电力管理系统、服务器以及电力供需的调节方法与流程

1.本公开涉及电力管理系统、服务器以及电力供需的调节方法。


背景技术：

2.国际公开第2013/115318公开一种能够向用户提供在调节电力供需上有效的奖励信息的电力供需调节系统。


技术实现要素：

3.在微电网等电力网电连接有多个电力调节资源(发电机、自然变动电源、蓄电系统、充电设备、车辆等)。当从服务器向各电力调节资源输出用于进行电力网的电力调节的请求时，通常一部分电力调节资源响应请求而进行电力调节。即使存在能够像这样响应请求的电力调节资源，在该响应没有充分地遵从请求的情况下，也有可能无法进行恰当的电力调节。
4.本公开更可靠地进行电力网的电力调节。
5.本公开的第1方面(aspect)的电力管理系统具备多个电力调节资源，与电力网电连接；以及服务器，被构成为管理多个电力调节资源。服务器在被要求在电力网中抑制消耗电力或者消耗剩余电力的情况下，向多个电力调节资源输出电力调节请求，对多个电力调节资源中的响应电力调节请求而进行电力调节的电力调节资源即响应资源赋予奖励。服务器被构成为通过响应资源进行了电力调节的时段相对于在电力调节请求中确定的时段的背离越小，则越是增大奖励。
6.在上述第1方面中，服务器也可以被构成为在电力调节请求中确定的时段与通过响应资源进行了电力调节的时段一致的比率越高，则越是增大奖励。
7.在上述第1方面中，服务器也可以被构成为响应资源对电力调节请求的响应延迟时间越短，则越是增大奖励。
8.在上述方面中，在要求在电力网中抑制消耗电力或者消耗剩余电力的情况下，从服务器向响应资源输出电力调节请求。响应资源的用户(所有者、管理者等)判断是否同意电力调节请求。此时，通过响应资源进行了电力调节的时段相对于在电力调节请求中确定的时段的背离越小(越一致)，对用户赋予越大的奖励(例如费用折扣)。因而，想要得到尽可能大的奖励的用户充分考虑在电力调节请求中确定的时段而同意(例如迅速同意)电力调节。由此，能够更可靠地进行电力网的电力调节。
9.在上述第1方面中，响应资源也可以包括构成为能够利用来自电力网的供给电力进行充电的车辆。奖励也可以包括从电力网向车辆的充电费用。也可以是，响应延迟时间越短，则服务器越是降低充电费用。
10.在上述第1方面中，响应资源也可以包括构成为能够向电力网供电的车辆。奖励也可以包括从车辆向电力网的供电费用。也可以是，响应延迟时间越短，则服务器越是提高供电费用。
11.在上述第1方面中，响应资源也可以包括构成为能够在与电力网之间进行电力的收发的车辆。奖励也可以包括向车辆为了在与电力网之间进行电力的收发而停车的停车空间的停车费用。也可以是，响应延迟时间越短，则服务器越是降低停车费用。
12.根据上述方面，能够赋予对车辆的用户而言提高响应电力调节请求的积极性的奖励。
13.本公开的第2方面的服务器被构成为管理能够在从电力系统向电力网的供给电力的调节中使用的多个电力调节资源。服务器具备处理器和存储能够由处理器执行的程序的存储器。处理器在被要求在电力网中抑制消耗电力或者消耗剩余电力的情况下，向多个电力调节资源输出电力调节请求，向多个电力调节资源中的响应电力调节请求而进行电力调节的电力调节资源即响应资源赋予奖励。处理器被构成为通过响应资源进行了电力调节的时段相对于在电力调节请求中确定的时段的背离越小，越是增大奖励。
14.根据上述第2方面，与上述第1方面同样地，能够更可靠地进行电力网的电力调节。
15.本公开的第3方面的电力供需的调节方法管理能够在从电力系统向电力网的供给电力的调节中使用的多个电力调节资源。电力供需的调节方法包括：在被要求在电力网中抑制消耗电力或者消耗剩余电力的情况下，向多个电力调节资源输出电力调节请求；向多个电力调节资源中的响应电力调节请求而进行电力调节的电力调节资源即响应资源赋予奖励；以及通过响应资源进行了电力调节的时段相对于在电力调节请求中确定的时段的背离越小，则越是增大奖励。
