JP5563008B2 - 充放電制御装置、充放電監視装置、充放電制御システム及び充放電制御プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、充放電制御装置、充放電監視装置、充放電制御システム及び充放電制御プログラムに関する。

電力需要家側における電力使用量の計測結果や太陽光発電量の計測結果をサーバなどに送信し、電力量を管理することが知られている。また、家庭やビルよりも広域的なエネルギー管理をネットワークを介して行うことは公知である。

米国特許第６６３９３８３号明細書 特開２０１０−２６８６０２号公報

しかしながら、放電又は充電を行う電力装置のネットワークに接続される数が増加すると、ネットワークを介して送受信される情報量が過多になり、効率的に通信を行うことができなくなることがある。本発明が解決しようとする課題は、ネットワークに接続される電力装置の数が増加しても、効率的に通信を行うことができる充放電制御装置、充放電監視装置、充放電制御システム及び充放電制御プログラムを提供することである。

実施形態の充放電制御装置は、受信部と、選定部と、グループ制御部とを有する。受信部は、電力流入量及び電力流出量の少なくともいずれかを計測及び制御する計測制御機能、並びに充電及び放電の少なくともいずれかの電力機能を具備する複数の電力装置から、充電を行う複数の異なる充電グループに同時に属することを許可するか否か、及び放電を行う複数の異なる放電グループに同時に属することを許可するか否かの少なくともいずれかを示す可否情報を受信する。選定部は、複数の充電グループに同時に属することを許可しない旨を示す可否情報を送信した電力装置のいずれかを、電力装置が属する充電グループの代表装置に選定し、複数の放電グループに同時に属することを許可しない旨を示す可否情報を送信した電力装置のいずれかを、電力装置が属する放電グループの代表装置に選定する。グループ制御部は、選定された代表装置を介して、選定された代表装置が属する充電グループ又は放電グループに属する他の電力装置を制御する。

実施形態にかかる充放電制御システムの構成例を示すシステム構成図。 充放電制御装置に接続された蓄電池システムの構成図。 充放電制御装置と蓄電池システムとの接続を示す構成図。 ２つの充放電制御装置及び需要家電力システムの接続を示す構成図。 複数の蓄電池システムを論理的な蓄電池として制御する状態を示す概念図。 充放電制御装置の機能を示す機能ブロック図。 特性情報、充放電制御情報、可否情報及び専用機器情報の構成を示す図表。 充電率と、充電可能時間及び放電可能時間との関係を示すグラフ。 電力制御部が行う充放電総量の管理状態を示す図表。 電力制御部が行う充放電総量の管理状態を示すグラフ。 蓄電池システムが有する第１制御部の機能を示す機能ブロック図。 アクセス制御情報、特性情報及び運転制御情報の構成を示す図表。 充放電判定情報及び充放電電力情報の構成を示す図表。 ２つの充放電制御装置から放電制御指示を受け付ける様子を示すグラフ。 充放電制御装置の代表装置選定動作を示すフローチャート。 電力装置が情報を送信する送信動作を示すフローチャート。 通信メッセージの構成例を示す構成図。 計測装置が接続されている場合の代表装置選定動作を示すシーケンス図。 電力機能を具備しない電力装置が接続されていない場合の代表装置選定動作を示すシーケンス図。 充電電力量が最大である電力装置を代表装置として選択する動作を示す模式図。 共用することが許可されない電力装置を代表装置として選択する動作を示す模式図。

以下に添付図面を参照して、充放電制御システムの実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施形態にかかる充放電制御システム１の構成例を示すシステム構成図である。図１に示すように、充放電制御システム１は、例えば広域のエネルギーを制御するシステムであり、電力系統側１０と、家庭、ビル及び工場などの需要家側１２とを含む。

電力系統側１０には、例えば発電所（給電指令所）２０、自然エネルギー発電所２２及び蓄電池システム２４が設けられている。需要家側１２には、例えば需要家電力システム３、充放電制御装置（需要家側ＥＭＳ：Energy Management System）５、及びスマートメータ６が設けられている。また、電力系統側１０と需要家側１２との間には、例えば充放電制御装置７がＥＭＳ（Energy Management System）として設けられている。充放電制御装置７は、例えば充放電制御システム１全体における充放電を制御する充放電制御装置である。充放電制御装置５は、例えば需要家側１２における充放電を制御する充放電制御装置である。なお、充放電制御装置５は、充放電制御装置７と実質的に同一の機能及び構成にされてもよい。

発電所２０は、例えば水力、火力又は原子力の動力により大容量の電力を生成する。発電所２０は、電力網１４及び通信網（ネットワーク）１６を介して充放電制御装置７に接続され、電力網１４に対して電力を供給（放電）する。自然エネルギー発電所２２は、例えば太陽光発電所又は風力発電所などであり、自然界に存在するエネルギーを利用して電力を生成する。自然エネルギー発電所２２は、電力網１４及び通信網１６を介して充放電制御装置７に接続され、電力網１４に対して電力を供給（放電）する。

蓄電池システム２４は、充放電を行う蓄電池（図示せず）を含み、電力網１４及び通信網１６を介して充放電制御装置７に接続されている。また、蓄電池システム２４は、電力網１４を介して自然エネルギー発電所２２と接続され、自然エネルギー発電所２２が生成した余剰電力などを蓄える。また、蓄電池システム２４は、電力系統側１０の周波数や電圧などの電気の品質を維持するために、瞬間的な負荷変動に応じて秒単位で出力調整を行い、電力系統側１０を安定させるアンシラリーサービス（短周期制御）と呼ばれる機能実現のためにも用いられる。また、蓄電池システム２４は、例えば熱を放出する蓄熱装置などに置き換えられてもよい。なお、本実施の形態においては、電力系統側１０から需要家側１２に電力を供給する全ての送配電線網を電力網１４と記す。

