JP5016704B2 - 電力需要管理装置、および電力需要管理システム - Google Patents

電力需要管理装置、および電力需要管理システム Download PDF

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Description

本発明は、需要家の電力需要管理する電力需要管理装置、および電力需要管理システムに関する。
特許文献１には、特定地域の消費電力量が所定の基準値を超えると、その地域の需要家に一斉同報で節電要請が発信されるシステムが開示されている。特許文献２には、電力デマンド制御の要請に対する各需要家装置による協力の実績データから、各需要家装置が協力するかどうかの行動を予測するシステムが開示されている。
特許文献１ 特開２００２−３４５１７７号公報
特許文献２ 特開２００９−１４２０２３号公報
とろこで、特定規模電気事業者などの事業者が、一般電気事業者の送電線網を利用して、保有または契約している電源から契約している需要家に対して電力を供給する場合がある。このような事業者は、将来の予め定められた期間における電力需要を予測して、予測された電力需要を満たすべく当該期間における電力を予め買い付けている。
一方、近年、二酸化炭素の削減等の観点から、予測された電力需要を満たす電力を事前にすべて買い付けて需要家に提供することが好ましくない場合もある。
そこで、本発明は、省エネルギーを実現可能な電力需要管理装置および電力需要管理システムを提供する。
本発明の1つの形態に係る電力需要管理装置は、将来の予め定められた期間について予測された電力需要である予測電力需要を取得する電力需要取得部と、電力需要の抑制を需要家に要請する要請方法または要請条件毎に、要請方法または要請条件で需要家に要請した場合に需要家が要請を許諾する確率を示す感応度を需要家毎に保持する需要家情報保持部と、予測電力需要が予め定められた目標値を超える場合、第１の要請方法または要請条件に対する感応度が第１の基準値以上の第１の需要家を選択し、第２の要請方法または要請条件に対する感応度が第２の基準値以上の第２の需要家を選択する需要家選択部と、第１の需要家に対して第１の要請方法または要請条件で電力需要の抑制を要請し、第２の需要家に対して第２の要請方法または要請条件で電力需要の抑制を要請する抑制要請部とを備える。
上記の電力需要管理装置において、電力需要取得部は、電力需要の要請に対する第１の需要家および第２の需要家の感応度に基づいて予測される応答結果に基づいて更新された新たな予測電力需要を取得し、要請選択部は、新たな予測電力需要が目標値を超える場合、再度、要請方法または要請条件の選択を受け付けてもよい。
上記の電力需要管理装置において、要請方法は、抑制要請部が電力需要の抑制を要請する要請時刻を含み、需要家情報保持部は、要請時刻毎の感応度を需要家毎に保持してもよい。
上記の電力需要管理装置において、要請条件は、電力需要の抑制を許諾した場合に需要家に対して与えられる報酬の内容を含み、需要家情報保持部は、報酬の内容毎の感応度を前記需要家毎に保持してもよい。
上記の電力需要管理装置において、要請条件は、抑制要請部が電力需要の抑制を要請する時間帯に予想される環境条件を含み、需要家情報保持部は、前記環境条件毎の感応度を前記需要家毎に保持してもよい。
上記の電力需要管理装置において、電力需要の要請に対する第１の需要家および第２の需要家の応答結果を保持する応答結果保持部と、応答結果に基づいて前記要請を許諾した需要家に対して電力抑制指示を送信する抑制指示部とを備えてもよい。
上記の電力需要管理装置において、需要家情報保持部は、抑制要請部が電力需要の抑制を要請する要請時刻と、電力需要の抑制を許諾した場合に需要家に対して与えられる報酬額とを関連付けて需要家毎に保持し、報酬額は、電力抑制指示が送信される送信時刻に前記要請時刻が近いほど高くてもよい。
