JP7298581B2 - 移動体による電力取引のための入札条件決定装置及び電力取引システム - Google Patents
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Description
単位時間帯毎の前記移動体の蓄電池に於ける入札電力量上限値を決定する入札電力量上限値決定手段と、
前記単位時間帯毎の電力取引市場毎の電力量の売買価格を予測する電力量売買価格予測手段と、
前記入札電力量上限値決定手段による前記入札電力量上限値と、前記電力量売買価格予測手段による前記電力量の売買価格の予測値とに基づいて、少なくとも一つの前記単位時間帯に亙る前記移動体の蓄電池にて充放電可能な電力量の範囲での前記移動体による前記電力取引市場に於ける電力量の売買による損益を表わす指標値に於いて利益が最大となる最適条件を検出することにより、前記最適条件に於ける前記単位時間帯毎の電力取引市場と売買価格と前記移動体の蓄電池にて充放電される電力量とを決定する充放電最適化手段と、
前記少なくとも一つの電力取引市場に於ける入札条件として、前記単位時間帯毎に、前記充放電最適化手段により決定された電力取引市場に於いて、前記充放電最適化手段により決定された売買価格と充放電電力量との入札をすることを決定する入札条件決定手段と
を含み、
前記少なくとも一つの電力取引市場に於いて、前記移動体が電力需要家へ直接に電力を調達する電力取引の約定を行う直接取引市場が選択可能であり、
前記電力量売買価格予測手段が、前記電力量の売買価格の予測値として前記直接取引市場に於ける前記電力需要家の前記単位時間帯毎の電力量の買取価格を予測するよう構成され、
前記入札電力量上限値決定手段が、前記電力需要家に於ける少なくとも一つの単位時間帯に亙る電力需要量を予測する手段を含み、その電力需要量の予測値と前記移動体からの融通可能な電力量とに基づいて前記単位時間帯毎の前記入札電力量上限値を決定するよう構成されている装置
により達成される。
前記電力需要家の少なくとも一つの単位時間帯に亙る電力需要量を予測する手段と、
前記単位時間帯毎の前記電力需要家の電力需要量の予測値が所定の基準値を上回るときには、移動体が電力需要家へ直接に調達する電力の取引の約定を行う直接取引市場へ電力量の買取の入札をすることを入札条件として決定する入札条件決定手段と
を含み、
前記入札条件決定手段が、前記電力需要量の予測値が前記所定の基準値を上回るときには、前記電力需要量の予測値が前記所定の基準値を下回るときよりも、前記入札条件に於ける電力の買取価格を高く設定するよう構成されている装置
によっても達成される。
2…情報処理システムサーバ
3…通信ネットワーク
PL…送電線網
EV…電動車(移動体)
EC…充放電器装置
図1に模式的に示されている如く、電力送配電システム1に於いて、電力は、従前では、専ら、電力会社の管理する発電所から、電力を消費又は使用する種々の施設や建物、例えば、工場、ビル(会社等の事業者)、商業施設、住宅、店舗などの種々の電力需要家まで配設された送電線網PL(系統電力網)を通して供給されていたが、電力の自由化と再生可能エネルギー発電技術による分散型電源の普及と共に、P2P電力売買取引、即ち、電力の個人間での売買取引の導入が検討され、技術的には、実施可能な状態となりつつある。また、電気自動車やハイブリッド車などの大容量の蓄電池を搭載した電動車EV等の移動体の普及に伴い、電力送配電システム1に於いて、送電線網PLや電力需要家に於ける各所に、充放電器設備ECが設置され、かかる充放電器設備ECにて、電動車EVが接続されてその蓄電池の充放電が可能となっている。更に、充放電器設備ECは、電力需要家の施設にも設置され得るので、電動車EVの電力需要家にする受電又は給電は、送電線網PLを介して実行することも、電力需要家に設置された充放電器設備ECに介して直接に実行することも可能となる。そして、電動車EVを蓄電手段として利用することが提案され、実施されつつあり、電動車EV等の移動体を用いた電力の売買をP2P取引にて行うことも検討されている。