需要家電力システム３は、例えば太陽光発電装置３０、ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）システム３２及び蓄電池システム４などを含む。需要家電力システム３は、電力網１４及び通信網１６を介して充放電制御装置７に接続され、充放電制御装置７との間にスマートメータ６が設けられている。また、充放電制御装置５は、例えばネットワーク１６を介して充放電制御装置７、需要家電力システム３及びスマートメータ６に対して接続され、需要家電力システム３及びスマートメータ６を制御する充放電制御装置となっている。スマートメータ６は、例えば需要家電力システム３で消費された電力量を計測し、計測結果を図示しない管理サーバ及び充放電制御装置７などに対して送信する計測装置としての機能を備える電力装置である。また、スマートメータ６は、電力流入量及び電力出力量の両方を計測及び制御する計測制御機能を具備するように構成されてもよい。

太陽光発電装置３０は、太陽光を利用して電力を生成し、生成した電力を例えば蓄電池システム４に蓄える。ＥＶシステム３２は、図示しない充電器を介して電力網１４及びネットワーク１６に接続される。蓄電池システム４は、充放電を行う蓄電池（図示せず）を含み、例えば夜間電力を蓄えて昼間に利用するピークシフト（日間運用）と呼ばれる機能実現のためにも用いられる。

充放電制御装置７は、例えば蓄電池システム４及びＥＶシステム３２を含む需要家側１２を論理的な１つの需要家側蓄電池８とみなし、蓄電池システム２４を含む電力系統側１０を論理的な１つの系統側蓄電池９とみなす。また、充放電制御装置７は、充放電制御装置５、スマートメータ６及び太陽光発電装置３０などを含めて需要家側蓄電池８とみなし、発電所２０及び自然エネルギー発電所２２などを含めて系統側蓄電池９とみなすように構成されてもよい。さらに、充放電制御装置７は、充放電制御システム１に含まれる全ての蓄電池、又は任意の複数の蓄電池を論理的な１つの蓄電池とみなすように構成されてもよい。例えば、充放電制御装置７は、複数の需要家側蓄電池８及び複数の系統側蓄電池９の全体を論理的な蓄電池とみなすように構成されてもよい。

図２は、充放電制御装置７に接続された蓄電池システム４（蓄電池システム４ａ）の構成図である。図２（ａ）に示すように、蓄電池システム４は、蓄電池４０及び第１制御部４２を有する電力装置である。蓄電池４０は、例えばＢＭＵ（Battery Management Unit）であり、図示しない複数の電池セル及び内部プロセッサを備え、第１制御部４２の制御に応じて電力の充電及び放電を行う。第１制御部４２は、例えばＰＣＳ（Power Conditioning System）である。第１制御部４２は、電力網１４及びネットワーク１６を介して充放電制御装置７に接続され、電力網１４及びＣＡＮ（Controller Area Network）１８を介して蓄電池４０に接続されている。

具体的には、蓄電池４０は、電池の定格電圧、充放電時の最大電流値、充電率ＳＯＣ（State Of Charge）、寿命率ＳＯＨ（State Of Health）などを第１制御部４２に対して通知する。第１制御部４２は、例えば直流交流変換及び電圧変動抑制などを行う。そして、第１制御部４２は、電力流入量と電力流出量との両方を計測及び制御する計測制御機能を具備する。

図２（ｂ）に示すように、ＥＶシステム３２は、蓄電池３２０及び第２制御部３２２を有する。ＥＶシステム３２は、充電器４２ａに接続されることにより、充電器４２ａを介して電力網１４及びネットワーク１６に接続される。

蓄電池３２０は、例えばＢＭＵ（Battery Management Unit）であり、図示しない複数の電池セル及び内部プロセッサを備え、電力の充電及び放電を行う。第２制御部３２２は、電力網１４及びＣＡＮ１８を介して蓄電池３２０に接続されており、電力網１４及びＣＡＮ１８を介して充電器４２ａに接続される。そして、第２制御部３２２は、充電器４２ａと蓄電池３２０とが行う通信を中継する。

充電器４２ａは、上述したＰＣＳとしても機能する。つまり、ＥＶシステム３２は、充電器４２ａに接続されることにより、蓄電池システム４に対応する蓄電池システム４ａを構成する。

図３は、電力系統側１０における充放電制御装置７と蓄電池システム２４との接続構成例を示す構成図である。図３に示すように、充放電制御システム１は、例えば電力系統側１０では、充放電制御装置７が接続された蓄電池システム２４が２組設けられ、蓄電池システム２４それぞれが充放電制御装置７それぞれに制御されるように構成されてもよい。このように、充放電制御システム１は、複数の蓄電池システム２４が相互に接続されることにより、発電所に匹敵する大規模の蓄電容量を確保し、上述したアンシラリーサービスと呼ばれる機能を実現させて、瞬間的な負荷変動に対応するように構成されてもよい。また、充放電制御システム１は、複数の地域にまたがって貯蔵電力と融通しあう場合には、複数の充放電制御装置７が設けられることが好ましい。本実施の形態においては、系統側蓄電池９を複数のグループに分けるように、充放電制御装置７がグループ化を行う。

図４は、需要家側１２における充放電制御装置７、充放電制御装置５及び需要家電力システム３の接続構成例を示す構成図である。図４に示すように、充放電制御装置７及び充放電制御装置５が需要家電力システム３を制御する場合などには、需要家側蓄電池８を複数のグループに分けるように、充放電制御装置７又は充放電制御装置５がグループ化を行う。例えば、充放電制御装置７は、充電を行う充電グループと放電を行う放電グループとに、需要家側蓄電池８及び系統側蓄電池９をそれぞれグループ化する。

