(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調設備を備える室内に設けられた蓄電池の出力を制御する電力管理システムであって、
前記蓄電池の出力範囲を変化させながら、負荷電力の過去実績データのピーク値と買電電力のピーク値との差分に基づいてピーク電力の削減量を決定し、前記蓄電池の内部抵抗の消費電力及び前記空調設備の成績係数に基づいて前記空調設備の消費電力を決定する設定値決定部と、
前記出力範囲毎の前記ピーク電力に対する前記削減量の割合と前記空調設備の前記消費電力の削減率とに基づいて前記蓄電池の出力範囲を決定する出力範囲決定部と、
を有する電力管理システム。
【請求項２】
前記出力範囲決定部は、前記蓄電池の出力範囲を変化させたときの前記ピーク電力の前記削減量の割合と、前記空調設備の前記消費電力の削減率との乗算値を算出し、前記乗算値が最大となる前記出力範囲を選択することで、前記蓄電池の出力範囲を決定する請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項３】
前記負荷電力の過去実績データは、所定の月で最も高い前記ピーク電力が発生した日の負荷電力データである請求項１又は請求項２に記載の電力管理システム。
【請求項４】
前記設定値決定部は、前記蓄電池の出力値を推定し、前記推定した前記蓄電池の出力を前記過去実績データのピーク値から減算することで前記買電電力のピーク値を算出する請求項２又は請求項３に記載の電力管理システム。
【請求項５】
空調設備を備える室内に設けられた蓄電池の出力を制御する電力管理方法であって、
前記蓄電池の出力範囲を変化させながら、負荷電力の過去実績データのピーク値と買電電力のピーク値との差分に基づいてピーク電力の削減量を決定し、前記蓄電池の内部抵抗の消費電力及び前記空調設備の成績係数に基づいて前記空調設備の消費電力を決定する設定値決定ステップと、
前記出力範囲毎の前記ピーク電力に対する前記削減量の割合と前記空調設備の前記消費電力の削減率とに基づいて前記蓄電池の出力範囲を決定する出力範囲決定ステップと、
を有する電力管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力管理システム及び電力管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、蓄電池は、周囲温度が１０℃上昇すると、蓄電池の寿命が半分になる、所謂１０℃２倍則（又はアレニウスの法則）で劣化が進行する。したがって、現在では、この温度による蓄電池の寿命への影響を低減するために、蓄電池が設けられた室内に空調設備を併設し、その空調設備を用いて蓄電池が設けられた室内の周囲温度を管理している。
【０００３】
また、蓄電池の出力の大きさに比例して蓄電池内を流れる電流が大きくなるため、蓄電池の内部抵抗による発熱量が高くなる。したがって、蓄電池の出力が大きくなるにつれて、蓄電池が設けられた室内の空調設備の消費電力が大きくなる。このため、空調設備の消費電力を低減するには、蓄電池の出力範囲を狭く設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４７７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、空調設備の消費電力を低減するために、蓄電池の出力範囲を狭く設定すると、電力需要家側の電力使用量がピークとなる時間帯に、十分な電力を供給することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄電池の劣化を低減するとともに電力逼迫時においても電力を蓄電池から安定して供給可能な電力管理システム及び電力管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、空調設備を備える室内に設けられた蓄電池の出力を制御する電力管理システムであって、前記蓄電池の出力範囲を変化させながら、負荷電力の過去実績データのピーク値と買電電力のピーク値との差分に基づいてピーク電力の削減量を決定し、前記蓄電池の内部抵抗の消費電力及び前記空調設備の成績係数に基づいて前記空調設備の消費電力を決定する設定値決定部と、前記出力範囲毎の前記ピーク電力に対する前記削減量の割合と前記空調設備の前記消費電力の削減率とに基づいて前記蓄電池の出力範囲を決定する出力範囲決定部と、を有する電力管理システムである。