本発明の１つの態様に係る電力需要管理システムは、上記の電力需要管理装置と、電力抑制指示を受信したことに対応して、需要家が使用する電気機器に対して電力抑制を実行するロボットと、を備える。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る電力需要管理システムの全体構成を示す図である。 電力需要管理装置の機能ブロックを示す図である。 需要家情報保持部が保持する需要家情報の一例を示す図である。 応答結果保持部が保持する応答結果情報の一例を示す図である。 電力需要管理装置が、需要家に対して電力需要の抑制を要請する手順の一例を示すフローチャートである。 電力需要管理装置が、各需要家に対してそれぞれの要請時刻に電力需要の抑制を要請した場合に、予測される電力需要の変化の様子を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係る電力需要管理システムの全体構成を示す。電力需要管理システムは、電力需要管理装置１００とロボット２００とを含む。電力需要管理装置１００とロボット２００とはネットワークを介して通信する。電力需要管理装置１００は、電力需要を抑制すべく、事前に電力需要を抑制することを許諾された需要家に対応するロボット２００に対して電力抑制指示を送信する。
ロボット２００は、需要家の家屋内に配備されている。ロボット２００は、電力抑制指示を受けたことに対応して、家屋内を移動し、家屋内の複数の機器に対して電力抑制を実行する。複数の機器は、電力を消費する電気機器でよく、例えば、照明装置、エアコン、テレビである。複数の機器は、商用電源からの電力が供給される。複数の機器は、それぞれ赤外線受光部およびスイッチを備える。ロボット２００は、アーム機構を有し、電力抑制指示に対応してアーム機構によりスイッチをオフすることで、複数の機器の電源をオフし、電力需要を抑制してもよい。ロボット２００は、赤外線送信部を有し、電力抑制指示に対応して赤外線送信部よりオフ命令を複数の機器に送信することで、複数の機器の電源をオフし、電力需要を抑制してもよい。ロボット２００は、電力抑制指示に対応して、赤外線受光部またはスイッチを介して照明装置の照度を調整することで、電力需要を抑制してもよい。ロボット２００は、電力抑制指示に対応して、赤外線受光部またはスイッチを介して、エアコンの設定温度を調整することで、電力需要を抑制してもよい。
図２は、電力需要管理装置１００の機能ブロックを示す図である。電力需要予測部１１０は、過去の電力需要、予想される環境条件等に基づいて将来の予め定められた予測期間、例えば翌日あるいは３０分後の電力需要を予測電力需要として予測する。なお、電力需要は、例えば、翌日の３０分単位の電力値でもよい。電力需要取得部１１２は、電力需要予測部１１０から予測電力需要を取得するとともに、目標値保持部１１５が保持する目標値を取得する。なお、電力需要取得部１１２は、予測電力需要として取得された各時間帯の予測電力値のうち特定の時間帯、例えば消費電力がピークとなる時間帯の予測電力値が予め定められた割合、例えば、３０％電力量が削減された値を目標値として算出してもよい。電力需要取得部１１２は、予測電力需要が目標値を超えるか否かを判定して、その判定結果を需要家選択部１１４に提供する。電力需要取得部１１２は、予測電力需要として取得された各時間帯の予測電力値と、各時間帯の目標電力値とを比較し、予測電力値が目標電力値を超える時間帯が存在するか否かを判定することで、予測電力需要が目標値を超えるか否かを判定してもよい。
