JP2023030792A - 電力管理システム、電力管理サーバ、および、電力管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電装置が接続される電力網における発電電力の余剰部分あるいは不足部分を適切に吸収あるいは補う。【解決手段】ＣＥＭＳサーバは、予測開始条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、日射量の予測値および信頼度を取得するステップ（Ｓ１０２）と、発電電力の予測値を算出するステップ（Ｓ１０４）と、発電電力の予測値が要求電力よりも大きい場合には（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、予測値の信頼度が高いと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、第１目標範囲を設定するステップ（Ｓ１１０）と、予測値の信頼度が低いと（Ｓ１０８にてＮＯ）、第２目標範囲を設定するステップ（Ｓ１１２）と、発電電力の予測値が要求電力以下である場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、予測値の信頼度が高いと（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、第３目標範囲を設定するステップ（Ｓ１１６）と、予測値の信頼度が低いと（Ｓ１１４にてＮＯ）、第４目標範囲を設定するステップ（Ｓ１１８）とを含む、処理を実行する。【選択図】図３

Description

本開示は、太陽光発電装置を用いた発電電力の管理に関する。

マイクログリッド等の電力網の電力調整リソースとして、たとえば、発電機、自然変動電源、電力貯蔵システム、充電設備、あるいは、蓄電装置を搭載した車両等が列挙される。そのうち自然変動電源としては、ソーラパネルなどの太陽光発電装置が列挙される。マイクログリッドの対象となる地域内に太陽光発電装置が設置される場合において、電力調整を精度高く行なうためには、その太陽光発電装置を用いた発電電力を精度高く予測することが求められる。

たとえば、特開２０１１－１２４２８７号公報（特許文献１）には、日射量を予測して、予測された日射量の情報から太陽光発電装置の発電電力を計算する技術が開示される。

特開２０１１－１２４２８７号公報

上述した日射量の予測情報としては、気象庁などの様々な機関から提供されているが、必ずしも信頼度が高くなく、日射量の予測値が実際の日射量から大きく外れる場合がある。そのため、太陽光発電装置の発電電力の予測精度が悪化し、実際の発電電力が予測された発電電力に対して過大または過小になり得る。その結果、発電電力の余剰部分や不足部分を適切に吸収あるいは補うことが求められる。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、太陽光発電装置が接続される電力網における発電電力の余剰部分あるいは不足部分を適切に吸収あるいは補う電力管理システム、電力管理サーバ、および、電力管理方法を提供することである。

本開示のある局面に係る電力管理システムは、予め定められた地域に設置される電力網の電力を管理する電力管理システムである。この電力管理システムは、予め定められた地域内に設置され、電力網に接続される太陽光発電装置と、電力網に接続可能な蓄電装置と、太陽光発電装置が設置される地点における予測対象時刻での日射量の予測値を取得する取得装置と、日射量の予測値を用いて予測対象時刻での太陽光発電装置の発電電力の予測値を算出し、予測値を用いて蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を設定するとともに、予測対象時刻になるまでに目標範囲内になるようにＳＯＣを制御する制御装置とを備える。制御装置は、予測値の信頼度が低い場合には、信頼度が高い場合よりも目標範囲を広く設定する。

このようにすると、予測値の信頼度が低い場合には、発電電力が予測値に対して過大または過少になる場合がある。そのため、蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を発電電力の予測値に対して過大または過少になることに備えて目標範囲を広く設定することにより、適切に発電電力の過大分を吸収したり発電電力の過少分を補ったりすることができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、予測対象時刻に発電電力の一部を用いて蓄電装置を充電する場合には、予測値の信頼度が低いときに、信頼度が高いときよりも目標範囲の下限値を低く設定する。

このようにすると、たとえば、太陽光発電装置の発電電力の余剰分を用いて蓄電装置が充電される場合には、目標範囲の下限値を低く設定することにより、予測値の信頼度が低いことにより発電電力が予測値に対して過大になる場合でも蓄電装置において発電電力の余剰分を吸収することができる。

さらにある実施の形態においては、制御装置は、予測対象時刻に発電電力とともに蓄電装置の電力を電力網の外部に供給する場合には、予測値の信頼度が低いときに、信頼度が高いときよりも目標範囲の上限値を高く設定する。

このようにすると、たとえば、太陽光発電装置の発電電力の不足分を補うために蓄電装置から給電される場合には、目標範囲の上限値を高く設定することにより、予測値の信頼度が低いことにより発電電力が予測値に対して過少になる場合でも蓄電装置の電力を用いて不足分を補うことができる。

さらにある実施の形態においては、制御装置は、同時刻における日射量の実測値と予測値とによって算出される誤差率を用いて信頼度を算出する。

このようにすると、日射量の実測値と予測値とによって算出される誤差率を用いて信頼度を精度高く算出することができる。

本開示の他の局面に係る電力管理サーバは、予め定められた地域に設置される電力網の電力を管理する電力管理サーバである。電力網には、予め定められた地域内に設置される太陽光発電装置と、蓄電装置とが接続される。電力管理サーバは、太陽光発電装置が設置される地点における予測対象時刻での日射量の予測値を取得する。電力管理サーバは、日射量の予測値を用いて予測対象時刻での太陽光発電装置の発電電力の予測値を算出する。電力管理サーバは、予測値を用いて蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を設定する。電力管理サーバは、予測対象時刻になるまでに目標範囲内になるようにＳＯＣを制御する。電力管理サーバは、予測値の信頼度が低い場合には、信頼度が高い場合よりも目標範囲を広く設定する。

