JP6495433B2 - 電力制御システム、電力制御装置、及び電力制御方法 - Google Patents

電力制御システム、電力制御装置、及び電力制御方法 Download PDF

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Description

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、日本国特許出願２０１５−３５７１９号（２０１５年２月２５日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本発明は、定置用蓄電池を利用する電力制御システム、電力制御装置、及び電力制御方法に関する。
従来、電力会社は、年間を通じて安定的に発電が可能なベースロード電源、ベースロード電源を補完しながら電力需要に合わせて発電するミドルロード電源、ピーク時間帯に合わせて発電するピークロード電源を組み合わせて電力を供給している。これにより、電力需要ピークを満たすことができる電力の安定供給体制を築いてきた。
発電単価が安価で常に一定量の発電を続けることができる電源がベースロード電源として発電の中心に位置づけられているが、電力需要の落ちる深夜においては電力の供給過多となる場合がある。そのため、電力会社では、深夜の余剰電力の有効利用と昼間の電力ピークの抑制のために、深夜の電気料金は通常よりも安くし、昼間の電気料金は通常よりも高くすることで、経済的に昼間の電力需要を深夜に誘導する料金プランを準備している。この深夜電力を使って月々の電気料金を削減する方法の一つに、定置用蓄電池の利用が開示されている（例えば特許文献１等）。このため、家庭や施設などの需要家施設への定置用蓄電池の導入が求められている。
特開２０１２−５０２１１号公報
本発明の一実施形態に係る電力制御システムは、需要家に対して所定の蓄電容量を割り当て可能な蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部を備える電力制御装置とを備える。前記制御部は、前記需要家から前記蓄電池に対する充放電指示を取得した場合に、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を受け付ける。前記制御部は、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には、当該充放電指示を受け付けるとともに、前記需要家に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家に割り当てられた蓄電容量から減らして前記需要家に割り当てる。
本発明の一実施形態に係る電力制御装置は、需要家に対して所定の蓄電容量を割り当て可能な蓄電池の充放電を制御する制御部を備える。前記制御部は、前記需要家から前記蓄電池に対する充放電指示を取得した場合に、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を受け付ける。前記制御部は、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には、当該充放電指示を受け付けるとともに、前記需要家に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家に割り当てられた蓄電容量から減らして前記需要家に割り当てる。
本発明の一実施形態に係る電力制御方法は、需要家に対して所定の蓄電容量を割り当て可能な蓄電池の充放電を制御する制御部を備える電力制御装置の電力制御方法である。前記電力制御方法は、前記制御部が、前記需要家から前記蓄電池に対する充放電指示を取得した場合に、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を受け付けるステップを含む。前記電力制御方法は、前記制御部が、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には、当該充放電指示を受け付けるとともに、前記需要家に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家に割り当てられた蓄電容量から減らして前記需要家に割り当てるステップを含む。
一実施形態に係る電力制御システムの全体構成を示す図である。 定置用蓄電池を有する需要家施設が蓄電池を利用するシーケンスを示す図である。 定置用蓄電池を有する需要家施設における電気料金を計算するシーケンスを示す図である。 定置用蓄電池を有しない需要家施設に対して、仮想蓄電池利用契約に係るサービスを提供するシーケンスを示す図である。 定置用蓄電池を有しない需要家施設における電気料金を、記憶部に格納された充放電指示に基づき集計した充放電量を含めて計算するシーケンスを示す図である。 蓄電池管理事業者の蓄電池が有する蓄電容量の使用率（充電率）を需要家施設に対して割り当てられている容量毎に表している図である。 蓄電池管理事業者の蓄電池が有する蓄電容量の蓄電池全体の使用率（充電率）を表している図である。 図６に示した需要家施設毎の使用率のうち、他の需要家施設に融通できる充電量を示す図である。 図７に示した蓄電池全体の使用率のうち、他の需要家施設に融通できる充電量を示す図である。 実施形態２に係る電力制御システムの全体構成を示す図である。
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、電気を発電する発電所２０、電力を売買する電力取引市場３０、再生可能エネルギーを供給する再エネ発電所４０、災害時に地域復興拠点となる公共施設５０を含む。また電力制御システムは、定置用蓄電池を有しない需要家施設６０（以下、第１需要家施設６０ともいう）、及び定置用蓄電池を有する需要家施設７０（以下、第２需要家施設７０ともいう）を含む。発電所２０、電力取引市場３０、再エネ発電所４０、公共施設５０、第１需要家施設６０、及び第２需要家施設７０はそれぞれ、電力を供給・配送する電力網１０に接続される。
