JP2015198486A - 電力需要予測装置および電力需要予測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、効率的にエネルギーを活用する際、必要となる電力を確保したり、夜間電力による蓄電量の調整などを行うため、翌日の所定時間単位の電力需要を予測することは重要となる。
また、この複雑な数学モデルをソフトウェアにより実現するため、ソフトウェアの構築にかかるコストも大きくなる。このため、個別の電力需要を予測する数学モデルを生成する必要があり、中小規模の建物への適用や、数多くの建物に導入したいというニーズに応えることは難しい。
前記周期が開始される第1開始時間の第1予報天気と、前記次の周期が開始される第2開始時間の第2予報天気との組と、前記履歴データベースに記憶されている前記第1開始時間の第1天気と前記第2開始時間の第2天気との組とを、同一の時間帯の周期毎に順次比較し、前記第1予報天気及び前記第2予報天気と第1天気及び第2天気との双方が一致する前記周期が存在する日を抽出し、前記データ抽出部が、双方が一致する前記周期があるそれぞれの日全てにおいて、当該周期における単位時間毎の電力需要の平均を求め、前記対象周期の前記単位時間毎の前記予測値として算出することを特徴とする。
また、本発明によれば、単純な平均値の計算から予測電力需要を求める簡易な構成であるため、システムにおける計算負荷が少なく、計算時間を短縮することができ、サーバの計算資源の省力化を実現できる。
図1は、本発明の一実施形態による電力需要予測装置の構成例を示すブロック図である。図1において、本実施形態の電力需要予測装置100は、天気予報取得部1、類似性判定部2、データ抽出部3、データ算出部4及び履歴データベース5を備えている。
天気予報取得部1は、インターネットを含む情報通信網から、予測したい日(例えば、明日など)の周期毎の天気予報を取得する。
また、9時から12時までの周期の次の周期は、12時から15時までの周期となる。以下の説明において、電力需要を抽出する対象である対象周期の予報天気を第1予報天気とし、この対象周期の次の周期の予報天気を第2予報天気とする。対象周期の開始される時間を第1開始時間とし、対象周期の次の周期が開始される時間を第2開始時間とする。また、対象周期における予測電力需要を求めるために用いる過去の日において、対象周期と同一の時刻の開始時間から開始される同一の時間帯の周期における天気を第1天気とし、次の周期の天気を第2天気とする。
類似性判定部2は、電力需要の予測を行う日における対象周期毎に上述した第1類似日及び第2類似日の抽出の処理を行う。
また、データ抽出部3は、類似性判定部2が抽出した類似日において、第2類似日が存在せず、第1類似日が存在する場合、この第1類似日から対象周期と同一の時刻の第1開始時間から開始される周期の各単位時間の電力需要を読み出し、データ算出部4へ出力する。
AV(09:30)=(Σm k=1(Ak_09.30))/m
・
・
AV(11:30)=(Σm k=1(Ak_11.30))/m
上述した式において、例えば、AV(09:00)は、9時から開始される周期における9時から9時30分の単位時間における予測電力需要を示している。また、上記式において、Ak_09:00は、9時から9時30分における単位時間の電力需要を示している。データ算出部4は、電力需要の予測を行う日における対象周期毎に、上述した予測電力需要AVを算出する処理を行う。上記式において、1≦k≦mであり、抽出されたm日の各々の日に付与される番号であり、1日目からm日目の各々となる。
ステップS1:
天気予報取得部1は、予測電力需要を求める対象のX日の天気予報における予報天気を、インターネット上の天気予報会社のホームページから読み込む。
そして、天気予報取得部1は、予測周期毎の天気を抽出し、予測周期毎の開始時間と天気とを対応付けて、対象天気データとして類似性判定部2に対して出力する。
類似性判定部2は、時系列に並ぶ周期から順次、電力需要を予測する対象周期を抽出して、この対象周期の第1予報天気と、この対象周期と同一の時刻から開始される周期の第1天気と同一の天気を有する日を、履歴データベース5の天気履歴テーブルから検索する。
類似性判定部2は、第1予報天気と第1天気とが一致している日が、履歴データベース5の天気履歴テーブルに存在するか否かの判定を行う。類似性判定部2は、第1予報天気及び第1天気が一致している日が、履歴データベース5の天気履歴テーブルに存在した場合、検出された日を第1類似日とし、処理をステップS4へ進める。一方、類似性判定部2は、、第1予報天気及び第1天気が一致している日が、履歴データベース5の天気履歴テーブルにおいて検出されない場合、検出されないことを示す信号をデータ抽出部3に対して送信し、処理をステップS5へ進める。
