JP6145669B2 - 電力管理装置および電力管理システム - Google Patents

Description

本発明は、管理範囲で使用されている電力を管理する電力管理装置および電力管理システムに関する。

従来から、ブレーカの系統内の複数の機器が自律的に協調し、設定された電力容量を越えないように使用電気量の調整を自動的に行うシステム（自律協調電力調整機構）が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１に記載のシステムは、系統で使用されている電流を計測する機能および複数の機器（機器エージェント）と通信を行う機能を有し、各機器と協調して使用電流量の調整を行う電力調整機を備えている。この電力調整機は、機器から必要電力の要求（電力増加依頼）を受けると、現在の使用電流と要求電流との和が閾値以内か否かによって許可の可能性を判断し、可能ならば要求元の機器に電力増加の許可を行う。

一方、電力増加依頼に対応できない場合、電力調整機は、全ての機器に対して消費電力の抑制を依頼する。このとき、電力抑制可能な機器は、抑制可能電力量などの情報を電力調整機に通知する。電力調整機は、通知された情報を元に、１つまたは複数の抑制する機器を決定し、その機器に対して電力抑制を依頼する。電力抑制の依頼を受けた機器は、電力の抑制処理を行う。電力調整機は、機器から要求された電力が確保され次第、要求元の機器に対して電力増加の許可を行う。

これにより、電力調整機は、ある機器が稼働するための余裕電力（余剰電流）がない場合でも、機器毎の状況、能力に応じた抑制処理を行い、余裕電力を確保することができる。

特開２０００−１３７５３４号公報

ところで、特許文献１に記載のシステムにおいては、上述のようにある機器からの要求に対応できない場合、電力調整機は、全ての機器に電力抑制を依頼し、これに対して機器から通知（抑制可能電力量など）される情報を元に電力抑制する機器を決定する。このように、電力調整機は、余裕電力を確保するに当たって、一旦全ての機器に電力抑制を依頼し各機器から情報の通知を受けた後、実際に電力抑制する機器を決定するので、機器の数が多くなれば余裕電力を確保するまでに比較的時間がかかる。したがって、電力増加の要求を出した機器においては、要求を出してから電力増加の許可を受けて稼働し始めるまでに比較的時間がかかってしまうことがある。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、機器から必要電力の要求があった場合に、他の機器の消費電力を抑制して余裕電力を確保するのにかかる時間を短縮することができる電力管理装置および電力管理システムを提供することを目的とする。

本発明の電力管理装置は、管理範囲で使用される複数の機器および前記管理範囲で使用中の電力を計測する計測ユニットとの通信機能を有した電力管理装置であって、前記複数の機器の優先度を予め記憶した優先度記憶部と、前記機器から動作の許可を要求する要求信号を受信したときに、前記計測ユニットの計測結果と予め決められている上限電力とに基づいて余裕電力を算出し、前記要求信号の送信元の前記機器の動作に必要な必要電力と前記余裕電力との比較結果に応じて動作の許否を表す許否情報を当該機器に通知する制御部とを有し、前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合、前記管理範囲で使用中の電力の増加分が前記余裕電力内で収まるように、前記優先度の低い前記機器に抑制信号を送信して消費電力を抑制させ、前記制御部は、前記要求信号の送信元の前記機器に対して動作を許可する場合、当該機器で利用可能な電力の上限となる利用可能電力を前記許否情報に含めて当該機器に通知し、前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合、前記機器の消費電力を抑制させる前に、当該消費電力が抑制されることによる増加分を含む前記余裕電力に応じた利用可能電力を前記要求信号の送信元の前記機器に通知する一次通知を行い、前記機器の消費電力を抑制させてから所定時間経過後に、再計算される前記余裕電力に応じた利用可能電力を、前記要求信号の送信元の前記機器に再通知する二次通知を行うことを特徴とする。

この電力管理装置において、前記制御部は、前記一次通知においては、前記余裕電力に応じて利用可能電力に上限値を設定することがより望ましい。

また、電力管理装置は、管理範囲で使用される複数の機器および前記管理範囲で使用中の電力を計測する計測ユニットとの通信機能を有した電力管理装置であって、前記複数の機器の優先度を予め記憶した優先度記憶部と、前記機器から動作の許可を要求する要求信号を受信したときに、前記計測ユニットの計測結果と予め決められている上限電力とに基づいて余裕電力を算出し、前記要求信号の送信元の前記機器の動作に必要な必要電力と前記余裕電力との比較結果に応じて動作の許否を表す許否情報を当該機器に通知する制御部とを有し、前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合、前記管理範囲で使用中の電力の増加分が前記余裕電力内で収まるように、前記優先度の低い前記機器に抑制信号を送信して消費電力を抑制させ、前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合で、前記消費電力を抑制可能な前記機器がないときには、所定の許容時間に限って、前記上限電力を大きくした上で再計算される前記余裕電力に応じた前記許否情報を前記要求信号の送信元の前記機器に通知し、当該機器の動作を一時的に許容することが望ましい。

この電力管理装置において、外部からの要求に応じて前記上限電力を変更する上限変更部をさらに有することがより望ましい。

この電力管理装置において、前記制御部が前記要求信号の送信元の前記機器に対して動作を許可した場合、当該機器の前記優先度を、前記許否情報の通知時点から所定の優先時間に限って最高とする優先変更部をさらに有することがより望ましい。

本発明の電力管理システムは、上記いずれかの電力管理装置と、前記管理範囲で使用される前記複数の機器と、前記管理範囲で使用中の電力を計測する前記計測ユニットとを備えることを特徴とする。

本発明は、制御部が、優先度の低い機器に抑制信号を送信して消費電力を抑制させるので、機器から必要電力の要求があった場合に、他の機器の消費電力を抑制して余裕電力を確保するのにかかる時間を短縮することができるという利点がある。