図５は、充放電制御装置７が複数の蓄電池システム４の集合を論理的な１つの蓄電池として制御する状態を示す概念図である。図５に示すように、充放電制御装置７は、複数の蓄電池システム４の集合を、例えば蓄電池グループＡ、Ｂ、Ｃのようにグループ化し、グループ毎に制御を行って、例えば複数の利用者に共同利用権を割り当てる。つまり、充放電制御装置７は、充電を行う複数の蓄電池システム４などを、複数の異なる充電グループにグループ化してもよい。また、充放電制御装置７は、放電を行う複数の蓄電池システム４などを、複数の異なる放電グループにグループ化してもよい。

次に、充放電制御装置７の機能について詳述する。図６は、充放電制御装置７の機能を例示する機能ブロック図である。充放電制御装置７は、コンピュータとしての機能を備え、需給調整部７０、通信部７１、情報制御部７２、記憶部７３、グループ制御部７４及び電力制御部７５を有する。

需給調整部７０は、電力事業者の電力系統側１０及び需要家側１２の電力供給量や周波数状態を監視する。また、需給調整部７０は、電力供給不足による停電防止のために蓄電池システム２４及び蓄電池システム４などに対する放電制御及び充電制御などを行う。

通信部７１は、送信部７１０及び受信部７１２を有し、ネットワーク１６を介して通信を行う。

情報制御部７２は、判定部７２０及び選定部７２２を有し、通信部７１を介して取得した情報を処理及び制御する。例えば、情報制御部７２は、蓄電池システム４などから充放電制御に必要な蓄電池４０の電力量情報やアクセス制御に関する通信メッセージを通信部７１を介して取得し、処理及び制御を行う。また、情報制御部７２は、充放電制御システム１を構成する各電力装置から、それぞれの装置が具備する機能を示す情報（機能情報）を通信部７１を介して取得する。

判定部７２０は、後述する可否情報に応じて、複数の異なる充電グループに蓄電池システム４などの電力装置が同時に属することが許可されるか否かを判定する。また、判定部７２０は、可否情報に応じて、複数の異なる放電グループに蓄電池システム４などの電力装置が同時に属することが許可されるか否かも判定する。

選定部７２２は、複数の充電グループに同時に属することが許可されない蓄電池システム４などの電力装置を充電グループの代表装置に選定し、複数の放電グループに同時に属することが許可されない蓄電池システム４などの電力装置を放電グループの代表装置に選定する。また、選定部７２２は、充電グループ又は放電グループにスマートメータ６などの計測制御装置が属する場合、計測制御装置のいずれかを蓄電池システム４などの電力装置よりも優先させて代表装置に選定する。

また、選定部７２２は、複数の充電グループに同時に属することを許可しない旨を示す可否情報を受信部７１２が受信しない場合には、充電グループそれぞれに割当てられる充電電力量が最大である電力装置を、割当てられる充電電力量が最大である電力装置が属する充電グループの代表装置に選定し、複数の放電グループに同時に属することを許可しない旨を示す可否情報を受信部７１２が受信しない場合には、放電グループそれぞれに割当てられる放電電力量が最大である電力装置を、割当てられる放電電力量が最大である電力装置が属する放電グループの代表装置に選定する。

記憶部７３は、特性情報、充放電制御情報、可否情報及び専用機器情報を記憶する。図７は、特性情報、充放電制御情報、可否情報及び専用機器情報の構成例を例示する図表である。

特性情報は、充放電制御に必要となる蓄電池４０の固体に特有な情報である。図７（ａ）に示すように、特性情報には、蓄電池４０などに対する単位ワット（Ｗ：Watt）で示される定格充放電電力、単位ワット時間（Ｗｈ:Watt hour）で示される定格容量、単位百分率で示される充電率（ＳＯＣ:State Of Charge）、ＳＯＣに対応付けられた放電可能時間、充電可能時間及び種別が含まれる。

蓄電池の一般的な充電方式である定電流充電方式では、百分率で示されるＳＯＣが予め定められた閾値に達するまで蓄電池４０内の電池セルが入出力する電力量（電流量）が一定状態で推移する。例えば、図８に示すように、蓄電池システム４に対しては、蓄電池４０からＳＯＣの値を取得することにより、充電可能時間及び放電可能時間（グラフの横軸）、定格充放電電力（グラフの縦軸）、充放電に必要な電力量（充放電可能時間と電力の積）を算出することが可能になる。つまり、特性情報には、充電可能時間と定格値とを導出可能な状態演算情報が含まれていてもよい。

定電流充電においては、蓄電池４０は、ＳＯＣが予め定められた閾値を超えると、充電に必要な電流量が極小化する特性がある。なお、充放電制御時の電力量は、単位ワット時間（Ｗｈ:Watt hour）で示される電力量の他に、単位アンペア時間（Ａｈ:Ampere hour）で示される電流量、及び単位ボルト時間で示される電圧量（Ｖｈ:Volt hour）などで示されてもよい。

充放電制御情報は、蓄電池システム４の充放電動作状態を識別するために用いられる。図７（ｂ）に示すように、充放電制御情報には、対象蓄電池、充放電情報及び充放電内容が含まれる。対象蓄電池は、充放電の制御対象となる蓄電池４０を示す。充放電情報における設定済又は未設定とは、蓄電池システム４が計画運転で制御される場合の予定時間を示す予定情報（スケジュール情報）が設定されているか否かを識別するものである。充放電内容は、充放電のいずれを行うかを示す。

