JPWO2015162941A1 - 制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

蓄電池の充放電を高効率に行うことができる制御方法および制御装置を提供する。系統１０４からの電力供給を受ける需要家に設けられた蓄電池１００の制御方法であって、所定時限よりも短い単位時間ごとの、系統１０４から供給される第１の電力量を監視する第１の監視ステップと、所定時限ごとの、系統１０４から供給される第２の電力量を監視する第２の監視ステップと、第１の電力量の時間変化を求める演算ステップと、第１の電力量の時間変化および第２の電力量についての過去のピーク値に応じて、需要家における負荷１０８への給電を行うよう蓄電池に放電を指示する指示ステップと、を含む。

Description

関連出願へのクロスリファレンス

本出願は、日本国特許出願２０１４−０９０５６１号（２０１４年４月２４日出願）に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、系統からの電力供給を受ける需要家に設けられた蓄電池の制御方法および制御装置に関する。

社会全体としての電力供給のピークシフト（負荷分散）の要請および需要家の経済性の要求を背景として、商用電力系統（以下、系統という）の電力を蓄電してから使用するための系統連系型の蓄電池を備えた電力供給システムが提案されている。かかるシステムは、各家庭または商工業施設などに設置され、例えば電力コストが比較的安価な深夜などの時間帯に系統からの電力を購入して蓄電池に蓄電し、日中などの時間帯に蓄電池を放電させて家庭内または構内の電力負荷に電力を供給する。

例えば、特許文献１は、系統だけでなく発電機にも接続されるシステムにおいて、予測した発電量が予測した需要電力量よりも低いときに蓄電池から給電する給電制御装置について開示する。

特開２０１３−１６５５３４号公報

ここで、電力供給のピークシフトおよび経済性の観点からは、ピーク電力を考慮した適切なタイミングで蓄電池を充放電することによって、系統からのピーク電力を抑制できる電力供給システムが求められる。特許文献１に記載された技術は、需要電力量を単に過去の日時における需要電力量から予測するものである。例えばピーク電力がいつ発生するかは外気温等の環境によっても異なるものであり、特許文献１に記載された技術は系統からのピーク電力を高精度に抑制できるとは言えず、また、そのために蓄電池を高効率に充放電するものでもない。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、蓄電池の充放電を高効率に行うことができる制御方法および制御装置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に係る制御方法は、系統からの電力供給を受ける需要家に設けられた蓄電池の制御方法であって、所定時限よりも短い単位時間ごとの、前記系統から供給される第１の電力量を監視する第１の監視ステップと、前記所定時限ごとの、前記系統から供給される第２の電力量を監視する第２の監視ステップと、前記第１の電力量の時間変化を求める演算ステップと、前記第１の電力量の時間変化、および前記第２の電力量についての過去のピーク値に応じて、前記需要家における負荷への給電を行うよう前記蓄電池に放電を指示する指示ステップと、を含む。

上記課題を解決するために本発明に係る制御装置は、系統からの電力供給を受ける需要家に設けられた蓄電池を制御する制御装置であって、所定時限よりも短い単位時間ごとの、前記系統から供給される第１の電力量の時間変化を求める演算部と、前記第１の電力量の時間変化、および、前記所定時限ごとの、前記系統から供給される第２の電力量についての過去のピーク値に応じて、前記需要家における負荷への給電を行うよう前記蓄電池に放電を指示する充放電指示部と、を備える。

本発明に係る制御方法および制御装置によれば、蓄電池の充放電を高効率に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る制御装置および制御装置を備える電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。 電力量変化を説明するための概略図である。 ピーク電力を抑制するための蓄電池の充電、放電の例を説明する図である。 本発明の第１実施形態の制御方法を説明するフローチャートである。 ピーク電力を抑制するための別の蓄電池の充電、放電の例を説明する図である。 本発明の第２実施形態の制御方法を説明するフローチャートである。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る制御装置を含む電力供給システムの概略構成を示す機能ブロック図である。図１において、負荷１０８に供給される電力は太い実線で示され、各機能ブロックを結ぶ矢印付きの実線は制御信号またはデータの流れを表す。

電力供給システム１０は、たとえば、各家庭または各種商工業施設に設置される。電力供給システム１０は、蓄電池１００、蓄電池１００の電圧を検知する電圧センサ１０１、蓄電池１００の充放電を制御する制御装置１０２、および交流電力と直流電力の双方向の変換を行う変換器１２２を備える。