需要家情報保持部１２０は、電力需要の抑制を要請する要請方法または要請条件毎に、要請方法または要請条件で需要家に要請した場合に需要家が要請を許諾する確率を示す感応度を需要家毎に保持する。需要家情報保持部１２０は、要請方法と要請条件とを関連付けて需要家毎に感応度を保持してもよい。ここで、要請方法は、需要家に対して抑制を要請する要請時刻を含んでもよい。また、要請方法は、需要家に対して抑制を要請する通信方法、例えば、電話、ＦＡＸ、電子メールのいずれかの通信方法を含んでもよい。要請条件は、需要家が要請に応じた場合に与えられる報酬の内容、例えば、報酬額、品物の種類を含んでもよい。需要家によっては、要請時刻、通信方法または報酬額などによって要請に応じる確率、つまり感応度が変わる場合もある。そこで、本実施形態では、要請方法または要請条件毎の感応度を需要家毎に保持する。また、需要家情報は、気温、天気、季節などの環境条件に関連付けて感応度を示してもよい。例えば、要請時刻、報酬額、および季節の組み合わせ毎に、それぞれの需要家の感応度を示した需要家情報を、需要家情報保持部１２０が保持してもよい。なお、電力需要管理装置１００は、需要家の要請に対する応答結果の履歴に基づいてそれぞれの需要家の感応度を更新してもよい。
需要家選択部１１４は、予測電力需要が目標値を超える場合には、予測電力需要が目標値を下回るように調整すべく、需要家情報保持部１２０を参照して、複数の要請方法または／および要請条件を選択する。選択される要請方法および要請条件は、需要家選択部１１４に予め保持させておいてもよい。例えば、要請時刻と報酬額とを関連付けた複数の組み合わせを需要家選択部１１４に予め保持させておいてもよい。また、需要家選択部１１４は、複数の要請方法および要請条件をその都度ユーザに指定させてもよい。さらに、需要家選択部１１４は、要請時刻と報酬額とを関連付けた複数の組み合わせを環境条件毎に保持してもよい。この場合、需要家選択部１１４は、後述の環境情報取得部１１６から提供された環境情報に示される環境条件、例えば、季節、気温などに対応する要請時刻と報酬額とを関連付けた複数の組み合わせを選択してもよい。需要家選択部１１４は、選択されたそれぞれの要請方法および要請条件の組み合わせに対応する各需要家の感応度を、需要家情報保持部１２０を参照することで特定する。さらに需要家選択部１１４は、特定された各需要家の感応度に基づいて、予測電力需要が目標値を下回るように調整すべく、最適な需要家を要請方法および要請条件の組み合わせ毎に選択する。需要家選択部１１４は、例えば、予め定められた基準値以上の感応度を有する需要家を要請方法および要請条件の組み合わせ毎に選択することで、予測電力需要を目標値以下にすべく調整する。需要家選択部１１４は、例えば、予測電力需要を目標値以下にするのに必要な電力削減量の大きさ毎に基準値をそれぞれ保持してもよい。この場合、需要家選択部１１４は、予測電力需要および目標値から算出される電力削減量に対応する基準値を特定して、特定された基準値以上の感応度を有する需要家を要請方法および要請条件の組み合わせ毎に選択してもよい。需要家選択部１１４は、予測電力需要が目標値を下回ることが可能な、要請方法および要請条件の組み合わせ毎の要請対象の需要家を選択した後、要請方法および要請条件の組み合わせ毎の要請対象の需要家を示した要請情報を抑制要請部１１８に提供してもよい。
環境情報取得部１１６は、予測期間における気温、温度、湿度等の環境情報を取得し、需要家選択部１１４に提供する。環境情報取得部１１６は、例えば、インターネット等のネットワークを介して環境情報を取得してもよい。抑制要請部１１８は、需要家選択部１１４によって選択された需要家に対して電力抑制の要請を示す要請情報を送信する。抑制要請部１１８は、選択された需要家の家屋内に設置されたロボット２００、または選択された需要家が保持する携帯端末を介して要請情報を送信してもよい。要請情報は、電力需要の抑制を実行する時刻である抑制実行時刻、許諾した場合に与えられる報酬額を示してもよい。また、抑制要請部１１８は、要請された需要家からの応答結果をロボット２００または携帯端末を介して取得し、応答結果保持部１２２に登録する。抑制指示部１２４は、応答結果保持部１２２を参照して、需要家によって許諾された要請方法および要請条件に基づいて、需要家に電力抑制指示を送信する。抑制指示部１２４は、許諾された需要家に対応するロボット２００に対して電力抑制指示を送信してもよい。
