JP2015095922A - エネルギー管理装置およびエネルギー管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から供給されるエネルギーの使用が制限された状況下の分散型エネルギー網において、ユーザの要求に応じてエネルギー需給を制御する。【解決手段】エネルギー管理装置は、エネルギーの供給設備および需要設備を含む分散型エネルギー網のエネルギー需給を管理する。エネルギー管理装置は、ユーザにより設定される要求時間と、供給設備により利用されることができる残エネルギー量の測定値とを記憶する記憶部と、分散型エネルギー網に対して外部から供給される外部エネルギーの使用が制限された場合、制限の開始時刻から要求時間が経過した後の終了時刻における残エネルギー量が予め定められた終了エネルギー量以上になることを条件として、残エネルギー量の測定値に基づき需要設備による需要の抑制が必要であるか否かを判定し、判定の結果に基づいて、供給設備または需要設備に対する指令値を算出する演算部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、エネルギーの需給を制御する技術に関する。

従来のエネルギー系統は、商用電源や商用ガス等の大規模エネルギー供給網から各需要家（住宅、ビル、工場）が電力やガス等のエネルギーを購入する構造であった。近年では、エネルギー利用の効率化や環境負荷軽減や災害時対応などのニーズから、需要家が、自然エネルギー発電や大容量バッテリーや発電機等を導入するケースが多くなり、エネルギー系統が分散型エネルギー網の構造へと変化しつつある。

一方、災害時の商用エネルギー使用制限への対応や商用系統遮断時の事業継続性（ＢＣＰ）が求められている。これらの対応策の具体例として、分散エネルギー源の導入やデマンド抑制制御がある。分散エネルギー源は、商用系統の代わりにエネルギーを供給する。一方、デマンド抑制制御は商用エネルギー使用制限時にデマンドを適切に制御し、需要を必要量だけ抑制することで、需要家へのエネルギー供給の期間を増加させることができる。

この内、デマンド抑制制御方法として、特許文献１では、商用エネルギー使用制限時に、一般需要家の宅内機器を、制御順位が記載されたルールテーブルに従って自動制御し、デマンドを抑制する方法が開示されている。また、特許文献２では、同じく商用エネルギー使用制限時に、空調設備や照明設備を持つ需要家に対して複数のデマンド抑制制御パターンを提示して、ユーザの快適性を維持しながらデマンド抑制制御を達成する方法が開示されている。

特許第５１１７６２５号公報 特開２０１２−１６３３０４号公報

大規模エネルギー供給網から需要家へエネルギーを供給する構造において、需要家のデマンドを抑制する技術は、大規模エネルギー供給網から供給されるエネルギーの使用が制限された状況下の分散型エネルギー網において、ユーザの要求に応えられない場合がある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様であるエネルギー管理装置は、エネルギーの供給設備および需要設備を含む分散型エネルギー網のエネルギー需給を管理する。エネルギー管理装置は、ユーザにより設定される要求時間と、供給設備により利用されることができる残エネルギー量の測定値とを記憶する記憶部と、分散型エネルギー網に対して外部から供給される外部エネルギーの使用が制限された場合、制限の開始時刻から要求時間が経過した後の終了時刻における残エネルギー量が予め定められた終了エネルギー量以上になることを条件として、残エネルギー量の測定値に基づき需要設備による需要の抑制が必要であるか否かを判定し、判定の結果に基づいて、供給設備または需要設備に対する指令値を算出する演算部と、を備える。

本発明の一態様によれば、外部から供給されるエネルギーの使用が制限された状況下の分散型エネルギー網において、ユーザの要求に応じてエネルギー需給を制御することができる。

本発明の実施例の需要家電源系統の構成を示す。 エネルギー管理装置の構成を示す。 予測値の一例を示す。 デマンド抑制量演算部の動作を示す。 目標残エネルギー量消費直線の一例を示す。 デマンド抑制優先設備テーブルの内容の一例を示す。 需要設備制御量演算部の動作を示す。 デマンド抑制を考慮した場合の予測残エネルギー量の一例を示す。 供給計画の第一の具体例を示すタイムチャートである。 供給計画の第一の具体例における電力量の測定値および予測値を示す。 供給計画の第二の具体例を示すタイムチャートである。 供給計画の第二の具体例における電力量の測定値および予測値を示す。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

