JP2016077095A - 需給調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は需要家の調整行動に対して適切にインセンティブやペナルティを適用することが可能な需給調整装置を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る需給調整装置１００は、需要家の電力の需要実績に関する情報を取得する需要実績取得部１と、需要実績取得部１が取得した需要家の当日の需要実績に基づいて、需要家の将来の需要に対する需要調整料金を計算するための基準となるベースラインを設定し、需要家の将来の需要を抑制するか否か、あるいは増加するか否かの需要調整方針を決定する需要調整方針決定部２と、需要調整方針決定部２が決定した需要調整方針に従って需要調整料金を設定する需要調整料金設定部３と、需要調整料金に関する情報を需要家に通知する需要調整料金通知部４と、を備え、需要調整料金設定部３は、ベースラインに基づいて需要調整料金を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は需給調整装置に関し、特に、電気事業者やアグリゲータが顧客である需要家の電力消費（需要）を調整するために設定するインセンティブやペナルティを決定する需給調整装置に関する。

電力需要と供給のバランスを維持する方法として、従来は供給側である発電機の出力調整や電力市場取引によりバランスを維持してきた。近年、需給逼迫対策や収益改善の観点から需要側を調整することでバランスをとる方法が導入されている。具体的には需要家にインセンティブを払って需要を調整する方法や電力料金価格を変動させることで需要を調整する方法があり、デマンドレスポンス（ＤＲ：Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）と呼ばれる。需給逼迫対策や収益改善のためＤＲを活用して需要調整を実施する場合、適切なインセンティブや電力料金価格、電力需要調整量を設定する必要がある。

例えば、特許文献１では個々の需要家に対して基準となる需要（ベースライン）を電気機器の制御内容や気象状況から予測する。ベースラインに対する需要抑制パターンを作成し、各需要家の電気代節約の目標達成や快適性への影響最小化、系統全体での抑制必要量を確保するような最適な組み合わせとなる電気従量価格を作成する。また、個々の需要家が抑制行動を実施した場合の評価値の一つとして、ベースラインから求めた電気代と抑制行動後の電気代を比較している。

特許文献２では電力需要調整量とインセンティブの関係を近似した式で表現することで発電機とともに発電機運転計画を策定し、インセンティブと需要調整量を決定する。

特開２０１０−１６６６３６号公報 国際公開第２００３／０３２４６３号

特許文献１においては、需要調整に用いる基準値としてベースライン（予測需要）を用いていたが、予測値であるために不確かであった。例えば、曇の天気予報にしたがってベースラインを作成しても、当日は晴天となり需要が増加した場合には需要を抑制してもベースライン以上の需要となる可能性がある。この場合、需要家が抑制行動をしてもインセンティブが支払われないためにデマンドレスポンスによる抑制効果が期待できない可能性がある。

特許文献２では、電気事業者が需給逼迫対策や利益改善のためにデマンドレスポンスを活用した需要調整を行なう場合、インセンティブと需要調整応答量、電力市場価格と電力取引量の関係を近似式で表現して発電機とともに最適化問題を解くため、求まる最適解には誤差が含まれる。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、需要家の調整行動に対して適切にインセンティブやペナルティを適用することが可能な需給調整装置を得ることを目的とする。

本発明に係る需給調整装置は、需要家の電力の需要実績に関する情報を取得する需要実績取得部と、需要実績取得部が取得した需要家の当日の需要実績に基づいて、需要家の将来の需要に対する需要調整料金を計算するための基準となるベースラインを設定し、需要家の将来の需要を抑制するか否か、あるいは増加するか否かの需要調整方針を決定する需要調整方針決定部と、需要調整方針決定部が決定した需要調整方針に従って需要調整料金を設定する需要調整料金設定部と、需要調整料金に関する情報を需要家に通知する需要調整料金通知部と、を備え、需要調整料金設定部は、ベースラインに基づいて需要調整料金を設定する。

本発明に係る需給調整装置では、スマートメータで収集した確定情報である需要家の需要実績に基づいて、将来時間の需要調整方針およびベースラインを設定する。そして、基準とするベースラインと、需要調整後の需要実績結果に基づいて、インセンティブやペナルティを適用する。従って、従来技術のように予測による不確定なベースラインを用いることなく、確定した需要実績をベースラインとして設定するため、需要調整量を算出し、需要家の需要調整行動に対して適切にインセンティブやペナルティを適用することができる。

