JP2010016989A

JP2010016989A - 発電システム

Info

Publication number: JP2010016989A
Application number: JP2008174787A
Authority: JP
Inventors: Toshiko Imai; 寿子今井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】自家発電された電力について、売り・自家消費いずれが有利かの判断や予測を容易とすることが可能な発電システムを提供する。
【解決手段】発電システム１０００は、自然エネルギー発電装置１００を使用するシステムであり、系統連系している。商用電力の引込柱１０２を介して電力会社からの電力が供給される。商用電力は、売電用・買電用電力量計１０４から電力線１０６へ供給されるとともに、自然エネルギー発電装置１００からの電力も電力線１０６に供給される。電力線１０６からの電力は、分電盤１０８を経由して、家庭内負荷１１０および情報処理部２００に供給される。情報処理部２００は、売り・自家消費いずれが有利かの判断や予測を実行する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自然エネルギーを利用した発電システムであって、系統連系されたシステムにおいて、電力会社との責任分界点よりユーザー側（家庭内）にあって電力を消費する機器（負荷）の動作時間帯に関する情報をユーザーに提供する技術に関する。

自然エネルギーを利用した発電システム、たとえば、太陽光発電システムはその用途と構成の面から２通りにわけることができる。

すなわち、必要とする電力を太陽電池のみに頼る「独立系システム」と電力会社と電力の売り買いをする「系統連系システム」とである。

ここで重要な点の１つは、たとえば、太陽電池は光を受けて発電するものであるから、日中しか発電しないという点である。また、発電量は日射に比例するから、曇天の際には発電量が減少する。一方で、たとえば、風力発電では、風の吹いている時間しか発電できない。

以下では、太陽光発電を例にして考えることとすると、たとえば、太陽電池そのものは、「電池」とはいっても、電気を蓄える機能は有さない。したがって、発電した電力はなんらかの装置に蓄えてから使用するか、発電と同時に使用するか、のいずれかということになる。

近年、一般住宅の屋根に太陽電池を設置する場合が多くなっている。そして、これらのシステムのほとんどが「系統連系システム」となっている。

より詳しく説明すると、日中に太陽電池が発電した電力は主に宅内で消費される。しかし、留守であったり、電力使用量が多くない家庭では、電気が余ることになり、逆に、日中でも電気をたくさん使う家庭であれば、電気が足りなくなることになる。

あるいは、よく晴れている場合は余った電力は、蓄電しなければ、行き場を失うことにもなる。そこで、余った分は電力会社に買い上げてもらい、不足する分は電力会社から購入するという方法が採用されており、これを「系統連系システム」と呼ぶ。

系統連系システムでは、たとえば、日中は、太陽電池で発電した電気が接続箱でまとめられ、インバータで交流に変換され、電力会社に販売される。これを「売電」といい、電気の流れだけを取ってみた場合に「逆潮流」と呼ぶ。一方で、夜や日射の弱い時は電力会社から電気を買うことになる。つまり、太陽電池を設置していない場合の「買電」と電気の流れは同じになる。したがって、昼と夜で電気の流れが逆になる。

ここで、ユーザーが電力会社と電力を売り買いする際契約する電力量料金プランは非常に多くの種類がある。また、当月の売り・買い電力料金の算出には電力量料金単価が必要であるが、電力を売り・買いする時間帯や、その月の積算売り・買い電力量によって売り・買い電力量料金単価が大きく変わってくるプランも多い。

一方、自家発電装置のなかでも、太陽光発電など、自然エネルギーを利用するものは発電電力量を制御しきれず、発電電力量の有効利用のためには家庭内電力について直近の予測が必要となる。

家庭内全体の消費電力を決めるのは、家庭内にあって電力を消費する（複数の）機器（家庭内負荷）の動作である。機器によっては二次電池などの蓄電機構を備えており、電力会社（の商用系統）から電力を買う時間帯と機器が電力を消費して動作する時間帯が異なる場合もある。この蓄電機構は（突入電流対策などの理由により）複数の負荷で共有することもある。

家庭内負荷による消費電力は、時間帯にかかわらずほぼ一定に消費される消費電力と、特定の家事に付随し、特定の時間帯だけ限定的に消費される電力がある。電力量料金の低減のためには、後者に関する買い電力量料金を効果的に削減することが望ましい。

このような場合に、ユーザーが買い電力量料金単価が低くなる時間帯を知り効果的に買い電力量料金を提言させることを目的として、電力会社によって設置される電力量計のタイマーの情報に従って、（屋内）モニタの（料金単価）表示を切り替える技術はすでに公知である（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００７−３３１２０号公報明細書

しかしながら、従来の技術では、自然エネルギーを利用する中で、負荷の消費電力・動作時間の長さに見合った最適な負荷の動作時間帯を、ユーザが判断したり、あるいは、そのようなユーザの決定を支援するすべが無かった。

また、売り・買い電力量料金を算出するのに必要な情報は、電力会社・契約内容ごとに非常に多彩かつ複雑であり、ユーザーがカレンダーや時計を見て当月の積算買い電力量を確認しながら、いま電気を使うと（電力を消費すると）、もしくはこの電気製品（家庭内負荷）を動作させると電気代はいくらかかるのか、ということを判断するのは非常に困難である、という問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、自家発電された電力について、売り・自家消費いずれが有利かの判断や予測を容易とすることが可能な発電システムを提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明の１つの局面に従うと、家庭内の所定の負荷に電力を供給する発電システムであって、自然エネルギーを用いて発電を行い、商用電源と系統連系する第１の発電装置と、第１の発電装置の発電電力量および商用電源からの供給電力を計測する計測手段と、商用電源を供給する電力会社の定めた売り・買い電力量料金単価に関する情報を格納する第１の記憶手段と、所定の負荷の消費電力量および家庭内の他の負荷の消費電力量とに関する情報を格納する第２の記憶手段と、計測手段による計測結果と、第１および第２の記憶手段に格納された情報と、ユーザーが設定する希望動作時間帯と、第１の発電装置の発電量の予測値とに基づいて、所定の負荷に設定された動作を行なわせる際の買い電力料金の試算結果を算出し出力する情報処理手段とを備える。

好ましくは、家庭内の他の負荷は、供給された電力を蓄えるための蓄電装置を有しており、家庭内の消費電力量は、家庭内の全ての負荷の消費電力量として、蓄電装置での充電電力を参入して決定される。

好ましくは、商用電源とは系統連系しない第２の発電装置をさらに備え、家庭内の消費電力量は、家庭内の全ての負荷の消費電力量から第２の発電装置の発電量を減算することにより決定される。

好ましくは、所定の負荷と通信するための第１の通信装置をさらに備え、情報処理手段は、買い電力料金の試算結果を極小化するように、負荷動作時間帯を決定し、決定された負荷動作時間帯により負荷を動作させる指示を出力する。

好ましくは、情報処理手段は、負荷動作時間帯を、ユーザの設定した負荷の動作開始予定時刻もしくは動作終了予定時刻により決定される、請求項４に記載の発電システム。

好ましくは、売り・買い電力量料金単価に関する情報を格納するサーバと通信するための第２の通信装置をさらに備え、第１の記憶手段に格納される売り・買い電力量料金単価に関する情報は、ネットワークを利用して第２の通信装置を介して授受される情報により更新される。

好ましくは、情報処理手段は、売り・買い電力量料金単価に関する情報に設定された積算電力量により料金単価が変更される条件に該当する時間帯の売り・買い電力量の積算値を予測し、予測された積算値を利用して当該時間帯の売り・買い電力量料金単価を予測する。

本発明によれば、自然エネルギーを用い系統連系した発電システムにおいて、家庭内の電力量や電力量料金単価の情報を幅をもった時間帯の集まり（時間帯群）によって扱うことで、複雑な演算を行うことなく家庭内負荷の動作時間帯に関する最新情報をユーザーに提供することができる。

