JP5853144B2 - 電力供給制御装置およびこれを含む電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と蓄電池を含む蓄電装置と商用電力系統とから電力負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置およびこれを含む電力供給システムに関する。

従来から、電力負荷へ電力を供給するシステムとして、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置と蓄電池と自家発電装置とから電力負荷へ電力を供給する分散電源システムが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された分散電源システムは、太陽光発電装置の発電電力が需要家の負荷電力より大きいときに、蓄電池の蓄電量が所定値以下である場合、余剰分の電力を蓄電池へ蓄電し、余剰分の残りの電力を商用電力系統に逆潮流させる。

一方、需要家の負荷電力から太陽光発電装置の発電電力を減算した値が所定電力以上である場合、特許文献１に記載された分散電源システムは、自家発電装置を発電させる。太陽光発電装置の発電電力が需要家の負荷電力より小さいときに、太陽光発電装置の発電電力と自家発電装置の発電電力との総和が需要家の負荷電力より大きい場合、余剰分の電力を蓄電池へ蓄電させる。太陽光発電装置の発電電力と自家発電装置の発電電力との総和が需要家の負荷電力より小さい場合、特許文献１に記載された分散電源システムは、蓄電池の蓄電量がゼロでなければ、不足分の電力を蓄電池からの放電で補う。これに対して、蓄電池の蓄電量がゼロであれば、不足分の電力を商用電力系統で補う。

特開２０１０−２５９３０３号公報

特許文献１に記載された従来の分散電源システムは、上述したように、太陽光発電装置の発電電力と自家発電装置の発電電力との総和が需要家の負荷電力より小さい場合に、蓄電池の蓄電量がゼロでなければ、不足分の電力を蓄電池からの放電で補う。このため、従来の分散電源システムは、太陽光発電装置の発電電力と自家発電装置の発電電力との総和が需要家の負荷電力より小さい場合に、需要家の負荷電力の大小つまり蓄電池の放電量の大小に関係なく、蓄電池を放電させることになる。

ところで、蓄電池が放電する際、蓄電池から電力負荷までの給電路に設けられた変圧器および直流交流変換器で電力変換が行われる。

しかしながら、需要家の負荷電力が小さく、変圧器および直流交流変換器で変換される電力が変圧器および直流交流変換器の容量に対して小さくなると、図４に示すように電力変換効率が悪くなり、電力変換時の電力損失が大きくなるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、電力変換時の電力損失が小さい状態で蓄電装置から電力負荷群へ電力を有効に供給することができる電力供給制御装置およびこれを含む電力供給システムを提供することにある。

本発明の電力供給制御装置は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と当該発電装置の発電電力を蓄電する蓄電池を含む蓄電装置と商用電力系統とから、ヒートポンプ給湯機および当該ヒートポンプ給湯機とは異なる電力負荷を含む電力負荷群への電力供給を制御する電力供給制御装置であって、前記蓄電装置から前記電力負荷群への電力供給を制御する制御部と、前記ヒートポンプ給湯機の熱需要を予測する熱需要予測部と、前記熱需要予測部で予測された前記熱需要の熱を得るために必要な前記ヒートポンプ給湯機の消費電力量を求める算出部と、前記蓄電池の蓄電量に関する蓄電情報を取得する蓄電情報取得部と、前記蓄電量が前記消費電力量より多いか否かを判定する第１の判定部と、前記電力負荷の負荷電力に関する負荷電力情報を取得する電力情報取得部と、前記蓄電量が前記消費電力量以下であると前記第１の判定部で判定されたときに前記負荷電力が前記ヒートポンプ給湯機の稼動時の消費電力より大きいか否かを判定する第２の判定部とを備え、前記蓄電装置から前記電力負荷群への給電路には電力変換器が設けられ、前記電力変換器は、前記電力変換器で変換される直流電力が前記電力変換器の容量に対して小さくなるほど、電力変換効率が悪くなり、電力変換時の電力損失が大きくなり、前記制御部は、前記発電装置の発電量が予め決められた閾値より小さい場合に、前記蓄電量が前記消費電力量より多いと前記第１の判定部で判定されたときに、前記蓄電池が放電して前記蓄電装置が前記電力変換器を介して前記電力負荷群へ電力を供給するように前記蓄電装置を制御する一方、前記蓄電量が前記消費電力量以下であると前記第１の判定部で判定されたときに、前記負荷電力が前記ヒートポンプ給湯機の稼動時の消費電力より大きいと前記第２の判定部で判定されると、前記蓄電池が放電して前記蓄電装置が前記電力変換器を介して前記電力負荷群へ電力を供給するように前記蓄電装置を制御し、前記負荷電力が前記ヒートポンプ給湯機の稼動時の消費電力以下であると前記第２の判定部で判定されると、前記蓄電池が放電を停止して前記蓄電装置が前記電力変換器を介して前記電力負荷群へ電力を供給することを停止するように前記蓄電装置を制御することを特徴とする。

