JP5928346B2 - 電力管理システム及び電力管理方法 - Google Patents

Description

本発明は太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic）システムが連系された電力系統を管理するための電力管理システム及び電力管理方法に関する。

二酸化炭素の排出を主因とする地球温暖化問題の顕在化、ピークオイル論、さらには途上国や中進国の発展に伴う自国エネルギーのセキュリティー問題に伴って、所謂、環境・エネルギー問題が広く認知されつつある。

また、持続可能な社会の実現のために、太陽光発電や風力発電をはじめとする再生可能電源を大量に普及させようという国際的な潮流がある。しかしながら、再生可能電源の増大、特にＰＶシステムの大量普及に起因する「余剰電力問題」が来るべき課題として認識されるようになり、その対策が求められている。

余剰電力問題とは、ＰＶシステムを備えた需要家で消費できない、該ＰＶシステムで発電された余剰電力を電力会社へ売電する需要家が多数にのぼり、その結果、電力系統全体で電力供給過多になってしまう問題である。従来、ＰＶシステムの発電により余剰電力が発生しても、火力発電所等の可制御発電設備で発電量が調整されることで、電力系統における電力供給量が最適化され、電力需要量とのバランスが維持されていた。しかしながら、今後、ＰＶシステムが大量に普及すると、この火力発電所等の調整能力を越える余剰電力の発生が予想され、最悪の場合は電力需給バランスが崩れて停電に至る深刻な問題として認識されるようになった。

この余剰電力問題への対策については、従来から様々な手法が検討されてきており、例えば、（１）カレンダーに基づき、電力需要量が少ない特定の日時（例えばゴールデンウイークにおける昼間１１時〜３時）でＰＶシステムの発電量を抑制する手法、（２）ＦＭ放送を利用して制御信号を発信し、複数のＰＶシステムによる発電量を一斉に抑制させる手法、（３）ＰＶシステムが備えるパワーコンディショナー（ＰＣＳ）に予め発電抑制をスケジューリングしておく手法、等が知られている。

しかしながら、これらの手法はいずれもＰＶシステムの発電量を抑制することで余剰電力を発生させないようにするものであり、ＰＶシステムをその発電能力以下で動作させる手法である。したがって、ＰＶシステムの発電能力を無駄にしており、持続可能な社会を実現するために導入するＰＶシステムの利用方法として効率的ではない。

そのため、例えばＰＶシステムに対する発電量の抑制制御が入るタイミングで、該ＰＶシステムによる発電電力を逆潮流させない程度の電力を需要家に消費させる手法も検討されている。

しかしながら、余剰電力が発生するのは、元々ＰＶシステムを有する需要家の電力需要が少ない時間帯であり、需要家内で余剰電力を完全に消費するには、該需要家に無理な電力需要を要求することになるため、需要家の便益を損なうおそれがある。

また、例えば特許文献１では、余剰電力を需要家が保有する蓄電池に効率よく蓄えるための充放電制御方法を提案しているが、蓄電池は未だ高価であり、上記余剰電力問題を解決するのに十分な数または容量の蓄電池が普及するまでには年月を要すると考えられる。

なお、余剰電力問題を解決するための手法を示すものではないが、特許文献２には、分散型電源を備えた需要家を含む低圧系統と、該低圧系統が連系される高圧系統とを備えた電力システムにおいて、高圧系統の異常時に、低圧系統を該高圧系統から切り離し、分散型電源で発電された電力を低圧系統内の各需要家間で融通することが記載されている。

上述したように背景技術の電力システムのうち、ＰＶシステムの発電量を抑制することで余剰電力を発生させない手法は、ＰＶシステムで発電されるグリーン電力を廃棄することに等しく、持続可能な社会を実現するために導入するＰＶシステムの利用方法として効率的ではない。

また、ＰＶシステムに対する発電量の抑制制御が入るタイミングで、該ＰＶシステムを有する需要家内で電力を消費させる手法は、需要家に無理な電力需要を要求することになり、需要家の便益を損なうおそれがある。

