WO2015105006A1 - 電力制御装置及び電力制御方法 - Google Patents

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WO2015105006A1
WO2015105006A1 PCT/JP2014/084290 JP2014084290W WO2015105006A1 WO 2015105006 A1 WO2015105006 A1 WO 2015105006A1 JP 2014084290 W JP2014084290 W JP 2014084290W WO 2015105006 A1 WO2015105006 A1 WO 2015105006A1
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power
cell
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power supply
control unit
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アネット ヴェルツ
田島 茂
石橋 義人
直 森田
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a power control apparatus and a power control method.
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 disclose a system related to a system that converts DC power based on renewable energy such as wind power generation or solar power generation, or exchanges DC power between bases. Has been proposed.
  • the present disclosure proposes a new and improved power control apparatus and power control method capable of realizing a system that can exchange DC power with a simple configuration and capable of building a scalable system.
  • a reception unit that receives a power supply request from a cell that is connected to a first bus line that transmits DC power, and the reception unit that is connected to the first bus line that is received.
  • a transmission unit that transmits a power supply request to a cell connected to the second bus line that transmits DC power, and a transmission to the cell connected to the second bus line Based on the information on the voltages of the first bus line and the second bus line, the power conversion between the first bus line and the second bus line is performed according to the response of the power supply request.
  • a power control unit that controls the power control device.
  • receiving a power supply request from a cell connected to the first bus line that transmits DC power and receiving from the cell connected to the received first bus line.
  • the power supply request is transmitted to the cell connected to the second bus line transmitting DC power, and the power supply request transmitted to the cell connected to the second bus line.
  • the power conversion between the first bus line and the second bus line is controlled based on information on the voltages of the first bus line and the second bus line according to the response of A power control method is provided.
  • FIG. 6 is a sequence diagram illustrating an operation example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a sequence diagram illustrating an operation example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an overview of a power supply system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the outline of the power supply system according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the power supply system 1 shown in FIG. 1 is configured such that each site, such as a region, a company, or a home, supplies DC power to another site, or DC power is supplied from another site. It is a power supply system that can communicate with each other.
  • FIG. 1 shows cells 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e.
  • the cells 100a, 100b, 100d, and 100e are shown as ordinary homes, and the cell 100c is shown as a building.
  • the cells 100a, 100b, and 100c are each connected by a bus line 202a, and the cells 100d and 100e are connected by a bus line 202b.
  • a DC current flows through the bus lines 202a and 202b.
  • Each of the cells 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e is provided with a DC / DC converter 101a, 101b, 101c, 101d, and 101e that converts a DC voltage into another voltage.
  • the DC / DC converters 101a, 101b, and 101c convert the voltage of the bus line inside the cells 100a, 100b, and 100c and the voltage of the bus line 202a, respectively.
  • the DC / DC converters 101d and 101e convert the voltage of the bus line inside the cells 100d and 100e and the voltage of the bus line 202b, respectively.
  • the cells 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e are, for example, existing power grids (commercial power sources), and power generated by renewable energy such as wind power and sunlight.
  • the power is supplied to a battery or an electronic device provided in each cell.
  • FIG. 1 shows that a group including cells 100a, 100b, and 100c is configured as a cell 200a in an upper layer of each cell. Similarly, FIG. 1 shows that a group composed of cells 100d and 100e is configured as an upper layer cell 200b of each cell. Further, FIG. 1 shows another cell 200c. In the present embodiment, the cell 200c is provided with batteries 210a and 210b that store electric power.
  • the cells 100a, 100b, and 100c are cells that exist within a range of several hundred meters to several kilometers, for example.
  • the power supply system 1 may group cells within the range as the cell 200a as illustrated in FIG.
  • the cells 100d and 100e are also cells that exist within a range of, for example, several hundred meters to several kilometers, and the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure defines the cells within the range in FIG.
  • the cells 200b may be collected.
  • the distance between the cell 200a and the cell 200b may be longer than the distance between the cells included in the cell 200a, and may be, for example, several kilometers or more away.
  • the cells 200a, 200b, and 200c are connected by a bus line 302, respectively.
  • a DC current flows through the bus line 302.
  • Each cell 200a, 200b, and 200c is provided with DC / DC converters 201a, 201b, and 201c that convert a DC voltage into another voltage.
  • the DC / DC converters 201a, 201b, and 201c convert the voltages of the bus lines 202a, 202b, and 202c inside the cells 200a, 200b, and 200c and the voltage of the bus line 302, respectively.
  • the cells 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e each independently control power supply to an internal bus line. If each cell is likely to run out of power, each cell requests another cell connected to the same bus line to supply power. There are various cases where power shortage is likely to occur inside the cell, such as when power supply from commercial power supply is interrupted, or when the weather changes suddenly and power supply by solar power generation is not performed as scheduled. Factors can be considered.
  • the cell 100a requests the other cells 100b and 100c connected to the bus line 202a to supply power.
  • the cell 100a requests the other cells 100b and 100c to supply power through a communication line not shown in FIG.
  • the cell 100a requests the DC / DC converter 201a to supply power in addition to the cells 100b and 100c.
  • the cell 100b or 100c When the cell 100b or 100c receives a request for power supply from the cell 100a, the cell 100b or 100c determines whether or not power can be supplied and returns a response to the cell 100a regarding whether or not power can be supplied. If there is a cell to which power can be supplied, the cell 100a selects a cell to receive power supply, and replies that it accepts the power supply proposal from that cell, including other cells.
  • the DC / DC converter 201a that has received the request for power supply from the cell 100a belongs to the same layer, that is, to the DC / DC converters 201b and 201c connected to the same bus line 302, the power from the cell 100a.
  • Forward the request for supply of The DC / DC converters 201b and 201c transfer the power supply request from the cell 100a to the cells included in their own cells 200b and 200c, such as the cells 100d and 100e in the case of the cell 200b.
  • the cells 100d and 100e that have received the power supply request from the cell 100a determine whether or not the power can be supplied, and return to the DC / DC converter 201b whether or not the power can be supplied.
  • the DC / DC converter 201b transfers the responses from the cells 100d and 100e to the DC / DC converter 201a, and the DC / DC converter 201a transfers the responses from the cells 100d and 100e to the cell 100a.
  • the cell 100b cannot supply power, but the cell 100c can supply power, the cell 100b cannot supply power, and the cell 100c can supply power. A message to that effect is returned to each cell 100a.
  • the criteria for determining whether power can be supplied are not limited to specific criteria. For example, there are various factors such as the power usage status inside each cell, the remaining battery capacity status, and the power generation status of renewable energy. It can be determined in consideration.
  • the cell 100a that has received a response from the cells 100b and 100c can grasp that power can be supplied from the cell 100c.
  • the cell 100a accepts the power supply proposal from the cell 100c
  • the cell 100a replies to the cells 100b and 100c and the DC / DC converter 201a that the power supply proposal from the cell 100c is accepted.
  • the cell 100c supplies power to the cell 100a through the bus line 202a based on the response from the cell 100a.
  • the power supply system 1 connects a cell 200a including cells 100a, 100b, and 100c to another cell 200b including a plurality of cells 100d and 100e via a bus line 302a. It is possible to realize transmission of DC power between cells over a long distance (for example, about several km or more).
  • the power supply system 1 has a hierarchical structure as illustrated in FIG. 1, thereby enabling power supply within the same layer and power supply across layers. And the electric power supply system 1 which concerns on one Embodiment of this indication is realizable with a simple structure, and enables the scalable structure of a system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • a basic configuration example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the power supply system 1 shown in FIG. 2 has a configuration in which two cells 100a and 100b are connected to a bus line 202 and a communication line 203.
  • the cell 100a includes a DC / DC converter 101a and a control unit 104a
  • the cell 100b includes a DC / DC converter 101b and a control unit 104b.
  • the DC / DC converter 101a converts the voltage of the bus line inside the cell 100a and the voltage of the bus line 202.
  • the DC / DC converter 101b converts the voltage of the bus line inside the cell 100b and the voltage of the bus line 202.
  • the control unit 104a performs various controls in the cell 100a. For example, the power for requesting the supply of power through the communication line 203 to the other cell 100b connected to the bus line 202 when the control unit 104a is likely to run out of power inside the cell 100a. Send supply request.
  • the control unit 104a controls voltage conversion by the DC / DC converter 101a. That is, the control unit 104a holds information on the voltage value of the bus line (not shown in FIG. 2) inside the cell 100a and the voltage value of the bus line 202 outside the cell 100a, The DC / DC converter 101a is controlled so that the conversion is performed.
  • the control unit 104b performs the same control as the control unit 104a.
  • the power supply system 1 is based on the configuration illustrated in FIG. 2, and the scalable construction of the system is achieved by increasing the number of cells in the same layer or by increasing the number of layers. Is possible.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 illustrates a configuration for connecting to an upper layer in addition to the basic configuration example of the power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 2 illustrates a configuration example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the power supply system 1 shown in FIG. 3 has a configuration in which N cells 100a, 100b,..., 100n are connected to a bus line 202a and a communication line 203a.
  • the power supply system 1 shown in FIG. 3 shows that a group composed of N cells 100a, 100b,..., 100n is configured as an upper layer cell 200a of each cell. Yes.
  • the cell 100a includes a DC / DC converter 101a, a control unit 104a, a battery 110a, an AC / DC converter 111a, a wind power generator 112a, and a device 113a.
  • the DC / DC converter 101a, the battery 110a, the AC / DC converter 111a, the wind power generator 112a, and the device 113a are all connected to the bus line 102a.
  • the functions of the DC / DC converter 101a and the control unit 104a are as described in the description of FIG.
  • the battery 110a is a storage battery that can be charged and discharged, and may be composed of, for example, a lithium ion secondary battery or another secondary battery.
  • AC power supplied from the AC / DC converter 111a and a commercial power supply (not shown) is converted to DC power, and the DC power is supplied to the bus line 102a.
  • the wind power generator 112a is a power generator that converts wind power into electric power, and includes, for example, a windmill and a motor.
  • the wind power generator 112a supplies the generated power (DC power) to the bus line 102a.
  • the device 113a is various electronic devices that operate by receiving DC power supplied from the bus line 102a.
  • control unit 104a may be configured to operate by receiving power supply from the bus line 102a.
  • the cell 100b includes a DC / DC converter 101b, a control unit 104b, a battery 110b, a device 113b, a DC load 114b, and a PV charger 115b.
  • the DC / DC converter 101b, the battery 110b, the device 113b, the DC load 114b, and the PV charger 115b are all connected to the bus line 102b.
