(57)【要約】      （修正有）【課題】電力種別に応じて蓄電池への充放電計画を立案することが可能な充放電制御システム、蓄電池車両および充放電制御方法を提供する。【解決手段】充放電制御システム１０１は、移動体１０２ａの移動に必要な蓄電池４に蓄える電力量を認識する電力量認識部１０８と、電力量認識部で認識された電力量に基づいて、蓄電池に対する電源種別ごとの充放電計画を生成する充放電計画生成部１１０と、を備える。充放電計画生成部は、移動体の移動経路における電力調達コストに基づいて、電源種別を選択し、充電または放電が可能な電源種別ごとの電力量情報と、電力量情報に対応する時刻情報と、電源種別ごとの電力単価情報と、移動体の運行予定情報に基づいて、電源種別ごとの充放電計画を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動に必要な蓄電池に蓄える電力量を認識する電力量認識部と、
前記電力量認識部で認識された電力量に基づいて、前記蓄電池に対する電源種別ごとの充放電計画を生成する充放電計画生成部とを備える充放電制御システム。
【請求項２】
前記充放電計画生成部は、前記移動体の移動経路における電力調達コストに基づいて、前記電源種別を選択する請求項１に記載の充放電制御システム。
【請求項３】
前記充放電計画生成部は、充電または放電が可能な前記電源種別ごとの電力量情報と、前記電力量情報に対応する時刻情報と、前記電源種別ごとの電力単価情報と、前記移動体の運行予定情報に基づいて、前記電源種別ごとの充放電計画を生成する請求項２に記載の充放電制御システム。
【請求項４】
前記充放電計画生成部は、前記移動体の移動に必要な電力量が前記蓄電池に確保でき、前記蓄電池を充電または放電させる時刻での前記電源種別ごとの充電量または放電量の許容量の範囲内で、前記移動体の移動経路における電力調達コストが最小化されるように、前記蓄電池を充電または放電させる場所、前記蓄電池を充電または放電させる時刻および前記蓄電池を充電または放電させる電力量を決定する請求項３に記載の充放電制御システム。
【請求項５】
前記充放電計画生成部は、前記移動体の移動経路上の全ての充放電可能地点における電力調達コストの合計が最小化されるように、前記充放電可能地点ごとの充放電計画を生成する請求項１に記載の充放電制御システム。
【請求項６】
前記充放電計画生成部は、前記移動経路上の全ての移動体における電力調達コストの合計が最小化されるように、前記移動体ごとの充放電計画を生成する請求項５に記載の充放電制御システム。
【請求項７】
前記充放電計画生成部は、調整力の単価の絶対値よりも小さな電力調達単価を持つ電源種別に基づく充電が、前記調整力の発生時刻よりも前に行われるように前記充放電計画を生成する請求項１に記載の充放電制御システム。
【請求項８】
前記移動体は、電力系統と接続された第１地点と、前記電力系統と接続されない第２地点を移動し、
前記蓄電池の蓄電残量を前記第１地点で確認する蓄電残量確認部を備え、
前記電力量認識部は、前記蓄電残量確認部で確認された蓄電残量に基づいて、前記移動体の移動に必要な蓄電池に蓄える電力量を認識する請求項１に記載の充放電制御システム。
【請求項９】
前記移動体は、鉄道車両、電気自動車、ロボットまたは飛翔体である請求項１に記載の充放電制御システム。
【請求項１０】
前記電力種別は、電力会社から購入する電力、自家用発電機の発電電力、再生可能エネルギー、他の移動体から発生する回生電力および電力系統へ放電する放電電力のいずれか少なくとも１つを含む請求項１に記載の充放電制御システム。
【請求項１１】
走行に必要な電力を蓄える蓄電池と、
前記蓄電池の充放電を行う充放電回路と、
電源種別ごとに計画された前記蓄電池に対する充放電量に基づいて、前記充放電回路の充放電を制御する制御部とを備える蓄電池車両。
【請求項１２】
プロセッサにより実行される充放電制御方法であって、
前記プロセッサは、
移動体の移動に必要な蓄電池に蓄える電力量を認識し、
前記認識した電力量に基づいて、前記蓄電池に対する電源種別ごとの充放電計画を生成し、
前記充放電計画に基づいて、前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法。
【請求項１３】
前記移動体の移動経路における電力調達コストに基づいて、前記電源種別を選択する請求項１２に記載の充放電制御方法。
【請求項１４】
前記移動体は、鉄道車両、電気自動車、ロボットまたは飛翔体である請求項１２に記載の充放電制御方法。
【請求項１５】
前記電力種別は、電力会社から購入する電力、自家用発電機の発電電力、再生可能エネルギー、他の移動体から発生する回生電力および電力系統へ放電する放電電力のいずれか少なくとも１つを含む請求項１２に記載の充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体が備える蓄電池の充放電制御システム、蓄電池車両および充放電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池の性能向上と価格低下を背景に、車載蓄電池に蓄える電力のみで走行する蓄電池鉄道車両の普及が見込まれる。一方、電力系統では、再生可能エネルギー（以下、再エネと言うことがある）の大量連系によって需給バランスの維持等に必要となる調整力を、需要サイドから調達することに注目が集まっている。
【０００３】
蓄電池鉄道車両は、外部から電力を蓄電池に充電するが、充電する電力の単価は「電力会社から購入する電力」と比較して、「再エネの電力」および「他電車からの回生電力」の方が安価な場合がある。また、蓄電池に事前に充電した電力を調整力として電力系統へ放電する場合には、電力販売による収入が得られる。
【０００４】
