電力制御システム
【課題】適用中の制御パターンを一定の長さ以上の期間をかけて評価し、その後の制御に活かすことが可能な電力制御システムを提供する。
【解決手段】太陽光発電装置４及び蓄電装置５を備えた住宅の電力制御システムである。そして、制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段２１と、発電量及び電力消費量を計測する計測手段７と、電力価格設定手段２３と、複数の制御パターンを記憶させる制御パターン記憶手段２４と、電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段２２と、計算期間に計測手段によって計測された計測値と電力価格とに基づいて、複数の制御パターンのそれぞれで制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段３１と、それらの演算値を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段３２と、選択された制御パターンに従って制御をおこなう制御装置１とを備えている。
【解決手段】太陽光発電装置４及び蓄電装置５を備えた住宅の電力制御システムである。そして、制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段２１と、発電量及び電力消費量を計測する計測手段７と、電力価格設定手段２３と、複数の制御パターンを記憶させる制御パターン記憶手段２４と、電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段２２と、計算期間に計測手段によって計測された計測値と電力価格とに基づいて、複数の制御パターンのそれぞれで制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段３１と、それらの演算値を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段３２と、選択された制御パターンに従って制御をおこなう制御装置１とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置と蓄電装置とを備えた建物において、太陽光発電装置と蓄電装置と系統電力網とから供給される電力の最適配分を制御する電力制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電装置及び蓄電装置を備えた住宅を対象とした、電力料金の削減や電力負荷を平準化させるための制御などが知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、太陽光発電装置で発電された電力と、系統電力網から深夜以外の時間帯に得られる電力と、深夜電力とのなかで、コストが安い順番で優先順位を決めて使用させることで、電力料金を低減させることが可能な電力供給システムが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、太陽光発電装置と蓄電装置の最適な組み合わせを求めるための蓄電池容量の算出方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７８２３７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の電力供給システムは、その時々の状態を判断して使用する電力を決定するシステムであって、数日間で集計した場合に必ずしも最適な制御となっているとはいえない。
【０００７】
また、特許文献２の蓄電池容量の算出方法は、過去の計測値や推定値から設備を導入する時点での最適な蓄電装置の容量を算出しているが、電力価格の変化や生活スタイルの変化や近隣に建設された建物によって日陰が発生するようになったなどの導入後の変化に対応できるものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、適用中の制御パターンを一定の長さ以上の期間をかけて評価し、その後の制御に活かすことが可能な電力制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の電力制御システムは、太陽光発電装置及び蓄電装置を備えた建物の電力制御システムであって、前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段と、前記太陽光発電装置の発電量及び前記建物の電力消費量を計測する計測手段と、時間によって変化する電力価格の設定をおこなう電力価格設定手段と、前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御についての複数の制御パターンを記憶する制御パターン記憶手段と、前記建物の電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段と、前記計算期間に前記計測手段によって計測された計測値と前記電力価格設定手段によって設定された電力価格とに基づいて、前記複数の制御パターンのそれぞれで制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段と、前記電力料金算出手段によって算出された演算値を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段と、前記制御パターン選択手段によって選択された制御パターンに従って制御をおこなう制御装置とを備えたことを特徴とする。ここで、前記計算期間は１５〜６０日の長さであることが好ましい。
【００１０】
また、前記制御パターン選択手段では、前記電力料金算出手段において算出された電力料金の低さを基準にして評価をおこなうことができる。さらに、前記太陽光発電装置の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を備え、前記制御パターン選択手段では、前記二酸化炭素削減量算出手段による演算結果を合わせた基準で評価をおこなう構成であってもよい。
【００１１】
さらに、前記制御パターン選択手段による制御パターンの選択は、一定期間間隔でおこなわれる構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明の電力制御システムは、太陽光発電装置と蓄電装置とを備えた建物の発電量や電力消費量を実際に計測し、その計測値を使った電力料金のシミュレーションを複数の制御パターンについておこなう。そして、その演算結果に基づいてその後の制御パターンを決定する。
【００１３】
このため、適用中の制御パターンを評価しなおすことができ、その結果、評価が高かった制御に基づいてその後の制御をおこなうことができる。すなわち、実際に計測した計測値を使って評価を適宜、しなおすことができるので、電力価格の変化、蓄電装置や太陽光発電装置などの設備の変化、生活スタイルの変化、近隣に建設された建物によって日陰が発生するようになったなどの変化にも容易に対応することができる。
【００１４】
また、１５〜６０日の長さで制御パターンを評価することで、瞬時値に対する制御とは異なる最適な制御を導き出すことが可能になる。
【００１５】
さらに、制御パターンを選択するに際して、電力料金が最低となるものを選択するのであれば、最も経済的な制御パターンによって電力制御システムを稼動させることができる。
【００１６】
また、太陽光発電装置の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を設け、評価の基準に加えることができる。
【００１７】
このため、単に電力料金が最低になるという経済性のみを追求した制御だけでなく、地球環境への負荷の少ない制御を選択することができる。
【００１８】
また、一旦選択された制御を一定期間続けておこなうことにより、選択された制御の評価を長いスパンでおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の電力制御システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の電力制御システムの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】制御パターンＡ１を説明する説明図である。
【図４】制御パターンＡ２を説明する説明図である。
【図５】実施例１の制御パターンＢ１を説明する説明図である。
【図６】実施例１の制御パターンＣ１を説明する説明図である。
【図７】実施例１の制御パターンＣ２を説明する説明図である。
【図８】実施例２の電力制御システムの構成を説明するブロック図である。
【図９】実施例２の制御パターンＤ１を説明する説明図である。
【図１０】実施例２の制御パターンＤ２を説明する説明図である。
【図１１】実施例４のシミュレーションをおこなうに際しての電力価格の設定図である。
【図１２】実施例４の夏期のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１３】実施例４の冬期のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１４】実施例４の中間期のシミュレーション結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態の電力制御システムの概略構成を説明するためのブロック図である。まず、図１を参照しながら電力制御システムの全体構成について説明する。
