JP6525661B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、施設内の電力線に対して、解列自在な蓄電装置、商用電力系統、及び停電時に発電可能に構成された発電装置が、電気的に接続され、
前記蓄電装置、前記商用電力系統、及び前記発電装置から前記施設内の前記電力線への電力供給量を記録可能に構成された制御手段、ならびに情報を表示する表示手段を備える電力供給システムに関する。

これまで、家庭内の電力線に対して、商用電力や発電装置が接続されるとともに、蓄電装置を備えた電気自動車が解列自在に構成された電力供給システムが知られている。このように、複数の電力供給源を備えた電力供給システムにおいて、例えば特許文献１では、非停電時において、可能な限り発電装置からの電力を用いて住宅負荷を賄うように、電気自動車への充電電力量を制御する手法が提案されている。

また近年においては、蓄電装置を、災害発生時（停電時）の非常用電源として用いるといった活用方法も知られている。特許文献２においては、接続される発電装置が停電時に自立運転可能である場合、停電時において、蓄電装置に蓄えられた電力は極力走行用として残し、停電時と同様、可能な限り発電機からの電気で住宅負荷を賄うように制御を行う。

特開２０１５−０２３６０５号公報 特開２０１３−１７６１８０号公報

しかしながら、特許文献２に示すような構成において、電気自動車の蓄電装置は、停電時において、複数の電力供給源と協調して利用されるために、蓄電装置の電力消費量を予測することが難しく、停電状態で家庭内において継続して電力使用が可能な時間（停電対応可能時間）が、どの程度残されているのか把握し辛いという問題があった。

そこで、本発明の目的は、施設内の電力線に対して、例えば電気自動車のように、解列自在な蓄電装置、商用電力系統、及び停電時に発電可能に構成された発電装置が電気的に接続された電力供給システムであって、停電発生時において、停電対応可能時間を把握可能な電力供給システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る発電システムの特徴構成は、施設内の電力線に対して、解列自在な蓄電装置、商用電力系統、及び停電時に発電可能に構成された発電装置が、電気的に接続され、
前記蓄電装置、前記商用電力系統、及び前記発電装置から前記施設内の前記電力線への電力供給量を記録可能に構成された制御手段、ならびに情報を表示する表示手段を備える電力供給システムであって、
前記制御手段が、
前記施設内の電力消費機器による総電力消費量である需要電力量を時系列に並べた需要統計データを記録する需要電力量記録手段と、
非停電時に前記発電装置が発電しているときの前記商用電力系統から前記施設内の前記電力線への電力供給量である買電電力量を時系列に並べた買電統計データを記録する買電電力量記録手段と、
停電発生時において、停電状態で前記施設内において前記電力消費機器を継続して利用可能な時間である停電対応可能時間を算出する停電対応可能時間算出手段を備え、
前記停電対応可能時間算出手段が、停電発生時において前記蓄電装置が前記電力線に接続されている場合に、
前記発電装置が動いていないとき、前記蓄電装置の電池残量から、前記需要統計データに基づいた需要電力平均値を減算し、前記電池残量が空となるまでの時間を前記停電対応可能時間とし、
前記発電装置が発電しているとき、前記電池残量から、前記買電統計データに基づいた買電電力平均値を減算し、前記電池残量が空となるまでの時間を前記停電対応可能時間とし、
前記表示手段が、前記停電対応可能時間算出手段により算出した前記停電対応可能時間を表示する点にある。

上記特徴構成によれば、需要電力量記録手段に需要統計データを記録し、買電電力量記録手段に買電統計データを記録し、停電発生時において停電対応可能時間算出手段により、発電装置が発電していない場合には需要統計データに基づいて停電対応可能時間を算出し、発電装置が発電している場合には買電統計データに基づいて停電対応可能時間を算出する。ここで、需要統計データは施設における消費電力量の統計データに、買電統計データは発電装置の発電によって賄いきれなかった消費電力量の統計データに相当する。よって、需要統計データまたは買電統計データを用いることで、停電時における蓄電装置の電力消費量を発電している場合、していない場合の各別に予測することができる。さらに、予測された停電対応可能時間を表示手段で表示することで、施設内の滞在者に停電対応可能時間を認識させることができる。

