JP5897615B2 - 負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御方法およびプログラムに関する。

電気自動車や温水器などの蓄電負荷や蓄熱負荷を用いて需給バランスをとるため、マルチエージェント技術を用いた自律分散制御が研究されている。たとえば、特許文献１では、供給可能な電力量、電源設備の種別などを連絡し合うシステムが開示されている。

特開２０１２−２４９３８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、マルチエージェントの間で協調制御を行うには各種の情報を連絡し合う必要があり、各エージェントは自律制御に加えて協調制御のために複雑な処理を行う必要がある。

本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、分散した負荷を容易に制御することのできる、負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、負荷制御装置であって電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と通信可能に接続され、
前記負荷装置の受電電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を各前記負荷装置から取得する逸脱電圧取得部と、
前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定する制御量決定部と、
前記電力価格と前記消費電力との関係を表す情報である需要情報を前記負荷装置から取得する需要情報取得部と、
前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、
前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信する価格シグナル送信部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の負荷制御装置は、前記負荷装置による消費電力の合計と前記逸脱電圧の合計との関係式を過去の実績値に基づいて算出する需要逸脱電圧関係式算出部をさらに備え、前記制御量決定部は、前記逸脱電圧が０となる前記消費電力の合計を前記制御量として前記関係式から算出するようにしてもよい。

また、本発明の負荷制御装置では、前記需要情報は、前記負荷装置が電力消費を開始する前記電力価格である買電価格と、前記買電価格における単位時間あたりの前記消費電力とを含むようにしてもよい。

また、本発明の負荷制御装置では、前記適正価格決定部は、前記需要情報に基づいて前記電力価格と前記消費電力の合計との関係を表す需要曲線を作成し、前記需要曲線における前記制御量に対応する前記電力価格を前記適正価格として決定するようにしてもよい。

また、本発明の他の態様は、負荷制御システムであって、電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と、前記複数の負荷装置と通信可能に接続されるサーバ装置とを含んで構成され、前記負荷装置は、前記電力価格と消費電力との関係を表す情報である需要情報を作成して前記サーバ装置に送信する需要情報送信部と、前記負荷装置が測定した電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を前記サーバ装置に送信する逸脱電圧送信部と、を備え、前記サーバ装置は、前記逸脱電圧を各前記負荷装置から受信する逸脱電圧取得部と、前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定する制御量決定部と、前記負荷装置から前記需要情報を受信する需要情報受信部と、前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信する価格シグナル送信部と、を備え、前記負荷装置は、前記サーバ装置から前記価格シグナルを受信する価格シグナル受信部と、前記価格シグナルが示す前記電力価格に応じて電力の消費を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の負荷制御システムでは、前記負荷装置は、電力を消費する価格である買電価格を、前記逸脱電圧が大きいほど高くなるように決定する買電価格決定部をさらに備え、前記需要情報は、前記買電価格と前記負荷装置を動作させて場合の消費電力とを含むようにしてもよい。

また、本発明の負荷制御システムでは、前記負荷装置は蓄電負荷装置または蓄熱負荷装置であり、前記需要情報は、前記負荷装置が電力消費を開始する前記電力価格である買電価格と、前記買電価格における単位時間あたりの前記消費電力とを含み、前記負荷装置の受電電圧をＶ、前記基準電圧をＶ０、前記逸脱電圧をｄＶとして、ｄＶは式ｄＶ＝Ｖ−Ｖ０により算出され、前記負荷装置の蓄電容量または蓄熱容量をＷｓ、前記消費電力をＱ、現在の蓄電量または蓄熱量をＷ、現在から前記負荷装置を使用開始するまでの時間をＴ、前記蓄電量または蓄熱量をＷから最大値にするまでに要する時間をＴｆとして、Ｔｆは式Ｔｆ＝（Ｗｓ−Ｗ）÷Ｑにより算出され、前記需要情報送信部は、前記買電価格をＰ、前記買電価格の最大値をＰｍａｘ、前記逸脱電圧の最大値をＶａとして、Ｔｆ÷Ｔが所定値未満である場合には、Ｐを式Ｐ＝Ｐｍａｘ×｛（１−Ｔｆ÷Ｔ）÷２×Ｖａ×ｄＶ＋（１＋Ｔｆ÷Ｔ）÷２｝により算出し、Ｔｆ÷Ｔが前記所定値以上である場合には、Ｐ＝Ｐｍａｘとするようにしてもよい。

また、本発明の他の態様は、負荷制御方法であって、電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と通信可能に接続されたコンピュータが、前記負荷装置の受電電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を各前記負荷装置から取得するステップと、前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定するステップと、前記電力価格と前記消費電力との関係を表す情報である需要情報を前記負荷装置から取得するステップと、前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信するステップと、
を実行することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、負荷制御のためのプログラムであって、電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と通信可能に接続されたコンピュータに、前記負荷装置の受電電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を各前記負荷装置から取得するステップと、前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定するステップと、前記電力価格と前記消費電力との関係を表す情報である需要情報を前記負荷装置から取得するステップと、前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信するステップと、
を実行させる

