WO2021001993A1 - 充放電装置、充放電システム及び充放電制御方法 - Google Patents

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義之 白崎
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a charge / discharge device, a charge / discharge system, and a charge / discharge control method for controlling the charge / discharge of a storage battery.
  • V2H Vehicle to Home
  • EV Electric Vehicle
  • the electric power generated from sunlight, the grid electric power supplied by the electric power supply company, and the electric power stored in the storage battery are used together.
  • the user can store one or both of the surplus electricity generated from the sunlight and the electricity supplied from the electricity supplier at night with a relatively low electricity rate in the storage battery. .. In that case, the user should use the power stored in the storage battery even on a cloudy day with relatively little solar radiation, even if the supply of power generated from sunlight becomes unstable. Therefore, it is possible to reduce the purchase of electric power having a relatively high electricity charge supplied from the electric power supply company in the daytime.
  • the predicted value of solar radiation is obtained using the meteorological data acquired from the meteorological sensor, the optimum operation plan of the storage battery is created based on the predicted value of solar radiation, and the storage battery is charged and discharged with a relatively small amount of calculation.
  • a control device for controlling has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the conventional control device controls the charging and discharging of the storage battery according to the optimum operation plan created using the weather data, but the optimum operation plan does not consider the electricity rate of the electric power company and the unit price of selling and purchasing electricity. In other words, there is a problem that economic efficiency is not reflected in the control of the storage battery according to the optimum operation plan.
  • the optimal operation plan does not take into account the power conversion efficiency of the power converter when the storage battery is charged and discharged.
  • the power converter is a device having a function of converting AC power into DC power and a function of converting DC power into AC power. If a relatively small amount of power is continuously emitted from the storage battery, the power conversion efficiency of the power converter when converting the DC power discharged from the storage battery to AC power deteriorates, so that the user is a power supplier. The amount of electricity purchased from does not decrease.
  • the electricity supplied by the electricity supplier includes electricity based on fossil fuels. Therefore, there is also a problem that the environmental friendliness may not be improved in the control of the storage battery according to the optimum operation plan.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a charging / discharging device that controls charging / discharging of a storage battery in consideration of economic efficiency and environmental friendliness.
  • the present invention converts the AC power supplied for charging the storage battery into DC power, and converts the DC power discharged from the storage battery into AC power. It has a converter and a first power detector that detects the AC power supplied from the commercial system and the AC power supplied to the commercial system.
  • the present invention is supplied to a second power detector that detects AC power supplied from a solar power generation system that generates electricity based on sunlight, and to AC power and power converters supplied from the power converter. It further has a third power detector that detects the AC power, and a fourth power detector that detects the AC power supplied to the electrical load that consumes the power.
  • the present invention presents load power value data indicating a load power value, which is a power value detected by a fourth power detector, and an area showing a prediction of solar radiation in an area including a place where a solar power generation system is installed.
  • Solar radiation prediction data indicating the operation mode that specifies the method of power operation, AC power supplied from the commercial system, price data indicating the price of the AC power supplied to the commercial system, and charging of the storage battery.
  • It further has a storage unit that stores power conversion efficiency data indicating the power conversion efficiency of the power converter at the time of discharge and current time data indicating the current time.
  • the present invention obtains load power prediction data indicating a prediction of the power consumed by an electric load based on the load power value data stored in the storage unit, and based on the regional solar radiation prediction data stored in the storage unit. Obtained the solar power generation power prediction data indicating the prediction of the power generated by the solar power generation system, and obtained the load power prediction data and the solar power generation power prediction data, and the operation mode data and the price stored in the storage unit. It further has a selection unit that selects one operation content from a plurality of operation contents regarding how to use electric power based on the data, the power conversion efficiency data, and the current time data.
  • the present invention also includes a power value detected by each of the first power detector, the second power detector, and the third power detector, and an operation selection result which is the result of selection made by the selection unit.
  • it further has a control unit that controls the operation of the power converter.
  • the present invention has the effect of being able to control the charging and discharging of the storage battery in consideration of economic efficiency and environmental friendliness.
  • the figure which shows the structure of the charge / discharge device which concerns on embodiment A graph showing an example of load power prediction data and photovoltaic power prediction data obtained by a selection unit included in the charging / discharging device according to the embodiment.
  • the figure which shows the structure of the charge / discharge system which concerns on embodiment The figure which shows the processor in the case where the function of at least a part of the selection part, the control part, the setting part and a diffifier which the charge / discharge device which concerns on embodiment has is realized by a processor
  • the charging / discharging device, the charging / discharging system, and the charging / discharging control method according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a charging / discharging device 1 according to an embodiment.
  • the charging / discharging device 1 is an EV 2, a commercial system 3 which is a power system for power supplied by a power supply company, a photovoltaic power generation system 4 which generates power based on sunlight, and an electric load in a house. It is connected to the home load 5, the Internet 6, and the remote control device 7 used by the user.
  • the user is a person who uses the charging / discharging device 1.
  • FIG. 1 also shows EV 2, a commercial system 3, a photovoltaic power generation system 4, a home load 5, an Internet 6, and a remote control device 7.
  • the in-house load 5 which is an electric load in the house, is used for explanation. However, since it may be applied not only to a house but also to a building or a factory, the in-house load 5 is used instead. , You may use an electric load that consumes electricity in a building or factory.
  • the EV2 is equipped with a storage battery 21 which is a DC power source for driving the elements constituting the EV2.
  • the charging / discharging device 1 is connected to the storage battery 21 via the connector cable 22.
  • the charging / discharging device 1 is a device that controls the charging / discharging of the storage battery 21.
  • EV2 may be replaced with an automobile equipped with a storage battery 21.
  • An example of an automobile equipped with a storage battery 21 is a plug-in hybrid vehicle or a plug-in hybrid EV.
  • the photovoltaic power generation system 4 has a photovoltaic cell array 41 that generates power based on sunlight, and a photovoltaic power generation power converter 42 that converts the DC power generated by the solar cell array 41 into AC power.
  • the photovoltaic power converter 42 is a power conditioner.
  • the photovoltaic power converter 42 is connected to the solar cell array 41.
  • the charge / discharge device 1 is connected to the photovoltaic power converter 42.
  • the AC power output from the photovoltaic power converter 42 to the charging / discharging device 1 is supplied to at least one of the commercial system 3 connected to the charging / discharging device 1, the storage battery 21, and the in-house load 5. ..
  • An example of a home load 5 is a refrigerator, lighting equipment, cooking equipment, telephone, television set or audio equipment.
  • the remote control device 7 receives a command from the user and transmits the command to the charging / discharging device 1.
  • the charging / discharging device 1 has a function of managing the operating state of the charging / discharging device 1, the remaining amount of electric power stored in the storage battery 21, and the connection state of the charging / discharging device 1 and the EV 2.
  • the charging / discharging device 1 includes operating state information indicating the operating state of the charging / discharging device 1, battery remaining amount information indicating the remaining amount of electric power stored in the storage battery 21, and a state of connection between the charging / discharging device 1 and EV2. It has a function of transmitting the vehicle connection status information indicating the above to the remote control device 7.
  • the remote control device 7 receives the operation status information, the battery remaining amount information, and the vehicle connection status information transmitted from the charging / discharging device 1.
  • the remote control device 7 has a display device (not shown), and displays received operation status information, battery level information, and vehicle connection status information by the display device.
  • An example of a display device is a liquid crystal display device.
  • the remote control device 7 also has a time detection unit that detects the current time. The time detector is not shown.
  • the charging / discharging device 1 linked with the photovoltaic power generation system 4 is set to any one of the first operation mode, the second operation mode, and the third operation mode.
  • the first operation mode when the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is larger than the AC power consumed by the in-house load 5, that is, when surplus power is generated, surplus power is sold to the commercial system 3.
  • the operation is performed and the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is less than the AC power consumed by the in-house load 5, that is, when insufficient power occurs, it is discharged to the storage battery 21 and stored in the storage battery 21. It is defined as an "economy mode" in which an insufficient discharge operation is performed to supply the existing power to the home load 5.
  • the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is larger than the AC power consumed by the in-house load 5, that is, when surplus power is generated, a surplus charging operation for charging the storage battery 21 is performed.
  • the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is less than the AC power consumed by the in-house load 5, it is defined as the "green mode" in which the above-mentioned under-discharge operation is performed.
  • the third operation mode is defined as a mode in which the more economical operation mode of the first operation mode and the second operation mode is selected.
  • the electric power stored in the storage battery 21 decreases depending on the economy mode or the green mode.
  • the electric power of the storage battery 21 is replenished through the charging / discharging device 1 by the user purchasing electricity from the commercial system 3 at a time zone at night when the electricity charge is relatively low.
  • the charging / discharging device 1 has a power converter 11 that converts AC power supplied for charging the storage battery 21 into DC power and converts DC power discharged from the storage battery 21 into AC power.
  • the power converter 11 is connected to the storage battery 21 via the connector cable 22.
  • the charging / discharging device 1 further includes a first power detector 12 that detects AC power supplied from the commercial system 3 at the time of power purchase and AC power supplied to the commercial system 3 at the time of selling power.
  • the charging / discharging device 1 is a first electric circuit 13 through which AC power supplied from the commercial system 3 to the home load 5 and the power converter 11 and AC power supplied from the solar power generation power converter 42 to the commercial system 3 flow. Further has.
  • the first power detector 12 is arranged in the first electric circuit 13 and detects the AC power flowing through the first electric circuit 13.
  • the charging / discharging device 1 further includes a second power detector 14 that detects the AC power supplied from the photovoltaic power generation system 4.
  • the charging / discharging device 1 provides a second electric circuit 15 through which AC power supplied from the photovoltaic power generator 42 of the photovoltaic power generation system 4 to at least one of the commercial system 3, the home load 5, and the power converter 11 flows. Have more.
  • the second power detector 14 is arranged in the second electric circuit 15 and detects the AC power flowing through the second electric circuit 15.
  • the second electric circuit 15 is connected to the first electric circuit 13.
  • the charging / discharging device 1 further includes a third power detector 16 that detects the AC power supplied from the power converter 11 and the AC power supplied to the power converter 11.
  • the charging / discharging device 1 is a third electric circuit through which the AC power supplied from the commercial system 3 or the solar power converter 42 to the power converter 11 and the AC power supplied from the power converter 11 to the home load 5 flow. 17 is further included.
  • the third power detector 16 is arranged in the third electric circuit 17.