また、本実施形態に係る電力制御システムは、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０を有する需要家と電力需給契約を結んで電力を供給する電力会社９０、ネガワットを取引する電力事業者であるアグリゲータ１００、及び蓄電池管理事業者１０５をさらに含む。ネガワットとは、需要家施設において、節電や自家発電によって需要量を減らした分を、発電したものとみなして、電力会社等が買い取ったりすることである。蓄電池管理事業者１０５は、電力制御装置１１０を含む。電力制御装置１１０は、制御部１１１と記憶部１１２とを備える。電力会社９０、アグリゲータ１００、電力制御装置１１０、再エネ発電所４０、公共施設５０、第１需要家施設６０、及び第２需要家施設７０はそれぞれ、互いに通信可能なように通信網８０に接続される。
電力取引市場３０は、電力網１０に接続される複数の発電所３１を含む。電力取引市場３０において、発電所３１を管理する発電事業者と電力需要のある者とが電気の売買取引を行う。発電事業者は、取引が成立した電力を発電所３１から電力網１０を通じて電力需要のある者に送電する。
再エネ発電所４０は、再生可能エネルギーである太陽光、風力、又は波力等を使って発電する再生可能エネルギー発電設備４１と、蓄電池４２とを備える。蓄電池４２は、再生可能エネルギー発電設備４１に接続され、再生可能エネルギーの発電電力変動を吸収するように充放電を制御される。また、蓄電池４２は、電力網１０に接続されており、放電して電力網１０に電力を供給する。再生可能エネルギー発電設備４１は、電力網１０に直接接続されてもよい。
公共施設５０は、公共施設５０内で電力を消費する電力設備である公共施設機器５１と、公共施設機器５１へ電力を供給する蓄電池５２と、電力網１０から公共施設５０へ供給される電力を計測するスマートメータ５３とを備える。また公共施設５０は、スマートメータ５３で計測した電力を取得し、アグリゲータ１００や電力制御装置１１０と通信網８０を介して通信するエネルギー管理装置であるＥＭＳ装置５４を備える。蓄電池５２は、スマートメータ５３を介して電力網１０に接続される。公共施設機器５１は、スマートメータ５３に接続されてもよく、その場合、電力網１０から直接電力供給を受けることができる。
電力網１０からの電力供給が平常である場合は、公共施設機器５１には電力網１０から電力が供給される。また蓄電池５２は、充電するように制御される。この場合、公共施設５０は、需要家施設の一つである。災害時など電力網１０からの電力供給が停止した場合には、蓄電池５２が放電するように制御される。蓄電池５２は、公共施設５０が地域復興拠点となりうるように、公共施設機器５１に対して電力を供給する。
第１需要家施設６０は、電力網１０から第１需要家施設６０へ供給される電力を計測するスマートメータ６１を備える。また第１需要家施設６０は、スマートメータ６１で計測した電力を取得し、アグリゲータ１００や電力制御装置１１０と通信網８０を介して通信するエネルギー管理装置であるＥＭＳ装置６２を備える。また第１需要家施設６０は、第１需要家施設６０内の負荷機器である負荷機器６３を備える。負荷機器６３は、スマートメータ６１を通じて、電力網１０から電力供給を受ける。災害時など電力網１０からの電力供給が停止した場合には、負荷機器６３は、電力供給を受けることができない。電力制御システムには、第１需要家施設６０が複数含まれてもよい。
第２需要家施設７０は、電力網１０から第２需要家施設７０へ供給される電力を計測するスマートメータ７１を備える。また第２需要家施設７０は、スマートメータ７１で計測した電力を取得し、アグリゲータ１００や電力制御装置１１０と通信網８０を介して通信するエネルギー管理装置であるＥＭＳ装置７２を備える。また第２需要家施設７０は、電力網１０から供給された電力を蓄電する蓄電池７３を備える。また第２需要家施設７０は、第２需要家施設７０内の負荷機器である負荷機器７４を備える。蓄電池７３は、スマートメータ７１を介して電力網１０に接続される。負荷機器７４は、スマートメータ７１に接続されてもよく、その場合、電力網１０から直接電力供給を受けることができる。
電力網１０からの電力供給が平常である場合は、負荷機器７４には電力網１０から電力が供給される。また蓄電池７３は、充電するように制御される。災害時など電力網１０からの電力供給が停止した場合には、蓄電池７３が放電するように制御され、負荷機器７４に対して電力を供給する。
蓄電池管理事業者１０５は、第１需要家施設６０に対して仮想蓄電池利用契約を提供する。仮想蓄電池利用契約とは、第１需要家施設６０が仮想的に蓄電池を利用できるようにするサービスである。具体的には、蓄電池管理事業者１０５の電力制御装置１１０が、第１需要家施設６０に対して、第１需要家施設６０の負荷機器６３に電力網１０を介して接続される蓄電池の蓄電容量の一部（所定の蓄電容量）を割り当てる。そして電力制御装置１１０が、第１需要家施設６０から蓄電池に対する充放電指示を受け付ける。蓄電池管理事業者１０５は、例えば電力会社又は電力事業者から独立した事業主体等である。また蓄電池管理事業者１０５は、電力会社又は電力事業者に含まれ、電力会社又は電力事業者が、仮想蓄電池利用契約を提供してもよい。
電力制御装置１１０は、通信網８０を介して、再エネ発電所４０の蓄電池４２及び公共施設５０の蓄電池５２、並びに、第１需要家施設６０のＥＭＳ装置６２及び第２需要家施設７０のＥＭＳ装置７２に接続される。電力制御装置１１０の制御部１１１は、蓄電池管理事業者１０５の蓄電池管理方針に応じて、再エネ発電所４０の蓄電池４２や、公共施設５０の蓄電池５２の充放電を制御する。また、制御部１１１は、記憶部１１２にデータを格納する。
（需要家施設が自家に定置用蓄電池を有する比較例）
仮想蓄電池利用契約についての理解を容易にするために、実施形態１の比較例として、第２需要家施設７０が、自家に設置した蓄電池７３を利用することによって享受しうるメリットを以下説明する。図２に示すように、第２需要家施設７０を有する需要家は、電力会社９０と電力需給契約を結び、電力供給サービスを受ける（Ｓ２００）。第２需要家施設７０は、電力網１０を通じて供給される電力によって負荷機器７４を動作させる（Ｓ２０１）。
