WO2015159388A1 - 制御装置、制御システム、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a control device, a control system, a control method, and a program.
- a power storage device that stores electric power purchased from an electric power system or electric power generated by solar power generation in a storage battery and supplies power to a load device in a house when necessary is known.
- this power storage device for example, power generated excessively by solar power generation can be stored, and the stored power can be used at night.
- the stored electric power is used during the daytime when the electric power demand increases, it can contribute to the mitigation of electric power demand.
- the power conditioner of the storage battery which comprises an electrical storage apparatus needs to perform the power conversion from direct current to alternating current, and the power conversion from alternating current to direct current. When these power conversions are performed, a part of the power is lost as heat due to the resistance of the converter, for example. That is, the power output from the power conditioner is smaller than the input power.
- a storage battery power conditioner is designed so that the power conversion efficiency is maximized at its rated power. For this reason, when the input / output of the power conditioner is small, the efficiency of power conversion deteriorates and the loss power increases. In view of this, a technique for suppressing power conversion loss by charging / discharging a storage battery only when the input / output of the power conditioner is large has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
- Patent Document 1 discloses an apparatus that does not charge or discharge a storage battery when it is determined that a conversion efficiency representing a ratio of output power to input power of power conversion is lower than a threshold value. Further, in Patent Document 2, if the result obtained by subtracting the generated power of the distributed power source from the power consumption of the load device exceeds a threshold value, the battery is discharged, and if the subtraction result is equal to or less than the threshold value, the storage battery An apparatus for stopping the discharge is disclosed.
- the storage battery does not discharge when the power consumed by the load device is kept low. In this case, power conversion with large power loss is not executed, but it cannot be said that the power storage device is utilized, which is not preferable.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to utilize a power storage device without reducing the efficiency of power conversion.
- the control device of the present invention supplies total power acquisition means for acquiring a total power value consumed by a plurality of load devices installed in a house, and supplies power to the plurality of load devices by discharging.
- Discharge condition storage means for storing discharge condition data in which the discharge condition of the power storage device is defined based on the total power value, the operating state of the controlled device to be controlled among a plurality of load devices, and the controlled device
- a device power storage unit that stores device power data associated with a power consumption value, a determination unit that determines whether or not the discharge condition is satisfied based on the discharge condition data and the acquired total power value, and a discharge condition If not, control means is provided for controlling the operating state of the controlled device based on the device power data so that the discharge condition is satisfied.
- the operation state of the controlled device is controlled so that the discharge condition is satisfied.
- a power storage device can be utilized without reducing the efficiency of power conversion.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control system according to Embodiment 1.
- FIG. It is a figure which shows the relationship between the electric power input into a power converter, and conversion efficiency.
- It is a block diagram which shows the structure of a control apparatus. It is a figure which shows apparatus electric power data. It is a figure which shows a driving schedule.
- It is a flowchart which shows a control process. It is a flowchart which shows a discharge process. It is one figure for demonstrating a discharge process. It is another figure for demonstrating a discharge process.
- FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a control system according to a third embodiment. It is a figure which shows transition of the total electric power estimated by the estimation part.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a threshold value according to the fourth embodiment.
- FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to a fifth embodiment. It is a flowchart which shows a threshold value update process. It is a figure which shows the threshold value updated by threshold value update processing.
- FIG. 10 is a diagram for explaining a threshold value according to the sixth embodiment.
- FIG. 1 shows a configuration of a control system 100 according to the first embodiment.
- the control system 100 is a system for using the power storage device 10 by controlling equipment installed in the house H1.
- the control system 100 includes a power storage device 10 that stores power, a power generation device 20 that generates power, a distribution board 30 of a house H1, power generated by the power generation device 20, and power consumed in the house H1.
- Power monitoring device 40 that monitors power, control device 50 that controls load devices 61 and 62, and load devices 61 and 62 that consume power.
- a thick solid line represents a power line
- a thin broken line represents a communication line (signal line).
- the power storage device 10 is a device that stores power supplied from the commercial power source PS and power generated by the power generation device 20.
- the electric power stored by the power storage device 10 is supplied to the load devices 61 and 62.
- the power storage device 10 links the commercial power source PS, the power generation device 20, and the accumulated power.
- the power storage device 10 includes a storage battery 11 for storing power, and a power conditioner 12 that performs power conversion and the like.
- the storage battery 11 is a secondary battery such as a lead storage battery or a lithium ion battery, for example.
- the power conditioner 12 includes a transformer 121 that converts a voltage of DC power, a power converter 122 that converts DC power and AC power, a charge / discharge controller 123 that controls the transformer 121 and the power converter 122.
- An operation switching board 125 is provided.
- the transformer 121 is a DC-DC converter that converts the voltage of DC power.
- the transformer 121 converts the voltage of DC power supplied from the power converter 122 via the power line D10 into a voltage suitable for the storage battery 11.
- the transformer 121 charges the storage battery 11 by supplying the storage battery 11 with the DC power whose voltage has been converted.
- the transformer 121 converts the voltage of the direct-current power supplied by the discharge of the storage battery 11 into the voltage used in the house H1.
- the transformer 121 supplies the direct-current power by which the voltage was converted to the power converter 122 via the power line D10.
- the transformer 121 has a switching element for converting a voltage.
- the transformer 121 converts a voltage, and when a low level signal is input to the switching element from the charge / discharge control unit 123 In addition, the transformer 121 does not convert the voltage.
- the power converter 122 is an AC-DC converter that mutually converts AC power flowing through the power line A10 and DC power flowing through the power line D10.
- the power converter 122 converts AC power supplied from the commercial power source PS or the power generation device 20 via the power line A10 into DC power, and supplies the DC power to the transformer 121 via the power line D10. Further, the power conversion unit 122 converts the DC power supplied from the transformer 121 via the power line D10 into AC power and supplies the AC power to the load devices 61 and 62 via the power line A10.
- FIG. 2 shows the relationship between the power input to the power conversion unit 122 and the power conversion efficiency of the power conversion unit 122.
- the horizontal axis in FIG. 2 indicates the value of DC power or AC power input to the power conversion unit 122.
- the horizontal axis in FIG. 2 indicates the value of DC power or AC power input to the power conversion unit 122.
- the conversion efficiency shown on the vertical axis means the ratio between the output and input of power conversion by the power conversion unit 122. For example, when AC power or DC power of about 1700 W is input to the power conversion unit 122, conversion is performed with an efficiency of about 75%, and DC power or AC power of about 1275
- the power conversion unit 122 has a switching element for converting power. When a high level signal is input from the charge / discharge control unit 123 to the switching element, the power conversion unit 122 converts power, and a low level signal is input from the charge / discharge control unit 123 to the switching element. In some cases, the power converter 122 does not convert power.
- the charge / discharge control unit 123 acquires a command from the control device 50 via the power monitoring unit 124, and determines whether or not to perform transformation by the transformer 121 and power conversion by the power conversion unit 122 according to the acquired command. .
- the transformation by the transformer 121 and the power conversion by the power conversion unit 122 are executed, charging / discharging of the storage battery 11 is executed.
- charging / discharging of the storage battery 11 is not performed.
- the power monitoring unit 124 measures AC power flowing through the power line A10 using a current transformer (CT) C122 attached to the power line A10.
- CT current transformer
- the power monitoring unit 124 notifies the control device 50 of the measurement result.
- the power line A ⁇ b> 10 is a wiring for supplying AC power used for charging / discharging the storage battery 11 in the power conditioner 12.
- the power monitoring unit 124 receives a command from the control device 50 and transmits this command to the charge / discharge control unit 123.
- the power generation device 20 is a device that generates power using, for example, sunlight, and is installed on the roof of the house H1.
- the power generation apparatus 20 includes, for example, a polycrystalline silicon type solar panel 21 and a power conditioner 22 that converts electric power generated by the solar panel 21.
- the solar panel 21 generates direct-current power from sunlight and supplies it to the power conditioner 22 through the power line D20.
- the power conditioner 22 converts DC power supplied via the power line D20 into AC power, and supplies the AC power to the power storage device 10 via the power line A20.
- the power supplied to the power storage device 10 via the power line A20 is allocated to power storage of the storage battery 11, power consumption by the load devices 61 and 62, and power sale to the commercial power source PS.
- the power line A ⁇ b> 20 is a wiring for supplying the power generated by the power generation device 20 to the power storage device 10.
- the power monitoring device 40 measures the power generated by the power generation device 20 using the current transformer C20 attached to the power line A20 in the distribution board 30. Further, the power monitoring device 40 uses the current transformers C61 and C62 in the distribution board 30 attached to the power line for supplying power from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62. Measure the power consumed by. In the present embodiment, it is assumed that the power consumed by each of the load devices 61 and 62 is measured using each of the current transformers C61 and C62 in order to facilitate understanding of the description. Then, the power monitoring device 40 notifies the control device 50 of the measurement result.
- the control device 50 is a HEMS (Home Energy Management System) controller that can integrally control devices in the house H1.
- the control device 50 monitors the operation state of the load devices 61 and 62 by periodically acquiring the operation state from the load devices 61 and 62.
- the control device 50 includes a device control unit 51 that controls the operating state of the load devices 61 and 62, a power monitoring unit 124 of the power storage device 10, a power monitoring unit 52 that acquires measurement results from the power monitoring device 40, and a load device.
- a prediction unit 53 that predicts the total power consumption 61 and 62 and the transition of the power generated by the power generator 20 is included.
- the total power consumption of the load devices 61 and 62 is referred to as total power.
- FIG. 3 shows the configuration of the control device 50.
- the control device 50 is configured as a computer including a processor 501, a main storage unit 502, an auxiliary storage unit 503, an input unit 504, an output unit 505, and a communication unit 506.
- the main storage unit 502, the auxiliary storage unit 503, the input unit 504, the output unit 505, and the communication unit 506 are all connected to the processor 501 via a communication line.
- the processor 501 is composed of a CPU (Central Processing Unit) and the like.
- the processor 501 exhibits various functions by executing the program P1 stored in the auxiliary storage unit 503.
- the processor 501 has a device control unit 51, a power monitoring unit 52, and a prediction unit 53 as its functions.
- the main storage unit 502 includes a RAM (Random Access Memory) or the like.
- the main storage unit 502 loads the program P1 from the auxiliary storage unit 503.
- the main storage unit 502 is used as a work area for the processor 501.
- the auxiliary storage unit 503 includes a nonvolatile memory such as an HDD (Hard Disk Drive) or a flash memory.
- the auxiliary storage unit 503 stores various data used for the processing of the processor 501 in addition to the program P1.
- the data stored in the auxiliary storage unit 503 includes condition data D1 indicating a condition for the power storage device 10 to charge and discharge the storage battery 11, and device power data D2 indicating power consumed by each of the load devices 61 and 62.
- History data D3 indicating a record of power acquired by the power monitoring unit 52, and operation schedules D4 of the load devices 61 and 62 are included.
- the condition data D1 indicates a discharge condition for the power storage device 10 to supply power by discharging the storage battery 11.
- This discharge condition is defined based on the value of the total power of the load devices 61 and 62 and the value of the generated power of the power generation device 20, and when the value obtained by subtracting the value of the generated power from the value of the total power exceeds the threshold value. It is filled. For example, the discharge condition is satisfied when the value of the total power exceeds the threshold of 1700 W when the value of the generated power is zero.
- condition data D1 indicates a charging condition for the power storage device 10 to store electric power in the storage battery 11.
- This charging condition is defined based on the value of the total power of the load devices 61 and 62 and the value of the generated power of the power generation device 20, and the value of the surplus power obtained by subtracting the value of the total power from the value of the generated power has a threshold value. Satisfied when exceeding.
- surplus electric power means what remove
- the charging condition is satisfied when the value of the power supplied to the power storage device 10 exceeds a threshold of 1700 W. This threshold means the value of the power input when the power is converted with 75% efficiency in FIG.
- the device power data D2 is data indicating the power consumed by each of the load devices 61 and 62 in association with the operation state of each of the load devices 61 and 62.
- FIG. 4 schematically shows an example of the device power data D2.
- the device ID in FIG. 4 is an identifier for identifying each of the load devices 61 and 62. In the example shown in FIG. 4, the same ID as that of each of the load devices 61 and 62 is used as the device ID.
- the power consumption “900-1000 W” associated with the operation state “water heater” in FIG. 4 means that the power consumption fluctuates in the range from 900 W to 1000 W.
- the history data D3 is a record of the power flowing through the power line A10, the power generated by the power generation device 20, and the power consumed by each of the load devices 61 and 62.
- the history data D3 is stored in the auxiliary storage unit 503 by the power monitoring unit 52. Note that the record of power consumed by each of the load devices 61 and 62 is substantially equal to the record of total power.
- the operation schedule D4 is, for example, data in which the operation state of the load devices 61 and 62 is associated with the start time and the end time of the operation in the operation state as illustrated in FIG.
- the input unit 504 includes, for example, an input key and a capacitive pointing device.
- the input unit 504 acquires information input by the user of the control device 50 and notifies the processor 501 of the information.
- the input unit 504 is used to change data stored in the auxiliary storage unit 503, for example.
- the output unit 505 includes a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display).
- the output unit 505 is, for example, formed integrally with a pointing device that configures the input unit 504 to configure a touch screen.
- the communication unit 506 includes a load interface 61, 62, the power monitoring device 40, and a communication interface circuit for communicating with the power storage device 10.
- the communication unit 506 receives a signal indicating the remaining amount of power stored in the storage battery 11 of the power storage device 10 from the storage battery 11 and notifies the processor 501 of the remaining amount indicated by this signal.
- the communication unit 506 acquires a measurement result from the power monitoring unit 124 and the power monitoring device 40 of the power storage device 10 and notifies the processor 501 of the measurement result.
