JP2023107065A - 電力デマンド制御装置、電力デマンド制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池を効率的に利用することで、負荷抑制による利用者の負担の軽減を図り、かつ、効率的に目標電力の超過の抑制を図る。【解決手段】負荷抑制有り電力予測値と、負荷抑制無し電力予測値とに分けて、それぞれ１日のデマンド超過量と、蓄電容量との差分に基づいて、電力供給モードを選択する構成は従来にはなく、負荷抑制をする必要があるか否かを明確に判断することができ、かつ、蓄電池３２の蓄電量の温存も可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は、負荷設備で消費する電力の供給源として、少なくとも系統からの系統電力及び蓄電池からの蓄電池電力を備え、前記電力の供給源を選択する電力デマンド制御装置、電力デマンド制御プログラムに関する。

近年、負荷設備で消費する電力供給源として、系統電力から受電する電力と蓄電池からの放電による電力とを併用する電力システムが適用されている。なお、電力システムとしては、太陽光発電（再生可能エネルギーの代表例）による電力を電力供給源に加える場合もある。

ところで、契約電力又は目標電力と称して、系統電力から供給を受ける電力を制限することがある（以下、目標電力という）。

目標電力を超過しないように制御するデマンド制御において、超過分の抑制動作として、負荷抑制又は蓄電池放電を実行する必要がある。

特許文献１には、蓄電池を備えたデマンド制御に関する技術として、外部から切り替えることができる複数のモードを設け、モード毎に充放電電力を求める演算式を定義し、モードによって演算式を切り替えて充放電電力を算出し、この値を蓄電池設備に通知することが記載されている。

なお、特許文献１には、モード例として、１のモード（充放電電力＝調整電力値）、２のモード（充放電電力＝調整電力値＋投入可能な負荷電力容量）、及び、３のモード（充放電電力＝調整電力値－遮断可能な負荷電力容量）が記載されている。

また、特許文献２には、蓄電池を備えたデマンド制御に関する技術として、ピークが予測されるときは、予め蓄電池を充電しておくこと、及び、蓄電池が満充電でもピークに対応できない場合は、蓄電池がピーク対応中に容量枯渇しないように、予め目標電力（契約電力）を変更（嵩上げ）することが記載されている。

特開２０１２－２０５４５４号公報 特開２００９－２８４５８６号公報

しかしながら、特許文献１等の従来技術では、抑制動作（蓄電池放電及び負荷抑制）の優先順位が予め決められている、又は、予め択一的に決められており、超過の推移によっては、適切な抑制動作として機能しない場合があり、蓄電池を効率的に利用できず、また、負荷抑制により利用者に負担を強いることになる。

また、特許文献２等の従来技術では、負荷抑制等の他の抑制動作と組み合わせた対策になっていないので、蓄電池を最大限活用できる運用にならない。すなわち、ピーク予測がずれたときの対策が不十分であり、想定以上の負荷があった場合にはピーク対応中に蓄電池が枯渇する、又は、想定よりも負荷が少なかった場合には蓄電池が必要以上に温存されたまま目標電力の嵩上げ更新が実行されることになり、効率的に目標電力の超過の抑制を図ることができない。

本発明は、蓄電池を効率的に利用することで、負荷抑制による利用者の負担の軽減を図り、かつ、効率的に目標電力の超過の抑制を図ることができる電力デマンド制御装置、電力デマンド制御プログラムを得ることが目的である。

第１の発明に係る電力デマンド制御装置は、負荷設備で消費する電力の供給源として、少なくとも系統から供給される系統電力及び蓄電池から放電される蓄電池電力を備えた電力デマンド制御装置であって、予め設定した制御単位の期間において、前記負荷設備の電力消費を予め定めた量又は比率で抑制した場合の抑制有り電力予測値、及び、前記負荷設備の電力消費を抑制しない場合の抑制無し電力予測値、の各々を予測する予測部と、前記予測部で予測した、前記抑制有り電力予測値及び前記抑制無し電力予測値と、前記系統電力から受ける電力として設定された前記制御単位の期間での目標電力との差分に基づいて、前記蓄電池の放電を優先する放電優先モード、及び前記負荷設備の電力消費の抑制を優先する負荷抑制優先モードを含む複数の電力供給モードを選択する選択部と、を有している。

第２の発明に係る電力デマンド制御装置は、負荷設備で消費する電力の供給源として、少なくとも系統から供給される系統電力及び蓄電池から放電される蓄電池電力を備えた電力デマンド制御装置であって、予め設定した制御単位の期間を複数の時間帯に区画し、区画した前記時間帯毎に、前記負荷設備の電力消費を予め定めた量又は比率で抑制した場合の抑制有り電力予測値、及び、前記負荷設備の電力消費を抑制しない場合の抑制無し電力予測値、の各々を予測する予測部と、前記予測部で予測した、前記抑制有り電力予測値及び前記抑制無し電力予測値の各々から前記系統電力から受ける電力として設定された前記制御単位の期間での目標電力を差し引いた差分を前記制御単位の期間で合計した合計値と、前記蓄電池の蓄電容量と、の比較結果に基づいて、前記蓄電池の放電を優先する放電優先モード、及び前記負荷設備の電力消費の抑制を優先する負荷抑制優先モードを含む複数の電力供給モードを選択する選択部と、を有している。