以上のように、施設内の電力線に対して、例えば電気自動車のように、解列自在な蓄電装置、商用電力系統、及び停電時に発電可能に構成された発電装置が電気的に接続された電力供給システムであって、停電発生時において、停電対応可能時間を把握可能な電力供給システムを提供することができる。

またさらなる特徴構成は、前記発電装置が、ガス燃料を用いて発電するように構成された点にある。

上記特徴構成によれば、停電発生時であっても、ガス燃料の供給がある限り、発電装置は発電運転を継続できる。よって、発電装置の発電電力量が停電により変化することがないため、停電対応可能時間算出手段により算出された発電対応可能時間の値がより実際の値に近いものとなる。すなわち、利用者がより高精度に停電対応可能時間を把握可能な電力供給システムを提供することができる。

発電システムの概略構成図 買電統計データを示す図

以下では本発明に係る発電システムを、図を用いて説明する。
１．概略構成
図１に示すように、施設Ａに設けられる電力供給システムＳは、蓄電装置２、発電装置４、及び電力消費装置８とを備える。また、蓄電装置２、発電装置４、及び電力消費装置８が電気的に接続される電力線１には、商用電力系統３も接続される。

本実施形態においては、電力供給システムＳには、蓄電装置２、商用電力系統３、及び発電装置４から施設Ａ内の電力消費装置８への電力供給量を記録及び制御可能に構成された制御手段としての制御装置５が備えられる。また、制御装置５によって収集された情報が記録される記憶装置６が備えられる。

蓄電装置２は、施設Ａ内の電力線１に対して解列自在で、かつ移動可能に構成される。本実施形態では、図１に示すように、蓄電装置２が車両２０に搭載された状態で持ち運びされると共に車両２０のエネルギー供給源として機能するように構成されている。例えば、車両２０は、その蓄電装置２に蓄えられている電力を用いて、車輪を駆動することや、車両２０に搭載された電装部品（図示せず）を動作させることができる。

また、車両２０は、蓄電装置２と電気的に接続された車両側端子２１を備えており、後述するように車両側端子２１と施設側端子１１とが電気的に接続された状態で、施設Ａから車両２０の蓄電装置２への電力の充電、及び、車両２０の蓄電装置２から施設Ａ側への電力の放電が行えるように構成されている。
車両２０は、電力のみをエネルギー源として車輪を駆動する電気車両及び燃料電池車両や、エンジンの駆動力と電力とを併用して車輪を駆動するハイブリッド車両などである。

施設Ａに設けられる発電装置４は、燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などの種々の装置である。具体的には、発電装置４としてガス燃料の供給を受けて動作するガスコージェネレーション装置を用いる。施設Ａに設けられる電力消費装置１５は、施設Ａの照明機器、空調機器、情報機器など、電力を消費して動作する様々な機器である。発電装置４は、施設Ａ内の電力線１に接続されて、その発電電力を電力線１に供給することができる。電力消費装置１５は、施設Ａ内において電力線１に接続されて、電力線１から電力の供給を受けて動作することができる。

本実施形態において、発電装置４はいわゆる停電対応仕様となっており、停電時に発電可能に構成される。具体的には、例えば、発電装置４内にバッテリーを備え、商用電力系統３に異常が発生し、商用電力系統３からの電力供給が途絶えた場合（停電時）であっても、バッテリーからの電力供給により自律的に発電可能に構成される。また、例えば、電力線１に蓄電装置２が接続されている場合には、蓄電装置２からの電力供給によって、自律的に発電可能に構成されても良い。

また、電力線１には外部の商用電力系統３が接続されており、電力線１において不足した電力は商用電力系統３から供給される電力で賄われる。

２．制御装置の構成
制御装置５は、施設Ａ内の電力消費装置８に対して、発電装置４が発電した電力を供給し、発電装置４の発電電力量では、電力消費装置８の消費電力が賄えない場合に、商用電力系統３から電力を供給する。

