JP2016096718A

JP2016096718A - 制御装置及び制御方法

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Publication number: JP2016096718A
Application number: JP2015255481A
Authority: JP
Inventors: 信悟上甲; Shingo Joko
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-12-26
Filing date: 2015-12-26
Publication date: 2016-05-26

Abstract

【課題】演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることを可能とする制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】ＨＥＭＳ２００は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０又は貯湯ユニット１６０の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算する演算部２３０を備える。演算部２３０は、各装置の制約条件に基づいて、要素の組合せの探索を省略する。
【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電装置及び蓄熱装置を制御するための制御装置及び制御方法に関する。

近年、分散電源、蓄電装置及び蓄熱装置の動作を最適化する方法が提案されている。分散電源は、例えば、太陽電池などのように、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用して電力を生成する装置である。或いは、分散電源は、例えば、ＳＯＦＣ（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ）などの燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。蓄熱装置は、例えば、給湯器などのように、電力を熱に変換して、熱を蓄積する装置である。

例えば、蓄電装置の充放電を制御することによって、系統から供給される電力量（買電量）を最適化して、電力の購入料金を最小化する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。或いは、所定期間におけるエネルギー負荷の予測結果に基づいて、所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に、燃料電池の運転パターンを決定する技術も提案されている（例えば、特許文献２）。

ところで、電力の購入料金の最小化等の解を得るために、解に影響を与える複数の要素の組合せを探索することによって、単位時間毎に最適解を演算する手法が知られている。このような手法は、貪欲法、欲張り法、グリーディ法などと称される。

特開２００２−２４７７６１号公報特開２００７−２２０６６５号公報

しかしながら、電力の購入料金の最小化等の最適解を演算する手法（以下、貪欲法）において、全ての要素の組合せを探索すると、最適解を演算するための演算量が増大する。一方で、要素の組合せを単純に間引くと、最適解の演算精度が低下する。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることを可能とする制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る制御装置は、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための装置である。制御装置は、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって最適解を演算する演算部を備える。前記演算部は、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の制約条件、又は、前記系統から供給される電力の購入単価に基づいて、前記組合せの探索を省略し、前記演算部は、前記複数の組合せのうち、前記系統から供給される電力の購入料金が最も安い組合せを除いて、前記組合せの探索を省略する。

第１の特徴において、前記演算部は、複数の組合せのそれぞれの一部において前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の状態が同一である場合において、前記複数の組合せのうち、少なくとも１つの組合せを除いて、前記組合せの探索を省略する。

第１の特徴において、前記要素は、前記蓄電装置の充電及び前記蓄電装置の放電を含む。前記演算部は、前記系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも高い場合に、前記蓄電装置の充電を前記要素として含む組合せの探索を省略する。

第１の特徴において、前記演算部は、前記蓄電装置の蓄電量が所定閾値以下である場合に、前記系統から供給される電力の購入単価が前記所定閾値よりも高くても、前記蓄電装置の充電を前記要素として含む組合せを探索する。

第１の特徴において、前記要素は、前記蓄電装置の充電及び前記蓄電装置の放電を含む。前記演算部は、前記系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも低い場合に、前記蓄電装置の放電を前記要素として含む組合せの探索を省略する。

第１の特徴において、前記演算部は、前記蓄電装置の蓄電量が所定閾値以上である場合に、前記系統から供給される電力の購入単価が前記所定閾値よりも低くても、前記蓄電装置の放電を前記要素として含む組合せを探索する。

第２の特徴に係る制御方法は、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための方法である。制御方法は、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって最適解を演算するステップＡを備える。前記ステップＡにおいて、前記蓄電装置及び前記蓄熱装置の制約条件、又は、前記系統から供給される電力の購入単価に基づいて、前記組合せの探索を省略し、前記複数の組合せのうち、前記系統から供給される電力の購入料金が最も安い組合せを除いて、前記組合せの探索を省略する。

本発明によれば、演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることを可能とする制御装置及び制御方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。図２は、第１実施形態に係る需要家１０を示す図である。図３は、第１実施形態に係るＨＥＭＳ２００を示す図である。図４は、第１実施形態に係る目的関数を説明するための図である。図５は、第１実施形態に係る要素の組合せの探索方法を説明するための図である。図６は、第１実施形態に係る要素の組合せの探索方法を説明するための図である。図７は、第１実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。

