電力のうち、余剰分（余剰電力）は、商用電源１１から電力（系統電力）を購入（買電）していない場合に限り、当該商用電源１１（電力会社）へと逆潮流（売電）される。
In the energy management system 1 (see FIG. 1), the electric power generated by the solar power generation device 2 is appropriately supplied to the
蓄電装置３は、太陽光発電装置２からの電力、並びに商用電源１１からの電力を充電する。また、蓄電装置３は、充電された電力（蓄電電力）を適宜給湯装置４及び電力負荷５へと供給する。また、蓄電装置３は、蓄電電力を適宜商用電源１１へと逆潮流させる。
The
給湯装置４は、太陽光発電装置２及び蓄電装置３からの電力、並びに商用電源１１からの電力を用いて湯を沸かすことができる。給湯装置４で沸かされた湯は、前記貯湯タンクに一旦蓄えられる。また、給湯装置４は、前記貯湯タンクに蓄えられた湯を適宜熱負荷６へと供給する。
The hot
制御装置７（図２参照）は、所定の目的に応じた上記電力供給装置及び熱供給装置（太陽光発電装置２、蓄電装置３及び給湯装置４）の運転パターンを算出し、当該運転パターンに従って各装置の運転を制御する。
The control device 7 (see FIG. 2) calculates an operation pattern of the power supply device and the heat supply device (solar power generation device 2,
電力負荷５は、太陽光発電装置２及び蓄電装置３、並びに商用電源１１からの電力（電気エネルギー）を消費して作動することができる。
また、熱負荷６は、給湯装置４（より詳細には、給湯装置４の貯湯タンク）からの湯（すなわち、熱エネルギー）を消費することができる。
The
Further, the
次に、所定の目的に応じた太陽光発電装置２、蓄電装置３及び給湯装置４の運転パターンを算出するための、エネルギー管理システム１のモデル化について説明する。
Next, modeling of the
なお、エネルギー管理システム１のモデル化に際しては、所定期間における電力負荷５で消費される電力の時間変化のパターン（電力負荷パターン）及び熱負荷６で消費される熱エネルギーの時間変化のパターン（熱負荷パターン）は、予め制御装置７に記憶されているものとする。
When modeling the
本実施形態においては、図３に示す電力負荷パターン及び図４に示す熱負荷パターンが制御装置７に記憶されるものとする。当該電力負荷パターン及び熱負荷パターンとしては、予め学習されたデータや、制御装置７（ＨＥＭＳ）によって推定されたデータ等を用いることが可能である。図に示すように、本実施形態に係る電力負荷パターン及び熱負荷パターンは、１日（０時から２４時までの期間）におけるものとする。また、電力負荷パターン及び熱負荷パターンは、１時間間隔に得られたデータを用いて作成されているものとする。なお、図３には、太陽光発電装置２において発電される電力の時間変化のパターンの予測値（推定値）を併せて表示している。 In the present embodiment, it is assumed that the power load pattern shown in FIG. 3 and the heat load pattern shown in FIG. As the electric power load pattern and the thermal load pattern, it is possible to use data learned in advance, data estimated by the control device 7 (HEMS), or the like. As shown in the figure, it is assumed that the power load pattern and the thermal load pattern according to the present embodiment are for one day (period from 0:00 to 24:00). In addition, it is assumed that the power load pattern and the thermal load pattern are created using data obtained at one-hour intervals. In FIG. 3, a predicted value (estimated value) of a temporal change pattern of electric power generated by the solar power generation device 2 is also displayed.
エネルギー管理システム１は、下記の数１に示すような状態空間モデルによってモデル化することができる。
The
ｔ ： 時刻
t: Time
本実施形態においては、電力負荷パターン及び熱負荷パターンとして１時間間隔に得られたデータを用いていることから、ｔ＝０の場合には時刻０時００分を、ｔ＝１の場合には時刻１時００分を、ｔ＝２の場合には時刻２時００分を、それぞれ意味する。 In this embodiment, since data obtained at 1-hour intervals is used as the power load pattern and the heat load pattern, the time is 0:00 when t = 0, and the time when t = 1. It means time 1:00, and when t = 2, it means time 2:00.
また、上記数１の各変数及び係数は以下の数２から数９によって表される。
Further, each variable and coefficient of the
ｘ１［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ２［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｘ１［０］ ： 計算開始時刻における蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ２［０］ ： 計算開始時刻における給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
x 1 [t]: Amount of power stored in power storage device at time t [kWh]
x 2 [t]: Amount of heat stored in hot water storage tank [kJ] at time t
x 1 [0]: Charge amount [kWh] of the power storage device at the calculation start time
x 2 [0]: Amount of heat stored in the hot water storage tank of the hot water supply device at the calculation start time [kJ]
ｕ１［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ２［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から蓄電装置への充電電力量［ｋＷｈ］
ｕ３［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ４［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ５［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ６［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ７［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から蓄電装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ８［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ９［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｕ１０［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置から熱負荷へ供給する熱量［ｋＪ］
ｕ１１［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
u 1 [t]: Amount of power supplied from the commercial power source to the power load at time t [kWh]
u 2 [t]: Charging power amount [kWh] from the commercial power source to the power storage device at time t
u 3 [t]: Electric power supply amount [kWh] from commercial power source to hot water supply device at time t
u 4 [t]: Amount of power supplied from the power storage device to the power load at time t [kWh]
u 5 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the power storage device to the hot water supply device at time t
u 6 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation apparatus to the power load at time t
u 7 [t]: Amount of power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation device to the power storage device at time t
u 8 [t]: Amount of power supplied from the solar power generation device to the hot water supply device at time t [kWh]
u 9 [t]: Electricity sales amount [kWh] from the photovoltaic power generation apparatus to the commercial power source at time t
u 10 [t]: Amount of heat [kJ] supplied from the water heater to the heat load at time t
u 11 [t]: Electric power sales amount [kWh] from the power storage device to the commercial power source at time t
上記数３における各入力量の供給の様子を、図１に示している。以下では、上記数３で表される入力量を、本実施形態に係る電力供給装置及び熱供給装置（太陽光発電装置２、蓄電装置３及び給湯装置４）の「運転パターン」と称する。
The state of supply of each input amount in
なお、本実施形態において、蓄電装置３から商用電源１１への売電（入力量ｕ１１［ｔ］）は、デマンドレスポンス要請時にのみ行われるものとする。ここで、デマンドレスポンスとは、電力の需要が逼迫した際に、電力会社から電力の消費者（需要家）に対して電力の使用の抑制を促したり、電力会社が需要家から電力を購入したりすることで、電力の安定供給を図ること、及びその仕組みを意味する。
In the present embodiment, power sale from the
ｙ１［ｔ］ ： 時刻ｔにおける電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｙ２［ｔ］ ： 時刻ｔにおける熱負荷への供給熱量［ｋＪ］
