JP2013132153A - 電力需要調整システム、装置、および方法 - Google Patents

電力需要調整システム、装置、および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電力系統における需要調整の精度の向上する技術を提供することである。
【解決手段】電力需要調整システム（１０）は、需要家（１２）に電力を供給する電力系統（１３）からの電力で動作する負荷機器（１５）により電力系統（１３）の設備機器に加わる負荷を調整する電力需要調整装置（１１）を有している。電力需要調整装置（１１）は、設備機器への負荷を調整するとき、調整すべき負荷量である調整目標値と各負荷機器（１５）の情報である機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器（１５）を選択し、選択した負荷機器（１５）の動作状態の変更を要請する変更要請を出力することを、調整の開始から完了までの期間に複数回実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、需要家へ電力を供給するための電力系統におけるデマンドレスポンス技術に関する。
今後、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車の普及が進むと見込まれ、需要家へ電力を供給する電力系統における配電用変電所や柱上変圧器などの設備機器へ加わる負荷が大きくなると考えられる。電力系統では許容値を超えた負荷が設備機器に加わると様々な不具合が発生して危険である。例えば、配電用変電所に許容値を超える負荷が加わると配電用変電所の遮断器が動作して地域一体が停電することがある。また、柱上変圧器に許容値を超える負荷が加わると柱上変圧器が焼損することがある。
このような過負荷状態を解消する技術として、非特許文献１に開示された技術がある。非特許文献１の技術では、まず、柱上変圧器の過負荷状態を検知すると、過負荷を解消するのに必要とされる負荷遮断量を演算する。次に、負荷となっている各需要家機器を遮断すなわち電源をオフにした場合に削減される負荷量を予測する。そして、過負荷状態を解消するために必要な遮断負荷量に達するまで、各需要家機器の遮断により削減される負荷量を積算する。その積算結果に基づいて、遮断を要請する需要家機器を決定し、該当する需要家機器に遮断要請信号を送信する。遮断要請信号を受信した需要家機器は電源をオフにする。その結果、設備機器への負荷が低減され、過負荷状態が解消される。
上述した非特許文献１の技術は、各需要家の機器を遮断した場合に削減できる負荷量を予測し、これを機器毎に積み上げて全体として低減すべき負荷量を確保し、遮断対象となった各需要家機器へ遮断要請信号を送信するものである。
そのため、各需要家機器で削減できる負荷量を積み上げて得られる全体の遮断負荷量の精度は、各需要家機器を遮断したときに削減される負荷量の予測精度に依存する。多くの需要家機器を遮断する場合、各需要家機器の負荷量の誤差が積み上がって、全体の遮断負荷量に大きなばらつきが生じるものと考えられる。
その結果、低減すべき負荷量に対して実際に低減された負荷量が不足した場合には、あいかわらず停電が継続したり、機器設備が損傷する危険性が継続したりしてしまう。また、逆に、低減すべき負荷量に対して実際には過剰に負荷が低減された場合、需要家に必要以上の利便性の悪化を強いることになってしまう。
本発明の目的は、電力系統における需要調整の精度の向上する技術を提供することである。
本発明の一態様による電力需要調整システムは、需要家に電力を供給する電力系統からの電力で動作する負荷機器により前記電力系統の設備機器に加わる負荷を調整する電力需要調整システムにおいて、前記設備機器への負荷を調整するとき、調整すべき負荷量である調整目標値と各負荷機器の情報である機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択し、前記選択した負荷機器の動作状態の変更を要請する変更要請を出力することを、調整の開始から完了までの期間に複数回実行する電力需要調整装置を有することを特徴としている。
また、前記電力需要調整装置は、前記変更要請を出力した後に前記調整目標値を更新し、更新後の前記調整目標値に基づいて、次の変更要請で動作状態の変更を要請する負荷機器を選択することにしてもよい。
また、前記電力需要調整装置は、前記調整目標値と、前記機器別負荷情報と、各負荷機器の動作状態を変更した場合の需要家の利便性の変化の程度とに基づいて、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択することにしてもよい。
また、前記電力需要調整装置は、負荷機器のカテゴリ別に変更要請を受けた場合に動作状態が変更される確率を示すレスポンス率を更新しながら保持しており、前記調整目標値と、前記機器別負荷情報と、前記レスポンス率とに基づいて、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択することにしてもよい。