【００２２】
この電力制御システムによって制御される建物としての住宅は、電力会社の発電所や地域毎に設置されたコジェネレーション設備などの系統電力から電力の供給を受けるための電力網としての系統電力網８に接続されている。
【００２３】
また、この住宅は、分散型の発電装置としての太陽光発電装置４と、電力を一時的に蓄えておく蓄電装置５とを備えている。
【００２４】
この太陽光発電装置４は、太陽エネルギーとしての太陽光を、太陽電池を利用することによって、直接、電力に変換して発電をおこなう装置である。この太陽光発電装置４は、太陽光を受けることができる時間帯にのみ電力を供給することが可能な装置である。
【００２５】
また、太陽光発電装置４によって発電された直流電力は、通常、パワーコンディショナ（図示省略）によって交流電力に変換されて使用される。さらに、蓄電装置５に充電又は蓄電装置５から放電される際にも、パワーコンディショナ（図示省略）によって直流と交流の変換がおこなわれる。
【００２６】
なお、後述する電力負荷装置６１の一部又は全部が、直流によって作動する装置である場合は、太陽光発電装置４によって発電された電力や蓄電装置５から放電される電力を、直流のまま利用することもできる。
【００２７】
また、住宅には、分電盤６を通して電力が供給される様々な電力負荷装置６１が設置される。例えば、エアコンなどの空調装置、照明スタンドやシーリングライトなどの照明装置、冷蔵庫やテレビなどの家電装置などが電力によって稼働する。
【００２８】
さらに、電気自動車やプラグインハイブリッドカーは、走行させるために充電をおこなう場合は電力負荷装置６１となる。また、蓄電装置５と同様に、住宅の電力負荷装置６１のために放電させる場合は、蓄電装置５となる。
【００２９】
そして、本実施の形態の電力制御システムは、制御をおこなうための様々な設定をおこなう設定部２と、太陽光発電装置４の発電量及び住宅の電力消費量を計測する計測手段７と、後述する複数の制御パターンによって制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段３１と、電力料金算出手段３１の演算結果を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段３２と、その選択された制御パターンに従って蓄電装置５や太陽光発電装置４の制御をおこなう制御装置１とを備えている。
【００３０】
また、設定部２は、太陽光発電装置４及び蓄電装置５の制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段２１と、住宅の電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段２２と、時間によって変化する電力価格の設定をおこなう電力価格設定手段２３と、太陽光発電装置４及び蓄電装置５の制御についての複数の制御パターンを記憶する制御パターン記憶手段２４とを備えている。
【００３１】
この初期設定手段２１では、住宅に取り付けられた太陽光発電装置４の発電容量と、蓄電装置５の蓄電容量とを設定する。また、計算期間設定手段２２は、計算対象となる期間を設定する。例えば、計算期間として１５〜６０日、好ましくは１５〜３０日程度に設定することができる。
【００３２】
さらに、電力価格設定手段２３では、一日の時間によって変化する電力価格の設定をおこなう。例えば、２３時台（a1）から６時台（b1)までの深夜割引価格、７時台（a2）から９時台（b2）までのリビングタイム価格、１０時台（a3）から１６時台（b3）までのデイタイム価格、１７時台（a4）から２２時台（b4）までのリビングタイム価格などが設定される。
【００３３】
また、電力価格設定手段２３では、太陽光発電装置４で発電した電力を電力会社等が買い取る場合は、その買取価格の設定もおこなう。さらに、二酸化炭素の排出量の削減量を電力会社が買い取る場合は、その排出量価格の設定もおこなう。
【００３４】
また、制御パターン記憶手段２４には、電力の供給方法や充電のタイミングなどの電力の使用方法に関する複数の制御パターンを記憶させる。図３に制御パターンＡ１を示した。
【００３５】
この制御パターンＡ１は、前提条件として、太陽光発電装置（ＰＶ）４によって発電した電力のうち、住宅で消費されずに余剰分が発生した場合は系統電力網８側に逆潮流として流し、電力会社に買い取ってもらう。また、この際の買取価格は、深夜割引価格よりも高いものとする。さらに、深夜割引価格よりリビングタイム価格が高く、それよりもデイタイム価格が高い設定となっている。また、蓄電装置５は、系統電力網８から流入する電力のみを充電することができる。
【００３６】
この制御パターンＡ１の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４の余剰分の買い取りをおこなうことによる電力料金の削減効果と、価格の安い深夜電力を有効利用する効果である。このため、蓄電装置５への充電は、深夜割引価格の時間帯に系統電力網８から流入した電力によっておこなう。
【００３７】
そして、制御パターンＡ１では、住宅への供給電力の配分を次の優先順位でおこなう。まず、深夜割引価格の時間帯（a1〜b1）及び時間b1〜時間（de-1)までは、太陽光発電装置４によって発電された電力の使用を優先し、足りない場合に系統電力網８の電力を供給する。ここで、時間deは、時間a2〜時間b3までの間で設定される時間である。この時間deを変化させることによって、制御パターンＡ１の中でさらに複数の制御パターンを作成することができる。
【００３８】
また、時間deから時間b4までは、蓄電装置５からの放電、太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８から供給される電力の優先順位で住宅への電力の供給をおこなう。
【００３９】
ここで、蓄電装置５の出力抑制をおこなわない場合は、時間de〜時間b4までの蓄電装置５の制御は同じ制御になる。
【００４０】
これに対して、時間deから時間（gk-1)までは、蓄電装置５の出力を抑えることができる。これは、深夜割引価格より高い値段で買い取りがおこなわれる太陽光発電装置４によって発電された電力を、できるだけ多く買い取らせるための制御である。
【００４１】
ここで、時間gkは、時間a2〜時間b3までの間で設定される時間である。また、この時間gkを変化させることによって、制御パターンＡ１の中でさらに複数の制御パターンを作成することができる。
【００４２】
このように制御パターンＡ１の中で、時間de及び時間gkを変化させることによって複数の制御パターンを設定することができる。
【００４３】
一方、図４に示した制御パターンＡ２は、太陽光発電装置４によって発電された電力を最優先に使用する点が制御パターンＡ１とは異なる。そして、時間deから時間b4までは、太陽光発電装置４によって発電された電力、蓄電装置５からの放電、系統電力網８から供給される電力の優先順位で住宅への電力の供給をおこなう。
【００４４】
この制御パターンＡ２の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４によって発電された電力を最優先に使用することによって二酸化炭素の削減効果を大きくすることである。
【００４５】
また、この制御パターンＡ２では、電力会社が排出量価格の設定をおこなっている場合は、太陽光発電装置４の発電量と排出量価格とに基づいて計算される金額を電力料金から差し引くことができる（ＰＶ全買取）。
【００４６】
そして、電力料金算出手段３１では、この制御パターン記憶手段２４に記憶された複数の制御パターンについて電力料金の演算をおこなう。この電力料金の演算は、計算期間設定手段２２で設定した計算期間についておこなう。
【００４７】
また、この計算期間の太陽光発電装置４の発電量及び売電量（逆潮流量）、並びに住宅の電力消費量は、計測手段７によって計測された計測値を使用する。例えば、１年前の同一月日のｎ日間に計測された計測値を使用することができる。この場合は、実際に計測された計測値をそのまま使うこともできるが、ｎ日間の計測値から一日の各時間の平均値を算出して使用することもできる。
【００４８】
さらに、制御パターン選択手段３２では、複数の制御パターンについて算出された電力料金の中で、最も安い電力料金となる制御パターンを選択する。すなわち、本実施の形態で説明する制御パターンの評価基準は、金額の低さである。
【００４９】
そして、制御装置１では、制御パターン選択手段３２において選択された一つの制御パターンに従って制御をおこなう。ここで、制御装置１は、蓄電装置５、太陽光発電装置４、系統電力網８及び電力負荷装置６１に繋がる分電盤６に接続されている。
【００５０】
この制御装置１は、蓄電装置５の充電及び放電のタイミングを制御するパワーコンディショナの機能を備えている。また、蓄電装置５から放電された電力を分電盤６に向けて流す制御をおこなう。さらに、太陽光発電装置４で発電された電力を分電盤６に流すか、系統電力網８に逆潮流させるかを制御する。また、系統電力網８の電力を蓄電装置５に流すか、分電盤６に流すかの制御をおこなう。
