JP6543181B2 - 電力管理装置、電力管理方法およびプログラム - Google Patents
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Description
つまり、電力会社が運用する電力サーバが、PCSの出力電圧の抑制を指示する出力制御スケジュールを送信する。電力系統と接続された発電設備を備える需要家施設のPCSは、受信された出力制御スケジュールが示す電力の出力比率に基づいて、発電設備から電力系統に出力する電力を抑制するというものである(例えば、非特許文献1参照)。
以降において、第1種需要家施設100−1と第2種需要家施設100−2とについて特に区別しない場合には需要家施設100と記載する。
電力サーバ400は、需要家施設100のそれぞれに対して、発電設備が備えるPCSの出力電力の抑制を指示する指令値を含む出力制御情報を送信する。一例として、電力サーバ400は、当日の電力の受給予測に応じて、所定の時間帯(例えば、30分あるいは1時間)ごとにおける、PCSから電力系統に逆潮流可能な電力比率のスケジュールを示す情報を出力制御情報としてアップロード(送信)する。
需要家施設100のそれぞれが備える発電設備は、太陽電池により発電して得られた直流の電力を交流に変換して出力し、出力される電力の調整を行うPCSを備えている。また、PCSは、出力制御情報が示す電力比率に従って電力系統に逆潮流する電力を制御する機能を有している。PCSは、例えば1日における所定時刻において電力サーバ400にてアップロードされている出力制御情報を取得し、取得された出力制御情報に従ってPCSから電力系統に逆潮流される電力を時間帯ごとに制御する。
柱状変圧器22からは、或る数の需要家施設100に商用電源が供給されるようになっている。1つの柱状変圧器22には、例えば、地理的に近傍に位置する需要家施設100が接続される。即ち、柱状変圧器22と接続される需要家施設100は、柱状変圧器22と各需要家施設100との地理的な関係によって決まる。このため、1つの柱状変圧器22と接続される需要家施設100は、第1種需要家施設100−1と第2種需要家施設100−2とが混在する場合もあれば、第1種需要家施設100−1と第2種需要家施設100−2とのいずれかのみの群となる場合もある。なお、柱状変圧器22と接続される需要家施設100の群間の地理的関係としては、それぞれの地域が互いに隣接していてもよいし、離間していてもよい。
一例として、例えば出力制御情報が或る時間帯において出力する指令値として、40%の電力比率を示している場合、PCSは、その時間帯において太陽電池により発電される電力の40%が出力されるように制御する。
また、蓄電設備104は、蓄積された電力を負荷105の電源として供給することができる。また、蓄電設備104は、蓄積された電力を分電盤102から電力メータ101を経由して商用電源ラインDLに出力することで逆潮流させることができる。
負荷105は、分電盤102から供給される商用電源を入力して動作することができる。また、負荷105は、発電設備103により発電された電力を入力して動作することができる。また、負荷105は、蓄電設備104から出力された電力を入力して動作することができる。
また、需要家施設内コントローラ200は、電力メータ101にて測定される消費電力の情報を入力し、入力された消費電力の情報を各種制御に利用することができる。
前述のように、第2種需要家施設100−2は、発電設備は備えるが蓄電設備を備えない。このため、第2種需要家施設100−2が備える電気設備としては、例えば、図3から蓄電設備104が省略された構成を有する。
外部対応送受信部202は、外部通信インターフェース201を利用してネットワークNWによるデータの送受信を制御する。
施設内対応送受信部204は、施設内通信インターフェース203経由で需要家施設100における電気設備との間でのデータの送受信を制御する。
制御部206は、需要家施設内コントローラ200としての機能に対応する各種の制御を実行する。
データメモリ207は、制御部206が利用する各種の情報が記憶される。
1次出力制御情報341は、各需要家施設100から送信された1次出力制御情報である。
実績情報342は、各需要家施設100から送信された、電力に関連する過去の実績値を示す情報である。実績情報342は、例えば過去の一定期間における需要電力(消費電力)、発電設備103の発電電力、蓄電設備104の充放電電力などを含む。
充電量352は、第1種需要家施設100−1ごとに、運転制御部323が時間帯ごとに予測した蓄電設備104への充電電力を示す。充電量352の求め方については特に限定されるものではないが、一例として以下のように求めることができる。夜間における充電量352は、翌日の需要量355と発電量351との予測に基づき、蓄電設備104が放電を開始してから発電量351が需要量355を上回る時刻に蓄電池残容量354が「0」となるように計画することで、求めることができる。また、余剰量357が発生した場合の充電量352は、余剰量357に応じた電力を蓄電池残容量354が100%になるまで充電するようにして求めることができる。
放電量353は、第1種需要家施設100−1ごとに、運転制御部323が時間帯ごとに予測した蓄電設備104からの放電電力を示す。
