WO2021171899A1

WO2021171899A1 - 負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システム

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Publication number: WO2021171899A1
Application number: PCT/JP2021/003184
Authority: WO
Inventors: 真小曽根
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JP2023040317A

Abstract

第１制御と第２制御とを両立する。負荷制御システム１は、需要家に設けられた負荷（蓄電システム（５））を制御するためのシステムである。負荷制御システム（１）は、制御部（１１）を備える。制御部（１１）は、第１制御及び第２制御を実行可能である。第１制御では、電力系統（２）が安定するように負荷を制御する。第２制御では、電力系統（２）から供給される供給電力（Ｐ１）が閾値電力を超えないように負荷を制御する。制御部（１１）は、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。

Description

負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システム

　本開示は、一般に負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システムに関する。より詳細には、本開示は、電力の需要家に設けられた負荷を制御するための負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システムに関する。

　特許文献１には、蓄電システム（負荷）を用いて電力の需要家のピークカット及び電力系統の周波数制御を行う需給制御装置が記載されている。特許文献１に記載の需給制御装置では、一定の時間単位で区切られた時間スロットごとに、周波数制御及びピークカットを少なくとも含む複数の制御内容のうちの１つが割り当てられる。具体的には、予測された消費電力が所定の契約電力を超える時間スロットにはピークカットが割り当てられ、予測された消費電力が所定の契約電力以下となる時間スロットには周波数制御が割り当てられる。

日本国特許第６２８１８１７号公報

　特許文献１に記載の需給制御装置（負荷制御システム）では、周波数制御（第１制御）とピークカット（第２制御）とを両立することができなかった。

　本開示の目的は、第１制御と第２制御とを両立することができる電力の負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システムを提供することにある。

　本開示の一態様に係る負荷制御システムは、電力の需要家に設けられた負荷を制御するための負荷制御システムである。負荷制御システムは、制御部を備える。制御部は、第１制御及び第２制御を実行可能である。第１制御では、電力系統が安定するように前記負荷を制御する。第２制御では、電力系統から供給される供給電力が閾値電力を超えないように負荷を制御する。制御部は、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。

　本開示の別の一態様に係る負荷制御方法は、電力の需要家に設けられた負荷を制御するための負荷制御システムに用いられる負荷制御方法である。負荷制御方法は、制御ステップを有する。制御ステップは、第１制御及び第２制御を実行可能なステップである。第１制御では、電力系統が安定するように負荷を制御する。第２制御では、電力系統から供給される供給電力が閾値電力を超えないように負荷を制御する。制御ステップでは、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。

　本開示のさらに別の一態様に係るプログラムは、上記の負荷制御方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

　本開示のさらに別の一態様に係る負荷システムは、上記の負荷制御システムと、負荷と、を備える。

　本開示によれば、第１制御と第２制御とを両立することができる、という効果がある。

図１は、実施形態に係る負荷制御システム及び負荷システムの概略構成図である。図２は、実施形態に係る負荷システムが備える蓄電システムの充電動作の一例を説明する説明図である。図３は、契約電力の決定の仕方を説明する説明図である。図４Ａは、比較例に係る負荷制御システムによる充電サポートを説明する説明図である。図４Ｂは、実施形態に係る負荷制御システムによる充電サポートを説明する説明図である。図５Ａは、比較例に係る負荷制御システムによる放電サポートを説明する説明図である。図５Ｂは、実施形態に係る負荷制御システムによる放電サポートを説明する説明図である。図６は、実施形態の変形例に係る負荷システムが備える蓄電システムの充電動作の一例を説明する説明図である。

　（実施形態）
　以下、実施形態に係る負荷制御システム及び負荷システムについて、図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、下記の実施形態及び変形例に限定されない。下記の実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

　また、下記の実施形態等において説明する各図は、いずれも模式的な図であり、各図中の構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

　（１）概要
　まず、本実施形態に係る負荷制御システム１及び負荷システム１０の概要について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る負荷制御システム１及び負荷システム１０の概略を示す構成図である。

　本実施形態に係る負荷制御システム１は、配電網２１から供給される供給電力Ｐ１の供給を受ける需要家に適用され、需要家に設けられた負荷を制御するためのシステムである。本実施形態では一例として、負荷は、蓄電システム５である。すなわち、負荷は、電力系統２に対して充電と放電との少なくとも一方を行う蓄電システム５を含む。

　配電網２１は、電力系統２が備える配電網である。上位システム３は、送電業者、配電業者、発電業者等の個別事業体、もしくは送電と配電と発電とのうちの複数を含めた電力事業体、あるいは送電と配電と発電とのすべてを含めた電力事業体、又は電力アグリゲータである。電力アグリゲータは、複数の需要家の電力需要を束ねて効果的にエネルギーマネジメントサービスを提供する事業者である。

　負荷制御システム１は、蓄電システム５と共に、負荷システム１０を構成している。すなわち、負荷システム１０は、負荷制御システム１と、負荷としての蓄電システム５と、を備えている。また、本実施形態では、負荷システム１０は、負荷６を更に備えている。