また、通信機能を利用することで、複雑怪奇な電力量料金に関する情報を速やかに更新したり、家庭内負荷の運転の制御を行ったりすることができる。

時分割で予測情報を表示、分割幅の時間が経過したら情報を更新できるので、その場合は、自家発電された電力について、売り・自家消費いずれが有利かが判断できる/予測が容易になる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについては詳細な説明は繰り返さない。

（１．発電システムの構成）
図１は、本発明の発電システム１０００の構成の概略を説明するための機能ブロック図である。

発電システム１０００は、自然エネルギーを利用した発電装置（以下、「自然エネルギー発電装置」）１００を使用するシステムであり、系統連系している。商用電力の引込柱１０２を介して電力会社からの電力が供給される。商用電力は、売電用・買電用電力量計１０４から電力線１０６へ供給されるとともに、自然エネルギー発電装置１００からの電力も電力線１０６に供給される。電力線１０６からの電力は、分電盤１０８を経由して、家庭内負荷１１０および情報処理部２００に供給される。また、売電用・買電用電力量計１０４の測定結果は、情報処理部２００に通知される構成としてもよい。あるいは、売り買い電力量を測定するためのセンサを電力線１０６に設ける構成としてもよい。

すなわち、発電システム１０００は、電力会社と、電力会社が所有する商用系統を通じて電力の売り買いができる。なお、自然エネルギー発電装置１００の設置箇所は、配電盤１０８より１次側でも２次側でもどちらでもよい。

図２は、図１に示した情報処理部２００の構成を説明する機能ブロック図である。
図２を参照して、情報処理部２００は、現在時刻・日付けを知るための時計・カレンダー管理部２１２を有しており、この時刻および日付は、必要に応じて修正される。たとえば、外部ネットワーク経由で定期的に標準時間に校正されてもよい。

情報処理部２００は、さらに、自然エネルギー発電装置１００の発電電力量を保持するための発電量情報記憶部２０４を備えている。発電量情報記憶部２０４は、発電量情報入力部２０２により測定され、かつ、逐次更新される発電量の実測データを保持する。

情報処理部２００において、負荷情報記憶部２２２は、家庭内負荷の運転・動作に関する情報、たとえば、動作時の消費電力、一処理にかかる動作時間、ユーザーが希望する動作開始時刻・終了時刻、許容される電力量料金にかかわる情報を保持している。この家庭内負荷の運転・動作に関する情報は、負荷情報入力部２２０を介して、ユーザにより情報が入力されてもよいし、あるいは、内部ネットワーク経由で、家庭内の負荷装置からの情報を収集してもよい。

情報処理部２００は、電力量料金に関する情報を保持するための電力料金情報記憶部２３２を有している。たとえば、電力料金情報記憶部２３２は、検針日（当月の開始・終了日）の情報を保持するとともに、適用されるべき電力量料金情報（売り・買いの時間帯別・季節・曜日・積算電力量に依存する電力量料金単価）を保持している。電力料金情報記憶部２３２は、料金情報入力部２３０から入力される情報にしたがって、必要に応じて更新される。料金情報入力部２３０からは、ユーザにより情報が入力されてもよいし、あるいは、外部ネットワーク経由で、電力会社からの情報が入力されてもよい。

演算部２１０は、情報記憶部２０４，２２２，２３２に格納された情報を元に、負荷の動作情報を決定する。なお、後に説明するように、演算部２１０は、決定に必要な演算方法を保持するとともに、一時記憶領域も有している。

出力部２０６は、決定された負荷の動作情報を、時刻について「誤差・幅」をもつ形で出力する。

なお、図３は、図２に示した情報処理部２００のハードウェア構成を説明するための図である。図３を参照して、発電量情報入力部２０２、負荷情報入力部２２０および料金情報入力部２３０は、ユーザが情報を入力する場合には、キーボード２０２ａ，マウス２０２ｂの他，タッチパネル、ボタンなどを用いることができ、ネットワーク経由で情報が入力される場合は通信インタフェース２０２ｃを用いることができる。

発電量情報記憶部２０４、負荷情報記憶部２２２および電力料金情報記憶部２３２は、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)２１０６の他、フラッシュメモリ、ハードディスクなどを用いることができる。

演算部２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０２とＲＡＭ（Random Access Memory）２１０４とプログラム記憶部２１１０から構成されてもよいし、もしくはいわゆるマイコンであってもよい。なお、その他に、光ディスク２１１６等に記録されたプログラムをインストールするための光学ドライブ２１１４が設けられていてもよい。プログラム記憶部２１１０も、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクでよく、また、記憶されるプログラムは、ＯＳ（Operating System）の他、本願発明の機能を果たすためのアプリケーションプログラムも含まれる。

出力部２０６は、液晶モジュールのような表示出力、スピーカのような音声出力が考えられる。

なお、本願発明が適用される範囲としては、連系の契約形態は、低圧連系に限定されない。また、設備・データの所有者・管理者は第三者であってもよく、また、設備自体は、家の外に設置されてもよい。

また、自然エネルギー発電装置１００としては、その他の発電装置として、制御可能な自家発電であって逆潮流不可、つまり、自家消費のみ可能（系統連系は不可）が含まれてもよい。バイオマスのように、季節・燃料の料金変動が大きいものも含まれる。

さらに、系統連系可能な自然エネルギー発電システムが複数存在しても良い。また、配電機器に、ピークカットのような機能が搭載されていてもよい。

家庭内負荷としては、機器の動作保護を兼ねた蓄電機能をもつ電気製品、もしくは、電源機構が含まれてもよい。

電力量料金は、サマータイム導入後のものであってもよい。
また、「電力装置」とは、家庭内にあるあらゆる電力線と接続される機器であり、負荷、自然エネルギー発電装置、配電機器、制御可能な発電装置、蓄電機器・装置、プラグインモジュールなどを含む。

さらに、演算部２１０により、「試算された結果」を「予測」と呼ぶこととする。
以下では、図１に示した構成をより具体的にした構成について説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１として、以下のとおり、系統連系した自然エネルギー発電装置において、負荷の消費電力と、発電システムの発電量予測、家庭内のその他の消費電力、売り・買い電力量料金単価、ユーザーの希望する動作時間帯（開始時刻、終了時刻）を用いて、負荷の「適切な」動作時間帯を決定する発電システムを説明する。

図４は、このような発電システム１０００のより具体的な構成を説明するための機能ブロック図である。

以下、図４の構成を用いて、電力会社から電力を購入することなく、負荷１１０ａを動作させることができる時間帯を表示する構成を説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明を繰り返さない。また、図４では、自然エネルギー発電装置１００としては、３ｋＷ太陽光発電装置を使用しているものとして説明する。

図５は、電力会社との契約内容である電力量料金単価を示す図である。
たとえば、現在は、土曜日の朝８時であるものとする。負荷１１０ａの消費電力は、１２００Ｗであるものとする。もちろん、この値は、負荷１１０ａの仕様による。

家庭内のその他負荷１１０ｂの消費電力は、冷蔵庫などで５００Ｗであるものとする。この値は、ユーザーが決定し、情報処理部２００に入力しているものとする。

ここで、ユーザーは、なるべく早い時間帯に、電力を購入せず負荷１１０ａを使用したいと考えているものとする。

電力会社の電力量計では、売り電力量と買い電力量は、おのおの瞬時値ごとに積算される。電力量料金単価については、売り電力量料金単価は時間帯によらず一定である。また平日の朝８時以降夕方５時までは買い電力量料金単価と一致している。

