(57)【要約】【課題】商用電力の調達価格が同一となる時間帯において電力供給コストの低減を図りやすい蓄電制御装置を提供する。【解決手段】商用電源および発電設備から供給される電力を蓄電可能であり、蓄電した電力を放電して負荷設備に供給可能な蓄電設備における蓄電、放電を制御するものであって、蓄電設備に蓄電されている発電設備由来の電力量、および、商用電源由来の電力量の割合に基づいて、所定時間単位で蓄電設備の放電電力単価を算出する算出部３２と、算出された放電電力単価に基づいて、蓄電設備の充放電計画を作成する計画作成部３３と、作成された充放電計画に基づいて蓄電設備の蓄電、放電を制御する信号を出力する出力部３４と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源および発電設備から供給される電力を蓄電可能であり、蓄電した電力を放電して負荷設備に供給可能な蓄電設備における蓄電、放電を制御する蓄電制御装置であって、
前記蓄電設備に蓄電されている前記発電設備由来の電力量、および、前記商用電源由来の電力量の割合に基づいて、所定時間単位で前記蓄電設備の放電電力単価を算出する算出部と、
算出された前記放電電力単価に基づいて、前記蓄電設備の充放電計画を作成する計画作成部と、
作成された充放電計画に基づいて前記蓄電設備の蓄電、放電を制御する信号を出力する出力部と、が設けられていることを特徴とする蓄電制御装置。
【請求項２】
前記蓄電設備は、二次電池であり、
前記算出部は、前記二次電池への電力の蓄電、放電を制御する電力変換装置における効率特性に基づいて、前記放電電力単価を算出することを特徴とする請求項１記載の蓄電制御装置。
【請求項３】
前記計画作成部は、ディマンドレスポンスの要求がある場合には、更に当該ディマンドレスポンスに応じた場合のインセンティブに基づいて前記充放電計画を作成することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電制御装置。
【請求項４】
前記計画作成部は、作成した前記充放電計画に基づいて、更に他の充放電計画を作成する作業を複数回繰り返し、得られた複数の充放電計画から、所定の充放電計画を抽出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電制御装置。
【請求項５】
前記発電設備により発電される電力の単価である発電電力量単価は、前記商用電源から供給される電力の単価である商用電力量単価よりも安価であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電制御装置。
【請求項６】
前記発電設備は、再生可能エネルギを用いて発電を行う再生可能エネルギ発電設備であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン蓄電池などの二次電池を用いて、負荷装置で消費される需要電力のピークであるピーク電力の削減や、ピーク時の需要電力を商用電力の安価な時間帯にシフトする、いわゆるピークシェービングと呼ばれる制御方法が一般的になっている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０６３６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来技術において商用電力の調達価格情報は考慮されているが、商用電力の調達価格が同一となる時間帯における充放電タイミングの最適性は考慮されてなかったという問題があった。言い換えれば、商用電力価格が同一の期間であれば、どのタイミングで放電しても変わらない（時間的価値が考慮されていない）といえる。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、商用電力の調達価格が同一となる時間帯において電力供給コストの低減を図りやすくすることができる蓄電制御装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の蓄電制御装置は、商用電源および発電設備から供給される電力を蓄電可能であり、蓄電した電力を放電して負荷設備に供給可能な蓄電設備における蓄電、放電を制御する蓄電制御装置であって、前記蓄電設備に蓄電されている前記発電設備由来の電力量、および、前記商用電源由来の電力量の割合に基づいて、所定時間単位で前記蓄電設備の放電電力単価を算出する算出部と、算出された前記放電電力単価に基づいて、前記蓄電設備の充放電計画を作成する計画作成部と、作成された充放電計画に基づいて前記蓄電設備の蓄電、放電を制御する信号を出力する出力部と、が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の蓄電制御装置によれば、発電設備由来の電力量、および、商用電源由来の電力量の割合に基づいて放電電力単価を算出し、当該放電電力単価に基づいて作成された充放電計画を用いて蓄電設備の蓄電、放電の制御を行う。放電電力単価に基づく充放電計画により蓄電、放電を行うため、商用電力の調達価格が同一となる時間帯において電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【０００８】