  • the third electric circuit 17 is connected to the first electric circuit 13.
  • the charging / discharging device 1 further includes a switch 18 which is arranged in the third electric circuit 17 and opens and closes the third electric circuit 17.
  • the charging / discharging device 1 further includes a fourth power detector 19 that detects AC power supplied to the home load 5.
  • the charging / discharging device 1 further includes a fourth electric circuit 20 through which AC power supplied from the commercial system 3, the photovoltaic power converter 42, and the power converter 11 to the home load 5 flows.
  • the fourth power detector 19 is arranged in the fourth electric circuit 20.
  • the fourth electric circuit 20 is connected to the third electric circuit 17.
  • the charging / discharging device 1 describes load power value data indicating a load power value, which is a power value detected by the fourth power detector 19, and solar radiation in an area including a place where the photovoltaic power generation system 4 is installed. It further has a determination unit 23 including a storage unit 24 that stores the regional solar radiation prediction data indicating the prediction.
  • An example of the storage unit 24 is a semiconductor memory.
  • the storage unit 24 further adds operation mode data indicating an operation mode for specifying an operation method of electric power, and price data indicating the price of AC power supplied from the commercial system 3 and AC power supplied to the commercial system 3.
  • the storage unit 24 further stores power conversion efficiency data indicating the power conversion efficiency of the power converter 11 when the storage battery 21 is charged and discharged, and current time data indicating the current time.
  • the determination unit 23 further includes a first communication unit 25 that receives the regional solar radiation prediction data distributed on the Internet 6.
  • Regional solar radiation forecast data changes from moment to moment. It is preferable that the first communication unit 25 receives the latest regional solar radiation prediction data.
  • the user inputs operation mode data, price data, power conversion efficiency data, and current time data into the remote control device 7.
  • the remote control device 7 transmits the input operation mode data, price data, power conversion efficiency data, and current time data to the charging / discharging device 1.
  • the determination unit 23 further includes a second communication unit 26 that receives operation mode data, price data, power conversion efficiency data, and current time data transmitted from the remote control device 7.
  • the second communication unit 26 also has a function of transmitting the above-mentioned operating state information, battery remaining amount information, and vehicle connection state information to the remote control device 7.
  • the fourth power detector 19 outputs load power value data to the determination unit 23.
  • the determination unit 23 further includes a selection unit 27 that receives the load power value data output from the fourth power detector 19 and stores the load power value data in the storage unit 24.
  • the first communication unit 25 outputs the regional solar radiation prediction data to the selection unit 27.
  • the selection unit 27 receives the regional solar radiation prediction data output from the first communication unit 25, and stores the regional solar radiation prediction data in the storage unit 24.
  • the second communication unit 26 outputs operation mode data, price data, power conversion efficiency data, and current time data to the selection unit 27.
  • the selection unit 27 receives the operation mode data, the price data, the power conversion efficiency data and the current time data output from the second communication unit 26, and stores the operation mode data, the price data, the power conversion efficiency data and the current time data. It is stored in the part 24.
  • the selection unit 27 obtains the load power prediction data indicating the prediction of the power consumed by the home load 5 based on the load power value data stored in the storage unit 24. For example, the selection unit 27 obtains the load power prediction data for a predetermined time based on the load power value data for each day of the week stored in the storage unit 24. Specifically, the selection unit 27 obtains the user's life pattern for each past day based on the load power value data for each past day, and based on the obtained life pattern, for example, in units of 30 minutes. Then, from the current time, the photovoltaic power generation power prediction data from the current time to the time ahead of a predetermined time is obtained. An example of a predetermined time is 24 hours.
  • the selection unit 27 obtains the photovoltaic power generation power prediction data indicating the prediction of the power generated by the photovoltaic power generation system 4 based on the regional solar radiation prediction data stored in the storage unit 24. For example, the selection unit 27 indicates solar power generation that indicates the prediction of the electric power generated by the photovoltaic power generation system 4 from the current time to a predetermined time ahead from the current time based on the regional solar radiation prediction data. Obtain power prediction data. An example of a predetermined time is 24 hours.
  • the regional solar radiation prediction data distributed on the Internet 6 is for the solar radiation in the area including the place where the photovoltaic power generation system 4 is installed, in 30-minute units from the current time to the time 24 hours ahead from the current time.
  • the storage unit 24 shows the output rating and power generation efficiency of the solar cell array 41, the installation conditions of the solar cell array 41, and the output rating, power conversion efficiency, and actual power generation value of the photovoltaic power converter 42.
  • the solar cell data is further stored.
  • the installation conditions are the angle and orientation of the roof on which the solar cell array 41 is installed.
  • the selection unit 27 is located 24 hours ahead of the current time from the current time in 30-minute units based on the regional solar radiation prediction data and the solar cell data stored in the storage unit 24. Obtain the photovoltaic power forecast data up to the time.
  • the load power prediction data and the photovoltaic power prediction data may be obtained by using artificial intelligence.
  • the selection unit 27 is based on the obtained load power prediction data and solar power generation power prediction data, and the operation mode data, price data, power conversion efficiency data, and current time data stored in the storage unit 24. Select one operation content from multiple operation contents regarding how to use electric power.
  • Examples of the above-mentioned plurality of operation contents are surplus power selling operation, surplus charging operation, insufficient discharge operation, and forced charging operation.
  • the surplus power selling operation is an operation of selling power to the commercial system 3 when the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is larger than the AC power consumed by the in-house load 5, that is, when surplus power is generated.
  • the surplus charging operation is an operation of charging the storage battery 21 when the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is larger than the AC power consumed by the in-house load 5, that is, when the surplus power is generated.
  • the under-discharge operation when the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 is less than the AC power consumed by the in-house load 5, that is, when the insufficient power occurs, the AC power is discharged to the storage battery 21 and stored in the storage battery 21. This is an operation of supplying the existing electric power to the in-house load 5.
  • the forced charging operation is an operation of charging the storage battery 21 based on the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4, regardless of the AC power consumed by the in-house load 5.
  • the selection unit 27 uses the in-house load 5 based on the load power prediction data and the photovoltaic power generation power prediction data.
  • Surplus shortage power prediction data showing the prediction of the value obtained by subtracting the value of the AC power generated by the photovoltaic power generation system 4 from the value of the consumed AC power is created.
  • the selection unit 27 operates for a predetermined time in the first operation mode based on the created surplus shortage power prediction data and the price data and power conversion efficiency data stored in the storage unit 24.
  • the first economic value indicating the economic efficiency at the time of failure and the second economic value indicating the economic efficiency when the predetermined time operation is performed in the second operation mode are calculated.
  • the selection unit 27 compares the first economic value and the second economic value, and selects the operation content of the operation mode having the better economic efficiency of the first operation mode and the second operation mode.
  • the charging / discharging device 1 is the result of the power value detected by each of the first power detector 12, the second power detector 14, and the third power detector 16 and the selection made by the selection unit 27. It further has a management unit 28 including a control unit 29 that controls the operation of the power converter 11 based on the operation selection result.
  • Each of the first power detector 12, the second power detector 14, and the third power detector 16 outputs data indicating the detected AC power voltage to the management unit 28.
  • the management unit 28 further includes a setting unit 30 that receives data output from each of the first power detector 12, the second power detector 14, and the third power detector 16.
  • the selection unit 27 outputs the operation selection result to the setting unit 30, and the setting unit 30 receives the operation selection result output from the selection unit 27.
  • the setting unit 30 is an operation that is the result of the power value detected by each of the first power detector 12, the second power detector 14, and the third power detector 16 and the selection made by the selection unit 27. Based on the selection result, the power purchase command value, which is the target value of the amount of power purchased by the user from the commercial system 3, is calculated. The setting unit 30 controls the opening and closing of the switch 18 based on the operation selection result.
  • the management unit 28 further includes a diffifier 31 that obtains a difference between the power purchase power command value calculated by the setting unit 30 and the power value detected by the first power detector 12 at the time of power purchase.
  • the diffifier 31 outputs data indicating the obtained difference to the control unit 29, and the control unit 29 receives the data output from the diffifier 31.
  • the control unit 29 calculates a target charge / discharge power command value, which is a target value of the amount of charge / discharge power performed by the storage battery 21, so that the difference obtained by the difference device 31 becomes 0.
  • the control unit 29 outputs the calculated target charge / discharge power command value to the power converter 11.
  • the control unit 29 controls the operation of the power converter 11 by outputting the target charge / discharge power command value to the power converter 11. That is, the power converter 11 operates according to the target charge / discharge power command value output from the control unit 29.
  • the power converter 11 converts the AC power supplied from the commercial system 3 or the solar power generation power converter 42 into DC power in order to charge the storage battery 21 based on the target charge / discharge power command value. Then, the DC power obtained by the conversion is output to the storage battery 21. Further, the power converter 11 converts the DC power discharged from the storage battery 21 into AC power based on the target charge / discharge power command value, and outputs the AC power obtained by the conversion to the in-house load 5. That is, the control unit 29 controls the charging / discharging of the storage battery 21 by controlling the operation of the power converter 11.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of load power prediction data and photovoltaic power prediction data obtained by the selection unit 27 included in the charging / discharging device 1 according to the embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 2 indicates the time including each time from the current time to the time 24 hours ahead of the current time.
  • the vertical axis of FIG. 2 shows electric power.
  • the power is shown in units of KW.
  • the load power prediction data is shown by a broken line, and the photovoltaic power generation prediction data is shown by a solid line.
  • FIG. 2 shows how the load power prediction data and the photovoltaic power generation power prediction data change in the morning, noon, evening, night, midnight and early morning.
  • FIG. 3 is a graph for explaining an example of the operation of the charging / discharging device 1 according to the embodiment when the operation mode is the first operation mode.
  • the first operation mode is the economy mode.
  • the horizontal axis of FIG. 3 indicates the time including each time from the current time to the time 24 hours ahead of the current time.
  • the vertical axis of FIG. 3 shows the predicted values of surplus power and insufficient power for the in-house load 5. Predicted values of surplus power and shortage power are shown in KW units.
  • the vertical axis from 0 to the top represents the power shortage due to the in-house load 5
  • the vertical axis from 0 to the bottom represents the surplus power due to the in-house load 5.
  • the combination of the solid line and the circle indicates the surplus shortage power prediction data of the in-house load 5 when the operation of the charging / discharging device 1 is stopped.
  • the surplus shortage power prediction data is calculated by subtracting the load power prediction data from the photovoltaic power prediction data.
