JP2003125535A - 需要量測定による電力料金単価変更システム - Google Patents

需要量測定による電力料金単価変更システム

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Tsutomu Yamamoto
力 山本
Keigo Takeuchi
竹内啓五
Kazuhiro Sato
佐藤和浩
Yutaka Daimon
豊 大門
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Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電力需要量を平準化させることにより、ピーク
時に合わせた必要以上の設備投資とエネルギー生産を減
少させる。 【解決手段】電力供給者側サーバにネットワークを介し
て接続された電力利用者側端末と、電力供給者側サーバ
において、電力利用者側の設備機器の利用時間に基づい
て電力需要量を予測する電力需要量測定手段と、電力需
要量を変数とする電力料金単価関数を有し測定された電
力需要量に応じて電力料金単価を算出する電力料金単価
変更手段とを備え、変更された電力料金単価を電力利用
者側端末に出力するシステム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、需要量測定による
電力料金単価変更システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】電力は貯蔵することが困難であり、また
発電設備の特性から供給量を細かくコントロールするこ
とができないため、需要ピーク時に合わせた設備投資お
よび供給コントロールをしなけらばならず、その結果、
必要以上の無駄な設備投資とエネルギー生産が行われて
いる。
【０００３】従来、各電力会社では電力需要量の平準化
を狙って、夜間蓄熱式機器などを利用した時間別料金単
価の設定を行っている（例えば、図９参照）。これは、
需要量の多い昼間の電力使用の減少、および需要量の少
ない夜間の電力使用の増加を目的としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式においては、夜間蓄熱式機器などの専用機器が必要
であり、また利用者のライフサイクル・ライフスタイル
（平日と休日など）に合わせずらく、一般家庭には利用
しずらいものになっている。また、電力需要量は外気温
などの外乱によって変動する場合が多く、同一時間帯の
料金単価不変では細かな需要量コントロールを行うこと
はできない。
【０００５】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、電力需要量を平準化させることにより、ピー
ク時に合わせた必要以上の設備投資とエネルギー生産を
減少させることができる需要量測定による電力料金単価
変更システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、電力供給者側サーバにネッ
トワークを介して接続された電力利用者側端末と、電力
供給者側サーバにおいて、電力利用者側の設備機器の利
用時間に基づいて電力需要量を予測する電力需要量測定
手段と、電力需要量を変数とする電力料金単価関数を有
し測定された電力需要量に応じて電力料金単価を算出す
る電力料金単価変更手段とを備え、変更された電力料金
単価を電力利用者側端末に出力することを特徴とし、請
求項２記載の発明は、請求項１において、前記設備機器
の利用時間は、電力利用者各員の行動スケジュールによ
り予測することを特徴とし、請求項３記載の発明は、電
力供給者側サーバにネットワークを介して接続された電
力利用者側端末と、電力供給者側サーバにおいて、電力
利用者側の電力使用量計測手段に基づいて電力需要量を
測定する電力需要量測定手段と、電力需要量を変数とす
る電力料金単価関数を有し測定された電力需要量に応じ
て電力料金単価を算出する電力料金単価変更手段とを備
え、変更された電力料金単価を電力利用者側端末に出力
することを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項１
ないし３において、前記電力料金単価関数を電力供給エ
リアごとに変えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１および図２は、本発明の需
要量測定による電力料金単価変更システムの原理を説明
