JP6849154B1 - 電力供給管理装置及び電力供給管理方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、一台で複数の電圧に変換する電圧変換器を一つまたは複数用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器（１０６）に電圧を変換する変換効率を記憶する電圧変換器情報部（２０４）と、電力負荷機器ごとに需要電力と変換効率と電力供給機器ごとの供給電力とを基に供給計画を作成する供給計画作成部（２０７）と、供給計画に基づいて電力供給機器から電力負荷機器に電力を割り振る制御指令値を出す電力源制御部（２０８）とを備えることを特徴とする。

Description

本開示は電力を配分する技術に関する。

電力供給機器から供給される電力の電圧を電力負荷機器の対応電圧に合わせるため、電圧を昇圧したり、降圧したりするＤＣ／ＤＣ変換器等の電圧変換器が一般的に知られている。

一つの電圧変換器から一つの電力負荷機器に電圧変換して電力を供給することが一般的であるが、近年、一つの電圧変換器から複数の電圧に変換し、複数の電圧の異なる電力負荷機器に電力を供給する電圧変換器が考案されている。

また、引用文献１（特開２０１４−１２８０６２号公報）には、ＤＣ／ＤＣ変換器（電圧変換器）につながれた分散電源ユニットから負荷Ｌ１〜Ｌ４へ供給電力を賄うことが記載されている。引用文献１のＤＣ／ＤＣ変換器は複数の電圧の異なる電力負荷機器に電力を供給する電圧変換器ではないため、分散電源ユニットから負荷Ｌ１〜Ｌ４へ供給電力を賄う。

特開２０１４−１２８０６２号公報

一つの電圧変換器から複数の電圧の異なる電力負荷機器に電力を供給する電圧変換器を通じて、複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器に電力を供給システムにおいて、適当に電力の配分を決めてしまうと効率よく電力を供給することができない。本開示はこのようなシステムにおいて効率よく電力を供給することを目的とする。

前述した課題を解決するために、本開示における電力供給管理装置は、一台で複数の電圧に変換する電圧変換器を一つまたは複数用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器に電圧を変換する変換効率を記憶する電圧変換器情報部と、電力負荷機器ごとに需要電力と変換効率と電力供給機器ごとの供給電力とを基に供給計画を作成する供給計画作成部と、供給計画に基づいて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器に電力を割り振る制御指令値を出す電力源制御部とを備えることを特徴とする。

効率よく電力を供給することを可能とする。

実施の形態１における需要家施設の構成を示す図である。 実施の形態１で対象とする電圧変換器の構成の一例の図である。 実施の形態１における電力供給管理装置のブロック図である。 実施の形態１における契約情報のうち、契約電力の情報の例を示す図である。 実施の形態１における契約情報のうち、電気料金単価の例を示す図である。 実施の形態１における蓄電池の設備情報の例を示す図である。 実施の形態１における蓄電池の現在蓄電量の例を示す図である。 実施の形態１におけるＥＶの蓄電装置の蓄電池の設備情報の例を示す図である。 実施の形態１におけるＥＶの蓄電装置の蓄電池の設備情報の例を示す図である。 実施の形態１におけるＥＶの蓄電装置の蓄電池の設備情報の例を示す図である。 実施の形態１における再エネ装置情報部で管理される太陽光発電機の設備情報の例を示す図である。 実施の形態１における再エネ装置情報部で管理される風力発電機の設備情報の例を示す図である。 実施の形態１における電圧変換器の出力電力に応じた変換効率の変化を示した図である。 実施の形態１における電圧変換器情報部に記憶される電圧変換器の管理情報の例を示す図である。 実施の形態１における各電力機器の電力需要予測値の例を示す図である。 実施の形態１における太陽光発電機による発電量の予測値を示す図である。 実施の形態１における風力発電機による発電量の予測値を示す図である。 実施の形態１における需要家施設の構成の例を示す図である。 実施の形態１における需要家施設の構成に対しての最適化問題の変数置を示す図である。 実施の形態１における電力供給管理装置の処理のフローチャートである。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための受電点の契約電力の情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための受電点の電気料金単価を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための蓄電池の設備情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための蓄電池の設備情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための太陽光発電機の設備情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための受電点に接続するＡＣ／ＤＣ変換器の設備情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための蓄電池に接続するＤＣ／ＤＣ変換器の設備情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための太陽光発電機に接続するＤＣ／ＤＣ変換器の設備情報を表す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）の需要電力予測値を示す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）の需要電力予測値を示す図である。 実施の形態１におけるフローチャートを説明するための太陽光発電機の供給電力予測値を示す図である。 実施の形態１における作成された受電点の供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された受電点の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された受電点の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された蓄電池の供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された蓄電池の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された蓄電池の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された太陽光発電機の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における作成された太陽光発電機の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。 実施の形態１における電力供給管理装置の構成を示すハードウェア構成図である。

実施の形態１．
図１は、需要家施設の構成を示す図である。蓄電池及び電気自動車（以下、「ＥＶ」という。）等の蓄電装置１０２、太陽光発電機及び風力発電機等の再生可能エネルギー装置（以下、「再エネ装置１０３」という）及び受電点１０７等の電力供給機器は、電圧の異なる電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）及び電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）等の電力負荷機器１０６へ電力を供給する。蓄電装置１０２が充電する場合には、再エネ装置１０３や受電点１０７は、蓄電装置１０２へ電力を供給する。

ここで、受電点１０７とは電力事業者から購入した交流電力をいう。受電点１０７の交流電流は、交流／直流変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）により、複数の電圧の異なる直流電力に変換される。蓄電装置１０２と再エネ装置１０３の直流電力は、直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）により、複数の電圧の異なる直流電力に変換される。本実施の形態では交流／直流変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）及び直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）をまとめて電圧変換器（１０４、１０５）と呼ぶ。

電力供給管理装置１０１は、電力供給機器から電圧変換器（１０４、１０５）を通じて電力負荷機器１０６に供給される電力の配分を決定する供給計画を作成し、供給計画に基づいて、電力供給機器や電圧変換器（１０４、１０５）等の機器へ制御指令値を出す。

図１中の実線は、供給される電力の流れを表し、点線は情報の流れを表す。情報とは、電力供給管理装置１０１から取得される蓄電装置１０２、再エネ装置１０３、電力負荷機器１０６、受電点１０７等の各機器に関する情報や、電力供給管理装置１０１から各機器に出される制御指令値の情報等をいう。

ここで、電力負荷機器Ａを６００Ｖ、電力負荷機器Ｂを２００Ｖとしているが、これに限定される訳ではなく電圧が異なれば何でもよい。また、電力負荷機器１０６の数も限定されない。図１では、蓄電装置１０２に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器１０５が充電用、放電用の２台となっているがこれに限定される訳ではなく、１台で充電、放電の双方向で電力をやり取りしてもよく、台数は限定されない。蓄電装置１０２が放電する場合には、蓄電装置１０２から、電力負荷機器１０６に電力が供給され、蓄電装置１０２が充電される場合には、受電点１０７や再エネ装置１０３から蓄電装置１０２に電力が供給される。

