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公開番号2021036762
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210304
出願番号2020184526
出願日20201104
発明の名称蓄電装置
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/32 20060101AFI20210205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数の需要家に対し、蓄電装置を設置する際の各需要家が負担する初期費用を低減させることが可能な蓄電装置及び電力管理システムを提供する。
【解決手段】電力管理システム1において、複数の需要家に電力を供給可能である蓄電装置100は、蓄電池104と、各DC/AC変換部が別々の需要家に接続される複数のDC/AC変換部102A、102Bと、複数のDC/AC変換部を独立して制御する制御部107と、を備える。制御部107は、蓄電池の容量を複数の仮想蓄電池に分割し、各仮想蓄電池の残存容量を、各DC/AC変換部によって変換される電力に基づいて管理する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1需要家と第2需要家とを含む複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置であって、
単一の蓄電池と、
前記蓄電池の容量を前記第1需要家用の第1仮想蓄電池及び前記第2需要家用の第2仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に仮想的に分割する制御部と、
前記複数の需要家の電力線のそれぞれに接続されたDC/DC充放電部と、を備え、
前記DC/DC充放電部は、前記制御部が前記第1仮想蓄電池の残存容量を第1電力量増やし、前記第2仮想蓄電池の残存容量を第2電力量減らす処理を実行する際に、前記第1需要家の電力線から受電される前記第1電力量と前記第2需要家の電力線に供給する前記第2電力量の差分に相当する電力量を充放電するように前記蓄電池を制御する、蓄電装置。
続きを表示(約 650 文字)【請求項2】
請求項1に記載の蓄電装置において、
前記DC/DC充放電部は前記第1電力量を充電してから前記第2電力量を放電する処理をしないように前記蓄電池を制御する、蓄電装置。
【請求項3】
請求項2に記載の蓄電装置において、
前記DC/DC充放電部及び前記第1需要家の電力線に接続される第1DC/AC変換部と、前記DC/DC充放電部及び前記第2需要家の電力線に接続される第2DC/AC変換部とを含む複数のDC/AC変換部をさらに備え、
前記第1DC/AC変換部は、前記第1需要家の電力線から受電した前記第1電力量を、交流電力から直流電力に変換し、前記第2電力量を前記第2DC/AC変換部に供給する、蓄電装置。
【請求項4】
請求項3に記載の蓄電装置において、
前記第2DC/AC変換部は、前記第1DC/AC変換部から供給された前記第2電力量を、直流電力から交流電力に変換し、前記第2需要家の電力線に供給する、蓄電装置。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
前記制御部は、前記第2仮想蓄電池の任意の空き容量を前記第1仮想蓄電池に貸すように制御する、蓄電装置。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記第1仮想蓄電池及び前記第2仮想蓄電池の充電及び放電の電力量を、数値上制御する、蓄電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、蓄電装置及び電力管理システムに関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、蓄電装置のような分散電源を系統に連系させて用いる電力管理システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
蓄電装置を系統に連系させて用いる電力管理システムは、電力需要のピーク時間帯に蓄電装置を放電させることで、ピーク時間帯に購入する電力を抑制することができる。ピーク時間帯に購入する電力を抑制すると、需要家は電気料金を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2011−083089号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、集合住宅のような複数の需要家がいる施設において、各需要家が蓄電装置を設置すると、各需要家は電気料金を低減することができる。しかしながら、蓄電装置の設置には初期費用が必要であるため、電気料金が低減できても、初期費用の分を回収できない場合があった。
【0006】
かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、複数の需要家に対し、蓄電装置を設置する際の各需要家が負担する初期費用を低減させることができる蓄電装置及び電力管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一実施形態に係る蓄電装置は、第1需要家と第2需要家とを含む複数の需要家に電力を供給可能な蓄電装置である。前記蓄電装置は、単一の蓄電池と、前記蓄電池の容量を前記第1需要家用の第1仮想蓄電池及び前記第2需要家用の第2仮想蓄電池を含む複数の仮想蓄電池に仮想的に分割する制御部と、前記複数の需要家の電力線のそれぞれに接続されたDC/DC充放電部と、を備える。前記DC/DC充放電部は、前記制御部が前記第1仮想蓄電池の残存容量を第1電力量増やし、前記第2仮想蓄電池の残存容量を第2電力量減らす処理を実行する際に、前記第1需要家の電力線から受電される前記第1電力量と前記第2需要家の電力線に供給する前記第2電力量の差分に相当する電力量を充放電するように前記蓄電池を制御する。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一実施形態に係る蓄電装置及び電力管理システムによれば、複数の需要家に対し、蓄電装置を設置する際の各需要家が負担する初期費用を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本開示の第1実施形態に係る蓄電装置を含む電力管理システムの概略構成を示す図である。
図1の蓄電池を仮想的に分割する様子を示すイメージ図である。
図1の蓄電池を仮想的に分割し、充放電を行う様子を説明するためのイメージ図である。
図2の仮想蓄電池Aの充放電の様子のイメージ図である。
図1の蓄電池全体の充放電の様子のイメージ図である。
図1の蓄電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
図1の蓄電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
図1の蓄電装置において充電及び放電を行っている際の電力の流れの一例を示す図である。
本開示の第2実施形態に係る電力管理システムの概略構成を示す図である。
本開示の第3実施形態に係る電力管理システムの概略構成を示す図である。
太陽光発電装置による発電電力を各需要家で平等に充電する場合のイメージ図である。
本開示の第4実施形態に係る電力管理システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
[第1実施形態]
図1に示す電力管理システム1は、蓄電装置100と、第1負荷10Aと、第2負荷10Bと、第1電力量計20Aと、第2電力量計20Bとを備える。
【0012】
図1に示すように、蓄電装置100は、需要家Aが系統30から電力を供給されている電力線(以下「需要家Aの電力線」ともいう)と、需要家Bが系統30から電力を供給されている電力線(以下「需要家Bの電力線」ともいう)の2つの電力線に接続されている。なお、図1においては、一例として、蓄電装置100が、需要家Aの電力線と需要家Bの電力線の2つの電力線に接続されている例を示しているが、蓄電装置100は、2以上の任意の複数の需要家の電力線に接続されていてよい。
【0013】
図1において、各機能ブロックを結ぶ実線は主に電力線を示し、破線は主に通信線又は信号線を示す。
【0014】
蓄電装置100は、複数の需要家、すなわち図1に示す例では需要家A及び需要家Bの両方に対して、独立して電力を供給可能である。また、蓄電装置100は、需要家Aの電力線から受電して、蓄電池104を充電可能である。同様に、蓄電装置100は、需要家Bの電力線から受電して、蓄電池104を充電可能である。蓄電装置100の構成及び機能の詳細については後述する。
【0015】
第1負荷10Aは、需要家Aの電力線に接続されている電気機器である。第1負荷10Aは、蓄電装置100と通信可能であり、消費電力の情報などを蓄電装置100に送信する。図1においては1台の第1負荷10Aが需要家Aの電力線に接続されている構成を示しているが、第1負荷10Aは、2台以上であってもよい。
【0016】
第2負荷10Bは、需要家Bの電力線に接続されている電気機器である。第2負荷10Bは、蓄電装置100と通信可能であり、消費電力の情報などを蓄電装置100に送信する。図1においては1台の第2負荷10Bが需要家Bの電力線に接続されている構成を示しているが、第2負荷10Bは、2台以上であってもよい。
【0017】
第1電力量計20Aは、系統30から需要家Aに供給される電力量を測定する。需要家Aの電気料金は、第1電力量計20Aの測定値に基づいて決定される。
【0018】
第2電力量計20Bは、系統30から需要家Bに供給される電力量を測定する。需要家Bの電気料金は、第2電力量計20Bの測定値に基づいて決定される。
【0019】
続いて、蓄電装置100の構成及び機能の詳細について説明する。蓄電装置100は、第1電流センサ101Aと、第2電流センサ101Bと、第1DC/AC変換部102Aと、第2DC/AC変換部102Bと、DC/DC充放電部103と、蓄電池104と、通信部105と、記憶部106と、制御部107とを備える。
【0020】
第1電流センサ101Aは、第1DC/AC変換部102Aと、需要家Aの電力線との間に流れる電流を検出する。第1電流センサ101Aは、検出した電流値を制御部107に送信する。第1電流センサ101Aが検出する電流値は、方向と絶対値の情報を含む。
