JP2023102129A - プログラム、蓄熱式機器の制御方法、及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】需要家における蓄熱式機器の動作スケジュールを、正味の電力調達費用を最小化するように制御する。【解決手段】サーバ１０は、再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化、需要家における予測電力需要の時間変化、及び電力市場価格の時間変化を取得し、予測発電量の時間変化、予測電力需要の時間変化、及び電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について需要家における正味の電力調達費用を最小化するように蓄熱式機器の動作スケジュールを決定する。サーバ１０は、動作スケジュールに従って蓄熱式機器の動作指示を出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄熱式機器の動作スケジュールを制御する技術に関する。

発電設備を有するＨＥＭＳ等のシステムにおいて、電力負荷への電力供給源を発電装置、蓄電池、又は商用電源のいずれかに切り替えるタイミング、すなわち電力の売買タイミングを制御する技術が知られている。例えば特許文献１には、蓄電池のエネルギー効率及び経済的効率を改善する目的で、蓄電池からの放電タイミングを制御する技術が記載されている。特許文献２には、売電タイミングを需要家Ｈにとって最適化するため、蓄電量、需要量予測、及び電力供給量予測に基づいて売電タイミングを決定する技術が記載されている。

国際公開第２０１６／１６６８３６号 国際公開第２０１７／１４５４６３号

特許文献１及び２の技術においては、需要家における蓄熱式機器の動作スケジュールを、正味の電力調達費用を最小化するように制御することができなかった。

これに対し本発明は、需要家における蓄熱式機器の動作スケジュールを、正味の電力調達費用を最小化するように制御する技術を提供する。

本開示の一態様は、コンピュータに、再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化を取得するステップと、前記需要家における予測電力需要の時間変化を取得するステップと、電力市場価格の時間変化を取得するステップと、前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定するステップと、前記動作スケジュールに従って前記蓄熱式機器の動作指示を出力するステップとを実行させるためのプログラムを提供する。

本開示の別の一態様は、再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化を取得するステップと、前記需要家における予測電力需要の時間変化を取得するステップと、電力市場価格の時間変化を取得するステップと、前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定するステップと、記動作スケジュールに従って前記蓄熱式機器の動作指示を出力するステップとを有する蓄熱式機器の制御方法を提供する。

本開示のさらに別の一態様は、再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化を取得する第１取得手段と、前記需要家における予測電力需要の時間変化を取得する第２取得手段と、電力市場価格の時間変化を取得する第３取得手段と、前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定する決定手段と、前記動作スケジュールに従って前記蓄熱式機器の動作指示を出力する出力手段とを有する情報処理装置を提供する。

本発明によれば、需要家における蓄熱式機器の動作スケジュールを、正味の電力調達費用を最小化するように制御することができる。

一実施形態に係る電力制御システムの概要を示す図。 電力制御システムの機能構成を例示する図。 サーバのハードウェア構成を例示する図。 電力制御システムの動作を例示するフローチャート。 充放電スケジュールを例示する図。 通常沸き上げ及びシフト沸き上げを例示する図。 沸き上げスケジュールを例示する図。 従来技術による正味の電力調達費用を例示する図。 本実施形態による正味の電力調達費用を例示する図。

１．構成
図１は、一実施形態に係る電力制御システム１の概要を示す図である。電力制御システム１は、需要家Ｈにおける電気機器の動作を制御する。需要家Ｈとは、電気の供給を受けて使用している者をいい、一例においては一般家庭である。需要家Ｈは、発電設備ＰＧ、スマートメーターＳＭ、蓄電池ＢＴ、電気給湯器ＷＨ、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラＣＴＲを有する。この例において、電力制御システム１は、電気給湯器ＷＨの動作を制御するものである。

