JPWO2013042308A1

JPWO2013042308A1 - 電力調整装置及び電力調整方法

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Publication number: JPWO2013042308A1
Application number: JP2013534579A
Authority: JP
Inventors: 俊久池田; 博己豊田; 甲田　哲也; 哲也甲田; 敏辻村; 和典栗本; 工藤　貴弘; 貴弘工藤; 加治　充; 充加治; 達人金城
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: CN103814495A; EP2760099A4; US20140236375A1; WO2013042308A1; JP5720004B2; CN103814495B; EP2760099A1

Abstract

電力調整装置は宅内に設置された機器と蓄電装置とに接続され、受電部と、通信部と、演算部とを備える。受電部は商用電源に接続して商用電源の総使用電力量を取得し、演算部は、総使用電力量と機器を運転した場合に使用されると予想される使用電力量を積算した値との積算値が所定値を超えているか否かを比較する。積算値が所定値を超えていない場合、演算部が通信部を介して機器へ使用許可信号を送信する。積算値が所定値を超えている場合、電力調整装置は通信部を介して蓄電装置へ供給電力量問い合わせ信号を送信する。

Description

本発明は、電力調整装置及び電力調整方法に関する。

従来、この種の電力調整装置は、アダプタに接続された機器の起動操作がされようとした時に、起動可能か否かを電力調整装置に問い合わせて、その問い合わせ結果に応じて、アダプタに接続された機器の起動制御を行っていた。また、電力調整装置は、問い合わせ内容と電力許容値より必要に応じて、問い合わせを行った機器より優先度の低い機器に対して（例えば使用電力を抑制するような）電力制御指示を出していた。

しかしながら、上記従来の構成では、宅内に蓄電装置が存在して商用電力の不足を補い、かつ、機器の使用電力値だけではなく使用期間（所定期間）も考慮しながら、その機器を起動しても良いか否かといった機器起動制御までは行っていなかった。このため、従来の電力調整装置では宅内に蓄電装置が普及するといった状況に対応できていないという課題があった。

国際公開第０２／１３３５１号

本発明の電力調整装置は、宅内に設置された機器と蓄電装置とに接続され、受電部と通信部と演算部とを備える。受電部は、商用電源に接続して商用電源の使用電力量を取得する。通信部は、機器から機器が起動されようとしている情報を受信する。演算部は、商用電源の使用電力量と機器が起動されることで生じる電力量とを第１積算値として演算する。通信部は、第１積算値が所定値以下の場合は、機器に対して使用を許可する使用許可信号を送信し、第１積算値が所定値よりも大きい場合は、蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報を問い合わせる供給電力量問い合わせ信号を蓄電装置に送信する。

これにより、宅内に存在する蓄電装置が商用電力の不足を補い、かつ、機器の使用電力値を考慮しながら、その機器を起動しても良いか否かといった機器起動制御を行うことができる。

図１は本発明の実施の形態１における電力調整システムの概観図である。図２は本発明の実施の形態１における電力調整装置の構成図である。図３は本発明の実施の形態１における蓄電装置の構成図である。図４は本発明の実施の形態１における機器の構成図である。図５は本発明の実施の形態１における電力調整の処理フロー図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の本実施の形態１の電力制御システムの構成図である。電力制御システムは、商用電源を宅内の各機器へ配電する電力調整装置１００と、電力調整装置１００と電気的に接続する蓄電装置２００および機器３００から構成されている。

電力調整装置１００と蓄電装置２００との間、あるいは電力調整装置１００と機器３００との間は、例えばイーサネット（登録商標）ＬＡＮなどの有線通信もしくは、例えば無線ＬＡＮなどの無線通信により双方向通信が可能である。

電力調整装置１００は、蓄電装置２００への蓄電、あるいは蓄電装置２００からの放電、あるいはそれらを行うタイミングや、蓄電装置２００が蓄える蓄電電気量を測定する機能や、蓄電装置２００が供給する電力限界値（蓄電装置供給上限値）を超えないように監視する機能を有している。

なお、図１の電力制御システムでは機器を１台だけ設置しているが、機器の設置台数に制約はなく２台以上の機器を設置してもよい。また、電力制御システムは、太陽ソーラー発電、あるいは燃料電池といった発電装置を含んでいてもよい。そして、本電力制御システムは電力を使用する機器、電力を蓄電する機器、電力を創出する機器、それら機器を調整する機器を含んでいれば構成できる。このため、住宅内の電力制御に限らず、ビル内の電力制御や、地域内の電力制御に対しても適用できる。

