WO2012144474A1

WO2012144474A1 - 制御装置、電力制御システム、及び電力制御方法

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Publication number: WO2012144474A1
Application number: PCT/JP2012/060295
Authority: WO
Inventors: 宮本　雅章; 智也楠瀬; 伸夫朽木
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-10-26
Also published as: JP5837322B2; US20140042811A1; EP2701261A4; EP2701261A1; CN103493325A; US9651971B2; JP2012228043A

Abstract

　自立運転可能な電力供給手段（ＰＶ１００、蓄電池２００、及びＰＣＳ４００等）と少なくとも１つの負荷３００とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と負荷３００とを制御するためのＨＥＭＳ７００は、自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、負荷３００の状況とに基づいて、自立運転中の負荷３００の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する。

Description

制御装置、電力制御システム、及び電力制御方法

　本発明は、自立運転可能な電力供給手段と少なくとも１つの負荷とを有する需要家に設けられ、当該電力供給手段と当該負荷とを制御する制御装置、電力制御システム、及び電力制御方法に関する。

　需要家に設けられるパワーコンディショナは、太陽電池（ＰＶ）等の発電装置の発電及び／又は蓄電池の放電により得られた電力を交流に変換して負荷及び電力系統に対して出力するものである。

　このようなパワーコンディショナは、電力系統からの電力の供給を受けずに、発電装置の発電及び／又は蓄電池の放電により得られた電力を負荷に供給する「自立運転」を実行できるものが多い。このような自立運転によって、停電時においても、負荷に電力を供給できる。

　また、近年、地球環境保護の観点から省電力に対する関心が高まっており、住宅単位で電力管理を行うためのＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍａｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）や、ビル単位で電力管理を行うためのＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍａｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）といった電力管理システムが注目されている。

　このような電力管理システムにおいては、電力供給手段（発電装置、蓄電池、パワーコンディショナ等）と負荷とを制御する制御装置が需要家に設けられる。

　また、このような制御装置を用いて更なる省電力を実現するために、負荷の運転スケジュールを決定して、当該運転スケジュールに従って当該負荷を制御する自動制御技術を導入することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－２５２４４１号公報

　ところで、最近、大規模な地震の発生に起因する電力系統の電力供給能力の低下により、停電の発生が相次いでいる。また、電力系統全体の停電を回避するために、計画的に需要家のグループ毎（地域毎）に順次停電を行う「計画停電（輪番停電）」という制度が開始されている。

　しかしながら、従来提案されている自動制御技術は、このような制度に対応したものではないため、停電中（すなわち、自立運転中）の負荷の運転スケジュールを適切に決定できない問題があった。

　そこで、本発明は、自立運転中の負荷の運転スケジュールを適切に決定できる制御装置、電力制御システム、及び電力制御方法を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

　本発明に係る制御装置の特徴は、自立運転可能な電力供給手段（例えば、ＰＶ１００、蓄電池２００、ＰＣＳ４００、分電盤５００）と少なくとも１つの負荷（負荷３００）とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と前記負荷とを制御するための制御装置（例えばＨＥＭＳ７００）であって、自立運転中の前記負荷の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する運転スケジュール決定部（運転スケジュール決定部７１２）を備え、前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを要旨とする。

　上述した特徴において、前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転開始時又は前記自立運転中に、前記自立運転中スケジュールを決定する。

　上述した特徴において、前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転を実行する期間と、前記自立運転中スケジュールを決定する以前の前記電力供給手段の電力供給状況と、前記自立運転中スケジュールを決定する以前の前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定する。

　上述した特徴において、前記負荷に対する電力供給優先順位の設定を取得する取得部（情報取得部７１１）を更に備え、前記運転スケジュール決定部は、前記設定に更に基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定する。

　上述した特徴において、前記自立運転中に前記負荷のそれぞれの消費電力を削減するための省電力制御を行う省電力制御部（省電力制御部７１５Ａ）を更に備え、前記運転スケジュール決定部は、前記省電力制御に更に基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定する。

　上述した特徴において、前記自立運転中に前記負荷の総消費電力を平準化するための電力平準化制御を行う電力平準化制御部（電力平準化制御部７１５Ｂ）を更に備え、前記運転スケジュール決定部は、前記電力平準化制御に更に基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定する。

　上述した特徴において、前記自立運転中の前記電力供給手段の電力供給状況、前記自立運転中の前記負荷の状況、又は前記自立運転中のユーザの状況の少なくとも１つに基づいて、前記決定された自立運転中スケジュールの少なくとも一部を変更する運転スケジュール変更部（運転スケジュール変更部７１４）を更に備える。

