CN106663287A - 工业用需求响应控制系统以及工业用需求响应控制方法 - Google Patents

工业用需求响应控制系统以及工业用需求响应控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种方式的工业用需求响应控制系统具有：能量供给设备，其设置于工业用设施，供给电能和非电能；生产设备，其设置于工业用设施，使用电能和非电能而生产产品；以及设备控制部，其与所生产的产品的数量的增减相应地对电能和非电能的比例进行控制，设备控制部以下述方式进行控制，即，与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少所生产的产品的数量，将变得剩余的非电能用于填补所减少的电力，或者转换为电力予以销售，设备控制部以下述方式进行控制，即，以所储存的电力或者买入的电力填补由于增加所生产的产品的数量而不足的电能。

Description

工业用需求响应控制系统以及工业用需求响应控制方法
技术领域
本发明涉及一种工业用需求响应控制系统以及工业用需求响应控制方法，它们用于实现在工业用设施中对电力需要的抑制请求进行应答的工业用需求响应。
本申请基于2014年8月28日在日本申请的特愿2014－174379而主张优先权，在这里援引其内容。
背景技术
在电力情况紧张等时，电力公司等电力供应商有时向作为使用电力的顾客的消费者请求(要求)暂时抑制电力的使用。下述需求响应(DR：Demand Response)的经营模式以一般家庭、大楼等作为对象而出现，即，通过将来自上述电力供应商的电力的抑制请求、和消费者针对该请求的应答公式化，电力供应商向进行了电力削减(例如暂时的节电等)的消费者支付补偿(奖励)，从而实现电力的稳定供给。
以往，存在将个人住宅作为管理对象的HEMS(Home Energy Management System)、将大楼作为管理对象的BEMS(Building Energy Management System)等面向消费者的能量管理系统。使上述能量管理系统应对需求响应的机制也不断发展。
例如，专利文献1所公开的技术通过考虑到消费者所处的环境而对消费者所使用的仪器的动作进行推定，对由仪器所产生的耗能进行模拟，从而对实施了需求响应的情况下的效果进行计算。
例如，专利文献2所公开的技术是下述控制信息系统的技术，即，将包含人类在内的社会基础设施(social infrastructure)作为对象，进行包含需求响应的控制。专利文献2所公开的技术在下述智能城市(smart city)中执行需求响应，即，对存在于社区内的中小消费者的群组进行集中，并且还包含交通网络、生命线等社会基础设施的控制而进行都市整体的能量管理。通过专利文献2所公开的技术，维持、提高居住者(消费者)的QOL(Qualityof Life)，实现都市整体的最优化。
工厂等工业用设施、特别是大规模的工厂通常也是电力的用电大户。在工厂内，存在直接利用从电力供应商供给的电力的大型电力设备等工业用生产设备，在不妨碍工厂的生产的情况下，有时还能够停止生产设备的运转(工作)，或者降低生产能力。在工厂中，为了应对停止了电力的供给的情况，有时还准备私人发电设备等替代单元。因此，也可以说，工厂等工业用设施针对需求响应、即所谓工业用需求响应(iDR：industry DemandResponse)的应用而言具有高的潜在能力。
在工厂中，需要确保由生产设备所进行的生产或者半成品的品质、价格、交货期、以及确保安全性、安全。例如，在工厂中，在正在进行危险的材料、物质的加工、生产的情况下，生产设备的停止、能力的调整有时伴有危险性。例如，由于在工厂内配置的多个生产设备分别进行协同动作，因此如果仅停止一部分生产设备，或者降低生产能力，则有时生产整体的平衡崩溃而发生损失。因此，当前，工厂中的针对工业用需求响应的应对、即工厂中的节电例如限定于一部分照明仪器的熄灯、一部分空调的停止等局部性的节电，对影响产品的生产的部分未予以应对。即，工厂等的工业用设施的针对工业用需求响应的应对未发展到对设施整体进行最优化的程度。
在工厂内，进行产品生产的生产部门、和供给用于生产产品的能量的能量供给部门大多分开而各自独立地运营。在能量供给部门，始终具备充分的余力地供给能量，以使得不影响产品的生产。即，还存在下述情况，即，余力所对应的能量成为多余的能量，由于将余力确保得大，因此多余的能量变得更多。
专利文献1：日本专利第4995958号公报
专利文献2：日本特开2013－069084号公报
发明内容
本发明的一个方式提供一种工业用需求响应控制系统及工业用需求响应控制方法，它们能够实现在工业用需求响应中设为目标的节电量，并且减小所生产的产品的数量的减少。
优选本发明的第一方式的工业用需求响应控制系统具有：能量供给设备，其设置于工业用设施，供给在生产产品时使用的电能和非电能；生产设备，其设置于所述工业用设施，使用从所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品；以及设备控制部，其与所述生产设备所生产的所述产品的数量的增减相应地，对所述能量供给设备所供给的所述电能和所述非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制。优选所述设备控制部以下述方式进行控制，即，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能，用于填补由于承诺了该抑制请求而减少的所述电力、或者转换为所述电力而予以销售，所述设备控制部以下述方式进行控制，即，以所储存的电力或者买入所述电力填补由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能。
优选本发明的第二方式的工业用需求响应控制系统具有能量供给设备，其设置于工业用设施，供给在生产产品时使用的电能和非电能；生产设备，其设置于所述工业用设施，使用从所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品；以及设备控制部，其与所述生产设备所生产的所述产品的数量的增减相应地，对所述能量供给设备所供给的所述电能和所述非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制。优选所述设备控制部对电力以下述方式进行控制，即，为了满足抑制请求，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的所述电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能转换为所述电能而供给至所述生产设备，以使所生产的所述产品的数量的减少变得最小，所述设备控制部以下述方式进行控制，即，买入由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能而供给至所述生产设备，针对该抑制请求而回答对小的所述电力进行抑制的要旨，或者不承诺该抑制请求。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统具有：生产能量信息存储部，其存储能量构成信息，该能量构成信息表示从在工业用设施设置的能量供给设备供给并在设置于该工业用设施的生产设备生产产品时使用的电能和非电能的构成；得失判定部，其接收从电力供应商发送的电力的抑制请求、和表示该电力的每单位时间的价格以及承诺了该抑制请求的情况下的补偿的费用信息，基于所述能量构成信息对所述生产设备所使用的所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，基于所述费用信息和所述能量构成信息对以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成生产了所述产品的情况下的得失进行计算，对是否承诺所述抑制请求进行判定；以及设备控制部，其以下述方式对所述生产设备及所述能量供给设备进行控制，即，在由所述得失判定部判定为承诺了所述抑制请求的情况下，以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成进行工作。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述得失判定部以下述方式对该生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，假定在承诺了所述抑制请求的情况下所述生产设备所生产的所述产品的数量所变少的数量，将该生产设备基于所述能量构成信息生产该假定出的数量的所述产品时变得剩余的所述非电能转换为所述电能，填补由于承诺了该抑制请求而减少的电力。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述得失判定部对由于减少了所述生产设备所生产的所述产品的数量而导致的损失、和在承诺了所述抑制请求的情况下可以得到的利益进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为承诺所述抑制请求。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述得失判定部对增多了所述生产设备所生产的所述产品的数量的情况下可以得到的利益、和由于不承诺所述抑制请求而导致的损失进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为不承诺所述抑制请求。