JP6789866B2 - 蓄電装置及び電力管理システム - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置及び電力管理システムに関する。

従来、蓄電装置のような分散電源を系統に連系させて用いる電力管理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

蓄電装置を系統に連系させて用いる電力管理システムは、電力需要のピーク時間帯に蓄電装置を放電させることで、ピーク時間帯に購入する電力を抑制することができる。ピーク時間帯に購入する電力を抑制すると、需要家は電気料金を低減することができる。

特開２０１１−０８３０８９号公報

例えば、集合住宅のような複数の需要家がいる施設において、各需要家が蓄電装置を設置すると、各需要家は電気料金を低減することができる。しかしながら、蓄電装置の設置には初期費用が必要であるため、電気料金が低減できても、初期費用の分を回収できない場合があった。

かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、複数の需要家に対し、蓄電装置を設置する際の各需要家が負担する初期費用を低減させることができる蓄電装置及び電力管理システムを提供することにある。

本開示の一実施形態に係る蓄電装置は、複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置である。前記蓄電装置は、蓄電池と、各ＤＣ／ＡＣ変換部が別々の前記需要家に接続される複数のＤＣ／ＡＣ変換部と、前記複数のＤＣ／ＡＣ変換部を独立して制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記蓄電池の容量を第１仮想蓄電池および第２仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に分割し、前記各仮想蓄電池の残存容量を、前記各ＤＣ／ＡＣ変換部によって変換される電力に基づいて管理し、前記第２仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第１仮想蓄電池に貸すように制御する。

本開示の一実施形態に係る電力管理システムは、複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置と、電力管理装置と、を備える。前記蓄電装置は、蓄電池と、各ＤＣ／ＡＣ変換部が別々の前記需要家に接続される複数のＤＣ／ＡＣ変換部と、前記複数のＤＣ／ＡＣ変換部を独立して制御する制御部と、を備える。前記電力管理装置は、前記蓄電池の容量を第１仮想蓄電池および第２仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に分割し、前記各仮想蓄電池の残存容量を、前記各ＤＣ／ＡＣ変換部によって変換される電力に基づいて管理し、前記第２仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第１仮想蓄電池に貸すように制御する。

本開示の一実施形態に係る電力管理システムは、複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置と、太陽光発電装置と、を備える。前記太陽光発電装置は、該太陽光発電装置の発電電力を交流電力に変換して、需要家の電力線に供給することによって前記蓄電装置を充電可能である。前記蓄電装置は、蓄電池と、各ＤＣ／ＡＣ変換部が別々の前記需要家に接続される複数のＤＣ／ＡＣ変換部と、前記複数のＤＣ／ＡＣ変換部を独立して制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記蓄電池の容量を第１仮想蓄電池および第２仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に分割し、前記各仮想蓄電池の残存容量を、前記各ＤＣ／ＡＣ変換部によって変換される電力に基づいて管理し、前記太陽光発電装置の発電電力によって、前記各仮想蓄電池を所定の比率で充電し、前記第２仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第１仮想蓄電池に貸すように制御する。

本開示の一実施形態に係る蓄電装置及び電力管理システムによれば、複数の需要家に対し、蓄電装置を設置する際の各需要家が負担する初期費用を低減させることができる。

本開示の第１実施形態に係る蓄電装置を含む電力管理システムの概略構成を示す図である。 図１の蓄電池を仮想的に分割する様子を示すイメージ図である。 図１の蓄電池を仮想的に分割し、充放電を行う様子を説明するためのイメージ図である。 図２の仮想蓄電池Ａの充放電の様子のイメージ図である。 図１の蓄電池全体の充放電の様子のイメージ図である。 図１の蓄電装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１の蓄電装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１の蓄電装置において充電及び放電を行っている際の電力の流れの一例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る電力管理システムの概略構成を示す図である。 本開示の第３実施形態に係る電力管理システムの概略構成を示す図である。 太陽光発電装置による発電電力を各需要家で平等に充電する場合のイメージ図である。 本開示の第４実施形態に係る電力管理システムの概略構成を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１に示す電力管理システム１は、蓄電装置１００と、第１負荷１０Ａと、第２負荷１０Ｂと、第１電力量計２０Ａと、第２電力量計２０Ｂとを備える。

図１に示すように、蓄電装置１００は、需要家Ａが系統３０から電力を供給されている電力線（以下「需要家Ａの電力線」ともいう）と、需要家Ｂが系統３０から電力を供給されている電力線（以下「需要家Ｂの電力線」ともいう）の２つの電力線に接続されている。なお、図１においては、一例として、蓄電装置１００が、需要家Ａの電力線と需要家Ｂの電力線の２つの電力線に接続されている例を示しているが、蓄電装置１００は、２以上の任意の複数の需要家の電力線に接続されていてよい。

図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は主に電力線を示し、破線は主に通信線又は信号線を示す。

