JP2011024325A - Method and device for averaging electricity-carrying load - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for averaging electricity-carrying loads which can average extreme increase and decrease of a power demand generated in a specified power time zone, and can average the loads in accordance with forms of a variety of power demands, and to provide a device. <P>SOLUTION: In the method for averaging the electricity-carrying loads when carrying electricity to a plurality of electricity-carried apparatuses in the specified power time zone from a time t1 to the time t1+a, the method is such that by calculating the latest electricity-carrying start time Tsm on the basis of an electricity-carrying time b of the electricity-carried apparatus, with respect to each electricity-carried apparatus by calculating an electricity-carrying adjustment coefficient k(0≤k≤1) by multiplying a random number rnd uniformly generated within a prescribed range by a preset random-number modified function fn, when determining an electricity-carrying time Ts of the electricity-carried apparatus from the electricity-carrying possible start time t1 to the electricity-carrying start time Tsm, and by determining the electricity-carrying start time Ts by the formula A: [Formula A] Ts=t1+k×(a-b). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、通常の時間帯とは電気料金の異なる深夜電力時間帯等の特定電力時間帯における被通電機器の通電負荷平準化方法および装置に関し、例えば、電気自動車や電気温水器などの多数の被通電機器が深夜電力時間帯に通電を行う際の通電負荷平準化方法および装置に関する。
なお、本明細書では、午後11時から翌朝午前7時までの深夜電力および午前1時から午前6時までの第二深夜電力をあわせて「深夜電力」という場合がある。
また、本明細書において「普通充電」とは、急速充電ではない充電のことであり、100Vあるいは200Vコンセントを備えた車両外部の小型充電装置を使って、車両に搭載した二次電池を充電することをいい、「電気自動車」とは、動力源が二次電池で駆動されるモータのみである自動車、二次電池で駆動されるモータ以外の動力源例えばエンジンなどを有する自動車のことをいう。
The present invention relates to a method and an apparatus for leveling an energized load of a device to be energized in a specific power time period such as a late-night power time period in which an electric charge is different from a normal time period. The present invention relates to an energized load leveling method and apparatus when energized equipment is energized in the late-night power hours.
In this specification, the midnight power from 11:00 pm to 7:00 am the next morning and the second midnight power from 1:00 am to 6:00 am may be collectively referred to as “midnight power”.
In this specification, “ordinary charging” refers to charging that is not rapid charging, and a secondary battery mounted on the vehicle is charged using a small charging device outside the vehicle having a 100V or 200V outlet. The “electric vehicle” refers to a vehicle whose power source is only a motor driven by a secondary battery, and a vehicle having a power source other than a motor driven by a secondary battery, such as an engine.

電力会社は、日中と夜間の電力消費量の差や夏季とそれ以外の季節の電力消費量の差を縮め電力消費量の平準化(負荷平準化)を図ることを目的として、深夜電力料金をはじめとする種々の時間帯別契約を用意している。しかしながら、特定電力時間帯において、一定の充電容量を有する数千ないし数万台以上の電気機器が一斉に充電を開始した場合、電力需要の増加が一時的に著しく増加し、その後一斉に落ち込むという問題が生じる。このような問題を解消すべく、家庭への普及が進んでいる電気温水器においては、深夜電力を利用した様々な負荷平準化手段が既に実用化されている(例えば、特許文献1ないし3)。   Electricity companies will charge for late-night electricity charges with the goal of leveling power consumption (load leveling) by reducing the difference in power consumption between daytime and nighttime and between summer and other seasons. Various time-based contracts are available. However, when several thousand to several tens of thousands of electrical devices with a certain charge capacity start charging at the same time in a specific power time zone, the increase in power demand will increase significantly and then decline all at once. Problems arise. In order to solve such problems, various types of load leveling means using midnight power have already been put into practical use in electric water heaters that are widely used in homes (for example, Patent Documents 1 to 3). .

また、電力会社は、一斉に通電を開始・終了することを回避するため、地域ごとに個別の通電可能時間設定タイマー(例えば、特許文献4)を設け、電気温水器の通電制御を行うことにより深夜通電地域の電力負荷が集中しないようにする運用を行っている。
しかしながら、上記タイマーの設置数が非常に多いことから、定期的に設定値をずらすなどの管理作業に多くの手間を要するという課題がある。
Moreover, in order to avoid starting and ending energization all at once, the electric power company provides individual energizable time setting timers (for example, Patent Document 4) for each region and performs energization control of the electric water heater. The operation is carried out so that the power load in the energized area at night is not concentrated.
However, since the number of the timers is very large, there is a problem that a lot of labor is required for management work such as periodically shifting the set value.

特許文献5には、深夜電力時間帯枠における最低負荷時刻の電力需要に他の時間帯の電力需要を割り当てる手法が開示され、ここでは乱数を使って通電開始時間を調整する手法が提案されている。しかしながら、特許文献5では必要通電時間が一定時間以下であることを前提としており、電気温水器のように比較的通電時間の長い機器類への適用には適していない。   Patent Document 5 discloses a method of allocating power demand in other time zones to power demand at the lowest load time in the midnight power time zone, and here, a method of adjusting the energization start time using a random number is proposed. Yes. However, Patent Document 5 is based on the premise that the required energization time is a certain time or less, and is not suitable for application to devices having a relatively long energization time, such as an electric water heater.

特許文献6には、通信を使って通電時間を調整する手法も各種提案されている。しかしながら、当該手法は、負荷端末の数が数万台以上のオーダーになった場合には、同時通信によるトラフィック対策の問題などが生じることから、実用化は難しいと考えられる。   Patent Document 6 proposes various methods for adjusting energization time using communication. However, when the number of load terminals is on the order of tens of thousands or more, this method is considered to be difficult to put into practical use because a problem of traffic countermeasures due to simultaneous communication occurs.

ところで近年、電気自動車の普及に備え、集合住宅などの賃貸駐車場でも深夜電力を利用した充電装置の提供が考えられているが、平準化のための仕組みを設けなければ深夜料金適用時間の開始と同時に消費電力が急増するという課題が生じることになる。現時点においては電動車両の普及率は低いためこの種の問題は発生していないが、今後電動車両が普及するのに伴い、充電による電力消費ピークの発生は無視できない問題になると考えられる。   By the way, in preparation for the spread of electric vehicles in recent years, it has been considered to provide a charging device that uses late-night power even in rental parking lots such as apartment buildings. At the same time, the problem of rapid increase in power consumption arises. At present, this type of problem does not occur because the penetration rate of electric vehicles is low. However, with the spread of electric vehicles in the future, the occurrence of power consumption peaks due to charging is considered to be a problem that cannot be ignored.

特公平3−18106号公報Japanese Patent Publication No. 3-18106 特開平6−180147号公報JP-A-6-180147 特開平6−180148号公報JP-A-6-180148 特開平10−197069号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-197069 特許第4142837号公報Japanese Patent No. 4142837 特2008−160902号公報Japanese Patent Publication No. 2008-160902

本発明は、特定電力時間帯に一定の充電容量を有する数千ないし数万台以上の電気機器(例えば、電気温水器や電気自動車)に充電をする際に生じ得る電力需要の極端な増減を、自律的な仕組みで解消することを課題とする。   The present invention provides an extreme increase / decrease in power demand that can occur when charging several thousand to several tens of thousands of electric devices (for example, electric water heaters and electric vehicles) having a constant charging capacity in a specific power time zone. The problem is to solve it by an autonomous mechanism.

また、深夜電力の電力需要の形態は季節や地域により多様であり、画一的な負荷平準化手段を採用することは難しい。さらに、近年、深夜電力需要の平準化を目的とした第2深夜電力(1時〜6時)の導入により、1つの負のピークを有する形態のみならず、2つの負のピークを有する形態も出現するようになってきている(図6参照)。このような多様な電力需要の形態に合わせて負荷平準化を図ることも本発明が解決しようとする課題である。   Also, the form of power demand for midnight power varies depending on the season and region, and it is difficult to adopt uniform load leveling means. Furthermore, in recent years, with the introduction of the second midnight power (from 1 o'clock to 6 o'clock) for the purpose of leveling off midnight power demand, not only a form having one negative peak but also a form having two negative peaks It is appearing (see FIG. 6). It is a problem to be solved by the present invention to achieve load leveling in accordance with such various forms of power demand.

本発明は、上記の課題を解決することのできる、通電負荷平準化方法および装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an energization load leveling method and apparatus that can solve the above-described problems.

上記課題を解決するために、発明者は、乱数修飾関数なる概念を発案し、これにより特定の通電機器についての電力需要の形態を制御することにより、負荷平準化を自律的に行うことを可能とした。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventor can invent load leveling autonomously by inventing the concept of a random number modification function and thereby controlling the form of power demand for a specific energized device. It was.

すなわち、本発明は、以下の技術手段から構成される通電負荷平準化方法に関する。
[1]時刻t1から開始し時刻t1+aに終了する特定電力時間帯において複数の被通電機器に通電を行う際の通電負荷平準化方法であって、
各被通電機器について、被通電機器の通電時間bに基づき最も遅い通電開始時刻Tsmを算定し、通電可能開始時刻t1から通電開始時刻Tsmまでの間で被通電機器の通電開始時刻Tsを決定するにあたり、所定の範囲で一様に生成される乱数rndに予め設定した乱数修飾関数fnを掛合わせて通電調整係数k(0≦k≦1)を算出し、下記式Aにより通電開始時刻Tsを決定することを特徴とする通電負荷平準化方法。
[式A]Ts=t1+k×(a−b)
[2]乱数修飾関数fnが、確率密度関数p(k)の累積分布関数 P(k)の逆関数であり、確率密度関数が下記式Bで規定され、累積分布関数 P(k)が下記式Cで規定されることを特徴とする上記[1]の通電負荷平準化方法。
[式B]
[式C]
[3]乱数修飾関数fnが、下記式D、下記式E、下記式Fおよび/または下記式Gの関数(ただし、rは正の整数)を含む予め作成された累積分布関数群から一の関数を選択して設定されることを特徴とする上記[2]の通電負荷平準化方法。
[式D]P(k)=1
[式E]P(k)=(r+1)×(1−k)^r
[式F]P(k)=(r+1)×k^r
[式G]P(k)=(r+1)×((1−k)^r+k^r)/2
[4]特定電力時間帯が、第2深夜電力が設定された深夜電力時間帯である場合に、乱数修飾関数fnに上記式Gの関数を選択することを特徴とする上記[3]に記載の通電負荷平準化方法。
[5]被通電機器に、電気温水器および電動車両が含まれることを特徴とする上記[1]ないし[4]のいずれかに記載の通電負荷平準化方法。
[6]上記[1]ないし[5]のいずれかに記載の通電負荷平準化方法をコンピュータに実施させるプログラム。
That is, the present invention relates to an energization load leveling method comprising the following technical means.
[1] An energization load leveling method for energizing a plurality of energized devices in a specific power time period starting from time t1 and ending at time t1 + a,
For each energized device, the latest energization start time Tsm is calculated based on the energization time b of the energized device, and the energization start time Ts of the energized device is determined between the energization possible start time t1 and the energization start time Tsm. In this case, the energization adjustment coefficient k (0 ≦ k ≦ 1) is calculated by multiplying the random number rnd uniformly generated in a predetermined range by a preset random number modification function fn, and the energization start time Ts is calculated by the following formula A. An electrified load leveling method characterized by determining.
[Formula A] Ts = t1 + k × (ab)
[2] The random number modification function fn is an inverse function of the cumulative distribution function P (k) of the probability density function p (k), the probability density function is defined by the following formula B, and the cumulative distribution function P (k) is The energization load leveling method according to the above [1], which is defined by Formula C.
[Formula B]
[Formula C]
[3] The random number modification function fn is one from a previously created cumulative distribution function group including a function of the following formula D, the following formula E, the following formula F, and / or the following formula G (where r is a positive integer). The electrification load leveling method according to the above [2], wherein a function is selected and set.
[Formula D] P (k) = 1
[Formula E] P (k) = (r + 1) × (1-k) ^ r
[Formula F] P (k) = (r + 1) × k ^ r
[Formula G] P (k) = (r + 1) × ((1-k) ^ r + k ^ r) / 2
[4] The function according to [3], wherein the function of the formula G is selected as the random number modification function fn when the specific power time zone is a midnight power time zone in which the second midnight power is set. Leveling method
[5] The energized load leveling method according to any one of [1] to [4], wherein the energized equipment includes an electric water heater and an electric vehicle.
[6] A program for causing a computer to execute the energization load leveling method according to any one of [1] to [5].