第２の発明において、前記差分が、マイナスの場合は０に置き換える、ことを特徴としている。

第１の発明又は第２の発明において、前記負荷設備で消費する電力の供給源として、再生可能エネルギー発電による発電電力をさらに備え、前記予測部で予測した前記抑制有り電力予測値及び前記抑制無し電力予測値から、前記発電電力で発電した電力分を差し引いて、前記制御単位の期間での目標電力との差分を得る、ことを特徴としている。

第１の発明又は第２の発明において、前記選択部の選択条件として、前記目標電力に対する前記抑制無し電力予測値の超過分が、前記蓄電池の蓄電容量の上位しきい値未満か否かの第１条件、前記目標電力に対する前記抑制有り電力予測値の超過分が、前記蓄電池の蓄電容量の前記上位しきい値よりも低い下位しきい値未満か否かの第２条件、及び、前記目標電力に対する前記抑制有り電力予測値の超過分が、前記蓄電池の蓄電容量の前記上位しきい値未満か否かの第３条件を設定し、前記第１条件が成立の場合は、前記電力供給モードとしての放電優先モードを選択し、前記第１条件が不成立、かつ前記第２条件が成立の場合は、制御単位の期間で負荷抑制分を配分し、かつ、前記電力供給モードとしての放電優先モードを選択し、前記第１条件が不成立、かつ、前記第２条件が不成立、かつ前記第３条件が成立の場合は、前記電力供給モードとしての負荷抑制優先モードを選択し、前記第１条件が不成立、かつ、前記第２条件が不成立、かつ前記第３条件が不成立の場合は、前記電力供給モードとしての負荷抑制優先モードを選択し、かつ、前記目標電力を再設定する、ことを特徴としている。

第１の発明又は第２の発明において、前記上位しきい値及び前記下位しきい値は、前記蓄電池の満充電時の容量に対して各々、前記予測部の予測精度に依存した所定の安全率を設定した値である、ことを特徴としている。

第１の発明又は第２の発明において、前記負荷抑制優先モードの負荷抑制の制御量が、所定の幅を持って指令を受けており、指令を受けた制御量が予め定めた最大制御量ではない場合、かつ、所定条件が成立した場合、前記最大制御量を限度として、指令に対して負荷抑制の制御量を増加し、増加に応じた電力余剰分を前記蓄電池へ充電する、ことを特徴としている。

本発明に係る電力デマンド制御プログラムは、コンピュータを、第１の発明又は第２の発明に係る電力デマンド制御装置として動作させる、ことを特徴としている。

第１の発明によれば、予測部では、予め設定した制御単位の期間において、負荷設備の電力消費を予測する場合に、負荷設備の電力消費を予め定めた量又は比率で抑制した場合の抑制有り電力予測値、及び、負荷設備の電力消費を抑制しない場合の抑制無し電力予測値、の各々を予測する。

選択部では、予測部で予測した、抑制有り電力予測値及び抑制無し電力予測値と、系統電力から受ける電力として設定された制御単位の期間での目標電力との差分に基づいて、蓄電池の放電を優先する放電優先モード、及び負荷設備の電力消費の抑制を優先する負荷抑制優先モードを含む複数の電力供給モードを選択する。

第２の発明では、予測において、予め設定した制御単位の期間を複数の時間帯に区画し、区画した前記時間帯毎に、負荷設備で消費される電力を予測する場合に、負荷設備の電力消費を予め定めた量又は比率で抑制した場合の抑制有り電力予測値、及び、負荷設備の電力消費を抑制しない場合の抑制無し電力予測値、の各々を予測し、区画した時間帯毎の予測値（抑制有り電力予測値及び抑制無し電力予測値）の各々から系統電力から受ける電力として設定された制御単位の期間での目標電力を差し引いた差分を制御単位の期間で合計した合計値と、蓄電池の蓄電容量と、の比較結果に基づいて、蓄電池の放電を優先する放電優先モード、及び負荷設備の電力消費の抑制を優先する負荷抑制優先モードを含む複数の電力供給モードを選択する。なお、差分が、マイナスの場合は０に置き換えることが好ましい。

なお、発電電力をさらに備えている場合は、予測部で予測した抑制有り電力予測値及び抑制無し電力予測値から、発電電力で発電した電力分を差し引いて、制御単位の期間での目標電力との差分を得る。

選択部での選択の条件の一例（選択条件１～４）を示す。

（選択条件１） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の上位しきい値未満の場合は、電力供給モードとしての放電優先モードを選択する。

（選択条件２） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の上位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の下位しきい値未満の場合は、制御単位の期間で負荷抑制分を配分し、かつ、電力供給モードとしての放電優先モードを選択する。

（選択条件３） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の上位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の下位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の上位しきい値未満の場合は、電力供給モードとしての負荷抑制優先モードを選択し、蓄電池を温存する。

（選択条件４） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の上位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の下位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池の蓄電容量の上位しきい値以上の場合は、前記電力供給モードとしての負荷抑制優先モードを選択し、かつ、目標電力を再設定する。

これにより、蓄電池を効率的に利用することで、蓄電池が必要以上に温存されてしまったり、デマンド制御中に枯渇することを避けて、かつ、負荷抑制による利用者への負担の軽減を図りながら、効率的に目標電力の超過の抑制を図ることができる。

