專利名稱：能量管理系統(tǒng)、能量管理裝置以及能量管理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及運用用戶端的太陽能發(fā)電設備、蓄電池、電熱水器等能量設備時應用的能量管理系統(tǒng)、以及用于該系統(tǒng)的在用戶或該用戶附近設置的能量管理裝置。
背景技術：
面對地球環(huán)境負載降低而希望太陽能發(fā)電設備的導入擴大，但在太陽能發(fā)電設備對電力系統(tǒng)的聯(lián)系擴大中，擔心因配電系統(tǒng)中的太陽能發(fā)電電力的逆流而使電壓上升從而影響電壓控制、和系統(tǒng)整體的供給力增大而影響供求平衡控制等。作為其對策之一的方法，研究出調整用戶端設置的電熱水器的蓄熱運轉的時段的方法。即研究出電熱水器通常進行利用夜間的低價電將熱水儲存在熱水箱中而次日白天使用熱水這樣的運轉，但在預測到次日白天的太陽能發(fā)電量多時，預先抑制前日夜間的蓄熱運轉而使次日的可蓄熱量增大，通過與次日白天的太陽能發(fā)電量多的時段一致地進行蓄熱運轉來使電力需要增大，降低前述的配電系統(tǒng)中的逆流和系統(tǒng)整體的供給力的增大(例如，參照非專利文獻1)。該方法的特征在于以下幾點。即，特征在于，通過白天的太陽能發(fā)電的發(fā)電而產生上述這樣的配電電壓上升等時，由于太陽能發(fā)電設備的電壓上升抑制功能而發(fā)電量被自動地抑制，但能夠在電熱水器的蓄熱運轉中有效利用該抑制量，尤其在于，一般用戶在白天的太陽能發(fā)電設備處于發(fā)電的時段以后也需要足夠的熱水量，如上述那樣將蓄熱運轉的時段從前日夜間挪到白天的太陽能發(fā)電設備處于發(fā)電的時段，也不會發(fā)生熱水不足，不會損害用戶的便利性，由于應用為了使用熱水而設置好的電熱水器，所以不需要特別的初始費用。非專利文獻1“采用與用戶設備的聯(lián)合控制的太陽能發(fā)電逆流抑制方法-考慮到預測的不可靠性的加熱泵式熱水器的運用計劃-，，，電氣學會B部門大會，2009年8月

發(fā)明內容
今后，在用戶端等導入蓄電池時，蓄電池與電熱水器同樣，也被期待應用于太陽能發(fā)電量的吸收。即，考慮在太陽能發(fā)電量多的時段對蓄電池進行充電。此時，蓄電池和電熱水器中，蓄電池的蓄電損耗與電熱水器的放熱損耗不同，因此在總能量效率這一點上，在吸收太陽能發(fā)電量時使蓄電池充電和電熱水器蓄熱組合的最佳運用方法成為課題。另外，例如，配電系統(tǒng)的電壓分布不僅受到該用戶的狀況的影響，還受到配電系統(tǒng)整體的負載狀況等的影響，因此即使在用戶端相同地使需要量增大，太陽能發(fā)電設備的電壓上升抑制功能還是有可能根據配電系統(tǒng)的狀態(tài)而工作，發(fā)電量被抑制。再例如，在太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量大而超過用戶端的電熱水器或蓄電池的容量時，還是有可能發(fā)生不得不抑制太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量的狀況。如何確保能夠吸收太陽能發(fā)電量的負載的量成為課題。本發(fā)明是為解決上述課題而研究的，其目的在于提供一種裝置，在能量儲存設備對太陽能發(fā)電量的吸收中，能夠最佳地運用能量儲存設備，以提高總能量效率，避免太陽能發(fā)電設備的電壓上升抑制功能，使可吸收量最大化。本發(fā)明的能量管理是，管理蓄電池的損耗和電熱水器的放熱損耗等關于能量效率的數據，進行使能量效率高的能量儲存設備優(yōu)先用于太陽能發(fā)電量吸收的控制。另外此時優(yōu)選為，包括系統(tǒng)運用計算部，其使用電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視數據來預測次日的配電系統(tǒng)的電壓分布或系統(tǒng)整體的供求平衡量；和用戶聯(lián)合計算部，其從系統(tǒng)運用計算部取得次日等預定時間的配電系統(tǒng)的電壓分布或供求平衡量的預測信息，用其計算避免對用戶端的太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量進行抑制所需要的需要增加目標值，用控制部從用戶聯(lián)合計算部取得需要量增加目標值，進行能量儲存設備的控制以在用戶端滿足該需要量增加目標值。進而此時優(yōu)選為，在1個用戶內用于太陽能發(fā)電量吸收的能量儲存設備的容量不足時，進行使鄰近的其他用戶的能量儲存設備對該太陽能發(fā)電量進行吸收的控制，另外，在 1個用戶內用于能量儲存設備中的能量儲存的太陽能發(fā)電量不足時，進行將鄰近的其他用戶的太陽能發(fā)電量存儲到該能量儲存設備中的能量儲存控制。根據本發(fā)明，在太陽能發(fā)電設備與電力系統(tǒng)的聯(lián)系擴大中，能夠降低對電力系統(tǒng)的影響，使太陽能發(fā)電的發(fā)電量增大而進行低炭高效的電力發(fā)電和消耗。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)整體的結構例的結構圖。圖2是表示本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)的用戶能量管理裝置的結構例的功能框圖。圖3是表示本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)的太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量特性的一例的特性圖。圖4是表示本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)的次日供求預測表數據的結構的一例的說明圖。圖5是表示本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)中的計算夜間蓄熱運轉抑制的抑制率的處理流程的流程圖。圖6是表示本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)中的確定使白天的供求平衡量增加的控制內容的處理流程的流程圖。圖7是表示本發(fā)明第一實施方式的工作狀態(tài)的一例的特性圖。圖8是表示本發(fā)明第一實施方式的剩余電力吸收狀態(tài)的一例的特性圖。圖9是表示本發(fā)明第二實施方式的系統(tǒng)的整體的結構例的圖。圖10是表示本發(fā)明第二實施方式的系統(tǒng)的用戶能量管理裝置的結構例的功能框圖。圖11是表示本發(fā)明第三實施方式的系統(tǒng)的整體的結構例的圖。圖12是表示本發(fā)明第三實施方式的系統(tǒng)的社區(qū)能量管理裝置的結構例的功能框圖。圖13是表示本發(fā)明第三實施方式的系統(tǒng)的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置的結構例的功能框圖。圖14是表示本發(fā)明第三實施方式的剩余電力吸收狀態(tài)的一例的特性圖。
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圖15是表示本發(fā)明第四實施方式的系統(tǒng)的整體的結構例的圖。圖16是表示本發(fā)明第四實施方式的系統(tǒng)的系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置的結構例的功能框圖。標號說明10...電力系統(tǒng)、11...發(fā)電設備、12...輸電線、13...變壓器、14...配電線、 20...用戶、21...大廈、22...工廠、23...超市、30...用戶、31...學校、32...社區(qū)中心、 40...變壓器、41...配電線、50...用戶、51...系統(tǒng)運用系統(tǒng)、52...用戶聯(lián)合服務器、 60...通信網絡、100...用戶、111...太陽能發(fā)電設備(PV)、112...蓄電池、113...電熱水器、114...電力負載設備、120...用戶能量管理裝置、121...自產自消控制部、122...太陽能發(fā)電量預測部、123...電力需要預測部、1M...供求平衡預測部、125...太陽能發(fā)電剩余電力預測部、126...熱水需要預測部、127...太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部、1 ...蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部、1 ...蓄電池充放電控制部、130...