上記発明において前記蓄電設備は二次電池であり、前記算出部は、前記二次電池への電力の蓄電、放電を制御する電力変換装置における効率特性に基づいて、前記放電電力単価を算出することが好ましい。
【０００９】
このように電力変換装置における効率特性に基づいて放電電力単価を算出することにより、効率特性に基づかない場合と比較して、算出される放電電力単価の精度を高めやすくなる。ここで、電力変換装置における効率特性は、運転負荷率に起因して変動するもので
ある。
【００１０】
上記発明において前記計画作成部は、ディマンドレスポンスの要求がある場合には、更に当該ディマンドレスポンスに応じた場合のインセンティブに基づいて前記充放電計画を作成することが好ましい。
【００１１】
このように充放電計画を作成する際に、更にディマンドレスポンスに応じた場合のインセンティブにも基づくことにより、インセンティブに基づかない場合と比較して、電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【００１２】
上記発明において前記計画作成部は、作成した前記充放電計画に基づいて、更に他の充放電計画を作成する作業を複数回繰り返し、得られた複数の充放電計画から、所定の充放電計画を抽出することが好ましい。
【００１３】
このように充放電計画を複数作成して、複数の充放電計画の中から所定の充放電計画を抽出することにより、１つの充放電計画のみを作成する場合と比較して、電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【００１４】
上記発明において前記発電設備により発電される電力の単価である発電電力量単価は、前記商用電源から供給される電力の単価である商用電力量単価よりも安価であることが好ましい。
【００１５】
上記発明において前記発電設備は、再生可能エネルギを用いて発電を行う再生可能エネルギ発電設備であることが好ましい。
このように発電設備として再生可能エネルギを用いた発電を行う再生可能エネルギ発電設備を用いることにより、他の発電設備を用いた場合と比較して、電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の蓄電制御装置によれば、放電電力単価に基づく充放電計画により蓄電、放電を行うため、商用電力の調達価格が同一となる時間帯において電力供給コストの低減を図りやすくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の下位電力管理部を含む電力管理システムの構成を説明する模式図である。
【図２】図１の下位電力管理部における構成を説明するブロック図である。
【図３】下位電力管理部における制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】図４（a）は下位電力管理部において算出される電力供給単価のテーブルであり、図４（ｂ）は供給可能数量のテーブルであり、図４（ｃ）は供給計画のテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態に係る下位電力管理部３１を含む電力管理システム１０について、図１から図４を参照しながら説明する。本実施形態の電力管理システム１０は、商用電源４０、発電設備５１、および、蓄電設備６１のいずれかから需要設備７１への電力供給を管理するものである。
【００１９】
電力管理システム１０には、図１に示すように、上位電力管理装置２１と、下位電力管理部（蓄電制御装置）３１と、電力変換装置４１と、発電設備５１と、蓄電設備６１と、
需要設備（負荷設備）７１と、が主に設けられている。
【００２０】
上位電力管理装置２１は、配下に配置された下位電力管理部３１に対してディマンドリスポンス（以降「ＤＲ」とも表記する。）等の電力制御の内容に関する情報である指示情報を出力するものである。本実施形態では、上位電力管理装置２１と下位電力管理部３１とが一対一に設けられている例を示しているが、１つの上位電力管理装置２１に対して、複数の下位電力管理部３１が設けられていてもよい。また、上位電力管理装置２１は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するサーバなどの情報処理装置である。
【００２１】
