JP2018005296A - デマンドレスポンス計画装置、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】需要家優先度を遵守しつつ効率的なデマンドレスポンス計画を立てる。【解決手段】実施形態のデマンドレスポンス計画装置のペナルティ算出部は、需要電力の削減要請対象の需要家の組合せ毎に電力供給事業者との契約情報及び需要家との契約情報に基づいて需要電力の削減目標と需要家の組合せ毎の需要電力の削減予測量との差に基づいて課されると予測される達成度ペナルティ期待値及び需要家優先度を満たしていない場合に課される優先度ペナルティ期待値に基づいてペナルティ期待値を算出し、計画作成部は、算出されたペナルティの期待値のうち、当該期待値を最小化する需要家の組合せに対応する需要家に需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンス計画を作成する。【選択図】図２

Description

本発明は、デマンドレスポンス計画装置、方法及びプログラムに関する。

電力の使用抑制を促し、ピーク利用時の電力消費を抑制して、電力の安定を図るためのデマンドレスポンス（電力削減）が提唱されている。
具体的には、アグリゲート事業者（アグリゲータ）が、料金設定を行ったり、ピーク時に使用を控えた需要家に対して対価を支払ったりするなどの方法でネガワット（Negative Watt）を需要家から収集することで、電力削減を促している。ここで、ネガワットとは、通常の電力需要（正の電力）と対比する意味で、電力需要の減少分（負の電力）をいう。

特開２０１３−１６１１４４号公報

ところで、アグリゲート事業者がデマンドレスポンス要請を各需要家に実施するに際して、需要家に予め対応づけられた所定の需要家優先度に応じてデマンドレスポンス要請対象の需要家を選択するのが一般的であった。
しかしながら、例えば、失敗時（＝デマンドレスポンス要請に応えられない場合）のペナルティ条件がある場合には、需要家優先度に応じてデマンドレスポンス要請対象の需要家を選択しても、アグリゲート事業者が負担するペナルティが大きくなり、非効率なデマンドレスポンス計画となってしまう虞があった。

上記課題を達成するために本発明の実施形態は、需要家優先度を遵守しつつデマンドレスポンス要請量を満たしたデマンドレスポンス計画を立てることが可能なデマンドレスポンス計画装置、方法及びプログラムを提供することを目的としている。

実施形態のデマンドレスポンス計画装置は、電力供給事業者からの要求に基づいて複数の需要家のうちから選択した需要家に対して需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンスを計画する。

優先度情報記憶部は、デマンドレスポンスの要請に際し、デマンドレスポンスの要請を行う需要家の優先度を表す需要家優先度を予め格納した需要家優先度に関する情報を予め記憶する。

ペナルティ算出部は、需要電力の削減要請対象の需要家の組合せ毎に電力供給事業者との契約情報及び需要家との契約情報に基づいて需要電力の削減目標と需要家の組合せ毎の需要電力の削減予測量との差に基づいて課されると予測される達成度ペナルティ期待値及び需要家優先度を満たしていない場合に課される優先度ペナルティ期待値に基づいてペナルティ期待値を算出する。

計画作成部は、ペナルティ期待値を最小化する前記需要家の組合せに対応する需要家に需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンス計画を作成する。

図１は、実施形態の電力需給システムの概要構成ブロック図である。 図２は、アグリゲート事業者システムを構成しているデマンドレスポンス計画装置の機能構成ブロック図である。 図３は、電力削減要請データの一例の説明図である。 図４は、需要家履歴データベースのデータ例の説明図である。 図５は、契約情報データベースのデータ例の説明図である。 図６は、デマンドレスポンス要請データの一例の説明図である。 図７は、実施形態の動作フローチャートである。 図８は、需要家優先度の設定の一例の説明図である。 図９は、マンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｃとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙの計算例の説明図である。 図１０は、マンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｃ及び需要家Ｄとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の計算例の説明図である。 図１１は、マンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｃ及び需要家Ｅ０とした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の計算例の説明図である。 図１２は、達成度ペナルティの計算処理の処理フローチャートである。 図１３は、需要家Ａ、Ｃ、Ｄにデマンドレスポンス要請を行って電力を削減する場合の達成度ペナルティ計算例の説明図である。 図１４は、ループパラメータｎ＝１から順次行った場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）及び達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の和の遷移の一例を説明する図である。 図１５は、デマンドレスポンス計画装置をコンピュータとして構成した場合の概要構成ブロック図である。