  • the functions of the DC / DC converter 101b and the control unit 104b are as described in the description of FIG.
  • the functions of the battery 110b and the device 113b are as described in the description of the functions of the battery 110a and the device 113a.
  • the DC load 114b is various loads that receive supply of direct current power from the bus line 102b and consume the power.
  • the PV charger 115b is a charger that charges the battery 110b and the like with electric power (DC electric power) generated by photovoltaic power generation (PV; photovoltaic).
  • control unit 104b may be configured to operate by receiving power supply from the bus line 102b.
  • the cell 100n includes a DC / DC converter 101n, a control unit 104n, a battery 110n, an AC / DC converter 111n, a device 113n, and a PV charger 115n.
  • the DC / DC converter 101n, the battery 110n, the AC / DC converter 111n, the device 113n, and the PV charger 115n are all connected to the bus line 102n.
  • the functions of the DC / DC converter 101n and the control unit 104n are as described in the description of FIG.
  • the functions of the battery 110n, the AC / DC converter 111n, and the device 113n are as described in the description of the functions of the battery 110a, the AC / DC converter 111a, and the device 113a.
  • the function of the PV charger 115n is as described in the description of the function of the PV charger 115b.
  • control unit 104n may be configured to operate by receiving power supply from the bus line 102n.
  • the power supply system 1 shown in FIG. 3 communicates with another cell connected to the bus line 202a when power is likely to be insufficient in each cell 100a, 100b,.
  • a power supply request is transmitted through the line 203a.
  • a group composed of N cells 100a, 100b,..., 100n is configured as a cell 200a of an upper layer of each cell as shown in FIG. It has a converter 201a and a control unit 204a.
  • the DC / DC converter 201a is connected to the bus line 202a, and the control unit 204a is connected to the communication line 203a.
  • control unit 204a When the control unit 204a receives a power supply request from the control units 104a, 104b,... 104n included in each of the cells 100a, 100b,.
  • the received power supply request is transferred to another layer, that is, another cell connected to the bus line 302a.
  • control unit 204a controls voltage conversion by the DC / DC converter 201a. That is, the control unit 204a holds information on the voltage value of the bus line 202a that is the bus line inside the cell 200a and the voltage value of the bus line 302a that is the bus line outside the cell 200a, and The DC / DC converter 201a is controlled so that appropriate conversion is performed.
  • the power supply system 1 When the power supply system 1 is configured as shown in FIG. 3, power is likely to be insufficient inside each cell 100 a, 100 b,..., 100 n, and a power supply request is output to another cell.
  • the power supply request can be transferred to an upper layer. By transferring the power supply request to the upper layer, all the cells 100a, 100b,..., 100n included in the cell 200a in FIG. ,..., Even if it is not possible to meet the power supply request from 100n, there is a possibility that power can be supplied from another cell not included in the cell 200a through the bus line 302a.
  • the control unit 104a can transmit, for example, information including a requested power amount, a time zone for requesting power supply, desired cost information, past power reception results, and the like as a power supply request.
  • the response to the power supply request may include, for example, the amount of power that can be supplied, the time during which power can be transmitted, information on the cost of power, the past supply record to the device that requested the power supply, and the like.
  • the rated voltage of the bus line is assumed to increase in order from the lower layer to the upper layer.
  • the rated voltage of the bus line 102a is 80V
  • the rated voltage of the bus line 102b is 120V
  • the rated voltage of the bus line 102n is 140V.
  • the rated voltage of the bus line 202a can be set to 200V, for example
  • the rated voltage of the bus line 302a can be set to 300V, for example.
  • the value of the rated voltage described above is only an example.
  • each cell shown in FIG. 3 may have a configuration in which power can be supplied from an existing power grid.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 illustrates a configuration including another cell connected to the bus line 302a in addition to the configuration example of the power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure illustrated in FIG.
  • FIG. 4 illustrates a configuration including another cell connected to the bus line 302a in addition to the configuration example of the power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure illustrated in FIG.
  • FIG. 4 illustrates a configuration including another cell connected to the bus line 302a in addition to the configuration example of the power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure illustrated in FIG.
  • FIG. 4 illustrates a configuration including another cell connected to the bus line 302a in addition to the configuration example of the power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure illustrated in FIG.
  • FIG. 4 illustrates a configuration including another cell connected to the bus line 302a in addition to the configuration example of the power supply system 1 according to the embodiment of the present disclosure illustrated in FIG.
  • cells 200a, 200b, and 200c are connected to a bus line 302a and a communication line 303a.
  • the cell 200a includes a DC / DC converter 201a and a control unit 204a.
  • the cells 200a, 100b, and 100c in the lowest layer are connected to the inside of the cell 200a via the bus line 202a and the communication line 203a.
  • the cell 200b includes a DC / DC converter 201b and a control unit 204b.
  • the cells 200d and 100e in the lowest layer are connected to the inside of the cell 200b via the bus line 202b and the communication line 203b.
  • the cell 200c includes a DC / DC converter 201c and a control unit 204c.
  • a battery 210c is connected to the inside of the cell 200c through a bus line 203c.
  • the lowest layer cells 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e in FIG. 4 only the DC / DC converter and the control unit are illustrated, but the lowest layer cells 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e are illustrated. As shown in FIG. 3, for example, various devices and elements may be connected to the bus line.
  • the control unit 104a included in the cell 100a transmits a power supply request to the other cells 100b and 100c and the control unit 204a through the communication line 203a.
  • the control unit 104b of the other cell 100b and the control unit 104c of the cell 100c consider the internal power status, determine whether or not power can be supplied to the cell 100a, and return whether or not power can be supplied to the control unit 104a.
  • control unit 204a that has received the power supply request from the control unit 104a transfers the request to the control units 204b and 204c of the other cells 200b and 200c in the same layer through the communication line 303a.
  • the control unit 204a may transfer the power supply request in a state in which it is concealed that the power supply request is transmitted from the control unit 104a. That is, since power is insufficient in the cell 200a, only information indicating that power is requested may be transmitted from the control unit 204a to the control units 204b and 204c.
  • the control unit 204b that has received the request transferred from the control unit 204a transmits the power supply request transferred from the control unit 204a to the control units 104d and 104e of the cells 100d and 100e included in the cell 200b.
  • the control units 104d and 104e determine whether power can be supplied to the cell 200a (or the cell 100a) in consideration of the internal power status, and return whether the power can be supplied to the control unit 204b. If there is any lower layer cell that can supply power, the control unit 204b replies that the power can be supplied to the control unit 204a. If so, the control unit 204a is informed that power cannot be supplied.
  • control unit 204c that has received the request transferred from the control unit 204a determines whether power can be supplied to the cell 200a (or the cell 100a) in consideration of the storage state of the battery 210c included in the cell 200c. Then, the controller 204a is returned as to whether power supply is possible.
  • control unit 204a When receiving a response from the control units 204b and 204c, the control unit 204a transmits to the control unit 104a that power can be supplied if there is a response indicating that power can be supplied. On the other hand, if there is no response that power supply is possible, the control unit 204a transmits to the control unit 104a that power supply is impossible.
  • the control unit 104a receives the response from the control units 104b, 104c, and 204a. If there is a cell that can supply power, the control unit 104a selects a cell to which power is supplied and supplies power to the control unit of the cell. Request. For example, when there is a reply from the control unit 104b that power can be supplied, the control unit 104a requests the control unit 104b to supply power. Further, when the control unit 104a requests the control unit 104b to supply power, the control unit 104a also transmits to the other control units 104c and 204a that the proposal of power supply from the control unit 104b is accepted.
  • the control unit 104b that has received the request from the control unit 104a controls the DC / DC converter 101b and outputs power to the bus line 202a. Then, the control unit 104a receives the power output to the bus line 202a by controlling the DC / DC converter 101a.
  • the power supply system 1 has a configuration as illustrated, and performs an operation as described above, thereby achieving efficient power between cells while having a simple configuration. Supply can be realized.
  • movement at the time of the electric power supply straddling the upper layer in the electric power supply system 1 which concerns on one Embodiment of this indication is explained in full detail behind.
  • the DC voltage value can be set independently in each cell in the lowest layer. However, the number of voltages that can be stepped down by the DC / DC converter 201a may be limited, and the control becomes complicated. Therefore, the number of cells in the lowest layer is not increased without limit, but one cell 200a It is desirable to place a limit on the number of cells in the lowest layer included.
  • control part 204a can hold
  • the control unit 204a allows the number of connections in the cell in the lowest layer connected to the bus line 202a to be the performance aspect of the DC / DC converter 201a. If the limit is reached, it is possible to refuse connection of a cell in a new lowest layer, or to prevent transfer to a higher layer even when a power supply request is received.
  • a cell 200a including a plurality of cells 100a, 100b, and 100c is connected to another cell 200b including a plurality of cells 100d and 100e by a bus line 302a. It is possible to realize transmission of DC power between cells of several kilometers or more). For example, the loss during power transmission between the cells 200a and 200b through the bus line 302a can be reduced by increasing the rated voltage of the bus line 302a and reducing the amount of current flowing through the bus line 302a.
  • DC power can be exchanged between the cell 100a included in the cell 200a and the cell 100d included in the cell 200b with less loss.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure, and illustrates an example in which two cells 100a and 100b are connected via the cell 200a. It is explanatory drawing.
  • the two cells 100a and 100b are connected via the cell 200a, so that even if the distance between the cells 100a and 100b is very long, for example, via the cell 200a.
  • a stable power supply can be realized.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a control unit included in each cell of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • a configuration example of the control unit 104a included in the cell 100a will be described.
  • a configuration example of the control unit 104a included in the cell 100a in the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • control unit 104a includes a determination unit 151, an information transmission unit 152, an information reception unit 153, and a power control unit 154.
  • the determination unit 151 monitors the state of power inside the cell 100a and determines whether or not power is likely to be insufficient inside the cell 100a. For example, the determination unit 151 determines whether or not power is likely to be insufficient in the cell 100a depending on whether or not the power supply from the commercial power supply is interrupted and the amount of power stored in the battery 110a is reduced to a predetermined amount or less.
  • the determination unit 151 monitors the state of power inside the cell 100a, and when it is determined that power is likely to be insufficient inside the cell 100a, the determination unit 151 operates to transmit a power supply request from the information transmission unit 152 through the communication line 203a.
  • the determination unit 151 determines whether or not power can be supplied to the device that transmitted the power supply request.
  • the information transmission unit 152 operates as a power supply candidate through the communication line 203a.
