JP7169144B2

JP7169144B2 - 蓄電設備管理装置および蓄電設備管理方法

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Publication number: JP7169144B2
Application number: JP2018187297A
Authority: JP
Inventors: 茂生沼田; 貴之杉本; 英介下田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: JP2020058141A

Description

本発明は、蓄電設備管理装置および蓄電設備管理方法に関する。

企業が事業活動で使う電気全量の再生可能エネルギー（以下、再エネまたは再生可能エネと記す）化を目指す企業連合「ＲＥ１００」は現在、世界の大企業１３６社が参加する。我が国からは７社が参画しており、２０１８年７月には環境省ならびに外務省が申請手続きをしている。「ＲＥ１００」が定める再生可能エネルギー調達の条件は以下のようである。

〇自社設備
・社屋屋上の太陽光発電や工場敷地内の風力発電の自家消費
・他社設備からの購入（他社が屋上に設置した太陽光発電を購入）
〇自社設備以外
・自社敷地外に建設した再エネ発電所から直接調達（自営線利用）
・自社敷地外に建設した他社の再エネ発電所からの直接調達（電力系統を経由）
・再エネ由来電力を扱う電力メニューを契約
・再エネ電力証書の購入

現状では、再エネ証書購入による間接的な「再エネ利用」が多いと言われている。わが国でも、既存水力発電等の環境価値を切り出し、特定の需要家に電力メニューとして提供するサービスがあるが、再エネの絶対量が増えたわけではないので、結果的に他の需要家が使用する電力のＣＯ２排出係数が上昇することになり、根本的な解決策とは言えない。

また我が国では２０１２年７月の再生可能エネルギーの固定価格買取制度（以下、ＦＩＴ制度と記す）の導入により、再エネ電力は電力会社が一定期間、固定価格で買取るよう義務付けられ、太陽光発電を主にして再エネ発電量は急激に増加した。但し、電力会社が買取るための費用は、全ての電気利用者から電気料金の一部として集めた「再エネ賦課金（再生可能エネルギー発電促進賦課金）」で賄われている。そのため、ＦＩＴ電力は電気利用者すべてが費用の負担をしており、その環境価値は電気を使う人のもとに帰属しているため、ＲＥ１００に利用することは出来ない。

以上のような背景から脱炭素化に取組む企業等では、ＦＩＴ制度を利用せずに、太陽光発電などの再エネ電力を自家消費することによって「自社のＣＯ２削減に役立てたい」というニーズが高まっている。

〈自己託送制度〉
さて、電力自由化の一環として２０１４年４月に自己託送制度が施行された。企業が工場などで自家発電した電力を、電力会社の送配電ネットワークを利用して、離れた場所にある自社事業所へ供給できる一般電気事業者が提供する送電サービスである（図７参照）。図７は、非特許文献１に記載されている「自己託送の制度化による託送供給のイメージ」を示す模式図である。図７に示す構成では、自家用発電設備１０１で発電された電力が、一般電気事業者が保有する送配電ネットワーク１０２を介して、別の場所にある自社工場等の設備１０３へ送電される。

自己託送では「計画値同時同量」ルールが適用され、発電・需要の双方において同時同量の義務がある。事前に策定した発電計画または需要計画と、実際の供給における発電実績または需要実績とを３０分単位で一致させる必要がある。計画と実績が一致しない場合は、その量に応じた「インバランス料金」を支払う必要がある。

需要家の全電力を供給する方法と小売事業者と按分する部分供給があり、部分供給では次の３通りパターンがある。（１）横切型部分供給；小売事業者が一定量のベース供給を行い、自己託送にて負荷追従供給を行う（この逆も可）。（２）縦切型部分供給；自己託送により、一部の時間帯に負荷追従供給し、小売事業者がそれ以外の時間帯の負荷追従供給を行う。（３）通告型部分供給；自己託送により通告値によるベース供給を行い、小売事業者が通告値によるものを除いた負荷追従供給を行う。