y 1 [t]: Amount of power supplied to the power load at time t [kWh]
y 2 [t]: Amount of heat supplied to heat load at time t [kJ]
ａ１，１ ： 蓄電装置の自己放電を考慮した係数
ａ２，２ ： 給湯装置の貯湯タンクの放熱を考慮した係数
a 1 , 1 : coefficients in consideration of self-discharge of power storage device a 2 , 2 : coefficients in consideration of heat dissipation of hot water storage tank of hot water supply device
なお、上記数５における蓄電装置３の自己放電を考慮した係数（ａ１，１）の値は、通常（自己放電による蓄電装置３の蓄電量の減少を考慮しない場合）は１であるものとする。自己放電による蓄電装置３の蓄電量の減少を考慮する場合、ａ１，１の値は１よりも小さい値とする。本実施形態においては、自己放電による蓄電装置３の蓄電量の減少を考慮しないため、ａ１，１の値は１に設定されるものとする。
The value of the coefficient (a 1 , 1 ) in consideration of the self-discharge of the
また、上記数５における給湯装置４の貯湯タンクの放熱を考慮した係数（ａ２，２）の値は、通常（貯湯タンクからの放熱（放熱損失）を考慮する場合）は１よりも小さい値であるものとする。当該貯湯タンクからの放熱（放熱損失）を考慮しない場合、ａ２，２の値は１であるものとする。
Further, the values of the coefficients (a 2 , 2 ) in consideration of the heat dissipation of the hot water storage tank of the hot
通常、給湯装置４の貯湯タンクに蓄えられた湯の温度は、放熱により徐々に温度が下がる。本実施形態においては、給湯装置４の貯湯タンクからの放熱を考慮するため、ａ２，２の値は１よりも小さい値に設定されるものとする。例えば、給湯装置４の貯湯タンクの蓄熱量が１時間毎に（１時間前の蓄熱量に対して）１％減少すると仮定した場合には、ａ２，２の値を０．９９に設定する。
Usually, the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank of the hot
ｂ１，２ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ１，４ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ１，５ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ１，７ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ１，１１ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ２，３ ： ＣＯＰ×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ２，５ ： ＣＯＰ×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ２，８ ： ＣＯＰ×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
b 1 , 2 : Charging efficiency of power storage device [−]
b 1 , 4 : storage device discharge coefficient [-]
b 1 , 5 : Storage device discharge coefficient [-]
b 1 , 7 : Charging efficiency of power storage device [−]
b 1 , 11 : Storage device discharge coefficient [-]
b 2 , 3 : COP × 3600 [kJ / kWh]
b 2 , 5 : COP × 3600 [kJ / kWh]
b 2 , 8 : COP × 3600 [kJ / kWh]
ｅ１ ： 蓄電装置の放電時の定常損失［ｋＷｈ］
e 1 : Steady loss [kWh] during discharging of power storage device
ｆ１ ： 蓄電装置の待機電力［ｋＷｈ］
f 1 : Standby power [kWh] of the power storage device
なお、上記数６及び数９における蓄電装置充電効率及び蓄電装置３の待機電力は、蓄電装置３の性能に基づいて予め決まっている値である。これらの値は、予め制御装置７に記憶される。
Note that the charging efficiency of the power storage device and the standby power of the
ここで、上記数６及び数８における蓄電装置放電係数、蓄電装置３の放電時の定常損失、及びＣＯＰについて、以下説明する。
Here, the power storage device discharge coefficient in
蓄電装置放電係数及び蓄電装置３の放電時の定常損失は、蓄電装置３の性能（第一出力電力量と第二出力電力量の関係）をモデル化することで決定される。
The power storage device discharge coefficient and the steady loss during discharging of the
ここで、図５（ａ）に示すように、第一出力電力量とは、蓄電装置３が外部（例えば、電力負荷５等）へと電力を供給（放電）する際に、蓄電池３ａからインバータ３ｂへと供給される電力量である。また、第二出力電力量とは、蓄電装置３が外部へと電力を供給（放電）する際に、インバータ３ｂから外部へと供給される電力量である。通常、インバータ３ｂで電力が変換される際には損失が発生するため、第一出力電力量に対して第二出力電力量は小さくなる。
Here, as shown in FIG. 5A, the first output power amount is an inverter from the
蓄電装置３の性能をモデル化する場合、具体的には、図５（ｂ）に示すように、第一出力電力量と第二出力電力量との関係を、蓄電装置３の出力（本実施形態においては、５００（Ｗ）、１０００（Ｗ）及び３０００（Ｗ））を変えて複数回計測する。計測方法としては、蓄電装置３の出力を一定（５００（Ｗ）や１０００（Ｗ）等）にして、ある時間（例えば、１時間や１日等）の第一出力電力量と第二出力電力量を計測し、当該第一出力電力量と第二出力電力量を所望の時間間隔に変換する。例えば、１日（２４時間）計測して、１時間の時間間隔（電力負荷パターン及び熱負荷パターンのデータ間隔に合わせた間隔）に変換する場合には、計測された第一出力電力量及び第二出力電力量をそれぞれ２４で割ることで求めることができる。本実施形態においては１時間の時間間隔に変換するものとする。そして、各出力における蓄電装置３の第一出力電力量と第二出力電力量との関係を１つの直線（図５（ｂ）の破線参照）で近似する。この直線を表す近似式中のα１が蓄電装置放電係数、β１が蓄電装置３の放電時の定常損失である。
When modeling the performance of the
このような蓄電装置放電係数及び蓄電装置３の放電時の定常損失は、予め算出されて制御装置７に記憶される。
Such a storage device discharge coefficient and a steady loss at the time of discharging of the
このように、第一出力電力量と第二出力電力量の関係をモデル化することで得られた蓄電装置放電係数及び蓄電装置３の放電時の定常損失を用いることで、当該蓄電装置３の放電効率を考慮することができる。
In this way, by using the power storage device discharge coefficient obtained by modeling the relationship between the first output power amount and the second output power amount and the steady loss at the time of discharging of the
また、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数）は、給湯装置４の性能（効率）を表すものである。ＣＯＰは、外気温度の影響を受けるため、当該外気温度によって変化する。具体的には、図６に示すように、ＣＯＰは外気温度が上昇するにつれて高くなる。また、ＣＯＰと外気温度との関係は、１つの直線で近似することができることが分かっている。このようなＣＯＰは、予め制御装置７に記憶される。
Further, COP (Coefficient of Performance) indicates the performance (efficiency) of the hot
次に、エネルギー管理システム１の制約条件について説明する。
Next, the constraint conditions of the
上述の如くモデル化されたエネルギー管理システム１には、下記の数１０から数２０までの制約条件が設定される。
In the
ＣＬｉｂ ： 蓄電装置の容量
C Lib : Capacity of power storage device
上記数１０によって、蓄電装置３の蓄電量の上限値及び下限値が設定される。
The upper limit value and the lower limit value of the storage amount of the
Ｈｕ ： 給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量上限
H u : Upper limit of heat storage amount of hot water storage tank of water heater
上記数１１によって、給湯装置４の貯湯タンクの蓄熱量の上限値及び下限値が設定される。ここで、蓄熱量上限Ｈｕは、「（貯湯温度（蓄熱タンクに蓄えられた湯の温度）−水道水温度（給湯装置４によって温められる前の水の温度））×貯湯タンク容量×比熱」で算出される。
The upper limit value and lower limit value of the heat storage amount of the hot water storage tank of the hot
上記数１２によって、時刻ｔにおける供給電力量及び供給熱量の値と、電力負荷（電力負荷５で消費される電力量）及び熱負荷（熱負荷６で消費される熱量）の値とが一致するように設定される。
According to the
δ１［ｔ］ ： バイナリ変数［‐］
ＰＬｉｂ・ｃｈｒｇ ： 蓄電装置の最大充電電力量［ｋＷｈ］
δ 1 [t]: Binary variable [-]
P Lib · chrg : Maximum charge energy [kWh] of the power storage device
ここで、バイナリ変数δ１［ｔ］とは、０又は１のいずれか一方の値しかとらない変数である。バイナリ変数δ１［ｔ］は、蓄電装置３が放電する際に１、それ以外の場合に０の値をとる。
Here, the binary variable δ 1 [t] is a variable that takes only one value of 0 or 1. The binary variable δ 1 [t] takes a value of 1 when the
上記数１３によって、蓄電装置３の充電電力量（蓄電装置３に供給される（充電される）電力量）の上限値及び下限値が設定される。また、上記数１３によって、蓄電装置３が充電と放電を同時に行わないように設定される。
The upper limit value and the lower limit value of the charging power amount of the power storage device 3 (the power amount supplied (charged) to the power storage device 3) are set by the above equation (13). Further, according to Equation 13, the
