JP5912055B2 - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御装置及び制御方法に関する。

近年、分散電源、蓄電装置及び蓄熱装置の動作を最適化する方法が提案されている。分散電源は、例えば、太陽電池などのように、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用して電力を生成する装置である。或いは、分散電源は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。蓄熱装置は、例えば、給湯器などのように、電力を熱に変換して、熱を蓄積する装置である。

例えば、蓄電装置の充放電を制御することによって、系統から供給される電力量（買電量）を最適化して、電力の購入料金を最小化する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

ところで、電力の購入料金の最小化等の解を得るために、解に影響を与える複数の要素の組合せを探索することによって、単位時間毎に最適解を演算する手法が知られている。このような手法は、貪欲法、欲張り法、グリーディ法などと称される。

例えば、系統から供給される電力の購入料金及び系統に提供される電力の売却料金等の最適解を演算する手法（以下、貪欲法）において、以下に示す目的関数を用いることが可能である。

ここで、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)は、単位時間ｔにおける売買電力を示しており、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)が正の値である場合には、系統に対して逆潮流が行われており、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)が負の値である場合には、系統から電力の供給が行われる。ｓｅｌｌ＿ｕｎｉｔ＿ｐｒｉｃｅ(ｔ)は、単位時間ｔにおける売電電力の単価を示しており、ｂｕｙ＿ｕｎｉｔ＿ｐｒｉｃｅ(ｔ)は、単位時間ｔにおける買電電力の単価を示している。ここで、単位時間ｔは、例えば、蓄電装置の充放電を切り替え可能な最小の時間間隔である。

特開２００２−２４７７６１号公報

上述したように、系統から供給される電力の購入料金及び系統に提供される電力の売却料金等の最適解を演算する手法（以下、貪欲法）では、単位時間毎に最適解を演算することが可能である。しかしながら、最適解が単位時間毎に演算されるため、最適解が局所解に陥りやすい。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、最適解が局所解に陥らずに、最適解の演算精度を高めることを可能とする制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る制御装置は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置を制御するための装置である。制御装置は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算する演算部を備える。前記演算部は、前記単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて前記最適解を演算する。

第１の特徴において、前記パラメータは、前記系統から供給される電力の購入単価である。

第１の特徴において、前記パラメータは、前記系統に提供される電力の売却単価である。

第１の特徴において、前記パラメータは、前記系統から供給される電力の購入単価である。前記要素は、前記蓄電装置の動作を含む。前記重付値は、前記購入単価が相対的に高いときに、前記蓄電装置が放電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められる。前記重付値は、前記購入単価が相対的に低いときに、前記蓄電装置が蓄電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められる。

第１の特徴において、前記パラメータは、前記系統から供給される電力の購入単価及び前記系統に提供される電力の売却単価である。前記要素は、前記蓄電装置の動作を含む。前記一定期間は、第１単位時間及び前記第１単位時間よりも時間的に後の第２単位時間を含む。前記第１単位時間の前記購入単価よりも前記第２単位時間の前記売却単価が所定単価以上高い場合において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が蓄電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められる。前記第１単位時間の前記購入単価よりも前記第２単位時間の前記売却単価が所定単価以上低い場合において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が放電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められる。

第１の特徴において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が蓄電する動作と前記蓄電装置が放電する動作との切り替え損失に基づいて定められる。

第１の特徴において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記一定期間において、負荷が消費する消費電力又は前記蓄熱装置が蓄熱する熱量に基づいて定められる。

第１の特徴において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記一定期間において、前記蓄電装置が蓄電する動作と前記蓄電装置が放電する動作とを切り替える回数に基づいて定められる。

第２の特徴に係る制御方法は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置を制御するための方法である。制御方法は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算するステップＡを備える。前記ステップＡにおいて、前記単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて前記最適解を演算する。

本発明によれば、最適解が局所解に陥らずに、最適解の演算精度を高めることを可能とする制御装置及び制御方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る需要家１０を示す図である。 図３は、第１実施形態に係るＨＥＭＳ２００を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る目的関数を説明するための図である。 図５は、第１実施形態に係る重付値の決定方法（１）を説明するための図である。 図６は、第１実施形態に係る重付値の決定方法（２）を説明するための図である。 図７は、第１実施形態に係る重付値の決定方法（２）を説明するための図である。 図８は、第１実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。