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述得失判定部在所述电力的每单位时间的价格小于预先确定的价格的阈值时将增多所述生产设备所生产的所述产品的数量的要旨指示给所述设备控制部。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述能量构成信息包含对在所述生产设备生产产品时使用的所述电能和所述非电能的比率进行表示的信息。优选所述得失判定部以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述比率的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述能量构成信息由下述信息进行表示，即，在该信息中所述电能和所述非电能各自的构成至少包含与所述生产设备生产产品的数量相依存的变动量。优选所述得失判定部以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述非电能的所述变动量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述得失判定部以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，将以使所述非电能转换为所述电能时的转换效率进行转换得到的、与变得剩余的所述非电能的量相应的量的所述电能与从所述电力供应商供给的抑制后的电能合并而供给至所述生产设备。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述得失判定部在判定为承诺所述抑制请求的情况下将表示承诺所述抑制请求的指示和所述设定和/或暂时设定出的能量的构成输入至所述设备控制部。优选所述设备控制部以下述方式对所述生产设备及所述能量供给设备进行控制，即，将表示承诺所述抑制请求的信号发送至所述电力供应商，以从所述得失判定部输入的所述设定和/或暂时设定出的能量的构成进行工作。
优选本发明的第三方式的工业用需求响应控制系统中的所述能量构成信息包含表示以所述生产设备所生产的所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息。优选所述得失判定部以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的表示以所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
优选本发明的第四方式的工业用需求响应控制方法包含：进行设备控制，即，与在工业用设施设置的生产设备所生产的产品的数量的增减相应地，对能量供给设备所供给的电能和非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制，其中，该生产设备使用从设置于所述工业用设施的所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品。优选所述进行设备控制包含：以下述方式进行控制，即，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能，用于填补由于承诺了该抑制请求而减少的所述电力、或者转换为所述电力而予以销售；以及以下述方式进行控制，即，以所储存的电力或者买入所述电力填补由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能。
优选本发明的第五方式的工业用需求响应控制方法包含：进行设备控制，即，与在工业用设施设置的生产设备所生产的产品的数量的增减相应地，对能量供给设备所供给的电能和非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制，其中，该生产设备使用从设置于所述工业用设施的所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品。优选所述进行设备控制包含：对电力以下述方式进行控制，即，为了满足抑制请求，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能转换为所述电能而供给至所述生产设备，以使所生产的所述产品的数量的减少变得最小；以及以下述方式进行控制，即，买入由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能，供给至所述生产设备，针对该抑制请求而回答对小的所述电力进行抑制的要旨，或者不承诺该抑制请求。
优选本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法包含：接收从电力供应商发送的电力的抑制请求和费用信息，该费用信息表示该电力的每单位时间的价格以及承诺了该抑制请求的情况下的补偿；基于能量构成信息对所述生产设备所使用的所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，该能量构成信息表示从在工业用设施设置的能量供给设备供给并在设置于该工业用设施的生产设备生产产品时使用的电能和非电能的构成；基于所述费用信息和所述能量构成信息，对以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成生产了所述产品的情况下的得失进行计算，对是否承诺所述抑制请求进行判定；以及在判定为承诺了所述抑制请求的情况下，以下述方式对所述生产设备及所述能量供给设备进行控制，即，以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成进行工作。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定包含以下述方式对该生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，假定在承诺了所述抑制请求的情况下所述生产设备所生产的所述产品的数量变少的数量，基于所述能量构成信息将该生产设备生产该假定出的数量的所述产品时变得剩余的所述非电能转换为所述电能，填补由于承诺了该抑制请求而减少的电力。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选对是否承诺所述抑制请求进行判定包含对由于减少了所述生产设备所生产的所述产品的数量而导致的损失、和在承诺了所述抑制请求的情况下可以得到的利益进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为承诺所述抑制请求。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选对是否承诺所述抑制请求进行判定，是对增多了所述生产设备所生产的所述产品的数量的情况下可以得到的利益、和由于不承诺所述抑制请求而导致的损失进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为不承诺所述抑制请求。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选还包含在所述电力的每单位时间的价格小于预先确定的价格的阈值时将增多所述生产设备所生产的所述产品的数量的要旨指示给所述设备控制部。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选所述能量构成信息包含对在所述生产设备生产产品时使用的所述电能和所述非电能的比率进行表示的信息。优选对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定包含以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述比率的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选所述能量构成信息由下述信息进行表示，即，在该信息中所述电能和所述非电能各自的构成至少包含与所述生产设备生产产品的数量相依存的变动量。优选对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定包含以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述非电能的所述变动量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，将以使所述非电能转换为所述电能时的转换效率进行转换得到的、与过剩的所述非电能的量相应的量的所述电能与从所述电力供应商供给的抑制后的电能合并而供给至所述生产设备。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选对是否承诺所述抑制请求进行判定包含：在判定为承诺所述抑制请求的情况下，将表示承诺所述抑制请求的信号发送至所述电力供应商。
在本发明的第六方式的工业用需求响应控制方法中，优选所述能量构成信息包含表示以所述生产设备所生产的所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息。优选对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定包含以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的表示以所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
