JP2016226141A - 制御装置、エネルギー管理システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】機器の運転の過剰な抑制を防ぐ。
【解決手段】制御装置１０は、複数の電気機器を含むシステム全体の総消費電力の目標上限値を取得する取得部１１０と、総消費電力が目標上限値を超えた場合に、複数の電気機器を制御して複数の電気機器の消費電力を減少させることにより、総消費電力を目標上限値以下に制限する制御部１５０と、を備える。制御部１５０は、総消費電力を目標上限値以下に制限した後に、複数の電気機器のうちの何れかの被制御機器を制御して、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で被制御機器の消費電力を増加させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、制御装置、エネルギー管理システム、制御方法及びプログラムに関する。

近年、地球温暖化あるいは電力単価の上昇から、省エネルギー化が要求されることが多くなっている。また、例えば災害による停電時には、あらかじめ蓄えられた電力の効率的な利用が要求されることとなる。このような要求に対して、機器の運転を抑制することで、機器によって消費される電力を抑える技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、各機器について優先度を設定した上で、優先度が低い機器の運転を停止することで、最大需要電力を目標電力まで削減する技術が記載されている。

特開２００５−２０９２４号公報

特許文献１に記載の技術では、ユーザが意図して操作をしないと優先度が変更されることがない。しかしながら、優先度が固定されて、例えば優先度が低い多数の機器の運転がまとめて停止される場合等には、機器の運転が過剰に抑制されることとなり、好ましくない。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、機器の運転の過剰な抑制を防ぐことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、複数の電気機器を制御する制御装置であって、複数の電気機器を含むシステム全体の総消費電力の目標上限値を取得する目標上限値取得手段と、総消費電力が目標上限値を超えた場合に、複数の電気機器を制御して複数の電気機器の消費電力を減少させることにより、総消費電力を目標上限値以下に制限する制御手段と、を備え、制御手段は、総消費電力を目標上限値以下に制限した後に、複数の電気機器のうちの何れかの被制御機器を制御して、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で被制御機器の消費電力を増加させる。

本発明によれば、総消費電力が目標上限値以下に制限された後に、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で被制御機器の消費電力が増加する。これにより、機器の運転の過剰な抑制を防ぐことができる。

実施の形態１に係るエネルギー管理システムの構成を示す図である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 制御装置の機能の構成を示すブロック図である。 機器データの一例を示す図である。 優先度テーブルの一例を示す図である。 制御装置によって実行される制御処理を示すフロー図である。 基準値選択処理を示すフロー図である。 電力の推移について説明するための第１の図である。 優先度変更処理を示すフロー図である。 優先度が変更された優先度テーブルを示す図である。 電力の推移について説明するための第２の図である。 電力の推移について説明するための第３の図である。 実施の形態２に係るエネルギー管理システムの構成を示す図である。 基準値選択処理を示すフロー図である。 優先度変更処理を示すフロー図である。 優先度テーブルの変形例を示す図である。 エネルギー管理システムの構成の変形例を示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しつつ説明する。図１には、本実施の形態に係るエネルギー管理システム１０００の構成が示されている。エネルギー管理システム１０００は、住宅における電力の収支を監視して機器を制御することにより、電力を効率よく利用するためのＨＥＭＳ（Home Energy Management System）である。エネルギー管理システム１０００は、図１に示されるように、電気機器３１，３２，３３を制御する制御装置１０と、電力を測定する測定装置２０と、電力を消費する複数の電気機器３１〜３３と、電力を変換する電力変換器４０と、電力を蓄える蓄電装置５０と、電力を生成して住宅内に供給する発電装置６０とを有している。なお、図１中の太い実線は電力線を表し、測定装置２０につながる細い実線は信号線を表し、破線は通信線を表す。

制御装置１０は、エネルギー管理システム１０００全体の電力の収支に関する情報、及び電気機器３１〜３３の運転状態に関する情報等を取得し、取得した情報に基づいて電気機器３１〜３３を制御する。制御装置１０は、図２に示されるように、プロセッサ１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、出力部１５、及び通信部１６を有するコンピュータとして構成される。主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、出力部１５、及び通信部１６はいずれも、内部バス１７を介してプロセッサ１１に接続されている。

プロセッサ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される。プロセッサ１１は、補助記憶部１３に記憶されるプログラムＰ１を実行することにより、種々の処理を実行する。

主記憶部１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される。主記憶部１２は、補助記憶部１３からプログラムＰ１をロードする。そして、主記憶部１２は、プロセッサ１１の作業領域として用いられる。

補助記憶部１３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部１３は、プログラムＰ１の他に、プロセッサ１１の処理に用いられる種々のデータを記憶している。

入力部１４は、例えば入力キー及び静電容量方式のポインティングデバイス等から構成される。入力部１４は、制御装置１０のユーザによって入力された情報を取得して、プロセッサ１１に通知する。入力部１４は、例えば、補助記憶部１３に記憶されるデータを変更するために用いられる。

