JP2012014701A - エネルギー管理装置及びエネルギー管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、個別エネルギー使用危機のエネルギー使用料金を予測する接近方式によってエネルギーをより効率的に利用できるようにする。
【達成手段】メーターで単位時間当たりの全体エネルギー使用量の変動を検出し、この変動量を、あらかじめ入力されているエネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量と比較することによって、各エネルギー使用機器の動作状態を把握する。各エネルギー使用機器の動作状態が把握されると、エネルギー使用機器別使用時間及び消耗電力量がわかるので、現在または将来のエネルギー使用料金を予測することができる。予測結果は、エネルギーの効率的な利用のために様々な方法で応用されることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー管理装置及びエネルギー管理方法に関するもので、特に、エネルギー価格が時間によって変動するスマートグリッド社会において限られたエネルギー資源をより効率的に利用しようとする趨勢に応じて、個別機器のエネルギー使用料金を予測する接近方式でエネルギーのより合理的な利用を可能にする。

今まで、電気、ガス、水道などの各種エネルギーは最大の需要を基準に供給されてきたし、エネルギー価格も固定的に維持されてきた。
然るに、最近では、限られたエネルギー資源をより効率的に利用し、エネルギー消費を低減する方案として、エネルギー価格を時間帯や季節別に差別化する方案が工夫されている。

なお、エネルギーの効率的な利用を図る技術としてスマートグリッド（Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ）やスマートメーター（Ｓｍａｒｔ Ｍｅｔｅｒ）が注目されている。
スマートグリッドは、電力網に情報技術（ＩＴ）を組み合わせて、電力供給者と消費者とが双方向に実時間で情報を交換できるようにすることによって、エネルギー効率を最適化し、新しい付加価値を創出できる次世代電力網である。
スマートグリッドにより、使用者はエネルギー価格の変動を考慮して自身に最も合理的な時間帯を見つけてエネルギーを利用することが可能になる。
スマートメーター（Ｓｍａｒｔ Ｍｅｔｅｒ）は、通信機能を追加したデジタル電力量計のことをいうもので、電力使用量の実時間調査や電力供給者と消費者との双方向通信を可能にする。
したがって、検針員が家庭を直接訪問する必要なく遠隔で検針することができ、実時間検針が可能なため、電力使用量を精密測定でき、検針費用の低減及びエネルギー節約などの効果を得ることができる。

一方、スマートグリッド社会でエネルギーをより効率的に利用するには、エネルギー使用情報が全体的に考慮されるだけでは足りず、エネルギー使用先にある各エネルギー使用機器の状態が個別的に把握される必要がある。
特に、使用者等の最大の関心は、エネルギー使用料金を節約することにある。したがって、エネルギー使用料金の観点でエネルギー使用機器を個別的に扱うためには、エネルギー使用先にある各エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を個別的に把握することが必要である。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、メーターで検出されるエネルギー使用量情報を用いて各エネルギー使用機器の動作状態を把握し、これに基づいて個別エネルギー使用機器に対する現在または将来のエネルギー使用料金を予測して負荷を制御することによって、エネルギーをより効率的に使用できるようにするエネルギー管理装置及びエネルギー管理方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るエネルギー管理装置は、メーターで時間によるエネルギー変動量に基づいて個別エネルギー使用機器の動作状態を推定する推定手段と、前記個別エネルギー使用機器の使用時間分析に基づいて前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量を分析する分析手段と、中央サーバーから時間によるエネルギー価格情報を受信する受信手段と、前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量及び前記エネルギー価格情報に基づいて前記個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を予測する予測手段と、を含む。

前記エネルギー管理装置は、前記予測手段の予測結果に基づいて前記個別エネルギー使用機器にエネルギーを供給したり遮断するエネルギー制御手段をさらに含んでなることができる。

前記予測手段は、予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金を、中央サーバー、使用者の携帯端末、ＩＨＤ（Ｉｎ Ｈｏｍｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などに伝送するように構成されることができる。
前記予測手段は、予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金が、既に設定された上限値を超えるか否か監視することができる。
前記予測手段は、前記監視結果に基づいて使用者の携帯端末、ＩＨＤなどに警告メッセージを伝送することができる。

前記エネルギー制御手段は、エネルギー使用機器の電源を直接制御したり、エネルギー使用機器が連結されているコンセントを制御するように構成されることができる。
前記エネルギー制御手段は、エネルギー使用機器に対する制御結果を使用者の携帯端末、ＩＨＤなどに伝送するように構成されることができる。

本発明に係るエネルギー管理方法は、メーターで時間によるエネルギー変動量に基づいて個別エネルギー使用機器の動作状態を推定する段階と、前記個別エネルギー使用機器の使用時間分析に基づいて前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量を分析する段階と、中央サーバーから時間によるエネルギー価格情報を受信する段階と、前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量及び前記エネルギー価格情報に基づいて前記個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を予測する段階と、を含んでなる。

前記エネルギー管理方法は、前記前記予測結果に基づいて前記個別エネルギー使用機器にエネルギーを供給したり遮断するエネルギー制御段階をさらに含んでなることができる。

前記予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金は、中央サーバー、使用者の携帯端末、ＩＨＤなどに伝送されることができる。
前記予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金が既に設定された上限値を超えると、使用者の携帯端末、ＩＨＤなどに警告メッセージを伝送することができる。

