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公開番号2021136852
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210913
出願番号2020034315
出願日20200228
発明の名称電力管理システム、電力管理方法、及びプログラム
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人特許業務法人北斗特許事務所
主分類H02J 3/38 20060101AFI20210816BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】分散型電源の発電する電気を有効に利用しやすくすること。
【解決手段】電力管理システム100は、取得部10と、第1決定部111Aと、第2決定部111Bと、を備える。取得部10は、複数の分散型電源2の各々についての出力に関する出力情報を取得する。複数の分散型電源2は、同一の管理単位に含まれ、互いに出力の変動量に差が生じ得る。第1決定部111Aは、複数の分散型電源2を含む合成出力の変動が許容される閾値である第1閾値を決定する。第2決定部111Bは、取得部10で取得した出力情報と、第1閾値と、に基づいて、複数の分散型電源2にそれぞれ対応して出力の変動が許容される閾値である複数の第2閾値を決定する。複数の第2閾値のうちの少なくとも一部は、第1閾値以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
同一の管理単位に含まれ、互いに出力の変動量に差が生じ得る複数の分散型電源の各々についての出力に関する出力情報を取得する取得部と、
前記複数の分散型電源を含む合成出力の変動が許容される閾値である第1閾値を決定する第1決定部と、
前記取得部で取得した前記出力情報と、前記第1決定部にて決定した前記第1閾値と、に基づいて、前記複数の分散型電源にそれぞれ対応して出力の変動が許容される閾値である複数の第2閾値を決定する第2決定部と、を備え、
前記複数の第2閾値のうちの少なくとも一部は、前記第1閾値以上である、
電力管理システム。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記第1決定部は、前記複数の分散型電源が接続される電力系統での需給バランスを調整する調整電源において定められた規定変動分以下となるように前記第1閾値を決定する、
請求項1記載の電力管理システム。
【請求項3】
前記第2決定部は、前記取得部にて取得した前記出力情報から算出される前記合成出力の変動が、前記第1閾値以下である場合、前記合成出力の変動に基づいて前記複数の第2閾値を決定する、
請求項1又は2に記載の電力管理システム。
【請求項4】
前記第2決定部は、前記取得部にて取得した前記出力情報から算出される前記合成出力の変動が、前記第1閾値よりも大きい場合、前記合成出力の変動が前記第1閾値を超えないように、前記複数の第2閾値を決定する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力管理システム。
【請求項5】
前記第2決定部は、前記複数の分散型電源及び前記複数の分散型電源からの電力供給を受ける負荷のうちの少なくとも1つの制御可能量を算出し、前記合成出力の変動及び前記制御可能量に基づいて前記複数の第2閾値を決定する、
請求項4記載の電力管理システム。
【請求項6】
前記第2決定部は、前記出力情報と、前記複数の分散型電源の予測される発電量と、前記複数の分散型電源からの電力供給を受ける負荷での予測される需要量と、に基づいて前記複数の第2閾値を決定する、
請求項4又は5に記載の電力管理システム。
【請求項7】
前記第2決定部にて決定した前記複数の第2閾値が所定の条件を満たすように、前記複数の分散型電源及び前記複数の分散型電源からの電力供給を受ける負荷のうちの少なくとも1つの制御を行う制御部を更に備える、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力管理システム。
【請求項8】
前記複数の分散型電源は、同じ種類の電源である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力管理システム。
【請求項9】
前記複数の分散型電源は、発電条件が互いに異なる、
請求項8記載の電力管理システム。
【請求項10】
前記第2決定部にて決定した前記複数の第2閾値に基づいて、前記複数の分散型電源から電力系統への逆潮流を含む前記複数の分散型電源の発電計画を決定する計画決定部を更に備える、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力管理システム。
【請求項11】
前記複数の分散型電源の少なくとも一部は、蓄熱機器を含む特定負荷に電力を供給し、
前記複数の分散型電源の実際の発電量と、前記計画決定部にて決定した前記発電計画での発電量との差分である余剰発電量を、前記特定負荷で消費させるように前記特定負荷を制御する特定制御部を更に備える、
