(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリに流入または流出されるエネルギーを制御するエネルギー管理システムにおいて、
負荷データおよびエネルギーデータを受信するデータ受信部と、
前記受信された負荷データを利用して消費電力の総量を算出する全体負荷量算出部と、
前記受信された前記エネルギーデータを利用して発電電力の総量を算出するエネルギー発電量算出部と、
前記算出された前記消費電力の総量と前記発電電力の総量とを比較する比較部と、
比較結果に応じて前記バッテリを再生可能エネルギー発電システムと連結するスイッチと、
前記比較結果を受信し、前記消費電力の総量より前記発電電力の総量が大きければスイッチオフ信号を生成し、前記消費電力の総量より前記発電電力の総量が小さければスイッチオン信号を生成し、生成された前記スイッチオフ信号または前記スイッチオン信号を前記スイッチに伝送するスイッチ信号送信部と、を有する、エネルギー管理システム。
【請求項２】
前記スイッチは、
前記比較結果に応じて前記バッテリに流入される電力またはバッテリから流出される電力を制御する、請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記データ受信部は、
負荷またはメイン計量装置から前記負荷データを受信する、請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記エネルギーデータは、
前記再生可能エネルギー発電システムから発電された電力の時間帯別使用量を有する、請求項３に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記再生可能エネルギー発電システムは、太陽光発電システムまたは風力発電システムのうち少なくとも一つを有する、請求項４に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
バッテリに流入または流出されるエネルギーを制御するエネルギー管理システムのエネルギー制御方法において、
負荷データおよびエネルギーデータを受信するステップと、
前記受信された負荷データを利用して消費電力の総量を算出するステップと、
前記受信された前記エネルギーデータを利用して発電電力の総量を算出するステップと、
前記算出された前記消費電力の総量と前記発電電力の総量とを比較するステップと、
比較結果に応じて、前記消費電力の総量より前記発電電力の総量が大きければスイッチオフ信号を生成し、前記消費電力の総量より前記発電電力の総量が小さければスイッチオン信号を生成し、生成された前記スイッチオフ信号または前記スイッチオン信号を、前記バッテリを再生可能エネルギー発電システムに連結するスイッチに伝送するステップと、を有する、エネルギー管理システムのエネルギー制御方法。
【請求項７】
前記スイッチに伝送するステップは、
前記比較結果に応じて前記バッテリに流入される電力またはバッテリから流出される電力を制御するステップを有する、請求項６に記載のエネルギー管理システムのエネルギー制御方法。
【請求項８】
前記負荷データおよびエネルギーデータを受信するステップは、
負荷またはメイン計量装置から前記負荷データを受信するステップを有する、請求項７に記載のエネルギー管理システムのエネルギー制御方法。
【請求項９】
前記エネルギーデータは、
前記再生可能エネルギー発電システムから発電された電力の時間帯別使用量を有する、請求項８に記載のエネルギー管理システムのエネルギー制御方法。
【請求項１０】
前記再生可能エネルギー発電システムは、太陽光発電システムまたは風力発電システムのうち少なくとも一つを有する、請求項９に記載のエネルギー管理システムのエネルギー制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー管理システムに関し、特に、スイッチを利用してエネルギー貯蔵システムを制御するエネルギー管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、新再生エネルギー（再生可能エネルギー）発電システムは、エネルギーを発生する設備機器で構成されるため、再生可能エネルギー発電システムで生成されるエネルギーを関連業者に売り戻すことができる。
【０００３】
ただし、家庭用電力貯蔵装置（Bettery Energy Storage System；ＢＥＳＳ）は、エネルギーを貯蔵して必要な場合に貯蔵されたエネルギーを使用することを目的とする設備機器であって、ＢＥＳＳを利用してエネルギー料金が安い時間帯にエネルギーを貯蔵してからエネルギー料金が高い時間帯にエネルギーを売る行為は、政策的に禁止されている。
