KR101420072B1

KR101420072B1 - 전력 제어 시스템

Info

Publication number: KR101420072B1
Application number: KR1020137030477A
Authority: KR
Inventors: 류지 오까
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2014-07-17
Also published as: EP2701265B1; US8860253B2; JP5232266B2; JP2012231675A; WO2012144491A1; US20140035374A1; CN103493326B; JP2012228103A; JP2012228175A; KR20130133093A; JP5075290B2; CN103493326A; JP5740364B2; EP2701265A4; EP2701265A1

Abstract

축전 장치의 방전 개시 시간 및 출력의 크기의 변경이 가능한 구성에 있어서, 적용 중인 제어 패턴을 일정한 길이 이상의 기간에 걸쳐 평가하고, 그 후의 제어에 활용하는 것이 가능한 전력 제어 시스템을 제공한다. 태양광 발전 장치(4)의 발전량 및 전력 소비량을 계측하는 계측 수단(7)과, 전력 가격 및 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단(23)과, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간 및 출력의 크기를 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억시키는 제어 패턴 기억 수단(24)과, 과거의 계산 기간에 계측된 계측값과 전력 가격을 사용하여 각 제어 패턴의 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단(31)과, 그것들의 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단(32)과, 선택된 제어 패턴을 따라 제어를 행하는 제어 장치(1)를 구비하고 있다

Description

전력 제어 시스템{POWER CONTROL SYSTEM}

본 발명은, 태양광 발전 장치와 축전 장치를 구비한 건물에 있어서, 태양광 발전 장치와 축전 장치와 계통 전력망으로부터 공급되는 전력의 최적 배분을 제어하는 전력 제어 시스템에 관한 것이다.

종래, 태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 주택을 대상으로 한, 전력 요금의 삭감이나 전력 부하를 평준화시키기 위한 제어 등이 알려져 있다(특허문헌1-3 등 참조).

예를 들어, 특허문헌 1에는, 태양광 발전 장치에서 발전된 전력과, 계통 전력망으로부터 심야 이외의 시간대에 얻어지는 전력과, 심야 전력 중에서, 비용이 싼 순서로 우선 순위를 결정해서 사용시킴으로써, 전력 요금을 저감시키는 것이 가능한 전력 공급 시스템이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 태양광 발전 장치와 축전 장치의 최적의 조합을 구하기 위한 축전지 용량의 산출 방법이 개시되어 있다. 이 문헌에는, 축전 장치의 전력을 우선하여 사용했을 경우와, 태양광 발전 장치에 의해 발전된 전력을 우선하여 사용했을 경우를 비교하는 것이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 축전 장치가 탑재된 전기 자동차와 태양광 발전 장치를 구비한 주택을 접속한 구성의 전력 시스템이 개시되어 있다. 이 전력 시스템은, 전력 센서에 의해 각종 전력 데이터를 계측함과 동시에, 날씨나 거주자의 스케줄 등의 외적 요인 데이터를 취득하여 데이터의 분류나 학습을 행하고, 그 결과에 기초하여 장래의 전력 수요의 예측이나 발전량의 예측을 행하고 있다.

일본 특허 출원 공개 평11-178237호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-32989호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-54439호 공보

그러나, 특허문헌 1의 전력 공급 시스템은, 그때마다의 상태를 판단하여 사용하는 전력을 결정하는 시스템이며, 며칠 간 집계했을 경우에 반드시 최적의 제어가 되어 있다고는 말할 수 없다.

또한, 특허문헌 2의 축전지 용량의 산출 방법은, 과거의 계측값이나 추정값으로부터 설비를 도입하는 시점에서의 최적의 축전 장치의 용량을 산출하고 있지만, 전력 가격의 변화나 생활 스타일의 변화나 근린에 건설된 건물에 의해 응달이 발생하게 된 것 등 도입 후의 변화에 대응할 수 있는 것은 아니다. 또한, 축전 장치를 우선해서 사용하는지 여부의 검토는 행하고 있지만, 축전 장치의 출력의 크기를 변화시켜 장점을 비교하는 점에 대해서는 개시되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 3에 개시된 전력 시스템은, 장래의 전력 수요나 발전량 등의 예측값에 기초하고, 그 예측값에 대하여 가장 적절한 제어를 선택하는 시스템이며, 예측이 벗어나면 선택된 제어는 최적의 것으로는 되지 않는다.

