区域能量管理装置以及区域能量管理方法与流程

1.本发明涉及管理区域内的能量的区域能量管理装置以及区域能量管理方法。


背景技术：

2.以往，大厦、工厂、住宅等需求者以能源成本的降低以及co2的排放削减为目的，导入太阳能发电(pv：photovoltaics)、热电联产系统、蓄电池等，通过能量管理系统(ems：energy management system)实施节能运转控制。另外，近年来，由于可再生能量的导入量的增大，在电力系统中供需平衡调整的需求增大，基于需求者的需求响应(dr)的调整力提供的需求增大。
3.另一方面，预计今后电动汽车(ev：electric vehicle)会大量普及，期待有效利用搭载于电动汽车的蓄电池(以下称为“ev蓄电池”)来进行节能、co2削减以及调整力提供的能量管理系统。
4.作为以往的与利用了ev蓄电池的能量管理装置相关的技术，在专利文献1中公开了一种运转方法，该运转方法提供能够将ev蓄电池作为需求者内的电力负载以及电力供给源而有计划地运用的电力供需系统。在需求者中设置有：最佳计划部，其进行电力供给源的最佳运用计划，导出预测入库时刻的ev蓄电池的目标蓄电池余量；以及通信部，其能够将与目标蓄电池余量相关的信息发送给ev，其中，ev按照与目标蓄电池余量相关的信息，控制ev的运转，使得预测入库时刻的蓄电池余量成为目标蓄电池余量。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2010-88147号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的课题
9.然而，在专利文献1所公开的方法中，ev蓄电池为了削减特定的需求者的能量成本而被有效利用，但并未设想降低电动汽车所经由的多个需求者整体的能量成本。另外，在专利文献1中，作为需求者考虑的指标，提示了能量成本降低，但没有考虑co2削减、向电力系统提供调整力等多个指标。
10.根据上述状况，期望一种将搭载有蓄电池的移动体所经由的多个需求者整体的能量管理为满足每个需求者的不同的目标指标的单元。
11.用于解决课题的手段
12.为了解决上述课题，本发明的一个方式的区域能量管理装置设置在至少拥有与电力系统连接的电源设备以及电力负载中的任一个，并且具有对搭载于移动体的蓄电池进行充放电的充放电装置的、由2个以上的需求者构成的区域，以能够直接或者间接地进行数据通信的方式连接与各需求者的能量管理装置以及移动体的能量管理装置。该区域能量管理装置基于表示存在于区域内的蓄电池的每个时刻的位置与蓄电池余量的关系的蓄电池余
量分布、各需求者实施了用于满足每个该需求者的目标指标的所述电源设备的运转计划的情况下的各需求者的每个时刻的过剩不足电力、以及区域整体的目标指标，计算出需求者间的电力交换量。
13.发明效果
14.根据本发明的至少一个方式，通过使搭载有蓄电池的移动体所经由多个需求者在各需求者进行充放电，管理需求者整体的能量以便能够满足每个需求者的不同的目标指标。
15.通过以下的实施方式的说明，使上述以外的课题、结构以及效果变得明确。
附图说明
16.图1是表示由存在于应用本发明的一实施方式的区域能量管理装置的区域内的多个需求者构成的能量系统的结构例的框图。
17.图2是表示本发明的一实施方式的各能量管理装置(cems、fems、hems、ev-ems)的功能性结构例的框图。
18.图3是表示本发明的一实施方式的区域能量管理装置以及各能量管理装置所具备的计算装置的硬件结构例的框图。
19.图4是表示本发明的一实施方式的区域能量管理装置(cems)的处理例的流程图。
20.图5是表示本发明的一实施方式的需求者的能量管理装置(ems)的处理例的流程图。
21.图6是表示本发明的一实施方式的ev用的能量管理装置(ev-ems)的处理例的流程图。
22.图7是表示本发明的一实施方式的区域能量管理装置(cems)、ev用的能量管理装置(ev-ems)、需求者的能量管理装置(ems)的协作例的时序图。
23.图8是表示通过本发明的一实施方式的区域能量管理装置以及需求者的能量管理装置进行的ev蓄电池的充放电计划的一例的图。
24.图9是表示通过本发明的一实施方式的区域能量管理装置以及需求者的能量管理装置进行的ev蓄电池的充放电计划的另一例的图。
25.图10是表示在本发明的一实施方式的某一需求者中，将该需求者的多个固定型蓄电池和停放于该需求者的多个电动汽车的ev蓄电池捆扎运用的例子的图。
具体实施方式
26.以下，参照附图对用于实施本发明的方式(以下，记述为“实施方式”)的例子进行说明。在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能或结构的构成要素标注相同的符号并省略重复的说明。
27.《第一实施方式》
28.[需求者的能量系统]
[0029]
首先，说明由存在于应用本发明的一实施方式的区域能量管理装置的区域内的多个需求者构成的能量系统的结构例。本实施方式是使区域内的各需求者所具有的电源设备与搭载于汽车等移动体的蓄电池协作来进行区域整体的能量管理的能量系统。
[0030]
图1是表示由存在于应用了一实施方式的区域能量管理装置的区域内的多个需求者构成的能量系统的结构例的框图。在图1中，在包括由大厦、工厂或住宅等构成的多个需求者5-1～5-n(n为2以上的整数)的企业实体4中应用了区域能量管理装置(cems：community ems)6。
[0031]
在图1中，企业实体4具备多个需求者5-1～5-n以及区域能量管理装置(图中“cems”)6。需求者5-1是商业大厦，例如具备电源设备(图中“p”)10、热源设备(图中“h”)11、负载设备(图中“l”)12以及商业大厦用的能量管理装置(bems：building ems)7。需求者5-2是工厂，例如具备电源设备(p)10、热源设备(h)11、负载设备(l)12以及工厂用的能量管理装置(fems：factory ems)8。需求者5～n是住宅，例如具备电源设备(p)10、热源设备(h)11、负载设备(l)12以及住宅用的能量管理装置(hems：home ems)9。在本说明书中，有时将区域能量管理装置6以外的能量管理装置简记为“ems”。