出力部１５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示デバイスを含んで構成される。出力部１５は、例えば、入力部１４を構成するポインティングデバイスと一体的に形成されることで、タッチスクリーンを構成する。

通信部１６は、制御装置１０が外部の装置と通信するための通信インタフェース回路を含んで構成される。制御装置１０の外部の装置には、図１に示されるように、測定装置２０、電気機器３１〜３３、端末７０、及びサーバ８０が含まれる。通信部１６は、プロセッサ１１から出力されたデータを、これらの外部の装置に伝送する。また、通信部１６は、外部の装置から受信したデータを、プロセッサ１１に出力する。

上述のプロセッサ１１が、主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、出力部１５、及び通信部１６と協働することにより、制御装置１０の種々の機能が実現される。制御装置１０は、図３に示されるように、その機能として、データを取得する取得部１１０、データを記憶する記憶部１２０、電力の推移を予測する電力予測部１３０、電気機器３１〜３３それぞれに付与される優先度から基準値を選択する基準値選択部１４０、及び優先度に基づいて電気機器３１〜３３を制御する制御部１５０を有している。

取得部１１０は、主として、プロセッサ１１と入力部１４と通信部１６とによって実現される。取得部１１０は、測定装置２０による測定の結果を測定装置２０から取得して、記憶部１２０に測定データＤ１として格納する。また、取得部１１０は、電気機器３１〜３３それぞれの運転状態を電気機器３１〜３３それぞれから定期的に取得する。運転状態を取得するための周期は、例えば５分間である。また、取得部１１０は、ユーザによって入力部１４又は端末７０に入力された目標上限値を取得して、記憶部１２０に目標上限値データＤ２として格納する。

目標上限値は、エネルギー管理システム１０００全体の総消費電力の上限となる値の目標値を意味する。なお、本実施の形態では、エネルギー管理システム１０００全体の総消費電力は、エネルギー管理システム１０００が設置されている住宅の総消費電力に等しい。例えば、ユーザは、住宅で消費する電力を２．５ｋＷに制限したいときに、目標上限値として２．５ｋＷの値を入力する。目標上限値は、例えば、住宅のブレーカの容量、又は電気料金に基づいて定められる。以下では、エネルギー管理システム１０００全体の総消費電力を、単に総消費電力という。

記憶部１２０は、主として、主記憶部１２と補助記憶部１３とによって実現される。記憶部１２０は、測定データＤ１と、目標上限値データＤ２と、予測データＤ３と、機器データＤ４と、優先度テーブルＤ５と、基準値データＤ６と、を記憶する。

予測データＤ３は、電力予測部１３０によって予測された電力の推移を示すデータである。機器データＤ４は、図４に示されるように、電気機器３１〜３３それぞれについて、機器ＩＤ（識別子）と、機種と、稼働時の最大消費電力（定格電力）を関連づけるデータである。なお、電気機器３１〜３３それぞれの機器ＩＤは、説明の便宜上、電気機器３１〜３３それぞれの符号に等しいものとする。機器データＤ４は、電気機器３１〜３３と制御装置１０が通信可能となったときに取得部１１０によって電気機器３１〜３３から取得されてもよいし、ユーザによって入力部１４又は端末７０に入力されたときに取得部１１０によって取得されてもよい。

優先度テーブルＤ５は、電気機器３１〜３３それぞれに付与されている優先度を示すテーブルである。本実施の形態に係る優先度テーブルＤ５は、図５に示されるように、電気機器３１〜３３それぞれについて、機器ＩＤと、１日のうちの時間区分毎に設定された優先度とを関連づけるデータである。優先度は、本実施の形態では、１から５までのいずれかの整数値であって、この値が大きいほど優先度が高くなる。例えば、電気機器３１は図４に示されるように照明機器であって、外光が差し込むと考えられる日中（０：００〜１８：００）には低い優先度が付与されている。一方、外光がなくなると考えられる夜間（１８：００〜２４：００）には、電気機器３１に高い優先度が付与されており、電気機器３１の使用が他の機器より優先される。

なお、優先度テーブルＤ５の優先度は、ユーザによって設定される。ユーザは、優先度を示す整数値を、入力部１４又は端末７０から入力してもよい。また、ユーザが入力した方針に従って、取得部１１０又は制御部１５０が個々の優先度を設定してもよい。ユーザにより入力される方針は、例えば、「日中は外光が差し込むか？」という制御装置１０からの問いに対する回答であってもよいし、「日中は照明より空調機を優先する」のように機種と時間区分とを用いた方針であってもよい。

基準値データＤ６は、優先度テーブルＤ５の優先度から基準値として選択された優先度を示すデータである。この基準値は、総消費電力を目標上限値以下に制限するための基準である。本実施の形態では、基準値より低い優先度が付与されている機器の運転を制限することで、総消費電力が、目標上限値以下に制限される。図５には、一例として、基準値が「３」であるときに使用不可となる機器の優先度（「１」及び「２」）にハッチングが付されている。基準値が「３」に設定されると、例えば、０：００〜１８：００には電気機器３１の運転が禁止され、１８：００〜２４：００には電気機器３１の運転が許可される。