发明的效果
根据本发明的一个方式，可以得到下述效果，即，能够实现在工业用需求响应中设为目标的节电量，并且减小所生产的产品的数量的减少。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的工业用需求响应控制系统的概略结构的图。
图2是表示在本实施方式的工业用需求响应控制系统中使用的能量构成一览表的一个例子的图。
图3A是示意性地表示在本实施方式的工业用需求响应控制系统中进行控制的设备的通常的运转状态的图。
图3B是示意性地表示在本实施方式的工业用需求响应控制系统中进行控制的设备的执行需求响应时的运转状态的图。
图4A是表示以电能Ee和蒸汽能Es的比率对在本实施方式的工业用需求响应控制系统中使用的能量构成进行表示的一览表的另一个例子的图。
图4B是表示以生产量为单位对在本实施方式的工业用需求响应控制系统中使用的能量构成进行表示的一览表的另一个例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式中的工业用需求响应控制系统的概略结构的图。图1所示的本实施方式的工业用需求响应控制系统1是使设置于生产工厂等工业用设施的各设备和电力供应商进行协同动作的系统。工业用需求响应控制系统1通过控制向在生产工厂正在运转(工作)的生产设备供给的电力，从而执行工业用需求响应(iDR)。
在图1中，还一并示出本实施方式的工业用需求响应控制系统1所控制的生产工厂2内的各设备、以及向生产工厂2请求需求响应的电力供应商3。关于将电力供给至作为消费者的生产工厂2的电力供应商3，可以想到对电力进行发电的发电公司、对电力进行输送的输电公司、对电力进行零售的零售公司等各种方式的经营者，在下面的说明中，为了容易进行说明，不论将电力供给至消费者(生产工厂2)的方式如何，均称为“电力供应商3”。在下面的说明中，在与工业用需求响应控制系统1有关的各种信息(数据、信号)的收发中，所谓“电力供应商3”，有时指的是该电力供应商3所具有的服务器装置。
在生产工厂2设置有能量转换设备210、受配电设备220以及生产设备230。
能量转换设备210是将除电力以外的能量(以下称为“非电能”)供给至生产设备230的设备。所谓非电能，例如是通过燃烧天然气、重油等燃料而转换得到的蒸汽、冷热水等热能等。在能量转换设备210，例如还包含通过由蒸汽驱动涡轮而将蒸汽转换为电力等、将非电能转换为电能的设备、即私人发电设备。在能量转换设备210，从非电能转换得到的电能经由受配电设备220供给至生产设备230。在能量转换中，还存在进行转换时损失的能量。因此，能量转换设备210通过转换效率这一尺度对转换能量时的效率η进行管理。
在能量转换设备210中也可以具有能量蓄积设备，该能量蓄积设备储存能量，在必要时输送至生产设备230、受配电设备220。在能量转换设备210处的能量蓄积的情况下，还能够将所要蓄积的能量以初始的形态进行蓄积，但也能够转换为力学的、机械的、化学的、热力学的或者电气等各种能量后进行蓄积。
受配电设备220是将从电力供应商3买入的电能配电及供给至在生产工厂2设置的各设备的设备。在图1中示出受配电设备220将电能供给至生产设备230的情况。受配电设备220将对从电力供应商3供给的电能加上了由能量转换设备210进行转换得到的电能后的电能供给至生产设备230。
生产设备230是通过从能量转换设备210输送来的非电能和从受配电设备220供给的电能而进行运转(工作)、生产(制造)产品的设备。即，在生产工厂2，生产设备230是生产活动的现场，相当于消耗各能量的最终的消耗者。
对于上述生产工厂2，电力供应商3有时在电力情况紧张时等请求执行工业用需求响应(iDR)。电力供应商3的服务器装置与表示需求响应的请求的DR请求信号一起发送来费用信息。在该费用信息中含有电能价格的变更计划的信息(例如各时间段的预定价格的信息、在生产工厂2执行需求响应而削减了电能的情况、即进行了所谓节能创收的情况下支付的补偿(奖励)的信息等)，其中，该电能价格表示电力供应商3所供给的电能的每单位时间的价格。从电力供应商3的服务器装置向生产工厂2发送来的DR请求信号、费用信息的数据由工业用需求响应控制系统1进行接收。接收到的DR请求信号、费用信息等有时还由图1中未记载的基干业务系统(ERP)进行处理。有时还由基干业务系统对表示针对所请求的需求响应进行应答的DR应答信号的发送进行处理。在该情况下，工业用需求响应控制系统1成为包含了基干业务系统的结构。生产工厂2有时还在产品的生产管理中进行电能的削减，但在以下的说明中，对从电力供应商3请求了需求响应的情况进行说明。
工业用需求响应控制系统1接收从电力供应商3的服务器装置向生产工厂2发送来的DR请求信号、费用信息的数据，对是否能够执行所请求的需求响应进行判断。工业用需求响应控制系统1与判断结果相应地，将表示向所请求的需求响应进行应答的DR应答信号发送至电力供应商3的服务器装置。工业用需求响应控制系统1在执行所请求的需求响应时，对在生产工厂2内设置的各设备的运转(工作)进行控制。工业用需求响应控制系统1由得失判定部110、生产能量信息存储部120和iDR控制部130构成。
工业用需求响应控制系统1是在能量供给部门等设置的、在计算机系统内构成而在该计算机系统上进行动作的系统，该能量供给部门在生产工厂2中对供给至各设备的电力进行管理。例如，工业用需求响应控制系统1在包含服务器装置、个人计算机(PersonalComputer)等在内的处理系统(以下称为“计算机服务器”)内构成，在该计算机服务器上，工业用需求响应控制系统1的各功能进行动作。
在图1中还一并示出与工业用需求响应控制系统1连接的操作终端11。该操作终端11例如是具有鼠标等指点设备、键盘等输入设备和液晶显示器等显示装置的结构，例如是生产工厂2的操作者在对工业用需求响应控制系统1进行操作时使用的装置。对该操作终端11的结构不特别地进行规定。因此，省略与操作终端11相关的详细说明。但是，操作终端11不限定于如图1所示由与工业用需求响应控制系统1不同的装置构成的操作终端。例如，也可以是在工业用需求响应控制系统1的功能进行动作的计算机服务器具有操作终端11的结构，换言之，工业用需求响应控制系统1的功能在操作终端11的计算机服务器上进行动作的结构。
得失判定部110接收从电力供应商3的服务器装置发送来的DR请求信号。得失判定部110基于生产能量信息存储部120所存储的、对在各生产设备所使用的能量的构成进行汇总得到的一览表(以下称为“能量组合”)，对是否接受(承诺)来自电力供应商3的需求响应的请求进行判定。假设能量组合是以下述方式设定的，即，考虑到品质、成本、交货期、安全性等限制，具备裕度，即，即使发生稍微的干扰、小的始料不及的事态，也不会变得不足。
在对是否接受(承诺)需求响应的请求的判定中，得失判定部110最初对各设备变为与需求响应相应的运转(工作)状态的能量构成进行设定。然后，得失判定部110基于从电力供应商3的服务器装置发送来的费用信息的数据，判定以对各设备的能量构成进行了设定后的能量构成接受了(承诺了)需求响应的请求的情况下的得失。
在判定为接受需求响应的请求的情况，即，以所设定出的能量构成同时实现需求响应的实现和利益的确保的情况下，得失判定部110将表示执行需求响应的执行指示输出至iDR控制部130。得失判定部110还将用于将各设备设为与需求响应相应的运转(工作)状态的设定值、即对能够判定为接受需求响应的请求的能量构成进行设定时的设定值与执行指示一起输出至iDR控制部130。
与得失判定部110所进行的、将各设备设为与需求响应相应的运转(工作)状态的能量构成的设定方法、以及需求响应中的得失的判定方法相关的详细说明在后面记述。
生产能量信息存储部120是存储有针对生产工厂2内的各生产设备的能量组合的存储部。生产能量信息存储部120例如由数据库装置等构成。能量组合是对各生产设备的运转状态及所生产的产品的各品种所需要的、即所消耗的电能及非电能的类别、和表示各能量的固定量及变动量的内容的信息进行了汇总所记载的数据。
对能量组合的一个例子进行说明。图2是表示在本实施方式的工业用需求响应控制系统1中使用的能量构成一览表(能量组合)的一个例子的图。图2所示的能量组合的一个例子示出在能够生产(制造)产品A和产品B的生产设备230中使用蒸汽作为非电能的情况下的能量消耗特性。
更具体地说，在图2的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，在生产设备230以通常的状态生产产品A的运转状态AN下，生产所使用的电能Ee为80P+20[MWh/h]，对作为非电能的蒸汽进行换算得到的电能(以下称为“蒸汽能”)Es为120P+30[MWh/h]。另外，在图2的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，在生产设备230以通常的状态生产产品B的运转状态BN下，生产所使用的电能Ee为100P+20[MWh/h]，蒸汽能Es为150P+30[MWh/h]。
在图2的能量组合的一个例子中，在表示各能量的式子中的P表示产品的生产量，与生产设备230的生产规模相应地对最佳值进行设定。生产量P的单位例如是[吨]、[个]等。即，在图2的能量组合的一个例子中，根据在各运转状态下使用的能量的式子而示出与产品的生产量P相依存的变动量的能量、和不与生产量P相依存的固定量的能量。
并且，在图2的能量组合的一个例子中，在将生产设备230的运转停止的运转状态X下，电能Ee为20[MWh/h]，蒸汽能Es为0[MWh/h]。即，示出下述情况，即，即使在将运转停止的情况下，生产设备230也使用20[MWh/h]的电能Ee。
