JP6903868B2 - 電源情報推定装置、電源情報推定方法および電源情報推定プログラム - Google Patents
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Description
に関する。
このように、負荷に電力を供給する電源として、電力会社の電源の代わりに、他の需要家の蓄電装置や発電装置を電源として用いることが考えられる。
そのため、上記のように電源を変更する場合、電源の給電条件に合わせた負荷側の制御が望まれるが、どのような電源から負荷に対して電力が供給されているか推定できないため、特許文献1に示すように負荷側の制御を行うことができなかった。
これにより、需要家の負荷に給電する電源に関する情報を推定することができる。電源に関する情報とは、例えば、電源の種類、または状態などを含む。
このように電源を推定できることにより、例えば電源ごとの定格電力などに合わせて負荷装置を制御することも可能となる。
また、過渡応答に関する情報を利用することにより、簡易に電源に関する情報を推定することができる。
このように、無負荷状態から負荷投入時における過渡応答、負荷投入状態から負荷遮断時の過渡応答を検出することにより、電源に関する情報を推定することができる。
このように、外部電源の起動時の状態変化の過渡応答、外部電源の停電時の状態変化の過渡応答、またはその双方を検出することにより、電源に関する情報を推定することができる。
このように、データベースを予め用意しておくことにより、過渡応答に関する情報から電源に関する情報を推定することができる。
このように、過渡応答における周波数、電圧、若しくは電流の変動幅、または過渡応答の時間などの過渡応答に関する情報によって、電源の種類を推定することができる。
このように、電源の種類として発電装置、蓄電池、または系統連系された外部電源の区別をすることができる。なお、さらに、電源の種類は、発電装置および蓄電装置の型式等の情報を含んでいてもよく、定格電圧等の情報をより細かく取得することができる。
これにより、過渡応答が存在するかしないかを判定することができる。
これにより、負荷に給電する電源に関する情報を推定することができる。
ここで、以下の説明において登場する需要家A20は、発電装置(ソーラーパネル21)と蓄電池(蓄電装置23)とを所有しており、電力が不足すると外部から電力を買い、余剰電力が生じると外部へと電力を売ることができる。
これら需要家A20、B30、C40は、需要家群60に含まれている。
需要家とは、電力会社100と契約を結んでおり、電力会社100の電源110から系統50(図1参照)を介して供給される電力を使用する個人、法人、団体等であって、例えば、一般家庭(戸建て、マンション)、企業(事業所、工場、設備等)、地方自治体、国の機関等が含まれる。
そして、以下の実施の形態において、スマートメータ28、38、48(図1参照)とは、各需要家にそれぞれ設置され、発電量、蓄電量、電力消費量を計測し、通信機能を用いて、計測結果を電力会社等へ送信する計測機器を意味している。スマートメータ28、38、48を設置したことにより、電力会社は、需要家A20、B30、C40におけるリアルタイムの電力状況を正確に把握できるとともに、所定期間ごとに実施される検針業務を自動化することができる。
さらに、以下の実施の形態において、EMS(Energy Management System)26、36、46(図1)は、各需要家にそれぞれ設置されており、各需要家における消費電力量を削減するために設けられたシステムを意味している。そして、EMS26、36、46には、各々の需要家A20、B30、C40の外部から負荷24、34、44に供給される電力の電源の情報を推定する電源情報推定装置29、39、49が設けられている。
<構成>
本発明にかかる実施の形態に係る電源情報推定装置29、39、49は、需要家の外部から需要家の使用する負荷に給電する電源に関する情報を推定する装置である。
例えば、電力会社100からの系統50を介した給電が停止した場合に、需要家群60内において系統50を介して電力を融通すると、電力会社の電源(系統連系された外部電源の一例)から他の需要家の蓄電池または発電装置に電源が変更されることになる。このような場合において、電源情報推定装置29、39、49は、いずれの電源から電力が供給されているかを推定する。これにより、電力を供給する電源にあわせて、負荷を制御することができる。
なお、図1に示す各構成をつなぐ実線は、データ等の情報の流れを示しており、一点鎖線は電気の流れを示している。
また、本実施形態の電源情報推定装置29、39、49の構成については、後段において詳述する。