本開示のさらに他の局面に係る電力管理方法は、予め定められた地域に設置される電力網の電力を管理する電力管理方法である。電力網には、予め定められた地域内に設置される太陽光発電装置と、蓄電装置とが接続される。電力管理方法は、太陽光発電装置が設置される地点における予測対象時刻での日射量の予測値を取得するステップと、日射量の予測値を用いて予測対象時刻での太陽光発電装置の発電電力の予測値を算出するステップと、予測値を用いて蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を設定するステップと、予測対象時刻になるまでに目標範囲内になるようにＳＯＣを制御するステップと、予測値の信頼度が低い場合には、信頼度が高い場合よりも目標範囲を広く設定するステップとを含む。

本開示によると、太陽光発電装置が接続される電力網における発電電力の余剰部分あるいは不足部分を適切に吸収あるいは補う電力管理システム、電力管理サーバ、および、電力管理方法を提供することができる。

本実施の形態に係る電力管理システムの概略的な構成を示す図である。 太陽光発電装置での発電電力を予測する構成の一例について説明するための図である。 ＣＥＭＳサーバで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 発電電力の予測値が要求電力よりも大きい場合の太陽光発電装置と電力系統とバッテリとの間での電力の流れを説明するための図である。 第１目標範囲と第２目標範囲とを説明するための図である。 発電電力の予測値が要求電力よりも小さい場合の太陽光発電装置と電力系統とバッテリとの間での電力の流れを説明するための図である。 第３目標範囲と第４目標範囲とを説明するための図である。

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り返さない。

図１は、本実施の形態に係る電力管理システムの概略的な構成を示す図である。電力管理システム１００は、たとえば、ＣＥＭＳ１と、ＣＥＭＳサーバ２と、受変電設備３と、電力系統４と、送配電事業者サーバ５とを備える。ＣＥＭＳとは、コミュニティエネルギー管理システム（Community Energy Management System）または街エネルギー管理システム（City Energy Management System）を意味する。

ＣＥＭＳ１は、工場エネルギー管理システム（ＦＥＭＳ：Factory Energy Management System）１１と、ビルエネルギー管理システム（ＢＥＭＳ：Building Energy Management System）１２と、ホームエネルギー管理システム（ＨＥＭＳ：Home Energy Management System）１３と、発電機１４と、自然変動電源１５と、電力貯蔵システム（ＥＳＳ：Energy Storage System）１６と、充電設備（ＥＶＳＥ：Electric Vehicle Supply Equipment）１７と、車両１８とを含む。ＣＥＭＳ１では、これらの構成要素によってマイクログリッドＭＧが構築されている。なお、マイクログリッドＭＧは、本開示に係る「電力網」の一例に相当する。

ＦＥＭＳ１１は、工場で使用される電力の需給を管理するシステムである。ＦＥＭＳ１１は、マイクログリッドＭＧから供給される電力によって動作する工場建屋（照明器具、空調設備等を含む）、産業設備（生産ライン等）などを含む。図示しないが、ＦＥＭＳ１１は、工場に設置された発電設備（発電機等）を含み得る。これらの発電設備により発電された電力がマイクログリッドＭＧに供給される場合もある。ＦＥＭＳ１１は、ＣＥＭＳサーバ２と双方向通信が可能なＦＥＭＳサーバ１１０をさらに含む。

ＢＥＭＳ１２は、オフィスまたは商業施設等のビルで使用される電力の需給を管理するシステムである。ＢＥＭＳ１２は、ビルに設置された照明器具および空調設備を含む。ＢＥＭＳ１２は、発電設備を含んでもよいし、冷熱源システム（廃熱回収システム、蓄熱システム等）を含んでもよい。ＢＥＭＳ１２は、ＣＥＭＳサーバ２と双方向通信が可能なＢＥＭＳサーバ１２０をさらに含む。

ＨＥＭＳ１３は、家庭で使用される電力の需給を管理するシステムである。ＨＥＭＳ１３は、マイクログリッドＭＧから供給される電力によって動作する家庭用機器（照明機器、空調装置、他の電気製品等）を含む。また、ＨＥＭＳ１３は、家庭用ヒートポンプシステム、家庭用コージェネレーションシステム、家庭用蓄電池などを含んでもよい。ＨＥＭＳ１１は、ＣＥＭＳサーバ２と双方向通信が可能なＨＥＭＳサーバ１３０をさらに含む。

発電機１４は、気象条件に依存しない発電設備であり、発電された電力をマイクログリッドＭＧに出力する。発電機１４は、蒸気タービン発電機、ガスタービン発電機、ディーゼルエンジン発電機、ガスエンジン発電機、バイオマス発電機、定置式の燃料電池などを含み得る。発電機１４は、発電時に発生する熱を活用するコージェネレーションシステムを含んでもよい。

自然変動電源１５は、気象条件によって発電出力が変動する発電設備であり、発電された電力をマイクログリッドＭＧに出力する。図１にはソーラパネルなどの太陽光発電装置１５Ａ（図２）が例示されているが、自然変動電源１５は、太陽光発電装置１５Ａに加えて、風力発電装置を含んでもよい。

電力貯蔵システム１６は、自然変動電源１５などにより発電された電力を蓄える定置式電源である。電力貯蔵システム１６は、二次電池であり、たとえば車両で使用されたバッテリ（リサイクル品）のリチウムイオン電池またはニッケル水素電池である。ただし、電力貯蔵システム１６は、二次電池に限られず、余剰電力を用いて気体燃料（水素、メタン等）を製造するパワー・ツー・ガス（Power to Gas）機器であってもよい。

