CN102598470B - 控制系统、校正装置以及电力控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种控制系统(10)，其设有：生成装置(220)以及校正装置(100a)，生成装置(220)用于生成控制信息，该控制信息是基于电力设施(210)所产生的电力的需求和供给的信息，并且被用于对由电力设施(210)所产生的电力供电的用户(301)处的电力进行控制；校正装置(100a)用于在考虑到能够向电力用户群(300a)供给电力的分布式电源或者蓄电池的情况下校正控制信息。使用校正后的控制信息在包括电力用户群(300a)的用户处执行电力控制。

Description

控制系统、校正装置以及电力控制方法
技术领域
本发明涉及控制系统、校正装置以及用于在用户端进行电力控制的电力控制方法。
背景技术
现在，利用信息和通信技术并结合电力用户(在下文中，简单地称为用户)有效地控制电力的“智能电网技术”备受关注。
作为智能电网技术的应用示例，现有的方法是远程指示在用户端进行电力控制。例如，已提出的方法是在电力的高峰需求期间，电力公司向用户通知用于限制用户端的电力消耗的控制信息(参见专利文献1)。根据这种方法，在降低发电设施的发电成本的同时，还能够实现发电设施的稳定操作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未经审查的第11-313441号公告
发明内容
近年来，由于全球环境意识增加，逐渐引入分布式电源和蓄电池。能够利用分布式电源和蓄电池的用户接收来自发电设施(即，电力公司)的电力供给，并且同时能够接收来自分布式电源和蓄电池的电力供给。
但是，根据专利文献1所描述的方法，因为电力公司向用户通知控制信息时没有考虑到分布式电源和蓄电池，所以存在电力常常不能得到适当控制的问题。
因此，本发明的目的是提供控制系统、校正装置以及电力控制方法，通过它们即使对使用分布式电源和蓄电池的用户也能够提供适当的电力控制。
为了解决以上问题，本发明具有以下特征。本发明的第一特征概括为一种控制系统(控制系统100)，其包括：生成装置(生成装置220)，配置为生成控制信息，所述控制信息是基于发电设施(发电设施210)所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由所述发电设施所产生的电力供电的多个用户(用户301)中的电力控制；校正装置(例如，校正装置110a)，配置为考虑到能够向作为所述多个用户的一部分的用户群(例如，用户群300a)供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个，校正所述生成装置生成的所述控制信息；以及控制装置(控制装置320)，配置为通过使用所述校正装置校正后的控制信息对构成所述用户群的用户进行电力控制。
根据以上特征，校正装置考虑到能够向作为由发电设施所产生的电力所供给的多个用户的一部分的用户群供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个来校正控制信息，因而该控制装置即使对够使用分布式电源或蓄电池的用户也能够提供适当的电力控制。
根据本发明的第一特征的本发明的第二特征概括为，为多个用户群分别设置所述校正装置，并且分别设置的所述校正装置均连接到所述生成装置。
根据本发明的第一特征的本发明的第三特征概括为，校正装置依照所述分布式电源或者所述蓄电池中的至少一个能够供给的电量来校正所述生成装置生成的所述控制信息。
根据本发明的第一特征的本发明的第四特征概括为，用户群由属于相同区域的用户、共享同一蓄电池的用户或与同一馈电线连接的用户形成。
根据本发明的第一特征的本发明的第五特征概括为，控制装置对每个用户或者每个负荷进行电力控制。
根据本发明的第一特征的本发明的第六特征概括为，控制信息包括表示所述发电设施所产生的电力的电价的信息、表示所述发电设施所产生的可供给电量的信息或者表示所述发电设施所产生的所述用户处可使用电量的信息。
