JPWO2017051615A1 - 電力制御システム、方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

電力制御システム（１）において、制御装置（１００）は、施設（８００）の外部環境に関する情報（気温の実績および予想）、または、施設（８００）の内部環境における電力消費に関連するパラメータの情報（生産計画）の少なくともいずれかを取得し、これら情報と、消費電力の実績との相関を算出する。制御装置（１００）は、算出された相関と、予想気温などの情報に基づいて、施設（８００）の消費電力を予測し、予測結果に基づいて系統から施設（８００）へ供給される電力の上限設定値を決定する。制御装置（１００）は、施設（８００）の消費電力が上限設定値を超える場合に、蓄電池（５００）に充電された電力を施設（８００）へ供給する。これによれば、電力の需要のピークをいっそう平準化させて、電力供給事業者が供給可能な最大電力を超えないように電力の需要のピークを制御しつつ施設で電力が利用されるようになる。

Description

本出願は、２０１５年９月２４日に出願された特願２０１５−１８７０４９号に対して、優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容のすべてを本書に含める。

本開示は、電力制御に関し、より特定的には、蓄電池の充放電を制御することにより、工場などの施設に供給される電力を制御する技術に関する。

近年、電力の供給を受ける需要家のエネルギー消費を制御するため、需要家の施設に蓄電池を設置して、施設への電力の供給を管理することが行われている。例えば、需要家の施設に蓄電池や太陽電池を設置し、パワーコンディショナが、系統から施設への電力の供給、蓄電池の充放電、太陽電池が発電する電力の施設への供給または売電を制御する。電力料金は、例えば、電力の基本料金と、電力の使用量に応じて定められる電力量料金（従量制料金）とから構成されている。電力の基本料金は、過去に需要家が消費した電力のうち、最も高いピーク電力に応じて設定される。そのため、需要家が消費する電力のレベルが一定以下となるよう閾値を設定し、需要家の消費電力の大きさと閾値とを比較した比較結果に応じて蓄電池に蓄積された電力を施設に供給することで、需要家が消費する電力の需要のピークを平準化することができる。これにより、需要家にとっては系統から供給される電力の消費量を抑えて電力料金の低減を図ることができる。また、発電所や変電所を有する電力供給事業者（電力会社）にとっても、負荷を平準化させることは、電力の供給を安定させることにつながるなどの利点がある。

最大ピーク電力のレベルを低減すること（ピークカット）を図る技術として、例えば、特開２００８−３０６８３２号公報（特許文献１）は、蓄電装置の容量を抑制する一方でピークカットを確実に行うことができる電力貯蔵システムを記載している。特許文献１の技術によると、電力貯蔵システムは、夜間電力時間帯に二次電池を充電し、昼間の電力ピーク時間帯に二次電池からの放電がなされるように切り換える。さらに電力貯蔵システムは、ピーク時間帯に、蓄電装置による放電動作を必要としない状態であって、且つ蓄電装置の充電状態が満充電状態でない場合に、蓄電装置に充電動作を行わせる。このように、ピーク時間帯において電力需要に余裕があり、蓄電装置が満充電状態でないときに充電動作が行われるので、可及的に蓄電装置が満充電に近い状態を維持できることが特許文献１に記載されている。

特開２００８−３０６８３２号公報

このように、電力の需要を平準化するためのピークカットが行われているが、ピークカットのために蓄電池から頻繁に放電させることにより蓄電池の蓄電容量を使い切ってしまうと、ピークカットに失敗し、最大ピーク電力の大きさにより定まる電力の基本料金が増加するおそれがある。例えば、比較的多くの電力を消費する工場においては基本料金が値上がりすることとなり、生産コストの肥大化につながる。したがって、ピークカットが失敗しないようにするには、施設における消費電力と比較するための閾値を十分に高く設定することがある。しかし、閾値を高く設定すると、ピークカットのために蓄電池から放電を開始する機会が少なくなることとなり、負荷の平準化の効果が小さくなり、電力会社にとっては電力の供給の不安定化につながる。すなわち、電力会社にとっては、ピークカットのシステムを普及させるための意欲を減退させることにもなりうる。

したがって、電力の需要のピークをいっそう平準化させて、電力供給事業者が供給可能な最大電力を超えないように電力の需要のピークを制御しつつ施設で電力が利用されることが望ましい。本開示は、施設への電力の供給を制御して、需要家と電力供給事業者の双方の要請に応えることが可能な技術を提供することを目的としている。

一実施形態に従う電力制御システムは、施設への電力の供給を制御するためのものである。電力制御システムは、施設に設置され、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより、施設へ電力を供給するための蓄電池と、施設の消費電力の実績値を記憶するための電力記憶手段と、施設の外部環境に関する情報、または、施設の内部環境における電力消費に関連するパラメータの情報の少なくともいずれかを取得する取得手段と、施設について、取得手段により取得される情報と、電力記憶手段に記憶される消費電力の実績値とに基づいて、系統から当該施設へ供給される電力の上限設定値を決定し、施設に対し系統から供給される電力の上限を上限設定値までとするよう、施設の消費電力が上限設定値を超える場合に、蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給する供給制御手段とを含む。

