(57)【要約】【課題】パワーコンディショナの起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行により、太陽光発電電力の有効利用を図る制御装置を提供する。【解決手段】日射強度予測部は、パワーコンディショナが起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する（Ｓ２１０）。発電電力予測部は、所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する（Ｓ２２０，Ｓ２３０）。許可台数決定部は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてパワーコンディショナの出力許可台数を決定する（Ｓ２４０）。出力制御部は、許可台数決定部によって決定した出力許可台数のパワーコンディショナを起動して発電電力を出力する（Ｓ２５０）。【選択図】図４
2018055263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統（２）への逆潮流を防止するとともに前記電力系統から取得可能な受電電力と太陽光発電装置（３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ）による発電電力とを用いて所定の施設に対して電力を供給する電力管理システム（１）においてそれぞれ所定の定格出力に応じた前記発電電力を出力するように構成され前記施設に対して発電電力を供給可能な複数台のパワーコンディショナ（４０）について、出力許可および出力禁止を制御する制御装置（８）であって、
前記施設が必要とする需要電力を予測する需要電力予測部（Ｓ１１０）と、
前記パワーコンディショナが起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する日射強度予測部（Ｓ２１０）と、
前記所定時間後の日射強度予測値を用いて前記所定時間後の発電電力を予測する発電電力予測部（Ｓ２２０，Ｓ２３０）と、
需要電力予測値と前記所定時間後の発電電力予測値とを用いて前記パワーコンディショナの出力許可台数を決定する許可台数決定部（Ｓ２４０）と、
前記許可台数決定部によって決定した出力許可台数の前記パワーコンディショナを起動して発電電力を出力する出力制御部（Ｓ２５０）と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記許可台数決定部は、前記需要電力予測値と前記所定時間後の前記発電電力予測値とを用いて、複数台の前記パワーコンディショナのうち、前記施設に対して最大電力を出力できる前記パワーコンディショナの組み合わせを決定する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記雲画像は、異なる場所に設置された前記太陽光発電装置毎の上空を撮影した個別の画像である請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記日射強度予測部は、前記雲画像を用いて予測した前記日射強度を、さらに前記太陽光発電装置が有する太陽光パネル（３０）の温度に基づいた所定の演算により補正し、
前記発電電力予測部は、補正した日射強度予測値を用いて前記所定時間後の発電電力を予測する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、逆潮電力を抑制しつつ、太陽光発電電力を使用する電力供給を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のシステムは、それぞれインバータ制御部を有し商用電力系統との連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、太陽光発電装置のインバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部と、を備える。電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させる。これによれば、すべての太陽光発電装置において出力を低下させるのではなく、系統電圧の上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置のみについて出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができる。このようにしてシステム全体の変換効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽光発電装置で発電した直流電流を交流電流に変換して出力するパワーコンディショナには、特許文献１のように供給電力を自在に制御できるものの他に、供給電力の制御が不可能であり定格出力以下の成り行きの発電電力を出力する仕様のものがある。