さらに、特許文献１に記載されているように余剰電力を蓄電池に蓄える手法は、需要家がＰＶシステムと蓄電池の双方を備える必要があるため、需要家にとって高コストである。

特開２００９−２８４５８６号公報 特開２００８−１２５２９０号公報

そこで本発明は、ＰＶシステムが連系された電力系統における余剰電力問題の解決に寄与する電力管理システム及び電力管理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の電力管理システムは、太陽光発電システムを有する複数の第１の需要家と、
可制御負荷を有する複数の第２の需要家と、
が連系された電力系統を管理する電力管理システムであって、
前記第１の需要家は、前記太陽光発電システムによる発電量を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムを備え、前記第２の需要家は、前記可制御負荷を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムを備え、
前記可制御負荷は、エネルギーを貯蔵することが可能な機器であり、
前記電力管理システムは、前記需要家用エネルギーマネジメントシステムとネットワークを介してデータを送受信するサーバ装置を有し、
前記サーバ装置は、
前記太陽光発電システムによる余剰な電力の発生が予想される所定日の所定時間帯における前記複数の第２の需要家の電力需要量が前記複数の第１の需要家で発生する余剰電力量以上の電力量となるように、前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家とを組み合わせ、前記複数の第２の需要家が備える前記可制御負荷により前記複数の第１の需要家で発生する余剰な電力を消費させ、
前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家の組み合わせ毎に異なるタイミングで、前記可制御負荷に前記エネルギーを貯蔵させる構成である。

一方、本発明の電力管理方法は、太陽光発電システムを有する複数の第１の需要家と、
可制御負荷を有する複数の第２の需要家と、
が連系された電力系統を管理するための電力管理方法であって、
前記第１の需要家が備える、前記太陽光発電システムによる発電量を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムが、前記太陽光発電システムによる余剰な電力の発生が予想される所定日の所定時間帯において予想される余剰電力量をサーバ装置に通知し、
前記複数の第２の需要家が備える、前記可制御負荷を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムが、前記所定日の所定時間帯において予想される前記複数の第２の需要家の電力需要量をサーバ装置に通知し、
前記サーバ装置が、
前記所定日の所定時間帯における前記複数の第２の需要家の電力需要量が前記複数の第１の需要家で発生する余剰電力量以上の電力量となるように前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家とを組み合わせ、前記複数の第２の需要家が備える前記可制御負荷により前記複数の第１の需要家で発生する余剰な電力を消費させ、
前記可制御負荷が、エネルギーを貯蔵することが可能な機器であるとき、
前記サーバ装置が、
前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家の組み合わせ毎に異なるタイミングで、前記可制御負荷に前記エネルギーを貯蔵させる方法である。

図１は、本発明の電力システムの一構成例を示すブロック図である。 図２は、図１に示した中央サーバの一構成例を示すブロック図である。 図３は、本発明の電力管理方法の手順を示すシーケンス図である。

次に本発明について図面を用いて説明する。

本発明の電力システムでは、ＰＶシステムを有する需要家（第１の需要家）Ａｎ（ｎは正の整数）と、可制御負荷（電気自動車、定置用蓄電池、ヒートポンプ給湯器等）を有する需要家（第２の需要家）Ｂｎ（ｎは正の整数）とを組み合わせ、需要家ＡｎのＰＶシステムによる余剰な電力を、組み合わせた需要家Ｂｎが備える可制御負荷で消費させる。このような連携動作させる需要家Ａｎと需要家Ｂｎとは、最も制御が簡単な例として、例えば１対１で組み合わせればよい。

需要家Ａｎと需要家Ｂｎの組み合わせは、ＰＶシステムによる余剰な電力の発生が予想される所定日の所定時間帯における、需要家Ａｎにおいて予想される余剰電力量と、該所定日の所定時間帯で確保できる、需要家Ｂｎが備える可制御負荷による予想される電力需要量とに基づいて、該余剰電力量と可制御負荷による電力需要量とが同じ、または余剰電力量よりも可制御負荷による電力需要量が大きくなるように設定する。なお、需要家ＢｎがＰＶシステムを有する場合は、需要家Ｂｎの電力需要量（＝可制御負荷による電力需要量−ＰＶシステムによる発電量）に基づいて需要家Ａｎとの組み合わせを決定すればよい。以下では、説明を簡単にするために、需要家Ｂｎは、ＰＶシステムを有せず、可制御負荷のみ備えているものとする。

予想される所定日の所定時間帯における需要家Ａｎの余剰電力量と需要家Ｂｎの電力需要量に基づいて上記需要家Ａｎと需要家Ｂｎの組み合わせを決定する理由は、余剰電力を解消するために、需要家Ａｎ単独で過剰消費を行う等の無理な電力消費を避けてＱＯＬ（Quality of Life）を確保するためである。

