JP2018142239A - エネルギー管理装置、運転計画作成方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電力供給事業者からの電力を加味しながら精度の良い運転計画の作成を行うことができるエネルギー管理装置、運転計画作成方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【解決手段】実施形態のエネルギー管理装置は、電源調達計画部と、運転計画部とを持つ。電源調達計画部は、需要家にエネルギーを供給するエネルギー供給プラントに対してエネルギーを供給する複数のエネルギー供給源の設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値とに基づいて、複数のエネルギー供給源それぞれから調達するエネルギー量に関する電源調達計画を作成する。運転計画部は、前記設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値と、前記電源調達計画とに基づいて、前記エネルギー供給プラントの運転計画を作成する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、エネルギー管理装置、運転計画作成方法及びコンピュータプログラムに関する。

近年、震災によるＢＣＰ(Business Continuity Plan)に対する関心の高まりや地球温暖化対策としてＣＯ_２排出削減が求められている。ＣＯ_２排出削減に対する解決手段の一つとして、電力、通信、水及び交通等の都市インフラを横断的かつ広域的に統合管理・制御して、エネルギーの有効利用を図る「スマートコミュニティ」に向けた取組みが活発化している。このスマートコミュニティのアプリケーションとして、ＥＭＳ（Energy Management System）が挙げられる。また、電力自由化が進む昨今、特に特定供給事業者等も含めた地域規模のエネルギー供給事業者は、特定規模電気事業者（ＰＰＳ）や卸電力取引所等から安価な電力の供給を受ける。このように、エネルギー供給事業者は、複数の電力を利用して熱源設備等の運用を行うため、複数の電力供給事業者からの電力を加味しながら精度の良い運転計画の作成が必要となる。しかしながら、従来では、精度の良い運転計画の作成が行なえない場合があった。

特開２００９−０７５８７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数の電力供給事業者からの電力を加味しながら精度の良い運転計画の作成を行うことができるエネルギー管理装置、運転計画作成方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

実施形態のエネルギー管理装置は、電源調達計画部と、運転計画部とを持つ。電源調達計画部は、需要家にエネルギーを供給するエネルギー供給プラントに対してエネルギーを供給する複数のエネルギー供給源の設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値とに基づいて、複数のエネルギー供給源それぞれから調達するエネルギー量に関する電源調達計画を作成する。運転計画部は、前記設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値と、前記電源調達計画とに基づいて、前記エネルギー供給プラントの運転計画を作成する。

第１の実施形態におけるエネルギー管理システム１００のシステム構成を示す図。 第１の実施形態におけるエネルギー管理装置１０の機能構成を表す概略ブロック図。 第１の実施形態におけるエネルギー供給プラント２０と需要家４０と外部エネルギー源５０のエネルギーフローの一例を示す図。 第１の実施形態におけるエネルギー管理装置１０の処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 第１の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 第１の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 第１の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 変形例におけるエネルギー管理装置１０の処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態におけるエネルギー管理システム１００ａのシステム構成を示す図。 第２の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ａの機能構成を表す概略ブロック図。 第２の実施形態におけるエネルギー供給プラント２０と需要家４０と外部エネルギー源５０のエネルギーフローの一例を示す図。 第２の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ａの処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 第２の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 第２の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例。 第３の実施形態におけるエネルギー管理システム１００ｂのシステム構成を示す図。 第３の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ｂの機能構成を表す概略ブロック図。 第３の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ｂの処理の流れを示すフローチャート。

以下、実施形態のエネルギー管理装置、運転計画作成方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるエネルギー管理システム１００のシステム構成を示す図である。エネルギー管理システム１００は、エネルギー管理装置１０及びエネルギー供給プラント２０を備える。エネルギー管理装置１０及びエネルギー供給プラント２０は、内部ネットワーク３０を介して互いに通信可能に接続される。また、エネルギー管理装置１０は、内部ネットワーク３０を介して、需要家４０との間で互いに通信可能に接続される。内部ネットワーク３０は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）を用いて構成されてもよい。内部ネットワーク３０内において、エネルギー管理装置１０からエネルギー供給プラント２０に制御指令が伝送され、需要家４０からエネルギー管理装置１０に需要量に関するデータが伝送される。

エネルギー管理装置１０は、エネルギー供給プラント２０のエネルギー管理を行う。例えば、エネルギー管理装置１０は、電源調達計画及び運転計画を作成し、作成した計画に基づいてエネルギー供給プラント２０のエネルギー管理を行う。電源調達計画とは、エネルギー供給プラント２０にエネルギーを供給する、複数のエネルギー供給源で構成される外部エネルギー源５０から各エネルギー供給源でどのくらいのエネルギーを調達するのか、どのエネルギー供給源から優先的に供給を受けるのか等のエネルギーの調達計画である。エネルギー管理装置１０は、ビル管理者、工場運営者、一般家庭世帯主、地域エネルギー事業者、管理者及び運用管理委託者等の運用者によって運用される。

エネルギー供給プラント２０は、外部エネルギー源５０と接続され、電源調達計画に従って外部エネルギー源５０から供給されたエネルギーを、運転計画に従って需要家４０に供給する。エネルギー供給プラント２０は、電力、冷熱、温熱及び蒸気等のエネルギーを、需要家４０の負荷に応じて供給する。

需要家４０は、エネルギー供給プラント２０から供給されたエネルギーを利用してエネルギーを消費する。例えば、需要家４０は、エネルギーを受容する建築物、建造物、施設及び設備等である。ここで、図１では、単一の需要家４０のみが示されているが、需要家４０は複数であってもよい。
外部エネルギー源５０は、例えば電気事業者、発電所、新電力会社、市場電力及び外部電源業者等の供給元からくる電力エネルギーや、ガス供給会社などの供給元からくるガスのエネルギーや、燃料会社などの供給元からくる燃料（例えば、重油）のエネルギーである。外部エネルギー源５０は、複数種類の外部エネルギー源全体を指して、外部エネルギー源と称することがある。運用者の管理する領域に含まれること・ものを内部、含まれないこと・ものを外部と記載することとする。

ここで、図１では、エネルギー管理装置１０は、クラウドコンピューティングのように、内部ネットワーク３０を介して、エネルギー供給プラント２０から遠隔の地に構成された単一もしくは複数のサーバにより実現される、例えばＤＨＣ（District Heating and Cooling、地域冷暖房）やクラウド型ＢＥＭＳなどの態様であり、本実施形態の一態様である。あるいは、エネルギー管理装置１０は、エネルギー供給プラント２０の内部にある、例えば、ローカルＢＥＭＳや工場内監視室などのローカル監視室の演算装置から実現する態様でもよい。同様に、エネルギー供給プラント２０及び需要家４０は、運用者の管理する領域の内部に設置される態様でも外部に設置される態様でもよい。

本実施形態では、外部エネルギー源５０において、複数の電力供給源１５０１、電力供給源２５０２、・・・が存在する場合を考える。この電力供給源とは、例えば、電力会社（一般電力事業者）による系統電力の他、相対契約を行い電力供給する外部電源業者による供給電力、ＰＰＳ（Power Producer and Supplier、新電力会社、特定規模電力事業者）による供給電力、ＪＥＰＸなどの電力市場を介した電力が挙げられる。

図２は、第１の実施形態におけるエネルギー管理装置１０の機能構成を表す概略ブロック図である。
エネルギー管理装置１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、エネルギー管理プログラムを実行する。エネルギー管理プログラムの実行によって、エネルギー管理装置１０は、通信部１０１、取得部１０２、プロセスデータ記憶部１０３、入力部１０４、入力制御部１０５、設定入力データ記憶部１０６、演算部１０７、演算結果記憶部１０８、表示制御部１０９、表示部１１０を備える装置として機能する。なお、エネルギー管理装置１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、エネルギー管理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、エネルギー管理プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