第２需要家施設７０を有する需要家は、蓄電池７３を活用して電気料金を安くするために、電力会社９０との電力需給契約において、時間帯によって電気料金が異なる変動料金プランで契約する。この変動料金プランは、電力需要が減少しベースロード電源の発電電力よりも少なくなる深夜における電気料金を格安としているものとする。
第２需要家施設７０は、ＥＭＳ装置７２又は蓄電池７３が備えるタイマ機能を利用して、電気料金が安くなる深夜になると（Ｓ２０２）、蓄電池７３に対して充電指示を出す（Ｓ２０３）。これによって、電力会社９０にとっては、深夜の電力需要（需要家施設による買電）が増加する（Ｓ２０４）というメリットがある。第２需要家施設７０にとっては、深夜の安い電力で蓄電池７３を充電できる（Ｓ２０５）というメリットがある。
第２需要家施設７０は、電気料金が高くなる昼間になると（Ｓ２０６）、蓄電池７３に対して放電指示を出す（Ｓ２０７）。これによって、電力会社９０にとっては、昼間の電力需要（需要家施設による買電）が減少し（Ｓ２０８）、需要のピークカットができるというメリットがある。第２需要家施設７０にとっては、蓄電池７３を放電させて（Ｓ２０９）、電気料金の高い昼間の電力消費量を削減できるというメリットがある。
図３に示すように、第２需要家施設７０を有する需要家と電力会社９０とは電力需給契約を結んでいる（Ｓ３００）。電力会社９０は、月末、月初、中旬など、定期的に第２需要家施設７０に設置されたスマートメータ７１の計測値を確認し、第２需要家施設７０が電力網１０から供給を受けた消費電力量データを取得する（Ｓ３０１）。電力会社９０は、この消費電力量データと第２需要家施設７０を有する需要家が契約している料金プランとに基づいて電気料金を計算する（Ｓ３０２）。そして電力会社９０は、第２需要家施設７０を有する需要家に請求書を送付し、料金を徴収する（Ｓ３０３）。このスマートメータ７１の値は、ＥＭＳ装置７２等を用いて、第２需要家施設７０でも確認することができる（Ｓ３０４）。
このように第２需要家施設７０は、蓄電池７３を利用することによって、昼夜の電気料金の差によって電気料金の削減効果を得る。また、電力会社９０にとっては、需要のピークカットができるというメリットがある。
（仮想蓄電池利用契約の例）
次に、本実施形態に係る電力制御システムを用いて、蓄電池管理事業者１０５が、第１需要家施設６０に対して提供する仮想蓄電池利用契約について説明する。ここで、第１需要家施設６０の負荷機器６３と、第１需要家施設６０が仮想的に利用可能となる蓄電池、例えば蓄電池４２、５２との接続は、電力網１０を介している。なお、第２需要家施設７０に対しても、同様の利用契約を提供することが可能である。
図４に示すように、第１需要家施設６０は、電力会社９０と電力需給契約を結び、電力供給サービスを受ける（Ｓ４００）。第１需要家施設６０は、供給を受けた電力によって負荷機器６３を動作させる（Ｓ４０１）。また、第１需要家施設６０を有する需要家は、電力会社９０と結んでいる電力需給契約において、時間帯によって電気料金が異なる変動料金プランで契約する。この変動料金プランは、第２需要家施設７０を有する需要家が電力会社９０と結んでいた契約と同様のものであってよい。
第１需要家施設６０を有する需要家は、蓄電池管理事業者１０５と仮想蓄電池利用契約を結ぶ（Ｓ４０２）。この契約に基づき、第１需要家施設６０は、電力網１０を介して接続された蓄電池を仮想的に利用することができる。よって第１需要家施設６０は、実際の蓄電池を自家に設置しなくともよい。
仮想蓄電池利用契約は、第１需要家施設６０が利用可能なように割り当てられる蓄電容量及び出力を含む。蓄電容量とは、蓄電池に蓄電可能な電力量のことである。第１需要家施設６０は、充放電指示を積算した充放電量が、第１需要家施設６０に割り当てられた蓄電容量の範囲内に収まるように、該充放電指示が可能となる。出力とは、蓄電池が放電する際の出力定格のことであり、一般的な電力需給契約における契約アンペアのことである。第１需要家施設６０が自家の電力需要に合わせて放電の指示をする際に、第１需要家施設６０に割り当てられた出力の範囲内で該指示が可能となる。
電力制御装置１１０の制御部１１１は、仮想蓄電池利用契約を結んだ第１需要家施設６０に対して、蓄電池４２、５２の蓄電容量の一部である所定の蓄電容量を割り当てる。また、制御部１１１は、蓄電池４２、５２の出力定格の一部である所定の出力を第１需要家施設６０に割り当てる。制御部１１１は、複数の需要家施設に対して所定の蓄電容量を割り当てる際に、割り当てた蓄電容量の合計が、蓄電池４２、５２の蓄電容量を超えないようにしてもよい。このようにすれば、蓄電池管理事業者１０５は、仮想蓄電池利用契約の不履行リスクを低減できる。また蓄電池管理事業者１０５は、制御部１１１が複数の需要家施設に対して割り当てた蓄電容量の合計が蓄電池４２、５２の蓄電容量を超えた場合、他の電力会社や電力事業者から超過分の蓄電容量を調達してもよい。このようにすれば、蓄電池管理事業者１０５は、仮想蓄電池利用契約の提供事業を展開するための自由度を確保できる。
第１需要家施設６０を有する需要家は、電力会社９０と結んでいる電力需給契約において、時間帯によって電気料金が異なる変動料金プランで契約している。したがって、仮想蓄電池利用契約を活用して仮想的に蓄電池を利用することにより、電気料金を安くすることができる。
第１需要家施設６０は、ＥＭＳ装置６２又は蓄電池管理事業者１０５の電力制御装置１１０のＷＥＢインターフェースを利用して、電気料金が安くなる深夜になると（Ｓ４０３）、電力制御装置１１０の制御部１１１に対して充電指示を出す。制御部１１１は、第１需要家施設６０からの充電指示を取得すると、蓄電池管理事業者１０５が管理する蓄電池４２又は５２を充電するように制御する（Ｓ４０４）。また、制御部１１１は、この充電指示を、電力制御装置１１０の記憶部１１２に格納する。このとき、第１需要家施設６０からの充電指示に応じた電力が、実際に蓄電池４２又は５２に充電されてもよいし、されなくてもよい。
