特開 2024-137088 電力管理装置、および、電力システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137088

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】電力管理装置、および、電力システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20240927BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20240927BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240927BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311R

H02J3/00 130

H02J3/00 170

H02J3/38 120

H02J3/46

H02J13/00 311T

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048461

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(71)【出願人】

【識別番号】509086464

【氏名又は名称】株式会社関電エネルギーソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】花尾 隆史

(72)【発明者】

【氏名】大堀 彰大

(72)【発明者】

【氏名】阿部 幸司

(72)【発明者】

【氏名】堀 祐二

【テーマコード（参考）】

5G064

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G064AC06

5G064CB08

5G064CB12

5G064CB21

5G066AA02

5G066AA03

5G066HA15

5G066HB06

5G066HB09

5G066JA01

5G066JB03

5G066KA06

5G066KB03

(57)【要約】

【課題】蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる電力システムを提供する。
【解決手段】電力システムＢ１において、再生可能エネルギーによる発電を行う再エネ発電設備（太陽光発電設備２）を含む複数の電力設備と、空調を行う空調設備４と、複数の電力設備および空調設備を管理する電力管理装置Ａ１とを備えた。各電力設備は、個別電力の制御を行うパワーコンディショナ２２，３２を備える。空調設備４は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑えるように制御を行う電力制御装置４２を備える。電力管理装置Ａ１は、接続点電力Ｐ（ｔ）を全体目標電力Ｐ^cに制御するために、各電力設備の個別目標電力をそれぞれ算出して指令する目標指令部１４と、空調利用可能電力を変化させて、電力制御装置４２に指令する上限指令部１５と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

再生可能エネルギーによる発電を行う再エネ発電設備を含む複数の電力設備と、空調を行う空調設備と、前記複数の電力設備および前記空調設備を管理する電力管理装置と、を備える電力システムであって、
前記各電力設備は、それぞれの入出力電力である個別電力の制御を行うパワーコンディショナを備え、
前記空調設備は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑えるように制御を行う電力制御装置を備え、
前記電力管理装置は、
前記電力システム全体の入出力電力である接続点電力を全体目標電力に制御するために、前記各電力設備の前記個別電力の目標値である個別目標電力をそれぞれ算出して、対応する電力設備のパワーコンディショナに指令する目標指令部と、
前記空調利用可能電力を変化させて、前記電力制御装置に指令する上限指令部と、
を備えている、
電力システム。

【請求項2】

前記電力管理装置は、
気象情報に基づいて、前記再エネ発電設備の未来の出力電力を予測する再エネ出力予測部と、
前記空調設備を含む負荷の未来の需要電力を予測する需要予測部と、
をさらに備え、
前記上限指令部は、前記再エネ出力予測部によって予測された前記再エネ発電設備の出力電力と、前記需要予測部によって予測された前記負荷の需要電力との差が大きいほど、前記空調利用可能電力を大きくする、
請求項１に記載の電力システム。

【請求項3】

前記電力管理装置は、前記再エネ出力予測部および前記需要予測部の予測結果に基づいて、前記接続点電力の未来の全体目標電力を計画する計画部をさらに備え、
前記目標指令部は、前記計画部が計画した全体目標電力を用いる、
請求項２に記載の電力システム。

【請求項4】

前記電力制御装置は、前記空調設備の入出力電力である空調個別電力の制御を行い、
前記目標指令部は、前記空調個別電力の目標値である空調個別目標電力を算出して、前記電力制御装置に指令する、
請求項１に記載の電力システム。

【請求項5】

前記目標指令部は、前記接続点電力を前記全体目標電力に制御するための指標を算出し、前記各パワーコンディショナに、前記個別目標電力の代わりに、共通の前記指標を指令し、
前記各パワーコンディショナは、それぞれ、
前記指標、および、あらかじめ設定されている最適化問題に基づいて、前記個別目標電力を算出する目標電力算出部と、
前記個別目標電力に基づいて、前記個別電力の制御を行う出力制御部と、
を備えている、
請求項１ないし４のいずれかに記載の電力システム。