  • the information transmission unit 152 transmits various information related to power transmission and reception through the communication line 203a.
  • the information receiving unit 153 receives various information related to power transmission and reception through the communication line 203a.
  • the information transmission unit 152 passes to the other cell (cells 100b,..., 100n in the example of FIG. 3) through the communication line 203a. Send a power request.
  • the information transmission unit 152 selects a cell that receives power supply in accordance with permission of power supply from other cells (cells 100b,..., 100n in the example of FIG. 3), and controls the selected cell. A message to the effect that the user has been selected as the power supplier is transmitted through the communication line 203a.
  • the information receiving unit 153 receives a power request transmitted when it is determined that power is likely to be insufficient inside another cell.
  • the information transmission unit 152 transmits information for replying to the apparatus as a power supply candidate. To do.
  • the information transmission unit 152 may include information such as a charge at the time of power supply, a time until the start of supply, a supplyable time, a past supply record to the apparatus that requested the power supply, etc. good.
  • the power request transmitted when it is determined that power is likely to be deficient internally includes, for example, the amount of power requested, the time period for requesting power supply, information on the desired cost, and receipt of past power. Achievements etc. may be included.
  • the response to the power supply may include, for example, the amount of power that can be supplied, the time during which power can be transmitted, information on the cost of power, the past supply record to the device that requested the power supply, and the like.
  • Each cell can determine a power supply source, a supply destination, a supply time, and the like by exchanging such information through a communication line when power is exchanged through a bus line.
  • the information transmitted by the information transmitting unit 152 and the information received by the information receiving unit 153 may be encrypted.
  • Information encryption may be performed by the information transmission unit 152, and decryption of the encrypted information may be performed by the information reception unit 153.
  • an encryption method such as a common key encryption method or a public key encryption method can be used.
  • the information transmitted by the information transmitting unit 152 and the information received by the information receiving unit 153 are encrypted, inconvenience due to information eavesdropping by a malicious third party can be avoided.
  • authentication processing Prior to transmission of information from the information transmission unit 152 and reception of information from the information reception unit 153, authentication processing may be performed in advance with the other party. By performing authentication processing with the other party in advance, inconvenience due to impersonation or the like can be avoided. Needless to say, the encryption method and the authentication method are not limited to specific methods.
  • the power control unit 154 controls power transmission from the DC / DC converter 101a through the bus line and power reception by the DC / DC converter 101a. Control of power transmission / reception by the power control unit 154 is performed based on information transmitted by the information transmission unit 152 and information received by the information reception unit 153.
  • the power control unit 154 uses information on the rated voltage of the bus line 102a inside the cell 100a and information on the rated voltage of the bus line 202a outside the cell 100a when controlling the DC / DC converter 101a.
  • the power control unit 154 determines whether power can be supplied when power supply is transmitted from another power supply device, the amount of power stored in the battery, and power in the cell 100a in the near future. You may judge using information, such as consumption prediction.
  • the control unit included in each cell has a configuration as shown in FIG. 6 so that it can grasp the power state inside the cell and send / receive information on power supply to / from other cells. become.
  • the control unit included in each cell may transmit / receive information on power supply to / from the control unit belonging to the upper layer, and execute power transfer between layers. It becomes possible.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the control unit 104a included in the cell 100a belonging to the lowest layer, but the control unit included in a cell belonging to a layer above the lowest layer is also shown in FIG. It may have the same configuration as However, for cells belonging to layers above the lowest layer, some cells may not need to determine whether power is likely to be insufficient within the cell. For example, the cell 200a shown in FIG. 3 and FIG. 4 does not necessarily need to determine the possibility of power shortage in the cell 200a itself. In that case, the determination unit 151 illustrated in FIG. 6 may not be included in the control unit 204a of the cell 200a.
  • FIG. 7 is a sequence diagram illustrating an operation example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • an operation example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 shows, for example, that the control unit 104a of the cell 100a supplies power to other cells when the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure has the configuration shown in FIG. It is an operation example when a request is transmitted and the cell 100a receives power supply from another cell.
  • the control unit 104a included in the cell 100a transmits a power supply request to the other cells 100b and 100c and the control unit 204a through the communication line 203a (step S1). S101). That is, the control unit 104a broadcasts a power supply request to other control units connected to the communication line 203a.
  • the determination unit 151 illustrated in FIG. 6 determines whether or not power is likely to be insufficient in the cell 100a, and the information transmission unit 152 performs transmission of the power supply request, for example.
  • the control unit 104b of the cell 100b and the control unit 104c of the cell 100c each receive the power supply request transmitted from the control unit 104a, for example, by the information reception unit 153 illustrated in FIG. Then, the control units 104b and 104c consider the power status inside each of the cells 100b and 100c, determine whether or not power can be supplied to the cell 100a, and return whether or not power can be supplied to the control unit 104a (step S102). , S103).
  • control unit 104b responds to the control unit 104a that power can be supplied to the cell 100a
  • control unit 104c responds to the control unit 104a that power supply to the cell 100a is impossible.
  • An example is shown.
  • the control unit 204a of the cell 200a belonging to the upper layer of the cell 100a supplies power to the control units 204b and 204c of the other cells 200b and 200c in the same layer.
  • a request is transmitted (step S104).
  • the control unit 204a transmits the power supply request to the control units 204b and 204c
  • the control unit 204a transfers the power supply request in a state of concealing that the power supply request is transmitted from the control unit 104a. Also good. That is, since power is insufficient in the cell 200a, only information indicating that power is requested may be transmitted from the control unit 204a to the control units 204b and 204c.
  • the control units 204b and 200c that have received the request transferred from the control unit 204a are transferred to the control units (for example, the control units 104d and 104e) of the cells (for example, the cells 100d and 100e) included in the cells 200b and 200c, respectively.
  • the power supply request transferred from the control unit 204a is transmitted.
  • the control units 104d and 104e determine whether power can be supplied to the cell 200a (or the cell 100a) in consideration of the internal power status, and return whether the power can be supplied to the control unit 204b.
  • the control units 204b and 204c receive the response from the cell in the lower layer and transmit the response to the control unit 204a (steps S105 and S106). For example, if there is a cell in the lower layer that can supply power, the control unit 204b replies that the power can be supplied to the control unit 204a, and power cannot be supplied to all the cells in the lower layer. If so, the control unit 204a is informed that power cannot be supplied.
  • control unit 204b replies to the control unit 204a that power can be supplied to the cell 200a
  • control unit 204c replies to the control unit 204a that power cannot be supplied to the cell 200a.
  • An example is shown.
  • control unit 204a When the control unit 204a receives a response from the control unit 204b or 204c, the control unit 204a transmits a response to the power supply request to the control unit 104a based on the response from the control unit 204b or 204c (step S107). If there is a response indicating that even one power supply is possible, the control unit 204a transmits to the control unit 104a that the power supply is possible. On the other hand, if there is no response that power supply is possible, the control unit 204a transmits to the control unit 104a that power supply is impossible. In the example illustrated in FIG. 7, the control unit 204b replies to the control unit 204a that power can be supplied to the cell 200a, and thus the control unit 204a indicates that the power can be supplied. Send to.
  • the control unit 104a that has received the response from the control units 104b, 104c, and 204a selects a cell that requests power supply based on the response, and transmits the selection result to the other cells 100b and 100c and the control unit 204a. (Step S108). That is, the control unit 104a broadcasts the selection result to other control units connected to the communication line 203a. In the example illustrated in FIG. 7, the control unit 104a transmits information indicating that the proposal of power supply from the cell 100c is accepted.
  • control unit 104c Since the control unit 104c knows that the cell 100c is selected as the power supply source by receiving the selection result transmitted from the control unit 104a, the control unit 104c controls the DC / DC converter 101c to control the cell 100c through the bus line 202a. Starts to supply power to the cell 100a (step S109).
  • the cell 100c determines whether another cell connected to the bus line 202a is not supplying power through the bus line 202a. If another cell is not supplying power through the bus line 202a, the cell 100c notifies the other cell connected to the bus line 202a that the control right of the bus line 202a has been acquired. Good. By determining the presence or absence of the bus line control right, each cell can be controlled so that a voltage exceeding the rating is not applied to the bus line.
  • FIG. 7 shows the change in the voltage value of the bus line 202a at the right end.
  • step S109 when the control unit 104c controls the DC / DC converter 101c and starts supplying power from the cell 100c to the cell 100a through the bus line 202a, the voltage of the bus line 202a is, for example, the rated voltage of the bus line 202a. To rise.
  • the power supply time from the cell 100c to the cell 100a can be set based on the supply time included in the power supply request transmitted by the control unit 104a in step S101, for example.
  • the control unit 104c transmits to the control unit 104a a message indicating that the power supply from the cell 100c is to be stopped (step S110).
  • step S110 when the control unit 104c transmits to the control unit 104a that the power supply from the cell 100c is stopped, the voltage of the bus line 202a gradually decreases as shown in FIG.
  • the power supply system 1 can perform the above-described operation by a control unit included in each cell, so that DC power can be exchanged between cells in the same layer.
  • the operation example shown in FIG. 7 is a case where power is supplied from the cell 100c included in the cell 200a, which is the same layer, when the control unit 104a transmits a power supply request.
  • the control unit 104a transmits a power supply request, naturally, all the cells included in the cell 200a that are in the same layer may not be able to supply power.
  • the cell 200a transmits a power supply request to another cell belonging to the same layer as the cell 200a, and receives power from another cell belonging to the same layer, whereby the power from the control unit 104a is received. In response to the supply request, power is supplied to the cell 100a.
  • FIG. 8 is a sequence diagram illustrating an operation example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • an operation example of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 illustrates the control unit 104a of the cell 100a when the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure has the configuration illustrated in FIG. 4, for example, as in the operation example illustrated in FIG. This is an operation example when a power supply request is transmitted to another cell and the cell 100a receives power supply from the other cell.
  • control unit 104a included in the cell 100a transmits a power supply request to the other cells 100b and 100c and the control unit 204a through the communication line 203a (step S1). S111). That is, the control unit 104a broadcasts a power supply request to other control units connected to the communication line 203a.
  • the control unit 104b of the cell 100b and the control unit 104c of the cell 100c each receive the power supply request transmitted from the control unit 104a, for example, by the information reception unit 153 illustrated in FIG. Then, the control units 104b and 104c consider the power status inside each of the cells 100b and 100c, determine whether or not power can be supplied to the cell 100a, and return whether or not power can be supplied to the control unit 104a (step S112). , S113).
  • FIG. 8 shows an example in which both the control units 104b and 104c return a response to the control unit 104a that power cannot be supplied to the cell 100a.