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述の電力管理システムであって、前記出力範囲決定部は、前記蓄電池の出力範囲を変化させたときの前記ピーク電力の前記削減量の削減率と、前記空調設備の消費電力の前記削減量の割合との乗算値を算出し、前記乗算値が最大となる前記出力範囲を選択することで、前記蓄電池の出力範囲を決定する。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述の電力管理システムであって、前記負荷電力の過去実績データは、所定の月で最も高いピーク電力が発生した日の負荷電力データである。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述の電力管理システムであって、前記設定値決定部は、前記蓄電池の出力値を推定し、前記推定した前記蓄電池の出力を前記過去実績データのピーク値から減算することで前記買電電力のピーク値を算出する。
【００１１】
また、本発明の一態様は、空調設備を備える室内に設けられた蓄電池の出力を制御する電力管理方法であって、前記蓄電池の出力範囲を変化させながら、負荷電力の過去実績データのピーク値と買電電力のピーク値との差分に基づいてピーク電力の削減量を決定し、前記蓄電池の内部抵抗の消費電力及び前記空調設備の成績係数に基づいて前記空調設備の消費電力を決定する設定値決定ステップと、前記出力範囲毎の前記ピーク電力に対する前記削減量の割合と前記空調設備の前記消費電力の削減率とに基づいて前記蓄電池の出力範囲を決定する出力範囲決定ステップと、を有する電力管理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、蓄電池の劣化を低減するとともに電力逼迫時においても電力を蓄電池から安定して供給可能な電力管理システム及び電力管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の電力管理システム１の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の電力管理システム１が取得したピーク電力発生日の負荷電力データを示す図である。
【図３】本実施形態の蓄電池容量の算出方法を示すグラフである。
【図４】本実施形態の蓄電池の出力の決定方法を説明するブロック図である。
【図５】本実施形態の設定値決定部２４が設定値データＤＢから取得する設定項目の設定値を示す図である。
【図６】本実施形態の電力管理システム１における図５の設定項目の設定値に基づいて、設定値決定部２４が算出した蓄電池の出力範囲を変化させたときの各ピーク電力の削減量と空調消費電力Ｕとを示す図である。
【図７】本実施形態の電力管理システム１における図６に示す各ピーク電力の削減量と空調消費電力Ｕとに基づいて、出力範囲毎の乗算値（Ａ×Ｂ）を示す。
【図８】本実施形態の電力管理システム１における蓄電池制御（蓄電池出力指令値計算部３１の構成）を説明するブロック図である。
【図９】本実施形態の電力管理システム１における蓄電池が劣化した場合の出力範囲毎の乗算値（Ａ×Ｂ）のシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】本実施形態の電力管理システム１における蓄電池が劣化した場合の出力範囲毎の空調消費電力とピーク電力削減量のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態の電力管理システム１は、電力ピーク時間帯に蓄電池に蓄えられた電力を用いて買電電力のピーク電力を削減するシステムにおいて、蓄電池が設けられた室内の温度を管理する空調設備の消費電力とピーク電力の削減量とに基づいて、蓄電池の出力の上限及び下限を設定する。
図１は、本実施形態の電力管理システム１の構成を示すブロック図である。図１において、電力管理システム１は、システム演算部１０、過去実績データＤＢ（データベース）１１、設定値データＤＢ（データベース）１２、リアルタイムコントローラ１３及び定置用蓄電池部１４を有する。
システム演算部１０は、負荷電力データ取得部２１、蓄電池補償帯域決定部２２、出力初期値決定部２３、設定値決定部２４及び出力範囲決定部２５を有する。
リアルタイムコントローラ１３は、格納部３０及び蓄電池出力指令値計算部３１を有する。
【００１５】