以下において、本発明の実施形態に係る制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る制御装置は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置を制御するための装置である。制御装置は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算する演算部を備える。前記演算部は、前記単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて前記最適解を演算する。

実施形態では、演算部は、単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて最適解を演算する。最適解が単位時間毎に演算されても、最適解が局所解に陥らずに、最適解の演算精度を高めることができる。

［第１実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係るエネルギー管理システム１００を示す図である。

図１に示すように、エネルギー管理システム１００は、需要家１０と、ＣＥＭＳ２０と、変電所３０と、スマートサーバ４０と、発電所５０とを有する。なお、需要家１０、ＣＥＭＳ２０、変電所３０及びスマートサーバ４０は、ネットワーク６０によって接続されている。

需要家１０は、分散電源、蓄電装置及び蓄熱装置の少なくともいずれか１つを有する。分散電源は、例えば、太陽電池などのように、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用して電力を生成する装置である。或いは、分散電源は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。蓄熱装置は、例えば、給湯器などのように、電力を熱に変換して、熱を蓄積する装置である。

需要家１０は、例えば、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。

第１実施形態では、複数の需要家１０によって、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂが構成されている。需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂは、例えば、地理的な地域によって分類される。

ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。なお、ＣＥＭＳ２０は、複数の需要家１０を管理するため、ＣＥＭＳ（Ｃｌｕｓｔｅｒ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と称されることもある。具体的には、ＣＥＭＳ２０は、停電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を解列する。一方で、ＣＥＭＳ２０は、復電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を連系する。

第１実施形態では、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂが設けられている。ＣＥＭＳ２０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。ＣＥＭＳ２０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。

変電所３０は、複数の需要家１０に対して、配電線３１を介して電力を供給する。具体的には、変電所３０は、発電所５０から供給される電圧を降圧する。

第１実施形態では、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂが設けられている。変電所３０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ａを介して電力を供給する。変電所３０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ｂを介して電力を供給する。

スマートサーバ４０は、複数のＣＥＭＳ２０（ここでは、ＣＥＭＳ２０Ａ及びＣＥＭＳ２０Ｂ）を管理する。また、スマートサーバ４０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）を管理する。言い換えると、スマートサーバ４０は、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０を統括的に管理する。スマートサーバ４０は、例えば、需要家群１０Ａに供給すべき電力と需要家群１０Ｂに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。

発電所５０は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所５０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）に対して、送電線５１を介して電力を供給する。

ネットワーク６０は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク６０は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。

（需要家）
以下において、第１実施形態に係る需要家について説明する。図２は、第１実施形態に係る需要家１０の詳細を示す図である。

図２に示すように、需要家１０は、分電盤１１０と、負荷１２０と、ＰＶユニット１３０と、蓄電池ユニット１４０と、燃料電池ユニット１５０と、貯湯ユニット１６０と、ＨＥＭＳ２００とを有する。

分電盤１１０は、配電線３１（系統）に接続されている。分電盤１１０は、電力線を介して、負荷１２０、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０及び燃料電池ユニット１５０に接続されている。

分電盤１１０は、配電線３１（系統）から供給される電力を計測する計測部を有していてもよい。計測部は、負荷１２０の消費電力を計測してもよい。

負荷１２０は、電力線を介して供給される電力を消費する装置である。例えば、負荷１２０は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの装置を含む。なお、負荷１２０は、単数の装置であってもよく、複数の装置を含んでもよい。

ＰＶユニット１３０は、ＰＶ１３１と、ＰＣＳ１３２とを有する。ＰＶ１３１は、分散電源の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う装置である。ＰＶ１３１は、発電されたＤＣ電力を出力する。ＰＶ１３１の発電量は、ＰＶ１３１に照射される日射量に応じて変化する。ＰＣＳ１３２は、ＰＶ１３１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＰＣＳ１３２は、電力線を介してＡＣ電力を分電盤１１０に出力する。

第１実施形態において、ＰＶユニット１３０は、ＰＶ１３１に照射される日射量を測定する日射計を有していてもよい。

ＰＶユニット１３０は、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）法によって制御される。詳細には、ＰＶユニット１３０は、ＰＶ１３１の動作点（動作点電圧値及び電力値によって定まる点、又は、動作点電圧値と電流値とによって定まる点）を最適化する。

