JP2015015801A - 電力管理システム、通知装置、制御装置、監視装置 - Google Patents

電力管理システム、通知装置、制御装置、監視装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電動車両に搭載された蓄電池が充電されやすい状況を作り出し、配電線路の電圧を制限範囲に維持しやすくする。
【解決手段】電力管理システムは、電力調整装置１０と、提示装置１に通知する通知装置３０と、電力調整装置１０の動作を制御する制御装置４０とを備える。電力調整装置１０は、各所に設置され配電線路５０から受電し電動車両６０に搭載された走行用の蓄電池６１を充電する機能を有する。通知装置３０は、配電線路５０の線間電圧が制限範囲の上限値以下に設定された基準値を超えたときに、当該配電線路５０から受電する電力調整装置１０が設置された場所を提示装置１に通知する。制御装置４０は、配電線路５０の線間電圧が制限範囲の上限値以下に維持されるように、蓄電池６１の充電が可能である電力調整装置１０の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電線路の電圧を管理する電力管理システム、および電力管理システムに用いる通知装置、制御装置、監視装置に関する。
近年、太陽光発電設備のように配電線路（電力系統）への電力の逆潮流が可能な分散型電源の普及が進んでいる。分散型電源が発電した電力は、需要家に設けられた電気負荷で消費されるほか、配電線路に逆潮流される。
太陽光、風力、水力、地熱などの自然エネルギーを電力に変換する分散型電源は、生成される電力を人為的に調節することが困難である。この種の発電設備は、電力変換装置（パワーコンディショナ）を備えており、電力変換装置による変換効率を低減させることにより出力を抑制することは可能である。
ところで、分散型電源の密度が高まると、配電線路に供給される電力量が配電線路から消費される電力量に対して過剰になり、結果的に、配電線路の電圧が上昇する可能性がある。たとえば、単相３線式２００／１００Ｖの低圧配電線路であれば、電気事業法によって、配電線路の電圧（電圧線と中性線の線間電圧）を１０１±６Ｖ（９５〜１０７Ｖ）の範囲に制御することが求められる。
配電線路の電圧が上限値である１０７Ｖを超える可能性がある場合、配電線路において対策を講じることが考えられるが、この種の対策は、電気事業者のみが大きな投資コストを負担することになるから、現状では採用が困難である。そのため、現状では、需要家において、配電線路への逆潮流を行う電力を低減させる対策が広く採用されている。
しかしながら、この技術は、分散型電源が発電した電力の一部を無駄に捨てていることになるから、需要家にとっては分散型電源を導入したことによる費用対効果が損なわれることになる。また、分散型電源を導入することによる費用対効果が低いと、新たに分散型電源を導入しようとする意欲が損なわれる。
一方、大容量の蓄電池を搭載した電動車両の普及に鑑みて、電動車両に搭載された蓄電池を配電線路に電気的に接続し、蓄電池の充電および放電を制御することによって、配電線路の電圧を制限範囲に維持する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、配電線路の電圧が第１の閾値を超えると、電動車両に搭載された蓄電池の充電を行い、配電線路の電圧が第２の閾値を下回ると、電動車両に搭載された蓄電池からの放電を行う技術が記載されている。
特開２０１２−５１３１号公報
しかしながら、引用文献１に記載された技術は、個々の需要家において電動車両の蓄電池への充電および放電を行っているから、電動車両の蓄電池に充電する期間に、電動車両が充電可能であるか否かは保証されない。そのため、配電線路の電圧が上昇している期間に、電動車両の蓄電池を利用することができない可能性がある。
本発明は、配電線路の電圧が上昇しているときに、電動車両に搭載された蓄電池が充電されやすい状況を作り出すようにした電力管理システムを提供することを目的とする。
