JP2012165513A - エネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の需要家からなる需要家群の消費エネルギーを統括して効率良く高い精度で管理することが可能なエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法を提供する。
【解決手段】実施形態によればエネルギー管理システムは、需要家情報取得手段と削減スケジュール生成手段と削減スケジュール送信手段と誤差算出手段と誤差調整指示送信手段とを有する。需要家情報取得手段は、複数の需要家管理装置から予測消費電力量、消費電力削減可能量、実績消費電力量を含む需要家情報を取得する。削減スケジュール生成手段は、需要家情報に基づいて需要家群で総括して所定電力量を削減するための削減スケジュールを生成する。削減スケジュール送信手段は削減スケジュールを各需要家に送信する。誤差算出手段は実績消費電力量と削減スケジュールとの誤差を算出する。誤差調整指示送信手段は誤差調整指示をいずれかの需要家管理装置に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、大型ビルや工場などの施設の消費エネルギーを管理するエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法に関する。

近年、省エネルギー対策において温室効果ガス排出量削減の動きは産業部門だけでなく、エネルギー消費の増加が著しい民生部門でも加速しており、エネルギーを消費する建物全般における更なる温室効果ガスの排出量の削減が求められている。

一方、太陽光や風力などの自然エネルギーにより発電する再生可能エネルギーは発電時に温室効果ガスが排出されないため、温室効果ガス削減に向けて導入量の増加が見込まれている。

ここで電力供給側の視点に立つと、消費電力量（需要）に対して発電電力量（供給）を常に一致させることにより、電力系統を安定して運用することができる。

仮に、電力系統の需給バランスが崩れてしまうと、周波数の変動を引き起こし、遂には停電に至るなど電力系統運用の安定性の低下を招くことになる。

このため、電力消費のピークに合わせた発電設備の増強や、需要変動や発電機故障などに対応する需給調整予備力の確保が必要となる。さらに、今後導入量の増加が見込まれる再生可能エネルギーは天候により逐次発電量が変動してしまうため、さらに多量の需給調整予備力が必要となってくる。

従来は、停止待機中の水力発電機などが待機予備力として確保され、部分負荷運転中の水力・火力発電機の余力が運転予備力として確保されることで、需給調整予備力が確保されていた。

しかし、待機予備力とされた発電設備は、需給バランスを満足している限り発電をしない遊休設備となってしまい、また、運転予備力とされた発電設備は、能力を最大限まで引き出せず効率の悪い部分負荷運転を強いられるので、コスト、省エネルギー双方の観点で好ましくない状態となっていた。

そこで、電力供給側と需要者側との間に通信環境を整備することにより実現される次世代の電力系統（近年では、スマートグリッドと称されている）において、最も経済的かつ環境的に優れた需給調整手段として、デマンドレスポンスが期待されている。

デマンドレスポンスは発電量を増やす代わりに消費電力量を削減することで需給バランスをとるものであり、必要な時に消費電力を削減できる能力（デマンドレスポンス能力）を確保することにより、運転予備力として電力系統の安定運用に寄与する。また、電力消費のピークを削減させる用途としての活用も期待されている。

特開２００１−３３８０３６号公報

しかし、設備面などに制約がある需要家では、消費電力量を適時適量だけ削減するのは困難な場合がある。例えば、多くの需要家は蓄熱層や氷蓄熱などのエネルギー貯蔵設備を持たないため、電力削減要求を受けた時点で即時消費電力を削減する必要があるが、その時々の電力消費状況によっては過度の負担を強いられるケースも考えられ、結果的に見込通りに消費電力を削減できないといった状況が発生する恐れもある。

そこで、複数の需要家における電力消費状況を統括し、需要家群エネルギーとして管理、運用することにより、効率良く、高い精度でデマンドレスポンス等の省エネ対策を行うことが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の需要家からなる需要家群の消費エネルギーを、統括して効率良く高い精度で管理することが可能なエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための実施形態によれば、エネルギー管理システムは、需要家情報取得手段と、削減スケジュール生成手段と、削減スケジュール送信手段と、誤差算出手段と、誤差調整指示送信手段とを有する。需要家情報取得手段は、管理対象の複数の需要家ごとに設置された需要家管理装置からそれぞれ送信された、各需要家の将来の予測消費電力量および消費電力削減可能量と、過去の実績消費電力量とを、需要家情報としてそれぞれ所定時間間隔で取得する。削減スケジュール生成手段は、取得した予測消費電力量および消費電力削減可能量に基づいて、複数の需要家群で総括して所定の電力量が削減可能になるように、需要家ごとおよび所定時間ごとの電力削減量を示す削減スケジュールを生成する。削減スケジュール送信手段は、生成された削減スケジュールを各需要家に送信する。誤差算出手段は、削減スケジュールを送信したことにより需要家情報取得手段で取得された、対応する期間の実績消費電力量と、当該期間の予測消費電力量から削減スケジュールにより示された電力削減量を差し引いた上限消費電力量との差分を、誤差として算出する。誤差調整指示送信手段は、算出された誤差を解消するための誤差調整指示を生成し、複数の需要家管理装置の少なくともいずれかに送信する。