在图2所示的能量组合的一个例子中，将电能Ee及蒸汽能Es的单位设为[MWh/h]。这是用于表示针对电力量[MWh]的每单位时间[h]的能量。
也可以是能量组合包含电能和非电能的比率、即电能Ee和蒸汽能Es的比率而作为信息，将该形式的能量组合存储至生产能量信息存储部120。
iDR控制部130在被从得失判定部110输入了需求响应的执行指示时，将表示接受(承诺)所请求的需求响应的DR应答信号发送至电力供应商3的服务器装置。
iDR控制部130基于从得失判定部110与执行指示一起输入的、用于将各设备设为与需求响应相应的运转(工作)状态的设定值，将用于将在生产工厂2内设置的各设备、即能量转换设备210、受配电设备220以及生产设备230各自控制为与需求响应相应的运转(工作)状态的能量构成的控制信息输出至各设备。
关于在iDR控制部130和各设备之间对控制信息、监视信息进行交换的方法，不特别地进行规定。例如，也可以使用在工业用需求响应控制系统1和各设备之间构建的专用的信号线进行控制信息、监视信息的输入输出。另外，例如，也可以通过在工业用需求响应控制系统1和各设备之间构建的用于进行控制的网络线路而进行控制信息、监视信息的收发。
通过上述结构，工业用需求响应控制系统1对是否接受(承诺)与从电力供应商3的服务器装置发送来的DR请求信号相应的需求响应、即工业用需求响应(iDR)进行判定。工业用需求响应控制系统1在判定为接受(承诺)来自电力供应商3的需求响应的请求的情况下，对在生产工厂2内设置的各设备的运转(工作)进行控制。
然后，对工业用需求响应控制系统1所具有的得失判定部110所进行的、将各设备设为与需求响应相应的运转(工作)状态的能量构成的设定方法、以及需求响应中的得失的判定方法进行说明。首先，与在生产工厂2内设置的各设备的运转(工作)状态的控制一并对由得失判定部110将各设备设为与需求响应相应的运转(工作)状态的能量构成的设定方法进行说明。
图3A及图3B是示意性地表示在本实施方式的工业用需求响应控制系统1中进行控制的设备(能量转换设备210、受配电设备220以及生产设备230)的运转(工作)状态的图。在图3A及图3B中示出在生产产品A的生产工厂2中在通常的状态下进行生产时、和在执行了需求响应的状态下进行生产时的能量向生产设备230的供给路径。更具体地说，在图3A中示出在通常的状态下生产产品A时的电能及非电能的供给路径，在图3B中示出在正在执行需求响应的状态下生产产品A时的电能及非电能的供给路径。
首先，使用图3A，对生产工厂2在通常的状态下生产产品A的情况进行说明。图3A所示的生产工厂2是使用电能和作为非电能的蒸汽生产产品A的工厂。
更具体地说，能量转换设备210具有：锅炉211，其燃烧燃料而产生蒸汽；以及私人发电设备212及私人发电设备213，它们通过锅炉211所产生的蒸汽而驱动涡轮，发电得到电能。能量转换设备210所具有的私人发电设备213例如是用于在私人发电设备212发生了故障等情况下取代私人发电设备212而进行工作的备用的私人发电设备。
生产设备230利用从能量转换设备210发送来的蒸汽和从受配电设备220供给的电能而生产产品A。能量转换设备210按照预先确定的温度、压力、流量等，将由锅炉211所产生的蒸汽输送至生产设备230。能量转换设备210将由锅炉211所产生的蒸汽的一部分输送至私人发电设备212。私人发电设备212将通过从锅炉211发送来的一部分的蒸汽而进行发电得到的电能(蒸汽能)输送至受配电设备220。在图3A所示的生产工厂2在通常的状态下生产产品A的情况下的一个例子中示出下述情况，即，能量转换设备210所具有的私人发电设备212通过一部分的蒸汽发电得到5[MW]的电能而输送至受配电设备220。
受配电设备220将合并了从电力供应商3买入的电能和由能量转换设备210进行发电得到的电能后的电能供给至生产设备230。在图3A所示的生产工厂2在通常的状态下生产产品A的情况下的一个例子中示出下述情况，即，受配电设备220接受从电力供应商3买入的50[MW]的电能。示出下述情况，即，受配电设备220将合并了所买入的50[MW]的电能和由能量转换设备210进行发电得到的5[MW]的电能后的电能、即55[MW]的电能供给至生产设备230。由此，生产设备230利用从能量转换设备210发送来的蒸汽和从受配电设备220供给的55[MW]的电能而生产产品A。
然后，使用图3B对下述情况进行说明，即，在生产工厂2正在执行需求响应的状态、即从电力供应商3供给的(能够买入的)电能正在被抑制的状态下生产产品A。在图3B所示的电能正在被抑制的状态下生产产品A的情况下的一个例子是从电力供应商3供给的电能被抑制了10[MW]的情况下的一个例子。
工业用需求响应控制系统1所具有的得失判定部110如果通过从电力供应商3的服务器装置发送来的DR请求信号而接收到对10[MW]的电能进行抑制的请求，则基于生产能量信息存储部120所存储的能量组合对生产设备230生产产品A时的能量构成进行设定。更具体地说，得失判定部110通过将所要生产的产品的数量由于与需求响应相应的运转(工作)而减少的数量作为生产量P而假定为任意的值，对生产在这里假定出的生产量P的产品时使用的各能量进行计算，从而对变得剩余的能量进行计算。得失判定部110基于所计算出的变得剩余的能量对各设备的能量构成进行设定。
作为一个具体的例子而考虑下述情况，即，生产能量信息存储部120所存储的能量组合例如是图2所示的能量组合，生产设备230生产产品A。更具体地说，考虑下述情况，即，基于图2所示的能量组合的运转状态AN，生产设备230使用80P+20[MWh/h]的电能Ee和120P+30[MWh/h]的蒸汽能Es生产产品A。
在以下的说明中，将由能量转换设备210所具有的私人发电设备213将蒸汽转换为电力时的效率η设为0.5进行说明。另外，在以下的说明中，为了容易进行说明，对在单位时间[h]对各设备的运转(工作)进行控制的情况进行说明。因此，在以下的说明中，将电能Ee及蒸汽能Es的单位设为[MW]。
得失判定部110将由于应对了需求响应而减少的产品A的生产量假定为例如0.05吨。得失判定部110首先对在减少了所假定的生产量的情况下变得不使用的电能Ee进行计算。在运转状态AN下，由于电能Ee＝80P+20[MW]，因此从与生产量P的变动量相依存的电能Ee、即剔除了固定量的20[MW]后的80P[MW]，计算出80×0.05＝4[MW]作为由于减少产品A的生产量而变得不使用的电能Ee。
然后，得失判定部110在减少了所假定的生产量的情况下对能够由私人发电设备213通过从能量转换设备210发送来的蒸汽所不使用的部分、即变得剩余的蒸汽进行发电得到的蒸汽能Es进行计算。在运转状态AN下，由于蒸汽能Es＝120P+30[MW]，因此根据与生产量P的变动量相依存的蒸汽能Es、即剔除了固定量30[MW]后的120P[MW]，计算出120×0.05＝6[MW]量的蒸汽作为剩余。从在这里计算出的6[MW]量的剩余的蒸汽，通过由私人发电设备213以效率η＝0.5转换为电能，从而计算出能够进行发电得到6×0.5＝3[MW]量的蒸汽能Es。
如果在这里计算出的、变得不使用的电能Ee和能够从剩余量的蒸汽进行发电得到的蒸汽能Es的合计大于或等于与需求响应相应地进行抑制的电能，则得失判定部110能够判断为能够实现电力供应商3所请求的需求响应。在这里，由于变得不使用的电能Ee＝4[MW]、能够从剩余量的蒸汽进行发电得到的蒸汽能Es＝3[MW]的合计为7[MW]，因此得失判定部110判断为，不满足与需求响应相应地进行抑制的电能即10[MW]，不能实现需求响应。
得失判定部110进一步增加由于应对了需求响应而减少的产品A的生产量，例如假定为0.075吨。得失判定部110与上述方法同样地，对变得不使用的电能Ee和能够从剩余量的蒸汽进行发电得到的蒸汽能Es进行计算。在这里，计算出80×0.075＝6[MW]作为变得不使用的电能Ee。另外，剩余量的蒸汽为120×0.075＝9[MW]，计算出能够从该剩余量的蒸汽进行发电得到9×0.5＝4.5[MW]量的蒸汽能Es。
此时，变得不使用的电能Ee和能够从剩余量的蒸汽进行发电得到的蒸汽能Es的合计为6+4.5＝10.5[MW]，得失判定部110判断为，满足与需求响应相应地进行抑制的电能(10[MW])，能够实现需求响应。
在图3B所示的在电能正在被抑制的状态下生产产品A的情况下的一个例子中示出下述情况，即，受配电设备220接收从电力供应商3买入的40[MW]的电能，能量转换设备210所具有的私人发电设备213将从剩余量的蒸汽进行发电得到的4[MW]的电能输送至受配电设备220。示出下述情况，即，将合并了所买入的40[MW]的电能和从能量转换设备210发送来的4[MW]的电能后的44[MW]的电能作为从电力供应商3买入的电能。示出下述情况，即，受配电设备220将合并了44[MW]的电能和能量转换设备210所具有的私人发电设备212进行发电得到的5[MW]的电能后的49[MW]的电能供给至生产设备230。由此，生产设备230利用从能量转换设备210发送来的蒸汽和从受配电设备220供给的49[MW]的电能而生产减少了0.075吨的产品A。
得失判定部110将图3B所示的使生产量减少0.075吨的能量构成，作为能够将各设备设为与需求响应相应的运转(工作)状态的能量构成进行设定和/或暂时设定。