【請求項6】

再生可能エネルギーによる発電を行う再エネ発電設備を含む複数の電力設備と、空調を行う空調設備と、を備える電力システムにおいて、前記複数の電力設備および前記空調設備を管理する電力管理装置であって、
前記各電力設備は、それぞれの入出力電力である個別電力の制御を行うパワーコンディショナを備え、
前記空調設備は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑えるように制御を行う電力制御装置を備え、
前記電力システム全体の入出力電力である接続点電力を全体目標電力に制御するために、前記各電力設備の前記個別電力の目標値である個別目標電力をそれぞれ算出して、対応する電力設備のパワーコンディショナに指令する目標指令部と、
前記空調利用可能電力を変化させて、前記電力制御装置に指令する上限指令部と、
を備えている、
電力管理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電力設備を備える電力システムの入出力電力を制御する電力管理装置、および、当該電力管理装置を備えた電力システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電力系統に接続された複数の電力設備を備え、電力管理装置によってこれらを管理して、電力系統との間で送受される電力の制御を行う電力システムが普及しつつある。例えば、特許文献１には、太陽光発電設備、蓄電設備、および負荷設備などとこれらを管理する電力管理装置とを備える電力システムが開示されている。当該電力管理装置は、太陽光発電設備、蓄電設備、および負荷設備などと通信を行って、これらの制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８９１０８号公報

【特許文献2】特開２０１８－１４８６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電力管理装置は、電力システム全体としての受電電力を検出し、検出した受電電力が目標電力になるように制御する。太陽光などの再生可能エネルギーによる発電を行う発電設備（以下では「再エネ発電設備」と記載する場合がある）の設備利用率を向上させるためには、容量の大きい蓄電設備を導入して、蓄電池を適切に充放電させるのが望ましい。すなわち、需要電力が比較的小さいときに、再生エネ設備による電力出力を抑制するのではなく、余剰電力を蓄電池に充電し、需要電力が比較的大きいときに蓄電池を放電させることで、再エネ発電設備の設備利用率が向上する。しかしながら、蓄電池は高価であり、大容量の蓄電設備を導入することは難しいので、小規模の電力システムにおいては、小容量の蓄電設備の導入、または、蓄電設備を導入しない場合もある。

【0005】

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる電力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】

【0006】

本発明の第１の側面によって提供される電力システムは、再生可能エネルギーによる発電を行う再エネ発電設備を含む複数の電力設備と、空調を行う空調設備と、前記複数の電力設備および前記空調設備を管理する電力管理装置と、を備える電力システムであって、前記各電力設備は、それぞれの入出力電力である個別電力の制御を行うパワーコンディショナを備え、前記空調設備は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑えるように制御を行う電力制御装置を備え、前記電力管理装置は、前記電力システム全体の入出力電力である接続点電力を全体目標電力に制御するために、前記各電力設備の前記個別電力の目標値である個別目標電力をそれぞれ算出して、対応する電力設備のパワーコンディショナに指令する目標指令部と、前記空調利用可能電力を変化させて、前記電力制御装置に指令する上限指令部と、を備えている。

【0007】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力管理装置は、気象情報に基づいて、前記再エネ発電設備の未来の出力電力を予測する再エネ出力予測部と、前記空調設備を含む負荷の未来の需要電力を予測する需要予測部と、をさらに備え、前記上限指令部は、前記再エネ出力予測部によって予測された前記再エネ発電設備の出力電力と、前記需要予測部によって予測された前記負荷の需要電力との差が大きいほど、前記空調利用可能電力を大きくする。

【0008】

なお、「気象情報」とは、気象サーバなどから入手可能な気象に関する情報であり、未来の各時刻において予測される天気、日射強度、気温、風向、風力、湿度などの情報が含まれる。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力管理装置は、前記再エネ出力予測部および前記需要予測部の予測結果に基づいて、前記接続点電力の未来の全体目標電力を計画する計画部をさらに備え、前記目標指令部は、前記計画部が計画した全体目標電力を用いる。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力制御装置は、前記空調設備の入出力電力である空調個別電力の制御を行い、前記目標指令部は、前記空調個別電力の目標値である空調個別目標電力を算出して、前記電力制御装置に指令する。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力管理装置は、前記再エネ発電設備の出力電力を検出する再エネ出力検出部と、前記空調設備を含む負荷の受電電力を検出する受電電力検出部と、をさらに備え、前記上限指令部は、検出された前記再エネ発電設備の出力電力と、検出された前記負荷の需要電力との差が大きいほど、前記空調利用可能電力を大きくする。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記目標指令部は、前記接続点電力を前記全体目標電力に制御するための指標を算出し、前記各パワーコンディショナに、前記個別目標電力の代わりに、共通の前記指標を指令し、前記各パワーコンディショナは、それぞれ、前記指標、および、あらかじめ設定されている最適化問題に基づいて、前記個別目標電力を算出する目標電力算出部と、前記個別目標電力に基づいて、前記個別電力の制御を行う出力制御部と、を備えている。