制御装置１０２は、変換器１２２を介して、系統１０４からの電力で蓄電池１００を充電する。そして、制御装置１０２は、蓄電池１００を放電させて、需要家における負荷１０８に電力を供給する。つまり、電力供給システム１０は、系統１０４から給電される電力の他に、蓄電池１００に充電された電力のうち放電された電力を負荷１０８に供給可能である。電力供給システム１０は、蓄電池１００から放電される電力によって系統１０４からのピーク電力を抑制できる。

制御装置１０２は、変換器１２２における系統１０４から給電される交流電力と蓄電池１００の直流電力との変換も制御する。変換器１２２は、例えば双方向インバータである。制御装置１０２の蓄電池１００の充電および放電の制御については後に詳細に説明する。

電力量計２５は、系統１０４から供給される供給電力量（買電電力）を検出し、供給電力量に応じてパルスを出力する。一例として電力量計２５は、２０００パルス／１ｋＷｈのレートでパルスを出力する。すなわちこの例では、電力量計２５は、０．５Ｗｈの供給電力量を検出する都度、１パルス出力することになる。

デマンド監視装置２４は、電力供給を受けるにあたっての電力料金を特定するために設けられる装置である。日本においては、商業施設などの高圧受電者における系統１０４からの電力は電力販売者から供給されており、この電力販売者との契約に基づいて電力の売買が行われる。特に買い入れの電力料金は、後述するように、所定時限（例えば、３０分間）における供給電力量（第２の電力量）に基づいて算出される平均電力値のうち、過去の１年における最高値によって定められるという特徴がある。

デマンド監視装置２４は、所定時限における電力量計２５からのパルス数を計数することで、第２の電力量を測定する。所定時限は、例えば３０分間といった所定の時間であり、デマンド時限とも呼ばれる。デマンド時限は、国によって異なり、例えば日本では３０分間、アメリカでは６０分間、およびドイツでは１５分間と定められている。この所定時限の始期から終期までに検出されたパルス数に基づいて、第２の電力量が測定される。具体的には、デマンド監視装置２４は所定時限の始期にパルス数の計数値をリセットし、所定時限の始期から終期までのパルス数を計数し、これを電力量として置き換えることによって、第２の電力量を測定する。

そしてデマンド監視装置２４は、測定された第２の電力量を、所定時限における平均電力値に換算する。例えば所定時限が３０分間である場合において、測定された第２の電力量、すなわち３０分間における供給電力量をａ［ｋＷｈ］とすると、３０分間（０．５時間）における平均電力値Ｐ［ｋＷ］は、Ｐ＝ａ／０．５＝２ａ［ｋＷ］で示される。最終的にこの３０分間における平均電力値に関する情報を過去１年について電力販売者はストックしておき、過去１年における平均電力値の最大値に基づいて電力料金を決定する。

蓄電池１００は、前記のように系統１０４からのピーク電力を抑制するために設けられている。蓄電池１００は、例えば、複数のセルが直列接続されたリチウムイオン電池、またはニッケル水素電池でもよい。蓄電池１００の電圧を検知する電圧センサ１０１は、その検知結果を制御装置１０２に送信する。

制御装置１０２は、充放電指示部１２０、演算部１２６、温度センサ１０３が検知する外気温を受け取る気温判定部１２８、記憶部１３４を備える。

演算部１２６は、デマンド監視装置２４と同期しており、デマンド監視装置２４と同様のロジックを用いて同じ電力量計２５からのパルスに基づいて第２の電力量を算出する。すなわち、演算部１２６も電力量計２５から出力されるパルスをデマンド監視装置２４と同期した所定時限ごとに計数し、所定時限の始期から終期までのパルス数に基づいて第２の電力量を算出する。このように、時間的に同期し、なおかつ電力量取得原が同じであるため、演算部１２６によって測定される第２の電力量は同じ値となることに留意されたい。したがって、デマンド監視装置２４によって監視される第２の電力量を、制御装置１０２（演算部１２６）によって監視することが可能となる。