　さらに、負荷システム１０は、配電網２１及び上位システム３と共に、電力供給システム２０を構成している。すなわち、電力供給システム２０は、負荷システム１０と、配電網２１と、上位システム３と、を備えている。電力供給システム２０は、供給電力Ｐ１を、配電網２１を介して負荷システム１０に供給するためのシステムである。

　要するに、本実施形態に係る負荷制御システム１は、需要家に設けられた負荷（蓄電システム５）を制御するためのシステムである。負荷制御システム１は、制御部１１を備える。制御部１１は、第１制御及び第２制御を実行可能である。第１制御では、電力系統２が安定するように負荷を制御する。第２制御では、電力系統２から供給される供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈ（図４Ｂ参照）を超えないように負荷を制御する。制御部１１は、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。

　本実施形態に係る負荷制御システム１及び負荷システム１０では、制御部１１は、電力系統２が安定するように負荷を制御する第１制御と、電力系統２から供給される供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えないように負荷を制御する第２制御と、を相互に関連付けて実行しており、第１制御と第２制御とを両立することができる。すなわち、第１制御による系統サポートと第２制御によるピークカットとを両立することができる。

　（２）詳細
　次に、本実施形態に係る負荷制御システム１及び負荷システム１０の詳細について、図１～図３を参照して説明する。

　（２．１）前提
　本実施形態では、図１に示すように、負荷制御システム１及び負荷システム１０が１つの需要家に適用されたと仮定する。ただし、実際には、負荷制御システム１及び負荷システム１０は、複数の需要家の各々に適用可能である。

　本開示でいう「需要家」は、電気の供給を受けて使用する者をいい、戸建て住宅、集合住宅の各住戸、施設及び事業所等を含む。本実施形態では一例として、需要家は戸建て住宅である。

　また、本開示でいう「系統サポート」は、電力系統２の配電網２１から供給される供給電力Ｐ１の安定化、すなわち電力系統２の安定化を支援することをいい、電力系統２の余剰分又は不足分を抑制することをいう。具体的には、負荷制御システム１は、系統サポートとして、負荷システム１０が備える蓄電システム５の充電及び放電の少なくとも一方を制御する。

　また、本開示でいう「デマンドレスポンス（Demand Response：ＤＲ）」は、電力の需要と供給とのバランスをとるために、需要家側の電力を制御することをいう。デマンドレスポンスには、電力消費を抑える「下げＤＲ」と、電力消費を増やす「上げＤＲ」と、の２種類がある。

　また、本開示でいう「供給電力Ｐ１」は、電力系統２の配電網２１から需要家に供給される電力（受電電力）をいう。供給電力Ｐ１は、需要家において、後述の負荷６に供給される構内消費電力Ｐ２と、蓄電システム５に供給されるＥＳＳ電力Ｐ３（ＥＳＳ：Energy Strage System）と、に分配される。

　（２．２）電力供給システム
　次に、本実施形態に係る電力供給システム２０の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態に係る電力供給システム２０は、上述したように、負荷システム１０と、配電網２１と、上位システム３と、を備えている。

　（２．２．１）上位システム
　上位システム３は、図１に示すように、管理装置３１と、通信部３２と、を有している。

　通信部３２は、負荷制御システム１の後述の通信部１２との間で通信可能な通信インターフェースを含む。通信部３２は、直接的、又はネットワーク７若しくは中継器等を介して間接的に、通信部１２と通信するように構成されている。本実施形態では、通信部３２は、インターネット等のネットワーク７を介して通信部１２と通信可能である。これにより、上位システム３は、負荷制御システム１に対してデマンド情報を送信することができる。

　（２．２．２）負荷システム
　次に、本実施形態に係る負荷システム１０の構成について、図１を参照して説明する。

　本実施形態に係る負荷システム１０は、スマートメータ４を介して配電網２１に接続されている。スマートメータ４は、負荷システム１０ごと（すなわち需要家ごと）に設けられている。スマートメータ４は、需要家ごとに設置され、需要家で使用された使用電力量（受電電力量）を一定時間（例えば３０分）ごとに測定し、その測定結果を負荷制御システム１に送信する。すなわち、スマートメータ４は、需要家の使用電力量を測定する機能と、測定結果を負荷制御システム１に送信する機能と、を有している。

　負荷システム１０は、上述したように、負荷制御システム１と、蓄電システム５（負荷）と、を備えている。また、本実施形態では、負荷システム１０は、負荷６を更に備えている。負荷システム１０では、電力系統２の配電網２１から供給された供給電力Ｐ１は、構内消費電力Ｐ２とＥＳＳ電力Ｐ３とに分配される。構内消費電力Ｐ２は負荷６に供給され、ＥＳＳ電力Ｐ３は蓄電システム５に供給される。

　負荷６は、例えば、需要家に設置された電気機器（冷蔵庫、照明及びエアコン等）であって、供給電力Ｐ１を使用して動作する電気機器である。ただし、電気機器は、供給電力Ｐ１によって充電されるバッテリを搭載し、このバッテリから供給される電力で動作する電気機器であってもよく、例えば、充電式の掃除機、及びスマートフォン等のモバイル通信機器を含む。

　蓄電システム５は、電力を充電及び放電する機能を有する装置であり、例えば、需要家に設置されている。ここでいう「充電」は、電力系統２の配電網２１から蓄電システム５への充電であり、「放電」は、蓄電システム５から負荷６又は電力系統２への放電である。