この電力供給制御装置において、前記ヒートポンプ給湯機の過去の熱需要に関する情報を格納するデータベースを備え、前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記過去の熱需要に関する情報を用いて前記熱需要を予測することが好ましい。

この電力供給制御装置において、前記ヒートポンプ給湯機における過去の熱使用パターンに関する情報を格納するデータベースを備え、前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記過去の熱使用パターンに関する情報を用いて前記熱需要を予測することが好ましい。

この電力供給制御装置において、前記ヒートポンプ給湯機における熱使用に関して予め決められた一定値を格納するデータベースを備え、前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記一定値を用いて前記熱需要を予測することが好ましい。

この電力供給制御装置において、前記ヒートポンプ給湯機における熱使用に関する要求を格納するデータベースを備え、前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記要求を用いて前記熱需要を予測することが好ましい。

この電力供給制御装置において、気温に関する気温情報を取得する気温情報取得部を備え、前記算出部は、前記気温情報取得部で取得された前記気温情報を用いて前記消費電力量を求めることが好ましい。

この電力供給制御装置において、前記データベースは、格納している情報を補正することが好ましい。

本発明の電力供給システムは、前記電力供給制御装置と、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、前記発電装置の発電電力を蓄電する蓄電池を含む蓄電装置とを備えることを特徴とする。

本発明は、ヒートポンプ給湯機の熱需要を予測し、蓄電池の蓄電量が熱需要に必要なヒートポンプ給湯機の消費電力量より多い場合に蓄電池を放電させる。これにより、放電量が大きい時間帯に蓄電池を放電させることができるので、蓄電装置から電力負荷群へ電力供給する際に、蓄電池から電力負荷群への給電路に設けられた変圧器および直流交流変換器の少なくとも一方での電力損失を小さくすることができる。その結果、蓄電池に蓄えられた電力を有効に利用することができる。

実施形態１に係る電力供給システムであって、（ａ）は全体構成を示すブロック図、（ｂ）は電力供給制御装置の構成を示すブロック図である。 同上に係るヒートポンプ給湯機の熱需要の説明図である。 同上に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。 変圧器および直流交流変換器の変換効率と負荷率との関係を示す特性図である。

以下の実施形態１〜４では、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と蓄電池を含む蓄電装置と商用電力系統とから電力負荷群への電力供給を制御する電力供給制御装置および電力供給システムについて説明する。

（実施形態１）
実施形態１に係る電力供給システム１は、図１（ａ）に示すように、電力負荷群７への電力供給を制御する電力供給制御装置２と、系統連系を行う発電装置３と、発電装置３で生成された直流電力を蓄電するための蓄電装置４とを備えている。また、電力供給システム１は、直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器５と、気温を検出する温度センサ６とを備えている。電力供給システム１は、発電装置３と蓄電装置４と商用電力系統８とから電力負荷群７へ電力を供給する。以下、発電装置３と蓄電装置４と商用電力系統８との総称を「電源」とする。

電力負荷群７は、需要家に設置されたヒートポンプ給湯機７１と、ヒートポンプ給湯機７１とは異なる電力負荷７２とを含む。

ヒートポンプ給湯機７１は、図示しないが、ヒートポンプユニットと、貯湯タンクと、給湯機制御装置とを備えている。ヒートポンプユニットは、屋外の空気（大気）から吸熱する空気用熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機（コンプレッサ）と、湯を沸き上げる水加熱用熱交換器と、膨張弁と、水を循環させる循環ポンプとを備えている。循環ポンプは、貯湯タンクから給水した水を、水加熱用熱交換器を経由して貯湯タンクに戻す。貯湯タンクには、上水道から給水するための配管と、貯蔵している湯を住宅内に供給するための配管とが接続されている。ヒートポンプユニットは、給湯機制御装置から伝送される給湯制御信号が運転を指示する内容であれば、圧縮機および循環ポンプを動作させて稼動状態となる。給湯機制御装置から伝送される給湯制御信号が停止を指示する内容であれば、圧縮機および循環ポンプの動作を止めて停止状態となる。

