(57)【要約】【課題】複数の自然エネルギー発電装置（太陽光発電装置，風力発電装置等）の発電電力の供給を受ける電力ネットワークの安定化を図ることができる電力ネットワーク管理システムを実現する。【解決手段】各自然エネルギー発電システム１の制御装置１５は、天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節と所定の発電量情報に基づいて該発電予定日の発電量を予測するとともに、該気象情報または現在の季節または該発電予定日の日付または曜日と所定の消費電力量情報に基づいて該発電予定日の負荷１４の消費電力量を予測し、電力ネットワーク管理装置３は、予測された発電量および消費電力量に基づいて当該発電予定日の電力ネットワーク２への供給電力量の合計が一定になるように、各自然エネルギー発電システム１の供給電力量を求めることを特徴とする。【選択図】　　図１
2004072900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の自然エネルギー発電装置から電力供給を受ける電力ネットワークを管理する電力ネットワーク管理システムであって、
季節または気象情報または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する前記自然エネルギー発電装置の発電量情報を記憶する発電量情報記憶手段と、
前記自然エネルギー発電装置に接続される負荷について、季節または気象情報または日付または曜日または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する消費電力量情報を記憶する消費電力量情報記憶手段と、
前記自然エネルギー発電装置の発電電力の使用の仕方を制御する制御手段と、
前記自然エネルギー発電装置毎に、前記電力ネットワークへの供給電力量を制御する管理手段とを備え、
前記制御手段は、天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節と前記発電量情報記憶手段の記憶内容に基づいて該発電予定日の発電量を予測するとともに、前記天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節または該発電予定日の日付または曜日と前記消費電力量情報記憶手段の記憶内容に基づいて該発電予定日の前記負荷の消費電力量を予測し、
前記管理手段は、前記制御手段の予測内容に基づいて前記発電予定日の前記供給電力量の合計の一定値を算出し、この一定値を維持する前記供給電力量を前記自然エネルギー発電装置毎に求める
ことを特徴とする電力ネットワーク管理システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果の発電量に基づいて前記発電量情報記憶手段の該当する発電量情報を補正し、更新することを特徴とする請求項１に記載の電力ネットワーク管理システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果による前記負荷の消費電力量に基づいて前記消費電力量情報記憶手段の該当する消費電力量情報を補正し、更新することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力ネットワーク管理システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果の発電量に基づいて前記発電量の予測値を補正することを特徴とする請求項１に記載の電力ネットワーク管理システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果による前記負荷の消費電力量に基づいて前記消費電力量の予測値を補正することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の電力ネットワーク管理システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記負荷の一時的な変化の条件の設定内容に基づいて前記消費電力量の予測値を補正することを特徴とする請求項１に記載の電力ネットワーク管理システム。
【請求項７】
複数の自然エネルギー発電装置から電力供給を受ける電力ネットワークを管理する電力ネットワーク管理方法であって、
季節または気象情報または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する前記自然エネルギー発電装置の発電量情報が予め設定される過程と、
前記自然エネルギー発電装置に接続される負荷について、季節または気象情報または日付または曜日または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する消費電力量情報が予め設定される過程と、
天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節と前記発電量情報に基づいて該発電予定日の発電量を予測する過程と、
