JP2016010292A - 電力需要抑制制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電容量が十分でない蓄電池を使用し、電気機器の制御を導入できない需要家においても電力使用量を契約電力内に確実に抑制でき、原動発電機と蓄電池の特性を考慮した電力需要抑制制御装置を提供する。【解決手段】需要家における商用系統からの所定時間内受電電力を目標電力内に抑制するための電力需要抑制制御装置であって、需要家は原動発電機と蓄電池を備え、電力需要抑制制御装置は需要家における目標電力に基づいて、実績値計測部より取得した受電電力の実績値から所定時間内の予測需要電力を算出する電力需要監視演算部と、予測需要電力が目標電力を超過するときの超過量に基づいて算出された制御目標値に基づき原動発電機と蓄電池への出力指令値割合を決定する出力指令値演算部とを有し、蓄電池は原動発電機起動時の電力を分担することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、需要家における電力需要抑制制御装置に係り、特に原動発電機と蓄電池を有する需要家における電力需要抑制制御装置に関する。

従来のエネルギーシステムは、大規模な発電所等で発電した電力を各需要家（住宅、ビル、工場等）が購入、使用するシステムであった。

しかし、近年では、エネルギー利用の効率化や省コスト化、災害時対応、エネルギー系統の安定化などのニーズから、需要家が自然エネルギーや蓄電池、小型の発電機等を導入し、自家発電として利用する事例が多くなってきており、エネルギーシステムは分散型電力の組合せによるマイクログリッド構造へと変化しつつある。分散型電力導入における需要家の目的としては、省エネ・省コスト、ＢＣＰ（事業継続計画）対応、エネルギー供給の安定化等が挙げられる。

上記目的のうち、需要家における省エネ・省コスト達成の具体的な対応策として、電力需要抑制制御がある。需要家が支払う電気料金は、電力会社が計測している３０分毎の需要電力のうち、過去１年間で最大のものを基準として決定される。そのため需要家側においてその支払う電気料金を抑制するためには、最大電力需要を下げる必要がある。

この目的のために需要家が採用可能な策としては、分散型エネルギー源の導入がある。これにより、商用系統の代わりに分散型エネルギー源から自己使用エネルギーを供給し、最大電力需要を下げることが可能となる。また電力需要が増大した場合に、各分散型エネルギー源の出力制御、または各電気機器の遮断等により需要を必要量へと抑制することで、最大電力需要を抑制することができる。

また需要家が採用可能な他の策としては、蓄電池の使用がある。電力需要が増大した場合に蓄電池から放電させ負荷である電気機器に給電することで電力系統からの入力電力を契約電力以下に抑制する。なお電力需要に余裕がある場合に蓄電池を充電しておく。

具体的に蓄電池を適用した電力需要抑制制御の方法として特許文献１には、蓄電容量が十分でない蓄電池の使用や、電力需要制御において即時性が担保されない制御手段を使用した場合でも、電力使用量を契約電力内に抑制できる電力管理方法が開示されている。

さらに特許文献１以外にも、蓄電池から放電させて電気機器に給電することにより商用電力系統からの入力電力を契約電力以下に抑制し、あるいは電気機器の遮断制御や消費電力の低減制御を行う電力供給システムが従来から提案されている。

特開２０１２−９５４２４号公報

以上述べたように、需要家に分散型エネルギー源を導入し、さらには蓄電池を導入して蓄電池との組み合わせ運用を図ることは、電力需要家における電力需要抑制制御に有効である。