本実施例では、商用電力系統から商用電力が供給されると共に、エネルギーの供給設備と需要設備を有する分散型エネルギー網のエネルギー管理装置について説明する。このエネルギー管理装置は、商用エネルギー使用制限時に、ユーザが要求する期間だけ分散型エネルギー網を延命するように制御する。商用エネルギー使用制限は、停電により商用電力系統からの供給を受けられない場合や、商用エネルギーの使用量の上限の指示を受けた場合を含む。分散型エネルギー網は例えば、需要家電源系統である。供給設備は例えば、発電機や熱源設備等である。需要設備は例えば、照明設備や空調設備等である。分散型エネルギー網の需要家は、需要家が複数集まって構成する需要家であっても良い。

図１は、需要家電源系統の構成を示す。

この需要家電源系統１００は商用電力系統１０１と接続されている。需要家電源系統１００は、自家発電設備として、燃料貯蔵型の発電設備群１０２、自然エネルギーを用いた発電設備群１０３と、蓄電設備群１０４を有している。需要家電源系統１００はさらに、空調等に対して熱媒（冷媒）により熱エネルギーを供給する熱源設備１０５を有している。需要家電源系統１００はさらに、需要設備として、空調設備群１０６及び照明設備群１０７を有している。この内、空調設備群１０６は、熱源設備１０５による熱エネルギーと電気エネルギーの少なくとも何れかを用いて動作する。商用電力系統１０１と自家発電設備を合わせて供給設備と呼ぶ。

図２は、エネルギー管理装置の構成を示す。

エネルギー管理装置２００は、受信部２０１と、監視部２０２と、予測部２０３と、デマンド抑制量演算部２０４と、需要設備制御量演算部２０６と、供給設備制御量演算部２０７と、需要設備指令部２０８と、供給設備指令部２０９とを有する。エネルギー管理装置２００は更に、実績データテーブル２２１と、デマンド抑制優先設備テーブル２２２と、制御テーブル２２３とを有する。エネルギー管理装置２００は、メモリとマイクロプロセッサを含むコンピュータにより実現されても良い。

受信部２０１は、電力会社などのサーバ装置から商用電力系統１０１から使用可能な電力量の上限を示す商用電力使用量制限値２１０を取得することができる。エネルギー管理装置２００のユーザによる入力に基づいて需要家電源系統１００の延命期間を示す延命期間情報２１１を取得する。受信部２０１は、受信した商用電力使用量制限値２１０および延命期間情報２１１を記憶しても良い。受信部２０１は、ユーザによる入力を受け付ける入力装置であっても良い。需要家電源系統１００が保有する分散エネルギー源の残量を「残エネルギー量」と定義する。本実施例における残エネルギー量は、発電設備群１０２の燃料の残量である残燃料量と、蓄電設備群１０４の蓄電量の残量である蓄電残量との合計であり、電力量に換算されて表される。なお、自然エネルギーを用いた発電設備群１０３も単独での自立運転が可能であるが、気象による不安定な電源である為、残エネルギー量には含まれない。需要家電源系統１００の延命期間とは、商用電力系統１０１からの供給が制限されてから、需要家電源系統１００が保有する残エネルギー量が所定残量に達するまでの時間である。

エネルギー管理装置２００は、制御終了信号を得るまで、周期Δｔ毎に演算や指令を行う。

監視部２０２は、需要家電源系統１００の各設備における電力量や熱量などの測定値を定期的に取得する。監視部２０２は、取得した測定値を記憶しても良いし、実績データテーブル２２１に保存しても良い。測定値は例えば、発電設備群１０２の燃料タンクのセンサにより測定される燃料残量［ｋＬ］や、空調設備群１０６により測定される消費電力量［ｋＷｈ］や消費熱量［ＭＪ］などである。

予測部２０３は、周期毎に、需要家電源系統１００の各設備の時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの需給エネルギー量の予測値を次式により算出する。本実施例においては、エネルギー量を電力量で表す。

数式１−（１）は、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの需要家電源系統１００による供給エネルギー量の予測値である予測供給電力量ｅ_{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を示す。ここで、ｅ１０１は商用電力の供給電力量［ｋＷｈ］、ｅ１０２は発電設備群１０２の供給電力量［ｋＷｈ］、ｅ１０３は発電設備群１０３の供給電力量［ｋＷｈ］、ｅ１０４は蓄電設備群１０４の供給電力量［ｋＷｈ］である。

数式１−（２）は、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの需要家電源系統１００による需要エネルギー量の予測値である予測需要電力量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ}（ｔ）を示す。ここで、ｅ１０５は熱源設備１０５の需要電力量［ｋＷｈ］、ｅ１０６は空調設備群１０６の需要電力量［ｋＷｈ］、ｅ１０７は照明設備群１０７の需要電力量［ｋＷｈ］である。ここで、需要電力量ｅ１０５は空調設備群１０６に含まれる空調設備ｊの需要熱量［ＭＪ］に、空調設備ｊに熱量供給する熱源設備ｉの効率係数ｋｉ（出力エネルギー／入力エネルギー）を乗じたものの総和である。