充電設備１７は、マイクログリッドＭＧに電気的に接続され、マイクログリッドＭＧとの間で充電および放電（給電）が可能に構成されている。

車両１８は、具体的には、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）等である。車両１８は、外部充電および外部給電のうちの一方または両方が可能に構成されている。すなわち、車両１８は、充電ケーブルが車両１８のインレット（図示せず）に接続された場合に、マイクログリッドＭＧから車両１８へと電力を供給することが可能に構成されている（外部充電）。また、車両１８は、充電ケーブルが車両１８のアウトレット（図示せず）に接続された場合に、車両１８からマイクログリッドＭＧへと電力を供給することが可能に構成されていてもよい（外部給電）。

なお、図１に示す例では、ＣＥＭＳ１に含まれるＦＥＭＳ１１、ＢＥＭＳ１２、ＨＥＭＳ１３、発電機１４、自然変動電源１５、電力貯蔵システム１６の数が１個ずつであるが、これらのシステムまたは設備の含有数は任意である。ＣＥＭＳ１は、これらのシステムまたは設備を複数含んでもよい、また、ＣＥＭＳ１に含まれないシステムまたは設備があってもよい。ＣＥＭＳ１に含まれるＦＥＭＳ１１（工場建屋、産業設備等）、ＢＥＭＳ１２（照明器具、空調設備等）、ＨＥＭ１３（家庭用機器等）、発電機１４、自然変動電源１５、電力貯蔵システム１６、充電設備１７、車両１８の各々は、本開示に係る「電力調整リソース」に相当するため、これらのシステムまたは設備を特に区別しない場合には以下、「電力調整リソース」とも記載する。

ＣＥＭＳサーバ２は、ＣＥＭＳ１内の電力調整リソースを管理するコンピュータである。ＣＥＭＳサーバ２は、制御装置２１と、記憶装置２２と、通信装置２３とを含む。制御装置２１は、プロセッサを含み、所定の演算処理を実行するように構成されている。記憶装置２２は、制御装置２１により実行されるプログラムを記憶するメモリを含み、そのプログラムで使用される各種情報（マップ、関係式、パラメータ等）を記憶している。通信装置２３は、通信インターフェースを含み、外部（他のサーバ等）と通信するように構成されている。

ＣＥＭＳサーバ２は、アグリゲータサーバであってもよい。アグリゲータとは、複数の電力調整リソース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。ＣＥＭＳサーバ２は、本開示に係る「電力管理サーバ」に相当する。

受変電設備３は、マイクログリッドＭＧの連系点（受電点）に設けられ、マイクログリッドＭＧと電力系統４との並列（接続）／解列（切り離し）を切り替え可能に構成されている。受変電設備３は、いずれも図示しないが、高圧側（一次側）の開閉装置、変圧器、保護リレー、計測機器および制御装置を含む。マイクログリッドＭＧが電力系統４と連系しているときに、受変電設備３は、電力系統４から、たとえば特別高圧（７０００Ｖを超える電圧）の交流電力を受電し、受電した電力を降圧してマイクログリッドＭＧに供給する。

電力系統４は、発電所および送配電設備によって構築された電力網である。この実施の形態では、電力会社が発電事業者と送配電事業者とを兼ねる。電力会社は、一般送配電事業者に相当するとともに、電力系統４の管理者に相当し、電力系統４を保守および管理する。

送配電事業者サーバ５は、電力会社に帰属し、電力系統４の電力需給を管理するコンピュータである。送配電事業者サーバ５もＣＥＭＳサーバ２と双方向通信が可能に構成されている。

以上のような構成を有する電力管理システム１００において、上述したとおり、マイクログリッドＭＧの電力調整リソースとして用いられる自然変動電源１５としては、ソーラパネルなどの太陽光発電装置１５Ａが列挙される。マイクログリッドＭＧの対象となる予め定められた地域内に太陽光発電装置１５Ａが設置される場合において、電力調整を精度高く行なうためには、その太陽光発電装置１５Ａを用いた発電電力を精度高く予測することが求められる。そのため、たとえば、日射量を予測して、予測された日射量の情報から太陽光発電装置１５Ａの発電電力や発電量を算出することが考えられる。

図２は、太陽光発電装置１５Ａでの発電電力を予測する構成の一例について説明するための図である。図２に示すように、ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、太陽光発電装置１５Ａが設置される地点における日射量の実測値を示す情報と、現在時刻よりも後の時点における日射量の予測値を示す情報とを外部サーバ２００から取得する。外部サーバ２００は、たとえば、気象庁のサーバや、日射量に関する情報を外部に提供する機関のサーバなどを含む。車両１８は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８Ａと、バッテリ１８Ｂとを含む。ＣＥＭＳサーバ２は、車両１８のＥＣＵ１８Ａと有線通信または無線通信により通信可能に構成される。

太陽光発電装置１５Ａが設置される地点には、日射計１１８が設置される。日射計１１８は、日射量を検出し、検出結果を示す情報を外部サーバ２００に送信する。外部サーバ２００は、たとえば、太陽光発電装置１５Ａが設置される地点に設置される日射計１１８から取得される日射量の実測値の履歴を用いて現在時刻よりも後の時点の日射量の予測値を算出する。外部サーバ２００は、たとえば、過去数年間分の同日同時刻における日射量の実測値の平均値等を予測値として算出してもよいし、気圧の配置や機械学習等を用いて予測値を算出してもよい。なお、外部サーバ２００は、公知の技術を用いて日射量の予測値を算出できればよく、上述の方法に特に限定されるものではない。外部サーバ２００は、太陽光発電装置１５Ａが設置される地点の同時刻の日射量の実測値と予測値とを対応づけて記憶装置（図示せず）に記憶させる。外部サーバ２００は、太陽光発電装置１５Ａが設置される地点における日射量に関する情報についてＣＥＭＳサーバ２から要求を受けると、当該地点における日射量の実測値と予測値とに関する情報をＣＥＭＳサーバ２に送信する。