蓄電装置１００は、複数の需要家、すなわち図１に示す例では需要家Ａ及び需要家Ｂの両方に対して、独立して電力を供給可能である。また、蓄電装置１００は、需要家Ａの電力線から受電して、蓄電池１０４を充電可能である。同様に、蓄電装置１００は、需要家Ｂの電力線から受電して、蓄電池１０４を充電可能である。蓄電装置１００の構成及び機能の詳細については後述する。

第１負荷１０Ａは、需要家Ａの電力線に接続されている電気機器である。第１負荷１０Ａは、蓄電装置１００と通信可能であり、消費電力の情報などを蓄電装置１００に送信する。図１においては１台の第１負荷１０Ａが需要家Ａの電力線に接続されている構成を示しているが、第１負荷１０Ａは、２台以上であってもよい。

第２負荷１０Ｂは、需要家Ｂの電力線に接続されている電気機器である。第２負荷１０Ｂは、蓄電装置１００と通信可能であり、消費電力の情報などを蓄電装置１００に送信する。図１においては１台の第２負荷１０Ｂが需要家Ｂの電力線に接続されている構成を示しているが、第２負荷１０Ｂは、２台以上であってもよい。

第１電力量計２０Ａは、系統３０から需要家Ａに供給される電力量を測定する。需要家Ａの電気料金は、第１電力量計２０Ａの測定値に基づいて決定される。

第２電力量計２０Ｂは、系統３０から需要家Ｂに供給される電力量を測定する。需要家Ｂの電気料金は、第２電力量計２０Ｂの測定値に基づいて決定される。

続いて、蓄電装置１００の構成及び機能の詳細について説明する。蓄電装置１００は、第１電流センサ１０１Ａと、第２電流センサ１０１Ｂと、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａと、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂと、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３と、蓄電池１０４と、通信部１０５と、記憶部１０６と、制御部１０７とを備える。

第１電流センサ１０１Ａは、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａと、需要家Ａの電力線との間に流れる電流を検出する。第１電流センサ１０１Ａは、検出した電流値を制御部１０７に送信する。第１電流センサ１０１Ａが検出する電流値は、方向と絶対値の情報を含む。

第２電流センサ１０１Ｂは、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂと、需要家Ｂの電力線との間に流れる電流を検出する。第２電流センサ１０１Ｂは、検出した電流値を制御部１０７に送信する。第２電流センサ１０１Ｂが検出する電流値は、方向と絶対値の情報を含む。

第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａは、双方向に直流電力と交流電力とを変換する。第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａは、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３又は第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂから供給される直流電力を交流電力に変換して、需要家Ａの電力線に供給する。第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａは、需要家Ａの電力線から供給される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３又は第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂに供給する。

第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂは、双方向に直流電力と交流電力とを変換する。第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂは、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３又は第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａから供給される直流電力を交流電力に変換して、需要家Ｂの電力線に供給する。第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂは、需要家Ｂの電力線から供給される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３又は第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａに供給する。

ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３は、蓄電池１０４の充放電を制御する。ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３は、蓄電池１０４を充電する場合、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ及び第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂの少なくともいずれか一方から供給される直流電力の電圧を昇圧又は降圧して蓄電池１０４に供給し、蓄電池１０４を充電する。ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３は、蓄電池１０４を放電させる場合、蓄電池１０４が放電した直流電力を昇圧又は降圧して、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ及び第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂの少なくともいずれか一方に供給する。

通信部１０５は、有線又は無線により第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂと接続され、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）のような所定の通信プロトコルにより、第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂと通信を行う。通信部１０５は、例えば、第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂから消費電力の情報などを取得する。また、通信部１０５は、第１負荷１０Ａが通信機能を有していない場合、第１負荷１０Ａの消費電流を検出するように設置された電流センサから、第１負荷１０Ａの消費電力の情報を取得してもよい。第２負荷１０Ｂが通信機能を有していない場合も同様である。このとき、第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂはそれぞれ各需要家の全ての負荷機器を含む。

記憶部１０６は、例えば半導体メモリ及び磁気メモリ等を用いて構成される。記憶部１０６は、蓄電装置１００の動作に必要な種々の情報及びプログラムを記憶する。

また、記憶部１０６は、蓄電池１０４の容量を仮想的に分割して構成した仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの残存容量を独立して記憶している。以下、仮想蓄電池の考え方について、図２を参照して説明する。

図２に示す例においては、蓄電池１０４の容量を仮想的に分割し、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂとしている。ここで、「仮想的」に分割するとは、物理的に分割するのではなく、実際には１つの蓄電池であるものを、あたかも複数の別々の蓄電池があるかのように、独立して、各仮想蓄電池の充電及び放電を、数値上制御することを意味する。図２の例では、ひとつの蓄電池１０４の容量を仮想的に「仮想蓄電池Ａ」、「仮想蓄電池Ｂ」、「最低維持容量」及び「確保空き容量」の４つに分割して管理している。なお、「最低維持容量」及び「確保空き容量」は、それぞれ過放電及び過充電から蓄電池１０４を保護するために用いるものであり、積極的に充電及び放電には用いられない。制御部１０７が、蓄電池１０４の容量を仮想的に分割して数値上制御する。