  • the control unit 204a of the cell 200a belonging to the upper layer of the cell 100a supplies power to the control units 204b and 204c of the other cells 200b and 200c in the same layer.
  • a request is transmitted (step S114).
  • the control unit 204a transmits the power supply request to the control units 204b and 204c
  • the control unit 204a transfers the power supply request in a state of concealing that the power supply request is transmitted from the control unit 104a. Also good. That is, since power is insufficient in the cell 200a, only information indicating that power is requested may be transmitted from the control unit 204a to the control units 204b and 204c.
  • the control units 204b and 200c that have received the request transferred from the control unit 204a are transferred to the control units (for example, the control units 104d and 104e) of the cells (for example, the cells 100d and 100e) included in the cells 200b and 200c, respectively.
  • the power supply request transferred from the control unit 204a is transmitted.
  • the control units 104d and 104e determine whether power can be supplied to the cell 200a (or the cell 100a) in consideration of the internal power status, and return whether the power can be supplied to the control unit 204b.
  • the control unit 204b replies to the control unit 204a that power can be supplied to the cell 200a
  • the control unit 204c replies to the control unit 204a that power cannot be supplied to the cell 200a.
  • An example is shown.
  • control unit 204a When the control unit 204a receives a response from the control unit 204b or 204c, the control unit 204a transmits a response to the power supply request to the control unit 104a based on the response from the control unit 204b or 204c (step S117). If there is a response indicating that even one power supply is possible, the control unit 204a transmits to the control unit 104a that the power supply is possible. On the other hand, if there is no response that power supply is possible, the control unit 204a transmits to the control unit 104a that power supply is impossible. In the example illustrated in FIG. 8, the control unit 204b replies to the control unit 204a that power can be supplied to the cell 200a. Therefore, the control unit 204a indicates that the power can be supplied. Send to.
  • the control unit 104a that has received the response from the control units 104b, 104c, and 204a selects a cell that requests power supply based on the response, and transmits the selection result to the other cells 100b and 100c and the control unit 204a. (Step S118). That is, the control unit 104a broadcasts the selection result to other control units connected to the communication line 203a. In the example illustrated in FIG. 8, the control unit 104 a transmits information indicating that the proposal for power supply from the control unit 204 a is accepted.
  • the control unit 204a knows that the DC / DC converter 201a is selected as the power supply source by receiving the selection result transmitted from the control unit 104a. However, in order for the DC / DC converter 201a to supply power to the cell 100a, the power is output to the bus line 302a from the cell 200b including the control unit 204b that has answered that power can be supplied in step S115. There is a need. Accordingly, when receiving the selection result transmitted from the control unit 104a, the control unit 204a broadcasts the selection result to the control units 204b and 200c (step S119). In the example illustrated in FIG. 8, the control unit 204 a transmits information indicating that the proposal for power supply from the control unit 204 b is accepted.
  • control unit 204b Since the control unit 204b knows that the cell 200b is selected as the power supply source by receiving the selection result transmitted from the control unit 204a, the control unit 204b controls the DC / DC converter 201b to control the cell 200b through the bus line 302a. Starts to supply power to the cell 200a (step S210).
  • FIG. 8 shows changes in the voltage values of the bus line 202a and the bus line 302a at the right end.
  • step S210 when the control unit 204b controls the DC / DC converter 201b to start supplying power from the cell 200b to the cell 200a through the bus line 302a, the voltage of the bus line 302a is, for example, the rated voltage of the bus line 302a.
  • the DC / DC converter 201a supplies the power supplied from the cell 200b to the bus line 202a of the cell 200a by dropping the voltage of the power supplied to the bus line 302a to the rated voltage of the bus line 202a.
  • the DC / DC converter 101a of the cell 100a receives power supplied to the bus line 202a and drops the voltage to the rated voltage of the bus line 102a of the cell 100a.
  • the power supply time from the cell 200b to the cell 200a can be set based on the supply time included in the power supply request transmitted by the control unit 104a in step S111, for example.
  • the control unit 204b transmits to the control unit 204a a message indicating that the power supply from the cell 200b is to be stopped (step S121).
  • the control unit 204a receives from the control unit 204b that the power supply from the cell 200b is stopped, the control unit 204a stops the power supply from the cell 200b toward the control unit 104a of the cell 100a that is receiving power. Is transmitted (step S122).
  • the power supply system 1 allows the control unit included in each cell to perform the above-described operation, so that direct-current power can be exchanged between the cells across the layers. .
  • the power supply system 1 transmits a power supply request from a cell when power is required inside the cell, for example, when power shortage is assumed inside the cell. Is done.
  • a power supply request from a cell is transmitted to a cell in the same layer or a cell in an upper layer. Then, the cell that can supply power replies that power can be supplied to the cell that transmitted the power supply request, and supplies the requested power to the cell that transmitted the power supply request.
  • the power supply system 1 by having a hierarchical structure, a power supply system that enables power supply within the same layer and power supply across layers, and this power supply A control unit for controlling power supply in the system 1 is provided.
  • the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure can be realized with a simple configuration and enables a scalable construction of the system.
  • the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure can coexist with an existing power grid that supplies AC power.
  • the bus line for supplying DC power is provided independently of the existing power grid, and the use of the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure reduces the dependence on the existing power grid. It becomes possible.
  • the power supply system 1 according to an embodiment of the present disclosure is provided independently of the existing power grid, it can of course be used in an area where the existing power grid does not exist.
  • each step in the processing executed by each device in this specification does not necessarily have to be processed in chronological order in the order described as a sequence diagram or flowchart.
  • each step in the processing executed by each device may be processed in an order different from the order described as the flowchart, or may be processed in parallel.
  • the communication line may be wired or wireless.
  • the communication line may be configured by a so-called mesh network.
  • the case where the communication line and the bus line are different from each other is shown, but the present disclosure is not limited to such an example.
  • information regarding transmission and reception of DC power may be superimposed on the bus line. By superimposing information on power transmission and reception on the bus line, the communication line can be omitted from the power supply system.
  • a receiving unit that receives a power supply request from a cell connected to a first bus line that transmits DC power; Transmission for transmitting a power supply request to a cell connected to a second bus line transmitting DC power in response to a power supply request received from the cell connected to the first bus line by the receiving unit And In response to a power supply request transmitted to a cell connected to the second bus line, power conversion between the first bus line and the second bus line is performed by the first bus line and the second bus line.
  • a power control unit for controlling based on information on the voltage of each of the second bus lines; A power control device.
  • the power control unit controls power conversion between the first bus line and the second bus line based on information on the number of cells connected to the first bus line; The power control apparatus according to (1).
  • the power control unit controls conversion of power between the first bus line and the second bus line based on information on cells connected to the second bus line.
  • the power control unit supplies a power supply request received from the cell connected to the first bus line to the cell connected to the second bus line as its own power supply request.
  • the power control device according to any one of (1) to (3), wherein the request is transmitted to the transmission unit.
  • the power control unit When the power control unit receives a response to the power supply request transmitted to the cell connected to the second bus line from the cell, the power control unit transmits the power supply request connected to the first bus line to the cell that transmitted the power supply request.
  • the power control apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the response is transmitted to the transmission unit.
  • (6) The power control apparatus according to any one of (1) to (5), wherein a rated voltage of the first bus line is lower than a rated voltage of the second bus line.

Abstract

【課題】直流電力を融通し合うシステムを簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築が可能な電力制御装置を提案する。 【解決手段】直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、を備える、電力制御装置が提供される。

Description

電力制御装置及び電力制御方法
 本開示は、電力制御装置及び電力制御方法に関する。
 一般的に発電所で生成される交流の電力を融通し合うためには、位相同期や高調波抑制の仕組みが必要となる。また、交流の電力を直流の電力に一旦変換してから再び交流の電力に変換しなければ、位相的に独立した電力グリッドに接続することは困難である。従って、これらの制約はシステムのコストが増加する要因となる。また再生可能エネルギは直流の電力を発生させ、またバッテリは直流の電力を蓄えるので、交流の電力は再生可能エネルギやバッテリを備える電力システムには適さない。そこで、電力を効率良く使用するために、地域内、企業間、家庭間等、拠点間で電力を供給し合うことで電力を融通するシステムに関する技術が提案されている(特許文献1や非特許文献1等参照)。
 例えば特許文献1や非特許文献1には、風力発電、太陽光発電等の再生可能エネルギ等に基づいた直流の電力を変換したり、拠点間で直流の電力を融通し合ったりするシステムに関する技術が提案されている。
米国特許第2012/0119586号明細書
R. Abe, H. Taoka "Digital Grid: Communicative Electrical Grids ofthe Future" IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, VOL. 2, NO. 2, pp. 399-410, JUNE2011.
