JPWO2018230019A1 - 電力管理システム、電力制御装置、電力管理方法及びプログラム - Google Patents

電力管理システム、電力制御装置、電力管理方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

本発明によれば、出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得部(11)と、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定部(12)と、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定部(13)と、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定部(14)と、を有する電力制御装置(10)が提供される。

Description

本発明は、電力管理システム、電力制御装置、電力管理方法及びプログラムに関する。
特許文献1には、エネルギーのデマンドレスポンスに関する技術が開示されている。当該技術では、アグリゲータが複数の電力需要家のエネルギーを集中管理する。そして、アグリゲータは、自身と電力需要家の双方の利益が確保できるように、デマンドレスポンスの計画を決定する。
特許文献2には、電力需要家各々の需給予測に基づいて電力の余剰/不足を判断し、判断結果に基づいて電力単価を調整することで需給バランスを調整する技術が開示されている。具体的には、余剰量又は不足量に変換係数を乗じた値を電力単価調整額として算出し、これを所定の配分比で需要家に配分する。そして、基準単価と配分された電力単価調整額とに基づき電力単価を設定する。
特許文献3には、需要家負荷量(需要家により消費される電力量)及び需要家発電量(需要家により発電される電力量)を予測することが開示されている。
特許文献4には、電力事業者から要求される消費電力の削減量に対して、電力需要家から申請された削減量が不足する場合、代替手段を選定する技術が開示されている。当該技術では、例えば、発電機による電力の調達価格と、電力取引市場における電力の調達価格とを比較し、調達価格の低い代替手段を選定する。
特開2016−170647号公報 特開2016−46922号公報 特開2016−25829号公報 特開2014−164729号公報
電気事業者からの出力要求に応じて、電力需要家の蓄電システムから電力系統に電力を供給するデマンドレスポンスにおいて、以下のような課題を見出した。
電気事業者は、例えば、電力を出力してもらう時間帯(以下、「出力要求時間帯」)及び当該時間帯における出力要求電力[W]の時間変化等を指定して出力要求を行う。ここで、出力要求の全てに応じてもらえず、一部のみに応じてもらえる場合、問題が発生し得る。
例えば、出力要求時間帯の中で、出力要求に応じてもらえる時間帯、及び、出力要求に応じてもらえない時間帯が発生し得る。また、出力要求に応じてもらえる時間帯の中でも、出力要求に応じてもらえる割合(出力要求電力の内の要求に応じてもらえる電力の割合)が異なり得る。
この場合、出力要求に応じてもらえず残った電力(残分)の時間変化は不規則となり、急激な増加や減少を含み得る。残分に対する出力をいずれかの発電システムで行う必要があるが、急激な増加や減少を含み得る残分に応じた出力制御は困難となる。
本発明は、電気事業者からの出力要求の一部に応じる場合に残分に対する出力制御が困難になる不都合を抑制することを課題とする。
本発明によれば、
出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段と、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段と、
を有する電力管理システムが提供される。
また、本発明によれば、
出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段と、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段と、
を有する電力制御装置が提供される。
また、本発明によれば、
コンピュータが、
出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得工程と、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定工程と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定工程と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定工程と、
を実行する電力管理方法が提供される。
また、本発明によれば、
コンピュータを、
出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段、
として機能させるプログラムが提供される。
本発明によれば、電気事業者からの出力要求の一部に応じる場合であっても、残分に対する出力制御が比較的容易になる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本実施形態の電力管理システムの機能ブロック図の一例である。 本実施形態の電力制御装置のハードウエア構成の一例を示す図である。 本実施形態の電力制御装置の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の出力要求電力PDEM[W]の一例を示す図である。 本実施形態の電力管理システムの処理の流れの一例を示すフロー図である。 本実施形態における出力要求に応じてもらえなかった残分[W]の一例を示す図である。 参考例における出力要求に応じてもらえなかった残分[W]の一例を示す図である。 本実施形態の電力制御装置の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の電力需要家システムの機能ブロック図の一例である。 本実施形態の電力管理システムの処理の流れの一例を示すフロー図である。