また、負荷電力データ取得部２１及び過去実績データＤＢ１１を負荷電力取得部４０として構成することもできる。また、蓄電池補償帯域決定部２２及び出力初期値決定部２３を制御パラメータ決定部４１として構成することもできる。また、設定値決定部２４、出力範囲決定部２５及び設定値データＤＢ１２を出力範囲機能決定部４２として構成することもできる。格納部３０及び蓄電池出力指令値計算部３１を蓄電池制御部４３として構成することもできる。
【００１６】
負荷電力取得部４０は、制御対象の月の前月、あるいは昨年の同月の負荷電力の過去実績データ（平日、土日・祝日に対応）を取得する（１か月に１回）。過去実績データＤＢ１１には、外部に設けられたシステムから、負荷電力の履歴と時刻とを日付に対応づけて記憶されている。なお、本実施形態では、負荷電力取得部４０は、制御対象の月の前月の過去実績データを取得するが、これに限定されない。例えば、負荷電力取得部４０は、建物の設備構成や使用状況等が制御対象の月と同様である月であるならば、任意の月を選択してもよい。
【００１７】
負荷電力データ取得部２１は、制御対象の月の前月の負荷電力のデータ又は昨年の同月の負荷電力を、負荷電力の過去実績データとして過去実績データＤＢ１１から取得する。昨年の同月の負荷電力を取得する場合は、建物の設備構成や使用状況が昨年と変化していない場合である。負荷電力データ取得部２１は、過去実績データＤＢ１１から前月の１か月分の負荷電力データを取得し、取得した１か月分のデータから、最も高い負荷電力を有する日（以下、「ピーク電力発生日」という。）を選択する。そして、負荷電力データ取得部２１は、選択したピーク電力発生日の１日分の負荷電力データを過去実績データＤＢ１１から取得する。例えば、負荷電力データ取得部２１は、過去実績データＤＢ１１から前月の１か月分の負荷電力データを取得し、取得した１か月分のデータから、所定周期の負荷電力データの平均値が最大となるデータを有する日を選択する。所定周期とは、例えば、デマンド時限である。したがって、所定周期がデマンド時限である場合、負荷電力データ取得部２１は、取得した１か月のデータから、日毎の最大デマンド値を比較し、最も高いデマンド値を有する日の負荷電力データを取得する。なお、負荷電力データ取得部２１は、例として、図２に示すピーク電力発生日の負荷データを取得する。
【００１８】
制御パラメータ決定部４１は、負荷電力データ取得部２１が取得したピーク電力発生日の負荷電力データ（過去実績データ）を用いて、実効蓄電池容量でピーク電力削減量が最大となる補償帯域及び出力初期値を決定する。ここで、補償帯域とは、蓄電池で補償すべき負荷変動の周波数帯域である。補償帯域を決定する目的は、様々な周波数成分で構成されている負荷変動において、与えられた蓄電池容量で最大限のピーク電力削減量を得るためには、蓄電池で補償すべき負荷変動の周波数帯域を決定する必要があるためである。なお、ピーク電力削減量とは、負荷電力がピークとなる時間帯において、そのピークの負荷電力を削減する削減量である。出力初期値とは、負荷の変動による電力量を補償する負荷変動補償の開始時刻における蓄電池から出力される出力の初期値である。
【００１９】
蓄電池補償帯域決定部２２は、負荷電力データ取得部２１が取得したピーク電力発生日の負荷電力データを用いて、補償帯域である高域遮断周波数及び低域遮断周波数を決定する。例えば、蓄電池補償帯域決定部２２は、時刻の経過と負荷電力との関係を表す負荷電力プロファイルのうち、ある時刻の範囲における負荷電力プロファイルから、あるいは、過去の類似する電力プロファイルや、シミュレーション結果などを解析することで、その負荷電力プロファイルに対応する最適な蓄電池の補償周波数帯域を求める。
【００２０】
以下に、本実施形態の蓄電池補償帯域決定部２２の高域遮断周波数及び低域遮断周波数を決定する方法の一例を説明する。
【００２１】
まず、蓄電池補償帯域決定部２２は、負荷電力に含まれる周波数成分を特定するため、負荷電力の過去実績データから、（１）式の離散フーリエ変換の公式を用いて、負荷電力の各周波数ｆｋにおける実数部Ｒ（ｆｋ）、及び虚数部Ｉ（ｆｋ）を計算する。ｘ（ｔ）は負荷電力、ｆｋは周波数、Ｘ（ｆｋ）は周波数ｆｋにおける負荷電力、ｋは１からサンプル数Ｎまでの数を表す。
【００２２】
【数１】
0006432780.tif 000002
【００２３】
次に、蓄電池補償帯域決定部２２は、（２）式に基づき、負荷電力の各周波数の振幅｜Ｘ（ｆｋ）｜［ｋＷ］を求める。ｋは、１からＮ／２までの数である。
【００２４】
【数２】
0006432780.tif 000003
【００２５】
