WO2018043689A1 - 電力管理方法、電力管理サーバ、ローカル制御装置及び電力管理システム - Google Patents

電力管理方法、電力管理サーバ、ローカル制御装置及び電力管理システム Download PDF

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WO2018043689A1
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power
operation state
distributed power
power management
command message
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一尊 中村
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京セラ株式会社
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    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
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    • G05B15/02Systems controlled by a computer electric
    • HELECTRICITY
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    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
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    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14Energy storage units

Definitions

  • the present disclosure is a technology relating to a power management method, a power management server, a local control device, and a power management system.
  • Patent Documents 1 and 2 In recent years, in order to maintain the power supply / demand balance of a power system, a technique for suppressing a tidal flow from the power system to the facility or a reverse flow from the facility to the power system is known (for example, Patent Documents 1 and 2). .
  • VPP Virtual Power Plant
  • the power management server transmits a power command message for controlling the distributed power supply.
  • the study of distributed power supply control by transmission of a power command message has just begun.
  • the present disclosure provides a power management method, a power management server, a local control device, and a power management system that appropriately manage a distributed power source.
  • the power management method is for controlling a distributed power source provided individually in each facility from a power management server that manages a plurality of facilities, to a local control device provided individually in each facility.
  • a step A for transmitting a power command message, and a step B for the local control device to select a return operation state of the distributed power source after the control by the power command message is completed.
  • the return operation state includes an operation state of the distributed power source before starting control by the power command message, a standby operation state of the distributed power source, an operation state of the distributed power source specified by the power management server, and the power It includes at least one of the operating states of the distributed power source specified by the command message.
  • the power management server manages a plurality of facilities.
  • the power management server includes a transmission unit that transmits a power command message for controlling a distributed power source provided individually in each facility to a local control device provided individually in each facility.
  • the transmission unit transmits a return operation message including information designating a return operation state of the distributed power source after the control by the power command message is completed.
  • the local control device controls the distributed power source provided in the target facility that is one of a plurality of facilities managed by the power management server.
  • the local control device selects a receiving unit that receives a power command message for controlling the distributed power source from the power management server, and a return operation state of the distributed power source after the control by the power command message is completed. And a control unit.
  • the return operation state includes an operation state of the distributed power source before starting control by the power command message, a standby operation state of the distributed power source, an operation state of the distributed power source specified by the power management server, and the power One of the operating states of the distributed power source specified by the command message.
  • the power management system includes a power management server that manages a plurality of facilities, and a local control device that is individually provided in each facility.
  • the power management server includes a transmission unit that transmits a power command message for controlling a distributed power source provided individually in each facility.
  • the local control device includes a control unit that selects a return operation state of the distributed power supply after the control by the power command message is completed.
  • the return operation state includes an operation state of the distributed power source before starting control by the power command message, a standby operation state of the distributed power source, an operation state of the distributed power source specified by the power management server, and the power One of the operating states of the distributed power source specified by the command message.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a power management system 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the power management server 300 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the local control device 400 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a power management method according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a power management method according to the first modification.
  • a system using a fuel cell device 140 (141) provided in the facility 100 as a distributed power source capable of supplying power to at least a load or an electric power system (hereinafter referred to as VPP; Virtual Power Plant) is taken as an example.
  • the power management system 1 includes a facility 100, a network 200, and a power management server 300.
  • the facility 100A to the facility 100C are illustrated as the facility 100.
  • the facility 100 includes an EMS 110, a load 120, a storage battery device 130, and a fuel cell device 140.
  • the EMS 110 is an apparatus (Energy Management System) that manages the power of equipment provided in the facility 100.
  • the EMS 110 may be a cloud server via the network 200.
  • the EMS 110 is an example of a local control device, and is an example of a virtual end node (VEN; Virtual End Node) device.
  • VEN virtual End node
  • the load 120 is equipment or equipment that consumes power.
  • the load 120 includes equipment or equipment such as a refrigerator, a freezer, lighting, an air conditioner, or a television.
  • the load 120 may include a single facility or apparatus, and may include a plurality of facilities or apparatuses.
  • the storage battery device 130 is an example of a distributed power source used in VPP.
  • the storage battery device 130 includes a storage battery 131 and a PCS 132.
  • the storage battery 131 is a device that charges power or discharges power.
  • the PCS 132 converts direct current (hereinafter referred to as DC) power discharged from the storage battery 131 into alternating current (hereinafter referred to as AC) power, and converts the AC power into DC power charged in the storage battery 131 ( Power Conditioning System).
  • the fuel cell device 140 is an example of a distributed power source used in VPP.
  • the fuel cell device 140 includes a fuel cell 141 and a PCS 142.
  • the fuel cell 141 is a device that generates electric power using fuel gas.
  • the PCS 142 is a device (Power Conditioning System) that converts DC power output from the fuel cell 141 into AC power.
  • the exhaust heat of the fuel cell 141 is used for maintaining or increasing the amount of water (hot water) stored in the hot water tank, or for maintaining or increasing the temperature of water (hot water) stored in the hot water tank. Also good.
  • the fuel cell device 140 includes a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), a solid polymer fuel cell (hereinafter referred to as PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell), phosphoric acid.
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • PEFC Solid Polymer Fuel Cell
  • PAFC Phosphoric Acid Fuel Cell
  • MCFC Molten Carbonate Fuel Cell
  • the network 200 is a communication line that connects the facility 100 and the power management server 300.
  • the network 200 may be, for example, a public line such as the Internet or a mobile communication network, or may be a dedicated line such as a VPN (Virtual Private Network).
  • a public line for example, a B route line that does not pass through the smart meter provided in the facility 100 may be used.