図３は、需要家情報保持部１２０が保持する需要家情報の一例を示す。需要家情報は、例えば、要請方法としての要請時刻および要請条件としての報酬額に関連付けて需要家毎に感応度を示す。図３の（Ａ）に示す需要家情報は、要請時刻が抑制実行時刻の１２時間前で、報酬額が１０円である場合における各需要家の感応度が示されている。図３の（Ｂ）に示す需要家情報は、要請時刻が抑制実行時刻の６時間前で、報酬額が２０円である場合における各需要家の感応度が示されている。図３の（Ｃ）に示す需要家情報は、要請時刻が抑制実行時刻の１時間前で、報酬額が３０円である場合における各需要家の感応度が示されている。
なお、抑制実行時刻は、例えば、電力抑制の要請を行う前に予測された予測電力需要が目標値を超える予測時刻より予め定められた時間前の時刻でもよい。さらに、要請時刻が抑制実行時刻に近づくほど報酬額を高くしてもよい。これにより、例えば、特定規模電気事業者などの事業者が需要家に対して提供すべき報酬額をできるだけ抑制し、かつ、目標値を超えることにより不足電力を改めて買い付けることによるコスト増加を削減することができる。つまり、抑制実行時刻までの時間に比較的余裕がある場合には、需要家に対して報酬額を低く提示して、その額でも抑制に応じてもらえる需要家を確保しておく。これにより、需要家に対して提供すべき報酬額を低く抑えることができる。加えて、抑制実行時刻の直前になっても、依然として予測電力需要が目標値を超える場合には、不足電力を買い付けることにより発生するコストよりも安い範囲内で以前に提示された報酬額よりも高い報酬額を需要家に提示して、需要家から許諾を受け易くする。これにより、実際の電力需要が目標値を超えることにより不足電力を改めて買い付けることを防止することができる。
需要家選択部１１４は、図３に示す需要家情報を参照して、各需要家の感応度と予め定められた基準値とを比較して、当該基準値よりも感応度が高い需要家を、要請方法または要請条件毎、あるいは要請方法および要請条件の組み合わせ毎に選択する。なお、基準値は、要請方法または要請条件毎、あるいは要請方法および要請条件の組み合わせ毎に異なる値でもよい。
図４は、応答結果保持部１２２が保持する応答結果情報の一例を示す。応答結果情報は、需要家毎にどの要請条件にて要請を許諾したか否かの応答結果を示す。例えば、応答結果保持部は、いくらの報酬額でどの需要家が要請を許諾したかを示す応答結果情報を保持する。なお、抑制指示部１２４は、図４に示すような応答結果情報を参照して、許諾した需要家に対して、予め定められた抑制実行時刻に電力抑制指示を送信する。
以上の通り、電力需要管理装置１００は、例えば、抑制実行時刻に達するまでの間の複数の要請時刻毎に、それぞれの報酬額を予め設定しておく。そして、電力需要管理装置１００は、それぞれの要請時刻および報酬額で要請した場合におけるそれぞれの需要家の感応度に基づいて、予測電力需要を目標値以下にすべく、それぞれの要請時刻に要請すべき需要家を選択する。ここで、目標値に対応する電力需要は、需要家が抑制を許諾することにより削減される電力量も加味されている。よって、例えば、特定規模電気事業者などの事業者が、このような削減される電力量が加味された予測電力需要に基づいて電力を買い付けることで、事前に買い付ける電力を削減することでき、省エネルギーを実現することができる。
図５は、電力需要管理装置１００が、需要家に対して電力需要の抑制を要請する手順の一例を示すフローチャートである。
電力需要取得部１１２は、電力需要予測部１１０から現時点から３０分後の予測電力需要を取得する（Ｓ２００）。電力需要取得部１１２は、目標値保持部１１５に保持される目標値を取得し、予測電力需要が目標値を超えるか否かを判定する（Ｓ２０２）。比較の結果、予測電力需要が目標値を超えていなければ、処理を終了する。
