(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部と、
負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を前記負荷に対して出力するデマンド信号出力部と、
再生可能エネルギーから電力を発電する発電装置、及び該発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を有する発電システムと、
前記発電装置の発電量を制御して、前記商用電力系統への前記発電電力の逆潮流を防止する発電信号を前記発電システムに対して出力する発電信号出力部と、を備える電力制御システムにおいて、
前記潮流電力に基づいて、前記デマンド信号出力部、及び前記発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を含む制御部を有し、
該制御部は、前記潮流電力が所定の閾値以上である場合には前記出力切換部から前記デマンド信号出力部に対して前記デマンド信号を出力し、前記潮流電力が所定の閾値未満である場合には前記出力切換部から前記発電信号出力部に対して前記発電信号を出力する
電力制御システム。
【請求項２】
前記デマンド信号出力部から出力される前記デマンド信号により、前記消費電力と前記デマンド目標値との差分がゼロとなるように前記負荷の出力をネガティブ制御し、
前記発電信号出力部から出力される前記発電信号により、前記消費電力の入力値に比例して前記発電電力の出力値を増加させるポジティブ制御を行う
請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記デマンド信号出力部は、
前記消費電力が前記デマンド目標値未満となるように第１のデマンド信号を前記負荷に対して出力する第１の比例制御を実行し、該第１の比例制御の開始から予め設定された前記負荷の応答遅れ時間を考慮した遅延時間が経過した後に、前記消費電力の変化に応じた第２のデマンド信号を前記負荷に対して出力する第２の比例制御を実行する
請求項１または請求項２に記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記デマンド目標値を設定するデマンド設定部は、
ダイヤルの回転によって抵抗値が変化する可変抵抗を有し、
前記デマンド目標値は、前記ダイヤルの回転により設定された前記可変抵抗の抵抗値に基づいて設定される
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記デマンド目標値と前記消費電力との偏差を表示する表示部を有し、
該表示部は、分圧抵抗、及び異なる動作電圧で点灯する複数の定電圧ダイオードからなる分圧回路を含む
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電力制御システム。
【請求項６】
前記デマンド目標値の略５０〜８０％となるデマンド保証目標値を設定するデマンド保証部を有し、
該デマンド保証部は、前記潮流電力検出部で前記潮流電力が検出されないと判定された場合に、前記負荷に対して前記デマンド保証目標値に基づくフェイルセーフデマンド信号を出力する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電力制御システム。
【請求項７】
前記負荷の消費電力に基づいて設定される前記潮流電力の下限閾値となる異常潮流電力を設定する発電保証部を有し、
該発電保証部は、前記潮流電力が前記異常潮流電力未満であると判定された場合に、前記発電システムに対して前記発電システムの最大発電電力の略２〜５％の発電電力に制御するフェイルセーフ発電信号を出力する
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の電力制御システム。
【請求項８】
商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部と、
負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を前記負荷に対して出力するデマンド信号出力部と、
再生可能エネルギーから電力を発電する発電装置、及び該発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を有する発電システムと、
前記発電装置の発電量を制御して、前記商用電力系統への前記発電電力の逆潮流を防止する発電信号を前記発電システムに対して出力する発電信号出力部と、
前記潮流電力に基づいて、前記デマンド信号出力部、及び前記発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を有する制御部を備える電力制御システムの電力制御方法において、
前記潮流電力が所定の閾値以上であるか否かを判定する工程と、
前記潮流電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記出力切換部から前記デマンド信号出力部に対して前記デマンド信号を出力する工程と、
前記潮流電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記出力切換部から前記発電信号出力部に対して前記発電信号を出力する工程と、を備える
電力制御方法。
【請求項９】
商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部と、
負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を前記負荷に対して出力するデマンド信号出力部と、
