(57)【要約】【課題】住宅向けの蓄電池を中−大規模な仮想的な蓄電池として運用し、必要電池容量を小さくし、再生可能エネルギーの出力変動を効率的に吸収できる蓄電池を用いた系統運用方法を提供する。【解決手段】再生可能エネルギーを有する住宅内の家電機器及び個々の住宅或いは別途集中管理された蓄電池９、再生可能エネルギーの出力変動を計測、出力変動を制御する制御装置８を備え、再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、住宅内の家電機器１１の設定温度制御で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池９の充放電で吸収することにより、変動吸収に必要な電力貯蔵容量を小さくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
住宅内の再生可能エネルギーの出力と出力変動を計測する監視装置から送信される計測データを制御装置が受信して、該制御装置により前記住宅内の各家電機器に出力変動を振り分けて前記家電機器の設定温度を低減又は上昇させて前記再生可能エネルギーの出力変動を抑制し、残りの出力変動を蓄電池の充放電により吸収するようにした蓄電池を用いた系統運用方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池の蓄電残量を集めて仮想的な蓄電池として管理し、風力発電機を含む大規模な再生可能エネルギーの出力と出力変動を計測する第２の監視装置から送信される計測データにより、ビル，工場，大型倉庫に設置される電力需要機器に出力変動を振り分けて、前記電力需要機器の設定温度を制御して、前記大規模な再生可能エネルギーの出力変動を抑制し、残りの出力変動を前記仮想的な蓄電池の充放電により吸収するようにした蓄電池を用いた系統運用方法。
【請求項３】
風力発電機を含む再生可能エネルギーの出力と出力変動を計測する監視装置から送信される計測データを制御装置が受信して、該制御装置により火力発電設備の出力を制御して前記再生可能エネルギーの出力変動を抑制し、残りの出力変動をビル，工場，大型倉庫に設置される電力需要機器に接続される蓄電池の蓄電残量を集めた仮想的な蓄電池の充放電により吸収するようにした蓄電池を用いた系統運用方法。
【請求項４】
再生可能エネルギーを有する住宅の配電系統において、住宅内の家電機器，個々の住宅或いは別途集中管理された蓄電池システム、再生可能エネルギーの出力変動を計測して、出力変動を制御する制御装置で構成し、住宅向け小規模再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、短時間の変化では生活の利便性は失われない家電機器の設定温度制御で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池の充放電で吸収するようにした蓄電池を用いた系統運用方法。
【請求項５】
ビル，工場，大型倉庫等の住宅に比して規模の大きい需要家内の電力需要機器及び個々の住宅或いは別途集中管理された蓄電池システム、再生可能エネルギーの出力変動を計測、前記出力変動を制御する制御装置で構成し、送配電系統に設置された再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、ビル，工場，大型倉庫等の短時間の変化では利便性は失われない電力需要機器の設定温度制御で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池容量を複数利用した仮想的な大型蓄電池の充放電で吸収して、送配電系統に連系した大規模再生可能エネルギーの変動を吸収するようにした蓄電池を用いた系統運用方法。
【請求項６】
住宅群，複数のビル，工場，大型倉庫等へ電力供給可能な大規模再生可能エネルギーを有する送電系統において、火力発電所及び仮想的に集中管理された蓄電池，再生可能エネルギーの出力変動を計測して、出力変動を制御する制御装置で構成し、送電系統に設置された再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、火力発電の出力調整で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池容量を複数利用し、仮想的な大型蓄電池として活用し、送電系統に連系した大規模再生可能エネルギーの変動を吸収するようにした蓄電池を用いた系統運