［１］第１実施形態
次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態の電力需給システムの概要構成ブロック図である。
電力需給システム１００は、大別すると、電力供給事業者として発電電力を供給する発電事業者が運用を行い発電を行う発電事業者システム１１１と、電力供給事業者として商用電力を供給する系統事業者が運用を行い商用電力を供給する系統事業者システム１１２と、複数の需要家がそれぞれ運用を行う需要家システム１１４と、需要家１１４に対し、電力供給事業者からのデマンドレスポンス要請を実行するアグリゲート事業者が運用を行うアグリゲート事業者システム１１５と、電力取引市場を運営する電力取引所が運用する電力取引所システム１１６と、を備えている。

図２は、アグリゲート事業者システムを構成しているデマンドレスポンス計画装置の機能構成ブロック図である。

デマンドレスポンス計画装置１０は、大別すると、デマンドレスポンス計画の最適化を行うデマンドレスポンス（ＤＲ）計画最適化部１１と、発電事業者システム１１１、系統事業者システム１１２あるいは各需要家システムとデマンドレスポンス計画最適化部と通信を行うための通信インタフェース動作を行う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１２と、オペレータが各種操作入力を行うための操作入力部１３と、各種情報を表示するため表示部１４と、操作入力部１３あるいは表示部１４との間の入出力インタフェース動作を行う入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１５と、各需要家のデマンドレスポンス履歴に関する情報を作成する履歴情報作成部１６と、履歴情報作成部１６が作成したデマンドレスポンス履歴を格納する需要家履歴データベース（ＤＢ）１７と、需要家履歴データベース１７を参照して需要家毎の優先度である需要家優先度を計算する優先度計算部１８と、優先度計算部１８が計算した需要家優先度を格納する需要家優先度情報データベース（ＤＢ）１９と、電力消費の削減目標に関する情報を記憶する削減目標情報データベース（ＤＢ）２０と、アグリゲート事業者と需要家との間で交わされたデマンドレスポンスに関する契約情報を格納した契約情報データベース（ＤＢ）２１と、デマンドレスポンス計画を作成するための各種計画作成パラメータを格納した計画作成パラメータデータベース（ＤＢ）２２と、デマンドレスポンス要請対象の需要家の組合せを格納したデマンドレスポンス要請需要家組合データベース（ＤＢ）２３と、を備えている。

上記構成において、デマンドレスポンス計画最適化部１１は、削減目標情報データベース１９を参照して目標達成度ペナルティを計算する目標達成度ペナルティ計算部３１と、需要家優先度情報データベース１９を参照して優先度ペナルティを計算する優先度ペナルティ計算部３２と、デマンドレスポンス要請対象の需要家組合せを作成する需要家組合せ作成部３３と、を備えている。

次に発電事業者あるいは系統事業者等のエネルギー供給業者からの電力削減要請データについて説明する。
図３は、電力削減要請データの一例の説明図である。
電力削減要請データ４１は、電力削減要請対象の日付が格納された日付データ４２と、要請対象の電力削減の実施時間帯を格納した一又は複数の実施時刻データ４３と、各実施時刻データ４３にそれぞれ対応する一又は複数の削減目標データ４４と、を備えている。

より具体的には、図３の例の場合、日付データ４２＝「８月１０日」であり、第１の実施時刻データ４３−１＝「１４：００−１４：３０」であり、第２の実施時刻データ４３−２＝「１４：３０−１５：００」であり、第１の実施時刻データ４３−１に対応する時間帯の削減目標データ４４−１＝「２０００．０ｋＷｈ」であり、第２の実施時刻データ４３−２に対応する時間帯の削減目標データ４４−２＝「２０００．０ｋＷｈ」である。

図４は、需要家履歴データベースのデータ例の説明図である。
図４においては、理解の容易のため、需要家として四需要家（需要家Ａ〜需要家Ｄ）が存在する場合を例として説明する。

需要家履歴データベース１７は、デマンドレスポンス実行日付が格納された日付データ５１と、各需要家における電力削減時間帯を格納した実施時刻データ５２と、電力削減時間帯毎の全需要家の削減電力量（負値の場合は、追加消費電力量）を格納した電力削減データ５３と、需要家毎の平均削減量を格納した平均削減量データ５４と、電力削減量の標準偏差データ５５と、を備えている。

