JP2017175910A - 電力管理システム、電力管理方法、電力制御装置及び分散電源 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器を適切に制御することを可能とする管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置を提供する。【解決手段】 ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０が系統から解列された自立運転状態における蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージ及び蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを蓄電池装置１４０から受信する。【選択図】 図５

Description

本発明は、蓄電池を用いて電力を充放電する蓄電池装置と、蓄電池装置と通信を行う制御装置とを有する管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置に関する。

近年、複数の機器と、複数の機器を制御する制御装置とを有する電力管理システムが提案されている（例えば、特許文献１）。複数の機器は、例えば、エアーコンディショナー、照明装置などの家電機器、及び、太陽電池、蓄電池、燃料発電装置などの分散電源である。制御装置は、例えば、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＳＥＭＳ（Ｓｔｏｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＥＭＳ（Ｃｌｕｓｔｅｒ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などと称される。

上述した管理システムの普及には、複数の機器と制御装置との間のメッセージフォーマットを共通化することが効果的であり、このようなメッセージフォーマットの共通化が試みられている。

特開２０１０−１２８８１０号公報

上述したメッセージフォーマットの共通化は端緒についたばかりであり、機器を適切に制御するためのメッセージフォーマットについては、様々な検討が必要である。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、機器を適切に制御することを可能とする管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る管理システムは、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する。前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。

第１の特徴において、前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを前記蓄電装置から受信する。

第１の特徴において、前記制御装置は、前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを前記蓄電装置から受信する。

第２の特徴に係る管理方法は、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する管理システムで用いる方法である。管理方法は、前記蓄電装置から前記制御装置に対して、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを送信するステップを備える。

第３の特徴に係る制御装置は、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と通信を行う。制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。

第４の特徴に係る蓄電装置は、電力を蓄積する蓄電池を備える。蓄電装置は、前記蓄電装置と通信を行う制御装置に対して、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記制御装置に送信する通信部を備える。

本発明によれば、機器を適切に制御することを可能とする管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る需要家１０を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る燃料電池装置１５０を示す図である。 図４は、第１実施形態に係るネットワーク構成を示す図である。 図５は、第１実施形態に係るＥＭＳ２００を示す図である。 図６は、第１実施形態に係るメッセージフォーマットを示す図である。 図７は、第１実施形態に係るメッセージフォーマットを示す図である。 図８は、第１実施形態に係るメッセージフォーマットを示す図である。 図９は、第１実施形態に係る管理方法を示すシーケンス図である。

以下において、本発明の実施形態に係る管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る管理システムは、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する。前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。

実施形態では、制御装置は、自立運転状態における蓄電池の定格出力を示すメッセージを蓄電装置から受信することによって、自立運転状態において、他の機器（負荷、燃料電池装置）を適切に制御することができる。或いは、制御装置は、蓄電池の充放電回数を示すメッセージを蓄電装置から受信することによって、蓄電池の劣化度合いを判断することができる。

［第１実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。

図１に示すように、エネルギー管理システム１００は、需要家１０と、ＣＥＭＳ２０と、変電所３０と、スマートサーバ４０と、発電所５０とを有する。なお、需要家１０、ＣＥＭＳ２０、変電所３０及びスマートサーバ４０は、ネットワーク６０によって接続されている。

需要家１０は、例えば、発電装置及び蓄電装置を有する。発電装置は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。

需要家１０は、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよい。或いは、需要家１０は、コンビニエンスストア又はスーパーマーケットなどの店舗であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。

第１実施形態では、複数の需要家１０によって、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂが構成されている。需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂは、例えば、地理的な地域によって分類される。

ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。なお、ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０を管理するため、ＣＥＭＳ（Ｃｌｕｓｔｅｒ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と称されることもある。具体的には、ＣＥＭＳ２０は、停電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を解列する。一方で、ＣＥＭＳ２０は、復電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を連系する。

第１実施形態では、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂが設けられている。ＣＥＭＳ２０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。ＣＥＭＳ２０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。

変電所３０は、複数の需要家１０に対して、配電線３１を介して電力を供給する。具体的には、変電所３０は、発電所５０から供給を受ける電圧を降圧する。

第１実施形態では、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂが設けられている。変電所３０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ａを介して電力を供給する。変電所３０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ｂを介して電力を供給する。

スマートサーバ４０は、複数のＣＥＭＳ２０（ここでは、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂ）を管理する。また、スマートサーバ４０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）を管理する。言い換えると、スマートサーバ４０は、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０を統括的に管理する。スマートサーバ４０は、例えば、需要家群１０Ａに供給すべき電力と需要家群１０Ｂに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。