再生可能エネルギーから電力を発電する発電装置、及び該発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を有する発電システムと、
前記発電装置の発電量を制御して、前記商用電力系統への前記発電電力の逆潮流を防止する発電信号を前記発電システムに対して出力する発電信号出力部と、
前記潮流電力に基づいて、前記デマンド信号出力部、及び前記発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を有する制御部と、を備える電力制御システムの前記制御部が実行するプログラムであって、
前記潮流電力が所定の閾値以上であるか否かを判定するステップと、
前記潮流電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記出力切換部から前記デマンド信号出力部に対して前記デマンド信号を出力するステップと、
前記潮流電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記出力切換部から前記発電信号出力部に対して前記発電信号を出力するステップと、を備える
電力制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御システム、電力制御方法、及び電力制御プログラムに関する。詳しくは、デマンド制御と再生可能エネルギーによって発電する発電装置による逆潮流防止制御の動作領域を自動的に判定し、電力の安定供給を実現することができる電力制御システム、電力制御方法、及び電力制御プログラムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電力会社の電気料金（家庭用電力料金を除く）は、契約電力で決まる「基本料金」と、電力使用量で決まる「電力量料金」により計算される。このうち、契約電力は３０分間の平均電力により年間の基本料金が決定される仕組みとなっている。電気負荷のうち、特に空調装置の消費電力が最も大きく、空調装置や照明装置の消費電力を合わせると全消費電力の約７２％を占める。従って、空調装置の節電を行うことは節電対策として極めて有効である。
【０００３】
空調装置は一般的には室外機と室内機から構成され、このうち屋外に多数設置される空調装置の室外機は、各々の室内機からの信号でコンプレッサー等の電動機が運転されており、各室外機は他の室外機と連携することなく個別に運転停止を繰り返している。従って、全ての室外機が同時に運転されることにより電力要求量（デマンド）が急上昇する事態となる。
【０００４】
そこで、最大需要電力（契約電力）を抑制する方法としてデマンド制御を導入し、複数の空調装置の室外機に対する協調運転を行うことが考えられる。ここで、デマンド制御とは、空調装置の室外機において、複数台が同時に稼働することを避けてデマンドの上昇を回避する制御のことである。言い換えると、最大需要電力が予想されるときには、一部の空調装置の室外機に対して運転停止信号を出力する運転制御のことである。
【０００５】
デマンド制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には受電点を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷のうち、電力の自動制御が可能な負荷に対してのみデマンド制御信号を出力することを特徴とする制御装置が開示されている。係る特許文献１の技術によれば、電力の自動制御が可能な負荷に対してデマンド制御を行うため、デマンド制御の対象とならない負荷による生産効率の低下を回避しつつ、消費電力の適切な管理を行うことができるものとなっている。
【０００６】
ところで、近年では太陽光発電などの再生可能エネルギーを利用して電力を発電する発電装置、或いは蓄電装置を備えた電力管理システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。このような再生エネルギーを利用した発電装置は、一般的には商用電力系統の電力網と接続されている。そして、例えば生産設備等が稼働しない休日は、消費電力に対して発電装置により発電される電力量が大きくなる。そのため、発電装置から商用電力系統への逆潮流を防止するために、発電装置による発電の停止が求められている。
【０００７】
しかしながら、休日であっても可能な限り再生エネルギーによる発電を行うことができれば、電力料金の削減、及び二酸炭素排出量の削減を実現することができる。また、発電装置により発電した余剰電力を蓄電装置に蓄電することで非常時の電源として使用することもできる。そのため、一般的には、消費電力に応じて発電電力の逆潮流が生じない程度に発電装置の発電を抑制する逆潮流防止制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５６０６６４５号公報
【特許文献２】特開２００５−１８５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記した従来の技術において開示されているデマンド制御、或いは逆潮流防止制御を行う電力制御システムは、何れも電力会社から供給される電力量を潮流検出器により検出をしたうえでフィードバック制御するものであるが、それぞれ別体の電力制御システムとして設置がされていた。従って、負荷に対するデマンド制御と、再生エネルギーによる発電装置の逆潮流防止制御は、それぞれの目的に応じた制御装置を設置する必要があり、導入コストが非常に高いものとなっていた。