　本発明に係る電力制御システムの特徴は、自立運転可能な電力供給手段（例えば、ＰＶ１００、蓄電池２００、ＰＣＳ４００、分電盤５００）と少なくとも１つの負荷（負荷３００）とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と前記負荷とを制御するための制御装置（例えばＨＥＭＳ７００）を有する電力制御システムであって、自立運転中の前記負荷の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する運転スケジュール決定部（運転スケジュール決定部７１２）を備え、前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを要旨とする。

　本発明に係る電力制御方法の特徴は、自立運転可能な電力供給手段と少なくとも１つの負荷とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と前記負荷とを制御するための制御装置が、自立運転中の前記負荷の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する決定ステップを含み、前記決定ステップにおいて、前記自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを要旨とする。

本発明の実施形態に係る電力制御システムの全体構成図である。本発明の実施形態に係るＰＣＳ及び分電盤の詳細構成例１を示す図である。本発明の実施形態に係るＰＣＳ及び分電盤の詳細構成例２を示す図である。本発明の実施形態に係るＨＥＭＳの構成図である。本発明の実施形態に係るＨＥＭＳの処理部の機能ブロック図である。本発明の実施形態に係るＨＥＭＳによる自立運転制御フローのフローチャートである。その他の実施形態に係るＨＥＭＳによる自立運転制御フローのフローチャートである。

　図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。

　図１は、本実施形態に係る電力制御システムの全体構成図である。以下の図面において、電力ラインは太線で示し、制御信号ラインは破線で示している。なお、制御信号ラインは有線に限らず無線であってもよい。

　図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、電力会社の電力系統１からＡＣ電力の供給を受ける需要家に、太陽電池（ＰＶ）１００、蓄電池２００、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）４００、分電盤５００、スマートメータ６００、及びＨＥＭＳ７００が設けられる。

　ＰＶ１００は、太陽光を受けて発電し、ＰＣＳ４００との間に設けられた電力ラインを介して、発電により得られたＤＣ電力をＰＣＳ４００に出力する。なお、ＰＶ１００は、１又は複数のパネルにより構成される。また、ＰＶ１００は、複数のパネルにより構成されたストリングを複数用いて構成されていてもよい。

　蓄電池２００は、電力を蓄えるものであり、ＰＣＳ４００との間に設けられた電力ラインを介して、放電により得られたＤＣ電力をＰＣＳ４００に出力すると共に、ＰＣＳ４００からのＤＣ電力を充電する。また、蓄電池２００は、ＰＣＳ４００との間に設けられた制御信号ラインを介して、蓄えている電力を示す情報をＰＣＳ４００に出力すると共に、充放電を行うための制御信号が入力される。

　負荷３００は、分電盤５００との間に設けられた電力ラインを介してＡＣ電力が供給され、供給されたＡＣ電力を消費して動作する。負荷３００は、１つであってもよく、複数であってもよい。負荷３００には、照明、あるいはエアコンや冷蔵庫、テレビ等の家電機器に限らず、蓄熱器等が含まれていることがある。また、負荷３００は、ＨＥＭＳ７００と通信可能に構成され、ＨＥＭＳ７００からの制御コマンドに応じて省電力モードに移行するように構成される。

　ＰＣＳ４００は、ＰＶ１００の発電及び蓄電池２００の放電により得られるＤＣ電力をＡＣに変換して出力する機能と、電力系統１からのＡＣ電力をＤＣに変換して出力する機能とを有する。このようなＰＣＳ４００は、ハイブリッドＰＣＳと称されることがある。ＰＣＳ４００は、分電盤５００との間に設けられた電力ラインを介して、ＡＣ電力を分電盤５００と入出力する。また、ＰＣＳ４００は、蓄電池２００との間に設けられた電力ラインを介して、蓄電池２００を充電するためのＤＣ電力を蓄電池２００に出力する。

　ＰＣＳ４００は、ＤＣ／ＤＣ変換器４１０、ＤＣ／ＡＣ変換器４２０、コントローラ４３０、及び自立運転用コンセント４４０を有する。ただし、ＰＣＳ４００は、自立運転用コンセント４４０を有していなくてもよい。

　ＤＣ／ＤＣ変換器４１０は、ＰＶ１００の発電により得られたＤＣ電力をＤＣ／ＤＣ変換し、コントローラ４３０の制御下で、ＤＣ電力を蓄電池２００及び／又はＤＣ／ＡＣ変換器４２０に出力する。

