WO2017138629A1

WO2017138629A1 - 充放電制御システム、充放電制御方法及びプログラム

Info

Publication number: WO2017138629A1
Application number: PCT/JP2017/004888
Authority: WO
Inventors: 小倉　和夫
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-08-17
Also published as: JPWO2017138629A1; US20210194262A1; JP7069722B2

Abstract

発電装置の出力抑制が実施される環境において、充放電制御システムの運用の効率化の向上に貢献する。充放電制御システムは、負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し発電量の抑制指示を伝達する制御部と、を含む。前記制御部は、発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する。

Description

充放電制御システム、充放電制御方法及びプログラム

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１６－０２４４２６号（２０１６年　２月１２日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、充放電制御システム、充放電制御方法及びプログラムに関し、特に、発電装置が発電した電力を蓄える蓄電池の充放電制御を行う充放電制御システム、充放電制御方法及びプログラムに関する。

　特許文献１に、設置費用を少なくすることが出来るという独立型電力供給システムが開示されている。具体的には、同文献の独立型電力供給システムは、気象予測データを用いて前記負荷装置の需要予測データ及び前記自然エネルギー発電装置の発電出力予測データを計算し、前記需要予測データ及び前記発電出力予測データにより、前記蓄電池の最大充電電力を超えて前記蓄電池に充電されることが予測される場合には前記自然エネルギー発電装置からの発電出力を抑制し、前記需要予測データ及び前記発電出力データにより、前記蓄電池の最大放電電力を超えて前記蓄電池から放電されることが予測される場合には前記調整用負荷の消費電力を抑制する。特許文献１は、上記構成を採ることにより、別途ディーゼルエンジン等の調整用電源を設ける必要性や、蓄電装置の容量を大きくする必要性をなくすことで、設置費用が少なくなるとしている。

　特許文献２に、電力系統における系統崩壊を抑制させ、かつ発電電力の有効活用が可能となるという太陽光発電システムが開示されている。同文献によると、この太陽光発電システムには、太陽光発電を行う太陽電池モジュール１と、発電電力を計測する計測ユニット５と、を有し、さらに、発電電力を消費可能な電気機器として、電力供給に応じて湯を沸かす電気温水器４が含まれる。そして、この太陽光発電システムは、出力抑制を指示する出力抑制情報を取得し、かつ電気温水器４が沸き上げ動作が可能と判断すると、計測ユニット５は、発電電力の出力抑制を解除するとともに、電気温水器４で使用させる使用電力を算出する。

　非特許文献１、２に記載されているように近年、太陽光発電（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ、ｓｏｌａｒ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓとも言う。以下、「ＰＶ」と記す）や風力に代表される再生可能エネルギーを用いた分散型電源（発電装置）の急増により、電力系統に逆潮流する余剰電力が増加し、電力系統が不安定となる問題が生じている。

　現時点では、非特許文献１、２のように、１日単位での出力制御をベースに年間３０日の無償の出力制御が実施されているが、今後は、時間単位での出力抑制制御が検討されている。しかしながら、時間単位での出力抑制制御を実現するためには、非特許文献１のスライド１０ページのような前日夕方での連絡やカレンダー制御では対応できないという問題点がある。また非特許文献１によると、今後は家庭用等の小型太陽光発電設備も出力制御の対象となることが予定されている。

特開２０１３－１７６２３４号公報特開２０１５－１０６９３７号公報

九州電力株式会社、平成２７年２月 "九州本土の再生可能エネルギー発電設備に対する接続申込みの回答再開に関するご説明資料"、［online］、［平成27年12月10日検索］、インターネット〈URL：http://www.kyuden.co.jp/library/pdf/notice/q27hfv5k.pdf〉東北電力株式会社、平成２７年１月 "（別紙１）改正省令にもとづく再エネ発電設備の新たな出力制御ルールの適用の考え方"、［online］、［平成27年12月10日検索］、インターネット〈URL：http://www.tohoku-epco.co.jp/news/normal/__icsFiles/afieldfile/2015/01/23/1188918b1.pdf〉

　以下の分析は、本発明によって与えられたものである。特許文献１のように、ＰＶシステムに、余剰電力を充電するための蓄電池が接続されている場合がある。この場合においても、上記非特許文献１、２の出力抑制制御が指示されると、ＰＶの出力を制御するＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム；「パワーコンディショナー」とも言う）は、蓄電池における蓄電が可能な空き容量に基づいて、効率的な出力抑制と出力抑制を回避する蓄電を実施できないという問題点があった。

　本発明は、発電装置の出力抑制が実施される環境において、充放電制御システムの運用の効率化の向上に貢献することのできる充放電制御システム、充放電制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

　第１の視点によれば、負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置を含む充放電制御システムが提供される。この充放電制御システムは、さらに、前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池を備える。この充放電制御システムは、さらに、発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し発電量の抑制指示を伝達する制御部を備える。そして、前記制御部は、発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する。