ここでは、ヒートポンプ給湯機７１の運転モードは、夜間（特に深夜）にまとめてお湯を沸き上げるモードである。したがって、ヒートポンプ給湯機の７１の稼動時とは、夜間（特に深夜）にヒートポンプユニットの圧縮機および循環ポンプが動作する時をいい、ヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力とは、夜間（特に深夜）の沸き上げ運転時の消費電力をいう。一方、ヒートポンプ給湯機７１の稼動時以外の消費電力とは、待機のための消費電力および沸き増し運転時の消費電力をいう。沸き増し運転とは、夜間（深夜）でなくても、お湯が必要以上に使われたり、お湯がなくなったりした場合にお湯を沸かす運転をいう。

発電装置３は、自然エネルギーを利用して発電する。自然エネルギーとしては、例えば太陽光エネルギーまたは風力エネルギーなどがある。本実施形態では、自然エネルギーが太陽光エネルギーであり、発電装置３が太陽光発電装置である場合について説明する。

本実施形態の発電装置３は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池３１と、太陽電池３１で生成された直流電力（発電電力）の大きさを変換する変圧器３２とを備えている。

蓄電装置４は、発電装置３から給電される直流電力を蓄電する蓄電池４１と、発電装置３から給電される直流電力の大きさを変換する充電用変圧器４２と、蓄電池４１から放電される直流電力の大きさを変換する放電用変圧器４３とを備えている。また、蓄電装置４は、蓄電池４１の充放電を制御する充放電制御部４４を備えている。

蓄電池４１は、例えばニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池または鉛蓄電池などである。放電用変圧器４３は、放電用変圧器４３で変換される直流電力が放電用変圧器４３の容量に対して小さくなるほど、電力変換効率が悪くなり、電力変換時の電力損失が大きくなる（図４参照）。充放電制御部４４は、電力供給制御装置２から受け取る制御信号に応じて充電用変圧器４２および放電用変圧器４３の動作を制御することによって、蓄電池４１の充放電を制御する。蓄電装置４は、蓄電池４１を放電させることによって、蓄電装置４から電力負荷群７へ電力を供給することができる。

直流交流変換器５は、例えばパワーコンディショナなどであり、発電装置３および蓄電装置４から電力負荷群７への給電路に設けられている。直流交流変換器５は、発電装置３からの直流電力および蓄電装置４からの直流電力を交流電力に変換する。ところで、直流交流変換器５は、直流交流変換器５で変換される電力が直流交流変換器５の容量に対して小さくなるほど、電力変換効率が悪くなり、電力変換時の電力損失が大きくなる（図４参照）。

続いて、電力供給制御装置２について説明する。電力供給制御装置２は、図１（ｂ）に示すように、各種の処理を実行する処理装置２１と、各種の情報を記憶する記憶装置２２とを備えている。電力供給制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）およびメモリが搭載されたコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）を主構成要素とする。

処理装置２１は、ＣＰＵを主構成要素とし、発電装置３および蓄電装置４から電力負荷群７への電力供給を制御する制御部２１１を備えている。電力供給制御装置２は、ヒートポンプ給湯機７１の熱需要を予測する熱需要予測部２１２と、熱需要の熱を得るために必要なヒートポンプ給湯機７１の消費電力量を求める算出部２１３とを備えている。また、処理装置２１は、蓄電装置４から蓄電情報を取得する蓄電情報取得部２１４と、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多いか否かを判定する第１の判定部２１５とを備えている。さらに、処理装置２１は、電力負荷７２から負荷電力情報を取得する電力情報取得部２１６と、電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きいか否かを判定する第２の判定部２１７とを備えている。また、処理装置２１は、発電装置３の発電状態を判定する第３の判定部２１８を備えている。

第３の判定部２１８は、発電装置３の単位時間当たりの発電量を検出し、検出した発電量が閾値以上であるか否かを判定する。閾値は、予め決められた値である。発電装置３の発電量が閾値以上である場合、現在の時間帯が昼間であり、発電装置３が発電している状態である。一方、発電装置３の発電量が閾値未満である場合、現在の時間帯が夜間であり、発電装置３が発電していない状態である。