ＣＥＭＳサーバ２は、予測対象時刻での太陽光発電装置１５Ａが設置される地点における発電電力を日射量の予測値を用いて算出することができる。予測対象時刻は、たとえば、現在時刻から予め定められた時間（たとえば、３０分や１時間など）が経過した後の時刻であってもよいし、マクログリッドＭＧ内、あるいは、マイクログリッドＭＧと電力系統４との間で電力調整が実行される時刻であってもよい。そして、ＣＥＭＳサーバ２は、太陽光発電装置１５Ａが設置される地点における日射量の予測値を用いて予測対象時刻での太陽光発電装置１５Ａの発電電力の予測値を算出することができる。

ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、ＤＲ（Demand Response）要請等によりマイクログリッドＭＧから電力系統４に対して電力を供給する場合において、日中等の発電電力が電力系統４から要求される電力（以下、要求電力と記載する場合がある）よりも大きい場合には、マイクログリッドＭＧ内で余剰電力が発生するため、発生した余剰電力をマイクログリッドＭＧ内で吸収することが求められる。このような余剰電力を吸収する手段として、たとえば、車両１８に搭載されるバッテリ１８Ｂが一例として挙げられる。バッテリ１８Ｂを用いて余剰電力を吸収する場合には、余剰電力が発生する時点（予測対象時刻）までにバッテリ１８ＢのＳＯＣ（State Of Charge）を余剰電力の吸収が可能な値に制御することが求められる。そのため、ＣＥＭＳサーバ２は、予測対象時刻での発電電力の予測値とバッテリ１８ＢのＳＯＣの現在値とを用いてバッテリ１８ＢのＳＯＣの目標範囲を設定するとともに、予測対象時刻に到達するまでに設定された目標範囲内になるようにＳＯＣを制御する。

このとき、たとえば、予測された余剰電力で充電してもＳＯＣの予め定められた上限値を超えない値が目標範囲の上限値として設定され、上限値に一定のマージンαだけ低い値が目標範囲の下限値として設定される。車両１８のＥＣＵ１８Ａは、目標範囲内の可能な限り低い値を目標値として設定する。ＥＣＵ１８Ａは、たとえば、バッテリ１８Ｂの現在のＳＯＣやバッテリ１８Ｂの充電電力の上限値やバッテリ１８Ｂの給電電力の上限値、および予測対象時刻までの時間等を用いて目標値を設定する。

ＣＥＭＳサーバ２は、車両１８のＥＣＵ１８Ａからバッテリ１８ＢのＳＯＣに関する情報（ＳＯＣ情報）を受信するとともに、設定された目標範囲内になるようにＳＯＣを制御するための制御指令（ＳＯＣ制御指令）を車両１８に送信する。

一方、ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、マイクログリッドＭＧから電力系統４に対して電力を供給する場合において、発電電力が要求電力よりも小さい場合には、太陽光発電装置１５Ａから電力系統４に供給する電力が不足する。そのため、不足した電力をマイクログリッドＭＧ内で補うことが求められる。このような不足する電力を補う手段として、たとえば、車両１８に搭載されるバッテリ１８Ｂが一例として挙げられる。バッテリ１８Ｂを用いて不足する電力を補う場合には、電力が不足する時点（予測対象時刻）までにバッテリ１８ＢのＳＯＣを不足する電力を補うことが可能な値に制御することが求められる。そのため、ＣＥＭＳサーバ２は、予測対象時刻での発電電力の予測値を用いてバッテリ１８ＢのＳＯＣの目標範囲を設定するとともに、予測対象時刻に到達するまでに設定された目標範囲内になるようにＳＯＣを制御する。

このとき、たとえば、予測された電力の不足分を給電してもＳＯＣの予め定められた下限値を超えない値が目標範囲の下限値として設定され、下限値に一定のマージンαだけ高い値が目標範囲の上限値として設定される。車両１８のＥＣＵ１８Ａは、目標範囲内の可能な限り高い値を目標値として設定する。ＥＣＵ１８Ａは、たとえば、バッテリ１８Ｂの現在のＳＯＣやバッテリ１８Ｂの充電電力の上限値やバッテリ１８Ｂの給電電力の上限値、および予測対象時刻までの時間等を用いて目標値を設定する。

上述した日射量の予測情報としては、気象庁などの様々な機関から提供されているが、必ずしも信頼度が高くなく、予測値の信頼度が低い場合には、日射量の予測値が実際の日射量から大きく外れる可能性が高くなる。そのため、予測値の信頼度によっては、太陽光発電装置１５Ａの発電電力の予測精度が悪化し、実際の発電電力が予測された発電電力に対して過大または過小になり得る。その結果、発電電力の余剰部分や不足部分を適切に吸収あるいは補うことが求められる。

そこで、本実施の形態においては、ＣＥＭＳサーバ２が、太陽光発電装置１５Ａにおける日射量の予測値の信頼度が低い場合には、信頼度が高い場合よりも上述のバッテリ１８ＢのＳＯＣの目標範囲を広く設定するものとする。

このようにすると、日射量の予測値の信頼度が低い場合には、発電電力が予測値に対して過大または過少になる場合がある。そのため、発電電力が予測値に対して過大または過少になることに備えてバッテリ１８ＢのＳＯＣの目標範囲を広く設定することにより、適切に過大分を吸収したり過少分を補ったりすることができる。