上記のP2P電力売買取引システムとしては、種々の形態が検討されているところ、一つの態様としては、システムに於いては、図2(A)に描かれている如く、比較的大規模な施設、例えば、工場、商業施設、鉄道駅、空港などの需要電力量の大きい大電力需要家の入札と約定とをそれぞれ管理する各事業者エージェントと、住宅や中小の店舗などの通常の需要電力量の小電力需要家の入札と約定とをそれぞれ管理する各住宅(ホーム)エージェントと、電動車EVなどの移動体の入札と約定とをそれぞれ管理する各移動体(ベヒクル)エージェントとが存在し、電動車EV、大電力需要家、小電力需要家は、それぞれ、担当されるエージェントを介して、入札を実行することとなる。
(a)概要
本実施形態に於いては、一つの態様として、電動車等の移動体が、上記のP2P電力売買取引市場に入札する際の入札条件として、移動体にとって、できるだけ有利な条件を探索して決定するための装置が提供される。この点に関し、電力需要家に於いて電力需要が高くなると、電力需要家の入札に於ける電力の買取価格も上昇するので、本実施形態の装置に於いては、電力需要家の電力需要が高くなるときに、移動体が電力の売却入札をして、電力の売却ができるようになっていてよく、これにより、移動体の利益を増やせることとなる。また、「発明の概要」の欄に於いて触れた如く、電力需要家、特に、大規模電力需要家に於いて、電力需要が高くなり、系統電力網からの電力の調達量が予定した最大量(基準値)に近づき、或いは、予定した最大量を超過するおそれがあるときには、電力需要家は、系統電力網からの電力の調達量を抑制すべく、即ち、ピークカット処置として、直接取引市場に於いて、直接取引による電力の調達を試みることとなる(既に述べた如く、電力需要家に於いては、系統電力網からの電力の調達量(一般取引市場での約定により調達する分も含む。)が高くなるほど、翌年の基本料金が高くなるので、かかるコストを抑えるために、系統電力網からの電力の調達量が予定した量を超えるときには、電力の調達先の変更が試みられる。)。そして、電力需要家が直接取引市場から電力の調達を試みる場合は、通常、電力需要家の需要の緊急性が高いこととなるので、買取入札は、通常よりも高い価格にて行われることが多い。従って、移動体に於いて、電力需要家のピークカット処置を行うタイミングを予測し、その処置の実施に合わせて直接取引による電力の売却の入札をし、約定が得られれば、更に、移動体の利益を増やせることとなる。また、電力需要家にとっても、電力需要が高くなり、ピークカット処置を実行しようするタイミングで、移動体から直接取引による電力の調達を受けられれば、系統電力網からの電力の調達量の抑制が可能となり、有利である。かくして、本実施形態では、特に、移動体に於いて、電力需要家の電力需要が高くなるとき、更には、電力需要家のピークカット処置として電力調達のための直接取引市場への買取入札を実行する局面を予測し、かかる予測に対応して、より的確な入札条件にて入札をすることにより、売買取引を約定して、より多くの収益を得られるように、入札条件を決定する構成が設けられる。
図3を参照して、移動体の電力取引のための入札条件決定装置の構成に於いては、具体的には、まず、電動車等の移動体に於ける過去から現在までの運行データ(トリップ情報)、蓄電池のSOC変動データ、家や会社に於ける充放電器接続状況データなどの移動体の内部に於ける情報を収集する内部保持データ収集部と、天気や気温などの気候情報、日時、電力取引市場に於ける過去の気配値等の外部の情報を取り込む外部取込データ収集部とが設けられる。そして、内部保持データ収集部にて得られた情報から、ユーザ利用予測部に於いて、任意の態様にて、今後の移動体の利用状況、例えば、未来の走行データ・接続場所・停車時間などが予測される。