電力予測部１３０は、主として、プロセッサ１１によって実現される。電力予測部１３０は、測定データＤ１、目標上限値、機器データＤ４、優先度テーブルＤ５及び基準値等に基づいて、翌日における総消費電力の推移と電気機器３１〜３３の消費電力の推移とを予測する。電力予測部１３０は、基準値が複数の異なる値に設定された場合それぞれについて電力の推移を予測してもよい。電力予測部１３０は、予測の結果を予測データＤ３として記憶部１２０に格納する。

電力予測部１３０は、例えば、過去の数日間に測定された電力の平均値を予測結果としてもよい。また、電気機器３１〜３３の利用実績（運転状態の履歴）を記憶部１２０が記憶し、電力予測部１３０が、この利用実績と機器データＤ４とを組み合わせることで翌日における電力の推移を予測してもよい。また、ユーザによって設定された電気機器３１〜３３の利用予定（運転状態の計画）を記憶部１２０が記憶し、電力予測部１３０が、この利用予定と機器データＤ４とを組み合わせることで翌日における電力の推移を予測してもよい。

なお、電力予測部１３０による予測は、過去に設定されていた基準値の履歴を加味したものであることが好ましい。すなわち、電力予測部１３０は、前日に運転が禁止されていた機器について翌日には運転が許可されたり、前日に運転が許可されていた機器について翌日には運転が禁止されたりすることを加味して、電力の推移を予測することが好ましい。

基準値選択部１４０は、主として、プロセッサ１１によって実現される。基準値選択部１４０は、予測データＤ３に基づいて、翌日における総消費電力が目標上限値以下となるように、電気機器３１〜３３に付与されている優先度から基準値を選択する。そして、基準値選択部１４０は、選択した基準値を示すデータを基準値データＤ６として記憶部１２０に格納する。

制御部１５０は、主として、プロセッサ１１によって実現される。制御部１５０は、記憶部１２０に記憶されるデータに基づいて、電気機器３１〜３３を制御することにより、総消費電力を目標上限値以下に制限する。そして、制御部１５０は、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で、電気機器３１〜３３の運転の許否を調整する。制御部１５０は、優先度テーブルＤ５の優先度を変更する優先度変更ユニット１５１と、優先度に基づいて電気機器３１〜３３を制御する機器制御ユニット１５２とを有している。

優先度変更ユニット１５１は、予測データＤ３に基づき、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で、電気機器３１〜３３に付与されている優先度を変更する。例えば、優先度変更ユニット１５１は、予測された総消費電力が目標上限値をある程度下回っていて、運転が許可される機器を追加しても総消費電力の予測値が目標上限値以下となる場合に、この機器の運転が許可されるように優先度を変更する。

機器制御ユニット１５２は、優先度テーブルＤ５の優先度と基準値とを比較し、比較の結果に応じて、電気機器３１〜３３に対する制御命令を生成して電気機器３１〜３３それぞれに送信する。本実施の形態に係る制御命令の内容は、運転の許可又は禁止である。

図１に戻り、測定装置２０は、電力線に取り付けられた変流器（ＣＴ、Current Transformer）Ｃ２０，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ４０，Ｃ５０を用いて、電力線を介して供給されている電力を測定する。変流器Ｃ２０は、エネルギー管理システム１０００の総消費電力を測定するために用いられる。また、変流器Ｃ３１〜Ｃ３３それぞれは、電気機器３１〜３３によって消費されている電力を測定するために用いられる。さらに、変流器Ｃ４０は、電力変換器４０に入力されている電力、又は、電力変換器４０から出力されている電力を測定するために用いられ、変流器Ｃ５０は、蓄電装置５０に入力されている電力、又は、蓄電装置５０から出力されている電力を測定するために用いられる。そして、測定装置２０は、測定の結果を制御装置１０に通知する。なお、発電装置６０によって発電されている電力は、変流器Ｃ４０による測定結果と、変流器Ｃ５０による測定結果から推定することが可能である。

電気機器３１〜３３は、住宅に設置された家電機器である。本実施の形態に係る電気機器３１〜３３はそれぞれ、図４に示されるように、照明機器、ＩＨ（Induction Heating）調理器、空調機である。電気機器３１〜３３は、制御装置１０からの制御命令により運転が許可又は禁止される。運転が許可されているときに電気機器３１〜３３がユーザによって操作されると、電気機器３１〜３３は、ユーザの操作に従って稼働する。一方、運転が禁止されているときに電気機器３１〜３３がユーザによって操作されると、電気機器３１〜３３は、稼働することなく、スタンバイ状態を維持する。

なお、制御装置１０によって制御される機器は、図４に示された機種に限定されない。例えば、電気機器３１〜３３は、テレビジョン受像機、冷蔵庫、電気給湯器等であってもよい。また、制御装置１０によって制御される機器の数は、３つに限定されない。さらに、エネルギー管理システム１０００は、制御装置１０によって制御されない家電機器を含んで構成されてもよい。

