JP2013162560A - 需給調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】企業等の大口需要家を対象とすることを想定した、発電部門と需要部門の全体としての需給バランスを取る中央給電指令所と電力需要家が直接的に通信する技術を一般家庭のような小規模需要家に適用する際の、通信インフラの制限の問題を解消する。
【解決手段】配電変圧器接続された複数の需要家の需要家内電力消費管理装置に対して、それぞれの電力消費パターン情報に基づいて、電力消費の制限値をダイナミックに設定する。より具体的には、配電変圧器と、上記配電変圧器から電力供給を受ける複数の需要家内電力網と、上記需要家内電力網の電力消費が所定の制限値以下となるように、上記需要家内電力網に接続された電気的負荷を制御する需要家内電力消費管理装置とを備えた需給調整システムを用いて、上記複数の需要家内電力網の電力消費制限値を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給システムにおいて、低電圧レベル（配電レベル）での需給調整を行う需給調整システムに関する。

従来、電力供給事業者が電力需要家の製造設備等にデマンド管理装置を設置し、通信ネットワークを介して電力需要家の製造設備等の目標デマンド値を管理して、電力使用量削減・増加の実効を図り、電力供給事業者から見て効率的な電力供給を実現することが考えられている（特許文献１）。

特開2009-124885号公報

上記、従来技術では、主に企業等の大口需要家を対象とすることを想定しているため、発電部門と需要部門の全体としての需給バランスと取る中央給電指令所と電力需要家が直接的に通信する構成となっている。しかしながら、これを一般家庭のような小規模需要家に適用しようとすると、通信インフラの制限が問題となる。大口需要家の場合は、給電指令所との間に高速な専用回線を設けて、大容量のデータを頻繁に送受することも可能であるが、小規模需要家の場合は現実的でない。

現在、小規模需要家へのスマートメータの設置が各国で検討されているが、無線帯域と需要家数の関係などから通信速度は専用回線に比べて低く、具体的にはデータ送受の頻度は15分から30分に1回程度が現実的と言われている。また、小規模需要家内の機器（家電製品等）からスマートメータに提供されるデータの種類は、異なる製造者による機器間の相互接続のために標準化されるが、最低限の項目に留まっている。

このため、小規模需要家の電力使用状況、使用パターン等をきめ細かく把握、制御し、より効率的（低環境負荷、低コスト等）な電力が豊富なタイミングの電力消費を増加させたり、電力が不足して非効率的（高環境負荷、高コスト等）な電力を使わざるを得ないタイミングの電力消費を抑制したりすることは難しいという課題がある。

また現実の電力供給システムでは、送配電網は階層化されており、発電された電力は数段階の変電所、変圧器を経て降圧され、小規模需要家に届けられる。この送配電網の末端では、配電変圧器に複数の小規模需要家が接続されており、これらの小規模需要家の消費電力制限値の合計が配電変圧器の容量を超えることはできないという制限がある。このため、従来の小規模需要家の電力供給契約では、全戸一律もしくは契約で決められた消費電力上限値が設定される一方、この上限値までは需要家は電力を使用する権利を持つ。このため従来は、小規模需要家が自ら約束したタイミング、契約電力の範囲でしか、消費電力を増減させることは難しく、例えば、現実には留守にしている家であっても、定められた上限値まで電力を使用できる状況を確保する必要があり、電力需要量ピーク時の非効率的（高環境負荷、高コスト等）な電力の運用を余儀なくされたり、効率的（低環境負荷、低コスト等）な電力が豊富なタイミングでも、同じ配電変圧器に接続された他の需要家への電力供給が制限されるという問題がある。

上記課題を解決する為、本発明では、配電変圧器接続された複数の需要家の需要家内電力消費管理装置に対して、それぞれの電力消費パターン情報に基づいて、電力消費の制限値をダイナミックに設定する。より具体的には、配電変圧器と、上記配電変圧器から電力供給を受ける複数の需要家内電力網と、上記需要家内電力網の電力消費が所定の制限値以下となるように、上記需要家内電力網に接続された電気的負荷を制御する需要家内電力消費管理装置とを備えた需給調整システムにおいて、上記複数の需要家内電力網に設けられた需要家内電力消費管理装置と通信ネットワークを介して接続され、上記複数の需要家内電力網の電力消費パターン情報に基づいて上記複数の需要家内電力網の電力消費制限値を設定する配電需給調整装置を備える。