発電所５０は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所５０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）に対して、送電線５１を介して電力を供給する。

ネットワーク６０は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク６０は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。

（需要家）
以下において、第１実施形態に係る需要家について説明する。図２は、第１実施形態に係る需要家１０の詳細を示す図である。

図２に示すように、需要家１０は、分電盤１１０と、負荷１２０と、ＰＶ装置１３０と、蓄電池装置１４０と、燃料電池装置１５０と、貯湯装置１６０と、ＥＭＳ２００とを有する。

第１実施形態において、需要家１０は、電流計１８０、電流計１８１及び電流計１８２を有する。

電流計１８０は、燃料電池装置１５０の負荷追従制御に用いられる。電流計１８０は、各機器（例えば、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０）と系統とを接続する電力線上において、蓄電池装置１４０と電力線との接続点よりも下流（系統から離れた側）、かつ、燃料電池装置１５０と電力線との接続点よりも上流（系統に近い側）に設けられる。電流計１８０が負荷１２０と電力線との接続点よりも上流（系統に近い側）に設けられることは勿論である。

電流計１８１は、蓄電池装置１４０から系統への電力の流れ（逆潮流）の有無の確認に用いられる。電流計１８１は、各機器（例えば、蓄電池装置１４０）と系統とを接続する電力線上において、蓄電池装置１４０と電力線との接続点よりも上流（系統に近い側）に設けられる。

電流計１８２は、ＰＶ装置１３０によって発電された電力の計測に用いられる。電流計１８２は、各機器（例えば、ＰＶ装置１３０）と系統とを接続する電力線とＰＶ装置１３０との接続点よりもＰＶ装置１３０側に設けられる。

第１実施形態において、各機器は、系統に近い順から見て、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び負荷１２０の順で電力線に接続されていることに留意すべきである。

分電盤１１０は、配電線３１（系統）に接続されている。分電盤１１０は、電力線を介して、負荷１２０、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０及び燃料電池装置１５０に接続されている。

負荷１２０は、電力線を介して供給を受ける電力を消費する装置である。例えば、負荷１２０は、冷蔵庫、冷凍庫、照明、エアコンなどの装置を含む。

ＰＶ装置１３０は、ＰＶ１３１と、ＰＣＳ１３２とを有する。ＰＶ１３１は、発電装置の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う太陽光発電装置である。ＰＶ１３１は、発電されたＤＣ電力を出力する。ＰＶ１３１の発電量は、ＰＶ１３１に照射される日射量に応じて変化する。ＰＣＳ１３２は、ＰＶ１３１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＰＣＳ１３２は、電力線を介してＡＣ電力を分電盤１１０に出力する。

第１実施形態において、ＰＶ装置１３０は、ＰＶ１３１に照射される日射量を測定する日射計を有していてもよい。

ＰＶ装置１３０は、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）法によって制御される。詳細には、ＰＶ装置１３０は、ＰＶ１３１の動作点（動作点電圧値及び電力値によって定まる点、又は、動作点電圧値と電流値とによって定まる点）を最適化する。

蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１と、ＰＣＳ１４２とを有する。蓄電池１４１は、電力を蓄積する装置である。ＰＣＳ１４２は、配電線３１（系統）から供給を受けるＡＣ電力をＤＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。また、ＰＣＳ１４２は、蓄電池１４１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。

ここで、蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかに従って動作する。

複数の運転モードは、系統連系状態の運転モードと、自立運転状態の運転モードとを含む。系統連系状態は、蓄電池装置１４０と系統とが並列された状態である。一方で、自立運転状態は、蓄電池装置１４０と系統とが解列された状態である。自立運転状態の一例としては、例えば、停電が生じた状態が考えられる。

系統連系状態の運転モードは、（ａ）ＰＶ装置１３０によって発電された電力の売電（逆潮流）を優先するように、蓄電池１４１の充放電を制御する運転モード（太陽光買電優先モード）、（ｂ）ＰＶ装置１３０によって発電された電力を蓄電池１４１に充電するように、蓄電池１４１の充放電を制御する運転モード（太陽光充電モード）、（ｃ）系統から供給される電力が一定値を超えないように、蓄電池１４１の充放電を制御する運転モード（ピークカットモード）、（ｄ）系統から供給される電力の単価が閾値よりも低い期間（例えば、夜間）において、系統から供給される電力を蓄電池１４１に充電するように、蓄電池１４１の充放電を制御する運転モード（深夜電力活用モード）、（ｅ）蓄電池１４１に電力を強制的に蓄積する運転モード（強制蓄電モード）、（ｆ）蓄電池１４１に蓄積された電力を強制的に放電する運転モード（強制放電モード）などである。