[0032]
电源设备10是能够成为电能的供给源的设备。例如是热电联产系统的发电机、蓄电池或太阳能发电机(pv)。在本实施方式中，停留在需求者5的电动汽车13(ev：electric vehicle)所搭载的蓄电池也作为各需求者5运用的电源设备10之一来处理。电动汽车13是搭载有蓄电池的移动体的一例，作为移动体能够应用混合动力型汽车等各种车辆、飞行体。应用本实施方式的移动体只要构成为能够将所搭载的蓄电池的电力作为动力源而移动即可。
[0033]
热源设备11例如在大厦、工厂中是热电联产系统的制冷机、热泵、或者锅炉等。另外，在住宅中，例如是热泵。
[0034]
负载设备12例如是空调设备、照明机器、或者在工厂中是生产设备等。热源设备11和负载设备12是电力负载的例子。
[0035]
电动汽车13基于行驶计划到达各需求者5-1～5-n，停车(停留)预定时间。以下，有时将电动汽车表述为“ev”。在电动汽车13中搭载有蓄电池(图中“evp”)14和对蓄电池14的充放电等动作进行控制、管理的能量管理装置(ev-ems)15。蓄电池14是移动体侧蓄电池的一例。在本说明书中，也将蓄电池14表述为“ev蓄电池14”。
[0036]
在图1的例子中，表示1台电动汽车(ev)13停留在需求者5-1。另外，用虚线示出了在其他时刻，1台电动汽车(ev)13停留在需求者5-2，2台电动汽车(ev)13停留在需求者5-n。
[0037]
各需求者5-1～5-n的电源设备10具备具有与电动汽车13的ev蓄电池14电连接的端子，进行ev蓄电池14的充放电的充放电装置10a。以下，将该充放电装置10a称为“ev充放电装置10a”。ev充放电装置10a是对移动体侧蓄电池进行充放电的充放电装置的一例。ev蓄电池14经由移动目的地的需求者所具备的电源设备10的ev充放电装置10a进行充电或放电。
[0038]
各需求者5-1～5-n的各种能量管理装置(bems7、fems8、hems9)进行电源设备10、热源设备11以及负载设备12等各种设备的运转计划的制定以及控制。各需求者5-1～5-n的电源设备10与电力系统1的送配电线1l连接。在电力系统1上连接有风力发电系统(wf)20等各种发电系统、其他企业实体(省略图示)。
[0039]
区域能量管理装置(cems)6经由通信网络19与各需求者5-1～5-n的能量管理装置(bems7、fems8、hems9)协作，管理企业实体4整体的能量。区域能量管理装置6经由通信网络19与聚合器(aggregator)3连接。聚合器3经由通信网络19与送配电企业2连接。聚合器3对
多个企业实体、需求者请求电力的调整力，并汇集所得到的调整力。在图1的例子中，示出了多个企业实体和需求者中的一个企业实体4与聚合器3连接的情况。在不区分需求者5-1～5-n的情况下，表述为“需求者5”。
[0040]
区域能量管理装置6从企业实体4内的各需求者5的能量管理装置(bems7、fems8、hems9、ev-ems15)接受各种信息，向各能量管理装置发送指令，以满足区域整体(企业实体4内)的目标kpi(key performance indicator，关键绩效指标)的方式进行区域整体即各需求者5的能量管理。例如，作为kpi可以列举以下指标。通常，通过任一个kpi来设定目标kpi。
[0041]
(1)运转成本(单位：日元)
[0042]
(2)co2排放量(单位：kg_co2)
[0043]
(3)一次能量(购买电能、购买气体能量)(单位：mj)
[0044]
上述的[日元]是运转成本的一例。“kg_co
2”是co2排放量[kg]。co2排放量表示对环境施加的负载。一次能量是用于满足需求所需的能量(电力和燃料的能量)。
[0045]
在从聚合器3请求了调整力的情况下，区域能量管理装置6在调配该调整力的前提下制定满足区域整体的目标kpi的计划(各需求者的分配调整力、需求者间的电力交换量)。区域能量管理装置6将由聚合器3请求的调整力分配给企业实体4内的各需求者5(包括停留中的电动汽车13的ev蓄电池14)。
[0046]
由聚合器3请求的调整力是区域能量管理装置6进行企业实体4的能量管理方面的制约条件(应满足的条件)。但是，区域能量管理装置6在不能调配所请求的调整力的情况下，向聚合器3回答“不能调配”或者“能够调配多少”。
[0047]
这里所说的调整力是送配电企业2为了进行供给区域中的辅助服务(ancillary services)而需要的发电设备、电力储存装置、需求响应(dr：demand response)、其他的控制电力供需的系统、或者其他基于此的能力。
[0048]
送配电企业2的送配电网络具有维持电力品质的功能(频率控制、供需平衡调整、其他系统稳定化业务(潮流调整、电压调整等))。本实施方式的辅助服务是使电力系统1和与该电力系统1连接的各需求者的发电设备协作来维持电力品质的运用/服务。此外，调整力不仅包括送配电企业2控制电力供需的情况，还包括运用风力发电系统(wf)20等的零售电力企业控制电力供需的情况。
[0049]
在此，各需求者5-1～5-n的电源设备10向热源设备11和负载设备12供给电力16。作为导入到大厦、工厂等的电源设备10的热电联产系统的发电机能够将废热17供给到作为热源设备11的热电联产系统的废热利用吸收式制冷机。热源设备11能够将冷水、温水或蒸汽的热能18供给至负载设备12。在仅通过电源设备10而电力不足的情况下，各能量管理装置7～9能够对电力公司(发电企业)请求电力的购买。
[0050]
