WO2019107017A1 - 電力管理システム - Google Patents

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WO2019107017A1
WO2019107017A1 PCT/JP2018/039329 JP2018039329W WO2019107017A1 WO 2019107017 A1 WO2019107017 A1 WO 2019107017A1 JP 2018039329 W JP2018039329 W JP 2018039329W WO 2019107017 A1 WO2019107017 A1 WO 2019107017A1
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power supply
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unit
power management
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高橋　宏文
安藤　慎輔
瑞紀 中原
祐樹 河口
馬淵　雄一
叶田　玲彦
根本　亮
輝 菊池
智道 伊藤
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株式会社日立製作所
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    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/06—Arrangements for consuming regenerative power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]

Definitions

  • the present invention relates to a power management system.
  • An energy storage system has been introduced for the purpose of suppressing output fluctuation of renewable energy generation, peak cutting, and emergency power supply.
  • an energy storage system for example, a method of adjusting power consumption by charging and discharging a power storage device is known.
  • Patent Document 1 discloses an electric railway power system for charging a storage battery connected to a feeder circuit with regenerative power generated at the time of deceleration of a railway for effective use of regenerative power.
  • the power storage device since the power storage device is connected to the regenerative energy generation only through the commercial power grid, the operation rate is low and effective utilization is difficult.
  • the railway power system disclosed in Patent Document 1 is operated by a railway company installing a power storage device having the necessary capacity and output, and connecting the power storage device to a feeder circuit for operation. . Therefore, the energy storage system is used only for the purpose of effective use of regenerative power. If the customer's energy storage system is connected to only one power grid, there is a risk that power can not be provided when the power grid fails. In addition, further improvement of the operating rate of the existing energy storage system is expected.
  • a power management system includes: a power supply unit disposed in a power supply facility; a first electric wire for supplying power to an overhead wire in contact with the electric vehicle; A first power converter capable of supplying power to the first wire, a load disposed in the power consuming facility, a second wire for supplying power to the load, and a calculator for calculating the power consumption of the load; The second power converter that connects the first wire and the power consumption facility and can supply power in one direction or in both directions, the power consumption of the load calculated by the calculator, and the power supply capacity of the power supply unit And a control unit that controls the first power conversion unit to control the power supply to the first electric wire.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a power management system according to a first embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a power management system according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram of a power management system according to a third embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a power management system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram of a power management system according to a fifth embodiment.
  • 15 is a flowchart illustrating an example of control according to a fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a configuration diagram of a power management system according to a sixth embodiment.
  • the storage device connected via the commercial power grid temporarily stores the photovoltaic power, and later It was difficult to use it for sharing to commercial power grids.
  • the conventional transmission network configuration it is difficult to directly transmit surplus photovoltaic power to power consumers.
  • the inventors have found a power management system capable of accommodating power using a power supply path power generation device, a power storage device, and power demand using existing power lines.
  • the mechanism such as the breaker operates by the power supply from the power supply unit, and the power consumption is not hindered.
  • Power supply network can be constructed.
  • the power supply can be received even when the power supply from the commercial power system to the load is interrupted due to a power failure or the like.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power management system according to a first embodiment.
  • Power management system A power supply facility 100, a power consumption facility 200, a first wire 301 for transmitting power from the power supply facility 100 to the power consumption facility 200, and a second wire 302 capable of supplying power to the power consumption facility 200 .
  • the first electric wire 301 is an electric wire (cutting wire) for supplying power to the overhead wire in contact with the electric vehicle. Power is supplied from the second electric wire and / or the power generation facility in a portion not shown, and supplied to the electric vehicle.
  • the second electric wire 302 may be either a system using a transmission / distribution network operated by a so-called power company (power supply provider) or a special system prepared by a company transmitting / distributing in the area. .
  • the power supply facility 100 includes a power supply unit 101, a first power conversion unit 102 that can supply power supplied from the power supply unit 101 to the first wire, and a control unit 103 that controls the first power conversion unit 102. And.
  • the power consumption facility 200 connects the load 201, the first electric wire 301 and the power consumption facility 200, and calculates the power consumption of the load 201 and the second power conversion unit 202 that can supply power in one direction or both. And a calculating unit 203.
  • the power supply unit 101 includes a device capable of supplying power and an output device that outputs information on the available amount of power.
  • the device capable of supplying power is not particularly limited as long as power can be supplied. Specifically, solar light and wind power can be exemplified by any regenerated energy generation system, storage system, and power generation apparatus.