　第２の視点によれば、負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、に接続され、発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し発電量の抑制指示を伝達する制御装置であって、前記発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する制御装置が提供される。

　第３の視点によれば、負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し出力指示を伝達する制御部と、を含む充放電制御システムの前記制御部が、前記発電量の抑制指示を受信するステップと、前記発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信するステップと、を含む充放電制御方法が提供される。本方法は、上記発電装置、蓄電池、及び、制御部を含む充放電制御システムという、特定の機械に結びつけられている。

　第４の視点によれば、負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し出力指示を伝達する制御部と、を含む充放電制御システムの前記制御部を構成するコンピュータに、前記発電量の抑制指示を受信する処理と、前記発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する処理と、を実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

　本発明によれば、発電装置の出力抑制が実施される環境において、充放電制御システムの運用の効率化の向上に貢献することが可能となる。即ち、本発明は、発電量の抑制指示を受信する充放電制御システムを、その運用を飛躍的に効率化するものへと変換するものとなっている。

本発明の一実施形態の構成を示す図である。本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。本発明の一実施形態の動作を説明するための別の図である。本発明の一実施形態の作用効果を説明するための図である。本発明の別の実施形態の構成を示す図である。本発明の別の実施形態の構成を示す図である。本発明の別の実施形態の構成を示す図である。本発明の第１の実施形態の充放電制御システムの構成を示す図である。本発明の第１の実施形態の充放電制御システムのＨＥＭＳの構成例を示す機能ブロック図である。本発明の第１の実施形態の充放電制御システムの動作を表したシーケンス図である。本発明の第２の実施形態の充放電制御システムの動作を表したシーケンス図である。本発明の第２の実施形態の充放電制御システムの作用効果を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の充放電制御システムの作用効果を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の充放電制御システムのＨＥＭＳの構成例を示す機能ブロック図である。本発明に関連する参考例を説明するための図である。本発明に関連する参考例を説明するための図である。

　はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。

　本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、発電装置１００と、蓄電池２００と、制御装置３００と、負荷設備４００と、を含む充放電制御システムにて実現できる。より具体的には、発電装置１００は、負荷設備４００に電力を供給し、又は余剰電力を系統側に供給する。蓄電池２００は、前記発電装置１００からの余剰電力を蓄電可能となっている。制御装置３００は、外部装置等から発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置１００に対し発電量の抑制指示を伝達する。ここで「余剰電力」とは発電装置において発電された電力において負荷設備における消費電力を超えた電力のことを示す。

　制御装置３００は、前記発電量の抑制指示を受信した場合において、蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）を確認する。前記確認の結果、空き容量が所定値以上となっている場合、前記制御装置３００は、発電装置１００における抑制実施期間を短縮し（図２の例では出力抑制指示の送信延期）、当該短縮した期間において前記蓄電池への充電制御を実施する制御を行う。

　なお、前記充電制御の結果、蓄電池２００の空き容量が所定値未満となった場合、制御装置３００は、図３に示すように、受信した発電量の抑制指示を、発電装置１００に伝達することになる。また、発電装置１００が、制御装置３００から直接的乃至間接的に指示された抑制指示による出力指示電力（許可された発電電力）と、前記負荷設備にて消費される電力とのいずれか大きい方を上限として出力を抑制する機能を備えている場合、以降、発電装置１００は、負荷設備４００の消費電力と、発電量の抑制指示にて指示された発電電力のうち、どちらか多い量の発電を行う。

　図４は、上記のように動作する充放電制御システムの出力の変化を表した図である。図４の例は、９時から１５時の間、発電量を定格出力の４０％に抑えることを指示する抑制指示を受信した例を示している。時刻ｔ１から余剰電力が生じたため、この時刻から蓄電池の充電制御が開始される。しかし９時に出力抑制指示を受信したので、本来であれば、制御装置３００は９時から発電量の抑制を実施するよう発電装置１００に指示するべきであるが（図１６参照）、図４の例では、発電量の抑制指示の送信タイミングを遅らせ、蓄電池２００の充電制御を継続している。これは、９時から時刻ｔ３までは、発電装置１００からの余剰電力を蓄電池２００に充電することにより、余剰電力も負荷で消費されたと見なせるため、発電装置１００において出力抑制を実施しなくても出力上限（負荷電力）を超えないことによる。この結果、９時から時刻ｔ３まで充電制御が行われている。時刻ｔ３の段階で、蓄電池２００の充電が完了すると、制御装置３００は、発電装置１００に発電量の抑制を指示している。以降、発電装置１００は、定格出力の４０％、あるいは、負荷設備の消費電力が不足する場合、これを賄うに足る発電を開始する（なお、図４の例では、時刻ｔ２～１５時までの期間は負荷消費電力がＰＶ出力電力を上回っているため買電又は蓄電池の放電を行うことになる。）。以上のように、出力抑制時に蓄電池を充電制御することで、実質的に出力抑制に応じる時間を短縮し、ＰＶによる発電可能電力を有効に使用する制御が実現される。なお、上述の説明では、時刻ｔ１から出力抑制指示を受信する９時までの余剰電力を蓄電池に充電することとしているが、電力系統に逆潮流させて系統側に売電してもよい。