需要家Ｈにおいて、発電設備ＰＧは、再生可能エネルギーを用いて発電する設備である。再生可能エネルギーとは、非化石エネルギー源のうち、エネルギー源として永続的に利用できると認められるものをいい、例えば、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、及び大気中の熱その他の自然界に存在する熱をいう。スマートメーターＳＭは、通信機能を有する電子式電力量計である。すなわちスマートメーターＳＭは、需要家Ｈにおける消費電力を計測し、計測により得られた情報をネットワーク上のサーバ（例えばサーバ１０）に送信する。蓄電池ＢＴは電力を蓄える装置である（蓄電設備の一例）。電気給湯器ＷＨは、電力を用いて湯を沸かす装置であり、蓄熱式機器の一例である。蓄熱式機器とは、電力の供給を受け（又は通電により）、蓄熱のために電力を使用する機器をいう。蓄熱式機器としては、ヒートポンプ式電気給湯器、電気温水器、蓄熱暖房機、及び蓄熱床暖房が挙げられる。この例において、電気給湯器ＷＨは、高温の湯を貯蔵し、需要家内の設備（浴室等）に供給する。ＨＥＭＳコントローラＣＴＲは、ＨＥＭＳにおける制御装置である。ＨＥＭＳとは、需要家において使用される電力を管理するシステムである。ＨＥＭＳは、家電などのエネルギーを消費する設備と接続され、電気又はガスの使用量を可視化したり、電気設備を自動制御したりする機能を提供する。

電力制御システム１は、サーバ１０、ユーザ端末２０、サーバ３０、サーバ４０、サーバ５０、及びサーバ６０を有する。サーバ１０は、他のサーバから取得した情報を用いて需要家Ｈにおける電力機器の動作、具体的には蓄電池ＢＴ及び電気給湯器ＷＨの動作を制御する。ユーザ端末２０は、ユーザがサーバ１０にアクセスする際に用いられるコンピュータ装置である。サーバ３０は、需要家Ｈの発電設備ＰＧにおける発電量の時間変化を予測する。サーバ４０は、需要家Ｈにおける需要電力の時間変化を予測する。サーバ５０は、電力市場価格を提供する。サーバ６０は、特殊情報を提供する。

図２は、電力制御システム１の機能構成を例示する図である。電力制御システム１は、記憶手段１１、取得手段１２、取得手段１３、取得手段１４、取得手段１５、決定手段１６、出力手段１７、制御手段１９、発電量予測手段３１、需要予測手段４１、価格決定手段５１、及び特殊情報提供手段６１を有する。この例において、記憶手段１１、取得手段１２、取得手段１３、取得手段１４、取得手段１５、決定手段１６、出力手段１７、及び制御手段１９はサーバ１０に、発電量予測手段３１はサーバ３０に、需要予測手段４１はサーバ４０に、価格決定手段５１はサーバ５０に、特殊情報提供手段６１はサーバ６０に、それぞれ実装される。

記憶手段１１は、各種のデータ及びプログラムを記憶する。取得手段１２は、需要家Ｈにおける予測発電量の時間変化を取得する。（第１取得手段の一例）。取得手段１３は、需要家Ｈにおける予測電力需要の時間変化を取得する（第２取得手段の一例）。取得手段１４は、電力市場価格の時間変化を取得する（第３取得手段の一例）。取得手段１５は、需要家Ｈが属する地域における気象又は災害に関する特殊情報を取得する（第４取得手段の一例）。決定手段１６は、予測発電量の時間変化、予測電力需要の時間変化、電力市場価格の時間変化、及び特殊情報に基づいて、蓄電池ＢＴの充電スケジュール及び電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュール（蓄熱式機器の動作スケジュールの一例。なお蓄熱式機器の動作スケジュールとは、蓄熱式機器に通電するスケジュールをいう）を決定する。出力手段１７は、決定されたスケジュールに従って電気給湯器ＷＨの動作指示を出力する。制御手段１９は各種の制御を行う。

発電量予測手段３１は需要家Ｈにおける発電量を予測する。需要予測手段４１は需要家Ｈにおける電力需要を予測する。価格決定手段５１は電力市場価格（すなわち売電及び買電の価格）を決定する。特殊情報提供手段６１は特殊情報を提供する。

