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JP7806725B2 - 管理装置および管理システム - Google Patents
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JP7806725B2 - 管理装置および管理システム - Google Patents

管理装置および管理システム

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Description

本開示は、管理装置および管理システムに関する。
電力系統から供給される電力の需給バランスを保つため、複数の分散型エネルギーリソース(DER:Distributed Energy Resources)をひとつの発電所のように統合・制御する仮想発電所(VPP:Virtual Power Plant)が注目されている。たとえば、車両に備えられた蓄電装置を、充放電設備を介して電力系統に電気的に接続し、分散型エネルギーリソースの一つとして電力系統に対する電力需給計画に組み込むことが行われている。
特開2022-098779号公報(特許文献1)には、対象車両に備えられた蓄電装置が、充放電設備から給電を受けられる充電可能状態になったときに、対象車両において蓄電装置の充電が開始されるか否かを判断する車両診断方法が開示されている。
特開2022-098779号公報
特許文献1に開示された車両診断方法において、蓄電装置のような電力調整リソースは、充放電が不能となる異常が検知された場合、電力需給計画に用いるリソースから除外されてしまう。ところが、この電力調整リソースは、異常の種類によっては早期に異常から復旧できる場合がある。このような場合においてまで、この電力調整リソースを電力需給計画から除外した場合、電力系統に対して計画されている電力需給量が不足しかねない。
本開示の目的は、電力系統に対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる管理装置および管理システムを提供することである。
本開示の管理装置は、各々が充放電設備を介して電力系統に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースの電力需給計画を管理する装置である。管理装置は、プロセッサと、プロセッサによって実行可能なプログラムを記憶するメモリとを備える。プロセッサは、充放電が不能となる異常が検知された場合、異常の種類に応じて、異常から復旧するまでの復旧予測時間を推定する。プロセッサは、異常の検知時に充放電設備に接続されていた電力調整リソースを搭載する対象車両を、充放電設備における復旧予測時間経過以降の電力需給計画に使用される車両として設定する。
この構成によれば、充放電が不能となる異常が検知された場合であっても、異常から復旧するまでの復旧予測時間に基づき、異常検知時に充放電設備に接続されていた電力調整リソースを搭載する車両を電力需給計画に組み込む。このように、異常からの復旧時間を見込んで電力需給計画を策定するため、電力系統に対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる。
好ましくは、異常は、対象車両において生じたものであってもよい。これにより、異常が発生した車両も含めて電力需給計画を策定するため、電力系統に対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる。
好ましくは、プロセッサは、異常が検知された場合、充放電設備における電力需給計画に使用される候補車両群の中から、対象車両に代えて充放電設備に接続する車両を選択するようにしてもよい。プロセッサは、対象車両を候補車両群に追加するようにしてもよい。このように、候補車両群の中から次に充放電設備に接続する車両を選択し、異常が検知された車両を候補車両群に追加するため、異常からの復旧時間を踏まえて候補車両群を生成することができる。
好ましくは、候補車両群の各々の車両には、充放電設備に接続する順番が定められるようにしてもよい。プロセッサは、対象車両を候補車両群に追加する際に、復旧予測時間に基づき、対象車両を充放電設備に接続する順番を決定するようにしてもよい。このように、候補車両群において、異常が検知された車両の充放電設備への接続順が復旧予測時間に基づき決定されるため、極力無駄な待ち時間が発生しないように電力系統に対する充放電を行うことができる。
本開示の管理システムは、充放電設備と、各々が充放電設備を介して電力系統に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースと、複数の電力調整リソースの電力需給計画を管理する管理装置とを備える。管理装置は、充放電が不能となる異常が検知された場合、異常の種類に応じて、異常から復旧するまでの復旧予測時間を推定する。管理装置は、異常の検知時に充放電設備に接続されていた電力調整リソースを搭載する対象車両を、充放電設備における復旧予測時間経過以降の電力需給計画に使用される車両として設定する。
