JP7340721B1 - 電力管理装置及び電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力の需給バランスを安定的に維持することができる電力管理装置及び電力管理システムを提供する。【解決手段】電力管理システムは、複数の電力管理装置と、該複数の電力管理装置に接続され、負荷、発電機又は蓄電器のいずれかとして機能する複数の機器とを備える。電力管理装置は、上記機器及び他の電力管理装置との間で配線を介して接続可能に構成された３つ以上の電力入出力ポートと、これらの電力入出力ポートのうち２つの電力入出力ポートを切替可能に接続し、互いに接続された２つの電力入出力ポート間で電力を伝送させるスイッチ部とを有する。電力管理装置は、当該電力管理装置に接続されている機器において必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率と、電力の購入又は販売に関して提示される価格情報とを含む需給情報を生成し、他の電力管理装置に所定の単位時間ごとに送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力の供給及び消費を管理する電力需給管理技術に関する。

従来、都市部で消費される電力は、山間部や沿岸部など、都市部から離れた地域に設けられた発電所で生成され、電圧変換され、送電線を通じて都市部に送られる。送電により発生する電力損失は、例えば山間部から都市部に送電する場合、かなりの割合に及ぶと言われている。

他方、近年では、一般家庭や小規模事業者向けに、太陽光発電や小規模水力発電などの様々な発電装置が製品化されている。また、最近では、電力の小売りの自由化により、多く事業者が発電事業に参入している。このように、従来の大手電力会社から電力供給を受ける他にも、電力の調達手段の選択肢は広がっている。

ところで、一般家庭や多くの事業所における電力の消費量は、各戸に設置される電力メータによりモニタされている。一般家庭や小規模事業者に対する電気料金は、通常、この電力メータによるモニタ値をもとに、所定期間（例えば１日）内における電力消費量のピーク値を基準として設定され、電力会社に請求されている。

消費電力への課金に関する技術として、特許文献１には、機器の各々への電力の供給に対して課金する電力供給方法が開示されている。この電力供給方法においては、機器が電力供給要求を送信し、電力供給所が電力供給要求を受信し、電力供給要求を受信した電力供給所は、電力パケットの送電を開始する。電力供給所において電力パケットの送電が開始されると、機器は、電力パケットの受電を開始する。機器及び電力供給所は、それぞれ、電力ルーティングされる電力パケットを受電及び送電する。電力供給要求には、電力ルーティングにおける電力供給先アドレスが含まれており、電力供給所は、電力供給要求に含まれる電力供給先アドレスを電力パケットに付加する。

国際公開第２０１２／８１３１２号

上述した電力損失を考慮すると、送電距離をできるだけ短くするために、自家発電を行ったり、近隣の電力利用者間で、発電した電力を融通し合ったりすることが考えられる。この場合、近隣の電力利用者は、電力の供給者にもなり得るし、消費者にもなり得る。このように、お互いに電力を融通し合えるようなシステムを維持するためには、当該システムにおいて電力の需給バランスを安定的に維持することが重要となる。

本発明は以上を鑑みてなされたものであり、電力の需給バランスを安定的に維持することができる電力管理装置及び電力管理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様である電力管理装置は、電力管理システムにおいて、電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能する複数の機器の間における電力の伝送を中継する電力管理装置であって、電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能する機器及び他の電力管理装置との間で配線を介して接続可能に構成された３つ以上の電力入出力ポートと、前記３つ以上の電力入出力ポートのうち２つの電力入出力ポートを切替可能に接続し、互いに接続された２つの電力入出力ポートの間で電力を伝送させるように構成されたスイッチ部と、当該電力管理装置に個別に付与されたデバイス識別情報を記憶するように構成された記憶部と、当該電力管理装置と接続された他の電力管理装置との間で、少なくとも前記デバイス識別情報を互いに送受信するように構成された通信部と、当該電力管理装置に接続されている前記機器における電力の需給情報であって、必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率と、電力の購入又は販売に関して提示される価格情報とを含む需給情報を生成し、該需給情報を、当該電力管理装置に接続された他の電力管理装置に所定の単位時間ごとに送信させるように構成された需給情報生成部と、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づいて、前記３つ以上の電力入出力ポートのうち、互いに接続させる２つの電力入出力ポートを前記所定の単位時間ごとに決定するように構成された選択部と、を有する。

上記電力管理装置は、互いに接続された２つの電力入出力ポートの間において伝送された電力の方向及び電力量を、前記所定の単位時間ごとに計測するように構成された電力計測部と、前記電力計測部により計測された電力の方向及び電力量と、前記互いに接続された２つの電力入出力ポートのうちの一方に接続された他の電力管理装置との間で送信又は受信された前記需給情報に含まれる価格情報と、該他の電力管理装置のデバイス識別情報と、を含む電力情報を生成するように構成された電力情報生成部と、をさらに有し、前記記憶部は、当該電力管理装置のユーザごとに付与されたユーザ識別情報をさらに記憶し、前記通信部は、前記電力情報生成部により生成された前記電力情報を、当該電力管理装置に付与されたユーザ識別情報と紐づけて通信ネットワークに送信するように構成されていても良い。

