JP2018136837A - 電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統への電力供給を安定させる電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムを提供する。【解決手段】目標値算出部は、電力系統に存在する電力消費の時間帯をシフト可能な所定の機器の消費電力を基に、電力系統の電力需要の予測値を表す系統負荷カーブの変化率を低減する電力需要の目標値を算出する。インセンティブ決定部は、所定数の異なるインセンティブ額をそれぞれ用いたデマンドレスポンス情報を提供した場合の前記所定の機器の運用計画を取得し、取得した各前記運用計画を基に前記目標値を達成するための特定インセンティブ額を決定する。情報作成部は、前記インセンティブ決定部により決定された前記特定インセンティブ額を基に、デマンドレスポンス情報を作成し需要家に通知する。【選択図】図２

Description

本発明は、電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムに関する。

低炭素社会の実現やエネルギーの効率的な利用に向け、今後太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaics）や蓄電池などのエネルギー機器を活用する需要家が増加していくことが想定される。需要家の蓄電池充放電が特定の時間帯に集中すると、その時間帯の電力需要が増大し、電力系統の負荷率が低下するおそれがある。電力系統の負荷率が低下した場合、電力系統の運用効率が低下してしまう。

このように、蓄電池充放電により、電力系統の需要変動が複雑化することが考えられる。また、太陽光発電の大量導入により、昼間の電力需要が減少し、電力系統の需要変動のグラフ形状が変化する現象（ダックカーブ）も懸念されている。このような電力系統の需要変動の複雑化により、これまで以上に需要変化率が高まることも想定される。このように需要変化率が拡大した場合、最低需要と最大需要との差が大きくなり、短時間で急速にその差を埋めなければならなくなり、電力系統の必要調整量が増大してしまう。さらに、電力系統の調整が追い付かなかった場合には、電力を供給できない事態に発展する可能性がある。このような需要の急激かつ大規模な変動は、ランプ変動と呼ばれる場合がある。

このような事態を回避するため、ヒートポンプ式給湯機や蓄電池などの需要家機器を用いて需要変化率を低減させるといった対策の検討が望まれている。需要家機器を用いた対策を考えた場合、需要家側資源を活用するアグリゲータと呼ばれる仲介業者が、系統運用者の需要調整に寄与することで対価を得るビジネスが成立すると期待される。例えば、このようなビジネスの例として、ネガワットなどのアンシラリーサービスが考えられる。

このような、需要家機器を用いた需要調整の１つの方法として、デマンドレスポンス（ＤＲ：Demand Response）を活用することが考えられる。デマンドレスポンスとは、経済メリットを提供することにより需要を調整する技術である。例えば、デマンドレスポンスの活用としては、需要家の蓄電池充放電にインセンティブやペナルティを与えることで、需要家の蓄電池を制御するといった需要調整が考えられる。

従来、デマンドレスポンスを用いた需要調整の技術として時間帯別の料金を用いる方法と負荷削減などへのインセンティブを用いる方法が提案されている。インセンティブを用いる方法としては、例えば、需要家の蓄電池充放電にインセンティブやペナルティなどを与え、そのインセンティブやペナルティなどを契機として需要家に蓄電池充放電を行わせることで、需要家の蓄電池充放電を制御することが考えられる。

また、デマンドレスポンスを用いた需要調整の技術としては、需要逼迫時に気温によってインセンティブを決定する従来技術がある。また、一日の充電量及び放電量を事前に得られる条件下で、各蓄電池に充電するための時間帯毎の総充電電力曲線を決定し、その曲線と鏡像関係にある曲線にしたがって電気料金を決定する従来技術がある。

特開２０１５−０１４９３５号公報 特開２０１５−０１４８７６号公報

スマートグリッド実現に向けた電力系統技術調査専門委員会：「スマートグリッドを支える電力システム技術」，電気学会，２０１４

しかしながら、従来技術のようにデマンドレスポンスを用いて需要家の蓄電池充放電を制御するとしても、インセンティブやペナルティの与え方によっては、蓄電池充放電の制御を適切に行うことが困難である。例えば、電気料金を調整することで蓄電池充放電を制御する場合、電気料金は蓄電池充放電に対して間接的であり、電気料金の調整により蓄電池充放電がどのように変化するのかを事前に知ることができないため、効果的に蓄電池充放電を制御する電気料金を決定することは困難であることが考えられる。これは、気温によってインセンティブを決定する従来技術や各蓄電池に充電するための時間帯毎の総充電電力曲線から電気料金を決める従来技術のいずれを用いても同様である。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、電力系統への電力供給を安定させる電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムを提供することを目的とする。