蓄電池鉄道車両に関する従来例として、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１には、「電車の力行及び回生制動のためのモータを有する鉄道車両であって、所定の電圧範囲の直流電圧が印加される母線と、前記母線から前記モータに電力を供給して該モータの回転を制御し、該モータが発生する回生電力を母線に戻す動力装置と、前記母線から電力が供給される補助機器と、前記母線との間で充放電される蓄電池と、前記母線に電力を供給するための電源ユニットと、前記蓄電池の充放電、前記電源ユニットの電力供給、及び前記補助機器への電力供給を制御する制御部と、自電車の位置を検知する位置検知装置とを備え、前記電源ユニットとして、ＤＣ−ＤＣ電源ユニット及びＡＣ−ＤＣ電源ユニットの少なくとも１つを有し、該電源ユニットは、前記母線から電車線に電力を回生する機能を有し、前記ＤＣ−ＤＣ電源ユニットは、直流電車線と前記母線との間の電圧変換をするユニットであり、前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、交流電車線と前記母線との間の電圧変換及び交直変換をするユニットであり、前記制御部は、前記電源ユニットによる電力供給及び回生の有無と、前記蓄電池の放電及び充電とを制御する複数の制御モードを有し、前記位置検知装置が検知した自電車の位置と、自電車の力行、惰行、停止及び制動のいずれかの運転状態とに基づいて、前記制御モードを選択し、複数の前記制御モードは、第１乃至第５の制御モードを含み、前記第１の制御モードにおいて、前記蓄電池が放電されるとともに、前記動力装置及び補助機器に供給する合計の電流が前記蓄電池が放電可能な電流を超過した場合、その超過分を前記電源ユニットが供給し、前記第２の制御モードにおいて、前記蓄電池が充電されるとともに、前記電源ユニットが前記母線に電力を供給し、前記第３の制御モードにおいて、前記蓄電池が充電されるとともに、前記動力装置が回生する電流が、前記蓄電池が充電可能な電流及び前記補助機器に供給する合計の電流を超過した場合、その超過分を前記電源ユニットが電車線に回生し、前記第４の制御モードにおいて、前記蓄電池が放電されるとともに、前記電源ユニットによる電力供給及び回生が停止し、前記第５の制御モードにおいて、前記蓄電池が充電されるとともに、前記電源ユニットによる電力供給及び回生が停止し、前記制御部は、前記位置検知装置が検知した自電車の位置が非電化区間又は停電中の電化区間であるとき、前記第４及び第５の制御モードのいずれかを選択し、かつ、自電車の運転状態が力行、惰行又は停止のとき、前記第１、第２及び第４のいずれかの制御モードを選択し、自電車の運転状態が制動のとき、前記第３及び第５のいずれかの制御モードを選択する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７５８６４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、特許文献１には、「電力会社から購入する電力」、「再エネ電力」、「他電車からの回生電力」および「蓄電池鉄道車両から電力系統へ提供する調整力（すなわち、マイナスの単価）」などの複数の電力種別がある場合、これらの電力種別に応じて蓄電池への充放電計画を立案する技術は開示されていない。このため、特許文献１に開示された技術では、「電力会社から購入する電力」、「再エネ電力」、「他電車からの回生電力」および「蓄電池鉄道車両から電力系統へ提供する調整力」とで電力調達単価が異なる場合、走行用電力の調達コストを安価にするような充放電計画を生成することはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、電力種別に応じて蓄電池への充放電計画を立案することが可能な充放電制御システム、蓄電池車両および充放電制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の観点に係る充放電制御システムは、移動体の移動に必要な蓄電池に蓄える電力量を認識する電力量認識部と、前記電力量認識部で認識された電力量に基づいて、前記蓄電池に対する電源種別ごとの充放電計画を生成する充放電計画生成部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電力種別に応じて蓄電池への充放電計画を立案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る充放電制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の連携地点・蓄電残量確認部の処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、図１の区間別走行必要電力量認識部の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１の区間別必要蓄電量データベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図５】図５は、図１の蓄電池電車の発車から停車までの走行速度と蓄電残量との関係を示す図である。
【図６】図６は、図１の複数連系点充放電計画生成部の処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図１の再エネ電力発生見込みデータベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図８】図８は、図１の回生電力発生見込みデータベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図９】図９は、図１の調整力必要確保量データベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、図１の電源別電力調達単価データベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１の充放電制御システムの充放電計画と蓄電残量との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、図１の充放電制御システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図１は、実施形態に係る充放電制御システムの構成を示すブロック図である。なお、以下の実施形態では、充放電制御システム１０１が蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂに適用される場合を例にとって説明する。