上記電力管理装置において、当該電力管理装置に負荷として機能する機器が接続されている場合、前記選択部は、他の電力管理送信から受信された前記需給情報に基づき、電力の余剰率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択しても良い。

上記電力管理装置において、当該電力管理装置に発電機として機能する機器が接続されている場合、前記選択部は、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づき、電力の不足率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択しても良い。

上記電力管理装置において、当該電力管理装置に蓄電器として機能する機器が接続されている場合、該機器が蓄電モードにあるとき、前記選択部は、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づき、電力の余剰率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択し、該機器が放電モードにあるとき、前記選択部は、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づき、電力の不足率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択しても良い。

上記電力管理装置において、前記選択部は、他の電力管理装置から前記需給情報を受信した場合、該需給情報に含まれる価格情報に基づいて、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択しても良い。

上記電力管理装置において、前記需給情報生成部は、必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率に応じて、前記価格情報を調整しても良い。

上記電力管理装置において、前記需給情報生成部は、当該電力管理装置に負荷として機能する機器が接続されている場合において、電力の不足率が所定期間変化しないとき、電力の購入価格を引き上げるように、前記価格情報を変更し、当該電力管理装置に発電機として機能する機器が接続されている場合において、電力の余剰率が所定期間変化しないとき、電力の販売価格を引き下げるように、前記価格情報を変更しても良い。

上記電力管理装置において、前記需給情報は、電力線搬送通信により他の電力管理装置との間で送受信されても良い。

上記電力管理装置において、前記需給情報は、通信ネットワークを介して他の電力管理装置との間で送受信されても良い。

本発明の別の態様である電力管理システムは、上述した複数の電力管理装置であって、配線を介して接続された複数の電力管理装置と、電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能し、前記複数の電力管理装置に接続された複数の機器と、を備える。

本発明によれば、電力の需給バランスを安定的に維持することができる電力管理装置及び電力管理システムを実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電力管理システムの構成例を示す図である。 図１に示す電力管理装置の概略構成を示すブロック図である。 ポート部の動作を説明するための模式図である。 ポート部の動作を説明するための模式図である。 ポート部の動作を説明するための模式図である。 需給情報及び電力情報を例示する表である。 電力管理システムの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る電力管理装置及び電力管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

図１は、本発明の実施形態に係る電力管理システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施に係る電力管理システム１は、配線Ｗを介して接続された複数の電力管理装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，…と、電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能する複数の機器とを備える。図１には、発電機１１ａ，１１ｄと、蓄電器１２ａ，１２ｄと、負荷１３ａ，１３ｂ，１３ｃとが表示されている。以下において、電力管理装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，…を総称して、電力管理装置１０と記すこともある。また、発電機１１ａ，１１ｄを総称して発電機１１、蓄電器１２ａ，１２ｄを総称して蓄電器１２、負荷１３ａ，１３ｂ，１３ｃを総称して負荷１３と記すこともある。発電機１０は、例えば、太陽光発電システム、風力発電システム、海洋温度差発電システム、波力発電システム等である。また、蓄電器１２としては、一般的な蓄電器の他、電気自動車を適用することも可能である。

詳細には、ユーザＡが使用する電力管理装置１０ａには、発電機１１ａ、蓄電器１２ａ、及び負荷１３ａが接続されている。ユーザＢが使用する電力管理装置１０ｂには、負荷１３ｂが接続されている。ユーザＣが使用する電力管理装置１０ｃには、負荷１３ｃが接続されている。ユーザＤが使用する電力管理装置１０ｄには、発電機１１ｄ及び蓄電器１２ｄが接続されている。また、電力管理装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは相互に接続されており、電力管理装置１０ｂ，１０ｄは相互に接続されている。

このように、１つの電力管理装置１０に接続可能な発電機１１、蓄電器１２、負荷１３、及び他の電力管理装置１０の数は、各電力管理装置１０に設けられた電力入出力ポート（後述）の数以下であれば、限定されない。つまり、電力管理システム１においては、配線Ｗを介して電力管理装置１０同士を接続することにより、任意の態様の電力伝送ネットワークを形成することができる。

電力管理装置１０は、発電機１１、蓄電器１２、及び、負荷１３の間における電力の伝送を中継する機器である。後述するように、各電力管理装置１０は、有線又は無線による通信機能を有しており、自身で生成した情報を、配線Ｗ又は通信ネットワークＮを介して、他の電力管理装置１０や端末２０に送信することもできる。

通信ネットワークＮは、例えば、インターネット、ＬＡＮ、電気通信回線等、及びこれらの組み合わせのいずれであっても良く、有線、無線のいずれであっても良い。端末２０は、例えば、コンピュータ（ＰＣ）、ノートＰＣ、タブレット端末、スマートフォン等によって構成することができる。また、通信ネットワークＮに、ユーザ間における電力利用料の精算用サーバ装置を接続しても良い。