  • a dedicated line an A route line passing through a smart meter provided in the facility 100 may be used.
  • the smart meter is a power meter that is managed by a power generation company such as an electric power company and is used for calculating the incentive for charging or selling electric power used by the facility 100.
  • a plurality of smart meters may be installed in the facility 100.
  • the power management server 300 is a server managed by a business operator such as a power generation business, a power transmission / distribution business, or a retail business.
  • the power management server 300 may be managed by an aggregator corresponding to a power transmission / distribution business or a retail business.
  • the aggregator is a business operator that manages the power supply / demand balance of the facility 100 contracted with the aggregator.
  • the aggregator may be entrusted with the management of the power supply-demand balance from a power generation company such as an electric power company.
  • the power management server 300 is an example of a virtual top node (VTN; Virtual Top Node) device.
  • VTN Virtual Top Node
  • the power management server 300 may transmit a power command message for controlling a distributed power source provided in the facility 100.
  • the power command message may be a power control message for requesting control of the operation of the distributed power source installed in the facility 100.
  • the power command message may be a power flow control message requesting control (increase, decrease or maintenance) of power flow from the power system to the facility 100, and control (increase, reverse power flow from the facility 100 to the power system). It may be a reverse flow control message requesting (decrease or maintain).
  • the format of the power command message a unique format may be used, or a format that conforms to an automatic demand response (ADR) may be used. More specifically, the power command message can use a method based on the OpenADR2.0 standard.
  • the power management server 300 includes a communication unit 310, a management unit 320, and a control unit 330.
  • the communication unit 310 includes a communication module and the like, and communicates with the facility 100. For example, the communication unit 310 transmits a power command message to the facility 100. The communication unit 310 receives distributed power supply information, which will be described later, from the facility 100.
  • the management unit 320 is configured by a storage medium such as a non-volatile memory and / or HDD, and manages a plurality of facilities 100 connected to the power system.
  • the control unit 330 includes a CPU, a memory, and the like, and controls the communication unit 310 and the management unit 320.
  • the control unit 330 adjusts the power supply / demand balance of the plurality of facilities 100 managed by the management unit 320 as a whole.
  • the power command message may include a continuation condition for continuing control by the power command message in addition to the designation of the operation state.
  • the continuation conditions are the time condition (from XX hour to XX hour), the discharge condition (until the electric power of XX kWh is discharged, or the remaining amount of charge is XX kWh.
  • Charging condition (until the remaining amount of electricity exceeds OO kWh until the power of OO kWh is charged).
  • the time condition and the discharge condition may be combined, and the time condition and the charging condition may be combined.
  • the time condition may be specified by the duration (or remaining time) from the reception of the power command message, may be specified by the duration (or remaining time) from a predetermined start time, or only the end time May be specified. In such a case, the discharge condition and the charge condition may be specified in kW.
  • the continuation conditions are the time condition (from XX hour to XX hour), the hot water amount control condition (until the hot water volume reaches the target hot water volume, the hot water temperature reaches the target hot water temperature). This is the condition.
  • the time condition and the hot water control condition may be combined.
  • the time condition may be specified by the duration (or remaining time) from the reception of the power command message, may be specified by the duration (or remaining time) from a predetermined start time, or only the end time May be specified.
  • the control unit 330 may specify the return operation state of the distributed power source after the control by the power command message is completed based on the distributed power source information. While the controlling entity of the distributed power source by the power command message is the power management server, the local controller is the controlling entity in the return operation state. Therefore, the return operation state determines what kind of control is performed when the control period of the distributed power supply by the power command message ends.
  • the control unit 330 instructs the communication unit 310 to transmit a return operation message including information specifying the return operation state. Information specifying the return operation state may be included in the power command message. That is, the power command message may also serve as a return operation message.
  • the return operation state includes the operation state of the distributed power source before starting control by the power command message, the standby operation state of the distributed power source, the operation state of the distributed power source specified by the power management server 300, and the power command message. Including at least one of the operating states of the distributed power source specified by.
  • the standby operation state may be a state where the storage battery device 130 does not perform charging or discharging.
  • the standby operation state is a state where the fuel cell device 140 stops power generation (hereinafter referred to as a stop state).
  • the stop state may be an operation state in which the operation of the fuel cell device 140 is completely stopped (complete stop state), and an operation state in which a chemical reaction is performed to maintain the temperature of the fuel cell device 140 at a predetermined temperature (idling). State).
  • the return operation state may be associated with timer information including the duration of the return operation state (time until the end of the return operation state) or the end time.
  • the timer information may be included in information specifying the return operation state. After the timer expires, the operating state of the distributed power source may be returned to the operating state of the distributed power source before starting control by the power command message. The timer information may be determined in advance.
  • the local control device may be any device that controls the fuel cell device 140 in the facility 100.
  • the local control device may be the EMS 110 described above, the PCS 132 described above, or the PCS 142 described above.
  • the local control device may be configured by both the EMS 110 and the PCS 132, or may be configured by both the EMS 110 and the PCS 142.
  • the local control device 400 includes a communication unit 410 and a control unit 420.
  • the communication unit 410 includes a communication module and the like, and communicates with the power management server 300. For example, the communication unit 410 receives a power command message from the power management server 300. The communication unit 410 transmits distributed power supply information to be described later to the power management server 300.
  • the control unit 420 includes a CPU and a memory, and controls the communication unit 410.
  • the control unit 420 controls the fuel cell device 140 in the facility 100.
  • control unit 420 selects the return operation state of the distributed power supply after the control by the power command message is completed.
