JP2018190115A - 電力管理装置及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】アグリゲータが需要家の環境を考慮しつつ電気事業者から要求された電力削減量を需要家に配分できるようにする。
【解決手段】電力管理装置２０は、電気事業者からデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの実施候補時間帯とそれより短い長さの実施候補時間帯を実施パターンとしてそれぞれ複数抽出する実施パターン決定部２２と、各実施候補時間帯において各設備が提供しうる余力を算出する余力算出部２５と、前記各設備の余力に基づいて、各実施候補時間帯において需要家２が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出部２６と、算出された実施候補時間帯毎の余力総量をアグリゲータ１へ送信することで情報提供する情報提供部２７と、有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力管理装置及びプログラム、特にデマンドレスポンス指令量の配分決定に有用な情報の提供に関する。
電気事業者の電力供給状況に応じて需要家の電力需要量を変動させて電力の需給バランスを調整するデマンドレスポンスと呼ばれる取組みが知られている。更に、デマンドレスポンスに関して、電気事業者と複数の需要家との間に入り、複数の需要家の電力需要量をとりまとめるアグリゲータと呼ばれる事業者が知られている。アグリゲータは、複数の需要家と事前に契約し、各需要家の余力(節電可能量、デマンドレスポンス可能量、予備力、需要削減量等)に基づいて電気事業者から受けたデマンドレスポンス指令量（電力削減量）を各需要家に配分する。
例えば、特許文献１では、各需要家における制御区分(フロア・エリア等)毎に、デマンドレスポンスを継続して実施する持続時間で削減可能な電力として需要削減量（余力総量）及び在場人数を算出する。そして、制御区分を組み合わせることで制御区分の余力総量の合計値（需要家における余力総量）を段階的に増加させた複数の需要削減プランを需要家毎に生成する。そして、各需要家の需要削減プランを適宜組み合わせることによって電気事業者から受けたデマンドレスポンス指令量を実現する各需要家の需要削減量を決定する。
特許第５７１０４４７号明細書 特開２０１３−９５６５号公報 国際公開第２０１５／７５７９４号 国際公開第２０１５／１７０４１１号 特開２０１５−６１５００号公報 特開２０１６−２４５８２号公報 特開２０１６−１３５０４０号公報 特開２０１６−８１０７４号公報 特開平０６−７８４５９号公報
例えば、デマンドレスポンスの持続時間として２時間が指定された場合、対象となった設備において電力需要の削減が２時間持続されると、需要家における室内環境が悪化する場合がある。例えば、夏場において２時間、空調設備の設定温度を２度上げる場合などである。そのため、需要家Ａが最初の１時間に、需要家Ｂが残りの１時間にそれぞれデマンドレスポンスを実施するという配分方法が考えられる。
しかしながら、特許文献１においては、デマンドレスポンス持続時間全体で余力総量を求めていたので、前述したようにデマンドレスポンス持続時間に含まれる一部の時間帯（上記例でいう最初の１時間等）だけデマンドレスポンス指令量を配分するような制御を行うことができない。
また、電気事業者からのデマンドレスポンス指令がデマンドレスポンス開始の５分前に受信されることで早急な反応が必要となったり、デマンドレスポンス持続時間内において安定した需要削減量の提供が要求されたりする場合がある。このような電気事業者からの要求に対して、アグリゲータは、使用電力を迅速に変更可能な設備、また使用電力が安定している設備などのように設備の特性を考慮して各需要家への配分量（需要削減量）を決定したいところである。しかしながら、特許文献１では、設備の特性を考慮していないため、このような電気事業者からの要求に適合するよう電気事業者からのデマンドレスポンス指令量を配分することが困難である。
本発明の目的は、アグリゲータが需要家の環境を考慮しつつ電気事業者から要求された電力削減量を需要家に配分できるようにすることである。
また、本発明の他の目的は、電力削減量以外の要求に適合しつつ電力削減量を需要家に配分できるようにすることである。
本発明に係る電力管理装置は、複数の設備を有する需要家における電力管理装置において、電気事業者からデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出すると共に、前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出する時間帯抽出手段と、前記各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段と、前記各設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段と、前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段と、を有するものである。
他の発明に係る電力管理装置は、複数の設備を有する需要家における電力管理装置において、デマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯又は前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯の少なくとも一方を複数抽出する時間帯抽出手段と、前記時間帯抽出手段により抽出された各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段と、前記複数の設備の中から、要求に適合する設備を選出する選出手段と、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段と、前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段と、を有するものである。
