(57)【要約】【課題】分散電源による電力供給を行うローカルネットワークにおいてエネルギーの無駄をなくし、コスト削減を図る。【解決手段】複数の分散電源１が第二の共有線２０に接続されており、分散電源１で発電した電力を複数の需要家６に供給するローカルネットワークを形成する。分散電源１は需要家６に設置されているもの、共有スペースに設置されているものなど様々であるが、いずれも特定の需要家６に配電するのではなく、第二の共有線２０を通じて接続されているすべての需要家６に供給される。また、外部系統につながる外部系統配線７が、第一の共有線４を介して各需要家６に接続する。第二の共有線２０は、第一の共有線４が各需要家６へと分岐する各配線４ａに接続しており、これら接続部８で電力を計測すれば、各需要家６で使用する外部系統からの電力、第二の共有線２０からの電力の各々が明瞭である。【選択図】図１
2013094035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の需要家と複数の分散電源とを構成要素とするローカルネットワークにより構成される電力ネットワークシステムであって、
前記複数の需要家及び外部系統が接続する第一の共有線と、前記複数の需要家及び前記複数の分散電源が接続する第二の共有線とを有することを特徴とする電力ネットワークシステム。
【請求項２】
前記第二の共有線に接続する蓄電設備を構成要素として有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システム。
【請求項３】
前記複数の需要家に対して前記第一の共有線及び前記第二の共有線からいずれも交流電力が供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項４】
前記複数の需要家に対して前記第一の共有線では前記外部系統から交流電力が供給され、前記第二の共有線では前記分散電源から直流電力が供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項５】
前記第一の共有線がＡＣ／ＤＣ変換器を介して前記第二の共有線に接続することを特徴とする請求項４に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項６】
前記構成要素を制御する管理サーバを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項７】
前記複数の分散電源による発電量と、前記複数の需要家による直流電力の消費量とを比較して、前記ＡＣ／ＤＣ変換器を制御する管理サーバを備えたことを特徴とする請求項５に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項８】
前記需要家の数が１００以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステムにおける電力料金管理方法であって、
前記各需要家において前記第一の共有線を介して使用した電力、及び前記第二の共有線を介して使用した電力に対して各々に課金することを特徴とする電力料金管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の需要家と複数の分散電源が存在するときのそれぞれの需要家、分散電源及び外部系統との接続形態や運用事業形態に利用して好適な電力ネットワークシステム及び電力料金課金方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電、小型風力発電、燃料電池などの一般家庭で使用できる分散電源が年々普及しつつある。太陽光発電や小型風力発電などは自然エネルギーを利用するため、発電量の変動幅が大きく電力供給が不安定である。この不安定を解消する手段としてリチウムイオン電池やニッケル水素電池などに代表される二次電池のように蓄電機能を有する設備の導入も進んでいる。燃料電池の発電量は安定しており、制御も可能である。制御幅は１０％程度である。
【０００３】
発電コストはメガインフラで２３円／ｋＷｈである。これに対し、太陽光発電は４７〜６３円／ｋＷｈ、小型風力発電や燃料電池もメガインフラに比べて割高であることが知られている。さらに、電力供給安定化のための蓄電設備も低コスト化が求められている。
【０００４】
太陽光発電、燃料電池は直流で出力する。風力発電は交流で出力するものの直流に変換し、再び交流にして供給される。すなわち、多くの分散電源は需要家で使用するまでに直流を経由し、その後交流に変換し需要家に供給される。直流／交流を変換する場合、エネルギーが損失し、設備コストも多くなる。少しでもエネルギー効率を高め、コストを削減するには変換する回数を少なくしたいところである。
