特開 2024-36884 充放電要素の充放電制御方法、及び充放電要素の充放電制御装置

(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】P2024036884

(43)【公開日】2024-03-18

(54)【発明の名称】充放電要素の充放電制御方法、及び充放電要素の充放電制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20240311BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240311BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20240311BHJP

   B60L 53/63 20190101ALI20240311BHJP

   B60L 53/51 20190101ALI20240311BHJP

   G16Y 10/40 20200101ALI20240311BHJP

   G16Y 20/30 20200101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

H02J3/32

H02J3/38 110

H02J3/38 120

H02J7/35 K

B60L53/63

B60L53/51

G16Y10/40

G16Y20/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022141424

(22)【出願日】2022-09-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】村井 謙介

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健太

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G066AA04

5G066HB09

5G066JA05

5G066JB03

5G503AA01

5G503AA06

5G503BA02

5G503BB01

5G503CA10

5G503FA06

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD06

5H125AA01

5H125BC05

5H125BE01

5H125DD02

(57)【要約】

【課題】複数の制御モードを適切なタイミングで切り替えて複数の制御モードの目標を同時に達成する。
【解決手段】充放電要素の充放電制御方法は、電力を消費する負荷５と複数の充放電要素ＥＶ１、ＥＶ２に対して、電力系統１０からの電力と再生可能エネルギーで発電した再生可能電力とを供給する電力システム１００において、電力系統１０から購入した買電電力と電力系統１０から購入するように契約した契約電力とを比較することによって、買電電力が契約電力になるように充放電要素ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を制御するピークカットモードと、再生可能電力で充放電要素ＥＶ１、ＥＶ２を充電する再生可能エネルギー活用モードとを切り替える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を消費する負荷と複数の充放電要素に対して、電力系統からの電力と再生可能エネルギーで発電した再生可能電力とを供給する電力システムにおいて、前記充放電要素の充放電を制御する充放電制御方法であって、
前記電力系統から購入した買電電力と前記電力系統から購入するように契約した契約電力とを比較することによって、
前記買電電力が前記契約電力になるように前記充放電要素の充放電電力を制御するピークカットモードと、前記再生可能電力で前記充放電要素を充電する再生可能エネルギー活用モードとを切り替える
充放電要素の充放電制御方法。

【請求項2】

前記買電電力が前記契約電力より大きい場合に前記ピークカットモードに設定し、前記買電電力が前記契約電力になるように前記充放電電力を制御する制御指令値を設定し、
前記買電電力が前記契約電力以下である場合に前記再生可能エネルギー活用モードに設定し、前記充放電電力が前記再生可能電力になるように前記制御指令値を設定する
請求項１に記載の充放電要素の充放電制御方法。

【請求項3】

前記契約電力と前記買電電力との差分値が前記再生可能電力と前記充放電電力との差分値より小さい場合に前記ピークカットモードに設定し、前記買電電力が前記契約電力になるように前記充放電電力を制御する制御指令値を設定し、
前記契約電力と前記買電電力との差分値が前記再生可能電力と前記充放電電力との差分値以上である場合に前記再生可能エネルギー活用モードに設定し、前記充放電電力が前記再生可能電力になるように前記制御指令値を設定する
請求項１に記載の充放電要素の充放電制御方法。

【請求項4】

前記買電電力を消費した買電電力量が、前記契約電力を所定時間消費した契約電力量になるように設定された契約電力用制御指令値と、前記充放電電力が前記再生可能電力になるように設定された再生可能電力用制御指令値とを設定し、
前記契約電力用制御指令値と前記再生可能電力用制御指令値のうちの小さいほうの制御指令値を、前記充放電電力を制御する制御指令値として選択する
請求項１に記載の充放電要素の充放電制御方法。

【請求項5】

前記再生可能電力用制御指令値が減少したときには、前記再生可能電力用制御指令値を、現在選択されている制御指令値の値に設定して維持する
請求項４に記載の充放電要素の充放電制御方法。

