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電力供給システムならびに電力供給サービス方法 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 電力供給システムならびに電力供給サービス方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−20260(P2007−20260A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−197139(P2005−197139)
出願日 平成17年7月6日(2005.7.6)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 前田 和貴 / 新谷 保之 / 南 公男
要約 課題
蓄電池と家庭内ネットワークによる電力供給サービスを行う。

解決手段
電力供給業者が発電した電力は配電され、各住宅の電力量計100に接続され、電力量計には変換部201が接続され、変換部は家庭用配電盤300に接続され、変換部には蓄電池202が接続される。家庭用配電盤から家庭内に電灯線40nが配線され、部屋内の壁面コンセント等を介して家電や照明器具などの機器50nが接続される。住宅にはインターネット回線600が接続され、インターネット回線はADSLやFTTHによって伝送される。住宅にはADSL、FTTHを終端する終端装置700とルーター800が常時インターネットに接続され、インターネット上のサーバー群1200と接続する。さらに、ルーターには機器制御器900がデータリンク1100により、機器制御器900と各機器50nは制御リンク100nにより接続される。
特許請求の範囲
【請求項1】
電灯線からの電力によって充電される蓄電池と、
電力量計と家庭用配電盤の間に接続され、前記蓄電池の制御ならびに、供給される直流電力を商用交流電力に変換する変換部と、
前記蓄電池の充放電動作の制御は電灯線から供給される電力料金に連動する手段を備える電力供給システム。
【請求項2】
前記変換部と通信が可能な制御器と、
機器の制御と状態を計測する機能を有し、前記制御器に接続される通信装置と、
前記機器の消費電力量および状態を収集し、前記通信装置により前記制御器に伝送する手段と、
前記変換部は前記蓄電池の状態ならびに電力供給の状態を前記制御器に伝送する手段と、
接続される全ての機器の消費電力並びに状態と、前記蓄電池の状態、電力供給の状態と連動し、前記機器を制御するコマンドを作成する手段と、
このコマンドを前記機器に送信し、前記機器の動作を制御する手段と、
接続される全ての機器の消費電力並びに状態と、前記蓄電池の状態、電力供給の状態と連動し、前記蓄電池、前記変換部の動作を制御するコマンドを作成する手段と、
このコマンドを前記機器に送信し、前記蓄電池および前記制御器の動作を制御する手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
【請求項3】
通信回線が接続された前記制御器と、
前記通信回線がインターネットであることと、
前記通信回線を介して前記制御器に接続されるサーバーと、
前記機器の消費電力量および状態と前記変換部は前記蓄電池の状態ならびに電力供給の状態をサーバーに伝送するステップを備えることを特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。
【請求項4】
前記制御器と前記機器間はエコーネットプロトコルによって通信されることを特徴とする請求項2または3に記載の電力供給システム。
【請求項5】
前記制御器と前記機器間の接続に特定小電力無線を用いることを特徴とする請求項2〜4いずれかに記載の電力供給システム。
【請求項6】
前記制御器と前記機器間の接続に高速電灯線通信を用いることを特徴とする請求項2〜5いずれかに記載の電力供給システム。
【請求項7】
前記制御器と前記変換部の接続に電灯線通信を用いることを特徴とする請求項2〜6いずれかに記載の電力供給システム。
【請求項8】
前記制御器はインターネットプロトコル、エコーネットプロトコルの変換機能を有し、
イーサーネット(登録商標)、特定省電力無線、電灯線通信を相互接続する機能を有することを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の電力供給システム。
【請求項9】
前記変換部は太陽電池もしくは燃料電池と接続する機能を有し、
太陽電池ならびに燃料電池から供給される電力で前記蓄電池を充電するステップを備えることを特徴とする請求項1〜8いずれかに記載の電力供給システム。
【請求項10】
発電会社から供給される電気の利用料金の時間格差を利用し、電力料金の安い時間帯に蓄電池を充電するステップと、
電力料金が高い時間帯には、前記蓄電池に充電された電気を商用交流に変換し、供給するステップと、
機器で消費される電力をモニターするステップと、
家屋内に配置されたセンサーと連動し、ぞれぞれの前記機器を制御するステップと、