商用エネルギー使用制限が商用電力使用量制限値２１０の通知である場合、予測部２０３は、商用供給電力量ｅ１０１の値を商用電力使用量制限値２１０とする。商用エネルギー使用制限が停電である場合、予測部２０３は、時刻ｔから時間Δｔ経過後も停電であると仮定し、商用供給電力量ｅ１０１の値を０とする。

予測部２０３は、自然エネルギーによる発電設備群の供給電力量ｅ１０３として、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの発電電力量［ｋＷｈ］を算出するが、算出方法としては例えば過去の実績データに基づいた統計的手法を用いる。実績データテーブル２２１は、季節や曜日や時間帯毎に、過去の測定値を実績データとして格納する。予測部２０３は、需要設備１０５〜１０７の需要電力量ｅ１０５〜ｅ１０７に関しても、過去の実績データに基づいた統計的手法により算出する。この内、ｅ１０５に関して、予測部２０３は、熱源設備１０５の需要電力量を予測しても良いし、空調設備群１０６の需要熱量を予測してその予測値から熱源設備効率係数ｋを乗じて熱源設備の需要電力量ｅ１０５を予測しても良い。

図３は、予測値の一例を示す。

この図は、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの供給設備による供給電力量の予測値と、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの需要設備による需要電力量の予測値とを示す。ここで、予測供給電力量のうちエネルギー管理装置２００により制御できないエネルギー源であって、商用電力の供給電力量ｅ１０１と自然エネルギーの発電設備群１０３の供給電力量ｅ１０３の合計である基準供給電力量ｅ１０１＋ｅ１０３と、需要設備による需要電力量の合計である予測需要電力量ｅ１０５＋ｅ１０６＋ｅ１０７とを比較する。この図は、基準供給電力量ｅ１０１＋ｅ１０３が予測需要電力量ｅ１０５＋ｅ１０６＋ｅ１０７より少ない場合を示す。この図における斜線で示された部分は、予測需要電力量に対する基準供給電力量の不足分である不足電力量を示す。この場合、エネルギー管理装置２００は、発電設備群１０２の燃料残量や蓄電設備群１０４の蓄電残量などの残エネルギーを用いて不足電力量を補う。よって、不足電力量を補うために、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでに残エネルギーから供給される電力量の予測値である予測残エネルギー消費電力量ｅ_{ｒｅ＿ｕｓｅ}（ｔ）［ｋＷｈ］は次式の通り、発電設備群１０２の発電電力量ｅ１０２［ｋＷｈ］と蓄電設備群１０４の放電電力量ｅ１０４［ｋＷｈ］の合計値で表される。

次にデマンド抑制量演算部２０４は、需要家電源系統１００をユーザが要求する延命期間だけ延命させる為に時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの期間においてデマンド抑制が必要か否かを判定し（２０５）、必要と判定された場合（２０５：ＹＥＳ）に抑制する需要電力量である抑制量を演算する。

図４は、デマンド抑制量演算部２０４の動作を示す。

時刻ｔにおける残エネルギー量である測定残エネルギー量ｅ_ｒｅ（ｔ）は、監視部２０２によって測定された発電設備群１０２の燃料残量［ｋＬ］及び蓄電設備群１０４の蓄電残量［ｋＷｈ］を電力量に換算した換算電力量として次式で定義される。

数式３において、ｅ_ｏｂ＿ｊ（ｔ）は設備群ｊの残エネルギー量である設備残エネルギー量［ｋＷｈ］、Ｆ１０２は発電設備群１０２の燃料残量測定値［ｋＬ］、ｈｖは燃料固有の発熱量［ＭＪ／ｋＬ］、ｋは発電設備の効率係数［−］、Ｓ１０４は蓄電設備群１０４の蓄電残量測定値［ｋＷｈ］、ρは蓄電設備の電力変換装置ＰＣＳの損失係数［−］を示す。よって、数式２及び数式３より時刻ｔ＋Δｔにおける残エネルギー量である予測残エネルギー量ｅ_{ｒｅ＿ｃａｌｃ}（ｔ＋Δｔ）は次式で表される。

数式４においてｅ_ｒｅ（ｔ）は数式３で算出された時刻ｔの測定残エネルギー量であり、ｅ_{ｒｅ＿ｕｓｅ}（ｔ）は数式２で算出した時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの予測残エネルギー消費電力量である。デマンド抑制量演算部２０４は、現在時刻をＴ０とし、現在時刻Ｔ０から時間Δｔ経過後の時刻をＴ１とし、予測残エネルギー量ｅ_{ｒｅ＿ｃａｌｃ}（Ｔ１）を算出する（Ｓ４０１）。