以下、図３を参照して、ＣＥＭＳサーバ２で実行される処理の一例について説明する。図３は、ＣＥＭＳサーバ２で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＣＥＭＳサーバ２は、予測開始条件が成立するか否かを判定する。予測開始条件は、たとえば、太陽光発電装置１５Ａに対して予測対象時刻における発電電力の予測が要求されるという条件を含む。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、送配電事業者サーバ５からの予測対象時刻に太陽光発電装置１５Ａからの発電電力を電力系統４に供給することが要求される場合に予測対象時刻における発電電力の予測が要求されるという条件が成立したと判定する。予測開始条件が成立すると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＣＥＭＳサーバ２は、予測対象時刻での太陽光発電装置１５Ａが設置される地点の日射量の予測値と予測値の信頼度に関する情報とを取得する。ＣＥＭＳサーバ２は、上述したように外部サーバ２００から予測対象時刻での太陽光発電装置１５Ａが設置される地点の日射量の予測値を取得する。さらに、ＣＥＭＳサーバ２は、現在時刻における太陽光発電装置１５Ａが設置される地点の日射量の実測値と予測値とを取得し、取得された現在時刻における日射量の実測値と予測値とを用いて信頼度に関する情報を取得する。より具体的には、ＣＥＭＳサーバ２は、現在時刻における日射量の実測値と予測値とから誤差率を算出する。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、所定の評価関数（たとえば、平均絶対パーセント誤差（ＭＡＰＥ：Mean Absolute Percentage Error））により算出される値を誤差率として算出する。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、現在時刻における予測値と実測値との差分を実測値で除算した値の絶対値を誤差率として算出する。なお、ＣＥＭＳサーバ２は、現在時刻以前の複数の時刻における実測値と予測値とを取得し、複数の時刻における各誤差率を算出して、各誤差率の平均値を最終的な誤差率として算出してもよい。あるいは、外部サーバ２００において上述のような誤差率が算出される場合には、ＣＥＭＳサーバ２は、外部サーバ２００から取得される誤差率を予測対象時刻の日射量の予測値の信頼度として取得してもよい。

Ｓ１０４にて、ＣＥＭＳサーバ２は、取得した日射量の予測値から予測対象時刻での発電電力の予測値を算出する。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、日射量から発電電力への変換効率を用いて日射量の予測値から発電電力の予測値を算出してもよいし、あるいは、日射量と発電電力との関係を示す予め定められたマップ、表あるいは数式等を用いて日射量の予測値から発電電力の予測値を算出してもよい。

Ｓ１０６にて、ＣＥＭＳサーバ２は、発電電力の予測値が要求電力よりも大きいか否かを判定する。ＣＥＭＳサーバ２は、発電電力の予測値が太陽光発電装置１５Ａに対して要求する電力あるいは電力系統４から要求される電力よりも大きいか否かを判定する。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、電力系統４から要求される電力を用いてマイクログリッドＭＧ内の複数の電力供給源に対して要求する電力を設定し、そのうちの太陽光発電装置１５Ａに対して要求する電力を要求電力として設定してもよいし、あるいは、電力系統４から要求される電力を要求電力として設定してもよい。発電電力の予測値が要求電力よりも大きいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０８にて、ＣＥＭＳサーバ２は、日射量の予測値の信頼度が高いか否かを判定する。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、上述のように算出された誤差率がしきい値以下である場合には、日射量の予測値の信頼度が高いと判定する。あるいは、ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、上述のように算出された誤差率がしきい値よりも大きい場合には、日射量の予測値の信頼度が低いと判定する。日射量の予測値の信頼度が高いと判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１１０にて、ＣＥＭＳサーバ２は、バッテリ１８ＢのＳＯＣの第１目標範囲を設定する。このとき、たとえば、予測された余剰電力で充電してもＳＯＣの予め定められた上限値を超えない値が第１目標範囲の上限値として設定され、上限値に予め定められた値であるマージンαだけ低い値が第１目標範囲の第１下限値として設定される。日射量の予測値の信頼度が高くない（低い）と判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

Ｓ１１２にて、ＣＥＭＳサーバ２は、バッテリ１８ＢのＳＯＣの第２目標範囲を設定する。このとき、第１目標範囲の上限値と同じ値が第２目標範囲の上限値として設定され、上限値に予め定められた値であるマージンβだけ低い値が第２目標範囲の第２下限値として設定される。なお、マージンβの大きさは、マージンαの大きさよりも大きい。すなわち、第２目標範囲は、第１目標範囲よりも広い範囲となる。発電電力の予測値が要求電力以下であると判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１４にて、ＣＥＭＳサーバ２は、日射量の予測値の信頼度が高いか否かを判定する。信頼度の判定方法については、上述のＳ１０８の処理と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。日射量の予測値の信頼度が高いと判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１１６にて、ＣＥＭＳサーバ２は、バッテリ１８ＢのＳＯＣの第３目標範囲を設定する。このとき、たとえば、予測された電力の不足分を給電してもＳＯＣの予め定められた下限値を超えない値が第３目標範囲の下限値として設定され、下限値にマージンαだけ高い値が第３目標範囲の第１上限値として設定される。日射量の予測値の信頼度が高くないと判定される場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。

Ｓ１１８にて、ＣＥＭＳサーバ２は、バッテリ１８ＢのＳＯＣの第４目標範囲を設定する。このとき、第３目標範囲の下限値と同じ値が第４目標範囲の下限値として設定され、下限値にマージンβだけ高い値が第４目標範囲の上限値として設定される。