【００１３】
図１において、各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂは、蓄電池に蓄えられた電力で走行する。このとき、各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂは、鉄道用電力系統１０４から電力の供給を受けることなく、駅１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ間を走行可能である。
【００１４】
各駅１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、鉄道用電力系統１０４に接続されている。鉄道用電力系統１０４は、電鉄用変電所１０５を介し、電力会社が所有する電力系統１０６に接続されている。電鉄用変電所１０５は、鉄道用電力系統１０４の電圧を各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂが受電できる大きさへ調整する設備である。
【００１５】
蓄電池電車１０２ａは、制御部１、充放電回路２、動力装置３および蓄電池４を備える。蓄電池電車１０２ｂも、蓄電池電車１０２ａと同様の構成を備える。
【００１６】
動力装置３は、蓄電池電車１０２ａを走行させるモータを駆動する。動力装置３は、充放電回路２との間で電力Ｐ３をやり取りし、蓄電池４に蓄えられた電力に基づいてモータを駆動したり、モータが発生する回生電力を蓄電池４に戻したりする。動力装置３は、例えば、ＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）インバータである。蓄電池４は、蓄電池電車１０２ａを走行させる電力を蓄える。充放電回路２は、鉄道用電力系統１０４との間で電力Ｐ１をやり取りしたり、動力装置３との間で電力Ｐ３をやり取りしたり、蓄電池４との間で電力Ｐ２をやり取りしたりする。制御部１は、充放電回路２の充放電を制御する。このとき、制御部１は、電源種別ごとに計画された蓄電池４に対する充放電量に基づいて、充放電回路２の充放電を制御することができる。
【００１７】
蓄電池電車１０２ａは、駅１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃにて接続する鉄道用電力系統１０４から電力を受電し、蓄電池４へ蓄えたり、蓄電池４に蓄えられた電力を調整力として鉄道用電力系統１０４に放電したりする。各駅１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの間の区間には鉄道用電力系統１０４が設けられていないので、蓄電池電車１０２ａは、蓄電池４に蓄えた電力のみで駅１０３ａから先の駅１０３ｂまで走行することができる。そして、蓄電池電車１０２ａは、次の駅１０３ｂにて再び鉄道用電力系統１０４へ接続し、必要に応じて電力を蓄電池４へ充電することができる。
【００１８】
充放電制御システム１０１は、蓄電池４に対する電源種別ごとの充放電計画を生成し、その計画した充放電を実施させる制御指令Ｍ１を蓄電池電車１０２ａに出力する。電力種別は、電力会社から購入する電力、自家用発電機の発電電力、再生可能エネルギー、自電車について他電車から発生する回生電力および鉄道用電力系統１０４へ放電する放電電力のいずれか少なくとも１つを含む。なお、充放電制御システム１０１は、電源種別ごとの充放電計画を蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂごとに生成し、各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂの充放電を制御することができる。また、充放電制御システム１０１は、各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂについて、電源種別ごとの充放電計画を駅１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃごとに生成し、各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂの充放電を制御することができる。
【００１９】
充放電制御システム１０１は、連携地点・蓄電残量確認部１０７、区間別走行必要電力量認識部１０８、区間別必要蓄電量データベース１０９、複数連携店充放電計画生成部１１０、再エネ電力発生見込みデータベース１１１、改正電力発生見込みデータベース１１２、調整力必要確保量データベース１１３、電源別電力調達単価データベース１１４および制御指令出力部１１５を備える。
【００２０】
区間別必要蓄電量データベース１０９は、蓄電池４に蓄えられた電力による走行時の駅間ごと時刻ごとの蓄電残量の減少量の実績を格納する。再エネ電力発生見込みデータベース１１１は、将来時刻で発生する再エネ電力量を格納する。回生電力発生込みデータベース１１２は、将来時刻において他電車から供給される回生電力量を格納する。調整力必要確保量データベース１１３は、電力取引市場等に対して既に契約された調整力確保量が定まっているのであれば、将来時刻での調整力確保量を格納する。電源別電力調達単価データベース１１４は、電源種別ごとの電力調達単価を格納する。
【００２１】