  • the second electric wire 302 may double as the power supply facility 100.
  • the first power conversion unit 102 appropriately supplies the power supplied from the power supply unit 101 to the first electric wire 301.
  • the second power converter 202 converts the power supplied from the first electric wire 301 into a state in which the load uses it. Further, the power supplied from the second electric wire 302 is converted into a state in which the first electric wire 301 can be used.
  • the power supplied by the power supply unit 101 and the power conversion unit may be direct current, single-phase alternating current, or three-phase alternating current, and the voltage and frequency can also be set according to the equipment.
  • the load 201 includes various devices that consume power, such as air conditioning equipment and lighting equipment provided in each building.
  • the load 201 can receive power from the second electric wire 302 through a power receiving facility (not shown) of the building.
  • the calculation unit 203 measures the power consumption of the load 201 using a sensor or the like (not shown) or estimates it from the measurement results of a plurality of sensors and the power information measured by the power receiving facility and the second power conversion unit 202.
  • the power consumption of the load 201 is calculated. For example, when the power consumption of the load 201 transmitted by the calculation unit 203 exceeds the power supply amount from the second electric wire 302 assumed in advance, it is necessary to compensate for the insufficient power from the power supply facility 100. Therefore, the calculation unit 203 transmits, to the control unit 103, information related to the calculated power consumption of the load 201 (hereinafter referred to as desired power usage amount information).
  • the information related to the power consumption may be, for example, the power consumption of the load 201 itself or a desired power utilization amount.
  • the calculation unit 203 may transmit information related to the power consumption of the load 201 to the control unit 103 when the power consumption of the load exceeds the power amount set in advance.
  • the control unit 103 controls the first power conversion unit 102 based on the information on the power consumption of the load 201 calculated by the calculation unit 203 and the available power supply amount of the power supply unit 101, and the power to the first electric wire 301 Control the supply.
  • the control unit 103 acquires information on the power consumption of the load 201 from the second power conversion unit 202, and acquires information on the available power supply amount from the power supply unit 101.
  • the power availability information can be calculated, for example, from the wind conditions and / or the amount of sunshine.
  • the control unit 103 compares the desired power utilization amount information with the possible power supply amount information, and determines the provision if the possible power supply amount is equal to or more than the desired power utilization amount, and controls the first power conversion unit 102. At this time, it is more preferable that the control unit 103 determines the provision availability in consideration of the conversion loss of the first power conversion unit 102 and the power transmission loss in the first electric wire 301. For that purpose, it is more preferable that information such as the location information where the load 201 is installed and the conversion efficiency of the second power conversion unit 202 be available because the loss can be accurately calculated. If the available power supply amount is less than the desired power use amount, it is decided not to provide it or to provide it partially, and the power conversion unit is controlled. The determination result is preferably provided to the calculation unit 203 in order to prevent an unexpected power shortage in the load 201.
  • each site of the power consumption facility 200 and the power supply facility 100 is also connected to the feeder wire, a plurality of power supply paths can be provided.
  • power consumption between sites can be optimized since feeders can be used to inter-site power.
  • power can be supplied from the power supply facility 100 to the feeders, a power failure of the railway operation system can be suppressed. As a result, the reliability of the railway operation system can also be improved.
  • FIG. 2 is a block diagram of a power management system according to a second embodiment.
  • the second embodiment includes a plurality of power supply facilities.
  • the power management system includes a first power supply facility 100, a power consumption facility 200, a second power supply facility 400, a general control unit 500, and a first electric wire 301 for transmitting power from the power supply facility to the power consumption facility. And a second electric wire 302 for supplying power to the power consumption facility.
  • the first power supply facility 100 and the second power supply facility 400 have the same configuration as the power supply facility according to the first embodiment.
  • the first power supply facility makes it possible to supply the first power supply unit 101 and the power supplied from the first power supply unit 100 to the first electric wire 301, and appropriately supplies the first power conversion unit 102, And a first control unit 103 configured to control the power conversion unit 102.
  • the second power supply facility 400 enables the power supplied from the second power supply unit 401 and the second power supply unit 401 to be supplied to the first electric wire 301, and appropriately supplies the third electric power to the first electric wire 301.
  • the conversion unit 402 includes a second control unit 403 that controls the third power conversion unit 402.
  • the first power supply unit and the second power supply unit transmit the available power supply amount information to the general control unit 500.
  • the power consuming facility connects the load 201, the calculating unit 203 for calculating the power consumption of the load, and the power consuming facility 200 and the first electric wire 301, and one or both of them. And a second power converter 202 for converting power into a state in which power can be supplied.