図5において、X日の9時から始まる対象周期の第1予報天気(晴)と同一の第1天気(晴)である周期を有する日には判定として「○」のマークが添付される。一方、第1予報天気と同一の第1天気でない周期を有する日には判定として「×」のマークが添付される。したがって、9時の天気が晴の日である、X−L日、X−L+1日、…、X−3日、X−1日の4日が第1類似日として抽出され、判定として「○」のマークが添付されている。一方、9時の天気が曇のX−2日は第1類似日とは判定されず「×」のマークが添付されている。
ステップS4:
類似性判定部2は、対象周期の次の周期の第2予報天気と同一の第2天気を有する、対象周期と同一の時刻から始まる周期のある日を、履歴データベース5の天気履歴テーブルにおいて、すでに検出した第1類似日のなかから検索する。
類似性判定部2は、第2予報天気と第2天気とが一致している日が、履歴データベース5の天気履歴テーブルにおいて、すでに検出した第1類似日のなかに存在するか否かの判定を行う。
そして、類似性判定部2は、対象周期の次の周期の第2予報天気と同一の第2天気を有する、対象周期と同一の時刻から始まる周期のある日が検出された場合、この検出された日を第2類似日とし、処理をステップS7へ進める。
一方、対象周期の次の周期の第2予報天気と同一の第2天気を有する、対象周期と同一の時刻から始まる周期のある日が検出されない場合、処理をステップS6へ進める。
図6において、X日の9時から始まる対象周期の第1予報天気(晴)と同一の第1天気(晴)であり、かつX日の9時30分から始まる対象周期の次の周期における第2予報天気(曇)と同一の第2天気(曇)である日に対し、判定として「○」のマークから「◎」のマークに変更される。すなわち、類似日の分類が、第1類似日から第2類似日に、類似性判定部2により変更される。一方、第2予報天気と同一の第2天気でない周期を有する日は判定として「○」のマークのままとなる。したがって、9時の天気が晴であり、9時30分の天気が曇である、X−L+1日、X−1日の2日が第2類似日として抽出され、X−L日とX−3日とが第1類似日のままとなる。
ステップS6:
データ算出部4は、履歴データベース5の天気履歴テーブルから、第1類似日における対象周期と同一時刻から始まる周期の単位時間各々の電力需要を読み出す。
そして、データ算出部4は、すでに述べた式により、抽出された第1類似日における対象周期と同一時刻から始まる周期の単位時間を平均し、平均結果を予測電力需要とする。この際、データ算出部4は、第1類似日から求めた予測電力需要に対して、精度を示す精度情報を付加しても良い。
データ算出部4は、履歴データベース5の天気履歴テーブルから、第2類似日における対象周期と同一時刻から始まる周期の単位時間各々の電力需要を読み出す。
そして、データ算出部4は、すでに述べた式により、抽出された第2類似日における対象周期と同一時刻から始まる周期の単位時間を平均し、平均結果を予測電力需要とする。この際、データ算出部4は、第2類似日から求めた予測電力需要に対して、精度を示す精度情報を付加しても良い。
データ算出部4は、履歴データベース5の天気履歴テーブルから、天気履歴テーブルにある全ての日における対象周期と同一時刻から始まる周期の単位時間各々の電力需要を読み出す。
そして、データ算出部4は、すでに述べた式により、天気履歴テーブルにある全ての日における対象周期と同一時刻から始まる周期の単位時間を平均し、平均結果を予測電力需要とする。この際、データ算出部4は、天気履歴テーブルにある全ての日から求めた予測電力需要に対して、精度を示す精度情報を付加しても良い。
上述した精度情報は、第2類似日から求めた予測電力需要の精度が最も高く、天気履歴テーブルにある全ての日から求めた予測電力需要の精度が最も低く、第1類似日から求めた予測電力需要の精度がその間にあることを示す情報である。
データ算出部4は、求めた予想電力需要を外部装置等に出力する。
また、上述した対象周期の単位時間における予測電力需要の算出は、需要を予測する対象のX日の全ての周期を対象周期として順次行う。
例えば、前日にX日の前日のX−1日に天気予報によって予報天気の情報が供給された場合、X−1日から予測を行うことが可能なX日の周期における予測電力需要の算出を行う。すなわち、X−1日の実際の天気が決定し、かつ電力需要の実績値が求められた周期から電力需要の予測を行うことが可能である。
AV=(α1・A1+α2・A2)/(α1+α2)
上記式において、A1はX−1日の電力需要であり、A2がX−L+1日の電力需要である。それぞれの電力需要値に対して、重み付け係数を乗算している。重み付け係数α1及び係数α2の関係は、例えばα1>α2であり、予測するX日に近い日の電力需要に対する程、予測における影響を大きくするために重み付け係数を大きくする。
また、本実施形態によれば、電力需要を予測したい日の各周期の予報天気と類似する天気を有する周期を検索し、その周期の実績値である電力需要を用いるため、この実績値が予測したい日と同様の電力を消費することが予想されることから、予測精度を容易に向上させることができる。
