JP7054789B2 - 蓄電システム用の制御システム、及びエネルギー管理用の制御システム - Google Patents

蓄電システム用の制御システム、及びエネルギー管理用の制御システム Download PDF

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Description

本発明は、蓄電システムを制御する蓄電システム用の制御システム、蓄電システムを上位から制御するエネルギー管理用の制御システムに関する。
近年、蓄電システムが普及してきている。また蓄電システムと太陽光発電システムとを連携させたシステム(以下、本明細書では創蓄連携システムという)が普及してきている。創蓄連携システムでは、太陽光発電システム用のパワーコンディショナと、蓄電システム用のパワーコンディショナを一体化させたパワーステーション(登録商標)と呼ばれる電力変換装置を使用する形態が実用化されている。当該電力変換装置は宅外に設置されることも多いため、当該電力変換装置を操作するための制御システムが別に設けられ、当該制御システムは当該電力変換装置と有線/無線で接続される。
当該制御システムはさらに、宅内のHEMS(Home Energy Management System)コントローラ、宅内のエネルギーモニタ、送配電事業者サーバ、VPP(Virtual Power Plant)事業者サーバ、DR(Demand Response)サーバ等の制御システム(以下、本明細書では、上位制御システムという)とネットワークを介して接続可能である。
特開2015-15800号公報
上述のように蓄電システム(以下、創蓄連携システムを含む概念とする)を制御するための制御システムに、複数の上位制御システムが接続されている場合、複数の上位制御システムから競合する制御命令が送信されてくる可能性がある。この場合、蓄電システムの制御が不安定になる可能性がある。
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電システムを安定的に制御することができる蓄電システム用の制御システム、及びエネルギー管理用の制御システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御システムは、需要家に設置された蓄電システム用の制御システムであって、複数の上位制御システムと通信を行う通信部を有する。前記通信部は、前記上位制御システムから、前記蓄電システムに対する制御命令と前記制御命令の優先度を含むメッセージを受信する。
本発明によれば、蓄電システムを安定的に制御することができる。
本発明の実施の形態に係る創蓄連携システムを説明するための図である。 ECHONET Lite(登録商標)のフレームフォーマットを示す図である。 本発明の実施の形態に係る創蓄連携システムのプロパティの一例をまとめたグラフを示す図である。 実施例1に係る制御装置が上位制御システムから制御命令を受信した場合の動作例を示すフローチャートである。 実施例2に係る制御装置とHEMSコントローラの構成例を示す図である。 実施例2に係る、HEMSコントローラと制御装置との間のメッセージ送受信の一例を示すフローチャートである。
図1は、本発明の実施の形態に係る創蓄連携システムを説明するための図である。創蓄連携システムは、太陽光発電装置1、蓄電装置2、電力変換装置10及び制御装置20を備える。電力変換装置10は、太陽光発電装置1用のパワーコンディショナ機能と、蓄電装置2用のパワーコンディショナ機能を一体化させた統合型の電力変換装置であり、第1DC/DCコンバータ11、第2DC/DCコンバータ12、インバータ13及び制御回路14を備える。
太陽光発電装置1は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽光発電装置1は、シリコン太陽電池、化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などの太陽電池を備える。太陽光発電装置1は、電力変換装置10の第1DC/DCコンバータ11と接続され、発電した電力を第1DC/DCコンバータ11に出力する。第1DC/DCコンバータ11は、太陽光発電装置1と直流バスB1との間に接続され、太陽光発電装置1から出力される直流電力の電圧を調整可能なコンバータである。第1DC/DCコンバータ11は例えば、昇圧チョッパで構成することができる。
蓄電装置2は、電力を充放電可能であり、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池などの蓄電池を備える。なお蓄電池の代わりに、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタを備えていてもよい。蓄電装置2は基本的に定置型を想定しているが、EVに搭載された車載蓄電装置であってもよい。蓄電装置2は、電力変換装置10の第2DC/DCコンバータ12と接続され、第2DC/DCコンバータ12により充放電制御される。第2DC/DCコンバータ12は、蓄電装置2と直流バスB1との間に接続され、蓄電装置2を充放電する双方向DC/DCコンバータである。
インバータ13は、直流バスB1と分電盤4との間に接続される双方向インバータであり、直流バスB1から入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を商用電力系統(以下、単に系統3という)に接続された分電盤4に出力する。分電盤4には系統3、電力変換装置10、及び負荷5が接続される。負荷5は宅内の負荷の総称である。またインバータ13は、系統3から分電盤4を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を直流バスB1に出力する。
制御回路14は、電力変換装置10全体を制御する。制御回路14は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、ASIC、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェア等のプログラムを利用できる。