図２は、蓄電池１０４の容量が２０ｋＷｈの場合の例である。一般的に、蓄電池は、過充電及び過放電を防いで寿命を延ばすために、残存容量が所定の上限値（以下、第１上限値）を上回らず、且つ、所定の下限値（以下、第１下限値）を下回らないように制御される。図２に示す例においては、第１上限値が９０％であり、第１下限値が１０％である。したがって、第１上限値の９０％を上回る２ｋＷｈ分の容量は、これ以上は充電されないように確保空き容量として確保される。また、第１下限値の１０％を下回る２ｋＷｈ分の容量は、これ以上は放電されないように最低維持容量として確保される。

そうすると、図２に示す例においては、蓄電池１０４が実質的に使用可能な容量は残りの１６ｋＷｈである。例えば、これを８ｋＷｈずつ２つに仮想的に分割して、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂとすることができる。本実施形態においては、仮想蓄電池Ａが需要家Ａ用の蓄電池であり、仮想蓄電池Ｂが需要家Ｂ用の蓄電池であるものとする。なお、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂに分割する容量の比率は、平等でも良いし、契約電力及び消費電力量に応じて比率を変えてもよい。

再び図１に戻って説明を続ける。

制御部１０７は、蓄電装置１００が備える各機能ブロックをはじめとして、蓄電装置１００の全体を制御及び管理するプロセッサを含む。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば、制御部１０７が備えるメモリに格納されてもよいし、記憶部１０６に格納されてもよい。

制御部１０７は、第１電流センサ１０１Ａから、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａと、需要家Ａの電力線との間に流れる電流値を取得する。制御部１０７は、第２電流センサ１０１Ｂから、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂと、需要家Ｂの電力線との間に流れる電流値を取得する。

制御部１０７は、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、及び第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂの動作を独立して制御する。また、制御部１０７は、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。制御部１０７は、例えば、通信部１０５を介して取得した第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂの消費電力の情報、並びに、蓄電池１０４の残存容量に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。例えば、制御部１０７は、第１負荷１０Ａの消費電力が大きい場合に、仮想蓄電池Ａの容量から第１負荷１０Ａに電力を供給するように、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御してもよい。

また、制御部１０７は、時間帯に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御してもよい。例えば、制御部１０７は、電気料金が安い深夜時間帯に蓄電池１０４を充電するように、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御してもよい。また、制御部１０７は、過去の第１負荷１０Ａの消費電力情報の履歴から、第１負荷１０Ａの消費電力が大きいピーク電力時間帯を判定して、該ピーク電力時間帯に仮想蓄電池Ａの容量から第１負荷１０Ａに電力を供給するように、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御してもよい。

制御部１０７は、蓄電池１０４の容量を、上述のように需要家Ａ用の仮想蓄電池Ａと、需要家Ｂ用の仮想蓄電池Ｂとに分割して管理する。以下の説明においては、制御部１０７は、蓄電池１０４の容量２０ｋＷｈのうち実質的に使用可能な容量である１６ｋＷｈを、仮想的に２つに分割し、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂに８ｋＷｈずつの容量を割り当てて管理することとする。

制御部１０７は、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａによって変換される電力に基づいて仮想蓄電池Ａの残存容量を管理する。また、制御部１０７は、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂによって変換される電力に基づいて仮想蓄電池Ｂの残存容量を管理する。制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量、及び仮想蓄電池Ｂの残存容量を、記憶部１０６に記憶させて管理する。

制御部１０７は、第１電流センサ１０１Ａから取得した電流の方向に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａが需要家Ａの電力線から受電したか、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａが需要家Ａの電力線に電力を供給したかを判定する。また、制御部１０７は、第１電流センサ１０１Ａから取得した電流値の絶対値に基づいて、受電又は供給した電力量を算出する。制御部１０７は、上述の第１電流センサ１０１Ａから取得した電流値の方向及び絶対値に基づいて、仮想蓄電池Ａの残存容量を増減させる。

制御部１０７は、例えば、第１電流センサ１０１Ａから取得した電流値に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａから需要家Ａの電力線に２ｋＷｈの電力量が供給されたと判定すると、仮想蓄電池Ａの残存容量を２ｋＷｈだけ減らす。制御部１０７は、この際、放電効率を考慮して、仮想蓄電池Ａの残存容量から減らす分の電力量を算出してもよい。なお、以下の説明においては、具体的な電力量の数値を用いて説明する場合、簡略化のため放電効率は１．０であるものとして説明する。

制御部１０７は、例えば、第１電流センサ１０１Ａから取得した電流値に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａが需要家Ａの電力線から２ｋＷｈの電力量を受電したと判定すると、仮想蓄電池Ａの残存容量を２ｋＷｈだけ増やす。制御部１０７は、この際、充電効率を考慮して、仮想蓄電池Ａの残存容量に対して増やす分の電力量を算出してもよい。なお、以下の説明においては、具体的な電力量の数値を用いて説明する場合、簡略化のため充電効率は１．０であるものとして説明する。

