(57)【要約】【課題】一週間単位で電力負荷を平準化する。【解決手段】蓄熱槽と蓄電池を備え、太陽光発電装置の発電電力を蓄熱槽または蓄電池に蓄えることにより電力負荷を平準化するエネルギー貯蔵システムであって、過去の日毎の天気・気温予報データと、過去の日毎の電力負荷実績データとを関係付けて記憶するデータベースと、当日から１週間後の天気・気温予報データを取得する予報データ取得手段と、当日から１週間後の天気・気温予報データと類似する過去の日毎の天気・気温予報データをデータベースから抽出する類似データ抽出手段と、抽出した過去の日毎の天気・気温予報データに関係付けられている過去の日毎の電力負荷実績データを読み出し、該過去の日毎の電力負荷実績データを当日から１週間後の電力負荷予測データとし、該電力負荷予測データに基づいて、蓄電池の充放電制御と、蓄熱槽に蓄熱するための熱源運転制御を行う制御手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽と蓄電池を備え、太陽光発電装置の発電電力を前記蓄熱槽または蓄電池に蓄えることにより電力負荷を平準化するエネルギー貯蔵システムであって、
過去の日毎の天気・気温予報データと、過去の日毎の電力負荷実績データとを関係付けて記憶するデータベースと、
当日から１週間後の天気・気温予報データを取得する予報データ取得手段と、
前記当日から１週間後の天気・気温予報データと類似する過去の日毎の天気・気温予報データを前記データベースから抽出する類似データ抽出手段と、
前記抽出した過去の日毎の天気・気温予報データに関係付けられている前記過去の日毎の電力負荷実績データを読み出し、該過去の日毎の電力負荷実績データを当日から１週間後の電力負荷予測データとし、該電力負荷予測データに基づいて、前記蓄電池の充放電制御と、前記蓄熱槽に蓄熱するための熱源運転制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力負荷を平準化するエネルギー貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国では、太陽光発電を２００５年度の１０倍（２０２０年度に１３００万ｋＷ）、４０倍（２０３０年度に５３００万ｋＷ）導入を目指す「低炭素社会行動計画」が２００８年７月に閣議決定された。さらに２００９年４月には経済危機対策として２０２０年の導入目標が２０倍に引き上げられた。具体的動きとしては、９省庁共同で、道路や学校に加え、病院・福祉施設・警察署などの公共施設への太陽光発電導入拡大に取り組むアクションプランが進められている。
【０００３】
太陽光発電の導入量が増加すると、需要の少ない時期（軽負荷期）には発電量が需要を上回り、電力の余剰が発生する恐れがある。図３は、資源エネルギー庁資料「新エネルギーの大量導入に伴う影響とその対応策について」（平成２０年９月８日付）掲載の電力会社の立場から見た説明図である。電力会社への逆潮流に伴い、電力会社配電網の電圧上昇が発生し、電気事業法施行規則により規定されている適性値（１０１±６Ｖ）を逸脱する恐れもある。他の需要家の電圧を適正に維持するために、例えば、太陽光発電の出力抑制する対策が採られることも考えられる。発電時にＣＯ２排出のない自然エネルギーに基づく電力を抑制することは、心情的に受け入れにくい感がある。
【０００４】
個別の建物等の需要家における状況を見ると、太陽光発電の導入出力に応じて、晴天日の週末や休業日には余剰電力が発生することになる。この一方で、電力会社と需要家との契約形態の一つに、「負荷平準化＋省エネルギーの推進」を目的として「実量制」がある。「実量制」の契約内容は、（１）契約電力が５００ｋＷ未満であること、（２）契約電力は当月を含む過去１年間の各月の最大需要電力のうちで最も大きい値とする、（３）最大需要電力とは３０分毎に計量した電力のうち月間で最も大きい値を指す、というものである（図４参照）。すなわち、需要家に電力料金低減の方策として、負荷平準化し、電力需要ピークを削減するモチベーションが発生することになる。
【０００５】
なお、先行技術として、太陽光発電出力を平滑化し、タイムシフトを可能にするために、蓄電池モジュールと太陽電池モジュールを並列接続し、前記蓄電池モジュールと太陽電池モジュールの間にスイッチを備える太陽電池ストリングを、ＤＣ／ＡＣ変換装置を介して系統に接続した太陽光発電システムである。そして前記スイッチにより、前記太陽電池モジュールと蓄電池モジュールの合成出力または前記太陽電池モジュールの出力を切り替え取り出すことにより、太陽光発電出力を平滑化し、タイムシフトを可能にする太陽光発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０１２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、太陽光発電の大量導入時代において、上述の二つの状況を解決する方策の一つとして、需要家における一週間単位での電力負荷平準化システムの導入が考えられる。