また、前記電力需要調整装置は、前記調整の開始の時点から、前記変更要請を出力した回数をカウントし、カウント値が所定の閾値に達すると、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択する選択規則を変更することにしてもよい。
また、前記電力需要調整装置は、前記カウント値が前記閾値に達する前には、定格電力の大きい負荷機器を優先して選択し、前記カウント値が前記閾値に達した後には、前記レスポンス率の高い負荷機器を優先して選択することにしてもよい。
また、前記負荷機器は、前記電力系統に接続される需要家に設置され、前記電力系統からの電力で動作する電気機器と、前記電力系統に接続され、前記電力系統からの蓄電および前記電力系統への放電を行う蓄電装置とを含むことにしてもよい。
本発明によれば、電力系統における需要調整の精度の向上することができる。
第１の実施形態による電力需要調整システムの概略ブロック図である。 第１の実施形態による電力需要調整装置１１の基本的な構成を示す概略ブロック図である。 第２の実施形態による電力需要調整システムの構成を示すブロック図である。 電力系統の設備機器へ加わる負荷の変化の様子の一例を示す図である。 機器情報ＤＢに格納されるテーブルフォーマットの一例を示す図である。 レスポンス更新部の動作を示すフローチャートである。 要請実績ＤＢに格納するテーブルの一例を示す図である。 利便性影響ＤＢに格納されるテーブルフォーマットの一例を示す。 遮断要請情報生成部の動作を示すフローチャートである。 遮断要請情報生成部の動作例の様子を説明するためのグラフである。
本発明の実施形態による電力需要調整システムについて図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による電力需要調整システムの概略ブロック図である。図１を参照すると、電力需要調整システム１０は、通信網１４を介して電力系統１３および需要家１２に接続された電力需要調整装置１１を有している。
電力系統１３は、需要家１２に電力を供給するシステムである。
需要家１２には電力系統１３からの電力で動作する電気機器である負荷機器１５がある。負荷機器１５は動作状態によって電力の消費量つまり電力系統１３にかかる負荷量が変化する機器である。例えば、負荷機器１５の電源をオンにすれば電力系統１３に負荷がかかり、電源をオフにすれば電力系統１３への負荷がなくなる。
電力需要調整装置１１は、負荷機器１５により電力系統１３の設備機器に加わる負荷を調整する装置である。例えば、電力系統１３に係る負荷が過剰な状態（過負荷状態）になると負荷の調整を開始する。そして、負荷量が適正値まで低減されると負荷の調整が完了する。
なお、ここでは需要家１２に設置された電気機器だけを負荷機器１５としているが、負荷機器１５としてそれ以外の機器が含まれていてもよい。例えば、負荷機器１５として、電力系統１３に接続される需要家１２に設置され、電力系統１３からの電力で動作する電気機器と、電力系統１３に接続され、電力系統からの蓄電および電力系統１３への放電を行う蓄電装置とが含まれていてもよい。
電力需要調整装置１１は、電力系統１３の設備機器への負荷を調整するとき、その調整の開始から完了までの期間に以下の処理を複数回実行する。
電力需要調整装置１１は、まず、調整すべき負荷量である調整目標値と各負荷機器１５の情報である機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択する。調整目標値は、電力系統１３の設備機器に加わる負荷量の適正値と、現在実際に設備機器に加えられている負荷量との差である。適正値は、例えば、負荷を調整しても需要家１２での利便性をできるだけ高く保つために、設備機器の許容範囲内での最大負荷とするとよい。続いて、電力需要調整装置１１は、選択した負荷機器１５の動作状態の変更を要請する変更要請を出力する。動作状態の変更の典型的な例は、電気機器である負荷機器１５の電源をオフにすることである。他の例として電気機器が省電力モードに移行することも動作状態の変更に含まれる。
需要家１２では、変更要請を受け入れる場合には、その要請に従って負荷機器１５の動作状態を変更する。
本実施形態によれば、複数回の変更要請によって負荷機器１５の負荷を調整していくので、電力系統１３の設備機器に加わる負荷量すなわち電力系統１３における需要の調整精度を向上することができる。
図２は、第１の実施形態による電力需要調整装置１１の基本的な構成を示す概略ブロック図である。図２を参照すると、電力需要調整装置１１は、判定部２１、生成部２２、および送信部２３を有している。
判定部２１は、電力系統１３の設備機器にかかっている負荷に基づいて、その負荷の調整の実施を決定する。生成部２２は、調整目標値と機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器１５を選択し、選択した負荷機器１５の動作状態の変更を要請する変更要請を生成する。送信部２３は、生成部２２で生成された変更要請を需要家１３に出力する。
そして、判定部２１で負荷の調整の実施が決定されたら、調整の開始から完了までの期間に、生成部２２は変更要請を複数回生成し、送信部２３は生成部２２で生成される度に変更要請を送信する。
