JP2018074841A

JP2018074841A - 電力制御システムおよび電力制御方法

Info

Publication number: JP2018074841A
Application number: JP2016214752A
Authority: JP
Inventors: 邦寿 ▲桑▼原; Kunihisa Kuwahara
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】電力を消費する電力負荷および太陽光発電装置を備えた電力制御システムにおいて、より経済性に優れた運転計画を設定可能な電力制御システムおよび電力制御方法を提供する。【解決手段】電力制御システムは、給湯装置３１、蓄電装置２を含む負荷群３と、太陽電池パネル１と、過去の消費電力量から消費電力量予測部６１と、気象予報と過去の発電量データ及び気象実績データから予測する発電量予測部６２と、予測した消費電力量から予測した発電量を差し引いて単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測部６３と、予測した電力需要量のピーク値及びピーク時刻を求めるピーク時刻予測部６５ａと、予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう給湯装置３１の運転時刻及び蓄電装置２の運転時刻を設定する運転時刻設定部６５ｂと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力制御システムおよび電力制御方法に関するものである。

近年、電力自由化により、基本料金に、消費電力量のピーク値が影響する料金プランが出てきている。
そこで、電力を使用して稼働させる給湯設備と蓄電設備とを備えたオール電化住宅などにおいて、蓄湯運転や蓄電運転を深夜など電力単価が安い時間帯に行い消費電力量のピーク値を抑え、電力基本料金の抑制を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−９５０２号公報

近年、太陽光発電装置を備えた建物が増えてきており、消費電力の一部を太陽光発電により賄うことが可能となっている。
このため、売電、買電を考慮した場合、単に、消費電力量のピーク値を抑える制御だけでは、実際の買電量（買電価格）を高精度に減らすことができず、経済性を確保できなくなっている。さらに、電力単価が安い時間帯のみ、給湯設備の蓄湯運転、蓄電設備の蓄電運転を行う場合、電力単価が安い時間帯に消費電力量が集中し、料金プランによっては、経済性が悪化するおそれがある。

そこで、本発明は、電力を消費する電力負荷および太陽光発電装置を備えた電力制御システムにおいて、より経済性に優れた運転計画を設定可能な電力制御システムおよび電力制御方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の電力制御システムは、
電力を使用して貯湯可能な給湯設備と、蓄電および放電可能な蓄電設備と、を含む電力負荷と、
太陽光を電力に変換して発電を行う太陽光発電装置と、
前記電力負荷の単位時間毎の消費電力量を、過去の消費電力量に基づいて予測する消費電力量予測部と、
前記太陽光発電装置の単位時間毎の発電量を、気象予報と、過去の発電量データおよび気象実績データとに基づいて予測する発電量予測部と、
前記予測した消費電力量から前記予測した発電量を差し引いて、単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測部と、
前記予測した電力需要量のピーク値およびそのピーク時刻を求めるピーク時刻予測部と、
前記予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう、前記給湯設備の運転時刻および前記蓄電設備の運転時刻を設定する運転時刻設定部と、
を備えることを特徴とする電力制御システムとした。

なお、前記運転時刻設定部は、前記電力需要量が予め設定されたピーク目標値を越えた場合に、前記電力需要量のピーク値を低減させるよう各運転時刻の設定を行うのが好ましい。
また、前記運転時刻設定部は、前記ピーク時刻の電力需要量に占める前記給湯設備の蓄湯運転と前記蓄電設備の蓄電運転との少なくとも一方の運転時刻を、前記ピーク時刻以外の時刻に移動させて前記ピーク値を低減させるのが好ましい。
さらに、前記運転時刻設定部は、前記運転時刻の移動先の時刻を、前記電力需要量が負の値となる時刻に設定するのが好ましい。
そして、前記運転時刻設定部は、前記運転時刻の移動先の時刻を、買電価格の単価が安い時刻を優先して設定することが好ましい。
また、前記運転時刻設定部は、前記ピーク時刻に前記蓄電設備の放電運転を行うことにより前記電力需要量を低下させるのが好ましい。
さらに、前記運転時刻設定部は、前記給湯設備の蓄湯運転と前記蓄電運転との少なくとも一方の運転時間を当初の計画よりも長く設定して単位時間当たりの消費電力量を低下させることにより前記電力需要量を低下させるのが好ましい。

また、前記目的を達成するために、本発明の電力制御方法は、
電力を使用して貯湯可能な給湯設備と、蓄電および放電可能な蓄電設備と、を含む電力負荷と、太陽光を電力に変換して発電を行う太陽光発電装置との電力制御方法であって、
前記電力負荷の単位時間毎の消費電力量を、過去の消費電力量に基づいて予測する消費電力予測ステップと、
前記太陽光発電装置の単位時間毎の発電量を、気象予報と、過去の発電量データおよび気象実績データとに基づいて予測する発電量予測ステップと、
前記予測した消費電力量から前記予測した発電量を差し引いて、単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測ステップと、
前記予測した電力需要量が最大となるピーク値およびその時刻であるピーク時刻を求めるピーク時刻予測ステップと、
前記予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう、前記給湯設備の運転時刻および前記蓄電設備の運転時刻を設定する運転時刻設定ステップと、
を備えることを特徴とする電力制御方法とした。

本発明は、予測した消費電力量から予測した発電量を差し引いて電力需要量を求め、この電力需要量のピーク時刻に基づいて給湯設備の運転時間および蓄電設備の運転時間を設定するようにした。
このため、単に、消費電力量のピークに基づいて給湯設備および蓄電設備の運転時間を設定するものと比較して、太陽光発電装置の発電量により消費電力量を賄う分を考慮して、買電量のピーク値を抑えることが可能となる。これにより、より高精度で経済性に優れた運転計画を設定可能となる。