【0013】

本発明の第２の側面によって提供される電力管理装置は、再生可能エネルギーによる発電を行う再エネ発電設備を含む複数の電力設備と、空調を行う空調設備と、を備える電力システムにおいて、前記複数の電力設備および前記空調設備を管理する電力管理装置であって、前記各電力設備は、それぞれの入出力電力である個別電力の制御を行うパワーコンディショナを備え、前記空調設備は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑えるように制御を行う電力制御装置を備え、前記電力システム全体の入出力電力である接続点電力を全体目標電力に制御するために、前記各電力設備の前記個別電力の目標値である個別目標電力をそれぞれ算出して、対応する電力設備のパワーコンディショナに指令する目標指令部と、前記空調利用可能電力を変化させて、前記電力制御装置に指令する上限指令部と、を備えている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によると、空調設備の電力制御装置は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑える。電力管理装置の上限指令部は、空調利用可能電力を変化させて、電力制御装置に指令する。したがって、本発明に係る電力システムは、状況に応じて空調利用可能電力を変化させることが可能である。空調利用可能電力が変化することで、空調設備の電力制御装置は、空調利用電力の抑制を緩和することが可能である。空調利用電力の抑制が緩和されると、電力管理装置は、再エネ発電設備の出力電力の抑制を緩和することが可能である。これにより、本発明に係る電力システムは、蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、空調利用可能電力が固定されている場合と比較して、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る電力システムの全体構成を示すブロック図である。

【図2】空調利用可能電力による空調利用電力の抑制を説明するための図である。

【図3】第２実施形態に係る電力システムの全体構成を示すブロック図である。

【図4】第３実施形態に係る電力システムの全体構成を示すブロック図である。

【図5】第４実施形態に係る電力システムの全体構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

【0017】

図１は、第１実施形態に係る電力システムＢ１の全体構成を示すブロック図である。電力システムＢ１は、電力系統Ｃに連系しており、電力系統Ｃから受電可能であるが、電力系統Ｃへの送電（逆潮流）はできない。電力システムＢ１は、電力システムＢ１と電力系統Ｃとの接続点における電力（以下「接続点電力」とする）が全体目標電力となるように制御される。電力システムＢ１は、電力管理装置Ａ１、太陽光発電設備２、蓄電設備３、空調設備４、および負荷５を備えている。負荷５は、電力システムＢ１における空調設備４以外の、電力を消費する負荷をまとめて示している。なお、電力システムＢ１は、太陽光発電設備２、蓄電設備３、および空調設備４を、それぞれ複数備えてもよいし、蓄電設備３を備えなくてもよい。以下では、電力管理装置Ａ１の管理対象である、太陽光発電設備２、蓄電設備３、および空調設備４をまとめて示す場合、「電力設備２～４」と記載する。なお、電力システムＢ１は、電気自動車の蓄電池を充電、または、充放電するＥＶスタンドなどの他の電力設備を備えてもよい。また、電力システムＢ１は、太陽光発電設備２の代わりに、または、さらに加えて、風力発電設備などの他の再エネ発電設備（再生可能エネルギーによる発電を行う発電設備）を備えてもよい。

【0018】

電力管理装置Ａ１は、接続点電力Ｐ（ｔ）を監視し、接続点電力Ｐ（ｔ）を全体目標電力Ｐ^cに制御する。全体目標電力Ｐ^cの設定方法については後述する。電力管理装置Ａ１は、再エネ出力予測部１１、需要予測部１２、計画部１３、目標指令部１４、および上限指令部１５を備えている。

【0019】

再エネ出力予測部１１は、気象サーバＤから取得した気象情報に基づいて、太陽光発電設備２の未来の出力電力を予測する。気象情報には、天気および日射強度の予測情報が含まれている。再エネ出力予測部１１は、気象情報および過去の実績情報などに基づいて、現在より先（例えば翌日）のデマンド時限（例えば３０分）ごとの、太陽光発電設備２の出力電力を予測する。なお、再エネ出力予測部１１による未来の出力電力の予測方法は限定されない。また、再エネ出力予測部１１が未来の出力電力の予測のために使用する気象情報は、再エネ発電設備によって異なる。例えば、電力システムＢ１が風力発電設備を備えている場合、気象情報には、風向および風力の予測情報が含まれている。

【0020】

需要予測部１２は、空調設備４および負荷５の未来の需要電力（受電電力）を予測する。需要予測部１２は、過去の需要電力の情報などに基づいて、現在より先（例えば翌日）のデマンド時限ごとの需要電力を予測する。なお、需要予測部１２による未来の需要電力の予測方法は限定されない。