ＰＬｉｂ・ｄｃｈｒｇ ： 蓄電装置の最大放電電力量［ｋＷｈ］
P Lib · dchrg : Maximum discharge electric energy [kWh] of the power storage device
上記数１４によって、蓄電装置３の放電電力量（蓄電装置３から放電される電力量）の上限値及び下限値が設定される。また、上記数１４によって、蓄電装置３が充電と放電を同時に行わないように設定される。
By the above formula 14, the upper limit value and the lower limit value of the discharge power amount of the power storage device 3 (the power amount discharged from the power storage device 3) are set. Further, according to Equation 14, the
δｓ［ｔ］ ： バイナリ変数［‐］
δｅ［ｔ］ ： バイナリ変数［‐］
ＮＬｉｂ ： 蓄電装置の充放電回数の上限［回］
δ s [t]: binary variable [-]
δ e [t]: binary variable [-]
N Lib : upper limit [number of times] of charge / discharge of power storage device
ここで、バイナリ変数δｓ［ｔ］及びバイナリ変数δｅ［ｔ］とは、０又は１のいずれか一方の値しかとらない変数である。バイナリ変数δｓ［ｔ］は、蓄電装置３が放電を開始する時刻に１、それ以外の場合（時刻）に０の値をとる。バイナリ変数δｅ［ｔ］は、蓄電装置３が放電を終了する時刻に１、それ以外の場合（時刻）に０の値をとる。
Here, the binary variable δ s [t] and the binary variable δ e [t] are variables that take only one value of 0 or 1. The binary variable δ s [t] takes a value of 1 at the time when the
また、蓄電装置３の充放電回数の上限ＮＬｉｂは、蓄電装置３が所定期間（例えば、１日）内に充放電を行うことが可能な（許容されている）回数である。
Further, the upper limit N Lib of the number of charge / discharge cycles of the
上記数１５によって、蓄電装置３の充放電回数の上限が設定される。
The upper limit of the number of times of charge / discharge of the
ＰＰＶ［ｔ］ ： 時刻ｔの太陽光発電装置の発電電力量［ｋＷｈ］
P PV [t]: Power generation amount [kWh] of the solar power generation device at time t
上記数１６によって、時刻ｔにおいて太陽光発電装置２から供給される電力量が、当該時刻ｔにおいて太陽光発電装置２で発電される電力量を超えないように設定される。 According to Equation 16, the amount of power supplied from the solar power generation device 2 at time t is set so as not to exceed the amount of power generated by the solar power generation device 2 at time t.
δ２［ｔ］ ： バイナリ変数［‐］
ＰＧ・ｍａｘ ： 商用電源の契約容量［ｋＷｈ］
δ 2 [t]: Binary variable [-]
PG · max : Contracted capacity of commercial power [kWh]
ここで、バイナリ変数δ２［ｔ］とは、０又は１のいずれか一方の値しかとらない変数である。バイナリ変数δ２［ｔ］は、商用電源１１から電力を購入する際に０、それ以外の場合に１の値をとる。
Here, the binary variable δ 2 [t] is a variable that takes only one value of 0 or 1. The binary variable δ 2 [t] takes a value of 0 when purchasing power from the
上記数１７によって、商用電源１１から購入する電力量の上限値及び下限値が設定される。また、上記数１７によって、商用電源１１からの電力の購入（買電）と、太陽光発電装置２で発電された電力の逆潮流（売電）と、が同時に行われないように設定される。また、上記数１７によって、太陽光発電装置２で発電された電力の逆潮流（売電）と、蓄電装置３の放電と、が同時に行われないように設定される。
The upper limit value and the lower limit value of the electric energy purchased from the commercial power supply 11 are set by the above equation (17). Further, according to the above equation 17, it is set so that the purchase (power purchase) of power from the commercial power supply 11 and the reverse power flow (power sale) of the power generated by the solar power generation device 2 are not performed simultaneously. . Further, according to Equation 17, the reverse power flow (power sale) of the power generated by the solar power generation device 2 and the discharge of the
ＰＥＣ ： 給湯装置の最大消費電力量［ｋＷｈ］
P EC : Maximum power consumption [kWh]
上記数１８によって、給湯装置４の最大消費電力量（消費電力量の上限値）が設定される。
The maximum power consumption amount of the hot water supply device 4 (upper limit value of the power consumption amount) is set by the
上記数１９によって、各変数の取り得る範囲が設定される。 The range that each variable can take is set by the above equation (19).
ｋ ： 電気料金［円］
ＥＧ ： 商用電源からの購入電力量の合計［ｋＷｈ］
β４ ： 電気料金の基本料金相当額［円］
α５ ： 第一段階電気料金単価［円／ｋＷｈ］
β５ ： 第一段階電気料金の制限用補助変数［円］
α６ ： 第二段階電気料金単価［円／ｋＷｈ］
β６ ： 第二段階電気料金の制限用補助変数［円］
k: Electricity rate [yen]
E G : Total amount of power purchased from commercial power [kWh]
β 4 : Basic charge equivalent of electricity charges [yen]
α 5 : 1st stage electricity unit price [yen / kWh]
β 5 : Auxiliary variable for limiting electric charges for the first stage [yen]
α 6 : Second-stage electricity rate unit price [yen / kWh]
β 6 : Auxiliary variable for limiting electric charges for the second stage [yen]
ここで、図７を用いて、上記数２０の各変数について説明する。 Here, with reference to FIG. 7, each of the variables in the above formula 20 will be described.
本実施形態においては、図７に示すように、エネルギー管理システム１が設けられる住宅等では、購入電力量に応じて電気料金単価が変わる場合（いわゆる、従量電灯）を想定している。具体的には、購入電力量が増えると、電気料金ｋがｋ＝β４（電気料金の基本料金相当額）、ｋ＝α５×ＥＧ＋β５（第一段階電気料金）、ｋ＝α６×ＥＧ＋β６（第二段階電気料金）の順に変わる場合を想定している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, it is assumed that the unit price of the electricity rate changes according to the purchased power amount (so-called metered light) in a house or the like where the
なお、上記数１０から数２０までの制約条件のうち、特に言及していない値は、各装置（電力供給装置及び熱供給装置）の性能から定まる値である。これらの値は、予め制御装置７に記憶される。
In addition, the value which is not mentioned especially among the restrictions conditions from said Formula 10 to Formula 20 is a value which becomes settled from the performance of each apparatus (an electric power supply apparatus and a heat supply apparatus). These values are stored in the
次に、所定の目的に応じた電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンを算出するための評価関数Ｊについて説明する。 Next, the evaluation function J for calculating the operation pattern of the power supply device and the heat supply device according to a predetermined purpose will be described.
本実施形態においては、エネルギー管理システム１は、「光熱費を最小にする」ことを目的（所定の目的）とするものとする。この場合において、当該エネルギー管理システム１の評価関数Ｊは、下記の数２１のように表すことができる。
In the present embodiment, the
Ｎ ： データ数
N: Number of data
また、上記数２１のｌ１［ｔ］等の値としては、エネルギー管理システム１の運転の目的（所定の目的）に応じた値が入力される。
Also, as the value of l 1 [t] such the
具体的には、ｌ９［ｔ］には、「（時刻ｔにおける太陽光発電装置２からの余剰電力の買取単価）×（−１）［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ１１［ｔ］には、「（時刻ｔにおけるＤＲ単価）×（−１）［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ１［ｔ］、ｌ２［ｔ］、ｌ３［ｔ］、ｌ４［ｔ］、ｌ５［ｔ］、ｌ６［ｔ］、ｌ７［ｔ］、ｌ８［ｔ］及びｌ１０［ｔ］には、「０」が入力される。
Specifically, “(purchasing unit price of surplus power from the solar power generation device 2 at time t) × (−1) [yen / kWh]” is input to l 9 [t].