より具体的には、例えば、日付データ＝「８月３日」の実施時刻データ＝「１３：３０−１４：００」における需要家Ａの削減電力量＝「６９５．２ｋＷｈ」であり、需要家Ｂの削減電力量＝「−３０．４ｋＷｈ」であり、需要家Ｃの削減電力量＝「０．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｄの削減電力量＝「８１８．３ｋＷｈ」である。そして、８月３日１３：００〜９月８日１５：００までの需要家Ａの平均削減量＝「７２０．８ｋＷｈ」であり、需要家Ｂの平均削減量＝「４９８．６ｋＷｈ」であり、需要家Ｃの平均削減量＝「９２７．９ｋＷｈ」であり、需要家Ｄの平均削減量＝「８３２．４ｋＷｈ」である。

さらに需要家Ａの標準偏差＝「σＡ」であり、需要家Ｂの標準偏差＝「σＢ」であり、需要家Ｃの標準偏差＝「σＣ」であり、需要家Ｄの標準偏差＝「σＤ」である。

図５は、契約情報データベースのデータ例の説明図である。
図５においても、理解の容易のため、需要家として四需要家（需要家Ａ〜需要家Ｄ）が存在する場合を例として説明する。

契約情報データデータベース２１は、各需要家における電力削減時間帯を格納した実施時刻データ２１Ａと、電力削減時間帯毎の全需要家の削減可能電力量（最大削減可能電力量）を格納した電力削減可能量データ２１Ｂと、を備えている。

図５において、電力削減可能量データ２１Ｂにおいて、数値が記入されていない部分は、削減可能電力が零、すなわち、電力削減に対応できない旨の契約（契約情報）を表している。逆に数値が記入されている部分については、記載された電力量まで削減を行う旨の契約（契約情報）となっている。

より具体的には、例えば、実施時刻データ５２＝「１３：００−１３：００」における需要家Ａの削減可能電力量＝「７００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｂの削減可能電力量＝「５００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｃの削減可能電力量＝「０．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｄの削減可能電力量＝「８００．０ｋＷｈ」である。

同様に、例えば、実施時刻データ＝「１４：３０−１５：００」における需要家Ａの削減可能電力量＝「７００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｂの削減可能電力量＝「５００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｃの削減可能電力量＝「１０００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｄの削減可能電力量＝「８００．０ｋＷｈ」である。

図６は、デマンドレスポンス要請データの一例の説明図である。
デマンドレスポンス要請データ６０は、大別すると、デマンドレスポンス要請対象の需要家を示す要請対象データ６１と、デマンドレスポンス要請データ６２と、を備えている。

上記構成において、デマンドレスポンス要請データ６２は、デマンドレスポンスを要請する時間帯を表す実施時刻データ６３と、各需要家Ａ〜Ｄへのデマンドレスポンス要請状態を表すデマンドレスポンス要請状態データ６４と、を備えている。

図６の例の場合、デマンドレスポンス要請対象の需要家は、需要家Ａ〜Ｄの４需要家であるので、デマンドレスポンス要請状態データ６４は、需要家Ａに対応するデマンドレスポンス要請状態を表すデマンドレスポンス要請状態データ６４Ａ、需要家Ｂに対応するデマンドレスポンス要請状態を表すデマンドレスポンス要請状態データ６４Ｂ、需要家Ｃに対応するデマンドレスポンス要請状態を表すデマンドレスポンス要請状態データ６４Ｃ及び需要家Ｄに対応するデマンドレスポンス要請状態を表すデマンドレスポンス要請状態データ６４Ｄを含んでいる。

ある日付のある時間帯における需要家組合せ作成部により作成されたＤＲ要請対象の需要家の組合せが、図６に示すように、需要家の組合せ＝「需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｄ」であった場合には、当該日付の当該時間帯において需要家Ｃに電力削減要請がなされることは無い。

一方、需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｄに対しても、実施時刻データ＝「１３：００−１３：３０」、「１３：３０−１４：００」、「１５：００−１５：３０」、「１５：３０−１６：００」においては、電力削減要請がなされることは無い。

これらに対し、実施時刻データ＝「１４：００−１４：３０」及び実施時刻データ＝「１４：３０−１５：００」の２つの時間帯においては、需要家Ａに対する削減要請電力量＝「７００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｂに対する削減要請電力量＝「５００．０ｋＷｈ」であり、需要家Ｄの削減要請電力量＝「８００．０ｋＷｈ」である。
これらの結果、要請通りの電力削減がなされれば、合計２０００．０（＝７００．０＋５００．０＋８００．０）ｋｗｈの電力削減が行えることとなる。

次に実施形態の動作を説明する。
図７は、実施形態の動作フローチャートである。
まず最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、需要家の最適組合せを格納する集合Ｓ＊を空集合（＝φ）とし、デマンド要請におけるペナルティ最小値（＝優先度ペナルティと達成度ペナルティの和）を格納する変数であるペナルティ最小値ＬｅａｓｔＣｏｓｔを無限大（＋∞）の値に設定する初期化を行う（ステップＳ１）。