実施の形態１に係る需給調整装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る需給調整装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る需給調整装置の需要調整を説明するための図である。 実施の形態１に係る需給調整装置の需給調整手段を説明するための図である。 実施の形態２に係る需給調整装置の機能ブロック図である。 実施の形態２に係る需給調整装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る需給調整装置の需要調整を説明するための図である。 実施の形態３に係る需給調整装置の機能ブロック図である。 実施の形態３に係る需給調整装置の動作を示すフローチャートである。 電力の市場価格の時間変化を示す図である。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１は、本実施の形態１における需給調整装置１００の機能ブロック図である。需給調整装置１００は、需要実績取得部１と、需要調整方針決定部２と、需要調整料金設定部３と、需要調整料金通知部４とを備える。需給調整装置１００はさらに、制御部２３と、主記憶装置２４と、補助記憶装置２５と、ネットワークインターフェース部２２とを備える。

本実施の形態１における需給調整装置１００には、出力装置２８および入力装置２１が接続されている。出力装置２８は、需給調整装置からの出力結果を表示する。また、ネットワークインターフェース部２２はネットワーク２６に接続されている。ネットワーク２６は、外部記憶装置２７および複数のスマートメータ２９に接続されている。スマートメータ２９は例えば需要家の需要実績を取得し、ネットワーク２６を通じて事業者に需要実績情報を提供する。

本実施の形態１において、図１に示す需要実績取得部１は、各需要家の需給調整当日（以降、当日と呼ぶこともある）の需要実績情報をスマートメータ２９が取得し、主記憶装置２４、補助記憶装置２５、ネットワーク２６、外部記憶装置２７のいずれか、あるいは複数を組み合わせて取得することで実現できる。需要実績情報は、例えばスマートメータ２９を用いて収集された、各需要家の３０分単位の消費電力量の情報である。また、スマートメータ２９は、需要家の電力使用料の計算に利用されるデータを事業者に送信している。需要実績取得部１は、このデータから需要実績を取得してもよい。また、需要実績取得部１は、需要家の電力使用料の計算に利用されるデータとは別のデータの送信をスマートメータ２９に対して要求し、この別のデータから需要実績を取得してもよい。

制御部２３は、ＣＰＵである。需要調整方針決定部２と需要調整料金設定部３は、例えばそれぞれプログラムとして主記憶装置２４上に展開したものをＣＰＵ上で実行することで実現される。ＣＰＵは、主記憶装置２４上のデータを読み込み、需要調整方針決定部２と需要調整料金設定部３に相当するプログラムに基づいて、データ処理を行う。その結果得られた需要調整料金を主記憶装置２４上に格納する。あるいは、需要調整料金を補助記憶装置２５に格納してもよい。また、ネットワーク２６を経由して、外部記憶装置２７に格納しても良い。あるいは需要調整料金をディスプレイ等の出力装置２８に表示し、事業者のユーザに示しても良い。ここで、需要調整料金は需要実績に対して変動した需要に対するインセンティブやペナルティ（これらに加えて諸経費を上乗せしたものであってもよい）を意味する。

需要調整料金通知部４は、需要調整料金を例えばネットワーク２６（例えば、インターネット）を経由して各需要家に通知する。需要家は、例えばインターネットに接続したコンピュータのディスプレイ上で需要調整料金を確認し、需要調整料金に対して調整可能な需要（以降では需要調整応答量、あるいは応答量と呼ぶ）を検討する。そして、例えばネットワーク２６（例えば、インターネット）を経由して事業者に通知する。あるいは、需要家が保有するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などが需要調整料金に対して応答量を自動的に算出し、事業者に通知する仕組みでもよい。事業者に通知された応答量の情報は補助記憶装置２５に格納してもよく、ネットワーク２６を経由して、外部記憶装置２７に格納しても良い。あるいは応答量の情報をディスプレイ等の出力装置２８に表示し、事業者のユーザに示しても良い。

＜動作＞
図２は、本実施の形態１における需給調整装置１００の動作を示すフローチャートである。以下、図２を用いて需給調整装置１００の動作について説明する。

まず、ステップＳ１０１において、需要実績取得部１は、各需要家の需要実績を取得する。図３に示すように、需要実績は需要家の過去の消費電力量を表す情報であり、例えば当日の過去３０分間の時間帯における消費電力量の大きさを示す。

次に、図２のステップＳ１０２にて、需要調整方針決定部２は、まず、ベースラインを設定する。本実施の形態１では、需要家の当日の最新の需要実績がベースラインとして設定される。例えば、図３に示すように当日の過去３０分間の時間帯における需要実績がベースラインとして設定される。需要調整方針決定部２は、次に、ベースラインに基づいて、需要家の将来の需要を抑制するか否か、あるいは増加するか否かの方針（以降、需要調整方針と呼ぶ）を決定する。本実施の形態では、需要調整方針決定部２は、需要調整方針として、例えば、図３に示すようにベースラインに対して、次時間の需要を減少させる（即ち需要を抑制する）という方針を設定する。