電力供給管理装置１０１は、電圧変換器（１０４、１０５）及び装置の状態の監視及び計測、電圧変換器（１０４、１０５）及び装置の制御を行う。なお、需要家施設は、１つである必要はなく、複数の需要家施設から構成されるコミュニティでもよい。その場合には、需要家施設毎に各設備を保持しても良いし、コミュニティで共用の設備として保持しても良い。

図２は、電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）の構成の一例の図である。図２に示すように、本実施の形態で扱う電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）は、一つの電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）から異なる複数の電圧の電力に変換して電力負荷機器１０６に電力を供給することができる。一つまたは複数の電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）を用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器１０６に電圧を変換する。図２で示す電圧変換器はＡＣ／ＤＣ変換器１０４の一例である。

図３は、電力供給管理装置１０１のブロック図である。電力供給管理装置１０１は、受電点情報部２０１、蓄電装置情報部２０２、再エネ装置情報部２０３、電圧変換器情報部２０４、電力需要予測部２０５、電力発生予測部２０６、供給計画作成部２０７、電力源制御部２０８を有する。

受電点情報部２０１は、受電点１０７の電力小売り事業者等の電気を販売している事業者との契約情報（契約電力、電気料金単価）を管理する。蓄電装置情報部２０２は、蓄電池、ＥＶ等の蓄電装置１０２の状態を管理する。再エネ装置情報部２０３は、太陽光発電機、風力発電機等の再エネ装置１０３の設備情報を管理する。電圧変換器情報部２０４は、電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率等の情報を管理する。詳細については後述する。

ここで、変換効率とは、電圧変換器（１０４、１０５）で電圧変換される場合の変換効率をいう。本実施の形態の電圧変換器は複数の電圧に変換することができるので、一台の電圧変換器（１０４、１０５）は、変換する電圧に応じて複数の変換効率を有する。

電力需要予測部２０５は、電圧が異なる電力負荷機器１０６の将来の使用電力を予測する。電力発生予測部２０６は、太陽光発電機及び風力発電機等の再エネ装置１０３等で発生する将来の電力を予測する。

供給計画作成部２０７は、電力需要予測情報、電力発生予測情報、蓄電池及びＥＶ等の蓄電装置１０２の状態情報、電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率情報等を基に、１日等の長期間における効率の低下を抑えるような各時間の各電力供給機器の最適な電力の供給量を決定する。電力源制御部２０８は、供給計画作成部２０７が作成した供給計画を基に制御指令値を算出し各機器を制御する。

換言すれば、電力供給管理装置１０１は、電力供給機器の供給電力予測値を予測する電力発生予測部２０６と、電力負荷機器１０６の需要電力予測値を予測する電力需要予測部２０５とを備え、供給計画作成部２０７は、供給電力予測値および需要電力予測値に基づいて供給計画を作成することになる。

まず、受電点情報部２０１の詳細について説明する。受電点情報部２０１は、電力小売り事業者等の電気を販売している事業者との契約情報（契約電力、電気料金単価）を管理する。

図４は、契約情報のうち契約電力の情報の例を示す図である。契約電力の情報として、契約電力の最小値と契約電力の最大値等を管理する。図４の例では、契約電力の最小値が０ｋＷで、契約電力の最大値が２００ｋＷとなる例である。

図５は、契約情報のうち電気料金単価の例を示す図である。図５の例では、電気料金単価は時間ごとに管理され、９時から２１時までは１ｋＷｈあたり１５円、０時から８時、２２時から２４時までは１ｋｗｈあたり１０円で契約している例である。電気料金単価は契約により様々なケースが考えられ、図５のような時間単位ではなく分単位でもよく、単位は限定されない。

次に、蓄電装置情報部２０２の詳細について説明する。蓄電装置情報部２０２は、蓄電池及びＥＶ等の蓄電装置１０２の設備情報（最大充電電力、最小充電電力、最大放電電力、最小放電電力、蓄電容量、使用可能最大蓄電量、使用可能最小蓄電量、現在蓄電量）等を管理する。蓄電容量は蓄電装置１０２が蓄電できる電力の容量、使用可能最大蓄電量は、蓄電装置１０２が実際に利用できる蓄電量の最大値、使用可能最小蓄電量は、蓄電装置１０２から電力を使用する場合に、最低限残る蓄電量をいう。

図６は、蓄電池の設備情報の例を示す図である。図６の例では、蓄電池の最大充電電力が１００ｋＷｈ、最小充電電力が０ｋＷｈ、最大放電電力が１００ｋＷｈ、最小放電電力が０ｋＷｈ、蓄電容量が２００ｋＷｈ、使用可能最大蓄電量が１８０ｋＷｈ、使用可能最小蓄電量が２０ｋＷｈの例である。現在の蓄電量が蓄電容量一杯の２００ｋＷｈである場合、電力として使える容量は２０ｋＷｈ〜１８０ｋＷｈの１６０ｋＷｈとなる。

図７は、蓄電池の現在蓄電量の例を示す図である。本実施の形態では蓄電池の設備情報を図６と図７の二つに分けているが、これに限定される訳でなく、ひとつであってもよい。図７では蓄電池の現在蓄電量を管理しており、図７の例では現在蓄電量は１２０ｋＷｈである。

ＥＶの蓄電装置１０２の場合には、前述の設備情報に加えて、到着予定時刻、出発予定時刻、出発時要求蓄電量、充電器への接続状態の情報を管理する。

図８は、ＥＶの蓄電装置１０２の蓄電池の設備情報の例を示す図である。図８の例では、蓄電池の最大充電電力が６ｋＷｈ、最小充電電力が０ｋＷｈ、最大放電電力が６ｋＷｈ、最小放電電力が０ｋＷｈ、蓄電容量が３２ｋＷｈ、使用可能最大蓄電量が２８．８ｋＷｈ、使用可能最小蓄電量が１２．８ｋＷｈの例である。

図９は、ＥＶの蓄電装置１０２の蓄電池の設備情報の例を示す図である。図９の例では、ＥＶの到着予定時刻０８：３０、出発予定時刻１７：３０、ＥＶが出発するまでに蓄電しておく必要のある蓄電量である出発時要求蓄電量２４ｋＷｈを管理する例である。

図１０は、ＥＶの蓄電装置１０２の蓄電池の設備情報の例を示す図である。図１０の例では、ＥＶが充電ステーションに接続されているかどうかを表す接続状態１、現在蓄電量２０．１ｋＷｈを管理する。接続状態は接続中を１、未接続を０としているが、接続中、未接続を判断できる情報であるならば何でも良い。

次に、再エネ装置情報部２０３の詳細について説明する。再エネ装置情報部２０３は、太陽光発電機、風力発電機等の再エネ装置１０３の設備情報を管理する。太陽光発電機の設備情報としては、定格出力を管理する。また、風力発電機の設備情報としては、定格出力、定格風速、カットイン風速、カットアウト風速を管理する。