電力変換器４０は、例えば、直流電流と交流電流とを相互に変換するとともに、直流電力の電圧を変換するパワーコンディショナである。電力変換器４０は、商用電源ＰＳから供給された交流電力を直流電力に変換して、蓄電装置５０に供給する。また、電力変換器４０は、蓄電装置５０及び発電装置６０から供給された直流電力を交流電力に変換して、電気機器３１〜３３に供給する。

蓄電装置５０は、定置型の蓄電機器又は電気自動車等であって、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池、又は鉛蓄電池等の二次電池を有する。蓄電装置５０は、例えば、電気料金が低廉になる夜間に商用電源ＰＳから供給された電力を蓄電して、蓄電した電力を日中に電気機器３１〜３３に供給する。

発電装置６０は、例えば、太陽光を利用して発電する装置である。発電装置６０によって発電された電力は、電気機器３１〜３３に供給されるが、住宅内の需要より過剰に発電されている場合には、商用電源ＰＳへの逆潮流により電力事業者等へ売電されてもよい。なお、発電装置６０は、太陽光発電により発電する装置には限定されず、地熱発電、風力発電等の自然エネルギー、燃料電池、又は化石燃料による発電を行う装置であってもよい。

端末７０は、例えばスマートフォン又はタブレット型の端末であって、制御装置１０のユーザインタフェースとして用いられる。また、サーバ８０は、例えば、ネットワークＮＷを介して制御装置１０に接続されるコンピュータ装置である。サーバ８０は、例えば、電気機器３１〜３３の製造メーカによって提供された機器データＤ４を、制御装置１０からの要求に応じて通知する。また、サーバ８０は、制御装置１０が設置されている住宅が属する地域の気象情報を、制御装置１０に通知してもよい。この気象情報は、例えば、電力予測部１３０が、発電装置６０の発電量、又は電気機器３１〜３３の消費電力を予測するために用いられる。

続いて、制御装置１０によって実行される制御処理について、図６〜１２を用いて説明する。この制御処理は、例えば、制御装置１０の電源が投入されると実行される。なお、制御処理は、主として、制御装置１０のプロセッサ１１によって実行されるが、以下では、図３に示される機能を適宜用いて、この制御処理について説明する。

図６に示されるように、制御処理において、プロセッサ１１は、データを取得する（ステップＳ１）。具体的には、取得部１１０が、測定装置２０から測定データＤ１を取得し、ユーザに問い合わせることで目標上限値データＤ２を取得する。また、取得部１１０は、サーバ８０等から機器データＤ４を取得してもよいし、ユーザに問い合わせることで優先度テーブルＤ５の優先度を取得してもよい。

次に、プロセッサ１１は、基準値選択処理を実行する（ステップＳ２）。この基準値選択処理について、図７を用いて説明する。

図７に示されるように、基準値選択処理において、基準値選択部１４０は、目標削減量を算出する（ステップＳ２１）。具体的には、基準値選択部１４０は、測定データＤ１により示される総消費電力の前日の推移から、目標上限値を減じることで、１日間における総消費電力の削減量の目標値を算出する。総消費電力が目標上限値を超えた時刻については、目標削減量が正の値になり、総消費電力が目標上限値未満であった時刻については、目標削減量が負の値となる。目標削減量が負である場合には、総消費電力を削減する必要がない。

図８には、電力の推移の一例が示されている。図８中の線Ｌｔは目標上限値を示し、線Ｌａは総消費電力の推移を示し、線Ｌｂは電気機器３１〜３３の消費電力の合計値の推移を示し、線Ｌｃは電気機器３３の消費電力の推移を示す。図８に示される１日目の終了時（０：００）において、前日（１日目）の総消費電力が目標上限値を超えたことはないため、目標削減量は負になる。また、２日目の終了時において、前日（２日目）の総消費電力は、日中に目標上限値を超えているため、日中の目標削減量が正の値になる。

次に、基準値選択部１４０は、基準値を初期値に設定する（ステップＳ２２）。この初期値は、電気機器３１〜３３に付与されている最も低い優先度に等しく、本実施の形態では「１」となる。

次に、基準値選択部１４０は、基準値に基づく総消費電力の減少量が目標削減量以上か否かを、図５に示される時間区分それぞれについて判定する（ステップＳ２３）。基準値に基づく総消費電力の減少量は、現在設定されている基準値に基づいて電力予測部１３０によって予測される翌日の総消費電力の推移を、前日に測定された総消費電力の推移から減じることで得ることができる。

例えば、基準値が初期値（「１」）に設定されているときには、この基準値より低い優先度（「０」以下）が付されている機器がないため、電気機器３１〜３３の運転はいずれも禁止されない。また、例えば基準値が「３」に設定されているときには、この基準値より低い優先度が付されている機器の運転が禁止される（図５のハッチングを参照）。この基準値に基づく総消費電力の減少量は、前日に設定されていた基準値と、機器データＤ４とに基づいて、電力予測部１３０によって算出される。