  • the calculation unit 203 transmits, to the general control unit 500, information on the power consumption of the load (desired power usage information).
  • the overall control unit 500 is configured to execute the first control unit 103 and the second control unit 103 based on the available power supply amount information of the first power supply unit 101, the available power supply amount information of the second power supply unit 401, and the desired power use amount information.
  • the control unit 403 is controlled to supply power from the first power supply facility 100 or the second power supply facility 400 to the power consumption facility 200 via the first electric wire 301.
  • the overall control unit 500 transmits a power supply command to the first control unit 103 and the second control unit 403 so as to secure the amount of available power that is equal to or more than the desired power usage amount.
  • the power management system including a plurality of power supply facilities
  • the power management system may include a plurality of power consumption facilities.
  • integrating the plurality of power consumption desired amount information makes it possible to approach the power supply available amount, and can increase the amount of renewable energy generation. Therefore, it is possible to contribute to the reduction of carbon dioxide emissions.
  • the block diagram of the power management system which concerns on FIG. 3 at Example 3 is shown.
  • the power supply unit 101 and the second electric wire 302 are connected via a power conversion device (not shown).
  • the power supply unit 101 receives power from the second wire 302 and supplies at least a part of the received power to the first wire 301.
  • the third embodiment corresponds to the case where the power supply unit is a renewable energy power generation and is sold using a fixed price purchase system or the like. At this time, there is a possibility that the system becomes unstable if the amount of renewable energy generation becomes excessive in the second electric wire network, so there may be a case where a power generation output suppression instruction is given to suppress the regenerated energy generation.
  • the power generation output suppression instruction is, for example, a content that makes the amount of power supplied to the second wire 302 equal to or less than the instruction value
  • the difference between the power supplyable amount information and the instruction value is transmitted to the first wire 301 through the power conversion unit 102.
  • Supplying electricity can maximize the power generation capacity of renewable energy generation and contribute to the reduction of carbon dioxide emissions.
  • the power management system according to the third embodiment may have a plurality of power supply facilities or loads as in the second embodiment. Even in the case where the second electric wire can not receive power supply from the electric power supply unit due to a power failure or the like, in the third embodiment, it is preferable to use the first electric wire because renewable energy generation can be continued. Furthermore, the load 201 can utilize the power supply via the first electric wire as an emergency power supply.
  • the power supply unit 101 is a power storage system
  • a power storage device used for the power storage system a battery such as a lithium ion battery, a lead battery, an NAS battery, a redox flow battery, a capacitor such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor, or a power storage device by pumped storage be able to.
  • the block diagram of the power management system which concerns on FIG. 4 at Example 4 is shown.
  • the power supply unit 101 which is a storage system, transmits, to the control unit 103, the power supply availability information indicating the power that can be supplied from the energy storage stored in the storage device, in addition to the power supply availability information. It is possible. When the demand for use of power is predicted to continue from the trend of the power consumption of the load, the power supply can be reliably continued without being affected by changes in weather and the like.
  • the storage system can supply electric power to both the electric vehicle and the power consuming facility through the first electric wire, the operation rate of the storage system is improved, and the storage system can be effectively used. .
  • the power management system according to the fourth embodiment further includes a deterioration diagnosis unit 104 that diagnoses deterioration of the storage battery system.
  • the deterioration diagnosis unit 104 collects information such as the voltage, current, temperature, and charge state of the storage system via the control unit 103, and diagnoses the deterioration state from the collected information.
  • the degradation diagnosis result is transmitted to the control unit 103 and used for control of the power conversion unit 102.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the flow of processing in the deterioration diagnosis unit.
  • the deterioration diagnosis unit 104 confirms charge / discharge behavior of the power storage system provided in each facility (step S31). At this time, the deterioration diagnosis unit 104 acquires, for example, information necessary for deterioration diagnosis, such as the voltage, current, temperature, and charge state of the storage unit.
  • the degradation diagnosis unit 104 may indicate a charge / discharge pattern suitable for degradation diagnosis. Such an instruction can improve the accuracy of the deterioration diagnosis.
  • the degradation diagnosis unit 104 determines the presence or absence of degradation based on the information confirmed in step S31 (step S32). If it is determined that there is no deterioration (YES in step S32), the deterioration diagnosis unit 104 returns to the confirmation process in step S31.