さらに演算部１２６は、所定時限よりも短い時間（例えば、１分間。以下、単位時間ともいう。）ごとにパルス数を計数し、単位時間における供給電力量（第１の電力量）を算出する。そして演算部１２６は、第１の電力量の時間変化として、連続する単位時間の各第１の電力量の差分を算出し、あるいは第１の電力量を時間で微分した値を算出して、充放電指示部１２０への出力も行う。具体的には、演算部１２６は、連続する２つの第１の電力量の差分Δ、すなわち単位時間で離散化された時刻ｋ−１における第１の電力量Ｗ（ｋ−１）と時刻ｋにおける第１の電力量Ｗ（ｋ）との差分Δ＝Ｗ（ｋ）−Ｗ（ｋ−１）を、第１の電力量の差分値として算出する。あるいは、演算部１２６は、例えば最小二乗法を用いて複数の第１の電力量のプロットに基づく近似曲線を算出し、任意の時刻における近似曲線の傾きを、第１の電力量の微分値として算出する。

また、演算部１２６は、単位時間ごとに第２の電力量の予測値も算出する。ここで、第２の電力量の予測値とは、例えば現在時刻が属する所定時限の始期（時刻ｋ＝０）から現在時刻（時刻ｋ＝ｎ）までの第１の電力量の合計（Ｗ（１）＋Ｗ（２）＋…＋Ｗ（ｎ））を、所定時限の始期から現在時刻までの時間（例えば、ｎ分間）で割った値に所定時限（例えば、３０分間）を乗じて得られる値である。つまり、第２の電力量の予測値は、まだ所定時限の終期に至っていない第２の電力量の予測値である。

また、演算部１２６は、演算部１２６によって算出された第１の電力量、第１の電力量の時間変化、第２の電力量、第２の電力量の過去のピーク値、および第２の電力量の予測値などを記憶部１３４に渡し、その他後述する第１の閾値および第２の閾値などともに記憶させる。

充放電指示部１２０は、第１の電力量の時間変化、および第２の電力量についての過去のピーク値（最大値）に応じて、需要家における負荷１０８への給電を行うよう蓄電池１００に放電を指示する。充放電指示部１２０は、演算部１２６から、現在時刻までに算出された第２の電力量を受け取り、第２の電力量（デマンド監視装置２４によって監視される積算電力量）を監視する。

充放電指示部１２０は、現在時刻が属する所定時限において第１の電力量の時間変化に基づいて、例えば第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となることを検出することで、その所定時限でピーク電力（過去のピーク値を超える可能性のある電力）が生じ得ることを把握する。充放電指示部１２０は、後述するように第２の電力量についての過去のピーク値を考慮しながら、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となることを検出して、需要家における負荷１０８への給電を行うよう蓄電池１００に放電を指示できる。そのため、系統１０４からのピーク電力を高精度に抑制でき、蓄電池１００を高効率に充放電できる。

なお、ここでの極小とは、正の値からゼロまたは負の値への変化点であることを意味する。また、極小はゼロであるとは限らない。特に演算部１２６は第１の電力量について単位時間ごとにしか測定していないため、第１の電力量の差分値としてゼロが検出されるのは２回連続して第１の電力量が全く同じとなる場合だけであり、このようなケースは非常に稀なものとなる。したがって例えば、第１の電力量の差分値が“＋４ｋＷｈ”、“＋１ｋＷｈ”、“−３ｋＷｈ”のようにゼロを検出することなく変化する場合が多々発生すると考えられるが、このような場合には充放電指示部１２０は負の値である“−３ｋＷｈ”を極小であると判定する。あるいは、充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が、ゼロに近い正の値である所定の基準値（例えば“＋２ｋＷｈ”）以下まで変化したときに極小であると判定してもよい。具体的には、充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が、当該基準値を超える値から、ゼロ以上基準値以下の範囲内となったときに極小であると判定する。好適には充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が、当該基準値を超える値から当該範囲内となった後、所定回数連続してまたは所定時間に亘って当該範囲内に収まっているときに極小であると判定する。

充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となったときに、蓄電池１００に、負荷１０８への放電の開始を指示してもよい。このとき、制御装置１０２は、系統１０４から買い入れる電力を適切なタイミングで抑制することができるようになる。そのため、制御装置１０２は、第２の電力量についての過去のピーク値を上回る電力量が発生してしまうことを極力回避することができるようになる。また、仮に過去のピーク値を上回る電力量が発生してピーク値が更新されるとしても、制御装置１０２は、その増加分を抑制することができる。