図２は、電力管理装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、電力管理装置１０は、ポート部１１０と、通信部１２０と、コントローラ１３０とを有する。

ポート部１１０は、３つ以上の電力入出力ポートＰ１，Ｐ２，…，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５と、スイッチ部１１１と、電力計測部１１２とを備える。各電力入出力ポートＰ１，Ｐ２，…，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、発電機１１、蓄電器１２、負荷１３、及び、他の電力管理装置１０との間で配線を介して接続可能に構成されている。

スイッチ部１１１は、コントローラ１３０の制御の下で、３つ以上の電力入出力ポートＰ１，Ｐ２，…，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５のうち２つの電力入出力ポートを切替可能に接続し、互いに接続された２つの電力入出力ポートの間で電力を伝送させるように構成されている。

電力計測部１１２は、互いに接続された２つの電力入出力ポートの間において伝送された電力の方向及び電力量を、所定の単位時間ごとに計測するように構成されている。ここで、所定の単位時間は、特に限定されず、例えば、３０秒毎、１分毎、５分毎、３０分毎、１時間毎など、適宜設定することができる。

図３Ａ～図３Ｃは、ポート部１１０の動作を説明するための模式図であり、一例として、ユーザＡの電力管理装置１０ａにおけるポート部１１０を示している。以下、電力入出力ポートのことを、単にポートとも記す。図３Ａ～図３Ｃに示すように、配線Ｗを介して、電力管理装置１０ａのポートＰ１にはユーザＢの電力管理装置１０ｂが接続され、ポートＰ２にはユーザＣの電力管理装置１０ｃが接続されている。また、ポートＰ３には発電機１１ａ、ポートＰ４には蓄電器１２ａ、ポートＰ５には負荷１３ａがそれぞれ接続されている。

図３Ａに示すように、スイッチ部１１１においてポートＰ１とポートＰ３が接続されたとき、発電機１１ａから、電力管理装置１０ｂを介して負荷１３ｂに電力が供給される。このとき、電力計測部１１２は、ポートＰ３からポートＰ１に向かう電力量及び方向を計測する。

図３Ｂに示すように、スイッチ部１１１においてポートＰ２とポートＰ４が接続されたとき、蓄電器１２ａから、電力管理装置１０ｃを介して負荷１３ｃに電力が供給される。このとき、電力計測部１１２は、ポートＰ４からポートＰ２に向かう電力量及び方向を計測する。

図３Ｃに示すように、スイッチ部１１１においてポートＰ３とポートＰ５が接続されたとき、発電機１１ａから負荷１３ａに電力が供給される。このとき、電力計測部１１２は、ポートＰ３からポートＰ５に向かう電力量及び方向を計測する。

通信部１２０は、電力線搬送通信（Power Line Communication：ＰＬＣ）により、配線Ｗを介して接続された他の電力管理装置１０との間で情報を送受信する通信インタフェースである。或いは、通信部１２０は、ブルートゥース（登録商標）、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）、その他各種の通信技術を用いて、当該電力管理装置１０を通信ネットワークＮに接続し、通信ネットワークＮに接続された機器（他の電力管理装置１０や端末２０）との間で情報を送受信しても良い。もちろん、通信部１２０は、ＰＬＣと他の通信技術とを組み合わせて、他の機器との間で通信を行っても良い。

通信部１２０は、当該電力管理装置１０と接続された他の電力管理装置１０との間で、少なくとも各々に付与されたデバイス識別情報（後述）を互いに送受信するように構成されている。

コントローラ１３０は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、記憶部１４０及び処理部１５０を有する。

記憶部１４０は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等の半導体メモリにより構成される記憶媒体であり、プログラム記憶部１４１と、識別情報記憶部１４２と、電力情報記憶部１４３とを含む。プログラム記憶部１４１は、処理部１５０に実行させるプログラムや該プログラムの実行中に使用される各種パラメータを記憶する。

識別情報記憶部１４２は、電力管理装置１０に個別に付与されたデバイス識別情報（以下、デバイスＩＤとも記す）と、当該電力管理装置１０を使用するユーザごとに付与されたユーザ識別情報（以下、ユーザＩＤとも記す）とを記憶する。デバイスＩＤは原則として書き換えることができない。一方、ユーザＩＤは書き換えが可能である。

電力情報記憶部１４３は、後述する電力情報生成部１５３により生成された電力情報を記憶する。

処理部１５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いて構成され、プログラム記憶部１４１に記憶されたプログラムを読み込むことにより、電力管理装置１０の各部を統括的に制御し、当該電力管理装置１０において生成された情報を他の電力管理装置１０や端末２０との間で送受信することにより、電力の需給を管理すると共に、電力使用料の精算に使用される情報を管理するための各種演算処理を実行する。処理部１５０により実現される機能部には、需給情報生成部１５１と、選択部１５２と、電力情報生成部１５３と、識別情報判定部１５４とが含まれる。

