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公開番号2020099173
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2019114894
出願日20190620
発明の名称電力管理システム及び電力管理方法
出願人積水化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/32 20060101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】配線長により高圧配電線の電圧の調整力が需要家間で異なる状況のもとで、高圧配電線の電圧が適正範囲内となるように効率的に制御できるようにする。
【解決手段】配電用変電所と高圧配電線を介して接続され、管理グループとして自身に接続された需要家の各々に電圧を変換して電力を供給する変圧器と、充放電の必要性に応じて、前記管理グループ単位、または需要家単位で、蓄電池の放電あるいは充電を指示する充放電制御命令を出力する管理サーバとを備え、前記管理サーバが、前記管理グループまたは需要家について設定された優先順位に従って、前記充放電制御命令を前記管理グループの需要家に対して出力するように電力管理システムを構成する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項1】
配電用変電所と高圧配電線を介して接続され、管理グループとして自身に接続された需要家の各々に電圧を変換して電力を供給する変圧器と、
充放電の必要性に応じて、前記管理グループ単位、または需要家単位で、蓄電池の放電あるいは充電を指示する充放電制御命令を出力する管理サーバとを備え、
前記管理サーバが、前記管理グループまたは需要家について設定された優先順位に従って、前記充放電制御命令を前記管理グループの需要家に対して出力する
電力管理システム。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記充放電制御命令が供給されない、前記管理グループの前記需要家のコントローラが、前記変圧器の2次側で検出された電圧が所定の範囲に含まれるように、当該需要家の蓄電池の充電及び放電を行なう
請求項1に記載の電力管理システム。
【請求項3】
前記コントローラのうち、前記充放電制御命令が供給されない管理グループの前記需要家のコントローラが、自身に対応する前記変圧器の2次側で検出された検出電圧を参照し、前記検出電圧が所定の電圧範囲に含まれるように、当該需要家の蓄電池の充電及び放電を行なう
請求項2に記載の電力管理システム。
【請求項4】
前記コントローラが、
前記管理グループにおけるいずれかの需要家に備えられており、
前記検出電圧が予め設定された下限閾値を下回っている場合、当該管理グループ内の前記需要家に対して前記蓄電池から前記高圧配電線への放電を行なう充放電制御命令を出力し、一方、前記検出電圧が予め設定された上限閾値を超えている場合、当該管理グループ内の前記需要家に対して前記高圧配電線から蓄電池への充電を行なう充放電制御命令を出力する
請求項3に記載の電力管理システム。
【請求項5】
前記管理サーバが、
前記優先順位に従って、順次、前記管理グループまたは需要家施設に対して前記充放電制御命令を出力する
請求項1から4のいずれか一項に記載の電力管理システム。
【請求項6】
前記優先順位は、前記変圧器から前記配電用変電所までの配線長の短い順に従って、前記管理グループ単位で設定される
請求項1から5のいずれか一項に記載の電力管理システム。
【請求項7】
前記管理サーバが、
前記高圧配電線にて生じる電圧を所定値で安定化させるのに必要な電力の調整量が一定以下である場合には、前記優先順位について、前記変圧器から前記配電用変電所までの配線長の長い順に従って、前記管理グループ単位で設定する
請求項1から5のいずれか一項に記載の電力管理システム。
【請求項8】
前記管理サーバが、
電力管理システムに含まれる需要家の発電装置による発電量が一定以上である場合には、前記変圧器から前記配電用変電所までの配線長の短い順に従って前記管理グループ単位で前記優先順位を設定し、
前記発電量が一定未満である場合には、前記変圧器から前記配電用変電所までの配線長の長い順に従って前記管理グループ単位で前記優先順位を設定する
請求項1から5のいずれか一項に記載の電力管理システム。
【請求項9】
前記管理サーバが、
電力管理システムに含まれる需要家の発電装置による発電量が一定以上である場合には、蓄電池と発電装置とでそれぞれ個別に電力変換器が設けられ、前記変圧器から前記配電用変電所までの配線長の短い需要家が優先されるようにして前記優先順位を設定し、
電力管理システムに含まれる需要家の発電装置による発電量が一定未満である場合には、蓄電池と発電装置とで電力変換器が共有され、前記変圧器から前記配電用変電所までの配線長の長い需要家が優先されるようにして前記優先順位を設定する
