JP6978742B2 - Hot water storage type electric water heater operation system for each block by transmitting control information - Google Patents
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Description
本願発明は、所定エリア内に存在する多数の貯湯式電気給湯器の一元的な運用システムに関するものである。 The present invention relates to a centralized operation system for a large number of hot water storage type electric water heaters existing in a predetermined area.
電気は、発電と消費が同時に行われ、基本的に貯めることができないことから、電力会社においては、刻々と変動している需要電力(消費電力)と供給電力を常時一致させることが要求される。即ち、この電力の需給バランスが維持できず、例えば、需要電力に対して給供電力が不足すると電力系統の周波数等が低下し、逆に需要電力に対して給供電力が過多になると電力系統の周波数等が上昇し、これら何れの場合においても、電気を使用する設備等に悪影響を与えるとともに、電力系統が不安定となることが懸念されるからである。 Since electricity is generated and consumed at the same time and cannot be stored basically, electric power companies are required to constantly match the ever-changing demand power (power consumption) with the supplied power. .. That is, the balance between supply and demand of this electric power cannot be maintained. For example, when the supplied electric power is insufficient with respect to the required electric power, the frequency of the electric power system decreases, and conversely, when the supplied electric power becomes excessive with respect to the required electric power, the electric power system This is because there is a concern that the frequency and the like will rise, and in any of these cases, the equipment that uses electricity will be adversely affected and the power system will become unstable.
ところで、近年は太陽光発電システムの普及が著しく、この太陽光発電システムの売電により、電力系統の不安定化のリスクが高まっている。 By the way, in recent years, the photovoltaic power generation system has become remarkably widespread, and the risk of destabilization of the power system is increasing due to the sale of power of this photovoltaic power generation system.
例えば、一般家庭における太陽光発電システムでは、太陽光パネルでの発電電力を、商用電源の系統に接続し、発電電力が、家庭内の消費電力を超えた場合には、この余剰電力を商用電源系統に流す(いわゆる「売電」)一方、雨天等で発電電力が需要電力を下回るような場合には、商用電源系統の電力によって不足する電力を補うようになっている。 For example, in a solar power generation system in a general household, the power generated by the solar panel is connected to a commercial power system, and when the generated power exceeds the power consumption in the home, this surplus power is used as a commercial power source. On the other hand, when the generated power falls below the required power due to rainy weather or the like, the power of the commercial power system is used to make up for the shortage of power.
また、近年急激に拡大しつつある大規模発電装置(いわゆるメガソーラシステム)では、例えば、山間地等に多数の太陽光パネルを設置し、ここで発電された大電力のほぼ全量をそのまま商用電源系統に流すようになっている。 In addition, in large-scale power generation equipment (so-called mega solar system), which has been expanding rapidly in recent years, for example, a large number of solar panels are installed in mountainous areas, and almost all of the large power generated here is used as it is in the commercial power supply system. It is designed to flow to.
太陽光発電の発電電力のピークは、季節によって(即ち、日照時間とか太陽高度によって)変動するが、概ね11時〜13時の時間帯に表れ、その時間帯に一日の発電電力量の4割程度が集中することが知られている。この時間帯においては太陽光発電の発電電力の多くが余剰電力として電力系統に流れ込むこととなり、その結果として電力系統の不安定化が懸念されるものである。 The peak of the power generated by photovoltaic power generation varies depending on the season (that is, depending on the sunshine time or the altitude of the sun), but it generally appears in the time zone from 11:00 to 13:00, and 4 of the daily power generation amount in that time zone. It is known that about a percentage is concentrated. During this time period, most of the generated power of photovoltaic power generation flows into the power system as surplus power, and as a result, there is a concern that the power system may become unstable.
このような事情に鑑み、特許文献1には、太陽光発電による昼間電力量を、電力消費機器としての貯湯式電気給湯器において湯を沸かし貯湯タンクを熱湯で満たすことによって消費させることで、日中時間帯における余剰電力の発生を抑制して電力系統への出力電力量を下げ、これによって電力系統の不安定化を抑制する技術が提案されている。
In view of such circumstances,
ところが、この特許文献1に示される技術は、太陽光発電装置と貯湯式電気給湯器の双方が備えられた施設を対象としていることから、太陽光発電容量と貯湯式電気給湯器の電気容量がバランスしていないと十分な効果を得ることはできない。
However, since the technology shown in
また、単一の施設内において余剰電力量の消費によって電力系統への出力電力を下げるものであることから、その効果が限定的なものにならざるを得ない。仮に、係る効果を広範なエリア内において一元的に管理運営してより高い効果を安定的に得ようとすれば、上記施設毎に、太陽光発電装置の出力抑制情報を得て貯湯式電気給湯器への通電制御を行う必要があり、高価な追加設備及び工事が必要となり、コスト面からして実現性に乏しいものとなる。 In addition, since the output power to the power system is reduced by consuming the surplus power in a single facility, the effect must be limited. If the effect is to be centrally managed and operated in a wide area to obtain a higher effect in a stable manner, the output suppression information of the photovoltaic power generation device is obtained for each of the above facilities, and the hot water storage type electric hot water supply is obtained. It is necessary to control the energization of the vessel, which requires expensive additional equipment and construction, and is not feasible in terms of cost.
そこで本願発明は、簡易且つ安価な構成によって、太陽光発電による余剰発電量を該エリア内の多数の貯湯式電気給湯器において吸収し、もって送配電系統の負担を軽減してその安定性を高め得るようにした貯湯式電気給湯器運用システムを提案することを目的としてなされたものである。 Therefore, the present invention has a simple and inexpensive configuration in which the surplus power generated by photovoltaic power generation is absorbed by a large number of hot water storage type electric water heaters in the area, thereby reducing the burden on the power transmission and distribution system and improving its stability. It was made for the purpose of proposing a hot water storage type electric water heater operation system that was made to be obtained.
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。 In the present invention, the following configuration is adopted as a specific means for solving such a problem.