上記により、配電変圧器に接続された複数の需要家内電力網について、電力消費制限値を初期値のまま固定する場合に比べて、実際には使われていない需要家内電力網の電力消費制限値を低下させ、他の需要家内電力網に対する電力消費制限値を増加させることができるので、配電変圧器に対する電力消費制限の枠内で、より効率的に電力消費をすることが可能となる。

本発明の実施例に係る需給調整システムの構成例 需要家内の負荷の消費電力パターンの例 需要家の消費電力の傾向を示すデータの例 本発明の他の実施例に係る需給調整システムの構成例 需要家内の負荷の消費電力パターンの例 本発明の他の実施例に係る需給調整システムの構成例 本発明の他の実施例に係る需給調整システムの構成例

図１に本発明の実施例にかかる配電システムを示す。配電変圧器４は中電圧レベルの電力線１から受電し、所定の電圧に降圧して低電圧レベル電力線５に給電する。低電圧レベル電力線５は、分岐した電力線１０、２０、１００により、複数の低電圧レベルの電力需要家１１、２１、１０１等に接続されている。ここで低電圧レベルの電力需要家とは一般家庭、小規模事業所等をいう。なお、本実施例では、電力需要家とは一般家庭や小規模事業所等の施設、設備等を意味するものとする。電力需要家１１，２１，１０１に引き込まれた電力線１０、２０、１００はそれぞれ、スマートメータ１２、２２、１０２を介して、需要家内の電力線１４、２４、１０４に接続されており、需要家内の負荷に電力を供給する。本実施例では、需要家内の負荷として、Ｌ１（洗濯機１６、２６、１０６）、Ｌ２（温水器１７、２７、１０７）、Ｌ３（暖房機１８、２８、１０８）、Ｌ４（電気自動車またはその充電装置１９、２９、１０９）を想定する。なお、Ｌ１〜Ｌ４は一般家庭等における電力負荷のうち比較的消費電力が大きなものを例示したものであり、これらに限られるものではない。

各需要家１１、２１、１０１は、それぞれ一律または契約で定めた消費電力上限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀があり、電力需要家１１、２１、１０１等の消費電力上限値の合計（Ｎ₁＋Ｎ₂＋・・・＋Ｎ₁₀）が配電変圧器４の容量を超過しないように構成されている。

また、各電力需要家１１、２１、１０１には通信ネットワーク１５、２５、１０５が備えられている。需要家内の負荷Ｌ１〜Ｌ４は通信機能を備えており、通信ネットワーク１５，２５、１０５を介して、それぞれスマートメータ１２、２２、１０２とホームゲートウェイ１３、２３、１０３に接続されている。スマートメータ１２，２２，１０２は、通信ネットワーク５４、５５、５６およびＷＡＮ５１を介してＤＭＳサーバ５２に接続されており、負荷Ｌ１〜Ｌ４の運転状態を収集してＤＭＳサーバ５２に送信する。またスマートメータ１２、２２、１０２は、ＤＭＳサーバ５２から使用電力制限値の制限指令を受けて負荷Ｌ１〜Ｌ４の運転状態を制御する機能を有する。ここで、需要家内のネットワーク１５、２５、１０５はホームエリアネットワーク（ＨＡＮ）等で構成され、毎分１回程度以上の頻度でデータ送受を行う。一方、通信ネットワーク５４、５５、５６は無線通信等で構成され、通信頻度は１５分〜３０分に１回程度に制限されるため、負荷Ｌ１〜Ｌ４の制御はその程度の制御周期で実現可能なものに限定され、短期間での応答などきめ細かな制御は困難である。

ホームゲートウェイ１３、２３、１０３は、負荷Ｌ１〜Ｌ４から稼動状態の情報を需要家内のネットワーク１５、２５、１０５を介して収集し、低電圧レベルに設けたマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して通信ネットワーク６を介して送信する。通信ネットワーク６は、需要家内ネットワーク１５、２５、１０５と同等以上の通信速度を有し、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３とマイクロＤＭＳコントローラ５３は、例えば毎分１回程度以上の頻度でデータ送受を行う。マイクロＤＭＳコントローラ５３はＤＭＳサーバ５２からＷＡＮ５１と通信ネットワーク５７を介して、電力消費量の制限指令等を受信する。マイクロＤＭＳコントローラ５３は、同じ配電変圧器４から給電される需要家１１，２１、１０１のホームゲートウェイ１３、２３、１０３と接続されており、配電変圧器４以下での電力消費量がＤＭＳサーバ５２から要求された制限値を超えないように、各需要家１１、２１，１０１の電力消費量制限値を定め、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３に送信する。ホームゲートウェイ１３、２３、１０１は受信した制限値に基づき、需要家内の電力消費量が当該制限値を超えないように負荷Ｌ１〜Ｌ４を制御する。

