JP5990117B2 - 制御方法、制御サーバ及び制御プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、制御方法等に関する。
近年、東日本大震災による電力供給不安等から、企業では需要電力の最大値となるピーク電力を抑えることが求められている。例えば、ピーク電力を抑える従来技術として、社内にある複数のノートPC(Personal Computer)の各バッテリを利用するものがある。この従来技術は、過去の消費電力の推移や天気予報などの情報から、電力の需要曲線とノートPCバッテリ残量データを予測し、需要曲線に基づいて、ノートPCのバッテリの充放電計画を作成する。そして、従来技術は、充放電計画に基づいて、ネットワーク経由で、ノートPCの駆動モードを、バッテリ駆動、AC(Alternate Current)駆動、AC駆動しながらのバッテリ充電の何れかに切り替える制御を行う。
特開2012−161202号公報 特開2011−254617号公報
しかしながら、上述した従来技術では、少ない処理時間で、充放電計画を作成することができないという問題がある。
例えば、システムの規模が大きい場合に、社内にある全てのノートPCのバッテリについて、時間帯毎に充放電を計画し、シミュレートして最適な充放電計画を作成するには、膨大な処理を要してしまう。
1つの側面では、上記に鑑みてなされたものであって、少ない処理時間であっても充放電計画を作成することができる制御方法、制御サーバ及び制御プログラムを提供することを目的とする。
第1の案では、コンピュータが下記の処理を実行する。コンピュータは、複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布とを均等にして、複数の装置を複数のグループに分類する。コンピュータは、グループ毎に、蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成する。コンピュータは、グループ毎に、仮想の制御計画を用いて時間帯毎の需要電力をシミュレートする。グループ毎に、シミュレートされた結果が、制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、制御計画を仮想の制御計画に更新する。コンピュータは、所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、制御計画を出力し、終了条件を満たさない場合には、終了条件を満たすまで、制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる。
本発明の1実施態様によれば、少ない処理時間で、充放電計画を作成することができるという効果を奏する。
図1は、本実施例1に係るシステムの構成を示す図である。 図2は、ノートPCの蓄電池の充放電に関する状態について説明するための図である。 図3は、本実施例1に係る制御サーバの構成を示す図である。 図4は、需要予測データの一例を示す図である。 図5は、PC情報テーブルの一例を示す図である。 図6は、充電データの一例を示す図である。 図7は、放電データの一例を示す図である。 図8は、制御計画テーブルの一例を示す図である。 図9は、本実施例1に係る分類部の処理を説明するための図である。 図10は、本実施例1に係る分類結果の一例を示す図である。 図11は、本実施例1に係る電力算出部の処理を説明するための図である。 図12は、本実施例1に係る生成部の処理を説明するための図(1)である。 図13は、本実施例1に係る生成部の処理を説明するための図(2)である。 図14は、本実施例1に係る生成部の処理を説明するための図(3)である。 図15は、本実施例1に係るシミュレート部の処理を説明するための図である。 図16は、本実施例1に係る制御サーバの処理手順を示すフローチャートである。 図17は、本実施例1に係る制御計画生成処理の処理手順を示すフローチャートである。 図18は、本実施例2に係るシステムの構成を示す図である。 図19は、本実施例2に係る制御サーバの構成を示す図である。 図20は、第1制御計画テーブルの一例を示す図である。 図21は、本実施例2に係る分類部の処理を説明するための図である。 図22は、本実施例2に係る分類結果の一例を示す図である。 図23は、本実施例2に係る生成部の処理を説明するための図(1)である。 図24は、本実施例2に係る生成部の処理を説明するための図(2)である。 図25は、本実施例2に係る生成部の処理を説明するための図(3)である。 図26は、本実施例2に係る制御サーバの処理手順を示すフローチャートである。 図27は、制御プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。
以下に、本願の開示する制御方法、制御サーバ及び制御プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
本実施例1に係るシステムの構成について説明する。図1は、本実施例1に係るシステムの構成を示す図である。図1に示すように、このシステムは、分電盤20と、ノートPC(Personal Computer)30a,30b,30cと、照明50aと、複合機50bと、制御サーバ100とを有する。分電盤20、ノートPC30a,30b,30c、制御サーバ100は、ネットワーク10を介して相互に接続される。また、分電盤20、ノートPC30a,30b,30c、照明50a、複合機50bは、電源線40に接続される。
ネットワーク10は、例えば、社内LAN(Local Area Network)に対応する。社内LANとしては、有線LANや無線LANなどの任意の種類の通信網が採用され、インターネットやLANなどの他のネットワークに接続されても良い。
図1に示す例では、制御サーバ100にノートPC30a,30b,30cが接続される場合を示したが、図示の構成に限定されない。例えば、制御サーバ100には任意の数のノートPCが接続されて良い。
図1に示す例では、電源線40にノートPC30a,30b,30cや、照明50a、複合機50bが接続される場合を示したが、図示の構成に限定されない。つまり、電源線40には任意の電気製品が接続されて良い。例えば、電源線40にはテレビ、冷蔵庫、電子レンジ、などの電気製品が接続される。また、以下では、照明50a、複合機50b及び他の電気製品を区別無く総称する場合には、電気製品50と記載する。電気製品50は、例えば、社内で電力を消費するあらゆる製品を含む。
制御サーバ100は、社内に設置されたサーバ装置であり、複数のノートPCのバッテリの充放電を規定する制御計画を作成する。
分電盤20は、電源線40を介してノートPC30a,30b,30cや、照明50a、複合機50bに電源を供給する。
ノートPC30a,30b,30cは、社内の利用者が利用するノート型パーソナルコンピュータである。以下の説明では、ノートPC30a,30b,30cを適宜、「ノートPC30」あるいは単に「PC」と記載する。