好適には、充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となったときに、第２の電力量の予測値と第１の閾値とを比較する。そして充放電指示部１２０は、第２の電力量の予測値が第１の閾値を上回っている場合に、蓄電池１００に、負荷１０８への放電の開始を指示してもよい。制御装置１０２は、第１の閾値を設定することで、不要な放電を減らし、蓄電池１００の充放電をさらに高効率に行うことができる。このとき、充放電指示部１２０は、第２の電力量の予測値が第１の閾値を下回っている場合には蓄電池１００に放電の指示を行わない。例えば、後述するように第１の閾値を第２の電力量の過去のピーク値に基づいて定める場合には、第２の電力量がピーク値を超えるおそれ（契約電力が更新されるおそれ）があるときにだけ、充放電指示部１２０は蓄電池１００に放電の指示をすることができる。そのため、放電の指示の前に蓄電池１００の電力が不足するような事態を避けられる。

また、充放電指示部１２０は、第２の電力量についての過去のピーク値を記憶部１３４から取得する。ここで、第２の電力量についての過去のピーク値が更新されるときには、充放電指示部１２０が更新後の過去のピーク値を記憶部１３４に記録してもよい。

第１の閾値は、第２の電力量についての過去のピーク値に応じて定められてもよい。第１の閾値は過去のピーク値そのものでもよいが、若干余裕を持たせ、過去のピーク値よりも少し低い値であることが好ましい。例えば、制御装置１０２は、過去のピーク値から所定の値を減じて第１の閾値を設定して、記憶部１３４に記憶させてもよい。過去のピーク値が更新されるときには、更新後のピーク値に連動して新たな第１の閾値が定められることになる。この構成によって、制御装置１０２は、現状に合わせた柔軟な蓄電池１００の放電の制御が可能である。

また、充放電指示部１２０は、記憶部１３４から取得した第２の電力量の過去のピーク値に基づいて、現在時刻が属する所定時限における最終的な第２の電力量が過去のピーク値を超えないように、蓄電池１００に、負荷１０８への放電を指示してもよい。このとき、制御装置１０２は、蓄電池１００が放電する電力を第２の電力量の過去のピーク値と対応させて調整できるので、さらに契約電力の更新がされにくいように制御可能である。

また、充放電指示部１２０は、第２の電力量の予測値と第２の閾値とを比較する。充放電指示部１２０は第２の電力量の予測値が第２の閾値未満であると判定したとき、蓄電池１００への充電を行うよう指示してもよい。第２の閾値を設定することによって、制御装置１０２は蓄電池１００に充電するタイミングを制御できる。ここで、第２の閾値は第１の閾値以下に設定される。第２の閾値が第１の閾値と等しいときには、蓄電池１００に放電が指示されないときに充電が積極的に実行される。また、第２の閾値も第２の電力量の過去のピーク値に基づいて設定されてもよい。例えば、制御装置１０２は、第２の電力量の過去のピーク値から所定の値を減じて第２の閾値を設定して、記憶部１３４に記憶させてもよい。

ここで、充放電指示部１２０は、気温判定部１２８が外気温を第１の温度以上、または第１の温度よりも低い第２の温度未満と判定したときに前記の制御を実行してもよい。外気温が第１の温度（例えば２５℃）以上である場合には、高温であるために負荷１０８の消費電力が大きくなる可能性がある。また、外気温が第２の温度（例えば１０℃）未満である場合には、低温であるために負荷１０８の消費電力が大きくなる可能性がある。負荷１０８の消費電力が大きくなる可能性があるときに、前記の制御を効果的に実行することができる。

次に、制御装置１０２による蓄電池１００の充電および放電の制御について詳細に説明する。図２は、系統１０４からの電力を説明するための概略図である。図２は、ある１日の複数の第２の電力量を棒グラフで示している。図２の例では、前記の制御装置１０２による蓄電池１００への充電の指示も、放電の指示もされていないときの第２の電力量ＰＰａが示されている。

図２において、第２の電力量についての過去のピーク値（以下、ピーク値Ｐ０ａ）は契約電力に基づく４０ｋＷｈである。また、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２とは３５ｋＷｈに設定されている。１０：３０〜１７：００の区間Ｒｘにおいて、第２の電力量ＰＰａは３回の極大をとり、極大Ｐ１、Ｐ２における第２の電力量ＰＰａは第１の閾値ＴＨ１以上であり、極大Ｐｘにおける第２の電力量ＰＰａは第１の閾値ＴＨ１未満である。

