特許 7146938 エネルギーマネジメントシステム、独立システム、及び独立システムの運用方法

(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】

(24)【登録日】2022-09-26

(45)【発行日】2022-10-04

(54)【発明の名称】エネルギーマネジメントシステム、独立システム、及び独立システムの運用方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20220927BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20220927BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20220927BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20220927BHJP

【ＦＩ】

H02J3/32

H02J3/38 120

H02J3/38 180

H02J3/46

H02J7/34 F

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020552967

(86)(22)【出願日】2019-09-13

(86)【国際出願番号】 JP2019036035

(87)【国際公開番号】W WO2020080006

(87)【国際公開日】2020-04-23

【審査請求日】2021-04-14

(31)【優先権主張番号】P 2018196370

(32)【優先日】2018-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100134991

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 和樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148507

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 弘行

(72)【発明者】

【氏名】八田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】阿部 浩幸

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１７６２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７６９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０８１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５１０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／４６

Ｈ０２Ｊ ７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

再生可能エネルギー発電機と、蓄電池と、制御機器と、負荷とを備える独立システムの、エネルギーマネジメントシステムであって、
前記再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測値と、前記制御機器の需要電力の予測値と、所定の電力供給制限のもとで電力が供給されたと仮定した場合の前記負荷の需要電力の予測値とから、前記蓄電池の充放電電力の予測値を演算する演算部と、
前記蓄電池の充放電電力の予測値に一致する電力での前記蓄電池の充放電が可能であるか否かを判定する判定部と、
前記蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合に、前記負荷への前記電力供給制限が強まるように前記電力供給制限の内容を変更する変更部と、
前記蓄電池の充放電が可能であると判定された場合に、前記電力供給制限の内容が記録された制限データを出力する制限データ出力部と、
を備え、
前記制御機器は、前記蓄電池を制御する蓄電池制御機器を備え、
前記変更部は、前記蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合に、前記蓄電池制御機器の消費電力が少なくなるように前記電力供給制限の内容を変更する
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記電力供給制限を強くすることは、前記負荷に備えられる個別負荷への電力の供給を停止することを含む
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記電力供給制限を強くすることは、前記負荷に備えられる個別負荷に供給される電力の電力値を設定された上限値以下に制限することを含む
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記制限データ出力部は、前記蓄電池の充放電が可能でないと判定されたが、前記電力供給制限が既に最も強い電力供給制限である場合は、前記電力供給制限が最も強い電力供給制限であることが記録された制限データを出力する
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記独立システムは、前記再生可能エネルギー発電機でない発電機をさらに備え、
前記演算部は、前記再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測値と、前記制御機器の需要電力の予測値と、前記所定の電力供給制限のもとで電力が供給されたと仮定した場合の前記負荷の需要電力の予測値と、前記発電機の発電可能電力の予測値とに基づいて、前記蓄電池の充放電電力の予測値を演算する
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記蓄電池は、ナトリウム－硫黄電池であり、
前記蓄電池制御機器は、前記ナトリウム－硫黄電池を冷却する冷却ファンを備え、
前記ナトリウム－硫黄電池の放電時間を短くすること、及び前記ナトリウム－硫黄電池の放電電力を少なくすることの少なくとも一方により、前記冷却ファンが動作することを抑制することによって、前記蓄電池制御機器の消費電力が少なくなるようにする、
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記制御機器に含まれており、
かつ、
前記制御機器がさらに、前記再生可能エネルギー発電機を制御する発電機制御機器と、前記蓄電池を制御する蓄電池制御機器とを備える、
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項8】

再生可能エネルギー発電機と、蓄電池と、制御機器と、負荷とを備える独立システムの、エネルギーマネジメントシステムであって、
前記再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測値と、前記制御機器の需要電力の予測値と、所定の電力供給制限のもとで電力が供給されたと仮定した場合の前記負荷の需要電力の予測値とから、前記蓄電池の充放電電力の予測値を演算する演算部と、
前記蓄電池の充放電電力の予測値に一致する電力での前記蓄電池の充放電が可能であるか否かを判定する判定部と、
前記蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合に、前記負荷への前記電力供給制限が強まるように前記電力供給制限の内容を変更する変更部と、
前記蓄電池の充放電が可能であると判定された場合に、前記電力供給制限の内容が記録された制限データを出力する制限データ出力部と、
を備え、
前記制御機器に含まれており、
かつ、
前記制御機器がさらに、前記再生可能エネルギー発電機を制御する発電機制御機器と、前記蓄電池を制御する蓄電池制御機器とを備える、
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項9】

請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステムであって、
前記制御機器が、前記負荷に備えられる個別負荷への電力の供給を停止する動作、及び前記負荷に備えられる個別負荷に供給される電力の電力値を設定された上限値以下に制限する動作の少なくとも一方を実行することができる制限機構を備えており、
かつ、
前記電力供給制限を前記負荷に適用する動作を前記制限機構に行わせる制御信号を前記制限データから生成し、前記制御信号を前記制限機構に対して出力する制御信号出力部をさらに備える
エネルギーマネジメントシステム。

【請求項10】

前記再生可能エネルギー発電機と、前記蓄電池と、前記制御機器と、前記負荷と、を備える独立システムであって、
前記制御機器が請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステムを含む
独立システム。