なお、負荷抑制優先モードが選択されているとき、当該負荷抑制優先モードにおいて、指令を受けた制御量が予め定めた最大制御量ではない場合、かつ、所定条件が成立した場合、最大制御量を限度として、指令に対して負荷抑制の制御量を増加し、増加に応じた電力余剰分を蓄電池へ充電するようにしてもよい。

以上説明した如く本発明では、蓄電池を効率的に利用することで、負荷抑制による利用者の負担の軽減を図り、かつ、効率的に目標電力の超過の抑制を図ることができるという効果を奏する。

本実施の形態に係る電力デマンド制御が実行される需要家の設備を示す電力配線系統図である。 本実施の形態に係る電力デマンド制御装置の制御ブロック図である。 本実施の形態に係る電力デマンド制御装置による制御を機能別に分類した機能ブロック図である。 （Ａ）は本実施の形態に適用される蓄電池の蓄電容量インジケータを示す概念図、（Ｂ）は電力デマンド制御稼働中に実行される蓄電池充電制御ルーチンを示すフローチャートである。 本実施の形態に係る電力デマンド制御の流れを示すフローチャートである。 図５のフローチャートの流れに沿った処理を、視覚的に、入力値、設定値、演算、指示に分類して説明した詳細フロー図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本実施の形態の実施例に係り、デマンド制御として、放電優先モードを選択するとき電力量特性図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本実施の形態の実施例に係り、デマンド制御として、負荷抑制優先モードを選択するとき電力量特性図である。

図１は、系統電力１０から受電する需要側１２が備える負荷設備１４へ電力を供給するための電力配線系統図の一例を示している。なお、需要側１２としては、例えば、大中小の工場、住宅、ビルディング等が挙げられ、特に限定されるものではない。

需要側１２は、主電力計１６を備えており、当該主電力計１６の入力側には、系統電力１０から電力が供給されるように配線されている。

主電力計１６の出力側は、受電設備１８に接続されている。受電設備１８は、例えば、ブレーカーや漏電遮断機等を含み、負荷設備１４に電力を分配する役目を有する。

本実施の形態における負荷設備１４は、住宅を例にとると、空調設備及び照明設備等がある。

負荷設備１４には、受電設備１８から、負荷設備１４用の電力計２０及び変圧器２２を介して、電力が供給されるようになっている。

また、本実施の形態の需要側１２は、再生可能エネルギー発電として太陽光発電（以下、必要に応じてＰＶ発電という場合がある）システムを有している。本実施の形態では、前記系統電力１０から電力、及び、後述する蓄電池３２から放電される電力に加え、ＰＶ発電を電力供給源の１つとして採用する。

太陽光発電システムは、太陽光発電デバイス２４を備えている。太陽光発電デバイス２４は、太陽光の光を受けて充電する役目を有する。

太陽光発電デバイス２４は、パワーコンディショナー２６、変圧器２８、及びＰＶ発電用の電力計３０を介して、受電設備１８に接続されている。

さらに、本実施の形態において、需要側１２は、蓄電池３２を備えている。蓄電池３２は、充電及び放電（以下、総称する場合、「充放電」という）が可能である。

蓄電池３２は、充電の際、蓄電池用の電力計３４、変圧器３６、及びパワーコンディショナー３８を介して、電力が供給されるようになっている。また、蓄電池３２は、放電の際、負荷設備１４へ電力を供給する。

蓄電池３２の充放電は、蓄電池制御装置４０からの指示で実行されるようになっている。

主電力計１６、電力計２０、電力計３０、電力計３４、受電設備１８、及び蓄電池制御装置４０は、電力デマンド制御装置４２に接続されている。電力デマンド制御装置４２は、負荷設備１４、並びに、蓄電池３２を対象とした充放電制御を実行すると共に、受電設備１８を介して、太陽光発電システムによる発電状態を監視する。

この発電状態の監視のため、電力デマンド制御装置４２では、目標電力を超過しないように制御するデマンド制御において、目標電力の超過分の抑制動作として実行し得る複数の電力供給モード（蓄電池放電を優先するか、及び負荷抑制を優先するか）を設定しておき、制御単位の期間（例えば、１日＝２４時間）での負荷抑制有り、及び負荷抑制無しの電力予測値と蓄電池の蓄電容量との比較に基づいて、当該特定期間での電力供給モードを適宜選択する。

（電力デマンド制御装置４２のハード構成）
図２に示される如く、電力デマンド制御装置４２は、マイクロコンピュータ５０を備えている。マイクロコンピュータ５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＡＭ５０Ｂ、ＲＯＭ５０Ｃ、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）５０Ｄ及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス５０Ｅを含んで構成されている。ＲＯＭ５０Ｃには、本実施の形態に係る電力供給制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵ５０Ａが当該電力デマンド制御プログラムに従って動作することで、需要側１２を対象として電力デマンド制御が実行される。なお、電力デマンド制御プログラムは、蓄電池制御装置４０を制御するための蓄電制御プログラムを含む。

なお、Ｉ／Ｏ５０Ｄには、大規模記憶装置（例えば、ハードディスク）５２が接続されている。電力供給プログラムは大規模記憶装置５２に記憶してもよいし、図示しないＵＳＢメモリやＳＤカード等の記憶媒体に記憶するようにしてもよい。

また、Ｉ／Ｏ５０Ｄには、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５４を介して蓄電池制御装置４０、Ｉ／Ｆ５６を介して受電設備１８がそれぞれ接続されている。さらに、Ｉ／Ｏ５０Ｄには、主電力計１６、負荷設備１４用の電力計２０、太陽光発電用の電力計３０、蓄電池用の電力計３４が接続されている。