通信部１０１は、内部ネットワーク３０を介して、エネルギー供給プラント２０及び需要家４０との間で通信を行う。
取得部１０２は、通信部１０１を介して、エネルギー供給プラント２０からプロセスデータを取得する。プロセスデータには、エネルギー供給プラント２０の運用記録、需要家４０のエネルギー負荷の記録等の情報が含まれる。より具体的には、プロセスデータは、エネルギー供給プラント２０が備えるエネルギー供給装置のエネルギー残存量、運用状態、故障状態、燃料残存量及びプラント構成などの情報を含む。なお、取得部１０２は、通信部１０１を介さず、エネルギー供給プラント２０から直接プロセスデータを取得してもよい。

プロセスデータ記憶部１０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。プロセスデータ記憶部１０３は、取得部１０２が取得したプロセスデータを記憶する。これらの情報は、日時と対応付けられて記憶され、その時間間隔は、例えば１時間単位である。
入力部１０４は、キーボード、ポインティングデバイス（マウス、タブレット等）、タッチパネル、ボタン等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部１０４は、ユーザの指示をエネルギー管理装置１０に入力する際にユーザ（例えば、運用者）によって操作される。入力部１０４は、評価期間データ、エネルギー供給装置のプラントモデルデータ及びモデルパラメータデータ等の設定入力データの入力を受け付ける。また、入力部１０４は、入力装置をエネルギー管理装置１０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部１０４は、入力装置においてユーザの入力に応じて生成された入力信号をエネルギー管理装置１０に入力する。

ここで、評価期間データは、演算部１０７で使用するデータの評価期間と、年間制約の設定内容を示すデータである。プラントモデルデータは、エネルギー供給プラント２０の態様を示すデータである。プラントモデルデータは、例えば、エネルギー供給装置の種類とその接続態様、外部エネルギー源５０の供給エネルギーの種類とその接続容態などを示すデータである。モデルパラメータデータは、エネルギー供給装置の詳細を示すデータである。

モデルパラメータデータは、例えば、外部エネルギー源５０の契約電力や年間最低電力使用量、エネルギー供給装置が供給するエネルギーの最大出力・最小出力、エネルギー供給装置の消費エネルギーに対する生産エネルギーの変換効率、エネルギー供給プラント２０がエネルギーを製造する際に消費する電力、ガス、灯油、石炭、石油、天然ガス及び薪などのエネルギーの単価の日時毎のデータ、気象条件によってエネルギー生成効率の変化するＰＶ（Photo Voltaics：太陽光発電設備）などについて気象条件に応じたエネルギー出力を示すデータ、エネルギー供給プラント２０に備えられる各エネルギー供給装置や蓄エネルギー機器の定格や効率や容量などのデータのいずれか又は全てを含む。

入力制御部１０５は、入力部１０４が受け付けた設定入力データを、設定入力データ記憶部１０６に記憶させる。
設定入力データ記憶部１０６は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。設定入力データ記憶部１０６は、設定入力データを記憶する。

演算部１０７は、電源調達計画部１０７１及び運転計画部１０７２を備える。電源調達計画部１０７１は、設定入力データ記憶部１０６から取得した外部エネルギー源５０の設定内容と、目的関数の設定内容とに基づいて、外部エネルギー源５０からの電源調達計画を作成する。ここで、電源調達計画は、時間毎の各電力供給源からの調達電力量の算出の他に、時間毎の電力供給源それぞれの調達優先順位の決定等である。電源調達計画部１０７１は、作成した電源調達計画を電源調達計画データとして演算結果記憶部１０８に記憶させるとともに、電源調達計画を運転計画部１０７２に出力する。ここで、目的関数の設定内容とは、エネルギー管理において最優先すべきエネルギー管理装置１０の動作モードを表す。動作モードとしては、年間エネルギーコストを低減する「コスト低減」モード、ＣＯ_２排出量を低減する「ＣＯ_２削減」モード、エネルギー消費量を低減する「エネルギー消費量低減」モード等である。例えば、目的関数の設定内容が、「コスト低減」モードである場合、エネルギー管理装置１０は、コストを低減するための目的関数に基づいて、コストを低減したエネルギー管理を行う。「コスト低減」モードでは、エネルギー管理装置１０は、Σ(エネルギー消費量×エネルギー単価)を小さくするエネルギー管理を行う。また、「ＣＯ_２削減」モードでは、エネルギー管理装置１０は、Σ(エネルギー消費量×ＣＯ_２係数)を小さくするエネルギー管理を行う。

運転計画部１０７２は、設定入力データ記憶部１０６から取得した設定入力データと、電源調達計画部１０７１から出力された電源調達計画とに基づいて、エネルギー供給プラント２０の運転計画を作成する。運転計画部１０７２は、作成した運転計画を運転計画データとして演算結果記憶部１０８に記憶させるとともに、作成した運転計画で得られた電源調達量を電源調達計画データとして演算結果記憶部１０８に記憶させる。運転計画部１０７２は、例えば、エネルギー供給プラント２０の運転制約条件を満足する中で、エネルギーコストが最小化するようにエネルギー供給プラント２０の運転計画を作成し、電源調達計画データを更新する。エネルギーコストを最小化する方法として、数理計画法や、ヒューリスティクスなどを適用することができる。

演算結果記憶部１０８は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。演算結果記憶部１０８は、電源調達計画データ及び運転計画データを記憶する。電源調達計画データは、電源調達計画部１０７１が作成した時間毎の各電力供給源からの調達電力量及び調達優先順位を示す。運転計画データは、エネルギー供給装置の年間の運転計画を示す。例えば、運転計画データは、エネルギー供給装置の年間の運転計画を１時間単位で示す。

表示制御部１０９は、表示部１１０の表示を制御する。例えば、表示制御部１０９は、演算結果記憶部１０８に記憶されている電源調達計画データ及び運転計画データを様々な態様で表示部１１０に表示させる。表示態様としては、どのような表示態様であってもよい。本実施形態では、表示態様の一例として表形式及びグラフ形式を例に説明する。なお、表示制御部１０９は、例えばウェブページなどの不特定の場所に電源調達計画データ及び運転計画データを表示させてもよい。

表示部１１０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部１１０は、表示制御部１０９の制御に従って電源調達計画データ及び運転計画データを表示する。表示部１１０は、画像表示装置をエネルギー管理装置１０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部１１０は、電源調達計画データ及び運転計画データを表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。

図３は、第１の実施形態におけるエネルギー供給プラント２０と需要家４０と外部エネルギー源５０のエネルギーフローの一例を示す図である。
エネルギー供給プラント２０は、受電設備２０１、ＰＶ２０２、蓄電池２０３、水冷チラー２０４、空冷ＨＰチラー２０５、熱回収ＨＰチラー２０６、吸収式冷凍機２０７、冷熱槽２０８、ＣＧＳ２０９、ボイラ２１０及び温熱槽２１１を備える。水冷チラー２０４、空冷ＨＰチラー２０５、熱回収ＨＰチラー２０６、吸収式冷凍機２０７、ＣＧＳ２０９及びボイラ２１０は、エネルギー供給装置である。