請求項1から5のいずれか一項に記載の電力管理システム。
【請求項10】
変圧器が、配電用変電所と高圧配電線を介して接続され、管理グループとして自身に接続された需要家の各々に電圧を変換して電力を供給するステップと、
管理サーバが、充放電の必要性に応じて、前記管理グループ単位、または需要家単位で、蓄電池の放電あるいは充電を指示する充放電制御命令を出力するステップとを含み、
前記管理サーバが、前記管理グループまたは需要家について設定された優先順位に従って、前記充放電制御命令を前記管理グループの需要家に対して出力する
電力管理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電力管理システム及び電力管理方法に関する。
続きを表示(約 15,000 文字)【背景技術】
【0002】
TEMS(Town Energy Management System)あるいはCEMS(Community Energy Management System)などにおいて、グループ内に太陽光発電設備を有する需要家が存在する場合、次のような点が問題となる。すなわち、例えば晴天の日中などで、太陽光発電設備の発電電力に対して負荷電力が小さいような状況となった場合、太陽光発電設備の発電電力に余剰電力が生じるときがある。グループは電力系統に接続されて運用される。電力系統が自然エネルギを受け入れるためには変動する自然エネルギを平滑化して安定させる必要がある。TEMSやCEMSにおいてグループ内で電力を融通することは系統の安定化に寄与する。ただし、この場合においても、グループ単位で発生する余剰電力や不足電力は系統の負担となる。このような状況を回避するためグループ間で電力を融通するシステムが考案されている(例えば特許文献1)。
【0003】
特許文献1に記載されているシステムでは、グループ内でエネルギ調達コストをコストミニマムとするようにエネルギ調達計画が作成される。さらにグループ間でのエネルギ融通コストをコストミニマムとするようにエネルギ融通計画が作成される。また、特許文献1では、各グループが、同じ会社、同じ自治体等のコストや利益を共有する同一の経済共同体となるように設定することが好ましいとされている。
【0004】
また、特許文献2には、デマンドレスポンスによる需給調整を複数のグループ毎に行うシステムが示されている。特許文献2に記載されているシステムでは、グループが、ビル、工場、一般家庭といった需要家の特性および特徴毎に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特許第3859604号公報
特開2015−50860号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、柱上変圧器毎の需要家の集合であるグループの間で電力を融通する計画を作成した場合、このグループが接続されている高圧配電線を介して、他のグループへの電力の供給が各需要家の蓄電池からの放電により行なわれる。このため、高圧配電線に対する電力の逆潮流が所定のグループの需要家の蓄電池から行なわれる。同様に、太陽光発電などの発電電力が増加した場合、逆潮流される電力が増加し、高圧配電線から蓄電池に対する充電が行なわれる。
ここで、配電用変電所と、グループが接続されている柱上変圧器との距離が遠くなるにつれ、配電用変電所及び柱上変圧器間の高圧配電線の長さ(配線長)が長くなり、配電用変電所と柱上変圧器との間のインピーダンスが増加する。
【0007】
また、安定した電圧を各需要家に供給するため、高圧配電線の電圧の電圧上限及び電圧下限の制御範囲が予め設定されており、この制御範囲内となるように高圧配電線の電圧を制御する必要がある。
ここで、配電用変電所に近い柱上変圧器の各々の位置の高圧配電線については、上述した高圧配電線のインピーダンスが低いため、容易に配電用変電所に対する逆潮流、配電用変電所からの順潮流により、容易に高圧配電線の電圧を制御できる。
しかしながら、配電用変電所から遠い末端近傍の柱上変圧器の各々の位置の高圧配電線については、高圧配電線のインピーダンスが高いため、配電用変電所に対する逆潮流、配電用変電所からの順潮流では、容易に高圧配電線の電圧を制御できない。
即ち、高圧配電線の電圧に対する調整力としては、配電用変電所までの配電線の長さ(配線長)が短いほど大きくなり、長いほど小さくなる。
