JP2016046934A - 電力管理システム、地域電力管理装置、需要家電力管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 需要家数の増大に適切に対応できる電力管理システムを提供する。【解決手段】 ＣＥＭＳ１００は、ＨＥＭＳ４０および車載端末５０（これらを需要家ＥＭＳと呼ぶ）から計算機資源情報を取得し、各需要家ＥＭＳの演算処理余裕度を演算する。ＣＥＭＳ１００は、管理対象地域の電力管理に必要となる演算処理の一部を、演算処理余裕度に基づいて需要家ＥＭＳに割り当てる。この場合、演算処理余裕度が高い需要家ＥＭＳほど、演算負荷の大きな処理が割り当てられる。ＣＥＭＳ１００にシステム障害が発生した場合には、需要家ＥＭＳに割り当てる演算処理量が増やされる。【選択図】 図１

Description

本発明は、地域の電力を管理する電力管理システムに関する。

従来から、需要家の電力を管理する電力管理システムが知られている。一般に、家庭の電力を管理するシステムは、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System)と呼ばれている。また、特許文献１に提案されているように、地域の電力を管理する電力管理システムであるＣＥＭＳ（Community Energy Management System）も知られている。ここでは、家庭の電力を管理する装置をＨＥＭＳと呼び、地域の電力を管理する装置をＣＥＭＳと呼ぶ。

ＣＥＭＳは、複数のＨＥＭＳを情報通信網を介して接続している。ＣＥＭＳは、地域の電力を管理するために、例えば、各ＨＥＭＳから消費電力量の実績情報を収集し、収集した情報に基づいて、需要家ごとの電力需要特性、将来の電力需要の予測等の演算を行う。ＣＥＭＳは、こうした演算結果に基づいて、地域内の電力需給を調整する。例えば、発電所からの電力供給量を調整したり、各需要家に対して電力消費に関する要求（例えば、節電要求）を行ったりする。

ＷＯ２０１３−０４７１１５Ａ１

ＣＥＭＳで管理する需要家の数が数百、数千、数万と増加していくと、ＣＥＭＳの演算量が膨大となる。このため、ＣＥＭＳの演算機能部であるマイクロコンピュータの負荷が過剰となって、応答性の悪化を招くおそれがある。これにより、時々刻々と変化する状況に追従した電力需給調整を行うことが困難となる。例えば、ソーラーパネルが普及した地域においては、ソーラーパネルの受光量の変化が地域内の発電電力量の変化として表れるため、需給調整の早い応答性が要求される。この要求に対して、ＣＥＭＳのマイクロコンピュータの演算能力を増強して対処する場合には、コストアップを招いてしまう。

従って、従来の電力管理システムにおいては、需要家数の増大に対して適切に対応できないという問題がある。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、需要家数の増大に適切に対応できる電力管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
需要家ごとに設けられ、第１計算機資源を備え、前記第１計算機資源を用いて前記需要家の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記需要家の電力を管理する需要家電力管理装置（４０）と、
複数の前記需要家電力管理装置と送受信可能に設けられ、第２計算機資源を備え、前記第２計算機資源を用いて、前記複数の需要家電力管理装置によってそれぞれ電力が管理される需要家の存在する地域の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記地域の電力を管理する地域電力管理装置（１００）とを備えた電力管理システムにおいて、
複数の前記需要家電力管理装置ごとの前記第１計算機資源における演算処理余裕度の指標となる演算余裕度情報を取得する演算余裕度取得手段（Ｓ１２）と、
前記演算処理余裕度に基づいて、前記地域の電力管理に必要な演算処理の一部を、少なくとも１つの前記需要家電力管理装置に割り当てる演算処理割当手段（Ｓ５０）と
を備えたことにある。

本発明の電力管理システムは、需要家電力管理装置と地域電力管理装置とを備えている。需要家電力管理装置は、需要家ごとに設けられ、第１計算機資源を備え、第１計算機資源を用いて需要家の電力管理に必要となる演算処理を実行して、需要家の電力を管理する。電力の管理とは、少なくとも需要家内で消費される消費電力量の管理を含む。例えば、需要家電力管理装置は、需要家内の消費電力量をリアルタイムで表示したり、消費電力量に応じて需要家内の電気負荷を制御して消費電力量を調整したりする。更に、需要家電力管理装置は、需要家に設けた発電装置を制御したり、発電した電力を配電網を介して外部へ供給する供給電力量を管理したりする機能を備えていてもよい。

地域電力管理装置は、複数の需要家電力管理装置と送受信可能に設けられ、第２計算機資源を備え、第２計算機資源を用いて、複数の需要家電力管理装置によってそれぞれ電力が管理される需要家の存在する地域の電力管理に必要となる演算処理を実行して、地域の電力を管理する。この地域とは、複数の需要家電力管理装置によってそれぞれ電力が管理される需要家の集合、つまり、需要家群として捉えることができる。

従って、電力管理システムにおいては、個々の需要家の電力を管理しつつ、需要家全体の電力を管理することができる。例えば、電力管理対象となる地域の電力需給を調整することができる。

このように個々の需要家電力管理装置と地域電力管理装置とを送受信可能に接続して電力管理システムを構成した場合、需要家の数が増加すると、それに伴って地域の電力管理に必要となる演算処理量が増加する。これにより、地域電力管理装置の演算能力が不足し、地域の電力管理の応答性が低下するおそれが生じる。

こうした問題に対処するために、本発明の電力管理システムは、演算余裕度取得手段と演算処理割当手段とを備えている。演算裕度取得手段は、複数の需要家電力管理装置ごとの第１計算機資源における演算処理余裕度の指標となる演算余裕度情報を取得する。

演算処理割当手段は、演算処理余裕度に基づいて、地域の電力管理に必要な演算処理の一部を、少なくとも１つの需要家電力管理装置に割り当てる。従って、演算処理能力に余裕のある需要家電力管理装置を使って、地域の電力管理に必要な演算処理の一部を実行させることができる。つまり、地域の電力管理に必要な演算処理を、演算処理能力に余裕のある需要家電力管理装置に分散させることができる。これにより、各需要家の電力管理に必要となる演算処理能力を維持しつつ、地域の電力管理に必要となる演算処理能力を向上させることができる。この結果、需要家が増加した場合であっても、地域の電力管理を適正に実施することができる。また、地域電力管理装置の第２計算機資源の演算能力を増強する必要がないため、低コストにて実施することができる。