したがって、この間であれば発電量が消費電力量を上回ることが電力を購入しないための条件であり、消費電力量＜発電電力量という状態となる最も早い時間帯が分かればよい。

つまり、今現在は、（消費電力量）＞（発電電力量）であるが、何分後、もしくは、何時何分ごろ、（消費電力量）＜（発電電力量）となるかを演算部２１０が試算し、その結果を出力部２０６からユーザーに知らせればよい。

図６は、このような処理を行うための情報処理部２００の機能ブロック図を示し、図７は、その処理のフローを示すフローチャートである。

図６および図７を参照して、まず、情報入力部２４０からユーザが要望事項を入力する（Ｓ１００）。たとえば、この例では、「発電量試算の経時変化の出力」等の項目を選んで入力する。情報入力部２４０も、キーボードやマウスを用いることができる。

続いて、演算部２１０は、時間帯群Ｔを設定する（Ｓ１０２）。たとえば、事前に、２０分、１時間、あるいは、○○時間と、表示できる間隔は決めておけばよい。等間隔である必要は無い。ユーザーがその都度設定してもよい。

その結果、演算部２１０は、ある間隔をおいて設定された、時間帯群Ｔ={t1,t2,…,tn}、開始時刻群Ｔ*={t*1,t*2,…,t*n}、終了時刻群Ｔ’={t’1,t’2,…,t’n}を生成し、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく。なお、t’x=t*x-1とし、T’を省略することも可能である。またおのおのお時間帯txとtx+1は重なりを持っていても良いし、まったく接していなくても良い。

図８は、このような時間帯群Ｔ、開始時刻群Ｔ*、終了時刻群Ｔ’の関係を示す概念図である。

後に説明するように、この実施の形態では、時間帯群Ｔは、4:00, 4:20 …の20分間隔としているが、必ずしも、等間隔である必要はない。間隔は、情報を更新したい周期と、発電電力量の測定・予測精度などを考慮して決定すればよい。また、別の時間帯群Ｔ２として、たとえば「１時間おき」、Ｔ３として「５分おき」などを同時に保持・演算を行ってもよい。こうしておけば出力表示において、いろいろな時間幅での表示について迅速な切替が可能となる。

また、抽出される時刻の一番目の時刻と最終の時刻は、そのシステムの稼動時間（太陽光発電システムであれば、日の出〜日の入り）を元に決定すればよい。もしくは表示、演算に必要な時間範囲で生成される。

また、この時間帯群Ｔ、開始時刻群Ｔ*、終了時刻群Ｔ‘は、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におかれ、必要に応じて更新することができる。

次に、時間帯群Ｔに対しての、理想的な発電電力量群Ｓ={s1,,,,,sn } を生成し、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく（Ｓ１０４）。理想的な発電電力量群Ｓは、太陽電池モジュールの発電予測量であるため、システムの設置場所（緯度、経度、標高）、発電量予測を行おうとする日の太陽の動き、その季節の気温・太陽光の透過率・散乱率、当該システムのモジュールの設置状況（モジュール定格出力、方位、角度）、などを考慮して、たとえば予め測定等により設定された実験値のテーブルや実験式により決定される。

また、最新の気象情報をネットワーク経由で獲得して、これを加味することも出来る。この場合は、晴天、曇天、雨天により、太陽光強度に対する予め設定された係数を掛ける等の処理が行われる。あるいは、このような気象情報を含めた発電量予測を全て外部に委託し、予想結果だけをネットワーク経由で取得する方法もある。あらかじめ別途生成されたテーブルから選択しＳとすることもできるし、プログラムに従って都度生成することもできる。

なお、理想的な発電電力量群Ｓは T、Ｔ＊、Ｔ‘ が更新されると、あわせて更新される必要がある。

次に、時間帯群Ｔに対しての、実際の発電電力量群Ｗ={w1,,,,wn}を生成し、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく（Ｓ１０６）。Ｗは、モジュールからの出力を直接測定するのが好ましいが、パワコンディショナの出力部分の計測で代用することも可能である。

発電電力量群Ｗは、実際に測定された値を用いて作成されるため、現在時刻よりあとの時刻に対応するtxはブランクとなる。発電電力量群Ｗの算出は、txを含むある時間幅における発電電力量実測値の平均値を用いればよい。

このとき、演算の都合上、時間帯tx-1 に含まれるデータ点は時間帯ｔxに含まれるデータから削除するとしてもよい（発電量の測定がサンプリング方式で行われる場合は考慮する必要が出てくる）。

この実施の形態では、発電電力量は毎分ゼロ秒に一分ごとに測定され、たとえば t=7:00に対応する発電電力量は、6:51〜7:10までの２０点の測定データの平均値となっている。また現在時刻は８：００であるが、t= 8:01〜8:10のデータが得られていないため、このデータは確定していない。

したがって、t=7:40までのデータを用いて発電予測量を試算し、t=8:00以降の発電予測量群Ｅ= {em+1,,,,,en}を試算する。

ここで必要とされる発電予測量群は、発電装置１００から得られる電力量であり、つまり、発電装置１００内のパワーコンディショナの出力である。ここで、パワーコンディショナとは、太陽電池からの直流電力を家庭で使う交流１００Ｖに変換するための装置であり、電力品質を確保するための保護協調装置が組み込まれている。

したがって、発電予測量群Ｅの各要素は発電予測量係数αを用いて、以下のように、試算できる。

ex = sx × α × （パワコンディショナの変換効率）
ただし、パワーコンディショナの出力容量を超えない範囲
ここで、発電予測量係数αは以下のように試算することが出来る。

α = Σ (wi/si) * (wi/σ)
ここで、Σは、siが０で無いかぎりの i=1〜mまでの和を意味する。

ただし σ = Σwi i= 1〜mまでの和
加重平均とする理由は、発電電力量の測定値に付随する誤差の影響を極力排除するためである。また、加重されない平均値を用いても良いし、特定の時刻の値、もしくは一部の値の平均値を用いても良い。別途、気象情報（雲の動きなど）からえられた予測値であっても良い。

このようにして、算出された試算結果が表示部２０６に表示される（Ｓ１０８）。
そして、続いて、演算部２１０は処理の終了が指示されているか否かを判断し、終了が指示されていれば処理を終了させる一方、処理の終了が指示されていなければ、一定時間が経過したかを判断し、経過していれば、処理をステップＳ１０４に復帰させる。

図９は、このようにして試算された発電予測量を示す図である。
図９に示す情報は、毎時10,30,50分を過ぎると速やかに更新されるため、ユーザーはこれ以降も、２０分以内に最新の予測を確認することが出来る。

なお、他の自然エネルギーを用いた発電システムの発電電力量の予測については、マイクロ水車であれば、上流の水の流量の変化から発電量の予測が可能であるし、風力発電システムであれば、周辺、風上の風況から予測することが出来る。

以上のようにして、発電システム１０００は、売り電力量料金、買い電力量料金の推移を試算し、（売り電力量料金）＞（買い電力量料金）となる時間帯をユーザーに知らせる。

この例では、電力量料金単価が売り・買いとも等しいため、電力量の収支のみ見ればよい。したがって発電電力量が1200W + 500W = 1700Wを越えれば、電力会社から電力を購入することなく負荷１１０ａを動作させることが出来る。上記試算では、午前９時２０分を過ぎれば、発電量が1700Wを越えることがわかる。

図１０は、このような試算結果をユーザに伝えるための画面表示の例である。
この情報により、ユーザーは、負荷１１０ａを用いた用務を午前９時２０分を目安に開始すればよいことが分かり、その日のスケジュールを決定することに役立てられる。

別の表示方法として、それが今から何分後である、という形で表示することもできる。その場合、各時間帯の代表時刻の差をとっても良いし、終了時刻、開始時刻を元に何分後であるか算出し表示することも出来る。