　ＤＣ／ＡＣ変換器４２０は、コントローラ４３０の制御下で、ＤＣ／ＤＣ変換器４１０が出力するＤＣ電力、及び／又は、蓄電池２００の放電により得られたＤＣ電力をＡＣに変換して分電盤５００に出力する。また、自立運転用コンセント４４０に負荷が接続されている場合、ＤＣ／ＡＣ変換器４２０は、コントローラ４３０の制御下で、ＡＣ電力を自立運転用コンセント４４０に出力する。さらに、ＤＣ／ＡＣ変換器４２０は、コントローラ４３０の制御下で、分電盤５００から入力されるＡＣ電力をＤＣに変換して蓄電池２００に出力する。

　コントローラ４３０は、ＰＣＳ４００の各種機能を制御するものであり、ＣＰＵやメモリを用いて構成される。また、コントローラ４３０は、ＨＥＭＳ７００との間で各種の制御信号を送受信する。詳細には、コントローラ４３０は、ＰＶ１００の発電により得られた電力（以下、発電電力）の計測値と、蓄電池２００が蓄えている電力（以下、蓄電電力）の計測値と、自立運転用コンセント４４０が供給している電力の計測値とを取得し、これらの計測値をＨＥＭＳ７００に通知する。また、コントローラ４３０は、ＨＥＭＳ７００から受信した制御コマンドに従って、蓄電池２００の充放電を制御したり、発電電力を調整したりする。なお、コントローラ４３０には、ユーザからの入力を受け付けるユーザインターフェイス部が接続されていてもよい。

　自立運転用コンセント４４０は、自立運転中に負荷への電力供給を行うためのものである。ただし、自立運転用コンセント４４０は、ＰＣＳ４００に設けられている場合に限らず、電力ラインを介してＰＣＳ４００から離間して設けられていることもある。

　分電盤５００は、ＰＣＳ４００のコントローラ４３０及び／又はＨＥＭＳ７００の制御下で、電力の分配を行う。分電盤５００は、ＰＣＳ４００が出力するＡＣ電力が負荷３００の消費電力未満であるときには、不足分のＡＣ電力を電力系統１から受電して、ＰＣＳ４００が出力するＡＣ電力と電力系統１から受電したＡＣ電力とを負荷３００に供給する。また、分電盤５００は、ＰＣＳ４００が出力するＡＣ電力が負荷３００の消費電力を超えるときには、超過分のＡＣ電力を電力系統１に送電（売電）する。

　なお、ＰＣＳ４００からの電力及び電力系統１からの電力の両電力を負荷３００に供給する運転状態は「連系運転」と称され、ＰＣＳ４００からの電力のみを負荷３００に供給する運転状態は「自立運転」と称される。分電盤５００は、電力系統１の停電（以下、単に「停電」という）時において、電力系統１からの解列を行って、連系運転から自立運転に移行する。

　なお、連系運転から自立運転への切り替えには、自立運転用コンセント４４０へ負荷３００を差し替える方法と、分電盤５００が自動切り替えを行う方法とがある。以下においては、分電盤５００が自動切り替えを行うケースを主として説明する。

　自立運転時においては、負荷３００は、ＰＶ１００からの発電電力及び蓄電池２００からの放電電力が、ＰＣＳ４００及び分電盤５００を介して供給される。すなわち、本実施形態において、ＰＶ１００、蓄電池２００、ＰＣＳ４００、及び分電盤５００は、自立運転可能な電力供給手段を構成する。

　スマートメータ６００は、電力系統１と分電盤５００との間の電力ライン上に設けられており、電力系統１と入出力する売電買電電力を計測し、計測値をＨＥＭＳ７００に通知する。また、スマートメータ６００は、外部ネットワーク２との通信を行って、売電買電電力の計測値を外部ネットワーク２に送信したり、電気料金情報等を受信したりする。

　ＨＥＭＳ７００は、需要家内の電力管理を行うためのものであり、ＰＣＳ４００や分電盤５００に対して各種の制御コマンドを送信することにより需要家内の各機器を制御する機能と、各種の計測値を収集して需要家内の各機器の状態を監視・表示する機能とを有する。また、ＨＥＭＳ７００は、負荷３００の運転スケジュールを決定し、決定した運転スケジュールに従った制御を行う。本実施形態において、ＨＥＭＳ７００は、電力供給手段（ＰＶ１００、蓄電池２００、及びＰＣＳ４００等）と負荷３００とを制御する制御装置に相当する。なお、ＨＥＭＳ７００は、外部ネットワーク２との通信を行うことにより、制御に用いる情報を外部ネットワーク２から取得してもよい。

　次に、ＰＣＳ４００及び分電盤５００の詳細構成について説明する。図２は、ＰＣＳ４００及び分電盤５００の詳細構成例１を示す図である。

　図２に示すように、本構成例に係るＰＣＳ４００は、ＤＣ／ＤＣ変換器４１０、ＤＣ／ＡＣ変換器４２０、及びコントローラ４３０に加え、表示部４５０及びスピーカ４６０を有する。停電時において表示部４５０は、コントローラ４３０の制御下で、停電中である旨の表示を行う。また、停電時においてスピーカ４６０は、コントローラ４３０の制御下で、停電中である旨の音声出力を行う。さらには、後述する停電予定期間の入力や負荷優先順位等の指定が可能な入力部４７０を備えるようにしてもよい。