なお、蓄電装置２００への充電は商用電源から行ってもよいし、太陽光発電装置（ソーラーパネル）、風力発電装置などから行ってもよい。特に太陽光発電装置、風力発電装置のように発電量が天候・気候に左右されるものは余剰電力が生じた際に、充電装置への充電を行うといった使い方が考えられ、大きな効果が期待できる。

図２は、本発明の実施の形態１における電力調整装置の構成図である。図２に示すように、電力調整装置１００は、受電部１０１、演算部１０２、配電部１０３、通信部１０４、記憶部１０５を備えている。

受電部１０１は、電力会社など外部から宅内に供給される商用電源を受電するとともに、宅内で使用している電力量（使用電力量）を検知し、使用電力量が商用電源から供給可能な電力限界値（商用電源供給上限値）を越えないように監視および制御を行っている。

演算部１０２は、機器が使用する電力量や、宅内全体で使用している電力量から総使用電力量を演算する。

配電部１０３は、機器を含む宅内全体に商用電源を配電する。

通信部１０４は、蓄電装置２００や機器３００に備わる通信部と双方向で通信する。通信部１０４は、イーサネット（登録商標）ＬＡＮ、電力線搬送通信（ＰＬＣ）などの有線通信、あるいは、無線ＬＡＮ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、特定小電力無線などの無線通信を利用してもよい。

記憶部１０５は、種々の情報を記憶可能で、例えば機器３００の使用電力量を記憶し、機器３００が使用する電力量の予測値を求めることができる。

図３は、本発明の実施の形態１における蓄電装置２００の構成図である。図３に示すように、蓄電装置２００は、蓄電部２０１、通信部２０２、演算部２０３から構成される。

蓄電部２０１は、商用電源や、太陽光発電装置（図示せず）などから供給される電気を蓄電する。

通信部２０２は、電力調整装置１００や機器３００に備わる通信部と双方向で通信することができる。通信部２０２は、電力調整装置１００の通信部１０４（図２）と同様に電力線搬送通信（ＰＬＣ）などの有線通信や、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、特定小電力無線といった無線通信を利用できる。

演算部２０３は、後述するように蓄電部２０１に蓄電されている蓄電量を参照して所定期間内で安定的（ほぼ一定的）に継続して供給可能な電力量を演算する。

図４は、本発明の実施の形態１における機器の構成図である。図４に示すように、機器３００は、電力使用部３０１、受電部３０２、通信部３０３、制御部３０４、操作入力部３０５から構成される。

電力使用部３０１は、受電部３０２から供給される電力を仕事に変換する機関ある。例えば、機器３００が暖房であれば電気を熱エネルギーに変換する機関であり、機器３００がエアコンであれば冷媒を活用して温風を冷風に、あるいはその逆に変換する機関である。

受電部３０２は、電力調整装置１００の配電部１０３から供給される電力を受電する。

通信部３０３は、電力調整装置１００の通信部１０４（図２）や蓄電装置２００の通信部２０２（図３）と双方向で通信することができる。通信部３０３は、通信部１０４や通信部２０２と同様に電力線搬送通信（ＰＬＣ）などの有線通信や、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、特定小電力無線などの無線通信を利用できる。

操作入力部３０５は、具体的には電源をＯＮあるいはＯＦＦするスイッチである。あるいは、操作入力部３０５は、単純なＯＮ／ＯＦＦスイッチではなく、温度調整や運転モードの設定などの運転に関する設定を行う操作パネルである。このスイッチや操作パネルは、ボタン式で実現される。あるいは、スイッチや操作パネルの機能は、機器３００に付属の無線リモコンから無線で指示されることで実現できる。

制御部３０４は、操作入力部３０５を介して行われる使用者の操作要求や、温度や湿度といった周囲の環境に応じて電力使用部３０１を調整する。また、操作入力部３０５によりスイッチがＯＮされた場合に、そのことを示す情報を生成し、その情報を通信部３０３を介して電力調整装置１００へ送信する。

図５は、本発明の実施の実施１における電力調整の処理フロー図である。図５は、使用者により機器３００の電源がＯＮされた場合の機器３００、蓄電装置２００、電力調整装置１００間の通信のやり取りを示すシーケンスを示している。以下、図５を用いながら、電力調整装置１００、蓄電装置２００、機器３００が行う処理を順を追って説明する。

まず、操作入力部３０５を介して使用者が機器３００の電源をＯＮしようとすると、機器３００は通信部３０３を介してリクエスト信号（信号ＲＱ１）を電力調整装置１００へ送信する（ステップＳ５０１）。信号ＲＱ１は、機器３００の電源がＯＮされようとしたことが電力調整装置１００で認識できるものであれば、その信号内容やフォーマットは問わない。

