特許第6047658号(P6047658)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6047658蓄電池充放電制御システムおよび蓄電装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6047658
(24)【登録日】2016年11月25日
(45)【発行日】2016年12月21日
(54)【発明の名称】蓄電池充放電制御システムおよび蓄電装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20161212BHJP
   H02J 3/32 20060101ALI20161212BHJP
   H02J 3/00 20060101ALI20161212BHJP
   H02J 7/02 20160101ALI20161212BHJP
   H02J 13/00 20060101ALI20161212BHJP
【FI】
   H02J7/00 A
   H02J3/32
   H02J3/00 180
   H02J7/02 F
   H02J7/00 X
   H02J13/00 301A
【請求項の数】11
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-528017(P2015-528017)
(86)(22)【出願日】2013年7月22日
(86)【国際出願番号】JP2013069731
(87)【国際公開番号】WO2015011746
(87)【国際公開日】20150129
【審査請求日】2015年9月18日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100100310
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
(74)【代理人】
【識別番号】100098660
【弁理士】
【氏名又は名称】戸田 裕二
(74)【代理人】
【識別番号】100091720
【弁理士】
【氏名又は名称】岩崎 重美
(72)【発明者】
【氏名】冨田 民則
(72)【発明者】
【氏名】石田 隆張
(72)【発明者】
【氏名】中野 道樹
(72)【発明者】
【氏名】小林 靖子
【審査官】 田中 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−268602(JP,A)
【文献】 国際公開第2011/099291(WO,A1)
【文献】 特開2011−175556(JP,A)
【文献】 特開2003−281231(JP,A)
【文献】 特開2007−94732(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02J 3/00− 5/00
7/00− 7/12
7/34− 7/36
13/00
G06Q 50/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
蓄電池と、充放電制御部と、を備える蓄電池モジュールと、サーバと、クライアントと、を備えた充放電制御システムにおける充放電制御方法であって、
前記蓄電池モジュールが、充放電希望時間帯情報と、充放電希望電力情報と、充放電希望価格情報と、に基づいて、蓄電池の所定の容量毎の充放電希望情報を作成し、前記サーバに送信する第1のステップと、
前記サーバが、予め記憶されている充放電希望管理テーブルに、受信した前記充放電希望情報を登録する第2のステップと、
前記サーバが、当該登録処理後の充放電希望管理テーブルを前記クライアントに送信する第3のステップと、
前記クライアントが、受信した前記充放電希望管理テーブルに基づいて作成された情報である選択情報を前記サーバに送信する第4のステップと、
前記サーバが、受信した前記選択情報に基づいて前記充放電希望管理テーブルを更新する第5のステップと、
前記サーバが、受信した前記選択情報を、充放電受入情報として前記蓄電池モジュールに送信する第6のステップと、
前記蓄電池モジュールが、受信した前記充放電受入情報に基づいて、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルを更新する第7のステップと、
前記充放電制御部が、当該更新された前記充放電スケジュール管理テーブルに基づいて前記蓄電池の充放電を制御する第8のステップと、を備えることを特徴とする充放電制御方法。
【請求項2】
請求項1に記載の充放電制御方法において、
前記充放電希望情報は、蓄電池を所定の容量に区分けした情報である容量ID毎に作成することを特徴とする充放電制御方法。
【請求項3】
請求項2に記載の充放電制御方法において、
前記第8のステップの後に、予め記憶されている充放電に伴う収支の情報である充放電収支管理テーブルを更新するステップを更に備えることを特徴とする充放電制御方法。
【請求項4】
請求項3に記載の充放電制御方法において、
前記充放電制御システムは、EMS端末を更に備え、
前記EMS端末が、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルの情報を取得するステップと、
当該取得した充放電スケジュール管理テーブルの情報と、充放電希望時間帯情報と、充放電希望電力情報と、充放電希望価格情報と、に基づいて、前記蓄電池の容量の一部について、充放電制御情報を作成して前記蓄電池モジュールに送信するステップと、
前記蓄電池モジュールが、受信した前記充放電制御情報に基づいて、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルを更新するステップと、を前記第1のステップの前に備えることを特徴とする充放電制御方法。
【請求項5】
請求項4に記載の充放電制御方法において、