するための図である。
【０００８】図１は、通常財の単純需要曲線（以下の図
では曲線を直線で示す）である。通常財の場合は、需要
法則から価格が増加すると需要量が減少し、価格が減少
すると需要量が増加する。つまり、価格をp0より高いp1
に設定すると需要量がd0からd1に減少し、逆に価格をp0
より安いp2に設定すると需要量がd0からd2に増加する。
需要量Ｄは価格Ｐの関数で示される（Ｄ＝Ｆ(P)）。
【０００９】電力は通常財であると考えられるため、電
力需要量と電力料金単価の関係は図２で説明できる。図
２は任意の時点ｔにおける単純電力需要曲線を示し、任
意の時点ｔにおける電力需要量PDtと電力料金単価PPの
関係は、Pdt＝Ft (PP)で示される。現状の通常契約のよ
うに、料金単価が固定Pp0であれば、電力需要量の多い
時間帯t1ではPd0からPd2に上昇し、それに伴い電力需要
量PDt1と電力料金単価PPの関係は、Pdt1＝Ft1 (PP)と上
方にシフトする。逆に電力需要量の少ない時間帯t2では
Pd0からPd1に減少し、電力需要量Pdt2と電力料金単価PP
の関係は、Pdt2＝Ft2 (PP)と下方にシフトする。
【００１０】つまり、何らかの方法で電力需要を測定
し、電力需要量の多い時間帯t1では電力料金単価をPp0
より高いPp1に、電力需要量の少ない時間帯t2では電力
料金単価をPp0より安いPp2に、電力料金単価を電力需要
量に応じてフレキシブルに設定することにより、電力需
要量をPd0のように限りなく平準化に向けてコントロー
ルすることが原理的には可能となる。そのためには、何
らかの方法で電力需要量を測定することが必要である。
電力需要量の測定には、「電力需要量を予測する方法」
と「電力使用量を直接計測する方法」がある。
【００１１】図３は、本発明の需要量測定による電力料
金単価変更システムの１実施形態を示す構成図である。
本実施形態は、電力需要量の測定には上記の「電力需要
量を予測する方法」を採用している。
【００１２】電力供給者側サーバ１は、ネットワークを
介して多数の電力利用者側端末２に接続され、図示矢印
に示すように情報のやりとりを行うようにされている。
電力供給者側サーバ１には、供給者側データベース１ａ
が用意されており、現在の季節、時間、天候、外気温、
イベントスケジュール（例えば、高校野球など）、日常
の電力需要量パターン（日変動、週変動、年変動など）
等のデータが記憶されている。一方、電力利用者側端末
２には利用者側データベース２ａが用意されており、家
族構成、家族各員のスケジュール、設備機器等のデータ
が記憶されている。
【００１３】本実施形態における電力需要量測定手段１
ｂにおいては、上記の「電力需要量を予測する方法」を
採用している。これは、利用者単位で求められるミクロ
レベルの予測電力需要量を積み上げる方法である。すな
わち、供給者側データベース１ａの現在の季節、時間、
天候、外気温、イベントスケジュール、日常の電力需要
量パターン等のデータと、利用者側データベース２ａの
家族構成、家族各員のスケジュール、設備機器等のデー
タに基づいて設備機器の利用時間を予測し電力需要量を
予測する。
【００１４】利用者単位のデータが数量的に集まらない
場合は、気温や天候など外乱と日常の電力需要量パター
ン（日変動、週変動、年変動など）から、全体の電力需
要量をマクロレベルで簡易的に予測することも可能であ
る。予測できない突然の需要変動には対応できない反
面、利用者には前もって電力料金単価の変化が把握しや
すい利点がある。
【００１５】電力需要量測定手段１ｂにおいて、電力需
要量が決定されると、電力料金単価変更手段１ｃにおい
て電力需要量に基づいて電力料金単価が算出され変更さ
れる。なお、電力料金単価PPに関しては、図２のように
需要法則から厳密に決定する必要はなく、恣意的な電力
料金単価関数PP＝Ｆ(PD)を設定し、測定された電力需要
量PDに応じてリアルタイムで決まるようにしておけばよ
い。
【００１６】電力料金単価変更手段１ｃにおいて電力料
金単価が変更されると、電力料金算出手段１ｄにおい
て、変更された電力料金単価と、電力利用者側の電力使
用量計測手段（電力量計）２ｃで計測された電力使用量
とを積算して電力料金が算出される。
【００１７】以上のようにして求められた電力料金単
価、電力使用量および電力料金は、電力利用者側端末２
の表示・出力手段１ｂに伝送される。利用者は、株価の
ように変動する電力料金単価を見ながら設備機器（電化
製品）の使用を検討する。また、電化製品に、ネットワ
