JP2013183521A - 移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御装置、方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】所望の給電場所に所望量の電力を供給することを可能にする技術を提供する。
【解決手段】移動可能な蓄電装置である移動体蓄電装置によって所望の給電位置に所望量の電力を供給するための分散電源制御装置であって、前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量を含む蓄電装置情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部が取得した前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量と、前記給電位置とに基づいて、前記移動体蓄電装置が前記給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力である供給可能電力を算出する供給可能電力算出部と、前記移動体蓄電装置の供給可能電力に基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置を決定する要請対象決定部と、前記要請対象の移動体蓄電装置に、前記給電位置への移動および電力提供を要請する電力提供要請部と、を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、非常時に需要家に電力を供給する技術に関する。

地震や津波等の自然災害により電力系統網が破壊され、需要家に通常の電力供給源からの電力が供給されないというような非常事態が発生することがある。そのような非常時にはライフラインの確保が困難となる。大口需要家は非常用の電源設備を自身で保有している場合があり、その場合にはライフラインの確保が可能であるが、多くの小口需要家は非常用発電機等の電源設備を保有していない。

これに対して、特許文献１には、外部に電力を供給することが可能な電気自動車に電力の提供を要請するとともに、誘導情報を送って電気自動車を指定場所に誘導する技術が開示されている。

特開２００９−０３３８０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では電気自動車が指定場所に移動するまでに消費する電力が考慮されていないため、指定場所に集められた自動車が所望量の電力を需要家に供給できない場合があった。

本発明の目的は、所望の給電場所に所望量の電力を供給することを可能にする技術を提供することである。

本発明の一態様による分散電源制御装置は、移動可能な蓄電装置である移動体蓄電装置によって所望の給電位置に所望量の電力を供給するための分散電源制御装置であって、前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量を含む蓄電装置情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部が取得した前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量と、前記給電位置とに基づいて、前記移動体蓄電装置が前記給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力である供給可能電力を算出する供給可能電力算出部と、前記移動体蓄電装置の供給可能電力に基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置を決定する要請対象決定部と、前記要請対象の移動体蓄電装置に、前記給電位置への移動および電力提供を要請する電力提供要請部と、を有している。

本発明によれば、所望の給電場所に所望量の電力を供給することが可能になる。

第１の実施形態によるシステムの全体構成を示すブロック図である。 第１の実施形態による電力供給制御装置１５のブロック図である。 第１の実施形態の電力供給制御装置の非常時の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態の供給可能電力算出部の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態によるシステムの全体構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態として本発明の基本的な実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態によるシステムの全体構成を示すブロック図である。図１を参照すると、本実施形態のシステムは、発電所１１、電力系統１２、需要家１３、移動体蓄電装置１４、および電力供給制御装置１５を有している。

発電所１１は水力や火力などの発電を行う設備であり、通常時には、発電所１１からの電力が電力系統１２を経由して需要家１３に供給されている。

移動体蓄電装置１４は移動することができ、また外部に電力を供給することができる蓄電装置である。例えば、蓄電装置を搭載し、その電力で走行する電気自動車や、コンテナ車に搭載され、通常時には再生可能エネルギーの発電所にて用いられる蓄電装置などが、この移動体蓄電装置１４に該当する。

電力供給制御装置１５は、通常時の他、需要家に通常の電力供給源（発電所１１）からの電力が供給されないというような非常時に、需要家への電力の供給を制御する。非常時には、電力供給制御装置１５は、移動体蓄電装置１４によって所望の給電位置に所望量の電力を供給するようにシステムを制御する。

図２は、第１の実施形態による電力供給制御装置１５のブロック図である。図２を参照すると、電力供給制御装置１５は、情報取得部２１、供給可能電力算出部２２、要請対象決定部２３、電力提供要請部２４、平均値算出部２５、需要家管理部２６、および電力割当決定部２７を有している。

情報取得部２１は、無線通信によって各移動体蓄電装置１４と通信し、各移動体蓄電装置１４の現在位置および蓄電残量を含む蓄電装置情報を取得する。

供給可能電力算出部２２は、情報取得部２１が取得した各移動体蓄電装置１４の現在位置および蓄電残量と、非常時に電力を供給すべき給電位置とに基づいて、各移動体蓄電装置１４がその給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力である供給可能電力を算出する。