契約電力に比べて電力需要が小さい休日に電力利用によりエネルギー貯蔵し、平日の昼間に需要ピークカットを行い、電力需要ピーク削減に資するシステムである。エネルギー貯蔵形態は、電気・熱・水素等が考えられる。現時点での現実的手法としては、蓄熱と蓄電との組合せが考えられる。蓄熱技術は、熱の発生側と暖房あるいは冷房等の熱の需要側との時間的ギャップを解消することで排熱や自然エネルギーの利用可能性を拡大する等、熱需要の平準化や省エネルギーに大きく寄与する。現在、我が国で実用に供されている蓄熱システムは、建物内の限られたスペースを使用した、昼夜間の時間的熱需要ギャップの解消を目的としたものがほとんどである。また実施例はおおくないものの、季節間ギャップの解消を対象とした長期の蓄熱システムも開発されている。具体的には、地中地盤蓄熱システムは、未利用地下の帯水層及び地盤の熱容量と断熱性を利用し、夏期に利用価値の少ない排熱を蓄熱して冬期の暖房や給湯の熱源に用いることで、年間を通じた熱需要の平準化と省エネルギーが目的である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、一週間単位で電力負荷を平準化することができるエネルギー貯蔵システ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】
【０００９】
本発明は、蓄熱槽と蓄電池を備え、太陽光発電装置の発電電力を前記蓄熱槽または蓄電池に蓄えることにより電力負荷を平準化するエネルギー貯蔵システムであって、過去の日毎の天気・気温予報データと、過去の日毎の電力負荷実績データとを関係付けて記憶するデータベースと、当日から１週間後の天気・気温予報データを取得する予報データ取得手段と、前記当日から１週間後の天気・気温予報データと類似する過去の日毎の天気・気温予報データを前記データベースから抽出する類似データ抽出手段と、前記抽出した過去の日毎の天気・気温予報データに関係付けられている前記過去の日毎の電力負荷実績データを読み出し、該過去の日毎の電力負荷実績データを当日から１週間後の電力負荷予測データとし、該電力負荷予測データに基づいて、前記蓄電池の充放電制御と、前記蓄熱槽に蓄熱するための熱源運転制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一週間単位で電力負荷を平準化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】電力負荷予測手法を示す説明図である。
【図３】太陽光発電大量導入に伴う余剰電力の発生を示す説明図である。
【図４】実量制での契約電力の決め方を示す説明図である。
【図５】一週間単位での電力負荷平準化イメージを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムを説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、コンピュータで構成し、エネルギー貯蔵システムの動作を制御する制御装置である。符号２は、電力会社から供給される電力の供給元である。符号３は、太陽光発電装置である。符号４は、充放電制御対象の蓄電池である。符号５は、運転制御対象の熱源機器である。符号６は、蓄熱槽である。符号１１は、入力した太陽光発電出力情報、熱需要情報及び天気・気温予報情報を記憶する取得情報データベースである。符号１２は、電力会社１１からの買電電力情報と太陽光発電出力情報をモニタリングするモニタリング部である。符号１３は、休日当日の出力を予測する休日当日出力予測部である。符号１４は、一週間毎の熱需要を予測する週間熱需要予測部である。符号１５は、蓄電池４のＳＯＣ（State Of Charge）を管理して充放電の制御を行う蓄電池充放電制御部である。符号１６は、熱需要と太陽光発電出力の予測結果に基づいて熱源機器５の運転制御を行う熱源運転制御部である。
【００１３】
次に、図２を参照して、図１に示す週間熱需要予測部１４が一週間の熱需要（電力負荷）予測を行う動作を説明する。まず、取得情報データベース１１には、過去の日毎の天気・気温の予報データと日毎の電力の負荷実績のデータが関係付けられて蓄積されるともに、当日から一週間分の天気・気温の予報データが蓄積される。この取得情報の蓄積は、日毎に行われて、当日から１週間後の天気・気温予報データが、この１週間の電力の負荷実績データと関係付けられて、過去の日毎の天気・気温の予報データと日毎の電力の負荷実績のデータとなって蓄積されていく。
【００１４】
週間熱需要予測部１４は、ニューラルネットワークを使用して、取得情報データベース１１に記憶されている当日から１週間後の天気・気温予報データと類似する過去の天気・気温の予報データを取得情報データベース１１から抽出する。類似している過去の天気・気温の予報データが存在しない場合は、最も似ている過去の天気・気温の予報データを抽出する。そして、週間熱需要予測部１４は、抽出した過去の１週間分の天気・気温の予報データに関係付けられている１週間分の電力の負荷実績のデータを取得情報データベース１１から読み出して、週間電力負荷予測結果情報として出力する。この週間電力負荷予測結果情報が当日から１週間後の熱需要の予測結果となる。