次に、蓄電池補償帯域決定部２２は、（３）式に基づき、実数部Ｒ（ｆｋ）及び虚数部Ｉ（ｆｋ）を用いて、位相差φ（ｆｋ）［ｒａｄ］を求める。
【００２６】
【数３】
0006432780.tif 000004
【００２７】
なお、基本周波数ｆ１は、（３）式に基づき、負荷電力のサンプリング間隔Δｔ、及びサンプル数Ｎから求められる。また、ナイキスト周波数ｆｓは、（４）式及び（５）式に基づき求められる。
【００２８】
【数４】
0006432780.tif 000005
【００２９】
【数５】
0006432780.tif 000006
【００３０】
次に、図３を用いて、低域遮断周波数の決定方法を説明する。図３は、（２）式で求めた各周波数の振幅｜Ｘ（ｆｋ）｜の正弦波の時間積分による蓄電池容量の算出方法を示すグラフである。
図３において、縦軸は電力を表し、横軸は時間を表す。電力のグラフは、（２）式より求めた各周波数ｆｋに対する振幅｜Ｘ（ｆｋ）｜を示し、正弦波の半周期分において、（３）式より求めた位相差φ（ｆｋ）を考慮して、蓄電池の充電期間における放電電力と放電期間における放電電力を示している。すなわち、図３における０〜φ（ｆｋ）における電力は充電電力を示し、φ（ｆｋ）〜１／２ｆｋにおける電力は放電電力を示す。
ここで、負荷変動補償に必要な蓄電池容量は、放電量から充電量を引いた値、すなわち、図３の斜線部分で示した放電量から充電量を引いた値によって算出することができる。周波数ｆｋにおける蓄電池容量は、以下に示す（６）式に基づき求められる。
【００３１】
【数６】
0006432780.tif 000007
【００３２】
蓄電池補償帯域決定部２２は、離散フーリエ変換で求めた振幅｜Ｘ（ｆｋ）｜、周波数ｆｋ、及び位相差φ（ｆｋ）を用いて、図３に示す半周期分において蓄電池の充電量及び放電量を算出する。
【００３３】
また、位相差φ（ｆｋ）を０［ｒａｄ］として考えると、（６）式においてｃｏｓφ（ｆｋ）＝１となり、すなわち、周波数ｆｋにおける蓄電池容量は、半周期において放電電力量に基づく値となる。一方、位相差φ（ｆｋ）が０［ｒａｄ］でない値の場合を考慮すると、半周期分において、放電量に加えて充電量を考慮した電力量が計算される。位相差φ（ｆｋ）を考慮することにより、放電量のみを考慮した蓄電池容量に対して充電量を考慮するため、より小さい蓄電池容量を算出することになり、負荷変動補償に適切な蓄電池容量の決定をすることができる。
【００３４】
蓄電池補償帯域決定部２２は、（７）式に示すように、各成分の周波数ｆｋにおける蓄電池容量を低域遮断周波数から高域遮断周波数まで積算することにより、蓄電池容量Ｗ（放電量−充電量）を計算する。
【００３５】
【数７】
0006432780.tif 000008
【００３６】
このように、蓄電池補償帯域決定部２２は、蓄電池容量Ｗついて、低域遮断周波数から高域遮断周波数まで積算することにより、低域遮断周波数と負荷変動補償に必要な蓄電池容量との関係を求めることができる。蓄電池補償帯域決定部２２は、（７）式に示す関係から、実効蓄電池容量で最も補償帯域を広くとれる低域遮断周波数を、２点の線形補間で求めることができる。すなわち、蓄電池補償帯域決定部２２は、（７）式において求めた低域遮断周波数と負荷変動補償に必要な蓄電池容量との関係において、実効蓄電池容量において最も補償帯域を広くとれる低域遮断周波数を求め、求めた補償帯域の低域遮断周波数の高域側及び低域側の２点の周波数の線形補間によって低域遮断周波数を決定する。なお、高域遮断周波数は、短周期の速い変動を補償してもピーク電力削減効果が小さいことから固定値とする。
【００３７】
出力初期値決定部２３は、蓄電池出力指令値計算部３１から出力される蓄電池出力指令値（後述する）の初期値である出力初期値を算出する。例えば、出力初期値決定部２３は、定置用蓄電池部１４から出力される出力初期値を離散フーリエ変換し、蓄電池補償帯域決定部２２によって算出された高域遮断周波数を上限値、低域遮断周波数を下限値として、逆離散フーリエ変換することで、蓄電池補償帯域決定部２２が高域遮断周波数及び低域遮断周波数を設定した際に予想される蓄電池出力を求め、出力初期値を決定する。出力初期値決定部２３は、決定した出力初期値、高域遮断周波数及び低域遮断周波数を制御パラメータとして設定値決定部２４に出力する。このように、制御パラメータ決定部４１は、蓄電池補償帯域決定部２２における上述のような補償帯域を決定する処理、及び出力初期値決定部２３における上述のような出力初期値を決定する処理を例えば１か月に１回実行する。なお、制御パラメータ決定部４１は、例として、図２に示すピーク電力発生日の負荷データから、高域遮断周波数を１０ｍＨｚ、低域遮断周波数を０．０４８ｍＨｚ、出力初期値を７７．４ｋＷに決定した。上記高域遮断周波数１０ｍＨｚ、低域遮断周波数０．０４８ｍＨｚ、出力初期値７７．４ｋＷの決定に際し、蓄電池は、定格出力９０ｋＷ、定格容量１２０ｋＷｈと仮定し、電池残量（ＳＯＣ）の使用範囲を１０％から９０％と設定し、実効蓄電池容量を９６ｋＷｈとした。また、運転開始時のＳＯＣは９０％とした。