以下において、本発明の実施形態に係る制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る制御装置は、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための装置である。制御装置は、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって最適解を演算する演算部を備える。前記演算部は、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の制約条件、又は、前記系統から供給される電力の購入単価に基づいて、前記組合せの探索を省略する。

実施形態では、演算部は、蓄電装置又は蓄熱装置の制約条件に基づいて、組合せの探索を省略する。従って、最適解の演算精度の低下を抑制しながら、最適解の演算量の増大を抑制することができる。

実施形態では、演算部は、系統から供給される電力の購入単価に基づいて、組合せの探索を省略する。従って、最適解の演算精度の低下を抑制しながら、最適解の演算量の増大を抑制することができる。

［第１実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。

図１に示すように、エネルギー管理システム１００は、需要家１０と、ＣＥＭＳ２０と、変電所３０と、スマートサーバ４０と、発電所５０とを有する。なお、需要家１０、ＣＥＭＳ２０、変電所３０及びスマートサーバ４０は、ネットワーク６０によって接続されている。

需要家１０は、分散電源、蓄電装置及び蓄熱装置の少なくともいずれか１つを有する。分散電源は、例えば、太陽電池などのように、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用して電力を生成する装置である。或いは、分散電源は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。蓄熱装置は、例えば、給湯器などのように、電力を熱に変換して、熱を蓄積する装置である。

需要家１０は、例えば、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。

第１実施形態では、複数の需要家１０によって、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂが構成されている。需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂは、例えば、地理的な地域によって分類される。

ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。なお、ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０を管理するため、ＣＥＭＳ（ＣｌｕｓｔｅｒＥｎｅｒｇｙ
ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）と称されることもある。具体的には、ＣＥＭＳ２０は、停電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を解列する。一方で、ＣＥＭＳ２０は、復電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を連系する。

第１実施形態では、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂが設けられている。ＣＥＭＳ２０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。ＣＥＭＳ２０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。

変電所３０は、複数の需要家１０に対して、配電線３１を介して電力を供給する。具体的には、変電所３０は、発電所５０から供給される電圧を降圧する。

第１実施形態では、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂが設けられている。変電所３０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ａを介して電力を供給する。変電所３０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ｂを介して電力を供給する。

スマートサーバ４０は、複数のＣＥＭＳ２０（ここでは、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂ）を管理する。また、スマートサーバ４０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）を管理する。言い換えると、スマートサーバ４０は、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０を統括的に管理する。スマートサーバ４０は、例えば、需要家群１０Ａに供給すべき電力と需要家群１０Ｂに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。

発電所５０は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所５０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）に対して、送電線５１を介して電力を供給する。

ネットワーク６０は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク６０は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。

（需要家）
以下において、第１実施形態に係る需要家について説明する。図２は、第１実施形態に係る需要家１０の詳細を示す図である。

図２に示すように、需要家１０は、分電盤１１０と、負荷１２０と、ＰＶユニット１３０と、蓄電池ユニット１４０と、燃料電池ユニット１５０と、貯湯ユニット１６０と、ＨＥＭＳ２００とを有する。

分電盤１１０は、配電線３１（系統）に接続されている。分電盤１１０は、電力線を介して、負荷１２０、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０及び燃料電池ユニット１５０に接続されている。

分電盤１１０は、配電線３１（系統）から供給される電力を計測する計測部を有していてもよい。計測部は、負荷１２０の消費電力を計測してもよい。

負荷１２０は、電力線を介して供給される電力を消費する装置である。例えば、負荷１２０は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの装置を含む。なお、負荷１２０は、単数の装置であってもよく、複数の装置を含んでもよい。

ＰＶユニット１３０は、ＰＶ１３１と、ＰＣＳ１３２とを有する。ＰＶ１３１は、分散電源の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う装置である。ＰＶ１３１は、発電されたＤＣ電力を出力する。ＰＶ１３１の発電量は、ＰＶ１３１に照射される日射量に応じて変化する。ＰＣＳ１３２は、ＰＶ１３１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）である。ＰＣＳ１３２は、電力線を介してＡＣ電力を分電盤１１０に出力する。

第１実施形態において、ＰＶユニット１３０は、ＰＶ１３１に照射される日射量を測定する日射計を有していてもよい。

ＰＶユニット１３０は、ＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）法によって制御される。詳細には、ＰＶユニット１３０は、ＰＶ１３１の動作点（動作点電圧値及び電力値によって定まる点、又は、動作点電圧値と電流値とによって定まる点）を最適化する。