<第1の実施形態>
最初に、図1を用いて本実施形態の電力管理システムの全体像及び概要を説明する。電力管理システムは、電力制御装置10と、複数の電力需要家システム20と、依頼者システム30とを有する。依頼者システム30は複数であってもよい。
電力需要家システム20は、電力需要家のためのシステムである。電力需要家システム20は、蓄電システム、及び、エネルギー制御装置(例:HEMS(home energy management system)、BEMS(building management system)、FEMS(factory management system)、CEMS(community management system)等)を含む。
エネルギー制御装置及び蓄電システムは、電力需要家内のLAN(local area network)に接続し、通信可能になっている。蓄電システムは、外部装置(エネルギー制御装置、電力制御装置10等)から受信した制御情報に基づき、充放電を制御することができる。
電力制御装置10は、デマンドレスポンスサービスを提供する事業者(リソースアグリゲータ)のための装置である。電力制御装置10は、クラウドサーバであってもよい。電力制御装置10は、インターネット等の通信ネットワークを介して、電力需要家システム20や依頼者システム30と通信する。
電力制御装置10は、電気事業者からの出力要求(蓄電システムから電力系統への電力供給の要求)を受信する。また、電力制御装置10は、複数の電力需要家システム20を制御する。具体的には、電力制御装置10は、電気事業者からの出力要求に応じて、電力需要家システム20ごとに出力要求に応じて蓄電システムから出力させる出力電力[W]の時間変化を決定する。そして、電力制御装置10は、決定した内容通りに出力するように電力需要家システム20を制御する。
依頼者システム30は、電気事業者のためのシステムである。依頼者システム30は、インターネット等の通信ネットワークを介して、電力制御装置10と通信する。依頼者システム30は、電力制御装置10に出力要求を送信する。
上述のような機能を有する電力需要家システム20及び依頼者システム30の構成は、従来技術に準じて実現できる。以下、電力制御装置10の構成を詳細に説明する。
まず、電力制御装置10のハードウエア構成の一例について説明する。本実施形態の電力制御装置10が備える各機能部は、任意のコンピュータのCPU(Central Processing Unit)、メモリ、メモリにロードされるプログラム、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット(あらかじめ装置を出荷する段階から格納されているプログラムのほか、CD(Compact Disc)等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムをも格納できる)、ネットワーク接続用インターフェイスを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
図2は、本実施形態の電力制御装置10のハードウエア構成を例示するブロック図である。図2に示すように、電力制御装置10は、プロセッサ1A、メモリ2A、入出力インターフェイス3A、周辺回路4A、バス5Aを有する。周辺回路4Aには、様々なモジュールが含まれる。なお、電力制御装置10は物理的及び/又は論理的に分かれた複数の装置で構成されてもよい。この場合、複数の装置各々が、プロセッサ1A、メモリ2A、入出力インターフェイス3A、周辺回路4A、バス5Aを有してもよい。
バス5Aは、プロセッサ1A、メモリ2A、周辺回路4A及び入出力インターフェイス3Aが相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。プロセッサ1Aは、例えばCPUやGPU(Graphics Processing Unit)などの演算処理装置である。メモリ2Aは、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリである。入出力インターフェイス3Aは、入力装置(例:キーボード、マウス、マイク、物理キー、タッチパネルディスプレイ、コードリーダ等)、外部装置、外部サーバ、外部センサ等から情報を取得するためのインターフェイスや、出力装置(例:ディスプレイ、スピーカ、プリンター、メーラ等)、外部装置、外部サーバ等に情報を出力するためのインターフェイスなどを含む。プロセッサ1Aは、各モジュールに指令を出し、それらの演算結果をもとに演算を行うことができる。
次に、電力制御装置10の機能構成を説明する。図3に電力制御装置10の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、電力制御装置10は、取得部11と、最大電力量決定部12と、最大電力決定部13と、出力電力決定部14とを有する。
取得部11は、依頼者システム30から出力要求を受信する。出力要求には、出力要求時間帯を示す情報、及び、出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数X(t)が含まれる。例えば、取得部11は、前日に翌日分の出力要求を受信する。
図4に、出力要求電力PDEM[W]の時間関数X(t)の一例を示す。縦軸が電力、横軸が時間である。t=tが出力要求時間帯の開始時点であり、t=tが出力要求時間帯の終了時点である。
なお、本明細書において、「取得」とは、自装置が他の装置や記憶媒体に格納されているデータまたは情報を取りに行くこと(能動的な取得)、たとえば、他の装置にリクエストまたは問い合わせして受信すること、他の装置や記憶媒体にアクセスして読み出すこと等、および、自装置に他の装置から出力されるデータまたは情報を入力すること(受動的な取得)、たとえば、配信(または、送信、プッシュ通知等)されるデータまたは情報を受信すること等、の少なくともいずれか一方を含む。また、受信したデータまたは情報の中から選択して取得すること、または、配信されたデータまたは情報を選択して受信することも含む。