Ｓ１２０にて、ＣＥＭＳサーバ２は、設定された目標範囲内になるようにＳＯＣの制御指令を車両１８に出力する。車両１８のＥＣＵ１８Ａは、ＳＯＣ制御指令として受信した目標範囲内になるようにＳＯＣを制御する。ＥＣＵ１８Ａは、予測対象時刻にバッテリ１８Ｂの充電をする場合には、設定された目標範囲の下限値（第１下限値あるいは第２下限値）に可能な限り近い値になるようにバッテリ１８ＢのＳＯＣを制御する。一方、ＥＣＵ１８Ａは、予測対象時刻にバッテリ１８Ｂから給電をする場合には、設定された目標範囲の上限値（第１上限値あるいは第２上限値）に可能な限り近い値になるようにバッテリ１８ＢのＳＯＣを制御する。ＥＣＵ１８Ａは、たとえば、現在のＳＯＣおよび現在時刻から予測開始時刻までの時間等を用いて目標範囲内に目標値を設定し、予測対象時刻までにＳＯＣが目標値になるようにＳＯＣを制御する。ＥＣＵ１８Ａは、たとえば、マイクログリッドＭＧのいずれかの消費設備やＥＶＳＥ１７以外の充電設備へ電力を供給したり、車両１８内の電気機器を作動させるなどしてバッテリ１８ＢのＳＯＣを低下させてもよいし、あるいは、マイクログリッドＭＧのいずれかの電源設備からのＥＶＳＥ１７を経由して電力の供給を受けるなどしてバッテリ１８ＢのＳＯＣを増加させてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態におけるＣＥＭＳサーバ２の動作の一例について図４～図７を参照しつつ説明する。図４は、発電電力の予測値が要求電力よりも大きい場合の太陽光発電装置１５Ａと電力系統４とバッテリ１８Ｂとの間での電力の流れを説明するための図である。図５は、第１目標範囲と第２目標範囲とを説明するための図である。図５には、バッテリ１８ＢのＳＯＣを棒状のグラフとして示し、棒状に示された領域に目標範囲として設定された上限値と下限値とが示される。図６は、発電電力の予測値が要求電力よりも小さい場合の太陽光発電装置１５Ａと電力系統４とバッテリ１８Ｂとの間での電力の流れを説明するための図である。図７は、第３目標範囲と第４目標範囲とを説明するための図である。図７には、バッテリ１８ＢのＳＯＣを棒状のグラフとして示し、棒状に示された領域に目標範囲として設定された上限値と下限値とが示される。

たとえば、現在時刻から予め定められた時間が経過した後の予測対象時刻において、太陽光発電装置１５Ａの発電電力の電力系統４への供給が要求されるものとする。発電電力の予測が要求されることにより予測開始条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、外部サーバ２００から予測対象時刻の日射量の予測値および信頼度に関する情報（たとえば、現在時刻以前の実測値と予測値との履歴情報）が取得される（Ｓ１０２）。そして、予測対象時刻の日射量の予測値を用いて太陽光発電装置１５Ａにおける発電電力の予測値が算出される（Ｓ１０４）。算出された発電電力の予測値が太陽光発電装置１５Ａに要求される要求電力よりも大きいと判定され（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、かつ、予測値の信頼度が高いと判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、第１目標範囲が設定され（Ｓ１１０）、ＳＯＣの制御指令が車両１８に出力される（Ｓ１２０）。

図４に示すように、発電電力の予測値が要求電力よりも大きいと判定される場合、予測対象時刻において、発電電力のうちの要求電力に相当する一部が太陽光発電装置１５Ａから電力系統４に供給され、残りの余剰部分がバッテリ１８Ｂに供給されることとなる。そのため、バッテリ１８Ｂにおいては、予測対象時刻において余剰部分の充電が行なわれる。

日射量の予測値の信頼度が高い場合には、発電電力の予測値が大きく変動する可能性が低く、余剰部分が大きく変動する可能性が低い。そのため、図５に示すように、第１目標範囲内でＳＯＣが制御されている場合において、発電電力の余剰部分を用いてバッテリ１８Ｂが充電される場合にも、発生した余剰部分をバッテリ１８Ｂを用いて吸収することが可能となる。

一方、算出された発電電力の予測値が要求電力よりも大きく（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、かつ、日射量の予測値の信頼度が低いと（Ｓ１０８にてＮＯ）、第２目標範囲が設定され（Ｓ１１２）、ＳＯＣの制御指令が車両１８に出力される（Ｓ１２０）。

日射量の予測値の信頼度が低い場合には、発電電力の予測値が大きく変動する可能性が高い。この場合、余剰部分が過小となる場合には、バッテリ１８Ｂにおいて吸収することができるが、余剰部分が過大となる場合には、発電電力の余剰部分を用いてバッテリ１８Ｂを充電するとバッテリ１８ＢのＳＯＣが予め定められた上限値を超える場合がある。そのため、第２目標範囲が設定されることにより、第２目標範囲の下限値（第２下限値）に近い値にバッテリ１８ＢのＳＯＣが制御されると、予測対象時刻において、バッテリ１８ＢのＳＯＣの状態を第１目標範囲の第１下限値よりも低い状態にすることができる。そのため、余剰部分が過大となる場合でも発生した余剰部分をバッテリ１８Ｂを用いて吸収することが可能となる。

次に、算出された発電電力の予測値が要求電力以下であって（Ｓ１０６にてＮＯ）、かつ、日射量の予測値の信頼度が高いと（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、第３目標範囲が設定され（Ｓ１１６）、ＳＯＣの制御指令が車両１８に出力される（Ｓ１２０）。