また、本発明は、以下の技術手段から構成される通電負荷平準化装置に関する。
[7]時刻t1から開始し時刻t1+aに終了する特定電力時間帯に通電される被通電機器と電気的に接続され通電制御を行う自律型の通電負荷平準化装置であって、
当該通電負荷平準化装置が、被通電機器の通電時間bに基づき最も遅い通電開始時刻Tsmを算定し、通電可能開始時刻t1から通電開始時刻Tsmまでの間で被通電機器の通電開始時刻Tsを決定するにあたり、所定の範囲で一様に生成される乱数rndに予め設定した乱数修飾関数fnを掛合わせて通電調整係数kを算出し、下記式Aにより通電開始時刻Tsを決定することを特徴とする通電負荷平準化装置。
[式A]Ts=t1+k×(a−b)
[8]乱数修飾関数fnが、確率密度関数p(k)の累積分布関数 P(k)の逆関数であり、確率密度関数が下記式Bで規定され、累積分布関数 P(k)が下記式Cで規定されることを特徴とする上記[7]の通電負荷平準化装置。
[式B]
[式C]
[9]下記式D、下記式E、下記式Fおよび/または下記式Gの関数(ただし、rは正の整数)を含む累積分布関数群を記憶する記憶手段を有し、記憶した累積分布関数群の中から選択された一の関数を乱数修飾関数fnに設定することを特徴とする上記[8]の通電負荷平準化装置。
[式D]P(k)=1
[式E]P(k)=(r+1)×(1−k)^r
[式F]P(k)=(r+1)×k^r
[式G]P(k)=(r+1)×((1−k)^r+k^r)/2
[10]特定電力時間帯が、第2深夜電力が設定された深夜電力時間帯である場合に、乱数修飾関数fnに上記式Gの関数を設定することを特徴とする上記[7]ないし[9]のいずれかに記載の通電負荷平準化装置。
[11]上記[7]ないし[10]のいずれかに記載の通電負荷平準化装置を搭載した電動車両用充電装置。
[12]上記[7]ないし[10]のいずれかに記載の通電負荷平準化装置を搭載した電気温水器。
なお、上記[1]および[7]における乱数rndについての「所定の範囲」とは、例えば、0≦rnd≦1、0<rnd≦1、0≦rnd<1あるいは0<rnd<1のことである。
The present invention also relates to an energized load leveling device comprising the following technical means.
[7] An autonomous energized load leveling device that is electrically connected to an energized device that is energized in a specific power time period that starts at time t1 and ends at time t1 + a, and performs energization control,
The energization load leveling device calculates the latest energization start time Tsm based on the energization time b of the energized device, and sets the energization start time Ts of the energized device between the energization possible start time t1 and the energization start time Tsm. In the determination, the energization adjustment coefficient k is calculated by multiplying a random number modification function fn set in advance with a random number rnd that is uniformly generated within a predetermined range, and the energization start time Ts is determined by the following equation A. An energizing load leveling device.
[Formula A] Ts = t1 + k × (ab)
[8] The random number modification function fn is an inverse function of the cumulative distribution function P (k) of the probability density function p (k), the probability density function is defined by the following formula B, and the cumulative distribution function P (k) is The energization load leveling device according to [7], which is defined by Formula C.
[Formula B]
[Formula C]
[9] Storage means for storing a cumulative distribution function group including a function of the following formula D, the following formula E, the following formula F and / or the following formula G (where r is a positive integer), and the stored cumulative distribution The energization load leveling device according to [8] above, wherein one function selected from the function group is set as the random number modification function fn.
[Formula D] P (k) = 1
[Formula E] P (k) = (r + 1) × (1-k) ^ r
[Formula F] P (k) = (r + 1) × k ^ r
[Formula G] P (k) = (r + 1) × ((1-k) ^ r + k ^ r) / 2
[10] The above [7] to [7], wherein the function of the above equation G is set in the random number modification function fn when the specific power time zone is a midnight power time zone in which the second midnight power is set. 9] The energization load leveling device according to any one of [9].
[11] A charging device for an electric vehicle equipped with the energization load leveling device according to any one of [7] to [10].
[12] An electric water heater equipped with the current-carrying load leveling device according to any one of [7] to [10].
The “predetermined range” for the random number rnd in the above [1] and [7] is, for example, 0 ≦ rnd ≦ 1, 0 <rnd ≦ 1, 0 ≦ rnd <1 or 0 <rnd <1. It is.

本発明によれば、特定電力時間帯に電気温水器や電気自動車などの電気機器に充電をする際に生じ得る電力需要の極端な増減を、自律的な仕組みで解消することが可能となる。
また、電気機器の充電装置に簡易な負荷分散手段を組み込むことにより、多様な電力需要の形態に合わせた負荷平準化を自律的な仕組みで実現することが可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible by an autonomous mechanism to eliminate the extreme increase / decrease in the electric power demand which may arise when charging electric devices, such as an electric water heater and an electric vehicle, in a specific electric power time slot | zone.
Moreover, by incorporating a simple load distribution means into the charging device of the electrical equipment, it becomes possible to realize load leveling according to various forms of power demand with an autonomous mechanism.

本発明の負荷平準化手段を搭載した電気自動車普通充電装置の基本構成図である。1 is a basic configuration diagram of an ordinary electric vehicle charging device equipped with load leveling means of the present invention. 本発明の負荷平準化手段を搭載した電気温水器の基本構成図である。It is a basic lineblock diagram of an electric water heater carrying the load leveling means of the present invention. 通電開始時刻の設定を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the setting of an energization start time. 通電している確率を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the probability that it supplies with electricity. 累積分布関数を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating a cumulative distribution function. ある地域における第2深夜電力の需要を示すグラフである。It is a graph which shows the demand of the 2nd midnight electric power in a certain area. 前山型の確率密度関数p(k)のグラフと通電している確率Pon(t)の算出手順である。It is a calculation procedure of a graph of a front mountain type probability density function p (k) and a probability of energization Pon (t). r=5、a=8時間の場合の前山型の通電している確率Pon(t)のグラフである。It is a graph of the probability Pon (t) of energizing the front mountain when r = 5 and a = 8 hours. 後山型の確率密度関数p(k)のグラフと通電している確率Pon(t)の算出手順である。It is a calculation procedure of a graph of a back mountain type probability density function p (k) and a probability of energization Pon (t). r=5、a=8時間の場合の後山型の通電している確率Pon(t)のグラフである。It is a graph of the probability Pon (t) of energization of the rear mountain when r = 5 and a = 8 hours. 双山型の確率密度関数p(k)のグラフと通電している確率Pon(t)の算出手順である。It is a calculation procedure of a graph of the Futama type probability density function p (k) and the probability of energization Pon (t). r=5、a=8時間の場合の双山型の通電している確率Pon(t)のグラフである。It is a graph of the probability Pon (t) of energization of the double mountain type when r = 5 and a = 8 hours. 均一型、前山型、後山型、双山型の確率密度関数のグラフである。It is a graph of the probability density function of a uniform type, a front mountain type, a rear mountain type, and a double mountain type. 均一型、前山型、後山型、双山型の累積分布関数のグラフである。It is a graph of a cumulative distribution function of a uniform type, a front mountain type, a rear mountain type, and a double mountain type. 均一型、前山型、後山型、双山型の乱数修飾関数のグラフである。It is a graph of a random type modification function of a uniform type, a front mountain type, a rear mountain type, and a double mountain type. 本発明の負荷平準化手段の機能概要説明図である。It is function summary explanatory drawing of the load leveling means of this invention. 乗用車の1日走行距離から推定した電気自動車の充電時間(普通充電)の予想例である。It is an example of prediction of the charging time (normal charging) of an electric vehicle estimated from the daily travel distance of a passenger car. 実施例1に係る電気自動車50台の充電負荷(普通充電)の期待値のグラフである。3 is a graph of expected values of charging loads (normal charging) of 50 electric vehicles according to Example 1; 実施例1に係る電気自動車50台の充電時間、発生した疑似乱数、通電調整係数k、および充電開始時刻の一覧表である。It is a table | surface of the charging time of 50 electric vehicles which concern on Example 1, the pseudorandom number which generate | occur | produced, the electricity supply adjustment coefficient k, and charging start time. 実施例1に係る乱数修飾関数ごとの合成負荷のグラフである。6 is a graph of a composite load for each random number modification function according to the first embodiment. 実施例2に係る電気温水器50台の通電負荷(普通充電)の期待値のグラフである。It is a graph of an expected value of energization load (normal charge) of 50 electric water heaters concerning Example 2. 実施例2に係る電気温水器50台の通電負荷の期待値のグラフである。It is a graph of the expected value of the electricity supply load of 50 electric water heaters according to the second embodiment. 実施例2に係る電気温水器50台の充電時間、発生した疑似乱数、通電調整係数k、および充電開始時刻の一覧表である。It is a table | surface of the charging time of 50 electric water heaters based on Example 2, the generated pseudorandom number, the electricity supply adjustment coefficient k, and the charge start time. 実施例2に係る乱数修飾関数ごとの合成負荷のグラフである。10 is a graph of a composite load for each random number modification function according to the second embodiment.