本発明の一側面の特徴は、前記演算余裕度情報は、前記第１計算機資源の性能と演算負荷状態とを含んだ情報であることにある。

本発明の一側面によれば、精度のよい演算処理余裕度を表す情報を取得することができる。従って、地域の電力管理に必要な演算処理の割り当てを一層適切に行うことができる。

本発明の一側面の特徴は、前記演算処理割当手段は、前記第１計算機資源における演算処理余裕度が高い前記需要家電力管理装置ほど、演算負荷の大きな演算処理を割り当てるように構成されたことにある。

本発明の一側面によれば、第１計算機資源における演算処理余裕度が高い需要家電力管理装置ほど、演算負荷の大きな演算処理が割り当てられるため、第１計算機資源の演算処理能力を有効利用することができる。

本発明の一側面の特徴は、前記演算処理割当手段は、前記第２計算機資源の演算処理能力が低下した場合に、前記需要家電力管理装置に割り当てる演算処理量を増加させるように構成されたことにある。

本発明の一側面によれば、第２計算機資源の演算処理能力が低下した場合には、需要家電力管理装置に割り当てられる演算処理量が増加する。従って、第２計算機資源の演算負荷が軽減される。この結果、地域の電力管理に必要な演算処理を適切に継続することができる。

本発明の一側面の特徴は、前記演算処理割当手段は、前記需要家電力管理装置が演算処理を実行するために前記地域電力管理装置から取得する必要のある演算用データが少ない演算処理を、前記地域電力管理装置から取得する必要のある演算用データが多い演算処理よりも優先して前記需要家電力管理装置に割り当てるように構成されたことにある。

需要家電力管理装置が地域の電力管理に必要な演算処理の一部を実行する場合、その演算処理を実行するために地域電力管理装置から演算用データを取得する必要が生じる場合がある。そうした演算用データが多いほど、データ授受に時間がかかってしまい非効率となる。そこで、本発明の一側面においては、地域電力管理装置から取得する必要のある演算用データが少ない演算処理が、地域電力管理装置から取得する必要のある演算用データが多い演算処理よりも優先して需要家電力管理装置に割り当てられる。従って、地域の電力管理に必要な演算処理を電力管理システム全体で効率良く実行できる。

例えば、需要家の過去の消費電力量情報に基づいて当該需要家の電力需要特性を求める演算処理、あるいは、需要家の将来の電力需要を予測する演算処理に関しては、その需要家の電力を管理する需要家電力管理装置において実行することができる。従って、こうした演算処理は、演算用データを地域電力管理装置から取得する必要がない、あるいは、演算用データ量が少なくてすむため、優先して需要家電力管理装置に割り当てられる演算処理となる。

一方、地域全体に係る情報を使って実行する演算処理に関しては、演算用データを地域電力管理装置から取得する必要があるため、上記の演算処理に比べて優先して割り当てられない演算処理となる。例えば、地域全体の将来の電力需要を予測する演算処理、地域全体の発電量を予測する演算処理、地域全体の電力需給を調整するための調整量を決める演算処理などは、優先して割り当てられない演算処理、つまり、地域電力管理装置が優先して実行する演算処理となる。尚、演算用データの多い少ないは、地域の電力管理に必要な演算処理を複数種類に分けた場合における、各演算処理相互の相対的なものであって絶対的なものではない。

本発明は、電力管理システムに限らず、電力管理システムに設けられる地域電力管理装置、および、需要家電力管理装置にも適用できるものである。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、本発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る電力系統および電力管理システムの概略構成図である。 計算機資源情報取得ルーチンを表すフローチャートである。 エージェントプログラム配信ルーチンを表すフローチャートである。 演算処理配分設定ルーチンを表すフローチャートである。 演算処理配分テーブルである。

以下、本発明の一実施形態に係る電力管理システムについて図面を用いて説明する。図１は、電力系統および電力管理システムの概略構成図である。電力系統は、発電所１０に設けられる発電設備１１と、発電設備１１で発電した電力を需要家にまで供給する送配電設備１２とを含んでいる。発電所１０は、発電設備１１として、風力発電設備、太陽光発電設備などを備えている。送配電設備２１は、発電された電力を商用電源電圧に変換して電力供給エリア内の需要家３０に供給する。

需要家３０には、太陽光発電装置３１が任意に設けられている。各需要家３０には、需要家３０内の電力を管理する需要家電力管理装置４０が設けられている。需要家電力管理装置４０は、計算機資源であるマイクロコンピュータ、表示装置、記憶装置、操作装置等を備えている（図示略）。需要家電力管理装置４０は、例えば、需要家３０内の消費電力量の計測、発電電力量の計測、計測した各種電力量の表示および記憶、消費電力量を調整するための電気機器の制御、発電装置の制御、ユーザへの各種の情報提供、など需要家内の電力管理に係る処理を行う装置である。

また、需要家電力管理装置４０は、後述するＣＥＭＳ１００、図示しない情報端末装置、および、後述する車載端末５０と相互に無線通信あるいは有線通信を行うための通信回路を備えている。情報端末装置は、電力管理に関する各種情報をユーザに通知する装置で、例えば、スマートフォン等の携帯端末、パソコン、家電コントローラ、家電リモコン、フォトフレームなどを使用することができる（図示略）。

需要家電力管理装置４０は、管理対象となる需要家の種類（需要家の建物の用途）によって、以下のように複数の種別に分けられる。
ＨＥＭＳ（Home Energy Management System)：戸建住宅の電力を管理する。
ＢＥＭＳ（Building Energy Management System)：ビル（商用ビルや公共建物）の電力を管理する。
ＦＥＭＳ（Factory Energy Management System)：工場の電力を管理する。
ＭＥＭＳ（Mansion Energy Management System)：集合住宅の電力を管理する。
このように管理対象となる需要家の種類（需要家の建物の用途）を、需要家種別と呼ぶ。