既に一部の企業では当該制度を活用し、工場に新たに８ＭＷ級と５ＭＷ級のコージェネ設備を追加設置し発電電力の一部（余剰電力）を電力系統を介して、距離約５０ｋｍに遠隔立地する別工場に通告型部分供給方式で自己託送する事例が実施されている。

現在の我が国ではＦＩＴ制度が実施されており、太陽光発電や風力発電などの再エネ電力を「売電」することが経済合理性を有しており、自家消費を目的として再エネ電力を自己託送する試みは行われていない。
ＲＥ１００実現を目指す企業の本社が都市部立地の高層建物であり、事業拠点が各地に点在する低層建物である場合を想定する。一般に市街地における高層建物では太陽光発電が設置可能な屋上面積や空地が限られており、再エネ電力で本社の電力需要を賄う事が出来ない。他方、事業拠点である低層建物屋上に太陽光発電を設置すれば、再エネ電力だけで各拠点の電力需要を上回る状況になる可能性があり、再エネ余剰電力の発生が期待できる。

ＲＥ１００実現の方策の一例として、各地に点在する事業拠点の再エネ余剰電力を本社向けに自己託送することが考えられる。通告型部分供給での自己託送を実現するためには、上述の「計画値同時同量」に適合させるために蓄電池等を調整力として再エネ発電電力の出力変動を補償する必要がある（図８参照）。図８は、ＲＥ１００実現の手段として再エネ電力の自己託送を行う構成の一例を示す模式図である。図８に示す構成例では、事業拠点等の自家用発電設備２１１および２２１で発電された電力が、一般電気事業者が保有する送配電ネットワーク２３１を介して、都市部立地の本社屋等の設備２４１へ送電される。図８に示す構成例では、自家用発電設備２１１が太陽光発電システム２１２と蓄電池システム２１３を備え、自家用発電設備２２１が太陽光発電システム２２２と蓄電池システム２２３を備える。

上述の技術課題に関連した研究開発事例として新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下、ＮＥＤＯ）が平成１８年度から５年間実施した「大規模電力供給用太陽光発電系統安定化等実証研究」が挙げられる（非特許文献２）。その目的の一つが、太陽光発電電力を受け入れる電力会社の需給計画と整合のとれた出力制御技術開発（計画発電技術開発）であった。数時間オーダーでの大規模太陽光発電（定格５０００ｋＷ）の出力制御に大容量蓄電池（定格１５００ｋＷ）を利用し、さらに日射量予測精度の改善等の取り組みにより、最終的には８割程度の確率で計画通りの運転を実現した、と報告されている。実施された計画発電の試験結果を図９に示す。図９は、ＮＥＤＯ「大規模電力供給用太陽光発電系統安定化等実証研究」での計画運転試験結果（平成１８～２２年度成果報告書、稚内サイト）を示す図である。図９（ａ）は、発電計画（破線）と実際の発電所出力（実線）の変化を示す図であり、横軸が時刻（目盛りの数値は「年／月／日」）であり、縦軸が出力［ｋＷ］である。図９（ｂ）は、ＰＶ（太陽光発電）（実線）およびＮａＳ電池（ナトリウム硫黄電池（蓄電池））（破線）の各出力および蓄電池ＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ；充電率）（鎖線）の変化を示す図であり、横軸が時刻（目盛りの数値は「年／月／日」）であり、縦軸が出力［ｋＷ］およびＳＯＣ［％］である。図９（ｃ）は、日射量予測値（３０分値）と実測値（３０分平均）の変化を示す図であり、横軸が時刻（目盛りの数値は「年／月／日」）であり、縦軸が日射量［ｋＷ／ｍ２］である。

