WO2011039610A1

WO2011039610A1 - エネルギーマネジメントシステムおよび給電制御装置

Info

Publication number: WO2011039610A1
Application number: PCT/IB2010/002462
Authority: WO
Inventors: 農士三瀬; 小林　晋
Original assignee: パナソニック電工株式会社
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2011-04-07
Also published as: JP2011078238A; CN102612701A; JP5807171B2; EP2485189A4; EP2485189A1; EP2485189B1; CN102612701B; US20120233094A1

Abstract

自然エネルギーを用いて発電する発電装置からの発電電力と電力負荷機器への供給電力とを管理するエネルギーマネジメントシステムであって、前記発電電力の余剰電力の提供先を決定するコントローラと、前記余剰電力に対する前記複数の提供先候補の優先順位が設定されている電力使用ルールを記憶する記憶部とを備えるエネルギーマネジメントシステムが提供される。また、前記コントローラは前記記憶部に記憶された電力使用ルール及び売電価格情報に基づいて前記発電電力の余剰電力の提供先を決定する。

Description

明細書エネルギーマネジメン卜システムおよび給電制御装置技術分野

本発明は、自然エネルギーを用いて発電する発電装置からの発電電力と電力負荷機器への供給電力とを管理するエネルギーマネジメントシステムおよびそれに用いられる給電制御装置に関する。背景技術

従来から、太陽電池の発電電力が電力負荷機器に優先的に給電された後に上記発電電力の余剰電力を電力会社へ売電するシステムが知られている。この余剰電力の売電によるコストメリットが、太陽電池を導入するインセンティブとなっている。上記コストメリツ卜と二酸化炭素削減（省 C O 2 ) との観点から、今後さらに売電価格が高く設定され、太陽竃池の導入が促進されることが予想される。上記コストメリットは、電力会社によって時系列で設定される売電単価が大きく影響する。

太陽電池が導入された従来のシステムとして、特許文献 1には、電力会社が提供する各種^ I金ブランの中から最適な料金ブランを選択するのに有用な情報を提供するシステムが開示されている。特許文献 1のシステムは、太陽電池の発電量、電力負荷機器の消費電力量および電力会社と売買される電力量に関する情報を集約して最適な料金プランを選択するのに有用な情報を提供する。

また、特許文献 2には、自家発電の余剰電力を売電する際に、時間帯による価格差に起因するロスを最小にするシステムが開示されている。特許文献 3には、電力会社への時系列的な売電価格と電力会社からの時系列的な買電価格とに基づく計算によって導出されるコス卜が低くなるように、ガスエンジンによって発電装置を駆動する熱電併給装置を運転させるシステムが開示されている。

また、太陽電池が導入された従来のシステムの中には、太陽電池の発電電力を蓄電するための蓄電装置が設置されたシステムがある。上記システムによれば、太陽電池の発電電力を電力会社に売電するか、蓄電装置に蓄電するかを選択することができる。つまり、上記システムでは、太陽電池の発電電力の提供先を選択することができる。

【特許文献 1】特開 2 0 0 8— 1 5 8 7 0 1号公報

【特許文献 2】特開 2 0 0 2— 3 6 9 3 8 1号公報

【特許文献 3】特開 2 0 0 5— 2 8 7 2 1 1号公報

ところで、太陽電池および蓄電装置が導入されたシステムでは、時系列で変動する売電単価に対応して太陽電池の発電電力の提供先を自動制御することによって、より大きなコストメリットを生み出すことが求められている。

しかしながら、特許文献 1のシステムは、予め決められている複数の料金プランの中から最適な料金プランを選択するための情報をユーザに提供するシステムであって、実際にコストメリットを最大化するために太陽電池の発電電力の提供先を自動で決定する手段は設けられていない。

また、特許文献 2のシステムは、売電の時間帯を効率的に変更することができるものの、太陽電池の発電電力の提供先を自動で決定する手段は設けられていない。つまり、上記システムでは、太陽電池の発電電力を売電するか蓄電するかを決定することはできない。

さらに、特許文献 3のシステムのようにガス燃料の供給量を制御することによつて低コストとなるように熱電併給装置を運転することができるものの、太陽エネルギーを用いて発電する太陽電池の発電電力を調整することはできない。

上記より、従来のシステムでは、自然エネルギーを用いて発電する発電装置および上記発電電力を蓄積するエネルギー蓄積装置が導入された状態で、コストメリットを最大化するように、上記発電電力の提供先を自動で決定することはできない。

発明の概要

本発明は上記の点に鑑みて為されもので、自然エネルギーを用いて発電する発電装置の発電電力の活用についてコストパフォーマンスを上げることができるエネルギーマネジメントシステムおよびそれに用いられる給電制御装置を提供する。

本発明の第一側面によると、自然エネルギーを用いて発電する発電装置からの発電電力と電力負荷機器への供給電力とを管理するエネルギーマネジメントシステムであって、前記発電電力の余剰電力の提供先を決定するコントローラと、前記余剰電力に対する前記複数の提供先候補の優先順位が設定されている電力使用ルールを記憶する記憶部とを備え、前記コントローラは前記記憶部に記憶された電力使用ルール及び売電価格情報に基づいて前記発電電力の余剰電力の提供先を決定するエネルギーマネジメントシステムが提供される。