一方、予測電力需要が目標値を超える場合には、需要家選択部１１４は、要請方法および要請条件を特定する（Ｓ２０４）。需要家選択部１１４は、事前に設定された実行予定の要請時刻と報酬額とを関連付けた複数の組み合わせを保持しておき、現在時刻から最も早い要請時刻と、当該要請時刻に対応する報酬額を特定してもよい。次いで、需要家選択部１１４は、特定された要請方法および要請条件に対応する需要家情報を参照して、特定された要請方法および要請条件に対して事前に設定された基準値、例えば７０％以上の感応度を有する需要家を選択する（Ｓ２０６）。抑制要請部１１８は、特定された要請方法に示される要請時刻に、選択された各需要家に対して電力需要の抑制を要請する（Ｓ２０８）。
続いて、各需要家からの応答結果に対応して、抑制要請部１１８は、各需要家の応答結果を応答結果保持部１２２に登録する（Ｓ２１０）。また、電力需要予測部１１０は、各需要家の応答結果に基づいて改めて予測電力需要を予測する。電力需要予測部１１０は、例えば、需要家が抑制を許諾した場合に削減される電力量を需要家毎に削減電力量として予め保持していてもよい。この場合、電力需要予測部１１０は、応答結果を参照して、許諾した需要家の削減電力量を特定し、特定された削減電力量に基づいて予測電力需要を更新する。電力需要取得部１１２は、更新後の予測電力需要を取得し（Ｓ２１２）、更新後の予測電力需要が目標値を超えるか否かを判定する（Ｓ２１４）。判定の結果、更新後の予測電力需要が目標値を超えなくなるまで、ステップＳ２０４〜ステップＳ２１４の処理を繰り返す。
以上の通り、電力需要管理装置１００は、抑制実行時刻が経過するまでの間、感応度に基づいて選択された需要家に対して抑制の要請を繰り返す。これにより、電力需要管理装置１００は、例えば事前に買い付けられた電力に対応する目標値を予測電力需要が超えないように、電力需要を制御することができる。
図６は、電力需要管理装置１００が、各需要家に対してそれぞれの要請時刻に電力需要の抑制を要請した場合に、予測される電力需要の変化の様子を示す図である。なお、点線３００は目標値を示し、実線３１０は予測電力需要を示す。
まず、（１）は、電力需要予測部１１０が翌日の電力需要を予測した時点での予測電力需要および目標値を示す。（２）は、第１の要請時刻、例えば、抑制実行時刻の１２時間前に、基準値以上の感応度を有する需要家に対して抑制を要請した場合の予測電力需要の様子を示す。（３）は、第２の要請時刻、例えば、抑制実行時刻の６時間前に基準値以上の感応度を有する需要家に対して抑制を要請した場合の予測電力需要の様子を示す。（４）は、第３の要請時刻、例えば、抑制実行時刻の１時間前に基準値以上の感応度を有する需要家に対して抑制を要請した場合の予測電力需要の様子を示す。
以上の通り、本実施形態では、電力需要管理装置１００は、それぞれの要請方法および要請条件で要請を行った場合におけるそれぞれの需要家の感応度に基づいて、予測電力需要を目標値以下にすべく、それぞれの要請時刻に要請すべき需要家を選択し、予測電力需要を目標値まで削減させる。これにより、例えば、特定規模電気事業者などの事業者が、電力需要の抑制が実行された場合に削減される電力量が加味された予測電力需要に基づいて電力を買い付けることで、事前に買い付ける電力を削減することでき、省エネルギーを実現することができる。
また、本実施形態では、電力需要管理装置１００は、抑制実行時刻が経過するまでの間、感応度に基づいて選択された需要家に対して抑制の要請を繰り返す。これにより、電力需要管理装置１００は、例えば事前に買い付けられた電力に対応する目標値を予測電力需要が超えないように、電力需要を制御することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１００ 電力需要管理装置