【０００５】
このように供給電力が可変不能の仕様であるパワーコンディショナの場合は、起動後、定格出力を発揮できる運転状態に達するまでに所定の立ち上がり時間を要する。したがって、パワーコンディショナは、起動後、定格出力を出力できるようになるまでの起動遅延時間を要するため、この起動遅延時間までは太陽光発電電力を定格出力で供給することができず、太陽光発電電力を有効に使用できないという問題がある。
【０００６】
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、パワーコンディショナの起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行により、太陽光発電電力の有効利用を図る制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
開示された制御装置のひとつは、電力系統（２）への逆潮流を防止するとともに電力系統から取得可能な受電電力と太陽光発電装置（３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ）による発電電力とを用いて所定の施設に対して電力を供給する電力管理システム（１）においてそれぞれ所定の定格出力に応じた発電電力を出力するように構成され施設に対して発電電力を供給可能な複数台のパワーコンディショナ（４０）について、出力許可および出力禁止を制御する制御装置（８）であって、
施設が必要とする需要電力を予測する需要電力予測部（Ｓ１１０）と、
パワーコンディショナが起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する日射強度予測部（Ｓ２１０）と、
所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する発電電力予測部（Ｓ２２０，Ｓ２３０）と、
需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてパワーコンディショナの出力許可台数を決定する許可台数決定部（Ｓ２４０）と、
許可台数決定部によって決定した出力許可台数のパワーコンディショナを起動して発電電力を出力する出力制御部（Ｓ２５０）と、
を備える。
【０００９】
この制御装置によれば、パワーコンディショナの起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、雲画像を用いて予測し、この日射強度予測値と需要電力予測値を用いて決定した出力許可台数のパワーコンディショナを起動して施設に発電電力を出力する。これにより、起動遅延時間以上の時間分、前倒ししたタイミングで出力許可台数を決定してパワーコンディショナを起動するため、パワーコンディショナは所定時間後に定格出力の発電電力を施設に対して供給することができる。したがって、日射強度予測値に基づいて予測した太陽光発電電力を、決定した出力許可台数分のパワーコンディショナによってフルに出力することができる。以上より、この制御装置によれば、パワーコンディショナの起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行することにより、太陽光発電電力の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の電力管理システムの構成を示す概要図である。
【図２】電力管理システムに関わる第１実施形態の制御構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の制御装置が実行する第１のフローチャートである。
【図４】第１実施形態の制御装置が実行する第２のフローチャートである。
【図５】制御装置が発電電力予測値の演算にて用いる、日射強度と発電電力との特性を示した制御マップである。
【図６】第２実施形態における発電電力予測値の補正処理に関する、日射強度と太陽光パネル温度との関係を示したグラフである。
【図７】第２実施形態における発電電力予測値の補正処理に関する、太陽光パネル温度と発電電力との関係を示したグラフである。
【図８】第２実施形態における発電電力予測値の補正処理にて用いる、日射強度と発電補正率との特性を示した制御マップである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態について図１〜図５を参照して説明する。制御装置８によって制御される電力管理システム１は、太陽光発電装置によって発電された発電電力と、電力系統２から取得した受電電力とを用いて、電力供給の対象体である所定の施設に対して電力供給を行うシステムである。この実施形態では電力消費を必要とする所定の施設として工場７を例示して説明する。