熱需要予測部２１２は、発電装置３の発電量が閾値より小さいと第３の判定部２１８で判定された場合、ヒートポンプ給湯機７１から蓄熱情報を取得する。蓄熱情報とは、ヒートポンプ給湯機７１（貯湯タンク）の現在の蓄熱量に関する情報である。蓄熱情報を取得した熱需要予測部２１２は、上記蓄熱情報とデータベース２２１に格納されている情報とを用いてヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する。図２に示すように、熱需要予測部２１２で予測される熱需要Ａ１は、（夜間沸き上げ設定値Ａ２）−｛（ヒートポンプ給湯機７１の現在の蓄熱量Ａ３）−（現在以降の夜間に使用される熱量Ａ４）｝である。

図１に示す記憶装置２２のデータベース２２１は、熱需要予測部２１２による熱需要の予測に必要な情報を格納している。本実施形態のデータベース２２１は、ヒートポンプ給湯機７１の過去の熱需要に関する情報を格納している。過去の熱需要に関する情報とは、例えば、需要家の過去の熱需要または需要家の所属地域における過去の熱需要などである。

本実施形態の熱需要予測部２１２は、データベース２２１に格納されている過去の熱需要に関する情報を用いて、例えば過去の数日の平均熱需要または同じ曜日の平均熱需要などを演算し、現在の熱需要を予測する。

算出部２１３は、熱需要予測部２１２で予測された熱需要の熱を得るために必要なヒートポンプ給湯機７１の消費電力量を求める。

蓄電情報取得部２１４は、蓄電装置４の充放電制御部４４から蓄電情報を取得する。蓄電情報は、蓄電装置４の蓄電池４１の蓄電量に関する情報であり、例えば蓄電池４１の出力電圧などである。蓄電池４１の出力電圧は、蓄電装置４によって計測される。なお、蓄電池４１の出力電圧を計測する手段は、蓄電装置４ではなく、電力供給制御装置２に設けられていてもよい。

第１の判定部２１５は、算出部２１３で求められた消費電力量と、蓄電情報で取得された蓄電情報とを用いて、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多いか否かを判定する。

電力情報取得部２１６は、例えば電力負荷７２に印加される負荷電圧が一定である場合に電力負荷７２に流れる負荷電流を検出する手段によって、電力負荷７２の現在の負荷電力に関する負荷電力情報を取得する。

第２の判定部２１７は、蓄電量が消費電力量以下であると第１の判定部２１５で判定された場合に、電力情報取得部２１６で取得された負荷電力情報を用いて、電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きいか否かを判定する。ヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力に関する情報は、記憶装置２２に予め記憶されている。なお、第２の判定部２１７は、ヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力に関する情報を記憶装置２２ではなく、ヒートポンプ給湯機７１から取得してもよい。

制御部２１１は、充放電制御部４４へ制御信号を出力して蓄電装置４の動作を制御する。具体的には、制御部２１１は、発電装置３の発電量が閾値未満であると第３の判定部２１８で判定された場合、つまり、発電装置３が発電していない場合、以下の制御機能を実行して、発電装置３および蓄電装置４から電力負荷群７への電力供給を制御する。

蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多いと第１の判定部２１５で判定された場合、制御部２１１は、蓄電池４１が放電して蓄電装置４が電力負荷群７へ電力を供給するように蓄電装置４の充放電制御部４４を制御する。

一方、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量以下であると第１の判定部２１５で判定された場合、制御部２１１は、第２の判定部２１７の判定結果に応じて、以下の制御を行う。

電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きいと第２の判定部２１７で判定された場合、制御部２１１は、蓄電池４１が放電して蓄電装置４が電力負荷群７へ電力を供給するように蓄電装置４の充放電制御部４４を制御する。一方、電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力以下であると第２の判定部２１７で判定された場合、制御部２１１は、蓄電池４１が放電を停止するように蓄電装置４の充放電制御部４４を制御する。この場合、商用電力系統８から電力負荷群７へ電力が供給される。

制御部２１１は、発電装置３の発電量が閾値以上であると第３の判定部２１８で判定された場合、つまり、発電装置３が発電している場合、蓄電池４１の放電を停止するように蓄電装置４を制御して、発電装置３の発電電力を電力負荷群７へ供給させる。発電装置３の発電電力が電力負荷群７の負荷電力より大きい場合、制御部２１１は、蓄電池４１が余剰分の電力を蓄電するように蓄電装置４を制御する。一方、発電装置３の発電電力が電力負荷群７の負荷電力以下である場合、不足分の電力が商用電力系統８から電力負荷群７へ供給される。