電力調整装置１００が信号ＲＱ１を受信すると、演算部１０２は、配電部１０３を介して配電しているすべての電力量である総使用電力量Ａを演算する（ステップＳ５０２）。なお、演算部１０２による総使用電力量Ａの演算は、配電部１０３を介して配電しているすべての電力量を積算する方法で実現できる。もちろん、この方法に限らず、宅内の機器全てに通信部が具備されて、有線通信あるいは無線通信により双方向通信が可能であれば、すべての機器からの使用電力量を収集して積算してもよい。

次に、演算部１０２は、機器３００の電源がＯＮされて機器３００が運転された場合に使用されると予想される使用電力量（以下、電力量Ｘと表記する）を予測し（ステップＳ５０３）、総使用電力量Ａに電力量Ｘを積算した第１積算値（Ａ＋Ｘ）が所定値Ｐ（供給可能な電力値として、例えばブレーカーの容量から算出）を超えているか否かを比較する（ステップＳ５０４）。所定値Ｐは、例えば電力供給上限値の９割に設定することで、機器３００の電源がＯＮされて運転した際に第１積算値が電力供給上限値を超えてブレーカーが落ちることを回避できる。

ステップＳ５０４において第１積算値（Ａ＋Ｘ）が所定値Ｐ以下の場合（ステップＳ５０４のＹｅｓ）は、演算部１０２は通信部１０４を介して信号ＡＬ１を機器３００へ送信し（ステップＳ５０５）、信号ＡＬ１を受信した機器３００は運転を開始する（ステップＳ５０６）。信号ＡＬ１は、機器３００の電源がＯＮされたことに対して許可されたことが機器３００で認識できるものであればその信号内容やフォーマットは問わない。

また、ステップＳ５０４において第１積算値（Ａ＋Ｘ）が所定値Ｐより大きい場合（ステップＳ５０４のＮｏ）は、電力調整装置１００は通信部１０４を介して蓄電装置２００へ供給可能な電力量に関する情報である供給電力問い合わせ信号を含むリクエスト信号（信号ＲＱ２）を送信する（ステップＳ５０７）。信号ＲＱ２は、以下に説明するステップＳ５０８の演算を開始する契機となることが蓄電装置２００側で認識できるものであればその信号内容やフォーマットは問わない。供給可能な電力値は、例えば、蓄電装置２００の供給可能な電力、そしてその電力をどの程度の期間供給可能であるかということを、蓄電装置２００の特性、および、その時点での蓄電量から算出できる。

蓄電装置２００が通信部２０２を介して信号ＲＱ２を受信すると、演算部２０３は予め定められた所定期間（例えば１０分間）で供給可能な電力量（以下ＳＢ値と表記する）を演算する（ステップＳ５０８）。そして、ＳＢ値を含んだリターン信号（信号ＲＥ１）を通信部２０２を介して電力調整装置１００へ送信する（ステップＳ５０９）。

通信部１０４を介して信号ＲＥ１を受信した電力調整装置１００は、ＳＢ値を抽出すると、ステップＳ５０２で演算した総使用電力量Ａに電力量Ｘを加えた第１積算値（Ａ＋Ｘ）からＳＢ値を減算した第２積算値（Ａ＋Ｘ−ＳＢ）が所定値Ｐ（供給可能電力値）を超えているか否かを比較する（ステップＳ５１０）。

ステップＳ５１０において第２積算値（Ａ＋Ｘ−ＳＢ）が所定値Ｐ以下の場合（ステップＳ５１０のＹｅｓ）は、演算部１０２は機器３００が使用可能と判定し、通信部１０４を介して信号ＡＬ２を機器３００へ送信し（ステップＳ５１１）、信号ＡＬ２を受信した機器３００は運転を開始する（ステップ５１２）。信号ＡＬ２は、機器３００の電源がＯＮされたことに対して許可されたことが機器３００で認識できるものであれば、その信号内容やフォーマットは問わない。