在图3B所示的在电能正在被抑制的状态下生产产品A的情况下的一个例子中，示出生产设备230所生产的的产品A的生产量P处于与图3A所示的生产工厂2在通常的状态下生产产品A的情况下的一个例子相比变少(在图3B中从虚线所示的通常的状态的生产量P起减少至实线所示的电能正在被抑制的状态下的生产量P)的状态。即，示出下述情况，即，通过得失判定部110所设定和/或暂时设定出的能量构成，产品A的生产量P减少0.075吨。
这样，得失判定部110基于能量组合，还考虑到能够从由于减少了生产量而变得剩余的蒸汽进行发电得到的蒸汽能Es，由此对能够接受所请求的需求响应的能量构成进行判断而进行设定和/或暂时设定。
考虑供给至生产设备230的电能Ee。如上所述，由于接受需求响应，受配电设备220从电力供应商3供给的电能减少10[MW]，但在将生产量减少0.075吨的情况下变得不使用的电能Ee仅为6[MW]。即，即使在生产设备230少生产0.075吨产品A的情况下，所使用的电能Ee也比在抑制后从电力供应商3供给的电能(40[MW])多而产生不足量。在工业用需求响应控制系统1中，利用由能量转换设备210所具有的私人发电设备213进行发电得到的蒸汽能Es填补该不足量的电能。由此，在生产工厂2中，即使在与来自电力供应商3的需求响应的请求相应地将电能抑制10[MW]的情况下，也能够生产比在单纯将电能抑制了10[MW]的情况下变少的生产量(根据Es＝80P，P＝Es÷80＝10÷80＝0.125吨)多的产品A。即，在工业用需求响应控制系统1中，能够实现所请求的需求响应中的电能的抑制，并且抑制由于接受了该需求响应的请求而导致的产品的生产量的减少。
然后，得失判定部110在以所设定出的能量构成使各设备运转(工作)而执行了需求响应的情况下，对是否可以得到生产工厂2所希望确保的利益进行判定，即，对设为所设定出的能量构成而接受了(承诺了)需求响应的请求的情况下的得失进行判定。
对需求响应中的得失的判定方法进行说明。通过得失判定部110所进行的需求响应中的得失的判定是通过对生产产品(在图3A及图3B所示的例子中为产品A)时的利益和预先确定的利益的阈值进行比较而进行的，其中，该产品是基于从电力供应商3发送来的费用信息以及生产能量信息存储部120所存储的能量组合而计算出的。该利益的阈值是基于随着需求响应的应对而变化的成本而设定的、表示生产工厂2所希望确保的利益的值。
在同时实现了需求响应的实现和利益的确保的情况下，如果得失判定部110接受来自电力供应商3的需求响应的请求，则最终进行判定。即，得失判定部110根据在以所设定出的能量构成执行了需求响应的情况下能否得到所希望确保的利益，进行是否接受来自电力供应商3的需求响应的请求的判定。在得失判定部110是否接受需求响应的请求的判定中，进行以下的运算处理。
得失判定部110首先基于从电力供应商3发送来的费用信息和生产能量信息存储部120所存储的能量组合，对合计了通过以所设定出的能量构成执行了需求响应而实现的奖励(补偿)的金额和与所生产的产品的数量减少(在图3A及图3B所示的例子中减少0.075吨)相伴而减少的电能的买入价格后的金额、即成本降低的金额进行计算。得失判定部110对由于以所设定出的能量构成执行了需求响应而生产的产品的数量减少的情况下减少的销售金额(损失金额)进行计算。并且，得失判定部110对成本降低的金额和销售金额之差进行计算。然后，得失判定部110对计算出的成本降低的金额和销售金额之差的金额和利益的阈值进行比较，在能够判断为成本降低的金额和销售金额之差的金额大于利益的阈值，即，即使以所设定出的能量构成执行需求响应而对电能进行抑制也是有益的情况下，判定为接受来自电力供应商3的需求响应的请求。
得失判定部110与所判定的结果相应地，将需求响应的执行指示和所设定出的能量构成的设定值输出至iDR控制部130。与该执行指示相应地，iDR控制部130将表示接受(承诺)所请求的需求响应的DR应答信号发送至电力供应商3的服务器装置，在适当的定时将用于将各设备设为与设定值相应的能量构成、即控制为执行需求响应的运转(工作)状态的控制信息而输出至各设备。由此，在生产工厂2内设置的各设备在与需求响应相应的运转(工作)状态下生产产品。
如上所述，工业用需求响应控制系统1能够基于能量组合对在生产工厂2内设置的各设备的运转(工作)统一地进行控制。该工业用需求响应控制系统1对各设备进行控制的方法是下述方法，即，由于从剩余的蒸汽进行发电得到蒸汽能Es，填补由于需求响应而被抑制了的电能，因此能够有效地利用能量，能够有助于节能。其原因在于，由于锅炉211通常在启动时需要时间，因此，由于频繁地进行蒸汽的供给的停止、恢复、使在工作中产生的蒸汽的量大幅度变动是困难的，因而虽然也产生由于接受了需求响应而变得多余的蒸汽，但通过使在通常的状态下不进行工作的私人发电设备213进行工作，从而能够将变得多余的蒸汽(剩余的蒸汽)作为电能进行利用。而且，由于能够同时并行地进行电能向生产设备230的供给的控制和私人发电设备213的工作的开始、即发电的开始，因此能够高效地对各设备进行控制。
得失判定部110在与所判定的结果相应地判定为不接受来自电力供应商3的需求响应的请求的情况下，得失判定部110将需求响应的不执行指示输出至iDR控制部130，iDR控制部130与从得失判定部110输入的需求响应的不执行指示相应地将表示不接受(拒绝)所请求的需求响应的DR应答信号发送至电力供应商3的服务器装置。回答不接受(拒绝)所请求的需求响应的方法存在多种方式。例如，也可以设为下述结构，即，得失判定部110将对从电力供应商3的服务器装置发送来的DR请求信号所请求的电能进行抑制的量的信息输出至iDR控制部130，iDR控制部130与表示不接受(拒绝)需求响应的DR应答信号一起将能够对所请求的电能进行抑制的量的信息发送至电力供应商3的服务器装置。
进行由得失判定部110所进行的是否接受需求响应的请求的判定的次数不限定于仅1次。即，也可以设为，即使在根据本次的判定而判定为不接受需求响应的请求的情况下，得失判定部110也再次进行用于执行需求响应的能量构成的设定，以再次设定出的能量构成反复进行是否接受来自电力供应商3的需求响应的判定。在得失判定部110仅进行1次判定的情况下，前述的“暂时设定”能够改称为“设定”。例如，除前述的自动判定的步骤以外，能够由具有工厂厂长等具有权限的操作者取代得失判定部110进行判定，通过来自操作终端11的手动操作而强制性地输出执行指示或者不执行指示。同样地，能够通过来自操作终端11的手动操作而进行能量构成的设定、暂时设定以及更新、改版等维护作业。
如上所述，得失判定部110考虑到由于应对需求响应而改变的生产工厂2的损失、利益，对是否接受来自电力供应商3的需求响应的请求进行判定。由此，工业用需求响应控制系统1所控制的生产工厂2能够同时实现从电力供应商3请求的需求响应(iDR)的实现和生产工厂2的利益的确保。
在上述说明中，在将由于应对了需求响应而减少的产品A的生产量假定为0.075吨的情况下，发电得到了4.5[MW]量的蒸汽能Es。但是，在图3B所示的在电能正被抑制的状态下生产产品A的情况下的一个例子中，将4[MW]的蒸汽能Es填补至从电力供应商3买入的电能。即，处于剩余0.5[MW]的蒸汽能Es的状态。因此，得失判定部110还能够以下述方式对能量构成进行设定，即，将合并了从电力供应商3买入的40[MW]的电能和由能量转换设备210所具有的私人发电设备213从剩余量的蒸汽进行发电得到的4.5[MW]的电能后的44.5[MW]的电能供给至生产设备230。由此，生产设备230能够进一步生产与0.5[MW]相对应的量的产品A、即、能够增产与0.5[MW]相对应的量的产品A。
在不使产品A的生产量与剩余量的0.5[MW]蒸汽能Es相应地增加(增产)的情况下，得失判定部110还能够以下述方式对能量构成进行设定，即，能量转换设备210将剩余量的0.5[MW]的蒸汽能Es蓄积至能量蓄积设备，之后利用。通过与从电力供应商3请求的10[MW]相比多抑制0.5[MW]，从而能够从电力供应商3收到更多奖励(补偿)的支付，或者通过销售(卖电)0.5[MW]的蒸汽能Es，从而也能够降低产品A的成本。蒸汽能Es的销售(卖电)由在图1中未记载的卖电设备进行。
在图3B中，说明了能量转换设备210所具有的私人发电设备213从剩余量的蒸汽进行发电得到蒸汽能Es的情况。但是，从剩余量的蒸汽进行发电得到蒸汽能Es的方法不限定于上述的方法。例如，在能量转换设备210所具有的私人发电设备212除通常的蒸汽能Es即5[MW]的发电以外还能够进行发电得到与剩余量的蒸汽相应的蒸汽能Es的情况下，还能够以下述方式对能量构成进行设定，即，由私人发电设备212进行发电得到5+4.5＝9.5[MW]的蒸汽能Es，而不使私人发电设备213工作。
上述的得失判定部110中的运算处理是以下述情况为中心予以考量的情况下的处理，即，基于从电力供应商3发送来的费用信息对电能进行抑制。但是，反之，对于生产工厂2来说，还存在以下述情况为中心的思路，即，通过在执行需求响应的时间段使用从电力供应商3供给的廉价的电能增大(增产)产品的生产量，从而确保利益。即，在从电力供应商3供给的电力的每单位时间的价格小于预先确定的价格的阈值的情况下，通过增大产品的生产量，从而确保利益。
在该情况下，得失判定部110首先基于从电力供应商3发送来的费用信息和生产能量信息存储部120所存储的能量组合，对合计了由于不执行需求响应而导致的惩罚(处罚)的金额和与所生产的产品的数量增多相伴而增大的电能的买入价格后的金额、即成本上升的金额进行计算。该成本上升的金额相当于由于增大(增产)了产品的生产量而导致的损失金额。另外，得失判定部110对在所生产的产品的数量与电能的增大相应而增多的情况下增大的销售金额进行计算。并且，得失判定部110对成本上升的金额和销售金额之差进行计算。然后，得失判定部110对计算出的成本上升的金额和销售金额之差的金额和利益的阈值进行比较，在成本上升的金额和销售金额之差的金额大于利益的阈值、即、在能够判断为即使不执行需求响应而增大电能也是有益的情况下，判定为不接受来自电力供应商3的需求响应的请求。在该情况下，进行比较的利益的阈值既可以是与以对电能进行抑制为中心予以考量的情况下的利益的阈值相同的阈值，也可以是不同的阈值。