一方、外部取込データ収集部にて得られた情報は、まず、一般取引市場価格予測部にて参照され、そこに於いて、過去の天候、日時(祝日・平日・イベントの有無)、過去の需要、過去の一般取引市場に於ける電力料金のデータなどと比較照合されて、任意の態様にて、一般電力取引市場における未来の電力の取引価格の予測値が決定される(価格予測値は、市場の単位時間帯毎に決定されてよい。)。また、外部取込データ収集部にて得られた情報は、直接取引市場買取価格予測部にて参照され、そこに於いて、過去の天候、日時(祝日・平日・イベントの有無)、過去の需要、過去の直接取引市場に於ける約定価格のデータなどと比較照合されて、任意の態様にて、直接取引市場における現在から未来に亙る電力の買取価格の予測値が決定される。なお、価格予測値は、市場の単位時間帯毎に決定されてよく、直接取引市場の買取価格の予測に於いては、複数の電力需要家がそれぞれ入札する複数の直接取引市場に於けるそれぞれの買取価格が予測されてよい。そして、更に、外部取込データ収集部にて得られた情報は、電力需要家需要予測部に於いても参照され、そこに於いて、過去の天候、日時(祝日・平日・イベントの有無)、過去の需要の推移のデータなどと比較照合されて、任意の態様にて、現在から未来に亙る電力需要家に於ける電力需要量の予測値が決定される。ここで、電力需要家に於ける電力需要量の予測値は、図4(A)に模式的に描かれている如く、市場の単位時間帯毎に決定されてよい。また、電力需要量の予測値は、移動体が入札する可能性のある直接取引市場に買取入札をする電力需要家のそれぞれについて決定されてよい。移動体が入札する可能性のある直接取引市場は、移動体と電力需要家との位置関係に基づき、移動体が電力の調達が可能な範囲の電力需要家が買取入札をする市場から任意に選択されてよい。上記の取引価格と電力需要は、任意に設定されてよい任意の数の単位時間帯に亙って予測されてよい。
上記の如く、内部保持データと外部取込データとをそれぞれ用いて、取引市場に於ける取引価格の予測と電力需要家の電力需要の予測とが為されると、それらの予測値を用いて、移動体にとって最も利益が高くなると予想される最適な入札条件の探索が実行されることとなる。かかる最適な入札条件の探索のために、特に、本実施形態の装置に於いては、電力需要家の電力需要量の予測結果に基づいて、移動体から電力需要家へ調達可能な電力量が、電力需要家の電力需要量の推移に合わせて配分できるようにする構成が設けられる。かかる電力量の配分のための構成に於いては、図3に示されている如く、単位時間提供可能電力量検出部、融通可能電力総量算出部、電力需要家電力逼迫度算定部及び入札電力量上限値決定部が設けられる。
かくして、電力需要家の電力需要が大きいときほど、多くの電力量が調達できるようにする入札電力量の配分条件として入札電力量上限値が決定されると、かかる入札電力量の配分条件の下で、予測された取引市場に於ける取引価格を用いて、移動体にとって最も利益が大きくなる入札条件の探索が実行される。かかる処理に於いては、電力売買取引に於ける損益を表わす指標値として、電力売買取引に於いて発生するコストを算出する目的関数fcostを設定し、移動体の蓄電池に於いて満たされるべきSOCの上下限値についての制約条件(蓄電池の充放電可能な範囲)下で、目的関数fcostを最小化する売却又は買取電力量が探索される。
SOCLowerLimit≦SOC(k)≦SOCUpperLimit …(5)
を満たすことが制約条件となる。
(a)概要