- the communication unit 506 transmits the control command output from the processor 501 to the load devices 61 and 62. Further, the communication unit 506 acquires the operation state of the load devices 61 and 62 from the load devices 61 and 62 and notifies the processor 501 of the operation state.
- the load devices 61 and 62 are devices installed in the house H1.
- the load device 61 according to the present embodiment is a hot water storage type electric water heater.
- the load device 61 normally stores a hot water by consuming electric power at night when the electricity rate is low, thereby performing a water heater operation.
- the load device 61 appropriately performs a heat insulation operation during the day to supply hot water used for user bathing or the like.
- the load device 62 according to the present embodiment is an air conditioning device.
- the load device 62 performs the cooling operation or the heating operation so that the temperature of the room in the house H1 becomes the temperature set by the user.
- control processing executed by the control device 50 will be described with reference to FIGS.
- the control process shown in FIG. 6 starts when the control device 50 is turned on.
- the processor 501 of the control device 50 determines whether or not the total power of the current load devices 61 and 62 is larger than the generated power of the current power generation device 20 (step S1). Specifically, the power monitoring unit 52 of the control device 50 determines whether or not the sum of the power consumed by the load devices 61 and 62 is larger than the power generated by the power generation device 20.
- step S2 If it is determined that the total power is greater than the generated power (step S1; Yes), the processor 501 performs a discharge process (step S2). This discharge process will be specifically described with reference to FIGS.
- the processor 501 first determines whether or not the remaining amount of the storage battery 11 is equal to or greater than a threshold (step S201). For example, the power monitoring unit 52 acquires a signal indicating the remaining amount of the storage battery 11 and determines whether or not the remaining amount indicated by this signal is 20% or more of the capacity of the storage battery 11.
- step S201 When it is determined that the remaining amount is lower than the threshold value (step S201; No), the processor 501 instructs the power storage device 10 to supply power from the commercial power source PS to the load devices 61 and 62 (step S202). Thus, the storage battery 11 is not discharged, and the load devices 61 and 62 are supplied with power from the commercial power source PS and the power generation device 20. After that, the processor 501 ends the discharge process.
- step S201 determines whether or not a discharge condition for discharging the storage battery 11 is satisfied, based on the condition data D1 and the total power value. Based on the determination (step S203). Specifically, the power monitoring unit 52 determines whether or not a value obtained by subtracting the generated power of the power generation apparatus 20 from the total power of the load devices 61 and 62 exceeds a threshold of 1700 W.
- step S203 When it is determined that the discharge condition is satisfied (step S203; Yes), the processor 501 instructs the power storage device 10 to start discharging the storage battery 11 (step S204). Thereby, the electric power by the discharge of the storage battery 11 is supplied from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62. After that, the processor 501 ends the discharge process.
- the processor 501 determines whether there is a device capable of controlling the operation state (step S205). Specifically, the device control unit 51 determines whether or not there is a device that is scheduled to be operated in the future and is currently operable based on the operation schedule D4. For example, the water heater operation of the load device 61 does not need to be executed at a fixed time, and there is no problem even if the scheduled operation time is changed to another time at night. Therefore, the processor 501 can determine that the load device 61 is a device that can be controlled.
- FIG. 8 shows a situation in which the value of the total power of the load devices 61 and 62 does not exceed the threshold at 20:00 and the water heater operation of the load device 61 is scheduled thereafter.
- a line Lc in FIG. 8 shows the transition of the total power of the load devices 61 and 62.
- the line Lth indicates the discharge condition and charge condition threshold values (1700 W).
- a line L61 indicates a transition of electric power consumed by the water heater operation of the load device 61.
- the processor 501 calculates the transition of power indicated by the line L61 based on the device power data D2 and the operation schedule D4.
- step S205 If it is determined that there is no controllable device (step S205; No), the processor 501 moves the process to step S202. On the other hand, when it is determined that there is a controllable device (step S205; Yes), the processor 501 determines whether or not a discharge condition is satisfied when the operation state of the device is controlled (step S206). Specifically, the device control unit 51 determines whether or not the total power of the load devices 61 and 62 increases and exceeds the threshold of 1700 W in the device power data D2 by causing the operable device to start the operation. Judgment based on.
- FIG. 9 shows a situation in which the load device 61 starts a water heater operation from 20:00. As can be seen from FIG. 9, when the load device 61 starts a kettle operation, the value of the total power of the load devices 61 and 62 exceeds the threshold value.
- step S206 If it is determined that the discharge condition is not satisfied even if the operation state of the device is controlled (step S206; No), the processor 501 moves the process to step S202.
- step S206 when it is determined that the discharge condition is satisfied when the operation state of the device is controlled (step S206; Yes), the processor 501 notifies the user that the operation state of the device is to be controlled (step S207). Specifically, the processor 501 causes the output unit 505 to display that the device starts operation so that the discharge condition is satisfied. Further, the processor 501 asks the user for permission to control the operation state of the device so that the discharge condition is satisfied.
- the processor 501 determines whether or not the user is permitted to control the operation state of the device (step S208). When it determines with control of the driving
- the processor 501 controls the operation state of the device so that the discharge condition is satisfied, and starts discharging the storage battery 11 (Ste S209).
- the device control unit 51 causes the load device 61 to start a kettle operation.
- the discharge condition is established as shown in FIG.
- the processor 501 instructs the power storage device 10 to discharge the storage battery 11. Thereby, the electric power of the storage battery 11 converted with high conversion efficiency is supplied to the load devices 61 and 62.
- the processor 501 changes the operation schedule D4 (step S210). For example, the processor 501 changes the content of the operation schedule D4 so that the water heater operation of the load device 61 starts from the current time instead of the originally scheduled time (see FIG. 8).
- the processor 501 terminates the discharge process.
- step S3 when it is determined in step S1 that the total power is equal to or lower than the generated power (step S1; No), the processor 501 executes a charging process (step S3). This charging process will be specifically described with reference to FIGS.
- the processor 501 first determines whether or not the remaining amount of the storage battery 11 is equal to or less than a threshold value (step S301).
- This threshold is, for example, 95% of the capacity of the storage battery 11.
- step S301 If it is determined that the remaining amount exceeds the threshold (step S301; No), the processor 501 sells power by causing the surplus power to flow backward to the commercial power source PS (step S302). Thereafter, the processor 501 ends the charging process.
- the processor 501 determines whether or not the charging condition for the storage battery 11 to store power is satisfied, the value of the condition data D1 and the surplus power (Step S303). Specifically, the power monitoring unit 52 determines whether or not the value of surplus power obtained by subtracting the total power of the load devices 61 and 62 from the generated power of the power generation device 20 exceeds a threshold of 1700 W.
- step S303 When it is determined that the charging condition is satisfied (step S303; Yes), the processor 501 instructs the power storage device 10 to start charging the storage battery 11 (step S304). As a result, the power supplied from the power generation device 20 to the power storage device 10 is stored in the storage battery 11. Thereafter, the processor 501 ends the charging process.
- the processor 501 determines whether there is a device capable of controlling the operation state (step S305). Specifically, the device control unit 51 determines whether there is a device that is currently operating and can be stopped based on the operation schedule D4. For example, the heat insulation operation of the load device 61 does not need to be executed at a fixed time, and there is no problem even if the scheduled operation time is changed to another time. Therefore, the processor 501 can determine that the load device 61 is a device that can be controlled.
- FIG. 11 shows a situation where the value of surplus power does not exceed the threshold at 11:00 and the load device 61 is performing the heat insulation operation.
- a line Lc in FIG. 11 shows the transition of the total power of the load devices 61 and 62.
- the line Lg shows the transition of the generated power of the power generation apparatus 20, and the line Ls shows the transition of the surplus power.
- a line L61 indicates a transition of electric power consumed by the heat insulation operation of the load device 61.
- step S305; No If it is determined that there is no controllable device (step S305; No), the processor 501 moves the process to step S302. On the other hand, when it is determined that there is a controllable device (step S305; Yes), the processor 501 determines whether the charging condition is satisfied when the operation state of the device is controlled (step S306). Specifically, the device control unit 51 determines whether the surplus power increases and exceeds the threshold of 1700 W based on the device power data D2 by stopping the operation of the stoppable device.
- FIG. 12 shows a situation in which the load device 61 has stopped the heat insulation operation from 11:00. As can be seen from FIG. 12, when the load device 61 stops the heat insulation operation, the value of the surplus power indicated by the line Ls exceeds the threshold value.
- step S306 If it is determined that the charging condition is not satisfied even if the operation state of the device is controlled (step S306; No), the processor 501 moves the process to step S302. On the other hand, when it is determined that the charging condition is satisfied when the operation state of the device is controlled (step S306; Yes), the processor 501 notifies the user that the operation state of the device is to be controlled (step S307). Specifically, the processor 501 causes the output unit 505 to display that the device stops operation so that the charging condition is satisfied. Further, the processor 501 asks the user for permission to control the operation state of the device so that the charging condition is satisfied.
- step S308 determines whether or not the user is permitted to control the operation state of the device.
- step S308 determines whether or not the user is permitted to control the operation state of the device.
- step S308 when it is determined that the control of the operation state of the device is permitted (step S308; Yes), the processor 501 controls the operation state of the device so that the charging condition is satisfied, and starts charging the storage battery 11 ( Step S309).
- the device control unit 51 stops the heat retention operation of the load device 61. Thereby, as shown in FIG. 12, the charging condition is satisfied.
- the processor 501 instructs the power storage device 10 to charge the storage battery 11. Thereby, the generated power converted with high conversion efficiency is stored in the storage battery 11.
- the processor 501 changes the operation schedule D4 (step S310). For example, as indicated by the line L61 in FIG. 11, the processor 501 restarts the heat insulation operation of the load device 61 that was originally scheduled to continue after being temporarily stopped as shown in FIG. The contents of the operation schedule D4 are changed.
- the processor 501 ends the charging process.
- the processor 501 determines whether or not the current time is a preset time after the end of the discharging process (step S2) or the charging process (step S3) (step S4). For example, the processor 501 determines whether or not the current time is 23:00.
- step S4 If it is determined that the current time is not a preset time (step S4; No), the processor 501 moves the process to step S9. On the other hand, if it is determined that the current time is a preset time (step S4; Yes), the processor 501 predicts the transition of the total power of the load devices 61 and 62 and the generated power of the power generator 20 on the next day ( Step S5). Specifically, the prediction unit 53 predicts average transitions of the total power and the generated power from the history data D3 accumulated in the past week.
- FIG. 13 shows changes in total power and generated power predicted by the processor 501.
- the line Lc in FIG. 13 shows the transition of the total power
- the line Lg shows the transition of the generated power.
- a line Ls indicates a transition of surplus power obtained by subtracting the total power from the generated power.
- a hatched region F ⁇ b> 1 indicates the amount of surplus power supplied to the power storage device 10 and used for charging the storage battery 11.
- the processor 501 classifies the time when the power transition is predicted, and selects one time segment (step S6). For example, the processor 501 divides the next 24 hours into one hour unit, and selects any one of the 24 time segments.
- step S7 the processor 501 executes a schedule change process for the selected time segment.
- the schedule change process will be specifically described with reference to FIGS.
- the processor 501 first determines whether or not a condition for executing charging / discharging of the storage battery 11 is established in the selected time segment (step S701). . Specifically, the device control unit 51 predicts whether or not the discharge condition or the charge condition is established based on the condition data D1, the predicted value of the total power, and the value of the generated power.
- step S701 determines whether the condition is satisfied by changing the operation schedule D4 (step S702). Specifically, the device control unit 51 changes the operation schedule D4 of the load devices 61 and 62 to determine whether the discharge condition or the charge condition is satisfied based on the device power data D2.
- a line Ld in FIG. 15 shows the transition of the total power when the operation schedule D4 is changed, and hatched regions F2 and F3 are power supplied from the power storage device 10 by discharging the storage battery 11. Indicates the amount.
- the time segment from 10:00 to 11:00 is selected, as shown in FIG. 13, neither the discharge condition nor the charge condition is satisfied in this time segment.
- the time from 11 o'clock to 12 o'clock is changed by changing the start time of the heat insulation operation of the load device 61 scheduled to be executed around 11 o'clock to around 9 o'clock. It can be seen that the value of the surplus power indicated by the line Ls in the section exceeds the threshold.
- the charging condition is established from 11:00 to 12:00, and the power supplied to the power storage device 10 can be converted with high conversion efficiency and used for charging the storage battery 11.
- a hatched region F4 in FIG. 16 indicates the amount of surplus power that is supplied to the power storage device 10 and used to charge the storage battery 11.
- the operation schedule D4 when the operation schedule D4 is changed as shown in FIG. 16, the total power from 8:00 to 9:00 exceeds the generated power, and it is necessary to purchase power from the commercial power source PS. Therefore, as shown in FIG. 17, the operation schedule D4 may be changed so that the heat insulation operation of the load device 61 that is scheduled to be executed around 11:00 is executed around 15:00. Even if the heat insulation operation is performed around 15:00, the total power of the load devices 61 and 62 does not exceed the generated power before and after 15:00. Therefore, the heat insulation operation is performed with the generated power without purchasing power from the commercial power source PS. Can be executed.
- step S701 when it is determined in step S701 that the condition is satisfied (step S701; Yes), or when it is determined in step S702 that the condition is not satisfied even if the operation schedule D4 is changed (step S702; No).
- the processor 501 determines whether there is surplus power in the selected time segment (step S703). That is, the processor 501 determines whether or not the value of surplus power is a positive value greater than zero.
- step S702 determines with conditions not being satisfied even if it changes the driving schedule D4 in step S702 (step S702; No) it means the case where it is impossible to change the driving schedule that satisfies the charging conditions. .