ここで、（ａ）太陽光買電優先モード及び（ｂ）太陽光充電モードにおいては、蓄電池装置１４０は、電流計１８２によって計測される電流を監視して、ＰＶ装置１３０の発電量に応じて、蓄電池１４１の充放電を制御する必要がある。ＰＶ装置１３０の発電量は、時々刻々と変化するため、これらの運転モードは、蓄電池装置１４０によって制御されることが好ましい。

同様に、（ｃ）ピークカットモードにおいては、蓄電池装置１４０は、電流計１８１及び電流計１８２によって計測される電流を監視して、系統から供給される電力量に応じて、蓄電池１４１の充放電を制御する必要がある。系統から供給される電力量は、電流計１８１によって計測される電力から電流計１８２によって計測された電力を除いた値である。ＰＶ装置１３０の発電量及び負荷１２０の消費電力は、時々刻々と変化するため、この運転モードは、蓄電池装置１４０によって制御されることが好ましい。

第１実施形態において、（ａ）太陽光買電優先モード、（ｂ）太陽光充電モード及び（ｃ）ピークカットモードは、蓄電池１４１以外のＰＶ１３１と蓄電池１４１が連携する運転モードの一例である。

自立運転状態の運転モードは、（ｇ）ＰＶ装置１３０によって発電された電力を蓄積する運転モード（以下、自立蓄電モード）、（ｈ）蓄電池装置１４０に設けられた自立コンセントに接続された負荷１２０に電力を供給する運転モード（以下、自立供給モード）、（ｉ）ＰＶ装置１３０によって発電された電力を蓄積しながら、蓄電池装置１４０に設けられた自立コンセントに接続された負荷１２０に電力を供給する運転モード（以下、自立蓄電供給モード）などである。

さらに、全ての運転モードに共通する制御として、蓄電池装置１４０は、電流計１８１によって計測される電流を監視して、蓄電池装置１４０から系統への電力の流れ（逆潮流）が生じないように、蓄電池１４１の充放電を制御する必要がある。負荷１２０の消費電力は、時々刻々と変化するため、これらの運転モードは、蓄電池装置１４０によって制御されることが好ましい。

第１実施形態において、ＥＭＳ２００と蓄電池装置１４０との間において、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージが定義されている。ここで、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージは、指定された運転モードで運転を開始する時刻、指定された運転モードで運転を終了する時刻、指定された運転モードで動作を行う時間を含むことが好ましい。例えば、（ｄ）のモードにおいて、深夜のいつから充電を開始するか、昼間のいつから放電を開始するか、などの時刻の指定が必要となる。

複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージは、指定された運転モードが系統連系状態における運転モードであるのか、指定された運転モードが自立運転状態における運転モードであるのかを示す情報を含むことが好ましい。

例えば、蓄電池装置１４０は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージをＥＭＳ２００から受信する。蓄電池装置１４０は、ＥＭＳ２００から受信するメッセージに従って、複数の運転モードのいずれかで運転する。或いは、蓄電池装置１４０は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージをＥＭＳ２００に送信する。ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０から受信するメッセージによって、複数の運転モードのいずれでＥＭＳ２００が運転しているかを取得する。

また、蓄電池装置１４０は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージの通信に先立って、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージをＥＭＳ２００に送信する。

第１実施形態において、蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージをＥＭＳ２００に送信する。蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージは、少なくとも、自立運転状態における蓄電池１４１の定格出力を示す情報を含む。蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージは、系統連系状態における蓄電池１４１の定格出力を示す情報を含んでもよい。ここで、ＥＭＳ２００が他の機器（例えば、燃料電池装置１５０、負荷１２０）を制御する上で、自立運転状態における蓄電池１４１の定格出力は、ＥＭＳ２００にとって重要な情報である。

また、蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージをＥＭＳ２００に送信する。

第１実施形態において、蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージをＥＭＳ２００に送信する。蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージは、少なくとも、現在の状態における蓄電池１４１の充放電回数を含む。蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージは、蓄電池１４１の最大充放電回数を含んでもよい。ここで、蓄電池１４１の劣化度合いを判断する上で、蓄電池１４１の充放電回数は、ＥＭＳ２００にとって重要な情報である。

また、蓄電池装置１４０は、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージをＥＭＳ２００に送信する。

第１実施形態において、ＰＣＳ１４２は、例えば、上述したメッセージをＥＭＳ２００から受信し、又はＥＭＳ２００に送信する通信部を構成する。或いは、ＰＣＳ１４２は、例えば、蓄電池１４１の運転モードに従って蓄電池１４１の充放電を制御する制御部を構成する。但し、通信部及び制御部は、ＰＣＳ１４２とは別に設けられた制御基板に設けられていてもよい。

