JP2015069545A - 電力管理装置、電力管理方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電設備の利用によって、停電時における蓄電設備の利便性を損なうことなく対価が得られる可能性を持たせ、蓄電設備の利用促進のための動機付けを与える。
【解決手段】電力管理装置１０は、第１の管理部１１と第２の管理部１２と第１の予測部１３と第２の予測部１４と判断部１５とを備える。第１の管理部１１は、需要家１が備える蓄電設備２１の残容量を管理する。第２の管理部１２は、電力系統３０が停電する停電期間を含む停電情報を管理する。第１の予測部１３は、需要家１が備える電気負荷２が停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として予測する。第２の予測部１４は、第１の電力情報を用いて停電期間の終了時点における残容量を予測する。判断部１５は、停電期間の終了時点における残容量が所定の基準値を超える場合、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、需要家に設置された蓄電設備が出力する電力を管理する電力管理装置、この電力管理装置が用いる電力管理方法、電力管理装置を実現するプログラムに関する。

近年、需要家で使用する蓄電設備が提供されるようになってきている。この種の蓄電設備は、電力系統の正常時に充電され、電力系統の停電時には電気負荷に給電するために用いられる。

たとえば、特許文献１には、計画停電により定められた停電予定期間を示す停電予定期間情報を取得し、停電予定期間情報によって示される停電予定期間に、蓄電池（設備）の自立運転を実行する技術が記載されている。すなわち、特許文献１に記載された技術は、停電予定期間において、どの負荷にどのタイミングで電力を供給するかを決定している。

また、特許文献２には、蓄電池の電力を電力消費装置に供給する構成において、計画停電がある場合に、蓄電池から電力消費装置に電力を供給する技術が記載されている。

特開２０１２−２２８０４３号公報 特開２０１３−３１２７１号公報

ところで、需要家において電気負荷への給電を可能とした蓄電池（蓄電設備）は、導入時の費用が大きく、費用の大きさが蓄電設備の普及を妨げる一つの要因になっている。特許文献１、２に記載された技術のように、停電時において蓄電池の電力を電気負荷に供給することは、利便性を向上させるが、蓄電池の普及を促進するための十分な動機付けを与えることはできない。

本発明は、蓄電設備の利用促進のための動機付けを与えることを可能にした電力管理装置を提供することを目的とし、さらに電力管理装置が用いる電力管理方法および電力管理装置を実現するプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る電力管理装置は、需要家が備える蓄電設備の残容量を管理する第１の管理部と、電力系統が停電する停電期間を含む停電情報を管理する第２の管理部と、前記需要家が備える電気負荷が前記停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として予測する第１の予測部と、前記停電期間の開始時点または開始前において、前記第１の電力情報を用いて前記停電期間の終了時点における前記残容量を予測する第２の予測部と、前記停電期間の終了時点における前記残容量が所定の基準値を超える場合、前記蓄電設備の残容量のうち前記基準値を超える電力量を売電量の上限として、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断する判断部とを備えることを特徴とする。

この電力管理装置において、前記判断部は、前記停電期間の終了時点における前記残容量が前記基準値以下である場合、電力取引の市場への参加を不可と判断することが好ましい。

この電力管理装置において、自然エネルギーを用いて発電し、かつ発電した電力が前記蓄電設備の出力する電力に優先して前記電気負荷に供給される発電設備を前記需要家が備える場合、前記発電設備が前記停電期間において発電する電力量を第２の電力情報として予測する第３の予測部をさらに備え、前記第２の予測部は、前記停電期間の開始時点または開始前において、前記第１の電力情報に加えて前記第２の電力情報を用いて前記停電期間の終了時点における前記残容量を予測することが好ましい。

この電力管理装置において、前記蓄電設備から前記電気負荷に電力を供給する第１の状態と、前記蓄電設備から前記電力系統に電力を供給する第２の状態とを選択する制御部をさらに備え、前記判断部は、前記電力取引で約定した場合、前記第２の状態を選択するように前記制御部に指示することが好ましい。

本発明に係る電力管理方法は、需要家が備える蓄電設備の残容量を第１の管理部が管理し、電力系統が停電する停電期間を含む停電情報を第２の管理部が管理し、前記需要家が備える電気負荷が前記停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として第１の予測部が予測し、前記停電期間の開始時点または開始前において、前記第１の電力情報を用いて前記停電期間の終了時点における前記残容量を第２の予測部が予測し、前記停電期間の終了時点における前記残容量が所定の基準値を超える場合、前記蓄電設備の残容量のうち前記基準値を超える電力量を売電量の上限として、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断部が判断することを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上述した電力管理装置として機能させるものである。