前記エネルギー制御段階では、エネルギー使用機器の電源を直接制御したり、エネルギー使用機器が連結されているコンセントを制御することができる。
前記エネルギー制御段階では、エネルギー使用機器に対する制御結果を使用者の携帯端末、ＩＨＤなどに伝送することができる。

本発明によれば、メーターで検出するエネルギー使用量情報を用いて個別エネルギー使用機器の動作状態を推定することができる。
各エネルギー使用機器の動作状態が推定されると、個別エネルギー使用機器の使用時間がわかるので、個別エネルギー使用機器に対する現在または将来のエネルギー使用料金を合理的な範囲内で予測することができる。
そして、予測結果に基づいて家庭、事務室、会社などのエネルギー使用先に配置されている各エネルギー使用機器を個別的にオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）させることによって、制限された範囲内でエネルギーが効率的に使用されるように調節することができる。
また、予測情報は使用者に通報され、使用者のエネルギー利用と関連した意思決定に役立てることができる。

本発明に係るエネルギー管理システムの一実施例を示す図である。 本発明に係るエネルギー管理システムの他の実施例を示す図である。 本発明と関連して各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法を説明するための例を示す図である。 本発明と関連して各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法を説明するための例を示す図である。 本発明と関連して各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法を説明するための例を示す図である。 本発明と関連して各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法を説明するための例を示す図である。 本発明と関連して各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法を説明するための例を示す図である。 本発明と関連して各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法を説明するための例を示す図である。 予測手段を説明するための図である。 エネルギー価格構造の例を示す図である。 未来のエネルギー使用料金を予測する種々の方法を示す図である。 未来のエネルギー使用料金を予測する種々の方法を示す図である。 未来のエネルギー使用料金を予測する種々の方法を示す図である。 未来のエネルギー使用料金を予測する種々の方法を示す図である。 エネルギー制御手段を説明するための図である。 それぞれ、エネルギー制御手段がエネルギー使用機器を制御する構造例を示す図である。 それぞれ、エネルギー制御手段がエネルギー使用機器を制御する構造例を示す図である。 本発明に係るエネルギー管理装置の実施例を示す図である。 本発明に係るエネルギー管理装置の実施例を示す図である。 本発明に係るエネルギー管理装置の具体例を示す図である。 エネルギー管理情報を表示するディスプレイ画面の例である。 エネルギー管理情報を表示するディスプレイ画面の例である。 本発明に係るエネルギー管理方法の実施例を示す図である。 本発明に係るエネルギー管理方法の実施例を示す図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
本発明と関連してエネルギーは電気エネルギーを指す。

図１を参照すると、エネルギー供給会社１１が供給する電気エネルギーは、エネルギー伝送線路１１−１に沿ってエネルギー使用先に引き込まれてエネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋで使用される。
エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋは、冷蔵庫、テレビジョン（ＴＶ）セット、暖房機器、冷房機器、照明機器など、電気エネルギーを用いて動作する機器である。
エネルギー使用先にはメーター（Ｍｅｔｅｒ）１３が設置される。
メーター１３は、エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋでエネルギーが使用される情報、例えばエネルギー使用量を検出する電子式計器のことをいい、メーター１３にはスマートメーターを用いることができる。

本発明に係るエネルギー管理システムは、少なくとも、推定手段２１、分析手段２２、受信手段２３、予測手段２４を含んでなる。
エネルギー管理システムにおける推定手段２１、分析手段２２、受信手段２３、予測手段２４のうち一つ以上は、同一装置に一体として構成されて、他の構成要素と通信しながらその役割を果たすように構成することができる。
エネルギー管理システムにおける推定手段２１、分析手段２２、受信手段２３、予測手段２４のうち一つ以上の役割をメーター１３が果たすように構成することもできる。
エネルギー管理システムは、エネルギー制御手段２５をさらに含むことができ、エネルギー制御手段２５は、予測手段２４の予測結果に基づいてエネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋを制御する。

図２を参照すると、予測手段２４の役割を中央サーバー１５が担うように構成することができる。中央サーバー１５は、エネルギー供給会社１１がエネルギー関連サービスを提供するサーバーで、無線メッシュ（Ｍｅｓｈ）、電力線通信網、インターネット網などの様々な通信網を介してエネルギー価格情報を伝送することができる。

推定手段２１は、メーター１３で検出する時間によるエネルギー変動量に基づいて、各エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋの動作状態、例えば、いかなるエネルギー使用機器が動作しているかを推定する。
このために、推定手段２１は各エネルギー使用機器の単位時間当たりのエネルギー使用量情報を維持する。この情報は、製造に当たってあらかじめ入力しておくこともでき、使用者が入力しておくこともできる。
後者の場合、推定手段２１は、使用者が各エネルギー使用機器に対する単位時間当たりのエネルギー使用量情報を入力できるようにユーザインターフェース（ＵＩ：Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供することもでき、他の装置から使用者が入力した情報を受信することもできる。

図３乃至図６を参照して、推定手段２１が、メーター１３で検出する時間によるエネルギー使用量（具体的には、単位時間当りの全体エネルギー使用量）に基づいて各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法について説明する。