また、予想される所定日の所定時間帯における需要家Ａｎの余剰電力量と需要家Ｂｎの電力需要量に基づいて需要家Ａｎと需要家Ｂｎの組み合わせを決めておくことで、電力会社等の電力系統全体を管理するシステム運用者にとっては、組み合わされた需要家クラスタ（需要家Ａｎ，Ｂｎ）に基づいて系統全体の電力需給を精度よく予測できるため、電力会社が保有する、発電量の制御が可能な可制御発電設備（火力発電所等）を予想される電力需給に応じて準備できる。また、当日（上記所定日）において、ＰＶシステムによる発電量≦電力需要量となるように、他の需要家Ａｎ、Ｂｎの追加や削減も考慮できるようになるため、電力系統全体の需給バランスの制御が容易になる。

ＰＶシステムによる余剰電力量及び可制御負荷による電力需要量は、例えば需要家が備える周知のＨＥＭＳ（Home Energy Management System：需要家用エネルギーマネジメントシステム）によって算出し、ネットワークを介して各需要家のＨＥＭＳと接続されるＣＥＭＳ（Central Energy Management System：以下、中央サーバと称す）へ通知する。中央サーバは、需要家Ａｎから通知された上記所定日の所定時間における余剰電力量及び需要家Ｂｎから通知された可制御負荷による電力需要量から、連携動作させる需要家ＡｎとＢｎを選択する。可制御負荷としては、例えば電力や熱等のエネルギーを貯蔵できる蓄電池やヒートポンプ給湯器、電気自動車の蓄電池等、エネルギーストレージ（ＥＳ：Energy Storage）を用いることが望ましい。なお、需要家Ｂｎによる電力需要（可制御負荷の電力需要量）は、需要家Ａｎの予想される余剰電力量に対して入札形式で申告してもよい。

図１は、本発明の電力システムの一構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の電力システムは、電力系統１００に連系される、ＰＶシステムを有する少なくとも１以上の需要家Ａｎと、ＰＶシステムを有せず、可制御負荷ＣＬを有する少なくとも１以上の需要家Ｂｎと、各需要家Ａｎ、Ｂｎとネットワーク１１０を介して通信が可能なように接続される中央サーバ（サーバ装置）１２０とを有する構成である。

需要家Ａｎ及びＢｎは、ＰＶシステムによる発電量及び／または可制御負荷ＣＬを制御するＨＥＭＳを備え、中央サーバ１２０と需要家Ａｎ、Ｂｎ毎のＨＥＭＳとは、例えば周知のインターネット、ＰＬＣ（Power Line Communications）や光ファイバ等の有線通信手段、ＺｉｇｂｅｅやＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ等の無線通信手段等を用いたネットワーク１１０を介してデータを送受信する。なお、ＨＥＭＳは、ＰＶシステムによる発電量や可制御負荷ＣＬを制御すると共に、中央サーバ１２０とデータを送受信できればどのような機器を用いてもよく、例えば電力センサと周知の通信機能を備えた情報処理装置（コンピュータ）等で実現してもよい。

ＰＶシステムは、例えば、太陽光エネルギーを利用して発電するＰＶパネルと、ＰＶパネルで発電された直流電力を電力系統１００に適した交流電力に変換して配電線に供給するＰＣＳ（Power Conditioning System）とを備えた、周知の発電システムである。

可制御負荷ＣＬは、例えば、上述したようにエコキュート等のヒートポンプ給湯器、電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車、定置用蓄電池等のようにエネルギーを貯蔵することが可能であり、電力消費量を外部から制御可能な機器である。可制御負荷ＣＬには、自動食器洗い器や洗濯機等、需要家の意志で動作しなくても比較的利便性を損なわない（ＱｏＬを損なわない）電力機器を含めてもよい。

中央サーバ１２０は、例えば図２に示すようなコンピュータによって実現できる。

図２に示すコンピュータは、プログラムにしたがって所定の処理を実行する処理装置１０と、処理装置１０に対してコマンドや情報等を入力するための入力装置２０と、処理装置１０の処理結果を出力するための出力装置３０とを有する構成である。

処理装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の処理で必要な情報を一時的に保持する主記憶装置１２と、ＣＰＵ１１に本発明の処理を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体１３と、後述する発電履歴データ等が保存されるデータ蓄積装置１４と、主記憶装置１２、記録媒体１３およびデータ蓄積装置１４とのデータ転送を制御するメモリ制御インタフェース部１５と、入力装置２０および出力装置３０とのインタフェース装置であるＩ／Ｏインタフェース部１６と、需要家Ａｎ及びＢｎが備えるＨＥＭＳとデータを送受信するための通信制御装置１７とを備え、それらがバス１８を介して接続された構成である。