【請求項6】

電力を消費する負荷と複数の充放電要素に対して、電力系統からの電力と再生可能エネルギーで発電した再生可能電力とを供給する電力システムにおいて、前記充放電要素の充放電を制御するコントローラを備えた充放電制御装置であって、
前記電力系統から購入した買電電力と前記電力系統から購入するように契約した契約電力とを比較することによって、
前記買電電力が前記契約電力になるように前記充放電要素の充放電電力を制御するピークカットモードと、前記再生可能電力で前記充放電要素を充電する再生可能エネルギー活用モードとを切り替える
充放電要素の充放電制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充放電要素の充放電制御方法、及び充放電要素の充放電制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の太陽電池と複数のパワーコンディショナを備え、集中管理装置で複数のパワーコンディショナを管理する太陽光発電システムが記載されている。このような太陽光発電システムでは、電力系統から供給される買電電力のピーク値を抑えるピークカット制御や、太陽電池で発電した電力で蓄電池を充電する再生可能エネルギー利用制御など、それぞれの目標を達成するための複数の制御モードを備えていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１５０３７６号

【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、上述した従来の太陽光発電システムでは、複数の制御モードの切り替えは運用者が手動で行わなければならなかった。そのため、複数の制御モードを適切なタイミングで切り替えることができないので、複数の制御モードの目標を同時に達成することができないという問題点があった。

【0005】

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数の制御モードを適切なタイミングで切り替えて複数の制御モードの目標を同時に達成することのできる充放電要素の充放電制御方法及びその装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る充放電要素の充放電制御方法及びその装置では、電力系統から購入した買電電力と、電力系統から購入するように契約した契約電力とを比較する。そして、この比較した結果により、買電電力が契約電力になるように充放電要素の充放電電力を制御するピークカットモードと、再生可能電力で充放電要素を充電する再生可能エネルギー活用モードとを切り替える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、複数の制御モードを適切なタイミングで切り替えて複数の制御モードの目標を同時に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る充放電制御装置を備えた電力システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１の電力システムにおける各電力間の関係を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る充放電制御装置による充放電制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、電気自動車による充放電処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図5】図５は、図１の電力システムにおける各電力の変化の一例を示す図である。

【図6】図６は、買電電力と契約電力との間の関係の一例を示す図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る電力システムにおける各電力の変化の一例を示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る電力システムにおける買電電力と契約電力との間の関係の一例を示す図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る電力システムにおける再生可能電力と充放電電力との間の関係の一例を示す図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る電力システムにおける制御指令値の一例を示す図である。

【図11】図１１は、第２実施形態に係る電力システムにおける各電力の変化の一例を示す図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る電力システムにおける買電電力と契約電力との間の関係の一例を示す図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係る電力システムにおける再生可能電力と充放電電力との間の関係の一例を示す図である。

【図14】図１４は、第２実施形態に係る電力システムにおける制御指令値の一例を示す図である。

【図15】図１５は、第３実施形態に係る電力システムにおける各電力の変化の一例を示す図である。

【図16】図１６は、第３実施形態に係る電力システムにおける買電電力と契約電力との間の関係の一例を示す図である。

【図17】図１７は、第３実施形態に係る電力システムにおける再生可能電力と充放電電力との間の関係の一例を示す図である。

【図18】図１８は、第３実施形態に係る電力システムにおける制御指令値の一例を示す図である。

【図19】図１９は、第４実施形態に係る電力システムにおける各電力の変化の一例を示す図である。

【図20】図２０は、第４実施形態に係る電力システムにおける買電電力と契約電力との間の関係の一例を示す図である。

【図21】図２１は、第４実施形態に係る電力システムにおける再生可能電力と充放電電力との間の関係の一例を示す図である。

【図22】図２２は、第４実施形態に係る電力システムにおける制御指令値の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［第１実施形態］
以下、本発明を適用した第１実施形態について図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0010】

［電力システムの構成］
図１は、本実施形態に係る充放電制御装置を備えた電力システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、電力システム１００は、制御サーバ１と、電力系統１０と、受給電装置３Ａ、３Ｂと、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２と、負荷５と、再生可能エネルギー供給設備７を備えている。電力システム１００は、電力を消費する負荷５と電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に対して、電力系統１０からの電力と再生可能エネルギーで発電した再生可能電力とを供給するシステムである。

【0011】

電力系統１０とは、電力の流れを供給側・需要側の両方から制御し、最適化できる電力システムである。電力系統は、スマートグリッド、スマートコミュニティ及び事業所や工場などの限られた範囲でエネルギー供給源から消費部分までを通信網で管理するマイクログリッド又はＭＥＭＳ(Mansion Energy Management System)を含む概念である。電力系統１０には、図１に示す電力網１１、電線１２、変圧器１４、電流計測装置１５Ａ、１５Ｂが含まれる。