図３は、サーバ１０のハードウェア構成を例示する図である。サーバ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、メモリ１０２、ストレージ１０３、及び通信ＩＦ（Interface）１０４を有するコンピュータ装置である。ＣＰＵ１０１は、プログラムに従って各種の演算を行い、他のハードウェア要素を制御する。メモリ１０２はＣＰＵ１０１がプログラムを実行する際のワークエリアとして機能する主記憶装置であり、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ストレージ１０３は、各種のデータ及びプログラムを記憶する補助記憶装置であり、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）を含む。通信ＩＦ１０４は、所定の通信規格（例えばイーサネット）に従って他のコンピュータと通信する装置である。

この例において、ストレージ１０３が記憶するプログラムには、コンピュータを電力制御システム１におけるサーバ１０として機能させるためのプログラム（以下「サーバプログラム」という。）が含まれる。ＣＰＵ１０１がサーバプログラムを実行している状態において、メモリ１０２及びストレージ１０３の少なくとも一方が記憶手段１１の一例であり、通信ＩＦ１０４が取得手段１２、取得手段１３、取得手段１４、取得手段１５、及び出力手段１７の一例であり、ＣＰＵ１０１が決定手段１６及び制御手段１９の一例である。

図示は省略するが、サーバ３０、サーバ４０、及びサーバ５０も、サーバ１０と同様のハードウェア構成を有するコンピュータ装置であり、それぞれプログラムによって図２の機能が実装される。ユーザ端末２０は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ、通信ＩＦ、入力装置、及び出力装置を有するコンピュータ装置であり、例えばスマートフォン又はパーソナルコンピュータである。

２．動作
図４は、電力制御システム１の動作を例示するフローチャートである。以下において、制御手段１９等の機能要素を処理の主体として記載することがあるが、これは、サーバプログラム等のソフトウェアを実行しているＣＰＵ１０１等のハードウェア要素が、他のハードウェア要素と協働して処理を行うことを意味する。

ステップＳ１において、制御手段１９は、対象需要家を特定する。対象需要家とは、電力制御システム１の管理対象となっている複数の需要家Ｈのうち以下の処理の対象となる１軒の需要家Ｈをいう。一例において、制御手段１９は、複数の需要家Ｈの中から所定の順序に従って１軒ずつ対象需要家を特定する。

ステップＳ２において、取得手段１２は、対象需要家における予測発電量の時間変化をサーバ３０から取得する。サーバ３０の発電量予測手段３１は、所定のイベントを契機として対象需要家の発電量の時間変化を予測する。所定のイベントは、例えば、サーバ１０又はユーザ端末２０などの他のコンピュータ装置から発電量の予測の要求を受け付けたというイベントである。あるいは、所定のイベントは、その対象需要家について前回、発電量の予測をしてから所定の時間が経過したというイベントであってもよい。さらにあるいは、所定のイベントは、現在時刻が所定の時刻になったというイベントであってもよい。

発電量予測手段３１は、気象情報を用いて対象需要家における発電量の時間変化を予測する。ここでいう気象情報は未来における気象に関する情報であり、いわゆる気象予報又は天気予報に相当するものである。気象情報は、気温、気圧、降水確率、風の向き、及び風速の少なくとも一種について、その時間変化を示す情報を含む。サーバ３０は、対象需要家が属する地域の気象情報を例えば図示しない他のサーバから取得する。発電量予測手段３１は、気象情報が入力されると、予測発電量の時間変化を出力するモデルを有する。このモデルは数理モデルであってもよいし、機械学習モデルであってもよい。

発電量予測手段３１が予測する発電量の時間変化は、所定の期間（以下「対象期間」という）における時間変化である。対象期間は、後述の電力市場価格の時間変化が提供される期間（例えば翌日の０時から２４時までの２４時間）と同一の期間である。

ステップＳ３において、取得手段１３は、対象需要家における予測電力需要の時間変化をサーバ４０から取得する。サーバ４０の需要予測手段４１は、所定のイベントを契機として対象需要家における電力需要の時間変化を予測する。所定のイベントは、例えば、サーバ１０又はユーザ端末２０などの他のコンピュータ装置から電力需要の予測の要求を受け付けたというイベントである。あるいは、所定のイベントは、その対象需要家について前回、電力需要の予測をしてから所定の時間が経過したというイベントであってもよい。さらにあるいは、所定のイベントは、現在時刻が所定の時刻になったというイベントであってもよい。