次に最適デマンドレスポンス計画選択部は、最初の需要家組合せＳ０を作成し、需要家組合せを格納する需要家組合せパラメータＳに設定する（ステップＳ２）。
すなわち、
Ｓ←Ｓ０
とする。
需要家組合せＳの作成方法としては、ランダムに作成したり、全ての組合せをしらみつぶしに作成するようにしたり、直前に作成した需要家組合せＳに近い組合せ（需要家の一部を他の需要家と置き換えたり、削除したり、新たな需要家を追加する等）を選択したりするようにしてもよい。あるいは、シミューレーティッドアニーリング、タブーサーチ、遺伝的アルゴリズム等の公知のメタヒューリスティック手法を用いて作成するようにしてもよい。

続いて、最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、ループパラメータｎ＝１として（ステップＳ３）、需要家組合せＳの優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）を計算する（ステップＳ４）。ここで、優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙは、需要家優先度ペナルティ期待値に相当する。

ここで、需要家優先度について説明する。
需要家優先度は、デマンドレスポンス要請を行うに際して、優先的にデマンドレスポンス要請を行う度合いを示すものであり、本実施形態では、より需要家優先度の値が小さいほど優先度が高いものとする。

図８は、需要家優先度の設定の一例の説明図である。
以下の説明においては、需要家として、需要家Ａ〜需要家Ｅの５つの需要家がいるものとする。

図８に示すように需要家Ａの需要家優先度＝１とし、需要家Ｂの需要家優先度＝２とし、需要家Ｃの需要家優先度＝３とし、需要家Ｄの需要家優先度＝４とし、需要家Ｅの需要家優先度＝５とするものとする。
すなわち、優先度は、需要家Ａが一番高く、需要家Ａ→需要家Ｂ→需要家Ｃ→需要家Ｄ→需要家Ｅの順番で低くなるものとする。

次に実際の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の計算例について説明する。
まず、図８に示した様に需要家優先度が設定されている場合に、デマンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｃとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙの計算例を説明する。
図９は、マンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｃとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙの計算例の説明図である。
本実施形態においては、各需要家の優先度ペナルティは、予め設定された需要家優先度の値と、各需要家をデマンドレスポンス要請候補として設定した順番である事後優先度の値の差として定義し、優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙは、各需要家の需要家優先度と事後優先度の値との差の自乗値の和と定義している。
従って、図９に示すように、需要家Ａの需要家優先度＝１とし、需要家Ｂの需要家優先度＝２とし、需要家Ｃの需要家優先度＝３とし、需要家Ｄの需要家優先度＝４とし、需要家Ｅの需要家優先度＝５に対し、要家Ａの事後優先度＝１となり、需要家Ｂの事後優先度＝２となり、需要家Ｃの事後優先度＝３となり、需要家Ｄの事後優先度＝４となり、需要家Ｅの事後優先度＝５となった場合に、デマンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｃとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）は、
ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）＝０
となる。

図１０は、マンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｃ及び需要家Ｄとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の計算例の説明図である。
図１０に示すように需要家Ａの事後優先度＝１となり、需要家Ｂの事後優先度＝４となり、需要家Ｃの事後優先度＝２となり、需要家Ｄの事後優先度＝３となり、需要家Ｅの事後優先度＝５となった場合に、デマンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｃ及び需要家Ｄとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）は、
ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
＝（１−１）＾２＋（２−４）＾２＋（３−２）＾２
＋（４−３）＾２＋（５−５）＾２
＝０＋４＋１＋１＋０
＝６
となる。

図１１は、マンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｃ及び需要家Ｅ０とした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の計算例の説明図である。
従って、図１１に示すように需要家Ａの事後優先度＝１となり、需要家Ｃの事後優先度＝２となり、需要家Ｃの事後優先度＝２となり、需要家Ｄの事後優先度＝３となり、需要家Ｅの事後優先度＝３となった場合に、デマンドレスポンス要請候補の需要家を需要家Ａ、需要家Ｃ及び需要家Ｅとした場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙは、
ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
＝（１−１）＾２＋（２−４）＾２＋（３−２）＾２
＋（４−５）＾２＋（５−３）＾２
＝０＋４＋１＋１＋０
＝１０となる。

次に最適デマンドレスポンス計画選択部は、需要家組合せＳの達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）を計算する（ステップＳ５）。