本発明に係る電力管理装置は、各所に設置され配電線路から受電し電動車両に搭載された走行用の蓄電池を充電する機能を有した電力調整装置と、前記配電線路の線間電圧が制限範囲の上限値以下に設定された基準値を超えたときに、当該配電線路から受電する前記電力調整装置が設置された場所を提示装置に通知する通知装置と、前記配電線路の線間電圧が前記制限範囲の上限値以下に維持されるように、前記蓄電池の充電が可能である前記電力調整装置の動作を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
この電力管理装置において、前記通知装置は、前記電力調整装置に付設されていることが好ましい。
この電力管理装置において、前記配電線路は高圧配電線路であって、当該配電線路の電圧を監視する監視装置をさらに備え、前記監視装置は、前記配電線路から受電する前記電力調整装置が設置された場所を管理し、前記通知装置は、前記監視装置に付設されていることが好ましい。
この電力管理装置において、前記制御装置は、前記配電線路の電圧が前記基準値を超えることが予測される期間を計画期間として求める予測部と、前記計画期間に前記電力調整装置を利用するための予約を受け付ける受付部とを備えることが好ましい。
この電力管理装置において、前記電力調整装置は、前記蓄電池の充電および放電を行う機能を有し、前記配電線路から受電する電力の対価が第１の設定値よりも低い期間に前記蓄電池の充電を行い、前記配電線路から受電する電力の対価が第２の設定値よりも高い期間に前記蓄電池の放電を行うことが好ましい。
本発明に係る通知装置、制御装置、監視装置は、それぞれ上述した電力管理システムに用いられる。
本発明の構成によれば、配電線路の電圧が制限範囲の上限値を超える可能性がある場合に、蓄電池の充電が可能な電力調整装置の場所を提示装置に通知するから、電動車両に搭載された蓄電池が充電されやすい状況を作り出すことができる。その結果、電動車両に搭載された蓄電池を利用して、配電線路の電圧が引き下げられる可能性が高くなる。
実施形態を示すブロック図である。 同上の全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、以下に説明する電力管理システムは、電力調整装置１０と、提示装置１に通知する通知装置３０と、電力調整装置１０の動作を制御する制御装置４０とを備える。電力調整装置１０は、各所に設置され配電線路５０から受電し電動車両６０に搭載された走行用の蓄電池６１を充電する機能を有する。通知装置３０は、配電線路５０の線間電圧が制限範囲の上限値以下に設定された基準値を超えたときに、当該配電線路５０から受電する電力調整装置１０が設置された場所を提示装置１に通知する。制御装置４０は、配電線路５０の線間電圧が制限範囲の上限値以下に維持されるように、蓄電池６１の充電が可能である電力調整装置１０の動作を制御する。
通知装置３０は、電力調整装置１０に付設されていることが望ましい。また、配電線路５０が高圧配電線路であって、当該配電線路５０の電圧を監視する監視装置７０をさらに備えることが望ましい。この場合、監視装置７０は、配電線路５０から受電する電力調整装置１０が設置された場所を管理し、通知装置３０は、監視装置７０に付設されていることが望ましい。
制御装置４０は、配電線路５０の電圧が基準値を超えることが予測される期間を計画期間として求める予測部４１と、計画期間に電力調整装置１０を利用するための予約を受け付ける受付部４２とを備えることが望ましい。
電力調整装置１０は、蓄電池６１の充電および放電を行う機能を有することが望ましい。この場合、電力調整装置１０は、配電線路５０から受電する電力の対価が第１の設定値よりも低い期間に蓄電池６１の充電を行い、配電線路５０から受電する電力の対価が第２の設定値よりも高い期間に蓄電池６１の放電を行うことが望ましい。
以下、本実施形態を詳述する。以下の実施形態における配電線路５０は、６０００／３０００Ｖの高圧配電線路を想定し、配電線路５０の線間電圧を監視する監視装置７０を備える例を示す。ただし、配電線路５０が、２００／１００Ｖの低圧配電線路であることを妨げず、また、以下に説明する実施形態の技術思想は、監視装置７０を用いない構成であっても適用可能である。