- step S703 When it is determined that there is no surplus power (step S703; No), the processor 501 ends the schedule change process. On the other hand, if it is determined that there is surplus power (step S703; Yes), the processor 501 determines whether the power selling price of surplus power is lower than the threshold (step S704).
- step S704 When it is determined that the power sale price is equal to or greater than the threshold (step S704; No), the processor 501 ends the schedule change process. As a result, surplus power is sold at a relatively high price.
- step S704 determines whether there is a device that can be operated using surplus power by changing the operation schedule D4.
- Step S705 the processor 501 determines, based on the device power data D2, whether the surplus power is reduced by changing the operation schedule D4 of either of the load devices 61, 62.
- step S702 determines whether the condition is satisfied by changing the operation schedule D4 (step S702; Yes), or if the determination in step S705 is affirmative (step S705; Yes).
- the processor 501 determines the operation schedule D4. Is notified to the user (step S706). Specifically, the processor 501 causes the output unit 505 to display that the operation schedule D4 of the device is changed so that the condition is satisfied or the surplus power is reduced. The processor 501 also asks the user for permission to change the driving schedule D4.
- the processor 501 determines whether or not the user is allowed to change the operation schedule D4 (step S707). When it determines with the change of the driving schedule D4 not being permitted (step S707; No), the processor 501 complete
- step S707 when it is determined that the change of the operation schedule D4 is permitted (step S707; Yes), the processor 501 changes the operation schedule D4 so that the condition is satisfied or the surplus power is reduced (step S708). ). Specifically, the device control unit 51 changes the content of the operation schedule D4 stored in the auxiliary storage unit 503. Thereby, for example, the operation schedule D4 is changed so that the transition of the total power indicated by the line Ld in FIGS. 15 to 17 is realized.
- the processor 501 ends the schedule change process.
- step S8 determines whether or not all time segments have been selected. If it is determined that not all time segments have been selected (step S8; No), the processor 501 returns to step S6 and selects a time segment that has not yet been selected. Then, the processor 501 repeats the processes after step S6.
- step S8 when it is determined that all the time segments have been selected (step S8; Yes), the processor 501 controls the load devices 61 and 62 according to the operation schedule D4 (step S9). After that, the processor 501 repeats the processes after step S1.
- control device 50 controls the operating states of the load devices 61 and 62 so that the conditions for charging and discharging the storage battery 11 are satisfied. Thereby, the opportunity of charging / discharging of the storage battery 11 can be increased, and the electrical storage apparatus 10 can be utilized, without reducing the efficiency of power conversion.
- control apparatus 50 controlled the operation state of the load devices 61 and 62 by changing the operation schedule D4 of the load devices 61 and 62. Thereby, it is possible to prevent the operation state of the load devices 61 and 62 from being unnecessarily changed to an operation state that was not initially planned.
- control apparatus 50 changed the driving schedule D4 of the load equipment 61 and 62 so that the conditions for charging / discharging the storage battery 11 were satisfied. Thereby, the operation of the load devices 61 and 62 can be planned so that the power storage device 10 is utilized.
- control device 50 changes the operation schedule D4 of the load devices 61 and 62 so that the load devices 61 and 62 are operated with surplus power even when the condition is not satisfied. Thereby, surplus electric power can be used effectively.
- control device 50 notifies the user that the operation state is controlled when the operation state of the load devices 61 and 62 is controlled. Thereby, the user of the control apparatus 50 can recognize beforehand that the driving
- control device 50 controls the operation state of the load devices 61 and 62 when the user is permitted to control the operation state. Thereby, it is prevented that the driving
- control device 50 predicted the transition of total power and generated power based on the history data D3. Thereby, for example, when there is a time zone in which the house H1 enters the shadow of a large building, the control device 50 can accurately predict a decrease in the generated power and an increase in the total power due to the use of the lighting device.
- Embodiment 2 FIG. Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
- the description is abbreviate
- the control system 100 according to the present embodiment is different from that according to the first embodiment in that the DC power generated by sunlight is used for charging the storage battery 11 without being converted into AC power.
- FIG. 18 shows the configuration of the control system 100 according to the present embodiment.
- the power generation device 20 is configured by omitting a power conditioner for converting electric power.
- the solar panel 21 of the power generation device 20 supplies DC power generated by sunlight to the power conversion unit 122 of the power storage device 10 via the power line D20.
- the generated power supplied from the solar panel 21 to the power conversion unit 122 is used for either storage of the storage battery 11, supply to the load devices 61 and 62, and reverse power flow to the commercial power source PS.
- the power conversion unit 122 supplies the direct-current power supplied from the power generation device 20 to the transformer 121 through the power line D10 as it is when the generated power is used to store the storage battery 11. In addition, the power conversion unit 122 converts the DC power supplied from the power generation device 20 into AC power when the generated power is used for supply to the load devices 61 and 62 and reverse power flow to the commercial power source PS.
- the power generated by the power generation device 20 is measured by the power monitoring unit 124 using the current transformer C20.
- the power monitoring unit 124 notifies the control device 50 of the value of the measured generated power.
- FIG. 19 shows the transition of the total power of the load devices 61 and 62 and the transition of the generated power of the power generation apparatus 20 predicted by the prediction unit 53 of the control apparatus 50.
- a line Le in FIG. 19 shows the transition of the total power when the consumption schedule of the storage battery 11 is not satisfied by the change of the operation schedule D4 of the device but the consumption of surplus power increases.
- the change in the operation schedule D4 corresponds to that studied in the determination in step S705 in FIG.
- a hatched region F ⁇ b> 5 indicates the amount of power supplied to the power storage device 10 and used for charging the storage battery 11.
- the DC power generated by the solar panel 21 is stored in the storage battery 11 without being converted into AC power. Thereby, at the time of charge of the storage battery 11, generation
- Embodiment 3 FIG. Next, the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
- the description is abbreviate
- the control system 100 according to the present embodiment is different from that according to the first embodiment in that the power generation device 20 is omitted as shown in FIG.
- the storage battery 11 stores, for example, power supplied from the commercial power source PS at night when the electricity bill is low.
- the discharge condition according to the present embodiment is that the value of power supplied from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 exceeds the threshold value of 800W.
- FIG. 21 shows the transition of the total power of the load devices 61 and 62 predicted by the prediction unit 53 of the control device 50.
- hatched areas F6, F7, and F8 indicate the amounts of power supplied from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 due to the discharge of the storage battery 11.
- the discharge condition is not satisfied from 8:00 to 11:00.
- the control device 50 executes a process equivalent to the control process shown in FIG. 6, the discharge process shown in FIG. 7, and the schedule change process shown in FIG. However, these processes are the same processes when the generated power is always zero. Further, the control device 50 does not execute the charging process shown in FIG.
- a hatched region F9 indicates the amount of power supplied from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 due to the discharge of the storage battery 11 when the operation schedule D4 is changed.
- control system 100 is configured by omitting the power generation device 20. Even when the control system 100 does not include the power generation device 20, the control system 100 can use the power storage device 10 by increasing the chance of discharging the storage battery 11 without reducing the efficiency of power conversion.
- the discharge condition can be established from 8:00 to 11:00. Furthermore, the amount of power indicated by region F9 in FIG. 22 is larger than the amount of power indicated by region F6 in FIG. That is, by changing the operation schedule D4, it is possible to supply a large amount of power from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 with higher conversion efficiency.
- the change of the operation schedule D4 is not limited to a simple shift of the start time and end time of the operation of the load devices 61 and 62.
- the time for which driving is scheduled may be lengthened, or one driving that was initially scheduled may be divided into a plurality of driving.
- FIG. 23 shows the consumption when performing the water heater operation of the load device 61 scheduled from 1 o'clock to 6 o'clock in two times from 8 o'clock to 12 o'clock and from 18 o'clock to 22 o'clock. The transition of power is shown.
- hatched regions F10 and F11 indicate the amounts of power supplied from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 due to the discharge of the storage battery 11 when the operation schedule D4 is changed.
- the operation schedule D4 it is possible to supply power from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 over a longer time while satisfying the discharge condition.
- Embodiment 4 FIG. Next, the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
- the description is abbreviate
- Threshold values for defining charging conditions and discharging conditions according to the present embodiment are different from those according to the first embodiment in that they vary according to time.
- FIG. 24 shows the transition of the total power of the load devices 61 and 62 predicted by the prediction unit 53 of the control device 50 and the transition of the generated power of the power generation device 20.
- a line Lth1 in FIG. 24 indicates a threshold value for defining a discharge condition
- a line Lth2 indicates a threshold value for defining a charging condition.
- a hatched region F12 indicates the amount of surplus power that is supplied to the power storage device 10 and used to charge the storage battery 11
- regions F13 and F14 indicate that the storage battery 11 discharges from the power storage device 10 to the load device.
- the electric power supplied to 61 and 62 is shown.
- the threshold value for defining the discharge condition varies depending on the time. For example, if a small threshold value is set during the daytime hours when the electricity charge of the commercial power source PS is high, the power stored in the power storage device 10 is easily supplied to the load devices 61 and 62. As the small threshold value, for example, an output value when the power conversion efficiency is 50% can be set. In addition, when a large threshold is set at night when the electricity rate is relatively low, power is often purchased from the commercial power source PS without using the power stored in the power storage device 10. As the large threshold value, for example, an output value when the power conversion efficiency is 80% can be set. Thereby, the cost concerning an electricity bill can be held down.
- the threshold value for defining the charging condition according to the present embodiment varies depending on the time. For example, if a large threshold value is set from 13:00 to 16:00 when the power demand increases, the surplus power is easily stored in the power storage device 10 without being backflowed to the commercial power source PS. As the large threshold value, for example, an input value when the power conversion efficiency is 90% can be set. In addition, when a small threshold is set in a time zone in which the power demand is relatively small, surplus power is often stored in the power storage device 10. As a small threshold value, for example, an input value when the efficiency of power conversion is 30% can be set. Thereby, it can contribute to relaxation of electric power demand.
- Embodiment 5 FIG. Next, the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above. In addition, about the structure which is the same as that of the said Embodiment 1, or equivalent, while using an equivalent code
- FIG. 25 shows the configuration of the control device 50 according to the present embodiment.
- the auxiliary storage unit 503 of the control device 50 stores a family calendar D5.
- This family calendar D5 is data indicating a schedule of each user who constitutes a family living in the house H1.
- the user's schedule includes, for example, an outing schedule.
- the family calendar D5 is referred to when the prediction unit 53 of the control device 50 predicts the transition of the total power of the load devices 61 and 62.
- the prediction unit 53 predicts that the total power of the load devices 61 and 62 is low during the time when the entire family is scheduled to go out.
- the family calendar D5 is referred to when the driving schedule D4 is changed.
- the control device 50 causes the load device 62 to start the cooling operation or the heating operation when the charging condition is not satisfied and surplus power is generated immediately before the scheduled home time of the family.
- control device 50 has a timer 507.
- the timer 507 is composed of, for example, a crystal resonator.
- the timer 507 measures time according to an instruction from the processor 501 and notifies the processor 501 of the measurement result.
- threshold update processing executed by the processor 501 of the control device 50 will be described with reference to FIG.
- This threshold value update process starts when the control device 50 is powered on.
- the threshold update process is executed in parallel with the control process shown in FIG.
- the processor 501 first determines whether or not a condition for executing charging / discharging of the storage battery 11 is established (step S501). When it is determined that the condition is not satisfied (step S501; No), the processor 501 repeats the determination in step S501.
- step S501 when it is determined that the condition is satisfied (step S501; Yes), the processor 501 starts the timer 507 (step S502). That is, the processor 501 causes the timer 507 to start measuring time. Next, the processor 501 relaxes the conditions (step S503). For example, the processor 501 decreases the threshold value for defining the condition.
- the processor 501 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the timer 507 started measuring time (step S504). This fixed time is, for example, 5 minutes. If it is determined that the certain time has not elapsed (step S504; No), the processor 501 repeats the determination in step S504. On the other hand, if it is determined that a certain time has elapsed (step S504; Yes), the processor 501 sets the threshold value to an initial value (step S505). This initial value is, for example, a value equal to the threshold value according to the first embodiment.
- step S506 the processor 501 stops the timer 507 (step S506). After that, the processor 501 repeats the processing after step S501.
- FIG. 27 an example of the threshold value updated by the threshold value update process is indicated by a line Lth.
- a region F ⁇ b> 15 in FIG. 27 indicates the amount of power supplied from the power storage device 10 to the load devices 61 and 62 due to the discharge of the storage battery 11.
- the threshold value is updated to a small value, thereby discharging the storage battery 11. Continues for at least a certain time.
- control device 50 predicts the transition of the total power of the load devices 61 and 62 based on the family calendar D5. Thereby, the control apparatus 50 can perform prediction according to the schedule of each of a plurality of users of the control apparatus 50.
- control apparatus 50 changed the driving schedule D4 based on the family calendar D5.
- the control apparatus 50 changes the operation schedule D4 so that the conditions for performing charging / discharging of the storage battery 11 are satisfied
- the operation schedule D4 is considered in consideration of the schedules of the plurality of users of the control apparatus 50. Can be changed.
- the conditions for executing charge / discharge may be tightened for a certain period of time.
- hysteresis may be provided in the condition without using a timer.
- a discharge continuation condition for determining whether or not to continue the discharge may be provided as the condition data D1.
- the discharge continuation condition is a condition that is looser than the discharge condition, and is a condition that is satisfied, for example, when a value obtained by subtracting the value of the generated power from the value of the total power exceeds the threshold of 1600 W ( ⁇ 1700 W).
- control device 50 repeatedly determines whether or not the discharge continuation condition is satisfied while the power storage device 10 is being discharged. Then, control device 50 may cause power storage device 10 to continue discharging when the discharge continuation condition is satisfied, and stop power storage device 10 from discharging when the discharge continuation condition is not satisfied.