本願の第1の発明では、所定広さの太陽光発電エリア内に多数の太陽光パネルが設置される一方、該太陽光発電エリアの近隣に設定される制御エリア内にはそれぞれ通電制御装置を備えた多数の貯湯式電気給湯器が設置されるとともに、該制御エリアは複数の制御ブロックに区画され且つその適所には通電制御情報送信装置が設置されたものにおいて、上記太陽光発電エリアの翌日の天気と上記太陽光発電エリア内における太陽光パネルの設置状況に基づいて翌日の太陽光発電エリア全体の太陽光発電量と変動負荷による消費電力量を予測し、上記太陽光発電の予測量と上記変動負荷による消費電力の予測量との差分から余剰発電量を求め、該余剰発電量を上記各貯湯式電気給湯器の日中時間帯での通電により消費できるように上記制御ブロック毎に各貯湯式電気給湯器に対する日中通電開始時刻に関する情報を生成する通電制御情報生成装置を備え、上記通電制御情報送信装置は、上記通電制御情報生成装置からの通電制御情報を受けてこれを上記各制御ブロックの各通電制御装置に一斉送信する一方、上記各貯湯式電気給湯器に備えられた上記通電制御装置においては、上記通電制御情報送信装置からの上記制御情報を受信したとき、該制御情報で指示された日中通電開始時刻において上記各貯湯式電気給湯器への通電を開始させるとともに、該貯湯式電気給湯器への夜間通電を阻止するように構成されたことを特徴としている。 In the first invention of the present application, while a large number of solar panels are installed in a solar power generation area of a predetermined size, an energization control device is provided in each control area set in the vicinity of the solar power generation area. A large number of hot water storage type electric water heaters are installed, the control area is divided into a plurality of control blocks, and an energization control information transmission device is installed in the appropriate place, the day after the above solar power generation area. Based on the weather and the installation status of the solar panel in the above solar power generation area, the amount of solar power generation in the entire solar power generation area on the next day and the amount of power consumption due to the variable load are predicted, and the predicted amount of the above solar power generation is used. The surplus power generation amount is obtained from the difference from the predicted amount of power consumption due to the variable load, and the surplus power generation amount is obtained for each of the control blocks so that the surplus power generation amount can be consumed by energization during the daytime hours of each of the hot water storage type electric water heaters. The energization control information generator for generating information on the daytime energization start time for the hot water storage type electric water heater is provided, and the energization control information transmission device receives the energization control information from the energization control information generator and uses each of the above. While transmitting all at once to each energization control device of the control block, in the energization control device provided in each of the hot water storage type electric water heaters, when the control information from the energization control information transmission device is received, the control information is transmitted. It is characterized in that it is configured to start the energization of each of the above-mentioned hot water storage type electric water heaters at the daytime energization start time specified in 1 and to prevent the nighttime energization of the hot water storage type electric water heaters.
なお、ここでは、上記太陽光発電エリアの近隣に制御エリア設定される、としているが、この「近隣」とは、太陽光発電エリアと制御エリアの相対的な位置関係を示すもので、太陽光発電エリアと制御エリアが同一エリアとして全部重複する位置関係、太陽光発電エリア内に制御エリアが包含される位置関係、太陽光発電エリアと制御エリアが一部重複する位置関係、太陽光発電エリアと制御エリアが隣接している位置関係、太陽光発電エリアと制御エリアがこれら両者間における送電ロスが殆ど生じない程度に近距離で離隔しているような位置関係等を示す概念である。 Here, it is said that the control area is set in the vicinity of the above-mentioned photovoltaic power generation area, but this "neighborhood" indicates the relative positional relationship between the photovoltaic power generation area and the control area, and the photovoltaic power generation area is shown. The positional relationship where the power generation area and the control area all overlap as the same area, the positional relationship where the control area is included in the photovoltaic power generation area, the positional relationship where the photovoltaic power generation area and the control area partially overlap, and the photovoltaic power generation area. It is a concept showing the positional relationship in which the control areas are adjacent to each other, the positional relationship in which the photovoltaic power generation area and the control area are separated from each other at a short distance to the extent that transmission loss between them hardly occurs.
本願の第2の発明では、上記第1の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムにおいて、上記太陽光発電エリアと上記制御エリアが同一のエリアとして設定されているか、又は上記太陽光発電エリアの内側に上記制御エリアが設定されていることを特徴としている。 In the second invention of the present application, in the hot water storage type electric water heater operation system according to the first invention, the solar power generation area and the control area are set as the same area, or the solar power generation area The feature is that the control area is set inside.
本願の第3の発明では、上記第1又は第2の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムにおいて、上記太陽光発電エリアと制御エリアを、一つの超高圧変電所の電力供給エリアに設定し、該電力供給エリア内に生じる余剰発電量を、該電力供給エリア内の貯湯式電気給湯器において消費するように構成したことを特徴としている。 In the third invention of the present application, in the hot water storage type electric water heater operation system according to the first or second invention, the solar power generation area and the control area are set as the power supply area of one ultra-high pressure substation. It is characterized in that the surplus power generation amount generated in the power supply area is configured to be consumed in the hot water storage type electric water heater in the power supply area.
本願の第4の発明では、上記第1、第2又は第3の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムにおいて、上記通電制御情報生成装置及び上記通電制御情報送信装置を、日中時間帯から夜間時間帯の始点までの間に所定の制御を実行して上記制御情報の送信を完了するように構成したことを特徴としている In the fourth invention of the present application, in the hot water storage type electric water heater operation system according to the first, second or third invention, the energization control information generation device and the energization control information transmission device are operated from the daytime time zone. It is characterized in that it is configured to execute a predetermined control until the start point of the night time zone and complete the transmission of the above control information.
本願の第5の発明では、上記第1、第2、第3又は第4の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムにおいて、上記制御ブロックの範囲を緯度及び経度で規定し、上記通電制御情報送信装置から送信される制御情報に含めることを特徴としている。 In the fifth invention of the present application, in the hot water storage type electric water heater operation system according to the first, second, third or fourth invention, the range of the control block is defined by latitude and longitude, and the energization control information is described. It is characterized by being included in the control information transmitted from the transmission device.