前記機器間の動作を連係させ家屋内での消費される電力を制御し、蓄電池の放電に対して最適な総電力消費となるように制御するステップを備える電力供給サービス方法。
【請求項11】
発電会社から供給される電気の利用料金の時間毎の変動に応じて買い付けるステップと、
電力を買い付けに連動して、蓄電池を制御し充電をステップと、
電力料金に応じて、前記蓄電池に充電された電気を商用交流に変換し、供給するステップと、
機器で消費される電力をモニターするステップと、
家屋内に配置されたセンサーと連動し、ぞれぞれの前記機器を制御するステップと、
前記機器間の動作を連係させ家屋内での消費される電力を制御し、蓄電池の放電に対して最適な総電力消費となるように制御するステップとを備える電力供給サービス方法。
【請求項12】
電力料金の高い時間帯には前記機器による電力消費と連動して、蓄電池の充電量が一定以下にならないように前記蓄電池を充電するステップを備える請求項10または11に記載の電力供給サービス方法。
【請求項13】
発電会社が供給する電力の余裕が無くなった場合に、蓄電池の蓄電機能を停止するステップと、
蓄電を停止することにより生まれる余剰電力を取引するステップを有する請求項11に記載の電力供給サービス方法。
【請求項14】
発電会社が供給する電力の余裕が無くなった場合に、蓄電池を制御し、蓄電池の放電電力を送電側に送るステップと、
送電した電力を取引するステップを有する請求項11に記載の電力供給サービス方法。
【請求項15】
発電会社と時間別に取引される電力料金ならびに、電力消費条件と購入金額を契約するステップと、
各家屋の電力料金を定額で徴収するステップを備える請求項10〜14いずれかに記載の電力供給サービス方法。
【請求項16】
各機器の消費電力をモニターするステップと、消費電力の多い機器を消費電力の少ない機器に買い換えた場合に定額の電力に反映させるステップを備える請求項10〜15いずれかに記載の電力供給サービス方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は家庭用商用電力の電力供給システムおよび電力供給サービスの方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、家庭用で利用する商用電源を供給する装置としては、自然エネルギーを利用する太陽電池や都市ガスや水素を燃料とする燃料電池があり、一部ではすでに実用化されている。また、非特許文献1、非特許文献2に開示されているように、使用される機器と通信制御により家庭やビルでの利用電力を削減するESCO、BEMS、HEMSと言った技術やサービスが提案され、一部では実用化されている。
【非特許文献1】“ENEX2002展示パネル”、[online]、平成14年1月、[平成17年6月28日検索]、インターネット<URL: http://www.eccj.or.jp/enex2002/panel/index.html>
【非特許文献2】中上英俊、“BEMS/HBMSの課題と今後の動向”、[online]、平成15年4月5日、産業工業審議会、[平成17年6月28日検索]、インターネット <URL:http://www.meti.go.jp/committee/downloadfiles/g40405a70j.pdf
【非特許文献3】“電力自由化の現状と今後”、[online]、平成15年4月、丸紅グループ誌「M−SPIRIT」No.18、[平成17年6月28日検索]、インターネット <URL:http://www.marubeni.co.jp/useful/word/18.html
【非特許文献4】武石礼司、“電力自由化の動向と課題”、[online]、平成12年10月、富士通総研Economic Review Vol.4 No.4、[平成17年6月28日検索]、インターネット <URL:http://www.fri.fujitsu.com/open_knlg/review/rev044/01takeishi.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
太陽電池の導入により家庭での消費電力を抑制し電気料金を低減する場合、太陽発電が起電する時間にその電気を消費するか、消費せずに余った電気を電灯線に戻すことにより発電会社が戻された電気を購入することによってなされる。この場合、省電力効果や余剰電力の販売による効果は、天気、季節、時間帯により、効果は定常的では無く、従量にて課金される電気料金を一部的に補填するものである。太陽光発電では地域や年次の太陽照射時間による発電格差もある。
【0004】
燃料電池では、定常的な電力供給が可能であるが、現在実用化されている装置では都市ガスを利用することが前提であり、実際に使える地域が限られる。また、水素を燃料とすれば、地域の限定からは逃れることが可能であるが、水素を燃料として供給する社会インフラは現状、皆無であり、社会インフラが整備されるまでは技術的に確立したとしても実用的ではない。
【0005】