第１実施形態によるエネルギー管理システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態によるエネルギー管理システムの動作を示すシーケンス図である。 第１実施形態によるエネルギー管理システムで生成された消費電力削減可能量の一例を示す説明図である。 第１実施形態によるエネルギー管理システムで生成される需要家群予測消費電力量と、需要家群消費電力削減量と、需要家群上限消費電力量との関係を示すグラフである。 第１実施形態によるエネルギー管理システムで生成される削減スケジュール(1)の一例を示す説明図である。 第１実施形態によるエネルギー管理システムで生成される削減スケジュール(2)の一例を示す説明図である。 第１実施形態によるエネルギー管理システムで生成される削減スケジュール(3)の一例を示す説明図である。 第１実施形態によるエネルギー管理システムで生成される実績消費電力量と、予測消費電力量と、電力削減量と、上限消費電力量と、誤差との関係を示すグラフである。 第２実施形態によるエネルギー管理システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態によるエネルギー管理システムの動作を示すシーケンス図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態によるエネルギー管理システムで生成された消費電力削減可能量の例を示す説明図である。 第２実施形態によるエネルギー管理システムで生成される需要家群予測消費電力量と、需要家群消費電力削減量と、需要家群上限消費電力量との関係を示すグラフである。

《第１実施形態》
〈第１実施形態による需要家群エネルギー管理システムの構成〉
本発明の第１実施形態による需要家群エネルギー管理システムの構成を、図１を参照して説明する。

本実施形態による需要家群エネルギー管理システム１は、複数の建物をそれぞれ利用する電力需要家Ａ〜Ｄごとに設置された需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄと、電力供給事業者システム２０と、エネルギー供給装置３０とに、需要家群エネルギー管理装置４０Ａが接続されることにより構成されている。

本実施形態において需要家群エネルギー管理システム１は、予め需要家群エネルギー管理装置４０Ａの管理者と電力供給事業者との間で、電力供給事業者システム２０から消費電力削減要求が送信された際に需要家群エネルギー管理装置４０Ａにおいて一定量の消費電力を削減するデマンドレスポンスを行うことを条件に、各電力需要家Ａ〜Ｄには割安の電力料金体系が適用されるように契約されて構築されているものとする。

需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれ電力管理対象である建物の将来の所定期間、例えば翌日１日の予測消費電力量および消費電力削減可能量と、過去の所定期間、例えば前日１日の実績消費電力量とを、それぞれ所定時間間隔、例えば１時間ごとに生成し、これらの情報を需要家情報として需要家群エネルギー管理装置４０Ａに送信する。

電力供給事業者システム２０は、電力会社等の電力供給事業者により管理され、必要に応じて需要家群単位で消費電力削減要求を送信する。

エネルギー供給装置３０は、再生可能エネルギーである太陽光発電による電力や風力発電により供給される電力、またはこれらの電力が蓄積された蓄電池から供給される電力等を、需要家管理装置Ａ〜Ｄで管理される建物に供給する。

需要家群エネルギー管理装置４０Ａは、需要家情報取得部４１と、記憶部４２と、削減スケジュール生成部４３と、削減要求応答部４４と、削減スケジュール送信部４５と、誤差算出部４６と、誤差調整指示部４７とを有する。

需要家情報取得部４１は、需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された需要家情報を受信し、記憶部４２に送出する。

記憶部４２は、需要家情報取得部４１から送出された需要家情報を記憶する需要家情報記憶部４２１と、後述する削減スケジュール生成部４３で生成される削減スケジュールを記憶する削減スケジュール記憶部４２２とを有する。

削減スケジュール生成部４３は、需要家情報記憶部４２１に記憶された需要家情報に基づいて、需要家Ａ〜Ｄで総括して所定の電力量が削減可能になるように、所定時間ごと、例えば３０分ごとに、需要家ごとの電力削減量を示す削減スケジュールを生成する。このとき、需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された消費電力削減可能量だけでは契約による一定量の消費電力を削減することができないときには、エネルギー供給装置３０から供給される電力を利用することで電力供給事業者から供給される電力を削減するように削減スケジュールを生成する。

削減要求応答部４４は、電力供給事業者システム２０から送信された消費電力削減要求を受信したときに、削減スケジュール記憶部４２２に記憶された削減スケジュールを送信するための削減スケジュール送信指示を送出する。

削減スケジュール送信部４５は、削減要求応答部４４から削減スケジュール送信指示が送出されると、削減スケジュール記憶部４２２に記憶された削減スケジュールを取得して各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄ、および必要に応じてエネルギー供給装置３０に送信する。