- the power storage device 10 starts discharging, the power storage device 10 continues discharging even if the efficiency of power conversion is somewhat lowered. As a result, the deterioration of the storage battery 11 due to repeated switching between execution and stop of discharge in a short time can be suppressed.
- a charging continuation condition for determining whether to continue charging may be provided as the condition data D1.
- the charge continuation condition is a condition that is looser than the charge condition, and is a condition that is satisfied, for example, when the value of the surplus power exceeds a threshold of 1600 W ( ⁇ 1700 W).
- Embodiment 6 FIG. Next, the sixth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
- the description is abbreviate
- Threshold values for defining the charging conditions and discharging conditions according to the present embodiment are different from those according to the first embodiment in that they vary depending on the remaining amount of power stored in the storage battery 11.
- FIG. 28 shows the relationship between the remaining amount of the storage battery 11 and the threshold values for defining the discharge condition and the charge condition.
- a line Lr in FIG. 28 indicates the remaining amount (%) of the storage battery 11.
- a line Lth1 indicates a threshold value (kW) for defining the discharge condition, and a line Lth2 indicates a threshold value (kW) for defining the charging condition.
- the threshold value for defining the discharge condition is small when the remaining amount of the storage battery 11 is large, and is very large when the remaining amount is small. As a result, when the remaining amount is low, the power stored in the storage battery 11 is hardly supplied to the load devices 61 and 62, and the power storage device 10 is prevented from being discharged with low conversion efficiency.
- the threshold value for defining the charging condition is large when the remaining amount of the storage battery 11 is large, and small when the remaining amount is small. Thereby, when sufficient electric power is stored in the storage battery 11, further unnecessary charging can be prevented.
- the number of devices that consume power may be three or more.
- any one of the load devices 61 and 62 may be a device that is not controlled by the control device 50.
- the load devices 61 and 62 controlled by the control device 50 may be devices other than the electric water heater and the air conditioner.
- the control device 50 may control a device having a battery. Examples of the device having a battery include a notebook personal computer, a portable terminal connected to a mobile communication network, an electric razor, and a cleaning robot. And the control apparatus 50 may change the time when charge of this apparatus is scheduled as the driving schedule D4 of the apparatus which has a battery.
- control apparatus 50 may control the rice cooker, and may change the time when rice cooking is planned as the operation schedule D4 of a rice cooker. Moreover, the control apparatus 50 may control household appliances, such as a washing machine or a dishwasher, and may change the scheduled driving
- the control device 50 may simply shift the start time and the end time when the load devices 61 and 62 are scheduled to be operated. Accordingly, power consumption generated before and after driving may be taken into account.
- the operation schedule D4 of the rice cooker when the end of cooking is scheduled immediately before a meal, if the end of cooking is brought forward, it is considered that a heat insulation operation is required from the end of cooking to the start of meal.
- the power generation device 20 is not limited to a device that generates power using sunlight, and may be a device that generates power using wind power, hydraulic power, geothermal heat, or the like, or a device that generates power using a fuel cell.
- the device power data D2 may be stored in the auxiliary storage unit 503 in advance at the time of shipment of the control device 50, or from the load devices 61 and 62 when the control device 50 is connected to the load devices 61 and 62, respectively.
- the device power data D2 may be acquired.
- the control device 50 may acquire the device power data D2 from the load devices 61 and 62 as necessary, and store the device power data D2 in the main storage unit 502 instead of the auxiliary storage unit 503.
- the threshold value is set according to the electricity charge.
- the threshold value is set so that the cost of the electricity charge is reduced when charging / discharging is performed rather than when charging / discharging is not performed. You may set suitably. For example, when the power consumption at the current time is Po, and the loss power generated when Po is supplied from the storage battery 11 to the load devices 61 and 62 is Pp, the electricity when (Po + Pp) is purchased at a time when the electricity rate is low
- the threshold value may be set so that the discharge is executed only when the charge is lower than the electricity charge when purchasing Po at the current time.
- the surplus power at the current time is defined as Pi
- the loss power generated when Pi is temporarily stored in the storage battery 11 and then supplied to the load devices 61 and 62 is defined as Pj.
- the threshold value may be set so that charging is executed only when the electricity charge at the time of power purchase is lower than the electricity charge at the time of selling Pi at the current time.
- control device 50 may not instruct the power storage device 10 to charge / discharge the storage battery 11. That is, the power storage device 10 may autonomously charge and discharge the storage battery 11 independently of the control device 50.
- control device 50 may acquire data from a server on the Internet and predict transitions of total power and generated power based on the acquired data. For example, if data indicating a typical transition of power consumption according to the type of family structure is recorded on a server on the Internet, even if the history data D3 is not stored in the auxiliary storage unit 503 It becomes possible to predict the transition of total power. In addition, if data indicating the weather forecast for the next day is recorded in a server on the Internet, the prediction accuracy of generated power can be improved.
- the control device 50 may control the operation state of the load device 62 by changing the target temperature of the cooling operation of the load device 62 from 28 ° C. to 25 ° C.
- the prediction unit 53 of the control device 50 predicts the transition of the total power and generated power every day for 24 hours on the next day, it is not limited to this.
- the prediction unit 53 may predict the transition of total power and generated power for about 30 days in the next month at the end of each month.
- control apparatus 50 divided
- the control device 50 may divide the next 24 hours into 1-minute or 1-second time segments and execute the schedule change process for each time segment.
- the power monitoring device 40 measures the total power by using the current transformers C61 and C62
- the power monitoring apparatus 40 may measure the total power by using a single current transformer.
- control device 50 can be realized by dedicated hardware or by a normal computer system.
- the program P1 stored in the auxiliary storage unit 503 can be read by a computer such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), and an MO (Magneto-Optical Disk).
- a computer such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), and an MO (Magneto-Optical Disk).
- a computer such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), and an MO (Magneto-Optical Disk).
- the program P1 may be stored in a disk device or the like included in a predetermined server device on a communication network such as the Internet, and may be downloaded onto a computer, for example, superimposed on a carrier wave.
- the above-described processing can also be achieved by starting and executing the program P1 while transferring it via a network such as the Internet.
- processing can also be achieved by executing all or part of the program P1 on the server device and executing the program P1 while the computer transmits / receives information related to the processing via the communication network. .
- the means for realizing the function of the control device 50 is not limited to software, and a part or all of the means may be realized by dedicated hardware (circuit or the like).
- the device control unit 51, the power monitoring unit 52, and the prediction unit 53 are configured using FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc., power saving of the control device 50 can be achieved. Can do.
- control device control system, control method and program of the present invention are suitable for efficient use of electric energy.
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Abstract
制御装置(50)は、電力監視部(52)と、記憶部と、機器制御部(51)とを備える。電力監視部(52)は、複数の負荷機器(61,62)によって消費される総電力値を取得する。記憶部は、放電により複数の負荷機器(61,62)に電力を供給する蓄電装置(10)の放電条件が総電力値に基づいて定義された条件データを記憶する。また、記憶部は、複数の負荷機器(61,62)の内、制御対象となる被制御機器(61)の運転状態と、被制御機器(61)の消費電力値とを対応づけた機器電力データを記憶する。電力監視部(52)は、放電条件データと、取得した総電力値とに基づいて、放電条件の成立有無を判定する。放電条件が成立しない場合には、機器制御部(51)は、機器電力データに基づいて、放電条件が成立するように被制御機器(61)の運転状態を制御する。
Description
本発明は、制御装置、制御システム、制御方法及びプログラムに関する。
電力系統から買電した電力又は太陽光発電等により発電された電力を蓄電池に蓄えておいて、必要なときに住宅内の負荷機器に給電する蓄電装置が知られている。この蓄電装置を用いると、例えば、太陽光発電により過剰に発電された電力を蓄電しておいて、蓄電された電力を夜間に使用することができる。また、蓄電された電力が、電力需要が大きくなる日中の時間帯に使用されれば、電力需要の緩和に貢献することができる。
通常、電力系統からは交流電力が供給され、住宅内の負荷機器には交流電力が供給される。一方、蓄電池の充放電には直流電力が用いられる。このため、蓄電装置を構成する蓄電池のパワーコンディショナは、直流から交流への電力変換及び交流から直流への電力変換を行う必要がある。これらの電力変換が行われる際には、例えば変換器の抵抗により電力の一部が熱として失われる。すなわち、パワーコンディショナから出力される電力は、入力された電力より小さくなる。
一般的に、蓄電池のパワーコンディショナは、その定格電力で電力変換の効率が最大となるように設計される。そのため、パワーコンディショナの入出力が小さいときには、電力変換の効率が悪くなり、損失電力が大きくなってしまう。そこで、パワーコンディショナの入出力が大きいときに限って蓄電池の充放電を行うことにより、電力変換の損失を抑える技術が提案されている(例えば、特許文献1,2を参照)。
特許文献1には、電力変換の入力電力に対する出力電力の比率を表す変換効率が閾値より低いと判断した場合に、蓄電池の充放電を行わない装置が開示されている。また、特許文献2には、負荷機器の消費電力から分散電源の発電電力を減算して得た結果が閾値を超えていれば、蓄電池から放電し、減算の結果が閾値以下であれば、蓄電池の放電を停止する装置が開示されている。
特許文献1,2に記載の装置では、負荷機器によって消費される電力が小さい状態が持続した場合に、蓄電池が放電することがない。この場合には、大きな損失電力をともなう電力変換が実行されることはないが、蓄電装置が活用されているとはいえず、好ましくない。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、電力変換の効率を低下させることなく蓄電装置を活用することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段と、放電により複数の負荷機器に電力を供給する蓄電装置の放電条件が総電力値に基づいて定義された放電条件データを記憶する放電条件記憶手段と、複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と、被制御機器の消費電力値とを対応づけた機器電力データを記憶する機器電力記憶手段と、放電条件データと、取得した総電力値とに基づいて、放電条件の成立有無を判定する判定手段と、放電条件が成立しない場合には、機器電力データに基づいて、放電条件が成立するように被制御機器の運転状態を制御する制御手段と、を備える。
本発明によれば、放電条件が成立しない場合には、放電条件が成立するように被制御機器の運転状態が制御される。これにより、電力変換の効率を低下させることなく蓄電装置を活用することができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
実施の形態1.
