电量运算装置、电量运算服务器、电量运算系统及电量运算方法

摘要

本发明提供一种电量运算装置、电量运算服务器、电量运算系统及电量运算方法。在需求用户内设置了太阳能发电等分散电源和蓄电池的情况下，无法得知逆潮流电力是分散电源的电力还是蓄电池的电力。本发明的电量运算装置设置测量分散电源的输出电量的单元、和测量蓄电池的充放电电量的单元，将需求用户的消耗电量和逆潮流电量一起进行汇总，把从逆潮流电量中扣除蓄电池的放电电量而得的电量和分散电源的电量中较少的一方，推定为逆潮流电量中由于分散电源的发电而产生的电量。

说明书

技术领域

本发明涉及电量运算装置、电量运算服务器、电量运算系统及电量运算方 法。

背景技术

由于近年的地球环境保护意识的提高，在没有环境污染的清洁能源中，利 用太阳能电池的太阳能发电受到关注。关于太阳能发电，通过与工业电力系统 的并行运转来对负载供电，通过太阳能发电维持自家所需求的电力的一部分或 全部，并且在太阳能电池的发电电力剩余的情况下，向工业电力系统进行所谓 的逆潮流(inverse load flow)。

电力公司以预定的单价购买逆潮流来的电力，被认为是对设置太阳能发电 系统的鼓励。

在向工业电力系统供给太阳能电池的发电电力时，在太阳能发电中，发电 功率根据日照量而大幅度变化，因此为了抑制对工业电力系统的影响，例如像 专利文献1中记载的那样监视系统连接点的电压，在其变为规定范围外的值的 时刻、即发生了供电异常的时刻，停止太阳能发电系统的发电。

另外，例如像专利文献2中记载的那样，监视系统连接点的电压，在接近 规定的上限电压时使发电输出小于最大值。

通过这些技术，在保护系统以使电力系统不脱离规定范围的同时，实施了 电力的购买。

另一方面，在组合蓄电池的系统中，使用蓄电池积蓄了夜间电力在白天使 用，由此具有以下优点：对于电力公司来说实现了电力需求的峰移(peakshift)， 对于需求用户来说可以利用夜间的廉价电力。但是，需要使在电费低廉的夜间 所积蓄的电力在白天不发生逆潮流。

作为针对该问题的技术，已知例如专利文献3中记载的那样，在逆潮流过 程中进行抑制来自夜间电力充电用电池的放电和太阳能输出的充电的控制，由 此防止以夜间电力充电后的电力的逆潮流的技术。

另外，已知例如专利文献4所记载的那样，在蓄电池放电时控制购电表变 为零以上，由此防止以夜间电力充电后的电力的逆潮流的技术。

但是，专利文献3所记载的技术，由于需要用于进行控制的机构，因此需 求用户侧设备的投资负担加重，另外，由于不允许来自蓄电池的逆潮流，因此 存在无法用于系统稳定化的问题。

另外，专利文献4所记载的技术仍然是不允许来自蓄电池的逆潮流的思 路，另外，在其设备投资负担加重的同时存在无法用于系统稳定化的问题。

【专利文献1】日本特开平8-70533号公报

【专利文献2】日本特开平6-332553号公报

【专利文献3】日本特开2009-33797号公报

【专利文献4】日本特开2007-209133号公报

发明内容

本发明基于允许在逆潮流的电力的一部分中包含积蓄的电力的思路，即， 本发明的目的在于提供一种即使在逆潮流的电力的一部分中包含积蓄的电力， 也能够运算与适当的逆潮流相当的电量的电量运算装置、电量运算服务器、电 量运算系统以及电量运算方法。

本发明根据从需求用户的电力配线提供给电力系统的逆潮流电量、从可再 生能源发电机提供给所述需求用户的电力配线的可再生电量、以及从蓄电池提 供给所述需求用户的电力配线的蓄电池电量，当从所述逆潮流电量中减去所述 蓄电池电量而运算出的电量比所述可再生电量大时，所述逆潮流电量以所述接 可再生电量为上限。

在本发明中，即使在逆潮流的电力的一部分中包含积蓄的电力，也能够运 算适当的逆潮流的电量，因此能够将来自蓄电池的充放电用于系统稳定化。

附图说明

图1是系统框图。

图2是表示住宅用太阳能发电系统的结构的框图。

图3是表示电量数据库的表结构的图。

图4是表示调整逆潮流电量的计算步骤的一例的图。

图5是第二实施例的系统框图。

图6是表示第二实施例的电量数据库的表结构的图。

符号说明

101  需求用户1(第一需求用户)

102  需求用户2(第二需求用户)

103  需求用户3(第三需求用户)