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、デマンド制御と再生可能エネルギーによって発電する発電装置による逆潮流防止制御の動作領域を自動的に判定し、電力の安定供給を実現することができる電力制御システム、電力制御方法、及び電力制御プログラムに係るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明の電力制御システムは、商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部と、負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を前記負荷に対して出力するデマンド信号出力部と、再生可能エネルギーから電力を発電する発電装置、及び該発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を有する発電システムと、前記発電装置の発電量を制御して、前記商用電力系統への前記発電電力の逆潮流を防止する発電信号を前記発電システムに対して出力する発電信号出力部と、を備える電力制御システムにおいて、前記潮流電力に基づいて、前記デマンド信号出力部、及び前記発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を含む制御部を有し、該制御部は、前記潮流電力が所定の閾値以上である場合には前記出力切換部から前記デマンド信号出力部に対して前記デマンド信号を出力し、前記潮流電力が所定の閾値未満である場合には前記出力切換部から前記発電信号出力部に対して前記発電信号を出力する。
【００１２】
ここで、商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部を備えることにより、商用電力系統から負荷に対して供給される潮流電力を検出することができるため、検出された潮流電力に基づいて、後記するデマンド制御、或いは逆潮流防止制御を実行することができる。
【００１３】
また、負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を負荷に対して出力するデマンド信号出力部を備えることにより、設定したデマンド目標値となるようにデマンド信号を負荷に対して出力することで、負荷を所定の消費電力に抑制するデマンド制御を実行することができる。
【００１４】
また、再生可能エネルギー（例えば太陽光や風力）から電力を発電する発電装置を備えることにより、再生可能エネルギーに基づいて発電電力を発電することで、商用電力系統から供給される潮流電力とは系統連係接続で電力を負荷に供給することができる。
【００１５】
また、発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を備えることにより、再生可能エネルギーに基づいて発電した直流電力を、電力系統に連係可能なように交流電力に変換することができる。
【００１６】
また、発電装置の発電量を制御して、商用電力系統への発電電力の逆潮流を防止する発電信号を発電システムに対して出力する発電信号出力部を備えることにより、例えば発電装置により発電された再生可能エネルギーに基づく発電電力が急増したり、需要家の消費電力が急減した場合に、潮流電力の一部が商用電力系統に流れ込むことを防止する逆潮流防止制御を実行し、商用電力系統の安定的な運用を実現することができる。
【００１７】
また、潮流電力に基づいて、デマンド信号出力部、及び発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を含む制御部を有することにより、一つの制御部において、負荷に対するデマンド制御と発電システムに対する逆潮流防止制御を適宜切り換えることができる。
【００１８】
一般的に、工場等が稼働する平日は負荷電力が大きく、デマンド制御の需要が高くなる。一方、工場が休業する週末は負荷電力が小さくなるため逆潮流防止制御の需要が高まる。そこで、商用電力系統から負荷に供給される潮流電力に基づいて、デマンド制御領域、或いは逆潮流防止制御領域かを所定の閾値に基づいて判定し、判定結果に基づいてデマンド制御と逆潮流防止制御とを瞬時に切り換えることが可能となる。
【００１９】
また、デマンド信号出力部から出力されるデマンド信号により、消費電力とデマンド目標値との差分がゼロとなるように負荷の出力を制御するネガティブ制御を行う場合には、負荷の消費電力が瞬間的に上昇したとしてもデマンド制御に基づいて、負荷の消費電力がデマンド目標値を超えないように抑制される。従って、負荷の消費電力が常にデマンド目標値以内に抑制されるため、最大需要電力を超えることを防止することができる。
【００２０】
また、発電信号出力部から出力される発電信号により、消費電力の入力値に比例して発電電力の出力値を増加させるポジティブ制御を行う場合には、消費電力の増加分を再生可能エネルギーに基づく発電電力により補うことができる。従って、商用電力系統から供給される潮流電力を抑制することができる。
【００２１】
また、デマンド信号出力部は、消費電力がデマンド目標値未満となるように第１のデマンド信号を負荷に対して出力する第１の比例制御を実行し、第１の比例制御の開始から予め設定された負荷の応答遅れ時間を考慮した遅延時間が経過した後に、消費電力の変化に応じた第２のデマンド信号を前記負荷に対して出力する第２の比例制御を実行する場合には、制御ハンチングを防止して安定的なデマンド制御を実行することができる。
【００２２】
即ち、一般的に、デマンド信号出力部からデマンド信号を受けた負荷は、デマンド目標値となるように消費電力が抑制されるが、デマンド信号を受けてから消費電力が抑制されるまでには所定の応答遅れ時間が発生する。この応答遅れ時間を考慮せずにデマンド制御を実行すると、負荷の消費電力が目標値に対して大幅に抑制されてしまう。この時、目標値からの乖離を修正するために、負荷に対して消費電力を増加する信号が出力されることで制御ハンチングが発生する。従って、負荷による応答遅れ時間を考慮することで、前記した制御ハンチングを未然に防止し、安定的なデマンド制御を実行することができる。