蓄電池ユニット１４０は、蓄電池１４１と、ＰＣＳ１４２とを有する。蓄電池１４１は、電力を蓄積する装置である。ＰＣＳ１４２は、蓄電池１４１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）である。

燃料電池ユニット１５０は、燃料電池１５１と、ＰＣＳ１５２とを有する。燃料電池１５１は、分散電源の一例であり、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。ＰＣＳ１５２は、燃料電池１５１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）である。

燃料電池ユニット１５０は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池ユニット１５０は、燃料電池１５１から出力される電力が負荷１２０の消費電力に追従するように燃料電池１５１を制御する。

貯湯ユニット１６０は、電力を熱に変換して、熱を蓄積する蓄熱装置の一例である。具体的には、貯湯ユニット１６０は、貯湯槽を有しており、燃料電池１５１の運転（発電）によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯ユニット１６０は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。

ＨＥＭＳ２００は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御装置である。

第１実施形態では、ＨＥＭＳ２００は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０に信号線を介して接続されており、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御する。また、ＨＥＭＳ２００は、負荷１２０の動作モードを制御することによって、負荷１２０の消費電力を制御してもよい。

また、ＨＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、系統から供給される電力の購入単価、系統から供給される電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報（以下、エネルギー料金情報）を格納する。

或いは、各種サーバは、例えば、負荷１２０の消費電力を予測するための情報（以下、消費エネルギー予測情報）を格納する。消費エネルギー予測情報は、例えば、過去の負荷１２０の消費電力の実績値に基づいて生成されてもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、負荷１２０の消費電力のモデルであってもよい。

或いは、各種サーバは、例えば、ＰＶ１３１の発電量を予測するための情報（以下、ＰＶ発電量予測情報）を格納する。ＰＶ発電予測情報は、ＰＶ１３１に照射される日射量の予測値であってもよい。或いは、ＰＶ発電予測情報は、天気予報、季節、日照時間などであってもよい。

詳細には、図３に示すように、ＨＥＭＳ２００は、受信部２１０と、送信部２２０と、演算部２３０と、制御部２４０とを有する。

受信部２１０は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、受信部２１０は、ＰＶ１３１の発電量を示す情報をＰＶユニット１３０から受信する。受信部２１０は、蓄電池１４１の蓄電量を示す情報を蓄電池ユニット１４０から受信する。受信部２１０は、燃料電池１５１の発電量を示す情報を燃料電池ユニット１５０から受信する。受信部２１０は、貯湯ユニット１６０の貯湯量を示す情報を貯湯ユニット１６０から受信する。

第１実施形態において、受信部２１０は、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びＰＶ発電量予測情報を、ネットワーク６０を介して各種サーバから受信してもよい。但し、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びＰＶ発電量予測情報は、予めＨＥＭＳ２００に記憶されていてもよい。

送信部２２０は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、送信部２２０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御するための信号を各装置に送信する。

演算部２３０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、複数の組合せを探索することによって最適解を演算する。ここで、演算部２３０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０の制約条件に基づいて、組合せの探索を省略する。

詳細には、演算部２３０は、以下に示す目的関数を用いて、単位時間毎に最適解を演算する。

ここで、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)は、単位時間ｔにおける売買電力を示しており、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)が正の値である場合には、系統に対して逆潮流が行われており、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)が負の値である場合には、系統から電力の供給が行われる。ｓｅｌｌ＿ｕｎｉｔ＿ｐｒｉｃｅ(ｔ)は、単位時間ｔにおける売電電力の単価を示しており、ｂｕｙ＿ｕｎｉｔ＿ｐｒｉｃｅ(ｔ)は、単位時間ｔにおける買電電力の単価を示している。ここで、単位時間ｔは、例えば、蓄電装置の充放電を切り替え可能な最小の時間間隔である。

ここで、パラメータは、例えば、系統から供給される電力の購入単価である。或いは、パラメータは、例えば、系統に提供される電力の売却単価である。或いは、パラメータは、燃料ガスの購入単価である。

ここで、目的関数に適用する要素は、図４に示すように、ＰＶユニット１３０の動作（ＰＶの動作）、蓄電池ユニット１４０の動作（蓄電池の動作）、燃料電池ユニット１５０の動作（燃料電池の動作）及び貯湯ユニット１６０の動作（貯湯ユニットの動作）の組合せである。