【0021】

計画部１３は、再エネ出力予測部１１および需要予測部１２の予測結果に基づいて、接続点電力の未来の全体目標電力を計画する。具体的には、計画部１３は、再エネ出力予測部１１が予測したデマンド時限ごとの太陽光発電設備２の出力電力と、需要予測部１２が予測したデマンド時限ごとの需要電力とを用いて、デマンド時限ごとの全体目標電力Ｐ^cを算出して記憶する。そして、計画部１３は、各デマンド時限が到来したときに、対応する全体目標電力Ｐ^cを目標指令部１４に出力することで設定する。

【0022】

また、計画部１３は、再エネ出力予測部１１および需要予測部１２の予測結果に基づいて、空調設備４に設定する空調利用可能電力を計画する。空調利用可能電力は、空調設備４が受電する電力である空調利用電力の上限値である。空調設備４は、空調利用電力が空調利用可能電力以下になるように制御する。本実施形態では、空調利用電力および空調利用可能電力はデマンド値であり、デマンド時限の間に受電する電力の平均電力である。具体的には、計画部１３は、再エネ出力予測部１１が予測したデマンド時限ごとの太陽光発電設備２の出力電力から、需要予測部１２が予測したデマンド時限ごとの需要電力を減算する。そして、計画部１３は、減算結果が所定値以上である場合、空調利用可能電力を大きくする。本実施形態では、計画部１３は、減算結果がＰ１（例えば３０ｋＷ）以上である場合、空調利用可能電力を、基準値Ｐ０からＰ２（例えば２０ｋＷ）だけ増加させる。基準値Ｐ０はあらかじめ設定されている。なお、計画部１３が減算結果に応じて、空調利用可能電力をどのように増加させるかは限定されない。例えば、計画部１３は、空調利用可能電力を基準値Ｐ０から２段階以上で増加させてもよい。また、計画部１３は、空調利用可能電力を減算結果に比例させて線型的に増加させてもよい。計画部１３は、算出した空調利用可能電力を記憶する。そして、計画部１３は、各デマンド時限が到来したときに、対応する空調利用可能電力を上限指令部１５に出力することで設定する。

【0023】

目標指令部１４は、電力システムＢ１と電力系統Ｃとの接続点で検出した電力値を、接続点電力Ｐ（ｔ）として用いる。なお、目標指令部１４は、電力設備２～４および負荷５でそれぞれ検出された個別の入出力電力である個別電力を受信して、これらの個別電力から算出される推算値を接続点電力Ｐ（ｔ）として用いてもよい。目標指令部１４は、計画部１３によって設定された全体目標電力Ｐ^cと接続点電力Ｐ（ｔ）との差に基づいて、電力設備２～４を制御する。具体的には、目標指令部１４は、全体目標電力Ｐ^cと接続点電力Ｐ（ｔ）との差に基づいて、各電力設備２～４の個別電力の目標値である個別目標電力をそれぞれ算出して、対応する電力設備２～４に指令として出力する。同じ種類の電力設備であっても、目標指令部１４は、各電力設備の状況に応じて、それぞれ異なる個別目標電力を出力する。例えば、蓄電設備３が複数あった場合、目標指令部１４は、それぞれの蓄電容量や残容量などに応じて、異なる個別目標電力を出力する。

【0024】

各電力設備２～４は、自身の個別電力を入力された個別目標電力に制御する。例えば、接続点電力Ｐ（ｔ）が全体目標電力Ｐ^cより大きい場合、目標指令部１４は、太陽光発電設備２に出力を上昇させる指令を行い、蓄電設備３に放電を行わせる指令を行い、空調設備４に受電電力を抑制する指令を行う。どの電力設備２～４に指令を行うか、また、指令の程度は、全体目標電力Ｐ^cと接続点電力Ｐ（ｔ）との差や、各電力設備２～４の状態などによって異なる。目標指令部１４は、あらかじめ設定されたアルゴリズムに従って、電力設備２～４に指令を行う。なお、目標指令部１４と電力設備２～４との通信方法は限定されず、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

【0025】

上限指令部１５は、計画部１３によって設定された空調利用可能電力を、空調設備４に指令として出力する。上限指令部１５が指令する空調利用可能電力は、再エネ出力予測部１１の予測出力電力から需要予測部１２の予測需要電力を減算した減算結果が大きいほど大きくなる。本実施形態では、空調利用可能電力は、減算結果がＰ１未満の場合は基準値Ｐ０であり、減算結果がＰ１以上の場合は基準値Ｐ０にＰ２を加算した値である。