本発明の実施の形態１の電力制御システムの全体構成を模式的に示す全体システム図である。実施の形態１の電力制御システムを詳細に示すブロック図である。実施の形態１の電力制御システムにおける電力価格体系を示す電力価格説明図である。他の実施の形態における電力価格体系を示す電力価格説明図である。実施の形態１の電力制御システムにおいてピーク値を抑制する処理の全体の流れを示すフローチャートである。図４Ａに示すフローチャートにおいてピーク値およびピーク時刻に基づいて給湯装置および蓄電装置の運転計画を設定する処理の流れの要部を示すフローチャートである。消費電力量、発電量の変化の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１において当初の電力需要量の変化の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１において図６Ａに示す電力需要量のピーク値を抑制する処理を実行後の電力需要量の変化を示すタイムチャートである。実施の形態１において当初の電力需要量の変化の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１において図７Ａに示す電力需要量のピーク値を抑制する処理を実行後の電力需要量の変化を示すタイムチャートである。実施の形態１において単位時間毎の電力需要量の変化の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１において図８Ａに示す電力需要量のピーク値を抑制する処理を実行した後の単位時間毎の電力需要量を示すタイムチャートである。実施の形態１において単位時間毎の電力需要量の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１において図９Ａに示す電力需要量のピーク値を抑制する処理を実行した後の単位時間毎の電力需要量を示すタイムチャートである。実施の形態１において単位時間毎の電力需要量の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１において図１０Ａに示す電力需要量のピーク値を抑制する処理を実行した後の単位時間毎の電力需要量を示すタイムチャートである。実施の形態１において図１０Ａに示す電力需要量のピーク値を抑制する処理を実行した後の単位時間毎の電力需要量を示すタイムチャートである。蓄湯運転の実行時刻を移動させて電力需要量のピーク値を低下させる一実施の形態を示すタイムチャートである。蓄湯運転の実行時刻を移動させて電力需要量のピーク値を低下させる図１１Ａとは異なる実施の形態を示すタイムチャートである。蓄湯運転の実行時刻を移動させて電力需要量のピーク値を低下させる図１１Ａ、図１１Ｂとは異なる実施の形態を示すタイムチャートである。蓄電運転の実行時刻を移動させて電力需要量のピーク値を低下させる一実施の形態を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
まず、図１を参照しながら実施の形態１の電力制御システムの全体構成について説明する。この電力制御システムは、制御される建物としての住宅Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・，ＨＸは、電力会社の発電所や地域毎に設置されたコジェネレーション設備などの系統電力網から電力の供給を受けるための電力網である系統電力網（不図示）に接続されている。なお、以下の説明において、住宅Ｈ１，・・・，ＨＸのうちの特定のものを指さない場合は、単に住宅Ｈと表記する。

また、各住宅Ｈは、太陽光発電装置としての太陽電池パネル１と、電力を一時的に蓄えておく蓄電装置２とを備えている。さらに、各住宅Ｈは、図２に示すように負荷群３を有する。この負荷群３は、電力を消費して駆動する複数の負荷を有する。また、この負荷としては、少なくとも給湯装置３１および空調装置３２を有し、さらに、照明スタンドやシーリングライトなどの照明装置（不図示）、冷蔵庫やテレビなどの家電装置（不図示）などが含まれる。

図１に戻り、これらの住宅Ｈは、それぞれインターネットなどの外部の通信網Ｎを介して管理サーバ５に接続され、管理サーバ５との間で、計測値や演算処理結果などのデータの送受信や制御信号の送受信などが行われる。

図２は、実施の形態１の電力制御システムを示すブロック図である。この電力制御システムは、住宅Ｈのそれぞれに配置される構成と、管理サーバ５に配置される構成とを有する。

まず、制御対象となる住宅Ｈ側の構成について説明する。
住宅Ｈは、前述したように、太陽電池パネル１と蓄電装置２と負荷群３とを備える。
太陽電池パネル１は、太陽光を、太陽電池を利用することによって、電力に変換して発電を行う装置である。この太陽電池パネル１は、太陽光を受けることができる時間帯のみ電力を供給することが可能である。また、太陽電池パネル１によって発電された直流電力は、通常、図示を省略したパワーコンディショナによって交流電力に変換されて使用される。なお、この住宅Ｈに設置された太陽電池パネル１の発電量の容量などの仕様については、管理サーバ５側の後述する邸情報データベース５１に記憶されている。

一方、蓄電装置２も、太陽電池パネル１と同様に、不図示のパワーコンディショナに接続されて、蓄電（充電）および放電の制御がなされる。この蓄電、放電制御では、例えば、蓄電装置２に、外部の系統電力網から供給される深夜電力などの電力価格が安い外部電力や、太陽電池パネル１にて発電された電力を蓄電する。この蓄電装置２の蓄電電力の容量や定格出力などの仕様も、管理サーバ５側の後述する邸情報データベース５１に記憶されている。

また、住宅Ｈには、分電盤（不図示）を介して外部の系統電力網（不図示）から外部電力が供給され、それを消費する様々な負荷群３が設置されている。この様々な負荷としては、前述したように給湯装置３１や、エアコンディショナーなどの空調装置３２、照明スタンドやシーリングライトなどの照明装置、冷蔵庫やテレビなどの家電装置が含まれる。さらに、負荷群３には、図示を省略した電気自動車やプラグインハイブリッド車を含んでもよい。この電気自動車やプラグインハイブリッド車は、走行のための充電を行う場合は、負荷となり、住宅Ｈの負荷のために放電させる場合は、蓄電装置２として用いることができる。

さらに、住宅Ｈには、計測装置４が設けられている。この計測装置４は、住宅Ｈに設置された太陽電池パネル１の実際の発電量を計測するとともに、住宅Ｈに設置された負荷群３によって消費された消費電力量を計測する。

なお、計測装置４による消費電力量の計測は、１秒単位、１分単位、１時間単位などの任意の時間毎に積算して行うことができる。そして、計測装置４によって計測された計測値のデータは、管理サーバ５側の後述する消費電力履歴データベース５２に記憶される。

