JP2005135206A - エネルギー管理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 エネルギーの需要家の温室効果ガス排出量の管理負担を大幅に低減するエネルギー管理システムを提供すること。
【解決手段】 １種類以上のエネルギーの最適なエネルギー運用計画を算出して、これに基づいて、前記エネルギーを消費する需要家のエネルギー供給管理を行うエネルギー管理システムを、コンピュータで実現するためのエネルギー管理プログラムであって、コンピュータを、排出性質の異なる１種類以上のエネルギーの提供単価及び各エネルギーに関する提示情報を出力する出力手段、この需要家の温室効果ガス排出量の上限値を入力する入力手段、この温室効果ガス排出量の上限値に基づいて、供給する１種類以上のエネルギーの合計価格が最小となるように各エネルギーの供給量についてのエネルギー運用計画を算出する演算手段、として機能させるためのエネルギー管理プログラムを解決手段とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エネルギーを消費する需要家に対する、エネルギーの供給計画・供給実績の管理を行うシステムを実現させるためのプログラムに関し、殊に、排出枠を設定した需要家の、その管理負担を大幅に低減する支援サービスを提供できるエネルギー管理システムを実現させるエネルギー管理プログラムに関する。

昨今の地球環境問題に対する意識の高まりと、温室効果ガスの排出削減を目的として、国際連合枠組条約第三回締結国会議において京都議定書が採択され、先進国の温室効果ガスの排出削減目標について、法的拘束力のある数値目標が決議されたことに伴い、自治体や企業などにおいて、エネルギー消費に伴う温室効果ガス排出量及び有害物質排出量の管理に対する関心が高まっている。このような状況に鑑み、特許文献１及び特許文献２には、電力需要家が電力を消費する際に、電力量を監視するだけでなく、二酸化炭素排出量について監視制御するデマンドコントロール装置が提案されている。また、特許文献３には、コジェネレーションシステムで発生及び消費されるエネルギーと、二酸化炭素排出との状況をオンラインで監視する手段および二酸化炭素排出量を設定枠内に収めるために、二酸化炭素排出権の売買市場への仲介を行う手段が提案されている。
特開２００２−１１８９６０号公報（[００２０]〜[００２３]、図１） 特開２００１−３２７０７６号公報（[００２０]〜[００２３]、図１） 特開２００１−３３８０２８号公報（[請求項６]、図１）

しかしながら、前記したいずれの従来技術においても、外部から調達するエネルギーについて、適正化する手段は提供されていない。また、二酸化炭素排出量を削減するためには、エネルギーの需要家自身の省エネ努力に頼るしかなく、需要家は常に自身の二酸化炭素排出量を監視・管理する業務を負うことになるという問題があった。したがって、本発明の課題は、エネルギーの需要家の温室効果ガス排出量の管理負担を大幅に低減するエネルギー管理システムを提供することである。

前記課題を解決するために成された本発明に係るエネルギー管理プログラムは、１種類以上のエネルギーの最適なエネルギー運用計画を算出して、これに基づいて、前記エネルギーを消費する需要家のエネルギー供給管理を行うエネルギー管理システムを、コンピュータで実現するためのものであって、コンピュータを、排出性質の異なる１種類以上のエネルギーの提供単価及び各エネルギーに関する提示情報を出力する出力手段、この需要家の温室効果ガス排出量の上限値を入力する入力手段、この温室効果ガス排出量の上限値に基づいて、供給する１種類以上のエネルギーの合計価格が最小となるように各エネルギーの供給量についてのエネルギー運用計画を算出する演算手段、として機能させる。

このエネルギー管理プログラムをコンピュータで実行することで、従来のように、エネルギーを消費する需要家自身による省エネ努力や、エネルギー負荷の遮断による方法ではなく、需要家に供給するエネルギー源の選定の面から、温室効果ガスの排出量を管理する手段を提供する。また、この温室効果ガスの排出量の管理について、事前に需要家から指定されたエネルギー運用計画条件に従って、自動的に最適なエネルギー運用計画（エネルギーポートフォリオ）を算出する手段を提供する。さらに、これらのエネルギー運用計画条件の指定および需要家に対するエネルギー運用計画の連絡及びエネルギー供給実績の報告をする手段も提供する。これにより、需要家は、適正に排出性能の異なるエネルギーを選択することが可能となり、温室効果ガスの排出量の管理を容易に行うことが可能となる。

本発明によると、従来、エネルギーの需要家が行っていた温室効果ガスなどの排出量の管理業務の負担が大幅に低減される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態におけるエネルギー管理システムは、本発明に係るエネルギー管理プログラムをコンピュータで実行することで実現され、排出性質の異なる複数エネルギーについて、エネルギーの需要家（以下、需要家と省略する）の要求に応じて需要家毎に、適宜、エネルギー運用計画（エネルギーポートフォリオ）を作成して、複数のエネルギー小売を提供する。なお、以下で説明する図面において、同一の符号は、同一の部品・要素を表すものとする。なお、本実施の形態においてコンピュータとは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクドライブ、キーボード、ディスプレイ、光学式ドライブ、通信回線と接続するモデム装置などを含み、典型的にはサーバ用コンピュータで実現される。また、本発明に係るエネルギー管理プログラムは、このコンピュータのハードディスクドライブに保持され、ＲＡＭに読み込んで展開して実行することでエネルギー管理システムとして、コンピュータを機能させる。