本願の開示する電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムの一つの態様において、目標値算出部は、電力系統に存在する電力消費の時間帯をシフト可能な所定の機器の消費電力を基に、電力系統の電力需要の予測値を表す系統負荷カーブの変化率を低減する電力需要の目標値を算出する。インセンティブ決定部は、所定数の異なるインセンティブ額をそれぞれ用いたデマンドレスポンス情報を提供した場合の前記所定の機器の運用計画を取得し、取得した各前記運用計画を基に前記目標値を達成するための特定インセンティブ額を決定する。情報作成部は、前記インセンティブ決定部により決定された前記特定インセンティブ額を基に、デマンドレスポンス情報を作成し需要家に通知する。

本願の開示する電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムの一つの態様によれば、電力系統への電力供給を安定させることができるという効果を奏する。

図１は、電力系統の概略図である。 図２は、実施例に係る電力需要調整装置のブロック図である。 図３は、系統負荷カーブを表す図である。 図４は、インセンティブの与え方を説明するための図である。 図５は、インセンティブ額を用いた場合と目標値との需要の誤差を説明するための図である。 図６は、インセンティブ額と目標値との誤差との関係を表す図である。 図７は、初期系統負荷カーブに対するデマンドレスポンス情報及びその影響を表す図である。 図８は、実施例に係る電力需要調整装置によるデマンドリクエスト情報作成処理のフローチャートである。

以下に、本願の開示する電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する電力需要調整装置、電力需要調整方法及び電力需要調整プログラムが限定されるものではない。

図１は、電力系統の概略図である。まず、図１を参照して、需要家２への電力供給及び各需要家２の管理について説明する。

上位系３は、発電所を有する電力会社や電気の小売業者といった電気事業者である。上位系３は、配電線４を用いて電力を各需要家２に送る。

需要家２には様々な種類があり、例えば、一戸建ての住宅、住居や商業施設などを有するビル及び工場などがある。本実施例では、主に、一戸建ての住宅や住居を有するビルなどを需要家２の例として説明する。

各需要家２は、配電線４により上位系３と接続されている。そして、各需要家２は、配電線４を用いて上位系３から送られてきた電力を使用する。

そして、各需要家２は、本実施例では、複数の需要家２をまとめた需要家群を１つのコミュニティ２００とする。コミュニティ２００に属する需要家２の選択方法には特に制限はない。例えば、コミュニティ２００に属する需要家２としては、電力供給元の上位系３が同じであれば、地理的に近い需要家２をまとめてもよいし、地理的な関係とは関係なく所定の条件を満たす需要家２をまとめてもよい。

アグリゲータ１は、各需要家２の電力需要を管理する管理会社などである。アグリゲータ１は、電気の小売業者などの電気事業者が運営してもよい。アグリゲータ１は、上位系３の電気事業者と契約する。さらに、アグリゲータ１は、各需要家２と契約し、契約した需要家２の電気料金の決定や電力需要に関する情報の提供などを行う。

ここで、上位系３から配電線４により接続される電力系統の電力需要、特に時間毎の電力需要は、各需要家２におけるそれぞれの電気の使われ方によって変動する。電力系統の電力需要は、需要家２の電力の消費による変動に加えて、蓄電池からの充放電により大きく変動する。すなわち、需要家２が蓄電池から放電している場合、電力需要は低くなるが、蓄電池を充電している場合、電力需要は高くなる。また、需要家２が有する電力を消費する需要家機器の中には、電力を消費するタイミングと実際にその機器を用いるタイミングとが異なる需要家機器が存在する。このような需要家機器は、電力消費の時間帯をシフト可能である。そして、このような需要家機器の一例としては、ヒートポンプなどがある。また、蓄電池もその機器の中に含まれる。以下では、電力消費の時間帯をシフト可能な需要家機器を、「電力事前消費型機器」という。

図２は、実施例に係る電力需要調整装置のブロック図である。電力需要調整装置１０は、例えば、アグリゲータ１が有する電力需要調整用のサーバである。需要家端末２０は、需要家２が有する情報処理端末である。調整依頼装置３０は、例えば、上位系３が有する電力調整用のサーバである。以下では、配電線４に繋がる需要家２の電力系統の需要調整について説明する。