本发明的第七特征概括为一种校正装置，包括：接收单元(接收单元111)，配置为从生成装置接收控制信息，所述控制信息是基于发电设施所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由所述发电设施所产生的电力供电的多个用户中的电力控制；校正单元(校正单元121)，配置为考虑能够向作为所述多个用户的一部分的用户群供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个，对所述接收单元接收的所述控制信息进行校正；以及发送单元(发送单元112)，配置为将所述校正单元校正后的控制信息发送到对构成所述用户群的用户进行电力控制的控制装置。
本发明的第八特征概括为一种电力控制方法，包括以下步骤：生成装置生成控制信息，其中所述控制信息是基于发电设施所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由所述发电设施所产生的电力供电的多个用户中的电力控制；考虑到能够向作为所述多个用户的一部分的用户群供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个，校正装置对所述生成步骤中生成的所述控制信息进行校正；以及通过使用所述校正步骤中校正后的所述控制信息，控制装置对构成所述用户群的用户进行电力控制。
根据本发明，能够提供控制系统、校正装置以及电力控制方法，通过它们即使对能够使用分布式电源和蓄电池的用户也能提供适当的电力控制。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的控制系统的示意性配置图；
图2是示出根据本发明的实施方式的用户的配置示例的框图；
图3是示出根据本发明的实施方式的校正装置的配置示例的框图；
图4是示出根据本发明的实施方式的控制系统的操作的时序图；
图5是示出根据本发明的实施方式的第一修改的用户的配置示例的框图；
图6是根据本发明的实施方式的第一修改的控制系统的示意性配置图；
图7是用于阐述本发明的实施方式的第二修改的视图。
具体实施方式
接下来，将参照附图阐述根据本发明的控制系统的实施方式。具体地，阐述以下内容：(1)控制系统的示意性配置，(2)用户的配置，(3)校正装置的配置，(4)控制系统的操作以及(5)其它实施方式。在阐述以下实施方式的全部附图中，相同或相似的参考标号被用于指示相同或相似的元件。
(1)控制系统的示意性配置
图1是根据本实施方式的控制系统1的示意性配置图。
如图1所示，控制系统10包括电力公司20、多个校正装置100a和100b以及多个用户301。发电设施210是通过蒸汽发电、水力发电、原子能发电、风力发电或者太阳光发电产生电力的大型设备。发电设施210对大范围供给电力，例如，对每个地区(如关东地区和东北地区)供给电力。在图1示出的示例中，每个用户301接收发电设施210所产生的电力的供给。
每个用户301都能控制电力。在本实施方式中，每个用户301控制该用户处的负荷的电力消耗。此外，为每个用户301设置光伏电池311作为分布式电源(参见图2)。
然而，不仅可为用户301设置分布式电源，还能够为用户301设置蓄电池。在这种情况下，每个用户301能够对蓄电池的充电和放电进行控制以作为电力控制。
电力公司20的生成装置220连接到通信网络30(例如，因特网)。生成装置220生成控制信息，该控制信息是基于发电设施210所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由发电设施210所产生的电力供电的每个用户301的电力控制。
控制信息是表示发电设施210所产生的电力的电价的信息(在下文中，费用信息)，表示发电设施210所产生的电力的可供给量的信息(在下文中，可供给量信息)，或者表示发电设施210所产生的用户处可使用的电量的信息(在下文中，可使用量信息)。应该注意，能够将已知的方法用作生成控制信息的方法。
控制信息通过通信网络30发送到校正装置100a和100b。校正装置100a被设为与用户群300a对应，校正装置100b被设为与用户群300b对应。校正装置100a考虑到能够向用户群300a供给电力的分布式电源和蓄电池来校正控制信息。校正装置100b考虑到能够向用户群300b供给电力的分布式电源和蓄电池来校正控制信息。
在本实施方式中，用户群300a是包括属于特定区域(例如，城市、城镇或乡村)的用户301的群体。用户群300b是包括属于另一区域(例如，城市、城镇或乡村)的用户301的群体。
以下是如此划分用户301的群体的主要原因。具体地，因为作为分布式电源的光伏电池所产生的电量会依照天气(日照时间)而改变，所以每个区域中的电力控制优选依照每个区域的天气来进行。此外，即使在风力发电或水力发电被用作分布式电源时，由于与光伏电池相同的理由，电力控制也优选针对每个区域来进行。
