(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【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、特許文献1に記載の技術は、外部電源装置による給電が突然停止されることは防止できるが、停電時に外部電源装置が供給できる電力量の限界値、及び停電が継続した場合に各々の電力負荷手段をどの程度使用できるかについてユーザは知り得ない。
【0006】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、外部発電装置及び蓄電池を含む外部電源装置による建物内の電力負荷手段への給電に関してどの電力負荷手段をどの程度使用できるかについてユーザが知ることができる電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための請求項1の発明は、建物へ供給するための電力を蓄える蓄電池と、発電した電力を前記建物及び前記蓄電池に供給する外部発電装置と、前記蓄電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、前記外部発電装置の発電量を算出する発電量算出手段と、前記建物への電力供給モードを第1のモード又は第2のモードに設定する設定手段と、
気象情報を取得する気象情報取得手段と、前記蓄電量検知手段が検知した蓄電量と前記発電量算出手段が算出した前記外部発電装置の発電量とから前記設定手段により設定された電力供給モードにおける前記建物で使用可能な電力量を算出すると共に、該算出した前記建物で使用可能な電力量に基づいて前記建物で使用可能な電力負荷手段を決定する制御手段と、前記建物で使用可能な電力量及び電力負荷手段を表示する表示手段と、を備えた電力供給システム
であって、前記制御手段は、前記第1のモードでは、当日及び翌日において、前記蓄電池の全蓄電量を前記建物に供給し、前記第2のモードでは、前記気象情報に基づいて当日及び翌日の外部発電装置の発電量を算出し、翌日の発電量が所定の値以上の場合には、前記蓄電池の蓄電量のうち前記全蓄電量よりも少ない所定量と当日又は翌日の外部発電装置の発電量との合計値の各々を当日又は翌日に前記建物で使用可能な電力量とし、翌日の発電量が所定の値未満の場合には、当日の外部発電装置の発電量を当日に前記建物で使用可能な電力量とすると共に前記蓄電池の全蓄電量を翌日に前記建物で使用可能な電力量とする。
【0008】
請求項1に記載の発明によれば、第1のモード又は第2のモードの各々の電力供給モードにおいて、建物で使用可能な電力量を算出すると共に、算出した建物で使用可能な電力量に基づいて建物で使用可能な電力負荷手段を決定することができる。
また、蓄電池の電力をフルに活用する第1のモードと、蓄電池の電力を温存する第2のモードとの各々で、建物で使用可能な電力負荷手段を決定することができ、太陽光発電の発電量に応じて、蓄電池の電力を温存することができる。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、前記外部発電装置は、太陽光発電装置を含み、前記発電量算出手段は、前記蓄電量検知手段が検知した蓄電量と前記取得した気象情報に基づいて算出した前記外部発電装置の発電量とに基づいて
前記設定手段により設定された電力供給モードにおいて使用可能な電力量を算出し、前記制御手段は、算出された前記建物で使用可能な電力量に基づいて当日及び翌日に前記建物で使用可能な電力負荷手段を決定する。
【0010】
請求項2に記載の発明によれば、天気予報等の気象情報に基づいて算出した太陽光発電装置の発電量から建物で使用可能な電力量を算出し、算出した電力量に基づいて建物で使用可能な電力負荷手段を決定することができる。
【0015】
請求項
3の発明は、請求項1
または2に記載の発明において、前記制御手段は、予め設定された電力負荷手段の優先順位に従って前記建物で使用可能な電力負荷手段を決定する
【0016】
請求項
3に記載の発明によれば、使用可能な電力量の範囲内で使用が可能な電力負荷手段を、優先順の上位の機器から決定することができる。
【発明の効果】
【0017】
以上説明したように、請求項1に記載の発明では、第1のモード又は第2のモードの各々の電力供給モードにおいて、建物で使用可能な電力負荷手段を決定し、表示手段に表示している。その結果、外部発電装置及び蓄電池を含む外部電源装置による建物内の電力負荷手段への給電に関してどの電力負荷手段をその程度使用できるかについてユーザが知ることができる。
