JP6732182B2 - 電源管理サーバ、電源管理方法及び電源管理システム - Google Patents

Description

本発明は、分散電源を管理する電源管理サーバ、電源管理方法及び電源管理システムに関する。

近年、電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ及び施設から電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージなどの電力に関するメッセージが知られている。例えば、このような電力メッセージは、電力系統の電力需給バランスに基づいて送信される（例えば、特許文献１，２）。

特開２０１３−１６９１０４号公報 特開２０１４−１２８１０７号公報

一般的には、潮流抑制メッセージを受信した施設においては、施設に設けられる負荷の消費電力を削減する努力が行われる。しかしながら、負荷の消費電力が相対的に小さい場合には、潮流抑制メッセージに応じて負荷の消費電力を下げることが難しい。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、電力メッセージに応じて、潮流量又は逆潮流量を適切に抑制することを可能とする電源管理サーバ、電源管理方法及び電源管理システムを提供することを目的とする。

第１の特徴に係る電源管理サーバは、電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ、前記施設から前記電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び前記施設に設置された機器を制御する機器制御メッセージの少なくともいずれか１つを含む電力メッセージの内容を取得する取得部と、前記施設に設けられた分散電源が前記分散電源の動作が制限された制限状態で動作している場合において、前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除を指示するメッセージを前記施設に送信する送信部とを備える。

第２の特徴に係る電源管理方法は、電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ、前記施設から前記電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び前記施設に設置された機器を制御する機器制御メッセージの少なくともいずれか１つを含む電力メッセージの内容を取得するステップＡと、前記施設に設けられた分散電源が前記分散電源の動作が制限された制限状態で動作している場合において、前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除を指示するメッセージを前記施設に送信するステップＢとを備える。

第３の特徴に係る電源管理システムは、分散電源及び電源管理サーバを備える。前記電源管理システムは、電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ、前記施設から前記電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び前記施設に設置された機器を制御する機器制御メッセージの少なくともいずれか１つを含む電力メッセージの内容を取得する取得部と、前記施設に設けられた前記分散電源が前記分散電源の動作が制限された制限状態で動作している場合において、前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除を指示するメッセージを前記施設に送信する送信部とを備える。

一態様によれば、電力メッセージに応じて、潮流量又は逆潮流量を適切に抑制することを可能とする電源管理サーバ、電源管理方法及び電源管理システムを提供する。

図１は、実施形態に係る電源管理システム１００を示す図である。 図２は、実施形態に係る電源管理サーバ２００を示す図である。 図３は、実施形態に係る電源管理方法を示す図である。 図４は、変更例１に係る電源管理方法を示す図である。

以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態］
（電源管理システム）
以下において、実施形態に係る電源管理システムについて説明する。

図１に示すように、電源管理システム１００は、電源管理サーバ２００と、施設３００と、電力管理サーバ４００とを有する。図１では、施設３００として、施設３００Ａ〜施設３００Ｃが例示されている。

各施設３００は、電力系統１１０に接続される。以下において、電力系統１１０から施設３００への電力の流れを潮流と称し、施設３００から電力系統１１０への電力の流れを逆潮流と称する。

電源管理サーバ２００及び施設３００は、ネットワーク１２０に接続されている。ネットワーク１２０は、電源管理サーバ２００と施設３００との間の回線を提供すればよい。ネットワーク１２０は、例えば、インターネットである。ネットワーク１２０は、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの専用回線を提供してもよい。

電源管理サーバ２００は、施設３００に設けられる分散電源３１０の動作データ及び分散電源３１０の管理データの少なくともいずれか１つを管理するサーバ（ＯＡＭサーバ；Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔサーバ）である。

電源管理サーバ２００は、施設３００に設けられる分散電源３１０の動作が制限された制限状態で分散電源３１０が動作するように、分散電源３１０又はＥＭＳ３２０に指示してもよい。

例えば、制限状態は、分散電源３１０の出力が所定出力以下に制限された状態である。制限状態で分散電源３１０が動作するケースとしては、例えば、ユーザの手動設定が行われるケース、電源管理サーバ２００から指示されるケース、エネルギーコストの最小化又はＣＯ_２排出量の最小化の観点で設定されるケースなどが考えられる。電力管理サーバ２００から指示されるケースは、分散電源３１０の保守の観点から指示されるケース、及び、後述する仮想電力発電所（ＶＰＰ；Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ）として利用するために指示されるケースなどが想定される。