仮想蓄電池Ａの残存容量を増減させる場合の具体例を上述のように説明したが、制御部１０７は、仮想蓄電池Ｂの残存容量を増減させる場合も同様の処理を行う。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量が所定の上限値（以下、第２上限値）に達すると、たとえ蓄電池１０４全体の残存容量（仮想蓄電池Ａの残存容量＋仮想蓄電池Ｂの残存容量＋最低維持容量）が第１上限値である９０％（仮想蓄電池Ａの容量＋仮想蓄電池Ｂの容量＋最低維持容量＋確保空き容量＝１００に対する割合）に達していなくても、仮想蓄電池Ａへの充電を停止させるように第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを制御する。第２上限値は、例えば仮想蓄電池Ａに割り当てられた容量（８ｋＷｈ）が１００％となる値である。仮想蓄電池Ｂについても同様である。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量が所定の下限値（以下、第２下限値）に達すると、たとえ蓄電池１０４全体の残存容量が第１下限値である１０％に達していなくても、仮想蓄電池Ａの放電を停止させるように第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを制御する。第２下限値は、例えば仮想蓄電池Ａに割り当てられた容量（８ｋＷｈ）が０％となる値である。仮想蓄電池Ｂについても同様である。

図３に、仮想蓄電池Ａの残存容量が第２上限値である１００％に達した場合のイメージ図を示す。図３に示す例では、仮想蓄電池Ｂにはまだ残存容量が残されている。すなわち、蓄電池１０４は、物理的にはまだ充電可能な状態である。しかしながら、図３に示すような状態の場合、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａへは、これ以上充電させないように第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを制御する。

図４に、仮想蓄電池Ａの残存容量の時間依存の一例を示す。図４に示す例では、時刻ｔ１において、仮想蓄電池Ａの残存容量は第２上限値である１００％に達する。そのため、制御部１０７は、時刻ｔ１の時点において、仮想蓄電池Ａへの充電を停止させるように第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを制御する。

また、図４に示す例では、時刻ｔ２において、仮想蓄電池Ａの残存容量は第２下限値である０％に達する。そのため、制御部１０７は、時刻ｔ２の時点において、仮想蓄電池Ａからの放電を停止させるように第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを制御する。

制御部１０７は、蓄電池１０４全体の残存容量に対しては、過充電保護及び過放電保護の制御を行う。制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量と、仮想蓄電池Ｂの残存容量と、最低維持容量と、を合算して、蓄電池１０４全体の残存容量を算出する。制御部１０７は、蓄電池１０４全体の残存容量が第１上限値（例えば９０％）に達すると、蓄電池１０４への充電を停止するように、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。また、制御部１０７は、蓄電池１０４全体の残存容量が第１下限値（例えば１０％）に達すると、蓄電池１０４からの放電を停止するように、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。

図５に、蓄電池１０４全体の残存容量の時間依存の一例を示す。図５に示す例では、時刻ｔ３において、蓄電池１０４全体の残存容量は、第１上限値である９０％に達する。そのため、制御部１０７は、時刻ｔ３の時点において、過充電保護のため、蓄電池１０４への充電を停止するように、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。

図６及び図７に示すフローチャートを参照して、本開示の第１実施形態に係る蓄電装置１００の動作の一例について説明する。

制御部１０７は、第１電流センサ１０１Ａ及び第２電流センサ１０１Ｂから電流値を取得する（ステップＳ１０１）。

制御部１０７は、第１電流センサ１０１Ａから取得した電流値に基づいて、記憶部１０６に記憶している仮想蓄電池Ａの残存容量を更新する（ステップＳ１０２）。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量が第２上限値以上であるかを判定する（ステップＳ１０３）。

仮想蓄電池Ａの残存容量が第２上限値以上であると判定した場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａへの充電を停止させて（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０５に進む。

仮想蓄電池Ａの残存容量が第２上限値以上でないと判定した場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、制御部１０７は、ステップＳ１０５に進む。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量が第２下限値以下であるかを判定する（ステップＳ１０５）。

仮想蓄電池Ａの残存容量が第２下限値以下であると判定した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａからの放電を停止させて（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０７に進む。

仮想蓄電池Ａの残存容量が第２下限値以下でないと判定した場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、制御部１０７は、ステップＳ１０７に進む。

制御部１０７は、第２電流センサ１０１Ｂから取得した電流値に基づいて、記憶部１０６に記憶している仮想蓄電池Ｂの残存容量を更新する（ステップＳ１０７）。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ｂの残存容量が第２上限値以上であるかを判定する（ステップＳ１０８）。

仮想蓄電池Ｂの残存容量が第２上限値以上であると判定した場合（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、制御部１０７は、仮想蓄電池Ｂへの充電を停止させて（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０に進む。

仮想蓄電池Ｂの残存容量が第２上限値以上でないと判定した場合（ステップＳ１０８のＮｏ）、制御部１０７は、ステップＳ１１０に進む。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ｂの残存容量が第２下限値以下であるかを判定する（ステップＳ１１０）。