  • the combination of the broken line and the triangular mark indicates the power purchase command value of the first operation mode.
  • the selection unit 27 determines the power state of the home load 5 in the morning and noon as the surplus power value A (t) based on the surplus shortage power prediction data, for example, as shown in FIG.
  • the operation selection result indicating the surplus power selling operation is output to the setting unit 30.
  • the control unit 29 opens the switch 18 based on the operation selection result, and performs a surplus power selling operation in which the storage battery 21 is neither charged nor discharged.
  • the selection unit 27 determines that the power state of the in-house load 5 is the insufficient power state of the insufficient power value B (t) (KW) after the evening, the selection unit 27 sets the operation selection result indicating the insufficient discharge operation. Output to unit 30.
  • the control unit 29 closes the switch 18 based on the operation selection result, and powers the in-house load 5 so that the insufficient power changes from the position of the combination of the solid line and the circle to the position of the combination of the broken line and the triangle.
  • the converter 11 is controlled to perform an under-discharge operation in which electric power is discharged from the storage battery 21.
  • the selection unit 27 determines that the current time indicated by the current time data stored in the storage unit 24 is included in the time zone in which the electricity charge at night is relatively low, the selection unit 27 is irrespective of the first operation mode. , The operation selection result indicating the forced charging operation is output to the setting unit 30. The control unit 29 closes the switch 18 based on the operation selection result, controls the power converter 11, and performs a forced charging operation to charge the storage battery 21.
  • the power conversion efficiency of the power converter 11 at the time of charging / discharging the storage battery 21 deteriorates. “When the surplus power and the insufficient power for the in-house load 5 are in the vicinity of 0 kW”, for example, when the surplus power for the in-house load 5 is less than 0.5 kW, or the insufficient power for the in-house load 5 is 0. This is the case when it is less than 5 kW.
  • FIG. 4 is a graph for explaining an example of the operation of the charging / discharging device 1 according to the embodiment when the operation mode is the second operation mode.
  • the second operation mode is the green mode.
  • the horizontal axis of FIG. 4 indicates the time including each time from the current time to the time 24 hours ahead of the current time.
  • the vertical axis of FIG. 4 shows the predicted values of surplus power and insufficient power for the in-house load 5. Predicted values of surplus power and shortage power are shown in KW units.
  • the vertical axis from 0 to the top represents the power shortage due to the in-house load 5
  • the vertical axis from 0 to the bottom represents the surplus power due to the in-house load 5.
  • the combination of the solid line and the circle indicates the surplus shortage power prediction data of the in-house load 5 when the operation of the charging / discharging device 1 is stopped.
  • the surplus shortage power prediction data is calculated by subtracting the load power prediction data from the photovoltaic power prediction data.
  • the combination of the broken line and the triangular mark indicates the power purchase command value of the second operation mode.
  • the selection unit 27 determines the power state of the home load 5 in the morning and noon as the surplus power value A (t) based on the surplus shortage power prediction data, for example, as shown in FIG.
  • the operation selection result indicating the surplus charge operation is output to the setting unit 30.
  • the control unit 29 closes the switch 18 based on the operation selection result, controls the power converter 11, and performs a surplus charging operation for charging the storage battery 21.
  • the selection unit 27 determines that the power state of the in-house load 5 is the insufficient power state of the insufficient power value B (t) (KW) after the evening, the selection unit 27 sets the operation selection result indicating the insufficient discharge operation. Output to unit 30.
  • the control unit 29 closes the switch 18 based on the operation selection result, and powers the in-house load 5 so that the insufficient power changes from the position of the combination of the solid line and the circle to the position of the combination of the broken line and the triangle.
  • the converter 11 is controlled to perform an under-discharge operation in which electric power is discharged from the storage battery 21.
  • FIG. 5 is a graph for explaining an example of the operation of the charging / discharging device 1 according to the embodiment when the operation mode is the third operation mode.
  • the third operation mode is a mode in which the more economical operation mode of the first operation mode and the second operation mode is selected.
  • the horizontal axis of FIG. 5A indicates the time including each time from the current time to the time 24 hours ahead of the current time.
  • the vertical axis of FIG. 5A shows the predicted values of surplus power and insufficient power for the in-house load 5. Predicted values of surplus power and shortage power are shown in KW units.
  • the vertical axis from 0 to the top represents the power shortage due to the in-house load 5
  • the vertical axis from 0 to the bottom represents the surplus power due to the in-house load 5.
  • the combination of the solid line and the circle indicates the surplus shortage power prediction data of the in-house load 5 when the operation of the charging / discharging device 1 is stopped.
  • the surplus shortage power prediction data is calculated by subtracting the load power prediction data from the photovoltaic power prediction data.
  • the combination of the broken line and the triangular mark indicates the power purchase command value of the third operation mode.
  • the selection unit 27 determines the state of the electric power for the home load 5 in the morning and the daytime as the surplus power value A based on the surplus insufficient power prediction data, for example, as shown in FIG. 5 (A).
  • the operation selection result indicating the surplus power selling operation or the surplus charging operation is output to the setting unit 30.
  • the control unit 29 controls the switch 18 and the power converter 11 based on the operation selection result to perform the surplus power selling operation or the surplus charging operation.
  • the selection unit 27 determines that the power state of the in-house load 5 is the insufficient power state of the insufficient power value B (t) (KW) after the evening, the selection unit 27 sets the operation selection result indicating the insufficient discharge operation. Output to unit 30.
  • the control unit 29 closes the switch 18 based on the operation selection result, and powers the in-house load 5 so that the insufficient power changes from the position of the combination of the solid line and the circle to the position of the combination of the broken line and the triangle.
  • the converter 11 is controlled to perform an under-discharge operation in which electric power is discharged from the storage battery 21.
  • the selection unit 27 determines, for example, the state of electric power for the home load 5 every 30 minutes, and outputs the operation selection result corresponding to the determination result to the setting unit 30. , Update the operation selection result.
  • the vertical axis from 0 to the top represents the unit price of electricity charges at the time of power purchase
  • the vertical axis from 0 to the bottom represents the unit price of electricity sales and purchase.
  • the unit price of electricity charges at the time of purchasing electricity and the unit price of purchasing electricity are shown in units of yen / KWh.
  • the unit price of electricity sales and purchase is expressed as a (t) (yen / KWh)
  • the unit price of electricity charges at the time of electricity purchase by time zone is b (t) (yen / KWh).
  • the cheapest nighttime electricity bill in a day is expressed as b min .
  • the power conversion efficiency of the power converter 11 during the surplus charge operation of the charge / discharge device 1 is expressed as ⁇ charge (t), and the power conversion efficiency of the power converter 11 during the insufficient discharge operation of the charge / discharge device 1 is ⁇ release ( It is expressed as t).
  • the power conversion efficiency of the power converter 11 is 50%, and when the surplus shortage power prediction data is 0.5 kW or more, the power of the power converter 11 The conversion efficiency is assumed to be 90%.
  • the selection unit 27 calculates the first economic value ⁇ , which indicates the economic efficiency when the operation in the first operation mode is performed for 24 hours from the current time, based on the following equation (1).
  • the first operation mode is the economy mode.
  • ⁇ A (t) ⁇ a (t) dt- ⁇ B (t) / ⁇ release (t) dt ⁇ b min (yen) ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • the selection unit 27 calculates the second economic value ⁇ , which indicates the economic efficiency when the operation in the second operation mode is performed for 24 hours from the current time, based on the following equation (2).
  • the second operation mode is the green mode.
  • ( ⁇ ⁇ A (t) ⁇ ⁇ charge (t) -B (t) / ⁇ release (t) ⁇ dt) ⁇ b min (yen) ⁇ ⁇ ⁇ (2)
  • the integration is performed, and if the value of ⁇ is 0 or more, the integration is not performed.
  • the first term indicates the purchase price obtained when the surplus power for the in-house load 5 is sold, and the second term is reduced by the insufficient discharge operation.
  • the electricity charge when the electric power of the storage battery 21 is replenished by the forced charging operation is shown.
  • the second economic value ⁇ indicates the electricity charge when the electric power of the storage battery 21 reduced by the insufficient discharge operation is replenished by the forced charge operation.
  • the replenishment of electric power by the forced charging operation is performed only when the electric power stored in the storage battery 21 becomes less than a predetermined amount due to the insufficient discharge operation.
  • the selection unit 27 has a first economic value ⁇ indicating economic efficiency when the operation in the first operation mode is performed for 24 hours from the current time, and when the operation in the second operation mode is performed for 24 hours from the current time. Compare with the second economic value ⁇ , which indicates the economic efficiency of.
  • the selection unit 27 selects the surplus power selling operation, and outputs the operation selection result indicating the surplus power selling operation to the setting unit 30.
  • the selection unit 27 selects the surplus charge operation and outputs the operation selection result indicating the surplus charge operation to the setting unit 30.
  • the operation selection result is updated every 30 minutes.
  • the selection unit 27 selects the surplus power selling operation at the current time.
  • the selection unit 27 performs the surplus power selling operation, the surplus charging operation, the surplus charging operation, and the surplus power selling operation. , Select the surplus charge operation in order.
  • the selection unit 27 outputs an operation selection result indicating the selected operation to the setting unit 30.
  • the selection unit 27 When the under-discharge operation and the forced charge operation are performed, the selection unit 27 does not select the surplus power selling operation or the surplus charge operation, and therefore does not calculate the first economic value ⁇ and the second economic value ⁇ .
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation procedure of the charging / discharging device 1 according to the embodiment.
  • the user inputs the operation mode to the remote control device 7, and the remote control device 7 transmits the operation mode data indicating the input operation mode to the charging / discharging device 1.
  • the second communication unit 26 receives the operation mode data transmitted from the remote control device 7, and the storage unit 24 stores the operation mode data (S1).
  • step S1 of FIG. 6 storing the operation mode data by the storage unit 24 is described as "setting of the operation mode".
  • the selection unit 27 calculates surplus shortage power prediction data for 24 hours from the current time based on the operation mode data, the current time data, the photovoltaic power generation power prediction data, and the load power prediction data (S2).
  • the selection unit 27 determines whether or not the current time is included in the time zone when the electricity charge at night is relatively cheap (S3). When the selection unit 27 determines that the current time is included in the time zone in which the electricity charge at night is relatively cheap (Yes in S3), the selection unit 27 selects the forced charging operation (S4). When the selection unit 27 determines that the current time is not included in the time zone when the electricity charge at night is relatively cheap (No in S3), the power state for the in-house load 5 is insufficient power value B (t). It is determined whether or not the power is insufficient in (KW) (S5).