【請求項11】

再生可能エネルギー発電機と、蓄電池と、制御機器と、負荷と、を備える独立システムであって、
前記制御機器が、前記独立システムのエネルギーマネジメントシステムを含んでおり、
前記エネルギーマネジメントシステムが、
前記再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測値と、前記制御機器の需要電力の予測値と、所定の電力供給制限のもとで電力が供給されたと仮定した場合の前記負荷の需要電力の予測値とから、前記蓄電池の充放電電力の予測値を演算する演算部と、
前記蓄電池の充放電電力の予測値に一致する電力での前記蓄電池の充放電が可能であるか否かを判定する判定部と、
前記蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合に、前記負荷への前記電力供給制限が強まるように前記電力供給制限の内容を変更する変更部と、
前記蓄電池の充放電が可能であると判定された場合に、前記電力供給制限の内容が記録された制限データを出力する制限データ出力部と、
を備える
独立システム。

【請求項12】

再生可能エネルギー発電機と、蓄電池と、制御機器と、負荷とを備える独立システムの運用方法であって、
前記再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測値と、前記制御機器の需要電力の予測値と、所定の電力供給制限のもとで電力が供給されたと仮定した場合の前記負荷の需要電力の予測値とから、前記蓄電池の充放電電力の予測値を演算する工程と、
前記蓄電池の充放電電力の予測値に一致する電力での前記蓄電池の充放電が可能であるか否かを判定する工程と、
前記蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合に、前記負荷への前記電力供給制限が強まるように前記電力供給制限の内容を変更する工程と、
前記蓄電池の充放電が可能であると判定された場合に、前記電力供給制限の内容を示す制限データを出力する工程と、
を備え、
前記制御機器は、前記蓄電池を制御する蓄電池制御機器を備え、
前記蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合、前記蓄電池制御機器の消費電力が少なくなるように前記電力供給制限の内容を変更する
独立システムの運用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギーマネジメントシステム、独立システム及び独立システムの運用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

独立システムは、離島、遠隔地等に構築され、他の系統に連系していない。独立システムは、独立系統、独立電力系統等とも呼ばれる。

【0003】

独立システムは、多くの場合は、再生可能エネルギー発電機、蓄電池、制御機器及び負荷を備える。再生可能エネルギー発電機、蓄電池及び制御機器は、電力を供給する電源システムを構成する。制御機器は、再生可能エネルギー発電機及び蓄電池を制御する。再生可能エネルギー発電機は、電力を発電する。蓄電池は、再生可能エネルギー発電機により発電された電力により充電される。制御機器及び負荷には、再生可能エネルギー発電機により発電された電力、及び蓄電池が放電した電力が供給される。

【0004】

特許文献１に記載された独立システムは、風力発電装置、ナトリウム－硫黄電池、ヒータ及び制御機器を有する（段落００４３）。風力発電装置は、電力を制御機器及びヒータに供給する（段落００４３－００４４）。ナトリウム－硫黄電池は、風力発電装置により発電された電力の出力変動を補償し、電力をヒータ及び制御機器に供給する（段落００４５）。ナトリウム－硫黄電池の充放電は、制御機器等で残存容量を管理及び監視し風力発電装置のリミッタを変更することによって、充電末又は放電末に至らないように制御される（段落００４６）。

【0005】

特許文献２に記載された独立型電力供給システムは、太陽光発電装置、蓄電装置、制御装置及び負荷装置を備える（段落００１３）。太陽光発電装置は、直流電力を発電し、発電した直流電力を交流電力に変換する（段落００１４）。蓄電装置では、太陽光発電装置の発電電力を充電する（段落００１７）。負荷装置には、太陽光発電装置及び蓄電装置の両者で合成出力が供給される（段落００１７）。制御装置は、発電量が不足し充電状態ＳＯＣ(ｔ)が最小充電電力量Ｓｍｉｎを下回る場合に、負荷装置の需要電力Ｐｄを制限して蓄電装置の充電量を増加することにより、充電状態ＳＯＣ(ｔ)が不足することを防止する（段落００２３及び００４５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１０－５１０７４号公報

【文献】特開２０１３－１７６２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

独立システムにおいては、再生可能エネルギー発電機の発電電力が、制御機器及び負荷の需要電力の合計と同程度以下となる場合がある。例えば、負荷となる機器が増加し需要電力が増加した場合、再生可能エネルギー発電機が故障した場合、天候不順等により再生可能エネルギー発電機の発電電力が減少した場合等がこれに該当する。その場合は、蓄電池の蓄電量が減少する。

【0008】

一方、蓄電池の蓄電量が減少し、制御機器への電力の供給が絶たれた場合は、電源システムに備えられる機器の故障、劣化等が生じる可能性がある。

【0009】

また、蓄電池の蓄電量が減少し、制御機器への電力の供給が絶たれた場合は、電源システムを再起動する操作が行われない限り、電源システムの運転を再開することができない。しかし、電源システムを再起動する操作は、電源システムの操作に習熟した人でなければ行うことができない。一方で、独立システムが構築される離島、遠隔地等には、多くの場合は、電源システムの操作に習熟した人が常駐していない。このため、独立システムが構築された離島、遠隔地等に電源システムの操作に習熟した人が到着し電源システムを再起動する操作を行うまでに要する時間は長くなりがちであり、電源システムの運転を再開するのに要する時間は長くなりがちである。

【0010】

特許文献１に記載された独立システムにおいては、風力発電装置の発電電力が、ヒータと制御機器とを含む負荷の全体における需要電力の合計より十分に多い場合は、負荷の全体に電力を供給することができる。しかし、風力発電装置の発電電力が、上記の需要電力の合計と同程度以下である場合は、負荷の全体に電力を供給することができなくなり、ヒータ及び制御機器への電力の供給が絶たれる。