【０００４】
しかし、一般的な家庭用エネルギー管理システム（Home Energy Management System；ＨＥＭＳ）はこのように政策的に禁止された行為を防止する機能を備えていない。
【０００５】
図１は、一般的な家庭用エネルギー管理システムを示す図である。
【０００６】
図１を参照すると、電力は、太陽光発電システム５０で発電されて系統１０に連結された負荷８０に供給されてもよく、系統に逆に販売されてもよく、バッテリ７０に貯蔵されてもよい。
【０００７】
太陽光電力変換部５１、バッテリ電力変換部７１などの電力変換部（Power Converting System；ＰＣＳ）は、直流電力を交流電力に、または、交流電力を直流電力に変換するインバータを有する。
【０００８】
計量装置５３は、太陽光発電システム５０で発電されて負荷８０に供給されるかまたは系統１０に販売される電力の電力量を計量する。
【０００９】
一方、エネルギー料金が安い時間帯にエネルギーを貯蔵してからエネルギー料金が高い時間帯にエネルギーを売る不正なエネルギー取引行為を防止するために、バッテリ７０には計量装置が連結されていない。
【００１０】
よって、メイン計量装置３０および計量装置５３のみを管理するエネルギー管理システム２０は、負荷８０などで消費されるエネルギー使用量と太陽光発電システム５０などの家庭に設置された再生可能エネルギー発電システムで生産されるエネルギー発電量とのみを測定可能なだけである。
【００１１】
このようなエネルギー管理システム２０では、メイン計量装置３０で測定されるエネルギー使用量がバッテリ７０によって影響を受けるということを察知することができないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の実施例は、供給されるエネルギー量と消費されるエネルギー量とを比較することで、エネルギー貯蔵システムに対するエネルギー供給の可否を調節するエネルギー管理システムを提供する。
【００１３】
また、本発明の実施例は、エネルギー貯蔵システム自体が、全体供給エネルギー量および全体消費エネルギー量に関する情報を収集し、現在のエネルギー貯蔵状態を把握してエネルギー出力の可否を決定するエネルギー管理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例に係るバッテリに流入または流出されるエネルギーを制御するエネルギー管理システムは、負荷データおよびエネルギーデータを受信するデータ受信部と、受信された負荷データを利用して消費電力の総量を算出する全体負荷量算出部と、受信されたエネルギーデータを利用して発電電力の総量を算出するエネルギー発電量算出部と、算出された消費電力の総量と発電電力の総量とを比較する比較部と、比較結果に応じてバッテリを電源と連結するスイッチと、比較結果を受信して消費電力の総量より発電電力の総量が大きければスイッチオフ信号を生成し、消費電力の総量より発電電力の総量が小さければスイッチオン信号を生成し、生成されたスイッチオフ信号またはスイッチオン信号をスイッチに伝送するスイッチ信号送信部と、を有する。
【００１５】
本発明の他の実施例に係るバッテリに流入または流出されるエネルギーを制御するエネルギー管理システムのエネルギー制御方法は、負荷データおよびエネルギーデータを受信するステップと、受信された負荷データを利用して消費電力の総量を算出するステップと、受信されたエネルギーデータを利用して発電電力の総量を算出するステップと、算出された消費電力の総量と発電電力の総量とを比較するステップと、比較結果に応じて、消費電力の総量より発電電力の総量が大きければスイッチオフ信号を生成し、消費電力の総量より発電電力の総量が小さければスイッチオン信号を生成し、生成されたスイッチオフ信号またはスイッチオン信号をスイッチに伝送するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施例によると、家庭に具備された再生可能エネルギー発電システムから供給されるエネルギー量と家庭内負荷で消費されるエネルギー量とを比べることで、エネルギー貯蔵システムに対するエネルギー供給の可否を適切に調節することができる。
【００１７】
また、本発明の実施例によるとエネルギー貯蔵システム自体でも現在のエネルギー貯蔵状態を把握することができるだけでなく、全体供給エネルギー量と全体消費エネルギー量とに関する情報を収集することができるため、自らのエネルギー出力の可否を適切に調節することができる。