図３を参照すると、メーター１３が一時点ｔａで検出した全体エネルギー使用量がＱａであり、他の時点ｔｂで検出した全体エネルギー使用量がＱｂであり、‘ｔｂ−ｔａ’が単位時間である時、単位時間当りの全体エネルギー使用量の変動量は‘Ｑｂ−Ｑａ’となる。
ここで、Ｑｂ＞Ｑａである。

単位時間当たりの全体エネルギー使用量が変動したということは、動作しているエネルギー使用機器が変わったということを意味する。
推定手段２１は、図４に示すように、‘Ｑｂ−Ｑａ’をあらかじめ入力されている各エネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量情報と比較して（Ｓ３１１）、‘Ｑｂ−Ｑａ’と誤差範囲内で一致する単位時間当たりのエネルギー使用量を有するエネルギー使用機器を探し、該当のエネルギー使用機器がオフ（ＯＦＦ）状態から時点ｔａでオン（ＯＮ）状態に変わったと推定する（Ｓ３１２）。

図５を参照すると、一時点ｔａで検出した全体エネルギー使用量がＱａであり、他の時点ｔｂで検出した全体エネルギー使用量がＱｂであり、‘ｔｂ−ｔａ’が単位時間である時、単位時間当たりの全体エネルギー使用量の変動量は‘Ｑｂ−Ｑａ’となる。
ここで、Ｑａ＞Ｑｂであり、正（＋）の値に換算すると‘Ｑａ−Ｑｂ’となる。

推定手段２１は、図６に示すように、‘Ｑａ−Ｑｂ’を、あらかじめ入力されている各エネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量情報と比較して（Ｓ３２１）、‘Ｑａ−Ｑｂ’と誤差範囲内で一致する単位時間当たりのエネルギー使用量を有するエネルギー使用機器を探し、該当のエネルギー使用機器がオン（ＯＮ）状態から時点ｔａでオフ（ＯＦＦ）状態に変わったと推定する（Ｓ３２２）。

図７及び図８を参照して、推定手段２１が各エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋの動作状態を推定する具体的な例を説明する。
図７は、エネルギー使用機器Ｌ１乃至Ｌ５の単位時間当たりのエネルギー使用量を示すグラフで、エネルギー使用機器Ｌ１乃至Ｌ５はそれぞれ、単位時間当りＱ１乃至Ｑ５のエネルギーを使用する機器である。
上述したように、エネルギー使用機器Ｌ１乃至Ｌ５がそれぞれ、単位時間当りにＱ１乃至Ｑ５の電気エネルギーを使用する機器であるという情報は、製造に当たってあらかじめ入力しておいたり、使用者により入力されることができる。

図８の（８ａ）は、各時間区間でメーター１３が検出する全体エネルギー使用量の変動状態を示すグラフで、ここで、各区間は、単位時間区間である。
区間１における単位時間当たりの全体エネルギー使用量はＱ２であり、区間２における単位時間当たりの全体エネルギー使用量は‘Ｑ２＋Ｑ４’である。
すなわち、図８の（８ａ）で、区間１及び区間２に対する単位時間当たりの全体エネルギー使用量の変動量がＱ４であるから、推定手段２１が、Ｑ４を、あらかじめ入力されている各エネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量と比較すると、区間２の始点に、エネルギー使用機器Ｌ４の動作状態がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に変わったと推定できる。

区間３における単位時間当たりの全体エネルギー使用量は‘Ｑ２＋Ｑ４＋Ｑ１’である。
すなわち、図８の（８ａ）で、区間２及び区間３に対する単位時間当たりの全体エネルギー使用量の変動量がＱ１であるから、推定手段２１が、Ｑ１を、あらかじめ入力されている各エネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量と比較すると、区間３の始点に、エネルギー使用機器Ｌ１の動作状態がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に変わったと推定できる。

同様に、図８の（８ａ）の区間５で単位時間当たりの全体エネルギー使用量がＱ２だけ減少したとすれば、推定手段２１は、区間５の始点に、エネルギー使用機器Ｌ２の動作状態がオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）に変わったと推定することができる。
このように、推定手段２１は、全体エネルギー使用量の単位時間当りの変動量を、あらかじめ入力されている各エネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量と比較することによって、各エネルギー使用機器の動作状態を推定できる。

図８の（８ｂ）は、上記のような方法で推定手段２１がエネルギー使用機器Ｌ１乃至Ｌ５の動作状態を推定した結果を表したものである。

分析手段２２は、各エネルギー使用機器の使用時間に基づいて個別エネルギー使用機器の消耗電力量を分析する。
すなわち、上述のようにして推定手段２１により各エネルギー使用機器の動作状態に関する情報が推定されるので、この情報から各エネルギー使用機器の使用時間がわかり、各エネルギー使用機器の使用時間及び単位時間当たりのエネルギー使用量を用いて消耗電力量を分析することができる。
また、分析手段２２は、個別エネルギー使用機器に対する単位時間におけるエネルギー使用量や累積エネルギー使用量など、各エネルギー使用機器の動作状態に関する情報を用いて把握できる各種情報を分析することができる。

