JP2014096866A - エネルギー管理システム、エネルギー管理方法、プログラムおよびサーバ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、エネルギー管理システムは、クライアントとサーバとを具備する。サーバは取得部、予測部、計算部、制御部を備える。取得部は発電ユニットを含むエネルギー生産機器と、余剰電力を蓄積可能な容量変化型の蓄電システムと、消費機器とを含む電気機器に係わるデータを取得する。予測部は建物におけるエネルギー需要量および生産量を予測する。計算部は蓄電システムの満充電に伴い破棄される余剰電力を最小化し建物におけるエネルギー消費を最適化すべく電気機器の運転計画を計算する。制御部は運転計画に基づいて、電気機器の制御情報をクライアントに送信する。蓄電システムは、蓄電池と車載バッテリーとを含む。
【選択図】図2
Description
図2は、実施形態に係るエネルギー管理システムの一例を示す図である。HEMSは、クライアントシステムと、クライアントシステムと通信可能なサーバシステムとしてのクラウドコンピューティングシステム(以下、クラウドと略称する)300とを備える。以下では、配電網から電力を供給される需要家に対するエネルギー管理の一例を採りあげる。需要家は電気機器を備え、電気機器は配電網から電力を供給される。
なお上記構成において、サーバコンピュータは主装置としての位置付けにあり、ホームゲートウェイは主装置からの制御信号を受信する従装置としての位置付けにあると理解することが可能である。次に、上記構成を基礎として複数の実施形態について説明する。
図3は、第1の実施形態に係るHEMSの要部を示す機能ブロック図である。図3において、需要家100の各電気機器5の所定時間ごとの消費電力量、稼動状態、蓄電池102の充電残量や充放電電力量、EVの車載バッテリー(符号106を付す)の充電残量や充放電電力量、FCユニット103の稼動状態、需要家100の電力需要量、給湯需要量、PV発電量などのデータが、ホームゲートウェイ7を介して定期的、あるいは不定期にクラウド300に送信される。
(ステップS2−1) 初期個体群の生成
ランダムまたは過去の実績値に基づいて、制約条件を満足するn個の初期個体を発生させる。制約条件を満足しない固体は遺伝子をビット反転させて、制約条件を満足させるように改変する。
ステップS2−3〜S2−6の処理を繰り返す処理である。各個体の適合度およびその世代での平均適合度を計算する。ステップS2−2のループが規定回数になればアルゴリズム演算を終了する。または、その世代における平均適応度を前2世代の平均適応度と比較し、その結果が任意に設定した値ε以下であればアルゴリズムを終了する。
制約条件を満足しない個体を淘汰する。また、予め定義した個体数以上の個体が存在する場合は適応度の悪い(適応度の小さい)個体をその個数まで淘汰する。
個体数が予め定義した個体数より少ない場合、適応度が最良の個体を増殖させる。
ランダムにペアリングを行う。ペアリングは全個体数に対する割合(交叉率)分だけ行い、ペアごとにランダムに遺伝子座を選び、一点交叉させる。
全個体数に対する割合(突然変異率)分だけランダムに個体を選び、各個体の任意(ランダムに決定する)の遺伝子座の遺伝子をビット反転させる。
従って、蓄電池102および車載バッテリー106の双方が満充電になり、FCユニット103の余剰電力を充電できないケース、あるいは、蓄電池102、および車載バッテリー106の充電残量が足りず、電力を自給したいときに放電できないといったケースを回避することが可能になる。
図9は、第2の実施形態に係るHEMSの要部を示す機能ブロック図である。図9において図3と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
図12は、第3の実施形態に係るHEMSの要部を示す機能ブロック図である。図12において図3と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。第3の実施形態では、エネルギー生産機器として、FCユニット103に代えて、原動機を用いたガスエンジン発電機(以下、GEと表記する)107を適用する。
図14は、EVが一日中在宅、つまり配電線21に接続されていたことを想定するグラフである。蓄電池充電電力のグラフ、およびEVの充放電量のグラフによれば、午前中の(7:00〜11:00)の時間帯は蓄電池102から給電され、夕方から夜間(17:00〜22:00)にかけては車載バッテリー106から給電されていることが分かる。また、蓄電池102および車載バッテリー106を深夜から明け方の時間帯(22:00〜5:00)に充電するようにしていることが分かる。