仮想蓄電池Ｂの残存容量が第２下限値以下であると判定した場合（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、制御部１０７は、仮想蓄電池Ｂからの放電を停止させて（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１２に進む。

仮想蓄電池Ｂの残存容量が第２下限値以下でないと判定した場合（ステップＳ１１０のＮｏ）、制御部１０７は、ステップＳ１１２に進む。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量と、仮想蓄電池Ｂの残存容量と、最低維持容量と、を合算して、蓄電池１０４全体の残存容量を算出する（ステップＳ１１２）。

制御部１０７は、蓄電池１０４全体の残存容量が第１上限値以上であるかを判定する（ステップＳ１１３）。なお、図示しないが、前記判定においては、電流制御によって第１上限値へ到達した際に、蓄電池１０４の電圧を測定して第１上限値への誤差を電圧制御の充電によって修正するようにしてもよい。

蓄電池１０４全体の残存容量が第１上限値以上であると判定した場合（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、制御部１０７は、過充電保護のため、蓄電池１０４への充電を停止させて（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１５に進む。

蓄電池１０４全体の残存容量が第１上限値以上でないと判定した場合（ステップＳ１１３のＮｏ）、制御部１０７は、ステップＳ１１５に進む。

制御部１０７は、蓄電池１０４全体の残存容量が第１下限値以下であるかを判定する（ステップＳ１１５）。

蓄電池１０４全体の残存容量が第１下限値以下であると判定した場合（ステップＳ１１５のＹｅｓ）、制御部１０７は、過放電保護のため、蓄電池１０４からの放電を停止させて（ステップＳ１１６）、動作を終了する。

蓄電池１０４全体の残存容量が第１下限値以下でないと判定した場合（ステップＳ１１５のＮｏ）、制御部１０７は、動作を終了する。

制御部１０７は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１６の動作を所定の時間間隔で繰り返す。

続いて、図８を参照して、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａが、需要家Ａの電力線から１．０ｋＷｈの電力を受電し、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂが、需要家Ｂの電力線に０．７ｋＷｈの電力を供給する場合の例を説明する。なお、説明の簡略化のため、充電効率及び放電効率は１．０であるものとして説明する。

この場合、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａは、需要家Ａの電力線から受電した１．０ｋＷｈの交流電力を直流電力に変換して、０．７ｋＷｈの直流電力を第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂに供給し、０．３ｋＷｈの直流電力をＤＣ／ＤＣ充放電部１０３に供給する。

第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂは、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａから供給された０．７ｋＷｈの直流電力を交流電力に変換して、需要家Ｂの電力線に供給する。

ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３は、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａから供給された０．３ｋＷｈを蓄電池１０４に供給して、蓄電池１０４を充電する。

上述の動作において、実体的には、蓄電池１０４が０．３ｋＷｈ充電されているが、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量を１．０ｋＷｈ増やし、仮想蓄電池Ｂの残存容量を０．７ｋＷｈ減らす処理を実行する。

図８に示す例においては、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３は、差分である０．３ｋＷｈを充電する処理を実行するのみであり、１．０ｋＷｈ充電してから０．７ｋＷｈ放電するというような処理はしない。これにより、同一の蓄電池１０４に対して同時に充電と放電が要求される状態にも対応可能とし、且つ、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の変換効率に起因する電力のロスを低減することができる。

なお、実際に充電効率・放電効率を加味して充電電力量及び放電電力量を管理する際においては、蓄電池１０４の温度、並びに、第１電流センサ１０１Ａ及び第２電流センサ１０１Ｂの個体差などの要因によって、管理上の仮想蓄電池の残存容量と、実際の仮想蓄電池の残存容量との間に差異が蓄積される。例えば、蓄電池１０４が電流制御による充電によって第１上限値に至ると、制御部１０７は、第１上限値か確認するために電圧値を測定して補正を行い、前記補正値から補正係数を算出して仮想蓄電池の残存容量に適用して正しい容量に修正してよい。

このように、本実施形態によれば、制御部１０７は、蓄電池１０４の容量を複数の仮想蓄電池に分割し、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの残存容量を、それぞれ、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ及び第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂによって変換される電力に基づいて管理する。これにより、蓄電装置１００は、複数の需要家に対し、あたかも複数の蓄電池があるかのように独立して電力を供給することができる。したがって、本実施形態によれば、１つの蓄電池１０４を有する１台の蓄電装置１００で、複数の需要家に電力を共有することができるため、各需要家が個別に蓄電装置を設置する必要がなくなる。その結果、複数の需要家で１台の蓄電装置を共有することが可能となるため、蓄電装置を設置する際の各需要家が負担する初期費用を低減させることができる。よって、需要家は、個々人で蓄電装置を購入する場合に比べて、蓄電装置を導入しやすくなる。