また、前記エネルギーマネジメントシステムは、前記発電装置の発電電力を前記電力負荷機器に供給するとともに前記発電電力の余剰電力の提供先を切り替えて当該提供先に当該余剰電力を提供する経路切替部と、前記電力会社への売電価格情報を取得する情報取得部とをさらに備え、前記提供先候補は前記余剰電力の売電先である電力会社と前記余剰電力相当のエネルギーを蓄積可能なエネルギー蓄積装置とを含み、前記電力使用ルールは前記複数の提供先候補の優先順位が売電価格に対応して設定され、前記コントローラは、前記情報取得部で取得された前記売電価格情報を前記電力使用ルールに照会して前記複数の提供先候補の優先順位を決定し、優先順位の高い提供先候補から順に前記提供先に切り替えて当該提供先に前記余剰電力を提供するように前記経路切替部を制御する。

上記構成によれば、売電価格が変化した場合に、売電価格情報と電力使用ルールとを用いて発電装置の余剰電力に対する複数の提供先候補の優先順位を決定し、優先順位の高い提供先候補から順に提供先として余剰電力を提供することによって、発電装置の発電電力の活用についてコストパフォーマンスを上げることができる。

また、エネルギー蓄積装置が提供先に含まれることによって、売電価格情報に基づいて売電と蓄積との間の優先度を選択することができるので、発電装置の発電電力をより効率的に利用することができる。

また、前記情報取得部は、前記売電価格情報とともに前記電力会社からの買電価格情報を取得し、前記電力使用ルールは、前記余剰電力に対する前記複数の提供先候補の優先順位が前記売電価格および買電価格に対応して設定され、前記コントローラは、前記情報取得部で取得された前記売電価格情報および前記買電価格情報を前記電力使用ルールに照会して前記複数の提供先候補の優先順位を決定することもできる。

これによれば、コント口一ラは、買電価格情報も用いて複数の提供先の優先順位を決定することができるので、さらにコストパフォーマンスを上げることができる。

前記エネルギ一マネジメントシステムは、前記電力負荷機器への供給電力の時間変化を示す負荷パターンと、前記発電装置の発電電力の時間変化を示す発電パターンと、前記情報取得部で取得された前記売電価格情報および前記買電価格情報とを用いて、電力料金の収支を算出する算出部をさらに備え、前記電力使用ルールは、前記算出部の算出結果を用いて前記複数の提供先候補の優先順位が設定されていることにしてもいい。

これによれば、電力使用ルールを設定する際に、電力料金の収支を算出することによつて、効率のよい電力使用ル一ルを精度よく設定することができる。

前記エネルギー蓄積装置は、前記余剰電力を蓄電する蓄電装置と、前記余剰電力相当のエネルギーを蓄熱する蓄熱装置とを含むことでもいい。

このような構成によれば、太陽電池の余剰電力の蓄積手段として蓄電と蓄熱とを選択することができるので、電力使用ルールにおいて、例えば気温に応じて上記余剰電力を蓄電するか蓄熱するかの判定基準を変更することができる。

前記エネルギ一マネジメントシステムにおいて、前記エネルギー蓄積装置は、使用時間帯が設定され、前記コントローラは、前記エネルギー蓄積装置の使用時間帯の前記買電価格情報を前記電力使用ルールに照会して前記複数の提供先候補の優先順位を決定することにしてもいい。

よって、特定の時間帯（例えば夜間など）にエネルギー蓄積装置が運転する（ェネルギ一蓄積装置で蓄積されたエネルギーを消費する）ように設定されている場合、発電装置の発電の価値を上記特定の時間帯で評価することによって、コストパフォーマンスを精度よく評価することができる。

前記エネルギーマネジメントシステムは、前記コントローラで適用される電力使用ルールを選択する選択部をさらに備え、前記記憶部は、互いに設定内容が異なる前記電力使用ルールを複数記憶し、前記選択部は、予め決められた条件によって、前記記億部に記憶されている複数の電力使用ルールから、前記コントローラで適用される電力使用ルールを選択することにしても構わない。

これによれば、複数の電力使用ルールの中から 1つを選択することができるので、使用者は、状況に応じて最適な電力使用ルールを選択することができる。

本発明のエネルギ一マネジメントシステムにおいて、前記複数の電力使用ルールは、前記複数の提供先候補の優先順位において前記エネルギー蓄積装置が前記電力会社よリも常に優先度が高く設定されている電力使用ルールを含むことが望ましい。

このような構成によれば、エネルギー蓄積装置が電力会社よリも常に優先順位が高い電力使用ルールをさらに記憶することによって、ユーザの意思などに応じて上記電力使用ルールを選択することができるので、自然エネルギ一を用いた発電装置の発電電力を、ェネルギー蓄積装置への蓄積を通じて電力負荷機器へできるだけ積極的に供給することができる。自然エネルギーを用いた発電の場合、二酸化炭素（C O 2 ) の発生量も一次エネルギー消費原単位もどちらもほぼ 0であるため、上記発電装置の発電電力をできるだけ売電せずに利用することによって、環境への負荷を小さくすることができる。