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の規模の異なる再生可能エネルギーと蓄電池を有する電力の送配電系統の蓄電池を用いた系統運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、〔特許文献１〕に記載のように、太陽光発電や風力発電などの自然利用型自家発電装置からなる非商用電源と、余剰電気エネルギーを蓄える蓄電装置と、非商用電源の出力を監視する電力計と、蓄電装置の入出力を監視する電力計並びに制御部を設け、負荷に供給する電力が不足するときは非商用電源と蓄電装置の状態に応じて負荷を軽減するように制御するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０９９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
〔特許文献１〕に記載の従来の技術では、負荷に供給する電力が不足するときは非商用電源と蓄電装置の状態に応じて負荷を軽減するように制御するものであるが、次の点については配慮されていない。
【０００５】
すなわち、風力発電機のコストは1500USD／kW（２００９年度調べ）であるのに対して、蓄電池のコストは最大で5000USD／kWであり、風力発電の３倍以上のコストである。そのために、必要な蓄電池容量の低減技術が切望されている。
【０００６】
本発明の目的は、住宅向けの蓄電池を中−大規模な仮想的な蓄電池として運用し、必要な電池容量を小さくして、再生可能エネルギーの出力変動を効率的に吸収できる蓄電池を用いた系統運用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の蓄電池を用いた系統運用方法は、再生可能エネルギーを有する住宅の配電系統において、住宅内の家電機器，個々の住宅或いは別途集中管理された蓄電池システム、再生可能エネルギーの出力変動を計測して、出力変動を制御する制御装置で構成し、住宅向け小規模再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、短時間の変化では生活の利便性は失われない家電機器の設定温度制御で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池の充放電で吸収するようにしたものである。
【０００８】
又、ビル，工場，大型倉庫等の住宅に比して規模の大きい需要家内の電力需要機器及び個々の住宅或いは別途集中管理された蓄電池システム、再生可能エネルギーの出力変動を計測、前記出力変動を制御する制御装置で構成し、送配電系統に設置された再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、先ずはビル，工場，大型倉庫等の短時間の変化では利便性は失われない電力需要機器の設定温度制御で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池容量を複数利用した仮想的な大型蓄電池の充放電で吸収して、送配電系統に連系した大規模再生可能エネルギーの変動を吸収するようにしたものである。
【０００９】
又、住宅群，複数のビル，工場，大型倉庫等へ電力供給可能な大規模再生可能エネルギーを有する送電系統において、火力発電所及び仮想的に集中管理された蓄電池，再生可能エネルギーの出力変動を計測して、出力変動を制御する制御装置で構成し、送電系統に設置された再生可能エネルギーの時間，天候及び季節に伴う出力変動を、火力発電の出力調整で可能な限り吸収して、残りの変動を蓄電池容量を複数利用し、仮想的な大型蓄電池として活用し、送電系統に連系した大規模再生可能エネルギーの変動を吸収するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、再生可能エネルギーの変動吸収に必要な蓄電池容量が低減でき、出力変動を除去して、安定な電力供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１である蓄電池を用いた系統を示す図である。
【図２】出力変動を示す図である。
【図３】出力変動を示す図である。
【図４】出力変動を示す図である。
【図５】本発明の実施例２である蓄電池を用いた系統を示す図である。
【図６】本発明の実施例３である蓄電池を用いた系統を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の各実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１を図１から図４により説明する。図１は、本実施例の蓄電池を用いた系統を示す図である。