In addition, “(DR unit price at time t) × (−1) [yen / kWh]” is input to l 11 [t].
Also, l 1 [t], l 2 [t], l 3 [t], l 4 [t], l 5 [t], l 6 [t], l 7 [t], l 8 [t] and “0” is input to l 10 [t].
ここで、ＤＲ単価とは、デマンドレスポンス要請時において、電力会社が電力を買い取る際の買取単価である。 Here, the DR unit price is a purchase unit price when an electric power company purchases electric power when a demand response is requested.
以上のような条件の下で、制御装置７は、上記数２１の評価関数Ｊが最小となるような入力量（上記数３参照）を算出する。当該算出された入力量（運転パターン）となるように電力供給装置及び熱供給装置を運転させることで、所定の目的、すなわち本実施形態における「光熱費を最小にする」という目的を達成することができる。
Under the conditions as described above, the
次に、上述の評価関数Ｊを用いて算出された電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの例について具体的に説明する。 Next, an example of the operation pattern of the power supply device and the heat supply device calculated using the evaluation function J will be specifically described.
図８及び図９には、上述の評価関数Ｊを用いて算出された電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの例を示している。 8 and 9 show examples of operation patterns of the power supply device and the heat supply device calculated using the evaluation function J described above.
図８において、各時刻に示した２つの棒グラフのうち、左側に記した棒グラフ（図中（Ａ））は、エネルギー管理システム１に供給される電力の電力量を示している。すなわち、各時刻の左側に記した棒グラフは、太陽光発電（太陽光発電装置２において発電される電力）、蓄電池出力（蓄電装置３から放電される電力）及び購入電力（商用電源１１から供給される電力）の電力量を示している。
In FIG. 8, among the two bar graphs shown at each time, the bar graph ((A) in the figure) shown on the left side shows the amount of power supplied to the
また、図８において、各時刻に示した２つの棒グラフのうち、右側に記した棒グラフ（図中（Ｂ））は、エネルギー管理システム１において使用される電力の電力量を示している。すなわち、各時刻の右側に記した棒グラフは、給湯装置消費電力（給湯装置４で消費される電力量）、蓄電装置充電（蓄電装置３に充電される電力量）及び電力負荷（電力負荷５で消費される電力量）を示している。
In FIG. 8, among the two bar graphs shown at each time, the bar graph shown on the right side ((B) in the figure) indicates the amount of electric power used in the
また、図９において、各時刻に示した２つの棒グラフのうち左側に記した棒グラフは、貯湯量（給湯装置４の貯湯タンクに蓄えられている熱量）を示している。また、図９において、各時刻に示した２つの棒グラフのうち右側に記した棒グラフは、熱負荷（熱負荷６において使用される熱量）を示している。 In FIG. 9, the bar graph shown on the left side of the two bar graphs shown at each time indicates the amount of hot water stored (the amount of heat stored in the hot water storage tank of the hot water supply device 4). In FIG. 9, the bar graph shown on the right side of the two bar graphs shown at each time indicates the heat load (the amount of heat used in the heat load 6).
図８に示すように、太陽光発電装置２において発電される電力が多い場合には、当該電力を蓄電装置３に充電させる。また、太陽光発電装置２において発電される電力が少ない場合には、蓄電装置３に放電させ、当該蓄電装置３からの電力を使用する。また、電力会社による電力の買取単価が高い時間帯がある場合には、太陽光発電装置２で発電された電力を売電する。例えば、図８の例では、１３時及び１５時において電力の買取単価が高いものと想定し、当該時刻において売電が行われている。このような時間帯ごとの電力の買取単価は、制御装置７に予め記憶されている。
As shown in FIG. 8, when there is much electric power generated in the solar power generation device 2, the electric
また、図８及び図９に示すように、熱負荷６において使用される熱量が大きくなる時刻（図９の例では、２０時前後）よりも前（太陽光発電装置２で発電が行われている時間帯）に、太陽光発電装置２で発電された電力を用いて給湯装置４が作動し、当該給湯装置４の貯湯タンクに熱が蓄えられている。このように、２０時頃には太陽光発電装置２での発電が行われていない（太陽光が得られない）ため、早い時間帯に給湯装置４を作動させることで、太陽光発電装置２で発電された電力を有効に利用している。このようにして、光熱費が最小となるような運転パターンが算出されている。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, before the time when the amount of heat used in the
次に、上記数１７の第３式の制約条件を省いた場合において、上述の評価関数Ｊを用いて算出された電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの例について具体的に説明する。 Next, an example of the operation pattern of the power supply device and the heat supply device calculated using the above-described evaluation function J when the constraint condition of the third equation of Equation 17 is omitted will be specifically described.
上記数１７の第３式の制約条件を省くことによって、太陽光発電装置２で発電された電力の逆潮流（売電）と、蓄電装置３の放電と、を同時に行うことができる。
By omitting the constraint condition of the third equation of the formula 17, the reverse flow (power sale) of the power generated by the solar power generation device 2 and the discharge of the
図１０及び図１１には、この場合において、上述の評価関数Ｊを用いて算出された電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの例を示している。 FIG. 10 and FIG. 11 show examples of operation patterns of the power supply device and the heat supply device calculated using the above-described evaluation function J in this case.
図１０に示すように、太陽光発電装置２において発電された電力、及び蓄電装置３に充電された電力が多い場合には、当該電力を売電する。特に電力会社による電力の買取単価が高い時間帯がある場合には、当該時間帯に集中的に売電を行う。例えば、図１０の例では、１３時において電力の買取単価が高いものと想定している。
As shown in FIG. 10, when there is much electric power generated in the solar power generation device 2 and electric power charged in the
また、図１０及び図１１に示すように、熱負荷６において使用される熱量が大きくなる時刻（図１１の例では、２０時前後）の直前に給湯装置４が作動し、当該給湯装置４の貯湯タンクに熱が蓄えられている。このように、熱（湯）を利用する時間帯に近い時間帯に給湯装置４を作動させることで、放熱損失を抑えている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the hot
次に、上述の電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの算出方法の、具体的な利用方法について説明する。 Next, a specific method of using the above-described method for calculating the operation pattern of the power supply device and the heat supply device will be described.
上述の電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの算出方法は、実際に電力供給装置及び熱供給装置の制御方法を検討して設計する際に利用することができる。すなわち、前記算出方法を用いて予め制御方法を設計し、当該設計された制御方法に基づいて、住宅等に設けられたエネルギー管理システム１の各装置が制御されることになる。図１２には、当該設計までの流れを示している。
The above-described calculation method of the operation pattern of the power supply device and the heat supply device can be used when actually studying and designing the control method of the power supply device and the heat supply device. That is, a control method is designed in advance using the calculation method, and each device of the
まず、電力負荷パターン及び熱負荷パターン（図３及び図４参照）を制御装置７に読み込ませる（ステップＳ１０１）。次に、電力会社、並びに契約メニューを選択する（ステップＳ１０２、ステップＳ１０３）。次に、契約メニューに基づいて、電気料金単価（図７参照）を制御装置７に読み込ませる（ステップＳ１０４）。
First, the
次に、制御装置７によって、与えられた条件（ステップＳ１０１及びステップＳ１０４参照）に基づいて、所定の目的（本実施形態においては、光熱費を最小にすること）に応じた最適な運転パターンが計算される（ステップＳ１０５）。
Next, based on the given conditions (see Step S101 and Step S104) by the
運転パターンが算出された後、別の契約メニューでの計算（ステップＳ１０６）や別の電力会社での計算（ステップＳ１０７）が必要な場合は、ステップＳ１０２又はステップＳ１０３に戻り、再度条件を設定し直して運転パターンが計算される。 After the operation pattern is calculated, if calculation in another contract menu (step S106) or calculation in another electric power company (step S107) is necessary, the process returns to step S102 or step S103, and the condition is set again. Then the driving pattern is calculated.