例えば、図１は、本実施の形態にかかる、エネルギー管理システム１（以下、管理システム１と省略する）の機能構成を示したブロック図である。初めに、図１を参照して、本実施の形態の管理システム１の機能の概略を説明する。

管理システム１は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）機能群３を介して、需要家２に対して、エネルギー運用計画の算出ならびに排出量管理を遂行する。ＧＵＩ機能群３は、エネルギー商品群送信手段４、排出枠上限受信手段５及び運用実績送信手段６で構成される。
エネルギー商品群送信手段４は、需要家２に対して、エネルギー商品毎卸元情報データベース７に基づいて、提供可能なエネルギー商品群の一覧を提示する機能である。この一覧に基づいて、需要家２は、排出枠上限受信手段５に、エネルギー運用計画の方針を指定する。この指定された方針は、需要家毎排出目標情報データベース８に保持される。
運用実績送信手段６は、エネルギー運用計画に基づいたエネルギー供給の実績を報告するための機能である。運用実績送信手段６が参照する需要家毎運用実績情報データベース９は、エネルギー運用計画に基づいたエネルギー供給の実績に関する情報である実績情報を管理しているデータベースである。

管理システム１は、需要家２に供給するエネルギー運用計画を算出するために、まず、需要家毎需要量実測手段１０によって、需要家２のエネルギー使用量の実態情報を取得して、この実態情報と、需要家毎排出目標情報データベース８に保持されたエネルギー運用計画の方針に関する情報とに基づいて、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１を実行する。このエネルギー商品小売組合せ作成手段１１によって、エネルギー運用計画が決定され、これによりエネルギー商品の購入対象が決定して、このエネルギー商品の購入対象に関する情報は、エネルギー購入手段１２に伝えられると共に、需要家毎運用実績情報データベース９によって、そのエネルギー運用計画に基づいた運用実績が管理される。

次に、図１に示した管理システム１の個別の手段を詳細に説明する前提として、管理システム１を適用するエネルギー供給過程の例を、図２に示したフロー図を用いて説明する。ここでは、管理システム１を運用する事業体である管理システム運用者２０が、顧客である需要家２と、エネルギーの調達先であるエネルギー卸事業者２１との仲介業務を行う過程が示されている。

初めに、管理システム運用者２０は、エネルギー卸事業者２１から調達するエネルギー商品仕様として、単位量あたりの価格や、単位量あたりの二酸化炭素排出量などの情報を入手する（ステップＳ１００）。管理システム運用者２０が、入手したエネルギー商品仕様に問題がないと判断したエネルギー商品については、管理システム運用者２０は、このエネルギー商品を供給するエネルギー卸事業者２１と、それぞれ卸購入契約を結ぶ（ステップＳ１０１）。そして、管理システム運用者２０は、エネルギー商品の卸購入契約を複数獲得した後で、需要家２に提供するエネルギー商品群を構成して、このエネルギー商品群の中から、エネルギー商品の組合せを需要家２に提供する旨、不特定多数の需要家２に提示する（ステップＳ１０２）。そして、この提示に満足する需要家２と、エネルギーポートフォリオ小売契約を締結する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３までの過程は、非定常業務であり、エネルギー卸事業者２１の開拓や、顧客である需要家２の獲得などの低頻度で不定期なイベントに応じて、実施されるものである。つまり、人為的作業により行われる。なお、ステップＳ１００で入手される情報には、単位量あたりの亜酸化窒素又はメタンの排出量や、これらの排出量に地球温暖化係数を乗じて二酸化炭素換算した排出量とし、単位量あたりの二酸化炭素排出量と合算した値などを入手してもよい。また、温室効果ガス以外でも硫黄化合物や窒素化合物などの有害排出物の単位量あたりの排出量を入手することとしてもよい。

以降の過程は、例えば月単位ごとに、需要家２に対する定期的な繰返し業務として実施される。まず、月頭では、需要家２から管理システム運用者２０に対して、その月間の温室効果ガスなどの排出枠の上限値の入力作業が行われる（ステップＳ１０４）。この上限値が、その月におけるエネルギー運用計画の方針となる。そして、その月の処理の中では、時間単位の反復処理が行われる。まず、需要家２ごとの小売量を決定する情報が、管理システム運用者２０に提供される（ステップＳ１０５）。この小売り量を決定する情報に基づいて、管理システム運用者２０は、その需要家２に対するエネルギー運用計画を決定する。全ての需要家２に対するエネルギー運用計画が決定すれば、それらを集計したものが、エネルギー卸事業者２１からの購入計画となる。そして、この購入計画に基づいて、エネルギー購入を実施する（ステップＳ１０６）。このような時間単位の反復処理を繰り返して、その月のエネルギー調達ポリシーを遵守すべく、エネルギーポートフォリオ小売が行われる。この結果、月末には、管理システム運用者２０から、各需要家２に対して運用結果を提示する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの過程は、手順のやり取りが多く、また、多量の情報を迅速に処理する必要がある。そのため、ここに、バッチ処理により、この処理を迅速に実行できる管理システム１を適用することで、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの過程を実現することができる。