この構成によれば、充放電が不能となる異常が検知された場合であっても、異常から復旧するまでの復旧予測時間に基づき、異常検知時に充放電設備に接続されていた電力調整リソースを搭載する車両を電力需給計画に組み込む。このように、異常からの復旧時間を見込んで電力需給計画を策定するため、電力系統に対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる。
本開示によれば、電力系統に対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる。
本実施の形態に係る管理装置を備えた管理システムの概略的な全体構成図である。 本実施の形態における管理装置等、各機器の構成を示す概略図である。 管理装置およびEVSEで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 エラー発生時の充放電車両および充放電候補車両群の一例を示す図である。 エラー発生時の充放電車両および充放電候補車両群の一例を示す図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、本実施の形態に係る管理装置20を備えた管理システム1の概略的な全体構成図である。図1に示すように、管理システム1は、管理装置20と、複数のEVSE(Electric Vehicle Service Equipment)30と、複数の車両50にそれぞれ搭載された複数のバッテリ55とを含む。
管理システム1は、VPP(仮想発電所)システムの一部として構成される。VPPシステムは、IoT(Internet of Things(モノのインターネット))を利用した高度なエネルギーマネジメント技術により多数のDER(分散型エネルギーリソース)を束ね、これらDERを遠隔・統合制御することによってあたかも1つの発電所のように機能させる仕組みである。
VPPシステムは、電力系統PGと、管理システム1とを含んで構成される。電力系統PGは、発電所、送電線、高圧変電所等からなる電力系統であり、電力会社(発電事業者、送配電事業者、小売電気事業者等)によって管理される電力網である。
複数のバッテリ55の各々は、EVSE30を介して電力系統PGに電気的に接続可能であって、電力系統PGとの間で充放電可能である。バッテリ55は、DERであり、本開示の「電力調整リソース」の一例に相当する。EVSE30は、本開示の「充放電設備」の一例に相当する。
管理装置20は、電力系統PGとの間で充放電可能な複数のバッテリ55(DER)の電力需給計画(充放電計画)を管理する。管理装置20は、アグリゲータが管理、運用するサーバ(アグリゲーションサーバ)であり、DERを保有する需要家(たとえば、車両ユーザ)とVPPサービス契約を直接締結して、DERの制御を行う。アグリゲータとは、地域や所定の施設等の複数のDERを束ねてエネルギーマネジメントサービスを提供する電気事業者である。管理装置20は、電力会社から要請されたDR(Demand Response)要請に基づいて、複数のバッテリ55(DER)の電力需給計画を作成する。
車両50は、バッテリ55に蓄えられた電力を用いて走行可能に構成されている。本実施の形態に車両50は、エンジン(内燃機関)を備えない電気自動車(BEV:(Battery Electric Vehicle)であるが、プラグインハイブリッド車(PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle)であってもよい。バッテリ55は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池等の二次電池から構成される。
EVSE30は、V2G(Vehicle to Grid)(あるいは、V2H(Vehicle to Home))対応の給電装置であり、電力系統PGから供給される電力をバッテリ55に充電、あるいは、バッテリ55から放電される電力を電力系統PGへ供給する。
図2は、本実施の形態における管理装置20等、各機器の構成を示す概略図である。管理装置20は、プロセッサ21と、メモリ22と、通信IF(Interface)23とを備える。プロセッサ21は、メモリ22に記憶されたプログラムを実行する。管理装置20は、通信IF23を介して車両50およびEVSE30と通信して、各種データをやり取りする。
車両50は、ECU51と、DCM52と、充放電ポート53と、充放電器54と、バッテリ55と、走行駆動部56とを含んで構成される。
ECU51は、プロセッサやメモリ等のハードウェアを有する。ECU51は、バッテリ55の状態(たとえば、SOC(State Of Charge))を検出するとともに、バッテリ55の充放電制御を実行する。DCM52は、管理装置20およびEVSE30等との通信を行う。
走行駆動部56は、PCU(Power Control Unit)とMG(Motor Generator)とを含み、バッテリ55に蓄えられた電力を用いて車両50を走行させるように構成される。
車両50は、EVSE30との間で電力の充放電が可能である。充放電器54は、充放電ポート53およびバッテリ55に電気的に接続される。充放電器54は、EVSE30から供給される電力をバッテリ55に充電可能な電力に変換し、バッテリ55を充電する。充放電器54は、バッテリ55から放電される電力をEVSE30が充電可能な電力に変換し、EVSE30に電力を供給する。