ところで、電力供給制御装置２は、温度センサ６から気温情報を取得する気温情報取得部２１９をさらに備えている。温度センサ６は、ヒートポンプ給湯機７１の近傍に設けられ、ヒートポンプ給湯機７１の設置場所の気温を検出する。気温情報は、温度センサ６で検出された気温に関する情報である。

記憶装置２２には、ヒートポンプ給湯機７１の設置場所の温度と成績係数（ＣＯＰ：Coefficient of Performance）との関係が記憶されている。成績係数は、ヒートポンプ給湯機７１（ヒートポンプユニット）の性能（能力）を表わす指標である。つまり、成績係数は、ヒートポンプ給湯機７１が稼動するときの消費電力に対して、どれだけ湯を沸かす効果として得られるかの倍率を表わしている。例えば、消費電力１．２キロワットで加熱能力４．５キロワットを出すヒートポンプ給湯機７１の成績係数は、４．５÷１．２≒３．７となる。ただし、成績係数は、ヒートポンプ給湯機７１が屋外（外気）から取り込むことのできる熱量によって変動し、外気温度が高くなるにつれて増大する特性を有している。

算出部２１３は、気温情報取得部２１９で取得された気温情報の気温に対応する成績係数を記憶装置２２から選択し、選択した成績係数を用いて、熱需要の熱を得るのに必要なヒートポンプ給湯機７１の消費電力量を求める。

記憶装置２２は、既に述べたように、熱需要の予測に必要な情報を格納するデータベース２２１を備えているとともに、各種データを記憶している。

本実施形態のデータベース２２１は、現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までの夜間に使用される熱量を格納している。

データベース２２１は、格納している情報を補正（更新）する機能を有している。データベース２２１が、現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までの過去の熱需要、または、現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までにヒートポンプ給湯機７１が出湯できる熱量に関する情報を格納している場合について以下に述べる。現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までの過去の熱需要が、夜間に使用されると予測された熱量より少ない場合、データベース２２１は、現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までの過去の熱需要を、夜間に使用される熱量として逐一補正する。同様に、現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までにヒートポンプ給湯機７１が出湯できる熱量が、夜間に使用されると予測された熱量より少ない場合、データベース２２１は、現在時刻からヒートポンプ給湯機７１の稼動時刻までにヒートポンプ給湯機７１が出湯できる熱量を、夜間に使用される熱量として逐一補正する。なお、実施形態１のデータベース２２１と同様の機能については説明を省略する。

また、記憶装置２２には、処理装置２１が各種の処理を行うためのプログラムが格納されている。つまり、記憶装置２２には、処理装置２１（コンピュータ）を制御部２１１、熱需要予測部２１２、算出部２１３、蓄電情報取得部２１４および第１の判定部２１５として機能させるためのプログラムが格納されている。さらに、記憶装置２２には、処理装置２１を電力情報取得部２１６、第２の判定部２１７、第３の判定部２１８および気温情報取得部２１９として機能させるためのプログラムが格納されている。

なお、上記プログラムは、電力供給制御装置２の出荷時に記憶装置２２に予め記憶される。ただし、電力供給制御装置２が上記プログラムを出荷後に搭載する場合、電力供給制御装置２が上記プログラムを搭載する手法の一例としては、上記プログラムが記録された記録媒体（例えばメモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなど）を用いる手法がある。記録媒体を用いる手法の場合、電力供給制御装置２は、記録媒体のデータを読み取るためのドライブ装置（図示せず）を備えていればよい。また、他の手法としては、ネットワークを用いて上記プログラムをサーバからダウンロードする手法がある。ネットワークを介して上記プログラムをダウンロードする手法の場合、電力供給制御装置２は、ネットワークを用いてサーバと通信するための通信機能（図示せず）を有していればよい。

次に、本実施形態に係る電力供給システム１の動作について説明する。最初に、発電装置３（太陽電池３１）が発電している場合の動作について説明する。

発電装置３が発電している場合、つまり、発電装置３の発電量が閾値以上である場合、発電装置３の発電電力が電力負荷群７へ供給される。発電装置３の発電電力が電力負荷群７の負荷電力より大きい場合、電力供給制御装置２の制御部２１１は、蓄電池４１が余剰分の電力を蓄電するように蓄電装置４を制御する。一方、発電装置３の発電電力が電力負荷群７の負荷電力より小さい場合、不足分の電力が商用電力系統８から電力負荷群７へ供給される。