需要予測手段４１は、気象情報及びカレンダー情報を用いて対象需要家における電力需要の時間変化を予測する。ここでいうカレンダー情報は日付、曜日、及び祝祭日の情報を含む。サーバ４０は、対象需要家が属する地域の気象情報及びカレンダー情報を例えば図示しない他のサーバから取得する。需要予測手段４１は、気象情報が入力されると、電力需要の時間変化を出力するモデルを有する。このモデルは数理モデルであってもよいし、機械学習モデルであってもよい。需要予測手段４１が予測する需要の時間変化は、前述の対象期間における時間変化である。

ステップＳ４において、取得手段１４は、電力市場価格の時間変化を取得する。サーバ５０の価格決定手段５１は、所定のイベントを契機として所定の期間における電力市場価格の時間変化を決定する。所定のイベントは、例えば、現在時刻が所定の時刻（例えば毎日午前０時）になったというイベントである。所定の期間は、翌日の０時から２４時までの２４時間（すなわち前述の対象期間）である。電力市場価格は、所定の時間分解能（例えば３０分毎）で決定される。一例において、ここで決定される電力市場価格はＪＰＥＸ（Japan Electric Power Exchange、日本卸電力取引所）における取引価格である。

ステップＳ５において、取得手段１５は、サーバ６０から特殊情報を取得する。特殊情報は、対象需要家が属する地域における気象又は災害に関する情報（気象予報は除く）のうち電力制御システム１又はユーザにより指定された情報であり、例えば、各種警報・注意報である。この警報・注意報は、例えば、特別警報、警報、注意報、及び早期注意情報を含む。取得手段１５は、対象需要家が属する地域に対して発表された特殊情報を取得する。

なおステップＳ２～Ｓ５の処理は必ずしもこの順番で行われる必要はなく、順序が入れ替えられてもよい。またこれらの情報は、情報源（サーバ３０等）からこのタイミングにおいて直接、取得される必要はなく、事前に情報源から取得され記憶手段１１に記憶されていたものが読み出されてもよい。

ステップＳ６において、決定手段１６は、蓄電池ＢＴの充放電タイミングを決定する。決定手段１６は、充放電タイミングを最適化するように決定する。充放電タイミングを最適化するとは、（ア）対象需要家における自家消費を増加させ、（イ）電力調達費用を減少させ、（ウ）余剰電力売電価格を増加させる、この３点の効果を総合的に最大化するように充放電タイミングを決定することをいう。この例において、決定手段１６は、線形計画法を用いて充放電タイミングを最適化する。充放電タイミングの決定に線形計画法を適用する際の目的関数は、対象期間における正味の電力調達費用である。正味の電力調達費用とは、電力会社から買った電力の料金から、電力会社に売った電力の代金を差し引いた金額をいう。制約条件としては、例えば、蓄電池ＢＴの蓄電容量又は充電率に上限及び下限があること、が用いられる。これらの制約条件のもと、この例では目的関数を最小化する解が求められる。線形計画法でこの解を求めるアルゴリズムとしては、シンプレックス法、内点法、又はカーマーカー法など周知のものが用いられる。

上記の目的関数及び制約条件のもとで最適化を行うと、例えば以下の方針で充放電タイミングが決定される。
（ａ）発電量が電力需要を上回っていたとしても、電力市場価格が高騰しているときは充電せずに売電する。
（ｂ）晴天が続くときなど発電量の全てを充電に回すことが難しい場合には、電力市場価格が比較的安い時間帯に充電する。
（ｃ）その後の時間帯に余剰電力が発生しそうなときは、余剰電力を充電に充てるためにそれ以前に放電して蓄電池ＢＴの充電率を下げる。