【0011】

特許文献２に記載された独立型電力供給システムにおいては、制御装置への電力の供給が考慮されていない。このため、当該独立型電力供給システムは、上述した問題を解決することができない。

【0012】

本発明は、これらの問題に鑑みてなされた。本発明が解決しようとする課題は、独立システムにおいて制御機器への電力の供給を維持することができる可能性を高くし、独立システムを安定して運用することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、独立システムのエネルギーマネジメントシステムに向けられる。

【0014】

独立システムは、再生可能エネルギー発電機、蓄電池、制御機器及び負荷を備える。制御機器は、蓄電池を制御する蓄電池制御機器を備える。

【0015】

エネルギーマネジメントシステムは、演算部、判定部、変更部及び制限データ出力部を備える。

【0016】

演算部は、独立システムについて、再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測値と、制御機器の需要電力の予測値と、所定の電力供給制限のもとで電力が供給されたと仮定した場合の負荷の需要電力の予測値から、蓄電池の充放電電力の予測値を演算する。

【0017】

判定部は、蓄電池の充放電電力の予測値に一致する電力での蓄電池の充放電が可能であるか否かを判定する。

【0018】

変更部は、蓄電池の充放電が可能でないと判定された場合に、負荷への電力供給制限が強まるように電力供給制限の内容を変更する。その際には、蓄電池制御機器の消費電力が少なくなるように電力供給制限の内容を変更する。

【0019】

制限データ出力部は、蓄電池の充放電が可能であると判定された場合に、電力供給制限の内容を示す制限データを出力する。

【0020】

本発明は、当該エネルギーマネジメントシステムを備える独立システム、及び独立システムの運用方法にも向けられる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、独立システムにおいて制御機器及び負荷の全体に電力を供給することができないと予測される場合に、制御機器への電力の供給を維持するために負荷に適用しなければならない電力供給制限の内容を制限データから特定することができる。このため、独立システムにおいて制御機器への電力の供給を維持することができる可能性が高くなり、独立システムを安定して運用することができる。

【0022】

この発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】 独立システムを図示するブロック図である。

【図2】 独立システムに備えられるエネルギーマネジメントシステムを図示するブロック図である。

【図3】 独立システムにおいて再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【図4】 独立システムにおいてディーゼル発電機の発電可能電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【図5】 独立システムにおいて貯水式水力発電機の発電可能電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【図6】 独立システムにおいて制御機器の需要電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【図7】 独立システムにおいて負荷の需要電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【図8】電力供給制限が負荷に適用されない場合の需要電力、発電電力、充放電電力、温度及び蓄電量の時間変化の例を示すグラフである。

【図9】電力供給制限が負荷に適用された場合の需要電力、発電電力、充放電電力、温度及び蓄電量の時間変化の例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

１ 独立システム
図１は、本実施形態の独立システムを図示するブロック図である。

【0025】

図１に図示される独立システム１０００は、再生可能エネルギー発電機１０２０、蓄電池１０２２、ディーゼル発電機１０２４、制御機器１０２６、負荷１０２８及び配電線１０３０を備える。制御機器１０２６は、再生可能エネルギー発電機１０２０を制御する制御機器１０４０、蓄電池１０２２を制御する制御機器１０４２、ディーゼル発電機１０２４を制御する制御機器１０４４、制限機構１０４６及びエネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）１０４８を備える。負荷１０２８は、個別負荷１０６６及び１０６８を備える。制限機構１０４６は、分離／制限機構１０８６及び１０８８を備える。

【0026】

再生可能エネルギー発電機１０２０、蓄電池１０２２、ディーゼル発電機１０２４、制御機器１０４０、制御機器１０４２、制御機器１０４４、分離／制限機構１０８６、分離／制限機構１０８８及びＥＭＳ１０４８は、配電線１０３０に電気的に接続されている。個別負荷１０６６及び１０６８は、それぞれ分離／制限機構１０８６及び１０８８を介して、配電線１０３０に電気的に接続されている。これにより、再生可能エネルギー発電機１０２０及びディーゼル発電機１０２４により発電された電力で蓄電池１０２２を充電することができる。また、再生可能エネルギー発電機１０２０及びディーゼル発電機１０２４により発電された電力、並びに蓄電池１０２２が放電した電力を、制御機器１０４０、制御機器１０４２、制御機器１０４４、分離／制限機構１０８６、分離／制限機構１０８８及びＥＭＳ１０４８に供給することができ、分離／制限機構１０８６及び１０８８を介して個別負荷１０６６及び１０６８に供給することができる。個別負荷１０６６及び１０６８への電力の供給は、それぞれ分離／制限機構１０８６及び１０８８により制御される。

【0027】

再生可能エネルギー発電機１０２０は、太陽光発電機、風力発電機、流れ込み式水力発電機、地熱発電機、太陽熱発電機、バイオマス発電機等である。

【0028】

蓄電池１０２２は、ナトリウム－硫黄電池、レドックスフロー電池、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッケル水素電池等であり、望ましくはナトリウム－硫黄電池である。

【0029】

ディーゼル発電機１０２４が、再生可能エネルギー発電機１０２０でない発電電力を調整することができる他の種類の発電機に置き換えられてもよい。例えば、ディーゼル発電機１０２４が、ガスタービン発電機、貯水式水力発電機、調整池式水力発電機等に置き換えられてもよい。