本発明の第二の側面によると、前記したエネルギーマネジメントシステムに用いられる給電制御装置であって、前記コントローラと、前記情報取得部と、前記記憶部とを備える給電制御装置が提供される。

図面の簡単な説明

本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面とともに与えられた後述する好ましい実施形態の説明から明白になる。

【図 1】実施形態 1の構成を示すブロック図である。

【図 2】同上において提供先の優先順位のパターンを示す図である。

【図 3】同上において 1 曰の負荷パターンと発電パターンとを示す図である。

【図 4】同上に係るエネルギーマネジメントシステムの動作を示すフローチヤ一卜である。

【図 5】同上に係るエネルギーマネジメントシステムにおいて太陽電池の余剰電力を売電するか蓄電するかの決定ラインを示す図である。

【図 6】同上に係るエネルギーマネジメントシステムにおいて本陽電池の余剰電力を蓄電するか蓄熱するかの決定ラインであって、（a )は同じ地域の季節ごとの特性を示す図、 ( b ) は同じ季節の地域ごとの特性を示す図である。

【図 7】同上に係るエネルギーマネジメントシステムにおいて買電単価と年間光熱費の関係において、（a ) は売電単価が 2 5円ノ k W hの場合の図、（b ) は売電単価が 4 0 円 Z k W hの場合の図である。

【図 8】実施形態 2において提供先の優先順位のパターンを示す図である。

【図 9】同上に係るエネルギーマネジメントシステムの動作を示すフローチヤ一卜である。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施形態が本明細書の一部をなす添付図面を参照にしてより詳細に説明する。図面全体において、同一または類似した部分には同じ部材符号を付してそれについての重複する説明を省略する。

(実施形態 1 )

実施形態 1に係るエネルギーマネジメントシステム 1は、図 1に示すように、太陽電池 P Vからの発電電力と、施設 Hに設けられた電力負荷機器 L 1への供給電力とを管理する。太陽電池 P Vは、自然エネルギーである太陽エネルギーを用いて発電する発電装置である。上記エネルギ一マネジメントシステム 1は、分電盤 2と、給電制御装置 3と、第 1 の設定操作部 4と、第 2の設定操作部 5とを備えている。なお、図 1において、太線の矢印は電力供給の流れを示し、細線の矢印は信号の流れを示し、破線の矢印は熱供給の流れを示してしゝ。

本発明において発電装置とは、太陽エネルギーを用いて発電する太陽電池や、風力ェネルギーを用いて発電する風力発電装置などをいう。また、本発明のエネルギー蓄積装置とは、余剰電力を蓄電する蓄電装置や、余剰電力相当のエネルギーを蓄熱する蓄熱装置などをいう。

また、本実施形態において分電盤 2は、電力会社 A Cからの電力または太陽電池 P V の発電電力を電力負荷機器 L 1に供給するとともに、上記発電電力の余剰電力の提供先を切り替えて上記余剰電力を上記提供先に提供する。分電盤 2は、本発明の経路切替部に相当する。なお、太陽電池 P Vから電力負荷機器 L 1および提供先への電力は、それぞれ適宜交流直流変換が行われる。

上記提供先としては、上記余剰電力の売電先である電力会社 A Cと、上記余剰電力を蓄電する蓄電装置（蓄電池） S Bと、上記余剰電力相当のエネルギーを蓄熱する蓄熱装置 H Pとがある。蓄電装置 S Bは、分電盤 2を介して電力負荷機器 L 1に電力供給することが可能である。蓄電装置 S Bには、蓄電率の上限および下限ならびに蓄電速度（例えば 1 k W/ h ) が予め設定されているとともに、蓄電ロスおよび放電ロスがある。蓄熱装置 H Pは、給湯負荷機器 L 2に熱エネルギーを与えて給湯負荷機器 L 2を動作させる。蓄熱装置 H Pには、蓄熱率の上限および下限が予め設定されているとともに、放熱ロスがある。蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H Pには、それぞれ主な使用時間帯が設定されている。本実施形態では、蓄電装置 S Bが主に昼間に使用されるように設定され、蓄熱装置 H Pが主に夜間に使用されるように設定されている。蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H Pは、本発明のエネルギー蓄積装置に相当する。

給電制御装置 3は、情報取得部 3 1 と、情報送信部 3 2と、負荷情報取得部 3 3と、記憶部 3 4と、算出部 3 5と、コントローラ（提供先導出部） 3 6と、提供先設定部 3 7 とを備えている。

情報取得部 3 1は、ネットワーク Nを介してセンタ一サーバ Sから情報を受信する機能を有している。情報取得部 3 1は、電力会社 A Cへの売電価格情報と電力会社 Aじからの買電価格情報とをセンタ一サーバ Sからリアルタイムで受信して取得する。また、情報取得部 3 1は、使用者による第 1の設定操作部 4への設定操作によっても売電価格情報および買電価格情報を取得することができる。これにより、情報取得部 3 1は、センタ一サーバ Sに繋がっていない場合であっても、売電価格情報および買電価格情報を取得することができる。