蓄電池ＢＴの充放電タイミングを決定する際、対象期間は複数の時間スロットに区分される。一例において、２４時間の対象期間が、１個３０分の計４８個の時間スロットに区分される。決定手段１６は、これらの時間スロットのうち充電期間に割り当てる時間スロット及び放電期間に割り当てる時間スロットを決定する。決定手段１６は、さらに、充電量又は放電量を決定する。充電量は発電量と電力消費との差から、放電量は電力消費と発電量との差から決定される。決定手段１６は、対象需要家について、時間スロットの識別情報、その時間スロットに割り当てられた期間の種類（充電期間、放電期間、売電期間、又はこれらのいずれでもない期間）、及び充電期間又は放電期間については充電量又は放電量を示す識別情報を記憶手段１１に書き込む。

図５は、決定された充放電スケジュールを例示する図である。図５（ａ）は予測発電量、予測電力需要、及び電力市場価格を示す。図５（ｂ）は蓄電池ＢＴの充電率を示す。図５（ａ）（ｂ）のいずれにおいても横軸は時間（又は時間スロット）を示す。図５（ａ）において縦軸は電力量を示す。図５（ｂ）において縦軸は充電率を示す。この例は、時間帯Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３を含んでいる。

時間帯Ｔ１は、発電設備ＰＧによる発電量が対象需要家における電力需要を（しきい値以上）上回っている時間帯である。従来の蓄電池制御技術においては、このような時間帯に蓄電池の充電をすることが多い。しかし、この時間帯においては電力市場価格が高騰しているので余剰電力は蓄電池ＢＴの充電に使うよりも売電に回した方が経済的にはプラスである。そこでこの例では、時間帯Ｔ１において余剰電力を売電する（すなわち蓄電池ＢＴに充電しない）スケジュールとなっている。

時間帯Ｔ２は、発電設備ＰＧによる発電量が対象需要家における電力需要を（しきい値Ｔｈ２以上）下回っている時間帯である。対象需要家において発電設備ＰＧによる発電だけでは電力需要をまかなえないので電力を調達する必要がある。電力の調達元としては、電力会社から買う（すなわち買電）、又は蓄電池ＢＴから放電する、の少なくとも２種類が考えられる。このとき、電力市場価格が（所定の基準より）高ければ蓄電池ＢＴから放電した方が経済的にはプラスである。しかし、この例ではこの後の時間帯（時間帯Ｔ３）において晴天のため多量の余剰電力が発生することが予想されるので、後の時間帯において電力市場価格が安ければ売電するよりも蓄電池ＢＴに充電した方が経済的にはプラスである。しかし、蓄電池ＢＴを充電するにはその時点において充電率に空きがなければならない（満状態では充電できない）。そこで後の時間帯において蓄電池ＢＴに充電できる余地を作るため、その前の時間帯であり電力不足が生じる時間帯である時間帯Ｔ２に蓄電池から放電するスケジュールとなっている。

時間帯Ｔ３は、全体として余剰電力が多く、かつ電力市場価格が安い時間帯を少なくとも一部に含んでいる時間帯である。余剰電力の扱いは、電力会社に売る（すなわち売電）、又は蓄電池ＢＴに充電する、の少なくとも２種類が考えられる。このとき、電力市場価格が（所定の基準より）安ければ蓄電池ＢＴに充電した方が経済的にはプラスである。そこでこの例では、時間帯Ｔ３において余剰電力を蓄電池ＢＴに充電する（すなわち売電しない）スケジュールとなっている。

再び図４を参照する。ステップＳ７において、決定手段１６は、電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールを決定する。決定手段１６は、沸き上げスケジュールを最適化するように決定する。またこの例において、決定手段１６は、電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールを、「通常沸き上げ」とするか「シフト沸き上げ」とするか決定する。「通常沸き上げ」とは、毎日決まったタイミング（例えば電気料金が夜間料金となる時刻）に沸き上げを開始し、電気給湯器ＷＨの貯湯庫が所定量（例えば満量）になるまで沸き上げを継続する制御をいう。通常沸き上げは、夜間において沸き上げを行う第１方式の一例である。「シフト沸き上げ」とは、毎日決まったタイミングでの沸き上げと、予測される余剰電力に応じて決められるタイミングでの沸き上げとを併用する制御をいう。シフト沸き上げは、夜間における沸き上げと日中の沸き上げとを併用する第２方式の一例である。