【0012】

電力網１１には、火力、原子力、水力などの各種発電所、及び数十万ボルト（Ｖ）から数千Ｖへ電圧を変圧する変電所が含まれる。電線１２は、電流計測装置１５Ａ及び変圧器１４を介して電力網１１に接続されている。また、電線１２は、電流計測装置１５Ｂを介して受給電装置３Ａ、３Ｂに接続されるとともに、負荷５と再生可能エネルギー供給設備７に接続されている。変圧器１４の一例としては、高圧配電線路に印加されている電圧を家庭や事務所等で使用する電圧に変更する柱上変圧器（ポールトランス）が挙げられる。

【0013】

電流計測装置１５Ａ、１５Ｂは、電線１２に流れる電流を計測し、計測した電流及び電線１２の電圧に基づいて、電線１２を経由して供給される電力を算出する。例えば、電流計測装置１５Ａでは、電力系統１０から購入した買電電力が算出され、電流計測装置１５Ｂでは、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２で充電又は放電している充放電電力が算出される。これら算出された電力は制御サーバ１へ送信される。

【0014】

制御サーバ１は、電力系統１０からの電力と再生可能電力を負荷５と電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に供給するとともに、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電を制御するサーバである。制御サーバ１は、電流計測装置１５Ａ、１５Ｂと通信して、買電電力や電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を取得する。また、制御サーバ１は、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２と通信して、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電を制御する。図１に示すように、制御サーバ１は、充放電制御装置２１と、同報送信部２３ａと、同報送信装置２３ｂを備えている。

【0015】

充放電制御装置２１は、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電を制御する。具体的に、充放電制御装置２１は、電力系統１０から購入した買電電力と、電力系統１０から購入するように契約した契約電力とを比較することによって、ピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードとを切り替える。ピークカットモードとは、買電電力が契約電力になるように電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を制御するモードである。また、再生可能エネルギー活用モードとは、再生可能エネルギーで発電された再生可能電力で電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２を充電するモードである。

【0016】

尚、充放電制御装置２１は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路と、メモリ等の周辺機器から構成されたコントローラである。充放電制御装置２１は、充放電制御処理を実行するためのコンピュータプログラムがインストールされている。充放電制御装置２１の各機能は、１または複数の処理回路によって実装することができる。処理回路は、例えば電気回路を含むプログラムされた処理装置を含んでおり、また実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含んでいてもよい。

【0017】

同報送信部２３ａは、同報送信装置２３ｂを用いて、充放電制御装置２１で生成された制御信号を、全ての電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に対して同報送信（ブロードキャスト）する。同報送信の方法としては、Ｗｉ－Ｆｉ（ワイファイ：登録商標）のような無線ＬＡＮ（Local Area Network）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いることができる。

【0018】

受給電装置３Ａ、３Ｂは、柱型又は壁掛け型の変圧器であり、電線１２に接続され、電力網１１との間で電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２への給電及び電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２からの受電を行う。

【0019】

負荷５は、事業所や工場などの中で、電力を消費する建物のような施設である。負荷５には、必要な電力が需要電力として供給されている。

【0020】

再生可能エネルギー供給設備７は、再生可能エネルギーで発電した再生可能電力を供給するための設備であり、例えば太陽光パネルを備えた太陽光発電システムである。再生可能エネルギー供給設備７は、再生可能電力を負荷５と電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に供給している。ただし、太陽光発電に限定する必要はなく、再生可能エネルギーであれば、その他の発電方法を使用してもよい。

【0021】

電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２は、受給電装置３Ａ、３Ｂを介して電力網１１に電気的に接続され、電力網１１から電力を受電（充電）し、且つ電力網１１へ電力を送電（放電）することができる。電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２は、充放電制御装置２１で生成された制御指令値にしたがって充放電電力を自律的に制御する。尚、電気自動車の数は、図１に示す２台に限定されない。電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２は、それぞれ充放電部２５Ａ、２５Ｂを備えている。

【0022】

充放電部２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を決定して、充放電を実行する。このとき、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、制御サーバ１から送信された電気信号を受信し、電気信号に含まれる制御指令値に基づいて充放電電力を決定して、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電を実行する。