前記充放電制御システムは、蓄電池貸与者クライアントを更に備え、
前記蓄電池貸与者クライアントが、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルの情報を取得するステップと、
当該取得した充放電スケジュール管理テーブルの情報と、充放電希望時間帯情報と、充放電希望電力情報と、充放電希望価格情報と、に基づいて、前記蓄電池の容量の一部について、貸与者充放電制御情報を作成して前記蓄電池モジュールに送信するステップと、
前記蓄電池モジュールが、前記EMS端末から受信した前記充放電制御情報および前記蓄電池貸与者クライアントから受信した前記貸与者充放電制御情報に基づいて、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルを更新するステップと、を更に備えることを特徴とする充放電制御方法。
【請求項6】
請求項1乃至5に記載の充放電制御方法において、
前記蓄電池モジュールは、複数あることを特徴とする充放電制御方法。
【請求項7】
蓄電池と、
蓄電池を所定の容量に区分けした情報である容量IDと、前記容量ID毎の充放電スケジュールを管理する充放電スケジュール管理テーブルとを予め記憶し、充放電希望時間帯情報と、充放電希望電力情報と、充放電希望価格情報と、に基づいて前記容量ID毎の充放電希望情報を作成し、充放電スケジュールの情報であって、外部より送られてくる充放電受入情報に基づいて前記充放電スケジュール管理テーブルを更新する蓄電池管理部と、前記充放電希望情報を送信し、外部より前記充放電受入情報を受信する通信部と、当該更新された充放電スケジュール管理テーブルに基づいて前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御部と、を備える蓄電池モジュール、
前記充放電希望管理テーブルを予め記憶し、前記蓄電装置から送信された前記充放電希望情報を受信して前記充放電希望管理テーブルに登録し、当該登録処理後の前記充放電希望管理テーブルをネットワークを介して送信し、受入可能な充放電希望情報である選択情報を受信し、受信した前記選択情報に基づいて前記充放電希望管理テーブルを更新し、前記選択情報を前記充放電受入情報として前記蓄電池モジュールに送信するサーバ、および、
前記サーバによって送信される前記充放電希望管理テーブルを受信し、受信した前記充放電希望管理テーブルに基づいて作成された前記選択情報を前記ネットワークを介して前記サーバに送信するクライアント、
を有する充放電制御システム。
【請求項8】
請求項7に記載の充放電制御システムにおいて、
前記蓄電池管理部は、前記充放電が実施された場合に、予め記憶されている充放電に伴う収支の情報である充放電収支管理テーブルを更新することを特徴とする充放電制御システム。
【請求項9】
請求項8に記載の充放電制御システムにおいて、
EMS端末を更に備え、
前記EMS端末は、前記蓄電池管理部に予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルの情報を取得し、当該取得した充放電スケジュール管理テーブルの情報と、充放電希望時間帯情報と、充放電希望電力情報と、充放電希望価格情報と、に基づいて、前記蓄電池の容量の一部について、充放電制御情報を作成して前記蓄電池モジュールに送信し、
前記蓄電池モジュールは、受信した前記充放電制御情報に基づいて、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルを更新することを特徴とする充放電制御システム。
【請求項10】
請求項9に記載の充放電制御システムにおいて、
蓄電池貸与者クライアントを更に備え、
前記蓄電池貸与者クライアントは、前記蓄電池管理部に予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルの情報を取得し、当該取得した充放電スケジュール管理テーブルの情報と、充放電希望時間帯情報と、充放電希望電力情報と、充放電希望価格情報と、に基づいて、前記蓄電池の容量の一部について、貸与者充放電制御情報を作成して前記蓄電池モジュールに送信し、
前記蓄電池モジュールは、前記EMS端末から受信した前記充放電制御情報および前記蓄電池貸与者クライアントから受信した前記貸与者充放電制御情報に基づいて、予め記憶されている充放電スケジュール管理テーブルを更新することを特徴とする充放電制御システム。
【請求項11】
請求項7乃至10に記載の充放電制御システムにおいて、
前記蓄電池モジュールは、複数あることを特徴とする充放電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池等を用いた蓄電装置の充放電の計画を立案、制御を実現し、特に、需要家に設置される複数の蓄電装置について、需要家と系統管理者の意向に沿った充放電制御を実施する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
背景技術として、特開2010−268602号公報(特許文献1)がある。この公報には、需要家が設定する制約条件に基づいて最適な充放電スケジュールを作成し、電力系統の管理者は複数の需要家から受信した充放電スケジュールの中から都合の良いスケジュールを立案した需要家の蓄電池を選択して充放電を実施する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−268602号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1で示された手法では、1つの蓄電池を複数の需要家で共有管理することができない。