JP4736050B2 - エネルギー需給調整システム - Google Patents

Description

本発明は、利用者の生活パターンに合わせた機器運転によりエネルギー需給を調整するシステムに関するものである。

電力、ガス、水道、熱（温熱水、冷熱水）などのエネルギー資源の利用において、その使用がある時間帯に集中することはエネルギー供給システムに負担をかけるため、供給システムの運用の不安定要因になり、また供給システムの設備コストを増大させる。これはエネルギーの供給者にとってはコストの増大を意味し、またエネルギー利用者（エネルギー需要者とも呼べる）にとっても利便性の低下や負担コストの増大を意味する。つまり、エネルギー使用量を時間的に平準化したり使用総量を削減したりすることが可能になれば、エネルギー供給事業者および利用者双方にとってコストの削減やシステムの安定化による利便性と安心感を享受することができる。

従前は、供給者と利用者の間でのリアルタイムでの意思疎通が困難であったため、エネルギー使用量がある時間帯に集中しても、それを事前ないしはその場で解決するための手段が乏しかったが、近年の情報ネットワークの進歩により、エネルギー供給事業者と利用者との間のリアルタイムでの意思疎通が容易になってきたことを受け、たとえば特許文献１に記載の技術が既に提案されている。
特表2003-527813号公報

しかしながら、この従来技術では、実際のエネルギー使用削減の手段が自動的な機器の運転停止及び運転再開に留まっている。

そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本発明は、実際のエネルギー消費機器の自動的な運転の制御に関して、単に機器の運転停止及び運転再開に留まることなく、供給者によるきめの細かいエネルギー消費の平坦化および総量の削減を可能ならしめるエネルギー需給調整システムを提供することを課題としている。

上記目的を達成するために、本発明のエネルギー需給調整システムは、第１には、利用者が希望する温度希望範囲の入力を受け付け、入力された温度希望範囲を送出する利用者装置、およびエネルギー総使用量が割当枠より小さい場合には送られてきた温度希望範囲中の適当な温度を運転温度として決定し、割当枠に近づいた場合には決定した運転温度を変更し、運転温度を利用者装置に通知する調整装置を備えたことを特徴とする。

第２には、温度希望範囲を受け取った場合に利用者に対してインセンティブを設定することを特徴とする。

また、本発明の利用者装置は、第３には、利用者が希望する温度希望範囲の入力を受け付け、入力された温度希望範囲を、該温度希望範囲に基づいて運転温度を調整する調整装置へ送出することを特徴とする。

さらにまた、本発明の調整装置は、第４には、利用者装置から送られてきた利用者が希望する温度希望範囲に基づき、エネルギー総使用量が割当枠より小さい場合には送られてきた温度希望範囲中の適当な温度を運転温度として決定し、割当枠に近づいた場合には決定した運転温度を変更し、運転温度を利用者装置に通知することを特徴とする。

上記のとおりの特徴を有する本発明によれば、実際のエネルギー消費機器の自動的な運転の制御に関して、単に機器の運転停止及び運転再開に留まらず、エネルギー総消費量および運転温度をモニターリングして、各機器の運転温度を自動的に決定することができ、これにより、供給者が従来に比べてきめの細かいエネルギー消費の平坦化および総量の削減を図ることができるようになる。

［第一の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態を示したものである。

＜温度希望範囲設定＞
まず、利用者Ｕ_１が、たとえば、エアコン１である機器Ｍ_１に対しては、そのエアコン１が空調担当する部屋に大人だけが居るので室温の変動が大きくても構わないから、室温設定は任せる、という運転条件を希望しており、エアコン２である機器Ｍ_２に対しては、そのエアコン２が空調担当する部屋は子供が寝ているので割引はなくても構わないから、温度を２０℃〜２４℃に設定したい、という運転条件を希望している場合において、利用者Ｕ_１は、希望する温度希望範囲Ｔ_１，Ｔ_２，…Ｔ_ｎを、機器Ｍ_１，Ｍ_２，…Ｍ_ｎに設けられている入力部あるいは別途用意されている利用者用装置の入力部に入力して設定する。