然しながら電力需要抑制制御について、蓄電池の残量が低下した段階で電力需要抑制制御を開始した場合、蓄電池の残量がなくなる前に電力使用量を抑制しなければならないため、電力需要抑制制御に比較的長時間を要する制御手段では対応できない可能性がある。また、制御対象となる電気機器は空調などが挙げられるが、実施した制御により需要家の快適性が損なわれる可能性がある。また、インターフェイスの問題などから電気機器制御を導入できない需要家も存在する。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、原動発電機と蓄電池により電力需要を抑制する。その目的とするところは蓄電容量が十分でない蓄電池を使用し、電気機器の制御を導入できない需要家においても電力使用量を契約電力内に確実に抑制でき、上記原動発電機と蓄電池の特性を考慮した電力需要抑制制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の電力需要抑制制御装置は、需要家における商用系統からの所定時間内受電電力を目標電力内に抑制するための電力需要抑制制御装置であって、需要家は原動発電機と蓄電池を備え、電力需要抑制制御装置は需要家における目標電力に基づいて、実績値計測部より取得した受電電力の実績値から所定時間内の予測需要電力を算出する電力需要監視演算部と、予測需要電力が目標電力を超過するときの超過量に基づいて算出された制御目標値に基づき原動発電機と蓄電池への出力指令値割合を決定する出力指令値演算部とを有し、蓄電池は原動発電機起動時の電力を分担することを特徴とする。

本発明によれば、原動発電機と蓄電池による分散型エネルギーネットワークを有する需要家において、ユーザが要求する目標電力に対して、計測した受電電力の実績値から、３０分の需要電力を予測し、目標電力の超過が予測される場合に、各電力の特徴を考慮した適切な出力指令を出すことで、目標電力の超過を防止することができる。

エネルギーネットワークと電力需要抑制制御装置に係るシステム構成を示す図。 電力需要監視演算部１０６の処理フローを示す図。 受電電力量上限値超過判定の考え方の一例を示す図。 電力需要対策の時系列的な処理の流れを説明するための図。 消費電力平均値上限値超過判定の考え方を示す図。 過去１分の消費電力平均値が上限値を超過した場合を示す図。 制御目標値増加時の原動発電機と蓄電池の出力分担の考え方を示す図。 制御目標値増加時の原動発電機と蓄電池の出力分担の考え方を示す図。 蓄電池を回復充電させるための考え方を示した図。

本発明が適用されるエネルギーネットワークでは、エネルギー供給設備として商用電力以外に需要家側に設置された原動発電機（例えばガスエンジン発電機）、蓄電池等を有し、電力需要設備として照明、空調設備等を有する需要家電力系統を構成する。またこのために需要家側に設置される電力需要抑制制御装置では、電力需要が増加した時間帯において商用電力の使用を抑制するため、発電機と蓄電池に出力指令を送り、制御する機能を備える。以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

図１はエネルギーネットワークＮＷの全体構成と、電力需要抑制制御装置ＣＮの処理内容を概略的に示している。

このうちまずエネルギーネットワークＮＷは、商用電力１０１と原動発電機（以下ガスエンジン発電機を採用する事例について説明する）１０３と蓄電池１０４と需要家設備１０２で構成されており、需要家設備１０２は商用電力１０１とガスエンジン発電機１０３と蓄電池１０４から電力の供給を受けている。このエネルギーネットワークＮＷにおいて、需要家設備１０２は自己が消費する３０分単位での商用電力１０１が制限値を超えないように運用され、制限値を超えることが予想されるときには、ガスエンジン発電機１０３あるいは蓄電池１０４から電力の供給を受ける。

これに対し、３０分単位での電力監視制御を行う電力需要抑制制御装置ＣＮは例えば計算機で構成され、その内部機能として実績値計測部１０５、電力需要監視演算部１０６、制御指令値算出部１０７、出力指令部１０８を有している。

このうち実績値計測部１０５では、商用電力１０１からの電力供給量、蓄電池１０４の充放電量、ガスエンジン発電機１０３の発電量を取得している。

取得したこれらの実績値に基づき電力需要監視演算部１０６は、３０分単位での商用電力１０１からの受電電力予測値を演算する。３０分単位で演算した予測値が、予め設定した目標電力を超過することが予測される場合、超過量をガスエンジン発電機１０３や蓄電池１０４から負担して商用電力１０１からの受電電力を目標電力以内に抑制すべく、超過量相当の制御目標電力を算出する。