図９を参照すると、予測手段２４は、分析手段２２で分析された各エネルギー使用機器の消耗電力量情報とエネルギー価格情報に基づいて各エネルギー使用機器に対する現在または将来のエネルギー使用料金を予測する。
予測手段２４は、基本的に、個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を予測するが、必要によって個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を合算して全体エネルギー使用料金を予測することもできる。
エネルギー価格情報は、受信手段２３が中央サーバー１５から受信したり、使用者１２により入力されることができる。図２に示すように、予測手段２４の役割を中央サーバー１５が担う実施例では、価格情報データベース１５−１のエネルギー価格情報を用いればよい。

エネルギー価格は、様々な構造にすることができ、エネルギー価格が固定的な構造であれば、エネルギー価格情報は、元／ＫＷｈ、元／ＫＶａｒｈ、元／ＫＶＡｈなどの単純な構造を有する。
しかし、エネルギー価格は、累進制、時間帯別料金制（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｕｓｅ Ｐｒｉｃｉｎｇ：ＴＯＵ）、緊急ピーク時間帯料金制（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｐｅａｋ Ｐｒｉｃｉｎｇ：ＣＰＰ）、リアルタイム料金制（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｐｒｉｃｉｎｇ：ＲＴＰ）等、エネルギー使用量や時間によって変動する構造を有することもできる。

下記の表１は、エネルギー使用量が増加するほど単位価格が高くなる累進制の例を示すものである。

図１０の（１０ａ）は、商店街、工場、大型建物などで主に使用する時間帯別料金制（ＴＯＵ）を示す図で、時間帯別に電気の価格が異なる。図１０の（１０ｂ）は、緊急ピーク時間帯料金制（ＣＰＰ）を示す図で、時間帯別に電気の価格が異なり、特に、ピーク区間で電気の価格が非常に高い。図１０の（１０ｃ）は、リアルタイム料金制（ＲＴＰ）を示す図で、電気の価格が実時間で変動する。

予測手段２４は、下記の数学式１を用いて個別エネルギー使用機器の現在エネルギー使用料金を予測することができる。

ここで、ｋは、エネルギー使用機器を区別する変数、ｉは、エネルギー使用機器＃ｋが動作中だった各単位時間を区別する変数、Ｍ(ｋ)は、エネルギー使用機器＃ｋに対するエネルギー使用料金、Ｑ(ｋ，i)は、エネルギー使用機器＃ｋの時間区間ｉにおけるエネルギー使用量、Ｐ(ｉ)は、時間区間ｉにおけるエネルギー価格を表す。

エネルギー使用機器全体を考慮した全体エネルギー使用料金ＭＴは、下記の数学式２のように予測することができる。

ここで、ｎはエネルギー使用機器の個数、ｋはエネルギー使用機器を区別する変数、Ｍ(ｋ)はエネルギー使用機器＃ｋに対するエネルギー使用料金を表す。

また、予測手段２４は、個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金を、上記の数学式１及び数学式２を用いて少なくとも２つの時点で演算し、その変動率に基づいて将来のエネルギー使用料金を予測することができる。
ここで、エネルギー使用料金を予測しようとする将来の時点は、日、週、月、年などの単位に設定されたり、将来の特定時点に設定されることができる。後者で特定時点は、使用者がエネルギー使用料金を決済するように規定されている時点、例えば、毎月の末日にすることができる。

予測手段２４が将来のエネルギー使用料金を予測する方法には様々なものがあり、特に、線形の１次関数を用いて予測したり、２次以上の非線形関数を用いて予測することができる。

図１１乃至図１４を参照して、予測手段２４が将来のエネルギー使用料金を予測する様々な方法を説明する。
過去時点ｔ１におけるエネルギー使用料金（個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金または全体エネルギー使用料金）がＭ１であり、ｔ１から一定時間が経過した現在時点ｔ２におけるエネルギー使用料金がＭ２であり、予測しようとする将来の一時点ｔ３におけるエネルギー使用料金がＭ３であるとする。
この場合、エネルギー使用料金の変動量はｄＭであり、エネルギー使用料金の変動率は‘ｄＭ÷ｄｔ’と計算できる。ここで、ｄＭは‘Ｍ２−Ｍ１’で、ｄｔは‘ｔ２−ｔ１’である。

図１１は、将来のエネルギー使用料金を予測するために線形的な方法を利用する例であり、将来の一時点ｔ３におけるエネルギー使用料金Ｍ３は、下記の数学式３のように予測することができる。

図１２は、将来のエネルギー使用料金を予測するために重み（ｗｅｉｇｈｔ）を利用する例であり、重みを利用する方法には様々なものがある。
その一例に、エネルギー使用料金の変動率によって重み‘Ｃ’を１よりも大きい値、１、または１よりも小さい値として適用する方法を挙げることができる。この場合、将来の一時点ｔ３におけるエネルギー使用料金Ｍ３は、下記の数学式４のように予測することができる。

図１３は、将来のエネルギー使用料金を予測するために指数曲線を利用する例であり、将来の一時点ｔ３におけるエネルギー使用料金Ｍ３は、下記の数学式５のように予測することができる。

ここで、ａ値は、エネルギー価格の累進制またはエネルギー使用料金の変動率に基づいて決定されることができる。

図１４は、将来のエネルギー使用料金を予測するためにログ曲線を利用する例であり、将来の一時点ｔ３におけるエネルギー使用料金Ｍ３は、下記の数学式６のように予測することができる。