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、分散した負荷を容易に制御することができる。

本実施形態の電力システムの全体構成の一例を示す図である。 蓄電装置１０のハードウェア構成例を示す図である。 蓄電エージェント１１のソフトウェア構成例を示す図である。 逸脱電圧ｄＶと買電価格Ｐとの関係を表すグラフの例である。 蓄電エージェント１１による処理の流れを示す図である。 需要情報送信処理の流れを示す図である。 サーバ２０のハードウェア構成例を示す図である。 サーバ２０のソフトウェア構成例を示す図である。 サーバ２０による処理の流れを示す図である。 適正価格の決定方法を説明する図である。 制御量の決定処理の流れを示す図である。 需要逸脱電圧量関係式を説明する図である。

＝＝システムの全体構成＝＝
以下、本発明の一実施形態に係る電力システムについて説明する。図１は本実施形態の電力システムの全体構成の一例を示す図である。本実施形態の電力システムは、蓄電装置１０およびサーバ２０を含んで構成される。蓄電装置１０およびサーバ２０はそれぞれ通信機能を有しており、通信ネットワーク３０を介して互いに通信可能に接続されている。通信ネットワーク３０は、たとえばインターネットであり、たとえば公衆電話回線、携帯電話回線、無線通信路、専用電話回線、電力線、シリアルケーブル、イーサネット（登録商標）などにより構築される。

蓄電装置１０は電力価格に応じて蓄電池に対して充電または放電を行う負荷装置である。

サーバ２０は、需給バランスをとる適正な電力価格（以下、適正価格という。）を決定する、たとえばパーソナルコンピュータおよびワークステーションなどのコンピュータである。サーバ２０は決定した適正価格を示す情報（以下、価格シグナルという。）を負荷システム１０に送信する。これにより、本実施形態の電力システムでは、負荷システム１０による充電または放電の自律制御を行わせつつ、電力系統における需給バランスがとれるように適正な価格を設定しようとするものである。本実施形態では、サーバ２０は電力系ごとに変電所に設置され、同一エリア（同一電力系統）内の蓄電装置１０を制御するものとする。

＝＝蓄電装置１０の構成＝＝
図２は、蓄電装置１０のハードウェア構成例を示す図である。蓄電装置１０は、蓄電エージェント１１および蓄電池１２を備える。蓄電池１２は外部からの制御により充電および放電を行う一般的な蓄電池を想定している。蓄電エージェント１１は、蓄電池１２を制御するコンピュータである。蓄電エージェント１１は、後述するように価格シグナルに応じて蓄電池１２が充電または放電を行うように蓄電池１２を制御する。

蓄電エージェント１１は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、通信インタフェース１０４、制御インタフェース１０５を備える。記憶装置１０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、たとえばフラッシュメモリ、ソリッドステートドライブおよびハードディスクドライブなどである。ＣＰＵ１０１は記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース１０４は、通信ネットワーク３０に接続するためのインタフェースであり、例えば、電力線に接続して電力線通信（ＰＬＣ；Power Line Communications）を行うためのＰＬＣモデム、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信網に接続するための無線通信機、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタなどである。制御インタフェース１０５は、蓄電池１２と接続するためのインタフェースである。制御インタフェース１０５は、たとえば、シリアル通信を行うためのインタフェースであってもよいし、電気信号を出力するための端子であってもよいし、蓄電池１２と情報通信を行うための通信インタフェースであってもよい。蓄電エージェント１１は、制御インタフェース１０５を介して命令信号を負荷１２に送信することにより蓄電池１２を制御することができる。

図３は、蓄電エージェント１１のソフトウェア構成例を示す図である。蓄電エージェント１１は、蓄電情報取得部１１１、買電価格決定部１１２、需要情報送信部１１３、価格シグナル受信部１１４、充放電制御部１１５、蓄電情報記憶部１３１および価格シグナル記憶部１３２を備える。

なお、蓄電情報取得部１１１、買電価格決定部１１２、需要情報送信部１１３、価格シグナル受信部１１４および充放電制御部１１５は、負荷システム１０の負荷エージェント１１が備えるＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより実現され、負荷情報記憶部１３１および価格シグナル記憶部１３２は、メモリ１０２および記憶装置１０３が提供する記憶領域の一部として実現される。

蓄電情報記憶部１３１は、蓄電池１２に関する情報（以下、蓄電情報という。）を記憶する。蓄電情報には、蓄電池１２の単位時間あたりの消費電力、蓄電池１２の容量、使用開始時刻、電力価格の最高価格（以下、Ｐｍａｘと記載する。）などが含まれる。蓄電池１２は使用開始時刻までに容量分充電されるものとし、電力価格が買電価格以下であれば蓄電池１２への充電を行い、電力価格がＰｍａｘを超えている場合には充電を行わない。