調整依頼装置３０は、毎日の電力系統の需要を例えば、１時間毎に取得し蓄積する。そして、調整依頼装置３０は、次の日の曜日及び次の日の天気や気温などのデータを取得し、次の日の１日の電力需要の予測値を算出する。そして、電力需要の予測値の所定時間における変化率が閾値を超えた場合、調整依頼装置３０は、需要調整の依頼を電力需要調整装置１０へ通知する。ここで、本実施例では、調整依頼装置３０が自動的に需要調整の要否を判定して需要調整の依頼を行っているが、これに限らず、例えば、発電機器の管理者が電力需要の予測値から需要調整の要否を判定して需要調整の依頼を行ってもよい。

電力需要調整装置１０は、目標値算出部１１、ＤＲ情報作成部１２、インセンティブ決定部１３及び通信制御部１４を有する。

電力需要調整装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ及びハードディスクなどの記録媒体（不図示）を有している。そして、記録媒体には、目標値算出部１１、ＤＲ情報作成部１２、インセンティブ決定部１３及び通信制御部１４の機能を実現させるためのプログラムを含む各種プログラムが格納されている。ＣＰＵは、記録媒体に格納された各種プログラムを読み出して、メモリ上に展開し実行することで、目標値算出部１１、ＤＲ情報作成部１２、インセンティブ決定部１３及び通信制御部１４の機能を実現する。

目標値算出部１１は、電力系統における電力需要の統計情報を有する。目標値算出部１１は、電力系統における電力需要の統計情報、翌日の天気及び翌日の曜日などから、翌日の電力系統における電力需要の予測値を算出する。

ここで、本実施例では、目標値算出部１１は、１時間毎、すなわち、１日を２４区分に分けた各区分での電力系統における電力需要の予測値を算出する。ただし、この区分はより細かくすることもでき、又より粗くすることもできる。１日を分割する区分が細かいほど精度の高い電力需要の予測値を算出することができる。この電力系統の電力需要の予測値を表すグラフを、以下では「系統負荷カーブ」という。特に、電力の調整を行う前の系統負荷カーブを「初期系統負荷カーブ」という。図３は、系統負荷カーブを表す図である。図３は、縦軸で系統負荷電力を表し、横軸で時刻を表す。この場合、初期系統負荷カーブ４０１により、電力調整を行う前の電力系統の電力需要の予測値が表される。

次に、目標値算出部１１は、予測値の変化率が最大の点を抽出する。例えば、目標値算出部１１は、初期系統負荷カーブ４０１を微分した値が最も大きくなる点を予測値の変化率が最大の点として抽出する。図３では、目標値算出部１１は、初期系統負荷カーブ４０１上の点４０２を予測値の変化率が最大の点として抽出する。

次に、目標値算出部１１は、変化率が最大の点４０２を通過する１次関数４０３を設定する。ここで、電力系統の需要が１次関数４０３と一致するように調整したとすると、１次関数４０３よりも初期系統負荷カーブ４０１が下にあるところでは、その差分だけ需要が増加する。逆に、１次関数４０３よりも初期系統負荷カーブ４０１が上にあるところでは、その差分だけ需要が低減する。すなわち、領域４０４は、電力系統の需要が１次関数４０３と一致するように調整した場合の需要の増加量である。また、領域４０５は、電力系統の需要が１次関数４０３と一致するように調整した場合の需要の低減量である。

ここで、需要家２において需要の時間帯をシフト可能な機器は、ヒートポンプ式給湯器や蓄電池などの電力事前消費型機器２２である。すなわち、所望の時間帯に需要を増やすことが可能な需要量は、電力事前消費型機器２２の電力消費量といえる。そこで、領域４０４で表される需要の増加量の上限は、各需要家２における電力事前消費型機器２２の消費量の合計といえる。そこで、目標値算出部１１は、各需要家２における平均的な電力事前消費型機器２２の電力消費量を予め記憶する。そして、目標値算出部１１は、平均的な電力事前消費型機器２２の電力消費量に需要家２の数を乗算し電力系統に存在する電力事前消費型機器２２の全体の電力消費量を算出する。そして、目標値算出部１１は、点４０２を通過する１次関数４０３の傾きを変化させ、領域４０４が電力系統に存在する電力事前消費型機器２２の全体の電力消費量に一致する傾きαを求める。目標値算出部１１は、求めた傾きαを有する１次関数４０３を目標値とする。そして、目標値算出部１１は、目標値とした傾きαで点４０２を通過する１次関数４０３をインセンティブ決定部１３へ出力する。