本発明の構成によれば、停電期間において蓄電設備から電気負荷に電力を供給することによって、電力系統の停電時でも電気負荷を利用可能として利便性を確保できる。その上で、第２の予測部が、停電時間の終了時点での蓄電設備の残容量を予測し、残容量が基準値を超える場合に、判断部が電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断するから、蓄電設備に蓄えた電力を電力取引の市場に参加することが可能になる。その結果、蓄電設備の利用によって、停電時における蓄電設備の利便性を損なうことなく対価が得られる可能性が生じ、蓄電設備の利用促進のための動機付けが与えられることになる。

実施形態１を示すブロック図である。 同上において電力取引の対価の設定例を示す図である。 同上において電力取引の例を示す図である。 実施形態２を示すブロック図である。

（概要）
図１に示すように、以下に説明する電力管理装置１０は、第１の管理部１１と第２の管理部１２と第１の予測部１３と第２の予測部１４と判断部１５とを備える。第１の管理部１１は、需要家１が備える蓄電設備２１の残容量を管理する。第２の管理部１２は、電力系統３０が停電する停電期間を含む停電情報を管理する。第１の予測部１３は、需要家１が備える電気負荷２が停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として予測する。第２の予測部１４は、停電期間の開始時点または開始前において、第１の電力情報を用いて停電期間の終了時点における残容量を予測する。判断部１５は、停電期間の終了時点における残容量が所定の基準値を超える場合、蓄電設備２１の残容量のうち基準値を超える電力量を売電量の上限として、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断する。また、判断部１５は、停電期間の終了時点における残容量が基準値以下である場合、電力取引の市場への参加を不可と判断することが望ましい。

需要家１は、図４に示すように、自然エネルギーを用いて発電し、かつ発電した電力が蓄電設備２１の出力する電力に優先して電気負荷２に供給される発電設備（太陽光発電設備２２）を備えていてもよい。この場合、電力管理装置１０は、発電設備が停電期間において発電する電力量を第２の電力情報として予測する第３の予測部１７をさらに備える。また、第２の予測部１４は、停電期間の開始時点または開始前において、第１の電力情報に加えて第２の電力情報を用いて停電期間の終了時点における残容量を予測する。

さらに、電力管理装置１０は、蓄電設備２１から電気負荷２に電力を供給する第１の状態と、蓄電設備２１から電力系統３０に電力を供給する第２の状態とを選択する制御部１６をさらに備えることが望ましい。判断部１５は、電力取引で約定した場合、第２の状態を選択するように制御部１６に指示する。

以下に説明する電力管理方法において、需要家１が備える蓄電設備２１の残容量を第１の管理部１１が管理し、電力系統３０が停電する停電期間を含む停電情報を第２の管理部１２が管理する。また、需要家１が備える電気負荷２が停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として第１の予測部１３が予測し、停電期間の開始時点または開始前において、第１の電力情報を用いて停電期間の終了時点における残容量を第２の予測部１４が予測する。そして、停電期間の終了時点における残容量が所定の基準値を超える場合、蓄電設備２１の残容量のうち基準値を超える電力量を売電量の上限として、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断部１５が判断する。

以下に説明するプログラムは、コンピュータを、上述した電力管理装置１０として機能させる。このプログラムは、インターネットのような電気通信回線を通して提供されるか、あるいは、コンピュータで読み取りが可能な記憶媒体により提供される。また、以下に説明する取引装置４０は、たとえば、電気事業者が運営するウェブサーバあるいはクラウドコンピュータシステムにより構築される。

したがって、電力管理装置１０は、プログラムに従って動作するプロセッサを主なハードウェア要素として備える。この種のプロセッサは、メモリと一体化されたマイコン、メモリとは独立した構成、複数個が連携する構成など、どのような形態であってもよい。

以下、実施形態について詳述する。以下に説明する実施形態において、需要家１は蓄電設備２１を備える。蓄電設備２１は、蓄電池を備え、蓄電池の充電と放電とを行う電力変換器を備える。需要家１は、太陽電池を備える太陽光発電設備２２を備えていてもよい。蓄電設備２１のみが設けられる場合、蓄電設備２１に設けられた蓄電池の充電は電力系統３０から受電した電力により行われる。また、蓄電設備２１に加えて太陽光発電設備２２が設けられる場合、蓄電設備２１に設けられた蓄電池の充電は、電力系統３０から受電した電力だけではなく、太陽光発電設備２２が発電した電力によっても行われる。