【００５１】
次に、本実施の形態の電力制御システムの処理の流れを、図２を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、初期設定手段２１によって太陽光発電装置４の発電容量（kW）、蓄電装置５の蓄電容量（kW）を入力する（ステップＳ１）。この入力は、システムに接続された端末（図示省略）や住宅に設置されたモニタ（図示省略）などからおこなう。また、システムに接続された太陽光発電装置４や蓄電装置５の仕様を自動的に検知する構成であってもよい。
【００５３】
続いて、演算時の電力価格を電力価格設定手段２３によって設定する（ステップＳ２）。この設定は、端末などからおこなうこともできるが、システムに接続されたデータベース（図示省略）から抽出するものであってもよい。また、電力会社のサーバに接続して自動更新させる構成であってもよい。
【００５４】
さらに、演算をおこなう前提として、少なくとも計算期間分の太陽光発電装置４の発電量及び売電量、並びに住宅の消費電力量を計測手段７によって計測させ、計測値を蓄積させる（ステップＳ３）。
【００５５】
そして、計算期間設定手段２２で計算期間を設定する（ステップＳ４）。例えば、直前までのｎ日間（１５〜６０日間）や一年前の同一月日のｎ日間を計算期間として設定することができる。また、制御パターン記憶手段２４には、複数の制御パターンを記憶させる（ステップＳ５）。この制御パターンの設定は、端末からおこなうこともできるが、システムがそれまでの運用から学習したり、他の運用実績から援用したりして自動設定されるものであってもよい。
【００５６】
続いて、設定された各制御パターンの電力料金を電力料金算出手段３１において算出する（ステップＳ６）。さらに、制御パターン選択手段３２によって、電力料金が算出された制御パターンの中から最も安い電力料金となった制御パターンを抽出する（ステップＳ７）。
【００５７】
そして、演算後は、この選択された最も電力料金が安くなる制御パターンによる制御を制御装置１によっておこなう（ステップＳ８）。この制御パターンの見直しは、毎日おこなうこともできるが、計算期間と同等の長さ単位でおこなってもよい。
【００５８】
次に、本実施の形態の電力制御システムの作用について説明する。
【００５９】
このように構成された本実施の形態の電力制御システムは、太陽光発電装置４と蓄電装置５とを備えた住宅の発電量や電力消費量を一定以上の期間をかけて実際に計測し、その計測値を使った電力料金のシミュレーションを複数の制御パターンについておこなう。そして、その演算結果に基づいてその後の制御パターンを決定する。
【００６０】
このため、適用中の制御パターンを１５〜６０日間といった比較的長い期間をかけて評価しなおすことができ、その結果、評価が高かった制御に基づいてその後の制御をおこなうことができる。
【００６１】
さらに、一旦選択された制御を一定期間続けておこなうことにより、その後に選択された制御パターンの再評価をおこなうに際して、実際の運用結果に基づいた長いスパンでの評価をおこなうことができる。
【００６２】
また、実際に計測した計測値を使って評価を適宜、しなおすことができるので、電力価格の変化、蓄電装置５や太陽光発電装置４などの設備の変化、生活スタイルの変化、近隣に建設された建物によって日陰が発生するようになったなどの変化にも容易に対応することができる。
【実施例１】
【００６３】
次に、前記実施の形態で説明した制御パターンＡ１とは別の制御パターンについて、図５−図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６４】
図５に示した制御パターンＢ１は、前提条件として、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがない場合は、排出量価格による二酸化炭素の削減された排出量の買い取りがある。または、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがある場合は、買取金額が深夜割引価格よりも安い。そして、蓄電装置５は、太陽光発電装置４によって発電された電力のみを充電する。
【００６５】
この制御パターンＢ１の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４によって発電された電力をできるだけ多く使うことによる二酸化炭素の削減効果と、価格の安い深夜電力を有効利用する効果である。
【００６６】
そこで、制御パターンＢ１では、すべての時間において太陽光発電装置４によって発電された電力を住宅に供給することを最優先し、余剰分は蓄電装置５に充電する。
【００６７】
また、時間a1〜時間（dk-1)までは、系統電力網８の深夜割引価格の電力を２番目の優先順位で使用し、時間dkから時間b4までは蓄電装置５からの放電を２番目の優先順位とし、系統電力網８からの供給を３番目とする。ここで、時間dkは、時間a1〜時間b4までの間で設定される時間である。また、時間PKは太陽光発電装置４の発電開始時間、時間VKは太陽光発電装置４の発電終了時間である。
【００６８】
これに対して図６に示した制御パターンＣ１は、蓄電装置５が太陽光発電装置４と系統電力網８から流入する電力の両方で利用可能な点で制御パターンＢ１と異なる。すなわち、蓄電装置５は、時間a1から時間b1（又は時間PK）までは系統電力網８から流入した電力を充電し、時間PKから時間VKまでは太陽光発電装置４によって発電された電力の余剰分によって充電をおこなう。
【００６９】
また、図７に示した制御パターンＣ２は、太陽光発電装置４によって発電された電力の電力会社による買い取りが必須である点が制御パターンＣ１とは異なる。
【００７０】
さらに、時間dkから時間b4までは、蓄電装置５からの放電、太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８から供給される電力の優先順位で住宅への電力の供給をおこなう。
【００７１】
このように前提条件が異なれば、上記実施の形態で説明した制御パターンＡ１，Ａ２とは異なる制御パターンを設定することができる。
【００７２】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【実施例２】
【００７３】
次に、前記実施の形態で説明した電力制御システムとは別の形態の電力制御システムについて、図８−図１０を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００７４】
この実施例２の電力制御システムは、図８に示すように、太陽光発電装置４によって発電された電力を充電する蓄電装置５Ａと、系統電力網８から流入する電力を充電する蓄電装置５Ｂとの２つの蓄電装置を備えている。また、これらの蓄電装置５Ａ，５Ｂは、制御装置１Ａによって制御される。
【００７５】
そして、図９に示した制御パターンＤ１は、前提条件として、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがない場合は、排出量価格による二酸化炭素の削減された排出量の買い取りがある。または、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがある場合は、買取金額が深夜割引価格よりも安い。
【００７６】
この制御パターンＤ１の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４によって発電された電力をできるだけ多く使うことによる二酸化炭素の削減効果と、価格の安い深夜電力を有効利用する効果である。
【００７７】
また、太陽光発電装置４によって発電された電力を充電する蓄電装置５Ａは、発電開始時間PKから発電終了時間VKまでに発生する余剰分の電力を充電する。さらに、蓄電装置５Ｂへの充電は、深夜割引価格の時間帯（a1〜b1）に系統電力網８から流入した電力によっておこなう。
【００７８】
そして、制御パターンＤ１では、住宅への供給電力の配分を次の優先順位でおこなう。まず、時間a1〜時間（fw-1)までは、太陽光発電装置４によって発電された電力の使用を優先し、足りない場合に系統電力網８の電力を供給する。ここで、時間fwは、時間a1〜時間b4までの間で、後述する時間dg以前の時間である。
【００７９】
また、時間fwから時間b4までは、太陽光発電装置４によって発電された電力を最優先に住宅に供給し、太陽光発電装置４によって充電された蓄電装置５Ａの放電による供給を２番目の優先順位にする。
【００８０】
さらに、３番目の優先順位としては系統電力網８からの供給をおこなう。また、時間dg（a2≦dg≦b4，dg≧fw）以降は、蓄電装置５Ｂからの放電を系統電力網８からの供給よりも優先させる。
【００８１】
これに対して図１０に示した制御パターンＤ２は、太陽光発電装置４によって発電された電力の電力会社による買い取りが必須である点が制御パターンＤ１と異なる。また、この際の買取価格は、深夜割引価格よりも高い。
【００８２】
そして、制御パターンＤ２では、住宅への供給電力の配分を次の優先順位でおこなう。まず、時間a1〜時間（dg-1)までは、太陽光発電装置４によって発電された電力を充電した蓄電装置５Ａからの放電を優先し、足りない場合に太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８の電力の順に供給する。