受電設備２０１は、電力会社、外部電源業者、ＰＰＳ及びＪＥＰＸ等の電力供給源から電力を受電し、エネルギー供給プラント２０に適した電圧に変換する。
ＰＶ２０２は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光パネルを備えた発電設備である。ＰＶ２０２が供給する電気エネルギーの量は、天候などの気象条件により変化する。
蓄電池２０３は、充電及び放電の双方を行うことが可能な二次電池である。

水冷チラー２０４は、水を熱源として冷媒の相変化により冷水を需要家４０に供給する。
空冷ＨＰチラー２０５は、空気を熱源として冷媒の相変化により冷水又は温水を需要家４０に供給する。
熱回収ＨＰチラー２０６は、水又は空気などを熱源として冷媒の相変化により冷水及び温水を需要家４０に供給する。

吸収式冷凍機２０７は、冷媒の凝縮器と蒸発器との間に、水蒸気の吸収と熱源による再生プロセスとを介在させて、冷水を供給する。本実施形態において吸収式冷凍機２０７は、ガスをエネルギー源とするが、例えば、バイオマス燃料をエネルギー源として用いてもよい。
冷熱槽２０８は、貯留した熱媒により蓄熱を行う。冷熱槽２０８は、例えば、水蓄熱槽や氷蓄熱槽や潜熱蓄熱槽である。

ＣＧＳ２０９は、ガスをエネルギー源として内燃機関や外燃機関によって発電を行うとともに、その排熱を温熱として利用可能なシステムである。
ボイラ２１０は、重油をエネルギー源として温熱又は蒸気を需要家４０に供給する。
温熱槽２１１は、貯留した熱媒により蓄熱を行う。温熱槽２１１は、例えば、水蓄熱槽である。

需要家４０は、エネルギー供給プラント２０から供給されるエネルギーを受容する。図３において、需要家４０による電力、冷熱、温熱及び蒸気のエネルギー需要は、それぞれ電力負荷、冷熱負荷、温熱負荷及び蒸気負荷として示されている。温熱や冷熱のエネルギーは、例えば、水を媒体として供給される。外部エネルギー源５０は、電力、ガス及び燃料（例えば、重油）等のエネルギー源を供給する。図３において、外部エネルギー源５０として、電力会社、外部電源業者、ＰＰＳ及びＪＥＰＸ等の電力供給源からの電力、ガス会社（ガス供給源）及び燃料会社（重油供給源）などからガス及び重油のエネルギーを調達する。ガスは、例えば、ガスパイプラインやタンクローリー車経由でガスタンクに重鎮するなどの方法で供給される。

図４は、第１の実施形態におけるエネルギー管理装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。
取得部１０２は、通信部１０１を介して各需要家４０の電力需要量の情報を取得し、取得した各需要家４０の電力需要量の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３に記憶する（ステップＳ１０１）。次に、取得部１０２は、通信部１０１を介して複数の電力供給源の電力料金単価と契約電力の情報を取得し、取得した複数の電力供給源の電力料金単価と契約電力の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３に記憶する（ステップＳ１０２）。電源調達計画部１０７１は、プロセスデータ記憶部１０３に記憶されているプロセスデータ（各需要家４０の電力需要量の情報と、複数の電力供給源の電力料金単価及び契約電力の情報）と、設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データ（外部エネルギー源５０の設定内容）と、に基づいて、需要と供給量のバランスをとりながら目的関数が最適となるように複数の電力供給源の電源調達計画を作成する（ステップＳ１０３）。

具体的には、電源調達計画部１０７１は、ステップＳ１０１の処理で取得した各需要家４０の電力需要量（例えば、Ｅ^ｉ _{ｄｅｍａｎｄ}（ｔ）とする）を合算した総電力需要量と、各電力供給源の電源調達量（例えば、Ｅ^ｊ _{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）とする）を合算した総電力供給量とが一致するとの制約条件下において、目的関数が最適となるように電力供給源の電源調達を計画する。調達の計画方法としては、時刻毎に各電力供給源の１ｋＷｈ電力を調達する為にかかる限界費用である電力単価Ｐ^ｊ _{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）が安い順に調達する方法が挙げられる。ここで、「コスト低減」モードを例に挙げると、以下の式１及び式２のように表される。

式１は制約条件を表し、式１の左辺は総電力需要量を表し、式１の右辺は総電力供給量を表す。式２は「コスト低減」モードにおける目的関数を表す。ここで、電源調達計画の作成は、例えば、時間毎に各電力供給源の電力料金単価の安い機器や外部エネルギー源５０から順に優先順位を決定し、優先順位に従って需要家４０の電力負荷を満たす量の電力供給を行う計画を導出する。あるいは、運用者が設定した、各月毎の各電力供給源の電力消費量の値を満たすように電力配分を決めていくことで、需要家４０の電力負荷を満たす量の電力供給を行う計画を導出する。電源調達計画部１０７１は、作成した電源調達計画を運転計画部１０７２に出力する。

取得部１０２は、通信部１０１を介して各需要家４０の電力需要量の情報を取得し、取得した各需要家４０の電力需要量の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３に記憶する（ステップＳ１０４）。次に、取得部１０２は、通信部１０１を介して外部エネルギー源５０の電力料金単価と契約電力の情報を取得し、取得した外部エネルギー源５０の電力料金単価と契約電力の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３に記憶する（ステップＳ１０５）。入力制御部１０５は、入力部１０４を介して入力されたエネルギー供給プラント２０の設定を設定入力データとして設定入力データ記憶部１０６に記憶する（ステップＳ１０６）。運転計画部１０７２は、設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データと、電源調達計画部１０７１から出力された電源調達計画とに基づいて、需要と供給量がバランスをとりながら目的関数が最適となるように運転計画を作成する（ステップＳ１０７）。

具体的には、運転計画部１０７２は、ステップＳ１０４の処理で取得した各需要家のエネルギー需要量(例えば、電気Ｅ^ｉ _{ｄｅｍａｎｄ}（ｔ）と熱Ｈ^ｉ _{ｄｅｍａｎｄ}（ｔ）)を合算したエネルギー総需要量と、各エネルギー供給装置（例えば、温熱源機器であれば空冷ＨＰチラー２０５、熱回収ＨＰチラー２０６、ＣＧＳ２０９及びボイラ２１０）のエネルギー供給量(例えば、電気Ｘ^ｋ _{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）と熱Ｙ^ｋ _{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）)を合算した総電力供給量が一致するとの制約条件下において、目的関数が最適となるようにエネルギー供給装置の運転を計画する。運転の計画方法としては、時刻毎に各エネルギー供給装置が１ｋＷｈエネルギーを供給する為にかかる限界費用ＰＸ^ｉ _{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）が安い順に運転する方法が挙げられる。ここで、「コスト低減」モードを例に挙げると、以下の式３〜式５のように表される。

式３は電気に関する制約条件を表し、式３の左辺は総電力需要量を表し、式３の右辺は総電力供給量を表す。式４は熱に関する制約条件を表し、式４の左辺は総熱需要量を表し、式４の右辺は総熱供給量を表す。式５は「コスト低減」モードにおける目的関数を表す。ここで、運転計画の作成は、例えば、運転計画の対象となる各エネルギー供給装置（例えば、温熱源機器であれば空冷ＨＰチラー２０５、熱回収ＨＰチラー２０６、ＣＧＳ２０９及びボイラ２１０）の効率である入出力特性を計算し、各入力エネルギー源の単価を効率で除することで導出される、単位エネルギー量を供給するための単価である限界費用を計算し、各エネルギー供給装置の動作優先順位を決定し、優先順位に従って需要家４０の各エネルギー負荷を満たす量のエネルギー供給を行う計画を導出することを意味する。なお、動作優先順位の決定は、各エネルギー供給装置の効率の高いものから順に動作優先順位を決定してもよいし、エネルギー単価の安い機器や外部エネルギー源５０から順に優先順位を決定してもよい。