【００３８】
設定値決定部２４は、制御パラメータ決定部４１から供給された制御パラメータ（出力初期値、高域遮断周波数及び低域遮断周波数）及び負荷電力取得部４０が取得したピーク電力発生日の負荷電力データに基づいて、蓄電池の出力する電力の範囲（以下、「出力範囲」という。）の決定に必要なパラメータを算出する。蓄電池の出力範囲は、蓄電池が出力する電力の上限値と下限値とを有し、例えば、±５０ｋＷである。なお、プラスの出力値は、蓄電池から放電する電力を示し、マイナスの出力値は、蓄電池に対して充電する電力を示す。
【００３９】
まず、設定値決定部２４は、制御パラメータ及びピーク電力発生日の負荷電力データに基づいて、蓄電池の出力を計算する。図４は、蓄電池の出力の決定方法の一例を示す図である。図４（ａ）は、バンドパスフィルタを用いた蓄電池の出力の決定方法を示している。図４（ｂ）は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いた蓄電池の出力の決定方法を示している。
【００４０】
バンドパスフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタによって構成することができる。ここで、ローパスフィルタの入力をｘ（ｎ）、ローパスフィルタの出力（ハイパスフィルタの入力）をｙ（ｎ）、蓄電池出力をｚ（ｎ）とすると、ｙ（ｎ）は、ｘ（ｎ）を入力とする、高域遮断周波数によって定められた高域周波数を遮断するローパスフィルタの出力である。
また、ｚ（ｎ）は、ｙ（ｎ）を入力とする、低域遮断周波数によって定められた低域周波数を遮断するハイパスフィルタの出力である。
例えば、出力範囲決定部２５は、負荷電力取得部４０が取得した負荷電力（ｘｎ）、高域遮断周波数及び低域遮断周波数からバンドパスフィルタの計算式を用いて蓄電池出力（ｚｎ）を求める。バンドパスフィルタの計算式は、以下の式で示すことができる。
【００４１】
【数８】
0006432780.tif 000009
【００４２】
ｙｎは、中間出力値（ｋＷ）である。ｙｎ−１は、ｙｎの1ステップ前の中間出力値（ｋＷ）である。ｙｎは、以下に示す式で表すことができる。
【００４３】
【数９】
0006432780.tif 000010
【００４４】
ここで、ｘｎ−１は、バンドパスフィルタに入力するｘｎの１ステップ前の負荷電力（ｋＷ）である。Ｔは、制御周期であり、例えば１ｓである。ωＬは、高域遮断角周波数である。ωＨは、低域遮断角周波数である。ωＬ及びωＨは、以下で示す式で表すことができる。
【００４５】
【数１０】
0006432780.tif 000011
【００４６】
【数１１】
0006432780.tif 000012
【００４７】
ｆＬは、高域遮断周波数である。ｆＨは、低域遮断周波数である。なお、図４（ｂ）に示すように、バンドパスフィルタは、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタに分けることができる。したがって、蓄電池補償帯域決定部２２は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの計算式に基づいて蓄電池出力値を計算することができる。すなわち、蓄電池補償帯域決定部２２は、負荷電力（ｘｎ）及び高域遮断周波数（ｆＬ）からローパスフィルタの計算式を用いて、中間出力値（ｙｎ）を計算する。次に、蓄電池補償帯域決定部２２は、計算した中間出力値（ｙｎ）及び低域遮断周波数（ｆＨ）からハイパスフィルタの計算式を用いて、蓄電池出力値（ｚｎ）を計算する。
【００４８】
設定値決定部２４は、蓄電池出力値（ｚｎ）に基づいて、蓄電池の上昇温度ΔＴ及び蓄電池が設けられた室内に設置してある空調設備の消費電力（以下、「空調消費電力」という。）Ｕを決定する。