区域能量管理装置6在发生了各需求者5-1～5-n中的剩余电力或不足电力的情况下，在各需求者5-1～5-n间进行电力交换，进行企业实体4整体的能量供需的最佳化。
[0051]
另外，在电力系统1中需要调整供需平衡的情况下，送配电企业2对聚合器3请求调整力，聚合器3对企业实体4请求调整力。企业实体4的区域能量管理装置6针对来自聚合器3的调整力的请求，制定用于与各需求者5-1～5-n的各能量管理装置7～9协作而生成调整力的运转计划。
[0052]
另一方面，各能量管理装置7、8、9根据来自区域能量管理装置6的调整力的要求，
制定满足在调配该调整力的前提下对每个能量管理装置设定的目标kpi的运转计划。例如，各能量管理装置7、8、9在需求者5内通过各种设备的需求响应等来调配调整力。在本实施方式中，作为电源设备10之一，灵活运用电动汽车(ev)13的蓄电池14。ev蓄电池14也能够经由电源设备10的ev充放电装置10a，通过向需求者5内的电力系统的放电来供给电力，并且从该电力系统进行充电。
[0053]
[各能量管理装置的功能性结构]
[0054]
接着，对各能量管理装置的功能性结构进行说明。
[0055]
图2是表示各能量管理装置(cems6、fems8、hems9、ev-ems15)的功能性结构例的框图。在图2中，没有记载能量管理装置7(bems)，但能量管理装置7也具有与能量管理装置8、9同样的功能。
[0056]
(区域能量管理装置)
[0057]
区域能量管理装置(cems)6具备soc分布预测部6a和区域运转计划部6b。soc分布预测部6a(余量分布预测部的一例)从各需求者5接收以下的信息，预测将来(例如24小时)的每个时刻的区域整体的soc(state of charge：充电状态)的分布。soc分布是表示每个时刻的蓄电池的位置和蓄电池的状态(余量)的信息。在此，作为区域整体的soc分布，预测各需求者的soc分布(包括固定型蓄电池和ev蓄电池)和各电动汽车13的ev蓄电池14的soc分布。固定型蓄电池是各需求者5所具备的蓄电池。
[0058]
来自各能量管理装置(fems8、hems9)的信息：
[0059]
(1)每个时刻的固定型蓄电池的soc(充电量以及空容量)(kwh)的预测值；
[0060]
(2)每个时刻的停留于该需求者的各ev13的ev蓄电池14的soc(充电量以及空容量)(kwh)的预测值；
[0061]
(3)每个时刻的可充放电量(kwh)的预测值。
[0062]
上述(3)的每个时刻的可充放电量是指在某个时刻在一个需求者5内可充放电的总电力。例如，如果电动汽车13在对象时刻停留，则“可充放电量”是将固定型蓄电池和ev蓄电池14视为一个蓄电池的情况下的可充放电量。另外，在对象的需求者5不具备固定型蓄电池的情况下，“可充放电量”仅是ev蓄电池14的可充放电量。
[0063]
来自ev用能量管理装置(ev-ems15)的信息：
[0064]
·
行驶计划
[0065]
·
soc预测值
[0066]
行驶计划是电动汽车13的移动目的地(需求者5等)、到达移动目的地的到达时刻、停留时间、移动时间等信息。关于ev-ems15的soc预测值，在后面进行叙述。
[0067]
区域运转计划部6b接受目标kpi和来自各需求者5的以下的信息，进行每个时刻的电力供求匹配(调整)，计算向各需求者5的每个时刻的“调整力(分配调整力)”、“需求者间的电力交换量(各需求者输出的电力、输入的电力)”，向各需求者5进行指令(委托)。以下，将各需求者输出的电力和输入的电力记述为“输出/输入的电力”。另外，区域运转计划部6b制定企业实体4中的各电动汽车13的“ev充电电池的充放电计划(修正案)”，并发送至各电动汽车13。“ev充电电池的充放电计划(修正案)”也可以仅计算与上次的“ev充电电池的充放电计划”的差异。并且，区域运转计划部6b在变更每个需求者5的soc的情况下，如果需要则指令(委托)各电动汽车13变更行驶计划。
[0068]
来自各能量管理装置(fems8、hems9)的信息：
[0069]
(1)每个时刻的不足电力或要求电力(kw)及其kpi的基本单位(日元/kwh、kg_co2/kwh、mj/kwh)的预测值
[0070]
(2)每个时刻的剩余电力或可提供电力(kw)及其kpi的基本单位(日元/kwh、kg_co2/kwh、mj/kwh)的预测值
[0071]
(3)电源设备10的运转计划
[0072]
将上述(1)和(2)的电力统称为“过剩不足电力”。例如，在某时刻电源设备10的发电机以额定输出的80％运转的情况下，额定输出的20％成为可提供电力。另外，在某时刻被充电最大容量的40％的蓄电池中，在该时间没有该充电量(充电余量)的用途的情况下，最大容量的40％成为剩余电力。在本实施方式中，通过使用电动汽车13(移动体)的ev蓄电池14，能够在需求者间超过时间地交换电力。因此，在从电力公司购买的电力的费用根据时刻而不同的情况下，剩余或可提供电力、上述的可充放电量的信息被反映到电力交换的时刻的计算中。
[0073]
(需求者的能量管理装置)
[0074]
工厂用的能量管理装置(fems)8具备运转计划部8a和soc预测部8b。同样地，住宅用的能量管理装置(hems)9具备运转计划部9a和soc预测部9b。运转计划部8a和运转计划部9a、soc预测部8b和soc预测部9b分别具有相同的功能。
[0075]
运转计划部8a、9a基于从区域能量管理装置6接收到的“调整力(分配调整力)”、“需求者间的电力交换量(各需求者的输出/输入的电力)”，制定各种设备的运转计划，以实现各需求者5的目标kpi。该运转计划包括作为电源设备10的一种的固定型蓄电池的运转计划以及ev蓄电池14的运转计划。
[0076]
并且，soc预测部8b、9b为了提高kpi，预测电力的过剩不足以及各蓄电池的soc，并将以下再次发送给区域能量管理装置6。
[0077]
提供给区域能量管理装置6的信息：