蓄電設備２１が出力する電力は、需要家１が備える電気負荷２に供給される場合と、電力系統３０に供給される場合とがある。また、太陽光発電設備２２が発電した電力は、需要家１が備える電気負荷２に供給される場合と、蓄電設備２１の充電に用いられる場合と、電力系統３０に供給される場合とがある。蓄電設備２１と太陽光発電設備２２との電力の供給先は、以下に説明する種々の条件によって定められる。

蓄電設備２１は、需要家１において定位置に設置される据置型の構成のほか、可搬型であってもよく、さらに、電動車両（電気自動車、プラグインハイブリッド車など）に搭載された走行用の蓄電池を利用する構成であってもよい。蓄電設備２１に設けられた電力変換器は、蓄電池から出力される直流電力を、電力系統３０から受電する交流電力と等価な交流電力に変換する。蓄電設備２１は、蓄電池に代えて、大容量のキャパシタを備える構成、電力を他のエネルギーに変換して蓄える構成などでもよい。さらに、太陽光発電設備は、自然エネルギーを電力に変換する構成であれば、風力、水力、地熱などのエネルギーを利用する発電設備に代えることが可能である。

需要家１は、病院、ホテル、工場などの非住宅を想定する。また、需要家１は、集合住宅、オフィスビル、商業ビルなどであって、複数の需要家１が建物内に存在する場合でも、建物全体の電力をまとめて扱える場合には、以下に説明する技術を適用可能である。たとえば、個々の需要家１に分電盤が配置され、建物全体の配電を行う主分電盤が管理人室あるいは電気室などに配置されていてもよい。あるいは、建物において、高圧一括受電が行われる場合、高圧一括受電を行うための電力量計が計量装置として設置されるから、建物全体で受電した電力を計量可能である。さらに、戸建て住宅であっても、地域内の複数の需要家１を集合として一括して扱うことができる場合、それぞれの需要家１が備える蓄電設備２１の電力をまとめて扱う電力アグリゲータが存在すれば以下に説明する技術を採用可能である。

需要家１が病院、ホテル、工場、集合住宅、オフィスビル、商業ビルなどであれば、蓄電設備２１の電力容量は１００ｋＷｈ以上であり、１０００ｋＷｈを超える電力容量の蓄電設備２１が設置される場合もある。同様に、複数の戸建て住宅が集合している地域において、蓄電設備２１が共有される場合、大容量の蓄電設備２１を設置することが可能である。

複数の需要家１の集合が蓄電設備２１を共用する場合、電力系統３０を通して需要家１に電力を供給する電気事業者が集合内の需要家１を一括して１つの需要家１として扱えるように、複数の需要家１を統括するサービス事業者が存在することが望ましい。この種のサービス事業者は、発電事業を行う電気事業者の代行として複数の需要家１の集合に対してサービスを提供する。この種のサービス事業者は、たとえば、電力アグリゲータを含むデマンドレスポンス事業者が考えられる。

電気事業者は、一般電気事業者（いわゆる電力会社）のほか、卸供給事業者、特定電気事業者、特定規模電気事業者などから選択される電気事業者、発電事業を行わずに他社から電力を購入して需要家１に販売するサービス事業者であってもよい。

なお、需要家１が戸建て住宅の場合、蓄電設備２１の電力容量は１〜１０ｋＷｈ程度であるが、この程度の小規模の蓄電設備２１であっても、電力取引が可能である場合には、以下に説明する技術を採用可能である。

（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、需要家１が、電力を消費する電気負荷２と、電力系統３０への電力供給を可能にした蓄電設備２１とを備える場合について説明する。すなわち、需要家１では、電力系統３０のほかには蓄電設備２１だけが電気負荷２に電力を供給する。需要家１の建物には分電盤３２が設置され、分電盤３２に電力系統３０と蓄電設備２１と電気負荷２とが接続される。

分電盤３２は、電力系統３０から受電する主幹回路（図示せず）と、主幹回路から複数系統に分岐された分岐回路（図示せず）とを形成する。つまり、分電盤３２は、電力系統３０から受電した電力を複数系統の電気負荷２に供給するように、電路を分岐させて分岐回路を形成し、分岐回路ごとに異常電流に対する保護を行う。