次に、図２のステップＳ１０３にて、需要調整料金設定部３は、需要家に需要の調整行動（以降、需要調整行動と呼ぶ）を依頼するため需給調整手段を検討する。ここで、需要調整行動とは、需要調整方針に従って需要家が需要を減少もしくは増大させる行動である。需給調整手段は、式１に示すように需要家の需要調整行動により発生する需要調整量に対してインセンティブ、あるいはペナルティを課す。即ち、需要調整量ΔＤは式（１）で定義される。

ΔＤ[ｋＷ]＝Ｄ（ｔ−１）[ｋＷ]−Ｄ（ｔ）[ｋＷ]…（１）
ここで、Ｄ（ｔ−１）は現在時刻の直前３０分間における需要実績、Ｄ（ｔ）は、Ｄ（ｔ−１）の次の３０分間（即ち将来）における需要実績である。

需要調整方針において需要を抑制する方針とした場合の需給調整手段は、需要実績（即ちベースライン）と比べて需要を抑制した需要家にはインセンティブを与え、需要実績と比べて需要を増加させた需要家にはペナルティを与える。具体的な例として、図４に示すように、需要家の抑制電力量に比例するβ円の割引を実施する。また、需要家の需要が増大した場合には電力量に比例するα円の料金を上乗せする。なお、需給調整手段はこの限りではなく、需要抑制時には該当時間の従量料金を減少させ、需要増加時には該当時間の従量料金を増加させる、電気料金型の需要調整料金としてもよい。

そして、図３のステップＳ１０４にて、需要調整料金通知部４は需要家に対して需要調整料金の情報を通知し、需要調整を依頼する。

＜効果＞
本実施の形態１における需給調整装置１００は、需要家の電力の需要実績に関する情報を取得する需要実績取得部１と、需要実績取得部１が取得した需要家の当日の需要実績に基づいて、需要家の将来の需要に対する需要調整料金を計算するための基準となるベースラインを設定し、需要家の将来の需要を抑制するか否か、あるいは増加するか否かの需要調整方針を決定する需要調整方針決定部２と、需要調整方針決定部２が決定した需要調整方針に従って需要調整料金を設定する需要調整料金設定部３と、需要調整料金に関する情報を需要家に通知する需要調整料金通知部４と、を備え、需要調整料金設定部３は、ベースラインに基づいて需要調整料金を設定する。

本実施の形態１における需給調整装置１００では、スマートメータで収集した確定情報である当日の最新の需要家の需要実績に基づいて、将来時間の需要調整方針およびベースラインを設定する。そして、基準とするベースラインと、需要調整後の需要実績結果に基づいて、図４に示すようにインセンティブやペナルティを適用する。従って、従来技術のように予測による不確定なベースラインを用いることなく、確定した需要実績をベースラインとして設定するため、需要調整量を算出し、需要家の需要調整行動に対して確実にインセンティブやペナルティを適用することができる。

また、本実施の形態１における需給調整装置１００において、需要調整方針決定部２は、需要実績取得部１が取得した需要家の最新の需要実績をベースラインとする。

従って、本実施の形態１における需給調整装置１００では、確定した需要実績をベースラインとして設定するため、需要調整量を算出し、需要家の需要調整行動に対して確実にインセンティブやペナルティを適用することができる。また、需要実績取得部１が取得した需要家の需要実績をベースラインとするため、ベースラインを予測する従来の技術と比較して、ベースラインを設定するために要する時間を減らすことが可能である。

また、本実施の形態１における需給調整装置１００において、需要調整料金はインセンティブ型である。従って、本実施の形態では需要家の需要実績に基づいてベースラインを設定するため、需要家の需要調整行動に対して確実にインセンティブやペナルティを適用することができる。

また、本実施の形態１における需給調整装置１００において、需要調整料金は電気料金型であってもよい。従って、本実施の形態では需要家の需要実績に基づいてベースラインを設定するため、需要家の需要調整行動に対して適切に電気料金を設定することが可能である。

また、本実施の形態１における需給調整装置１００において、需要実績取得部１は、需要家に設けられたスマートメータ２９が、需要家の電力使用料金の計算に利用するために送信するデータから、需要実績に関する情報を取得する。

従って、本実施の形態１における需給調整装置１００は、スマートメータ２９が送信するデータから需要家の需要実績を取得する。これにより、需要実績を定期的に取得可能である。