本発明を実施するための形態を、《一》電気自動車普通充電装置および《二》電気温水器の例で説明する。以下の説明に現れる主な変数は次のとおりである。   The mode for carrying out the present invention will be described with reference to << 1 >> electric vehicle ordinary charging device and << 2 >> electric water heater. The main variables that appear in the following description are:

《主な変数》
a:通電可能時間
b:通電時間
k:通電調整係数
m:電気温水器調整係数
t:通電可能時間内のある時刻
t1:通電可能開始時刻
t2:通電可能終了時刻
Ts:通電開始時刻
Te:通電終了時刻
Tsm:最も遅い通電開始時刻
We:合成電力期待値
<Main variables>
a: Energization time b: Energization time k: Energization adjustment coefficient m: Electric water heater adjustment coefficient t: Time within energization possible time t1: Energization possible start time t2: Energization possible end time Ts: Energization start time Te: Energization End time Tsm: Latest energization start time We: Combined power expected value

《第一の実施形態:電気自動車普通充電装置》
(1)装置構成
図1に、本発明の負荷平準化手段を搭載した電気自動車普通充電装置の基本構成図を示す。当該装置は、電気自動車に電気を供給するコンセント、回路を開閉する開閉器、回路を短絡や地絡から保護する漏電遮断器、電力会社から電気を受ける受電装置、および開閉器を制御する制御装置から構成される。
電気自動車のバッテリ残量は、電気自動車から充電用ケーブルを使った通信(PLC:電力線通信)で送られ、或いは電気自動車に通信機能がない場合は充電者によって電気自動車のバッテリ残量計の読みを手入力で入力装置に入力される。制御装置は、バッテリ残量を基に通電時間を計算し、通電調整ロジックに従い通電開始・終了時刻を決定し、その時刻に開閉器を入切する。
なお、図1では複数台を同時に充電できる装置構成を示しているが、本発明の負荷平準化手段は1台用の充電装置でも適用できる。1台用の充電装置単独では受電容量は低減できないものの、ある地域における全充電需要の観点から見れば、充電開始時刻を調整することにより全充電需要の負荷平準化に貢献することができる。
<< First Embodiment: Electric Vehicle Ordinary Charging Device >>
(1) Device Configuration FIG. 1 shows a basic configuration diagram of an ordinary electric vehicle charging device equipped with the load leveling means of the present invention. The apparatus includes an outlet that supplies electricity to an electric vehicle, a switch that opens and closes a circuit, a leakage breaker that protects the circuit from a short circuit and a ground fault, a power receiving device that receives electricity from an electric power company, and a control device that controls the switch Consists of
The battery level of the electric vehicle is sent from the electric vehicle by communication using a charging cable (PLC: power line communication), or if the electric vehicle does not have a communication function, the charger reads the battery level indicator of the electric vehicle. Is manually input to the input device. The control device calculates the energization time based on the remaining battery capacity, determines energization start / end times according to the energization adjustment logic, and turns the switch on and off at that time.
In addition, although the apparatus structure which can charge several units | sets simultaneously is shown in FIG. 1, the load leveling means of this invention is applicable also to the charging device for one unit | set. Although the power receiving capacity cannot be reduced by using only one charging device, from the viewpoint of the total charging demand in a certain region, it is possible to contribute to load leveling of the total charging demand by adjusting the charging start time.

(2)通電開始時刻の決定方法
(2-1)通電可能時間帯の設定
“通電可能開始時刻t1”および“通電可能終了時刻t2”を設定する。
深夜電力時間帯であればt1=23時、t2=7時(31時)を設定する。この場合、“通電可能時間a”は8時間となる。なお、t1,t2は利用者の都合で変更する(例えば早朝に充電を完了する)ことも可能である。
(2) Determination method of energization start time
(2-1) Setting of energizable time zone “Energizable start time t1” and “energizable end time t2” are set.
In the midnight power time zone, t1 = 23: 00 and t2 = 7 o'clock (31:00) are set. In this case, the “energization possible time a” is 8 hours. Note that t1 and t2 can be changed for the convenience of the user (for example, charging is completed early in the morning).

(2-2)通電時間の算定
電気自動車の充電に必要な“通電時間b”は式1により算出される。式1中、「電気自動車定格充電時間」とは、バッテリ残量0%→100%の充電に要する時間のことである。なお、本明細書では充電を含む意味で「通電」という用語を用いる場合がある。
(2-2) Calculation of energization time The “energization time b” required for charging the electric vehicle is calculated by Equation 1. In Equation 1, “electric vehicle rated charging time” is the time required for charging the remaining battery amount from 0% to 100%. In this specification, the term “energization” may be used to include charging.

[式1]b=電気自動車定格充電時間×(100%−バッテリ残量計指示値(%))/100 [Expression 1] b = Electric vehicle rated charging time × (100% −battery fuel gauge indication value (%)) / 100

(2-3)通電開始時刻の決定
(2-3-1)乱数の発生
制御装置内でその演算機能を使って0以上1未満の乱数を発生させる。乱数は、平方採中法、混合合同法などで得られる疑似乱数でよい。本明細書では、疑似乱数も含めた意味で「乱数」という用語を用いる場合がある。
(2-3) Determination of energization start time
(2-3-1) Random number generation A random number between 0 and 1 is generated using the calculation function in the controller. The random number may be a pseudo-random number obtained by a squaring method, a mixed congruential method, or the like. In this specification, the term “random number” may be used in the meaning including pseudorandom numbers.

(2-3-2)乱数の変換
負荷配分を調整するために、乱数に予め設定してある“乱数修飾関数fn”を掛合わせることで、発生確率が一定である乱数をある確率密度関数に従う数列(通電調整係数k:0≦k≦1)に変換する。乱数修飾関数fnを用いた通電調整係数kの算出手順については後述する。
(2-3-2) Conversion of random numbers In order to adjust load distribution, random numbers with a fixed probability of occurrence follow a certain probability density function by multiplying the random numbers by a preset “random number modification function fn”. It is converted into a numerical sequence (energization adjustment coefficient k: 0 ≦ k ≦ 1). The calculation procedure of the energization adjustment coefficient k using the random number modification function fn will be described later.

(2-3-3)通電開始時刻および通電終了時刻の決定
“通電開始時刻Ts”は通電可能開始時刻t1からt1+(a−b)までの間の任意の時刻を選定できる。通電開始時刻Tsは、通電調整係数kを使って式2を使って求める。
[式2]Ts=t1+k×(a−b)
(2-3-3) Determination of Energization Start Time and Energization End Time “Energization start time Ts” can be set to any time between the energization possible start time t1 and t1 + (ab). The energization start time Ts is obtained using Equation 2 using the energization adjustment coefficient k.
[Formula 2] Ts = t1 + k × (ab)

“通電終了時刻Te”は、式3に示すように、通電開始時刻に通電時間bを加えて求めることができる。
[式3]Te=t1+k×(a−b)+b
The “energization end time Te” can be obtained by adding the energization time b to the energization start time, as shown in Equation 3.
[Formula 3] Te = t1 + k × (ab) + b

《第二の実施形態:電気温水器》
(1)装置構成
図2に、本発明の負荷平準化手段を搭載した電気温水器の基本構成図を示す。当該装置は、電気温水器本体、電気温水器に電気を供給する回路を開閉する開閉器、回路を短絡や地絡から保護する漏電遮断器、電力会社から電気を受ける受電装置、および開閉器を制御する制御装置から構成される。
電気温水器の湯残量は電気温水器貯湯槽の上下方向に複数取り付けられた温度センサデータで推定し、制御装置は湯残量を基に必要通電時間を計算する。制御装置は通電調整ロジックに従い通電開始・終了時刻を決定し、その時刻に開閉器を入切する。
通電制御方式を採用している電気温水器は既にこの構成になっており、その場合は制御装置の制御ソフトウェアの変更だけで対応することができる。
<< Second Embodiment: Electric Water Heater >>
(1) Device Configuration FIG. 2 shows a basic configuration diagram of an electric water heater equipped with the load leveling means of the present invention. The apparatus includes an electric water heater body, a switch that opens and closes a circuit that supplies electricity to the electric water heater, an earth leakage circuit breaker that protects the circuit from a short circuit and a ground fault, a power receiving device that receives electricity from an electric power company, and a switch It consists of a control device to control.
The remaining amount of hot water in the electric water heater is estimated by temperature sensor data attached in the vertical direction of the electric water heater hot water storage tank, and the control device calculates the required energization time based on the remaining amount of hot water. The control device determines energization start / end times according to the energization adjustment logic, and turns the switch on and off at that time.
An electric water heater adopting the energization control system already has this configuration, and in that case, it can be dealt with only by changing the control software of the control device.

(2)通電開始時刻の決定方法
(2-1)通電可能時間帯の設定
“通電可能開始時刻t1”および“通電可能終了時刻t2”の設定については、第一の実施形態と同じである。また、深夜電力時間帯の場合、“通電可能時間a”は8時間となる。
(2) Determination method of energization start time
(2-1) Setting of Energizable Time Zone The setting of “energizable start time t1” and “energizable end time t2” is the same as in the first embodiment. Further, in the case of the midnight power time zone, the “energization possible time a” is 8 hours.

(2-2)通電時間の算定
電気温水器の必要通電時間の算定法は各種提案されているが、基本的には貯湯槽に複数設置した温度センサから貯湯槽水の平均温度を求め、炊きあがり温度(85℃)まで昇温するのに必要な入熱を電熱器出力で割り算することで求めることができ、これを“通電時間b”とする(式4参照)。
(2-2) Calculation of energization time Various methods of calculating the required energization time of electric water heaters have been proposed, but basically, the average temperature of hot water in the hot water tank is obtained from multiple temperature sensors installed in the hot water tank, and the cooking is completed. The heat input required to raise the temperature to 85 ° C. can be obtained by dividing by the electric heater output, and this is defined as “energization time b” (see Equation 4).

[式4]b=(85℃−貯湯槽水平均温度(℃))×貯湯槽体積(L)/(電熱器出力(kW)×860kcal/kW)×電気温水器調整係数m
電気温水器調整係数m:熱放散や容器熱容量を考慮した係数 (>1)
[Formula 4] b = (85 ° C.−Hot water tank average temperature (° C.)) × Hot water tank volume (L) / (Electric heater output (kW) × 860 kcal / kW) × Electric water heater adjustment coefficient m
Electric water heater adjustment coefficient m: coefficient considering heat dissipation and container heat capacity (> 1)

(2-3) 通電開始時刻および通電終了時刻の決定
“通電開始時刻Ts”および“通電終了時刻Te”の決定については、第一の実施形態と同じである(上記式2および3参照)。
(2-3) Determination of Energization Start Time and Energization End Time The determination of “energization start time Ts” and “energization end time Te” is the same as in the first embodiment (see the above formulas 2 and 3).