蓄電設備２１が備える蓄電池の充電および放電の期間および電力は制御部１６が制御する。蓄電設備２１が備える蓄電池の充電は、電力系統３０から受電した電力で行われる。蓄電設備２１は、蓄電設備２１に設けられた蓄電池（図示せず）の残容量（蓄電量）を計量する機能を有する。蓄電池の残容量は、リアルタイムで計量する必要はなく、少なくとも、蓄電池の充電あるいは放電を開始した時点の残容量が計量できればよい。また、充電あるいは放電を終了した時点の残容量が計量できればさらによい。

蓄電設備２１が出力する電力の供給先は、分電盤３２に内蔵した切替器（図示せず）を制御部１６が切り替えることにより選択される。すなわち、切替器は制御部１６に制御されることにより、蓄電設備２１から電気負荷２に電力を供給する第１の状態と、蓄電設備２１から電力系統３０に電力を供給する第２の状態とを選択する。制御部１６が第１の状態を選択した場合、需要家１の電気負荷２が要求する電力の少なくとも一部が蓄電設備２１の電力によって充足され、電力系統３０から受電する電力が低減される。一方、制御部１６が第２の状態を選択した場合、電力系統３０に対する電力の逆潮流が行われる。

分電盤３２には、主幹回路と複数系統の分岐回路とのそれぞれを通過した電力を計量する計量装置３１が付設される。計量装置３１は、分電盤３２の筐体に収納されるか、分電盤３２とは別の筐体に収納される。また、主幹回路を通過した電力の値は、需要家１に設置された電力量計（電力メータ）で計量された値でもよい。それぞれの分岐回路を通過した電力の値は、分電盤３２とは別に設けられる計測ユニットで計量された値でもよい。主幹回路を通過する電力については、電力系統３０から受電した電力と電力系統３０に逆潮流した電力とが個々に計量される。

計量装置３１は、着目する回路を通過する電流を計測する電流センサ（図示せず）と、着目する回路の線間の電圧値と電流センサが計測した電流値とを用いて電力を算出する算出部（図示せず）とを備えた電子式の電力計であることが望ましい。なお、本実施形態の計量装置３１は、分岐回路ごとに通過した電力を計量できなくてもよく、少なくとも電気負荷２が消費した総電力を計量できればよい。

ところで、本実施形態は、電力取引の市場が存在していることを想定している。電力管理装置１０は、需要家１が電力取引の市場において電力を販売するための必要条件を定めている。この必要条件は、計画停電のように需要家１が電力系統３０から受電できない期間（以下、「停電期間」という）が分かっている場合を想定して定められる。また、停電期間において蓄電設備２１が電気負荷２に電力を供給すること、電力取引の市場において約定した場合に販売する電力は蓄電設備２１の電力であることを前提にしている。

電力取引で約定した場合に、電力を販売するタイミングは、基本的には、停電期間の終了後になる。つまり、電力系統３０が復旧してから蓄電設備２１の電力が電力系統３０に供給される。ただし、電力系統３０の配電網がコミュニティーのような比較的狭い範囲で独立している場合、つまり、停電時に電力系統３０の配電網を、この範囲で切り離せる場合、停電期間中であっても蓄電設備２１から電力系統３０に給電することが可能である。さらには、電力取引を停電期間の開始前に行う場合は、停電期間の開始前において蓄電設備２１の電力を電力系統３０に供給することも可能である。

電力管理装置１０は、蓄電設備２１の残容量を管理する第１の管理部１１と、停電期間を管理する第２の管理部１２とを備える。第１の管理部１１は、蓄電設備２１において計量された蓄電池の残容量を取得し、かつ残容量の推移を日時とともに記憶する機能を有する。

第２の管理部１２は、計画停電のように電気事業者が通知する停電の開始日時および終了日時を取得し、かつ記憶する機能を有する。したがって、第２の管理部１２は、停電期間を含む停電情報を、電気事業者あるいはサービス事業者などから取得するための通信機能を有する。停電情報は、停電期間のほかに、停電する地域、計画停電が実施される確率などの情報を含んでいてもよい。また、停電が日常的に頻発する地域であれば、第２の管理部１２は、停電が発生する期間を推定し、かつ推定した開始日時および終了日時を記憶する機能を有していてもよい。

電力管理装置１０は、需要家１の電気負荷２が停電期間に消費する電力量を予測する第１の予測部１３と、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量を予測する第２の予測部１４とを備える。つまり、第１の予測部１３は、第２の管理部１２が管理している停電期間に電気負荷２が消費する電力量を第１の電力情報として予測する。第１の予測部１３が第１の電力情報を予測するタイミングは、停電期間の開始時点以前（つまり、開始時点あるいは開始時点より前）とする。