図５は、目標残エネルギー量消費直線の一例を示す。

この図において、横軸は時刻を示し、縦軸は残エネルギー量を示す電力量［ｋＷｈ］を示す。この図において、点線の直線は、残エネルギー量の消費の計画を示す目標残エネルギー量消費直線４１１を示す。実線の折れ線は、現在時刻Ｔ０までの測定残エネルギー量と時刻Ｔ１における予測残エネルギー量とである残エネルギー量４１２を示す。延命開始時刻Ｔｓは、商用エネルギー使用制限が発生した時刻を示す。延命終了時刻Ｔｅは、延命開始時刻Ｔｓから延命期間後の時刻を示す。残エネルギー量を延命期間だけ延命させる為には、延命開始時刻Ｔｓから延命終了時刻Ｔｅまでの期間において残エネルギー量を一定量ずつ消費していくことが望ましい。デマンド抑制量演算部２０４は、残エネルギー量の目標値を示す目標残エネルギー量消費直線４１１を次式に従い算出する。

数式５においてｅ_ｓｈ（ｔ）は時刻ｔにおける残エネルギー量の目標値である目標残エネルギー量を示し、ｅｓは時刻Ｔｓにおける測定残エネルギー量を示し、ｅｆは時刻Ｔｆに残すべき残エネルギー量であって予め定められた最終残エネルギー量を示す。この内、ｅｆはユーザによる設定値であり、通常、延命終了時刻に残エネルギー量が０になっても良いのでｅｆを０と設定しも構わないが、制御誤差を考慮しｅｆ＞０としている。デマンド抑制量演算部２０４は、時刻Ｔ１における目標残エネルギー量であるｅ_ｓｈ（Ｔ１）を算出する（Ｓ４０２）。

数式５に時刻（ｔ＋Δｔ）を代入したものが時刻ｔから時間Δｔ経過後の目標残エネルギー量ｅ_ｓｈ（ｔ＋Δｔ）となる。デマンド抑制量演算部２０４は、数式４及び数式５によりそれぞれ算出された目標残エネルギー量ｅ_ｓｈ（ｔ＋Δｔ）と予測残エネルギー量ｅ_{ｒｅ＿ｃａｌｃ}（ｔ＋Δｔ）とから、抑制する需要電力量の目標値である目標デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ}（ｔ）を次式に従い算出する（Ｓ４０３）。

例えば、図５に示すように、時刻Ｔ１における予測残エネルギー量ｅ_{ｒｅ＿ｃａｌｃ}（Ｔ１）が目標残エネルギー量ｅ_ｓｈ（Ｔ１）以下である場合、デマンド抑制量演算部２０４は、需要設備の需要電力量を抑制するデマンド抑制制御を実施することにより、時刻Ｔ１における残エネルギー量を目標残エネルギー量以上に維持する。目標デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ}（ｔ）が正値の場合（２０５：ＹＥＳ）、需要設備制御量演算部２０６は、空調設備群１０６と照明設備群１０７に含まれる各需要設備で抑制する需要電力量である設備デマンド抑制量を決定する。その後、供給設備制御量演算部２０７が動作する。デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ}（ｔ）が負値であれば（２０５：ＮＯ）、デマンド抑制の必要がないので、需要設備制御量演算部２０６が動作せずに供給設備制御量演算部２０７が動作する。

以下、デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ}（ｔ）が正値の場合（２０５：ＹＥＳ）の需要設備制御量演算部２０６の動作について説明する。

需要設備制御量演算部２０６は、デマンド抑制優先設備テーブル２２２を参照し、需要設備毎の設備デマンド抑制量を決定する。

図６は、デマンド抑制優先設備テーブル２２２の内容の一例を示す。

デマンド抑制優先設備テーブル２２２は、需要設備をグループ化して制御グループとし、複数の制御グループを定義する。更にデマンド抑制優先設備テーブル２２２は、複数の制御グループのそれぞれの優先順位を定義する。この図の例においては、空調設備群１０６に含まれている、空調設備（１）、空調設備（２）、…空調設備（Ｍ）に対して、制御グループであるグループ（１）、グループ（２）、グループ（４）が定義されている。更に、照明設備群１０７に含まれている、照明設備（１）、照明設備（２）、…照明設備（Ｎ）に対して、グループ（３）、グループ（５）が定義されている。制御グループに与えられたグループ番号はデマンド抑制の優先順位を示し、グループ番号が小さいほどその制御グループに対し優先してデマンド抑制が行われることを示す。

