WO2017175602A1 - 需要家エネルギー管理装置、無停電電源管理装置及び需要家エネルギー管理システム - Google Patents

Abstract

交流入力により充電され停電時に電力を負荷に供給する無停電電源と、開閉器による無停電電源への交流入力の遮断及び遮断からの復帰を制御する無停電電源管理部とを備える。また、電力系統の管理システムより需要制限情報を受信した場合に、開閉器をオフ状態とする指令を無停電電源管理部に出力するエネルギー管理部を備える。これらの構成により、デマンドサイドマネジメントを実行する場合に、迅速に負荷に電力供給ができると同時に、需要家の電力負荷に与える影響が軽減できるようになる。

Description

需要家エネルギー管理装置、無停電電源管理装置及び需要家エネルギー管理システム

　本発明は、需要家エネルギー管理装置、無停電電源管理装置及び需要家エネルギー管理システムに関する。

　近年、再生可能エネルギーの導入拡大を契機に、電力系統の電圧変動や周波数変動に対する安定化が課題となっている。この対策として、需要家における電力消費を調整することによる系統の安定化、いわゆるデマンドサイドマネジメントが注目されている。

　需要家における電力消費量の調整方法としては、予めデマンドサイドマネジメントを行うように契約した需要家の負荷を強制遮断する方法の他、電力系統に接続された蓄電池システムを充放電させることによる調整方法が知られている。特許文献１には、パワーコンディショナーを介して蓄電池を電力系統に接続し充放電させる技術が開示されている。

特開２０１４－１２４０６７公報

　電力系統の状況に応じて、需要家が備える負荷を制御するデマンドサイドマネジメントを進める際には、電力消費の調整ニーズに対し迅速かつ正確に応答することが望ましい。しかしながら、従来から知られたパワーコンディショナーを用いた電力調整では、各部の電力を計測しつつ、パワーコンディショナーの指令値を修正して行く制御となるため、応答に制御遅れが発生するという問題がある。

　具体的には、何らかの要因で特定の電力系統に接続された負荷での消費電力が増大して、その電力系統の電圧や周波数を維持するのが困難な状況になったとき、迅速にデマンドサイドマネジメントが実行できれば、電圧や周波数の変動を抑えることができる。ところが、電力系統の管理システム側で電力供給量の不足を検出してから、管理システムからの指示をパワーコンディショナーに送って、必要な電力が蓄電池から電力系統に放電されるまでには、ある程度の時間（例えば数十秒程度）が必要である。パワーコンディショナーの起動が遅れると、一時的な電圧の低下や、周波数の変動などの問題が発生する。

　本発明の目的は、デマンドサイドマネジメントを実行する場合に、迅速に電力供給ができると同時に、需要家の電力負荷に与える影響をできるだけ軽減できる需要家エネルギー管理装置、無停電電源管理装置及び需要家エネルギー管理システムを提供することにある。

　上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例である需要家エネルギー管理装置は、無停電電源の交流入力に接続された開閉器と、外部から供給される電力の需要制限情報に基づいて、開閉器をオフ状態、及びそのオフ状態からの復帰を制御する無停電電源管理部と、交流入力に接続された電力系統の管理システムより需要制限情報を受信した場合に、開閉器をオフ状態とする指令を無停電電源管理部に出力するエネルギー管理部と、を備える。

　本発明によれば、迅速に電力応答すると同時に、需要家の電力負荷に与える影響をできるだけ軽減することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態例による需要家エネルギー管理システムの全体例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による需要家エネルギー管理システムの個々の無停電電源管理部の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による開閉器の操作信号の例（図３Ａ）及び検出電力の例（図３Ｂ）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による需要家エネルギー管理部及び無停電電源管理部の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による開閉器操作部の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による劣化判定部の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による負荷フィルタ部の動作例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による端末の操作画面の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による無停電電源の制御例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態の変形例による劣化判定部の例を示す図である。 図１０の例による劣化検出原理を示す特性図であり、電池電圧から見た特性（図１１Ａ）と、電力から見た特性（図１１Ｂ）を示す。 放電量とオフ時間との関係の例を示す特性図である。 図１０の例により電池性能を推定する例を示す特性図である。

　以下、本発明の一実施の形態の例（以下、「本例」と称する。）を、添付図面を参照して説明する。
［１．需要家エネルギー管理システム全体の構成］
　図１は、本例の需要家エネルギー管理システム１００の全体の構成例を示す。
　電力会社又は送電会社が運営する電力系統１には、各需要家の負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃが接続される。ここで、電力系統１と各負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃとの間には、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃ及び無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃが接続される。
　なお、需要家エネルギー管理システム１００が、３台の無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの備える構成としたのは一例であり、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの台数はシステム構成によって変化する。

　それぞれの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃは、蓄電池を備え、通常時は電力系統１から供給される交流入力で蓄電池が充電される。そして、電力系統１が停電し、交流入力が途絶えたとき、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃが備える蓄電池が放電を開始し、それぞれの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃに接続された負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃに交流電源を供給する。