次に、各住宅Ｈと通信網Ｎ（図１参照）を介して接続される管理サーバ５側の構成について説明する。
管理サーバ５側は、通信手段としての通信部７１と、各種制御を行う制御部６と、記憶手段としての邸情報データベース（ＤＢ）５１、消費電力履歴データベース（ＤＢ）５２、電力価格データベース（ＤＢ）５３、気象データベース（ＤＢ）５４、運転パターンデータベース（ＤＢ）５５を備える。

通信部７１は、住宅Ｈから送信されてくる各種設備の仕様、計測値、処理要求などを、管理サーバ５の制御部６に送る。さらに、通信部７１は、各種データベース５１，５２，５３，５４，５５に記憶されたデータ、制御部６で行われた演算処理結果、更新プログラムなどを住宅Ｈに向けて送る機能を有している。

邸情報データベース５１には、各住宅Ｈの邸コード（識別番号）、その邸コードに関連付けられた住所、建築年、断熱性能、間取り、電気配線、使用部材、太陽電池パネル１の仕様（発電容量）、蓄電装置２の仕様（蓄電容量、定格出力）などの情報が記憶されている。また、邸情報データベース５１には、住宅Ｈごとに、実際の単位時間毎の発電量が、気象データ（日射量）に関連付けて記憶されている。例えば、住宅Ｈ毎に太陽電池パネル１の設置条件が異なることから、同じ地域で同じ日射量であっても、発電量に違いが生じるため、住宅Ｈごとにそのデータを記憶する。

消費電力履歴データベース５２には、各住宅Ｈで計測された消費電力量の計測データが、通信部７１を介して受信されて記憶される。この消費電力量の履歴は、単位時間毎に記憶されるとともに、曜日など暦に関連付けして記憶される。なお、消費電力履歴データベース５２では、気温などの気象条件に影響を受け易い空調装置３２などの空調負荷および給湯装置３１などの給湯負荷の消費電力量と、気温などの気象条件に影響を受け難いその他の負荷の消費電力量とを負荷別にカテゴリー分けして記憶してもよい。

電力価格データベース５３には、電力会社などが設定する外部電力の時刻によって変化する電力価格（住人側から見て買電価格）に関する情報が記憶されている。

図３Ａはこの実施の形態１における料金体系を示す。この料金体系は、１：００〜６：００までの夜間の低価格帯と、６：００〜あくる日の１：００までの高価格帯の２種類の電力価格帯が設定されている。

なお、料金体系は、これに限定されず、図３Ｂに示すように３種類の電力価格帯、あるいは、４種類以上の電力価格帯を備えた料金体系を適用することもできる。ちなみに、図３Ｂに示す料金体系は、７：００〜１０：００までの朝の中価格帯、１０：００〜１７：００までの昼間の高価格帯、１７００〜２３：００までの晩の中価格帯、２３：００〜翌日の７：００までの夜間の低価格帯を備える。

電力価格データベース５３には、電力価格が切り替わる時刻と、各時間帯の電力価格（受任側から見て買電価格）が記憶されている。さらに、電力価格データベース５３には、太陽電池パネル１で発電した電力を電力会社などが買い取る価格（住人側から見て売電価格）も記憶されていてもよい。

図２に戻り、気象データベース５４には、気象庁や気象予報会社などの図示省略のサーバから通信網Ｎを介して受信した各住宅Ｈが立地する全国各地の気温や日射量などの翌日の気象予報データが記憶されている。さらに、気象データベース５４には、時々刻々の実際の気象データ、気温、湿度、日照量などの気象データを記憶し、これを過去のデータとして用いるようにしてもよい。

運転パターンデータベース５５には、各住宅Ｈに設置された負荷群３および蓄電装置２の様々な運転パターンが、気象データに対応付けて記憶されている。

制御部６は、蓄電装置２の蓄電運転時刻、放電運転時刻、給湯装置３１による蓄湯運転時刻の設定を行うもので、消費電力量予測部６１、発電量予測部６２、電力需要量予測部６３、蓄電池充電可能容量演算部６４、運転計画部６５を備える。

消費電力量予測部６１は、単位時間（本実施の形態１では１時間を単位時間とする）毎の消費電力量を予測する。例えば、前日に翌日の各住宅Ｈの時間毎の消費電力量を予測する。この消費電力量予測部６１は、消費電力履歴データベース５２に記憶された過去の履歴の消費電力量データを読み込み（図４Ａのステップ１０１Ａ参照）、この過去の消費電力量データに基づいて翌日の時間別の消費電力量予測値を求める（図４Ａのステップ１０２Ａ参照）。なお、この消費電力量予測値は、住宅Ｈにおける全体消費量に加え、後述する運転時間の設定を行う対象の負荷については、個別に時間毎の消費電力量予測値を求めるもので、これには、少なくとも、蓄電装置２および給湯装置３１が含まれる。

また、過去の消費電力データとしては、例えば、予測対象日（翌日など）の数日前の消費電力量や、１〜数年前の同季節における時間毎の消費電力量も参照してもよく、その場合、それらの平均値を用いる。さらに、予測対象日が、平日か休日かを区別したり、あるいは、住宅Ｈ毎の曜日別の消費電力傾向を参照したりするのが好ましい。加えて、過去の消費電力量を、気温、日射量などの気象データと関連付けしておき、気象予報データに類似した気象データに対応する過去の運転パターンデータを参照するようにしてもよい。

図５は、消費電力量、発電量などの変化の一例を示す。
この例では、消費電力量は、住人が不在となる昼間の値が低く、住人が在宅する夕方頃から夜に高くなる。また、夜間は、安価な外部電力を用いて、給湯装置３１の蓄湯運転を行うとともに、蓄電装置２への蓄電運転を行うため、消費電力量が高くなっている。

また、昼間には、太陽電池パネル１により発電が行われる。さらに、朝の７時〜１０時および、夕方の１７時以降は、蓄電装置２の放電を行い、これにより消費電力量の一部を賄うことにより、電気料金の高価格帯における買電量を抑えている。さらに、消費電力量を上回る発電量は、売電したり蓄電したりすることができる。

