(57)【要約】【課題】機器ユニットを容易に増設でき、且つ統括コントローラの負担を軽減できるスマートエネルギーシステムを提供する。【解決手段】スマートエネルギーシステム１Ａは、電気機器を有し、電気機器と電力配線２との間に電気的に接続されるインバータを必要に応じて有する複数の機器ユニット３と、複数の機器ユニット３における電力の入出力を制御する統括コントローラ４と、を備える。各機器ユニット３は、電気機器の状態検知及びインバータの動作制御の少なくとも一方を行うローカルコントローラを有する。統括コントローラ４は、各ローカルコントローラから得られる電気機器の状態に基づいて、インバータを有する機器ユニット３において入出力される電力の大きさをローカルコントローラに指示する。ローカルコントローラは統括コントローラ４からの指示に基づいてインバータの動作制御を行う。【選択図】図１
2019041537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電気的に接続される電力配線と、
電気機器を有し、前記電気機器と前記電力配線との間に電気的に接続されるインバータを必要に応じて有する複数の機器ユニットと、
前記複数の機器ユニットにおける電力の入出力を制御する統括コントローラと、
を備え、
前記複数の機器ユニットのうち少なくとも２つの前記機器ユニットの前記電気機器は蓄電池又はヒートポンプであり、
各機器ユニットは、前記電気機器の状態検知及び前記インバータの動作制御の少なくとも一方を行うローカルコントローラを有し、
前記統括コントローラは、各ローカルコントローラから得られる前記電気機器の状態に基づいて、前記インバータを有する各機器ユニットから出力され若しくは前記インバータを有する各機器ユニットに入力される電力の大きさを当該機器ユニットの前記ローカルコントローラに指示し、当該機器ユニットの前記ローカルコントローラは前記統括コントローラからの指示に基づいて前記インバータの動作制御を行う、スマートエネルギーシステム。
【請求項２】
前記インバータを有する少なくとも一つの前記機器ユニットの前記ローカルコントローラは、前記電気機器の異常を検出したときに前記統括コントローラからの指示によらず前記インバータの動作を停止する、請求項１に記載のスマートエネルギーシステム。
【請求項３】
少なくとも１つの前記機器ユニットを収容する２以上のコンテナを更に備え、
各コンテナは、当該コンテナ内の異常を検知するヘッドローカルコントローラを有し、
前記統括コントローラは、前記ヘッドローカルコントローラが当該コンテナ内の異常を検知したときに、全ての前記機器ユニットの前記ローカルコントローラに前記電気機器の停止を指示する、請求項１または２に記載のスマートエネルギーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートエネルギーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、マイクログリッドとその制御装置に関する技術が記載されている。この制御装置は、各発電設備の発電電力を取得する手段と、取得した各発電設備の発電電力を合算した総発電電力を算出する手段と、総発電電力を平滑化してグリッド連係点での平滑化目標電力を算出する手段と、平滑化目標電力と総発電電力との差分である総充放電電力指令値を算出する手段と、総充放電電力指令値を複数の分散型電源設備それぞれの蓄電設備に分担させるように蓄電設備それぞれに対する分担電力指令値を算出する手段と、算出した分担電力指令値を各蓄電設備に送信する手段と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自然エネルギーを利用して電力を発生し、その電力を蓄電池に蓄えて必要な時に出力するスマートエネルギーシステムが多く用いられている。スマートエネルギーシステムは、例えば、家庭、工場、農場等において、太陽光発電等の発電設備と、蓄電池と、電気機器等の負荷とを共通の電力配線に接続し、発電設備において生成された電力、又は買電単価が安い時間帯の外部電力系統からの電力を蓄電池に蓄えながら負荷の電力消費に応じて該電力を放電する。発電設備及び蓄電池は、それぞれインバータを介して共通の電力配線に接続される。
【０００５】