連携地点・蓄電残量確認部１０７は、蓄電池電車１０２ａが各駅１０３ａ〜１０３ｃへ到着すると、蓄電池電車１０２ａが到着した駅の場所と、そのときの蓄電池４の蓄電残量を確認する。区間別走行必要電力量認識部１０８は、蓄電池電車１０２ａが各駅１０３ａ〜１０３ｃへ到着したときに、蓄電池電車１０２がその先の駅まで走行するために蓄電池４に確保する必要のある蓄電残量を認識する。このとき、区間別走行必要電力量認識部１０８は、区間別必要蓄電量データベース１０９を参照する。
【００２２】
例えば、蓄電池電車１０２ａが駅１０３ａに到着した場合では、連携地点・蓄電残量確認部１０７は、駅１０３ａに到着したときの蓄電池４の蓄電残量を確認する。また、区間別走行必要電力量認識部１０８は、蓄電池電車１０２ａが駅１０３ａから駅１０３ｂまで走行するために必要な蓄電残量を認識する。
【００２３】
複数連系点充放電計画生成部１１０は、蓄電池電車１０２ａの運行系路上に存在する充放電可能地点ごとの充電電力量または放電電力量を決定する。図１の例では、充放電可能地点は、各駅１０３ａ〜１０３ｃである。このとき、複数連系点充放電計画生成部１１０は、区間別走行必要電力量認識部１０８による認識結果に基づいて、蓄電池４に対する電源種別ごとの充放電計画を生成することができる。
【００２４】
ここで、複数連系点充放電計画生成部１１０は、再エネ電力発生見込みデータベース１１１、回生電力発生見込みデータベース１１２、調整力必要確保量データベース１１３および電源別電力調達単価データベース１１４を参照する。
【００２５】
そして、複数連系点充放電計画生成部１１０は、充電または放電が可能な電源種別ごとの電力量情報と、電力量情報に対応する時刻情報と、電源種別ごとの電力単価情報と、蓄電池電車１０２ａの運行予定情報に基づいて、電源種別ごとの蓄電池４に対する充放電量を計画することができる。
【００２６】
ここで、複数連系点充放電計画生成部１１０は、蓄電池電車１０２ａの走行に必要な電力量が蓄電池４に確保でき、蓄電池４を充電または放電させる時刻での電源種別ごとの充電量または放電量の許容量の範囲内で、蓄電池電車１０２ａの運行系路における電力調達コストが最小化されるように、充放電可能地点、蓄電池４を充電または放電させる時刻および蓄電池４を充電または放電させる電力量を決定することができる。
【００２７】
例えば、再エネ電力や回生電力の調達単価は電力会社からの購入電力と比較して相対的に安価であるのに対し、再エネ電力や回生電力は発生する時刻が不規則である。そこで、安価な電力を積極的に充電することで電力調達コストを抑えるために、各充放電可能地点において充電可能時刻ごとの充電計画を電源種別に応じて生成する。
【００２８】
なお、蓄電池電車１０２ａは、各駅１０３ａ〜１０３ｃで電力を充電するだけではなく、調整力を電力系統１０６へ放電（すなわち調整力を電力会社へ販売）することも可能である。調整力を電力系統１０６へ放電すると、電力調達コストを減少させることができる。このため、調整力を電力系統１０６へ放電する前に、蓄電池電車１０２ａの走行に必要な電力量を超える充電を蓄電池４に行うことができる。ここで、再エネ電力、回生電力および調整力の需給量の変動と価格変動に基づいて、各充放電可能地点における充放電可能時刻ごとの充放電計画を生成することができる。
【００２９】
制御指令出力部１１５は、複数連系点充放電計画生成部１１０が生成した充放電計画を蓄電池電車１０２ａへ指示する。蓄電池電車１０２ａは、制御指令出力部１１５が指示する充放電計画に従って、蓄電池４を充電したり放電したりする。
【００３０】
これにより、充放電制御システム１０１は、「電力会社から購入する電力」、「再エネ電力」、「他電車からの回生電力」および「蓄電池鉄道車両から電力系統へ提供する調整力」とで電力調達単価が異なる場合、走行用電力の調達コストを安価にするような充放電計画を生成し、蓄電池電車１０２の蓄電池４の充放電を制御することができる。
【００３１】
図２は、図１の連携地点・蓄電残量確認部の処理を示すフローチャートである。
図２において、Ｓ２０１では、連携地点・蓄電残量確認部１０７は、各蓄電池電車１０２ａ、１０２ｂを識別する電車ＩＤでのループ処理を実行する。運行系路上に存在する全ての電車ＩＤについて、Ｓ２０２からＳ２０５の処理を実行すると、Ｓ２０１のループ処理を終了する。Ｓ２０２では、連携地点・蓄電残量確認部１０７は、今回の電車ＩＤで特定される蓄電池電車が電力系統１０６と接続しているか否かを判定する。今回の電車ＩＤで特定される蓄電池電車が電力系統１０６と接続していない場合、次の電車ＩＤについてＳ２０２からＳ２０５の処理を実行する。
【００３２】
今回の電車ＩＤで特定される蓄電池電車が電力系統１０６と接続している場合、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３では、連携地点・蓄電残量確認部１０７は、今回の電車ＩＤで特定される蓄電池電車が存在する駅の場所を認識する。Ｓ２０４では、連携地点・蓄電残量確認部１０７は、今回の電車ＩＤで特定される蓄電池電車の走行用蓄電池の蓄電残量を確認する。Ｓ２０５では、連携地点・蓄電残量確認部１０７は、区間別走行用必要電力認識部１０８を起動する。
【００３３】
図３は、図１の区間別走行必要電力量認識部の処理を示すフローチャートである。
図３において、Ｓ３０１では、区間別走行必要電力量認識部１０８は、区間別必要蓄電量データベース１０９を参照する。
【００３４】
図４は、図１の区間別必要蓄電量データベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
図４において、区間別必要蓄電量データベース１０９は、区間情報、日付情報、時間帯情報および最大電力消費情報を区間ごと日付ごと時間帯ごとに格納する。区間情報は、最大電力消費情報に紐づく起点駅と終点駅のペア情報である。区間情報は、例えば、Ａ駅→Ｂ駅という形式で記録される。日付情報と時間帯情報は、区間情報に記録された起点駅を発車した日時である。例えば、区間別必要蓄電量データベース１０９の１レコード目は、２０１８年１０月１日８：００にＡ駅を発車した電車のＡ駅→Ｂ駅の区間の最大電力消費量が１００ｋＷｈであることを示している。