  • the selection unit 27 determines that the power state of the in-house load 5 is the insufficient power state of the insufficient power value B (t) (KW) (Yes in S5), the selection unit 27 selects the insufficient discharge operation (S6). ).
  • the operation mode is the third operation mode. It is determined whether or not it is (S7).
  • the first economy indicates the economic efficiency when the operation of the first operation mode is performed for 24 hours from the current time.
  • the value ⁇ and the second economic value ⁇ indicating the economic efficiency when the operation in the second operation mode is performed for 24 hours from the current time are calculated.
  • the first operation mode is the economy mode and the second operation mode is the green mode.
  • the selection unit 27 selects the operation content of the operation mode in which the larger value of the first economic value ⁇ and the second economic value ⁇ is larger (S8). That is, in step S8, the selection unit 27 selects the operation content of the operation mode that is economical.
  • the selection unit 27 determines whether or not the operation mode is the first operation mode (S9). When the selection unit 27 determines that the operation mode is the first operation mode (Yes in S9), the selection unit 27 selects the surplus power selling operation (S10). When the selection unit 27 determines that the operation mode is not the first operation mode (No in S9), the selection unit 27 selects the surplus charge operation (S11).
  • the control unit 29 operates as a result of the power value detected by each of the first power detector 12, the second power detector 14, and the third power detector 16 and the selection performed by the selection unit 27. By controlling the power converter 11 based on the selection result, the charging / discharging of the storage battery 21 is controlled (S12).
  • the charging / discharging device 1 includes price data indicating the price of the AC power supplied from the commercial system 3 and the AC power supplied to the commercial system 3, and the power at the time of charging / discharging the storage battery 21.
  • One operation content is selected from a plurality of operation contents based on the power conversion efficiency data indicating the power conversion efficiency of the converter 11, and the power converter is based on the operation selection result which is the result of the selection. Control the operation of 11.
  • the charging / discharging device 1 controls the operation of the power converter 11 based on the price data indicating the price of the AC power supplied from the commercial system 3 and the AC power supplied to the commercial system 3, it is economical. Can be controlled in consideration of. Further, when the surplus power and the insufficient power for the in-house load 5 are in the vicinity of 0 kW, the power conversion efficiency of the power converter 11 at the time of charging and discharging the storage battery 21 deteriorates, so that the commercial system 3 containing a large amount of power derived from fossil fuel Although the amount of power purchased from the power source was not reduced and the environmental friendliness was deteriorated, the charging / discharging device 1 was based on the power conversion efficiency data showing the power conversion efficiency of the power converter 11 at the time of charging / discharging the storage battery 21. Since the operation of the power converter 11 is controlled, it is possible to perform control in consideration of environmental friendliness. Therefore, the charging / discharging device 1 can control the charging / discharging of the storage battery 21 in consideration of economic
  • the charging / discharging device 1 When the operation mode is the third operation mode, the charging / discharging device 1 has a first economic value and a second operation mode indicating economic efficiency when the operation is performed for a predetermined time in the first operation mode.
  • the second economic value which indicates the economic efficiency when the operation is performed for a predetermined time, is calculated, and the first economic value and the second economic value are compared with each other to perform the first operation mode and the second operation. Select the operation content of the operation mode that is more economical among the modes. Therefore, the charging / discharging device 1 can control the charging / discharging of the storage battery 21 in consideration of economic efficiency.
  • the charging / discharging device 1 acquires the regional solar radiation prediction data indicating the prediction of the solar radiation in the area including the place where the photovoltaic power generation system 4 distributed on the Internet 6 is installed.
  • the charging / discharging device 1 is based on the acquired regional solar radiation prediction data and the solar cell data stored in the storage unit 24, from the current time to the time 24 hours ahead of the current time in 30-minute units. Obtain the photovoltaic power forecast data of. Therefore, the charging / discharging device 1 can obtain the photovoltaic power generation power prediction data with relatively high accuracy.
  • the storage battery 21 does not have to be mounted on the EV2.
  • the storage battery 21 may be a stationary storage battery.
  • the storage unit 24 may further store performance data indicating the performance of the solar cell array 41.
  • the selection unit 27 obtains the solar power generation power prediction data from the current time to the time ahead of a predetermined time from the current time based on the regional solar radiation prediction data and the performance data stored in the storage unit 24. You may.
  • a part of the operation of the charging / discharging device 1 may be executed by another device.
  • a charging / discharging system is composed of a plurality of devices including a charging / discharging device, and the charging / discharging device 1 is operated by the charging / discharging system. As shown in FIG.
  • HEMS Home Energy Management System
  • the HEMS controller 54 which constitutes the charge / discharge system 50 by the charge / discharge device 53 and is communicably connected to a plurality of devices 53 including the charge / discharge device 52, is a storage unit 24, a selection unit 27, a control unit 29, etc. of the charge / discharge device 1. Some of the functions of each part of the above may be implemented.
  • the measuring device included in the HEMS 51 may be used as each power detector of the charging / discharging device 1.
  • a charging / discharging system 50 is configured by adding a server 55 communicably connected to the HEMS controller 54 via the Internet 6, and the server 55 performs a part of the functions of each part of the charging / discharging device 1. May be good.