前記天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節または該発電予定日の日付または曜日と前記消費電力量情報に基づいて該発電予定日の前記負荷の消費電力量を予測する過程と、
前記予測した発電量および消費電力量に基づいて前記発電予定日の前記自然エネルギー発電装置の前記電力ネットワークへの供給電力量の合計の一定値を算出する過程と、
この一定値を維持する前記供給電力量を前記自然エネルギー発電装置毎に求める過程と、
この求めた供給電力量に基づいて前記自然エネルギー発電装置の発電電力の使用の仕方を制御する過程と、
を含むことを特徴とする電力ネットワーク管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力ネットワークの安定維持に用いて好適な電力ネットワーク管理システムおよび電力ネットワーク管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリーンで無公害な太陽光エネルギーを用いた太陽電池と、二次電池とを組み合わせた給電システムが利用されている。この給電システムは、昼間に太陽電池からの余剰電力を二次電池に蓄え、太陽電池の発電が実質的に停止してしまう夜間などに、二次電池に蓄えられた電力を放出することにより、太陽電池の出力を補助し、常に安定した電力供給を可能とすることを目的としたものである。そして、太陽電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換して負荷に供給したり、また、電力の余剰分が発生した場合には、余剰分の電力を二次電池へ供給することにより、二次電池の充電を行う。
【０００３】
また、上記給電システムでは、太陽光発電電力のうち、二次電池の充電や負荷によって消費できなかった電力を、逆潮流によって既存の商用電力ネットワークに供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、太陽電池の発電電力は季節や時間、天候等により大きく変動するので、多数の太陽光発電装置が電力ネットワークに接続されて逆潮流される電力量が増大すると、その分、発電量の変動が拡大し、商用電力ネットワークが不安定になる。このような問題は、太陽光発電以外にも風力発電など、自然エネルギーを利用した発電装置を商用電力ネットワークに多数接続した場合に生じる。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の自然エネルギー発電装置（太陽光発電装置，風力発電装置等）の発電電力の供給を受ける電力ネットワークの安定化を図ることができる電力ネットワーク管理システムおよび電力ネットワーク管理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の電力ネットワーク管理システムは、複数の自然エネルギー発電装置から電力供給を受ける電力ネットワークを管理する電力ネットワーク管理システムであって、季節または気象情報または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する前記自然エネルギー発電装置の発電量情報を記憶する発電量情報記憶手段と、前記自然エネルギー発電装置に接続される負荷について、季節または気象情報または日付または曜日または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する消費電力量情報を記憶する消費電力量情報記憶手段と、前記自然エネルギー発電装置の発電電力の使用の仕方を制御する制御手段と、前記自然エネルギー発電装置毎に、前記電力ネットワークへの供給電力量を制御する管理手段とを備え、前記制御手段は、天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節と前記発電量情報記憶手段の記憶内容に基づいて該発電予定日の発電量を予測するとともに、前記天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節または該発電予定日の日付または曜日と前記消費電力量情報記憶手段の記憶内容に基づいて該発電予定日の前記負荷の消費電力量を予測し、前記管理手段は、前記制御手段の予測内容に基づいて前記発電予定日の前記供給電力量の合計の一定値を算出し、この一定値を維持する前記供給電力量を前記自然エネルギー発電装置毎に求めることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の電力ネットワーク管理システムにおいては、前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果の発電量に基づいて前記発電量情報記憶手段の該当する発電量情報を補正し、更新することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の電力ネットワーク管理システムにおいては、前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