図１１は、再エネ装置情報部２０３で管理される太陽光発電機の設備情報の例を示す図である。図１１の例では、定格出力２０．０ｋＷを管理する。

図１２は、再エネ装置情報部２０３で管理される風力発電機の設備情報の例を示す図である。図１２の例では、定格出力５．０ｋＷ、定格風速１２．０ｍ／ｓ、カットイン風速３．０ｍ／ｓ、カットアウト風速１７．０ｍ／ｓを管理する。ここで、定格風速、カットイン風速、カットアウト風速の情報は、電力発生予測に用いられる情報で、風速の予測値からこれら情報を使って発生電力を予測する。予測は既知の方法があり、本実施の形態で詳細は説明しない。

次に、電圧変換器情報部２０４の詳細について説明する。電圧変換器情報部２０４は、ＡＣ／ＤＣ変換器１０４、ＤＣ／ＤＣ変換器１０５等の電圧変換器（１０４、１０５）の設備情報を管理する。本実施の形態では、図２に示すように、１台から複数の異なる電圧の電力を供給可能な電圧変換器（１０４、１０５）を対象としている。設備情報としては、電圧変換器（１０４、１０５）の最大出力電力、最小出力電力、出力電力に応じて異なる変換効率を管理する。

図１３は、電圧変換器（１０４、１０５）の出力電力に応じた変換効率の変化を示した図である。図１３で示すように電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率は出力電力によって異なり、出力電力が大きくなるほど高くなる。この本実施の形態では非線形のモデルとして定義する。

図１４は、電圧変換器情報部２０４に記憶される電圧変換器（１０４、１０５）の管理情報の例を示す図である。図１４の例では変換電圧ごとに最大出力電力、最小出力電力、変換効率（２次の項）、変換効率（１次の項）、変換効率（定数）を記憶する。変換効率は出力電力に応じて異なるので、ここでは、変換電圧ごとに変換効率を記憶する。本実施の形態では、１台から複数の異なる電圧の電力を供給可能な電圧変換器（１０４、１０５）を対象とするので、１台の電圧変換器に対して、複数の変換電圧ごとの情報が管理される。

本実施の形態では、モデル化した電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率を２次式として定義するので、変換効率は、２次の項、１次の項、定数ごとに決めているが、この限りでなく、変換効率を１次式と定義してもよいし、式ではなく、係数で定義してもよく、変換効率の定義のされ方は限定されない。

図１４の例では、変換電圧が電圧Ａの場合には、最大出力電圧が１００ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００１、変換効率（１次の項）が０．８、変換効率（定数）が０管理される。変換電圧が電圧Ｂの場合には、最大出力電圧が８０ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００２、変換効率（１次の項）が０．９、変換効率（定数）が０が管理される。

本実施の形態では変換電圧を電圧Ａと電圧Ｂに分けているがこれに限定される訳ではなく、変換電圧はいくつであってもよい。本実施の形態では、電圧Ａ、電圧Ｂは電圧６００Ｖ、電圧２００Ｖである。

次に、電力需要予測部２０５の詳細について説明する。電力需要予測部２０５は、電圧の異なる各電力負荷機器１０６の各時刻の電力消費量を予測する。なお、電力需要の予測方法については、各電力負荷機器１０６の過去の電力消費量を基に推定する。

図１５は、各電力機器の電力需要予測値の例を示す図である。具体的な予測方法については公知の予測方法のいずれかの方法を使用する。図１５の例では、時間ごとに何ｋＷの需要が予測されるかの例であるが、分ごとに予測してもよく、予測される期間の分解能は限定されない。

次に、電力発生予測部２０６の詳細について説明する。電力発生予測部２０６は、太陽光発電機及び風力発電機等の再エネ装置１０３の各時刻の発電量を予測する。なお、予測方法について、気象情報（日射量、風速）と各機器の発電量の関係を基に推定するが、具体的な予測方法については電力需要予測と同様で公知の予測方法のいずれかの方法を使用する。

図１６は、太陽光発電機による発電量の予測値を示す図である。図１６では時間ごとに何ｋＷ発電するかの予想を示した図であるが、分ごとに予測してもよく、予測される期間の分解能は限定されない。太陽光発電は日射量の多い昼間に発電量が増えるので、図１６のように昼間の発電量が多いが、これに限定されず、発電量は気象条件によって異なる。

図１７は、風力発電機による発電量の予測値を示す図である。図１７では時間ごとに何ｋＷ発電するかの予想を示した図であるが、分ごとに予測してもよく、予測される期間の分解能は限定されない。

次に、供給計画作成部２０７の詳細について説明する。供給計画作成部２０７は、受電点情報部２０１、蓄電装置情報部２０２、再エネ装置情報部２０３、電圧変換器情報部２０４、電力需要予測部２０５、電力発生予測部２０６の情報を基に電力供給機器及び電圧変換器（１０４、１０５）から電力をどの電力負荷機器１０６に、いつ、どれだけ供給するかの供給計画を作成する。このように、供給計画作成部２０７は、電力負荷機器１０６の需要電力、電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率、及び電力供給機器ごとの供給電力を基に、電力負荷機器１０６ごとに供給計画を作成することになる。

より具体的には、供給計画作成部２０７は、蓄電池等の電力供給機器の設備情報、電圧変換器（１０４、１０５）の設備情報、電力需要予測値、電力発生予測値を基に最適化問題の制約条件を設定し、目的関数として計画作成期間の電力購入コストを最小になるような供給計画を作成する。

例えば、図１８に示すように、蓄電池１台、太陽光発電機１台、ＤＣ／ＤＣ変換器１０５が２台（それぞれ蓄電池と太陽光発電機に接続）、低電圧負荷群（２００Ｖ）と高電圧負荷群（６００Ｖ）からなる設備構成、作成する供給計画は１時間単位、期間を１日（２４時間）とした場合の最適化問題の制約条件は次のようになる。供給計画の作成の単位及び期間はこれに限られない。

図１８は、需要家施設の構成の例を示す図である。図１８の例では、蓄電池１台、太陽光発電機１台、電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）が３台（それぞれ蓄電池と太陽光発電機に接続）、受電点１０７に対する電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）が1台、電力負荷機器１０６（電力負荷機器A（６００Ｖ）と電力負荷機器B（２００Ｖ））からなる。

図１８では、蓄電装置１０２に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器１０５が充電用、放電用の２台となっているがこれに限定される訳ではなく、１台で充電、放電の双方向で電力をやり取りしてもよく、台数は限定されない。

図１９は、需要家施設の構成に対しての最適化問題の変数置を示す図である。作成する供給計画は１時間単位、期間を１日（２４時間）とした場合の最適化問題の制約条件は次の式１、式２のようになる。

・・・（１）

・・・（２）

式１、式２の式は電力の需給バランス制約である。式１は電圧の低い電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）についての電力の需給バランス制約を表す。式２は電圧の高い電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）についての電力の需給バランス制約を表す。

式１のＬｏａｄ_ｌｏｗは、電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）の電力需要予測値、式２のＬｏａｄ_ｈｉｇｈは電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）の電力需要予測値を表す。式１のＲｅｃ_ｌｏｗは受電点１０７の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力、式２のＲｅｃ_ｈｉｇｈは受電点１０７の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力を表す。式１のｆ_{ｒｅｃ＿ｌｏｗ}および式２のｆ_{ｒｅｃ＿ｈｉｇｈ}はＡＣ／ＤＣ変換器１０４の変換効率のモデル式を表す。