ＰＶユニット１３０の動作は、ＰＶ発電量予測情報に基づいて予測される動作である。例えば、ＰＶユニット１３０は、ＭＰＰＴ法によって制御される。図４では、ＰＶユニット１３０の動作が”ＡＡ”、”ＡＢ”（図面上省略）及び”ＡＣ”の３種類であるケースが例示されている。

蓄電池ユニット１４０の動作は、例えば、蓄電、放電及び維持である。図４では、蓄電池ユニット１４０の動作が”ＢＡ”、”ＢＢ”（図面上省略）及び”ＢＣ”の３種類であるケースが例示されている。

燃料電池ユニット１５０の動作は、消費エネルギー予測情報に基づいて予測される動作である。例えば、燃料電池ユニット１５０は、負荷追従制御によって制御される。図４では、燃料電池ユニット１５０の動作が”ＣＡ”、”ＣＢ”及び”ＣＣ”の３種類であるケースが例示されている。

貯湯ユニット１６０の動作は、例えば、貯湯量の増大、貯湯量の維持及び温めなしである。図４では、貯湯ユニット１６０の動作が”ＤＡ”、”ＤＢ”及び”ＤＣ”の３種類であるケースが例示されている。

図４に示すケースでは、要素の組合せが８１種類（３^４）である。演算部２３０は、全ての組合せを総当たりで目的関数に適用して、「Ｓｅｌｌ＿ｐｒｉｃｅ（ｔ）」の最大値（最適解）を構成する要素（動作）の組合せを特定する。

ここで、Ｓｅｌｌ＿ｐｒｉｃｅ（ｔ）は、系統から供給される電力の購入料金と考えてもよく、系統に提供される電力の売却料金と考えてもよい。

制御部２４０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御する。制御部２４０は、演算部２３０によって算出された最適解を構成する要素（動作）に基づいて、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御する。

（探索方法の概要）
以下において、探索方法の概要について説明する。図５及び図６は、第１実施形態に係る探索方法の概要を説明するための図である。第１実施形態では、複数の単位時間によって構成される最適化期間毎に最適解を算出するケースについて例示する。

例えば、図５に示すように、各単位時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４…）において、各装置の要素の分岐が３種類であるケースについて説明する。具体的には、図５において、各装置の動作（要素）は、Ａ、Ｂ、Ｃで表されている。例えば、単位時間ｔ２において、各装置の動作（要素）は、Ａ_２、Ｂ_２、Ｃ_２である。

このようなケースにおいて、演算部２３０は、原則として、上述した目的関数を用いて、全ての要素の組合せについて最適解を算出する。但し、第１実施形態において、演算部２３０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０の制約条件、又は、系統から供給される電力の購入単価に基づいて、組合せの探索を省略する。

第１実施形態において、各装置の制約条件とは、各要素に対応する各装置の状態が各装置の能力を超えていないことである。具体的には、制約条件は、例えば、ＰＶ１３１の発電量がＰＶ発電量予測情報に反していない、蓄電池１４１の蓄電量が閾値よりも小さくない、燃料電池１５１の発電量が閾値を超えていない、貯湯ユニット１６０の貯湯量が閾値よりも小さくないといった条件である。このようなケースでは、制約条件を満たしていない要素を含む要素の組合せの探索が省略される。

或いは、各装置の制約条件とは、複数の組合せの一部において、各要素に対応する各装置の状態が同一ではないことである。言い換えると、各装置の制約条件が満たされていない場合には、各装置の状態が同一である要素が存在することを意味する。このようなケースでは、複数の組合せのうち、少なくとも１つの組合せを除いて、組合せの探索が省略される。

例えば、図６に示すように、時刻ｔ３において、要素Ａ_３１に対応する各装置の状態及び要素Ｂ_３２に対応する各装置の状態が同一である場合には、これらの要素を含む要素の組合せのうち、時刻ｔ４以降において要素Ｂ_３２を含む要素の組合せの探索が省略される。同様に、時刻ｔ４において、要素Ａ_４２に対応する各装置の状態、要素Ｃ_４３に対応する各装置の状態、要素Ｂ_４４に対応する各装置の状態及び要素Ｃ_４６に対応する各装置の状態が同一である場合には、これらの要素を含む要素の組合せのうち、時刻ｔ５以降において、要素Ｃ_４３、要素Ｂ_４４及び要素Ｃ_４６を含む要素の組合せの探索が省略される。

（探索方法（１））
以下において、探索方法（１）について説明する。探索方法（１）では、各要素に対応する各装置の状態が同一であるケースにおいて、系統から供給される電力の購入料金が最も安い組合せを除いて、要素の組合せの探索が省略される。