また、複数の蓄電池を複数の需要家でそれぞれ１個ずつ使用した場合、使用状態の違いから寿命に差が出ることが想定される。そうすると、蓄電池の交換時期が需要家毎に異なってくるため、例えば集合住宅で各戸ごとに別々の蓄電池を使用した場合、蓄電池の交換時期にばらつきが生じるため、大家など管理者への管理負担が大きくなる。しかしながら、本実施形態によれば、実体的には１つの蓄電池１０４を仮想的に分割しているだけであるため、各仮想蓄電池の寿命は同じであり、蓄電池の交換の際の大家の管理負担が小さくなる。

（許可量の設定）
上述の説明では、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量が第２下限値に達したら、仮想蓄電池Ａの放電を停止させるものとして説明した。しかしながら、制御部１０７は、予め所定の許可量を設定しておき、所定の許可量までは、仮想蓄電池Ｂの残存容量を需要家Ａの電力線への放電に使用できるようにしてもよい。このようにして、仮想蓄電池Ｂの残存容量を需要家Ａの電力線への放電に使用した場合、制御部１０７は、次回の仮想蓄電池Ａの充電の際に、仮想蓄電池Ｂから借りた分の電力を仮想蓄電池Ｂに返却してから、仮想蓄電池Ａに充電するように、記憶部１０６内の残存容量の情報を管理する。

（非常時における制御）
制御部１０７は、例えば地震などの非常時においては、仮想蓄電池の残存容量が第２下限値以下になっても、蓄電池１０４の残存容量が第１下限値に達していなければ、放電を可能とするように制御してもよい。

（複数の蓄電池）
上述の説明では、蓄電装置１００内の蓄電池１０４は１つであるものとして説明したが、蓄電装置１００は複数の蓄電池を有してもよい。この場合、制御部１０７は、複数の蓄電池のそれぞれを仮想蓄電池に分割して管理してよい。例えば、蓄電池Ａと蓄電池Ｂを有している場合であれば蓄電池Ａを仮想蓄電池Ａ１と仮想蓄電池Ｂ１に分割し、蓄電池Ｂを仮想蓄電池Ａ２と仮想蓄電池Ｂ２に分割して、仮想蓄電池Ａ１と仮想蓄電池Ａ２の容量を合算して管理すればよい。仮想蓄電池Ｂ１と仮想蓄電池Ｂ２も同様にする。このように、蓄電装置１００が複数の蓄電池を有することで、１つの蓄電池を交換している間も他の蓄電池を使用することができるため、蓄電池の交換が必要となる場合も継続して蓄電装置１００を使用することができる。

［第２実施形態］
図９を参照して、本開示の第２実施形態に係る電力管理システム２について説明する。本実施形態においては、第１実施形態と相違する部分について主に説明し、第１実施形態と共通又は類似する内容については、説明を省略する。

本実施形態は、電力管理システム２が、電力管理装置４０を有する構成である点で第１実施形態と相違する。

本実施形態においては、電力管理装置４０が、第１実施形態における制御部１０７が有する機能の一部又は全てを有する。

電力管理装置４０は、第１電流センサ１０１Ａから取得した電流値に基づいて、仮想蓄電池Ａの残存容量を管理する。また、電力管理装置４０は、第２電流センサ１０１Ｂから取得した電流値に基づいて、仮想蓄電池Ｂの残存容量を管理する。仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの残存容量の値は、電力管理装置４０が備える記憶部に記憶してもよいし、蓄電装置１００内の記憶部に記憶してもよい。

電力管理装置４０は、制御部１０７に指令を送信して、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御させる。

このように、本実施形態によれば、電力管理装置４０が、蓄電装置１００の制御部１０７の代わりに高度な処理を実行することができる。これにより、蓄電装置１００の制御部１０７の作業負荷が低減されるため、制御部１０７を低コストのＣＰＵを用いて構成することが可能となる。電力管理装置４０は、例えばＨＥＭＳ（ＨｏｍｅＥｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）又はコンピューターソフトウェアなどの形態である。

［第３実施形態］
図１０を参照して、本開示の第３実施形態に係る電力管理システム３について説明する。本実施形態においては、第１実施形態と相違する部分について主に説明し、第１実施形態と共通又は類似する内容については、説明を省略する。

本実施形態は、電力管理システム３が、太陽光発電装置５０を有する構成である点で第１実施形態と相違する。

太陽光発電装置５０は、太陽光のエネルギーから直流電力を発電する。太陽光発電装置５０は、発電した直流電力を交流電力に変換して、需要家Ａの電力線に供給する。

太陽光発電装置５０は、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）のような所定の通信プロトコルにより蓄電装置１００と通信可能であり、発電電力の情報などを蓄電装置１００に送信する。

制御部１０７は、例えば、通信部１０５を介して取得した第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂの消費電力の情報、太陽光発電装置５０の発電電力の情報、並びに、蓄電池１０４の残存容量に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。

制御部１０７は、太陽光発電装置５０による発電電力を、仮想蓄電池Ａの充電に用いてもよいし、系統３０に逆潮流させて売電してもよい。

制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの残存容量が第２上限値に達すると、仮想蓄電池Ｂの残存容量に空きがあっても充電を停止し、系統３０に逆潮流させる。