　また、本構成例に係る分電盤５００は、電力系統１からの解列を行う機能と、自立運転中に電力供給の有無をコンセント８０１～８０４毎に切り替える機能とを有する。詳細には、分電盤５００は、サービスブレーカ５０１、主幹ブレーカ５０２、電力スイッチ５０３～５０８、及び消費電力センサＣＴを有する。

　サービスブレーカ５０１、主幹ブレーカ５０２、及び電力スイッチ５０３～５０８は、ＰＣＳ４００のコントローラ４３０の制御下でオン／オフする。電力センサＣＴは、コンセント８０１乃至８０４に接続された負荷（例えば照明、冷蔵庫）が消費する電力を計測し、計測値をコントローラ４３０に通知する。

　電力系統１から電力が得られている場合には、コントローラ４３０は、例えばＨＥＭＳ７００からの制御コマンドに応じて、サービスブレーカ５０１及び主幹ブレーカ５０２のそれぞれをオン状態にする。これにより、コンセント８０１～８０４に接続された負荷に対して電力供給可能な状態になる。

　これに対し、停電により自立運転に移行した場合には、コントローラ４３０は、例えばＨＥＭＳ７００からの制御コマンドに応じて、サービスブレーカ５０１をオン状態にしたまま、主幹ブレーカ５０２をオフ（解列）状態にする。これにより、これにより、コンセント８０１及び８０２に接続された負荷に対してはＰＣＳ４００が出力するＡＣ電力を供給可能な状態になるものの、コンセント８０３及び８０４に接続された負荷に対しては電力供給不能な状態になる。

　従って、優先順位の高い負荷をコンセント８０１及び８０２に接続することによって、自立運転中に、これら優先順位の高い負荷に対して電力を供給できる。

　図３は、ＰＣＳ４００及び分電盤５００の詳細構成例２を示す図である。

　図３に示すように、本構成例に係るＰＣＳ４００は、ＤＣ／ＤＣ変換器４１０、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４２０、及びコントローラ４３０を有する点は構成例１と同様であるが、電力スイッチ４０１及び４０２を有する点で構成例１とは異なる。また、本構成例に係る分電盤５００は、サービスブレーカ５０１及び主幹ブレーカ５０２を有する点は構成例１と同様であるが、コントローラ５２０と、コンセント８０１～８０５毎に設けられた電力スイッチ５１１～５１５とを有する点で構成例１とは異なる。さらに、本構成例では、コンセント８０１～８０５毎に消費電力センサＳが設けられており、コントローラ５２０が各計測値を収集してＰＣＳ４００のコントローラ４３０に通知する。なお、図３ではコントローラ５２０と消費電力センサＳとの信号線の接続を省略して図示している。

　電力系統１から電力が得られている場合には、コントローラ４３０は、例えばＨＥＭＳ７００からの制御コマンドに応じて、電力スイッチ４０１、サービスブレーカ５０１、及び主幹ブレーカ５０２のそれぞれをオン状態にし、電力スイッチ４０２をオフ状態にするよう制御し、電力スイッチ５１１～５１５のそれぞれを電力系統１側に切り替えるよう制御する。これにより、コンセント８０１～８０５に接続された負荷に対して電力供給可能な状態になる。

　これに対し、停電により自立運転に移行した場合には、コントローラ４３０は、例えばＨＥＭＳ７００からの制御コマンドに応じて、電力スイッチ４０１、サービスブレーカ５０１、及び主幹ブレーカ５０２をオフ状態にし、電力スイッチ４０２をオン状態にするよう制御する。本実施の形態のように電力スイッチ４０１、４０２をＰＣＳ４００内に持つことにより、自立運転時の負荷への電力制御をＰＣＳ４００内で行うことができるようになる。

　また、コントローラ５２０は、例えばコントローラ４３０からの指示に応じて、図３の下方に示すように電力スイッチ５１１～５１５を順次（循環的に）オン状態に切り替えるよう制御する。すなわち、コンセント８０１～８０５において、電力供給可能とする時間を順次（循環的に）割り当てるよう制御する。これにより、コンセント８０１～８０５毎に接続された複数の負荷において、２つ以上の負荷に対して同時に電力が供給されることが防止されるため、消費電力を時間的に分散させる（平準化させる）ことができる。以下においては、このような制御を「電力平準化制御」と称する。なお、割り当てる時間間隔は、数分から数十分単位であればよく、継続して電力供給が必要な負荷は継続的に供給するようにすればよい。