図3に戻り、最大電力量決定部12は、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する。
最大電力量決定部12は、「蓄電システムの充電スケジュール」と「電力需要家各々の放電スケジュール」とに基づき、PHMAXを決定することができる。具体的には、最大電力量決定部12は、上記2つのスケジュールに基づき算出される「出力要求時間帯の終了時点(図4のt)以降の所定のタイミングにおける蓄電システムの充電電力量[Wh]の予測値」を、PHMAXとすることができる。なお、所定のタイミングは、出力要求時間帯の終了時点(図4のt)とするのが好ましい。この理由は、以下の作用効果の説明で述べる。
蓄電システムの充電スケジュールは、電力系統から受電して充電するスケジュールである。例えば、第1の時間帯(夜間。例えば22時から5時。)に満充電まで充電するようにスケジュールされる。この場合、第1の時間帯の終了時点では、蓄電システムは満充電となる。なお、第1の時間帯に充電された電力は、第2の時間帯(昼間。例えば5時から22時)に蓄電システムから出力され、消費される。
電力需要家各々の放電スケジュールは、例えば、電力需要家各々の負荷(例:家電、機械、設備など)による電力消費(自家消費)の時間変化の予測である。例えば、電力需要家各々の過去の実績や、当日の属性(例:月、曜日、天気、気温等)等に基づいて算出することができる。電力需要家各々の放電スケジュールは、電力需要家各々の自家消費分と、その他の放電イベントに応じて蓄電システムから出力される分(例:その他のデマンドレスポンスのために蓄電システムから出力される分)とを足し合わせた時間変化の予測であってもよい。ここでの放電スケジュールには、取得部11が取得した出力要求に応じた出力分は考慮されていない。このような放電スケジュールの算出手法は設計的事項である。
このような充電スケジュール及び放電スケジュールを用いて、蓄電システムの充放電スケジュールを生成することができる。そして、生成された充放電スケジュールに基づき特定される上記所定のタイミングにおける蓄電システムの充電電力量[Wh]を、上記予測値とすることができる。
蓄電システムの充放電スケジュールは、例えば次のような前提の基で生成される。
「充電スケジュールに従い、第1の時間帯に蓄電システムに充電する。」
「第2の時間帯においては、蓄電システムの充電電力が残っている間、放電スケジュールで示される放電電力分を蓄電システムから出力する。」
最大電力決定部13は、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する。PMAX[W]は、「蓄電システムの定格出力(PCS(power conditioning system)の定格出力)」から、「電力需要家の負荷(例:家電、機械、設備など)による電力消費のために出力する分」を差し引いたものである。
MAX[W]は時間関数で示すことができる。ここで、蓄電システムの定格出力[W]をR、各電力需要家の上記放電スケジュールで示される放電電力PCON[W]の時間関数をY(t)とする。この場合、PMAXの時間関数をR−Y(t)とすることができる。
出力電力決定部14は、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定する。また、出力電力決定部14は、第1乃至第3の条件を満たすように、電力需要家毎にaの値を決定する。
第1の条件は、PHMAXで表される。第1の条件は、「t=t(出力要求時間帯の開始時点)からt=t(出力要求時間帯の終了時点)までのa×X(t)の積分値がPHMAX以下」である。
第2の条件は、PMAXで表される。第2の条件は、「すべての子時間帯において、a×X(t)の統計値がPMAXの統計値以下」である。
子時間帯は、出力要求時間帯を所定時間(例:5分毎、10分毎、15分毎、30分毎)毎に分割したものである。統計値の種類としては、平均値、最頻値、中央値等が例示されるが、その他であってもよい。a×X(t)の統計値とPMAXの統計値は、同じ種類の統計値である。
なお、第2の条件は、「すべての時間tにおいて、a×X(t)がPMAX以下」であってもよい。
第3の条件は、「0≦a≦1」である。
なお、出力電力決定部14は、さらに第4の条件を満たすようにaの値を決定してもよい。第4の条件は、「複数の電力需要家各々のaの値の合計が1以下」である。
第1乃至第3の条件は「実現可能な制御内容を電力需要家システム20毎に決定するための条件」である。一方、第4の条件は「電力系統の安定を実現するための条件」である。
出力電力決定部14は、例えば、電力需要家毎に、第1の条件乃至第3の条件を満たす最大の値aMAXを算出することができる。そして、複数の電力需要家各々のaMAXの合計が1を超えない場合、出力電力決定部14は、電力需要家各々のaとして各々のaMAXを決定することができる。
一方、複数の電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、出力電力決定部14は、(1)電力需要家各々のaとして各々のaMAXから減縮した値を決定する、又は、(2)電力需要家の一部のaとして各々のaMAXを決定し、他の電力需要家のaとして0を決定する、ことで、第4の条件を満たすように電力需要家各々のaを決定することができる。
ここで、(1)の減縮の手法を例示する。
「減縮例1」
出力電力決定部14は、複数の電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、各電力需要家のaをk×aMAXに決定する。なお、0<k<1である。
当該例では、kの値をすべての電力需要家において共通とする。すなわち、すべての電力需要家に同じ減縮率を適用する。
そして、出力電力決定部14は、複数の電力需要家各々のaの値の合計が1以下となるようにkの値を決定する。例えば、出力電力決定部14は、kとして、複数の電力需要家各々のk×aMAXの合計が1以下を満たす中の最大の値を採用してもよい。
「減縮例2」
出力電力決定部14は、複数の電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、各電力需要家のaをk×aMAXに決定する。なお、0<k<1である。
