特許 7514409 電力需給管理システム、蓄電池システムの制御方法、蓄電池システム、および外部システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】電力需給管理システム、蓄電池システムの制御方法、蓄電池システム、および外部システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/00 20060101AFI20240703BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20240703BHJP

   H02J 3/14 20060101ALI20240703BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

H02J9/00 120

H02J3/32

H02J3/14

H02J7/00 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2024046281

(22)【出願日】2024-03-22

【審査請求日】2024-03-22

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(72)【発明者】

【氏名】川本 真也

(72)【発明者】

【氏名】西岡 宏二郎

【審査官】木村 励

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－６９５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１６４１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９５６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－５２４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－４６７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１５５２６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／００

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ３／１４

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｇ０６Ｑ ５０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力の充電または放電が可能な蓄電池と、
電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測する予測手段と、
予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定する設定手段と、
需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得する取得手段と、
前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作を実行させる制御手段と、
を備えることを特徴とする電力需給管理システム。

【請求項2】

前記制御手段は、前記蓄電池における現在の充電量である現充電量を取得し、当該現充電量から前記調整力として供出できる電力量を算出し、当該電力量に基づいて前記充放電動作を実行させること
を特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システム。

【請求項3】

前記制御手段は、前記現充電量と前記充電量の下限値とから前記調整力として供出できる電力量を算出し、当該電力量に基づいて放電動作を実行させること
を特徴とする請求項２に記載の電力需給管理システム。

【請求項4】

前記制御手段は、前記蓄電池に前記充電量の下限値が確保されるよう、当該蓄電池に対して事前に充電動作を実行させること
を特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システム。

【請求項5】

前記制御手段は、前記蓄電池に前記調整力として供出できる電力量が確保されるよう、当該蓄電池に対して事前に充電動作を実行させること
を特徴とする請求項４に記載の電力需給管理システム。

【請求項6】

前記制御手段は、設定した前記充電量の下限値に、前記蓄電池に予め定められた利用可能な電力の下限値を加味して当該充電量の下限値とすること
を特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システム。

【請求項7】

前記設定手段は、予め定められた周期ごとに前記充電量の下限値を設定すること
を特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システム。

【請求項8】

電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムと、
前記蓄電池システムに対してネットワークを介して接続され、当該蓄電池システムを制御する外部システムと、
を備えた電力需給管理システムであって、
前記蓄電池システムは、
電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測し、
予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定し、
前記充電量の下限値を前記ネットワークを介して前記外部システムに出力し、
前記外部システムは、
需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得し、
前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作に関する指令を前記蓄電池システムに対して出力すること
を特徴とする電力需給管理システム。

【請求項9】

電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムを制御する方法であって、
電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測し、
予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定し、
需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得し、
前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作を実行させること
を特徴とする蓄電池システムの制御方法。

【請求項10】

電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムであって、
電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測し、
予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定して外部システムへ出力し、
前記充電量の下限値を下回らない範囲で設定された前記蓄電池の充放電動作に関する指令を前記外部システムから取得し、
取得した前記指令に基づき前記蓄電池の充放電動作を実行すること
を特徴とする蓄電池システム。

【請求項11】

電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムを制御する外部システムであって、
電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量に基づいて設定された前記蓄電池の充電量の下限値を前記蓄電池システムから取得し、
需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得し、
前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記蓄電池の充放電動作を実行させる指令を前記蓄電池システムに対して出力すること
を特徴とする外部システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力需給管理システム、蓄電池システムの制御方法、蓄電池システム、および外部システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、停電時に蓄電池から電力を供給する負荷に関して、停電時の電力供給に支障をきたさずに通常時にも電力を供給できるようにすることを目的として、電源装置と、前記電源装置の停電時に負荷に電力を供給する蓄電池と、前記電源装置からの供給可能電力が前記負荷の必要電力に対して不足しているか否かを判定する電源能力判定部と、前記蓄電池の蓄電量が、前記電源装置の停電時に前記負荷に必要電力を供給できるか否かの判定基準値よりも多いか否かを判定する蓄電量判定部と、前記電源装置が前記負荷に電力を供給している状態で、前記電源能力判定部が、前記供給可能電力が前記必要電力に対して不足していると判定し、かつ、前記蓄電量判定部が、前記蓄電量が前記判定基準値よりも多いと判定した場合、前記蓄電池に放電を行わせる充放電制御部と、を備える電力供給システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１４３０３３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

重要負荷に対する停電時のバックアップは通常、無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）を用いて行われる。しかし、停電頻度が少ない場合には、停電を経験することなく寿命を迎える蓄電池や電源が多くなる。また、蓄電池の容量（ｋＷｈ）は劣化を見越して多めに搭載し、電源の容量（ｋＶＡ、ｋＷ）は重要負荷の電力消費のピークに合わせて大きめのものを選定するため、設備として過剰であるケースが多い。これらの理由から、導入した資産を有効活用できていないのが現状である。