蓄電池ユニット１４０は、蓄電池１４１と、ＰＣＳ１４２とを有する。蓄電池１４１は、電力を蓄積する装置である。ＰＣＳ１４２は、配電線３１（系統）から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＰｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。また、ＰＣＳ１４２は、蓄電池１４１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。

燃料電池ユニット１５０は、燃料電池１５１と、ＰＣＳ１５２とを有する。燃料電池１５１は、分散電源の一例であり、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。ＰＣＳ１５２は、燃料電池１５１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

燃料電池ユニット１５０は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池ユニット１５０は、燃料電池１５１から出力される電力が負荷１２０の消費電力に追従するように燃料電池１５１を制御する。

貯湯ユニット１６０は、電力を熱に変換して、熱を蓄積したり、燃料電池ユニット１５０等のコージェネレーション機器が発生する熱を湯として蓄えたりする蓄熱装置の一例である。具体的には、貯湯ユニット１６０は、貯湯槽を有しており、燃料電池１５１の運転（発電）によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯ユニット１６０は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。

ＨＥＭＳ２００は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御装置である。

第１実施形態では、ＨＥＭＳ２００は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０に信号線を介して接続されており、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御する。また、ＨＥＭＳ２００は、負荷１２０の動作モードを制御することによって、負荷１２０の消費電力を制御してもよい。

また、ＨＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、系統から供給される電力の購入単価、系統から供給される電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報（以下、エネルギー料金情報）を格納する。

或いは、各種サーバは、例えば、負荷１２０の消費電力を予測するための情報（以下、消費エネルギー予測情報）を格納する。消費エネルギー予測情報は、例えば、過去の負荷１２０の消費電力の実績値に基づいて生成されてもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、負荷１２０の消費電力のモデルであってもよい。

或いは、各種サーバは、例えば、ＰＶ１３１の発電量を予測するための情報（以下、ＰＶ発電量予測情報）を格納する。ＰＶ発電予測情報は、ＰＶ１３１に照射される日射量の予測値であってもよい。或いは、ＰＶ発電予測情報は、天気予報、季節、日照時間などであってもよい。

詳細には、図３に示すように、ＨＥＭＳ２００は、受信部２１０と、送信部２２０と、演算部２３０と、制御部２４０とを有する。

受信部２１０は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、受信部２１０は、ＰＶ１３１の発電量を示す情報をＰＶユニット１３０から受信する。受信部２１０は、蓄電池１４１の蓄電量を示す情報を蓄電池ユニット１４０から受信する。受信部２１０は、燃料電池１５１の発電量を示す情報を燃料電池ユニット１５０から受信する。受信部２１０は、貯湯ユニット１６０の貯湯量を示す情報を貯湯ユニット１６０から受信する。

第１実施形態において、受信部２１０は、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びＰＶ発電量予測情報を、ネットワーク６０を介して各種サーバから受信してもよい。但し、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びＰＶ発電量予測情報は、予めＨＥＭＳ２００に記憶されていてもよい。

送信部２２０は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、送信部２２０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御するための信号を各装置に送信する。

演算部２３０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算する。ここで、演算部２３０は、単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて最適解を演算する。

詳細には、演算部２３０は、以下に示す目的関数を用いて、単位時間毎に最適解を演算する。

ここで、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)は、単位時間ｔにおける売買電力を示しており、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)が正の値である場合には、系統に対して逆潮流が行われており、ｓｅｌｌ＿ｐｏｗｅｒ(ｔ)が負の値である場合には、系統から電力の供給が行われる。ｓｅｌｌ＿ｕｎｉｔ＿ｐｒｉｃｅ(ｔ)は、単位時間ｔにおける売電電力の単価（購入単価）を示しており、ｂｕｙ＿ｕｎｉｔ＿ｐｒｉｃｅ(ｔ)は、単位時間ｔにおける買電電力の単価（売却単価）を示している。ここで、単位時間ｔは、例えば、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０又は貯湯ユニット１６０の動作を切り替え可能な最小の時間間隔である。

第１実施形態において、ｗｅｉｇｈｔ（ｔ）は、単位時間ｔに適用される重付値である。上述したように、ｗｅｉｇｈｔ（ｔ）は、単位時間ｔよりも長い一定期間におけるパラメータから決定される。