図３は、ピーク電力を抑制するための蓄電池１００の充電、放電の例を説明する図である。図３は図２の区間Ｒｘに対応する部分を拡大表示したものである。図３の例では、気温判定部１２８は、温度センサ１０３によって検出された外気温が第１の温度以上であると判定し、充放電指示部１２０が蓄電池１００に充電、放電の指示を行っている。そのため、図３では、図２とは異なり、放電量ＰＤａ、充電量ＰＣａが示されている。つまり、図３における第２の電力量ＰＰａは、蓄電池１００からの放電量ＰＤａの分だけ抑制されて、蓄電池１００への充電量ＰＣａの分だけ上昇する。

まず、図３の例における放電について説明する。前記のように、充放電指示部１２０は、第１の電力量ＰＭａの差分値または微分値が正の値となった後に極小となることを検出する。ここで、図３（および図５）では、見やすくするために、第１の電力量ＰＭａは棒グラフではなく曲線で表している。

図３の例では、充放電指示部１２０は、第１の電力量ＰＭａの差分値または微分値が正の値となった後に極小となったときのタイミングである時刻Ｔａ、時刻Ｔｃで蓄電池１００に負荷１０８への放電の指示を開始する。その結果、図３の極大Ｐ１、Ｐ２において、放電量ＰＤａの分だけ第２の電力量ＰＰａが抑制される。なお、充放電指示部１２０は、放電開始を指示する時限（この例では１１：３０〜１２：００、および１６：００〜１６：３０）における第２の電力量がピーク値Ｐ０ａを超えないように放電量ＰＤａも調整する。

図３の例では、充放電指示部１２０は、極大のタイミングだけでなく、第２の電力量ＰＰａの予測値が第１の閾値ＴＨ１以上であることも放電の条件としている。そのため、充放電指示部１２０は、極大Ｐｘのタイミングで放電しない。つまり、制御装置１０２は、第２の電力量が過去のピーク値を超えるおそれ（契約電力が更新されるおそれ）がないときは、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となったときであっても放電を行わない。第２の電力量ＰＰａの予測値が第１の閾値ＴＨ１以上であることを放電の条件とすることで、不要な放電を減らすことができる。

充放電指示部１２０は、時刻Ｔａで負荷１０８への放電の指示を開始して、第１の電力量の差分値または微分値が負の規定値となった時刻Ｔｂまで放電をしている。また、充放電指示部１２０は、時刻Ｔｃで負荷１０８への放電の指示を開始して、第１の電力量の差分値または微分値が負の規定値となった時刻Ｔｄまで放電をしている。図３の例では、負の規定値とは第１の電力量の差分であり、例えば“−１ｋＷｈ”といった値でもよい。ここで、負の規定値として絶対値の大きな値を選択すると負荷１０８への放電期間が長くなる。例えば、負の規定値を“−１ｋＷｈ”から“−１．５ｋＷｈ”に変更すると、放電期間が延びる。したがって、選択する規定値によって負荷１０８への放電期間を調整できる。

ここで、別の実施形態として、所定時限の境界の時間（すなわち、次の所定時限の始期）において、充放電指示部１２０は、負荷１０８への放電を停止させてもよい。図３の例を用いて説明すると、充放電指示部１２０は、時刻Ｔａで負荷１０８への放電の指示を開始して、所定時限の境界の時間である時刻Ｔｅで放電を停止する。このとき、制御装置１０２は、新たな所定時限の監視を開始すると蓄電池１００への充電または放電を停止させるので、所定時限を単位として充放電を管理できる。この別の実施形態では、充放電の制御が簡単になるため、制御装置１０２の演算処理等の負担が軽減される。

次に、本実施形態における充電の制御について、図３を参照して説明する。充放電指示部１２０は、第２の電力量ＰＰａの予測値が第２の閾値ＴＨ２未満であると判定したとき、蓄電池１００に充電を指示する。図３の例では、１０：３０〜１１：００、１２：３０〜１３：３０、１４：００〜１５：３０、１６：３０〜１７：００において、充放電指示部１２０は、蓄電池１００に充電を指示する。充放電指示部１２０が、第２の電力量ＰＰａの予測値が第２の閾値ＴＨ２未満であるときに積極的に充電を指示することで、放電を指示するときに蓄電池１００の電力が不足する事態を避けられる。