当該例では、優先度の相対的に高い電力需要家のkの値を、優先度の相対的に低い電力需要家のkの値よりも大きくする。例えば、各電力需要家のkとして、(重み付け値)×mを決定してもよい。重み付け値は、電力需要家毎に決定される値である。mはすべての電力需要家に共通に適用される値である。
出力電力決定部14は、複数の電力需要家各々の(重み付け値)×m×aMAXの合計が1以下となるようにmの値を決定する。例えば、出力電力決定部14は、mとして、複数の電力需要家各々の(重み付け値)×m×aMAXの合計が1以下を満たす中の最大の値を採用してもよい。
ここで、優先度(例:上記重み付け値)を決定する方法の一例を説明するが、これに限定されない。
「優先度決定例1」
出力電力決定部14は、出力要求時間帯における「各電力需要家が連系しているローカル系統(配電)の空き具合」に応じて優先度を決定する。空きが大きいローカル系統に繋がっている電力需要家ほど、高い優先度が決定される。空き具合は、例えば、各ローカル系統の電圧上限値(許容される電圧の上限値)から出力要求時間帯における電圧値の予測値を引いた値の大小で示される。当該例の場合、算出された値が大きいほど空きが大きいこととなる。このように優先度を決定することで、ローカル系統への影響を最小化できる。
「優先度決定例2」
出力電力決定部14は、蓄電システムの充放電効率が高い電力需要家ほど高い優先度を決定する。このように優先度を決定することでエネルギーを有効活用できる。
「優先度決定例3」
出力電力決定部14は、上記放電スケジュール(例:放電電力PCON[W]=Y(t))の予測精度が高い電力需要家ほど高い優先度を決定する。なお、予測精度は、過去のデマンドレスポンス参加時の制御精度や成功率に置き代えてもよい。これらは、過去の実績に基づき算出することができる。このように優先度を決定することで、出力要求に応じて決定した蓄電システムの制御内容と、蓄電システムの実際の出力との乖離を小さくすることができる。すなわち、決定した制御内容通りに蓄電システムから出力させる精度が高くなる。
「優先度決定例4」
出力電力決定部14は、最後にデマンドレスポンスに参加した日時が古い電力需要家ほど高い優先度を決定する。このように優先度を決定することで、複数の電力需要家に均等にデマンドレスポンスに参加する機会を与えることができる。
「優先度決定例5」
出力電力決定部14は、過去一定期間内にデマンドレスポンスで生じた利益が小さい電力需要家ほど高い優先度を決定する。このように優先度を決定することで、複数の電力需要家に均等にデマンドレスポンスの利益を与えることができる。
「優先度決定例6」
出力電力決定部14は、優先度決定例1乃至5の中の複数を組み合わせて、優先度を決定する。
次に、上記(2)において、aとしてaMAXを決定する電力需要家を決定する方法を説明する。
出力電力決定部14は、任意の手段で、複数の電力需要家に優先度を決定する。例えば、上述した手法を採用してもよい。そして、出力電力決定部14は、優先度の高い電力需要家から順にaとして各々のaMAXを決定する。出力電力決定部14は、aとして決定されたaMAXの合計が1以下を満たす間、優先度の高い電力需要家から順にaとして各々のaMAXを決定する。そして、出力電力決定部14は、aとして各々のaMAXを決定されなかった残りの電力需要家のaとして0を決定する。
ここで、本実施形態の電力制御装置10の変形例を説明する。電力制御装置10は、依頼者システム30から出力要求を受信する毎に、複数の電力需要家の中から出力要求に応じる電力需要家を抽出する抽出部を有してもよい。
そして、最大電力量決定部12は、抽出された電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定してもよい。すなわち、最大電力量決定部12は、抽出されなかった電力需要家の最大電力量PHMAX[Wh]を決定しなくてもよい。
また、最大電力決定部13は、抽出された電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定してもよい。すなわち、最大電力決定部13は、抽出されなかった電力需要家の最大電力PMAX[W]を決定しなくてもよい。
また、出力電力決定部14は、抽出された電力需要家毎に、出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定するとともに、aの値を決定してもよい。すなわち、出力電力決定部14は、抽出されなかった電力需要家の出力電力PRES[W]の時間関数、及び、aの値を決定しなくてもよい。
ここで、
各電力需要家の第2の時間帯の売電単価をV
デマンドレスポンスの依頼者(電気事業者)からの出力要求に応じて電力を出力し、出力した分を当該依頼者に販売する際の売電単価をV
各電力需要家の第1の時間帯の買電単価をV
各電力需要家の第2の時間帯の買電単価をV
とする。
第1の時間帯及び第2の時間帯は、上記蓄電システムの充電スケジュールで説明した通りである。
売電単価Vは、電気事業者からの出力要求がない通常状態において、各電力需要家が電気事業者(出力要求を行った電気事業者と同じであってもよいし異なってもよい)に売電する場合の価格である。売電単価Vは、電気事業者からの出力要求がある特別状態において、各電力需要家が電気事業者(出力要求を行った電気事業者)に売電する場合の価格である。
買電単価Vは、各電力需要家が契約している電気事業者(出力要求を行った電気事業者と同じであってもよいし異なってもよい)から第1の時間帯に買電する場合の価格である。買電単価Vは、各電力需要家が契約している電気事業者(出力要求を行った電気事業者と同じであってもよいし異なってもよい)から第2の時間帯に買電する場合の価格である。
抽出部は、例えば、「V>max(V、V)」を満たす電力需要家を抽出する。抽出部は、上記条件に加えて「V>V」を満たす電力需要家を抽出してもよい。
このような条件で出力要求に応じる電力需要家を抽出し、抽出した電力需要家のみ出力要求に応じさせることで、出力要求に応じることによる電力需要家の利益を確保できる。