ここで、パラメータは、例えば、系統から供給される電力の購入単価である。或いは、パラメータは、例えば、系統に提供される電力の売却単価である。或いは、パラメータは、燃料ガスの購入単価である。

ここで、目的関数に適用する要素は、図４に示すように、ＰＶユニット１３０の動作（ＰＶの動作）、蓄電池ユニット１４０の動作（蓄電池の動作）、燃料電池ユニット１５０の動作（燃料電池の動作）及び貯湯ユニット１６０の動作（貯湯ユニットの動作）の組み合わせである。

ＰＶユニット１３０の動作は、ＰＶ発電量予測情報に基づいて予測される動作である。例えば、ＰＶユニット１３０は、ＭＰＰＴ法によって制御される。図４では、ＰＶユニット１３０の動作が”ＡＡ”、”ＡＢ（図４では不図示）”及び”ＡＣ”の３種類であるケースが例示されている。

蓄電池ユニット１４０の動作は、例えば、蓄電、放電及び維持である。図４では、蓄電池ユニット１４０の動作が”ＢＡ”、”ＢＢ（図４では不図示）”及び”ＢＣ”の３種類であるケースが例示されている。

燃料電池ユニット１５０の動作は、消費エネルギー予測情報に基づいて予測される動作である。例えば、燃料電池ユニット１５０は、負荷追従制御によって制御される。図４では、燃料電池ユニット１５０の動作が”ＣＡ”、”ＣＢ”及び”ＣＣ”の３種類であるケースが例示されている。

貯湯ユニット１６０の動作は、例えば、貯湯量の増大、貯湯量の維持及び温めなしである。図４では、貯湯ユニット１６０の動作が”ＤＡ”、”ＤＢ”及び”ＤＣ”の３種類であるケースが例示されている。

図４に示すケースでは、要素の組み合わせが８１種類（３^４）である。また、要素の組み合わせのそれぞれに対して、重付値（ｗｅｉｇｈｔ（ｔ））が定められている。演算部２３０は、全ての組み合わせを総当たりで目的関数に適用して、「Ｓｅｌｌ＿ｐｒｉｃｅ（ｔ）＋ｗｅｉｇｈｔ（ｔ）」の最大値（最適解）を構成する要素（動作）の組み合わせを特定する。

ここで、Ｓｅｌｌ＿ｐｒｉｃｅ（ｔ）は、系統から供給される電力の購入料金と考えてもよく、系統に提供される電力の売却料金と考えてもよい。

制御部２４０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御する。制御部２４０は、演算部２３０によって算出された最適解を構成する要素（動作）に基づいて、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を制御する。

（重付値の決定方法（１））
以下において、重付値の決定方法（１）について説明する。図５は、第１実施形態に係る重付値の決定方法（１）を説明するための図である。

重付値は、購入単価が相対的に高いときに、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

具体的には、図５に示す例において、一定期間における購入価格の平均値よりも購入価格が高い単位時間ａにおいて、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

これによって、蓄電池１４１の放電によって、系統から供給される電力が減少し、電力の購入料金を減少することができる。また、このような重付値の決定を購入単価が相対的に高いときに行うことによって、最適解が局所解に陥ることなく、一定期間の全体を通して、購入料金を効率的に減少することができる。

一方で、重付値は、購入単価が相対的に低いときに、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

具体的には、図５に示す例において、一定期間における購入価格の平均値よりも購入価格が低い単位時間ｂにおいて、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

これによって、蓄電池１４１の蓄電に伴う電力の購入料金を減少することができる。また、このような重付値の決定を購入単価が相対的に低いときに行うことによって、最適解が局所解に陥ることなく、一定期間の全体を通して、蓄電池１４１の蓄電量の不足を抑制することができる。

ここでは、単位時間ａが単純に購入価格の平均値よりも高い単位時間であり、単位時間ｂが単純に購入価格の平均値よりも低い単位時間であるケースについて例示した。しかしながら、購入価格の平均値からの差異が大きい順に単位時間を選択して、購入価格の平均値からの差異に比例するように、選択された単位時間に重付値を決定してもよい。また、購入価格の平均値からの差異が大きい順に最適解を算出することによって、効率がよい順で蓄電・放電の総量を把握することが可能であり、必要以上の蓄電が抑制される。例えば、購入単価が購入価格の平均値よりも高い単位時間において、予想消費電力を超える蓄電が行われないように、蓄電量を制御することが可能である。