制限状態は、分散電源３１０の運転モードが所定モードに制限（設定）された状態であってもよい。例えば、分散電源３１０が燃料電池である場合において、制限状態は、燃料電池の動作が負荷追従運転に制限（設定）された状態であってもよい。分散電源３１０が蓄電池である場合に、制限状態は、蓄電池の動作が放電運転に制限（設定）された状態であってもよい。負荷追従運転及び放電運転は、ユーザの手動設定によって設定（制限）されてもよく、ＥＭＳ３２０の指示によって設定（制限）されてもよく、ユーザによる施設３００外からの遠隔操作であってもよい。

施設３００は、分散電源３１０及びＥＭＳ３２０を有する。分散電源３１０は、電力を出力する機能及び電力を蓄積する機能の少なくともいずれかを有する。例えば、分散電源３１０は、燃料電池であってもよく、蓄電池であってもよい。ＥＭＳ３２０は、施設３００の電力を管理する装置（ＥＭＳ；Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＥＭＳ３２０は、分散電源３１０の動作を制御してもよく、施設３００に設けられる負荷の動作を制御してもよい。

電力管理サーバ４００は、発電事業者、送配電事業者或いは小売事業者などの事業者によって管理されるサーバである。電力管理サーバ４００は、電力系統１１０から施設３００への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ（ＤＲ；Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）、施設３００から電力系統１１０への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び施設３００に設置された機器（例えば、分散電源３１０）を制御する制御メッセージ（例えば、運転モード）の少なくともいずれか１つを含む電力メッセージを送信する。逆潮流抑制メッセージは、分散電源３１０の出力抑制を指示する出力抑制メッセージと考えてもよい。仮想発電所として施設１００に設置された機器を制御する制御メッセージは、施設１００のユーザ操作に関係なく運転制御を行うものである。

ここで、潮流抑制メッセージ、逆潮流抑制メッセージ及び制御メッセージのフォーマットとして、独自フォーマットを用いてもよいし、自動デマンドレスポンス（ＡＤＲ；Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）に準拠したフォーマットを用いてもよい。電力管理サーバ４００と施設３００との間の通信は、Ｏｐｅｎ ＡＤＲ規格に準拠する方式で行われてもよい。潮流抑制メッセージ、逆潮流抑制メッセージ及び制御メッセージは、何れも同じフォーマットを用いることにより、汎用性を向上させることができる。

（電源管理サーバ）
以下において、実施形態に係る電源管理サーバについて説明する。図２に示すように、電源管理サーバ２００は、管理部２１０と、通信部２２０と、制御部２３０とを有する。

管理部２１０は、不揮発性メモリ又は／及びＨＤＤなどの記憶媒体によって構成されており、分散電源３１０に関するデータを管理する。管理部２１０は、動作データＤＢ２１１及び管理データＤＢ２１２を有する。動作データＤＢ２１１は、分散電源３１０の動作データを管理する。例えば、動作データは、分散電源３１０の過去の動作の履歴データであってもよく、分散電源３１０の動作に用いる制御情報（運転モード、消費電力、ガス消費量）であってもよい。管理データＤＢ３１０は、分散電源３１０の管理データを管理する。例えば、管理データは、分散電源３１０の導入年、導入からの経過年数及び耐用年数であってもよく、分散電源３１０の定格出力及び最大出力であってもよい。

通信部２２０は、通信モジュールによって構成されており、ネットワーク１２０を介して施設３００と通信を行う。通信部２２０は、ネットワーク１２０を介して電力管理サーバ４００と通信を行ってもよい。実施形態において、通信部２２０は、電力メッセージの内容を示すメッセージを施設３００から受信する受信部を構成する。ここで、電力メッセージの内容とは、電力メッセージそのものを示す情報であってもよく、電力メッセージの一部を示す情報であってもよく、電力メッセージのフォーマット変換によって得られる情報であってもよい。