式１のＰｖ_ｌｏｗは再エネ装置１０３（太陽光発電機）の発電量の内の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力、式２のＰｖ_ｈｉｇｈは再エネ装置１０３（太陽光発電機）の発電量の内の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力、式１のｆ_{ｐｖ＿ｌｏｗ}および式２のｆ_{ｐｖ＿ｈｉｇｈ}はＤＣ／ＤＣ変換器１０５の変換効率のモデル式を表す。ここでは、再エネ装置１０３を太陽光発電機としているが、再エネ装置１０３は風力発電機であってもよく、その両方であってもよく限定されない。

式１のＢａｔ_{ｌｏｗ＿ｃｈａｒｇｅ}および式２のＢａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}は、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力、式１のＢａｔ_{ｌｏｗ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}、式２のＢａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}は蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力、式１のｆ_{ｂａｔ＿ｌｏｗ}および式２のｆ_{ｂａｔ＿ｈｉｇｈ}はＤＣ／ＤＣ変換器１０５の変換効率のモデル式を表す。ここでは、蓄電装置１０２を蓄電池としているが、蓄電装置１０２はＥＶであってもよく、その両方であってもよく限定されない。

蓄電装置１０２がＥＶの場合には、ＥＶが充電ステーションに接続されていない場合は、充放電できないので、ＥＶの設備情報を基に、充電ステーションの接続状況を判定して、充電電力、放電電力を求める。

図１９では、蓄電装置１０２に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器１０５が充電用、放電用の２台となっているが同じ能力のＤＣ／ＤＣ変換器１０５を想定しているため、式１のｆ_{ｂａｔ＿ｌｏｗ}および式２のｆ_{ｂａｔ＿ｈｉｇｈ}は充電、放電について同じ変換効率のモデル式を使っている。しかしながら、充電用、放電用に能力の異なるＤＣ／ＤＣ変換器１０５を使う場合は、充電、放電について異なった変換効率のモデルを使用する。

蓄電装置１０２に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器１０５は、１台で充電、放電の双方向で電力をやり取りしてもよく、台数は限定されない。蓄電装置１０２が放電する場合は、電力負荷機器１０６に電力が配分され、蓄電装置１０２が充電される場合は、受電点１０７や再エネ装置１０３等の電力供給機器から電力を受け取る。

このように、供給計画作成部２０７は、電力負荷機器１０６ごとに、電力負荷機器１０６の需要電力と対応する電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率と、電力供給機器ごとの供給電力を基に供給計画を作成する。より具体的には、供給計画作成部２０７は、電力負荷機器１０６ごとの電力負荷機器１０６の需要電力が、対応する電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率の反映された電力供給機器（蓄電装置１０２、再エネ装置１０３、受電点１０７）ごとの当該電力供給機器から配分される配分電力（求める電力）の総和と等しく、かつ供給電力ごとの制約条件を満たす供給計画を作成する。

換言すれば、供給計画作成部２０７は、需要電力が変換効率の反映された電力供給機器ごとの配分電力の総和と等しく、かつ供給電力ごとの制約条件を満たす供給計画を作成することになる。また、電力供給機器は、再エネ装置１０３、受電点１０７及び蓄電装置１０２の少なくともいずれか一つひとつを含むことになる。

制約条件は電力供給機器（蓄電装置１０２、再エネ装置１０３、受電点１０７）ごとにあり、システムに接続される電力供給機器により変わる。制約条件詳細については以下に説明する。本実施の形態では、電力供給機器を、蓄電装置１０２、再エネ装置１０３、受電点１０７としているが、この組み合わせに限定される訳ではなく、受電点１０７と蓄電池の組合せ、蓄電装置１０２と再エネ装置１０３との組合せ等何でも良く制限されない。受電点１０７に接続している電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）の制約条件の式３、式４、式５について説明する。

・・・（３）

・・・（４）

・・・（５）

式３、式４、式５の式は受電点１０７に接続している電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）の関係式であり、Ｒｅｃは、受電点１０７の電力を表す。また、Ｒｅｃ_ｌｏｗＭｉｎ、Ｒｅｃ_ｈｉｇｈＭｉｎは、受電点１０７に接続される電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）の電圧ごとの最小電力である最小出力電力を表す。Ｒｅｃ_ｌｏｗＭａｘ、Ｒｅｃ_ｈｉｇｈＭａｘは、受電点１０７に接続される電圧変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器１０４）の電圧ごとの最大電力である最大出力電力を表す。

式３は電圧の低い電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）へ受電点１０７から供給される電力Ｒｅｃ_ｌｏｗ（ｔ）と電圧の高い電力負荷機器Ａへ受電点１０７から供給される電力Ｒｅｃ_ｈｉｇｈ（ｔ）の合計が、受電点１０７の電力Ｒｅｃ（ｔ）となることを示している。ｔは時間を示し、Ｒｅｃ（ｔ）は電力が時間ごとに変換する関数であることを示している。

・・・（６）

上記の式は受電点１０７の上下限制約であり、Ｒｅｃ_ｍｉｎは下限値（契約電力（最小値））、Ｒｅｃ_ｍａｘは上限値（契約電力（最大値））を表す。電力供給機器が受電点１０７である場合には、供給計画作成部２０７の制約条件は、受電点１０７から配分される電力が契約電力を超えず、かつ電力購入コストが小さくなる条件となる。電力購入コストが小さくなる条件の詳細は後述する。次に、太陽光発電機に接続している電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の制約条件の式７、式８、式９について説明する。

・・・（７）

・・・（８）

・・・（９）

上記の式は再エネ装置１０３（太陽光発電機）に接続している電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の関係式であり、Ｐｖは、再エネ装置１０３（太陽光発電機）の発電電力を表す。Ｐｖ_ｌｏｗＭｉｎ、Ｐｖ_ｈｉｇｈＭｉｎは、再エネ装置１０３に接続される電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の電圧毎の最小電力である最小出力電力を表す。Ｐｖ_ｌｏｗＭａｘ、Ｐｖ_ｈｉｇｈＭａｘは、再エネ装置１０３に接続される電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の電圧毎の最大電力であるである最大出力電力を表す。

電力供給機器が再エネ装置１０３である場合には、供給計画作成部２０７の制約条件は、再エネ装置１０３から電力負荷機器１０６ごとに配分される電力の和が再エネ装置１０３の発電予測量であり、かつ電力負荷機器１０６ごとに配分される電力のそれぞれが定格出力内に収まる条件となる。

式７は電圧の低い電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）へ再エネ装置１０３（太陽光発電機）から供給される電力Ｐｖ_ｌｏｗ（ｔ）と電圧の高い電力機器Ａへ再エネ装置１０３（太陽光発電機）から供給される電力Ｐｖ_ｈｉｇｈ（ｔ）の合計が、再エネ装置１０３（太陽光発電機）の発電電力Ｐｖ（ｔ）となることを示している。ｔは時間を示し、Ｐｖ（ｔ）は電力が時間ごとに変換する関数であることを示している。ここでは、再エネ装置１０３を太陽光発電機として説明しているが、風力発電機であっても同様の制約条件となる。