電源調達計画部１０７１及び運転計画部１０７２は、電源調達計画及び運転計画を出力する（ステップＳ１０８）。具体的には、電源調達計画部１０７１は、電源調達計画を電源調達計画データとして演算結果記憶部１０８に記憶させ、運転計画部１０７２は、運転計画を運転計画データとして演算結果記憶部１０８に記憶させる。

以下、図５から図８を用いて、第１の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例について説明する。図５から図８に示す画面は、表示制御部１０９の制御に応じて表示部１１０に表示される。
図５には、各時刻における、エネルギー供給装置のエネルギー供給量、外部エネルギー源５０からの調達量、需要量の各エネルギー負荷量との需給バランスの関係を示したグラフが表示されている。図５には一例として、７月３日の電力の電源調達計画データが示されている。運用者は、表示部１１０に表示させる内容を変更したい場合には、画面上又は入力部１０４を介して、変更領域５１内の日付及びエネルギー種別のいずれかを選択することによって所望の内容を表示させることができる。例えば、冷熱の電源調達計画データを表示させたい場合には、変更領域５１内のエネルギー種別を電力から冷熱に変更し、決定ボタンを入力することによって７月３日の冷熱の電源調達計画データが表示される。

図６には、外部エネルギー源５０における限界費用の関係を示したグラフが表示されている。図６に示す電源調達計画データも図５で示した電源調達計画データと同様に、運用者は、表示部１１０に表示させる内容を変更したい場合には、画面上又は入力部１０４を介して、変更領域５２内の日付、エネルギー種別及び演算結果のいずれかを選択することによって所望の内容を表示させることができる。
図５及び図６に示す表示を見ることによって、運用者は外部電源業者Ａの単価が系統電力より安い時間帯は優先的に受電している点、外部電源業者Ｂは系統電力及び外部電源業者Ａに比べて一日を通して単価が高く利用メリットがない点等を確認することができる。

図５及び図６では、グラフ形式の一例を示した。図７及び図８では、図５及び図６と同一の内容を表形式で示している。図７及び図８に示す画面では、画面をタッチすることによって電源調達計画を修正することができる。

以上のように構成されたエネルギー管理システム１００によれば、複数の電力を利用して熱源設備などの運用を行うため、複数の電力供給事業者からの電力を加味しながら、精度の良い運転計画の作成を行う事ができる。また、外部エネルギー源５０が存在する場合に、エネルギーコスト低減などの目的を満たす電源調達計画及び運転計画の作成が可能となる。

以下、エネルギー管理システム１００における変形例について説明する。
本実施形態では、需要家４０が、エネルギー供給プラント２０からのみエネルギーの供給を受ける構成を示したが、需要家４０の構成はこれに限定される必要はない。例えば、需要家４０は、非常用発電機、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply：無停電電源装置）、蓄電池、ＰＶ等の自前で持つエネルギー供給装置から供給されるエネルギーを消費してもよい。このように構成される場合、需要家４０における電力負荷、温熱負荷、冷熱負荷及び蒸気負荷は、自前のエネルギー供給装置分を差し引いた負荷とする。また、需要家４０は、エネルギー管理装置１０とは異なる、ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）、ＦＥＭＳ（Factory Energy Management System）、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、ＭＥＭＳ（Mansion Energy Management System）などの需要家ＥＭＳを用いて、自前で持つエネルギー供給装置を運用管理してもよい。
運転計画部１０７２は、外部エネルギー源５０からの電力利用量で案分した平均単価を利用することで、外部エネルギー源５０の電源調達計画を加味した運転計画を作成するように構成されてもよい。

本実施形態におけるエネルギー管理装置１０は、電源調達計画と運転計画の作成を行った後、作成した運転計画で電源調達量が閾値以上変化した場合に、電源調達計画と運転計画の作成を再度行うように構成されてもよい。図９は、変形例におけるエネルギー管理装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。図９において図４と同様の処理については、図４と同様の符号を付して説明を省略する。ステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理が終了すると、運転計画部１０７２は、予め設定されている上限回数以上演算を行ったか否か判定する（ステップＳ２０１）。具体的には、運転計画部１０７２は、予め設定されている上限回数以上、電源調達計画及び運転計画の作成が行われたか否か判定する。予め設定されている上限回数以上、電源調達計画及び運転計画の作成が行われた場合、運転計画部１０７２は予め設定されている上限回数以上演算を行ったと判定する。一方、予め設定されている上限回数以上、電源調達計画及び運転計画の作成が行われていない場合、運転計画部１０７２は予め設定されている上限回数以上演算を行っていないと判定する。

予め設定されている上限回数以上演算を行った場合（ステップＳ２０１−ＹＥＳ）、演算部１０７はステップＳ１０８の処理を実行する。
一方、予め設定されている上限回数以上演算を行っていない場合（ステップＳ２０１−ＮＯ）、運転計画部１０７２は作成した運転計画で、ステップＳ１０４の処理で得られた電源調達量と比べて電源調達量が閾値以上変化したか否か判定する（ステップＳ２０２）。電源調達量が閾値以上変化した場合（ステップＳ２０２−ＹＥＳ）、演算部１０７はステップＳ１０１以降の処理を繰り返し実行する。
一方、電源調達量が閾値以上変化していない場合（ステップＳ２０２−ＮＯ）、演算部１０７はステップＳ１０８の処理を実行する。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態におけるエネルギー管理システム１００ａのシステム構成を示す図である。エネルギー管理システム１００ａは、エネルギー管理装置１０ａ、エネルギー供給プラント２０、外部通信サーバ６０及びＤＲサーバ７０を備える。エネルギー管理装置１０ａ、エネルギー供給プラント２０及び外部通信サーバ６０は、内部ネットワーク３０を介して互いに通信可能に接続される。また、エネルギー管理装置１０ａは、内部ネットワーク３０を介して、需要家４０との間で互いに通信可能に接続される。外部通信サーバ６０及びＤＲサーバ７０は、外部ネットワーク８０を介して互いに通信可能に接続される。外部ネットワーク８０は、どのように構成されたネットワークでもよい。例えば、外部ネットワーク８０は、インターネット又はＷＡＮ（Wide Area Network）を用いて構成されてもよい。

エネルギー管理システム１００ａは、エネルギー管理装置１０に代えてエネルギー管理装置１０ａを備える点、外部通信サーバ６０及びＤＲサーバ７０を新たに備える点でエネルギー管理システム１００と構成が異なる。エネルギー管理システム１００ａは、その他の構成についてはエネルギー管理システム１００と同様である。そのため、エネルギー管理システム１００ａ全体の説明は省略し、エネルギー管理装置１０ａ、外部通信サーバ６０及びＤＲサーバ７０について説明する。

外部通信サーバ６０は、外部ネットワーク８０を介して、ＤＲサーバ７０と通信を行う。また、外部通信サーバ６０は、内部ネットワーク３０を介して、エネルギー管理装置１０ａと通信を行う。
ＤＲサーバ７０は、ＤＲ（Demand Response：デマンドレスポンス）に関する情報であるＤＲデータを、外部ネットワーク８０、外部通信サーバ６０及び内部ネットワーク３０を介してエネルギー管理装置１０ａに送信する。ＤＲデータとは、ネガワットアグリゲータが発行する、ベースラインを基準として電力受電量を削減した量に応じたインセンティブの時間別の金額、ＤＲを発行する時間帯、ＤＲを入札する期限など情報を含むデータである。