処理装置１０は、記録媒体１３に記録されたプログラムにしたがって、後述する中央サーバ１２０としての処理を実行する。記録媒体１３は、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスクあるいはその他の記録媒体であってもよい。データ蓄積装置１４は、処理装置１０内に備える必要はなく、独立した装置であってもよい。

なお、上記ＨＥＭＳを情報処理装置で実現する場合、該情報処理装置は、プログラムが異なることを除けば、図２に示したコンピュータと同様の構成で実現できる。

次に本発明の電力システムによる電力管理方法について図面を用いて説明する。

図３は、本発明の電力管理方法の手順を示すシーケンス図である。

なお、図３では１組の需要家クラスタ（需要家Ａｎと需要家Ｂｎの組）と中央サーバ１２０とがデータを送受信する様子を示しているが、中央サーバ１２０は、実際には多数の需要家クラスタとデータを送受信する。

需要家ＡｎのＨＥＭＳは、ＰＶシステムの発電量を予め設定された単位時間毎に測定し、発電履歴データとして保存する。この発電履歴データは、需要家ＡｎのＨＥＭＳで保存してもよく、中央サーバ１２０で保存してもよい。発電履歴データは、１日、１週間、１ヶ月等の単位で保存すればよいが、一つのＰＶシステムの寿命を約２０年と考えると、発電開始時からＰＶシステムが廃棄されるまで永続的に保存することが望ましい。上記単位時間としては、ＰＶシステムの天候に依存する変動性を考慮すると、なるべく短い時間間隔が望ましい。しかしながら、単位時間が短くなると、データ収集頻度が増大し、またデータ量も膨大になるため、最小では１分間隔程度、最長では電力系統１００における同時同量の原則を維持するために、例えば３０分程度に設定すればよい。なお、上記発電履歴データは、別途、中央サーバ１２０に収集される、別システム（業務用ＰＶシステム等）が搭載する日照データと、需要家の位置を考慮した対応付けがなされた上で保存されていることが望ましい。

図３に示すように、需要家ＡｎのＨＥＭＳは、中央サーバ１２０が保有する過去の日照データや日照予測データと上記発電履歴データとに基づいて、ＰＶシステムによる余剰電力の発生または発電抑制が予想される所定日の所定時間帯において、予想される発電量ΣＰ（ｔ）を算出し、中央サーバ１２０へ送信する。

発電抑制が予想される所定日、所定時間帯を知る方法としては、電力会社や天気予報を行う機関、ＰＶシステムによる発電量を予測する第三者機関等が、中央サーバ１２０へ通知するケースも考えられる。

需要家Ａｎが備えるＨＥＭＳは、上記所定日よりも前、例えば該所定日の前日において、需要家Ａｎが有する可制御負荷ＣＬによる上記所定日の所定時間帯における電力需要量Ｙ_Ａｎを求める。同様に、需要家Ｂｎが備えるＨＥＭＳは、該所定日の前日において、需要家Ｂｎが有する可制御負荷ＣＬによる上記所定日の所定時間帯における電力需要量Ｙ_Ｂｎを求める。

電力需要量Ｙ_Ａｎ、Ｙ_Ｂｎは、需要家ＡｎやＢｎにより、ヒートポンプ給湯器で沸かされた湯を無理に使い切ったり、電気自動車等による充電容量を確保するために無理に車を走行させて蓄電池に対する蓄電量を減らしたりすることが無いように、例えば上記所定日の前日における需要家Ａｎ，Ｂｎの就寝後の時刻Ｔにおいて、可制御負荷ＣＬに蓄積（蓄熱）可能なエネルギー量（電力量）を測定し、翌日（所定日）の所定時間帯における可制御負荷ＣＬの電力需要量Ｙ_Ａｎ、Ｙ_Ｂｎとして設定する。需要家Ａｎ、Ｂｎが備えるＨＥＭＳは、求めた電力需要量Ｙ_Ａｎ、Ｙ_Ｂｎを、ネットワーク１１０を介して中央サーバ１２０へ送信する。

中央サーバ１２０は、上記ΣＰ（ｔ）並びにＹ_Ａｎ、Ｙ_Ｂｎを各需要家から受信すると、ΣＰ（ｔ）＜＝Ｙ_Ａｎ＋Ｙ_Ｂｎの関係を満たす需要家Ａｎと需要家Ｂｎとを選択し、連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎの組み合わせ（需要家クラスタ）を決定する。但し、組み合わせる需要家Ａｎと需要家Ｂｎとは、需要家Ａｎから需要家Ｂｎへの余剰電力（＝ΣＰ（ｔ）−Ｙ_Ａｎ）の送電損失が最も少なくなるように、同一の柱上変圧器に連系されている需要家内から選択することが望ましい。