本願の第6の発明では、上記第1又は第2の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムにおいて、上記余剰発電量が基準発電量以下である場合には、上記制御情報が送信されず、上記貯湯式電気給湯器は夜間通電にて運転されることを特徴としている。 In the sixth invention of the present application, in the hot water storage type electric water heater operation system according to the first or second invention, when the surplus power generation amount is equal to or less than the reference power generation amount, the control information is not transmitted. The hot water storage type electric water heater is characterized in that it is operated by energization at night.
本願発明では次のような効果が得られる。 The present invention has the following effects.
(a)本願の第1の発明
(a−1)本願の第1の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムによれば、予測される翌日の太陽光発電量と変動負荷の消費電力量に基づいて翌日の余剰発電量を求め、この余剰発電量を制御エリア内の貯湯式電気給湯器への日中通電によって消費させることで、送配電系統への流入電力が可及的に低減され、送配電系統の安定性が担保される。
(A) First invention of the present application (a-1) According to the hot water storage type electric water heater operation system according to the first invention of the present application, the predicted amount of solar power generation and the power consumption of the variable load on the next day Based on this, the surplus power generation amount for the next day is calculated, and this surplus power generation amount is consumed by energizing the hot water storage type electric water heater in the control area during the daytime, so that the inflow power to the power transmission and distribution system is reduced as much as possible. The stability of the power transmission and distribution system is guaranteed.
(a−2)制御エリア内に少なくとも一つの通電制御情報送信装置を配置するとともに、該制御エリア内の各貯湯式電気給湯器に通電制御装置をそれぞれ設けるという簡易且つ安価な構成によって、該制御エリア内の各貯湯式電気給湯器を一元的に管理運営することができるものであり、例えば、特許文献1に示されるシステムを広範な制御エリアでの一元的な管理運営に適用しようとする場合のように高価な追加設備及び工事を必要としないことから、電力系統の不安定化を防止するための手段として、極めて有用で実現性の高い貯湯式電気給湯器運用システムを提供できる。
(A-2) The control is provided by a simple and inexpensive configuration in which at least one energization control information transmitting device is arranged in the control area and an energization control device is provided in each hot water storage type electric water heater in the control area. Each hot water storage type electric water heater in the area can be centrally managed and operated. For example, when the system shown in
(a−3)太陽光パネルによる発電量は、天気に最も大きく依存し、天気の良い日は発電量が多くなり、天気が悪い日は発電量が少なくなる。また、例え一日の天気が同じであっても、設置場所の相違による日照時間の長短によって太陽光パネルの発電量は異なる。即ち、日当たりの良い場所に設置された太陽光パネルと、日当たりがあまり良くない場所に設置された太陽光パネルとでは、発電に有効な日照時間が異なることから、一日当たりの発電量に差が生じる。さらに、一日の内においても、例えば、日当たりの良い時間帯(即ち、太陽高度が高い時間帯)においては発電量が多くなり、日当たりの良くない時間帯(即ち、太陽高度が低い時間帯)では発電量少なくなるなど、一日の時間帯によっても発電量は変化する。これら太陽光パネルによる発電量の支配要因のうち、天気以外の要因は、太陽光パネルの設置状況(特に設置場所)に基づいて把握することができるものである。 (A-3) The amount of power generated by the solar panel depends most on the weather, and the amount of power generated is large on sunny days and low on bad weather. Even if the weather is the same for the day, the amount of power generated by the solar panel will differ depending on the length of the sunshine hours due to the difference in the installation location. That is, there is a difference in the amount of power generation per day because the effective sunshine hours for power generation differ between the solar panel installed in a sunny place and the solar panel installed in a place where the sunlight is not so good. Occurs. Furthermore, even within a day, for example, in a sunny time zone (that is, a time zone in which the sun altitude is high), the amount of power generation is large, and in a time zone that is not sunny (that is, a time zone in which the sun altitude is low). Then, the amount of power generation changes depending on the time of day, such as the amount of power generation decreases. Among the factors governing the amount of power generated by these solar panels, factors other than the weather can be grasped based on the installation status (particularly the installation location) of the solar panels.
このため、この発明では、上記太陽光発電エリアの翌日の天気と、該太陽光発電エリア内における上記太陽光パネル設置状況の双方を勘案して、翌日の太陽光発電エリア全体の太陽光発電量を予測するようにしていることから、この太陽光発電量の予測値の信頼性が高く、延いてはこの太陽光発電量の予測値を用いて算出される翌日の余剰発電量をより正確に知ることができる。 Therefore, in the present invention, the amount of photovoltaic power generation in the entire photovoltaic power generation area on the next day is taken into consideration in consideration of both the weather on the next day of the photovoltaic power generation area and the installation status of the solar panel in the photovoltaic power generation area. Therefore, the reliability of the predicted value of this photovoltaic power generation amount is high, and by extension, the surplus power generation amount of the next day calculated using the predicted value of this photovoltaic power generation amount is more accurate. You can know.
(aー4) この発明では、上記天気予報に対応して変動する変動負荷による消費電力量を予測し、この変動負荷による消費電力量の予測量と上記太陽光発電の予測量との差分から余剰発電量を求めるようにしているところ、上述のように太陽光発電の予測量の信頼性が高いことから、ここで求められる余剰発電量も信頼性の高いものとなる。なお、ここで求められる余剰発電量は、単に太陽光発電エリア全体における総和としての余剰発電量のみではなく、太陽光パネルの設置状況に対応した余剰発電量の地域的及び時間的な余剰発電量の分布状態も得ることができ、その結果、この余剰発電量を上記各貯湯式電気給湯器の日中時間帯での通電により消費させる場合における上記各制御ブロックの制御順序とか、該各制御ブロックに属する多数の電気給湯器に対する日中時間帯での通電時刻をより細かく適正に設定して、余剰発電量を削減することで、いわば電力の「地産地消」が実現され、電力系統の不安定化の抑制効果がより一層向上する。 (A-4) In the present invention, the power consumption due to the fluctuating load corresponding to the weather forecast is predicted, and the difference between the predicted power consumption due to the fluctuating load and the predicted amount of photovoltaic power generation is used. Since the amount of surplus power generation is calculated and the predicted amount of photovoltaic power generation is highly reliable as described above, the amount of surplus power generation required here is also highly reliable. The surplus power generation amount required here is not only the total surplus power generation amount in the entire solar power generation area, but also the regional and temporal surplus power generation amount corresponding to the installation situation of the solar panel. As a result, the control order of each control block when the surplus power generation amount is consumed by energization in the daytime time zone of each hot water storage type electric water heater, or each control block. By setting the energization time in the daytime time zone more finely and appropriately for many electric water heaters belonging to the above, and reducing the amount of surplus power generation, so to speak, "local production and local consumption" of electric power is realized, and the power system is unsuccessful. The effect of suppressing stabilization is further improved.