Claims (28)
- クライアント装置と、前記クライアント装置と通信可能なサーバ装置とを具備するエネルギー管理システムにおいて、
前記サーバ装置は、
電力を生成する発電ユニットを含むエネルギー生産機器と、電力を蓄積可能な容量変化型の蓄電システムと、エネルギー消費機器とを含む電気機器に係わるデータを前記クライアント装置から取得する取得部と、
前記クライアント装置の設置される建物におけるエネルギー需要量およびエネルギー生産量を、前記データに基づいて予測する予測部と、
前記蓄電システムの満充電に伴い破棄される余剰電力を最小化する条件下で、前記建物におけるエネルギー消費を最適化すべく、前記エネルギー需要量およびエネルギー生産量に基づいて前記電気機器の運転計画を計算する計算部と、
前記計算された運転計画に基づいて、前記電気機器を制御するための制御情報を前記クライアント装置に送信する制御部とを備え、
前記蓄電システムは、
前記建物に据え置かれる蓄電池と、
前記蓄電池に電気的に接続可能な車載バッテリーとを含む、エネルギー管理システム。 - 前記発電ユニットは燃料電池であり、
前記計算部は、前記燃料電池の発電量の時間に対する変化を既定の範囲内に制限することも含む条件下で前記運転計画を計算する、請求項1に記載のエネルギー管理システム。 - さらに、前記取得されたデータと、前記電気機器の制御対象モデルとを保持するデータベースを具備し、
前記計算部は、前記データベースに保持されるデータおよび前記燃料電池の制御対象モデルに基づいて前記運転計画を計算する、請求項2に記載のエネルギー管理システム。 - 前記制御対象モデルは、前記系統、前記蓄電池、前記車載バッテリー、前記燃料電池、および、前記燃料電池に備わる補助ボイラ、逆潮流防止ヒータ、および貯湯槽を含み、
前記計算部は、前記系統、前記蓄電池、前記車載バッテリー、前記燃料電池、前記補助ボイラ、前記逆潮流防止ヒータ、および前記貯湯槽に係わる変量を含む目的関数を最適化して、前記運転計画を計算する、請求項3に記載のエネルギー管理システム。 - 前記目的関数は、電気料金単価、ガス料金単価、および売電価格を変数として含む、請求項4に記載のエネルギー管理システム。
- 前記計算部は、前記目的関数を遺伝的アルゴリズムにより最適化する、請求項4および5のいずれか1項に記載のエネルギー管理システム。
- 前記クライアント装置は、前記制御部から送信された制御情報に前記電力の需要家の意思を反映させるためのインタフェース部を備える、請求項1に記載のエネルギー管理システム。
- 前記取得部、前記予測部、前記計算部、および前記制御部の少なくともいずれか1つは、クラウドコンピューティングシステムに分散配置される機能オブジェクトである、請求項1に記載のエネルギー管理システム。
- 前記発電ユニットは原動機を用いた発電機である、請求項1に記載のエネルギー管理システム。
- クライアント装置と前記クライアント装置と通信可能なサーバ装置とを具備するエネルギー管理システムに適用可能なエネルギー管理方法であって、
前記サーバ装置は、
電力を生成する発電ユニットを含むエネルギー生産機器と、電力を蓄積可能な容量変化型の蓄電システムと、エネルギー消費機器とを含む電気機器に係わるデータを前記クライアント装置から取得し、
前記クライアント装置の設置される建物におけるエネルギー需要量およびエネルギー生産量を、前記データに基づいて予測し、
前記蓄電システムの満充電に伴い破棄される余剰電力を最小化する条件下で、前記建物におけるエネルギー消費を最適化すべく、前記エネルギー需要量およびエネルギー生産量に基づいて前記電気機器の運転計画を計算し、
前記計算された運転計画に基づいて、前記電気機器を制御するための制御情報を前記クライアント装置に送信し、
前記蓄電システムは、
前記建物に据え置かれる蓄電池と、
前記蓄電池に電気的に接続可能な車載バッテリーとを含む、エネルギー管理方法。 - 前記発電ユニットは燃料電池であり、
前記計算することは、前記燃料電池の発電量の時間に対する変化を既定の範囲内に制限することも含む条件下で前記運転計画を計算する、請求項10に記載のエネルギー管理方法。 - 前記計算することは、前記系統、前記蓄電池、前記車載バッテリー、前記燃料電池、前記補助ボイラ、前記逆潮流防止ヒータ、および前記貯湯槽に係わる変量を含む目的関数を最適化して、前記運転計画を計算する、請求項11に記載のエネルギー管理方法。