【０００５】
通常、太陽光発電、燃料電池などの分散電源は、一需要家が一台所有し、発電電力はその需要家が使用する利用方法が一般的である。また、こうした利用方法を想定して、一需要家内での分散電源を有効に使用するためのシステムや方法が、例えば特許文献１における分散電源とインバータなどを情報ネットワークで接続し、監視、制御を行いつつ、系統連携や省エネルギー化を図るシステム、さらには、特許文献２における余剰電力を二次電池などの蓄電機能を有する設備を配置しＥＭＳで制御する方法、などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０７２２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２０３２３号公報
【特許文献３】特開２００６−１９１７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、一需要家だけでは電力消費量の変動が大きい。また、太陽光発電や風力発電など自然エネルギーを利用した分散電源は、その発電量は制御不能であり、また、日々の発電量のバラツキも大きい。よって、エネルギーのロスも大きく、コスト高の原因にもなっている。
【０００８】
本発明は、一需要家による消費量の変動を少なくする方法として複数の需要家を共有線で接続し、需要家単位の変動幅を小さくし、省エネルギーや低コスト化を達成するものである。
【０００９】
同様の従来方式として特許文献３では、図３に示すように、分散電源５１を所有する複数の需要家５２と、所有しない複数の需要家５３を共有線５４で接続する構成を提案している。共有線５４は、外部系統につながる外部系統配線５５に接続する。外部系統に接続する需要家が複数になる効果として、一需要家での変動幅（最高値／最低値）が１０倍であるのに対して、集合住宅では３．８倍になることを紹介している。この特許文献３では、共有線５４と外部系統配線５５はポイントＪを通じて連携し、不足する電力は外部系統から補う。
【００１０】
しかしながら、従来方式では、Ｊ点のみで外部系統と接続していることから各需要家が使用した共有、外部系統それぞれの電力量の割合が不明瞭であり、実施する際の課金方法が曖昧にならざるを得ない。さらに、共有線５４ではＪ点と分散電源５１の間でＤＣ／ＡＣ変換をすることになり、それによるエネルギーロス、コストが生じることになる。
【００１１】
本発明は、分散電源による電力供給を行うローカルネットワークにおいてエネルギーの無駄をなくし、コスト削減を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）複数の需要家と複数の分散電源とを構成要素とするローカルネットワークにより構成される電力ネットワークシステムであって、
前記複数の需要家及び外部系統が接続する第一の共有線と、前記複数の需要家及び前記複数の分散電源が接続する第二の共有線とを有することを特徴とする電力ネットワークシステム。
（２）前記第二の共有線に接続する蓄電設備を構成要素として有することを特徴とする（１）記載の電力ネットワークシステム。
（３）前記複数の需要家に対して前記第一の共有線及び前記第二の共有線からいずれも交流電力が供給されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の電力ネットワークシステム
（４）前記複数の需要家に対して前記第一の共有線では前記外部系統から交流電力が供給され、前記第二の共有線では前記分散電源から直流電力が供給されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の電力ネットワークシステム。
（５）前記第一の共有線がＡＣ／ＤＣ変換器を介して前記第二の共有線に接続することを特徴とする（４）に記載の電力ネットワークシステム。
（６）前記構成要素を制御する管理サーバを備えたことを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか１に記載の電力ネットワークシステム。
（７）前記複数の分散電源による発電量と、前記複数の需要家による直流電力の消費量とを比較して、前記ＡＣ／ＤＣ変換器を制御する管理サーバを備えたことを特徴とする（５）に記載の電力ネットワークシステム。