【００１３】
電力管理システム１は、制御装置８によって運転が制御されている。電力管理システム１には太陽光発電装置が付設されており、太陽光発電装置が発電した電力が工場７に供給可能であるとともに蓄電池６にも蓄電可能である。蓄電池６に蓄電された電力は工場７に対して供給可能である。工場７は、現在または近い未来の運転状況に応じた電力需要を満たすように、電力会社の電力系統２、太陽光発電装置、蓄電池６等からの電力の供給を受ける。例えば、工場７に供給される電力は、生産機械の稼働、空調、照明、給湯等の制御に用いられる。
【００１４】
電力管理システム１は、電力系統２への電力供給、すなわち逆潮流を防止する機能を有するシステムである。電力管理システム１は、逆潮流を検出するセンサ部を有して逆潮流を検出したときに動作する継電器であるＲＰＲ７０を備える。ＲＰＲ７０は、逆潮流を検出したときに動作して信号を遮断器に送信し、配電盤７１、配電盤７２、充放電器７３等からの電力系統２への電力供給を停止することで、逆潮流発生を防止している。
【００１５】
太陽光発電装置は、自然エネルギ利用の一例である太陽光エネルギを変換した発電電力を系統外電力として工場７に供給する。太陽光発電装置は、例えば、複数の太陽光パネル３０と、太陽光パネル３０で発電した太陽光電力を出力する太陽光発電用のパワーコンディショナ４０（以下、ＰＣＳ４０とも称する）を備える。太陽光パネル３０のそれぞれには１台のＰＣＳ４０が接続されている。したがって、１台の太陽光パネル３０は所定の１台のＰＣＳ４０に接続されている。各ＰＣＳ４０は、出力制御が不能であり、接続されている太陽光パネル３０によって発電された電力を、所定の定格出力に応じた発電電力で工場７や蓄電池６に対して出力するように構成されている。
【００１６】
蓄電池６は、制御装置８によって充放電器７３が制御されることにより、電力系統２から供給される商用電力や太陽光発電装置の発電電力を充電可能であり、蓄電電力を外部に放電可能であり工場７に供給できる。制御装置８は、太陽光発電装置の発電がなく商用電力が余っている場合や、電力単価が安価である所定の時間帯、例えば深夜電力時間帯において、商用電力を蓄電池６に充電するように制御する。
【００１７】
充放電器７３には、電力線を介して電力系統２からの系統電力や太陽光発電装置の発電電力が供給される。充放電器７３は、内部の双方向インバータによって蓄電池６に対して充電だけでなく放電することも可能である。充放電器７３は、例えば、充電・ＰＣＳ制御用基盤、電源変換回路、通信基盤及びＡＣ／ＤＣコンバータ等を備える。各蓄電池６に充電する際には、電力線を介して供給された交流電力を双方向インバータが直流電力に変換して蓄電池６に充電する。各蓄電池６から放電する際には、各蓄電池６が蓄電している直流電力を双方向インバータが交流電力に変換して、工場７側へ放電する。つまり、双方向インバータは、蓄電池６の充電時には交流電力を直流電力に変換し、蓄電池６の放電時には直流電力を交流電力に変換する電力変換器である。
【００１８】
蓄電池６は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池からなる単電池を複数個組み合わせた組電池である。蓄電池６は、建物、土地等に固定された定置式の蓄電装置である。また、蓄電池６は、車両に搭載されて、移動可能となるように構成されてもよい。
【００１９】
各ＰＣＳ４０は、制御装置８によって運転、停止が制御されるのみであり、太陽光パネル３０からの発電電力に応じた成り行きの電力を出力する機器であり、出力電力を自在に調整するように制御可能な機器ではない。例えば、各ＰＣＳ４０は、運転時に太陽光パネル３０の発電電力が定格出力以上である場合には定格出力に応じた電力で出力し、定格出力未満である場合には発電電力に応じた電力で出力し、停止時には発電電力を出力しない。
【００２０】