また、請求項1に記載の発明によれば、蓄電池の電力をフルに活用する第1のモードと、蓄電池の電力を温存する第2のモードとの各々で、建物で使用可能な電力負荷手段を表示することにより、どの電力負荷手段をその程度使用できるかについてユーザが知ることができ、太陽光発電の発電量に応じて蓄電池の電力を温存することにより、停電等が長期化した場合でも、建物で電力の使用を継続することができるという効果を有する。
【0018】
請求項2に記載の発明によれば、太陽光発電を含めた外部電源装置の発電量と建物での消費電力量を算出することにより、運用コストの抑制に配慮した電力供給システムを提供できるという効果を有する。
【0021】
請求項
3に記載の発明によれば、停電時でも、冷蔵庫等の常時電力供給が要求される電力負荷手段に優先的に電力を供給できるという効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る電力供給システム100の一例を示す概略図である。
図1に示したように、本実施の形態では、商用である系統電力12からの電力が、建物10の分電盤14に供給されている。また、分電盤14の系統電力側には系統電力12から供給される電力の電流値を検知する分電盤電流センサ120が設けられている。
【0024】
分電盤14を構成する分岐回路16の1つには特定分電盤18が接続されている。特定分電盤18は、内部に電源選択スイッチ20を有している。電源選択スイッチ20は、分岐回路22を介して電力負荷手段26に供給する電力を、分電盤14から供給される系統電力を選択する「商用ON」と、自家発電装置である外部発電装置28の電力を選択する「外部ON」とに切り替えることができる。
【0025】
特定分電盤18において、第1分岐回路22Aには冷蔵庫26Aが、第2分岐回路22Bにはテレビ26Bが、第3分岐回路22Cには照明器具26Cが、第4分岐回路22Dには電子レンジ26Dが、各々、電力負荷手段26として接続されている。また、第1分岐回路22Aには電流センサ24Aが、第2分岐回路22Bには電流センサ24Bが、第3分岐回路22Cには電流センサ24Cが、第4分岐回路22Dには電流センサ24Dが、各々接続され、各分岐回路の電流を検知する。
【0026】
分電盤14の分岐回路16の1つには、蓄電池制御装置32が接続されている。蓄電池制御装置32は、系統電力12からの電力を、蓄電池34の充電に適した電圧の直流に変換すると共に、蓄電池34が放電した直流を、建物10の電力負荷手段26が利用可能な、例えば100V、50Hzの交流に変換可能な双方向インバータを備える。
図1に示したように、蓄電池34の電力は、蓄電池制御装置32を介して特定分電盤18に送電される。また、蓄電池制御装置32は、系統電力12及び外部発電装置28が発電した電力により、蓄電池34を充電する。蓄電池制御装置32は、蓄電池34の電圧に基づいて蓄電池34に充電されている電力である蓄電量を算出する。本実施の形態では、蓄電池は、建物10の敷地内に設置されたものに限定されず、例えば、EV(Electric Vehicle)、HV(Hybrid Vehicle)又はPHV等の大容量の蓄電池を備えた車両も含む。
【0027】
外部発電装置28は、太陽光発電装置、燃料電池及び内燃機関による自家発電装置を含む。また、外部発電装置28と特定分電盤18との間には、外部電源電流センサ122が設けられ、外部発電装置28及び蓄電池34から特定分電盤18に供給される電流を検知する。
【0028】
本実施の形態では、特定分電盤18、外部発電装置28、蓄電池制御装置32は、HEMS(Home Energy Management System)30によって制御される。例えば、HEMS30は、蓄電池制御装置32が算出した蓄電池34の蓄電量に基づいて、蓄電池34をどの程度充電するかの指令を蓄電池制御装置32に送信する。
【0029】
また、分電盤電流センサ120、電流センサ24A〜24D及び外部電源電流センサ122は、HEMS30に接続されている。HEMS30は、分電盤電流センサ120の検知結果から系統電力12から供給された電力を算出する。またHEMS30は、電流センサ24A〜24Dの検知結果から各電力負荷手段26の消費電力量を、外部電源電流センサ122の検知結果から外部発電装置28及び蓄電池34から供給される電力を各々算出する。
【0030】
HEMS30にはインターネット等のネットワーク70のゲートウェイである終端装置60が接続されている。HEMS30は、終端装置60とネットワーク70とを介して、気象情報サーバ72と通信可能であり、さらには終端装置60とネットワーク70とを介して気象情報サーバ72から天気予報等の気象情報を取得する。