発電量予測部６２は、太陽電池パネル１の時間毎の発電量（図５参照）を予測する。例えば、前日に翌日の住宅Ｈの時間毎の発電量を予測する。
この太陽電池パネル１の時間毎の発電量の予測は、気象予報データと過去の気象データとに基づいて行う。すなわち、予測対象日（翌日など）気象データベース５４に記憶された翌日の気象予報データ（特に日射量）を読み込むとともに（図４Ａのステップ１０１Ｃ参照）、気象予報データに相関する過去の気象データ（日射量）に関連付けられた発電量履歴を読み込む（図４Ａのステップ１０１Ｂ参照）。そして、これらの読み込んだデータに基づいて、時間毎の発電量予測値を求める（図４Ａのステップ１０２Ｂ）。なお、発電量予測値は、例えば、図５の発電量変化に示すように、日照時間帯においてプラスの値となり、夜間は０となる。

電力需要量予測部６３は、予測消費電力量から予測発電量を差し引いた電力需要量を演算する（図４ＡのステップＳ１０３参照）。この電力需要量は、外部の系統電力網（不図示）から買電するか、あるいは蓄電装置２からの放電を用いて電力消費を行う必要がある電力量である。
蓄電池充電可能容量演算部６４では、蓄電池における充電可能容量を演算する。この充電可能容量は、満充電量（１００％）から残容量を差し引いた値である。

運転計画部６５は、ピーク時刻予測部６５ａと運転時刻設定部６５ｂとを備え、給湯装置３１が蓄湯運転を実行する時刻（その運転開始時刻および終了時刻）と、蓄電装置２の蓄電運転時刻および放電運転時刻（その運転開始時刻および終了時刻）を設定する。
ピーク時刻予測部６５ａは、予測した電力需要量のピーク値およびピーク値の発生い時刻であるピーク時刻を求める（図４のステップＳ１０４）。

運転時刻設定部６５ｂは、予測したピーク値およびピーク時刻に基づいて、可能であれば電力需要量のピーク値を抑えるよう給湯装置３１の蓄湯運転時間および蓄電装置２の蓄電運転時間を設定する（図４のステップＳ１０５〜Ｓ１０６）。なお、電力需要量のピーク値を抑えるにあたり、ピーク目標値Ｐｅｔが設定されている場合と、設定されていない場合とにより、実行する処理が異なる。すなわち、本実施の形態では、ピーク目標値Ｐｅｔは、新築時など本システムの設置直後の初期設定では、非設定となっている。そして、実際に本システムを使用してピーク値の情報がある程度蓄積された後、蓄積したピーク値の情報と基本料金とに基づいて、自動的にピーク目標値Ｐｅｔを設定する。あるいは、ユーザ（住宅Ｈの住人）が、電力の契約内容に基づいて、任意に設定することを可能としてもよい。

（電力需要量のピーク抑制処理）
次に、図４Ａ、図４Ｂのフローチャートに基づいて、電力需要量のピーク値を抑えるように蓄電装置２ならびに給湯装置３１の運転時刻を設定するピーク抑制処理の流れを説明する。

まず、ステップＳ１０１Ａでは、消費電力量予測部６１において、消費電力履歴データベース５２から過去の消費電力量データを読み込み、次のステップＳ１０２Ａに進む。次のステップＳ１０２Ａでは、消費電力量予測部６１において、読み込んだ消費電力量データに基づいて翌日あるいは翌日以降の時刻別（単位時間毎）の消費電力量の予測値を求めた後、ステップＳ１０３に進む。この場合、少なくとも、後述する運転時刻をシフトさせる対象機器である蓄電装置２および給湯装置３１の消費電力量の予測値については、個別の消費電力量も求める。

また、上記の消費電力量予測部６１における処理と並行して、発電量予測部６２において、ステップＳ１０１Ｂ、ステップＳ１０１Ｃおよびこれに続くステップＳ１０２Ｂの処理を実行する。

このステップＳ１０１Ｂでは、気象データベース５４から、過去の発電量データならびに過去の日射量データを含む気象データを読み込む。また、これに並行してステップＳ１０１Ｃでは、気象データベース５４から、翌日、あるいは翌日以降の気象予報データを読み込む。そして、ステップＳ１０２Ｂでは、時刻別（単位時間毎）の発電量の予測値を演算する。

ステップＳ１０２ＡおよびＳ１０２Ｂに続くステップＳ１０３では、電力需要量予測部６３において、時刻別（単位時間毎）の電力需要量の予測値を求める。なお、電力需要量は、時刻別の消費電力量予測値から時刻別の発電量予測値を差し引いた値である。

ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４では、運転計画部６５のピーク時刻予測部６５ａにおいて、電力需要量の予測値のピーク値およびピーク時刻の探索を行う。図６Ａは、時刻別の電力需要量の予測値を縦方向の棒グラフにより表したものである。このように、電力需要量（予測値）は、時間毎に変化しており、その最も大きな値であるピーク値Ｐｅ１１およびこのピーク値Ｐｅ１１の発生時刻であるピーク時刻を求める。

すなわち、図６Ａに示す例では、深夜の時刻ｔ１３〜ｔ１５に、電力需要量の予測値がピーク値Ｐｅ１１となっており、その時刻がピーク時刻となる。これは、図３Ａに示す電力価格体系において夜間の低価格帯に買電して蓄電装置２の蓄電運転ならびに給湯装置３１の蓄湯運転を実行するよう運転計画を設定したためである。

次のステップＳ１０５では、ピーク値を抑制（低下）可能であるか否か判断し、抑制可能であればピーク値を低下させせるための電力需要量の低下量およびその時刻を設定する。なお、この低下量および時刻の設定の詳細については、後述する。