 グリッド間で直流電力を供給する既存の技術では、大容量、高電圧の電力を供給するために、1対1の接続が要求されることが多く、拠点の数が増えれば増えるほど、配線が複雑になる。またグリッド間で直流電力を供給する既存の技術では、電圧値は予め定められ、一度定められた電圧値の変更は困難である。さらに、システムを一度構築するとその後の構成の変更も困難であり、スケーラブルなシステムの構築が出来ない。
 そこで本開示では、直流電力を融通し合うシステムを簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築が可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提案する。
 本開示によれば、直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、を備える、電力制御装置が提供される。
 また本開示によれば、直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信することと、前記受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信することと、前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御することと、を備える、電力制御方法が提供される。
 以上説明したように本開示によれば、直流電力を融通し合うシステムを簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築が可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提供することが出来る。
 なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係る電力供給システムの概要を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例を示す説明図である。 制御部の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例を示すシーケンス図である。 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例を示すシーケンス図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 なお、説明は以下の順序で行うものとする。
 <1.本開示の一実施形態>
 [1.1.システムの概要]
 [1.2.システムの構成例]
 [1.3.システムの動作例]
 <2.まとめ>
 <1.本開示の一実施形態>
 [1.1.システムの概要]
 まず、本開示の一実施形態に係る、交流電力を供給し合う電力供給システムの概要について説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る電力供給システムの概要を示す説明図である。以下、図1を用いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システムの概要について説明する。
 図1に示した電力供給システム1は、地域、企業、家庭等の各拠点が、直流の電力を他の拠点に供給したり、直流の電力を他の拠点から供給されたりすることで、電力を融通し合う電力供給システムである。
 本実施形態では、直流の電力を発電し、蓄えて、消費する閉じられたグループを「セル」と称する。図1には、セル100a、100b、100c、100d、100eが示されている。図1には、セル100a、100b、100d、100eは一般家庭として、またセル100cはビルディングとして、それぞれ示されている。
 セル100a、100b、100cは、それぞれバスライン202aで接続されており、またセル100d、100eは、それぞれバスライン202bで接続されている。バスライン202a、202bには、いずれも直流の電流が流れる。それぞれのセル100a、100b、100c、100d、100eには、直流の電圧を別の電圧に変換するDC/DCコンバータ101a、101b、101c、101d、101eが設けられる。DC/DCコンバータ101a、101b、101cは、それぞれ、セル100a、100b、100cの内部のバスラインの電圧と、バスライン202aの電圧とを変換する。同様に、DC/DCコンバータ101d、101eは、それぞれ、セル100d、100eの内部のバスラインの電圧と、バスライン202bの電圧とを変換する。
 各セルの内部の構成例については後に詳述するが、セル100a、100b、100c、100d、100eは、例えば、既存の電力グリッド(商用電源)や、風力、太陽光等の再生可能エネルギによる電力の供給を受けて、各セルの内部に備えられるバッテリや電子機器へ電力を供給することが可能なように構成されている。
 図1では、セル100a、100b、100cで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル200aとして構成されることが示されている。同様に、図1では、セル100d、100eで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル200bとして構成されることが示されている。さらに図1には、別のセル200cが示されている。本実施形態では、セル200cは、電力を蓄えるバッテリ210a、210bが設けられる。
 セル100a、100b、100cは、例えば、数百メートル~数キロの範囲内に存在するセルである。本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、その範囲内のセルを、図1に示したようにセル200aとして纏めてもよい。同様に、セル100d、100eも、例えば数百メートル~数キロの範囲内に存在するセルであり、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、その範囲内のセルを、図1に示したようにセル200bとして纏めてもよい。セル200aと、セル200bとの間は、セル200aに含まれる各セル間の距離よりも長い距離であってもよく、例えば数km程度以上離れていても良い。
 そして、各セル200a、200b、200cは、それぞれバスライン302で接続されている。バスライン302には、直流の電流が流れる。またそれぞれのセル200a、200b、200cには、直流の電圧を別の電圧に変換するDC/DCコンバータ201a、201b、201cが設けられる。DC/DCコンバータ201a、201b、201cは、それぞれ、セル200a、200b、200cの内部のバスライン202a、202b、202cの電圧と、バスライン302の電圧とを変換する。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、各セル100a、100b、100c、100d、100eが、それぞれ独立して内部のバスラインへの電力供給を制御する。そして、各セルの内部で電力不足に陥りそうな場合は、各セルは、同じバスラインに接続されている他のセルに電力の供給を依頼する。セルの内部で電力不足に陥りそうな場合としては、例えば、商用電源からの電力供給が途絶した場合、天気が急変して太陽光発電による電力供給が予定通り行われなくなった場合などの様々な要因が考えられ得る。
 例えば図1に示す構成において、セル100aの内部で電力不足に陥りそうな場合は、セル100aは、バスライン202aに接続されている他のセル100b、100cに電力の供給を依頼する。電力の供給を依頼する際には、セル100aは、図1には図示していない通信回線を通じて他のセル100b、100cに電力の供給を依頼する。またセル100aは、セル100b、100cに加えて、DC/DCコンバータ201aに対しても電力の供給を依頼する。
 セル100b、100cは、セル100aから電力の供給の依頼を受信すると、電力の供給が可能かどうか判断し、電力の供給の可否をセル100aに返答する。電力の供給が可能なセルが存在すれば、セル100aは、電力の供給を受けるセルを選択し、そのセルからの電力供給の提案を受け入れる旨を、他のセルも含めて回答する。
 また、セル100aから電力の供給の依頼を受信したDC/DCコンバータ201aは、同一のレイヤに属する、すなわち同じバスライン302に接続されているDC/DCコンバータ201b、201cへ、セル100aからの電力の供給の依頼を転送する。DC/DCコンバータ201b、201cは、自らのセル200b、200cに含まれているセル、例えばセル200bであればセル100d、100eに、セル100aからの電力の供給の依頼を転送する。セル100aからの電力の供給の依頼を受信したセル100d、100eは、電力の供給が可能かどうか判断し、電力の供給の可否をDC/DCコンバータ201bに返答する。DC/DCコンバータ201bは、セル100d、100eからの返答をDC/DCコンバータ201aに転送し、DC/DCコンバータ201aは、セル100d、100eからの返答をセル100aに転送する。
 例えば、セル100bは電力の供給が不可能であるが、セル100cは電力の供給が可能である場合、セル100bは電力の供給が不可能である旨を、セル100cは電力の供給が可能である旨を、それぞれセル100aに返答する。電力の供給が可能かどうかの判断基準は特定の基準に限定されるものではなく、例えば各セルの内部の電力使用状況、バッテリの残容量状況、再生可能エネルギの発電状況等、様々な要因を考慮して判断され得る。
 セル100b、100cから返答を受けたセル100aは、セル100cから電力の供給が可能であることを把握できる。セル100aは、セル100cからの電力供給の提案を受け入れる場合、セル100cからの電力供給の提案を受け入れる旨を、セル100b、100c、及びDC/DCコンバータ201aに回答する。セル100cは、セル100aからの返答に基づいて、バスライン202aを通じてセル100aに電力を供給する。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、セル100a、100b、100cが含まれるセル200aを、複数のセル100d、100eが含まれる別のセル200bと、バスライン302aで繋ぐことで、長距離(例えば、数km程度以上)のセル間の直流電力の伝送の実現を可能にする。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、図1に示したような階層構造を有することで、同一レイヤ内での電力供給や、レイヤを跨いだ電力供給を可能とする。そして本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築を可能とする。
 以上、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の概要について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の具体的な構成例について説明する。
 [1.2.システムの構成例]
 まず簡単な構成例によって本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の具体的な構成例を説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の構成例を示す説明図である。以下、図2を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の基本的な構成例について説明する。
 図2に示した電力供給システム1は、2つのセル100a、100bが、バスライン202及び通信回線203に接続されている構成を有する。セル100aは、DC/DCコンバータ101aと、制御部104aと、を含んで構成され、セル100bは、DC/DCコンバータ101bと、制御部104bと、を含んで構成される。
 DC/DCコンバータ101aは、セル100aの内部のバスラインの電圧と、バスライン202の電圧とを変換する。同様に、DC/DCコンバータ101bは、セル100bの内部のバスラインの電圧と、バスライン202の電圧とを変換する。
 制御部104aは、セル100aにおける種々の制御を行なう。例えば、制御部104aは、セル100aの内部で電力が不足しそうな場合に、バスライン202に接続されている別のセル100bに対して、通信回線203を通じて、電力の供給を依頼するための電力供給要求を送信する。また制御部104aは、DC/DCコンバータ101aによる電圧の変換を制御する。すなわち制御部104aは、セル100aの内側のバスライン(図2には図示せず)の電圧値と、セル100aの外側のバスライン202の電圧値と、の情報を保持しておき、適切な変換が行われるようDC/DCコンバータ101aを制御する。制御部104bも、制御部104aと同様の制御を行なう。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、図2に示した構成を基本として、同一のレイヤ内でセルの数を増やしたり、また多階層化したりすることで、システムのスケーラブルな構築を可能とするものである。
 以上、図2を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の基本的な構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例について説明する。
 図3は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例を示す説明図である。図3には、図2に示した本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の基本的な構成例に加え、上位レイヤへ接続するための構成が示されている。以下、図3を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例について説明する。
 図3に示した電力供給システム1は、N個のセル100a、100b、・・・、100nが、バスライン202a及び通信回線203aに接続されている構成を有する。そして図3に示した電力供給システム1は、N個のセル100a、100b、・・・、100nで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル200aとして構成されることが示されている。