《乱数を使った負荷平準化の数学的な理論》
乱数を使った負荷平準化の数学的な理論を、深夜電力時間帯(23時〜7時)など特定の通電可能時間帯にある負荷を通電する場合の例で説明する。
“通電可能開始時刻t1”および“通電可能終了時刻t2”と“通電可能時間a”の関係は式5のとおりとなる。
[式5]a=t2−t1
《Mathematical theory of load leveling using random numbers》
A mathematical theory of load leveling using random numbers will be described using an example in which a load in a specific energizable time zone such as a midnight power time zone (23:00 to 7 o'clock) is energized.
The relationship between “energization possible start time t1” and “energization possible end time t2” and “energization possible time a” is as shown in Equation 5.
[Formula 5] a = t2-t1

通電時間をb(b≦a)とすると、通電開始時刻Tsは、通電可能開始時刻t1から最も遅い通電開始時刻Tsmまでの範囲で任意の時刻を選択することができる。“最も遅い通電開始時刻Tsm”は式6により算出される。
[式6]Tsm=t2−b=t1+a−b
Assuming that the energization time is b (b ≦ a), the energization start time Ts can be selected at any time within the range from the energization possible start time t1 to the latest energization start time Tsm. “Latest energization start time Tsm” is calculated by Equation 6.
[Formula 6] Tsm = t2-b = t1 + ab

通電開始時刻Tsは、通電調整係数k(0≦k≦1)を使って式7で表現することができる。
[式7]Ts=t1+k×(a−b)
The energization start time Ts can be expressed by Equation 7 using an energization adjustment coefficient k (0 ≦ k ≦ 1).
[Expression 7] Ts = t1 + k × (ab)

ある時刻に通電がされている条件を、図3を参照しながら具体例で説明する。
通電開始可能時刻t1から通電可能終了時刻t2の間のある時刻t1+t(0≦t≦a)において、通電がされている条件は、t1+tが通電時間帯(図3のii)内にあることから、下記の式8により表される。
[式8]t1+k×(a−b)≦t1+t≦t1+k×(a−b)+b
A condition in which power is supplied at a certain time will be described with a specific example with reference to FIG.
At a certain time t1 + t (0 ≦ t ≦ a) between the energization start possible time t1 and the energization possible end time t2, the condition of energization is that t1 + t is within the energization time zone (ii in FIG. 3). Is represented by the following formula 8.
[Formula 8] t1 + k × (ab) ≦ t1 + t ≦ t1 + k × (ab) + b

ここで、式8中、t1は全辺に加わることから除くと下記式9が導かれる。
[式9]k×(a−b)≦t≦k×(a−b)+b
Here, in the expression 8, since t1 is added to all sides, the following expression 9 is derived.
[Expression 9] k × (ab) ≦ t ≦ k × (ab) + b

さらに式9より、通電調整係数kについて下記式9−1および9−2が導かれる。
[式9−1]k≦t/(a−b)
[式9−2](t−b)/(a−b)≦k
Furthermore, the following formulas 9-1 and 9-2 are derived from the formula 9 for the energization adjustment coefficient k.
[Formula 9-1] k ≦ t / (ab)
[Formula 9-2] (tb) / (ab) ≦ k

ここで図3を見ると、b≧0.5aの場合(上段)とb<0.5aの場合(下段)では条件の算出式を異なるものとする必要があることが分かる。すなわち、b≧0.5aの場合はa−b≦t≦bの間(図3上段網掛け部分)は必ず通電されることとなるため、b≧0.5aの場合とそれ以外の場合を分けて、時刻t1+tで通電する条件を求める必要があることが分かる。   Here, it can be seen from FIG. 3 that the condition calculation formulas need to be different for b ≧ 0.5a (upper stage) and for b <0.5a (lower stage). That is, when b ≧ 0.5a, energization is always performed between a−b ≦ t ≦ b (the upper shaded portion in FIG. 3). In other words, it is understood that it is necessary to obtain a condition for energizing at time t1 + t.

(i)b≧0.5aの場合
(i−1)0≦t<a−bの場合、式9−2の左辺が負となることから、下記の式10−1が導かれる。
[式10−1]0≦k≦t/(a−b)
(I) When b ≧ 0.5a (i−1) When 0 ≦ t <a−b, the left side of Equation 9-2 is negative, and thus the following Equation 10-1 is derived.
[Formula 10-1] 0 ≦ k ≦ t / (ab)

(i−2)a−b≦t<bの場合、式9−1の右辺は1以上となり、式9−2の左辺は0以下となることから、下記の式10−2が導かれる。tがこの範囲の場合には、全ての場合に通電されることとなる。
[式10−2]0≦k≦1
(I-2) When ab ≦ t <b, the right side of the equation 9-1 is 1 or more and the left side of the equation 9-2 is 0 or less, so the following equation 10-2 is derived. When t is within this range, energization is performed in all cases.
[Formula 10-2] 0 ≦ k ≦ 1

(i−3)b≦t≦aの場合、式9−1の右辺が1以上となることから、下記の式10−3が導かれる。
[式10−3](t−b)/(a−b)≦k≦1
(I-3) In the case of b ≦ t ≦ a, since the right side of the equation 9-1 is 1 or more, the following equation 10-3 is derived.
[Formula 10-3] (tb) / (ab) ≦ k ≦ 1

(ii)b<0.5aの場合
(ii−1)0≦t<bの場合、式9−2の左辺が負となることから、下記の式11−1が導かれる。
[式11−1]0≦k≦t/(a−b)
(Ii) In the case of b <0.5a (ii-1) In the case of 0 ≦ t <b, since the left side of Expression 9-2 is negative, the following Expression 11-1 is derived.
[Formula 11-1] 0 ≦ k ≦ t / (ab)

(ii−2)b≦t<a−bの場合、下記の式11−2が導かれる。
[式11−2](t−b)/(a−b)≦k≦t/(a−b)
(Ii-2) When b ≦ t <ab, the following formula 11-2 is derived.
[Formula 11-2] (tb) / (ab) ≦ k ≦ t / (ab)

(ii−3)a−b≦t≦aの場合、式9−2の右辺が1以上となることから、下記の式11−3が導かれる。
[式11−3](t−b)/(a−b)≦k≦1
ここでkが確率密度関数p(k)に従うとすると、0≦k≦1であることから、k<0あるいはk>1ではp(k)=0となる。
また、確率密度関数p(k)の特性として下記の式12が導かれる。
[式12]
(Ii-3) In the case of ab ≦ t ≦ a, since the right side of Equation 9-2 is 1 or more, the following Equation 11-3 is derived.
[Formula 11-3] (tb) / (ab) ≦ k ≦ 1
If k follows the probability density function p (k), then 0 ≦ k ≦ 1, and therefore p (k) = 0 when k <0 or k> 1.
Further, the following expression 12 is derived as a characteristic of the probability density function p (k).
[Formula 12]

上記(i)および(ii)のそれぞれの場合において時刻t1+tに通電している確率Ponを求めるには、先に求めたkの範囲で確率密度関数p(k)を積分すればよい。すなわち、b≧0.5aの場合には下記式13が導かれ、b<0.5aの場合には下記式14が導かれる。   In order to determine the probability Pon energized at time t1 + t in each of the above cases (i) and (ii), the probability density function p (k) may be integrated within the previously obtained range of k. That is, the following formula 13 is derived when b ≧ 0.5a, and the following formula 14 is derived when b <0.5a.

[式13]
[Formula 13]

[式14]
[Formula 14]

通電している確率Ponに被通電機器の消費電力を掛け合せるとことで、負荷電力の期待値を求めることができる。したがって、通電している確率Ponは、被通電機器の数(負荷数)が一定数以上であり合成電力が期待値に等しくなると考えられる場合の合成負荷の形状を表していることになる。
なお、全時間帯でPon(t)を積分すると通電時間の期待値となるため、下記式15に示すようにその値はbとなる。
By multiplying the energization probability Pon and the power consumption of the energized device, the expected value of the load power can be obtained. Therefore, the energization probability Pon represents the shape of the combined load when the number of energized devices (the number of loads) is a certain number or more and the combined power is considered to be equal to the expected value.
If Pon (t) is integrated over the entire time period, the expected value of the energization time is obtained, so that the value is b as shown in the following equation 15.

[式15]
[Formula 15]

また、通電調整係数kを発生確率一定の乱数で与えると、確率密度関数p(k)=1であることから通電している確率はPon(t)に等しくなる。すなわち、多数の負荷の通電開始時刻Tsを乱数で与えた通電調整係数kで式7のとおり決定すると、その通電している確率はPon(t)に等しくなる。そして、その合成電力の大きさの期待値、すなわち合成電力期待値Weは、式16により表される。
[式16]We=負荷電力×負荷数×Pon(t)
Further, when the energization adjustment coefficient k is given as a random number with a constant occurrence probability, the probability density function p (k) = 1, so that the probability of energization is equal to Pon (t). That is, if the energization adjustment coefficient k given by random numbers is used to determine the energization start times Ts of a large number of loads, the probability of energization is equal to Pon (t). The expected value of the magnitude of the combined power, that is, the combined power expected value We is expressed by Expression 16.
[Expression 16] We = load power × number of loads × Pon (t)

ここで、通電調整係数kを発生確率一定の乱数で与えた場合に時刻t1+tに通電している確率Ponを求める。すなわち、b≧0.5aの場合には下記式18が導かれ、b<0.5aの場合には下記式19が導かれる。
なお、0以上1以下の値を取る乱数の確率密度関数prnd(k)は、下記式17およびprnd(k)=一定値より prnd(k)=1 となる。
[式17]
Here, the probability Pon of energization at time t1 + t when the energization adjustment coefficient k is given by a random number with a constant occurrence probability is obtained. That is, the following formula 18 is derived when b ≧ 0.5a, and the following formula 19 is derived when b <0.5a.
Note that the probability density function prnd (k) of a random number that takes a value of 0 or more and 1 or less becomes prnd (k) = 1 from the following equation 17 and prnd (k) = constant value.
[Formula 17]

[式18]
[Formula 18]

[式19]
[Formula 19]

