JP6820677B2 - 電力管理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
つまり、電力管理システムにおける一部の需要家施設から多くの逆潮流が行われた場合には、この逆潮流によって電力系統の電圧が上昇してしまい、他の需要家施設による逆潮流量が極端に減少する、あるいは他の需要家施設による逆潮流が行えなくなる場合がある。つまり、複数の需要家施設間での逆潮流量に大きな偏りが生じる。
逆潮流は、例えば需要家による売電に相当することから、上記のように逆潮流量に大きな偏りが生じることは、需要家間での利益の公平性が保たれなくなるということにつながる。
[電力管理システムの構成例]
図1は、本発明の実施形態における電力管理システムの全体構成例を示している。本実施形態における電力管理システムは、例えば、所定の地域範囲における複数の需要家に対応する住宅、商業施設、産業施設などの需要家施設における電力を一括して管理するものである。このような電力管理システムは、例えばHEMS(Home Energy Management System)やCEMS(Community Energy Management System)などといわれるものに対応する。
需要家施設10は、例えば、住宅、商業施設、あるいは産業施設などに該当する。また、電力管理地域1が、例えば1つまたは複数の集合住宅に対応し、需要家施設10のそれぞれが集合住宅における各戸であるような態様でもよい。
このような需要家施設10のうちには、太陽電池と蓄電池の両者を備える需要家施設10が有ってもよいし、太陽電池と蓄電池のいずれか一方を備える需要家施設10が有ってもよい。
なお、需要家施設10においては、太陽電池に加えて、あるいは太陽電池に代えて、ガスを使用して電力を生成する燃料電池などをはじめとする他の発電装置が備えられもよい。ただし、以降においては、説明を簡単にすることの便宜上、需要家施設10に備えられる発電装置が太陽電池である場合を例に挙げる。
また、太陽電池を備える需要家施設10は、太陽電池の発電電力を配電網3に出力させることができる。
また、蓄電池を備える需要家施設10においては、配電網3から電力供給を受けて蓄電池に蓄電(充電)させることができる。また、蓄電池と太陽電池を備える需要家施設10においては、太陽電池の発電電力を蓄電池に充電させることができる。
次に、図2を参照して、1つの需要家施設10が備える電気設備の一例について説明する。
同図に示す需要家施設10は、電気設備として、太陽電池101、パワーコンディショナ102、蓄電池103、インバータ104、電力経路切替部105、負荷106及び施設別制御部107を備えている。
パワーコンディショナ102(電力制御装置の一例)は、太陽電池101により発電される電力を制御して出力する。この際、パワーコンディショナ102は、太陽電池101から出力される直流の電力を交流に変換する。
具体的に、蓄電池103に対する充電時には、商用電源2またはパワーコンディショナ102から電力経路切替部105を介して充電のための交流の電力がインバータ104に供給される。インバータ104は、このように供給される交流の電力を直流に変換し、蓄電池103に供給する。
また、蓄電池103の放電時には、蓄電池103から直流の電力が出力される。インバータ104は、このように蓄電池103から出力される直流の電力を交流に変換して電力経路切替部105に供給する。
上記の制御に応じて、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、商用電源2を負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、蓄電池103の放電により出力される電力を、他の需要家施設10における負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
そこで、本実施形態の電力管理装置200は、需要家施設10からの逆潮流に関連して生じる需要家間での利益的な不公平性が抑制されるように、逆潮流に関する制御を行う。
次に、図3を参照して、電力管理装置200の構成例について説明する。電力管理装置200は、ネットワークインターフェース部201、監視情報取得部202、逆潮流制御部203及び記憶部204を備える。