実施形態１に係る電力管理装置を示すブロック図である。 実施形態１に係る電力管理システムを示すシステム構成図である。 実施形態１に係る計測ユニットを示すブロック図である。 実施形態１に係る機器を示すブロック図である。 実施形態２に係る電力管理システムの動作を示すシーケンス図である。

（実施形態１）
本実施形態の電力管理システム１０は、図２に示すように、管理範囲で使用される複数の機器２と、管理範囲で使用中の電力を計測する計測ユニット３と、計測ユニット３および複数の機器２との通信機能を有した電力管理装置１とを備えている。以下では、電力管理システム１０が一般的な戸建て住宅に用いられており、この住宅が管理範囲である場合を例として説明するが、電力管理システム１０は、戸建て住宅に限らず、たとえば集合住宅の個々の住戸、事務所、店舗等に用いられていてもよい。

複数の機器２は、管理範囲で使用される各種の家電機器や設備機器等であって、図２の例ではテレビ受像機（以下、「テレビ」と略称する）２１、エアコン（空調装置）２２、ＩＨクッキングヒータ（以下、「ＩＨヒータ」と略称する）２３とを含んでいる。以下、テレビ２１とエアコン２２とＩＨヒータ２３との各々を特に区別しないときには、これらをまとめて「機器２」という。

図２の例では、商用電源の単相三線式の引込線（図示せず）に接続された分電盤４が管理範囲（住宅）に設けられている。分電盤４には、引込線が接続される主幹ブレーカ（図示せず）と、主幹ブレーカの二次側から分岐する複数の分岐系統ごとに挿入される分岐ブレーカ（図示せず）とが設けられている。ここでいう分岐系統には、屋内配線４１に接続される種々の機器２の他、コンセント、壁スイッチ等の配線器具を含む。

計測ユニット３は、分電盤４に電気的に接続されており、複数の機器２で使用されている電力を主幹系統並びに各分岐系統ごとに計測し、計測結果を電力管理装置１に送信する。計測ユニット３は、図３に示すように、主幹系統並びに屋内配線４１（図２参照）に流れる電流を検出する複数の電流検出部３１と、屋内配線４１の電圧を検出する電圧検出部（図示せず）と、電力値を演算する電力計測部３２とを有している。

さらに、計測ユニット３は、電力計測部３２の演算結果（電力値）の処理に用いられる第１記憶部３３、変換部３４、第２記憶部３５、第３記憶部３６と、電力管理装置１への計測結果の送信に用いられる送信処理部３７、無線通信部３８とを有している。なお、計測ユニット３は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としており、適宜のプログラムを実行することにより各部の機能を実現する。

電流検出部３１は、分電盤４内において主幹系統および各分岐系統の所定箇所に設定されている計測点にそれぞれ設けられた変流器（ＣＴ）３９に接続され、各変流器３９の出力に基づいて検出対象となる計測点の電流を検出する。ここでは、電流検出部３１はＡ／Ｄコンバータからなり、各計測点を流れる電流の大きさをサンプリングし、電流値をデジタル信号として電力計測部３２に出力する。電圧検出部は、分電盤４内でたとえば主幹ブレーカの二次側に接続され、屋内配線４１の電圧の大きさを計測して、電圧値をデジタル信号として電力計測部３２に出力する。

電力計測部３２は、電流検出部３１からの電流値および電圧検出部からの電圧値に基づいて、変流器３９が設けられている計測点を通して供給されている電力を演算する。ここでは、電力計測部３２は、電流検出部３１からの電流値と電圧検出部からの電圧値とを乗算することにより、主幹系統並びに各分岐系統ごとの電力値を計測する。電力計測部３２は、演算により求めた電力値を第１記憶部３３に一時的に保存する。変換部３４は、第１記憶部３３に記憶された値について単位変換および積算処理を行い、瞬時電力については第２記憶部３５へ、電力量（積算電力）については第３記憶部３６へ主幹系統並びに各分岐系統ごとに格納する。

送信処理部３７は、第２記憶部３５に記憶されている電力のデータと、第３記憶部６に記憶されている電力量のデータとを、無線通信部３８を通して通信により電力管理装置１へ送信する。送信処理部３７は、これらのデータの送信を定期的に行っており、さらに電力管理装置１からデータ送信の要求があった場合にもデータの送信を行う。

無線通信部３８は、電波を伝送媒体に用いて電力管理装置１との間で双方向に無線通信を行う。なお、計測ユニット３と電力管理装置１との間の通信は、無線通信に限らず、有線通信であってもよい。また、計測ユニット３と電力管理装置１とは、直接通信する構成に限らず、中継器などを介して通信する構成であってもよい。

機器２は、本実施形態においては図４に示すように、テレビ、エアコン、ＩＨヒータといった各種の機器としての機能を有する機器本体５１と、電力管理装置１との通信機能を有するアダプタ５２とを備えている。ここでは、アダプタ５２は機器本体５１とは別に筐体を有しているが、アダプタ５２は機器本体５１と筐体を共用していてもよい。図４では、電力管理装置１との間で無線通信を行うＩＨヒータ２３を機器２の例として示しているが、他の機器２においても同様に構成されている。

図４に示す機器２は、機器本体５１とアダプタ５２との間が専用通信線５３によって接続されている。機器本体５１は、本体内記憶部５１１を有しており、機器２の動作に必要な情報や機器２の特性情報、さらに後述の利用可能電力などの各種の情報を本体内記憶部５１１に記憶している。ここでいう特性情報は、機器２を識別する識別情報（たとえば機器ＩＤ）や、機器２の動作と消費電力との対応関係、たとえばＩＨヒータ２３であれば複数段階で切替可能な出力（火力）ごとの消費電力などを含んでいる。