　次に、ＨＥＭＳ７００の詳細構成について説明する。図４は、ＨＥＭＳ７００の構成図である。

　図４に示すように、ＨＥＭＳ７００は、処理部７１０、記憶部７２０、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０、広域通信Ｉ／Ｆ部７４０、及びユーザＩ／Ｆ部７５０を有する。処理部７１０、記憶部７２０、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０、広域通信Ｉ／Ｆ部７４０、及びユーザＩ／Ｆ部７５０は、バスライン又はＬＡＮを介して情報をやり取りする。

　処理部７１０は、例えばＣＰＵにより構成されており、記憶部７２０に記憶されている制御プログラムを実行することで、ＨＥＭＳ７００の各種機能を制御する。また、処理部７１０は、後述する自立運転制御を行う。処理部７１０の機能ブロック構成については後述する。

　記憶部７２０は、例えばＲＡＭや不揮発メモリにより構成されており、ＨＥＭＳ７００の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。

　構内通信Ｉ／Ｆ部７３０は、需要家内の各機器との通信を行うための通信Ｉ／Ｆである。構内通信Ｉ／Ｆ部７３０は、例えばＺｉｇｂｅｅ（登録商標）又はイーサネット（登録商標）等による通信を行う。

　広域通信Ｉ／Ｆ部７４０は、外部ネットワーク２との通信を行うための通信Ｉ／Ｆである。

　ユーザＩ／Ｆ部７５０は、ユーザからの入力を受け付ける入力部や、各種の表示を行う表示部を含んで構成されている。

　図５は、処理部７１０の機能ブロック図である。

　図５に示すように、処理部７１０は、情報取得部７１１、運転スケジュール決定部７１２、運転スケジュール変更部７１４、及び制御コマンド生成部７１５を有する。

　情報取得部７１１は、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０及び／又は広域通信Ｉ／Ｆ部７４０を介して、自立運転中の負荷３００の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定するための各種の情報（詳細については後述）を取得する。

　運転スケジュール決定部７１２は、情報取得部７１１によって取得された情報に基づいて自立運転中スケジュールを決定する。運転スケジュール決定部７１２は、決定した自立運転中スケジュールの情報を、記憶部７２０に設けられた運転スケジュール記憶部７２１に格納する。

　運転スケジュール変更部７１４は、情報取得部７１１によって新たに取得された情報に基づいて、運転スケジュール記憶部７２１に格納されている自立運転中スケジュールを変更し、変更後の運転スケジュールによって変更前の運転スケジュールを更新する。

　制御コマンド生成部７１５は、運転スケジュール記憶部７２１に格納されている運転スケジュールに従って制御コマンドを生成し、生成した制御コマンドを、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介して需要家内の機器に送信する。

　また、制御コマンド生成部７１５は、省電力制御部７１５Ａ及び電力平準化制御部７１５Ｂを有する。

　省電力制御部７１５Ａは、自立運転開始時において、負荷３００を省電力モードで動作させる「省電力制御」を指示するための省電力制御コマンドを生成し、生成した省電力制御コマンドを、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介して負荷３００に送信する。

　電力平準化制御部７１５Ｂは、自立運転開始時において、上述した電力平準化制御を指示するための電力平準化制御コマンドを生成し、生成した電力平準化制御コマンドを、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介して分電盤５００に送信する。

　次に、ＨＥＭＳ７００による自立運転制御フローを説明する。図６は、ＨＥＭＳ７００による自立運転制御フローのフローチャートである。本フローは、停電の検出、又は、ユーザによる自立運転への切り替え操作を契機として開始される。

　図６に示すように、ステップＳ１１において、情報取得部７１１は、停電予定期間情報、蓄電情報、発電情報、及び消費電力情報を取得する。

　停電予定期間情報は、計画停電（輪番停電）により定められた停電予定期間を示す情報であり、例えば停電予定期間に該当する日付と、当該停電予定期間の開始時刻と、当該停電予定期間の終了時刻とを含む。情報取得部７１１は、広域通信Ｉ／Ｆ部７４０を介して外部ネットワーク２から停電予定期間情報を取得する、又は、ユーザＩ／Ｆ部７５０に対するユーザ入力に基づいて停電予定期間情報を取得する。あるいは、ＰＣＳ４００にユーザＩ／Ｆ部（例えば、図２で示す入力部４７０）が設けられている場合には、ＰＣＳ４００のユーザＩ／Ｆ部７５０に対するユーザ入力に基づいて停電予定期間情報を取得してもよい。スマートメータ６００が外部ネットワーク２から停電予定期間情報を取得できる場合には、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介してスマートメータ６００から停電予定期間情報を取得してもよい。