なお、このような抽出を行わない場合であっても、出力要求に応じて制御した電力需要家に何らかのインセンティブを与えることで、電力需要家の利益を確保することもできる。
また、上述した「蓄電システムの充電スケジュール」及び「電力需要家各々の放電スケジュール」は、電力制御装置10が生成してもよいし、各電力需要家システム20が生成してもよい。各電力需要家システム20が生成する場合、電力制御装置10は各電力需要家システム20により生成された上記スケジュールを取得する。
次に、本実施形態の電力管理システムの処理の流れの一例を説明する。
図5は、本実施形態の電力管理システムの処理の流れの一例を示すフロー図である。S10では、電力制御装置10は、電気事業者から受信した出力要求に含まれる電力買取価格に基づいて、出力要求に応じる(DR参加する)ことで利益が得られる電力需要家を抽出する。
例えば、予め、電力需要家毎に上述した売電単価V、買電単価V及び買電単価Vが電力制御装置10に登録されている。出力要求に含まれる電力買取価格が上述した売電単価Vに相当する。電力制御装置10は、「V>max(V、V)」を満たす電力需要家、又は、上記条件に加えて「V>V」を満たす電力需要家を抽出する。
S11では、電力制御装置10は、抽出された電力需要家毎に、上述した第1の条件乃至第3の条件を満たす最大の値aMAXを算出する。
S12では、電力制御装置10は、抽出された電力需要家毎に算出したaMAXの合計atotalを算出する。
S13では、電力制御装置10は、atotalと1との大小関係に応じた手法で、各電力需要家のaを決定する。
totalが1より大きい場合、電力制御装置10は、電力需要家各々のaとして各々のaMAXから減縮した値を決定してもよい。その他、atotalが1より大きい場合、電力制御装置10は、電力需要家の一部のaとして各々のaMAXを決定し、他の電力需要家のaとして0を決定してもよい。
一方、atotalが1以下である場合、電力制御装置10は、電力需要家各々のaとして各々のaMAXを決定する。
S14では、電力制御装置10は、出力要求に応じた制御内容を示す情報を、S10で抽出した電力需要家の電力需要家システム20に送信する。送信される情報は、出力要求時間帯を示す情報、出力電力PRES[W]の時間関数a×X(t)、aの値等を含む。電力需要家システム20は、受信した情報に従い蓄電システムを制御する。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態では、電気事業者からの出力要求における出力要求電力PDEM[W]の時間関数がX(t)である場合、出力要求に応じて蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定することができる。そして、上述した第1乃至第3の条件を満たすように電力需要家毎にaの値を決定することができる。
このように各電力需要家の出力電力PRES[W]を決定する場合、電気事業者からの出力要求の一部のみに応じる場合であっても、出力要求時間帯の中で、出力要求に応じてもらえる時間帯、及び、出力要求に応じてもらえない時間帯が混在することはない。また、出力要求に応じてもらえる時間帯の中で、出力要求に応じてもらえる割合(出力要求電力の内の要求に応じてもらえる電力の割合)が異なることもない。
本実施形態の場合、出力要求に応じてもらえず残った電力(残分)の時間変化は、b×X(t)で表すことができる(0<b<1)。すなわち、残分の時間変化は、出力要求電力PDEM[W]の時間関数X(t)を圧縮したものとなる。例えば、出力要求電力PDEM[W]の時間関数X(t)が図4で示される場合、残分PDEM・left[W]の時間関数b×X(t)の一例は図6で示される。
一方、出力要求に応じてもらえる時間帯、及び、出力要求に応じてもらえない時間帯が混在する場合の残分PDEM・left[W]の一例は図7で示される。図7では、t=tからt=tまでは出力要求に100%応じてもらえ、その他の時間帯は出力要求に全く応じてもらえない例を示す。
図示するように、残分PDEM・left[W]は急激な増加や減少を含み得る。具体的には、t=tの前後での減少量、及び、t=tの前後での増加量が大きくなっている。
また、この場合、出力要求に応じてもらえたt=tからt=tの時間帯において、蓄電システムの充電電力が0になった電力需要家が発生し得る。この場合、t=t以降の時間帯において、このような電力需要家の電力消費分(+α)は、蓄電システムからの電力でなく、電力系統からの電力で賄われることとなる。すなわち、電気事業者は、t=t以降の時間帯においては、残分PDEM・leftのみならず、上述した「+α」分も、いずれかの発電システムで出力しなければならない。この場合、図より、t=tの前後での増加量がさらに大きくなることが分かる。
すなわち、PDEM・left+α[W]は、PDEM・left[W]よりも急激な増加や減少を含み得る。このため、発電システムでこれに応じた出力を行うのは困難となる。
本実施形態によれば、このような不都合を回避できる。
また、本実施形態では、最大電力量決定部12は、「蓄電システムの充電スケジュール」と「電力需要家各々の放電スケジュール」とに基づき算出される「出力要求時間帯の終了時点(図4のt)以降の所定のタイミングにおける蓄電システムの充電電力量[Wh]の予測値」を、PHMAXとすることができる。
「出力要求時間帯の終了時点(図4のt)より前の所定のタイミングにおける蓄電システムの充電電力量[Wh]の予測値」をPHMAXとして、出力電力PRES[W]の時間関数a×X(t)のaを決定した場合、出力要求時間帯の終了時点(図4のt)より前の段階で、蓄電システムの電力がなくなり得る。この場合、それ以降、蓄電システムからの出力ができない。このように、PHMAXを決定する手法を間違うと、決定した内容通りに蓄電システムを制御する精度が低くなる。本実施形態では、適切な手法でPHMAXを決定することができるので、決定した内容通りに蓄電システムを制御する精度が高くなる。