따라서, 본 발명은, 축전 장치의 방전 개시 시간 및 출력의 크기의 변경이 가능한 구성에 있어서, 적용 중인 제어 패턴을 일정한 길이 이상의 기간에 걸쳐 평가하고, 그 후의 제어에 활용하는 것이 가능한 전력 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 전력 제어 시스템은, 태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 건물의 전력 제어 시스템이며, 상기 태양광 발전 장치 및 상기 축전 장치의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단과, 상기 태양광 발전 장치의 발전량 및 상기 건물의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단과, 시간에 의해 변화하는 전력 가격 및 상기 태양광 발전 장치에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단과, 상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단과, 상기 건물의 전력 요금을 산출하는 기준이 되는 과거의 계산 기간을 설정하는 계산 기간 설정 수단과, 상기 계산 기간에 있어서 상기 건물의 상기 계측 수단에 의해 계측된 과거의 계측값과 상기 전력 가격 설정 수단에 의해 설정된 전력 가격을 사용하고, 상기 복수의 제어 패턴의 각각에서 시뮬레이션을 행하여 각 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단과, 상기 전력 요금 산출 수단에 의해 산출된 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단과, 상기 제어 패턴 선택 수단에 의해 선택된 제어 패턴에 따라 연산 후의 제어를 행하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어 패턴 기억 수단에서는, 상기 축전 장치의 출력의 크기를 변경 가능한 인자로 한 제어 패턴을 기억시킬 수 있다. 또한, 상기 복수의 제어 패턴에는, 상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 단위 시간씩 바꾼 제어 패턴이 포함되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전력 제어 시스템은, 태양광 발전 장치와 축전 장치를 구비한 건물의 발전량이나 전력 소비량을 실제로 계측하고, 그 계측값을 사용한 전력 요금의 시뮬레이션을 복수의 제어 패턴에 대해서 행한다. 시뮬레이션되는 복수의 제어 패턴은, 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 하고 있고, 그 연산 결과에 기초하여 그 후의 제어 패턴이 결정된다.

이로 인해, 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경하여 적용 중인 제어 패턴을 다시 평가할 수 있고, 그 결과, 평가가 높았던 제어에 기초해서 그 후의 제어를 행할 수 있다. 즉, 축전 장치의 용량 등의 설비를 변경하는 것이 아니라, 실제로 계측한 계측값을 사용하여, 방전 개시 시간을 변경한 제어 패턴 중에서 그 시점에서의 최적의 제어 패턴을 찾아낼 수 있다.

또한, 방전 개시 시간뿐만 아니라 축전 장치의 출력의 크기를 변경 가능한 인자로 함으로써, 여러가지 제어 패턴 중에서 최적의 제어 패턴을 찾아낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 전력 제어 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 전력 제어 시스템의 처리의 흐름을 설명하는 플로우차트이다.
도 3은 제어 패턴 A1을 설명하는 설명도이다.
도 4는 실시예의 시뮬레이션을 행함에 있어서의 전력 가격의 설정도이다.
도 5는 방전 개시 시로부터 정격 출력을 상한으로 하여 방전했을 경우의 하기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 방전 개시 당초의 출력을 억제했을 경우의 하기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 방전 개시 시로부터 정격 출력을 상한으로 하여 방전했을 경우의 동기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 방전 개시 당초의 출력을 억제했을 경우의 동기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9은 방전 개시 시로부터 정격 출력을 상한으로 하여 방전했을 경우의 중간 시기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 방전 개시 당초의 출력을 억제했을 경우의 중간 시기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 전력 제어 시스템의 개략 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 우선, 도 1을 참조하면서 전력 제어 시스템의 전체 구성에 대해서 설명한다.

이 전력 제어 시스템에 의해 제어되는 건물로서의 주택은, 전력 회사의 발전소나 지역마다 설치된 코제네레이션 설비 등의 계통 전력으로부터 전력의 공급을 받기 위한 전력망로서의 계통 전력망(8)에 접속되어 있다.

또한, 이 주택은, 분산형의 발전 장치로서의 태양광 발전 장치(4)와, 전력을 일시적으로 축적해 두는 축전 장치(5)를 구비하고 있다.

이 태양광 발전 장치(4)는, 태양에너지로서의 태양광을, 태양 전지를 이용 함으로써, 직접, 전력으로 변환하여 발전을 행하는 장치이다. 이 태양광 발전 장치(4)는, 태양광을 받을 수 있는 시간대에만 전력을 공급하는 것이 가능한 장치이다.

또한, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전된 직류 전력은, 통상, 파워 컨디셔너(도시 생략)에 의해 교류 전력으로 변환되어 사용된다. 또한, 축전 장치(5)에 충전 또는 축전 장치(5)로부터 방전될 때에도, 파워 컨디셔너(도시 생략)에 의해 직류와 교류의 변환이 행해진다.

또한, 후술하는 전력 부하 장치(61)의 일부 또는 전부가, 직류에 의해 작동하는 장치인 경우에는, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전된 전력이나 축전 장치(5)로부터 방전되는 전력을, 직류 상태로 이용할 수도 있다.

또한, 주택에는, 분전반(6)을 통해서 전력이 공급되는 여러가지 전력 부하 장치(61)가 설치된다. 예를 들어, 에어 컨디셔너 등의 공조 장치, 조명 스탠드나 실링 라이트 등의 조명 장치, 냉장고나 텔레비전 등의 가전 장치 등이 전력에 의해 가동하는 전력 부하 장치(61)가 된다.