16.根据上述第3方面，与上述第1方面同样地，能够更可靠地进行电力网的电力调节。
17.根据本公开，能够更可靠地进行电力网的电力调节。
附图说明
18.下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记显示相同的元件，并且其中：
19.图1是表示本公开的本实施方式的电力管理系统的概略性结构的图。
20.图2是用于说明电力调节的时间上的不一致的一例的时序图。
21.图3是表示与一致率相应的奖励的设定方法的第1例的图。
22.图4是表示与一致率相应的奖励的设定方法的第2例的图。
23.图5是表示与一致率相应的奖励的设定方法的第3例的图。
24.图6是表示与响应延迟时间相应的奖励的设定方法的一例的图。
25.图7是表示与本实施方式中的奖励的设定相关联的处理的流程图。
具体实施方式
26.以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。需要说明的是，对图中相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不重复进行其说明。
27.实施方式
28.电力管理系统的整体结构
29.图1是表示本公开的本实施方式的电力管理系统的概略性结构的图。电力管理系统100具备cems1、cems服务器2、输变电设备3、电力系统4以及送配电运营商服务器5。cems
是指社区能量管理系统(community energy management system)或者街道能量管理系统(city energy management system)。
30.cems1包括工厂能量管理系统(fems：factory energy management system)11、大厦能量管理系统(bems：building energy management system)12、家庭能量管理系统(hems：home energy management system)13、发电机14、自然变动电源15、蓄电系统(ess：energy storage system)16、充电设备(evse：electric vehicle supply equipment)17以及车辆18。在cems1中，由这些构成要素构建微电网mg。需要说明的是，微电网mg能够视为本公开的“电力网”的一例。
31.fems11是管理在工厂中使用的电力的供需的系统。fems11包括利用从微电网mg供给的电力进行动作的工厂建筑(包括照明器具、空调设备等)、工业设备(生产线等)等。虽未图示，但fems11能够包括设于工厂的发电设备(发电机、太阳能面板等)。也有时将由这些发电设备发电而产生的电力向微电网mg供给。fems11还包括能够与cems服务器2进行双向通信的fems服务器110。
32.bems12是管理在办公室或者商业设施等大厦中使用的电力的供需的系统。bems12包括设于大厦的照明器具和空调设备。bems12既可以包括发电设备(太阳能面板等)，也可以包括冷热源系统(废热回收系统、蓄热系统等)。bems12还包括能够与cems服务器2进行双向通信的bems服务器120。
33.hems13是管理在家庭中使用的电力的供需的系统。hems13包括利用从微电网mg供给的电力进行动作的家庭用设备(照明设备、空调装置、其他电气产品等)。另外，hems13也可以包括太阳能面板、家庭用热泵系统、家庭用热电联产系统、家庭用蓄电池等。hems13还包括能够与cems服务器2进行双向通信的hems服务器130。
34.发电机14是不依赖于气象条件的发电设备，将发出的电力向微电网mg输出。发电机14能够包括蒸汽涡轮发电机、燃气涡轮发电机、柴油引擎发电机、燃气引擎发电机、生物质发电机、固定式的燃料电池等。发电机14也可以包括有效利用在发电时产生的热的热电联产系统。