次に、蓄電池に接続している電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の制約条件の式１０〜１５について説明する。電力供給機器が蓄電装置１０２である場合には、供給計画作成部２０７の制約条件は、蓄電装置１０２から電力負荷機器１０６ごとに配分される電力の和が蓄電装置１０２の放電電力であり、蓄電装置１０２以外の電力供給機器から供給される電力負荷機器１０６に対応する電圧の充電電力の和が蓄電装置１０２に充電される充電電力であり、充電電力が電力負荷機器１０６ごとの最小電力から最大電力以内であり、放電電力が電力負荷機器１０６ごとの最小電力から最大電力以内であり、蓄電装置１０２は同時に充電と放電を行えない条件となる。

・・・（１０）

・・・（１１）

・・・（１２）

・・・（１３）

・・・（１４）

・・・（１５）

式１０〜１５の式は蓄電装置１０２（蓄電池）に接続している電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の関係式であり、Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}は、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力、Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}は、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力を表す。

Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｃｈａｒｇｅ}Ｍｉｎ、Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｃｈａｒｇｅ}Ｍｉｎ、Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｄｉｃｈａｒｇｅ}Ｍｉｎ、Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｃｈａｒｇｅ}Ｍｉｎは、蓄電装置１０２（蓄電池）に接続される電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の変換電圧ごとの充放電の最小電力である最小出力電力を表す。

Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｃｈａｒｇｅ}Ｍａｘ、Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｃｈａｒｇｅ}Ｍａｘ、Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｄｉｃｈａｒｇｅ}Ｍａｘ、Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｃｈａｒｇｅ}Ｍａｘは、蓄電装置１０２（蓄電池）に接続される電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器１０５）の変換電圧ごとの充放電の最大電力であるである最大出力電力を表す。

式１０は、電圧の低い電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）へ蓄電装置１０２（蓄電池）から供給される放電電力Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}（ｔ）と電圧の高い電力機器Ａへ蓄電装置１０２（蓄電池）から供給される放電電力Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}（ｔ）の合計が、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}（ｔ）となることを示している。

式１１は、蓄電装置１０２（蓄電池）以外の電力供給機器から供給される電圧Ｂの充電電力Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｃｈａｒｇｅ}（ｔ）と電圧Ａの充電電力Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｃｈａｒｇｅ}（ｔ）の合計が、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}（ｔ）となることを示している。ｔは時間を示し、Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}（ｔ）、Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}（ｔ）は電力が時間ごとに変換する関数であることを示している。ここで充電電力とは蓄電装置１０２（蓄電池）に充電される電力のことをいう。

・・・（１６）

・・・（１７）

式１６、式１７の式は蓄電装置１０２（蓄電池）の制御制約であり、同時刻において蓄電装置１０２（蓄電池）からは充電か放電しか行えないようにする制約を表している。

・・・（１８）

・・・（１９）

・・・（２０）

式１８〜２０の式は蓄電装置１０２（蓄電池）の充電、放電の上下限制約であり、Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}Ｍｉｎは充電電力の下限値である最小充電電力、Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}Ｍａｘは充電電力の上限値である最大充電電力、Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}Ｍｉｎは放電電力の下限値である最小放電電力、Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}Ｍａｘは放電電力の上限値である最大放電電力を表す。

式１８は、蓄電容量のＢａｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}は充電電力に変換効率ｆ_{ｃｈａｒｇｅ}を掛けたものから、放電電力に変換効率ｆ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}を掛けたものを引いたものを、既に充電されている容量に足し合わせたものであることを示す式である。

また、蓄電装置１０２には電力を出力できる容量に限りがあるので、放電の際の制約条件として、蓄電装置１０２の配分可能な電力以上の電力を配分できないような条件を設けてもよい。現在蓄電量が１２０ｋＷｈ、蓄電容量が２００ｋＷｈ、使用可能最大蓄電量が１８０ｋＷｈ、使用可能最小蓄電量が２０ｋＷｈの場合、配分可能な電力は現在蓄電量１２０ｋＷｈから使用可能最小蓄電量２０ｋＷｈを引いた１００ｋＷｈとなる。

現在蓄電量が１９０ｋＷｈのように、使用可能最大蓄電量が１８０ｋＷｈをこえている場合は、配分可能な電力は、使用可能最大蓄電量が１８０ｋＷｈから使用可能最小蓄電量２０ｋＷｈを引いた１６０ｋＷｈとなる。

更に、充電の際の制約条件として、蓄電装置１０２の蓄電容量以上の電力を蓄電装置１０２に配分できないような条件を設けてもよい。

ここでは蓄電装置１０２が蓄電池の場合を説明しているが、ＥＶの場合には、ＥＶが充電ステーションに接続されていない場合には、充電、放電ともに行うことができない。それ故、ＥＶの設備情報の到着予定時刻と出発予定時刻の情報から、ＥＶの充電ステーションの接続を予測して、接続されていない時刻の充電電力、放電電力は０とする。またＥＶの出発予定時刻での蓄電力が時要求蓄電力を下回らないように、制約条件を設ける。受電点１０７の最適化問題の目的関数は次のようになる。

・・・（２１）

式２１の式は受電点電力に電気料金単価（ｕｎｉｔ）をかけた電力購入コストを表す。以上述べた式１〜２１の最適化問題を最適化ソルバーを用いて解くことで供給計画作成部２０７は、各電力供給機器の供給計画を作成する。なお、最適化問題では、電力購入コストが最小になるように各設備の供給計画（各電力負荷機器１０６に配分する蓄電装置１０２の放電電力、受電点１０７の電力、再エネ装置１０３の電力、各電力負荷機器１０６から配分される蓄電装置１０２への充電電力等）を作成する。供給計画は、電圧変換器（１０４、１０５）を通じて、どの電力供給機器からどの電力負荷機器１０６にどれぐらいの電力を供給するかの計画をいう。

次に、電力源制御部２０８について説明する。電力源制御部２０８は、供給計画作成部２０７が作成した各電力供給機器の供給計画を制御指令値として各機器を制御する。このように、電力源制御部２０８は、供給計画に基づいて電力供給機器から電力負荷機器１０６に電力を割り振る制御指令値を出すことになる。

図２０は、電力供給管理装置１０１の処理のフローチャートである。電力供給管理装置１０１の処理について図２０のフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ１０１のデータ取得ステップでは、供給計画作成部２０７は、受電点情報部２０１で管理している契約情報（契約電力、電気料金単価）を取得する。供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２が蓄電池である場合には、蓄電装置情報部２０２で管理している蓄電池の最大充電電力、最小充電電力、最大放電電力、最小放電電力、蓄電容量、現在蓄電量、使用可能最大蓄電量、使用可能最小蓄電量の情報を取得する。

供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２がＥＶである場合には、ＥＶの最大充電電力、最小充電電力、最大放電電力、最小放電電力、蓄電容量、現在蓄電量、使用可能最大蓄電量、使用可能最小蓄電量、利用計画（到着予定時刻、出発予定時刻、出発時要求蓄電量）、接続状態の情報を取得する。

供給計画作成部２０７は、再エネ装置１０３が太陽光発電機である場合には、再エネ装置情報部２０３で管理している太陽光発電機の定格出力を取得し、風力発電機である場合には、風力発電機の定格出力、定格風速、カットイン風速、カットアウト風速を取得する。