또한, 전기 자동차나 플러그인 하이브리드 카는, 주행시키기 위해서 충전을 행하는 경우에는 전력 부하 장치(61)가 된다. 또한, 축전 장치(5)와 마찬가지로, 주택의 전력 부하 장치(61)를 위해서 방전시키는 경우에는, 축전 장치(5)가 된다.

그리고, 본 실시 형태의 전력 제어 시스템은, 제어를 행하기 위한 여러가지 설정을 행하는 설정부(2)와, 태양광 발전 장치(4)의 발전량 및 주택의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단(7)과, 후술하는 복수의 제어 패턴에 의해 제어했을 경우의 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단(31)과, 전력 요금 산출 수단(31)의 연산 결과를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단(32)과, 그 선택된 제어 패턴에 따라 축전 장치(5)나 태양광 발전 장치(4)의 제어를 행하는 제어 장치(1)를 구비하고 있다.

또한, 설정부(2)는, 태양광 발전 장치(4)및 축전 장치(5)의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단(21)과, 주택의 전력 요금을 산출하기 위해서 과거의 어는 기간을 계산 기간으로서 설정하는 계산 기간 설정 수단(22)과, 전력 가격 및 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단(23)과, 태양광 발전 장치(4) 및 축전 장치(5)의 제어에 관한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단(24)을 구비하고 있다.

이 초기 설정 수단(21)에서는, 주택에 설치된 태양광 발전 장치(4)의 발전 용량과, 축전 장치(5)의 축전 용량 및 정격 출력을 설정한다. 또한, 계산 기간 설정 수단(22)은, 과거의 계산 대상이 되는 기간을 설정한다. 예를 들어, 계산 기간의 길이로서는, 15 내지 60일, 바람직하게는 15 내지 30일 정도로 설정할 수 있다.

또한, 전력 가격 설정 수단(23)에서는, 하루의 시간에 의해 변화하는 전력 가격(거주자측에서 보아 매전(買電) 가격)의 설정을 행한다. 예를 들어, 23시(a1)로부터 6시대(b1)까지의 심야 할인 가격, 7시(a2)로부터 9시대(b2)까지의 리빙 타임 가격, 10시(a3)부터 16시대(b3)까지의 데이 타임(daytime) 가격, 17시(a4)부터 22시대(b4)까지의 리빙 타임 가격 등이 설정된다.

또한, 전력 가격 설정 수단(23)에서는, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전한 전력을 전력 회사 등이 사는 매입 가격(거주자측에서 보아 매전(買電) 가격)의 설정도 행한다. 또한, 이산화탄소의 배출량의 삭감량을 전력 회사가 사는 경우에는, 그 배출량 가격의 설정도 행한다.

또한, 제어 패턴 기억 수단(24)에는, 전력의 공급 방법이나 충전의 타이밍 등의 전력의 사용 방법에 관한 복수의 제어 패턴을 기억시킨다. 도 3에, 본 실시 형태의 설명에 있어서 기본이 되는 제어 패턴 A1을 나타냈다.

이 제어 패턴 A1은, 전제 조건으로서, 태양광 발전 장치(PV)(4)에 의해 발전한 전력 중, 주택에서 소비되지 않아 잉여분이 발생한 경우는 계통 전력망(8)측으로 역조류로 하여 흘려, 전력 회사에게 사게 한다. 또한, 이때의 매입 가격은, 심야 할인 가격보다도 높은 것으로 한다. 또한, 심야 할인 가격보다 리빙 타임 가격이 높고, 그것보다도 데이 타임 가격이 높은 설정으로 되어 있다. 또한, 축전 장치(5)는, 계통 전력망(8)으로부터 유입하는 전력을 충전할 수 있다.

이 제어 패턴 A1의 제어에 의해 기대되는 것은, 태양광 발전 장치(4)의 잉여분의 매입을 행하는 것에 의한 전력 요금의 삭감 효과와, 가격이 싼 심야 전력을 유효하게 이용하는 효과이다. 이로 인해, 축전 장치(5)로의 충전은, 심야 할인 가격의 시간대에 계통 전력망(8)으로부터 유입한 전력에 의해 행한다.

그리고, 제어 패턴 A1에서는, 주택으로의 공급 전력의 배분을 다음의 우선 순위로 행한다. 우선, 심야 할인 가격의 시간대(a1시 내지 b1시대) 및 b1시 내지 (de-1)시대까지는, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전된 전력의 사용을 우선하고, 부족한 경우에 계통 전력망(8)의 전력을 공급한다. 여기서, 시간 de는, 시간 a2 내지 시간 b3까지의 사이에서 설정되는 시간이다. 이 시간 de를 변화시킴으로써 제어 패턴 A1 중에서 복수의 제어 패턴을 더 작성할 수 있다.