ＰＣＳ４０は、配電盤７１や配電盤７２に接続されている交流電源線に電気的に接続され、太陽光パネル３０からの直流電力を交流電力に変換して、交流電源線へ放電する。各ＰＣＳ４０は、運転および停止が制御装置８によって制御可能に構成されている。ＰＣＳ４０は、対応する太陽光パネル３０において、太陽光エネルギを変換して発電した直流電流を交流電流に変換するインバータの一種である。例えばＰＣＳ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を介して発電機の出力を所定の電圧形式に変換する。ＰＣＳ４０は、太陽光パネル３０によって得られる電力を常に最大値に維持する最大電力点追従制御を実行する。太陽光パネル３０によって生成される電力は、日射量と温度で電流と電圧が変動し、特性が常に変化するという性質がある。ＰＣＳ４０は、電流と電圧の積で決まる電力が最大となるポイント、すなわち最大電力点に制御することで電力を最大化する。最大電力点追従制御は、常に変動する電力点を迅速かつ正確に割り出して追従するため、ＰＣＳ４０は、電力ロスの発生を抑えつつ、発電量を高めることができる。
【００２１】
電力管理システム１は、群毎に異なる場所に設置されている複数の太陽光パネル群を有する太陽光発電装置を備えている。太陽光発電装置は、それぞれ所定台数の太陽光パネル３０によって構成されているパネル群３Ａおよびパネル群３Ｂと、パネル群３Ａ、パネル群３Ｂのそれぞれを構成する太陽光パネル３０の発電電力を施設へ出力可能なＰＣＳ群４Ａ、ＰＣＳ群４Ｂと、を備える。ＰＣＳ群４Ａを構成する各ＰＣＳ４０は配電盤７１に接続され、ＰＣＳ群４Ｂを構成する各ＰＣＳ４０は配電盤７２に接続されている。配電盤７１、配電盤７２のそれぞれは、電力線によって工場設備の負荷機器に接続されている。
【００２２】
パネル群３Ａとパネル群３Ｂとは、異なる場所に設置されているので同時刻における日射強度に差が生じうる。このため、パネル群３Ａに含まれる太陽光パネル６０とパネル群３Ｂに含まれる太陽光パネル３０とでは発電電力に差が生じることがある。したがって、ＰＣＳ群４Ａに含まれるＰＣＳ４０とＰＣＳ群４Ｂに含まれるＰＣＳ４０とでは同時刻において出力電力に差が生じうる。この実施形態では、パネル群３Ａ、ＰＣＳ群４Ａは、それぞれ６台の太陽光パネル３０、６台のＰＣＳ４０によって構成されており、パネル群３Ｂ、ＰＣＳ群４Ｂは、それぞれ４台の太陽光パネル３０、４台のＰＣＳ４０によって構成されている。各ＰＣＳ４０の定格出力は１００ｋＷである。
【００２３】
制御装置８は、ＰＣＳ４０を含む各機器の作動を制御する電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置８は、ユーザが操作入力できる操作表示装置の内部に搭載される構成でもよい。この操作表示装置は、電力管理システム１の動作状態が表示される装置であり、例えば工場７の事務所に配設される遠隔操作手段である。制御装置８は、プログラムに従って動作するマイコンのようなデバイスを主なハードウェア要素として備える。制御装置８は、図２に図示するように、各種装置と各種センサとが接続されるインターフェース部８０（以下、Ｉ／Ｆ部８０ともいう）と、演算処理部８１と、記憶部８２と、を備える。
【００２４】
制御装置８は、一つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源により提供されうる。プログラムは、制御装置８によって実行されることにより、制御装置８をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置８を機能させる。
【００２５】
制御装置８が提供する手段、機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置８がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【００２６】
記憶部８２は、コンピュータによって読み取り可能であり書き込み可能な記憶媒体を備えており、その記憶媒体に、各機器から出力された信号に基づく情報を一時的に記憶する。記憶部８２は、非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage media)である。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスク等によって提供されうる。
【００２７】
Ｉ／Ｆ部８０は、第１カメラ５Ａ、第２カメラ５Ｂのそれぞれからの雲画像、需要電力測定器９０、発電電力測定器９１のそれぞれの測定値、各電力検出装置の測定値等を取得する。演算処理部８１は、Ｉ／Ｆ部８０を通して取得した情報と、記憶部８２に格納した各種データとを用いて所定のプログラムにしたがった演算処理を行う。演算処理部８１は、制御装置８における予測部、決定部である。Ｉ／Ｆ部８０は、演算処理部８１による予測結果、演算結果に基づいて、ＰＣＳ４０の運転および停止を制御する。したがって、Ｉ／Ｆ部８０は制御装置８における入力部および出力制御部である。Ｉ／Ｆ部８０には、ユーザインターフェイスとなる端末装置、例えば、コントロールパネルが接続される。使用者は、コントロールパネルの表示画面を通じて、Ｉ／Ｆ部８０から出力された現在の運転状態を確認することができる。