【００２３】
また、デマンド目標値を設定するデマンド設定部は、ダイヤルの回転によって抵抗値が変化する可変抵抗を有し、デマンド目標値は、ダイヤルの回転により設定された可変抵抗の抵抗値に基づいて設定される場合には、ダイヤルを回転操作させるだけで、簡単にデマンド目標値を設定することができる。
【００２４】
また、デマンド設定部により設定されたデマンド目標値と消費電力の偏差とを表示する表示部を有し、表示部は、分圧抵抗、及び異なる動作電圧で点灯する複数の定電圧ダイオードからなる分圧回路を含む場合には、デマンド制御の結果、デマンド目標値と消費電力との偏差を視覚的に確認することができる。従って、専門の作業員を配置しなくとも、デマンド制御の実行後の負荷の消費電力の状態を監視することができる。
【００２５】
また、デマンド目標値の略５０〜８０％となるデマンド保証目標値を設定するデマンド保証部を有し、デマンド保証部は、潮流電力検出部で潮流電力が検出されないと判定されると、負荷に対してデマンド保証目標値に基づくフェイルセーフデマンド信号を出力する場合には、潮流電力検出部が故障しても、負荷に対するデマンド制御を継続することができるため、最大需要電力の増加を防止することができる。
【００２６】
即ち、潮流電力検出部は落雷等に起因して故障する場合がある。このとき、デマンド信号出力部が負荷の電力需要が減少したものと誤判定して、デマンド目標値を上昇させる方向にデマンド信号を出力すると、最大需要電力が増加するという不都合が生じる。これを防止するために、潮流電力が検出されないと判定した場合には、潮流電力検出部が故障したものと判定し、負荷の消費電力をデマンド目標値に対して所定に抑制するフェイルセーフデマンド信号を出力することで、前記した不具合を未然に防止することができる。
【００２７】
また、負荷の消費電力に基づいて設定される潮流電力の下限閾値となる異常潮流電力を設定する発電保証部を有し、発電保証部は、潮流電力が異常潮流電力未満であると判定されると、発電システムに対して発電システムの最大発電電力の略２〜５％の発電電力に制御するフェイルセーフ発電信号を出力する場合には、発電システムから商用電力系統への逆潮流を確実に防止することができるとともに、電力変換機の損傷を防止して安定的な発電制御を行うことができる。
【００２８】
即ち、負荷の消費電力が何らかの原因により、予め設定した異常潮流電力未満となった場合には、一般的には逆潮流を防止するために発電システムによる発電の停止が求められる。しかしながら、発電システムを停止すると、その都度、電力変換機に内蔵する電磁開閉器のオンオフ制御を実行する必要がある。電磁開閉器のオンオフ制御を繰り返すと、電磁開閉器の損傷の原因となり、メンテナンス費用が増加する。
【００２９】
従って、潮流電力が異常潮流電力未満となった場合には、発電システムから商用電力系統への逆潮流が生じない程度の発電電力を出力するようにフェイルセーフ発電信号を発電システムに対して出力することで、電磁開閉器を常にオン状態に維持し、逆潮流を防止しながら電磁開閉器の損傷も防止することができる。
【００３０】
前記の目的を達成するために、本発明の電力制御方法は、商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部と、負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を前記負荷に対して出力するデマンド信号出力部と、再生可能エネルギーから電力を発電する発電装置、及び該発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を有する発電システムと、前記発電装置の発電量を制御して、前記商用電力系統への前記発電電力の逆潮流を防止する発電信号を前記発電システムに対して出力する発電信号出力部と、前記潮流電力に基づいて、前記デマンド信号出力部、及び前記発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を有する制御部を備える電力制御システムの電力制御方法において、前記潮流電力が所定の閾値以上であるか否かを判定する工程と、前記潮流電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記出力切換部から前記デマンド信号出力部に対して前記デマンド信号を出力する工程と、前記潮流電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記出力切換部から前記発電信号出力部に対して前記発電信号を出力する工程とを備える。
【００３１】
また、前記の目的を達成するために、本発明の電力制御プログラムは、商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部と、負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を前記負荷に対して出力するデマンド信号出力部と、再生可能エネルギーから電力を発電する発電装置、及び該発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を有する発電システムと、前記発電装置の発電量を制御して、前記商用電力系統への前記発電電力の逆潮流を防止する発電信号を前記発電システムに対して出力する発電信号出力部と、前記潮流電力に基づいて、前記デマンド信号出力部、及び前記発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を有する制御部と、を備える電力制御システムの前記制御部が実行するプログラムであって、前記潮流電力が所定の閾値以上であるか否かを判定するステップと、前記潮流電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記出力切換部から前記デマンド信号出力部に対して前記デマンド信号を出力するステップと、前記潮流電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記出力切換部から前記発電信号出力部に対して前記発電信号を出力するステップとを備える。