また、このステップＳ１０５の処理を実行するのにあたり、ピーク目標値Ｐｅｔが設定されている場合は、ピーク目標値Ｐｅｔを読み込む（ステップＳ１０５Ｂ）。このピーク目標値Ｐｅｔは、前述したようにピーク時刻予測部６５ａにおいて過去のピーク値データに基づいて設定し、記憶部に記憶したものである。これ以外にも、設定された料金プランに基づいて、所定の料金に収まるように、各住宅Ｈにおいて個別にピーク目標値Ｐｅｔを予め設定するようにしてもよい。なお、ステップＳ１０５においてピーク値を抑制可能でないと判断した場合には、処理を終了する。

ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６では、運転時刻設定部６５ｂにおいて設定したピーク時刻における電力需要量を低下させるべく、蓄電装置２および給湯装置３１の運転時間、運転形態を変更して運転計画を設定（再構築）する処理を実行する。なお、このステップＳ１０６の処理の詳細については後述する。
そして、ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７では、ステップＳ１０６において設定した運転計画を、各住宅Ｈに配信する出力処理を実行し、終了する。

次に、図４Ｂに基づいて、ステップＳ１０５において実行する、ピーク値を低下させせるための電力需要量の低下量を設定する処理、ならびに、ステップＳ１０６において実行する運転計画を設定する処理の詳細について説明する。

まず、ステップＳ２０１では、ピーク目標値Ｐｅｔの設定の有無を判断し、ピーク目標値Ｐｅｔの設定が無い場合はステップＳ２０２に進み、ピーク目標値Ｐｅｔの設定がある場合は、ステップＳ２０４に進む。

ピーク目標値Ｐｅｔが無い場合に進むステップＳ２０２では、翌日の電力需要量においてマイナス値の時刻が存在するか否か判定しマイナス値の時刻が存在すればステップＳ２０３に進む。一方、マイナス値の時刻が存在しない場合は、ピーク値の低下量を設定することなく処理を終える。なお、このステップＳ２０３では、電力需要量がマイナス値の時刻が存在するか否かがピーク値の抑制が可能か否かの判断となり、マイナス値の時刻が存在すれば抑制可能と判断することになる。

電力需要量がマイナス値の時刻が存在する場合に進むステップＳ２０３では、ピーク値の時刻の蓄電運転、蓄湯運転の少なくとも一方を、電力需要量の時刻に移動させる。また、その際の運転時刻の移動による電力需要量の低下量は、マイナス値の電力需要量の範囲内とするとともに、電力需要量のピーク値を、２番目に高い値以下に低下させるように、移動させる運転分の電力消費量を設定する。

この蓄湯運転および蓄電運転の移動例を、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂに基づいて説明する。
図６Ａ、図７Ａは、予測した消費電力量から予測した発電電力量を差し引いて求めた所定の単位時間（例えば、３０分、１〜２時間）毎の電力需要量を示す。この図６Ａ、図７Ａに示す例では、時刻ｔ１３〜ｔ１５、ｔ２３〜ｔ２５の電力需要量がピーク値Ｐｅ１１、Ｐｅ２１となっている。また、昼間の時刻ｔ１９〜ｔ１１２、ｔ２９〜ｔ２１２の時間帯において、太陽電池パネル１により発電する発電量が消費電力量を上回ることで電力需要量がマイナス値となっている。

そこで、各運転の移動後の電力需要量を示す図６Ｂに示すように、時刻ｔ１３〜ｔ１５の各運転を、時刻ｔ１９〜ｔ１１１に移動させた。また、これにより、時刻ｔ１９〜ｔ１１１では、電力需要量がプラスの値となり、このプラス分は、買電により運転することになる。

したがって、電力需要量（買電量）のピーク値を、２番目に高い値Ｐｅ１２に低下させることができた。さらに、この場合、運転時間の移動により減少する深夜の買電価格と、同様に減少する売電価格と、増加する昼間の買電価格とを比較し、売電価格を差し引いた最終的な買電価格が増加しないように設定するのが好ましい。

図７Ａ、図７Ｂに示す例では、時刻ｔ２９〜ｔ２１２のマイナス値となる電力需要量に相当する電力消費分だけ、ピーク値を含む時刻ｔ２１〜ｔ２５の各運転を、この時刻ｔ２９〜ｔ２１２に移動させた例である。これにより、時刻２０〜ｔ２５における電力需要量のピーク値は、図７Ａにおける２番目に高い値Ｐｅ２２に抑えることができ、かつ、時刻ｔ２９〜ｔ２１２における電力需要量は、±０となる。すなわち、発電した電力の売電価格が、深夜の低価格帯の買電価格よりも安い場合は、このように、売電電力を減らしても買電電力を減らした方が経済的に有利である。

以上のステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理により、電力需要量のピーク値を抑えることができる。さらに、このピーク値を抑える処理を繰り返すことにより、徐々にピーク値を抑えていくことも可能である。
また、この例では、電力需要量がマイナスの値を有している場合のみ、ピーク値を低下させる処理を実行したが、これに限定されるものではない。例えば、ピーク値を下げることにより低下する基本料金が、蓄電運転、蓄湯運転を昼間の高価格帯に移動させて増加する価格分よりも大きいことが見込める場合は、電力需要量がプラスとなっている時刻に各運転を移動させるようにしてもよい。また、この場合、低価格帯に、電力需要量が２番目に高い値Ｐｅ１２、Ｐｅ２２よりも低い時刻が存在する場合は、低価格帯への移動を優先させるようにするのが好ましい。

また、ピーク値の抑制が可能か否かの判断は、上記のステップＳ２０２のように電力需要量がマイナス値の時刻が存在するか否かに限定されない。例えば、図６Ｂ、図７Ｂに示すように、２番目に高い値Ｐ１２、Ｐｅ２２と、他の電力需要量との差分の電力需要量が、ピーク値Ｐｅ１１、Ｐｅ２１と２番目に高い値Ｐ１２、Ｐ２２との差分の電力需要量が大きければ、ピーク値抑制可能と判断してもよい。