由校正装置100a校正后的控制信息通过通信网络30发送到构成用户群300a的每个用户301。由校正装置100b校正后的控制信息通过通信网络30发送到构成用户群300b的每个用户301。
构成用户群300a的每个用户301通过使用校正装置100a校正后的控制信息来控制电力。构成用户群300b的每个用户301通过使用校正装置100b校正后的控制信息来控制电力。
(2)用户的配置
图2是示出用户301的配置示例的框图。图2示出了构成用户群300a的每个用户301。
如图2所示，从包括发电设施210的电力系统210a向用户301供给交流电力。用户301包括光伏电池311、系统互连装置312、配电板313、负荷305a、305b...、测量装置314以及控制装置200。应该注意，用户301可包括蓄电池310，蓄电池310存储光伏电池311所产生的电力以及电力系统210a所供给的电力。
光伏电池311接收太阳光，并且依照所接收的太阳光产生直流电力。系统互连装置312进行交流电力与直流电力之间的转换。具体地，系统互连装置312将来自光伏电池311的直流电力转换为交流电力，并且与电力系统210a互连。配电板313将来自系统互连装置312和电力系统210a的交流电力分配给负荷305a，305b...。负荷305a，305b...均是消耗电力的装置，例如，家用电器。测量装置314测量负荷305a，305b...的电力消耗量。
控制装置200在用户301处进行电力控制。控制装置200与负荷305a、305b...、系统互连装置312以及测量装置314进行通信。该通信能够是无线通信或有线通信。在无线通信的情况下，能够使用例如Zigbee(紫蜂)，其是用于家用电器的短程无线通信规范中的一种。在有线通信的情况下，能够使用例如PLC(PowerLineCommunications，电力线通信)，其是将电力线用作通信线的一种技术。
控制装置200能够通过通信网络30与校正装置100a进行通信。控制装置200向校正装置100a通知光伏电池311所产生的电量的信息(在下文中，发电量信息)以及蓄电池310的剩余的蓄电量的信息(在下文中，剩余蓄电量信息)。
控制装置200通过使用从校正装置100a所接收的、校正后的控制信息进行电力控制。电力控制的内容根据控制信息的内容而改变。在下文中，阐述电力控制的方法的实施例，然而，也可以使用其它方法。
首先，当控制信息是费用信息时，控制装置200进行控制，例如当电费高于预定量时，限制负荷305a，305b...的电力消耗量(例如将负荷305a，305b...的运行模式设定为省电模式)。当用户301处设置有蓄电池310时，控制装置200可进行控制，以使得当电费低于预定量时，电力系统210a主动地对蓄电池310充电，并且控制装置200可控制蓄电池310的放电，以使得当电费高于预定量时，主动地从蓄电池310将电力反馈回电力系统210a。
其次，当控制信息是可供给量信息时，控制装置200进行控制，例如当可供给量低于预定量时，限制负荷305a，305b...的电力消耗量(例如将负荷305a，305b...的运行模式设定为省电模式)。当用户301处设置有蓄电池310时，控制装置200可进行控制，以使得当可供给量大于预定量时，电力系统210a主动地对蓄电池310充电，并且控制装置200可控制蓄电池310的放电，以使得当可供给量小于预定量时，主动地将电力反馈回电力系统210a。
第三，当控制信息是可使用量信息时，控制装置200进行控制，例如限制负荷305a，305b...的电力消耗量(例如将负荷305a，305b...的运行模式设定为省电模式)以使得不要超过可使用量。当用户301处设置有蓄电池310时，控制装置200可进行控制，以使得当可使用量大于预定量时，电力系统210a主动地对蓄电池310充电，并且控制装置200可控制蓄电池310的放电，以使得当可使用量小于预定量时，电力主动地从蓄电池310反馈回电力系统210a。
(3)校正装置的配置
图3是示出校正装置100a的配置示例的框图。校正装置100b以与校正装置100a相同的方式来配置。因此，将省略对校正装置100b的配置的描述。