事業場や家庭において使用される機器の電力消費量をモニターし、節電することにより電気料金を低減するESCO、BEMS、HEMSでは、使用電力を節約することによる電気料金の低減であり、その効果は家庭を対象としたHEMSでは非特許文献1に示されているように10%程度であると見積もられており、金銭的にそれほど大きな効果を得られる訳ではない。
【0006】
一方、非特許文献3にあるように、電力供給市場が徐々に自由化され、2007年以降家庭で利用できる電気も既存の電力会社以外の会社が供給することも可能となる可能性がある。その場合、新規の電力供給会社は様々な発電業者から電力を供給することができるが、供給される電力は非特許文献4にあるように、時間的に大きな料金変動が発生する可能性がある。しかし、電力には30分の同時同量規制があり、安い料金の電力を買い付けても、現状ではそれを消費し、蓄える手段がない。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の発明は電力供給システムであって、電灯線からの電力によって充電される蓄電池と、電力量計と家庭用配電盤の間に接続され、前記蓄電池の制御ならびに、供給される直流電力を商用交流電力に変換する変換部と、前記蓄電池の充放電動作の制御は電灯線から供給される電力料金に連動する手段とを備えることを特徴とする。
【0008】
第2の発明は第1の発明の電力供給システムであって、前記変換部と通信が可能な制御器と、前記機器の制御と状態を計測する機能を有し、前記制御器に接続される通信装置と、前記機器の消費電力量および状態を収集し、前記通信装置により前記制御器に伝送する手段と、前記変換部は前記蓄電池の状態ならびに電力供給の状態を前記制御器に伝送する手段と接続される全ての機器の消費電力並びに状態と、前記蓄電池の状態、電力供給の状態と連動し、前記機器を制御するコマンドを作成する手段と、このコマンドを前記機器に送信し、前記機器の動作を制御する手段と、接続される全ての機器の消費電力並びに状態と、前記蓄電池の状態、電力供給の状態と連動し、前記蓄電池、前記変換部の動作を制御するコマンドを作成する手段とこのコマンドを前記機器に送信し、前記蓄電池および前記制御器の動作を制御する手段を備えることを特徴とする。
【0009】
第3の発明は第2の発明の電力供給システムであって、通信回線が接続された前記制御器と、前記通信回線がインターネットであることと、前記通信回線を介して前記制御部に接続されるサーバーと、前記機器の消費電力量および状態と前記変換部は前記蓄電池の状態ならびに電力供給の状態をサーバーに伝送する手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
第4の発明は第2または3の発明の電力供給システムであって、前記制御器と前記機器間はエコーネットプロトコルによって通信されることを特徴とする。
【0011】
第5の発明は第2から第4の発明のいずれかの電力供給システムであって、前記制御器と前記機器間の接続に特定小電力無線を用いることを特徴とする。
【0012】
第6の発明は第2から第5の発明のいずれかの電力供給システムであって、前記制御器と前記機器間の接続に高速電灯線通信を用いることを特徴とする。
【0013】
第7の発明は第2から第6の発明のいずれかの電力供給システムであって、前記制御器と前記変換部の接続に電灯線通信を用いることを特徴とする。
【0014】
第8の発明は第2から第7の発明のいずれかの電力供給システムであって、前記制御器はインターネットプロトコル、エコーネットプロトコルの変換機能を有し、イーサーネット(登録商標)、特定省電力無線、電灯線通信を相互接続する機能を有することを特徴とする。
【0015】
第9の発明は第1から第8の発明の電力供給システムであって、前記変換部は太陽電池もしくは燃料電池と接続する機能を有し、太陽電池ならびに燃料電池から供給される電力で前記蓄電池を充電するステップを備えることを特徴とする。
【0016】
第10の発明は第1から第9の発明の電力供給システムの採用を前提とする電力供給サービスであり、発電会社から供給される電気の利用料金の時間格差を利用し、電力料金の安い時間帯に記蓄電池を充電する手段と、電力料金が高い時間帯には、前記蓄電池に充電された電気を商用交流に変換し、供給する手段と、前記機器で消費される電力をモニターする手段と、家屋内に配置されたセンサーと連動し、ぞれぞれの前記機器を制御する手段と、前記機器間の動作を連係させ家屋内での消費される電力を制御し、蓄電池の放電に対して最適な総電力消費となるように制御する手段とを備えることを特徴とする。
【0017】
第11の発明は、発電会社から供給される電気の利用料金の時間毎の変動に応じて買い付けるステップと、電力を買い付けに連動して、蓄電池を制御し充電をステップと、電力料金に応じて、前記蓄電池に充電された電気を商用交流に変換し、供給するステップと機器で消費される電力をモニターするステップと、家屋内に配置されたセンサーと連動し、ぞれぞれの前記機器を制御するステップと、前記機器間の動作を連係させ家屋内での消費される電力を制御し、蓄電池の放電に対して最適な総電力消費となるように制御するステップとを備えることを特徴とする。