まず、設定値決定部２４は、設定値データＤＢ１２から図５に示す設定項目の設定値を取得する。図５に示す設定項目は、蓄電池の仕様や空調設備の仕様である。設定値データＤＢ１２には、予め設定項目が記憶されている。例えば、電力管理システム１の保守及び管理を行う担当者は、蓄電池や空調設備の仕様書等を確認し、予め設定値データＤＢ１２に各設定項目のデータを入力しておく。例えば、蓄電池の運転時間帯、蓄電池の定格出力、蓄電値の定格容量の初期値、電池残量（ＳＯＣ：State Of Charge）の設定範囲、実効蓄電池容量の初期値、蓄電池の出力（直流電圧）の範囲、蓄電池の重量、蓄電池の比熱及び空調設備の成績係数ＣＯＰ（空調設備の冷房能力／定格出力時の空調設備の消費電力）である。なお、本実施形態では、設定項目の設定値は、図５に示す値とするが、これに限定されない。すなわち、図５に示す設定項目の設定値は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
設定値決定部２４は、以下に示す（１２）式に基づいて各時刻における直流電圧Ｖ（ｔ）を算出する。すなわち、設定値決定部２４は、直流電圧範囲（４５０Ｖ〜６５０Ｖ）と蓄電池の容量（０〜１２０ｋＷｈ）との関係に基づいて直流電圧Ｖ（ｔ）を決定する。
【００５０】
【数１２】
0006432780.tif 000013
【００５１】
このように、設定値決定部２４は、電池残量設定範囲の上限値（９０％）の直流電圧（６３０Ｖ）から、蓄電池の使用容量Ｗ（ｔ）に換算係数を乗算した値を減算することで、各時刻における直流電圧Ｖ（ｔ）を算出する。各時刻における蓄電池に使用容量Ｗ（ｔ）は、設定値決定部２４により蓄電池出力値（ｚｎ）を時間積分することで算出する。換算係数は、直流電圧範囲（４５０Ｖ〜６５０Ｖ）と蓄電池の容量（０〜１２０ｋＷｈ）とのの関係を示す係数であり、蓄電池容量が１ｋＷｈあたりの直流電圧範囲の増減を示す。本実施形態では、換算係数は、（６５０Ｖ−４５０Ｖ）／１２０ｋＷｈ＝５／３Ｖである。
【００５２】
設定値決定部２４は、以下に示す（１３）式に基づいて、各時刻に蓄電池から出力される直流電流Ｉ（ｔ）を算出する。すなわち、設定値決定部２４は、各時刻における蓄電池出力値（ｚｎ）（以下、「蓄電池出力値ｚ（ｔ）とする。」）と上記（１２）式で算出した直流電圧Ｖ（ｔ）に基づいて、各時刻に蓄電池から出力される直流電流Ｉ（ｔ）を算出する。
【００５３】
【数１３】
0006432780.tif 000014
【００５４】
このように、設定値決定部２４は、蓄電池出力値ｚ（ｔ）に１０００を乗算した値に直流電圧Ｖ（ｔ）を除算することで、直流電流Ｉ（ｔ）を算出する。
【００５５】
設定値決定部２４は、以下に示す（１４）式に基づいて、蓄電池の内部抵抗による消費電力Ｓ（ｔ）を算出する。すなわち、設定値決定部２４は、直流電流Ｉ（ｔ）と蓄電池の総内部抵抗とに基づいて、各時刻による蓄電池の内部抵抗による消費電力Ｓ（ｔ）を算出する。
【００５６】
【数１４】
0006432780.tif 000015
【００５７】
このように、設定値決定部２４は、上記（１３）式で算出した直流電流Ｉ（ｔ）の二乗値に蓄電池の総内部抵抗を乗算することで、蓄電池の内部抵抗による消費電力Ｓ（ｔ）を算出する。
【００５８】
次に、設定値決定部２４は、以下に示す（１５）式に基づいて、蓄電池の発熱量Ｑ（ｔ）を算出する。すなわち、設定値決定部２４は、上記（１４）式で算出した蓄電池の内部抵抗による消費電力Ｓ（ｔ）を時間積分することで、蓄電池の発熱量Ｑ（ｔ）を算出する。
【００５９】
【数１５】
0006432780.tif 000016
【００６０】
このように、設定値決定部２４は、蓄電池の内部抵抗による消費電力Ｓ（ｔ）に３６００（秒）を乗算した値を時間積分することで、蓄電池の発熱量Ｑ（ｔ）を算出する。（１５）式で求めた蓄電池の発熱量Ｑ（ｔ）は、時間積分されているため、蓄電池が発熱する最大発熱量Ｑｍａｘである。
【００６１】
設定値決定部２４は、以下に示す（１６）式に基づいて、蓄電池の上昇温度ΔＴを算出する。すなわち、設定値決定部２４は、上記（１５）式で算出した最大発熱量Ｑｍａｘと蓄電池の比熱及び蓄電池重量とに基づいて、蓄電池の上昇温度ΔＴを算出する。
【００６２】
【数１６】
0006432780.tif 000017
【００６３】
このように、設定値決定部２４は、蓄電池比熱と蓄電池重量とを乗算した値により、最大発熱量Ｑｍａｘを除算することで、蓄電池の上昇温度ΔＴを算出する。
【００６４】
また、設定値決定部２４は、以下に示す（１７）式に基づいて、空調消費電力Ｕを算出する。すなわち、設定値決定部２４は、蓄電池の内部抵抗による最大消費電力Ｓｍａｘに成績係数ＣＯＰを除算することで、空調消費電力Ｕを算出する。なお、蓄電池の内部抵抗による最大消費電力Ｓｍａｘは、蓄電池の内部抵抗による消費電力Ｓ（ｔ）の最大値である。