【００１４】
本実施例では、住宅向け再生可能エネルギーの一例として住宅の屋根に太陽光発電装置６が設置されており、太陽光発電装置６には、太陽光発電装置６の出力と出力変動を計測する監視装置７が接続されている。太陽光発電装置６は、監視装置７で計測される太陽光発電装置６の出力と出力変動の計測データにより、各々接続されている住宅内の家電機器１１を制御する制御装置８に接続され、さらに蓄電池９，畜電池９の畜熱容量を計測する第２の監視装置１０に接続されている。
【００１５】
太陽光発電装置６は、雲により太陽を不定期に遮られる場合に、大きな出力変動を生じる。監視装置７では、平均の出力と出力変動を計測し、そのデータを制御装置８に送る。制御装置８は、利便性に影響の出ない範囲で住宅内にある家電機器１１を、例えば冷蔵庫やエアコンの温度，給湯器の温度或いは流量調整等を制御する。
【００１６】
家庭内の冷蔵庫の温度，エアコンの温度が短時間変化しても生活の利便性は損なわれないので、住宅に設置される太陽光発電装置６等の小規模の再生可能エネルギーの変動は家電機器１１の設定温度を制御することにより可能な範囲で吸収する。
【００１７】
監視装置７では、太陽光発電装置６の出力と出力変動を計測しており、その計測データを制御装置８に送信しているので、制御装置８では、太陽光発電装置６の出力が低下すると、その出力変動を家電機器１１に振り分け、設定温度の上昇温度を計算し、設定温度を再設定して制御する。太陽光発電装置６の出力が上昇した場合は、その出力変動を家電機器１１に振り分け、逆に設定温度の低下温度を計算し、設定温度を再設定して制御する。
【００１８】
これにより、太陽光発電装置６からの出力変動は図２，図３に示すように低減される。図３に示すように出力変動が残っているが、監視装置１０は、蓄電池９の容量を監視しており、残りの出力変動を、家庭内或いは別途集中管理された蓄電池９の充放電を制御して出力変動を吸収することにより、図４に示すように、系統に影響を与えない程度に主力変動を制御することが可能となる。このように、蓄電池３は出力変動が平均出力に比して超過する場合には充電し、反対に平均出力に比して減少する場合は放電をし、その出力変動を吸収するように作用する。
【００１９】
実施例１によれば、住宅向け再生可能エネルギーの変動吸収に必要な蓄電池容量が低減でき、住宅向け再生可能エネルギーの出力変動を吸収して、安定な電力供給が可能となる。
【実施例２】
【００２０】
本発明の実施例２を図５により説明する。図５は、本実施例の畜電池を用いた系統を示す図である。住宅向け再生可能エネルギーの一例としての太陽光発電装置６が、住宅の屋根に設置され、太陽光発電装置６には、太陽光発電装置６の出力と出力変動を計測する監視装置７が接続されている。太陽光発電装置６には、太陽光発電装置６の出力と出力変動を計測する監視装置７が接続されている。太陽光発電装置６は、監視装置７で計測される太陽光発電装置６の出力と出力変動の計測データにより、各々接続されている住宅内の家電機器１１を制御する制御装置８に接続され、さらに蓄電池９，畜電池９の畜熱容量を計測する第２の監視装置１０に接続されている。図５では図示していないが、実施例１と同様に、制御装置８には家電機器１１が接続されている。
【００２１】
ここで、複数の畜電池９は、まとめて小型の蓄電池の残量を集めた仮想的な蓄電池１７（バーチャルな中規模の蓄電池１７ともいう）として管理され、蓄電池１７には蓄電池１７の蓄電池容量を計測している第３の監視装置１８が接続されている。
【００２２】
一方、大規模な再生可能エネルギーの一例として風車発電機１２が設置され、風車発電機１２には、風車発電機１２の出力と出力変動を計測する第４の監視装置１３が接続されている。
【００２３】
風車発電機１２は、監視装置１３の出力と出力変動の計測データにより、ビル，工場，大型倉庫に設置される大型保冷庫や集中式空調機他の電力需要機器１５を制御する制御装置１４が接続されている。
【００２４】
風車発電機１２では、時間的な出力変動や天候，季節による出力変動が生じる。監視装置１３では、平均の出力及び出力変動を計測し、その計測データを制御装置１４に送る。制御装置１４は系統内にあるビル，工場，大型倉庫家電の利便性に影響の出ない範囲で、例えば大型冷凍庫、集中式空調１６の温度を制御する。
【００２５】