EVSE30は、車両50外部の充放電設備に相当する。EVSE30は、先端にコネクタ34を有する充放電ケーブルを備える。コネクタ34が車両50の充放電ポート53に接続(プラグイン)されることにより、車両50とEVSE30との間で充放電可能な状態になる。
EVSE30は、プロセッサ31と、メモリ32と、通信IF33とを備える。プロセッサ31は、メモリ32に記憶されたプログラムを実行する。EVSE30は、通信IF33を介して管理装置20および車両50と通信して、各種データをやり取りする。
管理装置20へ送信されるDR要請は、DRを実行する時間帯(日時)および要求される充放電電力であり、たとえば、30分間を1コマとし、各コマにおける充放電電力である。管理装置20は、DR要請に基づいて、各DER(バッテリ55)の電力需給計画(充放電計画)を作成する。
アグリゲータと契約を結んだ車両50を所有するユーザは、アグリゲータからの要請に従う充放電を行うことによって所定のインセンティブを受け取ることができる。また、要請に従うことを承認したにもかかわらず、要請に従わなかったユーザには、上記契約によって所定のペナルティ(違約金)が科される、またはインセンティブを受け取ることができない。
図3は、管理装置20およびEVSE30で実行される処理の一例を示すフローチャートである。管理装置20側で実行される処理は、周期的(たとえば、100msecごと)に実行される。EVSE30側で実行される処理は、車両50との接続が検出されたときに実行される。
管理装置20は、電力会社(小売り電気事業者等)からのDR要請に応答して電力需給計画を作成し、配下に繋がる複数のEVSE30に対する指令を行う。管理装置20は、電力需給計画に基づき、各EVSE30において充放電予定である車両群を充放電候補車両群として管理する。充放電候補車両群は、本開示の「候補車両群」の一例に相当する。
EVSE30側の処理が開始すると、EVSE30は、S21において、EVSEエラーを検知したか否かを判定する。以下、「EVSEエラー」は、EVSE30を介して行われる電力系統PGとバッテリ55との充放電において、充放電が不能となる異常(エラー)を指す。本実施の形態において、EVSEエラーは、車両50において生じたエラーである。EVSEエラーは、EVSE30において検知される。
EVSE30は、EVSEエラーを検知したと判定した場合(S21でYES)、エラー情報を管理装置20に送信し(S22)、S23に処理を進める。一方、EVSE30は、EVSEエラーを検知したと判定しなかった場合(S21でNO)、S21に処理を戻す。これにより、EVSEエラーを検知するまでS21の処理を繰り返す。なお、EVSE30は、車両50との接続が解除された場合に、本処理を終了すればよい。
以下、エラー発生時の状況を具体的に説明する。図4,図5は、エラー発生時の充放電車両および充放電候補車両群の一例を示す図である。
図4に示すように、現在、EVSE30には、充放電のために車両50a(「車両A」とも称する)が接続されている。ここで、充放電のためにEVSE30と接続されている車両を「充放電車両」と称する。充放電車両は、本開示の「対象車両」の一例に相当する。
さらに、車両Aの後に、車両50b(「車両B」とも称する)の充放電が予定されているものとする(順番1)。車両Bの後に、車両50c(「車両C」とも称する)の充放電が予定されているものとする(順番2)。車両Cの後に、車両50d(「車両D」とも称する)の充放電が予定されているものとする(順番3)。
充放電候補車両群は、このような待ち行列を成している車両群(車両B,C,D)を指す。充放電候補車両群の各々の車両には、EVSE30に接続する順番が定められており、車両Aの後に、車両B,C,Dの順(順番1~3)で充放電が予定されている。
図4の例では、充放電車両である車両AがEVSE30と充放電可能な状態である。しかし、車両Aにおいてエラーが発生している。たとえば、車両Aは、バッテリ55の温度が高くなり、バッテリ55の過熱を防止するためにエラーが発生したとする。この場合、EVSE30は、車両Aのエラーが発生し、エラーの種類が「バッテリの過熱」(以下、「エラーA」とも称する)である等、エラーに関するエラー情報を管理装置20に送信する(S22)。
図3に戻り、管理装置20側の処理が開始すると、管理装置20は、S11において、EVSE30においてEVSEエラーを検知したか否かを判定する。管理装置20は、EVSEエラーを検知したと判定した場合(つまり、EVSE30からエラー情報を受信した場合)(S11でYES)、S12に処理を進める。一方、管理装置20は、EVSEエラーを検知したと判定しなかった場合(S11でNO)、管理装置20側の処理を終了する。
管理装置20は、S12において、EVSEエラー発生時にEVSE30と接続されていた車両50(以下、「エラー発生車両」と称する)を充放電制御対象から除外する。これにより、エラー発生車両とEVSE30との間の充放電を実行する処理が終了する。
管理装置20は、S13において、エラー発生車両のエラーの種類等の確認処理(エラー内容確認)を実行する。管理装置20は、S14において、エラーの種類に応じたエラー発生車両の復旧予測時間を推定する(復旧予測時間推定)。