[0078]
(1)每个时刻的不足电力或要求电力(kw)及其kpi的基本单位(日元/kwh、kg_co2/kwh、mj/kwh)的预测值
[0079]
(2)每个时刻的剩余电力或可提供电力(kw)及其kpi的基本单位(日元/kwh、kg_co2/kwh、mj/kwh)的预测值
[0080]
(3)每个时刻的固定型蓄电池的soc(充电量以及空容量)(kwh)的预测值
[0081]
(4)每个时刻的停留于该需求者的各ev13的ev蓄电池14的soc(充电量以及空容量)(kwh)的预测值
[0082]
(5)每个时刻的可充放电量(kwh)的预测值
[0083]
(6)电源设备10的运转计划
[0084]
(移动体的能量管理装置)
[0085]
ev用的能量管理装置(ev-ems)15具备soc预测部15a。
[0086]
soc预测部15a经由停留目的地的需求者5的能量管理装置或直接接收由区域能量管理装置6计算出的“ev蓄电池的充放电计划(修正案)”。然后，能量管理装置15基于该充放电计划(修正案)和行驶计划来预测ev蓄电池14的soc，经由停留目的地的需求者5的能量管理装置或者直接将soc预测结果与行驶计划一起再次发送给区域能量管理装置6。
[0087]
在以后的说明中，在将动作主体记为
“○○
部”的情况下，这意味着cpu31(参照图3)从rom32或非易失性存储装置36读出
○○
部的程序并加载到ram33之后实现
○○
部的功能。
[0088]
[各能量管理装置所具备的计算装置的硬件结构]
[0089]
图3是表示区域能量管理装置6、各能量管理装置7～9、15所具备的计算装置30的硬件结构例的框图。
[0090]
计算装置30是作为所谓的计算机使用的硬件。计算装置30具备分别与总线连接的cpu(central processing unit：中央处理单元)31、rom(read only memory：只读存储器)32以及ram(random access memory：随机存取存储器)33。并且，计算装置30具备显示装置34、输入装置35、非易失性存储装置36以及通信接口37。
[0091]
cpu31从rom32读出实现本实施方式的各功能的软件的程序代码并加载到ram33来执行。在ram33中暂时写入在cpu31的运算处理过程中产生的变量、参数等，并由cpu31适当地读出。作为运算处理装置而使用cpu31，但也可以是mpu(micro processing unit：微处理单元)等其他处理器。
[0092]
显示装置34例如是液晶显示监视器，向用户显示由计算装置30进行的处理的结果等。输入装置35例如使用触摸面板、按钮式的开关等，用户能够进行预定的操作输入、指示。另外，显示装置34和/或输入装置35有时根据能量管理装置的结构而不设置。
[0093]
作为非易失性存储装置36，例如使用hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)、ssd(solid state drive：固态驱动器)、软盘、光盘、光磁盘、cd-rom、cd-r、磁带、非易失性的存储器等。在该非易失性存储装置36中，除了os(operating system：操作系统)、各种参数之外，还记录有用于使计算装置30发挥功能的程序、数据。例如也可以在非易失性存储装置36中记录行驶计划、各种设备的运转计划。rom32以及非易失性存储装置36永久地记录cpu31进行动作所需的程序、数据等。
[0094]
通信接口37例如使用nic(network interface card：网络接口卡)、调制解调器等。通信接口37构成为能够经由连接有端子的lan、因特网等通信网络19或专用线等，与外部装置之间收发各种数据。
[0095]
[区域能量管理装置(cems)的处理]
[0096]
图4是表示区域能量管理装置(cems)6的处理例的流程图。
[0097]
首先，区域能量管理装置6(cems)的cpu31(图3)通过通信接口37，从各需求者5的能量管理装置(ems)输入每个时刻的固定型蓄电池以及停车中的电动汽车13的ev蓄电池14的soc预测值、每个时刻的可充放电量。并且，区域能量管理装置6的cpu31从各需求者5的能量管理装置(ems)输入每个时刻的过剩不足电力及其kpi的基本单位的预测值、以及电源设备10的运转计划。例如，在需求者5具备发电机和蓄电池(固定型、ev蓄电池)作为电源设备10的情况下，区域能量管理装置6的cpu31分别针对发电机和蓄电池取得运转计划(s1)。
[0098]
接着，区域能量管理装置6的cpu31通过通信接口37从搭载于电动汽车13的ev用的能量管理装置15(ev-ems)输入行驶计划以及ev蓄电池14的soc预测值(s2)。
[0099]
接着，区域能量管理装置6的cpu31通过通信接口37从聚合器3输入调整力请求的信息(s3)。
[0100]
接着，区域能量管理装置6的soc分布预测部6a基于每个时刻的固定型蓄电池以及
ev蓄电池14的soc预测值、每个时刻的可充放电量，预测将来(例如24小时)的每个时刻的区域整体的soc的分布(s4)。即，soc分布预测部6a预测各需求者5的soc分布(包括固定型蓄电池和ev蓄电池)和各电动汽车13的ev蓄电池14的soc分布。
[0101]
接着，区域能量管理装置6的区域运转计划部6b基于所请求的调整力和企业实体4的目标kpi，进行每个时刻的电力供需匹配(调整)，计算分配给各需求者5的调整力、需求者5间的电力交换量(各需求者输出/输入的电力)(s5)。在此，在电力供需匹配(调整)中，例如实施以使24小时的全部需求者的kpi的合计值最小为目的的最佳化计算。然而，在针对每个需求者使用不同的kpi的情况下，针对每个kpi执行最佳化计算，将针对每个kpi的电力供需匹配(调整)的结果相加。
[0102]