蓄電池残容量354は、第1種需要家施設100−1ごとに、運転制御部323が時間帯ごとに予測した蓄電設備104における残容量を示す。
需要量355は、第1種需要家施設100−1ごとに、運転制御部323が時間帯ごとに予測した負荷105の需要電力(消費電力)を示す。
余剰量357は、第1種需要家施設100−1ごとに、運転制御部323が所定の時間帯において、発電設備103により発電された電力が使用されずに余剰した分として算出した電力(余剰電力)を示す。余剰量357は、例えば、(余剰量=発電量−需要量−充電量)によって求められる。
例えば、発電設備103による発電電力(発電量)が25kwである場合において、1次出力制御情報が示す電力比率(制御量)が40%である場合には、(25kw×0.4=10kw)が逆潮流可能量となる。つまり、逆潮流可能量358は、(逆潮流可能量=発電量×制御量)として求められる。
追加発電可能量359は、換言すれば、第2種需要家施設100−2の発電設備103について、1次出力制御情報により定まる逆潮流可能最大電力からさらに逆潮流させることが可能な電力の増加分でもある。追加発電可能量359は、(追加発電可能量=逆潮流可能量−余剰電力)によって求めることができる。
運転計画情報361は、運転制御部323が、第1種需要家施設100−1ごとに作成した、蓄電設備104の充放電スケジュールを示す情報である。
2次出力制御情報362は、第2種需要家施設100−2ごとの発電設備103について、追加発電可能量に応じた電力を増加させた緩和逆潮流電力を出力させるための出力制御情報である。
電力サーバ400は、出力制御情報を各需要家施設100に送信する(ステップS101)。送信された出力制御情報は、需要家施設100において電力メータ101にて受信される。ここで、電力メータ101は、受信された出力制御情報を同じ需要家施設100内の発電設備103に送信せず、需要家施設内コントローラ200に送信する(ステップS102)。
出力制御情報を受信した需要家施設内コントローラ200も、同様に、受信された出力制御情報を同じ需要家施設100内の発電設備103に送信せずに、1次出力制御情報としてエリア対応電力管理サーバ300に対して送信する(ステップS103)。送信された1次出力制御情報は、エリア対応電力管理サーバ300の出力制御情報取得部321により取得される。
なお、同図では、出力制御情報は、電力メータ101にて受信される例を示しているが、例えば前述のように、通信モデム106により受信されたうえで、需要家施設内コントローラ200により取得されるようにしてもよい。
さらに、エリア対応電力管理サーバ300における追加発電可能量算出部322は、ステップS105により作成された運転計画において求められた逆潮流可能量と余剰電力(余剰量)とを利用して、追加発電可能量を算出する(ステップS106)。
運転計画の情報を受信した需要家施設内コントローラ200において、制御部206は、同じ第1種需要家施設100−1内の蓄電設備104に対して、受信された運転計画の情報により示される充放電スケジュールに従って充放電制御情報を出力する(ステップS108)。これにより、蓄電設備104は、ステップS105により作成された運転計画としての充放電スケジュールに従って充電と放電の動作を行う。
逆潮流追加抑制可能通知を受けた電力会社は、例えば、予測される電力系統の電圧の状態と、逆潮流追加抑制可能通知とともに通知された追加発電可能量359の値とのバランスなどを考慮して、逆潮流追加抑制を受け入れる(許可する)か否かについて判断する。電力会社は、判断結果を電力管理エリア10に通知する。
逆潮流追加抑制を受け入れるとの判断結果を示す応答が得られた場合、電力管理エリア10の運営者は、通知したとおりの追加発電可能量359により逆潮流可能最大電力からさらに抑制した逆潮流電力となるように各発電設備103の発電電力を制御する。このように制御が行われた結果、例えば電力会社からは、何らかの報酬(例えば、クーポンの提供、電気料金の値引きなど)が与えられる。逆に、逆潮流追加抑制を受け入れない(拒否する)との応答が得られた場合、仮に追加発電可能量359により逆潮流可能最大電力からさらに抑制した逆潮流電力となるように各発電設備103の発電電力を制御したとしても、電力会社からの報酬はない。
電力サーバ400は、ステップS109にて受信された逆潮流追加抑制可能通知に応じて、逆潮流追加抑制を受け入れるか否かの判定処理を実行する。この判定処理は、電力サーバ400は、電力系統の状態についての予測結果などを利用して実行することができる。電力サーバ400は、逆潮流追加抑制を受け入れるか否かの判定結果を示す応答をエリア対応電力管理サーバ300に対して送信する(ステップS110)。
つまり、応答が逆潮流追加抑制の受け入れを示している場合には、第1種需要家施設100−1と第2種需要家施設100−2のいずれに対しても、ステップS103にて受信された1次出力制御情報(即ち、電力サーバ400から送信された出力制御情報)を2次出力制御情報として送信する。
この場合、ステップS107により送信した運転計画による第1種需要家施設100−1における蓄電設備104の充放電スケジュールと、1次出力制御情報に従った発電設備103の出力制御とにより、電力管理エリア10における逆潮流追加抑制が実現される。