　蓄電システム５は、図１に示すように、蓄電制御部５１と、蓄電池５２と、を備えている。蓄電池５２は、充放電可能な蓄電池（例えば鉛蓄電池又はリチウムイオン電池）である。蓄電制御部５１は、蓄電池５２の充放電を制御する。より詳細には、蓄電制御部５１は、蓄電池５２の充電時には、供給電力Ｐ１を直流電力に変換して蓄電池５２を充電し、蓄電池５２の放電時には、蓄電池５２の放電電力を交流電力に変換して負荷６又は電力系統２に放電する。

　（２．３）負荷制御システム
　次に、本実施形態に係る負荷制御システム１の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態に係る負荷制御システム１は、図１に示すように、制御部１１と、通信部１２と、を備えている。

　（２．３．１）通信部
　通信部１２は、上位システム３の通信部３２との間、及びスマートメータ４との間で通信可能な通信インターフェースを含む。通信部１２は、直接的、又はネットワーク７若しくは中継器等を介して間接的に、通信部３２及びスマートメータ４と通信するように構成されている。本実施形態では、通信部１２は、インターネット等のネットワーク７を介して通信部３２と通信可能である。また、本実施形態では、通信部１２は、直接的にスマートメータ４と通信可能である。これにより、負荷制御システム１は、上位システム３からデマンド情報を受信することができる。また、負荷制御システム１は、スマートメータ４から需要家の使用電力量の測定結果を受信することができる。ここでいう「デマンド情報」は、デマンドレスポンスに関する情報であって、例えば「下げＤＲ」であれば、需要家での電力消費の削減を要請する情報を含み、「上げＤＲ」であれば、需要家での電力消費の増加を要請する情報を含む。本実施形態では、通信部１２により送信部が構成されている。

　（２．３．２）制御部
　制御部１１は、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するコンピュータシステムを主構成とする。すなわち、コンピュータシステムの１以上のメモリに記録されたプログラムを、１以上のプロセッサが実行することにより、制御部１１（後述の判別部１１１及び取得部１１２を含む）の機能が実現される。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよく、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

　制御部１１は、図１に示すように、判別部１１１と、取得部１１２と、を有している。

　判別部１１１は、電力系統２の状態を判別するように構成されている。ここでいう「電力系統２の状態」は、電力系統２が余剰状態にあるか、不足状態にあるか、そのいずれでもないかを意味する。図２は、本実施形態に係る負荷システム１０が備える蓄電システム５の充電動作の一例を説明する図である。図２において、横軸は電力系統２の系統周波数Ｆ（Ｈｚ）を示し、縦軸は蓄電システム５の充電電力を示す。図２に示すように、電力系統２が余剰状態では電力系統２の系統周波数Ｆは高くなり、電力系統２が不足状態では電力系統２の系統周波数Ｆは低くなる。本実施形態では、判別部１１１は、電力系統２の系統周波数Ｆと特定周波数との大小によって、電力系統２の状態を判別している。本実施形態では一例として、特定周波数は６０Ｈｚである。より詳細には、判別部１１１は、系統周波数Ｆが特定周波数よりも高くなっていれば電力系統２が余剰状態にあると判別し、系統周波数Ｆが特定周波数よりも低くなっていれば電力系統２が不足状態にあると判別する。系統周波数Ｆが特定周波数と等しい場合は、判別部１１１は、電力系統２が余剰状態および不足状態のいずれでもないと判別する。

　制御部１１は、判別部１１１の判別結果から電力系統２が不安定（電力系統２が余剰状態又は不足状態）である場合、第１制御を実行する。ここでいう「第１制御」は、電力系統２に影響を与えられるように負荷（ここでは蓄電システム５）を制御することをいう（以下、「系統サポート」ともいう）。より詳細には、制御部１１は、判別部１１１の判別結果から電力系統２が余剰状態であれば、蓄電システム５の充電を行う。

　また、制御部１１は、判別部１１１の判別結果から電力系統２が不足状態であれば、蓄電システム５の放電を行う。

　また、本実施形態では、制御部１１は、第１制御に加えて、第２制御も実行可能である。ここでいう「第２制御」は、電力系統２の配電網２１から供給される供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈ（図４Ｂ参照）を超えないように負荷（ここでは蓄電システム５）を制御することをいう（以下、「ピークカット」ともいう）。より詳細には、制御部１１は、第２制御においては、供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えると予測される場合に、蓄電システム５の放電を行う。すなわち、第１制御及び第２制御の各々は、蓄電システム５の充電と放電との少なくとも一方の制御を含む。