（重付値の決定方法（２））
以下において、重付値の決定方法（２）について説明する。図６及び図７は、第１実施形態に係る重付値の決定方法（２）を説明するための図である。

第１単位時間の購入単価よりも第２単位時間の売却単価が所定単価以上高い場合において、第１単位時間の重付値は、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

具体的には、図６に示す例において、単位時間ａの購入単価が単位時間ｂの売却単価よりも所定単価以上大きい場合において、すなわち、単位時間ａの購入単価と単位時間ｂの売却単価（＞単位時間ａの購入単価）との差分が所定単価以上である場合において、単位時間ａの重付値は、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

これによって、第２単位時間（単位時間ｂ）において、蓄電池１４１の蓄電量の不足を抑制することができ、第２単位時間（単位時間ｂ）で蓄電池１４１の放電を行うことによって、適解が局所解に陥ることなく、一定期間の全体を通して、電力の売却料金と電力の購入料金との差額を稼ぐことができる。

一方で、第１単位時間の購入単価よりも第２単位時間の売却単価が所定単価以上低い場合において、第１単位時間の重付値は、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

具体的には、図７に示す例において、単位時間ａの購入単価よりも単位時間ｂの売却単価が所定単価以上低い場合において、すなわち、単位時間ａの購入単価と単位時間ｂの売却単価（＜単位時間ａの購入単価）との差分が所定単価以上である場合において、単位時間ａの重付値は、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として演算されやすくするように定められる。

これによって、第１単位時間（単位時間ａ）において、電力の購入料金を抑制することができ、第２単位時間（単位時間ｂ）で蓄電池１４１の蓄電を行うことによって、最適解が局所解に陥ることなく、一定期間の全体を通して、蓄電池１４１の蓄電量の不足を抑制することができる。

（重付値の決定方法（３））
以下において、重付値の決定方法（３）について説明する。重付値の決定方法（３）は、重付値の決定方法（２）にさらに適用される決定方法である。

具体的には、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値は、蓄電池１４１が蓄電する動作と蓄電池１４１が放電する動作との切り替え損失に基づいて定められる。

例えば、切り替え損失が大きいほど、第１単位時間（単位時間ａ）の購入単価と第２単位時間（単位時間ｂ）の売却単価との差分と比較すべき所定単価として大きな単価が設定される。或いは、切り替え損失が大きいほど、蓄電池１４１が蓄電する動作（或いは、蓄電池１４１が放電する動作）を含む解が最適解として選択されにくいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。

このように、切り替え損失が考慮されるため、適切に最適解を演算することが可能である。

（重付値の決定方法（４））
以下において、重付値の決定方法（４）について説明する。重付値の決定方法（４）は、重付値の決定方法（２）にさらに適用される決定方法である。

具体的には、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値は、一定期間において、負荷１２０が消費する消費電力又は蓄熱装置が蓄熱する熱量（ここでは、貯湯ユニット１６０の貯湯量）に基づいて定められる。

例えば、一定期間において、負荷１２０が消費する消費電力が大きいほど、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として選択されにくく、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として選択されやすいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。一方で、一定期間において、負荷１２０が消費する消費電力が小さいほど、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として選択されやすく、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として選択されにくいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。

同様に、蓄熱装置が蓄熱する熱量が大きいほど、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として選択されにくく、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として選択されやすいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。一方で、蓄熱装置が蓄熱する熱量が小さいほど、蓄電池１４１が放電する動作を含む解が最適解として選択されやすく、蓄電池１４１が蓄電する動作を含む解が最適解として選択されにくいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。

これによって、最適解が局所解に陥ることなく、一定期間の全体を通して、蓄電池１４１の蓄電量を適切な水準で維持することができる。

（重付値の決定方法（５））
以下において、重付値の決定方法（５）について説明する。重付値の決定方法（５）は、重付値の決定方法（２）にさらに適用される決定方法である。

具体的には、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値は、一定期間において、蓄電池１４１が蓄電する動作と蓄電池１４１が放電する動作とを切り替える回数に基づいて定められる。