如图3所示，校正装置100a包括通信单元110、处理单元120以及存储单元130。通信单元110通过通信网络30与构成用户群300a的每个用户301进行通信。处理单元120根据存储单元130中所存储的程序进行处理。存储单元130存储处理单元120所执行的程序，并且同时，存储单元130被用作处理单元120的程序执行期间的工作区。
通信网络30包括接收单元111以及发送单元112。处理单元120包括校正单元121。
接收单元111通过通信网络30从生成装置220接收控制信息。接收单元111通过通信网络30从每个用户301的控制装置320接收发电量信息和剩余蓄电量信息。
校正单元121基于接收单元111所接收的发电量信息(的总值或平均值)以及剩余蓄电量信息(的总值或平均值)来校正接收单元111所接收的控制信息。校正的内容会根据控制信息的内容而改变。在下文中，阐述校正方法的实施例，然而，也能够使用其它的方法。
首先，当控制信息是费用信息时，控制装置200进行校正，例如当发电量或者剩余蓄电量中的至少一个大于预定量时，减少费用信息。通过这种校正，例如能够防止控制装置320中对限制负荷305a，305b...的电力消耗量的控制(例如，将负荷305a，305b...的运行模式设定为省电模式)。
其次，当控制信息是可供给量信息时，控制装置200进行校正，例如当发电量或者剩余蓄电量中的至少一个大于预定量时，增加可供给信息。通过这种校正，例如能够防止控制装置320中对限制负荷305a，305b...的电力消耗量的控制(例如，将负荷305a，305b...的运行模式设定为省电模式)。
第三，当控制信息是可使用量信息时，控制装置200进行校正，例如当发电量或者剩余蓄电量中的至少一个大于预定量时，增加可使用量信息。通过这种校正，例如能够优先促进控制装置320使用所产生的电力或者所存储的电力。
发送单元112将校正单元121校正后的控制信息发送到控制装置320。
(4)控制系统的操作
图4是示出控制系统10的操作的时序图。校正装置100b以与校正装置100a相同的方式进行操作。因此，将省略对校正装置100b的操作的描述。
在步骤S101中，生成装置220生成控制信息。例如，控制信息能够通过以下计算公式来计算：
控制信息＝电力供给能力×电力需求量×α
这里，α为任意系数。
在步骤S102中，生成装置220将控制信息发送到校正装置100a。校正装置100a的接收单元111接收该控制信息。
控制信息能够周期性地生成和发送，或者仅当需要进行电力控制时生成和发送。
在步骤S103中，控制装置320将发电量信息和剩余蓄电量信息发送到校正装置100a。校正装置100a的接收单元111接收该控制信息。
发电量信息和剩余蓄电量信息能够周期性地发送或者响应于校正装置100a的请求发送。
在步骤S104中，校正装置100a的校正单元121校正控制信息。例如，校正后的控制信息能够通过以下计算公式来计算：
校正后的控制信息＝控制信息×(用户群的发电量+用户群的剩余蓄电量)×β
这里，β是任意系数。
在步骤S105中，校正装置100a的发送单元112将校正后的控制信息发送到控制装置320。
在步骤S106中，控制装置320通过使用从校正装置100a所接收的校正后的控制信息进行电力控制。
应该注意，在本实施方式中示出了两个用户群的情况，然而，可以存在三个或者更多个用户群。当存在三个或更多个用户群时，可设置三个或更多个校正装置。
(5)其它实施方式
如上所述，已通过实施方式描述了本发明。然而，不应该认为，构成公开内容的一部分的说明书和附图限制了本发明。根据该公开内容，各种可选的实施方式、实施例以及适用性技术将对本领域的技术人员显而易见。
(5.1)第一修改
在上述实施方式中，接收发电设施210所产生的电力供给的用户301是基于区域来划分的。在本修改中，不是基于区域来划分，而是将共享同一蓄电池的用户划分为一个用户群。
蓄电池是比较昂贵的物品。因此，假设多位用户共享一个蓄电池。例如，如图5所示，假设用户301能够利用远程蓄电池400a的情况。在这种情况下，共享同一蓄电池的用户被分为一个用户群，并且针对每个用户群进行电力控制是有效的。
图5是根据本修改的控制系统10的示意性配置图。在本修改中，用户群300a是包括共享蓄电池400a的每个用户301的群体。用户群300b是包括共享蓄电池400b的每个用户301的群体。校正装置100a考虑到蓄电池400a的剩余蓄电量来校正控制信息。校正装置100b考虑到蓄电池400b的剩余蓄电量来校正控制信息。