ホームゲートウェイ１３、２３、１０３は、図２に示すような需要家内の負荷を運転したときの標準的な消費電力量の推移に関する情報を有している。これらの情報を元に、需要家１１、２１、１０１の利用者（居住者）の操作をベースとしながらも、例えば、Ｌ２の消費電力が下がるタイミングにＬ１の消費電力が上がるタイミングを合わせるなど、電力消費パターンを組み合わせて負荷Ｌ１〜Ｌ４を制御し、需要家１１、２１、１０１全体での消費電力が制限値を超えないように制御する。なお、消費電力制限値に本来の制限値よりも低い制限値が適用される場合にはＬ１〜Ｌ４のうち優先度の低いものから稼動を一時停止したり、稼動タイミングをずらす等により消費電力を削減する。なお負荷Ｌ１〜Ｌ４稼動の優先順位は利用者によって異なりうるので、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３には、利用者が負荷利用の優先順位を指定する機能を設けても良い。優先順位の指定は、具体的な機器に順位をつける形式でもよく、あるいは、例えば「再生可能エネルギー優先」「快適性優先」「電気料金優先」などのメニューから選択する形式としてもよい。

なお、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３は電気自動車１９、２９、２０９と定期的に通信し、電気自動車１９、２９、１０９が需要家内の電力線１４、２４、１０４から切り離された場合には、居住者の設定にかかわらずＬ４を除外して消費電力の制御を行う。

以下、各需要家の制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀をダイナミックに決定する方法を説明する。説明の簡便のため、図１に示すシステムにおいて、各需要家１１、２１、１０１の契約に基づく電力使用量制限値Ｎ₁(0)、Ｎ₂(0)、Ｎ₁₀(0)はそれぞれ３０ｋＷ、配電変圧器４の容量は９０ｋＷとし、配電変圧器４には需要家１１、２１、１０１のみが接続されている場合を考える。また、実際には上記の制限値、容量には余裕を持たせることが通常であるが、ここでは説明の簡便のため考慮しない。

まず、ＤＭＳサーバ５２からマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して所定の時間帯における６０ｋＷへの消費電力制限が指示されたとする。マイクロＤＭＳコントローラ５３は、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３によって収集された各需要家１１、２１、１０１内の負荷Ｌ１〜Ｌ４の稼動状況に基づき、図３に示すような所定期間（１日、１週間、etc）の平均的な稼動パターン（電力消費量パターン）を記憶している。マイクロＤＭＳコントローラ５３は当該稼動パターン情報を参照し、ＤＭＳサーバ５２から指定された時間帯の各需要家１１，２１，１０１の消費電力を予測する。ここで、仮に需要家１１、２１がそれぞれ２５ｋＷ程度を使用すると予測されるのに対し、需要家１０１は１０ｋＷ程度と予測される場合（原因として、例えば、その時間帯は需要家１０１の居住者は留守がちである、等が考えられる）、ここで消費上限値の初期値（契約上の値）はＮ₁＝Ｎ₂＝Ｎ₁₀＝３０ｋＷであるが、その時間帯は需要家１０１の制限値Ｎ₁₀を１０ｋＷに変更し（−２０ｋＷ）、他の需要家１１、２１の制限値Ｎ₁、Ｎ₂を２５ｋＷとする（−５ｋＷ×２軒）。これにより、単純に各需要家１１、２１、１０１に対して一律に２０ｋＷの上限値を適用する場合（−１０ｋＷ×３軒）に比べて、需要家１１、２１が負荷Ｌ１〜Ｌ４を通常と同じように使うことが可能となる。