上記のような配電線の長さ(配線長)による高圧配電線の電圧の調整力の大小にかかわらず、高圧配電線の電圧を適正範囲内で安定させることが求められる。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、配線長により高圧配電線の電圧の調整力が需要家間で異なる状況のもとで、高圧配電線の電圧が適正範囲内となるように効率的に制御できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決する本発明の一態様は、配電用変電所と高圧配電線を介して接続され、管理グループとして自身に接続された需要家の各々に電圧を変換して電力を供給する変圧器と、充放電の必要性に応じて、前記管理グループ単位、または需要家単位で、蓄電池の放電あるいは充電を指示する充放電制御命令を出力する管理サーバとを備え、前記管理サーバが、前記管理グループまたは需要家について設定された優先順位に従って、前記充放電制御命令を前記管理グループの需要家に対して出力する電力管理システムである。
【0010】
また、本発明の一態様は、変圧器が、配電用変電所と高圧配電線を介して接続され、管理グループとして自身に接続された需要家の各々に電圧を変換して電力を供給するステップと、管理サーバが、充放電の必要性に応じて、前記管理グループ単位、または需要家単位で、蓄電池の放電あるいは充電を指示する充放電制御命令を出力するステップとを含み、前記管理サーバが、前記管理グループまたは需要家について設定された優先順位に従って、前記充放電制御命令を前記管理グループの需要家に対して出力する電力管理方法である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、配線長により高圧配電線の電圧の調整力が需要家間で異なる状況のもとで、高圧配電線の電圧が適正範囲内となるように効率的に制御できるようになるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
第1実施形態における電力管理システムの構成例を示す図である。
第1実施形態の管理グループにおける需要家の各々が備える電気設備の構成例を需要家電気設備として説明する図である。
第1実施形態の管理グループにおける需要家の蓄電設備の制御モード定義の例を表す図である。
第1実施形態における地域管理サーバの一例として、情報処理機能、通信機能、記憶機能等の各機能をブロックに分けて示す図である。
第1実施形態の需要家における蓄電設備の蓄電設備情報の一例を示した図である。
第1実施形態の需要家における発電設備の発電設備情報の一例を示した図である。
第1実施形態の需要家における需要家の需要設備(負荷)の需要設備情報の一例を示した図である。
第1実施形態の需要家の情報である需要家情報の一例を示した図である。
第1実施形態の融通計画部における管理グループにおける需要家に対する充電及び放電を指示する制御の動作例を示すフローチャートである。
第2実施形態の融通計画部が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
第3実施形態の融通計画部が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
第4実施形態の融通計画部が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態による電力管理システムの構成例を示す図である。この図1に示した電力管理システムは、地域管理サーバ100と、複数の需要家とを備える。同図の電力管理システムは、TEMSあるいはCEMSなどと呼ばれる電力管理システムに対応する。
【0014】
電力管理システムは、一定の街や地域全体で複数の需要家における電力の需要(消費)、発電、蓄電等を管理する。地域管理サーバ100と、複数の需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9とは、広域ネットワークNWを介して接続し、所定の情報を送受信する。この場合、地域管理サーバ100は、通信回線Aを介して広域ネットワークに接続されている。複数の需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9は、通信回線Aを介して広域ネットワークに接続されている。
【0015】
ここで、本発明において、需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9は、系統電力の供給を受ける電力の消費者(あるいは契約者)が管理する設備を意味する。需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9の各々は、電力の需要、発電、蓄電等を管理する際に使用する情報を処理するための図示していない1または複数のコンピュータを備えており、そのコンピュータで所定の情報を処理するとともに、地域管理サーバ100等との間で所定の情報を送受信する機能を有している。
【0016】
地域管理サーバ100は、系統電力の需給状況、需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9における電力の需給状況等の情報を収集し、需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9における需要予測と、発電予測と、充電及び放電の処理計画(充放電計画)の作成とを行う。その際、地域管理サーバ100は、地域内の需要家を柱上変圧器(611、612、613、614)に接続単位に管理グループとして分類して、管理グループ毎に各種計算を実行する。