図１２は、達成度ペナルティの計算処理の処理フローチャートである。
まず最適デマンドレスポンス計画選択部３４、需要家の電力削減状態（例えば、電力削減失敗時）に対応するペナルティ関数を作成する（ステップＳ１２）。
ここで、ペナルティ関数としては、削減目標に対する削減実績の平均二乗誤差関数を用いる場合、削減目標を中心値とする井戸型関数を用いる場合、削減目標未達の場合にのみペナルティを課す関数等が挙げられる。

例えば、平均二乗誤差関数の場合は、削減実績と削減目標との差の二乗に比例して達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）が大きくなるようにされる。また井戸型関数の場合は、削減実績と削減目標との差の絶対値または比率がある大きさ以上の場合に一定の達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）が科されるようにされる。また削減目標に未達の場合にのみ一定のペナルティを課す関数の場合は、削減量が、削減目標、削減目標マイナス一定値、または削減目標に一定の比率をかけた値、に未達の場合に達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）が課されるようにされる。

これらの関数は、一例であり、達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の値は、削減実績と削減目標との関係に基づいて適宜設定することが可能である。

さらに需要家に対し、デマンドレスポンスの実行におけるコスト、確実性、応答速度等に関する各需要家の優先順位を考慮する場合には、所定の優先順位からのずれを、以上説明した達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）に加えることも可能である。

次に最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、各需要家の過去のデマンドレスポンス実績に基づいて電力削減量の予測分布を作成する（ステップＳ１２）。
この場合において、需要家ごとに独立に分布関数を推定する手法を用いてもよいし、需要家の各組合せに対する分布関数を推定する手法を用いてもよい。また、ヒストグラムを作ってそのまま削減量をサンプリングに用いる手法を使ってもよいし、正規分布などの関数形を仮定してパラメータ推定した上でサンプリングする手法を用いてもよい。

また複数の需要家の間に、業種が同じなどの理由から、削減量の傾向に共通性がみられる場合は、共通の事前分布を使った上でサンプリングするようなベイズ的な手法を用いてもよい。さらに、需要家の情報がない最初の段階では分散の大きな分布を利用し、情報が集まるにつれて確度が高まるような手法である、強化学習、バンデッドアルゴリズム等の手法を用いても良い。

そして、最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の最小値を格納する変数であるペナルティ最小値ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎを無限大（＋∞）の値を設定し、需要家の最適組合せを格納する集合Ｓ＊を空集合（＝φ）とする（ステップＳ１３）。

続いて、最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、ループパラメータｋ＝１として（ステップＳ４）、ｋ番目の需要家組合せＳ（ｋ）を作成する（ステップＳ１５）。
需要家組合せＳ（ｋ）の作成方法としては、ランダムに作成したり、全ての組合せをしらみつぶしに作成するようにしたり、直前に作成した需要家組合せＳ（ｋ−１）に近い組合せ（需要家の一部を他の需要家と置き換えたり、削除したり、新たな需要家を追加する等）を選択したりするようにしてもよい。あるいは、シミューレーティッドアニーリング、タブーサーチ、遺伝的アルゴリズム等の公知のメタヒューリスティック手法を用いて作成するようにしてもよい。

次に最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、ステップＳ１１４で作成したペナルティ関数及びステップＳ１２で作成した需要家毎の電力削減についての予測分布に基づいてステップＳで作成したｋ番目の需要家組合せＳ（ｋ）に電力削減を行わせた場合の達成度ペナルティ期待値Ｐｅｎａｌｔｙを計算する（ステップＳ１６）。

より詳細には、需要家組合せＳ（ｋ）に対して、例えば、ステップＳ１２で作成した各需要家の削減量予測分布を用いてＴ回サンプリングし、各需要家の削減量の組合せを生成する。
ここで、ｔ回目の需要家ｉの削減量をｘ_ｔｉとする。
このとき需要家の削減量の合計量は、次式で表される。

これに対し、ペナルティ関数が、削減目標Ａとの二乗誤差により計算される場合は、ｔ回目のペナルティは、次式で表される。

したがって、Ｔ回試行時の、達成度ペナルティ期待値Ｐｅｎａｌｔｙは、次式により計算される。

次に、最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、ステップＳ１６で計算した達成度ペナルティ期待値Ｐｅｎａｌｔｙが現在のペナルティ最小値ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。すなわち、最適デマンドレスポンス計画選択部は、次式を満たしているか否かを判別する。
Ｐｅｎａｌｔｙ＜ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎ

ステップＳ１７の判別において、
Ｐｅｎａｌｔｙ＜ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎ
を満たしていると判別した場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、ペナルティ最小値ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎにステップＳ１６で計算したペナルティ期待値Ｐｅｎａｌｔｙを代入して置き換え、集合Ｓ＊を需要家組合せＳ（ｋ）とする（ステップＳ１８）。
ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎ←Ｐｅｎａｌｔｙ
Ｓ＊←Ｓ（ｋ）
そして、処理を再びステップＳ１５に移行し、ｋ＝ｋ＋１とし、ｋ＝ｋｍａｘとなるまで同様の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１７の判別において、
Ｐｅｎａｌｔｙ≧ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎ
の場合、すなわち、
Ｐｅｎａｌｔｙ＜ｐｅｎａｌｔｙ＿ｍｉｎ
を満たしていないと判別した場合には（ステップＳ１７；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ１５に移行し、ｋ＝ｋ＋１とし、ｋ＝ｋｍａｘとなるまで同様の処理を繰り返す。

ここで、ペナルティ期待値の計算の具体例について説明する。
説明の簡略化のため、全体として５つの需要家Ａ〜Ｅのうち、需要家Ａ、Ｃ、Ｄにデマンドレスポンス要請を行って電力を削減する場合を例として説明する。

図１３は、需要家Ａ、Ｃ、Ｄにデマンドレスポンス要請を行って電力を削減する場合の達成度ペナルティ計算例の説明図である。

この場合において、需要家Ａの各スロット（電力量削減単位期間；例えば、３０分）における削減目標値契約量は、図１３に示すように、８０ｋＷｈ、需要家Ｃの削減目標値契約量は２５ｋＷｈ、需要家Ｄの削減目標値契約量は２５ｋＷｈであるものとする。
また、各スロットにおける削減目標値は、説明の簡略化のため、全て１００ｋＷｈであるものとする。

図１３において、各需要家の削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には、当該スロットにおいてデマンドレスポンス要請があった場合に“１”が格納され、当該スロットにおいてデマンドレスポンス要請がなかった場合に“０”が格納されているものとする。

例えば、第１スロット（図中、「スロット１」と表記）においては、需要家Ａの削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には“０”が格納され、需要家Ｃの削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には“０”が格納され、需要家Ｄの削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には“１”が格納されているので、需要家Ｄにのみ削減目標値契約量２５ｋＷｈのデマンドレスポンス要請がなされている。

したがって、この場合の削減要請量合計は、２５ｋＷｈとなっている。この結果、削減要請量合計から削減目標量を差し引いた電力量＝２５−１００＝−７５ｋＷｈとなっており、その自乗誤差は５６２５（＝−７５＾２）となる。

また、例えば、第５スロット（図中、「スロット５」と表記）においては、需要家Ａの削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には“１”が格納され、需要家Ｃの削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には“１”が格納され、需要家Ｄの削減目標値契約量の欄の各スロットに対応する欄には“１”が格納されているので、需要家Ａには削減目標値契約量８０ｋＷｈ、需要家Ｃには削減目標値契約量２５ｋＷｈ及び需要家Ｄには削減目標値契約量２５ｋＷｈのデマンドレスポンス要請がなされている。

したがって、この場合の削減要請量合計は、１３０ｋＷｈ（＝８０＋２５＋２５ｋＷｈ）となっている。この結果、削減要請量合計から削減目標量を差し引いた電力量＝１３０−１００＝３０ｋＷｈとなっており、その自乗誤差は９００（＝３０＾２）となる。
第１スロットから第６スロットにおける自乗誤差の和を求め、さらに自乗和の平方根をとることで、達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）を求めている。

具体的には、図１３の例の場合、
達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
＝√（５６２５＋５６２５＋２５＋９００＋９００＋９００）
＝１１８．２
となっている。

次に最適デマンドレスポンス計画選択部３４は、ステップＳ４で算出した優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）及びステップＳ５で算出した達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の和がペナルティ最小値ＬｅａｓｔＣｏｓｔ以下であるか否かを判別する（ステップＳ６）。

すなわち、
ＬｅａｓｔＣｏｓｔ≧ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）
＋ＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
を満たしているか否かを判別する。

ステップＳ６の判別において、
ＬｅａｓｔＣｏｓｔ≧ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）
＋ＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
を満たしている場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、ペナルティ最小値ＬｅａｓｔＣｏｓｔを更新する（ステップＳ７）。

具体的には、
ＬｅａｓｔＣｏｓｔ＝ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）
＋ＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
とし、需要家の最適組合せを格納する集合Ｓ←需要家組合せパラメータＳとして処理をステップＳ８に移行する。