（８）前記需要家の数が１００以上であることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれか１に記載の電力ネットワークシステム
（９）（１）乃至（８）のいずれか１に記載の電力ネットワークシステムにおける電力料金管理方法であって、
前記各需要家において前記第一の共有線を介して使用した電力、及び前記第二の共有線を介して使用した電力に対して各々に課金することを特徴とする電力料金管理方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分散電源による電力供給を行うローカルネットワークにおいてエネルギーの無駄をなくし、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る電力ネットワークシステムの構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る電力ネットワークシステムの構成を示す図である。
【図３】共有線を用いた従来方式の態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態に係る電力ネットワークシステムの構成を示す。図１に示すように、第１の実施形態に係る電力ネットワークシステムでは、太陽光発電、風力発電、燃料電池などの複数の分散電源１が第二の共有線２０に接続されており、分散電源１で発電した電力をＤＣ／ＡＣ変換して複数の需要家６に供給するローカルネットワークを形成する。分散電源１は需要家６に設置されているもの、共有スペースに設置されているものなど様々であるが、いずれも特定の需要家６に配電するのではなく、第二の共有線２０を通じて接続されているすべての需要家６に供給される。
【００１６】
また、外部系統につながる外部系統配線７が、第一の共有線４を介して各需要家６に接続する。第二の共有線２０は、第一の共有線４が各需要家６へと分岐する各配線４ａに接続しており、これら接続部８で電力を計測すれば、各需要家６で使用する外部系統からの電力、第二の共有線２０からの電力の各々が明瞭である。したがって、従来方式のように、実施する際の課金方法が曖昧になることがない。
【００１７】
この接続部８では、第二の共有線２０からの供給電力が各需要家６での消費量を下回ると予想されるときのみ、外部系統からの電力を使用する仕組みを設けておく。
【００１８】
このように複数の分散電源１を接続することにより、電力供給によるバラツキが減少する。また、複数の需要家６と接続することにより、消費量の変動も小さくなる。この共有のメリットによって、無駄が少なく電力を使用することができ、そのことによって、エネルギーコストを削減できる。さらに、太陽光発電はある一定台数以上を一括購入することによって、安価に購入することもできる。
【００１９】
第二の共有線２０に、二次電池などの蓄電機能を有する蓄電設備９を接続することによって、余剰電力を蓄電することができる。ローカルネットワークには複数の分散電源１及び複数の需要家６が接続され、発電量及び消費量の変動が小さく、蓄電設備９の容量を少なくすることがきる。
【００２０】
各分散電源１、各需要家６、各蓄電設備９は情報ネットワーク２１を介して管理サーバ１００により制御される。管理サーバ１００は、発電量計測部１０１、消費量計測部１０２、蓄電量計測部１０３を備え、各分散電源１による発電量、各需要家６による消費量、各蓄電設備９による蓄電量を逐次、計測する。そして、管理サーバ１００の制御部１０４は、分散電源１による発電量の合計と需要家６による消費量の合計とを比較して、発電量＞消費量の場合は蓄電、発電量＜消費量の場合は外部系統から購入という制御を行う。
【００２１】
需要家６の数が１００以上であると、各需要家６のバラツキが打ち消し合い、全体の消費量の変動幅は最小と最大が３倍以下となり、エネルギーの無駄が少なくなる。また、前述のように蓄電設備９の容量を一需要家に１台配置する場合の１／３以下で十分となり、設備費を削減することにもつながる。
【００２２】
太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーを利用した分散電源１を設置する範囲が１ｋｍ2よりも広い面積であると、発電の時間による変動を少なくできる。１ｋｍ以上離れた場所に設置した二つの太陽光発電では、雲による太陽光の遮りに時間差生じ、遮りによる発電量の負のピークが打ち消し合い、合計の発電電力量でのバラツキが少なくなる。一方、１ｋｍ以上離れた場所に設置した二つの風力発電では、風力、風向きが異なり互いのピークが打ち消し合い合計の発電電力量でのバラツキが少なくなる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２に、第２の実施形態に係る電力ネットワークシステムの構成を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付し、以下では、第１の実施形態との相違を中心に説明する。