또한, de시로부터 b4시대까지는, 축전 장치(5)로부터의 방전, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전된 전력, 계통 전력망(8)으로부터 공급되는 전력의 우선 순위로 주택으로의 전력의 공급을 행한다.

여기서, 축전 장치(5)는, 출력의 크기(상한)를 변경할 수 있다. 예를 들어, 축전 장치(5)의 정격 출력에 비율 Ni(0 <Ni≤1)를 곱한 값을 상한 출력으로 설정함으로써, 축전 장치(5)의 방전량(출력)을 시간마다 변경할 수 있다.

예를 들어, de시로부터 (gk-1)시대까지는 축전 장치(5)의 출력을 억제하여 방전시키고, gk시 내지 b4시대까지는 정격 출력으로 방전시킨다고 하는 제어 패턴을 작성할 수 있다. 즉, 축전 장치(5)의 방전 개시 직후의 출력을 억제하고, 그 후의 출력을 높인다고 하는 제어 패턴을 작성할 수 있다.

여기서, 시간 gk는, 시간 a2 내지 시간 b3까지의 사이에서 설정되는 시간이다. 또한, 이 시간 gk를 변화시킴으로써 제어 패턴 A1 중에서 복수의 제어 패턴을 더 작성할 수 있다. 또한, Ni=1로 하는 경우에는, de시 내지 b4시대까지의 축전 장치(5)의 상한 출력은 동일한 크기가 된다.

이와 같이 제어 패턴 A1 중에서, 시간 de 및 시간 gk, 및 축전 장치(5)의 출력의 비율 Ni를 변수(변경 가능한 인자)로 함으로써, 복수의 제어 패턴을 작성할 수 있다. 예를 들어, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간을, 단위 시간씩 바꾼 제어 패턴을 작성할 수 있다.

그리고, 전력 요금 산출 수단(31)에서는, 이 제어 패턴 기억 수단(24)에 기억된 복수의 제어 패턴에 대해서 전력 요금의 연산을 행한다. 이 전력 요금의 연산은, 계산 기간 설정 수단(22)에 의해 설정한 계산 기간에 대해서 행한다.

또한, 이 계산 기간의 태양광 발전 장치(4)의 발전량 및 매전량(역조류량), 및 주택의 전력 소비량은, 계측 수단(7)에 의해 과거의 그 계산 기간에 계측된 계측값을 사용한다. 예를 들어, 1년 전의 동일 월일 전의 n일 동안에 계측된 계측값을 사용할 수 있다. 이 경우에는, 실제로 계측된 계측값을 그대로 사용할 수도 있지만, n일 동안의 계측값으로부터 하루의 각 시간의 평균값을 산출하여 사용할 수도 있다.

또한, 제어 패턴 선택 수단(32)에서는, 복수의 제어 패턴에 대해서 산출된 전력 요금 중에서, 가장 싼 전력 요금이 되는 제어 패턴을 선택한다. 즉, 본 실시 형태에서 설명하는 제어 패턴의 평가 기준은, 금액의 낮은 정도이다.

그리고, 제어 장치(1)에서는, 제어 패턴 선택 수단(32)에 있어서 선택된 하나의 제어 패턴에 따라 제어를 행한다. 여기서, 제어 장치(1)는, 축전 장치(5), 태양광 발전 장치(4), 계통 전력망(8) 및 전력 부하 장치(61)에 연결되는 분전반(6)에 접속되어 있다.

이 제어 장치(1)는, 축전 장치(5)의 충전 및 방전의 타이밍을 제어하는 파워 컨디셔너의 기능을 구비하고 있다. 또한, 축전 장치(5)로부터 방전된 전력을 분전반(6)을 향해서 흘리는 제어를 행한다. 또한, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전된 전력을 분전반(6)에 흘릴지, 계통 전력망(8)에 역조류 시킬지를 제어한다. 또한, 계통 전력망(8)의 전력을 축전 장치(5)에 흘릴지, 분전반(6)에 흘릴지의 제어를 행한다.

다음에, 본 실시 형태의 전력 제어 시스템의 처리의 흐름을, 도 2를 참조하면서 설명한다.

우선, 초기 설정 수단(21)에 의해 태양광 발전 장치(4)의 발전 용량(kW), 축전 장치(5)의 축전 용량(kW) 및 정격 출력을 입력한다(스텝 S1). 이 입력은, 시스템에 접속된 단말기(도시 생략)나 주택에 설치된 모니터(도시 생략) 등으로부터 행한다. 또한, 시스템에 접속된 태양광 발전 장치(4)나 축전 장치(5)의 사양이 자동적으로 검지되는 구성이어도 된다.

계속해서, 연산시의 전력 가격 및 매입 가격을 전력 가격 설정 수단(23)에 의해 설정한다(스텝 S2). 즉, 본 실시 형태의 전력 제어 시스템은, 실제로 계측 수단(7)에 의해 계측된 주택의 소비 전력량을 사용하여 연산을 행하지만, 설정되는 전력 가격 및 매입 가격은 계측 시의 가격을 사용하는 것이 아니라, 제어 패턴의 평가를 행하고자 하는 시기에 적용되는 가격을 사용할 수 있다.