インセンティブ決定部１３は、インセンティブを求めるための基準とするインセンティブ額γ１及びγ２を予め記憶する。そして、インセンティブ決定部１３は、目標値の１次関数４０３の入力を目標値算出部１１から受ける。

図４は、インセンティブの与え方を説明するための図である。図４の縦軸は電力又はＰＶ電力買取価格を表し、横軸は時刻を表す。インセンティブ決定部１３は、翌日の日の出及び日の入りの時刻から、各需要家２におけるＰＶ出力の開始時刻及び終了時刻を求めＰＶ出力の状態を決定する。例えば、インセンティブ決定部１３は、次の日の日の出及び日の入りの時刻から、図４のグラフ５０１のようにＰＶ出力が発生すると決定する。

次に、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ１を用いた場合のＰＶ電力買取価格の第１条件を決定する。具体的には、インセンティブ決定部１３は、図４においてインセンティブ額γをインセンティブ額γ１とした場合のグラフ５０３で表されるＰＶ電力買取価格を第１条件とする。そして、インセンティブ決定部１３は、作成したＰＶ買取価格の第１条件を通信制御部１４を介して各需要家端末２０へ送信する。ここで、図４におけるβは、通常のＰＶ電力買取価格である。すなわち、グラフ５０２は、変更前のＰＶ電力買取価格を表す。そして、インセンティブ決定部１３は、第１条件での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値の通知要求を通信制御部１４を介して各需要家端末２０へ送信する。その後、インセンティブ決定部１３は、ＰＶ電力買取価格を第１条件とした場合の各需要家２における電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値を通信制御部１４を介して各需要家端末２０から受信する。

そして、インセンティブ決定部１３は、第１条件下での各需要家２での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値を初期系統負荷カーブ４０１に用いて、ＰＶ電力買取価格を第１条件とした場合の電力系統全体の電力需要の予測値を求める。以下では、ＰＶ電力買取価格を第１条件とした場合の電力系統全体の電力需要の予測値を、「インセンティブ額γ１を用いた場合の電力系統全体の電力需要」という。例えば、インセンティブ決定部１３は、図５の系統負荷カーブ４０６で表されるインセンティブ額γ１を用いた場合の電力系統全体の電力需要の予測値を求める。図５は、インセンティブ額を用いた場合と目標値との需要の誤差を説明するための図である。次に、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ１を用いた場合と１次関数４０３で表される目標値の場合との初期系統負荷カーブ４０１に対して軽減される需要の誤差を算出する。すなわち、インセンティブ決定部１３は、図５における領域４０７で表される需要の誤差を算出する。ここで、インセンティブ額γ１を用いた場合の電力系統全体の電力需要の予測値の場合と１次関数４０３で表される目標値の場合との初期系統負荷カーブ４０１に対して軽減される需要の誤差を、「誤差Ｅ１」とする。

また、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ２を用いた場合のＰＶ電力買取価格の第２条件を決定する。具体的には、インセンティブ決定部１３は、図４においてインセンティブ額γをインセンティブ額γ２とした場合のグラフ５０３で表されるＰＶ電力買取価格を第２条件とする。そして、インセンティブ決定部１３は、作成したＰＶ買取価格の第２条件を通信制御部１４を介して各需要家端末２０へ送信する。そして、インセンティブ決定部１３は、第２条件での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値の通知要求を通信制御部１４を介して各需要家端末２０へ送信する。その後、インセンティブ決定部１３は、ＰＶ電力買取価格を第２条件とした場合の各需要家２における電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値を通信制御部１４を介して各需要家端末２０から受信する。

そして、インセンティブ決定部１３は、第２条件下での各需要家２での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値を初期系統負荷カーブ４０１に用いて、ＰＶ電力買取価格を第２条件とした場合の電力系統全体の電力需要の予測値を求める。以下では、ＰＶ電力買取価格を第２条件とした場合の電力系統全体の電力需要の予測値を、「インセンティブ額γ２を用いた場合の電力系統全体の電力需要」という。次に、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ２を用いた場合と１次関数４０３で表される目標値の場合との初期系統負荷カーブ４０１に対して軽減される需要の誤差を算出する。ここで、インセンティブ額γ２を用いた場合の電力系統全体の電力需要の予測値の場合と１次関数４０３で表される目標値の場合との初期系統負荷カーブ４０１に対して軽減される需要の誤差を、「誤差Ｅ２」とする。