必要な条件での運転パターンの計算が終了すると、当該計算結果が出力され（ステップＳ１０８）、当該出力された計算結果に基づいて、エネルギー管理システム１の実際の運転方法が検討される（Ｓ１０９）。このようにして、上述の電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの算出方法を利用して、電力供給装置及び熱供給装置の制御方法を検討し、最適な運転パターンを設計することができる。
When the calculation of the operation pattern under necessary conditions is completed, the calculation result is output (step S108), and the actual operation method of the
このように運転パターンを設計することで、当該設計された運転パターンと、その時の電力会社の契約メニューを併せて、エネルギー管理システム１を販売する際にお客様に提案することができる。また、エネルギー管理システム１の販売後に、お客様の生活データ（電力負荷パターン及び熱負荷パターン）から、最適な運転パターン並びに電力会社の契約メニューを再度提案することができる。
By designing the operation pattern in this way, the designed operation pattern and the contract menu of the electric power company at that time can be combined and proposed to the customer when selling the
以上の如く、本実施形態に係るエネルギー管理システム１は、
電気エネルギーを供給可能な少なくとも１つの電力供給装置（太陽光発電装置２及び蓄電装置３）と、
商用電源１１及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを用いて熱エネルギーを発生させ、当該熱エネルギーを供給可能な少なくとも１つの熱供給装置（給湯装置４）と、
商用電源１１及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを消費する電力負荷５と、
前記熱供給装置からの熱エネルギーを消費する熱負荷６と、
所定期間において電力負荷５で消費される電気エネルギーのパターン及び前記所定期間において熱負荷６で消費される熱エネルギーのパターンに基づいて、所定の目的に応じた前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する制御装置７と、
を具備するエネルギー管理システム１であって、
制御装置７は、
前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、前記熱供給装置のＣＯＰ（成績係数）を考慮するものである。
このように構成することにより、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。特に、ＣＯＰを考慮することで、より効率的なエネルギー管理システム１の運転が可能となる。
As described above, the
At least one power supply device (solar power generation device 2 and power storage device 3) capable of supplying electrical energy;
At least one heat supply device (hot water supply device 4) capable of generating thermal energy using the electric energy from the commercial power supply 11 and the power supply device and supplying the thermal energy;
A
A
Based on a pattern of electrical energy consumed by the
An
The
The COP (coefficient of performance) of the heat supply device is taken into account when calculating the operation pattern of the power supply device and the heat supply device.
By configuring in this way, it is possible to calculate appropriate operation patterns of the power supply device and the heat supply device. In particular, considering the COP, the
また、制御装置７は、
前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、前記熱供給装置における放熱損失を考慮するものである。
このように構成することにより、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。特に、熱供給装置における放熱損失を考慮することで、より効率的なエネルギー管理システム１の運転が可能となる。
In addition, the
When calculating the operation pattern of the power supply device and the heat supply device, heat dissipation loss in the heat supply device is taken into consideration.
By configuring in this way, it is possible to calculate appropriate operation patterns of the power supply device and the heat supply device. In particular, the
また、前記電力供給装置は、
電気エネルギーを充放電可能な蓄電装置３を含むものである。
このように構成することにより、蓄電装置３を含むエネルギー管理システム１において、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。
The power supply device includes:
The
With this configuration, in the
また、制御装置７は、
前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、蓄電装置３の放電効率を考慮するものである。
このように構成することにより、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。特に、蓄電装置３における自己放電を考慮することで、より効率的なエネルギー管理システム１の運転が可能となる。
In addition, the
The discharge efficiency of the
By configuring in this way, it is possible to calculate appropriate operation patterns of the power supply device and the heat supply device. In particular, by considering self-discharge in the
また、前記電力供給装置は、
太陽光を利用して発電可能な太陽光発電装置２を含むものである。
このように構成することにより、太陽光発電装置２を含むエネルギー管理システム１において、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。
The power supply device includes:
The solar power generation apparatus 2 that can generate power using sunlight is included.
By comprising in this way, in the
また、前記電力供給装置は、
電気エネルギーを充放電可能な蓄電装置３、及び太陽光を利用して発電可能な太陽光発電装置２を含み、
前記熱供給装置は、
沸かした湯を貯湯タンクに蓄えることで、熱エネルギーを蓄える給湯装置４を含み、
制御装置７は、
前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、上記数１から数９までに表される状態空間モデルを用いるものである。
このように構成することにより、混合整数計画問題とよばれる数理計画手法を用いることができ、所定の目的における最も効果的な運転パターンを容易に算出することができる。
The power supply device includes:
Including a
The heat supply device
It includes a hot
The
When calculating the operation patterns of the power supply device and the heat supply device, the state space model expressed by the
With this configuration, a mathematical programming method called a mixed integer programming problem can be used, and the most effective operation pattern for a predetermined purpose can be easily calculated.
また、本実施形態に係るエネルギー管理方法は、
電気エネルギーを供給可能な少なくとも１つの電力供給装置（太陽光発電装置２及び蓄電装置３）の運転パターン、並びに商用電源１１及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを用いて熱エネルギーを発生させ、当該熱エネルギーを供給可能な少なくとも１つの熱供給装置（給湯装置４）の運転パターンを算出するエネルギー管理方法であって、
商用電源１１及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを消費する電力負荷５において所定期間に消費される電気エネルギーのパターン、前記熱供給装置からの熱エネルギーを消費する熱負荷６において前記所定期間に消費される熱エネルギーのパターン、並びに前記熱供給装置のＣＯＰ（成績係数）に基づいて、所定の目的に応じた前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出するものである。
このように構成することにより、電力供給装置及び熱供給装置の適切な運転パターンを算出することができる。
In addition, the energy management method according to the present embodiment is as follows.
The operation pattern of at least one power supply device (solar power generation device 2 and power storage device 3) capable of supplying electrical energy, and the generation of thermal energy using the electrical energy from the commercial power supply 11 and the power supply device, An energy management method for calculating an operation pattern of at least one heat supply device (hot water supply device 4) capable of supplying thermal energy,
A pattern of electric energy consumed in a predetermined period in the
By configuring in this way, it is possible to calculate appropriate operation patterns of the power supply device and the heat supply device.
なお、本実施形態に係る太陽光発電装置２及び蓄電装置３は、本発明に係る電力供給装置の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る給湯装置４は、本発明に係る熱供給装置の実施の一形態である。
In addition, the solar power generation device 2 and the
Moreover, the hot
以下では、上述の第一実施形態に係るエネルギー管理システム１の変形例（他の実施形態）について説明する。
Below, the modification (other embodiment) of the
第一実施形態においては、図２に示すように、住宅等に設けられる制御装置７（ＨＥＭＳ）において運転パターンが算出される構成とした。しかし、図１３に示すように、住宅等の外部に設けられるセンターサーバ８において運転パターンが算出される構成とすることも可能である。この場合、センターサーバ８に電力等の料金単価等の情報が入力され、当該センターサーバ８によって電力供給装置の運転パターンが算出される。算出された運転パターンは制御装置７に送信され、当該制御装置７によって蓄電装置３等の制御が行われる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the operation pattern is calculated in the control device 7 (HEMS) provided in a house or the like. However, as shown in FIG. 13, it is also possible to adopt a configuration in which the driving pattern is calculated in the
このように、センターサーバ８で運転パターンを算出することによって、複数の住宅等の運転パターンを一括して算出することができる。これによって、各住宅等での計算が不要となるため、当該計算のためのコスト（時間的なコストや機器のコスト）を削減することができる。
Thus, by calculating a driving pattern with the
また、第一実施形態においては、購入電力量に応じて電気料金単価が変わる契約（従量電灯）を想定したが、その他の契約を想定して電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンを算出することも可能である。 Further, in the first embodiment, a contract (subsidiary lamp) in which the unit price of electricity charges changes according to the purchased power amount is assumed, but the operation pattern of the power supply device and the heat supply device is calculated assuming other contracts. It is also possible.