通过这样划分用户301，能够在考虑到蓄电池400a的剩余蓄电量的情况下针对构成用户群300a的每个用户301实现电力控制，并且能够在考虑到蓄电池400b的剩余蓄电量的情况下针对构成用户群300b的每个用户301实现电力控制。
(5.2)第二修改
在上述实施方式中，接收发电设施210所产生的电力供给的用户301是基于区域划分的。在本修改中，不是基于区域来划分，而是将连接到同一馈电线的用户划分为一个用户群。应该注意，不仅是馈电线，还可以将连接到同一配电线的用户划分为一个用户群。
如图7所示，将来自发电设施210的电力分配给每个用户301的配电网包括从发电设施210至分支点P1的电力线500，以及从分支点P1延伸的电力线501，502...。由于利用电力线501所分配的电力是有限的，并且利用电力线502所分配的电力也是有限的，所以与同一电力线连接的用户被划分为一个用户群，并且针对每个用户群进行电力控制是有效的。
在图7所示的实施例中，用户群300a是包括与电力线501连接的每个用户301的群体。用户群300b是包括与电力线502连接的每个用户301的群体。
(5.3)第三修改
在上述实施方式中，校正装置100a和100b分别校正控制信息。在本修改中，分别设在用户群300a和300b中的校正装置100a和100b能够通过经由通信网络30交换校正装置100a与100b之间的信息来校正控制信息。
具体地，每个控制装置320向校正装置100a和100b中的每一个通知光伏电池311的发电量信息、蓄电池310的剩余蓄电量以及用户室内所消耗的电量。就此，构成用户群300a的控制装置320向校正装置100a进行通知，而构成用户群300b的控制装置320向校正装置100b进行通知。
此外，基于所接收的信息，校正装置100a和100b中的每一个生成备用电力信息，该备用电力信息表示自身将要供给的备用电量(能够供给多少额外的电力)。校正装置100a和100b中的每一个交换备用电力信息。
在校正装置100a和100b中的每一个中，校正单元121包括共同校正平均化功能。具体地，校正单元121基于从本地校正装置以及其它校正装置所接收的备用电力信息生成用于使电力系统210a所供给的电力平均化的、校正后的控制信息，并且将该校正后的控制信息通知到控制装置320。在这时，校正装置100a向构成用户群300a的控制装置320进行通知，而校正装置100b向构成用户群300b的控制装置320进行通知。校正装置100a和100b中的每一个利用平均化的、校正后的控制信息进行电力控制。
在下文中，阐述校正方法的实施例，然而，也可以使用其它方法。
当控制信息是费用信息时，例如当电费高于预定量时，校正装置100a和100b中的每一个将发电量信息与剩余蓄电量信息进行比较，并判断电力是过剩还是短缺。此外，基于判断结果，校正装置100a和100b中的每一个生成备用电力信息。校正装置100a和100b中的每一个进行相同的判断并交换信息。此外，基于从其他校正装置所接收的备用电力信息，校正装置100a和100b中的每一个生成校正后的控制信息，其中从电力系统210a所供给的电力已被平均化。此外，校正装置100a和100b中的每一个将校正后的控制信息发送到构成用户群300a和300b的用户的控制装置100a和100b。
因此，根据上述控制系统，电力过剩的用户群(例如，用户群300a)能够向电力短缺的用户群(例如，用户群300b)供给电力，从而减少电力系统210a的负荷并且使电力供给平均化。此外，当电费低于预定量时，电力系统210a的电力处于充裕状态，因此充电指示被发送到具有较大空缺容量的蓄电池310的用户群，并且电力系统210a的电力供给能够平均化。
应该注意，如果存在用户301没有设置蓄电池310的用户群(例如，用户群300b)，那么为了在光伏电池311不产生电力的天气下或时间带中校正装置100a和100b中的每一个都能够接收来自用户301设有蓄电池310的用户群(例如，用户群300a)的电力供给，能够通过向控制装置100a和100b通知校正后的控制信息使电力在用户群之间共享。
应该注意，在上述实施例中，示出了校正装置100a和100b中的每个校正装置校正控制信息的情况，然而，每个用户群的发电量信息和剩余蓄电量信息能够发送到服务器(在图中未示出)，并且该服务器能够生成校正后的控制信息并且将该校正后的控制信息通知到每个校正装置。
此外，在上述实施例中，阐述了设有两个校正装置，即校正装置100a和100b的情况，然而，应当可设有三个或更多个校正装置。