情報送信部 3 2は、ネットワーク Nを介してセンターサーバ Sへ情報を送信する機能を有している。情報送信部 3 2は、使用者の操作によって第 2の設定操作部 5から入力された情報をセンタ一サーバ Sに送信する。上記情報としては、地域情報（電力会社情報）や電力契約形態などがある。

負荷情報取得部 3 3は、電力負荷機器 L 1および給湯負荷機器 L 2の負荷情報を取得する。

記憶部 3 4には、情報取得部 3 1で取得された売電価格情報と買電情報価格とが記憶されているとともに、電力使用ルールが記憶されている。電力使用ルールは、太陽電池 P Vの余剰電力に対する複数の提供先（電力会社 A C、蓄電装置 S B、蓄熱装置 H P ) の優先順位が売電単価および買電単価に対応して設定されている。複数の提供先の優先順位としては、図 2に示すように 6つの制御パターン（第 1〜6の制御パターン）がある。例えば第 1の制御パターンの場合、最初に売電優先となり、太陽電池 P Vの余剰電力に対して電力会社 A Cへの売電が行われる。すべての余剰電力を電力会社 A Cへ売電できない場合、次に蓄電優先となり、上記余剰電力に対して蓄電装置 S Bへの蓄電が行われる。その後、まだ余剰電力が残っている場合、蓄熱優先となり、上記余剰電力に対して蓄熱装置 H Pへの蓄熱が行われる。

電力使用ルールには、算出部 3 5の算出結果を用いて複数の提供先の優先順位が設定されている。算出部 3 5は、電力負荷機器 L 1の負荷電力の時間変化を示す負荷パターンと、太陽電池 P Vの発電電力の時間変化を示す発電パターンと、情報取得部 3 1で取得された売電価格情報および買電価格情報とを用いて、電力料金の収支を算出する。なお、負荷パターンおよび発電パターンは、記憶部 3 4に予め記憶されている。

図 3には、記憶部 3 4に記憶されている負荷パターン WL と発電パターン WPV とが示されている。まず、負荷機器へ供給して残った太陽電池 P Vの発電電力のうち余剰電力を蓄電装置 S Bに蓄電せずに全て電力会社 A Cへ売電する場合の電力料金の収支は式 1のようになる。また、太陽電池 P Vの余剰電力を蓄熱装置 H Pに蓄熱せずに全て電力会社 A C へ売電する場合の電力料金の収支は式 2のようになる。

(Wse M +WSB) X c se l - (Wpur, d x d pur, d+Wpur, n x d pur, n) (式 1 )

(Wse l 2+WHP) x c se l— (Wpur, d d pur, d+Wpur, n d pur, n) (式 2 ) ここで、 csel は売電単価、 d pur, dは昼間の買電単価、 d pur, nは夜間の買電単価、 WseM は蓄電を行う場合に太陽電池 PVの余剰電力のうち蓄電装置 SBへの給電電力量を除いた電力、 Wsel2 は蓄熱を行う場合に太陽電池 PVの余剰電力のうち蓄熱装置 H Pへの給電電力量を除いた電力、 WSBは蓄電を行う場合に蓄電装置への必要電力量、 WHPは蓄熱を行う場合に蓄熱装置への必要電力量、 Wpur.dは昼間の必要電力量、 Wpur.nは夜間の必要電力量を表す。

一方、蓄電装置 SBへの蓄電を優先し蓄電後においても余剰電力が残っている場合の電力料金の収支は、式 3のようになる。また、蓄熱装置 H Pへの蓄熱を優先し蓄熱後においても余剰電力が残っている場合の電力料金の収支は、式 4のようになる。

WseM csel- Wpur, d—WSB x SB) x d pur, d+Wpur, n x d pur, n) (式 3) Wsel2x csel- {Wpur.d dpur,d+ (Wpur, n-WHPx ^HP) x dpur, n} (式 4) ただし、 SB は蓄電装置 SBの効率（蓄電効率および放電効率を含む)、 7? HP は蓄熱装置 HPの効率（放熱効率を含む）である。

ここで、売電優先と蓄電優先とを比較する場合（この場合、売電優先とは式 1のように蓄電を行わずに全て売電する場合のことをいい、以下同一である）、式 1と式 3とを比較し、式 1の値が式 3の値より大きい場合、売電優先のほうが蓄電優先よリコストパフォーマンスがよくなる。式 1の値が式 3の値より小さい場合、蓄電優先のほうが売電優先よりコストパフォ一マンスがよくなる。

式 1一式 3

= [(WseM+WSB) csel- (Wpur, dx dpur, d+Wpur, nx dpur, n)]

一 [WseM x csel- {(Wpur, d-WSBx 77 SB) x d pur, d+Wpur, n dpur.n}] =WSBx ( csel- r?SBx dpur.d) (式 5)

蓄電装置 S Bの効率 7?SB がほぼ一定とすると、式 5より、売電優先と蓄電優先の優先順位は、売電単価 csel と昼間の買電単価 dpur, dとで決定される。