ノートPC30には、自装置に搭載された蓄電池の充放電を制御するクライアント用アプリケーションがインストールされる。例えば、ノートPC30は、自装置の蓄電池の充放電に関する状態を規定した制御計画を制御サーバ100から受け付けて、受け付けた制御ポリシーにしたがって自装置の蓄電池の充放電に関する状態を切り替える。また、ノートPC30は、装置の一例である。また、ノートPCの蓄電池を適宜「バッテリ」とも記載する。
ここで、ノートPC30の蓄電池の充放電に関する状態について説明する。図2は、ノートPCの蓄電池の充放電に関する状態について説明するための図である。図2の横軸は時間を示し、縦軸は電力値[W]を示す。例えば、時間帯2a及び2dには、蓄電池は充放電を行わずノートPC30がAC(Alternating Current)電源で稼働している状態を示す。この状態を「AC」とも記載する。また、例えば、時間帯2bには、蓄電池が放電することでノートPC30が稼働している状態を示す。この状態を「BA」とも記載する。また、例えば、時間帯2cには、蓄電池が充電しつつノートPC30がAC電源で稼働している状態を示す。この状態を「CH」とも記載する。図2に示すように、ノートPC30は、「AC」、「BA」又は「CH」のいずれかの状態で稼働する。例えば、ノートPC30は、「9:00〜9:30」の時間帯に「BA」で稼働する旨の制御計画を制御サーバ100から受け付けると、指定された時間帯に「BA」で稼働する。
次に、図1に示した制御サーバ100の構成について説明する。図3は、本実施例1に係る制御サーバの構成を示す図である。図3に示すように、この制御サーバ100は、通信制御部110、記憶部120、制御部130を有する。
通信制御部110は、分電盤20、ノートPC30との間でデータを送受信する処理部である。通信制御部110は、例えば、ネットワークインターフェースカード(NIC:Network Interface Card)等に対応する。後述する制御部130は、通信制御部110を介して、分電盤20、ノートPC30とデータをやり取りする。
記憶部120は、需要予測データ121、PC情報テーブル122、充電データ123、放電データ124、制御計画テーブル125を有する。記憶部120は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)などの半導体メモリ素子などの記憶装置に対応する。
需要予測データ121は、システム内の予測される需要電力の時系列データである。例えば、需要予測データ121は、一日における各時間帯と需要電力値とを対応づけたデータである。この需要電力値は、例えば、過去の消費電力値の統計データから算出される。
図4は、需要予測データの一例を示す図である。図4の横軸は時間を示し、縦軸は電力値[kW]を示す。図4は、社内における一日の需要予測データ121を例示したものである。例えば、需要予測データ121は、社内で電力を消費するあらゆる製品によって消費された過去の消費電力値の統計データから算出される。図4では、需要予測データ121が1パターンである場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、需要予測データ121は、曜日や時期に違いがあり、複数の推移の仕方が予想されるような場合には、複数パターン存在する場合もある。
PC情報テーブル122は、例えば、ノートPC30に関する各種の情報を保持する。図5は、PC情報テーブルの一例を示す図である。図5に示すように、PC情報テーブル122は、「ID」と、「観測可否」と、「制御可否」と、「状態」と、「バッテリ容量」と、「充電率」とを対応づけて記憶する。
図5において、このうち、IDは、社内のノートPC30を一意に識別するID(Identification)を示す。観測可否は、制御サーバ100が該当するノートPC30を観測できているか否かを示す。例えば、観測可否「○」は、制御サーバ100が該当するノートPC30を観測できている、つまり、該当するノートPC30が社内LAN10に接続されていることを示す。また、例えば、観測可否「×」は、制御サーバ100が該当するノートPC30を観測できていない、つまり、該当するノートPC30が社内LAN10に接続されていないことを示す。
図5において、制御可否は、該当するノートPC30が電源線40に接続されているか否かを示す。例えば、制御可否「○」は、該当するノートPC30が電源線40に接続されていることを示す。また、例えば、制御可否「×」は、該当するノートPC30が電源線40に接続されていないことを示す。
状態は、該当するノートPC30の現在の状態を示す。例えば、状態「AC」は、蓄電池が充放電を行わず、ノートPCがAC電源で稼働している状態を示す。また、例えば、状態「BA」は、蓄電池が放電することでノートPCが稼働している状態を示す。また、例えば、状態「CH」は、蓄電池が充電しつつノートPCがAC電源で稼働している状態を示す。バッテリ容量は、該当するノートPC30のバッテリの仕様として定められた電力の容量[Wh]を示す。充電率は、該当するノートPC30の現在の充電率[%]を示す。なお、PC情報テーブル122には、例えば、社内で利用されるノートPC30が予め登録されるものとする。また、図中の「−」は、該当するデータが存在しないことを示す。
図5に示すように、例えば、PC情報テーブル122は、ID「PC1」と、観測可否「○」と、制御可否「○」と、状態「AC」と、バッテリ容量「65」と、充電率「80」とを対応づけて記憶する。つまり、PC1がネットワーク10及び電源線40に接続され、AC電源で稼働している状態であり、バッテリ容量が65[Wh]であり、現在の充電率が80%であることを示す。また、PC情報テーブル122は、他のノートPC30についても同様に、情報を記憶する。
図3の説明に戻る。充電データ123は、例えば、バッテリを充電する際の充電率の変化を示すデータである。例えば、充電データ123は、ノートPC30のバッテリを充電する際の充電率と時間とを対応づけたデータである。充電データ123は、バッテリの仕様として定められたものである。また、充電データ123は、ノートPC30のバッテリを充電する際の時間ごとの充電率を記憶しておき、記憶したデータから算出しても良い。
図6は、充電データの一例を示す図である。図6の横軸は時間[秒]を示し、縦軸は充電率[%]を示す。図6には、ノートPC30のバッテリを充電する際の充電率を例示する。なお、ここでは、説明の都合上、あるノートPC30に搭載されたバッテリの充電データ123を示したが、充電データ123は、ノートPC30ごとに記憶されるものである。例えば、充電データ123は、ノートPC30のIDごとに対応づけて記憶される。
図3の説明に戻る。放電データ124は、例えば、バッテリを放電する際の充電率の変化を示すデータである。例えば、放電データ124は、ノートPC30のバッテリを放電する際の充電率と時間とを対応づけたデータである。放電データ124は、バッテリの仕様として定められたものである。放電データ124は、ノートPC30のバッテリを放電する際の時間ごとの充電率を記憶しておき、記憶したデータから算出しても良い。