上位電力管理装置２１としては、所定の地域における電力の需要や供給を管理するＣＥＭＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）である例を挙げることができる。また、下位電力管理部３１としては、所定のビルなどの建物や、家庭における電力の需要や供給を管理するＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）である例を挙げることができる。
【００２２】
下位電力管理部３１は、少なくとも、蓄電設備６１における蓄電、放電を制御するものである。下位電力管理部３１は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するサーバなどの情報処理装置である。上述のＲＯＭ等の記憶装置に記憶されているプログラムは、図２に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースを協働させて、少なくとも算出部３２と、計画作成部３３と、入出力部（出力部）３４と、記憶部３５と、として機能させるものである。
【００２３】
算出部３２は、蓄電設備６１に蓄電されている発電設備５１が発電した電力量、および、商用電源４０から蓄電された電力量の割合に基づいて、所定時間単位で蓄電設備６１の放電電力単価を算出するものである。具体的な算出方法については後述する。
【００２４】
計画作成部３３は、算出された放電電力単価に基づいて、蓄電設備６１の充放電計画を作成するものである。また、上位電力管理装置２１からＤＲの要求がある場合には、更に当該ＤＲに応じた場合のインセンティブにも基づいて充放電計画を作成するものでもある。
【００２５】
入出力部３４は、作成された充放電計画に基づいて蓄電設備６１の蓄電、放電を制御する信号を電力変換装置４１へ出力するものである。また、上位電力管理装置２１から出力されるＤＲの要求が入力されるものでもある。
【００２６】
記憶部３５は、放電電力単価の算出に用いられる商用電力等の単価（円／ｋＷｈ）や、供給可能な電力量（ｋＷｈ）の値や、ＤＲに応じた場合のインセンティブの単価（円／ｋＷｈ）などが記憶されるものである。
【００２７】
電力変換装置４１は、図１に示すように、商用電源４０および需要設備７１の間に配置されているものである。また、商用電源４０から受電した商用電力、または、発電設備５１により発電された電力を需要設備７１や蓄電設備６１に利用可能な電力として供給するものである。電力変換装置４１としては、公知のものを用いることができ特に限定するものではない。
【００２８】
発電設備５１は、需要設備７１に供給する電力、および、蓄電設備６１に充電される電力の少なくとも一方を発電する設備である。本実施形態では、発電設備５１が再生可能エネルギを用いて発電を行う再生可能エネルギ発電設備である例に適用して説明する。なお
、発電設備５１は、発電される電力の単価である発電電力量単価が、前記商用電源から供給される電力の単価である商用電力量単価よりも安価なものであればよく、再生可能エネルギ発電設備以外のものが用いられてもよい。
【００２９】
具体的には、太陽光発電設備（「ＰＶ」とも表記する。）や、風力発電設備（「ＷＴ」とも表記する。）や、燃料電池設備（「ＦＣ」とも表記する。）や、ガスエンジンによる発電設備などを例示することができる。例えば、本実施形態では発電設備５１がＰＶである例に適用して説明する。なおＰＶの方式や形式については、公知の方式や形式を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３０】
蓄電設備６１は、商用電源４０から受電した商用電力、または、発電設備５１により発電された電力を蓄えるものであり、蓄えた電力を放電して需要設備７１に供給するものである。蓄電設備６１としては、二次電池や、電気自動車（「ＥＶ」とも表記する。）や、キャパシタ（コンデンサ）や、フライホイールを用いた蓄電部などを例示することができる。本実施形態では、蓄電設備６１が二次電池である例に適用して説明する。なお、二次電池の種類や形式などは、公知の種類や形式を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３１】
需要設備７１は、空調装置や照明機器などの電力を消費する設備である。図１には、電力変換装置４１を介して電力の供給を受ける需要設備（負荷設備）７１Ａと、電力変換装置４１を介することなく商用電源４０から電力の供給を受ける需要設備（負荷設備）７１Ｂと、が設けられている例が示されている。
【００３２】
商用電源４０と電力変換装置４１との間には、商用電源４０側から順に受電点４５および調整点４６が設けられている。需要設備７１Ｂへの分岐点は、受電点４５および調整点４６の間に設けられている。なお、本実施形態では受電点４５と調整点４６とが異なっている例に適用して説明するが、同じであってもよく、特に限定するものではない。
【００３３】