同一の柱上変圧器に連系された需要家でクラスタを作ることが望ましい理由はもう一つある。需要家Ａｎから柱上変圧器の方向へ余剰電力を逆潮流させ、柱上変圧器を越えた場所の需要家Ｂｎで該電力を消費させる場合、需要家Ａｎからの逆潮流が配電電圧を上昇させて適正範囲（配電電圧の適正範囲とは、日本の場合、標準電圧１００Ｖに対して１０１±６Ｖであり、標準電圧２００Ｖに対して２０２±２０Ｖである）から逸脱する問題を新たに生じさせる可能性がある。この新たな問題も、同一柱上変圧器に連系された需要家でクラスタをつくることで解消することができる。

同一の柱上変圧器に連系されている需要家から連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎを選択できない場合、中央サーバ１２０は、次善の組み合わせとして、同一の配電フィーダ線に連系されている需要家から連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎの組み合わせを決定する。配電フィーダ線とは、変電所の配電用変圧器から出力される高圧（例えば６．６ｋＶ）な電力を送電するための高圧配電線を指す。

同一の柱上変圧器や同一の配電フィーダ線に連系されている需要家から連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎを選択できない場合、中央サーバ１２０は、同一の配電用変電所に連系されている需要家から連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎの組み合わせを決定してもよく、さらには異なる配電用変電所に連系されている需要家から連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎの組み合わせを決定してもよい。需要家Ａｎと需要家Ｂｎの連系点間距離が遠い場合、需要家Ａｎから組み合わせた需要家Ｂｎへ電力が実際に供給されるとは言えないが、該需要家クラスタを含む広域全体で需給バランスが整合すればよい。

中央サーバ１２０は、連携動作させる需要家Ａｎ、Ｂｎの組み合わせ（需要家クラスタ）が決定すると、上記所定日の所定時間帯における需要家Ａｎが備えるＰＶシステムによる予想発電パターンを該需要家Ａｎの上記発電履歴データに基づいて生成する。予想発電パターンは、例えば上記所定日の所定時間帯における１年前の発電履歴データ、または過去１週間の所定時間帯における発電履歴データの平均値等を用いて、所定日の所定時間帯における天気予報や日照予測を考慮しつつ決定する。最終的な予想発電パターンは、所定時間帯における予想発電量の積算値ΣＰ（ｔ）に対する、単位時間毎の予想発電量Ｐ（ｔ）の比Ｒ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）／ΣＰ（ｔ）から生成すればよい。

なお、本実施形態では、需要家Ａｎ毎の発電履歴データに基づいて予想発電パターンを生成する例を示したが、予想発電パターンは他の方法で生成してもよい。例えば、電力会社等から提供される、上記所定日におけるＰＶシステムの発電予測をリファレンスに用いて、その相似形の発電パターン（例えば、発電量が３ｋＷのＰＶシステムの場合、発電量のピークが３ｋＷ程度であり、パターン形状が同様の発電パターン）を需要家Ａｎの予想発電パターンとして用いてもよい。

上記所定時間帯における予想発電パターンは、上記所定日の所定時間帯において、可制御負荷ＣＬに対して単位時間毎に割り当てる蓄電（蓄熱）量のパターン作成に用いられる。

具体的には、中央サーバ１２０は、各需要家から通知された、可制御負荷ＣＬによる電力需要量Ｙ_Ａｎ、Ｙ_Ｂｎを上記所定日の所定時間帯における総蓄電（蓄熱）量とする、可制御負荷ＣＬに対して単位時間毎に割り当てる蓄電（蓄熱）量Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）を、上記Ｒ（ｔ）に基づいて決定する。但し、Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）は、Ｐ（ｔ）と同じ値、あるいはＰ（ｔ）よりも大きい値となるように設定する。そして、中央サーバ１２０は、需要家ＡｎのＨＥＭＳに上記所定日の所定時間帯に可制御負荷ＣＬに対して単位時間毎に割り当てる蓄電（蓄熱）量Ｙ_Ａｎ（ｔ）を通知し、需要家ＢｎのＨＥＭＳに上記所定日の所定時間帯に可制御負荷ＣＬに対して単位時間毎に割り当てる蓄電（蓄熱）量Ｙ_Ｂｎ（ｔ）を通知する。

需要家Ａｎ及びＢｎのＨＥＭＳは、上記所定日の所定時間帯において、中央サーバ１２０から指示されたＹ_Ａｎ（ｔ）及びＹ_Ｂｎ（ｔ）にしたがって、電力を消費するよう可制御負荷ＣＬを制御する。

このとき、中央サーバ１２０は、需要家ＡｎのＨＥＭＳから通知される、上記所定日における発電量Ｐｘ（ｔ）を測定して積算し、総発電量の実測値ΣＰｘ（ｔ）に基づいて各可制御負荷ＣＬに割り当てる単位時間毎の蓄電（蓄熱）量Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）を適宜修正してもよい。蓄電（蓄熱）量Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）の修正は、十分に短い時間間隔αを単位時間に用いて（例えば１分間等）実行することが望ましい。

各可制御負荷ＣＬに割り当てる単位時間α毎の蓄電（蓄熱）量Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）は、ΣＰｘ（ｔ）と、ΣＹ_Ａｎ（ｔ）及びΣＹ_Ｂｎ（ｔ）との関係により、以下のように修正する方法が考えられる。
（ａ）ΣＰｘ（ｔ）＜ΣＹ_Ａｎ（ｔ）の場合：
この場合、需要家Ａｎの可制御負荷ＣＬは、ＰＶシステムで実際に発電された電力（ΣＰｘ（ｔ））を蓄電し、需要家Ｂｎの可制御負荷ＣＬは蓄電を行わない。

需要家ＡｎのＨＥＭＳは、需要家Ａｎの可制御負荷ＣＬにおける不足蓄電量ΣＹ_Ａｎ（ｔ）−ΣＰｘ（ｔ）を、充電不足量Ｙ_Ａｎ−（ｔ）として中央サーバ１２０に通知する。また、需要家ＢｎのＨＥＭＳは、需要家Ｂｎの可制御負荷ＣＬにおける不足蓄電量ΣＹ_Ｂｎ（ｔ）を、充電不足量Ｙ_Ｂｎ−（ｔ）として中央サーバ１２０に通知する。
（ｂ）ΣＹ_Ａｎ（ｔ）＜ΣＰｘ（ｔ）＜ΣＹ_Ａｎ（ｔ）＋ΣＹ_Ｂｎ（ｔ）の場合：
この場合、需要家Ａｎの可制御負荷ＣＬは、Ｙ_Ａｎ（ｔ）にしたがって蓄電し、需要家Ｂｎの可制御負荷ＣＬは、ΣＰｘ（ｔ）−ΣＹ_Ａｎ（ｔ）を蓄電する。

需要家ＢｎのＨＥＭＳは、需要家Ｂｎの可制御負荷ＣＬにおける不足蓄電量ΣＹ_Ａｎ（ｔ）＋ΣＹ_Ｂｎ（ｔ）−ΣＰｘ（ｔ）を、充電不足量Ｙ_Ｂｎ−（ｔ）として中央サーバ１２０に通知する。
（ｃ）ΣＰｘ（ｔ）＞ΣＹ_Ａｎ（ｔ）＋ΣＹ_Ｂｎ（ｔ）の場合：
この場合、需要家Ａｎの可制御負荷ＣＬは、Ｙ_Ａｎ（ｔ）にしたがって蓄電し、需要家Ｂｎの可制御負荷ＣＬは、Ｙ_Ｂｎ（ｔ）にしたがって蓄電する。

需要家ＡｎのＨＥＭＳは、ＰＶシステムによる余剰電力ΣＰｘ（ｔ）−Σ｛Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）｝を中央サーバ１２０に通知する。中央サーバ１２０は、需要家ＡｎのＨＥＭＳからの通知に基づいて、電力系統１００において該需要家Ａｎに最も近く、充電不足量Ｙ_Ｂｎ−（ｔ）を通知している需要家の可制御負荷ＣＬに余剰電力ΣＰｘ（ｔ）−Σ｛Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）｝の蓄電動作を割り当てる。

なお、本実施形態の電力システムでは、需要家Ａｎと需要家Ｂｎの組み合わせ（需要家クラスタ）が多数存在するため（需要家Ａ１とＢ１、需要家Ａ２とＢ２、・・・等）、各需要家クラスタが同期して可制御負荷ＣＬに対する蓄電（蓄熱）動作を実行すると、単位時間α内にて大きな需給アンバランスが生じる。そのため、中央サーバ１２０は、各需要家クラスタによる可制御負荷ＣＬに対する蓄電（蓄熱）動作のタイミングをずらすことで、需給アンバランスを低減することが望ましい。需要家クラスタ毎に蓄電（蓄熱）動作をずらす時間は、例えば上記同時同量の原則から要求される時間（通常は３０分間）よりも十分に短い、例えば１０秒間や１分間程度に設定すればよい。

以上、本実施形態では、ＰＶを有する１戸の需要家Ａｎと可制御負荷ＣＬを有する１戸の需要家Ｂｎとにより需要家クラスタを形成する例で説明したが、１戸の需要家Ａｎに対して複数戸の需要家Ｂｎを組み合わせてもよく、１戸の需要家Ｂｎに対して複数戸の需要家Ａｎを組み合わせてもよい。

また、上記電力使用量Ｙ_Ａｎ（ｔ）＋Ｙ_Ｂｎ（ｔ）と予想発電量Ｐ（ｔ）とは、常時、同時同量の原則を厳密に満たしている必要はなく、需要家Ａｎで発生した余剰電力を組となる需要家Ｂｎで全て消費させる必要はない。中央サーバ１２０は、各需要家クラスタによる需要家全体で発生する余剰電力が増大しないように、需要家ＡｎとＢｎを適宜組み合わせることができれば十分である。

本実施形態の電力システムによれば、可制御負荷ＣＬによる電力需要量が需要家Ａｎで発生した余剰電力またはそれ以上の電力となるように、ＰＶシステムを有する需要家Ａｎと、ＰＶシステムを有せず、可制御負荷ＣＬを備える需要家Ｂｎとを組み合わせ、需要家Ａｎで発生した余剰電力を該可制御負荷ＣＬにより消費させることで、ＰＶシステムによる発電抑制を低減しつつ、電力系統１００で発生する余剰電力を低減できる。

したがって、多数の再生可能電源が連系された電力系統１００における余剰電力問題の解決に寄与する電力システムが得られる。

なお、需要家Ａｎや需要家Ｂｎが可制御な発電機器である燃料電池を有している場合でも本実施形態で示す技術は有効である。また、可制御負荷ＣＬには、急速充電器や普通充電器で充電される、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等を用いてもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。

この出願は、２０１１年 １月３１日に出願された特願２０１１−０１８３２２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (16)