図２に示すように、配電線路５０から複数の需要家２が受電し、需要家２のうちの少なくとも一部の需要家２は、配電線路（電力系統）５０に電力を逆潮流させることが可能な分散型電源３を備える。分散型電源３は、ここでは太陽光発電設備を想定する。ただし、分散型電源３は、自然エネルギーを利用して発電する構成であれば、風力、水力、地熱などにより発電する構成であってもよい。また、需要家２は、戸建て住宅に限らず、集合住宅、商業施設、工場などであってもよい。分散型電源３は、配電線路５０に接続され、配電線路との系統連系が可能になっている。つまり、需要家２では、配電線路５０から受電した電力と、分散型電源３が発電した電力とが、電気負荷（図示せず）に供給可能であって、分散型電源３が発電した電力は、配電線路５０への逆潮流も可能になっている。
分散型電源３が接続されている配電線路５０には、１ないし複数台の電力調整装置１０が接続される。電力調整装置１０は、電動車両６０に搭載された蓄電池６１の充電を行う機能を有している。さらに、電力調整装置１０は、蓄電池６１が放電する電力を配電線路５０に逆潮流させる機能を有していてもよい。ここでは、電力調整装置１０が、蓄電池６１の充電および放電を行う機能を有していると仮定して説明する。
電動車両６０は、ここでは走行用の電力を供給する蓄電池６１を搭載し、かつ直流電力を授受する電気自動車、電動二輪車などを想定している。したがって、電力調整装置１０は、配電線路５０の交流と蓄電池６１の直流との間で電力を双方向に変換する機能を有している。また、電力調整装置１０は、蓄電池６１の充電および放電の際の電流を調節する機能も備える。なお、電動車両６０が、プラグインハイブリッド車のように配電線路５０との間で交流電力を授受する構成である場合、電力調整装置１０は、充電と放電との切替のみを行うようにしてもよい。以下では、電動車両６０が電気自動車であって、電力調整装置１０による電力の変換を行う構成例について説明する。
ところで、電力調整装置１０は、需要家２に設置されていてもよいが、時間貸しの駐車場、商業施設などの駐車場のように、不特定多数が利用できる駐車場４（図２参照）に設置されていることが望ましい。また、電動車両６０が、タクシー、バスなどである場合には、これらの電動車両６０が、専用に駐車する場所に電力調整装置１０が設けられていてもよい。あるいは、工場の駐車場、電動車両６０のレンタルを行う事業者の駐車場に電力調整装置１０が設けられていてもよい。
いずれの場所も、比較的多くの台数の電動車両６０を駐車させることが可能であり、電動車両６０が駐車している期間に、蓄電池６１の充電あるいは放電が可能になるという共通点を有している。図示例において、電力調整装置１０と蓄電池６１とは、ケーブルを用いて電力を授受する構成を想定しているが、電力調整装置１０と蓄電池６１との間で非接触で電力を授受する構成を採用することが望ましい。非接触で電力を授受すれば、電動車両６０の利用者が蓄電池６１への充電を行う意思がなく、ケーブルが接続されていない場合でも、必要に応じて蓄電池６１に充電することが可能になる。
電力調整装置１０の動作は、制御装置４０に制御される。制御装置４０は、電力調整装置１０と通信する機能を有し、電力調整装置１０の動作状態の監視および制御を行う。電力調整装置１０は、制御装置４０と通信するために不図示の通信インターフェイス部（以下、通信インターフェイス部を「通信Ｉ／Ｆ部」という）と、蓄電池６１との電力の授受が可能な状態か否かを判断する判断部（図示せず）とを備える。さらに、電力調整装置１０は、蓄電池６１の蓄電量（残容量）および電動車両６０の識別情報を電動車両６０から取得する取得部（図示せず）を備えていることが望ましい。
制御装置４０は、電力調整装置１０と通信する通信Ｉ／Ｆ部（図示せず）を備える。さらに、制御装置４０は、監視装置７０（あるいは通知装置３０）との間でも通信Ｉ／Ｆ部を通して通信する。通信Ｉ／Ｆ部は、電波を伝送媒体とする無線通信、あるいはインターネットのような電気通信回線を用いる通信が可能であるように構成される。図示例では、電力調整装置１０と通知装置３０と制御装置４０が個別に設けられているが、通知装置３０と制御装置４０との一方あるいは両方が、電力調整装置１０の筐体に収納されていてもよい。