次に、本実施の形態における管理システム１を構成する各手段と各データベースについて詳細に説明する。

初めに、例えば、図３は、請求項の出力手段に相当するエネルギー商品群送信手段４の機能を説明するブロック図である。このエネルギー商品群送信手段４は、排出性質の異なる１種類以上のエネルギーの提供単価及び各エネルギーに関する提示情報を出力する。この図３に示したブロック図を用いてエネルギー商品群送信手段４を説明する（適宜、図１参照）。エネルギー商品群送信手段４は、エネルギー商品毎卸元情報データベース７に保持したエネルギー商品毎卸元情報を、例えばインターネットなどの通信回線３０を介して、需要家２が使用する端末装置である需要家端末３１に提供する手段である。商品一覧画面生成機能３２では、画面データ３３を生成する。この画面データ３３をＷｅｂサーバ機能３４により、需要家端末３１からのリクエストに応じて、需要家端末３１に送信することが可能となっている。このような通信をセキュアに行うために、Ｗｅｂサーバ機能３４には認証機構が付加されており、また、ファイアウォール３５によって、エネルギー商品群送信手段４を、不正なアクセスから防衛する形態をとっている。

ここで、画面データ３３の例として、電力商品の一覧画面の例を図４に、ガス商品の一覧画面例を図５に示す。図４に示した電力商品の一覧画面４０は、電力商品毎の情報を行ごとに表記したテーブルである。符号４１で示した表の列には、各電力商品の名称が示されている。符号４２で示した領域には、各電力商品の単価価格が記載されており、この単価価格は、時間帯別に異なる値となっている。符号４３で示した領域には、各電力商品の排出諸元が記載されている。これらの数字（図中では×××と表記）は、各電力商品の単位消費量あたりに発生する二酸化炭素排出量を表している。また一覧画面４０の下部には、この一覧画面４０に記載された情報の有効期間４４も記載されている。

図５に示したガス商品の一覧画面４５も、基本的に、図４と同様である。一覧画面４５において、商品名称４６毎に、各商品の単価価格４７と、排出諸元４８が記載されている。ただし、ここでは対象となるエネルギーがガスであるため量を表す単位系が立方メートルとなっている。また排出諸元４８には、ガス商品の消費によって発生する物質として、二酸化炭素に加えて、亜酸化窒素と、メタンとが合わせて記載されている。なお、図４に示した電力商品の一覧画面においても、エネルギー卸事業者２１が情報を提供する場合には、亜酸化窒素や、メタンなどの発生量を記載することができる。また一覧画面４５の下部には、この一覧画面４５に記載された情報の有効期間４９も記載されている。

図２のステップＳ１０２に相当する、エネルギー商品群送信手段４によって、図４及び図５に示した表示画面を、需要家２に提示することで、管理システム運用者２０は、自社が提供できるエネルギー商品群の有益性を需要家２にＰＲできる。需要家２が有益性に納得すると、図２のステップＳ１０３に相当する、契約を獲得できることとになる。契約を締結した後は、図２のステップＳ１０４以降にあるような、定常的業務の運用として、需要家２からの排出枠上限の指定と、それに基づくエネルギー運用計画の作成が繰り返される。

次に、例えば、図６は、請求項の入力手段に相当する排出枠上限受信手段５の機能を説明するブロック図である。図６に示したブロック図を用いて排出枠上限受信手段５を説明する（適宜図１参照）。排出枠上限受信手段５は、例えばインターネットなどの通信回線３０を介して、需要家端末３１から、排出枠（二酸化炭素や、亜酸化窒素などの排出枠）上限に関する情報を受信して、需要家毎排出目標情報データベース８内に顧客毎排出目標情報として格納する手段である。まず、Ｗｅｂサーバ機能３４によって入力データ５１が受信される。これは、需要家端末３１に入力フォームを含む表示画面を送信し、需要家２が、需要家端末３１から排出枠上限に関する情報を排出枠上限受信手段５に送信することによって実現される。排出目標取り込み機能５０は、これを参照して、入力データ５１から必要部分は抜粋して需要家毎排出目標情報データベース８に格納する。このような通信をセキュアに、また、顧客ごとの設定を受け付けるために、Ｗｅｂサーバ機能３４には、認証機構が付加されており、また、ファイアウォール３５によって、排出枠上限受信手段５を不正なアクセスから防衛する形態をとっている。

ここで、入力データ５１の例である排出枠上限指定画面の一例を図７に示す。図７に示した排出枠上限指定画面５５は、需要家２が入力する排出枠に関わる運用方針を、管理システム運用者２０に伝達するために用いられる。排出枠上限指定画面５５は、契約期間の表示及び設定しようとしている期間対象の指定可能な機能５６が提供されている。この他に、温室効果ガス毎に、排出量上限値を設定できる入力枠５７、および、排出量のうち需要家２自身の設備にて発生する上限値（排出量上限値に対する比率）を設定できる入力枠５８が配置されている。