スマートエネルギーシステムにおいては、発電設備及び蓄電池のうち少なくとも一方とインバータとをそれぞれ含む複数の機器ユニットが、共通の電力配線に接続される。スマートエネルギーシステムにおいて、蓄電池等の機器の制御指令値は、エネルギーマネジメントシステム（Energy Management System：ＥＭＳ）より出力される。そして、機器ユニットは、必要に応じて増設可能であることが望まれる。しかしながら、従来のスマートエネルギーシステムでは、複数の機器ユニットの状態検知及び動作制御を、共通のコントローラ（統括コントローラ）により行う。このような方式では、機器ユニットを増設する際、統括コントローラのプログラムの更新を行う必要がある。しかし、各機器ユニット間で制御入力方式（通信方式、コマンド入力方式等）が互いに異なる場合、統括コントローラにおいてそれぞれの制御入力方式に対応しなければならず、統括コントローラのプログラムの更新作業が煩雑となり、また、統括コントローラの負担が増大することとなる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、機器ユニットを容易に増設でき、且つ統括コントローラの負担を軽減できるスマートエネルギー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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明によるスマートエネルギーシステムは、負荷に電気的に接続される電力配線と、電気機器を有し、電気機器と電力配線との間に電気的に接続されるインバータを必要に応じて有する複数の機器ユニットと、複数の機器ユニットにおける電力の入出力を制御する統括コントローラと、を備え、複数の機器ユニットのうち少なくとも２つの機器ユニットの電気機器は蓄電池又はヒートポンプであり、各機器ユニットは、電気機器の状態検知及びインバータの動作制御の少なくとも一方を行うローカルコントローラを有し、統括コントローラは、各ローカルコントローラから得られる電気機器の状態に基づいて、インバータを有する各機器ユニットから出力され若しくはインバータを有する各機器ユニットに入力される電力の大きさを当該機器ユニットのローカルコントローラに指示し、当該機器ユニットのローカルコントローラは統括コントローラからの指示に基づいてインバータの動作制御を行う。
【０００８】
このスマートエネルギーシステムでは、各機器ユニットが、電気機器の状態検知及びインバータの動作制御を行うローカルコントローラを有する。そして、統括コントローラは、各ローカルコントローラから得られる電気機器の状態に基づいて、各機器ユニットから出力され若しくは各機器ユニットに入力される電力の大きさをローカルコントローラに指示することにより、複数の機器ユニットにおける電力の入出力を制御する。すなわち、上記のスマートエネルギーシステムでは、従来のスマートエネルギーシステムにおいて統括コントローラが全て行っていた各機器ユニットの状態検知及び動作制御を、各機器ユニットのローカルコントローラが行う。これにより、制御入力方式が各機器ユニット間で異なっていても、それらの制御入力方式に各ローカルコントローラが予め対応すればよく、それらの制御入力方式への統括コントローラの対応を不要にできる。従って、機器ユニットを容易に増設でき、且つ統括コントローラの負担を軽減できる。
【０００９】
加えて、上記のスマートエネルギーシステムでは、ローカルコントローラを各機器ユニットが有するので、統括コントローラがなくても各機器ユニットの状態検知及び動作制御が可能である。これにより、スマートエネルギーシステムを製造する際に、各機器ユニット単位で動作試験を行うことができる。従って、複数の機器ユニットの動作試験を並行して行うことができ、動作試験に必要な工期を短縮することができる。また、工場内に狭いスペースしかない場合でも、動作試験を容易に行うことができる。更に、運用中にスマートエネルギーシステムを点検する際にも、スマートエネルギーシステム全体の動作を停止することなく、各機器ユニット単位で点検動作を行うことができる。
【００１０】
また、上記のスマートエネルギーシステムでは、ローカルコントローラを各機器ユニットが有し、統括コントローラは、各ローカルコントローラから得られる電気機器の状態に基づいて、各機器ユニットの入力電力或いは出力電力の大きさをローカルコントローラに指示する。このような方式によれば、いずれかの機器ユニットが故障等により停止した場合であっても、スマートエネルギーシステム全体を停止させる必要が無く、他の機器ユニットを継続して動作させ得るので、スマートエネルギーシステムの稼働率を向上できる。また、従来のスマートエネルギーシステムでは統括コントローラのみが担っていた機能を統括コントローラと各ローカルコントローラが分担するので、各コントローラの動作を高速化することができる。
【００１１】
また、上記のスマートエネルギーシステムにおいて、インバータを有する少なくとも一つの機器ユニットのローカルコントローラは、電気機器の異常を検出したときに統括コントローラからの指示によらずインバータの動作を停止してもよい。これにより、電気機器の異常時における停止動作を迅速に行うことができる。
【００１２】