【0018】
第12の発明は第10または11の発明の電力供給方法であり、電力料金の高い時間帯には前記機器による電力消費と連動して、蓄電池の充電量が一定以下にならないように前記蓄電池を間欠的に充電するステップを備えることを特徴とする。
【0019】
第13の発明は第11の発明の電力供給方法であり、発電会社が供給する電力の余裕が無くなった場合に、蓄電池の蓄電機能を停止するステップと、蓄電を停止することにより生まれる余剰電力を取引するステップを有することを特徴とする。
【0020】
第14の発明は第11の発明の電力供給方法であり、発電会社が供給する電力の余裕が無くなった場合に、蓄電池を制御し、蓄電池の放電電力を送電側に送るステップと、送電した電力を取引するステップを有することを特徴とする。
【0021】
第15の発明は第10から14いずれかの発明の電力供給方法であり、発電会社と時間別に取引される電力料金ならびに、電力消費条件と購入金額を契約するステップと、各家屋の電力料金を定額で徴収するステップを備えることを特徴とする。
【0022】
第16の発明は第10から第15の発明のいずれかの電力供給方法であり、前記各機器の消費電力をモニターするステップと、消費電力の多い機器を消費電力の少ない機器に買い換えた場合に定額の電力に反映させるステップを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
第1の発明によれば、電力料金には夜間割引が適用されており、発電会社により設定は異なるが、例えば東京電力の場合、深夜電力は昼間の1/3〜1/4の料金に設定されている。本発明によれば、深夜電力料金を契約し、これが適用される時間に蓄電池を充電し、料金の高い昼間は蓄電池に充電された電力を利用することにより電力料金を低減することが可能である。また、発電会社が供給する電力は昼間に多く、夜間に少なくなるが、本発明を用いる世帯が多くなれば、昼夜の電力消費の時間格差の平準化が可能となり、発電会社の発電能力に対する余裕が増大し、その結果、供給発電量を低減することが可能となる。これは、温暖化ガス排出を抑制することに結びつく。
【0024】
第2の発明によれば、蓄電池、変換部ならびに電力供給すべき機器の状態データを制御器に収集する。機器がお互いの連携なく動作すれば、機器全体が消費する電力は非常にランダムに変動し、大きなピークが出現する。このようなピークは蓄電池による電力供給は負担が大きいため、収集した情報から機器の動作状態を制御することにより、全体の消費電力を平滑化することは、電力の安定供給、蓄電池のサイズの適正化、寿命の確保のためには非常に有効である。また、機器の通信機能を独立した装置にすることにより、通信機能を内蔵しない機器からのデータ収集、制御が可能となる。特に、サービスの開始当初は接続される機器のほとんどは通信機能や状態データの収集、出力機能を保有しないため、独立の通信装置は必要不可欠となる。
【0025】
第3の発明によれば、機器の状態や蓄電池の状態、電力供給の状態を元に制御部で制御コマンドを作成することができるが、通信回線によりそれらを集めてサーバーで処理することにより、制御器の構成を簡略化するとともに、新たな機能を追加する場合の柔軟性が向上する。また、リアルタイムに処理する必要の無いデータなどについては、サーバー側でオフライン処理することができる。制御器の通信機能とサーバーの連携により処理機能の拡張性、能力向上ならびに制御器の簡略化が可能となる。特に、後述の第10の発明以降に記載の電源供給サービスを開始する当初は、電源を供給する機器はすでに保有されている既存機器がほとんどあり、機器からのデータは必要最小限の機器の消費電力を外付けの通信装置を介して収集するぐらいである。しかし、このサービスが広まるにつれ、対応機器では様々なデータの出力や機能制御が可能となることが考えられる。したがって、通信機能によりデータの収集やそれに基づく制御データの生成をサーバーで行うことによりシステムの発展性を確保することができる。
【0026】
第4の発明によれば、機器は制御器からの制御データで制御されるが、エコーネットプロトコルは機器の制御を目的に作られたプロトコルであり、このような制御には適切である。
【0027】
第5の発明によれば、制御機器と機器間の接続に特定小電力無線を用いることにより、配線不要でレイアウトフリーにネットワーク構成することが可能となる。これは特に、現行の世帯に本システムや電源供給サービスを導入する場合に有効である。また、機器の消費電力を制御するために使う通信が大きな消費電力では意味が薄れるが、特定小電力無線は消費電力が非常に小さく、電力制御のための通信としては有益である。
【0028】