【0026】

太陽光発電設備２は、太陽光発電を行う設備である。太陽光発電設備２は、太陽電池２１およびパワーコンディショナ２２を備えている。太陽電池２１は、太陽光を受光して電力を発生させる。なお、太陽電池２１の種類や接続形状などは限定されない。太陽電池２１は、発電した直流電力をパワーコンディショナ２２に出力する。パワーコンディショナ２２は、太陽電池２１から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。パワーコンディショナ２２は、出力電力（個別電力）が、目標指令部１４から指令される個別目標電力になるように制御を行う。

【0027】

蓄電設備３は、電力を蓄積する設備である。蓄電設備３は、蓄電池３１およびパワーコンディショナ３２を備えている。蓄電池３１は、繰り返し充電により電力を蓄えることができる電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池などの二次電池である。なお、蓄電池３１は限定されず、電気二重層コンデンサなどのコンデンサを用いてもよい。蓄電池３１は、パワーコンディショナ３２より入力される直流電力を充電して蓄積し、蓄積された電力を放電して、直流電力をパワーコンディショナ３２に出力する。パワーコンディショナ３２は、蓄電池３１から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。また、パワーコンディショナ３２は、交流電力を直流電力に変換して蓄電池３１に出力する。パワーコンディショナ３２は、入出力電力（個別電力）が、目標指令部１４から指令される個別目標電力になるように制御を行う。

【0028】

空調設備４は、電力システムＢ１を備える需要家の空調を行う設備である。空調設備４は、空調機器４１および電力制御装置４２を備えている。空調機器４１は、空調を行う機器であり、例えばエアーコンディショナなどである。空調機器４１は、電力制御装置４２からの指令に応じて空調を行う。空調設備４は、複数の空調機器４１を備えているが、図１においては１台の空調機器４１のみを示している。

【0029】

電力制御装置４２は、空調機器４１を制御する。電力制御装置４２は、各空調機器４１の設定温度、風向、および風量などを調整し、また、空調機器４１のオンオフを行うことで、需要家の空調を行う。また、電力制御装置４２は、受電電力（個別電力）が、目標指令部１４から指令される個別目標電力になるように制御を行う。さらに、電力制御装置４２は、空調利用電力を、上限指令部１５から指令される空調利用可能電力以下に抑えるように制御を行う。電力制御装置４２は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑える制御を、受電電力（個別電力）を個別目標電力にする制御より優先する。空調利用可能電力は、固定値ではなく、上述したように、計画部１３によって計画されており、再エネ出力予測部１１および需要予測部１２の予測結果に基づいて変化する。

【0030】

図２は、空調利用可能電力による空調利用電力の抑制を説明するための図である。図２（ａ）は、比較のための参考図であり、空調利用可能電力が固定された場合を示している。図２（ｂ）、（ｃ）は、電力システムＢ１の場合を示している。図２（ｂ）は、電力管理装置Ａ１における、空調利用可能電力の設定方法を示している。図２（ｃ）は、空調設備４における空調利用電力の抑制を示している。各図において横軸はデマンド時限を示しており、縦軸はデマンド値を示している。図２（ａ）、（ｃ）の白色の棒グラフは、各デマンド時限における空調要求電力を示している。空調要求電力は、外部から空調設備４に要求される空調を行った場合に必要となる電力であり、空調利用電力および空調利用可能電力と同様、デマンド値である。図２（ａ）、（ｃ）のハッチングを付した棒グラフは、各デマンド時限での空調利用電力を示しており、太い実線は空調利用可能電力を示している。図２（ｂ）の実線は再エネ出力予測部１１の予測出力電力を示しており、破線は需要予測部１２の予測需要電力を示しており、太い実線は予測出力電力から予測需要電力を減算した減算結果を示している。

【0031】

図２（ａ）、（ｃ）に示すように、空調要求電力が空調利用可能電力以下の場合、空調利用電力は空調要求電力と同じ大きさになっている。一方、空調要求電力が空調利用可能電力を超える場合、電力制御装置４２による制御によって、空調利用電力は空調利用可能電力に抑えられている。図２（ａ）に示すように、空調利用可能電力が基準値Ｐ０に固定されている場合、多くのデマンド時限で空調利用電力の抑制が行われる。