果による前記負荷の消費電力量に基づいて前記消費電力量情報記憶手段の該当する消費電力量情報を補正し、更新することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の電力ネットワーク管理システムにおいては、前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果の発電量に基づいて前記発電量の予測値を補正することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の電力ネットワーク管理システムにおいては、前記制御手段は、前記自然エネルギー発電装置の実運転結果による前記負荷の消費電力量に基づいて前記消費電力量の予測値を補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の電力ネットワーク管理システムにおいては、前記制御手段は、前記負荷の一時的な変化の条件の設定内容に基づいて前記消費電力量の予測値を補正することを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の電力ネットワーク管理方法は、複数の自然エネルギー発電装置から電力供給を受ける電力ネットワークを管理する電力ネットワーク管理方法であって、季節または気象情報または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する前記自然エネルギー発電装置の発電量情報が予め設定される過程と、前記自然エネルギー発電装置に接続される負荷について、季節または気象情報または日付または曜日または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する消費電力量情報が予め設定される過程と、天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節と前記発電量情報に基づいて該発電予定日の発電量を予測する過程と、前記天気予報による発電予定日の気象情報または現在の季節または該発電予定日の日付または曜日と前記消費電力量情報に基づいて該発電予定日の前記負荷の消費電力量を予測する過程と、前記予測した発電量および消費電力量に基づいて前記発電予定日の前記自然エネルギー発電装置の前記電力ネットワークへの供給電力量の合計の一定値を算出する過程と、この一定値を維持する前記供給電力量を前記自然エネルギー発電装置毎に求める過程と、この求めた供給電力量に基づいて前記自然エネルギー発電装置の発電電力の使用の仕方を制御する過程と、を含むことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態による電力ネットワーク管理システムを適用した電力システムの構成を示す図である。この図１に示す電力システムは、複数の自然エネルギー発電システム１と、これら自然エネルギー発電システム１から逆潮流によって電力供給を受ける電力ネットワーク２と、各自然エネルギー発電システム１の電力ネットワーク２への供給電力量（売電量）を制御する電力ネットワーク管理装置３とから構成される。
【００１４】
自然エネルギー発電システム１は、太陽電池１１と電力変換装置１２と二次電池１３と負荷１４と制御装置１５とから構成される。
太陽電池１１は、太陽光エネルギーを使用して発電する太陽光発電装置（自然エネルギー発電装置）である。
電力変換装置１２は、太陽電池１１から供給される直流電力を二次電池１３へ充電するとともに、該直流電力を交流電力に変換して、負荷１４、又は電力ネットワーク２へ供給する機能と、二次電池１３から放電される直流電力を交流電力に変換して、負荷１４、又は電力ネットワーク２へ供給する機能を備えるインバータである。
【００１５】
二次電池１３は、充電と放電を繰返し行うことが可能な蓄電池（電力貯蔵装置）であり、リチウム電池、鉛電池、ＮＡＳ（ナトリウム−イオウ）電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などが利用可能である。特には、エネルギー効率および充放電効率が高いリチウム電池を用いるのが好ましい。さらには、低コスト等の理由から経済性に優れたマンガン系リチウム電池を用いるのが好ましい。
負荷１４は、自然エネルギー発電システム１の特定の給電対象である。
【００１６】
制御装置１５は、電力ネットワーク管理装置３と通信回線により接続されており、相互にデータを送受する。この制御装置１５は、電力変換装置１２に指示して、太陽電池１１の発電電力の使用の仕方を制御する。具体的には、昼間に太陽電池１１からの余剰電力（負荷１４で消費しきれない分）を二次電池１３に蓄える。そして、太陽電池１１の発電が実質的に停止してしまう夜間などに、二次電池１３に蓄えられた電力を放出する。また、太陽光発電電力のうち、二次電池１３の充電や負荷１４によって消費できなかった電力を、逆潮流によって電力ネットワーク２へ供給する。但し、この電力ネットワーク２への電力供給は、電力ネットワーク管理装置３からの売電量の指示に従って行う。