温度希望範囲としては、たとえば、「おまかせ」（つまり「常識的な範囲なら何度でも良い」）、「暖かめ」、「少し暖かめ」、「普通」、「少し涼しめ」、「涼しめ」、「数値範囲」（たとえば２０〜２５℃）といった範囲項目を予め用意しておき、その中から適宜利用者が選択できるようにする。

上記エアコン１の場合では「おまかせ」を入力設定し、エアコン２の場合では「２０℃〜２４℃」を入力設定する。

温度希望範囲の設定は、対象機器Ｍ毎に行っても、対象機器Ｍ全てに一括して行ってもよい。たとえば、全てのエアコンが「おまかせ」で良いと希望するのであれば、一括して全機器Ｍの温度希望範囲を「おまかせ」にセットすることが可能である。

またもちろん上記範囲項目は一例であって、より大まかな又は細かな範囲項目でも、数値範囲のみでも構わない。

各機器Ｍは、温度希望範囲Ｔが指定されると、その範囲内の適当な温度を設定温度として運転を開始する。たとえば、希望範囲のちょうど中間となる温度を設定温度として運転を始める、または、機器毎に予め決められた初期設定温度を設定温度として運転を始める、などが考えられる。

＜機器情報提示＞
次に、利用者Ｕ側では、入力された各機器Ｍに対する運転条件とその機器Ｍの稼動状況を組にした機器情報を、エネルギー供給事業者Ｅ側に送る。

運転条件には温度希望範囲Ｔ_１，Ｔ_２，…Ｔ_ｎが含まれており、稼動状況には現在設定されている温度ＣＴ_１，ＣＴ_２，…ＣＴ_ｎが含まれている。

利用者Ｕとエネルギー供給事業者Ｅの間には、イーサネット（登録商標）、電力線ネットワーク、光ネットワーク、電話回線などの無線または有線の情報ネットワークが構築されている。

ユーザＵ側の調整装置はプログラム形態を採ることができ、この場合、機器Ｍに設けられたまたは別途設けられたメモリ等に記憶され必要時にＣＰＵで読み出されて、各種処理が実行される。

エネルギー供給事業者Ｅ側の調整装置もプログラム形態を採ることができ、サーバコンピュータや専用コンピュータに設けられたメモリ等に記憶され必要時にＣＰＵで読み出されて、各種処理が実行される。

また、エネルギー供給事業者Ｅについては、本システムにて次述する調整を行なう者であればよいので、必ずしもエネルギー供給事業者Ｅに限られず、別の調整者がいる場合にはその者であってもよい。

＜温度調整＞
各利用者Ｕから機器情報を受信したエネルギー供給事業者Ｅ側の調整装置では、温度希望範囲Ｔ_１，Ｔ_２，…Ｔ_ｎと現在温度ＣＴ_１，ＣＴ_２，…ＣＴ_ｎに基づいて、利用者Ｕ別に各機器Ｍに適切な運転温度ＴＴを決定する。

運転温度の決定については、まず、温度希望範囲Ｔが上記「おまかせ」、「暖かめ」、「少し暖かめ」、「普通」、「少し涼しめ」、「涼しめ」といった範囲項目である場合、予め決められ記憶されている「数値範囲」へ変換される。たとえば、「暖かめ」は「数値範囲＝２５℃〜３５℃」に予め決められており、この数値範囲への変換が施される。

次に、それら温度希望範囲Ｔの数値範囲を集積し、必要に応じて各機器Ｍの運転温度ＴＴを決定する。

具体的には、たとえば、各機器Ｍのエネルギー総使用量がその機器に割り当てられている枠より十分に小さい場合には、各機器Ｍの温度希望範囲Ｔ中の適当な温度（たとえば２０℃〜３０℃ならばその中間値である２５℃）を各機器Ｍの運転温度ＴＴとする。

エネルギー総使用量が割当枠に近づいた場合（たとえば使用量が９０％を超えた場合）、各機器Ｍの運転温度ＴＴを変更する。たとえば、冷房装置の運転温度ＴＴを上昇させ、暖房装置の運転温度ＴＴを下降させる。