また、本実施形態においては、各管理部ループに対して、高圧電力を供給するブランチである高圧配電線700の電圧を降圧して、降圧した低圧電力を供給するブランチである電力用の変圧器として柱上変圧器を例に説明しているが、パッドマウント変圧器などの地上用変圧器、集合住宅用変圧器、ファットマウント変圧器などを用いた構成、あるいは組み合わせた構成としても良い。柱上変圧器611、612、613、614の各々は、1次側から供給される高圧配電線700の高電圧(高圧)を、巻数比で降圧することでより低い低電圧に変圧して、2次側から低圧配電線801〜804それぞれを介して、需要家10−1〜10−6に電力を供給する。
【0017】
柱上変圧器611、612、613及び614の各々には、それぞれ電圧検出器621、622、623、624が備えられている。電圧検出器621、622、623及び624の各々は、柱上変圧器611、612、613、614それぞれが接続される(配置されている)位置(フィーダあるいはノード)における高圧配電線700の電圧により、柱上変圧器611、612、613及び614の各々の2次側のタップ(以下、単に2次側とする)から低圧配電線801、802、803、804それぞれに出力される電圧(以下、低圧電圧)を検出して検出電圧として、通信回線Aを介して地域管理サーバ100に対して出力する。これにより、地域管理サーバ100は、電圧検出器621、622、623及び624の各々から供給される、柱上変圧器611、612、613、614の2次側の低圧電圧である検出電圧により、各管理グループにおける需要家の蓄電設備94の蓄電池に対する充電及び放電の処理の制御を行なう(後述)。
【0018】
ここで、管理グループとしての需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9は、地域管理サーバ100が管理対象とする需要家である。また、需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9は、戸建住宅や集合住宅の1または複数戸、商工業施設、公共施設等の各施設等を単位として電力を消費、あるいは発電を行ない、かつ余剰電力を蓄電する、蓄電設備または発電設備の少なくとも1つを備えた需要家である。
【0019】
上記管理グループの各々における需要家は、電力を消費する設備を備えており、他の需要家に対して自己が発電した電力または蓄電した出力を融通する可能性を有している。
また、管理グループにおける需要家は、電力を発電または蓄電する設備の一方または両方を備えており、自己で発電している電力または蓄電しておいた電力を他の需要家に対して融通することができる可能性を有する需要家からなるグループである。
【0020】
次に、管理グループである需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9の各々への電力配電線の接続の構成例について説明する。本実施形態においては、全ての需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9の各々は、1つの配電用変電所601から電力の供給を受けている。需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9の各々は、例えば、配電用変電所601の出力に接続されている高圧配電線700から直接6600Vで受電する。この高圧配電線700には、管理グループを構成する柱上変圧器611〜614の各々の端子が接続されている。
【0021】
需要家10−1〜10−6の各々は、配電用変電所601の出力を柱上変圧器611および低圧配電線(需要家への引込線も含む)801を介して200Vまたは100Vで受電する。需要家20−1から20−4の各々は、配電用変電所601の出力を柱上変圧器612および低圧配電線802を介して200Vまたは100Vで受電する。需要家30−1から30−5の各々は、配電用変電所601の出力を柱上変圧器613および低圧配電線803を介して200Vまたは100Vで受電する。そして、需要家40−1〜40−9の各々は、配電用変電所601の出力を柱上変圧器614および低圧配電線804を介して200Vまたは100Vで受電する。
【0022】