蓄電情報取得部１１１は、蓄電情報を取得し、取得した蓄電情報を蓄電情報記憶部１３１に登録する。蓄電情報取得部１１１は、ユーザから蓄電情報の入力を受け付けるようにすることができる。また、たとえば蓄電池１２の容量については、蓄電情報取得部１１１は制御インタフェース１０５を介して蓄電池１２から取得するようにすることもできる。また、蓄電情報取得部１１１は、蓄電池１２の現在の蓄電量を取得する。蓄電情報取得部１１１は、ユーザから現在の蓄電量の入力を受け付けるようにしてもよいし、制御インタフェース１０５を介して蓄電池１２から現在の蓄電量を取得するようにしてもよい。また、蓄電情報取得部１１１は、蓄電装置１０が配電線から受電している電圧（受電電圧という。）を測定する。

買電価格決定部１１２は、蓄電装置１０が電力を消費する価格、すなわち蓄電池１２に充電を行う価格（以下、買電価格という。）を決定する。買電価格決定部１１２は、蓄電池１２の現在の蓄電量と受電電圧とに応じて買電価格を決定する。買電価格決定部１１２は、たとえば蓄電池１２の容量と現在の蓄電量との差が大きいほど安くなるように買電価格を決定する。また、買電価格決定部１１２は、たとえば受電電圧と所定の基準電圧との差（以下、逸脱電圧という。）が大きいほど高くなるように買電価格を決定する。本実施形態では、受電電圧をＶ［Ｖ］、基準電圧をＶ０［Ｖ］、逸脱電圧をｄＶ［Ｖ］、逸脱電圧の許容最大値をＶａ［Ｖ］、蓄電池１２の容量をＷｓ［ｋＷｈ］、単位時間あたりの消費電力をＱ［ｋＷ］、蓄電池１２の現在の蓄電量をＷ［ｋＷｈ］、現在時刻から使用開始時刻までの時間をＴ［ｈ］、蓄電池１２の最小容量から満充電までにかかる時間をＴｆ０［ｈ］、現在の蓄電量から満充電までにかかる時間をＴ［ｈ］として、買電価格Ｐを次式（１）〜（４）により算出する。

図４は、逸脱電圧ｄＶと買電価格Ｐとの関係を表すグラフの例である。このように、逸脱電圧ｄＶが大きくなるほど買電価格Ｐは高くなるように決定される。

需要情報送信部１１３は、蓄電装置１０による電力需要に関する情報（以下、需要情報という。）をサーバ２０に送信する。需要情報には、蓄電エージェント１１を特定するための情報（以下、エージェントＩＤという。）、買電価格、消費電力および逸脱電圧が含まれる。需要情報送信部１１３は、当該蓄電エージェント１１のエージェントＩＤと、蓄電情報記憶部１３１に記憶されている買電価格および消費電力と、蓄電情報取得部１１１が測定した受電電圧Ｖから基準電圧Ｖ０を引いた逸脱電圧ｄＶとを含めた需要情報をサーバ２０に送信する。

価格シグナル受信部１１４は、サーバ２０から送信される価格シグナルを受信する。価格シグナル受信部１１４は、サーバ２０から受信した価格シグナルを価格シグナル記憶部１３２に登録する。

充放電制御部１１５は、価格シグナルに応じて蓄電池１２を制御する。充放電制御部１１５は、価格シグナル記憶部に１３２に記憶されている価格シグナルが、蓄電情報記憶部１３１に記憶されている買電価格以下である場合に、蓄電池１２への充電を行い、蓄電池１２が満充電になった（蓄電池１２の蓄電量が蓄電池１２の容量になった）場合、または、価格シグナルが買電価格を超えた場合には、蓄電池１２への充電を停止する。なお、蓄電池１２への充電の制御は一般的な制御であるものとして、ここでは説明を省略する。

＝＝蓄電装置１０の処理＝＝
図５は、蓄電エージェント１１による処理の流れを示す図である。

買電価格決定部１１２は、蓄電情報記憶部１３１に記憶されている使用開始時刻をｔ０とし（Ｓ４０１）、蓄電情報記憶部１３１に記憶されている容量（Ｗｓ）を、単位時間あたりの消費電力（Ｑ）で割った値をＴｆ０とする（Ｓ４０２）。蓄電エージェント１１は以下の処理を繰り返す。