例えば、移動体蓄電装置１４が自装置に蓄電されている電力を移動に利用する電気自動車である場合、供給可能電力算出部２２は、電気自動車の現在位置と給電位置とに基づいて、電気自動車が現在位置から給電位置まで移動するのに消費する移動消費電力を算出し、現在の蓄電残量から移動消費電力を減算することにより、供給可能電力を算出する。供給可能電力算出部２２は、地図データを保持しており、電気自動車の現在位置から給電位置までの経路を探索し、その経路を走行したときに消費する電力を移動消費電力とすればよい。

要請対象決定部２３は、各移動体蓄電装置１４の供給可能電力に基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置１４を決定する。供給可能電力の総和が所定の要求電力総量を超えるように、電量提供の要請対象とする移動体蓄電装置１４を選択する。

電力提供要請部２４は、要請対象決定部２３が決定した要請対象の移動体蓄電装置１４と無線通信し、給電位置への移動および電力提供を要請する。

本実施形態によれば、所望の給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力を移動体蓄電装置１４毎に取得し、それに基づいて、電力提供を要請する移動体蓄電装置１４を決定するので、所望の給電場所に所望量の電力を供給することが可能になる。

また、本実施形態では、移動体蓄電装置１４には再生可能エネルギー発電所に用いられるコンテナ搭載型蓄電装置が含まれていてもよい。コンテナ搭載型蓄電装置はコンテナ車に積んで移動することができる。このような大容量のコンテナ搭載型蓄電装置を利用することで、比較的大きな供給電力を確保できる。

図２に戻り、需要家管理部２６は、給電位置からの電力の供給を受ける各需要家１３における、発電所１１および電力系統１２から正常に電力供給がされているときの正常時電力消費を継続的に計測する。

平均値算出部２５は、需要家管理部２６が計測した各需要家１３の正常時電力消費に基づいて、給電位置に供給すべき電力の瞬時平均値を算出する。

この瞬時平均値を利用する処理として、上述した要請対象決定部２３は、瞬時平均値と所定の提供要求時間を乗算することにより要求電力総量を算出し、その要求電力総量と移動体蓄電装置１４の供給可能電力とに基づいて、要請対象となる移動体蓄電装置を決定してもよい。平時に測定した電力消費に基づいて非常時の供給する電力を決定するので、適切な提供量を設定することができる。

電力割当決定部２７は、移動体蓄電装置１４によって電力が供給されている間に需要家１３のそれぞれが消費可能な電力割当量を正常時電力消費に基づいて決定する。

この電力割当量を利用する処理として、上述の需要家管理部２６は、移動体蓄電装置１４によって給電位置から電力を供給されているときの需要家１３毎の非常時電力消費を積算し、非常時電力消費が電力割当量に達した需要家１３への電力供給を遮断することにしてもよい。予め総量が決まっている非常用の電力が特定の需要家１３によって割り当てを超えて大量に消費されてしまうことを防止することができる。

図３は、第１の実施形態の電力供給制御装置の非常時の動作を示すフローチャートである。

図３を参照すると、電力供給制御装置１５は、非常時、各移動体蓄電装置１４の蓄電装置情報を取得する（ステップ１０１）。蓄電装置情報には、移動体蓄電装置１４の現在位置および蓄電残量が含まれている。

続いて、電力供給制御装置１５は、その蓄電装置情報を用いて、各移動体蓄電装置１４の供給可能電力を算出する（ステップ１０２）。供給可能電力の算出方法については後述する。

更に、電力供給制御装置１５は、移動体蓄電装置１４の供給可能電力と、非常時に給電位置にて給電すべき要求電力総量とに基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置１４を決定する（ステップ１０３）。その際、給電位置に集まる移動体蓄電装置１４の供給可能電力の総和が、非常時に給電位置にて給電すべき要求電力総量を超えるように、要請対象を決めればよい。

図４は、第１の実施形態の供給可能電力算出部の動作を示すフローチャートである。この動作は、個々の移動体蓄電装置１４に対いて行われる。

図４を参照すると、供給可能電力算出部２２は、地図データを用いて、移動体蓄電装置１４の現在位置から給電位置までの経路を探索する（ステップ２０１）。経路探索の方法としては、距離が最短となる経路を探索する方法や、所要時間が最短となる経路を探索する方法などがある。