エネルギー管理装置１０ａは、エネルギー供給プラント２０のエネルギー管理を行う。例えば、エネルギー管理装置１０ａは、電源調達計画及び運転計画を作成し、作成した計画に基づいてエネルギー供給プラント２０のエネルギー管理を行う。エネルギー管理装置１０ａは、ＤＲサーバ７０から取得したＤＲデータに基づいて電源調達計画及び運転計画を作成する。

図１１は、第２の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ａの機能構成を表す概略ブロック図である。
エネルギー管理装置１０ａは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、エネルギー管理プログラムを実行する。エネルギー管理プログラムの実行によって、エネルギー管理装置１０ａは、通信部１０１、取得部１０２ａ、プロセスデータ記憶部１０３ａ、入力部１０４、入力制御部１０５、設定入力データ記憶部１０６、演算部１０７ａ、演算結果記憶部１０８ａ、表示制御部１０９、表示部１１０を備える装置として機能する。なお、エネルギー管理装置１０ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、エネルギー管理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、エネルギー管理プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

エネルギー管理装置１０ａは、取得部１０２、プロセスデータ記憶部１０３、演算部１０７及び演算結果記憶部１０８に代えて取得部１０２ａ、プロセスデータ記憶部１０３ａ、演算部１０７ａ及び演算結果記憶部１０８ａを備える点でエネルギー管理装置１０と構成が異なる。エネルギー管理装置１０ａは、他の構成についてはエネルギー管理装置１０と同様である。そのため、エネルギー管理装置１０ａ全体の説明は省略し、取得部１０２ａ、プロセスデータ記憶部１０３ａ、演算部１０７ａ及び演算結果記憶部１０８ａについて説明する。

取得部１０２ａは、取得部１０２と同様の処理を行う。また、取得部１０２ａは、通信部１０１を介して、ＤＲサーバ７０から送信されたＤＲデータを取得する。
プロセスデータ記憶部１０３ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。プロセスデータ記憶部１０３ａは、取得部１０２が取得したプロセスデータ及びＤＲデータを記憶する。

演算部１０７ａは、電源調達計画部１０７１ａ、運転計画部１０７２、限界費用演算部１０７３及びＤＲ応答推定部１０７４を備える。限界費用演算部１０７３は、限界費用を算出する。限界費用演算部１０７３は、算出した限界費用を限界費用データとして演算結果記憶部１０８ａに記憶させるとともに、算出した限界費用を電源調達計画部１０７１ａに出力する。ＤＲ応答推定部１０７４は、ＤＲデータに含まれる応答推定情報を元に、インセンティブに応じたネガワットを生み出す各需要家４０をＶＰＰ(Virtual Power Plant：仮想発電機)と見なし、各需要家４０のＶＰＰの出力特性を演算する。ＤＲ応答推定部１０７４は、演算した結果であるＤＲ応答推定をＤＲ応答推定データとして演算結果記憶部１０８ａに記憶させるとともに、ＤＲ応答推定を電源調達計画部１０７１ａに出力する。
演算結果記憶部１０８ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。演算結果記憶部１０８ａは、電源調達計画データ、運転計画データ、限界費用データ及びＤＲ応答推定データを記憶する。

図１２は、第２の実施形態におけるエネルギー供給プラント２０と需要家４０と外部エネルギー源５０のエネルギーフローの一例を示す図である。
図１２に示す例では、外部エネルギー源５０に電力削減源が新たに追加されている。電力削減源は、需要家４０に対して電力削減指令を行う。その他の構成については、図３に示した構成と同様である。

図１３は、第２の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ａの処理の流れを示すフローチャートである。なお、エネルギー管理装置１０ａが行う処理のうちエネルギー管理装置１０が行う処理と異なる点は、電源調達計画部１０７１ａが行う処理である。そのため、図１３では、電源調達の計画を行う処理までの流れについて説明する。
取得部１０２ａは、通信部１０１を介して各需要家４０の電力需要量の情報を取得し、取得した各需要家４０の電力需要量の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ａに記憶する（ステップＳ３０１）。次に、取得部１０２ａは、通信部１０１を介して複数の電力供給源の電力料金単価と契約電力の情報を取得し、取得した複数の電力供給源の電力料金単価と契約電力の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ａに記憶する（ステップＳ３０２）。取得部１０２ａは、ＤＲサーバ７０から送信されたＤＲデータ（ＤＲの電力料金（インセンティブ）と契約）を取得し、取得したＤＲデータをプロセスデータ記憶部１０３ａに記憶する（ステップＳ３０３）。

取得部１０２ａは、通信部１０１を介して各需要家４０のエネルギー需要量を電力需要量の情報を取得し、取得した各需要家４０のエネルギー需要量（電力、熱など）の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ａに記憶する（ステップＳ３０４）。次に、取得部１０２ａは、ＤＲサーバ７０から送信されたＤＲデータ（ＤＲ応答実績）を取得し、取得したＤＲデータをプロセスデータ記憶部１０３ａに記憶する（ステップＳ３０５）。取得部１０２ａは、ＤＲサーバ７０から送信されたＤＲデータ（ＤＲの電力料金（インセンティブ）と契約）を取得し、取得したＤＲデータをプロセスデータ記憶部１０３ａに記憶する（ステップＳ３０６）。

次に、ＤＲ応答推定部１０７４は、プロセスデータ記憶部１０３ａに記憶されている各需要家４０のＤＲ応答実績に基づいて、インセンティブに応じた電力削減量を推定する（ステップＳ３０７）。例えば、ＤＲ応答推定部１０７４は、ステップＳ３０６までに記憶した各需要家４０のインセンティブに応じた電力削減量の実績値からモデリングすることによって電力削減量の推定値を算出する。具体的には、まずＤＲ応答推定部１０７４は、各需要家４０のＤＲ応答実績を元に、各需要家４０のインセンティブ単価に応じた電力削減量の代表値を算出する。代表値とは、例えば、平均値、中央値、最大値、最小値などである。次に、ＤＲ応答推定部１０７４は、算出した代表値に基づいて、インセンティブに応じた電力削減量の推定値を算出する。ＤＲ応答推定部１０７４は、算出した電力削減量の推定値である応答推定情報を電源調達計画部１０７１ａに出力する。電源調達計画部１０７１ａは、ＤＲ応答推定部１０７４から出力された応答推定情報を記憶する（ステップＳ３０８）。

ＤＲ応答推定部１０７４は、推定した各需要家４０の応答推定情報に基づいて、各需要家４０をインセンティブに応じたネガワットを生み出すＶＰＰと見なし、各需要家４０のＶＰＰの出力特性を演算する（ステップＳ３０９）。ここで、応答推定情報とは、インセンティブ単価Ｃ（ｔ）［円／ｋＷｈ］が支払われる場合に、どれほどの電力消費量を削減できるかを表す情報である。一例として、各需要家４０が、インセンティブ単価Ｃ（ｔ）［円／ｋＷｈ］の場合に、電力削減量ｆ^ｉ _ｉｎｓ［ｋＷｈ］を削減してくれるものとして一例をあげて説明する。電力の削減は、電力の発電と見なすことができるため、ＤＲ応答推定部１０７４は、インセンティブ単価Ｃ_１（ｔ）［円／ｋＷｈ］で発電量ｆ^ｉ _ｉｎｓ（Ｃ_１（ｔ））［ｋＷｈ］、インセンティブ単価Ｃ_２（ｔ）［円／ｋＷｈ］で発電量ｆ^ｉ _ｉｎｓ（Ｃ_２（ｔ））、のように、各需要家４０をＶＰＰ(仮想発電機)と見なして、出力特性を演算する。