また、前記選出手段は、前記各実施候補時間帯において、当該実施候補時間帯における開始時刻から所定値以上の余力を提供するまでに要する時間が所定の閾値以下の設備を選出し、前記余力総量算出手段は、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記実施候補時間帯毎の余力総量を算出するものである。
また、前記選出手段は、前記各実施候補時間帯において、当該実施候補時間帯において所定値以上の余力を提供できる時間長が所定の閾値以上の設備を選出し、
前記余力総量算出手段は、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記実施候補時間帯毎の余力総量を算出するものである。
また、前記選出手段は、前記各実施候補時間帯において、当該実施候補時間帯において所定の手法にて算出した環境指標と所定の閾値との比較結果に基づいて設備を選出し、
前記余力総量算出手段は、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記実施候補時間帯毎の余力総量を算出するものである。
本発明に係るプログラムは、複数の設備を有する需要家におけるコンピュータを、電気事業者からデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出すると共に、前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出する時間帯抽出手段、前記各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段、前記各設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段、前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段、として機能させるためのものである。
他の発明に係るプログラムは、複数の設備を有する需要家におけるコンピュータを、デマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯又は前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯の少なくとも一方を複数抽出する時間帯抽出手段、前記時間帯抽出手段により抽出された各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段、前記複数の設備の中から、要求に適合する設備を選出する選出手段、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段、前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段、として機能させるためのものである。
本発明によれば、アグリゲータが需要家の環境を考慮しつつ電気事業者から要求された電力削減量を需要家に配分することができる。
他の発明によれば、電力削減量以外の要求に適合しつつ電力削減量を需要家に配分することができる。
実施の形態１における電力システムの全体構成図である。 実施の形態１における電力システムに含まれるアグリゲータシステムと電力管理装置のブロック構成図である。 実施の形態１における電力管理装置を形成するコンピュータのハードウェア構成図である。 実施の形態１における電力管理装置が実施する余力総量情報提供処理を示すフローチャートである。 実施の形態１において生成されるデマンドレスポンスの実施パターンの一例を示す図である。 実施の形態１において生成されるデマンドレスポンスの他の実施パターンの一例を示す図である。 実施の形態１においてデマンドレスポンス要請がなかった場合に想定される空調設備における設定温度の遷移を示す図である。 実施の形態１においてデマンドレスポンス要請がなかった場合に想定される外気温の遷移を示す図である。 実施の形態１においてデマンドレスポンス要請がなかった場合に想定される空調設備の使用電力の遷移を示す図である。 実施の形態１において制約条件を満たすように動作制御される場合の空調設備における設定温度の遷移を示す図である。 実施の形態１において制約条件を満たすように動作制御される場合の空調設備における室温の遷移を示す図である。 実施の形態１において制約条件を満たすように空調設備が動作制御される場合の最低使用電力の遷移を示す図である。 実施の形態１において１３時から１３時３０分までの間で抽出した余力の遷移を示す図である。 実施の形態１において、ある設備の実施パターン毎の余力総量を示す図である。 実施の形態１における余力総量情報記憶部に記憶される余力総量情報のデータ構成例を示す図である。 実施の形態１における電力システムに含まれるアグリゲータシステムと電力管理装置のブロック構成図である。 実施の形態２において、ある設備の１３時から１３時３０分までの間で抽出した余力の遷移を示す図である。 実施の形態２において、図１７Ａにおける設備とは異なる設備の１３時から１３時３０分までの間で抽出した余力の遷移を示す図である。 実施の形態２において、ある設備の実施パターン毎の余力総量を示す図である。 実施の形態２における余力総量情報記憶部に記憶される余力総量情報のデータ構成例を示す図である。 実施の形態３において、ある設備の１３時から１３時３０分までの間で抽出した余力の遷移を示す図である。 実施の形態３において、図２０Ａにおける設備とは異なる設備の１３時から１３時３０分までの間で抽出した余力の遷移を示す図である。 実施の形態３における余力総量情報記憶部３６に記憶される余力総量情報のデータ構成例を示す図である。