ここでの利益は、逆潮流を行うことに関連して得られる利益をいう。具体的に、需要家が享受する利益の1つとして、逆潮流による電力を電力会社等の他者が買い取る場合には、他者の買い取りにより得られる利益を挙げることができる。また、需要家が享受する利益の1つとして、需要家施設10間で電力を融通(受給)し合うようにされている場合には、他の需要家施設10に売電したことに応じて得られる利益を挙げることができる。また、これらの利益は、需要家に対する金銭的な付与とされてもよいし、例えば逆潮流に対する報酬としてのサービス(例えば、料金の割引、ポイントサービス制度におけるポイントの受け取り、娯楽施設の優待利用)などであってもよい。
記憶部204は、逆潮流制御部203が利用する各種の情報を記憶する。また、ここでの利益は、上記の金銭的な対価の授受に関するもののほか、逆潮流によって電力の有効活用が図られることによる自然環境への貢献などであってもよい。具体的には、逆潮流が自然環境への貢献であるとの観点により、所定の団体などから需要家に付与されるポイントなどが利益とされてもよい。また、需要家は、保護あるいは改善が図られた周囲の自然環境そのものを、自己の利益として享受することができる。
そのうえで、本実施形態における電力管理装置200は、同時に逆潮流を行っている複数の需要家施設10ごとの逆潮流量について均一となるように制御を行う。このような制御によって、逆潮流に関する需要家間での利益についての不公平性を抑制することができる。
また、電力管理装置200は、均一とする逆潮流量について、配電網電圧に基づいて変更を行うように制御する。配電網3の電圧は、例えば法令等で許容上限値と許容下限値とが定められている。このような制御により、複数の需要家施設10から同時に逆潮流が行われる状況のもとで、配電網3の電圧を許容範囲内に保つことができる。
電力管理装置200において、逆潮流制御部203は、例えば所定のタイミングにおいて、逆潮流制御に関する初期設定として、逆潮流量の初期値である初期逆潮流量を設定する(ステップS101)。ステップS101による初期設定を行うタイミングは、例えば1日(24時間)における所定の時刻とすることができる。また、初期逆潮流量の設定にあたっては、逆潮流制御部203は、過去における逆潮流量の実績についての履歴、各需要家施設10における太陽電池101の発電電力、蓄電池103の充電量(残容量)、消費電力などの履歴、配電網電圧の履歴などの少なくともいずれか1つを利用することができる。
施設別制御部107は、受信された指示逆潮流量を記憶する。施設別制御部107は、パワーコンディショナ102により逆潮流量を行わせる場合に、記憶された指示逆潮流量が示す電力(逆潮流量)となるようにパワーコンディショナ102を制御する。このようにして、本実施形態においては、例えば余剰電力の発生により需要家施設10から逆潮流を行う場合には、いずれの需要家施設10からも、指示逆潮流量に応じた均一の電力による出力が行われる。
配電網電圧が上限閾値よりも高い場合(ステップS104−YES)、需要家施設10からの逆潮流によって配電網電圧が上昇し、許容上限値に近づいている状態である。そこで、この場合には、逆潮流制御部203は、現在設定されている指示逆潮流量を低く変更する(ステップS105)。ステップS105による指示逆潮流量の変更は、例えば現在の指示逆潮流量から一定値を減算したり、一定率減少させるといったものあればよい。このように指示逆潮流量を低く設定することで、電力管理システム全体における潮流量が低減され、配電網電圧を降下させることができる。
そこで、この場合の逆潮流制御部203は、現在設定されている指示逆潮流量を高く変更する(ステップS107)。ステップS107による指示逆潮流量の変更は、例えば現在の指示逆潮流量に対して一定値を加算したり、一定率増加させるといったものあればよい。このように指示逆潮流量を高く設定することで、電力管理システム全体における潮流量が増加し、配電網電圧を上昇させることができる。
上記の説明では、需要家施設10において逆潮流を行う電力供給源は、太陽電池101に対応するパワーコンディショナ102であった。しかしながら、需要家施設10において逆潮流を行う電力供給源は、蓄電池103であってもよい。この場合、逆潮流制御部203は、指示逆潮流量による逆潮流が行われるように蓄電池103から放電される電力を制御すればよい。