また、上記のスマートエネルギーシステムは、少なくとも１つの機器ユニットを収容する２以上のコンテナを更に備え、各コンテナは、当該コンテナ内の異常を検知するヘッドローカルコントローラを有し、統括コントローラは、ヘッドローカルコントローラが当該コンテナ内の異常を検知したときに、全ての機器ユニットのローカルコントローラに電気機器の停止を指示してもよい。これにより、スマートエネルギーシステムの安全性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスマートエネルギーシステムによれば、機器ユニットを容易に増設でき、且つ統括コントローラの負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、一実施形態に係るスマートエネルギーシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、統括コントローラ、ヘッドローカルコントローラ、及びローカルコントローラの間における通信内容をまとめた図表である。
【図３】図３は、統括コントローラの動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ローカルコントローラの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるスマートエネルギーシステムの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るスマートエネルギーシステム１Ａの構成を模式的に示す図である。このスマートエネルギーシステム１Ａは、例えば各戸建毎、集合住宅の住戸毎、或いはビルの階毎に設置される。図１に示されるように、スマートエネルギーシステム１Ａは、電力配線２と、複数の機器ユニット３と、統括コントローラ４とを備えている。複数の機器ユニット３には、一又は複数（図では１つ）の蓄電ユニット１０と、一又は複数（図では１つ）の発電ユニット２０と、一又は複数（図では１つ）の複合ユニット３０と、一又は複数（図では１つ）のヒートポンプユニット４０と、一又は複数（図では１つ）の増設ユニット５０とが含まれる。さらに、このスマートエネルギーシステム１Ａは、２つ以上（本実施形態では４つ）のコンテナ６０Ａ〜６０Ｄを備えている。これらのコンテナ６０Ａ〜６０Ｄは、例えば貨物用コンテナであって、それぞれ一又は複数の機器ユニット３を収容する。例えば、コンテナ６０Ａは１つの蓄電ユニット１０と１つの発電ユニット２０とを収容する。コンテナ６０Ｂは、１つの蓄電ユニット１０と１つの複合ユニット３０とを収容する。コンテナ６０Ｃは、１つのヒートポンプユニット４０を収容する。コンテナ６０Ｄは、１つの増設ユニット５０を収容する。統括コントローラ４は、コンテナ６０Ａ〜６０Ｄのいずれか（例えばコンテナ６０Ａ）に収容される。
【００１７】
電力配線２は、複数のコンテナ６０Ａ〜６０Ｄにわたって配設されている。電力配線２は、所定周波数（例えば５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚといった商用周波数）の交流電力を伝搬する。電力配線２は、コンタクタ（スイッチ）９を介して、例えば家庭、工場、農場等の局地的な区域内に限定的に敷設された電力系統７と電気的に接続されている。電力系統７には、負荷６が接続される。スマートエネルギーシステム１Ａは、発電ユニット２０により生成された電力、及び蓄電ユニット１０から放電された電力を、電力配線２及び電力系統７を介して負荷６に供給することができる。負荷とは、電力を消費する１以上の機器または装置の集合であり、例えば、１以上の家庭用または業務用の様々な電気機器の集合である。
【００１８】
発電ユニット２０は、電力配線２と電気的に接続され、自然エネルギー（再生可能エネルギー）を利用して電力を生成する。発電ユニット２０は、電気機器としての発電装置（発電設備）２１と、ローカルコントローラ２２と、インバータ２３とを有する。発電装置２１は、インバータ２３を介して電力配線２と電気的に接続されている。言い換えると、インバータ２３は、発電装置２１に接続された端子と、電力配線２に接続された端子とを有する。発電装置２１は、自然エネルギーを利用して電力を生成する装置であって、例えば太陽光（Photovoltaic；ＰＶ）パネル若しくは風力発電設備である。発電装置２１は、コンテナ６０Ａの外側、例えば建物の屋根の上、平地等に設置される。発電装置２１が直流電力を生成する場合、インバータ２３は、その直流電力を、所定周波数の交流電力に変換して電力配線２に提供する。また、発電装置２１が交流電力を生成する場合、インバータ２３は、その交流電力の周波数を所定周波数に変換して電力配線２に提供する。インバータ２３は、パワーコンディショニングシステム（Power Conditioning System；ＰＣＳ）とも呼ばれる。
【００１９】