【００１７】
制御装置１５は、上記太陽電池１１の発電電力の使用の仕方を制御する処理を行う制御処理部と、各種情報を記憶する記憶部と、通信回線を介してデータを送受する通信部とを備える。該記憶部は、季節または気象情報または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する太陽電池１１の発電量情報を記憶する。例えば、季節（春，夏，秋，冬）ごとの気象情報に対応する太陽電池１１の時刻別の発電量情報を記憶している。さらに、該記憶部は、負荷１４について、季節または気象情報または日付または曜日または時刻のうち、いずれかもしくは複数の条件に対応する消費電力量情報を記憶する。例えば、季節ごとの気象情報に対応する曜日別及び時刻別の負荷１４の消費電力量情報を記憶している。
上記発電量情報は、過去の発電実績に基づいて予め設定される。気象情報は、天候（晴れ、曇り、雨、雪等）、気温、湿度、風速など、気象を示すパラメータから構成される。また、上記消費電力量情報は、過去の消費実績や今後の消費予定に基づいて予め設定される。
【００１８】
なお、発電量情報について季節ごとに設定することにより、季節ごとの自然環境条件（日照条件や、風の吹き具合等）の違いを反映させることができる。同様に、消費電力量情報についても、季節ごとの負荷条件の違いを反映させることができる。例えば、一宅分の負荷１４（家電製品等）を給電対象とする自然エネルギー発電システム１の場合、季節ごとに使用される家電製品等の違いを反映させることができる。
【００１９】
また、制御装置１５は、通信回線を介して天気予報を提供するサーバ（図示せず）に接続し、翌日の気象情報を取得する。
【００２０】
上記図１において、本実施形態の電力ネットワーク管理システムは、各自然エネルギー発電システム１の制御装置１５（制御手段，発電量情報記憶手段，消費電力量情報記憶手段に対応）と、電力ネットワーク管理装置３（管理手段に対応）から構成される。
【００２１】
次に、図２，図３を参照して、上記図１の電力システムにおける電力ネットワーク管理に係る動作を説明する。図２は図１に示す制御装置１５が行う処理の流れを示すフローチャートである。図３は図１に示す電力ネットワーク管理装置３が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【００２２】
初めに、図２を参照して、制御装置１５の電力ネットワーク管理に係る動作を説明する。各自然エネルギー発電システム１の制御装置１５は、図２の処理を日毎に実行する。
図２において、先ずステップＳ１１で制御装置１５は、通信回線を介して天気予報を提供するサーバから、翌日（発電予定日）の気象情報を取得する。そして、この翌日の気象情報と現在の季節に最も合致する太陽電池１１の時刻別発電量情報を、自装置内の記憶部の発電量情報を検索して取得する。さらに、この取得した時刻別発電量情報に基づいて翌日の時刻別の太陽光発電量を予測する。
【００２３】
次いで、ステップＳ１２で制御装置１５は、翌日の気象情報と現在の季節と翌日の曜日に最も合致する負荷１４の時刻別消費電力量情報を、自装置内の記憶部の消費電力量情報を検索して取得する。そして、この取得した時刻別消費電力量情報に基づいて翌日の時刻別の負荷１４の消費電力量を予測する。
【００２４】
次いで、ステップＳ１３で制御装置１５は、ステップＳ１１で求めた時刻別太陽光発電量とステップＳ１２で求めた時刻別消費電力量に基づいて、翌日の太陽光発電の時刻別の余剰電力量を算出する。この算出結果から余剰ありの場合に、制御装置１５は、ステップＳ１５の処理を実行し、一方、余剰なしの場合にはステップＳ１６へ進む（ステップＳ１４）。
【００２５】
ステップＳ１５で制御装置１５は、今夜の深夜電力による二次電池１３の予定充電量を、ステップＳ１３で求めた余剰電力量分を翌日の昼間に充電可能なように調節する。
【００２６】
ステップＳ１６で制御装置１５は、ステップＳ１１で求めた時刻別太陽光発電量（時刻別の予測発電量）とステップＳ１２で求めた負荷１４の時刻別消費電力量（時刻別の予測消費電力量）を電力ネットワーク管理装置３へ通知する。
【００２７】
次に、図３を参照して、電力ネットワーク管理装置３の動作を説明する。
図３のステップＳ２１において、電力ネットワーク管理装置３は、各自然エネルギー発電システム１の制御装置１５から受信した翌日（発電予定日）の時刻別の予測発電量および予測消費電力量に基づいて、翌日の各自然エネルギー発電システム１の売電量の合計（合計売電量）の一定値を算出する。例えば、翌日の１２時から１６時までの間、電力ネットワーク２への合計売電量を一定に維持することができる値（一定値）を求める。
【００２８】
次いで、ステップＳ２２で電力ネットワーク管理装置３は、ステップＳ２１で求めた合計売電量の一定値を維持するように、各自然エネルギー発電システム１の売電量を決定して各制御装置１５へ指示する。
【００２９】
各自然エネルギー発電システム１の制御装置１５は、電力ネットワーク管理装置３から指示された売電量に基づいて翌日の二次電池１３の充放電を制御し、該指示された売電量を守るようにする。