【００６５】
【数１７】
0006432780.tif 000018
【００６６】
次に、設定値決定部２４は、蓄電池の出力範囲を変化させたときの各ピーク電力の削減量と空調消費電力Ｕとを算出する。ピーク電力の削減量は、ピーク電力発生日の負荷電力データのピーク値とその時刻における買電電力との差分とに基づいて決定される。
具体的には、設定値決定部２４は、ピーク電力発生日の負荷電力データから、所定周期の中で最も大きい負荷電力の所定周期を選択し、選択した所定周期の負荷電力（以下、「負荷電力ピーク」という。）から選択した所定周期の蓄電池出力値を減算すことで、買電電力（以下、「買電電力ピーク」という。）を算出する。なお、所定周期は、例えば１分でもよいし、デマンド時限と同様に３０分でもよい。そして、設定値決定部２４は、負荷電力ピークから買電電力ピークを減算することで、ピーク電力の削減量（以下、「ピーク電力削減量」という。）を算出する。
図６は、図５の設定項目の設定値に基づいて、設定値決定部２４が算出した蓄電池の出力範囲を変化させたときの各ピーク電力の削減量と空調消費電力Ｕとを示す図である。参考までに、上昇温度、空調冷房能力及び蓄電池使用容量を図６に記す。なお、空調冷房能力は、最大消費電力Ｓｍａｘに相当する。
【００６７】
出力範囲決定部２５は、蓄電池の定格出力での空調消費電力及びピーク電力削減量の値を基準として、空調消費電力の削減率Ａと、最大値に対するピーク電力削減量の割合Ｂとを、出力範囲毎に比較することで蓄電池の出力範囲を決定する。
具体的には、出力範囲決定部２５は、設定値決定部２４が算出した空調消費電力とピーク電力削減量とを用いて、出力範囲毎に空調消費電力の削減率Ａとピーク電力削減量の割合Ｂとの乗算値（Ａ×Ｂ）を算出する。
出力範囲決定部２５は、以下に示す（１８）式に基づいて、空調消費電力の削減率Ａを算出する。すなわち、出力範囲決定部２５は、空調消費電力を蓄電池用空調消費電力（５ｋＷ）で除算した値を１から差し引いた値を空調消費電力の削減率Ａとする。なお、蓄電池用空調消費電力とは、蓄電池の定格出力での空調消費電力である。
【００６８】
【数１８】
0006432780.tif 000019
【００６９】
また、出力範囲決定部２５は、以下に示す（１９）式に基づいて、ピーク電力削減量の割合Ｂを算出する。すなわち、出力範囲決定部２５は、各出力範囲でのピーク電力削減量を定格出力（±９０ｋＷ）でのピーク電力削減量で除算した値をピーク電力削減量の割合Ｂとする。
【００７０】
【数１９】
0006432780.tif 000020
【００７１】
出力範囲決定部２５は、蓄電池の出力範囲を変化させながら、空調消費電力の削減率Ａとピーク電力削減量の割合Ｂとの乗算値（Ａ×Ｂ）を算出する。そして、出力範囲決定部２５は、空調消費電力の削減率Ａとピーク電力削減量の割合Ｂとの乗算値（Ａ×Ｂ）が最も大きい値の蓄電池の出力範囲を選択する。すなわち、出力範囲決定部２５は、蓄電池が出力する電力の出力範囲（上限値と下限値）を変化させながら、出力範囲毎に乗算値（Ａ×Ｂ）を算出する。そして、出力範囲決定部２５は、空調消費電力を抑制しつつ、最大に近いピーク電力削減量が得られる蓄電池の出力範囲を選択する。なお、空調消費電力は、蓄電池の上昇温度に比例するため、空調消費電力を抑制することは、蓄電池の上昇温度を抑制することを意味する。図７は、図６に示す各ピーク電力の削減量と空調消費電力Ｕとに基づいて算出された出力範囲毎の乗算値（Ａ×Ｂ）を示す。図７に示すように、出力範囲決定部２５は、乗算値（Ａ×Ｂ）が最大となる蓄電池の出力範囲±４０ｋＷを選択する。出力範囲決定部２５は、選択した出力範囲を格納部３０に出力する。
【００７２】
格納部３０は、高域遮断周波数、低域遮断周波数及び出力範囲決定部２５が選択した出力範囲を格納する。
次に、蓄電池制御部４３が行う蓄電池制御処理について説明する。蓄電池制御部４３は、例えば、蓄電池制御処理を制御周期１秒として実行する。蓄電池制御部４３は、所定の蓄電池制御のアルゴリズムに従って、リアルタイム制御で、様々な周波数成分を持つ負荷電力の変動（買電電力と蓄電池出力との合計）に基づいて負荷電力の推定を行い、格納部３０に格納された補償周波数帯域（高域遮断周波数及び低域遮断周波数）の変動を抽出して蓄電池出力指令を解き、蓄電池出力指令値を出力する（制御周期１秒）。蓄電池出力指令値の上限及び下限のリミッタは、格納部３０に格納された蓄電池の出力範囲の上限値及び下限値である。