図７は、需要設備制御量演算部２０６の動作を示す。

需要設備制御量演算部２０６は、優先順位が高い制御グループ順に、当該制御グループに登録されている需要設備ｉに対して設備稼働停止を実施する場合の需要電力量の抑制量である設備デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｉ}（ｔ）を算出する（Ｓ６０１）。需要設備制御量演算部２０６は、設備デマンド抑制量の合計である合計デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｓｕｍ}（ｔ）に、設備デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｉ}（ｔ）を加算することにより新たな合計デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｓｕｍ}（ｔ）を算出する（Ｓ６０２）。その後、需要設備制御量演算部２０６は、合計デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｓｕｍ}（ｔ）が目標デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ}（ｔ）以上になったか否かを判定する（Ｓ６０３）。合計デマンド抑制量が目標デマンド抑制量以上にならなければ（Ｓ６０３：ＮＯ）、需要設備制御量演算部２０６は、処理をＳ６０１に移行させて次の需要設備の処理を行う。一方、合計デマンド抑制量が目標デマンド抑制量以上になった時点で（Ｓ６０３：ＹＥＳ）、需要設備制御量演算部２０６は、このフローを終了する。需要設備制御量演算部２０６は、各需要設備に対して算出された設備デマンド抑制量をデマンド抑制の指令値とする。

ここで、或る需要設備を運転停止した時の設備デマンド抑制量ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｉ}（ｔ）の算出方法について説明する。当該需要設備の運転を停止させる場合、時刻ｔで監視部２０２により測定されている当該需要設備の消費電力量がそのまま抑制されると想定する。例えば、監視部２０２により当該需要設備の消費電力量が測定されている場合、需要設備制御量演算部２０６は、測定された消費電力量をそのまま設備デマンド抑制量とする。監視部２０２により当該需要設備の消費熱量が測定されている場合、需要設備制御量演算部２０６は、測定された消費熱量を次式により消費電力量に換算して設備デマンド抑制量とする。

ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｉ}（ｔ） ＝ ｋ×Ｈ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｉ}（ｔ）

ここで、Ｈ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｉ}（ｔ）は、測定された需要設備ｉの消費熱量であり、ｋは熱源設備効率係数である。

需要設備制御量演算部２０６は、予測需要電力量から合計デマンド抑制量を減ずることにより、新たな予測需要電力量を算出する。

需要設備制御量演算部２０６によれば、需要設備の優先順位に従ってデマンド抑制の対象となる需要設備を選択することができる。また、選択された需要設備に対し、デマンド抑制量以上の需要エネルギー量を抑制することができる。また、需要設備をグループ化して優先順位を与えることにより、ユーザは容易に優先順位を設定することができる。また、熱エネルギーを電気エネルギーに換算して、エネルギー量を演算することにより、分散型エネルギー網が熱エネルギー供給設備と電気エネルギー供給設備とを含む場合であっても、それらの設備を一括して制御することができる。

図８は、デマンド抑制を考慮した場合の予測残エネルギー量の一例を示す。

この図は、目標残エネルギー量消費直線４１１のうち、時刻Ｔ０からＴ１までの領域を拡大したものを示す。この図は更に、デマンド抑制考慮前の時刻Ｔ１の予測残エネルギー量７０２と、デマンド抑制考慮後の時刻Ｔ１の予測残エネルギー量７０４とを示す。デマンド抑制考慮後の時刻Ｔ１の予測残エネルギー量７０４は、デマンド抑制考慮前の時刻Ｔ１の予測残エネルギー量７０２に比べてデマンド抑制量７０５だけ増加することにより、時刻Ｔ１の目標残エネルギー量より大きくなる見込みとなる。

以下、供給設備制御量演算部２０７の動作について説明する。

供給設備制御量演算部２０７は、制御テーブル２２３に基づき、時刻ｔから時刻Δｔまでに予測需要電力量を供給するための各供給設備の供給計画を決定する。供給計画は、発電設備群１０２に含まれる各発電設備の発電量の指令値と、蓄電設備群１０４に含まれる各蓄電設備の放電量の指令値とを含む。需要設備制御量演算部２０６及び供給設備制御量演算部２０７で算出された指令値は、それぞれ需要設備指令部２０８及び供給設備指令部２０９によって指令信号として各設備へ送信される。エネルギー管理装置２００が、周期Δｔ毎に、算出される指令値を供給設備および需要設備へ送信することにより、分散型エネルギー網内のエネルギー需給を制御し、延命期間中の残エネルギー量を制御することができる。なお、エネルギー管理装置２００は、算出された予測値や指令値を表示装置に表示させても良い。