別の実施形態に従うと、施設への電力の供給を制御するための方法が提供される。施設には、蓄電池が設置される。蓄電池は、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより、施設へ電力を供給するためものである。この方法は、制御装置が、施設の外部環境に関する情報、または、施設の内部環境における電力消費に関連するパラメータの情報の少なくともいずれかを取得するステップと、制御装置が、施設について、取得される情報と、施設の消費電力の実績値とに基づいて、系統から当該施設へ供給される電力の上限設定値を決定し、施設に対し系統から供給される電力の上限を上限設定値までとするよう、施設の消費電力が上限設定値を超える場合に、蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給させるステップとを含む。

別の実施形態に従うと、施設への電力の供給を制御するための制御装置が提供される。施設には、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより施設へ電力を供給するための蓄電池が設置されている。制御装置は、蓄電池から施設への電力の供給を制御する供給制御手段とを備える。供給制御手段は、施設の外部環境に関する情報、または、施設の内部環境に関する情報の少なくともいずれかと、施設の消費電力の実績値とに基づいて決定される、系統から当該施設へ供給される電力の上限設定値を取得して、施設に対し系統から供給される電力の上限を上限設定値までとするよう、施設の消費電力が上限設定値を超える場合に、蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給するように構成されている。

一実施形態によると、電力の需要のピークをいっそう平準化させて、電力供給事業者が供給可能な最大電力を超えないように電力の需要のピークを制御しつつ施設で電力が利用されるようにすることができる。そのため需要家にとっては電力の基本料金の低減を図ることができる。また、電力供給事業者にとっては、電力の供給をいっそう安定化させることができる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

実施の形態１の電力制御システム１の構成を概略的に示すブロック図である。 制御装置１００の構成を示すブロック図である。 制御装置１００に記憶される内部環境情報１６３のデータ構造を示す図である。 制御装置１００に記憶される蓄電池性能情報１６５のデータ構造を示す図である。 制御装置１００が施設８００の外部環境に関する情報または施設８００の内部環境に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、ピークカットのための上限設定値を設定することにより蓄電池５００の充放電を制御する動作を示す図である。 制御装置１００が消費電力実績データ１６１と外部環境情報１６２とに基づいて相関関係を演算し、予想気温に基づいて消費電力を予測する処理の例を示す図である。 制御装置１００が施設８００の外部環境に関する情報または内部環境に関する情報の少なくともいずれかに基づいて蓄電池５００の充放電を制御する処理を示すフローチャートである。 実施の形態２の電力制御システムにおける制御装置１００の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の電力制御システム１の構成を概略的に示すブロック図である。電力制御システム１において、制御装置１００は、施設８００への電力の供給を制御する。制御装置１００は、発電所９００が施設８００へ供給することができる電力の情報（供給可能電力情報）を、例えばサーバ３００から受信して、発電所９００が供給可能な最大電力を超えないように、系統電力の施設８００への供給を制御する。施設８００は、例えば、工場などであり、電力を消費する施設である。施設の種類によって、電力の需要量が異なる。

図１を参照して、電力制御システム１は、制御装置１００と、パワーコンディショナ２００と、サーバ３００と、情報端末４００と、蓄電池５００と、太陽電池ストリング６００と、施設８００と、発電所９００とを含む。制御装置１００と情報端末４００とサーバ３００とは、クラウドネットワーク７００を介して互いに通信可能に接続されている。太陽電池ストリング６００と、パワーコンディショナ２００と、蓄電池５００とは、例えば、施設８００の近郊（例えば、施設８００の屋外）に配置されている。太陽電池ストリング６００は、複数の太陽電池モジュールを含む。太陽電池ストリング６００は、太陽光を受けて光電効果により発電した電力をパワーコンディショナ２００へ供給する。蓄電池５００は、施設８００に設置され、パワーコンディショナ２００から電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより、パワーコンディショナ２００により施設８００へ電力を供給する。

施設８００の屋内には、分電盤、多回路ＣＴ（Current Transformer）センサ、電力消費機器その他の機器が配置される。施設８００に配置される分電盤および多回路ＣＴセンサの検出結果に基づき、施設８００における消費電力の実績値が例えばサーバ３００によって算出される。電力消費機器は、施設８００の内部環境で稼働することで電力を消費する機器であり、例えば、工場の内部に設置されて製品の生産をするための生産機器などである。