需給情報生成部１５１は、当該電力管理装置１０に接続されている機器における電力の需給情報を生成し、当該電力管理装置１０に接続された他の電力管理装置１０との間で需給情報を所定の単位時間ごとに送信する。需給情報は、当該電力管理装置１０において、必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率と、電力の購入又は販売に関して提示される価格情報とを含む。また、需給情報は、当該電力管理装置１０に付与されたデバイスＩＤを含んでもよい。

例えば、ユーザＡの電力管理装置１０ａにおいて生成される需給情報には、発電機１１ａにより供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率、負荷１３ａにおいて必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、蓄電器１２ａにより供給可能な電力の大きさ及び余剰率若しくは充電に必要な電力の大きさ及び不足率等が含まれ得る。

ここで、発電機１１ａに関する需給情報は、発電機１１ａの定格出力の他、そのときの発電出力に応じて生成され得る。例えば、発電機１１ａが太陽光発電システムである場合、晴天のときには供給可能な電力が大きくなり、雨天のときには供給可能な電力が小さくなる。また、蓄電器１２ａに関する需給情報は、蓄電器１２ａにおける充電率に応じて生成されるようにしても良い。例えば、充電率が閾値以上である場合に、供給可能な電力の大きさ及び余剰率を含む需給情報が生成され、充電率が閾値未満である場合に、必要電力及び不足率を含む需給情報が生成されるようにしても良い。

また、ユーザＢが使用する電力管理装置１０ｂにおいて生成される需給情報には、負荷１３ｂにおいて必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率が含まれ得る。つまり、需給情報生成部１５１は、当該電力管理装置１０に接続されている機器（発電機１１、蓄電器１２、負荷１３）及びこれらの稼働状態（電源のオンオフや充電率等）に応じた需給情報を生成する。

需給情報に含まれる価格情報は、他の電力管理装置１０（に接続された機器）から電力供給を受ける際にオファーされる購入価格を表す情報、又は、他の電力管理装置１０（に接続された機器）に電力を供給する際にオファーされる販売価格を表す情報である。価格情報は、金額そのものであっても良いし、所定の基準価格に対する倍率であっても良いし、ポイント数であっても良い。

需給情報生成部１５１は、当該電力管理装置１０に接続された機器において必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率に応じて、提示する価格情報を調整しても良い。

また、需給情報生成部１５１は、当該電力管理装置１０に負荷１３が接続されている場合において、電力の不足率が所定期間変化しないとき、電力の購入価格を引き上げるように価格情報を変更しても良い。反対に、需給情報生成部１５１は、当該電力管理装置１０に発電機１１が接続されている場合において、電力の余剰率が所定期間変化しないとき、電力の販売価格を引き下げるように価格情報を変更しても良い。

また、需給情報生成部１５１は、需給情報に、識別情報記憶部１４２に記憶されたユーザＩＤを付加して送信することとしても良い。

需給情報生成部１５１が需給情報を生成して他の電力管理装置１０に送信する時間間隔は、原則として、上述した電力計測部１１２が電力を計測する単位時間と同期されることとしても良い。

需給情報は、電力線搬送通信（ＰＬＣ）により、配線Ｗを介して当該電力管理装置１０に接続された他の電力管理装置１０との間で送受信されても良いし、通信ネットワークＮを介して他の電力管理装置１０との間で送受信されても良い。

選択部１５２は、当該電力管理装置１０が他の電力管理装置１０から需給情報を受信した場合に、受信された需給情報に基づいて、３つ以上のポートＰ１，Ｐ２,…のうち、互いに接続させる２つのポートを上記所定の単位時間ごとに決定するように構成されている。選択部１５２は、需給情報生成部１５１における需給情報の受信と同期して動作するように構成されても良い。

詳細には、選択部１５２は、他の電力管理装置１０から受信した需給情報に含まれる価格情報に基づいて、互いに接続させる２つのポートＰ１，Ｐ２，…の一方を選択することができる。

一例として、ユーザＡの発電機１１ａが稼働しており、ユーザＡの電力管理装置１０ａが、ユーザＢの電力管理装置１０ａ及びユーザＣの電力管理装置１０ｃの両方から、電力を要求する旨の（即ち、必要電力及び不足率を含む）需給情報を受信した場合、電力管理装置１０ａは、これらの需給情報に含まれる価格情報を比較し、価格情報によって表される購入金額が高い方の電力管理装置１０ｂ，１０ｃが接続されたポートと、発電機１１ａが接続されたポートとを接続し、発電機１１ａから電力を伝送する。

別の例として、ユーザＢの負荷１３ｂが稼働しており、ユーザＢの電力管理装置１０ｂが、ユーザＡの電力管理装置１０ａ及びユーザＤの電力管理装置１０ｄの両方から電力を供給する旨の（即ち、供給電力及び余剰率を含む）需給情報を受信した場合、電力管理装置１０ｂは、これらの需給情報に含まれる価格情報を比較し、価格情報によって表される販売価格が安い方の電力管理装置１０ａ，１０ｄが接続されたポートと、負荷１３ｂが接続されたポートとを接続し、負荷１３ｂに電力を伝送することができる。