　なお、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃは、交流入力が途絶えた停電時に、迅速に蓄電池からの放電を開始する。この蓄電池からの放電の開始で、停電時であっても負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃへの交流入力が継続し、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃの稼働状態が継続する。但し、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの構成によっては、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃの連続的な稼働に影響がない範囲で、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃへの交流入力が一時的に途切れて、瞬間的な停電が発生することもある。

　そして、本例においては、それぞれの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの交流入力に、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃが接続される。それぞれの無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃは開閉器３４（図２）を備え、電力系統１から無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃへの交流入力を遮断することができる。なお、図２に示すように、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃは、無停電電源自身の作動状況を伝える装置情報Ｓｉｇ１を出力する。

　本例の場合には、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃが出力する装置情報Ｓｉｇ１が、それぞれの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの前段に接続された無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃに供給され、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃ内で装置情報Ｓｉｇ２に変換される。この変換された装置情報Ｓｉｇ２が、各負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃに供給される。この装置情報Ｓｉｇ１から装置情報ＳＩｇ２への変換処理の詳細については後述する。

　各無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃの動作は、本例の需要家エネルギー管理システム１００全体を統括するエネルギー管理部８により制御される。
　エネルギー管理部８は、例えばデマンドサイドマネジメントを実行する事業者により設置されるものである。あるいは、電力の需要家がエネルギー管理部８を設置してもよい。
　エネルギー管理部８には、端末９が接続され、端末９からの指示で、デマンドサイドマネジメントを実行する無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの選択などが行われる。端末９は、需要家エネルギー管理システム１００の運用者が操作を行う端末であり、例えばコンピューター装置やタブレット端末で構成される。端末９には、需要家エネルギー管理システム１００の運用状況などが表示され、需要家での運用を設定する管理者の操作で、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの選択などが行われる。
　エネルギー管理部８は、通信ネットワーク７を介して接続された系統運用装置６と通信を行う。

　電源系統１には、電圧ＶＡＣなどを検出する系統状態センサー２が接続される。そして、系統運用装置６は、系統状態センサー２が検出する電圧ＶＡＣなどから、電源系統１の電力供給状態を監視して、電力供給の安定化を図る。すなわち、系統運用装置６は、電力系統全域の電圧、電流、周波数、位相などを管理しながら、例えば需給のバランスが乱れた場合には系統に接続された発電装置の出力を調整したり、需要家における消費を制限したりする。
　この需要家における消費の制限のために、系統運用装置６が予め契約した特定の需要家に対して、ネガワット指令Ｎｔを出力する。すなわち、電源系統１の監視状態から、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃが消費する電力を削減する必要が生じたとき、系統運用装置６は、通信ネットワーク７を介してエネルギー管理部８に負荷装置の消費電力の削減を指示するネガワット指令Ｎｔを送信する。ネガワット指令Ｎｔを受信したエネルギー管理部８は、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃのいずれか（又は全て）に、開閉器３４（図３参照）をオフ状態とする指令を送信し、ネガワット運転を実行する。

　なお、デマンドサイドマネジメントを実行する従来のシステムでは、消費電力の削減を指示するネガワット指令Ｎｔを受信した場合、負荷装置の消費電力を削減する処理が行われる。例えば、ネガワット指令Ｎｔを受信した需要家では、空調の温度設定を緩和する、照明の照度を落とす、あるいは優先度の低い電力機器を止める、などの処理が実行される。これに対して本例のシステムでは、エネルギー管理部８がネガワット指令Ｎｔを受信した場合でも、基本的に負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃの稼働状態は変化させず、後述するように無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの作動によりネガワット運転を行う。但し、本例の場合でも、従来から行われている負荷装置の消費電力を削減する処理を組み合わせるようにしてもよい。

［２．無停電電源管理部の構成］
　図２は、１台の無停電電源管理部３ａとその周辺の構成を示す。なお、以下の説明では１台の無停電電源管理部３ａの構成を説明するが、図１に示す他の無停電電源管理部３ｂ，３ｃについても、無停電電源管理部３ａと同様に説明することができる。
　無停電電源管理部３ａは、交流入力計測部３１と開閉器３４とを備え、無停電電源４ａの交流入力に接続される。交流入力計測部３１は、交流入力が得られる送電線の開閉器３４の直前に接続され、電圧計３２、電流計３３、及び電力計３５を備え、入力電圧ＶＴ、入力電流ＣＴ、及び入力電力ＰＴを計測する。これらの入力電圧ＶＴ、入力電流ＣＴ、及び入力電力ＰＴは、個別制御器３６に供給される。
　個別制御器３６は、開閉器操作信号ＳＷを開閉器３４に供給して、開閉器３４の動作を制御する。

　個別制御器３６は、エネルギー管理部８からの指令である情報ＤＡが供給されると、開閉器操作信号ＳＷを開閉器３４に供給して、開閉器３４をオフ状態にする。そして、開閉器３４をオフ状態とすることで、無停電電源４ａは、交流入力が途切れた停電を検出し、内蔵された電池からの放電を開始して、負荷装置５ａへの交流電源の供給を継続する。
　なお、エネルギー管理部８からオフ状態を指示する指令が供給された場合でも、個別制御器３６は、開閉器３４をオフ状態にしない場合もあるが、その動作の詳細については後述する。
　また、個別制御器３６は、開閉器３４をオフ状態にしてから無停電電源４ａ内の電池の残量がある間に、オフ状態からオン状態に復帰させる開閉器操作信号ＳＷを開閉器３４に供給して、開閉器３４をオン状態に復帰する。