図1には、実施の形態1に係る制御システム100の構成が示されている。制御システム100は、住宅H1に設置された機器を制御して蓄電装置10を活用するためのシステムである。制御システム100は、図1に示されるように、電力を蓄える蓄電装置10、発電する発電装置20、住宅H1の分電盤30、発電装置20によって発電される電力及び住宅H1で消費される電力を監視する電力監視装置40、負荷機器61,62を制御する制御装置50、及び電力を消費する負荷機器61,62を有している。なお、図1中の太い実線は電力線を表し、細い破線は通信線(信号線)を表している。
図1には、実施の形態1に係る制御システム100の構成が示されている。制御システム100は、住宅H1に設置された機器を制御して蓄電装置10を活用するためのシステムである。制御システム100は、図1に示されるように、電力を蓄える蓄電装置10、発電する発電装置20、住宅H1の分電盤30、発電装置20によって発電される電力及び住宅H1で消費される電力を監視する電力監視装置40、負荷機器61,62を制御する制御装置50、及び電力を消費する負荷機器61,62を有している。なお、図1中の太い実線は電力線を表し、細い破線は通信線(信号線)を表している。
蓄電装置10は、商用電源PSから供給される電力と、発電装置20によって発電される電力とを蓄える装置である。蓄電装置10によって蓄えられた電力は、負荷機器61,62に供給される。また、蓄電装置10は、商用電源PSと、発電装置20と、蓄積した電力とを連係させる。蓄電装置10は、電力を蓄えるための蓄電池11、及び電力の変換等を行うパワーコンディショナ12を有している。
蓄電池11は、例えば、鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等の二次電池である。また、パワーコンディショナ12は、直流電力の電圧を変換する変圧器121、直流電力と交流電力との変換を行う電力変換部122、変圧器121及び電力変換部122を制御する充放電制御部123、電力変換部122に入力される交流電力又は電力変換部122から出力される交流電力を監視する電力監視部124、及び、停電時に蓄電装置10を商用電源PSから独立して運転させるための自立運転切替盤125を有している。
変圧器121は、直流電力の電圧を変換するDC-DCコンバータである。変圧器121は、電力変換部122から電力線D10を介して供給された直流電力の電圧を、蓄電池11に適した電圧に変換する。そして、変圧器121は、電圧が変換された直流電力を蓄電池11に供給することにより、蓄電池11を充電する。また、変圧器121は、蓄電池11の放電により供給された直流電力の電圧を、住宅H1で用いられる電圧に変換する。そして、変圧器121は、電圧が変換された直流電力を、電力線D10を介して電力変換部122に供給する。
また、変圧器121は、電圧を変換するためのスイッチング素子を有している。このスイッチング素子に充放電制御部123からハイレベルの信号が入力されている場合に、変圧器121は電圧を変換し、スイッチング素子に充放電制御部123からローレベルの信号が入力されている場合に、変圧器121は電圧を変換しない。
電力変換部122は、電力線A10に流れる交流電力と、電力線D10に流れる直流電力とを相互に変換するAC-DCコンバータである。電力変換部122は、商用電源PS又は発電装置20から電力線A10を介して供給された交流電力を直流電力に変換して、電力線D10を介して変圧器121に供給する。また、電力変換部122は、変圧器121から電力線D10を介して供給された直流電力を交流電力に変換して、電力線A10を介して負荷機器61,62に供給する。
図2には、電力変換部122に入力される電力と、電力変換部122による電力の変換効率との関係が示されている。図2中の横軸は、電力変換部122に入力される直流電力又は交流電力の値を示す。また、縦軸に示される変換効率は、電力変換部122による電力変換の出力と入力との比を意味する。例えば、電力変換部122に約1700Wの交流電力又は直流電力が入力されると、約75%の効率で変換されて、約1275W(=1700W×0.75)の直流電力又は交流電力が出力される。
また、電力変換部122は、電力を変換するためのスイッチング素子を有している。このスイッチング素子に充放電制御部123からハイレベルの信号が入力されている場合に、電力変換部122は電力を変換し、スイッチング素子に充放電制御部123からローレベルの信号が入力されている場合に、電力変換部122は電力を変換しない。
充放電制御部123は、電力監視部124を介して制御装置50から指令を取得し、取得した指令に従って、変圧器121による変圧及び電力変換部122による電力変換を実行するか否かを決定する。変圧器121による変圧及び電力変換部122による電力変換が実行される場合には、蓄電池11の充放電が実行されることとなる。一方、変圧及び電力変換が実行されない場合には、蓄電池11の充放電が実行されない。
電力監視部124は、電力線A10に取り付けられた変流器(CT、Current Transformer)C122を用いて、電力線A10に流れる交流電力を計測する。そして、電力監視部124は、計測の結果を制御装置50に通知する。なお、電力線A10は、パワーコンディショナ12内で蓄電池11の充放電に用いられる交流電力を供給するための配線である。また、電力監視部124は、制御装置50からの指令を受信して、この指令を充放電制御部123へ送信する。
発電装置20は、例えば太陽光により発電する装置であって、住宅H1の屋根の上に設置される。発電装置20は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネル21、及びソーラーパネル21により発電された電力を変換するパワーコンディショナ22を有している。
ソーラーパネル21は、太陽光により直流電力を発電して、電力線D20を介してパワーコンディショナ22に供給する。パワーコンディショナ22は、電力線D20を介して供給された直流電力を交流電力に変換して、電力線A20を介して蓄電装置10に供給する。電力線A20を介して蓄電装置10に供給された電力は、蓄電池11の蓄電、負荷機器61,62による電力消費、及び商用電源PSへの売電に割り当てられる。なお、電力線A20は、発電装置20によって発電された電力を蓄電装置10に供給するための配線である。
電力監視装置40は、分電盤30内で電力線A20に取り付けられた変流器C20を用いて、発電装置20によって発電された電力を計測する。また、電力監視装置40は、蓄電装置10から負荷機器61,62に電力を供給するための電力線に取り付けられた分電盤30内の変流器C61,C62を用いて、負荷機器61,62によって消費される電力を計測する。本実施の形態では、説明の理解を容易にするため、負荷機器61,62各々によって消費される電力が、変流器C61,C62各々を用いて計測されるものとする。そして、電力監視装置40は、計測の結果を制御装置50に通知する。
制御装置50は、住宅H1内の機器を統合的に制御することが可能なHEMS(Home Energy Management System)コントローラである。制御装置50は、負荷機器61,62から、その運転状態を定期的に取得することにより、負荷機器61,62の運転状態を監視する。制御装置50は、負荷機器61,62の運転状態を制御する機器制御部51、蓄電装置10の電力監視部124及び電力監視装置40から計測の結果を取得する電力監視部52、並びに、負荷機器61,62の総消費電力及び発電装置20による発電電力の推移を予測する予測部53を有している。以下では、負荷機器61,62の総消費電力を総電力という。
図3には、制御装置50の構成が示されている。図3に示されるように、制御装置50は、プロセッサ501、主記憶部502、補助記憶部503、入力部504、出力部505、及び通信部506を有するコンピュータとして構成される。主記憶部502、補助記憶部503、入力部504、出力部505、及び通信部506はいずれも、通信線を介してプロセッサ501に接続されている。
プロセッサ501は、CPU(Central Processing Unit)等から構成される。プロセッサ501は、補助記憶部503に記憶されるプログラムP1を実行することにより、種々の機能を発揮する。プロセッサ501は、その機能として、機器制御部51、電力監視部52及び予測部53を有している。
主記憶部502は、RAM(Random Access Memory)等から構成される。主記憶部502は、補助記憶部503からプログラムP1をロードする。そして、主記憶部502は、プロセッサ501の作業領域として用いられる。
補助記憶部503は、HDD(Hard Disk Drive)又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部503は、プログラムP1の他に、プロセッサ501の処理に用いられる種々のデータを記憶している。補助記憶部503に記憶されるデータには、蓄電装置10が蓄電池11の充放電を実行するための条件を示す条件データD1、負荷機器61,62各々によって消費される電力を示す機器電力データD2、電力監視部52によって取得された電力の記録を示す履歴データD3、及び、負荷機器61,62各々の運転スケジュールD4が含まれる。
条件データD1は、蓄電池11の放電により蓄電装置10が電力を供給するための放電条件を示す。この放電条件は、負荷機器61,62の総電力の値及び発電装置20の発電電力の値に基づいて定義され、総電力の値から発電電力の値を減じて得る値が閾値を超えるときに満たされる。例えば放電条件は、発電電力の値がゼロである場合において、総電力の値が1700Wの閾値を超えるときに成立する。この閾値は、図2において、約2200Wの入力が約78%の効率で変換されたときの出力値を意味する(1700W=2200W×0.78)。
また、条件データD1は、蓄電装置10が電力を蓄電池11に蓄えるための充電条件を示す。この充電条件は、負荷機器61,62の総電力の値及び発電装置20の発電電力の値に基づいて定義され、発電電力の値から総電力の値を減じて得る余剰電力の値が閾値を超えるときに満たされる。なお、余剰電力は、発電電力から総電力を除いたものを意味する。例えば充電条件は、蓄電装置10に供給される電力の値が1700Wの閾値を超えるときに成立する。この閾値は、図2において75%の効率で電力が変換されるときに入力された電力の値を意味する。
機器電力データD2は、負荷機器61,62各々の運転状態に対応づけて負荷機器61,62各々によって消費される電力を示すデータである。図4には、機器電力データD2の例が模式的に示されている。図4中の機器IDは、負荷機器61,62各々を識別するための識別子である。図4に示される例では、機器IDとして、負荷機器61,62各々の符号と同一のIDが用いられている。また、図4において「湯沸かし」という運転状態に対応づけられた「900-1000W」という消費電力は、900Wから1000Wまでの範囲で消費電力が変動することを意味する。
履歴データD3は、電力線A10に流れた電力、発電装置20によって発電された電力、負荷機器61,62各々によって消費された電力の記録である。履歴データD3は、電力監視部52によって補助記憶部503に格納される。なお、負荷機器61,62各々によって消費された電力の記録は、実質的に、総電力の記録に等しい。
運転スケジュールD4は、例えば、図5に示されるように、負荷機器61,62の運転状態と、この運転状態の運転が開始される時刻及び終了する時刻とが対応づけられたデータである。
入力部504は、例えば入力キー及び静電容量方式のポインティングデバイス等から構成される。入力部504は、制御装置50のユーザによって入力された情報を取得して、プロセッサ501に通知する。入力部504は、例えば、補助記憶部503に記憶されるデータを変更するために用いられる。
出力部505は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)等の表示デバイスを含んで構成される。出力部505は、例えば、入力部504を構成するポインティングデバイスと一体的に形成されることで、タッチスクリーンを構成する。
通信部506は、負荷機器61,62、電力監視装置40、及び蓄電装置10と通信するための通信インタフェース回路を含んで構成される。通信部506は、蓄電装置10の蓄電池11に蓄えられている電力量の残量を示す信号を蓄電池11から受信して、この信号により示される残量をプロセッサ501に通知する。また、通信部506は、蓄電装置10の電力監視部124及び電力監視装置40から計測の結果を取得して、プロセッサ501に通知する。また、通信部506は、プロセッサ501から出力された制御命令を、負荷機器61,62に伝送する。さらに、通信部506は、負荷機器61,62の運転状態を負荷機器61,62から取得して、プロセッサ501に通知する。
図1に戻り、負荷機器61,62は、住宅H1に設置された機器である。本実施の形態に係る負荷機器61は、貯湯式電気給湯機である。負荷機器61は、通常、電気料金が安い夜間に電力を消費することで湯沸かし運転を実行して、湯を貯える。また、負荷機器61は、日中に保温運転を適宜実行して、ユーザの入浴等に用いられる湯を供給する。また、本実施の形態に係る負荷機器62は、空調機器である。負荷機器62は、住宅H1内の部屋の温度が、ユーザによって設定された温度となるように、冷房運転又は暖房運転を実行する。
続いて、制御装置50により実行される制御処理について、図6~17を用いて説明する。図6に示される制御処理は、制御装置50の電源が投入されることで開始する。
まず、制御装置50のプロセッサ501は、現在の負荷機器61,62の総電力が、現在の発電装置20の発電電力より大きいか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、制御装置50の電力監視部52は、負荷機器61,62によって消費されている電力の総和が、発電装置20によって発電されている電力より大きいか否かを判定する。
総電力が発電電力より大きいと判定した場合(ステップS1;Yes)、プロセッサ501は、放電処理を実行する(ステップS2)。この放電処理について、図7~9を用いて具体的に説明する。
図7に示されるように、放電処理において、プロセッサ501は、まず、蓄電池11の残量が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS201)。例えば、電力監視部52は、蓄電池11の残量を示す信号を取得して、この信号により示される残量が、蓄電池11の容量の20%以上であるか否かを判定する。
残量が閾値を下回ると判定した場合(ステップS201;No)、プロセッサ501は、商用電源PSからの電力を負荷機器61,62に供給することを、蓄電装置10に指示する(ステップS202)。これにより、蓄電池11が放電することはなく、負荷機器61,62には、商用電源PS及び発電装置20からの電力が供給される。その後、プロセッサ501は、放電処理を終了する。
一方、残量が閾値以上であると判定した場合(ステップS201;Yes)、プロセッサ501は、蓄電池11が放電するための放電条件が成立するか否かを、条件データD1及び総電力の値に基づいて判定する(ステップS203)。具体的には、電力監視部52は、負荷機器61,62の総電力から発電装置20の発電電力を減算して得た値が1700Wの閾値を超えるか否かを判定する。
放電条件が成立すると判定した場合(ステップS203;Yes)、プロセッサ501は、蓄電池11の放電を開始するように蓄電装置10に指示する(ステップS204)。これにより、蓄電池11の放電による電力が蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される。その後、プロセッサ501は、放電処理を終了する。
一方、放電条件が成立しないと判定した場合(ステップS203;No)、プロセッサ501は、運転状態の制御が可能な機器があるか否かを判定する(ステップS205)。具体的には、機器制御部51は、今後の運転が予定されていて現在運転可能な機器があるか否かを、運転スケジュールD4に基づいて判定する。例えば、負荷機器61の湯沸かし運転は、固定された時刻に実行される必要がなく、運転の予定時刻が夜間の他の時刻に変更されても支障はない。このため、プロセッサ501によって負荷機器61が制御可能な機器であると判定され得る。
図8には、20:00の時点において、負荷機器61,62の総電力の値が閾値を超えておらず、その後に負荷機器61の湯沸かし運転が予定されている状況が示されている。図8中の線Lcは、負荷機器61,62の総電力の推移を示す。また、線Lthは、放電条件及び充電条件の閾値(1700W)を示す。また、線L61は、負荷機器61の湯沸かし運転により消費される電力の推移を示している。プロセッサ501は、線L61により示される電力の推移を、機器電力データD2及び運転スケジュールD4に基づいて算出する。
制御可能な機器がないと判定した場合(ステップS205;No)、プロセッサ501は、ステップS202へ処理を移行する。一方、制御可能な機器があると判定した場合(ステップS205;Yes)、プロセッサ501は、機器の運転状態を制御すると放電条件が成立するか否かを判定する(ステップS206)。具体的には、機器制御部51は、運転可能な機器に運転を開始させることで、負荷機器61,62の総電力が増加して1700Wの閾値を超えるか否かを、機器電力データD2に基づいて判定する。