なお、図1における各設備は例えば次のような仕様を有している。配電用変電所601の設備容量は20MVA程度である。高圧配電線700のフィーダの容量は1本2MVA程度(6600V)である。需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9は、フィーダから直接受電して自営の変圧器で電圧を変換する。柱上変圧器611〜614の設備容量は100kVA程度(200V)である。需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9の設備容量は5〜20kVA程度である。また、高圧配電線700の電圧には、通常、安全の観点と、需要家に対する安定した電圧による電力供給との管理範囲を決める上限値及び下限値(後述する上限閾値及び下限閾値とは異なる安全上の数値、上限値>上限閾値、下限値<下限閾値)の各々が設定されている。
【0023】
図2は、管理グループにおける需要家の各々が備える電気設備の構成例を需要家電気設備20として説明する図である。図2において、需要家電気設備20は、分電盤91と、電力メータ92と、負荷93と、蓄電設備94と、発電設備95と、宅内コントローラ96とを備える。分電盤91は、電力メータ92、負荷93、蓄電設備94および発電設備95に接続される配線用の遮断器等を備えた収容箱である。電力メータ92は、配電網との間で供給(受電)または逆潮流される電力を計測するとともに電力を積算して計測する装置であり、電力量計に対応する。配電網は、図1に示した配電用変電所601に接続された高圧配電線700や低圧配電線801〜803に接続された受電端や配電盤、変圧設備等に対応する。
【0024】
負荷93は、電気器具や電気設備等、電力を消費する1または複数の装置(以下、電力消費装置と呼ぶ。)を含む。蓄電設備94は、例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池等の二次電池(蓄電池)と、その充放電用の装置とを備えた装置である。
また、発電設備95は、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、自家用発電装置等の発電装置である。以下の説明では、発電設備95が太陽光発電装置である場合を例に挙げる。
【0025】
また、需要家電気設備20は、電力測定器97を備える構成としてもよい。この電力測定器97は分電盤91に接続された1または複数の配電線毎に電力を測定する。
宅内コントローラ96はさらに電力測定器97と通信し、配電網からの供給電力と配電網への逆潮流電力の情報を収集する。電力測定器97は、分電盤91内の電力を計測した結果を宅内コントローラ96に対して出力する。なお、電力測定器97が、発電設備95や蓄電設備94の電力量を計測するようにしてもよい。なお、需要家電気設備20は、発電設備95を備えていない構成としてもよい。
【0026】
宅内コントローラ96は、発電設備95と通信し発電量の情報を収集する。また、宅内コントローラ96は、蓄電設備94と通信し充電量と放電量の情報を収集する。また、宅内コントローラ96は通信網を介して図1に示した地域管理サーバ100等と通信し、収集した情報を送信したり、充放電計画を受信したりする。ここで通信網は、図1に示した通信回線Aや広域ネットワークに対応する。また、宅内コントローラ96は、受信した充放電計画等に基づき蓄電設備94に対して図3に示す動作状態を指示し充電及び放電の各々の処理を制御する。図3は、管理グループにおける需要家の蓄電設備の制御モード定義の例を表す図である。
【0027】
宅内コントローラ96は、図3に示した蓄電池モードID(識別情報)を蓄電設備94へ送信することで蓄電設備94の動作状態を指示する。図3に示した例では、蓄電池モードIDが「0」の場合が、蓄電設備94を「停止」させる指示である。蓄電池モードIDが「1」の場合が、蓄電設備94を「強制充電」させる指示である。蓄電池モードIDが「2」の場合が、蓄電設備94を「余剰充電」させる指示である。蓄電池モードIDが「3」の場合が、蓄電設備94を「放電(逆潮流可)」させる指示である。そして、蓄電池モードIDが「4」の場合が、蓄電設備94を「逆潮流制限放電」させる指示である。ここで、「強制充電」は系統からの電力を用いる場合であっても充電する動作状態である。
「余剰充電」は系統からの電力を用いずに充電する動作状態である。「放電(逆潮流可)」は系統への逆潮流を許可した状態で放電する動作状態である。「逆潮流制限放電」は系統への逆潮流を禁止(あるいは一定の値に制限)した状態で放電する動作状態である。
また、宅内コントローラ96はさらに電力メータ92と通信し、配電網からの供給電力と配電網への逆潮流電力の情報を収集する。
【0028】
また、宅内コントローラ96は、制御周期(例えば、デマンド周期)において、地域管理サーバ100(における後述の融通計画部130)から供給される充電あるいは放電の処理の指示(後述する充放電制御命令)に応じて、高圧配電線700から蓄電設備94の蓄電池に対する充電、蓄電設備94の蓄電池から高圧配電線700への放電の処理を行なう。
また、宅内コントローラ96は、制御周期において、地域管理サーバ100から上記充放電制御命令が供給されなかった場合、自身の属する管理グループに対応する柱上変圧器の配置位置の電圧検出器から、この配置位置における柱上変圧器の2次側で検出された検出電圧を読み込む。