 セル100aは、DC/DCコンバータ101aと、制御部104aと、バッテリ110aと、AC/DCコンバータ111aと、風力発電機112aと、機器113aと、を含んで構成される。DC/DCコンバータ101aと、バッテリ110aと、AC/DCコンバータ111aと、風力発電機112aと、機器113aと、は、いずれもバスライン102aに接続されている。
 DC/DCコンバータ101a及び制御部104aの機能は、図2の説明で述べた通りである。バッテリ110aは、充放電が可能な蓄電池であり、例えばリチウムイオン二次電池その他の二次電池で構成され得る。AC/DCコンバータ111aと、商用電源(図示せず)から供給される交流の電力を直流の電力に変換し、直流の電力をバスライン102aに供給する。風力発電機112aは、風力を電力に変換する発電機であり、例えば風車やモータを含んで構成される。風力発電機112aは、発電した電力(直流の電力)をバスライン102aに供給する。機器113aは、バスライン102aから直流の電力の供給を受けて動作する種々の電子機器である。
 なお図3には明示的に図示していないが、制御部104aは、バスライン102aから電力の供給を受けて動作するように構成されていても良い。
 セル100bは、DC/DCコンバータ101bと、制御部104bと、バッテリ110bと、機器113bと、DC負荷114bと、PV充電器115bと、を含んで構成される。DC/DCコンバータ101bと、バッテリ110bと、機器113bと、DC負荷114bと、PV充電器115bと、は、いずれもバスライン102bに接続されている。
 DC/DCコンバータ101b及び制御部104bの機能は、図2の説明で述べた通りである。またバッテリ110b及び機器113bの機能は、上述のバッテリ110a及び機器113aの機能の説明で述べた通りである。DC負荷114bは、バスライン102bから直流の電力の供給を受けて、その電力を消費する種々の負荷である。PV充電器115bは、太陽光発電(PV;photovoltaic)で発電された電力(直流の電力)で、バッテリ110bなどを充電する充電器である。
 なお図3には明示的に図示していないが、制御部104bは、バスライン102bから電力の供給を受けて動作するように構成されていても良い。
 セル100nは、DC/DCコンバータ101nと、制御部104nと、バッテリ110nと、AC/DCコンバータ111nと、機器113nと、PV充電器115nと、を含んで構成される。DC/DCコンバータ101nと、バッテリ110nと、AC/DCコンバータ111nと、機器113nと、PV充電器115nと、は、いずれもバスライン102nに接続されている。
 DC/DCコンバータ101n及び制御部104nの機能は、図2の説明で述べた通りである。またバッテリ110n、AC/DCコンバータ111n及び機器113nの機能は、上述のバッテリ110a、AC/DCコンバータ111a及び機器113aの機能の説明で述べた通りである。また、PV充電器115nの機能は、上述のPV充電器115bの機能の説明で述べた通りである。
 なお図3には明示的に図示していないが、制御部104nは、バスライン102nから電力の供給を受けて動作するように構成されていても良い。
 図3に示した電力供給システム1は、各セル100a、100b、・・・、100nにおいて、内部で電力が不足しそうな場合に、バスライン202aに接続されている別のセルに対して、通信回線203aを通じて電力供給要求を送信するものである。また、図3のようにN個のセル100a、100b、・・・、100nで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル200aとして構成される場合に、セル200aは、DC/DCコンバータ201a及び制御部204aを有する。DC/DCコンバータ201aは、バスライン202aに接続されており、また制御部204aは、通信回線203aに接続されている。
 制御部204aは、各セル100a、100b、・・・、100nに含まれている制御部104a、104b、・・・104nから、電力供給要求を受信すると、制御部204aは、セル200aの同一のレイヤ、すなわちバスライン302aに接続されている他のセルに向けて、その受信した電力供給要求を転送する。
 また、制御部204aは、DC/DCコンバータ201aによる電圧の変換を制御する。すなわち制御部204aは、セル200aの内側のバスラインであるバスライン202aの電圧値と、セル200aの外側のバスラインであるバスライン302aの電圧値と、の情報を保持しておき、電力の適切な変換が行われるようDC/DCコンバータ201aを制御する。
 電力供給システム1は、図3の様に構成されることで、各セル100a、100b、・・・、100nの内部で電力が不足しそうになり、他のセルへ電力供給要求が出力された場合に、その電力供給要求を、上位レイヤへも転送することが出来る。電力供給要求を上位レイヤへも転送することで、図3のセル200aに含まれている全てのセル100a、100b、・・・、100nが、同じくセル200aに含まれているあるセル100a、100b、・・・、100nからの電力供給要求に応えることができない場合であっても、セル200aに含まれていない別のセルから、バスライン302aを通じて電力の供給が受けられる可能性がある。
 制御部104aは、電力供給要求として、例えば、要求する電力量や、電力の供給を要求する時間帯、希望するコストの情報、過去の電力の受電実績等を含んだ情報を送信し得る。そして電力供給要求に対する応答には、例えば、供給可能な電力量、電力を送電できる時間、電力のコストの情報、電力供給を要求した装置への過去の供給実績などが含まれ得る。
 本実施形態では、バスラインの定格電圧は、下位レイヤから上位レイヤの順に大きくなるものとする。例えば、バスライン102aの定格電圧が80V、バスライン102bの定格電圧が120V、バスライン102nの定格電圧が140Vであるとする。この場合、バスライン202aの定格電圧は、例えば200Vに、バスライン302aの定格電圧は、例えば300Vに、それぞれ設定され得る。もちろん上述した定格電圧の値は一例に過ぎないことは言うまでもない。
 もちろん、各セルの内部の構成は係る例に限定されるものではない。また図3に示した各セルは、それぞれ既存の電力グリッドからの電力の供給が受けられる構成を有していても良い。
 以上、図3を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の基本的な構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例について説明する。
 図4は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例を示す説明図である。図4には、図3に示した本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の構成例に加え、バスライン302aに接続されている別のセルを含んだ構成が示されている。以下、図4を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例について説明する。
 図4に示した電力供給システム1は、バスライン302a及び通信回線303aに、セル200a、200b及び200cが接続されている。図4に示したように、セル200aには、DC/DCコンバータ201aと、制御部204aと、が含まれる。そしてセル200aの内部には、バスライン202a及び通信回線203aを介して、最下位レイヤのセル100a、100b、100cが接続されている。
 同様に、セル200bには、DC/DCコンバータ201bと、制御部204bと、が含まれる。そしてセル200bの内部には、バスライン202b及び通信回線203bを介して、最下位レイヤのセル100d、100eが接続されている。
 そして、セル200cには、DC/DCコンバータ201cと、制御部204cと、が含まれる。セル200cの内部には、バスライン203cを介してバッテリ210cが接続されている。
 図4の最下位レイヤのセル100a、100b、100c、100d、100eには、それぞれDC/DCコンバータと制御部のみを図示しているが、最下位レイヤのセル100a、100b、100c、100d、100eの内部には、例えば図3に示したように種々の装置や要素がバスラインに接続されている形態を有し得る。
 繰り返しになるが、図4を用いてセル間の電力供給について説明する。例えばセル100aの内部で電力が不足しそうになると、セル100aに含まれている制御部104aは、通信回線203aを通じて他のセル100b、100c、及び制御部204aに、電力供給要求を送信する。他のセル100bの制御部104b及びセル100cの制御部104cは、内部の電力状況を勘案し、セル100aへの電力供給の可否を判断し、制御部104aへ電力供給の可否を返答する。
 また、制御部104aからの電力供給要求を受信した制御部204aは、通信回線303aを通じ、その要求を他の同一レイヤのセル200b、200cの制御部204b、204cへ転送する。なお制御部204aは制御部204b、204cへ電力供給要求を転送する際には、その電力供給要求が制御部104aから送信されたものであるということを隠した状態で転送してもよい。つまり、あくまでセル200aの内部で電力が不足しているので、電力を要求しているという情報だけが、制御部204aから制御部204b、204cへ送信されるようにしても良い。
 制御部204aから転送された要求を受信した制御部204bは、セル200bの内部に含まれるセル100d、100eの制御部104d、104eに、制御部204aから転送された電力供給要求を送信する。制御部104d、104eは、内部の電力状況を勘案してセル200a(またはセル100a)への電力供給の可否を判断し、制御部204bへ電力供給の可否を返答する。制御部204bは、1つでも電力供給が可能な下位レイヤのセルがあれば、制御部204aへ電力供給が可能である旨を返答し、全ての下位レイヤのセルで電力供給が不可能であれば、制御部204aへ電力供給が不可能である旨を返答する。
 また、制御部204aから転送された要求を受信した制御部204cは、セル200cの内部に含まれるバッテリ210cの蓄電状態を勘案してセル200a(またはセル100a)への電力供給の可否を判断し、制御部204aへ電力供給の可否を返答する。
 制御部204aは、制御部204b、204cから返答を受信すると、1つでも電力供給が可能である旨の返答があれば、電力供給が可能である旨を制御部104aへ送信する。一方制御部204aは、電力供給が可能である旨の返答が全く無かった場合は、電力供給が不可能である旨を制御部104aへ送信する。
 制御部104aは、制御部104b、104c、204aからの返答を受信し、電力供給が可能なセルがあれば、電力を供給してもらうセルを選択し、そのセルの制御部に対して電力供給を依頼する。例えば、制御部104bから電力供給が可能である旨の返答があった場合は、制御部104aは、制御部104bに対して電力供給を依頼する。また制御部104aは、制御部104bに対して電力供給を依頼する際に、他の制御部104c、204aに対しても、制御部104bからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。制御部104aからの依頼を受信した制御部104bは、DC/DCコンバータ101bを制御して、バスライン202aに電力を出力する。そして制御部104aは、DC/DCコンバータ101aを制御してバスライン202aに出力されている電力を受電する。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、図示してきたような構成を有し、上述してきたような動作を実行することで、簡素な構成でありながら、セル間の効率のよい電力供給を実現することができる。なお、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1における、上位レイヤを跨いだ電力供給の際の動作については、後に詳述する。
 最下位レイヤのセルの内部では、それぞれ独自に直流電圧の値を設定することが出来る。しかし、DC/DCコンバータ201aが降圧できる電圧の数には制限がある場合もあり、また制御が複雑になるので、無制限に最下位レイヤのセルの数を増やすのではなく、1つのセル200aに含まれる最下位レイヤのセルの数に制限が設けられることが望ましい。
 そして、制御部204aは、セル200aに含まれる最下位レイヤの接続数の情報を保持しうる。セル200aに含まれる最下位レイヤの接続数の情報を保持しておくことで、制御部204aは、バスライン202aに接続される最下位レイヤのセルの接続数がDC/DCコンバータ201aの性能面から限界に達していれば、新たな最下位レイヤのセルの接続を拒否したり、電力供給要求を受信しても上位レイヤに転送しないようにしたりすることが出来る。
 図4に示したように複数のセル100a、100b、100cが含まれるセル200aを、複数のセル100d、100eが含まれる別のセル200bと、バスライン302aで繋ぐことで、長距離(例えば、数km程度以上)のセル間の直流電力の伝送の実現を可能にする。例えば、バスライン302aの定格電圧を高くし、バスライン302aに流す電流量を少なくすることで、バスライン302aを通じたセル200a、200b間の電力伝送時のロスを低減させることができる。つまり、比較的近い距離(例えば数百メートル程度以内)に存在するセル100a、100b、100cを纏めたセル200aの内部では、バスライン302aのように高い定格電圧を必要としなくても、例えば、セル200aに含まれているセル100aと、セル200bに含まれているセル100dとの間で、ロスの発生を抑えた直流電力の授受が可能になる。
 以上、図4を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の構成例について説明した。ここまでは、セルが複数のレイヤに存在する場合の例を示したが、単純な構成として、例えば図5に示したように、2つの直流グリッドを1つのセル200aで連結するような構成も本開示の技術的範囲に属する。図5は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の別の構成例を示す説明図であり、2つのセル100a、100bが、セル200aを介して連結されている場合の例を示す説明図である。
 図5に示したように、2つのセル100a、100bが、セル200aを介して連結されることで、例えばセル100a、100bとの間が非常に長い距離であっても、セル200aを介して安定した電力供給を実現することができる。