図7は、放電データの一例を示す図である。図7の横軸は時間[秒]を示し、縦軸は充電率[%]を示す。図7には、ノートPC30のバッテリを放電する際の充電率を例示する。なお、ここでは、説明の都合上、あるノートPC30に搭載されたバッテリの放電データ124を示したが、放電データ124は、ノートPC30ごとに記憶されるものである。例えば、放電データ124は、ノートPC30のIDごとに対応づけて記憶される。
図3の説明に戻る。制御計画テーブル125は、蓄電池それぞれの充放電を時間帯ごとに規定する制御計画の情報を保持する。図8は、制御計画テーブルの一例を示す図である。図8に示すように、制御計画テーブル125は、IDと、30分ごとの時間帯とを対応づけて記憶する。例えば、時間帯「9:00」は、9時から9時半までの時間帯に対応する。また、制御計画テーブル125の1レコードは、該当するノートPC30の制御ポリシーに対応する。
図8に示すように、制御計画テーブル125は、例えば、ID「PC1」と、9時〜11時半「AC」と、11時半〜12時半「CH」と、12時半〜13時半「BA」とを対応づけて記憶する。つまり、制御計画テーブル125は、PC1が、9時〜11時半までAC電源で稼働し、11時半〜12時半まで蓄電池を充電しつつ稼働し、12時半〜13時半まで蓄電池を放電させて稼働することを記憶する。また、制御計画テーブル125は、他のノートPC30についても同様に、時間帯ごとの状態を記憶する。なお、ここでは、制御計画テーブル125が30分ごとにノートPC30の状態を規定する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御計画テーブル125は、10分ごとにノートPC30の状態を規定しても良い。
制御部130は、取得部131と、測定部132と、作成部133と、出力部134とを有する。制御部130は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積装置に対応する。また、制御部130は、例えば、CPUやMPU(Micro Processing Unit)等の電子回路に対応する。
取得部131は、ノートPC30の各所情報を取得し、取得した情報をPC情報テーブル122に登録する処理部である。なお、取得部131が情報を取得するタイミングは、制御サーバ100を利用する者が任意のタイミングを設定して良い。例えば、取得部131は、後述する作成部133が制御計画を作成する直前に情報を取得しても良い。
図5を用いて、取得部131の処理を説明する。例えば、取得部131は、PC2の状態が「CH」であり、充電率が「50%」であり、電源線40に接続されている旨の情報をPC2から取得する。取得部131は、取得した情報を図5のPC情報テーブル122に記録する。例えば、取得部131は、PC2に対応づけて、制御可否「○」と、状態「CH」と、充電率「50」とをPC情報テーブル122に記録する。また、取得部131は、PC2から情報を取得したので、PC2が社内LAN10に接続されているものと判定し、観測可否「○」をPC情報テーブル122に記録する。また、例えば、取得部131は、情報を取得できないPCについては、社内LAN10に接続されていないものと判定し、観測可否「×」をPC情報テーブル122に記録する。例えば、取得部131は、他のPCについて情報を取得するタイミングでPC3の情報を取得できない場合には、PC3が社内LAN10に接続されていないものと判定し、観測可否「×」をPC情報テーブル122に記録する。
測定部132は、図1のシステム内で消費された電力を測定する。例えば、測定部132は、電源線40に接続された電気製品により社内で消費された総電力量を測定する。測定部132は、測定した電力量の情報を記憶部120に記録する。記憶部120に記憶される電力の情報の図示は省略する。測定部132が社内で消費された電力を測定する方法は、従来のいかなる技術でも適用することができる。例えば、測定部132は、分電盤20が電源線40を介して供給された電力量を測定し、測定された電力量を分電盤20から取得しても良い。また、例えば、測定部132は、社内の全てのコンセントから供給された電力量を測定し、その総和を算出しても良い。
作成部133は、各ノートPC30を蓄電池の残量に基づいて、複数のグループに分類した後に、グループ毎に局所探索法を実行し、制御計画を作成する処理部である。作成部133は、分類部133a、電力算出部133b、生成部133c、シミュレート部133d、更新部133e、実行部133fを有する。
分類部133aは、各ノートPC30を蓄電池の残量に基づいて、複数のグループに分類する処理部である。分類部133aは、あるグループに含まれるノートPC30の蓄電池の残量の合計値(または分布)が、他のグループに含まれる複数のノートPC30の蓄電池の残量の合計値と類似する値となるように、複数の装置を複数のグループに分類する。本実施例1では一例として、各グループに含まれるノートPCの数を、同数とする。なお、蓄電池の残量は、PC情報テーブル122に記録された、バッテリ容量に充電率を乗算した値に対応する。
図9は、本実施例1に係る分類部の処理を説明するための図である。図9では説明の便宜上、各ノートPCに内蔵される蓄電池のみを示し、ノートPC30の図を省略する。例えば、蓄電池1a〜1xを、それぞれ、ノートPC30a〜30xに内蔵される蓄電池とする。蓄電池の網掛け部分が多い蓄電池ほど、蓄電池の残量が多いものとする。分類部133aは、各蓄電池1a〜1xを、残量が少ないものから順に並び替えを行う。なお、残量が同じ蓄電池については、どちらを先に並べても良い。
例えば、分類部133aが蓄電池1a〜1xの並び変えを行うと、蓄電池は残量の少ない順に、1h,1l,1e,1q,1s,1m,1u,1p,1w,1j,1o,1x,1g,1d,1i,1b,1t,1n,1v,1r,1a,1c,1k,1fとなる。
続いて、分類部133aは、蓄電池1h,1x,1g,1fをグループ2Aに分類する。すなわち、グループ2Aには、ノートPC30h,30x,30g,30fが含まれる。分類部133aは、蓄電池1l,1o,1d,1kをグループ2Bに分類する。すなわち、グループ2Bには、ノートPC30l,30o,30d,30kが含まれる。分類部133aは、蓄電池1e,1j,1i,1cをグループ2Cに分類する。すなわち、グループ2Cには、ノートPC30e,30j,30i,30cが含まれる。
分類部133aは、蓄電池1q,1w,1b,1aをグループ2Dに分類する。すなわち、グループ2Dには、ノートPC30q,30w,30b,30aが含まれる。分類部133aは、蓄電池1s,1p,1t,1rをグループ2Eに分類する。すなわち、グループ2Eには、ノートPC30s,30p,30t,30rが含まれる。分類部133aは、蓄電池1m,1u,1n,1vをグループ2Fに分類する。すなわち、グループ2Fには、ノートPC30m,30u,30n,30vが含まれる。