【0005】

本発明は、市場システムから調整力の供出指令を取得しない場合と比較して、導入した資産をより有効に活用することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載された発明は、電力の充電または放電が可能な蓄電池と、電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測する予測手段と、予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定する設定手段と、需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得する取得手段と、前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作を実行させる制御手段と、を備えることを特徴とする電力需給管理システムである。
請求項２に記載された発明は、前記制御手段は、前記蓄電池における現在の充電量である現充電量を取得し、当該現充電量から前記調整力として供出できる電力量を算出し、当該電力量に基づいて前記充放電動作を実行させることを特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システムである。
請求項３に記載された発明は、前記制御手段は、前記現充電量と前記充電量の下限値とから前記調整力として供出できる電力量を算出し、当該電力量に基づいて放電動作を実行させることを特徴とする請求項２に記載の電力需給管理システムである。
請求項４に記載された発明は、前記制御手段は、前記蓄電池に前記充電量の下限値が確保されるよう、当該蓄電池に対して事前に充電動作を実行させることを特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システムである。
請求項５に記載された発明は、前記制御手段は、前記蓄電池に前記調整力として供出できる電力量が確保されるよう、当該蓄電池に対して事前に充電動作を実行させることを特徴とする請求項４に記載の電力需給管理システムである。
請求項６に記載された発明は、前記制御手段は、設定した前記充電量の下限値に、前記蓄電池に予め定められた利用可能な電力の下限値を加味して当該充電量の下限値とすることを特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システムである。
請求項７に記載された発明は、前記設定手段は、予め定められた周期ごとに前記充電量の下限値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電力需給管理システムである。
請求項８に記載された発明は、電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムと、前記蓄電池システムに対してネットワークを介して接続され、当該蓄電池システムを制御する外部システムと、を備えた電力需給管理システムであって、前記蓄電池システムは、電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測し、予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定し、前記充電量の下限値を前記ネットワークを介して前記外部システムに出力し、前記外部システムは、需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得し、前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作に関する指令を前記蓄電池システムに対して出力することを特徴とする電力需給管理システムである。
請求項９に記載された発明は、電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムを制御する方法であって、電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測し、予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定し、需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得し、前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作を実行させることを特徴とする蓄電池システムの制御方法である。
請求項１０に記載された発明は、電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムであって、電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測し、予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定して外部システムへ出力し、前記充電量の下限値を下回らない範囲で設定された前記蓄電池の充放電動作に関する指令を前記外部システムから取得し、取得した前記指令に基づき前記蓄電池の充放電動作を実行することを特徴とする蓄電池システムである。
請求項１１に記載された発明は、電力の充電または放電が可能な蓄電池を含む蓄電池システムを制御する外部システムであって、電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量に基づいて設定された前記蓄電池の充電量の下限値を前記蓄電池システムから取得し、需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得し、前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記蓄電池の充放電動作を実行させる指令を前記蓄電池システムに対して出力することを特徴とする外部システムである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、市場システムから調整力の供出指令を取得しない場合と比較して、導入した資産をより有効に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電力需給管理システムを含む本実施形態の一例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る蓄電池システムおよび外部システムのハードウェア構成例を示す図である。

【図3】制御部が予め定められた周期ごとに重要負荷の消費電力量を予測した一例を示す図である。

【図4】蓄電池システムの制御部が行う制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。

【図5】蓄電池の充電状態の一例を示す図である。

【図6】蓄電池に対する事前充電動作の一例を示した図である。

【図7】外部システムの制御部が行う制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。

【図8】蓄電池の劣化を防止する制御の例を示す図である。

【図9】電力の利用可能な範囲に制限がある蓄電池の一例を示す図である。

【図10】電力の利用可能な範囲に制限がある蓄電池の他の例を示す図である

【図11】蓄電池に対する事前充電動作の他の例を示す図である。

【図12】常時インバータ方式の無停電電源装置の例を示す図である。

【図13】パラレルプロセッシング型の無停電電源装置の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜電力需給管理システムの構成＞
図１は、電力需給管理システムを含む本実施形態の一例を示す図である。
本実施形態における電力需給管理システムは、蓄電池システム１と外部システム２とを有する。蓄電池システム１は、蓄電池１２への充電動作、または、蓄電池１２からの放電動作を制御するシステムである。外部システム２は、市場システム３から指令を受け取り、その指令を基に蓄電池システム１を管理するシステムである。本実施形態では、外部システム２は、複数の蓄電池システム１を管理する。図１では、複数の蓄電池システム１のうち、一の蓄電池システム１を示している。蓄電池システム１と外部システム２は、ネットワーク１００を介して接続され、各種の情報の送受信を行う。また、外部システム２は、市場システム３とネットワーク１００を介して接続され、各種の情報の送受信を行う。

【0010】

ネットワーク１００は、各システム間の通信を担う情報通信ネットワークである。ネットワーク１００は、データの送受信が可能であれば、その種類は特に限定されず、例えばインターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）等としてよい。データ通信に用いられる通信回線は、有線であっても無線であってもよく、これらを併用してもよい。また、複数のネットワークや通信回線を介して各システムを接続する構成としてもよい。