 以上、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の各セルに含まれる制御部の機能構成例について説明する。
 図6は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の各セルに含まれる制御部の構成例を示す説明図である。ここでは、セル100aに含まれる制御部104aの構成例について説明する。以下、図6を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1における、セル100aに含まれる制御部104aの構成例について説明する。
 図6に示したように、制御部104aは、判断部151と、情報送信部152と、情報受信部153と、電力制御部154と、を含んで構成される。
 判断部151は、セル100aの内部の電力の状態を監視し、セル100aの内部で電力が不足しそうになるか否かを判断する。例えば判断部151は、商用電源からの電力供給が途絶し、バッテリ110aの蓄電量が所定量以下に低下したかどうかで、セル100aの内部で電力が不足しそうになるか否かを判断する。
 判断部151は、セル100aの内部の電力の状態を監視し、セル100aの内部で電力が不足しそうになると判断すると、通信回線203aを通じて電力供給要求を情報送信部152から送信させるよう動作する。
 また判断部151は、他のセルから電力供給要求が送信されてきた場合に、その電力供給要求を送信した装置へ電力供給が可能か否かを判断する。電力供給要求を送信した装置へ電力供給が可能である場合は、通信回線203aを通じて電力供給候補者としてその装置へ情報送信部152から返信させるよう動作する。
 情報送信部152は、通信回線203aを通じて電力の送電及び受電に関する様々な情報を送信する。情報受信部153は、通信回線203aを通じて電力の送電及び受電に関する様々な情報を受信する。
 情報送信部152は、セル100aの内部で電力が不足しそうであると判断部151が判断すると、通信回線203aを通じ、他のセル(図3の例では、セル100b、・・・、100n)へ電力要求を送信する。また情報送信部152は、他のセル(図3の例では、セル100b、・・・、100n)からの電力供給の許諾に応じ、電力の供給を受けるセルを選択し、選択したセルの制御部に向けて、通信回線203aを通じ、電力供給者として選択した旨を送信する。
 情報受信部153は、他のセルにおいて内部で電力が不足しそうであると判断された場合に送信される電力要求を受信する。
 情報送信部152は、他のセルから電力供給要求が送信されて、そのセルへ電力供給が可能であると判断部151が判断すると、電力供給候補者としてその装置に返答するための情報を送信する。情報送信部152は、返答の際に、例えば電力供給の際の料金、供給開始までの時間、供給可能な時間、電力供給を要求した装置への過去の供給実績等の情報を含んでいても良い。情報送信部152から電力供給候補者としてその装置に返答するための情報を送信することで、受信した他のセルは、その情報に基づいて電力供給候補者を決定することが出来る。
 内部で電力が不足しそうであると判断される際に送信される電力要求には、例えば、要求する電力量や、電力の供給を要求する時間帯、希望するコストの情報、過去の電力の受電実績等が含まれ得る。そして電力供給に対する応答には、例えば、供給可能な電力量、電力を送電できる時間、電力のコストの情報、電力供給を要求した装置への過去の供給実績などが含まれ得る。各セルは、バスラインを通じて電力を融通し合う際に、通信回線を通じてこれらの情報をやり取りすることで、電力の供給元や供給先、供給時間等を決定する事が出来る。
 なお、情報送信部152が送信する情報および情報受信部153が受信する情報は、暗号化されていてもよい。情報の暗号化は情報送信部152が実行しても良く、暗号化された情報の復号は情報受信部153が実行しても良い。情報の暗号化には、例えば共通鍵暗号方式、公開鍵暗号方式等の暗号方式が用いられ得る。
 情報送信部152が送信する情報および情報受信部153が受信する情報が暗号化されることで、悪意のある第三者による情報の盗聴による不都合が回避できる。また情報送信部152からの情報の送信や、情報受信部153の情報の受信に先立って、相手との間で予め認証処理が行われても良い。相手との間で予め認証処理が行われることで、なりすまし等による不都合が回避できる。なお、暗号化方式や認証方式は、特定の方法に限られないことは言うまでもない。
 電力制御部154は、バスラインを通じたDC/DCコンバータ101aからの電力の送電及びDC/DCコンバータ101aでの電力の受電を制御する。電力制御部154による電力の送受電の制御は、情報送信部152が送信する情報や、情報受信部153が受信する情報に基づいて行われる。また電力制御部154は、DC/DCコンバータ101aの制御に際し、セル100aの内側のバスライン102aの定格電圧の情報と、セル100aの外側のバスライン202aの定格電圧の情報とを用いる。
 また電力制御部154は、他の電力供給装置から電力供給が送信されてきた場合に、電力の供給が可能かどうかを、バッテリに蓄えてある電力量や、近い将来のセル100aの内部の電力消費予測等の情報を用いて判断しても良い。
 各セルに含まれる制御部は、図6に示したような構成を有することで、セルの内部での電力状態を把握し、他のセルとの間で電力供給に関する情報を送受信することが可能になる。また各セルに含まれる制御部は、上位レイヤが存在する場合に、その上位レイヤに属する制御部との間で、電力供給に関する情報を送受信して、レイヤ間で電力の授受を実行させることが可能になる。
 以上、図6を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1における、セル100aに含まれる制御部104aの構成例について説明した。図6には、最下位レイヤに属するセル100aに含まれる制御部104aの構成例を示したが、最下位レイヤより上のレイヤに属するセルに含まれる制御部についても、図6に示した構成と同様の構成を有し得る。ただ、最下位レイヤより上のレイヤに属するセルについては、セルによっては、そのセルの内部で電力が不足しそうになるかどうかの判断が不要なものもあり得る。例えば、図3や図4に示したセル200aは、セル200a自体の電力不足の発生可能性の判断は必ずしも必要ではない。その場合は、セル200aの制御部204aには、図6に示した判断部151が含まれていなくても良い。
 [1.3.システムの動作例]
 続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例について説明する。図7は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例を示すシーケンス図である。以下、図7を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例について説明する。
 図7に示したのは、例えば、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1が図4のような構成を有する場合に、セル100aの制御部104aが、他のセルに対して電力供給要求を送信し、セル100aが他のセルから電力供給を受ける際の動作例である。
 セル100aの内部で電力が不足しそうになると、セル100aに含まれている制御部104aは、通信回線203aを通じて、他のセル100b、100c、及び制御部204aに、電力供給要求を送信する(ステップS101)。つまり、制御部104aは、通信回線203aに接続されている他の制御部に対して、電力供給要求をブロードキャスト送信する。セル100aの内部で電力が不足しそうになるかどうかの判断は、例えば図6に示した判断部151が実行し、電力供給要求の送信は、例えば情報送信部152が実行する。
 セル100bの制御部104b、セル100cの制御部104cは、それぞれ、制御部104aから送信された電力供給要求を、例えば図6に示した情報受信部153で受信する。そして、制御部104b、104cは、それぞれのセル100b、100cの内部の電力状況を勘案し、セル100aへの電力供給の可否を判断し、制御部104aへ電力供給の可否を返答する(ステップS102、S103)。
 図7には、制御部104bは、セル100aへの電力供給が可能であると制御部104aへ返答し、制御部104cは、セル100aへの電力供給が不可能であると制御部104aへ返答した例が示されている。
 また、セル100aの上位レイヤに属する、セル200aの制御部204aは、制御部104aから送信された電力供給要求を受信すると、他の同一レイヤのセル200b、200cの制御部204b、204cへ電力供給要求を送信する(ステップS104)。上述したように、制御部204aは、制御部204b、204cへ電力供給要求を送信する際に、その電力供給要求が制御部104aから送信されたものであるということを隠した状態で転送してもよい。つまり、あくまでセル200aの内部で電力が不足しているので、電力を要求しているという旨の情報だけが、制御部204aから制御部204b、204cへ送信されるようにしても良い。
 制御部204aから転送された要求を受信した制御部204b、200cは、それぞれ、セル200b、200cの内部に含まれるセル(例えばセル100d、100e)の制御部(例えば、制御部104d、104e)に、制御部204aから転送された電力供給要求を送信する。制御部104d、104eは、内部の電力状況を勘案してセル200a(またはセル100a)への電力供給の可否を判断し、制御部204bへ電力供給の可否を返答する。
 制御部204b、204cは、下位レイヤのセルからの返答を受けて、制御部204aへ回答を送信する(ステップS105、S106)。例えば、制御部204bは、1つでも電力供給が可能な下位レイヤのセルがあれば、制御部204aへ電力供給が可能である旨を返答し、全ての下位レイヤのセルで電力供給が不可能であれば、制御部204aへ電力供給が不可能である旨を返答する。
 図7には、制御部204bは、セル200aへの電力供給が可能であると制御部204aへ返答し、制御部204cは、セル200aへの電力供給が不可能であると制御部204aへ返答した例が示されている。
 制御部204aは、制御部204b、204cから返答を受信すると、制御部204b、204cからの返答に基づいて、制御部104aに対して電力供給要求に対する回答を送信する(ステップS107)。制御部204aは、1つでも電力供給が可能である旨の返答があれば、電力供給が可能である旨を制御部104aへ送信する。一方制御部204aは、電力供給が可能である旨の返答が全く無かった場合は、電力供給が不可能である旨を制御部104aへ送信する。図7に示した例では、制御部204bが、セル200aへの電力供給が可能であると制御部204aへ返答しているので、制御部204aは、電力供給が可能である旨を制御部104aへ送信する。
 制御部104b、104c、204aからの返答を受信した制御部104aは、返答に基づいて、電力供給を依頼するセルを選択し、選択結果を他のセル100b、100c、及び制御部204aに送信する(ステップS108)。つまり、制御部104aは、通信回線203aに接続されている他の制御部に対して、選択結果をブロードキャスト送信する。図7に示した例では、制御部104aは、セル100cからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。
 制御部104cは、制御部104aから送信された選択結果の受信により、セル100cが電力供給元として選択されたことを知るので、DC/DCコンバータ101cを制御して、バスライン202aを通じたセル100cからセル100aへの電力供給を開始する(ステップS109)。
 セル100cは、セル100aへ向けた電力供給を開始する際に、バスライン202aに接続されている他のセルがバスライン202aを通じた電力供給を行っていないかどうか判断する。そして他のセルがバスライン202aを通じた電力供給を行っていなければ、セル100cは、バスライン202aの制御権を獲得したことを、バスライン202aに接続されている他のセルへ通知してもよい。バスラインの制御権の有無を判断することで、各セルは、定格を超えた電圧がバスラインに印加されないように制御することが可能になる。
 図7には、バスライン202aの電圧値の変化を右端に示している。ステップS109で、制御部104cがDC/DCコンバータ101cを制御して、バスライン202aを通じたセル100cからセル100aへの電力供給を開始すると、バスライン202aの電圧が、例えばバスライン202aの定格電圧まで上昇する。
 このセル100cからセル100aへの電力供給の時間は、例えば上記ステップS101で制御部104aが送信した電力供給要求に含まれる供給時間に基づいて設定され得る。所定の時間が経過すると、制御部104cは制御部104aに向けて、セル100cからの電力供給を停止する旨を送信する(ステップS110)。
 ステップS110で、制御部104cが制御部104aに向けて、セル100cからの電力供給を停止する旨を送信すると、図7に示したようにバスライン202aの電圧が徐々に低下する。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、上述したような動作を各セルに含まれる制御部が実行することで、同一レイヤ内のセル間での直流電力の授受が可能となる。
 図7に示した動作例は、制御部104aが電力供給要求を送信した際に、同一のレイヤである、セル200aに含まれているセル100cから電力を供給する場合である。しかし、制御部104aが電力供給要求を送信した際に、同一のレイヤである、セル200aに含まれている全てのセルが電力を供給出来ない場合も当然考えられる。その場合は、セル200aが、セル200aと同一のレイヤに属する他のセルへ電力供給要求を送信し、その同一のレイヤに属する他のセルから電力を受電することで、制御部104aからの電力供給要求に応じてセル100aに電力を供給する。
 図8は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例を示すシーケンス図である。以下、図8を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の動作例について説明する。
 図8に示したのは、図7に示した動作例と同様、例えば、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1が図4のような構成を有する場合に、セル100aの制御部104aが、他のセルに対して電力供給要求を送信し、セル100aが他のセルから電力供給を受ける際の動作例である。