　さらに、本実施形態では、制御部１１は、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行するように構成されている。要するに、制御部１１は、判別部１１１の判別結果から電力系統２が不安定であって、第１制御にて蓄電システム５の充電を行う場合に、第２期間Ｔ２（図４Ｂ参照）における供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈ（図４Ｂ参照）を超えないように第２制御にて蓄電システム５の充電量を制御する。また、制御部１１は、デマンド情報に充電指令が含まれている場合、第２期間Ｔ２（図４Ｂ参照）における供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈ（図４Ｂ参照）を超えないように蓄電システム５の充電量を制御する。さらに、制御部１１は、判別部１１１の判別結果から電力系統２が不安定であって、第１制御にて蓄電システム５の放電を行う場合に、第４期間Ｔ４（図５Ｂ参照）における供給電力Ｐ１の閾値電力Ｐｔｈからの超過量に基づいて蓄電システム５の放電量を制御する。また、制御部１１は、デマンド情報に放電指令が含まれている場合、第４期間Ｔ４（図５Ｂ参照）における供給電力Ｐ１の閾値電力Ｐｔｈからの超過量に基づいて蓄電システム５の放電量を制御する。なお、制御部１１の動作については、「（３）動作」の欄で詳しく説明する。

　取得部１１２は、上位システム３からデマンド情報を取得するように構成されている。言い換えると、取得部１１２は、上位システム３から蓄電システム５に対する充電指令又は放電指令を取得するように構成されている。

　制御部１１は、取得部１１２がデマンド情報を取得した場合、デマンド情報に含まれる充電指令又は放電指令に従って、第１制御を実行する。

　ここで、電力系統２の系統周波数Ｆは、図２に示すように、電力系統２が需要に対して不足すると低下し、電力系統２が需要に対して余剰になると上昇する。上述したように、制御部１１は、取得部１１２により電力系統２の系統周波数Ｆを取得し、取得した系統周波数Ｆに応じて蓄電システム５の充放電量を制御する。例えば、制御部１１は、取得部１１２が取得した系統周波数Ｆが特定周波数（ここでは６０Ｈｚ）よりも高くなっている場合、蓄電システム５の充電量を制御する。この場合、系統周波数Ｆが６０Ｈｚから６１Ｈｚまでの第１充電範囲Ｒ１では、制御部１１は、蓄電システム５の充電電力（充電量）をゼロからＰｍａｘまで比例的に増加させる。また、系統周波数Ｆが６１Ｈｚ以上である第２充電範囲Ｒ２では、制御部１１は、蓄電システム５の充電電力（充電量）をＰｍａｘとする。一方、制御部１１は、取得部１１２が取得した系統周波数Ｆが特定周波数（ここでは６０Ｈｚ）よりも低くなっている場合、電力系統２の電力が不足していることから、蓄電システム５の放電を行う。ここで、系統周波数によって電力システムの制御をすることを「周波数ワット制御」と呼ぶことにする。すなわち、制御部１１は、周波数ワット制御を行う。ここでいう「充電電力Ｐｍａｘ」は、蓄電システム５の定格電力をいう。

　なお、需要家の契約電力は、以下に示すように各月ごとに決定される。各月の契約電力は、過去１年間（当月及び当月より前の１１か月）の最大需要電力のうちの最も大きい値である。図３は、契約電力の決定の仕方を説明する図である。図３の例では、例えば、当年の７月分の契約電力は、当月（７月）と、当月よりも前の１１か月（前年の８月から当年の６月までの１１か月）との間の各月の最大需要電力のうちの最も大きい値（１１０ＫＷ）である。なお、最大需要電力は、需要家における所定時間（例えば３０分）ごとの平均使用電力のうち、月間で最も大きい値である。

　（３）動作
　次に、本実施形態に係る負荷制御システム１の動作について、図４Ａ～図５Ｂを参照して説明する。なお、以下では、電力系統２が不安定（電力系統２が余剰状態又は不足状態）である場合を例に説明するが、上位システム３からデマンド情報を取得した場合も同様に動作するため、ここではデマンド情報を取得した場合の動作については説明を省略する。また、図４Ａ～図５Ｂにおける供給電力Ｐ１（実線）、構内消費電力Ｐ２（破線）及びＥＳＳ電力Ｐ３（ドット部分）は瞬時電力である。

　（３．１）充電サポート
　まず、本実施形態に係る負荷制御システム１による充電サポートについて、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。図４Ａは、比較例に係る負荷制御システムによる充電サポートを説明する図である。図４Ｂは、本実施形態に係る負荷制御システム１による充電サポートを説明する図である。ここでいう「充電サポート」は、蓄電システム５の充電を行うことにより、第１制御（系統サポート）と第２制御（ピークカット）とを両立させることをいう。図４Ａ及び図４Ｂにおける「第１期間Ｔ１」は、第１制御及び第２制御が行われない場合に供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを上回っている期間である。また、図４Ａ及び図４Ｂにおける「第２期間Ｔ２」は、第１制御及び第２制御が行われない場合に供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを下回っている期間である。

　図４Ａ及び図４Ｂの例では、第１期間Ｔ１において電力系統２の系統周波数Ｆが特定周波数（ここでは６０Ｈｚ）よりも高くなっている。この場合、負荷制御システム１の判別部１１１は、電力系統２が余剰状態にあると判別し、制御部１１は、電力系統２の系統周波数Ｆを下げるために蓄電システム５の充電を行おうとする。しかしながら、第１期間Ｔ１では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを上回っている。そのため、図４Ａに示すように、第１期間Ｔ１において蓄電システム５の充電を行った場合には、第１期間Ｔ１における供給電力Ｐ１は、構内消費電力Ｐ２と蓄電システム５のＥＳＳ電力Ｐ３１（充電電力）とを加えた値になり、閾値電力Ｐｔｈを大幅に上回ることになる。例えば、閾値電力Ｐｔｈは契約電力を下げるための供給電力Ｐ１の上限値であり、それを上回ると電気料金が想定よりも上昇する。