【００８３】
また、時間dgから時間b4までは、蓄電装置５Ｂからの放電、太陽光発電装置４によって充電された蓄電装置５Ａの放電、太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８の電力の優先順位で住宅に電力を供給する。
【００８４】
このように太陽光発電装置４用の蓄電装置５Ａと、系統電力網８用の蓄電装置５Ｂとの２種類の蓄電装置を備えた電力制御システムであれば、より多くの制御パターンを設定することができ、その中から最適な制御パターンを選択するこができる。
【００８５】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
【実施例３】
【００８６】
次に、前記実施の形態で説明した電力制御システムとは別の形態の電力制御システムについて説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８７】
この実施例３の電力制御システムは、太陽光発電装置４の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を備えている。この二酸化炭素削減量算出手段では、太陽光発電装置４の発電量と同量の電力を電力会社が発電する際に排出される二酸化炭素の排出量を算出する。
【００８８】
そして、実施例３の制御パターン選択手段では、この二酸化炭素削減量算出手段による演算結果を合わせた基準で制御パターンの評価をおこなう。すなわち、前記実施の形態の制御パターン選択手段３２の評価基準は金額の低さのみであったが、実施例３の制御パターン選択手段では二酸化炭素の削減量も評価基準に加える。
【００８９】
例えば、上記した電力会社の排出量価格による買い取りがあるか否かに関わらず、二酸化炭素の削減量を金額に換算し、各制御パターンについて算出された電力料金から差し引くことで金額に置き換えた評価基準を設けることができる。
【００９０】
このように太陽光発電装置４の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を設け、評価の基準に加えることで、単に電力料金が最低になるという経済性のみを追求した制御だけでなく、地球環境への負荷の少ない制御を選択することができる。
【００９１】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
【実施例４】
【００９２】
次に、前記実施の形態で説明した制御パターンＡ１に基づいてシミュレーションをおこなった結果について、図１１−図１４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９３】
この実施例４でシミュレーションをおこなうに際して、電力価格設定手段２３で、図１１に示すように電力価格の設定をおこなった。すなわち、２３時台（a1）から６時台（b1)までの深夜割引価格を9円／kWh、７時台（a2）から９時台（b2）までのリビングタイム価格を23円／kWh、１０時台（a3）から１６時台（b3）までのデイタイム価格を28円／kWh、１７時台（a4）から２２時台（b4）までのリビングタイム価格を23円／kWhとした。
【００９４】
また、太陽光発電装置４で発電した電力を電力会社が買い取る買取価格を、39円／kWhとした。よって、買取価格は深夜割引価格よりも高くなり、深夜割引価格よりリビングタイム価格が高く、それよりもデイタイム価格が高くなるという制御パターンＡ１の前提条件を満たしている。
【００９５】
また、この実施例４では、夏期、冬季及び夏期と冬季の間の中間期のそれぞれにおいて、計算期間を３０日間に設定してシミュレーションをおこなった。さらに、各季節において、蓄電装置５の放電開始時間（時間de）を７時〜１０時の間で１時間ずつずらした４つの制御パターンについてシミュレーションをおこない電力料金を算出した。
【００９６】
図１２は、夏期の４つの制御パターンのシミュレーション結果を示したグラフである。この結果、１日あたりの電力料金は、放電開始時間が７時からの制御パターンでは85円／日、８時からの制御パターンでは72円／日、９時からの制御パターンでは75円／日、１０時からの制御パターンでは100円／日となった。
【００９７】
すなわち、夏期では、放電開始時間を８時からとした制御パターンによって制御をおこなった場合が、最も電力料金が低くなることがわかる。なお、参考までに蓄電装置５が無い場合の電力料金は761円／日となる。
【００９８】
また、図１３は、冬期の４つの制御パターンのシミュレーション結果を示したグラフである。この結果、１日あたりの電力料金は、放電開始時間が７時からの制御パターンでは401円／日、８時からの制御パターンでは384円／日、９時からの制御パターンでは390円／日、１０時からの制御パターンでは399円／日となった。
【００９９】
すなわち、冬期では、放電開始時間を８時からとした制御パターンによって制御をおこなった場合が、最も電力料金が低くなることがわかる。なお、蓄電装置５が無い場合の電力料金は731円／日となる。
【０１００】
また、図１４は、中間期の４つの制御パターンのシミュレーション結果を示したグラフである。この結果、１日あたりの電力料金は、放電開始時間が７時からの制御パターンでは-25円／日、８時からの制御パターンでは-16円／日、９時からの制御パターンでは1円／日、１０時からの制御パターンでは16円／日となった。なお、-（マイナス）の表示は、電力料金の支払いがなく、利益になることを示している。
【０１０１】
すなわち、中間期では、放電開始時間を７時からとした制御パターンによって制御をおこなった場合が、１日あたり25円の利益が出て、電力料金が最も低くなることがわかる。なお、蓄電装置５が無い場合の電力料金は465円／日となる。
【０１０２】
このように制御パターンを変えることによって、同じ計算期間であっても、算出される電力料金が変化することがわかる。また、この実施例４のシミュレーションは、計算期間を３０日間としておこなっており、このように比較的長い期間の計算をおこなうことで、瞬時値による制御とは異なる、実際の運用に即した経済的な制御を導き出すことができる。
【０１０３】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
【０１０４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０５】
例えば、前記実施の形態では、分散型の発電装置として太陽光発電装置４についてしか説明していないが、燃料電池、化石燃料による小型発電機などを備えた住宅の電力制御システムであってもよい。
【０１０６】
また、前記実施の形態又は実施例４で説明した電力価格は例示であって、電力価格が変化する時間や価格が異なる時間帯の数は、電力会社の経営方針やその時の政策などによって変化する。
【０１０７】
さらに、前記実施の形態又は実施例２で説明した制御装置１（１Ａ）は、太陽光発電装置４、蓄電装置５（５Ａ，５Ｂ）、系統電力網８及び分電盤６に接続されていたが、これに限定されるものではなく、例えば蓄電装置５（５Ａ，５Ｂ）と分電盤６との間に配置されるパワーコンディショナが制御装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１Ａ 制御装置
２１ 初期設定手段
２２ 計算期間設定手段
２３ 電力価格設定手段
２４ 制御パターン記憶手段
３１ 電力料金算出手段
３２ 制御パターン選択手段
４ 太陽光発電装置
５，５Ａ，５Ｂ 蓄電装置
７ 計測手段
Ａ１，Ａ２ 制御パターン
Ｂ１ 制御パターン
Ｃ１，Ｃ２ 制御パターン
Ｄ１，Ｄ２ 制御パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置と蓄電装置とを備えた建物において、太陽光発電装置と蓄電装置と系統電力網とから供給される電力の最適配分を制御する電力制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電装置及び蓄電装置を備えた住宅を対象とした、電力料金の削減や電力負荷を平準化させるための制御などが知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、太陽光発電装置で発電された電力と、系統電力網から深夜以外の時間帯に得られる電力と、深夜電力とのなかで、コストが安い順番で優先順位を決めて使用させることで、電力料金を低減させることが可能な電力供給システムが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、太陽光発電装置と蓄電装置の最適な組み合わせを求めるための蓄電池容量の算出方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７８２３７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の電力供給システムは、その時々の状態を判断して使用する電力を決定するシステムであって、数日間で集計した場合に必ずしも最適な制御となっているとはいえない。