例えば、時間帯に応じて電気料金単価が変わる契約（いわゆる、時間帯別電灯）を想定する場合、エネルギー管理システム１の評価関数Ｊは、上記数２１に代えて、下記の数２２のように表すことができる。
For example, in the case of assuming a contract in which the unit price of electricity charges changes according to the time zone (so-called hourly lighting), the evaluation function J of the
また、上記数２２のｌ１［ｔ］、ｌ２［ｔ］及びｌ３［ｔ］には、「時刻ｔにおける電気料金単価［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ９［ｔ］には、「（時刻ｔにおける太陽光発電装置２からの余剰電力の買取単価）×（−１）［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ１１［ｔ］には、「（時刻ｔにおけるＤＲ単価）×（−１）［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ４［ｔ］、ｌ５［ｔ］、ｌ６［ｔ］、ｌ７［ｔ］、ｌ８［ｔ］及びｌ１０［ｔ］には、「０」が入力される。
In addition, “unit price of electricity rate [yen / kWh] at time t” is input to l 1 [t], l 2 [t], and l 3 [t] of Equation 22.
Further, “(purchasing unit price of surplus power from photovoltaic power generation device 2 at time t) × (−1) [yen / kWh]” is input to l 9 [t].
In addition, “(DR unit price at time t) × (−1) [yen / kWh]” is input to l 11 [t].
Further, “0” is input to l 4 [t], l 5 [t], l 6 [t], l 7 [t], l 8 [t], and l 10 [t].
上記数２２の評価関数Ｊが最小となるような入力量を算出し、当該算出された入力量（運転パターン）となるように電力供給装置及び熱供給装置を運転させることで、「光熱費を最小にする」という目的を達成することができる。 By calculating an input amount that minimizes the evaluation function J of the above Equation 22, and operating the power supply device and the heat supply device so as to be the calculated input amount (operation pattern), “the utility cost is reduced. The goal of “minimize” can be achieved.
また、例えば、電気料金単価が購入電力量や時間帯に応じて変わらない（一定である）契約（いわゆる、定額電灯）を想定する場合、エネルギー管理システム１の評価関数Ｊは、上記数２１に代えて、下記の数２３のように表すことができる。
Further, for example, when assuming a contract (so-called flat-rate lamp) in which the unit price of the electricity price does not change (constant) according to the purchased power amount and the time zone, the evaluation function J of the
また、上記数２３のｌ１、ｌ２及びｌ３には、「電気料金単価［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ９には、「（太陽光発電装置２からの余剰電力の買取単価）×（−１）［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ１１には、「（ＤＲ単価）×（−１）［円／ｋＷｈ］」が入力される。
また、ｌ４、ｌ５、ｌ６、ｌ７、ｌ８及びｌ１０には、「０」が入力される。
In addition, “Electricity unit price [yen / kWh]” is input to l 1 , l 2 and l 3 in the above equation (23).
In addition, “( 9 ) unit price for purchasing surplus power from the solar power generation device 2) × (−1) [yen / kWh]” is input to l 9 .
In addition, “(DR unit price) × (−1) [yen / kWh]” is input to l 11 .
Also, “0” is input to l 4 , l 5 , l 6 , l 7 , l 8 and l 10 .
上記数２３の評価関数Ｊが最小となるような入力量を算出し、当該算出された入力量（運転パターン）となるように電力供給装置及び熱供給装置を運転させることで、「光熱費を最小にする」という目的を達成することができる。 By calculating an input amount that minimizes the evaluation function J of the above Equation 23, and operating the power supply device and the heat supply device so that the calculated input amount (operation pattern) is obtained, The goal of “minimize” can be achieved.
また、第一実施形態においては、「光熱費を最小にする」ことをエネルギー管理システム１の運転の目的（所定の目的）としたが、その他の目的を設定することも可能である。以下、上記数２３の評価関数Ｊを用いる（定額電灯を想定する）ものとして、具体的に説明する。
In the first embodiment, “minimizing utility costs” is set as the operation purpose (predetermined purpose) of the
例えば、「一次エネルギー消費量を最小にする」ことを目的とする場合、上記数２３のｌ１、ｌ２及びｌ３には、「９．６７［ＭＪ／ｋＷｈ］（系統電力の一次エネルギー消費量）」が入力される。
また、ｌ４、ｌ５、ｌ６、ｌ７、ｌ８、ｌ９、ｌ１０及びｌ１１には、「０」が入力される。
For example, when the purpose is to “minimize primary energy consumption”, l 1 , l 2, and l 3 of Equation 23 are set to “9.67 [MJ / kWh] (primary energy consumption of grid power). Amount) "is entered.
In addition, “0” is input to l 4 , l 5 , l 6 , l 7 , l 8 , l 9 , l 10, and l 11 .
また、例えば、「ＣＯ２排出量を最小にする」ことを目的とする場合、上記数２３のｌ１、ｌ２及びｌ３には、「０．４７６［ｋｇ−ＣＯ２／Ｗｈ］（系統電力のＣＯ２消費量）」が入力される。
また、ｌ４、ｌ５、ｌ６、ｌ７、ｌ８、ｌ９、ｌ１０及びｌ１１には、「０」が入力される。
Further, for example, in the case of aiming to “minimize CO 2 emission”, l 1 , l 2 and l 3 in the above equation 23 are set to “0.476 [kg-CO 2 / Wh] (system “CO 2 consumption of electric power)” is input.
In addition, “0” is input to l 4 , l 5 , l 6 , l 7 , l 8 , l 9 , l 10, and l 11 .
このように、上記数２３に入力する値を適宜変更することで、任意の目的に応じた運転パターンを容易に算出することができる。なお、上記数２３に限らず、上記数２１及び数２２に入力する値を適宜変更することでも、任意の目的に応じた運転パターンを算出することができる。
In this way, by appropriately changing the value input in the above equation 23, it is possible to easily calculate an operation pattern according to an arbitrary purpose. In addition, not only the said Formula 23 but the driving | operation pattern according to the arbitrary objectives can be calculated also by changing suitably the value input into the said
また、第一実施形態においては、電力供給装置及び熱供給装置の運転パターンの算出方法を用いて予め電力供給装置の制御方法を設計し（図１２参照）、当該設計された制御方法に基づいてエネルギー管理システム１が制御される例を示した。しかし、算出された運転パターンを用いて直接エネルギー管理システム１を制御する（リアルタイムに制御する）ことも可能である。
In the first embodiment, a control method for the power supply apparatus is designed in advance using a method for calculating the operation pattern of the power supply apparatus and the heat supply apparatus (see FIG. 12), and based on the designed control method. An example in which the
この場合、図１４に示すように、まず、電力負荷パターン及び熱負荷パターン（図３及び図４参照）、並びに電気料金単価（図７参照）を制御装置７に読み込ませる（ステップＳ２０１及びステップＳ２０２）。次に、制御装置７によって、与えられた条件に基づいて、所定の目的に応じた最適な運転パターンが計算される（ステップＳ２０３）。最後に、制御装置７から、算出された運転パターンに基づく動作の指令が蓄電装置３及び給湯装置４へと送信され（ステップＳ２０４）、当該蓄電装置３等の運転が制御される。
In this case, as shown in FIG. 14, first, the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
例えば、本実施形態においては、電力供給装置として太陽光発電装置２及び蓄電装置３を例示したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、電力供給装置としてその他の機器（例えば、燃料電池、風力発電装置等）を用いる構成とすることも可能である。
For example, in this embodiment, although the solar power generation device 2 and the
また、蓄電装置３はリチウムイオン電池等により構成されるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、ニッケル・水素電池等により構成することも可能である。
In addition, although the
また、上記実施形態においては、制御装置７に記憶される電力負荷パターン及び熱負荷パターンの期間は１日（０時から２４時まで）であるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、１週間や１ヶ月の期間の電力負荷パターン及び熱負荷パターンを用いることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the period of the electric power load pattern and thermal load pattern memorize | stored in the
また、図１４に示すように運転パターンをリアルタイムに算出して制御に用いる場合には、予め記憶された電力負荷パターン及び熱負荷パターンの推定値を、実際に計測された電力負荷パターン及び熱負荷パターンに基づいて修正し、その都度運転パターンを算出しなおす構成とすることも可能である。 In addition, when the operation pattern is calculated in real time and used for control as shown in FIG. 14, the estimated values of the power load pattern and the thermal load pattern stored in advance are used as the actually measured power load pattern and the thermal load. It is also possible to make a configuration in which correction is made based on the pattern and the operation pattern is recalculated each time.