104  电力数据中继站

105  电力数据汇总中心

106、107  通信网络

108  柱上变压器

109  工业电力系统

具体实施方式

以下，使用附图说明用于实施本发明的第一实施例的方式。

图2是表示以太阳能电池作为发电源的分散电源系统的一例的图。此外， 作为分散电源，也可以使用太阳能电池以外的再生能源的发电机。在图2中， 在需求用户1(101)中，分散电源系统具备太阳能电池板1011和内置有逆变 器(逆变电路)的电力变换单元1012，该逆变器(逆变电路)把从该太阳能 电池板1011输出的直流电变换为交流电。从工业电力系统204经由变电站212， 进而经由基于频率变化或电压变化来切断工业电力系统204的断路器206、柱 上变压器108以及断路器205，对该电力变换单元1012供给电力。包含断开 分散型电力的断路器205、和使断路器205解列的单独运转检测单元207。

基于太阳能电池板1011的输出电压以及输出电流，运算太阳能电池板 1011的发电功率。

通过控制电力变换单元1012，隔着一定的时间间隔使太阳能电池板1011 的输出电压断续地变化，探索输出的功率达到最大的电压值。设置了蓄电单元 1013，由电力变换单元1014控制来进行充放电。在与柱上变压器108之间设 置了顺潮流电量测量单元1017以及逆潮流电量测量单元1018。显示单元211 在发电量异常时、充放电异常时等时候进行显示。

在图1中，粗线表示电力系统，细线表示信息系统。需求用户1～3通过 通信网络106与电力数据中继站104连接，电力数据中继站104通过通信网络 107与电力数据汇总中心105连接。另外，成为从柱上变压器108通过工业电 力系统109对各需求用户供给电力，并且将太阳能电池板1011的剩余电力逆 潮流给系统侧的结构。

需求用户1(101)具备太阳能电池板1011作为发电单元，通过电力变换 单元1012将从太阳能电池板1011输出的直流电变换为工业频率的交流电，供 自家负载1010使用，在此，除了太阳能电池板1011以外，还可以设置太阳能 电池板来构成多个太阳能电池板，也可以一起设置其它风力发电机，将它们统 称为基于可再生能源的发电机，将它们的发电量称为可再生电量。在这种情况 下，将总计各自的发电量而得的结果视为以下说明的发电量。

另外，通过太阳能发电电量测量单元1015来测量电力变换单元1012的输 出电量。

蓄电单元1013能够对直流电进行充放电。电力变换单元1014在蓄电单元 为充电状态时，输入从电力变换单元1012或工业电力系统(或者简称为系统) 109供给的交流电，变换为直流电后提供给蓄电单元1013，在蓄电单元1013 为放电状态时，将从蓄电单元1013供给的直流电变换为交流电后提供给自家 负载1010，或者作为逆潮流而提供给工业电力系统109。

太阳能电池板的电力中自家负载1010无法消耗的剩余电力逆潮流到工业 电力系统109，或者经由电力变换单元1014提供给蓄电单元1013，其电量分 别通过蓄电单元充放电电量测量单元1016和逆潮流电量测量单元1018来测 量。

若通过太阳能电池板的电力无法维持自家负载1010，电力不足时，从工 业电力系统109接受电力的供给，其电量通过顺潮流电量测量单元1017来测 量。

电量数据发送单元1019把通过太阳能发电电量测量单元1015、蓄电单元 充放电电量测量单元1016、顺潮流电量测量单元1017、逆潮流电量测量单元 1018分别测得的各电量经由通信网络106发送到电力数据中继站104。

此外，需求用户2(102)、需求用户3(103)也是与需求用户1(101) 相同的结构。

在电力数据中继站(或者简称为服务器)104中，通过电量数据接收单元 1041接收与柱上变压器108下的电力系统连接的需求用户的上述电量数据， 在电量数据等DB1042中保存每个需求用户的上述电量。

在电量数据发送单元1019中，将测量到所述逆潮流电量的期间的、设置 在需求用户101内的太阳能电池板1011、电力变换单元1012、蓄电单元1013、 电力变换单元1014、自家负载1010等设备(以下简称为“设备”)的状态信 息(以下将这些状态信息简称为“状态信息”)与消耗电量和逆潮流电量关联 起来记录，并发送到电力数据中继站104。

在此，作为分散电源可以包含太阳能电池板1011，在与消耗电量和逆潮 流电量相关联地记录并发送到电力数据中继站104的数据中可以包含该分散 电源(可以是1个以上)的发电电量。