電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部、131...電熱水器蓄熱控制部、132...電力需要狀態(tài)監(jiān)視部、133...次日需要預測表數據存儲部、134...設備規(guī)格數據管理部、135...用戶實際數據庫、136...輸入輸出部、200...用戶、211...太陽能發(fā)電設備、212...蓄電池、213...電熱水器、214...電力負載設備、220...系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置、221...系統(tǒng)協(xié)調型自產自消控制部、222...太陽能發(fā)電量預測部、223...電力需要預測部、2 ...供求平衡預測部、225...太陽能發(fā)電剩余電力預測部、2 ...熱水需要預測部、227...太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部、2 ...蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部、 229...蓄電池充放電控制部、230...電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部、231...電熱水器蓄熱控制部、 232...電力需要狀態(tài)監(jiān)視部、233...次日需要預測表數據存儲部、234...設備規(guī)格數據管理部、235...用戶實際數據庫、236...輸入輸出部、300...社區(qū)、310...用戶、311...學校、312...蓄電池、313...電熱水器、314...社區(qū)對應型用戶能量管理裝置、320...用戶、 321. · ·電熱水器、322. · ·社區(qū)對應型用戶能量管理裝置、331. · ·通信網絡、332. · ·配電線、 340...用戶、341...太陽能發(fā)電設備、342...蓄電池、343...電熱水器、344...電力負載設備、350...社區(qū)對應型用戶能量管理裝置、351...自產自消控制綜合部、352...社區(qū)對應型自產自消控制部、353...自產自消控制部、3M...太陽能發(fā)電量預測部、355...電力需要預測部、356...供求平衡預測部、357...太陽能發(fā)電剩余電力預測部、358、...熱水需要預測部、359...太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部、360...蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部、361...蓄電池充放電控制部、362...電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部、363...電熱水器蓄熱控制部、364...電力需要狀態(tài)監(jiān)視部、365...次日需要預測表數據存儲部、366...設備規(guī)格數據管理部、367...用戶實際數據庫、368...輸入輸出部、390...社區(qū)能量管理裝置、391...社區(qū)自產自消控制部、392...輸入輸出部、393...通信部、394...社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部、395...用戶數據管理部、 400...社區(qū)、410...用戶、411...學校、412...蓄電池、413...電熱水器、414...社區(qū)對應型用戶能量管理裝置、420...用戶、421...電熱水器、422...社區(qū)對應型用戶能量管理裝置、431...通信網絡、440...用戶、441...太陽能發(fā)電設備、442...蓄電池、443...電熱水器、444...電力負載設備、450...社區(qū)對應型用戶能量管理裝置、490...系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置、491...社區(qū)自產自消控制綜合部、492...社區(qū)自產自消控制部、493...系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)自產自消控制部、494...通信部、495...社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部、496...用戶數據管理部
具體實施例方式下面，參照附圖按照以下順序說明本發(fā)明的實施方式。1.第一實施方式(圖1 圖8)2.第二實施方式(圖9 圖10)3.第三實施方式(圖11 圖14)4.第四實施方式(圖15 圖16)[1.第一實施方式]參照圖1 圖8說明本發(fā)明第一實施方式的能量管理系統(tǒng)。圖1是表示本實施方式的整體的系統(tǒng)結構例的圖。本實施方式中，包括電力公司等運用的電力系統(tǒng)10、該電力系統(tǒng)10所連接的用戶 20、30、100、以及用戶100具備的用戶能量管理裝置120。電力系統(tǒng)10將用發(fā)電設備11得到的電力通過輸電線12提供給變壓器13，并將由該變壓器13變壓后的電力通過配電線14提供給作為大規(guī)模用戶20的大廈21、工廠22、 超市23等。另外，也對住宅區(qū)內較大規(guī)模的用戶30即學校31、社區(qū)中心32提供電力。進而，將用變壓器40變壓后的電力通過配電線41提供給作為一般家庭的用戶100。用戶端具有接受太陽光而將其轉換為電力的設備即太陽能發(fā)電設備(PV) 111、能夠儲存或取出電的設備即蓄電池112、用電對水進行加熱而生成熱水并儲存在熱水箱中的設備即電熱水器113。另外，還設置空調設備等利用電力而工作的電力負載設備114。電熱水器113也是電力負載設備之一。太陽能發(fā)電設備111、電熱水器112、電力負載設備113 與配電線41電連接。另外，將向蓄電池112儲存電稱為充電，將從蓄電池取出電稱為放電。蓄電池112只要是能夠充電和放電的設備，可以是任何結構，也可以是鋰電池或鎳氫電池等蓄電池，或使用了電容器的蓄電單元。另外，除了作為用戶100的房屋作為設備而具有的蓄電池以外，還可以連接例如該用戶100所具有的汽車上安裝的蓄電池來用作蓄電池112。作為控制這些用戶100內的設備的裝置，有用戶能量管理裝置(EMS) 120。用戶能量管理裝置120是對用戶端的各設備的狀態(tài)進行監(jiān)視控制的裝置，當太陽能發(fā)電設備111的發(fā)電量多時，進行電熱水器113的水加熱運轉和蓄電池112的充電，從而進行將該太陽能發(fā)電電力在用戶100內消耗的自產自消控制。用戶端的各設備111、112、113、114分別具備未圖示的控制裝置，還具備能夠與用戶能量管理裝置120通信的接口，該接口具有向用戶能量管理裝置120傳遞耗電量等狀態(tài)數據或從用戶能量管理裝置120接收控制信號的功能。圖2是用戶能量管理裝置120的功能框圖。用戶能量管理裝置120包括自產自消控制部121、太陽能發(fā)電量預測部122、電力需要預測部123、供求平衡預測部124、太陽能發(fā)電剩余電力預測部125、熱水需要預測部 126。用戶能量管理裝置120還包括太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部127、蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部128、 蓄電池充放電控制部129、電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部130、電熱水器蓄熱控制部131、電力需要狀態(tài)監(jiān)視部132、次日需要預測表數據存儲部133、設備規(guī)格數據管理部134、用戶實際數據庫 135、輸入輸出部136。