在此，区域运转计划部6b向聚合器3回答能否调配所请求的调整力(s6)。在无法调配调整力的情况下，区域运转计划部6b回答“无法调配”或者“可调配量”。此外，在能够调配调整力的情况下，也可以省略向聚合器3的回答。
[0103]
接着，区域运转计划部6b根据各电动汽车13的ev蓄电池14的soc分布和需求者5间的电力交换量(各需求者输出/输入的电力)，计算各ev蓄电池14的充放电计划(修正案)(s7)。通常，在开始本实施方式的能量系统的运用时，准备各电动汽车13的ev蓄电池14的充放电计划，因此计算ev蓄电池14的充放电计划可以说是计算该充放电计划的修正方案。
[0104]
接着，区域能量管理装置6的cpu31通过通信接口37向各需求者5的能量管理装置(ems)输出分配调整力和应输出/输入的电力的信息(s8)。
[0105]
接着，区域能量管理装置6的cpu31通过通信接口37，经由各需求者5的能量管理装置(ems)或者直接向各电动汽车13的ev用的能量管理装置15输出ev蓄电池14的充放电计划(修正案)(s9)。“ev蓄电池的充放电计划”由区域能量管理装置6随时更新。另外，也需要根据电动汽车13的行驶计划的变更、ev蓄电池14的状态变化(ev蓄电池14的余量降低速度的变化等)来变更充放电计划，因此“ev蓄电池的充放电计划”也由ev用的能量管理装置15随时更新。
[0106]
接着，区域能量管理装置6的cpu31通过通信接口37，向在需求者5停车的电动汽车13的ev用的能量管理装置15输出行驶计划的修正委托(s10)。例如，作为行驶计划的修正例，可举出电动汽车13在各需求者5的停留时间、到达下一个要移动的需求者5的到达时刻、电动汽车13的移动路径等的变更。
[0107]
在步骤s10结束后，返回到步骤s1，以预定周期(例如10分钟间隔)陈重复进行步骤s1～s10的处理。通过将重复周期设定为更短的时间，能够提高区域能量管理装置6的能量管理的精度。此外，在不需要修正行驶计划的情况下，能够省略步骤s10。
[0108]
[需求者的能量管理装置(ems)的处理]
[0109]
图5是表示需求者5-2、5-n的能量管理装置8、9(ems)的处理例的流程图。
[0110]
首先，需求者5-2、5-n的能量管理装置8、9(ems)的cpu31(图3)通过通信接口37，基于经由通信网络19输入的气象信息、事件信息等，预测需求者5内的电力需求以及热需求(s11)。能量管理装置8、9分别以预定周期(例如30分钟间隔)执行步骤s11的处理。
[0111]
接着，能量管理装置8、9的cpu31从区域能量管理装置6(cems)输入每个需求者5的分配调整力和应输出/输入的电力的信息(s12)。
[0112]
接着，能量管理装置8、9的cpu31取得未图示的测量装置对停留(停车)于需求者5
内的电动汽车13的ev蓄电池14的soc的测量值(s13)。由此，各需求者5的能量管理装置能够基于ev蓄电池14的soc的实测值(最新信息)进行各种计算，进行高精度的能量管理。
[0113]
接着，能量管理装置8、9的运转计划部8a、9a基于分配调整力和每个需求者5的目标kpi，计算可调整量以及电源设备10(包括固定型蓄电池以及ev蓄电池14)和热源设备11的运转计划(s14)。在此，在每个需求者5的运转计划中，例如实施以将24小时的需求者的kpi的合计值设为最小为目的的最佳化计算。
[0114]
接着，运转计划部8a、9a预测过剩不足电力及其kpi，soc预测部8b、9b预测soc以及可充放电量(s15)。
[0115]
接着，能量管理装置8、9的cpu31通过通信接口37对区域能量管理装置6输出过剩不足电力及其kpi的基本单位的预测值、soc预测值、可充放电量、可调整力的量以及电源设备10的运转计划(s16)。
[0116]
在步骤s16结束后，返回到步骤s11，以预定周期(例如10分钟间隔)重复进行步骤s11～s16的处理。此外，通过将步骤s11以及s12～s16各自的重复周期设定为更短的时间，能够提高能量管理装置8、9的能量管理的精度。
[0117]
[ev用的能量管理装置(ev-ems)的处理]
[0118]
图6是表示ev用的能量管理装置15(ev-ems)的处理例的流程图。
[0119]
首先，ev用的能量管理装置15(ev-ems)的cpu31(图3)从电动汽车13的所有者接受电动汽车13的行驶计划的输入(s21)。
[0120]
接着，ev用的能量管理装置15的cpu31输入由停留目的地的需求者5的能量管理装置(ems)计算出的ev蓄电池14的充放电计划(修正案)。或者，经由停留目的地的需求者5的能量管理装置(ems)或者直接输入由区域能量管理装置6(cems)计算出的ev蓄电池14的充放电计划(修正案)(s22)。
[0121]
接着，ev用的能量管理装置15的cpu31从停留目的地的需求者5的能量管理装置(ems)输入电动汽车13的行驶计划的修正委托。或者，经由停留目的地的需求者5的能量管理装置或直接从区域能量管理装置6输入电动汽车13的行驶计划的修正委托(s23)。在不需要修正行驶计划的情况下，省略步骤s22、s23的处理。
[0122]
接着，ev用的能量管理装置15的cpu31基于来自区域能量管理装置6(cems)的行驶计划修正委托，在显示装置34显示行驶计划修正用画面来对用户指示行驶计划的修正。然后，ev用的能量管理装置15的cpu31接受用户通过输入装置35输入的行驶计划的修正，将修正后的行驶计划保存于非易失性存储装置36(s24)。
[0123]
接着，ev用的能量管理装置15的soc预测部15a根据行驶计划和ev蓄电池14的充放电计划(修正案)预测ev蓄电池14的soc(s25)。
[0124]
接着，ev用的能量管理装置15经由停留目的地的需求者5的能量管理装置(ems)或停留目的地的需求者5的能量管理装置(ems)或直接向区域能量管理装置6输出行驶计划和soc预测值(s26)。