　そこで、本実施形態に係る負荷制御システム１では、制御部１１は、図４Ｂに示すように、供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えるような第１期間Ｔ１では、第１制御を行わずに第２制御のみを行う。具体的には、制御部１１は、第１期間Ｔ１における供給電力Ｐ１のうち閾値電力Ｐｔｈを超えている部分に相当する電力Ｐ３３の放電を蓄電システム５に行わせる。すなわち、制御部１１は、供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えないように充放電量（ここでは放電量）を調整する。その結果、第１期間Ｔ１における供給電力Ｐ１を閾値電力Ｐｔｈ以下に抑えることができ、電気料金の上昇を抑えることができる。本実施形態では、供給電力Ｐ１は実測値であるが、推定値であってもよい。

　また、図４Ａ及び図４Ｂにおける第２期間Ｔ２では、第１期間Ｔ１と同様、電力系統２の系統周波数Ｆが特定周波数よりも高くなっており、電力系統２は余剰状態にある。第２期間Ｔ２では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを下回っているため、蓄電システム５の充電が可能である。しかしながら、図４Ａに示すように、第２期間Ｔ２における供給電力Ｐ１（構内消費電力Ｐ２とＥＳＳ電力Ｐ３２とを加えた電力）が閾値電力Ｐｔｈを上回ってしまうと、同様に電気料金が上昇する。

　そこで、本実施形態に係る負荷制御システム１では、制御部１１は、図４Ｂに示すように、第２期間Ｔ２における供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えないように、蓄電システム５のＥＳＳ電力Ｐ３４を制御している。その結果、第１期間Ｔ１における供給電力Ｐ１を閾値電力Ｐｔｈ以下に抑えることができ、電気料金の上昇を抑えることができる。本実施形態に係る負荷制御システム１では、上述したように、第２制御の機能が第１制御の機能よりも優先される。

　ここでは、上述の第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２における制御部１１の動作が制御ステップである。

　（３．２）放電サポート
　次に、本実施形態に係る負荷制御システム１による放電サポートについて、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。図５Ａは、比較例に係る負荷制御システムによる放電サポートを説明する図である。図５Ｂは、本実施形態に係る負荷制御システム１による放電サポートを説明する図である。ここでいう「放電サポート」は、蓄電システム５の放電を行うことにより、第１制御（系統サポート）と第２制御（ピークカット）とを両立させることをいう。図５Ａ及び図５Ｂにおける「第３期間Ｔ３」は、第１制御及び第２制御が行われない場合に供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを下回っている期間である。また、「第４期間Ｔ４」は、第１制御及び第２制御が行われない場合に供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを上回っている期間である。

　図５Ａ及び図５Ｂの例では、第３期間Ｔ３において電力系統２の系統周波数Ｆが特定周波数よりも低くなっている。この場合、負荷制御システム１の判別部１１１は、電力系統２が不足状態にあると判別し、制御部１１は、電力系統２の系統周波数Ｆを上げるために蓄電システム５の放電を行う。このとき、図５Ａに示すように、第３期間Ｔ３において蓄電システム５に蓄えられている電力Ｐ３５を全て放電してしまうと、第４期間Ｔ４において閾値電力Ｐｔｈを超えている電力を補うための放電を行うことができず、その結果、電気料金が上昇する。

　そこで、本実施形態に係る負荷制御システム１では、制御部１１は、第４期間Ｔ４においても蓄電システム５の放電を行うことができるように、第３期間Ｔ３における蓄電システム５のＥＳＳ電力Ｐ３６（放電電力）を制御する（図５Ｂ参照）。具体的には、制御部１１は、第３期間Ｔ３におけるＥＳＳ電力Ｐ３６（放電電力）と第４期間Ｔ４におけるＥＳＳ電力Ｐ３８（放電電力）とを加えた電力が、蓄電システム５に蓄えられている電力以下となるように、第３期間Ｔ３におけるＥＳＳ電力Ｐ３６を制御する。これにより、第４期間Ｔ４における供給電力Ｐ１のうち閾値電力Ｐｔｈを超えている部分に相当するＥＳＳ電力Ｐ３８の放電を蓄電システム５に行わせることができる。その結果、第４期間Ｔ４における供給電力Ｐ１を閾値電力Ｐｔｈ以下に抑えることができ、電気料金の上昇を抑えることができる。

　なお、図５Ｂに示すように、第３期間Ｔ３と第４期間Ｔ４との間の第５期間Ｔ５において、例えば、供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えずに充電できる場合(もしくは充電できると推測される場合)や、デマンドレスポンスにて蓄電システム５の充電が予定されている場合には、制御部１１は、第５期間Ｔ５におけるＥＳＳ電力Ｐ３７（充電電力）を考慮して第３期間Ｔ３におけるＥＳＳ電力Ｐ３６（放電電力）を制御すればよい。すなわち、制御部１１は、放電を行った後に充電が行われる場合に、充電による充電量を考慮して上記放電による放電量を制御すればよい。すなわち、この場合においても、第２制御の機能が第１制御の機能よりも優先される。