【0032】

一方、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、電力システムＢ１の場合、電力管理装置Ａ１から空調設備４に指令される空調利用可能電力は、固定値ではなく、予測出力電力および予測需要電力に基づいて変化する。図２（ｂ）に示すように、予測出力電力から予測需要電力を減算した減算結果（太い実線参照）は、１２：００のデマンド時限から１４：３０のデマンド時限まで、Ｐ１以上になっている。したがって、図２（ｃ）に示すように、この間のデマンド時限において、空調利用可能電力は、基準値Ｐ０にＰ２を加算した値になっている。これにより、図２（ａ）では空調利用電力が抑制されていた１３：００および１３：３０のデマンド時限において、空調利用電力が抑制されなくなっている。また、１４：００および１４：３０のデマンド時限において、空調利用電力の抑制が緩和されている。

【0033】

次に、本実施形態に係る電力管理装置Ａ１および電力システムＢ１の作用および効果について説明する。

【0034】

本実施形態によると、空調設備４の電力制御装置４２は、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑える制御を行う。電力管理装置Ａ１は、空調利用可能電力を固定値ではなく、変化させて電力制御装置４２に指令する。したがって、電力システムＢ１は、状況に応じて空調利用可能電力を変化させることが可能である。空調利用可能電力が変化することで、空調設備４の電力制御装置４２は、空調利用電力の抑制を緩和することが可能である。空調利用電力の抑制が緩和されると、電力管理装置Ａ１は、太陽光発電設備２の出力電力の抑制を緩和することが可能である。これにより、電力システムＢ１は、蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、空調利用可能電力が固定されている場合と比較して、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる。

【0035】

また、本実施形態によると、電力管理装置Ａ１は、再エネ出力予測部１１の予測出力電力から需要予測部１２の予測需要電力を減算した減算結果が大きい場合に、空調利用可能電力を大きくする。したがって、電力システムＢ１は、余剰電力が大きくなると予想される場合に空調利用可能電力を大きくすることで、空調利用電力の抑制を緩和して、できるだけ空調要求量に応じた制御を可能にできる。また、空調利用電力が大きくなることで余剰電力が抑制されるので、電力システムＢ１は、太陽光発電設備２の出力電力の抑制を緩和することが可能である。

【0036】

また、本実施形態によると、再エネ出力予測部１１が、気象情報に基づいて太陽光発電設備２の出力電力を予測する。また、需要予測部１２が、過去の需要電力の情報などに基づいて需要電力を予測する。これにより、計画部１３は、空調利用可能電力を適切に計画できる。また、計画部１３は、接続点電力の全体目標電力を適切に計画できる。

【0037】

また、本実施形態によると、目標指令部１４が空調設備４の個別目標電力も算出して空調設備４に指令として出力し、空調設備４が受電電力（個別電力）を個別目標電力にする制御を行っている。つまり、空調設備４も、接続点電力Ｐ（ｔ）を全体目標電力Ｐ^cにする制御に加わっている。したがって、空調設備４が当該制御に加わっていない場合と比較して、電力システムＢ１は、接続点電力Ｐ（ｔ）をより早く、全体目標電力Ｐ^cに制御できる。

【0038】

なお、本実施形態では、計画部１３が、再エネ出力予測部１１および需要予測部１２の予測結果に基づいて空調利用可能電力を計画する場合について説明したが、これに限られない。計画部１３は、再エネ出力予測部１１の予測結果のみに基づいて、空調利用可能電力を計画してもよい。また、計画部１３は、気象サーバＤから取得した気象情報に基づいて、空調利用可能電力を計画してもよい。例えば、計画部１３は、天気および日射強度の予測情報から、太陽光発電設備２の出力電力が大きくなると予測される時間帯において、空調利用可能電力を大きくするように計画してもよい。また、計画部１３は、需要予測部１２の予測結果のみに基づいて、空調利用可能電力を計画してもよい。

【0039】

また、本実施形態では、計画部１３が空調利用可能電力を、基準値Ｐ０から増加させる場合について説明したが、これに限られない。計画部１３は、例えば、減算結果が第２の所定値（＜Ｐ１）以下である場合、空調利用可能電力を、基準値Ｐ０から減少させてもよい。この場合、電力システムＢ１は、余剰電力が小さくなると予想される場合に空調利用可能電力を小さくすることで、空調利用電力をさらに抑制できる。なお、減算結果が小さい局面において、太陽光発電設備２の出力電力が抑制されることはほとんどないので、再エネ発電設備の設備利用率の向上は妨げられない。

【0040】

また、本実施形態では、目標指令部１４が、計画部１３によって計画された全体目標電力Ｐ^cを設定される場合について説明したが、これに限られない。例えば、目標指令部１４は、図示しない上位機器から入力される全体目標電力Ｐ^cを設定されてもよい。