制御指令値割合演算部１０７では、電力需要監視演算部１０６が算出した制御目標電力に基づき、各電力（ガスエンジン発電機１０３や蓄電池１０４）への出力指令値割合を決定する。そして、出力指令部１０８により蓄電池１０４、ガスエンジン発電機１０３に指令する。

図２は電力需要監視演算部１０６の処理フローを示す図である。この処理フローでは、３０分単位での受電電力予測演算並びにガスエンジン発電機１０３や蓄電池１０４を用いた電力支援（以下電力需要対策という）のための処理を所定周期で実行する。

図２の処理は、要するに今回の処理周期において、電力需要対策を実施するか（処理ステップＳ２１０）、実施しないか（処理ステップＳ２１１）のいずれかを定めたものである。また電力需要対策を実施する場合には、その制御の大きさを定めたものである。当該処理フローの論理による電力需要対策実施（処理ステップＳ２１０）の要件Ｒは４種類であり、電力需要対策不実施（処理ステップＳ２１１）の要件Ｑは２種類である。

電力需要対策実施の１番目の要件Ｒ１は、前回周期では電力需要対策不実施（処理ステップＳ２００のＮ）であるが、受電電力量上限値を超過（処理ステップＳ２０１のＹ）するときである。図２にはこのルートがＲ１で示されている。

電力需要対策実施の２番目の要件Ｒ２は、前回周期では電力需要対策不実施（処理ステップＳ２００のＮ）であり、かつ今回周期で受電電力量上限値を超過していない（処理ステップＳ２０１のＮ）が、消費電力平均値が上限値超過（処理ステップＳ２０３ＡのＹ）するときである。図２にはこのルートがＲ２で示されている。

電力需要対策実施の３番目の要件Ｒ３は、前回周期では電力需要対策実施（処理ステップＳ２００のＹ）であり、かつ今回電力需要対策を継続して実施（処理ステップＳ２０６のＹ）すべきときである。図２にはこのルートがＲ３で示されている。

電力需要対策実施の４番目の要件Ｒ４は、前回周期では電力需要対策実施（処理ステップＳ２００のＹ）であり、かつ今回電力需要対策を継続して実施しない（処理ステップＳ２０６のＮ）が、消費電力平均値が上限値超過（処理ステップＳ２０３ＢのＹ）するときである。図２にはこのルートがＲ４で示されている。

これらの電力需要対策実施の４つの要件のうち、Ｒ１、Ｒ２は今回周期から新たに電力需要対策を実施開始するときの条件を規定したものである。これに対し、Ｒ３、Ｒ４は前回周期での電力需要対策に引き続いて今回周期でも電力需要対策を実施する継続実施の条件を規定したものである。

またこの判断ロジックによれば、時間累積値である受電電力量をその上限値と比較して電力需要対策実施を決定するもの（処理ステップＳ２０１）と、時間平均値である消費電力平均値をその上限値と比較して電力需要対策実施を決定するもの（処理ステップＳ２０３）とがある。つまり、累積と平均の双方から超過を判定している。

これに対し電力需要対策不実施の要件Ｑの１番目の要件Ｑ１は、前回周期では電力需要対策実施（処理ステップＳ２００のＹ）であるが、今回電力需要対策を継続して実施しない（処理ステップＳ２０６のＮ）し、かつ消費電力平均値が上限値を超過しない（処理ステップＳ２０３ＢのＮ）ときである。図２にはこのルートがＱ１で示されている。

また電力需要対策不実施の要件Ｑの２番目の要件Ｑ２は、前回周期では電力需要対策不実施（処理ステップＳ２００のＹ）であり、今回周期で受電電力量上限値を超過していない（処理ステップＳ２０１のＮ）し、かつ消費電力平均値が上限値を超過していない（処理ステップＳ２０３ＡのＮ）ときである。図２にはこのルートがＱ２で示されている。