　図３は、個別制御器３６が出力する開閉器操作信号ＳＷ（図３Ａ）と、交流入力計測部３１が検出する電力ＰＴ（図３Ｂ）との関係を示す。
　開閉器操作信号ＳＷでオンが指示されている期間は、開閉器３４がオン状態になり、電力ＰＴは、負荷装置５ａの消費電力に対応した電力ＰＬになる。
　そして、開閉器操作信号ＳＷでオフ状態が指示されると、開閉器３４がオフ状態になり、交流入力計測部３１が検出する電力ＰＴが０になる。この開閉器３４がオフ状態の間には、無停電電源４ａ内の電池からの放電が行われ、負荷装置５ａへの交流電源の供給が継続して行われる。

　開閉器３４がオフ状態になった後、開閉器操作信号ＳＷでオンが指示されると、開閉器３４がオン状態に復帰する。ここでは、図３Ａに示すように、開閉器３４がオフ状態で継続した期間をΔｔとする。
　開閉器３４がオフ状態からオン状態に復帰したときには、無停電電源４ａからの放電が停止すると共に、無停電電源４ａ内の電池への充電が行われる。したがって、開閉器３４がオフ状態からオン状態に復帰した直後の電力ＰＴについては、負荷装置５ａの消費電力ＰＬよりも所定量ＰＲＣだけ高い電力になる。

　この増加した電力ＰＲＣは、無停電電源４ａ内の電池に充電される電力に相当する。そして、無停電電源４ａ内の電池の充電の完了に伴って、電力ＰＴが徐々に低下して、充電完了後は電力ＰＴが負荷装置５ａの消費電力ＰＬになる。なお、図３Ｂに示すように、開閉器３４がオン状態になった際に、電力ＰＴが０から立ち上がるタイミングは、開閉器３４がオン状態になったタイミングから若干遅れる。

［３．エネルギー管理部と個別制御器の構成］
　図４は、エネルギー管理部８の構成と個別制御器３６の構成の詳細な関係を示した図である。
　エネルギー管理部８は、無停電電源選択部８１、単価判定部８２、及び記憶部８３を備える。また、個別制御器３６は、開閉器操作部３７、劣化判定部３８及び信号変換部３９を備える。
　エネルギー管理部８の無停電電源選択部８１は、ネガワット指令Ｎｔを受信すると、開閉器３４をオフ状態とする無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃを選択する。このとき、各無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃに接続された無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれの劣化情報Ｄｅｇ１、システム管理者選択情報ＵＳ、及び稼働判定信号ＭＰに基づいて、適切な無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃを選択する。そして、選択した無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃに対して、ネガワット指令Ｎｔ１を送信する。

　劣化情報Ｄｅｇ１は、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃが内蔵する電池の劣化状況を示す情報であり、個別制御器３６の劣化判定部３８から供給される。劣化判定部３８が劣化情報Ｄｅｇ１を生成する処理の詳細は後述する。無停電電源選択部８１に供給されるシステム管理者選択情報ＵＳは、システム管理者が端末９の操作により稼働させる無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃを示す情報であり、端末９から供給される。単価判定部８２から無停電電源選択部８１に供給される稼働判定信号ＭＰは、電力単価に基づいてネガワット指令Ｎｔに応じて稼働を行うか否かを示す情報である。この稼働判定信号ＭＰは、通信ネットワーク７などを介して入手した電力単価の情報を用いて、現在の電力単価が開閉器３４の操作に相応しいか否かを判定するための信号である。

　記憶部８３は、特性データーベースを構成する。この特性データーベースには、無停電電源が内蔵する電池（蓄電デバイス）の特性データー、例えば製品データーシートで公開された電圧、電流、容量、温度、準拠規格、劣化の係数などが、各機器の型式別に保存される。そして、端末９で選定された型式情報ＵＩにより、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの型式が指定される。指定された型式の無停電電源の特性データー（劣化判定パラメーターＰａ１）は、記憶部８３の特性データーベースから読み出されて、個別制御器３６の劣化判定部３８に供給される。また、無停電電源通信情報ＩＦ１が、記憶部８３の特性データーベースから読み出されて、個別制御器３６の信号変換部３９に供給される。

　信号変換部３９は、無停電電源通信情報ＩＦ１に基づいて、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃから信号変換部３９に供給される装置情報Ｓｉｇ１を変換する。すなわち、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃは、交流入力が途絶えて電池からの放電を開始したとき、その放電開始を示す装置情報Ｓｉｇ１を出力する。この装置情報Ｓｉｇ１は、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃに供給する情報であり、装置情報Ｓｉｇ１を受信した負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃは、万一の停電に備える処理を行う。例えば、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃがコンピューター装置である場合、装置情報Ｓｉｇ１に基づいて処理中のデーターが消失しないように、不揮発性メモリに記憶させる処理が行われる。