第１需要家施設６０は、電気料金が高くなる昼間になると（Ｓ４０５）、電力制御装置１１０の制御部１１１に対して放電指示を出す。制御部１１１は、第１需要家施設６０からの放電指示を取得すると、蓄電池管理事業者１０５が管理する蓄電池４２又は５２を放電させるように制御する（Ｓ４０６）。制御部１１１は、この放電指示を電力制御装置１１０の記憶部１１２に格納する。このとき、第１需要家施設６０からの放電指示に応じた電力が、実際に蓄電池４２又は５２から放電されてもよいし、されなくてもよい。また第１需要家施設６０は、供給を受けた電力によって負荷機器６３を動作させる（Ｓ４０７）。
また、電力制御装置１１０の制御部１１１は、電力制御装置１１０の記憶部１１２に格納された充放電指示を集計して、第１需要家施設６０の充放電量を計算する。制御部１１１は、第１需要家施設６０からの新たな充放電指示を取得した場合、新たな充放電指示を反映した第１需要家施設６０の充放電量が第１需要家施設６０に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内であるかどうか判定する。範囲内である場合、制御部１１１は、新たな充放電指示を受け付けて、新たな充放電指示を記憶部１１２に格納し、蓄電池４２又は５２を充放電させるように制御する。範囲内でない場合、第１需要家施設６０からの新たな充放電指示を受け付けず、記憶部１１２にも新たな充放電指示を格納しない。
ここで、第１需要家施設６０のスマートメータ６１で計測した電力量は、第１需要家施設６０が電力網１０から直接供給を受けた電力量を含むが、第１需要家施設６０からの充放電指示に係る電力量を含まない。第１需要家施設６０からの充放電指示に係る電力量は、記憶部１１２に格納された充放電指示を集計することによって計算される。
図５に示すように、第１需要家施設６０を有する需要家と電力会社９０とは電力需給契約を結んでいる（Ｓ５００）。第１需要家施設６０を有する需要家は、さらに蓄電池管理事業者１０５と仮想蓄電池利用契約を結んでいる（Ｓ５０１）。
電力会社９０は、月末、月初、中旬など、定期的に第１需要家施設６０に設置されたスマートメータ６１の計測値を確認し、第１需要家施設６０が電力網１０から供給を受けた電力に係る電力量データを取得する（Ｓ５０２）。
次に、電力会社９０は、蓄電池管理事業者１０５の電力制御装置１１０から、第１需要家施設６０からの充放電指示に基づく第１需要家施設６０の充放電量を取得する（Ｓ５０３）。
次に、電力会社９０は、第１需要家施設６０の電力量データと、第１需要家施設６０の充放電量と、第１需要家施設６０を有する需要家が契約している料金プランとに基づいて第１需要家施設６０における電気料金を計算する（Ｓ５０４）。電力制御装置１１０の制御部１１１が、電力会社９０に代わって電気料金を計算してもよい。この場合、制御部１１１は、第１需要家施設６０のスマートメータ６１から第１需要家施設６０の電力量データを取得する。また、第１需要家施設６０を有する需要家が契約している料金プランが１日のうちの時間帯によって電気料金が異なるプランである場合、電力会社９０は、第１需要家施設６０からの充放電指示があった時間帯ごとに充放電指示を集計した充放電量に基づき、電気料金を計算してもよい。
次に、電力会社９０は、計算した電気料金に係る請求書を、第１需要家施設６０を有する需要家に送付し、料金を徴収する（Ｓ５０５）。
第１需要家施設６０の電力量データ及び第１需要家施設６０の充放電量は、ＥＭＳ装置６２等を用いて、第１需要家施設６０でも確認することができる（Ｓ５０６）。
ここで、蓄電池管理事業者１０５は、第１需要家施設６０に対する仮想蓄電池利用契約の対価として、第１需要家施設６０を有する需要家から仮想蓄電池利用料金を徴収する。仮想蓄電池利用料金は、電力会社９０が電気料金とあわせて第１需要家施設６０を有する需要家から徴収してもよいし、蓄電池管理事業者１０５が直接、第１需要家施設６０を有する需要家から徴収してもよい。仮想蓄電池利用料金は、蓄電池の設置費用の償却に充てられてもよい。このようにすることによって、蓄電池の設置者（蓄電池管理事業者１０５に蓄電池の運用を委託する者、又は蓄電池管理事業者１０５自身）は、蓄電池の設置費用負担が軽減され、蓄電池を設置しやすくなる。
図６では、右上がり斜線（／）部分が充電済み部分を表し、白塗り部分が充電されていない充電可能部分を表す。図６によれば、需要家施設Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対してそれぞれ蓄電容量が割り当てられており、割り当てられている蓄電容量のうち、７７％、１００％、３６％、７０％の容量がそれぞれ充電済みである。そして、需要家施設に割り当てられていない容量（Ｎｏｎｅ）は、１００％の容量が充電済みである。
図７では、需要家施設毎に割り当てられた蓄電容量を全く区別していない。斜線部分と白塗り部分の区別は図６と同様である。図７によれば、蓄電池管理事業者１０５の電力制御装置１１０が管理する蓄電池は、全体の７１％の容量が充電済みであり、全体の２９％の容量が充電可能である。
蓄電池管理事業者１０５の電力制御装置１１０が管理する蓄電池は、複数の蓄電池であってもよい。また蓄電池管理事業者１０５は、管理する複数の蓄電池の蓄電容量を合算して、１つの蓄電池とみなして制御してもよい。
電力制御装置１１０の制御部１１１は、管理対象の蓄電池の充放電を制御するに際して、第１需要家施設６０から受けた充放電指示に制約を受けなくてもよい。電力制御装置１１０の制御部１１１は、管理対象の蓄電池の設置目的に合わせた制御を優先してもよい。例えば、再エネ発電所４０の蓄電池４２は、再生可能エネルギー発電設備４１において発電した電力のうちの余剰電力を蓄電することを優先して充放電を制御される。あるいは、公共施設５０の蓄電池５２は、公共施設５０における電力消費の状況を優先して充放電を制御される。
本実施形態に係る電力制御システムを利用した仮想蓄電池利用契約において、需要家施設は、自家の機器に直接接続されていない蓄電池に対して充放電指示を行うことができる。
本実施形態に係る電力制御システムによれば、蓄電池を有しない需要家施設であっても、蓄電池を設置した場合のメリットとして、昼夜の電気料金の差による電気料金の削減効果を得ることができる。つまり、蓄電池管理事業者１０５に仮想蓄電池利用料金を支払うだけでよく、蓄電池を自家に設置する必要がないため、蓄電池を設置するための初期投資が不要となる。また、蓄電池管理事業者１０５にとっては、需要家施設を有する需要家から料金を徴収することによって、蓄電池の設置費用と相殺して蓄電池の償却をしやすくなる。したがって、蓄電池の導入コストが下げられて、蓄電池を導入しやすくなる。