図１１は、他の機器についても同様の表示を行なう場合の例を示す図である。
他の機器についても同様の情報を表示したい場合は、別途画面を切り替えることも出来るし、同一画面内に表示することもできる。図１１は、たとえば、消費電力が600Wの負荷Ｂについての情報を併せて表示した画面を示す。

ここで表示するための機器は、モニタ２０６のような専用端末で直接表示しても良いし、別途あるサーバーで表示データを作成し携帯電話のweb機能を用いてアクセスして表示させても良いし、イーサネット（登録商標）、ＰＬＣ、ケーブルテレビなど何らかの情報伝送機能を用いてＰＣ、ＴＶなどに表示しても良い。

さらに、表示内容を読み上げる音声出力でも良い。この事例であれば、各tに対しての状況を読み上げればよい。

また、これらの情報を一般化し、Webサーバーにおき、ユーザーがインターネットに接続できる端末よりアクセスすることで情報を得ることも可能である。このときは、発電パターン、負荷Ａの消費電力、家庭内の消費電力については、いくつかのモデルを用意すればよい。これは、出先にいて、家に戻って負荷を動作させようか迷っているときなどに有効である。

なお、以上の説明において、情報処理部への入力については、たとえば、以下のように処理することができる。

たとえば、予め個人の嗜好にあった使用方法での特定負荷消費電力パターン（例えば、定格消費電力750Wの掃除器を20分間使用する）を事前に登録（入力）しておき、任意の日に使用したい特定負荷を予約（入力）する。予め定常的な定常負荷消費電力パターン（日頃の生活パターンから抽出しても構わない。カレンダー情報により、季節別の消費パターン、天候別の消費パターンを登録しておいても構わない。カレンダー機能に加えて、太陽光発電電力量により、消費パターンを関連付けて登録しても良い。）についても、事前に登録（入力）しておくことができる。

また、負荷動作時間の決定・通知については、以下のようなパターンがありうる。
ケース1：定常的に使われる消費電力量と、登録された負荷単位の予測消費電力量との瞬時の合算値である予定消費電力量（瞬時）とを使用する。

予定消費電力量（瞬時）＜発電電力量（瞬時）という状態となる最も早い時間帯を算出して、負荷の使用開始お勧め時刻を（決定し）需要者に知らせる。

ケース２：定常的に使われる消費電力量と、登録された負荷単位の予測消費電力量との瞬時の合算値である１時間あたりの予定消費電力量とを使用する。

１時間あたりの予定消費電力量（瞬時）＜１時間あたりの発電電力量（瞬時）という状態となる最も早い時間帯を算出して、負荷の使用開始お勧め時刻を（決定し）需要者に知らせる。

ケース３：定常的に使われる消費電力量と、登録された負荷単位の予測消費電力量との瞬時の合算値である１日あたりの予定消費電力量とを使用する。

１日あたりの予定消費電力量（瞬時）＜１日あたりの発電電力量（瞬時）という状態となる最も早い時間帯を算出して、負荷の使用開始お勧め時刻を（決定し）需要者に知らせる。

［実施の形態１の変形例］
図１２は、自然エネルギー発電装置１００として風力発電を搭載したシステムの構成を示す機能ブロック図である。

図１３は、このような風力発電の場合の電力量料金プランを示す図である。
現在２２：３０であるものとする。また、２３：００を過ぎると、買い電力量料金単価が安くなることはユーザーも認識しているものとする。

ここで、ユーザーは、消費電力１０００Ｗの負荷１１０ａを３０分使用する用務をさっさと終わらせたいが、電力量料金が気になっており、もう３０分待つと、どれほど“得”をするのか知りたいと思っているものとする。

図１４は、このような実施の形態１の変形例の場合の情報処理部２００の試算処理のフローを説明するためのフローチャートである。

図７示したフローチャートと異なる点は、ステップＳ１０２に続いて、ステップＳ１０３において、演算部２１０は、時間帯群Ｔに対応する、売り電力量料金単価群Ｙｓ = {ys_1,ys_2,ys_3 ,…, ys_n}、買い電力量料金単価群Ｙｂ = {yb_1, yb_2, yb_3 ,…, yb_ n}を生成する。

もし、あるt_xの間に電力量料金単価が変動するような場合は、ys_x,yb_nとして、その時間帯の平均値を採用すればよい。電力量料金が変動相場制になった場合はこの処理は常時必要となる。

これらを用いて、ステップＳ１０６´において、各時間帯での買い電力量料金を、負荷動作時間ｘ消費電力ｘ電力量料金単価によって算出し、買い電力料金単価が前の時間帯と異なる場合はその情報も保持する。

図１５（ａ）は、以上のようにして算出された試算結果を示す図である。
まず、上記の手順に従って試算したところ、図１５（ａ）のような結果が得られたとする。風力発電は安定しており、このまま１ｋＷの発電が見込まれている。この例では売り・買い電力量料金に差があるため、いま発電している電力を売ってあとで別途買い戻すと料金的には不利で、発電している分は自家消費に回してしまったほうが良い。

図１６は、図１５（ａ）の試算結果をユーザに知らせるための表示例を示す図である。たとえば図１６の表示により、ユーザーに、いま負荷１１０ａを使い始めた場合と、３０分待った場合と電力量料金にどの程度の違いが出るのか（ほとんど違いが無い）ことを知らせることが出来る。

図１５（ｂ）は、他の試算例を示す図である。
試算結果が図１５（ｂ）のようであれば、向こう数時間に渡って風力発電はほとんど当てに出来ず、負荷１１０ａを使用する場合どうしても電力会社から電力を購入することになる。

なお、この例では必要とされる情報が負荷を３０分動作させた場合の電力量料金情報なので、Δｔを３０分としＴをＴ*としている。

図１７は、図１５（ｂ）の試算結果をユーザに通知するための表示例を示す図である。
図１５（ｂ）のように、結果を表示することで、電力量料金の差（おおきい）を知らせることが出来る。

たとえば、負荷１１０ａがＩＨクッキングヒーターで、ユーザーが明日の朝食の下ごしらえをしようかと思っている場合、もしそのユーザーが就寝時間を遅らせてもかまわないと思っていれば少し待つこともできるし、今晩の下ごしらえはあきらめて明日の朝少し早起きして朝食の準備をしようと決めることも出来る。

また、自然エネルギーによる発電を用いた場合の「環境価値」が別売であり、このような環境価値が外部ネットワーク経由で本システムに随時通知される場合では、この部分の料金変動（変動相場制を含む）が大きい場合も、同様の方法で試算された予測情報を表示できる。

なお、この情報を表示するにあたり、精度（もしくは誤差）に関して、以下の事柄に留意する必要がある。

ｉ）発電電力量の実測値Ｗには測定誤差がある。
ｉｉ）発電電力量の予測値Ｓには、実際の気象条件が仮定と異なる分の、誤差が生じる。

ｉｉｉ）表示時点の時間帯群Ｔには、時計の誤差が含まれる。
ｉｖ）表示画面の解像度には限界がある。

これらの誤差は、システムを構成する機器の仕様および多数の先行設置事例の動作実績から推定することが出来る。

また、図１６や図１７などの表示の精度は、時間帯群Ｔの代表値の間隔以下にはならない。したがって、実際に本システムを商品化する場合は、システムに搭載される記憶領域の容量を考慮するとともに、ユーザーの知りたい情報に対して混乱が生じないようにするために、各試算の精度が顕在化しないような間隔をもつ時間帯群Ｔを設定することが望ましい。

本実施の形態の発電システム１０００により、ユーザーは、好きなときに家庭内の電力に関する状況（含む予測値）を確認し、経済性などを考慮にいれ自らの判断で機器の動作について決定できる。またこのシステムは、電力会社によって設置される電力量計とつながなくても、電力量・電力量料金についての情報をユーザーに知らせることが出来る。
“時間帯群”というものを設定し、各要素である時間帯に“代表時刻”を対応させる。実際の画面表示や各種の出力は“代表時間”を利用する。