  • step S32 If it is determined in step S32 that deterioration has occurred (NO in step S32), the deterioration diagnosis unit 104 limits the maximum value of the charging power and discharging power of the corresponding storage unit based on the deterioration state (step S33). It returns to the confirmation process of step S31.
  • the deterioration diagnosis unit 104 may send information on the deterioration state to the deterioration state display unit (not shown) of the deteriorated storage system (step S34).
  • the display of the deterioration state in the deterioration state display unit for example, it is displayed how much the capacity is reduced due to the deterioration.
  • the available power supply amount and / or the available power amount supply amount may be limited based on the diagnosis result of the deterioration diagnosis unit.
  • the power supply unit 101 does not include the renewable energy generation and the storage system, and uses the power supply function from the second electric wire 302 as the power supply unit. At this time, the power supply unit 101 sets the difference between the power that can be supplied from the second electric wire 302 and the power consumption in the power supply facility 100 as the power supply available amount. According to such a configuration, power can be supplied from the second electric wire 302 to the first electric wire 301 even when a mechanism not supplied with electric power from the second electric wire and / or power generation facility fails in a portion not shown. The reliability of the power supply of the first electric wire can be improved.
  • system configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration shown in each drawing.
  • system configuration shown in the figure is an example, and the number of power supply facilities and power consumption facilities is not limited to the example shown in the figure.

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Abstract

信頼性の高い電力管理システムを提供することを目的とする。上記課題を解決するために、本発明に係る電力管理システムは、電力供給設備に配置される電力供給部と、電動車両に接する架線に電力を供給する第１電線と、電力供給部から供給される電力を第１電線に供給可能とする第１電力変換部と、電力消費設備に配置される負荷と、負荷に電力を供給する第２電線と、負荷の消費電力を算出する算出部と、第１電線と電力消費設備とを接続し、一方向又は双方向に電力を供給可能とする第２電力変換部と、算出部が算出した負荷の消費電力と、電力供給部の電力供給可能量に基づいて、第１電力変換部を制御し第１電線への電力供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

Description

電力管理システム
　本発明は、電力管理システムに関する。