ローカルコントローラ２２は、発電ユニット２０の発電装置２１及びインバータ２３、並びに統括コントローラ４と有線または無線の通信線を介して接続されており、インバータ２３の動作制御を行う。また、ローカルコントローラ２２は、発電装置２１の種類が、その状態に応じてインバータ２３の制御を必要とするものである場合には、発電装置２１の状態検知（停止中、アイドル中、発電中、異常発生中など）を行う。ローカルコントローラ２２は、発電装置２１の状態検知結果に関する情報を統括コントローラ４に送信する。また、ローカルコントローラ２２は、統括コントローラ４からの指示に基づいて、インバータ２３の動作を制御する。具体的には、ローカルコントローラ２２は、統括コントローラ４からの出力電力の指示に基づいて、インバータ２３から電力配線２への電力の供給／停止、及び供給電力の大きさを制御する。
【００２０】
蓄電ユニット１０は、電気機器としての蓄電池１１と、ローカルコントローラ１２と、インバータ１３とを有する。蓄電池１１は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、又は他の蓄電機器であって、発電ユニット２０によって生成された電力、又は電力配線２に接続された外部電力系統からの電力を蓄える。蓄電池１１は、単一の蓄電池からなってもよいし、複数の蓄電池が互いに直列に接続されてなってもよい。インバータ１３は、蓄電池１１と電力配線２との間に電気的に接続されている。言い換えると、インバータ１３は、蓄電池１１に接続された端子と、電力配線２に接続された端子とを有する。インバータ１３は、蓄電池１１の充電および放電を行う。インバータ１３は、蓄電池１１の電力を電力配線２に放電する際、直流電力から所定周波数の交流電力への変換を併せて行う。また、インバータ１３は、電力配線２の電力を蓄電池１１に充電する際、交流電力から直流電力への変換を併せて行う。インバータ１３は、ＰＣＳとも呼ばれる。
【００２１】
ローカルコントローラ１２は、蓄電ユニット１０の蓄電池１１及びインバータ１３、並びに統括コントローラ４と有線または無線の通信線を介して接続されており、蓄電池１１の状態検知（異常検知を含む）と、インバータ１３の動作制御とを行う。蓄電池１１の状態とは、例えば充電量（ＳＯＣ）、充電中、放電中、抑制された放電中、抑制された充電中、警告発生中（充放電の停止の必要はない、異常が発生する手前の状態）、異常発生中（充放電を止めることが必要な状態）等である。ローカルコントローラ１２は、蓄電池１１の状態検知結果に関する情報を統括コントローラ４に送信する。また、ローカルコントローラ１２は、統括コントローラ４からの指示に基づいて、インバータ１３の動作（充電動作及び放電動作）を制御する。すなわち、ローカルコントローラ１２は、統括コントローラ４から指示された出力電力の大きさに基づいて、蓄電池１１の放電電力を制御し、統括コントローラ４から指示された充電電力の大きさに基づいて、蓄電池１１の充電電力を制御する。
【００２２】
複合ユニット３０は、蓄電ユニットと発電ユニットとを兼ねるユニットである。すなわち、複合ユニット３０は、電気機器としての蓄電池１１及び発電装置２１と、ローカルコントローラ３２と、ハイブリッドインバータ３３とを有する。蓄電池１１及び発電装置２１は、ハイブリッドインバータ３３を介して電力配線２と電気的に接続されている。発電装置２１は、コンテナ６０Ｂの外に配置されている。ハイブリッドインバータ３３は、蓄電池１１及び発電装置２１と電力配線２との間に電気的に接続されている。言い換えると、ハイブリッドインバータ３３は、蓄電池１１に接続された端子と、発電装置２１に接続された端子と、電力配線２に接続された端子とを有する。発電装置２１が直流電力を生成する場合、ハイブリッドインバータ３３は、その直流電力を、所定周波数の交流電力に変換して電力配線２に提供する。また、発電装置２１が交流電力を生成する場合、ハイブリッドインバータ３３は、その交流電力の周波数を所定周波数に変換して電力配線２に提供する。また、ハイブリッドインバータ３３は、蓄電池１１の充電および放電を行う。ハイブリッドインバータ３３は、蓄電池１１の電力を電力配線２に放電する際、直流電力から所定周波数の交流電力への変換を併せて行う。また、ハイブリッドインバータ３３は、電力配線２の電力を蓄電池１１に充電する際、交流電力から直流電力への変換を併せて行う。ハイブリッドインバータ３３は、ＰＣＳとも呼ばれる。
【００２３】
ローカルコントローラ３２は、複合ユニット３０の蓄電池１１、発電装置２１及びハイブリッドインバータ３３、並びに統括コントローラ４と有線または無線の通信線を介して接続されており、蓄電池１１及び発電装置２１の状態検知と、ハイブリッドインバータ３３の動作制御とを行う。なお、蓄電池１１の状態検知の詳細については、前述した蓄電ユニット１０と同様である。また、発電装置２１の状態検知の詳細については、前述した発電ユニット２０と同様である。ローカルコントローラ３２は、蓄電池１１及び発電装置２１の状態検知結果に関する情報を統括コントローラ４に送信する。また、ローカルコントローラ３２は、統括コントローラ４からの指示に基づいて、ハイブリッドインバータ３３の動作を制御する。ローカルコントローラ３２は、前述したローカルコントローラ１２及び２２による動作制御と同様の制御を並行して行う。