【００３２】
以上の電力制御方法、及び電力制御プログラムにおいて、商用電力系統から供給される潮流電力を検出する潮流電力検出部を備えることにより、商用電力系統から負荷に対して供給される潮流電力を検出することができるため、検出された潮流電力に基づいて、後記するデマンド制御、或いは逆潮流防止制御を実行することができる。
【００３３】
また、負荷の消費電力が所定のデマンド目標値となるデマンド信号を負荷に対して出力するデマンド信号出力部を備えることにより、設定したデマンド目標値となるようにデマンド信号を負荷に対して出力することで、負荷を所定の消費電力に抑制することができる。
【００３４】
また、再生可能エネルギー（例えば太陽光や風力）から電力を発電する発電装置を備えることにより、再生可能エネルギーに基づいて発電電力を発電することで、商用電力系統から供給される潮流電力とは別系統で電力を負荷に供給することができる。
【００３５】
また、発電装置で発電された発電電力を出力する電力変換機を備えることにより、再生可能エネルギーに基づいて発電した直流電力を、電力系統に連係可能なように交流電力に変換することができる。
【００３６】
また、発電装置の発電量を制御して、商用電力系統への発電電力の逆潮流を防止する発電信号を発電システムに対して出力する発電信号出力部を備えることにより、逆潮流が生じない範囲において、再生可能エネルギーに基づく発電電力量を制御し商用電力系統の安定的な運用を実現することができる。
【００３７】
潮流電力に基づいて、デマンド信号出力部、及び発電信号出力部へ出力する出力信号を切り換える出力切換部を有する制御部を備えることにより、一つの制御部において、負荷に対するデマンド制御と発電システムに対する逆潮流防止制御を適宜切り換えることができる。
【００３８】
そして、潮流電力が所定の閾値以上であるか否かを判定する工程（ステップ）と、前記潮流電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、出力切換部からデマンド信号出力部に対してデマンド信号を出力する工程（ステップ）と、潮流電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、出力切換部から発電信号出力部に対して発電信号を出力する工程（ステップ）を備えることにより、一台の電力制御システムにおいて、デマンド制御領域と逆潮流防止制御領域の動作領域を潮流電力に基づいて判定し、判定結果に応じてデマンド制御と逆潮流防止制御を瞬時に切り換えることが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る電力制御システム、電力制御方法、及び電力制御プログラムは、デマンド制御と再生可能エネルギーによって発電する発電装置による逆潮流防止制御の動作領域を自動的に判定し、電力の安定供給を実現することができるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る電力制御システムの全体概略図である。
【図２】デマンド制御と逆潮流防止制御の作動領域を示す図である。
【図３】デマンド目標値を設定するための操作部を示す図である。
【図４】デマンド設定部の回路図を示す図である。
【図５】デマンド制御における負荷電力と消費電力との関係を示すグラフである。
【図６】点灯表示部の回路図を示す図である。
【図７】デマンド信号と負荷の出力信号との関係を示すグラフである。
【図８】発電制御における負荷電力と発電電力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。まず、本発明の実施形態に係る電力制御システムの全体概要について、図１に基づいて説明する。
【００４２】
本発明の実施形態に係る電力制御システム１は、電力網から供給される潮流電力を検出する潮流検出部１０、デマンド制御と逆潮流防止制御を切り換える制御部２０、再生可能エネルギーによる電力を発電する発電システム３０から主に構成されている。
【００４３】
［潮流検出部］
潮流検出部１０は、電力会社が提供する商用電力系統の電力網から流れ込む潮流電力（瞬時電力）を検出する機能を有する。潮流検出部１０で検出した潮流電力は潮流信号として出力される。そして、潮流検出部１０から出力された潮流信号に基づいて、後記するように場内負荷４０に対するデマンド制御、或いは発電システム３０に対する逆潮流防止制御が実行される。
【００４４】
また、潮流検出部１０は、全ての場内負荷４０に流れるリアルタイムの潮流電力を検出するものであり、所定のサンプリング期間の電力量を検出するものではない。なお、潮流検出部１０から出力される潮流信号としては、直流アナログ信号（ＤＣ４〜２０ｍＡ，又は１〜５Ｖ）が用いられるが、これに対応した多種多様なデジタル信号を用いてもよい。
【００４５】
ここで、必ずしも、潮流検出部１０で検出される潮流電力は、リアルタイムで検出する必要はなく、所定のサンプリング期間の平均値としてもよい。但し、リアルタイムの潮流電力を検出することで、デマンド制御、及び逆潮流防止制御をより正確に行うことが可能となる。
【００４６】
［制御部］