図８中の３日目には、２日目の終了時において、「３」に設定された基準値に基づいて予測された電力の推移が示されている。図８中の線Ｌｃによって示されるように、電気機器３３の運転が日中に禁止されることで、総消費電力が目標上限値以下に制限されている。なお、本実施の形態では、「２」に設定された基準値に基づいて予測された３日目の総消費電力は、目標上限値以下にならないものとする。

基準値に基づく総消費電力の減少量が目標削減量以上ではないと判定した場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、基準値選択部１４０は、基準値を引き上げる（ステップＳ２４）。具体的には、基準値選択部１４０は、基準値を１だけ大きくする。その後、基準値選択部１４０は、ステップＳ２３以降の処理をくり返す。

一方、基準値に基づく総消費電力の減少量が目標削減量以上であると判定した場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、基準値選択部１４０は、基準値選択処理を終了する。これにより、基準値より低い優先度が付与されている機器の運転を禁止することで総消費電力が目標上限値以下となるような基準値が、優先度テーブルＤ５の優先度から選択されることとなる。

図６に戻り、基準値選択処理（ステップＳ２）の終了後に、プロセッサ１１は、優先度変更処理を実行する（ステップＳ３）。この優先度変更処理について、図９を用いて説明する。

図９に示されるように、優先度変更処理において、優先度変更ユニット１５１は、総消費電力の余力を算出する（ステップＳ３１）。具体的には、優先度変更ユニット１５１は、現在設定されている基準値に基づいて電力予測部１３０によって予測された翌日における総消費電力の推移を、目標上限値から減じることで、総消費電力の余力を算出する。例えば、図８中の２日目の終了時においては、３日目の目標上限値（線Ｌｔ）から総消費電力の推移（線Ｌａ）を減じることで、３日目における総消費電力の余力が算出される。

次に、優先度変更ユニット１５１は、電気機器３１〜３３それぞれについて、優先度の変更による消費電力の増加量を算出する（ステップＳ３２）。具体的には、優先度変更ユニット１５１は、優先度テーブルＤ５のうち、現在の基準値より低い優先度を「１」だけ大きくしたときに、禁止されていた運転が許可されることにより増加する消費電力を、電気機器３１〜３３それぞれについて算出する。例えば、優先度変更ユニット１５１は、図５に示される優先度テーブルＤ５のうち、ハッチングが付されている優先度を「１」だけ大きくする。図５中の「１」という優先度が「１」だけ大きくなって「２」になっても、基準値が「３」であるため引き続き運転は禁止されることとなり、消費電力が増加することはない。一方、図５中の「２」という優先度が「１」だけ大きくなって「３」になると、運転が許可されることとなり、消費電力が増加することとなる。

次に、優先度変更ユニット１５１は、あらかじめ定められた指標に基づいて電気機器３１〜３３のうちいずれか１つの機器を選択する（ステップＳ３３）。本実施の形態に係る指標は、図４に示される最大消費電力であって、優先度変更ユニット１５１は、電気機器３１〜３３のうち、未だ選択されておらず、かつ最大消費電力が最も大きい機器を選択する。図４に示される例では、最初に電気機器３２が選択されることとなる。

次に、優先度変更ユニット１５１は、選択した電気機器についての消費電力の増加量が余力より大きいか否かを判定する（ステップＳ３４）。具体的には、優先度変更ユニット１５１は、ステップＳ３３にて選択した電気機器について、ステップＳ３２にて算出された消費電力の増加量が、ステップＳ３１にて算出された総消費電力の余力より大きいか否かを判定する。なお、図４を参照するとわかるように、電気機器３２について、ステップＳ３２にて算出される消費電力の増加量は、ゼロである。このため、ステップＳ３３にて電気機器３２が選択されていた場合には、ステップＳ３４の判定が否定される。

選択した電気機器についての消費電力の増加量が余力より大きくないと判定した場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）、優先度変更ユニット１５１は、選択した電気機器の優先度を変更する（ステップＳ３５）。具体的には、選択した電気機器の優先度のうち、現在の基準値より低い優先度を「１」だけ大きい優先度に変更する。

その後、優先度変更ユニット１５１は、ステップＳ３１以降の処理をくり返す。これにより、電気機器３１〜３３から、総消費電力の余力がなくなるまで、一又は複数の機器が特定されて、特定された機器について禁止されていた運転が、優先度の変更により許可されることとなる。図４，５に示される例では、電気機器３２の次に電気機器３３が選択されて、「２」に設定されていた日中の優先度が、図１０に示されるように「３」に変更される。これにより、図１１中の３日目に示されるように、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で電気機器３２の消費電力が、図８に示されたものから増加することとなる。

図１２には、優先度が変更される場合における他の例に係る電力の推移が示されている。図１２に示される例では、２日目の終了時において基準値が「３」に設定され、優先度が変更されていない。このため、３日目においては電気機器３３の運転が日中に抑制されている。その後、３日目における総消費電力が電力予測部１３０による予測より低い値で推移した結果、３日目の終了時においては、基準値が引き続き「３」に設定され、優先度が変更されている。これにより、４日目には、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で電気機器３３の消費電力が、３日目より増加することとなる。