続いて、例えば夜間など発電装置３（太陽電池３１）の発電がない場合の動作について図３を用いて説明する。

発電装置３が発電していない場合、つまり、発電装置３の発電量が閾値未満である場合、熱需要予測部２１２がヒートポンプ給湯機７１の熱需要を予測する（図３のＳ１）。その後、算出部２１３が熱需要に必要なヒートポンプ給湯機７１の消費電力量を求める（Ｓ２）。蓄電情報取得部２１４が蓄電情報を取得する（Ｓ３）。その後、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多いか否かを第１の判定部２１５が判定する（Ｓ４）。蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多い場合、蓄電池４１が放電していなければ（Ｓ５）、制御部２１１が蓄電池４１の放電を開始させる（Ｓ６）。蓄電池４１が既に放電していれば（Ｓ５）、制御部２１１が蓄電池４１の放電を継続させる（Ｓ７）。上記の動作により、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多い場合、制御部２１１から蓄電装置４への指示によって蓄電池４１が放電して蓄電装置４が電力負荷群７へ電力を供給する。ステップＳ６，Ｓ７を実行した後、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ４において、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量以下である場合、電力情報取得部２１６が負荷電力情報を取得する（Ｓ８）。その後、電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きいか否かを第２の判定部２１７が判定する（Ｓ９）。電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力以下である場合、蓄電池４１が放電していなければ（Ｓ１０）、制御部２１１が放電停止状態を維持させる（Ｓ１１）。蓄電池４１が放電していれば（Ｓ１０）、制御部２１１が蓄電池４１の放電を停止させる（Ｓ１２）。上記の動作により、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量以下であって、電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力以下である場合、制御部２１１から蓄電装置４への指示によって蓄電池４１が放電停止状態となる。ステップＳ１１，Ｓ１２を実行した後、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ９において、電力負荷７２の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きい場合、制御部２１１から蓄電装置４への指示によって蓄電池４１が放電して蓄電装置４が電力負荷群７へ電力を供給する（Ｓ５〜Ｓ７）。

以上の説明より、本実施形態の電力供給システム１において、電力供給制御装置２は、ヒートポンプ給湯機７１の熱需要を予測し、蓄電池４１の蓄電量が熱需要に必要なヒートポンプ給湯機７１の消費電力量より多い場合に蓄電池４１を放電させる。これにより、放電量が大きい時間帯に蓄電池４１を放電させることができるので、蓄電装置４から電力負荷群７へ電力供給する際に、放電用変圧器４３または直流交流変換器５での電力損失を小さくすることができる。その結果、蓄電池４１に蓄えられた電力を有効に利用することができる。

さらに、本実施形態の電力供給制御装置２は、蓄電池４１の蓄電量が熱需要に必要なヒートポンプ給湯機７１の消費電力量以下であっても、電力負荷７２の現在の負荷電力がヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きい場合に、蓄電池４１を放電させる。これにより、蓄電装置４から電力負荷７２へ電力を有効に供給することができる。

また、本実施形態の電力供給制御装置２によれば、ヒートポンプ給湯機７１の過去の熱需要に関する情報を用いることによって、ヒートポンプ給湯機７１の熱需要を精度よく予測することができる。

本実施形態の電力供給制御装置２によれば、気温を反映させることによって、ヒートポンプ給湯機７１の消費電力量を精度よく求めることができる。

また、本実施形態の電力供給制御装置２は、ヒートポンプ給湯機７１が稼動するまでに出湯できる熱量、または、ヒートポンプ給湯機７１が稼動するまでの過去の熱需要を基に、データベース２２１に格納されている情報を逐一補正する。これにより、ヒートポンプ給湯機７１の稼動が停止した時点で蓄電池４１の蓄電量をゼロに近づけることができるので、蓄電池４１に電力が残ったまま充電動作に移ることがなく、発電装置３の発電電力をより多く蓄電池４１に蓄電させることができる。

なお、制御部２１１は、蓄電池４１の蓄電量がヒートポンプ給湯機７１の消費電力量以下であると第１の判定部２１５で判定された場合、第２の判定部２１７の判定結果に関係なく、蓄電池４１が放電を停止するように蓄電装置４の充放電制御部４４を制御してもよい。

（実施形態２）
実施形態２に係る電力供給制御装置２は、ヒートポンプ給湯機７１における過去の熱使用パターンに関する情報を用いてヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する点で、実施形態１に係る電力供給制御装置２と相違する。なお、実施形態１の電力供給制御装置２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のデータベース２２１は、ヒートポンプ給湯機７１における過去の熱使用パターンに関する情報を格納している。ヒートポンプ給湯機７１における過去の熱使用パターンとは、例えば需要家の過去の熱使用パターンまたは需要家の所属地域における過去の熱使用パターンなどである。なお、実施形態１のデータベース２２１と同様の機能については説明を省略する。