続いて、売電優先と蓄熱優先とを比較する場合（この場合、売電優先とは式 2のように蓄熱を行わずに全て売電する場合のことをいい、以下同一である）、式 2と式 4とを比較し、式 2の値が式 4の値より大きい場合、売電優先のほうが蓄熱優先よリコストパフォ一マンスがよくなる。式 2の値が式 4の値より小さい場合、蓄熱優先のほうが売電優先よりコストパフォーマンスがよくなる。

式 2—式 4

= [(Wsel2+WHP) x csel- (Wpur.dx dpur, d+Wpur, nx dpur.n)]

- [Wsel2 csel- {Wpur, dx dpur, d+ (Wpur, n- WHP 77 HP) x dpur, n}] = WHP x ( c se I— 7? HP x d pur, n) (式 6 )

蓄熱装置 HPの効率 HP がほぼ一定とすると、式 6より、売電優先と蓄熱優先の優先順位は、売電単価 csel と夜間の買電単価 dpur.nとで決定される。

続いて、蓄電優先と蓄熱優先とを比較する場合、式 3と式 4とを比較し、式 3の値が式 4の値より大きい場合、蓄電優先のほうが蓄熱優先よリコストパフォーマンスがよくなる。式 3の値が式 4の値より小さい場合、蓄熱優先のほうが蓄電優先よリコストパフォーマンスがよくなる。

式 3—式 4

= [WseM X csel- {(Wpur, d-WSBx 7? SB) x dpur, d+Wpur, nx dpur, n}] 一 [Wsel2x csel- {Wpur.dx dpur,d+ (Wpur, n-WHPx ^HP) x dpur, n}] = (Wse 11 x c se I + WSB 77 SB d pur, d) - (Wsel2x csel+WHPx 77HPX dpur, n)

(式 7)

式 7より、蓄電優先と蓄熱優先の優先順位は、売電価格 csel と買電価格 dpur, d， d pur, nのみで決定することはできず、売電電力量 Wsell, Wsel2、蓄電負荷給電量 WSB、蓄熱負荷給電量 WHPによって変化する。

本実施形態の電力使用ルールとしては、まず、式 6を用いて売電優先と蓄熱優先との比較を行い、その後、式 5を用いて売電優先と蓄電優先との比較を行い、最後に式 7を用いて蓄電優先と蓄熱優先との比較を行うように設定されている。

図 1に示すコントローラ 36は、太陽電池 P Vの発電電力を電力負荷機器 L 1へ優先的に給電するように分電盤 2を制御する。上記制御を行ったコントローラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力の提供先を複数の提供先候補から決定する。複数の提供先候補は、電力会社 ACと蓄電装置 S Bと蓄熱装置 H Pとである。コントローラ 36は、情報取得部 31 で取得された売電価格情報および買電価格情報を電力使用ルールに照会して複数の提供先の優先順位を決定する。優先順位を決定したコントローラ 36は、優先順位の高い提供先から順に余剰電力を提供するように分電盤 2を制御する。コントローラ 36で決定された提供先情報は、提供先設定部 37によって分電盤 2に送信される。

次に、本実施形態に係るエネルギーマネジメントシステム 1の動作について図 4を用いて説明する。まず、給電制御装置 3の情報取得部 31が新しい売電価格情報または買電情報価格を取得すると（図 4の S 1 )、コントローラ 36は、売電価格情報および買電情報価格を電力使用ルールに照会して、複数の提供先（電力会社 AC、蓄電装置 SB、蓄熱装置 H P) の優先順位を決定する。このとき、まず、コントローラ 36は、売電優先のコストメリットと蓄熱優先のコストメリッ卜とを比較する（S 2)。売電優先のコストメリットが蓄熱優先のコストメリツトょリ大きい場合、蓄電優先のコストメリッ卜と売電優先のコストメリッ卜とを比較する（S 3)。蓄電優先のコストメリットが売電優先のコストメリットょリ大きい場合、コント口一ラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力に対する制御パターンを第 3の制御パターン（図 2参照）に決定する。蓄電優先のコストメリットが売電優先のコストメリット以下である場合、蓄電優先のコストメリットと蓄熱優先のコストメリットとを比較する（S4)。蓄電優先のコストメリットが蓄熱優先のコストメリットより大きい場合、コントローラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力に対する制御パターンを第 1の制御パターン（図 2参照）に決定する。蓄電優先のコストメリットが蓄熱優先のコストメリツト以下である場合、コント口一ラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力に対する制御パターンを第 2の制御パターン（図 2参照）に決定する。

—方、ステップ S 2において、売電優先のコストメリットが蓄熱優先のコストメリツト以下である場合、売電優先のコストメリッ卜と蓄電優先のコストメリッ卜とを比較する (S 5)。売電優先のコストメリツ卜が蓄電優先のコストメリツトょリ大きい場合、コントローラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力に対する制御パターンを第 5の制御パターン（図 2参照）に決定する。売電優先のコストメリツ卜が蓄電優先のコストメリツト以下である場合、蓄電優先のコストメリットと蓄熱優先のコストメリットとを比較する（S6)。蓄電優先のコストメリツトが蓄熱優先のコストメリツトょリ大きい場合、コントローラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力に対する制御パターンを第 4の制御パターン（図 2参照）に決定する。蓄電優先のコストメリットが蓄熱優先のコストメリット以下である場合、コント口ーラ 36は、太陽電池 PVの余剰電力に対する制御パターンを第 6の制御パターン（図 2 参照）に決定する。