例えば、電力網１４における電力供給の瞬断を防止するためには、蓄電池システム４は、オンデマンド運転で制御されることが好ましい。一方、蓄電池システム４は、夜間時間帯などの比較的ゆるやかな時間間隔で制御される場合には、充放電制御の動作タイミングスケジュールを設定する計画運転で制御されることが好ましい。

可否情報は、複数の異なる充電制御（又は放電制御）を同時に受けることが可能な（許可される）蓄電池システム４などの電力装置を識別するために用いられる。図７（ｃ）に示すように、可否情報には、複数の充電制御又は放電制御を同時に受けること（共用）を許可している蓄電池システム４を示す情報が含まれる。例えば、可否情報は、充電を行う複数の異なる充電グループに蓄電池システム４などの電力装置が同時に属することを許可するか否かを示す。また、可否情報は、放電を行う複数の異なる放電グループに蓄電池システム４などの電力装置が同時に属することを許可するか否かも合わせて示すようにされてもよい。

また、図７（ｃ）に示した蓄電池システム４（蓄電池システムＡ）は、ある期間には１つの充放電制御装置７によって充放電制御され、別の期間には他の充放電制御装置７によって充放電制御されることも可能であることを意味する。また、充放電制御装置７が複数の蓄電池システム４の制御を行う場合は、制御許可中蓄電池の情報も複数存在することになる。

専用機器情報は、充電又は放電のいずれか一方を行う電力装置であることを示す情報である。例えば、図７（ｄ）に示すように、太陽光発電装置３０（太陽光発電装置Ａ）又は風力発電装置Ａなどは、放電のみを行う電力装置であることが専用機器情報によって示される。また、蓄熱装置Ａ（蓄電池システム２４など）は、充電のみを行う電力装置であることが専用機器情報によって示される。

電力制御部７４は、予定情報に応じて、充電を行う充電グループ及び放電を行う放電グループのいずれかに電力装置それぞれが属するようにグループ化し、充電グループ毎及び放電グループ毎に蓄電池システム４などの電力装置それぞれを制御する。また、グループ制御部７４は、判定部７２０の判定結果及び予定情報に応じて、複数の充電グループに同時に属することが許可されない電力装置が複数の充電グループに同時に属することなく、充電を行う蓄電池４０などの電力装置が１つ以上の充電グループに属するようにグループ化し、充電グループ毎に電力装置を制御する。また、グループ制御部７４は、判定部７２０の判定結果及び予定情報に応じて、複数の放電グループに同時に属することが許可されない蓄電池システム４などの電力装置が複数の放電グループに同時に属することなく、放電を行う電力装置が１つ以上の放電グループに属するようにグループ化し、放電グループ毎に電力装置を制御する。

また、グループ制御部７４は、予定情報が示す充電又は放電を行う予定時間が充電グループ内又は放電グループ内で最初に終了する時間を、充電グループ又は放電グループの有効期限とする。さらに、グループ制御部７４は、通信部７１の通信が切断された電力装置が属していた充電グループ又は放電グループ、及び有効期限に達した電力装置が属していた充電グループ又は放電グループに対し、グループ化を改めて行う。

また、グループ制御部７４は、情報制御部７２が選定した代表装置を介し、代表装置が属する充電グループ内又は放電グループ内の各電力装置を制御する。

電力制御部７５は、算出部７５０を有する。算出部７５０は、特性情報に含まれる定格値などの電力特性を用いて、充電グループの総充電量及び放電グループの総放電量を算出する。さらに、算出部７５０は、電力装置に対して設定される充電又は放電の電力割当量、及び上述した状態演算情報に応じて、充電グループ毎の総充電量又は放電グループ毎の総充電量を算出する。

また、電力制御部７５は、グループ制御部７４がグループ化した仮想の蓄電池（複数の蓄電池システム４の集合である論理的な１つの蓄電池）に対し、充放電総量の管理及び充放電制御の指示を行う。図９は、電力制御部７５が行う充放電総量の管理状態を示す図表である。図１０は、電力制御部７５が行う充放電総量の管理状態を示すグラフである。

図９に示すように、仮想の蓄電池グループとなるグループＡには、２つの蓄電池Ａ（蓄電池システム４）と蓄電池Ｂ（蓄電池システム４）とが存在するとする。ある時間区間ｔ１の間に、蓄電池Ａが例えば１００Ｗの電力を放電し、蓄電池Ｂが２００Ｗの電力を放電する場合、放電総量は、３００Ｗの放電電力となる。また、ある時間区間ｔ２の間には、蓄電池Ｂが電力を充電する。さらに、他の仮想の蓄電池グループであるグループＢとして、蓄電池Ｂ（蓄電池システム４）が存在し、ある時間区間ｔ３の間には、蓄電池Ｂが電力を充電するとしてもよい。

蓄電池は、放電と充電とを同時に行うことは、動作が不明となるために禁止される。例えば、充放電制御装置７は、蓄電池Ａが１００Ｗの電力を放電し、蓄電池Ｂが１００Ｗの電力を充電するということを同時に行うような制御を同一グループに対して行うことはできない。したがって、充放電制御装置７は、充電を行う充電グループ及び放電を行う放電グループのいずれかに電力装置それぞれが属するようにグループ化し、充電グループ毎及び放電グループ毎に電力装置それぞれを制御する。さらに、充放電制御装置７は、充電を行う複数の異なる充電グループ毎、及び放電を行う複数の異なる放電グループ毎に制御を行ってもよい。