上記のように、分類部133aは、各ノートPC30a〜30xを、グループ2A〜2Fに分類することで、各グループに含まれるノートPC30の蓄電池の残量の合計値と類似する値となる。分類部133aは、分類結果の情報を、生成部133c、シミュレート部133d、更新部133eに出力する。図10は、本実施例1に係る分類結果の一例を示す図である。図10に示すように、この分類結果は、グループを一意に識別するグループ識別情報と、ID群とを対応付ける。ID群は、グループに含まれる各ノートPC30を一意に識別するIDが含まれる。例えば、ノートPC30a〜30xのIDをそれぞれ、PC1〜PC24とする。
図10において、例えば、グループ識別情報「グループ2A」に対応するID群は、「PC8,PC24,PC7,PC6」となる。すなわち、グループ2Aには、ノートPC30h,30x,30g,30fが含まれる。
図3の説明に戻る。電力算出部133bは、分類部133aが分類した各グループに割り当てる電力を算出する処理部である。例えば、電力算出部133bは、式(1)に基づいて、各グループに割り当てる電力の値を算出する。式(1)に示すピーク電力予測値は、ノートPC30の消費電力を除いた、システム全体のピーク電力予測値である。現在の消費電力は、ノートPC30の消費電力を除いた、システム全体の現在の消費電力である。電力算出部133bは、各グループに割り当てる電力の情報を、シミュレート部133dに出力する。
各グループに割り当てる電力=(ピーク電力予測値−現在の消費電力)/グループ数・・・(1)
続いて、電力算出部133bの処理をより詳細に説明する。電力算出部133bは、より具体的には、式(2)に示す最適化問題を解くことで、各時間帯でノートPC30が使用可能な電力を計算する。ただし、式(3)、(4)、(5)の条件を満たすものとする。式(2)〜(5)において「k」は、各時間帯を示す変数である。図11は、本実施例1に係る電力算出部の処理を説明するための図である。図11において、横軸は、時間を示し、縦軸は電力値を示す。線分5aは、ノートPC30の電力を除いた各時間帯の需要電力値の予測値を示す。線分5bは、ノートPC30の電力を除いた需要電力値の予測値の最大値であり、Dmaxに対応する。u[k]は、時間帯kにおいて、全ノートPC30に割り当てる電力の合計値である。D[k]は、時間帯kにおける、全ノートPC30の電力を除いた需要電力値の予測値である。なお、需要電力値の予測値が最大値となる時間帯をk’とする。
minΣu[k]・・・(2)
u[k]≦Dmax−D[k]・・・(3)
D[k−1]+u[k−1]・・・(4)
Figure 0005990117
ここで、式(2)は、図11の網掛け部分の面積を最小化するという最適化問題である。式(3)は、ある時間帯kの一つ前の時間帯にノートPC30に割り当てる電力が、需要電力の最大値を超えないようにするための条件式である。式(4)は、u[k]とD[k]とを合計した値が、徐々に大きくなるという条件である。なお、式(5)は、時間帯k’の一つ前の時間帯にノートPC30の蓄電池の平均残量が、所定値τ以上であることを示す。これにより、ノートPC30の電力を除いた需要電力値の予測値の最大値となる前に、ノートPC30の蓄電池の平均残量を所定値τ以上にすることができる。
電力算出部133bは、式(2)の最適化問題を解いて、各時間帯のu[k]を算出し、u[k]をグループ数で除算することで、各時間帯において各グループに割り当てる電力を算出し、算出した電力の情報を、シミュレート部133dに出力する。
生成部133cは、分類部133aによって分類されたグループ単位で、制御計画を作成する処理部である。まず、制御計画テーブル125のそれぞれのノートPC30に対して、時間帯ごとに状態を設定することで、初期の制御計画を生成する。図12は、本実施例1に係る生成部の処理を説明するための図(1)である。図12では一例として、制御情報テーブル125に含まれる各レコードのうち、グループ2Aに含まれるPC8,24,7,6のみを示す。図12に示すように、例えば、生成部133cは、PC情報テーブル122を参照し、制御可能なPCの全ての時間帯に対して、状態「AC」を設定する。また、生成部133cは、PC情報テーブル122を参照し、観測不能なPCの全ての時間帯に対して、状態「UN1」を設定する。
また、生成部133cは、PC情報テーブル122を参照し、観測可能であるが制御不能なPCの全ての時間帯に対して、状態「UN2」を設定する。なお、ここでは、制御可能なPCの全ての時間帯に対して状態「AC」が設定される場合を説明したが、これに限定されない。例えば、制御可能なPCの全ての時間帯に対して状態「BA」が設定されても良い。また、例えば、既に作成済みの制御計画のノートPC30の各時間帯の状態が、対応するノートPC30の各時間帯に設定されても良い。
ここで、「UN1」及び「UN2」について説明する。「UN1」は、観測不能なPCに対して想定される状態を示す。例えば、「UN1」は、蓄電池の充電率に関しては放電した状態で減少し、充電している状態の電力を使用する架空の状態として設定される。これは、観測不能なノートPC30の蓄電池が、観測されない間に放電されてしまうことを考慮したものである。また、観測不能なノートPC30が社内の電源線40に接続され、需要電力を増やしてしまうことを考慮したものでる。また、「UN2」は、制御不能なPCに対して想定される状態を示す。例えば、「UN2」は、蓄電池の充電率に関しては放電した状態で減少し、AC電源で稼働している状態の電力を使用する架空の状態として設定される。これは、制御不能なノートPC30が社内の電源線40に接続され、需要電力を増やしてしまうことを考慮したものである。
また、生成部133cは、生成した制御計画の制御可能なノートPC30の任意の時間帯を選択し、「AC」「BA」「CH」のいずれかの状態に切り替える。これを「切り替え指示」と記載する。図13は、本実施例1に係る生成部の処理を説明するための図(2)である。図13(1)には、切り替え前の制御計画テーブル125の一例を示し、図13(2)には、切り替え後の制御計画テーブル125の一例を示す。図13に示すように、例えば、生成部133cは、PC24の「9:30」を選択する。生成部133cは、選択した時間帯と、それ以降の時間帯の状態を「BA」に切り替える。なお、図13の網掛け領域は、切り替え指示が出されたPCの時間帯を示す。また、生成部133cは、切り替え指示が出されたPCの時間帯を制御計画テーブル125に記録する。
また、状態を切り替える場合に、生成部133cは、次の時間帯以降に切り替え指示があるまでの状態を切り替える。図14は、本実施例1に係る生成部の処理を説明するための図(3)である。図14(1)には、切り替え前の制御計画テーブル125の一例を示し、図14(2)には、切り替え後の制御計画テーブル125の一例を示す。図14は、切り替え済みの状態が存在する場合を説明する。図14(1)では、PC8の「12:30」の状態「BA」の切り替え指示がある場合を説明する。図14に示すように、例えば、生成部133cは、PC8の「11:30」を選択し、「CH」に切り替える「切り替え指示」をだす。生成部133cは、選択したそれ以降の時間帯の状態を「CH」に切り替える。この場合、PC8の「12:30」の状態「BA」の切り替え指示があるので、生成部133aは、「12:00」までの状態を「CH」に切り替える。