　ここで、本例においては、信号変換部３９は、無停電電源が作動したことを示す装置情報Ｓｉｇ１が供給されるとき、その装置情報Ｓｉｇ１を、無停電電源が作動していない装置情報Ｓｉｇ２に変換して、各負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃに供給する。

　図５は、開閉器操作部３７の構成を示す。
　開閉器操作部３７は、系統診断部３７１とゲート回路３７２とを備える。系統診断部３７１には、交流入力計測部３１で計測した入力電圧ＶＴが供給される。系統診断部３７１では、入力電圧ＶＴの電圧値が下限閾値ＶＬと上限閾値ＶＨの間であり、かつ入力電圧ＶＴの周波数が下限閾値ＦＬと上限閾値ＦＨの間であるとき、適正範囲（図中の「ＴＲＵＥ」の範囲）であると判断する。入力電圧ＶＴの電圧及び周波数が適正であるとき、ゲート回路３７２に信号を出力する。

　また、無停電電源選択部８１が出力する開閉器３４の指令Ｎｔ１が、ゲート回路３７２に供給される。ゲート回路３７２は、系統診断部３７１からの入力電圧ＶＴが適正である信号が供給された状態で、オフ状態の指令Ｎｔ１が供給されたとき、ゲート回路３７２は、オフ状態を指示する開閉器操作信号ＳＷを、開閉器３４に出力する。このオフ状態を指示する開閉器操作信号ＳＷを受信した開閉器３４は、交流電源経路をオフ状態にする。入力電圧ＶＴが適正範囲でない状態のときには、ゲート回路３７２は、オフ状態の指令Ｎｔ１が供給された場合でも、オフ状態を指示する開閉器操作信号ＳＷを出力しない。したがって、この場合には開閉器３４はオン状態を維持する。
　また、無停電電源選択部８１からのオフ状態の指令Ｎｔ１の出力が停止したとき、開閉器３４はオン状態に復帰する。

［４．劣化判定部の構成］
　図６は、劣化判定部３８の詳細な構成の一例を示す。
　劣化判定部３８には、交流入力計測部３１が測定した電力ＰＴと、記憶部８３から劣化判定パラメーターＰａ１と、開閉器操作部３７から開閉器操作信号ＳＷとが供給される。
　電力ＰＴのデーターは、充電電力算出部３８１に供給される。充電電力算出部３８１は、負荷フィルタ部３８１ａを備え、入力された電力ＰＴの値から、負荷装置５ａの消費電力ＰＬを抽出する。

　図７は負荷フィルタ部３８１ａの動作を説明するための特性図である。この図７は測定電力ＰＴとして検出される値の発生頻度Ｎをヒストグラムとして示したものである。
　負荷フィルタ部３８１ａは、開閉器操作信号ＳＷに基づいて開閉器３４がオン状態のときの測定電力ＰＴの値の発生頻度Ｎを求める処理を行う。そして、負荷フィルタ部３８１ａは、最も発生頻度Ｎの値が高い測定電力ＰＴを、負荷装置５ａの消費電力ＰＬとする。

　図６の説明に戻ると、負荷フィルタ部３８１ａで得た消費電力ＰＬのデーターは、劣化判定部３８内の減算器３８１ｂ及び負荷電力算出部３８５内の乗算器３８５ｂに供給される。
　減算器３８１ｂでは、測定電力ＰＴと消費電力ＰＬとの差分電力ＰＲＣが得られる。差分電力ＰＲＣは、積分器３８１ｃに供給されて積分される。積分器３８１ｃは、開閉器操作信号ＳＷに基づいて積分動作がリセットされ、開閉器３４がオフ状態からオン状態に変化してからの差分電力ＰＲＣを積分する（図３参照）。
　このようにして得られる差分電力ＰＲＣの積分値ＥＲＣは、無停電電源４ａ内の電池に充電される電力に相当する。

　負荷電力算出部３８５は、カウンタ３８５ａと乗算器３８５ｂとを備える。
　カウンタ３８５ａは、開閉器操作信号ＳＷでオフ状態が指示される期間に、オフ状態の継続時間Δｔを算出する。乗算器３８５ｂは、カウンタ３８５ａが算出したオフ状態の継続時間Δｔと、負荷装置５ａの消費電力ＰＬとの積を、放電電力量ＥＯＦＦとして算出する。

　そして、充電電力算出部３８１で得た積分値ＥＲＣと、負荷電力算出部３８５で得た放電電力量ＥＯＦＦとを、負荷バッファ３８２を介して除算器３８３に供給する。除算器３８３では、積分値ＥＲＣと放電電力量ＥＯＦＦとを除算して、充放電効率ＥＦを得る。除算器３８３で得た充放電効率ＥＦのデーターは、劣化判定演算部３８４に供給する。

　劣化判定演算部３８４には、充放電効率ＥＦと、劣化判定パラメーターＰａ１と、累積オフ時間Ｔｏｆｆと、累積稼働時間Ｔとが供給される。累積オフ時間Ｔｏｆｆは、累積オフ時間計算器３８６でオフ状態の継続時間Δｔの積算で算出され、累積稼働時間Ｔは累積稼働時間計算器３８７で算出される。