【００３５】
図５は、図１の蓄電池電車の発車から停車までの走行速度と蓄電残量との関係を示す図である。
図５（ａ）において、図１の蓄電池電車１０２ａは、時刻ｔ１でＡ駅を発車し、時刻ｔ２まで加速する。その後、蓄電池電車１０２ａは、時刻ｔ３まで速度を一定に維持し、時刻ｔ４まで減速し、時刻ｔ４でＢ駅に停車するものとする。
【００３６】
ここで、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１での蓄電池４の蓄電残量は５０１であるものとする。時刻ｔ１から時刻ｔ２へかけては、蓄電池電車１０２ａは、蓄電池４からの放電電力で加速し、時刻ｔ２において蓄電残量が５０２となったものとする。
【００３７】
さらに、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけては、速度維持のために蓄電池４から放電が続き、蓄電残量は５０３となったものとする。その後、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけては、回生ブレーキによる回生電力が蓄電池４へ充電されるので、蓄電池電車１０２ａが停止する時刻ｔ４での蓄電残量は５０４となる。このとき、蓄電池電車１０２ａがＡ駅からＢ駅まで走行する時の最大電力消費５０５は、蓄電残量５０１と蓄電残量５０３の差となり、この値を図４の「最大電力消費」と定義する。
【００３８】
図３に戻り、Ｓ３０２では、図１の区間別走行必要電力量認識部１０８は、区間別消費電力量実績を取得する。このとき、区間別走行必要電力量認識部１０８は、図４の区間別必要蓄電量ベータベース１０９を参照し、対象としている蓄電池電車と「区間」および「時間帯」が一致するレコード一式を区間別必要蓄電量ベータベース１０９から取得する。例えば、蓄電池電車１０２ａの次の走行区間がＡ駅→Ｂ駅であるものとすると、Ａ駅の発車時刻が「０８：００」であるレコード一式を取得する。
【００３９】
Ｓ３０３では、区間別走行必要電力量認識部１０８は、区間別必要蓄電量を計算する。このとき、区間別走行必要電力量認識部１０８は、Ｓ３０２で取得したレコードのうちの「最大電力消費」の値を用いて、対象としている蓄電池電車の区間別必要蓄電量を計算する。対象としている蓄電池電車の区間別必要蓄電量の計算方法は特に指定しないが、例えば、駅間での蓄電残量不足を回避するために、安全サイドに考えて、Ｓ３０２で取得したレコードの「最大電力消費」のうちの最大値をとるようにしてもよい。
【００４０】
図６は、図１の複数連系点充放電計画生成部の処理を示すフローチャートである。
図６において、Ｓ６０１では、複数連系点充放電計画生成部１１０は、再エネ電力発生見込みデータベース１１１を参照する。Ｓ６０２では、複数連系点充放電計画生成部１１０は、回生電力発生見込みデータベース１１２を参照する。Ｓ６０３では、複数連系点充放電計画生成部１１０は、調整力必要確保量データベース１１３を参照する。Ｓ６０４では、複数連系点充放電計画生成部１１０は、電源別電力調達単価データベース１１４を参照する。
【００４１】
図７は、図１の再エネ電力発生見込みデータベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
図７において、再エネ電力発生見込みデータベース１１１は、時間帯情報および再エネ電力情報を格納する。時間帯情報は、現在以降の時間帯を示す。再エネ電力情報は、各時間帯に発生する見通しの再エネ電力の大きさを示す。
【００４２】
図８は、図１の回生電力発生見込みデータベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
図８において、回生電力発生見込みデータベース１１２は、時間帯情報および回生電力情報を格納する。時間帯情報は、現在以降の時間帯を示す。回生電力情報は、他の電車から発生される回生電力の大きさを示す。
【００４３】
図９は、図１の調整力必要確保量データベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
図９において、調整力必要確保量データベース１１３は、時間帯情報および調整力必要確保量情報を格納する。時間帯情報は、現在以降の時間帯を示す。調整力必要確保量情報は、蓄電池電車から調整力を確保する必要のある量を示す。
【００４４】
図１０は、図１の電源別電力調達単価データベースのデータフォーマットの一例を示す図である。
図１０において、電源別電力調達単価データベース１１４は、「再エネ電力」、「回生電力」、「調整力」および「購入電力」のそれぞれの単価を時間帯ごとに格納する。時間帯は、現在以降の時間帯である。
【００４５】
図６に戻り、Ｓ６０５では、複数連系点充放電計画生成部１１０は、運行系路上の各蓄電池電車について、現在の駅と後に停車する駅ごとに蓄電池の充放電計画を生成する。停車する駅の時刻は、蓄電池電車の時刻表から取得することができる。複数連系点充放電計画生成部１１０は、駅ごとの到着時刻をキーとして、再エネ電力発生見込みデータベース１１１から再エネ電力の大きさを取得し、回生電力発生見込みデータベース１１２から回生電力の大きさを取得し、調整力必要確保量データベース１１３から調整力必要確保量を取得し、電源別電力調達単価データベース１１４から電源種別ごとと調達単価を取得することができる。
【００４６】
複数連系点充放電計画生成部１１０は、蓄電池電車の運行系路上の電力調達コストが小さくなるように、各駅の蓄電池の充放電計画を生成することができる。運行系路上の蓄電池電車が複数ある場合、それらの蓄電池電車の電力調達コストの合計が小さくなるように、蓄電池電車ごとの各駅の蓄電池の充放電計画を電源種別ごとに生成することができる。電力調達コストは、以下の数式１で与えることができる。