ここでは単純な例として距離が最短となる経路を探索するものとする。そして、供給可能電力算出部２２はその最適な経路の距離を算出する（ステップ２０２）。

更に、供給可能電力算出部２２は、移動体蓄電装置１４が現在位置から最適な経路を走行して給電位置に移動するのに消費する電力（移動消費電力）を算出する（ステップ２０３）。更に、供給可能電力算出部２２は、移動体蓄電装置１４の現在の蓄電残量から移動消費電力を減算することにより、供給可能電力を算出する（ステップ２０４）。

なお、本実施形態において、電力供給制御装置１５の中で需要家管理部２６の部分を、電力供給制御装置１５本体から分離し、各需要家１３の設備内に分散配置してもよい。あるいは、電力供給制御装置１５の中の非常時に給電位置からの電力供給に関連する部分、すなわち図２に示した、情報取得部２１、供給可能電力算出部２２、要請対象決定部２３、電力提供要請部２４、平均値算出部２５、需要家管理部２６、および電力割当決定部２７を、発電所１１や電力系統１２を制御する電力供給制御装置１５本体から分離し、給電位置毎に配置してもよい。

また、本実施形態の電力供給制御装置１５は、図２に示した各部がハードウェアによって構成されていてもよく、あるいはコンピュータにおいてプロセッサがソフトウェアプログラムを実行することで各部の機能が実現されるものであってもよい。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態によるシステムの全体構成を示すブロック図である。図５を参照すると、本実施形態のシステムは、中央給電システムＡ１、小口需要家Ａ２、分散電源制御装置Ａ４、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）Ａ５、再生可能エネルギー発電所Ａ６、コンテナ車Ａ９、ＥＶ車Ａ１０を有している。小口需要家Ａ２の各々に電力量計Ａ３が備えられている。また、再生可能エネルギー発電所Ａ６には蓄電池制御装置Ａ７および蓄電池Ａ８が備えられている。

中央給電システムＡ１および分散電源制御装置Ａ４が第１の実施形態における電力供給制御装置１５に相当する。そして、図２に示した非常時の電力供給に関する部分は主に分散電源制御装置Ａ４が担っている。

通常時には、発電所Ａ１２、Ａ１３からの電力が電力系統Ａ１１を介し、常用電力ケーブルによって各小口需要家Ａ２に供給されている。災害によってその通常時の電力が小口需要家Ａ２に供給されない事態が発生することがある。

災害発生時に、分散電源制御装置Ａ４は、発電所Ａ１２、Ａ１３および電力系統Ａ１１による電力需給を管理をしている中央給電システムＡ１から、災害の規模とそれに対する電力系統の復旧の可否と、電力供給の復旧が可能な場合には復旧までにかかる時間（電力系統網復旧時間Ｔ[h]）とに関する情報を受信する。

分散電源制御装置Ａ４は、受信した電力系統網復旧時間Ｔ[h]と、予め算出しておいた災害地域の電力使用量(瞬時平均値)P1[kW]とに基づいて、復旧までに必要な電力容量W1[kWh]を、式（１）により試算する。

必要電力容量W1[kWh]＝P1[kW]×T[h]・・・(1)

次に、分散電源制御装置Ａ４は、無線通信機能を用いて、分散している蓄電池群の電池容量（現在の蓄電残量）の情報を収集し、式（２）により、その電池容量を積算する。蓄電池群には、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｉｈｃｌｅ）車Ａ１０に搭載されているＥＶ用電池Ａ１０ａと、再生可能エネルギー発電所Ａ６に併設された蓄電池Ａ８とが含まれている。蓄電池Ａ８は、通常時には、蓄電池制御装置Ａ７による制御のもと、再生可能エネルギー発電所Ａ６からの出力を安定化するため等に利用されている。災害発生時には、蓄電池Ａ８はコンテナ車Ａ９で災害地域に輸送され、そこでの電力供給に利用される。ここではＥＶ用電池Ａ１０ａの電池容量の総和をW2とし、再生可能エネルギー発電所併設型の蓄電池Ａ８の電池容量の総和をW3とする。

全蓄電池容量W3[kWh]
＝EV用電池容量W2[kWh]＋再生可能エネルギー用蓄電池W3[kWh] ・・(2)