アダプタ５２は、機器本体５１との通信を行う機器通信部５２１と、電力管理装置１との通信を行う無線通信部５２２と、送信処理を行う送信処理部５２３と、受信処理を行う受信処理部５２４と、アダプタ内記憶部５２５とを有している。

機器通信部５２１は、専用通信線５３を伝送媒体として機器本体５１との間で双方向に有線通信を行う。ここでは、機器通信部５２１は、機器本体５１から機器２の特性情報を取得し、アダプタ内記憶部５２５に記憶する。

無線通信部５２２は、電波を伝送媒体に用いて電力管理装置１との間で双方向に無線通信を行う。なお、機器２と電力管理装置１との間の通信は、無線通信に限らず、有線通信であってもよい。たとえば図２に示すテレビ２１は電力管理装置１との間で有線通信を行う機器２であるので、アダプタ５２は無線通信部５２２に代えて有線通信部を有することになる。また、機器２と電力管理装置１とは、直接通信する構成に限らず、中継器などを介して通信する構成であってもよい。

送信処理部５２３は、機器本体５１でたとえばユーザの操作により動作を開始したり動作状態や動作モードを変更したりすることによって機器２での消費電力が増加する場合、機器本体５１から機器通信部５２１を通してこれらの状態変化に関する情報を取得する。すなわち、たとえばエアコン２２のような機器２であれば動作を開始あるいは設定温度を変更するときに消費電力が増加し、ＩＨヒータ２３のような機器２であれば動作を開始あるいは出力（火力）を上げるときに消費電力が増加する。また、複数の動作モードを有する冷蔵庫のような機器２であれば、動作モードを省エネ運転モードから通常運転モードに変更するときに消費電力が増加する。そこで、機器本体５１は、このような消費電力の増加を伴う状態変化が生じる場合、実際に状態変化を生じる前にアダプタ５２の送信処理部５２３に対し状態変化に関する情報を通知する。

送信処理部５２３は、機器本体５１から状態変化に関する情報の通知があると、アダプタ内記憶部５２５に記憶されている特性情報を参照し、状態変化後の機器本体５１の動作に必要な必要電力を求め、必要電力の情報を含む要求信号を電力管理装置１に送信する。つまり送信処理部５２３は、機器２の動作の許可を要求する要求信号を電力管理装置１に送信する。具体的には、送信処理部５２３は機器本体５１からの状態変化に関する情報により、変化前の状態（たとえば停止中）から変化後の状態（たとえば「火力３」で動作）へ移行することに伴う機器本体５１での消費電力の増加分を求め、この増加分を必要電力とする。送信処理部５２３は、求めた必要電力と、機器２を識別する識別情報（たとえば機器ＩＤ）とを少なくとも含めた要求信号を、無線通信部５２２から電力管理装置１に送信する。なお、必要電力は機器本体５１が求めるようにしてもよい。

受信処理部５２４は、後述する許否情報を電力管理装置１から無線通信部５２２にて受信し、この許否情報に含まれる利用可能電力を機器本体５１に機器通信部５２１を通して通知する。ここで、利用可能電力は機器本体５１で利用可能な電力の上限を表しており、機器本体５１は、取得した利用可能電力を本体内記憶部５１１に記憶し、この利用可能電力を上限として動作する。なお、アダプタ内記憶部５２５には、機器本体５１の動作と消費電力との対応関係を含む特性情報が記憶されているので、受信処理部５２４は、この特性情報を参照して利用可能電力を動作の指示に変換して機器本体５１に通知してもよい。

一方、電力管理装置１は、図１に示すように、計測ユニット３との通信を行う第１通信部１１と、機器２との通信を行う第２通信部１２と、制御部１３と、計測値取得部１４と、計測値記憶部１５と、優先度記憶部１６と、上限記憶部１７とを有している。なお、電力管理装置１は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としており、適宜のプログラムを実行することにより各部の機能を実現する。

第１通信部１１は、電波を伝送媒体に用いて計測ユニット３の無線通信部３８との間で双方向に無線通信を行う。第２通信部１２は、電波を伝送媒体に用いて機器２との間で双方向に無線通信を行う。なお、機器２によっては、無線通信に対応していない機器２もあるので、第２通信部１２は、機器２との間で無線通信だけでなく、有線通信も可能に構成されている。

計測値取得部１４は、計測ユニット３から瞬時電力の計測値を、主幹系統並びに各分岐系統ごとに第１通信部１１を通して定期的（たとえば１分毎）に取得し、取得した計測値を計測値記憶部１５に主幹系統並びに各分岐系統ごとに記憶する。そのため、計測値記憶部１５には、たとえば下記表１に示すように、「系統ＩＤ」と「回路名称」と「電力（Ｗ）」とが対応付けられた形で系統ごとの（瞬時）電力が電力情報として格納される。

つまり、表１の例では、「リビングエアコン」で表されるエアコン２２の現在の消費電力が「３００Ｗ」であって、「ＩＨクッキングヒータ」で表されるＩＨヒータ２３の現在の消費電力が「２００Ｗ」であることを表している。計測値記憶部１５内の電力情報は、計測値取得部１４が計測ユニット３から計測値を取得する度に更新され、常に最新の情報となる。なお、１つの分岐系統に１つの機器２のみが接続されている場合、この分岐系統の電力は、この分岐系統に接続された機器２での消費電力と等価である。

優先度記憶部１６は、複数の機器２の優先度を予め記憶している。ここでいう優先度は複数の機器２の中での相対的な優先順位を表す値であって、優先的に動作すべき機器２ほど優先度が高く設定されている。優先度記憶部１６は、たとえば下記表２に示すように、複数の機器２について「機器ＩＤ」と「機器名称」と「優先度」とが対応付けられた優先リストを記憶している。なお、本実施形態では、優先度は１，２，３・・・というように数値で表されており、数値が小さいほど優先度が高く、数値が大きくなるほど優先度が低くなる。