　本実施形態において、上述した停電予定期間情報によって示される停電予定期間は、自立運転を実行する期間に相当する。

　蓄電情報は、停電前（停電直前）の蓄電池２００の蓄電電力を示す情報である。情報取得部７１１は、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介してＰＣＳ４００から蓄電情報を取得する。

　発電情報は、停電前（停電直前）のＰＶ１００の発電電力を示す情報である。情報取得部７１１は、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介してＰＣＳ４００から発電情報を取得する。あるいは、情報取得部７１１は、将来の（自立運転中の）ＰＶ１００の予想発電電力を得るために有益な情報に基づいて、自立運転中のＰＶ１００の予想発電電力を示す発電電力を取得する。ここで、予想発電電力を得るために有益な情報とは、例えば以下の情報である。

　・天候予測や気象センサ：これらの情報から、ＰＶ１００の発電に影響を与える日射量等を推定し、今後の発電電力を予測できる。情報取得部７１１は、天候予測情報や気象センサ情報を広域通信Ｉ／Ｆ部７４０を介して外部ネットワーク２から取得する。

　・時計やカレンダ機能：これらの情報から、ＰＶ１００の発電に影響を与える日射量等を推定し、今後の発電電力を予測できる。情報取得部７１１は、当日の日付及び現在時刻の情報を、ＨＥＭＳ７００の内部タイマ、又は広域通信Ｉ／Ｆ部７４０を介して外部ネットワーク２から取得する。

　・停電開始時の発電量からの推測：例えば、停電開始時（自立運転への移行時）における発電電力が増加傾向であるか減少傾向であるかに応じて、今後の発電電力を予測できる。

　・過去の発電実績データ：例えば、記憶部７２０に発電電力を環境条件別に格納しておき、現在の環境条件に合致する過去の発電電力を検索することによって、今後の発電電力を予測できる。

　本実施形態において、上述した蓄電情報及び発電情報は、電力供給手段の電力供給状況に相当する。

　消費電力情報は、停電前（停電直前）の負荷３００の総消費電力を示す情報である。負荷３００の総消費電力は例えば分電盤５００で計測、又は負荷３００が接続されるコンセントで計測可能であり、情報取得部７１１は、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介して消費電力情報を取得する。あるいは、図２に示したように、自立運転中に電力供給を行うべき負荷が限定されている場合には、当該負荷についての消費電力情報を取得すればよい。また、自立運転用コンセント４４０に負荷を接続して自立運転を行う場合には、当該負荷の情報を手動又は自動で取得し、取得した情報から当該負荷についての消費電力情報を求めてもよい。

　基本的には、上述した停電予定期間情報、蓄電情報、発電情報、及び消費電力情報を用いることによって、自立運転中スケジュールを決定可能である。例えば、停電中（自立運転中）に負荷３００に対して供給可能な総電力により、負荷３００の総消費電力をどの程度賄うことができるかを判定し、停電予定期間（自立運転期間）においてどのようなタイミングで負荷３００に電力を供給するかといったスケジュールが決定される。

　さらに、情報取得部７１１は、負荷優先順位情報、省電力モード情報、電力平準化情報、及び起動電力情報を取得することによって、より適切に自立運転中スケジュールを決定可能になる。

　負荷優先順位情報は、負荷３００に対する電力供給優先順位を設定した情報である。情報取得部７１１は、ユーザＩ／Ｆ部７５０に対するユーザ入力に基づいて負荷優先順位情報を取得する。あるいは、予め定められた優先順位での負荷優先順位情報を記憶部７２０に記憶しておき、記憶部７２０から負荷優先順位情報を取得してもよい。予め定められた優先順位としては、例えば、ガス発電装置が需要家に設けられている場合にはガス発電装置を最も高い優先順位に設定し、ＨＥＭＳ７００や非常灯を次に高い優先順位に設定する。

　省電力モード情報は、負荷３００毎の省電力モードの情報（例えば、省電力モードの種類や省電力モードでの消費電力）を示す情報である。

　電力平準化情報は、図３に示したような電力平準化制御に関する情報（例えば、電力平準化制御の対象とすべき負荷３００の情報）である。

　起動電力情報は、負荷３００毎の起動電力を示す情報である。例えば、停電時に、省電力モードとしての断続運転などを行って冷蔵庫の温度が上がったあと、電気が復旧した際にまた元の温度まで冷やし直すための起動電力は大きくなるため、連続運転を長時間続けていたほうが消費電力は少ないようなケースが想定される。よって、起動電力情報（取得可能であれば冷蔵庫の内部温度なども）を考慮してスケジュール決定を行うことが好ましい。