生成部133cは、グループ毎に上記処理を実行し、グループ毎の制御計画の情報を、シミュレート部133dに出力する。
図3の説明に戻る。シミュレート部133dは、生成部133cによって生成されたグループ毎の制御計画を用いて、時間帯毎の需要電力をシミュレートする処理部である。例えば、シミュレート部133dは、需要予測データ121からノートPC30による電力使用量を減算し、ノートPC30が制御計画通りに稼働した場合の電力使用量を加算することで、需要電力をシミュレートする。なお、シミュレート部133dは、グループ毎に、需要電力をシミュレートする。シミュレート部133dは、グループ毎のシミュレート結果を、更新部133eに出力する。
図15は、本実施例1に係るシミュレート部の処理を説明するための図である。図15の横軸は時間を示し、縦軸は電力値[kW]を示す。図15には、8時から20時まで10分間隔で制御計画が作成された場合のシミュレートの結果を示す。図15に示すように、例えば、シミュレート部133dは、制御計画に基づいて、10分間ごとの需要電力をシミュレートし、10分間ごとの制御後ピーク11aを算出する。例えば、シミュレート部133dは、下記の式(6)を用いて、時間帯ごとの制御後ピークmaxを算出する。なお、11bは、図4の需要予測データ121に対応する。
max(需要予測[j]−ΣAi+Σsi[j])・・・(6)
式(6)において、iは、ノートPC30のインデックスを示す。jは、時間帯のインデックスを示す。例えば、j=1は、9時から9時半までの時間帯に対応する。需要予測[j]は、j番目の時間帯の需要予測値を示し、例えば、需要予測データ121から与えられる値である。Esi[j]は、i番目のノートPC30のj番目の時間帯における各状態の電力値を示す。例えば、状態「AC」の電力使用量Eは、例えば、10[W]である。また、状態「BA」の電力値Eは、例えば、0[W]である。また、状態「CH」の電力値Eは、例えば、60[W]である。また、状態「UN1」の電力使用量EU1は、状態「CH」時の電力を使用するのでE[W]である。また、状態「UN2」の電力使用量EU2は、状態「AC」時の電力を使用するのでE[W]である。また、EAiは、i番目のノートPC30の状態「AC」の電力使用量を示す。なお、上記の式(6)は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、より余裕をもって制御する場合にはΣAiを減算しなくても良い。
更に、シミュレート部133dは、制御計画に制約条件を追加して時間帯ごとの需要電力をシミュレートする。例えば、シミュレート部133dは、ノートPC30ごとの各時間帯における蓄電池の充電率を算出する。例えば、シミュレート部133bは、PC情報テーブル122を参照し、ノートPC30の充電率を取得する。ノートPC30の蓄電池をある時間分充電する場合には、シミュレート部133bは、図6の充電データ123を参照し、上記時間経過後の充電率を推定する。ノートPC30の蓄電池からある時間分放電する場合には、シミュレート部133dは、図7の放電データ124を参照し、上記時間経過後の充電率を推定する。
そして、シミュレート部133bは、推定した充電率が式(7)の条件を満たし、式(8)を満たすか否かを判定する。式(7)の制約条件は、「最終時刻k’’で、充電量が最大になる」というものである。式(7)のCは、i番目のノートPC30の電気容量を示す。式(8)のNは、分類部133aによって分類されたグループ数である。なお、ここで説明した制約条件やその数値は一例であり、これに限定されるものではない。制約条件及びその数値は、例えば、制御サーバ100を利用する者が蓄電池の特性などを考慮して任意に設定して良い。
maxΣC[k’’]・・・(7)
時間帯kでのグループ内の消費電力≦u[k]/N・・・(8)
シミュレート部133dは、式(7)、(8)を満たさないと判定した場合には、シミュレート部133dは、ノートPC30の状態を直前の時間帯の状態を継続する。シミュレート部133bは、変更した制御計画を用いて、制約条件を満たすまで再びシミュレートする。
更新部133eは、シミュレートされた結果が、切り替え前の制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、制御計画テーブル125について、制御計画を切り替え後の制御計画に更新する処理部である。更新部133eは、グループ毎のシミュレート結果を評価して、グループ毎に、制御計画を更新するか否かを判定する。
例えば、更新部133eは、シミュレート結果からピーク電力を求める。更新部133eは、一日のうちで、現在時刻までの各時間帯における電力使用量を実測値として取得する。更新部133eは、一日のうちで、現在時刻以降の各時間帯における電力使用量をシミュレート結果から取得する。更新部133eは、取得した使用電力量のうちの最大値をピーク電力として算出する。更新部133eは、算出したピーク電力と、切り替え前の制御計画のシミュレート結果から算出したピーク電力とを比較する。更新部133eは、切り替え前の制御計画のシミュレート結果から算出したピーク電力よりもピーク電力が低下している場合に、制御計画を切り替え後の制御計画に更新する。更新部133eは、グループ毎に、制御計画を更新する。
なお、ここでは、更新部133eが評価値としてピーク電力を用いる場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、更新部133eは、現在時刻以降の電力使用量や蓄電池の充電量(充電率とバッテリ容量の積の和)、状態の切り替え回数、最小使用電力量などのうち、一つ又は複数を組み合わせて評価値として用いても良い。複数を組み合わせる場合にはそれぞれの評価関数に重みをつけて足すなどして単一の評価関数にすれば一つの評価関数として処理することができる。
実行部133fは、所定の終了条件を満たすか否かを判定する。例えば、実行部133fは、作成部133が処理を開始してから5分経過したか否かを判定する。実行部133fは、5分経過していない場合には、生成部133c、シミュレート部133d及び更新部133eの処理を繰り返し実行させる。なお、ここでは、終了条件が5分経過である場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、終了条件は任意の時間であっても良く、また、任意の繰り返し回数であっても良い。
一方、5分経過した場合には、実行部133fは、更新された制御計画テーブル125を出力部134に出力する。例えば、実行部133fは、シミュレート部133dにより制約条件を満足するように修正された制御計画テーブル125を出力部134に出力する。