次に、インセンティブ決定部１３は、目標値と誤差Ｅ１及びＥ２で表されるインセンティブ額γ１及びγ２に対する需要変化の感度から、目標値を達成するためのインセンティブ額γ３を求める。具体的には、インセンティブ決定部１３は、次の数式（１）を用いてインセンティブ額γ３を算出する。

ここで、図６を参照して、インセンティブ額γ３の決定方法について説明する。図６は、インセンティブ額と目標値との誤差との関係を表す図である。図６の縦軸は目標値との誤差を表し、横軸はインセンティブ額γを表す。インセンティブ額γ１における誤差Ｅ１とインセンティブ額γ２における誤差Ｅ２とは、図６の点６０１及び６０２として表される。ここで、実際のインセンティブ額γと目標値との誤差との関係は、グラフ６０３のように想定できる。すなわち、インセンティブ額γが一定以上となった場合、目標値との誤差はほぼ一定で推移し、誤差が０になる可能性は低い。ただし、本実施例のインセンティブ決定部１３は、近似的に目標値との誤差が０になる点を算出するために、点６０１と点６０２とを通過する１次関数６０４を求める。そして、インセンティブ決定部１３は、１次関数６０４において誤差が０になる点６０５を求め、その点６０５のインセンティブ額γをインセンティブ額γ３とする。実際には、インセンティブ額γ３とした場合、点６０６で表される誤差Ｅ３が発生するが、本実施例に係るインセンティブ決定部１３は、近似的にこのインセンティブ額γ３で目標値との誤差が０になると考える。この計算を表した式が、数式（１）にあたる。

そして、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ３を用いた場合のＰＶ電力買取価格の目標値達成条件を決定する。具体的には、インセンティブ決定部１３は、図４においてインセンティブ額γをインセンティブ額γ３とした場合のグラフ５０３で表されるＰＶ電力買取価格を目標値達成条件とする。そして、インセンティブ決定部１３は、目標値達成条件をＤＲ情報作成部１２へ通知する。

ＤＲ情報作成部１２は、目標値達成条件をインセンティブ決定部１３から取得する。そして、ＤＲ情報作成部１２は、目標値達成条件にしたがって翌日のＰＶ電力買取価格を変動させるデマンドレスポンス情報を作成する。

図７は、初期系統負荷カーブに対するデマンドレスポンス情報及びその影響を表す図である。図７の縦軸は、電力需要、ＰＶ発電電力及びＰＶ電力買取価格を表す。また、図７の横軸は、１日の時刻を表す。初期系統負荷カーブ４０１は、図３に図示したカーブと一致する。また、グラフ５０１は、図４におけるＰＶの出力のカーブと一致する。

ＤＲ情報作成部１２は、ＰＶ出力の開始から終了までの間にインセンティブ額γ３の場合の図４で示されるグラフ５０３で表されるインセンティブが付与されるようにＰＶ電力買取価格を決定する。すなわち、ＤＲ情報作成部１２は、グラフ４０８で表されるようにＰＶ電力買取価格を決定する。

そして、ＤＲ情報作成部１２は、グラフ４０８で表されるＰＶ電力買取価格の情報を通信制御部１４を介して各需要家端末２０へ送信する。

通信制御部１４は、インセンティブ決定部１３から入力されたインセンティブ額γ１とした場合のグラフ５０３で表されるインセンティブを与えるという第１条件の情報を各需要家端末２０へ送信する。さらに、通信制御部１４は、インセンティブ決定部１３から入力された第１条件での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値の通知要求を各需要家端末２０へ送信する。その後、通信制御部１４は、各需要家端末２０から受信したインセンティブを第１条件で与えた場合の電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値をインセンティブ決定部１３へ出力する。

また、通信制御部１４は、インセンティブ決定部１３から入力されたインセンティブ額γ２とした場合のグラフ５０３で表されるインセンティブを与えるという第２条件の情報を各需要家端末２０へ送信する。さらに、通信制御部１４は、インセンティブ決定部１３から入力された第２条件での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値の通知要求を各需要家端末２０へ送信する。その後、通信制御部１４は、各需要家端末２０から受信したインセンティブを第２条件で与えた場合の電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値をインセンティブ決定部１３へ出力する。

さらに、通信制御部１４は、図７のグラフ４０８で表されるＰＶ電力買取価格の情報の入力をＤＲ情報作成部１２から受ける。そして、通信制御部１４は、取得したグラフ４０８で表されるＰＶ電力買取価格の情報を各需要家端末２０へ送信する。