　劣化判定演算部３８４では、充放電効率ＥＦなどのデーターに基づいて、無停電電源４ａ内の電池の劣化状態が算出され、劣化情報Ｄｅｇ１が生成される。劣化情報Ｄｅｇ１は、図４に示すように、劣化判定部３８から無停電電源選択部８１に供給される。

　なお、本例のシステムは、図１に示すように複数の無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃを備える。このため、これらのエネルギー管理部８と各無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃとの間では、個別に各情報がやり取りされる。例えば、エネルギー管理部８は、それぞれの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの劣化情報Ｄｅｇ１を取得して、それぞれの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの劣化状態を判断する処理を行う。

［５．端末での表示画面］
　図８は、端末９の表示画面の例を示す。
　ここでは、端末９の表示画面として、設定状況表示部９１とトレンド表示部９２とを有する。設定状況表示部９１の詳細表示部９１１は、例えばリスト形式の表示であり、需要家エネルギー管理システム１００内の各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの詳細（無停電電源型式、電池型式、サービス可否、劣化率、サービス状態、累積稼働時間など）を表示する。サービス可否は、ネガワット運転を行うか否かを示す欄であり、管理者がこの欄のチェックボックスにチェックを入れることで、該当する無停電電源のネガワット運転が可能になる。劣化率は、劣化判定演算部３８４で生成した劣化情報Ｄｅｇ１に基づいた値である。サービス状態は、ネガワット運転のサービスの実行中か否かを示す。また、設定状況表示部９１は、エネルギー管理部８に得られるその他の情報を表示してもよい。
　そして、登録・削除ボタン９１２の操作があったとき、詳細表示部９１１に示す状態でのサービス可否などが登録又は削除される。
　これらの端末９での登録状況に基づいて、システム管理者選択情報ＵＳが設定される。

　トレンド表示部９２は、稼働時系列に対する各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの動作の履歴を表示する。具体的には、どの無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃが待機状態にあるかを示すグラフ９２１と、作動した無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃにより供給した電力量及び収入のグラフ９２２とを表示する。

［６．エネルギー管理部及び無停電電源管理部による制御例］
　図９は、エネルギー管理部８及び無停電電源管理部３ａによる開閉器３４の制御例を示すフローチャートである。
　まず、エネルギー管理部８は、ネガワット指令Ｎｔの系統運用装置６からの受信の有無を判断する（ステップＳ１１）。ここで、ネガワット指令Ｎｔを受信しない場合（ステップＳ１１のＮＯ）、ネガワット指令Ｎｔを受信するまで待機する。

　そして、ネガワット指令Ｎｔを受信した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、エネルギー管理部８は、単価判定部８２で判定したネガワット運転時の単価が適正か否かを判断する（ステップＳ１２）。ここで、ネガワット指令Ｎｔに応じることが適正であるとき（ステップＳ１２のＹＥＳ）、電力系統が安定か否かを判断する（ステップＳ１３）。この電力系統が安定か否かの判断は、交流入力計測部３１での計測結果に基づいて、開閉器操作部３７で実行される。

　さらに、電力系統が安定している場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、エネルギー管理部８は、制御対象の無停電電源（ここでは無停電電源４ａ）の電池が劣化しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。
　ここで、制御対象の無停電電源の電池が劣化していない場合（ステップＳ１４のＮＯ）、無停電電源管理部３ａの開閉器操作部３７が、オフ状態を指示する開閉器操作信号ＳＷを出力し、開閉器３４をオフ状態とする（ステップＳ１５）。この開閉器３４のオフ状態で、接続された無停電電源４ａからの放電が開始される。

　その後、エネルギー管理部８は、無停電電源４ａの充電残量を推定し、閾値以下になったか否かを判断する（ステップＳ１６）。ここで、閾値であるとき（ステップＳ１６のＹＥＳ）、開閉器操作部３７は、オフ状態を指示する開閉器操作信号ＳＷを出力して、開閉器３４をオン状態に復帰させる（ステップＳ１７）。また、無停電電源４ａの充電残量が閾値以下になる前にネガワット運転を中止する指令を受信した場合にも、開閉器操作部３７は、オフ状態を指示する開閉器操作信号ＳＷを出力して、開閉器３４をオン状態に復帰させる。
　その後、エネルギー管理部８及び無停電電源管理部３ａは、ステップＳ１１の判断に戻る。

　また、単価からネガワット指令Ｎｔに応じることが適正でない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、電力系統が安定していない場合（ステップＳ１３のＮＯ）、制御対象の無停電電源の電池が劣化している場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ネガワット運転を行わない。すなわち、エネルギー管理部８及び無停電電源管理部３ａは、ネガワット指令Ｎｔを無視して、無停電電源を作動させるネガワット運転を行わず（ステップＳ１８）、エネルギー管理部８及び無停電電源管理部３ａは、ステップＳ１１の判断に戻る。このネガワット指令Ｎｔを無視する場合、必要によりエネルギー管理部８は、ネガワット指令Ｎｔを拒否することを系統運用装置６に通知する。