次に、図４Ｂに戻り、ピーク目標値Ｐｅｔが設定されている場合に進むステップＳ２０４では、電力需要量のピーク値がピーク目標値Ｐｅｔよりも大きいか否か判定し、大きい場合はステップＳ２０５に進み、小さい場合は、ピーク値抑制処理を終了する。

そして、電力需要量のピーク値がピーク目標値Ｐｅｔよりも大きい場合に進むステップＳ２０５では、ピーク値をピーク目標値Ｐｅｔまで低下させるように、運転計画を設定する。

このステップＳ２０６における運転計画としては、各運転を実行する時刻を移動する場合と、各運転を実行する時刻は移動させずに、蓄電装置２による放電運転を設定することにより賄う場合とがある。

まず、各運転の実行時刻の移動について説明する。
（電力需要量がマイナスとなる時間帯が存在する場合）
図８Ａに示すように、予測した電力需要量にマイナス値の時刻（ｔ３９〜ｔ３１２）が存在する場合は、ピーク目標値Ｐｅｔとピーク値Ｐｅ３１との差分ΔＰｅ３の電力需要量相当分の運転を、マイナス値の時刻（ｔ３９〜ｔ３１０）に移動させる。なお、この場合は、電力需要量にマイナス値の時刻が存在することがピーク値の抑制可能判断となる。
すなわち、図８Ａに示す例では、電力需要量が、夜間の時刻ｔ３４〜ｔ３５においてピーク値Ｐｅ３１となり、ピーク目標値Ｐｅｔを上回るとともに、時刻ｔ３９〜ｔ３１２の電力需要量がマイナス値となっている。この場合、時刻ｔ３４〜ｔ３５の電力需要量のうちの差分ΔＰｅ３に相当する蓄電運転と蓄湯運転との少なくとも一方を、時刻ｔ３９〜ｔ３１０に移動させる。これにより、図８Ｂに示すように、ピーク時刻である時刻ｔ３４〜ｔ３５の電力需要量（予測値）をピーク目標値Ｐｅｔまで低下させることができる。

（電力需要量がマイナス値となる時刻が存在しない場合）
次に、電力需要量がマイナスとなる時刻が存在しない場合を、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂに基づいて説明する。

図９Ａに示す例では、時刻ｔ４４〜ｔ４５の電力需要量が、ピーク目標値Ｐｅｔを上回るピーク値Ｐｅ４１となっている。また、例えば、雨天や曇りにより太陽電池パネル１の発電が無く、昼間のｔ４９〜ｔ４１２の電力需要量は、プラスの値となっている。なお、時刻ｔ４９〜ｔ４１０では、電力需要量がプラスであるがピーク目標値Ｐｅｔよりも低い値となっている。

そこで、この場合、時刻ｔ４４〜ｔ４５におけるピーク値Ｐｅ４１とピーク目標値Ｐｅｔとの差分ΔＰｅ４の電力需要量に相当する蓄電運転と蓄湯運転との少なくとも一方を、時刻ｔ４９〜ｔ４１０に移動させた。これにより、図９Ｂに示すように、全ての時刻の電力需要量をピーク目標値Ｐｅｔ以下に抑えることができる。なお、この場合、電力需要量が、ピーク目標値Ｐｅｔよりも差分ΔＰｅ４よりも低い時刻が存在することにより、ピーク値抑制可能と判断する。

次に、蓄電運転、蓄湯運転の移動ではなく、蓄電装置２の放電によりピーク値を抑制する場合を説明する。
図１０Ａに示すように、夜間の時刻ｔ５０〜ｔ５２にピーク値が存在し、この時、蓄電装置２の充電量が十分に存在する場合、あるいは、電力価格を優先する場合には、蓄電装置２の放電運転により給湯装置３１の蓄湯運転を行う。
図１０Ｂは、時刻ｔ５０〜ｔ５２において、蓄電装置２の放電運転し、これにより給湯装置３１の蓄湯運転の消費電力量の少なくとも一部をまかない、電力需要量（消費電力量）をピーク目標値Ｐｅｔ以下に抑えた。また、蓄電装置２の放電量相当を、時刻ｔ５２〜ｔ５４において蓄電運転を行った。

図９Ａ、図９Ｂの運転計画に示すように、電力価格が高価な時間帯に運転時刻を移動させるか、図１０Ａ、図１０Ｂの運転計画に示すように、蓄電装置２の放電運転を行うかは、例えば、経済性優先の設定の有無により切り替えるようにしてもよい。

また、ピーク値Ｐｅ５１を低下させるのにあたり、前述したように蓄電運転あるいは蓄湯運転の少なくとも一方の運転時刻を移動させる場合には、電力価格が低価格帯を優先して移動させる。すなわち、図１０Ａに示すように、深夜の低価格帯に、電力需要量がピーク目標値Ｐｅｔよりも低い時刻ｔ５２〜ｔ５４が存在する場合は、蓄電運転あるいは蓄湯運転の移動先を、図９Ｂのように高価格の時刻ｔ４９〜ｔ４１０ではなく、図１０Ｃに示すように、低価格帯の時刻ｔ５２〜ｔ５４に移動させる。これにより、買電価格を抑えることができる。

以上説明したように、ピーク目標値Ｐｅｔの設定がある場合のピーク値の抑制の可否判定は、下記のようになる。まず、ピーク値とピーク目標値Ｐｅｔとの差分の需要電力量の分だけ、電力需要量がマイナスの値の時刻を有していれば、ピーク値を抑制可能と判断することができる。さらに、ピーク値とピーク目標値Ｐｅｔとの差分の需要電力量の分だけ、ピーク目標値Ｐｅｔとそれよりも低い電力需要量との間に差分を有していれば、ピーク値を抑制可能と判断することができる。加えて、ピーク値とピーク目標値Ｐｅｔとの差分の需要電力量の分だけ、蓄電装置２の放電が可能であれば、ピーク値を抑制可能と判断できる。