【００１５】
このように、過去の天気・気温予報データと電力の負荷実績データとを関係付けて蓄積しておき、電力負荷を予測するべき１週間の天気・気温予報データに類似している過去の天気・気温予報データに関係付けられている電力の負荷実績を予測するべき電力負荷とするようにしたため、精度の高い電力負荷予測を行うことが可能となる。
【００１６】
次に、図１を参照して、図１に示す制御装置１の動作を説明する。まず、モニタリング部１２は、電力会社２からの買電電力情報と太陽光発電装置３の太陽光発電出力情報とを入力し、入力した買電電力情報と太陽光発電出力情報とを蓄電池充放電制御部１５へ出力する。蓄電池充放電制御部１５は、買電電力情報と太陽光発電出力情報とに基づいて、太陽発電装置３が発電した電力を蓄電池４に蓄えるための蓄電池ＳＯＣ管理を行う。これにより、太陽光発電装置３の発電電力のうち、余った電力が蓄電池４に蓄えられることになる。
【００１７】
一方、取得情報データベース１１には、太陽光発電出力の実績情報と熱需要の実績情報とが逐一蓄積されていく。休日当日出力予測部１３は、取得情報データベース１１に蓄積される太陽光発電出力情報と天気予報データとを参照して、休日当日の太陽光発電出力を予測し、予測した太陽光発電出力値を熱源運転制御部１６へ出力する。また、週間熱需要予測部１４は、前述した処理動作によって、１週間の熱需要（電力負荷）予測を行い、予測した電力負荷の値を熱源運転制御部１６へ出力する。熱源運転制御部１６は、週間熱需要予測部１４が出力する１週間分の電力負荷予測値（熱需要）と、休日当日出力予測部１３が出力する太陽光発電出力予測値とに基づいて、熱源機器５の運転計画を作成し、この運転計画に基づいて、熱源機器５の運転指令を出力する。このとき、熱源運転制御部１６は、蓄電池充放電制御部１５の充放電制御状況の情報を入力して、この充放電制御状況に応じた熱源機器５の運転計画を作成する。また、蓄電池充放電制御部１５は、熱源運転制御部１６の熱源運転指令の情報を入力して、この熱源運転指令の情報に応じた充放電制御を行う。
【００１８】
このように、図１に示す制御装置１は、週末の休日に、需要家が導入した太陽光発電の余剰電力を利用して（電力会社に逆潮流させない）熱源機器５を運転し、蓄熱する。また、休日当日が雨天だった場合や、休日当日の太陽光発電の出力予測が万一外れた場合は、契約電力と実負荷との差分の範囲内で電力会社からの買電電力で熱源機器を運転し、蓄熱する。さらに、設備する蓄熱槽６と蓄電池４の貯蔵損失性能に応じて、例えば、蓄熱槽６に貯蔵した熱エネルギーを月曜日・火曜日・水曜日の三日間の電力需要ピーク時間帯のピークカットに利用し、木曜日・金曜日の二日間のピークカットに対しては蓄電池に貯蔵した電気エネルギーを利用することも可能である。
【００１９】
蓄電池４は充放電速度に優れている為利用しやすいが、蓄電池４の構築費用は、蓄熱槽６の構築費用の約１．５倍である。蓄熱槽６を併用することでコスト高の蓄電池容量を削減することができる。また、ピークカットの際に速いエネルギー放出が必要になる負荷に限定した分だけ、蓄電池４を設備すればよい。
【００２０】
以上説明したように、太陽光発電の大量導入時代において、晴天日の週末や休業日に余剰電力が発生した際の電力供給先になり、電力会社への逆潮流を防止でき、電力会社が負担する電力管理を軽減できる。また、需要家側にとっても、太陽光発電によるグリーン電力を有効活用できる上、一週間単位での負荷平準化に寄与するため、平日中間の電力需要ピークを削減できるため、電力会社との契約電力削減が可能となり、ひいては電力料金低減の利点がある。さらに電力会社は約款にて平日に比べて、休日の電力量単価を安く設定しており、その差分に基づく経済性メリットがある。
【００２１】
なお、図１に示す制御装置１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりエネルギー貯蔵管理処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２２】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
発電機による余剰電力を貯蔵することによって、電力負荷を平準化することが不可欠な用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・制御装置、１１・・・取得情報データベース、１２・・・モニタリング部、１３・・・休日当日出力予測部、１４・・・週間熱需要予測部、１５・・・蓄電池充放電制御部、１６・・・熱源運転制御部、２・・・電力供給元（電力会社）、３・・・太陽光発電装置、４・・・蓄電池、５・・・熱源機器、６・・・蓄熱槽
【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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