誤差算出部４６は、削減スケジュール送信部４５により削減スケジュールを送信したことにより需要家情報取得部４１で取得された、対応する期間の実績消費電力量と、当該期間の予測消費電力量から削減スケジュールにより示された電力削減量を差し引いた上限消費電力量との差分を、誤差として算出する。

誤差調整指示部４７は、誤差算出部４６で算出された誤差を解消するための誤差調整指示を生成し、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄおよびエネルギー供給装置３０の少なくともいずれかに送信する。

〈第１実施形態による需要家群エネルギー管理システムの動作〉
次に、本実施形態による需要家群エネルギー管理システム１の動作について、図２のシーケンス図を参照して説明する。

まず、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、それぞれ電力管理対象である建物の将来の所定期間、例えば翌日１日の予測消費電力量および消費電力削減可能量が、それぞれ所定時間間隔、例えば１時間ごとに生成され（Ｓ１）、これらの情報が需要家情報として需要家群エネルギー管理装置４０Ａに送信される（Ｓ２）。

この消費電力削減可能量は、各時刻の管理対象の建物内の負荷機器の稼動状況、例えば空調機の稼動台数、設定温度や、設定ＰＭＶ等に基づく削減度合いに応じて予め設定された複数の削減レベルにより、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて生成される。

本実施形態においては複数の削減レベルとしてレベル１〜レベル１０が設定されているものとし、図３に示す例では、これらのうち削減レベル１、レベル５、およびレベル１０の消費電力削減可能量を示している。

この削減レベル１は、例えば冷房稼動状態において「空調機の設定温度２８℃、またはＰＭＶ０．５」とするレベルであり、削減レベル５は、「３割の空調機を停止、またはＰＭＶ０．７」とするレベルであり、削減レベル１０は、「半数の空調機を停止、またはＰＭＶ１．０」とするレベルであり、削減レベルが高い程、消費電力削減量が大きく快適性は低くなる。

図３の縦軸に示す消費電力削減可能量は、削減レベルごとに、横軸に示す時刻１０時〜１４時までの間の１時間ごとに算出されたものである。図３に示すように、同一の需要家、および同一の削減レベルにおいても、気温や天候、ビル内の部屋の利用状況等に応じて消費電力削減量は異なる。

これらの削減レベルは、需要家群エネルギー管理システム１が管理するすべての需要家管理装置において共通の指標として設定してもよいし、各需要家管理装置において個別の指標として設定してもよい。

このように消費電力削減可能量が生成されて需要家情報が送信されると、需要家群エネルギー管理装置４０Ａでは各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された需要家情報が需要家情報取得部４１で取得され、記憶部４２の需要家情報記憶部４２１に記憶される（Ｓ３）。

次に削減スケジュール生成部４３において、需要家情報記憶部４２１に記憶された需要家情報に基づいて、所定の電力量が削減可能になるように、所定時間ごと、例えば３０分ごとに、需要家ごとの電力削減量を示す削減スケジュールが生成される。

ここで上述したように、本実施形態においては需要家群エネルギー管理装置４０Ａの管理者により、電力供給事業者システム２０から消費電力削減要求が送信された際に一定量の消費電力を削減するデマンドレスポンスを行うことを条件に、各電力需要家Ａ〜Ｄには割安の電力料金体系が適用されるように契約されているため、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄの電力削減量を足し合わせた値である需要家群消費電力削減量は、契約した一定量を保つ必要がある。

各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから取得した予測消費電力量を足し合わせた値である需要家群予測消費電力量４０１と、上述した需要家群消費電力削減量４０２と、需要家群予測消費電力量４０１から需要家群消費電力削減量４０２を差し引いた需要家群上限消費電力量４０３との関係を、図４に示す。

需要家群消費電力削減量４０２は実際に計測できる物理量ではないため、電力供給事業者システム２０から消費電力削減要求を受信したときに、図４に示すように、それ以降の需要家群予測消費電力量４０１から一定量の需要家群消費電力削減量４０２を差し引いた需要家群上限消費電力量４０３を一脱しないように、削減スケジュール生成部４３に削減スケジュールを生成させることで、電力供給事業者システム２０に対して需要家群Ａ〜Ｄを総括した適切な消費電力の削減が担保される。

削減スケジュール生成部４３において生成された削減スケジュール例(1)〜(3)を、図５〜７に示す。

−削減スケジュール例(1)−
図５の削減スケジュール(1)は、需要家Ａ〜Ｄについて、統一された単一の削減レベルで削減時間が等しくなるように生成されたものである。

図５においては、所定の電力量を削減するために需要家Ａ〜Ｄについてそれぞれ、統一された削減レベル３で、削減時間が同一の「１時間」になるように、１１時から１３時の間の削減スケジュールが生成された場合を示している。