図 5には、太陽電池 PVの余剰電力を売電するか蓄電するかを決定するための決定ラインの一例が示されている。図 5に示す決定ラインを用いると、買電単価が 25円ノ kW hである場合、売電単価が 25円 kWhであっても 40円 ZkWhであっても、コントローラ 36は売電優先に決定する。一方、買電単価が 35円 kWhである場合、売電単価が 40円 ZkWhであるときは、コントローラ 36は売電優先に決定する。し力、し、売電単価が 25円 kWhであるときは、コントローラ 36は売電優先には決定しない。

続いて、太陽電池 PVの余剰電力を蓄電するか蓄熱するかを決定するための決定ラインの一例を図 6に示す。図 6 (a) は、同じ地域の季節ごとの特性を示す。図 6 (a) の Aは夏季であるときの決定ライン、 Bは中間期（春、秋）であるときの決定ライン、 Cは冬季であるときの決定ラインである。図 6 (a) によれば、季節が異なると決定ラインは変動する。図 6 (b) は、同じ季節（図示例は冬季）の地域ごとの特性を示す。図 6 (b) の Aは最も暖かい地域の決定ライン、 Bは中間の地域の決定ライン、 Cは最も寒い地域の決定ラインを示す。図 6 (b) によれば、地域が異なると決定ラインは変動する。上記よリ、本実施形態のエネルギーマネジメントシステム 1では、気温によって上記決定ラインを変化させることができる。

また、図 7は、ある地域において、売電優先と蓄電優先と蓄熱優先とにおける買電単価と年間光熱費との関係について示す。図 7 (a) および（b) の Aは売電優先の場合、 Bは蓄電優先の場合、 Cは蓄熱優先の場合の特性を示す。図 7 (a) は売電単価が 25円ノ kWhの場合であり、図 7 (b) は売電単価が 40円 ZkWhの場合である。図 7より、売電単価および買電単価に関わらず、売電優先のほうが蓄熱優先よりも年間光熱比は安い。これは、蓄熱装置 HPが負荷平準化機器であり、蓄熱装置 HPが主に運転する時間帯（夜間）の買電単価 d pur , nが安くなるためである。

以上、本実施形態によれば、売電価格（売電価格情報）または買電価格（買電価格情報）が変化した場合に、売電価格情報と買電価格情報と電力使用ルールとを用いて太陽電池 P Vの余剰電力に対する複数の提供先候補（電力会社 A C、蓄電装置 S B、蓄熱装置 H P ) の優先順位を決定し、優先順位の高い提供先候補から順に提供先として余剰電力を提供することによって、太陽電池 P Vの発電電力の活用についてコストパフォーマンスを上げることができる。

また、本実施形態によれば、蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H P (エネルギー蓄積装置）が提供先に含まれることによって、売電価格情報および買電価格情報に基づいて余剰電力の売電と蓄積との間の優先度を選択することができるので、太陽電池 P Vの発電電力をよリ効率的に利用することができる。

さらに、本実施形態によれば、電力使用ルールを設定する際に、売電優先、蓄電優先、蓄熱優先のそれぞれにおける電力料金の収支を算出することによって、効率のよい電力使用ルールを精度よく設定することができる。

また、本実施形態によれば、太陽電池 P Vの余剰電力の蓄積手段として蓄電と蓄熱とを設定することができるので、電力使用ルールにおいて、気温に応じて上記余剰電力を蓄電するか蓄熱するかの判定基準を変更することができる。

また、本実施形態によれば、それぞれが特定の時間帯に蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H Pが運転する（蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H Pで蓄積されたエネルギーを消費する）ように設定されている場合、太陽電池 P Vの発電の価値を上記特定の時間帯で評価することによって、コストパフォーマンスを精度よく評価することができる。

(実施形態 2 )

実施形態 2に係るエネルギ一マネジメントシステム 1は、複数の電力使用ルールを記憶している点で、実施形態 1に係るエネルギーマネジメントシステム 1と相違する。なお、本実施形態のシステム構成は、実施形態 1のシステム構成と同様である。

本実施形態の記憶部 3 4には、実施形態 1と同様の電力使用ルール（以下「第 1の電力使用ルール」という）が記憶されているとともに、第 1の電力使用ルールとは設定内容が異なる電力使用ルール（以下「第 2の電力使用ルール」という）が記憶されている。

第 2の電力使用ルールは、図 8に示すように 3つの制御パターンがあり、まず、蓄電優先と売電優先との比較を行い、続いて、蓄電優先と蓄熱優先との比較を行うように設定されている。

本実施形態のコントローラ 3 6は、複数の提供先の優先順位を決定する際に適用する電力使用ルールを選択する選択機能を有している。コントローラ 3 6は、予め決められた条件によって、記憶部 3 4に記憶されている複数の電力使用ルール（第 1 , 2の電力使用ルール）から、上記優先順位を決定する際に適用する電力使用ルールを選択する。予め決められた条件とは、例えば買電単価が売電単価よりも安いか否かの条件などである。例えばオール電化契約などのように夜間の買電単価が売電単価よりも安い場合、第 2の電力使用ルールが用いられる。本実施形態のコントローラ 3 6は、本発明のコントローラおよび選択部に相当する。