第１の電力情報を予測するために、第１の予測部１３は、需要家１の電気負荷２による消費電力の推移を電力の消費に影響を与える条件と併せて記憶した履歴情報、および予測を行う時点で消費されている電力の値を用いる。つまり、第１の予測部１３は、履歴情報を記憶しており、停電期間の条件に対応した履歴情報を抽出し、抽出した履歴情報に基づいて停電期間に消費される電力量を予測する。ここに、電力の消費に影響を与える条件は、少なくとも日時（季節および時間帯）を含み、平日と休日との別、気象条件（天候、気温など）などを含んでいれば、なお望ましい。

第２の予測部１４は、第１の管理部１１が管理している蓄電設備２１の残容量と、第１の予測部１３が予測した第１の電力情報（停電期間に消費される電力量）とを用いて、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量を予測する。第２の予測部１４が蓄電設備２１の残容量を予測するタイミングは、電力取引を行う前であればいつでもよいが、停電期間の開始時点以前であることが望ましい。

ところで、停電期間の終了時点において蓄電設備２１に電力が残っている場合、蓄電設備２１から電気負荷２に電力を供給すれば、電力系統３０から受電する電力量を低減させることが可能であるが、蓄電設備２１の導入に要した費用は回収できない。そこで、本実施形態は、停電期間の終了時点において蓄電設備２１に残っている電力が販売可能である場合に、この電力により電力取引の市場に参加することを可能にしている。

電力取引の市場に参加するか否かは、電力管理装置１０に設けられた判断部１５が判断する。判断部１５は、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量に応じて電力取引の市場に参加するか否かを判断する。すなわち、判断部１５は、第２の予測部１４が予測した停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量が、所定の基準値を超える場合に、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断する。つまり、判断部１５は、後述する取引装置４０と電気通信回線ＮＴを通して通信し、電力取引の市場へ入札を行う。電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断された場合、入札を行う電力量（売電量）は、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量のうち基準値を超える電力量を上限とする。ここに、基準値は、第１の予測部１３の予測誤差によって第２の予測部１４の予測結果に誤差が生じることに備えて設定されており、停電期間の終了時点での蓄電設備２１の残容量は、基準値分の余裕（マージン）を持つことになる。

一方、判断部１５は、停電期間の終了時点における残容量が基準値以下である場合、電力取引の市場への参加を不可と判断する。ここで、停電期間の終了時点において蓄電設備２１の残容量が基準値に一致する場合は、停電期間において電気負荷２に電力を供給することが可能である。しかしながら、停電期間の終了時点において蓄電設備２１の残容量が基準値を下回る場合は、停電期間において電力が不足する可能性がある。

したがって、停電期間の終了時点において蓄電設備２１の残容量が基準値を下回る場合、判断部１５は、停電期間において蓄電設備２１から電気負荷２への給電を禁止するか、蓄電設備２１から給電する電気負荷２の種類あるいは動作を制限することが望ましい。停電期間に蓄電設備２１から給電可能な電気負荷２は、電気負荷２の重要度または優先度などに応じて、あらかじめ定めておけばよい。この場合、第１の予測部１３は、蓄電設備２１から停電期間に給電する電気負荷２の種類あるいは動作を制限すると仮定して、電気負荷２が消費する電力量を予測することが望ましい。また、電気負荷２の種類あるいは動作を制限する場合に、電気負荷２の重要度または優先度などに応じて、制限の程度を複数段階に設定してあってもよい。

電力取引の市場に参加し、さらに電力取引で約定した場合、判断部１５は、制御部１６に対して、第２の状態（つまり、蓄電設備２１から電力系統３０に電力を供給する状態）を選択するように指示する。このように、判断部１５は、取引装置４０と通信することにより、電力取引の市場に参加し、電力取引で約定すれば、第２の状態を選択するように制御部１６に指示することにより、蓄電設備２１の電力を電力系統３０に供給する。

電力管理装置１０が取引装置４０に対して電力取引への参加を要求したとしても、取引条件が合致しない場合、あるいは他の売り手による取引条件が買い手にとって有利である場合など、電力取引が約定しない場合もある。判断部１５は、電力取引が約定しない場合には、蓄電設備２１から電力系統３０への給電を行わず、蓄電設備２１の電力を必要に応じて電気負荷２に供給するように制御部１６に指示する。つまり、判断部１５は、電力取引が約定すると制御部１６に第２の状態を選択するように指示し、電力取引が成立しなければ制御部１６に第１の状態を選択するように指示する。