【0031】
気象情報サーバ72は、気象庁等の気象情報を扱う機関に設置されたサーバであり、ネットワーク70を介して天気予報等の気象情報を配信する。
【0032】
なお、
図1では、記載の簡略化のために特定分電盤18の分岐回路は4系統のみ記載しているが、本実施の形態では4系統以上でも4系統以下でもよく、分岐回路の本数に特段の限定はない。
【0033】
また、HEMS30にはインターネット等のネットワーク70のゲートウェイである終端装置60が接続されている。HEMS30は、終端装置60とネットワーク70とを介して、気象情報サーバ72と通信可能であり、さらには終端装置60とネットワーク70とを介して気象情報サーバ72から天気予報等の気象情報を取得可能であるとする。
【0034】
気象情報サーバ72は、気象庁等の気象情報を扱う機関に設置されたサーバであり、ネットワーク70を介して天気予報等の気象情報を配信する。
【0035】
図2は、本実施の形態に係る電力供給システム100に係るHEMS30の概略構成を示すブロック図である。HEMS30は、コンピュータを含んで構成されており、
図2に示すように、CPU36、ROM38、RAM40、及び入出力ポート42を備えて、これらがアドレスバス、データバス、及び制御バス等のバス44を介して互いに接続されている。
【0036】
入出力ポート42には、各種入出力機器として、表示部46、操作部48、及びメモリ50が接続されている。なお、表示部46及び操作部48は一体で構成され、操作部48は、表示部46に設けられたタッチパネルを適用することができる。
【0037】
表示部46には、各電力負荷手段26の消費電力量、使用可能な機器、蓄電池34の充電又は放電の状況、外部発電装置28による発電量等が表示可能である
【0038】
メモリ50には、特定分電盤18を制御するプログラム、蓄電池制御装置32を制御するプログラム、外部発電装置28を制御するプログラム及びこれらのプログラムを実行するための各種情報等が記憶されている。また、メモリ50は、気象情報サーバ72から受信した天気予報等の情報を記憶する。
【0039】
HEMS30は、メモリ50に記憶されたプログラムをRAM40等に展開してCPU36で実行することにより、建物10へ供給する電力の制御等の各種制御を行うようになっている。
【0040】
本実施の形態では、各電力負荷手段26の消費電力量は電流センサ24A〜24Dが検知した電流値から算出できるが、各電力負荷手段26はHEMS30によって制御可能であって、かつ消費電力量を含めて稼働状況を把握可能でもよい。電流センサ24A〜24Dの検知結果に基づく消費電力量は、電力が消費された年月日時と対応付けられて、メモリ50に建物10の電力の使用履歴として記憶する。
【0041】
特定分電盤18から各電力負荷手段26に供給される電圧は略100Vなので、本実施の形態では各電流センサが検知した電流値に100を乗算することで、電力量を算出可能である。しかしながら、電圧の変動が大きい分岐回路では、別途電圧を測定する手段を設けてもよい。
【0042】
入出力ポート42には、特定分電盤18、電流センサ24A〜24D、外部発電装置28、蓄電池制御装置32、終端装置60、分電盤電流センサ120、及び外部電源電流センサ122等が接続されている。
【0043】
図3は、本実施の形態に係る電力供給システム100における通常モードでの処理の一例を示したフローチャートである。ステップ200では、分電盤電流センサ120が系統電力12からの電力の供給を検知しなくなったことに基づいて、停電の発生を検知する。ステップ202では、電流センサ24A〜24Dの検知結果に基づいて消費電力量を算出する。
【0044】
ステップ204では、電力負荷手段26である機器に本日使用できる発電量を算出する。本実施の形態では、太陽光発電装置及び燃料電池等の外部発電装置28の発電量と、蓄電池34(EV、HV、PHVを含む)が放電可能な電力量との合計を機器に使用できる発電量とする。
【0045】
外部発電装置28の本日の発電量は、外部発電装置28が燃料電池の場合は、当該燃料電池の定格出力に基づいて算出される。外部発電装置28が太陽光発電装置の場合は、本日の午前中の所定の時刻の太陽光発電装置が発電した電力の瞬間値を外部電源電流センサ122によって検知し、検知した瞬間値と気象情報サーバ72から取得した本日の天気予報から発電量を推算する。具体的には、所定の時刻(例えば、午前7時)における発電量の瞬間値に、所定の係数と天気予報に基づく日照時間の予測値とを乗算して算出する。所定の係数は、1以上の正の値である。午前中の太陽の高度が低い場合には、太陽光発電装置に照射される太陽光の強度が、日平均の太陽光の強度に比して低いので、その補正のための係数である。所定の係数を決定する方法は種々考えらえるが、本実施の形態では、日平均の太陽光の強度の統計値と所定の時刻における太陽光の強度の統計値の比に基づいて算出する。