燃料電池装置１５０は、燃料電池１５１と、ＰＣＳ１５２とを有する。燃料電池１５１は、発電装置の一例であり、燃料（ガス）を用いて電力を発電する装置である。ＰＣＳ１５２は、燃料電池１５１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

燃料電池装置１５０は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池装置１５０は、燃料電池１５１から出力する電力が負荷追従制御の目標電力となるように燃料電池１５１を制御する。言い換えると、燃料電池装置１５０は、電流計１８０によって検出される電流値が目標受電力となるように、燃料電池１５１から出力する電力を制御する。

貯湯装置１６０は、燃料（ガス）を用いて湯を生成或いは水温を維持する装置である。具体的には、貯湯装置１６０は、貯湯槽を有しており、燃料（ガス）の燃焼によって生じる熱又は燃料電池１５１の運転（発電）によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯装置１６０は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。

実施形態において、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０は、給湯ユニット１７０（給湯システム）を構成することに留意すべきである。

ＥＭＳ２００は、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御する装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。具体的には、ＥＭＳ２００は、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０に信号線を介して接続されており、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御する。また、ＥＭＳ２００は、負荷１２０の動作モードを制御することによって、負荷１２０の消費電力を制御する。

また、ＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報（以下、エネルギー料金情報）を格納する。

或いは、各種サーバは、例えば、負荷１２０の消費電力を予測するための情報（以下、消費エネルギー予測情報）を格納する。消費エネルギー予測情報は、例えば、過去の負荷１２０の消費電力の実績値に基づいて生成されてもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、負荷１２０の消費電力のモデルであってもよい。

或いは、各種サーバは、例えば、ＰＶ１３１の発電量を予測するための情報（以下、ＰＶ発電量予測情報）を格納する。ＰＶ発電予測情報は、ＰＶ１３１に照射される日射量の予測値であってもよい。或いは、ＰＶ発電予測情報は、天気予報、季節、日照時間などであってもよい。

（燃料電池装置）
以下において、第１実施形態に係る燃料電池装置について説明する。図３は、第１実施形態に係る燃料電池装置１５０を示す図である。

図３に示すように、燃料電池装置１５０は、燃料電池１５１と、ＰＣＳ１５２と、ブロワ１５３と、脱硫器１５４と、着火ヒータ１５５と、制御基板１５６とを有する。

燃料電池１５１は、上述したように、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。具体的には、燃料電池１５１は、改質器１５１Ａと、セルスタック１５１Ｂとを有する。

改質器１５１Ａは、後述する脱硫器１５４によって付臭剤が除去された燃料ガスから改質ガスを生成する。改質ガスは、水素及び一酸化炭素によって構成されるガスである。

セルスタック１５１Ｂは、後述するブロワ１５３から供給される空気（酸素）と改質ガスとの化学反応によって発電する。具体的には、セルスタック１５１Ｂは、複数のセルがスタックされた構造を有する。各セルは、燃料極と空気極との間に電解質が挟み込まれた構造を有する。燃料極には、改質ガス（水素）が供給され、空気極には、空気（酸素）が供給される。電解質において改質ガス（水素）及び空気（酸素）の化学反応が生じて、電力（ＤＣ電力）及び熱が生成される。

ＰＣＳ１５２は、上述したように、燃料電池１５１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置である。

ブロワ１５３は、燃料電池１５１（セルスタック１５１Ｂ）に空気を供給する。ブロワ１５３は、例えば、ファンによって構成される。

脱硫器１５４は、外部から供給される燃料ガスに含まれる付臭剤を除去する。燃料ガスは、都市ガスであってもよく、プロパンガスであってもよい。

着火ヒータ１５５は、セルスタック１５１Ｂで化学反応しなかった燃料（以下、未反応燃料）に着火し、セルスタック１５１Ｂの温度を高温に維持するヒータである。すなわち、着火ヒータ１５５は、セルスタック１５１Ｂを構成する各セルの開口から漏れる未反応燃料に着火する。着火ヒータ１５５は、未反応燃料が燃焼していないケース（例えば、燃料電池装置１５０の起動時）において、未反応燃料に着火すればよいことに留意すべきである。そして、一旦着火すれば、その後は、セルスタック１５１Ｂから僅かずつ溢れ出る未反応燃料が燃焼し続けることによって、セルスタック１５１Ｂの温度が高温に維持される。