【０００７】
また、特許文献２の蓄電池容量の算出方法は、過去の計測値や推定値から設備を導入する時点での最適な蓄電装置の容量を算出しているが、電力価格の変化や生活スタイルの変化や近隣に建設された建物によって日陰が発生するようになったなどの導入後の変化に対応できるものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、適用中の制御パターンを一定の長さ以上の期間をかけて評価し、その後の制御に活かすことが可能な電力制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の電力制御システムは、太陽光発電装置及び蓄電装置を備えた建物の電力制御システムであって、前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段と、前記太陽光発電装置の発電量及び前記建物の電力消費量を計測する計測手段と、時間によって変化する電力価格の設定をおこなう電力価格設定手段と、前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御についての複数の制御パターンを記憶する制御パターン記憶手段と、前記建物の電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段と、前記計算期間に前記計測手段によって計測された計測値と前記電力価格設定手段によって設定された電力価格とに基づいて、前記複数の制御パターンのそれぞれで制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段と、前記電力料金算出手段によって算出された演算値を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段と、前記制御パターン選択手段によって選択された制御パターンに従って制御をおこなう制御装置とを備えたことを特徴とする。ここで、前記計算期間は１５〜６０日の長さであることが好ましい。
【００１０】
また、前記制御パターン選択手段では、前記電力料金算出手段において算出された電力料金の低さを基準にして評価をおこなうことができる。さらに、前記太陽光発電装置の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を備え、前記制御パターン選択手段では、前記二酸化炭素削減量算出手段による演算結果を合わせた基準で評価をおこなう構成であってもよい。
【００１１】
さらに、前記制御パターン選択手段による制御パターンの選択は、一定期間間隔でおこなわれる構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明の電力制御システムは、太陽光発電装置と蓄電装置とを備えた建物の発電量や電力消費量を実際に計測し、その計測値を使った電力料金のシミュレーションを複数の制御パターンについておこなう。そして、その演算結果に基づいてその後の制御パターンを決定する。
【００１３】
このため、適用中の制御パターンを評価しなおすことができ、その結果、評価が高かった制御に基づいてその後の制御をおこなうことができる。すなわち、実際に計測した計測値を使って評価を適宜、しなおすことができるので、電力価格の変化、蓄電装置や太陽光発電装置などの設備の変化、生活スタイルの変化、近隣に建設された建物によって日陰が発生するようになったなどの変化にも容易に対応することができる。
【００１４】
また、１５〜６０日の長さで制御パターンを評価することで、瞬時値に対する制御とは異なる最適な制御を導き出すことが可能になる。
【００１５】
さらに、制御パターンを選択するに際して、電力料金が最低となるものを選択するのであれば、最も経済的な制御パターンによって電力制御システムを稼動させることができる。
【００１６】
また、太陽光発電装置の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を設け、評価の基準に加えることができる。
【００１７】
このため、単に電力料金が最低になるという経済性のみを追求した制御だけでなく、地球環境への負荷の少ない制御を選択することができる。
【００１８】
また、一旦選択された制御を一定期間続けておこなうことにより、選択された制御の評価を長いスパンでおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の電力制御システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の電力制御システムの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】制御パターンＡ１を説明する説明図である。
【図４】制御パターンＡ２を説明する説明図である。
【図５】実施例１の制御パターンＢ１を説明する説明図である。
【図６】実施例１の制御パターンＣ１を説明する説明図である。
【図７】実施例１の制御パターンＣ２を説明する説明図である。
【図８】実施例２の電力制御システムの構成を説明するブロック図である。
【図９】実施例２の制御パターンＤ１を説明する説明図である。
【図１０】実施例２の制御パターンＤ２を説明する説明図である。
【図１１】実施例４のシミュレーションをおこなうに際しての電力価格の設定図である。
【図１２】実施例４の夏期のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１３】実施例４の冬期のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１４】実施例４の中間期のシミュレーション結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態の電力制御システムの概略構成を説明するためのブロック図である。まず、図１を参照しながら電力制御システムの全体構成について説明する。
【００２２】
この電力制御システムによって制御される建物としての住宅は、電力会社の発電所や地域毎に設置されたコジェネレーション設備などの系統電力から電力の供給を受けるための電力網としての系統電力網８に接続されている。
【００２３】
また、この住宅は、分散型の発電装置としての太陽光発電装置４と、電力を一時的に蓄えておく蓄電装置５とを備えている。
【００２４】
この太陽光発電装置４は、太陽エネルギーとしての太陽光を、太陽電池を利用することによって、直接、電力に変換して発電をおこなう装置である。この太陽光発電装置４は、太陽光を受けることができる時間帯にのみ電力を供給することが可能な装置である。
【００２５】
また、太陽光発電装置４によって発電された直流電力は、通常、パワーコンディショナ（図示省略）によって交流電力に変換されて使用される。さらに、蓄電装置５に充電又は蓄電装置５から放電される際にも、パワーコンディショナ（図示省略）によって直流と交流の変換がおこなわれる。
【００２６】
なお、後述する電力負荷装置６１の一部又は全部が、直流によって作動する装置である場合は、太陽光発電装置４によって発電された電力や蓄電装置５から放電される電力を、直流のまま利用することもできる。
【００２７】
また、住宅には、分電盤６を通して電力が供給される様々な電力負荷装置６１が設置される。例えば、エアコンなどの空調装置、照明スタンドやシーリングライトなどの照明装置、冷蔵庫やテレビなどの家電装置などが電力によって稼働する。
【００２８】
さらに、電気自動車やプラグインハイブリッドカーは、走行させるために充電をおこなう場合は電力負荷装置６１となる。また、蓄電装置５と同様に、住宅の電力負荷装置６１のために放電させる場合は、蓄電装置５となる。
【００２９】
そして、本実施の形態の電力制御システムは、制御をおこなうための様々な設定をおこなう設定部２と、太陽光発電装置４の発電量及び住宅の電力消費量を計測する計測手段７と、後述する複数の制御パターンによって制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段３１と、電力料金算出手段３１の演算結果を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段３２と、その選択された制御パターンに従って蓄電装置５や太陽光発電装置４の制御をおこなう制御装置１とを備えている。
【００３０】
また、設定部２は、太陽光発電装置４及び蓄電装置５の制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段２１と、住宅の電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段２２と、時間によって変化する電力価格の設定をおこなう電力価格設定手段２３と、太陽光発電装置４及び蓄電装置５の制御についての複数の制御パターンを記憶する制御パターン記憶手段２４とを備えている。
【００３１】
この初期設定手段２１では、住宅に取り付けられた太陽光発電装置４の発電容量と、蓄電装置５の蓄電容量とを設定する。また、計算期間設定手段２２は、計算対象となる期間を設定する。例えば、計算期間として１５〜６０日、好ましくは１５〜３０日程度に設定することができる。
【００３２】