なお、最大電力量決定部12は、上記所定のタイミングとして、出力要求時間帯の終了時点(図4のt)を採用することができる。このようにした場合、決定した内容通りに蓄電システムを制御する精度を高く保ちつつ、電力需要家が電気事業者に売電する量(出力要求に応じて出力する量)を最大にすることができる。結果、電力需要家の利益を最大にすることができる。
また、本実施形態では、電力需要家毎にaを決定することができる。すなわち、電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力させる電力のスケジュール(PRES[W]=a×X(t))を決定することができる。このようにすることで、より実現性の高い出力電力のスケジュールを決定することができる。結果、決定した内容通りに蓄電システムを制御する精度が高くなる。
また、本実施形態では、上述した第4の条件を満たすように、電力需要家毎にaを決定することができる。第4の条件は「電力系統の安定を実現するための条件」である。第4の条件を満たすことで、電力系統に大量の電力が流れ込み、電力過多状態となる不都合を回避できる。
また、本実施形態では、上述した第1乃至第4の条件を満たす範囲で最大の値をaの値として決定することができる。この場合、出力要求に応じて蓄電システムから出力する電力を最大化することができる。結果、電力需要家の利益を十分に確保できる。
<第2の実施形態>
本実施形態では、第1の実施形態の電力制御装置10が行った演算処理の一部を、各電力需要家システム20(例えば、エネルギー制御装置)が行う。その他の構成は、第
1の実施形態と同様である。
図8に、本実施形態の電力制御装置10の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、電力制御装置10は、取得部11と、第1の出力電力決定部14−1とを有する。本実施形態の電力制御装置10は、最大電力量決定部12及び最大電力決定部13を有さない点で、第1の実施形態と異なる。
図9に、本実施形態の電力需要家システム20の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、電力需要家システム20は、最大電力量決定部12と、最大電力決定部13と、第2の出力電力決定部14−2とを有する。
取得部11、最大電力量決定部12及び最大電力決定部13の機能構成は、第1の実施形態と同様である。
第1の出力電力決定部14−1及び第2の出力電力決定部14−2は、出力電力決定部14の一部の機能を有する。第2の出力電力決定部14−2は、第1の条件乃至第3の条件を満たす最大の値aMAXを算出する。そして、第1の出力電力決定部14−1は、複数の電力需要家各々のaMAXに基づき、第4の条件を満たすように各電力需要家のaを決定する。
図10は、本実施形態の電力管理システムの処理の流れの他の一例を示すフロー図である。S20では、電力制御装置10は、電気事業者から受信した出力要求に含まれる電力買取価格から、出力要求に応じる(DR参加する)ことで利益が得られる電力需要家を抽出する。
例えば、予め、電力需要家毎に上述した売電単価V、買電単価V及び買電単価Vが電力制御装置10に登録されている。出力要求に含まれる電力買取価格が上述した売電単価Vに相当する。電力制御装置10は、「V>max(V、V)」を満たす電力需要家、又は、上記条件に加えて「V>V」を満たす電力需要家を抽出する。
S21では、電力制御装置10は、抽出した電力需要家の電力需要家システム20に、出力要求に含まれる出力要求時間帯を示す情報、及び、出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数X(t)を送信する。
S22では、上記情報を受信した各電力需要家システム20は、上述した第1の条件乃至第3の条件を満たす最大の値aMAXを算出し、電力制御装置10に送信する。
S23では、電力制御装置10は、電力需要家毎各々から受信したaMAXの合計atotalを算出する。
S24では、電力制御装置10は、atotalと1との大小関係に応じた手法で、各電力需要家のaを決定する。
totalが1より大きい場合、電力制御装置10は、電力需要家各々のaとして各々のaMAXから減縮した値を決定してもよい。その他、atotalが1より大きい場合、電力制御装置10は、電力需要家の一部のaとして各々のaMAXを決定し、他の電力需要家のaとして0を決定してもよい。
一方、atotalが1以下である場合、電力制御装置10は、電力需要家各々のaとして各々のaMAXを決定する。
S25では、電力制御装置10は、出力要求に応じた制御内容を示す情報を、S20で抽出した電力需要家の電力需要家システム20に送信する。送信される情報は、aの値等を含む。電力需要家システム20は、受信した情報に従い蓄電システムを制御する。
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を実現できる。また、演算処理の一部を各電力需要家システム20で行うことで、電力制御装置10の処理負担を軽減できる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段と、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段と、
を有する電力管理システム。
2. 1に記載の電力管理システムにおいて、
前記最大電力量決定手段は、
前記電力需要家毎に、前記蓄電システムの充電スケジュールと前記電力需要家各々の放電スケジュールとに基づき前記出力要求時間帯の終了時点以降の所定のタイミングにおける前記蓄電システムの充電電力量[Wh]の予測値を算出し、前記予測値をPHMAXとして決定する電力管理システム。
3. 2に記載の電力管理システムにおいて、
前記最大電力量決定手段は、
前記出力要求時間帯の終了時点における前記蓄電システムの充電電力量の予測値をPHMAXとして決定する電力管理システム。
4. 1から3のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記蓄電システムの定格出力[W]をR、前記放電スケジュールで示される前記電力需要家の消費電力PCON[W]の時間関数をY(t)とした場合、