이와 같은 가격의 설정은, 단말기 등으로부터 행할 수도 있지만, 시스템에 접속된 데이터베이스(도시 생략)로부터 추출하는 것이어도 된다. 또한, 전력 회사의 서버에 접속하여 자동 갱신시키는 구성이어도 된다.

또한, 연산을 행하는 전제로서, 적어도 계산 기간분의 태양광 발전 장치(4)의 발전량 및 매전량, 및 주택의 소비 전력량을 계측 수단(7)에 의해 계측시켜, 계측값을 축적시킨다(스텝 S3).

그리고, 계산 기간 설정 수단(22)에 의해 계산 기간을 설정한다(스텝 S4). 예를 들어, 직전까지의 n일간(15 내지 60일간)이나 1년 전의 동일 월일 전의 n일간을 계산 기간으로 하여 설정할 수 있다.

또한, 제어 패턴 기억 수단(24)에는, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간 및 출력의 크기(상한 출력)를 변수(변경 가능한 인자)로 하여 복수, 작성된 제어 패턴을 기억시킨다(스텝 S5). 이 제어 패턴의 설정은, 단말기로부터 행할 수도 있지만, 시스템이 그것까지의 운용으로부터 학습하거나, 다른 운용 실적으로부터 원용하거나 하여 자동 설정되는 것이어도 된다.

계속해서, 설정된 각 제어 패턴의 전력 요금을 전력 요금 산출 수단(31)에 의해 산출한다(스텝 S6). 또한, 제어 패턴 선택 수단(32)에 의해, 전력 요금이 산출된 제어 패턴 중에서 가장 싼 전력 요금으로 된 제어 패턴을 추출한다(스텝 S7).

그리고, 연산 후는, 이 선택된 전력 요금이 가장 싸지는 제어 패턴에 의한 제어를 제어 장치(1)에 의해 행한다(스텝 S8). 이 제어 패턴의 재평가는, 매일 행할 수도 있지만, 계산 기간과 동등한 길이 단위로 행해도 된다.

다음에, 본 실시 형태의 전력 제어 시스템의 작용에 대해서 설명한다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 전력 제어 시스템은, 태양광 발전 장치(4)와 축전 장치(5)를 구비한 주택의 발전량이나 전력 소비량을 일정 이상의 기간에 걸쳐 실제로 계측하고, 그 계측값을 사용한 전력 요금의 시뮬레이션을 복수의 제어 패턴에 대해서 행한다. 여기서, 시뮤레이션되는 복수의 제어 패턴은, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간 및 출력의 크기를 변경 가능한 인자로 하고 있다.

이로 인해, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간 및 출력의 크기를 변경하여 적용중인 제어 패턴을 다시 평가할 수 있고, 그 결과, 평가가 높았던 제어에 기초하여 그 후의 제어를 행할 수 있다. 즉, 축전 장치(5)의 용량 등의 설비를 변경하는 것이 아니라, 실제로 계측한 계측값을 사용하여, 방전 개시 시간이나 출력의 크기를 변경한 제어 패턴 중에서 그 시점에서의 최적의 제어 패턴을 찾아낼 수 있다.

또한, 적용 중인 제어 패턴을 15 내지 60일간으로 한 비교적 긴 기간에 걸쳐 다시 평가할 수 있고, 그 결과, 평가가 높았던 제어에 기초하여 그 후의 제어를 행할 수 있다.

또한, 일단 선택된 제어를 일정 기간 계속해서 행함으로써, 그 후에 선택된 제어 패턴의 재평가를 행함에 있어서, 실제의 운용 결과에 기초한 긴 기간에서의 평가를 행할 수 있다.

또한, 실제로 계측한 계측값을 사용하여 평가를 적절하게, 다시 할 수 있으므로, 전력 가격의 변화, 축전 장치(5)나 태양광 발전 장치(4) 등의 설비의 변화, 생활 스타일의 변화, 근린에 건설된 건물에 의해 응달이 발생하게 되는 등의 변화에도 용이하게 대응할 수 있다.

실시예

다음에, 상기 실시 형태에서 설명한 제어 패턴 A1에 기초해서 시뮬레이션을 행한 결과에 대해서, 도 4 내지 도 10을 참조하면서 설명한다. 또한, 상기 실시 형태로 설명한 내용과 동일 내지 균등한 부분의 설명에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

이 실시예에서 시뮬레이션을 행함에 있어서, 전력 가격 설정 수단(23)에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같이 전력 가격(거주자측에서 보아 매전(買電) 가격)의 설정을 행했다. 즉, 23시(a1시)부터 6시대(b1시대)까지의 심야 할인 가격을 9엔/kWh, 7시(a2 시)부터 9시대(b2 시대)까지의 리빙 타임 가격을 23엔/kWh, 10시(a3시)부터 16시대(b3시대)까지의 리빙 타임 가격을 28엔/kWh, 17시(a4시)부터 22시대(b4시대)까지의 리빙 타임 가격을 23엔/kWh으로 했다.