このように、充放電指示部１２０が蓄電池１００に放電の指示をすることで、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となるタイミング（図３の例では極大Ｐ１、Ｐ２）でピーク電力を抑制することができる。仮に、充放電指示部１２０が蓄電池１００に放電の指示をしないとき、第２の電力量ＰＰａは、極大Ｐ２において極大値ＰＮ０をとる。しかし、充放電指示部１２０が蓄電池１００に放電の指示をすることで、第２の電力量ＰＰａは最大でも極大値ＰＮ１に収まる。ここで、極大値ＰＮ１は極大値ＰＮ０に比べて小さい。前記のように、契約電力は、過去の１年の所定時限毎に平均化した電力の最高値によって定められる。よって、充放電指示部１２０が、このようにピーク電力を抑制することで、需要家の経済性の要求を満たすことができる。

図４は、制御装置１０２の具体的な動作手順例を示すフローチャートである。図４の手順は、例えば第１の電力量の単位時間に合わせて１分ごとに実行される。

まず、制御装置１０２は、外気温に関する情報、具体的には温度センサ１０３が検出した外気温のデータを受け取る（ステップＳ２）。制御装置１０２の気温判定部１２８は、温度センサ１０３が検出した外気温が第１の温度以上、または第２の温度未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、第２の温度は第１の温度よりも低い温度である。

気温判定部１２８が、外気温が第２の温度以上かつ第１の温度未満であると判定したときには（ステップＳ４のＮｏ）、以下に説明する充放電指示部１２０による蓄電池１００の充放電の制御は実行されない。つまり、第２の電力量が過去のピーク値を超える程度に負荷１０８の消費電力が大きくなる可能性はないと判定されるので、充放電指示部１２０は動作を停止してもよい。このとき、蓄電池１００は、従来技術によって充電および放電が指示されてもよい。従来技術としては、例えば昼間の所定の時間に放電を実行し、夜間の所定の時間に充電する技術が挙げられる。

気温判定部１２８が、外気温が第１の温度以上、または第２の温度未満と判定したときには（ステップＳ４のＹｅｓ）、制御装置１０２は、充放電指示部１２０が動作させて、以下の制御を行う。

制御装置１０２は、第１の電力量を受け取り（ステップＳ６）、第２の電力量を受け取り（ステップＳ８）、演算部１２６によって第１の電力量の差分値または微分値を求める（ステップＳ１０）。ステップＳ６、ステップＳ８、ステップＳ１０は、それぞれ本発明の第１の監視ステップ、第２の監視ステップ、演算ステップに対応する。また、以下に説明する充放電指示部１２０が蓄電池１００に充放電の指示を行うステップは、本発明の指示ステップに対応する。

充放電指示部１２０は、蓄電池１００に放電指示をして（ステップＳ１２のＹｅｓ）、第１の電力量の差分値または微分値が負の規定値未満であるならば（ステップＳ１４のＹｅｓ）、蓄電池１００の放電を停止する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の後、蓄電池１００に放電指示がないとき（ステップＳ１２のＮｏ）、または第１の電力量の差分値または微分値が負の規定値未満でないとき（ステップＳ１４のＮｏ）、充放電指示部１２０は、第２の電力量の予測値が第２の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。充放電指示部１２０は、第２の電力量の予測値が第２の閾値未満であると判定したときには（ステップＳ１８のＹｅｓ）、蓄電池１００への充電を指示する（ステップＳ２０）。前記のように、放電を指示するときに蓄電池１００の電力が不足する事態を避けるために、充放電指示部１２０は第２の電力量の予測値が第２の閾値ＴＨ２未満であるときには積極的に充電を指示する。

ステップＳ２０の後、または第２の電力量の予測値が第２の閾値以上であると判定したときには（ステップＳ１８のＮｏ）、充放電指示部１２０は第２の電力量の予測値が第１の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２２）。充放電指示部１２０は、第２の電力量が第１の閾値以上であり（ステップＳ２２のＹｅｓ）、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となったときは（ステップＳ２４のＹｅｓ）、蓄電池１００に放電開始を指示する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６の後、第２の電力量の予測値が第１の閾値未満であると判定したとき（ステップＳ２２のＮｏ）、または第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となっていないとき（ステップＳ２４のＮｏ）には、制御装置１０２は一連の処理を終了する。