【0030】

制御機器１０４０及び１０４４の各々は、通信機器、出力調整機器等を備える。制御機器１０４２は、通信機器、双方向変換器、空調機、ヒーター、温度調節器等を備える。

【0031】

分離／制限機構１０８６及び１０８８は、それぞれ、個別負荷１０６６及び１０６８を配電線１０３０から電気的に分離し個別負荷１０６６及び１０６８への電力の供給を停止する動作を実行することができ、個別負荷１０６６及び１０６８に供給される電力の電力値を設定された上限値以下に制限する動作を実行することができる。分離／制限機構１０８６及び１０８８の各々が、専ら前者の動作を実行することができる分離機構に置き換えられてもよく、専ら後者の動作を実行することができる制限機構に置き換えられてもよい。前者の動作は、例えば、ブレーカー、半導体素子を備えるＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器等により実行される。後者の動作は、負荷１０２８に備えられる装置の運転台数、運転設定等を制御する装置により実行される。装置は、ポンプ、空調機、工作機械等である。装置がポンプである場合は、装置設定は流量等である。装置が空調設備である場合は、装置設定は設定温度等である。装置が工作機械である場合は、装置設定は処理速度等である。

【0032】

ＥＭＳ１０４８は、再生可能エネルギー発電機１０２０の発電電力、蓄電池１０２２の充放電電力、ディーゼル発電機１０２４の発電電力、制御機器１０２６の需要電力及び負荷１０２８の需要電力を測定し、再生可能エネルギー発電機１０２０の発電電力、蓄電池１０２２の充放電電力、ディーゼル発電機１０２４の発電電力、並びに分離／制限機構１０８６及び１０８８を制御する。

【0033】

独立システム１０００が上述した要素とは異なる要素を備えてもよい。独立システム１０００が、追加の再生可能エネルギー発電機及びその制御機器、追加の蓄電池及びその制御機器、追加のディーゼル発電機及びその制御機器の少なくとも１つを備えてもよい。ディーゼル発電機１０２４及びその制御機器１０４４が省略されてもよい。独立システム１０００が、追加の個別負荷及び当該個別負荷と組をなす分離／制限機構を備えてもよい。個別負荷１０６６と分離／制限機構１０８６との組と、個別負荷１０６８と分離／制限機構１０８８との組の片方が、省略されてもよい。

【0034】

２ エネルギーマネジメントシステムによる制御の内容
図２は、独立システムに備えられるエネルギーマネジメントシステムを図示するブロック図である。

【0035】

ＥＭＳ１０４８は、発電電力予測部１１００、発電可能電力予測部１１０２、制御機器１０２６の需要電力を予測する需要電力予測部１１０４、負荷１０２８の需要電力を予測する需要電力予測部１１０６、測定部１１０８、演算部１１１０、判定部１１１２、変更部１１１４、制限データ出力部１１１６及び制御信号出力部１１１８を備える。これらの要素は、コンピュータにプログラムを実行させることにより構成される。これらの要素の全部又は一部がプログラムを実行しないハードウェアにより構成されてもよい。

【0036】

発電電力予測部１１００は、未来の予測期間内の各時刻における再生可能エネルギー発電機１０２０の発電電力を予測してその予測値（再生可能エネルギー発電予測値）を得、得た再生可能エネルギー発電予測値を演算部１１１０に対して出力する。

【0037】

発電可能電力予測部１１０２は、未来の予測期間内の各時刻におけるディーゼル発電機１０２４の発電可能電力を予測してその予測値（ディーゼル発電予測値）を得、得たディーゼル発電予測値を演算部１１１０に対して出力する。ディーゼル発電機１０２４が省略される場合は、発電可能電力予測部１１０２も省略される。

【0038】

需要電力予測部１１０４は、未来の予測期間内の各時刻における制御機器１０２６の需要電力を予測してその予測値（制御機器需要予測値）を得、得た制御機器需要予測値を演算部１１１０に対して出力する。

【0039】

需要電力予測部１１０６は、未来の予測期間内の各時刻における負荷１０２８の需要電力を予測してその予測値（負荷需要予測値）を得、得た負荷需要予測値を演算部１１１０に対して出力する。負荷需要予測値は、下述する電力供給制限が負荷１０２８に適用されたと仮定した場合の予測値である。

【0040】

測定部１１０８は、蓄電池１０２２の状態を測定し、測定した蓄電池１０２２の状態を演算部１１１０に対して出力する。測定される蓄電池１０２２の状態は、蓄電池１０２２の温度、蓄電量等を含む。

【0041】

演算部１１１０は、独立システム１０００について、入力された再生可能エネルギー発電予測値、ディーゼル発電予測値、制御機器需要予測値、負荷需要予測値及び蓄電池１０２２の状態から、未来の予測期間内の各時刻における蓄電池１０２２の充放電電力の予測値（蓄電池充放電予測値）を演算する。再生可能エネルギー発電予測値、ディーゼル発電予測値、制御機器需要予測値、負荷需要予測値及び蓄電池１０２２の状態の全部又は一部が、ＥＭＳ１０４８の外部から取得されてもよい。ディーゼル発電機１０２４が省略される場合は、ディーゼル発電予測値は考慮されない。