第6の発明によれば、制御機器と機器間の接続に高速電灯線通信を用いることにより、配線不要でレイアウトフリーにネットワーク構成することが可能となる。これは特に、現行の世帯に本システムや電源供給サービスを導入する場合に有効である。また、高速電灯線通信はイーサーネット通信との親和性が強く、高速での通信が要求されるAV機器の接続に用いることにより、機器の制御だけでなく、映像データやWebのデータ伝送との併用も可能となる。
【0029】
第7の発明によれば制御器は屋内に蓄電池、変換部は屋外に設置されるため、既設の住宅への設置の場合には配線に手間がかかる。高速電灯線通信により新たな配線は不要であり、また、制御器と変換部間で高速の信頼性の高い通信が可能となる。また、変換部、蓄電池は外部からの電灯線と屋内の電灯線を分離するため、高速電灯線通信の信号が屋外に漏洩するのを防ぐ効果もある。
【0030】
第8の発明によると、制御器とつながる機器は追加、更新される。第4から第7にあるプロトコルや通信方式のうちどのような方式が使われるかは確定しない。また、制御器とインターネットとの接続もどのような通信方式で接続されるかは選択できる。このため、どのような接続の組み合わせでも対応できるような相互接続機能、プロトコル変換機能が必要である。
【0031】
第9の発明によれば、本電力供給システムへの電力供給源として太陽電池や燃料電池を採用することにより、より電力料金の低減が可能となる。
【0032】
第10の発明によれば、本システムを採用することにより電力消費の時間シフトと電力料金の時間格差を利用し、電力料金の低減が実現できる。さらにこれを発展させて電力料金を定額とするサービスを提供すると利用者心理としては定額であれば、電力の消費を気にせずに無駄に使うようになる。そこで、利用者の行動や利用状態をセンサーでモニターし、無駄な電力利用を各機器の利用状態を排除することにより定額の利用料金内での電力供給サービス提供が可能となる。
【0033】
第11の発明によれば、電力供給では発電した電力は必ず消費される必要がある。一方、発電量は簡単に制御することができないため電力料金に時間変動が生じる。この料金の時間変動に対応し、安い時間帯に電力を購入することにより電力料金を低減することが可能となる。さらに、電力を消費する機器の制御と組み合わせることにより、さらに電力を効率的に消費することが可能となる。
【0034】
第12の発明によると、蓄電池の充電量を一定以上に保つことにより蓄電池の寿命を延伸することが可能となる。
【0035】
第13の発明によると、発電会社の供給する電力に余力が無くなった場合には、自由化された電力市場では電力料金が高くなる。一方、発電会社は電力供給責任を伴うため、供給不足になることはできない。従って、本発明を採用する家庭での電力消費を停止し、完全に蓄電池の供給に切り替えることにより発生する余剰電力を発電会社に再購入してもらうことにより電力料金を低減することができるとともに、電力の安定供給も可能となる。
【0036】
第14の発明によると、発電会社は電力供給責任を伴うため、供給不足になることはできない。従って、本発明を採用する家庭での蓄電池に蓄えられた電力を放電し、送電側に戻した電力を発電会社に再購入してもらうことにより電力料金を低減することができるとともに、電力の安定供給も可能となる。
【0037】
第15の発明によると、発電会社からの電力購入金額と時間別の電力取引により発生する電力料金の低減により、各家庭の機器に応じてあらかじめ設定した電力料金の見積もりと機器を制御することによりある程度の幅に押さえられる実際の電力消費量から定額性で電力を徴収しても、利潤を生み出すことが可能となり、経営が成立する。
【0038】
第16の発明によると、消費電力の大きな機器を省エネ機器に変換することとで、現在でも電気料金の削減が可能であるが、電力料金は全ての機器の総消費電力に対して支払われるため、単体の機器の電力料金低減の効果を実感することはあまりない。本発明では、機器の買い換えの金銭的なメリットを明確に実感することができ、機器の買い換えを促進する心理的な効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
以下、本発明における実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0040】
(実施の形態1)
図1は本発明に係る実施形態であり、本発明を採用した戸建て住宅での実施形態を示す。
【0041】
電力供給業者の発電所で発電した電力は配電されて、各住宅の電力量計100に接続される。電力量計100には変換部201が接続され、変換部の出力は家庭用配電盤300に接続される。変換部201には蓄電池202が接続される。また、変換部201には太陽電池203もしくは燃料電池204を接続することも可能である。
【0042】
家庭用配電盤300から家庭内のそれぞれの部屋に電灯線40nが配線され、部屋内の壁面コンセントなどを介して家電や照明器具などの機器50nが接続される。一方、住宅にはインターネット回線600が接続される。インターネット回線はADSLやFTTHによって伝送される。住宅にはADSL、FTTHを終端する終端装置700とルーター800が接続されて、常時インターネットに接続さ、インターネット上のサーバー群1200と接続し、サーバーの機能が利用できる。さらに、ルーター800には機器制御器900がデータリンク1100により、機器制御器900と各機器50nは制御リンク100nにより接続されている。