[0125]
在步骤s26结束后，返回到步骤s21，以预定周期(例如10分钟间隔)重复进行步骤s21～s26的处理。此外，通过将步骤s21～s26各自的重复周期设定为更短的时间，能够提高ev用的能量管理装置15的能量管理的精度。
[0126]
[区域能量管理装置与各能量管理装置的协作]
[0127]
图7是表示区域能量管理装置6(cems)、ev用的能量管理装置15(ev-ems)、需求者5-2、5-n的能量管理装置8、9(ems)的协作例的时序图。在此，与图2同样地，没有记载能量管理装置7(bems)，但对于能量管理装置7，也进行与能量管理装置8、9同样的处理。
[0128]
首先，区域能量管理装置6(cems)的cpu31通过通信接口37从需求者5-2、5～n的能量管理装置8、9(ems)接收soc预测值、可充放电量的预测值(s31)。另外，区域能量管理装置6的cpu31从需求者5-2、5～n的能量管理装置8、9接收过剩不足电力及其kpi的基本单位的预测值、以及电源设备10的运转计划(s32)。并且，区域能量管理装置6的cpu31从电动汽车13的ev用的能量管理装置15(ev-ems)接收行驶计划、soc预测值(s33)。
[0129]
接着，区域能量管理装置6(cems)的soc分布预测部6a预测各需求者5的soc分布和各电动汽车13的ev蓄电池14的soc分布(s34)。
[0130]
接着，区域能量管理装置6(cems)的cpu31从聚合器3接收调整力的请求(s35)。调整力请求的接收定时只要在步骤s36之前即可。
[0131]
接着，区域能量管理装置6(cems)的区域运转计划部6b计算各需求者5的分配调整力和需求者5间的电力交换量(各需求者5输出/输入的电力)(s36)。
[0132]
接着，区域能量管理装置6(cems)的cpu31将各需求者5的分配调整力和应输出/输入的电力的信息分别发送给能量管理装置8、9(ems)(s37、s38)。另外，区域能量管理装置6的cpu31将各电动汽车13的ev蓄电池14的充放电计划(修正案)经由停留目的地的能量管理装置8、9或者直接发送给各电动汽车13的ev用的能量管理装置15(ev-ems)(s39)。
[0133]
接着，能量管理装置8、9的运转计划部8a、9a分别制定需求者5-2、5～n的电源设备10和热源设备11的运转计划(s40)。接着，运转计划部8a、9a分别预测需求者5-2、5～n的过剩不足电力及其kpi的基本单位(s41)。接着，能量管理装置8、9的soc预测部8b、9b分别预测需求者5-2、5～n的固定型蓄电池及ev蓄电池14的soc和可充放电量(s42)。
[0134]
接着，能量管理装置8、9的cpu31分别向区域能量管理装置6(cems)发送是否能够调配分配调整力、或者在不能调配的情况下向区域能量管理装置6(cems)发送可调配量(s43)。
[0135]
接着，能量管理装置8、9的cpu31分别通过通信接口37将soc预测值、可充放电量发送给区域能量管理装置6(cems)(s44)。另外，能量管理装置8、9的cpu31分别将过剩不足电力及其kpi的基本单位的预测值、以及电源设备10的运转计划发送到区域能量管理装置6(s45)。
[0136]
另一方面，ev用的能量管理装置15的soc预测部15a根据由区域能量管理装置6计算出的ev蓄电池14的充放电计划(修正案)和行驶计划来预测ev蓄电池14的soc(s46)。接下来，ev用的能量管理装置15的cpu31将行驶计划和soc预测值经由停留目的地的能量管理装置8、9(ems)或者直接发送给区域能量管理装置6(cems)(s47)。
[0137]
接着，与步骤s34同样地，区域能量管理装置6(cems)的soc分布预测部6a再次预测各需求者5的soc分布和各电动汽车13的ev蓄电池14的soc分布(s48)。另外，与步骤s35同样地，区域能量管理装置6的区域运转计划部6b再次计算各需求者5的分配调整力和需求者5间的电力交换量(s49)。
[0138]
接着，区域能量管理装置6(cems)的cpu31将各需求者5的分配调整力和应输出/输入的电力的信息分别发送给能量管理装置8、9(ems)(s50、s51)。另外，区域能量管理装置6
的cpu31将各电动汽车13的ev蓄电池14的充放电计划(修正案)发送给各个ev用的能量管理装置15(ev-ems)(s52)。
[0139]
在此，在区域能量管理装置6(cems)的区域运转计划部6b判定为需要修正电动汽车13的行驶计划的情况下，cpu31向搭载于相应的电动汽车13的ev用的能量管理装置15输出行驶计划的修正委托(s53)。
[0140]
接着，与步骤s40、s41同样地，能量管理装置8、9的运转计划部8a、9a再次进行电源设备10和热源设备11的运转计划的制定(s54)、过剩不足电力及其kpi的基本单位的预测(s55)。接着，与步骤s42同样地，能量管理装置8、9的soc预测部8b、9b再次预测固定型蓄电池及ev蓄电池14的soc和可充放电量(s56)。
[0141]
接着，能量管理装置8、9(ems)的cpu31将soc预测值、可充放电量发送到区域能量管理装置6(cems)(s57)，并且将过剩不足电力及其kpi的基本单位的预测值、以及电源设备10的运转计划发送给区域能量管理装置6(s58)。
[0142]
另一方面，ev用的能量管理装置15(ev-ems)的cpu31基于来自区域能量管理装置6(cems)的行驶计划修正委托，接受由需求者进行的行驶计划的修正(s59)。
[0143]
接着，与步骤s46同样地，ev用的能量管理装置15的soc预测部15a根据ev蓄电池14的充放电计划(修正案)和修正后的行驶计划，再次预测ev蓄电池14的soc(s60)。接着，ev用的能量管理装置15的cpu31将行驶计划和soc预测值发送给区域能量管理装置6(s61)。