続いて、第2実施形態について説明する。先の第1実施形態では、複数の需要家施設10ごとの逆潮流量を均一とすることで公平性が得られるようにしていた。しかしながら、例えば、太陽電池101による発電電力は、設置環境や太陽電池101の規模などに応じて需要家施設10ごとに異なる。逆潮流は、電力会社の電力不足に対する補助であるとか、電力が不足している他の需要家施設10への融通として捉えることができる。この場合、発電電力が大きいほど電力不足に対する貢献度が高いといえる。このようなことを考慮した場合、太陽電池101による発電電力が大きくなることに応じて、逆潮流量も大きくなるように設定することで、貢献度に応じた逆潮流量とすることができる。このようにしても、需要家間の利益の不公平性を抑制できる。
そこで、本実施形態の電力管理装置200は、太陽電池101の発電電力に応じて各需要家施設10の逆潮流量を設定するように構成される。
このために、監視情報取得部202は、例えば各需要家施設10における施設別制御部107に対して、ブロードキャストで、発電電力問合せを送信する。発電電力問合せは、現在において逆潮流を行っているパワーコンディショナ102に対応する太陽電池101の発電電力を問い合わせるコマンドである。発電電力問合せを受信した施設別制御部107のうち、パワーコンディショナ102により逆潮流を行わせていない需要家施設10の施設別制御部107は応答を送信しない。一方、パワーコンディショナ102から逆潮流を行わせている需要家施設10の施設別制御部107からは、発電電力問合せに対する応答として、太陽電池101の発電電力を示す情報が電力管理装置200に送信される。このように送信された応答を受信することによって、監視情報取得部202は、現在においてパワーコンディショナ102から逆潮流を行っている需要家施設10ごとの太陽電池101の発電電力を取得できる。
発電電力に応じた指示逆潮流量の設定にあたり、逆潮流制御部203は、例えば発電電力を利用した所定の演算により指示逆潮流量を算出するようにしてもよい。あるいは、逆潮流制御部203は、発電電力ごとに指示逆潮流量を対応付けた指示逆潮流量テーブルを記憶部204に記憶させておき、指示逆潮流量テーブルを参照して設定するようにしてもよい。
そのうえで、逆潮流制御部203は、ステップS202において、第1実施形態と同様に配電網電圧を取得し、取得した配電網電圧が一定範囲内となるように、需要家施設10ごとに設定した指示逆潮流量を補正してもよい。
逆潮流制御部203は、ステップS202により設定された需要家施設10ごとの指示逆潮流量を、それぞれ対応の施設別制御部107に送信する(ステップS203)。
続いて、第3実施形態について説明する。第3実施形態の場合、需要家施設10において逆潮流のための電力を出力する電力供給源は、蓄電池103である。
ここで、需要家施設10ごとの蓄電池103における充電量は、蓄電池103の充電可能容量、使用状況に応じて異なる。この場合にも、第2実施形態と同様に、逆潮流を、電力会社の電力不足に対する補助、電力が不足している他の需要家施設10への融通などとして捉えると、充電量が大きいほど多くの電力を逆潮できるため、電力不足に対する貢献度が高いといえる。このようなことを考慮した場合、太陽電池101による発電電力が大きくなることに応じて、逆潮流量も大きくなるように設定することで、需要家施設10ごとに貢献度に応じた逆潮流量を設定することができ、需要家間の利益の不公平性を抑制できる。
そこで、本実施形態の電力管理装置200は、蓄電池103の充電量に応じて各需要家施設10の逆潮流量を設定するように構成される。
このために、監視情報取得部202は、例えば各需要家施設10における施設別制御部107に対して、ブロードキャストで、充電量問合せを送信する。充電量問合せは、現在において逆潮流を行っている蓄電池103の充電量を問い合わせるコマンドである。充電量問合せを受信した施設別制御部107のうち、蓄電池103により逆潮流を行わせていない需要家施設10の施設別制御部107は応答を送信しない。一方、蓄電池103から逆潮流を行わせている需要家施設10の施設別制御部107からは、充電量問合せに対する応答として、蓄電池103の充電量を示す情報が電力管理装置200に送信される。このように送信された応答を受信することによって、監視情報取得部202は、現在において蓄電池103から逆潮流を行っている需要家施設10ごとの蓄電池103の充電量を取得できる。
充電量に応じた指示逆潮流量の設定にあたり、逆潮流制御部203は、例えば充電量を利用した所定の演算により指示逆潮流量を算出するようにしてもよい。あるいは、逆潮流制御部203は、充電量ごとに指示逆潮流量を対応付けた指示逆潮流量テーブルを記憶部204に記憶させておき、指示逆潮流量テーブルを参照して設定するようにしてもよい。