なお、電力需要調整装置１１が変更要請を出力し、負荷の調整が行われると電力系統１３に加わっている負荷が変化する。そこで、電力需要調整装置１１は、負荷の変化に合わせて調整目標値を更新し、更新後の調整目標値に基づいて、次の変更要請で動作状態の変更を要請する負荷機器を選択し、変更要請を出力するという処理を繰り返す。このように調整結果をフィードバックすることにより、電力系統１３に加わる負荷量を確実に適正値に近づけていくことができる。
また、電力需要調整装置１１は、調整目標値と機器別負荷情報とだけではなく、更に、各負荷機器１５の動作状態を変更した場合の需要家１２の利便性の変化の程度に基づいて、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器１５を選択することにしてもよい。これによれば需要家１２の利便性をできるだけ維持しながら負荷を低減することができる。
また、電力需要調整装置１１は、負荷機器１５のカテゴリ別に変更要請を受けた場合に動作状態が変更される確率を示すレスポンス率を更新しながら保持しておくことにしてもよい。その場合、電力需要調整装置１１は、調整目標値と機器別負荷情報とだけでなく、更にレスポンス率に基づいて、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択するとよい。例えばレスポンス率が高いカテゴリの負荷機器１５に変更要請をすれば、負荷の低減量の予測精度が向上するので、予測値に近い低減量を得ることができる。
また、電力需要調整装置１１は、調整の開始の時点から、変更要請を出力した回数をカウントし、カウント値が所定の閾値に達すると、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器１５を選択する選択規則を変更することにしてもよい。これによれば調整期間の前半と後半で異なる選択規則を用いることにより、電力系統１３の設備機器にかかる負荷を柔軟な制御で調整することができる。
またその場合に、電力需要調整装置１１は、カウント値が閾値に達する前には、定格電力の大きい負荷機器１５を優先して選択し、カウント値が閾値に達した後には、レスポンス率の高い負荷機器１５を優先して選択することにしてもよい。そうすることで、調整期間の前半には電源をオフにした場合の負荷低減効果の大きい負荷機器１５に変更を要請することで効率良く調整し、後半にはレスポンス率の高い負荷機器１５に変更を要請することにより、負荷を高い精度で目標とする値に調整することができる。
また、本実施形態では、電力系統１３の電力供給力が一定である想定し、負荷機器１５の動作状態によって電力系統１３の負荷の状態が変化する例を示した。しかし、本発明がそのような構成だけに限定されることはない。電力系統１３の電力供給力が変化すれば、負荷機器１５の動作状態が変わらなくても、電力系統１３が過負荷状態になることもある。例えば、電力系統１３の電力の一部が風力発電によるものであれば、電力系統１３の電力供給力は風の強さによって大きく変化する。本発明は、電力供給力に対する負荷の相対的な関係で生じる過負荷状態においても本発明を同様に適用することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は基本的の構成や動作は第１の実施形態のものと同様であるが、より具体的な構成や動作を規定している。
図３は、第２の実施形態による電力需要調整システムの構成を示すブロック図である。図３を参照すると、電力需要調整システムは、電力需要調整装置１１００と、需要家１２００と、電力系統１３００と、通信網１４００を有している。
通信網１４００はインターネットをはじめとする一般的な通信網である。
電力系統１３００は、配電線１３０１、設備機器１３０２、負荷状態計測部１３０３、蓄エネルギー機能部１３０４、蓄エネルギー状態計測部１３０５、状態送信部１３０６で構成される。
配電線１３０１は需要家１２００へ電力を供給する設備である。
設備機器１３０２は電力系統１３００を構成する設備であり、例えば配電用変電所や、柱上変圧器がこれに相当する。
負荷状態計測部１３０３は、設備機器１３０２へ加わる負荷の大きさを計測する。
蓄エネルギー機能部１３０４は、配電線１３０１や設備機器１３０２の負荷を時間的に平準化する等の目的で設置されたエネルギー蓄積装置であり、例えば蓄電池がこれに相当する。
蓄エネルギー状態計測部１３０５は、蓄エネルギー機能部１３０４に蓄えられているエネルギー量を計測する。計測項目としては、蓄エネルギー機能部１３０４が蓄電池である場合、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などの充電状態情報が考えられる。
状態送信部１３０６は、負荷状態計測部１３０３が計測する設備機器１３０２の負荷の情報や、蓄エネルギー状態計測部１３０５が計測する蓄エネルギー機能部１３０４の充電状態の情報を、通信網１４００を介して電力需要調整装置１１００へ送信する。
需要家１２００は、配電線１３０１から電力を受電する需要家であり、具体的には、戸建住宅、集合住宅、工場施設、商業施設など様々な需要家がある。電力系統１３００の配電線１３０１に複数の需要家１２００が接続されている。本実施形態における需要家１２００には電力で動作する機器１２０１が備わっており、それが配電線１３０１に接続されている。