制御基板１５６は、燃料電池１５１、ＰＣＳ１５２、ブロワ１５３、脱硫器１５４、着火ヒータ１５５及び制御基板１５６を制御する回路を搭載する基板である。

第１実施形態において、セルスタック１５１Ｂは、化学反応によって発電する発電部の一例である。改質器１５１Ａ、ブロワ１５３、脱硫器１５４、着火ヒータ１５５及び制御基板１５６は、セルスタック１５１Ｂの動作を補助する補器の一例である。また、ＰＣＳ１５２の一部を補器として扱ってもよい。

（ネットワーク構成）
以下において、第１実施形態に係るネットワーク構成について説明する。図４は、第１実施形態に係るネットワーク構成を示す図である。

図５に示すように、ネットワークは、負荷１２０、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０、貯湯装置１６０、ＥＭＳ２００及びユーザ端末３００によって構成される。ユーザ端末３００は、ユーザ端末３１０及びユーザ端末３２０を含む。

ユーザ端末３１０は、ＥＭＳ２００と接続されており、各機器（負荷１２０、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０、貯湯装置１６０）の消費エネルギーを可視化するための情報（以下、可視化情報）をウェブブラウザによって表示する。このようなケースにおいて、ＥＭＳ２００は、ＨＴＭＬ等の形式で可視化情報を生成して、生成された可視化情報をユーザ端末３１０に送信する。ユーザ端末３１０とＥＭＳ２００との間の接続形式は、有線であってもよく、無線であってもよい。

ユーザ端末３２０は、ＥＭＳ２００と接続されており、可視化情報をアプリケーションによって表示する。このようなケースにおいて、ＥＭＳ２００は、各機器の消費エネルギーを示す情報をユーザ端末３２０に送信する。ユーザ端末３２０のアプリケーションは、ＥＭＳ２００から受信する情報に基づいて可視化情報を生成して、生成された可視化情報を表示する。ユーザ端末３２０とＥＭＳ２００との間の接続形式は、有線であってもよく、無線であってもよい。

上述したように、第１実施形態では、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０が給湯ユニット１７０を構成する。従って、貯湯装置１６０は、ＥＭＳ２００と通信を行う機能を有していなくてもよい。このようなケースでは、燃料電池装置１５０は、貯湯装置１６０を代理して、貯湯装置１６０に関するメッセージの通信をＥＭＳ２００と行う。

第１実施形態において、ＥＭＳ２００と各機器（負荷１２０、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０、貯湯装置１６０）との間の通信は、所定のプロトコルに従って方式で行われる。所定のプロトコルとしては、例えば、“ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ”又は“ＥＣＨＯＮＥＴ”と呼ばれるプロトコルが挙げられる。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではなく、所定のプロトコルは、“ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ”及び“ＥＣＨＯＮＥＴ”以外のプロトコルであってもよい。

（ＥＭＳの構成）
以下において、第１実施形態に係るＥＭＳについて説明する。図５は、第１実施形態に係るＥＭＳ２００を示すブロック図である。

図５に示すように、ＥＭＳ２００は、受信部２１０と、送信部２２０と、制御部２３０とを有する。

受信部２１０は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、受信部２１０は、ＰＶ１３１の発電量を示す情報をＰＶ装置１３０から受信してもよい。受信部２１０は、蓄電池１４１の蓄電量を示す情報を蓄電池装置１４０から受信してもよい。受信部２１０は、燃料電池１５１の発電量を示す情報を燃料電池装置１５０から受信してもよい。受信部２１０は、貯湯装置１６０の貯湯量を示す情報を貯湯装置１６０から受信してもよい。

第１実施形態において、受信部２１０は、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びＰＶ発電量予測情報を、ネットワーク６０を介して各種サーバから受信してもよい。但し、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びＰＶ発電量予測情報は、予めＥＭＳ２００に記憶されていてもよい。

第１実施形態において、受信部２１０は、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを蓄電池装置１４０（例えば、ＰＣＳ１４２）から受信する。これによって、受信部２１０は、複数の運転モードのいずれで蓄電池装置１４０が運転しているのかを取得する。或いは、受信部２１０は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを蓄電池装置１４０（例えば、ＰＣＳ１４２）から受信する。或いは、受信部２１０は、蓄電池１４１の累積の充放電回数を示すメッセージを蓄電池装置１４０（例えば、ＰＣＳ１４２）から受信する。言い換えると、蓄電池装置１４０のＰＣＳ１４２は、上述したメッセージを送信する通信部を構成する。

第１実施形態において、受信部２１０は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージの通信に先立って、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージを蓄電池装置１４０から受信する。或いは、受信部２１０は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを蓄電池装置１４０から受信する。或いは、或いは、受信部２１０は、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを蓄電池装置１４０から受信する。