【0042】

判定部１１１２は、演算された蓄電池充放電予測値に一致する電力での蓄電池１０２２の充放電が可能であるか否かを判定する。判定部１１１２は、例えば、未来の予測期間内の各時刻における蓄電池１０２２の温度及び蓄電量を予測してそれらの予測値を得、予測期間内において、得た予測値が設定されている範囲に収まる場合に、蓄電池１０２２の充放電が可能であると判定する。

【0043】

変更部１１１４は、判定部１１１２により蓄電池１０２２の充放電が可能でないと判定された場合に、負荷１０２８への電力供給制限が強まるように電力供給制限の内容を変更し、変更後の電力供給制限の内容を制限データに記録する。変更後の電力供給制限は、直ちに負荷１０２８に適用されるわけではない。電力供給制限を強くすることは、個別負荷１０６６及び１０６８の少なくとも一方への電力の供給を停止すること、個別負荷１０６６及び１０６８の少なくとも一方に供給される電力の電力値を設定された上限値以下に制限すること等を含む。

【0044】

変更後の電力供給制限の内容が記録された制限データは、負荷１０２８の需要電力を予測する需要電力予測部１１０６に入力される。需要電力予測部１１０６は、当該制限データが入力されるのに連動して、未来の予測期間内の各時刻における負荷１０２８の需要電力を再予測し、負荷需要予測値を再出力する。再出力される負荷需要予測値は、変更後の電力供給制限が負荷１０２８に適用されたと仮定した場合の負荷１０２８の需要電力の予測値である。

【0045】

演算部１１１０は、負荷需要予測値が再出力されるのに連動して、未来の予測期間内の各時刻における蓄電池充放電予測値を再演算する。判定部１１１２は、蓄電池充放電予測値が再演算されるのに連動して、再演算された蓄電池充放電予測値に一致する電力での蓄電池１０２２の充放電が可能であるか否かを再判定する。

【0046】

制限データ出力部１１１６は、判定部１１１２により蓄電池１０２２の充放電が可能であると判定された場合に、電力供給制限の内容が記録された制限データを出力する。また、制限データ出力部１１１６は、判定部１１１２により蓄電池１０２２の放電が可能でないと判定されたが、電力供給制限が既に最も強い電力供給制限である場合は、電力供給制限が最も強い電力供給制限であることが記録された制限データを出力する。

【0047】

個別負荷１０６６及び１０６８の少なくとも一方への電力の供給を停止することにより電力供給制限が強くされる場合は、予測期間内の全部の時刻において全部の個別負荷１０６６及び１０６８への電力の供給が停止されたときに、電力供給制限が最も強い電力供給制限になる。

【0048】

個別負荷１０６６及び１０６８の少なくとも一方に供給される電力の電力値を設定された上限値以下に制限することにより電力供給制限が強くされる場合は、予測期間内の全部の時刻において全部の個別負荷１０６６及び１０６８に供給される電力の電力値が設定された上限値以下に制限されたときに、電力供給制限が最も強い電力供給制限になる。

【0049】

制御信号出力部１１１８は、出力された制限データに記録された内容を有する電力供給制限を制限機構１０４６に行わせる制御信号を制限データから生成し、生成した制御信号を制限機構１０４６に対して出力する。

【0050】

独立システム１０００においては、蓄電池充放電予測値に一致する電力での蓄電池１０２２の充放電が可能でないと判定された場合は、蓄電池充放電予測値に一致する電力での蓄電池１０２２の充放電が可能であると判定することができるようになるまで、電力供給制限が強くされる。

【0051】

これにより、独立システム１０００において再生可能エネルギー発電機１０２０、蓄電池１０２２及びディーゼル発電機１０２４からの電力の供給が不足し、制御機器１０２６及び負荷１０２８の全体に電力を供給することができないと予測される場合に、制御機器１０２６への電力の供給を維持するために負荷１０２８に適用しなければならない電力供給制限の内容を制限データから特定することができる。このため、独立システム１０００において制御機器１０２６への電力の供給を維持することができる可能性が高くなり、独立システム１０００を安定して運用することができる。

【0052】

例えば、再生可能エネルギー発電機１０２０、蓄電池１０２２、ディーゼル発電機１０２４、制御機器１０４０、制御機器１０４２及び制御機器１０４４を備える電源システムを再起動する回数を減らし、当該電源システムの稼働率を上げることができる。また、独立システム１０００における停電の回数を減らし、独立システム１０００に備えられる機器の故障及び劣化を抑制することができる。

【0053】

また、独立システム１０００においては、電力供給制限が最も強くされても蓄電池充放電予測値に一致する電力での蓄電池１０２２の充放電が可能であると判定することができない場合は、電力供給制限が最も強い電力供給制限にされる。これにより、制御機器１０２６への電力の供給を維持することができない場合であっても、制御機器１０２６への電力の供給を維持することができなくなるタイミングを先送りすることができる。

【0054】

変更部１１１４は、望ましくは、蓄電池１０２２を制御する制御機器１０４２の消費電力が少なくなるように電力供給制限を変更する。

【0055】

例えば、蓄電池１０２２がナトリウム－硫黄電池であり、制御機器１０４２がナトリウム－硫黄電池を加熱するヒーター、及びナトリウム－硫黄電池を冷却する冷却ファンを備える場合は、ナトリウム－硫黄電池の温度が上昇して冷却ファンが動作することが抑制されるように、電力供給制限を強くする変更を行う。