ここで、各需要家の代表値の組をｉ個、インセンティブ単価ｐ_ｉ［円／ｋＷｈ］の時の電力削減量Ｑ_ｉ［ｋＷｈ］、限界費用Ｘ_ｉ［円／ｋＷｈ］とする。このとき、各需要家４０をＶＰＰと見なし、代表値からインセンティブ単価ｐの変化に応じた発電機特性が推定値の一例である。発電機特性では、限界費用Ｘに応じた発電量Ｑを示す。限界費用は、以下の式６で演算される。電源調達計画の動作の一例は、上記、各需要家４０をＶＰＰと見なした発電機特性である、インセンティブ単価ｐの変化に応じた限界費用Ｘと、各電力供給源の電力単価を比較することで、電源調達の優先順位を決定し、電源調達計画が決定される。

ＤＲ応答推定部１０７４は、演算結果をＤＲ応答推定データとして、演算結果記憶部１０８ａに記憶させるとともに、演算結果を電源調達計画部１０７１ａに出力する。その後、電源調達計画部１０７１ａは、プロセスデータ記憶部１０３ａに記憶されているプロセスデータ（各需要家４０の電力需要量の情報と、複数の電力供給源の電力料金単価及び契約電力の情報）と、設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データ（外部エネルギー源５０の設定内容）と、応答推定情報とに基づいて、需要と供給量のバランスをとりながら目的関数が最適となるように複数の電力供給源及び各需要家４０のＶＰＰ出力の電源調達計画を作成する（ステップＳ３１０）。具体的には、電源調達計画部１０７１ａは、ステップＳ１０３で説明した電源調達計画に、ステップＳ３０９の処理で演算した出力特性を加えて電源調達計画を作成する。例えば、電源調達計画部１０７１ａは、複数の電力供給源Ｐ^ｊ _{ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）に、各需要家４０をＶＰＰと見なした発電量ｆ^ｉ _ｉｎｓ（Ｃ_２（ｔ））を加えて、電源調達計画を作成する。

電源調達計画部１０７１ａは、ＤＲ応答推定部１０７４から出力された演算結果と、作成した電源調達計画とに基づいて、各需要家４０へのＤＲ発行の計画を演算する（ステップＳ３１１）。具体的には、電源調達計画部１０７１ａは、各需要家４０へのＤＲ発行のメリットを演算する。例えば、電源調達計画部１０７１ａは、応答推定情報に基づいて、インセンティブ量の増分と、電力削減量の増分を、ＶＰＰの出力特性と見立てることで各需要家４０へのＤＲ発行のメリットを演算する。

表示制御部１０９は、ＤＲ発行演算結果を表示部１１０に表示させる。表示部１１０は、表示制御部１０９の制御に従ってＤＲ発行演算結果を表示する（ステップＳ３１２）。電源調達計画部１０７１ａは、演算結果に応じて各需要家４０に対してＤＲを発行する（ステップＳ３１３）。その後、電源調達計画部１０７１ａは、プロセスデータ記憶部１０３ａに記憶されているプロセスデータ（各需要家４０の電力需要量の情報と、複数の電力供給源の電力料金単価及び契約電力の情報）と、設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データ（外部エネルギー源５０の設定内容）と、に基づいて、需要と供給量のバランスをとりながら目的関数が最適となるように複数の電力供給源の電源調達計画を作成する（ステップＳ３１４）。具体的には、電源調達計画部１０７１ａは、インセンティブ単価Ｃ（ｔ）［円／ｋＷｈ］を元に、各需要家４０をＶＰＰと見なした発電量ｆ^ｉ _ｉｎｓ（Ｃ_２（ｔ））を総電力需要から除いた上で、上記ステップＳ１０３の処理と同様の処理を行うことによって電源調達計画を作成する。

以下、図１４から図１６を用いて、第２の実施形態において表示部１１０に表示される表示画面例について説明する。図１４から図１６に示す画面は、表示制御部１０９の制御に応じて表示部１１０に表示される。
図１４には、ＤＲ応答実績を元に得られた応答推定の結果が表示されている。図１４に示す例では、需要家Ａ、需要家Ｂ及び需要家Ｃそれぞれの需要家応答実績値、需要家応答代表値及び需要家応答推定値が表示されている。需要家応答実績値は、各需要家４０から取得されたＤＲ応答実績の値である。需要家応答代表値は、各需要家４０のＤＲ応答実績を元に算出された各需要家４０のインセンティブ単価に応じた電力削減量の代表値である。需要家応答推定値は、代表値を元に算出されたインセンティブに応じた電力削減量の推定値である。

図１５には、需要家応答推定値を元に、限界費用及び電力単価でソートし、電源調達計画を決定している電源調達計画の演算詳細が表示されている。
図１４及び図１５に示す例では、需要家応答推定値の結果をブラックボックスによる演算結果を示すだけではなく算出過程を示すことで、ユーザが論理的に理解できるような電源調達計画を導出していることを確認することができる点等を確認できる。ここで、例えば、例えば図１４に示すような、各需要家４０の需要家応答推定値の結果を需要家４０に開示できるようなネットワーク構成、及び入力装置を備え、各需要家４０自身がインセンティブ単価に応じた電力削減量の想定値を変更可能としてもよい。

また、表示制御部１０９は、図１４と同様の内容を図１６に示すような異なる棒グラフで表示させてもよい。図１６に示される例では、インセンティブ単価が実績値にない区間においても、線形補間することで発電機の部分負荷特性を示す点が異なる。なお、電源調達計画は、図１５の例と同様に、限界費用および電力単価でソートし、電源調達計画を決定することが例として挙げられる。

以上のように構成されたエネルギー管理システム１００ａによれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、エネルギー管理システム１００ａは、ネガワット取引が存在する場合に、複数の電力供給源を含めて、エネルギーコスト低減などの目的を満たす電源調達およびエネルギー供給計画が可能になる。

以下、エネルギー管理システム１００ａにおける変形例について説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に変形されてもよい。
電源調達計画部１０７１ａは、気象予報データ、需要家４０のプロセスデータ及びＤＲデータに基づいて、ＤＲ応答推定及びＤＲ応答推定の修正を行うように構成されてもよい。このように構成される場合の処理について説明する。需要家４０のプロセスデータ及びＤＲデータには、過去の気象実績、ＤＲ発行実績及びＤＲ応答実績が含まれる。電源調達計画部１０７１ａは、この気象実績とＤＲ実績に基づいて、気象がどのような時にどの程度ＤＲ応答されるのかをモデリングする。そして、電源調達計画部１０７１ａは、ＤＲ応答推定データに、気象予報データを入力する事でＤＲ応答の予測を行う。電源調達計画部１０７１ａは、ＤＲ応答予測結果と、ＤＲ応答実績値のズレに基づいてＤＲ応答推定データを修正する。

（第３の実施形態）
図１７は、第３の実施形態におけるエネルギー管理システム１００ｂのシステム構成を示す図である。エネルギー管理システム１００ｂは、エネルギー管理装置１０ｂ、エネルギー供給プラント２０、外部通信サーバ６０、ＤＲサーバ７０及び気象サーバ９０を備える。エネルギー管理装置１０ｂ、エネルギー供給プラント２０及び外部通信サーバ６０は、内部ネットワーク３０を介して互いに通信可能に接続される。また、エネルギー管理装置１０ｂは、内部ネットワーク３０を介して、需要家４０との間で互いに通信可能に接続される。外部通信サーバ６０、ＤＲサーバ７０及び気象サーバ９０は、外部ネットワーク８０を介して互いに通信可能に接続される。外部ネットワーク８０は、どのように構成されたネットワークでもよい。例えば、外部ネットワーク８０は、ＷＡＮ（Wide Area Network）を用いて構成されてもよい。