  • FIG. 8 is a diagram showing a processor 71 when at least a part of the functions of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 included in the charging / discharging device 1 according to the embodiment are realized by the processor 71. Is. That is, at least a part of the functions of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 may be realized by the processor 71 that executes the program stored in the memory 72.
  • the processor 71 is a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic unit, a microprocessor, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 72 is also shown in FIG.
  • the processor 71 When at least a part of the functions of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 are realized by the processor 71, the at least a part of the functions is realized by the processor 71 and software, firmware, or software. It is realized by combining with firmware.
  • the software or firmware is described as a program and stored in the memory 72.
  • the processor 71 realizes at least a part of the functions of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 by reading and executing the program stored in the memory 72.
  • the charging / discharging device 1 is the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the difference device. It has a memory 72 for storing a program that results in at least a portion of the steps performed by 31 being performed. It can be said that the program stored in the memory 72 causes the computer to execute at least a part of the procedures or methods executed by the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31.
  • the memory 72 is, for example, non-volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
  • EEPROM registered trademark
  • it is a volatile semiconductor memory, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • FIG. 9 is a diagram showing a processing circuit 81 when at least a part of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30 and the difference device 31 included in the charging / discharging device 1 according to the embodiment is realized by the processing circuit 81. Is. That is, at least a part of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 may be realized by the processing circuit 81.
  • the processing circuit 81 is dedicated hardware.
  • the processing circuit 81 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. Is.
  • the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 some of the plurality of functions are realized by software or firmware, and the rest of the plurality of functions are realized by dedicated hardware. May be done.
  • the plurality of functions of the selection unit 27, the control unit 29, the setting unit 30, and the diffifier 31 can be realized by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

充放電装置(1)は、負荷電力値を示す負荷電力値データをもとに電気負荷が消費する電力の予測を示す負荷電力予測データを求め、地域日射予測データをもとに太陽光発電システム(4)が発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求め、負荷電力予測データ、太陽光発電電力予測データ、電力の運用の方法を特定する運転モードを示す運転モードデータ、商用系統(3)から供給される交流電力及び商用系統(3)に供給される交流電力の価格を示す価格データ、蓄電池(21)の充放電時における電力変換器(11)の電力変換効率を示す電力変換効率データ及び現在時刻データとをもとに、電力の使われ方についての複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択する選択部(27)を有する。

Description

充放電装置、充放電システム及び充放電制御方法
 本発明は、蓄電池の充放電を制御する充放電装置、充放電システム及び充放電制御方法に関する。
 近年、電気自動車の普及に伴い、自動車に搭載されている蓄電池に蓄えられた電力を家庭内等で使用するV2H(Vehicle to Home)システムと呼ばれる電力供給システムが普及しつつある。上記の自動車の例は、電気自動車である。以下では、電気自動車は「EV(Electric Vehicle)」と記載される。
 V2Hシステムでは、太陽光をもとに発電された電力と、電力供給事業者から供給された系統電力と、蓄電池に蓄えられた電力とが併用される。ユーザは、太陽光をもとに発電された電力のうちの余剰電力と、電力供給事業者から夜間に供給される電気料金が相対的に安い電力との一方又は双方を蓄電池に蓄えることができる。その場合、日射量が比較的少ない曇りの日であっても、太陽光をもとに発電される電力の供給が不安定になっても、ユーザは、蓄電池に蓄えられた電力を使用することで、電力供給事業者から昼間に供給される電気料金が相対的に高い電力を購入することを少なくすることができる。
 従来、気象センサから取得した気象データを用いて日射量予測値を求め、求められた日射量予測値をもとに蓄電池の最適運転計画を作成し、比較的少ない計算量で蓄電池の充放電を制御する制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014-236541号公報
 従来の制御装置は、気象データを用いて作成された最適運転計画にしたがって蓄電池の充放電を制御するが、最適運転計画は電力会社の電気料金と売電買取の単価とが考慮されていない。つまり、最適運転計画にしたがった蓄電池の制御には、経済性が反映されていないという問題がある。
 最適運転計画は、蓄電池の充放電時における電力変換器の電力変換効率も考慮されていない。電力変換器は、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能とを有する装置である。蓄電池から比較的少量の電力が放出されることが続いた場合、蓄電池から放出される直流電力を交流電力に変換する際の電力変換器の電力変換効率は悪くなるため、ユーザが電力供給事業者から購入する電力量は減らない。電力供給事業者が供給する電力は、化石燃料をもとにした電力を含む。そのため、最適運転計画にしたがった蓄電池の制御には、環境性を高めることができない場合があるという問題もある。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経済性と環境性とを考慮して蓄電池の充放電を制御する充放電装置を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、蓄電池を充電させるために供給された交流電力を直流電力に変換し、蓄電池から放出された直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、商用系統から供給された交流電力及び商用系統に供給される交流電力を検出する第1の電力検出器とを有する。本発明は、太陽光をもとに発電を行う太陽光発電システムから供給された交流電力を検出する第2の電力検出器と、電力変換器から供給された交流電力及び電力変換器に供給される交流電力を検出する第3の電力検出器と、電力を消費する電気負荷に供給される交流電力を検出する第4の電力検出器とを更に有する。本発明は、第4の電力検出器によって検出された電力値である負荷電力値を示す負荷電力値データと、太陽光発電システムが設置されている場所を含む地域の日射についての予測を示す地域日射予測データと、電力の運用の方法を特定する運転モードを示す運転モードデータと、商用系統から供給される交流電力及び商用系統に供給される交流電力の価格を示す価格データと、蓄電池の充放電時における電力変換器の電力変換効率を示す電力変換効率データと、現在時刻を示す現在時刻データとを記憶する記憶部を更に有する。本発明は、記憶部に記憶されている負荷電力値データをもとに電気負荷が消費する電力の予測を示す負荷電力予測データを求め、記憶部に記憶されている地域日射予測データをもとに太陽光発電システムが発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求め、求められた負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データと、記憶部に記憶されている運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データとをもとに、電力の使われ方についての複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択する選択部を更に有する。本発明は、第1の電力検出器、第2の電力検出器及び第3の電力検出器の各々によって検出された電力値と選択部によって行われた選択の結果である運転選択結果とをもとに、電力変換器の動作を制御する制御部を更に有する。
 本発明は、経済性と環境性とを考慮して蓄電池の充放電を制御することができるという効果を奏する。
実施の形態にかかる充放電装置の構成を示す図 実施の形態にかかる充放電装置が有する選択部によって求められる負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データの例を示すグラフ 運転モードが第1の運転モードである場合の実施の形態にかかる充放電装置の動作の例を説明するためのグラフ 運転モードが第2の運転モードである場合の実施の形態にかかる充放電装置の動作の例を説明するためのグラフ 運転モードが第3の運転モードである場合の実施の形態にかかる充放電装置の動作の例を説明するためのグラフ 実施の形態にかかる充放電装置の動作の手順を示すフローチャート 実施の形態にかかる充放電システムの構成を示す図 実施の形態にかかる充放電装置が有する選択部、制御部、設定部及び差分器の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態にかかる充放電装置が有する選択部、制御部、設定部及び差分器の少なくとも一部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図
 以下に、本発明の実施の形態にかかる充放電装置、充放電システム及び充放電制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
 図1は、実施の形態にかかる充放電装置1の構成を示す図である。充放電装置1は、EV2と、電力供給事業者が供給する電力についての電力系統である商用系統3と、太陽光をもとに発電を行う太陽光発電システム4と、宅内の電気負荷である宅内負荷5と、インターネット6と、ユーザによって用いられる遠隔操作機器7とに接続される。ユーザは、充放電装置1を使用する人である。図1には、EV2、商用系統3、太陽光発電システム4、宅内負荷5、インターネット6及び遠隔操作機器7も示されている。ブロードバンドルータなど一般的にインターネット接続に必要な機器は、インターネット6に含まれているものとし、詳しい説明は省略する。なお、この実施の形態では、宅内の電気負荷である宅内負荷5を使用して説明しているが、住宅に限らず、ビルや工場に適用されてもよいことから、宅内負荷5の代わりに、ビルや工場で電力を消費する電気負荷を用いても構わない。
 EV2には、EV2を構成する要素を駆動するための直流電源である蓄電池21が搭載されている。充放電装置1は、コネクタケーブル22を介して蓄電池21に接続される。充放電装置1は、蓄電池21の充放電を制御する装置である。EV2は、蓄電池21が搭載されている自動車に置き換えられてもよい。蓄電池21が搭載されている自動車の例は、プラグインハイブリッド車又はプラグインハイブリッドEVである。