（充電元の限定）
図１０に示す構成において、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａと仮想蓄電池Ｂとで充電元を完全に分けるように制御してもよい。例えば、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａには太陽光発電装置５０のみから充電し、系統３０からは充電しないように制御する。また、制御部１０７は、仮想蓄電池Ｂには系統３０のみから充電するように制御する。このように、充電用の電源を完全に分けることにより、仮想蓄電池Ａの残存容量を系統３０に売電することが認められるような電力会社との契約も可能となる。

（太陽光発電装置の発電電力の共有）
需要家Ａと需要家Ｂとの間の契約により、需要家Ａの電力線に接続している太陽光発電装置５０の発電電力によって、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの両方を充電するようにしてもよい。この場合、実際には、太陽光発電装置５０から供給される電力は、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａのみによって直流電力に変換され、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂによっては変換されないが、制御部１０７は、第１負荷１０Ａで消費されなかった太陽光発電装置５０の余剰電力を、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの双方に充電されたものとして記憶部１０６に記憶されている仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの残存容量を更新する。なお、この際、制御部１０７は、太陽光発電装置５０から供給された電力が、半々の比率で蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの双方に充電されるように記憶部１０６の情報を管理してもよいし、その他の所定の比率で充電されるように記憶部１０６の情報を管理してもよい。

（空き容量の貸し借り）
例えば、制御部１０７が、太陽光発電装置５０から供給された電力を、半々の比率で仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの双方に充電されるように記憶部１０６の情報を管理する場合、図１１（Ａ）に示すように、仮想蓄電池Ａと仮想蓄電池Ｂとで空き容量が異なる場合がある。図１１（Ａ）に示す例では、仮想蓄電池Ａの空き容量は２ｋＷｈであり、仮想蓄電池Ｂの空き容量は５ｋＷｈである。この場合、仮想蓄電池Ａと仮想蓄電池Ｂに２ｋＷｈずつ充電した段階で、仮想蓄電池Ａの空き容量はゼロとなってしまうが、この場合、制御部１０７は、図１１（Ｂ）に示すように、仮想蓄電池Ｂの空き容量３ｋＷｈのうち１．５ｋＷｈを、仮想蓄電池Ａに一時的に貸す（仮想蓄電池Ｂの容量を６．５ｋＷｈで１００％として管理する）ように制御してもよい。このように、仮想蓄電池Ｂの空き容量を仮想蓄電池Ａに貸すことで、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの双方が、太陽光発電装置５０から３．５ｋＷｈ（２ｋＷｈ＋１．５ｋＷｈ）ずつ充電することができる。この場合、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａにおける１．５ｋＷｈの借り分は優先的に第１負荷１０Ａで消費されるように制御する。制御部１０７は、仮想蓄電池Ａの借り分の１．５ｋＷｈを放電させると、１．５ｋＷｈ分の容量を仮想蓄電池Ｂに返すように制御する。

このような制御は、蓄電池１０４の空き容量を減らすことができる。よって、例えば、非常時に使用できる電力を確保しやすくなる。この空き容量の貸し借りは、空き容量が所定の閾値を越えた場合に、制御部１０７が自動的に実行するように制御してもよい。

［第４実施形態］
図１２を参照して、本開示の第４実施形態に係る電力管理システム４について説明する。本実施形態においては、第３実施形態と相違する部分について主に説明し、第３実施形態と共通又は類似する内容については、説明を省略する。

本実施形態は、電力管理システム４が有する太陽光発電装置６０の構成が、第３実施形態における太陽光発電装置５０の構成と相違する。本実施形態に係る太陽光発電装置６０は、発電した直流電力を直流電力のまま、蓄電装置１００に供給する。また、太陽光発電装置６０は、発電した直流電力を、ＤＣ／ＤＣ充放電部１０３と、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ及び第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂとの間に供給する。

太陽光発電装置６０は、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）のような所定の通信プロトコルにより蓄電装置１００と通信可能であり、発電電力の情報などを蓄電装置１００に送信する。

制御部１０７は、例えば、通信部１０５を介して取得した第１負荷１０Ａ及び第２負荷１０Ｂの消費電力の情報、太陽光発電装置６０の発電電力の情報、並びに、蓄電池１０４の残存容量に基づいて、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａ、第２ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ｂ、及びＤＣ／ＤＣ充放電部１０３の動作を制御する。

制御部１０７は、太陽光発電装置６０から取得する発電電力の情報に基づいて、太陽光発電装置６０の発電電力によって、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂが半々の比率で充電されるように、仮想蓄電池Ａ及び仮想蓄電池Ｂの残存容量を制御する。

また、例えば、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａが第１負荷１０Ａに太陽光発電装置６０の発電電力の一部電力を供給する場合、制御部１０７は、仮想蓄電池Ａへの充電電力が、太陽光発電装置６０の発電電力の仮想蓄電池Ａへの割り振り分から、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを流れる電力を差し引いた電力となるよう制御する。この際、太陽光発電装置６０の発電電力の仮想蓄電池Ａへの割り振り分を越える電力が消費されないよう、制御部１０７は、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａを制御する。仮想蓄電池Ｂの場合も同様である。