【0043】
発電所から送電網を通して商用交流電力が送電される。これは各住宅に設置される電力量計100で、時間あたりの利用電力が測定され記憶される。電力量計100の出力は変換部201に入力し、交流から直流に変換され、変換された直流電力は蓄電池202に入力し、蓄電される。蓄電池202への充放電は図2に示すような特性を持つ、すなわち、夜間の一般的に電力消費の少ない時間帯に最大能力で蓄電池202に充電する。電気利用が開始する朝には充電を完了し、その後は家庭での電力利用に応じて蓄電池202の電力を放電し、変換部201により直流から商用交流に変換されて住宅に供給される。
【0044】
図2に示すように、電気料金は時間帯で料金がことなる。例えば、利用量の少ない夜間、深夜に安く設定され、利用量の多い昼間に高く設定される。夜間に電気を蓄電し、昼間に放電することにより、安い時間帯の電力を1日中利用することが可能となり、結果的には支払う電気料金を圧縮することが可能となる。さらに、電力消費を時間シフトすることにより全体での電力消費量を平準化することができ、ピーク電力の併せて設計される発電システムの小型化にもつながる。
【0045】
住宅には配電盤300で住宅内の電灯線40nに分電され、それぞれの電灯線40nには機器50nが接続され、電力が供給される。通常、住宅における電気の利用は図3に示すように時間変動がある。例えば、冷蔵庫のように常時通電している機器や機器の待機電力により、常時消費される変動の少ない電力諸費と、食事の準備、食事時間に利用する調理器具やTVなどの機器や夜間の照明のように時間帯で大きなピークが現れる電力の2つに分類される。蓄電池202の特性上このような大きな電力消費量の変動は負荷が大きくなり、負荷変動に対応するため容量の増大や寿命の短縮を招く可能性がある。そこで、住宅内の機器50nを制御リンク100nにより機器制御器900に接続する。また、機器制御器900は変換部201とも制御リンク1003により接続される。制御リンクを介して、機器制御器900は蓄電池の状態、接続される各機器50nの状態に関するデータを収集する。また、変換部201からは蓄電池の状態などが収集される。収集するデータでもっとも重要なものは各機器50nの電力消費量である。図3に示すように、時間帯により大きな電力消費ピークが出現する。各機器50nの動作状況や消費電力からこの電力消費のピークを抑制するように、機器制御器900において各機器50n制御データを作成し、これらを制御するとともに、全体の消費電力に適合するように変換部201の動作を制御することにより、蓄電池202の放電を制御する。
【0046】
このような機器制御による住宅全体の消費電力制御により蓄電池202の放電特性を最適化することができ、蓄電池の容量、大きさを最適化することが可能となる。また、変換部の動作を制御することにより、電力変動に併せて変換性能を制御することにより高品質な商用交流電力を供給することができる。例えば、総消費電力が増大すると、供給電力の電圧降下や周波数変動が生じるがこれらを抑えることができる。このような電力品質の制御は、発電会社から配電されている電力でも供給地域の総消費電力に合わせて品質を極力一定に保つように制御されるが、供給地域全体では変動などが大きい。これに比べ、1戸の住宅単位で品質制御が可能となるため供給電力はより高い品質を提供することが可能となる。
【0047】
ここで接続される機器50nの一部を住宅の環境、例えば温湿度や部屋内の照度、人員の有無などを観測するセンサーとすることにより、部屋空調の無駄な利用や、人員が不在にもかかわらず動作する機器に対する制御が可能となり、不必要な電力消費を抑制することが可能となる。これによりさらに、電力のピークの抑制や蓄電池202の放電特性の最適制御が可能となる。また、これらのセンサーによる人員の移動状態の把握により、外部からの進入や人員の活動状態を把握することが可能となる。これを機器制御器900に収集し、解析すれば、外部からの悪意のある住居への侵入を関知したり、何らかの事故や障害による家屋内の人員の活動状態を関知することが可能となり、この情報を外部に伝送することにより、家屋・財産の保全や家屋内の人員の安全を確保することが可能となる。
【0048】
各機器50nと機器制御器900間の機器制御はエコーネットプロトコルを採用する。エコーネットプロトコルは上記のような電力制御を中心とした機器制御を目的として開発されたプロトコルであり、すでに確立された技術である。
【0049】
機器制御に用いる制御リンク100nには、特定小電力無線を採用する。これは、上記のような機器制御を前提に開発された通信方式であり、通信機器自体の消費電力が非常に小さい。特に、上記のような消費電力を制御するために用いる通信方式自体が電力を消費しては意味がないので、消費電力が小さいことは効果的である。また、無線であるため、機器のレイアウト、設置条件などへの制約もないと共に、消費電力が小さいために通信装置自体は電池で駆動することが可能である。これは、電源を給電できない場所に設置する必要が生じる可能性のあるセンサーなどには必要な機能となる。