また、本実施形態によれば、予測電力需要の計算に用いる実績値の電力需要において、予測を行う日に近い日の電力需要に対して、より過去の日に比較して大きい重み付け係数を乗算して、重み付け平均により予測電力需要を求めることにより、より季節の気候状態に対応して、電力需要の予測の精度を向上させることが可能となる。
図7は、複数日におけるサンプルA及びサンプルBの所定の領域における電力需要の実績値と、本実施形態の電力需要予測装置により予測した電力需要の予測値である予想電力需要との対応を示す図である。図7において、縦軸がサンプル(所定の地区)の電力需要の実測値を示し、横軸が本実施形態により予測した電力需要の予測値を示している。図7(a)がサンプルA(所定の地区)の電力需要における実績値と予測値との対応を示し、図7(b)がサンプルB(所定の他の地区)の電力需要における実績値と予測値との対応を示している。直線は実績値と予測値とが同一である場合の対応関係を示している。プロットされている点は、単位時間に予測された予測値と、この予測値した単位時間に実際に需要があった実績値との対応を示している。したがって、図7においては、プロットされている点が直線に近いほど、測定の精度が高いことを示している。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
2…類似性判定部
3…データ抽出部
4…データ算出部
5…履歴データベース
6…履歴データ書込部
100…電力需要予測装置
Claims (5)
- 1日を分割した単位時間毎の実績値としての電力需要と、複数の当該単位時間からなる周期毎の天気とが1日毎に履歴として記憶されている履歴データベースと、
電力需要を予測する日の前記周期である対象周期毎に天気予報として供給される予報天気に類似する、当該対象周期と同一の時間帯の前記周期の天気を前記履歴データベースから抽出する類似性判定部と、
類似した前記天気の前記周期に含まれる前記単位時間毎の電力需要を、前記類似性判定部が抽出した日毎に読み出すデータ抽出部と、
抽出された前記周期の前記電力需要を用いて、前記対象周期における単位時間毎の電力需要の予測値を予測するデータ算出部と
を備えることを特徴とする電力需要予測装置。 - 前記データ算出部が、同一の時刻の単位時間毎に、抽出された前記周期の前記電力需要を平均し、平均した結果を前記対象周期の前記単位時間における電力需要の予測値として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力需要予測装置。 - 前記類似性判定部が、
前記周期が開始される第1開始時間の第1予報天気と、前記次の周期が開始される第2開始時間の第2予報天気との組と、前記履歴データベースに記憶されている前記第1開始時間の第1天気と前記第2開始時間の第2天気との組とを、同一の時間帯の周期毎に順次比較し、
前記第1予報天気及び前記第2予報天気と第1天気及び第2天気との双方が一致する前記周期が存在する日を抽出し、
前記データ抽出部が、
双方が一致する前記周期があるそれぞれの日全てにおいて、当該周期における単位時間毎の電力需要の平均を求め、前記対象周期の前記単位時間毎の前記予測値として算出する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力需要予測装置。 - 前記類似性判定部が、
前記前記第1予報天気及び前記第2予報天気と第1天気及び第2天気との双方が一致する前記周期が存在する日が抽出されない場合、
前記第1予報天気と前記第1天気とが一致する前記周期が存在する日を抽出し、
前記データ抽出部が、
前記第1予報天気と前記第1天気とが一致する日毎に、当該周期における単位時間毎の電力需要の平均を求め、前記対象周期の前記単位時間毎の前記予測値として算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の電力需要予測装置。 - 1日を分割した単位時間毎の実績値としての電力需要と、複数の当該単位時間からなる周期毎の天気とが1日毎に履歴として記憶されている履歴データベースから、電力需要を予測する日の前記周期である対象周期毎に天気予報として供給される予報天気に類似する、当該対象周期と同一の時間帯の前記周期の天気を抽出する類似性判定過程と、
類似した前記天気の前記周期に含まれる前記単位時間毎の電力需要を、前記類似性判定部が抽出した日の全てから読み出すデータ抽出過程と、
抽出された前記周期の前記電力需要を用いて、前記対象周期における単位時間毎の電力需要の予測値を予測するデータ算出過程と
を有することを特徴とする電力需要予測方法。
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