制御回路14は、第1DC/DCコンバータ11を制御することにより、太陽光発電装置1のMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を実行する。具体的には制御回路14は、太陽光発電装置1の出力電圧および出力電流である、第1DC/DCコンバータ11の入力電圧および入力電流を計測して太陽光発電装置1の発電電力を推定する。制御回路14は、計測した太陽光発電装置1の出力電圧と、推定した発電電力をもとに、太陽光発電装置1の発電電力を最大電力点(最適動作点)にするための電圧指令値を生成する。例えば、山登り法に従い動作点電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、最大電力点を維持するように電圧指令値を生成する。第1DC/DCコンバータ11は、生成された電圧指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。
制御回路14は、インバータ13を制御することにより、直流バスB1の安定化制御を実行する。具体的には制御回路14は、直流バスB1の電圧を検出し、検出したバス電圧を閾値電圧に一致させるための電流指令値を生成する。制御回路14は、直流バスB1の電圧が閾値電圧より高い場合はインバータ13のデューティ比を上げるための電流指令値を生成し、直流バスB1の電圧が閾値電圧より低い場合はインバータ13のデューティ比を下げるための電流指令値を生成する。インバータ13は出力電流を、生成された電流指令値に合わせるようにスイッチング動作する。
制御回路14は、第2DC/DCコンバータ12を制御することにより、蓄電装置2の充放電制御を実行する。第2DC/DCコンバータ12は、制御回路14から設定される電流指令値/電圧指令値に基づき、蓄電装置2を定電流(CC)/定電圧(CV)で充放電する。例えば、蓄電装置2を太陽光発電装置1及び/又は負荷5に追従させて運転する場合、制御回路14は、直流バスB1の電圧に応じた第2DC/DCコンバータ12の電流指令値を生成する。
制御装置20は、電力変換装置10を操作するための端末装置である。制御装置20と電力変換装置10間は有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。本実施の形態では、両者の間がRS-485規格に準拠したケーブルで接続される例を想定する。
制御装置20は、制御部21、記憶部22、第1通信部23、第2通信部24、表示部25、及び操作部26を備える。第1通信部23は、電力変換装置10との間の通信を実行する。本実施の形態では、電力変換装置10との間で、RS-485規格に準拠したシリアル通信を実行する。第2通信部24は、創蓄連携システム及び制御装置20に対する上位制御システムとの間の通信を実行する。第2通信部24は、ルータ装置6に接続される。第2通信部24とルータ装置6間は有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。両者の間で例えば、イーサネット(登録商標)規格、WiFi(登録商標)規格に準拠した通信が実行される。
制御装置20は、宅内の上位制御システムと宅外の上位制御システムと接続可能である。図1では制御装置20は、宅内の上位制御システムとしてHEMSコントローラ7a及びエネルギーモニタ7bと接続されている。また制御装置20は、宅外の上位制御システムとして送配電事業者サーバ9a、DRサーバ9b及びVPP事業者サーバ9cと接続されている。
HEMSコントローラ7aは需要家の宅内に設置され、宅内における電力の供給状況と消費状況を監視して、宅内のエネルギーを一元的に管理するコントローラである。例えばHEMSコントローラ7aは、HEMSコントローラ7aと連携機能を有する負荷5(例えば、照明、エアコン、空気清浄機、ヒートポンプ給湯機、IHクッキングヒータ等)、スマートメータ、温度センサ、湿度センサ等に、それぞれ有線または無線で接続される。
図1ではHEMSコントローラ7aは、ルータ装置6を介して制御装置20に接続される構成を描いているが、HEMSコントローラ7aと制御装置20間が専用のケーブルで直接接続されてもよい。
エネルギーモニタ7bは、需要家の宅内に設置され、太陽光発電装置1の発電状況、売電状況、及び負荷5の電力消費状況を画面に表示する。太陽光発電装置1が設置されている住居において、事後的に蓄電装置2、電力変換装置10、HEMSコントローラ7aが追加された場合、エネルギーモニタ7bとHEMSコントローラ7aが併存する状況が発生する。
エネルギーモニタ7bは創蓄連携システムと連携する機能を有している。創蓄連携システムと連携した場合、エネルギーモニタ7bは、創蓄連携システムに関するユーザからの基本的な操作を受け付けることができる。例えば、放電操作、充電操作、運転モード切替操作などの基本操作を受け付けることができる。エネルギーモニタ7bは、ユーザの操作に基づく指令を制御装置20に送信する。エネルギーモニタ7bと制御装置20間は所定のモドバス通信で接続される。
制御装置20の第2通信部24は、ルータ装置6を介して、インターネット8に接続された、送配電事業者サーバ9a、DRサーバ9b、VPP事業者サーバ9cと通信が可能である。さらに図示しないが、インターネット8に接続された、ファームアッププログラム等を配信するための電力変換装置メーカのサーバ、電気料金表を保持する電力会社サーバ、天気予報を提供している公的/民間の気象事業者サーバ等とも通信が可能である。
送配電事業者サーバ9aは、送配電網を管理運営する事業者のサーバである。2018年現在、日本では送配電網が、10の電力会社により地域独占されている。2020年4月から、電力会社の発電事業と送配電事業を分離する発送電分離の実施が予定されている。
2015年1月の再生エネルギー特別措置法の改正により、一定の基準を超えて系統連系した再生可能エネルギー発電設備には、電力会社からの出力制御の要請に無制限・無補償で応じる必要があることが規定された。再生エネルギーの固定価格買取制度の拡大に伴い、系統連系される再生可能エネルギー発電設備が増えており、系統の需給バランスが従来より崩れやすくなっている。系統への電力供給が電力需要を上回ると、系統の電圧・周波数が上昇し、系統への電力供給が電力需要を下回ると、系統の電圧・周波数が低下する。