毎日の計画発電の形は「表彰台」型である。なお、試験タイムフローは次の通りである。すなわち、１８時に翌日の発電計画を作成する。当日の運用では１日２回、１０時および１５時に運用実績ならびに蓄電池ＳＯＣ推移の予測を実施する。
３日目と５日目（２０１０年８月２１、２３日）の結果は日射量実績値と予測値で乖離があるものの、日射量絶対値が低かったため太陽光発電出力が最大でも１０００ｋＷ程度に止まり、大容量蓄電池が余裕をもって発電計画値に調整できたと考えられる。その一方、２日目（２０１０年８月２０日）は、特に午後に日射量実績値が予測値を大きく超過したため、午後に計画されていなかった発電出力が発生した。また６日目（２０１０年８月２４日）は、午前中に日射量実績値が予測値を大きく超過したため、蓄電池出力上限の制約から、午前中は計画値を大きく逸脱した。

関西電力株式会社、"電気事業法の改正等に伴う託送供給約款の変更届出等について""＜添付資料＞電気事業法の改正等に伴う託送供給約款の変更届出等の概要［ＰＤＦ１２９ＫＢ］ "、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１３年１２月２６日、［２０１８年９月９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｐｃｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｐｒ／２０１３／１２２６＿１ｊ．ｈｔｍｌ〉、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｐｃｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｐｒ／２０１３／＿＿ｉｃｓＦｉｌｅｓ／ａｆｉｅｌｄｆｉｌｅ／２０１３／１２／２６／１２２６＿１ｊ＿０１．ｐｄｆ〉独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）、"平成１８年度～平成２２年度成果報告書大規模電力供給用太陽光発電系統安定化等実証研究（稚内サイト）"、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１２年３月２７日、［２０１８年９月９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｄｏ．ｇｏ．ｊｐ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｓｅｉｋａ／ｓｈｏｓａｉ＿２０１２０３／２０１２００００００００７７．ｈｔｍｌ〉

解決しようとする課題は、日射量予測技術ならびに蓄電池管理技術が内包する予測誤差の発生を考慮した上で、設備する蓄電池の最小限容量の合理的評価手法の構築や、小容量蓄電池の最適な充放電制御ロジックの構築が、現在のところまだなされていない、ということである。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、所定のデータベースを参照することで予測した需要電力予想値と再生可能エネルギーによる発電電力予測値に基づき余剰電力予測値が発生する託送時間帯を特定し、前記託送時間帯が所定値以上の複数の単位時間にわたる場合、前記託送時間帯を１または複数の前記単位時間からなる複数の時間区分に分割し、前記時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画を策定し、策定した前記充放電計画を所定の記憶部に記憶する充放電計画策定部を備える蓄電設備管理装置である。

また、本発明の一態様は、上記蓄電設備管理装置であって、前記充放電計画策定部は、前記時間区分ごとに前記蓄電設備の充電量と放電量が一致するように前記充放電計画を策定する。

また、本発明の一態様は、上記蓄電設備管理装置であって、前記充放電計画策定部が策定した少なくとも１年間分の前記充放電計画に基づき、前記蓄電設備の必要な容量を算出して、算出した前記容量を前記記憶部に記憶する蓄電設備容量算出部を備える。

また、本発明の一態様は、蓄電設備管理装置が備える充放電計画策定部によって、所定のデータベースを参照することで予測した需要電力予想値と再生可能エネルギーによる発電電力予測値に基づき余剰電力予測値が発生する託送時間帯を特定し、前記託送時間帯が所定値以上の複数の単位時間にわたる場合、前記託送時間帯を１または複数の前記単位時間からなる複数の時間区分に分割し、前記時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画を策定し、策定した前記充放電計画を所定の記憶部に記憶する蓄電設備管理方法である。