【0050】
一方、制御リンク100nには高速電灯線通信を採用してもよい。高速電灯線通信はイーサーネット互換であり、IPパケットの伝送に適した高速通信方式である。この場合、エコーネットのデータをIPパケットで伝送すればよい。また、高速通信が可能であるため、映像機器やPCなどでは高速電灯線通信を用いて映像データなどのデータ伝送にも利用できる。このように機器50nはその特性、用途に応じて、高速電灯線通信並びに特定小電力無線を使い分けることにより、機器制御だけでなく、通信による多様なサービスを実現することが可能となる。さらに、高速電灯線通信では、通信信号が配電線を介して他の住宅などに漏洩することが考えられるが、変換部201により住宅と外部の配電線が分離できるため、高速電灯線通信信号の外部漏洩が生じないようにすることが可能となる。
【0051】
機器制御器900はイーサーネットやIEEE802.11規格の無線LANによりルーター800と接続され、さらにインターネット回線600を介してサーバー群1200に接続される。機器制御器900で収集されたデータ群をサーバーに収集し処理することにより、よりきめの細かな機器制御や機器制御器900では収容できない高度なサービスなどを実現することができる。また、住宅内の情報だけでなく、地域の情報などと連携した機器制御が可能となる。
【0052】
このように機器50nの動作制御と蓄電池202の放電を組み合わせ、なおかつ、消費電力の季節変動を制御すれば住宅で消費する電力を消費者がほとんど意識することなく、年間で一定量に制御することが可能となる。また、各家庭の年間の大まかな消費電力量も予想することが可能となる。このような予測機能、電力消費機能により現在、従量課金されている電気料金を定額化することができる。
【0053】
蓄電池202の残充電量は一定以上確保することは蓄電池の寿命や小型化を実現する。従って、夜間に充電に加えて、電力を消費する昼間においても、機器制御部900が蓄電池202の残充電量、また、サーバーからの指示により充電することが有効である。また、昼間の電力については、今後、複数の電力供給業者を選んで購入することができるため、電力供給側の要求などの条件に応じて、時間により昼間の充電制御を外部から行うことにより、より安い電気料金で昼間の充電を行うとともに、蓄電池の寿命のさらなる延伸、小型化が可能となる。また、蓄電池202や機器制御器900を制御するサーバーを保有する部門が加入者に代わり、加入者と契約した電気料金を原資として、電力供給業者への電力支払いを代行することも可能である。この場合、年ごとの気象条件、気温などにより、電力消費量が変動し、場合によっては、料金の超過などが発生する可能性があるが、これは支払いを代行する業者のリスクとし、契約者にはリスクは及ばないようにすることもできる。
【0054】
一方、本発明が解決すべき課題でも述べたように、電力供給が自由化され、発電と送電と電力供給が分離されるような市場が新たな発生する。送電は難しいが、発電、電力供給には新たな参入が発生されると考えられている。現状でも発電を業とする業者はすでに成立しており、既存の発電業者とは別に電力を販売している。このように発電が自由化すれば、発電量が増大するとともに消費量との格差も生じ、このため、電力料金の変動が多くなる。従って、安い電力を利用するには安い時間に電力を購入し、高い時間には電力を使わなければ良い。しかし、電力自体は発電量と消費量がバランスする必要があり、しかも、法律で30分間毎に発電量と消費量がバランスすることが求められている。従来では、いくら電力が安い時間があっても、電力自体を備蓄できなかったために購入しても消費することはできなかったが、本発明を採用すれば安い時間の電力を購入し、それに併せて蓄電池202を制御することにより購入電力を消費することができる。
【0055】
発電会社としては発電電力量が変動することは非常に設備上大きな負荷になる、従って、一定の消費量を時間毎に変動無く購入する電力消費者が最も安定し、望まれる顧客となる。本発明では各蓄電池202の充電を制御することにより一定の電力消費を生み出すことができるので、非常に有利な条件での電力購入が可能となる。
【0056】
また、蓄電池202で消費する電力を制御できるため、電力が切迫した場合に、蓄電池202の充電を停止すれば、一定量の余剰電力が生じる、この余剰電力を買電することにより利益を生み出すことができ、これを電力料金に還元すれば、電力の調達コストを低減することができる。電力が切迫した場合に、蓄電池202の蓄電量に余力があり、電力の調達コストが下がる時間が予想できる場合に、蓄電池202の電力を送電側に放出し、その電力を買電することも可能である。これによりさらに電力の調達コストを低減することができる。
【0057】