なお、４日目の日照時間の予報が大幅に増加して発電装置６０の発電量の予測値が増加した場合、或いは、蓄電装置５０の充電率が大幅に増加した場合等にも、図１２に示されるように、２日目の終了時に優先度が変更されず、３日目の終了時に優先度が変更される。

ステップＳ３４にて、選択した電気機器についての消費電力の増加量が余力より大きいと判定した場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、優先度変更ユニット１５１は、優先度変更処理を終了する。

図６に戻り、優先度変更処理（ステップＳ３）の終了後に、プロセッサ１１は、タイマをスタートする（ステップＳ４）。

次に、プロセッサ１１は、優先度と基準値とを比較する（ステップＳ５）。具体的には、機器制御ユニット１５２が、優先度テーブルＤ５の優先度と、現在設定されている基準値とを比較する。これにより、電気機器３１〜３３それぞれについて、運転の許否が各時間区分毎に決定される。

次に、機器制御ユニット１５２は、電気機器３１〜３３の運転状態を取得する（ステップＳ６）。そして、機器制御ユニット１５２は、ステップＳ５における比較の結果に応じて、電気機器３１〜３３を制御する（ステップＳ７）。具体的には、運転が禁止されるべき機器が稼働を開始したとき、又は稼働の許可を制御装置１０に対して要求したときに、機器制御ユニット１５２は、この機器の運転を禁止する。

次に、プロセッサ１１は、タイマのカウント値が一定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ８）。この一定時間は、例えば５分間である。タイマのカウント値が一定時間を超えていないと判定した場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、プロセッサ１１は、あらかじめ設定された時間だけ待機する。この時間は、例えば３０秒間である。その後、プロセッサ１１は、ステップＳ８の判定をくり返す。

一方、タイマのカウント値が一定時間を超えたと判定した場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、プロセッサ１１は、現在時刻が特定の時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。本実施の形態に係る特定の時刻は、午前０時０分（０：００）である。

現在時刻が特定の時刻ではないと判定した場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、プロセッサ１１は、ステップＳ４以降の処理をくり返す。これにより、一定時間を周期として電気機器３１〜３３に対する制御がくり返し実行されることとなる。

一方、現在時刻が特定の時刻であると判定した場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、プロセッサ１１は、ステップＳ１以降の処理をくり返す。これにより、基準値の選択、及び優先度の変更が、毎日実行されることとなる。

以上説明したように、優先度変更ユニット１５１は、総消費電力が目標上限値以下に制限された後に、総消費電力が目標上限値以下となる範囲内で、機器の消費電力を増加させる。具体的には、基準値より低く設定されていた優先度を、基準値に等しい優先度に変更することにより、消費電力を減少させる対象から機器を除外して、運転を許可する。したがって、優先度が変更された機器の消費電力が増加することとなる。これにより、制御装置１０は、機器の運転を過剰に抑制することを防いで、利用可能な機器を極力確保することにより、ユーザの快適性を向上させることができる。

また、優先度変更ユニット１５１は、優先度を変更する機器を選択する際に、定格電力を指標として、この指標の大きい順に一又は複数の機器を選択した。一般的に、定格電力が大きい機器の運転が禁止されると、ユーザの快適性に及ぼす影響が大きいと考えられる。このため、優先度変更ユニット１５１は、ユーザの快適性をより効率よく向上させる機器から順に、優先度を変更して運転を許可することとなる。

実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施の形態は、商用電源ＰＳからの電力の供給がない点で、実施の形態１と異なっている。また、本実施の形態に係る目標上限値は、蓄電装置５０に蓄電されている電力量が、蓄電下限値を下回ることがないように設定される点で、実施の形態１に係るものと異なっている。蓄電下限値は、蓄電装置５０に蓄電されている電力量の下限となる値の目標値であって、例えば１．０ｋＷｈである。蓄電下限値は、ユーザによって設定される。

図１３には、本実施の形態に係るエネルギー管理システム１００１の構成が示されている。このエネルギー管理システム１００１では、商用電源ＰＳ（図１参照）からの電力が供給されていない。また、制御装置１０は、ネットワークＮＷ（図１参照）と接続されていない。このエネルギー管理システム１００１の構成は、例えば、災害による停電時に、住宅において運転可能な構成に相当する。

続いて、本実施の形態に係る基準値選択処理について、図１４を用いて説明する。図１４に示されるように、基準値選択処理では、基準値選択部１４０が、ステップＳ２１（図７参照）を実行することなく、基準値を初期値に設定する（ステップＳ２２）。

次に、電力予測部１３０は、翌日における電力の推移を予測する（ステップＳ２８）。そして、基準値選択部１４０は、予測結果に、蓄電装置５０の残量が蓄電下限値を下回る時刻が含まれるか否かを判定する（ステップＳ２９）。