　ステップＳ１２において、運転スケジュール決定部７１２は、情報取得部７１１によって取得された停電予定期間情報、蓄電情報、発電情報、消費電力情報、負荷優先順位情報、省電力モード情報、電力平準化情報、及び起動電力情報に基づいて、自立運転中スケジュールを決定する。例えば、停電中（自立運転中）に負荷３００に対して供給可能な総電力により、省電力制御や電力平準化制御が加味された負荷総消費電力をどの程度賄うことができるかを判定し、負荷３００の優先順位や起動電力も考慮して、停電予定期間（自立運転期間）においてどのようなタイミングでどの負荷に電力を供給するかといったスケジュールが決定される。

　具体例として、停電予定期間２時間と入力した後、蓄電情報と発電情報をもとに決定される負荷の自立運転スケジュールを表１に示す。このように、蓄電池と太陽電池の発電量を負荷消費電力が超えないようにスケジュールを組めばよい。なお、３０分単位で切り替えを行う際、図３で説明した「電力平準化制御」を行うようにしてもよい。

　運転スケジュール記憶部７２１は、運転スケジュール記憶部７２１によって決定された自立運転中スケジュールを記憶する。

　ステップＳ１３において、制御コマンド生成部７１５は、自立運転への切り替えコマンドを生成し、生成した切り替えコマンドを、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介してＰＣＳ４００及び分電盤５００に送信する。あるいは、分電盤５００が自立運転への切り替えを自動で行ってもよく、ユーザが自立運転用コンセント４４０へ負荷３００を接続することにより自立運転への切り替えを手動で行ってもよい。

　ステップＳ１４において、制御コマンド生成部７１５は、運転スケジュール記憶部７２１に記憶されている自立運転中スケジュール情報に従った制御コマンドを、構内通信Ｉ／Ｆ部７３０を介して、負荷３００や、ＰＣＳ４００、分電盤５００に送信する。

　停電予定期間の経過により、自立運転を終了する場合には、系統連系に切り替わり（ステップＳ１９）、本フローが終了する。これに対し、自立運転を継続する場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、ステップＳ１６において、情報取得部７１１は、蓄電情報、発電情報、及び負荷優先順位情報を再度取得する。蓄電情報及び発電情報を再度取得するのは、当初の予想に対して現在の蓄電電力及び現在の発電電力の誤差がある場合に、自立運転中スケジュールを変更するためである。負荷優先順位情報を再度取得するのは、携帯電話の充電が必要となった場合など、スケジュールされていない負荷の割り込みを許容するためである。また、情報取得部７１１は、需要家内に人感センサが設けられている場合には、人感センサ情報を取得してもよい。例えば、部屋毎に人感センサを設けておき、その部屋にユーザが居る／居ないに応じて照明やエアコン等の運転スケジュールを変更することが考えられる。

　具体例として、表１の自立運転スケジュールにて稼動後、1時間を経過した際、改めて発電情報を入手し、急遽携帯電話の充電がされた場合の自立運転スケジュールの変更を表２に示す。

　ステップＳ１７において、運転スケジュール変更部７１４は、情報取得部７１１によって取得された蓄電情報、発電情報、負荷優先順位情報、及び人感センサ情報に基づき、運転スケジュール記憶部７２１に格納されている自立運転中スケジュールを変更するか否かを判定する。

　自立運転中スケジュールを変更しないと判定した場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、処理をステップＳ１４に戻す。

　自立運転中スケジュールを変更すると判定した場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、ステップＳ１８において、運転スケジュール変更部７１４は、運転スケジュール記憶部７２１に格納されている自立運転中スケジュールを変更し、その後、処理をステップＳ１４に戻す。

　以上説明したように、運転スケジュール決定部７１２は、自立運転を実行する期間と、発電装置及び蓄電池２００の電力供給状況と、負荷３００の状況とに基づいて、自立運転中スケジュールを決定することによって、停電中（すなわち、自立運転中）の負荷３００の運転スケジュールを適切に決定できる。

　また、本実施形態では、運転スケジュール決定部７１２は、自立運転開始時に、自立運転中スケジュールを決定することによって、停電中（すなわち、自立運転中）の負荷３００の運転スケジュールを適切なタイミングで決定できる。

　さらに、本実施形態では、運転スケジュール決定部７１２は、自立運転を実行する期間と、自立運転中スケジュールを決定する以前の発電装置及び蓄電池２００の電力供給状況と、自立運転中スケジュールを決定する以前の負荷３００の状況とに基づいて、自立運転中スケジュールを決定することによって、直近の状況に応じた自立運転中スケジュールを決定できる。