　近年、太陽光や風力を活用した再生可能エネルギー発電装置が分散して設置される事例が増加している。また、家、ビル、工場等の需要家へリチウムイオン電池、鉛電池、ＮＡＳ電池、レドックスフロー電池等の電池や、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタからなる蓄電装置を設置し、電力を効率良く利用する方法が提案されている。これらの発電装置および蓄電装置は、通常電力変換装置を介して商用電力系統と接続され、売電や買電がなされている。
　このような状況の中で、再生可能エネルギーの導入拡大に伴い、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。再生可能ネルギー発電の出力変動抑制、ピークカット、非常用電源を目的として、エネルギー貯蔵システムが導入されている。エネルギー貯蔵システムとしては、例えば、蓄電装置を充放電させることによる電力消費を調整する方法が知られている。
　また、鉄道分野では、鉄道車両の減速時等に生じる回生電力を有効利用するための電力システムが検討されている。特許文献１には、回生電力の有効利用のために、鉄道の減速時に生じる回生電力をき電回路に接続された蓄電池に充電する電気鉄道用電力システムが開示されている。
特開２０１１－５６９９６号公報
　従来のエネルギー貯蔵システムでは、蓄電装置が、商用電力系統のみを介して再生エネルギー発電と接続されているため、稼働率が低く有効活用が困難であった。
　また、特許文献１に開示された鉄道用電力システムは、鉄道事業者が、必要な容量および出力の蓄電装置を設置し、その蓄電装置をき電回路に接続して、運用を行うものである。したがって、エネルギー貯蔵システムが、回生電力の有効利用という用途のみに利用されている。需要家のエネルギー貯蔵システムが、一つの電力系統にのみ接続している場合は、その電力系統が停電した時に電力提供が受けられない虞がある。また、既設のエネルギー貯蔵システムのさらなる稼働率の向上が期待されている。
　そこで、本発明では信頼性の高い電力管理システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係る電力管理システムは、電力供給設備に配置される電力供給部と、電動車両に接する架線に電力を供給する第１電線と、電力供給部から供給される電力を第１電線に供給可能とする第１電力変換部と、電力消費設備に配置される負荷と、負荷に電力を供給する第２電線と、負荷の消費電力を算出する算出部と、第１電線と電力消費設備とを接続し、一方向又は双方向に電力を供給可能とする第２電力変換部と、算出部が算出した負荷の消費電力と、電力供給部の電力供給可能量に基づいて、第１電力変換部を制御し第１電線への電力供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、信頼性の高い電力管理システムを提供することが可能となる。
実施例１に係る電力管理システムの構成図である。 実施例２に係る電力管理システムの構成図である。 実施例３に係る電力管理システムの構成図である。 実施例４に係る電力管理システムの構成図である。 実施例５に係る電力管理システムの構成図である。 実施例５に係る制御例を示すフローチャートである。 実施例６に係る電力管理システムの構成図である。
　従来の電力管理システムの構成では、太陽光発電電力が商用電力系統のキャパシティを超えるような場合に、商用電力系統を介して接続された蓄電装置は、太陽光発電電力を一旦蓄積し、後に商用電力系統へ共有するような活用方法は困難であった。また、従来の送電網の構成では、余剰の太陽光発電電力を電力需要家に直接送電することは困難であった。
　そこで、発明者らは、電力提供経路発電装置、蓄電装置、電力需要に既設の電力線を利用して電力を融通できる電力管理システムを見出した。本発明の一実施形態に係る電力管理システムは、負荷の消費電力が増大した場合にも、電力供給部からの電力供給によりブレーカー等の機構が作動し、電力消費が妨げられることのない信頼性の高い電力供給網が構築できる。また、商用電力系統から負荷への電力供給が停電等により途絶えた場合にも電力供給が受けられる。
　以下、本発明の実施形態を図１～図７を用いて説明する。
　図１は、実施例１に係る電力管理システムの構成図である。電力管理システムは、
電力供給設備１００と、電力消費設備２００と、電力供給設備１００から電力消費設備２００に電力を送電する第１電線３０１と、電力消費設備２００へ電力を供給可能な第２電線３０２と、を備える。
　第１電線３０１は、電動車両に接する架線に電力を供給する電線（き電線）である。図示しない部分で第２電線および／または発電設備から電力の供給を受け電動車両へ供給する。
　第２電線３０２は、いわゆる電力会社（電力供給事業者）が運営する送配電網による系統を利用する場合と、地域に送配電する事業者が用意した専用の系統とする場合とのいずれでもよい。
　実施例１では、電力供給設備及び電力消費設備が個別のサイトである例を説明する。
　電力供給設備１００は、電力供給部１０１と、電力供給部１０１から供給される電力を第１電線に供給可能とする第１電力変換部１０２と、第１電力変換部１０２を制御する制御部１０３と、を備える。電力消費設備２００は、負荷２０１と、第１電線３０１と電力消費設備２００とを接続し、一方向又は双方に電力を供給可能とする第２電力変換部２０２と、負荷２０１の消費電力を算出する算出部２０３とを備える。
　電力供給部１０１は、電力供給可能な装置と、電力の供給可能量に関する情報を出力する出力装置と、を備える。電力供給可能な装置としては、電力を供給可能であれば特に限定されない。具体的には、太陽光や風力はどの再生エネルギー発電システム、蓄電システム、発電装置を挙げることができる。また、第２電線３０２が電力供給設備１００を兼ねていても良い。