これらの電力需要対策不実施の２つの要件のうち、Ｑ１は今回周期から新たに電力需要対策不実施とするときの条件を規定したものである。これに対し、Ｑ２は前回周期での電力需要対策不実施に引き続いて今回周期でも電力需要対策不実施を継続実施する条件を規定したものである。この場合にも累積と平均の双方から不実施を判定している。

図２における電力需要対策可否の判断は、３０分時点における電力予測値を用いて行うことが可能であり、その実現手法は種々の方式が採用可能であるが、その一例を示すと以下のようである。実施例では、例えば図３の特性Ｌ１、Ｌ２を想定し、基本的には電力の上限を定めたＬ１を超過するときに電力需要対策すべき方向と判断し、電力の下限を定めたＬ２以下である時電力需要対策を停止すべき方向と判断している。なお図２の処理は、電力の累積値から判断する事例を示している。なお平均値から判断する事例は別途図５を用いて説明する。

図３において、横軸は時間であり、３０分ごとの電力需要監視期間（時刻０分から３０分まで）を表している。縦軸は、電力［ｋＷ］あるいは電力量［ｋＷｈ］であり、左側軸に電力、右側軸に電力量を示している。ここでは、３０分後の電力が契約電力ＤＷ［ｋＷ］を超過させないために、実際の管理上の電力としては契約電力目標余裕度ｄ１［ｋＷ］を含む目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］を設定している。目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］は、目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］から契約電力目標余裕度ｄ１［ｋＷ］を差し引いた値として低めに設定されている。

上記の契約電力ＤＷ［ｋＷ］および目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］は、横軸の３０分時点における監視上の値であり、これに対し監視開始時点（横軸の０分の時点）において制御開始余裕度ｄ２［ｋＷ］を設定する。そのうえで、開始時点の電力が制御開始余裕度ｄ２［ｋＷ］であって３０分後に目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］となる直線状の、従って時間関数で表される受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］を設定する。受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］は、この時間期間内の任意時刻における電力の上限値を意味しており、時間ｔの関数である。受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］は（１）式で表現される。
［数１］
ｄＷｈＵ（ｔ）＝（ＤＳ−ｄ２）×ｔ÷１８００＋ｄ２ （１）
受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］は、図３において直線Ｌ１で表記された右肩上がりの直線である。

これに対し、検知された実際の電力が（１）式の受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］を超過することがある。図３の時刻ｔ１における電力（現在時刻受電電力量積算値ＤＪ（ｔ１）［ｋＷｈ］）は、この時刻における受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ１）［ｋＷ］を超過している。この状態が継続すれば３０分後の電力超過が想定される。

図２の受電電力量上限値超過判定処理ステップＳ２０１においては、図３の受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］を（１）式の実行により算出している。そのうえで、現在時刻における受電電力量ＤＪ（ｔ）と比較し、あるいは３０分時点の電力を予測演算して将来の電力超過を判定している。この超過判定手法としては種々の考えのものが利用可能であるが、その一例を示すと（２）式のようである。ΔＤが所定値より大きいとき電力超過と判定する。
［数２］
ΔＤ＝２×ＤＪ（ｔ）−ｄＷｈＵ（ｔ） （２）
上記（１）（２）式の処理による受電電力量上限値超過判定は処理ステップＳ２０１において実行されるが、これに対し、開始した電力需要対策を停止する条件を定めておく必要がある。この停止時期を定めるのが電力需要対策継続判定処理ステップＳ２０６である。

処理ステップＳ２０６の処理の考え方の一例を図３で説明する。ここでは、先の受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］に加えて、受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］を設定する。受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］は、受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］よりも低い値として設定される。

受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］は、開始時点の電力が０［ｋＷ］であって３０分後に目標電力制限値ＤＳ−ｄ０［ｋＷ］となる直線状の、従って時間関数で表される。受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］は、例えば（３）式で表現される。
［数３］
ｄＷｈＵＬ（ｔ）＝ＭＩＮ（（ＤＳ−ｄ０）×ｔ÷１８００）、（（ＤＳ−ｄ２）×ｔ÷１８００＋ｄ２−ｄ０）） （３）
受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］は、図３において直線Ｌ２で表記された右肩上がりの直線である。