また、上記実施形態においては、電力負荷パターン及び熱負荷パターンのデータ間隔は１時間であるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、当該データ間隔を１０分間等に設定することも可能である。 In the above embodiment, the data interval between the power load pattern and the thermal load pattern is 1 hour, but the present invention is not limited to this. For example, the data interval can be set to 10 minutes or the like.
１ エネルギー管理システム
２ 太陽光発電装置（電力供給装置）
３ 蓄電装置（電力供給装置）
４ 給湯装置（熱供給装置）
５ 電力負荷
６ 熱負荷
７ 制御装置
1 Energy management system 2 Photovoltaic power generation equipment (power supply equipment)
3 Power storage device (power supply device)
4 Hot water supply equipment (heat supply equipment)
5
Claims (2)
商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを用いて熱エネルギーを発生させ、当該熱エネルギーを供給可能な少なくとも１つの熱供給装置と、
前記商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを消費する電力負荷と、
前記熱供給装置からの熱エネルギーを消費する熱負荷と、
所定期間において前記電力負荷で消費される電気エネルギーのパターン及び前記所定期間において前記熱負荷で消費される熱エネルギーのパターンに基づいて、所定の目的に応じた前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する制御装置と、
を具備するエネルギー管理システムであって、
前記電力供給装置は、
電気エネルギーを充放電可能な蓄電装置、及び太陽光を利用して発電可能な太陽光発電装置を含み、
前記熱供給装置は、
沸かした湯を貯湯タンクに蓄えることで、熱エネルギーを蓄える給湯装置を含み、
前記制御装置は、
前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、以下の数１から数９までに表される状態空間モデルを用いる、
エネルギー管理システム。
ｔ ： 時刻
ｘ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｘ １ ［０］ ： 計算開始時刻における蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］
ｘ ２ ［０］ ： 計算開始時刻における給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］
ｕ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から蓄電装置への充電電力量［ｋＷｈ］
ｕ ３ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ４ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ５ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ６ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ７ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から蓄電装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ８ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］
ｕ ９ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｕ １０ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置から熱負荷へ供給する熱量［ｋＪ］
ｕ １１ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］
ｙ １ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］
ｙ ２ ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける熱負荷への供給熱量［ｋＪ］
ａ １，１ ： 蓄電装置の自己放電を考慮した係数
ａ ２，２ ： 給湯装置の貯湯タンクの放熱を考慮した係数
ｂ １，２ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ １，４ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ １，５ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ １，７ ： 蓄電装置充電効率［‐］
ｂ １，１１ ： 蓄電装置放電係数［‐］
ｂ ２，３ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ ２，５ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｂ ２，８ ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］
ｅ １ ： 蓄電装置の放電時の定常損失［ｋＷｈ］
ｆ １ ： 蓄電装置の待機電力［ｋＷｈ］ At least one power supply device capable of supplying electrical energy;
At least one heat supply device capable of generating heat energy using electric energy from a commercial power source and the power supply device and supplying the heat energy;
A power load that consumes electrical energy from the commercial power source and the power supply device;
A heat load consuming heat energy from the heat supply device;
Based on a pattern of electrical energy consumed by the power load in a predetermined period and a pattern of thermal energy consumed by the thermal load in the predetermined period, the power supply device and the heat supply device according to a predetermined purpose A control device for calculating an operation pattern;
An energy management system comprising:
The power supply device
Including a power storage device capable of charging and discharging electrical energy, and a solar power generation device capable of generating power using sunlight,
The heat supply device
A hot water storage device that stores thermal energy by storing boiled hot water in a hot water storage tank,
The control device includes:
When calculating the operation pattern of the power supply device and the heat supply device, a state space model represented by the following equations 1 to 9 is used,
Energy management system.
t: Time
x 1 [t]: Amount of power stored in power storage device at time t [kWh]
x 2 [t]: Amount of heat stored in hot water storage tank [kJ] at time t
x 1 [0]: Charge amount [kWh] of the power storage device at the calculation start time
x 2 [0]: Amount of heat stored in the hot water storage tank of the hot water supply device at the calculation start time [kJ]
u 1 [t]: Amount of power supplied from the commercial power source to the power load at time t [kWh]
u 2 [t]: Charging power amount [kWh] from the commercial power source to the power storage device at time t
u 3 [t]: Electric power supply amount [kWh] from commercial power source to hot water supply device at time t
u 4 [t]: Amount of power supplied from the power storage device to the power load at time t [kWh]
u 5 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the power storage device to the hot water supply device at time t
u 6 [t]: Amount of electric power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation apparatus to the power load at time t
u 7 [t]: Amount of power [kWh] supplied from the photovoltaic power generation device to the power storage device at time t
u 8 [t]: Amount of power supplied from the solar power generation device to the hot water supply device at time t [kWh]
u 9 [t]: Electricity sales amount [kWh] from the photovoltaic power generation apparatus to the commercial power source at time t
u 10 [t]: Amount of heat [kJ] supplied from the water heater to the heat load at time t
u 11 [t]: Electric power sales amount [kWh] from the power storage device to the commercial power source at time t
y 1 [t]: Amount of power supplied to the power load at time t [kWh]
y 2 [t]: Amount of heat supplied to heat load at time t [kJ]
a 1,1 : Coefficient considering self-discharge of power storage device
a 2,2 : Coefficient considering heat dissipation of hot water storage tank of hot water supply device
b 1,2 : Charging efficiency of power storage device [-]
b 1,4 : storage device discharge coefficient [-]
b 1,5 : storage device discharge coefficient [-]
b 1,7 : Charging efficiency of power storage device [-]
b 1,11 : storage device discharge coefficient [-]
b 2,3 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
b 2,5 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
b 2,8 : coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
e 1 : Steady loss [kWh] during discharging of power storage device
f 1 : Standby power [kWh] of the power storage device
前記商用電源及び前記電力供給装置からの電気エネルギーを消費する電力負荷において所定期間に消費される電気エネルギーのパターン、前記熱供給装置からの熱エネルギーを消費する熱負荷において前記所定期間に消費される熱エネルギーのパターン、並びに前記熱供給装置の成績係数に基づいて、所定の目的に応じた前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する構成とされ、A pattern of electric energy consumed in a predetermined period in an electric power load that consumes electric energy from the commercial power supply and the power supply device, and consumed in the predetermined period in a heat load that consumes heat energy from the heat supply device Based on the thermal energy pattern and the coefficient of performance of the heat supply device, the power supply device and the operation pattern of the heat supply device according to a predetermined purpose are calculated.