　第１電力変換部１０２は、電力供給部１０１から供給される電力を適切に第１電線３０１へ供給する。第２電力変換部２０２は、第１電線３０１から供給される電力を負荷が使用する状態に変換する。また、第２電線３０２から供給される電力を第１電線３０１が使用可能な状態に変換する。ここで、電力供給部１０１および電力変換部が供給する電力は、直流であっても、単相交流であっても３相交流であっても良く、電圧や周波数も設備に応じて設定できる。
　負荷２０１としては、各建物が備える空調設備や照明設備など、電力を消費する様々な機器が含まれる。負荷２０１は建物が備える受電設備(図示しない)を通じて第２電線３０２から電力供給を受けることができる。
　算出部２０３は、図示しないセンサ等を用いて負荷２０１の消費電力を実測するか、複数のセンサによる計測結果や受電設備および第２電力変換部２０２で測定された電力情報から推定するなどして、負荷２０１の消費電力を算出する。例えば、算出部２０３により送信された負荷２０１の消費電力が、あらかじめ想定された第２電線３０２からの電力供給量を超えるような場合に、不足する電力を電力供給設備１００から補う必要がある。そのため、算出部２０３は、算出した負荷２０１の消費電力に関する情報（以下、電力利用希望量情報という。）を制御部１０３に送信する。消費電力に関する情報とは、例えば、負荷２０１の消費電力そのものでもよいし、電力利用希望量であってもよい。なお、算出部２０３は、負荷の消費電力があらかじめ設定された電力量を超える場合に、制御部１０３に負荷２０１の消費電力に関する情報を送信するようにしてもよい。
　制御部１０３は、算出部２０３が算出した負荷２０１の消費電力に関する情報と、電力供給部１０１の電力供給可能量に基づいて、第１電力変換部１０２を制御し、第１電線３０１への電力供給を制御する。制御部１０３は第２電力変換部２０２から負荷２０１の消費電力に関する情報を取得するとともに、電力供給部１０１から電力供給可能量に関する情報を取得する。電力供給可能量情報は、たとえば風況および／または日照量から算出可能である。
　制御部１０３は、電力利用希望量情報と電力供給可能量情報とを比較し、電力供給可能量が電力利用希望量以上であれば提供を決定し、第１電力変換部１０２を制御する。このとき、制御部１０３は、第１電力変換部１０２の変換ロスや、第１電線３０１での送電ロスを考慮して提供可否を決定するとなお好ましい。そのためには、負荷２０１の設置されている所在情報や、第２電力変換部２０２の変換効率等の情報が入手可能であるとロスが正確に算出可能なためなお好ましい。電力供給可能量が電力利用希望量未満である場合には提供しないか一部提供することを決定し、電力変換部を制御する。決定結果は、負荷２０１での予期せぬ電力不足を発生させないため、算出部２０３に提供されるのが好ましい。
　実施例１に係る電力管理システムは、電力消費設備２００、電力供給設備１００の各サイトがき電線にも接続しているために、電力提供経路を複数化することができる。また、き電線を用いてサイト間の電力を融通できるため、サイト全体の消費電力を最適化することができる。さらに電力供給設備１００からもき電線に電力を供給することができるため、鉄道運行システムの停電を抑制することができる。その結果、鉄道運行システムの信頼性も向上できる。
　以下では、実施例１と同様の構成については説明を省略する。
　図２は実施例２に係る電力管理システムの構成図を示す。実施例２は電力供給設備を複数備える。電力管理システムは、第１電力供給設備１００と、電力消費設備２００と、第２電力供給設備４００と、統括制御部５００と、電力供給設備から電力消費設備に電力を送電する第１電線３０１と、電力消費設備へ電力を供給する第２電線３０２と、を備える。
　第１電力供給設備１００及び第２電力供給設備４００は実施例１に係る電力供給設備と同様の構成である。第１電力供給設備は、第１電力供給部１０１と、第１電力供給部１００から供給された電力を第１電線３０１に供給可能な状態にし、適切に供給する第１電力変換部１０２、第１電力変換部１０２を制御する第１制御部１０３と、を備える。第２電力供給設備４００は、第２電力供給部４０１、第２電力供給部４０１から供給された電力を第１電線３０１に供給可能な状態とし、適切に第１電線３０１に供給する第３電力変換部４０２、第３電力変換部４０２を制御する第２制御部４０３と、を備える。第１電力供給部及び第２電力供給部は、電力供給可能量情報を統括制御部５００に送信する。
　電力消費設備は実施例１に係る電力消費設備２００と同様に、負荷２０１と、負荷の消費電力を算出する算出部２０３と、電力消費設備２００と第１電線３０１とを接続し、一方又は双方に電力を供給可能な状態に変換する第２電力変換部２０２と、を備える。
　算出部２０３は、実施例１と同様に負荷の消費電力に関する情報（電力利用希望量情報）を統括制御部５００に送信する。
　統括制御部５００は、第１電力供給部１０１の電力供給可能量情報、第２電力供給部４０１の電力供給可能量情報、電力利用希望量情報と、に基づき、第１制御部１０３、第２制御部４０３を制御し、第１電力供設備１００又は第２電力供給設備４００から第１電線３０１を介して電力消費設備２００に電力を供給する。具体的には、統括制御部５００は電力利用希望量以上の電力供給可能量を確保できるように第１制御部１０３および第２制御部４０３へ電力供給指令を送信する。このとき、電力供給可能量情報に加えて、各電力供給設備から電力消費設備への送電経路を考慮し、近いサイトからの供給を優先すると送電ロスが少なくなり好ましい。電力供給設備が複数ある場合には、必要な電力供給可能量が確保しやすくなる。