また、蓄電池を自家に設置せずに、蓄電池を設置した場合のメリットを提供することにより、蓄電池の試用サービスとして展開することも可能である。つまり、仮想蓄電池の利用を通じて、需要家施設を有する需要家に蓄電池を設置した場合のメリットを実感させることにより、需要家施設が定置用蓄電池を自家に設置する動機付けができる。また、仮想蓄電池の利用実績によって、需要家施設にとって最適な蓄電容量を見積もることができ、定置用蓄電池の導入後に蓄電容量の過不足が起こりにくくなる。
ただし、第１需要家施設６０の負荷機器６３は、電力網１０を介して蓄電池と接続される。よって、電力網１０からの電力供給が停止した場合には、負荷機器６３は、電力供給を受けることができない。一方、第２需要家施設７０の負荷機器７４は、電力網１０からの電力供給が停止した場合でも、蓄電池７３から電力供給を受けることができる。したがって、仮想蓄電池の利用によって受けられるメリットは、定置用蓄電池を自家に設置することによって受けられるメリットの全てを含むわけではない。
言い換えると、定置用蓄電池を自家に設置することによって受けられるメリットは、２つに区別することができる。
一つは、平常時に電力網１０からの電力供給を受けつつ蓄電池を利用することによって、昼夜の電気料金の差によって電気料金の削減効果を得ることができるメリットである。こちらのメリットは、定置用蓄電池を自家に設置しなくても、本実施形態の仮想蓄電池利用契約により受けることができる。すなわち、蓄電池の設置場所に依存しないメリットである。
もう一つは、電力網１０からの電力供給が停止した場合のバックアップ電源としてのメリットである。こちらのメリットは、定置用蓄電池を自家に設置しなければ受けることができない。すなわち、蓄電池の設置場所に依存するメリットである。
本実施形態に係る電力制御システムによれば、仮想蓄電池利用契約を通じた蓄電池の仮想化によって、蓄電池を導入するメリットを、設置場所に依存するメリットと、設置場所に依存しないメリットに分けることが可能になる。そして、一方のメリットのみを必要とする需要家施設の要求と、他方のメリットのみを必要とする需要家施設の要求とを同時に満足させることができる。
（定置用蓄電池を有する需要家施設における仮想蓄電池利用契約の利用例）
第２需要家施設７０は、実施形態１の比較例で説明したように、蓄電池管理事業者１０５の蓄電池を利用せずとも、自家に蓄電池７３を設置したメリットを受けることができている。しかしながら、定置用蓄電池は設備として蓄電容量の上限が固定されている。ここで、第２需要家施設７０を有する需要家も蓄電池管理事業者１０５が提供する仮想蓄電池利用契約を結んでおけば、自家の蓄電池７３が蓄電容量上限まで充電されている場合でも、さらに蓄電指示を出すことが可能になる。あるいは、自家の蓄電池７３の充電量が低下した場合でも、さらに放電指示を出すことが可能になる。このように、一実施形態として説明した仮想蓄電池利用契約は、第２需要家施設７０を有する需要家にとっても契約のメリットがあることになる。第２需要家施設７０を有する需要家が蓄電池管理事業者１０５と仮想蓄電池利用契約を結ぶ場合、蓄電池管理事業者１０５は、蓄電池４２、５２の蓄電容量の一部（所定の蓄電容量）を、第２需要家施設７０に対して割り当て可能とする。具体的には、蓄電池管理事業者１０５の電力制御装置１１０が、第２需要家施設７０に対して、第２需要家施設７０に電力網１０を介して接続される蓄電池の蓄電容量の一部（所定の蓄電容量）を割り当てる。そして電力制御装置１１０が第２需要家施設７０から蓄電池に対する充放電指示を受け付ける。
（定置用蓄電池の蓄電容量を共有する場合の制御例）
一実施形態においては、蓄電池４２、５２の蓄電容量及び出力の一部を第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０に割り当てる。そして、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０は、割り当てられた蓄電容量及び出力の範囲内で充放電を指示することができる。
ここで、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０からの充放電指示は、あくまでも仮想的なものである。各需要家施設に割り当てられた蓄電容量は、容易に変更可能である。この点、自家に設置した定置用蓄電池の蓄電容量の上限が固定されているのとは異なる。つまり、一実施形態に係る電力制御システムを用いた仮想蓄電池利用契約によれば、各需要家施設に割り当てられた蓄電容量及び出力を他の需要家施設と共有して、互いに融通することが可能になる。
図８では、右上がり斜線（／）及び右下がり斜線（＼）部分が充電済みの部分であり、白塗り部分が充電可能な部分である。ここで、右下がり斜線部分は、充電済みの部分のうち他の需要家施設に融通できる部分を示している。図８によれば、需要家施設Ａ、Ｂに割り当てられた充電量の一部、及び需要家施設に割り当てられていない容量（Ｎｏｎｅ）の全てが他の需要家施設に融通可能となっている。
図９では、右上がり斜線部分及び右下がり斜線部分と白塗り部分との区別は図８と同様である。図９によれば、蓄電池全体の充電量のうち、全体の３３％が他の需要家施設に融通可能、すなわち、どの需要家施設でも使用可能な充電量となっている。
図８、図９に示したように、蓄電池全体の充電量のうち、どの需要家施設でも使用可能な充電量があることによって、需要家施設毎に割り当てられた蓄電容量を超えて充放電を指示することが容易である。例えば、需要家施設Ｃが自らに割り当てられた充電量以上の電力が必要となった場合でも、融通可能な充電量を利用することにより、電力網１０から供給される割高な電力を使わずに済む。
本実施形態においては、需要家施設毎に割り当てられた蓄電容量を互いに融通可能としている。そのため本実施形態では、需要家施設からの充放電指示に基づいて計算された充放電量が、該需要家施設に割り当てられた蓄電容量の範囲内でない場合にも、充放電指示が受け付けられうる。制御部１１１が充放電指示を受け付ける場合、制御部１１１は、該需要家施設に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家施設に割り当てられた蓄電容量又はどの需要家施設にも割り当てられていない蓄電容量から減らして該需要家施設に割り当ててもよい。