【0011】

市場システム３は、電力の需要と供給とのバランスを調整し、電力ネットワークの運用を柔軟かつ効率的に行うためのシステムである。市場システム３は、例えば、電力ネットワークの運用者などにより管理される。市場システム３は、需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を提供する。調整力の供出指令とは、電力の需要と供給を調整するために発せられる指令である。より具体的に、電力需要の削減を要求する指令や、電力需要の増大を要求する指令である。

【0012】

図１において、各構成部を接続する実線は、電力を供給する電力線に対応する。また、各構成部を接続する破線は、情報やデータを通信する通信線に対応する。各構成部は有線で通信してもよいし、無線で通信してもよい。

【0013】

本実施形態における蓄電池システム１は、例えば、需要家施設に用いられる。需要家施設とは、電力を消費する装置や設備などが設置されている施設をいう。需要家施設としては、例えば、家屋、事業所、工場などが挙げられる。需要家施設では、電力網４から電力線を介して電力を消費する装置や設備などに対し電力の供給がなされる。図１には、電力を消費する装置や設備などは負荷として、一般負荷５と重要負荷６とが示されている。一般負荷５は、停電などが発生しない限り、通常の電力供給で賄われる電力需要である。また、重要負荷６は、停電などが発生した際であっても、維持される必要がある重要な電力需要である。これらの負荷は、時間帯により消費する電力量が変動する。本実施形態における蓄電池システム１は、電力網４に接続されている。蓄電池システム１は、電力網４から供給される電力を蓄電池１２に充電してもよい。

【0014】

図１に示すように、電力網４と蓄電池システム１との間には、電圧を検知する電圧センサ７が備えられている。電圧センサ７は、電圧の急激な低下を検知することで停電を検知する。また、電圧センサ７は、電圧が通常の範囲に戻ることを検知することで復電を検知する。

【0015】

蓄電池システム１は、双方向インバータ１１と蓄電池１２と制御部１３と通信部１４とを備えている。また、蓄電池システム１は、電力センサ１５とスイッチ１６とを備えている。

【0016】

双方向インバータ１１は、交流電力と直流電力とを相互に変換することが可能な電力変換装置である。図１に示すように、双方向インバータ１１は、電力網４と蓄電池１２との間に接続される。また、双方向インバータ１１は、電力網４に接続される側において、一般負荷５および重要負荷６に接続される。双方向インバータ１１は、電力網４と一般負荷５および重要負荷６に接続する側において、交流で電力を受電し、交流で電力を出力する。したがって、図１において、双方向インバータ１１から見て電力網４が接続される側は交流側とも呼ばれる。

【0017】

また、双方向インバータ１１は、蓄電池１２に接続する側において、直流で電力を受電し、直流で電力を出力する。したがって、図１において、双方向インバータ１１から見て蓄電池１２が接続される側は直流側とも呼ばれる。

【0018】

双方向インバータ１１は、交流側と直流側とをそれぞれに接続可能に構成されている。双方向インバータ１１は、交流側の交流電力を受電し、直流電力に変換して直流側に出力する。また、双方向インバータ１１は、直流側の直流電力を受電し、交流電力に変換して交流側に出力する。つまり、双方向インバータ１１は、交流電力と直流電力とを互いに変換する。

【0019】

双方向インバータ１１は、蓄電池１２を備える直流側から負荷を備える交流側に向けて放電動作を行う。また、双方向インバータ１１は、電力網４に接続される交流側から蓄電池１２を備える直流側に向けて充電動作を行う。

【0020】

蓄電池１２は、直流電力で電力の貯蔵をすることができる。蓄電池１２は、双方向インバータ１１から供給される直流電力により充電し、双方向インバータ１１に対して直流電力を放電する。蓄電池１２は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン電池等を含んで構成される。

【0021】

制御部１３は、蓄電池システム１の各構成部を制御する。通信部１４は、外部システム２と通信し、各種の情報の送受信を行う。

【0022】

電力センサ１５は、重要負荷６と双方向インバータ１１との間に備えられている。電力センサ１５は、重要負荷６が消費する電力量を測定する。

【0023】

スイッチ１６は、電力網４と双方向インバータ１１との間に備えられている。スイッチ１６は、電力線を導通する閉状態、および、電力線を遮断する開状態のいずれかの状態に遷移する。スイッチ１６は、制御部１３による制御により、スイッチ１６の開閉がなされる。

【0024】

制御部１３は、電力網４が導通している場合、電力網４から蓄電池システム１に電力が供給されるように、スイッチ１６を閉状態に遷移させて蓄電池システム１を電力網４に接続する。制御部１３は、電力網４が停電している場合、蓄電池システム１が電力網４の影響を受けないように、スイッチ１６を開状態に遷移させて蓄電池システム１を電力網４から切り離す。

【0025】

外部システム２は、通信部２１と制御部２２とを備えている。外部システム２の通信部２１は、ネットワーク１００を介して蓄電池システム１や市場システム３と通信し、各種の情報の送受信を行う。外部システム２の制御部２２は、通信部２１を介して、市場システム３から指令を受け付け、その指令に基づいて蓄電池システム１を管理する。