［実施の形態２］
実施の形態１では、家庭内のその他の消費電力を一定値とした。しかし家庭内に他の発電装置が存在したり、蓄電の機能を備えている機器が存在する場合、この仮定は、必ずしも現実の状態を反映しているとはいえない。また、他の発電装置があれば、（買い電力量）=（消費電力量）−（自然エネルギーによる発電電力量）とはならない。また、蓄電機能を備えた機器は、電力を消費している時間（帯）と機器の動作する時間帯が同一では無い場合がある。

したがって、このような場合には、家庭内負荷の時間帯毎の動作を試算するために、他の発電装置、蓄電の機能を備える機器について別途時間帯毎の動作を試算しておく必要がある。

実施の形態２の発電システム１００２では、このようにして、各負荷の消費電力量と動作時間を用いて、家庭内の消費電力を試算する。

図１８は、実施の形態２の発電システム１００２の構成を説明するための機能ブロック図である。ここでも、図１で示した発電システム１０００と同一部分には同一符号を付している。図１８では、自然エネルギーを利用した発電装置としては、太陽光発電装置１００ａが使用されている。

図１８に示すように、負荷１１０ａ，１１０ｂ、１１０ｃは配電盤１０８からの電力を利用する。発電装置１１０ｂはあらかじめ決められたとおりに運転され発電した電力を配電盤に供給できるものの、逆潮流不可であって系統連系はできない発電装置である。蓄電装置１１２は、逆潮流不可で配電盤からの電力をあらかじめ決められたとおりに蓄電し、接続された別の負荷１１０ｄに電力を供給する。蓄電電力から負荷１１０ｄへ電力供給が出来なくなった場合は、配電盤１０８の電力を直接、負荷１１０ｄに供給する。

以上のような構成の場合、家庭内負荷の消費電力を考えるとき、以下の点は別個に考慮する必要がある。

ｉ）配電盤１０８から直接電力を供給される負荷１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ
ｉｉ）逆潮流負不可の発電装置１００ｂ
ｉｉｉ）逆潮流不可の蓄電装置１１２
ｉｖ）蓄電装置１１２からの電力を利用できる負荷１１０ｄ
図１９は、図１８に示すような構成の場合の試算手順を説明するためのフローチャートである。

図１９のステップＳ２００〜Ｓ２１０の処理は、図７における処理Ｓ１０２〜Ｓ１０６の手順を置き換えるものであり、情報処理部２００の演算部が実行するものである。情報処理部２００内部の構成は、基本的に、図２に示した構成と同様である。

図１９を参照して、まず、情報処理部２００の演算部２１０は、時間帯群Ｔ = {t1,t2,…,tn}、開始時刻群Ｔ*={t*1,t*2,…,t*n}、終了時刻群T’ = {t’1,t’2,…,t’n}を生成し、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく（Ｓ２００）。ここでは、各終了時刻は次の時間帯群の開始時刻の手前のデータまでとし、tnをのぞいた終了時刻の設定を省略している。

続いて、演算部２１０は、各負荷（発電装置、蓄電装置を含む）の運転情報（時間帯ごとの消費電力）を用意し、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく（Ｓ２０２）。

ここで、配電盤負荷合計とは、この例では、負荷１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの消費電力および蓄電装置１１２への蓄電に消費される電力の合計である。

さらに、逆潮流不可の発電装置１００ｂの発電量ＰＣ３の計算を行なう（Ｓ２０４）。ここで、この発電量ＰＣ３は、後に家庭内負荷を計算する際には、消費電力として合計を出すことから、符号としては、マイナスをつけたものとなる。

また、時間帯群Ｔについて、蓄電装置１１２に蓄電されている電力量を計算し（Ｓ２０６）、その上で、当該時間帯群Ｔについて、蓄電装置１１２に接続されている負荷１１０ｄの消費電力を用いて、蓄電装置に接続している負荷１１０ｄが配電盤１０８から供給を受ける消費電力ＰＣ２（蓄電装置１１２からの供給の不足分）を計算する（Ｓ２０８）。

さらに、各時間帯ごとに、消費電力ＰＣ１、ＰＣ２およびＰＣ３を集計する（Ｓ２１０）。

図２０は、このようにして計算された試算データを示す図である。
このようにして得られた家庭内消費電力を適用すれば、より実際に近い試算を得ることが出来る。

また、もしこの試算と実際の買い、もしくは、消費電力がかけ離れている場合、本来運転させるつもりの無いエアコンのつけっぱなし状態であるなど、意図しない機器の動作がおきていたと考えられる。このような情報も示せば、ユーザーに電気の無駄使いを極力抑えるよう情報を提供することも出来る。

［実施の形態３］
図２１は、実施の形態３の発電システム１００４の構成を説明するための機能ブロック図である。

ただし、発電システム１００４の構成は、図４で説明した発電システム１０００の構成と基本的に同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

また、情報処理部２００のハードウェアの構成も、図６で説明した構成と基本的に同様である。

さらに、図２２は、電力量料金の情報を示す図である。
以下では、図２１および図２２の構成により、ある負荷の動作時間帯は、その負荷の動作開始予定時刻、あるいは、動作終了予定時刻を元に決定する手順を説明する。

負荷１１０ａの消費電力は、動作時７００Ｗ、待機時５０Ｗであり、動作時間は、２時間であるものとする。なお、これらの値は、負荷１１０ａの仕様によるもので、あらかじめシステムに記録されている。

ここで、現在時刻が、もうじき夜８時であるものとする。
ユーザーは、明日朝６：００ごろまでに、経済性を考慮しつつ負荷１１０ａの動作が終了するようにしたいと考え、そのため負荷１１０ａを起動させるタイマーをどのようにセットしたらよいのか知りたいと思っているものとする。

図２３は、実施の形態１の図７と同様の手順で、試算した結果を示す図である。ここでは、Δｔは６０分である。

この場合、負荷１１０ａは朝３時に動作を開始するのがもっとも買い電力料料金が安くすみ、それは今から７時間後であることがわかる。

図２４は、図２３の試算結果をユーザに知らせるための表示画面の例である。また、図２５は、図２３の試算結果をユーザに知らせるための他の表示画面の例である。

このようにして提示される情報により、たとえば負荷１１０ａが炊飯器である場合、保温時の消費電力まで考慮した買い電力料金についての時間情報が得られる。ユーザーは、経済性を考慮したうえでタイマーをどのようにセットしたらよいか、もしくは何時間以内に炊飯器に浸水した米をセットをしなければならないか、いま浸水した場合何時間浸水してから炊飯が開始されることになるのか、などの情報を取得することができる。

［実施の形態４］
図２６は、実施の形態４の発電システム１００６の構成を説明するための機能ブロック図である。

ただし、発電システム１００６の構成が、図４で説明した発電システム１０００の構成と異なる点は、負荷１１０ａと情報処理部２００とが、通信線１２０により通信を行う構成となっている点である。その他の部分は、基本的には、図４で説明した発電システム１０００の構成と同様である。

また、情報処理部２００のハードウェアの構成も、図６で説明した構成と基本的に同様である。この場合、通信ポート２０２ｂを使用して、負荷１１０ａとの間での通信が行なわれる。

発電システム１００６では、試算した結果を利用し、通信機能で負荷を制御する。
図２７は、電力会社との契約内容の電力料金の情報を示す図である。

負荷１１０ａの消費電力は８００Ｗであり、動作時間は約３時間であるものとする。これらの情報は負荷から通信機能を利用して取得することが出来る。

この通信機能は、実施の形態１で説明したような、ＴＶ，ＰＣへの表示出力に用いられるものと同様であってよい。具体的には、有線であれば、IEEE803.3、RS485、無線なら IEEE803.11a/b/g,Bluetooth(登録商標),IrDAなどをもちいることができる。その他、各種ホームネットワークの規格が利用可能である。電力線搬送ＰＬＣの場合は通信線は不要となるが、通信ポートとの接続のためにＰＬＣモデムあるいはスプリッタが必要となる。