処理ステップＳ２０６における処理の前提は、前回周期の状況において既に電力需要対策を実施していることであり、処理ステップＳ２０６ではこの電力需要対策を今回の周期でも継続して実施するか否かを判断する。

この判断の考え方を図４で時系列的な処理の流れとして説明すると、まず現在時刻受電電力量積算値ＤＪ（ｔ）［ｋＷｈ］が、時刻ｔ１において受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］を超過してガスエンジン発電機１０３や蓄電池１０４からの電力応援を受けた。その結果、その後に現在時刻受電電力量積算値ＤＪ（ｔ）［ｋＷｈ］が時刻ｔ２において受電電力上限値ｄＷｈＵ（ｔ）［ｋＷ］を下回り、さらには時刻ｔ３において受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］をも下回るまでに低下した。係る状態では３０分の時刻での超過の恐れは少ないと考えられるので電力支援を終了するというものである。

図２の電力需要対策継続判定処理ステップＳ２０６においては、図３の受電電力量電力需要対策終了値ｄＷｈＵＬ（ｔ）［ｋＷ］を（３）式の実行により算出している。そのうえで、現在時刻における受電電力量ＤＪ（ｔ）と比較し、あるいは３０分時点の電力を予測演算して将来の電力超過を判定している。この超過判定手法としては種々の考えのものが利用可能であるが、その一例を示すと（４）式のようである。この式において、現在時刻における受電電力量ＤＪ（ｔ）とｄＷｈＵＬ（ｔ）との偏差がΔＤＬ［ｋＷ］であり、この値に応じて継続終了を判定する。ΔＤＬが所定値より大きいとき電力超過の継続終了と判定する。
［数４］
ΔＤＬ＝２×ＤＪ（ｔ）−ｄＷｈＵＬ（ｔ） （４）
以上、受電電力量上限値超過判定処理ステップＳ２０１と、電力需要対策継続判定処理ステップＳ２０６の考え方について図３を用いて説明した。これらの判断は、時間累積値である電力量から実施したものである。これに対し、処理ステップＳ２０３Ａ、Ｓ２０３Ｂは平均値に基づいた判断を行っている。処理ステップＳ２０３Ａ、Ｓ２０３Ｂは基本的に同じ処理内容のものであり、この考え方について図５、図６を用いて説明する。

図５、図６において現在時刻をｔとすると、時刻０分から時刻ｔまでの間の消費電力の累積実績が受電電力量ＤＪ（ｔ）として示されている。さらに受電電力量ＤＪ（ｔ）について１分ごとの平均値を求めた現在時刻受電電力量平均値がｄＪ（ｔ）［ｋＷ］として示されている。但し図５では、現在時刻受電電力量平均値ｄＪ（ｔ）［ｋＷ］を３０倍した値（逆に言えば契約電力ＤＷ［ｋＷ］、目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］を１／３０した値）として表示しており、これにより契約電力ＤＷ［ｋＷ］、目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］との比較で現状が理解しやすい形に工夫して表記されている。この等価表記によれば時刻ｔの時の平均値で運用したときには、３０分後に契約電力ＤＷ［ｋＷ］、目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］を大幅に上回ることが図５の図示上から容易に視認可能である。

なお以下の説明において、契約電力をＤＷ［ｋＷ］、目標電力制限値をＤＳ［ｋＷ］、制御余裕度をｄ０［ｋＷ］、契約電力目標余裕度をｄ１［ｋＷ］、制御開始余裕度をｄ２［ｋＷ］、現在時刻受電電力量積算値をＤＪ（ｔ）［ｋＷｈ］、現在時刻受電電力量平均値をｄＪ（ｔ）［ｋＷ］、現在時刻ガスエンジン発電出力平均値をｄＧ（ｔ）［ｋＷ］、現在時刻蓄電池出力平均値をｄＢ（ｔ）［ｋＷ］、現在時刻消費電力平均値をｄＣ（ｔ）［ｋＷ］、制御目標値ｄＳｖｗｋ［ｋＷ］とする。