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における電力システムの全体構成図である。図１には、アグリゲータ１と複数の需要家２とネットワーク３とが示されている。需要家２は、所有する電気設備（以下、単に「設備」）４を動作させるために電気事業者から電力の供給を受ける。アグリゲータ１は、電気事業者と契約先となる需要家２との間に入り、電気事業者から受けたデマンドレスポンス指令量（電力削減量）を各需要家２に配分する。
アグリゲータ１におけるアグリゲータシステム１０は、各需要家２に配分する需要削減量を決定し、需要家２それぞれに決定した需要削減量を、ネットワーク３を介して当該需要家２の需要家システム５へ送信する。
なお、本実施の形態では、電気事業者から要求される電力の削減量を「電力削減量」と、電力削減量を各需要家２へ配分して、各需要家２に電力の削減を要求する削減量を「需要削減量」と、それぞれ称することにする。従って、各需要家２に配分される需要削減量の総和が電力削減量となる。
需要家２における需要家システム５は、設備４の使用電力を制御管理するシステムであり、設備４及び電力量メーター６からデータを収集し、更に気象センターから気象情報を収集するなどネットワーク３を介して外部システムから各種情報を収集するデータ収集部７、収集したデータを格納するデータベース３０、設備４の動作制御を行う設備制御部８及び電力管理装置２０を有している。
図２は、本実施の形態における電力システムの要部のブロック構成図であり、アグリゲータシステム１０、電力管理装置２０及びデータベース３０のブロック構成を示している。各需要家２がそれぞれ有する需要家システム５は、以降に説明する処理機能を有するので、図２では、１組の電力管理装置２０及びデータベース３０のみ図示している。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素は図２から省略している。
本実施の形態における電力管理装置２０は、汎用的なコンピュータで実現される。図３は、本実施の形態における電力管理装置２０を形成するコンピュータのハードウェア構成図であるが、図３に示したようにＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４４、入力手段として設けられたマウス４５とキーボード４６、及び表示手段として設けられたディスプレイ４７をそれぞれ接続する入出力コントローラ４８、通信手段として設けられたネットワークインタフェース（ＩＦ）４９を内部バス５０に接続して構成される。なお、アグリゲータシステム１０も同様に汎用的なコンピュータで実現できる。
図２に戻り、本実施の形態における電力管理装置２０は、受付部２１、実施パターン決定部２２、使用電力予測部２３、最低使用電力予測部２４、余力算出部２５、余力総量算出部２６、情報提供部２７、実施パターン記憶部３４、余力情報記憶部３５及び余力総量情報記憶部３６を有している。また、データベース３０は、実績情報記憶部３１、内部情報記憶部３２及び外部情報記憶部３３を有している。
受付部２１は、電気事業者からのデマンドレスポンス指令に応じてアグリゲータ１により決定され配分された需要削減量及びデマンドレスポンスの開始時刻を当該需要家２におけるデマンドレスポンス指令として受け付ける。本実施の形態の場合、それ以外に後述する余力総量情報提供処理の実行指示を受け付ける。
需要家２と電気事業者との間では、契約によりデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯（以下、「発動時間帯」という）及びデマンドレスポンスを実際に実施する時間長（以下、「持続時間」という）が予め決められている。例えば、需要家２は、１３時から１７時までの間（発動時間帯）のうち、要求された開始時刻から１時間（持続時間）で電力の削減を実施する。実施パターン決定部２２は、時間帯抽出手段として設けられ、発動時間帯の中から、デマンドレスポンスの実施候補となる時間帯（実施候補時間帯）を実施パターンとして複数抽出する。実施パターンは、実施パターン記憶部３４に書き込み保存される。
使用電力予測部２３、最低使用電力予測部２４及び余力算出部２５は、余力算出手段として設けられ、データベース３０に蓄積されている情報をもとに各実施候補時間帯において各設備４が提供しうる余力を算出する。算出した各設備４の余力は、余力情報記憶部３５に書き込み保存される。各構成要素２３〜２５が提供する処理機能は後述する。
余力総量算出部２６は、余力総量算出手段として設けられ、各設備４の余力に基づいて各実施候補時間帯において需要家２が提供しうる余力総量を算出する。算出した需要家２の余力総量は、余力総量情報記憶部３６に書き込み保存される。
情報提供部２７は、余力総量算出部２６により算出され余力総量情報記憶部３６に保存されている実施候補時間帯毎の余力総量をアグリゲータ１へ送信することによって情報提供する。
また、電力管理装置２０は、データベース３０に含まれる実績情報記憶部３１、内部情報記憶部３２及び外部情報記憶部３３を利用する。このうち、実績情報記憶部３１には、各設備４の動作実績、設備４への動作制御の内容等の実績情報が蓄積される。例えば、設備４が空調設備の場合、設備４への設定温度（計画値、設定パラメータ）、実際の室温（実績値）等が実績情報として蓄積される。内部情報記憶部３２には、各設備４の仕様、性能、また設置位置等設備４に関連する情報、更に設備４が設置されている建造物のレイアウト、建造物の材質等建造物に関連する情報等が事前に用意される内部情報として蓄積される。外部情報記憶部３３には、例えば気象センターから収集した気象情報（実績情報、予報情報）など、外部のシステムにアクセスして収集した情報が蓄積される。