送配電事業者は、系統の電圧・周波数を所定の範囲に収めるために、出力制御を利用することができる。出力制御とは、発電設備から系統への出力を抑制するよう発電設備のコントローラに指令する制御である。本実施の形態では、太陽光発電装置1が出力制御の対象となる。日本では蓄電池から系統への逆潮流が禁止されているため、蓄電装置2は出力制御の対象とならない。
送配電網を有する電力会社は、電力供給が超過している場合、まず自社の発電設備の発電量を低下させる。それによっても、電力供給の超過を解消できない場合、出力制御を実施する。系統に連系する再生可能エネルギー発電設備が多い地域、需要家が少ない地域、又は系統の容量が小さい地域では、出力制御の発動頻度が高くなる。
送配電事業者サーバ9aは、天気予報、負荷予測等をもとに系統3の電力需給を予測し、出力制御が必要か否か判定する。出力制御が必要な場合、送配電事業者サーバ9aは、出力制御のスケジュールと出力電力の上限値を決定する。スケジュールは例えば、30分単位で指定される。出力電力の上限値は例えば、発電設備の定格出力電力に対する割合[%]で規定され、1%単位で指定される。
制御装置20は、インターネット8を介して送配電事業者サーバ9aから出力制御指令を取得する。出力制御指令には、時間帯ごとの出力電力の上限値が含まれる。出力制御の内容は原則的に、前日に決定される。なお、当日の気象条件の変化や負荷変動に応じて、出力制御の内容は適宜変更される。
近年、デマンドレスポンスについての注目が高まっている。デマンドレスポンスとは、卸市場価格の高騰時または系統信頼性の低下時において、電気料金価格の設定またはインセンティブの支払に応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力の消費パターンを変化させることである。デマンドレスポンスには大別すると、電気料金を用いたものとネガワット取引(インセンティブ取引)を用いたものがある。
電気料金を用いたデマンドレスポンス(DR)には、例えば、1日または1時間先を基本に電気卸売価格の変化を反映させ、電気小売価格が毎時間もしくは更に頻繁に変動する料金体系を採用するリアルタイムプライシングがある。ネガワット取引は、電力会社との間であらかじめ節電する契約を結んだ上で、電力会社からの依頼に応じて節電した場合に対価を得る取引である。
DRサーバ9bは、電力会社または独立系統運用機関(ISO:Independent System Operator)に設置され、電気小売価格のリアルタイム価格、節電要求などをHEMSコントローラ7aに出力する。HEMSコントローラ7aは、DRサーバ9bからの情報をもとに、発電指令、所定の電力量の充電指令/放電指令などの各種指令を生成し、制御装置20に出力する。またHEMSコントローラ7aは、所定の負荷5の停止または所定の負荷5の電力使用量の削減を実行する。なおDRサーバ9bから制御装置20に直接、所定の電力量の充電指令/放電指令を送信する構成であってもよい。
また近年、バーチャルパワープラント(VPP)についても注目が高まっている。バーチャルパワープラントとは、電力グリッド上に散在する設備を統合的に制御し、あたかも一つの発電所(仮想発電所)のように制御することである。バーチャルパワープラントには、複数のアグリゲータが関与する。アグリゲータには、リソースアグリゲータと親アグリゲータがあり、リソースアグリゲータは、需要家と直接、エネルギーリソースの制御に関する契約を結び、再生可能エネルギー発電設備の統合管理、蓄電池、ヒートポンプ空調機などに対する遠隔制御・統合管理を行う。親アグリゲータは、複数のリソースアグリゲータと連携して、大型発電設備を有する電力会社施設に対して、需給バランス調整サービスを提供する。
VPP事業者サーバ9cは、アグリゲータに設置され、発電指令、所定の電力量の充電指令/放電指令などの各種指令を制御装置20に送信する。なおVPP事業者サーバ9cが各種指令をHEMSコントローラ7aを経由して、制御装置20に伝達する構成であってもよい。
制御装置20の表示部25は、液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイを含み、制御部21から供給される情報を画面に表示する。操作部26は、タッチパネル及び/又は物理ボダンを含み、操作者による物理的な操作を電気的な操作信号に変換して制御部21に出力する。
制御部21は、所定のアプリケーション処理を実行する。制御部21はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてマイクロコンピュータ、ROM、RAM、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェア等のプログラムを利用できる。記憶部22は、不揮発性のメモリにより構成される。
制御装置20と宅内/宅外の上位制御システムとの間の通信における通信ミドルウェアとして、ECHONET(Energy Conservation & Homecare Network) Lite(登録商標)を利用することができる。ECHONET Lite(登録商標)は、OSI参照モデルのレイヤ5、レイヤ6に関する通信規格である。
図2は、ECHONET Lite(登録商標)のフレームフォーマットを示す図である。EHD1(ECHONETLiteヘッダ1)は、ECHONET(登録商標)のプロトコル種別を指定する。ECHONET Lite(登録商標)の場合、EHD1の値は0x10になる。
EHD2(ECHONET Liteヘッダ2)は、EDATAの電文形式を指定する。電文形式が規格の仕様書で定義される規定の電文形式の場合、EHD2の値は0x81になる。電文形式が任意の電文形式の場合、EHD2の値は0x82になる。
TID(Transaction ID)は、応答メッセージの受信時に、自己(送信側)が送信した要求と受信した応答をひも付けるためのパラメータである。応答側は、受信した要求メッセージのTIDと同じ値を格納して、送信側に応答メッセージを返送する。
EDATA(ECHONET Liteデータ)は、データ領域(ペイロード)である。
SEOJ(Source ECHONET Lite オブジェクト)は、送信元のEOJの指定コードである。EOJは、ECHONET Liteに準拠する通信処理部が保持する情報のうち、ネットワークに対して公開する情報やアクセス手順をモデル化したものである。EOJには、各々の機器が持つ情報や制御対象がプロパティとして、またこれに対する操作方法(設定、参照)がサービスとして規定されている。EOJはクラスで定義される。クラスは、クラスグループとクラスコードの組み合わせで一意に識別される。