また、需要家１２００には、設定変更部１２０２と設定結果送信部１２０３も備わっている。
設定変更部１２０２は、通信網１４００を介して電力需要調整装置１１００から受信する機器設定の変更要請に応じて、機器１２０１の稼動状態（例えば電源がオンかオフか）を変更する。設定変更部１２０２は機器１２０１内に組み込まれていても良いし、機器１２０１とは独立した構成であってもよい。
さらに、機器設定の変更においては、機器設定の変更要請を受けた当該需要家１２００の住人が変更要請に従うかどうかを判断し、従う場合に手動で機器の設定を変更することにしてもよい。その場合、設定変更部１２０２は、例えば変更要請の内容を住人に表示し、変更要請に従う旨の住人による入力があったら機器設定を変更することにしてもよい。
設定結果送信部１２０３は、設定変更部１２０２による機器設定の変更により機器１２０１の稼動状態がどのように変化したかを検出し、その結果を、通信網１４００を介して電力需要調整装置１１００へ送信する。設定結果送信部１２０３は、機器１２０１に組み込まれていても良いし、それとは独立した構成であっても良い。例えば、設定結果送信部１２０３は、機器１２０１の稼働状態を検出するとき、機器１２０１の稼動状態を反映した電流値を計測することにより、外部から監視することが考えられる。また、稼動状態情報を外部へ出力する機能が機器１２０１に備わっている場合には、設定結果送信部１２０３は本情報を機器１２０１から受信することにしてもよい。
電力需要調整装置１１００は、受信部１１０１、過負荷判定部１１０２、遮断必要量算出部１１０３、抑制応答量推定部１１０４、遮断不足料算出部１１０５、レスポンス更新部１１０７、機器別調整力予測部１１０９、要請送信可能回数設定部１１１１、要請送信回数カウンタ１１１２、遮断要請情報生成部１１１３、および要請送信部１１１４を有している。
受信部１１０１は、設備機器１３０２に加わる負荷の計測値や、蓄エネルギー機能部１３０４の蓄エネルギー状態の計測値を、電力系統１３００から通信網１４００を介して受信する。
過負荷判定部１１０２は、設備機器１３０２に加わる負荷の大きさが、予め定められた閾値を超えた場合に、過負荷状態であると判定する。
遮断必要量算出部１１０３は、設備機器１３０２に加わる負荷において、予め定められた許容値を超過した分の負荷量を遮断必要量として算出する。
抑制応答量推定部１１０４は、電力需要調整装置１１００が需要家１２００へ送信した遮断要請（機器設定の変更要請）により、需要家１２００の機器１２０１の稼働状態が変化し、その結果として生じる設備機器１３０２の負荷の変化量を算出する。
遮断不足量算出部１１０５は、抑制応答量推定部１１０４が算出する負荷の変化量と遮断必要量算出部１１０３が算出する遮断必要量とを比較し、抑制応答量推定部１１０４が算出する負荷の変化量が遮断必要量算出部１１０３が算出する遮断必要量より少ない場合、不足分を遮断不足量として算出する。
ここで、受信部１１０１と、過負荷判定部１１０２と、遮断必要量算出部１１０３と、抑制応答量推定部１１０４と、遮断不足量算出部１１０５の演算結果のイメージを図４を用いて更に説明する。
図４は、電力系統の設備機器へ加わる負荷の変化の様子の一例である。
本図の横軸は時刻であり、縦軸は当該設備機器１３０２へ加わる負荷の大きさである。
図中のＵＬは設備機器１３０２へ加える負荷の許容最大値として設定した値である。ＵＳＨは、過負荷判定の基準値であり、負荷２００１がＵＳＨを超えたときに過負荷状態と判定する。その後、負荷が低減された結果、負荷２００１がＵＬを下回ったら過負荷状態が解消したと判定する。
ＵＬとＵＳＨを異なる値とする理由は、負荷の微小な増減の繰り返しによって、過負荷状態となったりそれが解消したりを頻繁に繰り返し、判定のハンチングが頻繁に起きるのを防止するためである。
図中の三角印は需要家１２００への負荷の遮断要請を送信するタイミングを示している。三角印内に記載されている数字は、その遮断要請が何回目のものか、つまり、遮断要請の送信回次を示している。
以下では、時刻の流れに沿って受信部１１０１から遮断不足量算出部１１０５の動作について説明する。
図４における太線２００１は設備機器１３０２へ加わる負荷を示している。この値は受信部１１０１により取得される。
例えば、時刻ｔ０では、設備機器１３０２へ加わる負荷の大きさはＵＬを超えているものの、過負荷判定の基準であるＵＳＨよりは小さい。そのため、この時点では過負荷状態でないと判定される。
次いで、時刻ｔ１では、設備機器１３０２へ加わる負荷の大きさはＰ１となった。このとき、設備機器１３０２へ加わる負荷の大きさであるＰ１は、過負荷判定の基準値ＵＳＨを上回っている。そのため、過負荷判定部１１０２は過負荷状態と判定する。そうすると、遮断必要量算出部１１０３は、Ｐ１からＵＬを差し引いた値（図中の矢印２００２）を遮断必要量と算出する。
このとき、今回は需要家１２００の機器１２０１の遮断要請を生成する１回目の処理であるので（三角印に１と記載されているので）、前回の遮断要請が無い。そのため、抑制応答量推定部１１０４が算出する抑制応答量は０である。そのため、遮断不足量算出部１１０５が算出する遮断不足量は、図中に矢印２００２で示された大きさと等しい値となる。