蓄電エージェント１１は、図６に示す需要情報送信処理を実行する（Ｓ４０３）。

図６に示すように、蓄電装置１０が切（ＯＦＦ）であるとき（Ｓ４２１：ＹＥＳ）、蓄電情報取得部１１１は、受電電圧Ｖを計測し（Ｓ４２２）、計測した受電電圧Ｖから基準電圧Ｖ０を減算して逸脱電圧ｄＶを算出する（Ｓ４２３）。買電価格決定部１１２は、ｔ０から現在時刻ｔを引いて、使用開始時刻までの時間Ｔを算出する（Ｓ４２４）。蓄電情報取得部１１１は、蓄電池１２の現在の蓄電量Ｗを取得する（Ｓ４２５）。買電価格決定部１１２は、ＷをＱで割った値をＴｆ０から引いて、満充電までにかかる時間Ｔｆを算出する（Ｓ４２６）。買電価格決定部１１２は、満充電までにかかる時間Ｔｆを使用開始時刻までの時間Ｔで割った値が所定値（本実施形態では１）より小さければ（Ｓ４２７：ＹＥＳ）、次式

により買電価格Ｐを算出し（Ｓ４２８）、そうでなければ（Ｓ４２７：ＮＯ）、Ｐｍａｘを買電価格Ｐとする（Ｓ４２９）。需要情報送信部１１３は、買電価格Ｐと消費電力Ｑと逸脱電圧ｄＶとを含む需要情報をサーバ２０に送信する（Ｓ４３０）。

図５に戻り、価格シグナル受信部１１４が価格シグナルＰｓを受信していた場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、充放電制御部１１５は、価格シグナルＰｓが買電価格Ｐ以下であれば（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、充電池１２への充電を行い（Ｓ４０６）、価格シグナルＰｓが買電価格Ｐより大きければ（Ｓ４０５：ＮＯ）、充電池１２への充電を停止する（Ｓ４０７）。蓄電情報取得部１１１は、受電電圧Ｖを計測し（Ｓ４０８）、計測した受電電圧Ｖから基準電圧Ｖ０を減算して逸脱電圧ｄＶを算出する（Ｓ４０９）。需要情報送信部１１３は、買電価格Ｐと消費電力Ｑと逸脱電圧ｄＶとを含む需要情報をサーバ２０に送信する（Ｓ４１０）
以上の処理を繰り返し実行することにより、蓄電エージェント１１からは、充電までにかかる時間と現在の蓄電量と逸脱電圧とに応じて買電価格を決定し、これをサーバ２０に通知するとともに、価格シグナルに応じて蓄電池１２への充電制御を行うことができる。

＝＝サーバ２０の構成＝＝
図７は、サーバ２０のハードウェア構成例を示す図である。サーバ２０は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、記憶装置２０３、通信インタフェース２０４、入力装置２０５、出力装置２０６を備える。記憶装置２０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えばハードディスクドライブやソリッドステートドライブ、フラッシュメモリなどである。ＣＰＵ２０１は記憶装置２０３に記憶されているプログラムをメモリ２０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース２０４は、通信ネットワーク３０に接続するためのインタフェースであり、たとえば、電力線に接続して電力線通信（ＰＬＣ；Power Line Communications）を行うためのＰＬＣモデム、公衆電話回線網に接続するためのモデム、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタ、無線通信網に接続するための無線通信機などである。入力装置２０５は、データの入力を受け付ける、例えばキーボードやマウス、トラックボール、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置２０６は、データを出力する、例えばディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。

図８は、サーバ２０のソフトウェア構成例を示す図である。サーバ２０は、需要情報受信部２１１、需要曲線作成部２１２、負荷電流測定部２１３、制御量決定部２１４、適正価格決定部２１５、価格シグナル送信部２１６、需要情報記憶部２３１、需要曲線記憶部２３２、需要履歴記憶部２３３および適正価格記憶部２３４を備える。

なお、需要情報受信部２１１、需要曲線作成部２１２、負荷電流測定部２１３、制御量決定部２１４、適正価格決定部２１５および価格シグナル送信部２１６は、サーバ２０が備えるＣＰＵ２０１が記憶装置２０３に記憶されているプログラムをメモリ２０２に読み出して実行することにより実現され、需要情報記憶部２３１、需要曲線記憶部２３２、需要履歴記憶部２３３および適正価格記憶部２３４は、サーバ２０が備えるメモリ２０２および記憶装置２０３が提供する記憶領域の一部として実現される。

需要情報受信部２１１（本発明の逸脱電圧取得部および需要情報取得部に対応する。）は、蓄電装置１０から送信される需要情報を受信する。需要情報受信部２１１は受信した需要情報を需要情報記憶部２３１に登録する。なお、需要情報記憶部２３１には最新の需要情報のみが記憶されるものとする。