  • the return operation state is any one of the operation state of the distributed power source before starting the control by the power command message, the standby operation state of the distributed power source, and the operation state of the distributed power source specified by the power command message. It is.
  • the control unit 420 may instruct the communication unit 410 to transmit the distributed power supply information.
  • the distributed power supply information is information used for designating the return operation state, and includes, for example, at least one information of distributed power supply specification information, distributed power supply identification information, and distributed power supply setting information.
  • the specification information of the distributed power source is, for example, the rated power of the distributed power source.
  • the rated power of the distributed power source is, for example, power (kW) or power amount (kWh) that can be discharged or charged by the storage battery device 130, output power (kW), or power amount (kWh) of the fuel cell device 140.
  • the rated power may be a recommended upper limit (for example, catalog value) of discharge power or charge power determined by any manufacturer of the storage battery 131 and the PCS 132.
  • the rated power may be a recommended upper limit (for example, a catalog value) of the generated power determined by one of the fuel cell 141 and the PCS 142.
  • the rated power may be expressed as AC power or DC power.
  • the specification information includes the overall capacity of the storage battery 131, the lower limit SOC (State of Charge), the upper limit SOC of the storage battery device 130, the unusable capacity for protecting the storage battery 131, disasters, etc.
  • SOC State of Charge
  • BCP Business Continuity Plan
  • the identification information of the distributed power source is, for example, whether the distributed power source is the storage battery device 130 or the fuel cell device 140, whether the storage battery device 130 is a fixed storage battery device or an EV (electric vehicle), or the fuel cell device. 140 is information such as which of SOFC, PEFC, PAFC, and MCFC.
  • the identification information of the distributed power source is a model name of the distributed power source, a manufacturer code, a manufacturing code, or a character string, a numeric string, or a combination thereof.
  • the setting information of the distributed power source includes any one of the operating state of the distributed power source, the continuation condition of the operating state, and other setting information.
  • the operation state is a discharge state, a charge state, and a standby state.
  • the continuation conditions are: time condition (from XX hour to XX hour), discharge condition (until the power of XX kWh is discharged, until the remaining amount of electricity falls below XX kWh), charge condition (of XX kWh The condition is that until the electric power is charged, the remaining amount of storage exceeds OOkWh).
  • the time condition and the discharge condition may be combined, and the time condition and the charging condition may be combined.
  • the time condition may be specified by the duration (or remaining time) from the reception of the power command message, may be specified by the duration (or remaining time) from a predetermined start time, or only the end time May be specified.
  • the discharge condition and the charge condition may be specified in kW.
  • the discharge condition and the charge condition may be specified in kW.
  • Other setting information includes whether the above-described lower limit SOC, upper limit SOC, and BCP are set, whether or not the electric power sold by the storage battery device 130 is allowed to be pushed up, whether the storage battery device 130 is powered This is information on whether or not reverse power flow to the grid is permitted.
  • the operation states are a power generation state and a stop state.
  • the power generation state includes a state in which power generation is performed with constant power and a state in which power generation is performed so as to follow the power consumption of the load 120.
  • the stop state includes a complete stop state and an idling state.
  • the continuation condition is a time condition (from XX hour to XX hour) and a hot water amount control condition (until the hot water volume reaches the target hot water volume, until the hot water temperature reaches the target hot water temperature).
  • the time condition and the hot water control condition may be combined.
  • the time condition may be specified by the duration (or remaining time) from the reception of the power command message, may be specified by the duration (or remaining time) from a predetermined start time, or only the end time May be specified.
  • the other setting information is information indicating whether or not reverse power flow from the fuel cell device 140 to the power system is permitted.
  • step S11 the power management server 300 transmits a message requesting the distributed power information (distributed power information request) to the local control device 400.
  • step S12 the local control device 400 transmits a message including the distributed power information (distributed power information response) to the power management server 300.
  • the distributed power supply information is information used for designating the return operation state, and includes, for example, at least one information of distributed power supply specification information, distributed power supply identification information, and distributed power supply setting information.
  • step S13 the power management server 300 transmits a power command message to the local control device 400 in order to adjust the power supply / demand balance of the plurality of facilities 100 as a whole.
  • step S14 the local control device 400 controls the operating state of the distributed power supply according to the power command message.
  • the local control device 400 continues control by the power command message until the control period expires.
  • the power command message includes information specifying the return operation state.
  • step S15 the local control device 400 returns the operation state of the distributed power source based on the return operation state specified by the power command message after the end of the control period.
  • the end of the control period is determined by the continuation condition included in the power command message.
  • step S16 the power management server 300 transmits a message (result request) requesting the operation control result of the fuel cell device 140 to the local control device 400.
  • step S ⁇ b> 17 the local control device 400 transmits a message (result response) including the operation control result of the fuel cell device 140 to the power management server 300.
  • the power management server 300 gives an incentive accompanying a change in the local operation plan optimized in the facility 100.
  • the incentive may be a monetary reward, a reward based on an intangible object such as a gift certificate or a coupon, or a reward based on a tangible object such as a prize.
  • the local control device 400 selects information specifying the return operation state after the control by the power command message is completed. Therefore, the power supply / demand balance can be controlled by completely controlling the operating state of the distributed power supply by frequently transmitting a power command message from the power management server 300 or by arbitrarily executing control inconsistent with the power command message by the local control device 400. The possibility of collapse or the like can be reduced.
  • the return operation state may be specified based on the distributed power supply information. According to such a configuration, it is possible to determine the magnitude of the influence of the distributed power supply on the power supply / demand balance.
  • the power command message also serves as the return operation message.
  • a return operation message is transmitted separately from the power command message.
  • step S ⁇ b> 14 ⁇ / b> A the power management server 300 transmits a return operation message including information specifying the return operation state to the local control device 400 separately from the power command message.