充放電制御装置７は、オンデマンド型で動作する蓄電池システム４に対しては充放電量の指定、計画型で動作する蓄電池システム４に対しては充放電量と時間区間の指定を行う。充放電制御装置７は、制御指示を通信メッセージとして送信する場合、自然エネルギー発電所２２などの分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるＩＥＣ６１８５０−７−４２０、ビル用の規格ＢＡＣｎｅｔ、国内家庭用のＥＣＨＯＮＥＴ、欧米家庭用のＺｉｇＢｅｅ（登録商標） ＳＥＰ（Smart Energy Profile）２のように適用場所毎に異なるデータモデルや通信プロトコルを組み替えて用いるようにされてもよい。

次に、蓄電池システム４が有する機能について詳述する。図１１は、蓄電池システム４が有する第１制御部４２の機能を例示する機能ブロック図である。なお、ＥＶシステム３２が接続される充電器４２ａも、第１制御部４２と実質的に同一の機能を有するように構成されてもよい。

第１制御部４２は、電力供給部４２０、第１通信部４２１、第２通信部４２２、情報取得部４２３、情報制御部４２４、アクセス制御部４２５、記憶部４２６及び充放電管理部４２７を有する。電力供給部４２０は、直流交流の変換、電力の周波数監視、電圧変動検出及び抑制等を行い、充放電制御装置７の制御に応じて蓄電池４０に対する充放電制御を行う。

記憶部４２６は、アクセス制御情報、特性情報、運転制御情報を記憶する。図１２は、記憶部４２６が記憶するアクセス制御情報、特性情報及び運転制御情報の構成例を例示する図表である。

アクセス制御情報は、上述した可否情報に関連する情報であり、複数の充放電制御装置７からの充放電制御指示を同時に受け付けることが可能かどうかを識別するために用いられる。図１２（ａ）に示すように、アクセス制御情報には、制御許可残数と制御許可中装置の情報が含まれる。例えば、同時に２つの充放電制御装置７による制御が許可される場合、蓄電池システム４は同時に共用可能であり、制御許可残数の初期値は２となる。つまり、制御許可残数が２である場合、蓄電池システム４が同時に２つの充電グループ又は放電グループに属することが許可されることを意味する。

その後、アクセス制御部４２５が２つの充放電制御装置７（ＥＭＳａ、ＥＭＳｂ）に対してアクセス制御の許可を行うと、制御許可残数は、図１２（ａ）に示すように０となり、３つ目の充放電制御装置７からの制御は全て禁止されることとなる。また、複数の充放電制御装置７からの同時制御を禁止する場合、すなわち蓄電池４０が共用不可である場合、制御許可残数の初期値は１である。これは、一般的なデータベース（Data Base）サーバの共有資源に対するアクセス制御におけるセマフォの概念と同様である。

図１２（ｂ）に示した記憶部４２６の特性情報は、上述した記憶部７３の特性情報と同様である。なお、特性情報における種別は、蓄電池システム４、自然エネルギー発電所２２、太陽光発電装置３０、蓄電池システム２４（蓄熱装置）などの電力装置の種別を示す情報であり、充放電制御装置７が電力装置を充電グループ又は放電グループのいずれに属すべきかを識別するために用いられる。例えば、自然エネルギー発電所２２は放電のみを行う専用機器であると識別され、蓄熱装置は充電のみを行う専用機器であると識別される。

図１２（ｃ）に示した運転制御情報は、蓄電池システム４の運転状態（充放電動作状態）を識別するために用いられる。

充放電管理部４２７は、蓄電池システム４の充放電制御に関する充放電判定情報、充放電電力情報を処理すると共に、アクセス制御部４２５に対して出力する。図１３は、充放電管理部４２７が処理する充放電判定情報及び充放電電力情報の構成例を例示する図表である。

充放電判定情報は、蓄電池４０の物理的な制約条件などにより、複数の充放電制御装置７による充放電制御が同時に可能であるか否かを識別するために、蓄電池４０が同時に複数の充電グループ又は放電グループに属することが許可されるか否かを示す情報として用いられる。例えば図１３（ａ）に示すように、充放電判定情報は、充電時の充電要求及び放電時の放電要求が許可されることを示す。例えば、充放電管理部４２７は、図１２（ａ）に示したアクセス制御情報の制御許可数の初期値が１である場合に、充電時の新たな充電要求が禁止されると、蓄電池４０が同時に複数の充電グループ又は放電グループに属することが許可されないと判断する。

充放電電力情報は、複数の充放電制御装置７に対して割り当てた電力量の許可量（現在値あるいは計画値）を管理するために用いられる。例えば図１３（ｂ）に示すように、充放電電力情報には、単位ワット（Ｗ:Watt）で示される定格放電電力及び定格充電電力、充放電実施に随時更新される放電可能時間及び充電可能時間並びに許可電力量が含まれる。

図１４は、充放電電力情報の許可電力量に応じて、蓄電池システム４が２つの充放電制御装置７（ＥＭＳａ、ＥＭＳｂ）からの放電制御指示を同時に受け付ける様子を示すグラフである。

情報制御部４２４は、第１制御部４２が蓄電池４０から取得した充放電制御に必要な電力量情報やアクセス制御に関する通信メッセージを生成し、第１通信部４２１を介して充放電制御装置７へ送信する。

情報取得部４２３は、第２通信部４２２を介して上述した特性情報及び蓄電池４０の動作時の変動情報である状態情報（ＳＯＣ、ＳＯＨ、充放電電流及び充放電電圧）を定期的に取得する。