【0056】

ナトリウム－硫黄電池の温度が上昇することを抑制することは、ナトリウム－硫黄電池の放電時間を短くすること、ナトリウム－硫黄電池の放電電力を少なくすること等により行うことができる。冷却ファンが動作することを抑制することは、冷却ファンの消費電力を減らすことに寄与するだけでなく、ヒーターの消費電力を減らすことにも寄与する。冷却ファンによる放熱量が少なくなった場合は、ヒーターによる加熱量も少なくなるからである。

【0057】

加えて、冷却ファンが動作することを抑制することは、制御機器１０４２への電力の供給が絶たれた後にナトリウム－硫黄電池の温度を高温に維持することができる時間を長くし、ナトリウム－硫黄電池の故障を減らすことにも寄与する。

【0058】

また、蓄電池１０２２がリチウムイオン電池であり、制御機器１０４２がリチウムイオン電池を冷却するクーラー、冷却ファン、空調機等の冷却機構を備える場合は、リチウムイオン電池の温度が上昇して冷却機構が動作することが抑制されるように電力供給制限を強くする。リチウムイオン電池の温度が上昇することを抑制することは、リチウムイオン電池の充放電電力を少なくすること等により行うことができる。

【0059】

３ 再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測の基礎となるデータ
図３は、独立システムにおいて再生可能エネルギー発電機の発電電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【0060】

発電電力予測部１１００は、図３に図示される気象予測データ１２００、発電電力実績データ１２０２、運転可否データ１２０４等に基づいて、将来の予測期間内の各時刻における再生可能エネルギー発電機１０２０の発電電力の予測値（再生可能エネルギー発電予測値）を得る。

【0061】

気象予測データ１２００は、将来の予測期間内の各時刻における気象の予測値を示す。発電電力実績データ１２０２は、過去の記録期間内の各時刻における再生可能エネルギー発電機１０２０の発電電力の実績値を示す。運転可否データ１２０４は、将来の予測期間内における、定期メンテナンス、既に発生している故障等による再生可能エネルギー発電機１０２０の発電の停止の有無を示す。

【0062】

運転可否データ１２０４は、予測期間内に発電の停止が予定されていない場合は、予測期間の全期間について再生可能エネルギー発電機１０２０の発電の停止がなく再生可能エネルギー発電機１０２０を運転することができることを示すデータであってもよいし、故障の起こりやすさに応じて推測される、予測期間の一部の期間について再生可能エネルギー発電機１０２０を運転することができないことを示すデータであってもよい。

【0063】

例えば、発電電力予測部１１００は、発電電力実績データ１２０２により示される再生可能エネルギー発電機１０２０の発電電力の実績値を、気象予測データ１２００及び運転可否データ１２０４によりそれぞれ示される気象の予測値及び再生可能エネルギー発電機１０２０の発電の停止の有無を用いて補正することにより、再生可能エネルギー発電予測値を得る。

【0064】

４ ディーゼル発電機等の発電可能電力の予測の基礎となるデータ
図４は、独立システムにおいてディーゼル発電機の発電可能電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【0065】

発電可能電力予測部１１０２は、図４に図示される運転可否データ１２２０、備蓄燃料データ１２２２、燃料補給予定データ１２２４等に基づいて、将来の予測期間内の各時刻におけるディーゼル発電機１０２４の発電可能電力の予測値（ディーゼル発電予測値）を得る。

【0066】

運転可否データ１２２０は、将来の予測期間内における、定期メンテナンス、既に発生している故障等によるディーゼル発電機１０２４の発電の停止の有無を示す。運転可否データ１２２０は、予測期間内に発電の停止が予定されていない場合は、予測期間の全期間についてディーゼル発電機１０２４の発電の停止がなくディーゼル発電機１０２４を運転することができることを示すデータであってもよいし、故障の起こりやすさに応じて推測される、予測期間の一部の期間についてディーゼル発電機１０２４を運転することができないことを示すデータであってもよい。

【0067】

備蓄燃料データ１２２２は、備蓄されておりディーゼル発電機１０２４が発電に用いることができる燃料の量を示す。燃料補給予定データ１２２４は、ディーゼル発電機１０２４に対し発電に用いる燃料の補給が行われることが予定された予定日を示す。

【0068】

例えば、発電可能電力予測部１１０２は、備蓄燃料データ１２２２から、燃料補給予定データ１２２４により示される燃料の補給の予定日までのディーゼル発電機１０２４の発電可能電力を算出する。そして、発電可能電力予測部１１０２は、算出したディーゼル発電機１０２４の発電可能電力を、運転可否データ１２２０により示されるディーゼル発電機１０２４の発電の停止の有無を用いて補正することにより、ディーゼル発電予測値を得る。独立システム１０００が複数のディーゼル発電機１０２４を備える場合は、発電可能電力予測部１１０２は、運転することができるディーゼル発電機１０２４の数を考慮して最大の発電可能電力を算出する。

【0069】

図５は、独立システムにおいて貯水式水力発電機の発電可能電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【0070】

ディーゼル発電機１０２４が貯水式水力発電機に置き換えられた場合は、発電可能電力予測部１１０２は、図５に図示される運転可否データ１２４０、貯水量データ１２４２、降雨予測データ１２４４等に基づいて、将来の予測期間内の各時刻における貯水式水力発電機の発電可能電力の予測値（貯水式水力発電予測値）を得る。