割り当てられた蓄電容量を超えて新たな蓄電容量を割り当てられた需要家施設は、超過料金が課されるようにしてもよい。また、ある需要家施設に割り当てるための蓄電容量を減らされた他の需要家施設、すなわち、ある需要家施設に充電量を融通した他の需要家施設は、インセンティブを受け取るようにしてもよい。このようにすることで、充電量の融通に関係した需要家施設それぞれにとってメリットが生まれることになる。また、割り当てられた蓄電容量を超えた需要家施設は、一時的に蓄電容量を増やすように契約を変更して、該契約に応じた使用料金が課されるようにしてもよい。このようにすることで、蓄電池管理事業者１０５にとってもメリットが生まれる。
（再エネ発電所の蓄電池の制御例）
電力制御装置１１０の制御部１１１が、図１に示されている再エネ発電所４０の蓄電池４２を制御する例を説明する。再エネ発電所４０は、再生可能エネルギー発電設備４１と、蓄電池４２とを備える。制御部１１１は、通信網８０を介して、再エネ発電所４０の蓄電池４２と接続され、蓄電池４２を制御する。
制御部１１１は、再生可能エネルギー発電設備４１で発電された電力を蓄電池４２に充電するように、蓄電池４２を制御する。一方で、制御部１１１は、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０から充放電指示を受ける。この場合、制御部１１１は、再生可能エネルギー発電設備４１の発電変動を抑えるようにすることを優先して、蓄電池４２を制御する。つまり、制御部１１１は、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０から受けた充放電指示には必ずしも従わずに、蓄電池４２を制御する。
電力制御装置１１０の制御部１１１は、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０から受けた充放電指示を電力制御装置１１０の記憶部１１２に格納する。そして制御部１１１は、格納された充放電指示に基づく充放電量に応じて、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０それぞれについて料金差額（電力料金が安い時に充電した電力を、電力料金が高い時に放電することにより発生する差額）を計算する。このようにすることで、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０は電力料金の削減というメリットを受ける。
一方で、再エネ発電所４０は、蓄電池４２を用いることによる発電電力の安定化というメリットを受けることができる。また、蓄電池管理事業者１０５は、再エネ発電所４０、及び第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０を有する需要家から蓄電池の利用料金を徴収し、蓄電池４２の設置者に還元することによって、蓄電池設置費用の償却負担を軽減することができる。
（公共施設の蓄電池の制御例）
電力制御装置１１０の制御部１１１が、図１に示されている公共施設５０の蓄電池５２を制御する例を説明する。公共施設５０は、公共施設機器５１と、蓄電池５２と、スマートメータ５３と、ＥＭＳ装置５４とを備える。
平常時、公共施設５０は、スマートメータ５３を介して電力網１０から電力の供給を受ける。また、公共施設５０の蓄電池５２は、通信網８０を通じて、電力制御装置１１０の制御部１１１により制御される。制御部１１１は、深夜時間帯において充電し、電力需要ピーク時において放電するように公共施設５０の蓄電池５２を制御してもよい。また制御部１１１は、電力会社９０が契約する発電所２０から購入する電力価格、もしくは電力取引市場３０で取引される電力価格の差によって生じる利益を最大にするように蓄電池５２の充放電を制御してもよい。
また、制御部１１１は、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０から充放電指示を受ける。この場合、制御部１１１は、該充放電指示に従うことよりも、電力価格の差によって生じる利益を最大にすることを優先して、蓄電池４２を制御する。つまり、制御部１１１は、第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０から受けた充放電指示には必ずしも従わずに、蓄電池４２を制御する。
蓄電池管理事業者１０５は、蓄電池５２を利用する公共施設５０及び蓄電池５２に対する充放電を指示する第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０を有する需要家から、蓄電池５２の利用に応じた対価を徴収し、蓄電池５２の設置費用の償却に充てる。また、蓄電池管理事業者１０５は、蓄電池に充電する電気の調達価格と、公共施設５０及び第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０の電力消費に応じた電気料金の価格差を原資として、蓄電池５２の設置費用の償却に充てる。このようにすることで、蓄電池の設置者は、蓄電池５２の設置費用の償却負担を軽減され、蓄電池を導入しやすくなる。
一方、災害時には、電力網１０からの電力供給が停止し、発電所２０や電力取引市場３０の発電所３１などからの電力が公共施設５０に供給されなくなる。この場合、公共施設５０では、定置された蓄電池５２を電力網１０から解列し、蓄電池５２が放電して、公共施設機器５１に対して電力を供給する。公共施設５０には、再生可能エネルギー発電やコージェネ発電ができる発電設備が含まれ、災害時には、蓄電池５２だけでなく、該発電設備が電力を供給できるようにしてもよい。このようにすることによって、公共施設５０は災害時の復興拠点としての役割を達成することができる。