当然，在该发送的数据中包含至少一个以上的蓄电池的充电电量和放电电 量，进而包含至少一个以上的蓄电池的关于有无实施充电和有无实施放电的信 息。

特别是在分散电源和蓄电池共存的情况下，设置在需求用户1(101)内 的设备包含至少一个以上分散电源和一个以上蓄电池，把这样的信息发送给电 力数据中继站104。

更理想的情况是，为了仅在逆潮流发生时实施处理，状态信息记录测量到 逆潮流电量的期间的信息，发送给电力数据中继站104。或者，在无法取得测 量到逆潮流的期间的设备的状态信息的情况下，也可以不将逆潮流电量发送给 电力数据中继站104。另外，在无法取得测量到逆潮流的期间的所述设备的状 态信息的情况下，也可以将逆潮流电流量设为0来发送给电力数据中继站104。

图3(a)表示在电量数据等DB1042中保存的数据的表。经由电量数据等 接收单元1041接收从需求用户1(101)、需求用户2(102)、需求用户3(103) 发送的、用于识别各需求用户的需求用户ID、顺潮流电量、逆潮流电量、太 阳能发电电量、蓄电池充放电电量并积蓄保存。在图3(a)所示的表中表示 了按每个月积蓄电量的例子，存在3所需求用户，积蓄了在2009年10月和 2009年11月测量到的数据。

在调整电量计算单元1043中参照电量数据等DB1042的积蓄数据，通过 预定的算法计算调整逆潮流电量。该计算结果如图3(b)所示，作为电量数 据等DB1042被存储。使用调整电量发送单元1044经由通信网络107将调整 逆潮流电量发送到设置在电力数据汇总中心105中的汇总服务器1051。根据 在汇总服务器1051中汇总的电量，日后计算电费并对各需求用户请求该电费。

图4表示由调整电量计算单元1043执行的调整逆潮流电量的计算步骤的 一例。

当计算某个需求用户的某个期间的调整逆潮流电量时，判定该期间的蓄电 池充放电电量是否为正值(充电比放电多)。在此，在图3(a)中，当蓄电池 1013充电时为正，当蓄电池1013放电时为负那样定义符号。例如在图3(b) 的需求用户ID001、测量日期时间2009/10的情况下，蓄电池充放电电量为- 150kwh，因此是放电，成为“是(YES)”(步骤4001)。

若蓄电池充放电量为正值，则在逆潮流电量中包含蓄电池放电电量，因此 将从逆潮流电量中减去蓄电池放电电量而得的值设为调整逆潮流电量。在此， 在图3(a)中用负号表示放电，因此作为运算，成为“逆潮流电量”+“蓄 电池充放电电量(负值)”，即，将调整逆潮流电量设为在逆潮流电量上加上蓄 电池放电电量所得的值。例如在图3(a)的需求用户ID001、测量日期时间 2009/10的情况下，将调整逆潮流电量设置为200+(-150)＝50(步骤4002)。

若蓄电池充放电量不是正值，则在逆潮流电量中不包含蓄电池放电电量， 因此，将调整逆潮流电量设置为逆潮流电量(步骤4003)。

接着，判定太阳能发电电量是否比调整逆潮流电量少。这是由于，例如当 电动汽车与需求用户1(101)连接，从电动汽车向需求用户1(101)供给电 力，或者燃料电池的发电电力临时或者感生地流入时，超过太阳能发电电量而 产生逆潮流电力。例如在图3(a)的需求用户ID001、测量日期时间2009/10 的情况下，调整逆潮流电量50kwh比太阳能发电电量100kwh小，因此认为不 是上述状态，判定为“否(NO)”(步骤4004)。

若太阳能发电电量小于调整逆潮流电量，则将调整逆潮流电量设为太阳能 发电电量。例如在图3(a)的需求用户ID001、测量日期时间2009/10的情况 下，设置为所得到的调整逆潮流电量50kwh。该运算结果如图3(b)那样存 储在电量数据等DB1042中(步骤4005)。

作为另一例，在图3(a)中说明需求用户ID003、测量日期时间2009/11 的情况。在步骤4001中，蓄电池充放电电量为100kwh，为正，表示充电，因 此前进到步骤4003，作为调整逆潮流电量而设置逆潮流电量350kwh。

在步骤4004中，调整逆潮流电量350kwh比太阳能发电电量300kwh大， 条件式变为“是(YES)”，因此前进到步骤4005。

在步骤4005中，将调整逆潮流电量设为太阳能发电电量300kwh。该值作 为图3(b)所示的数据，被存储在电量数据等DB1042中。

通过如此计算调整逆潮流电量，可以计算出逆潮流电力中通过太阳能发电 而产生的电量。

通过如此调整逆潮流电量，并将该调整逆潮流电力发送给电力数据汇总中 心，可以以预定的购买率购买太阳能的发电电力。

此外，在本实施方式中，在电力数据中继站内计算调整逆潮流电力，但是 也能够在电力数据汇总中心侧实施调整售电电力的计算。此时，需求把从需求 用户传送来的各电量发送到电力数据汇总中心侧。