【0029】
そして、宅内コントローラ96は、読み込んだ検出電圧が予め設定された高圧配電線700の電圧の制御範囲における上限閾値を超えているか、あるいは予め設定された下限閾値を下回っているか否かの判定を行なう。
このとき、宅内コントローラ96は、検出電圧が上限閾値を超えている場合、高圧配電線700から蓄電設備94の蓄電池の充電(潮流)を行なう。すなわち、宅内コントローラ96は、上記制御範囲に検出電圧が含まれるように高圧配電線700の電圧を低下させる処理を行なう。
【0030】
一方、宅内コントローラ96は、検出電圧が需要家に対して電力を供給する際の電圧の制御範囲における下限閾値を下回っている場合、高圧配電線700に対して蓄電設備94の蓄電池の放電(逆潮流)を行なう。すなわち、宅内コントローラ96は、上記制御範囲に検出電圧が含まれるように高圧配電線700の電圧を上昇させる処理を行なう。
宅内コントローラ96は、検出電圧が上限閾値以下であり、かつ下限閾値以上である場合、高圧配電線700の電圧が管理範囲に含まれているため、高圧配電線700への放電、及び高圧配電線700からの充電の各々の処理を行なわない。
【0031】
また、地域管理サーバ100から上記充放電制御命令が供給されなかった場合、上述した高圧配電線700の電圧の制御を行なう際、管理グループのなかのいずれかの需要家の宅内コントローラ96が代表宅内コントローラとなり、管理グループ全体の充電及び放電の処理の制御を行なう構成としても良い。
すなわち、管理グループの需要家を順番に代表とし、例えば、所定の時間(時間、日、月)毎、例えば制御周期毎に、順次、管理グループ内の需要家間で、それぞれ宅内コントローラ96を代表宅内コントローラとする。そして、代表宅内コントローラとされた、需要家の宅内コントローラ96は、制御周期において、地域管理サーバ100から上記充放電制御命令が供給されなかった場合、代表宅内コントローラは、検出電圧を入力して下限閾値及び上限閾値との比較を行ない、比較結果に応じて、需要家の蓄電池の放電及び充電の処理を、管理グループ内の他の需要家の宅内コントローラ96に対して出力する。
【0032】
なお、本実施形態においては、地域管理サーバ100が管理グループ内における電力の需用に対応して、管理グループ内の需要家の各々に対して充放電制御命令を出力する構成として説明した。
しかしながら、配電用変電所601の上部の電力会社が自身が電力の供給を行なう系統全体における電力の状況に応じて、地域管理サーバ100に対して供給する潮流及び逆潮流の依頼によって、地域管理サーバ100が管理グループ内の需要家の各々に対して充放電制御命令を出力しても良い。
また、地域管理サーバ100が管理グループ内における需用と供給とに対応するのではなく、夜間及び昼間などにおける電力料金、あるいは電力の市場価格に対応して、電力料金の安い夜間に充電を行なわせ、電力料金の高い昼間に放電を行なう充放電制御命令を、管理グループ内の需要家の各々に対して出力するようにしても良い。
上述したように、本実施形態においては、管理グループ内の電力の需用、系統全体の電力の需要、電力料金の差異及び電力の市場価格などによって発生する充放電の必要性に応じて、管理グループ内の需要家の各々に対して、充放電制御命令を出力する。
【0033】
次に、図4を参照して図1に示した地域管理サーバ100の構成例について説明する。
図4は、本実施形態における地域管理サーバ100の一例として、情報処理機能、通信機能、記憶機能等の各機能をブロックに分けて示す図である。地域管理サーバ100は、例えば、図示していない、CPU(中央処理装置)と、記憶装置と、通信装置等の周辺装置とを備え、CPUで所定のプログラムを実行することで各装置を動作させ、各機能を実現する。
図4において、地域管理サーバ100は、受信部110と、受信情報記憶部120と、融通計画部130と、基本情報記憶部140と、送信情報記憶部150と、送信部160とを備える。
【0034】
受信部110は、図1に示した需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9が所定時間毎に繰り返し送信した情報を受信する。
受信情報記憶部120は、需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9の各々から受信した情報を記憶する。この例で受信情報記憶部120は、発電電力121と、充電量122と、放電量123と、蓄電池残量124と、供給電力125と、逆潮流電力126と、消費電力127と、余剰電力128とを表す情報を需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9毎に記憶する。
【0035】