【００４７】
【数１】
2020078124.tif 000003
【００４８】
ここで、ＣＯＳＴは電力調達コストの合計値（円）、Ｔは電車ＩＤ、ＴＮは電車数、ｔ０は現在時刻、ｔＬａｓｔはコストを計算する時間帯の終了時刻、Ｅｒｅ（Ｔ，ｔ）は電車Ｔが時刻ｔで充電する再エネ電力（ｋＷ）、ｄｔは制御間隔（ｈ）、Ｕｒｅ（Ｔ，ｔ）は時刻ｔの再エネ電力の単価（円／ｋＷｈ）、Ｅｂ（Ｔ，ｔ）は電車Ｔが時刻ｔで充電する回生電力（ｋＷ）、Ｕｂ（ｔ）は時刻ｔの回生電力の単価（円／ｋＷｈ）、Ｅａ（Ｔ，ｔ）は電車Ｔが時刻ｔで放電する調整力（ｋＷ）、Ｕａ（ｔ）は時刻ｔの調整力の単価（円／ｋＷｈ）である。電力調達コストの算出時の制約条件は、以下の数式２〜５で与えることができる。
【００４９】
【数２】
2020078124.tif 000004
【００５０】
【数３】
2020078124.tif 000005
【００５１】
【数４】
2020078124.tif 000006
【００５２】
【数５】
2020078124.tif 000007
【００５３】
ここで、ＥＲ（Ｔ，Ｓｆ，Ｓｅ）は、電車Ｔの駅Ｓｆから駅Ｓｅまでの区間に対する発車時点における蓄電残量（ｋＷｈ）である。Ｌｉｍｉｔ＿ＥＲ（Ｓｆ，Ｓｅ）は、駅Ｓｆから駅Ｓｅまでの区間に対する区間別必要蓄電量（ｋＷｈ）である。ＤＢ＿Ｅｒｅ（ｔ）は、図７の再エネ電力発生見込みデータベース１１１の時刻ｔにおける再エネ電力の大きさである。ＤＢ＿Ｅｂ（ｔ）は、図８の回生電力発生見込みデータベースの時刻ｔにおける回生電力の大きさである。ＤＢ＿Ｅａ（ｔ）は、図９の調整力必要確保量データベースの時刻ｔにおける調整力必要確保量である。なお、電鉄用変電所１０５での逆潮流を禁止する制約条件を加えてもよい。
【００５４】
決定変数は、Ｅｒｅ（Ｔ，ｔ）、Ｅｂ（Ｔ，ｔ）およびＥａ（Ｔ，ｔ）である。これらの値を定める方式は何でもよい。例えば、数式１を最小とする最適計算に基づいて、Ｅｒｅ（Ｔ，ｔ）、Ｅｂ（Ｔ，ｔ）およびＥａ（Ｔ，ｔ）を求めることができる。
【００５５】
図１１は、図１の充放電制御システムの充放電計画と蓄電残量との関係を示す図である。
図１１（ａ）において、蓄電池電車１０２ａは、時刻ｔ０にＡ駅へ到着し、時刻ｔ１にＡ駅を発車する。次に、蓄電池電車１０２ａは、図５（ａ）の走行速度に従って、時刻ｔ４にＢ駅に到着し、時刻ｔ５にＢ駅を発車する。次に、蓄電池電車１０２ａは、時刻ｔ６にＣ駅に到着し、時刻ｔ７にＣ駅を発車する。
【００５６】
このとき、複数連系点充放電計画生成部１１０は、蓄電池電車１０２ａがＡ駅とＢ駅で充電し、Ｃ駅で放電するように充放電計画を生成したものとする。ここで、時刻ｔ０＝０８：００、時刻ｔ１＝０８：０１、時刻ｔ４＝０８：０２、時刻ｔ５＝０８：０３、時刻ｔ６＝０８：０４、時刻ｔ７＝０８：０５であるものとする。そして、複数連系点充放電計画生成部１１０は、蓄電池電車１０２ａがＡ駅からＣ駅まで走行する間に電力調達コストが小さくなるように充放電計画を生成するものとする。
【００５７】
この場合、蓄電池電車１０２ａが時刻ｔ０にＡ駅へ到着した時にＡ駅からＢ駅までの走行に必要な蓄電残量１１０２が不足するものとすると、複数連系点充放電計画生成部１１０は、その蓄電残量１１０２に必要な充電を蓄電池電車１０２ａがＡ駅で実施するように充放電計画を生成する。ここで、複数連系点充放電計画生成部１１０は、再エネ電力発生見込みデータベース１１１、回生電力発生見込みデータベース１１２、調整力必要確保量データベース１１３および電源別電力調達単価データベース１１４を参照し、時刻ｔ０＝０８：００から時刻ｔ１＝０８：０１までの時間帯に発生する再エネ電力、回生電力および調整力と、再エネ電力、回生電力および調整力のそれぞれの単価を取得する。
【００５８】
ここで、時刻ｔ０＝０８：００から時刻ｔ１＝０８：０１までの時間帯では、回生電力が最も安価であり、その次に再エネ電力が安い。このため、Ａ駅での充電では、電力種別として回生電力を優先的に選択し、時刻ｔ０＝０８：００から時刻ｔ１＝０８：０１までの時間帯に発生する回生電力だけでは、Ａ駅からＢ駅までの走行に必要な蓄電残量（Ａ駅→Ｂ駅の区間別必要蓄電量）１１０２に達しない場合、電力種別として再エネ電力を次に選択する。
【００５９】
また、蓄電池電車１０２ａが時刻ｔ４にＢ駅へ到着した時にＢ駅からＣ駅までの走行に必要な蓄電残量１１０３が不足するものとすると、複数連系点充放電計画生成部１１０は、その蓄電残量１１０３に必要な充電を蓄電池電車１０２ａがＢ駅で実施するように充放電計画を生成する。ここで、複数連系点充放電計画生成部１１０は、再エネ電力発生見込みデータベース１１１、回生電力発生見込みデータベース１１２、調整力必要確保量データベース１１３および電源別電力調達単価データベース１１４を参照し、時刻ｔ４＝０８：０２から時刻ｔ５＝０８：０３までの時間帯に発生する再エネ電力、回生電力および調整力と、再エネ電力、回生電力および調整力のそれぞれの単価を取得する。
【００６０】
ここで、時刻ｔ４＝０８：０２から時刻ｔ５＝０８：０３までの時間帯では、再エネ電力が最も安価である。このため、Ａ駅での充電では、電力種別として再エネ電力を優先的に選択し、時刻ｔ４＝０８：０２から時刻ｔ５＝０８：０３までの時間帯に発生する再エネ電力だけでは、Ｂ駅からＣ駅までの走行に必要な蓄電残量１１０３に達しない場合、電力種別として購入電力を次に選択する。
【００６１】
また、複数連系点充放電計画生成部１１０は、蓄電池電車１０２ａが時刻ｔ６にＣ駅へ到着した時のＣ駅での充放電計画を生成する。ここで、複数連系点充放電計画生成部１１０は、再エネ電力発生見込みデータベース１１１、回生電力発生見込みデータベース１１２、調整力必要確保量データベース１１３および電源別電力調達単価データベース１１４を参照し、時刻ｔ６＝０８：０４から時刻ｔ７＝０８：０５までの時間帯に発生する再エネ電力、回生電力および調整力と、再エネ電力、回生電力および調整力のそれぞれの単価を取得する。