つまり、表２の例は、「リビングエアコン」で表されるエアコン２２の優先度が「２」であるのに対し、「ＩＨクッキングヒータ」で表されるＩＨヒータ２３の優先度が「１」であるので、エアコン２２よりもＩＨヒータ２３の方が優先度が高いことを表している。そのため、詳しくは後述するが、エアコン２２とＩＨヒータ２３とが同時に稼働しようとした場合、ＩＨヒータ２３が優先的に稼働することになる。なお、表２中の機器名称「主幹（Ｌ１相）」、「主幹（Ｌ２相）」は、主幹系統（Ｌ１相並びにＬ２相）を表しており、これらに優先度は設定されていない。

このような優先度は、ユーザが電力管理装置１の操作部（図示せず）を操作して予め設定してもよいし、電力管理装置１が機器２の種別に応じて自動的に決定してもよい。機器の種別に応じて優先度を決定する場合、電力管理装置１は、たとえばＩＨヒータとエアコンと床暖房とこたつとヒートポンプ式給湯器とについて、ＩＨヒータが最も優先度が高く、エアコン、床暖房、こたつ、ヒートポンプ式給湯器の順に優先度を低くする。機器２が追加された場合には、追加された機器２の優先度を追加して優先度記憶部１６に記憶された優先度が更新される。

さらに、優先度は、固定的に設定される構成に限らず、たとえば時間帯、季節、天候などの適用条件に従って変動的に設定されていてもよい。つまり、優先度記憶部１６は、上述したような複数の機器２の優先度を適用条件別に記憶し、適用条件によって適用する優先度を変化させてもよい。これにより、たとえば日中の時間帯には照明器具よりもエアコンの優先度を高く設定し、夜間の時間帯には照明器具よりもエアコンの優先度を低く設定することが可能である。

上限記憶部１７は、管理範囲での使用が許容されている範囲の上限となる（瞬時）電力を上限電力として予め記憶している。上限電力は、たとえば主幹ブレーカの定格容量に応じて設定され、主幹系統のＬ１相、Ｌ２相ごとに設定されていてもよい。

さらに、本実施形態では、電力管理装置１は、計測値取得部１４が取得した計測値に応じて報知を行う出力部１８および報知部１９を有している。これにより、出力部１８は、たとえば管理範囲での現在の総使用電力が上限電力の９０％に達した場合に、ブザー等からなる報知部１９を駆動して、電力の使いすぎをユーザに通知することができる。

ここで、制御部１３は、機器２からの要求信号を取得する要求取得部１３１と、計測値記憶部１５および上限記憶部１７に記憶されているデータを用いて余裕電力を算出する算出部１３２と、機器２に対して消費電力の抑制を指示する抑制部１３３とを有している。

要求取得部１３１は、動作の許可を要求する要求信号が機器２から送信されると、第２通信部１２を通してこの要求信号を取得する。本実施形態では、機器２からの要求信号には、送信元の機器２を識別する識別情報（たとえば機器ＩＤ）と、この機器２が動作するのに必要な必要電力の情報が含まれている。要求取得部１３１は、要求信号を受けると、この要求信号に含まれている識別情報、および必要電力の情報を算出部１３２に出力する。

算出部１３２は、要求取得部１３１から識別情報および必要電力の情報（大きさ）を受けると、計測値記憶部１５に記憶されている計測ユニット３の計測値と、上限記憶部１７に記憶されている上限電力とに基づいて、現在の余裕電力を算出する。ここでいう余裕電力は、管理範囲での総使用電力が上限電力に達するまでの余裕を表しており、たとえば上限電力と管理範囲での現在の総使用電力との差分（上限電力−総使用電力）で表される。一例として、上限電力が３０００Ｗの場合に、計測値記憶部１５内の電力情報が表１のように主幹系統で１５００Ｗ使用していることを表しているのであれば、余裕電力は１５００Ｗ（＝３０００−１５００）となる。

さらに算出部１３２は、要求取得部１３１から取得した必要電力と、算出した余裕電力とを比較し、その比較結果に応じて、要求信号の送信元の機器２の動作の許否を表す許否情報を第２通信部１２を通して要求信号の送信元の機器２に通知する。このとき、算出部１３２は、必要電力と余裕電力との大小を比較し、余裕電力が必要電力より大きければ、要求信号の送信元の機器２に対して動作を許可する許否情報（以下、「許可情報」という）を通知する。つまり、余裕電力が必要電力よりも大きければ、算出部１３２は、要求信号の送信元の機器２を動作させるだけの余裕があると判断し、機器２に許可情報を通知する。

本実施形態においては、許可情報には、その通知先（つまり要求信号の送信元）の機器２で利用可能な電力の上限となる利用可能電力が含まれている。利用可能電力は、余裕電力あるいは必要電力そのものであってもよいし、余裕電力から一定の電力値を差し引いた電力値であってもよい。要求信号を送信した機器２は、電力管理装置１から許可情報を受けると、この許可情報に含まれている利用可能電力を上限として動作する。

一方、余裕電力が必要電力より小さければ、算出部１３２は、必要電力と余剰電力との差分（必要電力−余剰電力）を不足電力として算出し、不足電力の大きさを抑制部１３３に対して出力する。このとき、算出部１３２は、計測値記憶部１５に記憶されている電力情報と、要求信号の送信元の機器２を識別する識別情報とを、不足電力の情報（大きさ）と一緒に抑制部１３３に出力する。

抑制部１３３は、算出部１３２からの電力情報に基づいて、管理範囲内の複数の機器２のうち現在稼働中の機器２を特定し、且つ、これら稼働中の機器２並びに識別情報で特定される機器２の優先度を優先度記憶部１６から読み出す。つまり、抑制部１３３は、不足電力の情報を受けると、現在稼働中の機器２並びに要求信号の送信元の機器２の優先度を読み出すことになる。