電力管理装置２０における各構成要素２１〜２７は、電力管理装置２０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵ４１で動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、各記憶部３４〜３６は、電力管理装置２０に搭載されたＨＤＤ４４にて実現される。あるいは、ＲＡＭ４３又は外部にある記憶手段をネットワーク経由で利用してもよい。また、データベース３０はＨＤＤにて実現される。
アグリゲータシステム１０は、デマンドレスポンス（ＤＲ）指令受付部１１、指令部１２、情報取得部１３、配分処理部１４及び余力総量情報記憶部１５を有している。デマンドレスポンス指令受付部１１は、電気事業者から電力削減量（デマンドレスポンス指令量）が指定されたデマンドレスポンス指令を受け付ける。受け付けられたデマンドレスポンス指令量は、１又は複数の需要家２に配分されるが、配分処理部１４は、需要家余力情報を参照して各需要家２に配分する需要削減量を決定する。指令部１２は、需要家２毎に決定された需要削減量を各需要家２へ送信することによってデマンドレスポンスの指令を出す。情報取得部１３は、配分処理部１４が参照する需要家余力情報を各需要家２から取得して余力総量情報記憶部１５に保存する。
アグリゲータシステム１０における各構成要素１１〜１４は、アグリゲータシステム１０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵで動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、余力総量情報記憶部１５は、アグリゲータシステム１０に搭載されたＨＤＤ又はＲＡＭにて実現される。
また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵがプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。
前述したように、アグリゲータ１は、電気事業者から指定されてデマンドレスポンス指令量（電力削減量）を各需要家２に配分するが、どのように配分するかを各需要家２から情報提供された余力総量情報を参照して決定する。本実施の形態では、アグリゲータ１に参照させる余力総量情報の生成処理及び生成された余力総量情報に特徴を有するが、以下、本実施の形態における電力管理装置２０が実施する余力総量情報提供処理について図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、前述したように、需要家２と電気事業者との間では、契約によりデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯（発動時間帯）及びデマンドレスポンスの持続時間が予め決められている。ここでは、発動時間帯が１３時から１７時までの間、持続時間を１時間として説明する。
本実施の形態における余力総量情報提供処理は、受付部２１がアグリゲータ１からの実行指示を受け付けることで開始される。アグリゲータ１からの実行指示に、デマンドレスポンス指令が送られてくる日が含まれていれば、その日の発動時間帯の始期（１３時）までに終了させておけばよい。なお、本実施の形態では、アグリゲータ１からの実行指示は、デマンドレスポンスの実施日（当日）の発動時間帯の始期の直前に送られてくるものとする。
受付部２１が余力総量情報提供処理の実行指示を受け付けると、実施パターン決定部２２は、次のようにしてデマンドレスポンスの実施パターンを決定する（ステップ１１１）。
実施パターン決定部２２は、まず持続時間と同じ長さの第１単位時間長、すなわち１時間長の実施候補時間帯を複数抽出する。この抽出した結果を図５に示す。図５に示すように、本実施の形態では、１３時から１７時までの間で３０分ずつずらして１時間長の時間帯（実施候補時間帯）として７パターン抽出している。
更に、実施パターン決定部２２は、第１単位時間長より短い第２単位時間長として３０分長の実施候補時間帯を複数抽出する。この抽出した結果を図６に示す。図６に示すように、本実施の形態では、１３時から１７時までの間で３０分ずつずらして３０分長の時間帯（実施候補時間帯）として８パターン抽出した。本実施の形態では、第２単位時間長として３０分を選択したが、この例に限定することなく持続時間より短ければ２０分や１５分など他の時間長でもよい。後述する説明から明らかになるように、実施パターンの数が増えるとより細かなデマンドレスポンスの実施制御が可能となるが、算出処理に要する時間や負荷は増大する。
なお、本実施の形態では、実施パターンを生成する際に、各実施候補時間帯の開始時刻を３０分ずつずらすようにしたが、この例に限定することなく２０分や１５分などでもよい。このずらす時間は、電気事業者との契約内容等を考慮して適宜設定すればよく、ずらす時間によって生成される実施パターン数は異なってくる。
なお、発動時間帯及び持続時間は契約により決められているので、図５及び図６に示した実施パターンの生成処理（ステップ１１１）は事前に実施しておけばよい。つまり、余力総量情報提供処理に含めないようにしてもよい。ただ、説明の便宜上、また契約内容の変更、緊急時への対応及び第２単位時間長や開始時刻のずらす時間の変更にも対応可能なように、本実施の形態では、余力総量情報提供処理に含めて説明することにした。
実施パターンが決定されると、続いて、使用電力予測部２３は、データベース３０に蓄積されている情報、具体的には、デマンドレスポンス要請がなかった場合（通常時）に想定される、各設備４に設定される設備パラメータの現在値／計画値（例えば、空調の設定温度等）や気象情報の現在値／予報値(外気温等)等をもとにデマンドレスポンス当日の各設備４の使用電力を予測する（ステップ１１２）。なお、発動時間帯のみを予測対象期間としてもよい。使用電力を予測する手法として、例えば、実績情報（電力や設備パラメータ、気象情報等）の関係を学習し、設備４の使用電力の予測モデルを作成する。学習には、重回帰モデリングや多層のニューラルネットワーク等を利用してよい。この予測モデルに設備パラメータの現在値／計画値や気象情報の予報値等を入力することによって各設備４の使用電力を予測する。