【0023】

本実施形態において、「電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２」は、電線１２を経由して電力を充放電する「充放電要素」の一例である。充放電要素は、受電した電力をバッテリ（二次電池、蓄電池、充電式電池を含む）に蓄える。「充放電要素」には、車両（電気自動車、ハイブリッド車、建設機械、農業機械を含む）、鉄道車両、遊具、工具、家庭製品、日用品など、バッテリを備える、あらゆる機器及び装置が含まれる。実施形態において、充放電要素の一例として、電気をエネルギー源とし、モータを動力源として走行する電気自動車（ＥＶ）を挙げる。しかし、本発明における充放電要素を電気自動車（ＥＶ）に限定することは意図していない。

【0024】

「充放電要素」は、実施形態に係る充放電制御装置２１による充放電制御の単位構成を示す。即ち、充放電要素を単位として実施形態に係わる充放電制御が行われる。例えば、複数の電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の各々について、互いに独立して並列に充放電制御が行われる。

【0025】

次に、図２を参照して、電力システム１００において供給及び消費される電力の関係を説明する。図２に示すように、電力システム１００には、電力系統１０から購入した買電電力が供給され、再生可能エネルギー供給設備７で発電された再生可能電力が供給される。一方、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２は、充放電電力によって充電または放電され、負荷５には消費される電力が需要電力として供給される。したがって、電力システム１００では、買電電力と再生可能電力を加算した電力が供給されて、充放電電力と需要電力を加算した電力が消費されている。

【0026】

［充放電制御処理］
次に、本実施形態に係る制御サーバ１によって実行される充放電制御処理を説明する。図３は、充放電制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

【0027】

図３に示すように、ステップＳ１０１において、充放電制御装置２１は、電力情報を取得する。具体的に、充放電制御装置２１は、電流計測装置１５Ａ、１５Ｂから買電電力と電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を取得し、コンピュータネットワークなどの通信手段を介して負荷５の需要電力と再生可能エネルギー供給設備７の再生可能電力を取得する。

【0028】

ステップＳ１０３において、充放電制御装置２１は、ステップＳ１０１で取得した電力情報に基づいて目標電力を設定する。例えば、買電電力と契約電力を比較してピークカットモードに設定された場合には、目標電力として契約電力が設定され、再生可能エネルギー活用モードに設定された場合には、目標電力として再生可能電力が設定される。

【0029】

ステップＳ１０５において、充放電制御装置２１は、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を制御するための制御指令値を設定する。制御指令値の設定方法の詳細については、後述する。

【0030】

ステップＳ１０７において、充放電制御装置２１は、電力状態情報を算出する。例えば、ステップＳ１０５で設定された制御指令値に基づいて、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に要求する充放電電力を算出する。

【0031】

ステップＳ１０９において、同報送信部２３ａは、同報送信装置２３ｂを用いて、制御指令値や電力状態情報などの情報を含む電気信号（無線信号）を、全ての電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に対して同報送信（ブロードキャスト）する。

【0032】

ステップＳ１１１において、充放電制御装置２１は、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電が終了したか否かを判定し、終了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、終了している場合には本実施形態に係る充放電制御処理を終了する。

【0033】

［充放電処理］
次に、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２で実行される充放電処理を説明する。図４は、充放電処理の処理手順を示すフローチャートである。

【0034】

図４に示すように、ステップＳ２０１において、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、同報送信装置２３ｂから電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に向けて同報配信された電気信号（無線信号）を受信する。電気信号には、電力状態情報や制御指令値などの情報が含まれる。

【0035】

ステップＳ２０３において、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の車両状態を取得する。取得する車両状態としては、例えば、充電率の現在値、充電率の目標値、及び充放電の終了時刻などを取得する。

【0036】

ステップＳ２０５において、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の現在の車両状態に基づいて、充放電電力を決定する。このとき、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、充放電制御装置２１で設定された制御指令値にしたがって充放電電力を決定する。

【0037】

ステップＳ２０７において、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ需要電力や買電電力が変化し、ピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードが切り替えられるのにしたがって充放電電力を変更する。

【0038】

ステップＳ２０９において、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電が終了したか否かを判定し、終了していない場合にはステップＳ２０１に戻り、終了している場合には本実施形態に係る充放電処理を終了する。

【0039】

［制御指令値の設定方法］
次に、本実施形態に係る充放電制御装置２１による制御指令値の設定方法について説明する。制御指令値の設定方法を説明するために、まず需要電力と買電電力の具体例を説明する。図５は電力システム１００の需要電力の一例を示す図であり、図６は電力システム１００の買電電力の一例を示す図である。