そのうえで、逆潮流制御部203は、ステップS302において、第1実施形態と同様に配電網電圧を取得し、取得した配電網電圧が一定範囲内となるように、需要家施設10ごとに設定した指示逆潮流量を補正してもよい。
逆潮流制御部203は、ステップS302により設定された需要家施設10ごとの指示逆潮流量を、それぞれ対応の施設別制御部107に送信する(ステップS303)。
続いて、第4実施形態について説明する。需要家施設10ごとの電力使用量(消費電力)は、負荷106を構成する電子機器や、需要家の生活様式などに応じて異なる。電力使用量が多いということは、それだけ、電力会社あるいは電力管理システムの運営者などの電力使用料金を多く払っているということである。このことを考慮すれば、電力使用量が多いほど逆潮流量を多く設定すれば、電力使用料金に応じた優遇を需要家に与えることができ、需要家間の利益の不公平性を抑制できる。
そこで、本実施形態の電力管理装置200は、電力使用量に応じて各需要家施設10の逆潮流量を設定するように構成される。
また、本実施形態の場合、需要家施設10において逆潮流のための電力を出力する電力供給源は、パワーコンディショナ102と蓄電池103とのいずれでもよいが、以下の説明では、パワーコンディショナ102が電力供給源である場合を例に挙げる。
このために、監視情報取得部202は、例えば各需要家施設10における施設別制御部107に対して、ブロードキャストで、電力使用量問合せを送信する。電力使用量問合せは、現在において逆潮流を行っている需要家施設10における電力使用量を問い合わせるコマンドである。電力使用量問合せを受信した施設別制御部107のうち、逆潮流を行っていない需要家施設10の施設別制御部107は応答を送信しない。一方、逆潮流を行っている需要家施設10の施設別制御部107からは、電力使用量問合せに対する応答として、現在に応じた電力使用量を示す情報が電力管理装置200に送信される。このように送信された応答を受信することによって、監視情報取得部202は、現在において逆潮流を行っている需要家施設10ごとの電力使用量を取得できる。
電力使用量に応じた指示逆潮流量の設定にあたり、逆潮流制御部203は、例えば電力使用量を利用した所定の演算により指示逆潮流量を算出するようにしてもよい。あるいは、逆潮流制御部203は、電力使用量ごとに指示逆潮流量を対応付けた指示逆潮流量テーブルを記憶部204に記憶させておき、指示逆潮流量テーブルを参照して設定するようにしてもよい。
そのうえで、逆潮流制御部203は、ステップS402において、第1実施形態と同様に配電網電圧を取得し、取得した配電網電圧が一定範囲内となるように、需要家施設10ごとに設定した指示逆潮流量を補正してもよい。
逆潮流制御部203は、ステップS402により設定された需要家施設10ごとの指示逆潮流量を、それぞれ対応の施設別制御部107に送信する(ステップS403)。
続いて、第5実施形態について説明する。複数の需要家施設10ごとに異なる時間帯により逆潮流を行うようにされる。
例えば、1日において日照がある時間帯において太陽電池101が発電を行うことにより、電力管理地域1において逆潮流が可能となる需要家施設10が存在することになる。この場合において、複数の需要家施設10について逆潮流が可能な状態となっている場合、本実施形態の電力管理装置200は、逆潮流が可能な需要家施設10ごとに逆潮流を行う時間長を設定し、設定した時間長に応じた時間帯ごとに時分割で需要家施設10ごとに逆潮流を実行させる。この場合、例えば1日の単位期間における需要家施設10ごとの逆潮流量の積算(逆潮流による電力量)が均等となるようにすることで、需要家間での利益の不公平性を抑制できる。
本実施形態の場合、需要家施設10において逆潮流のための電力を出力する電力供給源は、パワーコンディショナ102と蓄電池103とのいずれでもよいが、以下の説明では、パワーコンディショナ102が電力供給源である場合を例に挙げる。
本実施形態における電力管理装置200は、当日(現時刻を含む単位期間)における需要家施設10ごとの逆潮流の履歴を示す逆潮流履歴情報を記憶している。1つの需要家施設10に対応する逆潮流履歴情報は、逆潮流が行われた逆潮流時間帯(開始時刻及び終了時刻)と、逆潮流時間帯における逆潮流量(ここでは、逆潮流による電力量)とを含む。
電力管理装置200における逆潮流制御部203は、現在において逆潮流が可能な状態の需要家施設10ごとの積算逆潮流量を、逆潮流履歴情報を参照して算出する(ステップS501)。現在において逆潮流が可能な需要家施設10については、例えば、監視情報取得部202(逆潮流制御部203でもよい)が、各需要家施設10の施設別制御部107に対して逆潮流が可能な状態であるか否かについての問合せを行い、問合せに対する応答に基づいて判定することができる。