【0026】

＜蓄電池システムおよび外部システムのハードウェア構成＞
図２は、本実施形態に係る蓄電池システム１および外部システム２のハードウェア構成例を示す図である。
蓄電池システム１および外部システム２は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３とを備える。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３を作業エリアに使用し、ＲＯＭ５２から読み出したプログラムを実行する。また、蓄電池システム１および外部システム２は、ネットワークに接続するための通信インターフェイス５４を備える。また、蓄電池システム１および外部システム２は、ディスプレイに表示出力を行うための表示装置５５や操作者による入力操作が行われる入力デバイス５６を備えていてもよい。なお、図２に示す蓄電池システム１および外部システム２の構成は一例にすぎず、本実施形態で用いられるコンピュータは図２の構成例に限定されるものではない。

【0027】

＜蓄電池システムおよび外部システムの制御＞
以下、図３から図１１を用いて、蓄電池システム１の制御部１３および外部システム２の制御部２２が行う制御処理について説明を行う。

【0028】

本実施形態における蓄電池システム１の制御部１３は、予め定められた周期が訪れるたびに、電力網４から電力が供給される負荷のうち重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測する。重要負荷６のバックアップ用に必要とされる消費電力量は、各種の情報、例えば、月日、曜日、時間帯、季節、現在の気温、現在の重要負荷６の消費電力、過去の電力消費履歴などから予測され得る。予測を行う周期はユーザが任意に定め得る。例えば、分単位でもよいし、時間単位であっても構わない。

【0029】

図３は、制御部１３が予め定められた周期ごとに重要負荷６の消費電力量を予測した一例を示す図である。
図３では、縦軸に重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量（ｋＷｈ）を表し、横軸に時間（ｔ）を表している。制御部１３は、予め定められた周期が訪れると、その周期が属する時間帯において重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測する。図３では、一例として、ｔ１、ｔ２、ｔ３、…、ｔｎの各々の時間帯において、制御部１３が予測した重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を示している。蓄電池システム１の制御部１３は、予め定められた周期ごとに、日内変動する重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測し、更新する。以下、予め定められた周期を更新周期と呼ぶ。

【0030】

なお、重要負荷６のバックアップ用に必要とされる消費電力量は、上述した各種の情報に基づいて予測され得るものである。蓄電池システム１の制御部１３は、次の更新周期が訪れる前に、予め次の周期における重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測してもよい。

【0031】

＜蓄電池システムの制御処理の手順＞
図４は、蓄電池システム１の制御部１３が行う制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。
ここでは、市場システム３からの調整力の供出指令として、電力需要の削減を要求する指令を受信した場合を例に説明する。この場合、電力網４から受電する電力を削減することで、電力需要の削減を実行できる。例えば、蓄電池１２に蓄電された電力を放電し、交流側に電力を供給することで、電力網４からの電力需要の削減を実行できる。

【0032】

蓄電池システム１の制御部１３は、更新周期が訪れると、予測に用いる各種の情報を用いて、現時点で重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測し、バックアップ用に必要な蓄電池残量Ａ（ｋＷｈ）を算出する（Ｓ１０１）。この蓄電池残量Ａは、蓄電池１２が放電可能な電力量である。

【0033】

次に、蓄電池システム１の制御部１３は、Ｓ１０１にて算出した蓄電池残量Ａを確保するように、蓄電池１２の充電量の下限値を設定する（Ｓ１０２）。

【0034】

図５は、蓄電池１２の充電状態の一例を示す図である。
図５に示す例では、蓄電池１２が蓄電可能な最大の電力量は全蓄電容量Ｂ（ｋＷｈ）である。また、全蓄電容量Ｂは、充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）（％）が１００％である。充電率（％）は、（蓄電池残量Ａ／全蓄電容量Ｂ）×１００％で算出される。蓄電池システム１の制御部１３は、Ｓ１０１にて算出した蓄電池残量Ａを確保するように充電量の下限値Ｃ％を設定する。例えば、図５では、充電量の下限値Ｃ以下、つまりは、斜線（Ｌ）で示される電力量は、重要負荷６のバックアップ用に必要な電力として蓄電池１２に確保される。そして、蓄電池システム１の制御部１３は、矢印Ｘで示すように、ＳＯＣ１００％から、充電量の下限値Ｃを下回らない範囲で、蓄電池１２に蓄電された電力を利用可能に制御する。なお、蓄電池１２の充電状態の制御として、ＳＯＣを用いずに実際の電力量で制御してもよい。

【0035】

図４に戻りフローの説明を行う。
次に、蓄電池システム１の制御部１３は、Ｓ１０２で設定した充電量の下限値Ｃを通信部１４を介して外部システム２に送信する（Ｓ１０３）。