発電電力121は、図2を参照して説明した発電設備95が発電した所定時間毎(本例では1時間毎とする。)の平均電力を表す情報である。充電量122は、図2を参照して説明した蓄電設備94が備える蓄電池を充電した所定時間毎の平均電力を表す情報である。放電量123は、図2を参照して説明した蓄電設備94が放電した所定時間毎の平均電力を表す情報である。蓄電池残量124は、図2を参照して説明した蓄電設備94の充電残量の所定時間毎の平均値を表す情報である。蓄電池残量124は、例えばSOC(State Of Charge:充電率)で表される。供給電力125は、配電網(系統)から供給を受けた所定時間毎の平均電力を表す情報である。逆潮流電力126は、配電網(系統)へ逆潮流させた所定時間毎の平均電力を表す情報である。消費電力127は、図2を参照して説明した蓄電設備94を充電するためあるいは負荷93、負荷98等で消費した所定時間毎の平均電力を表す情報である。余剰電力128は、発電電力121から消費電力127を減算した値を表す情報である。
【0036】
次に、基本情報記憶部140は、例えばユーザ(需要家)によって予め登録されたかあるいは他のサーバから提供された設備や料金、需要家に関する情報、および需要家が属するグループを示す情報を記憶する。この例で基本情報記憶部140は、蓄電設備情報141と、発電設備情報142と、需要設備情報143と、電力料金144を表す情報と、需要家情報145と、グループ情報146とを需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9毎に記憶する。
【0037】
蓄電設備情報141は、図2を参照して説明した蓄電設備94を定義する情報である。
図5は、本実施形態の需要家における蓄電設備94の蓄電設備情報141の一例を示した図である。図5においては、例とした蓄電設備情報141が、電池容量(10kWh)、上限SOC(100%)、下限SOC(0%)、充電損失(10%)、放電損失(10%)および最大放電電力(3kW)の各項目を含んでいる。
【0038】
発電設備情報142は、図2を参照して説明した発電設備95を定義する情報である。
図6は、本実施形態の需要家における発電設備95の発電設備情報142の一例を示した図である。図6に示した例で発電設備情報142は、太陽光発電システムの場合であり、インバータ容量(6kW)、変換効率(15%)、発電面積(20m2)、経度、緯度、設置角の各項目を含んでいる。
【0039】
需要設備情報143は、図2を参照して説明した負荷93、負荷98等を定義する情報である。図7は、本実施形態の需要家における需要家の需要設備(負荷93)の需要設備情報143の一例を示した図である。図7に示した例で需要設備情報143は、負荷93または負荷98に含まれる電気製品等の種類を示す情報(エアコン、電気温水器、IHヒータ、電子レンジ、洗濯機、掃除機)と図示していない各電気製品の消費電力等の仕様を示す情報とを含んでいる。
【0040】
電力料金144は、電気料金の算出根拠となる情報であり、例えば基本料金の算出根拠と電力料金の算出根拠とを示す情報を含む。また、電力料金144は、料金が時間帯によって異なる場合には時間帯毎に算出根拠を示す情報を含む。
【0041】
需要家情報145は、各需要家を定義する情報である。図8は、本実施形態の需要家の情報である需要家情報145の一例を示した図である。図8に示した例で需要家情報145は、需要家ID(識別情報)、配電用変電所601から電力を自身に給電する柱上変圧器までの高圧配電線700の距離、位置情報、設備情報および付帯情報の各項目を含んでいる。また、需要家情報145には、自身に電力を供給する柱上変圧器に付与された優先順位も含まれる構成とする。この優先順位は、需要家の蓄電設備94からの配電網への放電(逆潮流)、配電網からの需要家の蓄電設備94への充電(順潮流)の各々の状態において、配電用変電所601から需要家の各々が属する管理グループ毎に設けられた柱上変圧器までの高圧配電線700の配線長の長短(他の管理グループに比較して長いか短いかの相対的な長短)によって予め設定されている。
【0042】
図4において、融通計画部130は、受信情報記憶部120に記憶されている情報と、基本情報記憶部140に記憶されている情報とに基づいて蓄電池(蓄電設備94)の充電及び放電の処理を制御する計画を立て、発電予測、需要予測および蓄電池の充放電の情報を、各管理グループに属する需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9毎に策定し、送信情報記憶部150に記憶する。ただし、発電設備95を備えていない需要家に対して発電予測は作成されず、蓄電設備94を備えていない需要家に対して充放電計画は策定されない。
【0043】
次に、送信情報記憶部150は、融通計画部130が作成した各情報を記憶する。この例で送信情報記憶部150は、計画情報151と、発電予測152を示す情報と、需要予測153を示す情報とを、需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9毎に記憶する。ただし、需要家によっては融通計画部130が作成していない情報は記憶されない。