  • the transmission timing of the return operation message is not particularly limited.
  • the return operation message may be transmitted before the transmission of the power command message, and the return operation message may be transmitted after the transmission of the power command message.
  • the return operation message may be transmitted before the control period ends.
  • the return operation state is specified by the power management server 300.
  • the return operation state is determined in advance.
  • the method for setting the return operation state in advance may be a method for setting in advance by user input.
  • the method of setting the return operation state by transmitting the return operation message before transmitting the power command message may be considered as a method of setting the return operation state in advance.
  • the return operation state may be determined in advance based on at least one of the distributed power supply specification information, the distributed power supply identification information, and the distributed power supply setting information.
  • a correspondence relationship between at least one of the specification information, the identification information, and the setting information and the return operation state is determined in advance.
  • the local control device 400 may periodically transmit a polling signal to the power management server 300.
  • the power management server 300 transmits various messages to the local control device 400 in response to receiving the polling signal.
  • the local control device 400 may autonomously transmit a message to the power management server 300 without receiving a request from the power management server 300.
  • the communication between the power management server 300 and the local control device 400 may be performed by a method conforming to the Open ADR standard.
  • ordrPoll can be used as the polling signal.
  • oaderDistributionEvent can be used as the power command message.
  • TELEMETRY USAGE and TELEMETRY STATUS can be used as the distributed power information response and the actual response.
  • the flows shown in FIGS. 4 and 5 may be performed periodically.
  • the term “periodic” may be, for example, once / n days (n is an integer of 0 or more) or once / n hours (n is an integer of 0 or more).
  • the flow shown in FIGS. 4 and 5 may be performed in response to the occurrence of a predetermined event.
  • the predetermined event may be an event in which the power supply / demand balance is disrupted in the management area managed by the power management server 300, or may be an event in which the power supply / demand balance is disrupted in a wide area wider than the management area. There may be.
  • the above-mentioned “power” may be an instantaneous value (kW).
  • the above-mentioned “electric power” may be read as electric energy (kWh) when the concept of time is involved.
  • information elements necessary for specifying the return operation state may not necessarily be transmitted from the local control device 400.
  • information indicating at least one of distributed power supply spec information, distributed power supply identification information, and distributed power supply setting information may be registered in the power management server 300 in advance in a distributed power supply installation application or the like.

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