図4は、通電可能時間a=8とし、通電時間bを1〜7時間の範囲で変えた場合における通電している確率Ponを図示したものである。図4を見ると、通電可能時間aに対する通電時間bの比(b/a)が小さい場合には通電している確率は比較的平坦な形状となるが、b/a=0.5付近で山型となり、b/aが大きくなると再び平坦になる。これは、図3の例で説明したように、b≧0.5aの場合はa−b≦t≦b(図3上段網掛け部分)の間は必ず通電することから、bがある程度大きくなると確率密度関数p(k)をどのように変えても通電している確率Ponの形状の調整が難しくなることを示している。換言すれば、b/aが大きくなると通電開始時刻Tsを調整できる幅a−bが短くなり、調整できる範囲が小さくなることに対応している。
以上のことから、個々の負荷の通電開始時刻を調整することで全負荷の合成電力の形状を調整するためには、通電調整係数kの確率密度関数p(k)を負荷の状況に合わせて調整する必要があることが分かる。また、乱数を用いて通電調整係数kを決定する場合には、乱数に後述の“乱数修飾関数fn”を掛合わせて、確率密度一定の乱数を確率密度関数p(k)に従う分布を持つ数列に変換する必要がある。
FIG. 4 illustrates the probability Pon of energization when energization possible time a = 8 and energization time b is changed in the range of 1 to 7 hours. Referring to FIG. 4, when the ratio of the energization time b to the energization possible time a (b / a) is small, the probability of energization becomes a relatively flat shape, but around b / a = 0.5. It becomes a mountain shape and becomes flat again as b / a increases. As described in the example of FIG. 3, when b ≧ 0.5a, energization is always performed during a−b ≦ t ≦ b (the upper shaded portion in FIG. 3). This shows that it is difficult to adjust the shape of the current probability Pon regardless of how the probability density function p (k) is changed. In other words, when b / a is increased, the width a-b in which the energization start time Ts can be adjusted is shortened, and the adjustable range is reduced.
From the above, in order to adjust the shape of the combined power of all loads by adjusting the energization start time of each load, the probability density function p (k) of the energization adjustment coefficient k is matched to the load situation. It turns out that adjustment is necessary. Further, when the energization adjustment coefficient k is determined using a random number, a random number having a distribution according to the probability density function p (k) is obtained by multiplying the random number by a “random number modification function fn” to be described later, and a random number having a constant probability density. Need to be converted to

《累積分布関数》
確率密度関数p(k)の累積分布関数P(k)について説明する。
確率密度関数p(k)の累積分布関数P(k)は、k<0あるいはk>1ではp(k)=0であることから、下記の式20で表すことができる。これを図示したのが図5であり、例えば、通電調整係数kがk〜k+Δkの範囲の値になる確率はP(k+Δk)−P(k)となる。
[式20]
《Cumulative distribution function》
The cumulative distribution function P (k) of the probability density function p (k) will be described.
The cumulative distribution function P (k) of the probability density function p (k) can be expressed by the following equation 20 because p (k) = 0 when k <0 or k> 1. FIG. 5 illustrates this, and for example, the probability that the energization adjustment coefficient k is in the range of k to k + Δk is P (k + Δk) −P (k).
[Formula 20]

《乱数修飾関数》
本明細書で乱数修飾関数とは、累積分布関数P(k)の逆関数のことをいう。図5の例で説明すると、0以上1以下の値を取る乱数を考えた場合、その確率密度関数はprnd(k)=1となる。乱数の累積分布関数は確率密度関数の積分で求められPrnd(k)=kとなり、P(k1)以上P(k1+Δk)以下の値を取る乱数の発生確率は Prnd(P(k1+Δk))−Prnd(P(k1))=P(k1+Δk)−P(k1)となる。P(k1)以上P(k1+Δk)以下の値を取る乱数に累積分布関数P(k)の逆関数を掛合わせると、乱数はk1以上k1+Δk以下の間に分布する。ただし、一義にkが決まるためにはP(k)は単調増加関数(p(k)>0、ただし1点でp(k)=0は許容)である必要がある。当然のことながら乱数にP(k)の逆関数を掛合わせてできたk1以上k1+Δk以下の間に分布する数列の発生する確率はP(k1+Δk)−P(k1)となる。この関係はk1およびk1+Δkが0以上1以下である限り常に成立する。すなわち、0以上1以下の値を取る発生確率一定の乱数に累積分布関数P(k)の逆関数を掛合わせて得られた数列がk1以上k1+Δk以下の値を取る確率は、P(k1+Δk)−P(k1)となる。これは累積分布関数の定義により、得られた数列の累積分布関数はP(k)に等しいことになる。以上により発生確率一定の乱数を累積分布関数P(k)あるいはその微分で求められる確率密度関数p(k)に従う数列に変換できたことになる。そして、この累積分布関数P(k)の逆関数が乱数修飾関数となる。
以上より、0以上1以下の乱数に乱数修飾関数を掛合わせて通電調整係数kを算出し、上記式7により通電開始時刻Tsを決定することで、通電している確率Pon(t)を確率密度関数p(k)あるいは累積分布関数P(k)で制御することができる。
《Random number modifier function》
In this specification, the random number modification function refers to an inverse function of the cumulative distribution function P (k). In the example of FIG. 5, when a random number having a value of 0 or more and 1 or less is considered, the probability density function is prnd (k) = 1. The cumulative distribution function of random numbers is obtained by integration of a probability density function, and Prnd (k) = k, and the probability of occurrence of random numbers having a value between P (k1) and P (k1 + Δk) is Prnd (P (k1 + Δk)) − Prnd (P (k1)) = P (k1 + Δk) −P (k1). When a random number taking a value between P (k1) and P (k1 + Δk) is multiplied by the inverse function of the cumulative distribution function P (k), the random number is distributed between k1 and k1 + Δk. However, in order to uniquely determine k, P (k) needs to be a monotonically increasing function (p (k)> 0, where p (k) = 0 is allowed at one point). As a matter of course, the probability of occurrence of a number sequence distributed between k1 and k1 + Δk, which is obtained by multiplying a random number by the inverse function of P (k), is P (k1 + Δk) −P (k1). This relationship always holds as long as k1 and k1 + Δk are 0 or more and 1 or less. That is, the probability that a sequence obtained by multiplying a random number with a constant occurrence probability taking a value between 0 and 1 and the inverse function of the cumulative distribution function P (k) takes a value between k1 and k1 + Δk is P (k1 + Δk) −P (k1). This is because the cumulative distribution function of the obtained sequence is equal to P (k) by the definition of the cumulative distribution function. As described above, a random number having a constant occurrence probability can be converted into a sequence according to the cumulative distribution function P (k) or a probability density function p (k) obtained by its differentiation. An inverse function of the cumulative distribution function P (k) is a random number modification function.
As described above, the energization adjustment coefficient k is calculated by multiplying a random number modification function by a random number between 0 and 1, and the energization start time Ts is determined by the above equation 7, thereby determining the energization probability Pon (t). It can be controlled by the density function p (k) or the cumulative distribution function P (k).

乱数修飾関数fnを用いた通電開始時刻Tsの算出手順を数式で表現すると下記(i)〜(iii)のとおりとなる。
(i)0以上1以下の乱数rndを発生する。発生する乱数は、実用的には疑似乱数で十分である。疑似乱数の発生方法は各種提案されているが、ここでは演算の簡単な混合合同法の例を示す。
a×p+q=a′4桁の疑似乱数を得るため、下2桁から5桁を利用する。
たとえば、最初のa=5678、p=678、q=789 とする。
5678×678+789=3850473 → 0.5047
5047×678+789=3422655 → 0.2265
2265×678+789=1536459 → 0.3645 (以下同様)
なお、混合合同法で得られた疑似乱数rndは0以上1未満となるが、実用上の問題はない。
The calculation procedure of the energization start time Ts using the random number modification function fn is expressed by the following formulas (i) to (iii).
(I) Generate a random number rnd of 0 or more and 1 or less. For the generated random number, a pseudo-random number is sufficient for practical use. Various methods for generating pseudo-random numbers have been proposed. Here, an example of a mixed congruential method with simple operations is shown.
a × p + q = a ′ In order to obtain a pseudorandom number of 4 digits, the last 2 to 5 digits are used.
For example, the first a = 5678, p = 678, q = 789.
5678 × 678 + 789 = 3850473 → 0.5047
5047 × 678 + 789 = 3422655 → 0.2265
2265 × 678 + 789 = 1536459 → 0.3645 (the same applies hereinafter)
Although the pseudorandom number rnd obtained by the mixed congruential method is 0 or more and less than 1, there is no practical problem.

(ii)疑似乱数に乱数修飾関数fnを掛合わせて通電調整係数kを決定する。すなわち、通電調整係数kは下記式21により表すことができる。
[式21]
(Ii) The energization adjustment coefficient k is determined by multiplying the pseudo-random number by the random number modification function fn. That is, the energization adjustment coefficient k can be expressed by the following equation 21.
[Formula 21]

(iii)通電開始時刻Tsを上記式8により決定する。 (Iii) The energization start time Ts is determined by the above equation 8.

《乱数修飾関数の類型化》
乱数修飾関数は、複数の型を予め用意しておき、電力需要の状況に応じて最適な型を選択するのが好ましい。深夜電力の場合、例えば負のピークとなる深夜4時頃を挟んで需要が増減する一山型の需要曲線が描かれる場合もあれば、図6に示すように深夜1時頃と早朝6時頃に負のピークが生じる双山型の需要曲線が描かれる場合もある。近年、深夜需要の平準化を目的とした第2深夜電力(1時〜6時)の導入により、この時間帯に通電する電気温水器が普及したことで深夜の電力需要がかさ上げされかなりの平準化が達成されるとともに、電力需要の負のピークが2回発生する状況が増えている。また、季節によっても電力需要曲線の形状は異なるものとなる。このような様々な電力需要に対応した平準化を実現するためには、類型化された乱数修飾関数の利用が効果的である。
通電調整係数kの確率密度関数p(k)に様々な関数を導入した際の通電している確率Pon(t)を求める手順を以下に説明する。
《Classification of random number modification function》
For the random number modification function, it is preferable to prepare a plurality of types in advance and select an optimal type according to the power demand situation. In the case of late-night power, for example, there may be a mountain-shaped demand curve in which demand increases or decreases around 4 o'clock, which is a negative peak, or around 1 o'clock at midnight and 6 o'clock in the early morning as shown in FIG. In some cases, a double-mountain demand curve with negative peaks will be drawn. In recent years, the introduction of the 2nd midnight power (1 to 6) for the purpose of leveling midnight demand has increased the demand for electricity at midnight due to the widespread use of electric water heaters energized during this time period. As leveling is achieved, the situation where the negative peak of power demand occurs twice is increasing. The shape of the power demand curve varies depending on the season. In order to realize such leveling corresponding to various power demands, it is effective to use a categorized random number modification function.
A procedure for obtaining the energization probability Pon (t) when various functions are introduced into the probability density function p (k) of the energization adjustment coefficient k will be described below.