制御装置１００は、記憶装置を備えるコンピュータシステムである。制御装置１００は、サーバ３００から、施設８００の外部環境に関する情報を、クラウドネットワーク７００を介して受信する。施設８００の外部環境に関する情報は、例えば、施設８００の位置における気温に関する実績データと、施設８００の位置において予想される気温のデータ（予想気温データ）を含む。また、制御装置１００は、サーバ３００または情報端末４００から、施設８００の内部環境に関する情報を、クラウドネットワーク７００を介して受信する。施設８００の内部環境に関する情報は、例えば、施設８００において稼動する電力消費機器の稼働実績データと、電力消費機器を稼働させる計画内容を示す稼働計画データとを含む。電力消費機器の稼働計画データとは、例えば、施設８００が工場である場合に、生産物を生産するための製作機械を稼働させる時間帯の情報、製作機械が生産を予定する生産数の情報その他の情報を含む。すなわち、電力消費機器の稼働計画データとは、電力消費機器によって消費される電力の大きさに関する情報である。

制御装置１００は、施設８００における消費電力の実績値を、例えばサーバ３００等から取得して、取得した値をメモリ等に記憶させる。制御装置１００は、施設８００の外部環境に関する情報または施設８００の内部環境に関する情報の少なくともいずれかをサーバ３００等から取得し、取得される情報と、施設８００における消費電力の実績値とに基づいて、系統から施設８００へ供給される電力の上限を示す上限設定値（閾値）を決定する。制御装置１００は、施設８００に対し系統から供給される電力の上限を上限設定値までとするよう、施設８００の消費電力が上限設定値を超える場合に、蓄電池５００に充電された電力を施設８００へ供給するようパワーコンディショナ２００を制御する。

例えば、制御装置１００は、気温に関する実績データおよび施設８００の消費電力の実績値に基づいて、気温と施設８００の消費電力との関係を推定する。制御装置１００は、この推定結果と、予想気温データとに基づいて、施設８００の消費電力の予測値を算出する。制御装置１００は、算出された予測値に基づいて上限設定値を決定（例えば、予測値における電力消費のピークの所定割合（例えばユーザにより指定されるカット量であるとしてもよいし、消費電力の予測値に対する固定の割合（例えば９０％）であるとしてもよい））する。制御装置１００は、決定された上限設定値を施設８００の消費電力が超える場合に、蓄電池５００に充電された電力を施設８００へ供給する。

また、例えば、制御装置１００は、施設８００の電力消費機器の稼働実績データおよび施設８００の消費電力の実績値に基づいて、電力消費機器の稼働実績と施設８００の消費電力との関係を推定する。制御装置１００は、この推定結果と、電力消費機器の稼働計画データとに基づいて、施設８００の消費電力の予測値を算出する。制御装置１００は、算出された予測値に基づいて上限設定値を決定する。制御装置１００は、決定された上限設定値を施設８００の消費電力が超える場合に、蓄電池５００に充電された電力を施設８００へ供給する。

パワーコンディショナ２００には、蓄電池５００と、太陽電池ストリング６００とが接続されている。パワーコンディショナ２００は、系統から供給される電力を受けて、施設８００へ電力を供給する。パワーコンディショナ２００は、太陽電池ストリング６００で発電された直流電力を、施設８００で使用できる交流電力に変換する機能を有している。パワーコンディショナ２００は、太陽電池ストリング６００で発電された電力を、施設８００または蓄電池５００へ供給する。また、パワーコンディショナ２００は、太陽電池ストリング６００で発電された電力を、電力量計を通じて外部に売電する。また、パワーコンディショナ２００は、蓄電池５００への充電および蓄電池５００からの放電を制御する。

制御装置１００は、パワーコンディショナ２００の動作を制御することができる。制御装置１００は、上限の設定値を超えて施設８００において消費されると予測される電力の合計の算出結果（電力量）に相当する電力を、消費電力の予測データにおいて、消費電力が上限の設定値を上回ると予測される時間帯より前に、パワーコンディショナ２００によって蓄電池５００を充電する。例えば、パワーコンディショナ２００は、予め定められた時間（例えば、電力料金が比較的安価な深夜の時間帯）に、消費電力の予測データにおいて上限の設定値を超えて消費されると予測される電力量に相当する一日分の電力を蓄電池５００に充電させる。

パワーコンディショナ２００は、施設８００の消費電力と上限の設定値とを比較して、系統から施設８００へ供給される電力が上限の設定値に達した場合に、蓄電池５００に蓄積された電力を施設８００へ供給する。こうすることで、系統から施設８００へ供給される電力が、上限の設定値を超えないよう（施設８００に対し系統から供給される電力の上限を、当該上限の設定値までとするよう）、パワーコンディショナ２００は、蓄電池５００に蓄電される電力を施設８００へ供給することができる。

サーバ３００は、天気情報など予め定められた情報を収集して制御装置１００へ配信するサーバである。また、サーバ３００は、施設８００などの消費電力の情報を収集して制御装置１００へ配信する。