以下、供給設備制御量演算部２０７により決定される供給計画の具体例について説明する。

ここでは、供給計画の第一の具体例として、需要家電源系統１００が、発電設備群１０２として発電機８０２を有し、発電設備群１０３として太陽光発電８０３を有し、蓄電設備群１０４として蓄電池８０４を有し、商用電力１０１が停電した場合の供給計画について説明する。蓄電池８０４および太陽光発電８０３のそれぞれは、直流電源であるため、直流電力と交流電力の間の変換を行うＰＣＳ（Power Conditioning System）を有する。

図９は、供給計画の第一の具体例を示すタイムチャートである。

この図のそれぞれのタイムチャートにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は供給する電力を示す。制御テーブル２２３は例えば、発電機８０２が停電時に起動して一定の出力を維持する自動運転（停電運転モード、一定運転）と、太陽光発電８０３が気象条件に応じて発電する成り行き運転との制御シーケンスを定義する。これにより、発電機８０２は、停電後、燃料が続く限り、一定電力量を出力し続ける。したがって、エネルギー管理装置２００は、発電機８０２と太陽光発電８０３を制御せず、蓄電池８０４に対してのみ指令値を計算して送信する。供給設備制御量演算部２０７は、蓄電池８０４への指令放電量を、次式によって計算する。

ここで、ｅ８０４（ｔ）は蓄電池８０４への指令により放電される電力量である指令放電量であり、ｅ_{ｄｅｍａｎｄ}（ｔ）は予測部２０３による予測需要電力量であり、ｅ_{ｄｅｍａｎｄ＿ｃｕｔ＿ｓｕｍ}（ｔ）は合計デマンド抑制量であり、ｅ８０２（ｔ）は発電機８０２の出力について制御テーブル２２３から取得される電力量であり、ｅ８０３（ｔ）は太陽光発電８０３の出力について予測部２０３により算出される電力量である。

時刻Ｔｓで停電が発生した場合、発電機８０２は、停電信号を取得すると自動的に起動し、その後に出力電圧を確立し、一定電力を出力する。また、太陽光発電８０３のＰＣＳは、時刻Ｔｓで停電が発生すると停止し、その後、発電機８０２からの出力に応じて再起動する。その後、太陽光発電８０３は、成り行き運転を行う。したがって、エネルギー管理装置２００は、太陽光発電８０３を制御しない。また、蓄電池８０４のＰＣＳは、時刻Ｔｓで停電が発生すると停止し、その後、発電機８０２からの出力に応じて再起動する。その後、蓄電池８０４は、時刻Ｔ０で放電指令Ｓ（Ｔ０）を受信すると、放電指令Ｓ（Ｔ０）に含まれている指令放電量に従って放電し、時刻Ｔ１で放電指令Ｓ（Ｔ１）を受信すると、放電指令Ｓ（Ｔ１）に含まれている指令放電量に従って放電する。

図１０は、供給計画の第一の具体例における電力量の測定値および予測値を示す。

この図において、左のグラフは時刻Ｔ０における供給電力量および需要電力量を示し、右のグラフは時刻Ｔ１における供給電力量および需要電力量を示す。発電機８０２は、自動運転を行うため、発電機８０２による供給電力量ｅ８０２は、Ｔ０とＴ１の間で変化しない。太陽光発電８０３は、成り行き運転を行うため、太陽光発電８０３による供給電力量ｅ８０３は、Ｔ０とＴ１の間で変化する。第一の具体例では、時刻Ｔ０からＴ１までの期間において、デマンド制御が行われている。供給電力量ｅ８０２、ｅ８０３、ｅ８０４の合計は、デマンド制御後の予測需要電力量に等しくなる。

次に、供給計画の第二の具体例として、需要家電源系統１００が、蓄電設備群１０４として蓄電池９０４と蓄電池９１４を有し、発電設備群１０３として太陽光発電９０３を有し、商用電力１０１が停電した場合の供給計画について説明する。蓄電池９０４、９１４および太陽光発電９０３のそれぞれは、直流電源であるため、ＰＣＳを有する。

図１１は、供給計画の第二の具体例を示すタイムチャートである。

制御テーブル２２３は、蓄電池９０４を電圧源として定義し、蓄電池９０４が停電時に起動して一定の出力を維持する自動運転（一定運転）を定義する。これにより、蓄電池９０４は、停電後、蓄電残量がある限り、一定放電量を出力し続ける。したがって、エネルギー管理装置２００は、蓄電池９０４と太陽光発電９０３を制御せず、蓄電池９１４に対してのみ指令値を計算して送信する。供給設備制御量演算部２０７は、蓄電池９１４への指令放電量を、次式によって計算する。