【0036】

また、蓄電池システム１の制御部１３は、蓄電池１２の現在の充電量（以下、現在の充電量を「現充電量」と呼ぶことがある）に着目し、蓄電池１２の現在の充電量が、Ｓ１０２で設定した充電量の下限値Ｃより低い場合（Ｓ１０４でＮＯ）、蓄電池１２の現在の充電量が、設定した充電量の下限値Ｃより高くなるよう、蓄電池１２への充電動作を双方向インバータ１１に実行させる（Ｓ１０５）。蓄電池１２の現在の充電量が、Ｓ１０２で設定した充電量の下限値Ｃより高い場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、Ｓ１０６へ進む。

【0037】

上記では、蓄電池システム１の制御部１３は、更新周期が訪れると、その周期が属する時間帯において、重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測している。一方で、蓄電池システム１の制御部１３は、更新周期が訪れた際に、次の周期が属する時間帯において重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測してもよい。そして、次の周期が属する時間帯において、重要負荷６の消費電力量が増大すると予測した場合、次の周期の属する時間帯において必要な消費電力量を確保するよう、蓄電池１２の充電量の下限値Ｃを設定してもよい。そして、次の周期に入る前に、蓄電池１２の充電量が設定した充電量の下限値Ｃより高くなるよう、予め蓄電池１２への充電動作を双方向インバータ１１に実行させてもよい。

【0038】

図６は、蓄電池１２に対する事前充電動作の一例を示す図である。
ここでは、負荷予測を考慮して、事前にＳＯＣを調整する。図６では、縦軸に重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量（ｋＷｈ）を表し、横軸に時間（ｔ）を表している。ここでは、例えばｔ３を現在とする。蓄電池システム１の制御部１３は、ｔ３にて、次の時点であるｔ４における重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測する。そして、ｔ４時点において重要負荷６の消費電力量が増大すると予測した場合には、ｔ４時点において必要な消費電力量を確保するよう、蓄電池１２の充電量の下限値Ｃを設定する。そして、ｔ４時点に入る前に、蓄電池１２の充電量が設定した充電量の下限値Ｃより高くなるよう、予め蓄電池１２に対し充電動作を行う。その結果、ｔ４時点が訪れた際に、蓄電池１２には、予測した重要負荷６の消費電力に基づく充電量の下限値Ｃが確保される。

【0039】

図４に戻りフローの説明を行う。
蓄電池システム１の制御部１３は、外部システム２から供出指令値を取得したか否かを確認する（Ｓ１０６）。供出指令値は、電力の需要と供給を調整するために用いられる充放電の指示値である。供出指令値は、電力（ｋＷ）と時間により特定される。例えば、供出指令値は、「１００ｋＷ、３０分間」を指示値として、外部システム２から調整力の供出指令が出力される。蓄電池システム１の制御部１３は、外部システム２から供出指令値を取得した場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）、その供出指令値に基づく調整力を蓄電池１２から双方向インバータ１１を介して交流側に放電させる（Ｓ１０７）。蓄電池システム１の制御部１３は、外部システム２から供出指令値を取得していない場合（Ｓ１０６でＮＯ）、待機する（Ｓ１０８へ進む）。

【0040】

次に、蓄電池システム１の制御部１３は、停電が発生していない場合には（Ｓ１０８でＮＯ）、更新周期が経過したか否かを判断する（Ｓ１０９）。更新周期が経過した場合（Ｓ１０９でＹＥＳ）、Ｓ１０１へ戻り、新たに重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量を予測し、必要な蓄電池残量Ａを算出する。一方、更新周期が経過していない場合には（Ｓ１０９でＮＯ）、Ｓ１０４へ戻る。

【0041】

停電が発生した場合には（Ｓ１０８でＹＥＳ）、蓄電池システム１の制御部１３は、スイッチ１６を開状態に遷移させ、蓄電池システム１を自立運転に切り替える（Ｓ１１０）。そして、制御部１３は、蓄電池１２に蓄電された電力を用いて重要負荷６へ電力供給を行う（Ｓ１１１）。

【0042】

その後、制御部１３は、電圧センサ７により復電が検知された場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、Ｓ１０９へ戻る。復電を検知しない場合には（Ｓ１１２でＮＯ）、蓄電池１２の充電残量があるか否かを判断する（Ｓ１１３）。蓄電池１２の充電残量がある場合には（Ｓ１１３でＹＥＳ）、Ｓ１１１へ戻り、重要負荷６への電力供給を継続する。蓄電池１２の残量がなくなった場合には（Ｓ１１３でＮＯ）、蓄電池１２からの電力供給が停止される（Ｓ１１４）。

【0043】

＜外部システムの制御処理の手順＞
次に、外部システム２の処理について説明する。
外部システム２は、複数の蓄電池システム１を管理するが、ここでは、一の蓄電池システム１に対する処理を説明する。