ークに接続して電力料金単価を表示する機能や、電力料
金単価の変動を判断し運転制御を自動的にコントロール
する機能などを付加してもよい。供給される電力とは別
の発電設備（自家発電、燃料電池など）を保有する場合
には、費用を比較し電力を自動的に選択する機器を設置
する。
【００１８】図４は、本発明の需要量測定による電力料
金単価変更システムの１実施形態を示す構成図である。
本実施形態は、電力需要量の測定には上記の「電力需要
量を直接計測する方法」を採用している。なお、上記実
施形態と同一の構成については同一番号を付して説明を
省略する。
【００１９】「電力使用量を直接計測する方法」は、利
用者ごとに設置されている電力使用量計測手段（電力量
計）２ｃを使用した電力使用量の積み上げ、もしくは電
力供給者側で把握できる電力物理量（電圧、電流、送電
量など）から、その時点での電力使用量をリアルタイム
で計測する方法である。電力料金単価が時々刻々と変化
するため、電力料金単価の変化を前もって把握すること
はできないが、突然の変動には対応することが可能であ
る。
【００２０】また、「電力需要量を予測する方法」と
「電力使用量を直接計測する方法」を組み合わせて電力
需要量を測定することも可能である。
【００２１】電力料金単価変更システムを導入する電力
供給エリアの単位に関しては任意に決定することができ
る。そのエリア内に、電力需要量の変動が異なる施設、
例えば平日昼間に電力需要量の多い業務用施設（工場な
ど）と、平日夜間と休日に電力需要量の多い居住施設を
組み合わせることにより、さらなる電力需要量の平準化
を目指すことが可能になる。エリアごとに電力料金単価
関数を変えることも可能であり、その結果、利用者が地
域を選択する要因が増え、地域の活性化にも結びつくこ
とになる。
【００２２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、供
給コントロールが困難な電力に限定しているが、水道や
ガスなどの供給にも適用することが可能である。水道や
ガスは貯蔵ができるため比較的供給コントロールが容易
であるが、料金単価変更システムを利用し週変動や季節
変動が平準化に向かえば、設備投資を必要最小限にする
ことが可能になる。
【００２３】次に、図５〜図８により、電力、ガス、水
道など全てのエネルギー需要量を予測する方法について
説明する。これは、個々の家庭の内的要因（家族構成、
設備機器の利用傾向、生活スケジュールなど）および外
的要因（光熱費料金、季節、時間、天候など）をもとに
当日のエネルギー利用予定を各員の行動スケジュールの
みから予測する方法である。予測に際して最も基本とな
る情報は各員の行動スケジュールであり、この情報をも
とに設備機器の時間単位でのエネルギーの利用時間の予
測ならびに総合エネルギー負荷を予測する。
【００２４】各家庭のエネルギー利用を計算する場合、
その設備から大まかな計算ができるが、例えば一日の時
間的な変動をみることはできない。
【００２５】そこで、図５に示すように、各員Ａ〜Ｄの
行動スケジュール（外出、食事、洗濯、調理など）表を
基にして、各員が利用する居室の利用時間を推定し、各
居室の設備機器の利用時間を推測する。基本的な食事、
外出、入浴などの時間を指定するだけで、その前後の設
備利用時間および各員の重複、個別の部屋ごとの利用状
況を予測し、電気、ガス、水道といった基本的なエネル
ギー源の利用時間を推測する。計算に際しては、一般家
庭の調査およびシミュレーションをもとにしたデータベ
ースを利用し、さらに外気温、湿度、天候の予測データ
を参照する。図６は特定の設備機器（例えばエアコン）
の利用予測を示している。
【００２６】各員のスケジュールが正確に記述されるこ
とが前提となるが、記述のない場合には前週の同じ曜日
を参考にして計算を行う。さらに、各設備機器の稼動情
報はスケジュール予測用データベースとして登録し、各
員が記入しきれなかった予定に関しては、設備機器の稼
動実績に応じた補完計算を行う。そして、全ての設備機
器のエネルギー利用負荷シミュレーションをもとに図７
に示すように、稼動時間負荷予測を計算する。
【００２７】以上のデータをもとに、予定された設備稼
動時間と各設備のエネルギー利用量とを照らし合わせ、
需要エネルギー曲線を導き、さらに各エネルギー利用料
金単価をもとに料金として換算あるいはエネルギー換算
による熱量計算を行う。図８は、時間（分）単位での当
日のエネルギー利用予測を示している。
【００２８】本方法によれば、住居ごとの毎日のエネル