図６に示すように、発電電力の予測値が要求電力よりも小さいと判定される場合、予測対象時刻において、発電電力の全部が電力系統４に供給され、不足部分がバッテリ１８Ｂから供給され、バッテリ１８Ｂから給電されることとなる。そのため、バッテリ１８Ｂにおいては、予測対象時刻において不足部分の給電が行なわれる。

日射量の予測値の信頼度が高い場合には、発電電力の予測値が大きく変動する可能性が低く、電力の不足分が大きく変動する可能性が低い。そのため、図７に示すように、第３目標範囲内でＳＯＣが制御されている場合において、発電電力の不足分がバッテリ１８Ｂから給電される場合にも、ＳＯＣが予め定められた下限値を下回ることなく、電力の不足分を補うことが可能となる。

一方、算出された発電電力の予測値が要求電力以下であって（Ｓ１０６にてＮＯ）、かつ、日射量の予測値の信頼度が低いと（Ｓ１１４にてＮＯ）、第４目標範囲が設定され（Ｓ１１８）、ＳＯＣの制御指令が車両１８に出力される（Ｓ１２０）。

日射量の予測値の信頼度が低い場合には、発電電力の予測値が大きく変動する可能性が高い。この場合、発電電力が過大となり電力の不足分が少なくなる場合には、バッテリ１８Ｂからの給電により不足分を補うことができるが、発電電力が過少となり電力の不足分が大きくなる場合には、電力の不足分を補うようにバッテリ１８Ｂから給電するとバッテリ１８ＢのＳＯＣが予め定められた下限値を超える場合がある。そのため、第４目標範囲が設定されることにより、第４目標値の上限値（第２上限値）に近い値にバッテリ１８ＢのＳＯＣが制御されると、予測対象時刻において、バッテリ１８ＢのＳＯＣの状態を第３目標範囲の第１上限値よりも高い状態にすることができる。そのため、電力の不足分が大きくなる場合でもバッテリ１８Ｂから電力の不足分を補うことが可能となる。

以上のようにして、本実施の形態に係る電力管理システム１００によると、日射量の予測値の信頼度が低い場合には、発電電力が予測値に対して過大または過少になる場合がある。そのため、バッテリ１８ＢのＳＯＣの目標範囲を発電電力の予測値に対して過大または過少になることに備えて目標範囲を広く設定することにより、適切に発電電力の過大分を吸収したり発電電力の過少分を補ったりすることができる。したがって、太陽光発電装置が接続される電力網における発電電力の余剰部分あるいは不足部分を適切に吸収あるいは補う電力管理システム、電力管理サーバ、および、電力管理方法を提供することができる。

特に、予測対象時刻に発電電力の一部を用いてバッテリ１８Ｂが充電される場合には、予測値の信頼度が低いときに、信頼度が高いときよりも目標範囲の下限値が低く設定されるので、発電電力が予測値に対して過大になる場合でもバッテリ１８Ｂにおいて発電電力の余剰分を吸収することができる。

さらに、予測対象時刻に発電電力とともにバッテリ１８Ｂの電力が電力系統４に供給される場合には、予測値の信頼度が低いときに、信頼度が高いときよりも目標範囲の上限値が高く設定されるので、発電電力が予測値に対して過少になり、電力の不足分が大きくなる場合でもバッテリ１８Ｂの電力を用いて不足分を補うことができる。

さらに、同時刻における日射量の実測値と予測値とによって誤差率を算出することによって信頼度を精度高く算出することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、ＣＥＭＳサーバ２は、太陽光発電装置１５Ａが設置される地点における日射量に関する情報を外部サーバ２００から取得するものとして説明したが、ＣＥＭＳサーバ２は、当該地点に設置された日射計１１８等を用いて太陽光発電装置１５Ａが設置される地点の日射量に関する情報を直接的に取得するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態において、ＣＥＭＳサーバ２において予測対象時刻における発電電力が予測されるものとして説明したが、たとえば、電力調整予定期間中の発電電力量が予測されるようにしてもよい。ＣＥＭＳサーバ２は、たとえば、予測される発電電力に制御周期を乗算し、電力調整予定期間分（あるいは、予め定められた期間）を積算して電力調整予定期間中の発電電力量を予測してもよい。

さらに上述の実施の形態において、ＣＥＭＳサーバ２は、外部サーバ２００から太陽光発電装置１５Ａが設置される地点の日射量の予測値を取得するものとして説明したが、ＣＥＭＳサーバ２において当該地点の日射量の実測値の履歴を用いて当該地点の日射量の予測値が算出されてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、マイクログリッドＭＧ内に太陽光発電装置１５Ａが１台設置される場合を一例として説明したが、マイクログリッドＭＧ内に太陽光発電装置１５Ａが複数台設置されてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、太陽光発電装置１５Ａの発電電力の余剰電力の充電や発電電力の不足分を１台の車両１８によって吸収したり補ったりする場合を一例として説明したが、車両１８としては、複数台であってもよいし、あるいは、複数台のうちの予測対象時刻までに設定された目標範囲内にＳＯＣを制御することが可能な少なくともいずれかの車両が選択されるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、太陽光発電装置１５Ａとバッテリ１８Ｂとを用いて電力系統４の要求電力を満たす動作を行なう場合を一例として説明したが、その他の電源や消費設備等を組み合わせるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、誤差率は、同時刻の日射量の予測値と実測値とを用いて平均絶対パーセント誤差を誤差率として算出し、誤差率を用いて信頼度が高いか否かを判定するものとして説明したが、特にこのような誤差率の算出方法に限定されるものではなく、たとえば、予測値に対する実測値の比（＝実測値／実測値）を誤差率として算出してもよい。あるいは、信頼度が高いか否かの判定方法としては、誤差率を用いた方法に限定されるものではなく、たとえば、予測値に対する実測値の比を予測値の履歴と実測値の履歴とから複数個算出し、所定の信頼区間内であるか否かにより信頼度が高いか否かを判定してもよい。