それから、抑制部１３３は、優先度を読み出した機器２の中で優先度の低い機器２に対し、第２通信部１２を通して抑制信号を送信することにより、この機器２の消費電力を抑制する抑制制御を実行する。抑制信号は、これを受信した機器２での消費電力が抑制されるように機器２を制御する制御信号であって、電力管理装置１から抑制信号を受信した機器２は、その動作を停止（オフ）したり、動作状態や動作モードを変更したりすることにより消費電力を抑制する。すなわち、たとえばエアコン２２のような機器２であれば動作を停止あるいは設定温度を変更することにより消費電力を抑制でき、ＩＨヒータ２３のような機器２であれば動作を停止あるいは出力（火力）を下げることにより消費電力を抑制できる。また、複数の動作モードを有する冷蔵庫のような機器２であれば、動作モードを通常運転モードから省エネ運転モードに変更することにより消費電力を抑制できる。

ここにおいて、抑制部１３３は、算出部１３２からの電力情報を参照することで各機器２の現在の消費電力を推定できるので、機器２の動作を停止させる場合にあっては、電力情報を参照することで抑制制御にて抑制可能な消費電力を推定する。また、抑制部１３３は、動作状態や動作モードを変更する場合、機器２ごとに動作状態や動作モードの変更により抑制可能な消費電力を抑制値テーブルとして予め記憶しておけば、抑制値テーブルを参照することで抑制制御にて抑制可能な消費電力を推定できる。抑制部１３３は、消費電力の抑制によって算出部１３２から取得した不足電力を補うことができるように、抑制される消費電力の合計が不足電力に達するまでは、優先度の低い機器２から順に抑制信号を送信して抑制制御を実行する。

抑制部１３３は、抑制制御により抑制される消費電力が不足電力に達すると、算出部１３２に対して抑制完了通知を出す。抑制完了通知を受けた算出部１３２は、余裕電力に不足電力を加算することにより余裕電力を再計算し、再計算された余裕電力（元の余裕電力＋不足電力）と必要電力とを比較し、その比較結果に応じて、要求信号の送信元の機器２に許否情報を通知する。

また、要求信号の送信元の機器２の優先度が他の（現在稼働中の）機器２のいずれの優先度よりも低ければ、抑制部１３３は、要求信号の送信元の機器２の消費電力が抑制されるように抑制制御を実行する。具体的には、制御部１３は、抑制部１３３から算出部１３２および第２通信部１２を通して、要求信号の送信元の機器２に対して動作を許可しない許否情報（以下、「不許可情報」という）を通知することで、要求信号の送信元の機器２の消費電力を抑制する。この場合、要求信号の送信元の機器２は、電力管理装置１から不許可情報を受けるため動作を開始することができず、この機器２での消費電力が抑制される。

あるいは、制御部１３は、要求信号の送信元の機器２の動作状態や動作モードの変更により抑制可能な消費電力を抑制部１３３から算出部１３２に対して抑制要求電力として通知することにより、要求信号の送信元の機器２の消費電力を抑制してもよい。この場合、制御部１３は、算出部１３２にて必要電力から抑制要求電力を差し引いた電力（必要電力−抑制要求電力）を利用可能電力として算出し、この利用可能電力を含む許可情報を第２通信部１２を通して要求信号の送信元の機器２に通知する。これにより、許可情報を受信した機器２は、自身が要求した必要電力よりも小さい利用可能電力を上限として動作するので、この機器２での消費電力が抑制される。

すなわち、余裕電力が必要電力より小さい場合には、制御部１３は、管理範囲で使用中の電力の増加分が余裕電力内で収まるように、抑制部１３３にて優先度の低い機器２の消費電力を抑制する抑制制御を行う。その上で、制御部１３は、算出部１３２から要求信号の送信元の機器２に対して許否情報の通知を行うことになる。言い換えれば、制御部１３は、抑制制御によって機器２の消費電力が抑制され管理範囲全体としての余裕電力が増加することを見越して、要求信号の送信元の機器２へ許否情報（許可情報あるいは不許可情報）を通知することが可能になる。

たとえば、ＩＨヒータ２３の優先度が最も高く、テレビ２１、エアコン２２の順に優先度が低くなる場合において、テレビ２１およびエアコン２２の稼働中にＩＨヒータ２３から要求信号があった場合を想定する。この場合、抑制部１３３は、まずエアコン２２に対して抑制信号を送信し設定温度を変更することによりエアコン２２の消費電力を抑制する抑制制御を実行する。このとき、エアコン２２の抑制制御だけで不足電力を補えなければ、抑制部１３３は、さらにテレビ２１に対して抑制信号を送信し電源をオフすることによりテレビ２１の消費電力を抑制する抑制制御を実行する。これにより抑制制御で抑制された消費電力が不足電力に達すると、制御部１３は、ＩＨヒータ２３に対して許可情報を通知する。

なお、制御部１３は、上述したように優先度の低い機器２から順に抑制制御を実行する構成に限らず、優先度に、抑制制御を実行した場合の消費電力の抑制量を加味して抑制制御を実行してもよい。たとえばテレビ２１よりもエアコン２２の優先度が高い場合において、テレビ２１の消費電力を抑制しても不足電力を補うことができないが、エアコン２２の消費電力を抑制すれば不足電力を補えるのであれば、抑制部１３３はエアコン２２の抑制制御を実行する。

また、抑制部１３３は、消費電力を抑制する機器２を決定するに際して、要求信号の送信元の機器２を対象から外し、現在稼働中の機器２のみを対象として優先度の判断を行ってもよい。この場合、要求信号の送信元の機器２の優先度が一時的に最高まで上げられることと等価であり、抑制部１３３は、要求信号の送信元以外の機器２について抑制制御を実行し、抑制制御により増加した余裕電力を要求信号の送信元の機器２に割り当てることになる。