図７は、デマンドレスポンス要請がなかった場合（通常時）に想定される空調設備における設定温度の遷移を示す図である。なお、図７には、デマンドレスポンス当日の２４時間分のデータが示されており、実績値を実線５１、計画値（予報値）を破線５２、現在値を黒点５３でそれぞれ示している。現在値を示す黒点から本処理の実行が１２時５５分に指示されたことを示している。また、予測モデルは破線で示されている。以下に示す図８，９、そして図１２に示すグラフにおいても同様である。
図８は、デマンドレスポンス要請がなかった場合（通常時）に想定される外気温の遷移を示す図である。そして、図９は、デマンドレスポンス要請がなかった場合（通常時）に想定される空調設備の使用電力の遷移を示す図である。使用電力予測部２３は、図９に示すグラフで表される使用電力を設備４毎に予測する。
また、最低使用電力予測部２４は、設備パラメータの制御可能範囲や環境の変動許容範囲を制約条件として、気象情報の予報値（外気温等）等データベース３０に蓄積されている情報をもとに、各設備４の使用電力を最小とする設備パラメータを算出することで、各設備４の最低使用電力を予測する（ステップ１１３）なお、ステップ１１２と同様、発動時間帯のみを予測対象期間としてもよい。最低使用電力を予測する手法として、例えば、建物の熱負荷や熱容量、壁の反射率等をもとに、環境（室温や照度）と設備パラメータ（空調の設定温度や照明の調光率等）、気象情報（外気温等）等の関係をモデル化する。この環境モデルと、ステップ１１２で作成した予測モデルをもとに設備パラメータの制御可能範囲や環境の変動許容範囲を制約条件として、各設備４の使用電力を最小とする設備パラメータを算出することで各設備４の発動時間帯における最低使用電力を予測する。
図１０は、制約条件を満たすように動作制御される場合の空調設備における設定温度の遷移を示す図である。図１０では、制御可能範囲５４を制約条件とし、この制御可能範囲５４内で空調設備を運転させる場合の設計変数５５が破線で示されている。図１１は、制約条件を満たすように動作制御される場合の空調設備における室温の遷移を示す図である。図１１では、変動許容範囲５６を制約条件とし、室温を制御する場合の環境モデル（Ｘ，Ｔ）５７が破線で示されている。
図１２は、制約条件を満たすように空調設備が動作制御される場合の最低使用電力の遷移を示す図である。図１２において、最低使用電力は、点線５８で示している。最低使用電力予測部２４は、図１０や図１１に示した実績値及び予測値、更に図８に示した外気温等の外部情報を参照に最低使用電力を設備４毎に予測する。
以上のようにして使用電力及び最低使用電力が設備４毎に予測されると、続いて、余力算出部２５は、各設備４の余力を算出する（ステップ１１４）。余力に関しては、図１２を用いて説明する。図１２では、点線５８で示した最低使用電力と合わせて使用電力予測部２３が求めた使用電力の予測値が破線５９で示されている。ここで、候補時間帯が１３時から１３時３０分までの図６に示した実施パターン８に注目すると、この実施パターン８における１３時から１３時３０分までの間の使用電力と最低使用電力との差分が、この設備４において削減可能な電力、すなわち余力となる。以上のようにして、余力算出部２５は、余力を算出すると、その算出結果を余力情報記憶部３５に書き込み保存する。
続いて、余力総量算出部２６は、余力情報記憶部３５に記憶された各設備４の余力を実施パターン毎に集計することで各設備４の各実施パターンにおける余力総量を算出する（ステップ１１５）。図１３には、この実施パターン８に対応する１３時から１３時３０分までの間で抽出した余力の遷移が示されているが、この間の網掛けを付けた領域６０、すなわち余力（ｋＷ）の総和が実施パターン８における余力総量（ｋＷｈ）となり、削減可能な最大の電力量である。
以上のようにして算出された設備４の余力総量を図１４に示す。図１４には、需要家Ａが所有する設備Ａ−１の実施パターン（実施候補時間帯）毎の余力総量が示されている。余力総量算出部２６は、更に各設備４の余力総量を実施パターン毎に集計することで当該需要家２における実施パターン毎の余力総量を算出し（ステップ１１６）、その算出結果を余力総量情報記憶部３６に書き込み保存する。本実施の形態における余力総量情報記憶部３６に記憶される余力総量情報のデータ構成例を図１５に示す。
以上のようにして、余力総量算出部２６が需要家２の実施パターン毎の余力総量を算出して余力総量情報を生成すると、情報提供部２７は、その余力総量情報を余力総量情報記憶部３６から読み出してアグリゲータシステム１０へ送信することによってアグリゲータ１に情報提供する（ステップ１１７）。
アグリゲータシステム１０における情報取得部１３は、各需要家２から余力総量情報を取得すると、その取得した余力総量情報を余力総量情報記憶部１５に保存する。そして、配分処理部１４は、全ての需要家２から余力総量情報を取得すると、余力総量情報を参照して電気事業者から指示されたデマンドレスポンス指令量を各需要家２に配分する。例えば、持続時間が１３時から１４時の１時間の場合、配分処理部１４は、各需要家２の１３時から１４時までの実施パターン１の余力総量を参照してもよいが、実施パターン８，９を参照して配分先を決めるようにすれば、持続時間における前半と後半とで異なる需要家２に配分することが可能となる。また、持続時間が１３時から１５時の２時間の場合、配分処理部１４は、各需要家２の１３時から１５時までの間の実施パターン１〜３の余力総量を参照してもよいし、実施パターン８〜１１の余力総量を参照してもよいし、これら１時間と３０分の実施候補時間帯の実施パターンを混在させて配分先を決めるようにしてもよい。
本実施の形態によれば、持続時間より短い単位時間の実施候補時間帯で余力総量を算出し、アグリゲータ１に情報提供するようにしたので、上記例のように電気事業者から要求された電力削減量に対してきめ細かな配分を行うことが可能となる。