需要曲線作成部２１２は、需要情報に基づいてエリア内における需要曲線を求める。需要曲線作成部２１２は、たとえば需要情報の消費電力を電力価格ごとに合計し、電力価格の順に累積消費電力を計算していき、電力価格と累積消費電力との関係を表す関数を作成することができる。なお、需要曲線は、幾何的に作成するようにしてもよいし、所定の単位円（たとえば１円）ごとの電力価格に対応付けて累積消費電力量を表形式で記憶するようにしてもよい。

負荷電流測定部２１３は、サーバ２０が設置されている電力系統の変電所における負荷電流（以下、ＰＬと表記する。）を測定する。なお、負荷電流測定部２１３による負荷電流の測定処理には公知の手法を用いるものとしてここでは説明を省略する。負荷電流測定部２１３は負荷電流を測定する度に、測定した負荷電流の履歴を需要履歴記憶部２３３に登録していくものとする。負荷電流ＰＬは、価格シグナルにより制御可能な負荷（本実施形態では、蓄電装置１０である。）による消費電力の合計（以下、Ｑｓと表記する。）と、価格シグナルにより制御することのできない負荷（本実施形態では、蓄電装置１０以外の負荷すべてである。以下、非制御負荷という。）による消費電力の合計（以下、ＰＬ０と表記する。）との合計値となる。

制御量決定部２１４（本発明の制御量決定部および需要逸脱電圧関係式算出部に対応する。）は、逸脱電圧ｄＶの合計ΣｄＶに応じて蓄電装置１０による消費電力の合計の目標値（以下、制御量といい、これもＱｓと表記する。）を決定する。制御量決定部２１４は、たとえば風力発電や太陽光発電などにより電力供給量が変動した場合に、その変動に応じて蓄電装置１０による需要量を増やすべきものとして、その目標値を制御量Ｑｓとして決定する。なお、制御量Ｑｓの決定処理の詳細については後述する。制御量決定部２１４は、制御量Ｑｓを決定する度に、逸脱電圧ｄＶの合計ΣｄＶの履歴、負荷電流（すなわち需要量）ＰＬの履歴、および決定した制御量の履歴を需要履歴記憶部２３３に登録していくものとする。

適正価格決定部２１５は、適正価格を決定する。適正価格決定部２１５は、需要曲線における制御量Ｑｓに対応する電力価格を適正価格として決定する。適正価格決定部２１５は決定した適正価格を適正価格記憶部２３４に登録する。

価格シグナル送信部２１６は、適正価格記憶部３３４に記憶されている適正価格を示す価格シグナルを蓄電装置１０に送信する。これにより蓄電装置１０において、適正価格に応じた充電の制御が行われる。

＝＝サーバ２０の処理＝＝
図９は、サーバ２０による処理の流れを示す図である。

需要情報受信部２１１が蓄電装置１０から送信される需要情報を受信した場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、受信した需要情報を需要情報記憶部２３１に登録する（Ｓ５０２）。図１０のリスト２１に示すような需要情報が需要情報記憶部２３１に登録されることになる。

需要曲線作成部２１２は、需要情報記憶部２３１から買電価格ごとに消費電力を集計し、エリア内の需要曲線を作成する（Ｓ５０３）。図１０に示すように、需要曲線作成部２１２は、たとえば最高価格Ｐｍａｘから１円単位で、最低価格（たとえば０円とすることができる。）まで電力価格ごとに、買電価格が電力価格に一致する需要情報の消費電力を合計し、累積商品電力を計算していく。図１０の表２２はその計算結果を示している。

制御量決定部２１４は後述する図１１に示す制御量の算出処理により制御量Ｑｓを算出する（Ｓ５０４）。

図１１に示すように、制御量決定部２１４は、消費電力の最低値（以下、最低負荷電力という。）Ｑｍｉｎを設定する（Ｓ５２１）。最低負荷電力はたとえばオペレータからの入力を受け付けるようにしてもよいし、発電機からの最小発電電力量に応じて決定するようにしてもよい。制御量決定部２１４は、逸脱電力ｄＶの合計値ΣｄＶと、需要量ＰＬとの関係式（以下、需要逸脱電圧関係式という。）を推計する（Ｓ５２２）。なお、制御量決定部２１４は、たとえば需要履歴記憶部２３３に登録されているΣｄＶの履歴およびＰＬの履歴について重回帰分析などの公知の手法により需要逸脱電圧関係式を求めることができる。図１２は需要逸脱電圧関係式の一例を表す図である。同図に示すように、風力発電や太陽光発電などにより電力供給量が増加した場合には、これらの発電設備が接続された電力系統における電力需要は減少するとともに、電圧が上昇して逸脱電圧の合計値ΣｄＶも上昇する。図１２の例では、需要逸脱電圧関係式は線形の一次式であることを想定しているが、高次の関係式としてもよい。