また、ステップＳ６の判別において、
ＬｅａｓｔＣｏｓｔ≧ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）
＋ＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
を満たしていない場合には、すなわち、
ＬｅａｓｔＣｏｓｔ＜ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）
＋ＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）
である場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、需要家組合せの次候補Ｎ（ｓ）を作成して、需要家組合せパラメータＳに設定する（ステップＳ８）。
そして、再び処理をステップＳ３に移行し、ループパラメータｎがｎの最大値Ｎｍａｘとなるまで同様の処理を繰り返すこととなる。

図１４は、ループパラメータｎ＝１から順次行った場合の優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）及び達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の和の遷移の一例を説明する図である。
図１４に示すように、ｎ＝１〜５までの範囲で、すなわち、需要家組合せパラメータＳ＝Ｓ０〜Ｓ４の範囲で、優先度ペナルティＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ）及び達成度ペナルティＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ）の和（ペナルティ合計）は、
９１．５→１０７．４→１３１．１→９１．０→７７．４
と変化しており、この範囲で、ペナルティ最小値ＬｅａｓｔＣｏｓｔは、
９１．５→９１．５→９１．５→９１．０→７７．４
と変化して、徐々にペナルティ最小値ＬｅａｓｔＣｏｓｔが更新されていることとなる。

以上の説明のように、本実施形態によれば、需要家優先度を遵守しつつデマンドレスポンス要請量を満たしたデマンドレスポンス計画を立てることが可能なデマンドレスポンス計画装置を提供することができる。
また、需要家の電力需要を賄いつつ、より一層の収益を上げることが可能となる。
となる。

［３］実施形態の変形例
以上の説明においては、アグリゲート事業者に課される優先度ペナルティ及び達成度ペナルティの和（例えば、ペナルティ金額）を最小化する手法について述べたが、電力会社から得られる金額、需要家に支払うインセンティブ額もしくはアグリゲート事業者として受け取るインセンティブ額または支払う罰金額を考慮して、「アグリゲート事業者が得る金額−アグリゲート事業者が支払う罰金額」を最大化するような最適化を実施しても構わない。この場合、実施形態におけるステップＳ４及びステップＳ５の処理において、期待値計算部分を入れ替えるだけで実現可能である。

図１５は、デマンドレスポンス計画装置をコンピュータとして構成した場合の概要構成ブロック図である。
デマンドレスポンス計画装置１０は、ＣＰＵなどの制御装置７１と、キーボードやマウスなどの入力装置７２と、ディスプレイ装置などの表示装置７３と、通信ネットワークなどを介して外部装置と通信を行う通信装置７４と、ＲＯＭ、ＲＡＭなど半導体記憶装置あるいは、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置を含む記憶装置７５と、を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

本実施形態のデマンドレスポンス計画装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（FD）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。

また、本実施形態のデマンドレスポンス計画装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のデマンドレスポンス計画装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、本実施形態のデマンドレスポンス計画装置のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ デマンドレスポンス計画装置
１１ デマンドレスポンス計画最適化部
１２ 通信Ｉ／Ｆ部
１３ 操作入力部
１４ 表示部
１５ 入出力Ｉ／Ｆ部
１６ 履歴情報作成部
１７ 需要家履歴データベース
１８ 優先度計算部
１９ 削減目標情報データベース
２１ 契約情報データデータベース
２１Ａ 実施時刻データ
２１Ｂ 電力削減可能量データ
３１ 目標達成度ペナルティ計算部
３２ 優先度ペナルティ計算部
３３ 組合せ作成部
４１ 電力削減要請データ
４２ 日付データ
４３ 実施時刻データ
４４ 削減目標データ
５１ 日付データ
５２ 実施時刻データ
５３ 電力削減データ
５４ 平均削減量データ
５５ 標準偏差データ
６０ デマンドレスポンス要請データ
６１ 要請対象データ
６２ デマンドレスポンス要請データ
７１ 制御装置
７２ 入力装置
７３ 表示装置
７４ 通信装置
７５ 記憶装置
１００ 電力需給システム
１１１ 発電事業者システム
１１２ 系統事業者システム
１１４ 需要家システム（需要家）
１１５ アグリゲート事業者システム
１１６ 電力取引所システム
ＰｒｉｏｒｉｔｙＰｅｎａｌｔｙ（ｓ） 優先度ペナルティ
ＴａｒｇｅｔＰｅｎａｌｔｙ（Ｓ） 達成度ペナルティ

Claims (8)