ここで、ｅ９１４（ｔ）は蓄電池９１４への指令により放電される電力量である指令放電量であり、ｅ_{ｄｅｍａｎｄ}（ｔ）は予測部２０３による予測需要電力量であり、ｅ９０４（ｔ）は蓄電池９０４の放電について制御テーブル２２３から取得される電力量であり、ｅ９０３（ｔ）は太陽光発電９０３の出力について予測部２０３により算出される電力量である。

蓄電池９０４のＰＣＳは、時刻Ｔｓで停電が発生すると停止し、その後に再起動し（自立運転モード）、出力電圧を確立し、一定電力を放電する。また、太陽光発電９０３のＰＣＳは、時刻Ｔｓで停電が発生すると停止し、蓄電池９０４からの出力に応じて再起動する（自立運転モード）。その後、太陽光発電８０３は、成り行き運転を行う。その後、Ｔ１で日射量が増大し、太陽光発電８０３の発電量が増大する。また、蓄電池９１４のＰＣＳは、時刻Ｔｓで停電が発生すると停止し、その後、蓄電池９０４からの出力に応じて再起動する（自立運転モード）。その後、蓄電池９１４は、時刻Ｔ０で放電指令Ｓ（Ｔ０）を受信すると、放電指令Ｓ（Ｔ０）に含まれている指令放電量に従って放電する。時刻Ｔ１のように、太陽光発電８０３の発電量が増大することにより、蓄電池９１４への指令放電量が負値となった場合、指令放電量は、指令充電量となる。この指令を受けた蓄電池９１４は、指令充電量に従って充電を行う。

図１２は、供給計画の第二の具体例における電力量の測定値および予測値を示す。

この図において、左のグラフは時刻Ｔ０における供給電力量および需要電力量を示し、右のグラフは時刻Ｔ１における供給電力量および需要電力量を示す。蓄電池９０４は、自動運転を行うため、蓄電池９０４による供給電力量ｅ９０４は、Ｔ０とＴ１の間で変化しない。太陽光発電９０３は、成り行き運転を行うため、太陽光発電９０３による供給電力量ｅ９０３は、Ｔ０とＴ１の間で変化する。第二の具体例では、時刻Ｔ０からＴ１までの期間において、デマンド制御は行われない。時刻Ｔ０において、供給電力量ｅ９０４、ｅ９０３、ｅ９１４の合計は、予測需要電力量に等しくなる。時刻Ｔ１において、供給電力量ｅ９０４、ｅ９０３の合計は、予測需要電力量と蓄電池９１４の充電量ｅ９１４との合計に等しくなる。

供給設備制御量演算部２０７が制御テーブル２２３に従って、制御する供給設備を選択し、選択された供給設備の指令値を算出することにより、予測需要電力量に応じた電力量を供給することができると共に、目標残エネルギー量以上の残エネルギー量を維持することができる。

本実施例によれば、エネルギー管理装置２００が、Δｔ毎に、Δｔ後の残エネルギー量を目標残エネルギー量以上にするようにデマンド抑制量を算出することにより、延命期間後の残エネルギー量を最終残エネルギー量以上にすることができる。

分散型エネルギー網では、需要家側で常用電源や非常用電源や自然エネルギーなどの自家設備を積極的に導入している場合が多い。本実施例によれば、商用エネルギー使用制限時はデマンド抑制制御と共に自家設備を最大限に活用したエネルギー供給を行うことができる。公共施設や病院等の重要施設のＢＣＰ方針として系統遮断時から一定期間はエネルギー供給が途絶えないことを条件の一つとして取り入れているケースがある。本実施例によれば、商用エネルギー使用制限時においてはこのようなＢＣＰ方針を確実に達成することができる。即ち、本実施例によれば、災害時や電力供給ひっ迫時等に発生する商用エネルギー使用制限時において、その発生から一定期間はエネルギー供給が途絶えないように、需要家側の発電機や自然エネルギー発電等の分散エネルギー源を使用することができる。更に、分散エネルギー源では一定期間の延命が困難な場合のみ必要最低限のデマンド抑制制御を実施し、確実なるエネルギー供給の継続を実施することができる。