ステップＳ２９の判定が否定された場合（ステップＳ２９；Ｎｏ）、基準値選択部１４０は、処理をステップＳ２４へ移行する。一方、ステップＳ２９の判定が肯定された場合（ステップＳ２９；Ｙｅｓ）、基準値選択部１４０は、基準値選択処理を終了する。

続いて、本実施の形態に係る優先度変更処理について、図１５を用いて説明する。図１５に示されるように、優先度変更処理では、優先度変更ユニット１５１が、ステップＳ３１（図９参照）を実行することなく、電気機器３１〜３３それぞれについて、優先度の変更による消費電力の増加量を算出する（ステップＳ３２）。

そして、ステップＳ３３の終了後に、電力予測部１３０は、選択した電気機器の優先度を変更した場合における翌日の電力の推移を予測する（ステップＳ３８）。その後、優先度変更ユニット１５１は、予測結果に、蓄電装置５０の残量が蓄電下限値を下回る時刻が含まれるか否かを判定する（ステップＳ３９）。

ステップＳ３９の判定が否定された場合（ステップＳ３９；Ｎｏ）、優先度変更ユニット１５１は、処理をステップＳ３５へ移行する。一方、ステップＳ３９の判定が肯定された場合（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、優先度変更ユニット１５１は、優先度変更処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態に係る目標上限値は、蓄電装置５０の残量が蓄電下限値以上となるように設定された。このため、商用電源ＰＳから電力が供給されない場合であっても、蓄電装置５０の残量をある程度確保しつつ、電気機器３１〜３３の運転の過剰な抑制を防いで、可能な限り多くの機器を使用可能な状態にする。これにより、ユーザの快適性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、測定装置２０が電力を測定したが、電気機器３１〜３３等が電力を測定して測定結果を制御装置１０に通知してもよい。

また、上記実施の形態に係る優先度は、電気機器３１〜３３を稼働させるか否かを決定するためのものであったが、電気機器３１〜３３の複数の運転モードそれぞれに異なる優先度が付与されていてもよい。例えば、電気機器３３について、設定温度を２０度以下とする冷房には優先度「１」が付与されて、設定温度を３０度以下とする冷房には優先度「５」が付与されていてもよい。

また、上記実施の形態では、基準値より「１」だけ小さい優先度を、基準値に等しい優先度に変更することで、運転が禁止されていた機器の運転を許可したが、これには限定されない。例えば、基準値より「１」以上低い優先度を、基準値より高い優先度に変更してもよい。

また、上記実施の形態では、定格電力を指標として、この指標の大きい順に一又は複数の機器を選択したが、これには限定されない。例えば、定格電力を指標として、この指標の小さい順に一又は複数の機器を選択してもよい。この場合には、極力多くの機器を利用可能とすることができる。また、指標は定格電力に限られず、使用頻度、一定期間における消費電力量、あるいは優先度であってもよい。一定期間は、例えば過去１週間である。

電気機器３１〜３３それぞれの使用頻度を指標として、この指標の大きい順に機器を選択すれば、ユーザが頻繁に使用している機器を優先して使用可能な状態とすることができる。また、この指標の小さい順に機器を選択すれば、ユーザが意図せず機器の運転が禁止されることで、ユーザにとって不都合な事態が生じることを極力防ぐことができる。

電気機器３１〜３３それぞれの一定期間における消費電力量を指標とすれば、電気機器３１〜３３の定格電力に代えて、実際に使用された電力量に基づいて機器を選択することができる。

また、電気機器３１〜３３それぞれに設定される優先度のパターンを、複数の節電レベルに応じてあらかじめ用意しておいてもよい。図１６には、複数の節電レベルそれぞれに応じて、各機器に優先度が設定された例が示されている。図１６に示される例では、基準値が「３」のときに運転が禁止される優先度にハッチングが付されている。この例において、電気機器３１は、節電レベル２で運転し、電気機器３２は、節電レベル１で運転することとなる。

また、上記実施の形態では、制御装置１０が住宅内に配置された場合を想定して説明したが、制御装置１０は、住宅外に配置されてもよい。例えば、図１７に示されるように、測定装置２０、電気機器３１〜３３及び端末７０は、住宅ＨＭ内のルータ９０に接続され、このルータ９０を介して、制御ユニット１０ａを有するサーバ８０と通信してもよい。サーバ８０の制御ユニット１０ａは、上記実施の形態に係る制御装置１０と同等の機能を有する。

図１７に示される例では、エネルギー管理システム１０００は、サーバ８０と、測定装置２０、電気機器３１〜３３及びルータ９０と、を含んで構成される。この例における総消費電力は、住宅ＨＭに設置された機器から構成されるシステム全体の総消費電力となる。

上記実施の形態に係る制御装置１０の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。

例えば、補助記憶部１３に記憶されているプログラムＰ１を、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムＰ１をコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することができる。

また、プログラムＰ１をインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。

また、通信ネットワークを介してプログラムＰ１を転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

更に、プログラムＰ１の全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムＰ１を実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。