【００６２】
ここで、時刻ｔ６＝０８：０４から時刻ｔ７＝０８：０５までの時間帯では、図９の調整力必要確保量データベース１１３に示すように、調整力必要確保量が発生する。調整力必要確保量が発生した場合、複数連系点充放電計画生成部１１０は、電力種別として調整力を選択することにより、Ｃ駅での電力調達コストを減少させることができる。電力種別としてＣ駅で調整力を選択する場合、蓄電池電車１０２ａが時刻ｔ６にＣ駅へ到着した時に次の駅まで走行するための蓄電残量１１０４と、Ｃ駅で調整力分の放電を行うための蓄電残量が、蓄電池４に確保されている必要がある。
【００６３】
ここで、複数連系点充放電計画生成部１１０は、Ｃ駅で調整力分の放電を行うため、その放電に必要な充電をＢ駅で行うように充電計画を生成するものとする。このとき、Ｃ駅での放電に必要な充電をＢ駅で行うように充電計画を生成すると、Ｂ駅での調整力分の充電に対応してＢ駅での電力調達コストが増加する。このため、複数連系点充放電計画生成部１１０は、Ｃ駅での調整力分の放電に必要な充電をＢ駅で行ったときの電力調達コストの増加分と、調整力分の放電をＣ駅で行ったときの電力調達コストの減少分を比較する。そして、調整力分の放電をＣ駅で行ったときの電力調達コストの減少分が、Ｃ駅での調整力分の放電に必要な充電をＢ駅で行ったときの電力調達コストの増加分を超える場合、複数連系点充放電計画生成部１１０は、Ｂ駅からＣ駅までの走行に必要な蓄電残量１１０３を超えるようにＢ駅での充電計画を生成する。
【００６４】
例えば、図１０の電源別電力調達単価データベース１１４に示すように、時刻ｔ４＝０８：０２から時刻ｔ５＝０８：０３までの時間帯での再エネ電力の単価は、５円／ｋＷｈ、時刻ｔ６＝０８：０４から時刻ｔ７＝０８：０５までの時間帯での調整力の単価は、−２０円／ｋＷｈである。このため、複数連系点充放電計画生成部１１０は、Ｃ駅での調整力分の放電に必要な充電を、再エネ電力を用いてＢ駅で行うように蓄電池電車１０２ａの充放電計画を生成することにより、図１の蓄電池電車１０２ａの運行系路上での電力調達コストを減少させることができる。
【００６５】
図１１（ｂ）において、蓄電池電車１０２ａは、Ａ駅からＣ駅まで走行するものとする。この場合、図１の連携地点・蓄電残量確認部１０７は、蓄電池電車１０２ａがＡ駅へ到着した時刻ｔ０の蓄電残量１１０１を確認する。次に、区間別走行必要電力量認識部１０８は、区間別必要蓄電量データベース１０９を参照することで、時刻ｔ１、ｔ５、ｔ７での蓄電残量１１０２、１１０３、１１０４を認識する。そして、複数連系点充放電計画生成部１１０は、各時刻ｔ０、ｔ１、ｔ５、ｔ７での蓄電残量１１０１、１１０２、１１０３、１１０４と、時刻ｔ０から時刻ｔ７までの各時間帯に発生する再エネ電力、回生電力および調整力と、再エネ電力、回生電力および調整力のそれぞれの単価に基づいて、図１１（ａ）の充放電計画を生成する。そして、制御指令出力部１１５は、複数連系点充放電計画生成部１１０が生成した充放電計画を蓄電池電車１０２ａへ指示する。
【００６６】
蓄電池電車１０２ａは、図１１（ａ）の充放電計画に従って、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけてＡ駅で蓄電池４を充電する。このとき、時刻ｔ１の蓄電池４の蓄電残量が、Ａ駅→Ｂ駅の区間別必要蓄電量１１０２以上となる。
【００６７】
次に、蓄電池電車１０２ａは、図１１（ａ）の充放電計画に従って、時刻ｔ４から時刻ｔ５にかけてＢ駅で蓄電池４を充電する。このとき、時刻ｔ５の蓄電池４の蓄電残量は、Ｂ駅→Ｃ駅の区間別必要蓄電量１１０３と、Ｃ駅から出発する時の区間別必要蓄電量１１０４と、Ｃ駅での調整力分の放電に要する蓄電量との合計以上となる。
【００６８】
次に、蓄電池電車１０２ａは、図１１（ａ）の充放電計画に従って、時刻ｔ６から時刻ｔ７にかけてＣ駅で蓄電池４を放電する。このため、時刻ｔ６からｔ７にかけて蓄電池４の蓄電残量は減少する。ただし、時刻ｔ７において、蓄電池電車１０２ａがＣ駅から出発する時の蓄電残量１１０４は確保される。
【００６９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態では、電源種別として、「電力会社から購入する電力」、「再エネ電力」、「他電車からの回生電力」および「蓄電池鉄道車両から電力系統へ提供する調整力」を例にとったが、これらに限る必要はなく、例えば、自家用発電機の発電電力でもよい。さらに、上述した実施形態では、蓄電池鉄道車両を例にとったが、これに限る必要はなく、例えば、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）バスおよびＥＶトラックなどの電気自動車、搬送用ロボット、清掃用ロボットまたはドローンなどの飛翔体であってもよい。例えば、ＥＶバスを路線バスとして用いた場合、路線バスの停留所を充放電可能地点とし、路線バスの運行予定情報に基づいて、充放電可能地点、蓄電池を充電または放電させる時刻および蓄電池を充電または放電させる電力量を決定することができる。また、ＥＶトラックの場合は、「荷積めや荷下ろしする拠点」を充放電可能地点とし、ＥＶトラックの運行予定情報に基づいて、充放電可能地点、蓄電池を充電または放電させる時刻および蓄電池を充電または放電させる電力量を決定することができる。
【００７０】
図１２は、図１の充放電制御システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。
図１２において、充放電制御システム１０１は、プロセッサ１１、通信制御デバイス１２、通信インターフェース１３、主記憶デバイス１４および外部記憶デバイス１５を備える。プロセッサ１１、通信制御デバイス１２、通信インターフェース１３、主記憶デバイス１４および外部記憶デバイス１５は、内部バス１６を介して相互に接続されている。主記憶デバイス１４および外部記憶デバイス１５は、プロセッサ１１からアクセス可能である。