【0040】

図５に示すように、需要電力Ｐａは一例として上昇と下降を繰り返しており、契約電力Ｐｂを超えているときがある。契約電力Ｐｂは、電力システム１００で消費される電力を電力系統１０から購入するように契約した電力である。図５の例では、再生可能電力Ｐｃは一定の値となっている。

【0041】

また、図６に示すように、買電電力Ｐｄは、需要電力Ｐａから再生可能電力Ｐｃを差し引いた値になっており、需要電力Ｐａの変化と同様に上昇と下降を繰り返して契約電力Ｐｂを超えているときがある。

【0042】

次に、需要電力と買電電力が図５、６に示すように変化した場合について、図７～１０を参照して充放電制御装置２１による制御指令値の設定方法を説明する。図７は、電力システム１００における各電力の変化の一例を示す図である。図８は、電力システム１００における買電電力と契約電力との間の関係の一例を示す図である。図９は、電力システム１００における再生可能電力と充放電電力との間の関係の一例を示す図である。図１０は、電力システム１００における制御指令値の一例を示す図である。

【0043】

本実施形態に係る充放電制御装置２１は、買電電力が契約電力より大きい場合にピークカットモードに設定し、買電電力が契約電力になるように制御指令値を設定する。ピークカットモードは、買電電力が契約電力になるように電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電電力を制御するモードであり、契約電力を目標電力に設定して買電電力が制御される。

【0044】

一方、充放電制御装置２１は、買電電力が契約電力以下である場合には再生可能エネルギー活用モードに設定し、充放電電力が再生可能電力になるように制御指令値を設定する。再生可能エネルギー活用モードは、再生可能電力で電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２を充電するモードであり、再生可能電力を目標電力に設定して充放電電力が制御される。

【0045】

まず、時刻ｔ０では、図８に示すように、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂ以下なので、再生可能エネルギー活用モードに設定され、図１０に示すように制御指令値Ｓが上昇し、これによって図９に示すように充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃになるように上昇する。

【0046】

この後、図７に示すように需要電力Ｐａが上昇していくので、時刻ｔ１になると、図８に示すように買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂよりも大きくなる。そこで、充放電制御装置２１は、ピークカットモードに設定し、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂになるように制御指令値Ｓを減少させ（図１０）、それによって図９に示すように充放電電力Ｐｅが減少していく。その後、充放電電力Ｐｅはマイナスとなり、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２は放電する。

【0047】

図８に示すように、時刻ｔ２になっても買電電力Ｐｄは契約電力Ｐｂよりも大きいので、制御指令値Ｓは、図１０に示すように減少しているが、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に放電できる電力がないため、図９に示すように充放電電力Ｐｅは減少することができない。そのため、図８に示すように、買電電力Ｐｄは、時刻ｔ２の後に上昇している。

【0048】

時刻ｔ３になると、図７に示すように需要電力Ｐａが減少に転じたため、図８に示すように買電電力Ｐｄも減少し、時刻ｔ４には買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂ以下になる。そのため、ピークカットモードから再生可能エネルギー活用モードに切り替えられ、目標電力が再生可能電力Ｐｃに設定されるので、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃへ上昇するように制御指令値Ｓが設定される。

【0049】

時刻ｔ４の時点では、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２は放電しているので、図９に示すように充放電電力Ｐｅはマイナスであり、再生可能電力Ｐｃとの間に大きな差がある。したがって、制御指令値Ｓは充放電電力Ｐｅを大きく上昇させるような指令値となる。しかし、制御指令値Ｓが上昇して充放電電力Ｐｅが上昇すると、その直後には買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂを超えてしまうので（図８）、再びピークカットモードに切り替えられる。その結果、制御指令値Ｓは再び減少して充放電電力Ｐｅも減少する。このように、時刻ｔ４以降ではピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードが繰り返し切り替えられるので、図９、１０に示すように制御指令値Ｓと充放電電力Ｐｅは小刻みに上昇と下降を繰り返しながら上昇していく。

【0050】

そして、時刻ｔ５になると、図７に示す需要電力Ｐａが十分に減少するので、買電電力Ｐｄは、図８に示すように安定して契約電力Ｐｂ以下になり、再生可能エネルギー活用モードに設定される。これにより、制御指令値Ｓは、図１０に示すように充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃになるように設定される。