以上説明した構成の電力管理システム１０によれば、電力管理装置１は、管理範囲で使用中の電力を集中管理しており、ある機器２から要求信号を受けた場合にこの機器２に許否情報を通知し、機器２は、許否情報を受けてから動作（状態変化）を開始する。つまり、電力管理装置１は、機器２での消費電力が実際に増加する前に、その消費電力の増加により管理範囲での総使用電力が上限電力を超えるか否かを判断し、超えない場合に機器２の動作を許可する。一方、消費電力の増加により管理範囲での総使用電力が上限電力を超える場合には、電力管理装置１は、管理範囲で使用中の電力の増加分が余裕電力内で収まるように、優先度の低い機器２に抑制信号を送信して消費電力を抑制させる。そのため、機器２での消費電力増加により管理範囲の総使用電力が主幹ブレーカの定格範囲を超えてしまうことを事前に回避できる。

しかも、電力管理装置１は、消費電力を抑制する抑制制御の対象となる機器２を、予め優先度記憶部１６に記憶している機器２の優先度に従って決定するので、余裕電力を確保するために全ての機器２と通信することは必要ない。したがって、電力管理装置１は、管理範囲内の機器２の数が多くても、機器２から必要電力の要求があった場合に、他の機器２の消費電力を抑制して余裕電力を確保するのにかかる時間を短縮できるという利点がある。その結果、機器２においては、ユーザの操作などに連動して要求信号を送信してから、許可情報の通知を受けるまでに要する時間が短くなり、ユーザの操作などがあってから動作開始までのタイムラグを短縮できる。

また、電力管理装置１は、要求信号の送信元の機器２に許可情報を通知する際、この機器２で利用可能な電力の上限となる利用可能電力を許可情報に含めて通知するので、機器２においては利用可能電力の範囲内で動作することが可能となる。つまり、機器２は、管理範囲の総使用電力が上限電力を超えない範囲で、電力を無駄に余らすことなく有効に使用することできる。

なお、制御部１３は、抑制部１３３での抑制制御により実際に機器２の消費電力が抑制されるのを待って、許否情報を要求信号の送信元の機器２に通知するように構成されていてもよい。この場合、機器２においては、ユーザの操作などがあってから動作開始まで若干のタイムラグが生じるものの、電力管理装置１が余裕電力を確保するために全ての機器２と通信するような構成に比べれば、タイムラグを十分に短縮可能である。

ところで、電力管理装置１は、上限記憶部１７に記憶している上限電力を外部からの要求に応じて変更する上限変更部（図示せず）をさらに有していてもよい。この場合、電力管理装置１は、たとえばエネルギー需要のピークを抑制（ピークカット）するために電力会社側から送信されるピークカット信号を受信し、上限変更部がピークカット信号に基づいて上限電力を下げる。これにより、電力管理装置１は、上限電力を固定するのではなく、外部からの要求に応じて上限電力をフレキシブルに変更できるので、たとえば上記ピークカットなどの要請に対応することができる。

また、電力管理装置１の制御部１３は、余裕電力が必要電力より小さい場合で、消費電力を抑制可能な機器２がないときには、所定の許容時間に限って、上限電力を大きくした上で余裕電力を再計算するように構成されていてもよい。この場合、制御部１３は、再計算後の余裕電力に応じた許否情報を、要求信号の送信元の機器２に通知することで、この機器２の動作を一時的に許容する。つまり、機器２の消費電力を抑制するだけでは十分な余裕電力を確保できない場合、電力管理装置１は、上限電力を一時的に上げることにより余裕電力を増加させ、要求信号の送信元の機器２の動作を可能とする。

この構成によれば、電力管理装置１は、通常時の上限電力を超えた電力の使用を一時的に許容することで、様々な機器２の使用パターンに柔軟に対応することが可能になる。たとえば、電源オン後の立ち上がり期間に限り消費電力が増大するような機器２からの要求信号を受けた場合、電力管理装置１はこの機器２に対して許可情報を通知し、この機器２の動作を許可することができる。なお、通常時の上限電力を超過しての電力使用は、超過率が低く短時間であれば主幹ブレーカの遮断にもつながらないため、許容時間に制限した上であれば許容される。

また、制御部１３は、消費電力を抑制状態の機器２がある場合、この機器２の抑制状態の開始時点から所定の再通知時間以内に余裕電力が増加すれば、増加後の余裕電力に応じてこの機器２の抑制状態を解除するように構成されていてもよい。つまり、制御部１３は、要求信号を受けてある機器２の抑制制御をした後、ユーザの操作などにより機器２の動作状態が変化して管理範囲の総使用電力が変化し、再通知時間以内に余裕電力が増加すると、増加後の余裕電力に応じて抑制状態を解除可能か判断する。このとき、制御部１３は抑制状態を解除することによる消費電力の増加分が余裕電力より小さければ、抑制状態の機器２に制御信号を送信してこの機器２の抑制状態を解除する。

この構成によれば、電力管理装置１は、抑制制御により機器２の消費電力を一旦抑制しながらも、その後、再通知時間内に余裕電力が増加して抑制状態を解除可能になれば、抑制状態を解除することができる。したがって、機器２は、管理範囲の総使用電力が上限電力を超えない範囲で、電力を無駄に余らすことなくより有効に使用することできる。

また、電力管理装置１は、制御部１３が要求信号の送信元の機器２に許可情報を通知した場合、この機器２の優先度を、許可情報の通知時点から所定の優先時間に限って最高とする優先変更部（図示せず）をさらに有していてもよい。つまり、電力管理装置１は、たとえばエアコン２２から要求信号を受けて許可情報を通知した場合に、優先度記憶部１６に記憶されているこのエアコン２２の優先度を、許可情報の通知時点から優先時間の間だけ最高となるように変更する。なお、優先度を一時的に最高に変更する処理は、優先度記憶部１６における該当する機器２に対応付けてフラグを立てることにより実現される。