以上のような構成の本実施形態の制御装置１０２によれば、第２の電力量についての過去のピーク値を考慮しつつ、第１の電力量の差分値または微分値が正の値となった後に極小となるタイミングで需要家における負荷１０８への給電を行うよう蓄電池１００に放電を指示できる。そのため、系統１０４からのピーク電力を高精度に抑制でき、蓄電池を高効率に充放電できる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る制御装置について説明する。本実施形態に係る制御装置の構成は第１実施形態に係る制御装置と同じであり（図１参照）、説明を省略する。図５は、本実施形態に係る制御装置による、ピーク電力を抑制するための蓄電池の充電、放電の例を説明する図である。第１実施形態の例（図３参照）とは異なり、図５の例では充放電指示部１２０は、極大のタイミングよりも前で蓄電池１００の放電を指示する。また、図５において図３と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

まず、図５の例における放電について説明する。第１実施形態と同じように、充放電指示部１２０は、演算部１２６から第１の電力量の差分値または微分値を受け取る。充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が正の規定値から負の規定値まで変化する期間に、蓄電池１００に負荷１０８への放電を指示する。ここで、正の規定値は負の規定値と符号が異なる値である。例えば、正の規定値は“＋１ｋＷｈ”であり、負の規定値は“−１ｋＷｈ”である。第１実施形態と同じように、これらの規定値の設定によって蓄電池１００が放電する時間を調整可能である。

図５の例において、充放電指示部１２０は、時刻Ｔｘで負荷１０８への放電の指示を開始して、時刻Ｔｙまで放電をしている。また、充放電指示部１２０は、時刻Ｔｚで負荷１０８への放電の指示を開始して、時刻Ｔｗまで放電をしている。図５の例では、第１実施形態とは異なり、第１の電力量の差分値または微分値が極小となるよりも前のタイミング（時刻Ｔｘ、Ｔｚ）で負荷１０８への放電の指示を開始する。そのため、極大Ｐ１、Ｐ２よりも前のタイミングからピーク電力を抑制することができる。第１実施形態の例（図３参照）では、この区間における最大値は極大値ＰＮ１であったが、図５の例ではさらに極大値ＰＮ２（＜極大値ＰＮ１）まで最大値を抑制できる。

次に、図５の例における充電について説明する。充放電指示部１２０は、第１実施形態と同じように、第２の電力量ＰＰａの予測値が第２の閾値ＴＨ２未満であると判定したとき、蓄電池１００に充電を指示する。ここで、図５の例では、第２の閾値ＴＨ２を第１の閾値ＴＨ１よりも小さな値としているため、瞬間的な第２の電力量ＰＰａの変動によって、充放電指示部１２０からの充電指示と放電指示とが頻繁に切り替わることを防止できる。

図６は、本実施形態に係る制御装置１０２の具体的な動作手順例を示すフローチャートである。図６において、図４と同じステップには同じ符号を付しており説明を省略する。例えば、図６のステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０については、図４の同じ符号のステップと同じであり説明を省略する。

ステップＳ１０の後、制御装置１０２は、第２の電力量の予測値が第２の閾値未満か否かの判定（ステップＳ１８）、蓄電池１００への充電指示（ステップＳ２０）、第２の電力量の予測値が第１の閾値以上か否かの判定（ステップＳ２２）を実行する。これらのステップは、図４の同じ符号のステップと同じであり説明を省略する。

充放電指示部１２０は、第２の電力量の予測値が第１の閾値以上であり（ステップＳ２２のＹｅｓ）、第１の電力量の差分値または微分値が所定の範囲内ならば（ステップＳ３０のＹｅｓ）、蓄電池１００に放電開始を指示するか、すでに放電指示をしていれば放電状態を維持する（ステップＳ３２）。ここで、第１の電力量の差分値または微分値が所定の範囲内であるとは、第１の電力量の差分値または微分値が正の規定値から負の規定値までに含まれる状態をいう。図５の例では、第１の電力量の差分値または微分値が正の規定値である“＋１ｋＷｈ”から負の規定値である“−１ｋＷｈ”に含まれるときに、充放電指示部１２０は蓄電池１００に放電させる。

充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が所定の範囲内でなく（ステップＳ３０のＮｏ）、蓄電池１００に放電指示をしているならば（ステップＳ３４のＹｅｓ）、蓄電池１００への放電指示を停止する（ステップＳ３６）。ステップＳ３２の後、ステップＳ３６の後、または蓄電池１００に放電指示をしていないならば（ステップＳ３４のＮｏ）、制御装置１０２は一連の処理を終了する。