供給計画作成部２０７は、電圧変換器情報部２０４で管理しているＡＣ／ＤＣ変換器１０４、ＤＣ／ＤＣ変換器１０５の設備情報を取得する。以下、ステップＳ１０１における供給計画作成部２０７のデータ取得について、図２１から図２８に具体例を示しながら説明する。

図２１は、フローチャートを説明するための受電点１０７の契約電力の情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、受電点情報部２０１から契約電力の最小値０ｋＷ、契約電力の最大値２００ｋＷの情報を取得する。

図２２は、フローチャートを説明するための受電点１０７の電気料金単価を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、受電点情報部２０１から時間ごとの電気料金単価を取得する。

図２３は、フローチャートを説明するための蓄電装置１０２（蓄電池）の設備情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、蓄電装置情報部２０２から最大充電電力１００ｋＷ、最小充電電力０ｋＷ、最大放電電力１００ｋＷ、最小放電電力０ｋＷ、蓄電容量２００ｋＷｈ、効率０．９、使用可能最大蓄電量１８０ｋＷｈ、使用可能最小蓄電量２０ｋＷｈを取得する。

図２４は、フローチャートを説明するための蓄電装置１０２（蓄電池）の設備情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、蓄電装置情報部２０２から、現在蓄電量１２０ｋＷｈを取得する。

図２５は、フローチャートを説明するための再エネ装置１０３（太陽光発電機）の設備情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、再エネ装置情報部２０３から、太陽光発電機の定格出力２０．０ｋＷｈを取得する。

図２６は、フローチャートを説明するための受電点１０７に接続するＡＣ／ＤＣ変換器１０４の設備情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、変換電圧が６００Ｖの場合には、電圧変換器情報部２０４から、最大出力電圧が２００ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００１、変換効率（１次の項）が０．８、変換効率（定数）が０を取得する。

供給計画作成部２０７は、変換電圧が２００Ｖの場合には、電圧変換器情報部２０４から、最大出力電圧が２００ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００２、変換効率（１次の項）が０．９、変換効率（定数）が０を取得する。

図２７は、フローチャートを説明するための蓄電装置１０２（蓄電池）に接続するＤＣ／ＤＣ変換器１０５の設備情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、変換電圧が６００Ｖの場合には、電圧変換器情報部２０４から、最大出力電圧が１００ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００１、変換効率（１次の項）が０．８、変換効率（定数）が０を取得する。

供給計画作成部２０７は、変換電圧が２００Ｖの場合には、電圧変換器情報部２０４から、最大出力電圧が１００ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００２、変換効率（１次の項）が０．９、変換効率（定数）が０を取得する。

図２８は、フローチャートを説明するための再エネ装置１０３（太陽光発電機）に接続するＤＣ／ＤＣ変換器１０５の設備情報を表す図である。ステップＳ１０１では供給計画作成部２０７は、変換電圧が６００Ｖの場合には、電圧変換器情報部２０４から、最大出力電圧が２０ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００１、変換効率（１次の項）が０．８、変換効率（定数）が０を取得する。

供給計画作成部２０７は、変換電圧が２００Ｖの場合には、電圧変換器情報部２０４から、最大出力電圧が２０ｋＷ、最小出力電圧が０ｋＷ、変換効率（２次の項）が０．００２、変換効率（１次の項）が０．９、変換効率（定数）が０を取得する。以下、ステップＳ１０２における電力需要予測部２０５及び電力発生予測部２０６の予測値算出について、図２９から図３１に具体例を示しながら説明する。

次に、ステップＳ１０２の予測値算出ステップでは、電力需要予測部２０５は、電圧の異なる各電力負荷機器１０６の各時刻の電力消費量の予測値である需要電力予測値を予測し、は、太陽光発電機及び風力発電機等の再エネ装置１０３の各時刻の発電量の予測値である発電予測量を予測する。

図２９は、フローチャートを説明するための電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）の需要電力予測値を示す図である。ステップＳ１０２では電力需要予測部２０５は、電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）の需要電力予測値を予測する。需要電力の予測は、過去の実績データから予測する等、既知の方法で予測する。

図３０は、フローチャートを説明するための電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）の需要電力予測値を示す図である。ステップＳ１０２では電力需要予測部２０５は、電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）の需要電力予測値を予測する。需要電力の予測は、過去の実績データから予測する等、既知の方法で予測する。

図３１は、フローチャートを説明するための再エネ装置１０３（太陽光発電機）の供給電力予測値を示す図である。ステップＳ１０２では電力発生予測部２０６は、太陽光発電機の供給電力を予測する。供給電力の予測は、気象情報等の観測データから予想する等、既知の方法で予測する。風力発電機については図示しないが、風力発電機の場合も、気象情報等の観測データから予測する等、既知の方法で予測する。定格風力、カットイン風速、カットアウト風速等の情報を使って予測する。

次に、ステップＳ１０３の制約条件作成ステップでは、供給計画作成部２０７は、ステップＳ１０１で取得した情報、ステップＳ１０２で算出した予測値を基に、需給バランス制約、最適化問題における各設備の制約条件（電圧変換器（１０４、１０５）の関係式、上下限制約、状態変化、動作制約等）を作成する。例えば、前述の供給計画作成部２０７で定義した最適化問題の制約条件に対して、各条件に値を設定した場合には、現在時刻（＝計画作成時刻）が１２時（ｔ＝０）の時点の需給バランス制約、制約条件は次のようになる。

まず、電力の需給バランス制約であり、需給バランス制約では、電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）の需要電力予測値（Ｌｏａｄ_ｌｏｗ）と電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）の需要電力予測値（Ｌｏａｄ_ｈｉｇｈ）それぞれについて、電力供給機器ごとに、電圧変換器（１０４、１０５）の変換電圧により変換効率を設定する。それ以外については最適化計算によって算出される決定変数となる。

・・・（２２）

・・・（２３）

次は、受電点１０７に接続しているＡＣ／ＤＣ変換器１０４の関係式であり、図２６の値が以下のように設定され、受電点１０７の電力（Ｒｅｃ）、受電点１０７の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｒｅｃ_ｌｏｗ）、受電点１０７の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｒｅｃ_ｈｉｇｈ）は最適化計算によって算出される決定変数となる。

・・・（２４）

・・・（２５）

・・・（２６）

・・・（２７）

次は、太陽光発電機に接続しているＤＣ／ＤＣ変換器１０５の関係式であり、図２８および図３１の値が以下のように設定され、太陽光発電機の発電量の内の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｐｖ_ｌｏｗ）、太陽光発電機の発電量の内の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｐｖ_ｈｉｇｈ）は最適化計算によって算出される決定変数となる。

・・・（２８）

・・・（２９）

・・・（３０）

次は、蓄電装置１０２（蓄電池）に接続しているＤＣ／ＤＣ変換器１０５の関係式であり、図２７の値が以下のように設定され、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力の内の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｃｈａｒｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力の内の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力の内の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｃｈａｒｇｅ}）_、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力の内の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}）は最適化計算によって算出される決定変数となる。