また、制御装置１０の機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を専用のハードウェア（回路等）によって実現してもよい。

１０００，１００１ エネルギー管理システム、 １０ 制御装置、 １０ａ 制御ユニット、 １１ プロセッサ、 １２ 主記憶部、 １３ 補助記憶部、 １４ 入力部、 １５ 出力部、 １６ 通信部、 １７ 内部バス、 １１０ 取得部、 １２０ 記憶部、 １３０ 電力予測部、 １４０ 基準値選択部、 １５０ 制御部、 １５１ 優先度変更ユニット、 １５２ 機器制御ユニット、 ２０ 測定装置、 ３１〜３３ 電気機器、 ４０ 電力変換器、 ５０ 蓄電装置、 ６０ 発電装置、 ７０ 端末、 ８０ サーバ、 ９０ ルータ、 Ｃ２０，Ｃ３１〜Ｃ３３，Ｃ４０，Ｃ５０ 変流器、 Ｄ１ 測定データ、 Ｄ２ 目標上限値データ、 Ｄ３ 予測データ、 Ｄ４ 機器データ、 Ｄ５ 優先度テーブル、 Ｄ６ 基準値データ、 ＨＭ 住宅、 Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｔ 線、 ＮＷ ネットワーク、 Ｐ１ プログラム、 ＰＳ 商用電源。

Claims (6)

1. 複数の電気機器を制御する制御装置であって、
   前記複数の電気機器を含むシステム全体の総消費電力の目標上限値を取得する目標上限値取得手段と、
   前記総消費電力が前記目標上限値を超えた場合に、前記複数の電気機器を制御して前記複数の電気機器の消費電力を減少させることにより、前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限した後に、前記複数の電気機器のうちの何れかの被制御機器を制御して、前記総消費電力が前記目標上限値以下となる範囲内で前記被制御機器の消費電力を増加させる、制御装置。
2. 前記総消費電力の値を取得する消費電力値取得手段と、
   前記複数の電気機器それぞれに付与されている、電気機器を稼働させる優先度から、前記目標上限値と前記消費電力値取得手段によって取得された値との差に基づいて一の優先度を選択する選択手段と、をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記消費電力値取得手段によって取得された値が前記目標上限値を超えた場合に、前記複数の電気機器のうち、前記選択された優先度より低い優先度が付与されている電気機器を制御して該電気機器の消費電力を減少させ、
   前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限した後に、消費電力が減少した電気機器のうちの何れかの前記被制御機器に付与されている優先度を、前記選択された優先度と同等又は前記選択された優先度より高い優先度に変更して、消費電力を減少させる対象から前記被制御機器を除外することにより、前記被制御機器を制御して、前記総消費電力が前記目標上限値以下となる範囲内で前記被制御機器の消費電力を増加させる、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限した後に、前記複数の電気機器それぞれの使用頻度と、最大消費電力と、一定期間における消費電力量と、優先度と、のうちの何れかを指標として、消費電力が減少した電気機器から前記指標の小さい順又は大きい順に一又は複数の前記被制御機器を特定し、特定した前記被制御機器に付与されている優先度を、前記選択された優先度と同等又は前記選択された優先度より高い優先度に変更して、消費電力を減少させる対象から前記被制御機器を除外する、
   請求項２に記載の制御装置。
4. 複数の電気機器と、前記複数の電気機器を制御する制御装置と、を備えるエネルギー管理システムであって、
   前記制御装置は、
   エネルギー管理システム全体の総消費電力の目標上限値を取得する目標上限値取得手段と、
   前記総消費電力が前記目標上限値を超えた場合に、前記複数の電気機器を制御して前記複数の電気機器の消費電力を減少させることにより、前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限した後に、前記複数の電気機器のうちの何れかの被制御機器を制御して、前記総消費電力が前記目標上限値以下となる範囲内で前記被制御機器の消費電力を増加させる、エネルギー管理システム。
5. 複数の電気機器を含むシステム全体の総消費電力が、該総消費電力の目標上限値を超えた場合に、前記複数の電気機器を制御して前記複数の電気機器の消費電力を減少させることにより、前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限する第１制御ステップと、
   前記総消費電力が前記目標上限値以下に制限された後に、前記複数の電気機器のうちの何れかの被制御機器を制御して、前記総消費電力が前記目標上限値以下となる範囲内で前記被制御機器の消費電力を増加させる第２制御ステップと、
   を含む制御方法。
6. コンピュータを、
   複数の電気機器を含むシステム全体の総消費電力が、該総消費電力の目標上限値を超えた場合に、前記複数の電気機器を制御して前記複数の電気機器の消費電力を減少させることにより、前記総消費電力を前記目標上限値以下に制限する第１制御手段、
   前記総消費電力が前記目標上限値以下に制限された後に、前記複数の電気機器のうちの何れかの被制御機器を制御して、前記総消費電力が前記目標上限値以下となる範囲内で前記被制御機器の消費電力を増加させる第２制御手段、
   として機能させるためのプログラム。

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