以下に、電力取引について簡単に説明する。電力取引は、電力の買い手が存在し、買い手の要求に応じられる売り手が存在する場合に成立する。電力取引は、電力の買い手および売り手が、取引条件を示して募集する。電力取引の市場を管理する装置は取引装置４０であって、買い手および売り手の端末装置がインターネットのような電気通信回線ＮＴを通して、取引装置４０に取引条件を示すことにより、電力取引が行われる。

取引装置４０は、買い手が示す取引条件と売り手が示す取引条件とから需要と供給の均衡点を探り、均衡点が得られた場合は電力取引を成立（約定）させ、均衡点が得られない場合は電力取引を不成立とする。取引条件は、電力の授受の実施期間、実施期間における電力（あるいは電力量）、電力の価格（単価あるいは総額）を含む。取引装置４０は、電力取引の結果を買い手および売り手の端末装置に通知し、電力取引が約定した場合、約定した取引条件も端末装置に通知する。本実施形態は、電力管理装置１０が端末装置に相当する。

ここでは、電力取引の例として、電力の売り手と買い手とが、それぞれ複数段階の取引条件を提示する場合を想定する。取引条件のうち実施期間については、買い手側が示す取引条件と売り手側が示す取引条件とに一部でも重複があれば、電力取引が可能になる。つまり、買い手側の要求する実施期間に対して売り手側が提供する実施期間が重複していれば電力取引は可能である。取引条件のうち電力および価格については、売り手と買い手との双方が、それぞれ複数種類の組み合わせを示す。取引装置４０は、売り手の取引条件と買い手の取引条件とにおいて、価格が一致する点を均衡点とする。

一般に、電力の買い手は、価格が低いほど多くの電力を買い取るように電力と価格との組み合わせを設定し、電力の売り手は、価格が高いほど多くの電力を売り渡すように電力と価格との組み合わせを設定する。したがって、電力の買い手が設定する価格の範囲と、電力の売り手が設定する価格の範囲とに重複する領域が存在していれば、取引装置４０は均衡点を見出すことが可能になる。

取引装置４０が行う電力取引の一例を図２に示す。図示例は、電力量と１ｋＷｈ当たりの電力の単価との組み合わせを用いて電力取引を行う例を示している。図２は、電力の買い手について、１時間当たりに買い取り可能な電力量と単価とが図３（ａ）の関係であり、電力の売り手について、１時間当たりに売り渡し可能な電力量と単価とが図３（ｂ）の関係である場合を想定している。

図３の例では、電力の買い手は、単価が７．００円以下であると、２８，０００ｋＷｈを買い取り可能であり、単価が８．５０円を超え９．００円以下であると、５，０００ｋＷｈを買い取り可能である。また、電力の買い手は、単価が９．００円を超えると、電力の買い取りを断念する。一方、電力の売り手は、単価が７．００円を超え７．２０円以下であると、７，０００ｋＷｈまで売り渡し可能であり、単価が９．００円を超えると、２５，０００ｋＷｈまで売り渡し可能である。また、電力の売り手は、単価が７．００円以下であると、電力の売り渡しを行わない。

以下では、図２に示す電力量と単価との関係を表すグラフのうち、買い手を表すグラフを需要線Ｌ１と呼び、売り手を表すグラフを供給線Ｌ２と呼ぶ。このグラフを用いると、買い手が要求する電力量と売り手が供給可能な取引電力量とが一致する点（均衡点）は、需要線Ｌ１と供給線Ｌ２との交点Ｐ１で表される。すなわち、図２に示す関係では、約定した電力量は１時間当たり１２，０００ｋＷｈであり、このときの１ｋＷｈ当たりの単価は８．１０円である。

このように、売り手と買い手との間で均衡点が得られると、取引装置４０は、売り手と買い手とに対して約定したことを、成立した条件とともに通知する。ここで、約定した電力量が買い手にとって不足している場合、不足分は別途に調達される。上述した例では、約定した電力量が１時間当たり１２，０００ｋＷｈであり、買い手は１時間当たり１３，０００ｋＷｈを必要としていれば、１０００ｋＷｈの不足が生じているから、この不足分は別に調達される。

上述した取引例は一例であり、実際にはさらに多数の参加者が存在することが想定されるから、約定を成立させる組み合わせは、膨大な数になる可能性がある。そのため、確率的アルゴリズムあるいは遺伝的アルゴリズムのように、比較的良好な解を有限時間で求めることが可能なアルゴリズムによって、適切な組み合わせを抽出することが望ましい。