ここで、探索方法（１）は、各装置の制約条件に基づいて要素の組合せの探索を省略するケースの一例である。

（探索方法（２））
以下において、探索方法（２）について説明する。探索方法（２）では、要素が蓄電池１４１の動作であるケースについて例示する。詳細には、系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも高い場合に、蓄電池１４１の充電を要素として含む組合せの探索が省略される。但し、蓄電池１４１の蓄電量が所定閾値以下である場合に、系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも高くても、蓄電池１４１の充電を要素として含む組合せを探索する。

ここで、探索方法（２）は、系統から供給される電力の購入単価に基づいて要素の組合せの探索を省略するケースの一例である。

（探索方法（３））
以下において、探索方法（３）について説明する。探索方法（３）では、要素が蓄電池１４１の動作であるケースについて例示する。詳細には、系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも低い場合に、蓄電池１４１の放電を要素として含む組合せの探索を省略する。但し、蓄電池１４１の蓄電量が所定閾値以上である場合に、系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも低くても、蓄電池１４１の放電を要素として含む組合せを探索する。

ここで、探索方法（３）は、系統から供給される電力の購入単価に基づいて要素の組合せの探索を省略するケースの一例である。

（探索方法（４））
以下において、探索方法（４）について説明する。探索方法（４）では、要素が燃料電池１５１の動作であるケースについて例示する。詳細には、燃料ガスの購入単価が所定閾値よりも高い場合に、燃料電池１５１の発電を要素として含む組合せの探索が省略される。但し、系統から供給される電力の購入単価が所定閾値より高い場合に、燃料ガスの購入単価が所定閾値よりも高くても、燃料電池１５１の発電を要素として含む組合せを探索する。

ここで、探索方法（４）は、燃料ガスの購入単価に基づいて要素の組合せの探索を省略するケースの一例である。

（探索方法（５））
以下において、探索方法（５）について説明する。探索方法（５）では、要素が貯湯ユニット１６０の動作であるケースについて例示する。詳細には、系統から供給される電力の購入単価又は燃料ガスの購入単価が所定閾値よりも高い場合に、貯湯ユニット１６０の貯湯量の増大を要素として含む組合せの探索が省略される。但し、貯湯ユニット１６０の貯湯量が所定閾値以下である場合に、系統から供給される電力の購入単価又は燃料ガスの購入単価が所定閾値よりも高くても、貯湯ユニット１６０の貯湯量の増大を要素として含む組合せを探索する。

ここで、探索方法（５）は、系統から供給される電力の購入単価又は燃料ガスの購入単価に基づいて要素の組合せの探索を省略するケースの一例である。

（その他の探索方法）
上述した探索方法（１）〜（５）では、複数の単位時間によって構成される最適化期間毎に最適解を算出するケースについて説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。具体的には、実施形態に係る探索方法は、１つの単位時間毎に最適解を算出するケースに適用されてもよい。このようなケースでは、要素の組合せは、複数の装置の動作の組合せと考えてよい。

上述した探索方法において、各要素に対応する状態が同一であるケースは、複数の装置の状態の全てが同一であるケースであってもよく、複数の装置のうち、一部の装置の状態が同一であるケースであってもよい。

上述した探索方法（１）〜（５）の中から選択された２以上の探索方法が組み合わされてもよい。

（制御方法）
以下において、第１実施形態に係る制御方法について説明する。図７は、第１実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。具体的には、図７は、ＨＥＭＳ２００の動作を示すフロー図である。ここでは、最適化期間が複数の単位時間によって構成されるケースについて例示する。

図７に示すように、ステップ１０において、ＨＥＭＳ２００は、各装置の状態を初期化する。具体的には、ＰＶ１３１の発電量、蓄電池１４１の蓄電量、燃料電池１５１の発電量及び貯湯ユニット１６０の貯湯量などを最新情報によって初期化する。

ステップ２０において、ＨＥＭＳ２００は、単位時間（ｔ）及び単位時間（ｔ＋１）における要素（各装置の動作）を決定する。

ステップ３０において、ＨＥＭＳ２００は、単位時間（ｔ＋１）における要素に対応する状態を決定する。

ステップ４０において、ＨＥＭＳ２００は、制約条件を満たしていない要素を含む組合せを組合せの探索から除外する。具体的には、ＨＥＭＳ２００は、上述した探索方法（１）〜（５）などに従って、組合せの探索から除外すべき組合せを決定する。