一方、ステップＳ５１０において第２積算値（Ａ＋Ｘ−ＳＢ）が所定値Ｐよりも大きい場合（ステップＳ５１０のＮｏ）は、演算部１０２は機器３００が使用不可と判定し、通信部１０４を介して信号ＮＡ１を機器３００へ送信し（ステップＳ５１３）、信号ＮＡ１を受信した機器３００は運転を開始しないように制御部３０４が制御する（ステップＳ５１４）。信号ＮＡ１は、機器３００の電源がＯＮされたことに対して許可されなかったこと、即ち禁止されたことが機器３００で認識できるものであればその信号内容やフォーマットは問わない。なお、上記の例では、ステップＳ５１０において演算部１０２は、第２積算値（Ａ＋Ｘ−ＳＢ）と所定値Ｐとを比較して機器３００が使用可能か否かを判定したが、この判定方法はこれに限定されない。例えば、演算部１０２は、第１積算値（Ａ＋Ｘ）と、所定値ＰとＳＢ値とを積算した第３積算値（Ｐ＋ＳＢ）とを比較し、その比較結果に基づいて機器３００が使用可能か否かを判定してもよい。すなわち、演算部１０２は、第１積算値が第３積算値以下の場合は、機器３００が使用可能と判定し、第１積算値が第３積算値よりも大きい場合には機器３００が使用不可と判定してもよい。

以下、ステップＳ５０３における電力量Ｘの予想方法について詳細を述べる。電力調整装置１００は信号ＲＱ１を受信することで、信号ＲＱ１を送信した機器を特定することができる。そこで、機器ごとの使用電力量を定めたテーブルを記憶部１０５に記憶しておき、電力量Ｘを求めることができる。特に、機器３００が信号ＲＱ１を送信する際に機器３００の運転モード（例えば機器３００がエアコンであれば冷房モード、ドライモード、暖房モードなど、また各モードにおいて強、中、弱などの設定も含む）を特定できる情報を信号ＲＱ１に含ませることで、演算部１０２はより精度の高い電力量Ｘを求めることができる。

別の方法としては、機器３００が信号ＲＱ１を送信するときに、信号ＲＱ１に使用電力量の予測値を含める。操作入力部３０５を介して使用者が機器３００の電源をＯＮする際に運転モードを受け付けるようにする。そして、機器３００は運転モードに対応した使用電力量を定めたテーブルを記憶部（図示せず）に記憶することで、運転モードに対応した電力量Ｘを求めることができる。そして、機器３００は信号ＲＱ１に電力量Ｘを含ませて送信する。

ステップＳ５０８では、所定期間（例えば１０分間）で供給可能な電力量（ＳＢ値）を演算していたが、電力調整装置１００が信号ＲＱ２にこの所定期間を問い合わせる所定期間問い合わせ信号を含めてもよい。また、電力調整装置１００が信号ＲＱ２にこの所定期間を指定する情報を含めることで、所定期間を自由に指定することも可能である。信号ＲＱ２に所定期間を指定する情報が含まれていた場合、蓄電装置２００の演算部２０３は指摘された所定期間において供給可能な電力量（ＳＢ値）を演算するようにする。

また、機器３００が信号ＲＱ２に含める所定期間を自由に指定することも可能である。これを実現するには、ステップＳ５０１で送信する信号ＲＱ１に所定期間を指定する情報を含ませておく。さらに、電力調整装置１００がステップＳ５０８で送信する信号ＲＱ２に、信号ＲＱ１に含まれていた所定期間を指定する情報を含ませて送信すればよい。

以上説明したように、本発明の電力調整装置は、宅内に設置された機器と蓄電装置とに接続され、受電部と通信部と演算部とを備える。受電部は、商用電源に接続して商用電源の使用電力量を取得する。通信部は、機器から機器が起動されようとしている情報を受信する。演算部は、商用電源の使用電力量と機器が起動されることで生じる電力量とを第１積算値として演算する。通信部は、第１積算値が所定値以下の場合は、機器に対して使用を許可する使用許可信号を送信し、第１積算値が所定値よりも大きい場合は、蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報を問い合わせる供給電力量問い合わせ信号を蓄電装置に送信する。

また本発明の電力調整装置では、蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報は、所定期間において供給可能な電力量である。

これにより、宅内に蓄電装置が存在して、商用電力の不足を補い、かつ、機器の使用電力値だけではなく使用期間（所定期間）を考慮しながら、その機器を起動しても良いか否かといった機器起動制御を行うことができる。

また本発明の電力調整装置では、通信部は、供給電力量問い合わせ信号を送信するとともに所定期間を問い合わせる所定期間問い合わせ信号を送信する。

また本発明の電力調整装置では、所定期間に関する情報は機器から指定される値である。

これにより、宅内に蓄電装置が存在して、商用電力の不足を補いながら、さまざまな機器に応じて、その機器の使用電力値だけではなく使用期間（所定期間）を考慮しながら、その機器を起動しても良いか否かといった機器起動制御を行うことができる。