 セル100aの内部で電力が不足しそうになると、セル100aに含まれている制御部104aは、通信回線203aを通じて、他のセル100b、100c、及び制御部204aに、電力供給要求を送信する(ステップS111)。つまり、制御部104aは、通信回線203aに接続されている他の制御部に対して、電力供給要求をブロードキャスト送信する。
 セル100bの制御部104b、セル100cの制御部104cは、それぞれ、制御部104aから送信された電力供給要求を、例えば図6に示した情報受信部153で受信する。そして、制御部104b、104cは、それぞれのセル100b、100cの内部の電力状況を勘案し、セル100aへの電力供給の可否を判断し、制御部104aへ電力供給の可否を返答する(ステップS112、S113)。図8には、制御部104b、104cともに、セル100aへの電力供給が不可能であると制御部104aへ返答した例が示されている。
 また、セル100aの上位レイヤに属する、セル200aの制御部204aは、制御部104aから送信された電力供給要求を受信すると、他の同一レイヤのセル200b、200cの制御部204b、204cへ電力供給要求を送信する(ステップS114)。上述したように、制御部204aは、制御部204b、204cへ電力供給要求を送信する際に、その電力供給要求が制御部104aから送信されたものであるということを隠した状態で転送してもよい。つまり、あくまでセル200aの内部で電力が不足しているので、電力を要求しているという旨の情報だけが、制御部204aから制御部204b、204cへ送信されるようにしても良い。
 制御部204aから転送された要求を受信した制御部204b、200cは、それぞれ、セル200b、200cの内部に含まれるセル(例えばセル100d、100e)の制御部(例えば、制御部104d、104e)に、制御部204aから転送された電力供給要求を送信する。制御部104d、104eは、内部の電力状況を勘案してセル200a(またはセル100a)への電力供給の可否を判断し、制御部204bへ電力供給の可否を返答する。図7には、制御部204bは、セル200aへの電力供給が可能であると制御部204aへ返答し、制御部204cは、セル200aへの電力供給が不可能であると制御部204aへ返答した例が示されている。
 制御部204aは、制御部204b、204cから返答を受信すると、制御部204b、204cからの返答に基づいて、制御部104aに対して電力供給要求に対する回答を送信する(ステップS117)。制御部204aは、1つでも電力供給が可能である旨の返答があれば、電力供給が可能である旨を制御部104aへ送信する。一方制御部204aは、電力供給が可能である旨の返答が全く無かった場合は、電力供給が不可能である旨を制御部104aへ送信する。図8に示した例では、制御部204bが、セル200aへの電力供給が可能であると制御部204aへ返答しているので、制御部204aは、電力供給が可能である旨を制御部104aへ送信する。
 制御部104b、104c、204aからの返答を受信した制御部104aは、返答に基づいて、電力供給を依頼するセルを選択し、選択結果を他のセル100b、100c、及び制御部204aに送信する(ステップS118)。つまり、制御部104aは、通信回線203aに接続されている他の制御部に対して、選択結果をブロードキャスト送信する。図8に示した例では、制御部104aは、制御部204aからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。
 制御部204aは、制御部104aから送信された選択結果の受信により、DC/DCコンバータ201aが電力供給元として選択されたことを知る。しかし、DC/DCコンバータ201aが電力をセル100aに供給するには、上記ステップS115で、電力供給が可能と回答した制御部204bが含まれるセル200bから、電力をバスライン302aに出力してもらう必要がある。従って、制御部204aは、制御部104aから送信された選択結果を受信すると、制御部204b、200cに対して、選択結果をブロードキャスト送信する(ステップS119)。図8に示した例では、制御部204aは、制御部204bからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。
 制御部204bは、制御部204aから送信された選択結果の受信により、セル200bが電力供給元として選択されたことを知るので、DC/DCコンバータ201bを制御して、バスライン302aを通じたセル200bからセル200aへの電力供給を開始する(ステップS210)。
 図8には、バスライン202a及びバスライン302aの電圧値の変化を右端に示している。ステップS210で、制御部204bがDC/DCコンバータ201bを制御して、バスライン302aを通じたセル200bからセル200aへの電力供給を開始すると、バスライン302aの電圧が、例えばバスライン302aの定格電圧まで上昇する。DC/DCコンバータ201aは、バスライン302aに供給される電力の電圧を、バスライン202aの定格電圧に降下させることで、セル200bから供給される電力を、セル200aのバスライン202aに供給する。そして、セル100aのDC/DCコンバータ101aは、バスライン202aに供給される電力を受電して、電圧をセル100aのバスライン102aの定格電圧まで降下させる。
 このセル200bからセル200aへの電力供給の時間は、例えば上記ステップS111で制御部104aが送信した電力供給要求に含まれる供給時間に基づいて設定され得る。所定の時間が経過すると、制御部204bは制御部204aに向けて、セル200bからの電力供給を停止する旨を送信する(ステップS121)。そして制御部204aは、セル200bからの電力供給を停止する旨を制御部204bから受信すると、電力を受電しているセル100aの制御部104aに向けて、セル200bからの電力供給を停止する旨を送信する(ステップS122)。
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、上述したような動作を各セルに含まれる制御部が実行することで、レイヤを跨いでのセル間での直流電力の授受が可能となる。
 <2.まとめ>
 本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、例えば、セルの内部で電力不足が想定される場合等の、セルの内部で電力が必要になる場合に、そのセルから電力供給要求が送信される。セルからの電力供給要求は、同一レイヤ内のセルや、上位レイヤのセルに伝送される。そして電力供給が可能なセルは、その電力供給要求を送信したセルに対して電力供給が可能である旨を回答し、要求された電力を、その電力供給要求を送信したセルに供給する。
 以上説明したように、本開示の一実施形態によれば、階層構造を有することで、同一レイヤ内での電力供給や、レイヤを跨いだ電力供給を可能とする電力供給システム、及びこの電力供給システム1での電力供給を制御する制御部が提供される。本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築を可能とする。
 また本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、交流電力を供給する既存の電力グリッドとの併存も、もちろん可能である。直流電力を供給するバスラインは、既存の電力グリッドと独立して設けられるものであり、また本開示の一実施形態に係る電力供給システム1の使用により、既存の電力グリッドへの依存を低下させることが可能になる。さらに、本開示の一実施形態に係る電力供給システム1は、既存の電力グリッドと独立して設けられるものであるから、既存の電力グリッドが存在しない地域での使用も、もちろん可能である。
 本明細書の各装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
 また、各装置に内蔵されるCPU、ROMおよびRAMなどのハードウェアを、上述した各装置の構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
 例えば、通信回線は、有線であっても無線であっても良い。例えば、通信回線は、いわゆるメッシュネットワークで構成されていても良い。また本実施形態では、通信回線と、バスラインとが別である場合を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。例えばバスラインに直流電力の送電及び受電に関する情報を重畳させてもよい。バスラインに電力の送電及び受電に関する情報を重畳させることで、電力供給システムから通信回線を省略させることが出来る。
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
 直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、
 前記受信部が受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、
 前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、
を備える、電力制御装置。
(2)
 前記電力制御部は、前記第1のバスラインに接続されるセルの数の情報に基づいて、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を制御する、前記(1)に記載の電力制御装置。
(3)
 前記電力制御部は、前記第2のバスラインに接続されるセルの情報に基づいて、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を制御する、前記(1)または(2)に記載の電力制御装置。
(4)
 前記電力制御部は、前記受信部が受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を、自らの電力供給要求として前記第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を前記送信部に送信させる、前記(1)~(3)のいずれかに記載の電力制御装置。
(5)
 前記電力制御部は、前記第2のバスラインに接続されるセルへ送信した電力供給要求に対する応答を該セルから受信すると、前記第1のバスラインに接続される電力供給要求を送信したセルに対して該応答を前記送信部に送信させる、前記(1)~(4)のいずれかに記載の電力制御装置。
(6)
 前記第1のバスラインの定格電圧は、前記第2のバスラインの定格電圧より低い、前記(1)~(5)のいずれかに記載の電力制御装置。
(7)
 前記第1のバスラインの定格電圧は、前記第2のバスラインの定格電圧より高い、前記(1)~(5)のいずれかに記載の電力制御装置。
(8)
 直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信することと、
 前記受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信することと、
 前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御することと、
を備える、電力制御方法。
 1  電力供給システム
 100a  セル
 101a  DC/DCコンバータ
 102a  バスライン
 103a  通信回線
 104a  制御部
 

Claims (8)

  1.  直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、
     前記受信部が受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、
     前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、
    を備える、電力制御装置。
  2.  前記電力制御部は、前記第1のバスラインに接続されるセルの数の情報に基づいて、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を制御する、請求項1に記載の電力制御装置。
  3.  前記電力制御部は、前記第2のバスラインに接続されるセルの情報に基づいて、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を制御する、請求項1に記載の電力制御装置。
  4.  前記電力制御部は、前記受信部が受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を、自らの電力供給要求として前記第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を前記送信部に送信させる、請求項1に記載の電力制御装置。
  5.  前記電力制御部は、前記第2のバスラインに接続されるセルへ送信した電力供給要求に対する応答を該セルから受信すると、前記第1のバスラインに接続される電力供給要求を送信したセルに対して該応答を前記送信部に送信させる、請求項1に記載の電力制御装置。
  6.  前記第1のバスラインの定格電圧は、前記第2のバスラインの定格電圧より低い、請求項1に記載の電力制御装置。
  7.  前記第1のバスラインの定格電圧は、前記第2のバスラインの定格電圧より高い、請求項1に記載の電力制御装置。
  8.  直流の電力を伝送する第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信することと、
     前記受信した前記第1のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第2のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信することと、
     前記第2のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第1のバスラインと前記第2のバスラインとの間の電力の変換を、前記第1のバスライン及び前記第2のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御することと、
    を備える、電力制御方法。
     
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