・・・（３１）

・・・（３２）

・・・（３３）

・・・（３４）

・・・（３５）

・・・（３６）

次は、蓄電装置１０２（蓄電池）の制御制約であり、すべて最適化計算によって算出される決定変数となる。

・・・（３７）

・・・（３８）

次は、蓄電装置１０２（蓄電池）の状態変化および動作制約であり、図２３の値が以下のように設定され、蓄電装置１０２（蓄電池）の蓄電量（Ｂａｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力（Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力（Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}）は最適化計算によって算出される決定変数となる。

・・・（３９）

・・・（４０）

・・・（４１）

・・・（４２）

次に、ステップＳ１０４の目的関数作成ステップでは、供給計画作成部２０７は、最適化問題における目的関数を作成する。なお、前述の供給計画作成部２０７で定義した最適化問題の目的関数に対して、図５の各時刻の電気料金単価の値がｕｎｉｔに設定される。

次に、ステップＳ１０５の最適化計算ステップでは、供給計画作成部２０７は、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４で作成した最適化問題を最適化ソルバーを用いて解き、決定変数である受電点１０７の電力（Ｒｅｃ）、受電点１０７の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｒｅｃ_ｌｏｗ）、受電点１０７の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｒｅｃ_ｈｉｇｈ）を算出する。

また、供給計画作成部２０７は、再エネ装置１０３（太陽光発電機）の発電量の内の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｐｖ_ｌｏｗ）、再エネ装置１０３（太陽光発電機）の発電量の内の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｐｖ_ｈｉｇｈ）を算出する。

供給計画作成部２０７は、電力供給機器から蓄電装置１０２（蓄電池）へ供給される電圧２００Vの充電電力（Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｃｈａｒｇｅ}）_、電力供給機器から蓄電装置１０２（蓄電池）へ供給される電圧６００Vの充電電力（Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｃｈａｒｇｅ}）、を算出する。

ここで、充電電力が電圧２００Vとなる理由は、電圧変換器（１０４、１０５）が電力負荷機器B（２００V）に対応する電圧２００Vで電圧変換する為である。また、充電電力が電圧４００Vとなる理由は、電圧変換器（１０４、１０５）が電力負荷機器A（６００V）に対応する電圧６００Vで電圧変換する為である。

供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力の内の電力負荷機器Ａ（２００Ｖ）に供給する電力（Ｂａｔ_{ｌｏｗ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力の内の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給する電力（Ｂａｔ_{ｈｉｇｈ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}）を算出する。

供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２（蓄電池）の蓄電量（Ｂａｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の充電電力（Ｂａｔ_{ｃｈａｒｇｅ}）、蓄電装置１０２（蓄電池）の放電電力（Ｂａｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}）の各時刻の値を算出する。

次に、ステップＳ１０６の供給計画設定ステップでは、供給計画作成部２０７は、ステップＳ１０５で算出した結果を基に各設備の供給計画を作成する。

図３２は、作成された受電点１０７の供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、受電点１０７の供給計画を作成する。受電点１０７の供給計画とは、時間あたりに受電点１０７から電力負荷機器１０６への供給、蓄電装置１０２への充電とを合わせてどれだけの電力を融通すれば良いかの計画である。

図３３は、作成された受電点１０７の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、受電点１０７の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画を作成する。受電点１０７の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画とは、時間あたりに受電点１０７からどれだけの電力をＡＣ／ＤＣ変換器１０４で６００Ｖに変換して電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給するかの計画である。

図３４は、作成された受電点１０７の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、受電点１０７の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画を作成する。受電点１０７の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画とは、時間あたりに受電点１０７からどれだけの電力をＡＣ／ＤＣ変換器１０４で２００Ｖに変換して電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給するかの計画である。

図３５は、作成された蓄電装置１０２（蓄電池）の供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２（蓄電池）が電力負荷機器１０６へ時間当たりにどれだけの電力を供給するのか、時間あたりに蓄電装置１０２（蓄電池）にどれだけの電力を充電するのかを合わせた充放電の電力の計画である。

図３６は、作成された蓄電装置１０２（蓄電池）の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２（蓄電池）の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画を作成する。蓄電装置１０２（蓄電池）の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画とは、時間あたりに蓄電装置１０２（蓄電池）からどれだけの電力をＤＣ／ＤＣ変換器１０５で６００Ｖに変換して電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給するかの計画である。

図３７は、作成された蓄電装置１０２（蓄電池）の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、蓄電装置１０２（蓄電池）の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画を作成する。蓄電装置１０２（蓄電池）の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画とは、時間あたりに蓄電装置１０２（蓄電池）からどれだけの電力をＤＣ／ＤＣ変換器１０５で２００Ｖに変換して電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給するかの計画である。

図３８は、作成された再エネ装置１０３（太陽光発電機）の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、再エネ装置１０３（太陽光発電機）の電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画作成する。電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に対する供給計画とは、時間あたりに再エネ装置１０３（太陽光発電機）からどれだけの電力をＤＣ／ＤＣ変換器１０５で６００Ｖに変換して電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）に供給するかの計画である。

図３９は、作成された再エネ装置１０３（太陽光発電機）の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画の例を示す図である。ステップＳ１０６では、供給計画作成部２０７は、再エネ装置１０３（太陽光発電機）の電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画を作成する。ＰＶの電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する供給計画とは、時間あたりに再エネ装置１０３（太陽光発電機）からどれだけの電力をＤＣ／ＤＣ変換器１０５で２００Ｖに変換して電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に供給するかの計画である。

図示していないが、供給計画作成部２０７は、電力供給機器として風力発電機等、他の機器が接続されている場合には、それぞれの機器に対する電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）、電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）に対する電力の供給計画を作成する。本実施の形態では、電力供給機器として、受電点１０７、蓄電池、太陽光発電機を設定しているが、これに限定される訳ではなく、受電点１０７と蓄電池の組みあわせであってもよく、電力供給機器のパターンは様々なものが考えられる。蓄電装置１０２はＥＶであってもよいし、再エネ装置１０３は風力発電機であってもよい。

また、本実施の形態では、電力負荷機器１０６を電力負荷機器Ａ（６００Ｖ）、電力負荷機器Ｂ（２００Ｖ）としているが、電力負荷機器１０６の台数及びボルト数は限定されない。

次に、ステップＳ１０７の電力源制御ステップでは、電力源制御部２０８は、ステップＳ１０６で設定された各設備の供給計画を基に制御指令値を出し、蓄電装置１０２、再エネ装置１０３、電力負荷機器１０６等の各機器を制御する。

次に、ステップＳ１０８の供給計画更新ステップでは、供給計画作成部２０７は、供給計画の更新のタイミングかどうかを判定する。供給計画の更新のタイミングと判断されるとステップＳ１０３に戻り、再度供給計画を作成し更新する。更新のタイミングの判断は、あらかじめ決められた期日及び期間を基に判断するような既存の方法が考えられる。供給計画の更新のタイミングではないと判断されると、ステップＳ１０９に進む。

