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公開番号2025180598
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-11
出願番号2024088041
出願日2024-05-30
発明の名称電力管理システムおよび電力管理方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H02J 3/38 20060101AFI20251204BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】水素を計画的に利用することと電力供給計画の調整をリアルタイム、かつ、安定的に行うことを両立させる電力管理システム及び電力管理方法を提供する。
【解決手段】電力管理システム10は、電力需要量計画値を算出する需要量予測手段111と、再生可能エネルギー発電量を予測する発電量予測手段112と、水素発電計画を作成する水素発電計画手段113と、電力需要量計画値と再生可能エネルギー発電量と水素発電計画に基づいて、蓄電池計画を作成する蓄電池計画作成手段114と、電力供給を行う間に、需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、デマンド予測値を算出するデマンド予測手段121と、複数の単位期間のうち一の単位期間でのデマンド予測値と、電力需要量計画値における一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、蓄電池計画を更新する補正計画作成手段122と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から、需要側へ電力供給を行う電力供給システムにおける電力供給の管理を行う電力管理システムであって、
前記需要側の業務計画情報に基づいて、複数の単位期間に分割可能な所定の期間における前記需要側の電力需要量の予測値である電力需要量計画値を算出する需要量予測手段と、
所定の外部データに基づいて、前記所定の期間における前記発電装置による発電量である再生可能エネルギー発電量を予測する発電量予測手段と、
前記所定の期間において前記水素発電装置が水素を利用して発電する計画である水素発電計画を作成する水素発電計画手段と、
前記電力需要量計画値と前記再生可能エネルギー発電量と前記水素発電計画に基づいて、前記所定の期間における前記蓄電池の充放電計画である蓄電池計画を作成する蓄電池計画作成手段と、
前記所定の期間において電力供給を行う間に、前記所定の期間中の前記需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、前記単位期間ごとの電力需要量の予測値であるデマンド予測値を算出するデマンド予測手段と、
複数の前記単位期間のうち一の単位期間での前記デマンド予測値と、前記電力需要量計画値における前記一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、前記一の単位期間における前記蓄電池計画を更新する補正計画作成手段と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記補正計画作成手段は、少なくとも前記インバランス調整量と前記蓄電池の制御に関する条件とに基づいて、前記一の単位期間における前記水素発電計画の更新要否を判定する請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項３】
前記補正計画作成手段は、
前記インバランス調整量が前記蓄電池の制御に関する条件を満たすと判定した場合に、前記インバランス調整量に基づく前記水素発電計画の更新はしないと判定し、
前記インバランス調整量が前記蓄電池の制御に関する条件を満たさないと判定した場合に、前記インバランス調整量に基づいて、前記一の単位期間における前記水素発電計画を更新する請求項２に記載の電力管理システム。
【請求項４】
前記蓄電池の制御に関する条件は、少なくとも前記蓄電池の利用可能量または前記蓄電池の充放電出力の許容値に関する条件である請求項３に記載の電力管理システム。
【請求項５】
前記補正計画作成手段は、前記インバランス調整量が正であり、さらに前記インバランス調整量だけ前記蓄電池の放電量を増やすと前記蓄電池の利用可能量を超えると判定された場合、または前記蓄電池の充放電出力が許容値を超えると判定された場合に、水素発電の量を増やすように前記水素発電計画を更新する請求項４に記載の電力管理システム。
【請求項６】
前記補正計画作成手段は、
前記インバランス調整量が正の場合、前記蓄電池の放電量を増やす、または、前記蓄電池の充電量を減らすように、前記蓄電池計画を更新し、