制御部２３０は、メモリ及びＣＰＵなどによって構成されており、電源管理サーバ２００に設けられる各構成を制御する。

実施形態において、制御部２３０は、電力メッセージの内容に基づいて、分散電源３１０の制限状態を解除するか否かを判断する。具体的には、制御部２３０は、電力系統１１０を安定化するために、分散電源３１０の制限状態を解除するか否かを判断する。

（１）電力メッセージが潮流抑制メッセージであるケース
制御部２３０は、分散電源３１０の出力が所定出力以下に制限された制限状態を解除すると判断してもよい。例えば、制御部２３０は、分散電源３１０が燃料電池である場合に、負荷追従運転を解除するとともに、燃料電池の運転モードを最大定格運転に設定してもよい。これによって、燃料電池の出力が増大する。制御部２３０は、分散電源３１０が蓄電池である場合に、充電運転又は待機運転を解除するとともに、蓄電池の運転モードを放電運転に設定してもよい。このように、制御部２３０は、分散電源３１０の出力が所定出力よりも大きくなるように制限状態を解除する。

但し、制御部２３０は、解除条件が満たされている場合に、制限状態を解除してもよい。言い換えると、制御部２３０は、解除条件が満たされていない場合には、制限状態を解除しなくてもよい。解除条件は、制限状態の解除をユーザが予め許容している範囲、分散電源３１０の保守の観点から制限状態の解除が許容される範囲、エネルギーコストの観点から制限状態の解除が許容される範囲、分散電源３１０の能力（例えば、蓄電池の蓄電残量が下限値以上である、燃料電池の最大定格運転が許容される）の観点から制限状態の解除が許容される範囲などの条件である。

（２）電力メッセージが逆潮流抑制メッセージであるケース
制御部２３０は、分散電源３１０の運転モードが所定モードに制限（設定）された制限状態を解除すると判断してもよい。例えば、制御部２３０は、分散電源３１０が燃料電池である場合に、負荷追従運転を解除するとともに、燃料電池の運転モードを低出力運転に設定してもよい。低出力運転は、燃料電池の出力が負荷追従運転よりも小さい出力となる運転モードであればよく、燃料電池が電力を出力しない待機運転であってもよい。制御部２３０は、分散電源３１０が蓄電池である場合に、放電運転又は待機運転を解除するとともに、蓄電池の運転モードを蓄電モードに設定してもよい。このように、制御部２３０は、施設３００から出力される逆潮流量が減少するように制限状態を解除する。

但し、制御部２３０は、解除条件が満たされている場合に、制限状態を解除してもよい。言い換えると、制御部２３０は、解除条件が満たされていない場合には、制限状態を解除しなくてもよい。解除条件は、制限状態の解除をユーザが予め許容している、分散電源３１０の保守の観点から制限状態の解除が許容される、エネルギーコストの観点から制限状態の解除が許容される、分散電源３１０の能力（例えば、蓄電池の蓄電残量が上限値以下である、燃料電池の低出力運転が許容される）の観点から制限状態の解除が許容されるなどの条件である。

（電力管理方法）
以下において、実施形態に係る電力管理方法について説明する。図３では、電源管理サーバ２００が分散電源３１０の動作を制限し、電力管理サーバ４００から電源管理サーバ２００に直接的に電力メッセージが送信されないケースを例示する。

図３に示すように、ステップＳ１０において、電源管理サーバ２００は、制限メッセージを施設３００に送信する。制限メッセージは、分散電源３１０の動作の制限を指示するメッセージである。

ステップＳ１１において、施設３００に設けられる分散電源３１０は、制限状態で動作する。

ステップＳ１２において、電力管理サーバ４００は、施設３００に電力メッセージを送信する。電力メッセージは、潮流抑制メッセージであってもよく、逆潮流抑制メッセージであってもよい。

ステップＳ１３において、施設３００は、電源管理サーバ２００に電力メッセージの内容を通知する。電力メッセージの内容は、施設３００内に設置された機器（例えば、分散電源３１０）の制御（例えば、運転モード）、潮流抑制又は逆潮流抑制を示す情報を含めばよい。電力メッセージの内容は、潮流抑制の度合い（例えば、潮流抑制量（ｋＷｈ））又は逆潮流抑制の度合い（例えば、逆潮流抑制量（ｋＷｈ））を示す情報を含んでもよい。