また、ＥＶ車Ａ１０と蓄電池Ａ８を輸送するコンテナ車Ａ９とは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載しており、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して自身の現在位置を計測し、上記電池容量と共に自身の現在位置を分散電源制御装置Ａ４に通知する。なお、ここではコンテナ車に搭載されたＧＰＳで測定される現在位置を蓄電池Ａ８の現在位置として利用する例を示したが、本発明がこれに限定されることはない。他の例として、再生可能エネルギー発電所Ａ６の所在地を蓄電池Ａ８の現在位置として利用してもよい。

分散電源制御装置Ａ４は、ＥＶ車Ａ１０およびコンテナ車Ａ９の現在位置と、災害地域にある給電位置との距離D[km]を算出し、その距離を移動するために消費する電池容量消費量W4を式（３）により算出する。

輸送電池容量消費量W4[kWh]
＝D[km]×輸送用電池容量消費係数k[kWh/km]・・・(3)

式（３）において、輸送用電池容量係数kは電池容量の消費量と走行距離との関係を表わす係数である。輸送用電池容量係数kは、鉛蓄電池やリチウムイオン電池といった電池の種類によって異なる。

災害地域の近傍にある蓄電池群を給電位置に集結させた場合に、給電位置にて供給することが可能な電池容量の総量（使用可能電池容量）は式(4)によって表わされる。

使用可能電池容量W5[kWh]
＝全蓄電池容量W3[kWh]−[輸送電池容量消費量W4[kWh] ・・(4)

使用可能電池容量W5[kWh]が、必要電力容量W1[kWh]を上回るように給電位置に蓄電池群を集結させることができるようであれば、問題無く集合指令（給電位置への移動および電力提供の要請）を各電池群へ発信できる。しかし、使用可能電池容量W5[kWh]が、必要電力容量W1[kWh]を下回る場合には、電力使用量P1を小さい値に再設定する必要ある。

すなわち以下のとおりである。

（Case1）W1＜W5の場合には、電力系統網復旧時間T[h]は初期値のまま、電力使用量P1[kW]を小さい値に再設定する。

（Case2）W1＞W5の場合には、電力系統網復旧時間T[h]と電力使用量P1[kW]の双方を初期設定値のままとする。

ＥＶ車Ａ１０については、分散電源制御装置Ａ４からの集合指令はＥＶ車Ａ１０に送られる。ＥＶ車Ａ１０の所有者は、要請に応じてＥＶ車Ａ１０を給電位置に移動させる。一方、再生可能エネルギー発電所Ａ６の蓄電池Ａ８については、分散電源制御装置Ａ４からの集合指令は蓄電池制御装置Ａ７に送られる。蓄電池制御装置Ａ７が集合指令を受信すると、再生可能エネルギー発電所Ａ６の作業者は蓄電池Ａ８を搭載したコンテナ車Ａ９を再生可能エネルギー発電所Ａ６から切り離し、要請された給電位置に輸送する。

災害地域に集結したＥＶ用電池Ａ１０ａと蓄電池Ａ８は給電位置のＰＣＳ Ａ５に接続され、非常用電力ケーブルを介して各小口需要家Ａ２に電力を供給する。

ここでは、第２の実施形態によるシステムは、各小口需要家Ａ２へ電力を均等に割り振るのではなく、各小口需要家Ａ２の電力要求に応じて電力を供給するシステムであるものとする。

各小口需要家Ａ２では、電力量計Ａ３によって通常時に消費される電力を計測しており、その計測結果から非常時に要求する電力（要求電力）を算出している。非常時に、各小口需要家Ａ２から分散電源制御装置Ａ１４へ要求電力指令によって要求電力が通知される。要求電力の総量が使用可能電池容量W5を越えなければ、各小口需要家Ａ２の要求電力がそのまま電力割当量となる。分散電源制御装置Ａ４は、電力割当量の合計値に基づき、ＰＣＳ Ａ５に放電を指示する。

また、各小口需要家Ａ２の電力量計Ａ３では各小口需要家Ａ２での消費電力が計測される。計測さる消費電力が電力割当量に達すると、小口需要家Ａ２の設備は非常用電力ケーブルに接続されたブレーカーを自動的に遮断する。