ところで、電力デマンド制御を実現するためには、蓄電池３２に蓄電した電力を最大限に活用し、系統電力１０からの買電力を低減するために、目標電力を設定し、受電電力の上限値を超えそうなときのための蓄電量を管理することが重要である。

そこで、本実施の形態の電力デマンド制御装置４２では、事前に(例えば、前日に）、将来の（例えば、明日の）負荷設備１４の消費量や太陽光発電システムでの発電量の推移を予測し、蓄電池３２の残量を制御して、電力デマンド制御として、放電優先モード又は負荷抑制優先モードの何れかの電力供給モードを実行するようにした。

特に、本実施の形態では、負荷設備１４における負荷を抑制しない場合の電力の予測（負荷抑制無し電力予測値）、負荷を抑制した場合の電力の予測（負荷抑制有り電力予測値）、及び、太陽光発電システムでの発電量の予測（ＰＶ発電量予測値）を行うようにしている。

予測に関しては、例えば、前日に明日(制御当日）の負荷抑制無し電力予測値、負荷抑制有り電力予測値、及びＰＶ発電量予測を実行する場合に、２４時間単位で行うよりも細かい時間帯とした。本実施の形態では、予測の制御単位の期間を、制御当日を起算日とした２４時間とし、制御単位の期間の推移を予測するようにしている。制御単位の期間は、例えば、３０分毎に区画し（３０分×４８＝２４時間）、４８区画毎に予測して、その合算値を利用する。

ここで、予測精度が高いことが好ましいが、例えば、過去の蓄積データが少ない場合の予測精度の低下、或いは、急な天候変動による一時的な予測精度の低下等、様々な要因で予測精度が低下する場合がある。

そこで、特に、ＰＶ発電量の予測精度を監視し、この予測精度に合わせて、蓄電池３２の蓄電量に余裕を持たせるためのしきい値を設定することが好ましい。このしきい値の設定には、安全率（図４（Ａ）に示す安全率ａ及び安全率ｂ、ａ＞ｂ）が利用される。

図４（Ａ）に示される如く、安全率ａ及び安全率ｂは、満充電時の蓄電量をそれぞれ一律減算する係数であり、満充電量×ａが上位しきい値であり、満充電量×ｂが下位しきい値となる。

なお、安全率ａ及び安全率ｂは、予測精度に応じて変動させ、予測精度が高ければ高いほど、安全率ａ及び安全率ｂは、「１」に近い数値となる。

本実施の形態では、予測結果（負荷抑制無し電力予測値、負荷抑制有り電力予測値、及びＰＶ発電量予測値）に基づき、電力供給モードを以下の場合分け（１）～（４）により選択する。

（１） 目標電力に対する抑制無し電力予測値における電力の超過分が、蓄電池３２に設定した上位しきい値未満の場合は、電力供給モードとして放電優先モードを選択する。

選択理由は、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を十分賄えるためであり、抑制有り電力予測値と比較することなく、放電優先モードを選択する。なお、予測が外れ、予測以上に受電電力が高くなったときは、負荷抑制を行うようにしてもよい。

（２） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池３２に設定した上位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池に設定した下位しきい値未満の場合は、制御単位の期間で配分し、かつ、電力供給モードとして放電優先モードを選択する。

選択理由は、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を賄えない可能性があるためであり、放電優先モードとするか、負荷抑制優先モードとするかを、抑制有り電力予測値と比較することで選択する。なお、蓄電池放電を優先することで、負荷抑制を軽減し、利用者への負担を減らすようにしてもよい。

（３） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池３２に設定した上位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池３２に設定した下位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池に設定した上位しきい値未満の場合は、電力供給モードとして負荷抑制優先モードを選択する。

選択理由は、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を賄えないためであり、蓄電池出力を温存し、負荷抑制優先モードを選択する。

（４） 目標電力に対する抑制無し電力予測値の超過分が、蓄電池３２に設定した上位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池３２に設定した下位しきい値以上、かつ、目標電力に対する抑制有り電力予測値の超過分が、蓄電池３２に設定した上位しきい値以上の場合は、電力供給モードとして負荷抑制優先モードを選択した上で、実装対策として、目標電力を再設定する。

選択理由は、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を賄えないためであり、蓄電池出力を温存し、負荷抑制優先モードを選択すると共に、このままでは、蓄電池が枯渇してしまう可能性があるため、負荷抑制優先モードを選択した上で、蓄電池が枯渇せずに達成できる目標電力を設定する。

図３は、電力デマンド制御装置４２における、予測、及び予測結果に基づくモード選択のための制御の流れを示す機能ブロック図である。なお、図３の各ブロックは機能別に分類したものであり、ハード構成を限定するものではない。例えば、一部又は全部が制御プログラムに基づき所謂ソフト的に動作するものであってもよい。