図５の平均値管理では、目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］を基準とする。（５）式では目標電力制限値ＤＳ［ｋＷ］を用いて、受電電力量上限値ｄＷｈＵ１［ｋＷ］を設定する。この式は３０分（１８００秒）を秒単位で表示した式であり、１分（６０秒）ごとの平均値で管理することから、この式は図５の縦軸を１／３０した式ということができる。これにより図４の等価表記を実現している。
［数５］
ｄＷｈＵ１＝（ＤＳ×ｔ÷１８００） （５）
（５）式はあくまでも平均目標値であり、１分ごとの受電電力平均値が常に平均目標値に合致すればよいが、実際には偏差を生じるのが常である。このため、３０分内の現在時刻までの状況では平均電力に対してこれを超過し、あるいは平均電力に対してこれに不足している。従って、監視制御の観点からは、平均目標値を監視の基準とするのではなく、前半の状態に応じて後半の基準値を変更するのが好ましい。図５では時刻ｔまでの前半に余裕電力を生じているのであれば、この分を後半の監視の際の目標値変更に反映さすべきことを示している。

以上のことから実施例では、前半における受電電力余裕値ｄＷＭ［ｋＷ］を（６）式により定めたものである。さらに（７）式は、後半の監視のために受電電力余裕値ｄＷＭ［ｋＷ］を目標値変更（増加）に反映させ、後半の受電電力上限値ｄＷＵ（ｔ）［ｋＷ］としたものである。これにより、３０分電力需要の演算開始から現在までの消費電力が小さい場合に、受電電力上限値（過去１分の消費電力）に加算し、不要な電力需要対策判定を防止するものである。なお（７）式においてＧは適宜に設定可能である。
［数６］
ΔｄＷＭ＝（（ｄＷｈＵ１（ｔ）−２×ＤＪ（ｔ））×３６００／（１８００−ｔ））／２ （６）
［数７］
ｄＷＵ（ｔ）＝ＭＡＸ（（（−Ｇ１）×ｔ÷１８００）＋ｄＳ＋ｄ０＋Ｇ１＋ΔｄＷＭ、（ＤＳ＋ｄ０）） （７）
消費電力平均値上限値超過処理ステップＳ２０３では、消費電力平均値上限値目標を均一目標値ではなく時間変化目標値として定める。そのうえで検知した消費電力平均値と比較して超過判定を行う。図５において、（６）（７）式の考え方を採用して設定された消費電力平均値上限値目標は時間経過とともに減少する目標特性Ｌ３とされる。

以上、処理ステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０６の処理内容について説明した。これにより、電力超過と判断されると、処理ステップＳ２０２あるいは処理ステップＳ２０４に至る。処理ステップＳ２０２では電力実績値を基準として制御目標値を算出し、処理ステップＳ２０４では消費電力実績値を基準として制御目標値を算出する。

具体的には、受電電力上限値超過判定処理ステップＳ２０１において超過判定となった場合と、電力需要対策継続判定処理ステップＳ２０６において継続判定となった場合には、（８）（９）式で制御目標値ｄＳｖ１を定める。（８）式は、受電電力の３０分電力需要の予測値と、目標電力を比較し、偏差を算出しており、（９）式は、（８）式で算出された偏差ΔｄＷ［ｋＷ］に基づき、算出する制御目標値ｄＳｖ１を求めている。なお（８）式においてｄＣ（ｔ）は、現在時刻消費電力平均値である。
［数８］
制御目標値の算出：ΔｄＷ［ｋＷ］
ΔｄＷ＝２×ＤＪ（ｔ）＋（ｄＣ（ｔ）×（１８００−ｔ）÷１８００）−ＤＳ （８）
［数９］
ｄＳｖ１＝ΔｄＷ×１８００÷（１８００−ｔ） （９）
また制御目標値算出処理ステップＳ２０３では、現在時刻消費電力平均値ｄＣ（ｔ）と、（７）式の後半の受電電力上限値ｄＷＵ（ｔ）［ｋＷ］とから、上限値超偏差ｄＳｖ２［ｋＷ］を（１０）式により求めている。
［数１０］
ｄＳｖ２＝ｄＣ（ｔ）−ｄＷＵ（ｔ） （１０）
図６は、過去１分の消費電力平均値が上限値を超過した場合を示しており、この時の超過量（上限値超偏差）がｄＳｖ２である。