【００１８】
よって、本発明の実施例によると、エネルギー料金が安い時間帯にエネルギー貯蔵システムにエネルギーを貯蔵してから、エネルギー料金が高い時間帯にエネルギー貯蔵システムに貯蔵されているエネルギーを売るという不正なエネルギー取引行為を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な家庭用エネルギー管理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るエネルギー管理システムの構成図である。
【図３】本発明の一実施例に係るエネルギー管理システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に係るエネルギー管理システムのスイッチを利用したバッテリ制御方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、特定の実施例を図面に例示して発明を実施するための形態で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするのではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変換、均等物または代替物を含むと理解すべきである。本発明を説明するに当たって、関連する公知機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用されるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は、一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的にのみ使用される。
【００２２】
本明細書で使用された用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定するためのものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。
【００２３】
以下、本発明に係る電力貯蔵システムおよびその制御方法の実施例を添付した図面を参照して詳細に説明するが、添付した図面を参照して説明するに当たって、同じであるか対応する構成要素には同じ図面符号を付与し、それに対する重複する説明は省略する。
【００２４】
図２は、本発明の一実施例に係るエネルギー管理システムの構成図である。
【００２５】
図２を参照すると、エネルギー管理システム１００は、データ受信部１１０、算出部１３１，１３３，１３５、比較部１５０、スイッチ信号送信部１７０を有する。ちなみに、エネルギー管理システム１００は、エネルギー貯蔵システムとは別途に具備されてもよく、エネルギー貯蔵システムの内部に具備されてもよい。
【００２６】
データ受信部１１０は、負荷データ、エネルギーデータ、バッテリデータなどの情報を受信する。
【００２７】
負荷データは、負荷などで消耗される電力量に関する情報を有する。
【００２８】
エネルギーデータは、新再生エネルギー（再生可能エネルギー）設備機器から生成される電力量に関する情報を有する。
【００２９】
バッテリデータは、バッテリに貯蔵された電力量に関する情報を有する。
【００３０】
算出部１３１，１３３，１３５は、データ受信部１１０が受信したデータのうち必要な情報を算出する。
【００３１】
全体負荷量算出部１３１は、データ受信部１１０に伝送されたデータのうちから負荷データの総合を算出する。即ち、全体負荷量算出部１３１は、家庭で使用される全ての電力消費製品で消費される電力の総量を算出する。
【００３２】
再生可能エネルギー発電量算出部１３３は、データ受信部１１０に伝送されたデータのうちからエネルギーデータの総合を算出する。即ち、再生可能エネルギー発電量算出部１３３は、家庭に一つまたは複数具備された再生可能エネルギー発電システムによって発電される電力の総量を算出する。
【００３３】
バッテリ貯蔵量算出部１３５は、データ受信部１１０に伝送されたデータのうちからバッテリデータを算出する。
【００３４】
比較部１５０は、全体負荷量算出部１３１で算出された消費電力の総合と再生可能エネルギー発電量算出部１３３で算出された発電電力の総合との大きさを比較する。また、比較部１５０は、比較結果をスイッチ信号送信部１７０に伝送する。
【００３５】