(b)本願の第2の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムでは、上記第1の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムにおいて、太陽光発電エリアと制御エリアの相対的な位置関係を、該太陽光発電エリアと上記制御エリアを同一のエリアとして設定したものか、又は上記太陽光発電エリアの内側に上記制御エリアを設定したものに特定する。換言すれば、上記第1の発明における太陽光発電エリアと制御エリアの相対的な位置関係の概念のうち、「太陽光発電エリアと制御エリアが同一エリアとして全部重複する位置関係」又は「太陽光発電エリア内に制御エリアが包含された位置関係」のいずれかに特定したものである。したがって、この第2の発明においても基本的に、上記(a)に記載の効果が得られるものである。 (B) In the hot water storage type electric water heater operation system according to the second invention of the present application, in the hot water storage type electric water heater operation system according to the first invention, the relative positional relationship between the photovoltaic power generation area and the control area is determined. , The solar power generation area and the control area are set as the same area, or the control area is set inside the solar power generation area. In other words, among the concepts of the relative positional relationship between the photovoltaic power generation area and the control area in the first invention, "the positional relationship in which the photovoltaic power generation area and the control area all overlap as the same area" or "solar energy". It is specified as one of the "positional relationships in which the control area is included in the power generation area". Therefore, even in this second invention, the effect described in the above (a) is basically obtained.
(c)本願の第3の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムによれば、上記(a)又は(b)に記載の効果に加えて以下のような、特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記太陽光発電エリアと制御エリアを、一つの超高圧変電所の電力供給エリアに設定し、該電力供給エリア内に生じる余剰発電量を、該電力供給エリア内の貯湯式電気給湯器において消費できるように構成したので、上記超高圧変電所の電力供給エリア内において、一定のスケールメリットを備えつつ、電力輸送ロスを避けることができ、いわば電力の「地産地消」が実現される。 (C) According to the hot water storage type electric water heater operation system according to the third invention of the present application, the following peculiar effects can be obtained in addition to the effects described in the above (a) or (b). That is, in the present invention, the solar power generation area and the control area are set in the power supply area of one ultra-high pressure substation, and the surplus power generation amount generated in the power supply area is the hot water storage type in the power supply area. Since it is configured so that it can be consumed by an electric water heater, it is possible to avoid power transportation loss while providing certain economies of scale within the power supply area of the above-mentioned ultra-high pressure substation, so to speak, "local production and local consumption" of power. It will be realized.
(d)本願の第4の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムによれば、上記(a)、(b)又は(c)に記載の効果に加えて以下のような、特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記通電制御情報生成装置及び上記通電制御情報送信装置を、日中時間帯から夜間時間帯の始点までの間に所定の制御を実行して上記制御情報の送信を完了するように構成しているので、翌日の日中時間帯における各制御ブロックの各貯湯式電気給湯器の日中通電、及び前夜の夜間時間帯における貯湯式電気給湯器への通電阻止が、共に確実に実行され、その結果、余剰電力の有効利用が促進される。 (D) According to the hot water storage type electric water heater operation system according to the fourth invention of the present application, in addition to the effects described in the above (a), (b) or (c), the following peculiar effects are obtained. can get. That is, in the present invention, the energization control information generation device and the energization control information transmission device perform predetermined control between the daytime time zone and the start point of the nighttime time zone to complete the transmission of the control information. Because it is configured as such, it is reliable to energize each hot water storage type electric water heater of each control block during the daytime of the next day and to prevent energization of the hot water storage type electric water heater during the nighttime of the previous night. As a result, the effective use of surplus electricity is promoted.
(e)本願の第5の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムによれば、上記(a)、(b)、(c)又は(d)に記載の効果に加えて以下のような、特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記制御ブロックを緯度及び経度で指定し、上記通電制御情報送信装置から送信される制御情報に含めるようにしているので、該制御ブロックの範囲の設定が容易であり、かつ多数の貯湯式電気給湯器の効率的な制御が可能である。 (E) According to the hot water storage type electric water heater operation system according to the fifth invention of the present application, in addition to the effects described in the above (a), (b), (c) or (d), the following effects are obtained. A unique effect can be obtained. That is, in the present invention, since the control block is designated by latitude and longitude and included in the control information transmitted from the energization control information transmitting device, the range of the control block can be easily set. Efficient control of a large number of hot water storage type electric water heaters is possible.
(f)本願の第6の発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムによれば、上記(a)又は(b)に記載の効果に加えて以下のような、特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記余剰発電量が基準発電量以下である場合には、上記制御情報は送信されず、上記貯湯式電気給湯器は夜間通電にて運転されることから、例えば、雨天等で太陽光発電量が少ない場合でも、上記貯湯式電気給湯器の必要給湯量を賄うことができ、給湯システム信頼性が確保される。 (F) According to the hot water storage type electric water heater operation system according to the sixth invention of the present application, the following peculiar effects can be obtained in addition to the effects described in the above (a) or (b). That is, in the present invention, when the surplus power generation amount is equal to or less than the reference power generation amount, the control information is not transmitted and the hot water storage type electric water heater is operated by energization at night. Even when the amount of solar power generation is small, the required amount of hot water supplied by the above-mentioned hot water storage type electric water heater can be covered, and the reliability of the hot water supply system is ensured.
