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公開番号2025113051
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024007685
出願日2024-01-22
発明の名称電力制御装置、電力制御方法および電力制御システム
出願人シャープエネルギーソリューション株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/00 20060101AFI20250725BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】需要家の煩雑な操作を要さずにハイブリッド給湯装置を遠隔で運転し、電力の自家消費率を高める制御を実現できる電力制御装置。
【解決手段】ハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を含む需要家の電力システムを制御する電力制御装置であって、太陽光発電装置の発電により生じる余剰電力を予測する余剰電力予測部と、ハイブリッド給湯装置が日中の沸き上げを行う場合に必要な沸き上げ電力の大きさを取得する沸き上げ電力取得部と、余剰電力予測部により予測された予測余剰電力と沸き上げ電力取得部により取得された沸き上げ電力との大きさを比較して余剰電力を用いた沸き上げ運転が可能な日中沸き上げ可能期間を決定する沸き上げ可能期間決定部と、決定された日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻をハイブリッド給湯装置に送信する通信部と、を備える電力制御装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を含む需要家の電力システムを制御する電力制御装置であって、
前記太陽光発電装置の発電により生じる余剰電力を予測する余剰電力予測部と、
前記ハイブリッド給湯装置が日中の沸き上げを行う場合に必要な沸き上げ電力の大きさを取得する沸き上げ電力取得部と、
前記余剰電力予測部により予測された予測余剰電力と前記沸き上げ電力取得部により取得された沸き上げ電力との大きさを比較して余剰電力を用いた沸き上げ運転が可能な日中沸き上げ可能期間を決定する沸き上げ可能期間決定部と、
決定された日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻を前記ハイブリッド給湯装置に送信する通信部と、
を備える電力制御装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記通信部は、通信規格であるECHONET Liteのプロパティとして定められた太陽光発電連携モード設定および太陽光発電利用時間を用いて前記ハイブリッド給湯装置に前記予定時刻を送信する請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記余剰電力予測部は、予め定められた時間帯における余剰電力を予測し、
前記沸き上げ可能期間決定部は、前記時間帯における前記予測余剰電力と前記沸き上げ電力とを比較して前記日中沸き上げ可能期間の予定時刻を決定する請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記ハイブリッド給湯装置が沸き上げを行う場合に必要な電力の基準値を予め記憶する沸き上げ電力記憶部をさらに備え、
前記沸き上げ電力取得部は、前記沸き上げ電力記憶部に格納された基準値を、沸き上げを行う場合に必要な沸き上げ電力の大きさとして取得する請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記沸き上げ可能期間決定部は、所定の単位時間毎に前記予測余剰電力と前記沸き上げ電力との大きさを比較し、前記余剰電力が前記沸き上げ電力を超える１または連続した単位時間があればその単位時間の始期および終期を前記日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻として決定する請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記沸き上げ可能期間決定部は、所定の単位時間毎に前記予測余剰電力と前記沸き上げ電力との大きさを比較し、前記余剰電力が前記沸き上げ電力を超える１または連続した単位時間が複数ある場合は、より長く連続した単位時間を前記日中沸き上げ可能期間の予定時刻として決定する請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記沸き上げ可能期間決定部は、所定の単位時間毎に前記予測余剰電力と前記沸き上げ電力との大きさを比較し、前記余剰電力が前記沸き上げ電力を超える１または連続した単位時間が複数ある場合は、より早い方を前記日中沸き上げ可能期間の予定時刻として決定する請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項８】
ハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を含む需要家の電力システムを制御する電力制御装置のプロセッサが、