(a)前山型
通電を早い時間帯にシフトするために、kの確率分布をkが小さい方に偏らせる分布(以下「前山型」という)を考える。前山型を実現するためには、べき数で減少させる関数として下記式22の関数を考える。
[式22]p(k)=(r+1)×(1−k)^r
r:正の整数
(A) Maeyama type In order to shift energization to an earlier time zone, a distribution (hereinafter referred to as “maeyama type”) in which the probability distribution of k is biased toward a smaller k is considered. In order to realize the Maeyama type, a function of the following formula 22 is considered as a function to decrease by a power.
[Formula 22] p (k) = (r + 1) × (1-k) ^ r
r: positive integer

式22ではrを大きくするほど前に偏る。前山型の確率密度関数p(k)のグラフと式22の関数で上記式13および14により通電している確率Pon(t)を算出する手順を図7に示す。
また、r=5、a=8時間の場合の通電している確率Pon(t)を図8に示す。この場合もb/aの比が小さいほど早い時間帯へのシフト効果が大きくなっているが、全てのケースでシフト効果が見られる。なお、rは任意の正の整数を選択することができるが、例えば3〜10の範囲で選択すると一般的な電力需要に対応できることが多いと思われる(以下同様)。
In Formula 22, the larger r is, the more it is biased forward. FIG. 7 shows a procedure for calculating the probability Pon (t) of energization according to the above equations 13 and 14 using the graph of the former mountain type probability density function p (k) and the function of equation 22.
Further, FIG. 8 shows the probability Pon (t) of energization when r = 5 and a = 8 hours. In this case as well, the effect of shifting to an earlier time zone increases as the ratio of b / a decreases, but in all cases the effect of shifting can be seen. In addition, although arbitrary positive integers can be selected for r, for example, when it is selected in the range of 3 to 10, it is likely that the general power demand can be handled (the same applies hereinafter).

(b)後山型
通電を遅い時間帯にシフトするために、kの確率分布をkが大きい方に偏らせる分布(以下「後山型」という)を考える。後山型を実現するためには、べき数で増加させる関数として下記式23の関数を考える。
[式23]p(k)=(r+1)×k^r
r:正の整数
式23ではrを大きくするほど後に偏る。後山型の確率密度関数p(k)のグラフと式23の関数で上記式13および14により通電している確率Pon(t)を算出する手順を図9に示す。
また、r=5、a=8時間の場合の通電している確率Pon(t)を図10に示す。この場合もb/aの比が小さいほど遅い時間帯へのシフト効果が大きくなっているが、全てのケースでシフト効果が見られる。
(B) Hirayama type In order to shift the energization to a later time zone, a distribution that biases the probability distribution of k toward the larger k (hereinafter referred to as a “back mountain type”) is considered. In order to realize the rear mountain type, a function of the following Expression 23 is considered as a function to be increased by a power.
[Expression 23] p (k) = (r + 1) × k ^ r
r: positive integer In Equation 23, the larger r is, the later it is biased. FIG. 9 shows a procedure for calculating the probability Pon (t) energized by the above equations 13 and 14 using the graph of the back mountain type probability density function p (k) and the function of equation 23.
In addition, FIG. 10 shows the probability of energization Pon (t) when r = 5 and a = 8 hours. In this case as well, the effect of shifting to a later time zone increases as the ratio of b / a decreases, but the effect of shifting can be seen in all cases.

(c)双山型
通電を早い時間帯および遅い時間帯にシフトするために、kの確率分布をkが小さい方および大きい方に偏らせる分布(以下「双山型」という)を考える。前山型、後山型を平均した関数として下記式24の関数を考える。
[式24]p(k)=(r+1)×((1−k)^r+k^r)/2
r:正の整数
式24ではrを大きくするほど両端に偏る。双山型の確率密度関数p(k)のグラフと式24の関数で上記式13および14により通電している確率Pon(t)を算出する手順を図11に示す。
また、r=5、a=8時間の場合の通電している確率Pon(t)を図12に示す。この場合もb/aの比が小さいほど両端時間帯へのシフト効果が大きくなっているが、全てのケースでシフト効果が見られる。なお、図6のような電力需要の場合には、双山型が好適である。
(C) Double Mountain Type In order to shift energization to an early time zone and a late time zone, consider a distribution that biases the probability distribution of k toward the smaller and larger k (hereinafter referred to as the “double mountain type”). The function of the following formula 24 is considered as a function obtained by averaging the front mountain type and the rear mountain type.
[Equation 24] p (k) = (r + 1) × ((1-k) ^ r + k ^ r) / 2
r: positive integer In formula 24, the larger r is, the more biased toward both ends. FIG. 11 shows a procedure for calculating the probability Pon (t) of energization by the above equations 13 and 14 using the graph of the double mountain type probability density function p (k) and the function of equation 24.
FIG. 12 shows the probability Pon (t) of energization when r = 5 and a = 8 hours. Also in this case, the shift effect to the both-end time zone increases as the ratio of b / a decreases, but the shift effect is seen in all cases. In the case of power demand as shown in FIG. 6, the Futama type is suitable.

(d)均一型
乱数をそのまま使う場合はp(k)=1である。これを均一型と呼ぶこととする。
(D) Uniform type When random numbers are used as they are, p (k) = 1. This is called a uniform type.

(e)均一型、前山型、後山型、双山型の累積分布関数P(k)
上記式20にそれぞれの型の確率密度関数p(k)を導入すると下記式25のとおりとなる。r=5の場合のそれぞれの型の確率密度関数を図13に、累積分布関数を図14に示す。
[式25]
均一型 P1(k)=k
前山型 P2(k)=−(1−k)^(r+1)
後山型 P3(k)=k^(r+1)
双山型 P4(k)=(k^(r+1)−(1−k)^(r+1))/2
(E) Cumulative distribution function P (k) of uniform type, front mountain type, rear mountain type, and double mountain type
When the probability density function p (k) of each type is introduced into the equation 20, the following equation 25 is obtained. FIG. 13 shows the probability density function of each type when r = 5, and FIG. 14 shows the cumulative distribution function.
[Formula 25]
Uniform type P1 (k) = k
Maeyama type P2 (k) =-(1-k) ^ (r + 1)
Back mountain type P3 (k) = k ^ (r + 1)
Futatsuyama P4 (k) = (k ^ (r + 1)-(1-k) ^ (r + 1)) / 2

上述したように、通電開始時刻Tsを制御するための乱数修飾関数(乱数をrndと表現)は、累積分布関数の逆関数となる。それぞれの型の乱数修飾関数を下記式26のとおりとなる。r=5の場合のそれぞれの型の乱数修飾関数を図15に示す。
[式26]
As described above, the random number modification function (random number is expressed as rnd) for controlling the energization start time Ts is an inverse function of the cumulative distribution function. Each type of random number modification function is represented by Equation 26 below. FIG. 15 shows each type of random number modification function in the case of r = 5.
[Formula 26]

均一型(k=rnd)以外の逆関数は代数的に表現できないものもあり、通電時間を制御する制御装置の演算能力にも限りがあるため、直線近似した結果(k=m×rnd+n)を下記に示す。ここで、表1は前山型乱数修飾関数f2であり、表2は後山型乱数修飾関数f3であり、表3は双山型乱数修飾関数f4である。
Since some inverse functions other than the uniform type (k = rnd) cannot be expressed algebraically and the calculation capability of the control device for controlling the energization time is limited, the result of linear approximation (k = m × rnd + n) Shown below. Here, Table 1 shows a front mountain type random number modification function f2, Table 2 shows a rear mountain type random number modification function f3, and Table 3 shows a double mountain type random number modification function f4.

以上、代表的な乱数修飾関数の型を示したが、乱数修飾関数fnは下記条件を満たせばどのような関数でも良い。
ア)確率密度関数 p(k)
0≦k≦1であることから、k<0あるいはk>1ではp(k)=0
[式27]
The typical random number modification function type has been described above, but the random number modification function fn may be any function as long as the following conditions are satisfied.
A) Probability density function p (k)
Since 0 ≦ k ≦ 1, p (k) = 0 when k <0 or k> 1.
[Formula 27]

イ)累積分布関数 P(k)
[式28]
B) Cumulative distribution function P (k)
[Formula 28]

ウ)乱数修飾関数 fn(rnd) 累積分布関数P(k)の逆関数
[式29]
C) Random number modification function fn (rnd) Inverse function of cumulative distribution function P (k) [Formula 29]

《乱数を使った負荷平準化についての補足》
乱数および乱数修飾関数を使って通電開始時刻を調整し負荷平準化を行う手法では、通電可能時間aと通電時間bの比率b/aの大きさにより得られる負荷平準化効果が異なり、特にb/aが大きくなると負荷平準化効果が少なくなるとともに、得られる合成負荷の形状もkの確率密度関数p(k)の形状から予想されるイメージと異なってくる。適宜シミュレーション等を行い、それぞれの負荷の特性に適した乱数修飾関数の選定が重要である。
上記で例示した乱数修飾関数はb/aに係わらず一定の関数であった。b/aの比率で乱数修飾関数を変更するとさらに大きな平準化効果は得られるが、演算処理が非常に複雑になり通常の制御装置に使われるCPUでは対応できなくなる。本負荷平準化装置は最小の装置付加かつ低コストで対策が行えることが最大の特徴であり、上記で例示した程度の単純な乱数修飾関数でもかなりの効果を得られることから、この程度の関数で十分と言える。
b/aが小さい場合は自由度が大きい分負荷平準化効果は大きいが、その分疑似乱数のばらつきの影響も大きくなり、台数が少ない場合の効果は期待値よりもかなり小さくなる傾向がある。シミュレーションでの十分な検証が必要である。
電力需要の状況や負荷の状況は変化することからこれら変化に柔軟に対応するために、制御装置には上記で例示したような複数の乱数修飾関数を準備しておき、状況に応じて切り替えできるようにしておくことが望ましい。
《Supplement for load leveling using random numbers》
In the method of adjusting the energization start time by using a random number and a random number modification function and performing load leveling, the load leveling effect obtained differs depending on the ratio b / a of the energizable time a and the energization time b. As / a increases, the load leveling effect decreases, and the shape of the resultant combined load also differs from the image expected from the shape of the probability density function p (k) of k. It is important to select a random number modification function suitable for the characteristics of each load by performing simulations as appropriate.
The random number modification function exemplified above is a constant function regardless of b / a. If the random number modification function is changed at the ratio of b / a, a greater leveling effect can be obtained, but the arithmetic processing becomes very complicated and cannot be handled by a CPU used in a normal control device. The main feature of this load leveling device is that it is possible to take measures with minimum equipment addition and low cost, and even with a simple random number modification function of the degree exemplified above, a considerable effect can be obtained. Is enough.
When b / a is small, the load leveling effect is large due to the large degree of freedom. However, the influence of the variation of the pseudo random number is increased accordingly, and the effect when the number is small tends to be considerably smaller than the expected value. Sufficient verification in simulation is necessary.
Since the power demand situation and load situation change, in order to respond flexibly to these changes, the control device is prepared with a plurality of random number modification functions as exemplified above and can be switched according to the situation. It is desirable to do so.