次に、２回目の需要家機器の遮断要請を生成する段階（三角印に２と記載）では、前回の遮断要請の結果、設備機器１３０２の負荷がＰ２に減少した。このとき、抑制応答量推定部１１０４が演算する抑制応答量は、Ｐ１からＰ２を差し引いた大きさ（図中の矢印２００３で示された大きさ）である。そして、遮断不足量算出部１１０５が算出する遮断不足量はＰ２からＵＬを差し引いた大きさ（図中の矢印２００４で示された大きさ）である。
同様に、３回目の遮断要請の情報を生成する段階では、前回の遮断要請による抑制応答量は図中の矢印２００５で示された大きさであり、遮断不足量は図中の矢印２００６で示された大きさである。なお、時刻ｔ４においては負荷２００１の大きさはＵＬを下回っているので、過負荷状態を脱している。したがって、この例では、負荷の遮断要請を３回送信した段階で負荷の調整が終了している。
図３へ戻る。
機器情報ＤＢ１１０６は、配電線１３０１から電力を受電して動作する機器１２０１の情報が記録されている。本ＤＢの内容を図５に記す。図５は、機器情報ＤＢ１１０６に格納されるテーブルフォーマットの一例を示す。
図５において、「需要家ＩＤ」は、需要家１２００ごとに付与された番号である。「機器ＩＤ」は、機器１２０１ごとに付与された番号である。ここで、電力系統１３００の蓄エネルギー機能部１３０４は、需要家１２００に設置される機器ではないため、需要家ＩＤはブランクだが、機器ＩＤとして例えば９９９のような特別な番号を与えることで、需要家１２００の機器１２０１と区別なく扱うこととする。
次に、「機器種別」は、給湯器や空調などのカテゴリ名である。「定格出力」は、各機器の仕様における定格電力の値ある。なお、蓄エネルギー機能部１３０４が蓄電池である場合、定格出力は１Ｃ放電（１時間で放電が終了する電流値での放電）した場合の出力とすることが考えられる。
「通常時稼動状態」は、当該需要家１２００が遮断要請を受けずに生活した場合における、各機器１２０１の稼働状態（電源オン／オフの状態）を時間帯別に示したものである。なお、蓄エネルギー機能部１３０４が蓄電池である場合、「通常時稼動状態」は蓄電池から放電が可能な状態か否かを示しており、放電可能な場合にＯＫと記している。
「レスポンス率」は、電力需要調整装置１１００から需要家１２００が受信する機器１２０１の遮断要請に対し、その要請を受け入れて機器１２０１の設定を変更する確率を時間帯別に示したものである。なお、ここでは、「レスポンス率」をＨｉｇｈ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｌｏｗの３段階で表示する例を示している。
「要請出力フラグ」は、設備機器１３０２の過負荷状態を解消するべく、電力需要調整装置１１００が遮断要請を送信したか否かを示すものである。０は未送信、１は送信済みを意味する。なお、要請出力フラグは、過負荷判定部１１０２が過負荷状態であると判定するたびに初期化（全て０）される。
図３へ戻る。
要請実績ＤＢ１１０８は、過負荷判定部１１０２が過負荷と判定した後に電力需要調整装置１１００が需要家１２００へ送信した遮断要請の内容を記録したものである。図７に要請実績ＤＢ１１０８に格納するテーブルの一例を示す。
「日付」と「制御開始時刻」は、過負荷判定部１１０２が過負荷と判定した時点の日付と時刻である。「要請回次」は、過負荷判定部１１０２が過負荷と判定した時点から、電力需要調整装置１１００が需要家１２００へ負荷遮断要請を送信した回次（何回目の送信かを意味する）である。
「需要家ＩＤ」は需要家１２００ごとに付与された番号であり、機器情報ＤＢ１１０６のものと共通である。
「機器種別」と「機器ＩＤ」は、電力需要調整装置１１００が遮断要請を送信したあて先の機器１２０１のカテゴリ名および機器ＩＤである。この機器種別と機器ＩＤは、機器情報ＤＢ１１０６と共通である。
「要請内容」は、電力需要調整装置１１００が機器１２０１へ要請した内容である。ＯＦＦは負荷の遮断を要請したことを意味している。
これらの各要素の組み合わせで、要請実績ＤＢ１１０８には、過負荷判定部１１０２が過負荷と判定した時点からの遮断要請の送信内容が記録されている。
図３へ戻る。
レスポンス更新部１１０７は、前回の負荷の遮断要請の結果、機器のカテゴリ別に要請受諾率（レスポンス率）を演算する。そして、レスポンス率の高いカテゴリが存在する場合には、次回からそのカテゴリに優先的に要請するよう、機器情報ＤＢ１１０６のレスポンス率の情報を更新する。
図６は、レスポンス更新部１１０７の動作を示すフローチャートである。
図６を参照すると、レスポンス更新部１１０７は、まずステップＳ４００１において、機器１２０１のカテゴリ単位でループ処理を実行する。たとえば、給湯器、電気自動車充電装置、空気調和機というカテゴリの順番で処理する。
ステップＳ４００２は、ｎ回目の要請情報取得処理である。レスポンス更新部１１０７は、要請実績ＤＢ１１０８を参照し、過負荷判定部１１０２が過負荷と判定した時点からｎ回目の遮断要請の実績情報を抽出する。
ステップＳ４００３はｎ回目のレスポンス結果取得処理である。レスポンス更新部１１０７は、需要家１２００の設定結果送信部１２０３が送信する機器１２０１の稼働状態の情報を収集する。