ステップS503により需要家施設10ごとの逆潮流を一巡させると、逆潮流制御部203は、今回のステップS503による需要家施設10ごとの逆潮流の実績が反映されるように、逆潮流履歴情報を更新する(ステップS504)。このような制御によって、例えば1日に対応する単位期間における需要家施設10ごとの積算逆潮流量が均一化されていくことになり、需要家間での利益の不公平性の抑制、緩和が図られる。
続いて、第6実施形態について説明する。先の第5実施形態においては、複数の需要家施設10のあいだで複数の異なる時間帯の設定が割り当てられるように制御するにあたり、需要家施設10ごとに異なる逆潮流時間が設定されていた。これに対して、本実施形態においては、逆潮流について、複数の需要家施設10のあいだで複数の異なる時間帯の設定が割り当てられるように制御するにあたり、逆潮流が停止される期間を異ならせることが行われる。
図6(b)に示される逆潮流停止時間Taと、図6(c)に示される逆潮流停止時間Tbと、図6(d)に示される逆潮流停止時間Tcは、超過時間帯Tovにおいてそれぞれが重複しないようにして設定されている。
また、図6(b)において逆潮流停止時間Ta以外の逆潮流が行われる期間による逆潮流量の総計(電力量)と、図6(c)において逆潮流停止時間Tb以外の逆潮流が行われる期間による逆潮流量の総計と、図6(d)において逆潮流停止時間Tc以外の逆潮流が行われる期間による逆潮流量の総計とは、ほぼ同じとなるようにされている。このため、逆潮流量がほぼピークとなる時間帯に含まれる逆潮流停止時間Tbについては、逆潮流量がほぼピークとなる時間帯から外れる逆潮流停止時間Ta、Tcよりも短く設定されている。
各施設別制御部107は、電力管理装置200における逆潮流制御部203から指示に応じて、指定された逆潮流停止時間にてパワーコンディショナ102からの逆潮流が行われないように制御を行う。
Claims (6)
- 複数の需要家施設を対象として電力管理を行う電力管理装置であって、
前記複数の需要家施設の各々が備える電力供給源からの逆潮流量について、逆潮流により前記需要家施設に対応する需要家が享受する利益の偏りが抑制されるように制御する逆潮流制御部を備え、
前記逆潮流制御部は、逆潮流された電力が供給される配電網の電圧が一定範囲内となるように、前記電圧が上限閾値より高い場合には逆潮流量を減少させ、前記電圧が下限閾値より低い場合には逆潮流量を増加させるようにして逆潮流量を変更する制御を行う
電力管理装置。 - 前記逆潮流制御部は、
前記複数の需要家施設ごとの電力供給源のそれぞれから出力される逆潮流量が均一となるように制御する
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力供給源は、再生可能エネルギー対応発電装置により発電される電力を制御して出力する電力制御装置であり、
前記逆潮流制御部は、前記複数の需要家施設ごとの再生可能エネルギー対応発電装置により発電される電力に基づいて、前記電力制御装置のそれぞれから出力させる逆潮流量を決定する
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力供給源は、蓄電池であり、
前記逆潮流制御部は、前記複数の需要家施設ごとの蓄電池における充電量に基づいて、前記蓄電池のそれぞれから出力させる逆潮流量を決定する
請求項1または3に記載の電力管理装置。 - 前記逆潮流制御部は、
前記電力供給源からの逆潮流について、前記複数の需要家施設のあいだで複数の異なる時間帯の設定が割り当てられるように制御する
請求項1から4のいずれか一項に記載の電力管理装置。 - 複数の需要家施設を対象として電力管理を行う電力管理装置としてのコンピュータを、
前記複数の需要家施設の各々が備える電力供給源からの逆潮流量について、逆潮流により前記需要家施設に対応する需要家が享受する利益の偏りが抑制されるように制御する逆潮流制御部として機能させるためのプログラムであって、
前記逆潮流制御部は、逆潮流された電力が供給される配電網の電圧が一定範囲内となるように、前記電圧が上限閾値より高い場合には逆潮流量を減少させ、前記電圧が下限閾値より低い場合には逆潮流量を増加させるようにして逆潮流量を変更する制御を行う
プログラム。
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