ステップ５０において、ＨＥＭＳ２００は、最適化期間を構成する全ての単位時間について、要素の組合せの探索が終了したか否かを判定する。ＨＥＭＳ２００は、判定結果が”ＹＥＳ”である場合には、ステップ７０の処理に移る。一方で、ＨＥＭＳ２００は、判定結果が”ＮＯ”である場合には、ステップ６０の処理に移る。

ステップ６０において、ＨＥＭＳ２００は、次の単位時間に対応する要素を探索するために、”ｔ”に”１”を加算する。

ステップ７０において、ＨＥＭＳ２００は、最適化期間を対象として、上述した目的関数を用いて最適解を算出する。

（作用及び効果）
第１実施形態では、演算部２３０は、各装置の制約条件に基づいて、組合せの探索を省略する。従って、最適解の演算精度の低下を抑制しながら、最適解の演算量の増大を抑制することができる。

具体的には、複数の組合せの一部において、要素（装置の動作）に対応する状態が同一であるようなケースにおいて、複数の組合せのうち、少なくとも１つの組合せを除いて、組合せの探索が省略される。従って、最適解の演算精度に影響を与えることなく、最適解の演算量の増大が抑制される。

第１実施形態では、演算部２３０は、系統から供給される電力の購入単価に基づいて、組合せの探索を省略する。従って、最適解の演算精度の低下を抑制しながら、最適解の演算量の増大を抑制することができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態において、制御装置として、ＨＥＭＳ２００を例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。制御装置は、ＣＥＭＳ２０であってもよく、スマートサーバ４０であってもよい。或いは、制御装置は、ＢＥＭＳ（ＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（ＦａｃｔｏｒｙＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）であってもよい。

実施形態では、需要家１０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を有する。しかしながら、需要家１０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０のいずれかを有していればよい。

１０…需要家、２０…ＣＥＭＳ、３０…変電所、３１…配電線、４０…スマートサーバ、５０…発電所、５１…送電線、６０…ネットワーク、１００…エネルギー管理システム、１１０…分電盤、１２０…負荷、１３０…ＰＶユニット、１３１…ＰＶ、１３２…ＰＣＳ、１４０…蓄電池ユニット、１４１…蓄電池、１４２…ＰＣＳ、１５０…燃料電池ユニット、１５１…燃料電池、１５２…ＰＣＳ、１６０…貯湯ユニット、２００…ＨＥＭＳ、２１０…受信部、２２０…送信部、２３０…演算部、２４０…制御部

Claims

蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御装置であって、
前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって最適解を演算する演算部を備え、
前記演算部は、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の制約条件、又は、前記系統から供給される電力の購入単価に基づいて、前記組合せの探索を省略し、
前記演算部は、前記複数の組合せのうち、前記系統から供給される電力の購入料金が最も安い組合せを除いて、前記組合せの探索を省略することを特徴とする制御装置。
前記演算部は、複数の組合せのそれぞれの一部において前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の状態が同一である場合において、前記複数の組合せのうち、少なくとも１つの組合せを除いて、前記組合せの探索を省略することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記要素は、前記蓄電装置の充電及び前記蓄電装置の放電を含み、
前記演算部は、前記系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも高い場合に、前記蓄電装置の充電を前記要素として含む組合せの探索を省略することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
前記演算部は、前記蓄電装置の蓄電量が所定閾値以下である場合に、前記系統から供給される電力の購入単価が前記所定閾値よりも高くても、前記蓄電装置の充電を前記要素として含む組合せを探索することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
前記要素は、前記蓄電装置の充電及び前記蓄電装置の放電を含み、
前記演算部は、前記系統から供給される電力の購入単価が所定閾値よりも低い場合に、前記蓄電装置の放電を前記要素として含む組合せの探索を省略することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の制御装置。
前記演算部は、前記蓄電装置の蓄電量が所定閾値以上である場合に、前記系統から供給される電力の購入単価が前記所定閾値よりも低くても、前記蓄電装置の放電を前記要素として含む組合せを探索することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御方法であって、
前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって最適解を演算するステップＡを備え、
前記ステップＡにおいて、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の制約条件、又は、前記系統から供給される電力の購入単価に基づいて、前記組合せの探索を省略し、
前記複数の組合せのうち、前記系統から供給される電力の購入料金が最も安い組合せを除いて、前記組合せの探索を省略することを特徴とする制御方法。