ところで、監視装置７０は、配電線路５０の電圧を監視する機能を有し、また、同じ配電線路５０に接続されている電力調整装置１０が設置されている場所を記憶している。監視装置７０は、配電線路５０の電圧が基準値を超えると、通知装置３０を通して電力調整装置１０の場所を提示装置１に通知し、さらに、提示装置１に対して蓄電池６１の充電を促す告知を行う。
基準値は、配電線路５０の電圧について規定された制限範囲の上限値よりも低い値に設定される。たとえば、需要家２の内部配線である電力線において、電圧線と中性線との間の線間電圧は、９５〜１０７Ｖが制限範囲になるから、基準値は、たとえば１０５Ｖなどに設定される。
通知装置３０が提示装置１に通知を行う際に、提示装置１を利用する利用者に、提示された電力調整装置１０を用いて電動車両６０に充電を行うと特典が得られることを告知すれば、利用者に対して充電を動機付けることができる。この種の特典としては、配電線路５０の電圧上昇を回避するという補助（アンシラリー）を行うことに対して、通常よりも電気料金を引き下げること、あるいは電力調整装置１０が設置されている施設で利用可能なクーポンの発行などが考えられる。
提示装置１は、たとえば、移動体電話機、タブレット端末、カーナビゲーション装置のように、移動体通信が可能であって、かつ提示された内容を表示する機能を有する汎用装置を用いることが望ましい。後述するように、監視装置７０が電圧を監視している配電線路５０に接続された電力調整装置１０を用いて蓄電池６１の充電を行う必要がある。そのため、電力調整装置１０から所定の距離範囲（たとえば、半径５ｋｍ以内など）に存在する提示装置１のみに通知装置３０から上述した通知を行うようにするのが望ましい。このような動作は、提示装置１がＧＰＳ（Global Positioning System）のような測位システムを備えている場合、ＧＰＳとの連動によって実現される。
上述した構成例では、配電線路５０の電圧を監視する監視装置７０を設け、かつ監視装置７０が電力調整装置１０の場所を管理しており、監視装置７０に通知装置３０が設けられている。したがって、監視装置７０が複数の電力調整装置１０を集約して管理することになり、監視装置７０は、いわゆるアグリゲータとして機能する。
これに対して、通知装置３０が電力調整装置１０に設けてもよい。この場合には、個々の電力調整装置１０が、配電線路５０の電圧を監視し、電力調整装置１０が場所も管理することになる。
上述した動作例は、配電線路５０の電圧が上昇し、制限範囲の上限値を超える可能性がある場合に、電力調整装置１０から蓄電池６１への充電を促す通知を行うようにしているが、提示装置１への提示から充電が開始されるまでに時間遅れが生じる。このような時間遅れに対応するために、配電線路５０から受電して蓄電池を充電する蓄電設備を付加してもよい。このような蓄電装置を設けておけば、電動車両６０の台数が必要台数に達しない場合でも、蓄電設備を補助に用いることによって、配電線路５０の電圧を制限範囲に維持することが可能になる。
以下に説明する構成例は、配電線路５０の電圧が制限範囲の上限値を超える可能性のある期間を予測し、当該期間に電動車両６０を充電可能な状態に待機させることを目的としている。
すなわち、制御装置４０は、配電線路５０の電圧が基準値を超えることが予測される期間を求める予測部４１を備える。予測部４１は、分散型電源３が発電する電力、需要家２ごとに消費する電力、電力調整装置１０から電動車両６０に供給される電力などの情報を用いて、配電線路５０に流入する電力と配電線路５０から流出する電力とを予測する。予測に際しては、過去の実績の情報、天気予報（天候、気温、風速など）の情報などが用いられる。
予測部４１による予測は、当日の午後、あるいは翌日に関する予測であって、予測によって配電線路５０の電圧が基準値を超える可能性が予測される期間を計画期間に定め、この計画期間において蓄電池６１に充電することを希望する利用者を募集する。つまり、制御装置４０に設けられた受付部４２は、予測部４１が定めた計画期間を提示装置１に通知し、計画期間に電力調整装置１０を利用するための予約を受け付ける。