前記電力供給装置は、The power supply device
電気エネルギーを充放電可能な蓄電装置、及び太陽光を利用して発電可能な太陽光発電装置を含み、Including a power storage device capable of charging and discharging electrical energy, and a solar power generation device capable of generating power using sunlight,
前記熱供給装置は、The heat supply device
沸かした湯を貯湯タンクに蓄えることで、熱エネルギーを蓄える給湯装置を含み、A hot water storage device that stores thermal energy by storing boiled hot water in a hot water storage tank,
前記電力供給装置及び前記熱供給装置の運転パターンを算出する際に、以下の数１から数９までに表される状態空間モデルを用いる、When calculating the operation pattern of the power supply device and the heat supply device, a state space model represented by the following equations 1 to 9 is used,
エネルギー管理方法。Energy management method.
ｔ ： 時刻t: Time
ｘx １1 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power stored in power storage device at time t [kWh]
ｘx ２2 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］[T]: Heat storage amount [kJ] of the hot water storage tank of the hot water supply device at time t
ｘx １1 ［０］ ： 計算開始時刻における蓄電装置の蓄電量［ｋＷｈ］[0]: Amount of power stored in power storage device at calculation start time [kWh]
ｘx ２2 ［０］ ： 計算開始時刻における給湯装置の貯湯タンクの蓄熱量［ｋＪ］[0]: Amount of heat stored in the hot water storage tank of the hot water supply device at the calculation start time [kJ]
ｕu １1 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of electric power [kWh] supplied from the commercial power source to the power load at time t
ｕu ２2 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から蓄電装置への充電電力量［ｋＷｈ］[T]: Charging power amount [kWh] from the commercial power source to the power storage device at time t
ｕu ３3 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける商用電源から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power supplied from the commercial power source to the hot water supply device at time t [kWh]
ｕu ４4 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power supplied from the power storage device to the power load at time t [kWh]
ｕu ５5 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power [kWh] supplied from the power storage device to the hot water supply device at time t
ｕu ６6 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power supplied from the photovoltaic power generation apparatus to the power load at time t [kWh]
ｕu ７7 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から蓄電装置への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power [kWh] supplied from the solar power generation device to the power storage device at time t
ｕu ８8 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から給湯装置への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power supplied from the solar power generation device to the hot water supply device at time t [kWh]
ｕu ９9 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける太陽光発電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power sold [kWh] from the photovoltaic power generation device to the commercial power source at time t
ｕu １０10 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける給湯装置から熱負荷へ供給する熱量［ｋＪ］[T]: Amount of heat [kJ] supplied from the water heater to the heat load at time t
ｕu １１11 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける蓄電装置から商用電源への売電電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power sold [kWh] from the power storage device to the commercial power source at time t
ｙy １1 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける電力負荷への供給電力量［ｋＷｈ］[T]: Amount of power supplied to the power load at time t [kWh]
ｙy ２2 ［ｔ］ ： 時刻ｔにおける熱負荷への供給熱量［ｋＪ］[T]: Amount of heat supplied to the heat load at time t [kJ]
ａa １，１1,1 ： 蓄電装置の自己放電を考慮した係数 : Coefficient considering self-discharge of power storage device
ａa ２，２2, 2 ： 給湯装置の貯湯タンクの放熱を考慮した係数 : Coefficient considering heat dissipation of hot water storage tank of water heater
ｂb １，２1, 2 ： 蓄電装置充電効率［‐］ : Power storage device charging efficiency [-]
ｂb １，４1, 4 ： 蓄電装置放電係数［‐］ : Storage device discharge coefficient [-]
ｂb １，５1,5 ： 蓄電装置放電係数［‐］ : Storage device discharge coefficient [-]
ｂb １，７1,7 ： 蓄電装置充電効率［‐］ : Power storage device charging efficiency [-]
ｂb １，１１1,11 ： 蓄電装置放電係数［‐］ : Storage device discharge coefficient [-]
ｂb ２，３2, 3 ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］ : Coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
ｂb ２，５2,5 ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］ : Coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
ｂb ２，８2,8 ： 成績係数×３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］ : Coefficient of performance x 3600 [kJ / kWh]
ｅe １1 ： 蓄電装置の放電時の定常損失［ｋＷｈ］ : Steady loss [kWh] during discharging of power storage device
ｆf １1 ： 蓄電装置の待機電力［ｋＷｈ］ : Standby power of power storage device [kWh]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014187137A JP6462284B2 (en) | 2014-09-13 | 2014-09-13 | Energy management system and energy management method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014187137A JP6462284B2 (en) | 2014-09-13 | 2014-09-13 | Energy management system and energy management method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016063553A JP2016063553A (en) | 2016-04-25 |
| JP6462284B2 true JP6462284B2 (en) | 2019-01-30 |
Family
ID=55798348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014187137A Active JP6462284B2 (en) | 2014-09-13 | 2014-09-13 | Energy management system and energy management method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6462284B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107546780B (en) * | 2017-07-24 | 2019-12-10 | 青岛华创风能有限公司 | Power control algorithm of wind generating set |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4946691B2 (en) * | 2007-07-20 | 2012-06-06 | 株式会社明電舎 | Equipment plan support apparatus, support method and program for electric and heat cogeneration system |
| JP5405963B2 (en) * | 2009-09-28 | 2014-02-05 | パナソニック株式会社 | Heat pump hot water supply system |
| JP5853144B2 (en) * | 2011-05-19 | 2016-02-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Power supply control device and power supply system including the same |
| JP5905682B2 (en) * | 2011-08-24 | 2016-04-20 | 積水化学工業株式会社 | Hot water controller |
| JP2013074689A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Panasonic Corp | Energy control system and energy control device |
-
2014
- 2014-09-13 JP JP2014187137A patent/JP6462284B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016063553A (en) | 2016-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5959783B1 (en) | Power management equipment | |
| JP5807201B2 (en) | Power control device | |
| KR101975175B1 (en) | Appartus for scheduling of power demand-supply operation and method thereof | |
| JP5232266B2 (en) | Power control system | |
| JP6592454B2 (en) | Power control system, power control method and program | |
| JP5934396B2 (en) | Power control system | |
| WO2014034123A1 (en) | Power flow control system, management device, and program | |
| JP2014150641A (en) | Energy management system, energy management method, program, and server device | |
| CN109409595B (en) | Garden multi-energy complementary system day-ahead scheduling method | |
| JP5793572B2 (en) | Peak cut control device | |
| JP2013132105A (en) | Power measurement device | |
| JP2018007536A (en) | Adaptive energy management scheduling system and method for hybrid energy storage system linked with new renewable energy | |
| JP6385857B2 (en) | Power management apparatus and control method thereof | |
| JP2017220354A (en) | Operation planning device, fuel cell device, operation planning method, and operation planning program | |
| JP6280736B2 (en) | Energy management system and energy management method | |
| JP2017163630A (en) | Controller, power generator, control method and program | |
| JP6462284B2 (en) | Energy management system and energy management method | |
| JP7386029B2 (en) | power supply system | |
| JP7221630B2 (en) | power supply system | |
| JP7090488B2 (en) | Power supply system | |
| JP7123587B2 (en) | power supply system | |
| JP6637402B2 (en) | Energy management device, control method thereof, and thermoelectric supply system | |
| JP2017070005A (en) | Power supply system | |
| JP2016134935A (en) | Cogeneration system | |
| JP2020099133A (en) | Distributed power supply system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170908 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180622 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180710 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180906 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181225 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181227 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6462284 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |