JP7756691B2 - 電力分配システム - Google Patents

Description

本発明は、電力分配システムに関する。

従来、自家用発電設備を設置する者が、当該自家用発電設備を用いて発電した電気を、一般電気事業者が維持及び運用する送配電ネットワークを介して、電力需要設備に託送することが公知である（特許文献１）。

特開２０２１－１０３４８９号公報

製品を供給するサプライチェーンを構成する複数の事業者のそれぞれが、再生可能エネルギーにより発電された電力を利用する場合がある。この場合に、いずれかの事業者において再生可能エネルギーによる電力に余剰が発生し、余剰分の電力が廃棄されてしまうと、サプライチェーン全体として再生可能エネルギーの調達率が低下する問題がある。

特許文献１に記載された技術は、事業者間で太陽光発電による電気を託送することを開示しているものの、製品を供給するサプライチェーンの全体として余剰電力が生じた場合の対処については、何ら考慮するところがない。このため、余剰電力が生じた場合に、サプライチェーン全体として再生可能エネルギーの調達率が低下してしまうことを抑制することは困難である。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、複数の事業者から構成される、製品を供給するサプライチェーンにおいて、再生可能エネルギーの調達率を高めることが可能な電力分配システムを提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）電力分配システムは、複数の事業者の間で再生可能エネルギーにより発電された電力を分配する。複数の上記事業者は、製品を供給するサプライチェーンを構成する。上記電力分配システムは、余剰電力判定部と、再生可能エネルギー調達率算出部と、給電制御部と、を備える。上記余剰電力判定部は、複数の上記事業者の電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギーにより発電された電力が余剰となっているか否かを判定する。上記再生可能エネルギー調達率算出部は、複数の上記電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギー調達率を算出する。上記給電制御部は、再生可能エネルギーにより発電された電力が余剰となっている電力消費地の余剰電力を、複数の上記電力消費地のうち上記再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地へ優先的に給電する。

（２）上記（１）において、上記再生可能エネルギー調達率算出部は、複数の上記電力消費地の全体において、上記再生可能エネルギー調達率を算出する。上記給電制御部は、複数の上記電力消費地の全体において、上記再生可能エネルギー調達率が所定値以上となるように、上記余剰電力を複数の上記電力消費地に給電する。

（３）上記（１）または（２）において、上記給電制御部は、上記余剰電力を複数の上記電力消費地に給電する場合に、上記再生可能エネルギー調達率がより低い順に給電する。

（４）上記（１）～（３）のいずれかにおいて、上記電力分配システムは、決済処理部を備える。上記決済処理部は、上記余剰電力を給電した事業者と上記余剰電力が給電された事業者との間で上記余剰電力の代金に相当する電力料金を決済する。上記決済処理部は、上記余剰電力を給電した事業者と上記余剰電力が給電された事業者との間で上記製品又は上記製品を生産する過程で生じる中間製品の売買がある場合は、売買に係る代金と上記電力料金の少なくとも一部を相殺して決済する。

本開示によれば、複数の事業者から構成される、製品を供給するサプライチェーンにおいて、再生可能エネルギーの調達率を高めることが可能となる。

完全自家消費型のオンサイトＰＰＡの構成例を示す模式図である。 複数の事業者から構成されるサプライチェーンを示す模式図である。 余剰電力が分配される様子を説明するための模式図である。 一実施形態に係る制御システムの構成を示す模式図である。 一実施形態に係る電力分配システムを含む全体システムの構成を示す模式図である。 サーバの構成を示すブロック図である。 サーバのプロセッサの機能を示すブロック図である。 制御システムのプロセッサの機能ブロック図である。 サーバのプロセッサの処理を示すフローチャートである。

以下、本開示に係る幾つかの実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本開示の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本開示をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。

一例として、本実施形態に係る太陽光発電の制御システム１００は、図１に示すように、太陽光パネル１０２と蓄電池１２４を含み、完全自家消費型のオンサイトＰＰＡの態様で利用される。オンサイトＰＰＡでは、発電事業者３００が需要家３５０の敷地内に制御システム１００を設置して、制御システム１００で発電した電力を現地（オンサイト）で需要家３５０に供給する。発電事業者３００と需要家３５０は電力販売契約、すなわちＰＰＡ（Power Purchase Agreement）を締結する。発電事業者３００は、ＰＰＡに基づき、制御システム１００を設置することに加えて、制御システム１００を保有し、これを管理する。需要家３５０は、ＰＰＡに基づき、電力料金を発電事業者３００に支払う。

また、完全自家消費型の場合、制御システム１００で発電された電力は全て需要家３５０の敷地内で自家消費される。したがって、制御システム１００で発電された電力は、需要家３５０の敷地内の施設のみに供給され、電力が他の電力系統の送電網、配電網等に供給されることはない。

需要家３５０が必要とする電力量に対し、制御システム１００で発電された電力量が余剰である場合、余剰分は蓄電池１２４に蓄電される。そして、需要家３５０が必要とする電力量に対し、制御システム１００で発電された電力量が不足する場合、不足分は蓄電池１２４に蓄電された電力で補われる。また、不足分は需要家３５０が既存の電力会社４００から電力を購入することで補われてもよい。

本実施形態では、ある製品を生産するために、複数の事業者によりサプライチェーンが構成される。複数の事業者から構成されるサプライチェーンは、一例として、図２に示すように、第１の事業者Ａ、第２の事業者Ｂ、第３の事業者Ｃ、および第４の事業者Ｄからなる。第１の事業者Ａは、第１の製品Ａを生産する。第２の事業者Ｂは、第１の製品Ａから第２の製品Ｂを生産する。第３の事業者Ｃは、第２の製品Ｂから第３の製品Ｃを生産する。第４の事業者Ｄは、第３の製品Ｃから最終製品である第４の製品Ｄを生産する。第４の事業者Ｄは、第４の製品Ｄを販売する。第１の製品Ａ、第２の製品Ｂ、および第３の製品Ｃは、最終製品である第４の製品Ｄを生産する過程で生産される中間製品である。なお、図２に示す実線の矢印は、送配電ネットワーク１０を介した電力の流れを示している。また、図２に示す破線の矢印は、製品の流れを示している。また、図２に示す一点鎖線の矢印は、製品の代金と電力料金の流れを示している。

これらの事業者は、例えば需要家３５０であってよく、事業者は、ＰＰＡに基づき、電力料金を発電事業者３００に支払い、電力を利用して製品を生産する。また、事業者は、発電事業者３００であってもよい。事業者が発電事業者３００の場合、事業者は、制御システム１００が発電した電力を本来的に所有するため、電力料金を支払うことなく、電力を利用して製品を生産する。

また、サプライチェーンにおいては、第１の製品Ａ、第２の製品Ｂ、第３の製品Ｃ、または第４の製品Ｄを保管する事業が発生し得る。また、サプライチェーンにおいては、これらの製品を冷凍または冷蔵する事業、これらの製品を電気自動車により運搬する事業も発生し得る。更には、製品の在庫管理サービス、製品代金の管理サービス等の事業も発生し得る。これらの事業ではいずれも電力が消費されるので、これら事業を担う事業者も本実施形態に係るサプライチェーンを構成する。換言すれば、サプライチェーンを構成する事業者は、製品を生産する事業者に限られない。サプライチェーンを構成する事業者は、製品や商品が生産者から消費者に届くまでの一連の生産プロセスまたは流通プロセスに何等かの形で関わる事業者であってよい。

第１の事業者Ａが製品Ａを生産する建物または設備は第１の電力消費地Ａに設置されている。第２の事業者Ｂが製品Ｂを生産する建物または設備は第２の電力消費地Ｂに設置されている。第３の事業者Ｃが製品Ｃを生産する建物または設備は第３の電力消費地Ｃに設置されている。第４の事業者Ｄが製品Ｄを生産する建物または設備は第４の電力消費地Ｄに設置されている。

第１の事業者Ａ、第２の事業者Ｂ、第３の事業者Ｃ、および第４の事業者Ｄのそれぞれは、電力消費地に制御システム１００を備える。制御システム１００の太陽光パネル１０２は、図２に示すように、例えば、それぞれの電力消費地内の建物の屋根に備えられている。制御システム１００は、太陽光発電による電力を建物またはその内部の各種設備に供給する。例えば、第１の事業者Ａの制御システム１００は、第１の製品Ａを生産するため、第１の電力消費地Ａの建物または設備に太陽光発電による電力を供給する。第２の事業者Ｂの制御システム１００は、第２の製品Ｂを生産するため、第２の電力消費地Ｂの建物または設備に太陽光発電による電力を供給する。第３の事業者Ｃの制御システム１００は、第３の製品Ｃを生産するため、第３の電力消費地Ｃの建物または設備に太陽光発電による電力を供給する。第４の事業者Ｄの制御システム１００は、第４の製品Ｄを生産するため、第４の電力消費地Ｄの建物または設備に太陽光発電による電力を供給する。

サプライチェーンを構成する事業者の電力消費地において、制御システム１００の太陽光パネル１０２の発電量と電力会社４００からの買電量との合計が電力消費量よりも大きい場合、余剰となる電力が発生する。ある電力消費地において余剰となった電力は、その電力消費地で消費されることなく、蓄電池１２４に蓄電されるか、または廃棄されてしまう場合がある。サプライチェーンを構成するいずれかの事業者の電力消費地で太陽光パネル１０２が発電した電力が利用されずに蓄電または廃棄されると、サプライチェーン全体としての再生可能エネルギー調達率を高めることが難しくなる。より詳細には、太陽光パネル１０２が発電した電力が廃棄されると、サプライチェーン全体としての再生可能エネルギー調達率は低下する。また、余剰となった電力を蓄電池１２４に蓄電した場合であっても、蓄電による電力ロスが発生し、電力の一部が失われるため、サプライチェーン全体としての再生可能エネルギー調達率を高めることが難しくなる。なお、再生可能エネルギー調達率は、電力消費量のうち再生可能エネルギーによる発電電力の消費量が占める比率である。

このため、本実施形態では、ある電力消費地において余剰電力が発生すると、余剰電力は他の電力消費地に供給される。例えば、第１の電力消費地Ａにおいて余剰電力が発生した場合、図３に示すように、第１の電力消費地Ａの余剰電力は、再生可能エネルギー調達率の最も低い第２の電力消費地Ｂに分配される。この際、第２の電力消費地Ｂで電力が余剰とならないように、余剰電が第２の電力消費地Ｂに分配される。第１の電力消費地Ａの余剰電力を第２の電力消費地Ｂに供給しても、依然として第１の電力消費地Ａにおいて余剰電力が発生する場合、余剰電力は第２の電力消費地Ｂの次に再生可能エネルギー調達率の低い第３の電力消費地Ｃに分配される。このようにして、余剰電力は、再生可能エネルギー調達率の低い電力消費地から順に分配される。そして、余剰電力を分配された電力消費地では、電力会社４００からの買電量を減らすことができる。これにより、再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地において、再生可能エネルギー調達率が増加し、サプライチェーン全体として再生可能エネルギー調達率を高めることが可能となる。そして、製品を供給するサプライチェーン全体として再生可能エネルギー調達率が高くなったことにより、製品の付加価値が高まる。また、再生可能エネルギー調達率を高めたことにより、製造コストが低減し、製品の付加価値が高まる。したがって、環境負荷の低減が図れるとともに、例えば製品の販売または宣伝において、再生可能エネルギーの調達率がより高められた、環境に配慮した製品であることを宣言することが可能となる。更に、再生可能エネルギーの利用を非化石証書として取得すれば、製造コストが更に低減し、製品の競争優位性を高めることもできる。また、電力会社４００において化石燃料により発電が行われている場合、余剰電力を分配された電力消費地では電力会社４００からの買電量を減らすことができるため、化石燃料の燃焼による温室効果ガスの排出量が削減される。

また、余剰電力を分配された個々の電力消費地においても、再生可能エネルギー調達率が高くなったことにより、製品の付加価値が高まる。したがって、再生可能エネルギーの調達率がより高められた、環境に配慮した製品であることを宣言することが可能となる。

なお、全ての電力消費地の制御システム１００が太陽光パネル１０２を備えていなくてもよい。例えば、複数の電力消費地のうちの一部の電力消費地では、制御システム１００が太陽光パネル１０２を備えておらず。電力会社４００から買電した電力を利用するものであってもよい。このような電力消費地は、余剰電力を他の電力消費地に供給することはできないが、余剰電力の供給を受けることで電力会社４００からの買電量を減らすことができるため、サプライチェーン全体の再生可能エネルギー調達率の向上に寄与する。

なお、電力の分配は、余剰電力に限定されるものではない。例えば、サプライチェーン全体での再生可能エネルギーの調達率を上げる場合に、余剰電力とともに、余剰電力でない電力を他の事業者に分配してもよい。また、分配される電力には、蓄電池１２４に蓄電した電力が含まれてもよい。また、分配が行われる事業者として、サプライチェーンを構成する全ての事業者が対象でなくてもよく、サプライチェーンを構成する一部の事業者間のみで分配が行われてもよい。

電力消費地の間の給電は、自己託送により行われる。このため、各電力消費地の制御システム１００同士は、図２に示すように、送配電ネットワーク１０を介して接続されている。送配電ネットワーク１０は、発電事業者３００が維持及び運用するものであってもよい。

なお、図３では、第１の電力消費地Ａのみに余剰電力が発生している場合を例示したが、複数の電力消費地で余剰電力が発生する場合も同様に、余剰電力は、再生可能エネルギー調達率の低い事業者から順に分配してもよい。例えば、第１の電力消費地Ａ、第２の電力消費地Ｂ、および第４の電力消費地Ｄの余剰電力が、送配電ネットワーク１０を介して第３の電力消費地Ｃに供給されてもよく、図２には実線の矢印でその様子が示されている。なお、この場合において、第３の電力消費地Ｃにおいて、余剰電力を消費しきれない場合は、各電力消費地の制御システム１００の蓄電池１２４に余剰電力が蓄電されてもよい。また、この場合において、第１の電力消費地Ａ、第２の電力消費地Ｂ、および第４の電力消費地Ｄの余剰電力は、余剰電力量が多い順に第３の電力消費地Ｃに供給されてもよい。

なお、蓄電池１２４に電力が供給されるのは、サプライチェーン全体として余剰電力が発生する場合のみに限られない。例えば、第１の事業者Ａ、第２の事業者Ｂ、第３の事業者Ｃ、および第４の事業者Ｄのそれぞれにおいて、買電する電力会社４００が異なることにより単位電気料金（円／ｋＷｈ）が異なる場合がある。また、第１の事業者Ａ、第２の事業者Ｂ、第３の事業者Ｃ、および第４の事業者Ｄが買電する電力会社４００は同じであるが契約電力量が異なることにより単位電気料金（円／ｋＷｈ）が異なる場合がある。このような場合、買電電力の料金が低い事業者から買電電力の料金の高い事業者の蓄電池１２４へ給電を行えば、サプライチェーン全体としての電気料金を最適化し、電力料金の節電を図ることができる。更に、夜間の製品の製造が不可避である場合には、余剰電力が発生しなくても、夜間に比較的低い料金で買電した電力を蓄電池１２４に蓄電しておき、蓄電した電力を日中に他の電力消費地へ分配してもよい。これにより、分配された電力消費地において日中の比較的高い料金の買電量を削減することができ、サプライチェーン全体としての電気料金を最適化することができる。

また、第１の電力消費地Ａ、第２の電力消費地Ｂ、第３の電力消費地Ｃ、および第４の電力消費地Ｄは、所定距離の範囲内に位置していてもよい。例えば、第１の電力消費地Ａ、第２の電力消費地Ｂ、第３の電力消費地Ｃ、および第４の電力消費地Ｄは、直径５ｋｍの圏内に位置していてもよい。

第１の事業者Ａは、第１の製品Ａの原材料の代金を原材料の販売者に支払う。また、第１の事業者Ａは、他の事業者との間で余剰電力の売買を行った場合は、他の事業者との間で余剰電力の電力料金を精算する。

第２の事業者Ｂは、第１の製品Ａの代金を第１の事業者Ａに支払う。また、第２の事業者Ｂは、他の事業者との間で余剰電力の売買を行った場合は、他の事業者との間で余剰電力の電力料金を精算する。第２の事業者Ｂが、第１の事業者Ａとの間で余剰電力の売買を行った場合に、第１の事業者Ａとの間で第１の製品Ａの代金と電力料金を相殺できる場合がある。この場合、第２の事業者Ｂと第１の事業者Ａとの間で、第１の製品Ａの代金と電力料金とが相殺される。

同様に、第３の事業者Ｃは、第２の製品Ｂの代金を第２の事業者Ｂに支払う。また、第３の事業者Ｃは、他の事業者との間で余剰電力の売買を行った場合は、他の事業者との間で余剰電力の電力料金を精算する。第３の事業者Ｃが、第２の事業者Ｂとの間で余剰電力の売買を行った場合に、第２の事業者Ｂとの間で第２の製品Ｂの代金と電力料金を相殺できる場合がある。この場合、第３の事業者Ｃと第２の事業者Ｂとの間で、第２の製品Ｂの代金と電力料金とが相殺される。

同様に、第４の事業者Ｄは、第３の製品Ｃの代金を第３の事業者Ｃに支払う。また、第４の事業者Ｄは、他の事業者との間で余剰電力の売買を行った場合は、他の事業者との間で余剰電力の電力料金を精算する。第４の事業者Ｄが、第３の事業者Ｃとの間で余剰電力の売買を行った場合に、第３の事業者Ｃとの間で第３の製品Ｃの代金と電力料金を相殺できる場合がある。この場合、第４の事業者Ｄと第３の事業者Ｃとの間で、第３の製品Ｃの代金と電力料金とが相殺される。

電力消費地のそれぞれに備えられた制御システム１００は、図４に示すように、例えば、太陽光パネル１０２と、接続箱１０４と、ＤＣ／ＡＣ高周波インバータ１０６と、高周波変圧器１０８と、漏電ブレーカ１１０と、第１の給電スイッチ１１２と、第２の給電スイッチ１１６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１８と、蓄電池給電スイッチ１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２と、蓄電池１２４と、制御装置２００と、を有して構成される。更に、制御システム１００は、零相電圧検出器１４０と、買電ブレーカ１４２と、逆電力継電器１４４と、高周波変圧器１４６と、第３の給電スイッチ１４８と、第４の給電スイッチ１５０と、を有して構成される。また、制御システム１００は、制御対象機器１１４を更に有していてもよい。本実施形態に係る電力の分配機能を実現する観点からは、制御システム１００は、太陽光パネル１０２、第２の給電スイッチ１１６、第４の給電スイッチ１５０、および制御装置２００を備えていればよい。そして、制御システム１００の他の構成は、付加的要素であってもよい。制御対象機器１１４は、各電力消費地において製品を生産するための建物または設備の機器であってもよい。なお、図４において、制御装置２００から第１の給電スイッチ１１２、第２の給電スイッチ１１６、蓄電池給電スイッチ１２０、第３の給電スイッチ１４８、および第４の給電スイッチ１５０へ延びる破線の矢印は、これらスイッチを駆動するための制御信号が伝送される信号線を示している。

太陽光パネル１０２は、太陽光を受けて発電する。太陽光パネル１０２は、例えば、複数の太陽電池モジュールを備えている。各太陽電池モジュールは、例えば、複数の太陽電池セルから構成される。太陽電池セルは、太陽光の照射を受けて、太陽光エネルギーを電力に変換する。接続箱１０４は、例えば、各太陽電池モジュールが生成した直流出力を取り出す出力ケーブルを１のケーブルに統合する。

ＤＣ／ＡＣ高周波インバータ１０６は、太陽光パネル１０２により生成された電力を直流から交流に変換する。高周波変圧器１０８は、ＤＣ／ＡＣ高周波インバータ１０６により変換された交流を所望の電圧に変圧する。漏電ブレーカ１１０は、交流の電流が過大になると電流を遮断する。第１の給電スイッチ１１２は、電磁スイッチから構成され、太陽光パネル１０２が発電した電力を制御対象機器１１４へ給電するためのスイッチである。第１の給電スイッチ１１２がオンになると、制御対象機器１１４に電力が給電される。一方、第１の給電スイッチ１１２がオフになると制御対象機器１１４への給電が停止される。

第２の給電スイッチ１１６は、電磁スイッチから構成され、太陽光パネル１０２が発電した電力を他の電力消費地の制御システム１００へ給電するためのスイッチである。第２の給電スイッチ１１６がオンになると、太陽光パネル１０２が発電した電力が、他の電力消費地の制御システム１００に給電される。第２の給電スイッチ１１６がオフになると他の電力消費地の制御システム１００への給電が停止される。

また、制御システム１００には、電力会社４００から商用電力が供給される。商用電力は、買電ブレーカ１４２を介して高周波変圧器１４６に供給される。商用電力は、例えば、３φ３Ｗ６．６ｋＶである。買電ブレーカ１４２は、商用電力の電流が過大になると電流を遮断する。零相電圧検出器１４０は、商用電力の中性点電圧を検出する。逆電力継電器１４４は、中性点電圧に基づき逆方向電力を検出する。逆電力継電器１４４が逆方向電力を検出すると、逆潮流が発生しているため、第３の給電スイッチ１４８がオフとされる。

高周波変圧器１４６は、商用電力の交流を所望の電圧に変圧する。第３の給電スイッチ１４８は、電磁スイッチから構成される。高周波変圧器１４６から出力された交流出力は、第３の給電スイッチ１４８がオンであり、且つ第１の給電スイッチ１１２のときに、制御対象機器１１４に給電される。

また、制御システム１００には、他の消費地の制御システム１００から余剰電力が給電される。第４の給電スイッチ１５０は、電磁スイッチから構成され、他の電力消費地の制御システム１００から給電された電力を受電するためスイッチである。他の消費地の余剰電力は、第４の給電スイッチ１５０がオンであり、且つ第１の給電スイッチ１１２がオンのときに、制御対象機器１１４に給電される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１１８は、高周波変圧器１０８により変圧された交流を直流に変換する。蓄電池給電スイッチ１２０は、電磁スイッチから構成され、電力の余剰分を必要に応じて蓄電池１２４に給電するためのスイッチである。蓄電池給電スイッチ１２０がオンになると蓄電池１２４に電力が給電される。一方、蓄電池給電スイッチ１２０がオフになると蓄電池１２４への給電が停止される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１８により変換された直流の電圧を蓄電池１２４に蓄電するために電圧変換する。蓄電池１２４は、蓄電池給電スイッチ１２０がオンのときに、太陽光パネル１０２が発電した電力を蓄電する。本実施形態に係る制御システム１００は、完全自家消費型であり、電力会社４００への売電は行わない。また、太陽光パネル１０２が発電した電力の余剰分は、上述したように、基本的には他の電力消費地に給電される。したがって、蓄電池給電スイッチ１２０は、基本的にはオフとされ、必要な場合にオンとされる。

電力分配システムを含む全体システム１０００は、図５に示すように、各電力消費地の制御システム１００の制御装置２００と、サーバ６００を有する。サーバ６００は、発電事業者３００が保有するものであってもよい。各電力消費地の制御装置２００とサーバ６００とは、光通信回線などで構成される通信ネットワーク５００を介して互いに通信可能となっている。各電力消費地の制御装置２００は、更に、気象情報を提供する外部のサーバと通信ネットワーク５００を介して互いに通信可能となっている。

サーバ６００は、図６に示すように、制御装置６１０と、ストレージ装置６２０と、を有している。

制御装置６１０は、プロセッサ６１２と、メモリ６１４と、通信インターフェース６１６とを有する。プロセッサ６１２は、１個または複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ６１２は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。メモリ６１４は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。通信インターフェース６１６は、図６に示す通信Ｉ／Ｆに対応し、制御装置６１０をサーバ６００内のネットワーク、または通信ネットワーク５００に接続するためのインターフェース回路を有する。

ストレージ装置６２０は、例えば、ハードディスク装置または光記録媒体及びそのアクセス装置を有する。ストレージ装置６２０には、各種情報が記憶されている。なお、ストレージ装置６２０は、プロセッサ６１２上で実行される処理を実行するためのコンピュータプログラムを記憶してもよい。

サーバ６００の制御装置６１０のプロセッサ６１２は、電力分配システムの一態様である。プロセッサ６１２は、図７に示すように、情報取得部６１２ａと、余剰電力判定部６１２ｂと、再生可能エネルギー調達率算出部６１２ｃと、給電制御部６１２ｄと、決済処理部６１２ｅと、を有している。プロセッサ６１２が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ６１２上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサ６１２が有するこれらの各部は、プロセッサ６１２とこれを機能させるためのプログラム、すなわちソフトウェアから構成される。また、そのプログラムは、制御装置６１０のメモリ６１４または外部から接続される記録媒体に記録されていてもよい。あるいは、プロセッサ６１２が有するこれらの各部は、プロセッサ６１２に設けられる専用の演算回路であってもよい。プロセッサ６１２が有するこれらの各部の少なくとも一部は、全体システム１０００の中のサーバ６００以外に設けられていてもよい。

情報取得部６１２ａは、各電力消費地の制御装置２００から各種情報を取得する。各種情報は、太陽光パネル１０２の発電量、電力会社４００から買電した電力量、電力会社４００へ支払う電力料金、電力消費地の電力消費量、製品の売買に係る代金を含む。また各種情報は、他の電力消費地の制御システム１００から給電された余剰電力の電力量、他の電力消費地の制御システム１００に給電した余剰電力の電力量を含む。これらの各種情報は、ストレージ装置６２０に記憶される。

余剰電力判定部６１２ｂは、複数の事業者の電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギーすなわち太陽光により発電された電力が余剰となっているか否かを判定する。具体的には、余剰電力判定部６１２ｂは、各電力消費地の太陽光パネル１０２の発電量、電力会社４００から買電した電力量、および電力消費量から、各電力消費地において、太陽光により発電された電力の余剰電力量を算出する。ここで、余剰電力量は、太陽光パネル１０２の発電量と電力会社４００から買電した電力量との合計から電力消費量を減算することで算出された値として定義される。余剰電力量は、発電量、買電した電力量および電力消費量の実測値から求まる実測値、またはこれらの予測値から求まる予測値であってよい。太陽光パネル１０２の発電量と電力会社４００から買電した電力量との合計から電力消費量を減算した値が太陽光パネル１０２の発電量よりも大きい場合、余剰電力量は、太陽光パネル１０２の発電量とされる。そして、余剰電力判定部６１２ｂは、余剰電力量が発生している電力消費地、すなわち余剰電力量が０より大きい電力消費地について、太陽光により発電された電力が余剰となっていると判定する。なお、上述したように、余剰電力が発生しない場合においても、他の電力消費地から給電された電力が蓄電池１２４に供給されてもよい。例えば、製品の生産が日照時間外に行われる場合には、余剰電力が発生しなくても、生産に先立ち日中に太陽光パネル１０２が発電した電力を蓄電池１２４に蓄電しておけば、電力会社４００から購入する電力量を抑制することができる。

再生可能エネルギー調達率算出部６１２ｃは、複数の電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギー調達率を算出する。上述したように、再生可能エネルギー調達率は、電力消費量のうち再生可能エネルギーによる発電電力の消費量が占める比率である。具体的には、再生可能エネルギー調達率算出部６１２ｃは、各電力消費地について、太陽光パネル１０２の発電量を電力消費量で除算することにより、再生可能エネルギー調達率を算出する。

給電制御部６１２ｄは、再生可能エネルギーすなわち太陽光により発電された電力が余剰となっている電力消費地の余剰電力を、複数の前記電力消費地のうち再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地へ優先的に給電する。具体的には、給電制御部６１２ｄは、余剰電力が生じている電力消費地の制御システム１００に対し、第２の給電スイッチ１１６をオンにするための第１の給電指令を送信する。また、給電制御部６１２ｄは、再生可能エネルギー調達率の低い電力消費地の制御システム１００に対し、第４の給電スイッチ１５０をオンにするための第２の給電指令を送信する。給電制御部６１２ｄは、余剰電力を複数の電力消費地に給電する場合に、再生可能エネルギー調達率がより低い順に給電してもよい。

また、再生可能エネルギー調達率算出部６１２ｃは、複数の電力消費地の全体において、再生可能エネルギー調達率を算出してもよい。この場合において、給電制御部６１２ｄは、複数の電力消費地の全体において、再生可能エネルギー調達率が所定値となるように、余剰電力を複数の電力消費地の少なくともいずれかに給電してもよい。具体的には、給電制御部６１２ｄは、余剰電力を蓄電および廃棄することなく、余剰電力を複数の電力消費地の少なくともいずれかに給電することで、複数の電力消費地の全体において、再生可能エネルギー調達率が所定値以上となるように給電してもよい。所定値は、１００％、９５％、８５％、または７５％であってよい。また、給電制御部６１２ｄは、複数の電力消費地の全体において、再生可能エネルギー調達率がより高くなるように給電してもよい。また、給電制御部６１２ｄは、複数の電力消費地について、電力会社４００からの買電量量が多い順に給電してもよい。

また、給電制御部６１２ｄは、複数の前記電力消費地のうち、太陽光により発電された電力が余剰となっている電力消費地の再生可能エネルギー調達率が最も低い場合は、余剰電力を他の電力消費地に給電することなく、その電力消費地の買電量を低下させるように指令を送信してもよい。また、給電制御部６１２ｄは、余剰電力を給電した電力消費地において、更なる余剰電力が発生しないように給電を行ってもよい。このため、給電制御部６１２ｄは、余剰電力を給電した電力消費地において、必要とする電力量が満たされると、余剰電力の残余分を他の電力消費地に給電する。換言すれば、給電制御部６１２ｄは、各電力消費地が必要とする電力量を各電力消費地に給電してもよい。この場合、具体的には、給電制御部６１２ｄは、余剰電力が生じている電力消費地の制御システム１００に対し、各電力消費地が必要とする電力量を各電力消費地に給電するように第２の給電スイッチ１１６をオンにするための第１の給電指令を送信する。各電力消費地が必要とする電力量は、太陽光パネル１０２の発電量と電力会社４００から買電した電力量との合計から電力消費量を減算した値が負の値であるときに、その値の絶対値とすることができる。

決済処理部６１２ｅは、余剰電力を給電した事業者と余剰電力が給電された事業者との間で余剰電力の代金に相当する電力料金を決済する。また、決済処理部６１２ｅは、余剰電力を給電した事業者と余剰電力が給電された事業者との間でサプライチェーンに係る製品又は該製品を生産する過程で生じる中間製品の売買がある場合、製品の売買に係る代金と電力料金の少なくとも一部を相殺して決済してもよい。

決済処理部６１２ｅは、事業者間で余剰電力の受け渡しが行われていない場合は、製品の売買に係る代金のみを決済することができる。一方、決済処理部６１２ｅは、事業者間で余剰電力の受け渡しが行われた場合は、製品の売買に係る代金と余剰電力の代金に相当する電力料金とを決済する処理を行うことができる。この場合において、決済処理部６１２ｅは、製品の売買に係る代金と電力料金を相殺できる場合は、製品の売買に係る代金と電力料金を相殺して決済を行う。決済処理部６１２ｅは、既存の電子決済サービスを利用するものであってもよい。この場合、全体システム１０００は、電子決済サービスを含むものであってもよい。

また、事業者は、決済する場合と決済しない場合を選択することができる。事業者が決済を望む場合は、決済を望む旨を操作入力装置から制御装置２００に入力し、制御装置２００からその旨をサーバ６００へ送信することで、決済処理部６１２ｅが決済を行う。一方、事業者が決済を望まない場合は、決済を望まない旨を操作入力装置から制御装置２００に入力し、制御装置２００からその旨をサーバ６００へ送信することで、決済処理部６１２ｅは決済を行わない。

決済処理部６１２ｅは、サプライチェーンを構成する事業者間の取引について、一定期間毎、例えば１か月毎に発生した電力料金、および製品の売買に係る代金を決済する。代金の決済においては、原材料費、中間製品、最終製品の標準価格を、サプライチェーンを構成する事業者間で共有しておき、標準価格で決済を行う。一定期間内に原材料費の変動により標準価格からの変動が生じる場合は、変動分を別途決済してもよい。また、余剰電力は自己託送で取引されるため、事業者間で電力料金の変動幅を契約で定めておくことにより、電気料金の変動が決済額に与える影響を抑制することができる。

制御システム１００の制御装置２００は、ハードウェア構成として、図６に示したサーバ６００の制御装置６１０と同様の構成を備える。すなわち、制御装置２００は、プロセッサと、メモリと、通信インターフェースと、を有する。制御装置２００のハードウェアの機能は、サーバ６００の制御装置６１０と同様である。更に、制御装置２００には、ユーザによる操作情報が入力される操作入力装置と、表示装置が接続されていてもよい。キーボードまたはマウスは操作入力装置の一例であり、液晶ディスプレイは表示装置の一例である。

制御装置２００のプロセッサ２１０は、図８に示すように、情報取得部２１０ａと、情報送信部２１０ｂと、給電指令受信部２１０ｃと、給電制御部２１０ｄと、受電制御部２１０ｅと、発電量予測部２１０ｆと、電力需要取得部２１０ｇと、学習部２１０ｈと、を有する。プロセッサ２１０が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ２１０上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサ２１０が有するこれらの各部は、プロセッサ２１０とこれを機能させるためのプログラム、すなわちソフトウェアから構成される。また、そのプログラムは、制御装置２００が備えるメモリまたは外部から接続される記録媒体に記録されていてもよい。あるいは、プロセッサ２１０が有するこれらの各部は、プロセッサ２１０に設けられる専用の演算回路であってもよい。プロセッサ６１２が有するこれらの各部の少なくとも一部は、サーバ６００のプロセッサ６１２に設けられていてもよい。

情報取得部２１０ａは、太陽光パネル１０２の発電量、電力会社４００から買電した電力量、電力会社４００へ支払う電力料金、電力消費量、および製品の売買に係る代金を取得する。また、情報取得部２１０ａは、他の電力消費地の制御システム１００から給電された余剰電力の電力量、他の電力消費地の制御システム１００に給電した余剰電力の電力量を取得する。

情報取得部２１０ａは、太陽光パネル１０２の発電量として、実測値を取得してもよいし、発電量予測部２１０ｆが予測した予測値を取得してもよい。情報取得部２１０ａは、電力会社４００から買電した電力量として、第３の給電スイッチ１４８のオン時に第３の給電スイッチ１４８を通って給電される電力量の実測値を取得する。または、情報取得部２１０ａは、電力会社４００から買電した電力量として、電力会社４００から買電する電力量の予測値を取得してもよい。例えば、電力会社４００から買電する電力量が予め定められている場合は、予め定められた電力量を取得してもよい。また、情報取得部２１０ａは、電力会社４００へ支払う電力料金として、電力会社４００から買電した電力量に応じた電力料金を取得する。また、情報取得部２１０ａは、電力消費量として、電力消費地の建物または設備で消費された電力量の実測値を取得する。または、情報取得部２１０ａは、電力消費量として、電力需要取得部２１０ｇが予測した電力需要量の予測値を取得してもよい。また、情報取得部２１０ａは、製品の売買に係る代金として、サプライチェーンを構成する他の事業者との間で売買した、製品の単価と製品の個数とを乗算した値を取得する。なお、製品の単価と製品の個数は、キーボードまたはマウスを含む操作入力装置により制御装置２００に入力されるものであってもよい。

また、情報取得部２１０ａは、他の電力消費地の制御システム１００から給電された余剰電力の電力量として、第４の給電スイッチ１５０のオン時に第４の給電スイッチ１５０を通って給電される電力量を取得する。また、情報取得部２１０ａは、他の電力消費地の制御システム１００に給電した余剰電力の電力量として、第２の給電スイッチ１１６のオン時に第２の給電スイッチ１１６を通って他の電力消費地の制御システム１００に給電される電力量を取得する。これら電力量は、例えばスマートメータによって実測される。更に、情報取得部２１０ａは、通信ネットワーク５００を介して外部のサーバから送信された気象情報を取得する。

情報送信部２１０ｂは、情報取得部２１０ａが取得したこれらの情報をサーバ６００に送信する。

給電指令受信部２１０ｃは、サーバ６００から第１の給電指令または第２の給電指令が送信されると、第１の給電指令または第２の給電指令を受信する。給電制御部２１０ｄは、給電指令受信部２１０ｃがサーバ６００から第１の給電指令を受信すると、第１の給電指令に基づいて、第２の給電スイッチ１１６をオンに制御する。これにより、太陽光パネル１０２が発電した電力が、他の電力消費地の制御システム１００に給電される。受電制御部２１０ｅは、給電指令受信部２１０ｃがサーバ６００から第２の給電指令を受信すると、第２の給電指令に基づいて、第４の給電スイッチ１５０をオンに制御する。これにより、他の電力消費地の制御システム１００の太陽光パネル１０２が発電した電力が給電される。

受電制御部２１０ｅが、第４の給電スイッチ１５０をオンに制御すると、給電制御部２１０ｄにより第３の給電スイッチ１４８が適宜オフとされる。これにより、電力会社４００からの商用電力の供給量が減少し、再生可能エネルギー調達率が向上される。例えば、他の電力消費地から供給を受けた余剰電力の電力量の分だけ、商用電力の供給量が減少される。商用電力の供給量の減少量は、余剰電力の供給量に基づいてサーバ６００が制御装置２００に指示してもよい。

発電量予測部２１０ｆは、太陽光パネル１０２の発電量を予測する。例えば、発電量予測部２１０ｆは、情報取得部２１０ａが外部のサーバから取得した気象情報に基づいて、太陽光パネル１０２の発電量を予測する。

発電量予測部２１０ｆは、太陽光パネル１０２の発電量を予測するために機械学習された学習済モデルから構成されていてもよい。この場合、学習部２１０ｈは、例えば入力値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５と、入力値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５に対する教師データｙ_ｔからなる複数のデータセットから学習済モデルを作成する。或る入力値に対して教師データｙ_ｔが求められており、この入力値に対する出力層からの出力値がｙであった場合、誤差関数として平方誤差が用いられている場合には、平方誤差Ｅは、Ｅ＝（１／２）・(ｙ－ｙ_ｔ)^２で求められる。

学習部２１０ｈは、データセットに含まれる入力値をニューラルネットワークに入力し、得られた出力値ｙとデータセットに含まれる教師データｙ_ｔから二乗誤差Ｅを計算する。そして、学習部２１０ｈは、複数の学習用のデータセットから得られる平方誤差Ｅの和を最小化するため、例えば誤差逆伝播法、確率的勾配降下法などの演算を行うことによって、各ノードの重みｗおよびバイアスｂを算出することで、学習済モデルを作成する。なお、教師データを検出できない場合、学習部２１０ｈは、教師無し学習または強化学習により学習済モデルを作成してもよい。

学習部２１０ｈが発電量予測部２１０ｆに相当する学習済モデルを作成する場合、入力値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５は、一例として、日射量、天候、気温、風力などの気象情報である。また、教師データｙ_ｔは太陽光パネル１０２の発電量の実績値である。これにより、作成した学習済モデルに日射量、天候、気温、風力などのパラーメータを入力すると、学習済モデルから太陽光パネル１０２の発電量の予測値が出力される。

電力需要取得部２１０ｇは、個々の電力消費地の電力需要量を取得する。例えば、個々の電力消費地の電力需要量が予め需要計画で定められている場合がある。この場合、電力需要取得部２１０ｇは、需要計画から電力需要量を取得する。なお、需要計画は制御装置２００のメモリに格納されていてよい。

また、電力需要取得部２１０ｇは、電力需要量を予測し、予測した電力需要量を取得してもよい。この場合に、電力需要取得部２１０ｇは、電力需要量を予測するために機械学習された学習済モデルから構成されていてもよい。この場合、学習部２１０ｈは、上記と同様に、例えば入力値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５と、入力値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５に対する教師データｙ_ｔからなる複数のデータセットから学習済モデルを作成する。学習部２１０ｈが電力需要量を予測する学習済モデルを作成する場合、入力値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５は、一例として、各電力消費地で生産される製品の出荷量、生産計画、生産設備の稼働状況、稼働時刻および機器の劣化度を表す積算使用時間などのパラーメータである。ここで、生産計画は、予定出荷量、プロセス計画を含むものであってもよい。また、教師データｙ_ｔは各電力消費地の使用電力量の実績値である。これにより、作成した学習済モデルにこれらのパラーメータを入力すると、学習済モデルから電力需要量の予測値が出力される。

次に、サーバ６００のプロセッサ６１２の処理の時系列的な流れを図９に基づいて説明する。先ず、情報取得部６１２ａが、各電力消費地の制御装置２００から、太陽光パネル１０２の発電量、電力消費量、買電した電力量、電力料金、製品の売買に係る代金を取得する（ステップＳ１０）。次に、余剰電力判定部６１２ｂが、複数の事業者の電力消費地のそれぞれにおいて、太陽光により発電された電力の余剰電力量を算出する（ステップＳ１２）。

次に、再生可能エネルギー調達率算出部６１２ｃが、複数の電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギー調達率を算出する（ステップＳ１４）。次に、余剰電力判定部６１２ｂが、複数の事業者の電力消費地のそれぞれにおいて、太陽光により発電された電力が余剰となっているか否か、すなわち余剰電力が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６で余剰電力が発生している場合、給電制御部６１２ｄが、余剰電力を、複数の電力消費地のうち最も再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地へ給電する（ステップＳ１８）。

次に、余剰電力判定部６１２ｂが、余剰電力が依然として発生しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０で余剰電力が依然として発生している場合、給電制御部６１２ｄが、余剰電力を、複数の電力消費地のうち次に再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地へ給電する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の後、処理はステップＳ２０に戻る。

そして、ステップＳ２０で余剰電力が発生していない場合、決済処理部６１２ｅが、決済処理を行う（ステップＳ２４）。

以上説明したように本実施形態によれば、製品を供給するサプライチェーンを構成する事業者の電力消費地において、太陽光により発電された電力に余剰が発生すると、余剰電力が再生可能エネルギー調達率の低い電力消費地に分配される。これにより、再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地において、再生可能エネルギー調達率が増加し、サプライチェーン全体として再生可能エネルギー調達率を高めることが可能となる。

また、再生可能エネルギーより得られた価値すなわち電気料金を、サプライチェーンを構成する事業者間の金銭授受の一部に置き換えることで、金銭の効率的運用と、金銭授受に関わる煩雑な処理の低減を図ることが可能である。また、発電量予測に基づいた生産計画を立案し、これをサプライチェーン全体で共有することにより、生産自体の再生可能エネルギー利用率を向上させることも可能である。更に、特定の最終製品に限定して本発明の技術を適用すれば、再生可能エネルギーを１００％使用した製品を生み出すことも可能である。

１００ 制御システム
１０２ 太陽光パネル
１０４ 接続箱
１０６ ＤＣ／ＡＣ高周波インバータ
１０８ 高周波変圧器
１１０ 漏電ブレーカ
１１２ 第１の給電スイッチ
１１４ 制御対象機器
１１６ 第２の給電スイッチ
１１８ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２０ 蓄電池給電スイッチ
１２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２４ 蓄電池
１４０ 零相電圧検出器
１４２ 買電ブレーカ
１４４ 逆電力継電器
１４６ 高周波変圧器
１４８ 第３の給電スイッチ
１５０ 第４の給電スイッチ
２００ 制御装置
２１０ プロセッサ
２１０ａ 情報取得部
２１０ｂ 情報送信部
２１０ｃ 給電指令受信部
２１０ｄ 給電制御部
２１０ｅ 受電制御部
２１０ｆ 発電量予測部
２１０ｇ 電力需要取得部
２１０ｈ 学習部
２１２ メモリ
３００ 発電事業者
３５０ 需要家
４００ 電力会社
５００ 通信ネットワーク
６００ サーバ
６１０ 制御装置
６１２ プロセッサ
６１２ａ 情報取得部
６１２ｂ 余剰電力判定部
６１２ｃ 再生可能エネルギー調達率算出部
６１２ｄ 給電制御部
６１２ｅ 決済処理部
６１４ メモリ
６１６ 通信インターフェース
６２０ ストレージ装置
１０００ 全体システム

Claims (4)

1. 製品を供給するサプライチェーンを構成する複数の事業者の間で再生可能エネルギーにより発電された電力を分配する電力分配システムであって、
   複数の前記事業者の電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギーにより発電された電力が余剰となっているか否かを判定する余剰電力判定部と、
   複数の前記電力消費地のそれぞれにおいて、再生可能エネルギー調達率を算出する再生可能エネルギー調達率算出部と、
   再生可能エネルギーにより発電された電力が余剰となっている電力消費地の余剰電力を、複数の前記電力消費地のうち前記再生可能エネルギー調達率が低い電力消費地へ優先的に給電する給電制御部と、
   を備える、電力分配システム。
2. 前記再生可能エネルギー調達率算出部は、複数の前記電力消費地の全体において、前記再生可能エネルギー調達率を算出し、
   前記給電制御部は、複数の前記電力消費地の全体において、前記再生可能エネルギー調達率が所定値以上となるように、前記余剰電力を複数の前記電力消費地の少なくともいずれかに給電する、請求項１に記載の電力分配システム。
3. 前記給電制御部は、前記余剰電力を複数の前記電力消費地に給電する場合に、前記再生可能エネルギー調達率がより低い順に給電する、請求項１に記載の電力分配システム。
4. 前記余剰電力を給電した事業者と前記余剰電力が給電された事業者との間で前記余剰電力の代金に相当する電力料金を決済する決済処理部を備え、
   前記決済処理部は、前記余剰電力を給電した事業者と前記余剰電力が給電された事業者との間で前記製品又は前記製品を生産する過程で生じる中間製品の売買がある場合は、売買に係る代金と前記電力料金の少なくとも一部を相殺して決済する、請求項１に記載の電力分配システム。