　ここでは、上述の第３期間Ｔ３及び第４期間Ｔ４における制御部１１の動作が制御ステップである。

　（４）変形例
　上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、上述の実施形態に係る負荷制御システム１と同様の機能は、負荷制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

　一態様に係る負荷制御方法は、電力の需要家に設けられた負荷（蓄電システム５）を制御するための負荷制御システム１に用いられる負荷制御方法である。負荷制御方法は、制御ステップを有する。制御ステップは、第１制御及び第２制御を実行可能なステップである。第１制御では、電力系統２が安定するように負荷を制御する。第２制御では、電力系統２から供給される供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈ（図４Ｂ参照）を超えないように負荷を制御する。制御ステップでは、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。また、別の一態様に係るプログラムは、上述の負荷制御方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

　上述の実施形態では、図４Ｂに示すように、第１期間Ｔ１において系統サポートを実現する第１制御を行わずに、ピークカットを実現する第２制御を優先して行っているが、第１制御と第２制御との優先度を変更可能であってもよい。以下、変形例に係る負荷制御システム１の動作について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る負荷システムが備える蓄電システムの充電動作の一例を説明する図である。

　図６に示すように、電力系統２の系統周波数Ｆが特定周波数（ここでは６０Ｈｚ）からｆ１（＞６１Ｈｚ）までの第３充電範囲Ｒ３では、系統周波数Ｆの周波数変動が小さく、電力系統２の安定度が高いため、ピークカットを実現する第２制御を優先する。なお、この場合において、第１制御についても行うことができれば、第１制御と第２制御とを両立させてもよい。

　また、系統周波数Ｆがｆ１よりも大きい第４充電範囲Ｒ４では、電力系統２が非常に不安定になっており、停電を回避するために、系統サポートを実現する第１制御を優先する。すなわち、変形例に係る負荷制御システム１では、上述したように、第１制御と第２制御との優先度を変更可能である。そして、この場合における優先度は、電力系統２の安定度、すなわち第１制御に用いられる情報に基づいて変更される。また、優先度は、上位システム３からの指令によって変更されてもよい。要するに、変形例に係る負荷制御システム１では、電力系統２の安定度に基づいて、第１制御を優先するか、第２制御を優先するかを変更することができる。

　また、系統周波数Ｆが特定周波数よりも小さい範囲でも同様に、系統周波数Ｆの周波数変動が小さい場合は電力系統２の安定度が高いため、ピークカットを実現する第２制御を優先する。この場合において、電力系統２から供給される供給電力Ｐ１が閾値電力Ｐｔｈを超えないように第２制御を実施できる充電量を確保して、第１制御を行うことができれば、第１制御と第２制御とを両立させてもよい。そして、系統周波数Ｆが非常に小さい（ある閾値よりも小さい）場合は、電力系統２が非常に不安定になっており、停電を回避するために、系統サポートを実現する第１制御を優先する。

　以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

　本開示における負荷制御システム１は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における負荷制御システム１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１または複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。更に、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

　また、負荷制御システム１における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることは負荷制御システム１に必須の構成ではない。負荷制御システム１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、負荷制御システム１の少なくとも一部の機能は、クラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

　反対に、上述の実施形態において、複数のシステム（負荷制御システム１及び蓄電システム５）に分散されている負荷システム１０の少なくとも一部の機能が、１つの筐体内に集約されていてもよい。例えば、負荷制御システム１と蓄電システム５とに分散されている負荷システム１０の一部の機能が、１つの筐体内に集約されていてもよい。

　上述の実施形態では、負荷は、蓄電システム５であるが、電力系統２の余剰分を充電し、かつ電力系統２の不足分を放電することができればよく、蓄電システム５に限定されない。

　上述の実施形態では、負荷制御システム１の通信部１２とスマートメータ４との通信、及び上位システム３の通信部３２と負荷制御システム１の通信部１２との通信がいずれも有線通信であるが、少なくとも一方が無線通信であってもよい。

　上述の実施形態では、電力系統２の配電網２１から供給される供給電力Ｐ１が瞬時電力であるが、供給電力Ｐ１は、瞬時電力に限らず、例えば、予め設定された設定期間における瞬時電力の積算値であってもよい。設定期間は、例えば、デマンド時限（３０分間）である。

　上述の実施形態では、電力系統２の系統周波数Ｆに基づいて系統サポートを実行しているが、例えば、電力系統２の電圧や位相に基づいて系統サポートを実行してもよい。

　上述の実施形態では、負荷制御システム１と蓄電システム５とが別々に設けられているが、例えば、負荷制御システム１が蓄電システム５に含まれていてもよい。

　（まとめ）
　以上説明したように、第１の態様に係る負荷制御システム（１）は、需要家に設けられた負荷（５）を制御するための負荷制御システム（１）である。負荷制御システム（１）は、制御部（１１）を備える。制御部（１１）は、第１制御（系統サポート）及び第２制御（ピークカット）を実行可能である。第１制御では、電力系統（２）が安定するように負荷（５）を制御する。第２制御では、電力系統（２）から供給される供給電力（Ｐ１）が閾値電力（Ｐｔｈ）を超えないように負荷（５）を制御する。制御部（１１）は、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。