情報端末４００は、例えば施設８００のユーザが操作する端末であり、施設８００の内部環境に関する情報を制御装置１００またはサーバ３００等へ送信する。

＜制御装置１００の構成＞
図２は、制御装置１００の構成を示すブロック図である。図２を参照して、制御装置１００は、通信部１０２と、記憶部１０６と、制御部１０７とを含む。

通信部１０２は、制御装置１００が他の通信機器と信号を送受信するための変復調処理などを行う通信インタフェースである。

記憶部１０６は、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成され、制御装置１００が使用するプログラムを記憶し、制御装置１００が使用する各種のデータを蓄積する。ある局面において、記憶部１０６は、消費電力実績データ１６１と、外部環境情報１６２と、内部環境情報１６３と、上限設定値情報１６４と、蓄電池性能情報１６５とを記憶する。

消費電力実績データ１６１は、制御装置１００が管理する施設８００についての消費電力の履歴を示すデータである。消費電力実績データ１６１は、施設８００の全体の消費電力、施設８００に設置される電力消費機器の消費電力などの履歴を示す。

外部環境情報１６２は、施設８００の外部環境に関する情報である。例えば、外部環境情報１６２は、施設８００の位置における気温に関する実績データおよび予想気温データを含む。なお、外部環境情報１６２として、湿度や気圧など、気温に関する情報以外の気象データの情報を用いることとしてもよい。

内部環境情報１６３は、施設８００の内部環境に関する情報である。例えば、内部環境情報１６３は、施設８００において稼動する電力消費機器の稼働実績および稼働計画を示す情報を含む。施設８００において稼動する電力消費機器とは、例えば、施設８００が工場である場合に、製品を製造するための生産機械である。電力消費機器の稼働実績は、例えば生産機械が稼働することにより生産した製品の個数、生産機械が稼働した時間帯などを含む。電力消費機器の稼働計画は、例えば生産機械が稼働する予定の時間帯、生産機械が製品を生産する予定個数、予定重量などの情報を含む。さらに、内部環境情報１６３は、機械を操作するための人員数や、受注件数、販売予定数、販売目標数など、稼働計画に関係する情報を含む。

上限設定値情報１６４は、施設８００において、系統から供給を受ける電力の上限の設定値を定めたデータである。

蓄電池性能情報１６５は、蓄電池５００の性能を示す情報である。蓄電池５００は、例えば、蓄電池５００が性能試験等により保証されている充放電の回数（保証回数）、蓄電池５００の使用を開始してから故障等の対応を保証する期間（保証期間）その他の性能を示す情報が予め規定されている。蓄電池性能情報１６５は、蓄電池５００の使用を開始してから充放電を実行した回数の実績値、蓄電池５００の使用を開始してから経過した期間（試用期間）など、蓄電池５００の使用に伴い変化する性能を示す情報を含む。

制御部１０７は、記憶部１０６に記憶される制御プログラムを読み込んで実行することにより、制御装置１００の動作を制御する。制御部１０７は、例えば１または複数のプロセッサにより実現される。制御部１０７は、プログラムに従って動作することにより、パラメータ取得部１７１と、相関演算部１７２と、消費電力予測部１７３と、閾値演算部１７４と、充放電制御部１７５としての機能を発揮する。

パラメータ取得部１７１は、制御装置１００が消費電力実績データ１６１、外部環境情報１６２、内部環境情報１６３および蓄電池性能情報１６５などパワーコンディショナ２００の動作を制御するために用いる情報を、例えばサーバ３００、情報端末４００等の外部の機器から取得する。

相関演算部１７２は、消費電力実績データ１６１と外部環境情報１６２とに基づいて、気温と施設８００の消費電力との相関関係を推定するための演算を行う。また、相関演算部１７２は、消費電力実績データ１６１と内部環境情報１６３とに基づいて、施設８００の電力消費機器の稼働実績と施設８００の消費電力との相関関係を推定するための演算を行う。

消費電力予測部１７３は、施設８００の全体の消費電力、施設８００に設置される電力消費機器の消費電力の実績値などに基づいて、施設８００の消費電力の時間変化を予測する。消費電力予測部１７３は、相関演算部１７２において推定された気温の実績値と施設８００の消費電力との相関関係と、外部環境情報１６２に示される予想気温データとに基づいて施設８００の消費電力の予測値を算出する。また、消費電力予測部１７３は、施設８００の電力消費機器の稼働実績と施設８００の消費電力との相関関係と、内部環境情報１６３に示される電力消費機器の稼働計画の情報とに基づいて施設８００の消費電力の予測値を算出する。