また、上述した例では、需要線Ｌ１と供給線Ｌ２とが、ともに直線の組み合わせによる不連続線で表現されているが、滑らかに連続した曲線で表現されていてもよい。需要線Ｌ１と供給線Ｌ２との関係は、買い手と売り手とのそれぞれの環境条件に応じて様々に設定される。ここでの環境条件は、買い手あるいは売り手の資金力、電力需要の緊急度などを意味する。

上述した電力管理装置１０の構成例において、第１の管理部１１、第２の管理部１２、第１の予測部１３、第２の予測部１４、判断部１５、制御部１６は、需要家１に設けることが可能であり、また、制御部１６を除いて需要家１とは別に設けることも可能である。需要家１とは別にこれらの構成を設ける場合、電力管理装置１０は、ウェブサーバあるいはクラウドコンピュータシステムを用いて実現してもよい。

蓄電設備２１が計量した蓄電池の残容量を第１の管理部１１に引き渡し、計量装置３１による電力の計量値を第１の予測部１３に引き渡すために、需要家１に通信インターフェイス部を設けることが望ましい。また、制御部１６に判断部１５が約定したか否かを通知するために、需要家１に通信インターフェイス部を設けることが望ましい。

すなわち、需要家１に通信インターフェイス部が設けられることにより、第１の管理部１１、第２の管理部１２、第１の予測部１３、第２の予測部１４、判断部１５を、需要家１に設けなくとも、取引装置４０が提供するサービスを需要家１において享受することが可能になる。

なお、上述した実施形態において、蓄電設備２１は、需要家１に据え置かれる構成を想定しているが、蓄電設備２１の蓄電池は、電動車両に搭載された蓄電池であってもよい。蓄電設備２１から電気負荷２に電力を供給するか、電力系統３０に電力を供給するかを最終的に判断するには、他の条件が考慮される場合もある。

また、停電期間の開始時点までに蓄電設備２１の充電が可能である場合、第２の予測部１４が予測する残容量を、停電期間の開始時点までに充電可能な電力量で補正し、補正後の残容量を判断部１５が用いるようにしてもよい。

（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、需要家１に、蓄電設備２１のほかに、太陽光発電設備２２が設置されている場合を例示する。太陽光発電設備２２は、蓄電設備２１のように充電を考慮する必要がないが、発電される電力は一定ではなく、出力可能な電力は、太陽光発電設備２２を構成する太陽電池に入射する光の強度、光の入射角度、波長成分、温度などに依存して時々刻々変化する。また、太陽光発電設備２２は、定電圧を出力するのではなく出力電圧が、太陽光発電設備２２に接続された電路の線間電圧に追従するように構成されている。すなわち、太陽光発電設備２２は、電力系統３０から受電している間に発電する電力が変動した場合、太陽光発電設備２２から出力される電圧は電力系統３０の電圧に維持され、電流が電力の変動に追従して変動する。

太陽光発電設備２２が発電する電力は、天候、気温などに応じて予測される。本実施形態の電力管理装置１０は、太陽光発電設備２２が発電する電力を予測する第３の予測部１７を備える。また、太陽光発電設備２２が発電する電力を管理する第３の管理部１８を備える。第３の管理部１８は、太陽光発電設備２２が発電した電力を図示しないセンサ（計量装置３１と同様に電流および電圧を監視する）から取得し、取得した電力の推移を日時とともに記憶する機能を有する。第３の管理部１８が記憶する情報は、太陽光発電設備２２が発電する電力量を予測するために用いるから、日時以外にも太陽光発電設備２２が発電する電力量に寄与する他の条件も記憶することが望ましい。この種の条件は、日照量、気温、季節などを含む。

第３の予測部１７は、第３の管理部１８が記憶している過去の電力の推移（履歴）と、天気予報（とくに、天候と気温）などの情報とに基づいて、停電期間において太陽光発電設備２２が発電する電力量を予測する。第３の予測部１７が予測した電力量は、第２の予測部１４が蓄電設備２１の残容量を予測する際に用いられる。ここに、第２の予測部１４は、停電期間には、太陽光発電設備２２が発電する電力を蓄電設備２１から出力する電力に優先して電気負荷２に供給するという条件を付加して、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量を予測する。