以下、本明細書においては、需要家電力管理装置４０をＨＥＭＳ４０と呼ぶが、電力供給エリア内の需要家３０の需要家種別は多種類であって、各需要家３０に設けられる需要家電力管理装置４０はＨＥＭＳに限るものではなく、上記のＢＥＭＳ、ＦＥＭＳ、ＢＥＭＳなどであってもよい。

電力管理システムには、地域電力管理装置１００が設けられている。地域電力管理装置１００は、発電所１０からの電力供給と、需要家３０の存在する地域における電力需要を管理するものである。地域電力管理装置１００は、計算機資源であるマイクロコンピュータ、表示装置、記憶装置、操作装置等を備えている（図示略）。地域の電力を管理する電力管理システムは、一般にＣＥＭＳ（Community Energy Management System）と呼ばれるため、以下、地域電力管理装置１００をＣＥＭＳ１００と呼ぶ。

ＣＥＭＳ１００は、情報通信網を介して電力供給エリアのＨＥＭＳ４０と送受信可能に接続されている。また、ＣＥＭＳ１００は、需要家３０の所有する車両６０（例えば、電気自動車ＥＶあるいはプラグインハイブリッド自動車ＰＨＶ）に設けられた情報端末装置である車載端末５０と情報通信網を介して送受信可能に接続されている。車載端末５０としては、例えば、カーナビゲーション装置、あるいは、車両情報センターと送受信して各種サービスの提供を受ける通信端末が適している。車載端末５０は、計算機資源であるマイクロコンピュータ、表示装置、記憶装置、操作装置、および、無線通信装置を備えている（図示略）。車載端末５０は、ＣＥＭＳ１００だけでなくＨＥＭＳ４０と送受信できる機能を備えている。尚、図１においては、ＨＥＭＳ４０は２つしか示されていないが、実際には、たくさんのＨＥＭＳ４０がＣＥＭＳ１００に対して送受信可能に接続されている。また、車載端末５０についても同様である。

本実施形態の電力管理システムは、ＣＥＭＳ１００と、ＣＥＭＳ１００に送受信可能に接続される複数のＨＥＭＳ４０と車載端末５０とから構成されるが、車載端末５０を備えない構成であってもよい。

ＨＥＭＳ４０は、需要家３０内の電力を管理するために、主に、以下の処理を実行する。
１．需要家３０内の消費電力量、発電量などの電力量を測定し、その測定結果である需給状態をリアルタイムで需要家内の表示器に表示する処理。
２．需給状態を表す情報をＣＥＭＳ１００に送信する処理。
３．需給状態に応じて家電機器を制御（例えば、オンオフ切替）する処理。
４．ＣＥＭＳ１００から送信された信号に対応する処理（例えば、電力消費行動に関するインセンティブ情報の表示、要求された情報の送信、家電機器の制御など）。
こうした処理は、ＨＥＭＳ４０内に設けられたマイクロコンピュータの演算処理により実行される。尚、上記のＨＥＭＳ４０の実行する処理は、一例であって、これに限るものではない。

一方、ＣＥＭＳ１００は、各需要家３０の存在する地域（管理対象となる需要家３０の集合を地域として表現したもので、以下、管理対象地域と呼ぶ）における電力供給量と電力需要量とをバランスさせる処理、つまり、電力需給調整を行う。ＣＥＭＳ１００は、電力需給調整を行うために、各ＨＥＭＳ４０から過去の電力需要の実績等を収集し、これら実績データに基づいて、管理対象地域の将来の電力需要量を予測する。また、気象予報データに基づいて太陽光発電量を予測する。また、ＣＥＭＳ１００は、管理対象地域の電力需給予測に基づいて、各ＨＥＭＳ４０に対してインセンティブ情報を送信したり家電機器の制御指令を送信したりする。また、ＣＥＭＳ１００は、発電所１０の電力供給状況を監視するとともに、発電所１０に対して必要発電量を要求する。

インセンティブ情報とは、需要家３０内の人々（以下、ユーザと呼ぶ）の電力消費行動をコントロールする情報である。インセンティブ情報としては、例えば、電力価格情報、サービスポイント情報、メッセージ情報等を使用することができる。通常よりも高額に設定された電力料金の単価をユーザに知らせることにより、電力消費を抑えるようにユーザを誘導することができ、逆に、通常よりも低額に設定された電力単価をユーザに知らせることにより、電力消費を抑えないように（蓄電装置の充電などを行って積極的に電力消費をするように）ユーザを誘導することができる。また、メール等によって直接的に電力消費を抑制するように指示したり、逆に、電力消費を勧めるように指示したりする情報であってもよい。従って、電力消費行動とは、ユーザが電力消費を抑制する行動（節電行動）だけでなく、その行動を弱める方向、つまり、電力消費を推進する行動も含まれている。

こうした電力管理システムを構築した場合、需要家３０の数、つまりＨＥＭＳ４０の数が増加すると、ＣＥＭＳ１００の演算量が膨大となり、応答性の悪化を招くおそれがある。そこで、本実施形態の電力管理システムにおいては、ＣＥＭＳ１００は、管理対象地域の電力管理（電力需給調整）に必要となる演算処理の一部をＨＥＭＳ４０に割り当てる。この演算処理の割り当てに際しては、ＨＥＭＳ４０の性能と演算負荷状態とを含んだ情報である演算余裕度情報を取得し、演算処理余裕度が高いＨＥＭＳ４０ほど、演算負荷の大きな演算処理を割り当てる。尚、本実施形態においては、電力需給調整に必要となる演算処理は、ＨＥＭＳ４０に加えて車載端末５０にも割り当てられる。以下、ＨＥＭＳ４０と車載端末５０とを区別する必要がない場合には、両者を需要家ＥＭＳと呼ぶ。

本実施形態においては、管理対象地域の電力需給調整に必要となる演算処理のうち、需要家ＥＭＳに割り当てることのできる処理は、以下の５つの演算処理に設定されている。尚、これら５つの演算処理の全てが需要家ＥＭＳに割り当てられる必要はなく、ＣＥＭＳ１００の状態に応じて、需要家ＥＭＳに割り当てられる演算処理が決定される。また、この割り当てられる演算処理は、一例であって、任意に設定できるものである。