閾値演算部１７４は、パラメータ取得部１７１により取得される情報と、消費電力実績データ１６１とに基づいて、系統から施設８００へ供給される電力の上限設定値（ピークカットを行う消費電力の閾値）を決定する。具体的には、閾値演算部１７４は、消費電力予測部１７３により予測される施設８００の消費電力の予測値に基づいて上限設定値を決定する。例えば、閾値演算部１７４は、一定値以上の消費電力をピークカットするために上限設定値の最小値を規定することとしてもよい。また、閾値演算部１７４は、消費電力予測部１７３により予測される施設８００の消費電力の予測値の一定割合（例えば、８０％など）を上限設定値としてもよい。こうすることで、気温などの外部環境の情報、または、生産計画など内部環境の情報に基づいて上限設定値を都度変更することができ、ピークカットをより効果的に行って、ピークの平準化を実現する。これにより、電力供給事業者の電力供給がいっそう安定化する。

充放電制御部１７５は、パワーコンディショナ２００を制御して蓄電池５００の充放電を制御する。パワーコンディショナ２００は、電力メータ１０１を介して系統からの電力の供給を受け付けている。具体的には、充放電制御部１７５は、施設８００に対し系統から供給される電力の上限を、閾値演算部１７４で決定される上限設定値までとするよう、施設８００の消費電力が上限設定値を超える場合に、蓄電池５００に充電された電力を施設８００へ供給する。

＜データ構造＞
図３および図４を参照して、制御装置１００に記憶される各種データのデータ構造を説明する。

図３は、制御装置１００に記憶される内部環境情報１６３のデータ構造を示す図である。図３を参照して、内部環境情報１６３の各レコードは、施設識別情報１６３Ａと、日時１６３Ｂと、生産対象１６３Ｃと、生産個数１６３Ｄとを対応付けたものである。

施設識別情報１６３Ａは、制御装置１００が管理する施設のそれぞれを識別するための情報である。日時１６３Ｂは、施設８００において生産計画として規定されている生産が行われる日時を示す。生産対象１６３Ｃは、施設８００が工場である場合に、施設８００のにおいて生産される対象物を示す。生産個数１６３Ｄは、生産対象１６３Ｃに示される製品が生産される予定の個数を示す。すなわち、内部環境情報１６３は、どの製品を生産するために、施設８００のどの電力消費機器（生産機械）をどの程度（生産個数）稼働させるかを示すものであり、施設８００における電力の消費量と関連する情報である。

図４は、制御装置１００に記憶される蓄電池性能情報１６５のデータ構造を示す図である。図４を参照して、蓄電池性能情報１６５の各レコードは、使用期間１６５Ａと、充放電回数実績値１６５Ｂと、充放電保証回数１６５Ｃと、保証期間１６５Ｄとを対応付けたものである。制御装置１００は、パワーコンディショナ２００によって蓄電池５００の充放電がなされる都度、充放電回数実績値１６５Ｂを更新する。また、制御装置１００は、蓄電池５００が稼働し続ける間、使用期間１６５Ａを更新する。

使用期間１６５Ａは、蓄電池５００の使用を開始してから経過した期間（使用期間）を示す。充放電回数実績値１６５Ｂは、蓄電池５００の充放電を実行した回数の実績を示す。充放電保証回数１６５Ｃは、予め蓄電池５００の製造者によって規定されている、蓄電池５００が充放電可能な回数を示す。保証期間１６５Ｄは、予め蓄電池５００の製造者によって規定されている、蓄電池５００の使用を保証する期間（保証期間）を示す。

＜動作＞
電力制御システム１の動作について説明する。

図５は、制御装置１００が施設８００の外部環境に関する情報または施設８００の内部環境に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、ピークカットのための上限設定値を設定することにより蓄電池５００の充放電を制御する動作を示す図である。

図５において、横軸は、時間の経過を示し、縦軸は、施設８００の消費電力の予測値または実測値を示す。本実施形態において、制御装置１００は、例えば、一日ごとに、施設８００の外部環境に関する情報または内部環境に関する情報の少なくともいずれかに基づいて上限設定値を設定し、設定した上限設定値に基づいて蓄電池５００の充放電制御を行うが、上限設定値の設定の頻度は、一日単位に限られない。

制御装置１００は、相関演算部１７２、消費電力予測部１７３、閾値演算部１７４および充放電制御部１７５として機能することで供給制御手段として機能する。例えば、制御装置１００は、日付「Ａ月Ｂ日」において、施設８００の位置における外部環境情報１６２として予想気温「Ｔｍｐ＿Ｂ（℃）」、または、施設８００の内部環境情報１６３として生産計画「Ｐｒｄ＿Ｂ（個）」を取得する。制御装置１００は、消費電力予測部１７３により、日付「Ａ月Ｂ日」の消費電力の予測データを生成すると、閾値演算部１７４により上限設定値「Ｔｈ＿Ｂ」を決定する。充放電制御部１７５は、日付「Ａ月Ｂ日」において、施設８００の消費電力が上限設定値「Ｔｈ＿Ｂ」を超える場合において蓄電池５００から施設８００へ電力を放電させる。すなわち、制御装置１００は、蓄電池５００から施設８００への電力の放電に先立ち、蓄電池５００に、放電に必要な電力を充電させる。