制御部２０は、潮流検出部１０で検出された潮流電力に基づいて、場内負荷４０に対するデマンド制御と、発電システム３０に対する逆潮流防止制御を切り換える機能を有している。この制御部２０における制御は、まず潮流検出部１０からの出力信号が制御部２０に入力されると、切換判定部２０１において、デマンド制御と逆潮流防止制御の何れを実行するかが判定される。
【００４７】
図２に示すように、潮流検出部１０から入力された潮流電力が２００ｋｗ以上であると切換判定部２０１が判定した場合には、制御切換部２０２に対してデマンド制御の実行を指示する信号が出力される。デマンド制御の実行を指示する信号を受信した制御切換部２０２は、デマンド設定部２０３で設定されたデマンド目標値に基づいて、以後、場内負荷４０に対するデマンド制御が実行される。
【００４８】
一方、潮流検出器から入力された潮流電力が２００ｋｗ未満であると切換判定部２０１が判断した場合には、制御切換部２０２に対して逆潮流防止制御の実行を指示する信号が出力される。逆潮流防止制御の実行を指示する信号を受信した制御切換部２０２は、発電量設定部２０４で設定された発電量に基づいて、発電システム３０に対する逆潮流防止制御が実行される。
【００４９】
ここで、必ずしも、制御切換部２０２におけるデマンド制御と逆潮流防止制御の切換制御において、潮流電力が２００ｋｗを閾値として設定する必要はなく、制御の切換閾値としては適宜変更することが可能である。
【００５０】
また、制御部２０におけるデマンド制御と逆潮流防止制御を切り換えるパラメータとして、必ずしも潮流電力を使用する必要はなく、例えば日付データに基づいて、場内負荷４０の消費電力が増加する平日はデマンド制御を実行し、場内負荷４０の消費電力が減少する休日は逆潮流防止制御を実行するように切り換えてもよい。
【００５１】
［デマンド制御］
制御切換部２０２においてデマンド制御を実行する信号が受信されると、デマンド制御が実行される。デマンド制御は、場内負荷４０の消費電力がデマンド設定部２０３で設定されたデマンド目標値となる消費電力に制御するための制御信号（デマンド信号）を場内負荷４０に対して出力する。
【００５２】
なお、本発明の実施形態においては、図１に示すように、場内負荷４０としてＡ、Ａ´、Ｂ、Ｂ´を想定し、このうち電力の自動制御が可能な負荷Ａ、Ａ´に対して、デマンド信号を出力してデマンド制御を実行するものとする。
【００５３】
ここで、負荷Ａ、Ａ´は、例えば電力の自動制御が可能な負荷であって、出力制御がされたとしても影響が少ない装置、例えば工場内、或いはオフィスビル内に設置される空調装置である。一方、負荷Ｂ、Ｂ´は、電力の自動制御が不可能な負荷であって、出力制御がされると、生産等に大きな影響を与える装置であり、例えば生産設備である。
【００５４】
また、本発明の実施形態においては、電力の自動制御が可能な負荷として、空調装置を挙げたが、例えば照明装置のように、デマンド制御により生産や社会活動に大きな影響を与えない設備であれば特に限定されない。さらに、電力の自動制御が不可能な負荷として生産設備を挙げたが、例えば医療機械、厨房機械等を対象とすることも可能である。
【００５５】
デマンド設定部２０３は、例えば図３に示す操作部１００のダイヤル１０１を回転させることで、任意のデマンド値に設定することが可能である。操作部１００には、現在のデマンド値を表示するデマンド表示部１０２、ダイヤル１０１で設定した目標デマンド値１０３を表示する目標デマンド表示部１０３を備えており、作業者が各デマンド値を監視できるものとなっている。
【００５６】
図４はデマンド設定部２０３における電気回路を示す図である。デマンド設定部２０３は可変抵抗Ｒを備えており、その回転角度によって抵抗値が変化することにより、増幅器に入力される印加電圧も変化する。
【００５７】
デマンド設定部２０３で設定されたデマンド目標値は、目標値設定部２０５に出力される。そして、潮流検出部１０で検出された潮流電力とデマンド目標値の偏差が比較部２０６で演算される。比較部２０６による演算結果はデマンド比較信号として調節部２０７に入力される。
【００５８】
調節部２０７にデマンド比較信号が入力されると、所定の感度に応じた値に補正され、デマンド制御対象である負荷Ａ、Ａ´の消費電力を制御するためのデマンド信号ＳＤ１が、出力切換部２０８からデマンド信号出力部６０を通じて負荷Ａ、Ａ´に出力される。
【００５９】
図５は、デマンド制御における負荷Ａ、Ａ´の負荷電力（入力値）と消費電力（出力値
）の関係を示すグラフである。図５に示すように、デマンド目標値として負荷電力が５００ｋｗに設定される場合、負荷Ａ、Ａ´の負荷電力が増加するにつれて、消費電力とデマンド目標値との差分がゼロとなうようにデマンド信号ＳＤ１が出力され、その結果、消費電力は低下する。即ち、デマンド制御においては、入力値と出力値が相反する動きとなるネガティブフィードバック制御となる。
【００６０】
デマンド制御の結果については、作業者に対してリアルタイムで表示させることができる。例えば図６の電気回路のように、増幅機から出力された電圧を、複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を設けた分圧回路で分圧して定電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に各々接続する。ここで各定電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、動作電圧に応じて異なる発光色を有するものを使用することで、出力電圧によって異なる表示色が表示される。
【００６１】