災害時の復興拠点としての役割を達成するために必要と考えられる蓄電池５２の蓄電容量は非常に大きなものである。よって蓄電池５２の設置費用は多大なものとなる。しかしながら、平常時に、蓄電池管理事業者１０５によって蓄電池５２を運用することによって、電気料金の価格差や第１需要家施設６０、又は第２需要家施設７０を有する需要家から徴収する仮想蓄電池利用料金を設置費用の償却に充てることができる。つまり、蓄電池の設置費用が相殺されて蓄電池の導入コストが下がり、公共施設５０に蓄電池を導入しやすくなる。
公共施設５０に蓄電池５２を設置する目的は、災害時のバックアップ電源としてのメリットを受けることである。このメリットは、蓄電池の設置場所に依存するメリットである。一方、平常時に昼夜の電気料金の差によって電気料金の削減効果を得ることができるメリット、すなわち蓄電池の設置場所に依存しないメリットは、公共施設５０に蓄電池５２を設置する主目的ではない。しかしながら、公共施設５０の蓄電池５２を用いて、仮想蓄電池利用契約を提供することによって、蓄電池の設置場所に依存しないメリットを必要とする需要家施設に当該メリットを提供することができる。このように本実施形態に係る電力制御システムによれば、蓄電池の設置場所に依存するメリットを必要とする需要家施設（ここでは公共施設５０）と、蓄電池の設置場所に依存しないメリットを必要とする需要家施設（ここでは第１需要家施設６０）との要求にそれぞれ応えることができる。
（実施形態２）
実施形態１に係る電力制御システムにおいては、電力制御装置１１０の制御部１１１が、蓄電池４２又は５２の充放電を制御し、かつ、第１需要家施設６０からの充放電指示を取得し、該充放電指示を記憶部１１２に格納する。以下実施形態２として、電力制御装置１１０とは異なる制御装置が蓄電池の充放電を制御する場合について説明する。つまり実施形態２においては、蓄電池を制御する機能と需要家施設からの充放電指示を取得する機能とを異なる制御装置が担うようにする。以下、図１と異なる構成のみ説明する。
図１０に示すように、実施形態２に係る電力制御システムは、蓄電池の充放電を制御する蓄電池制御装置１２０を含んでいる。蓄電池制御装置１２０は、蓄電池管理事業者１０５に含まれる。蓄電池制御装置１２０は、通信網８０を介して、蓄電池４２、５２と接続される。
蓄電池制御装置１２０は、蓄電池管理事業者１０５の蓄電池管理方針に応じて、蓄電池４２、５２の充放電を制御する。蓄電池制御装置１２０は、図示した蓄電池４２、５２に限られず、その他複数の蓄電池を制御してもよい。また蓄電池制御装置１２０は、蓄電池毎に設けられ、それぞれ１つの蓄電池を制御してもよい。また蓄電池制御装置１２０は、通信網８０を介さずに、制御する蓄電池と直接接続されてもよい。蓄電池制御装置１２０が制御する蓄電池と直接接続される場合、蓄電池制御装置１２０は、蓄電池管理事業者１０５に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。蓄電池制御装置１２０が蓄電池管理事業者１０５に含まれない場合、蓄電池の制御は、当該蓄電池の設置者の蓄電池管理方針に応じて行われる。
実施形態２に係る電力制御システムの電力制御装置１１０は、蓄電池の充放電を制御しない。電力制御装置１１０の制御部１１１は、第１需要家施設６０からの充放電指示を取得して、充放電量を管理する。
電力制御装置１１０の制御部１１１は、蓄電池の充放電を制御しないが、蓄電池の蓄電容量及び使用率（充電率）に係る情報を蓄電池制御装置１２０から取得する。制御部１１１は、該情報に基づいて、需要家施設毎に蓄電容量を割り当てる。
実施形態２に係る電力制御システムにおける仮想蓄電池利用契約の提供は、実施形態１に係る電力制御システムにおける仮想蓄電池利用契約の提供と同様にすることができるので、説明を省略する。
実施形態２に係る電力制御システムによれば、電力制御装置１１０が蓄電池を制御する機能を備える必要がなく、より簡易な電力制御装置１１０によって、本実施形態に係る電力制御システムと同様の効果が得られる。
本発明の一実施形態を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正をおこなうことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
本開示内容の制御は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、たとえば、汎用コンピュータ、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、専用コンピュータ、ワークステーション、またはその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。各実施形態では、種々の動作は、プログラム命令（ソフトウェア）で実装された専用回路（例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート）や、１つ以上のプロセッサによって実行される論理ブロックやプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロックやプログラムモジュール等を実行する一以上のプロセッサには、たとえば、１つ以上のマイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、コントローラ、マイクロコントローラ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置、及び／又は、これらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、たとえば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはこれらいずれかの組合せによって実装される。
ここで用いられるネットワークには、他に特段の断りがない限りは、インターネット、アドホックネットワーク、LAN(Local Area Network)、セルラーネットワーク、もしくは他のネットワークまたはこれらいずれかの組合せが含まれる。
１０ 電力網
２０ 発電所
４０ 再エネ発電所
４１ 再生エネルギー発電設備
４２ 蓄電池
５０ 公共施設