根据上述实施方式的校正装置的功能能够应用到智能电网技术中的各种系统，例如，HEMS(HomeEnergyManagementSystem，家庭能源管理系统)以及BEMS(BuildingandEnergyManagementSystem，建筑和能源管理系统)。
因此，应该理解，本发明应包括本文中未描述的各种实施方式。因此，本发明的技术范围仅通过在由以上公开的内容合理地得到的权利要求的范围中的本发明的特定技术特征来限定。
日本专利申请第2009-272988号(2009年11月30日提交)的全部内容通过引用并入本说明书。
工业适用性
如上所述，根据本发明的控制系统、校正装置以及电力控制方法，由于能够对使用分布式电源和蓄电池的用户进行适当的电力控制，所以本发明是有用的。

Claims (6)

1.一种控制系统，包括：
生成装置，配置为生成控制信息，所述控制信息是基于发电设施所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由所述发电设施所产生的电力供电的多个用户中的电力控制，
校正装置，配置为考虑到能够向作为所述多个用户的一部分的用户群供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个，校正所述生成装置生成的所述控制信息，其中所述校正装置分别为作为所述多个用户的一部分的多个用户群中的每一个而设置，以及
控制装置，分别设置在构成所述用户群的用户处，配置为通过接收由所述校正装置校正后的控制信息，并使用接收到的控制信息在所述用户中进行电力控制，
其中，所述校正装置依照所述分布式电源或者所述蓄电池中的至少一个能够供给的电量来校正所述生成装置生成的所述控制信息。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述用户群由属于相同区域的用户、共享同一蓄电池的用户或与同一馈电线连接的用户形成。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述分布式电源或所述蓄电池中的至少一个设置在任一个构成所述用户群的用户处，所述控制装置向所述校正装置通知与设置有所述控制装置的用户具有的分布式电源或蓄电池相关的信息。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制信息包括表示所述发电设施所产生的电力的电价的信息、表示所述发电设施所产生的可供给电量的信息或者表示所述发电设施所产生的所述用户处可使用电量的信息。
5.一种校正装置，包括：
接收单元，配置为从生成装置接收控制信息，所述控制信息是基于发电设施所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由所述发电设施所产生的电力供电的多个用户中的电力控制，
校正单元，配置为考虑到能够向作为所述多个用户的一部分的用户群供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个，校正所述接收单元接收的所述控制信息，以及
发送单元，配置为将所述校正单元校正后的控制信息发送到分别设置在构成所述用户群的用户处并在所述用户中进行电力控制的控制装置，
其中，所述校正装置分别为作为所述多个用户的一部分的多个用户群之一而设置，以及
其中，所述校正装置依照所述分布式电源或者所述蓄电池中的至少一个能够供给的电量来校正从所述接收单元接收的所述控制信息。
6.一种电力控制方法，包括以下步骤：
生成装置生成控制信息，其中所述控制信息是基于发电设施所产生的电力的供给和需求的信息，并且被用于由所述发电设施所产生的电力供电的多个用户中的电力控制，
考虑到能够向作为所述多个用户的一部分的用户群供给电力的分布式电源或者蓄电池中的至少一个，校正装置校正所述生成步骤中所生成的所述控制信息，其中所述校正装置分别为作为所述多个用户的一部分的多个用户群中的每一个而设置，以及
通过接收所述校正步骤中的校正后的控制信息，并使用接收到的控制信息，控制装置在构成所述用户群的用户中进行电力控制，
其中，所述校正装置依照所述分布式电源或者所述蓄电池中的至少一个能够供给的电量来校正所述生成步骤中所生成的所述控制信息。
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