図６は、通常沸き上げ及びシフト沸き上げを例示する図である。図の横軸は時刻を、縦軸は貯湯量（又は貯湯率）を示す。この図において破線は通常沸き上げを、実戦はシフト沸き上げを、それぞれ示す。この例において、通常沸き上げは２２：００に開始し、貯湯量が所定量（例えば満量すなわち貯湯率１００％）に達すると終了する。シフト沸き上げは２２：００に開始し、貯湯量が所定量（例えば半量すなわち貯湯率５０％）に達すると一旦終了する。シフト沸き上げは、その後の追加沸き上げを含む。追加沸き上げの開始時刻及び終了時刻は、沸き上げスケジュールを最適化する処理において決定される。この例において、追加沸き上げは、翌日の１３：００に再度開始し、貯湯量が所定量に達すると終了する。追加沸き上げを終了する基準となる貯湯量は、例えば、通常沸き上げを行ったと仮定した場合の、その時刻における予想貯湯量である。あるいは、この基準となる貯湯量は、あらかじめ決められた値（例えば半量すなわち貯湯率５０％）であってもよい。

沸き上げスケジュールを最適化するとは、対象期間における正味の電力調達費用を最小化することをいう。この例において、決定手段１６は、線形計画法を用いて沸き上げスケジュールを最適化する。沸き上げスケジュールの決定に線形計画法を適用する際の目的関数は、対象期間における正味の電力調達費用である。制約条件としては、例えば、電気給湯器ＷＨの貯油量又は貯油率に上限及び下限があること、が用いられる。これらの制約条件のもと、この例では目的関数を最小化する解が求められる。線形計画法でこの解を求めるアルゴリズムとしては、周知のものが用いられる。

上記の目的関数及び制約条件のもとで最適化を行うと、例えば以下の方針で充放電タイミングが決定される。
（ｄ）通常沸き上げでは夜間に沸き上げを行うが、晴天等の事情により翌日の日中に多量の余剰電力が生じ、かつ電力市場価格が安い場合には、夜間の沸き上げ量を（通常沸き上げよりも）減らし、翌日の日中に発電設備ＰＧにより生成される電力を用いて行う方が経済的である場合があるので、そういう場合には日中に追加沸き上げを行う。

なお、ステップＳ５において取得された特殊情報が所定の条件を満たした場合、決定手段１６は、上記で説明した処理によらず、電気給湯器ＷＨの貯湯量をより多く確保するための処理を行うこと、具体的には、電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールを通常沸き上げとすることを決定する。これは、災害などの非常事態が想定される場合には早めに貯湯量を確保しておきたいという要請に対応するものである。なお特殊情報に関する「所定の条件」とは、例えば、ステップＳ５において取得された特殊情報が、与えられた特殊情報の選択肢（各種警報及び注意報など）の中からユーザ端末２０を介してユーザ（具体的には需要家Ｈの代表者又は管理者）により指定された少なくとも一部の情報に含まれる、という条件である。あるいは、この条件は、ステップＳ５において取得された特殊情報が、与えられた特殊情報の選択肢の中からサーバ１０の制御手段１９により自動的に選択されたものに含まれる、という条件であってもよい。

再び図４を参照する。ステップＳ８において、出力手段１７は、決定されたスケジュールに従った動作指示を、対象需要家のＨＥＭＳコントローラＣＴＲに出力する。この動作指示は、蓄電池ＢＴの充放電スケジュール及び電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールに従った指示の少なくとも一方を含む。対象需要家においては、ＨＥＭＳコントローラＣＴＲが、この動作指示に従って蓄電池ＢＴの充放電及び電気給湯器ＷＨの沸き上げを制御する。