なお、本実施の形態では、各需要家２がそれぞれ外部情報を収集するようにしたが、外部情報は各需要家２が使用するので、アグリゲータ１が代表して収集し、各需要家２へ配信するように構成してもよい。
また、本実施の形態では、使用電力量を削減することにより余力を生み出すことを想定しているが、余力（節電）の符号を正、消費の符号を負とすることで、余力（最大節電可能量）だけでなく、蓄電池等への上げ余力（最大消費可能量）にも対応することが可能である。
実施の形態２．
図１６は、本実施の形態における電力システムの要部のブロック構成図であり、アグリゲータシステム１０、電力管理装置２０及びデータベース３０のブロック構成を示している。なお、実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付け、説明を省略する。本実施の形態における電力管理装置２０は、実施の形態1に示した構成に加えて、設備選出部２８を追加した構成を有している。設備選出部２８は、余力情報記憶部３５に記憶されている各設備４の実施候補時間帯毎の余力総量に基づいて需要家２が所有する複数の設備４の中からアグリゲータ１から送られてくる要求に適合する設備を選出する選出手段として機能するが、本実施の形態における設備選出部２８は、特に電気事業者からの応答性に対する要求に適合可能な設備を選出する。
次に、本実施の形態における余力総量情報提供処理について説明するが、本実施の形態における余力総量情報提供処理は、基本的には実施の形態１と同じで、図４に示したステップ１１４とステップ１１５の間で設備選出部２８が以下の説明する処理を実施する。
すなわち、設備選出部２８は、余力算出部２５が算出した各設備４の余力に基づき設備４の応答性を示す指標として各設備４の応答時間を求める。本実施の形態では、この余力の時系列変化のうち、当該実施候補時間帯が開始してから余力の時定数（最大出力の（１−ｅ＾（−１））＝６３．２％）に達するまでに要する時間を応答時間とする。
図１７Ａ，Ｂは、種類の異なる設備４の１３時から１３時３０分の実施候補時間帯における余力の遷移を示す図である。図１７Ａにおける設備４では、１分程度で時定数に達している。これに対し、図１７Ｂにおける設備４では、時定数に達するのに８分程度要している。これは、図１７Ａにおける設備４は、図１７Ｂにおける設備４より応答時間が短いことから応答性が相対的に優れていると言える。
ところで、電気事業者が応答性を要求する場合、デマンドレスポンス指令量に応答時間を付加してデマンドレスポンス指令をアグリゲータ１に送ってくる。アグリゲータ１は、余力総量情報提供処理の実行指示をする際、この応答時間を条件値として付加する。
実行指示に応答時間が付加されている場合、設備選出部２８は、前述したように各設備４における応答時間を算出する。そして、例えば、応答時間が５分と要求されている場合、設備選出部２８は、需要家２が所有する全ての設備４の中から、各実施候補時間帯（実施パターン）において、当該実施候補時間帯における開始時刻から所定値以上（上記例では時定数）の余力を提供するまでに要する時間が所定の閾値（５分）以下の設備４を選出する。
図１８は、実施の形態１における図１４に対応する図である。設備Ａ−１は、上記応答性に対する要求、つまり応答時間が５分以下という選出条件に合致した設備４の１つである。図１８に例示したように、本実施の形態では、余力総量に応答時間が付加されている。
ステップ１１５において、上記実施の形態１における余力総量算出部２６は、実施候補時間帯（実施パターン）毎に全ての設備４の余力を集計することで余力総量を算出していたが、本実施の形態における余力総量算出部２６は、設備選出部２８により選出された設備４の余力を集計することで余力総量を算出することになる。その後の処理は、実施の形態１と同じでよいので説明を省略する。
図１９は、本実施の形態における余力総量情報記憶部３６に記憶される余力総量情報のデータ構成例を示す図である。本実施の形態における余力総量情報は、各実施パターンに余力総量及び応答時間が対応付けされている。
アグリゲータ１では、以上のようにして生成された余力総量情報を参照してデマンドレスポンス指令量を各需要家２に配分することになるが、余力総量情報に含まれる余力総量は、応答時間が５分以内という条件に合致している設備４のみの余力から算出された余力総量である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施パターン毎の需要家２の応答性を推定しておくことで、デマンドレスポンスに対する反応時間に応じて適切な需要家２にデマンドレスポンス指令量を配分することが可能となる。
なお、本実施の形態では、応答時間を求める際に余力を時定数と比較するようにしたが、必ずしも時定数を用いる必要はなく、例えば、設備４のカタログスペック等から設備４の応答性を示す指標値を用いるようにしてもよい。
実施の形態３．
本実施の形態における電力システムのハードウェア構成及びブロック構成は、実施の形態２と同じでよい。本実施の形態における設備選出部２８は、特に電気事業者からの安定性に対する要求に適合可能な設備を選出することを特徴としている。
次に、本実施の形態における余力総量情報提供処理について説明するが、本実施の形態における余力総量情報提供処理は、基本的には実施の形態２と同じでよく、図４に示したステップ１１４とステップ１１５の間で設備選出部２８が行う処理内容が異なる。
すなわち、設備選出部２８は、余力算出部２５が算出した各設備４の余力に基づき設備４の安定性を示す指標として各設備４の安定時間を求める。本実施の形態では、この余力の時系列変化のうち、当該実施候補時間帯において所定値として余力の時定数（最大出力の（１−ｅ＾（−１））＝６３．２％）以上の余力を提供できる時間を安定時間とする。