スイッチ信号送信部１７０は、比較部１５０から伝送された負荷データとエネルギーデータとの比較結果に応じて、スイッチオン（ＯＮ）信号またはスイッチオフ（ＯＦＦ）信号をスイッチに伝送する。
【００３６】
この際、比較部１５０の比較結果において、発電電力の総合が消費電力の総合より大きい場合、スイッチ信号送信部１７０は、スイッチオフ信号を生成してスイッチをオフ状態で待機させる。スイッチがオフされると、バッテリにエネルギーが貯蔵されるかまたはバッテリからエネルギーが出力されないため、エネルギー料金が安い時間帯に残余エネルギーを貯蔵する一部の不正行為を防止することができる。
【００３７】
図３は、本発明の一実施例に係るエネルギー管理システムの動作を説明するフローチャートである。
【００３８】
図３を参照すると、データ受信部１１０は、負荷データとエネルギーデータとを受信する（Ｓ１０１，Ｓ１０３）。データ受信部１１０は、周期的にまたは予め決められた時間にデータを受信するが、これに限ることはない。
【００３９】
次に、比較部１５０は、全体負荷量算出部１３１で算出された現在負荷量と再生可能エネルギー発電量算出部１３３で算出されたエネルギー発電量とを比較する（Ｓ１０５）。現在負荷量は消費電力の総合を意味し、エネルギー発電量は発電電力の総合を意味する。
【００４０】
比較した結果、エネルギー発電量が現在負荷量より大きい場合、スイッチ信号送信部１７０は、スイッチにスイッチオフ信号を伝送する（Ｓ１０７）。
【００４１】
一方、エネルギー発電量が現在負荷量より小さい場合、スイッチ信号送信部１７０はスイッチにスイッチオン信号を伝送する（Ｓ１０９）。
【００４２】
以下、上記図２および図３を参照して説明した本発明の実施例に係るエネルギー管理システムが、スイッチにスイッチオンまたはスイッチオフ信号を伝送して、バッテリに貯蔵される電力量を調節する方法について詳細に説明する。
【００４３】
図４は、本発明の一実施例に係るエネルギー管理システムのスイッチを利用したバッテリ制御方法を説明する図である。
【００４４】
図４を参照すると、家庭内において、電力は、系統１０、一つまたは複数の再生可能エネルギー発電部５０，６０、バッテリ７０、負荷８０を介して生成、伝達および消費される。
【００４５】
このような電力の流れを制御するために、本発明の一実施例によると、エネルギー管理部２０は、系統１０と連結されたメイン計量部３０、一つまたは複数の再生可能エネルギー発電部５０，６０に連結された一つまたは複数の計量部５３，６３、バッテリ７０に連結された計量部７３、負荷８０からエネルギーに関する情報を収集し、収集された情報を利用してスイッチ９０の動作を制御する。
【００４６】
また、本発明の他の実施例によると、バッテリ電力変換部７１がエネルギー管理部２０からエネルギーに関する情報を収集し、収集された情報を利用してスイッチ９０の動作を制御してもよい。次に、先にエネルギー管理部２０がバッテリ電力変換部７１とは別途にデータを収集してスイッチ９０を調節する方法について説明するが、これはバッテリ電力変換部７１で行われるデータの収集およびスイッチの調節方法にも適用される。
【００４７】
系統１０は、発電所、変電所および送電線を有する電気的連携（grid（グリッド））である。系統１０が正常状態である場合には、例えば負荷８０が系統１０から電力を供給され、系統１０が異常状態である場合には、例えばバッテリ７０との連係が遮断される。
【００４８】
メイン計量部３０は、負荷８０で消費される電力の時間帯別使用量を測定し、これによる時間帯別料金を算出する。
【００４９】
配電盤４０は、系統１０から供給される電力、一つまたは複数の再生可能エネルギー発電部５０，６０から生成される電力などを受信して各種設備に配電する。
【００５０】
太陽光発電部５０は、太陽光エネルギーから電気エネルギーを生成する。太陽光発電部５０は、太陽光パネル（PhotoVoltaic panels；ＰＶ）などを有する。太陽光パネルなどでは直流電力が出力される。
【００５１】
太陽光電力変換部５１は、太陽光発電部５０から発電されたエネルギーの変換を行う。例えば、太陽光電力変換部５１は、太陽光発電部５０を介して供給される直流電力を交流電力に変換する直流−交流コンバータ（DC-AC converter）を有する。
【００５２】
第１計量部５３は、太陽光電力変換部５１から供給される電力の時間帯別使用量を測定し、これに応じて時間帯別料金を算出する。
【００５３】
風力発電部６０は、風力エネルギーから電気エネルギーを生成する。風力発電部６０は、風力タービンなどを有する。風力タービンなどでは、交流電力が出力される。