本実施形態に於いては、更に、電力需要家が上記のP2P電力売買取引市場に入札する場合に、特に、電力需要家に於ける電力需要が高くなり、系統電力網からの電力の調達量が予定した最大量を超過するおそれがあるときには、そのことを捉えて、ピークカット処置として、直接取引市場を通じた電力の調達をできるようにして、入札条件を決定するための装置が提供される。上記の移動体の入札条件決定装置の説明に於いて既に触れた如く、移動体の入札条件決定装置は、電力需要家の電力需要が高くなり、ピークカット処置が実行されることを予測し、その場合には、電力需要家の電力の買取価格が通常よりも高くなることを予想して、入札条件を決定するよう構成されている。従って、電力需要家に於ける入札条件決定装置に於いては、かかる移動体からの売却入札と約定し易くすべく、ピークカット処置が必要な状況の発生が予測されると、買取価格を通常よりも高く設定した入札条件が決定されるようになっていてよい。なお、入札条件決定装置の各部の構成及び作動は、電力需要家のために設けられたコンピュータ装置のプログラムに従った作動により実現されてよい。コンピュータ装置は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有するコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。入札条件決定装置は、電力需要家の施設内に設けられたコンピュータ装置に構成されてもよく、クラウド・コンピューティングを用いて構成されてもよい。
図6を参照して、電力需要家の入札条件決定装置に於いても、移動体の入札条件決定装置の場合と同様に、電力需要家の内部の状態に関わる情報、例えば、過去の需要の推移、過去の電力取引価格、基本料金などを含む情報を収集する内部保持データ収集部と、天気や気温などの気候情報、日時、電力取引市場に於ける過去の気配値等の外部の情報を取り込む外部取込データ収集部とが設けられる。そして、これらで得られた情報を用いて、電力需要予測部に於いて、任意のアルゴリズムにより、電力需要家に於ける単位時間帯毎に需要電力量の予測値が決定される。なお、予測を実行する時間幅は、適宜設定されよい。ここに於いて、需要電力量の予測値が予め設定された系統電力網から調達する電力量の最大予定量を超過する単位時間帯、或いは、最大予定量に近接する単位時間帯が検出されたときには、それらの単位時間帯が電力ピーク発生期間として、ピークカット処置を実行すべき期間として特定されるようになっていてよい。即ち、図4(A)に示されている場合と同様に、需要電力の予測値が、最大予定量λ又は最大予定量に近接した所定値κを超過するときに(斜線領域)、電力ピーク発生期間として特定されてよい。
上記の移動体の入札条件決定装置と電力需要家の入札条件決定装置とは、以下の如く、構成の一部が変更されていてよい。
図3に例示の移動体の入札条件決定装置に於ける電力需要家需要予測部と直接取引市場買取価格予測部とに於いては、図8(A)に示されている如く、それぞれ、直接取引市場に於いて、電力需要家から入札されている買取希望電力量と買取希望価格との情報が取得され、それらの情報に基づいて、直接取引市場における現在から未来に亙る電力需要家に於ける電力需要量の予測値と現在から未来に亙る電力の買取価格の予測値とがそれぞれ予測されてよい。電力需要量の予測値には、直接取引市場に於ける買取希望電力量がそのまま用いられてもよく、任意の態様により、買取希望電力量が修正されて用いられてもよい。買取価格の予測値には、直接取引市場に於ける買取希望価格がそのまま用いられてもよく、任意の態様により、買取希望価格が修正されて用いられてもよい。かかる構成によれば、移動体の装置は、利益を最大化するように動作するため、直接取引市場に於ける買取価格の高い時間時間帯或いは買取希望電力量の多い単位時間帯に対して入札をかけるようになり、結果として、電力需要家側がピークカット処置のために移動体の電力を利用できるようになることが期待される。