図２０Ａ，Ｂは、種類の異なる設備４の１３時から１３時３０分の実施候補時間帯における余力の遷移を示す図である。図２０Ａにおける設備４では、実施候補時間帯長である３０分のうち、所定値（時定数）以上の余力を提供できる時間長が２７分程度である。これに対し、図２０Ｂにおける設備４では、時定数以上の余力を提供できるのは１６分程度である。これは、図２０Ａにおける設備４は、図２０Ｂにおける設備４より安定時間が長いことから安定性が相対的に優れていると言える。
ところで、電気事業者が安定性を要求する場合、デマンドレスポンス指令量に安定時間を付加してデマンドレスポンス指令をアグリゲータ１に送ってくる。アグリゲータ１は、余力総量情報提供処理の実行指示をする際、この安定時間を条件値として付加する。
実行指示に安定時間が付加されている場合、設備選出部２８は、前述したように各設備４における安定時間を算出する。そして、例えば、安定時間が２０分と要求されている場合、設備選出部２８は、需要家２が所有する全ての設備４の中から、各実施候補時間帯（実施パターン）において、当該実施候補時間帯において安定時間が所定の閾値（２０分）以上の設備４を選出する。
ステップ１１５において、上記実施の形態１における余力総量算出部２６は、実施候補時間帯（実施パターン）毎に全ての設備４の余力を集計することで余力総量を算出していたが、本実施の形態における余力総量算出部２６は、設備選出部２８により選出された設備４の余力を集計することで余力総量を算出することになる。その後の処理は、実施の形態１と同じでよいので説明を省略する。
図２１は、本実施の形態における余力総量情報記憶部３６に記憶される余力総量情報のデータ構成例を示す図である。本実施の形態における余力総量情報は、各実施パターンに余力総量及び安定時間が対応付けされている。
アグリゲータ１では、以上のようにして生成された余力総量情報を参照してデマンドレスポンス指令量を各需要家２に配分することになるが、余力総量情報に含まれる余力総量は、安定時間が２０分以上という条件に合致している設備４のみの余力から算出された余力総量である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施パターン毎の需要家２の安定性を推定しておくことで、安定して需要削減量を提供できる需要家２を優先してデマンドレスポンス指令量を配分することが可能となる。
なお、本実施の形態では、安定時間を求める際に余力を時定数と比較するようにしたが、必ずしも時定数を用いる必要はなく、例えば、設備４のカタログスペック等から設備４の安定性を示す指標値を用いるようにしてもよい。
実施の形態４．
本実施の形態における電力システムのハードウェア構成及びブロック構成は、実施の形態２と同じでよい。本実施の形態における設備選出部２８は、特に需要家２における環境を考慮して設備を選出することを特徴としている。
次に、本実施の形態における余力総量情報提供処理について説明するが、本実施の形態における余力総量情報提供処理は、基本的には実施の形態２と同じでよく、図４に示したステップ１１４とステップ１１５の間で設備選出部２８が行う処理内容が異なる。
すなわち、設備選出部２８は、各実施候補時間帯において、所定の手法にて算出した環境指標と所定の閾値との比較結果に基づいて設備を選出する。例えば、設備パラメータのデマンドレスポンス実施時における制御計画値をもとに、環境（室温や照度等）の変動量を予測し、その変化量を環境指標として算出する。設備パラメータが空調設備の設定温度の場合、変化量の予測は、建造物の熱負荷や熱容量、壁の反射率等をモデル化した環境モデルの中で、設備制御パラメータを制御した場合の室温を予測し、その室温の変化量を正規化して環境指標としてもよい。あるいは、設備制御パラメータを制御した場合の室温、湿度、気流等を予測し、ＰＭＶ（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖａｌｕｅ）を算出し、そのＰＭＶを環境指標としてもよい。
ところで、アグリゲータ１は、契約先の需要家２における環境を考慮してデマンドレスポンス指令量を配分しようとする場合、余力総量情報提供処理の実行指示をする際、この環境に関する環境指標値を条件値として付加する。
実行指示に環境指標値が付加されている場合、設備選出部２８は、前述したように各設備４における環境指標値を算出する。そして、各実施候補時間帯（実施パターン）において、需要家２が所有する全ての設備４の中から、各設備４に対して求めた環境指標値が実行指示に付加されていた環境指標値（閾値）と比較し、条件に合致する場合（環境指標によって閾値以上若しくは閾値以下となる）、条件に合致する設備４を選出する。
以上のようにして設備４が選出された後の処理は実施の形態３と同じなので説明を省略する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、需要家２の環境を考慮し、デマンドレスポンス指令量を配分したとしても環境の悪化が見込まれない需要家２に優先して配分することが可能となる。つまり、アグリゲータ１は、需要家２における環境を悪化させてまで電力使用の削減を要求しないようにすることが可能となる。
上記実施の形態２〜４において、アグリゲータ１は、応答性、安定性及び環境性という観点から生成された余力総量情報に基づきデマンドレスポンス指令量を配分することができ、各需要家２は、アグリゲータ１から送られてきた需要削減量を、余力総量情報に基づき該当する設備４に分配することになる。上記各実施の形態２〜４において、応答性、安定性及び環境性に個々に対応するようにしたが、これらを適宜組み合わせて実施してもよい。