【００２４】
少なくとも一つの機器ユニット３（蓄電ユニット１０、発電ユニット２０及び複合ユニット３０）のローカルコントローラ１２，２２，３２は、電気機器（蓄電池１１及び発電装置２１）の異常を検出したときに、統括コントローラ４からの指示によらず独断で、インバータ１３，２３若しくはハイブリッドインバータ３３の動作を停止する。インバータの動作を停止するとは、充電動作及び放電動作の何れも行わないことをいう。どのような異常によってインバータ１３，２３若しくはハイブリッドインバータ３３の動作を停止するかは、ローカルコントローラ１２，２２，３２において予め設定されている。
【００２５】
ヒートポンプユニット４０は、必要に応じて設置される。ヒートポンプユニット４０は、電気機器としてのヒートポンプ４１と、ローカルコントローラ４２とを有する。ヒートポンプ４１は、低温部分から高温部分へ熱を移動させる装置であって、例えば給湯設備または冷暖房設備の一部として利用される。ローカルコントローラ４２は、ヒートポンプ４１の状態検知（異常検知を含む）及び動作制御を行う。ヒートポンプ４１の状態とは、例えば停止中、アイドル中、給湯中、異常発生中などである。ローカルコントローラ４２は、ヒートポンプ４１の状態検知結果に関する情報を統括コントローラ４に送信する。また、ローカルコントローラ４２は、統括コントローラ４からの指示に基づいて、ヒートポンプユニット４０の動作を制御する。
【００２６】
増設ユニット５０は、必要に応じて設置される。増設ユニット５０は、上述した蓄電ユニット１０、発電ユニット２０、複合ユニット３０、ヒートポンプユニット４０、或いは他のユニットを増設したいときに用いられる。例えば、増設ユニット５０に蓄電池１１及びインバータ１３を追加することにより、蓄電ユニット１０を増設できる。このとき、増設ユニット５０が予め有するローカルコントローラ５２は、前述したローカルコントローラ１２として機能する。また、増設ユニット５０に発電装置２１及びインバータ２３を追加することにより、発電ユニット２０を増設できる。このとき、ローカルコントローラ５２は、前述したローカルコントローラ２２として機能する。
【００２７】
統括コントローラ４は、負荷６において必要な電力を賄うために、複数の機器ユニット３における電力の入出力を制御する。具体的に、統括コントローラ４は、各ローカルコントローラ１２，２２，及び３２から得られる電気機器（蓄電池１１及び発電装置２１）の状態に基づいて、蓄電ユニット１０、発電ユニット２０及び複合ユニット３０から出力され、若しくは蓄電ユニット１０及び複合ユニット３０に入力される電力の大きさを、各ローカルコントローラ１２，２２，及び３２に指示する。例えば、統括コントローラ４は、負荷６の消費電力が発電ユニット２０の生成電力を上回った場合には、蓄電ユニット１０のインバータ１３、及び複合ユニット３０のハイブリッドインバータ３３が放電動作を行うように、ローカルコントローラ１２，３２に指示する。また、統括コントローラ４は、負荷６の消費電力が発電ユニット２０の生成電力を下回った場合には、蓄電ユニット１０のインバータ１３、及び複合ユニット３０のハイブリッドインバータ３３が充電動作を行うように、ローカルコントローラ１２，３２に指示する。統括コントローラ４は、ローカルコントローラ１２，３２から提供される各蓄電池１１のＳＯＣ値に基づいて、インバータ１３及びハイブリッドインバータ３３の動作制御に関する指示を行うことができる。例えば、放電動作の際、統括コントローラ４はＳＯＣ値が所定値を下回る蓄電池１１からは放電させず、充電動作の際、統括コントローラ４はＳＯＣ値が所定値を下回る蓄電池１１を優先して充電させる。
【００２８】
各コンテナ６０Ａ〜６０Ｄは、当該コンテナ内の状態（コンテナ内の異常を含む）を検知するヘッドローカルコントローラ５をそれぞれ有する。コンテナ内の状態とは、例えば火災の発生の有無、非常停止の有無、系統異常の有無等である。ヘッドローカルコントローラ５には、これらの状態を検知するための各種のセンサが接続されており、ヘッドローカルコントローラ５は、これらのセンサからの信号に基づいてコンテナ内の状態を検知する。ヘッドローカルコントローラ５は、統括コントローラ４と有線または無線の通信線を介して接続されており、検知した状態に関する情報を統括コントローラ４に送信する。統括コントローラ４は、ヘッドローカルコントローラ５がコンテナ内の異常を検知すると、全てのコンテナ６０Ａ〜６０Ｄ内のローカルコントローラ１２〜５２に対し、電気機器（蓄電池１１、発電装置２１、及びヒートポンプ４１）、インバータ１３及び２３、並びにハイブリッドインバータ３３の停止を指示する。なお、各コンテナ６０Ａ〜６０Ｄのヘッドローカルコントローラ５は、それぞれローカルコントローラ１２〜５２を兼ねてもよい。