【0046】
蓄電池34が放電可能な電力量は、蓄電池34の種類による。一般に、過放電は蓄電池34の寿命を著しく縮めるので、蓄電池34が放電可能な電力量は蓄電量と同一ではなく、当該蓄電量を下回る値である。HEMS30は、蓄電池34の種類に応じて、蓄電量から放電可能な電力量を算出する。
【0047】
ステップ206では、優先順位の何位までの機器が本日使用可能か判断しHEMS30の表示部46に表示する。優先順位は、例えば、
図4に示した優先順位表で定義される。
図4に示した優先順位表は、優先順位、機器名称、機器の消費電力、機器の使用時間(頻度)及び1日の消費電力量が記録され、HEMS30のメモリ50に記憶されている。優先順位は、ユーザがHEMS30の操作部48によって任意に設定可能であるが、未設定の場合には、消費電力量が大きい機器の順位を優先順位として扱う。
【0048】
HEMS30は、ステップ204で算出した機器に使用できる発電量から、優先順位の高い機器から当該機器の消費電力量を控除していく。ある優先順位の機器の消費電力量を使用できる発電量から控除した結果が100Wh以下となった場合は、当該優先順位の機器よりも1つ優先順位が高い機器までを本日使用可能な機器と判定し、HEMS30の表示部46に表示する。
【0049】
ステップ208では、明日の外部発電装置28の発電量の予測値として、明日の太陽光発電装置の発電量と燃料電池の発電量との和を予測する。具体的には、燃料電池の発電量は、燃料電池の定格出力に基づいて算出され、太陽光発電量は、気象情報サーバ72から取得した明日の天気予報から発電量を推算する。
【0050】
ステップ210では、明日の予測出力値を表示する。予測出力値は、ステップ204で算出した機器に使用できる発電量から、ステップ206で使用可能と判断した機器の消費電力量を控除して得られた電力量に、ステップ208で算出した発電量を合計した電力量である。HEMS30は、算出した電力量を表示部46に表示する。
【0051】
ステップ212では、優先順位の何位までの機器が明日使用可能か判断しHEMS30の表示部46に表示する。優先順位は、
図4で示した優先順位表で定義される。HEMS30は、ステップ210で算出した明日の予測出力値から、優先順位の高い機器から当該機器の消費電力量を控除していく。ある優先順位の機器の消費電力量を使用できる発電量から控除した結果が100Wh以下となった場合は、当該優先順位の機器よりも1つ優先順位が高い機器までを明日使用可能な機器と判定し、HEMS30の表示部46に表示する。
【0052】
図5は、本実施の形態に係る電力供給システム100の通常モードにおけるHEMS30の表示部46の表示の一例を示す概略図である。左側には現在使用可能な機器が定格の消費電力と共に表示され、さらに外部発電装置28が本日可能な出力値と、残存電力と、電力を供給可能な持続時間が表示される。
図5の右側には、明日の予測出力と使用可能な機器が許容される使用頻度と共に表示される。
【0053】
ステップ214では、機器の使用時間を割り当て、タイムスケジュールをアドバイスして処理を終了する。
図6は、本実施の形態に係る電力供給システム100における、機器の使用時間の割り当て及びタイムスケジュールのアドバイスの一例を示す概略図である。
図6では、使用可能機器を時間帯別に表示すると共に、蓄電池34の運転モードを時間帯別に表示している。さらに、太陽光発電量84と機器の消費電力82とを対比させて表示することにより、電力の需給の可視化を図っている。
【0054】
図6に表示した機器の使用時間及びタイムスケジュールの一例は、HEMS30の表示部に表示される。
【0055】
本実施の形態に係る電力供給システム100では、上述の通常モードよりも蓄電池34の電力を温存するECOモードで動作させることも可能である。
図7は、本実施の形態に係る電力供給システム100におけるECOモードでの処理の一例を示したフローチャートである。本実施の形態では、ユーザが操作部48での操作によりECOモードを選択した後、ステップ600では、分電盤電流センサ120が系統電力12からの電力の供給を検知しなくなったことに基づいて、停電の発生を検知する。ステップ602では、電流センサ24A〜24Dの検知結果に基づいて消費電力量を算出する。