需要家２は、需要家端末２０及び電力事前消費型機器２２を有する。需要家端末２０は、動作管理部２１を有する。

電力事前消費型機器２２は、ＰＶ装置及び上位系３から供給される電力を蓄電する蓄電池やＰＶ装置及び上位系３から供給される電力によりお湯を沸かすヒートポンプ式給湯機を含む。電力事前消費型機器２２は、ＰＶ装置及び上位系３から供給される電力の消費、又は、蓄電池から供給される電力の消費もしくは蓄電池からの放電の指示を動作管理部２１から受ける。そして、電力事前消費型機器２２は、動作管理部２１からの指示にしたがい電力消費又は放電を行う。

需要家端末２０は、例えばＣＰＵ、メモリ及びハードディスクを有するパーソナルコンピュータなどの情報処理装置である。動作管理部２１は、ＣＰＵ及びメモリなどによって実現される。

動作管理部２１は、過去の与えられたインセンティブと電力事前消費型機器２２の動作との関係を記憶する。動作管理部２１は、入力されたインセンティブ額γ１とした場合のグラフ５０３で表されるインセンティブを与えるという第１条件の情報を電力需要調整装置１０の通信制御部１４から受信する。さらに、動作管理部２１は、第１条件での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値の通知要求を電力需要調整装置１０の通信制御部１４から受信する。そして、動作管理部２１は、過去の統計情報から第１条件における電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を求める。そして、動作管理部２１は、第１条件における電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を電力需要調整装置１０の通信制御部１４へ送信する。

また、動作管理部２１は、入力されたインセンティブ額γ２とした場合のグラフ５０３で表されるインセンティブを与えるという第２条件の情報を電力需要調整装置１０の通信制御部１４から受信する。さらに、動作管理部２１は、第２条件での電力事前消費型機器２２による電力需要の予測値の通知要求を電力需要調整装置１０の通信制御部１４から受信する。そして、動作管理部２１は、過去の統計情報から第２条件における電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を求める。そして、動作管理部２１は、第２条件における電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を電力需要調整装置１０の通信制御部１４へ送信する。

また、動作管理部２１は、図７のグラフ４０８で表されるＰＶ電力買取価格の情報を電力需要調整装置１０の通信制御部１４から受信する。そして、動作管理部２１は、図７のグラフ４０８で表されるＰＶ電力買取価格の情報をモニタなどに表示して電力事前消費型機器２２の管理者に通知する。そして、動作管理部２１は、ＰＶ装置及び上位系３から供給される電力の消費、又は、蓄電池から供給される電力の消費もしくは蓄電池からの放電の指示を管理者から受ける。そして、動作管理部２１は、管理者からの指示を電力事前消費型機器２２に通知する。

ここで、インセンティブ額γ３を用いたインセンティブを与えた場合の電力消費について説明する。例えば、図７におけるグラフ５０４は、ＰＶ電力買取価格をグラフ５０１のように変化させた場合のヒートポンプ式給湯器の消費電力を表す。このように、ＰＶ電力の買取価格が安い時間帯に、ヒートポンプ式給湯機によりお湯が沸かされる。すなわち、本実施例に係る電力需要調整装置１０は、ＰＶ出力が下がっていく夕方の時間帯に、ヒートポンプ式給湯器などの電力事前消費型機器２２の運転時間を誘導することができる。

全体的には、電力需要調整装置１０は、図７のグラフ４０８で示すようにＰＶ電力買取価格を設定して、電力事前消費型機器２２の運転時間を誘導する。これにより、系統負荷カーブは、初期系統負荷カーブ４０１の状態から目標値の１次関数４０３に沿って遷移する状態に変化し、領域４０４の電力量分の需要が減り、領域４０５の電力量分の需要が増える。これにより、系統負荷カーブの需要変化率を小さく抑えることができ、ランプ変動を抑制することができる。

次に、図８を参照して、本実施例に係る電力需要調整装置１０によるデマンドリクエスト情報作成処理の流れを説明する。図８は、実施例に係る電力需要調整装置によるデマンドリクエスト情報作成処理のフローチャートである。

調整依頼装置３０は、翌日の電力需要予測を求め、需要変化率が閾値を超えるか否かを判定する。そして、調整依頼装置３０は、翌日の需要喧嘩率が閾値を超える場合、電力系統の需要調整の依頼を電力需要調整装置１０へ送信する。調整依頼装置３０の目標値算出部１１は、電力系統の需要調整の依頼を調整依頼装置３０から受信する（ステップＳ１）。