請求項10記載の電力管理システム。
【請求項12】
前記特定負荷は、ヒートポンプ式給湯器、電気温水器、燃料電池、空調システム、蓄電池、又は電動車両用の充電器のいずれか1つを含む、
請求項11記載の電力管理システム。
【請求項13】
同一の管理単位に含まれ、互いに出力の変動量に差が生じ得る複数の分散型電源の各々についての出力に関する出力情報を取得する取得ステップと、
前記複数の分散型電源を含む合成出力の変動が許容される閾値である第1閾値を決定する第1決定ステップと、
前記取得ステップで取得した前記出力情報と、前記第1決定ステップにて決定した前記第1閾値と、に基づいて、前記複数の分散型電源にそれぞれ対応して出力の変動が許容される閾値である複数の第2閾値を決定する第2決定ステップと、を有し、
前記複数の第2閾値のうちの少なくとも一部は、前記第1閾値以上である、
電力管理方法。
【請求項14】
1以上のプロセッサに、
請求項13記載の電力管理方法を実行させる、
プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に電力管理システム、電力管理方法、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、複数の分散型電源の出力を管理する電力管理システム、電力管理方法、及びプログラムに関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、太陽光発電装置の直流出力を使って電機製品に電力を供給する太陽光発電システムが開示されている。この太陽光発電システムでは、インバータに、太陽電池アレイとバッテリとが並列に接続されている。インバータは、太陽電池アレイ又はバッテリからの直流電力を交流に変換して、連系スイッチを介して電力系統に出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平9−91049号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、分散型電源の発電する電気を有効に利用しやすい電力管理システム、電力管理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係る電力管理システムは、取得部と、第1決定部と、第2決定部と、を備える。前記取得部は、複数の分散型電源の各々についての出力に関する出力情報を取得する。前記複数の分散型電源は、同一の管理単位に含まれ、互いに出力の変動量に差が生じ得る。前記第1決定部は、前記複数の分散型電源を含む合成出力の変動が許容される閾値である第1閾値を決定する。前記第2決定部は、前記取得部で取得した前記出力情報と、前記第1決定部にて決定した前記第1閾値と、に基づいて、前記複数の分散型電源にそれぞれ対応して出力の変動が許容される閾値である複数の第2閾値を決定する。前記複数の第2閾値のうちの少なくとも一部は、前記第1閾値以上である。
【0006】
本開示の一態様に係る電力管理方法は、取得ステップと、第1決定ステップと、第2決定ステップと、を有する。前記取得ステップは、複数の分散型電源の各々についての出力に関する出力情報を取得するステップである。前記複数の分散型電源は、同一の管理単位に含まれ、互いに出力の変動量に差が生じ得る。前記第1決定ステップは、前記複数の分散型電源を含む合成出力の変動が許容される閾値である第1閾値を決定するステップである。前記第2決定ステップは、前記取得ステップで取得した前記出力情報と、前記第1決定ステップにて決定した前記第1閾値と、に基づいて、前記複数の分散型電源にそれぞれ対応して出力の変動が許容される閾値である複数の第2閾値を決定するステップである。前記複数の第2閾値のうちの少なくとも一部は、前記第1閾値以上である。
【0007】
本開示の一態様に係るプログラムは、1以上のプロセッサに、上記の電力管理方法を実行させる。
【発明の効果】
【0008】
本開示は、分散型電源の発電する電気を有効に利用しやすい、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1は、本開示の一実施形態に係る電力管理システムの概要図である。
図2は、分散型電源を含む合成出力の一例の説明図である。
図3は、同上の電力管理システムにおける計画決定部の動作の一例を示す説明図である。
図4は、比較例の電力管理システムの動作の一例を示す説明図である。
図5は、本開示の一実施形態に係る電力管理システムの動作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】
【0010】
(1)概要
本実施形態に係る電力管理システム100は、図1に示すように、複数の施設200にそれぞれ設置された複数の分散型電源2の出力、つまり複数の分散型電源2の発電電力を管理するためのシステムである。本実施形態では、施設200は、戸建住宅を想定しているが、集合住宅であってもよいし、商業施設、オフィスビル、工場、学校、又は病院等の非住宅施設であってもよい。また、複数の施設200は、1種類の施設のみを含んでいてもよいし、複数種類の施設を含んでいてもよい。
【0011】