その後以下の処理が繰り返される。すなわち、負荷電流測定部２１３は、変電所における負荷電流ＰＬを計測する（Ｓ５２３）。負荷電流測定部２１３は、計測した負荷電流ＰＬを需要履歴記憶部２３３に登録する（Ｓ５２４）。制御量決定部２１４は、需要情報記憶部２３１に記憶されている需要情報に含まれる逸脱電圧ｄＶを合計してΣｄＶを算出し（Ｓ５２５）、算出したΣｄＶを需要履歴記憶部２３３に登録する（Ｓ５２６）。制御量決定部２１４は、ΣｄＶが所定の閾値よりも大きければ（Ｓ５２７：ＹＥＳ）、需要逸脱電圧関係式からΣｄＶが０となる需要量（すなわち図１２におけるＰＬｘである。）を求めて制御量Ｑｓとする（Ｓ５２８）。一方、ΣｄＶが閾値以下であれば（Ｓ５２７：ＮＯ）、制御量決定部２１４は、負荷電流ＰＬを制御量Ｑｓとして決定する（Ｓ５２９）。

図９に戻り、制御量決定部２１４は決定したＱｓを需要履歴記憶部２３３に登録し（Ｓ５０５）、適正価格決定部２１５は需要曲線からＱｓに対応する価格を求めて適正価格Ｐｓとする（Ｓ５０６）。図９の需要曲線２３において制御量Ｑｓに対応する価格Ｐが適正価格Ｐｓとなる。価格シグナル送信部２１６は、適正価格Ｐｓを価格シグナルとして全ての蓄電装置１０（蓄電エージェント１１）に送信する（Ｓ５０７）。

＝＝本電力システムによる効果＝＝
以上のようにして、本実施形態の電力システムによれば、サーバ２０は価格シグナルを蓄電装置１０に与えるのみで蓄電装置１０を制御することができる。したがって、分散した蓄電装置１０の制御を容易に実現することが可能となる。

また、本実施形態の電力システムによれば、蓄電装置１０から取得した需要情報に基づいてサーバ２０が需要曲線を求め、この需要曲線において制御量Ｑｓに対応する価格を適正価格として決定することができる。したがって、需要曲線に基づいていることから、適正価格を容易かつ適切に決定することができる。

また、本実施形態の電力システムによれば、逸脱電圧ΣｄＶが０となる需要量を制御量Ｑｓとして価格シグナルを決定し、これにより蓄電装置１０を制御している。たとえば図１２の例において、時刻ｔにおける需要量ＰＬ（ｔ）に対応する逸脱電圧の合計ΣｄＶ（ｔ）は０よりも大きいところ、需要量をＰＬｘまで上げることにより逸脱電圧ΣｄＶを解消することができることが分かる。本実施形態の電力システムでは、ΣｄＶが閾値を超えた場合には、図１２のＰＬｘ（ΣｄＶ＝０となる需要量）を制御量Ｑｓとしているので（図１１ステップＳ５２８）、電力系統における逸脱電圧を解消することができる。よって、風力発電や太陽光発電などにより電力供給量が変動する場合であっても、安定した電力系統の運用を行うことが可能となる。

また、本実施形態の電力システムによれば、蓄電装置１０は価格シグナルが示す電力価格Ｐｓと買電価格Ｐとの比較に応じて蓄電池１２への充電を行うかどうかを決定すればよく、蓄電装置１０の充電制御を簡単に行うことができる。

＝＝変形例＝＝
本実施形態では、サーバ２０からの制御対象となる負荷は蓄電池１２への充電を制御する蓄電装置１０であるものとしたが、これに限らず、電力を消費するものであればその種類を問わない。たとえば負荷は温水器などの蓄熱装置であってもよい。この場合、蓄熱装置も蓄電エージェント１１と同様のエージェントを備えるようにし、図６のステップＳ４２５では現在の蓄熱量を取得してＷとし、図５のステップＳ４０６およびＳ４０７では、温水器への加熱の開始（Ｓ４０６）または終了（Ｓ４０７）を行うものとする。

また、本実施形態では、サーバ２０は電力系統の変電所に設置して電力系統ごとの需要を制御するものとしたが、複数の電力系統からの需要情報を１台のサーバ２０が受信し、１台のサーバ２０が複数の電力系統の需要を調整するように価格シグナルを送信するようにしてもよい。この場合、サーバ２０の需要情報記憶部２３１、需要曲線記憶部２３２、需要履歴記憶部２３３および適正価格記憶部２３４はそれぞれ、電力系統ごとに需要情報、需要曲線、負荷電流および制御量、ならびに適正価格を記憶するようにし、需要曲線作成部２１２は電力系統ごとの需要曲線を作成し、負荷電流測定部２１３は電力系統ごとの負荷電流を測定し、制御量決定部２１４は電力系統ごとに制御量Ｑｓを決定し、適正価格決定部２１５は電力系統ごとの需要曲線から、当該電力系統についての制御量に対応する電力価格を適正価格として決定し、価格シグナル送信部２１６は、電力系統ごとの適正価格を、当該電力系統に対応する蓄電装置１０にのみ価格シグナルとして送信する。