第１通信部４２１は、送信部４２１ａ及び受信部４２１ｂを有し、ネットワーク１６を介して充放電制御装置７と通信を行う。

第２通信部４２２は、送信部４２２ａ及び受信部４２２ｂを有し、ＣＡＮ１８を介して蓄電池４０と通信を行う。

次に、充放電制御装置７の動作について説明する。図１５は、充放電制御装置７の代表装置選定動作を示すフローチャートである。図１５に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、充放電制御装置７は、蓄電池システム４それぞれに設定された予定情報、蓄電池４０の特性情報及び可否情報を蓄電池システム４それぞれ又は他の充放電制御装置７から取得（受信）する。また、充放電制御装置７は、充放電制御システム１を構成する各装置から、それぞれの装置が具備する機能を示す機能情報を受信する。

ステップ１０２（Ｓ１０２）において、充放電制御装置７は、各電力装置から取得した機能情報に基づいて、電力装置それぞれが電力流入量及び電力流出量の少なくともいずれかを計測及び制御する計測制御機能を有しているか否かを判定する。充放電制御装置７は、電力装置が計測制御機能を有していると判定した場合(Ｓ１０２:Ｙｅｓ)にはＳ１０４の処理に進む。また、充放電制御装置７は、電力装置が計測制御機能を有していないと判定した場合(Ｓ１０２:Ｎｏ)にはＳ１１２の処理に進む。なお、充放電制御装置７は、計測機能（計量機能）を電力装置が有しているか否かを判定してもよい。

ステップ１０４（Ｓ１０４）において、充放電制御装置７は、Ｓ１００の処理で取得した可否情報及び機能情報に応じて、電力装置が共用可能な蓄電池システム４であるか否かを判定する。充放電制御装置７は、電力装置が共用可能な蓄電池システム４であると判定した場合(Ｓ１０４:Ｙｅｓ)にはＳ１１０の処理に進む。また、充放電制御装置７は、蓄電池システム４が共用可能でないと判定した場合(Ｓ１０４:Ｎｏ)にはＳ１０６の処理に進む。

ステップ１０６（Ｓ１０６）において、充放電制御装置７は、電力装置を上述した充電グループ又は放電グループの代表装置に選定する。

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、充放電制御装置７は、Ｓ１０６の処理で選定した代表装置に対し、代表装置に選定した旨を示す選定情報を送信する。

ステップ１１０（Ｓ１１０）において、充放電制御装置７は、割当てられる充放電電力量（割当量）が充電グループ内又は放電グループ内で最大であるか否かを判定する。充放電制御装置７は、割当量が最大であると判定した場合(Ｓ１１０:Ｙｅｓ)にはＳ１０６の処理に進む。また、充放電制御装置７は、割当量が最大でないと判定した場合(Ｓ１１０:Ｎｏ)にはＳ１１２の処理に進む。

ステップ１１２（Ｓ１１２）において、充放電制御装置７は、充電グループ又は放電グループの代表装置として選定することに対し、電力装置を対象外とする。

次に、電力装置の情報送信動作について説明する。図１６は、電力装置が情報を送信する送信動作を示すフローチャートである。図１６に示すように、ステップ２００（Ｓ２００）において、電力装置は、充放電制御装置７に対する情報伝送を開始する。

ステップ２０２（Ｓ２０２）において、電力装置は、充放電制御装置７から送信される選定情報に基づいて、自装置が属する充電グループ又は放電グループの代表装置が決定済みであるか否かを判定する。電力装置は、代表装置が決定済みである場合(Ｓ２０２:Ｙｅｓ)にはＳ２０４の処理に進む。また、電力装置は、代表装置が決定済みでない場合(Ｓ２０２:Ｎｏ)にはＳ２１０の処理に進む。

ステップ２０４（Ｓ２０４）において、電力装置は、充放電制御装置７から送信される選定情報に基づいて、自装置が代表装置であるか否かを判定する。電力装置は、自装置が代表装置である場合(Ｓ２０４:Ｙｅｓ)にはＳ２０６の処理に進む。また、電力装置は、自装置が代表装置でない場合(Ｓ２０４:Ｎｏ)にはＳ２０８の処理に進む。

ステップ２０６（Ｓ２０６）において、電力装置は、充放電制御装置７から送信される選定情報又は充放電制御装置７の制御に応じて、自装置が属する充電グループ又は放電グループに属する他の電力装置から受信した情報を集約し、情報を受信した時間間隔よりも長い時間間隔で集約した情報を充放電制御装置７に対して送信する。つまり、電力装置は、送信間隔を長くするタイミング変換を行って、充放電制御装置７へ情報を送信する。例えば、電力装置は、ＣＡＮバスとＩＥＣ ６１８５０間のタイミング変換を行う。

ステップ２０８（Ｓ２０８）において、電力装置は、送信タイミングの変換を行うことなく、代表装置へ情報を送信する。

ステップ２１０（Ｓ２１０）において、電力装置は、充放電制御装置７から送信される選定情報又は充放電制御装置７の制御に応じて、情報を充放電制御装置７に対して送信する。つまり、電力装置は、送信間隔を長くするタイミング変換を行って、充放電制御装置７へ情報を送信する。

次に、充放電制御装置７が代表装置を選定し、選定された代表装置が充放電制御装置７に対して情報を送信する動作について説明する。図１７は、充放電制御装置７と電力装置との間で送信される通信メッセージの構成例を示す構成図である。図１８は、充放電制御装置７とは別に計測装置がネットワークに接続されている場合の代表装置選定動作を示すシーケンス図である。