次に、上記の構成からなる電力管理システム１０の下位電力管理部３１における制御について図３および図４を参照しながら説明する。下位電力管理部３１は、例えば一日に一回、予め定められたタイミングで以下の処理を行う。
【００３４】
処理が開始されると、下位電力管理部３１の算出部３２は、発電設備５１による発電を予測する演算処理を行う（Ｓ１０１）。つまり、算出部３２は、制御対象日の前日までに制御対象日における発電設備５１の終日（例えば０時から２４時まで）の発電電力曲線を予測する演算処理を行う。予測された発電電力曲線は、制御当日における時間帯別の期待発電量を推定するために利用される。
【００３５】
発電の予測が行われると算出部３２は、全体（需要設備７１Ａおよび需要設備７１Ｂ）の需要を予測する演算処理を行う（Ｓ１０３）。つまり、制御対象日の前日までに制御対象日の受電点４５における需要電力曲線を予測する演算処理を行う。Ｓ１０３において予測された需要電力曲線は、需要設備７１Ａおよび需要設備７１Ｂが設けられている建物におけるピーク電力値を推定するために利用される。なお、受電点４５と後述する調整点４６が同一の場合はＳ１０３の演算処理を行わないこととする。
【００３６】
全体の需要が予測されると算出部３２は、調整点４６での需要を予測する演算処理を行う（Ｓ１０５）。つまり、制御対象日の前日までに制御対象日の調整点４６における需要電力曲線を予測する演算処理を行う。Ｓ１０５において予測された需要電力曲線は、電力変換装置４１に設定する充放電スケジュールを策定するための基準となる電力曲線を推定するために利用される。
【００３７】
調整点４６での需要が予測されると、下位電力管理部３１の計画作成部３３は、ＤＲの要求が無い場合における充放電計画（以下「シナリオ１」とも表記する。）を策定する演算処理を行う（Ｓ１０７）。言い換えると、上位電力管理装置２１からＤＲを受信していない場合の最適化された充放電計画を策定する演算処理を行う。
【００３８】
まず計画作成部３３は、算出された発電電力曲線と、予測された需要電力曲線と、蓄電設備６１に充電されている電力量と、電力変換装置４１における変換の効率特性に基づいて、電力供給単価の情報（図４（ａ）参照。）、および、供給可能数量の情報（図４（ｂ）参照。）を算出する演算処理を行う。電力変換装置４１における効率特性は、変換する電力量が定格に近づくとともに変換効率が高くなり（損失が小さくなり）、定格から離れるとともに変換効率が低くなる。
【００３９】
ここで、電力供給単価は、商用電源４０から電力を購入する（調達する）際の単価（円／ｋＷｈ）を示すものである。本実施形態では、所定の時間帯ごとの単価が分かる場合に適用して説明する。
【００４０】
供給可能数量は、蓄電設備６１から供給可能な電力量、発電設備５１から供給可能な電力量、および、商用電源４０から供給可能な電力量を示すものである。本実施形態では、所定の時間帯ごとの供給可能な電力量（ｋＷｈ）が分かる場合に適用して説明する。
【００４１】
電力供給単価の情報および供給可能数量の情報を取得すると、計画作成部３３は、需要設備７１に対する電力の供給計画（図４（ｃ）参照。）を作成する演算処理を行う。供給計画の作成では、上述の需要電力曲線なども参照される。
【００４２】
計画作成部３３は、このようにして作成された供給計画に基づいて蓄電設備６１に対する充放電計画（シナリオ１）を作成する演算処理を行う。充放電計画では、蓄電設備６１に充電を行う場合における商用電源４０から供給される電力量、および、発電設備５１から供給される電力量の割合や、充電を行う時間帯などが設定されている。また、蓄電設備６１において放電を行う場合における放電する電力量や、放電を行う時間帯などが設定されている。なお、シナリオ１を作成する具体的な演算処理としては、公知の演算処理を用いることができる。
【００４３】
シナリオ１が策定されると、下位電力管理部３１はＤＲの要求があるか判定する演算処理を行う（Ｓ１０９）。言い換えると、上位電力管理装置２１からのＤＲ要求の有無を確認する演算処理を行う。
【００４４】
ＤＲの要求があると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、下位電力管理部３１の計画作成部３３は、ＤＲの要求がある場合における充放電計画（以下「シナリオ２」とも表記する。）を最適化する処理を行う（Ｓ１１１）。言い換えると、ＤＲ応答した場合の最適化された充放電計画を策定する演算処理を行う。
【００４５】
具体的には計画作成部３３は、上位電力管理装置２１からＤＲに応じた場合のインセンティブ（報酬額）の情報を取得する処理を行う。インセンティブの情報は、商用電源４０から購入する電力を削減した際に支払われる単位電力量当たりの報酬額や、所定の時間帯ごとの報酬額を示すものである。
【００４６】
インセンティブの情報を取得すると、計画作成部３３は、インセンティブの情報と、既に取得している電力供給単価の情報および供給可能数量の情報とに基づいて需要設備７１に対する電力の供給計画を作成する演算処理を行う。計画作成部３３は、このようにして