ここで、ａ値は、エネルギー価格の累進制またはエネルギー使用料金の変動率に基づいて決定されることができる。

一方、予測手段２４は、エネルギー供給会社１１の課金政策に関する情報を用いて使用者に実際に請求される料金を、現在または将来のエネルギー使用料金から予測することができる。
エネルギー供給会社１１の課金政策は、必要によって様々に決定されることができ、基本的に課される基本料金、税金、力率料金、料金特典などの情報が含まれることができる。
税金は、付加価値税や各種基金などを含むことができ、料金特典の例としては、特定産業、例えば、知識サービス産業に対しては他の産業に比べて電気料金を安価に策定する場合などを挙げることができる。

具体例として、使用者に実際に請求される料金は、‘電気料金＋付加料金’と計算でき、この場合、電気料金は‘電力使用量×単位価格＋基本料金’、付加料金は‘電力産業基盤基金＋付加価値税’、電力産業基盤基金は電気料金の３．７％、付加価値税は電気料金の１０％に設定することができる。
ここで、電気料金を構成する‘電力使用量×単位価格’の部分が、上記の数学式１乃至数学式６によって予測される値である。

予測手段２４は、予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金情報を、中央サーバー１５、使用者の携帯端末１７−１、ＩＨＤ（Ｉｎ Ｈｏｍｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）１７−２などに伝送することができる。

また、予測手段２４は、予測された個別エネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金が、使用者１２が設定しておいた上限値を超えるか否か監視するように構成されることができる。
このような実施例で、予測手段２４は、使用者１２が上限値情報を設定しておくようにユーザインターフェース（ＵＩ：Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供したり、他の装置から使用者が設定しておいた上限値情報を受信することができる。
そして、予測手段２４は、予測された個別エネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金が上限値を超えると、使用者の携帯端末１７−１やＩＨＤ１７−２などに警告メッセージを伝送することができる。
この時、予測手段２４は、近距離無線通信ネットワークやインターネット網などの様々な通信インターフェースを介して警告メッセージを伝送することができ、特に、移動通信網を介して使用者の携帯電話に伝送することもできる。

図１５を参照すると、エネルギー制御手段２５は、予測手段２４で予測された情報を用いてエネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋを制御する。
エネルギー制御手段２５がエネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋに制御を行う方法は、必要によって様々にすることができる。
例えば、予測された個別エネルギー使用料金が既に設定された上限値を越えるエネルギー使用機器の電源を遮断する方法、全体エネルギー使用料金が上限値を越える場合に、個別エネルギー使用料金の高いエネルギー使用機器またはエネルギー効率の低いエネルギー使用機器の電源を優先的に遮断する方法などがある。

エネルギー使用機器を制御するための上限値やエネルギー効率など、エネルギー制御手段２５の動作に必要な各種の機器制御用情報は、使用者が入力することができる。
この場合、エネルギー制御手段２５は、使用者が機器制御用情報を入力できるようにユーザインターフェースを提供することもでき、他の装置から機器制御用情報を受信することもできる。
エネルギー制御手段２５が各エネルギー使用機器にエネルギーを供給したり遮断したりする制御は、エネルギー使用機器を直接制御する方式でなされることができる。

図１６は、エネルギー制御手段２５が、各エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋに引き込まれる電力線１１−２の接点を直接制御する例であり、各エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋに対応して電力線１１−２を連結したり開放する接点ｃ−１〜ｃ−ｋ、接点駆動部２５−３、制御判断部２５−１を含んでなる。
制御判断部２５−１は、メモリー２５−２の機器制御用情報を用いて制御対象を選択し、選択されたエネルギー使用機器に対応する接点を連結したり開放するように接点駆動部２５−３に命令を下す。この命令に応じて、接点駆動部２５−３は該当の接点を連結したり開放したりする。

図１７は、エネルギー制御手段２５がＲＳ−４８５のような有線直列通信または無線近距離通信などの各種の通信インターフェースを用いてエネルギー使用機器を制御する例を示す図である。
図１７の（１７ａ）を参照すると、各エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋには接点１９−３、接点駆動部１９−２、通信モジュール１９−１が備えられる。
エネルギー制御手段２５が特定エネルギー使用機器１６−１に電源を制御するための機器制御信号を伝送すると、当該エネルギー使用機器の通信モジュール１９−１は、エネルギー制御手段２５が伝送した機器制御信号を受信する。通信モジュール１９−１は、受信した機器制御信号を接点駆動部１９−２に伝達し、接点駆動部１９−２は当該エネルギー使用機器の電源に関する接点１９−３を連結したり開放したりする。

図１７の（１７ｂ）は、エネルギー制御手段２５が無線近距離通信インターフェースを用いて、エネルギー使用機器の電源プラグ２０６が連結される第３装置（以下、電源スイッチ装置という。）２０５を制御する例であり、各エネルギー使用機器の電源プラグ２０６は電源スイッチ装置２０５を介してコンセント２０４に連結される。
電源スイッチ装置２０５は、壁コンセントや壁コンセントに連結されたマルチコンセント２０４の締結口２０４−１，２０４−２に挿脱可能な締結ピン２０５−１，２０５−２、及びエネルギー使用機器の電源プラグ２０６が連結される締結口２０５−３，２０５−４を含んで構成されることができる。
エネルギー制御手段２５が該当のエネルギー使用機器に電源を制御するための機器制御信号を伝送すると、該当の電源スイッチ装置２０５の通信モジュール２０５−７は、エネルギー制御手段２５が伝送した機器制御信号を受信して接点駆動部２０５−８に伝達し、接点駆動部２０５−８は、該当のエネルギー使用機器の電源に関する接点２０５−６を連結したり開放したりする。