（実施の形態１の効果）
以下に、本実施の形態１の電力制御システムの効果を列挙する。
１）実施の形態１の電力制御システムは、
電力を使用して貯湯可能な給湯装置３１と、蓄電および放電可能な蓄電装置２と、を含む負荷群３と、
太陽光を電力に変換して発電を行う太陽光発電装置としての太陽電池パネル１と、
負荷群３の単位時間毎の消費電力量を、過去の消費電力量に基づいて予測する消費電力量予測部６１と、
太陽電池パネル１の単位時間毎の発電量を、気象予報と、過去の発電量データおよび気象実績データとに基づいて予測する発電量予測部６２と、
予測した消費電力量から予測した発電量を差し引いて、単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測部６３と、
予測した電力需要量のピーク値およびそのピーク時刻を求めるピーク時刻予測部６５ａと、
予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう、給湯装置３１の運転時刻および蓄電装置２の運転時刻を設定する運転時刻設定部６５ｂと、
を備えることを特徴とする。
したがって、発電量を考慮した電力需要量のピーク値を抑えることが可能となり、給湯装置３１および蓄電装置２の運転を制御するのにあたり、より経済性に優れた運転計画を設定可能なる。

２）実施の形態１の電力制御システムは、
運転時刻設定部６５ｂは、電力需要量が予め設定されたピーク目標値Ｐｅｔを越えた場合に、電力需要量のピーク値を低減させるよう各運転時刻の設定を行うことを特徴とする。
したがって、電力需要量のピーク値を、ピーク目標値Ｐｅｔを基準として低減することが可能となり、経済性に優れた運転計画をより確実に設定可能となる。
加えて、本実施の形態１では、ピーク目標値Ｐｅｔを過去の実績に基づいて自動的に設定するようにしたため、より現実的な目標値の設定が可能となる。

３）実施の形態１の電力制御システムは、
運転時刻設定部６５ｂは、ピーク時刻の電力需要量に占める給湯装置３１の蓄湯運転と蓄電装置２の蓄電運転との少なくとも一方の運転時刻を、ピーク時刻以外の時刻である非ピーク時刻に移動させてピーク値を低減させることを特徴とする。
したがって、通常、深夜の電力価格の低価格帯に集中する蓄湯運転と蓄電運転とを移動させることにより、確実に電力需要量のピーク値を低減することができる。

４）実施の形態１の電力制御システムは、
運転時刻設定部６５ｂは、運転時刻の移動先である非ピーク時刻を、電力需要量が負の値となる時刻に設定することを特徴とする。
したがって、蓄湯運転と蓄電運転との少なくとも一方を、発電量が消費電力量を上回る時刻に移動させることにより、各運転に使用する電力を、太陽電池パネル１による発電電力により賄うことができ、経済性に優れる。

５）実施の形態１の電力制御システムは、
運転時刻設定部６５ｂは、蓄湯運転と蓄電運転との少なくとも一方の運転時刻の移動先の時刻を、買電価格の単価が安い時刻を優先して設定することを特徴とする。
したがって、各運転時刻を、買電価格の単価が高い時間帯に移動させるよりも、経済性に優れる。

６）実施の形態１の電力制御システムは、
運転時刻設定部６５ｂは、ピーク時刻に蓄電装置２の放電運転を行うことにより電力需要量を低下させることを特徴とする。
したがって、各運転の運転時刻を移動させる場合と比較して、買電量を抑えることが可能であり、経済性に優れる。

７）実施の形態１の電力制御方法は、
電力を使用して貯湯可能な給湯装置３１と、蓄電および放電可能な蓄電装置２と、を含む負荷群３と、太陽光を電力に変換して発電を行う太陽電池パネル１との電力制御方法であって、
電力負荷の単位時間毎の消費電力量を、過去の消費電力量に基づいて予測する消費電力量予測ステップ（Ａ１０２Ａ）と、
太陽電池パネル１の単位時間毎の発電量を、気象予報と、過去の発電量データおよび気象実績データとに基づいて予測する発電量予測ステップ（Ｓ１０２Ｂ）と、
予測した消費電力量から前記予測した発電量を差し引いて、単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測ステップ（Ｓ１０３）と、
予測した電力需要量が最大となる時刻である電力需要量のピーク時刻を求めるピーク時刻予測ステップ（Ｓ１０４）と、
予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう、給湯装置３１の運転時刻および蓄電装置２の運転時刻を設定する運転時刻設定ステップ（Ｓ１０５、Ｓ１０６）と、
を備えることを特徴とする。
したがって、発電量を考慮した電力需要量のピーク値を抑えることが可能となり、給湯装置３１および蓄電装置２の運転を制御するのにあたり、より経済性に優れた運転計画を設定可能なる。

（他の実施の形態）
次に、本開示の他の実施の形態について説明する。
以下の他の実施の形態の説明は、ピーク時刻の電力需要量を低下させる処理の具体例の説明である。

図１１Ａ、図１１Ｂは、単位時間当たりの消費電力量は変化させること無く運転時間を短縮し、その短縮分の運転時間を昼間に移動させた例である。図において点線が、初期の設定による蓄湯運転による消費電力竜御（電力需要量）を示し、斜線部分が蓄湯運転の一部の移動後の運転計画による消費電力量を示す。そして、点線と斜線部との間の消費電力量に相当する蓄湯運転を、昼間の高価格帯に移動させた。

図１１Ａは、点線により示す初期の運転計画に対し、低価格帯における蓄湯運転の終了時刻を６時から４時に早め、蓄湯運転の実行時間を短縮し、低価格帯の消費電力量（電力需要量）を抑えた。そして、短縮した２時間分の蓄湯運転を、昼間に移動させた。そして、昼間に移動させた蓄湯運転の実行を終えた時点で、所望の温度に沸き上げる。