以上のように、第２実施形態の制御装置１０２は、第１実施形態と同様に蓄電池１００の充放電を高効率に行うことができ、第１実施形態よりも、さらにピーク電力を抑制できる可能性がある。

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロック、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックまたは複数のステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。

例えば、制御装置１０２は、電圧センサ１０１からの検知結果を蓄電池１００への充電、放電の指示に用いてもよい。例えば、充放電指示部１２０は、蓄電池１００の電圧が第１の閾値電圧未満であると判定したときに充電を指示してもよいし、蓄電池１００の電圧が第２の閾値電圧以上であると判定したときに放電を指示してもよい。

また、例えば制御装置１０２の充放電指示部１２０は、第１の電力量の差分値または微分値が大きく、第２の電力量が契約電力に基づく過去のピーク値を超過すると予測される場合には、蓄電池１００への放電を指示してもよい。

１０ 電力供給システム
２４ デマンド監視装置
２５ 電力量計
１００ 蓄電池
１０１ 電圧センサ
１０２ 制御装置
１０３ 温度センサ
１０４ 系統
１０８ 負荷
１２０ 充放電指示部
１２２ 変換器
１２６ 演算部
１２８ 気温判定部
１３４ 記憶部

Claims (10)

1. 系統からの電力供給を受ける需要家に設けられた蓄電池の制御方法であって、
   所定時限よりも短い単位時間ごとの、前記系統から供給される第１の電力量を監視する第１の監視ステップと、
   前記所定時限ごとの、前記系統から供給される第２の電力量を監視する第２の監視ステップと、
   前記第１の電力量の時間変化を求める演算ステップと、
   前記第１の電力量の時間変化、および前記第２の電力量についての過去のピーク値に応じて、前記需要家における負荷への給電を行うよう前記蓄電池に放電を指示する指示ステップと、を含む制御方法。
2. 前記指示ステップは、
   前記第１の電力量の時間変化に基づいて、前記第１の電力量の差分値または微分値が、正の値となった後にゼロもしくは負の値となったときに、または、所定の基準値を超える値からゼロ以上前記基準値以下の範囲内となったときに、前記蓄電池に放電の開始を指示する、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記指示ステップは、
   現在時刻が属する時限の始期から現在時刻までの第１の電力量に基づいて算出される第２の電力量の予測値が第１の閾値を上回っている場合には前記蓄電池に放電の開始を指示し、前記予測値が前記第１の閾値を下回っている場合には前記蓄電池に放電の指示を行わない、請求項２に記載の制御方法。
4. 前記第１の閾値は前記ピーク値に応じて変動する、請求項３に記載の制御方法。
5. 前記指示ステップは、
   前記蓄電池に放電開始を指示する場合には、現在時刻が属する時限における第２の電力量が前記ピーク値を超えないように、前記蓄電池の放電を指示する、請求項２から４のいずれか一項に記載の制御方法。
6. 前記指示ステップは、
   現在時刻が属する時限の始期から現在時刻までの第１の電力量に基づいて算出される第２の電力量の予測値が、第２の閾値未満であると判定したとき、前記蓄電池への充電を行うよう指示する、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御方法。
7. 前記指示ステップは、
   前記蓄電池の充電または放電を行っている状態で、前記第２の監視ステップにおいて新たな所定時限の監視が開始されると、前記蓄電池への充電または放電を停止する、請求項１から６のいずれか１項に記載の制御方法。
8. 前記指示ステップは、
   前記需要家の外気温が第１の温度以上、または前記第１の温度よりも低い第２の温度未満と判定される場合に実行される、請求項１から７のいずれか１項に記載の制御方法。
9. 前記指示ステップは、
   前記第１の電力量の時間変化に基づいて、第１の電力量の差分値または微分値が正の規定値から負の規定値まで変化する期間に、前記蓄電池に放電を行わせる、請求項１に記載の制御方法。
10. 系統からの電力供給を受ける需要家に設けられた蓄電池を制御する制御装置であって、
    所定時限よりも短い単位時間ごとの、前記系統から供給される第１の電力量の時間変化を求める演算部と、
    前記第１の電力量の時間変化、および、前記所定時限ごとの、前記系統から供給される第２の電力量についての過去のピーク値に応じて、前記需要家における負荷への給電を行うよう前記蓄電池に放電を指示する充放電指示部と、を備える制御装置。

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