−削減スケジュール例(2)−
また図６の削減スケジュール(2)は、需要家Ａ〜Ｄについて、複数の削減レベルを組み合わせて、削減レベルごとの削減時間が等しくなるように生成されたものである。

図６においては、所定の電力量を削減するために需要家Ａ〜Ｄについてそれぞれ、削減レベル１が１時間、削減レベル４が３０分になるように、１１時から１３時の間の削減スケジュールが生成された場合を示している。

−削減スケジュール例(3)−
また図７の削減スケジュール(3)は、需要家Ａ〜Ｄについて、複数の削減レベルを組み合わせて、削減レベルと削減時間とから定義される負担度指標が等しくなるように生成された１１時から１３時の間の削減スケジュールである。

ここで、需要家iの各時刻tにおける削減レベルをR_i ^t、削減時間をT_i ^tとすると、需要家iの一日分の消費電力削減に対する負担度指標Fiは、下記式（１）で表される。

このとき、各需要家iの各時刻tにおける削減レベルR_i ^tに対応した消費電力削減量P_i ^tを全ての需要家において合計した値が、電力供給事業者に対して予め契約した消費電力削減量に等しくなり、且つ、各需要家の負担度指標Fiが等しくなることを制約条件として、削減スケジュールが生成される。

以下にこれらの制約条件を示す式（２）および（３）を記す。

なお、nは需要家数を示し、P_s ^tは需給調整装置における時刻tの調整電力量（発電装置の発電量や蓄電装置の放電量、蓄熱装置の放熱による熱源装置の消費電力削減量などを含むエネルギー供給装置３０による調整電力供給量）である。

図７においては、所定の電力量を削減するために、上記の式（１）に基づいて消費電力削減レベルとその削減時間の積から算出した各需要家の負担度合いを表す指標が、需要家Ａについては［削減レベル１］×［１時間］＋［削減レベル５］×［０．５時間］＝［負担度指標３．５］、需要家Ｂについては［削減レベル３］×［１時間］＋［削減レベル１］×［０．５時間］＝［負担度指標３．５］、需要家Ｃについては［削減レベル３］×［０．５時間］＋［削減レベル４］×［０．５時間］＝［負担度指標３．５］、需要家Ｄについては［削減レベル３］×［０．５時間］＋［削減レベル２］×［１時間］＝［負担度指標３．５］のように、すべての需要家において等しくなるように、各需要家の削減スケジュールが生成された場合を示している。

また、この削減スケジュール(3)を生成する際に、下記式（４）に示すようにすべての需要家の負担度指標Fiの合計値が最小になるように、削減スケジュールを生成するようにしてもよい。

上述したように生成された削減スケジュールは、記憶部４２の削減スケジュール記憶部４２２に記憶される（Ｓ４）。

このように削減スケジュールが記憶された状態で、削減要求応答部４４において電力供給事業者システム２０から消費電力削減要求が送信されたか否かが監視され（Ｓ５）、消費電力削減要求が送信されたと判断されると（Ｓ５の「YES」）、削減スケジュール記憶部４２２に記憶された削減スケジュールが削減スケジュール送信部４５から各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄに送信される（Ｓ６）。

各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄでは、需要家群エネルギー管理装置４０Ａから削減スケジュールが受信されると、この削減スケジュールに従って電力消費量の削減が実行される（Ｓ７）。

そして各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄでは削減スケジュールに従って電力消費量の削減が実行された期間の実績消費電力量が計測され、例えば３０分ごとに需要家群エネルギー管理装置４０Ａに送信される（Ｓ８）。

需要家群エネルギー管理装置４０Ａでは、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された実績消費電力量が需要家情報取得部４１で取得され、需要家情報記憶部４２１に記憶される（Ｓ９）。

次に、誤差算出部４６において、需要家情報記憶部４２１に記憶された削減スケジュールに対応する期間の実績消費電力量と、ステップＳ３において記憶された当該期間の予測消費電力量から削減スケジュールにより示された消費電力削減量を差し引いた上限消費電力量との差分があるときに、誤差として算出される（Ｓ１０の「YES」）。

この実績消費電力量と、予測消費電力量と、削減スケジュールにより示された電力削減量と、上限消費電力量と、誤差との関係の一例を、図８に示す。

図８において、実績消費電力量８０１は、ステップＳ９で記憶された値である。また予測消費電力量８０２は、ステップＳ３において記憶された需要家情報に含まれる予測消費電力量であり、削減要求による削減は考慮されていない値である。また消費電力削減量８０３は、ステップＳ３において記憶された需要家情報に含まれる消費電力削減可能量に基づいて、ステップＳ４において記憶された削減スケジュールから各需要家について時間ごとに算出される値である。また上限消費電力量８０４は、予測消費電力量８０２から消費電力削減量８０３を差し引いた値である。また誤差８０５は、実績消費電力量８０１と上限消費電力量８０４との差分値である。