外部情報受付部６０は、電力予測をするための外部情報を受け付ける。外部情報としては、例えば、温度、湿度、日射量を含む気象データが挙げられる。

外部情報受付部６０で受け付けた外部情報は、電力予測部６２へ送出され、電力予測が実行される。

電力予測部６２では、例えば、前記気象データを説明変数とし、予測結果を目的変数とする回帰分析を実行し、回帰モデル（演算式等）を作成する。この回帰モデルに基づき、予測値として、ＰＶ発電量予測値ＰＶｆｉを取得すると共に、需要側１２の負荷設備１４における負荷を、負荷抑制無し、及び負荷抑制有りに条件設定し、負荷抑制無しの場合の電力予測値（負荷抑制無し電力予測値Ｌｆｉ）と、負荷抑制有りの場合の電力予測値（負荷抑制有り電力予測値Ｌ’ｆｉ）を取得する。

なお、ＰＶ発電量予測値ＰＶｆｉ、負荷抑制無し電力予測値Ｌｆｉ、及び負荷抑制有り電力予測値Ｌ’ｆｉは、外部情報として、直接受け付けるようにしてもよい。

ここで、変数ｉは、前述した制御単位（２４時間）を分割した各区画を示すものであり、本実施の形態では、各区画が３０分なので、ｉは１～４８の変数を取り得ることになる。演算では、変数ｉを１から４８まで順次インクリメントして（ｉ←ｉ＋１）、それぞれ４８区画分のデータを取得する（以下、変数ｉについては同様である）。但し、制御単位及び区画数等は、上記数値に限定されるものではない。

電力予測部６２は、ＰＶ発電量減算部６４に接続されている。電力予測部６２は、取得したＰＶ発電量予測値ＰＶｆｉ、負荷抑制無し電力予測値Ｌｆｉ、及び負荷抑制有り電力予測値Ｌ’ｆｉをＰＶ発電量減算部６４へ送出する。

ＰＶ発電量減算部６４では、負荷設備１４に対する系統電力分を求めるため、負荷抑制無し電力予測値Ｌｆｉ、及び負荷抑制有り電力予測値Ｌ’ｆｉから、それぞれＰＶ発電量予測値ＰＶｆｉを差し引き、負荷抑制無し系統電力予測値Ｆｉと、負荷抑制有り系統電力予測値Ｆ’ｉを得る（（１）式、及び（２）式参照）。

Ｆｉ＝Ｌｆｉ－ＰＶｆｉ・・・（１）
Ｆ’ｉ＝Ｌ’ｆｉ－ＰＶｆｉ・・・（２）

ＰＶ発電量減算部６４は、デマンド超過量演算部６６に接続されている。ＰＶ発電量減算部６４は、負荷抑制無し系統電力予測値Ｆｉ、及び負荷抑制有り系統電力予測値Ｆ’ｉをデマンド超過量演算部６６に送出する。

デマンド超過量演算部６６には、目標電力記憶部６８が接続されている。デマンド超過量演算部６６では、ＰＶ発電量減算部６４から負荷抑制無し系統電力予測値Ｆｉ、及び負荷抑制有り系統電力予測値Ｆ’ｉが入力されると、目標電力記憶部６８から目標電力Ｐを読み出し、それぞれの差分、すなわち、負荷抑制無し系統電力予測値Ｆｉ、及び負荷抑制有り系統電力予測値Ｆ’ｉのそれぞれから目標電力Ｐを差し引いたデマンド超過量（負荷抑制無しデマンド超過量Ｏｉ及び負荷抑制有りデマンド超過量Ｏ’ｉ）を演算する（（３）式、及び（４）参照）。

Ｏｉ＝Ｆｉ－Ｐ・・・（３）
Ｏ’ｉ＝Ｆ’ｉ－Ｐ・・・（４）

なお、（３）式及び（４）の結果がマイナス（すなわち、Ｆｉ＜Ｐ又はＦ’ｉ＜Ｐ）となった場合は、当該マイナスの値を０として扱う。言い換えれば、マイナス値は、超過量ではないので、超過量＝０ということになる。

デマンド超過量演算部６６は、合算部７０に接続されている。デマンド超過量演算部６６は、変数ｉの１～４８までの各区画の演算結果を合算部７０に送出する。

合算部７０では、変数ｉの１～４８までの各区画の演算結果を合算し、負荷抑制無しデマンド超過量合算値Ｏｉ total、負荷抑制有りデマンド超過量合算値Ｏ’ｉ totalを演算する（（５）式、及び（６）式参照）。

Ｏｉ total＝ΣＯｉ（ｉ＝１～４８）・・・（５）
Ｏ’ｉ total＝ΣＯ’ｉ（ｉ＝１～４８）・・・（６）

合算部７０は比較部７２に接続されている。合算部７０は、負荷抑制無しデマンド超過量合算値Ｏｉ total、負荷抑制有りデマンド超過量合算値Ｏ’ｉ totalを比較部７２へ送出する。

また、比較部７２は、蓄電池容量記憶部７６及び安全率記憶部７８にそれぞれ接続されており、合算部７０からの入力に応じて、蓄電池容量記憶部７６から蓄電池容量Ｍが読み出され、かつ、安全率記憶部７８から安全率ａ及び安全率ｂが読み出される。

図４（Ａ）に示される如く、安全率ａは、上位しきい値を設定する係数であり、安全率ｂは下位しきい値を設定する係数である。安全率記憶部７８に記憶される安全率ａ及び安全率ｂは、別途実行される予測精度監視機能等によって、適宜更新することが好ましい。

比較部７２では、（５）式、及び（６）式で演算した、負荷抑制無しデマンド超過量合算値Ｏｉ total、負荷抑制有りデマンド超過量合算値Ｏ’ｉ totalと、安全率を加味した蓄電容量とが、適宜比較され、比較結果は、電力供給モード選択部８０へ送出される。