電力管理方法は、複数の施設を管理する電力管理サーバから、各施設に個別に設けられるローカル制御装置に対して、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信するステップAと、前記ローカル制御装置が、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択するステップBとを備え、前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態のいずれかである。

Description

電力管理方法、電力管理サーバ、ローカル制御装置及び電力管理システム
 本開示は、電力管理方法、電力管理サーバ、ローカル制御装置及び電力管理システムに関する技術である。
 近年、電力系統の電力需給バランスを維持するために、電力系統から施設への潮流量又は施設から電力系統への逆量流を抑制する技術が知られている(例えば、特許文献1,2)。
 さらに、複数の施設に設けられる分散電源を電力系統に電力を供給する電源として用いるシステム(以下、VPP;Virtual Power Plant)が注目を集めている。VPPでは、複数の施設の間で電力を融通する必要があり、このような電力融通を管理する電力管理サーバが必要である。
特開2013-169104号公報 特開2014-128107号公報
 VPPにおいて、電力管理サーバは、分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信する。しかしながら、電力指令メッセージの送信による分散電源の制御の検討は端緒についたばかりである。
 そこで、本開示は、分散電源を適切に管理する電力管理方法、電力管理サーバ、ローカル制御装置及び電力管理システムを提供する。
 第1の開示に係る電力管理方法は、複数の施設を管理する電力管理サーバから、各施設に個別に設けられるローカル制御装置に対して、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信するステップAと、前記ローカル制御装置が、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択するステップBとを備える。前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態の少なくともいずれかを含む。
 第2の開示に係る電力管理サーバは、複数の施設を管理する。前記電力管理サーバは、各施設に個別に設けられるローカル制御装置に対して、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信する送信部を備える。前記送信部は、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を指定する情報を含む復帰動作メッセージを送信する。
 第3の開示に係るローカル制御装置は、電力管理サーバによって管理される複数の施設のいずれかである対象施設に設けられる分散電源を制御する。前記ローカル制御装置は、前記分散電源を制御するための電力指令メッセージを前記電力管理サーバから受信する受信部と、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択する制御部とを備える。前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態のいずれかである。
 第4の開示に係る電力管理システムは、複数の施設を管理する電力管理サーバと、各施設に個別に設けられるローカル制御装置とを備える。前記電力管理サーバは、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信する送信部を備える。前記ローカル制御装置は、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択する制御部を備える。前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態のいずれかである。
 一態様によれば、分散電源を適切に管理する電力管理方法、電力管理サーバ、ローカル制御装置及び電力管理システムを提供することができる。
図1は、実施形態に係る電力管理システム1を示す図である。 図2は、実施形態に係る電力管理サーバ300を示す図である。 図3は、実施形態に係るローカル制御装置400を示す図である。 図4は、実施形態に係る電力管理方法を示す図である。 図5は、変更例1に係る電力管理方法を示す図である。
 以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
 但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
 [実施形態]
 (電力管理システム)
 以下において、実施形態に係る電力管理システムについて説明する。実施形態では、施設100に設けられる燃料電池装置140(141)を少なくとも負荷または電力系統に電力を供給可能な分散電源として用いるシステム(以下、VPP;Virtual Power Plant)を例に挙げる。
 図1に示すように、電力管理システム1は、施設100と、ネットワーク200と、電力管理サーバ300とを有する。実施形態では、施設100A~施設100Cが施設100として例示されている。しかしながら、施設100B及び施設100Cは施設100Aと同様の構成を有するため、ここでは、施設100Aについてのみ説明する。施設100は、EMS110と、負荷120と、蓄電池装置130と、燃料電池装置140とを有する。
 EMS110は、施設100に設けられる設備の電力を管理する装置(Energy Management System)である。EMS110は、ネットワーク200を介したクラウドサーバであってもよい。EMS110は、ローカル制御装置の一例であり、バーチャルエンドノード(VEN;Virtual End Node)装置の一例である。
 負荷120は、電力を消費する設備又は機器である。負荷120は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、照明、エアコン又はテレビなどの設備又は機器を含む。負荷120は、単数の設備又は機器を含んでもよく、複数の設備又は機器を含んでもよい。
 蓄電池装置130は、VPPで用いる分散電源の一例である。蓄電池装置130は、蓄電池131と、PCS132とを有する。蓄電池131は、電力の充電又は電力の放電を行う装置である。PCS132は、蓄電池131から放電される直流(以下、DC;Direct Current)電力を交流(以下、AC;Alternating Current)電力に変換し、AC電力を蓄電池131に充電されるDC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。
 燃料電池装置140は、VPPで用いる分散電源の一例である。燃料電池装置140は、燃料電池141と、PCS142とを有する。燃料電池141は、燃料ガスを用いて電力を発電する装置である。PCS142は、燃料電池141から出力されるDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。燃料電池141の排熱は、貯湯槽に貯留される水(湯)の量の維持又は増大に用いられ、或いは、貯湯槽に貯留される水(湯)の温度の維持又は上昇に用いられてもよい。
 ここで、燃料電池装置140(燃料電池141)は、固体酸化物型燃料電池(以下、SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)、固体高分子型燃料電池(以下、PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)、リン酸型燃料電池(以下、PAFC:Phosphoric Acid Fuel Cell)及び溶融炭酸塩型燃料電池(以下、MCFC:Molten Carbonate Fuel Cell)のいずれかであってもよい。