たとえば、エラーの種類が「エラーA(バッテリの過熱)」である場合、復旧予測時間を「時間X1」と推定し、エラーの種類が「エラーB」である場合、復旧予測時間を「時間X2」と推定し、エラーの種類が「エラーC」である場合、復旧予測時間を「-」と推定する。
エラーA(バッテリの過熱)の場合、バッテリ55が冷却されて再び充放電可能となる所定温度まで低下するまでの時間X1が、復旧予測時間として算出される。エラーBも時間の経過により解消可能なエラーである。時間の経過によりエラーBのエラーが解消するであろうと推測される時間X2がエラーBの復旧予測時間として算出される。
エラーCは、たとえば、車両50において発生したハードウェアの故障等である。たとえば、バッテリ55等が物理的に破損するなど、時間が経過してもエラーが解消されないような場合には、復旧不能であると判定し、復旧予測時間が算出されない(復旧予測時間は「-」)。
上記図4の例では、車両Aが充放電車両から除外される。上記確認処理において、車両Aにエラーが発生し、そのエラーの種類が「バッテリの過熱(エラーA)」である等の情報が設定される。この場合、復旧可能であると判定し、バッテリ55が再び使用可能となる「X1」時間後を「復旧予測時間」として算出する。
このように、管理装置20は、EVSE30においてEVSEエラーが検知された場合、エラーの種類に応じて、エラーから復旧するまでの復旧予測時間を推定する。
以下、S15~S17において、候補車両入替処理を実行する。管理装置20は、S15において、充放電候補車両群から新たな充放電車両を選択する。このように、管理装置20は、エラーが検知された場合、EVSE30における電力需給計画に使用される充放電候補車両群の中から、充放電車両に代えてEVSE30に接続する車両を選択する。
管理装置20は、復旧可能であると判定した場合(S16でYES)、エラー発生車両(充放電車両)を、復旧予測時間に基づき充放電候補車両群に追加し(S17)、S18に処理を進める。一方、管理装置20は、復旧不能であると判定した場合(S16でNO)、そのままS18に処理を進める。
以下、図5を用いて説明する。管理装置20は、充放電候補車両群である車両B,C,Dの待ち行列から、次に充放電が予定されている車両Bを新たな充放電車両を選択し、充放電車両とする。これにより、充放電候補車両群は、車両C,Dとなる。
充放電車両(エラー発生車両)である車両Aは、復旧可能であると判定されているため、充放電候補車両群に追加される。管理装置20は、充放電車両を充放電候補車両群に追加する際に、復旧予測時間に基づき、充放電車両をEVSE30に接続する順番を決定する。
具体的には、管理装置20は、全ての充放電候補車両を充放電した場合に、充放電の完了時間が最も短くなるように充放電候補車両群の順番を決定する。本例では、車両B~Dの充放電完了に要する時間がX1時間より小さいものとする。この場合、車両Aが充放電可能となるX1時間の経過前に、車両B~Dの充放電が完了するため、充放電候補車両群の車両Dの後に車両Aを追加する。その結果、充放電候補車両群は、車両C,D,Aの順になる。
一方、たとえば、車両Dの充放電開始時刻がかなり遅く設定されているような場合、充放電候補車両群は、車両C,A,Dの順に設定され得る。たとえば、車両B,C,Aの順に3つの車両を充放電完了させたとしても、車両Dの充放電の開始時間に到達しないような場合が該当する。
このように、管理装置20は、エラーの検知時にEVSE30に接続されていたバッテリ55を搭載する充放電車両を、EVSE30における復旧予測時間経過以降の電力需給計画に使用される車両として設定する。
図3に戻り、管理装置20は、S18において、車両変更情報を送信し、管理装置20側の処理を終了する。上記例においては、充放電車両が「車両B」、充放電候補車両群が「車両C,D,A」、車両Aの復旧予測時間が「X1時間」である等の情報がEVSE30に送信される。
一方、EVSE30は、車両変更情報を受信したと判定した場合(S23でYES)、車両変更情報に基づき充放電を実行する処理を再開し(S24)、EVSE30側の処理を終了する。上記例では、EVSE30は、車両Aのエラー発生により中断されていた充放電を実行する処理を再開する。この場合、EVSE30は、車両Bを充放電車両に設定し、EVSE30に車両Bが接続された場合に、車両Bとの間で充放電を行う。
以上、本実施の形態によれば、管理システム1は、EVSE30と、複数のバッテリ55と、管理装置20とを備える。管理装置20は、各々がEVSE30を介して電力系統PGに電気的に接続可能な複数のバッテリ55の電力需給計画を管理する装置である。管理装置20は、プロセッサ21と、プロセッサ21によって実行可能なプログラムを記憶するメモリ22とを備える。プロセッサ21は、充放電が不能となるエラーが検知された場合、エラーの種類に応じて、エラーから復旧するまでの復旧予測時間を推定する。プロセッサ21は、エラーの検知時にEVSE30に接続されていたバッテリ55を搭載する充放電車両を、EVSE30における復旧予測時間経過以降の電力需給計画に使用される車両として設定する。