得失判定部110与所判定的结果相应地，不将需求响应的执行指示输出至iDR控制部130。因此，iDR控制部130不将表示接受所请求的需求响应的DR应答信号发送至电力供应商3的服务器装置。iDR控制部130也可以将请求增大所供给的电能的信号发送(通知)给电力供应商3的服务器装置。
基于该思路，即使在不接受来自电力供应商3的需求响应的请求的情况下，得失判定部110也在使产品的生产量增加的方向上对能量构成进行设定。在该情况下，由于不存在剩余的蒸汽，因此电能及非电能的供给路径与图3A所示的在通常的状态下生产产品A时的电能及非电能的供给路径相同，但成为从电力供应商3买入的电能的量增多的状态。因此，成为以下述方式进行控制的结构，即，得失判定部110将在使产品的生产量增加的方向上设定出的能量构成的设定值输出至iDR控制部130，iDR控制部130以与设定值相应的能量构成使各设备进行运转(工作)。
在上述说明中说明了下述情况，即，得失判定部110通过将计算出的成本降低或者成本上升的金额和销售金额之差与利益的阈值进行比较，从而自动地对是否接受来自电力供应商3的需求响应的请求进行判定。但是，例如，还能够设为下述结构，即，得失判定部110进行到直至计算出成本降低或者成本上升的金额和销售金额、或者计算出各金额之差为止，例如，生产工厂2的操作者通过对得失判定部110计算出的金额的信息进行确认，从而进行最终的判断，即，手动进行是否接受来自电力供应商3的需求响应的请求的最终的判断。在该情况下，生产工厂2的操作者对操作终端11进行操作，将最终的判断结果输入至得失判定部110，得失判定部110与被输入的最终的判断结果相应地，将需求响应的执行指示和所设定出的能量构成的设定值输出至iDR控制部130。
在使用从电力供应商3供给的廉价的电能增大(增产)产品的生产量的情况下，不仅能够在执行上述的需求响应的时间段进行，还能够在与执行需求响应的时间段无关的时间段进行。在该情况下，得失判定部110基于从电力供应商3发送来的费用信息而判定为使产品的生产量增大(增产)。
在上述说明中示出下述情况，即，在图3A及图3B所示的通过工业用需求响应控制系统1而实现的设备的控制方法中，得失判定部110基于图2所示的能量组合对各设备进行控制。但是，例如，在所生产(制造)的产品的种类少的情况、生产的模式的种类不多的情况下，也可以固定地取得电能Ee和蒸汽能Es的比率而对各设备进行控制。
下面，对能量组合的另一个例子进行说明。图4A及图4B是表示在本实施方式的工业用需求响应控制系统中使用的能量构成一览表(能量组合)的另一个例子的图。图4A所示的能量组合的一个例子是下述能量组合的一个例子，即，以电能Ee和蒸汽能Es的比率表示在能够生产(制造)产品A和产品B的生产设备230中在生产(制造)各产品时使用的能量的构成。图4B所示的能量组合的一个例子是下述能量组合的一个例子，即，以生产量为单位表示在能够生产(制造)产品A和产品B的生产设备230中在生产(制造)各产品时使用的能量的构成。
首先，对图4A所示的能量组合的一个例子进行说明。在图4A中示出在通常的状态下生产各产品的情况下的电能Ee和蒸汽能Es的比率。
更具体地说，在图4A的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，生产设备230在通常的运转状态AN下生产产品A时使用的蒸汽能Es相对于电能Ee的比率为1.50。这意味着，在运转状态AN下，通过使电能Ee减少1[MWh/h]、或者增加1[MWh/h]，从而蒸汽能Es减少或者增加相当于1.50[MWh/h]的量。
在图4A的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，生产设备230在通常的运转状态BN下生产产品B时使用的蒸汽能Es相对于电能Ee的比率为2.10。与运转状态AN同样地，这意味着，在运转状态BN下，如果使电能Ee增减1[MWh/h]，则增减相当于2.10[MWh/h]的量的蒸汽能Es。
在图4A的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，在将生产设备230的运转停止的运转状态X下，蒸汽能Es相对于电能Ee的比率为3.00。这意味着，即使在运转状态X、即生产设备230停止运转的状态下，也与各运转状态同样地，与1[MWh/h]的电能Ee的增减相应地，增减相当于3.00[MWh/h]的量的蒸汽能Es。
在与从电力供应商3的服务器装置发送来的DR请求信号相应地将在生产工厂2内设置的各设备控制为与需求响应相应的运转(工作)状态时，得失判定部110能够根据图4A所示的能量组合而容易地对需求响应所能够抑制的电能的量(抑制量)进行计算。
更具体地说，例如考虑运转状态AN的情况。可知，如果以与运转状态AN时的需求响应相应地将电能Ee减少100[MW]的方式降低生产设备230的生产能力，则能够将在产品A的生产中使用的蒸汽能Es减少100×1.50＝150[MW]。可知，如果能量转换设备210所具有的私人发电设备213以效率η＝0.8将蒸汽转换为电力，则通过与需求响应相应地减少了的150[MW]的蒸汽能Es，能够发电得到150×0.8＝120[MW]的蒸汽能Es。由此，得失判定部110能够容易地计算出与需求响应相应的电能Ee的抑制量为将通过利用私人发电设备213而能够抑制的120[MW]与直接抑制的100[MW]相加、即100+120＝220[MW]。得失判定部110能够基于计算出的电能Ee的抑制量，对能够接受(承诺)来自电力供应商3的需求响应的请求进行判定。
下面，对图4B所示的能量组合的一个例子进行说明。在图4B中，将生产设备230所生产的各产品与生产量(数量)相关联地示出在通常的状态下生产各产品的情况、和与需求响应相应地生产各产品的情况各自情况下的电能Ee及蒸汽能Es。
更具体地说，在图4B的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，生产设备230在通常的运转状态AN、即生产100吨产品A时使用的电能Ee为8000[MWh/h]，蒸汽能Es为12000[MWh/h]。另外，在图4B的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，生产设备230在与需求响应相对应的运转状态ADR、即生产50吨产品A时的电能Ee为4500[MWh/h]，蒸汽能Es为10000[MWh/h]。
另外，在图4B的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，生产设备230在通常的运转状态BN、即生产100吨产品B时使用的电能Ee为10000[MWh/h]，蒸汽能Es为15000[MWh/h]。另外，在图4B的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，生产设备230在与需求响应相对应的运转状态BDR、即生产20吨产品B时的电能Ee为9000[MWh/h]，蒸汽能Es为8000[MWh/h]。
并且，在图4B的能量组合的一个例子中示出下述情况，即，与图2所示的能量组合的一个例子同样地，在将生产设备230的运转停止的运转状态X下，电能Ee为20[MWh/h]，蒸汽能Es为0[MWh/h]。
图4B所示的能量组合在下述情况下使用，即，所生产的产品的数量(生产量)和在生产产品时使用的各能量的关系复杂，不能如图4A所示的能量组合这样以单纯的比率表示电能Ee和蒸汽能Es的关系而进行计算。观察图4B可知，在图4B的能量组合中，电能Ee及蒸汽能Es各自的值是与生产规模(生产量)相应的固定的值，而不是如图2所示的能量组合的一个例子那样是相对于生产量P的变量。这就图4B的能量组合而言，以在各运转状态下所生产的产品的生产量为单位表示能量组合。在生产量和各能量的关系复杂的情况下，通过如图4B所示，以对具体的产品的品种和生产量进行组合得到的模式表示各能量的使用量，从而得失判定部110能够与从电力供应商3的服务器装置发送来的DR请求信号相应地容易地对用于将在生产工厂2内设置的各设备控制为与需求响应相应的运转(工作)状态的电能的量(抑制量)进行计算。
更具体地说，例如，考虑从运转状态AN转换至使生产量减半后的运转状态ADR的情况。可知，在得失判定部110根据图4B所示的能量组合从运转状态AN转换至运转状态ADR的情况下，将电能Ee减少8000－4500＝3500[MW]，将蒸汽能Es减少12000－10000＝2000[MW]。如果能量转换设备210所具有的私人发电设备213以效率η＝0.8将蒸汽转换为电力，则得失判定部110可知能够从与需求响应相应地减少了的2000[MW]的蒸汽能Es进行发电得到2000×0.8＝1600[MW]。由此，得失判定部110能够容易地对下述情况进行计算，即，通过与需求响应相应地从运转状态AN转换至运转状态ADR而使生产量减半，从而能够抑制将私人发电设备213进行发电得到的1600[MW]与直接减少了的3500[MW]相加后的5100(＝3500+1600)[MW]的电能Ee。得失判定部110能够基于计算出的电能Ee的抑制量对是否接受(承诺)来自电力供应商3的需求响应的请求进行判定。