１１０ 電力需要予測部
１１２ 電力需要取得部
１１４ 需要家選択部
１１５ 目標値保持部
１１６ 環境情報取得部
１１８ 抑制要請部
１２０ 需要家情報保持部
１２２ 応答結果保持部
１２４ 抑制指示部
２００ ロボット

Claims (6)

  1. 将来の予め定められた期間について予測された電力需要である予測電力需要を取得する電力需要取得部と、
    電力需要の抑制を需要家に要請する要請方法および要請条件毎に、前記要請方法または前記要請条件で前記需要家に要請した場合に前記需要家が要請を許諾する確率を示す感応度を需要家毎に保持する需要家情報保持部と、
    前記予測電力需要が予め定められた目標値を超える場合、第１の要請方法および第１の要請条件に対する感応度が、前記予測電力需要を前記目標値以下にするのに必要な電力削減量の大きさに基づいて定められる第１の基準値以上の第１の需要家を選択し、第２の要請方法および第２の要請条件に対する感応度が、前記予測電力需要を前記目標値以下にするのに必要な電力削減量の大きさに基づいて定められる第２の基準値以上の第２の需要家を選択する需要家選択部と、
    予め定められた抑制実行時刻に電力需要の抑制を実行することを、前記第１の要請条件で要請する要請情報を前記第１の需要家に対して前記第１の要請方法で送信し、前記抑制実行時刻に電力需要の抑制を実行することを、前記第２の要請条件で要請する要請情報を前記第２の需要家に対して前記第２の要請方法で送信する抑制要請部と、
    前記電力需要の要請に対する前記第１の需要家および前記第２の需要家の応答結果を保持する応答結果保持部と、
    前記応答結果に基づいて前記要請を許諾した需要家に対して電力抑制指示を送信する抑制指示部と
    を備え、
    前記要請方法は、前記抑制要請部が前記要請情報を送信する要請時刻、および前記抑制要請部が前記要請情報を送信するための通信方法を含み、
    前記需要家情報保持部は、前記要請時刻毎および前記通信方法毎の感応度を前記需要家毎に保持し、かつ前記抑制要請部が前記電力需要の抑制を要請する要請時刻と、前記電力需要の抑制を許諾した場合に前記需要家に対して与えられる報酬額とを関連付けて前記需要家毎に保持し、前記報酬額は、前記電力抑制指示が送信される送信時刻に前記要請時刻が近いほど高い、
    電力需要管理装置。
  2. 前記要請条件は、前記電力需要の抑制を許諾した場合に前記需要家に対して与えられる報酬の内容を含み、
    前記需要家情報保持部は、報酬の内容毎の感応度を前記需要家毎に保持する
    請求項１に記載の電力需要管理装置。
  3. 前記要請条件は、前記抑制要請部が前記電力需要の抑制を要請する時間帯に予想される環境条件を含み、
    前記需要家情報保持部は、前記環境条件毎の感応度を前記需要家毎に保持する
    請求項１または請求項２に記載の電力需要管理装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電力需要管理装置と、
    前記電力抑制指示を受信したことに対応して、前記需要家が使用する電気機器に対して電力抑制を実行するロボットと、
    を備える電力需要管理システム。
  5. 前記ロボットは、アーム機構を有し、前記電力抑制指示を受信したことに対応して、前記アーム機構により前記電気機器のスイッチをオフすることで、前記電力抑制を実行する
    請求項４に記載の電力需要管理システム。
  6. 前記ロボットは、赤外線送信部を有し、前記電力抑制指示を受信したことに対応して、前記赤外線送信部よりオフ命令を前記電気機器の赤外線受光部に向けて送信することで、前記電力抑制を実行する
    請求項４または請求項５に記載の電力需要管理システム。
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