前記太陽光発電装置の発電により生じる余剰電力を予測するステップと、
前記ハイブリッド給湯装置が日中の沸き上げを行う場合に必要な沸き上げ電力の大きさを取得するステップ部と、
予測された予測余剰電力と取得された沸き上げ電力との大きさを比較して余剰電力を用いた沸き上げ運転が可能な日中沸き上げ可能期間を決定するステップと、
決定された日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻を前記ハイブリッド給湯装置に送信するステップと、
を備える電力制御方法。
【請求項９】
ハイブリッド給湯装置、太陽光発電装置および請求項１～７の何れか１つに記載の電力制御装置を備える需要家の電力システムであって、
前記ハイブリッド給湯装置は、前記電力制御装置から前記予定時刻を受信すると、日中沸き上げ可能期間の開始時刻および終了時刻として設定し、前記開始時刻から前記終了時刻までの期間に日中の沸き上げを行う電力制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を含む需要家の電力システムを制御する電力制御、電力制御方法および電力制御システムに関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題への対応やエネルギー資源の高騰などにより需要家における電力の自家消費の要請が益々高まりつつある。また、通信技術の進歩に伴い外部の機器から運転の遠隔制御を受け付け、また外部の機器へ自機の状態を提供する通信機能を備えた機器が増えている。
また、ガス給湯器、電気式ヒートポンプおよび貯湯タンクの３つを組み合わせたハイブリッド給湯装置が知られている。大気中の熱を活用する電気式ヒートポンプで湯を沸き上げて貯湯タンクに貯めておき、その後タンク内の湯がなくなっても、ガス給湯器に運転を切り替えて瞬時に湯を供給する給湯システムである。電気式ヒートポンプのみの貯湯式給湯装置と同様、ハイブリッド給湯機は給湯パターン（使用量、時間帯など）を学習し、貯湯タンクに湯を貯める際の湯温・湯量・貯湯タイミングを最適化する機能を有する。
ヒートポンプ熱源機と貯湯タンクと燃焼式の補助熱源機とを有し、太陽光発電装置で発電された電力で運転可能に構成されたハイブリッド給湯システムにおいて、以下の制御を行うものが知られている。制御手段である主制御ユニットは、外部のサーバから時刻別の日射量データを含む気象予報情報を取得し、その取得した気象予報情報の日射量データに基づき、貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を設定する（例えば、特許文献１参照）。
また、ハイブリッド給湯装置を念頭に置いたものではないが、電気式ヒートポンプおよび湯を貯留する貯湯タンクおよび太陽光発電設備を備えた需要家の貯湯式給湯システムについて、次の技術が知られている。太陽光発電装置による発電電力が得られる日中に需要家が消費する電力を超える余剰電力を自家消費するために、当日の余剰電力を予測する。その結果、余剰電力が多い場合は少ない場合に比べて前日の貯湯式給湯装置の夜間沸き上げ運転における沸き上げ量を少なくする（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０６２８７６号公報
特開２０１３－１４８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の実施例によれば、ガス燃焼式の補助熱源機を備えたヒートポンプ給湯装置、即ちハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を制御する主制御ユニットが、外部サーバからその日の時刻別の日射量データを取得する。太陽光発電装置の発電量に関連する日射量が所定値を上回ると予測される時間帯を貯湯許容期間としてその開始時刻と終了時刻をユーザに代わってリモコンに設定する。これと並行して、学習制御により設定されているその日の貯湯熱量を読み込み、貯湯許容期間内に貯湯熱量の全部または一部を前以て（給湯仕様の１時間前くらいまでに）貯湯するように貯湯運転の時間帯を設定する。特許文献１のものは、貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻とを設定する際に、日射量の他に季節、貯湯温度を考慮している。しかし、余剰電力の状態は考慮されていない。
特許文献２は、ハイブリッド給湯装置ではなく電気式ヒートポンプのみを加熱源とする貯湯式給湯装置に関する技術である。よって、当日の日中に発生する余剰電力を用いた沸き上げ量に見合うように、前日の夜間における沸き上げ量を抑制する技術である。