制御目標値算出処理ステップ（消費電力基準）Ｓ２０４において、（１１）式により最終的な制御目標値ｄＳｖｗｋ［ｋＷ］を決定する。
［数１１］
ｄＳｖｗｋ＝ＭＡＸ（ｄＳｖ１、ｄＳｖ２） （１１）
なお図２において、処理ステップＳ２０５では出力上限超過の確認を行い、超過する場合には処理ステップＳ２０８においてその旨の警報を行う。また処理ステップＳ２０９では電力需要対策を停止するために、従前の電力需要対策時に使用していた制御目標値をリセットする。

図７、図８は制御指令値割合算出部１０７の演算概要を説明するための図である。まず図７において、Ｇはガスエンジン発電機１０３出力の時間経緯を示しており、時刻ｔ以前には出力Ｇ１を与えていたものが、電力需要監視演算部１０６において算出された制御目標値の増大に伴う出力分担増加を受けてその最大出力Ｇｍまでの急速増加を指示されている。しかし、ガスエンジン発電機１０３は起動開始から定格出力到達まで制御指令値に対して出力応答遅れが生じる。このため時刻ｔからｔ１までの期間Ｔでは、変化率が制限された傾きでの出力増加とならざるを得ない。

これに対しＣは蓄電池１０４出力の時間経緯を示しており、時刻ｔ以前には出力０であったものが、電力需要監視演算部１０６において算出された制御目標値の増大に伴う出力分担増加を受けてその最大出力Ｃｍまでの急速増加を実現している。この結果、ガスエンジン発電機１０３出力と蓄電池１０４出力の合計出力は、極力制御目標値の増大に沿ったものとすることが可能である。但し、蓄電池１０４は最大出力での持続時間が制限されているので、適宜のタイミングｔ２で、低減運転（出力Ｃ１）に移行している。

係る制御を実現すべく、電力需要抑制制御装置ＣＮでは、電力需要監視演算部１０６において算出された制御目標値に基づき、まずガスエンジンへの出力指令を行う。そのため、制御目標値に対してガスエンジン発電機１０３の現在出力値ｄＧｓ（ｔ）として実績値計測部１０５によって取得した値に差が有る場合、蓄電池Ｃの放電により出力補助を行う。蓄電池の出力値は（１２）式で算出する。ここで蓄電池出力予定値をＢＭＰとする。
［数１２］
ＢＭＰ＝ｄＳｖｗｋ−ｄＧｓ（ｔ） （１１）
図７は蓄電池Ｃが、その容量をフルに使用して最大電力を与える場合を示しており、図８は制御目標値の増加分が少なく、基本的にガスエンジン発電機１０３の出力増加で増分を賄うことができるので、蓄電池としては過渡的な電力支援で済む場合を示している。

以上の説明における蓄電池の役割は、過渡的な出力増加指令に対するガスエンジン発電機１０３の追従遅れの部分を補完したものであり、主に放電側での利用とされている。このため、緊急出力動員に備えて、事前に充電を完了しておく必要がある。

図９は蓄電池１０４を回復充電させるための考え方を示した図である。図では横軸に時間を取り、縦軸に蓄電池のＳＯＣの推移を示しており、期間ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がＳＯＣ回復充電期間である。ここでは、電力需要抑制が不要で、通常運転時、かつＳＯＣ値が充電開始ＳＯＣに満たないときに蓄電池のＳＯＣ回復充電を行う。ＳＯＣが充電終了ＳＯＣに達したときにＳＯＣ回復充電を終了する。