次に、目標値算出部１１は、翌日の電力系統の電力需要を求め、初期系統負荷カーブ４０１を取得する（ステップＳ２）。

次に、目標値算出部１１は、初期系統負荷カーブ４０１を微分して変化率が最大となる点４０２を特定する（ステップＳ３）。

次に、目標値算出部１１は、点４０２を通過する１次関数４０３を作成する。さらに、目標値算出部１１は、電力系統に存在する電力事前消費型機器２２の全体の電力消費量を算出する。そして、目標値算出部１１は、増加する需要量を表す領域４０４が電力系統に存在する電力事前消費型機器２２の全体の電力消費量に一致する傾きαを求める。そして、目標値算出部１１は、点４０２を通過する傾きαの１次関数４０３を目標値として設定する（ステップＳ４）。目標値算出部１１は、目標値をインセンティブ決定部１３へ出力する。

インセンティブ決定部１３は、目標値の入力を目標値算出部１１から受ける。次に、インセンティブ決定部１３は、翌日の日の出時刻及び日の入り時刻からＰＶ出力の開始及び終了時刻を特定する（ステップＳ５）。

次に、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ１を用いてＰＶ電力買取価格の第１条件を作成し、通信制御部１４を介して需要家端末２０へ送信する（ステップＳ６）。

需要家端末２０の動作管理部２１は、ＰＶ電力買取価格の第１条件を受信する。そして、動作管理部２１は、記憶する統計情報を用いて第１条件下の電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を求める。そして、動作管理部２１は、求めた第１条件下の電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を電力需要調整装置１０へ送信する。インセンティブ決定部１３は、通信制御部１４を介して第１条件下の電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を各需要家端末２０の動作管理部２１から取得する（ステップＳ７）。

そして、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ１を用いた場合の電力系統全体の電力需要の予測値を求める（ステップＳ８）。

インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ２を用いてＰＶ電力買取価格の第２条件を作成し、通信制御部１４を介して需要家端末２０へ送信する（ステップＳ９）。

需要家端末２０の動作管理部２１は、ＰＶ電力買取価格の第２条件を受信する。そして、動作管理部２１は、記憶する統計情報を用いて第２条件下の電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を求める。そして、動作管理部２１は、求めた第２条件下の電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を電力需要調整装置１０へ送信する。インセンティブ決定部１３は、通信制御部１４を介して第２条件下の電力事前消費型機器２２の電力需要の予測値を各需要家端末２０の動作管理部２１から取得する（ステップＳ１０）。

そして、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ２を用いた場合の電力系統全体の電力需要の予測値を求める（ステップＳ１１）。

次に、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ１を用いた場合と１次関数４０３で表される目標値の場合との初期系統負荷カーブ４０１に対して軽減される需要の誤差Ｅ１を算出する。また、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ２を用いた場合と１次関数４０３で表される目標値の場合との初期系統負荷カーブ４０１に対して軽減される需要の誤差Ｅ２を算出する。そして、インセンティブ決定部１３は、目標値と誤差Ｅ１及びＥ２で表されるインセンティブ額γ１及びγ２に対する需要変化の感度から、数式（１）を用いて目標値を達成するためのインセンティブ額γ３を求める（ステップＳ１２）。

次に、インセンティブ決定部１３は、インセンティブ額γ３を用いてＰＶ電力買取価格の目標値達成条件を作成する（ステップＳ１３）。その後、インセンティブ決定部１３は、目標値達成条件をＤＲ情報作成部１２へ出力する。

ＤＲ情報作成部１２は、目標値達成条件の入力をインセンティブ決定部１３から受ける。そして、ＤＲ情報作成部１２は、目標値達成条件にしたがって翌日のデマンドレスポンス情報を作成する。その後、ＤＲ情報作成部１２は、作成した翌日のデマンドレスポンス情報を通信制御部１４を介して需要家端末２０へ送信する（ステップＳ１４）。需要家端末２０の動作管理部２１は、翌日のデマンドレスポンス情報を電力需要調整装置１０から受信する。そして、動作管理部２１は、デマンドレスポンス情報を管理者へ提供する。その後、動作管理部２１は、デマンドレスポンス情報を基に決定された電力事前消費型機器２２の翌日の動作の指示を管理者から受ける。そして、動作管理部２１は、管理者からの指示にしたがい動作計画を作成し、翌日に作成した動作計画にしたがい電力事前消費型機器２２を動作させる。