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輸入輸出部136是從用戶、外部裝置(設備111、112、113、114等)輸入數據或向用戶、外部裝置輸出數據的外部接口。設備規(guī)格數據管理部134管理關于設置于用戶端的各設備的規(guī)格的數據。S卩，對于太陽能發(fā)電設備111管理額定輸出、太陽能發(fā)電設備發(fā)電量特性數據。對于蓄電池112 管理蓄電池的額定容量、額定充電功率、額定放電功率、蓄電池損耗，充放電損耗。對于電熱水器113管理蓄熱運轉的平均COP (Coefficient of Performance 性能系數)、熱水箱的平均放熱損耗的數據。太陽能發(fā)電設備111的額定輸出是有足夠的日照強度時能夠期待的最大太陽能發(fā)電設備發(fā)電輸出。太陽能發(fā)電量特性數據是與對日照強度能夠期待的太陽能發(fā)電量相對應的數據。圖3表示太陽能發(fā)電量特性數據的例子。表示日照強度為S時能夠期待的PV發(fā)電量為P。蓄電池的額定容量是表示蓄電池112中儲存的最大電能的數據。額定輸出是表示蓄電池112的最大輸出的數據。蓄電池損耗是蓄電池112中儲存的電能隨時間而減少的比例，在此為每1小時的減少率]。充放電損耗是在蓄電池112充放電時由將蓄電池112 與外部連接的轉換器等上損失的電能的比例]。電熱水器113的蓄熱運轉的COP是指蓄熱運轉的能量效率，是指一定期間的蓄熱運轉中的輸出能量總量與輸入能量總量的比率，平均COP是指在預先確定的若干條件下的 COP值的平均值。熱水箱的放熱損耗是指熱水箱內的熱水具有的熱量每單位時間減少的比例]，在此是指每1小時的減少率，另外，平均放熱損耗是指在預先確定的若干條件下的放熱損耗值的平均值。太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部127從太陽能發(fā)電設備111的控制裝置取得并監(jiān)視太陽能
發(fā)電量。蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部1 用下述方法推測管理蓄電池112的充電余量、可充電量的當前狀態(tài)?！ぴ陬A先確定的一定長時間期間對蓄電池112進行充電?！⒃摖顟B(tài)的充電余量確定為蓄電池112的標準的充電容量，將可充電量確定為 O0·對此后的充放電量設為充電為加、放電為減而隨時積分，將其作為充放電量積分
值來管理?！ぐ搭A先確定的周期，用前次值加上該時點的充放電量積分值而得到的值來更新充電余量，如果更新后的充電余量比充電容量大，則將充電余量設定為充電容量的值。另外，同時用從前次值減去該時點的充放電量積分值而得到的值來更新可充電量，如果更新后的可充電量為負，則將可充電量設定0。電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部130從電熱水器113的控制裝置取得并監(jiān)視電熱水器113的蓄熱運轉狀態(tài)。蓄熱運轉狀態(tài)在正進行蓄熱運轉時取為1，在沒有進行時取為0。另外，將電熱水器113的可耗電量取為[(1-電熱水器蓄熱運轉狀態(tài))X電熱水器額定耗電量]來計算并監(jiān)視。電力需要狀態(tài)監(jiān)視部132監(jiān)視用戶內的耗電量總和，可以在來自用戶的配電系統(tǒng)的受電點(比太陽能發(fā)電設備連接點靠近終端側)設置測量裝置來監(jiān)視，也可以從用戶內的各電力負載設備的控制裝置收集耗電量來計算求出。用戶實際數據庫135保管并管理每日的用戶的太陽能發(fā)電量、耗電量總和、蓄電池充放電量、熱水需要量的實際值。太陽能發(fā)電量、耗電量總和、蓄電池充放電量取為每1 小時或30分鐘等的一定時間的量，熱水需要量取為每日的量的數據。太陽能發(fā)電量由太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部127存儲，耗電量總和由電力需要狀態(tài)監(jiān)視部132存儲，蓄電池充放電量由蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部1 存儲。將蓄電池充放電量設為充電為加，放電為減來進行管理。對熱水需要量，將從前日夜間蓄熱運轉開始到當日夜間蓄熱運轉開始前為止的總量作為當日日間熱水需要量來管理。該熱水需要量通過測量電熱水器113的對應時段的耗電量來計算總和，并將其除以電熱水器113的平均COP來計算。電熱水器113的平均COP預先通過輸入輸出部136從外部提供，并被存儲在設備規(guī)格數據管理部134來管理。電熱水器113在內部管理蓄熱量，當從外部能夠參照時，可以利用該數據。次日供求預測表數據存儲部133存儲次日供求預測表數據。次日供求預測表數據的例子在圖4表示。次日供求預測表數據與次日的多個時點的日照強度、太陽能發(fā)電量、電力需要量、供求平衡量、太陽能發(fā)電剩余電能、熱水需要量的預測值對應地管理。圖4是每1小時的例子，以下，為了便于說明，以每1小時的情況為例進行說明。也可以不是每1小時的結構。次日供求預測表數據中的日照強度數據在前日夜間的蓄熱運轉開始前，通過輸入輸出部136從外部提供。例如，與天氣預報的網站連接，根據次日的天氣、氣溫等數據取得并存儲日照強度數據。太陽能發(fā)電量預測部122參照次日供求預測表數據的各時刻的日照強度數據，根據太陽能發(fā)電量特性數據，讀取與該日照強度對應的太陽能發(fā)電量，將其作為同時刻的太陽能發(fā)電量輸出到次日供求預測表數據。電力需要預測部123對次日供求預測表數據輸出各時刻的電力需要量預測值?？紤]將各時刻的電力需要量預測值取為例如過去的耗電量的實際數據的同時刻的平均值。在此，作為平均化的對象范圍，單考慮過去一定期間的全部，或考慮該一定期間內僅為與次日的平日/休息日的區(qū)分一致的日子等。要參照的期間事前通過輸入輸出部136從外部提供。供求平衡預測部1 對次日供求預測表數據輸出各時刻的供求平衡量預測值。供求平衡量預測值作為從電力需要預測值減去太陽能發(fā)電量預測值后的值來計算。太陽能發(fā)電剩余電力預測部125對次日供求預測表數據輸出各時刻的太陽能發(fā)電剩余電能預測值。太陽能發(fā)電剩余電能預測值作為從預先確定供求平衡基準量減去供求平衡量預測值后的值來計算。熱水需要預測部1 對次日供求預測表數據輸出各時刻的熱水需要量預測值。例如，考慮根據過去的日間熱水需要量的實際數據，求出過去一定期間所有的平均值，或僅為實際數據中與次日的平日/休息日的區(qū)分一致的日子的平均值，將其作為次日的日間熱水需要量預測值，將該預測值的1Λ4的值作為各時刻的熱水需要量預測值而輸出。自產自消控制部121通過輸入輸出部136從用戶等外部接收到自產自消啟動信號時，夜間將電熱水器113的蓄熱運轉抑制的啟動信號傳輸至電熱水器蓄熱控制部131，另外，白天周期性地從太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部127取得太陽能發(fā)電量，從電力需要狀態(tài)監(jiān)視部132取得耗電量總和，從耗電量總和中減去太陽能發(fā)電設備發(fā)電量，從而將其作為供求平衡量，當供求平衡量低于預先確定的基準值即供求平衡基準量時，確定通過啟動蓄電池 112的充電或電熱水器113的蓄熱運轉來增加供求平衡量的控制內容，以使供求平衡量高于供求平衡基準量，并根據該結果，向蓄電池充放電控制部1 傳輸蓄電池的充電啟動信號，向電熱水器蓄熱控制部131傳輸電熱水器113的蓄熱運轉啟動信號。蓄電池112的充電啟動信號包括充電量目標值數據，蓄熱運轉抑制信號包括抑制率數據，蓄熱運轉啟動信號包括耗電量目標值數據。上述使白天的供求平衡量增加的控制內容的確定處理的詳細情況將在后面說明。另外，該自產自消控制部121的處理執(zhí)行到通過輸入輸出部136從用戶等外部接收到自產自消停止信號為止。蓄電池充放電控制部1 在接收到蓄電池充電啟動信號時，對蓄電池112的控制裝置發(fā)送包含充電量目標值數據的充電啟動信號。電熱水器蓄熱控制部131在接收到蓄熱運轉抑制信號時，對電熱水器113的控制裝置發(fā)送包含抑制率數據的蓄熱運轉抑制信號，在接收到蓄熱運轉啟動信號時，對電熱水器113的控制裝置發(fā)送包含耗電量目標值數據的蓄熱運轉啟動信號。蓄電池112的控制裝置在接收到充電啟動信號時，以接收到的充電量目標值的充電功率執(zhí)行充電。只是在充電量目標值超過額定充電功率時以額定充電功率進行充電，另外，作為蓄電池112的充電容量在能充電的范圍內充電。電熱水器113的控制裝置通常根據次日的熱水需要，在夜間的預先確定的時段 (以下，稱為夜間蓄熱時段)事先進行蓄熱運轉，進行在熱水箱儲存熱水的處理。進而，次日在熱水不足這樣的情況下進行追加性地儲存熱水的處理(有時也將其稱為沸水增加運轉)。在此，在熱水箱儲存熱水是指使熱水箱內的熱水的溫度上升，并在熱水箱內的熱水量減少時補充水來使熱水量增加。電熱水器113的控制裝置在從用戶能量管理裝置120接收到蓄熱運轉抑制啟動信號時，進行以通常提供的抑制率抑制前日夜間的蓄熱量的控制。蓄熱抑制通過在通常的蓄熱運轉的結束條件成立前中斷蓄熱運轉來進行。例如，可以在成為蓄熱運轉結束條件的基準的指標(蓄熱運轉結束基準指標)的值滿足下述條件時，或者蓄熱運轉結束基準指標有多個的情況下至少一個蓄熱運轉結束基準指標的值滿足下述條件時，中斷蓄熱運轉。作為蓄熱運轉結束基準指標有可能根據電熱水器而不同，需要考慮例如蓄熱持續(xù)時間、時刻、熱水箱內的溫度傳感器值等。I Xi-Xi (s) I 彡 I Xi (e) -Xi (s) | X (1. 0-R/100)在此Xi 蓄熱運轉結束基準指標i的當前值Xi (s)蓄熱運轉結束基準指標i的蓄熱運轉開始時的值Xi (e)蓄熱運轉結束基準指標i的蓄熱運轉結束條件的值R 從用戶能量管理裝置接收到的抑制率數據的值]另外，電熱水器的控制裝置在從用戶能量管理裝置接收到蓄熱運轉啟動信號時， 進行啟動當日白天的蓄熱運轉的控制。蓄熱運轉通常通過啟動白天熱水不足時進行的蓄熱運轉即沸水增加運轉來進行。在沸水增加運轉結束條件成立時結束蓄熱運轉。自產自消控制部121中的夜間的蓄熱運轉抑制的抑制率的計算如以下那樣進行。 該處理的流程如圖5的流程圖所示。