比較部７２及び電力供給モード選択部８０での、比較及び選択の一例を、表１に示す。

電力供給モード選択部８０は、電力供給実行指示部８２に接続されている。電力供給モード選択部８０は、選択結果（表１の（１）～（４）の何れか）を電力供給実行指示部８２へ送出する。

電力供給実行指示部８２では、選択結果に基づいて、受電設備１８及び／又は蓄電池制御装置４０を制御して、選択された電力供給モードの実行を指示する。

なお、選択結果が、（４）の場合、目標電力を変更する必要がある。そこで、電力供給実行指示部８２では、目標電力変更部８４に対して、目標電力の変更を指示する。目標電力変更部８４では、電力供給実行指示部８２の指示に基づき、目標電力記憶部６８に記憶されている目標電力Ｐを変更する。

以下に、本実施の形態の作用を、図５のフローチャートに従い説明する。

ステップ１００では、外部情報（例えば、温度、湿度、日射量を含む気象データ）を受け付け、次いでステップ１０２へ移行して、電力予測が実行される。この電力予測では、ＰＶ発電量予測値ＰＶｆｉ、負荷抑制無し電力予測値Ｌｆｉ、負荷抑制有り電力予測値Ｌ’ｆｉを予測する。

次のステップ１０４では、発電分を減算し、負荷抑制無し系統電力予測値Ｆｉ、及び負荷抑制有り系統電力予測値Ｆ’ｉを得て、ステップ１０６へ移行する。ステップ１０６では、目標電力Ｐを読み出し、ステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、目標電力Ｐに対するデマンド超過量（負荷抑制無しデマンド超過量Ｏｉ及び負荷抑制有りデマンド超過量Ｏ’ｉ）を演算し、ステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、デマンド超過量の変数ｉの１～４８までの各区画の演算結果を合算し、負荷抑制無しデマンド超過量合算値Ｏｉ total、負荷抑制有りデマンド超過量合算値Ｏ’ｉ totalを得て、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、蓄電池容量Ｍを読み出し、次いで、ステップ１１６へ移行して、安全率ａ及び安全率ｂを読み出し、ステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、負荷抑制無しデマンド超過量合算値Ｏｉ total、負荷抑制有りデマンド超過量合算値Ｏ’ｉ totalと、安全率を加味した蓄電容量とが、適宜比較され、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、比較結果に基づき、電力供給モードを選択する（表１参照）。

次のステップ１２２では、受電設備１８及び／又は蓄電池制御装置４０を制御して、選択された電力供給モードの実行を指示し、ステップ１２４へ移行する。

ステップ１２４では、ステップ１２０での選択結果が、表１の（４）か否か、すなわち、目標電力の変更が必要か否かを判断する。

このステップ１２４の判定が肯定判定の場合は、目標電力の変更が必要と判断し、ステップ１２６へ移行して、目標電力の変更を指示し、このルーチンは終了する。また、ステップ１２４の判定が否定判定の場合は、目標電力の変更が必要ないと判断し、このルーチンは終了する。

なお、本実施の形態では、蓄電池３２の充電について言及しなかったが、一例として、図４（Ｂ）に示される如く、電力デマンド制御の稼働中に、蓄電池３２の充電を実行することが可能である。

例えば、負荷抑制優先モードにおいて、負荷抑制の制御量が、所定の幅を持って指令を受けることが可能となっており、最大レベルよりも低いレベルで負荷抑制している場合（一部の機器の負荷を抑制している場合等）、最大レベル（全ての機器の負荷を抑制したときのレベル）を上限として、負荷抑制を増加し、その増加によって得た電力を蓄電池３２の充電に用いる。これにより、蓄電池３２の蓄電量を確保することができる。

すなわち、図４（Ｂ）に示される如く、電力デマンド制御の稼働中の蓄電池充電制御ルーチンでは、蓄電池３２の蓄電残量ＳＯＣと、上限しきい値（＝満充電量Ｍ×ａ）との比較において、ＳＯＣ＜（Ｍ×ａ）であり（ステップ１３０で肯定判定）、かつ、負荷抑制のレベルが予め定めた最大レベルではない（負荷抑制レベル＜最大レベル）場合（ステップ１３２で肯定判定）、目標電力Ｐを超えないように、系統電力１０から蓄電池３２に充電する（ステップ１３４）ようにしてもよい。なお、ステップ１３０又はステップ１３２で否定判定された場合は、充電は待機する（ステップ１３６）。

より具体的な実施例としては、１日の内、朝と夕方に電力ピークが予測される場合が考えられる。

朝の電力ピークにおける負荷抑制優先モードの負荷抑制の制御量の指令レベル（負荷抑制のレベル）が、予め定めた最大レベルではない場合、かつ所定条件として夕方の電力ピークがしきい値以上の場合に、最大レベルを限度として朝の負荷抑制の制御量を増加する。この増加分を、蓄電池３２に充電することで、夕方の電力ピークに備えることができる。

所定条件は、単純なしきい値等の数値ではなく、例えば、気象予測サイトからの荒天による停電予測といった気象情報や、工事による停電といった事前告知情報等、蓄電池３２による電力需要が増加する可能性のある需要増加情報を所定条件とし、需要増加情報を受けた場合を、所定条件の成立としてもよい。