　本実施形態では、運転スケジュール決定部７１２は、負荷３００に対する電力供給優先順位の設定に更に基づいて、自立運転中スケジュールを決定することによって、適切な優先順位で負荷３００に電力を供給できる。

　本実施形態では、運転スケジュール決定部７１２は、省電力制御に更に基づいて、自立運転中スケジュールを決定することによって、自立運転中の省電力制御を考慮して自立運転中スケジュールを適切に決定できる。

　本実施形態では、運転スケジュール決定部７１２は、電力平準化制御に更に基づいて、自立運転中スケジュールを決定することによって、自立運転中の電力平準化制御を考慮して自立運転中スケジュールを適切に決定できる。

　本実施形態では、運転スケジュール変更部７１４は、自立運転中の発電装置及び蓄電池２００の電力供給状況、自立運転中の負荷３００の状況、又は自立運転中のユーザの状況の少なくとも１つに基づいて、決定された自立運転中スケジュールの少なくとも一部を変更することによって、自立運転中に自立運転中スケジュールを適切に変更できる。

　上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

　上述した実施形態では、ＰＶ１００及び蓄電池２００の両方が需要家に設けられる構成を説明したが、何れか一方のみが需要家に設けられる構成であってもよい。また、ＰＶ１００に加えて、又はＰＶ１００に代えて、ガス発電装置や風力発電装置が需要家に設けられる構成であってもよい。

　上述した実施形態では、住宅単位で電力管理を行うためのＨＥＭＳ７００を例に説明したが、ＨＥＭＳ７００に代えて、ビル単位で電力管理を行うためのＢＥＭＳとしてもよい。

　また、図５に示したＨＥＭＳ７００の構成の少なくとも一部をＰＣＳ４００のコントローラ４３０に設け、図６に示した処理フローの少なくとも一部をＰＣＳ４００のコントローラ４３０に実行させてもよい。すなわち、ＰＣＳ４００を本発明に係る制御装置としてもよい。

　図６に示したフローにおいては、自立運転への切替前に自立運転中スケジュールを決定していたが、図７に示すように、自立運転への切り替え後に自立運転中スケジュールを決定してもよい。図７に示すフローは、ステップＳ２１において自立運転に切り替えた後、ステップＳ２２において各種情報を取得し、ステップＳ２３において自立運転中スケジュールを決定する。以降の処理は図６と同様である。

　このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。

　なお、日本国特許出願第２０１１-０９２５２２号（２０１１年４月１８日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

　以上のように、本発明に係る制御装置、電力制御システム、及び電力制御方法は、自立運転中の負荷の運転スケジュールを適切に決定できるので、電力分野において有用である。

Claims

　自立運転可能な電力供給手段と少なくとも１つの負荷とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と前記負荷とを制御するための制御装置であって、
　自立運転中の前記負荷の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する運転スケジュール決定部を備え、
　前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする制御装置。
　前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転開始時又は前記自立運転中に、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
　前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転を実行する期間と、前記自立運転中スケジュールを決定する以前の前記電力供給手段の電力供給状況と、前記自立運転中スケジュールを決定する以前の前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
　前記負荷に対する電力供給優先順位の設定を取得する取得部を更に備え、
　前記運転スケジュール決定部は、前記設定に更に基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
　前記自立運転中に前記負荷のそれぞれの消費電力を削減するための省電力制御を行う省電力制御部を更に備え、
　前記運転スケジュール決定部は、前記省電力制御に更に基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
　前記自立運転中に前記負荷の総消費電力を平準化するための電力平準化制御を行う電力平準化制御部を更に備え、
　前記運転スケジュール決定部は、前記電力平準化制御に更に基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
　前記自立運転中の前記電力供給手段の電力供給状況、前記自立運転中の前記負荷の状況、又は前記自立運転中のユーザの状況の少なくとも１つに基づいて、前記決定された自立運転中スケジュールの少なくとも一部を変更する運転スケジュール変更部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
　自立運転可能な電力供給手段と少なくとも１つの負荷とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と前記負荷とを制御するための制御装置を有する電力制御システムであって、
　自立運転中の前記負荷の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する運転スケジュール決定部を備え、
　前記運転スケジュール決定部は、前記自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする電力制御システム。
　自立運転可能な電力供給手段と少なくとも１つの負荷とを有する需要家に設けられ、前記電力供給手段と前記負荷とを制御するための制御装置が、自立運転中の前記負荷の運転スケジュールである自立運転中スケジュールを決定する決定ステップを含み、
　前記決定ステップにおいて、前記自立運転を実行する期間と、前記電力供給手段の電力供給状況と、前記負荷の状況とに基づいて、前記自立運転中スケジュールを決定することを特徴とする電力制御方法。