このように、制御装置１００は、一日ごとに、施設８００の外部環境に関する情報または内部環境に関する情報の少なくともいずれかに基づいて上限設定値を設定して蓄電池５００の充放電制御を行うことで、系統から施設８００へ供給される電力のピークをカットして平準化を行うことができ、電力供給事業者による電力の供給がいっそう安定化する。

図６は、制御装置１００が消費電力実績データ１６１と外部環境情報１６２とに基づいて相関関係を演算し、予想気温に基づいて消費電力を予測する処理の例を示す図である。

図６（Ａ）は、消費電力実績データ１６１に示される消費電力の実績値と、外部環境情報１６２に示される気温データの実績値とをプロット図に示し、各気温における消費電力の最大値に基づいて、気温と消費電力との関係を示す式を導いたものである。図６（Ａ）の例では、各気温における消費電力を超えるように、気温と消費電力との関係を示す式を求めている。なお、図６（Ａ）の例では、縦軸の消費電力の値は、一日の消費電力の最大値（ｋＷ）を示しているが、この他に、デマンド時限（３０分間）の中の平均の電力量（ｋＷｈ）と、気温との相関関係を算出することとしてもよい。

図６（Ｂ）は、制御装置１００が消費電力実績データ１６１と外部環境情報１６２とに基づいて、温度帯ごとに消費電力の最大値を求める例を示すものである。図６（Ｂ）の例では、温度帯の幅を２℃ごとの区間に区切っている。制御装置１００は、このそれぞれの区間における最大値を利用して、予想気温に基づいて消費電力を予測する。また、制御装置１００は、図６（Ｂ）の例に示すように、温度帯の幅を使用範囲として指定してもよい。例えば、図６（Ｂ）の例では、温度「１２℃」〜温度「２８℃」までの区間の消費電力の実績値を用いて、予想気温に基づく消費電力の予測を行う。

図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示すように、温度帯の幅を使用範囲として切り出して、温度に対するピーク電力の一次式を制御装置１００が算出する例を示す。図６（Ｃ）において、横軸は、温度を示し、縦軸は、各温度帯における消費電力のピーク値を示す。制御装置１００は、予め定められた温度帯の幅（図６（Ｃ）の例では、温度「１２℃」〜温度「２８℃」までの区間）において、温度に対するピーク電力の式（図６の例では一次式）を算出することとしてもよい。図６（Ｃ）において、折れ線は、温度に対する消費電力のピーク電力の実績を示す。図６（Ｃ）において、直線は、折れ線を直線に近似することにより得られる一次式であり、この一次式は、温度に対するピーク電力の関係を示す。また、制御装置１００は、ピーク電力の一次式として算出される近似直線の決定係数Ｒ^２が最大になるような温度の範囲について、ピーク電力の一次式を算出してもよい。また、制御装置１００は、温度に対するピーク電力の関係を示す式を、一時式に限らず、その他の多項式やその他の関係式によって算出することとしてもよい。

制御装置１００は、このようにして気温と消費電力との相関関係を算出することで、予想気温の情報に基づき施設８００の消費電力を予測する。制御装置１００は、施設８００の消費電力の予測結果に対し、ピーク電力値の予測値（Ｗｐ）と、実績における最大のピーク電力（Ｗｍａｘ）と、ユーザが指定する目標のカット量（Ｃｐ）とに基づいて、上限設定値（Ｔｈ）を算出する。すなわち、制御装置１００は、以下の［式１］により、上限設定値を算出することとしてもよい。

［式１］ 上限設定値（閾値）＝施設８００の消費電力のピークの予測値×（１−目標のカット量／実績における最大のピーク電力）
Ｔｈ＝Ｗｐ×（１−Ｃｐ／Ｗｍａｘ）
なお、図６の例では、制御装置１００が気温の実績値および予測値と消費電力の実績値とに基づいて上限設定値を算出する例を説明したが、制御装置１００が施設８００の内部環境に関する情報に基づいて上限設定値を算出する場合も、同様に生産計画の実績値などのパラメータと消費電力とをプロットすること等により、生産計画数などのパラメータと消費電力との相関を示す式を求めることができ、この式と、生産が予定されている数とに基づいて消費電力を予測することができる。

図７は、制御装置１００が施設８００の外部環境に関する情報または内部環境に関する情報の少なくともいずれかに基づいて蓄電池５００の充放電を制御する処理を示すフローチャートである。制御装置１００は、図７に示す処理を、例えば一日ごとに定刻に実行するが、これに限られない。

ステップＳ７０１において、制御装置１００は、パラメータ取得部１７１により、施設８００の外部環境に関する情報として施設８００の位置の気温の情報（実績値および予測値）、または、施設８００の内部環境に関する情報として施設８００の電力消費機器の稼働実績および稼働計画（例えば生産機械の生産計画の情報）をサーバ３００等から取得する。