図１８においては、充放電制御システム１は、例えば１つの充放電制御装置７（ＥＭＳａ）と、２つの蓄電池システム４ａ、４ｂ（蓄電池システムａ、ｂ）と、スマートメータ６（又は充放電制御装置５）を有するものとする。蓄電池システム４ａ、４ｂは、計画型の充放電制御を行い、放電制御を行うグループに割り当て済みであるとする。ここで、充放電制御装置７がグループの代表装置を選定する場合、例えば特性情報、充放電制御情報及び可否情報などの蓄電池情報を取得する。例えば、充放電制御装置７は、図１７（ａ）、（ｂ）に示す通信メッセージを受信する。

図１７（ａ）に示す通信メッセージは、蓄電池システム４が充放電制御装置７に対して送信する通信メッセージであり、予定情報が含まれる。図１７（ａ）に示す通信メッセージは、例えば（ＴＣＰ／ＩＰ）の通信ヘッダに加えて、メッセージ内容を識別するための識別子、充放電制御装置７の個数、充電又は放電を行う開始時刻終了時刻、及び充放電電力を示す情報を含む。図１７（ａ）に示す通信メッセージは、充放電電力を示す情報に替えて、電力計測情報を含むように構成されてもよい。

図１７（ｂ）に示す通信メッセージは、蓄電池システム４が充放電制御装置７に対して送信する通信メッセージであり、可否情報及び特性情報が含まれる。図１７（ｂ）に示す通信メッセージは、例えば（ＴＣＰ／ＩＰ）の通信ヘッダに加えて、メッセージ内容を識別するための識別子、アクセス制御情報、蓄電池特性情報及び充放電制御情報を含む。

スマートメータ６は、蓄電池情報（特性情報の種別）が蓄電池ではなくスマートメータ（監視装置）であるとする。充放電制御装置７は、図１５に示した動作により、スマートメータ６を代表装置として選択する（判定）。

充放電制御装置７は、代表装置を選定する判定を終えると、選定した代表装置（スマートメータ６）に対して代表装置の選定したことを示す選定情報を送信する。図１７（ｃ）に示す通信メッセージは、充放電制御装置７が蓄電池システム４に対して送信する通信メッセージであり、充放電制御情報が含まれる。図１７（ｃ）に示す通信メッセージは、例えば（ＴＣＰ／ＩＰ）の通信ヘッダに加えて、メッセージ内容を識別するための識別子、充放電制御装置７の個数、充放電グループを示す情報及び蓄電池識別子を含む。なお、充放電制御装置７は、蓄電池情報を予め定め取得していてもよい。また、通信メッセージの形式は、図１７に示した例に限定されることなく、他の形式であってもよい。また、選定情報の送信は、行われなくてもよい。

代表装置が選定されると、スマートメータ６は、同じ放電グループ内の各電力装置（蓄電池システム４ａ、４ｂ）から計測情報を取得し、集約した計測情報を充放電制御装置７に対して送信する。充放電制御装置７は、スマートメータ６を介して放電グループ内の各電力装置に制御情報を送信する。

つまり、蓄電池システム４ａ、４ｂが計測した計測情報と、蓄電池システム４ａ、４ｂを制御する制御情報は、スマートメータ６を介して送受信される。スマートメータ６が計測情報及び制御情報を集約するので、情報の効率的な伝送が可能となる。

図１９は、充放電制御装置７とは別に充放電を行う電力機能を具備しない電力装置がネットワークに接続されていない場合の代表装置選定動作を示すシーケンス図である。図１９においては、充放電制御システム１は、例えば１つの充放電制御装置７（ＥＭＳａ）と、３つの蓄電池システム４ａ、４ｂ、４ｃ（蓄電池システムａ、ｂ、ｃ）を有するものとする。蓄電池システム４ａ、４ｂ、４ｃは、計画型の充放電制御を行い、放電制御を行うグループに割り当て済みであるとする。ここで、充放電制御装置７がグループの代表装置を選定する場合、例えば特性情報、充放電制御情報及び可否情報などの蓄電池情報を取得する。例えば、充放電制御装置７は、図１７（ａ）、（ｂ）に示す通信メッセージを受信する。

充放電制御装置７は、図２０に示すように、放電グループＡにおいて、識別子Ｘの蓄電池システム４ａと、識別子Ｙの蓄電池システム４ｂと、識別子ｚの蓄電池システム４ｃの中から、充電電力量（割当量）が最大である蓄電池システム４ｃを代表装置として選択する。

また、充放電制御装置７は、図２１に示すように、共用することが許可されない電力装置（例えば識別子ｚの蓄電池システム４ｃ）を代表装置として選択する。

このように、蓄電池システム４ａ、ｂが計測した計測情報と、蓄電池システム４ａ、ｂを制御する制御情報は、蓄電池システム４ｃを介して送受信される。蓄電池システム４ｃが計測情報及び制御情報を集約するので、情報の効率的な伝送が可能となる。

本実施形態の充放電制御装置７は、例えばＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

本実施形態の充放電制御装置７で実行される充放電制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の充放電制御装置７で実行される充放電制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の充放電制御装置７で実行される充放電制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、本実施形態の充放電制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。本実施形態の充放電制御装置７で実行される充放電制御プログラムは、上述した各部（受信部７１２、選定部７２２、グループ制御部７４）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体から充放電制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、受信部７１２、選定部７２２、グループ制御部７４が主記憶装置上に生成されるようになっている。