【0044】

図７は、外部システム２の制御部２２が行う制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。
外部システム２の制御部２２は、蓄電池システム１から充電量の下限値Ｃが送信されると、その充電量の下限値Ｃを取得する（Ｓ２０１）。そして、外部システム２の制御部２２は、市場システム３から調整力の供出指令を受信したか否かを確認する（Ｓ２０２）。この確認は、一定の時間間隔で行われるものとしてもよい。市場システム３から調整力の供出指令を受信した場合（Ｓ２０２でＹＥＳ）、外部システム２の制御部２２は、蓄電池システム１から蓄電池１２の現在の充電量を取得する（Ｓ２０３）。そして、外部システム２の制御部２２は、蓄電池１２の現在の充電量と充電量の下限値Ｃとから、蓄電池１２の利用可能な電力量を算出し、その算出した値に基づいて供出指令値を算出する（Ｓ２０４）。そして、外部システム２の制御部２２は、算出した供出指令値と共に、調整力の供出指令を蓄電池システム１に出力する（Ｓ２０５）。その結果、蓄電池システム１の制御部１３は、供出指令値に基づく調整力を供出できるよう蓄電池１２からの放電動作を実行させる。なお、市場システム３から調整力の供出指令を取得していない場合（Ｓ２０２でＮＯ）、待機する（Ｓ２０６へ進む）。

【0045】

外部システム２の制御部２２は、蓄電池システム１から充電量の下限値Ｃを新たに受信したか確認する（Ｓ２０６）。外部システム２の制御部２２は、蓄電池システム１から充電量の下限値Ｃを新たに受信した場合（Ｓ２０６でＹＥＳ）、Ｓ２０１へ戻り、充電量の下限値Ｃを取得する。一方で、充電量の下限値Ｃを新たに受信していない場合（Ｓ２０６でＮＯ）、Ｓ２０２へ戻り待機する。

【0046】

上記では、市場システム３からの調整力の供出指令として、電力需要の削減を要求する指令を受信した場合を例に、蓄電池システム１の制御部１３および外部システム２の制御部２２が行う制御処理の手順を説明した。一方で、市場システム３からの調整力の供出指令として、電力需要の増大を要求する指令を受信した場合、電力網４から供給される電力を蓄電池１２に充電することにより、電力需要の増大を実行できる。

【0047】

この場合、外部システム２の制御部２２は、蓄電池１２の現在の充電量と蓄電池１２の全蓄電容量Ｂとから蓄電池１２への充電可能な電力量を算出し、その算出した値に基づいて供出指令値を算出する。そして、算出した供出指令値と共に、調整力の供出指令を蓄電池システム１に出力する。その結果、蓄電池システム１の制御部１３は、供出指令値に基づく調整力を供出できるよう蓄電池１２への充電動作を実行させる。

【0048】

ここでは、外部システム２が一の蓄電池システム１に対して指令を出力する流れを説明した。実際には、外部システム２は、複数の蓄電池システム１を管理している。外部システム２は、市場システム３からの調整力の供出指令を、外部システム２が管理する各々の蓄電池システム１の蓄電池１２の充電状態に合わせて再分配する。

【0049】

＜蓄電池の劣化を少なくする制御＞
図８は、蓄電池１２の劣化を防止する制御の例を示す図である。
蓄電池１２の一例として、例えばリチウムイオン電池は、ＳＯＣの下限や上限に滞在する時間が長いと劣化する傾向がある。そこで、外部システム２の制御部２２は、蓄電池１２の劣化を防止する制御を行う。具体的に、外部システム２の制御部２２は、重要負荷６の消費電力量が少なく、調整力の活用がない場合には、予め定められた範囲で充電量が維持されるよう、蓄電池システム１に対し充放電の指示を出力する。例えば、蓄電池１２の充電量が全蓄電容量Ｂに対し、２０％以下、または、８０％以上の場合に蓄電池１２が劣化しやすい傾向があるとする。この充電状態が継続されると蓄電池１２の劣化が進みやすい。外部システム２の制御部２２は、重要負荷６の消費電力量が少なく、調整力の活用がない場合には、全蓄電容量Ｂに対し、２０％から８０％の範囲で充電量が維持されるよう充放電の指示を出力する。その結果、蓄電池１２の充電量は、図８の矢印Ｙで示す範囲に維持され、蓄電池１２の劣化を防止することができる。

【0050】

＜ＳＯＣ上下限に制約がある場合＞
図９は、電力の利用可能な範囲に制限がある蓄電池１２の一例を示す図である。
蓄電池には、その蓄電池の電力の利用可能な範囲に制約がある場合がある。例えば、図９では、蓄電池１２の電力の利用可能な範囲が、全蓄電容量Ｂに対し、１０％から９０％に係るＳＯＣに制限されている。この場合、外部システム２の制御部２２は、設定した充電量の下限値Ｃ（斜線（Ｌ）で示す領域）に、利用可能な電力の下限値である１０％を加味して、充電量の下限値ＣをＣ＋１０％とする。また、充電量の上限値Ｄを９０％とする。そして、外部システム２の制御部２２は、Ｃ＋１０％から９０％の範囲（矢印Ｚで示す範囲）において、蓄電池１２の電力を利用可能に制御する。これにより、電力の利用可能な範囲に制約がある蓄電池１２を用いる場合でも、重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量が不足する事態が防止される。