以上に説明したように、本実施例に係る電力需要調整装置は、電力需要の変化率を小さくするデマンドレスポンス情報を作成して需要家に提供することで、需要家における電力事前消費型機器の動作を制御し、電力需要の変化率を小さく抑えることができる。したがって、本実施例に係る電力需要調整装置は、効果的に電力系統の電力需要を制御することができ、電力系統への電力供給を安定させることができる。

また、本実施例に係る電力需要調整装置は、２種類のインセンティブ額を基にＰＶ電力買取価格の条件を決定し、各需要家の事前消費型機器の運転計画を集約してインセンティブ額を決定する。このように、各需要家における事前消費型機器の動作計画の生成を繰返さずに、電力需要の変化率を抑えるデマンドレスポンス情報を決定することができる。すなわち、本実施例に係る電力需要調整装置は、容易に効果的なデマンドレスポンス情報を生成することができる。

１ アグリゲータ
２ 需要家
３ 上位系
４ 配電線
１０ 電力需要調整装置
１１ 目標値算出部
１２ ＤＲ情報作成部
１３ インセンティブ決定部
１４ 通信制御部
２０ 需要家端末
２１ 動作管理部
２２ 電力事前消費型機器
３０ 調整依頼装置

Claims (6)

1. 電力系統に存在する電力消費の時間帯をシフト可能な所定の機器の消費電力を基に、電力系統の電力需要の予測値を表す系統負荷カーブの変化率を低減する電力需要の目標値を算出する目標値算出部と、
   所定数の異なるインセンティブ額をそれぞれ用いたデマンドレスポンス情報を提供した場合の前記所定の機器の運用計画を取得し、取得した各前記運用計画を基に前記目標値を達成するための特定インセンティブ額を決定するインセンティブ決定部と、
   前記インセンティブ決定部により決定された前記特定インセンティブ額を基に、デマンドレスポンス情報を作成し需要家に通知する情報作成部と
   を備えたことを特徴とする電力需要調整装置。
2. 前記目標値算出部は、前記系統負荷カーブの変化率の最大点を求め、前記最大点における変化率を小さくする目標値を算出することを特徴とする請求項１に記載の電力需要調整装置。
3. 前記目標値算出部は、前記最大点を通過する直線と前記系統負荷カーブを基に算出される前記電力系統の電力需要の増加量が、前記所定の機器の消費電力の合計と一致する場合の傾きを有する前記直線を前記目標値とすることを特徴とする請求項２に記載の電力需要調整装置。
4. 前記インセンティブ決定部は、２つの前記インセンティブ額を用いた前記デマンドレスポンス情報を提供した場合の前記運用計画を取得し、それぞれの場合の前記電力系統の電力需要の変化の感度を基に、前記特定インセンティブ額を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電力需要調整装置。
5. 電力系統に存在する電力消費の時間帯をシフト可能な所定の機器の消費電力を基に、電力系統の電力需要の予測値を表す系統負荷カーブの変化率を低減する電力需要の目標値を算出する目標値算出ステップと、
   所定数の異なるインセンティブ額をそれぞれ用いたデマンドレスポンス情報を提供した場合の前記所定の機器の運用計画を取得する運用計画取得ステップと、
   前記運用計画取得ステップにおいて取得された各前記運用計画を基に前記目標値を達成するための特定インセンティブ額を決定するインセンティブ決定ステップと、
   前記インセンティブ決定ステップにおいて決定された前記特定インセンティブ額を基に、デマンドレスポンス情報を作成する情報作成ステップと、
   前記情報作成ステップにおいて作成された前記デマンドレスポンス情報を需要家に通知する通知ステップと
   を備えたことを特徴とする電力需要調整方法。
6. 電力系統に存在する電力消費の時間帯をシフト可能な所定の機器の消費電力を基に、電力系統の電力需要の予測値を表す系統負荷カーブの変化率を低減する電力需要の目標値を算出し、
   所定数の異なるインセンティブ額をそれぞれ用いたデマンドレスポンス情報を提供した場合の前記所定の機器の運用計画を取得し、
   取得した各前記運用計画を基に前記目標値を達成するための特定インセンティブ額を決定し、
   決定した前記特定インセンティブ額を基に、デマンドレスポンス情報を作成し、
   作成した前記デマンドレスポンス情報を需要家に通知する
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とする電力需要調整プログラム。

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