また、充放電スケジュールを立案するユーザ(特許文献1においては、電力系統管理者)は各需要家の蓄電池を選択単位とするため、選択肢のバリエーションが少なく、電力系統管理者の意図通りの充放電計画を実施することができない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願発明における蓄電池充放電制御システムは、需要家の蓄電池を所定の容量に区分けした情報である容量IDと、前記容量ID毎の充放電スケジュールを管理する充放電スケジュール管理テーブルと、を予め記憶し、充放電(売買電)希望時間帯情報と、充放電(売買電)希望電力情報と、充放電(売買電)希望価格情報と、に基づいて前記容量ID毎の充放電希望情報を作成する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、蓄電池の充放電に伴う電力取引において、時間帯および容量ID毎に充放電の希望を出すことが可能となるため、1つの蓄電池を複数の主体で共有することができる。更に、系統管理者の意図に沿う充放電計画の実現を支援するという、副次的な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】第一の実施形態の機能構成を示すブロック図。
図2】第一の実施形態の蓄電池充放電制御システムの処理を示す図。
図3】充放電スケジュール管理テーブルの構成図。
図4】充電コスト管理テーブルの構成図。
図5】充放電希望情報の作成処理を示す図。
図6】充放電管理テーブルの構成図。
図7】充放電希望情報および充放電受入情報の構成図。
図8】充放電管理テーブルの更新後を示す図。
図9】充放電スケジュール管理テーブルの更新後を示す図。
図10】充電コスト管理テーブルの更新後を示す図。
図11】充放電収支管理テーブルの構成を示す図。
図12】第二の実施形態の機能構成を示すブロック図。
図13】第二の実施形態の蓄電池充放電制御システムの処理を示す図。
図14】充放電制御情報の作成処理を示す図。
図15】電力料金テーブルの構成図。
図16】系統向け売電料金テーブルの構成図。
図17】第三の実施形態の機能構成を示すブロック図。
図18】第三の実施形態の蓄電池充放電制御システムの処理を示す図。
図19】充放電制御情報の作成処理を示す図。
図20】充放電希望情報作成時のコストテーブルの構成図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」)について、図面を用いて説明する。
≪第一の実施形態≫
本実施例形態の蓄電池充放電制御システムの機能構成を図1に示す。本実施例形態の蓄電池充放電制御システムは、需要家100A、需要家100Bと、充放電希望管理サーバ200、系統管理者クライアント300、から構成され、需要家100A内に設置された蓄電池モジュール101Aと、蓄電池モジュール101Aは、設備負荷102Aとともに、低圧電力系統501に接続されている。低圧電力系統501は、たとえば柱上変圧器のような変圧器500を介して高圧配電系統502に接続されている。
【0009】
需要家100Aは、例えば、一般個人住宅、集合住宅、商業ビル、オフィスビル、工場などであり、その電力負荷は、例えば、住宅等の場合は、照明装置、空調装置、冷蔵庫、洗濯機、テレビジョン装置、音響装置、温水器などの設備負荷102Aを有する。工場などの場合は、例えば工作機、電動モータ、ロボット、エレベータなどの設備負荷102Aを有する。
【0010】
蓄電池モジュール101Aは、蓄電池1010A、充放電制御部1011A、電池管理部1012A、通信部1013Aを備える。
【0011】
蓄電池1010Aは、電極及び電解質を有するセルを複数個接続して構成される。蓄電池1010Aは、例えば、リチウムイオン蓄電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ナトリウム・硫黄蓄電池から構成することができる。さらに、蓄電池モジュール101Aは、蓄電池1010Aのほかに、電気二重槽コンデンサまたはリチウムイオンキャパシタ等の装置を備えてもよい。
【0012】
充放電制御部1011はA、蓄電池1010Aへの充電、及び、蓄電池1010Aからの放電を制御するための制御回路である。充放電制御部1011Aは、例えば、インバータ回路とマイクロコンピュータ回路等を含んで構成することができる。
【0013】
充電時に、充放電制御部1011Aは、低圧電力系統501からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池1010Aに充電する。放電時に、充放電制御部1011Aは、蓄電池1010Aの直流電力を交流電力に変換して、低圧電力系統501に供給する。
【0014】
また、充放電制御部1011Aは、後述する電池管理部1012Aの管理する充放電スケジュールに従って、蓄電池の充放電の制御を行う。
【0015】
電池管理部1012Aは、蓄電池1010Aの蓄電量(現在の電池残量、SoC(State Of Charge))を蓄電池1010Aから取得するとともに、充放電のスケジュールと、充電コストを管理している。
【0016】
また、周期的に充放電希望情報を作成し、通信部1013Aに受け渡し、通信部1013Aより充放電受入情報を受信した場合の充放電スケジュールの更新を行う。
【0017】
通信部1013Aは、充放電希望管理サーバ200と通信ネットワーク400を介して接続され、電池管理部1012Aから受け取った充放電希望情報を充放電希望管理サーバ200に送信し、充放電希望管理サーバ200から充放電受入情報を受信して電池管理部1012Aに受け渡す。
【0018】
充放電希望管理サーバ200は、蓄電池モジュール101Aから送信される、充放電希望情報を管理し、系統管理者クライアント300への情報提供を行う。また、系統管理者クライアントが蓄電池モジュールの充放電希望の中から受け入れる選択をした希望を示す充放電受入情報の生成を行う。
【0019】
系統管理者クライアント300は、通信ネットワーク400経由で充放電希望管理サーバ200の充放電希望管理テーブルの情報を参照し、それぞれの時間帯について系統管理者のニーズに合う充放電希望を選択する。