本システムにおいては、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄで需要家群エネルギー管理装置４０Ａから送信される削減スケジュールどおりに消費電力量が削減され、実績消費電力量８０１と上限消費電力量８０４とが一致することが理想的であるが、実際には削減スケジュールどおりに削減されない場合がある。このようなときに、削減スケジュールどおりに削減されなかった消費電力量として誤差８０５が発生する。

次に、誤差調整指示部４７において、誤差算出部４６で算出された誤差を解消するためにさらに削減を要求する誤差調整指示が生成され、需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄおよびエネルギー供給装置３０の少なくともいずれかに送信される（Ｓ１１）。

この誤差調整指令は、必ずしも誤差を生じさせた需要家管理装置に送信されるとは限らない。例えば誤差を生じさせた需要家管理装置１０Ｂが誤差調整指令を受諾しなかった場合（Ｓ１２の「NO」）、そのままにしてしまうと誤差が残ってしまうため、誤差調整指示部４７はその他の需要家管理装置１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｄ、またはエネルギー供給装置３０の少なくともいずれかに誤差調整指令を送信することにより、管理対象の需要家管理装置およびエネルギー供給装置３０の中で受諾可能な装置において調整が行われる（Ｓ１２の「YES」）。この誤差調整は、誤差が解消されるまで繰り返される（Ｓ１３の「NO」）。

このようにして各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄについて消費電力削減量が調整され、契約された一定量の消費電力量の削減が実現される。

以上の本実施形態によれば、複数の需要家からなる需要家群を統括して管理して削減スケジュール(1)または(2)のように削減が実行されることにより、一部の需要家に過度に負担を強いることなく、複数の需要家間で公平に消費電力を削減させて所定量のデマンドレスポンスを行うことができる。

また、削減スケジュール(3)のように削減が実行されることにより、複数の需要者間で公平に消費電力を削減しつつ需要家群全体で消費電力削減に対する負担度を最小化することができる。

《第２実施形態》
〈第２実施形態による需要家群エネルギー管理システムの構成〉
本発明の第２実施形態による需要家群エネルギー管理システムの構成を、図９を参照して説明する。

本実施形態による需要家群エネルギー管理システム２は、複数の電力需要家Ａ〜Ｄごとにそれぞれ設置された需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄと、電力供給事業者と相対取引を行うかまたは、電力市場において電力調整予備力の取引を行う取引システム５０と、エネルギー供給装置３０とに、需要家群エネルギー管理装置４０Ｂが接続されることにより構成されている。

本実施形態において需要家群エネルギー管理システム２は、需要家群エネルギー管理装置４０Ｂにおいて各需要家Ａ〜Ｄから送信された消費電力削減量を需要家群消費電力削減量として集約し、これをデマンドレスポンスのための調整予備力として、電力供給事業者と相対取引を行うかまたは、電力市場において電力調整予備力の取引を行うことにより対価を得ることが可能な状態に構築されているものとする。

本実施形態において、図１に示す第１実施形態における需要家群エネルギー管理システム１と同一の機能を有する部分については、詳細な説明は省略する。

需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄは、将来の予測消費電力量、消費電力削減可能量、および過去の実績消費電力量に加え、消費電力削減可能量に削減する際の削減継続可能時間および当該消費電力削減量についての取引希望額の情報を生成し、これらの情報を需要家情報として需要家群エネルギー管理装置４０Ｂに送信する。

需要家群エネルギー管理装置４０Ｂは、需要家情報取得部４１と、記憶部４２と、削減スケジュール生成部４３と、削減スケジュール送信部４５と、誤差算出部４６と、誤差調整指示部４７、調整予備力取引部４８とを有する。

調整予備力取引部４８は、各需要家Ａ〜Ｄから取得した消費電力削減量を集約した需要家群消費電力削減量を調整予備力として、取引システム５０と取引を行う。

〈第２実施形態による需要家群エネルギー管理システムの動作〉
次に、本実施形態による需要家群エネルギー管理システム２の動作について、図１０のシーケンス図を参照して説明する。

まず、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、それぞれ電力管理対象である建物の将来の所定期間、例えば翌日１日の予測消費電力量および消費電力削減可能量が、それぞれ所定時間間隔、例えば１時間ごとに生成されるとともに、消費電力削減可能量に削減する際の削減継続可能時間および当該削減についての取引希望額の情報が生成され（Ｓ１１）、これらの情報が需要家情報として需要家群エネルギー管理装置４０Ｂに送信される（Ｓ１２）。

この需要家情報は各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて生成されるものであり、消費電力削減可能量は、各時刻に空調機の稼動台数、設定温度や、ＰＭＶ等に基づく削減度合いに応じて予め設定された複数の削減レベルに応じて生成される情報であり、削減継続可能時間はこの削減レベルごとに、継続して削減実行可能な時間により生成される情報である。