前記最大電力決定手段は、R−Y(t)をPMAXとして決定する電力管理システム。
5. 1から4のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記出力要求時間帯の開始時点をt、終了時点をtとした場合、
前記出力電力決定手段は、前記電力需要家毎に、前記第1の条件である「t=tからt=tまでのa×X(t)の積分値がPHMAX以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
6. 1から5のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、前記出力要求時間帯に含まれる複数の子時間帯毎に、a×X(t)の統計値、及び、PMAXの統計値を算出し、前記第2の条件である「すべての前記子時間帯において、a×X(t)の統計値がPMAXの統計値以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
7. 1から5のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、前記第2の条件である「すべての時間において、a×X(t)がPMAX以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
8. 1から7のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、第4の条件である「複数の前記電力需要家各々のaの値の合計が1以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
9. 1から8のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、前記電力需要家毎に、前記第1の条件乃至前記第3の条件を満たす最大の値aMAXをaの値として決定する電力管理システム。
10. 9に記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、複数の前記電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、前記電力需要家のaの値をk×aMAX(0<k<1)に決定し、kの値をすべての前記電力需要家において共通とする電力管理システム。
11. 9に記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、複数の前記電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、前記電力需要家のaの値をk×aMAX(0<k<1)に決定し、優先度の相対的に高い前記電力需要家のkの値を優先度の相対的に低い前記電力需要家のkの値よりも大きくする電力管理システム。
12. 9に記載の電力管理システムにおいて、
前記出力電力決定手段は、複数の前記電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、優先度の相対的に高い一部の前記電力需要家のaの値としてaMAXを決定し、残りの前記電力需要家のaの値として0を決定する電力管理システム。
13. 1から12のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記取得手段と、前記出力電力決定手段の一部機能を有する第1の出力電力決定手段とを有する電力制御装置と、
前記最大電力量決定手段と、前記最大電力決定手段と、前記出力電力決定手段の一部機能を有する第2の出力電力決定手段とを有する複数の電力需要家システムと、
を有する電力管理システム。
14. 出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段と、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段と、
を有する電力制御装置。
15. コンピュータが、
出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得工程と、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定工程と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定工程と、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定工程と、
を実行する電力管理方法。
16. コンピュータを、
出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段、
電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段、
前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段、
として機能させるプログラム。
この出願は、2017年6月16日に出願された日本出願特願2017−118361号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (16)

  1. 出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段と、
    電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段と、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段と、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段と、
    を有する電力管理システム。
  2. 請求項1に記載の電力管理システムにおいて、
    前記最大電力量決定手段は、
    前記電力需要家毎に、前記蓄電システムの充電スケジュールと前記電力需要家各々の放電スケジュールとに基づき前記出力要求時間帯の終了時点以降の所定のタイミングにおける前記蓄電システムの充電電力量[Wh]の予測値を算出し、前記予測値をPHMAXとして決定する電力管理システム。