発電装置４の発電電力量は制御装置５によって制御される。具体的には、例えば、制御装置５は、発電装置４に対して一定出力運転を行わせる。一定出力運転は、電力消費装置８の消費電力量とは無関係に、発電装置４から予め計画した通りの所定の一定電力を出力させる運転であり、この場合、制御装置５は、発電装置４の発電電力を定格の５０％、７５％、１００％など、所定の発電電力を一定して発生するような計画運転を発電装置４に行わせる。

本実施形態では、発電装置４と電力線１との接続部位に電力検出部位３０が設けられ、電力消費装置８と電力線１との接続部位に電力検出部位３１が、商用電力系統３と電力線１との接続部位に電力検出部位３２が設けられている。これら電力検出部位３０〜３２の検出結果は制御装置５に伝達される。

制御装置５の需要電力量記録手段５０は、電力消費装置８に供給される電力量を電力検出部位３１により検出することで、施設Ａ内の電力消費装置８による総電力消費量である需要電力量を時系列に並べた需要統計データｄ１を、記憶装置６に記録する。

より詳しくは、需要電力量記録手段５０は、電力検出部位３１により検出された過去の非停電時における単位時間（例えば、３時間）ごとの需用電力量に基づいて、単位時間ごとに平均電力量を求める。具体的には、単位時間ごとに所定の平均値算出期間（例えば、過去５日分）の平均値を求める。本実施形態においては、平日と休日とでそれぞれ別に、単位時間ごとに平均電力量を求める。

また、制御装置５の買電電力量記録手段５１は、商用電力系統３から電力線１に供給される電力量を電力検出部位３２により検出することで、商用電力系統３から施設Ａ内の電力線１への電力供給量である買電電力量を時系列に並べた買電統計データｄ２を、記憶装置６に記録する。

より詳しくは、買電電力量記録手段５１は、電力検出部位３２により検出された過去の非停電時における単位時間ごとの買電電力量に基づいて、単位時間ごとに平均電力量を求める。具体的には、需要電力量記録手段５０と同様に、平均値算出期間の平均値を求める。本実施形態においては、平日と休日とでそれぞれ別に、単位時間ごとに平均電力量を求める。平日における買電統計データｄ２の具体例を図２（ａ）に、休日における買電統計データｄ２の具体例を図２（ｂ）に示す。

また、制御装置５は、車両２０（蓄電装置２）が施設Ａ内の電力線１に接続されているかを検知可能に構成される。車両２０の使用者が施設Ａに帰還して、施設側端子１１を車両側端子２１と連結すると、例えば、（不図示の）充放電回路部における内部電圧が上昇するなどの理由により、蓄電装置２が接続されたことが制御装置５に検知される。また、制御装置５は、蓄電装置２が電力線１に接続された状態において、蓄電装置２の電池残量Ｌを取得可能に構成される。

制御装置５が取得した需要統計データｄ１や買電統計データｄ２、電池残量Ｌなどの情報を表示可能な表示手段としての表示装置７を備える。表示装置７としては、例えば、発電装置４の状態を表示するため、施設Ａ内の機器の動作状態を表示する目的、及び制御指示をする目的などで設けられたリモコンを用いる。本実施形態においては、表示装置７は、制御装置５から出力される停電対応可能時間Ｔを表示するように構成される。以下では、制御装置５における停電対応可能時間Ｔの算出方法について説明する。

３．停電対応可能時間の算出
制御装置５は、停電対応可能時間算出手段５２によって、停電発生時において、停電状態で施設Ａ内において電力消費装置８を継続して利用可能な時間である停電対応可能時間Ｔを算出する。

ここでは、制御装置５が、停電発生時において蓄電装置２が電力線１に接続されていることを検知している場合の、停電対応可能時間Ｔの算出方法を説明する。なお、蓄電装置２が電力線１に接続されていない場合については、発電装置４が発電可能な電力量と需要統計データｄ１との関係から算出できるため、説明を省略する。

蓄電装置２が電力線１に接続されている場合、発電装置４が動いていないか（発電していない）か、動いている（発電している）かによって、停電対応可能時間Ｔの算出方法が変わるため、さらに場合分けして説明する。