この構成によれば、電力管理装置１は、機器２に対して許可情報を一旦与えると、一定時間（優先時間）だけこの機器２の優先度を最高としてその動作を保障することが可能となる。要するに、ある機器２が電力管理装置１から許可情報を受けて動作を開始した後、この機器２よりも優先度の高い別の機器２が要求信号を出すことにより、先に動作を開始していた機器２の動作が妨げられることを回避できる。

（実施形態２）
本実施形態の電力管理システム１０は、電力管理装置１の制御部１３が利用可能電力を含む許可情報の通知を複数回行う点で、実施形態１の電力管理システム１０と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態においては、制御部１３は、余裕電力が必要電力より小さい場合、実際に機器２に抑制信号を送信して抑制制御を行う前に、抑制制御による増加分を含む余裕電力に応じた利用可能電力を要求信号の送信元の機器２に通知する一次通知を行う。つまり、制御部１３は、一次通知としては、抑制制御による消費電力の抑制量を推定し、推定された抑制量を加味した余裕電力に応じて利用可能電力を求め、この利用可能電力を機器２に通知する。

さらに、制御部１３は、実際に機器２に抑制信号を送信して抑制制御を行った時点から所定時間経過後に、再計算される余裕電力に応じた利用可能電力を要求信号の送信元の機器２に再通知する二次通知を行う。つまり、制御部１３は、二次通知としては、抑制制御による実際の消費電力の抑制量を測定し、測定された抑制量を加味した余裕電力に応じて利用可能電力を求め、この利用可能電力を機器２に再通知する。

要求信号の送信元の機器２は、一次通知を受けた時点で、一次通知に含まれる利用可能電力を上限として動作を開始し、さらに二次通知を受けると、利用可能電力を二次通知に含まれる利用可能電力に修正し、修正後の利用可能電力を上限として動作する。したがって、一次通知で見込まれた量よりも実際の消費電力の抑制量が少なかった場合には利用可能電力は修正されて小さくなり、反対に、一次通知で見込まれた量よりも実際の消費電力の抑制量が多かった場合には利用可能電力は修正されて大きくなる。

次に、本実施形態の電力管理システム１０の動作について図５を参照して説明する。なお、図５では管理範囲で使用されている機器２として、「エアコン１」で表される第１のエアコン２２１、「エアコン２」で表される第２のエアコン２２２、ＩＨヒータ２３を例示している。

計測ユニット３は、定期的（たとえば１分間隔）に計測値を電力管理装置１に通知する（図５のＳ１）。

電力管理装置１は、ＩＨヒータ２３から必要電力を含む要求信号を受信すると（Ｓ２）、現在稼働中の機器２の中で優先度の低い機器（ここでは第１のエアコン２２１とする）を特定し、この機器２を対象に抑制制御を実行した場合の余裕電力を推定する。それから、電力管理装置１は、推定した余裕電力に応じた利用可能電力を含む許可情報を、一次通知としてＩＨヒータ２３に通知する（Ｓ３）。一次通知を受けたＩＨヒータ２３は、一次通知に含まれる利用可能電力を上限として動作を開始する。ここで、電力管理装置１が要求信号を受信して（Ｓ２）から一次通知を出す（Ｓ３）までに要する時間Ｔ１は、たとえば１秒以内である。

一次通知を出した電力管理装置１は、すぐに抑制信号を第１のエアコン２２１に送信し（Ｓ４）、その応答として第１のエアコン２２１から送信されるゲット応答を受信する（Ｓ５）ことにより、第１のエアコン２２１が正常に抑制信号を受信したと判断する。ここでは、抑制信号は第１のエアコン２２１の動作の停止を指示するオフ制御信号である。なお、電力管理装置１が抑制信号を送信して（Ｓ４）からゲット応答を受信する（Ｓ５）までに要する時間Ｔ２は、たとえば１秒以内である。

その後、第１のエアコン２２１は、オフ制御信号に従って動作を停止し、動作を正常に停止したことを表す状態変化を電力管理装置１に通知する（Ｓ６）。電力管理装置１は、抑制信号の送信（Ｓ４）時点から所定時間Ｔ３の経過後に、計測ユニット３から計測値の読み出し（Ｓ７〜Ｓ１２）を行う。ここで、所定時間Ｔ３は、抑制制御の対象の機器（ここでは第１のエアコン２２１）の状態変化（ここでは動作の停止）が完了するまでの時間よりやや長く設定されることが望ましい。たとえば、「抑制制御の対象となる機器２の台数×１秒＋２秒」のように、抑制制御の対象となる機器２の台数に応じて所定時間Ｔ３は決定される。

電力管理装置１は、計測ユニット３からの計測値の読み出しを系統ごとに行う。すなわち、電力管理装置１は、主幹系統の瞬時電力の計測値を要求する主幹要求を計測ユニット３に送信し（Ｓ７）、その応答としてのゲット応答を受信する（Ｓ８）ことにより、主幹系統の瞬時電力の計測値を取得する。さらに、電力管理装置１は、第１の分岐系統の瞬時電力の計測値を要求する分岐要求を計測ユニット３に送信し（Ｓ９）、その応答としてのゲット応答を受信する（Ｓ１０）ことにより、第１の分岐系統の瞬時電力の計測値を取得する。さらに、電力管理装置１は、第２の分岐系統の瞬時電力の計測値を要求する分岐要求を計測ユニット３に送信し（Ｓ１１）、その応答としてのゲット応答を受信する（Ｓ１２）ことにより、第２の分岐系統の瞬時電力の計測値を取得する。なお、電力管理装置１は、計測ユニット３からの計測値の読み出し（Ｓ７〜Ｓ１２）に要する時間Ｔ４は、たとえば３秒以内である。