　なお、図９に示す各ステップは、必ずしも図９のフローチャートに示す順序で行われるとは限らず、それぞれのステップでの判断が並列的に実行される場合や、異なる順序で実行される場合もある。

［７．一実施の形態例による効果］
　以上述べたようにシステムを組むことで、ネガワット指令Ｎｔの発生に対し、無停電電源への電源入力を開閉器３４で遮断することで迅速かつ正確なネガワット運転が可能となる。
　また、交流入力計測部３１で検出した電圧ＶＴに基づき、個別の開閉器３４の操作を許可することで、配電電圧制御に対する影響を緩和することができる。また、交流入力計測部３１で検出した電圧ＶＴが安定しない場合、未来の停電可能性を検知してネガワット運転を中断する処理が行われ、停電時のエネルギー供給余力を十分に確保することができる。

　また、交流入力計測部３１で計測した電力ＰＴを用いて、無停電電源の電池の劣化情報Ｄｅｇ１を算出することで、適正なネガワット運転ができるようになる。すなわち、エネルギー管理部８は、複数ある無停電電源のうち劣化の少ない無停電電源を優先してネガワット運転に採用することができ、無停電電源の使用状態の平準化を図ることができるとともに、確実なネガワット運転を確保することが可能となる。
　さらに、電池の劣化を判定する際には、無停電電源の製品情報などに基づいて、消費電力ＰＬの推定精度に影響を与える無停電電源の電力変換損失や、充放電効率ＥＦに対する劣化パラメーターを予めマップとして参照でき、劣化の推定精度を向上することができる。
　さらにまた、各無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃは、交流入力計測部３１の計測電力ＰＴのみを用いて電池の劣化を推定できるため、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃそのものを直接計測することなく、非接触で精度よく劣化が推定できるという効果を奏する。

　また、各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃから出力される装置情報Ｓｉｇ１が、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃで変換されることで、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃに何等改造を加えることなく、適正なネガワット運転ができるようになる。すなわち、本例では停電でない状況でも各無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃが作動することがあり、そのままでは停電発生を示す装置情報Ｓｉｇ１により、負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃが停電に備えた待機動作を行う可能性がある。ここで、本例の場合には、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃが、停電発生を示す装置情報Ｓｉｇ１を、停電でないことを示す装置情報Ｓｉｇ２に変換するため、各負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃが無駄な待機動作を行うことがなく、適切な運転が継続する。なお、実際に停電した際には、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃは、装置情報Ｓｉｇ１を変換せずにそのまま負荷装置５ａ，５ｂ，５ｃに供給するのが好ましい。
　なお、図２に破線で示すように、無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃでは装置情報を変換せず、停電発生を示す装置情報Ｓｉｇ１′を負荷装置５ａに直接供給する構成としてもよい。

［８．劣化判定の別の例］
　図１０は、先に説明した劣化判定部３８（図６）とは別の構成の劣化判定部３８′を示す。
　図１０に示す劣化判定部３８′は、交流入力計測部３１から入力電力ＰＴと、開閉器操作信号ＳＷと、劣化判定パラメーターＰａ１を得る。入力電力ＰＴは、電力変化検出部３８８に供給される。電力変化検出部３８８は、開閉器操作信号ＳＷがオフ状態からオン状態に変化した後の電力を検出し、無停電電源４ａが内部の電池の充電モードが定電流モードから定電圧モードへと切り替わるまでの間、検出信号ＰＸを出力する。ここで定電流モードは無停電電源４ａの充電電力が略一定の状態と考え、その充電電力が変化を始めるまでの区間に検出信号ＰＸを出力する方式でも構わない。なお、入力電力ＰＴから無停電電源４ａに供給される電力のみを検出する構成は、既に図６に示した充電電力算出部３８１の構成が適用できる。
　無停電電源４ａの充電電力が一定状態となることを示す検出信号ＰＸは、継続時間判定部３８９に供給され、一定電力状態が続く時間ΔＴＣが検出される。この一定電力状態が続く時間ΔＴＣが、電池の充電モードが定電流モードの期間であり、後述する図１１に示す期間ΔＴｃ１及びΔＴｃ２が、この定電流モードの期間に相当する。継続時間判定部３８９は、一定電力状態が続く時間ΔＴＣのデーターを劣化判定演算部３８４′に供給する。

　また、負荷電力算出部３８５が、カウンタ３８５ａを備え、開閉器操作信号ＳＷでオフ状態が指示される期間の継続時間Δｔを算出する。
　カウンタ３８５ａは、開閉器操作信号ＳＷでオフ状態が指示される期間に、オフ状態の継続時間Δｔを算出する。累積オフ時間計算器３８６は、オフ状態の継続時間Δｔの積算で累積オフ時間ＴＯＦＦを算出し、累積オフ時間ＴＯＦＦを劣化判定演算部３８４′に供給する。また、累積稼働時間計算器３８７は、累積稼働時間Ｔを算出し、累積稼働時間Ｔを劣化判定演算部３８４′に供給する。