また、選択部１５２は、当該電力管理装置１０に負荷１３が接続されている場合に、他の電力管理送信１０から受信された需給情報に基づき、電力の余剰率が最も高い他の電力管理装置１０が接続されたポートＰ１，Ｐ２，…を、互いに接続させる２つのポートの一方として選択しても良い。例えば、ユーザＢの電力管理装置１０ｂが、ユーザＡの電力管理装置１０ａ及びユーザＤの電力管理装置１０ｄの両方から需給情報を受信した場合、電力管理装置１０ｂは、需給情報に含まれる電力の余剰率が高い方の電力管理装置１０ａ，１０ｄが接続されたポートと、負荷１３ｂが接続されたポートとを接続し、負荷１３ｂに電力を伝送することができる。

また、選択部１５２は、当該電力管理装置１０に発電機１１が接続されている場合、他の電力管理送信１０から受信された需給情報に基づき、電力の不足率が最も高い他の電力管理装置１０が接続されたポートＰ１，Ｐ２，…を、互いに接続させる２つのポートの一方として選択しても良い。例えば、ユーザＡの電力管理装置１０ａが、ユーザＢの電力管理装置１０ｂ及びユーザＣの電力管理装置１０ｃの両方から需給情報を受信した場合、電力管理装置１０ａは、需給情報に含まれる電力の不足率が高い方の電力管理装置１０ｂ，１０ｃが接続されたポートと、発電機１１が接続されたポートとを接続し、発電機１１から電力を伝送することができる。

また、選択部１５２は、当該電力管理装置１０に蓄電器１２が接続されている場合において、該蓄電器１２が蓄電モードにあるとき、他の電力管理装置１０から受信された需給情報に基づき、電力の余剰率が最も高い他の電力管理装置１０が接続されたポートＰ１，Ｐ２，…を、互いに接続させる２つのポートの一方として選択しても良い。一方、選択部１５２は、該蓄電器１２が放電モードにあるとき、他の電力管理送信１０から受信された需給情報に基づき、電力の不足率が最も高い他の電力管理装置１０が接続されたポートを、互いに接続させる２つのポートＰ１，Ｐ２，…の一方として選択しても良い。

電力の余剰率や不足率に応じて価格情報を調整する際のパラメータは、各ユーザが、端末２０を通じて電力管理装置１０を操作することにより設定できることとしても良い。

電力情報生成部１５３は、電力計測部１１２により計測された電力の方向及び電力量と、互いに接続された２つのポートのうちの一方に接続された他の電力管理装置１０との間で送信又は受信された需給情報に含まれる価格情報と、該他の電力管理装置１０のデバイスＩＤと、を含む電力情報を生成し、電力情報記憶部１４３に記録させるように構成されている。電力情報記憶部１４３に記憶された電力情報は、当該電力管理装置１０に付与されたデバイスＩＤと紐づけられ、通信部１２０により通信ネットワークＮに送信されるように構成されている。

識別情報判定部１５４は、他の電力管理装置１０から受信した需給情報にユーザＩＤが含まれている場合に、このユーザＩＤが、自身の識別情報記憶部１４２に記憶されたユーザＩＤと同一であるか否かを判定する。

次に、電力管理システム１における各電力管理装置１０の動作について詳しく説明する。図４は、需給情報及び電力情報を例示する表であり、ユーザＢが使用する電力管理装置１０ｂにより生成される需給情報及び電力情報の例を示している。図１に示すように、電力管理装置１０ｂには負荷１３ｂが接続されているため、負荷１３ｂを使用する場合には、配線Ｗを通じて電力の供給を受ける必要がある。図４において、需給情報及び電力情報は、１分間毎に生成される。また、図４において、価格情報は、基準価格に対する倍率を示している。

ここで、各電力管理装置１０は、配線Ｗを介して互いに接続された際に、接続相手の電力管理装置１０との間でデバイスＩＤを送受信する。これにより、各電力管理装置１０は、需給情報の送信元又は送信先、並びに、電力の伝送先又は供給元の電力管理装置１０を特定することができる。

ユーザＢが負荷１３ｂの電源スイッチをオンにすると、電力管理装置１０ｂは、負荷１３ｂへの電力供給を受けるための需給情報を生成し、配線Ｗを介して接続された電力管理装置１０ａ，１０ｄに送信する。図４に示すように、スイッチをオンにした当初（時刻１０：１１：００）の需給情報において、必要電力は２０Ｗ、不足率は１００％、価格情報は１．０となっている。