例えば、一定期間において、蓄電と放電とを切り替える回数が多いほど、蓄電池１４１が蓄電する動作（或いは、蓄電池１４１が放電する動作）を含む解が最適解として選択されにくいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。一方で、一定期間において、蓄電と放電とを切り替える回数が少ないほど、蓄電池１４１が蓄電する動作（或いは、蓄電池１４１が放電する動作）を含む解が最適解として選択されやすいように、第１単位時間（単位時間ａ）の重付値が定められる。

これによって、最適解が局所解に陥ることなく、一定期間の全体を通して、蓄電池１４１の動作の切り替えロスを効率的に抑制することが可能である。

（その他の重付値の決定方法）
上述した重付値の決定方法（１）〜（５）において、重付値は、単位時間毎に決定されてもよく、複数の単位時間毎に決定されてもよい。すなわち、共通の重付値が用いられる期間を重付期間と定義した場合には、重付期間は、１つの単位時間によって構成されてもよく、複数の単位時間によって構成されてもよい。

上述した重付値の決定方法（１）〜（５）では、蓄電池１４１の動作について主として説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。ＰＶユニット１３０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０の動作を考慮して、適切な重付値が決定されてもよい。

例えば、貯湯ユニット１６０においては、放熱などの時間経過による熱量の損失を考慮して、蓄熱が行われる単位時間と実際に湯が使用される単位時間との差異が短いほど蓄熱されやすくなるよう重付値が決定されてもよい。

或いは、燃料電池１５１は、定格出力で電力を出力することが最も効率がよく、貯湯ユニット１６０への放熱が可能なほど効率が高くなる性質を有する。従って、燃料電池１５１の出力電力（発電電力）及び貯湯ユニット１６０の残湯量を考慮して、適切な重付値が決定されてもよい。

（制御方法）
以下において、第１実施形態に係る制御方法について説明する。図８は、第１実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。具体的には、図８は、ＨＥＭＳ２００の動作を示すフロー図である。

図８に示すように、ステップ１０において、ＨＥＭＳ２００は、エネルギー料金情報を取得する。ここで、ＨＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して、エネルギー料金情報を取得してもよい。或いは、エネルギー料金情報は、ＨＥＭＳ２００に予め記憶されていてもよい。

ステップ２０において、ＨＥＭＳ２００は、消費エネルギー予測情報を取得する。ここで、ＨＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して、消費エネルギー予測情報を取得してもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、ＨＥＭＳ２００に予め記憶されていてもよい。

ステップ３０において、ＨＥＭＳ２００は、ＰＶ発電量予測情報を取得する。ＨＥＭＳ２００は、ネットワーク６０を介して、ＰＶ発電量予測情報を取得してもよい。或いは、ＰＶ発電量予測情報は、ＨＥＭＳ２００に予め記憶されていてもよい。

ステップ４０Ａにおいて、ＨＥＭＳ２００は、一定期間をセットする。一定期間は、上述したように、重付値を決定する際に参照すべき期間である。ステップ４０Ａとステップ４０Ｂとの間において、一定期間に含まれる全ての単位時間毎の最適解が演算される。

ステップ５０において、ＨＥＭＳ２００は、重付期間を決定する。重付期間は、１つの単位時間によって構成されてもよく、複数の単位時間によって構成されてもよい。

ステップ６０Ａにおいて、ＨＥＭＳ２００は、単位時間をセットして、セットされた単位時間の各動作（要素）の組み合わせをセットする。ステップ６０Ａとステップ６０Ｂとの間において、全ての組み合わせが総当たりで目的関数に適用される。

ステップ７０において、ＨＥＭＳ２００は、ステップ６０Ａでセットされた動作（要素）の組み合わせが制約条件を満たすか否かを判断する。制約条件は、例えば、ＰＶ１３１の発電量がＰＶ発電量予測情報に反していない、蓄電池１４１の蓄電量が閾値よりも小さくない、燃料電池１５１の発電量が閾値を超えていない、貯湯ユニット１６０の貯湯量が閾値よりも小さくないといった条件である。ＨＥＭＳ２００は、判定結果が”ＹＥＳ”である場合に、ステップ８０の処理を行う。一方で、ＨＥＭＳ２００は、判定結果が”ＮＯ”である場合に、ステップ８０の処理を行わずに、ステップ６０Ａの処理に戻る。

ステップ８０において、ＨＥＭＳ２００は、ステップ６０Ａでセットされた動作（要素）の組み合わせに対応する重付値を決定する。続いて、ＨＥＭＳ２００は、動作（要素）の組み合わせ及び重付値を目的関数に適用して、目的関数の解を算出する。