A:太陽光発電エリア、制御エリア及び制御ブロック
図1には、本願発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムの運用に係るエリアとして、広範に設定された太陽光発電エリア6と該太陽光発電エリア6の内側に設定された制御エリア5を示している。なお、この実施形態では、上記太陽光発電エリア6と制御エリア5の相対的な位置関係を、該太陽光発電エリア6の内側に制御エリア5を設定したもの、即ち、上記太陽光発電エリア6に上記制御エリアが包含されたものを例示しているが、他の実施形態においては、例えば、太陽光発電エリア6と制御エリア5が同一エリアとして全部重複するもの、太陽光発電エリア6と制御エリア5が一部重複するもの、太陽光発電エリア6と制御エリア5が隣接しているもの、あるいは太陽光発電エリア6と制御エリア5が近距離で離隔しているものを採用し得る。
A: Photovoltaic power generation area, control area and control block In FIG. 1, a photovoltaic
上記太陽光発電エリア6は、本願発明の貯湯式電気給湯器運用システムによる運用対象の一つである太陽光パネル4の配置エリアであって、ここには大規模太陽光発電装置における各太陽光パネルとか、家庭用の小規模太陽光発電装置における太陽光パネルが配置されている。そして、これら太陽光パネル4は太陽光発電エリア6内に均等に配置されるのではなく、大規模太陽光発電装置における各太陽光パネルは比較的配置スペースに余裕のある郊外に設置されることが多く、逆に小規模太陽光発電装置における太陽光パネルは人口の密集した住宅地に設置されることが多い。
The above-mentioned photovoltaic
上記制御エリア5は、上記太陽光発電エリア6の近隣に設定されたエリアであって、ここには通電制御装置3を備えた多数の貯湯式電気給湯器2が設置されている。なお、この制御エリア5内における上記電気給湯器2の配置は、概ね人口密度に対応し、人口密度の高い住宅密集地ほど配置数が多くなるような分布傾向にある。
The control area 5 is an area set in the vicinity of the solar
なお、上記太陽光発電エリア6及び上記制御エリア5の設定は任意であるが、この実施形態では後述するように上記制御エリア5の中心部に配置される通電制御情報送信装置1からの電波到達距離を勘案して、上記制御エリア5を円形のエリアに設定するとともに、該制御エリア5の外側に同心状に太陽光発電エリア6を設定している。
The settings of the photovoltaic
また、上記太陽光発電エリア6における太陽光パネル4の配置情報と、上記制御エリア5における上記電気給湯器2の配置情報は、上記通電制御情報送信装置1とは別設置の通電制御情報生成装置10(図2参照)において一元的に管理されている。
Further, the arrangement information of the
さらに、上記制御エリア5は、ここに設置された電気給湯器2の管理運営を容易且つ適正に行うべく、緯度及び経度によって9個のエリアに分割し、これら分割された各エリアをそれぞれ第1制御ブロックBL−1〜第9制御ブロックBL−9としており、実際の貯湯式電気給湯器2に対する通電制御はこれら各制御ブロックBL−1〜BL−9単位で行われる。なお、上記制御ブロックの設定は、緯度と経度によって規定する限り、その設定は任意であり、例えば、ブロック数、区画面積等は必要に応じて自由に設定することができる。また、この各制御ブロックの緯度と経度による位置情報も、上記通電制御情報生成装置10において一元的に管理されている。
Further, the control area 5 is divided into nine areas according to latitude and longitude in order to easily and appropriately manage and operate the
なお、上記制御エリア5内に配置される貯湯式電気給湯器2は、電気で駆動するヒートポンプ又はヒーター等によって湯を沸かして200〜1000L程度の容量の貯湯タンクに温水を溜めておき、必要に応じてその貯湯タンクから給湯する構造の給湯器とされる。そして、この貯湯式電気給湯器2は、その設置者(顧客)のリモコン操作による通電制御が最優先とされ、当該操作が為されていない場合は、予め設定された制御プログラムに基づいて、夜間(例えば、23時〜翌朝7時)の安価に販売される商用電源の電気によって貯湯するように設定されているが、さらにこの実施形態においては、後述するように、上記通電制御情報送信装置1から無線送信された情報を受けて、余剰発電力量の日中通電により貯湯するように設定されている。
The hot water storage type
一方、この実施形態においては、上述のように上記太陽光発電エリア6内に多数の太陽光パネル4が設置されるとともに、該太陽光発電エリア6の内側に設定された上記制御エリア5内には多数の電気給湯器2が設置されているが、これら各太陽光パネル4の設置状況と上記電気給湯器2の設置状況の間には、太陽光パネル4と電気給湯器2がセットとして設置されることが多い小規模発電装置の場合を除き、基本的に対応関係は認められない。
On the other hand, in this embodiment, as described above, a large number of
これらのことから、後述する通電制御情報生成装置10においては、各制御ブロックBL−1〜BL−9における貯湯式電気給湯器2の日中通電開始時刻を設定するに際しては、全ての制御ブロックBL−1〜BL−9において効率的な貯湯効果、即ち、太陽光発電電力量の効果的な消費を図るべく、該各制御ブロックBL−1〜BL−9の通電を開始する順番を設定するようにしている。
For these reasons, in the energization
B:機能ブロック図
図2には、本願発明の実施形態に係る貯湯式電気給湯器運用システムのシステム構成を示す機能ブロック図を示している。この運用システムは、上記制御エリア5内に設置された通電制御情報送信装置1と、該通電制御情報送信装置1とは別設置され該通電制御情報送信装置1と通信回線で接続された通電制御情報生成装置10と、上記各貯湯式電気給湯器2のそれぞれに備えられた通電制御装置3で構成される。
B: Functional block diagram FIG. 2 shows a functional block diagram showing a system configuration of a hot water storage type electric water heater operation system according to an embodiment of the present invention. In this operation system, the energization control
B−1:通電制御情報生成装置10
上記通電制御情報生成装置10は、太陽光パネル4の設置状況12と電気給湯器2の設置状況13と制御ブロックBL−1〜BL−9の位置情報14を一元管理するとともに、翌日の天気予報に基づいて予想される予想変動負荷電力量15と予想太陽光発電量16、及びこの予想変動負荷電力量15と予想太陽光発電量16に基づいて予想される予想余剰発電量17をも一元管理しており、これら各情報に基づいて上記各制御ブロックBL−1〜BL−9の日中通電開始時刻情報18を算出し且つこれを保有している。そして、この日中通電開始時刻情報18は、通信回線を通して上記制御エリア5内に設置された上記通電制御情報送信装置1に出力される。
B-1: Energization control
The energization
なお、上記予想変動負荷電力量15は、翌日の天気予報に関する情報を得て、翌日の天気に関連して変動する負荷、例えば、冷暖房負荷、朝晩の照明使用に伴う照明用負荷、風呂の必要湯温の上昇に伴う湯温負荷等の予想値である。また、上記予想太陽光発電量16は、翌日の天気に関する情報と上記太陽光パネル4の設置情報に基づいて、上記太陽光発電エリア6内の全ての太陽光パネル4による翌日の発電量の予測値である。さらに、上記予想余剰発電量17は、上記予想太陽光発電量と予想変動負荷電力量の差分として取得される。