 ネットワーク200は、施設100と電力管理サーバ300とを接続する通信回線である。ネットワーク200は、例えば、インターネット又は移動通信網などの公衆回線であってもよく、VPN(Virtual Private Network)などの専用回線であってもよい。公衆回線は、例えば、施設100に設けられるスマートメータを通らないBルートの回線を用いてもよい。専用回線は、施設100に設けられるスマートメータを通るAルートの回線を用いてもよい。スマートメータは、電力会社などの発電事業者によって管理され、施設100の使用電力に対する課金又は売電電力に対するインセンティブの計算に用いられる電力計である。スマートメータは施設100に複数設置されてもよい。
 電力管理サーバ300は、発電事業者、送配電事業者又は小売事業者などの事業者によって管理されるサーバである。電力管理サーバ300は、送配電事業者又は小売事業者に相当するアグリゲータによって管理されてもよい。アグリゲータは、当該アグリゲータと契約する施設100の電力需給バランスを管理する事業者である。アグリゲータは、電力会社などの発電事業者から電力需給バランスの管理を委託されてもよい。電力管理サーバ300は、バーチャルトップノード(VTN;Virtual Top Node)装置の一例である。
 電力管理サーバ300は、施設100に設けられる分散電源を制御する電力指令メッセージを送信してもよい。電力指令メッセージは、施設100に設置された分散電源の運転の制御を要求する電源制御メッセージであってもよい。電力指令メッセージは、電力系統から施設100への潮流量の制御(増加、減少又は維持)を要求する潮流制御メッセージであってもよく、施設100から電力系統への逆潮流量の制御(増加、減少又は維持)を要求する逆潮流制御メッセージであってもよい。
 電力指令メッセージのフォーマットとして、独自フォーマットを用いてもよいし、自動デマンドレスポンス(ADR;Automated Demand Response)に準拠したフォーマットを用いてもよい。より具体的に、電力指令メッセージは、OpenADR2.0規格に準拠した方式を用いることができる。
 (電力管理サーバ)
 以下において、実施形態に係る電力管理サーバについて説明する。
 図2に示すように、電力管理サーバ300は、通信部310と、管理部320と、制御部330とを有する。
 通信部310は、通信モジュール等によって構成されており、施設100と通信を行う。例えば、通信部310は、電力指令メッセージを施設100に送信する。通信部310は、後述する分散電源情報を施設100から受信する。
 管理部320は、不揮発性メモリ又は/及びHDDなどの記憶媒体によって構成されており、電力系統に接続された複数の施設100を管理する。
 制御部330は、CPU及びメモリ等によって構成されており、通信部310及び管理部320を制御する。制御部330は、管理部320によって管理される複数の施設100の全体として電力需給バランスを調整する。
 実施形態では、電力指令メッセージは、運転状態の指定に加えて、電力指令メッセージによる制御を継続する継続条件を含んでもよい。分散電源が蓄電池装置130である場合に、継続条件は、時間条件(○○時~○○時まで)、放電条件(○○kWhの電力を放電するまで、又は蓄電残量が○○kWhを下回るまで)、充電条件(○○kWhの電力を充電するまで、蓄電残量が○○kWhを上回るまで)という条件である。時間条件及び放電条件は組み合わされてもよく、時間条件及び充電条件は組み合わされてもよい。時間条件は、電力指令メッセージの受信からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、所定の開始時間からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、終了時刻のみの指定であってもよい。このようなケースにおいて、放電条件及び充電条件はkWで指定されてもよい。分散電源が燃料電池装置140である場合には、継続条件は、時間条件(○○時~○○時まで)、湯量制御条件(湯量がターゲット湯量に達するまで、湯温がターゲット湯温に達するまで)という条件である。時間条件及び湯量制御条件は組み合わされてもよい。時間条件は、電力指令メッセージの受信からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、所定の開始時間からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、終了時刻のみの指定であってもよい。
 実施形態では、制御部330は、分散電源情報に基づいて、電力指令メッセージによる制御が終了した後における分散電源の復帰動作状態を指定してもよい。電力指令メッセージによる分散電源の制御主体が電力管理サーバであるのに対して、復帰動作状態はローカル制御装置が制御主体である。そのため、復帰動作状態は、電力指令メッセージによる分散電源の制御期間が終了したときにどのような制御を行うのか決めるものである。制御部330は、復帰動作状態を指定する情報を含む復帰動作メッセージの送信を通信部310に指示する。復帰動作状態を指定する情報は、電力指令メッセージに含まれてもよい。すなわち、電力指令メッセージが復帰動作メッセージを兼ねてもよい。
 ここで、復帰動作状態は、電力指令メッセージによる制御を開始する前における分散電源の運転状態、分散電源の待機運転状態、電力管理サーバ300が指定した前記分散電源の運転状態、及び、電力指令メッセージによって指定された分散電源の運転状態の少なくともいずれかを含む。分散電源が蓄電池装置130である場合には、待機運転状態は、蓄電池装置130が充電及び放電のいずれも行わない状態であればよい。分散電源が燃料電池装置140である場合には、待機運転状態は、燃料電池装置140が発電を停止する状態(以下、停止状態)である。停止状態は、燃料電池装置140の動作が完全に停止する運転状態(完全停止状態)であってもよく、燃料電池装置140の温度を所定温度に維持する程度の化学反応を行う運転状態(アイドリング状態)であってもよい。
 また、復帰動作状態は、復帰動作状態の継続時間(復帰動作状態の終了までの時間)又は終了時刻を含むタイマー情報と対応付けられていてもよい。タイマー情報は、復帰動作状態を指定する情報に含まれていてもよい。タイマーの満了後において、電力指令メッセージによる制御を開始する前における分散電源の運転状態に分散電源の運転状態を戻してもよい。タイマー情報は、予め定められていてもよい。
 (ローカル制御装置)
 以下において、実施形態に係るローカル制御装置について説明する。ローカル制御装置は、施設100内で燃料電池装置140を制御する装置であればよい。ローカル制御装置は、上述したEMS110であってもよく、上述したPCS132であってもよく、上述したPCS142であってもよい。ローカル制御装置は、EMS110及びPCS132の双方によって構成されてもよく、EMS110及びPCS142の双方によって構成されてもよい。図3に示すように、ローカル制御装置400は、通信部410と、制御部420とを有する。
 通信部410は、通信モジュール等によって構成されており、電力管理サーバ300と通信を行う。例えば、通信部410は、電力指令メッセージを電力管理サーバ300から受信する。通信部410は、後述する分散電源情報を電力管理サーバ300に送信する。
 制御部420は、CPU及びメモリ等によって構成されており、通信部410を制御する。制御部420は、施設100内で燃料電池装置140を制御する。