35.自然变动电源15是发电输出根据气象条件而变动的发电设备，将发出的电力向微电网mg输出。在图1中例示了太阳能发电设备(太阳能面板)，而自然变动电源15也可以代替太阳能发电设备或者在此基础上，包括风力发电设备。
36.蓄电系统16是蓄积利用自然变动电源15等发出的电力的固定式电源。蓄电系统16是二次电池，例如是在车辆中使用的电池组件(再循环产品)的锂离子电池或者镍氢电池。但是，蓄电系统16不限于二次电池，也可以是使用剩余电力制造气体燃料(氢、甲烷等)的电转气(power to gas)设备。
37.充电设备17与微电网mg电连接，构成为能够在与微电网mg之间进行充电和放电(供电)。
38.车辆18具体而言是插电式混合动力车(phev：plug-in hybrid electric vehicle)、电动汽车(bev：battery electric vehicle)等。车辆18构成为能够进行外部充电和外部供电中的一者或者两者。即，车辆18构成为在充电线缆与车辆18的接入口(未图示)连接的情况下，能够从微电网mg向车辆18供给电力(外部充电)。另外，车辆18也可以构成为在充电线缆与车辆18的导出口(未图示)连接的情况下，能够从车辆18向微电网mg供给
电力(外部供电)。
39.需要说明的是，在图1所示的例子中，cems1所包含的fems11、bems12、hems13、发电机14、自然变动电源15、蓄电系统16的数量各为1个，但这些系统或者设备的含有数量是任意的。cems1也可以包括多个这些系统或者设备，另外也可以是未包括在cems1中的系统或者设备。cems1所包含的fems11(工厂建筑、工业设备等)、bems12(照明器具、空调设备等)、hems13(家庭用设备等)、发电机14、自然变动电源15、蓄电系统16、充电设备17、各个车辆18能够视为本公开的“电力调节资源”，因此在不特别区分这些系统或者设备的情况下，以下还记载为“电力调节资源”。
40.cems服务器2是管理cems1中的电力调节资源的计算机。cems服务器2包括控制装置21、存储装置22、通信装置23。控制装置21包括处理器，构成为执行预定的运算处理。存储装置22包括存储由控制装置21执行的程序的存储器，存储在该程序中使用的各种信息(映射、关系式、参数等)。通信装置23包括通信接口，构成为与外部(其他服务器等)进行通信。
41.cems服务器2也可以是聚合器服务器。聚合器是将多个电力调节资源集合起来提供能量管理服务的电气运营商。cems服务器2能够视为本公开的“服务器”。另外，也能够将fems11、bems12以及hems13的各系统所包含的服务器110、120、130作为本公开的“服务器”。
42.输变电设备3设于微电网mg的连接点(受电点)，构成为能够切换微电网mg与电力系统4的并联(连接)/解列(切断)。输变电设备3均未图示，但包括高压侧(一次侧)的开闭装置、变压器、保护继电器、测量设备以及控制装置。在微电网mg与电力系统4连接时，输变电设备3从电力系统4接受例如特高压(超过7000v的电压)的交流电力，将接受的电力降压，并向微电网mg供给。
43.电力系统4是由发电站和送配电设备构建的电力网。在该实施方式中，电力公司兼作发电运营商和送配电运营商。电力公司相当于一般送配电运营商，并且相当于电力系统4的管理者，维护和管理电力系统4。
44.送配电运营商服务器5是归属于电力公司，管理电力系统4的电力供需的计算机。送配电运营商服务器5也构成为能够与cems服务器2进行双向通信。
45.与电力调节请求的不一致
46.在cems1中，按照在cems1的管理者与电力公司之间事先签订的合同，计划每个预定期间的从电力系统4向微电网mg的供给电力量。典型的期间是30分钟。为了使电力系统4的电力稳定化，要求每30分钟使所计划的供给电力量与实际的供给电力量大致一致。该控制也被称为“30分钟同时同量”。本发明的发明人等着眼于例如在实现30分钟同时同量等时电力调节的时间上的不一致(响应的延迟等)能够成为课题这一点。