【００２８】
ＰＣＳ４０は、起動後、定格出力を出力できるようになるまでに時間を要する。この起動遅延時間が経過するまでは、ＰＣＳ４０の起動後、電力を定格出力で出力することができず、太陽光発電電力を有効に使用することができない。つまり、各ＰＣＳ４０は、所定の能力を発揮できるようになるまでの立ち上がり時間を要するため、電力管理システム１には、この立ち上がり時間を考慮したタイミングで発電電力を正確に予測することが求められる。
【００２９】
パネル群３Ａとパネル群３Ｂとは別の場所に設置されているため、日射強度の状況が異なることがある。このため、電力管理システム１は、パネル群３Ａの上空における雲画像を撮影する第１カメラ５Ａと、パネル群３Ｂの上空における雲画像を撮影する第２カメラ５Ｂと、を備えている。第１カメラ５Ａによって撮影された雲画像と第２カメラ５Ｂによって撮影された雲画像は、制御装置８に入力される。第１カメラ５Ａおよび第２カメラ５Ｂは、所定時間後の日射強度を予測するために、一定時間間隔で雲画像を撮影し続け、その都度制御装置８に出力する。所定時間は、前述の起動遅延時間と同等またはそれ以上の時間に設定されている。この実施形態では、所定時間は例えば５分に設定されており、制御装置８は５分後の日射強度を予測する。また、この場合のＰＣＳ４０の起動遅延時間は、５分よりも短い時間である。
【００３０】
制御装置８の演算処理部８１は、取得した雲画像を画像解析することにより、雲の動きを予測し、パネル群３Ａ、パネル群３Ｂそれぞれについて、所定時間後の天候、上空の照度、日射量の変化等を求めることにより、所定時間後の日射強度予測値を求める。画像解析による日射強度の予測は、例えば、取得画像を用いて今後の天候に影響を与える可能性がある雲の移動方向や移動速度を求め、検出した雲の速度ベクトルから所定時間後の上空の晴曇状態を予測することにより行うことができる。また、制御装置８は、一定時間間隔で計測し続けた日射強度を随時取得し、日射強度の計測値と雲画像を用いた天候予測とを組み合わせて、日射強度予測値を求めるようにしてもよい。
【００３１】
電力系統２から工場７や充放電器７３へと繋がる電力線には、電力系統２から供給される電力量を検出する電力検出装置が設けられている。制御装置８は、この電力検出装置の検出信号を取得して、電力系統２からの供給電力を計測することができる。また、電力系統２から供給される受電電力は、ＲＰＲ７０によって検出することもできる。ＰＣＳ群４Ａの各ＰＣＳ４０と配電盤７１との間、ＰＣＳ群４Ｂの各ＰＣＳ４０と配電盤７２との間のそれぞれには、発電電力を検出する発電電力測定器９１が設けられている。制御装置８は、各発電電力測定器９１の検出信号を取得して各ＰＣＳ群から供給される電力を検出することができる。蓄電池６と充放電器７３との間には、電力線を流れる電力を検出する電力検出装置が設けられている。制御装置８は、この電力検出装置の検出信号を取得して蓄電池６に対する充電電力、放電電力を検出することができる。
【００３２】
各ＰＣＳ４０による出力電力は、配電盤７１や配電盤７２に送られて、工場７の負荷機器に送電されたり、蓄電池６等に蓄電されたりする。工場７は、各種の設備の負荷状態を検出する各種の計測部を有する。工場７の電力計測部は工場７における電力負荷設備で使用されている電力や必要な電力を計測する需要電力測定器９０である。需要電力測定器９０の測定値は、需要電力実測値として制御装置８に入力される。需要電力実測値は、制御装置８の記憶部８２に記憶される。記憶部８２は、計測値を過去の実績値として記憶し、所定期間分の実績値を蓄積する。
【００３３】
次に、電力管理システム１において実行する制御例について、図３の第１のフローチャートおよび図４の第２のフローチャート、図５の制御マップを参照して説明する。制御装置８は、この制御例に係る処理を主体となって実行する。電力管理システム１が起動しているときは、図３の第１のフローチャートおよび図４の第２のフローチャートのそれぞれに係る処理を実行する。第１のフローチャートと第２のフローチャートは、電力管理システム１の運転状態において繰り返し実行されている。
【００３４】
図３の第１のフローチャートでは、ステップＳ１００で需要電力の測定を行う。この需要電力は工場７において使用されている実際の電力であり、需要電力測定器９０によって測定された需要電力実測値は、制御装置８に入力され、記憶部８２に継続的に記憶されることになる。演算処理部８１は、ステップＳ１１０で、前述した所定時間後に工場７が必要とする需要電力を予測する処理を行う。この需要電力予測値は、過去の一定時間（例えば前週）における需要電力実測値の変移に基づいて所定の演算を行うことにより、求めることができる。過去の一定時間は、数分間であり、ステップＳ１１０では、この数分間の実測値の変化を解析することで所定時間後の需要電力予測値を求めている。ステップＳ１１０の処理は、工場７が必要とする所定時間後の需要電力を予測する需要電力予測部を構成する。