エネルギー制御手段２５は、エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋに対する制御結果を中央サーバー１５、使用者の携帯端末１７−１、ＩＨＤ１７−２などに伝送するように構成されることができる。
エネルギー制御手段２５は有線または無線の様々な通信インターフェースを介して制御結果を伝送することができ、特に、移動通信網を介して使用者の携帯電話に制御結果を伝送することができる。

図１８は、本発明に係るエネルギー管理装置３０の一実施例を示す図で、エネルギー管理装置３０は、少なくとも、推定手段２１、分析手段２２、受信手段２３、予測手段２４を含んでなる。
図１９は、本発明に係るエネルギー管理装置３０の他の実施例を示す図で、エネルギー管理装置３０は、図１８の構成要素に加えて、予測手段２４の予測結果に基づいてエネルギー使用先の各エネルギー使用機器１６−１〜１６−ｋを制御するエネルギー制御手段２５をさらに含むことができる。
エネルギー管理装置３０は、メーター１３の一部としても良く、メーター１３とは別の装置としても良い。
また、エネルギー管理装置３０を構成する推定手段２１、分析手段２２、受信手段２３、予測手段２４、エネルギー制御手段２５のうち一つ以上は単一装置として構成されて、他の構成要素と通信しながらその役割を果たすことができる。
エネルギー管理装置３０を構成する推定手段２１、分析手段２２、受信手段２３、予測手段２４、エネルギー制御手段２５は、上述したエネルギー管理システムのそれと同一の役割を担うので、重複説明は省略する。

図２０を参照してメーターとは別にエネルギー管理装置３０を構成する具体例を説明する。
プロセッサ１６０−１は、中央処理処置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やマイクロプロセッサなどを用いて構成することができ、様々な構造にしうるシステムバス１６０−１０を介して各要素等と情報をやり取りしながらエネルギー管理装置３０を総括的に制御する。
主記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１６０−２は、プロセッサ１６０−１が即座にアクセスするコンピュータプログラムやデータを一時保存する。
ビデオアダプター１６０−４は、エネルギー管理装置３０の動作状態や使用者に提示する情報をディスプレイモジュール１６０−５を介して視覚的に出力し、ディスプレイモジュール１６０−５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの様々な形態及び構造を有することができる。
入力装置インターフェース１６０−６は、使用者がキーパッドやタッチスクリーンなどの様々な入力装置１６０−７を用いてエネルギー管理装置３０の動作に関する情報や命令を入力できるようにする。
使用者は、エネルギー管理装置３０の動作に必要な情報、例えば、各エネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量情報、エネルギー使用機器の制御基準となるエネルギー使用料金の上限値情報などを、入力装置１６０−７を介して入力することができる。
ネットワークインターフェース１６０−８は、エネルギー管理装置３０が通信網を介して他のサーバーと通信できるようにする。
他のサーバーの例には、上記の中央サーバー１５があり、中央サーバー１５から時間によるエネルギー価格情報を受信することができる。
接点駆動部２５−３は、図１６に示すように、各エネルギー使用機器に連結される電力線の接点ｃ−１〜ｃ−ｋを連結したり開放したりする役割を果たす。

第１通信部１６０−１１は、通信インターフェースを介して連結される各エネルギー使用機器に機器制御信号を伝送する役割を果たす。
第２通信部１６０−１２は、メーター１３と連結されて、メーター１３からエネルギー使用量情報などを受信する。
第３通信部１６０−１３は、使用者の携帯端末１７−１やＩＨＤ１７−２とインターフェースして、予測されたエネルギー使用料金や警告メッセージなどの各種エネルギー管理情報を伝送する役割を果たす。
第１通信部１６０−１１、第２通信部１６０−１２、第３通信部１６０−１３は、有線直列通信、無線近距離通信、電力線通信など、必要に応じて様々な通信インターフェース構造を有することができる。
特に、第３通信部１６０−１３は、移動通信網などの広域通信網を介して使用者の携帯端末と通信するように構成することができる。

保存媒体１６０−３は、エネルギー管理装置３０の動作に必要な駆動プログラム、及び各種データを保存して維持する。
保存媒体１６０−３の役割をＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に果たさせることもできるが、随時保存及び削除が可能で、かつ、電源の供給されるか否かによらずに維持すべき情報を保存するためには、デジタルデータの読み書きが可能な不揮発性の性質を有しなければならない。保存媒体は、内蔵型、外付け型、分離型、非分離型など、必要に応じて様々な構造及び性能を有することができる。