ユーザーは、これから外出するが、電力を購入せずに負荷１１０ａを動作させたいと思っている。そこで、夕方の５時までに電力を購入せずに負荷１１０ａを動作させる見込みがあれば、負荷１１０ａを動作させるよう発電システム１００６に入力し外出したものとする。

図２８は、発電システム１００６の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、図２８では、実施の形態１と同様にして、情報処理部２００が、ステップＳ１００〜Ｓ１０４で電力量の試算を行なう。

図２９は、このようにして試算された電力量情報を示す図である。
図２９の電力量情報をもとに、続いて、図２８のステップＳ２０６において、現在時刻以降の時間帯群Ｔについて、負荷１１０ａを動作させて、売り電力量料金がプラスとなるかどうかを試算する。

ここで、図２９の右欄の通り、朝８時４０分を過ぎたら、ユーザーの指示（電力を購入せずに負荷１１０ａを動作させる）を満たすことが出来る、という試算結果が得られている。

その情報をもとに、情報処理部２００は、発電システム１００６と負荷１１０ａとの間にある通信機能を用いることで、９時を過ぎたら負荷１１０ａの運転を開始させるとの指示を出力する（Ｓ２０８）。もちろん、３時間の間、現実にまったく電力を買わなくてすむかどうか保証されるわけではないが、そのリスクを最小限に抑えられる。

また、負荷１１０ａが任意の時間に運転を停止できるものである場合、一時的に発電電力量が低下した場合、負荷１１０ａの動作を一旦停止させることも出来る。もしくは、午後３時までに運転を完了すればよいので、１２時に運転を開始することも出来る。たとえば、別途気象情報から午後のほうが発電が期待できると予想される場合この選択は有意義である。

あるいは、たとえば、負荷１１０ａが布団乾燥機である場合、就寝中は使用できないため、夜間の買い電力量料金メリットが生かせない。また、日中留守である場合屋外に布団を干すことが出来ないが、この機能を利用することで布団乾燥機の消費電力を太陽光発電システムによる発電を活用してまかなうことが出来る。

もし天候が思わしくなく、夕方５時までユーザーの指示を満たす時間帯がなければ、この実施の形態の設定であれば負荷１１０ａは動作しない。

［実施の形態５］
図３０は、実施の形態５の発電システム１００８の構成を説明するための機能ブロック図である。

ただし、発電システム１００８の構成が、図４で説明した発電システム１０００の構成と異なる点は、情報処理部２００がサーバ１３０と通信を行う構成となっている点である。その他の部分は、基本的には、図４で説明した発電システム１０００の構成と同様である。

また、情報処理部２００のハードウェアの構成も、図６で説明した構成と基本的に同様である。この場合、通信ポート２０２ｂを使用して、サーバ１３０との間での通信が行なわれる。

売り・買いについて定められている（時間帯ごとの電力量料金単価などの）電力量料金を算出するのに必要な情報は、電力会社・契約メニューごとに非常に多彩かつ複雑であり、一定期間を過ぎると変更される場合も有るため、これら情報を、この発電システム製造時にあらかじめ記憶させておくことは困難である。そのため、必要に応じて電力量料金単価にかかわる情報を更新することが必要となるが、この操作を各ユーザーが行う、もしくはサービス員がユーザー宅に赴いて操作を行うことは、多くの人が労力を費やすことになる。

実施の形態５では、したがって、これら電力量料金の最新情報をサーバ１３０に保持し、その情報をネットワークを利用して各ユーザー宅のシステムを更新する構成としている。

このサーバ１３０の設置場所、管理者への制限は特になく、また、サーバーが複数あっても良い。

サーバ１３０との通信は、公衆回線を用いるものであれば、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）や光回線を利用したインターネット接続が利用可能である。常時接続、大きな回線容量を必要としない場合はＮＣＵ（Network Control Unit）を利用することも可能である。

図３１は、電力会社の電力料金情報であり、サーバ１３０により保持される情報を示す図である。

以下では、電力量料金情報をネットワーク経由で、電力会社との契約プランを、図３１（ａ）のプラン１から、図３１（ｂ）プラン２に更新する手順を説明する。

電力量料金単価にかかわる情報として保持する必要がある内容について、以下のように考えることが出来る。“ある時間帯“という入力情報から、”その時間帯の電力量料金単価“という出力情報を引き出すためには、電力量料金単価にかかわる情報を格納する記憶装置は、以下の情報を保持、または必要に応じて生成することが必要となる。

ア）当月の開始、終了日（前回の検針日と、次回の検針日）
イ）特定の条件を満たす時間帯の積算買い/売り電力量
ウ）サマータイムのような時刻シフト
エ）（曜日、季節をふくめた）時間帯、積算電力量の条件ごとの電力量料金単価
さらに、プログラムとして、上記ア〜エの項目を考慮したうえで、日時の情報に電力量料金単価を対応させる機能が必要となり、これは、情報処理部２００により、実行することができる。

項目イは、本システムによる実測値を元に別途算出する必要がある。したがって、情報処理部２００は、発電システム１００８の時間ごとの積算買い・売り電力量の実績を保持している領域から、当該情報を取得する機能、および（項目アと発電システム１００８の他の機能からの要求によって決定される）任意の期間に対して、項目イに記載の特定の条件にあてはまる時間帯の電力量を積算し保持する機能を備える。

このように項目ア〜エの情報があれば、任意の時刻に対応する、売り・買い電力量料金単価を得ることが出来る。したがって、任意の時間帯群Ｔに対応する電力量料金単価群Ｙを出力することができる。

項目エについては、積算売り・買い電力量Ｗ（kWh）→売り・買い電力量料金単価（群）Ｙ（円/kWh）の逆引きが出来ることが求められる。このときのΔＷは任意でよいし、等間隔である必要は無い。

もし、サマータイムのような特定期間だけの時刻シフトが導入された場合は、tをその時刻シフトによる変更を受けない時計の時刻へ読み替える操作を行うことで、電力量料金単価群 Y = {y1,,,,,yn } を生成することができる。

図３２は、情報処理部２００において、項目ア〜エを保持する場合の構成を示す図である。

項目ア〜エとも、システムにあるプログラムの制約上、または、情報処理部２００の記憶容量の制約上、書き換えの要求どおりの更新が出来ない場合がある。このような場合、何らかのルールに従って、「近似値」を保持・生成してもよい。

項目ア、イ、ウ、エの情報は、サーバ１３０と情報処理部２００とを結ぶ回線（たとえば、専用回線、インターネットの暗号化回線等）を利用して随時更新することができる。また更新された情報は速やかに、システム１００８にあるプログラムによって利用される。

また通信に関して堅固なセキュリティが確保できる場合は、これらのルールを含むプログラムを作成し、システムにあるプログラム自体を置き換えるという方法も可能である。集合住宅、コーポラティブハウスなどで、独自の回線・サーバーをもっている場合、この方法は有効である。

また、情報処理部２００の情報の書き換えの操作は、第三者に委託することが出来る。検針日のような情報は毎月更新される必要があるため第三者への委託は有意義である。

もしくは、システム側から定期的にサーバーに問い合わせを行い更新の必要があるときだけ情報を取得する事も出来る。

特に、公衆回線を利用しネットワーク経由でデータを書き換える場合、一般家庭であれば“端末”側（発電システム）から、最新情報を保持した“サーバ”へ問い合わせをするという方法が考えられる。この場合、たとえば検針日になったら、あらかじめ決められた時刻にサーバ１３０に更新情報を取得する。その時間に取得できなかった場合は、あらかじめ決められた時間間隔をおいて、再度情報の取得を試みる。次回検針日の情報が取得できるまで、これを繰り返す。もし、検針日以降にならないと次回検針日が判明しないようであれば、次回検針日が確定するまでは暫定の検針日を当てはめて試算する。