図9には、20:00の時点から負荷機器61が湯沸かし運転を開始した状況が示されている。図9からわかるように、負荷機器61が湯沸かし運転を開始すると、負荷機器61,62の総電力の値が閾値を超える。
機器の運転状態を制御しても放電条件が成立しないと判定した場合(ステップS206;No)、プロセッサ501は、ステップS202へ処理を移行する。一方、機器の運転状態を制御すると放電条件が成立すると判定した場合(ステップS206;Yes)、プロセッサ501は、機器の運転状態を制御する旨をユーザに通知する(ステップS207)。具体的には、プロセッサ501は、放電条件が成立するように機器に運転を開始させることを、出力部505に表示させる。また、プロセッサ501は、この機器の運転状態を放電条件が成立するように制御することの許可をユーザに求める。
次に、プロセッサ501は、機器の運転状態の制御がユーザに許可されたか否かを判定する(ステップS208)。機器の運転状態の制御が許可されていないと判定した場合(ステップS208;No)、プロセッサ501は、処理をステップS202へ移行する。
一方、機器の運転状態の制御が許可されたと判定した場合(ステップS208;Yes)、プロセッサ501は、放電条件が成立するように機器の運転状態を制御するとともに、蓄電池11の放電を開始させる(ステップS209)。例えば、機器制御部51は、負荷機器61に湯沸かし運転を開始させる。これにより、図9に示されたように、放電条件が成立する。また、プロセッサ501は、蓄電池11の放電を蓄電装置10に指示する。これにより、高い変換効率で変換された蓄電池11の電力が、負荷機器61,62に供給されることとなる。
次に、プロセッサ501は、運転スケジュールD4を変更する(ステップS210)。例えば、プロセッサ501は、負荷機器61の湯沸かし運転が、当初予定されていた時刻(図8参照)ではなく、現在時刻から開始するように、運転スケジュールD4の内容を変更する。
その後、プロセッサ501は、放電処理を終了する。
図6に戻り、ステップS1において総電力が発電電力以下であると判定した場合(ステップS1;No)、プロセッサ501は、充電処理を実行する(ステップS3)。この充電処理について、図10~12を用いて具体的に説明する。
図10に示されるように、充電処理において、プロセッサ501は、まず、蓄電池11の残量が閾値以下であるか否かを判定する(ステップS301)。この閾値は、例えば蓄電池11の容量の95%である。
残量が閾値を上回ると判定した場合(ステップS301;No)、プロセッサ501は、余剰電力を商用電源PSに逆潮流させて売電する(ステップS302)。その後、プロセッサ501は、充電処理を終了する。
一方、残量が閾値以下であると判定した場合(ステップS301;Yes)、プロセッサ501は、蓄電池11が電力を蓄えるための充電条件が成立するか否かを、条件データD1と余剰電力の値とに基づいて判定する(ステップS303)。具体的には、電力監視部52は、発電装置20の発電電力から負荷機器61,62の総電力を減算して得た余剰電力の値が1700Wの閾値を超えるか否かを判定する。
充電条件が成立すると判定した場合(ステップS303;Yes)、プロセッサ501は、蓄電池11の充電を開始するように蓄電装置10に指示する(ステップS304)。これにより、発電装置20から蓄電装置10に供給された電力が蓄電池11に蓄えられる。その後、プロセッサ501は、充電処理を終了する。
一方、充電条件が成立しないと判定した場合(ステップS303;No)、プロセッサ501は、運転状態の制御が可能な機器があるか否かを判定する(ステップS305)。具体的には、機器制御部51は、現在運転していて、停止可能な機器があるか否かを、運転スケジュールD4に基づいて判定する。例えば、負荷機器61の保温運転は、固定された時刻に実行される必要がなく、運転の予定時刻が他の時刻に変更されても支障はない。このため、プロセッサ501によって負荷機器61が制御可能な機器であると判定され得る。
図11には、11:00の時点において、余剰電力の値が閾値を超えておらず、かつ、負荷機器61が保温運転を実行している状況が示されている。図11中の線Lcは、負荷機器61,62の総電力の推移を示す。また、線Lgは、発電装置20の発電電力の推移を示し、線Lsは、余剰電力の推移を示す。線L61は、負荷機器61の保温運転により消費される電力の推移を示している。
制御可能な機器がないと判定した場合(ステップS305;No)、プロセッサ501は、ステップS302へ処理を移行する。一方、制御可能な機器があると判定した場合(ステップS305;Yes)、プロセッサ501は、機器の運転状態を制御すると充電条件が成立するか否かを判定する(ステップS306)。具体的には、機器制御部51は、停止可能な機器に運転を停止させることで、余剰電力が増加して1700Wの閾値を超えるか否かを、機器電力データD2に基づいて判定する。
図12には、11:00の時点から負荷機器61が保温運転を停止した状況が示されている。図12からわかるように、負荷機器61が保温運転を停止すると、線Lsにより示される余剰電力の値が閾値を超える。
機器の運転状態を制御しても充電条件が成立しないと判定した場合(ステップS306;No)、プロセッサ501は、ステップS302へ処理を移行する。一方、機器の運転状態を制御すると充電条件が成立すると判定した場合(ステップS306;Yes)、プロセッサ501は、機器の運転状態を制御する旨をユーザに通知する(ステップS307)。具体的には、プロセッサ501は、充電条件が成立するように機器に運転を停止させることを、出力部505に表示させる。また、プロセッサ501は、この機器の運転状態を充電条件が成立するように制御することの許可をユーザに求める。
次に、プロセッサ501は、機器の運転状態の制御がユーザに許可されたか否かを判定する(ステップS308)。機器の運転状態の制御が許可されていないと判定した場合(ステップS308;No)、プロセッサ501は、処理をステップS302へ移行する。
一方、機器の運転状態の制御が許可されたと判定した場合(ステップS308;Yes)、プロセッサ501は、充電条件が成立するように機器の運転状態を制御するとともに、蓄電池11の充電を開始させる(ステップS309)。例えば、機器制御部51は、負荷機器61の保温運転を停止させる。これにより、図12に示されたように、充電条件が成立する。また、プロセッサ501は、蓄電池11の充電を蓄電装置10に指示する。これにより、高い変換効率で変換された発電電力が、蓄電池11に蓄えられることとなる。
次に、プロセッサ501は、運転スケジュールD4を変更する(ステップS310)。例えば、プロセッサ501は、図11中の線L61により示されるように、当初継続することが予定されていた負荷機器61の保温運転が、図12に示されるように一旦停止した後に再開するように、運転スケジュールD4の内容を変更する。
その後、プロセッサ501は、充電処理を終了する。
図6に戻り、プロセッサ501は、放電処理(ステップS2)又は充電処理(ステップS3)の終了後に、現在時刻があらかじめ設定された時刻であるか否かを判定する(ステップS4)。例えば、プロセッサ501は、現在時刻が23:00であるか否かを判定する。
現在時刻があらかじめ設定された時刻ではないと判定した場合(ステップS4;No)、プロセッサ501は、ステップS9へ処理を移行する。一方、現在時刻があらかじめ設定された時刻であると判定した場合(ステップS4;Yes)、プロセッサ501は、翌日における負荷機器61,62の総電力及び発電装置20の発電電力の推移を予測する(ステップS5)。具体的には、予測部53が、過去一週間に蓄積された履歴データD3から、総電力及び発電電力の平均的な推移を予測する。
図13には、プロセッサ501によって予測された総電力及び発電電力の推移が示されている。図13中の線Lcは総電力の推移を示し、線Lgは発電電力の推移を示す。また、線Lsは、発電電力から総電力を除いた余剰電力の推移を示す。ハッチングが付された領域F1は、蓄電装置10に供給されて蓄電池11の充電に用いられる余剰電力の電力量を示している。
次に、プロセッサ501は、電力の推移が予測された時間を区分して、1つの時間区分を選択する(ステップS6)。例えば、プロセッサ501は、翌日の24時間を1時間単位に区分して、24個の時間区分のうちいずれか1つを選択する。
次に、プロセッサ501は、選択した時間区分についてのスケジュール変更処理を実行する(ステップS7)。このスケジュール変更処理について、図14~17を用いて具体的に説明する。
図14に示されるように、スケジュール変更処理において、プロセッサ501は、まず、選択した時間区分において、蓄電池11の充放電を実行するための条件が成立しているか否かを判定する(ステップS701)。具体的には、機器制御部51は、放電条件又は充電条件が成立しているか否かを、条件データD1と、予測された総電力の値及び発電電力の値とに基づいて予測する。
条件が成立していないと判定した場合(ステップS701;No)、プロセッサ501は、運転スケジュールD4を変更することで条件が成立するか否かを判定する(ステップS702)。具体的には、機器制御部51は、負荷機器61,62の運転スケジュールD4を変更することで、放電条件又は充電条件が成立するか否かを、機器電力データD2に基づいて判定する。
例えば、17時から18時までの時間区分が選択されている場合には、図13に示されるように、この時間区分において放電条件及び充電条件のいずれも成立していない。しかしながら、図15に示されるように、2時から6時までに予定されていた負荷機器61の湯沸かし運転の運転スケジュールD4を、17時から22時までに変更することで、17時から18時までの時間区分で線Ldにより示される総電力の値が閾値を超えることがわかる。これにより、17時から18時までにおいて放電条件が成立して、蓄電池11に蓄えられた電力を高い変換効率で負荷機器61,62に供給することが可能となる。
なお、図15中の線Ldは、運転スケジュールD4が変更された場合の総電力の推移を示し、ハッチングが付された領域F2,F3は、蓄電池11の放電により蓄電装置10から供給される電力量を示している。
また、10時から11時までの時間区分が選択されている場合には、図13に示されるように、この時間区分において放電条件及び充電条件のいずれも成立していない。しかしながら、図16に示されるように、11時前後に実行されることが予定されていた負荷機器61の保温運転の開始時刻を9時前後に変更することで、11時から12時までの時間区分で線Lsにより示される余剰電力の値が閾値を超えることがわかる。これにより、11時から12時までにおいて充電条件が成立し、蓄電装置10に供給された電力を高い変換効率で変換して蓄電池11の充電に用いることが可能となる。
なお、図16においてハッチングが付された領域F4は、蓄電装置10に供給されて蓄電池11の充電に用いられる余剰電力の電力量を示している。
また、図16に示されるように運転スケジュールD4が変更された場合には、8時から9時までにおける総電力が発電電力を上回ってしまい、商用電源PSから買電する必要がある。そこで、図17に示されるように、11時前後に実行されることが予定されていた負荷機器61の保温運転が15時前後に実行されるように、運転スケジュールD4を変更してもよい。保温運転が15時前後に実行されても、15時前後において負荷機器61,62の総電力が発電電力を上回ることがないため、商用電源PSから買電することなく、発電電力で保温運転を実行することができる。
図14に戻り、ステップS701にて条件が成立すると判定した場合(ステップS701;Yes)、又はステップS702にて運転スケジュールD4を変更しても条件が成立しないと判定した場合(ステップS702;No)、プロセッサ501は、選択した時間区分において余剰電力があるか否かを判定する(ステップS703)。すなわち、プロセッサ501は、余剰電力の値がゼロより大きい正値であるか否かを判定する。なお、ステップS702にて運転スケジュールD4を変更しても条件が成立しないと判定した場合(ステップS702;No)は、充電条件が成立するような運転スケジュールの変更が不可能である場合を意味する。
余剰電力がないと判定した場合(ステップS703;No)、プロセッサ501は、スケジュール変更処理を終了する。一方、余剰電力があると判定した場合(ステップS703;Yes)、プロセッサ501は、余剰電力の売電価格が閾値より低いか否かを判定する(ステップS704)。
売電価格が閾値以上であると判定した場合(ステップS704;No)、プロセッサ501は、スケジュール変更処理を終了する。これにより、比較的高い価格で余剰電力が売電されることとなる。
一方、売電価格が閾値より低いと判定した場合(ステップS704;Yes)、プロセッサ501は、運転スケジュールD4を変更することで、余剰電力を用いて運転可能な機器があるか否かを判定する(ステップS705)。すなわち、プロセッサ501は、負荷機器61,62いずれかの運転スケジュールD4を変更することで、余剰電力が減少するか否かを、機器電力データD2に基づいて判定する。ステップS705の判定が否定された場合(ステップS705;No)、プロセッサ501は、スケジュール変更処理を終了する。
ステップS702にて運転スケジュールD4を変更することで条件が成立すると判定した場合(ステップS702;Yes)、又はステップS705の判定が肯定された場合(ステップS705;Yes)、プロセッサ501は、運転スケジュールD4を変更する旨をユーザに通知する(ステップS706)。具体的には、プロセッサ501は、条件が成立するように、又は余剰電力が減少するように機器の運転スケジュールD4を変更することを、出力部505に表示させる。また、プロセッサ501は、運転スケジュールD4を変更することの許可をユーザに求める。
次に、プロセッサ501は、運転スケジュールD4の変更がユーザに許可されたか否かを判定する(ステップS707)。運転スケジュールD4の変更が許可されていないと判定した場合(ステップS707;No)、プロセッサ501は、スケジュール変更処理を終了する。
一方、運転スケジュールD4の変更が許可されたと判定した場合(ステップS707;Yes)、プロセッサ501は、条件が成立するように、又は余剰電力が減少するように、運転スケジュールD4を変更する(ステップS708)。具体的には、機器制御部51が、補助記憶部503に記憶されている運転スケジュールD4の内容を変更する。これにより、例えば図15~17において線Ldにより示される総電力の推移が実現するように、運転スケジュールD4が変更される。
その後、プロセッサ501は、スケジュール変更処理を終了する。
図6に戻り、スケジュール変更処理(ステップS7)の終了後に、プロセッサ501は、すべての時間区分が選択されたか否かを判定する(ステップS8)。すべての時間区分が選択されているわけではないと判定した場合(ステップS8;No)、プロセッサ501は、ステップS6に戻り、未だ選択されていない時間区分を選択する。そして、プロセッサ501は、ステップS6以降の処理を繰り返す。
一方、すべての時間区分が選択されたと判定した場合(ステップS8;Yes)、プロセッサ501は、運転スケジュールD4に従って負荷機器61,62を制御する(ステップS9)。その後、プロセッサ501は、ステップS1以降の処理を繰り返す。
以上、説明したように、本実施の形態に係る制御装置50は、蓄電池11の充放電が実行されるための条件が成立するように、負荷機器61,62の運転状態を制御した。これにより、電力変換の効率を低下させることなく、蓄電池11の充放電の機会を増やして、蓄電装置10を活用することができる。
また、制御装置50は、負荷機器61,62の運転スケジュールD4を変更することにより、負荷機器61,62の運転状態を制御した。これにより、負荷機器61,62の運転状態が、当初予定されていなかった運転状態へ不必要に変化することを防ぐことができる。
また、制御装置50は、蓄電池11の充放電が実行されるための条件が成立するように、負荷機器61,62の運転スケジュールD4を変更した。これにより、蓄電装置10が活用されるように、負荷機器61,62の運転を計画することができる。
また、制御装置50は、条件が成立しない場合であっても、余剰電力で負荷機器61,62が運転するように、負荷機器61,62の運転スケジュールD4を変更した。これにより、余剰電力を有効に利用することができる。
また、制御装置50は、負荷機器61,62の運転状態を制御する際に、運転状態を制御する旨をユーザに通知した。これにより、制御装置50のユーザは、負荷機器61,62の運転状態が変化することをあらかじめ認識することができる。
また、制御装置50は、運転状態を制御することがユーザから許可された場合に、負荷機器61,62の運転状態を制御した。これにより、負荷機器61,62の運転状態が、ユーザによって意図されない運転状態に変化することが防がれる。
また、制御装置50は、履歴データD3に基づいて、総電力及び発電電力の推移を予測した。これにより、例えば住宅H1が大きな建物の影に入る時間帯があるときに、制御装置50は、発電電力の減少及び照明装置を用いることによる総電力の増加を、精度よく予測することができる。
実施の形態2.