　劣化判定演算部３８４′では、開閉器操作信号ＳＷがオフ状態からオン状態に変化した後に、無停電電源４ａの充電電力が一定となる時間ΔＴＣに基づいて、無停電電源４ａ内の電池の劣化状態が算出され、劣化情報Ｄｅｇ１が生成される。劣化情報Ｄｅｇ１は、既に説明した図４に示すように、無停電電源選択部８１に供給される。

　次に、図１０に示す劣化判定演算部３８４′が無停電電源４ａの電池の劣化を判断する原理を、図１１～図１３を参照して説明する。
　図１１は、無停電電源が備える電池の状態と、その無停電電源に供給される電力との関係を示す特性図である。
　図１１に示す電圧特性は、無停電電源が備える電池の電圧変化例を示す。図１１Ａは、縦軸が電池電圧、横軸が時間である。図１１Ａに示すように、開閉器３４がオフ状態のときには、電池電圧が徐々に低下する。そして、開閉器３４がオン状態に復帰することで、電池への充電が徐々に行われ、電池電圧が所定電圧に復帰する。ここで、電池の劣化がない状態では、図１１に実線で示す特性Ｖ１のように変化し、比較的早く上限電圧の近傍に復活する。一方、電池が劣化した場合には、図１１に破線で示す特性Ｖ２のように変化し、上限電圧の近傍に復活するまでの時間が長時間になる。

　この電圧変化に連動した電力変化が、図１１Ｂに示すようになる。図１１は、縦軸が電力、横軸が時間である。
　すなわち、特性Ｖ１で電池電圧が変化している期間（ΔＴｃ１）は、入力電力ＰＴが一定であり、特性Ｖ１の電圧値が一定値まで上昇すると、以後は電力が一定値から低下した特性Ｐ１になる。
　同様に、電池が劣化した場合の特性Ｖ２で電池電圧が変化している期間（ΔＴｃ２）は、入力電力ＰＴが一定であり、特性Ｖ２の電圧値が一定値まで上昇すると、以後は電力が一定値から低下した特性Ｐ２になる。
　したがって、劣化判定演算部３８４′では、入力電力ＰＴが一定になる期間ΔＴｃ１，ΔＴｃ２から、電池の劣化状態が判断できるようになる。

　劣化判定演算部３８４′は、開閉器３４がオフ状態になったとき、そのときの放電量（ＰＬ×Δｔ）と、電池電圧が変化している期間Ｔｃとの関係として、理想的な特性α１を持ち、実際に計測した特性α２と理想特性α１とを比較して、劣化状態を判定する。

　図１３は、劣化状態から示される充放電効率から電池性能を推定する例を示す。
　計測による充放電効率の特性α２を得た場合、その特性α２の分布の平均値β１を得る。
　そして、劣化判定演算部３８４′は、無停電電源が内蔵する電池の種類ごとの電池性能曲線ＢＴ１，ＢＴ２，・・・を持ち、例えば平均値β１が電池性能曲線ＢＴ１に対応したとき、平均値β１と電池性能曲線ＢＴ１との交点から、電池性能推定値を得る。
　この電池性能推定値が、劣化判定演算部３８４′から劣化情報Ｄｅｇ１として出力される。
　このように、図１０に示す劣化判定部３８′によって無停電電源が備える電池の劣化状態を判定するようにしてもよい。

［９．変形例］
　なお、本発明は上述した実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例及び応用例が含まれる。例えば、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも図１，図３などで説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

　また、図１に示す構成では、３組の無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃを備えたシステムとしたが、無停電電源４ａ，４ｂ，４ｃの数は３組に限定されず、本発明は、いずれの数の無停電電源を備えたシステムに適用してもよい。また、図１に示す構成では、１個のエネルギー管理部８が複数の無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃを管理する構成としたが、エネルギー管理部８を無停電電源管理部３ａ，３ｂ，３ｃの数だけ配置して、各エネルギー管理部８が個別に制御する構成としてもよい。

　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

　１…電力系統、２…系統状態センサー、３ａ，３ｂ，３ｃ…無停電電源管理部、４ａ，４ｂ，４ｃ…無停電電源、５ａ，５ｂ，５ｃ…負荷装置、６…電力系統運用装置、７…ネットワーク、８…エネルギー管理部、９…端末、３１…交流入力計測部、３２…電圧計、３３…電流計、３４…開閉器、３５…電力計、３６…個別制御器、３７…開閉器操作部、３８，３８′…劣化判定部、３９…信号変換部、８１…ＵＰＳ選択部、８２…単価判定部、８３…記憶部、１００…需要家エネルギー管理システム、３７１…系統診断部、３７２…ゲート回路、３８１…充電電力算出部、３８１ａ…負荷フィルタ部、３８１ｂ…減算器、３８１ｃ…積分器、３８２…負荷バッファ、３８３…除算器、３８４，３８４′…劣化判定演算部、３８５…負荷電力算出部、３８５ａ…カウンタ、３８５ｂ…乗算器、３８６…累積オフ時間計算器、３８７…累積稼働時間計算器、３８８…電圧変化検出部、３８９…継続時間判定部

Claims (14)