【0071】

運転可否データ１２４０は、将来の予測期間内における定期メンテナンス、既に発生している故障等による貯水式水力発電機の発電の停止の有無を示すデータである。運転可否データ１２４０は、予測期間内に発電の停止が予定されていない場合は、予測期間の全期間について貯水式水力発電機の発電の停止がなく貯水式水力発電機を運転することができることを示すデータであってもよいし、故障の起こりやすさに応じて推測される、予測期間の一部の期間について貯水式水力発電機を運転することができないことを示すデータであってもよい。貯水量データ１２４２は、貯められており貯水式水力発電機が発電に用いることができる水の量を示す。降雨予測データ１２４４は、貯水式水力発電機が発電に用いる水を増やす降雨が予想される予想日時を示す。

【0072】

例えば、発電可能電力予測部１１０２は、貯水量データ１２４２から、降雨予測データ１２４４により示される降雨が予想される予想日時までの貯水式水力発電機の発電可能電力を算出する。そして、発電可能電力予測部１１０２は、算出した貯水式水力発電機の発電可能電力を、運転可否データ１２４０により示される貯水式水力発電機の発電の停止の有無を用いて補正することにより、貯水式水力発電予測値を得る。独立システム１０００が複数の貯水式水力発電機を備える場合は、発電可能電力予測部１１０２は、運転することができる貯水式水力発電機の数から最大の発電可能電力を算出する。降雨予測データ１２４４により示される降雨が予想される予想日時に代えて、給水予定データにより示される給水が予定された予定日時が用いられてもよい。

【0073】

５ 制御機器の需要電力の予測の基礎となるデータ
図６は、独立システムにおいて制御機器の需要電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【0074】

需要電力予測部１１０４は、図６に図示される定格消費電力データ１２６０、消費電力実績データ１２６２、充放電電力予測データ１２６４等に基づいて、将来の予測期間内の各時刻における制御機器１０２６の需要電力の予測値（制御機器需要予測値）を得る。

【0075】

定格消費電力データ１２６０は、制御機器１０４０、制御機器１０４２、制御機器１０４４、分離／制限機構１０８６、分離／制限機構１０８８及びＥＭＳ１０４８の定格消費電力を示す。消費電力実績データ１２６２は、過去の記録期間内の各時刻における制御機器１０４０、制御機器１０４２、制御機器１０４４、分離／制限機構１０８６、分離／制限機構１０８８及びＥＭＳ１０４８の消費電力の実績値を示す。充放電電力予測データ１２６４は、演算部１１１０により演算された蓄電池充放電予測値を示す。

【0076】

例えば、蓄電池１０２２を制御する制御機器１０４２が空調機、ヒーター、温度調節器等を備える場合について考える。

【0077】

この場合は、需要電力予測部１１０４は、定格消費電力データ１２６０により示される制御機器１０４０、制御機器１０４２、制御機器１０４４、分離／制限機構１０８６、分離／制限機構１０８８及びＥＭＳ１０４８の定格消費電力の合計を算出する。また、需要電力予測部１１０４は、充放電電力予測データ１２６４により示される蓄電池充放電予測値から蓄電池１０２２の発熱量の予測値を算出し、算出した予測値から空調機、ヒーター、温度調節器等の消費電力の予測値を算出する。

【0078】

そして、需要電力予測部１１０４は、算出した定格消費電力の合計を、算出した消費電力の予測値を用いて補正することにより、制御機器需要予測値を得る。定格消費電力の合計に代えて、消費電力実績データ１２６２により示される制御機器１０４０、制御機器１０４２、制御機器１０４４、分離／制限機構１０８６、分離／制限機構１０８８及びＥＭＳ１０４８の消費電力の実績値の時間平均値の合計が用いられてもよい。

【0079】

６ 負荷の需要電力の予測の基礎となるデータ
図７は、独立システムにおいて負荷の需要電力の予測の基礎となるデータを図示する図である。

【0080】

需要電力予測部１１０６は、図７に図示される気象予測データ１２８０、消費電力実績データ１２８２、制限データ１２８４等に基づいて、負荷１０２８の需要電力の予測値（負荷需要予測値）を予測する。

【0081】

気象予測データ１２８０は、将来の予測期間内の各時刻における気象の予測値を示す。消費電力実績データ１２８２は、過去の記録期間内の各時刻における個別負荷１０６６及び１０６８の消費電力の実績値を示す。制限データ１２８４は、上述した電力供給制限の内容を示す。

【0082】

例えば、需要電力予測部１１０６は、消費電力実績データ１２８２から、制限データ１２８４に記録された内容を有する電力供給制限が負荷１０２８に適用されたと仮定した場合の負荷１０２８の需要電力の仮定値を算出する。また、需要電力予測部１１０６は、算出した負荷１０２８の需要電力の仮定値を、気象予測データ１２８０により示される気象の予測値を用いて補正することにより、負荷需要予測値を得る。

【0083】

７ 独立システムの状態の時間変化の例
図８及び図９は、需要電力、発電電力、充放電電力、温度及び蓄電量の時間変化の例を示すグラフである。図８は、電力供給制限が負荷に適用されない場合の時間変化の例を示すグラフである。図９は、電力供給制限が負荷に適用された場合の時間変化の例を示すグラフである。

