JP4265066B2 - 複数電力系統の融通制御手段 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンビニエンスストアなど複数の電力系統に対して個別に最大使用契約電力を契約する一契約者において、系統間で電力を融通することによって経済的な電力運用を図る融通制御手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、日本における電力料金は、各契約者が電力会社との間で結ぶ最大使用契約電力と使用した電力量によって設定されている。契約者はこの契約電力を越えない範囲で使用が許され、基本料金と呼ばれる契約電力に対応した固定の契約電力料金に、電力の使用量に対応した電力料金を加えた電力料金を支払っている。
【０００３】
電力の使用量は時間帯、曜日、季節などによって変動する他、電力系統によってピークを迎える時間帯や季節などが異なっている。このため複数の電力系統に対して個別に最大使用契約電力を契約している一契約者においては、ピークの時間帯のズレなどによってある時間帯、系統間で契約電力の余裕にアンバランスを生じる。このような場合、系統間で契約電力の余裕分を融通し合うことは、法的には認められておらず、また近い将来、認められたとしても電力仕様が異なったり、切り替えのタイミングの同期がとれない等の技術課題が残されている。このような理由から複数の電力系統の中から余裕分を見付け、相互に融通し合って経済的な電力運用を図る手段についてはほとんど検討されていなかった。
【０００４】
この点につきコンビニエンスストアを具体例に取り上げ、詳しく説明する。
通常、コンビニエンスストアでは、複数の電力系統に対してそれぞれ異なる契約を結んでいる。例えば冷凍機分電盤、空調機分電盤などは低圧電力系統（以下、動力系統と呼称）、また照明分電盤などは時間帯別電灯系統で契約しており、それぞれの系統毎に最大使用契約電力が決められている。
【０００５】
図５はこのような電力系統とこれに繋がる分電盤回路名の一例を示したものである。動力系統に接続された分電盤回路は空調機、小型冷凍機、冷凍ストッカー、リーチインショーケース、多段ショーケース、アイスショーケース、カウンター内冷蔵庫、ショーケース照明である。また電灯系統に接続された分電盤回路は、売り場照明、カウンターバックヤード照明、サイン看板・駐車場照明、店頭看板電源、保温ケース、その他電灯及びコンセントである。
【０００６】
また、図６はこのようなコンビニエンスストアの夏季のある一日における電灯系統に接続された四つの分電盤に対する電力消費の推移を示したものである。図において、（１）、（２）、（３）、（４）はそれぞれ売り場照明、カウンター・バックヤード照明、サイン看板・駐車場照明、店頭看板照明を示している。
【０００７】
図から明らかなように、（１）の売り場照明と（２）のカウンター・バックヤード照明は２４時間ほぼ一定の電力消費で推移しており、（３）のサイン看板・駐車場照明と（４）の店頭看板照明は夜間にのみ電力消費が発生する。（１）と（２）をあわせた消費電力は約３ｋＷ、また（３）と（４）の特定分電盤をあわせた夜間の消費電力は約３ｋＷである。したがって電灯系統の契約電力はこれらを合算した値６ｋＷより大きくなければならず、昼間は約３ｋＷ以上の契約電力の余裕を生じている。
【０００８】
また、図７は同じ日における動力盤に接続された空調機分電盤の消費電力の推移を示したものである。外気温度は夜間に２３℃まで下がり、昼間に３２℃まで上昇した。これに対応して空調機の冷房用入力も夜間に２ｋＷまで下がり、昼間に７ｋＷまで上昇した。したがって動力系統の契約電力は７ｋＷより大きくなければならず、夜間には約５ｋＷ以上の契約電力の余裕を生じている。
【０００９】
これら二つの図を比較して分かるように、契約電力に余裕ができる時間帯は略逆位相になっており、電力を融通することができれば、契約電力全体を低減することが可能である。しかしながらこの点については前述の通り、法的な認可が下りておらず、また認可されたとしても、動力系統が３相２００Vであるのに対して電灯系統は単相２００Vと電力仕様が異なる他、それぞれが切り替わるタイミングも完全に一致していない等の課題が残されている。このため契約者は個別に高い最大使用契約電力を契約して不経済的な運用をしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、各系統毎の電力種別(動力と電灯)の契約電力の最大値を、過剰に設定している事、及び動力と電灯のランニングコストが異なることに着目し、動力系統から電灯系統へと、同一系統内に電力の余裕がある場合、他系統の特定分電盤に電力を融通し、契約電力の低減とランニングコストの低減を図ろうとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