SEOJは、クラスグループコード、クラスコード、インスタンスコードの順に並べられる。インスタンスは、実際にEOJが存在する場合の実体を示す。同一クラスのオブジェクトが1つのノードに複数存在する場合、複数のインスタンスが存在することになる。インスタンスコードは、インスタンスを識別するためのコードである。例えば、蓄電池のクラスグループコードは0x02、クラスコードは0x7D、インスタンスコードは0x01~0x7Fである。
DEOJ(Destination ECHONET Lite オブジェクト)は、送信先のEOJの指定コードである。SEOJと同様に、クラスグループコード、クラスコード、インスタンスコードの順に並べられる。
ESV(ECHONET Lite サービス)は、EPC(ECHONET プロパティ)で指定されるプロパティに対する操作を指定するためのフィールドである。
要求用のESVの主なものに、SetI、SetC、Getがある。SetIは書き込み要求 (応答不要)であり、ESVの値は0x60である。SetCは書き込み要求 (応答要)であり、ESVの値は0x61である。Getは読み出し要求であり、ESVの値は0x62である。
応答・通知用のESVの主なものに、Set_Res、Get_Res、INF、INFCがある。Set_Resは書き込み要求に対する応答であり、ESVの値は0x71である。Get_Resは読み出し要求に対する応答であり、ESVの値は0x72である。INFは通知 (応答不要)であり、ESVの値は0x73である。INFCは通知(応答要)であり、ESVの値は0x74である。
不可応答用のESVの主なものに、SetI_SNA、SetC_SNA、Get_SNA、INF_SNAがある。SetI_SNAは書き込み要求 (応答不要)に対する不可応答であり、ESVの値は0x50である。SetC_SNAは書き込み要求 (応答要)に対する不可応答であり、ESVの値は0x51である。Get_SNAは読み出し要求に対する不可応答であり、ESVの値は0x52である。INF_SNAは通知に対する不可応答であり、ESVの値は0x53である。
OPC(処理対象プロパティカウンタ)は、処理対象のプロパティの数を示す。制御内容が1つの場合、OPCの値は0x01になる。
EPC(ECHONET プロパティ)は、EOJの属性を示し、設定値や状態といった属性をプロパティとして定義したものである。
例えば、蓄電池クラスでは、EPC=0x80のプロパティが動作状態(オン/オフ状態)、EPC=0xA5のプロパティが現時点のAC放電可能容量、EPC=0xA7のプロパティがAC放電下限設定、EPC=0xCDのプロパティが運転許可設定、EPC=0xCEのプロパティが自立運転許可設定、EPC=0xDAのプロパティが運転モード設定をそれぞれ示す。
EPC=0xDAのプロパティ内容として、急速充電=0x41、充電=0x42、放電=0x43、待機=0x44、テスト=0x45、自動=0x46、再起動=0x48、実効容量再計算処理=0x49、その他=0x40と規定されている。
また、蓄電池クラスでは、EPC=0xE2のプロパティが蓄電残量1(Wh)、EPC=0xE3のプロパティが蓄電残量2(Ah)、EPC=0xE4のプロパティが蓄電残量3(%)、EPC=0xE5のプロパティが劣化状態(%)を示す。
PDC(プロパティ データ カウンタ)は、EDT(ECHONET Lite データ)のバイト数を保持する。
EDT(プロパティ値データ)は、プロパティの値である。
EOJのクラスグループコード=0x0Fには、ユーザ定義クラスグループが規定されており、ユーザが独自クラスを設定することができる。本実施の形態では、上述の創蓄連携システムを独自クラスとして定義する。当該創蓄連携システムのEOJは例えば、0x0F3001に設定される。0x30はクラスコードであり、0x01はインスタンスコードである。
ユーザ定義クラスは、同一メーカの機器間におけるECHONET Lite(登録商標)通信に利用可能である。なお、ユーザ定義クラスを設定したメーカからユーザ定義クラスの情報公開を受けたメーカの機器も、当該創蓄連携システムと、当該ユーザ定義クラスを利用したECHONET Lite(登録商標)通信が可能である。その他の機器は当該創蓄連携システムと、標準クラスを利用したECHONET Lite(登録商標)通信のみが可能である。
図3は、本発明の実施の形態に係る創蓄連携システムのプロパティの一例をまとめたグラフを示す図である。図3に示す創蓄連携システムクラスにおいて、EPC=0xA1で定義されるプロパティは蓄電池動作モード設定である。当該プロパティの内容として、充放電待機=0x10、充電優先(強制)=0x11、充電優先(余剰)=0x12、放電優先(逆潮無)=0x13、放電優先(逆潮有)=0x14、放電優先(押上)=0x15、充放電(余剰)=0x16、自動=0x17と規定されている。
EPC=0xA2で定義されるプロパティはアプリケーション設定である。当該プロパティの内容として、2つのINDEXを含む。INDEX0はサービスIDであり、当該サービスIDは、上位制御システムまたは創蓄連携システムの制御装置20により設定される。当該サービスIDには、16~254の範囲内の値が設定される。16~254の内、16~128は、上位制御システムと創蓄連携システム間で既に整合がとれているIDである。129~254は、上位制御システムが任意に設定可能なIDである。当該サービスIDは、上位制御システムの確認用であり、創蓄連携システムの制御には影響しない。本実施の形態では、16~128のいずれかのサービスIDに、ピークカットが設定される。
INDEX1は優先度であり、優先度は上位制御システムまたは創蓄連携システムの制御装置20により設定される。優先度には、11~254の範囲内の値が設定される。優先度は対象プロパティの受理判定に使用され、値が小さいほうが優先度が高いことを意味する。創蓄連携システムの制御装置20は、優先度が付加されていないアプリケーション設定に対して、自動的に優先度を設定することができる。