どの機器Ｍの運転温度ＴＴをどの程度上昇ないしは下降させるのかは、一意にはきまらず様々な方法が考えられる。

たとえば、全ての機器Ｍに関して同一割合で運転温度ＴＴを変更する方法や、温度希望範囲Ｔの範囲が広い機器Ｍの設定を優先的に変更するという方法などが利用可能である。前者の一具体例としては、一律１０％に設定する方法、つまり２０℃〜３０℃という温度希望範囲Ｔの機器ＭがＣＴ２５℃で現在運転している場合には２５＋（３０−２０）×０．１＝２６℃ないしは２４℃に設定する方法が挙げられる。

また、数理計画法、遺伝的アルゴリズムなどを使い、これらアルゴリズムのパラメータ設定を様々に変えることで、様々な温度調整手法が利用可能である。

いずれの手法であっても、エネルギー消費量を平坦化する温度調整が可能であれば特に限定されない。

図１に例示したエネルギー供給事業者Ｅ側の調整装置の温度調整モジュールＴＭには、これらを実行する温度調整機能が搭載されている。データベースＤＢは、送られてきた機器情報を利用者Ｕ別あるいは各利用者Ｕの機器Ｍ別に蓄積する。

＜運転指示＞
そして、上記決定された各機器Ｍの運転温度ＴＴを含む運転指示情報を、対応する各機器Ｍに送信する。

このことは、言い換えると、事業者Ｅが利用者Ｕの各機器Ｍに対して、従来の「正確な温度指定」を行ったということになる。

すなわち、利用者Ｕは温度希望範囲Ｔを設定するのであるが、機器Ｍではエネルギー供給事業者Ｅから送られてきた運転温度ＴＴに従って運転を行うので、従来の「正確な温度指定」と変わらない運転制御が行われることになる。

これにより、対象機器Ｍが「正確な温度指定」しか設定できないような従来型の機種であったとしても、その運転温度を事業者調整装置から指示する方法さえ用意すれば、従来型の機器においても本発明のシステムによる制御が可能となる。利用者Ｕの側から見ると、従来型の機器に対して本発明のシステムを利用する場合には、利用者調整装置上で温度希望範囲Ｔを指定することで、機器Ｍの温度指定を事業者Ｅに任せることが可能となる。

なお、事業者Ｅは、エネルギーの総使用量を監視しながら、必要に応じて各機器Ｍの「正確な温度指定」を繰り返し行って、機器Ｍの運転制御を行い、これによりエネルギーの総使用量を割当枠以内に抑えることが可能である。

＜機器運転＞
そして、上記運転温度ＴＴを含む運転指示情報を受け取った利用者Ｕの機器Ｍは、運転温度ＴＴにて運転を行う。

＜インセンティブ＞
利用者Ｕが従来型の運転方式、つまり「正確な温度指定」といった従来方式を選択するのではなく、本発明の温度希望範囲Ｔによる機器運転を選択した場合には、エネルギー供給事業者Ｅは利用者Ｕに対して、料金を割引くサービスや、他の付加サービスを提供することも可能である。

これはすなわち、積極的に運転希望範囲Ｔによる運転を選択したくなるようなインセンティブとして働き、温度希望範囲指定による運転制御への積極的な誘導に繋がる。

本発明はエネルギー消費のピーク値、つまり瞬間的に提供しなければないないエネルギー量の最大値を下げる効果が期待できるため、ピーク値を下げることによるコストダウンを、上に述べたインセンティブに充当することが可能なのである。

さらには、これらのインセンティブの内容は、予め定めておくことも可能であるし、事業者Ｅと利用者Ｕをつなぐネットワークを利用して動的にインセンティブの内容を変更することも可能であるのは言うまでもない。