個別に最大使用契約電力を契約した複数の電力系統と、電力系統のそれぞれに繋がる複数の分電盤回路と、電力系統間で電力を融通する融通手段とを備え、時間帯により電力負荷が集中する特定電力系統に対し、適宜、電力余裕のある他の電力系統からの電力を融通する制御手段を設けるように構成したものである。
【００１２】
電力余裕のある複数の電力系統の中から、その時間帯で最も料金単価の安い電力系統を判別し、電力負荷が集中している特定電力系統に対して安い他の電力系統からの電力を融通する制御手段を設けるように構成したものである。
【００１３】
各電力系統の出力を略直流電圧に変換し、インバータ回路を介して負荷に供給するとともに、電力余裕のある料金単価の安い時間帯において電力を蓄え、電力負荷が集中する特定電力系統の特定時間帯に対し、蓄えられた電力と電力余裕のある複数の電力系統の中から、最も料金単価の安い系統を判別し、最も安い系統から特定電力系統に対して電力を融通する制御手段を設けるように構成したものである。
【００１４】
低圧電力系統と都市ガスの二系統の熱源機を有す空調機器において、その時間帯で最も料金単価の安い系統を判別し、この系統の熱源機を利用する制御手段を設けるように構成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
太陽光発電住宅における余剰電力を電力会社へ販売することが認可されるなど、近い将来、複数の電力系統の間で余裕分が融通されることが認可されるものと考えられる。ここではこのような展望に基づき、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１による複数電力系統の融通制御手段をコンビニエンスストアの電力系統別分電盤回路に適用した場合を示すブロック図である。
図において１は融通制御手段、２は動力系統の使用電力検知手段、３は電灯系統の使用電力検知手段である。動力系統の使用電力検知手段２と電灯系統の使用電力検知手段３はそれぞれの系統における使用電力を常時検知しており、これら信号は融通制御手段１へと送信される。
【００１７】
次に動作を説明する。
前述のように夏季の場合、昼から夜へと時間が経つにつれて外気温度は下がり、動力系統の空調機の使用電力は急にダウンする。このダウンしたタイミングを融通制御手段１は使用電力検知手段２から送られた信号をもとに判別する。そしてこのタイミングに基づき融通制御手段１は、動力系統に生じた３相２００Vの契約電力の余裕分から単相２００Vを作り出す。この出力は電灯系統の店頭看板照明とサイン看板・駐車場照明の分電盤に繋がれ、それぞれに供給される。
【００１８】
ここで従来例で説明したように動力系統の余裕電力は約５ｋＷ以上であり、店頭看板照明とサイン看板・駐車場照明を合せた消費電力は約３ｋＷである。したがって動力系統の余裕分に店頭看板照明とサイン看板・駐車場照明を合せた電力を含ませることが可能になる。即ち、タイミングを捕らえて動力系統の電力を電灯系統の電力に変換すれば、動力系統の契約電力をそのままにして電灯系統の店頭看板照明とサイン看板・駐車場照明の分の契約電力をそっくり動力系統に切り替えることができる。これによって電灯系統の契約電力を低減する経済的な運用が可能になる。
【００１９】
実施の形態２
図２は本発明の実施の形態２による融通制御手段の構成要素を示す機能ブロック図である。図において４、５はそれぞれ系統１、２における使用電力検知手段、６は系統別契約電力記憶手段、７は余裕電力演算手段、８は従量料金記憶手段、９は室外照明点灯許可申請記憶手段、１０は電力融通判定手段、１１は電力系統切り替え手段、１２は電力変換手段である。
【００２０】
次に動作を説明する。
電力系統１、２における使用電力は使用電力検知手段４、５によって検知される。これら検知信号は余裕電力演算手段７に入力し、系統別契約電力記憶手段６からの情報を参照しながら余裕電力系統、余裕電力が算出される。この演算結果は電力融通判定手段１０に入力し、従量料金記憶手段８と室外照明点灯許可申請記憶手段９からの情報を参照しながらこの時間において電力料金が最少となる電力系統が選択される。
【００２１】