現在、毎月の電力使用量の検針結果を電力会社から各ユーザーに知らせる方法として、検針票を用いることが一般的である。将来的に検針結果がメールや、Webサーバーへのアクセスなどの方法で知らせられる/知るようなシステムが電力会社側に設置されるようになれば、上述したような情報取得ができないという可能性はなくなり、当月の検針が終了し次第、速やかに次回検針日の情報を取得することが出来る。

一方、公衆回線を利用したネットワーク経由で外部から接続できる機能を搭載する必要がある場合、システム全体にアクセスできることはセキュリティ上好ましくない。したがって、任意の時間帯の電力量料金単価の情報を過不足なく知ることが出来るための情報のみ、外部から接続可能なストレージにおくようにし、外部からの接続は不可能とされるシステム側のプログラム・データの変更が不要となるようにする必要がある。

そのためには、公衆回線からのアクセスを最小限にするため、電力量料金情報を時間帯だけから逆引きできるようにし、メインのプログラムの書き換えを不要にすることが望ましい。

［実施の形態６］
実施の形態６では、当月の積算電力量から電力量料金単価の推移を予測する方法を可能とするシステムについて説明する。システムの構成は、基本的には、図４および図６で説明した実施の形態１の構成と同様であるが、他の実施の形態の構成であってもよい。

なお、電力会社との契約内容は、図３１（ａ）と同様であるものとする。
図３３は、当月の６時間おきの、時間別売り・買い電力量／発電電力量を示す図である。なお、売り・買い電力量については、直接測定した結果であっても良いし、消費電力量、発電電力量の測定結果からの演算結果であっても良い。

図３４は、情報処理部２００が、当月の積算電力量から電力量料金単価の推移を予測する手順を示すフローチャートである。

図３４を参照して、まず、実施の形態１と同じように、時間帯群Ｔ、開始時刻群Ｔ＊、終了時刻群Ｔ‘を生成し、後に図３５で説明するようなデータとして、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく（Ｓ３００）。

次に、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６で、当月の予測積算買い／売り電力量群Ｅb,Ｅsを試算する。予測積算買い／売り電力量群Ｅb,Ｅsを得る方法はさまざまであるが、単位時間当たりの買い電力量が一定では無いが、曜日ごとの動きは似通っていると推測される場合は、以下のような試算が可能である。すなわち、まず、ここまでの電力量の実測値群をＷs,Ｗbを生成する（Ｓ３０２）。

これを利用して、買い／売り電力量の予測値を試算する（Ｓ３０４）。すなわち、ある時間帯t_iの買い電力量予測値」eb_iを、前週の同じ曜日の同じ時間（帯）の値とする。すると、今現在の時刻txを基点として、Wbx+1 = Wbx + Eb(x+1) という演算の繰り返しにより、Ebを得ることが出来る（Ｓ３０６）。Ｅsも同様である。

次に、時間帯群Ｔに対応する電力量料金単価群Ｙs,Ｙb = {y1,,,,,yn } を生成する（Ｓ３０８）。Ｙbは売り電力料金単価であり,Ｙsは買い電力料金単価である。

図３５は、買い電力料金単価Ｙｓの予測結果を示す図である。
電力量料金に関する情報は、図３１（ａ）にあるとおり、保持され、必要に応じて情報処理部２００が取得することが出来る。これを用いて時間帯群Ｔに対応する電力量料金Ｙs,Ｙbを取得し、情報処理部２００は、ＲＡＭ２１０４の記憶領域におく。

もしも、時間・季節のみで単価が決まる場合は、積算電力量の情報は不要であるため、あらかじめ別途テーブルに収納した値を要求される条件にしたがって読み込んでも良いし、プログラムにしたがって都度生成してもよい。さらには、異なる場所におかれたサーバーへ都度ネットワーク経由でアクセスし、その情報を取得することも出来る。

一方、電力量料金が従量制の場合、ある時刻（電力量の積算が一定の値に達したとき）を境に、電力量料金単価が変更される。そのため、時間帯ごとの電力量料金単価を知るためには、その時間帯までの買い電力量（積算値）の予測値が必要となる。なお、この買い電力量とは、検針日（当月開始日）からの（対象となる時間帯における）積算買い電力量である。Ｅｂ,Esは、図３５のように算出することができる。このＥb,Esが電力会社との契約内容により指定された買い・売り電力量値を越えるとき、その時間帯tx とそれ以降の時間帯tについては、その指定された値を超えた場合の買い・売り電力量料金単価となる。

このようにして上記Ｔに対応する電力量料金単価群 Ys,b = {y1,,,,,yn } を生成することができる。

さらにもし、電力量料金にかかわるその他の情報を保持することが出来れば、それを元に当月の電力量料金の予測値を算出し、ユーザーに、当月の売り／買い電力量料金が、おのおの何千円〜何千円の間におさまるかについての予測情報を提供することも出来る。ここでいう電力量料金にかかわるその他の情報とは、例えば基本料金や割引に関する情報である。

また、同様の演算を、環境負荷分を別扱いとする電力の売買においても適用することが出来る。

以上説明した実施の形態の発電システムでは、電力量料金情報を有効活用し当月の電力量料金を途中経過を含め、試算することができるため、ユーザーは当月の電力量料金が確定するのを待たずに、当月の電力量料金の概略を把握することが出来る。もしユーザーの期待より電力量料金がおおきくなると予想されれば、ユーザーはいち早く家庭内の消費電力の低減に努めるなど、買い電力料金の低減のための対策を打つことが出来る。

以上説明した各実施の形態について、用語の定義等を付記すると以下のとおりである。
各実施の形態の発電システムでは、自然エネルギーを用いた発電装置において、自然エネルギー発電電力量情報、売り・買い電力量料金の（時間帯別）単価、負荷の動作開始（希望）時刻・終了時刻、他の負荷・発電装置・蓄電装置の動作、精度（もしくは誤差）を元に、指定された負荷に対して最適な動作時間帯を決定することができる。

以上の説明のとおり、「自然エネルギーを用いた発電装置」とは、自然のエネルギーを直接利用した発電システムであって、そのとき得られるエネルギーの大きさに時間変動があり、発電装置側での出力制御は基本的に行わない発電システムを言う。具体的には、太陽光発電装置、風力発電装置、潮力発電装置、水力発電装置などをいう。

「動作開始予定時刻」、「終了予定時刻」とは、電力に関する情報を元に予め定められた時刻であってもよいし、ユーザーが動作の開始・終了を希望する時刻であっても良い。

「電力に関する情報を元に定められた時刻」とは、時間帯、その月の積算電力量によって電力量料金が変化する買い電力量料金が割安になる時間帯や、発電した電力を自家消費したほうが相対的に有利である場合を予測してユーザにより決定される。

さらに、各種コードレス・ワイヤレス機器へ搭載されたバッテリなどへの充電も考慮することができる。

「ユーザーが動作の開始・終了を希望する時刻」とは、たとえば、以下のようなものである。

洗濯機において、外出中に洗濯機を動作させたいが洗濯が終了すれば速やかに洗濯物を取り出したい場合、帰宅予定時刻に合わせて洗濯を終了させたい。もしくは、炊飯器・ホームベーカリーなどは、食事の予定時刻の少し前に炊き上がる・焼きあがることが期待される。このような場合動作終了予定時刻を基に負荷動作時間帯を決定することが望ましい。