本実施の形態の電源情報推定装置29、39、49は、各々の需要家A20、B30、C40のEMS26、36、46に設けられている。
ソーラーパネル(発電装置)21は、太陽光の光エネルギーを用いた光起電力効果を利用して電気を発生させる装置であって、需要家A20の屋根等に設置されている。そして、ソーラーパネル21における発電量は、天気予報の日照時間に関する情報に基づいて予測することができる。
発電電力用電力センサ22aは、図1に示すように、太陽光発電用電力変換装置22に接続されており、ソーラーパネル21において発電した電力量を測定する。そして、発電電力用電力センサ22aは、EMS26に対して測定結果(発電量)を送信する。
負荷24は、上述したように、一般家庭におけるエアコンや冷蔵庫等の家電製品、工場等における設備、空調装置等の電力消費体であって、電力会社100の電源110から供給される電力、ソーラーパネル21によって発生した電力、蓄電装置23において蓄えられた電力を消費する。
分電盤25は、図1に示すように、発電電力用電力センサ22a、蓄電電力用電力センサ23a、負荷用電力センサ24a、およびスマートメータ28と接続されている。そして、分電盤25は、ソーラーパネル21において発電した電力、蓄電装置23に蓄えられた電力、または系統50から買った電力を負荷24に対して供給する。
EMS(Energy Management System)26は、上述したように、需要家A20における消費電力量を削減するために設けられたエネルギー管理システムであって、図1に示すように、発電電力用電力センサ22a、蓄電電力用電力センサ23aおよび負荷用電力センサ24aと接続されている。また、EMS26は、各センサ22a,23a,24aから受信した検出結果を用いて、ソーラーパネル21による発電電力、蓄電装置23における蓄電量を効率よく負荷24に対して供給する。これにより、系統50から供給される電力の消費量を抑制して、需要家A20における電力コストを効果的に削減することができる。
スマートメータ28は、上述したように、需要家A20が所有するソーラーパネル21の発電量、蓄電装置23の蓄電量、および負荷24の消費電力量を計測する。そして、スマートメータ28は、図1に示すように、分電盤25を介して各センサ22a,23a,24aと接続されている。さらに、スマートメータ28は、通信機能を有しており、電力会社に対して、需要家A20における発電量、蓄電量、消費電力量に関する情報を送信する。
需要家B30は、図1に示すように、ソーラーパネル(発電装置)31、太陽光発電用電力変換装置(PCS)32、発電電力用電力センサ32a、蓄電装置(蓄電池)33、蓄電電力用電力センサ33a、負荷34、負荷用電力センサ34a、分電盤35、EMS(Energy Management System)36、およびスマートメータ38を備えている。
また、需要家C40は、図1に示すように、ソーラーパネル(発電装置)41、太陽光発電用電力変換装置(PCS)42、発電電力用電力センサ42a、蓄電装置(蓄電池)43、蓄電電力用電力センサ43a、負荷44、負荷用電力センサ44a、分電盤45、EMS(Energy Management System)46、およびスマートメータ48を備えている。
上述したように電源情報推定装置29、39、49は、需要家の外部から需要家の使用する負荷に給電する電源に関する情報を推定する装置である。電源情報推定装置29、39、49は、各需要家A20、B30、C40のEMS26、36、46に設けられている。
なお、電源情報推定装置29、39、49の構成は同様であるため、需要家A20が所有する電源情報推定装置29について説明する。図2は、電源情報推定装置29の制御構成を示すブロック図である。
電力情報取得部71は、系統50からスマートメータ28、分電盤25、および負荷用電力センサ24aを介して負荷24に供給される電力の電圧および電流のうち少なくとも一方の情報を取得する。この情報とは、例えば、過渡応答に関する情報および、定常状態に関する情報を含む。過渡応答に関する情報とは、過渡応答における電圧、電流もしくはそれらの周波数の変動幅、または過渡応答の時間の情報を含む。また、定常状態に関する情報とは、電圧または電流の時間変化の情報を含む。電力情報取得部71は、電力の電圧および電流のうち少なくとも一方の情報を常時取得している。