【0084】

図８（ａ）及び図９（ａ）には、制御機器１０２６の需要電力１３００、並びに制御機器１０２６及び負荷１０２８の需要電力の合計１３０２の時間変化の例が示されている。図８（ｂ）及び図９（ｂ）には、再生可能エネルギー発電機１０２０及びディーゼル発電機１０２４の発電電力の合計１３２０の時間変化の例が示されている。図８（ｃ）及び図９（ｃ）には、蓄電池１０２２の充放電電力１３４０の時間変化の例が示されている。図８（ｄ）及び図９（ｄ）には、蓄電池１０２２の温度１３６０の時間変化の例が示されている。図８（ｅ）及び図９（ｅ）には、蓄電池１０２２の蓄電量１３８０の時間変化の例が示されている。

【0085】

図８（ａ）に示される場合においては、電力供給制限が負荷１０２８に適用されないために、１日目の１３時頃から２４時頃までの間において、負荷１０２８の需要電力が増加することにより制御機器１０２６及び負荷１０２８の需要電力の合計１３０２が増加している。これに伴い、同じく１日目の１３時頃から２４時頃までの間に、図８（ｃ）に示されるように、蓄電池１０２２の放電電力１３４０が増加しており、図８（ｄ）に示されるように、蓄電池１０２２の温度１３６０が上昇しており、図８（ｅ）に示されるように、蓄電池１０２２の蓄電量１３８０が減少している。

【0086】

そして、図８（ｅ）に示されるように、２日目の２時頃に蓄電池１０２２の蓄電量１３８０が０まで減少した以降は、図８（ｃ）に示されるように、蓄電池１０２２の放電電力１３４０も０となり、本来は図８（ｃ）において破線にて示す時間変化に沿って行われるべき蓄電池１０２２の充放電が、行われなくなっている。また、図８（ａ）に破線で示される需要電力の合計１３０２を制御機器１０２６及び負荷１０２８に供給することもできなくなっており、図８（ｂ）に破線で示される再生可能エネルギー発電機１０２０及びディーゼル発電機１０２４の発電電力の合計１３２０を利用することも、できなくなっている。当該発電電力を利用することができなくなるのは、制御機器１０２６に電力を供給することができなくなるためである。

【0087】

また、図８（ｄ）の１日目の１３時頃から２４時頃までの間のように、蓄電池１０２２の温度１３６０が上昇した場合、冷却ファンを運転しなければならなくなり、制御機器１０４２の消費電力が多くなる。

【0088】

これに対して、図９（ａ）に示される場合においては、１日目の１３時頃から２４時頃までの間に電力供給制限が負荷１０２８に適用されることによって、負荷１０２８の需要電力の増加が抑制されており、これによって、制御機器１０２６及び負荷１０２８の需要電力の合計１３０２の増加が抑制されている。これに伴い、同じく１日目の１３時頃から２４時頃までの間において、図９（ｃ）に示されるように、蓄電池１０２２の放電電力１３４０の増加が抑制されており、図９（ｄ）に示されるように、蓄電池１０２２の温度１３６０の上昇が抑制されており、図９（ｅ）に示されるように、蓄電池１０２２の蓄電量１３８０の減少が抑制されている。

【0089】

その結果として、２日目の２時頃以降においても、図９（ｅ）に示されるように、蓄電池１０２２の蓄電量１３８０が０にはなっておらず、図９（ｃ）に示される充放電電力１３４０での蓄電池１０２２の充放電が可能となっている。また、図９（ａ）に示される需要電力の合計１３０２を制御機器１０２６及び負荷１０２８に供給することができるようにもなっており、図９（ｂ）に示される再生可能エネルギー発電機１０２０及びディーゼル発電機１０２４の発電電力の合計１３２０を利用することも、できるようになっている。

【0090】

また、この場合、図９（ｄ）に示されるように、１日目の１３時頃から２４時頃までの間においても蓄電池１０２２の温度１３６０の上昇は抑制されるため、冷却ファンを運転する必要がなく、制御機器１０４２の消費電力は少なく保たれる。

【0091】

８ 先行技術との対比
特開２０１３－１７６２３４号公報に記載された独立型電力供給システムは、発電量が不足し充電状態ＳＯＣ(ｔ)が最小充電電力量Ｓｍｉｎを下回る場合に、負荷装置の需要電力Ｐｄを制限して蓄電装置の充電量を増加することにより、充電状態ＳＯＣ(ｔ)が不足することを防止する（段落００２３及び００４５）。

【0092】

これに対して、独立システム１０００は、制御機器１０２６への電力の供給が絶たれないように負荷１０２８への電力の供給を制限する。したがって、独立システム１０００においては、最小充電電力量を確保することができない場合であっても、再生可能エネルギー発電機１０２０及び／又はディーゼル発電機１０２４から負荷１０２８に電力を供給することできるときは、問題とはならない。

【0093】

なお、特開２０１３－１７６２３４号公報に記載された独立型電力供給システムにおいては、負荷装置が調整用負荷及び負荷を備えるが、制御機器１０２６に相当する要素が調整用負荷及び負荷のいずれに含まれるのかが不明である。

【0094】

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

【符号の説明】

【0095】

１０００ 独立システム
１０２０ 再生可能エネルギー発電機
１０２２ 蓄電池
１０２４ ディーゼル発電機
１０２６ 制御機器
１０２８ 負荷
１０３０ 配電線
１０４０，１０４２，１０４４ 制御機器
１０４６ 制限機構
１０４８ エネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）
１０６６，１０６８ 個別負荷
１０８６，１０８８ 分離／制限機構
１１１０ 演算部
１１１２ 判定部
１１１４ 変更部
１１１６ 制限データ出力部
１１１８ 制御信号出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】