首先，進行次日太陽能發(fā)電剩余電能總和的計算(步驟Sll)。在此，計算次日供求預測表數據的各時刻的太陽能發(fā)電剩余電能預測值的總和，將其作為次日太陽能發(fā)電剩余電能總和。然后，判斷該次日太陽能發(fā)電剩余電能總和是超過0的值還是0(步驟S12)。在步驟S2的判斷中次日太陽能發(fā)電剩余電力總和=0時，設定為夜間蓄熱抑制的抑制率=0[% ](步驟S13)。另外，在步驟S2的判斷中次日太陽能發(fā)電剩余電力總和>0時，進行白天時段的各時刻的熱水減少量的計算(步驟S14)。在此，首先，將次日供求預測表數據的夜間蓄熱時段以外的時段設置為白天時段， 將白天時段的開始時刻設置為TDs、將結束時刻設置為TDe。然后，針對白天時段的各時刻t用下式計算白天時段的各時刻中的熱水減少量 AHW(t)。Δ HW (t) = DHW (t) -GPV (t) /COP在此DHW (t)時刻t中的熱水需要量GPV (t)時刻t中的太陽能發(fā)電量COP 電熱水器的平均COP然后，針對白天時段的各時刻t用下面的遞推公式計算白天時段的各時刻中的必要熱水余量MHW⑴(步驟Sl5)。MHW (t) = max{0, MHW(t+l) - Δ HW(t)} for TDs 彡 t 彡 TDeMHW(Te+l) = 0MHW(t+1)的+1是取為時刻t的下一個成為基準的時刻的處理，該例中為加1小時。進而，用下式計算夜間蓄熱抑制的抑制率(步驟S16)。抑制率=MHW(Ts) /次日日間熱水需要量預測值X100[% ]由此，計算出自產自消控制部121中的夜間的蓄熱運轉抑制的抑制率。自產自消控制部121中的使白天的供求平衡量增加的控制的內容的確定處理通過圖6的流程圖所示的處理來執(zhí)行。按照圖6的流程圖進行說明，首先，計算供求平衡量的增加目標量(步驟S21)。在此，從太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部127取得太陽能發(fā)電量，從電力需要狀態(tài)監(jiān)視部 132取得耗電量總和，如前述那樣計算供求平衡量，將從供求平衡基準量減去供求平衡量而得到的值作為供求平衡量的增加目標量。接著，轉移到步驟S22，進行蓄電池充電啟動和電熱水器蓄熱運轉啟動的優(yōu)先順序的確定。在此，從設備規(guī)格數據管理部134取得蓄電池112的額定輸出、蓄電池損耗、充放電損耗的數據以及電熱水器113的放熱損耗的數據。另外，從蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部1 取得蓄電池112的可充電量的當前值，從電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部130取得電熱水器113的可耗電量的當前值。然后，將蓄電池112的蓄電池損耗和充放電損耗的合計值與電熱水器113的放熱
12損耗的值進行比較，在前者小時使蓄電池充電啟動優(yōu)先，否則使電熱水器蓄熱運轉啟動優(yōu)先。該步驟S22中的比較和確定，可以根據正在運用系統(tǒng)的狀態(tài)而改變。例如，可以參考外部氣溫和濕度等運用狀況來確定。具體而言，例如可以在外部氣溫比基準溫度低時，使電熱水器113的放熱損耗比基準值大，在外部氣溫比基準溫度高時，使電熱水器113的放熱損耗變得比基準值小，以該變更后的放熱損耗進行比較。也可以使蓄電池112的蓄電池損耗和充放電損耗發(fā)生變化。例如，可以根據設置蓄電池112后經過的年月、充放電次數等的運行狀況，考慮到蓄電池112的不斷劣化，使蓄電池損耗、充放電損耗增加。在步驟S22確定電熱水器蓄熱運轉啟動優(yōu)先時，判斷是否為“電熱水器可耗電量 > 0”(步驟 31)。在此，當電熱水器可耗電量=0時，不啟動電熱水器113的蓄熱運轉(步驟S37)。另外，當電熱水器可耗電量> 0時，啟動電熱水器113的蓄熱運轉(步驟S32)， 該耗電量目標值取為電熱水器可耗電量和供求平衡量增加目標量中較小一方的值(步驟 S33)。然后，判斷是否為“供求平衡量增加目標量-耗電量目標值> 0” (步驟S34)，當 “供求平衡量增加目標量-耗電量目標值>0”時，啟動蓄電池的充電(步驟S35)，該充電量目標值取為“供求平衡量增加目標量-耗電量目標值”的值(步驟S36)。步驟S34中判斷為不是“供求平衡量增加目標量-耗電量目標值>0”時，轉移到步驟S38，不進行蓄電池充電啟動。接著，說明在步驟S22確定為蓄電池充電啟動優(yōu)先時的處理。此時，判斷是否為“蓄電池可充電量>0”(步驟S23)。在此，在蓄電池可充電量= 0時，不啟動蓄電池112的充電(步驟S29)。在蓄電池可充電量> 0時，啟動蓄電池的充電運轉(步驟S24)，該充電量目標值取為蓄電池可充電量和供求平衡量增加目標量中較小一方的值(步驟S25)。然后，判斷是否為“供求平衡量增加目標量-充電量目標值> 0”(步驟S26)，在 “供求平衡量增加目標量-充電量目標值>0”時，啟動電熱水器113的蓄熱運轉(步驟 S27)，該耗電量目標值取為“供求平衡量增加目標量-充電量目標值”的值(步驟S28)。如上所述，通過用戶能量管理裝置120和電熱水器113協(xié)調工作，進行用戶端的電熱水器113吸收太陽能發(fā)電剩余電力的控制。圖7和圖8是說明了本實施方式的系統(tǒng)結構中的進行太陽能發(fā)電電力的自產自消的狀態(tài)的例子的圖。圖7的(a)是以1日的時間變化來表示用于電熱水器113的蓄熱的供熱量的累計值的圖。特性Pi是未將太陽能發(fā)電(PV)用于燒熱水時的例子，此時，夜間(此例中直到上午7時為止)燒熱水結束，直到深夜來臨不進行燒熱水。而與此不同，本例中的特性P2作為用夜間電力燒熱水，達到太陽能發(fā)電電力自產自消時的事前蓄熱目標量后，使用太陽能發(fā)電剩余電力在白天燒熱水，達到通常的事前蓄熱目標量。特性P3為在太陽能發(fā)電剩余電力比預測多的情況下，達到通常的事前蓄熱目標量時，其以上的太陽能發(fā)電的剩余電力不被吸收。另外，特性P4為與此相反在太陽能發(fā)電剩余電力比預測少的情況下，成為比通常的事前蓄熱目標量少的蓄熱量，因此用比夜間電力價格高的白天電力進行蓄熱。圖7的(b)從電熱水器113的熱水箱蓄熱余量的角度來看的圖。對熱水箱內的熱水具有的熱量設置某個基準，蓄熱余量是與該基準的差值。特性Hl是未將太陽能發(fā)電(PV) 用于燒熱水時的例子，此時夜間燒熱水結束，達到通常的蓄熱目標值后，直到深夜燒熱水開始為止熱水余量只減少。而與此不同，本例中的特性H2作為用夜間電力進行的燒熱水，直到達到太陽能發(fā)電電力自產自消時的事前蓄熱目標量后，有基于太陽能發(fā)電的燒熱水和熱水消耗，在太陽能發(fā)電不進行的夜間時成為與不使用太陽能發(fā)電的特性Hl相同的熱水余量。圖8是表示電熱水器113的太陽能發(fā)電剩余電力吸收狀態(tài)的圖。圖8中縱軸是電能，橫軸是時間。該圖8所示的特性a是太陽能發(fā)電的發(fā)電量，特性b是太陽能發(fā)電剩余電力。虛線的特性c表示電熱水器113的耗電量，除了夜間的蓄熱工作外，白天也進行沸水增加工作。圖7、圖8中，示出太陽熱發(fā)電設備與電熱水器的關系，蓄電池也在圖6的流程圖所示的條件下進行蓄電工作，在夜間其蓄積的電力被放電。至此說明的電熱水器113的白天蓄熱運轉中，電熱水器113的控制裝置控制壓縮機的轉速等，具有能夠將電熱水器113的沸水增加運轉時的耗電量抑制控制在目標值的功能時，可以用從用戶能量管理裝置120接收到達耗電量目標值進行沸水增加運轉。利用該結構，能夠在電熱水器113的沸水增加運轉時抑制電熱水器113的耗電高出太陽能發(fā)電剩余電能的量。另外，上述結構中，將自產自消中的電熱水器113的蓄熱抑制的控制作成如下結構，即電熱水器113的控制裝置從用戶能量管理裝置120接收蓄熱抑制啟動信號和抑制率， 電熱水器113的控制裝置根據抑制率調整蓄熱運轉結束條件的判斷基準從而進行處理，但也可以作成以下結構。即，也可以作成用戶能量管理裝置120的電熱水器蓄熱控制部131 從電熱水器113的控制裝置取得蓄熱運轉結束條件數據即蓄熱運轉結束基準指標類別及其基準值的數據，而且周期性地取得該指標的當前值，在至少1個蓄熱運轉結束基準指標的值滿足下述條件時確定為使蓄熱運轉中斷，切斷電熱水器113的通電狀態(tài)等，從而從外部中斷電熱水器113的蓄熱運轉。I Xi-Xi (S) I 彡 I Xi (e) -Xi (s) X (1. 0-R/100)在此Xi 蓄熱運轉結束基準指標i的當前值Xi (s)蓄熱運轉結束基準指標i的蓄熱運轉開始時的值Xi (e)蓄熱運轉結束基準指標i的蓄熱運轉結束條件的值R:抑制率數據的值]進而，通過上述結構，用戶事前設定前日夜間的蓄熱抑制的抑制率的值，也可以用下述兩種方法中任一種來確定。(1)太陽能發(fā)電剩余電力發(fā)展型·取抑制率=0[% ]來進行上述處理。該處理方式的目的在于避免次日白天的太陽能發(fā)電量的低于期望的風險。