　なお、上記した図１～図４の例では、制御装置３００が、充放電制御システムの制御部として独立して配置されている例を挙げて説明したが、発電装置１００や蓄電池２００の制御部が、充放電制御システムの制御部として機能する構成も採用可能である。

　例えば、図５に示すように、発電装置１００ａの制御部に上記制御装置３００相当の動作を行わせてもよい。この場合、発電装置１００ａは、蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、発電実施期間を短縮し（例えば、出力抑制指示の実施延期）、当該期間において必要な発電を行って、前記蓄電池２００に対し充電制御を指示する。充電完了後、発電装置１００ａは、負荷設備４００の消費電力と、発電量の抑制指示にて指示された発電量のいずれか多い方の分だけ発電する動作を行う。

　同様に、図６に示すように、蓄電池２００ａを内蔵した蓄電制御装置２１０ａに上記制御装置３００相当の動作を行わせてもよい。この場合、蓄電制御装置２１０ａは、蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、発電装置１００に対する抑制指示の送信タイミングの遅延処理を実施することになる。

　同様に、図７に示すように、制御装置３００ａをネットワーク上に配置した構成も採用可能である。このような制御装置３００ａは、物理的にネットワークに接続された物理サーバ等であってもよい。また、仮想化技術等を用いてネットワーク上に構築された仮想化サーバや仮想ネットワークファンクションを用いて、制御装置３００ａ相当のサービスを提供させることも可能である。

［第１の実施形態］
　続いて、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態の説明の前に、参考例として、負荷消費に応じて、出力を調整する機能（負荷追従機能）を備えた太陽光発電設備が出力抑制指示を受けた場合の動作について説明する。

　図１５は、この種の太陽光発電設備における発電量、負荷消費、電力収支の関係を表した図である。図中の太陽光発電出力が、負荷消費を上回る部分が余剰電力、即ち、売電可能な電力を示している。図１５の例では、時刻ｔ１以降、発電量が増大し、余剰電力が生じている。その後、正午を経て日没に近づくに従い、発電量が減少する一方で、負荷消費が増大し、時刻ｔ２以降、電力の不足が発生し、系統側から電力を調達しなければならない状態となっている。

　このような太陽光発電設備において、例えば、図１６に示すように、午前９時～１５時の間に出力を４０％（定格出力を１００％とする）に抑える抑制制御を受けた場合、９時から時刻ｔ３までは、発電量が負荷消費電力を上回っているため、売電することが可能である。より具体的には、許可された発電電力である定格出力の４０％の値から負荷消費電力を引いた差分の電力を売電することが可能である。続く、時刻ｔ３～時刻ｔ２の間になると負荷消費電力が増えており、抑制指示適用後の発電量を上回ってしまっている。このような場合、太陽光発電設備の中には、指示された４０％に加えて、負荷消費が抑制指示適用後の発電量を上回っている分だけ余分に発電する機能（負荷追従機能）を備えたＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム；「パワーコンディショナー」とも言う）を備えるものがある。図１６は、この種のＰＣＳを備えた太陽光発電設備の例であり、負荷の増大に追従するように出力制御値を増大する制御が行われている。

　ところで、太陽光発電設備に蓄電池が備えられている場合、図１６のような出力抑制制御がある日は、同図からも明らかなとおり蓄電池に十分な充電ができず、夜間に買電しなければならなくなってしまうという事態が生じ得る。

（第１の実施形態の構成）
　図８は、本発明の第１の実施形態の充放電制御システムの構成を示す図である。図８を参照すると、ＰＶ１２０と接続されたＰＣＳ１１０と、蓄電コントローラ２１０に接続された蓄電池２００と、ＨＥＭＳ３１０と、負荷設備４００と、を含む構成が示されている。

　ＰＶ１２０は、Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ、ｓｏｌａｒ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ等とも呼ばれる機器であり、太陽光発電を行う。ＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）１１０は、ＰＶ１２０から出力される直流電力を交流電力に変換する機器である。ＰＣＳ１１０からの出力は、系統側、負荷設備４００又は蓄電池２００側に供給される。

　蓄電コントローラ２１０は、蓄電池２００への充放電を制御する機器である。また、蓄電コントローラ２１０は、蓄電池２００の充電状態を監視し、ＨＥＭＳ３１０に対し、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ＯｆＣｈａｒｇｅ）情報として提供する。蓄電池２００は、リチウムイオン電池のほか、ニッケル水素電池、鉛電池、ナトリウム・硫黄電池等の各種の２次電池を用いることができる。また、蓄電池２００として、専用の蓄電池を用意しても良いが、電気自動車（ＥＶ）に搭載されている蓄電池や家庭用蓄電システムの蓄電池を利用することとしてもよい。

　ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）３１０は、ＰＣＳ１１０、電力測定装置５００、蓄電コントローラ２１０に接続され、これらから提供される情報の表示、制御を行う機器である。なお、本実施形態では、家庭用のシステムを想定して、ＨＥＭＳとしているが、ＨＥＭＳ３１０は、設置場所に応じて、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）、あるいは、これらを総称するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）に置き換えることができる。本実施形態におけるＨＥＭＳ３１０の動作の詳細は後に詳細に説明する。

　負荷設備４００は、各種家電等の電力を消費する機器である。電力測定装置５００は、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）センサを含んで構成され、ＰＣＳ１１０の出力電力と負荷設備４００の消費電力の差を測定し、ＨＥＭＳ３１０に提供する。なお、負荷設備４００としては、電力を使って外気から熱エネルギーを集めて保存することのできるヒートポンプ利用機器（給湯器等）や電力を使って位置エネルギーとして保存する揚水ポンプ等であってもよい。

　図９は、ＨＥＭＳ３１０の構成例を示す機能ブロック図である。図９を参照すると、ＨＥＭＳ３１０は、系統側装置通信部３１１と、充放電制御指示部３１２と、ＰＣＳ制御部３１３と、メータ監視部３１４と、を備えて構成されている。

　系統側装置通信部３１１は、電力会社や広域機関（電力広域的運営推進機関）等の管理サーバと所定の方式で通信する。具体的には、系統側装置通信部３１１は、電力会社や広域機関の管理サーバから、電力の出力抑制指示を受信すると、その内容を、充放電制御指示部３１２に転送する。また、系統側装置通信部３１１は、管理サーバに対して、電力の出力抑制指示に対する応答メッセージ（Ａｃｋ）等を応答する動作を行う。

　ＰＣＳ制御部３１３は、ＰＣＳ１１０と接続され、ＰＣＳの現在の状態情報を充放電制御指示部３１２に提供する。また、ＰＣＳ制御部３１３は、充放電制御指示部３１２から出力抑制指示を受け取ると、ＰＣＳ１１０に対し、その内容に従った出力抑制の実施を依頼する。

　メータ監視部３１４は、電力測定装置５００から、ＰＣＳ１１０の出力電力と負荷設備４００の消費電力の差を受信し、充放電制御指示部３１２に提供する。

　充放電制御指示部３１２は、これらＨＥＭＳ３１０の各部及び蓄電コントローラ２１０と接続されている。充放電制御指示部３１２は、系統側装置通信部３１１から電力の出力抑制指示を受信すると、次のように動作する。まず、充放電制御指示部３１２は、蓄電コントローラ２１０から受信した蓄電池２００の充電状態と、電力測定装置５００から受信した余剰電力の有無を確認する。蓄電池２００の空き容量が所定の閾値以上かつ余剰電力が有る場合、充放電制御指示部３１２は、発電装置１００における抑制実施期間を短縮し、当該期間に発電装置１００で発電された電気を用いて蓄電池２００の充電を実施する。以下本実施形態では、発電装置１００への出力抑制指示の伝達時期を遅らせることで、抑制実施期間を短縮するものとして説明する。

　充放電制御指示部３１２は、前記充電制御期間中も蓄電池２００の充電状態の確認を継続する。本実施形態では、蓄電池２００が満充電状態になった場合、充放電制御指示部３１２は、充電制御を中止し、ＰＣＳ制御部３１３を介してＰＣＳ１１０に出力抑制指示を伝達する。

　前記出力抑制指示を受信したＰＣＳ１１０は、出力抑制指示に従い、発電装置１００の出力の抑制制御を実施する。この抑制制御期間中、ＰＣＳ１１０は、負荷設備４００の消費電力が、出力抑制指示に従った発電量を超える場合、当該超過分だけ発電装置１００の出力を上げ、負荷設備４００の消費電力を賄うよう制御する（負荷追従機能）。

　なお、図１～図９に示した制御装置３００ないしＨＥＭＳ３１０の各部（処理手段）は、これらの装置を構成するコンピュータのメモリに上記した各閾値を保持させて、そのハードウェアを用いて、上記した入力値と比較や指示の送信（伝達）等の各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。

　続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図１０は、本発明の第１の実施形態の充放電制御システムの動作を表したシーケンス図である。図１０を参照すると、まず、ＨＥＭＳ３１０は、出力抑制指示を受信すると（ステップＳ００１のＹｅｓ）、蓄電コントローラ２１０から受信した蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ）と、ＣＴセンサ等の電力測定装置５００から受信したシステム内の電力収支を確認する（ステップＳ００２）。