ここで、この選択された電力系統からの余裕電力は電力系統切り替え手段１１によって各系統に分配される。この際、異なる系統については電力仕様が異なるため、電力変換手段１２によって適合する電力仕様に変換される。
【００２２】
このように本実施の形態は、時間帯によって電力料金が異なる特定電力系統がある点に着目し、余裕電力と料金単価を勘案しながら料金面で、その時間帯に最も適した電力系統を選択することにより経済的な電力運用を図ろうとするものである。
【００２３】
この点につき前述のコンビニエンスストアを例に取り上げて詳しく説明する。時間帯別電灯の電灯契約の価格は図６に示すように、昼間に対応する朝７時から夜２３時までの時間帯では従量料金が３２．２５円／ｋＷｈであり、夜間に対応する夜２３時から朝７時までの時間帯では従量料金が６．１５円／ｋＷｈである。
【００２４】
したがって屋外照明の店頭看板照明とサイン看板・駐車場照明については２３時から６時までの時間帯では安い従量料金で使用できる。しかし、夕方１７時から深夜２３時までの時間帯は高い料金３２．２５円／ｋＷｈを使用しなければならず、電灯料金は割高となっている。
【００２５】
一方、動力系統の夏季従量料金は図７に示すように２４時間、常時１１．５５円／ｋＷｈになっている。この料金単価は昼間の電灯従量料金（３２．２５円／ｋＷｈ）より安くなっているが、夜間の電灯従量料金（６．１５円／ｋＷｈ）より高くなっている。
【００２６】
したがって１７時から２３時までの時間帯では、屋外照明用分電盤２個に、動力系統の電源を投入すれば経済的であることが分かる。この時の、従量料金の月当たりの低減額は、
４時間／日×（３２．２５円／ｋＷｈ―１１．５５円／ｋＷｈ）×３ｋＷ×３０日／月＝７０００円／月 式（１）
となり、年間では８４０００円の経済効果が期待される。
【００２７】
このように電力料金が最少の電力系統を判定し、負荷が集中している特定電力系統へ電力の融通を実施すれば、経済的な電力運用が可能になることが分かる。
【００２８】
なお、図では二つの系統で説明したが、これ以上の数であっても同様である。また３相２００Vの動力系統を単相２００Vの電灯系統に変換するには３相２００Vの３線から適当な２線をスイッチング手段で選択すれば簡単に出来る。
【００２９】
実施の形態３
これまでの実施の形態１、２は複数の電力系統間で契約電力を融通しあうことを前提にしたが、実施の形態３では現行法に近い適用例について示す。
図３は本発明の実施の形態３による構成を示す機能ブロック図である。
【００３０】
図において、２０は動力系統の３相２００Ｖの電源、２１は電灯系統の単相２００Ｖの電源、２２、２３はそれぞれスイッチ回路、２４は３相２００Ｖ電源を直流電圧に変換するための整流回路、２５はインバータ回路、２６は負荷である空調機、２７は充放電回路、２８は蓄電池、２９はスイッチ回路、３０は電気機器、３１は整流回路、３２はインバータ回路、３３は負荷の照明器である。
【００３１】
次に動作を説明する。
まず通常動作について説明する。スイッチ回路２２とスイッチ回路２３はＯＦＦの状態にあり、３相２００Ｖの電源２０からの電圧は整流回路２４によって略直流電圧に変換される。この略直流電圧はインバータ回路２５に入力され、負荷である空調機２６を駆動する。この時、電力の一部は充放電回路２７によって蓄電池２８に蓄えられる。
【００３２】
またこの時スイッチ回路２９はＯＮの状態にあり、電灯系統の単相２００Ｖの電源２１からの電圧は負荷の電気機器３０に直接入力され、これを駆動する他、スイッチ回路２９を介して整流回路３１に入力され、略直流電圧に変換された後、インバータ回路３２に入力され、負荷の照明器３３を駆動する。
【００３３】
次に、動力系統の３相２００Ｖの電源２０に余裕があり、これを電灯系統に融通する場合について説明する。
スイッチ回路２９はＯＦＦの状態となり、照明器３３は単相２００Ｖから遮断される。この時、同時にスイッチ回路２２とスイッチ回路２３はＯＮの状態になり、３相２００Ｖの整流して得られた略直流電圧は、インバータ回路３２に入力され、照明器３３を駆動する。
【００３４】
ここで、前述の蓄電池２８に蓄えられた電力は、例えば電灯系統が高い料金単価となる時間帯において充放電回路２７によって放電され、経済的な電力運用のために使用される。このように３相２００Ｖ、単相２００Ｖを一旦、略直流電圧に変換することにより系統間の電力融通が簡単になる他、電力料金単価の安い時間帯を利用して電力を蓄え、電力料金単価の高い時間帯を安い電力でまかなうことができるので、一層経済的な運用が可能となる。
【００３５】
実施の形態４