図７は、決定された沸き上げスケジュールを例示する図である。この例は、シフト沸き上げが時間帯Ｔ４及びＴ５を含んでいる。時間帯Ｔ４は、通常沸き上げが行われる例を示す。時間帯Ｔ４は夜間の時間帯であるが、ここでは通常沸き上げよりも短い４時間（時間スロット８個分）で沸き上げが停止される。その翌日に９：３０から４時間、追加沸き上げが行われる。

図８は、従来技術による正味の電力調達費用を例示する図である。ここでいう従来技術とは、電力市場価格を考慮せずに蓄電池ＢＴの充放電スケジュール及び電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールを決定する技術をいう。図８の例では、０：００－７：００までの夜間の時間帯に電気給湯器ＷＨの沸き上げが行われ、８：００－１０：００までの時間帯に蓄電池ＢＴの充電が行われる。

図９は、本実施形態による正味の電力調達費用を例示する図である。正味の電力調達費用は低い方が経済的である。図８と図９とでは、同じ需要家Ｈ、同じ気象条件、及び電力市場価格を仮定している。図９の例では、０：００－２：００までの夜間の時間帯及び１０：００－１４：００までの日中の時間帯の２回に分けて電気給湯器ＷＨの沸き上げが行われ、蓄電池ＢＴの充電はより電力市場価格が安い１０：００－１３：００の時間帯に行われる。この図から明らかなように、本実施形態の方が正味の電力調達費用（図８及び図９の右下欄）が低く、より経済的な運用ができていることが分かる。

３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例に記載した事項のうち２つ以上のものが組み合わせて適用されてもよい。

電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールを決定する具体的手法は実施形態において例示したものに限定されない。線形計画法以外の手法を用いてこの最適化問題が解かれてもよい。

電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールは、通常沸き上げ及びシフト沸き上げの２種類に限定されない。３種類以上の沸き上げスケジュールがあらかじめ定義されており、決定手段１６は、これらの沸き上げスケジュールの中から最適なものを決定してもよい。

実施形態ではシフト沸き上げにおいて追加沸き上げの開始時刻及び終了時刻を決定手段１６が決定する例を説明した。しかし、追加沸き上げの開始時刻及び終了時刻があらかじめ複数組定義されており、決定手段１６はこれらの組の中から最適なものを決定してもよい。

実施形態において、決定手段１６が、予測発電量、予測電力需要、電力市場価格、及び特殊情報に基づいて電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュールを決定する例を説明した。しかし、決定手段１６は、特殊情報によらずに電気給湯器ＷＨの沸き上げスケジュール決定してもよい。この場合、サーバ６０及び取得手段１５は省略されてもよい。

シフト沸き上げを行う際の、１度目の沸き上げ（すなわち夜間の沸き上げ）を停止する貯湯量又は貯湯率の基準値、及び２度目の沸き上げ（すなわち追加沸き上げ）を停止する貯湯量又は貯湯率の基準値は、それぞれ、実施形態において例示したものに限定されない。決定手段１６は、これらの基準値を、例えば、個々の需要家Ｈにおける過去の電気給湯器ＷＨの使用履歴を考慮して決定してもよい。すなわち、決定手段１６は、湯の使用量が相対的に少ない需要家Ｈにおいては相対的に少ない基準値を採用し、湯の使用量が相対的に多い需要家Ｈにおいては相対的に多い基準値を採用することを決定してもよい。あるいは、これらの基準値は、特定の地域又は属性によって分類された需要家群における過去の電気給湯器ＷＨの使用履歴を考慮して決定されてもよい。

決定手段１６が蓄電池ＢＴの充放電スケジュールを決定する手法は実施形態において例示したものに限定されない。例えば、決定手段１６は、電力市場価格によらずに蓄電池ＢＴの充放電スケジュールを決定してもよい。

実施形態において説明した処理の一部は省略されてもよい。例えば、電気自動車ＥＶの充電期間の特定及び充電の募集は行われなくてもよい。あるいは、給電の対価又は報償は給電の環境条件により変動するものではなく、一律の固定されたものであってもよい。