また、本実施の形態１における需給調整装置１００において、需要実績取得部１は、需要家に設けられたスマートメータ２９が、需要家の電力使用料金の計算に利用するために送信するデータとは別のデータの送信をスマートメータ２９に要求し、別のデータから需要実績に関する情報を取得してもよい。

従って、本実施の形態１における需給調整装置１００は、需要家の電力使用料金の計算に利用するために送信するデータとは別のデータの送信をスマートメータ２９に要求するため、最新の需要実績を取得することが可能である。

＜実施の形態２＞
＜構成＞
図５は、本実施の形態２における需給調整装置２００のブロック図である。需給調整装置２００は実施の形態１の構成（図１）に対して、需要実績補正部５をさらに備える。その他の構成は実施の形態１と同じため、説明を省略する。

需要実績補正部５は、例えば図２に示すコンピュータの内部演算処理としてＣＰＵ上で実現される。例えばプログラムとして主記憶装置２４上に展開し、ＣＰＵ上で実行して需要実績の値を補正し、増減させる。補正した後の需要実績を、補正後需要実績と呼ぶ。

＜動作＞
図６は本実施の形態２における需給調整装置２００の動作を示すフローチャートである。以下、図６を用いて当該需給調整装置２００の動作について説明する。

ステップＳ２０１において、実施の形態１と同様に、需要実績取得部１は、各需要家の需要実績を取得する。

次に、ステップＳ２０２において、需要実績補正部５は、需給調整当日の需要実績の増減傾向などをもとに需要実績を補正する。補正処理は例えば、図７に示すように需給調整当日の現在時刻の直前３０分間の参考需要実績と、そのさらに３０分前の需要実績を比較して、式２で表すように需要実績を補正してもよい。

Ｄａ（ｔ−１）＝Ｄ（ｔ−１）＋（Ｄ（ｔ−１）−Ｄ（ｔ−２））…（２）
ここで、Ｄａ（ｔ−１）は補正後需要実績、Ｄ（ｔ−１）は現在時刻の直前３０分間における参考需要実績、Ｄ（ｔ−２）は現在時刻の１時間前から３０分前までの参考需要実績を表す。あるいは、式３に表すように、需給調整当日の現在時刻の直前３０分間の参考需要実績と、そのさらに３０分前の需要実績との比率に基づいて、参考需要実績を補正してもよい。

Ｄａ（ｔ−１）＝Ｄ（ｔ−１）×（Ｄ（ｔ−１）／Ｄ（ｔ−２））…（３）
なお、上記の補正方法は一例であり、これらに限るものではない。そして、図６のステップＳ２０３にて、需要調整方針決定部２は補正後の需要実績をベースラインに設定する。需要調整方針決定部２は次に、ベースラインに基づいて、将来の需要調整方針を決定する。次に、ステップＳ２０４において、実施の形態１の図２におけるステップＳ１０３と同様に、需要調整料金設定部３は、設定したベースラインに基づいて需給調整手段を検討する。続くステップＳ２０５は実施の形態１の図２におけるステップＳ１０４と同様のため、説明を省略する。

＜効果＞
本実施の形態２における需給調整装置２００は、需要実績に関する情報を補正する需要実績補正部５をさらに備え、需要調整方針決定部２は、補正された需要実績に関する情報に基づいて、ベースラインを設定する。

需要家の需要は、天気、気温、人の動きや機器の稼動状況等を反映して変化する。本実施の形態２における需給調整装置２００では、需要実績の変化を考慮して、需要実績を補正してベースラインとして設定する。これにより、当日の需要家の需要量の変化を考慮して需給調整を行うことが可能である。従って、実施の形態１よりも、さらに実際の需要を反映して需給調整手段を検討することができる。

＜実施の形態３＞
＜構成＞
図８は、本実施の形態３における需給調整装置３００のブロック図である。需給調整装置３００は実施の形態１の構成（図１）に対して、市場価格取得部６をさらに備える。その他の構成は実施の形態１と同じため、説明を省略する。

市場価格取得部６は、ネットワーク２６（例えばインターネット）を経由して取引価格の情報（市場価格情報）を自動的に取得し、補助記憶装置２５に格納する。また、ネットワーク２６を経由して外部記憶装置２７に格納してもよい。また、電力取引市場における取引価格を、使用者がキーボードやマウスなどの入力装置２１により需給調整装置３００に入力し、主記憶装置２４、補助記憶装置２５、外部記憶装置２７のいずれか、あるいは複数を組み合わせて保持してもよい。この場合、市場価格取得部６は、取引価格をこれらの記憶装置から取得する。