本発明の実施の形態４は動力系統の電力と都市ガスを併用して運用する場合について示す。実施の形態２と比較すると、運用の対象になる系統が電力にとどまらず、都市ガスまで含めたものに拡張されている。つまり電力系統、都市ガスの中からその時間帯で料金単価の最も安い系統を選択して経済的な運用を図ることを目的にしている。
【００３６】
図４に実施の形態４における構成要素のブロック図である。図おいて制御回路４０からの信号に基づき分流機４１よって動力系統の３相２００Ｖの電源による電気熱源機４２もしくは都市ガスによるガス熱源機４３のいずれかが選択されて空調機が経済的に運用される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３８】
複数の電力系統と個別に最大使用契約電力を契約する一契約者において、電力系統間で電力を融通する融通手段を設け、時間帯により電力負荷が集中している特定電力系統に対し、適宜、電力余裕のある他の電力系統からの電力を融通するように構成したのでトータルの契約電力の低減ができる。
【００３９】
また、電力余裕のある複数の電力系統の中から、その時点で最も料金単価の安い電力系統を判定し、この電力系統からの電力を電力負荷が集中している特定電力系統に対して融通するように構成したので、トータルの契約電力を低減できると共に、ランニングコストを低減できる。
【００４０】
また、各電力系統の出力を略直流電圧に変換して負荷に供給し、かつ電力余裕のある料金単価の安い時間帯において電力を蓄え、電力負荷が集中する特定電力系統の特定時間帯に対し、蓄えられた電力と電力余裕のある複数の電力系統の中から最も料金単価の安い系統を判別し、この系統から特定電力系統に対して電力を融通するように構成したので、トータルの契約電力を低減できると共に、ランニングコストを低減できる。
【００４１】
また、低圧電力系統と都市ガスの二系統の熱源機を有す空調機器において、その時間帯で最も料金単価の安い系統を判別し、その系統の熱源機を利用するようにしたので、ランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる融通制御手段をコンビニエンスストアの電力系統に適用した場合の構成を示したブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態２に係わる融通制御手段の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態３に係わる融通制御手段をコンビニエンスストアの電力系統に適用した場合の構成を示したブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態４に係わる構成要素のブロック図である。
【図５】 従来のコンビニエンスストアにおける電力種別と分電盤回路名を示したブロック図である。
【図６】 従来のコンビニエンスストアにおいて、夏季のある一日の電灯系統における各分電盤の消費電力の推移と時間帯別電灯の電灯契約の価格を示した図である。
【図７】 従来のコンビニエンスストアにおいて、夏季のある一日の動力系統における各分電盤の消費電力の推移と夏季従量料金を示した図である。
【符号の説明】
１ 融通制御手段、２ 動力系統の使用電力検知手段、３ 電灯系統の使用電力検知手段、４ 系統１における使用電力検知手段、５ 系統２における使用電力検知手段、６ 系統別契約電力記憶手段、７ 余裕電力演算手段、８ 従量料金記憶手段、９ 室外照明点灯許可申請記憶手段、１０ 電力融通判定手段、１１電力系統切り替え手段、１２ 電力変換手段、２０ ３相２００Ｖの電源、２１ 単相２００Ｖの電源、２２ スイッチ回路、２３ スイッチ回路、２４ 整流回路、２５ インバータ回路、２６ 空調機、２７ 充放電回路、２８ 蓄電池、２９ スイッチ回路、３０ 電気機器、３１ 整流回路、３２ インバータ回路、３３ 照明器、４０ 制御回路、４１ 分流機、４２ 電気熱源機、４３ガス熱源機

Claims (2)

1. 個別に使用契約電力を契約した複数の電力系統と、前記複数の電力系統に接続され前記電力系統間で電力を融通する融通手段と、前記複数の電力系統の電力を検出し余裕電力を演算するとともに、時間帯および季節に応じた電力料金を記憶させる料金記憶手段からの情報に基づき融通電力を判定する判定手段と、を備え、前記判定手段の判定に基づき室外照明用電力に前記融通電力を使用することを特徴とする制御手段。
2. 前記判定手段は、室外照明点灯許可申請の情報に基づき判定する請求項1記載の制御手段。

Images