本発明の各態様によれば、託送時間帯を分割した複数の時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画が策定される。したがって、全託送時間帯一括で充放電計画を策定する場合と比較して充電量と放電量を小さくすることができるので、小容量の蓄電池に適した充放電計画を策定することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄電設備管理装置の概略構成を示す構成図である。図１に示す蓄電設備管理装置１の動作例を説明するための模式図である。図１に示す蓄電設備管理装置１の動作例を説明するための模式図である。図１に示す蓄電設備管理装置１の動作例を説明するための模式図である。図１に示す蓄電設備管理装置１の動作例を説明するための模式図である。図１に示す蓄電設備管理装置１の動作例を説明するための模式図である。自己託送の制度化による託送供給のイメージを示す模式図である。再エネ電力の自己託送の構成例を示す模式図である。大規模電力供給用太陽光発電系統安定化等実証研究での計画運転試験結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電設備管理装置１の概略構成を示す構成図である。図１に示す蓄電設備管理装置１は、サーバ等のコンピュータとその周辺装置から構成され、そのコンピュータで所定のプログラムを実行することで動作する。蓄電設備管理装置１を構成するコンピュータは、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、記憶装置、入出力装置、通信装置等を有する。

蓄電設備管理装置１は、同装置１を構成するコンピュータと周辺装置等のハードウェアと所定の記憶装置に記憶されているプログラム、データ等のソフトウェアの組み合わせから構成される機能的構成要素として、充放電計画策定部２、蓄電設備容量算出部３および記憶部４を有する。

充放電計画策定部２は、所定のデータベース５を参照することで予測した需要電力予想値と再生可能エネルギー（以下、再エネという）による発電電力予測値に基づき余剰電力予測値が発生する託送時間帯を特定し、託送時間帯が所定値以上の複数の単位時間にわたる場合、託送時間帯を１または複数の単位時間からなる複数の時間区分に分割し、時間区分毎に託送電力が一定となるように所定の蓄電設備の充放電計画を策定し、策定した充放電計画を所定の記憶部４に記憶する。また、充放電計画策定部２は、例えば、時間区分ごとに蓄電設備の充電量と放電量が一致するように充放電計画を策定する。充放電計画は、放電電力値または充電電力値の制御目標値を単位時間より短い時間単位で定めた予定を表す情報である。また、充放電計画策定部２は、時間区分毎に託送電力が一定となるように電力託送計画を策定して記憶部４に記憶する。この場合、電力託送計画は、充放電計画に基づく蓄電設備からの充放電を前提として策定されている。

なお、需要電力予想値は蓄電設備管理装置１が管理対象とする施設等における需要電力（建物電力需要ともいう）の将来の所定の期間における推定値であり、発電電力予測値は、蓄電設備管理装置１が管理対象とする、太陽光発電等の再エネによる発電設備における発電電力の将来の所定の期間における推定値である。また、データベース５は、所定のデータを格納したファイルとそのファイルを管理するコンピュータからなるシステムであり、需要電力予想値と発電電力予測値を予測するための情報を記憶し、提供する。データベース５は、例えば通信ネットワークを介して分散して配置された複数のコンピュータを用いて構成される。データベース５は、例えば、日射量の予測値や観測値を表す情報、天気、気温、湿度等の予測値や観測値を表す情報、蓄電設備管理装置１が管理対象とする施設等における電力需要設備の仕様、発電設備の仕様、電力需要や発電の実績値等を表す情報等を記憶し、提供する。

また、本実施形態において蓄電設備とは、蓄電池、充放電装置、制御装置等を備え、充放電計画策定部２が策定した充放電計画に基づき、電力を充放電する。蓄電設備は、蓄電設備管理装置１によって直接、充放電計画に基づき電力の充放電を制御されてもよいし、他の制御装置によって、蓄電設備管理装置１が策定した充放電計画に基づき電力の充放電を制御されてもよい。また、蓄電設備は、複数個所に蓄電池、充放電装置、制御装置等を分散して配置されていてもよい。また、単位時間は、計画値同時同量ルールで定められた単位時間であり、３０分間である（以下、この単位時間を３０分単位ともいう）。ただし、単位時間は、３０分間に限定されない。