変換部201には太陽電池203、燃料電池204も接続可能である。これにより、例えば、真夏の気温の高い日には太陽電池203からの供給電力で蓄電池2002を充電し、これで冷房のための電力消費を補うことが可能となる。また、燃料電池を一定運転させ、蓄電池202を充電したのち、商用交流に変換して供給することにより、燃料電池の発電効率を向上することも可能となる。また、燃料電池204、太陽電池203と蓄電池202の組み合わせにより、電力供給業者からの電力購入費用を削減できることは明らかである。
【0058】
上記までの実施例では、接続される機器50nが制御リンク機能を内蔵し、直接、機器制御器900につながることを前提としている。しかしながら、実際の家庭ではすでにあらかたの機器50nを保有している。このように既存機器に対して本発明を適用するために図4、図5に示すように通信アダプターを採用する。
【0059】
図4は特定小電力無線通信アダプターであり、電力量計2000と電力制御器2001、特定小電力無線通信モジュール2002とから構成され、これは電灯線2003と制御インタフェース2004を有している。特定小電力無線通信アダプターの入力は電灯線2003のコンセントに接続され、その出力から機器500に電源が供給される。また、機器500が外部から制御インタフェース、例えばエコーネットレディ規格に準拠する場合には、それに接続する端子を有しており、機器制御コマンドの送信や機器500からのデータを機器制御器900に伝送することが可能である。この場合には、制御データにより機器500を制御する。また、機器が外部からの制御インタフェースを有しない場合でも、特定小電力通信アダプターを介して供給される消費電力量は計測可能であるため、それを機器制御器900に伝送し、機器制御器900からの制御コマンドにより電力制御器2002を制御することにより、機器の電力制御が可能となる。ここでの電力制御とは、もっとも単純なものとしては、機器のオン・オフであり、場合によっては供給電圧を下げることにより実現される。
【0060】
図5は高速電灯線通信アダプターであり、電力量計3000、トランス3001、電力制御器3002、高速電灯線通信モジュール3003とから構成され、これは電灯線3004とイーサーネットインタフェース3005を有している。高速電力線通信アダプターの入力は電灯線のコンセントに接続され、その出力から機器500に電源が供給される。機器500がイーサーネットインタフェースを有し、機器500がエコーネットプロトコルの通信機能を有している場合には、機器制御コマンドの送信や機器500からのデータを機器制御器900に伝送することが可能である。従ってこの場合には制御データにより機器500を制御する。また、機器が外部からの制御インタフェースを有しない場合でも、高速電力線通信アダプターを介して供給される消費電力量は計測可能であるため、それを機器制御器900に伝送し、機器制御器900からの制御コマンドにより電力制御器3002を制御することにより、機器の電力制御が可能となる。ここでの電力制御とは、もっとも単純なものとしては、機器のオン・オフであり、場合によっては供給電圧を下げることにより実現される。以上のように通信アダプターを利用することにより、すでに保有する機器500に対しても本発明を適用することが可能となる。また、既存の機器が消費する電力はそれぞれ、機器制御器900からサーバーに送信される。したがって、古い機器で非常に大きな消費電力量の機器を把握することができる。これを新しい、消費電力の小さな機器に置き換えること、定額の電気料金の割引とともに利用者に提示することにより、古い機器の迅速で納得性の高い買換えを促すことができる。
【産業上の利用可能性】
【0061】
以上のように、本発明は家庭用商用電力を供給するシステムやサービスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の構成を示す図
【図2】小電力無線通信アダプターの構成を示す図
【図3】高速電力通信アダプターの構成を示す図
【図4】本発明における1日あたりの蓄電池の充放電時間特性、蓄電池への充電電力時間特性、電力料金の図
【図5】本発明における1日あたりの蓄電池の充放電時間特性、家庭での時間に対する消費電力変動特性の図
【符号の説明】
【0063】
100 電力量計
201 変換部
202 蓄電池
203 太陽電池
204 燃料電池
300 家庭用配電版
40n 電灯線
50n 機器
600 インターネット回線
700 終端装置
800 ルーター
900 機器制御器
100n 制御リンク
1100 データリンク
1200 サーバー群
2000 電力量計
2001 電力制御器
2002 特定小電力無線通信モジュール
2003 電灯線
2004 制御インタフェース
3000 電力量計
3001 トランス
3002 電力制御器
3003 高速電灯線通信モジュール
3004 電灯線
3005 イーサーネットインタフェース




 

 


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