ギー利用の状況を予測できるため、トータルでのエネル
ギー需要の予測を正確に把握することができる。また、
これらのデータの提示により具体的なデータに基づいた
省エネの意識を高めることができる。さらに、このデー
タをガイダンスシステムなどと組み合わせることによ
り、単なる予測だけではなく、その場の状況に応じた対
応などが可能になる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電力供給者側のメリットして、電力需要量が
平準化することにより、ピーク時に合わせた必要以上の
設備投資とエネルギー生産を減少させることが可能にな
り、結果的に省コストおよび省エネルギーを実現するこ
とができる。
【００３０】また、利用者側のメリットして、電力料金
単価が安い時に電化製品を効率良く使用することによ
り、電力料金の削減が可能になるとともに、電力料金単
価を基準にすることで、間接的に利用者の省エネルギー
意識を高めることができる。
【００３１】さらに、電力料金単価関数を電力供給エリ
アごとに変化させることで、エリアもしくは地域の差別
化につながり、利用者の選択の幅が広がるとともに、各
種施設誘致のための強い要因にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の需要量測定による電力料金単価変更シ
ステムの原理を説明するための図である。
【図２】本発明の需要量測定による電力料金単価変更シ
ステムの原理を説明するための図である。
【図３】本発明の需要量測定による電力料金単価変更シ
ステムの１実施形態を示す構成図である。
【図４】本発明の需要量測定による電力料金単価変更シ
ステムの他の実施形態を示す構成図である。
【図５】エネルギー需要量を予測する方法を説明するた
めの図である。
【図６】エネルギー需要量を予測する方法を説明するた
めの図である。
【図７】エネルギー需要量を予測する方法を説明するた
めの図である。
【図８】エネルギー需要量を予測する方法を説明するた
めの図である。
【図９】従来の電力料金単価を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤和浩 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 大門 豊 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 5G064 AA07 AB03 AC01 AC09 BA02 CB08 DA01 5G066 KA01 KB01 KB07 KB10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電力供給者側サーバにネットワークを介し
    て接続された電力利用者側端末と、電力供給者側サーバ
    において、電力利用者側の設備機器の利用時間に基づい
    て電力需要量を予測する電力需要量測定手段と、電力需
    要量を変数とする電力料金単価関数を有し測定された電
    力需要量に応じて電力料金単価を算出する電力料金単価
    変更手段とを備え、変更された電力料金単価を電力利用
    者側端末に出力することを特徴とする需要量測定による
    電力料金単価変更システム。
  2. 【請求項２】前記設備機器の利用時間は、電力利用者各
    員の行動スケジュールにより予測することを特徴とする
    請求項１記載の需要量測定による電力料金単価変更シス
    テム。
  3. 【請求項３】電力供給者側サーバにネットワークを介し
    て接続された電力利用者側端末と、電力供給者側サーバ
    において、電力利用者側の電力使用量計測手段に基づい
    て電力需要量を測定する電力需要量測定手段と、電力需
    要量を変数とする電力料金単価関数を有し測定された電
    力需要量に応じて電力料金単価を算出する電力料金単価
    変更手段とを備え、変更された電力料金単価を電力利用
    者側端末に出力することを特徴とする需要量測定による
    電力料金単価変更システム。
  4. 【請求項４】前記電力料金単価関数を電力供給エリアご
    とに変えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
    かに記載の需要量測定による電力料金単価変更システ
    ム。
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