１．需要家の過去の消費電力量情報に基づいて、当該需要家の電力需要特性を求める演算処理（電力需要特性演算処理と呼ぶ）。
２．需要家の電力需要特性に基づいて、当該需要家の将来の電力需要を予測する演算処理（電力需要予測演算処理と呼ぶ）。
３．管理対象地域に設けられた太陽光発電装置の発電量を予測する演算処理（太陽光発電予測演算処理と呼ぶ）。
４．電力料金の単価を演算する処理（電力料金演算処理と呼ぶ）。
５．サービスポイントを演算する処理（ポイント演算処理と呼ぶ）。
尚、電力料金演算処理とポイント演算処理は、ユーザの電力消費行動を変化させるインセンティブ情報を生成する演算処理となる。

このようにするために、電力管理システムにおいては、ＣＥＭＳ１００と複数の需要家ＥＭＳ（ＨＥＭＳ４０および車載端末５０）とにより分散処理系が形成されている。ＣＥＭＳ１００には、ホストプログラムＨＰがインストールされており、需要家ＥＭＳにはエージェントプログラムＡＰがインストールされている。エージェントプログラムＡＰは、ＣＥＭＳ１００から需要家ＥＭＳに情報通信網を介して配信される。ホストプログラムＨＰは、電力管理システム全体として演算処理が適切な状態となるように分散処理系を管理する機能を有する。一方、エージェントプログラムＡＰは、上記５つの演算処理を記憶するとともに、ホストプログラムＨＰから指示された演算処理を実行し、その演算結果をホストプログラムＨＰに対して送信する機能を有する。

図２は、計算機資源情報取得ルーチンを表すフローチャートである。この計算機資源情報取得ルーチンは、所定の周期にて実行される。ＣＥＭＳ１００は、ステップＳ１０において、各需要家ＥＭＳに対して、計算機資源情報の要求を送信する。計算機資源情報とは、需要家ＥＭＳの性能および演算負荷状態を表す情報である。例えば、需要家ＥＭＳの性能を表す情報としては、ＯＳ（Operating System）種類、ＯＳバーション、ＣＰＵの種類、ＣＰＵのクロック数、ＣＰＵのコア数、ＣＰＵキャッシュメモリ容量、メインメモリ容量、ハードディスク容量等の情報である。また、需要家ＥＭＳの演算負荷状態を表す情報としては、ＣＰＵ使用率、メインメモリ使用率等の情報である。

需要家ＥＭＳは、ステップＳ２０において、計算機資源情報の要求を受信すると、ステップＳ２１において、自身の計算機資源情報をＣＥＭＳ１００に送信する。ＣＥＭＳ１００は、ステップＳ１１において、各需要家ＥＭＳの計算機資源情報を受信すると、ステップＳ１２において、計算機資源情報に基づいて、需要家ＥＭＳの演算処理余裕度を演算する。この場合、需要家ＥＭＳの性能が高いほど、かつ、演算負荷状態が低いほど（ＣＰＵ使用率、メインメモリ使用率が低いほど）高い演算処理余裕度が設定される。例えば、ＣＥＭＳ１００は、需要家ＥＭＳの性能が高いほど大きな値に設定される性能指標Ａ１と、需要家ＥＭＳの演算負荷状態が低いほど大きな値に設定される負荷指数Ａ２とを決定し、性能指標Ａ１と負荷指数Ａ２との乗算値を演算処理余裕度として設定する。

図３は、エージェントプログラム配信ルーチンを表すフローチャートである。ＣＥＭＳ１００は、ステップＳ３０において、各需要家ＥＭＳから取得した計算機資源情報に基づいて、各需要家ＥＭＳの環境（特に、ＯＳ）に適したエージェントプログラムＡＰを選択し、選択したエージェントプログラムＡＰを各需要家ＥＭＳに送信する。各需要家ＥＭＳは、ステップＳ４０において、エージェントプログラムＡＰを受信すると、ステップＳ４１において、エージェントプログラムＡＰを記憶装置にインストールする。尚、ＣＥＭＳ１００は、エージェントプログラムＡＰのバージョンアップ、および、不具合修正が必要な場合においても、各需要家ＥＭＳへ更新エージェントプログラムＡＰを各需要家ＥＭＳに配信する。各需要家ＥＭＳは、インストールされているエージェントプログラムＡＰを、配信された更新エージェントプログラムＡＰに更新する。

このように各需要家ＥＭＳにエージェントプログラムＡＰがインストールされた後においては、各需要家ＥＭＳはエージェントプログラムＡＰを実行することにより、管理対象地域における電力管理に必要となる演算処理が可能となる。また、その演算処理を実行するために必要な各種情報をＣＥＭＳ１００から受信できるとともに、演算結果を表す情報をＣＥＭＳ１００に送信できるようになる。

次に、管理対象地域の電力需給調整に必要となる演算処理の需要家ＥＭＳへの配分について説明する。図４は、演算処理配分設定ルーチンを表すフローチャートである。ＣＥＭＳ１００は、ステップＳ５０において、各需要家ＥＭＳの演算処理余裕度に基づいて、各需要家ＥＭＳに配分する演算処理を設定する。この場合、ＣＥＭＳ１００は、演算処理の配分を図５に示すような演算処理配分テーブルに設定する。この例では、管理対象地域の電力需給調整に必要となる演算処理のうちの５つの演算処理が、演算処理余裕度に応じて各需要家ＥＭＳに配分される。図５（ａ）は、ＣＥＭＳ１００にシステム障害が発生していない通常時の配分の例を表し、図５（ｂ）は、ＣＥＭＳ１００にシステム障害が発生している時の配分の例を表す。図中において、○は、需要家ＥＭＳに配分された演算処理（需要家ＥＭＳで実行する演算処理）を表し、×は、需要家ＥＭＳに配分されない演算処理（需要家ＥＭＳで実行しない演算処理であってＣＥＭＳ１００で実行する演算処理）を表す。この例では、３つの需要家ＥＭＳについての配分を表しているが、演算処理配分テーブルには、管理対象地域の全需要家ＥＭＳについての配分が設定されている。