【0051】

＜蓄電池の劣化を考慮する場合＞
図１０は、電力の利用可能な範囲に制限がある蓄電池１２の他の例を示す図である。
蓄電池の性能は、経時により劣化していくことがある。例えば、図１０に示すように、蓄電池１２の本来の全蓄電容量Ｂに対して、２０％の劣化があったとする。この場合、外部システム２の制御部２２は、充電量の下限値Ｃについては取得した値をそのまま用いる。充電量の上限値Ｄについては８０％を用いる。そして、外部システム２の制御部２２は、充電量の下限値Ｃから８０％の範囲（矢印Ｗで示す範囲）において、蓄電池１２の電力を利用可能に制御する。これにより、蓄電池１２に劣化がある場合でも、その劣化を考慮しつつ、調整力の供出を可能か否かが判断される。

【0052】

＜市場予測を考慮して事前にＳＯＣを調整＞
図１１は、蓄電池１２に対する事前充電動作の他の例を示す図である。
ここでは、市場予測を考慮して、事前にＳＯＣを調整する。図１１では、縦軸に重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量（ｋＷｈ）を表し、横軸に時間（ｔ）を表している。

【0053】

市場システム３側では、例えば、電力需要のピーク時の消費電力を削減するために、一定の猶予時間を設けた調整力の供出指令を発する場合がある。外部システム２の制御部２２は、その電力需要のピーク時の消費電力を削減するために、蓄電池システム１に対し、より大きい供出指令値を出力したい場合がある。そこで、外部システム２は、蓄電池システム１に対して事前に充電動作を指示する。以下、図１１を用いて説明する。

【0054】

例えばｔ５を現在とする。そして、市場システム３が電力需要のピーク（例えば、ｔ６時点）に合わせて、調整力の供出指令を発したとする。まず、蓄電池システム１の制御部１３は、ｔ６時点において重要負荷６のバックアップ用に必要な消費電力量（図中Ｌで示す領域）を予測する。そして、その予測に基づき充電量の下限値Ｃを設定し、外部システム２に送信する。一方、外部システム２の制御部２２は、ｔ６時点において蓄電池システム１に放電を期待する電力量（図中Ｍで示す領域）を設定する。そして、外部システム２の制御部２２は、電力需要のピーク（ここでは、ｔ６）に合わせて、上記の電力量（Ｌ＋Ｍ）が満たされるよう、事前に蓄電池システム１に対し充電動作を指示する。その結果、ｔ６時点に入る前に、予め蓄電池１２に対し充電動作が実行される。これにより、ｔ６時点が訪れた際に、蓄電池１２には、充電量の下限値Ｃおよび調整力の供出に必要な電力量が確保される。

【0055】

＜他の実施形態１＞
図１に示す電力需給管理システムを含む実施形態では、蓄電池システム１を用いた。ここでは、蓄電池システム１に代替するシステムとして、常時インバータ方式の無停電電源装置２００について説明する。

【0056】

図１２は、常時インバータ方式の無停電電源装置２００の例を示す図である。
常時インバータ方式の無停電電源装置２００は、電力網４および重要負荷６に接続される。無停電電源装置２００は、例えば、整流器２０１とインバータ２０２と蓄電池２０３と制御部２０４と通信部２０５とを備える。また、重要負荷６とインバータ２０２との間には電力センサ２０６が設けられている。電力センサ２０６は、重要負荷６が消費する電力量を測定する。

【0057】

整流器２０１は、電力網４から供給される交流電力を直流電力に変換する。インバータ２０２は、整流器２０１や蓄電池２０３から出力される直流電力を交流電力に変換し、重要負荷６へ供給する。蓄電池２０３は、直流電力で電力の貯蔵をすることができる。蓄電池２０３は、整流器２０１から供給される直流電力により充電し、インバータ２０２に対して直流電力を出力する。蓄電池１２は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン電池等を含んで構成される。

【0058】

無停電電源装置２００の制御部２０４は、蓄電池２０３から蓄電池２０３の充電状態、例えば、充電量などを取得する。また、電力センサ２０６から重要負荷６が消費する電力量を取得する。また、無停電電源装置２００の制御部２０４は、重要負荷６の消費電力量を予測し、重要負荷６のバックアップ用に必要な電力を確保するよう、充電量の下限値Ｃを設定する。これにより、無停電電源装置２００の制御部２０４は、重要負荷６のバックアップ用に残す蓄電量を管理する。また、無停電電源装置２００の制御部２０４は、外部システム２から調整力の供出指令を受けて蓄電池２０３の充放電を制御する。また、無停電電源装置２００の制御部２０４は、停電が発生した場合には、無停電電源装置２００を自立運転に切り替え、重要負荷６への電力供給を実行させる。

【0059】

無停電電源装置２００の通信部２０５は、外部システム２に対し、各種の情報、例えば、設定した充電量の下限値Ｃや蓄電池２０３の充電状態を送信する。また、外部システム２から調整力の供出指令を受信する。

【0060】

外部システム２の制御部２２は、無停電電源装置２００から取得した充電量の下限値Ｃを確保しつつ、充電量の下限値Ｃを下回らない範囲で、無停電電源装置２００に対して調整力の供出指令を行う。外部システム２の通信部２１は、市場システム３や無停電電源装置２００から各種の情報を受信する。また、無停電電源装置２００に対して調整力の供出指令を送信する。