送信部２２０は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、送信部２２０は、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御するための信号を各装置に送信する。送信部２２０は、負荷１２０を制御するための制御信号を負荷１２０に送信する。

第１実施形態において、送信部２２０は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを蓄電池装置１４０（例えば、ＰＣＳ１４２）に送信する。これによって、送信部２２０は、蓄電池１４１の運転モードを蓄電池装置１４０に指示する。或いは、送信部２２０は、蓄電池１４１の定格出力を要求するメッセージを蓄電池装置１４０に送信する。或いは、送信部２２０は、蓄電池１４１の充放電回数を要求するメッセージを蓄電池装置１４０に送信する。

第１実施形態において、送信部２２０は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージの通信に先立って、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージを蓄電池装置１４０に送信する。或いは、送信部２２０は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージを蓄電池装置１４０に送信する。或いは、或いは、送信部２２０は、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージを蓄電池装置１４０に送信する。

制御部２３０は、負荷１２０、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を制御する。

（メッセージフォーマット）
以下において、第１実施形態に係るメッセージフォーマットについて説明する。図６〜図８は、第１実施形態のメッセージフォーマットの一例を示す図である。

第１に、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージは、例えば、図６に示すフォーマットを有する。図６に示すように、メッセージは、メッセージ種別のフィールド及び運転モードのフィールドを有する。

メッセージ種別のフィールドは、メッセージの種別を示しており、第１実施形態では、メッセージが運転モードを含むことを示している。

運転モードのフィールドは、蓄電池１４１の運転モードを示す。運転モードは、上述したように、（ａ）太陽光買電優先モード、（ｂ）太陽光充電モード、（ｃ）ピークカットモード、（ｄ）深夜電力活用モード、（ｅ）強制蓄電モード、（ｆ）強制放電モード、（ｇ）自立蓄電モード、（ｈ）自立供給モード、（ｉ）自立蓄電供給モードなどである。

第２に、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージは、例えば、図７に示すフォーマットを有する。図７に示すように、メッセージは、メッセージ種別のフィールド及び定格出力のフィールドを有する。

メッセージ種別のフィールドは、メッセージの種別を示しており、第１実施形態では、メッセージが定格出力を含むことを示している。

定格出力のフィールドは、蓄電池１４１の定格出力を示す。定格出力のフィールドは、少なくとも、自立運転状態における蓄電池１４１の定格出力を示す情報を含む。定格出力のフィールドは、系統連系状態における蓄電池１４１の定格出力を示す情報を含んでもよい。

第３に、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージは、例えば、図８に示すフォーマットを有する。図８に示すように、メッセージは、メッセージ種別のフィールド及び充放電回数のフィールドを有する。

メッセージ種別のフィールドは、メッセージの種別を示しており、第１実施形態では、メッセージが充放電回数を含むことを示している。

定格出力のフィールドは、蓄電池１４１の充放電回数を示す。充放電回数のフィールドは、少なくとも、現在の状態における蓄電池１４１の充放電回数を含む。充放電回数のフィールドは、蓄電池１４１の最大充放電回数を含んでもよい。

（管理方法）
以下において、第１実施形態に係る管理方法について説明する。図９は、第１実施形態の管理方法を示すシーケンス図である。

図９に示すように、ステップ１０において、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０に対して、蓄電池装置１４０が対応するコード群を要求するメッセージ（コード群要求）を送信する。コード群要求は、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージの一例である。或いは、コード群要求は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージの一例である。或いは、コード群要求は、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージの一例である。

ステップ２０において、蓄電池装置１４０は、ＥＭＳ２００に対して、蓄電池装置１４０が対応するコード群を示すメッセージ（コード群応答）を送信する。コード群応答は、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージの一例である。或いは、コード群応答は、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージの一例である。或いは、コード要求は、蓄電池１４１の充放電回数（充放電累積回数）を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージの一例である。

ステップ３０において、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０に対して、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを送信する。蓄電池装置１４０はメッセージを受信すると、メッセージから指定されたモードについて判別し、指定されたモードに自己の状態を切り替える。これによって、ＥＭＳ２００は、蓄電池１４１の運転モードを蓄電池装置１４０に指示する。また、蓄電池装置１４０は、モードの切り替え指示を受け付けた、あるいはモードの切り替えが完了した旨をＥＭＳ２００に返答してもよい。

その後しばらく経過して、ステップ４０において、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０に対して、蓄電池１４１の運転モードの通知を要求するメッセージ（運転モード要求）を送信する。