この排出枠上限指定画面５５に需要家２が排出枠上限に関する情報を入力して排出枠上限受信手段５に送信する過程は、図２のステップＳ１０４に相当している。

次に、管理システム１において、図２に示した過程のステップＳ１０４からステップＳ１０５の間で行われる、入出力機能とリンクする各種演算内容について説明する。まず前提として、エネルギー商品毎卸元情報データベース７を説明する。前記したように、エネルギー商品毎卸元情報データベース７は、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１や、エネルギー商品群送信手段４が参照するものである。ここで、エネルギー商品毎卸元情報データベース７の構造の例を図８に示す。図８に示したエネルギー商品毎卸元情報データベース７の構造を参照すると、エネルギー商品毎卸元情報データベース７は、ユニークな識別子をもつレコード６０、エネルギーの商品種別を示す６１、補足的な情報を格納するレコード６２、時間帯ごとの購入単価 を格納するレコード群６３及び時間帯ごとの各種排出規制物の排出諸元を格納するレコード群６４から構成されていることがわかる。

次に、請求項の演算手段に相当するエネルギー商品小売組合せ作成手段１１について説明する。このエネルギー商品小売組合せ作成手段１１は、排出量の上限値に基づいて、供給する１種類以上のエネルギー合計価格が最小となるように、各エネルギーの供給量についてのエネルギー運用計画を算出する。ここで行われる処理は、前記したエネルギー商品毎卸元情報データベース７に保持された情報及び需要家２からの入力された排出枠上限に関する情報に基づいて実施される。つまり、需要家２ごとに実施される処理である。このエネルギー商品小売組合せ作成手段１１における処理の過程の例を図９のフロー図に示す。このフロー図を参照して、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１における処理の過程を説明する（適宜、図１参照）。まず、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１において行われる処理は、一日一度、任意の時間に定時起動する（ステップＳ２００）。そして、日種別プロファイルデータベース６５を参照して、契約期間内すべてについて顧客のエネルギー使用量（需要量）の大まかな見積りを行う期間内需要予測作成処理が実行される（ステップＳ２０１）。なお、日種別プロファイルデータベース６５は、需要家毎排出目標情報データベース８に含まれるデータベースである。

ここで、例えば、図１０は、ステップＳ２０１の期間内需要予測作成処理の詳細な処理過程を示すフロー図である。図１０に示した期間内需要予測作成処理は、図９のステップＳ２０１の処理が始まると起動し（ステップＳ３００）、予測対象となる期間内の全日程についての反復処理（ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５）を実行する。まず、それぞれの日付の日種別を獲得する（ステップＳ３０２）。このために、日種別カレンダデータベース６６を参照する。ここで、日種別カレンダデータベース６６の例を図１１に示す。日種別カレンダデータベース６６は、日付が入力された日付レコード６７と、その日付に対応する日種コードが入力された日種レコード６８とから構成されたテーブルである。日種コードとは、該当する日付の作業状態を示すコードであり、通常の作業日である通常日６９や、顧客毎にエネルギー消費上で特異な特徴をもつ日付を示している特Ａ日７０などのユニークなコードが割り当てられている。日種コードには、たとえば、工場における盆休みの休業や、店舗の休日などの設定が可能となど様々に日種コードを作成して用いることができる。なお、日種別カレンダデータベース６６は、需要家毎排出目標情報データベース８に含まれるデータベースである。

次に、ステップＳ３０２が終わると、各日付について、日種別プロファイルデータベース６５からプロファイルを獲得する（ステップＳ３０３）。この処理のために、管理システム１は、日種別プロファイルデータベース６５を参照する。ここで、日種別プロファイルデータベース６５の例を図１２に示す。日種別プロファイルデータベース６５は、図１１に示した日種別カレンダデータベース６６に記載されている日種コードごとに、２４時間の需要曲線、つまり，日負荷曲線が定義されている。これを日種別プロファイルと呼ぶことにする。このように、日付ごとに日種別プロファイルを積み上げ、例えば、図１３に示したように、期間内の各日について、プロファイルを束ねて、これらを、期間内需要予測テーブル１００に格納していく（ステップＳ３０４）。この期間内需要予測テーブル１００は、例えば、図１４に示すように、日付を示す縦軸７１と、２４時間帯を示す横軸７２からなる表に、エネルギー需要量が格納されて構成されている。図１４に示した期間内需要予測テーブル１００の符号７３に示すデータと符号７４に示すデータのように、時間帯の推移について、昇順にデータが格納されている。データは日付に渡って、連番のインデックスで参照可能な形式となっていて、期間内最終日の２４時におけるデータ７５まで、例えば、Ｄｅｍａｎｄ＿ｘ[Ｎ]のような昇順のインデックスが割り当てられている。ステップＳ３０１からステップＳ３０５までの過程を繰り返すことで、契約期間内すべての日程・時間帯について顧客のエネルギー使用量（需要量）の予測量を算出することができる。