本実施形態の熱需要予測部２１２は、データベース２２１に格納されている過去の熱使用パターンに関する情報を用いて、例えば現在の熱の使用回数または各使用時の使用熱量などを演算する。熱需要予測部２１２は、現在の熱の使用回数または各使用時の使用熱量を用いて、夜間に使用される熱量を予測してから、ヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する。なお、実施形態１の熱需要予測部２１２と同様の機能については説明を省略する。

以上、本実施形態の電力供給制御装置２によれば、ヒートポンプ給湯機７１における過去の熱使用パターンに関する情報を用いることによって、ヒートポンプ給湯機７１の熱需要を精度よく予測することができる。

（実施形態３）
実施形態３に係る電力供給制御装置２は、ヒートポンプ給湯機７１における熱使用に関する一定値を用いてヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する点で、実施形態１に係る電力供給制御装置２と相違する。なお、実施形態１の電力供給制御装置２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のデータベース２２１は、ヒートポンプ給湯機７１における熱使用に関する値として、夜間の総量の一定値または時間帯毎の一定値を格納している。データベース２２１に格納されている一定値は、予め設定された値である。なお、時間帯の時間間隔は１時間には限定されない。

本実施形態の熱需要予測部２１２は、データベース２２１に格納されている一定値を用いて、夜間に使用される熱量を予測してから、ヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する。なお、実施形態１の熱需要予測部２１２と同様の機能については説明を省略する。

以上、本実施形態の電力供給制御装置２によれば、ヒートポンプ給湯機７１における熱使用に関して予め決められた値を用いることによって、ヒートポンプ給湯機７１の熱需要を簡単に予測することができる。

（実施形態４）
実施形態４に係る電力供給制御装置２は、需要家の要求を考慮してヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する点で、実施形態１に係る電力供給制御装置２と相違する。なお、実施形態１の電力供給制御装置２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のデータベース２２１は、ヒートポンプ給湯機７１における熱使用に関する要求を格納している。データベース２２１に格納されている要求は、例えば需要家からの夜間に使用される熱量の要求、または、貯湯タンクに貯めた熱を使用する行動（例えばお湯張りなど）の要求などである。上記要求は、ヒートポンプ給湯機７１に設けられた入力部（図示せず）によってヒートポンプ給湯機７１に入力され、その後、ヒートポンプ給湯機７１から電力供給制御装置２へ出力され、データベース２２１に格納される。なお、実施形態１のデータベース２２１と同様の機能については説明を省略する。

本実施形態の熱需要予測部２１２は、データベース２２１に格納されている要求を用いてヒートポンプ給湯機７１の現在の熱需要を予測する。なお、実施形態１の熱需要予測部２１２と同様の機能については説明を省略する。

以上、本実施形態の電力供給制御装置２によれば、ヒートポンプ給湯機７１における熱使用に関する要求を用いることによって、ヒートポンプ給湯機７１の熱需要の予測に上記要求を反映させることができるので、需要家に適した熱需要を予測することができる。

なお、各実施形態のヒートポンプ給湯機７１の運転モードは、夜間（特に深夜）にまとめてお湯を沸き上げるモードであるが、このほかにも、例えば、貯湯タンクの貯湯量が一定量未満になると貯湯量が満タンになるまで沸き上げるモードがある。貯湯量が満タンになるまで沸き上げるモードでは、沸き上げ時はヒートポンプ給湯機７１の消費電力が大きいため、蓄電池４１が放電する。その後、蓄電池４１の蓄電量およびヒートポンプ給湯機７１の熱需要がともに補正される。また、他の運転モードとして、貯湯タンクの貯湯量が最低貯湯量未満になると貯湯量が最低貯湯量を維持するようにこまめに沸き上げるモードがある。こまめに沸き上げるモードでは、ヒートポンプ給湯機７１の現在の消費電力（ヒートポンプ給湯機７１の稼動時以外の消費電力）と電力負荷７２の負荷電力との総和が夜間におけるヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力より大きくなれば、蓄電池４１が放電する。ヒートポンプ給湯機７１の現在の消費電力と電力負荷７２の負荷電力との総和が夜間におけるヒートポンプ給湯機７１の稼動時の消費電力以下になれば、商用電力系統８から電力負荷群７へ電力が供給される。その後、蓄電池４１の蓄電量およびヒートポンプ給湯機７１の熱需要が補正される。