【0021】
第2電流センサ101Bは、第2DC/AC変換部102Bと、需要家Bの電力線との間に流れる電流を検出する。第2電流センサ101Bは、検出した電流値を制御部107に送信する。第2電流センサ101Bが検出する電流値は、方向と絶対値の情報を含む。
【0022】
第1DC/AC変換部102Aは、双方向に直流電力と交流電力とを変換する。第1DC/AC変換部102Aは、DC/DC充放電部103又は第2DC/AC変換部102Bから供給される直流電力を交流電力に変換して、需要家Aの電力線に供給する。第1DC/AC変換部102Aは、需要家Aの電力線から供給される交流電力を直流電力に変換して、DC/DC充放電部103又は第2DC/AC変換部102Bに供給する。
【0023】
第2DC/AC変換部102Bは、双方向に直流電力と交流電力とを変換する。第2DC/AC変換部102Bは、DC/DC充放電部103又は第1DC/AC変換部102Aから供給される直流電力を交流電力に変換して、需要家Bの電力線に供給する。第2DC/AC変換部102Bは、需要家Bの電力線から供給される交流電力を直流電力に変換して、DC/DC充放電部103又は第1DC/AC変換部102Aに供給する。
【0024】
DC/DC充放電部103は、蓄電池104の充放電を制御する。DC/DC充放電部103は、蓄電池104を充電する場合、第1DC/AC変換部102A及び第2DC/AC変換部102Bの少なくともいずれか一方から供給される直流電力の電圧を昇圧又は降圧して蓄電池104に供給し、蓄電池104を充電する。DC/DC充放電部103は、蓄電池104を放電させる場合、蓄電池104が放電した直流電力を昇圧又は降圧して、第1DC/AC変換部102A及び第2DC/AC変換部102Bの少なくともいずれか一方に供給する。
【0025】
通信部105は、有線又は無線により第1負荷10A及び第2負荷10Bと接続され、例えば、ECHONET Lite(登録商標)のような所定の通信プロトコルにより、第1負荷10A及び第2負荷10Bと通信を行う。通信部105は、例えば、第1負荷10A及び第2負荷10Bから消費電力の情報などを取得する。また、通信部105は、第1負荷10Aが通信機能を有していない場合、第1負荷10Aの消費電流を検出するように設置された電流センサから、第1負荷10Aの消費電力の情報を取得してもよい。第2負荷10Bが通信機能を有していない場合も同様である。このとき、第1負荷10A及び第2負荷10Bはそれぞれ各需要家の全ての負荷機器を含む。
【0026】
記憶部106は、例えば半導体メモリ及び磁気メモリ等を用いて構成される。記憶部106は、蓄電装置100の動作に必要な種々の情報及びプログラムを記憶する。
【0027】
また、記憶部106は、蓄電池104の容量を仮想的に分割して構成した仮想蓄電池A及び仮想蓄電池Bの残存容量を独立して記憶している。以下、仮想蓄電池の考え方について、図2を参照して説明する。
【0028】
図2に示す例においては、蓄電池104の容量を仮想的に分割し、仮想蓄電池A及び仮想蓄電池Bとしている。ここで、「仮想的」に分割するとは、物理的に分割するのではなく、実際には1つの蓄電池であるものを、あたかも複数の別々の蓄電池があるかのように、独立して、各仮想蓄電池の充電及び放電を、数値上制御することを意味する。図2の例では、ひとつの蓄電池104の容量を仮想的に「仮想蓄電池A」、「仮想蓄電池B」、「最低維持容量」及び「確保空き容量」の4つに分割して管理している。なお、「最低維持容量」及び「確保空き容量」は、それぞれ過放電及び過充電から蓄電池104を保護するために用いるものであり、積極的に充電及び放電には用いられない。制御部107が、蓄電池104の容量を仮想的に分割して数値上制御する。
【0029】
図2は、蓄電池104の容量が20kWhの場合の例である。一般的に、蓄電池は、過充電及び過放電を防いで寿命を延ばすために、残存容量が所定の上限値(以下、第1上限値)を上回らず、且つ、所定の下限値(以下、第1下限値)を下回らないように制御される。図2に示す例においては、第1上限値が90%であり、第1下限値が10%である。したがって、第1上限値の90%を上回る2kWh分の容量は、これ以上は充電されないように確保空き容量として確保される。また、第1下限値の10%を下回る2kWh分の容量は、これ以上は放電されないように最低維持容量として確保される。
【0030】
そうすると、図2に示す例においては、蓄電池104が実質的に使用可能な容量は残りの16kWhである。例えば、これを8kWhずつ2つに仮想的に分割して、仮想蓄電池A及び仮想蓄電池Bとすることができる。本実施形態においては、仮想蓄電池Aが需要家A用の蓄電池であり、仮想蓄電池Bが需要家B用の蓄電池であるものとする。なお、仮想蓄電池A及び仮想蓄電池Bに分割する容量の比率は、平等でも良いし、契約電力及び消費電力量に応じて比率を変えてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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