另外，在本实施方式中，通信网络106和通信网络107成为不同的网络结 构，但是也能够通过共同的通信网络来构成。

另外，在本实施方式中，在电力数据中继站内计算了调整逆潮流电力，但 是也可以在需求用户内实施计算处理。

另外，在本实施方式中，在分散电源和蓄电池的双方中设置了电量计，但 是也可以在仅在分散电源中设置电量计的状态下使用。在这种情况下，临时积 蓄的分散电源的发电电量也被视为分散电源的发电量。

另外，蓄电池的充放电电量计可以是仅判定有无实施充放电的传感器。在 这种情况下，在测量期间有蓄电池的放电时的逆潮流全部视为蓄电池的放电电 力。

另外，在本实施方式中，始终将分散电源的发电电量和蓄电池的充放电电 量与顺潮流电量和逆潮流电量一起发送到电力数据中继站，但是，也可以仅在 测量到逆潮流电量时发送分散电源的发电电量和蓄电池的充放电电量。在这种 情况下，可以削减所发送的数据量。

另外，当由于某种原因而无法取得分散电源的发电电量和蓄电池的充放电 电量时，可以不将逆潮流电量发送给中继站，或者将逆潮流电量设为0来发送 给中继站。由此可以防止需求用户的不正当行为。

对第二实施例进行说明。在第二实施例中仅说明与第一实施例不同的部 分。其它部分与第一实施例相同，因此省略说明。

在第二实施例中，如图5所示，在需求用户1(101)内设置了电量数据 等DB5042以及调整电量计算单元5043。各自的功能与第一实施例的电量数 据等DB1042以及调整电量计算单元1043相同。但是，数据如图6所示那样 被临时管理，经由电量数据接收单元将调整逆潮流电量发送到电力数据汇总中 心105。

对以上的本实施例的特征进行整理，在需求用户中具有：太阳能电池板、 将从太阳能电池板输出的直流电变换为交流电的电力变换单元、蓄电单元、将 蓄电单元充放电的直流电变换为交流电的电力变换单元、测量逆潮流到工业电 力系统的电量的逆潮流电量测量单元、测量从工业电力系统顺潮流的电量的顺 潮流电量测量单元、测量来自蓄电单元的电力的蓄电值充放电电量测量单元、 测量太阳能电池板发电的电力的太阳能发电量测量单元、将上述各测量单元测 量出的逆潮流电量、顺潮流电量、蓄电池充放电电量和太阳能发电电量发送到 电力数据中继站的电量数据发送单元。在电力数据中继站中具有：接收从各需 求用户发送的电量的电量数据接收单元、记录所接收到的电量数据的电量数据 DB、按照预定的步骤变更电量数据的调整电量计算单元、将调整电量发送到 电力数据汇总中心的调整电量发送单元。将上述电量数据从需求用户发送到电 力数据中继站，在电力数据中继站中，当计算各需求用户的逆潮流电力时，计 算从逆潮流电量中减去蓄电池放电电量后的电量，当该电量比太阳能发电量多 时，将太阳能发电量设为调整逆潮流电量，在该电量比太阳能发电量少时，将 其本身的值设为调整逆潮流电量，发送给汇总服务器。

调整逆潮流电量，是作为由太阳能产生的电力而由电力公司购买的电量， 与本来的逆潮流电量的差分可以认为是来自蓄电池的放电，因此可以掌握在该 需求用户中通过太阳能产生的售电电量。

这样，可以在汇总服务器侧得知逆潮流电力的内容，因此，电力公司等能 够进行设置与内容对应的购买率等附加服务。

另外，提出了从蓄电池进行充放电来缓和太阳能发电等自然能源输出的变 动的方法，能够构建利用在需求用户侧设置的蓄电池来用于夜间电力的充电的 系统。

另外，发送需求用户侧的测量数据的手段也能够利用自动查表系统或 AIM。

在这种情况下，在需求用户侧实施调整逆潮流电量的计算处理，作为逆潮 流电量而发送调整逆潮流电量，由此不变更现有的自动查表系统或AIM，就 能够进行可靠的太阳能电力的买卖。

具备测量太阳能电池的发电量的单元、测量蓄电池的充放电量的单元、将 需求用户的顺潮流、逆潮流电量的测量数据一起发送到电力数据中继站的单 元、在电力数据中继站调整逆潮流电量的单元，为了推定逆潮流电量中的太阳 能电池的发电量，可以减去蓄电池的放电量，进而将未超出太阳能电池的发电 量的部分判断为太阳能电池的发电量。

因此，能够把来自蓄电池的充放电用于系统稳定化，同时掌握逆潮流电量 中的太阳能电池的发电量。