本発明によれば蓄電池１０４は、ガスエンジン発電機１０３における起動過渡時の電力不足を賄うべく運用されている。蓄電池は充放電の一方向のみの継続運転には適さないが、過渡的な即時運用には適しているのでガスエンジン発電機１０３との組み合わせにより需要家における電力使用量を契約電力内に確実に抑制することに貢献できる。

１０１：商用電力
１０２：需要家設備
１０３：ガスエンジン発電機
１０４：蓄電池
１０５：実績値計測部
１０６：電力需要監視演算部
１０７：制御指令値演算部
Ｓ２０１：受電電力量上限値超過処理ステップ
Ｓ２０２：制御目標値算出（電力積算値基準）処理ステップ
Ｓ２０３：消費電力平均値上限値超過処理ステップ
Ｓ２０４：制御目標値算出（消費電力基準）処理ステップ
Ｓ２０５：出力上限超過処理ステップ
Ｓ２０６：電力需要対策継続判定処理ステップ

Claims (10)

1. 需要家における商用系統からの所定時間内受電電力を目標電力内に抑制するための電力需要抑制制御装置であって、
   前記需要家は原動発電機と蓄電池を備え、電力需要抑制制御装置は前記需要家における目標電力に基づいて、実績値計測部より取得した受電電力の実績値から前記所定時間内の予測需要電力を算出する電力需要監視演算部と、予測需要電力が前記目標電力を超過するときの超過量に基づいて算出された制御目標値に基づき前記原動発電機と蓄電池への出力指令値割合を決定する出力指令値演算部とを有し、前記蓄電池は前記原動発電機起動時の電力を分担することを特徴とする電力需要抑制制御装置。
2. 請求項１記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記蓄電池は、前記制御目標値と前記原動発電機出力の差分を分担すべく制御されることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
3. 請求項１または請求項２記載の電力需要抑制制御装置であって、
   予測需要電力が前記目標電力を超過するときの超過量を、前記所定時間の演算周期開始からの経過時間における積算電力値とその閾値の差分、及び過去における平均消費電力とその閾値の差分により求めることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行可否を判断することを特徴とする電力需要抑制制御装置。
5. 請求項４に記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記電力需要対策の実行可否判断は所定周期で実行され、前回周期では電力需要対策不実施であるが、今回受電電力量がその上限値を超過したことを持って、前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行可とすることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
6. 請求項４に記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記電力需要対策の実行可否判断は所定周期で実行され、前回周期では電力需要対策不実施であり、かつ今回周期で受電電力量がその上限値を超過していないが、消費電力平均値がその上限値を超過したことを持って、前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行可とすることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
7. 請求項４に記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記電力需要対策の実行可否判断は所定周期で実行され、前回周期では電力需要対策実施であり、かつ今回電力需要対策を継続して実施することを持って、前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行可とすることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
8. 請求項４に記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記電力需要対策の実行可否判断は所定周期で実行され、前回周期では電力需要対策実施であり、かつ今回電力需要対策を継続して実施しないが、消費電力平均値がその上限値を超過したことを持って、前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行可とすることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
9. 請求項４に記載の電力需要抑制制御装置であって、
   前記電力需要対策の実行可否判断は所定周期で実行され、今回電力需要対策を継続して実施しないし、かつ消費電力平均値が上限値を超過しないことを持って、前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行不可とすることを特徴とする電力需要抑制制御装置。
10. 請求項４に記載の電力需要抑制制御装置であって、
    前記電力需要対策の実行可否判断は所定周期で実行され、前回周期では電力需要対策不実施であり、今回周期で受電電力量がその上限値を超過していないし、かつ消費電力平均値がその上限値を超過していないことを持って、前記原動発電機と蓄電池を用いた電力需要対策の実行不可とすることを特徴とする電力需要抑制制御装置。

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