【0044】
発電予測152は、予め算出された発電設備95の所定時間ごと(本例では1時間毎)における発電電力を示す情報である。また、需要予測153は、需要家において、所定時間ごとに消費が予測される電力を示す情報である。融通計画部130は、例えば、予め取得された日射情報と発電設備情報142とに基づいて発電予測152を算出する。また、融通計画部130は、例えば、過去1週間内の所定時間ごとに、各需要家内で消費された電力を算出し、算出した電力の平均値を需要予測153として算出する。
【0045】
融通計画部130は、電力料金144と、発電予測152および需要予測153とに基づいて充電及び放電の計画を需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9毎に導出する。充放電計画とは、蓄電設備94が充電を行うのか、放電を行うのか、または停止するのか等を所定時間ごとに決定したものである。また、融通計画部130は、例えば電力プロバイダや電力会社等の電力情報提供者から需要家が使用する需要電力の増大または減少についての要請があった場合に、例えば負荷98を制御して消費電力を所定時間毎に増大または減少させる指示を示す情報を需要計画として作成することができる。本実施形態において計画情報151は、電力の充放電、需要、発電に関する将来の指示を表す情報であり、所定時間毎かつ需要家毎に作成されたものである。以下では計画情報151の内容を計画と呼ぶ場合がある。計画情報151は、充放電計画(充電及び放電の処理の計画)や需要計画を含むことができる。
【0046】
次に、送信部160は、送信情報記憶部150が記憶している各需要家の計画情報151、発電予測152および需要予測153の一部または全部を、配信情報として、例えば管理グループそれぞれに属する需要家10−1〜10−6、需要家20−1から20−4、需要家30−1から30−5および需要家40−1〜40−9に配信する。この送信部160が送信した配信情報(需要家における蓄電設備94に対する放電及び充電を行なわせる蓄電池IDの情報も含む)は、図5等を参照して説明した宅内コントローラ96で受信される。そして、宅内コントローラ96が受信した配信情報に基づいて蓄電設備94等を制御する。
【0047】
また、融通計画部130は、柱上変圧器611、612、613及び614の各々に備えられている電圧検出器621、622、623、624それぞれから供給される検出電圧に応じて、各管理グループに対して予め設定されている優先順位に従い、上記需要計画を作成し、管理グループにおける需要家の蓄電設備94に対して、宅内コントローラ96を介して充電及び放電の情報を出力する。
ここで、上記優先順位は、順潮流(充電)及び逆潮流(放電)の充放電処理を行う際に、各管理グループに対して蓄電設備94からの充放電処理の制御を行う順番を、配電用変電所601から柱上変圧器各々が配置された位置までの高圧配電線700の距離(長さ、すなわち配線長)に基づいて決めたルールである。
【0048】
例えば、配電用変電所601からの高圧配電線700の距離が最も長いのは、柱上変圧器614(末端変圧器)で、柱上変圧器611、柱上変圧器613の順番で徐々に配電用変電所601までの高圧配電線700の距離が短くなり、最も短いのが柱上変圧器612(近傍変圧器)である。
【0049】
これにより、配電用変電所601から柱上変圧器までの高圧配電線700の距離が長くなるに従い、配電用変電所601を基準としたインピーダンスは大きくなる。すなわち、配電用変電所601からの順潮流及び配電用変電所601に対する逆潮流のレスポンスは悪くなる、つまり調整力は小さくなる。また、末端変圧器の位置に近づくほど(配電用変電所601から遠ざかるほど)、高圧配電線700の電圧を制御することは困難である。一方、配電用変電所601の近傍に位置する柱上変圧器612は、配電用変電所601までの配線長が短くインピーダンスが小さいため、電力の順潮流及び逆潮流に対して、高圧配電線700の末端変圧器(後述)の位置に比較して、電圧の制御が容易である。
【0050】
ここで、融通計画部130は、配電用変電所601に対して接続されているノードである柱上変圧器に対応する管理グループに対して供給する供給電力が必要となった(高圧配電線700の電圧が低下する)際における蓄電設備94から高圧配電線700への放電処理と、消費すべき消費電力が発生した(高圧配電線700の電圧が上昇する)状態の場合、高圧配電線700から蓄電設備94への充電処理との各々に対応する充放電制御命令を、上記充放電計画に従って、予め設定した優先順位で行なう。
(【0051】以降は省略されています)

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