図3(a)は、第1状態変化の一例として無負荷状態から70%の負荷を投入したときにおける電圧値の周波数の時間変化を示す図である。図3(b)は、第2状態変化の一例として100%負荷状態から負荷を遮断したときにおける電圧値の周波数の時間変化を示す図である。図3(a)に示す例では、無負荷状態における周波数は62Hzであるが、70%負荷投入すると過渡応答として周波数は59Hzまで下がってから60.3Hzの定常状態になる。また、図3(b)に示す例では、100%負荷状態における周波数は60Hzであるが、負荷を遮断すると過渡応答として周波数は63Hzまで上がってから62.7Hzの定常状態になる。
さらに、図5は、無負荷状態から70%の負荷を投入したときにおける電流値の時間変化を示す図である。図5では、0.2sec近傍で電流値が10.9A付近まで上昇しており、過渡応答が発生している。
データベース74は、過渡応答に関する情報と電源に関する情報を対応付けて記憶している。図6は、データベース74に記憶されているデータの一例を示す図である。図6では、電源の種類(メーカ名、型式、タイプ(発電装置、蓄電装置の別等))ごとに、電圧値の変動幅、電圧の周波数の変動幅ならびに電圧の過渡応答時間の範囲、および電流値の変動幅、電流の周波数の変動幅ならびに電流の過渡応答時間の範囲が示されている。なお、周波数の変動幅と過渡応答時間の幅については電流と電圧で同じ範囲となっている。
図7(a)は、負荷24に電力を供給する外部電源を起動したときにおける電圧値の周波数の時間変化を示す図である。図7(b)は、外部電源から負荷24への電力が停電したときにおける電圧値の周波数の時間変化を示す図である。図7(a)では、0.2sec過ぎに外部電源を起動すると、約0.7secまで周波数が61.4Hzから60.3Hzまで下降し、定常状態となる。図7(b)では、約0,2secで外部電源が停止されると周波数は62.3Hzまで上昇してから0.6secで61.4Hzの定常状態となる。
なお、データベース74に設けられている複数の項目(電圧値の変動幅、電圧の周波数の変動幅ならびに電圧の過渡応答時間の範囲、および電流値の変動幅、電流の周波数の変動幅ならびに電流の過渡応答時間の範囲)は、どれか1つの項目を用いて電源の種類を推定してもよいし、複数の項目を組み合わせて用いても良い。データベース75の複数の項目(外部電源の起動・停電時における電圧値の変動幅、電圧の周波数の変動幅ならびに過渡応答時間の範囲、および電流値の変動幅、電流の周波数の変動幅、ならびに過渡応答時間の範囲)についても同様である。
次に、本発明にかかる実施の形態の電源情報推定装置29、39、49の動作について説明するとともに、本発明の電源情報推定方法についても同時に述べる。なお、一例として需要家Aの電源情報推定装置29の動作について説明する。
図9は、本実施の形態の電源情報推定装置29の動作を示すフロー図である。
ステップS12において、電力情報取得部71によって検出された電圧情報について過渡応答存否判定部72が過渡応答の有無を判定する。
次に、ステップS15において、電源情報推定部73は、データベース74に基づいて、過渡応答に関する情報(図6に示す周波数の変動幅、過渡応答時間、電圧の変動幅、電流の変動幅などの項目)から電源の情報(図6に示す種類(メーカー名、型式、タイプ)・状態など)を推定する。データベース75が設けられている場合には、電源情報推定部73は、データベース75に基づいて電源の情報を推定しても良い。ステップS13、S15は、電源情報推定ステップの一例に対応する。
そして、ステップS14では、エラー処理が行われて制御は終了する。
以上のように、需要家の負荷に給電する電源に関する情報を推定することができる。このため、複数の需要家A20、B30、C40が所属する所定の需要家群60間において電力の融通が可能な状態において、例えば、需要家A20については、電力会社100の電源110、他の需要家B30、C40の蓄電装置33、43、および他の需要家B30、C40のソーラーパネル31、41のどの電源から給電されているかを推定することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施の形態1では、本発明に係る電源情報推定方法として、図9に示すフローチャートに従って、電源情報推定方法を実施する例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、図9に示すフローチャートに従って実施される電源情報推定方法をコンピュータに実行させる電源情報推定プログラムとして、本発明を実現しても良い。
また、電源情報推定プログラムの一つの利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波などの伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。