以上のよう構成されたシステムにより、第２の実施形態においても所望の給電場所に所望量の電力を供給することが可能となる。

上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１１…発電所、１２…電力系統、１３…需要家、１４…移動体蓄電装置、１５…電力供給制御装置、２１…情報取得部、２２…供給可能電力算出部、２３…要請対象決定部、２４…電力提供要請部、２５…平均値算出部、２６…需要家管理部、２７…電力割当決定部、Ａ１…中央給電システム、Ａ１０…ＥＶ車、Ａ１０ａ…ＥＶ用電池、Ａ１１…電力系統、Ａ１２…発電所、Ａ１３…発電所、Ａ１４…分散電源制御装置、Ａ２…小口需要家、Ａ３…電力量計、Ａ４…分散電源制御装置、Ａ５…ＰＣＳ、Ａ６…再生可能エネルギー発電所、Ａ７…蓄電池制御装置、Ａ８…蓄電池、Ａ９…コンテナ車

Claims (7)

1. 移動可能な蓄電装置である移動体蓄電装置によって所望の給電位置に所望量の電力を供給するための分散電源制御装置であって、
   前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量を含む蓄電装置情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量と、前記給電位置とに基づいて、前記移動体蓄電装置が前記給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力である供給可能電力を算出する供給可能電力算出部と、
   前記移動体蓄電装置の供給可能電力に基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置を決定する要請対象決定部と、
   前記要請対象の移動体蓄電装置に、前記給電位置への移動および電力提供を要請する電力提供要請部と、
   を有する移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御装置。
2. 前記供給可能電力算出部は、自装置に蓄電されている電力を移動に利用する移動体蓄電装置について、前記現在位置と前記給電位置とに基づいて、前記移動体蓄電装置が前記現在位置から前記給電位置まで移動するのに消費する移動消費電力を算出し、前記蓄電残量から前記移動消費電力を減算することにより、前記供給可能電力を算出する、請求項１に記載の移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御装置。
3. 前記移動体蓄電装置には再生可能エネルギー発電所に用いられるコンテナ搭載型蓄電装置が含まれる、請求項１または２に記載の移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御装置。
4. 前記給電位置からの電力の供給を受ける需要家における、電力系統から正常に電力供給がされているときの正常時電力消費を継続的に計測する需要家管理部と、
   前記正常時電力消費に基づいて、前記給電位置に供給すべき電力の瞬時平均値を算出する平均値算出部と、を更に有し、
   前記要請対象決定部は、前記瞬時平均値と所定の提供要求時間を乗算することにより要求電力総量を算出し、前記要求電力総量と前記移動体蓄電装置の供給可能電力とに基づいて、要請対象となる移動体蓄電装置を決定する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御装置。
5. 前記移動体蓄電装置によって電力が供給されている間に需要家のそれぞれが消費可能な電力割当量を前記正常時電力消費に基づいて決定する電力割当決定部を更に有し、
   前記需要家管理部は、前記移動体蓄電装置によって前記給電位置から電力を供給されているときの需要家毎の非常時電力消費を積算し、前記非常時電力消費が前記電力割当量に達した需要家への電力供給を遮断する、請求項４に記載の移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御装置。
6. 移動可能な蓄電装置である移動体蓄電装置によって所望の給電位置に所望量の電力を供給するための分散電源制御方法であって、
   前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量を含む蓄電装置情報を取得するステップと、
   取得した前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量と、前記給電位置とに基づいて、前記移動体蓄電装置が前記給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力である供給可能電力を算出するステップと、
   前記移動体蓄電装置の供給可能電力に基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置を決定するステップと、
   前記要請対象の移動体蓄電装置に、前記給電位置への移動および電力提供を要請するステップと、
   を有する移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御方法。
7. 移動可能な蓄電装置である移動体蓄電装置によって所望の給電位置に所望量の電力を供給するための処理をコンピュータに実行させるための分散電源制御プログラムであって、
   前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量を含む蓄電装置情報を取得する手順と、
   取得した前記移動体蓄電装置の現在位置および蓄電残量と、前記給電位置とに基づいて、前記移動体蓄電装置が前記給電場所まで移動し、そこで供給することができる電力である供給可能電力を算出する手順と、
   前記移動体蓄電装置の供給可能電力に基づいて、電力提供の要請対象となる移動体蓄電装置を決定する手順と、
   前記要請対象の移動体蓄電装置に、前記給電位置への移動および電力提供を要請する手順と、
   をコンピュータに実行させるための移動型蓄電媒体を用いた分散電源制御プログラム。
   

Images