【0020】
需要家100Bは、需要家100Aと同じ構成であり、設備負荷102Bと蓄電池モジュール101Bとから構成される。
【0021】
以下図2を用いて、本発明の第一の実施形態の蓄電池充放電制御システムの処理を説明する。
[S201]
蓄電池モジュール101Aの電池管理部1012Aは、充放電スケジュールを参照し、充放電が予定されていない時間帯の充放電希望情報を作成(詳細は図5で説明)し、充放電希望管理サーバ200に送信する。
【0022】
充放電スケジュールは図3に示すように、時間帯毎に充放電が予定された充放電スケジュール管理テーブルによって管理する。
【0023】
一日は複数の時間帯で分割され、あらかじめスケジューリングする期間分のテーブルが用意される。図3の例では一日が30分刻みの時間帯で分割された一日分を示している。
【0024】
蓄電池の蓄電容量は、蓄電池の前記時間帯での充放電性能以下の容量で分割管理され、分割単位ごとにID管理される。図3の例では1〜10に10分割されており、それぞれID1〜10が設定されている。
【0025】
例えば、蓄電池の容量が10kwhの場合、10分割された場合の一単位の容量は1kwhとなる。蓄電池の充放電性能が2kwである場合30分間の充放電可能容量は2kw×0.5時間=1kwhであるので、前記時間帯毎に二単位の充電もしくは放電が可能である。同様に蓄電池の充放電性能が4kwであれば、時間帯毎に二単位の充電もしくは放電が可能である。
【0026】
図中「空」は充電されていない空き容量を示し、「満」は充電されている容量を示し、「充」と「数字」はその時間帯に充電されるスケジュールと買電コスト(以下、充電コストと呼ぶ)を示し、「放」と「数字」はその時間帯に放電されるスケジュールと売電価格を示している。
【0027】
したがって、蓄電池容量10kwhで、充放電性能が2kwの場合、図3の例では、2012年12月12日の1:00〜1:30に充電コスト15円で1kwhの充電と、1:30〜2:00に充電コスト20円で1kwhの充電が、2:30〜:3:00に放電コスト−40円で1kwhの放電と、3:30〜4:00に放電コスト−41円で1kwhの放電がスケジュールされていることを示している。蓄電池管理部は、これら充放電のスケジュールを参照して、充放電希望情報を作成する。
【0028】
充放電希望情報の作成時に、希望価格を設定するための基準値は、図20に示すように、充放電希望情報作成時コストテーブルに各容量IDに希望情報作成時の売電価格、充電コストを設定しておき、これを参照して充放電希望情報を作成する。図20の例では、容量IDごとに希望価格を設定しているが、蓄電池毎に一律の希望価格を設定しても良いし、後述の当該時間帯の電力料金や系統向けの売電料金と同一とするように設定しても良い。
【0029】
また、「空」や「満」が所定の割合以上の場合は、それぞれ「充電」や「放電」の希望情報を作成しないという充放電希望情報作成ルールに従っても良い。その場合、例えば、「空」が8割以上の場合は「放電」の希望情報は作成せず、「満」が8割以上の場合は、「充電」の希望情報は作成しないとすることで、蓄電池の運用方針としてSOC80%から20%の範囲で利用することが可能である。
【0030】
実際の充電コストは図4に示すように、時間帯毎に充電コストが記録された充電コスト管理テーブルによって管理する。テーブル構成は、充放電スケジュール管理テーブルと同様に、一日は複数の時間帯で分割され、あらかじめスケジューリングする期間の日数分のテーブルが用意される。図4の例では一日が30分刻みの時間帯で分割された一日分を示している。
【0031】
以上、述べたように、充電コスト管理テーブルは、充放電スケジュール管理テーブルと一対一対応しており、充電電力のコストが記録されている。
【0032】
図4の例では、2012年12月12日の0:00〜0:30の時間帯では容量ID6、ID7、ID8、ID9、ID10が電力量1kwhあたり10円で充電されていることを示している。
【0033】
同様に1:00〜1:30の時間帯では容量ID5が電力量1kwhあたり15円で充電され、1:30〜2:00の時間帯では容量ID4が電力量1kwhあたり20円で充電されることを示している。
【0034】
充放電希望情報は、図7に示すように、蓄電池モジュールを識別する「蓄電池ID」、「容量ID」、「充電/放電種別」、「日時」、「時間帯情報」、「希望価格」、から構成される。
【0035】
「蓄電池ID」は、充放電希望管理サーバに記録されている蓄電池モジュールの識別子であり、本システムにて事前に設定されており、蓄電池モジュール毎に付与され電池管理部に保存されている。
【0036】
「充電/放電種別」は、当該充放電希望情報が充電希望であるか、放電希望であるかを示す情報である。
【0037】
「日時」は充放電希望の実施日を示す情報である。
【0038】
「時間帯情報」は、充放電希望の実施時間帯を示す情報である。
【0039】
「希望価格」は、「充電/放電種別」が「充電」の場合は買電の価格を示す情報であり、「放電」の場合は売電の価格を示す情報である。
【0040】
充放電希望情報の作成処理の例を図5に示す。まず、各容量IDの充放電スケジュールの各時間帯について、充放電希望可能な時間帯かどうかを判定する。当該時間帯が充放電希望管理サーバの充放電希望を受け付けている時間帯でありかつ、当該容量IDの当該時間帯以降の時間帯に充放電スケジュールがない場合はYESと判定し、ステップ502に進む。当該時間帯が充放電希望管理サーバの充放電希望を受け付けている時間帯でない場合、もしくは当該容量IDの当該時間帯以降の時間帯に充放電スケジュールがある場合はNOと判定し、ステップ509に進む。充放電希望可能時間帯は、たとえば現在時刻から所定の時間までの時間帯を充放電希望可能とするなど、あらかじめ決めておく(S501)。