本実施形態においては、需要家ＥＭＳに配分される演算処理として、電力需要特性演算処理、電力需要予測演算処理、太陽光発電予測演算処理、電力料金演算処理、および、ポイント演算処理が決められている。電力需要特性演算処理と電力需要予測演算処理は、他の３つの演算処理に対して優先して需要家ＥＭＳに配分される。また、演算処理余裕度が高い需要家ＥＭＳほど、演算負荷の大きな処理（この例では、複数種類の演算処理）が配分される。

例えば、図５（ａ）の例では、需要家ＩＤがＥＭＳ_１の需要家ＥＭＳ（需要家ＥＭＳ_１と呼ぶ）は、演算処理余裕度が５であり、需要家ＩＤがＥＭＳ_２の需要家ＥＭＳ（需要家ＥＭＳ_２と呼ぶ）は、演算処理余裕度が１であり、需要家ＩＤがＥＭＳ_３の需要家ＥＭＳ（需要家ＥＭＳ_３と呼ぶ）は、演算処理余裕度が４である。また、演算処理余裕度は、任意の段階数（例えば、０〜５の６段階）で表される。この例では、最も演算処理余裕度の高い需要家ＥＭＳ_１に対して、電力需要特性演算処理、電力需要予測演算処理、および、太陽光発電予測演算処理が配分される。また、演算処理余裕度が低い需要家ＥＭＳ_２に対しては、電力需要特性演算処理のみが配分される。また、演算処理余裕度が４に設定された需要家ＥＭＳ_３に対しては、電力需要特性演算処理と電力需要予測演算処理とが配分される。尚、演算処理余裕度が同じ値となる需要家ＥＭＳに対して、必ずしも同じ演算処理を割り当てる必要はない。また、配分先が需要家ＥＭＳの場合と車載端末５０との場合とで、演算処理の負担を異なるように設定してもよい。

例えば、演算処理余裕度が１以上となる需要家ＥＭＳには、電力需要特性演算処理を配分する（演算処理余裕度が０となる需要家ＥＭＳには、演算処理を配分しない）。更に、演算処理余裕度が３以上となる需要家ＥＭＳには、電力需要予測演算処理を追加配分する。更に、演算処理余裕度が５となる需要家ＥＭＳには、太陽光発電予測演算処理、電力料金演算処理、ポイント演算処理のうちの少なくとも１つを追加配分する。

また、ＣＥＭＳ１００にシステム障害（例えば、ソフトウェア不具合によるシステムパフォーマンスの低下、サーバへのアクセス集中によるシステムパフォーマンスの低下、ネットワーク機器のトラブルによる通信遅延等）が発生している場合には、ＣＥＭＳ１００の演算処理能力が低下する。そこで、ＣＥＭＳ１００は、システム障害等によって自身の演算処理能力が通常時に比べて低下しているか否かを判断し、演算処理能力が低下していると判定した場合には、需要家ＥＭＳに割り当てる演算処理量を増加させる。例えば、図５（ｂ）に示す演算処理配分テーブルのように、需要家ＥＭＳ_１と需要家ＥＭＳ_３とに対して、上記５つの演算処理を割り当てる。また、需要家ＥＭＳ_２に対しては、演算処理余裕度が少ないため、割り当てる演算処理量を増加させない。

ＣＥＭＳ１００は、このように演算処理を配分した演算処理配分テーブルを設定すると、ステップＳ５１において、演算処理配分テーブルを各需要家ＥＭＳに送信する。各需要家ＥＭＳは、ステップＳ６０において、演算処理配分テーブルを受信すると、ステップＳ６１において、演算処理配分テーブルを参照して、自身に割り当てられた演算処理（需要家ＩＤで特定される需要家ＥＭＳの演算処理）を実行する。エージェントプログラムＡＰには、管理対象地域の電力需給調整に必要となる上記５つの演算処理プログラムが含まれている。需要家ＥＭＳは、エージェントプログラムＡＰの中から割り当てられた演算処理プログラムを実行する。

ＣＥＭＳ１００は、ステップＳ５１において演算処理配分テーブルを送信した後は、ステップＳ５２において、需要家ＥＭＳに割り当てた演算処理を除く、管理対象地域の電力需給調整に必要となる演算処理を実行する。

ＣＥＭＳ１００および需要家ＥＭＳは、それぞれ演算処理を実行した後は、ステップＳ５３およびステップＳ６２において、演算処理結果を互いに送受信することにより共有する。従って、ＣＥＭＳ１００は、需要家ＥＭＳの演算処理結果を使って、自身の演算処理を実行できるようになる。同様に、需要家ＥＭＳは、ＣＥＭＳ１００の演算処理結果を使って、自身の演算処理を実行できるようになる。

尚、車載端末５０は、自身が搭載された車両６０のイグニッションスイッチがオンしている状況では、割り当てられている演算処理を実行せず、イグニッションスイッチがオフしている状況においてのみ、割り当てられている演算処理を実行するように構成されている。従って、車両６０の走行中においては、車載端末５０の演算負荷が増加しないため、車両走行に影響を及ぼさないようにすることができる。例えば、車載端末５０は、ＣＥＭＳ１００から演算処理が割り当てられた場合、イグニッションスイッチがオンしている状況である場合には、ＣＥＭＳ１００に対して、演算処理できない状況であることを表す演算不能信号を送信する。ＣＥＭＳ１００は、演算不能信号を受信すると、当該演算処理を別の需要家ＥＭＳに割り当てる。

次に、需要家ＥＭＳに割り当てられる５つの演算処理について説明する。この５つの演算処理は、管理対象地域の電力需給調整に必要となる演算処理であるが、割り当てられる優先度が決められている。本実施形態においては、需要家ＥＭＳが演算処理を実行するに当たって、ＣＥＭＳ１００から入手する必要のある演算用データが少なくてすむ演算処理が、ＣＥＭＳ１００から入手する必要のある演算用データが多い演算処理に比べて、優先的に需要家ＥＭＳに割り当てられる。