　この態様によれば、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行するので、第１制御と第２制御とを両立することができる。

　第２の態様に係る負荷制御システム（１）では、第１の態様において、負荷（５）は、蓄電システム（５）を含む。蓄電システム（５）は、電力系統（２）に対して充電及び放電の少なくとも一方を行う。第１制御及び第２制御の各々は、充電と放電との少なくとも一方の制御を含む。

　この態様によれば、蓄電システム（５）の充電と放電との少なくとも一方を行うことにより、第１制御と第２制御とを両立することができる。

　第３の態様に係る負荷制御システム（１）は、第１又は第２の態様において、判別部（１１１）を更に備える。判別部（１１１）は、電力系統（２）の状態を判別する。制御部（１１）は、判別部（１１１）の判別結果から電力系統（２）が不安定であって、第１制御にて充電を行う場合に、特定期間（Ｔ１）における供給電力（Ｐ１）が閾値電力（Ｐｔｈ）を超えないように蓄電システム（５）の充電量を制御する。

　この態様によれば、蓄電システム（５）の充電量を制御することによって、供給電力（Ｐ１）を閾値電力（Ｐｔｈ）以下に抑えることができる。

　第４の態様に係る負荷制御システム（１）は、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、取得部（１１２）を更に備える。取得部（１１２）は、上位システム（３）から蓄電システム（５）に対する充電指令を取得する。制御部（１１）は、取得部（１１２）が取得した充電指令に従って、特定期間（Ｔ１）における供給電力（Ｐ１）が閾値電力（Ｐｔｈ）を超えないように蓄電システム（５）の充電量を制御する。

　第５の態様に係る負荷制御システム（１）は、第４の態様において、送信部（１２）を更に備える。送信部（１２）は、上位システム（３）に充電可能量を送信する。制御部（１１）は、閾値電力（Ｐｔｈ）から供給電力（Ｐ１）の予測値を引いた電力値以下となるように充電可能量を決定する。

　この態様によれば、供給電力（Ｐ１）を閾値電力（Ｐｔｈ）以下に抑えることができる。

　第６の態様に係る負荷制御システム（１）は、第１又は第２の態様において、判別部（１１１）を更に備える。判別部（１１１）は、電力系統（２）の状態を判別する。制御部（１１）は、判別部（１１１）の判別結果から電力系統（２）が不安定であって、第１制御にて放電を行う場合に、予測期間（Ｔ４）における閾値電力（Ｐｔｈ）からの超過量に基づいて蓄電システム（５）の放電量を制御する。予測期間（Ｔ４）は、供給電力（Ｐ１）が閾値電力（Ｐｔｈ）を超えると予測される期間である。

　この態様によれば、蓄電システム（５）の放電量を制御することによって、供給電力（Ｐ１）を閾値電力（Ｐｔｈ）以下に抑えることができる。

　第７の態様に係る負荷制御システム（１）は、第１、第２又は第６の態様において、取得部（１１２）を更に備える。取得部（１１２）は、上位システム（３）から蓄電システム（５）に対する放電指令を取得する。制御部（１１）は、取得部（１１２）が取得した放電指令に従って、予測期間（Ｔ４）における閾値電力（Ｐｔｈ）からの超過量に基づいて蓄電システム（５）の放電量を制御する。予測期間（Ｔ４）は、供給電力（Ｐ１）が閾値電力（Ｐｔｈ）を超えると予測される期間である。

　第８の態様に係る負荷制御システム（１）では、第６又は第７の態様において、制御部（１１）は、放電を行った後に充電が行われる場合に、充電による充電量を考慮して放電量を制御する。

　この態様によれば、蓄電システム（５）の充電を考慮して、蓄電システム（５）の放電を行うことができる。

　第９の態様に係る負荷制御システム（１）では、第１～第８の態様のいずれか１つにおいて、第１制御と第２制御との優先度を変更可能である。

　この態様によれば、第１制御と第２制御との優先度を変更することができる。

　第１０の態様に係る負荷制御システム（１）では、第９の態様において、優先度は、第１制御に用いられる情報に基づいて変更される。

　この態様によれば、第１制御に用いられる情報に基づいて、第１制御と第２制御との優先度を変更することができる。

　第１１の態様に係る負荷制御システム（１）では、第９の態様において、優先度は、上位システム（３）の指令に基づいて変更される。

　この態様によれば、上位システム（３）の指令に基づいて、第１制御と第２制御との優先度を変更することができる。

　第１２の態様に係る負荷制御システム（１）では、第１～第１１の態様のいずれか１つにおいて、供給電力（Ｐ１）は、予め設定された設定期間における瞬時電力の積算値である。

　この態様によれば、供給電力（Ｐ１）の積算値に基づいて第１制御と第２制御とを両立することができる。

　第１３の態様に係る負荷制御方法は、需要家に設けられた負荷（蓄電システム５）を制御するための負荷制御システム（１）に用いられる負荷制御方法である。負荷制御方法は、制御ステップを有する。制御ステップは、第１制御及び第２制御を実行可能なステップである。第１制御では、電力系統（２）が安定するように負荷（５）を制御する。第２制御では、電力系統（２）から供給される供給電力（Ｐ１）が閾値電力（Ｐｔｈ）を超えないように負荷（５）を制御する。制御ステップでは、第１制御と第２制御とを相互に関連付けて実行する。