以下に、上記実施の形態で説明した電力デマンド制御装置４２を用いた処理の流れの詳細と（図６参照）、その実施例（図７及び図８参照）を説明する。

図６は、図５のフローチャートの流れに沿った処理を、視覚的に、入力値、設定値、演算、指示に分類して説明したものである。凡例として、入力値は点線枠、設定値は実線枠、演算は太線実線枠、指示（指令）は二重枠としている。

所定の流れ自体は、図５のフローチャートと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

この図６からわかるように、負荷抑制有り電力予測値と、負荷抑制無し電力予測値とに分けて、それぞれのデマンド超過量と、蓄電容量との差分に基づいて、電力供給モードを選択する構成は従来にはなく、負荷抑制をする必要があるか否かを明確に判断することができ、かつ、蓄電池３２の蓄電量の温存も可能となる。

図７（Ａ）は、表１における（１）の電力供給モードが選択される状況を示す電力量特性図である。表１の（１）は、放電優先モード（１）であり、Ｏｉtotal＜蓄電容量（安全率：上位基準レベルａ）が肯定されることで実行される。

すなわち、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を十分賄えるため、抑制有り電力予測値と比較することなく、放電優先モードを選択する。

この図７（Ａ）では、目標電力Ｐを超過する電力は、蓄電池３２の蓄電量に余裕を持って放電で賄うことができるため、負荷抑制有りにおける電力予測値を得ることなく、デマンド制御として、放電優先モードを実行する。また、この場合、負荷抑制は不要又は軽減される。なお、予測が外れて予定外に負荷が大きくなった時に、負荷抑制が発動するようにしてもよい。

図７（Ｂ）は、表１における（２）の電力供給モードが選択される状況を示す電力量特性図である。表１の（２）は、放電優先モード（２）であり、Ｏｉtotal＜蓄電容量（安全率：上位基準レベルａ）が否定され、かつ、Ｏ’ｉtotal＜蓄電容量（安全率：下位基準レベルｂ）が肯定されることで実行される。

すなわち、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を賄えない可能性があり、放電優先モードとするか、負荷抑制優先モードとするかを、抑制有り電力予測値と比較することで選択する。

この図７（Ｂ）では、目標電力Ｐを超過する電力は、表１の（１）に比べて蓄電池３２の蓄電量に余裕はないが、放電で賄うことができるか否かの判断が難しい。その判断のため、負荷抑制無しにおける電力予測に加え、負荷抑制有りにおける電力予測値を得て電力供給モードを選択する。デマンド制御としては、放電優先モードを実行することで、負荷抑制は軽減される。

図８（Ａ）は、表１における（３）の電力供給モードが選択される状況を示す電力量特性図である。表１の（３）は、負荷抑制優先モード（３）であり、Ｏｉtotal＜蓄電容量（安全率：上位基準レベルａ）が否定され、かつ、Ｏ’ｉtotal＜蓄電容量（安全率：下位基準レベルｂ）が否定され、かつ、Ｏ’ｉtotal＜蓄電容量（安全率：上位基準レベルａ）が肯定されることで実行される。

すなわち、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を賄えないため、蓄電池出力を温存し、負荷抑制優先モードを選択する。

この図８（Ａ）では、目標電力Ｐを超過する電力は、デマンド制御として、負荷抑制優先モードを実行する。この負荷抑制により、蓄電池３２の蓄電量を温存することができる。図８（Ａ）の場合、超過電力を蓄電池放電だけでまかなうことはできないが、負荷抑制と併せて行うと、目標電力を変更しなくても賄えることができる。そのため、蓄電池を温存し、負荷抑制を優先するモードを選択する。

図８（Ｂ）は、表１における（４）の電力供給モードが選択される状況を示す電力量特性図である。表１の（４）は、負荷抑制優先モード（４）であり、Ｏｉtotal＜蓄電容量（安全率：上位基準レベルａ）が否定され、かつ、Ｏ’ｉtotal＜蓄電容量（安全率：下位基準レベルｂ）が否定され、かつ、Ｏ’ｉtotal＜蓄電容量（安全率：上位基準レベルａ）が否定されることで実行される。

すなわち、蓄電池３２の蓄電容量で、超過分を賄えないため、蓄電池出力を温存し、負荷抑制優先モードを選択すると共に、このままでは、負荷抑制を優先的に行った上で蓄電池から放電させても、目標電力を超過してしまうため、負荷抑制を優先的に行った上で蓄電池が枯渇しないような目標電力を再設定する。

この図８（Ｂ）では、超過電力を蓄電池でまかなうことができないため、蓄電池３２の蓄電量が枯渇する可能性があるため、デマンド制御として、負荷抑制優先モードを実行する。