【0041】
ステップ502では、当該時間帯の充放電スケジュールの有無をチェックする。すでに当該時間帯の充放電スケジュールが設定されている場合は、ステップ503に進む。充放電スケジュールが設定されていない場合は、ステップ508に進む(S502)。
【0042】
ステップ503では、前記充放電スケジュールが、充電スケジュールか、放電スケジュールかの判定を行う。充電スケジュールである場合は、ステップ504に進む。放電スケジュールである場合は、ステップ506に進む(S503)。
【0043】
ステップ504では、充放電スケジュール管理テーブルから、当該時間帯の充電スケジュールの予定充電コストを取得し、ステップ505に進む(S504)。
【0044】
ステップ505では、充放電希望情報作成時コストテーブルの当該充放電スケジュールの対象の容量IDの希望放電価格を参照し、前記予定充電コストよりも希望放電価格が高い場合は、前記希望放電価格で放電希望情報を作成し、ステップ509に進む(前記放電希望情報は、充電キャンセルに相当する)(S505)。
【0045】
ステップ506では、充放電スケジュール管理テーブルから、当該時間帯の放電スケジュールの予定放電価格と、充電コストを取得し、その差分である予定収益を算出し、ステップ507に進む(S506)。
【0046】
ステップ507では、充放電希望情報作成時コストテーブルの当該放電スケジュールの対象の容量IDの希望充電コストを参照し、前記予定放電価格から、前記希望充電コストを差し引いたコストで放電キャンセルに相当する充電希望情報を作成し、ステップ509に進む(S507)。
【0047】
ステップ508では、以下に述べる条件に従って新規に充放電希望を作成する。当該時間帯の「空」状態の容量に対しては、充電希望情報の「希望価格」を、当該時間帯の電力料金と、当該容量IDの希望充電コストを比較して、低い方の額に設定した新規充電希望情報を作成する。電力料金は、図15に示すように、時間帯毎にkwhあたりの電力料金を格納したテーブルにより管理しておく。電力料金が、随時変更される場合であってもそれに合わせて更新する。
【0048】
当該時間帯の、「満」状態の容量に対しては、当該時間帯の系統向けの売電料金と当該容量IDの希望放電コストの高い額を放電希望価格とし、前記放電希望価格が当該容量の充電コストを上回る場合は、放電希望情報の「希望価格」を当該放電希望価格に設定した新規放電希望情報を作成する。系統向けの売電料金は、図16に示すように、時間帯毎にkwhあたりの売電料金を格納したテーブルにより管理する。
【0049】
全ての容量に対して、充放電希望情報作成処理が完了したら、ステップ509に進む。
【0050】
ステップ508で述べた、新規充放電希望情報の作成条件は、蓄電池の運転方針によって変更しても良い。
【0051】
たとえば、「満」状態の容量に対する放電希望情報は、常に充電コストに所定のマージンを上乗せした「希望価格」とすることで、系統の売電価格との比較処理を省いた簡便な運用を実現できる。
【0052】
ステップ509では、充放電希望作成対象の時間帯全てについて充放電希望情報を設定した場合は処理を終了する。そうでない場合は次の時間帯を対象にして、ステップ501に進む。
【0053】
以上、説明した手順により作成された充放電希望情報は、通信部1013を介して充放電希望管理サーバに送信される(S201)。
[S202]
次に、充放電希望管理サーバでは、ステップ201で受信した充放電希望情報を希望管理テーブルに登録する。
【0054】
充放電希望管理テーブルは、現在時刻もしくは、事前に決められた時間後を開始時刻とする複数の時間帯の充放電希望情報を管理する。
【0055】
図6に充電希望管理テーブルの例を示す。図6の例では3つの時間帯を管理するケースを示しており、0:00を開始とした場合は、図6に示すように0:00〜0:30、0:30〜1:00、1:00〜1:30の時間帯を管理するテーブルから構成される。
【0056】
充放電希望情報の「充電/放電種別」が放電の場合は、放電希望となる。
【0057】
放電希望は、表の右側の「放電」領域の、指定価格の欄に、蓄電池IDと容量IDがセットされる。
【0058】
充放電希望情報の「充電/放電種別」が充電の場合は、充電希望となる。
【0059】
充電希望は、表の左側の「充電」領域の、指定価格の欄に、蓄電池IDと容量IDがセットされる。
【0060】
図6の例では、2012年12月12日の0:00〜0:30の時間帯に、価格42円での放電希望に電池IDがBの蓄電池の容量ID3、4、5が登録され、価格41円での放電希望に電池IDがAの蓄電池の容量ID6、7、8、9、10が登録され、価格39円での充電希望に電池IDがAの蓄電池の容量ID4、3、2、1と、電池IDがBの蓄電池の容量ID1、2が登録されている。例として、このときの蓄電池Aの充放電希望情報のデータ構成を図7に示す。
【0061】
2012年12月12日の0:30〜1:00の時間帯に、価格42円での放電希望に電池IDがBの蓄電池の容量ID3、4、5が登録され、価格41円での放電希望に電池IDがAの蓄電池の容量ID6、7、8、9、10が登録され、価格39円での充電希望に電池IDがAの蓄電池の容量ID4、3、2、1と、電池IDがBの蓄電池の容量ID1、2が登録されている。
【0062】
2012年12月12日の1:00〜1:30の時間帯に、価格42円での放電希望に電池IDがBの蓄電池の容量ID3、4、5が登録され、価格40円での放電希望に電池IDがAの容量ID5が登録され、価格39円での充電希望に電池IDがBの蓄電池の容量ID1、2が登録されている。
【0063】
また、価格39円での充電予定に電池IDがAの容量ID5の充電が登録されている。
【0064】