또한, 태양광 발전 장치(4)에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격(거주자측에서 보아 매전(賣電) 가격)을, 39엔/kWh으로 했다. 따라서, 매입 가격은 심야 할인 가격보다도 높아져, 심야 할인 가격보다 리빙 타임 가격이 높고, 그것보다도 데이 타임 가격이 높아진다고 하는 제어 패턴 A1의 전제 조건을 만족하고 있다.

또한, 이 실시예에서는, 하기, 동기 및 하기와 동기의 사이의 중간 시기의 각각에 있어서, 계산 기간을 30일간으로 설정한 시뮬레이션을 행했다. 우선, 도 5, 7, 9에 나타낸 바와 같이, 각 계절에 있어서, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간(시간 de)을 7시 내지 9시 사이에서 1시간씩 어긋나게 한 제어 패턴을 작성했다. 이들의 제어 패턴은, 모두 방전 개시 시로부터 정격 출력(2.0kW)을 상한으로 한 출력을 행한다.

또한, 도 6 , 8, 10에 나타낸 바와 같이, 각 계절에 있어서, 축전 장치(5)의 출력을 방전 개시 후 1시간에 걸쳐 억제하는 제어 패턴을 작성했다. 이들의 제어 패턴은, 방전 개시 시로부터의 1시간은 축전 장치(5)의 상한 출력을 1.0kW 또는1.5kW로 억제하고, 그 이후에는 정격 출력(2.0kW)을 상한으로 한 출력을 행한다.

계속해서 도 5, 6을 참조하면서, 하기의 6개의 제어 패턴의 시뮬레이션 결과에 대해서 설명한다. 우선, 도 5에 나타낸 바와 같이, 축전 장치(5)의 출력을 억제하지 않는 경우의 1일당의 전력 요금은, 방전 개시 시간이 7시부터의 제어 패턴에서는 29엔/일, 8시부터의 제어 패턴에서는 37엔/일, 9시부터의 제어 패턴에서는 33엔/일이 되었다. 한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 축전 장치(5)의 출력을 방전 개시 후 1시간에 걸쳐 억제하는 경우의 1일당의 전력 요금은, 방전 개시 시간이 7시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.0kW로 한 제어 패턴에서는 18엔/일, 방전 개시 시간이 7시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.5kW로 한 제어 패턴에서는 25엔/일, 방전 개시 시간이 8시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.0kW로 한 제어 패턴에서는 22엔/일이 되었다.

이들의 하기의 6개의 제어 패턴을 비교하면, 도 6의 (a)에 나타낸 방전 개시 시간을 7시로 하고, 7시부터 8시까지의 축전 장치(5)의 상한 출력을 1.0kW로 억제하고, 8시부터는 상한 출력을 2.0kW(정격 출력)로 올린 제어 패턴이, 가장 전력 요금이 낮아졌다.

한편, 동기에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 축전 장치(5)의 출력을 억제하지 않는 경우의 1일당의 전력 요금은, 방전 개시 시간이 7시부터의 제어 패턴에서는 398엔/일, 8시부터의 제어 패턴에서는 374엔/일, 9시부터의 제어 패턴에서는 389엔/일이 되었다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 축전 장치(5)의 출력을 방전 개시 후 1시간에 걸쳐 억제하는 경우의 1일당의 전력 요금은, 방전 개시 시간이 7시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.0kW로 한 제어 패턴에서는 389엔/일, 방전 개시 시간이 7시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.5kW로 한 제어 패턴에서는 392엔/일, 방전 개시 시간이 8시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.0kW로 한 제어 패턴에서는 389엔/일이 되었다.

이들의 동기의 6개의 제어 패턴을 비교하면, 도 7의 (b)에 나타낸 방전 개시 시간을 8시로 하고, 방전 개시 후의 출력의 억제를 행하지 않고 정격 출력(2.0kW)을 상한으로 한 출력을 행했을 경우가, 가장 전력 요금이 낮아졌다.

또한, 중간 시기에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 축전 장치(5)의 출력을 억제하지 않는 경우의 1일당의 전력 요금은, 방전 개시 시간이 7시부터의 제어 패턴에서는 -47엔/일, 8시부터의 제어 패턴에서는 -21엔/일, 9시부터의 제어 패턴에서는 -5엔/일이 되었다. 또한, -(마이너스)의 표시는, 전력 요금의 지불이 없어, 거주자의 이익이 되는 것을 나타내고 있다.