本実施形態においては複数の削減レベルとしてレベル１〜レベル１０が設定されているものとし、図１１（ａ）は午前１１時の時点での削減レベル１、レベル５、およびレベル１０の消費電力削減可能量とそれぞれの継続削減実行可能時間の情報の一例であり、図１１（ｂ）は、午後１時の時点での削減レベル１、レベル５、およびレベル１０の消費電力削減可能量とそれぞれの継続削減実行可能時間の情報の一例である。

例えば図１１（ａ）では、午前１１時の時点で、削減レベル１では３時間継続して削減実行可能であり、削減レベル５では２時間継続して削減実行可能であり、削減レベル１０では１時間継続して削減実行可能であることを示している。また図１１（ｂ）では、午後１時の時点で、削減レベル１では３時間継続して削減実行可能であり、削減レベル５では１．５時間継続して削減実行可能であり、削減レベル１０では０．５時間継続して削減実行可能であることを示している。

これらの削減レベルは、需要家群エネルギー管理システム２が管理するすべての需要家管理装置において共通の指標として設定してもよいし、各需要家管理装置において個別の指標として設定してもよい。

このように消費電力削減可能量が生成されて需要家情報が送信されると、需要家群エネルギー管理装置４０Ｂでは各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された需要家情報が需要家情報取得部４１で取得され、記憶部４２の需要家情報記憶部４２１に記憶される（Ｓ１３）。

次に、取引システム５０から、調整予備力の取引に関する取引情報、例えば需要家群Ａ〜Ｄとしてどのくらいの電力消費量まで削減させる必要があるか等の情報が、調整予備力取引部４８で取得される（Ｓ１４）。

次に、需要家情報記憶部４２１に記憶された需要家情報と、取得された取引情報に基づいて、所定の電力量が削減可能になるように、所定時間ごと、例えば３０分ごとに、需要家ごとの電力削減量を示す削減スケジュールが生成される。

ここで、本実施形態においては需要家群エネルギー管理装置４０Ｂにおいて集約された需要家群消費電力削減量に基づいて、電力供給事業者と相対取引を行うかまたは、電力市場において電力調整予備力の取引を行うことにより、第１実施形態と同様に需要家群消費電力量を一定量として削減するか、需要家群上限消費電力量が事前に取引システム５０から取引情報として取得される一定値になるように削減するか、または時間帯によりこれらを組み合わせて削減することにより、電力消費量が調整される。

需要家群上限消費電力量が取引情報で示される一定値になるように削減する場合の、各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから取得した予測消費電力量を足し合わせた値である需要家群予測消費電力量１２１と、上述した需要家群消費電力削減量１２２と、需要家群予測消費電力量１２１から需要家群消費電力削減量１２２を差し引いた需要家群上限消費電力量１２３との関係を、図１２に示す。

この場合、取引以降の需要家群予測消費電力量１２１から需要家群消費電力削減量１２２を差し引いた需要家群上限消費電力量１２３が取引情報で示された一定値になるように、削減スケジュール生成部４３に削減スケジュールを生成させることで、電力供給事業者システム２０に対する適切な消費電力の削減が担保される。

このようにして生成された削減スケジュールは、第１実施形態において説明した削減スケジュール例(1)〜(3)ののように生成してもよいし、下記の削減スケジュール例(4)〜(8)のように生成してもよい。

−削減スケジュール例(4)−
削減スケジュール(4)は、一連の調整予備力取引において、取引の対価により得られる利益を最大にするように、記憶された需要家情報に基づいて各需要家の消費電力削減スケジュールを生成するものである。

各時刻tにおける取引システム５０との調整予備力取引額は下記式（５）で表される。

また、各時刻tにおける消費電力の削減に対して各需要家iに支払われる対価MO_i ^tは下記式（６）で表される。

ここで、上記式（６）におけるm_i ^t、T_i ^tは、需要家iにおいて各時刻tにおける消費電力削減レベルR_i ^tに応じた取引希望額m_i ^t、削減可能時間T_i ^tである。

以上より、本削減スケジュール例(4)では、式（２）を制約条件として、下記式（７）により一連の調整予備力取引において得られる利益が最大になるように、各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールが生成される。

なおここで、C_s ^tはエネルギー供給装置３０による電力調整量P_s ^tに応じた運用コストである。

−削減スケジュール例(5)−
削減スケジュール例(5)は、削減スケジュール例(4)に加えて、需要家情報取得部４１において取得される削減継続可能時間に基づく削減時間から算出される各需要家Ａ〜Ｄの負担度指標の値が等しくなるように、各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールを生成するものである。

この削減スケジュール例では、削減スケジュール例(4)において式（３）の制約条件を加えて、式（７）で示される一連の調整予備力取引において得られる利益が最大になるとともに各需要家の負担度が等しくなるように、各需要家の消費電力削減スケジュールが生成される。