【0056】
ステップ604では、機器に本日使用できる発電量を算出する。本実施の形態では、太陽光発電装置及び燃料電池等の外部発電装置28の発電量と、蓄電池34(EV、HV、PHVを含む)が放電可能な電力量との合計を機器に使用できる発電量とする。具体的な算出方法は、
図3のステップ204で説明した通常モードでの算出と同様である。
【0057】
ステップ606では、気象情報サーバ72から取得した天気予報の情報に基づいて明日太陽光発電が可能か否かを判定する。太陽光発電が可能であるとの判定基準は、天気予報の情報に基づいて算出した明日の太陽光発電装置の発電量が所定の値以上の場合である。所定の値は、太陽光発電装置の諸元、建物10での消費電力量によるが、一例として、太陽光発電装置の定格の50%に相当する発電量とする。
【0058】
ステップ606で肯定判定の場合には、ステップ608で、優先順位の何位までの機器が本日使用可能か判断しHEMS30の表示部46に表示する。HEMS30は、太陽光発電装置及び燃料電池の発電量と、蓄電池34が放電可能な電力量に1/2を乗算した値との合計から、優先順位の高い機器から当該機器の消費電力量を控除していく。ある優先順位の機器の消費電力量を使用できる発電量から控除した結果が100Wh以下となった場合は、当該優先順位の機器よりも1つ優先順位が高い機器までを本日使用可能な機器と判定し、HEMS30の表示部46に表示する。
【0059】
ステップ610では、明日の外部発電装置28の発電量の予測値として、明日の太陽光発電装置の発電量と燃料電池の発電量との和を予測する。具体的には、燃料電池の発電量は、燃料電池の定格出力に基づいて算出され、太陽光発電量は、気象情報サーバ72から取得した明日の天気予報から発電量を推算する。
【0060】
ステップ612では、明日の予測出力値を表示する。具体的には、ステップ610で推算した発電量に、蓄電池34が放電可能な電力量に1/2を乗算した値を合計して得た値を明日の予測出力値として表示部46に表示する。
【0061】
ステップ614では、優先順位の何位までの機器が明日使用可能か判断しHEMS30の表示部46に表示する。優先順位は、
図4で示した優先順位表で定義される。HEMS30は、ステップ612で算出した明日の予測出力値から、優先順位の高い機器から当該機器の消費電力量を控除していく。ある優先順位の機器の消費電力量を使用できる発電量から控除した結果が100Wh以下となった場合は、当該優先順位の機器よりも1つ優先順位が高い機器までを明日使用可能な機器と判定し、HEMS30の表示部46に表示する。
【0062】
図8は、本実施の形態に係る電力供給システム100のECOモードにおけるHEMS30の表示部46の表示の一例を示す概略図である。左側には現在使用可能な機器が定格の消費電力と共に表示され、さらに外部発電装置28が本日可能な出力値と、残存電力と、電力を供給可能な持続時間が表示される。
図8の右側には、明日の予測出力と使用可能な機器が許容される使用頻度と共に表示される。
【0063】
ステップ616では、機器の使用時間を割り当て、タイムスケジュールをアドバイスして処理を終了する。
【0064】
ステップ606で否定判定の場合には、ステップ620で、太陽光発電装置及び燃料電池の発電量から優先順位の高い機器から当該機器の消費電力量を控除していく。ある優先順位の機器の消費電力量を使用できる発電量から控除した結果が100Wh以下となった場合は、当該優先順位の機器よりも1つ優先順位が高い機器までを明日使用可能な機器と判定し、HEMS30の表示部46に表示する。
【0065】
ステップ622では、蓄電池34が放電可能な電力量を明日の予測出力値として表示する。太陽光発電が望めないので、蓄電池34が放電可能な電力を明日使用可能な電力とみなすためである。
【0066】
ステップ624では、蓄電池34が放電可能な電力量から優先順位の高い機器から当該機器の消費電力量を控除していく。ある優先順位の機器の消費電力量を使用できる発電量から控除した結果が100Wh以下となった場合は、当該優先順位の機器よりも1つ優先順位が高い機器までを明日使用可能な機器と判定し、HEMS30の表示部46に表示し、手順をステップ616に移行させて処理を終了する。
【0067】
以上説明したように、本実施の形態によれば、建物で使用可能な電力負荷手段を決定し、表示手段に表示することにより、外部電源装置による建物内の電力負荷手段への給電に関してどの電力負荷手段をその程度使用できるかについてユーザが知ることができる。