ステップＳ１４において、電源管理サーバ２００は、電力メッセージの内容に基づいて、分散電源３１０の制限状態を解除するか否かを判断する。このような判断方法は上述した通りである。

ステップＳ１５において、電源管理サーバ２００は、解除メッセージを施設３００に送信する。制限メッセージは、分散電源３１０の制限状態の解除を指示するメッセージである。

（作用及び効果）
実施形態では、電源管理サーバ２００は、電力メッセージの内容に基づいて、分散電源３１０の制限状態を解除するか否かを判断する。従って、分散電源３１０の運転が制限された制限状態の継続によって電力系統１１０の安定化が実現されない可能性を低減することができる。すなわち、電源管理サーバ２００は、潮流量又は逆潮流量を適切に抑制することができる。

［変更例１］
以下において、実施形態の変更例１について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。

具体的には、実施形態では、電源管理サーバ２００は、電力メッセージの内容を施設３００から取得する。これに対して、変更例１では、電源管理サーバ２００は、電力メッセージの内容を電力管理サーバ４００から取得する。

（電力管理方法）
以下において、実施形態に係る電力管理方法について説明する。図４では、電源管理サーバ２００が分散電源３１０の動作を制限し、電力管理サーバ４００から電源管理サーバ２００に電力メッセージを送信するケースを例示する。図４では、図３と同様の処理について同様のステップ番号を付している。図３と同様の処理の説明については省略する。

図４に示すように、ステップＳ１２Ａにおいて、電力管理サーバ４００は、電源管理サーバ２００及び施設３００の双方に電力メッセージを送信する。従って、図３に示すステップＳ１３は省略される。

［変更例２］
以下において、実施形態の変更例２について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。

変更例２において、電源管理サーバ２００（制御部２３０）は、電力メッセージの内容に基づいて、制限状態の解除レベルを決定する。制限状態の解除レベルは、潮流抑制メッセージに応じて分散電源３１０の出力を増大する場合において、分散電源３１０の出力の増大レベル（例えば、増大量（ｋＷｈ））を意味する。一方で、制限状態の解除レベルは、逆潮流抑制メッセージに応じて分散電源３１０の出力を減少する場合において、分散電源３１０の出力の減少レベル（例えば、減少量（ｋＷｈ））を意味する。

例えば、電源管理サーバ２００は、潮流抑制の度合い（例えば、潮流抑制量（ｋＷｈ））に基づいて、分散電源３１０の出力の増大レベル（例えば、増大量（ｋＷｈ））を決定する。電源管理サーバ２００は、逆潮流抑制の度合い（例えば、逆潮流抑制量（ｋＷｈ））に基づいて、分散電源３１０の出力の減少レベル（例えば、減少量（ｋＷｈ））を決定する。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、分散電源３１０として燃料電池又は蓄電池を例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。施設３００は、燃料電池又は蓄電池に加えて、太陽電池などのように自然エネルギーを利用する電源を有していてもよい。このような電源は、逆潮流可能な電源である。燃料電池又は蓄電池の制御によって、太陽電池の逆潮流量を間接的に制御可能である。

実施形態では、電源管理サーバ２００は、電力管理サーバ４００と別々であるが、これらのサーバは１つのサーバであってもよい。すなわち、電源管理サーバ２００は、発電事業者、送配電事業者或いは小売事業者などの事業者によって管理されてもよい。このようなケースにおいては、電力メッセージの内容の通知は省略可能である。

実施形態では、潮流量又は逆潮流量の抑制について主として説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。具体的には、実施形態は、施設１００に設けられる分散電源を利用するシステム（ＶＰＰ；Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ）にも適用可能である。このようなケースにおいて、電力メッセージは、施設１００に設置された分散電源の制御を要求するメッセージであってもよい。また、「抑制」という用語は「制御」と読み替えればよい。すなわち、実施形態は、潮流量又は逆潮流量を増大するケースにも適用可能である。