また、本実施形態では、需要情報は買電価格と単位時間あたりの消費電力とが含まれるものとしたが、これに限らず、たとえば買電価格に応じて消費電力を求めるための関数など、買電価格と負荷における消費電力との関係を表すものであり、これに基づいてエリア内における需要曲線が作成できるものであればよい。

また、本実施形態では、定期的に需要情報をサーバ２０に送信するものとしたが、任意のタイミングで送信するようにしてもよい。たとえば、サーバ２０からのリクエストに応じて需要情報を応答するようにしてもよいし、オペレータからの指示に応じて送信するようにしてもよい。

また、本実施形態では、サーバ２０から価格シグナルが送信されて蓄電装置１０はこれを待つものとしたが、これに限らず、たとえば価格シグナル受信部１１４が、任意のタイミングで（たとえば、蓄電情報が登録されたときや、オペレータから指示のあったときなどに）サーバ２０にリクエストを送信し、サーバ２０がリクエストに応じて応答した価格シグナルを受信するようにしてもよい。

また、本実施形態では、価格シグナルの示す価格Ｐｓが買電価格以下であれば無条件で充電を行うものとしたが、満充電であれば充電を行わないようにしてもよい。

また、本実施形態では、容量Ｗｓを消費電力Ｑで割って充電にかかる時間Ｔｆ０を求めるものとしたが、これに限らず、充電に用いる消費電力量を変動させることができる場合には、買電価格よりもより安い価格シグナルの場合により多くの消費電力量となるように充電を行うようにしてもよい。この場合、需要情報として、価格ごとの消費電力量をサーバ２０に送信するようにする。

また、本実施形態では、供給関数および蓄電関数（充電関数および放電関数を含む。）は、電力価格を代入して発電量または充放電量を算出する関数であるものとしたが、これに限らず、電力価格と発電量または充放電量との関係を示す情報であればよい。たとえば、所定の単位金額（たとえば１円、５円、１０円など任意の金額とすることができる。）ごとの電力価格に対応付けて発電量または充放電量を管理する表としてもよい。

また、供給関数および蓄電関数（充電関数および放電関数を含む。）は、電力価格と発電量および充放電量との関係を示す情報であり、電力価格の変化と発電量または充放電量の変化との関係、すなわち発電量または充放電量の価格弾力性を示す情報も含むものとする。

また、本実施形態では、電力価格ごとの総供給量および総充電量を表として記録し、これに基づいて供給曲線および需要曲線を決定するものとしたが、たとえば、発電関数および蓄電関数が方程式により表されているものである場合には、供給関数および需要関数も方程式により表すようにすることも可能であり、この場合、供給関数と需要関数との交点を、方程式を用いて計算により算出するようにしてもよい。

また、本実施形態では、発電装置１０が発電エージェント１１および発電機１２を含んでいるものとしたが、発電エージェント１１および発電機１２を別の装置として設けるようにしてもよい。同様に、蓄電エージェント２１と蓄電池２２とを別の装置として設けるようにしてもよい。また、１台の発電エージェント１１が複数の発電機１２を制御し、１台の蓄電エージェント２１が複数の蓄電池２２を制御するようにしてもよい。

また、本実施形態では、サーバ３０は１台のコンピュータであるものとしたが、複数台のコンピュータにより実現することもできる。この場合、たとえば、複数台のコンピュータで仮想的な１台のコンピュータを実現するようにしてもよいし、記憶部と機能部とを複数のコンピュータに分散させるようにしてもよい。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

１０ 蓄電装置
２０ サーバ
１１１ 蓄電情報取得部
１１２ 買電価格決定部
１１３ 需要情報送信部
１１４ 価格シグナル受信部
１１５ 充放電制御部
１３１ 蓄電情報記憶部
１３２ 価格シグナル記憶部
２１１ 需要情報受信部
２１２ 需要曲線作成部
２１３ 負荷電流測定部
２１４ 制御量決定部
２１５ 適正価格決定部
２１６ 価格シグナル送信部
２３１ 需要供給曲線記憶部
２３２ 需要曲線記憶部
２３３ 需要履歴記憶部
２３４ 適正価格記憶部

Claims (9)