【0061】

無停電電源装置２００は、電力網４から供給される電力を重要負荷６に対して一方向に供給する点で、系統連系型の蓄電池システム１と異なる。蓄電池１２から放電できる電力が、重要負荷６の出力に制限される点で調整力の供出に制限はあるが、蓄電池システム１の制御処理の手順を無停電電源装置２００に適用することも可能である。

【0062】

＜他の実施形態２＞
さらに、蓄電池システム１に代替するシステムとして、パラレルプロセッシング型の無停電電源装置３００について説明する。

【0063】

図１３は、パラレルプロセッシング型の無停電電源装置３００の例を示す図である。
パラレルプロセッシング型の無停電電源装置３００は、電力網４および重要負荷６に接続される。無停電電源装置３００は、例えば、双方向インバータ３０１と蓄電池３０２と制御部３０３と通信部３０４と電力センサ３０５とスイッチ３０６とを備える。

【0064】

双方向インバータ３０１は、電力網４から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池３０２に充電する。また、蓄電池３０２から出力される直流電力を交流電力に変換し、放電する。ただし、系統連系型と異なり、重要負荷６の出力までしか放電できない。蓄電池３０２は、直流電力で電力の貯蔵をすることができる。蓄電池３０２は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン電池等を含んで構成される。電力センサ３０５は、重要負荷６が消費する電力量を測定する。スイッチ３０６は、電力網４が導通している場合、スイッチ３０６を閉状態に遷移させて電力網４に接続する。電力網４が停電した場合、スイッチ３０６を開状態に遷移させて無瞬断で重要負荷６のみに電力供給を行う。

【0065】

無停電電源装置３００の制御部３０３は、蓄電池３０２から蓄電池３０２の充電状態、例えば、充電量などを取得する。また、電力センサ３０５から重要負荷６が消費する電力量を取得する。また、無停電電源装置３００の制御部３０３は、重要負荷６の消費電力量を予測し、重要負荷６のバックアップ用に必要な電力を確保するよう、充電量の下限値Ｃを設定する。これにより、無停電電源装置３００の制御部３０３は、重要負荷６のバックアップ用に残す蓄電量を管理する。また、無停電電源装置３００の制御部３０３は、外部システム２から調整力の供出指令を受けて蓄電池３０２の充放電を制御する。また、無停電電源装置３００の制御部３０３は、停電が発生した場合には、無停電電源装置３００を自立運転に切り替え、重要負荷６への電力供給を実行させる。

【0066】

無停電電源装置３００の通信部３０４は、外部システム２に対し、各種の情報、例えば、設定した充電量の下限値Ｃや蓄電池３０２の充電状態を送信する。また、外部システム２から調整力の供出指令を受信する。

【0067】

外部システム２の制御部２２は、無停電電源装置３００から取得した充電量の下限値Ｃを確保しつつ、充電量の下限値Ｃを下回らない範囲で、無停電電源装置３００に対して調整力の供出指令を行う。外部システム２の通信部２１は、市場システム３や無停電電源装置３００から各種の情報を受信する。また、無停電電源装置３００に対して調整力の供出指令を送信する。

【0068】

無停電電源装置３００は、電力網４から供給される電力を重要負荷６に対して一方向に供給する点で、系統連系型の蓄電池システム１と異なる。蓄電池１２から放電できる電力が、重要負荷６の出力に制限される点で調整力の供出に制限はあるが、蓄電池システム１の制御処理の手順を無停電電源装置３００に適用することも可能である。

【0069】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態には限定されない。蓄電池システム１の制御部１３が有する機能の一部または全部を、外部システム２の制御部２２が実行してもよい。例えば、外部システム２が、蓄電池１２の蓄電池残量Ａの算出や充電量の下限値Ｃの設定をする等である。その他、本発明の技術思想の範囲から逸脱しない様々な変更や構成の代替は、本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0070】

１…蓄電池システム、２…外部システム、３…市場システム、４…電力網、５…一般負荷、６…重要負荷、７…電圧センサ、１１…双方向インバータ、１２…蓄電池、１５…電力センサ、１６…スイッチ、２００…常時インバータ方式の無停電電源装置、３００…パラレルプロセッシング型の無停電電源装置

【要約】

【課題】市場システムから調整力の供出指令を取得しない場合と比較して、導入した資産をより有効に活用する。
【解決手段】電力の充電または放電が可能な蓄電池と、電力網から電力が供給される負荷のうち停電時に電力の供給がなされる重要負荷に対して必要とされる消費電力量を予測する予測手段と、予測された前記消費電力量に基づいて、前記蓄電池の充電量の下限値を設定する設定手段と、需給の調整に使う電力である調整力の供出指令を市場システムから取得する取得手段と、前記供出指令に基づき、前記充電量の下限値を下回らない範囲で前記調整力を供出できるよう前記蓄電池の充放電動作を実行させる制御手段と、を備えることを特徴とする電力需給管理システム。
【選択図】図１

【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】