【００２９】
統括コントローラ４は、コンタクタ９を制御する。統括コントローラ４によりコンタクタ９が接続状態とされると、電力配線２と電力系統７とが電気的に接続される。また、統括コントローラ４によりコンタクタ９が非接続状態とされると、電力配線２と電力系統７とが電気的に分離される。統括コントローラ４は、いずれかのヘッドローカルコントローラ５にて異常を検知した場合に、各電気機器を停止させると共にコンタクタ９を非接続状態とする。
【００３０】
なお、統括コントローラ４、ヘッドローカルコントローラ５、ローカルコントローラ１２〜５２は、プロセッサ、メモリ、および通信インタフェースを備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）により構成され得る。プロセッサは例えばＣＰＵであり、メモリは例えばフラッシュメモリで構成されるが、コントローラを構成するハードウェア装置の種類はこれらに限定されず、任意に選択されてよい。これらのコントローラの各機能は、プロセッサが、メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。例えば、プロセッサは、メモリから読み出したデータまたは通信インタフェースを介して受信したデータに対して所定の演算を実行し、その演算結果を他のコントローラまたは装置に出力することで、該他のコントローラまたは装置を制御する。あるいは、プロセッサは受信したデータまたは演算結果をメモリに格納する。
【００３１】
図２は、統括コントローラ４、ヘッドローカルコントローラ５、及びローカルコントローラ１２〜５２の間における通信内容をまとめた図表である。図２に示されるように、スマートエネルギーシステム１Ａでは、１４種類の通信内容がこれらのコントローラ間で通信される。例えば、統括コントローラ４とヘッドローカルコントローラ５及びローカルコントローラ１２〜５２との間では、６種類の内容が通信される。すなわち、統括コントローラ４からヘッドローカルコントローラ５へは、（１）各コンテナ内の状態（火災の発生の有無、非常停止の有無、系統異常の有無等）に関する情報を送信するよう指令する信号が送信される。統括コントローラ４から各ローカルコントローラ１２〜５２へは、（２）各電気機器の状態、測定値等に関する情報を送信するよう指令する信号と、（３）各電気機器及びインバータの起動・停止を指令する信号と、（４）充電／放電電力を指令する信号と、（５）各電気機器に依存するその他の指令（制御情報）とが送信される。ヘッドローカルコントローラ５及びローカルコントローラ１２〜５２から統括コントローラ４へは、（６）各電気機器の状態、コンテナ内の状態、各種測定値等に関する情報が送信される。
【００３２】
また、ローカルコントローラ１２〜５２と各電気機器との間では、８種類の内容が通信される。すなわち、ローカルコントローラ１２〜５２から各電気機器へは、（７）各電気機器の状態、測定値等に関する情報を送信するよう指令する信号と、（８）各電気機器及びインバータの起動・停止を指令する信号と、（９）〜（１２）充電／放電電力を指令する信号と、（１３）各電気機器に依存するその他の指令（制御情報）とが送信される。なお、充電／放電電力を指令する信号には、（９）インバータの電力配線２側の端子における電力の大きさに関する指令、（１０）インバータの蓄電池１１側の端子における電力の大きさに関する指令、（１１）充放電電流の大きさに関する指令、及び（１２）充放電に関する他の物理量に関する指令が含まれる。各電気機器からローカルコントローラ１２〜５２へは、（１４）各電気機器の状態、測定値等に関する情報が送信される。
【００３３】
続いて、本実施形態によるスマートエネルギーシステム１Ａの動作について説明する。図３は、統括コントローラ４の動作を示すフローチャートである。図４は、ローカルコントローラ１２〜５２の動作を示すフローチャートである。
【００３４】
図３に示されるように、統括コントローラ４は、システム起動（ステップＳ１０）の後、すべてのヘッドローカルコントローラ５に対して、コンテナ６０Ａ〜６０Ｄ内の状態に関する情報を送信するよう指令する（ステップＳ１１）。次に、統括コントローラ４は、各ヘッドローカルコントローラ５から、コンテナ６０Ａ〜６０Ｄ内の状態に関する情報を受信する（ステップＳ１２）。続いて、いずれかのコンテナ内に異常が発生した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、統括コントローラ４は、コンテナ６０Ａ〜６０Ｄ内に収容されている全ての電気機器を停止するように、全てのローカルコントローラ１２〜５２に対して指令を行う（ステップＳ１４）。その後、統括コントローラ４は、全てのローカルコントローラ１２〜５２に対して各電気機器の状態に関する情報を送信するよう指令する（ステップＳ１５）。そして、統括コントローラ４は、各ローカルコントローラ１２〜５２から、各電気機器の状態に関する情報を受信する（ステップＳ１６）。