[0144]
接着，区域能量管理装置6(cems)、需求者5-2、5～n的能量管理装置8、9(ems)以及各电动汽车13的ev用的能量管理装置15适当地重复进行步骤s34以后的处理。通过重复进行以上的一系列的处理，能够在企业实体4整体即企业实体4以及各需求者5中提高个别的kpi。
[0145]
如以上所述，本实施方式的区域能量管理装置设置在至少拥有与电力系统连接的电源设备以及电力负载中的任一个，并且具有对搭载于移动体的蓄电池进行充放电的充放电装置的、由2个以上的需求者构成的区域，与各需求者的能量管理装置以及移动体的能量管理装置以能够直接或者间接地进行数据通信的方式连接。该区域能量管理装置构成为，基于表示存在于区域内的蓄电池的每个时刻的位置与蓄电池余量的关系的蓄电池余量分布、各需求者实施了用于满足每个该需求者的目标指标的电源设备的运转计划的情况下的、各需求者的每个时刻的过剩不足电力、以及区域整体的目标指标，计算需求者间的电力交换量。
[0146]
根据上述结构的本实施方式，通过使搭载有蓄电池14的移动体(电动汽车13)经由多个需求者5-1～5-n在各需求者5中进行充放电，能够实现对需求者5整体(企业实体4)的能量进行管理的系统。
[0147]
另外，根据本实施方式，在区域(企业实体4)内具备多个需求者5的能量系统中，能够实现满足按每个需求者5而不同的目标指标(kpi)的电源设备的运转计划。
[0148]
另外，如上所述，本实施方式的区域能量管理装置具备：余量分布预测部，其预测表示各需求者的蓄电池的每个时刻的位置与蓄电池余量的关系的需求者蓄电池余量分布、以及表示移动体的蓄电池的每个时刻的位置与蓄电池余量的关系的移动体侧蓄电池余量分布，来作为区域内的蓄电池余量分布；以及区域运转计划部，其基于需求者间的电力交换量，按每个时刻计算各需求者输出的电力和输入的电力。
[0149]
另外，如上所述，在本实施方式中，需求者蓄电池余量分布反映了表示需求者具备的作为电源设备的固定型蓄电池的每个时刻的位置与蓄电池余量的关系的信息、以及表示移动体的蓄电池的每个时刻的位置与蓄电池余量的关系的信息。
[0150]
另外，如上所述，在本实施方式中，需求者间的电力交换通过经由连接多个需求者的电力系统的送配电线的电力交换和/或使用了搭载有蓄电池的移动体的电力交换来实施。
[0151]
为了在需求者间交换电力而使用搭载于移动体的蓄电池的情况下，移动体需要按照行驶计划向需求者移动。另一方面，电力系统的送配电线不需要，因此使用送配电线的方法与使用移动体的蓄电池的方法相比可靠性高。另外，通过使用电力系统，能够大致实时地进行电力的交换。因此，例如也可以优先使用电力系统的送配电线，在由于某些理由而产生需要使用移动体的蓄电池时，使用移动体的蓄电池。
[0152]
另外，如上所述，本实施方式的区域能量管理装置构成为，在从各需求者调配调整力的情况下，基于移动体停留的需求者所具备的电源设备的运转计划，决定需求者所具备的蓄电池的全部蓄电池容量与调整力用的蓄电池容量的比率。
[0153]
另外，如上所述，在本实施方式中，移动体的能量管理装置根据来自区域能量管理装置或需求者的能量管理装置的指令，实施搭载于移动体的蓄电池的充放电。区域能量管理装置或需求者的能量管理装置在按照ev蓄电池的充放电计划(修正案)的定时，向移动体的能量管理装置发出充放电的指令。
[0154]
另外，如上所述，在本实施方式中，从移动体的能量管理装置向该区域能量管理装置输入基于行驶计划和搭载于移动体的蓄电池的充放电计划而预测出的蓄电池的蓄电池余量。
[0155]
另外，如上所述，在本实施方式中，从需求者的能量管理装置向该区域能量管理装置输入每个时刻的不足电力或要求电力及其目标指标的基本单位的预测值、每个时刻的剩余电力或可提供电力及其目标指标的基本单位的预测值。
[0156]
[ev蓄电池的充放电计划的一例]
[0157]
图8是表示通过区域能量管理装置6(cems)以及需求者5的能量管理装置(ems)进行的ev蓄电池14的充放电计划的一例的图。在图8中，横轴表示从0点到24点的时刻[hr]，纵轴表示一台电动汽车13的ev蓄电池14的余量(soc)的计划值[kwh]。
[0158]
作为ev蓄电池14的基本的运用方式，电动汽车13从19点到次日8点停车于住宅而由住宅用的能量管理装置9(hems)管理，8点到9点为了用户上班而行驶，9点到17点停车于工厂而由工厂用的能量管理装置8(fems)管理，17点到18点为了用户下班而行驶。
[0159]
ev蓄电池14在0点到8点(时间段t1)利用住宅中便宜的深夜电力从soc的下限“soc_min”充电到上限“soc_max”，在8点到9点为了因上班向工厂行驶而放电。另外，ev蓄电池14在工厂中，在11点到13点(时间段t2)为了需求响应而放电至下限“soc_min”，在15点到17点(时间段t3)进行pv、热电联产系统(电源设备10)的剩余电力充电。并且，ev蓄电池14在17点到18点为了下班的行驶而放电，在18点到19点(时间段t4)根据来自区域能量管理装置6(cems)的调整力的要求，以住宅用的能量管理装置9(hems)的指令进行放电。在19点到24点，ev蓄电池14进行住宅用的电力放电。在此，区域能量管理装置6(cems)基于在15点到17点(时间段t3)从工厂用的能量管理装置8(fems)产生剩余电力、另外在18点到19点(时间段
t4)需要调整力的信息，制定通过ev蓄电池14从工厂向住宅交换电力的计划。
[0160]
[ev蓄电池的充放电计划的其他例子]
[0161]
图9是表示通过区域能量管理装置6(cems)以及需求者5的能量管理装置(ems)进行的ev蓄电池14的充放电计划的其他例子的图。在图9中，示出了电动汽车13从住宅向工厂、大厦移动后返回到住宅的情况下的、ev蓄电池14的蓄电池余量(soc)的变化的例子。在图9中，横轴表示从0点到24点的时刻[hr]，纵轴表示一台电动汽车13的ev蓄电池14的余量(soc)的计划值[kwh]。