また、上述したコンピュータは、CPU等のハードウェアに限らずファームウェアや、OS、更に周辺機器を含むものであってもよい。
なお、以上説明したように、電源情報推定はソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェア的に実現しても良い。
上記実施の形態では、電源情報推定装置29はEMS26に設けられているが、これに限られるものではない。例えば、図10に示すように、電源情報推定装置29がスマートメータ28に設けられていてもよい。
上記実施の形態の電源情報推定装置29はEMS26に設けられているが、図11の電源情報推定装置129のように、EMS26と別々に設けられていてもよい。この場合、図11に示す電源情報推定装置129の電力情報取得部171は、図2に示す電力情報取得部71と比較して、通信機能を更に有しており、EMS26と通信を行って電力に関する情報を取得する。通信としては、無線または有線のいずれを用いてもよく、インターネット回線を用いた通信であってもよい。また、電源情報推定装置129は、クラウドコンピューティングシステムにおける仮想サーバであってもよく、電源情報推定プログラムが仮想サーバによって実行されてもよい。
上記実施の形態では、需要家A20は、蓄電装置23およびソーラーパネル21を有しているが、どちらか一方のみ有していてもよいし、双方を有していなくてもよい。要するに、電源情報推定装置29が、系統50を介して需要家A20に供給する電力の電源に関する情報を推定できればよい。なお、需要家B30、C40も同様に、蓄電装置33、43およびソーラーパネル31、41のうちいずれか一方のみ有していてもよいし、双方を有していなくてもよい。
(E)
上記実施の形態では、データベース74と、データベース75は分けて説明しているが、データベース74とデータベース75は、1つのデータベースであってもよい。
上記実施の形態では、過渡応答存否判定部72は、電力情報取得部71によって取得された電流または電圧について過渡応答を常に判定しているが、負荷変動をトリガーとして判定してもよい。このような電源情報推定装置229が、図12に示されている。図12に示す電源情報推定装置229は、負荷変化検出部77を有している。負荷変化検出部77は、負荷用電力センサ24aの検出値から図3(a)、(b)に示すような第1状態変化および第2状態変化を検出する。
上記実施形態では、需要家A20、需要家B30、需要家C40が所有する発電装置として、ソーラーパネル21、31、41(太陽光発電装置)を用いた例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、複数の需要家が所有する発電装置として、風力発電装置、地熱発電装置、ディーゼル発電装置等の他の発電装置を用いてもよい。
22 :太陽光発電用電力変換装置
22a :発電電力用電力センサ
23 :蓄電装置
23a :蓄電電力用電力センサ
24 :負荷
24a :負荷用電力センサ
25 :分電盤
26 :EMS
28 :スマートメータ
29 :電源情報推定装置
31 :ソーラーパネル
32 :太陽光発電用電力変換装置
32a :発電電力用電力センサ
33 :蓄電装置
33a :蓄電電力用電力センサ
34 :負荷
34a :負荷用電力センサ
35 :分電盤
36 :EMS
38 :スマートメータ
39 :電源情報推定装置
41 :ソーラーパネル
42 :太陽光発電用電力変換装置
42a :発電電力用電力センサ
43 :蓄電装置
43a :蓄電電力用電力センサ
44 :負荷
44a :負荷用電力センサ
45 :分電盤
46 :EMS
48 :スマートメータ
49 :電源情報推定装置
50 :系統
60 :需要家群
71 :電力情報取得部
72 :過渡応答存否判定部
73 :電源情報推定部
74 :データベース
75 :データベース
77 :負荷変化検出部
100 :電力会社
110 :電源
129 :電源情報推定装置
170 :電力情報取得部
A20 :需要家
B30 :需要家
C40 :需要家
Claims (6)
- 1つの系統を介して複数の外部電源と接続された分電盤と、前記分電盤と接続されて前記複数の外部電源のうちいずれか1つから給電を受ける負荷とを備えた需要家に設けられ、前記複数の外部電源のうち、前記分電盤を介して前記負荷に電力を供給している1つの電源に関する情報を推定する電源情報推定装置であって、
前記外部電源から前記負荷に供給される電力について、前記分電盤に対して電源側で測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報を取得する電力情報取得部と、