以上説明した実施形態によれば、ネットワークに接続される電力装置の数が増加しても、効率的に通信を行うことができる。

また、本発明の実施形態を複数の組み合わせによって説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 充放電制御システム
１０ 電力系統側
１２ 需要家側
１４ 電力網
１６ ネットワーク
２０ 発電所
２２ 自然エネルギー発電所
２４ 蓄電池システム（蓄熱装置）
３ 需要家電力システム
３０ 太陽光発電装置
３２ ＥＶシステム
３２０ 蓄電池
３２２ 第２制御部
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 蓄電池システム
４０ 蓄電池
４２ 第１制御部
４２０ 電力供給部
４２１ 第１通信部
４２２ 第２通信部
４２３ 情報取得部
４２４ 情報制御部
４２５ アクセス制御部
４２６ 記憶部
４２７ 充放電管理部
４２ａ 充電器
５ 充放電制御装置
６ スマートメータ
７ 充放電制御装置
７０ 需給調整部
７１ 通信部
７１０ 送信部
７１２ 受信部
７２ 情報制御部
７２０ 判定部
７２２ 選定部
７３ 記憶部
７４ グループ制御部
７５ 電力制御部
７５０ 算出部
８ 需要家側蓄電池
９ 系統側蓄電池

Claims (7)

1. 電力流入量及び電力流出量の少なくともいずれかを計測及び制御する計測制御機能、並びに充電及び放電の少なくともいずれかの電力機能を具備する複数の電力装置から、充電を行う複数の異なる充電グループに同時に属することを許可するか否か、及び放電を行う複数の異なる放電グループに同時に属することを許可するか否かの少なくともいずれかを示す可否情報を受信する受信部と、
   複数の前記充電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を送信した前記電力装置のいずれかを、前記電力装置が属する前記充電グループの代表装置に選定し、複数の前記放電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を送信した前記電力装置のいずれかを、前記電力装置が属する前記放電グループの代表装置に選定する選定部と、
   選定された前記代表装置を介して、選定された前記代表装置が属する前記充電グループ又は前記放電グループに属する他の前記電力装置を制御するグループ制御部と、
   を有する充放電制御装置。
2. 前記受信部は、
   前記電力機能を具備せずに前記計測制御機能を具備する計測制御装置から、前記計測制御装置がネットワークに接続されている旨を示す接続情報をさらに受信し、
   前記選定部は、
   前記充電グループ又は前記放電グループに前記計測制御装置が属する場合、前記計測制御装置のいずれかを前記電力装置よりも優先させて代表装置に選定する、
   請求項１に記載の充放電制御装置。
3. 前記受信部は、
   複数の前記電力装置それぞれから、前記充電グループに割当てられる充電電力量を示す充電情報及び前記放電グループに割当てられる放電電力量を示す放電情報の少なくともいずれかを受信し、
   前記選定部は、
   複数の前記充電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を前記受信部が受信しない場合には、前記充電グループそれぞれに割当てられる充電電力量が最大である前記電力装置を、割当てられる充電電力量が最大である前記電力装置が属する前記充電グループの代表装置に選定し、複数の前記放電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を前記受信部が受信しない場合には、前記放電グループそれぞれに割当てられる放電電力量が最大である前記電力装置を、割当てられる放電電力量が最大である前記電力装置が属する前記放電グループの代表装置に選定する
   請求項１に記載の充放電制御装置。
4. 前記グループ制御部は、
   選定された前記電力装置が、選定された前記電力装置が属する前記充電グループ又は前記放電グループに属する他の前記電力装置から受信した情報を集約し、前記情報を受信した時間間隔よりも長い時間間隔で集約した前記情報を前記受信部に対して送信するよう制御する
   請求項１に記載の充放電制御装置。
5. 電力流入量及び電力流出量の少なくともいずれかを計測又は制御する計測制御機能を具備する複数の電力装置から当該電力装置が同時に複数の充電又は放電のグループに属するか否かの可否情報を受信する受信部と、
   前記電力装置が同時に複数のグループに所属しない場合に、当該電力装置を現在所属するグループの代表装置に選定する選定部と、
   選定された前記代表装置を介し、当該代表装置が属するグループ内の他の電力装置を制御するグループ制御部と、
   を有する充放電監視装置。
6. 電力流入量及び電力流出量の少なくともいずれかを計測及び制御する計測制御機能、並びに充電及び放電の少なくともいずれかの電力機能を有する複数の電力装置と、
   前記複数の電力装置を制御する充放電制御装置と、
   を具備し、
   前記充放電制御装置は、
   前記複数の電力装置から、充電を行う複数の異なる充電グループに同時に属することを許可するか否か、及び放電を行う複数の異なる放電グループに同時に属することを許可するか否かの少なくともいずれかを示す可否情報を受信する受信部と、
   複数の前記充電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を送信した前記電力装置のいずれかを、前記電力装置が属する前記充電グループの代表装置に選定し、複数の前記放電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を送信した前記電力装置のいずれかを、前記電力装置が属する前記放電グループの代表装置に選定する選定部と、
   選定された前記代表装置を介して、選定された前記代表装置が属する前記充電グループ又は前記放電グループに属する他の前記電力装置を制御するグループ制御部と、
   を有する充放電制御システム。
7. 電力流入量及び電力流出量の少なくともいずれかを計測及び制御する計測制御機能、並びに充電及び放電の少なくともいずれかの電力機能を具備する複数の電力装置から、充電を行う複数の異なる充電グループに同時に属することを許可するか否か、及び放電を行う複数の異なる放電グループに同時に属することを許可するか否かの少なくともいずれかを示す可否情報を受信するステップと、
   複数の前記充電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を送信した前記電力装置のいずれかを、前記電力装置が属する前記充電グループの代表装置に選定し、複数の前記放電グループに同時に属することを許可しない旨を示す前記可否情報を送信した前記電力装置のいずれかを、前記電力装置が属する前記放電グループの代表装置に選定するステップと、
   選定された前記代表装置を介して、選定された前記代表装置が属する前記充電グループ又は前記放電グループに属する他の前記電力装置を制御するステップと、
   をコンピュータに実行させるための充放電制御プログラム。

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