１ アグリゲータ、２ 需要家、３ ネットワーク、４ 設備、５ 需要家システム、６ 電力量メーター、７ データ収集部、８ 設備制御部、１０ アグリゲータシステム、１１ デマンドレスポンス（ＤＲ）指令受付部、１２ 指令部、１３ 情報取得部、１４ 配分処理部、１５ 余力総量情報記憶部、２０ 電力管理装置、２１ 受付部、２２ 実施パターン決定部、２３ 使用電力予測部、２４ 最低使用電力予測部、２５ 余力算出部、２６ 余力総量算出部、２７ 情報提供部、２８ 設備選出部、３０ データベース、３１ 実績情報記憶部、３２ 内部情報記憶部、３３ 外部情報記憶部、３４ 実施パターン記憶部、３５ 余力情報記憶部、３６ 余力総量情報記憶部、４１ ＣＰＵ、４２ ＲＯＭ、４３ ＲＡＭ、４４ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、４５ マウス、４６ キーボード、４７ ディスプレイ、４８ 入出力コントローラ、４９ ネットワークインタフェース（ＩＦ）、５０ 内部バス。

Claims (7)

  1. 複数の設備を有する需要家における電力管理装置において、
    電気事業者からデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出すると共に、前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出する時間帯抽出手段と、
    前記各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段と、
    前記各設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段と、
    前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段と、
    を有することを特徴とする電力管理装置。
  2. 複数の設備を有する需要家における電力管理装置において、
    デマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯又は前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯の少なくとも一方を複数抽出する時間帯抽出手段と、
    前記時間帯抽出手段により抽出された各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段と、
    前記複数の設備の中から、要求に適合する設備を選出する選出手段と、
    前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段と、
    前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段と、
    を有することを特徴とする電力管理装置。
  3. 前記選出手段は、前記各実施候補時間帯において、当該実施候補時間帯における開始時刻から所定値以上の余力を提供するまでに要する時間が所定の閾値以下の設備を選出し、
    前記余力総量算出手段は、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記実施候補時間帯毎の余力総量を算出する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の電力管理装置。
  4. 前記選出手段は、前記各実施候補時間帯において、当該実施候補時間帯において所定値以上の余力を提供できる時間長が所定の閾値以上の設備を選出し、
    前記余力総量算出手段は、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記実施候補時間帯毎の余力総量を算出する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の電力管理装置。
  5. 前記選出手段は、前記各実施候補時間帯において、当該実施候補時間帯において所定の手法にて算出した環境指標と所定の閾値との比較結果に基づいて設備を選出し、
    前記余力総量算出手段は、前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記実施候補時間帯毎の余力総量を算出する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の電力管理装置。
  6. 複数の設備を有する需要家におけるコンピュータを、
    電気事業者からデマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出すると共に、前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯を複数抽出する時間帯抽出手段、
    前記各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段、
    前記各設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段、
    前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段、
    として機能させるためのプログラム。
  7. 複数の設備を有する需要家におけるコンピュータを、
    デマンドレスポンスの実施が要求されうる実施時間帯の中から、実際に要求されるデマンドレスポンスの持続時間と同じ長さの第１単位時間長の実施候補時間帯又は前記第１単位時間より短い第２単位時間長の実施候補時間帯の少なくとも一方を複数抽出する時間帯抽出手段、
    前記時間帯抽出手段により抽出された各実施候補時間帯において前記各設備が提供しうる余力を算出する余力算出手段、
    前記複数の設備の中から、要求に適合する設備を選出する選出手段、
    前記選出手段により選出された設備の余力に基づいて、前記各実施候補時間帯において前記需要家が提供しうる余力総量を算出する余力総量算出手段、
    前記余力総量算出手段により算出された前記実施候補時間帯毎の余力総量を情報提供する情報提供手段、
    として機能させるためのプログラム。
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