なお、上記のA5の放電希望は、同時間帯に実施予定の充電予定をキャンセルする希望を示したもので、この放電希望が選択されると、前記のA5の充電予定が消去される(S202)。
[S203]
次に系統管理者クライアントは、ステップ202で説明した充放電希望管理テーブルを参照して、充放電希望から受け入れるものを選択する。
【0065】
選択情報は、「日時」「時間帯」「蓄電池ID」「容量ID」「充電/放電種別」「価格」からなる(図7)。
【0066】
例えば、2012年12月12日の0:00〜0:30の時間帯の、蓄電池IDがA、容量IDが6の放電希望が選択された場合は、「2012/12/12,0:00〜0:30,A,6,放電,41」となる。
【0067】
系統管理者クライアントが、充放電希望を受け入れる判断は、たとえばある時間帯の電力系統における負荷のピークが予想される場合に、当該時間帯の放電希望を多く受け入れておくことで、ピークの平準化を図ることができる。また逆に、ある時間帯の電力系統における余剰電力の発生が予想される場合に、当該時間帯の充電希望を多く受け入れておくことで、余剰電力の削減を図ることができる。
【0068】
また、充放電希望の価格が系統管理者の調達する電力価格よりも安価な場合には、充放電希望を受入れることで、コスト削減を図ることができる(S203)。
[S204]
充放電希望管理サーバはステップ203で説明した選択情報に従って充放電希望管理テーブルを更新する。
【0069】
まず、選択情報と同じ日時、時間帯の充放電希望情報のうち、蓄電池IDの一致する充放電希望情報はテーブルから削除する。
【0070】
さらに、選択情報と同じ蓄電池ID、容量IDの他の充放電希望情報はテーブルから削除する。
【0071】
図6の状態から、ステップ203で例示した、2012年12月12日の0:00〜0:30の時間帯の、蓄電池IDがA、容量IDが6の放電希望が選択された場合の更新結果を図8に示す。図8に示すように、2012年12月12日の0:00〜0:30の時間帯の蓄電池IDがAの希望情報が削除され、他の時間帯の蓄電池IDがA、容量IDが6の希望情報が削除されている(S204)。
[S205]
充放電希望管理サーバはステップ204で使用した選択情報から、受入れ情報を生成(図7)し、蓄電池モジュール101に送信する。
【0072】
受入情報は、前記選択情報と同様の情報である。ステップ203の例では、「価格」は41円であるため、「2012/12/12,0:00〜0:30,A,6,放電,41」となる(S205)。
[S206]
蓄電池モジュール101は、ステップ205で作成した受入情報を通信部1013で受信する。通信部1013は、受入情報を電池管理部1012に受け渡す。
【0073】
電池管理部1012では、受入情報に基づいて充放電スケジュール管理テーブルおよび充電コスト管理テーブルを更新する。
【0074】
図9にステップ204で選択された充放電希望が反映された、充放電スケジュール管理テーブルを示す。時間帯0:00〜0:30の容量ID6が「放−41」となり、それ以降の時間帯は「空」となっている。放電の場合は売電のためコストはマイナス値として反映する。
【0075】
図10に充電コスト管理テーブルを示す。容量ID6は、時間帯0:00〜0:30に放電されるので、以降の時間帯で充電コストは「−」となっている(S206)。
[S207]
スケジュールの時刻が到来した場合は、蓄電池管理部1012は、スケジュール管理テーブルの内容に従った充放電制御を、充放電制御部1011に対して指示する。充放電制御部1011は、スケジュールに従って定められた電力量の充電もしくは放電を実施し、ステップ208に進む。
【0076】
スケジュール時刻でない場合は、何もせずにステップ208に進む(S207)。
[S208]
充放電スケジュールが実施された場合は、充放電による収支を計算し、充放電収支管理テーブルを更新する。充放電収支管理テーブルは、充電にかかったコストから、放電によって得られた利益を差し引き、トータルの収支を記録するテーブルである。
【0077】
図11に充放電収支管理テーブルの構成を示す。テーブル構成は、充放電スケジュール管理テーブルと同様に、一日は複数の時間帯で分割されたものである。過去から現時点までの日数分のテーブルが用意され、毎日履歴として追加される。
図11の例では一日が30分刻みの時間帯で分割された一日分を示している。
【0078】
蓄電池の蓄電容量は、蓄電池の前記時間帯での充放電性能以下の容量で分割管理され、分割単位ごとにID管理される。図11の例では1〜10に10分割されており、それぞれID1〜10が設定されている。
【0079】
以上、述べたように、充放電収支管理テーブルは、充放電スケジュール管理テーブルと同じ構成を持ち、過去から現在までの充放電収支が記録されている。
【0080】
図9の充放電スケジュールで、4:00まで経過した時点の例を、図11に示す。図9の充放電スケジュールによると、0:00〜0:30の時間帯で容量ID6の放電制御が実施されたので、10円のコストで充電した電力量を放電し、41円で売電した結果、差し引きプラス31円の収支となったことが記録されている。また、2:30〜3:00の時間帯で容量ID4の20円のコストで充電した電力量を放電し、40円で売電した結果、プラス20円の収支となったことが記録されている。更に、3:30〜4:00の時間帯で容量ID5の39円のコストで充電した電力量を放電し、41円で売電した結果、プラス2円の収支が記録されている。
【0081】
このように充放電収支管理テーブルで管理することにより、指定の期間での収支や、容量ID毎の収支を個別に管理することができる。
【0082】
なお、以上述べた、ステップ201〜202とステップ207〜208の処理は、所定の周期で繰り返し実行されるが、ステップ203〜S206の処理は、系統管理者クライアントが受け入れる充放電希望を選択するたびに繰り返し実施する。
【0083】