The expected variable load electric energy 15 is a load that fluctuates in relation to the weather of the next day after obtaining information on the weather forecast of the next day, for example, a heating / cooling load, a lighting load associated with the use of lighting in the morning and evening, and a bath requirement. It is an expected value such as a hot water temperature load due to an increase in hot water temperature. Further, the estimated solar power generation amount 16 is a prediction of the next day's power generation amount by all the
また、上記日中通電開始時刻情報18は、翌日の天気条件の下において太陽光発電により得られる電力(余剰発電量)を上記貯湯式電気給湯器2の日中通電によって消費させるに際し、上記各制御ブロックBL−1〜BL−9の貯湯式電気給湯器2への日中通電をどの時刻で開始させるのが最適か(換言すれば、どのような順序で通電開始させるのが最適か)という観点で設定される。
Further, the daytime energization start
例えば、翌日が晴天の予報であれば、太陽光発電量が増えて余剰発電量が多くなると予測されるので、上記制御ブロックBL−1〜BL−9の全てにおいて、翌日の午前中の早い時間から日中通電させるように設定すれば良いが、翌日が曇天の予報であれば、上記制御ブロックBL−1〜BL−9のいずれかの数ブロックのみにおいて、午前中から午後にかけてブロック毎に通電開始時刻をずらして日中通電するように設定すれば良い。さらに、翌日が豪雨や降雪の予報であれば、余剰発電量は生じないと予測されるので、上記制御ブロックBL−1〜BL−9の全てにおいて日中通電させないように設定すれば良い。 For example, if the next day is forecast to be sunny, it is predicted that the amount of solar power generation will increase and the amount of surplus power generation will increase. It may be set to energize during the daytime, but if it is forecast that the next day will be cloudy, only a few blocks of the above control blocks BL-1 to BL-9 will be energized for each block from morning to afternoon. The start time may be staggered and the power may be set to be energized during the day. Further, if the next day is a forecast of heavy rain or snowfall, it is predicted that no surplus power generation will occur. Therefore, all of the control blocks BL-1 to BL-9 may be set not to be energized during the day.
上記通電制御情報送信装置1は、上記通電制御情報生成装置10で得られた日中通電開始時刻情報18を上記各制御ブロックBL−1〜BL−9の各貯湯式電気給湯器2の通電制御装置3に対して一斉に無線送信するものであって、該通電制御情報送信装置1として、例えば、LPWA送信機を使用することができる。このLPWA送信機を使用することで、一つの通電制御情報送信装置1から、上記各制御ブロックBL−1〜BL−9における多数の貯湯式電気給湯器2に対し、放送型の無線送信で一度に一斉に制御情報を送信し、上記制御ブロックBL−1〜BL−9毎の指定による集中制御指令方式とすることができ、特定の制御ブロック内の多数の貯湯式電気給湯器2を対象とした、効率的な制御情報の送信および制御が可能となる。
The energization
なお、上記通電制御情報送信装置1からの上記制御情報の発信は、必要な全ての情報を1回で送信するようにできるほか、例えば、制御ブロックBL−1〜BL−9毎の情報を複数回で送信するようにしても良い。
It should be noted that the transmission of the control information from the energization control
例えば、上記制御情報のうち、翌日に日中通電する制御ブロックについては、少なくとも翌日に日中通電する旨の情報だけは、夜間時間帯の始点までに送信を完了する必要がある。そうしないと、その制御ブロック内の貯湯式電気給湯器2に対して夜間通電が行われてしまい翌日の日中通電ができなくなるからである。しかし、日中通電を開始するためのトリガー情報は、制御ブロックBL−1〜BL−9毎に翌日の日中通電の開始時刻までに送信すれば良い。
For example, among the above control information, for the control block that is energized during the daytime on the next day, it is necessary to complete the transmission of at least the information that the daytime energization is performed on the next day by the start point of the night time zone. Otherwise, the hot water storage type
なお、上記制御情報の全ての送信を、日中時間帯から夜間時間帯の始点までの間に完了するようにすれば、翌日の日中時間帯における各制御ブロックの各貯湯式電気給湯器の日中通電、及び前夜の夜間時間帯における貯湯式電気給湯器への通電阻止が、共に計画的に確実に実行されるため好ましい。 If all the transmission of the above control information is completed between the daytime time zone and the start point of the nighttime time zone, the hot water storage type electric water heater of each control block in the daytime time zone of the next day It is preferable to energize during the day and to prevent energization of the hot water storage type electric water heater during the night time of the previous night because both are systematically and surely executed.