前記インバランス調整量が負の場合、前記蓄電池の放電量を減らす、または、前記蓄電池の充電量を増やすように、前記蓄電池計画を更新する請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項７】
前記蓄電池計画作成手段は、
前記電力需要量計画値と前記再生可能エネルギー発電量との差分値である不足電力と、前記水素発電計画における発電量と、の差分に基づいて、前記所定の期間における前記蓄電池計画を作成する請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項８】
前記蓄電池計画作成手段は、前記蓄電池計画が前記蓄電池の制御に関する条件を満たすか判定し、当該判定において満たさないと判定された場合には、前記水素発電計画または前記所定の期間において利用する水素利用量の情報の修正指示に関する情報を出力する請求項７に記載の電力管理システム。
【請求項９】
再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から需要側へ電力供給を行う電力供給システムにおける電力供給の管理を行う電力管理システムであって、
複数の単位期間に分割可能な所定の期間における前記需要側の電力需要量の予測値である電力需要量計画値と、前記発電装置による発電量である再生可能エネルギー発電量と、前記所定の期間において前記水素発電装置が水素を利用して発電する計画である水素発電計画と、を取得し、取得した前記電力需要量計画値と前記再生可能エネルギー発電量と前記水素発電計画に基づいて、前記所定の期間における前記蓄電池の充放電計画である蓄電池計画を作成する蓄電池計画作成手段と、
前記所定の期間において電力供給を行う間に、前記所定の期間中の前記需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、前記単位期間ごとの電力需要量の予測値であるデマンド予測値を算出するデマンド予測手段と、
複数の前記単位期間のうち一の単位期間での前記デマンド予測値と、前記電力需要量計画値における前記一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、前記一の単位期間における前記蓄電池計画を更新する補正計画作成手段と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。
【請求項１０】
前記補正計画作成手段は、少なくとも前記インバランス調整量と前記蓄電池の制御に関する条件とに基づいて、前記一の単位期間における前記水素発電計画の更新要否を判定する請求項９に記載の電力管理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から、需要側へ電力供給を行う電力供給システム等に関する。
続きを表示（約 5,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、マイクログリッドにおいて、監視制御システムの電力計測部は、電力需要で必要とされる電力必要量を計測し、電力基準算出部は、電力計測部の計測結果に応じて電力基準を算出する。水素計測部は、水素需要で必要とされる水素必要量を計測し、水素基準算出部は、水素計測部の計測結果に応じて水素基準を算出する。エネルギー管理部は、算出した電力基準及び水素基準に基づいて、発電部、蓄電池部及び燃料電池部の電力供給の配分を制御する。
特許文献２には、電力供給システムの制御装置が開示されている。電力供給システムは、再生可能エネルギーを用いた発電装置から供給された電力を用いて水素を生成し、生成した水素により発電した電力を負荷に供給する水素発電装置と、水素発電装置よりも制御応答が早く、発電装置から負荷に供給される電力の過不足分を充放電する蓄電池と、を備える。制御装置は、蓄電池のエネルギー残量に関する情報を取得する取得部と、情報に基づき、蓄電池のエネルギー残量が所定の時間内に第１閾値に達すると予測される場合に、水素発電装置に発電を開始させる制御を行う制御部と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－５４６２６号公報
国際公開第２０１９／１５９３７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気象条件により発電電力が変動する再生可能エネルギーから電力需要と同量の電気を供給するためには、再生可能エネルギーの発電と需要のバランスを調整するストレージが必要である。ストレージは、再生可能エネルギー設備の導入量に応じて適切なストレージ容量を決定する必要性がある。必要なストレージ容量を確保するために、ストレージ容量の変更がしやすいという利点から、再生可能エネルギーを水素に変換して貯蔵する技術と、蓄電池により電力を貯蔵する技術を組み合わせることが望ましい。また、水素の利用にあたっては、水素の製造、運搬、貯蔵などのバリューチェーンにも影響する場合も考えられるため、水素を計画的に利用するシステムが望ましい。