この構成によれば、充放電が不能となる異常が検知された場合であっても、異常から復旧するまでの復旧予測時間に基づき、異常検知時にEVSE30に接続されていたバッテリ55を搭載する充放電車両を電力需給計画に組み込む。このように、異常からの復旧時間を見込んで電力需給計画を策定するため、電力系統PGに対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる。また、車両のユーザは契約通りの電力需給を行うことができるため、違約金の発生を避け、契約通りの需給調整を安定的に行うことができる。
EVSE30において充放電が不能となるエラーは、充放電車両において生じたものである。これにより、異常が発生した充放電車両も含めて電力需給計画を策定するため、電力系統PGに対して計画されていた電力需給量が不足してしまうことを抑制することができる。
プロセッサ21は、エラーが検知された場合、EVSE30における電力需給計画に使用される充放電候補車両群の中から、充放電車両に代えてEVSE30に接続する車両を選択する。プロセッサ21は、充放電車両を充放電候補車両群に追加する。このように、充放電候補車両群の中から次にEVSE30に接続する車両を選択し、異常が検知された充放電車両を充放電候補車両群に追加するため、異常からの復旧時間を踏まえて充放電候補車両群を生成することができる。
充放電候補車両群の各々の車両には、EVSE30に接続する順番が定められている。プロセッサ21は、充放電車両を充放電候補車両群に追加する際に、復旧予測時間に基づき、充放電車両をEVSE30に接続する順番を決定する。このように、充放電候補車両群において、異常が検知された充放電車両のEVSE30への接続順が復旧予測時間に基づき決定されるため、極力無駄な待ち時間が発生しないように電力系統PGに対する充放電を行うことができる。
なお、本実施の形態において、EVSEエラーは、車両50において生じたエラーであるとして説明した。しかし、これに限らず、EVSEエラーは、電力系統PGとバッテリ55との充放電において、EVSE30において検知される、充放電が不能となるエラーであれば、どのようなエラーであってもよい。たとえば、EVSE30側で生じるなんらかの不具合により発生したエラーであってもよい。このエラーが復旧予測時間としてX1時間後に復旧されると推測された場合、エラー発生時にEVSE30に接続されていた車両を、X1時間経過後に再度接続するように電力需給計画を調整すればよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 管理システム、20 管理装置、21,31 プロセッサ、22,32 メモリ、23,33 通信IF、30 EVSE、34 コネクタ、50,50a~d 車両、51 ECU、52 DCM、53 充放電ポート、54 充放電器、55 バッテリ、56 走行駆動部、PG 電力系統。

Claims (5)

  1. 各々が充放電設備を介して電力系統に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースの電力需給計画を管理する管理装置であって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサによって実行可能なプログラムを記憶するメモリとを備え、
    前記プロセッサは、
    充放電が不能となる異常が検知された場合、前記異常の種類に応じて、前記異常から復旧するまでの復旧予測時間を推定し、
    前記異常の検知時に前記充放電設備に接続されていた電力調整リソースを搭載する対象車両を、前記充放電設備における前記復旧予測時間経過以降の電力需給計画に使用される車両として設定する、管理装置。
  2. 前記異常は、前記対象車両において生じたものである、請求項1に記載の管理装置。
  3. 前記プロセッサは、
    前記異常が検知された場合、前記充放電設備における電力需給計画に使用される候補車両群の中から、前記対象車両に代えて前記充放電設備に接続する車両を選択し、
    前記対象車両を前記候補車両群に追加する、請求項2に記載の管理装置。
  4. 前記候補車両群の各々の車両には、前記充放電設備に接続する順番が定められており、
    前記プロセッサは、前記対象車両を前記候補車両群に追加する際に、前記復旧予測時間に基づき、前記対象車両を前記充放電設備に接続する順番を決定する、請求項3に記載の管理装置。
  5. 充放電設備と、
    各々が前記充放電設備を介して電力系統に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースと、
    前記複数の電力調整リソースの電力需給計画を管理する管理装置とを備え、
    前記管理装置は、
    充放電が不能となる異常が検知された場合、前記異常の種類に応じて、前記異常から復旧するまでの復旧予測時間を推定し、
    前記異常の検知時に前記充放電設備に接続されていた電力調整リソースを搭載する対象車両を、前記充放電設備における前記復旧予測時間経過以降の電力需給計画に使用される車両として設定する、管理システム。
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