１００…電源管理システム、１１０…電力系統、１２０…ネットワーク、２００…電源管理サーバ、２１０…管理部、２１１…動作データＤＢ、２１２…管理データＤＢ、２２０…通信部、２３０…制御部、３００…施設、３１０…分散電源、３２０…ＥＭＳ、４００…電力管理サーバ

Claims (10)

1. 電源管理サーバであって、
   電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ、前記施設から前記電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び前記施設に設置された機器を制御する機器制御メッセージの少なくともいずれか１つを含む電力メッセージの内容を取得する取得部と、
   前記施設に設けられた分散電源が前記分散電源の動作が制限された制限状態で動作している場合において、前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除を指示するメッセージを前記施設に送信する送信部とを備え、
   前記分散電源は、自然エネルギーを利用する電源、燃料電池、及び蓄電池のうち少なくともいずれか１つであり、
   前記電力メッセージが前記潮流抑制メッセージである場合に、前記制限状態は、前記分散電源の出力が所定出力以下に制限された状態であり、
   前記電力メッセージは、前記電源管理サーバとは異なる電力管理サーバから、少なくとも前記施設に対して送信されるメッセージである、電源管理サーバ。
2. 前記分散電源の動作データ及び前記分散電源の管理データの少なくともいずれか１つを管理する管理部を備える、請求項１に記載の電源管理サーバ。
3. 前記取得部は、前記電力メッセージの内容を示すメッセージを前記施設から受信する受信部である、請求項１又は請求項２に記載の電源管理サーバ。
4. 前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態を解除するか否かを判断する制御部を備える、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源管理サーバ。
5. 前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除レベルを決定する制御部を備える、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源管理サーバ。
6. 前記分散電源は、前記燃料電池であり、
   前記制限状態は、前記燃料電池の動作が負荷追従運転に制限された状態である、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電源管理サーバ。
7. 前記分散電源は、前記蓄電池であり、
   前記電力メッセージが前記逆潮流抑制メッセージである場合に、前記制限状態は、前記蓄電池の動作が放電運転に制限された状態である、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電源管理サーバ。
8. 前記分散電源は、前記蓄電池であり、
   前記電力メッセージが前記潮流抑制メッセージである場合に、前記制限状態は、前記蓄電池の動作が充電運転に制限された状態である、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電源管理サーバ。
9. 電源管理サーバで用いる電源管理方法であって、
   電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ、前記施設から前記電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び前記施設に設置された機器を制御する機器制御メッセージの少なくともいずれか１つを含む電力メッセージの内容を取得するステップＡと、
   前記施設に設けられた分散電源が前記分散電源の動作が制限された制限状態で動作している場合において、前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除を指示するメッセージを前記施設に送信するステップＢとを備え、
   前記分散電源は、自然エネルギーを利用する電源、燃料電池、及び蓄電池のうち少なくともいずれか１つであり、
   前記電力メッセージが前記潮流抑制メッセージである場合に、前記制限状態は、前記分散電源の出力が所定出力以下に制限された状態であり、
   前記電力メッセージは、前記電源管理サーバとは異なる電力管理サーバから、少なくとも前記施設に対して送信されるメッセージである、電源管理方法。
10. 分散電源及び電源管理サーバを備える電源管理システムであって、
    前記電源管理サーバは、
    電力系統から施設への潮流量の抑制を要求する潮流抑制メッセージ、前記施設から前記電力系統への逆潮流量の抑制を要求する逆潮流抑制メッセージ及び前記施設に設置された機器を制御する機器制御メッセージの少なくともいずれか１つを含む電力メッセージの内容を取得する取得部と、
    前記施設に設けられた前記分散電源が前記分散電源の動作が制限された制限状態で動作している場合において、前記電力メッセージの内容に基づいて、前記制限状態の解除を指示するメッセージを前記施設に送信する送信部とを備え、
    前記分散電源は、自然エネルギーを利用する電源、燃料電池、及び蓄電池のうち少なくともいずれか１つであり、
    前記電力メッセージが前記潮流抑制メッセージである場合に、前記制限状態は、前記分散電源の出力が所定出力以下に制限された状態であり、
    前記電力メッセージは、前記電源管理サーバとは異なる電力管理サーバから、少なくとも前記施設に対して送信されるメッセージである、電源管理システム。

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