例えば、独自クラスから、蓄電池動作モード設定(0xA1)とアプリケーション設定(0xA2)の書き込み要求を同時に受信した際において、アプリケーション設定(0xA2)に優先度が付加されていない場合、制御装置20はアプリケーション設定(0xA2)で指定されるサービスの優先度に120を設定する。
また、標準クラスから、プロパティが運転モード設定(0xDA)の書き込み要求を受信した際において、標準クラスの優先度(0xF0)が付加されていない場合、制御装置20は、運転モード設定(0xDA)で指定されるサービスの優先度に100を設定する。
なお、標準クラスの優先度(0xF0)と、独自クラスのアプリケーション設定(0xA2)の優先度は、同値に設定される。独自クラスのアプリケーション設定(0xA2)の優先度の更新時は、標準クラスの優先度(0xF0)も更新される。反対に、標準クラスの優先度(0xF0)の更新時は、独自クラスのアプリケーション設定(0xA2)の優先度も更新される。
また、モドバス通信を介して命令を受信した場合、制御装置20は、モドバス通信を介した命令で指定されるサービスの優先度に140を設定する。本実施の形態では、エネルギーモニタ7bからの命令で指定されるサービスの優先度に140を設定する。
EPC=0xA6で定義されるプロパティはサービス容量設定である。当該サービス容量は、ピークカット専用に確保される容量である。当該プロパティの内容として、3つのINDEXを含む。INDEX0は管理IDである。当該管理IDは、蓄電池内のサービス確保容量の変更権限を管理するためのIDである。当該管理IDには、11~254の範囲内の値が設定される。先に確保した管理IDがサービス確保容量を専有でき、変更や使用可否を指定できる。INDEX1は確保容量である。当該確保容量には、0~80(%)の範囲内の値が設定される。なお当該確保容量に0が設定されると、管理IDにより確保された権限が解放される。INDEX2は容量使用可否である。当該容量使用可否の値が0の場合は使用不可、1の場合は使用可である。
EPC=0xA8で定義されるプロパティは放電下限値設定である。当該プロパティの値には、0~100(%)の範囲内の値が設定される。0~100の値は、SOC(State Of Charge)に対応する。
EPC=0xA9で定義されるプロパティは充放電サイクル制限である。当該プロパティの値が0の場合は制限無、1の場合は制限有である。制限有の場合、EPC=0xA6で定義されるプロパティにより確保されたサービス容量が使用禁止となる。
以下の説明では、創蓄連携システムの制御装置20とHEMSコントローラ7a間において、当該ユーザ定義クラスを利用したECHONET Lite(登録商標)通信を行うことを想定する。
図4は、実施例1に係る制御装置20が上位制御システムから制御命令を受信した場合の動作例を示すフローチャートである。制御装置20は、上位制御システムから創蓄連携システムに関する制御命令を受信すると(S10のY)、受信した制御命令に優先度が指定されているか否か判定する(S11)。上述のようにECHONET Lite(登録商標)通信では、送信元が標準クラスであっても独自クラスであっても、書き込み要求メッセージに優先度を付加することができる。
受信した制御命令に優先度が指定されていない場合(S11のN)、制御装置20は送信元のクラスに応じて、受信した制御命令に優先度を指定する(S12)。図3に示した例では、送信元のクラスが標準クラスである場合は優先度に100を指定する。送信元のクラスが独自クラスである場合は優先度に120を指定する。なお、制御命令をモドバス通信を介して受信した場合、制御装置20は優先度に140を指定する。本実施の形態では、エネルギーモニタ7bから制御命令を受信した場合、優先度に140を指定する。受信した制御命令に優先度が指定されている場合(S11のY)、ステップS12の処理はスキップされる。
制御装置20は、受信した制御命令に指定されている、又は自己が指定した優先度(以下、指定優先度という)と、現在実行しているアプリケーション処理の優先度(以下、現優先度という)とを比較する(S13)。現優先度の値が指定優先度の値以上の場合(S13のY)、制御装置20は送信元に受理応答メッセージを送信する(S14)。制御装置20は、受信した制御命令に応じた指令を電力変換装置10の制御回路14に設定する(S15)。
なお上述したように本実施の形態では優先度の値が小さいほうが高優先となる。また優先度の値が等しい場合は後優先の制御となる。例えば、現優先度の値が100で指定優先度の値も100の場合、制御装置20は、後から受信した制御命令に応じた指令を電力変換装置10の制御回路14に設定する(S15)。
現優先度の値が指定優先度の値未満の場合(S13のN)、制御装置20は送信元に不可応答メッセージを送信する(S16)。この場合、制御装置20は、電力変換装置10の制御を変更しない。
なお上位制御システムからの有効な制御命令が存在しない状態では、制御装置20は、ユーザにより操作部26から設定された運転モードに従い、創蓄連携システムを制御する。上位制御システムからの有効な制御命令が存在する状態では、当該制御命令が優先される。本実施の形態ではユーザは、経済優先モード、環境優先モード、蓄電優先モードの3つからいずれかを選択することができる。
経済優先モードは、設定した充放電時間に従って運転するモードである。ピークシフト運転する際に選択されるモードであり、電気料金が安い時間帯に充電し、電気料金が高い時間帯に放電するモードである。充電時間帯および放電時間帯は、ユーザが設定することができる。経済優先モードは、電気料金の従量制部分を削減することを主な目的としたモードである。
環境優先モードは、日照時間帯に太陽光発電装置1により発電された電力の余剰分を充電し、充電した電気を非日照時間帯に使用するモードである。環境優先モードは、電力会社からの買電量を減らすことを主な目的としたモードである。
蓄電優先モードは、蓄電装置2が常に満充電になるように、充電を優先させるモードである。充電完了後は停電に備えて待機する。蓄電優先モードは、停電時のバックアップを主な目的としたモードである。