　前記確認の結果、余剰電力あり、かつ、蓄電池２００が充電可能である場合（ステップＳ００３のＹｅｓ）、ＨＥＭＳ３１０は、充電制御モードに移行し、抑制指示分を蓄電池２００に充電する制御を実施する（ステップＳ００４）。具体的には、ＨＥＭＳ３１０は、ＰＣＳ１１０への出力抑制指示の伝達を遅らせ、発電装置１００において発電された電力のうち負荷装置４００による消費電力を超えた余剰電力の充電を指示する。蓄電池２００が単独で発電装置１００の余剰電力に応じて充電する機能を備えている場合、前記機能が既に動作中であれば、ＨＥＭＳ３１０は蓄電コントローラ２１０に対して特に指示する必要はないが、何らかの理由で停止している場合は動作再開を指示する必要がある。ここで、余剰電力の量によっては、蓄電池２００が受け入れ可能な定格電力を超えてしまう場合がある。この場合には、蓄電コントローラ２１０へ例えば、定格電力である最大充電電力での充電を指示すると共に、ＰＣＳ１１０へ出力抑制指示を伝達すれば良い（非図示）。このようにすることで、ＰＣＳ１１０が備える負荷追従機能によって、充電できない分を考慮した第２の余剰電力（余剰電力－最大充電電力）が零になるように発電装置１００の出力が調整される。つまり、蓄電池が充電可能であっても、余剰電力が蓄電池２００の受け入れ可能な定格電力である最大充電電力を超える場合、第２の余剰電力（余剰電力－最大充電電力）が零になるように、発電装置１００の出力を抑制することもできる。ただし、前記調整後の発電装置１００の出力よりも抑制指示による出力指示電力の方が大きい場合は、前記出力指示電力になるように発電装置１００の出力は調整されることになる。

　充電制御モード中、ＨＥＭＳ３１０は、蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ）を確認する（ステップＳ００５）。蓄電池２００の充電量が所定の閾値以上となった場合（ステップＳ００５のＹｅｓ）、ＨＥＭＳ３１０は、充電制御モードを終了し、ステップＳ００１で受信した出力抑制指示をＰＣＳ１１０に伝達する（ステップＳ００６）。

　以降は、ＰＣＳ１１０にて出力抑制指示に従った出力抑制制御を実施するが、本実施形態のように、負荷設備４００の消費電力が、出力抑制指示に従った発電量を超える場合は（図４の時刻ｔ３以降）、負荷設備４００での電力需要に追従した出力抑制制御（負荷追従機能）が行われる（ステップＳ００７）。

　その後、ＨＥＭＳ３１０は、ステップＳ００１で受信した出力抑制指示にて指定された期間（抑制期間）の終期が到来したか否かを確認する（ステップＳ００８）。前記確認の結果、抑制期間の終期が到来している場合、ＨＥＭＳ３１０は、ＰＣＳ１１０に対し、出力抑制の終了を指示する（ステップＳ００９）。

　以降、ＰＣＳ１１０は、抑制なしでの運転状態に復帰する（ステップＳ０１０）。

　以上のように、本実施形態によれば、出力抑制指示の受信後、直ちに出力抑制制御するのではなく、ＰＣＳ１１０に抑制なしでの通常運転を継続させる一方で、蓄電池２００への充電制御が実施される（図４参照）。また、蓄電池２００への充電完了後は、ＰＣＳ１１０により負荷設備４００の需要の増減に応じた抑制制御（負荷追従機能）が行われるため、出力抑制により電力が不足する場合であっても、極力、系統側から電力を調達しなくても済むことになる。

　以上の効果は、図１６に示す負荷の増大に追従するように出力制御値を調整する機能を有する場合に、より顕著に表れる。出力抑制期間中でＰＣＳ１１０が負荷追従動作をしている時は、系統側に売電することは許されない。このため、ＰＣＳは売電電力が発生しないように出力を調整することになる（ただし、抑制指示により許可された発電電力である出力指示電力については、系統側に売電することができる。）。一方で蓄電コントローラ２１０にも余剰電力を充電し売電電力を発生させないような調整機能がある。このため、ＰＣＳ１１０と蓄電コントローラ２１０の調整機能が同時に独立に動作すると、システム全体として動作が不安定になる場合がある。しかし上述のようにＨＥＭＳ３１０が指令塔となり、ＰＣＳ１１０への出力抑制指示を伝達せず（発電出力抑制を行わず）、蓄電コントローラ２１０に対し余剰電力の充電動作を指示する、あるいは、蓄電コントローラ２１０に最大充電電力（一定値）での充電（または発電電力に依存しない任意の電力値での充電やさらに充電停止でも良い）を指示し、ＰＣＳ１１０に負荷追従動作を指示することで、システム全体として動作が安定化する。このようにＨＥＭＳ３１０によりどちらか一方のみの調整機能を動作させることでシステム全体として動作を安定化するという顕著な効果を発揮する。