1. 電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と通信可能に接続され、
   前記負荷装置の受電電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を各前記負荷装置から取得する逸脱電圧取得部と、
   前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定する制御量決定部と、
   前記電力価格と前記消費電力との関係を表す情報である需要情報を前記負荷装置から取得する需要情報取得部と、
   前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、
   前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信する価格シグナル送信部と、
   を備えることを特徴とする負荷制御装置。
2. 請求項１に記載の負荷制御装置であって、
   前記負荷装置による消費電力の合計と前記逸脱電圧の合計との関係式を過去の実績値に基づいて算出する需要逸脱電圧関係式算出部をさらに備え、
   前記制御量決定部は、前記逸脱電圧が０となる前記消費電力の合計を前記制御量として前記関係式から算出すること、
   を特徴とする負荷制御装置。
3. 請求項１または２に記載の負荷制御装置であって、
   前記需要情報は、前記負荷装置が電力消費を開始する前記電力価格である買電価格と、前記買電価格における単位時間あたりの前記消費電力とを含むこと、
   を特徴とする負荷制御装置。
4. 請求項３に記載の負荷制御装置であって、
   前記適正価格決定部は、前記需要情報に基づいて前記電力価格と前記消費電力の合計との関係を表す需要曲線を作成し、前記需要曲線における前記制御量に対応する前記電力価格を前記適正価格として決定すること、
   を特徴とする負荷制御装置。
5. 電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と、前記複数の負荷装置と通信可能に接続されるサーバ装置とを含んで構成され、
   前記負荷装置は、
   前記電力価格と消費電力との関係を表す情報である需要情報を作成して前記サーバ装置に送信する需要情報送信部と、
   前記負荷装置が測定した電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を前記サーバ装置に送信する逸脱電圧送信部と、
   を備え、
   前記サーバ装置は、
   前記逸脱電圧を各前記負荷装置から受信する逸脱電圧取得部と、
   前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定する制御量決定部と、
   前記負荷装置から前記需要情報を受信する需要情報受信部と、
   前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、
   前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信する価格シグナル送信部と、
   を備え、
   前記負荷装置は、
   前記サーバ装置から前記価格シグナルを受信する価格シグナル受信部と、
   前記価格シグナルが示す前記電力価格に応じて電力の消費を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする負荷制御システム。
6. 請求項５に記載の負荷制御システムであって、
   前記負荷装置は、電力を消費する価格である買電価格を、前記逸脱電圧が大きいほど高くなるように決定する買電価格決定部をさらに備え、
   前記需要情報は、前記買電価格と前記負荷装置を動作させて場合の消費電力とを含むこと、
   を特徴とする負荷制御システム。
7. 請求項５または６に記載の負荷制御システムであって、
   前記負荷装置は蓄電負荷装置または蓄熱負荷装置であり、
   前記需要情報は、前記負荷装置が電力消費を開始する前記電力価格である買電価格と、前記買電価格における単位時間あたりの前記消費電力とを含み、
   前記負荷装置の受電電圧をＶ、前記基準電圧をＶ０、前記逸脱電圧をｄＶとして、ｄＶは式
   ｄＶ＝Ｖ−Ｖ０
   により算出され、
   前記負荷装置の蓄電容量または蓄熱容量をＷｓ、前記消費電力をＱ、現在の蓄電量または蓄熱量をＷ、現在から前記負荷装置を使用開始するまでの時間をＴ、前記蓄電量または蓄熱量をＷから最大値にするまでに要する時間をＴｆとして、Ｔｆは式
   Ｔｆ＝（Ｗｓ−Ｗ）÷Ｑ
   により算出され、
   前記需要情報送信部は、前記買電価格をＰ、前記買電価格の最大値をＰｍａｘ、前記逸脱電圧の最大値をＶａとして、Ｔｆ÷Ｔが所定値未満である場合には、Ｐを式
   Ｐ＝Ｐｍａｘ×｛（１−Ｔｆ÷Ｔ）÷２×Ｖａ×ｄＶ＋（１＋Ｔｆ÷Ｔ）÷２｝
   により算出し、Ｔｆ÷Ｔが前記所定値以上である場合には、Ｐ＝Ｐｍａｘとすること、
   を特徴とする負荷制御システム。
8. 電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と通信可能に接続されたコンピュータが、
   前記負荷装置の受電電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を各前記負荷装置から取得するステップと、
   前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定するステップと、
   前記電力価格と前記消費電力との関係を表す情報である需要情報を前記負荷装置から取得するステップと、
   前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、
   前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信するステップと、
   を実行することを特徴とする負荷制御方法。
9. 電力価格に応じて電力を消費する複数の負荷装置と通信可能に接続されたコンピュータに、
   前記負荷装置の受電電圧と所定の基準電圧の一方から他方を減算した電圧である逸脱電圧を各前記負荷装置から取得するステップと、
   前記逸脱電圧の合計を算出し、前記逸脱電圧の合計に応じて前記負荷装置による消費電力の合計の目標値である制御量を決定するステップと、
   前記電力価格と前記消費電力との関係を表す情報である需要情報を前記負荷装置から取得するステップと、
   前記需要情報に基づいて前記制御量に応じた適正価格を決定する適正価格決定部と、
   前記適正価格を示す価格シグナルを前記負荷装置に送信するステップと、
   を実行させるためのプログラム。

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