出力部134は、制御計画を出力する。例えば、出力部134は、制御計画テーブル125を実行部133fから受け付ける。出力部134は、受け付けた制御計画テーブル125の各レコードを、対応するノートPC30に出力する。
次に、本実施例1に係る制御サーバ100の処理手順について説明する。図16は、本実施例1に係る制御サーバの処理手順を示すフローチャートである。例えば、図16に示す処理は、所定の時間間隔で実行される。
図16に示すように、制御サーバ100は、ノートPC30からPC情報テーブル122に関する各種のデータを取得する(ステップS101)。制御サーバ100は、PC情報テーブル122を基にして、複数のノートPC30を複数のグループに分類する(ステップS102)。ステップ102において、制御サーバ100は、グループに含まれる複数のノートPCの蓄電池の残量の合計値が、他のグループに含まれる複数のノートPCの蓄電池の残量の合計値と類似する値となるように、分類を行う。
制御サーバ100は、最適化問題を解き、各時間帯でノートPC30全体が使用可能な電力u[k]を計算する(ステップS103)。制御サーバ100は、各グループに、u[k]/Nの電力を配分する(ステップS104)。
制御サーバ100は、制御計画生成処理を実行し(ステップS105)、制御計画に基づいて、ノートPCの駆動状態を制御する(ステップS106)。
次に、図16のステップS105に示した制御計画生成処理の処理手順について説明する。図17は、本実施例1に係る制御計画生成処理の処理手順を示すフローチャートである。図17に示すように、制御サーバ100は、処理タイミングであるか否かを判定する(ステップS201)。制御サーバ100は、処理タイミングではない場合には(ステップS201,No)、再度ステップS201に移行する。
一方、制御サーバ100は、処理タイミングである場合には(ステップS201,Yes)、制御計画を生成する(ステップS202)。制御サーバ100は、制御計画の状態を切り替え(ステップS203)、需要曲線をシミュレートする(ステップS204)。
制御サーバ100は、下層での制約条件を満たすか否かを判定する(ステップS205)。ステップS205の制約条件は、例えば、式(7)、式(8)に示した条件に対応する。制御サーバ100は、下層での制約条件を満たさない場合には(ステップS205,No)、ステップS208に移行する。一方、制御サーバ100は、下層での制約条件を満たす場合には(ステップS205,Yes)、ステップS206に移行する。
制御サーバ100は、需要曲線が改善したか否かを判定する(ステップS206)。制御サーバ100は、需要曲線が改善しない場合には(ステップS206,No)、ステップS208に移行する。
一方、制御サーバ100は、需要曲線が改善した場合には(ステップS206,Yes)、切り替え後の制御計画に更新する(ステップS207)。制御サーバ100は、終了タイミングか否かを判定する(ステップS208)。制御サーバ100は、終了タイミングではない場合には(ステップS208,No)、ステップS203に移行する。
一方、制御サーバ100は、終了タイミングの場合には(ステップS208,Yes)、制御計画を出力する(ステップS209)。
次に、本実施例1に係る制御サーバ100の効果について説明する。制御サーバ100は、各ノートPC30の蓄電池の残量に基づいて、各ノートPC30を複数のグループに分類し、分類したグループ毎に、制御計画を生成する。このため、制御計画を生成する場合の局所探索法を行う対処を、グループ毎に分割して実行でき、少ない処理でも最適に近い計画を作成することができる。従って、集中制御では計算が間に合わないような台数のノートPCでも、ピーク電力を削減するための制御計画を短い時間で作成できる。
また、制御サーバ100は、式(7)、(8)に示した制約条件を満たすように、制御計画を生成するので、各グループに割り当てられた電力値を超えることなく、最終時刻では、各ノートPC30の蓄電池の残量を最大にすることができる。
次に、本実施例2に係るシステムの構成について説明する。図18は、本実施例2に係るシステムの構成を示す図である。図18に示すように、このシステムは、分電盤20と、ノートPC30a,30b,30cと、照明50aと、複合機50bと、制御サーバ200とを有する。分電盤20、ノートPC30a,30b,30c、制御サーバ200は、ネットワーク10を介して相互に接続される。また、分電盤20、ノートPC30a,30b,30c、照明50a、複合機50bは、電源線40に接続される。
図18において、分電盤20と、ノートPC30a,30b,30cと、照明50aと、複合機50bと、制御サーバ200とを有する。分電盤20、ノートPC30a,30b,30cに関する説明は、実施例1と同様であるため、ここでは同一の符号を付して説明を省略する。
制御サーバ200は、社内に設置されたサーバ装置であり、複数のノートPCのバッテリの充放電を規定する制御計画を作成する。本実施例2に係る制御サーバ200は、ノートPC30の蓄電池の残量に基づいて、蓄電池の残量が類似するノートPC同士をグループ化し、グループ化した各ノートPCを単一のノートPCとみなして、制御計画を作成する。
図19は、本実施例2に係る制御サーバの構成を示す図である。図19に示すように、この制御サーバ200は、通信制御部210、記憶部220、制御部230を有する。
通信制御部210は、分電盤20、ノートPC30との間でデータを送受信する処理部である。通信制御部210は、例えば、ネットワークインターフェースカード等に対応する。後述する制御部230は、通信制御部210を介して、分電盤20、ノートPC30とデータをやり取りする。
記憶部220は、需要予測データ221、PC情報テーブル222、充電データ223、放電データ224、第1制御計画テーブル225、第2制御計画テーブル226を有する。記憶部220は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子などの記憶装置に対応する。
需要予測データ221は、システム内の予測される需要電力の時系列データである。例えば、需要予測データ221は、一日における各時間帯と需要電力値とを対応づけたデータである。需要予測データ221は、実施例1に示した需要予測データ121に対応する。
PC情報テーブル222は、例えば、ノートPC30に関する各種の情報を保持する。PC情報テーブル222は、実施例1に示したPC情報テーブル122に対応する。
充電データ223は、バッテリを充電する際の充電率の変化を示すデータである。充電データ223は、実施例1に示した充電データ123に対応する。
放電データ224は、バッテリを放電する際の充電率の変化を示すデータである。放電データ224は、実施例1に示した放電データ124に対応する。