さらに、負荷抑制を優先的に行った上で蓄電池を放電しても、蓄電池が枯渇することがないような目標電力の変更（主として、嵩上げ）が必要と判断する。

１０ 系統電力
１２ 需要側
１４ 負荷設備
１６ 主電力計
１８ 受電設備
２０ 電力計
２２ 変圧器
２４ 太陽光発電デバイス（再生可能エネルギー発電、第２の電力）
２６ パワーコンディショナー
２８ 変圧器
３０ 電力計
３２ 蓄電池
３４ 電力計
３６ 変圧器
３８ パワーコンディショナー
４０ 蓄電池制御装置
４２ 電力デマンド制御装置
５０ マイクロコンピュータ
５０Ａ ＣＰＵ
５０Ｂ ＲＡＭ
５０Ｃ ＲＯＭ
５０Ｄ 入出力ポート（Ｉ／Ｏ）
５０Ｅ バス
５２ 大規模記憶装置
５４ インターフェイス（Ｉ／Ｆ）
５６ Ｉ／Ｆ
６０ 外部情報受付部
６２ 電力予測部（予測部）
６４ ＰＶ発電量減算部
６６ デマンド超過量演算部
６８ 目標電力記憶部
７０ 合算部
７２ 比較部
７６ 蓄電池容量記憶部
７８ 安全率記憶部
８０ 電力供給モード選択部（選択部）
８２ 電力供給実行指示部
８４ 目標電力変更部

Claims (8)

1. 負荷設備で消費する電力の供給源として、少なくとも系統から供給される系統電力及び蓄電池から放電される蓄電池電力を備えた電力デマンド制御装置であって、
   予め設定した制御単位の期間において、前記負荷設備の電力消費を予め定めた量又は比率で抑制した場合の抑制有り電力予測値、及び、前記負荷設備の電力消費を抑制しない場合の抑制無し電力予測値、の各々を予測する予測部と、
   前記予測部で予測した、前記抑制有り電力予測値及び前記抑制無し電力予測値と、前記系統電力から受ける電力として設定された前記制御単位の期間での目標電力との差分に基づいて、前記蓄電池の放電を優先する放電優先モード、及び前記負荷設備の電力消費の抑制を優先する負荷抑制優先モードを含む複数の電力供給モードを選択する選択部と、
   を有する電力デマンド制御装置。
2. 負荷設備で消費する電力の供給源として、少なくとも系統から供給される系統電力及び蓄電池から放電される蓄電池電力を備えた電力デマンド制御装置であって、
   予め設定した制御単位の期間を複数の時間帯に区画し、区画した前記時間帯毎に、前記負荷設備の電力消費を予め定めた量又は比率で抑制した場合の抑制有り電力予測値、及び、前記負荷設備の電力消費を抑制しない場合の抑制無し電力予測値、の各々を予測する予測部と、
   前記予測部で予測した、前記抑制有り電力予測値及び前記抑制無し電力予測値の各々から前記系統電力から受ける電力として設定された前記制御単位の期間での目標電力を差し引いた差分を前記制御単位の期間で合計した合計値と、前記蓄電池の蓄電容量と、の比較結果に基づいて、前記蓄電池の放電を優先する放電優先モード、及び前記負荷設備の電力消費の抑制を優先する負荷抑制優先モードを含む複数の電力供給モードを選択する選択部と、
   を有する電力デマンド制御装置。
3. 前記差分が、マイナスの場合は０に置き換える、請求項２記載の電力デマンド制御装置。
4. 前記負荷設備で消費する電力の供給源として、再生可能エネルギー発電による発電電力をさらに備え、前記予測部で予測した前記抑制有り電力予測値及び前記抑制無し電力予測値から、前記発電電力で発電した電力分を差し引いて、前記制御単位の期間での目標電力との差分を得る、請求項１～請求項３の何れか１項記載の電力デマンド制御装置。
5. 前記選択部の選択条件として、
   前記目標電力に対する前記抑制無し電力予測値の超過分が、前記蓄電池の蓄電容量の上位しきい値未満か否かの第１条件、
   前記目標電力に対する前記抑制有り電力予測値の超過分が、前記蓄電池の蓄電容量の前記上位しきい値よりも低い下位しきい値未満か否かの第２条件、及び、
   前記目標電力に対する前記抑制有り電力予測値の超過分が、前記蓄電池の蓄電容量の前記上位しきい値未満か否かの第３条件を設定し、
   前記第１条件が成立の場合は、前記電力供給モードとしての放電優先モードを選択し、
   前記第１条件が不成立、かつ前記第２条件が成立の場合は、制御単位の期間で負荷抑制分を配分し、かつ、前記電力供給モードとしての放電優先モードを選択し、
   前記第１条件が不成立、かつ、前記第２条件が不成立、かつ前記第３条件が成立の場合は、前記電力供給モードとしての負荷抑制優先モードを選択し、
   前記第１条件が不成立、かつ、前記第２条件が不成立、かつ前記第３条件が不成立の場合は、前記電力供給モードとしての負荷抑制優先モードを選択し、かつ、前記目標電力を再設定する、
   請求項１から請求項４の何れか１項記載の電力デマンド制御装置。
6. 前記上位しきい値及び前記下位しきい値は、前記蓄電池の満充電時の容量に対して各々、前記予測部の予測精度に依存した所定の安全率を設定した値である、請求項５記載の電力デマンド制御装置。
7. 前記負荷抑制優先モードの負荷抑制の制御量が、所定の幅を持って指令を受けており、指令を受けた制御量が予め定めた最大制御量ではない場合、かつ、所定条件が成立した場合、前記最大制御量を限度として、指令に対して負荷抑制の制御量を増加し、増加に応じた電力余剰分を前記蓄電池へ充電する、請求項１～請求項６の何れか１項記載の電力デマンド制御装置。
8. コンピュータを、
   請求項１から請求項７の何れか１項記載の電力デマンド制御装置として動作させる、
   電力デマンド制御プログラム。