次に、期間内需要予測作成処理（ステップＳ２０１）が終了すると、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１は、当日需要予測作成処理（ステップＳ２０２）を実施する。この処理は、期間内需要予測作成処理（ステップＳ２０１）で予測済みの内容について、気象予報情報を用いて、予測精度を上げる補正を行う処理である。

ここで、例えば、図１５は、ステップＳ２０２の当日需要予測作成処理の詳細な処理過程を示すフロー図である。図１５に示した当日需要予測作成処理は、図９のステップＳ２０２の処理が始まると起動し（ステップＳ４００）、当日の需要予測に関する処理が一度だけ実行される処理である。まず、当日の予想最高気温を獲得する（ステップＳ４０１）。この予想最高気温は、例えば、気象予報サービス会社などから、管理システム１に、ネットワークを介して配信されることで実現される。次に、この最高気温から、プロファイルを補正する補正係数を算出する（ステップＳ４０２）。この補正係数は、事前に設定されている最高気温に対する需要感度の情報に従って算出される。そして、日種別プロファイルデータベース６５から、当日の日種に対応する日種別プロファイルを獲得する(ステップＳ４０３)。そして、この獲得した日種別プロファイルにステップＳ４０２で算出した補正係数を乗算していて、当日需要の予想曲線を作成する（ステップＳ４０４）。この当日需要予測作成処理の処理によって、気温情報を反映した予測を獲得できる。つまり、当日の需要については、図９に示した期間内需要予測作成処理（ステップＳ２０１）よりも、高精度の予測となっている効果が期待される。

図９に示した過程において、期間内需要予測作成処理（ステップＳ２０１）及び当日需要予測作成処理（ステップＳ２０２）が終了すると、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１は、一時間ごとに、反復処理（ステップＳ２０３〜ステップＳ２０８）を実施する。まず、当日需要予測修正処理（ステップＳ２０４）が実施される。この処理は、当日需要予測作成処理（ステップＳ２０２）で予測済みの内容について、さらに直近の需要量の観測情報を用いて、さらに予測精度を上げる補正を行うものである。

例えば、図１６は、ステップＳ２０４の当日需要予測修正処理の詳細な処理過程を示すフロー図である。図１６に示した当日需要予測修正処理は、図９のステップＳ２０４の処理が始まる１時間毎の起動処理（ステップＳ５００）の後、当日の需要予測に関する処理が実行される機能である。まず、図９のステップ２０２の当日需要予測作成処理で作成されて、一時記憶装置に保持された予想需要曲線７６を獲得する（ステップＳ５０１）。次に、この予想需要曲線７６を修正する（ステップＳ５０２）。エネルギー消費量（需要量）実測値であるの測定Ｗｈオンライン値７７を入手した上で、これと予想需要曲線７６の比較と行う。測定Ｗｈオンライン値７７と予測需要曲線７３にズレが発生している場合、予測需要曲線が観測済みの需要値に対して、誤差が最小となるように、予想需要曲線全体について、需要量に定率の乗算を行う。このように修正された新しい予想需要曲線７６’を、一時記憶装置に新規に格納する（ステップＳ５０３）。

図９に示した過程において、前記した当日需要予測修正処理（ステップＳ２０４）が終了すると、エネルギー商品組合せ計画作成処理（ステップＳ２０５）が実施される。エネルギー商品組合せ計画作成処理では、図８にて説明したエネルギー商品毎卸元情報データベース７と、図７に示した排出枠上限指定画面５５にて設定された需要家毎排出目標情報データベース８を参照して、後記して定式化する最適組合せ問題について算術処理を実施する。最適化計算には、一般の線形最適化手法を適用して解を求めるものとする。本組合せ問題の目的関数は、数式１で示される。

ここでは、請求項の目的関数に相当する数式１のＴｏｔａｌＣｏｓｔで定義される総費用を最小化することが目的となる。この総費用は、エネルギー商品x1の購入費用を示すＣｏｓｔ＿ｘ１関数、同様に、Ｃｏｓｔ＿ｘ２関数、Ｃｏｓｔ＿ｘ３関数、および、需要家２のエネルギー需要を強制遮断するペナルティ費用を示すＣｏｓｔ＿ｘｃｕｔ関数、さらに、各種排出権取引費用Ｃｏｓｔ＿ＣＯ₂関数、Ｃｏｓｔ＿Ｎ₂Ｏ関数、Ｃｏｓｔ＿ＣＨ₄関数の総和で示されている。契約期間を通して、ＴｏｔａｌＣｏｓｔの値が最小となることが、需要家２に対して最も有益なエネルギー購入計画ということになる。なお、小文字で表記されるｃｏ２、ｎ２ｏ、ｃｈ４は、各温室効果ガスの排出量変数である。

この組合せ問題には、複数の制約条件が付帯する。まず、請求項の第一制約関数に相当する、次に示す数式２にあるように、あるエネルギーｘに対する需要Ｄｅｍａｎｄ＿ｘについて、全ての時間帯について、供給するエネルギー商品群の量、および、エネルギー需要を強制遮断した量の総和に等しくなる必要がある。