　実施例２では電力供給設備を複数備える電力管理システムについて説明したが、電力管理システムは電力消費設備を複数備えていても良い。負荷が複数ある場合には、複数の電力利用希望量情報を積算することで、電力供給可能量へ近づけることが可能となり、再生可能エネルギー発電量を増加させることができる。そのため、二酸化炭素排出量削減等へ貢献可能となる。
　複数の電力供給設備又は複数の負荷を備える電力管理システムの場合は、電力供給設備及び負荷の互いの位置情報に基づき、送電経路を考慮して電力供給を決定することがさらに好ましい。
　図３に実施例３に係る電力管理システムの構成図を示す。実施例３に係る電力管理システムは、電力供給部１０１と第２電線３０２が不図示の電力変換装置を介して接続されている。電力供給部１０１は、第２電線３０２から電力を受電し、受電した電力の少なくとも一部を前記第１電線３０１に供給する。実施例３は、電力供給部が再生可能エネルギー発電であって、固定価格買取制度等を利用して売電している場合に相当する。このとき、第２電線網中で再生可能エネルギー発電量が過剰となると系統が不安定化する虞が生じるため、再生エネルギー発電を抑制するよう発電出力抑制指示がかかる場合が有る。発電出力抑制指示が例えば第２電線３０２への電力供給量を指示値以下とする内容であった場合は、電力供給可能量情報と前記指示値の差を電力変換部１０２を通じて第１電線３０１へ供給することで再生可能エネルギー発電の発電力を最大化でき、二酸化炭素排出量削減等へ貢献可能となる。
　実施例３に係る電力管理システムは、実施例２のように電力供給設備又は負荷を複数備えていてもよい。第２電線が停電等により電力供給部からの電力供給を受けられない場合にも、実施例３においては第１電線を利用することで再生可能エネルギー発電を継続することができるため好ましい。さらに、負荷２０１は第１電線を介した電力供給を非常用電源として活用できる。
　実施例４では、電力供給部１０１が蓄電システムである場合を説明する。蓄電システムに用いられる蓄電装置としては、リチウムイオン電池、鉛電池、ＮＡＳ電池、レドックスフロー電池等の電池や、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタ、或いは揚水発電による蓄電装置等を適用することができる。
　図４に実施例４に係る電力管理システムの構成図を示す。蓄電システムである電力供給部１０１は、電力供給可能量情報に加えて、蓄電装置に貯蔵されているエネルギー量から供給可能な電力量を表す電力量供給可能量情報を、制御部１０３に送信することが可能である。負荷の電力消費の動向から、電力の利用希望が継続すると予測される場合に、天候等の変化の影響を受けることなく、確実に電力供給を継続することができる。
　実施例４では、蓄電システムが、第１電線を介して電動車両及び電力消費設備の両方に電力を供給可能であるため、蓄電システムの稼働率が向上し、蓄電システムの有効活用が可能となる。
　図５に実施例５に係る電力管理システムの構成図を示す。実施例５では、実施例４に係る電力管理システムに、さらに蓄電池ステムの劣化を診断する劣化診断部１０４を追加した構成である。劣化診断部１０４は、例えば、蓄電システムの電圧、電流、温度、充電状態などの情報を、制御部１０３を介して収集し、その収集した情報から劣化状態を診断する。劣化診断結果は、制御部１０３へ送信され電力変換部１０２の制御に活用される。
　図６に劣化診断部における処理の流れの一例を示すフローチャートを示す。劣化診断部１０４は、各設備が備える蓄電システムの充放電挙動を確認する（ステップＳ３１）。このとき、劣化診断部１０４は、例えば蓄電部の電圧、電流、温度、充電状態などの、劣化診断に必要な情報を取得する。劣化診断部１０４は劣化診断に適した充放電パターンを指示しても良い。そのように指示することで劣化診断の精度を向上させることができる。
　ステップＳ３１で確認した情報に基づいて、劣化診断部１０４が劣化の有無を判断する（ステップＳ３２）。劣化がないと判断したときには（ステップＳ３２のＹＥＳ）、劣化診断部１０４はステップＳ３１の確認処理に戻る。
　ステップＳ３２で、劣化したと判断したときには（ステップＳ３２のＮＯ）、劣化診断部１０４は、該当する蓄電部の充電電力と放電電力の最大値を劣化状態に基づいて制限し（ステップＳ３３）。ステップＳ３１の確認処理に戻る。
　ステップＳ３３で劣化した蓄電部の制限処理を行ったときには、劣化診断部１０４は、その劣化した蓄電システムの劣化状態表示部(不図示)に劣化状態の情報を送っても良い(ステップＳ３４）。この劣化状態表示部での劣化状態の表示としては、例えば容量が劣化によりどの程度低下しているかを表示する。また、劣化診断部での診断結果に基づいて、電力供給可能量および/または電力量供給可能量を制限するようにしてもよい。
　実施例６では、電力供給部１０１が、再生可能エネルギー発電や蓄電システムを含まず、第２電線３０２からの電力供給機能を電力供給部として活用する場合である。このとき、電力供給部１０１は第２電線３０２から供給可能な電力と、電力供給設備１００の内部での消費電力の差を電力供給可能量とする。このような構成によれば、図示しない部分で第２電線および／または発電設備から電力の供給を受ける機構が故障した場合にも第２電線３０２から第１電線３０１へ電力供給が可能になるため、第１電線の電力供給の信頼性を向上させることができる。