次に、本実施形態に係るエネルギーマネジメントシステム 1において第 2の電力使用ルールを用いた場合の動作について図 9を用いて説明する。まず、給電制御装置 3の情報取得部 3 1が新しい売電価格情報または買電情報価格を取得すると（図 9の S 1 1 )、コントローラ 3 6は、売電価格情報および買電情報価格を第 2の電力使用ルールに照会して、複数の提供先（電力会社 A C、蓄電装置 S B、蓄熱装置 H P ) の優先順位を決定する。このとき、まず、蓄電優先のコストメリットと売電優先のコストメリットとを比較する（S 1 2 )。蓄電優先のコストメリッ卜が売電優先のコストメリツトょリ大きい場合、コント口ーラ 3 6は、太陽電池 P Vの余剰電力に対する制御パターンを第 3の制御パターン（図 8 参照）に決定する。蓄電優先のコストメリツ卜が蓄電優先のコストメリツト以下である場合、蓄電優先のコストメリットと蓄熱優先のコストメリツ卜とを比較する（S 1 3 )。蓄電優先のコストメリツトが蓄熱優先のコストメリツトょリ大きい場合、コントローラ 3 6は、太陽電池 P Vの余剰電力に対する制御パターンを第 1の制御パターン（図 8参照）に決定する。蓄電優先のコストメリットが蓄熱優先のコストメリット以下である場合、コント口ーラ 3 6は、太陽電池 P Vの余剰電力に対する制御パターンを第 2の制御パターン（図 8 参照）に決定する。

以上、本実施形態によれば、複数の電力使用ルール（第 1 , 2の電力使用ルール）の中から 1つを選択することができるので、使用者は、状況に応じて最適な電力使用ルールを選択することができる。

(実施形態 3 )

実施形態 3に係るエネルギーマネジメントシステム 1は、複数の電力使用ルールとして、第 1 , 2の電力使用ルールとともに、環境優先の第 3の電力使用ルールを記憶している点で、実施形態 2に係るエネルギーマネジメントシステム 1と相違する。なお、本実施形態のシステム構成は、実施形態 2のシステム構成と同様である。

第 3の電力使用ルールは、蓄電装置 S Bへの蓄電および蓄熱装置 H Pへの蓄熱を電力会社 A Cへの売電よりも常に優先するように設定されている。第 3の電力使用ルールは、第 1 . 2の電力使用ルールとともに記憶部 3 4に記憶されている。

本実施形態のコントローラ 3 6は、ユーザの意思などによって、記憶部 3 4に記憶されている複数の電力使用ルール（第 1〜 3の電力使用ルール）から、提供先の優先順位を決定する際に適用する電力使用ルールを選択する。例えばユーザの環境への意識が高い場合、ユーザによる第 1の設定操作部 4への設定操作によって、第 3の電力使用ルールが選択される。

以上、本実施形態によれば、蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H Pが電力会社 A Cよりも常に優先順位が高い第 3の電力使用ルールをさらに記憶することによって、ユーザの意思などに応じて、コスト優先の第 1 , 2の電力使用ルールと環境優先の第 3の電力使用ルールとを選択することができる。本実施形態のエネルギーマネジメントシステム 1は、第 3 の電力使用ルールを選択した場合、太陽電池 P Vの発電電力を、蓄電装置 S Bへの蓄電または蓄熱装置 H Pへの蓄熱を通じて施設 H内の電力負荷機器し 1へできるだけ積極的に供給することができる。太陽エネルギーを用いた発電の場合、二酸化炭素（C 0 2 ) の発生量も一次エネルギー消費原単位もどちらもほぼ 0であるため、本実施形態によれば、太陽電池 P Vの発電電力をできるだけ売電せずに利用することによって、環境への負荷を小さくすることができる。

なお、実施形態 3の変形例として、第 3の電力使用ルールは、売電価格が予め設定されている基準価格よリも安い場合に、蓄電装置 S Bおよび蓄熱装置 H Pへの蓄熱を電力会社 A Cへの売電よりも常に優先するように設定されていてもよい。つまり、変形例の第 3 の電力使用ル一ルを用いた場合、エネルギーマネジメントシステム 1は、売電価格が安いときに環境優先となり、売電価格が高いときにコスト優先となるように、太陽電池 P Vの発電電力の提供先を決定することができる。

なお、実施形態 1 ~ 3の変形例として、コントローラ 3 6は、買電価格情報を用いずに売電価格情報のみを用いて複数の提供先の優先順位を決定してもよい。上記変形例の場合、ある指数に対して売電価格が高い場合に、電力会社 A Cの優先順位が高くなリ、上記指数に対して売電価格が低い場合に、電力会社 A Cの優先順位が低くなる。