さらに、電力価格設定手段２３では、一日の時間によって変化する電力価格の設定をおこなう。例えば、２３時台（a1）から６時台（b1)までの深夜割引価格、７時台（a2）から９時台（b2）までのリビングタイム価格、１０時台（a3）から１６時台（b3）までのデイタイム価格、１７時台（a4）から２２時台（b4）までのリビングタイム価格などが設定される。
【００３３】
また、電力価格設定手段２３では、太陽光発電装置４で発電した電力を電力会社等が買い取る場合は、その買取価格の設定もおこなう。さらに、二酸化炭素の排出量の削減量を電力会社が買い取る場合は、その排出量価格の設定もおこなう。
【００３４】
また、制御パターン記憶手段２４には、電力の供給方法や充電のタイミングなどの電力の使用方法に関する複数の制御パターンを記憶させる。図３に制御パターンＡ１を示した。
【００３５】
この制御パターンＡ１は、前提条件として、太陽光発電装置（ＰＶ）４によって発電した電力のうち、住宅で消費されずに余剰分が発生した場合は系統電力網８側に逆潮流として流し、電力会社に買い取ってもらう。また、この際の買取価格は、深夜割引価格よりも高いものとする。さらに、深夜割引価格よりリビングタイム価格が高く、それよりもデイタイム価格が高い設定となっている。また、蓄電装置５は、系統電力網８から流入する電力のみを充電することができる。
【００３６】
この制御パターンＡ１の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４の余剰分の買い取りをおこなうことによる電力料金の削減効果と、価格の安い深夜電力を有効利用する効果である。このため、蓄電装置５への充電は、深夜割引価格の時間帯に系統電力網８から流入した電力によっておこなう。
【００３７】
そして、制御パターンＡ１では、住宅への供給電力の配分を次の優先順位でおこなう。まず、深夜割引価格の時間帯（a1〜b1）及び時間b1〜時間（de-1)までは、太陽光発電装置４によって発電された電力の使用を優先し、足りない場合に系統電力網８の電力を供給する。ここで、時間deは、時間a2〜時間b3までの間で設定される時間である。この時間deを変化させることによって、制御パターンＡ１の中でさらに複数の制御パターンを作成することができる。
【００３８】
また、時間deから時間b4までは、蓄電装置５からの放電、太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８から供給される電力の優先順位で住宅への電力の供給をおこなう。
【００３９】
ここで、蓄電装置５の出力抑制をおこなわない場合は、時間de〜時間b4までの蓄電装置５の制御は同じ制御になる。
【００４０】
これに対して、時間deから時間（gk-1)までは、蓄電装置５の出力を抑えることができる。これは、深夜割引価格より高い値段で買い取りがおこなわれる太陽光発電装置４によって発電された電力を、できるだけ多く買い取らせるための制御である。
【００４１】
ここで、時間gkは、時間a2〜時間b3までの間で設定される時間である。また、この時間gkを変化させることによって、制御パターンＡ１の中でさらに複数の制御パターンを作成することができる。
【００４２】
このように制御パターンＡ１の中で、時間de及び時間gkを変化させることによって複数の制御パターンを設定することができる。
【００４３】
一方、図４に示した制御パターンＡ２は、太陽光発電装置４によって発電された電力を最優先に使用する点が制御パターンＡ１とは異なる。そして、時間deから時間b4までは、太陽光発電装置４によって発電された電力、蓄電装置５からの放電、系統電力網８から供給される電力の優先順位で住宅への電力の供給をおこなう。
【００４４】
この制御パターンＡ２の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４によって発電された電力を最優先に使用することによって二酸化炭素の削減効果を大きくすることである。
【００４５】
また、この制御パターンＡ２では、電力会社が排出量価格の設定をおこなっている場合は、太陽光発電装置４の発電量と排出量価格とに基づいて計算される金額を電力料金から差し引くことができる（ＰＶ全買取）。
【００４６】
そして、電力料金算出手段３１では、この制御パターン記憶手段２４に記憶された複数の制御パターンについて電力料金の演算をおこなう。この電力料金の演算は、計算期間設定手段２２で設定した計算期間についておこなう。
【００４７】
また、この計算期間の太陽光発電装置４の発電量及び売電量（逆潮流量）、並びに住宅の電力消費量は、計測手段７によって計測された計測値を使用する。例えば、１年前の同一月日のｎ日間に計測された計測値を使用することができる。この場合は、実際に計測された計測値をそのまま使うこともできるが、ｎ日間の計測値から一日の各時間の平均値を算出して使用することもできる。
【００４８】
さらに、制御パターン選択手段３２では、複数の制御パターンについて算出された電力料金の中で、最も安い電力料金となる制御パターンを選択する。すなわち、本実施の形態で説明する制御パターンの評価基準は、金額の低さである。
【００４９】
そして、制御装置１では、制御パターン選択手段３２において選択された一つの制御パターンに従って制御をおこなう。ここで、制御装置１は、蓄電装置５、太陽光発電装置４、系統電力網８及び電力負荷装置６１に繋がる分電盤６に接続されている。
【００５０】
この制御装置１は、蓄電装置５の充電及び放電のタイミングを制御するパワーコンディショナの機能を備えている。また、蓄電装置５から放電された電力を分電盤６に向けて流す制御をおこなう。さらに、太陽光発電装置４で発電された電力を分電盤６に流すか、系統電力網８に逆潮流させるかを制御する。また、系統電力網８の電力を蓄電装置５に流すか、分電盤６に流すかの制御をおこなう。
【００５１】
次に、本実施の形態の電力制御システムの処理の流れを、図２を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、初期設定手段２１によって太陽光発電装置４の発電容量（kW）、蓄電装置５の蓄電容量（kW）を入力する（ステップＳ１）。この入力は、システムに接続された端末（図示省略）や住宅に設置されたモニタ（図示省略）などからおこなう。また、システムに接続された太陽光発電装置４や蓄電装置５の仕様を自動的に検知する構成であってもよい。
【００５３】
続いて、演算時の電力価格を電力価格設定手段２３によって設定する（ステップＳ２）。この設定は、端末などからおこなうこともできるが、システムに接続されたデータベース（図示省略）から抽出するものであってもよい。また、電力会社のサーバに接続して自動更新させる構成であってもよい。
【００５４】
さらに、演算をおこなう前提として、少なくとも計算期間分の太陽光発電装置４の発電量及び売電量、並びに住宅の消費電力量を計測手段７によって計測させ、計測値を蓄積させる（ステップＳ３）。
【００５５】
そして、計算期間設定手段２２で計算期間を設定する（ステップＳ４）。例えば、直前までのｎ日間（１５〜６０日間）や一年前の同一月日のｎ日間を計算期間として設定することができる。また、制御パターン記憶手段２４には、複数の制御パターンを記憶させる（ステップＳ５）。この制御パターンの設定は、端末からおこなうこともできるが、システムがそれまでの運用から学習したり、他の運用実績から援用したりして自動設定されるものであってもよい。
【００５６】
続いて、設定された各制御パターンの電力料金を電力料金算出手段３１において算出する（ステップＳ６）。さらに、制御パターン選択手段３２によって、電力料金が算出された制御パターンの中から最も安い電力料金となった制御パターンを抽出する（ステップＳ７）。
【００５７】
そして、演算後は、この選択された最も電力料金が安くなる制御パターンによる制御を制御装置１によっておこなう（ステップＳ８）。この制御パターンの見直しは、毎日おこなうこともできるが、計算期間と同等の長さ単位でおこなってもよい。
【００５８】
次に、本実施の形態の電力制御システムの作用について説明する。
【００５９】
このように構成された本実施の形態の電力制御システムは、太陽光発電装置４と蓄電装置５とを備えた住宅の発電量や電力消費量を一定以上の期間をかけて実際に計測し、その計測値を使った電力料金のシミュレーションを複数の制御パターンについておこなう。そして、その演算結果に基づいてその後の制御パターンを決定する。
【００６０】
このため、適用中の制御パターンを１５〜６０日間といった比較的長い期間をかけて評価しなおすことができ、その結果、評価が高かった制御に基づいてその後の制御をおこなうことができる。
【００６１】
さらに、一旦選択された制御を一定期間続けておこなうことにより、その後に選択された制御パターンの再評価をおこなうに際して、実際の運用結果に基づいた長いスパンでの評価をおこなうことができる。
【００６２】
また、実際に計測した計測値を使って評価を適宜、しなおすことができるので、電力価格の変化、蓄電装置５や太陽光発電装置４などの設備の変化、生活スタイルの変化、近隣に建設された建物によって日陰が発生するようになったなどの変化にも容易に対応することができる。
【実施例１】
【００６３】