例えば、電力需要特性演算処理と電力需要予測演算処理については、当該需要家ＥＭＳで検出された過去の消費電力量情報等に基づいて演算処理を行うことができるため、ＣＥＭＳ１００から演算処理に必要となる演算用データを入手する必要がない、あるいは、ＣＥＭＳ１００から入手する必要のある演算用データが少なくてすむ。従って、上記２つの演算処理に関しては、需要家ＥＭＳで検出された過去の消費電力量情報をＣＥＭＳ１００に送信して、ＣＥＭＳ１００で上記演算処理を実行するよりも、各需要家ＥＭＳで実行したほうがデータの授受を少なくすることができ、効率良く演算することができる。このため、電力需要特性演算処理と電力需要予測演算処理については、優先的に需要家ＥＭＳに割り当てられる。

電力需要特性演算処理は、演算処理を実行する需要家ＥＭＳが設けられた需要家３０における電力需要特性を求める演算処理である。需要家ＥＭＳが車載端末５０の場合には、車載端末５０を搭載した車両６０を所有する需要家３０における電力需要特性を求める演算処理である。電力需要特性は、需要家３０における将来の電力需要を予測するために必要となるデータであって、例えば、時間帯毎の平均的な消費電力量の推移を表したデータ（推移特性と呼ぶ）、および、インセンティブ情報がユーザに通知されることによって消費電力量が調整される応答度合（調整電力量）を時間帯毎に表したデータ（応答特性と呼ぶ）などを含んでいる。

推移特性は、曜日、季節によって異なるため、好ましくは、曜日、月別に表されるデータであるとよい。需要家ＥＭＳは、当該需要家３０における過去の消費電力履歴等に基づいて推移特性を算出する。

応答特性は、例えば、インセンティブ情報によってユーザに対して電力消費行動を変化させる誘導を行った場合の電力消費の変化量（例えば、節電電力量）を表すデータであって、時間帯毎に設定されるものである。この応答特性は、ユーザに対して電力消費行動を誘導した場合と、電力消費行動を誘導していない場合とにおける、誘導の度合ごとの消費電力量の差を演算したものである。応答特性は、上記のように過去の応答実績に基づいて演算されても良いが、例えば、消費電力量の時間的な推移を分析して、需要家で削減可能な消費電力量を時間帯別に推定したものであってもよい。あるいは、需要家ＥＭＳが需要家に設けられている家電機器を把握している場合には、その家電機器の種類に基づいて、需要家で削減可能な消費電力量を時間帯別に推定したものであってもよい。需要家ＥＭＳは、上述した電力需要特性を演算し、その都度、電力需要特性を更新する。

次に、電力需要予測演算処理について説明する。電力需要予測演算処理は、演算処理を実行する需要家ＥＭＳが設けられた需要家３０における電力需要を予測する演算処理である。需要家ＥＭＳが車載端末５０の場合には、車載端末５０を搭載した車両６０を所有する需要家３０における電力需要を予測する演算処理である。電力需要の予測は、予測対象期間（例えば、現時点から１日分）における時間帯毎の消費電力量の予測である。需要家ＥＭＳは、電力需要特性を参照して、予測対象期間における日時、曜日、インセンティブ情報等の諸元に基づいて、電力需要予測演算処理を実行する。また、需要家３０に設けられた家電機器の予約、および、車載バッテリの充電計画（充電予約）が設定されている場合には、その作動による消費電力量も考慮される。需要家ＥＭＳは、演算した電力需要予測を表す情報をＣＥＭＳ１００に送信する。

需要家ＥＭＳは、割り当てられた処理が、電力需要特性演算処理と電力需要予測演算処理とを含んでいる場合には、電力需要特性演算処理で演算した電力需要特性を記憶装置に記憶し、その記憶した電力需要特性を用いて電力需要予測演算を実行する。また、需要家ＥＭＳ１００は、割り当てられた処理が電力需要特性演算処理のみである場合（例えば、図５（ａ）の需要家ＥＭＳ_２）は、電力需要特性演算処理で演算した電力需要特性をＣＥＭＳ１００に送信する。

一方、太陽光発電予測演算処理、電力料金演算処理、ポイント演算処理については、各需要家ＥＭＳから得られる情報等を総合して演算する必要があるため、ＣＥＭＳ１００で演算する方が好ましい。従って、この３つの演算処理については、上記２つの演算処理（電力需要特性演算処理、電力需要予測演算処理）に比べて、需要家ＥＭＳに割り当てる優先度が低く設定されている。しかし、この３つの演算処理においても、ＣＥＭＳ１００での演算処理量が多くなった場合には、演算処理時間が長くなってしまうため、必要に応じて需要家ＥＭＳに割り当てられる。

太陽光発電予測演算処理は、管理対象地域に設けられた太陽光発電装置の発電量を予測する演算処理である。この演算処理を実行するに当たって、需要家ＥＭＳは、管理対象地域に設けられた全ての太陽光発電装置について、その発電能力を表す発電装置データをＣＥＭＳ１００から取得するとともに、予測対象期間における時間帯毎の気象データを気象情報サイト等から取得する。ＣＥＭＳ１００は、予め、各需要家ＥＭＳから需要家に設けられている太陽光発電装置の発電能力、および、需要家の太陽光発電装置とは別にＣＥＭＳ１００によって管理される太陽光発電装置の発電能力を表す発電装置データを取得して記憶しており、この発電装置データを需要家ＥＭＳに提供する。この発電装置データは、複数種類の天候に対する過去の太陽光発電電力の実績データであってもよい。需要家ＥＭＳは、発電装置データと、予測対象期間における管理対象地域の気象データとに基づいて、管理対象地域に設けられた太陽光発電装置の発電量を時間帯ごとに予測演算し、その演算結果をＣＥＭＳ１００に送信する。

次に、電力料金演算処理について説明する。電力料金演算処理は、管理対象地域の需要家３０の消費電力料金の単価（以下、電力単価と呼ぶ）を演算する処理である。電力単価は、単に現時点の電力単価をユーザに通知するためのものだけでなく、ユーザの電力消費行動をコントロールするインセンティブ情報としても機能する。電力単価を各需要家ＥＭＳからユーザに知らしめることによって、ユーザの電力消費行動を変化させることができる。例えば、電力単価を基準単価（平均的な単価）よりも高く設定すれば、ユーザは節電に心掛ける。一方、電力単価を基準単価よりも安く設定すれば、ユーザは節電を緩めたり、電力消費を推進したりする。例えば、車載バッテリの充電を行ったり、空調機の設定温度を節電温度から快適温度に変更したりする。従って、電力単価を時間帯ごとに変更することによって、時間帯ごとに電力需給調整を行うことができる。