  3. 請求項2に記載の電力管理システムにおいて、
    前記最大電力量決定手段は、
    前記出力要求時間帯の終了時点における前記蓄電システムの充電電力量の予測値をPHMAXとして決定する電力管理システム。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記蓄電システムの定格出力[W]をR、前記放電スケジュールで示される前記電力需要家の消費電力PCON[W]の時間関数をY(t)とした場合、
    前記最大電力決定手段は、R−Y(t)をPMAXとして決定する電力管理システム。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力要求時間帯の開始時点をt、終了時点をtとした場合、
    前記出力電力決定手段は、前記電力需要家毎に、前記第1の条件である「t=tからt=tまでのa×X(t)の積分値がPHMAX以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、前記出力要求時間帯に含まれる複数の子時間帯毎に、a×X(t)の統計値、及び、PMAXの統計値を算出し、前記第2の条件である「すべての前記子時間帯において、a×X(t)の統計値がPMAXの統計値以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
  7. 請求項1から5のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、前記第2の条件である「すべての時間において、a×X(t)がPMAX以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、第4の条件である「複数の前記電力需要家各々のaの値の合計が1以下」を満たすようにaの値を決定する電力管理システム。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、前記電力需要家毎に、前記第1の条件乃至前記第3の条件を満たす最大の値aMAXをaの値として決定する電力管理システム。
  10. 請求項9に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、複数の前記電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、前記電力需要家のaの値をk×aMAX(0<k<1)に決定し、kの値をすべての前記電力需要家において共通とする電力管理システム。
  11. 請求項9に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、複数の前記電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、前記電力需要家のaの値をk×aMAX(0<k<1)に決定し、優先度の相対的に高い前記電力需要家のkの値を優先度の相対的に低い前記電力需要家のkの値よりも大きくする電力管理システム。
  12. 請求項9に記載の電力管理システムにおいて、
    前記出力電力決定手段は、複数の前記電力需要家各々のaMAXの合計が1を超える場合、優先度の相対的に高い一部の前記電力需要家のaの値としてaMAXを決定し、残りの前記電力需要家のaの値として0を決定する電力管理システム。
  13. 請求項1から12のいずれか1項に記載の電力管理システムにおいて、
    前記取得手段と、前記出力電力決定手段の一部機能を有する第1の出力電力決定手段とを有する電力制御装置と、
    前記最大電力量決定手段と、前記最大電力決定手段と、前記出力電力決定手段の一部機能を有する第2の出力電力決定手段とを有する複数の電力需要家システムと、
    を有する電力管理システム。
  14. 出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段と、
    電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段と、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段と、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段と、
    を有する電力制御装置。
  15. コンピュータが、
    出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得工程と、
    電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定工程と、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定工程と、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定工程と、
    を実行する電力管理方法。
  16. コンピュータを、
    出力要求時間帯における出力要求電力PDEM[W]の時間関数であるX(t)を取得する取得手段、
    電力需要家毎に、出力要求に応じて蓄電システムから出力できる最大電力量PHMAX[Wh]を決定する最大電力量決定手段、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力できる最大電力PMAX[W]を決定する最大電力決定手段、
    前記電力需要家毎に、出力要求に応じて前記蓄電システムから出力させる出力電力PRES[W]の時間関数としてa×X(t)を決定し、PHMAXで表される第1の条件、PMAXで表される第2の条件、及び、第3の条件である「0≦a≦1」を満たすように、aの値を決定する出力電力決定手段、
    として機能させるプログラム。
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