【0051】

その後、時刻ｔ６になると、図８に示すように、買電電力Ｐｄが再び契約電力Ｐｂよりも大きくなるので、ピークカットモードに設定される。したがって、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂへ減少するように制御指令値Ｓは減少し（図１０）、それによって充放電電力Ｐｅも減少する（図９）。このように、充放電制御装置２１は、買電電力が変化するのにしたがって、ピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードとを切り替えて、制御指令値を設定している。

【0052】

［第１実施形態の効果］
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る充放電制御装置２１は、買電電力Ｐｄと契約電力Ｐｂを比較することによって、ピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードとを切り替えている。これにより、複数の制御モードを適切なタイミングで切り替えて複数の制御モードの目標を同時に達成することができる。すなわち、ピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードを適切なタイミングで切り替えて、ピークカットモードの目標である契約電力を満たすように制御することができる。さらに、再生可能エネルギー活用モードの目標である再生可能電力を満たすように充電することもできる。

【0053】

また、本実施形態に係る充放電制御装置２１では、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂより大きい場合にピークカットモードに設定し、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂになるように制御指令値Ｓを設定する。一方、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂ以下である場合には、再生可能エネルギー活用モードに設定し、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃになるように制御指令値Ｓを設定する。これにより、買電電力が契約電力を超えないように制御できるとともに、電気自動車を再生可能電力で充電することもできる。

【0054】

［第２実施形態］
以下、本発明を適用した第２実施形態について図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。尚、本実施形態に係る電力システム１００は、図１に示す第１実施形態の構成と同一である。

【0055】

本実施形態では、制御指令値の設定方法が第１実施形態と相違しており、契約電力と買電電力との差分値が再生可能電力と充放電電力との差分値より小さい場合にピークカットモードに設定し、買電電力が契約電力になるように制御指令値を設定する。一方、契約電力と買電電力との差分値が再生可能電力と充放電電力との差分値以上である場合に再生可能エネルギー活用モードに設定し、充放電電力が再生可能電力になるように制御指令値を設定する。

【0056】

第１実施形態では、図７～１０の時刻ｔ４の時点において、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂ以下になったので、再生可能エネルギー活用モードに切り替えられている。しかし、図９に示すように充放電電力Ｐｅと再生可能電力Ｐｃとの間に大きな差があるので、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃへ上昇するように制御指令値Ｓを設定すると、充放電電力Ｐｅは大きく上昇してしまう。その後は、ピークカットモードと再生可能エネルギー活用モードの切り替えが繰り返し行われるので、制御指令値Ｓと充放電電力Ｐｅは、図９、１０に示すように小刻みに上昇と下降を繰り返しながら上昇していくことになる。

【0057】

一方、本実施形態では、図１１～１４の時刻ｔ４の時点において、契約電力Ｐｂと買電電力Ｐｄとの差分値（図１２）は、再生可能電力Ｐｃと充放電電力Ｐｅとの差分値（図１３）よりも小さい。したがって、再生可能エネルギー活用モードに切り替えられることはなく、ピークカットモードのままになるので、買電電力Ｐｄが契約電力Ｐｂになるように制御指令値Ｓが設定される。

【0058】

これにより、図１４に示すように、時刻ｔ４において、制御指令値Ｓが急に大きく上昇することはなくなり、時刻ｔ４以降には、制御指令値Ｓと充放電電力Ｐｅが小刻みに上昇と下降を繰り返すこともなくなる（図１３、１４）。したがって、本実施形態では、時刻ｔ４以降において、図１３、１４に示すように制御指令値Ｓと充放電電力Ｐｅを安定して上昇させることができる。

【0059】

この後、時刻ｔ５になると、契約電力Ｐｂと買電電力Ｐｄとの差分値（図１２）が再生可能電力Ｐｃと充放電電力Ｐｅとの差分値（図１３）以上となる。これにより、再生可能エネルギー活用モードに切り替えられるので、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃになるように制御指令値Ｓが設定される。このように、充放電制御装置２１は、目標電力との差分値が小さいほうのモードに切り替えて制御指令値を設定している。

【0060】

［第２実施形態の効果］
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る充放電制御装置２１は、契約電力と買電電力との差分値が再生可能電力と充放電電力との差分値より小さい場合にピークカットモードに設定し、買電電力が契約電力になるように制御指令値を設定する。一方、契約電力と買電電力との差分値が再生可能電力と充放電電力との差分値以上である場合に再生可能エネルギー活用モードに設定し、充放電電力が再生可能電力になるように制御指令値を設定する。これにより、目標電力との差分値が小さいほうのモードを選択して設定することができるので、モードを切り替えても制御指令値が大きく変化することはなくなり、充放電電力を安定させることができる。