【００７１】
また、充放電制御システム１０１の外部には、入力装置２０および出力装置２１が設けられている。入力装置２０および出力装置２１は、入出力インターフェース１７を介して内部バス１６に接続されている。入力装置２０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、カードリーダ、音声入力装置等である。出力装置２１は、例えば、画面表示装置（液晶モニタ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、グラフィックカード等）、音声出力装置（スピーカ等）、印字装置等である。
【００７２】
プロセッサ１１は、充放電制御システム１０１全体の動作制御を司るハードウェアである。主記憶デバイス１４は、例えば、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭなどの半導体メモリから構成することができる。主記憶デバイス１４には、プロセッサ１１が実行中のプログラムを格納したり、プロセッサ１１がプログラムを実行するためのワークエリアを設けたりすることができる。
【００７３】
外部記憶デバイス１５は、大容量の記憶容量を備える記憶デバイスであり、例えば、ハードディスク装置やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）である。外部記憶デバイス１５は、各種プログラムの実行ファイルやプログラムの実行に用いられるデータを保持することができる。外部記憶デバイス１５には、充放電制御プログラム１５Ａおよび管理情報１５Ｂを格納することができる。充放電制御プログラム１５Ａは、充放電制御システム１０１にインストール可能なソフトウェアであってもよいし、充放電制御システム１０１にファームウェアとして組み込まれていてもよい。
【００７４】
通信制御デバイス１２は、外部との通信を制御する機能を備えるハードウェアである。通信制御デバイス１２は、通信インターフェース１３を介してネットワーク１９に接続される。ネットワーク１９は、インターネットなどのＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、ＷｉＦｉまたはイーサネット（登録商標）などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、ＷＡＮとＬＡＮが混在していてもよい。充放電制御システム１０１は、ネットワーク１９を介して鉄道車両と通信することができる。
【００７５】
入出力インターフェース１７は、入力装置２０から入力されるデータをプロセッサ１１が処理可能なデータ形式に変換したり、プロセッサ１１から出力されるデータを出力装置２１が処理可能なデータ形式に変換したりする。
【００７６】
プロセッサ１１が充放電制御プログラム１５Ａを主記憶デバイス１４に読み出し、充放電制御プログラム１５Ａを実行することにより、鉄道車両の走行に必要な蓄電池に蓄える電力量を認識し、その認識した電力量に基づいて、蓄電池に対する電源種別ごとの充放電量を計画し、その充放電量の計画に基づいて、蓄電池の充放電を制御することができる。プロセッサ１１は、充放電制御プログラム１５Ａに実行に当たり、管理情報１５Ｂを参照することができる。この時、充放電制御プログラム１５Ａは、図１の連携地点・蓄電残量確認部１０７と、区間別走行必要電力量認識部１０８と、複数連系点充放電計画生成部１１０と、制御指令出力部１１５の機能を実現することができる。管理情報１５Ｂは、図１の区間別必要蓄電量データベース１０９と、再エネ電力発生見込みデータベース１１１と、改正電力発生見込みデータベース１１２と、調整力必要確保量データベース１１３と、電源別電力調達単価データベース１１４の情報を含むことができる。
【００７７】
なお、充放電制御プログラム１５Ａの実行は、複数のプロセッサやコンピュータに分担させてもよい。あるいは、プロセッサ１１は、ネットワーク１９を介してクラウドコンピュータなどに充放電制御プログラム１５Ａの全部または一部の実行を指示し、その実行結果を受け取るようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  充放電制御システム、１０２ａ、１０２ｂ  蓄電池電車、１０３ａ〜１０３ｃ  駅、１０４  鉄道用電力系統、１０５  電鉄用変電所、１０６  電力系統、１０７  連携地点・蓄電残量確認部、１０８  区間別走行必要電力量認識部、１０９  区間別必要蓄電量データベース、１１０  複数連系点充放電計画生成部、１１１  再エネ電力発生見込みデータベース、１１２  回生電力発生込みデータベース、１１３  調整力必要確保量データベース、１１４  電源別電力調達単価データベース、１１５  制御指令出力部
【図１】
2020078124.tif 000008
【図２】
2020078124.tif 000009
【図３】
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【図４】
2020078124.tif 000011
【図５】
2020078124.tif 000012
【図６】
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【図７】
2020078124.tif 000014
【図８】
2020078124.tif 000015
【図９】
2020078124.tif 000016
【図１０】
2020078124.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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