ユーザＡの電力管理装置１０ａ、ユーザＣの電力管理装置１０ｃ、及びユーザＤの電力管理装置１０ｄは、ユーザＢの電力管理装置１０ｂから送信された需給情報を受信する。そして、このうちの電力供給可能な状態にある電力管理装置１０が、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率、並びに価格情報を含む需給情報を生成し、電力情報管理装置１０ｂに送信する。ここでは、ユーザＡの電力管理装置１０ａからユーザＢの電力管理装置１０ｂに需給情報が送信されたものとする。なお、電力管理装置１０ａから送信される需給情報に含まれる価格情報は、電力管理装置１０ｂから送信された需給情報に含まれる価格情報と同じであっても良いし異なっていても良い。

ユーザＡの電力管理装置１０ａは、需給情報を電力管理装置１０ｂに送信し、発電機１１ａが接続されたポートと、電力管理装置１０ｂが接続されたポートとを接続する。電力管理装置１０ｂは、電力管理装置１０ａから需給情報を受信すると、電力管理装置１０ａが接続されたポートと、負荷１３ｂが接続されたポートとを接続する。これにより、負荷１３ｂへの電力供給が開始される（時刻１０：１２：００～）。電力供給の開始後、負荷１３ｂにおける電力の不足は解消され、電力管理装置１０ｂが生成する需給情報においては不足率が０％となる。

なお、電力管理装置１０ｂが電力管理装置１０ａから受信した需給情報に含まれる価格情報が、電力管理装置１０ｂが提示した価格情報と異なる場合、電力管理装置１０ｂは、ポートを接続するか否かを判断することとしても良い。ポートを接続すると判断する価格情報の範囲（パラメータ）は、端末２０を通じて当該電力管理装置１０ｂに予め設定しておくことができる。

電力管理装置１０ｂの電力情報生成部１５３は、電力計測部１１２により計測された電力の量及び伝送方向を含む電力情報を生成する。この電力情報は、電力管理装置１０ｂが電力管理装置１０ａに送信した需給情報における価格情報（時刻１０：１２：００の時点で１．０）と、ユーザＡの電力管理装置１０ａのデバイスＩＤとを含んでいる。

ユーザＢが負荷１３ｂのパワーを３０Ｗに増加させると（時刻１０：１９：００）、電力管理装置１０ａからの電力供給が２０Ｗのままでは、負荷１３ｂにおいて電力が不足した状態となる。これに応じて、電力管理装置１０ｂは、必要電力３０Ｗ、不足率３３％との情報を含む需給情報を生成し、配線Ｗを介して接続された電力管理装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄに送信する。

電力管理装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄのいずれからも伝送される電力が増加されず、不足率が所定期間変化しないとき、電力管理装置１０ｂは、電力の購入価格を引き上げるように価格情報を変更し、需給情報を送信する（時刻１０：２４：００）。これに応じて、電力管理装置１０ａ，１０ｃ，１０ｄのいずれか（例えば電力管理装置１０ａ）から、供給電力を増加させた需給情報が送信されると、電力管理装置１０ｂは、この需給情報に基づき、ポートの接続を行う。これにより、伝送される電力が増加し（電力情報における１０：２５：００参照）、需給情報における不足率は０％となる。また、これに合わせて、電力情報における価格情報も変更される。

ユーザＢが負荷１３ｂのスイッチをオフにすると（時刻１０：３０：００）、需給情報における必要電力は０Ｗ、不足率も０％となる。なお、負荷１３ｂのスイッチがオフにされた際、電力管理装置１０ｂは、必要電力０Ｗ、不足率０％として需給情報を送信しても良いし、需給情報の送信を停止しても良い。また、電力管理装置１０ｂは、ポートの接続を解除する。これにより、電力管理装置１０ａから電力管理装置１０ｂへの電力の伝送も停止される。

電力管理装置１０ｂにおいて生成された電力情報は、ユーザＢのユーザＩＤと紐づけられ、通信ネットワークＮに送信される。電力情報は、通信ネットワークＮに接続された複数の端末２０において分散して保持する、所謂ブロックチェーンの仕組みを利用して保存し、必要に応じて、端末２０を用いて、ユーザ間で電力の代金（或いはポイント）を精算することとしても良い。或いは、電力情報を精算用サーバ装置に蓄積し、このサーバ装置においてユーザ間の精算を行うこととしても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、配線Ｗを介して接続された電力管理装置１０の間で需給情報を送受信し、該需給情報に基づいて、電力の供給先又は電力の供給元が決定される。そのため、このような動作を所定の時間間隔で行うことにより、システム全体として需給バランスが取れた状態に自然に近づくことになる。従って、電力管理システム１において、電力の需給バランスを安定的に維持することが可能となる。

また、本実施形態によれば、電力情報を通信ネットワークＮに接続された端末２０に送信することにより、各機器において供給又は消費された電力の利用料を精算することができる。また、本実施形態によれば、需給情報に含まれる価格情報に基づいて電力の供給先又は電力の供給元が決定されるので、電力の利用料も全体として安定することになる。

また、本実施形態によれば、電力の需給状態により、需給情報において提示される価格情報が変動するので、価格が高いときに電力消費を抑制する、価格が低いときに電力を使用する、価格が低いときに蓄電して、価格が高いときに放電する、といったインセンティブが働くので、システム全体として電力の需給状態を最適化することが可能となる。