蓄電設備容量算出部３は、充放電計画策定部２が策定した少なくとも１年間分の充放電計画に基づき、蓄電設備の必要な容量を算出して、算出した容量を記憶部４に記憶する。蓄電設備の必要な容量は、例えば、充放電計画を実行可能な蓄電設備の最低容量に、所定の安全係数を乗じた値等とすることができる。蓄電設備の必要な容量は、例えば、少なくとも１年間分の充放電計画における放電電力の最大値および充電電力の最大値と、連続した１回の放電時および充電時における放電電力量の最大値および充電電力量の最大値に基づいて決定することができる。

なお、本実施形態に係る蓄電設備管理装置１は、例えば、託送の送り側での太陽光発電等の再エネ電力と建物電力需要との差分である再エネ余剰電力を、蓄電池等を利用して託送に適した計画値同時同量が容易に実現可能な平滑化された電力に整形する際に使用することができる。この場合、蓄電設備管理装置１は、まず託送時間帯を定め、その時間帯を複数の時間区分に分けた託送電力の計画を立案し、そして調整力である蓄電池を利用して各時間区分の託送電力を一定値（ｋＷ）に整形する充放電制御の計画である充放電計画を策定する。また、蓄電設備管理装置１は、当該目的で利用する蓄電池最小限容量を評価する際に使用することができる。

ここで、図２および図３を参照して、図１に示す充放電計画策定部２の動作例について説明する。図２は、託送電力の計画イメージを示す模式図であり、横軸が時刻、縦軸が再エネ余剰電力を表す。図３は、図２に示す時間区分Ａ_１およびＡ_２を拡大して、充放電計画における蓄電池充放電制御の例を示す模式図であり、横軸が時刻、縦軸が再エネ余剰電力を表す。なお、この動作例において、充放電計画策定部２は、調整力である蓄電池容量を最小限に限定するために、実線で示した託送電力の計画値を、破線で示した再エネ余剰電力の予測曲線に追随する形で複数の時間区分毎に一定値とする（託送電力を時間帯で一定値とすると、必要となる蓄電池容量が過大となるため）。託送電力の計画方法（手順Ｐ１～Ｐ３）を以下の変数表記で述べる。

ＰＶ（ｔ）：再エネ発電電力の予測値、
ＬＯＡＤ（ｔ）：建物電力需要の予測値、
ＰＶ（ｔ）－ＬＯＡＤ（ｔ）：再エネ余剰電力の予測値、
ｔ：３０分単位の時刻、
Ａ：託送時間帯（単位は時間）
Ｐ（Ａ）：託送電力の計画値

（手順Ｐ１）「託送時間帯」は再エネ電力が建物電力需要を上回る計画上の時間帯であり、充放電計画策定部２は、以下の条件式で判定して託送時間帯Ａを計画する（図２参照）。

ここで、時刻ｔ_{ｓｔａｒｔ}は託送時間帯Ａの開始時刻であり、時刻ｔ_ｓｔｏｐは託送時間帯Ａの終了時刻－３０分である。

なお、図２は、託送電力の受け側での電力調達計画の立案し易さを勘案して、１つの託送時間帯Ａを表彰台型の３つの時間区分Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３に分ける計画例を示す。

（手順Ｐ２）次に、充放電計画策定部２は、時間区分Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３を次のようにして決定する。なお、図２に示す例では、時間区分Ａ_１は時刻ｔ_{ｓｔａｒｔ}～時刻ｔ_１＋３０分までの時間であり、時間区分Ａ_２は時刻ｔ_１＋３０分～時刻ｔ_２＋３０分までの時間であり、時間区分Ａ_３は時刻ｔ_２＋３０分からｔ_ｓｔｏｐ＋３０分までの時間である。時間区分Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３は、託送時間帯Ａの長短によって、以下のように定まる。なお、時刻ｔ_１と時刻ｔ_２は３０分単位の時刻である。

・Ａ＜９０分の場合（託送時間帯Ａにおける３０分単位が２つまでの場合）：託送時間帯Ａを時間区分Ａ_１だけで表記し、時間区分Ａ_１は時刻ｔ_{ｓｔａｒｔ}から時刻ｔ_ｓｔｏｐ＋３０分までの時間である。