以上、図2の処理を繰り返すことによって、系統管理者は、時間帯および蓄電池の容量ID毎に需要家に設置された蓄電池の充放電を制御することが可能となり、系統の需給状況の安定化等に貢献することができる。また、需要家は、需要家側で意図した運用の範囲内で系統管理者に蓄電池を運用させることが可能となる。
≪第二の実施形態≫
第二の実施形態として、需要家側にエネルギーマネジメントシステム(EMS)を備え、需要家内で蓄電池モジュールに対して充放電制御を行うことが可能なシステムを説明する。システム構成を図12に示す。大よその構成、及び処理手順は第一の実施形態と同様になる。以下、第一の実施形態と異なる動作を中心に説明する。
【0084】
需要家100’の第一の実施形態の需要家100との相違点は、電池管理部1012’を備えた蓄電池モジュール101’と、需要家内の設備負荷を監視し、蓄電池モジュールの電池管理部1012’と通信する手段を備えたEMS103を備えている点である。
【0085】
電池管理部1012’は、第一の実施形態の電池管理部1012の機能に加えて、EMS103に対する充放電スケジュール管理テーブルの情報提供と、EMS103が送信する充放電制御情報を受入れる。
【0086】
また、EMSは蓄電池モジュール同様に、EMSが図20に示す充放電希望情報作成時コストテーブルを備えている。
【0087】
EMS103は、充放電スケジュール管理テーブルを参照しつつ、所望の充放電制御の指示を行う。具体的なEMSの充放電制御の例としては、需要家の設備負荷が契約電力を超える事が予想される時間帯に、蓄電池の放電制御の指示を行い、夜間などに設備負荷が所定の値を下回ることが予想される時間帯に、充電制御の指示を行うといった制御が考えられる。
【0088】
以下図13を用いて、本発明の第二の実施形態の蓄電池充放電制御システムの処理を説明する。
【0089】
第一の実施形態の処理を示す図2との相違点は、EMS103と蓄電池モジュール101’との処理ステップS1301とS1302が追加された点と、
第二の実施形態での充放電希望作成処理では、一部の容量IDを第一の実施形態で説明した充放電希望の対象とし、残りの容量IDをEMSによる充放電制御処理の対象と設定しておく点である。
【0090】
ここでは、仮に容量ID1〜5は充放電希望作成処理の対象、容量ID6〜10は、EMSによる充放電制御処理の対象として運用するケースを例に説明を行う。
[S1301]
EMS103は、蓄電池モジュール101’の電池管理部1012’から、充放電スケジュール管理テーブルの情報を取得し、充放電制御情報を生成、送信する。充放電制御情報は、充放電スケジュール管理テーブルの指定の時間帯、容量IDの充電もしくは放電を指定する情報であり、「容量ID」、「充電/放電種別」、「日時」、「時間帯情報」、「希望価格」、から構成される。
【0091】
ここで、充放電制御情報の作成処理の例を図14に示す。図14に示すように、EMSが充放電制御を行いたい時間帯、容量IDが、EMSによる充放電制御可能な時間帯、容量IDであるかの判定を行う。当該時間帯が、EMSによる充放電可能な時間帯に含まれ、かつ当該時間帯以降に当該容量IDの充放電スケジュールが無い場合はYESと判定し、ステップ1402に進む。当該時間帯が、EMSによる充放電可能な時間帯に含まれないか、もしくは当該時間帯以降に当該容量IDの充放電スケジュールが存在する場合はNOと判定する。(S1401)
EMSによる充放電可能な時間帯と、充放電可能な容量IDについては、事前に設定しておく。たとえば、現在時刻から12時間以内の時間帯の、容量ID6〜10と設定しておく。前記EMSによる充放電可能な時間帯は、第一の実施形態のステップ501で述べた、充放電希望可能時間帯とは別に決定してもよい。
【0092】
ステップ1402では、前記充放電制御を行いたい時間帯の、EMS制御対象外の容量IDの充放電スケジュールの有無をチェックをする。スケジュールが無い場合はステップ1403へ進む。スケジュールがある場合は当該充放電制御情報の作成はせずに終了する。(S1402)
ステップ1403では、前記充放電制御を行いたい時間帯の、制御対象の容量IDに、他の充放電スケジュールがある場合は、当該充放電スケジュールのキャンセル処理を行う。具体的には、当該充放電スケジュール以降の状態を、一つ前の時間帯の状態に変更し、ステップ1404に進む。無い場合は何もせずにステップ1404に進む(S1403)。
【0093】
ステップ1404では、充電制御か、放電制御かを判定し、充電制御の場合はステップ1405に進み、放電制御の場合はステップ1407に進む(S1404)。
【0094】
ステップ1405では、EMS側で決めた当該充電制御の行われる時間帯、容量IDの希望充電コストを設定し、ステップ1406に進む。
【0095】
ステップ1406では、希望価格を前記希望充電コストに設定した充電制御情報を作成し処理を終了する。
【0096】
ステップ1407では、EMS側で決めた当該放電制御の行われる時間帯、容量IDの希望放電コストを設定し、ステップ1408に進む。
【0097】
ステップ1408では、希望価格を前記希望放電コストに設定した放電制御情報を作成し、処理を終了する。
【0098】
以上、説明した手順により作成された充放電制御情報は、蓄電池モジュールの電池管理部1012’に送信される。充放電制御情報は、第一の実施形態の「受入情報」と同じデータである(S1301)。
【0099】
[S1302]
ステップ1302では、「受入情報」と同じ形式の「充放電制御情報」について第一の実施形態のS206と同様の処理を実施し、次のステップS201に進む。以降の処理は、第一の実施形態と同様である。
【0100】
以上、図13の処理を繰り返すことによって、系統管理者は需要家に設置された蓄電池モジュールの一部の容量の充放電を制御することが可能となり、系統の需給状況の安定化等に貢献させることができる。また需要家は、蓄電池モジュールの一部を需要家側で意図した蓄電池運用の範囲内で系統管理者に運用させることが可能となる。更に、蓄電池モジュールの残りの容量を需要家内のEMSにより運用させる態様も可能となる。