−削減スケジュール例(6)−
削減スケジュール例(6)は、省エネルギーの推進を目的に、一連の調整予備力取引において得られる利益を一定以上に維持しつつ、需要家群全体における消費電力削減量（需要家群消費電力削減量）を最大にするように各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールを生成するものである。

一連の調整予備力取引において得られる利益額の下限値をEとして、本スケジュール例の制約条件は下記式（８）のように表すことができる。

この削減スケジュール例では、上記式（８）の条件下において、下記式（９）に記す需要家群全体における消費電力削減量である目的関数が最大になるように、各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールが生成される。

−削減スケジュール例(7)−
削減スケジュール例(7)は、削減スケジュール例(6)に加えて、各需要家Ａ〜Ｄの負担度指標の値が等しくなるように各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールを生成するものである。

この削減スケジュール例(7)では、削減スケジュール例(6)において式（３）の制約条件を加えて、式（９）に示される需要家群消費電力削減量が最大になるように、各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールが生成される。

−削減スケジュール例(8)−
削減スケジュール例(8)は、以上説明した削減スケジュール例(1)〜(7)において、誤差算出部４６で算出された各需要家Ａ〜Ｄについての過去の誤差発生状況を記録し、この履歴に基づいて誤差が少ない需要家を消費電力削減信頼度の高い需要家とし、優先的に電力量削減対象の需要家として消費電力削減スケジュールに組み込むようにすることで、各需要家Ａ〜Ｄの消費電力削減スケジュールを生成するものである。

上述したように生成された削減スケジュールは、記憶部４２の削減スケジュール記憶部４２２に記憶される（Ｓ１５）。

次に、上述したように生成され記憶された削減スケジュールに基づいて、調整予備力取引部４８において取引システム５０との取引が行われ、取引が成立すると（Ｓ１６の「YES」）記憶された削減スケジュールが、削減スケジュール記憶部４２２に記憶された削減スケジュールが削減スケジュール送信部４５から各需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄに送信され（Ｓ１７）、消費電力の削減が実行される（Ｓ１８）。

消費電力の削減に関するステップＳ１９〜Ｓ２４の処理は、第１実施形態において説明したステップＳ８〜Ｓ１３の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

以上の本実施形態によれば、複数の需要家からなる需要家群を統括して管理して削減スケジュール(4)のように削減が実行されることにより、調整電力取引による利益が最大になるように、所定値へのデマンドレスポンスを行うことができる。

また、削減スケジュール(5)のように削減が実行されることにより、複数の需要家間で公平に消費電力を削減しつつ需要家群全体として得られる利益が最大となるように、所定値へのデマンドレスポンスを行うことができる。

また、削減スケジュール(6)のように削減が実行されることにより、需要家群全体として得られる利益を最大にしつつ消費電力削減量が最大となるように、所定値へのデマンドレスポンスを行うことができる。

また、削減スケジュール(7)のように削減が実行されることにより、需要家群全体として消費電力の削減に対する信頼性を向上させることができる。

上記の第１実施形態および第２実施形態において、削減スケジュール生成部４３では、需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄから送信された消費電力削減可能量だけでは契約による一定量の消費電力を削減することができないときには、エネルギー供給装置３０から供給される電力を利用することで電力供給事業者から供給される電力を削減するように削減スケジュールを生成してもよい。

また、誤差算出部４６においても、需要家管理装置１０Ａ〜１０Ｄでの消費電力削減量だけでは誤差が調整できないときには、エネルギー供給装置３０から供給される電力を利用することで誤差を解消するように誤差調整指示を生成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、２…需要家群エネルギー管理システム
１０Ａ〜１０Ｄ…需要家管理装置
２０…電力供給事業者システム
３０…エネルギー供給装置
４０Ａ、４０Ｂ…需要家群エネルギー管理装置
４１…需要家情報取得部
４２…記憶部
４３…削減スケジュール生成部
４４…削減要求応答部
４５…削減スケジュール送信部
４６…誤差算出部
４７…誤差調整指示部
４８…調整予備力取引部
５０…取引システム
１２１…需要家群予測消費電力量
１２２…需要家群消費電力削減量
１２３…需要家群上限消費電力量
４０１…需要家群予測消費電力量
４０２…需要家群消費電力削減量
４０３…需要家群上限消費電力量
４２１…需要家情報記憶部
４２２…削減スケジュール記憶部
８０１…実績消費電力量
８０２…予測消費電力量
８０３…消費電力削減量
８０４…上限消費電力量
８０５…誤差

Claims (12)