一方で、蓄電池による電力供給は、水素を利用した発電に比べ、エネルギー効率や短時間での応答性で優れている。そのため、水素を優先的かつ計画的に利用する上で、さらに電力供給計画の調整をリアルタイムにかつ安定的に行うためには、水素を利用した発電と蓄電池による電力供給とを効果的に組み合わせる必要がある。
本発明は、水素を計画的に利用すること、および電力供給計画の調整をリアルタイムにかつ安定的に行うことを両立させることができる電力管理システムおよび電力管理方法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】
上記の課題を解決するため本発明は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から、需要側へ電力供給を行う電力供給システムにおける電力供給の管理を行う電力管理システムであって、需要側の業務計画情報に基づいて、複数の単位期間に分割可能な所定の期間における需要側の電力需要量の予測値である電力需要量計画値を算出する需要量予測手段と、所定の外部データに基づいて、所定の期間における発電装置による発電量である再生可能エネルギー発電量を予測する発電量予測手段と、所定の期間において水素発電装置が水素を利用して発電する計画である水素発電計画を作成する水素発電計画手段と、電力需要量計画値と再生可能エネルギー発電量と水素発電計画に基づいて、所定の期間における蓄電池の充放電計画である蓄電池計画を作成する蓄電池計画作成手段と、所定の期間において電力供給を行う間に、所定の期間中の需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、単位期間ごとの電力需要量の予測値であるデマンド予測値を算出するデマンド予測手段と、複数の単位期間のうち一の単位期間でのデマンド予測値と、電力需要量計画値における一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、一の単位期間における蓄電池計画を更新する補正計画作成手段と、を備えることを特徴とする電力管理システムである。この場合、水素を計画的に利用すること、および電力供給計画の調整をリアルタイムにかつ安定的に行うことを両立させることができる電力管理システムを提供できる。
【０００６】
ここで、例えば、補正計画作成手段は、少なくともインバランス調整量と蓄電池の制御に関する条件とに基づいて、一の単位期間における水素発電計画の更新要否を判定する。この場合、インバランス調整量を蓄電池だけでは調整できない場合に、水素発電により調整できる。
また、例えば、補正計画作成手段は、インバランス調整量が蓄電池の制御に関する条件を満たすと判定した場合に、インバランス調整量に基づく水素発電計画の更新はしないと判定し、インバランス調整量が蓄電池の制御に関する条件を満たさないと判定した場合に、インバランス調整量に基づいて、一の単位期間における水素発電計画を更新する。この場合、水素発電計画を更新する必要がある場合を容易に判断できる。
さらに、例えば、蓄電池の制御に関する条件は、少なくとも蓄電池の利用可能量または蓄電池の充放電出力の許容値に関する条件である。この場合、蓄電池の制御に関する条件として、より適切なものを判断基準とすることができる。
またさらに、例えば、補正計画作成手段は、インバランス調整量が正であり、さらにインバランス調整量だけ蓄電池の放電量を増やすと蓄電池の利用可能量を超えると判定された場合、または蓄電池の充放電出力が許容値を超えると判定された場合に、水素発電の量を増やすように水素発電計画を更新する。この場合、蓄電池に蓄電されている電力を放電可能か否かにより水素発電計画を更新する必要があるかどうかを判断できる。
そして、例えば、補正計画作成手段は、インバランス調整量が正の場合、蓄電池の放電量を増やす、または、蓄電池の充電量を減らすように、蓄電池計画を更新し、インバランス調整量が負の場合、蓄電池の放電量を減らす、または、蓄電池の充電量を増やすように、蓄電池計画を更新する。この場合、蓄電池の充放電を活用することでインバランス調整量をなくすことができる。
また、例えば、蓄電池計画作成手段は、電力需要量計画値と再生可能エネルギー発電量との差分値である不足電力と、水素発電計画における発電量と、の差分に基づいて、所定の期間における蓄電池計画を作成する。この場合、蓄電池計画よりも水素発電計画を優先して立案できる。
さらに、例えば、蓄電池計画作成手段は、蓄電池計画が蓄電池の制御に関する条件を満たすか判定し、当該判定において満たさないと判定された場合には、水素発電計画または所定の期間において利用する水素利用量の情報の修正指示に関する情報を出力する。この場合、水素発電を利用しても不足する電力を、蓄電池では補うことができない場合に、水素発電計画を見直すことで調整できる。
【０００７】