また本発明の電力調整装置では、通信部が供給電力量問い合わせ信号を蓄電装置に送信した後に供給可能な電力量に関する情報を受信すると、演算部は、第１積算値と蓄電装置によって供給可能な電力量とを演算することにより、機器の使用が可能か否かを判定し、通信部は、演算部が機器の使用が可能と判定した場合は、機器に対して使用許可信号を送信し、演算部が機器の使用が不可と判定した場合は、機器に対して使用禁止信号を送信する。

また本発明の電力調整装置では、演算部は、第１積算値から蓄電装置によって供給可能な電力量を減算して第２積算値を演算し、第２積算値が所定値以下の場合は、機器の使用が可能と判定し、第２積算値が所定値よりも大きい場合は、機器の使用が不可と判定する。

これにより、宅内に蓄電装置が存在して、商用電力の不足を補いながら、さまざまな機器に応じて、その機器の使用電力値だけではなく使用期間（所定期間）を考慮しながら、簡単な演算で、その機器を起動しても良いか否かといった判断を行うことができる。

本発明の電力調整方法は、商用電源に接続して商用電源の使用電力量を取得するとともに、宅内に設置された機器及び蓄電装置と通信することで機器の使用可否を調整する電力調整装置における電力調整方法である。機器が起動されようとしている情報を受信するステップと、商用電源の使用電力量と機器が起動されることで生じる電力量とから積算値を演算するステップと、積算値が所定値以下の場合は機器に対して使用許可信号を送信し、積算値が所定値より大きい場合は蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報を問い合わせる供給電力量問い合わせ信号を蓄電装置に送信するステップと、を含む。

以上のように、本発明にかかる電力調整装置は、宅内に蓄電装置が導入された状況において、機器と蓄電装置とを連携させて機器を使用する用途に幅広く利用できる。

１００電力調整装置
１０１，３０２受電部
１０２，２０３演算部
１０３配電部
１０４，２０２，３０３通信部
１０５記憶部
２００蓄電装置
２０１蓄電部
３００機器
３０１電力使用部
３０４制御部
３０５操作入力部

Claims

宅内に設置された機器と蓄電装置とに接続された電力調整装置であって、
受電部と通信部と演算部とを備え、
前記受電部は、商用電源に接続して前記商用電源の使用電力量を取得し、
前記通信部は、前記機器から前記機器が起動されようとしている情報を受信し、
前記演算部は、前記商用電源の使用電力量と前記機器が起動されることで生じる電力量とを第１積算値として演算し、
前記通信部は、
前記第１積算値が所定値以下の場合は、前記機器に対して使用を許可する使用許可信号を送信し、
前記第１積算値が前記所定値よりも大きい場合は、前記蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報を問い合わせる供給電力量問い合わせ信号を前記蓄電装置に送信する電力調整装置。
前記蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報は、所定期間において供給可能な電力量である、請求項１記載の電力調整装置。
前記通信部は、前記供給電力量問い合わせ信号を送信するとともに前記所定期間を問い合わせる所定期間問い合わせ信号を送信する、請求項２記載の電力調整装置。
前記所定期間に関する情報は前記機器から指定される値である、請求項２記載の電力調整装置。
前記通信部が前記供給電力量問い合わせ信号を前記蓄電装置に送信した後に供給可能な電力量に関する情報を受信すると、
前記演算部は、前記第１積算値と前記蓄電装置によって供給可能な電力量とを演算することにより、前記機器の使用が可能か否かを判定し、
前記通信部は、
前記演算部が前記機器の使用が可能と判定した場合は、前記機器に対して使用許可信号を送信し、
前記演算部が前記機器の使用が不可と判定した場合は、前記機器に対して使用禁止信号を送信する、請求項１記載の電力調整装置。
前記演算部は、前記第１積算値から前記蓄電装置によって供給可能な電力量を減算して第２積算値を演算し、
前記第２積算値が前記所定値以下の場合は、前記機器の使用が可能と判定し、
前記第２積算値が前記所定値よりも大きい場合は、前記機器の使用が不可と判定する請求項５記載の電力調整装置。
商用電源に接続して前記商用電源の使用電力量を取得するとともに、宅内に設置された機器及び蓄電装置と通信することで前記機器の使用可否を調整する電力調整装置における電力調整方法であって、
前記機器が起動されようとしている情報を受信するステップと、
前記商用電源の使用電力量と前記機器が起動されることで生じる電力量とから積算値を演算するステップと、
前記積算値が所定値以下の場合は前記機器に対して使用許可信号を送信し、前記積算値が前記所定値より大きい場合は前記蓄電装置が供給可能な電力量に関する情報を問い合わせる供給電力量問い合わせ信号を前記蓄電装置に送信するステップと、を含む電力調整方法。