【００２４】
第１の実施形態では、分散電源１で発電した電力をＤＣ／ＡＣ変換して複数の需要家６に供給するが、第２の実施形態では、分散電源１で発電した電力を直流で複数の需要家６に供給する。すなわち、各需要家６は、第一の共有線４を交流用配線として、第二の共有線２０を直流用配線としてそれぞれを分けて電力消費することになる。
【００２５】
また、第一の共有線４が配線１２及びＡＣ／ＤＣ変換器１３を介して第二の共有線２０に接続する。これにより、外部系統から交流電力を第一の共有線４を介して導入し、ＡＣ／ＤＣ変換器１３によって直流電力に変換して第二の共有線２０に供給することができる。
【００２６】
各分散電源１、各需要家６、各蓄電設備９、ＡＣ／ＤＣ変換器１３は情報ネットワーク２１を介して管理サーバ２００により制御される。管理サーバ２００は、発電量計測部２０１、消費量計測部２０２、蓄電量計測部２０３を備え、分散電源１による発電量、需要家６による消費量、蓄電設備９による蓄電量を逐次、計測する。また、ＡＣ／ＤＣ変換機１３は、配線１２を通ってＡＣ／ＤＣ変換される電力量を計測、積算する機能を具備している。該ＡＣ／ＤＣ変換機に前記の機能を具備しない場合は、配線１２上の適当な点で、ＡＣ／ＤＣ変換される電力量を計測、積算する装置を配置してもよい。これら、ＡＣ／ＤＣ変換された電力量、及びその積算値は、情報ネットワーク２１を介して管理サーバ２００によって管理される。この場合に、消費量は直流、交流それぞれについて逐次、計測することになる。そして、管理サーバ２００の制御部２０４は、分散電源１による発電量の合計と各需要家６による直流消費量の合計とを比較して、発電量＞直流消費量の場合は蓄電、発電量＜直流消費量の場合は外部系統から交流電力を第一の共有線４を介して導入し、ＡＣ／ＤＣ変換器１３によって直流電力に変換して第二の共有線２０に供給するという制御を行う。
【００２７】
第２の実施形態では、分散電源１による発電を直流のまま送電し、使用するので、直流変換する必要が無く、交流を使用する場合に比べ、送電ロス、変換ロスは減り、また、変化するための設備費が低減することになる。
【００２８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態に係る電量ネットワークシステムにおける電力料金課金方法について説明する。各需要家６において、第一の共有線４を介して使用した電力量のデータ及び第二の共有線２０を介して使用した電力量のデータを各々独立に蓄積し、各々の使用電力量に対して独立に課金する。
【００２９】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第２の実施形態に係る電量ネットワークシステムにおける電力料金課金方法について説明する。各需要家６において、第一の共有線４を介して使用した電力量のデータ及び第二の共有線２０を介して使用した電力量のデータを各々独立に蓄積し、更に、第一の共有線４からＡＣ／ＤＣ変換器１３を介して第二の共有線２０に供給した電力量のデータも蓄積する。そして、第二の共有線２０を介して使用した電力量のうち、外部系統から供給された電力量は、適当な数式によって各需要家の使用した電力量として割り当て、課金する。
【００３０】
例えば、ある一定期間の第二の共有線２０での全需要家６の全供給電力量をＱ２、第一の共有線４からＡＣ／ＤＣ変換器１３を介して第二の共有線２０に供給した電力量をＱ１２、需要家ａが第二の共有線２０を通して使用した電力量をＱａとする。このとき、需要家ａが使用した第二の共有線２０からの電力量のうち、
Ｑａ×Ｑ１２/Ｑ２
の電力量を系統電力料金として、また、
Ｑａ×（Ｑ２−Ｑ１２）／Ｑ２
の電力量を第二の共有線２０の電力料金として課金する。
【００３１】
以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  分散電源
４  第一の共有線
６  需要家
７  外部系統配線
８  接続部
９  蓄電設備
１２  配線
１３  ＡＣ／ＤＣ変換器
２０  第二の共有線
１００、２００  管理サーバ
【図１】
2013094035.tif 000003
【図２】
2013094035.tif 000004
【図３】
2013094035.tif 000005