一方、あるテレビ番組だけを視聴する、オーディオ機器を目覚ましとして利用する場合、あらかじめ決められた時刻になったら機器の動作を開始させたい。このような場合、動作開始予定時刻を基に負荷動作時間帯を決定することが望ましい。

また、動作開始予定、終了予定は、各種条件を組み合わせて決定することもある。
動作開始・終了については、ネットワーク経由で機器を制御することも出来るし、ユーザーへ注意を喚起し機器を動作させる・させないの判断をユーザーにゆだねることもできる。また、常に最新の情報を提示し続け、ユーザーが思いついたときに状況を確認してから機器の動作について決定することもできる。

所定の負荷以外の他の負荷、他の発電装置、負荷に付随する蓄電装置の動作については、これらの負荷消費電力、負荷動作時間は、機器ごとに予め設定されるものとする。

具体的には、機器自身にあらかじめ登録されている数値、ユーザーが独自に設定する数値、過去の運転履歴をもとに決定される数値などのいずれでも良い。

制御可能な発電装置、蓄電機能を備えた機器については、上記のほか、あらかじめプログラムされた運転情報であってもよい。

各実施の形態の発電システムにおける予測の「精度（もしくは誤差）」については、自然エネルギーを用いた発電システムによる発電量予測にはある程度の誤差が付随するものである。したがって、各実施の形態の発電システムでは、負荷の制御については、許容誤差を考慮することが必要となる。誤差は、そのときの電力量料金単価や積算買い・売り電力量・機器の充電電力量もしくは制御可能な発電装置（自家消費のみ・売り電力可能いずれであっても）の発電予定量などの要因にしたがって変化する。

実際には、演算のとき時刻にある幅Δt（可変）を持たせ、時間帯として扱う。このΔtが出力時の「誤差」を抱え込んだ形になる。また、情報を出力するときのために時間帯には代表時刻tをひとつ対応させる。

また、一般には、複数の代表時刻が必要となるが、これらt1,t2,…,tnの間隔は、Δｔとは無関係に任意に決定することができる。

各実施の形態の発電システムにおいて「最適な負荷の動作」とは、下記の要素を考慮した上で決定される。最終的な決定はユーザーによってなされる場合もある。

・環境価値を含めた電力量料金収支
・負荷（機器）動作の開始もしくは終了時刻へのユーザーの希望
・自然エネルギーによる発電電力量予測
・ユーザーのおかれている状況によって逐一変化する、時刻・金額に対して許容できる”マージン”
「売り／買い電力量」については、この発電システムが系統連系している電力会社に対し、電力会社から電力を購入する場合を「買い電力量」、電力会社が電力を購入することを「売り電力量」と表記している。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の発電システム１０００の構成の概略を説明するための機能ブロック図である。図１に示した情報処理部２００の構成を説明する機能ブロック図である。図２に示した情報処理部２００のハードウェア構成を説明するための図である。発電システム１０００のより具体的な構成を説明するための機能ブロック図である。電力会社との契約内容である電力量料金単価を示す図である。情報処理部２００の機能ブロック図である。情報処理部２００の処理のフローを示すフローチャートである。時間帯群Ｔ、開始時刻群Ｔ*、終了時刻群Ｔ’の関係を示す概念図である。試算された発電予測量を示す図である。試算結果をユーザに伝えるための画面表示の例である。他の機器についても同様の表示を行なう場合の例を示す図である。自然エネルギー発電装置１００として風力発電を搭載したシステムの構成を示す機能ブロック図である。風力発電の場合の電力量料金プランを示す図である。実施の形態１の変形例の場合の情報処理部２００の試算処理のフローを説明するためのフローチャートである。算出された試算結果を示す図である。試算結果をユーザに知らせるための表示例を示す図である。試算結果をユーザに通知するための表示例を示す図である。実施の形態２の発電システム１００２の構成を説明するための機能ブロック図である。図１８に示すような構成の場合の試算手順を説明するためのフローチャートである。計算された試算データを示す図である。実施の形態３の発電システム１００４の構成を説明するための機能ブロック図である。電力量料金の情報を示す図である。試算した結果を示す図である。図２３の試算結果をユーザに知らせるための表示画面の例である。図２３の試算結果をユーザに知らせるための他の表示画面の例である。実施の形態４の発電システム１００６の構成を説明するための機能ブロック図である。実施の形態４の発電システム１００６の構成を説明するための機能ブロック図である。発電システム１００６の動作を説明するためのフローチャートである。試算された電力量情報を示す図である。実施の形態５の発電システム１００８の構成を説明するための機能ブロック図である。電力会社の電力料金情報であり、サーバ１３０により保持される情報を示す図である。情報処理部２００において、項目ア〜エを保持する場合の構成を示す図である。当月の６時間おきの、時間別売り・買い電力量／発電電力量を示す図である。情報処理部２００が、当月の積算電力量から電力量料金単価の推移を予測する手順を示すフローチャートである。買い電力料金単価Ｙｓの予測結果を示す図である。

符号の説明

１００自然エネルギー発電装置、１０２引込柱、１０４売電用・買電用電力量計、１０６電力線、１０８分電盤、１１０家庭内負荷、２００情報処理部、２０２発電量情報入力部、２０４発電量情報記憶部、２０６出力部、２１０演算部、２１２時計・カレンダー管理部、２２０負荷情報入力部、２２２負荷情報記憶部、２３０料金情報入力部、２３２電力料金情報記憶部、１０００，１００２，１００４，１００６，１００８発電システム。

Claims

家庭内の所定の負荷に電力を供給する発電システムであって、
自然エネルギーを用いて発電を行い、商用電源と系統連系する第１の発電装置と、
前記第１の発電装置の発電電力量および前記商用電源からの供給電力を計測する計測手段と、
前記商用電源を供給する電力会社の定めた売り・買い電力量料金単価に関する情報を格納する第１の記憶手段と、
前記所定の負荷の消費電力量および前記家庭内の他の負荷の消費電力量とに関する情報を格納する第２の記憶手段と、
前記計測手段による計測結果と、前記第１および第２の記憶手段に格納された情報と、ユーザーが設定する希望動作時間帯と、前記第１の発電装置の発電量の予測値とに基づいて、前記所定の負荷に設定された動作を行なわせる際の買い電力料金の試算結果を算出し出力する情報処理手段とを備える、発電システム。
前記家庭内の他の負荷は、供給された電力を蓄えるための蓄電装置を有しており、
前記家庭内の消費電力量は、家庭内の全ての負荷の消費電力量として、前記蓄電装置での充電電力を算入して決定される、請求項１に記載の発電システム。
前記商用電源とは系統連系しない第２の発電装置をさらに備え、
前記家庭内の消費電力量は、家庭内の全ての負荷の消費電力量から前記第２の発電装置の発電量を減算することにより決定される、請求項１に記載の発電システム。
前記所定の負荷と通信するための第１の通信装置をさらに備え、
前記情報処理手段は、前記買い電力料金の試算結果を極小化するように、負荷動作時間帯を決定し、決定された前記負荷動作時間帯により負荷を動作させる指示を出力する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電システム。
前記情報処理手段は、前記負荷動作時間帯を、ユーザの設定した負荷の動作開始予定時刻もしくは動作終了予定時刻により決定される、請求項４に記載の発電システム。
前記売り・買い電力量料金単価に関する情報を格納するサーバと通信するための第２の通信装置をさらに備え、
前記第１の記憶手段に格納される前記売り・買い電力量料金単価に関する情報は、ネットワークを利用して前記第２の通信装置を介して授受される情報により更新される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電システム。
前記情報処理手段は、前記売り・買い電力量料金単価に関する情報に設定された積算電力量により料金単価が変更される条件に該当する時間帯の売り・買い電力量の積算値を予測し、予測された積算値を利用して当該時間帯の売り・買い電力量料金単価を予測する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発電システム。