また、事業者Ｅと利用者Ｕの間の基本契約として、エネルギー機器Ｍを運転する際には、温度希望範囲指定による利用予約でないと機器Ｍが動作しないような設定とし、利用者Ｕは温度希望範囲指定による利用予約のみを実行する代わりに、事業者Ｅは基本料金そのものを割り引くといったインセンティブの与え方もある。たとえば、利用者Ｕがエネルギー機器Ｍを事前に指定してその機器Ｍの運転方式を温度希望範囲指定の予約のみで運転可能な設定とし、その替わりに基本料金を定額で割り引くといったインセンティブの与え方が可能である。

システム上は、たとえば、利用者Ｕ側の機器Ｍまたは別途の調整装置からエネルギー供給事業者Ｅ側の調整装置に運転希望範囲Ｔが送られてきた場合、運転希望範囲Ｔによる運転が選択されたと判断し、その利用者Ｕに対して割引サービスや付加サービスを決定する。たとえば、エネルギー供給事業者Ｅ側に設けられている利用者データベースに登録されている利用者Ｕ別の料金設定データに、各種サービスデータを追加することで、代金請求の際に自動的に代金を減額した請求書等が作成される。

図１に例示した調整装置のインセンティブ決定モジュールはＩＭには、これを実行するインセンティブ機能が搭載されている。

以上のように、各利用者Ｕからの温度希望範囲Ｔおよび現在温度ＣＴを含む機器情報をエネルギー供給事業者Ｅにて集積し、エネルギー総消費量をモニターリングして、各利用者Ｕの各機器Ｍの運転温度ＴＴを自動的に決定することで、エネルギー消費量の平坦化を実現することができる。さらに、本発明の利用を促進させることが可能なインセンティブを導入できるエネルギー需給調整システムが実現される。

本発明の一実施形態を示したブロック図。

Claims (4)

1. 利用者が希望する各エネルギー消費機器Ｍの温度希望範囲Ｔの入力を受け付け、入力された温度希望範囲Ｔと該温度希望範囲Ｔ内で設定された現在温度ＣＴとを送出する利用者側装置、および
   各エネルギー消費機器Ｍのうちあるエネルギー消費機器Ｍ１のエネルギー総使用量が該機器Ｍ１の割当枠より小さい場合には送られてきた該機器Ｍ１の温度希望範囲Ｔ１中の適当な温度を運転温度ＴＴ１として決定し、割当枠に近づいた場合にはエネルギー消費量を平坦化するように運転温度ＴＴ１を変更し、運転温度ＴＴ１を利用者装置に送り、よってエネルギー総使用量を割当枠以内に抑えるよう温度希望範囲Ｔ内でのエネルギー消費機器Ｍの運転温度を自動調整する調整装置を備え、
   前記調整装置に運転希望範囲Ｔが送られてきた場合にその利用者に対して割引サービスあるいは付加サービスを設定する、ことを特徴とするエネルギー需給調整システム。
2. 利用者データベースに登録されている利用者のうちで運転希望範囲Ｔを送ってきた利用者の料金設定データに、サービスデータを追加することを特徴とする請求項１記載のエネルギー需給調整システム。
3. 利用者装置から送られてきた利用者が希望する各エネルギー消費機器Ｍの温度希望範囲Ｔに基づき、各エネルギー消費機器Ｍのうちあるエネルギー消費機器Ｍ１のエネルギー総使用量が該機器Ｍ１の割当枠より小さい場合には送られてきた該機器Ｍ１の温度希望範囲Ｔ中の適当な温度を運転温度ＴＴ１として決定し、割当枠に近づいた場合にはエネルギー消費量を平坦化するように運転温度ＴＴ１を変更し、運転温度ＴＴ１を利用者装置に送り、よってエネルギー総使用量を割当枠以内に抑えるよう温度希望範囲Ｔ内でのエネルギー消費機器Ｍの運転温度を自動調整し、
   さらに、前記調整装置に運転希望範囲Ｔが送られてきた場合にその利用者に対して割引サービスあるいは付加サービスを設定することを特徴とするエネルギー供給事業者側調整装置。
4. 利用者データベースに登録されている利用者のうちで運転希望範囲Ｔを送ってきた利用者の料金設定データに、サービスデータを追加することを特徴とする請求項３記載のエネルギー供給事業者側調整装置。

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