　第１４の態様に係るプログラムは、第１３の態様に係る負荷制御方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

　第１５の態様に係る負荷システム（１０）は、第１～第１２の態様のいずれか１つに係る負荷制御システム（１）と、負荷（５）と、を備える。

　第２～第１２の態様に係る構成については、負荷制御システム（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

　本開示の負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システムによれば、例えば周波数制御とピークカットとを両立することができる。そのため、本開示の負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システムは、電力系統を安定に制御できるとともに供給電力が閾値電力を超えないようにできる。すなわち、本開示の負荷制御システム、負荷制御方法、プログラム及び負荷システムは、産業上有用である。

　１　負荷制御システム
　２　電力系統
　３　上位システム
　５　蓄電システム
　６　負荷
　１０　負荷システム
　１１　制御部
　１２　通信部
　３２　通信部
　１１１　判別部
　１１２　取得部
　Ｐ１　供給電力
　Ｐ２　構内消費電力
　Ｐ３、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３４、Ｐ３６、Ｐ３７、Ｐ３８　ＥＳＳ電力
　Ｐｔｈ　閾値電力
　Ｔ１　第１期間（特定期間）
　Ｔ２　第２期間
　Ｔ３　第３期間
　Ｔ４　第４期間（予測期間）
　Ｔ５　第５期間

Claims

　需要家に設けられた負荷を制御するための負荷制御システムであって、
　電力系統が安定するように前記負荷を制御する第１制御、及び前記電力系統から供給される供給電力が閾値電力を超えないように前記負荷を制御する第２制御を実行可能な制御部を備え、
　前記制御部は、前記第１制御と前記第２制御とを相互に関連付けて実行する、
　負荷制御システム。
　前記負荷は、前記電力系統に対して充電及び放電の少なくとも一方を行う蓄電システムを含み、
　前記第１制御及び前記第２制御の各々は、前記充電と前記放電との少なくとも一方の制御を含む、
　請求項１に記載の負荷制御システム。
　前記電力系統の状態を判別する判別部を更に備え、
　前記制御部は、前記判別部の判別結果から前記電力系統が不安定であって、前記第１制御にて前記充電を行う場合に、特定期間における前記供給電力が前記閾値電力を超えないように前記蓄電システムの充電量を制御する、
　請求項１又は２に記載の負荷制御システム。
　上位システムから前記蓄電システムに対する充電指令を取得する取得部を更に備え、
　前記制御部は、前記取得部が取得した前記充電指令に従って、特定期間における前記供給電力が前記閾値電力を超えないように前記蓄電システムの充電量を制御する、
　請求項１～３のいずれか１項に記載の負荷制御システム。
　前記上位システムに充電可能量を送信する送信部を更に備え、
　前記制御部は、前記閾値電力から前記供給電力の予測値を引いた電力値以下となるように前記充電可能量を決定する、
　請求項４に記載の負荷制御システム。
　前記電力系統の状態を判別する判別部を更に備え、
　前記制御部は、前記判別部の判別結果から前記電力系統が不安定であって、前記第１制御にて前記放電を行う場合に、前記供給電力が前記閾値電力を超えると予測される予測期間における前記閾値電力からの超過量に基づいて前記蓄電システムの放電量を制御する、
　請求項１又は２に記載の負荷制御システム。
　上位システムから前記蓄電システムに対する放電指令を取得する取得部を更に備え、
　前記制御部は、前記取得部が取得した前記放電指令に従って、前記供給電力が前記閾値電力を超えると予測される予測期間における前記閾値電力からの超過量に基づいて前記蓄電システムの放電量を制御する、
　請求項１、２又は６に記載の負荷制御システム。
　前記制御部は、前記放電を行った後に前記充電が行われる場合に、前記充電による前記充電量を考慮して前記放電量を制御する、
　請求項６又は７に記載の負荷制御システム。
　前記第１制御と前記第２制御との優先度を変更可能である、
　請求項１～８のいずれか１項に記載の負荷制御システム。
　前記優先度は、前記第１制御に用いられる情報に基づいて変更される、
　請求項９に記載の負荷制御システム。
　前記優先度は、前記上位システムの指令に基づいて変更される、
　請求項９に記載の負荷制御システム。
　前記供給電力は、予め設定された設定期間における瞬時電力の積算値である、
　請求項１～１１のいずれか１項に記載の負荷制御システム。
　需要家に設けられた負荷を制御するための負荷制御システムに用いられる負荷制御方法であって、
　電力系統が安定するように前記負荷を制御する第１制御、及び前記電力系統から供給される供給電力が閾値電力を超えないように前記負荷を制御する第２制御を実行可能な制御ステップを有し、
　前記制御ステップでは、前記第１制御と前記第２制御とを相互に関連付けて実行する、
　負荷制御方法。
　請求項１３に記載の負荷制御方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の負荷制御システムと、
　前記負荷と、を備える、
　負荷システム。