ステップＳ４００４はｎ回目のレスポンス率を算出する処理である。レスポンス更新部１１０７は、ステップＳ４００２にて取得した要請内容と、ステップＳ４００３にて取得した各機器１２０１の設定内容（稼働状態）とのマッチングをとり、その結果に基づいてレスポンス率を算出する。レスポンス率Ｒは式（１）にて算出する。
Figure 2013132153
ステップＳ４００５にて、レスポンス更新部１１０７は、レスポンス率Ｒと一つ目の閾値とを比較する。レスポンス率がこの閾値より大きい場合、当該カテゴリの機器は、レスポンス率の分類としては、高レスポンス（Ｈｉｇｈ）であると判定される。なお、閾値の値は、ここでは一例として２／３とした。
レスポンス率が２／３以上の場合には、レスポンス更新部１１０７は、ステップＳ４００７へ遷移し、機器情報ＤＢ１１０６に記録された当該カテゴリの機器のレスポンス率の分類を一律で１だけランクアップさせる。つまり、それまでのレスポンス率の分類がＭｅｄｉｕｍであった場合はＨｉｇｈへ変化させ、Ｌｏｗであった場合はＭｅｄｉｕｍへ変化させる。変更前のレスポンス率の分類がＨｉｇｈであった場合は変化なしである。
ステップＳ４００５にて、レスポンス率が閾値（本例では２／３）に満たない場合には、レスポンス更新部１１０７は、ステップＳ４００６にて、レスポンス率と二つ目の閾値とを比較する。二つ目の閾値は一つ目の閾値よりも小さい値である。レスポンス率の大きさがこの閾値より小さな場合には、当該カテゴリの機器は低レスポンスであると判定される。
なお、閾値の値は、ここでは一例として１／３とした。レスポンス率が１／３以下の場合には、ステップＳ４００８へ遷移し、機器情報ＤＢ１１０６に記録された当該カテゴリの機器のレスポンス率の分類を一律で１ランクだけダウンさせる。つまり、それまでのレスポンス率の分類がＨｉｇｈであった場合はＭｅｄｉｕｍへ変化させ、Ｍｅｄｉｕｍであった場合はＬｏｗへ変化させる。既にレスポンス率の分類がＬｏｗであった場合は変化させない。
以降、レスポンス更新部１１０７は、ステップＳ４００２〜Ｓ４００８の処理を機器１２０１のカテゴリ別に実行する。
なお、ここではレスポンス率を式（１）で算出する例を示したが、本発明がそれに限定されることはない。レスポンス率の値は、遮断要請時に得られる遮断電力の大きさの確実さを示していれば良いので、例えば標準偏差を用いることも考えられる。この場合は、値が小さいほど確実性が高いと考えることにより同様の手法で実現可能である。
これら一連の処理により、機器情報ＤＢ１１０６の記録内容が、機器カテゴリ別のレスポンス特性を反映したものとなる。
機器別調整力予測部１１０９では、機器情報ＤＢ１１０６を参照し、機器１２０１別の遮断可能負荷を演算し、レスポンス率の情報とセットで機器別調整力情報として遮断要請情報生成部１１１３へ送信する。機器ごとの遮断可能負荷は、式（２）により算出する。
Figure 2013132153
利便性影響ＤＢ１１１０は、機器を停止することにより需要家１２００が被る不利益を機器のカテゴリ別に記録したものである。図８に利便性影響ＤＢ１１１０に格納されるテーブルフォーマットの一例を示す。図８においては、「機器種別」は一例として、系統蓄エネルギー装置、給湯器、電気自動車充電装置（ＥＶ充電）、空気調和装置（空調）を示した。また、図８に示した利便性悪化レベルの値は一例である。
系統蓄エネルギー装置（電力系統１３００の蓄エネルギー機能部１３０４）を強制的に放電させたとしても需要家１２００の生活への影響は無いので、レベル０とした。給湯器については、温水の需要がある時刻までに湯が沸いていれば、いつ加熱を行ってもよいので、需要家１２００の利便性への影響は小さいと考えられる。しかし、場合によっては温水需要のある時点で給湯量が不足するリスクもある。そこで、給湯器の利便性悪化レベルは１とした。ＥＶ充電も、次回ＥＶを使用する時点までに充電が完了すれば、それまでの間にいつ充電しても良い。しかし、充電を停止したことにより、次回、ＥＶを使用しようとした時点で充電量が不足していれば、ＥＶを使用できないという事態が起こる。そのため、ここではＥＶ充電の利便性悪化レベルは２とした。一方、空調については、停止すると需要家１２００の快適性へ直接影響するので、利便性悪化レベルは３とした。
図３へ戻る。
要請送信可能回数設定部１１１１は、電力需要調整装置１１００から需要家１２００の機器１２０１へ遮断要請を送信する回数のリミット値を設定する。本例では、要請送信可能回数として、一例として１０を設定するものとする。このリミット値は常時固定された値としてもよいし、負荷の調整制御を実施する度に変化させても良い。
要請送信回数カウンタ１１１２は、過負荷判定部１１０２が過負荷状態と判定した時点からの、電力需要調整装置１１００から需要家１２００へ機器１２０１の遮断要請を送信した回数をカウントする。
遮断要請情報生成部１１１３は、設備機器１３０２へ加わる負荷を減少させるために、需要家１２００の機器１２０１の稼働状態の変更を要請する情報を生成する。
遮断要請情報生成部１１１３の動作を図９のフローチャートに示す。