在該處理方式下，前日夜間的蓄熱運轉照常進行，因此在次日白天的太陽能發(fā)電剩余電力比期待的略少的情況下也能夠避免比夜間電力高價的白天電力的消耗量因自產自消控制而增大的風險。另一方面，因為有照常運用的熱水箱的蓄熱量，因此基于次日白天的沸水增加運轉的可蓄熱量、耗電量被限制，太陽能發(fā)電剩余電力的吸收量有可能略少。此時，自產自消的目的即太陽能發(fā)電量的增大、太陽能發(fā)電設備對系統(tǒng)運用的沖擊降低的效果有可能減少。(2)太陽能發(fā)電剩余電力應用最大化型·取抑制率=100[% ]，進行上述處理?！ぴ撎幚矸绞降哪康脑谟?，最大限度地吸收次日白天的太陽能發(fā)電量。該處理方式下，不進行前日夜間的蓄熱運轉，因此在將熱水箱的蓄熱量限制為最小，使基于次日白天的沸水增加運轉的可蓄熱量、耗電量最大，次日白天的太陽能發(fā)電剩余電力比期待的多的情況下，也能夠確保吸收太陽能發(fā)電量的余地。另一方面，熱水箱的蓄熱量略少，因此有可能熱水需要導致太陽能發(fā)電量跟不上， 比夜間電力高價的白天電力的消耗量增大。[2.第二實施方式]接著，參照圖9和圖10說明本發(fā)明第二實施方式的能量管理系統(tǒng)。在該圖9和圖 10中，對與第一實施方式中說明的圖1 圖8對應的部分賦予同一標號。第二實施方式的例子為用戶能量管理裝置與電力系統(tǒng)的系統(tǒng)運用系統(tǒng)相協(xié)調地工作的作為系統(tǒng)協(xié)調型自產自消運用系統(tǒng)的例子。圖9是表示本實施方式的整體的系統(tǒng)結構例的圖。除了用圖1說明的結構外，還追加有系統(tǒng)運用系統(tǒng)51、用戶聯(lián)合服務器52，用戶能量管理裝置變更為系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220。用戶聯(lián)合服務器52通過通信網絡60與系統(tǒng)運用系統(tǒng)51、系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置52連接。系統(tǒng)運用系統(tǒng)51進行用于監(jiān)視電力系統(tǒng)的狀態(tài)、對用戶高效率且穩(wěn)定地提供電力的各種控制。即，以將配電系統(tǒng)的各點的電壓維持在規(guī)定范圍內為目的，進行操作配電系統(tǒng)上各種電壓調整設備的配電控制；并以將電力系統(tǒng)的頻率維持在規(guī)定范圍內為目的，進行調整各發(fā)電機的輸出的供求控制等，使得電力系統(tǒng)整體的總需要量與總發(fā)電量平衡。另外，系統(tǒng)運用系統(tǒng)51用電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視數據預測次日的電力系統(tǒng)的狀態(tài)。預測的電力系統(tǒng)的狀態(tài)包括配電系統(tǒng)的各點的需要量和電壓狀態(tài)、電力系統(tǒng)整體的總需要量和總發(fā)電量的狀態(tài)。用戶聯(lián)合服務器52從系統(tǒng)運用系統(tǒng)51取得次日的電力系統(tǒng)狀態(tài)的預測結果，抽取設置有系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220的用戶200的受電點的需要預測值、電壓預測值，進而從用戶能量管理裝置220取得次日的供求平衡量預測值，將從需要預測值中減去供求平衡量預測值后得到的值作為需要量增加目標值。只是在需要量增加目標值為負時用 0來置換。進而，在電壓預測值位于距離規(guī)定范圍的上限為預先確定一定量的范圍內且需要量增加目標值> 0時，向系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220發(fā)送系統(tǒng)協(xié)調自產自消啟動信號。系統(tǒng)協(xié)調自產自消啟動信號中包含需要量增加目標值。用戶200包括接受太陽光而將其轉換為電力的設備即太陽能發(fā)電設備211、能夠儲存或取出電的設備即蓄電池212、用電對水進行加熱而生成熱水并儲存在熱水箱的設備即電熱水器213、電力負載設備214。系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220除了第一實施方式中說明的用戶能量管理裝置100的功能外，還通過輸入輸出部236接收來自用戶聯(lián)合服務器52的自產自消啟動信號，根據該自產自消啟動信號控制用戶200內的設備。圖10是系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220的功能框圖。系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220代替圖2的用戶能量管理裝置100的自產自消控制部121而具備系統(tǒng)協(xié)調型自產自消控制部221。簡要說明系統(tǒng)協(xié)調型用戶能量管理裝置220的結構，包括系統(tǒng)協(xié)調型自產自消控制部221、太陽能發(fā)電量預測都222、電力需要預測部223、供求平衡預測部224、太陽能發(fā)電剩余電力預測部225、熱水需要預測部226。用戶能量管理裝置220還包括太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部227、蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部228、蓄電池充放電控制部229、電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部 230、電熱水器蓄熱控制部231、電力需要狀態(tài)監(jiān)視部232、次日需要預測表數據存儲部233、 設備規(guī)格數據管理部234、用戶實際數據庫235、輸入輸出部236。對于與第一實施方式中說明的用戶能量管理裝置100的各部名稱相同的各部，基本上進行與第一實施方式中說明的各部相同的處理，在此省略詳細說明。接下來，對成為本實施方式的特征的系統(tǒng)協(xié)調型自產自消控制部221進行說明， 系統(tǒng)協(xié)調型自產自消控制部221通過輸入輸出部236接收到系統(tǒng)協(xié)調自產自消啟動信號和自產自消控制啟動信號中的任一個或雙方時，進行以下處理，直到再次接收到停止信號為止。即，夜間將電熱水器213的蓄熱運轉抑制的啟動信號傳送至電熱水器蓄熱控制部231。 該蓄熱運轉抑制啟動信號包含抑制率數據，抑制率的值通過與上述第一實施方式相同的處理來設定。另外，白天根據系統(tǒng)協(xié)調自產自消啟動信號、自產自消控制啟動信號的接收狀況進行以下處理。(1)初始化·將供求平衡量增加目標量1、供求平衡量增加目標量2、供求平衡量增加目標量的值全都取為0。(2)自產自消控制執(zhí)行中的供求平衡量增加目標量1的計算·周期性地從太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部227取得太陽能發(fā)電量，并從電力需要狀態(tài)監(jiān)視部232取得耗電量總和，將從耗電量總和減去太陽能發(fā)電量后得到的值作為供求平衡量，進而將從預先確定供求平衡基準量減去該供求平衡量后得到的值作為供求平衡量增加目標量1?！?(3)系統(tǒng)協(xié)調自產自消的控制執(zhí)行中的供求平衡量增加目標量2的計算 將從用戶聯(lián)合服務器52通過輸入輸出部236接收到的需要量增加目標值的值作為供求平衡量增加目標量2。(4)供求平衡量增加目標量的確定 對(1) (2)中求得的供求平衡量增加目標量1與供求平衡量增加目標量2進行比較，將大的一方的值確定為供求平衡量增加目標量。(5)蓄電池充電啟動和電熱水器蓄熱運轉啟動的優(yōu)先順序的確定·從設備規(guī)格數據管理部234取得蓄電池212的額定輸出、蓄電池損耗、充放電損