1. 太陽光発電システムを有する複数の第１の需要家と、
   可制御負荷を有する複数の第２の需要家と、
   が連系された電力系統を管理する電力管理システムであって、
   前記第１の需要家は、前記太陽光発電システムによる発電量を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムを備え、前記第２の需要家は、前記可制御負荷を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムを備え、
   前記可制御負荷は、エネルギーを貯蔵することが可能な機器であり、
   前記電力管理システムは、前記需要家用エネルギーマネジメントシステムとネットワークを介してデータを送受信するサーバ装置を有し、
   前記サーバ装置は、
   前記太陽光発電システムによる余剰な電力の発生が予想される所定日の所定時間帯における前記複数の第２の需要家の電力需要量が前記複数の第１の需要家で発生する余剰電力量以上の電力量となるように、前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家とを組み合わせ、前記複数の第２の需要家が備える前記可制御負荷により前記複数の第１の需要家で発生する余剰な電力を消費させ、
   前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家の組み合わせ毎に異なるタイミングで、前記可制御負荷に前記エネルギーを貯蔵させる電力管理システム。
2. 前記サーバ装置は、
   前記所定日の所定時間帯における前記太陽光発電システムで発電される予想発電パターンと相似するように、前記所定日の所定時間帯において、予め設定された単位時間毎に前記可制御負荷に消費させる電力需要パターンを設定する請求項１記載の電力管理システム。
3. 前記第１の需要家が有する需要家用エネルギーマネジメントシステムは、
   前記所定日の所定時間帯において測定した、前記太陽光発電システムによる発電量の実測値を前記サーバ装置へ送信し、
   前記サーバ装置は、
   前記発電量の実測値から前記可制御負荷に設定した前記単位時間毎の電力需要パターンを修正する請求項２記載の電力管理システム。
4. 前記サーバ装置は、
   前記組み合わせる前記複数の第１の需要家及び前記複数の第２の需要家を、同一の柱上変圧器に連系されている需要家から選択する請求項１から３のいずれか１項記載の電力管理システム。
5. 前記サーバ装置は、
   前記組み合わせる前記複数の第１の需要家及び前記複数の第２の需要家を、同一の配電フィーダ線に連系されている需要家から選択する請求項１から３のいずれか１項記載の電力管理システム。
6. 前記サーバ装置は、
   前記組み合わせる前記複数の第１の需要家及び前記複数の第２の需要家を、同一の配電用変電所に連系されている需要家から選択する請求項１から３のいずれか１項記載の電力管理システム。
7. 太陽光発電システムを有する複数の第１の需要家と、
   可制御負荷を有する複数の第２の需要家と、
   が連系された電力系統を管理するための電力管理方法であって、
   前記第１の需要家が備える、前記太陽光発電システムによる発電量を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムが、前記太陽光発電システムによる余剰な電力の発生が予想される所定日の所定時間帯において予想される余剰電力量をサーバ装置に通知し、
   前記複数の第２の需要家が備える、前記可制御負荷を制御する需要家用エネルギーマネジメントシステムが、前記所定日の所定時間帯において予想される前記複数の第２の需要家の電力需要量をサーバ装置に通知し、
   前記サーバ装置が、
   前記所定日の所定時間帯における前記複数の第２の需要家の電力需要量が前記複数の第１の需要家で発生する余剰電力量以上の電力量となるように前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家とを組み合わせ、前記複数の第２の需要家が備える前記可制御負荷により前記複数の第１の需要家で発生する余剰な電力を消費させ、
   前記可制御負荷が、エネルギーを貯蔵することが可能な機器であるとき、
   前記サーバ装置が、
   前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家の組み合わせ毎に異なるタイミングで、前記可制御負荷に前記エネルギーを貯蔵させる電力管理方法。
8. 前記サーバ装置が、
   前記所定日の所定時間帯における前記太陽光発電システムで発電される予想発電パターンと相似するように、前記所定日の所定時間帯において、予め設定された単位時間毎に前記可制御負荷に消費させる電力需要パターンを設定する請求項７記載の電力管理方法。
9. 前記第１の需要家が有する需要家用エネルギーマネジメントシステムが、
   前記所定日の所定時間帯において測定した、前記太陽光発電システムによる発電量の実測値を前記サーバ装置へ送信し、
   前記サーバ装置が、
   前記発電量の実測値から前記可制御負荷に設定した前記単位時間毎の電力需要パターンを修正する請求項８記載の電力管理方法。
10. 太陽光発電システムを有する複数の第１の需要家と、
    可制御負荷を有する複数の第２の需要家と、
    が連系された電力系統を管理するサーバ装置であって、
    前記複数の第１の需要家が備える前記太陽光発電システムによる余剰な電力の発生が予想される所定日の所定時間帯において予想される余剰電力量と、前記所定日の所定時間帯における前記複数の第２の需要家の電力需要量とを受信する通信制御装置と、
    前記所定日の所定時間帯における前記複数の第２の需要家の電力需要量が前記複数の第１の需要家で発生する余剰電力量以上の電力量となるように前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家とを組み合わせ、前記複数の第２の需要家が備える前記可制御負荷により前記複数の第１の需要家で発生する余剰な電力を消費させる処理装置と、
    を有し、
    前記可制御負荷が、エネルギーを貯蔵することが可能な機器であるとき、
    前記処理装置は、
    前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家の組み合わせ毎に異なるタイミングで、前記可制御負荷に前記エネルギーを貯蔵させるサーバ装置。
11. 前記処理装置は、
    前記所定日の所定時間帯における前記太陽光発電システムで発電される予想発電パターンと相似するように、前記所定日の所定時間帯において、予め設定された単位時間毎に前記可制御負荷に消費させる電力需要パターンを設定する請求項１０記載のサーバ装置。
12. 前記処理装置は、
    前記第１の需要家が有する需要家用エネルギーマネジメントシステムから、前記所定日の所定時間帯において測定した、前記太陽光発電システムによる発電量の実測値が送信されると、
    前記発電量の実測値から前記可制御負荷に設定した前記単位時間毎の電力消費パターンを修正する請求項１１記載のサーバ装置。
13. 前記処理装置は、
    前記組み合わせる前記複数の第１の需要家及び前記複数の第２の需要家を、同一の柱上変圧器に連系されている需要家から選択する請求項１０から１２のいずれか１項記載のサーバ装置。
14. 前記処理装置は、
    前記組み合わせる前記複数の第１の需要家及び前記複数の第２の需要家を、同一の配電フィーダ線に連系されている需要家から選択する請求項１０から１２のいずれか１項記載のサーバ装置。
15. 前記処理装置は、
    前記組み合わせる前記複数の第１の需要家及び前記複数の第２の需要家を、同一の配電用変電所に連系されている需要家から選択する請求項１０から１２のいずれか１項記載のサーバ装置。
16. 前記可制御負荷は、エネルギーを貯蔵することが可能な機器であり、
    前記処理装置は、
    前記複数の第１の需要家と前記複数の第２の需要家の組み合わせ毎に異なるタイミングで、前記可制御負荷に前記エネルギーを貯蔵させる請求項１０から１５のいずれか１項に記載のサーバ装置。

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