・Ａ≧９０分、且つＡ_１＝Ａ_２＝Ａ_３に区分できる場合（託送時間帯Ａの３０分単位の個数が３の倍数個）：「Ａ_１＝Ａ_２＝Ａ_３」を満たす時刻ｔ_１およびｔ_２を決定する。

・Ａ≧９０分、且つＡ_１＝Ａ_２＝Ａ_３に区分できない場合（託送時間帯Ａの３０分単位の個数が３の倍数個でない場合）：
例えば、託送時間帯Ａの３０分単位の個数が３の倍数個から１つ余れば時間区分Ａ_２に振り分け、「Ａ_１＝Ａ_２－３０分＝Ａ_３」を満たす時刻ｔ_１およびｔ_２を決定する。
例えば、託送時間帯Ａの３０分単位の個数が３の倍数個から２つ余れば時間区分Ａ_２と時間区分Ａ_３に振り分け、「Ａ_１＝Ａ_２－３０分＝Ａ_３－３０分」を満たす時刻ｔ_１およびｔ_２を決定する。

（手順Ｐ３）次に、充放電計画策定部２は、蓄電池容量を最小限に限定することを目的として、各時間区分（ここでは時間区分Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３）において、蓄電池の充電量と放電量とを一致させることを条件として充放電制御を行う（図３参照）。各時間区分における託送電力は以下のように計画される。

・Ａ＜９０分の場合：

・Ａ≧９０分の場合：

図３に示す例では、例えば時間区分Ａ_１については、託送電力の計画値Ｐ（Ａ_１）が、時間区分Ａ_１の再エネ余剰電力の予測値ＰＶ（ｔ）－ＬＯＡＤ（ｔ）の平均値と一致するように決定される。また、例えば時間区分Ａ_１では、再エネ余剰電力の予測値ＰＶ（ｔ）－ＬＯＡＤ（ｔ）が託送電力の計画値Ｐ（Ａ_１）を下回る場合に、再エネ余剰電力の予測値ＰＶ（ｔ）－ＬＯＡＤ（ｔ）と蓄電設備からの放電量の合計値が託送電力の計画値Ｐ（Ａ_１）と一致するように放電量が充放電計画策定部２によって決定される。また、再エネ余剰電力の予測値ＰＶ（ｔ）－ＬＯＡＤ（ｔ）が託送電力の計画値Ｐ（Ａ_１）を上回る場合に、再エネ余剰電力の予測値ＰＶ（ｔ）－ＬＯＡＤ（ｔ）と蓄電設備への充電量の合計値が託送電力の計画値Ｐ（Ａ_１）と一致するように充電量が充放電計画策定部２によって決定される。

次に、図４から図６を参照して、図１に示す蓄電設備容量算出部３が、充放電計画策定部２と連携して、蓄電設備の必要な容量を算出する際の動作例について説明する。図４から図６は、図１に示す充放電計画策定部２と蓄電設備容量算出部３が蓄電設備の必要な容量を算出する際の動作例を説明するための模式図である。図４は、蓄電設備管理装置１を用いて再エネ発電出力を平滑化する蓄電池容量を評価する際の処理の流れを示す。図５は、一時間単位の太陽光発電量予測値に対する発電量実績値のバラツキ分布の例を示す。図５の横軸は一時間単位の太陽光発電量予測値に対する実績値の比率であり、縦軸は頻度である。図６は、太陽光発電量の予測誤差を考慮した蓄電池容量のバラツキ分布の例を示す。図６の横軸は蓄電池容量であり、縦軸は算出された回数である。

本実施形態において、蓄電設備管理装置１を用いた蓄電設備の容量の評価は、図４に示す手順（１）から手順（６）を組み合わせることで実施することができる。なお、蓄電設備管理装置１が管理対象とする施設は建物であるとする。また、蓄電設備管理装置１が管理対象とする発電設備は太陽光発電設備であるとする。