【0061】

［第３実施形態］
以下、本発明を適用した第３実施形態について図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。尚、本実施形態に係る電力システム１００は、図１に示す第１実施形態の構成と同一である。

【0062】

本実施形態では、制御指令値の設定方法が第１及び第２実施形態と相違しており、契約電力用制御指令値と再生可能電力用制御指令値を設定し、これらのうちの小さいほうの制御指令値を選択して使用する。

【0063】

第１及び第２実施形態では、各時点において、買電電力が契約電力を超えたかどうかを判断していた。しかし、実際の電力システムでは、買電電力が契約電力を超えたかどうかの判断は、瞬間的に買電電力が契約電力を超えたかどうかで判断するのではなく、所定時間の累積値である電力量が超えたかどうかで判断される。そのため、買電電力が瞬間的に契約電力を超えていたとしても、契約電力を所定時間消費した契約電力量には余裕があり、十分に使用できていない場合があった。逆に、買電電力が瞬間的には契約電力を下回っていたとしても、契約電力量は超えているという場合もあり、この場合には契約電力量を超えているにも関わらず、充放電電力を上昇させてしまう恐れもあった。

【0064】

そこで、本実施形態では、契約電力用制御指令値として、買電電力を消費した買電電力量が、契約電力を所定時間消費した契約電力量になるように設定された制御指令値を用意する。

【0065】

例えば、図１８に示すように、契約電力用制御指令値Ｓ１は、買電電力量が契約電力量になるように設定されているので、図１４に示す制御指令値Ｓよりも時刻ｔ１において大きな値になっている。契約電力用制御指令値Ｓ１は、買電電力の積分値と契約電力の積分値を算出して買電電力量と契約電力量を求めることによって、設定することができる。

【0066】

また、再生可能電力用制御指令値は、充放電電力が再生可能電力になるように設定された制御指令値である。すなわち、買電電力を考慮せずに、充放電電力が再生可能電力になることだけを考慮して設定された制御指令値である。

【0067】

例えば、再生可能電力用制御指令値Ｓ２は、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃになるように設定されているので、図１７に示すように充放電電力Ｐｅが減少すると、それに伴って、図１８に示すように上限値まで上昇する。したがって、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を使用すると、充放電電力Ｐｅを再生可能電力Ｐｃへ最大限上昇させることができる。

【0068】

こうして設定された契約電力用制御指令値と再生可能電力用制御指令値のうち、図１８に示すように、小さいほうの制御指令値を選択して、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２に送信する送信制御指令値Ｓ３として使用する。図１８では、時刻ｔ０からｔ７までは再生可能電力用制御指令値Ｓ２が選択され、時刻ｔ７以降は契約電力用制御指令値Ｓ１が選択されている。このように、充放電制御装置２１は、契約電力用制御指令値Ｓ１と再生可能電力用制御指令値Ｓ２を設定し、これらのうちの小さいほうの制御指令値を選択して使用している。

【0069】

［変形例］
本実施形態では、送信制御指令値Ｓ３の選択を、制御サーバ１の充放電制御装置２１で行っているが、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電部２５Ａ、２５Ｂで行うようにしてもよい。この場合、充放電制御装置２１は、契約電力用制御指令値Ｓ１と再生可能電力用制御指令値Ｓ２を生成して充放電部２５Ａ、２５Ｂへ送信し、受信した充放電部２５Ａ、２５Ｂが小さいほうの制御指令値を選択して送信制御指令値Ｓ３として使用すればよい。

【0070】

［第３実施形態の効果］
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る充放電制御装置２１は、買電電力量が契約電力量になるように設定された契約電力用制御指令値と、充放電電力が再生可能電力になるように設定された再生可能電力用制御指令値とを設定する。そして、契約電力用制御指令値と再生可能電力用制御指令値のうちの小さいほうを制御指令値として選択する。これにより、契約電力用制御指令値が選択された場合には契約電力量を十分に使用することができ、再生可能電力用制御指令値が選択された場合には再生可能電力で電気自動車を急速に充電することができる。