[0162]
作为基本的运用方式，电动汽车13从19点到次日8点在住宅中停车并由住宅用的能量管理装置9(hems)管理，8点到9点为了用户上班而行驶，9点到12点在工厂中停车并由工厂用的能量管理装置8(fems)管理。之后，电动汽车13在12点到13点为了从工厂向大厦移动而行驶，在13点到17点停车于大厦而由大厦用的能量管理装置7(bems)管理，在17点到18点为了用户下班而行驶。
[0163]
ev蓄电池14在0点到8点(时间段t11)利用住宅中便宜的深夜电力从soc的下限“soc_min”充电到上限“soc_max”，在8点到9点为了因上班向工厂行驶而放电。另外，ev蓄电池14在工厂中，在9点到10点(时间段t12)为了向工厂供给生产用电力而放电至下限“soc_min”，在10点到12点(时间段t13)进行pv(电源设备10)的剩余电力充电。并且，ev蓄电池14在12点到13点为了从工厂向大厦的移动而放电，在到达大厦后，在13点到15点(时间段t14)为了大厦的功率削峰而放电。而且，ev蓄电池14在17点到18点为了下班行驶而放电，在18点到24点(时间段t15)进行住宅用的电力放电。在此，区域能量管理装置6(cems)基于在10点到12点(时间段t13)从工厂用的能量管理装置8(fems)产生剩余电力、并且在13点到15点(时间段t14)从大厦用的能量管理装置7(bems)电力不足的信息，制定在ev蓄电池14中交换电力的计划。
[0164]
[需求者的蓄电池和ev的蓄电池的运用例]
[0165]
图10是表示在某个需求者(例如大厦)中将该需求者的多个固定型蓄电池和停车于该需求者的多个电动汽车13的ev蓄电池14捆扎运用的例子的图。在图10的图表中，横轴表示时刻，左侧的纵轴表示蓄电池组的soc[kwh]，右侧的纵轴表示对象ev蓄电池14的容量相对于需求者的全部蓄电池容量的比例[％]。
[0166]
在本例中，将设置于需求者5的用于修正太阳能发电(pv)的输出变动的蓄电池组(多个蓄电池的集合)设为b1，将用于进行需求者5的功率削峰的蓄电池组设为b2，将用于提供需求者5的调整力的蓄电池组设为b3。将全部蓄电池(全部蓄电池容量)的一部分根据用途作为蓄电池组b1～b3使用。也可以将全部蓄电池按用途在物理上进行区分。
[0167]
图10的上段至下段的图表上所示的单点划线表示各蓄电池组(b1、b2、b3)的分配容量c1～c3，实线表示各蓄电池组的soc的计划值v1～v3[kwh]。在各需求者5中，针对该需求者5的多个固定型蓄电池和停车的多个ev蓄电池14，计划在任意的时刻任意的组合。将各蓄电池组b1～b3控制为一个蓄电池。
[0168]
(pv的输出变动校正)
[0169]
图10的上段的图表表示用于校正pv的输出变动的蓄电池组b1的运用例。蓄电池组b1中，8点到15点的蓄电池比例为需求者5的全部蓄电池容量的30％，15点到18点的蓄电池比例为20％。蓄电池组b1以校正pv的输出变动的方式在分配容量c1的范围内控制充放电。
换言之，在8点到15点，将某一需求者5的全部蓄电池(全部蓄电池容量)中的30％分配给蓄电池组b1，用于pv的输出变动校正。
[0170]
(功率削峰)
[0171]
图10的中段的图表表示用于进行需求者5的功率削峰的蓄电池组b2的运用例。蓄电池组b2中，8点到15点的蓄电池比例为需求者5的全部蓄电池容量的40％，15点到18点的蓄电池比例为30％。蓄电池组b2在8点到12点被充电，在12点到14点由于功率削峰而被放电。另外，蓄电池组b2在14点到18点之间被充电。
[0172]
(提供调整力)
[0173]
图10的下段的图表表示用于提供电力系统1的供需调整用的需求者5的调整力的蓄电池组b3的运用例。在蓄电池组b3中，8点到15点的蓄电池比例是需求者的全部蓄电池容量的30％，15点到18点的蓄电池比例是50％。蓄电池组b3接受聚合器3或区域能量管理装置6(cems)的指令，进行用于提供调整力的充放电。蓄电池组b3从8点到10点进行充电，从11点到14点进行用于提供调整力的放电。另外，蓄电池组b3在14点到16点进行充电，在17点到18点进行用于提供调整力的放电。
[0174]
并且，本发明不限于上述的各实施方式，只要不脱离请求专利保护的范围所记载的本发明的主旨，当然能够取得其他各种应用例、变形例。
[0175]
例如，上述的各实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细且具体地说明了区域能量管理装置6以及各能量管理装置7～9、15的结构的实施方式，并不限定于必须具备所说明的全部结构要素。另外，对于各实施方式的结构的一部分，也能够进行其他结构要素的追加、删除、置换。
[0176]
另外，上述的各结构、功能、处理部等的一部分或者全部例如也可以通过由集成电路设计等而由硬件实现。此外，在本说明书中，描述时间序列处理的处理步骤不仅包括按照所描述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或单独执行的处理(例如，并行处理或基于对象的处理)，而不一定按时间序列执行。
[0177]
符号说明
[0178]
1电力系统、2送配电企业、3聚合器、4企业实体、5需求者、6区域的能量管理装置(cems)、7大厦用的能量管理装置(bems)、8工厂用的能量管理装置(fems)、9住宅用的能量管理装置(hems)、10电源设备、11热源设备、12负载设备、13电动汽车(ev)、14 ev蓄电池、15 ev用的能量管理装置(ev-ems)、16电力、17废热、18热能(冷水、热水、蒸汽)、19通信网络、30计算装置、31 cpu、b1～b3蓄电池组、c1～c3分配容量、v1～v3 soc。