【００３５】
また、いずれのコンテナ内にも異常が発生していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、統括コントローラ４は、全てのローカルコントローラ１２〜５２に対して各電気機器の状態に関する情報を送信するよう指令する（ステップＳ１７）。そして、統括コントローラ４は、各ローカルコントローラ１２〜５２から、各電気機器の状態に関する情報を受信する（ステップＳ１８）。続いて、いずれかの電気機器に異常が発生した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、統括コントローラ４は、その電気機器を制御するローカルコントローラに対し、当該電気機器の停止を指令する（ステップＳ２０）。また、いずれの電気機器にも異常が発生していない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、統括コントローラ４は、各機器ユニット３における電力の入出力の大きさ（電力分配）を算出する（ステップＳ２１）。そして、統括コントローラ４は、ローカルコントローラ１２，２２，３２に対して充電／放電電力を指令するとともに、各電気機器に依存するその他の指令（制御情報）を全てのローカルコントローラ１２〜５２に対して行う。統括コントローラ４は、以上に説明したステップＳ１１〜Ｓ２２を繰り返し行う。
【００３６】
一方、図４に示されるように、各ローカルコントローラ１２〜５２は、システム起動（ステップＳ３０）の後、自らが属する機器ユニット３の各電気機器に対して、各電気機器の状態に関する情報を送信するよう指令する（ステップＳ３１）。そして、各ローカルコントローラ１２〜５２は、各電気機器から、各電気機器の状態に関する情報を受信する（ステップＳ３２）。続いて、少なくとも一つの機器ユニット３の電気機器に異常が発生した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、その電気機器を制御するローカルコントローラは、統括コントローラ４からの指示を待たずに、当該電気機器に接続されたインバータの動作を停止する（ステップＳ３４）。また、自らが属する機器ユニット３のいずれの電気機器にも異常が発生していない場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、各ローカルコントローラ１２〜５２は、統括コントローラ４からの指令を受信する（ステップＳ３５）。統括コントローラ４からの指令がない場合、各ローカルコントローラ１２〜５２は、上述したステップＳ３１〜Ｓ３４を再び繰り返す。
【００３７】
各ローカルコントローラ１２〜５２は、統括コントローラ４から各電気機器の状態、測定値等に関する情報を送信するよう指令を受けると、当該情報を統括コントローラ４へ送信する（ステップＳ３６）。また、各ローカルコントローラ１２〜５２は、統括コントローラ４から各電気機器及びインバータの起動もしくは停止を行うよう指令を受けると、当該電気機器及びインバータの起動もしくは停止を行う（ステップＳ３７）。また、各ローカルコントローラ１２，２２，３２は、充電／放電電力に関する指令を受けると、指令された充電／放電電力を実現するように、各インバータの動作を制御する（ステップＳ３８）。また、各ローカルコントローラ１２〜５２は、統括コントローラ４から各電気機器に依存するその他の指令を受けると、各電気機器に対して当該指令を行う（ステップＳ３９）。
【００３８】
以上の構成を備える本実施形態によるスマートエネルギーシステム１Ａによって得られる効果について説明する。前述したように、従来のスマートエネルギーシステムでは、複数の機器ユニットの状態検知及び動作制御を、共通のコントローラ（統括コントローラ）により行う。このような方式では、機器ユニットを増設する際、統括コントローラのプログラムの更新を行う必要がある。しかしながら、各機器ユニット間で制御入力方式（通信方式、コマンド入力方式等）が互いに異なることがある。例えば、インバータの通信規格はメーカーによって異なることが多く、蓄電池の容量、出力信号、及び通信内容等も様々である。従って、統括コントローラによって各機器ユニットを直接制御する場合、各機器ユニット間で異なる制御入力方式のそれぞれに統括コントローラが全て対応しなければならず、統括コントローラのプログラムの更新作業が煩雑となり、また、統括コントローラの負担が増大することとなる。
【００３９】