47.图2是用于说明电力调节的时间上的不一致的一例的时序图。横轴表示经过时间。初始时刻t0是30分钟的时间框架的开始时刻。时刻t3是30分钟的时间框架的结束时刻。纵轴表示电力。在此，对为了实现30分钟同时同量，cems服务器2输出抑制微电网mg内的消耗电力的请求(抑制请求)的例子进行说明。
48.在时刻t1，产生消耗电力的抑制请求。在该例中，假定在从时刻t1到时刻t3的期间要求抑制微电网mg内的消耗电力的状况。cems服务器2向cems1内的多个电力调节资源分别输出抑制请求。多个电力调节资源中的某个电力调节资源(本公开的“响应资源”)在时刻t2响应抑制请求，与响应抑制请求之前相比，抑制消耗电力。
49.期望的是，电力调节资源与在抑制请求中确定的时段相应地进行电力调节，诸如电力调节资源快速响应抑制请求。然而，电力调节资源不一定立即响应抑制请求，对抑制请求的响应(实际上，消耗电力的抑制开始)可能延迟。在对抑制请求的响应延迟的情况下，时间在保持不抑制电力调节资源的消耗电力的状态下经过。因此，消耗如以往那样的电力(图中标注斜线来表示)，并且用于实现30分钟同时同量的剩余时间缩短延迟的量。其结果，可能难以在cems1内实现30分钟同时同量。于是，还假定不能保持电力系统4的电力的稳定的情形。虽未在此图示，但也有时在由抑制请求确定的结束时刻以后，电力调节资源还继续电力调节。
50.因此，在本实施方式中，采用如下结构：通过电力调节资源进行了电力调节的时段相对于在抑制请求中确定的时段的背离越小，则从cems服务器2向电力调节资源赋予越大的奖励。在图2的例子中，电力调节资源对抑制请求越迅速地响应，则赋予越大的奖励。
51.在本实施方式中，作为用于将上述2个时段间的背离定量化的指标，例如采用“一致率”。一致率是指，在抑制请求中确定的时段(在图2中，时刻t1～t3的期间)与通过电力调节资源进行了电力调节的时段(时刻t2～t3的期间)一致的比率。另外，对抑制请求的响应延迟的时间即“响应延迟时间δt”也能够作为指标被采用。
52.奖励
53.图3是表示与一致率相应的奖励的设定方法的第1例的图。图4是表示与一致率相应的奖励的设定方法的第2例的图。图5是表示与一致率相应的奖励的设定方法的第3例的图。横轴表示一致率。纵轴表示从cems服务器2向电力调节资源赋予的奖励。
54.在本实施方式中，一致率越高，奖励确定得越大。一致率与奖励之间的关系例如是图3所示的线性关系。然而，该关系并不限定于此，既可以是曲线的关系(参照图4)，也可以是阶梯的关系(参照图5)。
55.图6是表示与响应延迟时间δt相应的奖励的设定方法的一例的图。横轴表示响应延迟时间δt，纵轴表示奖励。在采用了响应延迟时间δt的情况下，响应延迟时间δt越短，则奖励确定得越大。虽未图示，但响应延迟时间δt与奖励之间的关系也既可以是曲线的关系，也可以是阶梯的关系。
56.奖励的大小例如能够根据费用来规定。具体而言，奖励变大意味着例如cems1内的电力调节资源的用户(所有者)支付的电费变低。作为一例，在电力调节资源为车辆18的情况下，随着奖励变大，外部充电中的向车辆18的充电费用变低。或者，奖励变大意味着用户收取的售电费用变高。在电力调节资源为车辆18的情况下，随着奖励变大，外部供电中的来自车辆18的供电费用变高。奖励也可以是在外部充电时或者外部供电时的车辆18的停车费用。
57.像这样，通过导入与一致率和/或响应延迟时间δt相应的奖励，能够缩短对电力调节资源的抑制请求的响应时间、或确保抑制消耗电力的期间足够长。其结果，能够更可靠地进行微电网mg内的电力调节、或遵守cems1与电力公司之间的合同。
58.处理流程
59.在以下，也以车辆18用作电力调节资源的结构为例进行说明。在该例中，通过抑制经由充电设备17的从微电网mg向车辆18的充电电力(或者，经由充电设备17从车辆18向微电网mg供电)，来进行微电网mg的电力调节。