図6に例示の移動体の入札条件決定装置は、更に、図10(A)に模式的に描かれている如く、外部取込データ収集部にて取得される情報を用いて、電動車接続数予測部にて、現在から未来に於いて電力需要家の充放電器設備に接続され得る電動車等の移動体の数を予測し、電動車放電量予測部にて、その予測数から電動車等の移動体から調達できる電力量の予測値を取得できるように構成されていてよい。電動車等の移動体の接続予測数は、気候情報や日時の情報を参照して、過去の同様の状況に於いて電力需要家の周囲に集まった移動体の数、或いは、更に電力需要家の充放電器設備に接続して電力の調達をした移動体の数と比較照合するなどして、任意のアルゴリズムにて予測されるようになっていてよい。電動車等の移動体から調達できる電力量の予測値は、電動車等の移動体の接続予測数を参照して、過去の同様の状況に於いて調達できた電力量と比較照合するなどして、任意のアルゴリズムにて予測されるようになっていてよい。そして、電動車等の移動体から調達できる電力量の予測値は、入札条件決定部に於いて、入札条件の決定の際に参照されてよい。例えば、移動体から調達できる電力量の予測値が、需要電力量の予測値と比較して、十分な量となっていれば、直接取引市場に入札する買取価格を抑制し、需要電力量の予測値と比較して、不足気味である場合などでは、直接取引市場に入札する買取価格をより高額に設定して、やや遠い地域に存在している移動体に対して、電力調達のインセンティブを誘発して、電力がより確実に調達できるようになっていてよい。即ち、移動体からの購入が見込める量を事前に予測することで、より的確な入札条件の設定が可能となる。
上記の如く、本実施形態に於いては、移動体に於いては、移動体にとって電力取引による利益がより大きくできるように入札条件を決定する装置が採用され、電力需要家に於いては、電力需要が高くなる時期に、的確に入札条件を設定して、系統電力網から調達する電力量の最大予定量を抑制できるように、直接取引市場を通じて電力の調達をすることを可能にする装置が採用される。従って、P2P電力取引を実施するシステムは、上記の入札条件決定装置にて決定された条件の入札を受け入れるよう構成される。また、本実施形態のいくつかに於いては、市場に入札されている電力量と価格との情報を利用して、入札条件を決定する構成が設けられているので、かかる処理が達成されるように、システムは、移動体又は電力需要家の装置へシステムから入札情報を提供できるよう構成される。
Claims (9)
- 移動体の、少なくとも一つの電力取引市場に於ける電力量の売買取引のための入札条件を決定する装置であって、
単位時間帯毎の前記移動体の蓄電池に於ける入札電力量上限値を決定する入札電力量上限値決定手段と、
前記単位時間帯毎の電力取引市場毎の電力量の売買価格を予測する電力量売買価格予測手段と、
前記入札電力量上限値決定手段による前記入札電力量上限値と、前記電力量売買価格予測手段による前記電力量の売買価格の予測値とに基づいて、少なくとも一つの前記単位時間帯に亙る前記移動体の蓄電池にて充放電可能な電力量の範囲での前記移動体による前記電力取引市場に於ける電力量の売買による損益を表わす指標値に於いて利益が最大となる最適条件を検出することにより、前記最適条件に於ける前記単位時間帯毎の電力取引市場と売買価格と前記移動体の蓄電池にて充放電される電力量とを決定する充放電最適化手段と、
前記少なくとも一つの電力取引市場に於ける入札条件として、前記単位時間帯毎に、前記充放電最適化手段により決定された電力取引市場に於いて、前記充放電最適化手段により決定された売買価格と充放電電力量との入札をすることを決定する入札条件決定手段と
を含み、
前記少なくとも一つの電力取引市場に於いて、前記移動体が電力需要家へ直接に電力を調達する電力取引の約定を行う直接取引市場が選択可能であり、
前記電力量売買価格予測手段が、前記電力量の売買価格の予測値として前記直接取引市場に於ける前記電力需要家の前記単位時間帯毎の電力量の買取価格を予測するよう構成され、