監視装置１３から送信される計測データから風車発電機１２の出力が低下していると判断されると、制御装置１４はその出力変動を、ビル，工場，大型倉庫の電力需要機器１５に割り振り、各電力需要機器１５のエネルギーを低減するように制御する。監視装置１３から送信される計測データから風車発電機１２の出力が上昇していると判断されると、制御装置１４はその出力変動を、ビル，工場，大型倉庫の電力需要機器１５に割り振り、逆に各電力需要機器１５のエネルギーを上昇するように制御する。
【００２６】
このように、風車発電機１２の出力の低下又は上昇に応じて、ビル，工場，大型倉庫の電力需要機器１５に割り振り、電力需要機器１５のエネルギーを低減又は上昇するように制御することにより、風車発電機１２の出力変動は低減される。
【００２７】
監視装置１８は仮想的な蓄電池１７の容量を監視しており、残りの変動は、家庭内或いは別途集中管理された蓄電池９の残容量を統合して、仮想的な大型蓄電池１７が吸収することにより、系統に影響を与えない程度に主力変動を制御することが可能となる。
【００２８】
実施例２によれば、ビル，工場，大型倉庫に電力供給可能な再生可能エネルギーの変動吸収に必要な蓄電池容量を低減でき、出力変動を除去して、安定な電力供給が可能となる。特に、新たな蓄電池の設置が不要であり、実施例１で説明した蓄電池の残容量を集めて仮想的な大型蓄電池として活用できる。
【００２９】
特に、必要な電力貯蔵容量を電力需要機器による出力変動吸収により小さくしているために、蓄電池容量に相当の残量が期待でき、それをさらに複数集めることにより、大規模な再生可能エネルギーの出力変動の吸収に可能な程度の仮想的な大型の蓄電池として活用できる。
【実施例３】
【００３０】
本発明の実施例３を逗により説明する。図６は、本実施例の蓄電池を用いた系統を示す図である。
【００３１】
符号１９は、実施例２で説明したビル，工場，大型倉庫に設置される電力需要機器１５と制御装置１４に蓄電池５が接続された中規模の需要家群である。複数の蓄電池５の残量を集めた仮想的な蓄電池２４として管理されている。
【００３２】
符号２０は、風力発電機他を含む大規模な再生可能エネルギーであり、再生可能エネルギー２０に接続された監視装置２１は、再生可能エネルギー２０の出力と出力変動を計測している。例えば、風力発電機は図示しないコンバータ，昇圧トランスを介して送電系統に接続され、火力発電設備２３と接続されている。
【００３３】
火力発電設備２３は、監視装置２１から計測データを受信して火力発電設備２３を制御する制御装置２２が接続されている。
【００３４】
再生可能エネルギー２０では、時間的な出力変動や天候，季節による出力変動が生じる。監視装置２１では、平均の出力及び出力変動を計測し、その計測データを制御装置２２に送る。制御装置２２は系統内にある火力発電設備２３の出力を制御する。
【００３５】
監視装置２１から送信される計測データから再生可能エネルギー２０の出力が低下していると判断されると、制御装置２２はその出力変動を、火力発電設備２３の出力を低減するように制御する。監視装置２２から送信される計測データから再生可能エネルギー２０の出力が上昇していると判断されると、制御装置２２はその出力変動を、火力発電設備２３の出力を上昇するように制御する。
【００３６】
このように、再生可能エネルギー２０の出力の低下又は上昇に応じて、火力発電設備２３の出力を低減又は上昇するように制御することにより、再生可能エネルギー２０の出力変動は低減される。
【００３７】
監視装置２１は仮想的な蓄電池２４の容量を監視しており、残りの変動は、電力需要機器１５，仮想的な大型蓄電池１７が吸収することにより、系統に影響を与えない程度に主力変動を制御することが可能となる。
【００３８】
実施例３によれば、都市レベルに電力供給可能な再生可能エネルギーの変動吸収に必要な蓄電池容量を低減でき、出力変動を除去して、安定な電力供給が可能となる。特に、新たな蓄電池の設置が不要で、実施例２で説明した蓄電池の残容量を集めて仮想的な大型蓄電池として活用できる。
【符号の説明】
【００３９】
６  太陽光発電装置
７，１０，１３，１８，２１  監視装置
８，１４，２２  制御装置
９，１７，２４  蓄電池
１１  家電機器
１２  風車発電機
１５  電力需要機器
２０  再生可能エネルギー
２３  火力発電設備
【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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