このような課題に対し、本実施形態のスマートエネルギーシステム１Ａでは、各機器ユニット３（蓄電ユニット１０、発電ユニット２０及び複合ユニット３０）が、電気機器（蓄電池１１及び発電装置２１）の状態検知及びインバータの動作制御を行うローカルコントローラ１２，２２，３２を有する。そして、統括コントローラ４は、各ローカルコントローラ１２，２２，３２から得られる電気機器の状態に基づいて、各機器ユニット３から出力され若しくは各機器ユニット３に入力される電力の大きさをローカルコントローラ１２，２２，３２に指示することにより、複数の機器ユニット３における電力の入出力を制御する。すなわち、上記のスマートエネルギーシステム１Ａでは、従来のスマートエネルギーシステムにおいて統括コントローラ４が全て行っていた各機器ユニット３の状態検知及び動作制御を、各機器ユニット３のローカルコントローラ１２，２２，３２が行う。これにより、制御入力方式が各機器ユニット３間で異なっていても、それらの制御入力方式に各ローカルコントローラ１２，２２，３２が予め対応すればよく、それらの制御入力方式への統括コントローラ４の対応を不要にできる。従って、機器ユニット３を容易に増設でき、且つ統括コントローラ４の負担を軽減できる。
【００４０】
加えて、本実施形態のスマートエネルギーシステム１Ａでは、ローカルコントローラ１２，２２，３２を各機器ユニット３が有するので、統括コントローラ４がなくても各機器ユニット３の状態検知及び動作制御が可能である。これにより、スマートエネルギーシステム１Ａを製造する際に、各機器ユニット３単位で動作試験を行うことができる。従って、複数の機器ユニット３の動作試験を並行して行うことができ、動作試験に必要な工期を短縮することができる。また、工場内に狭いスペースしかない場合でも、動作試験を容易に行うことができる。更に、運用中にスマートエネルギーシステム１Ａを点検する際にも、スマートエネルギーシステム１Ａ全体の動作を停止することなく、各機器ユニット３単位で点検動作を行うことができる。
【００４１】
また、本実施形態のスマートエネルギーシステム１Ａでは、ローカルコントローラ１２，２２，３２を各機器ユニット３が有し、統括コントローラ４は、各ローカルコントローラ１２，２２，３２から得られる電気機器の状態に基づいて、各機器ユニット３の入力電力或いは出力電力の大きさをローカルコントローラ１２，２２，３２に指示する。このような方式によれば、いずれかの機器ユニット３が故障等により停止した場合であっても、スマートエネルギーシステム１Ａ全体を停止させる必要が無く、他の機器ユニット３を継続して動作させ得るので、スマートエネルギーシステム１Ａの稼働率を向上できる。また、従来のスマートエネルギーシステムにおいて統括コントローラ４のみが担っていた機能を統括コントローラ４と各ローカルコントローラ１２，２２，３２とが分担するので、各コントローラの動作を高速化することができる。
【００４２】
また、本実施形態のスマートエネルギーシステム１Ａのように、少なくとも一つの機器ユニット３のローカルコントローラ１２，２２，３２は、電気機器の異常を検出したときに統括コントローラ４からの指示によらずインバータの動作を停止してもよい。これにより、各機器ユニット３の異常時の停止動作を迅速に行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態のスマートエネルギーシステム１Ａのように、各コンテナ６０Ａ〜６０Ｄは、当該コンテナ内の異常を検知するヘッドローカルコントローラ５を有し、統括コントローラ４は、ヘッドローカルコントローラ５が当該コンテナ内の異常を検知したときに、全てのコンテナ６０Ａ〜６０Ｄ内の機器ユニット３のローカルコントローラ１２，２２，３２に電気機器の停止を指示してもよい。これにより、スマートエネルギーシステム１Ａの安全性をより高めることができる。
【００４４】
本発明によるスマートエネルギーシステムは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では各コンテナがヘッドローカルコントローラを有しているが、ヘッドローカルコントローラは必要に応じて省略されてもよい。また、統括コントローラとローカルコントローラとの間で通信される内容は図２に示されたものに限られず、他に様々な内容が通信されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１Ａ…スマートエネルギーシステム、２…電力配線、３…機器ユニット、４…統括コントローラ、５…ヘッドローカルコントローラ、６…負荷、７…電力系統、９…コンタクタ、１０…蓄電ユニット、１１…蓄電池、１２，２２，３２，４２，５２…ローカルコントローラ、１３，２３…インバータ、２０…発電ユニット、２１…発電装置、３０…複合ユニット、３３…ハイブリッドインバータ、４０…ヒートポンプユニット、４１…ヒートポンプ、５０…増設ユニット、６０Ａ〜６０Ｄ…コンテナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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