1. 　無停電電源の交流入力に接続された開閉器と、
   　前記開閉器による交流入力の遮断及びその遮断からの復帰を制御する無停電電源管理部と、
   　前記交流入力に接続された電力系統の管理システムより需要制限情報を受信した場合に、前記開閉器をオフ状態とする指令を前記無停電電源管理部に出力するエネルギー管理部とを備えた
   　需要家エネルギー管理装置。
2. 　前記無停電電源管理部は、
   　前記無停電電源の交流入力の電圧・電流又は電力を計測して計測情報を得る交流入力計測部と、
   　前記計測情報に基づいて、前記電力系統の系統運用状況を判断する系統診断部と、
   　前記系統診断部で前記電力系統が非安定状態であると診断した場合に、前記エネルギー管理部からの前記指令の供給時に、前記開閉器をオフ状態としない開閉器操作部とを備える
   　請求項１に記載の需要家エネルギー管理装置。
3. 　前記無停電電源管理部は、
   　前記無停電電源の交流入力の電圧・電流又は電力を計測して計測情報を得る交流入力計測部と、
   　前記計測情報に基づいて前記無停電電源の劣化状態を判定する劣化判定部を備える
   　請求項１に記載の需要家エネルギー管理装置。
4. 　前記エネルギー管理部は、前記無停電電源の製品情報又は電池特性情報を記憶する記憶部を備え、
   　前記記憶部が記憶した製品情報又は電池特性情報と、前記交流入力計測部で得た前記計測情報とに基づいて、前記劣化判定部が前記無停電電源の劣化状態を判定する
   　請求項３に記載の需要家エネルギー管理装置。
5. 　前記無停電電源管理部は、前記交流入力計測部で得た計測情報に基づいて、前記無停電電源に接続された負荷の消費電力を推定する
   　請求項４に記載の需要家エネルギー管理装置。
6. 　前記無停電電源管理部は、前記交流入力計測部で計測した電力から、推定した前記負荷の消費電力を減算して、前記無停電電源の充電電力を算出する
   　請求項５に記載の需要家エネルギー管理装置。
7. 　前記エネルギー管理部は、所定の端末からの指示で、前記需要制限情報による前記開閉器のオフ状態の実行の有無を選択する
   　請求項１に記載の需要家エネルギー管理装置。
8. 　前記無停電電源管理部は、前記無停電電源が出力する無停電電源作動情報を書き換える信号変換部を備え、
   　前記無停電電源管理部が前記開閉器をオフ状態とした場合に、前記信号変換部は、前記無停電電源が出力する無停電電源作動情報を、前記無停電電源が非作動の情報に変換する
   　請求項１に記載の需要家エネルギー管理装置。
9. 　無停電電源の交流入力に接続された開閉器と、
   　外部から供給される電力の需要制限情報に基づいて、前記開閉器による前記交流入力の遮断及びその遮断からの復帰を制御する無停電電源管理部とを備えた
   　無停電電源管理装置。
10. 　前記無停電電源管理部は、
    　前記無停電電源の交流入力の電圧・電流又は電力を計測して計測情報を得る交流入力計測部と、
    　前記計測情報に基づいて、電力系統の系統運用状況を判断する系統診断部と、
    　前記系統診断部で前記電力系統が非安定状態であると診断した場合に、前記需要制限情報の供給時に、前記開閉器をオフ状態としない開閉器操作部とを備える
    　請求項９に記載の無停電電源管理装置。
11. 　前記無停電電源管理部は、
    　前記無停電電源の交流入力の電圧・電流又は電力を計測して計測情報を得る交流入力計測部と、
    　前記計測情報に基づいて前記無停電電源の劣化状態を判定する劣化判定部を備える
    　請求項９に記載の無停電電源管理装置。
12. 　交流入力により充電され、停電時に充電された電力を負荷に供給する無停電電源と、
    　前記無停電電源の交流入力をオフ状態とする開閉器と、
    　前記開閉器によるオフ状態及びそのオフ状態からの復帰を制御する無停電電源管理部と、
    　前記交流入力に接続された電力系統の管理システムより需要制限情報を受信した場合に、前記開閉器をオフ状態とする指令を前記無停電電源管理部に出力するエネルギー管理部とを備えた
    　需要家エネルギー管理システム。
13. 　前記無停電電源管理部は、
    　前記無停電電源の交流入力の電圧・電流又は電力を計測して計測情報を得る交流入力計測部と、
    　前記計測情報に基づいて、前記電力系統の系統運用状況を判断する系統診断部と、
    　前記系統診断部で前記電力系統が非安定状態であると診断した場合に、前記エネルギー管理部からの前記指令の供給時に、前記開閉器をオフ状態としない開閉器操作部とを備える
    　請求項１２に記載の需要家エネルギー管理システム。
14. 　前記無停電電源管理部は、
    　前記無停電電源の交流入力の電圧・電流又は電力を計測して計測情報を得る交流入力計測部と、
    　前記計測情報に基づいて前記無停電電源の劣化状態を判定する劣化判定部を備える
    　請求項１２に記載の需要家エネルギー管理システム。

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