- 前記目的関数は、電気料金単価、ガス料金単価、および売電価格を変数として含む、請求項12に記載のエネルギー管理方法。
- 前記計算することは、前記目的関数を遺伝的アルゴリズムにより最適化する、請求項12および13のいずれか1項に記載のエネルギー管理方法。
- 前記発電ユニットは原動機を用いた発電機である、請求項10に記載のエネルギー管理方法。
- コンピュータにより実行されるプログラムであって、
前記プログラムは、
電力を生成する発電ユニットを含むエネルギー生産機器と、電力を蓄積可能な容量変化型の蓄電システムと、エネルギー消費機器とを含む電気機器に係わるデータをクライアント装置から取得し、
前記クライアント装置の設置される建物におけるエネルギー需要量およびエネルギー生産量を、前記データに基づいて予測し、
前記蓄電システムの満充電に伴い破棄される余剰電力を最小化する条件下で、前記建物におけるエネルギー消費を最適化すべく、前記エネルギー需要量およびエネルギー生産量に基づいて前記電気機器の運転計画を計算し、
前記計算された運転計画に基づいて、前記電気機器を制御するための制御情報を前記クライアント装置に送信し、
前記蓄電システムは、
前記建物に据え置かれる蓄電池と、
前記蓄電池に電気的に接続可能な車載バッテリーとを含む、プログラム。 - 前記発電ユニットは燃料電池であり、
前記計算することは、前記燃料電池の発電量の時間に対する変化を既定の範囲内に制限することも含む条件下で前記運転計画を計算する、請求項16に記載のプログラム。 - 前記計算することは、前記系統、前記蓄電池、前記車載バッテリー、前記燃料電池、前記補助ボイラ、前記逆潮流防止ヒータ、および前記貯湯槽に係わる変量を含む目的関数を最適化して、前記運転計画を計算する、請求項17に記載のプログラム。
- 前記目的関数は、電気料金単価、ガス料金単価、および売電価格を変数として含む、請求項18に記載のプログラム。
- 前記計算することは、前記目的関数を遺伝的アルゴリズムにより最適化する、請求項18および19のいずれか1項に記載のプログラム。
- 前記発電ユニットは原動機を用いた発電機である、請求項16に記載のプログラム。
- クライアント装置と通信可能なサーバ装置において、
電力を生成する発電ユニットを含むエネルギー生産機器と、電力を蓄積可能な容量変化型の蓄電システムと、エネルギー消費機器とを含む電気機器に係わるデータを前記クライアント装置から取得する取得部と、
前記クライアント装置の設置される建物におけるエネルギー需要量およびエネルギー生産量を、前記データに基づいて予測する予測部と、
前記蓄電システムの満充電に伴い破棄される余剰電力を最小化する条件下で、前記建物におけるエネルギー消費を最適化すべく、前記エネルギー需要量およびエネルギー生産量に基づいて前記電気機器の運転計画を計算する計算部と、
前記計算された運転計画に基づいて、前記電気機器を制御するための制御情報を前記クライアント装置に送信する制御部とを備え、
前記蓄電システムは、
前記建物に据え置かれる蓄電池と、
前記蓄電池に電気的に接続可能な車載バッテリーとを含む、サーバ装置。 - 前記発電ユニットは燃料電池であり、
前記計算部は、前記燃料電池の発電量の時間に対する変化を既定の範囲内に制限することも含む条件下で前記運転計画を計算する、請求項22に記載のサーバ装置。 - さらに、前記取得されたデータと、前記電気機器の制御対象モデルとを保持するデータベースを具備し、
前記計算部は、前記データベースに保持されるデータおよび前記燃料電池の制御対象モデルに基づいて前記運転計画を計算する、請求項23に記載のサーバ装置。 - 前記制御対象モデルは、前記系統、前記蓄電池、前記車載バッテリー、前記燃料電池、および、前記燃料電池に備わる補助ボイラ、逆潮流防止ヒータ、および貯湯槽を含み、
前記計算部は、前記系統、前記蓄電池、前記車載バッテリー、前記燃料電池、前記補助ボイラ、前記逆潮流防止ヒータ、および前記貯湯槽に係わる変量を含む目的関数を最適化して、前記運転計画を計算する、請求項24に記載のサーバ装置。 - 前記目的関数は、電気料金単価、ガス料金単価、および売電価格を変数として含む、請求項25に記載のサーバ装置。
- 前記計算部は、前記目的関数を遺伝的アルゴリズムにより最適化する、請求項25および26のいずれか1項に記載のサーバ装置。
- 前記発電ユニットは原動機を用いた発電機である、請求項22に記載のサーバ装置。
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