ここで、上述した例においては、電力管理装置１０ｂが送信した需給情報に応じて、電力管理装置１０ａが電力を供給することとした。しかしながら、電力管理装置１０ｂに対し、電力管理装置１０ａ，１０ｄのいずれもが電力供給可能である場合、電力管理装置１０ｂは、電力管理装置１０ａ，１０ｄから送信された需給情報に基づき、電力の余剰率が高い方、或いは、価格情報に基づく提示価格が安価な方から電力供給を受けるように判断（ポート部１１０におけるポートの切り替え）しても良い。このようなポートの切り替えは、所定の時間間隔ごとに行っても良い。

また、上述した例においては、電力管理装置１０ｂが電力供給を受ける場合を説明したが、例えば電力管理装置１０ａが電力を供給する場合にも、需給情報の送受信により、同様にして電力の供給先を決定することができる。即ち、電力管理装置１０ａは、電力管理装置１０ｂ，１０ｃの両方から、電力が不足している旨の需給情報を受信したとき、電力の不足率が高い方、或いは、価格情報に基づく提示価格が高価な方に電力を供給するように判断しても良い。

図５は、電力管理システムの変形例を示す図である。図５に示す電力管理システム２は、図１に示す電力管理システムに対し、ユーザＡの電力管理装置１０ａの末端側に電力管理装置１０ａ（１），１０ａ（２），１０ａ（３）が接続され、ユーザＤの電力管理装置１０ｄの末端側に電力管理装置１０ｄ（１），１０ｄ（２）が接続されている点が異なる。つまり、ユーザＡの発電機１１ａ、蓄電器１２ａ、及び、負荷１３ａは、それぞれ、電力管理装置１０ａ（１），１０ａ（２），１０ａ（３）を介して電力管理装置１０ａに接続されている。また、ユーザＤの発電機１１ｄ、及び、蓄電器１２ｄは、それぞれ、電力管理装置１０ｄ（１），１０ｄ（２）を介して電力管理装置１０ｄに接続されている。

このように、電力管理装置１０ａ（１），１０ａ（２），１０ａ（３）を介して発電機１１ａ、蓄電器１２ａ、及び、負荷１３ａをそれぞれ接続することにより、ユーザＡにおける電力の生成や消費を自動で管理することができる。例えば、発電機１１ａが稼働しているときに電力管理装置１０ａ（１）において生成された需給情報と、負荷１３ａが稼働しているときに電力管理装置１０ａ（３）において生成された需給情報とを、電力管理装置１０ａが受信した場合、電力管理装置１０ａは、発電機１１ａにおいて生成された電力を負荷１３ａにおいて消費するように判断（ポートの接続）をすることができる。また、電力管理装置１０ａは、電力管理装置１０ａ（２）において生成された需給情報に基づき、蓄電器１２ａが充電モードにあるとき（充電率が所定値未満のとき）、発電機１１ａにおいて生成された電力を蓄電器１２ａに供給し、蓄電器１２ａが十分に充電されているとき（充電率が所定値以上のとき）、発電機１１ａにおいて生成された電力を他のユーザの機器に供給するように判断（ポートの接続）をすることができる。

ここで、電力管理装置１０ａ，１０ａ（１），１０ａ（２），１０ａ（３）には、同じユーザＡのユーザＩＤが付与されている。そこで、各電力管理装置１０の需給情報生成部１５１は、生成した需給情報に自身のユーザＩＤを紐づけて他の電力管理装置１０に送信し、識別情報判定部１５４は、他の電力管理装置１０から受信した需給情報に紐づけられたユーザＩＤが、自身のユーザＩＤと同一であるかを判断することとしても良い。そして、電力管理装置１０が複数の他の電力管理装置１０から需給情報を受信した場合に、自身と同じユーザＩＤと紐づけられた需給情報を優先するようにしても良い。

例えば、ユーザＡの電力管理装置１０ａが、電力管理装置１０ａ（３）及びユーザＢの電力管理装置１０ｂの両方から同時に需給情報を受信した場合、発電機１１ａにより生成された電力を、同一ユーザの電力管理装置１０ａ（３）に優先的に伝送するようにしても良い。

上記実施形態及び変形例においては、ポート部１１１において２つのポートを接続した。しかしながら、システムの構成によっては、互いに接続されるポートを３以上とすることもできる。この場合、例えば、１つの発電機から複数の負荷に電力を供給する、複数の発電機から１つの負荷に電力を供給する、或いは、１つの発電機から負荷に電力を供給しつつ、余剰分の電力を蓄電器に充電するといったことも可能である。

本発明は、以上説明した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。例えば、実施形態及び変形例に示した全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成しても良いし、上記実施形態及び変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成しても良い。