　なお、上記した実施形態では、ＨＥＭＳ３１０が、抑制期間の終期を確認するものとして説明したが、ＨＥＭＳ３１０からの出力抑制指示の伝達時に、ＰＣＳ１１０側に抑制期間の終期を通知してしまう構成も採用可能である。この場合、ＰＣＳ１１０が自律的に、抑制期間の終期を確認し、抑制制御を終了することになる。

なお、上記した実施形態では、ＨＥＭＳ３１０が、出力抑制指示の伝達タイミングを遅らせるものとして説明したが、出力抑制指示に抑制制御の始期や終期に関する情報が含まれている場合には、これらをＨＥＭＳ３１０が書き換えてから、ＰＣＳ１１０に送信する構成も採用可能である。ＰＣＳ１１０がこれら書き換え後の出力抑制指示に従って抑制制御を行うことで、上記した実施形態と同様に、抑制実施期間の短縮を実現することが可能である。

［第２の実施形態］
　続いて、抑制実施期間を短縮する方法に変更を加えた第２の実施形態について説明する。基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態との相違点は、抑制実施期間を短縮するＨＥＭＳ３１０の動作のみであるので、以下、その動作上の相違点を中心に説明する。

　図１１は、本発明の第２の実施形態の充放電制御システムの動作を表したシーケンス図である。図１１を参照すると、まず、ＨＥＭＳ３１０は、出力抑制指示を受信すると（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、蓄電コントローラ２１０から受信した蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ）を確認する（ステップＳ１０２）。

　前記確認の結果、蓄電池２００が充電可能である場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、ＨＥＭＳ３１０は、出力抑制指示にて指定された出力抑制期間のうち、抑制を行わず余剰電力による蓄電池２００への充電を行う期間（充電期間）を決定する（ステップＳ１０４）。なお、充電期間は、予め設定された余剰電力の大きい期間や、ユーザの指定の期間に基づいて決定することができる。

　ここでは、ＨＥＭＳ３１０は、図１２に示すように、９時から１５時の出力抑制期間中の余剰電力が高い時刻ｔ４～ｔ５を充電期間として決定したものとして説明する。この場合、ＨＥＭＳ３１０は、ステップＳ１０１で受信した出力抑制指示を、遅延させず、ＰＣＳ１１０に送信する（ステップＳ１０５）。一方、蓄電池２００で発電装置１００の余剰電力に応じて充電制御する機能が動作している場合、ＨＥＭＳ３１０は、蓄電コントローラ２１０に対して、前記機能の停止を指示する。なお、出力抑制期間において、どの時間帯における余剰電力が高くなるかは、発電装置１００における発電出力を測定した実測値から決めてもよいし、また事前に気象情報などにより予測した発電出力に基づいてどの時間帯で余剰電力が高くなるか事前に決めてもよい。

　出力抑制指示を受信したＰＣＳ１１０は、出力抑制指示に従った出力抑制制御を実施するが、負荷設備４００の消費電力が、出力抑制指示に従った発電量を超える場合、負荷設備４００での電力需要に追従した出力抑制制御（負荷追従機能）を実施する（ステップＳ１０６）。

　一方、ＨＥＭＳ３１０は、ステップＳ１０４で決定した充電期間の始期が到来したか否かを確認する（ステップＳ１０７）。前記確認の結果、充電期間の始期が到来している場合、ＨＥＭＳ３１０は、ＰＣＳ１１０に対しては抑制解除を指示し、蓄電コントローラ２１０に対しては充電制御の再開を指示する（ステップＳ１０８）。

　その後、ＨＥＭＳ３１０は、蓄電池２００の充電状態（ＳＯＣ）を確認する（ステップＳ１０９）。蓄電池２００の充電量が所定の閾値以上となった場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、ＨＥＭＳ３１０は、ＰＣＳ１１０及び蓄電コントローラ２１０に対し、出力抑制の再開、充電制御の終了（充電量が所定の閾値以上となることで自動終了するときは必須ではない）を指示する（ステップＳ１１０）。

　前記指示を受けたＰＣＳ１１０は、出力抑制指示に従った出力抑制制御を再開するが、負荷設備４００の消費電力が、出力抑制指示に従った発電量を超える場合、負荷設備４００での電力需要に追従した出力抑制制御（負荷追従機能）を実施する（ステップＳ１１１）。なお、図１１の例では、ＨＥＭＳ３１０側の出力抑制制御の終了判定が省略されているが、必要に応じて、図１０（第１の実施形態）のステップＳ００９、Ｓ０１０と同様の判定処理、抑制終了処理を追加してもよい。