　なお、上述した実施の形態例で説明したシステム構成は一例を示したものであり、本発明は各図に示す構成に限定されるものではない。例えば、図に示すシステム構成は、一例であり、電力供給設備や電力消費設備の数は、図に示す例に限定されない。
１００…電力供給設備、１０１…電力供給部、１０２…第１電力変換部、１０３…制御部、１０４…劣化診断部、２００…電力消費設備、２０１…負荷、２０２…第２電力変換部、２０３…算出部、３０１…第１電線、３０２…第２電線、４００…第２電力供給設備、４０１…第２電力供給部、４０２…第３電力変換部、４０３…第２制御部、５００…統括制御部

Claims (17)

  1. 　電力供給設備に配置される電力供給部と、
    　電動車両に接する架線に電力を供給する第１電線と、
    　前記電力供給部から供給される電力を前記第１電線に供給可能とする第１電力変換部と、
    　電力消費設備に配置される負荷と、
    　前記負荷に電力を供給する第２電線と、
    　前記負荷の消費電力を算出する算出部と、
    　前記第１電線と前記電力消費設備とを接続し、一方向又は双方向に電力を供給可能とする第２電力変換部と、
    　前記算出部が算出した前記負荷の消費電力と、前記電力供給部の電力供給可能量に基づいて、前記第１電力変換部を制御し、前記第１電線への電力供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とする電力管理システム。
  2. 　請求項１に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は、再生エネルギー発電システム、蓄電システム、発電装置、及び前記第２電線のいずれかであることを特徴とする電力管理システム。
  3. 　請求項１に記載の電力管理システムであって、
    　前記算出部は、前記負荷の消費電力を実測するか、又は複数のセンサによる計測結果から前記負荷の消費電力を推定することを特徴とする電力管理システム。
  4. 　請求項２に記載の電力管理システムであって、
    　前記算出部は、前記負荷の消費電力を実測するか、又は複数のセンサによる計測結果から前記負荷の消費電力を推定することを特徴とする電力管理システム。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給設備及び前記電力消費設備の少なくともいずれかを複数備えることを特徴とする電力管理システム。
  6. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部と前記第２電線は第２電力変換部を介して接続され、
    　前記電力供給部は、前記第２電線から電力を受電し、受電した電力の少なくとも一部を前記第１電線に供給することを特徴とする電力管理システム。
  7. 　請求項５に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部と前記第２電線は第２電力変換部を介して接続され、
    　前記電力供給部は、前記第２電線から電力を受電し、受電した電力の少なくとも一部を前記第１電線に供給することを特徴とする電力管理システム。
  8. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、電力供給可能量と電力量供給可能量を前記制御部に送信し、
    　前記制御部は、前記算出部が算出した前記負荷の消費電力と、前記電力供給可能量及び前記電力量供給可能量に基づいて前記第１電力変換部を制御することを特徴とする電力管理システム。
  9. 　請求項５に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、電力供給可能量と電力量供給可能量を前記制御部に送信し、
    　前記制御部は、前記算出部が算出した前記負荷の消費電力と、前記電力供給可能量及び前記電力量供給可能量に基づいて前記第１電力変換部を制御することを特徴とする電力管理システム。
  10. 　請求項６に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、電力供給可能量と電力量供給可能量を前記制御部に送信し、
    　前記制御部は、前記算出部が算出した前記負荷の消費電力と、前記電力供給可能量及び前記電力量供給可能量に基づいて前記第１電力変換部を制御することを特徴とする電力管理システム。
  11. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
  12. 　請求項５に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
  13. 　請求項６に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
  14. 　請求項７に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
  15. 　請求項８に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
  16. 　請求項９に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
  17. 　請求項１０に記載の電力管理システムであって、
    　前記電力供給部は蓄電システムであって、
    　前記蓄電システムの劣化を診断する劣化診断部をさらに備えることを特徴とする電力管理システム。
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