第1制御計画テーブル225は、同一グループに含まれる複数のノートPC30を、単一のノートPCとみなした場合において、蓄電池それぞれの充放電を時間帯毎に規定する制御計画の情報を保持する。図20は、第1制御計画テーブルの一例を示す図である。図20に示すように、この第2制御計画テーブル225は、グループIDと、30分ごとの時間帯とを対応づけて記憶する。例えば、時間帯「9:00」は、9時から9時半までの時間帯に対応する。グループIDは、グループを一意に識別する情報である。
第2制御計画テーブル226は、各ノートPC30について、蓄電池それぞれの充放電を時間帯ごとに規定する制御計画の情報を保持する。第2制御計画テーブル226は、実施例1に示した制御計画テーブル125に対応する。
制御部230は、取得部231と、測定部232と、作成部233と、制御計画特定部234と、出力部236とを有する。制御部230は、例えば、ASICや、FPGAなどの集積装置に対応する。また、制御部230は、例えば、CPUやMPU等の電子回路に対応する。
取得部231は、ノートPC30の各所情報を取得し、取得した情報をPC情報テーブル222に登録する処理部である。なお、取得部131が情報を取得するタイミングは、制御サーバ200を利用する者が任意のタイミングを設定して良い。例えば、取得部231は、後述する作成部233が制御計画を作成する直前に情報を取得しても良い。取得部231に関するその他の説明は、実施例1の取得部131に対応する。
測定部232は、図18のシステム内で消費された電力を測定する。例えば、測定部232は、電源線40に接続された電気製品により社内で消費された総電力量を測定する。測定部232は、測定した電力量の情報を記憶部220に記録する。記憶部220に記憶される電力の情報の図示は省略する。
作成部233は、各ノートPC30を蓄電池の残量に基づいて、複数のグループに分類した後に、各グループを単一のノートPCとみなして、局所探索法を実行し、第1制御計画を作成する処理部である。作成部233は、分類部233a、生成部233b、シミュレート部233c、更新部233d、実行部233eを有する。
分類部233aは、各ノートPC30の蓄電池の残量に基づいて、複数のグループに分類する処理部である。分類部233aは、蓄電池の残量が類似するノートPC同士をグループ化することで、複数のノートPC30を複数のグループに分類する。
図21は、本実施例2に係る分類部の処理を説明するための図である。図21では説明の便宜上、各ノートPCに内蔵される蓄電池のみを示し、ノートPC30の図を省略する。例えば、蓄電池1a〜1xを、それぞれ、ノートPC30a〜30xに内蔵される蓄電池とする。蓄電池の網掛け部分が多い蓄電池ほど、蓄電池の残量が多いものとする。分類部133aは、各蓄電池1a〜1xを、残量が少ないものから順に並び替えを行う。なお、残量が同じ蓄電池については、どちらを先に並べても良い。
例えば、分類部233aが蓄電池1a〜1xの並び変えを行うと、蓄電池は残量の少ない順に、1h,1l,1e,1q,1s,1m,1u,1p,1w,1j,1o,1x,1g,1d,1i,1b,1t,1n,1v,1r,1a,1c,1k,1fとなる。分類部233aは、先頭1番から4番目までの蓄電池1h,1q,1l,1eをグループ3Aに分類する。なわち、グループ3Aには、ノートPC30h,30q,30l,30eが含まれる。
分類部233aは、5番目から8番目までの蓄電池1s,1m,1u,1pをグループ3Bに分類する。なわち、グループ3Bには、ノートPC30s,30m,30u,30pが含まれる。
分類部233aは、9番目から12番目までの蓄電池1w,1j,1o,1xをグループ3Cに分類する。すなわち、グループ3Cには、ノートPC30w,30j,30o,30xが含まれる。
分類部233aは、13番目から16番目までの蓄電池1g,1d,1i,1bをグループ3Dに分類する。すなわち、グループ3Dには、ノートPC30g,30d,30i,30bが含まれる。
分類部233aは、17番目から20番目までの蓄電池1t,1n,1v,1rをグループ3Eに分類する。すなわち、グループ3Eには、ノートPC30t,30n,30v,30rが含まれる。
分類部233aは、21番目から24番目までの蓄電池1a,1c,1k,1fをグループ3Fに分類する。すなわち、グループ3Fには、ノートPC30a,30c,30k,30fが含まれる。
上記のように、分類部233aは、各ノートPC30a〜30xを、グループ3A〜3Fに分類することで、蓄電池の残量が類似するノートPC同士をグループ化することができる。分類部133aは、分類結果の情報を、生成部233b、制御計画特定部234に出力する。図22は、本実施例2に係る分類結果の一例を示す図である。図22に示すように、この分類結果は、グループを一意に識別するグループ識別情報と、ID群とを対応付ける。ID群は、グループに含まれる各ノートPC30を一意に識別するIDが含まれる。例えば、ノートPC30a〜30xのIDをそれぞれ、PC1〜PC24とする。
図22において、例えば、グループ識別情報「グループ3A」に対応するID群は、「PC17,PC8,PC12,PC5」となる。すなわち、グループ3Aには、ノートPC30h,30q,30l,30eが含まれる。
図19の説明に戻る。生成部233bは、グループに含まれる複数のノートPCを単一のノートPCとみなして、制御計画を作成する処理部である。例えば、図22のように、ノートPC30が分類されている場合には、PC17,PC8,PC12,PC5を単一のノートPC「グループ3A」とみなす。同様に、PC16,PC19,PC13,PC21を単一のノートPC「グループ3B」とみなす。PC23,PC10,PC15,PC24を単一のノートPC「グループ3C」とみなす。PC2,PC9,PC4,PC7を単一のノートPC「グループ3D」とみなす。PC20,PC14,PC22,PC18を単一のノートPC「グループ3E」とみなす。PC1,PC3,PC11,PC6を単一のノートPC「グループ3F」とみなす。
また、生成部233bは、単一のノートPCとみなした各グループの蓄電池を、グループに含まれる各蓄電池をまとめたものとする。例えば、グループ3Aの蓄電池を、PC17,PC8,PC12,PC5の各蓄電池をまとめた蓄電池とする。
制御計画テーブル125のそれぞれのグループに対して、時間帯ごとに状態を設定することで、初期の制御計画を生成する。図23は、本実施例2に係る生成部の処理を説明するための図(1)である。図23では一例として、単一のノートPCとみなしたグループ3A,3Bを用いて説明を行う。図23に示すように、例えば、生成部233bは、PC情報テーブル222を参照し、制御可能なPCを含むグループ全ての時間帯に対して、状態「AC」を設定する。なお、ここでは説明を省略するが、グループに制御不能なPCが含まれる場合には、該グループに対応する各時間帯の状態を「UN1」または「UN2」を設定しても良い。