測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報に基づき、無負荷状態から負荷が投入される第1状態変化、負荷投入状態から負荷が遮断される第2状態変化、前記外部電源の起動および前記外部電源の停電の少なくともいずれか1つの状態変化において、過渡応答が発生したか否かを判定する過渡応答存否判定部と、
前記過渡応答存否判定部により前記過渡応答が発生したと判定されると、測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報から、前記状態変化における前記電圧の周波数の変動幅または前記電流の周波数の変動幅を含む過渡応答に関する情報を抽出し、前記過渡応答に関する情報に基づいて、前記電源に関する情報として前記電源の種類を推定する電源情報推定部と、を備えた、
電源情報推定装置。 - 前記過渡応答に関する情報と前記電源に関する情報とが対応付けられたデータベースを更に備え、
前記電源情報推定部は、前記データベースに基づいて、前記電源に関する情報を推定する、
請求項1に記載の電源情報推定装置。 - 前記データベースにおいて、前記電源の種類ごとに、前記変動幅の範囲が設定されており、
前記電源情報推定部は、前記データベースに基づいて、前記電源の種類を推定する、
請求項2に記載の電源情報推定装置。 - 前記電源は、他の需要家の発電装置、蓄電池、または系統連系された外部電源である、
請求項1に記載の電源情報推定装置。 - 1つの系統を介して複数の外部電源と接続された分電盤と、前記分電盤と接続されて前記複数の外部電源のうちいずれか1つから給電を受ける負荷とを備えた需要家に設けられたコンピュータにより実行され、前記複数の外部電源のうち、前記分電盤を介して前記負荷に電力を供給している1つの電源に関する情報を推定する方法であって、
前記外部電源から前記負荷に供給される電力について、前記分電盤に対して電源側で測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報を取得する電力情報取得ステップと、
測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報に基づき、無負荷状態から負荷が投入される第1状態変化、負荷投入状態から負荷が遮断される第2状態変化、前記外部電源の起動および前記外部電源の停電の少なくともいずれか1つの状態変化において、過渡応答が発生したか否かを判定する過渡応答存否判定ステップと、
前記過渡応答が発生したと判定されると、測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報から、過渡応答に関する情報として前記状態変化における前記電圧の周波数の変動幅または前記電流の周波数の変動幅を抽出し、前記過渡応答に関する情報に基づいて、前記電源に関する情報として前記電源の種類を推定する電源情報推定ステップと、
を備えた、
電源情報推定方法。 - 1つの系統を介して複数の外部電源と接続された分電盤と、前記分電盤と接続されて前記複数の外部電源のうちいずれか1つから給電を受ける負荷とを備えた需要家に設けられたコンピュータにより実行され、前記複数の外部電源のうち、前記分電盤を介して前記負荷に電力を供給している1つの電源に関する情報を推定する方法であって、
前記外部電源から前記負荷に供給される電力について、前記分電盤に対して電源側で測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報を取得する電力情報取得ステップと、
測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報に基づき、無負荷状態から負荷が投入される第1状態変化、負荷投入状態から負荷が遮断される第2状態変化、前記外部電源の起動および前記外部電源の停電の少なくともいずれか1つの状態変化において、過渡応答が発生したか否かを判定する過渡応答存否判定ステップと、
前記過渡応答が発生したと判定されると、測定される電圧および電流のうち少なくとも一方の情報から、過渡応答に関する情報として前記状態変化における前記電圧の周波数の変動幅または前記電流の周波数の変動幅を抽出し、前記過渡応答に関する情報に基づいて、前記電源に関する情報として前記電源の種類を推定する電源情報推定ステップと、
を備えた電源情報推定方法を、コンピュータに実行させる電源情報推定プログラム。
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