次に、ステップＳ１０９の予測値更新ステップでは、電力発生予測部２０６は、需要電力予測値及び供給電力予測値等の予測値が更新するタイミングにあるかどうかを判定する。更新にタイミングありと判定された場合には、ステップＳ１０２にもどり、再度予測値を算出して予測値を更新する。予測値の更新のタイミングの判断は、あらかじめ決められた期日及び期間を基に判断するような既存の方法が考えられる。予測値更新のタイミングではないと判断されると、ステップＳ１１０に進む。

次に、ステップＳ１１０のシステム終了ステップでは、供給計画作成部２０７は、処理を終了するかどうかを判定する。終了するかどうかの判定はユーザからの入力を受付終了と判定してもよいし、あらかじめ決められた期日及び期間を基に判定してもよく、既存の方法が考えられる。

図４０は電力供給管理装置１０１の構成を示すハードウェア構成図である。電力供給管理装置１０１は入力インタフェース３０１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０２、記憶装置３０３、出力インタフェース３０４とからなる。インタフェースは以降ＩＦと表記する。

受電点情報部２０１、蓄電装置情報部２０２、再エネ装置情報部２０３、電圧変換器情報部２０４等に記憶される情報は入力ＩＦ３０１を通じて取得される。取得されたデータは記憶装置３０３に記憶され、電力需要予測部２０５、電力発生予測部２０６、供給計画作成部２０７等の機能は、ＣＰＵ３０２がプログラムを実行することによって実現される。

需要電力予測値及び供給電力予測値は入力ＩＦ３０１を通じて外部より取得してもよい。作成された供給計画は、電力源制御部２０８で供給計画を基に制御指令値を算出し出力ＩＦ３０４から出力される。供給計画自身を出力ＩＦ３０４から出力して、外部の装置で制御指令値を出すようにしてもよい。

なお、ＩＦはケーブル用ポート等の有線ポート、ＵＳＢポート、直接接続のポート、無線ネットワークのポートである。記憶装置３０３はＨＤＤ及びＳＳＤ、フラッシュメモリ等の記憶媒体である。

上記のような電力供給管理装置１０１によって、電圧が異なる電力負荷機器１０６に対して電力量に応じて異なる電圧変換器（１０４、１０５）の変換効率を考慮し、複数の電力源を最適に制御して電力を供給することで電力使用の効率化を達成することができる。

以上のように、一台の電圧変換器（１０４、１０５）で複数の電圧に変換する電圧変換器（１０４、１０５）を一つまたは複数用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器１０６に電圧を変換する変換効率を記憶する電圧変換器情報部２０４と、電力負荷機器１０６ごとに需要電力と変換効率と電力供給機器ごとの供給電力とを基に供給計画を作成する供給計画作成部２０７と、供給計画に基づいて電力供給機器から電力負荷機器に電力を割り振る制御指令値を出す電力源制御部２０８とを備える電力供給管理装置１０１なので、効率よく電力を供給することができる。

１０１ 電力供給管理装置、１０２ 蓄電装置、１０３ 再エネ装置、１０４ ＡＣ／ＤＣ変換器、１０５ ＤＣ／ＤＣ変換器、１０６ 電力負荷機器、１０７ 受電点、２０１ 受電点情報部、２０２ 蓄電装置情報部、２０３ 再エネ装置情報部、２０４ 電圧変換器情報部、２０５ 電力需要予測部、２０６ 電力発生予測部、２０７ 供給計画作成部、２０８ 電力源制御部。

Claims (9)

1. 一台で複数の電圧に変換する電圧変換器を一つまたは複数用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器に電圧を変換する変換効率を記憶する電圧変換器情報部と、
   前記電力負荷機器ごとに需要電力と前記変換効率と前記電力供給機器ごとの供給電力とを基に供給計画を作成する供給計画作成部と、
   前記供給計画に基づいて複数の前記電力供給機器から複数の前記電力負荷機器に電力を割り振る制御指令値を出す電力源制御部と、
   を備える電力供給管理装置。
2. 前記供給計画作成部は、前記需要電力が前記変換効率の反映された前記電力供給機器ごとの配分電力の総和と等しく、かつ、前記供給電力ごとの制約条件を満たす前記供給計画を作成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給管理装置。
3. 前記制約条件は、前記供給電力は前記電力負荷機器ごとの前記配分電力の和が当該電力負荷機器から電力負荷機器全体に配分される電力となる条件である
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力供給管理装置。
4. 前記電力供給機器の供給電力予測値を予測する電力発生予測部と、
   前記電力負荷機器の需要電力予測値を予測する電力需要予測部とを備え、
   前記供給計画作成部は、前記供給電力予測値および前記需要電力予測値に基づいて前記供給計画を作成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力供給管理装置。
5. 前記電力供給機器は、再生可能エネルギー装置、受電点及び蓄電装置の少なくともいずれか一つを含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力供給管理装置。
6. 前記電力供給機器が前記受電点である場合には、前記供給計画作成部の前記制約条件は、前記受電点から配分される電力が契約電力を超えず、かつ電力購入コストが小さくなる条件である
   ことを特徴とする請求項２に従属する請求項５に記載の電力供給管理装置。
7. 前記電力供給機器が前記再生可能エネルギー装置である場合には、前記供給計画作成部の前記制約条件は、前記再生可能エネルギー装置から前記電力負荷機器ごとに配分される電力の和が前記再生可能エネルギー装置の発電予測量であり、かつ前記電力負荷機器ごとに配分される電力のそれぞれが定格出力内に収まる条件である
   ことを特徴とする請求項６または請求項２に従属する請求項５に記載の電力供給管理装置。
8. 一台で複数の電圧に変換する電圧変換器を一つまたは複数用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器に電圧を変換する変換効率を記憶する電圧変換器情報部と、
   前記電力負荷機器ごとに需要電力が前記変換効率の反映された前記電力供給機器ごとの配分電力の総和と等しく、かつ、供給電力ごとの制約条件を満たす供給計画を作成する供給計画作成部と、
   前記供給計画に基づいて前記電力供給機器から前記電力負荷機器に電力を割り振る制御指令値を出す電力源制御部とを備え、
   前記電力供給機器が蓄電装置である場合には、前記供給計画作成部の前記制約条件は、前記蓄電装置から前記電力負荷機器ごとに配分される電力の和が前記蓄電装置の放電電力であり、前記蓄電装置以外の前記電力供給機器から供給される前記電力負荷機器に対応する電圧の充電電力の和が前記蓄電装置に充電される充電電力であり、前記充電電力が前記電力負荷機器ごとの最小電力から最大電力以内であり、前記放電電力が前記電力負荷機器ごとの最小電力から最大電力以内であり、前記蓄電装置は同時に充電と放電を行えない条件である
   ことを特徴とする電力供給管理装置。
9. 一台で複数の電圧に変換する電圧変換器を一つまたは複数用いて複数の電力供給機器から複数の電力負荷機器に電圧を変換する変換効率を記憶するステップと、
   前記電力負荷機器ごとに需要電力と前記変換効率と前記電力供給機器ごとの供給電力とを基に供給計画を作成するステップと、
   前記供給計画に基づいて複数の前記電力供給機器から複数の前記電力負荷機器に電力を割り振る制御指令値を出すステップと、
   を備える電力供給管理方法。

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