【００３５】
一方、図４の第２のフローチャートでは、ステップＳ２００で各ＰＣＳ４０について、出力している発電電力を測定する処理を実行する。発電電力測定器９１によって測定された各ＰＳＣ４０の出力電力は、対応する各太陽光パネル３０の発電電力に応じて決まるため、各太陽光パネル３０に対する日射強度に起因する。したがって、現時点における各ＰＳＣ４０の出力電力を正確に検出することは、所定時間後のＰＳＣ４０毎の出力電力を予測するために重要である。
【００３６】
演算処理部８１は、ステップＳ２１０で、雲画像に基づく所定時間後の日射強度を予測する処理を行う。雲画像は、太陽光パネル３０の設置場所毎に上空を撮影する、第１カメラ５Ａと第２カメラ５Ｂとから継続して出力される画像である。各カメラは、現時点から数分間に渡って雲画像を撮影し、制御装置８に出力する。太陽光パネル３０の設置場所毎に撮影された複数の雲画像は、記憶部８２に保存される。所定時間後の日射強度予測値は、太陽光パネル３０毎に、前述した方法により求められる。ステップＳ２１０の処理は、ＰＣＳ４０が起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、雲画像を用いて予測する日射強度予測部を構成する。
【００３７】
演算処理部８１は、ステップＳ２２０で所定時間後の発電電力に基づいて各ＰＣＳ４０の所定時間後の出力電力を予測する処理を実行する。ステップＳ２２０は、発電電力測定器９１によって検出される各ＰＣＳ４０の出力電力実測値と、ステップＳ２１０の、雲画像に基づく所定時間後の日射強度予測値と、を用いた所定の演算処理によって行われる。図５に図示するように、発電電力は、太陽光パネル３０に対する日射強度に比例して増加する特性がある。演算処理部８１は、所定時間後の日射強度予測値と、現在の出力電力実測値とを、図５のような特性をもつ制御マップを用いて演算することにより、所定時間後の各ＰＣＳ４０の出力電力を予測する。
【００３８】
演算処理部８１は、ステップＳ２３０で、すべてのＰＣＳ４０を出力許可した場合に出力可能な出力電力の合計値、すなわち装置全体の出力電力である発電電力予測値を予測する処理を実行する。ステップＳ２３０の演算処理は、ステップＳ２２０の演算処理結果を用い、すべてのＰＣＳ４０の出力電力予測値を足し合わせることによって行われる。このようにステップＳ２２０、Ｓ２３０の処理は、所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する発電電力予測部を構成する。
【００３９】
ステップＳ２３０の処理後は、第１のフローチャートのステップＳ１２０に進み、演算処理部８１は、電力系統２から供給される受電電力を予測する処理を実行する。ステップＳ１２０の演算処理は、ステップＳ１１０で求めた需要電力予測値に充電計画値を加算した値から、ステップＳ２３０で求めた発電電力予測値を差し引いて受電電力予測値を求めることにより行われる。
【００４０】
この充電計画値は、太陽光発電装置による発電電力が需要電力予測値を上回っている場合に、余剰の発電電力を用いて蓄電池６に充電する電力の値である。この場合には、制御装置８は、余剰の発電電力を有効活用すべく、蓄電池６に対して充電計画値に応じた電力を蓄電する処理を実行する。また、太陽光発電装置の発電電力と需要電力予測値がほぼ同等である場合には、充電計画値はゼロであり、受電電力予測値もゼロまたはゼロに近い値になる。需要電力予測値の方が太陽光発電装置の発電電力よりも大きい場合には、充電計画値はゼロであり、発電電力と合わせて需要電力予測値を満たすように受電電力予測値が求められる。太陽光発電装置の発電電力の方が需要電力予測値よりも十分に大きく、充電計画値に応じた充電を蓄電池６に行っても発電電力が余っている場合には、ＰＣＳ４０を停止して出力禁止する処理が行われる。充電計画値がゼロでない場合には、制御装置８はステップＳ１３０で蓄電池６に対して充電計画値に応じた充電を実施する処理を実行し、第１のフローチャートを終了する。
【００４１】
ステップＳ１２０の処理後は、第２のフローチャートのステップＳ２４０に進み、演算処理部８１はＰＣＳ４０の出力許可台数を決定する処理を実行する。需要電力予測値と充電計画値の合計値よりも発電電力予測値が大きい場合は、予測されている発電電力値が十分に大きく、発電電力のすべてをＰＣＳから出力すると、余剰電力が生じてしまう。このため、ステップＳ２４０の演算処理では、需要電力予測値と充電計画値の合計値に可能な限り近くこの合計値を超えない範囲で、最大の電力を出力できるように、出力許可するＰＣＳ４０の組み合わせを決定する。