電力料金演算処理を実行するにあたって、需要家ＥＭＳは、予測対象期間における、管理対象地域の全ての需要家の予測電力需要量と予測太陽光発電量とをＣＥＭＳ１００に対して要求し、ＣＥＭＳ１００から送信された予測電力需要量と予測太陽光発電量とを表す情報に基づいて、管理対象地域における電力需給状態を予測する。この予測電力需要量は、電力需要予測演算処理によって演算された各需要家の電力需要量である。また、予測太陽光発電量は、太陽光発電予測演算処理によって演算された太陽光発電量である。需要家ＥＭＳは、全ての需要家３０（需要家ＥＭＳを備えた管理対象となる需要家）の予測電力需要量を合計することにより管理対象地域における全電力需要量を予測し、この全電力需要量から予測太陽発電量を減算した値である予測引込電力量を算出する。この予測引込電力量は、正の値であれば、発電所１０から管理対象地域に引き込まれる電力量を表すが、負の値であれば、管理対象地域で発生する予測余剰電力量を表す。予測引込電力量は、予測対象期間において、所定の時間幅に設定された時間帯毎に演算される。

電力管理システムにおいては、管理対象地域の引込電力量と余剰電力量とが平準化されるように時間帯毎に電力単価が設定される。従って、電力単価は、予測引込電力量が大きいほど高くなるように設定され、逆に、予測引込電力量が小さいほど（負の場合は、その絶対値が大きいほど）低く設定される。例えば、電力単価Ｃは、次式に示すように、予測引込電力量Ｐに単価変換係数αを乗算した値（Ｐ×α）を単価調整額として、予め設定された基準単価（平均的な電力単価Ｃbase）に単価調整額を加算した値とすればよい。
Ｃ＝Ｃbase＋（Ｐ×α）

需要家ＥＭＳは、電力単価を演算すると、電力単価を表す情報をＣＥＭＳ１００に送信する。ＣＥＭＳ１００は、電力単価を表す情報を管理対象地域の全ての需要家ＥＭＳに送信する。各需要家ＥＭＳは、電力単価を表示器に表示するとともに、ユーザの使用する情報端末に電力単価を通知する。

次に、ポイント演算処理について説明する。ポイント演算処理は、管理対象地域の電力需給状態に応じて設定されるサービスポイントを演算する処理である。サービスポイントは、電力単価と同様に、ユーザの電力消費行動をコントロールするインセンティブ情報として機能する。サービスポイントは、例えば、節電度合が大きい場合にユーザに付与されるものである。この節電度合は、例えば、契約容量（電力量に換算した値）と実際に消費した消費電力量との関係から、契約容量に対する消費電力量の比が小さいほど大きな値に設定される。サービスポイントは、節電度合が一定値以上である場合に、節電度合に対応させて、節電度合が大きいほど高く設定される。

管理対象地域の予測引込電力量が多い場合には、できるだけ需要家３０での消費電力量を抑える必要がある。そうした場合、予測引込電力量が多いほど、節電度合に対するサービスポイントを高く設定することでユーザに節電行動を促すことができる。

ポイント演算処理を担当する需要家ＥＭＳは、管理対象地域の予測引込電力量を演算し、この予測引込電力量に応じて設定されるサービスポイントを演算する。予測引込電力量は、予測対象期間において、所定の時間幅に設定された時間帯毎に演算されるが、上記の電力料金演算処理で演算された演算結果を利用することができる。サービスポイントについても上記の時間帯毎に演算される。

需要家ＥＭＳは、例えば、予測引込電力量Ｐが一定値を超えていない場合には、通常のサービスポイントを設定し、予測引込電力量Ｐが一定値を超えている場合には、予測引込電力量Ｐが多いほど、節電度合に対して高くなるサービスポイントを演算する。つまり、節電度合が同じであっても、予測引込電力量Ｐが多いほど高くなるサービスポイントを演算する。需要家ＥＭＳは、算出されたサービスポイントをＣＥＭＳ１００に送信する。ＣＥＭＳ１００は、サービスポイントを表す情報を管理対象地域の全ての需要家ＥＭＳに送信する。各需要家ＥＭＳは、設定されているサービスポイントを表示器に表示するとともに、ユーザの使用する情報端末にサービスポイントを通知する。

こうした電力単価、サービスポイントは、管理対象地域の電力需給を調整する需給調整量に対応したものとなる。

尚、電力需要特性、電力需要予測、太陽光発電予測、電力単価、サービスポイントは、時間帯毎に演算されるが、この時間帯は、例えば、１時間刻みといった所定の時間幅に区切られた時間帯を表し、その時間幅は、任意に設定できるもの（例えば、３０分など）である。

また、太陽光発電予測演算処理、電力料金演算処理、ポイント演算処理は、管理対象地域全体に係る演算処理であるが、それぞれ１つの需要家ＥＭＳによって実行される必要はない。例えば、管理対象地域を複数に区分して、区分された地域ごとに演算処理を分けるようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の電力管理システムによれば、管理対象地域の電力管理に必要な演算処理の一部が需要家ＥＭＳに割り当てられるため、ＣＥＭＳ１００に演算負荷が集中することを低減できる。しかも、演算処理余裕度が高い需要家ＥＭＳほど、演算負荷の大きな演算処理が割り当てられるため、需要家ＥＭＳの演算処理能力を有効利用することができる。これにより、各需要家ＥＭＳにおける本来の演算処理（ＨＥＭＳ４０であれば、需要家内の電力管理に必要な演算処理）に支障をきたさないようにしつつ、管理対象地域の電力管理に必要となる演算処理能力を向上させることができる。尚、「演算処理余裕度が高い需要家ＥＭＳほど、演算負荷の大きな演算処理が割り当てられる」とは、電力管理システム全体をみて上記の傾向を有すれば良く、個々の需要家ＥＭＳの演算処理余裕度と演算負荷の大きさとの関係を細かく規定する必要はない。