16耗的數據數據，和電熱水器213的放熱損耗的數據。 從蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部2 取得蓄電池212的可充電量的當前值，并從電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部230取得電熱水器的可耗電量的當前值?！⑿铍姵?12的蓄電池損耗和充放電損耗的合計值與電熱水器213的放熱損耗的值進行比較，當前者小時使蓄電池充電啟動優(yōu)先，否則使電熱水器蓄熱運轉啟動優(yōu)先。(6)電熱水器蓄熱運轉啟動優(yōu)先時的處理 在“電熱水器可耗電量=0”時，電熱水器213的蓄熱運轉不啟動。 當“電熱水器可耗電量> 0 ”時，啟動電熱水器213的蓄熱運轉，其耗電量目標值取為供求平衡量增加目標量?！みM而在“供求平衡量增加目標量-電熱水器可耗電量> 0”時，啟動蓄電池的充電，其充電量目標值取為“供求平衡量增加目標量-電熱水器可耗電量”的值。(7)蓄電池充電啟動優(yōu)先時的處理 在“蓄電池可充電量=0”時，蓄電池的充電不啟動。 在“蓄電池可充電量>0”時，啟動蓄電池的充電運轉，其充電量目標值取為供求平衡量增加目標量?！みM而在“供求平衡量增加目標量-蓄電池可充電量>0”時，啟動電熱水器的蓄熱運轉，其耗電量目標值取為“供求平衡量增加目標量-蓄電池可充電量”的值。這樣，通過采用系統(tǒng)協(xié)調型自產自消運用系統(tǒng)，能夠更可靠地避免因電壓等系統(tǒng)狀態(tài)而抑制用戶端的太陽能發(fā)電的發(fā)電，使其發(fā)電量增大，進行更低炭高效的電力發(fā)電和消耗。[3.第三實施方式]接著，參照圖11 圖14說明本發(fā)明第三實施方式的能量管理系統(tǒng)。在該圖11 圖14中，對與在第一、第二實施方式中說明的圖1 圖10對應的部分賦予同一標號。第三實施方式的例子是用戶能量管理裝置在多個用戶間協(xié)調地工作的作為社區(qū)自產自消運用系統(tǒng)的例子。圖11是表示本實施方式的整體結構例的圖。除了圖1的結構外還追加有社區(qū)能量管理裝置390，用戶能量管理裝置變更為社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350。社區(qū)能量管理裝置390是設置在社區(qū)中心380的能量管理裝置，是通過通信網絡331與地區(qū)內的多個用戶的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置314、322、350連接，控制它們的聯(lián)合工作的裝置。社區(qū)對應型用戶能量管理裝置314是設置在用戶310(學校311)的能量管理裝置，控制蓄電池312和電熱水器313。能量管理裝置322是具備電熱水器321 (不具備太陽能發(fā)電設備) 的用戶320的能量管理裝置。用戶340具備的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350除了具備第一實施方式中說明的用戶能量管理裝置120的功能外，還具備根據來自社區(qū)能量管理裝置390的控制信號控制用戶340內的設備的功能。用戶340是設置有蓄電池342、電熱水器343、太陽能發(fā)電設備342的全部的用戶。圖12是社區(qū)中心380所設置的社區(qū)能量管理裝置390的功能框圖。社區(qū)能量管理裝置390包括輸入輸出部392、用戶能量管理裝置通信部393、用戶數據管理部395、社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部394、社區(qū)自產自消控制部391。
輸入輸出部392是用戶或外部裝置輸入數據或向用戶和外部裝置輸出數據的外部接口。用戶能量管理裝置通信部393控制用于社區(qū)能量管理裝置390與各用戶能量管理裝置交換數據的通信。用戶數據管理部395保管管理通過輸入輸出部392從用戶或外部裝置提供的用戶端的各設備的設置狀況或規(guī)格數據，此外還隨時通過用戶能量管理裝置通信部392對地區(qū)內的各社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350等進行訪問，收集關于用戶端的各設備的運行狀況、用戶能量管理裝置350等進行的自產自消控制的狀況的數據，并對這些數據進行保管管理。用戶端的設備的規(guī)格數據包括關于上述第一實施方式中說明的太陽能發(fā)電設備、蓄電、電熱水器的規(guī)格數據。社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部394監(jiān)視社區(qū)內的供求平衡狀態(tài)，從各用戶的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置收集該用戶的供求平衡量并進行合計，作為社區(qū)內總供求平衡量來計算。社區(qū)自產自消控制部391通過輸入輸出部從用戶等外部接收到社區(qū)自產自消啟動信號時，白天周期性地從社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部取得社區(qū)內總供求平衡量，當其低于預先確定基準值即社區(qū)內總供求平衡基準量時，計算各用戶中的自產自消控制的啟動有無性及其調整量，通過用戶能量管理裝置通信部對確定為自產自消控制啟動的各用戶的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350等發(fā)送社區(qū)地産池消控制啟動信號。社區(qū)自產自消控制啟動信號包括每個用戶的調整量數據。以下說明作為社區(qū)自產自消控制的啟動對象的用戶和其調整量的計算的處理。(1)社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的計算·從社區(qū)內總供求平衡基準量中減去社區(qū)內總供求平衡量，將其作為社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能。(2)各用戶數據的收集·從用戶數據管理部395取得社區(qū)內的各用戶的當前電熱水器可耗電量數據、電熱水器的設備規(guī)格值即平均COP數據和平均放熱損耗數據。(3)作為社區(qū)自產自消控制的啟動對象的用戶和調整量的確定·從電熱水器的平均COP大的用戶開始依次選擇為啟動對象用戶，對電熱水器可耗電量進行合計，在超過社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的時點選擇結束?！び酶髯缘碾姛崴骺珊碾娏吭O定所選擇的用戶的調整量。只是對于最后選擇的用戶的調整量，上述求出的電熱水器可耗電量的合計值要減去超過社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的量。上述(3)處理中的用戶的選擇，可以從電熱水器的平均COPX平均放熱損耗的值大的用戶開始依次選擇。此時，作為社區(qū)內整體能夠降低在用戶端比通常略長地儲存比通常略多地蓄熱的熱水時的放熱損耗，能夠提高社區(qū)內整體的能量效率。圖13是社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350的功能框圖。社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350除了在第一實施方式中說明的圖2的用戶能量管理裝置的結構外，還包括社區(qū)對應型自產自消控制部和自產自消控制綜合部，這一點和與此相伴地自產自消控制部的處理發(fā)生變更這一點是不同點。以下，僅對這些不同點進行詳細說明。自產自消控制部353，在圖2的結構中，將電熱水器的蓄熱運轉調整的控制信號發(fā)送到電熱水器蓄熱控制部，而在圖13的結構中，將控制信號傳送到自產自消控制綜合部 351。社區(qū)自產自消控制部352通過輸入輸出部368接收到社區(qū)自產自消啟動信號時， 將電熱水器343的蓄熱運轉啟動信號傳送到自產自消控制綜合部351。蓄熱運轉啟動信號包括耗電量目標值數據，該值取為利用社區(qū)自產自消啟動信號接收到的調整量的值。自產自消控制綜合部351，在僅從自產自消控制部353和社區(qū)對應型自產自消控制部352中的一方接收到控制信號時，使該控制信號優(yōu)先，在從雙方接收到控制信號時，使蓄熱啟動的控制信號比蓄熱抑制的控制信號優(yōu)先，另外，雙方都為蓄熱啟動控制信號時，采用耗電量目標值的值大的一方，向電熱水器蓄熱抑制部363傳送蓄熱抑制或蓄熱啟動的控制信號。執(zhí)行這些社區(qū)能量管理裝置390和社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350的處理，直到通過各自的輸入輸出部從用戶等外部接收到停止信號為止。