なお、上記の実施例では、過去の傾向に基づいて各需要家１１、２１、１０１の消費電力を予測しているが、実際には、需要家の居住者が普段と違う行動を取ることがあり、予測とは異なる電力消費状況になることもある。そこで、安全の為、ＤＭＳサーバ５２から６０ｋＷへの消費電力の制限を求められた場合には、マイクロＤＭＳコントローラ５３は、まず各需要家１１、２１、１０１に対して消費電力上限値を均等に低下させる指示を出し（Ｎ₁＝Ｎ₂＝Ｎ₁₀＝２０ｋＷ）、電力の需給バランスを確保するようにしてもよい。この場合、その後、改めてホームゲートウェイ１３、２３、１０３から最新の消費電力情報をマイクロＤＭＳコントローラ５３に送信し、例えば、需要家１０１が予測どおり１０ｋＷしか使用していない場合には、Ｎ₁、Ｎ₂＝２５ｋＷ、Ｎ₁₀＝１０ｋＷと再設定する。この場合、需要家１１、１２には一時的に消費電力の制限が発生するが、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３とマイクロＤＭＳコントローラ５３との通信頻度は十分に高いので（例えば１分ごと等）、現実の電力消費量確認による一律制限の時間は長くとも数分程度に抑えることができる。
なお、上記需要家１０１の消費電力上限値Ｎ₁₀の変更に当たっては、ホームゲートウェイ１０３で収集されたデータが、たまたま一時的に消費電力が低下したタイミングであると、需要家１０１の居住者から見て突然に電力使用に制限がかかったように見えたり、需要家１１，２１の消費電力上限値Ｎ₁、Ｎ₂を増加させた直後に需要家１０１の消費電力も増えて、合計の消費電力がＤＭＳサーバ５２から要求された制限値を超えてしまう恐れがある。そこで、特定のタイミングでの消費電力ではなく、消費電力の推移等に基づいて留守判定を行い、マイクロＤＭＳコントローラ５３にその判定データを保存する。留守宅判定された需要家については、留守モードの制御（暖房の前倒し運転制御、温水器の畜熱制御などを避ける）を行う。これにより、たまたま消費電力が落ちたタイミングで消費電力制限値を下げる判断をしてしまうことが避けられる。なお、居住者が短い外出をしたときに留守宅判定されないように、居住者が上記留守モードの採否選択を設定できるように構成してもよい。その際、設定は遠隔でも実施できるようにすることが考えられる。

また、上記の実施例は、比較的計画的（例えば、実際の電力供給の数時間前など）に消費電力の制限が求められるケースを想定したが、今後予想される自然エネルギー（太陽光、風力、etc）の大量導入により、緊急（例えば、電力供給の数十分前）に消費電力の制限の協力を需要家が求められるケースも発生する。この場合も、一旦、マイクロＤＭＳコントローラ５３から協力を許諾している各需要家１１、２１、１０１に対して消費電力上限値を均等に低下させる指示を出し、その後、各需要家の実際の消費電力をホームゲートウェイ１３、２３、１０３を取得して、一律に低下させた制限値よりも少ない電力しか使用していない需要家がある場合は、その需要家の制限値をさらに低下させるとともに、その低下分と引き換えに、他の需要家の上限値を増やすことが考えられる。これにより、緊急対応の場合にも確実に電力需給のバランスを確保しつつ、需要家の負荷使用制限を従来技術よりも少なくすることが可能となる。

続いて、本発明の第２の実施例について図１を用いて説明する。前提とする配電システムの構成は基本的に実施例１と同様である。ただし、低電圧レベルの電力線５、１０、２０、１００の容量は、契約または規則等で定めた各需要家１１、２１、１０１の消費電力上限値Ｎ₁(0)、Ｎ₂(0)、Ｎ₁₀(0)よりも大きくする。
実施例１では供給電力を需要が上回る恐れがあり、需要家の消費電力を制限する場合を説明したが、逆に、電力供給量に余剰がある場合や、自然エネルギーによる発電量に余剰がある場合など、積極的な電力消費を促すことが望ましい場合もある。本実施例では、積極的な電力消費を促す場合の実施例について説明する。
実施例１と同様、説明の簡便のため、図１に示すシステムにおいて、各需要家１１、２１、１０１の契約に基づく消費電力制限値Ｎ₁(0)、Ｎ₂(0)、Ｎ₁₀(0)はそれぞれ３０ｋＷ、配電変圧器４の容量は９０ｋＷとし、配電変圧器４には需要家１１、２１、１０１のみが接続されている場合を考える。また、実際には上記の制限値、容量には余裕を持たせることが通常であるが、ここでは説明の簡便のため考慮しない。
ここで、例えば、自然エネルギーによる発電電力の余剰が予想される場合は、積極的な電力消費を求める指示がＤＭＳサーバ５２からマイクロＤＭＳコントローラ５３に送られる。この際、マイクロＤＭＳコントローラ５３は、各需要家１１，２１，１０１の電力消費状況をホームゲートウェイ１３、２３、１０３から取得し、契約または規則等で定めた消費電力上限値Ｎ₁(0)、Ｎ₂(0)、Ｎ₁₀(0)よりも電力消費が一定以上少ない需要家を探す。例えば、需要家１０１が実際には１０ｋＷ未満しか電力を使用していない場合には、需要家１０１の消費電力上限値Ｎ₁₀を１０ｋＷに変更し（−２０ｋＷ）、需要家１１、２１の消費電力上限値Ｎ₁、Ｎ₂をそれぞれ４０ｋＷ（＋１０ｋＷ×２）に設定する。これにより、例えば電気自動車の充電や給湯などについて前倒し運転を行い、より効率的（低環境負荷、低コスト等）な電力を使って供給することが可能となる。仮に、需要家１１、２１、１０１の消費電力上限値を３０ｋＷのまま固定していると、需要家１１、２１は３０ｋＷしか電力を消費できず、配電変圧器４の容量９０ｋＷのうち２０ｋＷが活用されないことになるので、この場合に比べて自然エネルギーをより多く活用することが可能となる。