 太陽光発電システム4は、太陽光をもとに発電を行う太陽電池アレイ41と、太陽電池アレイ41によって発電された直流電力を交流電力に変換する太陽光発電電力変換器42とを有する。太陽光発電電力変換器42は、パワーコンディショナである。太陽光発電電力変換器42は、太陽電池アレイ41に接続されている。充放電装置1は、太陽光発電電力変換器42に接続される。太陽光発電電力変換器42から充放電装置1に出力された交流電力は、充放電装置1に接続された商用系統3と、蓄電池21と、宅内負荷5とのうちの少なくともひとつに供給される。宅内負荷5の例は、冷蔵庫、照明器具、調理機器、電話機、テレビジョンセット又はオーディオ機器である。
 遠隔操作機器7は、ユーザから指令を受け付けて、当該指令を充放電装置1に送信する。充放電装置1は、充放電装置1の運転の状態と、蓄電池21が蓄えている電力の残量と、充放電装置1とEV2との接続の状態とを管理する機能を有する。充放電装置1は、充放電装置1の運転の状態を示す運転状態情報と、蓄電池21が蓄えている電力の残量を示す電池残量情報と、充放電装置1とEV2との接続の状態を示す車両接続状態情報とを遠隔操作機器7に送信する機能を有する。
 遠隔操作機器7は、充放電装置1から送信される運転状態情報、電池残量情報及び車両接続状態情報を受信する。遠隔操作機器7は、図示されていない表示装置を有しており、受信した運転状態情報、電池残量情報及び車両接続状態情報を表示装置により表示する。表示装置の例は、液晶表示装置である。遠隔操作機器7は、現在の時刻を検出する時刻検出部も有する。時刻検出部は、図示されていない。
 太陽光発電システム4と連携する充放電装置1には、第1の運転モード、第2の運転モード及び第3の運転モードのうちのいずれかひとつの運転モードが設定される。第1の運転モードは、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より多い場合、つまり余剰電力が発生した場合、商用系統3に売電する余剰売電運転を行わせ、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より少ない場合、つまり不足電力が発生した場合、蓄電池21に放電させて蓄電池21に蓄えられている電力を宅内負荷5に供給する不足放電運転を行わせる「エコノミーモード」であると定義される。
 第2の運転モードは、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より多い場合、つまり余剰電力が発生した場合、蓄電池21を充電する余剰充電運転を行わせ、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より少ない場合、上記の不足放電運転を行わせる「グリーンモード」であると定義される。
 第3の運転モードは、第1の運転モードと第2の運転モードとのうちの経済性が良い方の運転モードが選択されるモードであると定義される。
 エコノミーモード又はグリーンモードによって、蓄電池21が蓄えている電力は減少する。蓄電池21の電力は、電気料金が相対的に安い夜間の時間帯にユーザが商用系統3から買電することにより、充放電装置1を介して補充される。
 充放電装置1は、蓄電池21を充電させるために供給された交流電力を直流電力に変換し、蓄電池21から放出された直流電力を交流電力に変換する電力変換器11を有する。電力変換器11は、コネクタケーブル22を介して蓄電池21に接続される。充放電装置1は、買電時に商用系統3から供給された交流電力及び売電時に商用系統3に供給される交流電力を検出する第1の電力検出器12を更に有する。
 充放電装置1は、商用系統3から宅内負荷5及び電力変換器11に供給される交流電力と太陽光発電電力変換器42から商用系統3に供給される交流電力とが流れる第1の電路13を更に有する。第1の電力検出器12は、第1の電路13に配置されており、第1の電路13を流れる交流電力を検出する。
 充放電装置1は、太陽光発電システム4から供給された交流電力を検出する第2の電力検出器14を更に有する。充放電装置1は、太陽光発電システム4が有する太陽光発電電力変換器42から商用系統3、宅内負荷5及び電力変換器11の少なくともひとつに供給される交流電力が流れる第2の電路15を更に有する。第2の電力検出器14は、第2の電路15に配置されており、第2の電路15を流れる交流電力を検出する。第2の電路15は、第1の電路13に接続されている。
 充放電装置1は、電力変換器11から供給された交流電力及び電力変換器11に供給される交流電力を検出する第3の電力検出器16を更に有する。充放電装置1は、商用系統3又は太陽光発電電力変換器42から電力変換器11に供給される交流電力と電力変換器11から宅内負荷5に供給される交流電力とが流れる第3の電路17を更に有する。第3の電力検出器16は、第3の電路17に配置されている。第3の電路17は、第1の電路13に接続されている。充放電装置1は、第3の電路17に配置されていて第3の電路17を開閉する開閉器18を更に有する。
 充放電装置1は、宅内負荷5に供給される交流電力を検出する第4の電力検出器19を更に有する。充放電装置1は、商用系統3、太陽光発電電力変換器42及び電力変換器11から宅内負荷5に供給される交流電力が流れる第4の電路20を更に有する。第4の電力検出器19は、第4の電路20に配置されている。第4の電路20は、第3の電路17に接続されている。
 充放電装置1は、第4の電力検出器19によって検出された電力値である負荷電力値を示す負荷電力値データと、太陽光発電システム4が設置されている場所を含む地域の日射についての予測を示す地域日射予測データとを記憶する記憶部24を含む決定部23を更に有する。記憶部24の例は、半導体メモリである。記憶部24は、電力の運用の方法を特定する運転モードを示す運転モードデータと、商用系統3から供給される交流電力及び商用系統3に供給される交流電力の価格を示す価格データとを更に記憶する。記憶部24は、蓄電池21の充放電時における電力変換器11の電力変換効率を示す電力変換効率データと、現在時刻を示す現在時刻データとを更に記憶する。
 決定部23は、インターネット6において配信されている地域日射予測データを受信する第1通信部25を更に含む。地域日射予測データは刻々と変化する。第1通信部25は、最新の地域日射予測データを受信することが好ましい。
 ユーザは、運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データを遠隔操作機器7に入力する。遠隔操作機器7は、入力された運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データを充放電装置1に送信する。決定部23は、遠隔操作機器7から送信された運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データを受信する第2通信部26を更に含む。第2通信部26は、上記の運転状態情報、電池残量情報及び車両接続状態情報を遠隔操作機器7に送信する機能も有する。
 第4の電力検出器19は、負荷電力値データを決定部23に出力する。決定部23は、第4の電力検出器19から出力された負荷電力値データを受け取って負荷電力値データを記憶部24に記憶させる選択部27を更に含む。第1通信部25は、地域日射予測データを選択部27に出力する。選択部27は、第1通信部25から出力された地域日射予測データを受け取って地域日射予測データを記憶部24に記憶させる。
 第2通信部26は、運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データを選択部27に出力する。選択部27は、第2通信部26から出力された運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データを受け取って、運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データを記憶部24に記憶させる。
 選択部27は、記憶部24に記憶されている負荷電力値データをもとに宅内負荷5が消費する電力の予測を示す負荷電力予測データを求める。例えば、選択部27は、記憶部24に記憶されている過去の曜日別の負荷電力値データをもとに、あらかじめ決められた時間の負荷電力予測データを求める。具体的には、選択部27は、過去の曜日別の負荷電力値データをもとにユーザの過去の曜日毎の生活パターンを求め、求められた生活パターンをもとに、例えば、30分単位で、現在時刻から、現在時刻からあらかじめ決められた時間先の時刻までの太陽光発電電力予測データを求める。あらかじめ決められた時間の例は、24時間である。
 選択部27は、記憶部24に記憶されている地域日射予測データをもとに太陽光発電システム4が発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求める。例えば、選択部27は、地域日射予測データをもとに、太陽光発電システム4が、現在時刻から、現在時刻からあらかじめ決められた時間先の時刻までに発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求める。あらかじめ決められた時間の例は、24時間である。
 インターネット6において配信されている地域日射予測データが、太陽光発電システム4が設置されている場所を含む地域の日射についての、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの30分単位での予測を示すと仮定する。加えて、記憶部24が、太陽電池アレイ41の出力定格及び発電効率と、太陽電池アレイ41の設置条件と、太陽光発電電力変換器42の出力定格、電力変換効率及び発電実績値とを示す太陽電池データを更に記憶すると仮定する。例えば、設置条件は、太陽電池アレイ41が設置されている屋根の角度及び向きである。
 上述の仮定において、例えば、選択部27は、記憶部24に記憶されている地域日射予測データと太陽電池データとをもとに、30分単位で、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの太陽光発電電力予測データを求める。なお、負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データは、人工知能が用いられて求められてもよい。
 選択部27は、求められた負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データと、記憶部24に記憶されている運転モードデータ、価格データ、電力変換効率データ及び現在時刻データとをもとに、電力の使われ方についての複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択する。
 上記の複数の運転内容の例は、余剰売電運転、余剰充電運転、不足放電運転及び強制充電運転である。余剰売電運転は、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より多い場合、つまり余剰電力が発生した場合、商用系統3に売電する運転である。余剰充電運転は、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より多い場合、つまり余剰電力が発生した場合、蓄電池21を充電する運転である。
 不足放電運転は、太陽光発電システム4によって発電される交流電力が宅内負荷5によって消費される交流電力より少ない場合、つまり不足電力が発生した場合、蓄電池21に放電させて蓄電池21に蓄えられている電力を宅内負荷5に供給する運転である。強制充電運転は、宅内負荷5によって消費される交流電力にかかわらず、太陽光発電システム4によって発電される交流電力をもとに蓄電池21を充電する運転である。
 記憶部24に記憶されている運転モードデータが示す運転モードが第3の運転モードである場合、選択部27は、負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データをもとに、宅内負荷5によって消費される交流電力の値から太陽光発電システム4によって発電される交流電力の値を差し引くことによって得られる値の予測を示す余剰不足電力予測データを作成する。
 選択部27は、作成された余剰不足電力予測データと、記憶部24に記憶されている価格データ及び電力変換効率データとをもとに、第1の運転モードであらかじめ決められた時間運転が行われたときの経済性を示す第1経済値と第2の運転モードで当該あらかじめ決められた時間運転が行われたときの経済性を示す第2経済値とを算出する。選択部27は、第1経済値と第2経済値とを対比して第1の運転モードと第2の運転モードとのうちの経済性が良い方の運転モードの運転内容を選択する。
 充放電装置1は、第1の電力検出器12、第2の電力検出器14及び第3の電力検出器16の各々によって検出された電力値と選択部27によって行われた選択の結果である運転選択結果とをもとに、電力変換器11の動作を制御する制御部29を含む管理部28を更に有する。
 第1の電力検出器12、第2の電力検出器14及び第3の電力検出器16の各々は、検出した交流電力の電圧を示すデータを管理部28に出力する。管理部28は、第1の電力検出器12、第2の電力検出器14及び第3の電力検出器16の各々から出力されたデータを受け取る設定部30を更に含む。選択部27は運転選択結果を設定部30に出力し、設定部30は選択部27から出力された運転選択結果を受け取る。
 設定部30は、第1の電力検出器12、第2の電力検出器14及び第3の電力検出器16の各々によって検出された電力値と選択部27によって行われた選択の結果である運転選択結果とをもとに、ユーザが商用系統3から買電する電力量の目標値である買電電力指令値を計算する。設定部30は、運転選択結果をもとに、開閉器18の開閉を制御する。
 管理部28は、設定部30によって計算された買電電力指令値と買電時に第1の電力検出器12によって検出された電力値との差分を求める差分器31を更に有する。差分器31は求められた差分を示すデータを制御部29に出力し、制御部29は差分器31から出力されたデータを受け取る。制御部29は、差分器31によって求められた差分が0になるように、蓄電池21が行う充放電の電力量の目標値である目標充放電電力指令値を計算する。
 制御部29は、計算された目標充放電電力指令値を電力変換器11に出力する。制御部29は、目標充放電電力指令値を電力変換器11に出力することにより電力変換器11の動作を制御する。つまり、電力変換器11は、制御部29から出力される目標充放電電力指令値にしたがって動作する。
 更に言うと、電力変換器11は、目標充放電電力指令値をもとに、蓄電池21を充電させるために商用系統3又は太陽光発電電力変換器42から供給された交流電力を直流電力に変換し、変換によって得られた直流電力を蓄電池21に出力する。また、電力変換器11は、目標充放電電力指令値をもとに、蓄電池21から放出された直流電力を交流電力に変換し、変換によって得られた交流電力を宅内負荷5に出力する。すなわち、制御部29は、電力変換器11の動作を制御することにより、蓄電池21の充放電を制御する。
 次に、充放電装置1が第1の運転モード、第2の運転モード及び第3の運転モードの各々の運転モードで運転する際の充放電装置1の動作を説明する。図2は、実施の形態にかかる充放電装置1が有する選択部27によって求められる負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データの例を示すグラフである。図2の横軸は、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの各時刻を含む時間を示している。図2の縦軸は、電力を示している。当該電力は、KWの単位で示されている。負荷電力予測データは破線で示されており、太陽光発電電力予測データは実線で示されている。更に言うと、図2は、負荷電力予測データ及び太陽光発電電力予測データが朝、昼、夕方、夜、深夜及び早朝で変化する様子を示している。