 実施形態では、制御部420は、電力指令メッセージによる制御が終了した後における分散電源の復帰動作状態を選択する。上述したように、復帰動作状態は、電力指令メッセージによる制御を開始する前における分散電源の運転状態、分散電源の待機運転状態、及び、電力指令メッセージによって指定された分散電源の運転状態のいずれかである。
 制御部420は、分散電源情報の送信を通信部410に指示してもよい。分散電源情報は、復帰動作状態の指定に用いられる情報であり、例えば、分散電源のスペック情報、分散電源の識別情報及び分散電源の設定情報の少なくともいずれか1つの情報を含む。
 分散電源のスペック情報は、例えば、分散電源の定格電力である。分散電源の定格電力は、例えば、蓄電池装置130が放電又は充電可能な電力(kW)又は電力量(kWh)、燃料電池装置140の出力電力(kW)又は電力量(kWh)である。定格電力は、蓄電池131及びPCS132のいずれかのメーカーによって定められる放電電力又は充電電力の推奨上限(例えば、カタログ値)であってもよい。定格電力は、燃料電池141及びPCS142のいずれかのメーカーによって定められる発電電力の推奨上限(例えば、カタログ値)であってもよい。定格電力は、AC電力で表されてもよく、DC電力で表されてもよい。分散電源が蓄電池装置130である場合には、スペック情報は、蓄電池131の全体容量、蓄電池装置130の下限SOC(State of Charge)、上限SOC、蓄電池131を保護するための使用不可容量及び災害などの緊急事態に対応するためにBCP(Business Continuity Plan)容量の少なくともいずれか1つであってもよい。
 分散電源の識別情報は、例えば、分散電源が蓄電池装置130及び燃料電池装置140のいずれであるか、蓄電池装置130が固定型の蓄電池装置及びEV(Electric Vehicle)のいずれであるか、燃料電池装置140がSOFC、PEFC、PAFC及びMCFCのいずれであるかなどの情報である。分散電源の識別情報は、分散電源の機種名、メーカーコード、製造コード又はこれらを組み合わせた文字列、数字列、又はこれらの組み合わせなどである。
 分散電源の設定情報は、分散電源の運転状態、運転状態の継続条件及び他の設定情報のいずれか1つを含む。分散電源が蓄電池装置130である場合に、運転状態は、放電状態、充電状態及び待機状態である。継続条件は、時間条件(○○時~○○時までまで)、放電条件(○○kWhの電力を放電するまで、蓄電残量が○○kWhを下回るまで)、充電条件(○○kWhの電力を充電するまで、蓄電残量が○○kWhを上回るまで)という条件である。時間条件及び放電条件は組み合わされてもよく、時間条件及び充電条件は組み合わされてもよい。時間条件は、電力指令メッセージの受信からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、所定の開始時間からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、終了時刻のみの指定であってもよい。このようなケースにおいて、放電条件及び充電条件はkWで指定されてもよい。このようなケースにおいて、放電条件及び充電条件はkWで指定されてもよい。他の設定情報は、上述した下限SOC、上限SOC及びBCPが設定されているか否か、蓄電池装置130から放電される電力によって売電電力の押し上げが許可されているか否か、蓄電池装置130から電力系統への逆潮流が許可されているか否かという情報である。分散電源が燃料電池装置140である場合には、運転状態は、発電状態及び停止状態である。発電状態は、一定電力で発電を行う状態、負荷120の消費電力に追従するように発電を行う状態を含む。停止状態は、完全停止状態及びアイドリング状態を含む。継続条件は、時間条件(○○時~○○時まで)、湯量制御条件(湯量がターゲット湯量に達するまで、湯温がターゲット湯温に達するまで)という条件である。時間条件及び湯量制御条件は組み合わされてもよい。時間条件は、電力指令メッセージの受信からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、所定の開始時間からの継続時間(又は残り時間)で指定されてもよいし、終了時刻のみの指定であってもよい。他の設定情報は、燃料電池装置140から電力系統への逆潮流が許可されているか否かという情報である。
 (電力管理方法)
 以下において、実施形態に係る電力管理方法について説明する。図4では、1つのローカル制御装置400のみが図示されているが、実際には複数のローカル制御装置400が存在してもよい。
 ステップS11において、電力管理サーバ300は、分散電源情報を要求するメッセージ(分散電源情報要求)をローカル制御装置400に送信する。
 ステップS12において、ローカル制御装置400は、分散電源情報を含むメッセージ(分散電源情報応答)を電力管理サーバ300に送信する。分散電源情報は、復帰動作状態の指定に用いられる情報であり、例えば、分散電源のスペック情報、分散電源の識別情報及び分散電源の設定情報の少なくともいずれか1つの情報を含む。
 ステップS13において、電力管理サーバ300は、複数の施設100の全体として電力需給バランスを調整するために、電力指令メッセージをローカル制御装置400に送信する。
 ステップS14において、ローカル制御装置400は、電力指令メッセージに従って、分散電源の運転状態を制御する。ローカル制御装置400は、制御期間が満了するまで、電力指令メッセージによる制御を継続する。図4に示す例では、電力指令メッセージは、復帰動作状態を指定する情報を含む。
 ステップS15において、ローカル制御装置400は、制御期間の終了後において、電力指令メッセージによって指定された復帰動作状態に基づいて、分散電源の運転状態を復帰する。制御期間の終了は、電力指令メッセージに含まれる継続条件によって判断される。
 ステップS16において、電力管理サーバ300は、燃料電池装置140の運転制御実績を要求するメッセージ(実績要求)をローカル制御装置400に送信する。
 ステップS17において、ローカル制御装置400は、燃料電池装置140の運転制御実績を含むメッセージ(実績応答)を電力管理サーバ300に送信する。
 ステップS18において、電力管理サーバ300は、施設100内で最適化されたローカル運転計画の変更に伴うインセンティブを付与する。インセンティブは、金銭報酬であってもよく、商品券又はクーポンなどの無体物による報酬であってもよく、景品などの有体物による報酬であってもよい。
 (作用及び効果)
 実施形態では、ローカル制御装置400は、電力指令メッセージによる制御が終了した後における復帰動作状態を指定する情報を選択する。従って、電力管理サーバ300から頻繁に電力指令メッセージを送信することによって分散電源の運転状態を完全に制御したり、ローカル制御装置400によって電力指令メッセージと矛盾する制御の任意の実行によって電力需給バランスが崩れたりといった可能性を低減することができる。
 実施形態では、復帰動作状態は、分散電源情報に基づいて指定されてもよい。このような構成によれば、分散電源が電力需給バランスに与える影響の大きさ等を判断することができる。
 [変更例1]
 以下において、実施形態の変更例1について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について説明する。
 実施形態では、電力指令メッセージが復帰動作メッセージを兼ねる。これに対して、変更例1では、電力指令メッセージとは別に、復帰動作メッセージが送信される。
 (電力管理方法)
 以下において、実施形態に係る電力管理方法について説明する。図5では、図4と同様の処理については同様のステップ番号が付されている。図4と同様の処理の説明については省略する。
 図5に示すように、ステップS14Aにおいて、電力管理サーバ300は、電力指令メッセージとは別に、復帰動作状態を指定する情報を含む復帰動作メッセージをローカル制御装置400に送信する。復帰動作メッセージの送信タイミングは特に限定されるものではない。電力指令メッセージの送信前において、復帰動作メッセージが送信されてもよく、電力指令メッセージの送信後において、復帰動作メッセージが送信されてもよい。制御期間が終了する前に復帰動作メッセージが送信されてもよい。