ステップＳ７０３において、制御装置１００は、相関演算部１７２により、施設８００の外部環境に関する情報と消費電力の実績との相関（気温の実績と消費電力の実績との相関）、または、施設８００における内部環境に関する情報と消費電力の実績との相関（生産計画の実績と消費電力の実績との相関）の少なくともいずれかを算出する。

ステップＳ７０５において、制御装置１００は、消費電力予測部１７３により、ステップＳ７０３で算出された相関を示す式と、予想気温（外部環境情報１６２）または生産計画（内部環境情報１６３）とに基づいて、施設８００の消費電力を予測する。

ステップＳ７０７において、制御装置１００は、閾値演算部１７４により、電力のピークカットをするための上限設定値を決定する。

ステップＳ７０９において、制御装置１００は、充放電制御部１７５により、ステップＳ７０７で決定された上限設定値（閾値）を系統から供給される電力が超えないよう、蓄電池５００に充電された電力を施設８００に供給するようパワーコンディショナ２００を制御する。

［実施の形態２］
実施の形態２の電力制御システムは、蓄電池５００の性能の変化に応じて、実施の形態１で説明したパワーコンディショナ２００の充放電制御を実行するか否かを判断する。これにより、蓄電池５００について規定されている保証期間の範囲内では蓄電池５００の充放電の保証回数を確保できるように蓄電池５００の充放電を制御することができる。

図８は、実施の形態２の電力制御システムにおける制御装置１００の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ７０６において、制御装置１００は、蓄電池性能情報１６５を参照し、蓄電池５００を使用した使用期間、蓄電池５００が充放電した回数の実績値、蓄電池５００の充放電の保証回数に基づいて、蓄電池５００の使用が保証回数の範囲内で保証される期間である予測寿命を算出する。すなわち、制御装置１００は、式：蓄電池５００の予測寿命＝蓄電池５００の使用期間／蓄電池５００の過去の充放電回数の実績値×保障充電回数 に基づいて、蓄電池５００の予測寿命を算出する。

ステップＳ７０８において、制御装置１００は、蓄電池５００の予測寿命が蓄電池５００の保証期間を上回るか否かを判断し、予測寿命が保証期間を上回る場合に（ステップＳ７０８においてＹＥＳ）ステップＳ７０９の処理を行い、そうでない場合に（ステップＳ７０８においてＮＯ）ステップＳ７１０の処理を行う。

ステップＳ７１０において、制御装置１００は、予め蓄電池５００の保証期間内に蓄電池５００の充放電回数が費消してしまわないように設定された上限設定値に基づいて、上限設定値を系統から施設８００へ供給される電力が超えないよう蓄電池５００に充電された電力を施設８００へ供給するようパワーコンディショナ２００を制御する。

［実施の形態３］
制御装置１００は、実施の形態１で説明したような上限設定値の決定およびパワーコンディショナ２００による蓄電池５００の充放電制御を、例えば、予め定められたスケジュールに示される時間帯において実行することとしてもよい。すなわち、制御装置１００は、予め定められたスケジュールに示される時間帯においては、消費電力実績データ１６１、外部環境情報１６２および内部環境情報１６３に基づく消費電力の予測によって決定される上限設定値によりピークカットを行い、その他の時間帯においては、消費電力の予測とは関係なく蓄電池５００の充電等を行うこととしてもよい。これにより蓄電池５００の充電がなくピークカットが行えない事態を回避する可能性が高まる。

もしくは、制御装置１００は、予め定められた第１のスケジュールに示される時間帯においては、消費電力実績データ１６１、外部環境情報１６２および内部環境情報１６３に基づく消費電力の予測によって決定される上限設定値によりピークカットを行い、予め定められた第２のスケジュールに示される時間帯において、予め定められた一定出力の放電を行いつつ、第１のスケジュールと第２のスケジュールの両方に含まれる時間帯においてはピークカットおよび放電を同時に行い、第１のスケジュールと第２のスケジュールとのいずれにも含まれない時間帯においては、消費電力の予測とは関係なく蓄電池５００の充電等を行うこととしてもよい。

また、制御装置１００は予め定められた制限時間内において、実施の形態１で説明したような上限設定値の決定およびパワーコンディショナ２００による蓄電池５００の充放電制御を行うこととしてもよい。すなわち、ピークカット運転時は、予め定められた制限時間内の放電を継続し、蓄電池５００の残量が少ない場合は、蓄電池５００の残量／制限時間で得られる放電量で蓄電池５００から施設８００へ放電することとしてもよい。

［各実施の形態のまとめ］
以上のように説明した処理を行うことにより、電力制御システム１は、消費電力の実績値の他に、施設８００の外部環境に関する情報、施設８００の内部環境に関する情報その他の情報に基づいて上限設定値を設定し、施設８００の消費電力が上限設定値を超過する場合に蓄電池５００の放電を開始することができる。これにより、ピークカットの実行頻度を適切にすることで、ピークカットに失敗しないように蓄電池５００の充放電を制御することができ、電力需要家にとっては電力の基本料金を低減させることができる。また、電力供給事業者にとっては、ピーク電力の平準化効果がいっそう高まることが期待できる。