【００５４】
風力電力変換部６１は、風力発電部６０から発電されたエネルギーの変換を行う。例えば、風力電力変換部６１は、風力発電部６０を介して供給される交流電力を交流電力に変換する交流−交流コンバータ（AC-AC converter）を有する。交流−交流コンバータは、風力発電部６０を介して供給される交流電力を直流電力に変換してから交流電力に変換する両方向コンバータを有してもよいが、これに限ることはない。
【００５５】
第２計量部６３は、風力電力変換部６１から供給される電力の時間帯別使用量を測定し、これに応じて時間帯別料金を算出する。
【００５６】
バッテリ７０は、太陽光電力変換部５１または風力電力変換部６１を介して変換された交流電力を貯蔵する。また、バッテリ７０は、系統１０から電力を供給されて充電されてもよい。バッテリ７０は、一つまたは複数のバッテリセルを有するが、バッテリセルは、例えばニッケル−カドミウム電池（nikel-cadmium battery）、鉛蓄電池、ニッケル−水素電池（Nickel Metal Hybrid battery；ＮｉＭＨ）、リチウムイオン電池（lithium ion battery）、リチウムポリマ電池（lithium polymer battery）、金属リチウム電池、空気亜鉛蓄電池などであってもよい。
【００５７】
バッテリ電力変換部７１は、バッテリ７０に貯蔵されたエネルギーの変換を行う。例えば、バッテリ電力変換部７１は、バッテリ７０に貯蔵された交流電力を直流電力に変換する交流−直流コンバータ（AC-DC converter）を有する。
【００５８】
第３計量部７３は、バッテリ７０から出力される電力の時間帯別使用量を測定し、これに応じて時間帯別料金を算出する。
【００５９】
スイッチ９０は、エネルギー管理部２０の制御に応じてオンまたはオフに動作することで、バッテリ７０に流入または出力される電力を制御する。
【００６０】
負荷８０は、系統１０、発電部５０，６０またはバッテリ７０から電力を供給されて消費する。例えば、負荷８０は、電力を供給されて消費する家、建物、工場などに具備された関連設備であってもよい。
【００６１】
エネルギー管理部２０は、メイン計量部３０または負荷８０から負荷データを伝送されて現在負荷量がどうなのかを知る。また、エネルギー管理部２０は、第１計量部５３、第２計量部６３などからエネルギーデータを伝送されてエネルギー発電量がどうなのかを知る。
【００６２】
エネルギー管理部２０は、現在負荷量とエネルギー発電量とを比較し、エネルギー発電量が現在負荷量より大きければ、スイッチ９０にスイッチオフ信号を伝送してバッテリ７０に流入または流出される電力を遮断する。
【００６３】
また、エネルギー管理部２０は、エネルギー発電量が現在負荷量より小さければ、スイッチ９０にスイッチオン信号を伝送してバッテリ７０に電力が流入または電力が流出されるように制御する。
【００６４】
一方、エネルギー管理部２０は、第３計量部７３から伝送されたバッテリ７０の電力量関連情報を利用してスイッチ９０にスイッチオン信号またはスイッチオフ信号を流動的に伝送する。
【００６５】
上記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野における通常の知識を有する者であれば下記特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更可能であると理解できるはずである。
【００６６】
上述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。
【符号の説明】
【００６７】
１０    系統
２０    エネルギー管理部
３０    メイン計量部
４０    配電盤
５０    太陽光発電部
５１    太陽光電力変換部
５３    第１計量部
６０    風力発電部
６１    風力電力変換部
６３    第２計量部
７０    バッテリ
７１    バッテリ電力変換部
７３    第３計量部
８０    負荷
９０    スイッチ
１００    エネルギー管理システム
１１０    データ受信部
１３１    全体負荷量算出部
１３３    再生可能エネルギー発電量算出部
１３５    バッテリ貯蔵量算出部
１５０    比較部
１７０    スイッチ信号送信部
【図１】
0005956517.tif 000002
【図２】
0005956517.tif 000003
【図３】
0005956517.tif 000004
【図４】
0005956517.tif 000005