 図3は、運転モードが第1の運転モードである場合の実施の形態にかかる充放電装置1の動作の例を説明するためのグラフである。第1の運転モードは、エコノミーモードである。図3の横軸は、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの各時刻を含む時間を示している。図3の縦軸は、宅内負荷5についての余剰電力及び不足電力の予測値を示している。余剰電力及び不足電力の予測値は、KWの単位で示されている。
 縦軸の0から上は宅内負荷5で不足している電力を表しており、縦軸の0から下は宅内負荷5で余剰している電力を表している。実線と丸印との組合せは、充放電装置1の運転が停止した場合の宅内負荷5の余剰不足電力予測データを示している。余剰不足電力予測データは、太陽光発電電力予測データから負荷電力予測データを差し引くことによって計算される。破線と三角印との組合せは、第1の運転モードの買電電力指令値を示している。
 第1の運転モードでは、選択部27は、余剰不足電力予測データをもとに、例えば、図3に示す通り、朝及び昼において宅内負荷5についての電力の状態が余剰電力値A(t)(KW)の余剰電力状態になっていると判定した場合、余剰売電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18を開き、蓄電池21に充電も放電も行わせない余剰売電運転を行う。
 選択部27は、夕方以降において宅内負荷5についての電力の状態が不足電力値B(t)(KW)の不足電力状態になっていると判定した場合、不足放電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18を閉じ、宅内負荷5についての不足電力が実線と丸印との組合せの位置から破線と三角印との組合せの位置になるように電力変換器11を制御して、蓄電池21から電力を放出させる不足放電運転を行う。
 選択部27は、記憶部24に記憶されている現在時刻データが示す現在時刻が夜間の電気料金が相対的に安い時間帯に含まれていると判定した場合、第1の運転モードに関係なく、強制充電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18を閉じ、電力変換器11を制御して、蓄電池21を充電させる強制充電運転を行う。
 なお、宅内負荷5についての余剰電力及び不足電力が0KW近傍である場合、蓄電池21の充放電時における電力変換器11の電力変換効率は悪くなる。「宅内負荷5についての余剰電力及び不足電力が0KW近傍である場合」は、例えば、宅内負荷5についての余剰電力が0.5KW未満である場合、又は、宅内負荷5についての不足電力が0.5KW未満である場合である。
 図4は、運転モードが第2の運転モードである場合の実施の形態にかかる充放電装置1の動作の例を説明するためのグラフである。第2の運転モードは、グリーンモードである。図4の横軸は、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの各時刻を含む時間を示している。図4の縦軸は、宅内負荷5についての余剰電力及び不足電力の予測値を示している。余剰電力及び不足電力の予測値は、KWの単位で示されている。
 縦軸の0から上は宅内負荷5で不足している電力を表しており、縦軸の0から下は宅内負荷5で余剰している電力を表している。実線と丸印との組合せは、充放電装置1の運転が停止した場合の宅内負荷5の余剰不足電力予測データを示している。余剰不足電力予測データは、太陽光発電電力予測データから負荷電力予測データを差し引くことによって計算される。破線と三角印との組合せは、第2の運転モードの買電電力指令値を示している。
 第2の運転モードでは、選択部27は、余剰不足電力予測データをもとに、例えば、図4に示す通り、朝及び昼において宅内負荷5についての電力の状態が余剰電力値A(t)(KW)の余剰電力状態になっていると判定した場合、余剰充電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18を閉じ、電力変換器11を制御して、蓄電池21を充電させる余剰充電運転を行う。
 選択部27は、夕方以降において宅内負荷5についての電力の状態が不足電力値B(t)(KW)の不足電力状態になっていると判定した場合、不足放電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18を閉じ、宅内負荷5についての不足電力が実線と丸印との組合せの位置から破線と三角印との組合せの位置になるように電力変換器11を制御して、蓄電池21から電力を放出させる不足放電運転を行う。
 図5は、運転モードが第3の運転モードである場合の実施の形態にかかる充放電装置1の動作の例を説明するためのグラフである。第3の運転モードは、第1の運転モードと第2の運転モードとのうちの経済性が良い方の運転モードが選択されるモードである。図5(A)の横軸は、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの各時刻を含む時間を示している。図5(A)の縦軸は、宅内負荷5についての余剰電力及び不足電力の予測値を示している。余剰電力及び不足電力の予測値は、KWの単位で示されている。
 図5(A)において、縦軸の0から上は宅内負荷5で不足している電力を表しており、縦軸の0から下は宅内負荷5で余剰している電力を表している。実線と丸印との組合せは、充放電装置1の運転が停止した場合の宅内負荷5の余剰不足電力予測データを示している。余剰不足電力予測データは、太陽光発電電力予測データから負荷電力予測データを差し引くことによって計算される。破線と三角印との組合せは、第3の運転モードの買電電力指令値を示している。
 第3の運転モードでは、選択部27は、余剰不足電力予測データをもとに、例えば、図5(A)に示す通り、朝及び昼間において宅内負荷5についての電力の状態が余剰電力値A(t)(KW)の余剰電力状態になっていると判定した場合、余剰売電運転又は余剰充電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18及び電力変換器11を制御して、余剰売電運転又は余剰充電運転を行う。
 選択部27は、夕方以降において宅内負荷5についての電力の状態が不足電力値B(t)(KW)の不足電力状態になっていると判定した場合、不足放電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。制御部29は、運転選択結果をもとに開閉器18を閉じ、宅内負荷5についての不足電力が実線と丸印との組合せの位置から破線と三角印との組合せの位置になるように電力変換器11を制御して、蓄電池21から電力を放出させる不足放電運転を行う。
 実施の形態では、運転モードに関わらず、選択部27は、例えば、30分毎に宅内負荷5についての電力の状態を判定し、判定結果に対応する運転選択結果を設定部30に出力して、運転選択結果を更新する。
 次に、運転モードが第3の運転モードである場合であって宅内負荷5についての電力の状態が余剰電力値A(t)(KW)の余剰電力状態になっている場合の運転内容の選択の方法について説明する。
 図5(B)において、縦軸の0から上は買電時の電気料金の単価を表しており、縦軸の0から下は売電買取の単価を表している。買電時の電気料金の単価及び売電買取の単価は、円/KWhの単位で示されている。図5(B)に示す通り、売電買取の単価はa(t)(円/KWh)と表され、時間帯別の買電時の電気料金の単価はb(t)(円/KWh)と表され、1日で最も安い夜間の電気料金はbminと表されている。充放電装置1の余剰充電運転時における電力変換器11の電力変換効率はη充(t)と表され、充放電装置1の不足放電運転時における電力変換器11の電力変換効率はη放(t)と表される。
 例えば、余剰不足電力予測データが0.5KW未満である場合、電力変換器11の電力変換効率は50%であり、余剰不足電力予測データが0.5KW以上である場合、電力変換器11の電力変換効率は90%と仮定される。
 選択部27は、第1の運転モードの運転が現在時刻から24時間行われた場合の経済性を示す第1経済値αを、下記の式(1)をもとに算出する。第1の運転モードは、エコノミーモードである。
   α=∫A(t)×a(t)dt-∫B(t)/η放(t)dt×bmin(円) ・・・(1)
 選択部27は、第2の運転モードの運転が現在時刻から24時間行われた場合の経済性を示す第2経済値βを、下記の式(2)をもとに算出する。第2の運転モードは、グリーンモードである。
   β=(∫{A(t)×η充(t)-B(t)/η放(t)}dt)×bmin(円) ・・・(2)
 但し、{}の値が0より小さい場合に積分が行われ、{}の値が0以上の場合に積分は行われない。
 第1経済値αを算出するための式(1)において、第1項は宅内負荷5についての余剰電力を売電した場合に得られる買取価格を示し、第2項は不足放電運転により減った蓄電池21の電力を強制充電運転により補充した場合の電気料金を示す。第2経済値βは、不足放電運転により減った蓄電池21の電力を強制充電運転により補充した場合の電気料金を示す。強制充電運転による電力の補充は、蓄電池21が蓄えている電力が不足放電運転によってあらかじめ決められた量より少なくなった場合にだけ行われる。
 選択部27は、第1の運転モードの運転が現在時刻から24時間行われたときの経済性を示す第1経済値αと第2の運転モードの運転が現在時刻から24時間行われたときの経済性を示す第2経済値βとを比較する。第1経済値αが第2経済値βより大きい場合、選択部27は、余剰売電運転を選択し、余剰売電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。第2経済値βが第1経済値αより大きい場合、選択部27は、余剰充電運転を選択し、余剰充電運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。
 例えば、運転選択結果は30分周期で更新される。例えば、図5(C)に示す通り、選択部27は、現在時刻において余剰売電運転を選択する。例えば、余剰売電運転が選択された時から30分経過する毎に、図5(D)に示す通り、選択部27は、余剰売電運転、余剰充電運転、余剰充電運転、余剰売電運転、余剰充電運転を順に選択する。選択部27は、選択された運転を示す運転選択結果を設定部30に出力する。
 不足放電運転及び強制充電運転が行われる場合、選択部27は、余剰売電運転も余剰充電運転も選択しないので、第1経済値α及び第2経済値βを算出しない。
 次に、充放電装置1の動作を説明する。図6は、実施の形態にかかる充放電装置1の動作の手順を示すフローチャートである。ユーザは運転モードを遠隔操作機器7に入力し、遠隔操作機器7は入力された運転モードを示す運転モードデータを充放電装置1に送信する。充放電装置1において、第2通信部26は遠隔操作機器7から送信された運転モードデータを受信し、記憶部24は運転モードデータを記憶する(S1)。図6のステップS1では、記憶部24が運転モードデータを記憶することは、「運転モードの設定」と記載されている。
 選択部27は、運転モードデータ、現在時刻データ、太陽光発電電力予測データ及び負荷電力予測データをもとに、現在時刻から24時間分の余剰不足電力予測データを算出する(S2)。
 選択部27は、現在時刻が夜間の電気料金が相対的に安い時間帯に含まれているか否かを判定する(S3)。選択部27は、現在時刻が夜間の電気料金が相対的に安い時間帯に含まれていると判断した場合(S3でYes)、強制充電運転を選択する(S4)。選択部27は、現在時刻が夜間の電気料金が相対的に安い時間帯に含まれていないと判断した場合(S3でNo)、宅内負荷5についての電力の状態が不足電力値B(t)(KW)の不足電力状態になっているか否かを判定する(S5)。
 選択部27は、宅内負荷5についての電力の状態が不足電力値B(t)(KW)の不足電力状態になっていると判定した場合(S5でYes)、不足放電運転を選択する(S6)。選択部27は、宅内負荷5についての電力の状態が不足電力値B(t)(KW)の不足電力状態になっていないと判定した場合(S5でNo)、運転モードが第3の運転モードであるか否かを判定する(S7)。
 選択部27は、運転モードが第3の運転モードであると判定した場合(S7でYes)、第1の運転モードの運転が現在時刻から24時間行われたときの経済性を示す第1経済値αと第2の運転モードの運転が現在時刻から24時間行われたときの経済性を示す第2経済値βとを計算する。第1の運転モードはエコノミーモードであり、第2の運転モードはグリーンモードである。選択部27は、第1経済値αと第2経済値βとのうちの値が大きい方の運転モードの運転内容を選択する(S8)。すなわち、ステップS8において、選択部27は、経済性が良い運転モードの運転内容を選択する。
 選択部27は、運転モードが第3の運転モードでないと判定した場合(S7でNo)、運転モードが第1の運転モードであるか否かを判定する(S9)。選択部27は、運転モードが第1の運転モードであると判定した場合(S9でYes)、余剰売電運転を選択する(S10)。選択部27は、運転モードが第1の運転モードでないと判定した場合(S9でNo)、余剰充電運転を選択する(S11)。
 制御部29は、第1の電力検出器12、第2の電力検出器14及び第3の電力検出器16の各々によって検出された電力値と選択部27によって行われた選択の結果である運転選択結果とをもとに電力変換器11を制御することにより、蓄電池21の充放電を制御する(S12)。
 上述の通り、実施の形態にかかる充放電装置1は、商用系統3から供給される交流電力及び商用系統3に供給される交流電力の価格を示す価格データと、蓄電池21の充放電時における電力変換器11の電力変換効率を示す電力変換効率データとをもとに、複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択し、選択の結果である運転選択結果をもとに、電力変換器11の動作を制御する。
 充放電装置1は、商用系統3から供給される交流電力及び商用系統3に供給される交流電力の価格を示す価格データをもとに電力変換器11の動作を制御しているため、経済性を考慮した制御を行うことができる。また、宅内負荷5についての余剰電力及び不足電力が0KW近傍である場合、蓄電池21の充放電時における電力変換器11の電力変換効率は悪くなるため、化石燃料由来の電力を多く含む商用系統3から買電する電力量が減らず、環境性が悪くなっていたが、充放電装置1は、蓄電池21の充放電時における電力変換器11の電力変換効率を示す電力変換効率データをもとに電力変換器11の動作を制御しているため、環境性を考慮した制御を行うことができる。したがって、充放電装置1は、経済性と環境性とを考慮して蓄電池21の充放電を制御することができる。
 充放電装置1は、運転モードが第3の運転モードである場合、第1の運転モードであらかじめ決められた時間運転が行われたときの経済性を示す第1経済値と第2の運転モードであらかじめ決められた時間運転が行われたときの経済性を示す第2経済値とを算出し、第1経済値と第2経済値とを対比して第1の運転モードと第2の運転モードとのうちの経済性が良い方の運転モードの運転内容を選択する。したがって、充放電装置1は、経済性を考慮して蓄電池21の充放電を制御することができる。