其他部分是與第一實施方式中說明的能量管理裝置120相同的結構。S卩，除了已說明的自產自消的控制綜合部351、社區(qū)對應型自產自消控制部352、自產自消控制部353 以外，還包括以下各結構。社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350包括太陽能發(fā)電量預測部 354、電力需要預測部355、供求平衡預測部356、太陽能發(fā)電剩余電力預測部357、熱水需要預測部358、太陽能發(fā)電狀態(tài)監(jiān)視部359、蓄電池狀態(tài)監(jiān)視部360、蓄電池充放電控制部361、 電熱水器狀態(tài)監(jiān)視部362、電熱水器蓄熱控制部363、電力需要狀態(tài)監(jiān)視部364、次日需要預測表數據存儲部365、設備規(guī)格數據管理部366、用戶實際數據庫367、輸入輸出部368。在已說明的自產自消控制綜合部351、社區(qū)對應型自產自消控制部352、自產自消控制部353以外的各部，進行與第一實施方式中說明的能量管理裝置120的各部同樣的處理。如該第三實施方式那樣，通過以社區(qū)為單位進行控制，能夠吸收更多的太陽能發(fā)電剩余電力，能夠進行更低炭高效的電力的自產自消運用。圖14是表示電熱水器343的太陽能發(fā)電剩余電力吸收狀態(tài)的圖。該圖14是與第一實施方式中說明的圖8相同的圖，但如圖14所述，由于電熱水器的容量不足或蓄電池的容量不足等，1個用戶單體不能吸收的太陽能發(fā)電電力能夠由其他用戶的電熱水器或蓄電池來吸收。另外，從太陽能發(fā)電的剩余電力不足的用戶來看，能夠合并其他用戶的太陽能發(fā)電剩余電力，確保電熱水器的額定以上的電力。因此，能夠吸收更多的太陽能發(fā)電剩余電力，能夠進行非常高效的電力的自產自消。[4.第四實施方式]接著，參照圖15 圖16說明本發(fā)明第四實施方式的能量管理系統(tǒng)。在該圖15 圖16中，對與第一、第二、第三實施方式中說明的圖1 圖14對應的部分賦予同一標號。第四實施方式的例子是用戶能量管理裝置在多個用戶間協(xié)調地工作并與電力系統(tǒng)的系統(tǒng)運用系統(tǒng)相協(xié)調地工作的作為系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)自產自消運用系統(tǒng)的例子。圖15是表示本實施方式的整體結構例的圖。該第四實施方式中的圖15的系統(tǒng)結構是將圖9所示的第二實施方式的系統(tǒng)結構與圖11所示的第三實施方式的系統(tǒng)結構組合而成的系統(tǒng)結構。只是社區(qū)能量管理裝置構成為系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490，用戶聯(lián)
19合服務器510與系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490、系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490與社區(qū)對應型用戶能量管理裝置414、422、450分別通過通信網絡431等可通信地進行通信連接，分別協(xié)調地工作。用戶聯(lián)合服務器510進行與第二實施方式中說明的用戶聯(lián)合服務器 52同樣的處理。只是，不將系統(tǒng)協(xié)調自產自消啟動信號發(fā)送到用戶端的系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)對應型用戶能量管理裝置，而是作為系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)自產自消啟動信號發(fā)送到社區(qū)中心480的系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490。系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)自產自消啟動信號與第二實施方式同樣包括需要量增加目標值。社區(qū)對應型用戶能量管理裝置450以與第三實施方式的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置350相同的結構進行相同的處理。S卩，用戶440中設置的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置450進行蓄電池442和電熱水器443的控制。用戶440還包括電力負載設備444。另外，作為學校411的用戶410具備蓄電池412和電熱水器413，由社區(qū)對應型用戶能量管理裝置414來控制。社區(qū)對應型用戶能量管理裝置422是具備電熱水器420 (不具備太陽能發(fā)電設備)的用戶420的能量管理裝置。圖16是系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490的功能框圖。系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490除了圖12的社區(qū)能量管理裝置390的結構外， 還包括系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)自產自消控制部和社區(qū)自產自消控制綜合部491，這一點和與此相伴地社區(qū)自產自消控制部492的處理發(fā)生變更這一點是不同點。作為社區(qū)能量管理裝置 390的其他結構，包括輸入輸出部497、用戶能量管理裝置通信部494、用戶數據管理部496、 社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部495、系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)自產自消控制部496。以下，詳細說明系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)能量管理裝置490與圖12的社區(qū)能量管理裝置 390的不同點。系統(tǒng)協(xié)調型社區(qū)自產自消控制部493，在通過輸入輸出部497接收到系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)自產自消啟動信號和社區(qū)自產自消啟動信號中的任意一個，或接收到雙方時，周期性地進行以下處理，從而確定作為系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)自產自消控制的啟動對象的用戶及其調整量， 并通過用戶能量管理裝置通信部494對這些各用戶的社區(qū)對應型用戶能量管理裝置450等發(fā)送社區(qū)自產自消控制啟動信號。社區(qū)自產自消控制啟動信號包括每個用戶的調整量數據。該處理被反復執(zhí)行，直到通過輸入輸出部497從用戶等外部接收到停止信號為止。(1)社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的初始值的設定·在沒有接收到系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)自產自消啟動信號時，將社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的初始值設定為0，在接收到時，將需要量增加目標值的值設定為社區(qū)內PV剩余電能的初始值。(2)社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的更新·從社區(qū)狀態(tài)監(jiān)視部495取得社區(qū)內總供求平衡量，從社區(qū)內總供求平衡基準量中減去該社區(qū)內總供求平衡量。在所得到的值比先前計算出的社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能大時，用該值更新社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的值。(3)各用戶數據的收集·從用戶數據管理部496取得社區(qū)內的各用戶的當前電熱水器可耗電量數據、電熱水器的設備規(guī)格值即平均COP數據和平均放熱損耗數據。(4)作為系統(tǒng)協(xié)調社區(qū)自產自消控制的啟動對象的用戶和調整量的確定