B−2:通電制御装置3
上記通電制御装置3は、上記貯湯式電気給湯器2のそれぞれに配置されており、上記通電制御情報送信装置1からの制御情報を受けて上記貯湯式電気給湯器2に対する日中通電を制御する。
B-2: Energization control device 3
The energization control device 3 is arranged in each of the hot water storage type
上記通電制御情報送信装置1から送信される制御情報は、上記各制御ブロックBL−1〜BL−9のそれぞれの日中通電開始時刻に関する情報を一つの情報信号としてまとめて一斉に送信するものであって、ここには自己が属する制御ブロックに関する情報と他の制御ブロックに関する情報が混在している。
The control information transmitted from the energization control
したがって、上記各制御ブロックBL−1〜BL−9の各通電制御装置3では、上記通電制御情報送信装置1から入力される制御情報の中から、自己が属する制御ブロックに関する制御情報のみを抽出し、上記貯湯式電気給湯器2への日中通電を、該制御情報に示された通電開始時刻において実行させる。
Therefore, in each energization control device 3 of each of the control blocks BL-1 to BL-9, only the control information related to the control block to which the self belongs is extracted from the control information input from the energization control
C:実際の制御内容
ここで、図3及び図4を参照して、上記通電制御生成装置10及び通電制御装置3における制御の内容を具体的に説明する。
C: Actual control contents Here, with reference to FIGS. 3 and 4, the contents of control in the energization
C−1:通電制御情報生成装置10側における制御(図3参照)
上記通電制御情報生成装置10側における制御では、図3に示すように、制御開始後、先ず計測時刻に達したかどうかが判断される(ステップS1)。この計測時刻とは、日中時間帯から夜間時間帯の始点までの間の時刻、即ち、その日の日中通電開始時点から夜間通電が開始されるまでの時刻であって、翌日の制御の起点となる時刻であり、例えば、8時〜23時の間の任意の時刻とされる。
C-1: Control on the energization
In the control on the energization control
ステップS1において、計測時刻に達したと判定された場合には、次にステップS2において、自己蓄積情報から、予想変動負荷電力及び予想太陽光発電量を読み出し、これに基づいて太陽光発電による余剰発電量を取得する(ステップS3)。 If it is determined in step S1 that the measurement time has been reached, then in step S2, the expected variable load power and the expected amount of solar power generation are read out from the self-accumulated information, and the surplus due to solar power generation is read based on this. Acquire the amount of power generation (step S3).
次に、この余剰発電量と予め定めた基準発電量を対比する(ステップS4)。そして、余剰発電量が基準発電量より大きい場合には、この余剰発電量を各制御ブロックBL−1〜BL−9の貯湯式電気給湯器2において消費させる必要があると判断し、各制御ブロックBL−1〜BL−9の各貯湯式電気給湯器2に対する日中通電開始時刻を設定する(ステップS5)。
Next, this surplus power generation amount is compared with a predetermined reference power generation amount (step S4). Then, when the surplus power generation amount is larger than the standard power generation amount, it is determined that it is necessary to consume this surplus power generation amount in the hot water storage type
次に、設定した日中通電開始時刻を各制御エリア5内の全貯湯式電気給湯器2の通電制御装置3に対して、通電制御情報として出力する(ステップS6)。以上が上記通電制御情報生成装置10側の制御である。
Next, the set daytime energization start time is output as energization control information to the energization control device 3 of all the hot water storage type
C−2:貯湯式電気給湯器2側における制御(図4参照)
上記貯湯式電気給湯器2の制御においては、該貯湯式電気給湯器2の設置者(即ち、顧客)によるリモコン操作が最優先とされ、この顧客操作が無い場合において初めて商業電源による夜間通電制御及び太陽光発電の余剰電力による日中通電制御が実行される。
C-2: Control on the hot water storage type
In the control of the hot water storage type
先ず、ステップS21において、顧客操作がされたか否かが判断される。ここで、顧客操作はされなかったと判断される場合は、そのままステップS25以下の制御に移行するが、顧客操作があったと判断される場合は、これを優先すべく貯湯式電気給湯器2に商業電源系統から電力を供給し、貯湯作用を実行させ(ステップS22)、この電力供給を顧客操作が終了するまで継続させる(ステップS23)。
First, in step S21, it is determined whether or not the customer has been operated. Here, if it is determined that the customer operation has not been performed, the control proceeds to step S25 or lower as it is, but if it is determined that the customer operation has been performed, the hot water storage type
そして、顧客操作に基づく貯湯式電気給湯器2への電力供給が停止された後、該貯湯式電気給湯器2における貯湯余裕量を判断する(ステップS24)。ここで、貯湯余裕量が十分ではない場合(太陽光発電の余剰電力量を貯湯式電気給湯器2において消費させることが難しい場合)には、ステップS25以下の制御に移行することなく制御をリターンする。これに対して、上記貯湯式電気給湯器2には十分な貯湯余裕量があると判断される場合には、ステップS25以下の制御に移行する。
Then, after the power supply to the hot water storage type
まず、ステップS25において、上記通電制御情報送信装置1からの通電制御情報が受信されたか否かが判断される。ここで、通電制御情報が入力されたと判断される場合は、さらにこの通電制御情報には自己が属する制御ブロックが含まれているか否かを判断し(ステップS26)、自己が属する制御ブロックが含まれている場合には、電力系統の不安定化を未然に防止するための操作がなされる。
First, in step S25, it is determined whether or not the energization control information from the energization control
即ち、翌日の日中通電の開始より以前に、商業電源による上記貯湯式電気給湯器2の夜間通電が実行されて、その貯湯タンクが夜間のうちに熱湯で満たされると、翌日の日中通電による貯湯ができなくなるため、この夜間通電を阻止するとともに、指定された日中通電開始時刻において上記貯湯式電気給湯器2への太陽光発電の余剰電力の通電を開始し、余剰発電量を上記貯湯式電気給湯器2の貯湯による運転負荷によって消費し、これによって電力系統の不安定化を未然に防止する(ステップS27)。この貯湯式電気給湯器2への日中通電は、日中通電停止時刻まで継続され、時刻の経過をもって制御をリターンする(ステップS28)。
That is, if the hot water storage type
一方、ステップS25において、未だ通電制御情報が受信されていないと判断された場合、並びに、ステップS25において通電制御情報は受信されていると判断されたものの、続くステップS26においてこの通電制御情報には自己が属する制御ブロックが含まれていないと判断された場合には、共に、ステップS29以下の夜間通電制御側に移行する。即ち、ステップS29において、夜間通電時刻になったか否かが判断され、夜間通電開始時刻に達した場合に、上記貯湯式電気給湯器2への商用電源の通電を開始し(ステップS30)、商用電源により貯湯式電気給湯器2を炊き上げ、夜間通電終了時刻にて貯湯式電気給湯器2への給電を停止する(ステップS31)。以上で、通電制御装置3側の制御が終了する。
On the other hand, in step S25, when it is determined that the energization control information has not been received yet, and in step S25, it is determined that the energization control information has been received, but in the following step S26, this energization control information is used. If it is determined that the control block to which the self belongs is not included, both shift to the nighttime energization control side in step S29 or lower. That is, in step S29, it is determined whether or not the nighttime energization time has come, and when the nighttime energization start time is reached, energization of the commercial power supply to the hot water storage type
本願発明に係る貯湯式電気給湯器運用システムは、太陽光発電を商用電源系統に接続した送配電分野において利用されるものである。 The hot water storage type electric water heater operation system according to the present invention is used in the field of power transmission and distribution in which photovoltaic power generation is connected to a commercial power supply system.