前記入札電力量上限値決定手段が、前記電力需要家に於ける少なくとも一つの単位時間帯に亙る電力需要量を予測する手段を含み、その電力需要量の予測値と前記移動体からの融通可能な電力量とに基づいて前記単位時間帯毎の前記入札電力量上限値を決定するよう構成されている装置。 - 請求項1の装置であって、前記入札電力量上限値決定手段が、前記電力需要家の電力需要量の予測値の大きい単位時間帯に於ける前記入札電力量上限値を、前記電力需要家の電力需要量の予測値の小さい単位時間帯に於ける前記入札電力量上限値よりも大きくなるように、前記移動体からの融通可能な電力量を配分して前記入札電力量上限値を決定するよう構成されている装置。
- 請求項2の装置であって、前記電力需要家がその電力需要量に対して前記直接取引市場を通じて電力の調達を実施するための基準値を設定しており、前記入札電力量上限値決定手段が、前記単位時間帯に於ける前記電力需要家の電力需要量の予測値の前記基準値からの超過の程度の指標値である電力逼迫度を算出する手段を有し、前記電力逼迫度の表わす前記電力需要量の予測値の前記基準値からの超過の程度の大きさに対応して、前記入札電力量上限値を大きく設定するよう構成されている装置。
- 請求項3の装置であって、前記入札電力量上限値決定手段が、前記入札電力量上限値を、前記電力逼迫度の表わす前記電力需要量の予測値の前記基準値からの超過の程度に比例する量よりも大きく設定するよう構成されている装置。
- 請求項1乃至4のいずれかの装置であって、前記入札電力量上限値決定手段が、前記移動体からの融通可能な電力量を、前記移動体の蓄電池に蓄電された電力量から前記電力需要家への電力調達時までに予測される前記移動体の消費電力量を差し引いた電力量と、前記電力需要家に於ける前記移動体の停車時間の予測値と、前記電力需要家に於いて前記移動体の蓄電池から単位時間当たりに放電可能な電力量とに基づいて決定するよう構成された装置。
- 請求項1乃至5のいずれかの装置であって、前記電力量売買価格予測手段が、前記電力需要家の前記電力取引市場に於ける前記電力量の前記買取価格の予測値を、前記電力需要家により前記電力取引市場に入札されている買取価格に基づいて予測するよう構成され、前記入札電力量上限値決定手段が、前記電力需要家に於ける前記単位時間帯毎の前記電力需要量の予測値を、前記電力需要家により前記電力取引市場に入札されている購入希望電力量に基づいて予測するよう構成されている装置。
- 移動体からの電力の売買取引の入札と電力需要家からの電力の買取の入札とを受容し、電力の売買取引を約定する電力取引システムであって、
請求項1乃至6のいずれかの移動体入札条件決定装置により決定された入札条件にて前記移動体からの入札を受けるよう構成されたシステム。 - 請求項7のシステムであって、更に、
電力需要家の、少なくとも一つの電力取引市場に於ける電力量の売買取引のための入札条件を決定する電力需要家入札条件決定装置であって、
前記電力需要家の少なくとも一つの単位時間帯に亙る電力需要量を予測する手段と、
前記単位時間帯毎の前記電力需要家の電力需要量の予測値が所定の基準値を上回るときには、移動体が電力需要家へ直接に調達する電力の取引の約定を行う直接取引市場へ電力量の買取の入札をすることを入札条件として決定する入札条件決定手段と
を含み、
前記入札条件決定手段が、前記電力需要量の予測値が前記所定の基準値を上回るときには、前記電力需要量の予測値が前記所定の基準値を下回るときよりも、前記入札条件に於ける電力の買取価格を高く設定するよう構成されている装置
により決定された入札条件にて前記電力需要家からの入札を受けるよう構成されたシステム。 - 請求項8のシステムであって、前記電力需要家入札条件決定装置の前記入札条件決定手段が、前記少なくとも一つの時間帯に於ける前記電力需要家に於いて直接に電力の供給の可能な移動体のから調達可能な電力量を予測する手段を有し、前記移動体のから調達可能な電力量の予測値に基づいて、前記直接取引市場に於ける前記入札条件の電力の買取価格を設定するよう構成されているシステム。
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