本実施形態では、分散型電源2は、一例として太陽光発電システムである。なお、分散型電源2は、太陽光発電システムの他に、例えば燃料電池等の発電システムであってもよいし、風力、水力、地熱、及びバイオマス等、太陽光以外の再生可能エネルギーを利用した発電システムであってもよい。
【0012】
本実施形態では、電力管理システム100は、アグリゲータが管理するサーバ装置である。本開示でいう「アグリゲータ」は、需要家(customer’s facility)側エネルギーリソース又は分散型エネルギーリソースを統合制御し、VPP(Virtual Power Plant)又はDR(Demand Response)からエネルギーサービスを提供する事業者のことをいう。
【0013】
本開示でいう「VPP」は、複数の施設200にそれぞれ設置されている複数の分散型電源2を、IoT(Internet of Things)等を利用して統合的に制御することで、複数の施設200をあたかも一つの仮想的な発電所として機能させる仕組みである。
【0014】
アグリゲータは、リソースアグリゲータと、アグリゲーションコーディネータと、を含み得る。リソースアグリゲータは、需要家とVPPに関するサービス契約を直接締結してリソース制御を行う事業者である。アグリゲーションコーディネータは、リソースアグリゲータが制御した電力量を束ね、一般送配電事業者、小売電気事業者、又は再生可能エネルギー発電事業者等の電力事業者と直接電力取引を行う事業者である。
【0015】
本実施形態では、リソースアグリゲータが電力管理システム100を管理し、アグリゲーションコーディネータが電力管理システム100に対して指令を送出する上位システム300を管理する、として説明する。なお、電力管理システム100は、アグリゲーションコーディネータが管理してもよい。例えば、アグリゲーションコーディネータとリソースアグリゲータが同一の場合、アグリゲーションコーディネータが、電力管理システム100を管理してもよい。また、上位システム300は、一般送配電事業者、小売電気事業者、又は再生可能エネルギー発電事業者等の電力事業者が管理してもよい。
【0016】
上位システム300が送出する指令は、例えば小売電気事業者の計画値同時同量の達成、又は一般送配電事業者の需給バランスの調整を目的とした、VPPに対する指令である。上位システム300が送出する指令は、一例として、電気の需要を減らす(抑制する)下げDRと、電気の需要を増やす(創出する)上げDRと、を含み得る。下げDRは、例えば電気のピーク需要のタイミングで負荷3としての需要機器33の出力を落とす指令を含み得る。上げDRは、例えば分散型電源2の出力する電力(再生可能エネルギー)の過剰出力分を、負荷3としての需要機器33を稼働して消費したり、負荷3としての蓄電設備32を充電することにより吸収したりさせる指令を含み得る。
【0017】
本開示でいう「需要機器」は、例えば家庭用の電気機器等の電力を消費する機器である。需要機器33は、一例として、照明器具、空調設備、テレビ受像機等を含み得る。本実施形態では、負荷3としての需要機器33は、電力管理システム100により直接的又は間接的に制御可能な機器である。また、本実施形態では、負荷3としての蓄電設備32は、施設200に恒常的に設置された蓄電装置の他に、電気自動車(Electric Vehicle)に搭載されたバッテリを含み得る。
【0018】
電力管理システム100は、図1に示すように、取得部10と、第1決定部111Aと、第2決定部111Bと、を備えている。
【0019】
取得部10は、同一の管理単位に含まれ、互いに出力の変動量に差が生じ得る複数の分散型電源2の各々についての出力に関する出力情報を取得する。本開示でいう「管理単位」は、一例として、電力事業者、アグリゲータ、地域、又は電力バンク等を含み得る。例えば、管理単位が地域であるとすれば、関西にある分散型電源2と、北海道にある分散型電源2とは、同一の管理単位には含まれないこととなる。本実施形態では、同一の管理単位に含まれる複数の分散型電源2とは、一のアグリゲータ(ここでは、リソースアグリゲータ)が管理する複数の分散型電源2である。
【0020】
第1決定部111Aは、複数の分散型電源2を含む合成出力の変動が許容される閾値である第1閾値を決定する。本実施形態では、第1閾値は、合成出力の変化速度の上限値である。第1閾値は、発電事業者、一般送配電事業者、小売電気事業者、又は再生可能エネルギー発電事業者等の電力事業者が電力系統8への影響を考慮して決定してもよいし、第1決定部111Aが自発的に決定してもよい。
【0021】
第2決定部111Bは、取得部10で取得した出力情報と、第1決定部111Aにて決定した第1閾値と、に基づいて、複数の分散型電源2にそれぞれ対応して出力の変動が許容される閾値である複数の第2閾値を決定する。そして、複数の第2閾値のうちの少なくとも一部は、第1閾値以上である。つまり、第2決定部111Bは、複数の分散型電源2に対して、それぞれ対応する第2閾値を決定する。このとき、第2決定部111Bは、後述する慣らし効果を考慮に入れることにより、これらの第2閾値の全てを第1閾値よりも小さくするのではなく、少なくとも一部の第2閾値は第1閾値以上とする。