1. 管理対象の複数の需要家ごとに設置された需要家管理装置からそれぞれ送信された、前記各需要家の将来の予測消費電力量および消費電力削減可能量と、過去の実績消費電力量とを、需要家情報としてそれぞれ所定時間間隔で取得する需要家情報取得手段と、
   前記需要家情報取得手段により取得した予測消費電力量および消費電力削減可能量に基づいて、前記複数の需要家群で総括して所定の電力量が削減可能になるように、前記需要家ごとおよび所定時間ごとの電力削減量を示す削減スケジュールを生成する削減スケジュール生成手段と、
   前記削減スケジュール生成手段で生成された削減スケジュールを前記複数の需要家管理装置に送信する削減スケジュール送信手段と、
   前記削減スケジュール送信手段により前記削減スケジュールを送信したことにより前記需要家情報取得手段で取得された、対応する期間の実績消費電力量と、当該期間の予測消費電力量から前記削減スケジュールにより示された電力削減量を差し引いた上限消費電力量との差分を、誤差として算出する誤差算出手段と、
   前記誤差算出手段で算出された誤差を解消するための誤差調整指示を生成し、前記複数の需要家管理装置の少なくともいずれかに送信する誤差調整指示送信手段と、
   を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
2. 前記削減スケジュール送信手段は、外部から前記管理対象の需要家群の消費電力削減要求を受信したときに、前記削減スケジュールを送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
3. 前記削減スケジュール送信手段は、前記需要家群の消費電力削減量を集約した調整予備力を、対価を得るために外部と取引したときに、前記削減スケジュールを送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
4. 前記需要家情報取得手段で取得される消費電力削減可能量は、各時刻の前記需要家が使用する負荷機器の稼動状況に応じて設定された複数の削減レベルごとに生成された情報である、
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
5. 前記削減スケジュール生成手段は、前記複数の需要家について、前記削減レベルと削減時間が等しくなるように前記削減スケジュールを生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載のエネルギー管理システム。
6. 前記削減スケジュール生成手段は、前記複数の需要家について、前記削減レベルと前記削減時間とから算出される負担度合いの指標値が等しくなるように前記削減スケジュールを生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載のエネルギー管理システム。
7. 前記削減スケジュール生成手段は、前記複数の需要家についての前記削減レベルと前記削減時間とから算出される負担度合の指標値の合計値が最小となるように前記削減スケジュールを生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載のエネルギー管理システム。
8. 前記需要家情報取得手段は、消費電力削減可能量に削減する際の当該電力削減可能量についての取引希望額の情報を前記需要家情報としてさらに取得し、
   前記削減スケジュール生成手段は、取得した取引希望額に基づいて前記取引の対価により得られる利益を最大にするように、前記削減スケジュールを生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のエネルギー管理システム。
9. 前記需要家情報取得手段は、消費電力削減可能量に削減する際の当該電力削減可能量についての取引希望額の情報を前記需要家情報としてさらに取得し、
   前記削減スケジュール生成手段は、取得した取引希望額に基づいて前記取引の対価により得られる利益が一定以上に維持されるように、前記削減スケジュールを生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のエネルギー管理システム。
10. 前記需要家情報取得手段は、消費電力削減可能量に削減する際の削減継続可能時間を前記需要家情報としてさらに取得し、
    前記削減スケジュール生成手段は、前記複数の需要家について、各時刻の前記需要家が使用する負荷機器の稼動状況に応じて設定された削減レベルと、前記削減継続可能時間に基づいて設定される削減時間とから算出される負担度合いの指標が等しくなるように前記削減スケジュールを生成する
    ことを特徴とする請求項８または９に記載のエネルギー管理システム。
11. 前記削減スケジュール生成手段は、前記誤差算出部で算出された誤差が少ない需要家を消費電力削減信頼度が高い需要家とし、優先的に電力量削減対象の需要家として前記削減スケジュールに組み込む
    ことを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
12. エネルギー管理システムが、
    管理対象の複数の需要家ごとに設置された需要家管理装置からそれぞれ送信された、前記各需要家の将来の予測消費電力量および消費電力削減可能量と、過去の実績消費電力量とを、需要家情報としてそれぞれ所定時間間隔で取得する需要家情報取得ステップと、
    前記需要家情報取得ステップにより取得した予測消費電力量および消費電力削減可能量に基づいて、前記複数の需要家群で総括して所定の電力量が削減可能になるように、前記需要家ごとおよび所定時間ごとの電力削減量を示す削減スケジュールを生成する削減スケジュール生成ステップと、
    前記削減スケジュール生成ステップで生成された削減スケジュールを前記複数の需要家管理装置に送信する削減スケジュール送信ステップと、
    前記削減スケジュール送信ステップにより前記削減スケジュールを送信したことにより前記需要家情報取得ステップで取得された、対応する期間の実績消費電力量と、当該期間の予測消費電力量から前記削減スケジュールにより示された電力削減量を差し引いた上限消費電力量との差分を、誤差として算出する誤差算出ステップと、
    前記誤差算出ステップで算出された誤差を解消するための誤差調整指示を生成し、前記複数の需要家管理装置の少なくともいずれかに送信する誤差調整指示送信ステップと、
    を有することを特徴とするエネルギー管理方法。

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