これにより、電力管理エリア10全体としては、電力サーバ400から送信された出力制御情報に従って抑制された逆潮流電力が得られることになる。この際、第2種需要家施設100−2においては、電力サーバ400から送信された出力制御情報が指示する電力比率よりも高い電力を逆潮流電力として出力できることから、より高い売電額を得ることができる。
そして、逆潮流追加抑制可能通知に対する応答が、逆潮流追加抑制の受け入れ(許可、(必要))を示している場合には、作成された運転計画のもとで、電力サーバ400から取得した出力制御情報により発電設備103から電力を出力させる。これにより、電力管理エリア10からの逆潮流電力について、電力サーバ400が送信する出力制御情報に応じた値からさらに低減して、例えばクーポンの提供や電気料金の値下げなどの利益を受けることができる。
また、逆潮流追加抑制可能通知に対する応答が、逆潮流追加抑制の受け入れ拒否(禁止、(不要))を示している場合には、追加発電可能量に応じて逆潮流電力が増加されるようにする。このため、エリア対応電力管理サーバ300は、追加発電可能量に応じて発電電力が増加されるように1次出力制御情報から変更した2次出力制御情報により、第2種需要家施設100−2における発電設備103を制御する。これにより、第2種需要家施設100−2においては、電力サーバ400からの出力制御情報に従って電力制御を行った場合よりも、売電による利益を増加させることができる。
このように、本実施形態においては、電力サーバ400から取得した出力制御情報を一旦保留とし、上記のように電力管理を行うようにされている。これにより、本実施形態においては、複数の需要家を対象とする電力管理にあたり、PCSの出力制御が実施される場合に対応して効率的な電力管理を行うことができる。
次に、運転制御部323は、第1種需要家施設100−1ごとに対して、ステップS201により作成された運転計画の情報を送信する(ステップS202)。
そこで、運転制御部323は、ステップS203にて有意な追加発電可能量が算出されたか否かについて判定する(ステップS204)。
有意な追加発電可能量が算出されたことが判定された場合(ステップS204−YES)、運転制御部323は、電力サーバ400に対して逆潮流追加抑制可能通知を送信する(ステップS205)。
ステップS205による逆潮流追加抑制可能通知の送信に応じて、電力サーバ400は、前述のように、逆潮流追加抑制を受け入れるか否かを示す応答を、エリア対応電力管理サーバ300に送信する。そこで、送信された応答は例えば通信部301にて受信される(ステップS206)。
応答が逆潮流追加抑制の受け入れを示している場合(ステップS207−YES)、緩和出力制御情報を2次出力制御情報として第2種需要家施設100−2に出力可能でないとの判定が得られたことに相当する。この場合、運転制御部323は、第1種需要家施設100−1と第2種需要家施設100−2のいずれに対しても、図7のステップS103にて受信された1次出力制御情報を2次出力制御情報として送信する(ステップS208)。
一例として、運転制御部323は、ステップS203にて算出された第1種需要家施設100−1ごとの追加発電可能量の総量を、第2種需要家施設100−2における発電設備103の逆潮流可能最大電力の増加分として均等に分配する。このように、第2種需要家施設100−2の発電設備103の逆潮流可能最大電力に対して分配された増加分を加算して求められる電力が緩和逆潮流電力である。
そして、運転制御部323は、分配した発電電力の増加分に対応させて、1次出力制御情報が指示する電力比率を変更させる。このように電力比率が変更された出力制御情報が緩和出力制御情報である。
運転制御部323は、ステップS301より選択された時間帯における逆潮流可能量358を算出する(ステップS302)。逆潮流可能量は、予測された発電量351と1次出力制御情報によって示される電力比率(制御量)とを乗算する(逆潮流可能量=発電量×制御量)ことによって求められる。
発電量351のほうが需要量355よりも大きいことが判定された場合(ステップS303−YES)、運転制御部323は、選択された時間帯に対応する余剰量357を算出する(ステップS304)。前述のように、余剰量357は、同じ選択された時間帯に対応して予測された発電量351、需要量355および充電量352を利用して、(余剰量=発電量−需要量−充電量)により求めることができる。
余剰量357が逆潮流可能量358以下である場合(ステップS305−NO)、逆潮流電力について、1次出力制御情報により決まる逆潮流可能最大電力よりも抑制できる。そこで、この場合には、運転制御部323は、追加発電可能量359を算出する(ステップS306)。前述のように、追加発電可能量359は、逆潮流可能量358と余剰量357とを利用して、(追加発電可能量=逆潮流可能量−余剰量)により求めることができる。
全ての時間帯を対象とする処理が終了していない場合(ステップS309−NO)、運転制御部323は、ステップS301に処理を戻すことで、次の時間帯を対象とする追加発電可能量の算出に関する処理に移行する。
そして、全ての時間帯を対象とする処理が終了すると(ステップS309−YES)、1つの第1種需要家施設100−1についての追加発電可能量算出の処理が終了する。