≪第三の実施形態≫
第三の実施形態として、蓄電池容量の一部を第三者に貸与し、一つの蓄電池を共有利用することが可能なシステムを説明する。
【0101】
システム構成を図17に示す。大よその構成、及び処理手順は第二の実施形態と同様になる、以下には、第二の実施形態と異なる動作を中心に説明する。
【0102】
第三の実施形態の構成では、ネットワーク400に接続され、需要家内に設置された蓄電池モジュール101”と通信可能な、蓄電池貸与者クライアントA6001と、蓄電池貸与者クライアントB6002を備えており、蓄電池モジュール101”は、前記蓄電池貸与者クライアントとのデータ送受信を可能とする通信部1013”を備え、通信部1013”経由で前記蓄電池貸与者クライアントとデータを送受信する電池管理部1012”を備えている点が、第二の実施形態との相違点である。
【0103】
前記蓄電池貸与者クライアントは、前記分割単位で蓄電池を貸与されており、事前に決められた一つもしくは複数の容量IDの充放電の制御が可能である。
【0104】
また、蓄電池貸与者クライアントは、貸与された容量IDの充放電希望情報作成時コストテーブルを備えている。
【0105】
以下図18を用いて、本発明の第三の実施形態の蓄電池充放電制御システムの処理を説明する。
【0106】
第二の実施形態の処理を示す図13との相違点は、蓄電池貸与者クライアント6001Aおよび6001Bと蓄電池モジュール101”との処理ステップS1801が追加された点と、
第三の実施形態での充放電希望作成処理では、一部の容量IDを第一の実施形態で説明した充放電希望の対象とし、さらに一部の容量IDをEMSによる充放電制御処理の対象とし、さらに残りの容量IDを蓄電池貸与者クライアントによる充放電処理の対象とするように設定しておく点である。
【0107】
ここでは、仮に容量ID1〜5は充放電希望作成処理の対象、容量ID6〜8は、EMSによる充放電制御処理の対象とし、容量ID9は、蓄電池貸与者クライアント6001A、容量ID10は、蓄電池貸与者クライアント6001B、にて運用するケースを例に説明を行うこととする。
[S1801]
蓄電池貸与者クライアントは、蓄電池モジュール101”の通信部1013’を経由して電池管理部1012”から、充放電スケジュール管理テーブルの情報を取得し、貸与者充放電制御情報を生成、送信する。貸与者充放電制御情報は、充放電スケジュール管理テーブルの指定の時間帯、容量IDの充電もしくは放電を指定する情報であり、「容量ID」、「充電/放電種別」、「日時」、「時間帯情報」、「希望価格」、から構成される。
【0108】
ここで、貸与者充放電制御情報の作成処理の例を図19に示す。図19に示すように、蓄電池貸与者クライアントが充放電制御を行いたい時間帯、容量IDが、当該蓄電池貸与者クライアントによる充放電制御可能な時間帯、容量IDであるかの判定を行う。
【0109】
蓄電池貸与者クライアントによる充放電可能な時間帯と、充放電可能な容量IDについては、貸与者クライアント毎に事前に設定しておく。たとえば、蓄電池貸与者クライアント6001Aは、現在時刻から24時間以内の時間帯の、容量ID9の充放電制御が可能であり、蓄電池貸与者クライアント6001Bは、現在時刻から48時間以内の時間帯の、容量ID10の充放電制御が可能と、と設定しておく。
【0110】
判定の結果がYESならば、ステップ1902に進む。NOである場合は、当該充放電制御情報の作成はせずに終了する。(S1901)
ステップ1902では、前記充放電制御を行いたい時間帯の、当該蓄電池貸与者クライアント制御対象外の容量IDに、充放電スケジュールが無い事のチェックを行う。
【0111】
YESならば、ステップ1903へ進み。NOであれば、当該充放電制御情報の作成はせずに終了する。(S1902)
ステップ1903では、前記充放電制御を行いたい時間帯の、制御対象の容量IDに、他の充放電スケジュールがある場合は、当該充放電スケジュールのキャンセル処理を行う。具体的には、当該充放電スケジュール以降の状態を、一つ前の時間帯の状態に変更し、ステップ1904に進む。無い場合は何もせずにステップ1904に進む。(S1903)
ステップ1904では、充電制御か、放電制御かを判定し、充電制御の場合はステップ1905に進み、放電制御の場合はステップ1907に進む。(S1904)
ステップ1905では、蓄電池貸与者クライアント側で決めた当該充電制御の行われる時間帯、容量IDの希望充電コストを設定し、ステップ1906に進む。
【0112】
ステップ1906では、希望価格を前記希望充電コストに設定した充電制御情報を作成し処理を終了する。
【0113】
ステップ1907では、蓄電池貸与者クライアント側で決めた当該放電制御の行われる時間帯、容量IDの希望放電コストを設定し、ステップ1908に進む。
【0114】
ステップ1908では、希望価格を前記希望放電コストに設定した放電制御情報を作成し、処理を終了する。
【0115】
以上、説明した手順により作成された充放電制御情報は、蓄電池モジュールの電池管理部1012”に送信される。充放電制御情報は、第二の実施形態の「受入情報」と同じデータである(S1801)。
【0116】
以上述べてきたように、本発明の第三の実施形態は、一つの蓄電池の容量の一部貸出が可能となる効果がある。
【符号の説明】
【0117】
100需要家
101蓄電池モジュール
102設備負荷
103EMS
200充放電管理サーバ
300系統管理者クライアント
400通信ネットワーク
500変圧器
501低圧配電系統
502高圧配電系統
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20