在图4B中示出包含有在生产相同的产品时使用的各能量值的组合为2个模式、即在通常的状态下生产产品的运转状态(运转状态AN及运转状态BN)和与需求响应相对应的运转状态(运转状态ADR及运转状态BDR)这2个模式的能量值的组合的能量组合的一个例子。但是，例如，也可以将在生产相同的产品时使用的各能量的组合的多个模式预先记载于能量组合。由此，得失判定部110还能够设为下述结构，即，从能量组合所记载的多个模式中对最优的能量组合的模式进行选择，而不根据图2所示的能量组合对与需求响应相应地进行抑制的电能进行计算。
如上所述，根据用于实施本发明的方式，基于能量构成一览表(能量组合)，对在接受了来自电力供应商的需求响应的请求、即工业用需求响应(iDR)的请求的情况下的运转(工作)状态下生产量减少时剩余的除电力以外的能量(在实施方式中为蒸汽能)进行计算。对计算出的剩余的除电力以外的能量进行转换，对填补至由于接受了需求响应而被抑制了的电能的能量构成进行设定。然后，基于能量构成一览表对以所设定出的能量构成接受了需求响应的情况下的得失进行计算，进行是否接受来自电力供应商3的需求响应的请求的最终的判断。由此，用于实施本发明的方式能够实现所请求的需求响应中的电能的抑制，并且抑制由于接受了该需求响应的请求而导致的产品的生产量的减少。另外，用于实施本发明的方式还能够有效地利用由于接受需求响应而变得剩余的除电力以外的能量，还能够有助于节能。
对于用于实施本发明的方式，对生产设备230在生产产品时使用的非电能是蒸汽的情况进行了说明。但是，非电能不仅仅限定于在实施方式中示出的蒸汽，只要是由于执行工业用需求响应(iDR)而在生产产品时变得剩余的能量、且能够转换为电能的能量即可，即使是例如压缩空气、热水、冷水等任何能量，通过应用本发明的思路，从而也能够得到相同的效果。
例如，也可以通过将用于实现图1所示的工业用需求响应控制系统1内的各结构要素所涉及的处理的程序记录至计算机可读取的记录介质，使计算机系统读入该记录介质所记录的程序而予以执行，从而也可以进行本实施方式的工业用需求响应控制系统所涉及的上述各种处理。这里所谓“计算机系统”，也可以是包含OS、周边仪器等硬件在内的“计算机系统”。就“计算机系统”而言，如果是利用WWW系统的情况，则假设是还包含主页提供环境(或者显示环境)的计算机系统。所谓“计算机可读取的记录介质”，指的是磁盘、光磁盘、ROM、闪存存储器等可写入的非易失性存储器、CD－ROM等移动式介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。
所谓“计算机可读取的记录介质”，假设还包含诸如在经由互联网等网络、电话线路等通信线路发送了程序的情况下作为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器(例如DRAM(Dynamic Random Access Memory))那样在一定时间对程序进行保存的记录介质。上述程序也可以从将该程序存储至存储装置等的计算机系统经由传输介质、或者通过传输介质中的传输波而传输至其他计算机系统。对程序进行传输的“传输介质”指的是诸如互联网等网络(通信网络)、电话线路等通信线路(通信线)那样具有对信息进行传输的功能的介质。上述程序也可以是用于实现前述的功能的一部分的程序。并且，也可以是将前述的功能与计算机系统已经记录的程序进行组合而实现的程序、即所谓的差分文件(差分程序)。
以上参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但具体的结构不限定于本实施方式，还包含在不脱离本发明的主旨的范围的各种变更。
标号的说明
1…工业用需求响应控制系统
110…得失判定部
120…生产能量信息存储部
130…iDR控制部(设备控制部)
11…操作终端(工业用需求响应控制系统)
2…生产工厂(工业用设施)
210…能量转换设备(能量供给设备)
211…锅炉(能量供给设备)
212、213…私人发电设备(能量供给设备)
220…受配电设备(能量供给设备)
230…生产设备
3…电力供应商

Claims (24)

1.一种工业用需求响应控制系统，其具有：
能量供给设备，其设置于工业用设施，供给在生产产品时使用的电能和非电能；
生产设备，其设置于所述工业用设施，使用从所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品；以及
设备控制部，其与所述生产设备所生产的所述产品的数量的增减相应地，对所述能量供给设备所供给的所述电能和所述非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制，
所述设备控制部，
以下述方式进行控制，即，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能，用于填补由于承诺了该抑制请求而减少的所述电力、或者转换为所述电力而予以销售，
以下述方式进行控制，即，以所储存的电力或者买入所述电力填补由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能。
2.一种工业用需求响应控制系统，其具有：
能量供给设备，其设置于工业用设施，供给在生产产品时使用的电能和非电能；
生产设备，其设置于所述工业用设施，使用从所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品；以及
设备控制部，其与所述生产设备所生产的所述产品的数量的增减相应地，对所述能量供给设备所供给的所述电能和所述非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制，
所述设备控制部，
对电力以下述方式进行控制，即，为了满足抑制请求，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的所述电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能转换为所述电能而供给至所述生产设备，以使所生产的所述产品的数量的减少变得最小，
以下述方式进行控制，即，买入由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能而供给至所述生产设备，针对该抑制请求而回答对小的所述电力进行抑制的要旨，或者不承诺该抑制请求。
3.一种工业用需求响应控制系统，其具有：
生产能量信息存储部，其存储能量构成信息，该能量构成信息表示从在工业用设施设置的能量供给设备供给并在设置于该工业用设施的生产设备生产产品时使用的电能和非电能的构成；
得失判定部，其接收从电力供应商发送的电力的抑制请求、和表示该电力的每单位时间的价格以及承诺了该抑制请求的情况下的补偿的费用信息，基于所述能量构成信息对所述生产设备所使用的所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，基于所述费用信息和所述能量构成信息对以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成生产了所述产品的情况下的得失进行计算，对是否承诺所述抑制请求进行判定；以及
设备控制部，其以下述方式对所述生产设备及所述能量供给设备进行控制，即，在由所述得失判定部判定为承诺了所述抑制请求的情况下，以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成进行工作。
4.根据权利要求3所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述得失判定部，
以下述方式对该生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，假定在承诺了所述抑制请求的情况下所述生产设备所生产的所述产品的数量所变少的数量，将该生产设备基于所述能量构成信息生产该假定出的数量的所述产品时变得剩余的所述非电能转换为所述电能，填补由于承诺了该抑制请求而减少的电力。
5.根据权利要求4所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述得失判定部，
对由于减少了所述生产设备所生产的所述产品的数量而导致的损失、和在承诺了所述抑制请求的情况下可以得到的利益进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为承诺所述抑制请求。
6.根据权利要求4或5所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述得失判定部，
对增多了所述生产设备所生产的所述产品的数量的情况下可以得到的利益、和由于不承诺所述抑制请求而导致的损失进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为不承诺所述抑制请求。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述得失判定部，
在所述电力的每单位时间的价格小于预先确定的价格的阈值时将增多所述生产设备所生产的所述产品的数量的要旨指示给所述设备控制部。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述能量构成信息，
包含对在所述生产设备生产产品时使用的所述电能和所述非电能的比率进行表示的信息，
所述得失判定部，