また、例えば仮想蓄電池Ｂが１００％充電となった場合には、太陽光発電装置６０の発電電力に余剰が生じる。この場合、制御部１０７は、太陽光発電装置６０の発電電力の仮想蓄電池Ａへの割り振り分から充電電力を差し引いた電力を、第１ＤＣ／ＡＣ変換部１０２Ａで第１負荷１０Ａに給電もしくは系統３０へ逆潮流させる。仮想蓄電池Ｂの場合も同様である。

本発明の実施形態を諸図面及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及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び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、複数の構成部又はステップなどを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。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置の各構成部が実行するステップを含む方法、装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

１、２、３、４ 電力管理システム
１０Ａ 第１負荷
１０Ｂ 第２負荷
２０Ａ 第１電力量計
２０Ｂ 第２電力量計
３０ 系統
４０ 電力管理装置
５０ 太陽光発電装置
６０ 太陽光発電装置
１００ 蓄電装置
１０１Ａ 第１電流センサ
１０１Ｂ 第２電流センサ
１０２Ａ 第１ＤＣ／ＡＣ変換部
１０２Ｂ 第２ＤＣ／ＡＣ変換部
１０３ ＤＣ／ＤＣ充放電部
１０４ 蓄電池
１０５ 通信部
１０６ 記憶部
１０７ 制御部

Claims (11)

1. 複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置であって、
   蓄電池と、
   各ＤＣ／ＡＣ変換部が別々の前記需要家に接続される複数のＤＣ／ＡＣ変換部と、
   前記複数のＤＣ／ＡＣ変換部を独立して制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記蓄電池の容量を第１仮想蓄電池および第２仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に分割し、
   前記各仮想蓄電池の残存容量を、前記各ＤＣ／ＡＣ変換部によって変換される電力に基づいて管理し、
   前記第２仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第１仮想蓄電池に貸すように制御する、蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、充電時に前記第１仮想蓄電池の空き容量がゼロになった場合、若しくは、前記第２仮想蓄電池の空き容量が任意の閾値を超えた場合に、前記第１仮想蓄電池に対して任意の空き容量を貸すように、前記第２仮想蓄電池を制御する、蓄電装置。
3. 請求項１又は２に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、前記第１仮想蓄電池が借りた前記任意の空き容量に相当する電力が優先的に消費されるように、前記第１仮想蓄電池を制御する、蓄電装置。
4. 請求項３に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、前記第１仮想蓄電池が借りた前記任意の空き容量に対する電力を放電させた場合、当該任意の空き容量を前記第２仮想蓄電池に返すように、前記第１仮想蓄電池を制御する、蓄電装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
   記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記各仮想蓄電池の残存容量を前記記憶部に記憶させて管理する、蓄電装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、前記複数の仮想蓄電池の残存容量を合算した前記蓄電池全体の残存容量が第１上限値以上の場合、前記蓄電池への充電を停止する、蓄電装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、前記複数の仮想蓄電池の残存容量を合算した前記蓄電池全体の残存容量が第１下限値以下の場合、前記蓄電池からの放電を停止する、蓄電装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、前記仮想蓄電池の残存容量が第２上限値以上の場合、該仮想蓄電池への充電を停止する、蓄電装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
   前記制御部は、前記仮想蓄電池の残存容量が第２下限値以下の場合、該仮想蓄電池からの放電を停止する、蓄電装置。
10. 複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置と、電力管理装置と、を備える電力管理システムであって、
    前記蓄電装置は、
    蓄電池と、
    各ＤＣ／ＡＣ変換部が別々の前記需要家に接続される複数のＤＣ／ＡＣ変換部と、
    前記複数のＤＣ／ＡＣ変換部を独立して制御する制御部と、を備え、
    前記電力管理装置は、
    前記蓄電池の容量を第１仮想蓄電池および第２仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に分割し、
    前記各仮想蓄電池の残存容量を、前記各ＤＣ／ＡＣ変換部によって変換される電力に基づいて管理し、
    前記第２仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第１仮想蓄電池に貸すように制御する、電力管理システム。
11. 複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置と、太陽光発電装置と、を備える電力管理システムであって、
    前記太陽光発電装置は、該太陽光発電装置の発電電力を交流電力に変換して、需要家の電力線に供給することによって前記蓄電装置を充電可能であり、
    前記蓄電装置は、
    蓄電池と、
    各ＤＣ／ＡＣ変換部が別々の前記需要家に接続される複数のＤＣ／ＡＣ変換部と、
    前記複数のＤＣ／ＡＣ変換部を独立して制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記蓄電池の容量を第１仮想蓄電池および第２仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に分割し、
    前記各仮想蓄電池の残存容量を、前記各ＤＣ／ＡＣ変換部によって変換される電力に基づいて管理し、
    前記太陽光発電装置の発電電力によって、前記各仮想蓄電池を所定の比率で充電し、
    前記第２仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第１仮想蓄電池に貸すように制御する、電力管理システム。

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