ハイブリッド給湯装置においても、上述の通信機能を備えたものが増えている。具体的には、例えば、ECHONET Lite（登録商標）の規格に準拠した通信機能を備えたハイブリッド給湯装置である。そのような通信機能を備えたハイブリッド給湯装置では、需要家の電力システムを統合制御する電力制御装置とハイブリッド給湯装置とが通信して需要家の操作負担を増やすことなくハイブリッド給湯装置を適切に運転し、電力の自家消費率を高めることが期待される。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、需要家の煩雑な操作を要さずにハイブリッド給湯装置を遠隔で運転し、電力の自家消費率を高める制御を実現できる電力制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、ハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を含む需要家の電力システムを制御する電力制御装置であって、前記太陽光発電装置の発電により生じる余剰電力を予測する余剰電力予測部と、前記ハイブリッド給湯装置が日中の沸き上げを行う場合に必要な沸き上げ電力の大きさを取得する沸き上げ電力取得部と、前記余剰電力予測部により予測された予測余剰電力と前記沸き上げ電力取得部により取得された沸き上げ電力との大きさを比較して余剰電力を用いた沸き上げ運転が可能な太陽光発電利用期間を決定する沸き上げ可能期間決定部と、決定された日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻を前記ハイブリッド給湯装置に送信する通信部と、を備える電力制御装置を提供する。
【０００６】
また、異なる観点からこの発明は、ハイブリッド給湯装置および太陽光発電装置を含む需要家の電力システムを制御する電力制御装置のプロセッサが、前記太陽光発電装置の発電により生じる余剰電力を予測するステップと、前記ハイブリッド給湯装置が日中の沸き上げを行う場合に必要な沸き上げ電力の大きさを取得するステップ部と、予測された予測余剰電力と取得された沸き上げ電力との大きさを比較して余剰電力を用いた沸き上げ運転が可能な太陽光発電利用期間を決定するステップと、決定された日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻を前記ハイブリッド給湯装置に送信するステップと、を備える電力制御方法を提供する。
【０００７】
さらに異なる観点から、この発明は、ハイブリッド給湯装置、太陽光発電装置および上記の電力制御装置を備える需要家の電力システムであって、前記ハイブリッド給湯装置は、前記電力制御装置から前記予定時刻を受信すると、日中沸き上げ可能期間の開始時刻および終了時刻として設定し、前記開始時刻から前記終了時刻までの期間に日中の沸き上げを行う電力制御システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による電力制御装置は、予測余剰電力と沸き上げ電力との大きさを比較して余剰電力を用いた沸き上げ運転が可能な日中沸き上げ可能期間を決定する沸き上げ可能期間決定部と、決定された日中沸き上げ可能期間の開始および終了に係る予定時刻をハイブリッド給湯装置に送信する通信部と、を備えるので、需要家の煩雑な操作を要さずにハイブリッド給湯装置を遠隔で運転し、電力の自家消費率を高める制御を実現できる。
この発明による電力制御方法および電力制御システムも同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態に係る電力システムの構成例を示すブロック図である。
図１の電力システムにおける１日の消費電力の推移、太陽光発電電力の推移、および単位時間毎の余剰電力の例を示す説明図である。
実施の形態に係る電力制御部が実行する処理の例を示すフローチャートである。
実施の形態２において、予測余剰電力が沸き上げ電力を超える単位時間が複数ある場合の例を示す説明図である。
実施の形態２において、予測余剰電力が沸き上げ電力を超える複数の時間帯の長さが等しい場合の例を示す説明図である。
実施の形態３において、予測余剰電力が沸き上げ電力を超える時間帯が、沸き上げ可能期間の上限よりも長い場合の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
（実施の形態１）
≪電力システムの構成例≫
まず、この実施の形態に係る電力システムの構成例を述べる。
図１は、この実施の形態に係る電力システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、この実施例に係る電力システム１０は、太陽光発電装置１１、ハイブリッド給湯装置１２、電気機器１３－１～１３－ｎ、パワーコンディショナ１４（Power Conditioning Systemの頭文字をとってＰＣＳとも呼ばれる）およびＨＥＭＳ１５を備え、外部の電力系統１００と接続される。ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）１５は、電力システム１０の電力を管理する装置である。太陽光発電装置１１の発電電力、ハイブリッド給湯装置１２および電気機器１３－１から電気機器１３－ｎまでがそれぞれ使用する電力、蓄電池１０２の充放電、電力系統１００との買電および売電を管理する。ＨＥＭＳ１５は、ネットワークを介して外部のＨＥＭＳサーバ１７と通信可能である。ＨＥＭＳサーバ１７は、気象庁やサービス事業者から気象情報を取得し、ＨＥＭＳ１５に提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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