以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述比率的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述能量构成信息，
由下述信息进行表示，即，在该信息中所述电能和所述非电能各自的构成至少包含与所述生产设备生产产品的数量相依存的变动量，
所述得失判定部，
以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述非电能的所述变动量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述得失判定部，
以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，将以使所述非电能转换为所述电能时的转换效率进行转换得到的、与变得剩余的所述非电能的量相应的量的所述电能与从所述电力供应商供给的抑制后的电能合并而供给至所述生产设备。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述得失判定部在判定为承诺所述抑制请求的情况下将表示承诺所述抑制请求的指示和所述设定和/或暂时设定出的能量的构成输入至所述设备控制部，
所述设备控制部以下述方式对所述生产设备及所述能量供给设备进行控制，即，将表示承诺所述抑制请求的信号发送至所述电力供应商，以从所述得失判定部输入的所述设定和/或暂时设定出的能量的构成进行工作。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的工业用需求响应控制系统，其中，
所述能量构成信息，
包含表示以所述生产设备所生产的所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息，
所述得失判定部，
以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的表示以所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
13.一种工业用需求响应控制方法，其包含：
进行设备控制，即，与在工业用设施设置的生产设备所生产的产品的数量的增减相应地，对能量供给设备所供给的电能和非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制，其中，该生产设备使用从设置于所述工业用设施的所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品，
所述进行设备控制包含：
以下述方式进行控制，即，将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能，用于填补由于承诺了该抑制请求而减少的所述电力、或者转换为所述电力而予以销售；以及
以下述方式进行控制，即，以所储存的电力或者买入所述电力填补由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能。
14.一种工业用需求响应控制方法，其包含：
进行设备控制，即，与在工业用设施设置的生产设备所生产的产品的数量的增减相应地，对能量供给设备所供给的电能和非电能的比例和/或所述电能及所述非电能各自的量进行控制，其中，该生产设备使用从设置于所述工业用设施的所述能量供给设备供给的所述电能和所述非电能而生产所述产品，
所述进行设备控制包含：
以下述方式进行控制，即，为了满足抑制请求，对电力将由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量与来自电力供应商的电力的抑制请求相应地减少而变得剩余的所述非电能转换为所述电能而供给至所述生产设备，以使所生产的所述产品的数量的减少变得最小；以及
以下述方式进行控制，即，买入由于使所述生产设备所生产的所述产品的数量增加而不足的所述电能，供给至所述生产设备，针对该抑制请求而回答对小的所述电力进行抑制的要旨，或者不承诺该抑制请求。
15.一种工业用需求响应控制方法，其包含：
接收从电力供应商发送的电力的抑制请求和费用信息，该费用信息表示该电力的每单位时间的价格以及承诺了该抑制请求的情况下的补偿；
基于能量构成信息对所述生产设备所使用的所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，该能量构成信息表示从在工业用设施设置的能量供给设备供给并在设置于该工业用设施的生产设备生产产品时使用的电能和非电能的构成；
基于所述费用信息和所述能量构成信息，对以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成生产了所述产品的情况下的得失进行计算，对是否承诺所述抑制请求进行判定；以及
在判定为承诺了所述抑制请求的情况下，以下述方式对所述生产设备及所述能量供给设备进行控制，即，以所述设定和/或暂时设定出的能量的构成进行工作。
16.根据权利要求15所述的工业用需求响应控制方法，其中，
对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定包含：
以下述方式对该生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，假定在承诺了所述抑制请求的情况下所述生产设备所生产的所述产品的数量变少的数量，基于所述能量构成信息将该生产设备生产该假定出的数量的所述产品时变得剩余的所述非电能转换为所述电能，填补由于承诺了该抑制请求而减少的电力。
17.根据权利要求16所述的工业用需求响应控制方法，其中，
对是否承诺所述抑制请求进行判定，
包含对由于减少了所述生产设备所生产的所述产品的数量而导致的损失、和在承诺了所述抑制请求的情况下可以得到的利益进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为承诺所述抑制请求。
18.根据权利要求16或17所述的工业用需求响应控制方法，其中，
对是否承诺所述抑制请求进行判定，
是对增多了所述生产设备所生产的所述产品的数量的情况下可以得到的利益、和由于不承诺所述抑制请求而导致的损失进行比较，在该损失和该利益之差大于预先确定的利益的阈值的情况下判定为不承诺所述抑制请求。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的工业用需求响应控制方法，其中，
还包含在所述电力的每单位时间的价格小于预先确定的价格的阈值时将增多所述生产设备所生产的所述产品的数量的要旨指示给所述设备控制部。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的工业用需求响应控制方法，其中，
所述能量构成信息，
包含对在所述生产设备生产产品时使用的所述电能和所述非电能的比率进行表示的信息，
对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，
包含以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述比率的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的工业用需求响应控制方法，其中，
所述能量构成信息，
由下述信息进行表示，即，在该信息中所述电能和所述非电能各自的构成至少包含与所述生产设备生产产品的数量相依存的变动量，
对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，
包含以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的所述非电能的所述变动量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的工业用需求响应控制方法，其中，
对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，
以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，将以使所述非电能转换为所述电能时的转换效率进行转换得到的、与变得剩余的所述非电能的量相应的量的所述电能与从所述电力供应商供给的抑制后的电能合并而供给至所述生产设备。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的工业用需求响应控制方法，其中，
对是否承诺所述抑制请求进行判定包含：在判定为承诺所述抑制请求的情况下，将表示承诺所述抑制请求的信号发送至所述电力供应商。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的工业用需求响应控制方法，其中，
所述能量构成信息，
包含表示以所述生产设备所生产的所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息，
对所述电能和所述非电能的构成进行设定和/或暂时设定，
包含以下述方式对所述生产设备所使用的各能量的构成进行设定和/或暂时设定，即，基于所述能量构成信息所包含的表示以所述产品的数量为单位而设定出的所述电能的量和所述非电能的量的信息，对变得剩余的所述非电能的量进行计算，由所述能量供给设备将该计算出的量的所述非电能转换为所述电能而进行供给。
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