図４に本発明の他の実施例を示す。本実施例は、図１に示す需給調整システムにおいて、需要家に蓄電機能や発電機能を備えた場合の実施例である。特に説明しない構成、機能は図１と同様である。

図４において、需要家１１は太陽電池３１を備えている。太陽電池３１はパワーコンディショナ３２を介して需要家内の電力線１４に接続されている。太陽電池３１で発電される電力は直流であるため、パワーコンディショナ３２で交流に変換されて需要家内の負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給される。なお、パワーコンディショナ３２には太陽電池３１の発電量の変動に対応するため蓄電池が設けられている。パワーコンディショナ３２は需要家内の通信ネットワーク１５を介してホームゲートウェイ１３とデータを送受する。

需要家１１、２１、１０１に接続された電気自動車／充電装置は、電気自動車の蓄電池に貯蔵された電力をインバータ等の変換器を用いて需要家内の電力線１４、２４、１０４に供給する機能を備える。

ここで、ホームゲートウェイ１３は、図５に示すように、需要家内の負荷を運転したときの標準的な消費電力の推移に関する情報に加えて、太陽電池３１（付属の蓄電池を含む）から給電した場合や、電気自動車１９から需要家内の電力線１４へ放電した場合の電力供給（負の電力消費）の推移に関する情報を有している。これらの情報を元に、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電力消費パターンに、電気自動車や太陽電池からの電力供給を組み合わせて、需要家１１全体での電力消費が制限値Ｎ₁を超えないように負荷Ｌ１〜Ｌ４およびパワーコンディショナ３２を制御する。

ホームゲートウェイ１３、２３、１０３には、居住者が電気自動車１９、２９、１０９からの放電を許可するかどうかを設定する手段が設けられており、電気自動車からの放電を許可しないモードに設定されているときは、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３は実施例１と同様に、電気自動車を負荷Ｌ４として扱い、電気自動車を含めて需要家１１全体での電力消費が制限値Ｎ₁を超えないようにＬ１〜Ｌ４を制御する。一方、電気自動車１９、２９、１０９からの放電を許可するモードに設定されているときは、Ｌ１〜Ｌ３の電力消費パターンと、電気自動車の放電パターンを組み合わせて、需要家１１全体での電力消費が制限値Ｎ₁を超えないようにＬ１〜Ｌ３と電気自動車からの放電を制御する。電気自動車からの放電を許可するか否かの設定は、イエス／ノーの二択でも良いが、将来の所定期間にわたって時間帯や日付を指定した予約の形でも実施することができるように構成することが望ましい。

なお、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３はマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して、当該需要家が、現在または将来の所定の時間帯に、電気自動車からの放電を許可しているかどうかの情報を送信する。

以下、需要家に蓄電機能や発電機能を備えた場合における各需要家の制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀をダイナミックに決定する方法を説明する。説明の簡便のため、図１に示すシステムにおいて、各需要家１１、２１、１０１の契約に基づく電力使用量制限値Ｎ₁(0)、Ｎ₂(0)、Ｎ₁₀(0)はそれぞれ３０ｋＷ、配電変圧器４の容量は９０ｋＷとし、配電変圧器４には需要家１１、２１、１０１のみが接続されている場合を考える。また、実際には上記の制限値、容量には余裕を持たせることが通常であるが、ここでは説明の簡便のため考慮しない。

まず、ＤＭＳサーバ５２からマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して所定の時間帯における６０ｋＷへの消費電力制限が指示されたとする。実施例１と同様にマイクロＤＭＳコントローラ５３は図３に示す稼動パターン情報を参照し、ＤＭＳサーバ５２から指定された時間帯の各需要家１１，２１，１０１の消費電力を予測する。