定電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の表示色については任意に設定することができるものとする。例えば、デマンド目標値に対する消費電力が８０％である場合には青、７０％である場合には緑、５０％未満の場合には赤、のようにデマンド目標値と消費電力の偏差に応じて発光色を切り換えて操作部１００の点灯表示部１０４に表示させることで、作業者は視覚的にデマンド制御の結果をリアルタイムで把握することが可能となる。
【００６２】
ここで、必ずしも、定電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の表示形態としては前記したものに限定されるものではない。デマンド目標値と消費電力の偏差の範囲や、それに応じた表示色については任意に変更することができるものとする。
【００６３】
図７は、デマンド制御の対象となる負荷Ａ、Ａ´の消費電力とデマンド信号ＳＤ１との関係を示すグラフである。まず負荷Ａ、Ａ´の消費電力が上昇すると、図７中の符号ａからｂに示すように、負荷Ａ、Ａ´に対して消費電力が抑制される方向にデマンド信号ＳＤ１が出力される。このとき、負荷Ａ、Ａ´の消費電力は抑制される方向に働くが、一般的に負荷Ａ、Ａ´の応答速度は約30〜60秒以上の応答遅れがある。この応答遅れを考慮せずに、ｂからさらにｃまで消費電力を抑制する方向にデマンド信号ＳＤ１を出力すると、消費電力は過度に低減されてしまい、これを放置すると制御ハンチングが生じ、結果として安定したデマンド制御が実現できなくなる。
【００６４】
以上のハンチング現象を防止するには、ｂにおけるデマンド信号ＳＤ１の出力を、負荷Ａ、Ａ´の応答遅れ時間を考慮したｄの時間（約30〜60秒）だけ維持することで、負荷Ａ、Ａ´の消費電力の応答遅れの影響を解消することが可能となる。そして、調節部２０７はeから改めて比例制御を開始するので、調節部２０７はハンチング現象を生じることなく安定したデマンド制御を実行することが可能となる。
【００６５】
ここで、必ずしも、デマンド信号ＳＤ１の出力からの待機時間（ｄ）として約３０〜６０秒である必要はない。待機時間（ｄ）は、場内負荷４０の種類に応じて適宜変更することができるものとする。
【００６６】
［発電システム］
本発明の実施形態に係る発電システム３０について説明する。発電システム３０は、再生可能エネルギー（本発明の実施形態においては太陽光）に基づいて電力を発電する発電装置としての太陽光パネル３０１と、太陽光パネル３０１により発電された電力を直流から交流に変換し、電力分岐部１１０を介して場内負荷４０に対して出力する電力変換機３０２と、太陽光パネル３０１により発電された発電電力量を検出して発電量信号を出力する発電量検出部３０３とを備えている。
【００６７】
［逆潮流防止制御］
制御切換部２０２において逆潮流防止制御を実行する信号が受信されると、発電システム３０に対する逆潮流防止制御が実行される。一般的に、平日のように場内負荷４０の消費電力が大きい場合には、潮流電力と発電システム３０による発電目標値の偏差に応じて発電システム３０に対して発電信号が出力される。そして、発電信号に基づいて発電システム３０で発電された発電電力が場内負荷４０に対して常時供給されることで、潮流電力を一定に保つことができる。
【００６８】
図８は、場内負荷４０の負荷電力（入力値）と発電システム３０による発電電力（出力値）の関係を示すグラフである。図８に示すように、場内負荷４０の負荷電力が増加するにつれて、発電システム３０による発電電力も増加するように発電信号が出力される。即ち、発電制御においては、入力値と出力値が同じ動きとなるポジティブフィードバック制御となる。
【００６９】
一方、休日のように場内負荷４０の消費電力が小さい場合には、発電システム３０により発電された発電電力が消費電力に対して過大となる。この状態を放置すると、発電システム３０で発電された発電電力が商用電力系統に逆流する逆潮流が生じ、商用電力系統の不安定化の要因となる。逆潮流防止制御は、この逆潮流を防止して潮流電力を一定値に保つために、発電システム３０による発電電力を抑制する制御である。
【００７０】
図２に示すように、潮流検出部１０から入力された潮流電力が２００ｋｗ未満となった場合に、逆潮流が起こる可能性が高いものと判断して、切換判定部２０１から制御切換部２０２に対して逆潮流防止制御を実行する信号が出力される。
【００７１】
制御切換部２０２において逆潮流防止制御を実行する信号が受信されると、発電量設定部２０４で設定された発電量が目標値設定部２０５に出力される。次に目標値設定部２０５に入力された発電量と、発電量検出部３０３で検出された発電システム３０の発電量が比較部２０６で比較され、発電量比較信号として調節部２０７に入力される。調節部２０７において発電量比較信号が入力されると、所定の感度に応じた値に補正された発電信号ＳＥ１が出力切換部２０８から信号変換部３０４で信号変換された後に、発電信号出力部７０を通じて発電システム３０に出力される。
【００７２】
なお、逆潮流防止制御においては、発電システム３０により発電した発電電力のうち、一部を場内負荷４０に供給するとともに、一部を図示しない充電装置に充電するように指示して、逆潮流を防止することも可能である。
【００７３】
［デマンド保証部］
次に、デマンド制御のフェイルセーフ機能について説明する。デマンド制御のフェイルセーフ機能はデマンド保証部８０により実行される。負荷Ａ、Ａ´が平常運転する場合には、前記した通り、潮流検出部１０で検出された潮流電力とデマンド設定部２０３で設定されたデマンド目標値とが比較部２０６で比較され、その結果に応じたデマンド信号ＳＤ１が出力切換部２０８からデマンド信号出力部６０を通じて負荷Ａ、Ａ´に対して出力される。
【００７４】