【００４２】
また、需要電力予測値と充電計画値の合計値と発電電力予測値が同等である場合は、発電電力予測値のすべてを出力するように、出力可能なすべてのＰＣＳ４０について出力許可する台数決定を行う。また、この合計値が発電電力予測値よりも大きい場合は、発電電力予測値のすべてを出力するように、出力可能なすべてのＰＣＳ４０について出力許可する決定を行うとともに、系統電力や蓄電池６の蓄電電力を用いて不足する電力を補う処理が行われる。なお、このような場合は、需要電力予測値が発電電力予測値を上回ることが多く、充電計画値がゼロであることが多い。
【００４３】
ステップＳ２４０の演算処理による出力許可台数は、太陽光発電装置に含まれる複数台のＰＣＳ４０の中から、最大電力を供給できるＰＣＳ４０の組み合わせを求めることによって得られた台数である。このようにステップＳ２４０の処理は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてＰＣＳ４０の出力許可台数を決定する許可台数決定部を構成する。
【００４４】
制御装置８は、ステップＳ２５０に進み、ステップＳ２４０で求めたＰＳＣ４０の組み合わせにしたがって、すべてのＰＣＳ４０について出力許可、出力禁止を制御する処理を実行し、第２のフローチャートを終了する。これにより、出力許可となったＰＣＳ４０は、起動遅延時間以上の時間分前倒ししたタイミングで起動するため、現時点から所定時間経過後には定格出力で電力を出力することができる。ステップＳ２５０の処理は、許可台数決定部によって決定した出力許可台数のＰＣＳ４０を起動して発電電力を出力する出力制御部を構成する。なお、制御装置８は、電力管理システム１の運転状態において第１のフローチャートと第２のフローチャートを繰り返し実行する。
【００４５】
次に、第１実施形態の制御装置８、電力管理システム１がもたらす作用効果について説明する。電力管理システム１は、電力系統２への逆潮流を防止するとともに電力系統から取得可能な受電電力と太陽光発電装置による発電電力とを用いて所定の施設に対して電力を供給する。制御装置８は、電力管理システム１においてそれぞれ所定の定格出力に応じた発電電力を出力するように構成され施設に対して発電電力を供給可能な複数台のＰＣＳ４０について、出力許可および出力禁止を制御する。制御装置８は、施設が必要とする需要電力を予測する需要電力予測部と、日射強度予測部と、発電電力予測部と、許可台数決定部と、出力制御部と、を備える。
【００４６】
日射強度予測部は、ＰＣＳ４０が起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する。発電電力予測部は、所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する。許可台数決定部は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてＰＣＳ４０の出力許可台数を決定する。出力制御部は、許可台数決定部によって決定した出力許可台数のＰＣＳ４０を起動して発電電力を出力する。
【００４７】
この制御によれば、起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、雲画像を用いて予測し、この日射強度予測値と需要電力予測値を用いて決定した出力許可台数のＰＣＳ４０を起動して施設に発電電力を出力する。これにより、起動遅延時間以上の時間分、前倒ししたタイミングで出力許可台数を決定してＰＣＳ４０を起動するため、ＰＣＳ４０は所定時間後に定格出力の発電電力を施設に対して供給することができる。したがって、日射強度予測値に基づいて予測した太陽光発電電力を、決定した出力許可台数分のＰＣＳ４０フルに出力できる。この制御装置８によれば、ＰＣＳ４０の起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行することにより、太陽光発電電力の有効利用が図れる。
【００４８】
許可台数決定部は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いて、複数台のＰＣＳ４０うち、施設に対して最大電力を出力できるＰＣＳ４０の組み合わせを決定する。これによれば、太陽光発電装置によって発電された電力を最大限活用するＰＣＳ４０の組み合わせを決定でき、太陽光発電電力の有効利用が図れる。
【００４９】