１ 電力供給システム
２ 電力供給制御装置
２１１ 制御部
２１２ 熱需要予測部
２１３ 算出部
２１４ 蓄電情報取得部
２１５ 第１の判定部
２１６ 電力情報取得部
２１７ 第２の判定部
２１９ 気温情報取得部
２２１ データベース
３ 発電装置
４ 蓄電装置
４１ 蓄電池
７ 電力負荷群
７１ ヒートポンプ給湯機
７２ 電力負荷
８ 商用電力系統

Claims (8)

1. 自然エネルギーを利用して発電する発電装置と当該発電装置の発電電力を蓄電する蓄電池を含む蓄電装置と商用電力系統とから、ヒートポンプ給湯機および当該ヒートポンプ給湯機とは異なる電力負荷を含む電力負荷群への電力供給を制御する電力供給制御装置であって、
   前記蓄電装置から前記電力負荷群への電力供給を制御する制御部と、
   前記ヒートポンプ給湯機の熱需要を予測する熱需要予測部と、
   前記熱需要予測部で予測された前記熱需要の熱を得るために必要な前記ヒートポンプ給湯機の消費電力量を求める算出部と、
   前記蓄電池の蓄電量に関する蓄電情報を取得する蓄電情報取得部と、
   前記蓄電量が前記消費電力量より多いか否かを判定する第１の判定部と、
   前記電力負荷の負荷電力に関する負荷電力情報を取得する電力情報取得部と、
   前記蓄電量が前記消費電力量以下であると前記第１の判定部で判定されたときに前記負荷電力が前記ヒートポンプ給湯機の稼動時の消費電力より大きいか否かを判定する第２の判定部とを備え、
   前記蓄電装置から前記電力負荷群への給電路には電力変換器が設けられ、
   前記電力変換器は、前記電力変換器で変換される直流電力が前記電力変換器の容量に対して小さくなるほど、電力変換効率が悪くなり、電力変換時の電力損失が大きくなり、
   前記制御部は、前記発電装置の発電量が予め決められた閾値より小さい場合に、
   前記蓄電量が前記消費電力量より多いと前記第１の判定部で判定されたときに、前記蓄電池が放電して前記蓄電装置が前記電力変換器を介して前記電力負荷群へ電力を供給するように前記蓄電装置を制御する一方、
   前記蓄電量が前記消費電力量以下であると前記第１の判定部で判定されたときに、前記負荷電力が前記ヒートポンプ給湯機の稼動時の消費電力より大きいと前記第２の判定部で判定されると、前記蓄電池が放電して前記蓄電装置が前記電力変換器を介して前記電力負荷群へ電力を供給するように前記蓄電装置を制御し、前記負荷電力が前記ヒートポンプ給湯機の稼動時の消費電力以下であると前記第２の判定部で判定されると、前記蓄電池が放電を停止して前記蓄電装置が前記電力変換器を介して前記電力負荷群へ電力を供給することを停止するように前記蓄電装置を制御する
   ことを特徴とする電力供給制御装置。
2. 前記ヒートポンプ給湯機の過去の熱需要に関する情報を格納するデータベースを備え、
   前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記過去の熱需要に関する情報を用いて前記熱需要を予測する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給制御装置。
3. 前記ヒートポンプ給湯機における過去の熱使用パターンに関する情報を格納するデータベースを備え、
   前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記過去の熱使用パターンに関する情報を用いて前記熱需要を予測する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給制御装置。
4. 前記ヒートポンプ給湯機における熱使用に関して予め決められた一定値を格納するデータベースを備え、
   前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記一定値を用いて前記熱需要を予測する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給制御装置。
5. 前記ヒートポンプ給湯機における熱使用に関する要求を格納するデータベースを備え、
   前記熱需要予測部は、前記データベースに格納されている前記要求を用いて前記熱需要を予測する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給制御装置。
6. 気温に関する気温情報を取得する気温情報取得部を備え、
   前記算出部は、前記気温情報取得部で取得された前記気温情報を用いて前記消費電力量を求める
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力供給制御装置。
7. 前記データベースは、格納している情報を補正することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の電力供給制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給制御装置と、
   自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、
   前記発電装置の発電電力を蓄電する蓄電池を含む蓄電装置と
   を備えることを特徴とする電力供給システム。

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