60.图7是表示与本实施方式中的奖励的设定相关联的处理的流程图。该流程图每当预先确定的条件成立时、或者每隔预先确定的周期就从主程序(未图示)调出并执行。在图7中，在左侧示出由cems服务器2执行的一系列处理，在右侧示出由车辆18执行的一系列处理。各步骤通过cems服务器2或者车辆18的ecu(electronic control unit：电子控制单元)的软件处理来实现，但也可以通过在cems服务器2或者车辆18内制作的硬件(电路)来实现。以下，将步骤简写为s。
61.在s11中，cems服务器2判定是否预测到产生微电网mg的电力需求过多的状况。例如，cems服务器2在实际的供给电力量相对于以30分钟同时同量计划的供给电力量的比率(也可以是差)超过预定值的情况下，能够判定为可能产生电力需求过多的状况。另外，cems服务器2也可以在基于过去的电力消耗实际结果预测到微电网mg内的各电力调节资源的合计消耗电力相对于从电力系统4向微电网mg的供给电力的比率比预定值高的情况下，判定为可能产生电力需求过多的状况。
62.在未产生电力需求过多的状况的情况下(在s11中为no)，不执行以后的处理，处理返回至主程序。在可能产生电力需求过多的状况的情况下(在s11中为yes)，cems服务器2对包括车辆18的各种各样的电力调节资源请求消耗电力的抑制(s12)。
63.收到抑制请求的车辆18回答是否能够同意该抑制请求(s21)。例如，在用户对车辆18的hmi(human machine interface：人机接口)或者智能手机等的用户终端(均未图示)进行了表示能够同意抑制请求的操作的情况下，车辆18能够回答为能够同意抑制请求。在用户不同意抑制请求的情况下(在s21中为no)，车辆18将处理返回到主程序。在同意抑制请求的情况下(在s21中为yes)，车辆18将该意思向cems服务器2输出(s22)。
64.在s23中，车辆18响应抑制请求。即，车辆18与同意抑制请求之前相比，抑制从微电网mg向车辆18的充电电力。具体而言，向车辆18的充电电力既可以设定得低预定量或者预定比率，也可以将向车辆18的充电延期直到经过预定时间。也可以中止向车辆18的充电。或者相反，也可以进行从车辆18向微电网mg的供电。
65.在车辆18的用户同意了抑制请求的情况下(在s13中为yes)，cems服务器2向车辆18赋予与在抑制请求中确定的时段与实际进行了电力调节的时段的一致程度相应的奖励(s14)。如在图3～图6中说明的那样，一致率越高和/或响应延迟时间δt越短，则奖励被设定得越大。
66.如上所述，在本实施方式中，在预测到电力需求过多的状况的情况下，从cems服务器2向车辆18输出消耗电力的抑制请求。车辆18的用户判断是否同意抑制请求。此时，用户越是按照在抑制请求中确定的时间同意抑制请求，则用户被赋予越大的奖励(充电费用的折扣、供电费用的增加、停车费用的折扣等)。因而，想要得到尽可能大的奖励的用户迅速地同意抑制请求，因此直至向车辆18的充电电力被抑制或者来自车辆18的供电电力增大为止的时间(响应延迟时间δt)缩短。另外，用户根据在抑制请求中确定的时段抑制消耗电力，因此在足够长的时间抑制向车辆18的充电电力或增大来自车辆18的供电电力。由此，根据本实施方式，能够更可靠地实现30分钟同时同量，维持微电网mg的电力平衡。
67.需要说明的是，在该例中，说明了当预测在微电网mg中产生成为电力需求过多的状况的情况下，赋予与响应延迟时间δt相应的奖励。然而，在已经产生了电力需求过多的状况的情况下，也同样能够赋予与一致率和/或响应延迟时间δt相应的奖励。另外，在图2
和图7中，对抑制微电网mg内的消耗电力的例子进行了说明，但cems服务器2当在微电网mg内增大电力系统4的剩余电力的消耗的情况下也同样能够可变地设定奖励。
68.应认为，本次公开的实施方式在所有方面都是例示，而不是限制性的。本公开的范围不是由上述实施方式的说明表示，而是由权利要求书表示，意图包含与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。