一方、デマンド制御の実行中に、落雷等の影響により潮流検出部１０が故障したことにより、潮流検出部１０による潮流電力が検出されない場合、調節部２０７においては負荷Ａ、Ａ´のデマンドに余裕が生じたと判断し、負荷Ａ、Ａ´の消費電力が増大する方向にデマンド信号ＳＤ１が出力される。これにより、負荷Ａ、Ａ´は正常なデマンド制御が実行されずに消費電力が上昇し、最大需要電力を上回ることになる。そして、負荷Ａ、Ａ´の消費電力が最大需要電力を上回る状態が所定の時間継続することにより、電力会社との契約金額も変動する事態が生じる。
【００７５】
これを防止するために、デマンド保証部８０においては、潮流検出部１０において潮流電力Ｅ１が検出されない場合（Ｅ１＝０）には、潮流検出部１０が故障したものと判断する。そして、デマンド保証部８０はデマンド信号出力部６０にデマンド切換信号ＳＲ１を出力する。
【００７６】
デマンド信号出力部６０においてデマンド切換信号ＳＲ１を受信すると、デマンド保証部８０において予め設定されたデマンド保証目標値（デマンド目標値の略７０％程度に抑制された目標値）となるフェイルセーフデマンド信号ＳＤ２が出力され、係るデマンド信号ＳＤ２がデマンド信号出力部６０から負荷Ａ、Ａ´に対して出力される。これにより、何らかの原因で潮流検出部１０が故障して潮流電力が検出されなくなったとしても、引き続き負荷Ａ、Ａ´に対するデマンド制御が継続されることになる。
【００７７】
［発電保証部］
次に、逆潮流防止制御におけるフェイルセーフ機能について説明する。逆潮流防止制御のフェイルセーフ機能は発電保証部９０により実行される。場内負荷４０が平常運転する場合における逆潮流制御は、前記した通り、潮流検出部１０で検出された潮流電力と発電量設定部２０４で設定された発電量が比較部２０６で比較され、その結果に応じた発電信号ＳＥ１が出力切換部２０８から発電システム３０に対して出力される。
【００７８】
一方、場内負荷４０の消費電力が急減し、潮流検出部１０において検出される潮流電力Ｅ１が一時的に低い値となった場合、発電信号ＳＥ１を発電システム３０に出力し続けると、発電システム３０から商用電力系統への逆潮流が生じる虞がある。
【００７９】
これを防止するために、発電保証部９０においては、潮流検出部１０で検出された潮流電力Ｅ１と発電保証部９０で予め設定された異常潮流電力Ｅ２とを比較して、Ｅ１＜Ｅ２である場合には、発電切換信号ＳＲ２を発電信号出力部７０に出力する。発電信号出力部７０において発電切換信号ＳＲ２を受信すると、発電保証部９０から、発電システム３０の最大発電電力に対して２〜５％程度となるフェイルセーフ発電信号ＳＥ２が発電信号出力部７０を通じて発電システム３０に出力される。
【００８０】
これにより、場内負荷４０の消費電力が何らかの原因で急減して、潮流検出部１０による潮流電力が一時的に低い値となったとしても、発電システム３０から商用電力系統への逆潮流を防止することができる。また、場内負荷４０の消費電力が急減したとしても、発電システム３０による発電を停止させることなく、発電を継続させることができるため、発電システムを安定的に運用することが可能となる。
【００８１】
以上のように、本発明の実施形態においては、検出された潮流電力に基づいてデマンド制御と逆潮流防止制御とを制御部２０にて適宜切り換えることにより、従来、異なる制御システムとして実行していたデマンド制御と逆潮流防止制御とを一つの制御システムにおいて実現することを可能としている。
【００８２】
また、デマンド制御、及び逆潮流防止制御において、それぞれフェイルセーフ機能を有していることにより、場内負荷４０に異常が発生した場合でも、確実にデマンド制御、及び逆潮流防止制御を実行することが可能となる。
【００８３】
以上、本発明に係る電力制御システム、電力制御方法、及び電力制御プログラムは、デマンド制御と再生可能エネルギーによって発電する発電装置による逆潮流防止制御の動作領域を自動的に判定し、電力の安定供給を実現することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１      電力制御システム
１０      潮流検出部
２０      制御部
２０１      切換判定部
２０２      制御切換部
２０３      デマンド設定部
２０４      発電量設定部
２０５      目標値設定部
２０６      比較部
２０７      調節部
２０８      出力切換部
３０      発電システム
３０１      太陽光パネル
３０２      電力変換機
３０３      発電量検出部
３０４      信号変換部
４０      場内負荷
６０      デマンド信号出力部
７０      発電信号出力部
８０      デマンド保証部
９０      発電保証部
１００      操作部
１０１      ダイヤル
１０２      デマンド表示部
１０３      目標デマンド表示部
１０４      点灯表示部
１１０      電力分岐部
【要約】デマンド制御と再生可能エネルギーによって発電する発電装置による逆潮流防止制御の動作領域を自動的に判定し、電力の安定供給を実現することができる電力制御システム、電力制御方法、及び電力制御プログラムを提供する。
【課題】電力制御システム１は、商用電力系統から供給される潮流電力に基づいて場内負荷４０に対して消費電力を抑制するデマンド制御と、再生可能エネルギーに基づいて発電する発電システム３０による逆潮流防止制御を実行する。制御部２０は、切換判定部２０１において検出された潮流電力に基づいて、デマンド制御領域と逆潮流防止制御領域を判定し、判定結果に応じてデマンド制御、及び逆潮流防止制御を切り換えることで、一つの制御システムで異なる制御を行うことが可能となる。
【選択図】図１【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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