또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 축전 장치(5)의 출력을 방전 개시 후의 1시간에 걸쳐 억제하는 경우의 1일당의 전력 요금은, 방전 개시 시간이 7시부터 최초의 1시간의 상한 출력을 1.0kW로 한 제어 패턴에서는 -23엔/일, 방전 개시 시간이 7시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.5kW로 한 제어 패턴에서는 -50엔/일, 방전 개시 시간이 8시부터에서 최초의 1시간의 상한 출력을 1.0kW로 한 제어 패턴에서는 -21엔/일이 되었다.

이들의 중간 시기의 6개의 제어 패턴을 비교하면, 도 10의 (b)에 나타낸 방전 개시 시간을 7시로 하고, 7시부터 8시까지의 축전 장치(5)의 상한 출력을 1.5kW로 억제하고, 8시부터는 상한 출력을 2.0kW(정격 출력)로 올린 제어 패턴이, 1일당 50엔의 이익이 나와, 전력 요금이 가장 낮아졌다.

이와 같이 축전 장치(5)의 방전 개시 시간 및 출력의 크기를 바꿈으로써, 그 밖이 동일한 연산 조건이어도, 산출되는 전력 요금이 변화하는 것을 알 수 있다. 또한, 이 실시예의 시뮬레이션은, 계산 기간을 30일간으로서 행하고 있고, 이렇게 비교적 긴 기간 계산을 행함으로써, 순간 값에 의한 제어와는 다른, 실제의 운용에 입각한 경제적인 제어를 도출할 수 있다.

또한, 이 외의 구성 및 작용 효과에 대해서는, 상기 실시 형태와 거의 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

이상, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 상술해 왔지만, 구체적인 구성은, 이 실시 형태 및 실시예에 한하지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 정도의 설계적 변경은, 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 분산형의 발전 장치로서 태양광 발전 장치(4)만을 사용한 경우에 대해서만 설명하고 있지만, 연료 전지, 화석 연료에 의한 소형 발전기 등도 구비한 주택의 전력 제어 시스템이어도 된다.

또한, 상기 실시 형태 또는 실시예에서 설명한 전력 가격 및 매입 가격은 예시이며, 전력 가격이 변화하는 시간이나 가격이 다른 시간대의 수는, 전력 회사의 경영 방침이나 그때의 정책 등에 의해 변화한다.

또한, 상기 실시 형태에서 설명한 제어 장치(1)는, 태양광 발전 장치(4), 축전 장치(5), 계통 전력망(8) 및 분전반(6)에 접속되어 있었지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 축전 장치(5)와 분전반(6)과의 사이에 배치되는 파워 컨디셔너가 제어 장치이어도 된다.

또한, 상기 실시 형태 및 실시예에서는, 제어 패턴 A1을 기본으로 하여 축전 장치(5)의 방전 개시 시간 및 출력의 크기를 변경한 복수의 제어 패턴을 작성했지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 기본이 되는 제어 패턴을 변경할 수도 있다. 또한, 축전 장치(5)의 방전 개시 시간만을 변경하고, 축전 장치(5)의 출력의 크기를 변경한 제어 패턴이 제어 패턴 기억 수단(24)에 기억되어 있지 않아도 된다.

또한, 상기 실시 형태 및 실시예에서는, 전력 요금의 금액이 낮은 정도만을 제어 패턴의 평가 기준으로 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 이산화탄소의 배출량 등 다른 요소를 평가 기준에 더할 수도 있다.

[관련 출원에의 상호 참조]

본 출원은, 2011년 4월 21일에 일본 특허청에 출원된 일본 특원 2011-094727호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 모든 개시는 완전히 본 명세서에서 참조에 의해 포함된다.