これにより、各自然エネルギー発電システム１から電力ネットワーク２へ逆潮流される電力量が一定に保たれるので、電力ネットワーク２を安定維持することができる。
【００３０】
なお、自然エネルギー発電システム１の制御装置１５は、実運転結果の太陽光発電量と自己の記憶部の発電量情報との間で所定範囲（この所定範囲は０も含む）を超える差分があった場合に、該当する発電量情報を補正して記憶部の記憶内容を更新するようにしてもよい。例えば、差分量の半分を加えたり、あるいは減ずることによって補正する。また、記憶部の負荷１４の消費電力量情報についても、同様に補正して更新してもよい。
【００３１】
また、制御装置１５は、実運転結果の太陽光発電量と自己の記憶部の発電量情報との間で所定範囲（この所定範囲は０も含む）を超える差分があった場合に、翌日の予測発電量を補正するようにしてもよい。例えば、その差の比率を翌日の予測発電量に乗ずることによって補正する。また、負荷１４の消費電力量に同様の差分があった場合にも、同じように翌日の予測消費電力量を補正してもよい。
【００３２】
また、負荷１４に一時的な変化がある場合に、その変化条件（変化対象期間や変化量等）を設定することにより、制御装置１５が予測消費電力量に所定比率を乗じて補正するようにしてもよい。例えば、一宅分の負荷１４（家電製品等）を給電対象とする自然エネルギー発電システム１の場合に、在宅人数や在宅時間等の在宅状況が一時的に変化すると、その分、負荷１４の消費電力量が変化するので、該当期間の間は該補正を行うことで対応する。また、工場の発電システムの場合には、工場の臨時休業等に対して同様に対応することができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、管理対象の発電予定日の一例として翌日を用いて説明したが、これに限定されない。例えば、翌日以降のいずれかの日について図２，図３の処理を行ってもよく、あるいは発電予定日である当日に図２，図３の処理を行ってもよい。
【００３４】
また、負荷１４の消費電力量については曜日別に扱うようにしたが、日付別に扱うようにしてもよい。また、日付および曜日に関わらず消費電力量一定の場合には、曜日別または日付別のいずれで扱ってもよい。
【００３５】
また、上述した実施形態では、太陽電池１１（自然エネルギー発電装置）と二次電池１２（電力貯蔵装置）で、電力変換装置１２と制御装置１５を共用したが、個々に設けるようにしてもよい。
【００３６】
また、電力ネットワーク管理装置３については、自然エネルギー発電システム１の制御装置１５とは別に設けたが、いずれかの自然エネルギー発電システム１の制御装置１５が、電力ネットワーク管理装置３の機能を兼ね備えるようにしてもよい。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、自然エネルギー発電の一例として太陽光発電を挙げて説明したが、風力発電にも同様に適用することができる。また、太陽光発電による自然エネルギー発電システムと風力発電による自然エネルギー発電システムを併設するようにしてもよい。また、自然エネルギー発電システムと、ガスタービン発電等の化石エネルギー発電システムを併設するようにしてもよい。
【００３８】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の自然エネルギー発電装置から電力ネットワーク２へ逆潮流される電力量が一定に保たれるので、電力ネットワークの安定化を図ることができる。
【００４０】
また、実運転データに基づいて予測用の発電量情報または消費電力量情報が補正されるので、各自然エネルギー発電装置を構成する機器の特性の経年変化等の変化に、自動的に対応することができる。
【００４１】
また、実運転データに基づいて発電量の予測値または消費電力量の予測値が補正されるので、より適切な予測値を得て電力ネットワークの安定維持にさらに寄与することができる。
【００４２】
また、負荷の一時的変化の変化条件の設定により消費電力量の予測値が補正されるので、ユーザの電力使用環境（生活様式や業務日程等）の変化に自動的に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電力ネットワーク管理システムを適用した電力システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す制御装置１５が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１に示す電力ネットワーク管理装置３が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…自然エネルギー発電システム、２…電力ネットワーク、３…電力ネットワーク管理装置、１１…太陽電池、１２…電力変換装置、１３…二次電池、１４…負荷、１５…制御装置
【図１】
2004072900.tif 000003
【図２】
2004072900.tif 000004
【図３】
2004072900.tif 000005