【0022】
上述のように、本実施形態では、複数の分散型電源2の各々から取得した出力情報に基づいて、複数の第2閾値を決定している。このため、本実施形態では、電力事業者等により一律に定められた規定変動分(後述する)に基づいて各分散型電源2の出力を制御する場合と比較して、分散型電源2の発電する電気を有効に利用しやすい、という利点がある。
【0023】
(2)詳細
以下、本実施形態の電力管理システム100について、図面を参照して詳細に説明する。電力管理システム100は、図1に示すように、インターネット等のネットワークN1を介して複数の施設200にそれぞれ設置されたコントローラ4と通信可能に構成されている。
【0024】
施設200には、分散型電源2と、コントローラ4と、電力変換システム5と、分電盤6と、スマートメータ7と、が設置されている。また、施設200には、1以上の負荷3が設置されている。本実施形態では、施設200には、1以上の特定負荷31と、1以上の蓄電設備32と、1以上の需要機器33(図1に示す例では、照明器具)と、が負荷3として設置されている、と仮定する。なお、負荷3の構成は、施設200ごとに異なっていてもよい。
【0025】
本実施形態では、特定負荷31は、電力系統8に分電盤6等を介して接続されており、基本的に電力系統8から商用電力の供給を受けて動作する。特定負荷31は、湯水を貯める貯湯タンクと、貯湯タンクに貯められる湯水を加熱する加熱装置とを有し、貯湯タンク内の湯水によって給湯を行う貯湯式の電気給湯器である。加熱装置は、ヒートポンプ式であって、屋外に設置されている。また、本実施形態では、蓄電設備32は、施設200に恒常的に設置されている蓄電装置である。
【0026】
また、本実施形態では、各施設200に設置されている分散型電源2は、同じ種類の電源である。言い換えれば、同一の管理単位に含まれる複数の分散型電源2は、同じ種類の電源である。つまり、本実施形態では、複数の分散型電源2は、いずれも太陽光発電システムである。もちろん、複数の分散型電源2は、複数種類の電源を含んでいてもよい。例えば、複数の分散型電源2には、1以上の太陽光発電システムと、太陽光以外の再生可能エネルギーを利用した1以上の発電システムと、が含まれていてもよい。
【0027】
さらに、本実施形態では、複数の分散型電源2は、発電条件が互いに異なっている。発電条件は、一例として、分散型電源2の設置する位置、又は分散型電源2の設置する角度等を含み得る。例えば、分散型電源2が本実施形態のように太陽光発電システムである場合、複数の太陽光発電システムが気象条件(例えば、天気)の同じ地域に設置されていたとしても、太陽光パネルを設置する位置又は角度によって、太陽光発電システムごとに出力が異なり得る。具体的には、同じ時間帯において、ある太陽光発電システムでは太陽光パネルが太陽光を十分に受けることができたとしても、他の太陽光発電システムでは太陽光パネルが日陰に入ることで太陽光を十分に受けることができない場合があり得る。このような場合、これらの太陽光発電システムは、互いに発電条件が異なっている、と言える。
【0028】
コントローラ4は、例えばHEMS(Home Energy Management System)コントローラである。コントローラ4は、施設200における負荷3及び電力変換システム5の使用状況及び消費電力量等の情報を管理し、また、これらの動作を制御する。本実施形態では、コントローラ4は、電力管理システム100から受信する発電計画(後述する)に基づく指令に従って、負荷3及び電力変換システム5を制御する。また、コントローラ4は、ネットワークN1を介して、施設200の外部に設置されている電力管理システム100と通信を行うための通信インタフェースを有しており、電力管理システム100と電力変換システム5との通信を中継する。
【0029】
電力変換システム5は、例えばパワーコンディショナを有しており、分散型電源2及び蓄電設備32を制御する。具体的には、電力変換システム5は、分散型電源2で発電される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を分電盤6を介して需要機器33に供給したり、電力系統8へ逆潮流したりする機能を有している。また、電力変換システム5は、分散型電源2で発電される直流電力を所定の大きさの直流電力に変換し、変換した直流電力により蓄電設備32を充電する機能を有している。さらに、電力変換システム5は、蓄電設備32が放電する直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を分電盤6を介して需要機器33に供給する機能を有している。
【0030】
電力管理システム100は、既に述べたように、サーバ装置により実現されている。電力管理システム100は、取得部10と、処理部11と、を備えている。また、処理部11は、第1決定部111Aと、第2決定部111Bと、計画決定部112と、制御部113と、特定制御部114と、を有している。
(【0031】以降は省略されています)

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