ステップS13において現優先度と指定優先度が比較されるのは、競合するアプリケーション処理の間においてのみである。受信した制御命令に係るアプリケーション処理と、現在実行されているアプリケーション処理が併存可能な場合、受信した制御命令は受理される。例えば、送配電事業者サーバ9aからの出力制御命令は上述したように、スケジュールと、出力電力の上限値(具体的には、太陽光発電装置1の定格出力電力に対する割合[%])で規定される。出力制御により制限される、創蓄連携システムから系統3への出力電力の範囲内では、蓄電池への充電を自由に行うことができる。また出力制御により制限される当該出力電力の範囲内であり、かつ逆潮流が発生しない範囲内では、蓄電池からの放電も自由に行うことができる。
ステップS13において現優先度と指定優先度が比較されるのは基本的に、現在実行されているアプリケーション処理と、受信した制御命令に係るアプリケーション処理間において、蓄電池の動作(充電、放電、待機)が異なる場合である。また蓄電池の動作が同じ場合でも、充電量/放電量などの設定値が異なる場合は、現優先度と指定優先度の比較が必要となる。
図5は、実施例2に係る制御装置20とHEMSコントローラ7aの構成例を示す図である。実施例2では制御装置20の記憶部22は、サービスID保持部22aを含む。サービスID保持部22aは、制御装置20で実行可能な複数のアプリケーション処理をそれぞれ一意に識別するための複数のサービスIDを保持する。
HEMSコントローラ7aは、制御部71、記憶部72、通信部73、表示部75、及び操作部76を備える。なお、表示部75を備えていないHEMSコントローラ7aもある。通信部73は、ルータ装置6を介して制御装置20との間の通信を実行する。実施例2でも両者の間で、ECHONET Lite(登録商標)通信が実行される。
制御部71は、所定のアプリケーション処理を実行する。制御部71はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてマイクロコンピュータ、ROM、RAM、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェア等のプログラムを利用できる。記憶部72は、不揮発性のメモリにより構成され、サービスID保持部72aを含む。
サービスID保持部72aは、制御装置20で実行可能な複数のアプリケーション処理をそれぞれ一意に識別するための複数のサービスIDを保持する。HEMSコントローラ7aのサービスID保持部72aに保持されるサービスIDと、制御装置20のサービスID保持部22aに保持されるサービスIDは完全に一致している場合と、その一部が一致している場合がある。
HEMSコントローラ7aと制御装置20が同一メーカで製造された機器である場合、予め両者の間で、ユーザ定義クラスのプロパティで設定されるアプリケーション処理のサービスIDを共有することができる。なおHEMSコントローラ7aと制御装置20との間で定期的に同期通信することにより、HEMSコントローラ7aのサービスID保持部72aに保持されるサービスIDと、制御装置20のサービスID保持部22aに保持されるサービスIDの同期をとってもよい。
HEMSコントローラ7aと制御装置20が別のメーカで製造された機器である場合、HEMSコントローラ7aのサービスID保持部72aには、HEMSコントローラ7aが制御装置20に設定したサービスIDと、制御装置20から公開されたサービスIDが保持される。通常、HEMSコントローラ7aのサービスID保持部72aには、制御装置20のサービスID保持部22aに保持されるサービスIDの一部が保持されることになる。
図6は、実施例2に係る、HEMSコントローラ7aと制御装置20との間のメッセージ送受信の一例を示すフローチャートである。HEMSコントローラ7aは、優先度を含む制御命令を制御装置20に送信する(S20)。例えば創蓄連携システムを使用してピークカット制御する場合、HEMSコントローラ7aは例えば、図3に示したサービス容量設定(0xA6)の容量使用可否を1(可)に設定し、蓄電池動作モード設定(0x01)の値を放電優先(逆潮無)に設定し、アプリケーション設定(0xA2)の優先度を120に設定する書き込み要求を制御装置20に送信する。
制御装置20は、HEMSコントローラ7aから創蓄連携システムに関する制御命令を受信する(S30)。制御装置20は、受信した制御命令に含まれている指定優先度と、現優先度とを比較する(S31)。現優先度の値が指定優先度の値以上の場合(S31のY)、制御装置20はHEMSコントローラ7aに受理応答メッセージを送信する(S32)。HEMSコントローラ7aは、制御装置20から送信された受理応答メッセージを受信する(S25)。制御装置20は、受信した制御命令に応じた指令を電力変換装置10の制御回路14に設定する(S33)。
現優先度の値が指定優先度の値未満の場合(S31のN)、制御装置20は、現在実行しているアプリケーション処理のサービスIDと優先度を含む不可応答メッセージをHEMSコントローラ7aに送信する(S34)。なお当該不可応答メッセージには、現在実行しているアプリケーションの命令主体を示すクラスが、さらに含められてもよい。
HEMSコントローラ7aは、制御装置20から送信された不可応答メッセージを受信する(S21)。HEMSコントローラ7aは、不可応答メッセージに含まれるサービスIDをもとに、所定の判定アルゴリズムに基づき上記制御命令を制御装置20に再送するか否か判断する(S22)。当該判定アルゴリズムには、複数のアプリケーション処理間の優先順位が予め書き込まれていてもよい。また当該優先順位を付ける際に、不可応答メッセージに含まれる優先度及び/又はクラスを考慮してもよい。
HEMSコントローラ7aは、制御装置20で現在実行されているアプリケーション処理より、自己が送信する制御命令により指定するアプリケーション処理の方が優先されるべきと判定した場合、再送すると判定する(S23のY)。HEMSコントローラ7aは、送信する制御命令に含める優先度の値を、不可応答メッセージに含まれる優先度の値より低い値に変更する(S24)。HEMSコントローラ7aは、変更した優先度を含む制御命令を制御装置20に送信する(S20)。
HEMSコントローラ7aは、自己が送信する制御命令により指定するアプリケーション処理より、制御装置20で現在実行されているアプリケーション処理の方が優先されるべきと判定した場合、当該制御命令を再送しないと判定する(S23のN)。