また、請求項の第二制約関数に相当する、次に示す数式３にあるように、需要家２より指定された二酸化炭素排出量上限ＥｍｉｓｓｉｏｎＣＯ₂よりも、各エネルギー供給に発生する二酸化炭素排出量を示す関数ＣＯ₂＿ｘ１およびＣＯ₂＿ｘ２、ＣＯ₂＿ｘ３の合計と、二酸化炭素排出権による補償の総和が小さくなる必要がある。

さらに、次に示す数式４にあるように、全体の二酸化炭素排出量のうち、需要家２自身が発生する二酸化炭素排出量、つまりＣＯ₂＿ｘ１およびＣＯ₂＿ｘ２、ＣＯ₂＿ｘ３の合計の比率が、需要家２より指定された需要家２自身の発生比率の上限Ｒａｔｉｏ＿ＣＯ₂よりも小さくなる必要がある。ＣＯ₂以外にも、Ｎ₂Ｏ、ＣＨ₄についても同様に定式化がされて、数式５から数式８が制約条件となる。

以上から、エネルギー商品ｘ１の購入費用を示す関数は、次に示す数式９のように、定式化される。

ここでは、Ｃｏｓｔ＿ｘ１関数を例として説明している。ここでの商品体系としては、一日のうち、１時から８時までの単価、９時から１６時までの単価、１７時から２４時までの単価が設定されている。そこで、Ｃｏｓｔ＿ｘ１関数は、供給する時間帯とその購入量を引数として受けて、該当する時間帯の単位価格に購入量を乗算した値、つまり、購入金額の値を戻り値として渡す構成となっている。

前記した需要家２のエネルギー需要を強制遮断する量を示すｘｃｕｔ関数については、次に示す数式１０のように定式化される。

ここでの商品体系としては、数段階のレベルを離散的に取り得る関数として定義される。また、その強制遮断を発生させたときのペナルティ費用を示すCost＿xcut関数は、次に示す数式１１のように定式化される。それぞれの強制遮断のレベル発生時に補償金として支払う金額が段階的に設定されている。

前記した各エネルギー供給により発生する温室効果ガスの排出量を示す関数は、次に示す数式１２のように定式化される。

ＣＯ₂＿ｘ１関数を例として説明する。取引量変数ｃｏ２について、その商品の排出量発生諸元ｅｘｃｈａｎｇｅｒａｔｅ＿ｃｏ₂を乗算した値が、そのエネルギーを供給について排出量となる。

前記説明した数式１の目的関数及び数式２から数式１２の制約条件で示される問題について、線形最適化手法を適用して解を求めることで、残存する契約期間にわたるエネルギー購入計画が算出される。この算出されたエネルギー購入計画の例を図１７に示す。図１７に示すように、エネルギー購入計画は、各日付の各時刻について、供給されるエネルギー商品群８０の各エネルギーの購入計画量が、全て計画されたエネルギーポートフォリオとなっている。符号８１に示した値（インデックス番号ｘ１[３６４]）のように、契約期間後半のある時間帯についてまで、購入計画が立案されているが、直近での購入対象となるのは、契約期間のうち現在から近い範囲（例えば、翌日の消費予定部分８２）のところである。なお、残存する契約期間にわたるエネルギー購入計画が算出される過程は、図２に示したフロー図のステップＳ１０５に相当している。

次に、図９に示した過程においてエネルギー商品組合せ計画作成処理（ステップＳ２０５）が終了すると、購入手続き対象抽出処理が実施される（ステップＳ２０６）。購入手続き対象抽出処理では、例えば、図１７に示した翌日の消費予定部分８２が購入手続き対象として選択されることとする。また、排出権取引については、図１８のように、新しく計算で求めた最適な温室効果ガス排出権の配分８３と、既に現在所有している排出権８４との差分８５が、取引所にて修正される量、つまり、排出権の購入対象として求められる。このようにして算出した購入対象について、エネルギー購入手段１２において、実際に取引所との購入手続きを実行して、その結果を購入結果確認処理にて管理する（ステップＳ２０７）。なお、エネルギー購入手段１２において、実際に取引所との購入手続きを実行する過程は図２に示したフロー図のステップＳ１０６に相当する。なお、エネルギー購入手段１２に加えて、図示しない排出権取引手段を別途設けて、図１８に示した方法で求められる購入対象の排出権を取引することも可能である。

前記説明したステップＳ２０４からステップＳ２０７までの処理を、日間で反復した後、顧客別実績情報追加処理を実行して（ステップＳ２０９）、需要家毎排出目標情報データベース８、需要家毎運用実績情報データベース９、日種別プロファイルデータベース６５の更新を行って、エネルギー商品小売組合せ作成手段１１における処理過程を終了する。