＜動作＞
図９は、本実施の形態３における需給調整装置３００の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１において、実施の形態１と同様に、需要実績取得部１は、各需要家の需要実績を取得する。次に、Ｓ３０２にて、実施の形態１と同様に、需要調整方針決定部２は、取得した需要実績に基づいてベースラインを設定し、ベースラインに基づいて需要調整方針を決定する。

次に、ステップＳ３０３において、市場価格取得部６は、電力取引市場から市場価格情報を取得する。電力取引市場では、電力売買することにより需給調整が可能であり、その際に使用する価格が市場価格である。

図１０に示されるように、電力の市場価格は、将来の例えば３０分毎の時間帯に対し、各時間帯における電力の取引価格である。市場価格は、電力取引市場で取引される電力の価格とするが、これに限ったものではない。例えば、電力取引市場で取引される電力の価格に諸経費を加算したものであってもよい。

次に、ステップＳ３０４において、需要調整料金設定部３は、実施の形態１の図２におけるステップＳ１０３と同様に、需給調整手段を検討する。なお、本実施の形態３では、市場価格情報に基づいて、電力取引市場における電力取引と比較して事業者の利益が大きくなるようにインセンティブ、あるいはペナルティの大きさを設定する。

ここで、事業者の利益は、例えば式４に示すように、電力取引市場で購入した電力を、需要調整料金を加味して需要家に売電した場合の差額である。

利益（円／ｋｗ）＝（電力料金−需要調整料金）−市場価格…（４）
続くステップＳ３０５は、実施の形態１のステップＳ１０４と同じため説明を省略する。

なお、本実施の形態３では、実施の形態２と同様、需要実績を補正する処理を行ってもよい。

＜効果＞
本実施の形態における需給調整装置３００は、電力の市場価格を取得する市場価格取得部６をさらに備え、需要調整料金設定部３は、需要方針および市場価格に基づいて、需要家の将来の需要に対する需要調整料金を設定する。

従って、本実施の形態３における需給調整装置３００では、実施の形態１で得られる効果に加え、需給調整を電力取引市場での市場売買により実施した場合に比べて、事業者がより大きな利益が得られるように需要家に対するインセンティブやペナルティを設定することが可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 需要実績取得部、２ 需要調整方針決定部、３ 需要調整料金設定部、４ 需要調整料金通知部、５ 需要実績補正部、６ 市場価格取得部、２１ 入力装置、２２ ネットワークインターフェース部、２３ 制御部、２４ 主記憶装置、２５ 補助記憶装置、２６ ネットワーク、２７ 外部記憶装置、２８ 出力装置、２９ スマートメータ、１００，２００，３００ 需給調整装置。

Claims (8)

1. 需要家の電力の需要実績に関する情報を取得する需要実績取得部と、
   前記需要実績取得部が取得した前記需要家の当日の需要実績に基づいて、前記需要家の将来の需要に対する需要調整料金を計算するための基準となるベースラインを設定し、前記需要家の将来の需要を抑制するか否か、あるいは増加するか否かの需要調整方針を決定する需要調整方針決定部と、
   前記需要調整方針決定部が決定した前記需要調整方針に従って前記需要調整料金を設定する需要調整料金設定部と、
   前記需要調整料金に関する情報を前記需要家に通知する需要調整料金通知部と、
   を備え、
   前記需要調整料金設定部は、前記ベースラインに基づいて前記需要調整料金を設定する、
   需給調整装置。
2. 前記需要調整方針決定部は、前記需要実績取得部が取得した前記需要家の最新の需要実績を前記ベースラインとする、
   請求項１に記載の需給調整装置。
3. 前記需要実績に関する情報を補正する需要実績補正部をさらに備え、
   前記需要調整方針決定部は、補正された前記需要実績に関する情報に基づいて、前記ベースラインを設定する、
   請求項１に記載の需給調整装置。
4. 電力の市場価格を取得する市場価格取得部をさらに備え、
   前記需要調整料金設定部は、前記需要方針および前記市場価格に基づいて、前記需要家の将来の需要に対する前記需要調整料金を設定する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の需給調整装置。
5. 前記需要調整料金はインセンティブ型である、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の需給調整装置。
6. 前記需要調整料金は電気料金型である、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の需給調整装置。
7. 前記需要実績取得部は、前記需要家に設けられたスマートメータが、前記需要家の電力使用料金の計算に利用するために送信するデータから、前記需要実績に関する情報を取得する、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の需給調整装置。
8. 前記需要実績取得部は、前記需要家に設けられたスマートメータが、前記需要家の電力使用料金の計算に利用するために送信するデータとは別のデータの送信を前記スマートメータに要求し、前記別のデータから前記需要実績に関する情報を取得する、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の需給調整装置。

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