本発明の一態様における用語について説明する。記憶部は、受信部２０１と、監視部２０３と、実績データテーブル２２１と、デマンド抑制優先設備テーブル２２２と、制御テーブル２２３などに対応する。演算部は、予測部２０３と、デマンド抑制量演算部２０４と、需要設備制御量演算部２０６と、供給設備制御量演算部２０７などに対応する。送信部は、需要設備指令部２０８と、供給設備指令部２０９などに対応する。要求時間は、延命期間などに対応する。終了エネルギー量は、最終残エネルギー量などに対応する。必要量は、デマンド抑制量などに対応する。

本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、その趣旨から逸脱しない範囲で、他の様々な形に変更することができる。

１００：需要家電源系統 １０１：商用電力系統 １０１：商用電力 １０２：発電設備群 １０３：発電設備群 １０４：蓄電設備群 １０５：熱源設備 １０６：空調設備群 １０７：照明設備群 ２００：エネルギー管理装置 ２０１：受信部 ２０２：監視部 ２０３：予測部 ２０４：デマンド抑制量演算部 ２０６：需要設備制御量演算部 ２０７：供給設備制御量演算部 ２０８：需要設備指令部 ２０９：供給設備指令部

Claims (8)

1. エネルギーの供給設備および需要設備を含む分散型エネルギー網のエネルギー需給を管理するエネルギー管理装置であって、
   ユーザにより設定される要求時間と、前記供給設備により利用されることができる残エネルギー量の測定値とを記憶する記憶部と、
   前記分散型エネルギー網に対して外部から供給される外部エネルギーの使用が制限された場合、前記制限の開始時刻から前記要求時間が経過した後の終了時刻における残エネルギー量が予め定められた終了エネルギー量以上になることを条件として、前記残エネルギー量の測定値に基づき前記需要設備による需要の抑制が必要であるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記供給設備または前記需要設備に対する指令値を算出する演算部と、
   を備えるエネルギー管理装置。
2. 前記演算部は、前記残エネルギーの測定値と要求時間と前記終了エネルギー量とに基づいて、前記開始時刻から前記終了時刻の間の特定時刻における前記残エネルギー量の目標値を算出し、前記残エネルギーの測定値に基づいて、前記特定時刻における残エネルギー量の予測値を算出し、前記残エネルギー量の予測値が前記目標値を下回るか否かを判定し、前記残エネルギー量の予測値が前記目標値を下回る場合、前記目標値から前記残エネルギー量の予測値を減ずることにより需要エネルギー量の抑制の必要量を算出し、前記需要設備に対し前記必要量以上の需要エネルギー量の抑制を指示する指令値を算出する、
   請求項１に記載のエネルギー管理装置。
3. 前記演算部は、予め定められた時間間隔で、前記特定時刻を決定し、前記供給設備または前記需要設備に対する指令値を算出する、
   請求項２に記載のエネルギー管理装置。
4. 前記分散型エネルギー網は、複数の需要設備を含み、
   前記記憶部は、前記複数の需要設備のそれぞれに対して設定された優先順位を記憶し、
   前記演算部は、前記優先順位に従って、前記複数の需要設備の中から制御される需要設備を選択し、前記選択された需要設備に対する指令値を算出する、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のエネルギー管理装置。
5. 前記分散型エネルギー網は、複数の供給設備を含み、
   前記記憶部は、前記複数の供給設備のそれぞれに対して設定された制御シーケンスを記憶し、
   前記演算部は、前記制御シーケンスに従って、前記複数の供給設備の中から制御される供給設備を選択し、前記選択された供給設備に対する指令値を算出する、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載のエネルギー管理装置。
6. 前記分散型エネルギー網は、電気エネルギーを供給する電気エネルギー供給設備と熱エネルギーを供給する熱エネルギー供給設備とを含み、
   前記演算部は、前記残エネルギー量を電気エネルギーで表す、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のエネルギー管理装置。
7. 前記供給設備または前記需要設備に対する指令値を送信する送信部を更に備える、
   請求項１乃至６の何れか一項に記載のエネルギー管理装置。
8. エネルギーの供給設備および需要設備を含む分散型エネルギー網のエネルギー需給を管理するエネルギー管理方法であって、
   コンピュータが、ユーザにより設定される要求時間と、前記供給設備により利用されることができる残エネルギー量の測定値とを記憶し、
   前記分散型エネルギー網に対して外部から供給される外部エネルギーの使用が制限された場合、前記コンピュータが、前記制限の開始時刻から前記要求時間が経過した後の終了時刻における残エネルギー量が予め定められた終了エネルギー量以上になることを条件として、前記残エネルギー量の測定値に基づき前記需要設備による需要の抑制が必要であるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記供給設備または前記需要設備に対する指令値を算出する、
   ことを備えるエネルギー管理方法
   

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