電力制御システム１のハードウェア構成は実施形態において例示したものに限定されない。要求される機能を実現できるものであれば、電力制御システム１はどのようなハードウェア構成を有していてもよい。例えば、物理的に複数の装置が協働してサーバ１０として機能してもよい。サーバ１０は物理サーバでもよいし、仮想サーバ（いわゆるクラウドを含む）であってもよい。

蓄熱式機器は実施形態において例示したものに限定されない。電気エネルギーを用いて氷を生成し、又は床や壁などの構造物を冷却し、蓄冷する装置であってもよい。

機能要素とハードウェアとの対応関係は実施形態において例示したものに限定されない。例えば、実施形態においてサーバ１０に実装されるものとして説明した機能の少なくとも一部がユーザ端末２０に実装されてもよい。さらに、図２において例示した機能要素の一部が省略されてもよい。

ＣＰＵ１０１等によって実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークを介したダウンロードにより提供されるものであってもよいし、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体に記録された状態で提供されてもよい。

１…電力制御システム、１０…サーバ、１１…記憶手段、１２…取得手段、１３…取得手段、１４…取得手段、１５…取得手段、１６…決定手段、１７…出力手段、２０…ユーザ端末、１９…制御手段、３０…サーバ、３１…発電量予測手段、４０…サーバ、４１…需要予測手段、５０…サーバ、５１…価格決定手段、６０…サーバ、６１…特殊情報提供手段、１０１…ＣＰＵ、１０２…メモリ、１０３…ストレージ、１０４…通信ＩＦ

Claims (8)

1. コンピュータに、
   再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化を取得するステップと、
   前記需要家における予測電力需要の時間変化を取得するステップと、
   電力市場価格の時間変化を取得するステップと、
   前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定するステップと、
   前記動作スケジュールに従って前記蓄熱式機器の動作指示を出力するステップと
   を実行させるためのプログラム。
2. 前記需要家が蓄電設備を有し、
   前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて前記蓄電設備の充放電スケジュールを決定するステップと、
   前記充放電スケジュールに応じて前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定するステップと
   を実行させるためのプログラムであって、
   前記動作指示は、前記充放電スケジュール及び前記動作スケジュールに応じて生成される
   請求項１に記載のプログラム。
3. 前記充放電スケジュールを決定するステップにおいて、対象期間における前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記充放電スケジュールが決定される
   請求項２に記載のプログラム。
4. 前記動作スケジュールを決定するステップにおいて、夜間において通電を行う第１方式、及び夜間における通電と日中の通電とを併用する第２方式を含む複数の方式の中から選択された一の方式に従って前記動作スケジュールが決定される
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプログラム。
5. 前記第２方式における通電を停止する際の基準を、前記需要家における前記蓄熱式機器の使用履歴に基づいて決定するステップ
   を実行させるための、請求項４に記載のプログラム。
6. 前記需要家が属する地域における気象又は災害に関する特殊情報を取得するステップを有し、
   前記特殊情報が所定の条件を満たした場合、前記出力するステップにおいて、前記特殊情報に応じた動作を前記蓄熱式機器にさせる前記動作指示が出力される
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプログラム。
7. 再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化を取得するステップと、
   前記需要家における予測電力需要の時間変化を取得するステップと、
   電力市場価格の時間変化を取得するステップと、
   前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定するステップと、
   前記動作スケジュールに従って前記蓄熱式機器の動作指示を出力するステップと
   を有する蓄熱式機器の制御方法。
8. 再生可能エネルギー発電設備及び蓄熱式機器を有する需要家における予測発電量の時間変化を取得する第１取得手段と、
   前記需要家における予測電力需要の時間変化を取得する第２取得手段と、
   電力市場価格の時間変化を取得する第３取得手段と、
   前記予測発電量の時間変化、前記予測電力需要の時間変化、及び前記電力市場価格の時間変化に基づいて、対象期間について前記需要家における正味の電力調達費用を最小化するように前記蓄熱式機器の動作スケジュールを決定する決定手段と、
   前記動作スケジュールに従って前記蓄熱式機器の動作指示を出力する出力手段と
   を有する情報処理装置。

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