保存媒体１６０−３に保存される駆動プログラムは、エネルギー管理装置３０がその役割を果たすようにするコンピュータプログラムである。
駆動プログラムは様々に構成されることができ、推定手段２１の役割を果たすようにするプログラムモジュール、分析手段２２の役割を果たすようにするプログラムモジュール、受信手段２３の役割を果たすようにするプログラムモジュール、予測手段２４の役割を果たすようにするプログラムモジュール、エネルギー制御手段２５の役割を果たすようにするプログラムモジュールを含む。
エネルギー管理装置３０が動作を開始すると、プロセッサ１６０−１は、保存媒体１６０−３に保存されている駆動プログラムを主記憶装置１６０−２に移して保存し実行することによって、エネルギー管理装置３０が上述の各実施例の機能によって動作できるようにする。

図２０は、エネルギー管理装置３０を構成する一例に過ぎず、特に限定されず、エネルギー管理装置３０は必要に応じて適宜構成することができる。

図２１は、使用料金情報が表示されたディスプレイ画面２５０の例を示すもので、全体エネルギー使用料金情報の他、個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金情報が表示されている。
エネルギー使用機器＃１の現在エネルギー使用料金と将来のエネルギー使用料金情報が表示されており、使用者は方向ボタン２５１，２５２を操作して、前または次のエネルギー使用機器に対する個別エネルギー使用料金情報を確認することができる。
このような画面は様々な装置を介して出力されることができる。例えば、図２０に示す例におけるディスプレイモジュール１６０−５を介して出力されたり、使用者の携帯端末１７−１またはＩＨＤ１７−２などで出力されることができる。

図２２は、エネルギー制御手段２５が各エネルギー使用機器を制御した履歴情報を提供する画面の例で、２０１０年０３月０２日０４時１８分３０秒に１番の負荷の電源を遮断する制御を行った後、２０１０年０３月０２日１７時５６分５９秒に１番の負荷の電源を再び投入した制御履歴が表されている。
この画面も同様、図２０に示す例のディスプレイモジュール１６０−５を介して出力されたり、使用者の携帯端末１７−１またはＩＨＤ１７−２などで出力されることができる。

図２３及び図２４を参照して、本発明に係るエネルギー管理方法の実施例を説明する。
図２３を参照すると、まず、本発明によってエネルギーを管理する装置またはシステムは、メーターを介して単位時間当たりの全体エネルギー使用量を測定する（Ｓ３５１）。
段階Ｓ３５１は、スマートメーターで行うことができる。
段階Ｓ３５１での測定結果、単位時間当たりの全体エネルギー使用量が変動すると、その変動量を、あらかじめ入力されているエネルギー使用機器別単位時間当たりのエネルギー使用量と比較して、各エネルギー使用機器の動作状態を推定する（Ｓ３５２）。
段階Ｓ３５２で各エネルギー使用機器の動作状態を推定する方法は、図３乃至図８を参照して詳細に説明したので、重複説明は省略する。

続いて、段階Ｓ３５２で推定された各エネルギー使用機器の動作状態によって各エネルギー使用機器別使用時間を把握し、これを用いて個別エネルギー使用機器の消耗電力量を分析する（Ｓ３５３）。
すなわち、段階Ｓ３５２で推定された各エネルギー使用機器の動作状態から各エネルギー使用機器の使用時間がわかるので、各エネルギー使用機器の使用時間と単位時間当たりのエネルギー使用量を用いて消耗電力量を分析することができる。
ここで、消耗電力量は、個別エネルギー使用機器に関するもので、エネルギー使用料金が算定される基準期間に対するものであっても良い。
例えば、エネルギー使用料金が１ケ月単位に請求されるとすれば、消耗電力量は、エネルギー使用料金を再び計算し始めてから現在まで該当のエネルギー使用機器が使用した電力量とすることができる。

段階Ｓ３５３でエネルギー使用機器別消耗電力量が分析されると、消耗電力量とエネルギー価格情報に基づいて個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金を予測する（Ｓ３５４）。
この時、エネルギー価格情報は中央サーバーから受信したり使用者から入力されることができる。
エネルギー価格は、累進制、時間帯別料金制、緊急ピーク時間帯料金制、リアルタイム料金制などのように、エネルギー使用量や時間によって変動可能である。
段階Ｓ３５４で、個別エネルギー使用機器の現在エネルギー使用料金は、上記の数学式１により予測でき、全体エネルギー使用料金は、上記の数学式２により予測できる。
また、段階Ｓ３５４は、個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金を、上記の数学式１や数学式２を用いて少なくとも２つの時点で演算し、その変動率に基づいて将来のエネルギー使用料金を予測することができる。
将来のエネルギー使用料金を予測する方法には、様々なものがあり、特に、上記の数学式３乃至数学式６を用いて説明したように、線形の１次関数を利用したり２次以上の非線形関数を用いて予測することができる。
段階Ｓ３５４では、エネルギー供給会社の課金政策に関する情報を用いて使用者に実際に請求される料金を、現在または将来のエネルギー使用料金から予測することができる。
段階Ｓ３５４では、予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金と全体エネルギー使用料金情報を、中央サーバー、使用者の携帯端末、ＩＨＤなどに伝送することができる。
段階Ｓ３５４では、予測された個別エネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金が、使用者が設定しておいた上限値を超えるか否か監視することができる。
この時、予測された個別エネルギー使用料金や全体エネルギー使用料金が上限値を超えると、使用者の携帯端末やＩＨＤなどに警告メッセージを伝送することができる。