手順（１）；託送の送り側の太陽光発電の年間時別発電量推定：
充放電計画策定部２は、管理対象とする発電設備の立地での日射量として例えばＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）保有の年間時別日射量データベース（データベース５の一例）Ｄ１を参照し、立地場所および太陽光発電設備等の定格出力Ｄ２に基づき、当該データベースを利用して年間時別発電量（２４時間３６５日の発電量）を推定する（Ｓ１）。

手順（２）；託送の送り側の建物の年間時別電力需要の推定：
次に、充放電計画策定部２は、管理対象の建物の年間時別の建物電力需要（２４時間３６５日の電力需要）を推定する（Ｓ２）。充放電計画策定部２は、例えば、日本コージェネレーションセンター（現、コージェネレーション・エネルギー高度利用センター）編の「コージェネレーション総合マニュアル」に電力需要原単位として記載されている、建物用途別ピーク値、月別・時間別負荷パターン等に基づき、建物用途毎に年間時別電力需要を推定することができる。

手順（３）；太陽光発電量の予測誤差の定量評価（図５参照）：
次に、蓄電設備容量算出部３は、発電量予測の実績データＤ４に基づき、太陽光発電量の一時間単位での実績値と予測値の差分を求め（Ｓ３）、予測誤差分布を導出する（Ｓ４）。蓄電設備容量算出部３は、例えば、託送の送り側である太陽光発電所における管理システムが備える当日朝７：００時点での発電量予測結果の３０分単位の予測値と、それに対応する３０分単位の発電量実績値のバラツキ（＝誤差）データを整理して、予測誤差分布を導出する。図５は、出願人が運営管理する大規模太陽光発電所でのデータを分析した結果を示し、横軸は発電量の（実績値－予測値）×１００／（太陽光発電設備の定格出力）の値を表す。横軸のプラス領域が実績値の方が大きかった場合であり、マイナス領域は実績値が小さかった場合である。当該データを正規化したものは予測誤差分布の確率密度関数に相当する。

手順（４）；太陽光発電の年間時別発電量予測値の算出：
次に、蓄電設備容量算出部３は、手順（３）で導出した予測誤差分布を参照したモンテカルロ計算を行うことにより（Ｓ５）、手順（１）で定められた年間時別発電量を実測値と見なした場合の年間時別発電量予測値を算出する（Ｓ６）。すなわち、蓄電設備容量算出部３は、乱数（疑似乱数）を用いて、手順（３）で導出した予測誤差分布と同様のバラツキを有するように手順（１）で定められた年間時別発電量を修正することで、年間時別発電量予測値を算出する。

手順（５）；再エネ余剰電力を原資とした託送計画し、年間シミュレーションで所要の蓄電池容量を算出：
次に、充放電計画策定部２は、手順（４）で算出された太陽光発電の年間時別発電量予測値と、手順（２）で算出した建物の年間時別電力需要との差分（＝余剰電力）を原資として、充放電計画と電力託送計画を策定して、年間時別託送電力を計画する（Ｓ７）。ここで、充放電計画策定部２は、図２および図３を参照して説明したようにして、３６５日分１日毎に、充放電計画を策定するとともに、時間区分毎に託送電力が一定となるように電力託送計画を策定して記憶部４に記憶する。

次に、蓄電設備容量算出部３は、次の制約条件の下、太陽光発電および蓄電池からなる電源システムの１０年ライフサイクルコスト（初期費用＋メンテナンス費用＋ランニング費用）が最小となるように（Ｓ８）、蓄電池の定格出力（ｋＷ）と容量（ｋＷｈ）を算出する（Ｓ９）。蓄電設備容量算出部３は、例えば、制約条件を「太陽光発電＋蓄電池放電＋買電＞建物電力需要＋蓄電池充電＋託送電力」として、蓄電池の定格出力（ｋＷ）と容量（ｋＷｈ）を算出する。ここで、最適化変数はそれぞれ３０分単位の蓄電池の充放電電力と買電電力である。