《小括》
以上に説明した本発明の負荷平準化手段の機能概要説明図が図16であり、その特徴をまとめると次のとおりである。
(一)中央局と通信を使った大規模な制御システムでなく、乱数を使うことでそれぞれの機器毎に独自に確率論的に制御を行い、機器数が非常に多いことから合成負荷は目標とした形態(確率論の期待値)に制御できる自律分散制御システムである。
(二)それぞれの機器は独立して通電開始時刻を決定できるため、運転機器の追加があっても他の機器の通電開始時刻に影響がなく、制御は非常に簡単でかつ制約が極めて小さい。
(三)装置構成は通常の機器電源装置に開閉器と制御装置を付加するだけであり、元々の装置に深夜電力の利用など負荷通電時間調整機能がある場合は、制御ソフトウェアの追加のみで対応できるなど非常に簡単な付加で機能を実現できる。したがって、機器コストや運用コストは極めて安価である。(定期的に行われる通電可能時間設定タイマーの設定値をずらす作業も必要なくなる。)
(四)乱数修飾関数を導入したことで合成負荷の形態を自由に調整できることから、さまざまな負荷形態、電力需給形態に柔軟に対応可能である。
"Brief Summary"
FIG. 16 is a functional outline explanatory diagram of the load leveling means of the present invention described above, and the features are summarized as follows.
(1) Rather than using a large-scale control system that communicates with the central office, random numbers are used to control each device independently and probabilistically control the number of devices. It is an autonomous distributed control system that can be controlled in the form (expected value of probability theory).
(2) Since each device can independently determine the energization start time, the addition of operating devices does not affect the energization start time of other devices, and the control is very simple and the restrictions are extremely small.
(3) The device configuration is simply adding a switch and control device to the normal equipment power supply device. If the original device has a function to adjust the load energization time such as the use of midnight power, it can be handled only by adding control software. Functions can be realized with very simple additions. Therefore, equipment cost and operation cost are extremely low. (It is no longer necessary to shift the set value of the energizable time setting timer periodically.)
(4) Since the form of the combined load can be freely adjusted by introducing the random number modification function, it is possible to flexibly cope with various load forms and power supply and demand forms.

以下では本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, details of the present invention will be described by way of examples, but the present invention is not limited to the examples.

実施例1は、電気自動車の充電負荷の平準化手法に関する。
図17に、乗用車の1日走行距離から推定した電気自動車の充電時間(普通充電)の予想例を示す。図17から、約30%の電気自動車は走行しないことから充電が不要であること、また充電時間の短い電気自動車の割合が多いことが分かる。
Example 1 relates to a method for leveling a charging load of an electric vehicle.
FIG. 17 shows an expected example of the charging time (normal charging) of the electric vehicle estimated from the daily travel distance of the passenger car. From FIG. 17, it can be seen that about 30% of the electric vehicles do not travel, so that charging is unnecessary, and there are many electric vehicles with a short charging time.

図18に、各種乱数修飾関数で負荷平準化を行った場合の電気自動車普通充電の充電負荷の期待値のグラフを示す。図18では、充電負荷容量を3kW/台、通電可能時間8時間として、充電負荷の期待値を式16を使って求めている。図18中の各グラフは次の条件を意味している。
対策なし: 通電可能開始時刻で一斉に充電開始
通電制御: 充電完了を通電可能終了時刻に合せる
均一型: 均一型の乱数修飾関数を使った乱数による負荷平準化
前山型: 前山型の乱数修飾関数を使った乱数による負荷平準化
後山型: 後山型の乱数修飾関数を使った乱数による負荷平準化
双山型: 双山型の乱数修飾関数を使った乱数による負荷平準化
FIG. 18 shows a graph of the expected value of the charging load for normal charging of an electric vehicle when load leveling is performed using various random number modification functions. In FIG. 18, the charging load capacity is 3 kW / unit, the energization possible time is 8 hours, and the expected value of the charging load is obtained using Equation 16. Each graph in FIG. 18 means the following conditions.
No measures: Start charging all at the same time when energization is possible Energization control: Match charging completion to the end time when energization is uniform Uniform: Load leveling using random numbers using uniform random modification function Maeyama type: Maeyama type random number modification function Load leveling with random numbers using Horiyama type: Load leveling with random numbers using Gohyama type random number modification function Futama type: Load leveling with random numbers using Futama type random number modification function

図18から、「対策なし」では通電可能開始時刻付近に大きなピークを生じ、「通電制御」では通電可能終了時刻付近に大きなピークを生じることが分かる。また、各種乱数を使った負荷平準化を行うと、電気自動車普通充電は充電時間が比較的短いことから、乱数修飾関数の特性に合致した平準化が行われることが分かる。より詳細には、均一型の乱数修飾関数を使うと負荷のピークは対策なしの場合に比べて約1/4に低減でき、前山型および後山型の乱数修飾関数を使うと負荷のピークは対策なしの場合に比べて約1/2に低減できることが分かる。この場合、所定の地域単位で定期的に行われる通電可能時間設定タイマーの設定値をずらす作業も必要なくなる。また、双山型の乱数修飾関数は、図6のような深夜の電力需要の状況の場合に好適であることが分かる。
なお、利用者の受電容量低減の観点からは最大電力が最も小さくなる均一型が望ましいといえる。マンションなど充電台数が多い需要家でこのような負荷平準化対策を行えば電気料金の基本料金の引き下げが可能となる。
It can be seen from FIG. 18 that a large peak occurs near the start time of energization in “no countermeasure”, and a large peak occurs in the vicinity of the end time of energization in “energization control”. In addition, when load leveling using various random numbers is performed, it can be seen that leveling in accordance with the characteristics of the random number modification function is performed because the charging time of electric vehicle ordinary charging is relatively short. More specifically, using a uniform random number modification function can reduce the load peak to about 1/4 compared to the case without countermeasures, and using the front and rear mountain random number modification functions can counter the load peak. It can be seen that it can be reduced to about ½ compared to the case without. In this case, it is not necessary to shift the set value of the energizable time setting timer that is periodically performed in a predetermined area unit. In addition, it can be seen that the Futama type random number modification function is suitable in the case of the late-night power demand situation as shown in FIG.
In addition, it can be said that the uniform type in which the maximum power is the smallest is desirable from the viewpoint of reducing the power receiving capacity of the user. If a customer with a large number of charged units such as a condominium takes such load leveling measures, the basic charge of electricity can be reduced.

本実施例の負荷平準化装置の効果をシミュレーションにより確認する。
充電時間が図17の分布に従う50台の電気自走車の普通充電(3kW/台)に本実施例の負荷平準化装置を適用する。それぞれの充電時間、発生した疑似乱数、疑似乱数に各種乱数修飾関数を掛合わせて求めた通電調整係数k、充電開始時刻(通電可能開始時刻を0時、通電可能時間を8時間とした)を図19に、乱数修飾関数ごとの合成負荷の状況を図20に示す。
図20において、「対策なし」の場合には充電容量150kW(3kW/台×50台)に対し最大電力105kWであるのが、均一型の負荷平準化を行った場合には最大電力42kWに平準化されている。
期待値を示す図18と対比してみると、図18に示す均一型の平準化の期待値は0.453kW/台であり、50台での最大電力は23kWであるから、期待値とシミュレーション結果には多少のずれがあることが分かる。しかし、図20のグラフの形状と図18のグラフの形状には相関関係を認めることができ、検証台数が数百台以上となった場合には期待値とのずれは改善されことが推測される。よって、シミュレーションにより本実施例の負荷平準化装置の効果を確認することができた。
The effect of the load leveling device of this embodiment is confirmed by simulation.
The load leveling device of this embodiment is applied to normal charging (3 kW / unit) of 50 electric self-propelled vehicles whose charging time follows the distribution of FIG. Each charging time, generated pseudo-random number, energization adjustment coefficient k obtained by multiplying the pseudo-random number with various random number modification functions, charging start time (the energizable start time is 0 hour, and the energizable time is 8 hours) FIG. 19 shows the composite load status for each random number modification function.
In FIG. 20, in the case of “no countermeasure”, the maximum power is 105 kW for a charging capacity of 150 kW (3 kW / unit × 50 units), but in the case of uniform load leveling, the maximum power is leveled to 42 kW. It has become.
Compared with FIG. 18 showing the expected value, the expected value of uniform leveling shown in FIG. 18 is 0.453 kW / unit, and the maximum power at 50 units is 23 kW. It can be seen that there are some deviations in the results. However, a correlation can be recognized between the shape of the graph of FIG. 20 and the shape of the graph of FIG. 18, and it is estimated that the deviation from the expected value is improved when the number of verified units is several hundred or more. The Therefore, the effect of the load leveling apparatus of the present embodiment could be confirmed by simulation.

実施例2は、電気温水器の通電負荷の平準化手法に関する。
図21に、深夜電力利用の電気温水器の通電時間例を示す。図21から、電気温水器の通電時間は電気自動車普通充電時間に比べてかなり長く、傾向が異なることが分かる。
図22に、各種乱数修飾関数で負荷平準化を行った場合の電気温水器の通電負荷の期待値のグラフを示す。ここで、電気温水器の電熱器容量は通常4〜6kWであるが、図22では、電気自動車に係る図18と比較するため電熱器容量を3kW/台、通電可能時間8時間としている。通電負荷の期待値は、実施例1と同様に式16を使って算出した。
図22から、電気温水器負荷は通電時間が長いため、均一型の乱数修飾関数を用いた平準化では負荷は山型となることが分かる。また、双山型の乱数修飾関数を使った場合に最も平準化効果が大きいことが分かる。ここで、双山型をさらに強調するには、乱数修飾関数のべき数rを大きくすればよい。本実施例でも所定の地域単位で定期的に行われる通電可能時間設定タイマーの設定値をずらす作業も必要なくなる。
Example 2 is related with the leveling method of the electricity supply load of an electric water heater.
FIG. 21 shows an example of energization time of an electric water heater using midnight power. From FIG. 21, it can be seen that the energization time of the electric water heater is considerably longer than the normal charging time of the electric vehicle, and the tendency is different.
FIG. 22 shows a graph of the expected value of the energization load of the electric water heater when load leveling is performed with various random number modification functions. Here, although the electric heater capacity | capacitance of an electric water heater is 4-6 kW normally, in FIG. 22, in order to compare with FIG. 18 which concerns on an electric vehicle, the electric heater capacity | capacitance is set to 3 kW / unit and the energization possible time is 8 hours. The expected value of the energization load was calculated using Formula 16 as in Example 1.
From FIG. 22, it can be seen that the electric water heater load has a long energization time, so that the load becomes a mountain shape in leveling using a uniform random number modification function. It can also be seen that the leveling effect is greatest when the Futama type random number modification function is used. Here, in order to further emphasize the Futama type, the power r of the random number modification function may be increased. Also in this embodiment, there is no need to shift the set value of the energizable time setting timer that is periodically performed in a predetermined area unit.