以上説明したように本実施の形態によれば、複数の上位制御システムから競合する制御命令が送信されてきても、優先度をもとに制御命令間に優先順位を付けることができ、創蓄連携システムを安定的に制御することができる。従って、矛盾した制御命令を同時に実施することによるハンチングや運転停止を回避することができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、実施例2ではHEMSコントローラ7aと制御装置20間のメッセージ送受信の一例を示したが、他の上位制御システムと制御装置20間においても同様のメッセージの送受信が可能である。
また、制御装置20を創蓄連携システムの外部に設けるのではなく、制御装置20の機能を創蓄連携システムの電力変換装置10内に一体化させてもよい。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
需要家に設置された蓄電システム用の制御システム(20)であって、
複数の上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)と通信を行う通信部(24)を有し、
前記通信部(24)は、前記上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)から、前記蓄電システムに対する制御命令と前記制御命令の優先度を含むメッセージを受信する、
蓄電システム用の制御システム(20)。
「蓄電システム」は、蓄電装置2を備えたシステムであり、「創蓄連携システム」を含む概念である。
これによれば、複数の上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)から受信する制御命令に優先順位を付けることができる。
[項目2]
前記通信部(24)は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも高い場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を受理する受理応答メッセージを前記上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)に送信する、
項目1に記載の蓄電システム用の制御システム(20)。
これによれば、送信元の上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)が、制御命令が受理されたことを認識することができる。
[項目3]
前記通信部(24)は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも低い場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を不受理とする不可応答メッセージを前記上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)に送信する、
項目1に記載の蓄電システム用の制御システム(20)。
これによれば、送信元の上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)が、制御命令が受理されなかったことを認識することができる。
[項目4]
前記通信部(24)は、前記実行されている処理のIDと優先度を含む不可応答メッセージを前記上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)に送信する、
項目3に記載の蓄電システム用の制御システム(20)。
これによれば、送信元の上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)に、制御命令を再送するか否かを判定するための判定材料を与えることができる。
[項目5]
前記通信部(24)は、前記メッセージに含まれる前記優先度と、前記メッセージの受信時点に実行されている処理の優先度が同じ場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を受理する受理応答メッセージを前記上位制御システムに送信する、
項目1に記載の蓄電システム用の制御システム(20)。
これによれば、後優先にすることにより、ハンチングや運転停止を回避することができる。
[項目6]
前記メッセージに含まれる前記制御命令を受理する場合、前記メッセージに含まれる制御命令に応じて前記蓄電システムの設定値を変更し、前記メッセージに含まれる前記制御命令を不受理とする場合、前記蓄電システムの設定値を変更しない制御部(21)をさらに備える、
項目1から5のいずれか1項に記載の蓄電システム用の制御システム(20)。
これによれば、蓄電システムを安定的に外部制御することができる。
[項目7]
前記制御部(21)は、前記上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)から受信したメッセージに前記優先度が含まれていない場合、送信元の前記上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)の種別に応じて、受信したメッセージに含まれる制御命令に対して所定の優先度を設定する、
項目6に記載の蓄電システム用の制御システム(20)。
これによれば、優先度を含まない制御命令に対しても、制御命令を受理するか否か安定的に判定することができる。
[項目8]
需要家に設置された蓄電システムの制御システムと通信を行う通信部(73)を有し、
前記通信部(73)は、前記蓄電システムの制御システム(20)に、前記蓄電システムに対する制御命令と前記制御命令の優先度を含むメッセージを送信する、
エネルギー管理用の制御システム(7a)。
エネルギー管理用の制御システムは、HEMSコントローラ7a、送配電事業者サーバ9a、DRサーバ9b、VPP事業者サーバ9cのいずれかであってもよい。
これによれば、蓄電システムの制御システム(20)が、複数の上位制御システム(7a、7b、9a、9b、9c)から受信する制御命令に優先順位を付けることが可能となる。
[項目9]
前記通信部(73)は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記蓄電システムの制御システム(20)において前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも低い場合に、前記蓄電システムの制御システム(20)から送信される、前記実行されている処理のIDと優先度を含む不可応答メッセージを受信し、