すなわち、停電期間には、可能であれば太陽光発電設備２２が発電した電力を電気負荷２に供給し、電気負荷２が要求する電力量に対して、太陽光発電設備２２が発電する電力量が不足する場合に、蓄電設備２１が電気負荷２に給電するという条件が設定される。この条件のもとで、第２の予測部１４は、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量を予測する。この構成によって、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量が実施形態１の構成よりも増加する可能性が高くなる。

したがって、実施形態１の構成と比べると、電力取引の市場に参加する機会が増加し、また、電力取引において入札可能な電力量も増加する。言い換えると、電力取引によって得られる対価が増加し、蓄電設備２１および太陽光発電設備２２の導入に伴って生じた費用の回収期間を短縮することが可能になる。停電期間に太陽光発電設備２２が発電する電力量が電気負荷２の要求する電力量よりも多い場合であって、蓄電設備２１が満充電でなければ、太陽光発電設備２２が発電した電力量の余剰分を蓄電設備２１の充電に用いることが可能である。この場合、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量がさらに増加する。

本実施形態の他の構成および動作は実施形態１と同様である。本実施形態では、蓄電設備２１として蓄電設備２１だけではなく、太陽光発電設備２２を併用しているから、利用可能な電力が増加し、停電期間の終了時点における蓄電設備２１の残容量の増加が期待できる。つまり、電力取引の市場への参加が可能になる機会が増加する。しかも、太陽光発電設備２２は、自然エネルギーを用いて発電するから、発電に伴う費用が発生せず、電力取引が約定した場合の利益の増加が期待できる。なお、上述したように、本実施形態において、太陽光発電設備２２は、風力、水力、地熱などの自然エネルギーを用いて発電する他の発電設備に置き換えることが可能である。

１ 需要家
２ 電気負荷
１０ 電力管理装置
１１ 第１の管理部
１２ 第２の管理部
１３ 第１の予測部
１４ 第２の予測部
１５ 判断部
１６ 制御部
１７ 第３の予測部
２１ 蓄電設備
２２ 太陽光発電設備
３０ 電力系統
４０ 取引装置
ＮＴ 電気通信回線

Claims (6)

1. 需要家が備える蓄電設備の残容量を管理する第１の管理部と、
   電力系統が停電する停電期間を含む停電情報を管理する第２の管理部と、
   前記需要家が備える電気負荷が前記停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として予測する第１の予測部と、
   前記停電期間の開始時点または開始前において、前記第１の電力情報を用いて前記停電期間の終了時点における前記残容量を予測する第２の予測部と、
   前記停電期間の終了時点における前記残容量が所定の基準値を超える場合、前記蓄電設備の残容量のうち前記基準値を超える電力量を売電量の上限として、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断する判断部とを備える
   ことを特徴とする電力管理装置。
2. 前記判断部は、前記停電期間の終了時点における前記残容量が前記基準値以下である場合、電力取引の市場への参加を不可と判断する
   請求項１記載の電力管理装置。
3. 自然エネルギーを用いて発電し、かつ発電した電力が前記蓄電設備の出力する電力に優先して前記電気負荷に供給される発電設備を前記需要家が備える場合、
   前記発電設備が前記停電期間において発電する電力量を第２の電力情報として予測する第３の予測部をさらに備え、
   前記第２の予測部は、前記停電期間の開始時点または開始前において、前記第１の電力情報に加えて前記第２の電力情報を用いて前記停電期間の終了時点における前記残容量を予測する
   請求項１又は２記載の電力管理装置。
4. 前記蓄電設備から前記電気負荷に電力を供給する第１の状態と、前記蓄電設備から前記電力系統に電力を供給する第２の状態とを選択する制御部をさらに備え、
   前記判断部は、前記電力取引で約定した場合、前記第２の状態を選択するように前記制御部に指示する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力管理装置。
5. 需要家が備える蓄電設備の残容量を第１の管理部が管理し、
   電力系統が停電する停電期間を含む停電情報を第２の管理部が管理し、
   前記需要家が備える電気負荷が前記停電期間において消費する電力量を第１の電力情報として第１の予測部が予測し、
   前記停電期間の開始時点または開始前において、前記第１の電力情報を用いて前記停電期間の終了時点における前記残容量を第２の予測部が予測し、
   前記停電期間の終了時点における前記残容量が所定の基準値を超える場合、前記蓄電設備の残容量のうち前記基準値を超える電力量を売電量の上限として、電力取引の市場に参加する条件が成立したと判断部が判断する
   ことを特徴とする電力管理方法。
6. コンピュータを、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力管理装置として機能させるプログラム。

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