ステップＳ７００１では、遮断要請情報生成部１１１３は、この一連の処理で用いる変数である「最大遮断電力Ｐｍａｘ」を初期化する。ステップＳ７００２では、遮断要請情報生成部１１１３は、要請送信回数カウンタ１１１２から、要請生成回次情報ｎを取得する。更に、遮断要請情報生成部１１１３は、ステップＳ７００３で、遮断不足量算出部１１０５の算出値である遮断不足量情報Ｐａを取得する。また、遮断要請情報生成部１１１３は、ステップＳ７００４で、機器別調整力予測部１１０９の予測結果である、機器別調整力情報を取得する。また、遮断要請情報生成部１１１３は、ステップＳ７００５で、未要請機器抽出処理として、機器情報ＤＢ１１０６の要請出力フラグの情報を参照し、値が０のレコードを抽出する。更に、遮断要請情報生成部１１１３は、ステップＳ７００６で、利便性ソート処理として、ステップＳ７００５にて抽出したレコードを、利便性影響ＤＢ１１１０に記録された利便性影響レベルの値が小さな順で並び替える。
その後、遮断要請情報生成部１１１３は、ステップＳ７００７で、負荷遮断要請回数ｎの値が閾値以下か否か判定する。ここでは一例として、要請送信可能回数として設定した１０の１／２である５を閾値として設定した。
負荷遮断要請回数ｎの値が５以下の場合にはステップＳ７００８へ進む。ステップＳ７００８では、遮断要請情報生成部１１１３は、利便性悪化レベルが同じレベルのレコードについて、定格電力が大きな順でレコードをさらに並び替える。
一方、ステップＳ７００７にて負荷遮断要請回数ｎの値が５より大きな場合には、ステップＳ７００９へ進む。ステップＳ７００９では、遮断要請情報生成部１１１３は、利便性悪化レベルが同じレコードについて、レスポンス率が高い順でレコードをさらに並び替える。
ステップＳ７００８の後あるいはステップＳ７００９の後は遮断要請情報生成部１１１３はステップＳ７０１０へ進む。
ステップＳ７０１０以降では、ステップＳ７００６およびＳ７００８で並べ替えたレコード、あるいはステップ７００６およびＳ７００９で並び替えたレコードの順序で処理を繰り返す。
ステップＳ７０１１では、遮断要請情報生成部１１１３は変数「最大遮断電力Ｐｍａｘ」を算出する。最大遮断電力Ｐｍａｘは式（３）にて算出する。
Figure 2013132153
ステップＳ７０１２では、遮断要請情報生成部１１１３は、ステップＳ７０１０の現在のループ処理で対象となっているレコードの機器１２０１について、機器情報ＤＢ１１０６の要請出力フラグを０から１へ書き換える。
続いて、ステップＳ７０１３では、遮断要請情報生成部１１１３は、最大遮断電力Ｐｍａｘと、ステップＳ７００３で取得した遮断不足量Ｐａに一定値αを加算した値とを比較する。Ｐｍａｘ＜（Ｐａ＋α）であれば（ステップＳ７０１３でＮ）、遮断要請情報生成部１１１３はステップＳ７０１０へ戻り、遮断要請を出力する対象となる機器１２０１を追加し、同様の処理（ステップＳ７０１１からＳ７０１３）を実施する。
一方、Ｐｍａｘ≧（Ｐａ＋α）であれば、遮断要請情報生成部１１１３は、遮断要請情報生成部１１１３は処理は終了となる。そして、ステップＳ７０１０のループ処理にて処理対象となった機器１２０１の全てが遮断要請を送信する対象の機器１２０１となる。
図１０は、遮断要請情報生成部１１１３の動作例の様子を説明するためのグラフである。図１０において横軸は遮断要請の要請回数である。各要請回数に対して最大遮断電力Ｐｍａｘと要請送信により遮断された負荷の実績Ｐｒが示されている。縦軸は設備機器１３０２へ加わる負荷である。
まず、１回目の遮断要請（三角印に１と記載）では、遮断不足量Ｐａに対して、機器ａから機器ｇの７台の機器１２０１へ負荷を遮断するように要請がされている。そして、その結果、機器ａと機器ｄが要請に応じている。ここまでで図９の一連の処理が１度終了する。
続いて、２回目の遮断要請（三角印に２と記載）では、その時点での遮断不足量Ｐａに対して、機器ｈから機器ｌまでの５台の機器へ負荷を遮断するように要請がされている。そして、その結果、機器ｉ，ｋ，ｌが要請に応じている。ここまでで図９の一連の処理が再度実行された。
さらに、３回目の遮断要請（三角印に３と記載）では、その時点での遮断不足量Ｐａに対して、機器ｍと機器ｎへ負荷を遮断するように要請がされている。その結果、機器ｍと機器ｎの両者が要請に応じている。同じく、ここまでで図９の一連の処理が再度実行される。
なお、３回目までの処理の遮断実績の合計が遮断必要量２００２を上回ったため、４回目以降の遮断要請は不要となっている。
図３に戻る。
要請送信部１１１４は、遮断要請情報生成部１１１３が出力するレコードの機器に対し、負荷遮断の要請を送信する。
以上説明したように、本実施形態によれば、遮断要請を複数回に分けて送信し、負荷量の調整を行うので、電力系統１３００を構成する設備機器１３０２の過負荷状態を解消する際に、必要な負荷の低減を確保できるだけの機器１２０１を確実に遮断し、かつ、過剰に機器１２０１を遮断しないようにすることができる。また、過負荷状態を解消する際、機器１２０１を遮断した場合の需要家１２００の利便性の低下をできるだけ小さく抑えることができる。
なお、上述した各実施形態の電力需要調整装置１１、１１００は、装置を構成する各部の処理手順を規定したソフトウェアプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することもできる。
また、上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