制御装置５は、停電発生時において、蓄電装置２から電池残量Ｌを取得するとともに、記憶装置６に記憶された需要統計データｄ１及び買電統計データｄ２を取得する。続いて、発電装置４が動いていない場合には、電池残量Ｌを、需要統計データｄ１に基づいて減算し、電池残量Ｌが空となるまでの時間を停電対応可能時間Ｔとする。

一方、発電装置４が発電しているとき、蓄電装置２の電池残量Ｌを買電統計データｄ２に基づいて減算し、電池残量Ｌが空となるまでの時間を停電対応可能時間Ｔとする。ここで、制御装置５は例えば、検出部位３０において検出される電力量の有無によって、発電装置４が発電しているか否かについて判断する。

具体的には、例えば、停電発生時点において電池残量Ｌが１０[ａｒｂ．ｕｎｉｔ]であった場合に、買電統計データｄ２を参照して停電発生時点から３時間ごとの買電電力平均値が５[ａｒｂ．ｕｎｉｔ]、２[ａｒｂ．ｕｎｉｔ]、３[ａｒｂ．ｕｎｉｔ]であった場合に、９時間後に電池残量Ｌが空となることから、停電対応可能時間Ｔを９時間とする。

以上のように、制御装置５の停電対応可能時間算出手段５２は停電対応可能時間Ｔを算出し、算出した停電対応可能時間Ｔを表示装置７に出力する。表示装置７は、入力された停電対応可能時間Ｔを表示する。具体的には、例えば、停電対応可能時間Ｔが３時間の場合、「今なら、あと３時間電力を使えます。」などの表示を行う。

このような構成により、施設Ａ内の電力線１に対して、電気自動車のように解列自在な蓄電装置２、商用電力系統３、及び停電時に発電可能に構成された発電装置４が電気的に接続された電力供給システムＳであって、停電発生時において、停電対応可能時間Ｔを把握可能な電力供給システムＳを提供することができる。

１ ：電力線
２ ：蓄電装置
３ ：商用電力系統
４ ：発電装置
５ ：制御装置（制御手段）
７ ：表示装置（表示手段）
８ ：電力消費機器
５０ ：需要電力量記録手段
５１ ：買電電力量記録手段
５２ ：停電対応可能時間算出手段
Ａ ：施設
Ｌ ：電池残量
Ｓ ：電力供給システム
Ｔ ：停電対応可能時間
ｄ１ ：需要統計データ
ｄ２ ：買電統計データ

Claims (2)

1. 施設内の電力線に対して、解列自在な蓄電装置、商用電力系統、及び停電時に発電可能に構成された発電装置が、電気的に接続され、
   前記蓄電装置、前記商用電力系統、及び前記発電装置から前記施設内の前記電力線への電力供給量を記録可能に構成された制御手段、ならびに情報を表示する表示手段を備える電力供給システムであって、
   前記制御手段が、
   前記施設内の電力消費機器による総電力消費量である需要電力量を時系列に並べた需要統計データを記録する需要電力量記録手段と、
   非停電時に前記発電装置が発電しているときの前記商用電力系統から前記施設内の前記電力線への電力供給量である買電電力量を時系列に並べた買電統計データを記録する買電電力量記録手段と、
   停電発生時において、停電状態で前記施設内において前記電力消費機器を継続して利用可能な時間である停電対応可能時間を算出する停電対応可能時間算出手段を備え、
   前記停電対応可能時間算出手段が、停電発生時において前記蓄電装置が前記電力線に接続されている場合に、
   前記発電装置が動いていないとき、前記蓄電装置の電池残量から、前記需要統計データに基づいた需要電力平均値を減算し、前記電池残量が空となるまでの時間を前記停電対応可能時間とし、
   前記発電装置が発電しているとき、前記電池残量から、前記買電統計データに基づいた買電電力平均値を減算し、前記電池残量が空となるまでの時間を前記停電対応可能時間とし、
   前記表示手段が、前記停電対応可能時間算出手段により算出した前記停電対応可能時間を表示する電力供給システム。
2. 前記発電装置が、ガス燃料を用いて発電するように構成された請求項１に記載の電力供給システム。

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