Claims

태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 건물의 전력 제어 시스템으로서,
상기 태양광 발전 장치 및 상기 축전 장치의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단과,
상기 태양광 발전 장치의 발전량 및 상기 건물의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단과,
시간에 의해 변화하는 전력 가격 및 상기 태양광 발전 장치에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단과,
상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단과,
상기 건물의 전력 요금을 산출하는 기준이 되는 과거의 계산 기간을 설정하는 계산 기간 설정 수단과,
상기 계산 기간에 있어서 상기 건물의 상기 계측 수단에 의해 계측된 과거의 계측값과 상기 전력 가격 설정 수단에 의해 설정된 전력 가격을 사용하고, 상기 복수의 제어 패턴의 각각에서 시뮬레이션을 행하여 각 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단과,
상기 전력 요금 산출 수단에 의해 산출된 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단과,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의해 선택된 제어 패턴에 따라 연산 후의 제어를 행하는 제어 장치
를 구비하고,
상기 축전 장치의 출력의 크기는, 시간마다 변경 가능하고,
상기 제어 패턴 기억 수단에는, 상기 축전 장치의 출력의 크기를 변경 가능한 인자로 한 제어 패턴이 기억되어 있고,
상기 복수의 제어 패턴에는, 상기 축전 장치의 방전 개시 직후의 출력을 억제하고 그 후의 출력을 올리는 제어 패턴이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 건물의 전력 제어 시스템으로서,
상기 태양광 발전 장치 및 상기 축전 장치의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단과,
상기 태양광 발전 장치의 발전량 및 상기 건물의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단과,
시간에 의해 변화하는 전력 가격 및 상기 태양광 발전 장치에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단과,
상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단과,
상기 건물의 전력 요금을 산출하는 기준이 되는 과거의 계산 기간을 설정하는 계산 기간 설정 수단과,
상기 계산 기간에 있어서 상기 건물의 상기 계측 수단에 의해 계측된 과거의 계측값과 상기 전력 가격 설정 수단에 의해 설정된 전력 가격을 사용하고, 상기 복수의 제어 패턴의 각각에서 시뮬레이션을 행하여 각 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단과,
상기 전력 요금 산출 수단에 의해 산출된 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단과,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의해 선택된 제어 패턴에 따라 연산 후의 제어를 행하는 제어 장치
를 구비하고,
상기 계산 기간은 15 내지 60일의 길이인 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 건물의 전력 제어 시스템으로서,
상기 태양광 발전 장치 및 상기 축전 장치의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단과,
상기 태양광 발전 장치의 발전량 및 상기 건물의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단과,
시간에 의해 변화하는 전력 가격 및 상기 태양광 발전 장치에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단과,
상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단과,
상기 건물의 전력 요금을 산출하는 기준이 되는 과거의 계산 기간을 설정하는 계산 기간 설정 수단과,
상기 계산 기간에 있어서 상기 건물의 상기 계측 수단에 의해 계측된 과거의 계측값과 상기 전력 가격 설정 수단에 의해 설정된 전력 가격을 사용하고, 상기 복수의 제어 패턴의 각각에서 시뮬레이션을 행하여 각 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단과,
상기 전력 요금 산출 수단에 의해 산출된 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단과,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의해 선택된 제어 패턴에 따라 연산 후의 제어를 행하는 제어 장치
를 구비하고,
상기 제어 패턴 선택 수단에서는, 상기 전력 요금 산출 수단에 있어서 산출된 전력 요금이 낮은 정도를 기준으로 하여 평가를 행하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 건물의 전력 제어 시스템으로서,
상기 태양광 발전 장치 및 상기 축전 장치의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단과,
상기 태양광 발전 장치의 발전량 및 상기 건물의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단과,
시간에 의해 변화하는 전력 가격 및 상기 태양광 발전 장치에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단과,
상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단과,
상기 건물의 전력 요금을 산출하는 기준이 되는 과거의 계산 기간을 설정하는 계산 기간 설정 수단과,
상기 계산 기간에 있어서 상기 건물의 상기 계측 수단에 의해 계측된 과거의 계측값과 상기 전력 가격 설정 수단에 의해 설정된 전력 가격을 사용하고, 상기 복수의 제어 패턴의 각각에서 시뮬레이션을 행하여 각 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단과,
상기 전력 요금 산출 수단에 의해 산출된 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단과,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의해 선택된 제어 패턴에 따라 연산 후의 제어를 행하는 제어 장치
를 구비하고,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의한 제어 패턴의 선택은, 일정 기간 간격으로 행해지는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
태양광 발전 장치 및 축전 장치를 구비한 건물의 전력 제어 시스템으로서,
상기 태양광 발전 장치 및 상기 축전 장치의 제어에 필요한 연산 조건을 설정하는 초기 설정 수단과,
상기 태양광 발전 장치의 발전량 및 상기 건물의 전력 소비량을 계측하는 계측 수단과,
시간에 의해 변화하는 전력 가격 및 상기 태양광 발전 장치에 의해 발전한 전력을 전력 회사가 사는 매입 가격의 설정을 행하는 전력 가격 설정 수단과,
상기 축전 장치의 방전 개시 시간을 변경 가능한 인자로 한 복수의 제어 패턴을 기억하는 제어 패턴 기억 수단과,
상기 건물의 전력 요금을 산출하는 기준이 되는 과거의 계산 기간을 설정하는 계산 기간 설정 수단과,
상기 계산 기간에 있어서 상기 건물의 상기 계측 수단에 의해 계측된 과거의 계측값과 상기 전력 가격 설정 수단에 의해 설정된 전력 가격을 사용하고, 상기 복수의 제어 패턴의 각각에서 시뮬레이션을 행하여 각 전력 요금을 산출하는 전력 요금 산출 수단과,
상기 전력 요금 산출 수단에 의해 산출된 연산치를 소정의 기준으로 평가하여 하나의 제어 패턴을 선택하는 제어 패턴 선택 수단과,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의해 선택된 제어 패턴에 따라 연산 후의 제어를 행하는 제어 장치
를 구비하고,
상기 제어 패턴 선택 수단에 의한 제어 패턴의 선택은, 상기 계산 기간과 동등한 길이 간격으로 행해지는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 패턴 기억 수단에서는, 상기 축전 장치의 출력의 크기를 변경 가능한 인자로 한 제어 패턴을 기억시키는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
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