1. 電力供給事業者からの要求に基づいて複数の需要家のうちから選択した需要家に対して需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンスを計画するデマンドレスポンス計画装置であって、
   前記デマンドレスポンスの要請に際し、前記デマンドレスポンスの要請を行う需要家の優先度を表す需要家優先度を予め格納した需要家優先度に関する情報を予め記憶する優先度情報記憶部と、
   需要電力の削減要請対象の前記需要家の組合せ毎に前記電力供給事業者との契約情報及び前記需要家との契約情報に基づいて前記需要電力の削減目標と前記需要家の組合せ毎の需要電力の削減予測量との差に基づいて課されると予測される達成度ペナルティ期待値及び前記需要家優先度を満たしていない場合に課される優先度ペナルティ期待値に基づいてペナルティ期待値を算出するペナルティ算出部と、
   前記ペナルティ期待値を最小化する前記需要家の組合せに対応する需要家に需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンス計画を作成する計画作成部と、
   を備えたデマンドレスポンス計画装置。
2. 前記ペナルティ算出部は、前記達成度ペナルティ期待値に達成度ペナルティ重みを乗じた重み付け達成度ペナルティ期待値及び前記優先度ペナルティ期待値に優先度ペナルティ重みを乗じた重み付け優先度ペナルティ期待値を算出し、
   前記計画作成部は、前記重み付け達成度ペナルティ期待値及び前記重み付け優先度ペナルティ期待値の和を最小化する場合を前記前記ペナルティ期待値を最小化する場合とする、
   請求項１に記載のデマンドレスポンス計画装置。
3. 前記ペナルティ算出部は、前記需要家の過去の需要電力削減の履歴に基づいて、前記達成度ペナルティの期待値を算出する、
   請求項１又は請求項２に記載のデマンドレスポンス計画装置。
4. 前記ペナルティ算出部は、前記需要家の過去の需要電力削減の履歴に基づいて、電力削減量の予測分布を作成し、作成した前記予測分布に基づいて前記達成度ペナルティの期待値を算出する、
   請求項２記載のデマンドレスポンス計画装置。
5. 前記ペナルティ算出部は、前記需要家の過去の需要電力削減の履歴に基づくとともに、前記需要家の電力需要の削減量の共分散を考慮して電力削減量の予測分布を作成し、作成した前記予測分布に基づいて前記ペナルティの期待値を算出する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のデマンドレスポンス計画装置。
6. アグリゲート事業者に課されるペナルティ金額を最小化する場合を前記期待値の最小化とし、あるいは、前記作成したデマンドレスポンス計画の実行に伴って前記アグリゲート事業者が得られる金額から前記アグリゲート事業者が支払う金額を差し引いた金額を最大化する場合を前記期待値の最小化とした、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のデマンドレスポンス計画装置。
7. 電力供給事業者からの要求に基づいて複数の需要家のうちから選択した需要家に対して需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンスを計画するデマンドレスポンス計画装置で実行される方法であって、
   前記デマンドレスポンスの要請に際し、前記デマンドレスポンスの要請を行う需要家の優先度を表す需要家優先度を予め格納した需要家優先度に関する情報を予め記憶する過程と、
   需要電力の削減要請対象の前記需要家の組合せ毎に前記電力供給事業者との契約情報及び前記需要家との契約情報に基づいて前記需要電力の削減目標と前記需要家の組合せ毎の需要電力の削減予測量との差に基づいて課されると予測される達成度ペナルティ期待値及び前記需要家優先度を満たしていない場合に課される優先度ペナルティ期待値に基づいてペナルティ期待値を算出する過程と、
   前記ペナルティ期待値を最小化する前記需要家の組合せに対応する需要家に需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンス計画を作成する過程と、
   を備えた方法。
8. 電力供給事業者からの要求に基づいて複数の需要家のうちから選択した需要家に対して需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンスを計画するデマンドレスポンス計画装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記デマンドレスポンスの要請に際し、前記デマンドレスポンスの要請を行う需要家の優先度を表す需要家優先度を予め格納した需要家優先度に関する情報を予め記憶する手段と、
   需要電力の削減要請対象の前記需要家の組合せ毎に前記電力供給事業者との契約情報及び前記需要家との契約情報に基づいて前記需要電力の削減目標と前記需要家の組合せ毎の需要電力の削減予測量との差に基づいて課されると予測される達成度ペナルティ期待値及び前記需要家優先度を満たしていない場合に課される優先度ペナルティ期待値に基づいてペナルティ期待値を算出する手段と、
   前記ペナルティ期待値を最小化する前記需要家の組合せに対応する需要家に需要電力の削減を要請するためのデマンドレスポンス計画を作成する手段と、
   して機能させるプログラム。

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