このように、計画期間において充電を行う電動車両６０を募集するから、配電線路５０の電圧を制限範囲に維持するために必要な台数の電動車両６０を確保しやすくなる。したがって、電動車両６０の充電のみによって、配電線路５０の電圧を制限範囲に維持することが容易になる。
上述した制御装置４０は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたコンピュータを主なハードウェア要素として備える。この種のコンピュータは、メモリをプロセッサと一体に備えるマイコン、プロセッサとメモリとを個別に備える構成などがある。コンピュータを、上述した制御装置４０として機能させるためのプログラムは、コンピュータに搭載されるＲＯＭ（Read Only Memory）により提供されるか、電気通信回線を通して提供されるか、コンピュータで読取可能な記録媒体により提供される。
また、上述した構成例は、電力調整装置１０が蓄電池６１を充電する電力を供給する場合について説明したが、電力調整装置１０は蓄電池６１の電力を配電線路５０に供給する機能を有していてもよい。つまり、電力調整装置１０は、蓄電池６１の電力を双方向に授受する構成であってもよい。この場合、電力調整装置１０は、配電線路５０から受電する電力の対価が第１の設定値よりも低い期間に蓄電池６１の充電を行い、配電線路５０から受電する電力の対価が第２の設定値よりも高い期間に蓄電池６１の放電を行うことが望ましい。
１ 提示装置
２ 需要家
３ 分散型電源
１０ 電力調整装置
３０ 通知装置
４０ 制御装置
４１ 予測部
４２ 受付部
５０ 配電線路
６０ 電動車両
６１ 蓄電池
７０ 監視装置

Claims (8)

  1. 各所に設置され配電線路から受電し電動車両に搭載された走行用の蓄電池を充電する機能を有した電力調整装置と、
    前記配電線路の線間電圧が制限範囲の上限値以下に設定された基準値を超えたときに、当該配電線路から受電する前記電力調整装置が設置された場所を提示装置に通知する通知装置と、
    前記配電線路の線間電圧が前記制限範囲の上限値以下に維持されるように、前記蓄電池の充電が可能である前記電力調整装置の動作を制御する制御装置とを備える
    ことを特徴とする電力管理システム。
  2. 前記通知装置は、前記電力調整装置に付設されている請求項１記載の電力管理システム。
  3. 前記配電線路は高圧配電線路であって、当該配電線路の電圧を監視する監視装置をさらに備え、
    前記監視装置は、前記配電線路から受電する前記電力調整装置が設置された場所を管理し、
    前記通知装置は、前記監視装置に付設されている
    請求項１記載の電力管理システム。
  4. 前記制御装置は、
    前記配電線路の電圧が前記基準値を超えることが予測される期間を計画期間として求める予測部と、
    前記計画期間に前記電力調整装置を利用するための予約を受け付ける受付部とを備える
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力管理システム。
  5. 前記電力調整装置は、
    前記蓄電池の充電および放電を行う機能を有し、
    前記配電線路から受電する電力の対価が第１の設定値よりも低い期間に前記蓄電池の充電を行い、前記配電線路から受電する電力の対価が第２の設定値よりも高い期間に前記蓄電池の放電を行う
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力管理システム。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力管理システムに用いられることを特徴とする通知装置。
  7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力管理システムに用いられることを特徴とする制御装置。
  8. 請求項３記載の電力管理システムに用いられることを特徴とする監視装置。
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