１，２…電力管理システム、１０，１０ａ，１０ａ（１），１０ａ（２），１０ａ（３），１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｄ（１），１０ｄ（２）…電力管理装置、１１，１１ａ，１１ｄ…発電機、１２，１２ａ，１２ｄ…蓄電器、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…負荷、２０…端末、１１０…ポート部、１１１…スイッチ部、１１２…電力計測部、１２０…通信部、１３０…コントローラ、１４０…記憶部、１４１…プログラム記憶部、１４２…識別情報記憶部、１４３…電力情報記憶部、１５０…処理部、１５１…需給情報生成部、１５２…選択部、１５３…電力情報生成部、１５４…識別情報判定部、Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５…電力入出力ポート（ポート）

Claims (11)

1. 電力管理システムにおいて、電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能する複数の機器の間における電力の伝送を中継する電力管理装置であって、
   電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能する機器及び他の電力管理装置との間で配線を介して接続可能に構成された３つ以上の電力入出力ポートと、
   前記３つ以上の電力入出力ポートのうち２つの電力入出力ポートを切替可能に接続し、互いに接続された２つの電力入出力ポートの間で電力を伝送させるように構成されたスイッチ部と、
   当該電力管理装置に個別に付与されたデバイス識別情報を記憶するように構成された記憶部と、
   当該電力管理装置と接続された他の電力管理装置との間で、少なくとも前記デバイス識別情報を互いに送受信するように構成された通信部と、
   当該電力管理装置に接続されている前記機器における電力の需給情報であって、必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率と、電力の購入又は販売に関して提示される価格情報とを含む需給情報を生成し、該需給情報を、当該電力管理装置に接続された他の電力管理装置に所定の単位時間ごとに送信させるように構成された需給情報生成部と、
   他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づいて、前記３つ以上の電力入出力ポートのうち、互いに接続させる２つの電力入出力ポートを前記所定の単位時間ごとに決定するように構成された選択部と、
   を有する電力管理装置。
2. 互いに接続された２つの電力入出力ポートの間において伝送された電力の方向及び電力量を、前記所定の単位時間ごとに計測するように構成された電力計測部と、
   前記電力計測部により計測された電力の方向及び電力量と、前記互いに接続された２つの電力入出力ポートのうちの一方に接続された他の電力管理装置との間で送信又は受信された前記需給情報に含まれる価格情報と、該他の電力管理装置のデバイス識別情報と、を含む電力情報を生成するように構成された電力情報生成部と、
   をさらに有し、
   前記記憶部は、当該電力管理装置のユーザごとに付与されたユーザ識別情報をさらに記憶し、
   前記通信部は、前記電力情報生成部により生成された前記電力情報を、当該電力管理装置に付与されたユーザ識別情報と紐づけて通信ネットワークに送信するように構成されている、請求項１に記載の電力管理装置。
3. 当該電力管理装置に負荷として機能する機器が接続されている場合、前記選択部は、他の電力管理送信から受信された前記需給情報に基づき、電力の余剰率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択する、請求項１に記載の電力管理装置。
4. 当該電力管理装置に発電機として機能する機器が接続されている場合、前記選択部は、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づき、電力の不足率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択する、請求項１に記載の電力管理装置。
5. 当該電力管理装置に蓄電器として機能する機器が接続されている場合、
   該機器が蓄電モードにあるとき、前記選択部は、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づき、電力の余剰率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択し、
   該機器が放電モードにあるとき、前記選択部は、他の電力管理装置から受信された前記需給情報に基づき、電力の不足率が最も高い他の電力管理装置が接続された電力入出力ポートを、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択する、請求項１に記載の電力管理装置。
6. 前記選択部は、他の電力管理装置から前記需給情報を受信した場合、該需給情報に含まれる価格情報に基づいて、前記互いに接続させる２つの電力入出力ポートの一方の電力入出力ポートとして選択する、請求項１に記載の電力管理装置。
7. 前記需給情報生成部は、必要な消費電力の大きさ及び電力の不足率、又は、供給可能な電力の大きさ及び電力の余剰率に応じて、前記価格情報を調整する、請求項６に記載の電力管理装置。
8. 前記需給情報生成部は、
   当該電力管理装置に負荷として機能する機器が接続されている場合において、電力の不足率が所定期間変化しないとき、電力の購入価格を引き上げるように、前記価格情報を変更し、
   当該電力管理装置に発電機として機能する機器が接続されている場合において、電力の余剰率が所定期間変化しないとき、電力の販売価格を引き下げるように、前記価格情報を変更する、
   請求項７に記載の電力管理装置。
9. 前記需給情報は、電力線搬送通信により他の電力管理装置との間で送受信される、請求項１～８のいずれか１項に記載の電力管理装置。
10. 前記需給情報は、通信ネットワークを介して他の電力管理装置との間で送受信される、請求項１～８のいずれか１項に記載の電力管理装置。
11. 請求項１～８のいずれか１項に記載の複数の電力管理装置であって、配線を介して接続された複数の電力管理装置と、
    電力の負荷、発電機、又は、蓄電器のいずれかとして機能し、前記複数の電力管理装置に接続された複数の機器と、
    を備える電力管理システム。

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