手順（６）；太陽光発電量予測誤差を考慮した蓄電池最適容量を評価（図６参照）：
蓄電設備容量算出部３は、手順（４）のモンテカルロ計算を再実行して年間時別発電量予測値を再算出し（Ｓ５～Ｓ６）、充放電計画策定部２と蓄電設備容量算出部３は、手順（５）の年間シミュレーションを再実行して所要の蓄電池設備容量を再算出する（Ｓ７～Ｓ９）。蓄電設備容量算出部３は、繰返し算出された蓄電池容量の分布が正規分布と見なせるまで上記過程を所定の回数、繰り返す（Ｓ１０）。
所定の回数、繰り返した後（Ｓ１０：ｙｅｓ）、蓄電設備容量算出部３は、算出された蓄電池容量の分布から蓄電池最適容量を決定する（Ｓ１１）。正規分布では平均値±（標準偏差σの２倍）の範囲に収まる確率は約９５％なので、例えば蓄電池最適容量は（平均値＋２σ）を上限値として評価すればよい。

以上のように、本実施形態によれば、電力託送計画において、小容量蓄電池の最適な充放電計画の策定と、日射量予測技術ならびに蓄電池管理技術が内包する予測誤差の発生を考慮した上で設備する蓄電池の最小限容量の合理的評価を行うことができる。また、本実施形態によれば、託送時間帯を分割した複数の時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画が策定される。この構成によれば、全託送時間帯一括で充放電計画を策定する場合と比較して充電量と放電量を小さくすることができるので、小容量の蓄電池に適した充放電計画を策定することができる。また、本実施形態によれば、時間区分ごとに蓄電設備の充電量と放電量が一致するように充放電計画が策定される。この構成によれば、時間区分毎の蓄電池の充電率を一定にすることができる。

また、本実施形態によれば、上述の方法によって各地に点在する企業等の事業拠点の間で自家消費を目的として再エネ余剰電力の自己託送を実現することが可能となる。再エネ余剰電力を託送可能とする調整力である蓄電池容量を合理的評価が可能になる。その結果、企業全体として再エネに基づいた電力ならびに環境価値を無駄なく融通することが可能になり、例えばＲＥ１００の目標達成を支える電源システムの合理的設計が容易になる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、図１に示す充放電計画策定部２と蓄電設備容量算出部３は、一体的に構成されていたり、蓄電設備容量算出部３が充放電計画策定部２を含む形態で構成されていたりしてもよい。

１蓄電設備管理装置
２充放電計画策定部
３蓄電設備容量算出部
４記憶部
５データベース

Claims

所定のデータベースを参照することで予測した需要電力予想値と再生可能エネルギーによる発電電力予測値に基づき余剰電力予測値が発生する託送時間帯を特定し、前記託送時間帯が所定値以上の複数の単位時間にわたる場合、前記託送時間帯を１または複数の前記単位時間からなる複数の時間区分に分割し、前記時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画を策定し、策定した前記充放電計画を所定の記憶部に記憶する充放電計画策定部を備える
蓄電設備管理装置。
前記充放電計画策定部は、前記時間区分ごとに前記蓄電設備の充電量と放電量が一致するように前記充放電計画を策定する
請求項１に記載の蓄電設備管理装置。
前記充放電計画策定部が策定した少なくとも１年間分の前記充放電計画に基づき、前記蓄電設備の必要な容量を算出して、算出した前記容量を前記記憶部に記憶する蓄電設備容量算出部を備える
請求項１または２に記載の蓄電設備管理装置。
蓄電設備管理装置が備える充放電計画策定部によって、所定のデータベースを参照することで予測した需要電力予想値と再生可能エネルギーによる発電電力予測値に基づき余剰電力予測値が発生する託送時間帯を特定し、前記託送時間帯が所定値以上の複数の単位時間にわたる場合、前記託送時間帯を１または複数の前記単位時間からなる複数の時間区分に分割し、前記時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画を策定し、策定した前記充放電計画を所定の記憶部に記憶する
蓄電設備管理方法。