図１１Ｂは、点線により示す初期の運転計画に対し、深夜の蓄湯運転の開始時刻を１時から３時に遅らせて蓄湯運転の実行時間を２時間分短縮し、深夜の消費電力量（電力需要量）を抑えている。そして、短縮した２時間分の蓄湯運転を、昼間に移動させた。この場合も、昼間に移動させた蓄湯運転の実行を終えた時点で、所望の温度に沸き上げる。

図１１Ｃは、蓄湯運転の実行時間は、変化させること無く、単位時間当たりの消費電力量を抑えた例を示す。そして、点線と斜線部との間の消費電力量に相当する蓄湯運転を、昼間に移動させた。この場合も、昼間に移動させた蓄湯運転の実行を終えた時点で、所望の温度に沸き上げる。

次に、図１２は、蓄電運転の移動によるピーク値の抑制の一例を示す。
この図１２において点線は、初期の運転計画による蓄電運転による消費電力量（電力需要量）を示している。この例では、１時〜４時の蓄電運転の実行時間を、６時まで延長するとともに、単位時間当たりの消費電力量を低くした。これにより、１時〜４時の消費電力量（電力需要量）を抑制することができる。

なお、図１１Ａ〜Ｃに示した蓄湯運転についても、図１２に示すように、蓄湯運転を実行する時間を延長するとともに、単位時間当たりの消費電力量を低くしてもよい。

2-1）上記実施の形態の電力制御システムは、
運転時刻設定部６５ｂは、蓄湯運転と蓄電運転との少なくとも一方の運転時間を、当初の設定よりも長く設定して単位時間当たりの消費電力量を低下させることにより電力需要量を低下させることを特徴とする。
これにより、電力需要量のピーク値を抑制することができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施の形態では、一日の中で２種類の電力価格が存在する料金体系に適用した例を説明したが、料金体系はこれに限定されるものではなく、３種類以上の電力価格が存在する料金体系にもできようできる。すなわち、電力価格およびその切り替わりの時刻は例示であって、電力価格が変化する時刻や価格が異なる時間帯の数は、電力会社などの外部の系統電力網を供給する会社の経営方針やその時の政策などによって変化する。また、電力需要量などの予測する単位時間も、任意に設定することができる。

また、実施の形態では、管理サーバにおいて発明を実施する例を示したが、各住宅などの建物のコントローラにおいて実施してもよい。

１太陽電池パネル（太陽光発電装置）
２蓄電装置（蓄電設備）
３負荷群
３１給湯装置
６１消費電力量予測部
６２発電電力予測部
６３電力需要量予測部
６５運転計画部
６５ａピーク時刻予測部
６５ｂ運転時刻設定部

Claims

電力を使用して貯湯可能な給湯設備と、蓄電および放電可能な蓄電設備と、を含む電力負荷と、
太陽光を電力に変換して発電を行う太陽光発電装置と、
前記電力負荷の単位時間毎の消費電力量を、過去の消費電力量に基づいて予測する消費電力量予測部と、
前記太陽光発電装置の単位時間毎の発電量を、気象予報と、過去の発電量データおよび気象実績データとに基づいて予測する発電量予測部と、
前記予測した消費電力量から前記予測した発電量を差し引いて、単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測部と、
前記予測した電力需要量のピーク値およびそのピーク時刻を求めるピーク時刻予測部と、
前記予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう、前記給湯設備の運転時刻および前記蓄電設備の運転時刻を設定する運転時刻設定部と、
を備えることを特徴とする電力制御システム。
請求項１に記載の電力制御システムにおいて、
前記運転時刻設定部は、前記電力需要量が予め設定されたピーク目標値を越えた場合に、前記電力需要量のピーク値を低減させるよう各運転時刻の設定を行うことを特徴とする電力制御システム。
請求項１または請求項２に記載の電力制御システムにおいて、
前記運転時刻設定部は、前記ピーク時刻の電力需要量に占める前記給湯設備の蓄湯運転と前記蓄電設備の蓄電運転との少なくとも一方の運転時刻を、前記ピーク時刻以外の時刻に移動させて前記ピーク値を低減させることを特徴とする電力制御システム。
請求項３に記載の電力制御システムにおいて、
前記運転時刻設定部は、前記運転時刻の移動先の時刻を、前記電力需要量が負の値となる時刻に設定することを特徴とする電力制御システム。
請求項３または請求項４に記載の電力制御システムにおいて、
前記運転時刻設定部は、前記運転時刻の移動先の時刻を、買電価格の単価が安い時刻を優先して設定することを特徴とする電力制御システム。
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電力制御システムにおいて、
前記運転時刻設定部は、前記ピーク時刻に前記蓄電設備の放電運転を行うことにより前記電力需要量を低下させることを特徴とする電力制御システム。
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電力制御システムにおいて、
前記運転時刻設定部は、前記給湯設備の蓄湯運転と前記蓄電運転との少なくとも一方の運転時間を当初の計画よりも長く設定して単位時間当たりの消費電力量を低下させることにより前記電力需要量を低下させることを特徴とする電力制御システム。
電力を使用して貯湯可能な給湯設備と、蓄電および放電可能な蓄電設備と、を含む電力負荷と、太陽光を電力に変換して発電を行う太陽光発電装置との電力制御方法であって、
前記電力負荷の単位時間毎の消費電力量を、過去の消費電力量に基づいて予測する消費電力量予測ステップと、
前記太陽光発電装置の単位時間毎の発電量を、気象予報と、過去の発電量データおよび気象実績データとに基づいて予測する発電量予測ステップと、
前記予測した消費電力量から前記予測した発電量を差し引いて、単位時間毎の電力需要量を予測する電力需要量予測ステップと、
前記予測した電力需要量が最大となるピーク値およびその時刻であるピーク時刻を求めるピーク時刻予測ステップと、
前記予測した電力需要量のピーク値を低減させるよう、前記給湯設備の運転時刻および前記蓄電設備の運転時刻を設定する運転時刻設定ステップと、
を備えることを特徴とする電力制御方法。