エネルギー管理システム１００ｂは、エネルギー管理装置１０ａに代えてエネルギー管理装置１０ｂを備える点、気象サーバ９０を新たに備える点でエネルギー管理システム１００ａと構成が異なる。エネルギー管理システム１００ｂは、その他の構成についてはエネルギー管理システム１００ａと同様である。そのため、エネルギー管理システム１００ｂ全体の説明は省略し、エネルギー管理装置１０ｂ及び気象サーバ９０について説明する。

気象サーバ９０は、気象庁等から気象データを取得する。気象データは、天気、風向、風量、気温及び湿度などの実績データ及び予報データである。気象サーバ９０は、取得した気象データを、外部ネットワーク８０、外部通信サーバ６０及び内部ネットワーク３０を介してエネルギー管理装置１０ｂに送信する。

エネルギー管理装置１０ｂは、エネルギー供給プラント２０のエネルギー管理を行う。例えば、エネルギー管理装置１０ｂは、電源調達計画及び運転計画を作成し、作成した計画に基づいてエネルギー供給プラント２０のエネルギー管理を行う。エネルギー管理装置１０ｂは、気象サーバ９０から取得した気象データに基づいてエネルギーの需要量の予測を行い、予測結果に基づいて電源調達計画及び運転計画を作成する。

図１８は、第３の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ｂの機能構成を表す概略ブロック図である。
エネルギー管理装置１０ｂは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、エネルギー管理プログラムを実行する。エネルギー管理プログラムの実行によって、エネルギー管理装置１０ｂは、通信部１０１、取得部１０２ｂ、プロセスデータ記憶部１０３ｂ、入力部１０４、入力制御部１０５、設定入力データ記憶部１０６、演算部１０７ｂ、演算結果記憶部１０８ｂ、表示制御部１０９、表示部１１０を備える装置として機能する。なお、エネルギー管理装置１０ｂの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、エネルギー管理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、エネルギー管理プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

エネルギー管理装置１０ｂは、取得部１０２ａ、プロセスデータ記憶部１０３ａ、演算部１０７ａ及び演算結果記憶部１０８ａに代えて取得部１０２ｂ、プロセスデータ記憶部１０３ｂ、演算部１０７ｂ及び演算結果記憶部１０８ｂを備える点でエネルギー管理装置１０ａと構成が異なる。エネルギー管理装置１０ｂは、他の構成についてはエネルギー管理装置１０ａと同様である。そのため、エネルギー管理装置１０ｂ全体の説明は省略し、取得部１０２ｂ、プロセスデータ記憶部１０３ｂ、演算部１０７ｂ及び演算結果記憶部１０８ｂについて説明する。

取得部１０２ｂは、取得部１０２ａと同様の処理を行う。また、取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して、気象サーバ９０から送信された気象データを取得する。
プロセスデータ記憶部１０３ｂは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。プロセスデータ記憶部１０３ｂは、取得部１０２が取得したプロセスデータ、ＤＲデータ及び気象データを記憶する。

演算部１０７ｂは、電源調達計画部１０７１ｂ、運転計画部１０７２ｂ、限界費用演算部１０７３、ＤＲ応答推定部１０７４、需要予測部１０７５及び機器制御部１０７６を備える。需要予測部１０７５は、プロセスデータ記憶部１０３ｂから取得したプロセスデータと、気象データとに基づいて、需要家４０によるエネルギーの需要量の予測を行う。エネルギーの需要量の予測には、ニューラルネットワークやパターンマッチング法などの予測手法が用いられてもよい。需要予測部１０７５は、予測結果であるエネルギー需要の時間変化を示す情報を需要予測データとして演算結果記憶部１０８ｂに記憶させるとともに、需要予測データを電源調達計画部１０７１ｂ及び運転計画部１０７２ｂに出力する。

機器制御部１０７６は、各エネルギー供給装置を制御する設定を出力する。機器制御部１０７６は、例えば設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データに基づいて、各エネルギー供給装置が供給するエネルギーの最大出力などの運転制約条件を満足する制御設定をエネルギー供給プラント２０に出力する。制御設定の結果は、機器制御データとして演算結果記憶部１０８ｂに記憶させる。機器制御データは、直接、運転計画の対象となる各エネルギー供給装置（例えば、温熱源機器であれば空冷ＨＰチラー２０５、熱回収ＨＰチラー２０６、ＣＧＳ２０９及びボイラ２１０）に制御指令を送信してもよいし、各機器の制御を担うＬＣＳ（Local Control System）などのローカル制御装置や下流にある需要家ＥＭＳ（例えばＣＥＭＳからＢＥＭＳ）に制御指令を送信してもよい。

演算結果記憶部１０８ｂは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。演算結果記憶部１０８ｂは、電源調達計画データ、運転計画データ、限界費用データ、ＤＲ応答推定データ、需要予測データ及び機器制御データを記憶する。

図１９は、第３の実施形態におけるエネルギー管理装置１０ｂの処理の流れを示すフローチャートである。
取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して各需要家４０の需要量の実績値の情報をエネルギー供給プラント２０から取得し、取得した各需要家４０の需要量の実績値の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶する（ステップＳ４０１）。取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して、気象サーバ９０から送信された気象データを取得し、取得した気象データをプロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶する（ステップＳ４０２）。需要予測部１０７５は、プロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶されているプロセスデータ（需要量の実績値の情報）と、気象データとに基づいて、エネルギー需要の予測を演算する（ステップＳ４０３）。需要予測部１０７５は、予測結果を電源調達計画部１０７１ｂ及び運転計画部１０７２ｂに出力する。

取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して各需要家４０の電力需要量の情報を取得し、取得した各需要家４０の電力需要量の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶する（ステップＳ４０４）。次に、取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して複数の電力供給源の電力料金単価と契約電力の情報を取得し、取得した複数の電力供給源の電力料金単価と契約電力の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶する（ステップＳ４０５）。電源調達計画部１０７１は、需要予測部１０７５によるエネルギー需要の予測結果と、プロセスデータ記憶部１０３に記憶されているプロセスデータ（各需要家４０の電力需要量の情報と、複数の電力供給源の電力料金単価及び契約電力の情報）と、設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データ（外部エネルギー源５０の設定内容）と、に基づいて、需要と供給量のバランスをとりながら目的関数が最適となるように複数の電力供給源の電源調達計画を作成する（ステップＳ４０６）。

取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して各需要家４０の電力需要量の情報を取得し、取得した各需要家４０の電力需要量の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶する（ステップＳ４０７）。次に、取得部１０２ｂは、通信部１０１を介して外部エネルギー源５０の電力料金単価と契約電力の情報を取得し、取得した外部エネルギー源５０の電力料金単価と契約電力の情報をプロセスデータとしてプロセスデータ記憶部１０３ｂに記憶する（ステップＳ４０８）。入力制御部１０５は、入力部１０４を介して入力されたエネルギー供給プラント２０の設定を設定入力データとして設定入力データ記憶部１０６に記憶する（ステップＳ４０９）。運転計画部１０７２ｂは、需要予測部１０７５によるエネルギー需要の予測結果と、設定入力データ記憶部１０６に記憶されている設定入力データと、電源調達計画部１０７１から出力された電源調達計画とに基づいて、需要と供給量がバランスをとりながら目的関数が最適となるように運転計画を作成する（ステップＳ４１０）。