所定時間後の日射強度の予測に用いる雲画像は、異なる場所に設置された太陽光発電装置毎の上空を撮影した個別の画像である。これによれば、太陽光パネル３０の設置場所に起因する日照度合いに適した日射強度を予測することができるので、実際の設置条件に適合した日射予測の精度向上が図れる電力管理システム１を提供できる。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の第２のフローチャートに対して、発電電力予測値の補正処理を行う他の形態について図６〜図８を参照して説明する。以下、第１実施形態と相違する内容について説明する。
【００５１】
第２実施形態では、日射強度予測部は、撮影された雲画像を用いて予測した日射強度を、さらに太陽光パネル３０の温度に基づいた所定の演算により補正する。さらに発電電力予測部は、補正した日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する。
【００５２】
図６のグラフに図示するように、太陽光パネル３０の温度は、太陽光パネル３０に対する日射強度に比例して増加する特性がある。そして、図７のグラフに図示するように、発電電力は、太陽光パネル３０の温度が上昇するにつれて減少する特性がある。例えば、太陽光パネル３０の材質、特性によって、パネル温度の１℃の上昇に対して発電電力は０.５％低下する場合がある。したがって、日射強度が強くなる場合には、一般に太陽光エネルギが増加するため発電電力が増加するが、その反面、パネル温度の上昇に伴って太陽光パネル３０の発電能力が低下することがある。
【００５３】
第２実施形態では、このような事象を考慮し、制御装置８は、日射強度に基づいて予測された発電電力予測値を、図８に示した制御マップを用いて補正する制御を実施する。図８は、発電電力予測値の補正処理にて用いる、日射強度と発電補正率との特性を示した制御マップである。この制御マップは記憶部８２に記憶されており、ステップＳ２２０における演算処理において、補正処理のために用いられる。具体的には、演算処理部８１は、ステップＳ２１０で求めた日射強度予測値と図８の制御マップとを用いて、発電補正率を求める。演算処理部８１は、日射強度に基づいた発電電力予測値にこの発電補正率を掛けることによって、日射強度に基づいた発電電力予測値を下方値に修正することができる。
【００５４】
一般にパネル温度の上昇によって実際の発電電力が減少するため、日射強度に比例する関係にある発電電力の予測値では実際の予測値よりも高い値が出やすい。第２実施形態によれば、日射強度に反比例する関係にある発電補正率をかけて発電電力の予測値を下げることによって予測値の精度向上を図ることができる。また、太陽光パネル３０の種類や特性に応じた発電補正率を用いることにより、太陽光発電装置の実際の能力により適合した電力管理システムを提供できる。
【００５５】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００５６】
この明細書に開示する電力管理システムは、前述の実施形態で説明したシステムに限定されない。この電力管理システムは、電力系統へ電力を逆潮させない範囲で、所定の工場、建物、住宅等の施設に対して電力を供給するシステムであり、太陽光を用いて発電した電力を有効に使用するように、ＰＣＳ４０の運転台数を決定するものであればよい。
【００５７】
前述の蓄電池６は、太陽光発電装置による発電電力を蓄電するばかりでなく、またはその代わりに、他の時間帯よりも電力料金が安価である所定の時間帯、例えば深夜電力時間帯の電力を蓄電するものでもよい。
【００５８】
前述の実施形態において、蓄電池６の充電条件は蓄電池６の蓄電容量に応じて充電可能な電力の上限は制限されるが、その範囲内において発電電力や系統電力の余剰分を最大限充電するように制御される。例えば、休日非稼働日の昼間は太陽光発電の余剰電力が大きくなり、蓄電池６に対して充電が行われる。蓄電池６に対しては、余剰電力の充電制御以外にスケジュール制御が行われる。スケジュール制御では、夜間充電、昼間放電、セルバランスのための強制放電充電等を行う。また、太陽光発電の余剰が予想される休日の前には、あらかじめ蓄電池６から強制的に放電しておくことによって蓄電残量を減らしておき、休日の充電のための空き容量を確保しておく制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…電力管理システム
２…電力系統
３Ａ，３Ｂ…パネル群（太陽光発電装置）
４Ａ，４Ｂ…ＰＣＳ群（太陽光発電装置）
８…制御装置
４０…パワーコンディショナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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