５１ 公共施設機器
５２ 蓄電池
５３ スマートメータ
６０ 定置蓄電池を有しない需要家施設（第１需要家施設）
６１ スマートメータ
６２ ＥＭＳ装置（エネルギー管理装置）
６３ 負荷機器
７０ 定置用蓄電池を有する需要家施設（第２需要家施設）
７１ スマートメータ
７２ ＥＭＳ装置
７３ 蓄電池
７４ 負荷機器
８０ 通信網（ネットワーク）
９０ 電力会社
１０５ 蓄電池管理事業者
１１０ 電力制御装置
１１１ 制御部
１１２ 記憶部

Claims (11)

  1. 需要家に対して所定の蓄電容量を割り当て可能な蓄電池と、
    前記蓄電池の充放電を制御する制御部を備える電力制御装置とを備え、
    前記制御部は、
    前記需要家から前記蓄電池に対する充放電指示を取得した場合に、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を受け付け、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には、当該充放電指示を受け付けるとともに、前記需要家に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家に割り当てられた蓄電容量から減らして前記需要家に割り当てる、電力制御システム。
  2. 前記電力制御装置は記憶部をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記充放電指示を取得した際に、前記充放電量が前記需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を前記記憶部に蓄積し、前記充放電量が前記需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には前記充放電指示を前記記憶部に蓄積しない、請求項１に記載の電力制御システム。
  3. 前記制御部は、
    前記需要家から、当該需要家が有する負荷機器が電力網から供給を受けた電力量データを取得し、
    前記電力量データと前記需要家から取得した充放電指示とに基づいて、前記需要家における電気料金を計算する、請求項１又は２に記載の電力制御システム。
  4. 前記制御部は、前記需要家から取得した充放電指示を時間帯ごとに集計して、前記需要家における電気料金を計算する、請求項３に記載の電力制御システム。
  5. 前記制御部は、前記需要家からの充放電指示に基づかずとも前記蓄電池の充放電制御可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力制御システム。
  6. 需要家に対して所定の蓄電容量を割り当て可能な蓄電池の充放電を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記需要家から前記蓄電池に対する充放電指示を取得した場合に、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を受け付け、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には、当該充放電指示を受け付けるとともに、前記需要家に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家に割り当てられた蓄電容量から減らして前記需要家に割り当てる、電力制御装置。
  7. 前記電力制御装置は記憶部をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記充放電指示を取得した際に、前記充放電量が前記需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を前記記憶部に蓄積し、前記充放電量が前記需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には前記充放電指示を前記記憶部に蓄積しない、請求項６に記載の電力制御装置。
  8. 前記制御部は、
    前記需要家から、当該需要家が有する負荷機器が電力網から供給を受けた電力量データを取得し、
    前記電力量データと前記需要家から取得した充放電指示とに基づいて、前記需要家における電気料金を計算する、請求項６又は７に記載の電力制御装置。
  9. 需要家に対して所定の蓄電容量を割り当て可能な蓄電池の充放電を制御する制御部を備える電力制御装置の電力制御方法であって、
    前記制御部が、前記需要家から前記蓄電池に対する充放電指示を取得した場合に、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を受け付けるステップと、
    前記制御部が、当該充放電指示に基づく充放電量が当該需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には、当該充放電指示を受け付けるとともに、前記需要家に割り当てられた蓄電容量の範囲を超過する充放電量に応じた蓄電容量を、他の需要家に割り当てられた蓄電容量から減らして前記需要家に割り当てるステップと
    を含む電力制御方法。
  10. 前記電力制御装置は記憶部をさらに備え、
    前記制御部が、前記充放電指示を取得した際に、前記充放電量が前記需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲内である場合には当該充放電指示を前記記憶部に蓄積し、前記充放電量が前記需要家に対して割り当てられた蓄電容量の範囲外である場合には前記充放電指示を前記記憶部に蓄積しないステップをさらに含む、請求項９に記載の電力制御方法。
  11. 前記制御部が、前記需要家から、当該需要家が有する負荷機器が電力網から供給を受けた電力量データを取得するステップと、
    前記制御部が、前記電力量データと前記需要家から取得した充放電指示とに基づいて、前記需要家における電気料金を計算するステップと
    をさらに含む、請求項９又は１０に記載の電力制御方法。
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