【００７３】
図８は、本実施形態による、蓄電池制御（蓄電池出力指令値計算部３１の構成）を説明するブロック図である。蓄電池出力指令値計算部３１は、加算器５０、バンドパスフィルタ５１及び出力リミッタ５２を有する。加算器５０は、買電電力と蓄電池出力とを加算する。バンドパスフィルタ５１は、低域遮断周波数と高域遮断周波数と出力初期値に従って、加算器５０から供給される買電電力と蓄電池出力との合計値をフィルタリングする。出力リミッタ５２は、バンドパスフィルタ５１から供給される出力信号の振幅を出力範囲の上限値及び下限値により制限する。出力リミッタ５２は、制限された出力信号を蓄電池出力指令値として出力する。すなわち、蓄電池出力指令値計算部３１では、様々な周波数成分を持つ負荷電力の変動（加算器５０で加算した買電電力と蓄電池出力との合計）を、図８に示すバンドパスフィルタ５１に通す。そして、出力範囲決定部２５で選択された蓄電池の出力範囲内の補償帯域の変動を抽出して蓄電池出力指令を解き、蓄電池出力指令値として出力する。
【００７４】
定置用蓄電池部１４は、上記蓄電池出力指令値計算部３１からの蓄電池出力指令値に従って蓄電池の出力を制御する。
【００７５】
上述したように、本実施形態の電力管理システム１は、空調設備を備える室内に設けられた蓄電池の出力を制御する電力管理システムであって、設定値決定部２４は、負荷電力の過去実績データのピーク値と買電電力のピーク値との差分に基づいてピーク電力の削減量を決定する。また、設定値決定部２４は蓄電池の内部抵抗の消費電力と空調設備の成績係数とに基づいて空調設備の消費電力を決定する。出力範囲決定部２５は、蓄電池の出力範囲を変化させたときのピーク電力の削減量の割合と、空調設備の消費電力の削減率とに基づいて蓄電池の出力範囲を決定する。したがって、蓄電池の長寿命化を考慮して空調説設備を用いた場合において、蓄電池の上昇温度と空調消費電力を抑制しつつ、ピーク電力の削減が可能となる。したがって、本実施形態の電力管理システム１は、蓄電池の長寿命に寄与し、電力逼迫時においても蓄電池から安定した電力供給が可能である。
【００７６】
また、電力管理システム１は、上述の構成を有することで、蓄電池の経年劣化に対応した運用が可能となる。蓄電池が経年劣化すると、総内部抵抗値が大きくなり、蓄電池の上昇温度が高くなる。電力管理システム１における、蓄電池の経年劣化により、総内部抵抗が０．４Ωから０．８Ωに変化し、蓄電池の定格容量が１２０ｋＷｈから９６ｋＷｈ（実行蓄電池容量が８４ｋＷｈ）変化した場合の出力範囲毎の乗算値（Ａ×Ｂ）のシミュレーション結果を図９に示す。図９は、蓄電池が劣化した場合の出力範囲毎の乗算値（Ａ×Ｂ）のシミュレーション結果を示した図である。図１０は、蓄電池が劣化した場合の出力範囲毎の空調消費電力とピーク電力削減量のシミュレーション結果である。なお、シミュレーションには、ピーク電力発生日の負荷電力データとして図２に示す負荷電力データを使用し、図５に示す設定項目の設定値を用いた。図９に示すように、乗算値（Ａ×Ｂ）が最大となる蓄電池の出力範囲は、±４０ｋＷとなり、蓄電池の劣化時においても、安全性を確保しながら、最大に近いピーク電力削減が可能となる。なお、図９に示すように、出力範囲が±９０ｋＷ又は±８０ｋＷの時は、空調設備の冷房能力を超える上昇温度が発生するため、危険となる。
【００７７】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１  電力管理システム
１０  システム演算部
１１  過去実績データＤＢ
１２  設定値データＤＢ
１３  リアルタイムコントローラ
１４  定置用蓄電池部
２１  負荷電力データ取得部
２２  蓄電池補償帯域決定部
２３  出力初期値決定部
２４  設定値決定部
２５  出力範囲決定部
３０  格納部
３１  蓄電池出力指令値計算部
４１  制御パラメータ決定部
４２  出力範囲機能決定部
４３  蓄電池制御部
【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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【図９】
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【図１０】
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