このように、需要家毎運用実績情報は、日々の運用を通して蓄積されて、運用実績送信手段６を通して、該当する需要家２に対して情報提供される。ここで、例えば、図１９は、運用実績送信手段６の機能を説明するブロック図である。図１９に示したブロック図を用いて運用実績送信手段６を説明する（適宜、図１参照）。運用実績送信手段６は、需要家毎運用実績情報データベース９に存在する需要家毎運用実績情報を、通信回線３０を介して、需要家端末３１に提供する手段である。需要家２への運用実績の送信には２つの形態がある。ひとつは、概略画面作成機能８７によって、画面データ９０を生成して、この画面データをＷｅｂサーバ機能３４によって、需要家端末３１からのリクエストに応じて、画面データ９０を需要家端末３１に送信する形態である。通信をセキュアに行うために、Ｗｅｂサーバ機能３４には認証機構が付加されており、また、ファイアウォール３５によって不正なアクセスから防衛する形態をとっている。

画面データ９０の一例を、図２０に示す。これは、運用実績通告の概略を顧客からの要求に従って閲覧できるようにした画面９２である。画面９２には、契約期間などの基本情報の加えて、現在までの排出量の発生状況を示す数値情報、さらに、それを視覚化するために、横軸に時間を縦軸に排出量を示すグラフが閲覧可能となっている。また、これまでのエネルギー供給のコストスペックについても、同様に、横軸に時間を縦軸に平均単価量を示すグラフも提供されている。このような画面によって、顧客は自身のエネルギー運用計画の運用状況について、現在状況などを随時閲覧可能な状況となっている。

運用実績送信手段６のもう一つの情報提供手段として、詳細文書作成機能８６が実装されている。この機能は、電子文書９１を生成し、これに識別子印加機能８８によって、認証情報を付加した後、メールサーバ機能８９によって、顧客に通達するものである。伝送内容については、暗号機構の処置により、機密性が保証されている。電子文書９１の一例を図２１に示す。図２１に示した文書９３は、定期的に管理システム１から顧客に対して送達されるものである。文書９３には、契約事業体の情報及びその契約期間や排出量制限値などの契約条項の情報が記載されている。また、供給したエネルギー商品の詳細な発生元、つまり、卸元の情報や、排出権売買によって獲得した排出権の情報が記載されている。これら情報をもつ電子書類には、作成日時、作者、作成先などの識別子情報を電子透かしとして印加した電子記号９４が付加されている。つまり、この書類は、契約事業体の情報に記載された事業者に対して、公文書としての効力を持つ。顧客が排出権の法的手続きを進めるときに、最小限の事務負担になるように配慮した書式を採用して、需要家２のメリットを最大とするようにしている。

以上に説明したエネルギー管理システムに関わるビジネス形態を図２２にて説明しておく。管理システム運用者２０であるエネルギーポートフォリオ小売事業者２０’は、顧客である需要家２と、エネルギー調達先であるエネルギー卸事業者２１とのビジネスを展開する事業体である。これまでに説明したように、エネルギーポートフォリオ小売事業者２０’は、需要家２に、排出枠管理支援サービスおよびエネルギー小売供給を提供することが可能となった。エネルギーポートフォリオ小売事業者２０’は、需要家２から、その報酬を受け取る。エネルギー卸事業者２１に対しても、「エネルギー卸供給先渡し」を引き受けるという意味合いだけでなく、逆に「排出量処理請負」をサービスしているという事業効果があるといえる。エネルギー卸事業者２１は、自身の排出量の多くを、エネルギーポートフォリオ小売事業者２０’に適切に処理してもらうことが可能となるため、エネルギー調達発生に専念した事業を運営できるようになる。エネルギーポートフォリオ小売事業者２０’は、排出量処理請負のサービスを差し引いた形の報酬を、エネルギー卸事業者２１に提供する。エネルギーポートフォリオ小売事業者２０’は、需要家２から受け取る報酬とエネルギー卸事業者２１に支払う報酬との差分によって、利益を得ることが可能となる。

図２２に示したビジネススキームに加えて、取引所とのやり取りを付加したものを図２３に示す。図２３に示したビジネススキームは、前記説明したスキームに加えて、電力取引所９８と排出権取引所９９とのやり取りが行われているものである。エネルギーポートフォリオ小売事業者２０’は、電力供給の不足分を、電力取引所９８において「買電」により調達する代わりに、その「支払い」を行う。また、余った排出枠を排出権取引所９９において「排出枠売却」を行う代わりに、その「報酬」を得ることが可能になる。これらのエネルギー売買や、排出枠売買についても、本発明を適用したエネルギーポートフォリオを用いたエネルギー小売システムによって、動的に最適化が可能となっていて、それらを考慮した上で最適な小売計画を需要家２に提供することが可能となっている。