ここで、仮に需要家１０１がその時間帯に電気自動車からの放電を許可している場合は、図３に示す稼動パターン情報に加えて、電気自動車からの放電を考慮して消費電力を予測する。例えば、需要家１０１が、電気自動車からの放電を許可している場合、ホームゲートウェイ１０３から取得した電気自動車の放電パターンから供給電力を予測する。例えば、その時間帯に電気自動車から２０ｋＷを放電できることが予測される場合、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の合計で３０ｋＷを消費する予測であったとしても、需要家１０１全体としては１０ｋＷの消費電力になると予測する。

その結果、仮に需要家１１、２１がそれぞれ２５ｋＷ程度を使用すると予測される場合には、需要家１０１は１０ｋＷ程度の予測であるから、マイクロＤＭＳサーバはホームゲートウェイ１３、２３、１０３と通信し、各需要家の制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀を変更する。具体的には、各需要家の消費上限値の初期値（契約上の値）はＮ₁＝Ｎ₂＝Ｎ₁₀＝３０ｋＷであるが、その時間帯は需要家１０１の制限値Ｎ₁₀を１０ｋＷに変更し（−２０ｋＷ）、他の需要家１１、２１の制限値Ｎ₁、Ｎ₂を２５ｋＷとする（−５ｋＷ×２軒）。

これにより、単純に各需要家１１、２１、１０１に対して一律に２０ｋＷの上限値を適用する場合（−１０ｋＷ×３軒）に比べて、需要家１１、２１が負荷Ｌ１〜Ｌ４を通常と同じように使うことが可能となる。また、電気自動車からの放電を活用することで、需要家１０１も負荷Ｌ１〜Ｌ３の使用について実施的に制限をかけずに済むという効果がある。

同様に、太陽電池３１からの給電が予測される場合は、ホームゲートウェイ１３はマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して、太陽電池３１からの給電が予測される旨の情報を送信する。マイクロＤＭＳコントローラ５３は、ＤＭＳサーバ５２から電力制限の指示を受けた場合は、需要家１１の電力消費制限値Ｎ₁を設定するにあたり、太陽電池３１からの電力供給を加味して需要家１１の電力消費を予測する。

なお、図３に示す各需要家の電力消費のパターン情報には電気自動車の放電や太陽電池からの給電など需要家内での電力供給を含めず、負荷としての電力消費パターンを蓄積することが望ましい。太陽電池や電気自動車からの放電については、より直近のデータを用いて、上記電力消費パターン情報に基づく電力消費予測を修正する。すなわち、統計的なパターン情報と、直前に取得した情報とを組み合わせる。これは居住者の電力消費パターンは、生活スタイル等によって比較的安定的であるのに対して、太陽光発電による電力供給や電気自動車からの放電はより不確実性が高いからである。これにより、電気自動車の放電等を図３に示す電力消費パターンに含める場合に比べて、需要家の電力消費の予測制度を高めることができる。

図６に、本発明の他の実施例を示す。本実施例は、図３に示す需給調整システムにおいて、低電圧レベルに蓄電機能や発電機能を備えた場合の実施例である。特に説明しない構成、機能は図１と同様である。

低電圧レベルの電力線５には、蓄電装置７と発電装置８が設けられている。発電装置８の例としては、地域に太陽光などの自然エネルギーによる発電設備がある場合や、補助用のディーゼル発電機を有している場合が考えられる。

蓄電装置７、発電装置８は通信ネットワーク６を介してマイクロＤＭＳコントローラ５３に接続されており、マイクロＤＭＳコントローラ５３からの指令により、充電と放電、発電と停止などの運転モードを変更することができる。またマイクロＤＭＳコントローラ５３は蓄電装置７の充電状態や発電装置８の状態に関する情報を定期的に受信し、保持している。

本実施例においては、ＤＭＳサーバ５２からマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して、所定時間後の電力消費の制限が指示された場合、マイクロＤＭＳコントローラ５３は蓄電装置７、発電装置８の状態を確認し、その時間帯における蓄電装置７、発電装置８の供給能力を予測する。

以下、低電圧レベルに蓄電装置７、発電機能８を備えた場合における各需要家の制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀をダイナミックに決定する方法を説明する。実施例１等と同様に、説明の簡便のため、図６に示すシステムにおいて、各需要家１１、２１、１０１の契約に基づく電力使用量制限値Ｎ₁(0)、Ｎ₂(0)、Ｎ₁₀(0)はそれぞれ３０ｋＷ、配電変圧器４の容量は９０ｋＷとし、配電変圧器４には需要家１１、２１、１０１のみが接続されている場合を考える。また、実際には上記の制限値、容量には余裕を持たせることが通常であるが、ここでは説明の簡便のため考慮しない。