続いて、実施の形態2について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
続いて、実施の形態2について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
本実施の形態に係る制御システム100は、太陽光により発電された直流電力が交流電力に変換されることなく蓄電池11の充電に用いられる点で、実施の形態1に係るものと異なっている。
図18には、本実施の形態に係る制御システム100の構成が示されている。図18に示されるように、発電装置20は、電力を変換するためのパワーコンディショナを省いて構成される。発電装置20のソーラーパネル21は、太陽光により発電した直流電力を、電力線D20を介して蓄電装置10の電力変換部122に供給する。ソーラーパネル21から電力変換部122に供給された発電電力は、蓄電池11の蓄電と、負荷機器61,62への供給及び商用電源PSへの逆潮流とのいずれかに用いられる。
電力変換部122は、発電電力が蓄電池11の蓄電に用いられる場合に、発電装置20から供給された直流電力を、そのまま電力線D10を介して変圧器121に供給する。また、電力変換部122は、発電電力が負荷機器61,62への供給及び商用電源PSへの逆潮流に用いられる場合に、発電装置20から供給された直流電力を交流電力に変換する。
また、本実施の形態において、発電装置20によって発電された電力は、変流器C20を用いて電力監視部124によって計測される。電力監視部124は、計測した発電電力の値を制御装置50に通知する。
図19には、制御装置50の予測部53によって予測された負荷機器61,62の総電力の推移及び発電装置20の発電電力の推移が示されている。図19中の線Leは、機器の運転スケジュールD4が変更されることで、蓄電池11を充電するための条件は成立しないものの余剰電力の消費量が増える場合における総電力の推移を示している。この運転スケジュールD4の変更は、図14中のステップS705の判定において検討されたものに相当する。また、図19においてハッチングが付された領域F5は、蓄電装置10に供給されて蓄電池11の充電に用いられる電力量を示している。
以上、説明したように、本実施の形態では、ソーラーパネル21によって発電された直流電力が、交流電力に変換されることなく、蓄電池11に蓄えられる。これにより、蓄電池11の充電の際に、電力変換による損失の発生を回避することができる。
実施の形態3.
続いて、実施の形態3について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
続いて、実施の形態3について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
本実施の形態に係る制御システム100は、図20に示されるように、発電装置20を省いて構成される点で、実施の形態1に係るものと異なっている。なお、蓄電池11には、例えば電気料金が低廉な夜間に商用電源PSから供給された電力が蓄えられる。
本実施の形態に係る放電条件は、蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される電力の値が800Wの閾値を超えることである。この閾値は、図2において、約1200Wの入力が約67%の効率で変換されたときの出力値を意味する(800W=1200W×0.67)。
図21には、制御装置50の予測部53によって予測された負荷機器61,62の総電力の推移が示されている。図21においてハッチングが付された領域F6,F7,F8は、蓄電池11の放電により蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される電力量を示している。図21からわかるように、8時から11時までにおいては、放電条件が成立していない。
本実施の形態に係る制御装置50は、図6に示された制御処理、図7に示された放電処理、及び図14に示されたスケジュール変更処理と同等の処理を実行する。ただし、これらの処理は、発電電力が常にゼロである場合に等しい処理となる。また、制御装置50は、図10に示された充電処理を実行しない。
図22には、8時から11時までにおいて放電条件が成立するように、負荷機器61の運転スケジュールD4が変更された場合における総電力の推移が、線Lfで示されている。ハッチングが付された領域F9は、運転スケジュールD4が変更された場合に蓄電池11の放電により蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される電力量を示している。
以上、説明したように、本実施の形態に係る制御システム100は、発電装置20を省いて構成される。制御システム100が発電装置20を有しない場合にも、制御システム100は、電力変換の効率を低下させることなく、蓄電池11の放電の機会を増やして、蓄電装置10を活用することができる。
また、図22に示されたように、負荷機器61の運転スケジュールD4を変更することで、8時から11時までにおいて放電条件を成立させることができる。さらに、図22中の領域F9により示される電力量は、図21中の領域F6により示される電力量より大きい。すなわち、運転スケジュールD4を変更することにより、より高い変換効率で多くの電力量を蓄電装置10から負荷機器61,62に供給することが可能となる。
なお、運転スケジュールD4の変更は、負荷機器61,62の運転の開始時刻及び終了時刻の単純なシフトに限られない。例えば、運転が予定されている時間を長くしたり、当初予定されていた1回の運転を複数回の運転に分けたりしてもよい。
図23には、1時から6時までに予定されていた負荷機器61の湯沸かし運転を、8時から12時までと、18時から22時までとの2回に分けて実行するときの消費電力の推移が示されている。図23において、ハッチングが付された領域F10,F11は、運転スケジュールD4が変更された場合に蓄電池11の放電により蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される電力量を示している。図23に示されるように、運転スケジュールD4を変更することで、放電条件を成立させつつ、より長い時間をかけて蓄電装置10から負荷機器61,62に電力を供給することが可能となる。
実施の形態4.
続いて、実施の形態4について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
続いて、実施の形態4について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
本実施の形態に係る充電条件及び放電条件を規定するための閾値は、時刻に応じて変動する点で、実施の形態1に係るものと異なっている。
図24には、制御装置50の予測部53によって予測された負荷機器61,62の総電力の推移及び発電装置20の発電電力の推移が示されている。図24中の線Lth1は、放電条件を規定するための閾値を示し、線Lth2は、充電条件を規定するための閾値を示している。また、ハッチングが付された領域F12は、蓄電装置10に供給されて蓄電池11の充電に用いられる余剰電力の電力量を示し、領域F13,F14は、蓄電池11の放電により蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される電力量を示している。
以上、説明したように、本実施の形態に係る放電条件を規定するための閾値は、時刻に応じて変動する。例えば、商用電源PSの電気料金が高額となる日中の時間帯に小さい閾値を設定すると、蓄電装置10に蓄えられた電力が負荷機器61,62に供給されやすくなる。小さい閾値としては、例えば電力変換の効率が50%のときの出力値を設定することができる。また、電気料金が比較的低廉な夜間に大きい閾値を設定すると、蓄電装置10に蓄えられた電力を用いることなく、商用電源PSから買電することが多くなる。大きい閾値としては、例えば電力変換の効率が80%のときの出力値を設定することができる。これにより、電気料金にかかるコストを抑えることができる。
また、本実施の形態に係る充電条件を規定するための閾値は、時刻に応じて変動する。例えば、電力需要が大きくなる13時から16時までに大きい閾値を設定すると、余剰電力は、蓄電装置10に蓄えられることなく商用電源PSに逆潮流されやすくなる。大きい閾値としては、例えば電力変換の効率が90%のときの入力値を設定することができる。また、電力需要が比較的小さい時間帯に小さい閾値を設定すると、余剰電力は、蓄電装置10に蓄えられることが多くなる。小さい閾値としては、例えば電力変換の効率が30%のときの入力値を設定することができる。これにより、電力需要の緩和に貢献することができる。
実施の形態5.
続いて、実施の形態5について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
続いて、実施の形態5について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
図25には、本実施の形態に係る制御装置50の構成が示されている。制御装置50の補助記憶部503は、家族カレンダーD5を記憶している。この家族カレンダーD5は、住宅H1に居住する家族を構成するユーザ各々のスケジュールを示すデータである。ユーザのスケジュールには、例えば外出の予定が含まれる。
家族カレンダーD5は、制御装置50の予測部53が負荷機器61,62の総電力の推移を予測する際に参照される。例えば、予測部53は、家族全員の外出が予定されている時間において、負荷機器61,62の総電力が低くなると予測する。
また、家族カレンダーD5は、運転スケジュールD4が変更される際に参照される。例えば、制御装置50は、家族の帰宅予定時刻の直前に、充電条件が成立しておらず、かつ余剰電力が発生している場合に、負荷機器62に冷房運転又は暖房運転を開始させる。
また、制御装置50は、タイマ507を有している。タイマ507は、例えば水晶振動子等から構成される。タイマ507は、プロセッサ501の指示に従って時間を測定し、測定結果をプロセッサ501に通知する。
続いて、制御装置50のプロセッサ501によって実行される閾値更新処理について、図26を用いて説明する。この閾値更新処理は、制御装置50の電源が投入されることで開始する。また、閾値更新処理は、図6に示された制御処理とは並列に実行される。
閾値更新処理において、プロセッサ501は、まず、蓄電池11の充放電を実行するための条件が成立したか否かを判定する(ステップS501)。条件が成立していないと判定した場合(ステップS501;No)、プロセッサ501は、ステップS501の判定を繰り返す。
一方、条件が成立したと判定した場合(ステップS501;Yes)、プロセッサ501は、タイマ507をスタートさせる(ステップS502)。すなわち、プロセッサ501は、タイマ507に時間の測定を開始させる。次に、プロセッサ501は、条件を緩和する(ステップS503)。例えば、プロセッサ501は、条件を規定するための閾値を小さくする。
次に、プロセッサ501は、タイマ507が時間の測定を開始してから一定時間が経過したか否かを判定する(ステップS504)。この一定時間は、例えば5分間である。一定時間が経過していないと判定した場合(ステップS504;No)、プロセッサ501は、ステップS504の判定を繰り返す。一方、一定時間が経過したと判定した場合(ステップS504;Yes)、プロセッサ501は、閾値を初期値に設定する(ステップS505)。この初期値は、例えば実施の形態1に係る閾値に等しい値である。
次に、プロセッサ501は、タイマ507を停止させる(ステップS506)。その後、プロセッサ501は、ステップS501以降の処理を繰り返す。
図27には、閾値更新処理によって更新された閾値の例が、線Lthにより示されている。図27中の領域F15は、蓄電池11の放電により蓄電装置10から負荷機器61,62に供給される電力量を示している。図27に示されるように、負荷機器61,62の総電力が初期値(1.7kW)の近傍で変動する場合であっても、閾値が小さい値に更新されることにより、蓄電池11の放電が少なくとも一定時間継続する。
以上、説明したように、本実施の形態に係る制御装置50は、家族カレンダーD5に基づいて負荷機器61,62の総電力の推移を予測した。これにより、制御装置50は、制御装置50の複数のユーザ各々のスケジュールに則した予測をすることができる。
また、制御装置50は、家族カレンダーD5に基づいて運転スケジュールD4を変更した。これにより、制御装置50は、蓄電池11の充放電を実行するための条件が成立するように運転スケジュールD4を変更する際に、制御装置50の複数のユーザ各々のスケジュールを加味して運転スケジュールD4を変更することができる。
また、本実施の形態では、蓄電池11が充放電を実行するための条件が成立した場合に、一定時間だけこの条件を緩和した。すなわち、条件にヒステリシスが設けられた。これにより、負荷機器61,62の総電力及び発電装置20の発電電力が変動することによって、充放電の実行と停止とが交互に短時間で繰り返されることを防ぐことができる。ひいては、充放電の実行と停止とを切り替えることによる蓄電池11の劣化を抑えることができる。
なお、充放電を実行するための条件が成立しなくなった場合に、一定時間だけ条件を厳しくしてもよい。
また、タイマを用いることなく条件にヒステリシスを設けてもよい。例えば、上述の放電条件(放電開始条件)の他に、放電を継続するか否かを定めるための放電継続条件を条件データD1として設けてもよい。放電継続条件は、放電条件より緩い条件であって、例えば、総電力の値から発電電力の値を減じて得る値が1600W(<1700W)の閾値を超えるときに成立する条件である。
この放電継続条件が設けられる場合において、制御装置50は、蓄電装置10の放電中に、放電継続条件の成否を繰り返し判定する。そして、制御装置50は、放電継続条件が成立するときに蓄電装置10に放電を継続させて、放電継続条件が成立しないときに蓄電装置10に放電を停止させればよい。
これにより、蓄電装置10は、放電を開始すると、電力変換の効率が多少低くなっても放電を継続することとなる。ひいては、放電の実行と停止とを短時間で繰り返し切り替えることによる蓄電池11の劣化を抑えることができる。
なお、上述の充電条件(充電開始条件)の他に、充電を継続するか否かを定めるための充電継続条件を条件データD1として設けてもよい。充電継続条件は、充電条件より緩い条件であって、例えば、余剰電力の値が1600W(<1700W)の閾値を超えるときに成立する条件である。
実施の形態6.