【0041】

また、本実施形態では、上限指令部１５が、計画部１３によって設定された空調利用可能電力を、空調設備４に指令として出力する場合について説明したが、これに限られない。例えば、計画部１３が空調利用可能電力の変化量を設定して、上限指令部１５が当該変化量を、空調設備４に指令として出力してもよい。また、計画部１３が空調利用可能電力を基準値のままとするか上昇させるかを設定して、上限指令部１５が当該設定を空調設備４に指令として出力してもよい。

【0042】

図３は、第２実施形態に係る電力システムＢ２の全体構成を示すブロック図である。図３において、第１実施形態に係る電力システムＢ１と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態に係る電力システムＢ２は、空調設備４が、受電電力（個別電力）を個別目標電力にする制御を行わない点で、第１実施形態に係る電力システムＢ１とは異なる。

【0043】

本実施形態に係る電力管理装置Ａ２の目標指令部１４は、各電力設備２～３の個別目標電力をそれぞれ算出して、対応する電力設備２～３に指令として出力するが、空調設備４の個別目標電力は算出しない。本実施形態に係る空調設備４の電力制御装置４２は、目標指令部１４から個別目標電力を受信せず、受電電力（個別電力）を個別目標電力にする制御を行わない。つまり、空調設備４は、接続点電力Ｐ（ｔ）を全体目標電力Ｐ^cにする制御に加わっていない。空調設備４の電力制御装置４２は、各空調機器４１の制御と、空調利用電力を空調利用可能電力以下に抑える制御だけを行う。

【0044】

本実施形態においても、電力管理装置Ａ２は、空調利用可能電力を固定値ではなく、変化させて電力制御装置４２に指令する。したがって、電力システムＢ２は、状況に応じて空調利用可能電力を変化させることが可能である。これにより、電力システムＢ２は、蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、空調利用可能電力が固定されている場合と比較して、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる。また、電力システムＢ２は、電力システムＢ１と共通する構成をとることにより、電力システムＢ１と同等の効果を奏する。

【0045】

図４は、第３実施形態に係る電力システムＢ３の全体構成を示すブロック図である。図４において、第１実施形態に係る電力システムＢ１と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態に係る電力システムＢ３は、予測に基づいて空調利用可能電力を変更するのではなく、現在の状況に基づいて空調利用可能電力を変更する点で、第１実施形態に係る電力システムＢ１とは異なる。

【0046】

本実施形態に係る電力管理装置Ａ３は、再エネ出力予測部１１、需要予測部１２、および計画部１３を備えておらず、代わりに、再エネ出力検出部１６および受電電力検出部１７を備えている。再エネ出力検出部１６は、太陽光発電設備２の現在の出力電力を検出する。受電電力検出部１７は、空調設備４および負荷５の現在の受電電力を検出する。本実施形態に係る目標指令部１４は、上位機器Ｅから入力される全体目標電力Ｐ^cと接続点電力Ｐ（ｔ）との差に基づいて、電力設備２～４を制御する。本実施形態に係る上限指令部１５は、再エネ出力検出部１６および受電電力検出部１７の検出結果に基づいて、空調設備４に設定する空調利用可能電力を算出する。具体的には、上限指令部１５は、再エネ出力検出部１６が検出した太陽光発電設備２の出力電力から、需要予測部１２が検出した需要電力を減算する。そして、上限指令部１５は、減算結果が所定値以上である場合、空調利用可能電力を大きくする。本実施形態では、上限指令部１５は、減算結果がＰ１（例えば３０ｋＷ）以上である場合、空調利用可能電力を、基準値Ｐ０からＰ２（例えば２０ｋＷ）増加させる。上限指令部１５は、算出した空調利用可能電力を、空調設備４に指令として出力する。

【0047】

本実施形態においても、電力管理装置Ａ３は、空調利用可能電力を固定値ではなく、変化させて電力制御装置４２に指令する。したがって、電力システムＢ３は、状況に応じて空調利用可能電力を変化させることが可能である。これにより、電力システムＢ３は、蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、空調利用可能電力が固定されている場合と比較して、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる。また、電力システムＢ３は、電力システムＢ１と共通する構成をとることにより、電力システムＢ１と同等の効果を奏する。さらに、電力システムＢ３は、現在の状況に基づいて空調利用可能電力を変更するので、予測に基づいて空調利用可能電力を変更する場合と比較して、より正確に状況に合わせた変更を行うことが可能である。

【0048】

図５は、第４実施形態に係る電力システムＢ４の全体構成を示すブロック図である。図５において、第１実施形態に係る電力システムＢ１と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0049】