1 ・・通電制御情報送信装置
2 ・・貯湯式電気給湯器
3 ・・通電制御装置
4 ・・太陽光パネル
5 ・・制御エリア
6 ・・太陽光発電エリア
10 ・・通電制御情報生成装置
12 ・・太陽光パネル設置情報
13 ・・貯湯式電気給湯器設置情報
14 ・・制御ブロック位置情報
15 ・・予想変動負荷電力量
16 ・・予想太陽光発電量
17 ・・予想余剰発電量
18 ・・日中通電開始時刻情報
BL−1〜BL−9 ・・制御ブロック
1 ・ ・ Energization
Claims (6)
上記太陽光発電エリアの翌日の天気と上記太陽光発電エリア内における太陽光パネルの設置状況に基づいて翌日の太陽光発電エリア全体の太陽光発電量と変動負荷による消費電力量を予測し、上記太陽光発電の予測量と上記変動負荷による消費電力の予測量との差分から余剰発電量を求め、該余剰発電量を上記各貯湯式電気給湯器の日中時間帯での通電により消費できるように上記制御ブロック毎に各貯湯式電気給湯器に対する日中通電開始時刻に関する情報を生成する通電制御情報生成装置を備え、
上記通電制御情報送信装置は、上記通電制御情報生成装置からの通電制御情報を受けてこれを上記各制御ブロックの各通電制御装置に一斉送信する一方、
上記各貯湯式電気給湯器に備えられた上記通電制御装置においては、上記通電制御情報送信装置からの上記制御情報を受信したとき、該制御情報で指示された日中通電開始時刻において上記各貯湯式電気給湯器への通電を開始させるとともに、該貯湯式電気給湯器への夜間通電を阻止するように構成されたことを特徴とする貯湯式電気給湯器運用システム。 While a large number of solar panels are installed in a photovoltaic power generation area of a predetermined size, a large number of hot water storage type electric hot water supply devices each equipped with an energization control device are installed in the control area set near the photovoltaic power generation area. In the case where the device is installed, the control area is divided into a plurality of control blocks, and the energization control information transmission device is installed at the appropriate place.
Based on the weather on the next day of the photovoltaic power generation area and the installation status of the photovoltaic panels in the photovoltaic power generation area, the photovoltaic power generation amount of the entire photovoltaic power generation area on the next day and the power consumption due to the variable load are predicted, and the above The surplus power generation amount is obtained from the difference between the predicted amount of photovoltaic power generation and the predicted amount of power consumption due to the above-mentioned variable load, and the surplus power generation amount can be consumed by energizing each of the above-mentioned hot water storage type electric water heaters during the daytime. Each of the above control blocks is equipped with an energization control information generator that generates information on the daytime energization start time for each hot water storage type electric water heater.
The energization control information transmission device receives the energization control information from the energization control information generation device and simultaneously transmits the energization control information to each energization control device of each control block.
In the energization control device provided in each of the hot water storage type electric water heaters, when the control information from the energization control information transmission device is received, each of the hot water storages at the daytime energization start time indicated by the control information. A hot water storage type electric water heater operation system characterized in that it is configured to start energization of a hot water storage type electric water heater and block nighttime energization of the hot water storage type electric water heater.
上記太陽光発電エリアと上記制御エリアが同一のエリアとして設定されているか、又は上記太陽光発電エリアの内側に上記制御エリアが設定されていることを特徴とする貯湯式電気給湯器運用システム。 In claim 1,
A hot water storage type electric water heater operation system characterized in that the solar power generation area and the control area are set as the same area, or the control area is set inside the solar power generation area.
上記太陽光発電エリアと制御エリアが、一つの超高圧変電所の電力供給エリアに設定され、該電力供給エリア内に生じる余剰発電量を、該電力供給エリア内の貯湯式電気給湯器において消費できるように構成されたことを特徴とする貯湯式電気給湯器運用システム。 In claim 1 or 2,
The solar power generation area and the control area are set in the power supply area of one ultra-high pressure substation, and the surplus power generation amount generated in the power supply area can be consumed by the hot water storage type electric water heater in the power supply area. A hot water storage type electric water heater operation system characterized by being configured in this way.
上記通電制御情報生成装置及び上記通電制御情報送信装置が、日中時間帯から夜間時間帯の始点までの間に所定の制御を実行して上記制御情報の送信を完了するように構成されたことを特徴とする貯湯式電気給湯器運用システム。 In claims 1, 2 or 3,
The energization control information generation device and the energization control information transmission device are configured to execute predetermined control between the daytime time zone and the start point of the nighttime time zone to complete the transmission of the control information. A hot water storage type electric water heater operation system featuring.
上記制御ブロックは、その範囲が緯度及び経度で規定され、上記通電制御情報送信装置から送信される制御情報に含められることを特徴とする貯湯式電気給湯器運用システム。 In claim 1, 2, 3 or 4,
The control block is a hot water storage type electric water heater operation system whose range is defined by latitude and longitude and is included in the control information transmitted from the energization control information transmission device.
上記余剰発電量が基準発電量以下である場合には、上記制御情報は送信されず、上記貯湯式電気給湯器は夜間通電にて運転されることを特徴とする貯湯式電気給湯器運用システム。 In claim 1 or 2,
When the surplus power generation amount is equal to or less than the standard power generation amount, the control information is not transmitted, and the hot water storage type electric water heater is operated by energization at night.
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