その後、運転計画部１０７２ｂは、予め設定されている上限回数以上演算を行ったか否か判定する（ステップＳ４１１）。予め設定されている上限回数以上演算を行った場合（ステップＳ４１１−ＹＥＳ）、電源調達計画部１０７１ｂ及び運転計画部１０７２ｂは、電源調達計画及び運転計画を出力する（ステップＳ４１３）。具体的には、電源調達計画部１０７１ｂは、電源調達計画を電源調達計画データとして演算結果記憶部１０８ｂに記憶させ、運転計画部１０７２ｂは、運転計画を運転計画データとして演算結果記憶部１０８ｂに記憶させる。

一方、予め設定されている上限回数以上演算を行っていない場合（ステップＳ４１１−ＮＯ）、運転計画部１０７２ｂは作成した運転計画で、ステップＳ４０６の処理で得られた電源調達量と比べて電源調達量が閾値以上変化したか否か判定する（ステップＳ４１２）。電源調達量が閾値以上変化した場合（ステップＳ４１２−ＮＯ）、演算部１０７ｂはステップＳ４０４以降の処理を繰り返し実行する。
一方、電源調達量が閾値以上変化していない場合（ステップＳ４１２−ＹＥＳ）、演算部１０７ｂはステップＳ４１３の処理を実行する。

以上のように構成されたエネルギー管理システム１００ｂによれば、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、エネルギー管理システム１００ｂは、各需要家４０のエネルギー需要量を予測することによって、電源調達計画及び運転計画の誤差を小さくすることができる。

上記の各実施形態において、閾値に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下、として値を含めるように判断するか、より大きい、より小さい、超える、超えない、上回る、下回る、未満として値を含めないように判断するかも自由である。したがって、たとえば、値の設定によっては、「以上」を「より大きい」、「超える」、「上回る」に、「以下」を「より小さい」、「超えない」、「下回る」、「未満」に読み替えても、実質的には同じである。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、需要家４０にエネルギーを供給するエネルギー供給プラント２０に対してエネルギーを供給する複数のエネルギー供給源（外部エネルギー源５０）の設定内容と、需要家４０のエネルギー需要量実績値とに基づいて、複数のエネルギー供給源それぞれから調達するエネルギー量に関する電源調達計画を作成する電源調達計画部１０７１と、設定内容と、需要家４０のエネルギー需要量実績値と、電源調達計画とに基づいて、エネルギー供給プラント２０の運転計画を作成する運転計画部１０７２と、を持つことにより、複数の電力供給事業者からの電力を加味しながら精度の良い運転計画の作成を行うことができる。

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同様に、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ものである。

１０、１０ａ、１０ｂ…エネルギー管理装置，２０…エネルギー供給プラント，３０…内部ネットワーク，４０…需要家，５０…外部エネルギー源，６０…外部通信サーバ，７０…ＤＲサーバ，８０…外部ネットワーク，９０…気象サーバ，１０１…通信部，１０２、１０２ａ、１０２ｂ…取得部，１０３、１０３ａ、１０３ｂ…プロセスデータ記憶部，１０４…入力部，１０５…入力制御部，１０６…設定入力データ記憶部，１０７、１０７ａ、１０７ｂ…演算部，１０７１、１０７１ａ、１０７１ｂ…電源調達計画部，１０７２、１０７２ｂ…運転計画部，１０７３…限界費用演算部，１０７４…ＤＲ応答推定部，１０７５…需要予測部，１０７６…機器制御部，１０８、１０８ａ、１０８ｂ…演算結果記憶部，１０９…表示制御部，１１０…表示部，２０１…受電設備，２０２…ＰＶ，２０３…蓄電池，２０４…水冷チラー，２０５…空冷ＨＰチラー，２０６…熱回収ＨＰチラー，２０７…吸収式冷凍機，２０８…冷熱槽，２０９…ＣＧＳ，２１０…ボイラ，２１１…温熱槽

Claims (12)

1. 需要家にエネルギーを供給するエネルギー供給プラントに対してエネルギーを供給する複数のエネルギー供給源の設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値とに基づいて、複数のエネルギー供給源それぞれから調達するエネルギー量に関する電源調達計画を作成する電源調達計画部と、
   前記設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値と、前記電源調達計画とに基づいて、前記エネルギー供給プラントの運転計画を作成する運転計画部と、
   を備えるエネルギー管理装置。
2. 前記運転計画部は、前記エネルギー供給プラントが備える複数のエネルギー供給装置それぞれに対して、エネルギー供給量を示す値にエネルギー単価を除算した値である限界費用を取得し、取得した前記限界費用に基づいて前記運転計画を作成する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
3. 前記電源調達計画部及び前記運転計画部は、前記電源調達計画の作成及び前記運転計画の作成後、前記運転計画において得られた電源調達量が前記電源調達計画時に得られた電源調達量よりも閾値以上変化した場合に、前記電源調達計画の作成及び前記運転計画の作成を繰り返し実行する、請求項１又は２に記載のエネルギー管理装置。
4. 前記運転計画部は、前記複数のエネルギー供給源からの電力利用量で案分した平均単価を利用することで、前記複数のエネルギー供給源の電源調達計画を加味した運転計画を作成する、請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
5. 情報を表示部に表示させる表示制御部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記平均単価と、前記電源調達計画とを前記表示部に表示させる、請求項４に記載のエネルギー管理装置。
6. 前記電源調達計画部は、前記需要家に対してエネルギー削減指令であるデマンドレスポンスによるインセンティブを含めてＤＲ発行を行うメリットがあるか演算する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
7. 前記電源調達計画部は、前記需要家の前記デマンドレスポンスに対するインセンティブに応じた電力削減量の推定値である応答推定情報に基づいて、前記需要家をインセンティブに応じたネガワットを生み出す仮想的な発電機とみなすことで前記ＤＲ発行を行うメリットを演算する、請求項６に記載のエネルギー管理装置。
8. 前記電源調達計画部は、前記需要家のインセンティブ量に応じた電力削減量の推定値に基づいて、インセンティブ量の増分と、電力削減量の増分を、仮想発電機の出力特性と見立てることで前記需要家へのＤＲ発行メリットを演算する、請求項７に記載のエネルギー管理装置。
9. 前記表示制御部は、仮想発電機の出力特性を前記表示部に表示する、請求項５に記載のエネルギー管理装置。
10. 気象データに基づいて、前記需要家によるエネルギーの需要量の予測を行う需要予測部をさらに備え、
    前記電源調達計画部及び前記運転計画部は、前記需要予測部による予測結果を含めて、前記電源調達計画及び前記運転計画を作成する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
11. 需要家にエネルギーを供給するエネルギー供給プラントに対してエネルギーを供給する複数のエネルギー供給源の設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値とに基づいて、複数のエネルギー供給源それぞれから調達するエネルギー量に関する電源調達計画を作成する電源調達計画ステップと、
    前記設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値と、前記電源調達計画とに基づいて、前記エネルギー供給プラントの運転計画を作成する運転計画ステップと、
    を有する運転計画作成方法。
12. 需要家にエネルギーを供給するエネルギー供給プラントに対してエネルギーを供給する複数のエネルギー供給源の設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値とに基づいて、複数のエネルギー供給源それぞれから調達するエネルギー量に関する電源調達計画を作成する電源調達計画ステップと、
    前記設定内容と、前記需要家のエネルギー需要量実績値と、前記電源調達計画とに基づいて、前記エネルギー供給プラントの運転計画を作成する運転計画ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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