さらに上述の実施の形態においては、バッテリ１８ＢのＳＯＣを車両１８のＥＣＵ１８Ａにより制御される場合を一例として説明したが、たとえば、ＥＶＳＥ１７を用いてバッテリ１８ＢのＳＯＣを制御してもよい。

さらに上述の実施の形態においては、発電電力の余剰部分の吸収および電力の不足分の補填を行なう蓄電装置としては、車両１８に搭載されるバッテリ１８Ｂを用いる場合を一例として説明したが、固定式の蓄電装置を用いてもよく、特に車載の蓄電装置に限定されるものではない。

さらに上述の実施の形態においては、第１目標範囲および第３目標範囲の設定に用いられるマージンとして同じ値αを用いる場合を一例として説明したが、第１目標範囲の設定と第３目標範囲の設定とにおいて異なる値のマージンが設定されるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、第２目標範囲および第４目標範囲の設定に用いられるマージンとして同じ値βを用いる場合を一例として説明したが、第２目標範囲の設定と第４目標範囲の設定とにおいて異なる値のマージンが設定されるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においてマージンα，βは、いずれも予め定められた値である場合を一例として説明したが、マージンα，βは、たとえば、発電電力の予測値、余剰部分の大きさ、あるいは、電力の不足分の大きさ等に応じて設定される値であってもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
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。本発明の範囲は上記した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およ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 ＣＥＭＳ、２ ＣＥＭＳサーバ、３ 受変電設備、４ 電力系統、５ 送配電事業者サーバ、１１ ＦＥＭＳ、１２ ＢＥＭＳ、１３ ＨＥＭＳ、１４ 発電機、１５ 自然変動電源、１５Ａ 太陽光発電装置、１６ 電力貯蔵システム、１７ 充電設備、１８ 車両、１８Ａ ＥＣＵ、１８Ｂ バッテリ、２１ 制御装置、２２ 記憶装置、２３ 通信装置、１００ 電力管理システム、１１０ ＦＥＭＳサーバ、１２０ ＢＥＭＳサーバ、１３０ ＨＥＭＳサーバ、１１８ 日射計、２００ 外部サーバ。

Claims (6)

1. 予め定められた地域に設置される電力網の電力を管理する電力管理システムであって、
   前記予め定められた地域内に設置され、前記電力網に接続される太陽光発電装置と、
   前記電力網に接続可能な蓄電装置と、
   前記太陽光発電装置が設置される地点における予測対象時刻での日射量の予測値を取得する取得装置と、
   前記日射量の予測値を用いて前記予測対象時刻での前記太陽光発電装置の発電電力の予測値を算出し、前記予測値を用いて前記蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を設定するとともに、前記予測対象時刻になるまでに前記目標範囲内になるように前記ＳＯＣを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記予測値の信頼度が低い場合には、前記信頼度が高い場合よりも前記目標範囲を広く設定する、電力管理システム。
2. 前記制御装置は、前記予測対象時刻に前記発電電力の一部を用いて前記蓄電装置を充電する場合には、前記予測値の信頼度が低いときに、前記信頼度が高いときよりも前記目標範囲の下限値を低く設定する、請求項１に記載の電力管理システム。
3. 前記制御装置は、前記予測対象時刻に前記発電電力とともに前記蓄電装置の電力を前記電力網の外部に供給する場合には、前記予測値の信頼度が低いときに、前記信頼度が高いときよりも前記目標範囲の上限値を高く設定する、請求項１に記載の電力管理システム。
4. 前記制御装置は、同時刻における前記日射量の実測値と予測値とによって算出される誤差率を用いて前記信頼度を算出する、請求項１に記載の電力管理システム。
5. 予め定められた地域に設置される電力網の電力を管理する電力管理サーバであって、前記電力網には、前記予め定められた地域内に設置される太陽光発電装置と、蓄電装置とが接続され、
   前記電力管理サーバは、
   前記太陽光発電装置が設置される地点における予測対象時刻での日射量の予測値を取得し、
   前記日射量の予測値を用いて前記予測対象時刻での前記太陽光発電装置の発電電力の予測値を算出し、
   前記予測値を用いて前記蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を設定し、
   前記予測対象時刻になるまでに前記目標範囲内になるように前記ＳＯＣを制御し、
   前記予測値の信頼度が低い場合には、前記信頼度が高い場合よりも前記目標範囲を広く設定する、電力管理サーバ。
6. 予め定められた地域に設置される電力網の電力を管理する電力管理方法であって、前記電力網には、前記予め定められた地域内に設置される太陽光発電装置と、蓄電装置とが接続され、
   前記電力管理方法は、
   前記太陽光発電装置が設置される地点における予測対象時刻での日射量の予測値を取得するステップと、
   前記日射量の予測値を用いて前記予測対象時刻での前記太陽光発電装置の発電電力の予測値を算出するステップと、
   前記予測値を用いて前記蓄電装置のＳＯＣの目標範囲を設定するステップと、
   前記予測対象時刻になるまでに前記目標範囲内になるように前記ＳＯＣを制御するステップと、
   前記予測値の信頼度が低い場合には、前記信頼度が高い場合よりも前記目標範囲を広く設定するステップとを含む、電力管理方法。

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