次に、前記実施の形態で説明した制御パターンＡ１とは別の制御パターンについて、図５−図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６４】
図５に示した制御パターンＢ１は、前提条件として、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがない場合は、排出量価格による二酸化炭素の削減された排出量の買い取りがある。または、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがある場合は、買取金額が深夜割引価格よりも安い。そして、蓄電装置５は、太陽光発電装置４によって発電された電力のみを充電する。
【００６５】
この制御パターンＢ１の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４によって発電された電力をできるだけ多く使うことによる二酸化炭素の削減効果と、価格の安い深夜電力を有効利用する効果である。
【００６６】
そこで、制御パターンＢ１では、すべての時間において太陽光発電装置４によって発電された電力を住宅に供給することを最優先し、余剰分は蓄電装置５に充電する。
【００６７】
また、時間a1〜時間（dk-1)までは、系統電力網８の深夜割引価格の電力を２番目の優先順位で使用し、時間dkから時間b4までは蓄電装置５からの放電を２番目の優先順位とし、系統電力網８からの供給を３番目とする。ここで、時間dkは、時間a1〜時間b4までの間で設定される時間である。また、時間PKは太陽光発電装置４の発電開始時間、時間VKは太陽光発電装置４の発電終了時間である。
【００６８】
これに対して図６に示した制御パターンＣ１は、蓄電装置５が太陽光発電装置４と系統電力網８から流入する電力の両方で利用可能な点で制御パターンＢ１と異なる。すなわち、蓄電装置５は、時間a1から時間b1（又は時間PK）までは系統電力網８から流入した電力を充電し、時間PKから時間VKまでは太陽光発電装置４によって発電された電力の余剰分によって充電をおこなう。
【００６９】
また、図７に示した制御パターンＣ２は、太陽光発電装置４によって発電された電力の電力会社による買い取りが必須である点が制御パターンＣ１とは異なる。
【００７０】
さらに、時間dkから時間b4までは、蓄電装置５からの放電、太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８から供給される電力の優先順位で住宅への電力の供給をおこなう。
【００７１】
このように前提条件が異なれば、上記実施の形態で説明した制御パターンＡ１，Ａ２とは異なる制御パターンを設定することができる。
【００７２】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【実施例２】
【００７３】
次に、前記実施の形態で説明した電力制御システムとは別の形態の電力制御システムについて、図８−図１０を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００７４】
この実施例２の電力制御システムは、図８に示すように、太陽光発電装置４によって発電された電力を充電する蓄電装置５Ａと、系統電力網８から流入する電力を充電する蓄電装置５Ｂとの２つの蓄電装置を備えている。また、これらの蓄電装置５Ａ，５Ｂは、制御装置１Ａによって制御される。
【００７５】
そして、図９に示した制御パターンＤ１は、前提条件として、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがない場合は、排出量価格による二酸化炭素の削減された排出量の買い取りがある。または、太陽光発電装置４によって発電した電力の電力会社による買い取りがある場合は、買取金額が深夜割引価格よりも安い。
【００７６】
この制御パターンＤ１の制御によって期待されることは、太陽光発電装置４によって発電された電力をできるだけ多く使うことによる二酸化炭素の削減効果と、価格の安い深夜電力を有効利用する効果である。
【００７７】
また、太陽光発電装置４によって発電された電力を充電する蓄電装置５Ａは、発電開始時間PKから発電終了時間VKまでに発生する余剰分の電力を充電する。さらに、蓄電装置５Ｂへの充電は、深夜割引価格の時間帯（a1〜b1）に系統電力網８から流入した電力によっておこなう。
【００７８】
そして、制御パターンＤ１では、住宅への供給電力の配分を次の優先順位でおこなう。まず、時間a1〜時間（fw-1)までは、太陽光発電装置４によって発電された電力の使用を優先し、足りない場合に系統電力網８の電力を供給する。ここで、時間fwは、時間a1〜時間b4までの間で、後述する時間dg以前の時間である。
【００７９】
また、時間fwから時間b4までは、太陽光発電装置４によって発電された電力を最優先に住宅に供給し、太陽光発電装置４によって充電された蓄電装置５Ａの放電による供給を２番目の優先順位にする。
【００８０】
さらに、３番目の優先順位としては系統電力網８からの供給をおこなう。また、時間dg（a2≦dg≦b4，dg≧fw）以降は、蓄電装置５Ｂからの放電を系統電力網８からの供給よりも優先させる。
【００８１】
これに対して図１０に示した制御パターンＤ２は、太陽光発電装置４によって発電された電力の電力会社による買い取りが必須である点が制御パターンＤ１と異なる。また、この際の買取価格は、深夜割引価格よりも高い。
【００８２】
そして、制御パターンＤ２では、住宅への供給電力の配分を次の優先順位でおこなう。まず、時間a1〜時間（dg-1)までは、太陽光発電装置４によって発電された電力を充電した蓄電装置５Ａからの放電を優先し、足りない場合に太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８の電力の順に供給する。
【００８３】
また、時間dgから時間b4までは、蓄電装置５Ｂからの放電、太陽光発電装置４によって充電された蓄電装置５Ａの放電、太陽光発電装置４によって発電された電力、系統電力網８の電力の優先順位で住宅に電力を供給する。
【００８４】
このように太陽光発電装置４用の蓄電装置５Ａと、系統電力網８用の蓄電装置５Ｂとの２種類の蓄電装置を備えた電力制御システムであれば、より多くの制御パターンを設定することができ、その中から最適な制御パターンを選択するこができる。
【００８５】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
【実施例３】
【００８６】
次に、前記実施の形態で説明した電力制御システムとは別の形態の電力制御システムについて説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８７】
この実施例３の電力制御システムは、太陽光発電装置４の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を備えている。この二酸化炭素削減量算出手段では、太陽光発電装置４の発電量と同量の電力を電力会社が発電する際に排出される二酸化炭素の排出量を算出する。
【００８８】
そして、実施例３の制御パターン選択手段では、この二酸化炭素削減量算出手段による演算結果を合わせた基準で制御パターンの評価をおこなう。すなわち、前記実施の形態の制御パターン選択手段３２の評価基準は金額の低さのみであったが、実施例３の制御パターン選択手段では二酸化炭素の削減量も評価基準に加える。
【００８９】
例えば、上記した電力会社の排出量価格による買い取りがあるか否かに関わらず、二酸化炭素の削減量を金額に換算し、各制御パターンについて算出された電力料金から差し引くことで金額に置き換えた評価基準を設けることができる。
【００９０】
このように太陽光発電装置４の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を設け、評価の基準に加えることで、単に電力料金が最低になるという経済性のみを追求した制御だけでなく、地球環境への負荷の少ない制御を選択することができる。
【００９１】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
【実施例４】
【００９２】
次に、前記実施の形態で説明した制御パターンＡ１に基づいてシミュレーションをおこなった結果について、図１１−図１４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９３】
この実施例４でシミュレーションをおこなうに際して、電力価格設定手段２３で、図１１に示すように電力価格の設定をおこなった。すなわち、２３時台（a1）から６時台（b1)までの深夜割引価格を9円／kWh、７時台（a2）から９時台（b2）までのリビングタイム価格を23円／kWh、１０時台（a3）から１６時台（b3）までのデイタイム価格を28円／kWh、１７時台（a4）から２２時台（b4）までのリビングタイム価格を23円／kWhとした。
【００９４】
また、太陽光発電装置４で発電した電力を電力会社が買い取る買取価格を、39円／kWhとした。よって、買取価格は深夜割引価格よりも高くなり、深夜割引価格よりリビングタイム価格が高く、それよりもデイタイム価格が高くなるという制御パターンＡ１の前提条件を満たしている。
【００９５】