ところで、現状では通電可能開始時刻で通電を開始する「対策なし」の電気温水器と、湯わき上がり時間を通電可能終了時刻に合せる「通電制御」型の電気温水器とが混在している。このため、図らずも負荷平準化が行われているのと実質同じような効果になっている。しかし、新型の電気温水器は通電制御型が多く、今後は通電制御型の比率が大きくなると予想され、その場合には新たに負荷平準化の手段を講じることが必要となる。この点、
通電制御型の電気温水器は、制御ソフトを追加するだけで本実施例の乱数を使った負荷平準化を実現可能であるため、本実施例の負荷平準化手法は、通電制御型電気温水器への導入に好適であるということができる。
By the way, at present, there is a mixture of “no countermeasure” electric water heaters that start energization at the energizable start time and “energization control” type electric water heaters that match the hot water rising time with the energizable end time. For this reason, the effect is substantially the same as when load leveling is performed. However, many of the new electric water heaters are energized control types, and it is expected that the ratio of energized control types will increase in the future, and in that case, it will be necessary to newly take measures for load leveling. This point,
Since the energization control type electric water heater can realize the load leveling using the random number of this embodiment only by adding control software, the load leveling method of this embodiment is the energization control type electric water heater. It can be said that it is suitable for introduction into the system.

本実施例の負荷平準化装置の効果をシミュレーションにより確認する。
通電時間が図21の分布に従う50台の電気温水器(3kW/台)に本負荷平準化装置を適用する。それぞれの充電時間、発生した疑似乱数、疑似乱数に各種乱数修飾関数を掛合わせて求めた通電調整係数k、充電開始時刻(通電可能開始時刻を0時、通電可能時間を8時間とした)を図23に、乱数修飾関数ごとの合成負荷の状況を図24に示す。
図24において、「対策なし」の場合には充電容量150kW(3kW/台×50台)に対し最大電力147kWであるのが、双山型の負荷平準化を行った場合には最大電力84kWに平準化されている。
期待値を示す図22と対比してみると、図22に示す均一型の平準化の期待値は1.36kW/台であり、50台では68kWであるから、期待値とシミュレーション結果には若干のずれがあることが分かる。しかし、図24のグラフの形状と図22のグラフの形状には実施例1以上の高度の相関関係を認めることができ、検証台数が数百台以上となった場合には期待値とのずれは改善されことが推測される。よって、シミュレーションにより本実施例の負荷平準化装置の効果を確認することができた。
The effect of the load leveling device of this embodiment is confirmed by simulation.
This load leveling device is applied to 50 electric water heaters (3 kW / unit) whose energization time follows the distribution of FIG. Each charging time, generated pseudo-random number, energization adjustment coefficient k obtained by multiplying the pseudo-random number with various random number modification functions, charging start time (the energizable start time is 0 hour, and the energizable time is 8 hours) FIG. 23 shows the composite load status for each random number modification function.
In FIG. 24, in the case of “no countermeasure”, the maximum power is 147 kW with respect to the charging capacity of 150 kW (3 kW / unit × 50 units), but the maximum power is 84 kW when the double-mountain type load leveling is performed. Leveled.
Compared with FIG. 22 showing the expected value, the expected value of uniform leveling shown in FIG. 22 is 1.36 kW / unit, and 50 units is 68 kW. It can be seen that there is a gap. However, the shape of the graph of FIG. 24 and the shape of the graph of FIG. 22 can recognize a higher degree of correlation than in the first embodiment. Is estimated to be improved. Therefore, the effect of the load leveling apparatus of the present embodiment could be confirmed by simulation.

本発明は、電気温水器や電動車両のみならず蓄電装置にも適用可能である。
なお、「電動車両」とは、電気自動車、電動スクータ、電動車いす等の車両に二次電池を搭載しており、外部から二次電池に充電された電力を使って走行用動力を得る車両のことをいう。
The present invention is applicable not only to electric water heaters and electric vehicles but also to power storage devices.
“Electric vehicle” refers to a vehicle in which a secondary battery is mounted on a vehicle such as an electric vehicle, an electric scooter, an electric wheelchair, etc., and the driving power is obtained using electric power charged in the secondary battery from the outside. That means.

Claims (12)

時刻t1から開始し時刻t1+aに終了する特定電力時間帯において複数の被通電機器に通電を行う際の通電負荷平準化方法であって、
各被通電機器について、被通電機器の通電時間bに基づき最も遅い通電開始時刻Tsmを算定し、通電可能開始時刻t1から通電開始時刻Tsmまでの間で被通電機器の通電開始時刻Tsを決定するにあたり、所定の範囲で一様に生成される乱数rndに予め設定した乱数修飾関数fnを掛合わせて通電調整係数k(0≦k≦1)を算出し、下記式Aにより通電開始時刻Tsを決定することを特徴とする通電負荷平準化方法。
[式A]Ts=t1+k×(a−b)
An energization load leveling method for energizing a plurality of energized devices in a specific power time period starting from time t1 and ending at time t1 + a,
For each energized device, the latest energization start time Tsm is calculated based on the energization time b of the energized device, and the energization start time Ts of the energized device is determined between the energization possible start time t1 and the energization start time Tsm. In this case, the energization adjustment coefficient k (0 ≦ k ≦ 1) is calculated by multiplying the random number rnd uniformly generated in a predetermined range by a preset random number modification function fn, and the energization start time Ts is calculated by the following formula A. An electrified load leveling method characterized by determining.
[Formula A] Ts = t1 + k × (ab)
乱数修飾関数fnが、確率密度関数p(k)の累積分布関数 P(k)の逆関数であり、確率密度関数が下記式Bで規定され、累積分布関数 P(k)が下記式Cで規定されることを特徴とする請求項1の通電負荷平準化方法。
[式B]
[式C]
The random number modification function fn is an inverse function of the cumulative distribution function P (k) of the probability density function p (k), the probability density function is defined by the following formula B, and the cumulative distribution function P (k) is expressed by the following formula C. The energization load leveling method according to claim 1, wherein the energization load leveling method is defined.
[Formula B]
[Formula C]
乱数修飾関数fnが、下記式D、下記式E、下記式Fおよび/または下記式Gの関数(ただし、rは正の整数)を含む予め作成された累積分布関数群から一の関数を選択して設定されることを特徴とする請求項2の通電負荷平準化方法。
[式D]P(k)=1
[式E]P(k)=(r+1)×(1−k)^r
[式F]P(k)=(r+1)×k^r
[式G]P(k)=(r+1)×((1−k)^r+k^r)/2
The random number modification function fn selects one function from a previously created cumulative distribution function group including the following formula D, the following formula E, the following formula F, and / or the following formula G (where r is a positive integer). The energization load leveling method according to claim 2, wherein
[Formula D] P (k) = 1
[Formula E] P (k) = (r + 1) × (1-k) ^ r
[Formula F] P (k) = (r + 1) × k ^ r
[Formula G] P (k) = (r + 1) × ((1-k) ^ r + k ^ r) / 2
特定電力時間帯が、第2深夜電力が設定された深夜電力時間帯である場合に、乱数修飾関数fnに上記式Gの関数を選択することを特徴とする請求項3に記載の通電負荷平準化方法。   The energization load leveling according to claim 3, wherein when the specific power time zone is a midnight power time zone in which the second midnight power is set, the function of the formula G is selected as the random number modification function fn. Method. 被通電機器に、電気温水器および電動車両が含まれることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の通電負荷平準化方法。   The energized load leveling method according to claim 1, wherein the energized equipment includes an electric water heater and an electric vehicle. 請求項1ないし5のいずれかに記載の通電負荷平準化方法をコンピュータに実施させるプログラム。   The program which makes a computer implement the energization load leveling method in any one of Claims 1 thru | or 5. 時刻t1から開始し時刻t1+aに終了する特定電力時間帯に通電される被通電機器と電気的に接続され通電制御を行う自律型の通電負荷平準化装置であって、
当該通電負荷平準化装置が、被通電機器の通電時間bに基づき最も遅い通電開始時刻Tsmを算定し、通電可能開始時刻t1から通電開始時刻Tsmまでの間で被通電機器の通電開始時刻Tsを決定するにあたり、所定の範囲で一様に生成される乱数rndに予め設定した乱数修飾関数fnを掛合わせて通電調整係数kを算出し、下記式Aにより通電開始時刻Tsを決定することを特徴とする通電負荷平準化装置。
[式A]Ts=t1+k×(a−b)
An autonomous energization load leveling device that is electrically connected to an energized device that is energized in a specific power time period that starts at time t1 and ends at time t1 + a, and that controls energization,
The energization load leveling device calculates the latest energization start time Tsm based on the energization time b of the energized device, and sets the energization start time Ts of the energized device between the energization possible start time t1 and the energization start time Tsm. In the determination, the energization adjustment coefficient k is calculated by multiplying a random number modification function fn set in advance with a random number rnd that is uniformly generated within a predetermined range, and the energization start time Ts is determined by the following equation A. An energizing load leveling device.
[Formula A] Ts = t1 + k × (ab)
乱数修飾関数fnが、確率密度関数p(k)の累積分布関数 P(k)の逆関数であり、確率密度関数が下記式Bで規定され、累積分布関数 P(k)が下記式Cで規定されることを特徴とする請求項7の通電負荷平準化装置。
[式B]
[式C]
The random number modification function fn is an inverse function of the cumulative distribution function P (k) of the probability density function p (k), the probability density function is defined by the following formula B, and the cumulative distribution function P (k) is expressed by the following formula C. The energizing load leveling device according to claim 7, wherein the energizing load leveling device is defined.
[Formula B]
[Formula C]
下記式D、下記式E、下記式Fおよび/または下記式Gの関数(ただし、rは正の整数)を含む累積分布関数群を記憶する記憶手段を有し、記憶した累積分布関数群の中から選択された一の関数を乱数修飾関数fnに設定することを特徴とする請求項8の通電負荷平準化装置。
[式D]P(k)=1
[式E]P(k)=(r+1)×(1−k)^r
[式F]P(k)=(r+1)×k^r
[式G]P(k)=(r+1)×((1−k)^r+k^r)/2
A storage means for storing a cumulative distribution function group including a function of the following formula D, the following formula E, the following formula F and / or the following formula G (where r is a positive integer); 9. The energization load leveling device according to claim 8, wherein one function selected from among the functions is set as the random number modification function fn.
[Formula D] P (k) = 1
[Formula E] P (k) = (r + 1) × (1-k) ^ r
[Formula F] P (k) = (r + 1) × k ^ r
[Formula G] P (k) = (r + 1) × ((1-k) ^ r + k ^ r) / 2
特定電力時間帯が、第2深夜電力が設定された深夜電力時間帯である場合に、乱数修飾関数fnに上記式Gの関数を設定することを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の通電負荷平準化装置。   10. The function of the formula G is set in the random number modification function fn when the specific power time zone is a midnight power time zone in which the second midnight power is set. The energizing load leveling device described. 請求項7ないし10のいずれかに記載の通電負荷平準化装置を搭載した電動車両用充電装置。   The charging device for electric vehicles carrying the power supply load leveling apparatus in any one of Claims 7 thru | or 10. 請求項7ないし10のいずれかに記載の通電負荷平準化装置を搭載した電気温水器。   An electric water heater on which the energization load leveling device according to any one of claims 7 to 10 is mounted.
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