続いて、実施の形態6について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
続いて、実施の形態6について、上述の実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
本実施の形態に係る充電条件及び放電条件を規定するための閾値は、蓄電池11に蓄えられている電力の残量に応じて変動する点で、実施の形態1に係るものと異なっている。
図28には、蓄電池11の残量と、放電条件及び充電条件を規定するための閾値との関係が示されている。図28中の線Lrは、蓄電池11の残量(%)を示す。また、線Lth1は、放電条件を規定するための閾値(kW)を示し、線Lth2は、充電条件を規定するための閾値(kW)を示している。
図28に示されるように、放電条件を規定するための閾値は、蓄電池11の残量が多いときに小さく、この残量が少ないときに非常に大きい。これにより、残量が少ないときには、蓄電池11に蓄えられた電力が負荷機器61,62に供給されることがほとんどなくなり、低い変換効率で蓄電装置10が放電することが防がれる。
また、図28に示されるように、充電条件を規定するための閾値は、蓄電池11の残量が多いときに大きく、この残量が少ないときに小さい。これにより、充分な電力が蓄電池11に蓄えられているときに、さらに不要な充電が行われることを防ぐことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。
例えば、電力を消費する機器の数は、3個以上であってもよい。また、負荷機器61,62のいずれか一方は、制御装置50によって制御されない機器であってもよい。
また、制御装置50によって制御される負荷機器61,62は、電気給湯機及び空調機器以外の機器であってもよい。例えば、制御装置50は、バッテリーを有する機器を制御してもよい。バッテリーを有する機器としては、ノート型のパーソナルコンピュータ、移動体通信網に接続される携帯端末、電気カミソリ、掃除ロボット等が考えられる。そして、制御装置50は、バッテリーを有する機器の運転スケジュールD4として、この機器の充電が予定されている時刻を変更してもよい。
さらに、制御装置50は、炊飯器を制御して、炊飯器の運転スケジュールD4として炊飯が予定されている時刻を変更してもよい。また、制御装置50は、洗濯機又は食器洗い機等の家電機器を制御して、家電機器の機能を発揮するための運転の予定時刻を変更してもよい。
また、制御装置50は、負荷機器61,62の運転スケジュールD4を変更する際に、負荷機器61,62の運転が予定されている開始時刻及び終了時刻を単にシフトしてもよいし、シフトにともなって運転の前後に発生する電力消費を加味してもよい。例えば、炊飯器の運転スケジュールD4として、食事の直前に炊飯の終了が予定されている場合において、炊飯の終了が早められると、炊飯の終了から食事の開始まで保温運転が必要になると考えられる。
また、発電装置20は、太陽光により発電する装置に限られず、風力、水力、地熱等により発電する装置であってもよいし、燃料電池を用いて発電する装置であってもよい。
また、機器電力データD2は、制御装置50の出荷時にあらかじめ補助記憶部503に格納されていてもよいし、制御装置50が負荷機器61,62各々に接続されたときに負荷機器61,62から機器電力データD2を取得してもよい。さらに、制御装置50は、必要に応じて機器電力データD2を負荷機器61,62から取得して、補助記憶部503ではなく主記憶部502に格納してもよい。
また、上記実施の形態4において、電気料金に応じて閾値が設定されたが、充放電を実行しない場合よりも充放電を実行する場合の方が電気料金のコストが抑えられるように、閾値を適宜設定してもよい。例えば、現在時刻における消費電力をPoとし、Poを蓄電池11から負荷機器61,62に供給するときに生じる損失電力をPpとして、電気料金が安い時間帯に(Po+Pp)を買電したときの電気料金が、現在時刻においてPoを買電するときの電気料金より低いときに限って放電が実行されるように、閾値を設定してもよい。
さらに、現在時刻における余剰電力をPiとし、Piを蓄電池11に一旦蓄えた後に負荷機器61,62に供給するときに生じる損失電力をPjとして、電気料金が安い時間帯に(Pi-Pj)を買電したときの電気料金が、現在時刻においてPiを売電するときの電気料金より低いときに限って充電が実行されるように、閾値を設定してもよい。
また、制御装置50は、蓄電装置10に蓄電池11の充放電を指示しなくてもよい。すなわち、蓄電装置10は、制御装置50から独立して自律的に蓄電池11の充放電を実行してもよい。
また、制御装置50は、インターネット上のサーバからデータを取得して、取得したデータに基づいて総電力及び発電電力の推移を予測してもよい。例えば、インターネット上のサーバに、家族構成のタイプに応じた消費電力の典型的な推移を示すデータが記録されていれば、履歴データD3が補助記憶部503に蓄積されていない場合であっても総電力の推移を予測することが可能になる。また、インターネット上のサーバに、翌日の気象予報を示すデータが記録されていれば、発電電力の予測精度を高めることができる。
また、上記実施の形態では、説明の理解を容易にするため、負荷機器61,62の運転状態として単純なものが想定されたが、この運転状態を細分化したり、より詳細な運転状態を定めたりしてもよい。例えば、制御装置50は、負荷機器62の冷房運転の目標温度を28℃から25℃に変更することで、負荷機器62の運転状態を制御してもよい。
また、制御装置50の予測部53は、翌日の24時間における総電力及び発電電力の推移を毎日予測したが、これには限定されない。例えば、予測部53は、翌月の約30日間における総電力及び発電電力の推移を、毎月の月末に予測してもよい。
また、制御装置50は、翌日の24時間を1時間単位の時間区分に分割したが、これには限定されない。例えば、制御装置50は、翌日の24時間を1分間単位又は1秒間単位の時間区分に分割して、この時間区分毎にスケジュール変更処理を実行してもよい。
また、電力監視装置40は、変流器C61,C62を用いることにより総電力を計測したが、単一の変流器を用いて総電力を計測してもよい。
上述の実施形態に係る制御装置50の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。
例えば、補助記憶部503に記憶されているプログラムP1を、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disk Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、MO(Magneto-Optical disk)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムP1をコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することができる。
また、プログラムP1をインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。
また、インターネット等のネットワークを介してプログラムP1を転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
更に、プログラムP1の全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムP1を実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
なお、上述の機能を、OS(Operating System)が分担して実現する場合又はOSとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、OS以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。
また、制御装置50の機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を専用のハードウェア(回路等)によって実現してもよい。例えば、機器制御部51、電力監視部52及び予測部53を、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を用いて構成すれば、制御装置50の省電力化を図ることができる。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
本発明の制御装置、制御システム、制御方法及びプログラムは、電気エネルギーの効率的な利用に適している。
100 制御システム、 10 蓄電装置、 11 蓄電池、 12,22 パワーコンディショナ、 121 変圧器、 122 電力変換部、 123 充放電制御部、 124 電力監視部、 125 自立運転切替盤、 20 発電装置、 21 ソーラーパネル、 30 分電盤、 40 電力監視装置、 50 制御装置、 51 機器制御部、 52 電力監視部、 53 予測部、 501 プロセッサ、 502 主記憶部、 503 補助記憶部、 504 入力部、 505 出力部、 506 通信部、 507 タイマ、 61,62 負荷機器、 A10,A20,D10,D20 電力線、 C20,C61,C62,C122 変流器、 D1 条件データ、 D2 機器電力データ、 D3 履歴データ、 D4 運転スケジュール、 D5 家族カレンダー、 F1~F15 領域、 H1 住宅、 Lc,Ld,Le,Lf,Lg,Lr,Ls,L61,Lth,Lth1,Lth2 線、 P1 プログラム、 PS 商用電源。
Claims (18)
- 住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段と、
放電により前記複数の負荷機器に電力を供給する蓄電装置の放電条件が前記総電力値に基づいて定義された放電条件データを記憶する放電条件記憶手段と、
前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と、前記被制御機器の消費電力値とを対応づけた機器電力データを記憶する機器電力記憶手段と、
前記放電条件データと、前記取得した総電力値とに基づいて、前記放電条件の成立有無を判定する判定手段と、
前記放電条件が成立しない場合には、前記機器電力データに基づいて、前記放電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御手段と、
を備える制御装置。 - 前記総電力値の推移を予測する総電力予測手段と、
前記被制御機器の運転状態の予定を示す運転スケジュールを記憶する運転スケジュール記憶手段と、
前記放電条件データと、前記予測した総電力値とに基づいて、前記放電条件の成立有無を予測し、前記放電条件が成立しない時刻において、前記放電条件が成立するように前記機器電力データに基づいて前記運転スケジュールを変更するスケジュール変更手段と、
を備える請求項1に記載の制御装置。 - ユーザのスケジュールを記憶するユーザスケジュール記憶手段、をさらに備え、
前記スケジュール変更手段は、前記ユーザのスケジュールに基づいて前記運転スケジュールを変更する、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記被制御機器の運転状態の予定を示す運転スケジュールを記憶する運転スケジュール記憶手段、をさらに備え、
前記制御手段は、前記運転スケジュールを変更することにより前記被制御機器の運転状態を制御する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記制御手段は、前記放電条件が成立しない場合には、前記被制御機器の運転状態を制御する旨をユーザに通知する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御手段は、前記放電条件が成立しない場合には、ユーザの許可を得たときに前記被制御機器の運転状態を制御する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記放電条件は、前記総電力値が閾値を超えるときに成立し、
前記閾値は、前記蓄電装置が直流電力を交流電力に変換して放電するときの変換効率に基づいて定められる、
請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記蓄電装置は、商用電源に接続され、
前記放電条件は、前記商用電源の電気料金に基づいて定められる、
請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段と、
発電装置によって発電される発電電力値を取得する発電電力取得手段と、
前記発電装置からの電力を前記複数の負荷機器とともに受電する蓄電装置の充電条件が、前記発電電力値から前記総電力値を減じて得る余剰電力値に基づいて定義された充電条件データを記憶する充電条件記憶手段と、
前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と、前記被制御機器の消費電力値とを対応づけた機器電力データを記憶する機器電力記憶手段と、
前記充電条件データと、前記取得した総電力値及び発電電力値とに基づいて、前記充電条件の成立有無を判定する判定手段と、
前記充電条件が成立しない場合には、前記機器電力データに基づいて、前記充電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御手段と、
を備える制御装置。 - 前記総電力値の推移を予測する総電力予測手段と、
前記発電電力値の推移を予測する発電電力予測手段と、
前記被制御機器の運転状態の予定を示す運転スケジュールを記憶する運転スケジュール記憶手段と、
前記充電条件データと、前記予測した総電力値及び発電電力値とに基づいて、前記充電条件の成立有無を予測し、前記充電条件が成立しない時刻において、前記充電条件が成立するように前記機器電力データに基づいて前記運転スケジュールを変更するスケジュール変更手段と、
を備える請求項9に記載の制御装置。 - 前記スケジュール変更手段は、前記余剰電力値が正値であるが前記充電条件が成立するような前記運転スケジュールの変更が不可能である時刻において、前記余剰電力値が減少するように前記運転スケジュールを変更する、
請求項10に記載の制御装置。 - 前記充電条件は、前記余剰電力値が閾値を超えるときに満たされ、
前記閾値は、前記蓄電装置が交流電力を直流電力に変換して蓄えるときの変換効率に基づいて定められる、
請求項9から11のいずれか一項に記載の制御装置。 - 放電により、住宅に設置された複数の負荷機器に電力を供給する蓄電装置と、
前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器と、
前記被制御機器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段と、
前記蓄電装置の放電条件が前記総電力値に基づいて定義された放電条件データを記憶する放電条件記憶手段と、
前記被制御機器の運転状態と、前記被制御機器の消費電力値とを対応づけた機器電力データを記憶する機器電力記憶手段と、
前記放電条件データと、前記取得した総電力値とに基づいて、前記放電条件の成立有無を判定する判定手段と、
前記放電条件が成立しない場合には、前記機器電力データに基づいて、前記放電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御手段と、
を有する、制御システム。 - 発電装置と、
前記発電装置からの電力を、住宅に設置された複数の負荷機器とともに受電する蓄電装置と、
前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器と、
前記被制御機器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段と、
前記発電装置によって発電される発電電力値を取得する発電電力取得手段と、
前記蓄電装置の充電条件が、前記発電電力値から前記総電力値を減じて得る余剰電力値に基づいて定義された充電条件データを記憶する充電条件記憶手段と、
前記被制御機器の運転状態と、前記被制御機器の消費電力値とを対応づけた機器電力データを記憶する機器電力記憶手段と、
前記充電条件データと、前記取得した総電力値及び発電電力値とに基づいて、前記充電条件の成立有無を判定する判定手段と、
前記充電条件が成立しない場合には、前記機器電力データに基づいて、前記充電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御手段と、
を有する、制御システム。 - 住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得ステップと、
放電により前記複数の負荷機器に電力を供給する蓄電装置の、前記総電力値に基づいて定義された放電条件の成立有無を、前記取得した総電力値に基づいて判定する判定ステップと、
前記放電条件が成立しない場合には、前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と前記被制御機器の消費電力値とを対応づけたデータに基づいて、前記放電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御ステップと、
を含む制御方法。 - 住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得ステップと、
発電装置によって発電される発電電力値を取得する発電電力取得ステップと、
前記発電装置からの電力を前記複数の負荷機器とともに受電する蓄電装置の、前記発電電力値から前記総電力値を減じて得る余剰電力値に基づいて定義された充電条件の成立有無を、前記取得した総電力値及び発電電力値に基づいて判定する判定ステップと、
前記充電条件が成立しない場合には、前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と前記被制御機器の消費電力値とを対応づけたデータに基づいて、前記充電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御ステップと、
を含む制御方法。 - コンピュータを、
住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段、
放電により前記複数の負荷機器に電力を供給する蓄電装置の、前記総電力値に基づいて定義された放電条件の成立有無を、前記取得した総電力値に基づいて判定する判定手段、
前記放電条件が成立しない場合には、前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と前記被制御機器の消費電力値とを対応づけたデータに基づいて、前記放電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御手段、
として機能させるためのプログラム。 - コンピュータを、
住宅に設置された複数の負荷機器によって消費される総電力値を取得する総電力取得手段、
発電装置によって発電される発電電力値を取得する発電電力取得手段、
前記発電装置からの電力を前記複数の負荷機器とともに受電する蓄電装置の、前記発電電力値から前記総電力値を減じて得る余剰電力値に基づいて定義された充電条件の成立有無を、前記取得した総電力値及び発電電力値に基づいて判定する判定手段、
前記充電条件が成立しない場合には、前記複数の負荷機器の内、制御対象となる被制御機器の運転状態と前記被制御機器の消費電力値とを対応づけたデータに基づいて、前記充電条件が成立するように前記被制御機器の運転状態を制御する制御手段、
として機能させるためのプログラム。
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