まず、ＤＭＳサーバ５２からマイクロＤＭＳコントローラ５３に対して所定の時間帯における４０ｋＷへの電力消費の制限が指示されたとする。マイクロＤＭＳコントローラ５３は、当該時間帯において蓄電装置７、発電装置８が供給できる電力を予測する。例えば、蓄電装置７が２０ｋＷの供給が可能であり、発電装置も２０ｋＷの供給が可能であるとする。この場合、配電変圧器４から電力供給を受ける需要家１１、２１、１０１に対しては、ＤＭＳサーバ５２からは合計で５０ｋＷの削減を求められるが、蓄電装置７と発電装置８から合計４０ｋＷの供給が可能なので、合計で１０ｋＷの削減で済むことになる。マイクロＤＭＳコントローラ５３は以上のような予測結果を得た場合、需要家１１，２１、１０１の電力消費制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀を合計で８０ｋＷ（−１０ｋＷ）になるように設定する。このときＮ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀の数値は、実施例１〜３と同様の手法により設定される。

次に、上記の実施例とは逆に、マイクロＤＭＳコントローラ５３に対して、所定の時間帯における積極的な電力消費が要求された場合について説明する。まずマイクロＤＭＳコントローラ５３は、実施例１〜３と同様の手法により、需要家１１、２１、１０１の電力消費制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀を設定し、配電変圧器４の容量９０ｋＷを最大限に活用することを検討する。ここで、需要家１１、２１、１０１の電力消費が電力消費制限値Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₁₀の設定によって最大化しても７０ｋＷしかないと予測される場合は、蓄電装置７の状態を確認する。蓄電装置７が充電可能な状態にあれば、蓄電装置の充電を行い、配電変圧器４の容量を最大限に活用する。例えば、蓄電装置７を充電することで２０ｋＷの電力消費が可能であれば、需要家１１、２１、１０１の電力消費７０ｋＷと合わせて９０ｋＷとなり、配電変圧器４の容量を最大限活用して電力消費することができる。

図７に、本発明の他の実施例を示す。特に説明しない構成、機能、作用については、実施例１〜４と同様である。本実施例は、多数の需要家に接続された電気自動車の蓄電池に蓄えられた電力を系統に供給することで、仮想的な発電所として利用する場合の実施例である。

図７に示すように各需要家１１、２１・・・１０１にはそれぞれ電気自動車が接続されている。ＤＭＳサーバ５２は、マイクロＤＭＳコントローラ５３を介して、各需要家の電気自動車から中電圧レベル２およびその上流への電力供給を指示する。マイクロＤＭＳコントローラ５３は、ホームゲートウェイ１３、２３、１０３を通じて、各需要家の電気自動車について蓄電池の充放電履歴情報７０を保持している。例えばＤＭＳサーバ５２から１０ｋＷの供給が求められた場合、マイクロＤＭＳコントローラ５３は、まず、電気自動車１９、２９、１０９が供給可能な電力を予測する。ここで合計で供給可能な電力が１０ｋＷ以下の場合は、全ての電気自動車に対してホームゲートウェイ１３、２３、１０３を介して放電を指示する。一方、電気自動車１９、２９、１０９の供給可能な電力が合計で１０ｋＷを上回る場合には、どの電気自動車から放電するかを選定する。たとえば、電気自動車１９、２９、１０９がそれぞれ５ｋＷを中電圧レベル２に供給可能であるとする。この場合、配電変圧器４として中電圧レベルに供給すべき電力１０ｋＷは、電気自動車１９、２９、１０９のうち２台を使用すれば足りることになる。このときマイクロＤＭＳコントローラ５３は、蓄電池の充放電履歴情報を参照し、より蓄電池の充放電回数の少ない電気自動車を優先して放電を指示する。例えば、図７に示す例では、需要家１１の電気自動車１９の蓄電池が最も充放電回数が多いので、需要家１１の電気自動車１９を放電指示の対象外とし、需要家２１の電気自動車２９と需要家１０１の電気自動車１０９を放電指示の対象とする。以上によれば、特定の電気自動車に充放電が集中し、蓄電池の劣化が加速される事態を緩和し、電気自動車の蓄電池の劣化状態を均等に近づけることができる。