同図においては、グラフによる残容量(蓄電池残容量)、料金レベル、放電可能時間帯、発電量、需要量、放電量、充電量、不足量、余剰量、制御量、逆潮流可能量、追加発電可能量および数値による残容量(蓄電池残容量)が時間帯(1時間)ごとに示されている。蓄電設備104の残容量、発電量、需要量、放電量、充電量、不足量、余剰量、制御量、逆潮流可能量、追加発電可能量は、それぞれ、予測された値(予測値)、あるいは所定の予測値に基づいて算出された値である。料金レベルについては予め定められている。また、ここでは放電可能時間帯について料金レベルが0以上の時間帯であることが定められた場合を示している。
同図の例では、1次出力制御情報(即ち、電力サーバ400から受信した出力制御情報)により、9時台、10時台、13時台、14時台それぞれの時間帯において、40%の出電力比率とすることが指示されている。そして、この場合においては、追加発電可能量として、9時台には10kW、10時台には14kW、13時台には20kW、14時台には5kWが求められている。
Claims (5)
- 電力系統と接続される発電装置の出力の抑制を指示する1次出力制御情報を取得する出力制御情報取得部と、
前記発電装置から前記電力系統に逆潮流させることが許容される電力の最大値である逆潮流可能最大電力を前記1次出力制御情報と前記発電装置の発電量とに基づいて算出し、算出された逆潮流可能最大電力からさらに抑制が可能な追加抑制逆潮流電力を、前記発電量が使用されずに余剰する余剰量と前記逆潮流可能最大電力とに基づいて算出する追加抑制逆潮流電力算出部と、
前記追加抑制逆潮流電力に応じて逆潮流可能最大電力から増加するように求められた緩和逆潮流電力が、蓄電装置を備えない第2種需要家施設の発電装置から出力されるようにするための緩和出力制御情報を生成し、前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力する運転制御部と
を備える電力管理装置。 - 前記運転制御部は、
前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力可能であるか否かについて判定し、
前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力可能でないと判定した場合には、前記1次出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力する
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記運転制御部は、
前記電力系統の運用者に対応する電力サーバに対して、前記逆潮流可能最大電力からさらに前記追加抑制逆潮流電力による抑制を行うことが可能である旨の通知を送信し、通知の送信に対する応答が前記抑制の許可を示している場合に、前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力可能でないと判定し、通知の送信に対する応答が前記抑制の禁止を示している場合に、前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力可能であると判定する
請求項2に記載の電力管理装置。 - 電力系統と接続される発電装置の出力の抑制を指示する1次出力制御情報を取得する出力制御情報取得ステップと、
前記発電装置から前記電力系統に逆潮流させることが可能な最大電力である逆潮流可能最大電力を前記1次出力制御情報と前記発電装置の発電量とに基づいて算出し、算出された逆潮流可能最大電力からさらに抑制が可能な追加抑制逆潮流電力を、前記発電量が使用されずに余剰する余剰量と前記逆潮流可能最大電力とに基づいて算出する追加抑制逆潮流電力算出ステップと、
前記追加抑制逆潮流電力に応じて逆潮流可能最大電力から増加するように求められた緩和逆潮流電力が、蓄電装置を備えない第2種需要家施設の発電装置から出力されるようにするための緩和出力制御情報を生成し、前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力する運転制御ステップと
を実行する電力管理方法。 - コンピュータに、
電力系統と接続される発電装置の出力の抑制を指示する1次出力制御情報を取得する出力制御情報取得ステップと、
前記発電装置から前記電力系統に逆潮流させることが可能な最大電力である逆潮流可能最大電力を前記1次出力制御情報と前記発電装置の発電量とに基づいて算出し、算出された逆潮流可能最大電力からさらに抑制が可能な追加抑制逆潮流電力を、前記発電量が使用されずに余剰する余剰量と前記逆潮流可能最大電力とに基づいて算出する追加抑制逆潮流電力算出ステップと、
前記追加抑制逆潮流電力に応じて逆潮流可能最大電力から増加するように求められた緩和逆潮流電力が、蓄電装置を備えない第2種需要家施設の発電装置から出力されるようにするための緩和出力制御情報を生成し、前記緩和出力制御情報を2次出力制御情報として前記第2種需要家施設に出力する運転制御ステップと
を実行させるためのプログラム。
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