·從電熱水器的平均COP大的用戶開始依次選擇為啟動對象用戶，對電熱水器可耗電量進行合計，在超過社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的時點選擇結束?！び酶髯缘碾姛崴骺珊碾娏縼碓O定所選擇的用戶的調整量。只是最后選擇出的用戶的調整量取為上述求出的電熱水器可耗電量的合計值減去超過社區(qū)內太陽能發(fā)電剩余電能的量而得到的值。根據該第四實施方式，基于系統(tǒng)運用的控制和社區(qū)內的協(xié)調控制被聯(lián)合進行，能夠吸收更多的太陽能發(fā)電剩余電力，進行更高效的運用。
權利要求
1.一種能量管理系統(tǒng)，包括能量儲存控制部，該能量儲存控制部進行將用太陽能發(fā)電設備發(fā)電而得到的電力儲存到能量儲存設備即蓄電池和電熱水器中的控制，上述能量管理系統(tǒng)的特征在于， 作為上述能量儲存控制部，包括控制上述電熱水器的蓄熱和上述蓄電池的充電的控制部；和管理上述蓄電池的充放電損耗的數據，并且管理上述電熱水器的放熱損耗的數據的設備數據管理部，上述設備數據管理部利用上述控制部來執(zhí)行以下控制比較上述充放電損耗與上述放熱損耗，以使在上述比較中損耗少的能量儲存設備優(yōu)先儲存能量。
2.根據權利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，作為上述能量儲存控制部，還包括抑制上述電熱水器在夜間的蓄熱運轉的蓄熱抑制部，上述蓄熱抑制部管理夜間的蓄熱運轉的抑制率數據，以不進行蓄熱抑制的通常情況下的夜間蓄熱結束條件的基準指標值達到從蓄熱運轉開始時的狀態(tài)到通常蓄熱結束條件的值之間的抑制率的內分點為條件，來使蓄熱運轉中斷。
3.根據權利要求2所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，作為上述能量儲存控制部，還包括啟動上述電熱水器在白天的蓄熱運轉的蓄熱啟動部，上述蓄熱啟動部確定上述電熱水器的耗電量的目標值，并控制蓄熱運轉，以使上述電熱水器的耗電量跟蹤目標值。
4.根據權利要求3所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括系統(tǒng)運用計算部，其使用電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視數據來預測預定時間的配電系統(tǒng)的電壓分布或系統(tǒng)整體的供求平衡量；和用戶聯(lián)合計算部，其從上述系統(tǒng)運用計算部取得預定時間的配電系統(tǒng)的電壓分布或供求平衡量的預測信息，來計算避免對用戶端的太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量進行抑制所需要的需要增加目標值，上述控制部從上述用戶聯(lián)合計算部取得需要量增加目標值來進行上述能量儲存設備的控制，以滿足用戶端的需要量增加目標值。
5.根據權利要求4所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，上述能量儲存控制部跨多個用戶的太陽能發(fā)電設備和能量儲存設備來進行能量儲存控制。
6.一種能量管理裝置，進行將用太陽能發(fā)電設備發(fā)電而得到的電力儲存到蓄電池和電熱水器中的控制，其特征在于，包括控制部，其控制上述電熱水器的蓄熱和上述蓄電池的充電；和設備數據管理部，其管理上述蓄電池的充放電損耗的數據，并且管理上述電熱水器的放熱損耗的數據，上述設備數據管理部利用上述控制部來執(zhí)行以下控制比較上述充放電損耗與上述放熱損耗，以使在上述比較中損耗少的能量儲存設備優(yōu)先儲存能量。
7.根據權利要求6所述的能量管理裝置，其特征在于，還包括抑制上述電熱水器在夜間的蓄熱運轉的蓄熱抑制部，上述蓄熱抑制部管理夜間的蓄熱運轉的抑制率數據，以不進行蓄熱抑制的通常情況下的夜間蓄熱結束條件的基準指標值達到從蓄熱運轉開始時的狀態(tài)到通常蓄熱結束條件的值之間的抑制率的內分點為條件，來使蓄熱運轉中斷。
8.根據權利要求7所述的能量管理裝置，其特征在于，還包括啟動上述電熱水器在白天的蓄熱運轉的蓄熱啟動部，上述蓄熱啟動部確定上述電熱水器的耗電量目標值，并控制蓄熱運轉，以使上述電熱水器的耗電量跟蹤目標值。
9.根據權利要求8所述的能量管理裝置，其特征在于，還包括系統(tǒng)運用計算部，其使用電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視數據來預測預定時間的配電系統(tǒng)的電壓分布或系統(tǒng)整體的供求平衡量；和用戶聯(lián)合計算部，其從上述系統(tǒng)運用計算部取得預定時間的配電系統(tǒng)的電壓分布或供求平衡量的預測信息，來計算避免對用戶端的太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量進行抑制所需要的需要增加目標值，上述控制部從上述用戶聯(lián)合計算部取得需要量增加目標值來進行上述能量儲存設備的控制，以滿足用戶端的需要量增加目標值。
10.一種能量管理裝置，進行將用鄰近的多個用戶端的太陽能發(fā)電設備發(fā)電而得到的電力儲存到由多個用戶端的蓄電池和電熱水器構成的能量儲存設備中的控制，其特征在于，包括設備數據管理部，該設備數據管理部管理上述各用戶端的蓄電池的充放電損耗的數據，并且管理上述各用戶端的電熱水器的放熱損耗的數據，上述設備數據管理部用各用戶的能量儲存設備執(zhí)行以下控制比較上述充放電損耗與上述放熱損耗，以使在上述比較中損耗少的能量儲存設備優(yōu)先儲存能量。
11.根據權利要求10所述的能量管理裝置，其特征在于，還包括蓄熱抑制部，該蓄熱抑制部抑制上述各用戶端的電熱水器在夜間的蓄熱運轉，上述蓄熱抑制部管理夜間的蓄熱運轉的抑制率數據，以不進行蓄熱抑制的通常情況下的夜間的蓄熱結束條件的基準指標值達到從蓄熱運轉開始時的狀態(tài)到通常蓄熱結束條件值之間的抑制率的內分點為條件，來使各用戶端的蓄熱運轉中斷。
12.根據權利要求11所述的能量管理裝置，其特征在于，還包括蓄熱啟動部，該蓄熱啟動部啟動上述各用戶端的電熱水器在白天的蓄熱運轉，上述蓄熱啟動部確定上述電熱水器的耗電量目標值，并控制蓄熱運轉，以使上述電熱水器的耗電量跟蹤目標值。
13.根據權利要求12所述的能量管理裝置，其特征在于，還包括系統(tǒng)運用計算部，其使用電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視數據來預測預定時間的配電系統(tǒng)的電壓分布或系統(tǒng)整體的供求平衡量；和用戶聯(lián)合計算部，其從上述系統(tǒng)運用計算部取得預定的配電系統(tǒng)的電壓分布或供求平衡量的預測信息，來計算避免對用戶端的太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量進行抑制所需的需要增加目標值，上述設備數據管理部從上述用戶聯(lián)合計算部取得需要量增加目標值來進行上述能量儲存設備的控制，以滿足用戶端的需要量增加目標值。
14. 一種能量管理方法，管理蓄電池的充放電損耗的數據，并且管理電熱水器的放熱損耗的數據，其中上述蓄電池和電熱水器各自儲存用太陽能發(fā)電設備發(fā)電而得到電力，所述能量管理方法進行以下控制比較上述充放電損耗與上述放熱損耗，以使上述蓄電池和上述電熱水器中損耗少的一方優(yōu)先儲存用太陽能發(fā)電設備發(fā)電而得到的電力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能量管理系統(tǒng)、能量管理裝置以及能量管理方法。包括管理蓄電池的損耗和電熱水器的放熱損耗的管理單元，進行使損耗少的能量儲存設備優(yōu)先用于PV發(fā)電量吸收的控制。還包括用電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視數據預測次日等的配電系統(tǒng)的電壓分布和系統(tǒng)整體的供求平衡量的系統(tǒng)運用計算單元，其進行系統(tǒng)協(xié)調控制，即用次日的配電系統(tǒng)的電壓分布和供求平衡量計算避免在用戶端的PV發(fā)電量抑制所需的需要量增加目標值，控制能量儲存設備以在用戶端滿足其需要量增加目標值。并在1個用戶內用于PV發(fā)電量吸收的能量儲存設備的容量不足時，使其他用戶的能量儲存設備吸收該PV發(fā)電量。在具備與用戶端的太陽能發(fā)電(PV)連接的能量儲存設備時，使太陽能發(fā)電的發(fā)電量最大化，因此能夠進行能量儲存設備的最佳運用。
文檔編號H02J7/00GK102208882SQ201110041790
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者大竹裕一, 富田泰志, 小林朗, 江原隆文, 河村英之, 渡邊雅浩 申請人:株式會社日立制作所