計測値を読み出した電力管理装置１は、読み出した計測値と上限電力とから実際の余裕電力を算出し、算出した余裕電力に応じた利用可能電力を含む許可信号を、二次通知としてＩＨヒータ２３に通知する（Ｓ１３）。二次通知を受けたＩＨヒータ２３は、利用可能電力を二次通知に含まれる利用可能電力に修正する。なお、電力管理装置１は、一次通知から計測ユニット３からの計測値の読み出し完了までにたとえば６秒（Ｔ３＋Ｔ４）程度要するとすれば、一次通知と二次通知との時間間隔は８秒程度に設定される。

以上説明した本実施形態の電力管理システム１０によれば、電力管理装置１は、要求信号を受けてからすぐに推定値に基づく利用可能電力を一次通知として機器２に通知するので、機器２は操作に対してすぐに動作を開始でき、機器２の即時応答性を確保できる。また、電力管理装置１は、抑制制御を行ってから所定時間経過後に、実際の計測値に基づく利用可能電力を二次通知として機器２に通知するので、機器２は実際の計測値に基づく利用可能電力を上限に動作でき、推定値と計測値とのずれに対応できる。すなわち、本実施形態の電力管理システム１０では、機器２の即時応答性を確保しながらも、二次通知後には実際の消費電力の抑制量に応じた正確な利用可能時間を上限として機器２を動作させることができる。

ところで、本実施形態の電力管理システム１０では、制御部１３は、一次通知においては余裕電力に応じて利用可能電力に上限値を設定することが望ましい。すなわち、制御部１３は、一次通知においては消費電力の抑制量の推定値に基づいて利用可能電力を決定しているので、その後、機器２の抑制制御に失敗し、見込んでいた消費電力の抑制を実現できない可能性がある。そこで、制御部１３は、抑制制御に失敗することを考慮して、一次通知において通知する利用可能電力に関しては、たとえば管理範囲内の総使用電力に利用可能電力を加えた値が上限電力の１４０％となるように上限値を設定する。

このように一次通知における利用可能電力に上限値を設定することにより、仮に制御部１３が抑制制御に失敗したとしても、一次通知を受けた機器２は上限値の範囲内で動作することになる。要するに、電力管理装置１は、抑制制御に失敗した場合でも、管理範囲内の総使用電力の上限電力に対する超過率をコントロールすることができ、許容し得る範囲内に電力超過を収めることが可能となる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

１ 電力管理装置
２ 機器
３ 計測ユニット
１０ 電力管理システム
１３ 制御部
１３１ 要求取得部
１３２ 算出部
１３３ 抑制部
１６ 優先度記憶部
２１ テレビ（機器）
２２ エアコン（機器）
２３ ＩＨヒータ（機器）

Claims (6)

1. 管理範囲で使用される複数の機器および前記管理範囲で使用中の電力を計測する計測ユニットとの通信機能を有した電力管理装置であって、
   前記複数の機器の優先度を予め記憶した優先度記憶部と、前記機器から動作の許可を要求する要求信号を受信したときに、前記計測ユニットの計測結果と予め決められている上限電力とに基づいて余裕電力を算出し、前記要求信号の送信元の前記機器の動作に必要な必要電力と前記余裕電力との比較結果に応じて動作の許否を表す許否情報を当該機器に通知する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合、前記管理範囲で使用中の電力の増加分が前記余裕電力内で収まるように、前記優先度の低い前記機器に抑制信号を送信して消費電力を抑制させ、
   前記制御部は、前記要求信号の送信元の前記機器に対して動作を許可する場合、当該機器で利用可能な電力の上限となる利用可能電力を前記許否情報に含めて当該機器に通知し、
   前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合、前記機器の消費電力を抑制させる前に、当該消費電力が抑制されることによる増加分を含む前記余裕電力に応じた利用可能電力を前記要求信号の送信元の前記機器に通知する一次通知を行い、前記機器の消費電力を抑制させてから所定時間経過後に、再計算される前記余裕電力に応じた利用可能電力を、前記要求信号の送信元の前記機器に再通知する二次通知を行うことを特徴とする電力管理装置。
2. 前記制御部は、前記一次通知においては、前記余裕電力に応じて利用可能電力に上限値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電力管理装置。
3. 管理範囲で使用される複数の機器および前記管理範囲で使用中の電力を計測する計測ユニットとの通信機能を有した電力管理装置であって、
   前記複数の機器の優先度を予め記憶した優先度記憶部と、前記機器から動作の許可を要求する要求信号を受信したときに、前記計測ユニットの計測結果と予め決められている上限電力とに基づいて余裕電力を算出し、前記要求信号の送信元の前記機器の動作に必要な必要電力と前記余裕電力との比較結果に応じて動作の許否を表す許否情報を当該機器に通知する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合、前記管理範囲で使用中の電力の増加分が前記余裕電力内で収まるように、前記優先度の低い前記機器に抑制信号を送信して消費電力を抑制させ、
   前記制御部は、前記余裕電力が前記必要電力より小さい場合で、前記消費電力を抑制可能な前記機器がないときには、所定の許容時間に限って、前記上限電力を大きくした上で再計算される前記余裕電力に応じた前記許否情報を前記要求信号の送信元の前記機器に通知し、当該機器の動作を一時的に許容することを特徴とする電力管理装置。
4. 外部からの要求に応じて前記上限電力を変更する上限変更部をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力管理装置。
5. 前記制御部が前記要求信号の送信元の前記機器に対して動作を許可した場合、当該機器の前記優先度を、前記許否情報の通知時点から所定の優先時間に限って最高とする優先変更部をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力管理装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力管理装置と、
   前記管理範囲で使用される前記複数の機器と、
   前記管理範囲で使用中の電力を計測する前記計測ユニットとを備えることを特徴とする電力管理システム。

Images