 [変更例2]
 以下において、実施形態の変更例2について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について説明する。
 実施形態では、復帰動作状態は、電力管理サーバ300によって指定される。これに対して、変更例2では、復帰動作状態は、予め定められている。復帰動作状態を予め設定する方法としては、ユーザ入力により予め設定する方法であってもよい。なお、電力指令メッセージの送信前に復帰動作メッセージを送信することによって復帰動作状態を設定する方法は、復帰動作状態を予め設定する方法と考えてもよい。
 復帰動作状態は、実施形態と同様に、分散電源のスペック情報、分散電源の識別情報及び分散電源の設定情報の少なくともいずれか1つの情報に基づいて予め定められていてもよい。このようなケースにおいて、スペック情報、識別情報及び設定情報の少なくともいずれか1つの情報と復帰動作状態との対応関係が予め定められている。
 [その他の実施形態]
 本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
 特に限定されるものではないが、図4及び図5において、ローカル制御装置400が定期的にポーリング信号を電力管理サーバ300に送信してもよい。電力管理サーバ300は、ポーリング信号の受信に応じて、各種メッセージをローカル制御装置400に送信する。ローカル制御装置400は、電力管理サーバ300からの要求を受けなくても、自律的にメッセージを電力管理サーバ300に送信してもよい。
 特に限定されるものではないが、電力管理サーバ300とローカル制御装置400との間の通信は、Open ADR規格に準拠する方式で行われてもよい。このようなケースにおいて、ポーリング信号としては、例えば、ordrPollを用いることができる。電力指令メッセージとしては、例えば、oadrDistributeEventを用いることができる。分散電源情報応答及び実績応答としては、TELEMETRY USAGE及びTELEMETRY STATUSを用いることができる。
 特に限定されるものではないが、図4及び図5に示すフローは定期的に行われてもよい。定期的とは、例えば、1回/n日(nは0以上の整数)であってもよく、1回/n時間(nは0以上の整数)で行われてもよい。図4及び図5に示すフローは所定イベントの発生に応じて行われてもよい。所定イベントは、電力管理サーバ300が管理する管理エリアで電力需給バランスが崩れる事象であってもよく、管理エリアよりも広い広域エリアで電力需給バランスが崩れる事象であってもよく、自然災害等であってもよい。
 特に限定されるものではないが、上述した「電力」は、瞬時値(kW)であってもよい。上述した「電力」は、時間の概念を伴う場合には電力量(kWh)と読み替えてもよい。
 特に限定されるものではないが、復帰動作状態の指定に必要な情報要素は、必ずしもローカル制御装置400から送信されなくてもよい。例えば、分散電源のスペック情報、分散電源の識別情報及び分散電源の設定情報の少なくともいずれか1つを示す情報は、分散電源の設置申請等において予め電力管理サーバ300に登録されていてもよい。
 本願は日本国特許出願第2016-171023号(2016年9月1日出願)の優先権を主張し、その内容の全てが本願明細書に組み込まれている。

Claims (12)

  1.  複数の施設を管理する電力管理サーバから、各施設に個別に設けられるローカル制御装置に対して、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信するステップAと、
     前記ローカル制御装置が、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択するステップBとを備え、
     前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態の少なくともいずれかを含む、電力管理方法。
  2.  前記電力管理サーバから前記ローカル制御装置に対して、前記復帰動作状態を指定する情報を含む復帰動作メッセージを送信するステップCを備える、請求項1に記載の電力管理方法。
  3.  前記電力指令メッセージに含まれる電力指令を実行中に前記復帰動作メッセージを送信する、請求項2に記載の電力管理方法。
  4.  前記復帰動作メッセージを前記電力指令メッセージの前に送信する、請求項2に記載の電力管理方法。
  5.  前記電力指令メッセージは、前記復帰動作状態を指定する情報を含む、請求項1又は請求項2に記載の電力管理方法。
  6.  前記ローカル制御装置から前記電力管理サーバに対して、前記分散電源のスペック情報、前記分散電源の識別情報及び前記分散電源の設定情報の少なくともいずれか1つの情報を含む分散電源情報を送信するステップDと、
     前記電力管理サーバが、前記分散電源情報に基づいて前記復帰動作状態を指定するステップEとを備える、請求項2、請求項2を引用する請求項3乃至請求項5のいずれかに記載の電力管理方法。
  7.  前記復帰動作状態は、予め定められている、請求項1に記載の電力管理方法。
  8.  前記復帰動作状態は、前記分散電源のスペック情報、前記分散電源の識別情報及び前記分散電源の設定情報の少なくともいずれか1つの情報に基づいて予め定められている、請求項7に記載の電力管理方法。
  9.  前記復帰動作状態は、前記復帰動作状態の継続時間又は終了時刻を含むタイマー情報と対応付けられている、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の電力管理方法。
  10.  複数の施設を管理する電力管理サーバであって、
     各施設に個別に設けられるローカル制御装置に対して、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信する送信部を備え、
     前記送信部は、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を指定する情報を含む復帰動作メッセージを送信する、電力管理サーバ。
  11.  電力管理サーバによって管理される複数の施設のいずれかである対象施設に設けられる分散電源を制御するローカル制御装置であって、
     前記分散電源を制御するための電力指令メッセージを前記電力管理サーバから受信する受信部と、
     前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択する制御部とを備え、
     前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態のいずれかである、ローカル制御装置。
  12.  複数の施設を管理する電力管理サーバと、
     各施設に個別に設けられるローカル制御装置とを備え、
     前記電力管理サーバは、各施設に個別に設けられる分散電源を制御するための電力指令メッセージを送信する送信部を備え、
     前記ローカル制御装置は、前記電力指令メッセージによる制御が終了した後における前記分散電源の復帰動作状態を選択する制御部を備え、
     前記復帰動作状態は、前記電力指令メッセージによる制御を開始する前における前記分散電源の運転状態、前記分散電源の待機運転状態、前記電力管理サーバが指定した前記分散電源の運転状態、及び、前記電力指令メッセージによって指定された前記分散電源の運転状態のいずれかである、電力管理システム。
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