本実施形態に係る電力システムＢ４は、電力管理装置Ａ４が、接続点電力Ｐ（ｔ）を全体目標電力Ｐ^cに制御するための指標ｐｒを算出し、各電力設備２～４に共通の指標ｐｒを指令として出力する点で、第１実施形態に係る電力システムＢ１とは異なる。各電力設備２～４は、電力管理装置Ａ４から入力された共通の指標ｐｒを用いて、それぞれ設定されている最適化問題に基づいて、自設備の個別電力の目標値である個別目標電力を算出する。そして、個別電力が個別目標電力になるように制御を行う。各電力設備２～４が指標ｐｒに基づいて、自律的に個別電力を制御することで、接続点電力Ｐ（ｔ）が全体目標電力Ｐ^cに制御される。指標ｐｒを用いた自律分散協調制御については、例えば特許文献２に開示されている。

【0050】

電力管理装置Ａ４は、目標指令部１４に代えて目標指令部１４’を備えている。目標指令部１４’は、全体目標電力Ｐ^cと接続点電力Ｐ（ｔ）との差に基づいて指標ｐｒを算出し、各電力設備２～４に、個別目標電力の代わりに、共通の指標ｐｒを指令として出力する。指標ｐｒの算出方法の説明は省略する。

【0051】

太陽光発電設備２は、パワーコンディショナ２２に代えて、パワーコンディショナ２３を備えている。パワーコンディショナ２３は、目標電力算出部２３１および出力制御部２３２を備えている。目標電力算出部２３１は、目標指令部１４’から入力された指標ｐｒを用いて、あらかじめ設定されている最適化問題に基づいて、個別目標電力を算出する。なお、目標電力算出部２３１には、太陽電池２１の制御に適した最適化問題があらかじめ設定されている。出力制御部２３２は、目標電力算出部２３１が算出した個別目標電力に基づいて、個別電力の制御を行う。つまり、パワーコンディショナ２３は、パワーコンディショナ２２に目標電力算出部２３１が追加されたものである。

【0052】

蓄電設備３は、パワーコンディショナ３２に代えて、パワーコンディショナ３３を備えている。パワーコンディショナ３３は、パワーコンディショナ３２に、目標電力算出部２３１と同様の構成が追加されたものである。なお、パワーコンディショナ３３には、蓄電池の充放電に適した最適化問題があらかじめ設定されている。

【0053】

空調設備４は、電力制御装置４２に代えて、電力制御装置４３を備えている。電力制御装置４３は、電力制御装置４２に、目標電力算出部２３１と同様の構成が追加されたものである。なお、電力制御装置４３には、空調制御に適した最適化問題があらかじめ設定されている。

【0054】

本実施形態においても、電力管理装置Ａ４は、空調利用可能電力を固定値ではなく、変化させて電力制御装置４２に指令する。したがって、電力システムＢ４は、状況に応じて空調利用可能電力を変化させることが可能である。これにより、電力システムＢ４は、蓄電設備が導入されない、または、導入された蓄電設備が小容量であっても、空調利用可能電力が固定されている場合と比較して、再エネ発電設備の設備利用率を向上できる。また、電力システムＢ４は、電力システムＢ１と共通する構成をとることにより、電力システムＢ１と同等の効果を奏する。さらに、本実施形態によると、電力管理装置Ａ４は、各電力設備２～４の個別の状態などを把握することなく、指標ｐｒを算出して出力するだけなので、演算や通信の負担が小さい。つまり、電力管理装置Ａ４は、高性能で高価な装置である必要がないので、初期導入費用を軽減できる。また、電力システムＢ４を拡張する場合に、電力管理装置Ａ４の大きな改修が必要にならない。

【0055】

なお、電力管理装置Ａ４が各電力設備２～４に出力する指標ｐｒは共通のものに限られない。電力管理装置Ａ４は、電力設備の種類ごとにそれぞれ異なる指標ｐｒを出力してもよい。ただし、電力管理装置Ａ４は、同じ種類の電力設備には共通の指標ｐｒを出力する。

【0056】

本発明に係る電力管理装置および電力システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電力管理装置および電力システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0057】

Ｂ１～Ｂ４：電力システム、Ａ１～Ａ４：電力管理装置、１１：再エネ出力予測部、１２：需要予測部、１３：計画部、１４：目標指令部、１５：上限指令部、２：太陽光発電設備、２３：パワーコンディショナ、２３１：目標電力算出部、２３２：出力制御部、４：空調設備、４２：電力制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】