なお、マイクロＤＭＳコントローラ５３が、充放電履歴情報に加えて車齢情報を取得し、車齢が近い車両の間で蓄電池の劣化状態が均等に近づくように放電対象を決定する構成としてもよい。このようにすることで、単純に電気自動車の蓄電池の充放電履歴のみに基づいて放電対象を決定する場合に比べて、車齢の若い新車の蓄電池が集中的に利用されて蓄電池が急速に劣化してしまうことを避けることができる。また、前述の実施例に示したとおり、ホームゲートウェイ１３，２３、１０３は、居住者が自己の需要家内の電力線に接続された電気自動車が放電対象とされることを許可するか否かを指定できる構成としてもよい。このようにすることで、居住者は望まない充放電により電気自動車の蓄電池が劣化することを防ぐことができる。

１，２，３ 電力線（中電圧レベル）
４ 配電用変圧器
５ 電力線（低電圧レベル）
６ 通信ネットワーク
７ 蓄電装置
８ 発電装置
１０，２０，１００ 電力線（低電圧レベル）
１１，２１，１０１ 電力需要家（低電圧レベル）
１２，２２，１０２ スマートメータ
１３，２３，１０３ ホームゲートウェイ
１４，２４，１０４ 電力線（需要家内）
１５，２５，１０５ 通信ネットワーク（需要家内）
１６，２６，１０６ 洗濯機
１７，２７，１０７ 温水器
１８，２８，１０８ 暖房機
１９，２９，１０９ 電気自動車／充電装置
３１ 太陽電池
３２ パワーコンディショナ
５１ ＷＡＮ
５２ ＤＭＳサーバ
５３ マイクロＤＭＳコントローラ
５４，５５，５６，５７ 通信ネットワーク
７０ 充放電履歴情報データ

Claims (6)

1. 配電変圧器と、上記配電変圧器から電力供給を受ける複数の需要家内電力網と、上記需要家内電力網の電力消費が所定の制限値以下となるように、上記需要家内電力網に接続された電気的負荷を制御する需要家内電力消費管理装置とを備えた電力の供給システムの需給を調整する需給調整装置であって、
   上記複数の需要家内電力網に設けられた需要家内電力消費管理装置と通信ネットワークを介して接続され、上記複数の需要家内電力網の電力消費パターン情報に基づいて上記複数の需要家内電力網の電力消費制限値を設定することを特徴とする需給調整装置。
2. 請求項１記載の需給調整装置において、
   当該需給調整装置は、通信ネットワークを介して上流の需給調整機能から上記配電変圧器に対する電力消費の制限値を受信し、当該配電変圧器に接続された複数の需要家内電力網の電力消費制限値の合計が上記配電変圧器に対する電力消費の制限値を超えないように、上記複数の需要家内電力網の電力使用制限値を設定することを特徴とする需給調整装置。
3. 請求項２記載の需給調整装置において、
   上記配電変圧器に接続された一の需要家内電力網の電力消費が、当該需要家内電力網の電力消費制限値の初期値よりも低いと予想される場合は、当該需要家内電力網の電力消費制限値を初期値よりも低下させることを特徴とする需給調整装置。
4. 請求項２記載の需給調整装置において、
   上記上流の需給調整機能から、上記複数の需要家内電力網の電力消費制限値の合計よりも低い上記配電変圧器に対する電力消費の制限値を受信した場合は、まず、当該配電変圧器に接続された複数の需要家内電力網の電力消費制限値を低下させ、その後、実際に測定した電力消費に基づいて、上記需要家内電力網の電力消費制限値を修正することを特徴とする需給調整装置。
5. 請求項２記載の需給調整装置において、
   上記上流の需給調整機能から、電力の積極的な消費を求める指令を受信した場合は、上記配電変圧器に接続された複数の需要家内電力網の電力消費を予測し、一の需要家内電力網の電力消費が、当該需要家内電力網の電力消費制限値の初期値よりも低いと予想される場合は、当該需要家内電力網の電力消費制限値を初期値よりも低下させるとともに、別の少なくとも一つ需要家内電力網の電力消費制限値を初期値よりも上昇させることを特徴とする需給調整装置。
6. 配電変圧器と、
   上記配電変圧器から電力供給を受ける複数の需要家内電力網と、
   上記需要家内電力網の電力消費が所定の制限値以下となるように、上記需要家内電力網に接続された電気的負荷を制御する需要家内電力消費管理装置と、
   上記複数の需要家内電力網に設けられた需要家内電力消費管理装置と通信ネットワークを介して接続され、上記複数の需要家内電力網の電力消費パターン情報に基づいて上記複数の需要家内電力網の電力消費制限値を設定する配電需給調整装置とを備えた需給調整システム。

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