また、この実施例４では、夏期、冬季及び夏期と冬季の間の中間期のそれぞれにおいて、計算期間を３０日間に設定してシミュレーションをおこなった。さらに、各季節において、蓄電装置５の放電開始時間（時間de）を７時〜１０時の間で１時間ずつずらした４つの制御パターンについてシミュレーションをおこない電力料金を算出した。
【００９６】
図１２は、夏期の４つの制御パターンのシミュレーション結果を示したグラフである。この結果、１日あたりの電力料金は、放電開始時間が７時からの制御パターンでは85円／日、８時からの制御パターンでは72円／日、９時からの制御パターンでは75円／日、１０時からの制御パターンでは100円／日となった。
【００９７】
すなわち、夏期では、放電開始時間を８時からとした制御パターンによって制御をおこなった場合が、最も電力料金が低くなることがわかる。なお、参考までに蓄電装置５が無い場合の電力料金は761円／日となる。
【００９８】
また、図１３は、冬期の４つの制御パターンのシミュレーション結果を示したグラフである。この結果、１日あたりの電力料金は、放電開始時間が７時からの制御パターンでは401円／日、８時からの制御パターンでは384円／日、９時からの制御パターンでは390円／日、１０時からの制御パターンでは399円／日となった。
【００９９】
すなわち、冬期では、放電開始時間を８時からとした制御パターンによって制御をおこなった場合が、最も電力料金が低くなることがわかる。なお、蓄電装置５が無い場合の電力料金は731円／日となる。
【０１００】
また、図１４は、中間期の４つの制御パターンのシミュレーション結果を示したグラフである。この結果、１日あたりの電力料金は、放電開始時間が７時からの制御パターンでは-25円／日、８時からの制御パターンでは-16円／日、９時からの制御パターンでは1円／日、１０時からの制御パターンでは16円／日となった。なお、-（マイナス）の表示は、電力料金の支払いがなく、利益になることを示している。
【０１０１】
すなわち、中間期では、放電開始時間を７時からとした制御パターンによって制御をおこなった場合が、１日あたり25円の利益が出て、電力料金が最も低くなることがわかる。なお、蓄電装置５が無い場合の電力料金は465円／日となる。
【０１０２】
このように制御パターンを変えることによって、同じ計算期間であっても、算出される電力料金が変化することがわかる。また、この実施例４のシミュレーションは、計算期間を３０日間としておこなっており、このように比較的長い期間の計算をおこなうことで、瞬時値による制御とは異なる、実際の運用に即した経済的な制御を導き出すことができる。
【０１０３】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
【０１０４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０５】
例えば、前記実施の形態では、分散型の発電装置として太陽光発電装置４についてしか説明していないが、燃料電池、化石燃料による小型発電機などを備えた住宅の電力制御システムであってもよい。
【０１０６】
また、前記実施の形態又は実施例４で説明した電力価格は例示であって、電力価格が変化する時間や価格が異なる時間帯の数は、電力会社の経営方針やその時の政策などによって変化する。
【０１０７】
さらに、前記実施の形態又は実施例２で説明した制御装置１（１Ａ）は、太陽光発電装置４、蓄電装置５（５Ａ，５Ｂ）、系統電力網８及び分電盤６に接続されていたが、これに限定されるものではなく、例えば蓄電装置５（５Ａ，５Ｂ）と分電盤６との間に配置されるパワーコンディショナが制御装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１Ａ 制御装置
２１ 初期設定手段
２２ 計算期間設定手段
２３ 電力価格設定手段
２４ 制御パターン記憶手段
３１ 電力料金算出手段
３２ 制御パターン選択手段
４ 太陽光発電装置
５，５Ａ，５Ｂ 蓄電装置
７ 計測手段
Ａ１，Ａ２ 制御パターン
Ｂ１ 制御パターン
Ｃ１，Ｃ２ 制御パターン
Ｄ１，Ｄ２ 制御パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置及び蓄電装置を備えた建物の電力制御システムであって、
前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段と、
前記太陽光発電装置の発電量及び前記建物の電力消費量を計測する計測手段と、
時間によって変化する電力価格の設定をおこなう電力価格設定手段と、
前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御についての複数の制御パターンを記憶する制御パターン記憶手段と、
前記建物の電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段と、
前記計算期間に前記計測手段によって計測された計測値と前記電力価格設定手段によって設定された電力価格とに基づいて、前記複数の制御パターンのそれぞれで制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段と、
前記電力料金算出手段によって算出された演算値を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段と、
前記制御パターン選択手段によって選択された制御パターンに従って制御をおこなう制御装置とを備えたことを特徴とする電力制御システム。
【請求項２】
前記計算期間は１５〜６０日の長さであることを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記制御パターン選択手段では、前記電力料金算出手段において算出された電力料金の低さを基準にして評価をおこなうことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記太陽光発電装置の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を備え、前記制御パターン選択手段では、前記二酸化炭素削減量算出手段による演算結果を合わせた基準で評価をおこなうことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記制御パターン選択手段による制御パターンの選択は、一定期間間隔でおこなわれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力制御システム。
【請求項１】
太陽光発電装置及び蓄電装置を備えた建物の電力制御システムであって、
前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御に必要な演算条件を設定する初期設定手段と、
前記太陽光発電装置の発電量及び前記建物の電力消費量を計測する計測手段と、
時間によって変化する電力価格の設定をおこなう電力価格設定手段と、
前記太陽光発電装置及び前記蓄電装置の制御についての複数の制御パターンを記憶する制御パターン記憶手段と、
前記建物の電力料金を算出する計算期間を設定する計算期間設定手段と、
前記計算期間に前記計測手段によって計測された計測値と前記電力価格設定手段によって設定された電力価格とに基づいて、前記複数の制御パターンのそれぞれで制御した場合の電力料金を算出する電力料金算出手段と、
前記電力料金算出手段によって算出された演算値を所定の基準で評価して一つの制御パターンを選択する制御パターン選択手段と、
前記制御パターン選択手段によって選択された制御パターンに従って制御をおこなう制御装置とを備えたことを特徴とする電力制御システム。
【請求項２】
前記計算期間は１５〜６０日の長さであることを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記制御パターン選択手段では、前記電力料金算出手段において算出された電力料金の低さを基準にして評価をおこなうことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記太陽光発電装置の発電量に基づいて二酸化炭素の排出量の削減量を算出する二酸化炭素削減量算出手段を備え、前記制御パターン選択手段では、前記二酸化炭素削減量算出手段による演算結果を合わせた基準で評価をおこなうことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記制御パターン選択手段による制御パターンの選択は、一定期間間隔でおこなわれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力制御システム。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１６２５８（Ｐ２０１２−１６２５８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７８２１（Ｐ２０１０−１８７８２１）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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