【0071】

［第４実施形態］
以下、本発明を適用した第４実施形態について図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。尚、本実施形態に係る電力システム１００は、図１に示す第１実施形態の構成と同一である。

【0072】

本実施形態では、再生可能電力用制御指令値の設定方法が第３実施形態と相違している。第３実施形態では、図１７に示すように、時刻ｔ５以降において充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃを超えて充電されていた。しかし、電気自動車は、再生可能エネルギーのみで充電したいというニーズがあるため、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃを超えないように充電したほうがよい場合がある。そこで、本実施形態では、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃを超えないように制御する。

【0073】

具体的に、充放電制御装置２１は、再生可能電力用制御指令値Ｓ２が減少したときには、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を、現在選択されている制御指令値の値に設定して維持する。第３実施形態の図１７に示すように、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃを超えると、図１８に示すように再生可能電力用制御指令値Ｓ２は減少する。そこで、充放電制御装置２１は、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を監視し、直前の値から現時点の値が減少したときには、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を、現在選択されている送信制御指令値Ｓ３の値に設定して維持する。

【0074】

例えば、図２１に示すように、時刻ｔ５において、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃになると、再生可能電力用制御指令値Ｓ２は減少するので、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を現在選択されている送信制御指令値Ｓ３の値に設定する。そのため、図２２に示すように、再生可能電力用制御指令値Ｓ２の値は送信制御指令値Ｓ３の値へ急低下し、その後に契約電力用制御指令値Ｓ１が減少してくるまでの間、その値に維持される。その結果、図２１に示すように、充放電電力Ｐｅは、時刻ｔ５の時点の電力値のまま維持されるので、再生可能電力Ｐｃを超えないように制御されている。尚、本実施形態では、再生可能電力用制御指令値Ｓ２が減少したときを監視しているが、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃを超えたときを監視するようにしてもよい。

【0075】

［変形例］
本実施形態では、送信制御指令値Ｓ３の選択を、制御サーバ１の充放電制御装置２１で行っているが、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２の充放電部２５Ａ、２５Ｂで行うようにしてもよい。この場合、充放電制御装置２１は、契約電力用制御指令値Ｓ１と再生可能電力用制御指令値Ｓ２を生成して充放電部２５Ａ、２５Ｂへ送信し、受信した充放電部２５Ａ、２５Ｂが小さいほうの制御指令値を選択して送信制御指令値Ｓ３として使用すればよい。

【0076】

また、充放電部２５Ａ、２５Ｂは、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を監視し、再生可能電力用制御指令値Ｓ２が減少したときに、再生可能電力用制御指令値Ｓ２と直前の送信制御指令値Ｓ３との差分を補正値として記録する。そして、受信した再生可能電力用制御指令値Ｓ２から補正値を減じることによって、再生可能電力用制御指令値Ｓ２を設定する。

【0077】

尚、再生可能電力用制御指令値Ｓ２が変化していると、補正値が大きくなる場合がある。その場合には、補正値を減じた再生可能電力用制御指令値Ｓ２が小さくなるので、充放電電力Ｐｅが再生可能電力Ｐｃまで充電されないことになる。そこで、補正値が大きい場合には、補正値が小さくなるように修正してもよい。例えば、補正値を１％程度減少させるようにする。また、充放電部２５Ａ、２５Ｂが、再生可能電力用制御指令値Ｓ２の上限値を取得している場合には、上限値から補正値を減じる場合のみ、補正値を修正するようにしてもよい。

【0078】

［第４実施形態の効果］
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る充放電制御装置２１は、再生可能電力用制御指令値が減少したときに、再生可能電力用制御指令値を現在選択されている制御指令値の値に設定して維持する。これにより、充放電電力が再生可能電力を超えないように制御することができるので、電気自動車ＥＶ１、ＥＶ２を再生可能エネルギー以外の電力で充電することを防止できる。

【0079】

なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0080】

１ 制御サーバ
３Ａ、３Ｂ 受給電装置
５ 負荷
７ 再生可能エネルギー供給設備
１０ 電力系統
１１ 電力網
１２ 電線
１４ 変圧器
１５Ａ、１５Ｂ 電流計測装置
２１ 充放電制御装置
２３ａ 同報送信部
２３ｂ 同報送信装置
２５Ａ、２５Ｂ 充放電部
ＥＶ１、ＥＶ２ 電気自動車
１００ 電力システム

【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】

【図21】

【図22】