 更に言うと、充放電装置1は、インターネット6で配信されている太陽光発電システム4が設置されている場所を含む地域の日射についての予測を示す地域日射予測データを取得する。充放電装置1は、取得された地域日射予測データと、記憶部24に記憶されている太陽電池データとをもとに、30分単位で、現在時刻から、現在時刻から24時間先の時刻までの太陽光発電電力予測データを求める。したがって、充放電装置1は、比較的精度が高い太陽光発電電力予測データを得ることができる。
 なお、蓄電池21は、EV2に搭載されていなくてもよい。例えば、蓄電池21は定置型の蓄電池であってもよい。
 記憶部24は、太陽電池アレイ41の性能を示す性能データを更に記憶していてもよい。選択部27は、記憶部24に記憶されている地域日射予測データ及び性能データをもとに、現在時刻から、現在時刻からあらかじめ決められた時間先の時刻までの太陽光発電電力予測データを求めてもよい。
 上記の実施の形態において、充放電装置1の動作の一部は他の装置によって実行されてもよい。この場合、充放電装置を含む複数の装置によって充放電システムを構成し、この充放電システムによって上記した充放電装置1の動作が行われる。図7に示すとおり、例えば、一般家庭で使用される電力の管理を行う、いわゆるHEMS(Home Energy Management System)51と呼ばれるシステムが設けられている場合、HEMS51と充放電装置52を含む複数の装置53とによって充放電システム50を構成し、充放電装置52を含む複数の装置53と通信可能に接続されたHEMSコントローラ54が、充放電装置1の記憶部24、選択部27、制御部29等の各部の機能の一部を実施してもよい。このとき、HEMS51の有する計測装置を充放電装置1の各電力検出器として用いてもよい。また、HEMSコントローラ54とインターネット6とを介して通信可能に接続されたサーバ55を加えて充放電システム50を構成し、このサーバ55が充放電装置1の各部の機能の一部を実施してもよい。
 図8は、実施の形態にかかる充放電装置1が有する選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部の機能がプロセッサ71によって実現される場合のプロセッサ71を示す図である。つまり、選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部の機能は、メモリ72に格納されるプログラムを実行するプロセッサ71によって実現されてもよい。プロセッサ71は、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、又はDSP(Digital Signal Processor)である。図8には、メモリ72も示されている。
 選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部の機能がプロセッサ71によって実現される場合、当該少なくとも一部の機能は、プロセッサ71と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ72に格納される。プロセッサ71は、メモリ72に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部の機能を実現する。
 選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部の機能がプロセッサ71によって実現される場合、充放電装置1は、選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31によって実行されるステップの少なくとも一部が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ72を有する。メモリ72に格納されるプログラムは、選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31が実行する手順又は方法の少なくとも一部をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
 メモリ72は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はDVD(Digital Versatile Disk)等である。
 図9は、実施の形態にかかる充放電装置1が有する選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部が処理回路81によって実現される場合の処理回路81を示す図である。つまり、選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31の少なくとも一部は、処理回路81によって実現されてもよい。
 処理回路81は、専用のハードウェアである。処理回路81は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものである。
 選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31が有する複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、選択部27、制御部29、設定部30及び差分器31が有する複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
 以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
 1,52 充放電装置、2 EV、3 商用系統、4 太陽光発電システム、5 宅内負荷、6 インターネット、7 遠隔操作機器、11 電力変換器、12 第1の電力検出器、13 第1の電路、14 第2の電力検出器、15 第2の電路、16 第3の電力検出器、17 第3の電路、18 開閉器、19 第4の電力検出器、20 第4の電路、21 蓄電池、22 コネクタケーブル、23 決定部、24 記憶部、25 第1通信部、26 第2通信部、27 選択部、28 管理部、29 制御部、30 設定部、31 差分器、41 太陽電池アレイ、42 太陽光発電電力変換器、50 充放電システム、71 プロセッサ、72 メモリ、81 処理回路。

Claims (5)

  1.  蓄電池を充電させるために供給された交流電力を直流電力に変換し、前記蓄電池から放出された直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、
     商用系統から供給された交流電力及び前記商用系統に供給される交流電力を検出する第1の電力検出器と、
     太陽光をもとに発電を行う太陽光発電システムから供給された交流電力を検出する第2の電力検出器と、
     前記電力変換器から供給された交流電力及び前記電力変換器に供給される交流電力を検出する第3の電力検出器と、
     電力を消費する電気負荷に供給される交流電力を検出する第4の電力検出器と、
     前記第4の電力検出器によって検出された電力値である負荷電力値を示す負荷電力値データと、前記太陽光発電システムが設置されている場所を含む地域の日射についての予測を示す地域日射予測データと、電力の運用の方法を特定する運転モードを示す運転モードデータと、前記商用系統から供給される交流電力及び前記商用系統に供給される交流電力の価格を示す価格データと、前記蓄電池の充放電時における前記電力変換器の電力変換効率を示す電力変換効率データと、現在時刻を示す現在時刻データとを記憶する記憶部と、
     前記記憶部に記憶されている前記負荷電力値データをもとに前記電気負荷が消費する電力の予測を示す負荷電力予測データを求め、前記記憶部に記憶されている前記地域日射予測データをもとに前記太陽光発電システムが発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求め、求められた前記負荷電力予測データ及び前記太陽光発電電力予測データと、前記記憶部に記憶されている前記運転モードデータ、前記価格データ、前記電力変換効率データ及び前記現在時刻データとをもとに、電力の使われ方についての複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択する選択部と、
     前記第1の電力検出器、前記第2の電力検出器及び前記第3の電力検出器の各々によって検出された電力値と前記選択部によって行われた選択の結果である運転選択結果とをもとに、前記電力変換器の動作を制御する制御部と
     を備えることを特徴とする充放電装置。
  2.  第1の運転モードが、前記太陽光発電システムによって発電される交流電力が前記電気負荷によって消費される交流電力より多い場合に前記商用系統に売電する余剰売電運転を行わせ、前記太陽光発電システムによって発電される交流電力が前記電気負荷によって消費される交流電力より少ない場合に前記蓄電池に放電させて前記蓄電池に蓄えられている電力を前記電気負荷に供給する不足放電運転を行わせるエコノミーモードであると定義され、
     第2の運転モードが、前記太陽光発電システムによって発電される交流電力が前記電気負荷によって消費される交流電力より多い場合に前記蓄電池を充電する余剰充電運転を行わせ、前記太陽光発電システムによって発電される交流電力が前記電気負荷によって消費される交流電力より少ない場合に前記不足放電運転を行わせるグリーンモードであると定義され、
     第3の運転モードが、前記第1の運転モードと前記第2の運転モードとのうちの経済性が良い方の運転モードが選択されるモードであると定義され、
     前記運転モードデータが示す運転モードが前記第3の運転モードである場合、前記選択部は、前記負荷電力予測データ及び前記太陽光発電電力予測データをもとに、前記電気負荷によって消費される交流電力の値から前記太陽光発電システムによって発電される交流電力の値を差し引くことによって得られる値の予測を示す余剰不足電力予測データを作成し、作成された前記余剰不足電力予測データと、前記価格データと、前記電力変換効率データとをもとに、前記第1の運転モードであらかじめ決められた時間運転が行われたときの経済性を示す第1経済値と前記第2の運転モードで前記あらかじめ決められた時間運転が行われたときの経済性を示す第2経済値とを算出し、前記第1経済値と前記第2経済値とを対比して前記第1の運転モードと前記第2の運転モードとのうちの経済性が良い方の運転モードの運転内容を選択する
     ことを特徴とする請求項1に記載の充放電装置。
  3.  前記太陽光発電システムは、太陽光をもとに発電を行う太陽電池アレイを有し、
     前記記憶部は、前記太陽電池アレイの性能を示す性能データを更に記憶し、
     前記選択部は、前記記憶部に記憶されている前記地域日射予測データ及び前記性能データをもとに、現在時刻から、前記現在時刻からあらかじめ決められた時間先の時刻までの前記太陽光発電電力予測データを求める
     ことを特徴とする請求項1又は2に記載の充放電装置。
  4.  蓄電池を充電させるために供給された交流電力を直流電力に変換し、前記蓄電池から放出された直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、
     商用系統から供給された交流電力及び前記商用系統に供給される交流電力を検出する第1の電力検出器と、
     太陽光をもとに発電を行う太陽光発電システムから供給された交流電力を検出する第2の電力検出器と、
     前記電力変換器から供給された交流電力及び前記電力変換器に供給される交流電力を検出する第3の電力検出器と、
     電力を消費する電気負荷に供給される交流電力を検出する第4の電力検出器と、
     前記第4の電力検出器によって検出された電力値である負荷電力値を示す負荷電力値データと、前記太陽光発電システムが設置されている場所を含む地域の日射についての予測を示す地域日射予測データと、電力の運用の方法を特定する運転モードを示す運転モードデータと、前記商用系統から供給される交流電力及び前記商用系統に供給される交流電力の価格を示す価格データと、前記蓄電池の充放電時における前記電力変換器の電力変換効率を示す電力変換効率データと、現在時刻を示す現在時刻データとを記憶する記憶部と、
     前記記憶部に記憶されている前記負荷電力値データをもとに前記電気負荷が消費する電力の予測を示す負荷電力予測データを求め、前記記憶部に記憶されている前記地域日射予測データをもとに前記太陽光発電システムが発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求め、求められた前記負荷電力予測データ及び前記太陽光発電電力予測データと、前記記憶部に記憶されている前記運転モードデータ、前記価格データ、前記電力変換効率データ及び前記現在時刻データとをもとに、電力の使われ方についての複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択する選択部と、
     前記第1の電力検出器、前記第2の電力検出器及び前記第3の電力検出器の各々によって検出された電力値と前記選択部によって行われた選択の結果である運転選択結果とをもとに、前記電力変換器の動作を制御する制御部と
     を備えることを特徴とする充放電システム。
  5.  蓄電池を充電させるために供給された交流電力を直流電力に変換し、前記蓄電池から放出された直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、商用系統から供給された交流電力及び前記商用系統に供給される交流電力を検出する第1の電力検出器と、太陽光をもとに発電を行う太陽光発電システムから供給された交流電力を検出する第2の電力検出器と、前記電力変換器から供給された交流電力及び前記電力変換器に供給される交流電力を検出する第3の電力検出器と、電力を消費する電気負荷に供給される交流電力を検出する第4の電力検出器と、を有する充放電システムを制御する充放電制御方法であって、
     前記第4の電力検出器によって検出された電力値である負荷電力値を示す負荷電力値データをもとに前記電気負荷が消費する電力の予測を示す負荷電力予測データを求めるステップと、
     前記太陽光発電システムが設置されている場所を含む地域の日射についての予測を示す地域日射予測データをもとに前記太陽光発電システムが発電する電力の予測を示す太陽光発電電力予測データを求めるステップと、
     求められた前記負荷電力予測データ及び前記太陽光発電電力予測データと、電力の運用の方法を特定する運転モードを示す運転モードデータと、前記商用系統から供給される交流電力及び前記商用系統に供給される交流電力の価格を示す価格データと、前記蓄電池の充放電時における前記電力変換器の電力変換効率を示す電力変換効率データと、現在時刻を示す現在時刻データとをもとに、電力の使われ方についての複数の運転内容のなかからひとつの運転内容を選択するステップと、
     前記第1の電力検出器、前記第2の電力検出器及び前記第3の電力検出器の各々によって検出された電力値と選択された前記ひとつの運転内容とをもとに、前記電力変換器の動作を制御するステップと
     を備えることを特徴とする充放電制御方法。
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