ステップ５０において、蓄電池装置１４０は、ＥＭＳ２００に対して、蓄電池１４１の運転モードを示すメッセージ（運転モード応答）を要求に対する応答として送信する。

ステップ６０において、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０に対して、蓄電池１４１の定格出力の通知を要求するメッセージ（定格出力要求）を送信する。

ステップ７０において、蓄電池装置１４０は、ＥＭＳ２００に対して、蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージ（定格出力応答）を送信する。ここで、定格出力の応答は、定格出力および自立運転時の出力の双方を含んでいても、現在が系統連系中か自立しているかの状態に対応する出力の情報を含ませるように構成していてもよい。

ステップ８０において、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０に対して、蓄電池１４１の充放電回数の通知を要求するメッセージ（充放電回数要求）を送信する。

ステップ９０において、蓄電池装置１４０は、ＥＭＳ２００に対して、蓄電池１４１の充放電の累積回数を示すメッセージ（充放電回数応答）を送信する。

以上説明したように、第１実施形態では、蓄電池１４１の運転モードに従った蓄電池１４１の充放電制御を蓄電池装置１４０に任せるとともに、蓄電池１４１の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージが定義される。これによって、ＥＭＳ２００は、ＥＭＳ２００と蓄電池装置１４０との間の通信遅延の影響を受けずに、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０を適切に制御することができる。また、ＥＭＳ２００は、蓄電池装置１４０の発電量等を把握することが可能であり、他の機器（負荷、燃料電池装置など）を適切に制御することができる。

第１実施形態では、ＥＭＳ２００は、自立運転状態における蓄電池１４１の定格出力を示すメッセージを蓄電池装置１４０から受信することによって、自立運転状態において、他の機器（負荷、燃料電池装置）を適切に制御することができる。或いは、ＥＭＳ２００は、蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージを蓄電池装置１４０から受信することによって、蓄電池１４１の劣化度合いを判断することができる。具体的には、リチウムイオン電池のような、充放電サイクル数と劣化度合いが比較的強い関係性を有する電池の場合には、ある程度は計算で求めることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、系統停電中にはアイドリングモードで運転するとしたが、仮に負荷での電力需要があるならば、補器についての電力供給を燃料電池１５１自身で行うだけでなく、燃料電池装置１５０に接続された負荷での需要に見合う出力電力が得られるよう燃料電池１５１の出力を上げる自立運転モードとしてもよい。すなわち、自立運転モードとアイドリングモードとは、発電電力の外部出力を行うか否かという点では相違するものの、系統停電中には補器への給電を自己発電で賄うという点では共通する。このため、系統停電中には補器への給電を自己発電で賄う２つのモードのことを便宜上、自給モードと呼んでもよい。

また、温度維持モードでは系統からの電力供給により補器類の消費電力を賄うとしたが、ＰＶ装置１３０か蓄電池装置１４０などの出力から賄ってもよい。

ＥＭＳ２００は、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＳＥＭＳ（Ｓｔｏｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。

実施形態では、需要家１０は、負荷１２０、ＰＶ装置１３０、蓄電池装置１４０、燃料電池装置１５０及び貯湯装置１６０を有する。しかしながら、需要家１０は、少なくとも、蓄電池装置１４０を有していればよい。

実施形態では、蓄電池１４１以外の他の機器と蓄電池１４１が連携する運転モードとして、（ａ）太陽光買電優先モード、（ｂ）太陽光充電モード及び（ｃ）ピークカットモードを例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、蓄電池１４１の運転モードは、負荷１２０、燃料電池装置１５０又は貯湯装置１６０と蓄電池１４１が連携する運転モードを含んでもよい。

実施形態では特に触れていないが、蓄電池装置１４０の初期設定を行うタイミング、停電から復旧したタイミング、蓄電池装置１４０の電源が投入されたタイミング、ＥＭＳ２００の電源が投入されたタイミング、蓄電池装置１４０の設定を確認する必要が生じたタイミングにおいて、コード群要求及びコード群応答の送受信が行われることが好ましい。

実施形態では特に触れていないが、ＥＭＳ２００と蓄電池装置１４０との間において、蓄電池１４１のステータスを示すメッセージが定義されることが好ましい。蓄電池１４１の運転モードを示すメッセージ及び蓄電池１４１の充放電回数を示すメッセージは、蓄電池１４１のステータスを示すメッセージの一例である。

実施形態では特に触れていないが、ＥＭＳ２００と蓄電池装置１４０との間において、蓄電池１４１のスペックを示すメッセージが定義されることが好ましい。蓄電池１４１の出力定格を示すメッセージは、蓄電池１４１のスペックを示すメッセージの一例である。