１０…電力需要調整システム、１１…電力需要調整装置、１１００…電力需要調整装置、１１０１…受信部、１１０２…過負荷判定部、１１０３…遮断必要量算出部、１１０４…抑制応答量推定部、１１０５…遮断不足量算出部、１１０６…機器情報ＤＢ、１１０７…レスポンス更新部、１１０８…要請実績ＤＢ、１１０９…機器別調整力予測部、１１１０…利便性影響ＤＢ、１１１１…要請送信可能回数設定部、１１１２…要請送信回数カウンタ、１１１３…遮断要請情報生成部、１１１４…要請送信部、１２…需要家、１２００…需要家、１２０１…機器、１２０２…設定変更部、１２０３…設定結果送信部、１３…電力系統、１３００…電力系統、１３０１…配電線、１３０２…設備機器、１３０３…負荷状態計測部、１３０４…蓄エネルギー機能部、１３０５…蓄エネルギー状態計測部、１３０６…状態送信部、１４…通信網、１４００…通信網、１５…負荷機器、２１…判定部、２２…生成部、２３…送信部

Claims (9)

  1. 需要家に電力を供給する電力系統からの電力で動作する負荷機器により前記電力系統の設備機器に加わる負荷を調整する電力需要調整システムにおいて、
    前記設備機器への負荷を調整するとき、調整すべき負荷量である調整目標値と各負荷機器の情報である機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択し、前記選択した負荷機器の動作状態の変更を要請する変更要請を出力することを、調整の開始から完了までの期間に複数回実行する電力需要調整装置を有することを特徴とする、電力需要調整システム。
  2. 前記電力需要調整装置は、前記変更要請を出力した後に前記調整目標値を更新し、更新後の前記調整目標値に基づいて、次の変更要請で動作状態の変更を要請する負荷機器を選択する、請求項１に記載の電力需要調整システム。
  3. 前記電力需要調整装置は、前記調整目標値と、前記機器別負荷情報と、各負荷機器の動作状態を変更した場合の需要家の利便性の変化の程度とに基づいて、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択する、請求項１または２に記載の電力需要調整システム。
  4. 前記電力需要調整装置は、負荷機器のカテゴリ別に変更要請を受けた場合に動作状態が変更される確率を示すレスポンス率を更新しながら保持しており、前記調整目標値と、前記機器別負荷情報と、前記レスポンス率とに基づいて、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力需要調整システム。
  5. 前記電力需要調整装置は、前記調整の開始の時点から、前記変更要請を出力した回数をカウントし、カウント値が所定の閾値に達すると、動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択する選択規則を変更する、請求項４に記載の電力需要調整システム。
  6. 前記電力需要調整装置は、前記カウント値が前記閾値に達する前には、定格電力の大きい負荷機器を優先して選択し、前記カウント値が前記閾値に達した後には、前記レスポンス率の高い負荷機器を優先して選択する、請求項５に記載の電力需要調整システム。
  7. 前記負荷機器は、前記電力系統に接続される需要家に設置され、前記電力系統からの電力で動作する電気機器と、前記電力系統に接続され、前記電力系統からの蓄電および前記電力系統への放電を行う蓄電装置とを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力需要調整システム。
  8. 需要家に電力を供給する電力系統からの電力で動作する負荷機器により前記電力系統の設備機器に加わる負荷を調整する電力需要調整装置であって、
    前記設備機器への負荷を調整することを決定する判定部と、
    調整すべき負荷量である調整目標値と各負荷機器の情報である機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択し、前記選択した負荷機器の動作状態の変更を要請する変更要請を生成する生成部と、
    前記変更要請を需要家に出力する送信部と、を有し、
    調整の開始から完了までの期間に、前記生成部は前記変更要請を複数回生成し、前記送信部は前記生成部で生成される度に前記変更要請を送信する、
    電力需要調整装置。
  9. 需要家に電力を供給する電力系統からの電力で動作する負荷機器により前記電力系統の設備機器に加わる負荷を調整するための電力需要調整方法であって、
    前記設備機器への負荷を調整することを決定するステップと、
    調整すべき負荷量である調整目標値と各負荷機器の情報である機器別負荷情報とに基づいて動作状態の変更を要請する対象となる負荷機器を選択するステップと、
    前記選択した負荷機器の動作状態の変更を要請する変更要請を生成し、前記変更要請を需要家に出力することを、調整の開始から完了までの期間に複数回実行するステップと、
    を有する電力需要調整方法。
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