エネルギーポートフォリオを用いたエネルギー管理システムの機能ブロック図である。 エネルギー管理システムを適用するエネルギー供給過程を示したフロー図である。 エネルギー商品群送信手段の機能ブロック図である。 電力商品一覧画面を表す図である。 ガス商品一覧画面を表す図である。 排出枠上限受信手段の機能ブロック図である。 排出枠上限指定画面を表す図である。 エネルギー商品毎卸元情報データベースの例を表す図である。 エネルギー商品小売組合せ作成手段における処理過程を示したフロー図である。 期間内需要予測作成処理の詳細フロー図である。 日種毎プロファイルデータベースの例を表す図である。 日種別プロファイルデータベースの例を表す図である。 期間内需要予測の格納方法を模式的に表す図である。 期間内需要予測テーブルの例を表す図である。 当日需要予測作成処理の詳細フロー図である。 当日需要予測修正処理の詳細フロー図である。 エネルギーポートフォリオの例を表す図である。 排出権の購入量決定方法を模式的に表す図である。 運用実績送信手段の機能ブロック図である。 運用実績通告の表示画面を表す図である。 書面による運用実績通告の出力例を表す図である。 エネルギー管理システムを用いたビジネス形態を模式的に表す図である 電力取引所と排出権取引所を含んだビジネス形態を模式的に表す図である。

符号の説明

１ エネルギー管理システム
２ エネルギー購入手段
３ ＧＵＩインターフェイス
４ エネルギー商品群送信手段
５ 排出枠上限受信手段
６ 運用実績送信手段
７ エネルギー商品毎卸元情報データベース
８ 需要家毎排出目標情報データベース
９ 需要家毎運用実績情報データベース
１０ 需要家毎需要量実測手段
１１ エネルギー商品小売組合せ計画作成手段
１２ エネルギー購入手段

Claims (13)

1. １種類以上のエネルギーの最適なエネルギー運用計画を算出して、これに基づいて、前記エネルギーを消費する需要家のエネルギー供給管理を行うエネルギー管理システムを、コンピュータで実現するためのエネルギー管理プログラムであって、
   コンピュータを、排出性質の異なる１種類以上のエネルギーの提供単価及び各エネルギーに関する提示情報を出力する出力手段、
   前記需要家の温室効果ガス排出量の上限値を入力する入力手段、
   前記温室効果ガス排出量の上限値に基づいて、供給する１種類以上のエネルギーの合計価格が最小となるように、各エネルギーの供給量についてのエネルギー運用計画を算出する演算手段、
   として機能させるためのエネルギー管理プログラム。
2. 前記演算手段は、
   各時間断面において、各エネルギーの供給量の積和が、前記需要家のエネルギー使用予測量に一致することを第一制約関数とし、
   全時間断面において、各エネルギーの供給量に対する温室効果ガスの排出量の積和が前記上限値以内になることを第二制約関数とし、
   全時間断面において、各エネルギーの供給量と、この供給量に基づく供給単価との積和が最小となることを目的関数として、
   各時間断面における各エネルギーの供給量を決定する最適化計算を行うこと、
   を特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理プログラム。
3. 前記需要家のエネルギー使用予測量及び温室効果ガス排出量の上限値を、任意に変更可能であること、
   を特徴とする請求項２に記載のエネルギー管理プログラム。
4. 前記入力手段から入力される前記エネルギー運用計画に基づく各エネルギーの供給実績データと、供給されたエネルギーの排出性質とを蓄積する蓄積手段として機能させ、
   前記出力手段は、前記蓄積手段に蓄積された情報を、前記需要家のみが閲覧可能な画面表示又は複写すると無効になる書面として出力すること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
5. 前記エネルギー運用計画に基づく各エネルギーの供給実績データを、前記入力手段から入力し、前記演算手段において、前記供給実績データに基づいて温室効果ガス排出量を算出し、前記需要家の有する排出権に対して、余剰又は不足が発生した場合に、第三者との排出権取引の仲介をする排出権取引手段としてコンピュータを機能させること、を特徴とする請求項４に記載のエネルギー管理プログラム。
   を特徴とする請求項４に記載のエネルギー小売システムを実現させるためのプログラム。
6. 前記入力手段は、前記エネルギー供給により発生する排出量に対する排出権のうち、自己の保有する排出権と、第三者から入手する排出権との比率の上限を制約条件として入力可能なこと、
   を特徴とする請求項５に記載のエネルギー管理プログラム。
7. 前記出力手段は、回線を介して接続可能な前記需要家の利用する端末装置に、表示画面を送信し、
   前記入力手段は、前記端末装置から、回線を介して情報を受信すること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
8. 前記出力手段は、画面表示を出力し、
   前記入力手段は、前記画面表示を利用して入力すること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
9. 前記エネルギーとして、電力に関する情報を扱うこと、
   を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
10. 前記エネルギーとして、化石燃料に関する情報を扱うこと、
    を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
11. 前記排出性質として、エネルギーの単位量あたりの温室効果ガス発生量を扱うとともに、前記排出量上限として、温室効果ガス排出枠を扱うこと、
    を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
12. 前記排出性質として、エネルギー商品の単位量あたりの窒素化合物発生量を扱うとともに、前記排出量上限として、窒素化合物排出枠を扱うこと、
    を特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
13. 前記排出性質として、エネルギー商品の単位量あたりの硫黄化合物発生量を扱うとともに、前記排出量上限として、硫黄化合物排出枠を扱うこと、
    を特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のエネルギー管理プログラム。
    

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