本実施の形態に係る電力制御システムは、プロセッサと、その上で実行されるプログラムにより実現される。本実施の形態を実現するプログラムは、通信インタフェースを介してネットワークを利用した送受信等により提供される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 電力制御装置、２００ パワーコンディショナ、３００ サーバ、４００ 情報端末、５００ 蓄電池、６００ 太陽電池ストリング、７００ クラウドネットワーク、８００ 施設、９００ 発電所。

Claims (7)

1. 施設への電力の供給を制御するための電力制御システムであって、
   前記施設に設置され、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより、前記施設へ電力を供給するための蓄電池と、
   前記施設の消費電力の実績値を記憶するための電力記憶手段と、
   前記施設の外部環境に関する情報、または、前記施設の内部環境における電力消費に関連するパラメータの情報の少なくともいずれかを取得する取得手段と、
   前記施設について、前記取得手段により取得される情報と、前記電力記憶手段に記憶される前記消費電力の実績値とに基づいて、系統から当該施設へ供給される電力の上限設定値を決定し、前記施設に対し系統から供給される電力の上限を前記上限設定値までとするよう、前記施設の消費電力が前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給する供給制御手段とを含む、電力制御システム。
2. 前記取得手段が取得する前記施設の外部環境に関する情報は、前記施設の位置における気温に関する実績データおよび予想気温データを含み、
   前記供給制御手段が前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することは、前記気温に関する実績データおよび前記施設の消費電力の実績値に基づき前記気温と前記消費電力との関係を推定し、推定結果と、前記取得手段により取得される前記予想気温データとに基づいて前記施設の消費電力の予測値を算出し、算出された予測値に基づいて前記上限設定値を決定し、決定された前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することを含む、請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記取得手段が取得する前記施設の内部環境における電力消費に関連するパラメータの情報は、前記施設において稼動する電力消費機器の稼働実績および稼動計画を示す情報を含み、
   前記供給制御手段が前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することは、前記電力消費機器の稼働実績および前記施設の消費電力の実績値に基づき前記電力消費機器の稼働実績と前記消費電力との関係を推定し、推定結果と、前記取得手段により取得される前記電力消費機器の稼働計画とに基づいて前記施設の消費電力の予測値を算出し、算出された予測値に基づいて前記上限設定値を決定し、決定された前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することを含む、請求項１に記載の電力制御システム。
4. 前記蓄電池は、充放電の保証回数と、保証期間とが定められており、
   前記供給制御手段が前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することは、前記蓄電池を使用した使用期間、前記蓄電池が充放電した回数の実績値、および前記保証回数に基づいて前記蓄電池の使用が前記保証回数の範囲内で保証される期間である予測寿命を算出し、算出された予測寿命が前記蓄電池に定められた前記保証期間を上回る場合に、前記施設に対し系統から供給される電力の上限を前記上限設定値までとするよう、前記施設の消費電力が前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給するように構成されている、請求項１に記載の電力制御システム。
5. 前記供給制御手段が前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することは、予め定められたスケジュールに示される時間帯、または、予め定められた時間内において、前記施設に対し系統から供給される電力の上限を前記上限設定値までとするよう、前記施設の消費電力が前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給することを含む、請求項１に記載の電力制御システム。
6. 施設への電力の供給を制御するための制御装置であって、
   前記施設には、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより前記施設へ電力を供給するための蓄電池が設置されており、
   前記制御装置は、
   前記蓄電池から前記施設への電力の供給を制御する供給制御手段とを備え、
   前記供給制御手段は、前記施設の外部環境に関する情報、または、前記施設の内部環境に関する情報の少なくともいずれかと、前記施設の消費電力の実績値とに基づいて決定される、系統から当該施設へ供給される電力の上限設定値を取得して、前記施設に対し系統から供給される電力の上限を前記上限設定値までとするよう、前記施設の消費電力が前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給するように構成されている、制御装置。
7. 施設への電力の供給を制御するための方法であって、
   前記施設には、蓄電池が設置され、前記蓄電池は、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電することにより、前記施設へ電力を供給するためものであり、
   前記方法は、
   制御装置が、前記施設の外部環境に関する情報、または、前記施設の内部環境における電力消費に関連するパラメータの情報の少なくともいずれかを取得するステップと、
   制御装置が、前記施設について、前記取得される情報と、前記施設の消費電力の実績値とに基づいて、系統から当該施設へ供給される電力の上限設定値を決定し、前記施設に対し系統から供給される電力の上限を前記上限設定値までとするよう、前記施設の消費電力が前記上限設定値を超える場合に、前記蓄電池に充電された電力を当該施設へ供給させるステップとを含む、方法。

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