この結果、電力管理システム全体としての演算処理能力が向上し、電力需給調整に係る応答性を向上させることができる。特に、太陽光発電装置が普及した地域においては、地域内における発電電力量が天候によって大きく変動するため、需給調整の早い応答性が要求されるが、本実施形態によれば、そうした要求に応えることができる。従って、需要家数が増大した場合であっても、電力需給調整を適正に行うことができる。また、ＣＥＭＳ１００の演算能力を増強する必要がないため、低コストにて実施することができる。

また、ＣＥＭＳ１００にシステム障害が発生した場合のようにＣＥＭＳ１００の演算処理能力が低下した場合には、需要家ＥＭＳに割り当てられる演算処理量が増加するため、ＣＥＭＳ１００の演算負荷が軽減される。この結果、管理対象地域の電力管理に必要な演算処理を適切に継続することができる。

また、ＣＥＭＳ１００から需要家ＥＭＳに割り当てられる演算処理に関しては、ＣＥＭＳ１００から入手する必要のある演算用データが少なくてすむ演算処理が、ＣＥＭＳ１００から入手する必要のある演算用データが多い演算処理に比べて優先的に需要家ＥＭＳに割り当てられる。従って、管理対象地域の電力管理に必要な演算処理を電力管理システム全体で効率良く実行できる。

以上、本実施形態に係る電力管理システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、ＣＥＭＳ１００が各需要家ＥＭＳから計算機資源情報を取得するが、それに代えて、特定の需要家ＥＭＳが、他の需要家ＥＭＳから計算機資源情報を取得してＣＥＭＳ１００に提供する構成であってもよい。また、特定の需要家ＥＭＳが、演算処理配分設定ルーチンを実行して、その演算処理配分結果をＣＥＭＳ１００および他の需要家ＥＭＳに通知する構成であってもよい。また、管理対象地域の電力管理に必要な演算処理は、必ずしも複数の需要家ＥＭＳに配分される必要はなく、特定の１つの需要家ＥＭＳに配分される構成であってもよい。

３０…需要家、３１…太陽光発電装置、４０…需要家電力管理装置（ＨＥＭＳ）、５０…車載端末、６０…車両、１００…地域電力管理装置（ＣＥＭＳ）、ＡＰ…エージェントプログラム、ＨＰ…ホストプログラム。

Claims (7)

1. 需要家ごとに設けられ、第１計算機資源を備え、前記第１計算機資源を用いて前記需要家の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記需要家の電力を管理する需要家電力管理装置と、
   複数の前記需要家電力管理装置と送受信可能に設けられ、第２計算機資源を備え、前記第２計算機資源を用いて、前記複数の需要家電力管理装置によってそれぞれ電力が管理される需要家の存在する地域の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記地域の電力を管理する地域電力管理装置とを備えた電力管理システムにおいて、
   複数の前記需要家電力管理装置ごとの前記第１計算機資源における演算処理余裕度の指標となる演算余裕度情報を取得する演算余裕度取得手段と、
   前記演算処理余裕度に基づいて、前記地域の電力管理に必要な演算処理の一部を、少なくとも１つの前記需要家電力管理装置に割り当てる演算処理割当手段と
   を備えた電力管理システム。
2. 請求項１記載の電力管理システムにおいて、
   前記演算余裕度情報は、前記第１計算機資源の性能と演算負荷状態とを含んだ情報である電力管理システム
3. 請求項１または２記載の電力管理システムにおいて、
   前記演算処理割当手段は、前記第１計算機資源における演算処理余裕度が高い前記需要家電力管理装置ほど、演算負荷の大きな演算処理を割り当てるように構成された電力管理システム。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項記載の電力管理システムにおいて、
   前記演算処理割当手段は、前記第２計算機資源の演算処理能力が低下した場合に、前記需要家電力管理装置に割り当てる演算処理量を増加させるように構成された電力管理システム。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか一項記載の電力管理システムにおいて、
   前記演算処理割当手段は、前記需要家電力管理装置が演算処理を実行するために前記地域電力管理装置から取得する必要のある演算用データが少ない演算処理を、前記地域電力管理装置から取得する必要のある演算用データが多い演算処理よりも優先して前記需要家電力管理装置に割り当てるように構成された電力管理システム。
6. 需要家ごとに設けられ、第１計算機資源を備え、前記第１計算機資源を用いて前記需要家の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記需要家の電力を管理する需要家電力管理装置と、
   複数の前記需要家電力管理装置と送受信可能に設けられ、第２計算機資源を備え、前記第２計算機資源を用いて、前記複数の需要家電力管理装置によってそれぞれ電力が管理される需要家の存在する地域の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記地域の電力を管理する地域電力管理装置とを備えた電力管理システムに設けられる地域電力管理装置において、
   複数の前記需要家電力管理装置ごとの第１計算機資源における演算処理余裕度の指標となる演算余裕度情報を取得する演算余裕度取得手段と、
   前記演算処理余裕度に基づいて、前記地域の電力管理に必要な演算処理の一部を、少なくとも１つの前記需要家電力管理装置に割り当てる演算処理割当手段と
   を備えた地域電力管理装置。
7. 需要家ごとに設けられ、第１計算機資源を備え、前記第１計算機資源を用いて前記需要家の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記需要家の電力を管理する需要家電力管理装置と、
   複数の前記需要家電力管理装置と送受信可能に設けられ、第２計算機資源を備え、前記第２計算機資源を用いて、前記複数の需要家電力管理装置によってそれぞれ電力が管理される需要家の存在する地域の電力管理に必要となる演算処理を実行して、前記地域の電力を管理する地域電力管理装置とを備えた電力管理システムに設けられる需要家電力管理装置において、
   第１計算機資源における演算処理余裕度の指標となる演算余裕度情報を前記地域電力管理装置に送信する演算余裕度送信手段と、
   前記地域電力管理装置によって割り当てられた、前記地域の電力管理に必要な演算処理の一部を実行する地域電力管理演算処理手段と
   を備えた需要家電力管理装置。

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