ステップ９０において、ＨＥＭＳ２００は、全ての組み合わせが総当たりで目的関数に適用された結果に基づいて、ステップ６０Ａでセットされた単位時間の最適解を演算する。言い換えると、ＨＥＭＳ２００は、ステップ８０で演算された解群の中から最適解を決定する。

（作用及び効果）
第１実施形態では、ＨＥＭＳ２００は、単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて最適解を演算する。最適解が単位時間毎に演算されても、最適解が局所解に陥らずに、最適解の演算精度を高めることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態において、制御装置として、ＨＥＭＳ２００を例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。制御装置は、ＣＥＭＳ２０であってもよく、スマートサーバ４０であってもよい。或いは、制御装置は、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。

実施形態では、需要家１０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０を有する。しかしながら、需要家１０は、ＰＶユニット１３０、蓄電池ユニット１４０、燃料電池ユニット１５０及び貯湯ユニット１６０のいずれかを有していればよい。

１０…需要家、２０…ＣＥＭＳ、３０…変電所、３１…配電線、４０…スマートサーバ、５０…発電所、５１…送電線、６０…ネットワーク、１００…エネルギー管理システム、１１０…分電盤、１２０…負荷、１３０…ＰＶユニット、１３１…ＰＶ、１３２…ＰＣＳ、１４０…蓄電池ユニット、１４１…蓄電池、１４２…ＰＣＳ、１５０…燃料電池ユニット、１５１…燃料電池、１５２…ＰＣＳ、１６０…貯湯ユニット、２００…ＨＥＭＳ、２１０…受信部、２２０…送信部、２３０…演算部、２４０…制御部

Claims (6)

1. 蓄電装置を少なくとも制御するための制御装置であって、
   前記蓄電装置の動作を少なくとも要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算する演算部を備え、
   前記演算部は、前記単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて前記最適解を演算し、
   前記パラメータは、前記系統から供給される電力の購入単価及び前記系統に提供される電力の売却単価であり、
   前記一定期間は、第１単位時間及び前記第１単位時間よりも時間的に後の第２単位時間を含み、
   前記第１単位時間の前記購入単価よりも前記第２単位時間の前記売却単価が所定単価以上高い場合において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が蓄電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められ、
   前記第１単位時間の前記購入単価よりも前記第２単位時間の前記売却単価が所定単価以上低い場合において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が放電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められることを特徴とする制御装置。
2. 前記パラメータは、前記系統から供給される電力の購入単価であり、
   前記要素は、前記蓄電装置の動作を含み、
   前記重付値は、前記購入単価が相対的に高いときに、前記蓄電装置が放電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められており、
   前記重付値は、前記購入単価が相対的に低いときに、前記蓄電装置が蓄電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が蓄電する動作と前記蓄電装置が放電する動作との切り替え損失に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記第１単位時間の前記重付値は、前記一定期間において、負荷が消費する消費電力又は蓄熱装置が蓄熱する熱量に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
5. 前記第１単位時間の前記重付値は、前記一定期間において、前記蓄電装置が蓄電する動作と前記蓄電装置が放電する動作とを切り替える回数に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
6. 蓄電装置を少なくとも制御するための制御装置が実施する制御方法であって、
   前記制御装置が、前記蓄電装置の動作を少なくとも要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも１つを解として、単位時間毎に最適解を演算するステップＡを備え、
   前記ステップＡにおいて、前記制御装置が、前記単位時間よりも長い一定期間におけるパラメータから決定される重付値に基づいて前記最適解を演算し、
   前記パラメータは、前記系統から供給される電力の購入単価及び前記系統に提供される電力の売却単価であり、
   前記一定期間は、第１単位時間及び前記第１単位時間よりも時間的に後の第２単位時間を含み、
   前記ステップＡにおいて、前記第１単位時間の前記購入単価よりも前記第２単位時間の前記売却単価が所定単価以上高い場合において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が蓄電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められ、
   前記ステップＡにおいて、前記第１単位時間の前記購入単価よりも前記第２単位時間の前記売却単価が所定単価以上低い場合において、前記第１単位時間の前記重付値は、前記蓄電装置が放電する動作を含む解が前記最適解として演算されやすくするように定められることを特徴とする制御方法。

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