実施形態では特に触れていないが、蓄電池装置１４０は、ＥＭＳ２００からの要求ではなくて、自律的に各種メッセージをＥＭＳ２００に送信してもよい。例えば、蓄電池装置１４０は、予め定められた条件が満たされた場合に、各種メッセージをＥＭＳ２００に送信する。

実施形態では特に触れていないが、蓄電池装置１４０は、コード群応答とともに、蓄電池１４１のスペックを示すメッセージ（例えば、蓄電池１４１の出力定格を示すメッセージ）、さらには蓄電池１４１のステータスを示すメッセージをともにＥＭＳ２００に送信してもよい。

１０…需要家、２０…ＣＥＭＳ、３０…変電所、３１…配電線、４０…スマートサーバ、５０…発電所、５１…送電線、６０…ネットワーク、１００…エネルギー管理システム、１１０…分電盤、１２０…負荷、１３０…ＰＶ装置、１３１…ＰＶ、１３２…ＰＣＳ、１４０…蓄電池装置、１４１…蓄電池、１４２…ＰＣＳ、１５０…燃料電池装置、１５１…燃料電池、１５１Ａ…改質器、１５１Ｂ…セルスタック、１５２…ＰＣＳ、１５３…ブロワ、１５４…脱硫器、１５５…着火ヒータ、１５６…制御基板、１６０…貯湯装置、１７０…給湯装置、１８０、１８１、１８２…電流計、２００…ＥＭＳ、２１０…受信部、２２０…送信部、２３０…制御部、３００、３１０、３２０…ユーザ端末

Claims (6)

1. 需要家に設けられる複数の機器と、
   前記需要家に設けられる制御装置とを備え、
   前記複数の機器と前記制御装置との間の通信は、予め定められた所定プロトコルに従った方式で行われ、
   前記制御装置は、前記所定プロトコルに従って前記複数の機器と前記制御装置との間で共通化された所定フォーマットを有するメッセージを受信し、
   前記複数の機器は、少なくとも、電力を蓄積する蓄電池装置を含み、
   前記制御装置は、前記所定フォーマットを有するメッセージとして、前記蓄電池の充放電に関する動作状態を示すメッセージを前記蓄電池装置から受信することを特徴とする管理システム。
2. 前記所定フォーマットは、前記動作状態が格納される所定フィールドを含むことを特徴とする請求項１に記載の管理システム。
3. 前記制御装置は、前記所定フィールドに前記動作状態が格納されたメッセージを前記蓄電池装置から受信することを特徴とする請求項２に記載の管理システム。
4. 需要家に設けられる複数の機器と前記需要家に設けられる制御装置とを備える管理システムで用いる管理方法であって、
   前記複数の機器と前記制御装置との間の通信は、予め定められた所定プロトコルに従った方式で行われ、
   前記制御装置が、前記所定プロトコルに従って前記複数の機器と前記制御装置との間で共通化された所定フォーマットを有するメッセージを受信するステップＡを備え、
   前記複数の機器は、少なくとも、電力を蓄積する蓄電池装置を含み、
   前記ステップＡは、前記所定フォーマットを有するメッセージとして、前記蓄電池の充放電に関する動作状態を示すメッセージを前記蓄電池装置から受信するステップを含むことを特徴とする管理方法。
5. 複数の機器が設けられる需要家に設けられており、予め定められた所定プロトコルに従った方式で前記複数の機器と通信を行う制御装置であって、
   前記所定プロトコルに従って前記複数の機器と前記制御装置との間で共通化された所定フォーマットを有するメッセージを受信する受信部を備え、
   前記複数の機器は、少なくとも、電力を蓄積する蓄電池装置を含み、
   前記受信部は、前記所定フォーマットを有するメッセージとして、前記蓄電池の充放電に関する動作状態を示すメッセージを前記蓄電池装置から受信することを特徴とする制御装置。
6. 制御装置が設けられる需要家に設けられており、予め定められた所定プロトコルに従った方式で前記制御装置と通信を行う複数の機器の一つであり、電力を蓄積する蓄電池装置であって、
   前記複数の機器と前記制御装置との間の通信は、予め定められた所定プロトコルに従った方式で行われ、
   前記所定プロトコルに従って前記複数の機器と前記制御装置との間で共通化された所定フォーマットを有するメッセージを送信する送信部を備え、
   前記送信部は、前記所定フォーマットを有するメッセージとして、前記蓄電池の充放電に関する動作状態を示すメッセージを前記制御装置に送信することを特徴とする蓄電池装置。

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