また、実施形態 1 ~ 3では、自然エネルギーを用いて発電する発電装置が太陽電池 P Vである場合について説明しているが、本発明を実施するにあたって、上記発電装置は必ずしも太陽電池 P Vである必要はなく、自然エネルギーを用いて発電する装置であればよい。上記より、実施形態 1 ~ 3の変形例として、上記発電装置が、例えば風力エネルギーを用いて発電する風力発電装置などであってもよい。上記のような発電装置であっても、本発明の実施には何ら問題がなく、実施形態 1 ~ 3と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態 1〜3では、エネルギー蓄積装置として蓄電装置 S Bと蓄熱装置 H P とを併用した場合について説明しているが、本発明を実施するにあたって、エネルギー蓄積装置として蓄電装置 S Bと蓄熱装置 H Pとを併用する必要はない。上記より、実施形態 1 , 2の変形例として、蓄電装置 S Bまたは蓄熱装置 H Pのいずれか一方のみをエネルギ —蓄積装置としてもよい。上記変形例においても、本発明の実施には何ら問題がなく、実施形態 1〜 3と同様の効果を得ることができる。

さらに、実施形態 1 ~ 3の変形例として、給電制御装置 3は、算出部 3 5を備えずに、別装置による式 1 ~ 7を用いたシミュレーションによって予め設定された電力使用ルールを記憶部 3 4に記憶させてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態が説明されているが、本発明はこれらの特定の実施形態に限られるものではなく、請求範囲の範疇から離脱しない多様な変更及び変形が可能であり、それも本発明の範疇内に属する。

Claims

請求範囲

【請求項 1】

自然エネルギーを用いて発電する発電装置からの発電電力と電力負荷機器への供給電力とを管理するエネルギーマネジメントシステムであって、

前記発電電力の余剰電力の提供先を決定するコントロ一ラと、

前記余剰電力に対する前記複数の提供先候補の優先順位が設定されている電力使用ルールを記憶する記憶部とを備え、

前記コントローラは前記記憶部に記憶された電力使用ルール及び売電価格情報に基づいて前記発電電力の余剰電力の提供先を決定するエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 2】

前記発電装置の発電電力を前記電力負荷機器に供給するとともに前記発電電力の余剰電力の提供先を切り替えて当該提供先に当該余剰電力を提供する経路切替部と、

前記電力会社への売電価格情報を取得する情報取得部とをさらに備え、

前記提供先候補は前記余剰電力の売電先である電力会社と前記余剰電力相当のエネルギ一を蓄積可能なエネルギー蓄積装置とを含み、

前記電力使用ルールは前記複数の提供先候補の優先順位が売電価格に対応して設定され、前記コントローラは、前記情報取得部で取得された前記売電価格情報を前記電力使用ルールに照会して前記複数の提供先候補の優先順位を決定し、優先順位の高い提供先候補から順に前記提供先に切り替えて当該提供先に前記余剰電力を提供するように前記経路切替部を制御する請求項 1記載のエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 3】

前記情報取得部は、前記売電価格情報とともに前記電力会社からの買電価格情報を取得し、

前記電力使用ルールは、前記余剰電力に対する前記複数の提供先候補の優先順位が前記売電価格および買電価格に対応して設定され、

前記コントローラは、前記情報取得部で取得された前記売電価格情報および前記買電価格情報を前記電力使用ルールに照会して前記複数の提供先候補の優先順位を決定する請求項 2記載のエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 4】

前記電力負荷機器への供給電力の時間変化を示す負荷パターンと、前記発電装置の発電電力の時間変化を示す発電パターンと、前記情報取得部で取得された前記売電価格情報および前記買電価格情報とを用いて、電力料金の収支を算出する算出部をさらに備え、前記電力使用ルールは、前記算出部の算出結果を用いて前記複数の提供先候補の優先順位が設定されている請求項 3記載のエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 5】前記エネルギー蓄積装置は、前記余剰電力を蓄電する蓄電装置と、前記余剰電力相当のエネルギーを蓄熱する蓄熱装置とを含む請求項 2〜 4のいずれか 1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 6】

前記エネルギー蓄積装置は、使用時間帯が設定され、

前記コントローラは、前記エネルギー蓄積装置の使用時間帯の前記買電価格情報を前記電力使用ルールに照会して前記複数の提供先候補の優先順位を決定する請求項 3〜 5のいずれか 1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 7】

前記コントローラで適用される電力使用ルールを選択する選択部をさらに備え、前記記憶部は、互いに設定内容が異なる前記電力使用ルールを複数記憶し、

前記選択部は、予め決められた条件によって、前記記憶部に記憶されている複数の電力使用ルールから、前記コントローラで適用される電力使用ルールを選択する請求項 2〜 6 のいずれか 1項に記載のエネルギ一マネジメントシステム。

【請求項 8】

前記複数の電力使用ルールは、前記複数の提供先候補の優先順位において前記エネルギ一蓄積装置が前記電力会社よりも常に優先度が高く設定されている電力使用ルールを含む請求項 7記載のエネルギーマネジメントシステム。

【請求項 9】

請求項 2 ~ 8のいずれか 1項に記載のエネルギーマネジメントシステムに用いられる給電制御装置であって、

前記コントローラと、前記情報取得部と、前記記憶部とを備える給電制御装置。