　以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、余剰電力の大きい期間に充電を行うことが可能になる。

　なお、上記した実施形態では、出力抑制期間のうちの余剰電力の大きい期間に充電を行うものとして説明したが、必ずしもこの期間に充電を行う必要はなく、諸般の事情を考慮に入れて、充電制御の期間を決定することができる。例えば、図１３に示すように、出力抑制期間の後半の時刻ｔ４～ｔ５の期間に充電を行うようにしてもよい。同様に、図４に示すように、出力抑制期間の冒頭の９時～時刻ｔ３の期間に充電を行うようにしてもよい。また、ユーザから充電制御の期間を受け付け、その時間に充電を行うようにしてもよい。

　また、上記した実施形態では、ＨＥＭＳ３１０が、出力抑制を中止させることで抑制実施期間の短縮を実現するものとして説明したが、出力抑制指示に抑制制御の始期や終期に関する情報が含まれている場合には、これらをＨＥＭＳ３１０が書き換えてから、ＰＣＳ１１０及び蓄電コントローラ２１０に送信する構成も採用可能である（つまりＨＥＭＳ３１０は、出力抑制スケジュール及び充電スケジュールを作成する機能を備える）。ＰＣＳ１１０及び蓄電コントローラ２１０がこれら書き換え後の出力抑制指示に従って抑制制御及び充電制御を行うことで、上記した実施形態と同様に、抑制実施期間の短縮を実現することが可能である。

　また、上記充電期間を決定する際に、図１５の太点線（太陽光発電出力）と、細実線（負荷消費）の差で表される電力収支を参照して、余剰電力の大きい期間を充電期間に決定することもできる。例えば、図１４に示す電力収支の推移を記憶する電力収支推移記憶部３１５をＨＥＭＳ３１０ａに備えさせ、充放電制御指示部３１２が充電期間を決定する際に参照できるようにしてもよい（第３の実施形態）。電力収支推移記憶部３１５に記憶させる内容としては、前日、週平均、月平均、曜日平均、天気別平均等の電力収支の推移を表したデータを保持させ、これらのいずれかに基づいて充電期間に決定させることもできる。

　以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示したネットワーク構成、各要素の構成、メッセージの表現形態は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

　また、上記した実施形態では、負荷設備４００の消費電力が、出力抑制指示に従った発電量を超える場合、ＰＣＳ１１０が、当該超過分だけ発電装置１００の出力を上げ、負荷設備４００の消費電力を賄うよう制御する機能（負荷追従機能）を有するものとして説明したが、負荷追従機能は、ＨＥＭＳ３１０や上位の管理装置に持たせてもよい。例えば、図８、図９のＨＥＭＳ３１０は、メータ監視部３１４で余剰電力値を受信し、充放電制御指示部３１２に提供している。従って、ＨＥＭＳ３１０が、この余剰電力値が零になるようにＰＣＳ制御部３１３を通じてＰＣＳに出力制御値を指示する構成も採用可能である。同様にＨＥＭＳ３１０が、蓄電コントローラ２１０に対して、余剰電力が零になるような蓄電池２００への充電電力値を指示することも可能である。

　また、上記した実施形態では、発電装置が太陽光発電装置を想定した例を挙げて説明したが、本発明は、風力、水力、潮汐、地熱等の再生可能エネルギーにて発電を行う発電装置やこれらが混在する構成を備える場合にも同様に適用することが可能である。

　また、上記した実施形態の蓄電池に加えて、ヒートポンプ利用機器等を接続してもよい。この場合、蓄電池２００が満充電状態になっても、ヒートポンプ利用機器（給湯器等）にて、抑制すべき電力の全部又は一部を使って外気から熱エネルギーを集めて保存することができる。これにより、夜間等のエネルギー需要に応えることができる。

　最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
　（上記第１の視点による充放電制御システム参照）
［第２の形態］
　上記した充放電制御システムにおいて、
　前記制御部は、
　前記発電量の抑制指示を受信した場合において、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記発電装置における抑制実施期間を短縮し、当該期間において前記蓄電池への充電制御を実施することができる。
［第３の形態］
　上記した充放電制御システムにおいて、
　前記制御部は、前記受信した発電量の抑制指示を、前記発電装置に伝達するタイミングを遅らせることで、前記発電装置における抑制実施期間を短縮するよう構成することができる。
［第４の形態］
　上記した充放電制御システムにおいて、
　前記制御部は、
　前記発電量の抑制指示を受信した場合において、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記蓄電池の充電を行う期間を決定し、その他の時間において発電量の抑制を行うことで、前記発電装置における抑制実施期間の短縮を実施するよう構成することができる。
［第５の形態］
　上記した充放電制御システムにおいて、
　前記制御部は、前記蓄電池の充電を行う期間として、余剰電力が大きい期間を選択するよう構成することができる。
［第６の形態］
　上記した充放電制御システムにおいて、
　前記発電装置は、前記発電量の抑制指示による抑制期間中において、前記抑制指示による出力指示電力と、前記負荷設備にて消費される電力とのいずれか大きい方を上限として出力を抑制する機能を備えることができる。
［第７の形態］
　上記した充放電制御システムにおいて、
　前記発電装置は、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記蓄電池の最大充電電力を超えた余剰電力が零となるように出力を抑制よう構成することができる。
［第８の形態］
　（上記第２の視点による制御装置参照）
［第９の形態］
　（上記第３の視点による充放電制御方法参照）
［第１０の形態］
　（上記第４の視点によるプログラム参照）
　なお、上記第８～第１０の形態は、第１の形態と同様に、第２～第７の形態に展開することが可能である。

　なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

　１００、１００ａ　発電装置
　１１０　ＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）
　１２０　ＰＶ
　２００、２００ａ　蓄電池
　２１０　蓄電コントローラ
　２１０ａ　蓄電制御装置
　３００、３００ａ　制御装置
　３１０、３１０ａ　ＨＥＭＳ
　３１１　系統側装置通信部
　３１２　充放電制御指示部
　３１３　ＰＣＳ制御部
　３１４　メータ監視部
　３１５　電力収支推移記憶部
　４００　負荷設備
　５００　電力測定装置

Claims

　負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、
　前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、
　発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し発電量の抑制指示を伝達する制御部と、を含み、
　前記制御部は、
　前記発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する充放電制御システム。
　前記制御部は、
　前記発電量の抑制指示を受信した場合において、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記発電装置における抑制実施期間を短縮し、当該期間において前記蓄電池への充電制御を実施する請求項１の充放電制御システム。
　前記制御部は、前記受信した発電量の抑制指示を、前記発電装置に伝達するタイミングを遅らせることで、前記発電装置における抑制実施期間を短縮する請求項２の充放電制御システム。
　前記制御部は、
　前記発電量の抑制指示を受信した場合において、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記蓄電池の充電を行う期間を決定し、その他の時間において発電量の抑制を行うことで、前記発電装置における抑制実施期間の短縮を実施する請求項１から３いずれか一の充放電制御システム。
　前記制御部は、前記蓄電池の充電を行う期間として、余剰電力が大きい期間を選択する請求項４の充放電制御システム。
　前記発電装置は、前記発電量の抑制指示による抑制期間中において、前記抑制指示による出力指示電力と、前記負荷設備にて消費される電力とのいずれか大きい方を上限として出力を抑制する機能を備える、
　請求項１から５いずれか一の充放電制御システム。
　前記発電装置は、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記蓄電池の最大充電電力を超えた余剰電力が零となるように出力を抑制する請求項１から６いずれか一の充放電制御システム。
　負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、
　前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、に接続され、
　発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し発電量の抑制指示を伝達する制御装置であって、
　前記発電量の抑制指示を受信した際に、蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する制御装置。
　前記発電量の抑制指示を受信した場合において、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記発電装置における抑制実施期間を短縮し、当該期間において前記蓄電池への充電制御を実施する請求項８の制御装置。
　前記受信した発電量の抑制指示を、前記発電装置に伝達するタイミングを遅らせることで、前記発電装置における抑制実施期間を短縮する請求項９の制御装置。
　前記発電量の抑制指示を受信した場合において、前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記蓄電池の充電を行う期間を決定し、その他の時間において発電量の抑制を行うことで、前記発電装置における抑制実施期間の短縮を実施する請求項８から１０いずれか一の制御装置。
　前記蓄電池の充電を行う期間として、余剰電力が大きい期間を選択する請求項１１の制御装置。
　前記発電装置が、前記発電量の抑制指示による抑制期間中において、前記抑制指示による出力指示電力と、前記負荷設備にて消費される電力とのいずれか大きい方を上限として出力を抑制する機能を備える、
　請求項８から１２いずれか一の制御装置。
　前記蓄電池の空き容量が所定値以上となっている場合、前記蓄電池の最大充電電力を超えた余剰電力が零となるように、前記発電装置の出力を抑制する請求項８から１３いずれか一の制御装置。
　前記蓄電池に配置され、前記蓄電池の充放電を制御する充電制御部として機能する請求項８から１２いずれか一の制御装置。
　前記発電装置に配置され、前記発電装置の出力を制御するパワーコンディショニングシステムとして機能する請求項８から１２いずれか一の制御装置。
　負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、
　前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、
　発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し出力指示を伝達する制御部と、を含む充放電制御システムの前記制御部が、
　前記発電量の抑制指示を受信するステップと、
　前記発電量の抑制指示を受信した際に、前記蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信するステップと、
　を含む充放電制御方法。
　負荷設備に電力を供給又は余剰電力を系統側に供給する発電装置と、
　前記発電装置からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池と、
　発電量の抑制指示を受信し、前記発電装置に対し出力指示を伝達する制御部と、を含む充放電制御システムの前記制御部を構成するコンピュータに、
　前記発電量の抑制指示を受信する処理と、
　前記発電量の抑制指示を受信した際に、前記蓄電池の空き容量が所定値未満である場合、前記発電装置に前記発電量の抑制指示を送信する処理と、　
　を実行させるプログラム。