作成された供給計画に基づいて蓄電設備６１に対する充放電計画（シナリオ２）を作成する演算処理を行う。なお、シナリオ２を作成する具体的な演算処理としては、公知の演算処理を用いることができる。
【００４７】
シナリオ２が策定されると、計画作成部３３は、シナリオ２を実施する際の電力供給コストが、シナリオ１を実施する際の電力供給コストよりも安価か判定する演算処理を行う（Ｓ１１３）。
【００４８】
まず計画作成部３３は、シナリオ１を実施する際の電力供給コスト、および、シナリオ２を実施する際の電力供給コストを算出する演算処理を行う。その後、シナリオ１を実施する際の電力供給コストと、シナリオ２を実施する際の電力供給コストとを比較する演算処理を行う。
【００４９】
電力供給コストの算出では、蓄電設備６１から放電される電力の単価（放電電力単価）も算出される。放電電力単価は、商用電力量単価を基準とする仮想的な単価であって、蓄電設備６１に充電されている電力のうちの発電設備５１由来の電力量、および、商用電源４０由来の電力量の割合に基づいて算出されるものである。
【００５０】
シナリオ２の電力供給コストが安価であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、計画作成部３３は、シナリオ２を採用する処理を行う（Ｓ１１５）。
その一方で、Ｓ１０９においてＤＲの要求がないと判定された場合（ＮＯの場合）、または、Ｓ１１３においてシナリオ１の電力供給コストが安価であると判定された場合（ＮＯの場合）には、計画作成部３３は、シナリオ１を採用する処理を行う（Ｓ１１７）。
【００５１】
シナリオ２を採用する処理、または、シナリオ１を採用する処理が行われると、下位電力管理部３１は、充放電を設定する処理を行う（Ｓ１１９）。つまり、下位電力管理部３１は、採用したシナリオに沿った充放電計画の情報を電力変換装置４１に出力する処理を行う。電力変換装置４１は、入力された充放電計画に基づいた制御を行う。
【００５２】
その後、下位電力管理部３１は、ＤＲの応答結果を通知する処理を行う（Ｓ１２１）。つまり、上位電力管理装置２１にＤＲに応答する、または、ＤＲに応答しないという結果を通知する処理を行う。その後、下位電力管理部３１はＳ１０１に戻り、上述の処理を繰り返し行う。
【００５３】
上記の構成の下位電力管理部３１によれば、発電設備５１由来の電力量、および、商用電源４０由来の電力量の割合に基づいて放電電力単価を算出し、当該放電電力単価に基づいて作成された充放電計画を用いて蓄電設備６１の蓄電、放電の制御を行う。放電電力単価に基づく充放電計画により蓄電、放電を行うため、商用電力の調達価格が同一となる時間帯において電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【００５４】
電力変換装置４１における効率特性に基づいて放電電力単価を算出することにより、効率特性に基づかない場合と比較して、算出される放電電力単価の精度を高めやすくなる。
【００５５】
充放電計画を作成する際に、更にＤＲに応じた場合のインセンティブにも基づいて作成ことにより、インセンティブに基づかない場合と比較して、電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【００５６】
充放電計画を複数（シナリオ１およびシナリオ２）作成して、複数の充放電計画から安価な充放電計画を抽出することにより、１つの充放電計画のみを作成する場合と比較して、電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【００５７】
発電設備５１として再生可能エネルギを用いた発電を行う再生可能エネルギ発電設備を用いることにより、他の発電設備を用いた場合と比較して、電力供給コストの低減を図りやすくなる。
【００５８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では下位電力管理部３１において、図３のフローチャートで示す処理を行う例に適用して説明したが、電力変換装置４１において当該処理を行ってもよく、当該処理が行われる場所を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５９】
３１…下位電力管理部（蓄電制御装置）、３２…算出部、３３…計画作成部、３４…入出力部（出力部）、５１…発電設備、６１…蓄電設備、７１…需要設備（負荷設備）、７１Ａ…需要設備（負荷設備）、７１Ｂ…需要設備（負荷設備）
【図１】
2019161843.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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