図２４を参照すると、本発明に係るエネルギー管理方法は、段階Ｓ３５４で予測されたエネルギー使用料金に基づいてエネルギー使用機器を制御するエネルギー制御段階Ｓ３５５をさらに含んでなることができる。
エネルギー制御段階Ｓ３５５でエネルギー使用機器を制御する方法は、必要によって様々な方法とすることができる。
例えば、予測された個別エネルギー使用料金が既に設定された上限値を越えるエネルギー使用機器の電源を遮断する方法、全体エネルギー使用料金が上限値を越える場合に、個別エネルギー使用料金の高いエネルギー使用機器またはエネルギー効率の低いエネルギー使用機器の電源を優先的に遮断する方法などとすることができる。
エネルギー使用機器の制御基準になる上限値やエネルギー効率など、エネルギー制御段階Ｓ３５５で必要とされる各種の機器制御用情報は、使用者が入力しておくことができる。
この場合、エネルギー制御段階Ｓ３５５では、使用者が機器制御用情報を入力できるようにユーザインターフェースを提供したり、他の装置から機器制御用情報を受信することができる。
エネルギー制御段階Ｓ３５５でエネルギーを供給したり遮断する制御は、エネルギー使用機器を直接制御したり、エネルギー使用機器が連結されたコンセントを制御する方式で行うことができる。その具体例は、図１６及び図１７を参照して説明した通りである。
また、エネルギー制御段階Ｓ３５５では、エネルギー使用機器に対する制御結果を使用者の携帯端末やＩＨＤなどに伝送することができる。

以上の実施例は、本発明の理解を助けるためのもので、本発明は、以上の実施例に限定されず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々に変形して実施できるということが、当業者には明らかである。

１１ エネルギー供給会社
１１−１ エネルギー伝送線路
１３ メーター
１５ 中央サーバー
１６−１〜１６−ｋ エネルギー使用機器
１７−１ 使用者の携帯端末
１７−２ ＩＨＤ（Ｉｎ Ｈｏｍｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）
２１ 推定手段
２２ 分析手段
２３ 受信手段
２４ 予測手段
２５ エネルギー制御手段
３０ エネルギー管理装置

Claims (13)

1. メーターで時間によるエネルギー変動量に基づいて個別エネルギー使用機器の動作状態を推定する推定手段と、
   前記個別エネルギー使用機器の使用時間分析に基づいて前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量を分析する分析手段と、
   中央サーバーから時間によるエネルギー価格情報を受信する受信手段と、
   前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量及び前記エネルギー価格情報に基づいて前記個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を予測する予測手段と、
   を含む、エネルギー管理装置。
2. 前記予測手段の予測結果に基づいて前記個別エネルギー使用機器にエネルギーを供給したり遮断するエネルギー制御手段を含む、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
3. 前記エネルギー制御手段は、エネルギー使用機器の電源を直接制御したり、エネルギー使用機器が連結されているコンセントを制御することを特徴とする、請求項２に記載のエネルギー管理装置。
4. 前記エネルギー制御手段は、エネルギー使用機器に対する制御結果を使用者の携帯端末及びＩＨＤ（Ｉｎ Ｈｏｍｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）のうち一つ以上に伝送することを特徴とする、請求項２に記載のエネルギー管理装置。
5. 前記予測手段は、予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金と全体エネルギー使用料金を、中央サーバー、使用者の携帯端末及びＩＨＤのうち一つ以上に伝送することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
6. 前記予測手段は、予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金及び全体エネルギー使用料金のうち一つ以上が、既に設定された上限値を超えるか否か監視することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
7. 前記予測手段は、前記監視結果に基づいて使用者の携帯端末及びＩＨＤのうち一つ以上に警告メッセージを伝送することを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー管理装置。
8. メーターで時間によるエネルギー変動量に基づいて個別エネルギー使用機器の動作状態を推定する段階と、
   前記個別エネルギー使用機器の使用時間分析に基づいて前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量を分析する段階と、
   中央サーバーから時間によるエネルギー価格情報を受信する段階と、
   前記個別エネルギー使用機器の消耗電力量及び前記エネルギー価格情報に基づいて前記個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金を予測する段階と、
   を含む、エネルギー管理方法。
9. 前記予測結果に基づいて前記個別エネルギー使用機器にエネルギーを供給したり遮断するエネルギー制御段階をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のエネルギー管理方法。
10. 前記エネルギー制御段階は、エネルギー使用機器の電源を直接制御したり、エネルギー使用機器が連結されているコンセントを制御することを特徴とする、請求項９に記載のエネルギー管理方法。
11. 前記エネルギー制御段階は、エネルギー使用機器に対する制御結果を使用者の携帯端末及びＩＨＤ（Ｉｎ Ｈｏｍｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）のうち一つ以上に伝送することを特徴とする、請求項９に記載のエネルギー管理方法。
12. 前記予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金及び全体エネルギー使用料金を、中央サーバー、使用者の携帯端末及びＩＨＤのうち一つ以上に伝送することを特徴とする、請求項８に記載のエネルギー管理方法。
13. 前記予測された個別エネルギー使用機器のエネルギー使用料金が既に設定された上限値を超えると、使用者の携帯端末及びＩＨＤのうち一つ以上に警告メッセージを伝送することを特徴とする、請求項８に記載のエネルギー管理方法。