前記実行されている処理のIDと優先度をもとに、前記蓄電システムに対する制御命令の優先度を変更する制御部(71)をさらに備え、
前記通信部(73)は、前記蓄電システムの制御システム(20)に、前記蓄電システムに対する制御命令と変更された優先度を含むメッセージを送信する、
項目8に記載のエネルギー管理用の制御システム(7a)。
これによれば、蓄電システムの制御システム(20)に、自己が送信する制御命令を優先させることができる。
本開示における装置、システム、または方法の主体は、コンピュータを備えている。このコンピュータがプログラムを実行することによって、本開示における装置、システム、または方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路(IC)、またはLSI(Large Scale Integration)を含む1つまたは複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、1つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。プログラムは、コンピュータが読み取り可能なROM、光ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。
1 太陽光発電装置、 2 蓄電装置、 3 系統、 4 分電盤、 5 負荷、 6 ルータ装置、 7a HEMSコントローラ、 7b エネルギーモニタ、 8 インターネット、 9a 送配電事業者サーバ、 9b DRサーバ、 9c VPP事業者サーバ、 10 電力変換装置、 11 第1DC/DCコンバータ、 12 第2DC/DCコンバータ、 13 インバータ、 14 制御回路、 20 制御装置、 21 制御部、 22 記憶部、 22a サービスID保持部、 23 第1通信部、 24 第2通信部、 25 表示部、 26 操作部、 71 制御部、 72 記憶部、 72a サービスID保持部、 73 通信部、 25 表示部、 26 操作部、 B1 直流バス。

Claims (8)

  1. 需要家に設置された蓄電システム用の制御システムであって、
    複数の上位制御システムと通信を行う通信部と
    制御部とを有し、
    前記通信部は、前記上位制御システムから、前記蓄電システムに対する制御命令と前記制御命令の優先度を含むメッセージを受信し、
    前記制御部は、受信したメッセージに優先度が含まれているか否かを確認する、
    蓄電システム用の制御システム。
  2. 前記通信部は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも高い場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を受理する受理応答メッセージを前記上位制御システムに送信する、
    請求項1に記載の蓄電システム用の制御システム。
  3. 前記通信部は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも低い場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を不受理とする不可応答メッセージを前記上位制御システムに送信する、
    請求項1に記載の蓄電システム用の制御システム。
  4. 需要家に設置された蓄電システム用の制御システムであって、
    複数の上位制御システムと通信を行う通信部を有し、
    前記通信部は、前記上位制御システムから、前記蓄電システムに対する制御命令と前記制御命令の優先度を含むメッセージを受信し、
    前記通信部は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも低い場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を不受理とする不可応答メッセージを前記上位制御システムに送信し、
    前記通信部は、前記実行されている処理のIDと優先度を含む不可応答メッセージを前記上位制御システムに送信する、
    蓄電システム用の制御システム。
  5. 前記通信部は、前記メッセージに含まれる前記優先度と、前記メッセージの受信時点に実行されている処理の優先度が同じ場合に、前記メッセージに含まれる前記制御命令を受理する受理応答メッセージを前記上位制御システムに送信する、
    請求項1に記載の蓄電システム用の制御システム。
  6. 前記制御部は、前記メッセージに含まれる前記制御命令を受理する場合、前記メッセージに含まれる制御命令に応じて前記蓄電システムの設定値を変更し、前記メッセージに含まれる前記制御命令を不受理とする場合、前記蓄電システムの設定値を変更しない、
    請求項1から3、5のいずれか1項に記載の蓄電システム用の制御システム。
  7. 前記制御部は、前記上位制御システムから受信したメッセージに前記優先度が含まれていない場合、送信元の前記上位制御システムの種別に応じて、受信したメッセージに含まれる制御命令に対して所定の優先度を設定する、
    請求項1または6に記載の蓄電システム用の制御システム。
  8. 需要家に設置された蓄電システムの制御システムと通信を行う通信部を有し、
    前記通信部は、前記蓄電システムの制御システムに、前記蓄電システムに対する制御命令と前記制御命令の優先度を含むメッセージを送信し、
    前記通信部は、前記メッセージに含まれる前記優先度が、前記蓄電システムの制御システムにおいて前記メッセージの受信時に実行されている処理の優先度よりも低い場合に、前記蓄電システムの制御システムから送信される、前記実行されている処理のIDと優先度を含む不可応答メッセージを受信し、
    前記実行されている処理のIDと優先度をもとに、前記蓄電システムに対する制御命令の優先度を変更する制御部をさらに備え、
    前記通信部は、前記蓄電システムの制御システムに、前記蓄電システムに対する制御命令と変更された優先度を含むメッセージを送信する、
    エネルギー管理用の制御システム。
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