また、本発明は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から需要側へ電力供給を行う電力供給システムにおける電力供給の管理を行う電力管理システムであって、複数の単位期間に分割可能な所定の期間における需要側の電力需要量の予測値である電力需要量計画値と、発電装置による発電量である再生可能エネルギー発電量と、所定の期間において水素発電装置が水素を利用して発電する計画である水素発電計画と、を取得し、取得した電力需要量計画値と再生可能エネルギー発電量と水素発電計画に基づいて、所定の期間における蓄電池の充放電計画である蓄電池計画を作成する蓄電池計画作成手段と、所定の期間において電力供給を行う間に、所定の期間中の需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、単位期間ごとの電力需要量の予測値であるデマンド予測値を算出するデマンド予測手段と、複数の単位期間のうち一の単位期間でのデマンド予測値と、電力需要量計画値における一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、一の単位期間における蓄電池計画を更新する補正計画作成手段と、を備えることを特徴とする電力管理システムである。この場合、水素を計画的に利用すること、および電力供給計画の調整をリアルタイムにかつ安定的に行うことを両立させることができる電力管理システムを提供できる。
【０００８】
ここで、例えば、補正計画作成手段は、少なくともインバランス調整量と蓄電池の制御に関する条件とに基づいて、一の単位期間における水素発電計画の更新要否を判定する。この場合、インバランス調整量を蓄電池だけでは調整できない場合に、水素発電により調整できる。
【０００９】
さらに、本発明は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から、需要側へ電力供給を行う電力供給システムにおける電力供給の管理を行う電力管理方法であって、プロセッサがメモリに記録されたプログラムを実行することにより、需要側の業務計画情報に基づいて、複数の単位期間に分割可能な所定の期間における需要側の電力需要量の予測値である電力需要量計画値を算出し、所定の外部データに基づいて、所定の期間における発電装置による発電量である再生可能エネルギー発電量を予測し、所定の期間において水素発電装置が水素を利用して発電する計画である水素発電計画を作成し、電力需要量計画値と再生可能エネルギー発電量と水素発電計画に基づいて、所定の期間における蓄電池の充放電計画である蓄電池計画を作成し、所定の期間において電力供給を行う間に、所定の期間中の需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、単位期間ごとの電力需要量の予測値であるデマンド予測値を算出し、複数の単位期間のうち一の単位期間でのデマンド予測値と、電力需要量計画値における一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、一の単位期間における蓄電池計画を更新する、電力管理方法である。この場合、水素を計画的に利用すること、および電力供給計画の調整をリアルタイムにかつ安定的に行うことを両立させることができる電力管理方法を提供できる。
【００１０】
さらに、本発明は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、水素を利用して発電する水素発電装置と、蓄電池と、を含む供給側から需要側へ電力供給を行う電力供給システムにおける電力供給の管理を行う電力管理方法であって、プロセッサがメモリに記録されたプログラムを実行することにより、複数の単位期間に分割可能な所定の期間における需要側の電力需要量の予測値である電力需要量計画値と、発電装置による発電量である再生可能エネルギー発電量と、所定の期間において水素発電装置が水素を利用して発電する計画である水素発電計画と、を取得し、取得した電力需要量計画値と再生可能エネルギー発電量と水素発電計画に基づいて、所定の期間における蓄電池の充放電計画である蓄電池計画を作成し、所定の期間において電力供給を行う間に、所定の期間中の需要側で消費された電力に関連する実績データに基づいて、単位期間ごとの電力需要量の予測値であるデマンド予測値を算出し、複数の単位期間のうち一の単位期間でのデマンド予測値と、電力需要量計画値における一の単位期間での電力需要量の予測値と、の差分であるインバランス調整量に基づいて、一の単位期間における蓄電池計画を更新する、電力管理方法である。この場合、水素を計画的に利用すること、および電力供給計画の調整をリアルタイムにかつ安定的に行うことを両立させることができる電力管理方法を提供できる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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