生成部233bは、生成した制御計画の任意の時間帯を選択し、「AC」「BA」「CH」のいずれかの状態に切り替える。これを「切り替え指示」と記載する。図24は、本実施例2に係る生成部の処理を説明するための図(2)である。図24(1)には、切り替え前の第1制御計画テーブル225の一例を示し、図24(2)には、切り替え後の第1制御計画テーブル225の一例を示す。図24に示すように、例えば、生成部233bは、グループ3Bの「9:30」を選択する。生成部233bは、選択した時間帯と、それ以降の時間帯の状態を「BA」に切り替える。なお、図24の網掛け領域は、切り替え指示が出されたグループの時間帯を示す。また、生成部233bは、切り替え指示が出されたグループの時間帯を第1制御計画テーブル225に記録する。
また、状態を切り替える場合に、生成部233bは、次の時間帯以降に切り替え指示があるまでの状態を切り替える。図25は、本実施例2に係る生成部の処理を説明するための図(3)である。図25(1)には、切り替え前の第1制御計画テーブル225の一例を示し、図25(2)には、切り替え後の第1制御計画テーブル225の一例を示す。図25は、切り替え済みの状態が存在する場合を説明する。図25(1)では、グループ3Aの「12:30」の状態「BA」の切り替え指示がある場合を説明する。図25に示すように、例えば、生成部233bは、グループ3Bの「11:30」を選択し、「CH」に切り替える「切り替え指示」をだす。生成部233bは、選択したそれ以降の時間帯の状態を「CH」に切り替える。この場合、グループ3Aの「12:30」の状態「BA」の切り替え指示があるので、生成部233bは、「12:00」までの状態を「CH」に切り替える。
生成部233bは、グループに含まれる複数のノートPCを単一のノートPCとみなして、上記処理を実行し、各グループの制御計画の情報を、シミュレート部233cに出力する。
図3の説明に戻る。シミュレート部233cは、生成部233bによって生成されたグループ毎の制御計画を用いて、時間帯毎の需要電力をシミュレートする処理部である。例えば、シミュレート部233cは、需要予測データ221からグループによる電力使用量を減算し、グループが制御計画通りに稼働した場合の電力使用量を加算することで、需要電力をシミュレートする。シミュレート部233cは、シミュレート結果を、更新部233dに出力する。
シミュレート部233cは、制御計画に基づいて、10分間ごとの需要電力をシミュレートし、10分間ごとの制御後ピーク11aを算出する。例えば、シミュレート部233cは、実施例1で説明した式(6)を用いて、時間帯ごとの制御後ピークmaxを算出する。
ここで、シミュレート部233cが、式(6)を用いて制御後ピークmaxを算出する場合には、各状態の電力使用量を、グループに含まれるノートPCの台数で乗算する。本実施例2では、各グループに含まれるノートPCの台数を4とする。この場合には、状態「AC」の電力使用量Eは、例えば、10×4[W]である。また、状態「BA」の電力値Eは、例えば、0×4[W]である。また、状態「CH」の電力値Eは、例えば、60×4[W]である。
更に、シミュレート部233cは、制御計画に制約条件を追加して時間帯ごとの需要電力をシミュレートする。例えば、シミュレート部233cは、グループの各時間帯における蓄電池の充電率を算出する。グループの各時間帯の充電池の充電率は、グループに含まれる各ノートPCの充電池を単一とみなした場合の充電率となる。また、シミュレート部233cは、グループの蓄電池の残量を、グループに含まれる各ノートPCの残量を平均値とする。
シミュレート部233cは、グループの蓄電池の充電率と、充電データ223を参照し、上記時間経過後の充電率を推定する。グループの蓄電池からある時間分放電する場合には、シミュレート部233cは、放電データ224を参照し、上記時間経過後の充電率を推定する。
シミュレート部233cは、推定した充電率が制約条件に適合するか否かを判定する。例えば、シミュレート部233cは、推定した充電率が制約条件「これまで生成された制御計画のうちで、計算区間の最後で、バッテリ残量の総和が最大となる」に適合するか否かを判定する。シミュレート部233cは、満たさないと判定した場合には、シミュレート部233cは、グループの状態を直前の時間帯の状態を継続する。シミュレート部233cは、変更した制御計画を用いて、制約条件を満たすまで再びシミュレートする。なお、ここで説明した制約条件やその数値は一例であり、これに限定されるものではない。制約条件及びその数値は、例えば、制御サーバ200を利用する者が蓄電池の特性などを考慮して任意に設定して良い。
更新部233dは、シミュレートされた結果が、切り替え前の制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、制御計画を切り替え後の制御計画に更新する。例えば、更新部233dは、シミュレートされた結果が、切り替え前の制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、第1制御計画テーブル225について、制御計画を切り替え後の制御計画に更新する処理部である。
例えば、更新部233dは、シミュレート結果からピーク電力を求める。更新部233dは、一日のうちで、現在時刻までの各時間帯における電力使用量を実測値として取得する。更新部233dは、一日のうちで、現在時刻以降の各時間帯における電力使用量をシミュレート結果から取得する。更新部233dは、取得した使用電力量のうちの最大値をピーク電力として算出する。更新部233dは、算出したピーク電力と、切り替え前の制御計画のシミュレート結果から算出したピーク電力とを比較する。更新部233dは、切り替え前の制御計画のシミュレート結果から算出したピーク電力よりもピーク電力が低下している場合に、制御計画を切り替え後の制御計画に更新する。
実行部233eは、所定の終了条件を満たすか否かを判定する。例えば、実行部233eは、作成部233が処理を開始してから5分経過したか否かを判定する。実行部233eは、5分経過していない場合には、生成部233b、シミュレート部233c及び更新部233dの処理を繰り返し実行させる。なお、ここでは、終了条件が5分経過である場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、終了条件は任意の時間であっても良く、また、任意の繰り返し回数であっても良い。
一方、5分経過した場合には、実行部233eは、更新された第1制御計画テーブル225の情報を、制御計画特定部234に出力する。
制御計画特定部234は、第1制御計画テーブル225を基にして、ノートPC30毎の制御計画を生成し、生成したノートPC30毎の制御計画の情報を、第2制御計画テーブル226に登録する処理部である。制御計画特定部234は、第2制御計画テーブル226の情報を、出力部236に出力する。
制御計画特定部234は、グループに設定された各時間帯の状態を、グループ内の各ノートPCで消費できる最大値とする。例えば、各グループに含まれるノートPCの台数を4とする。この場合には、状態「AC」の電力使用量は、例えば、10×4[W]である。また、状態「BA」の電力値は、例えば、0×4[W]である。また、状態「CH」の電力値は、例えば、60×4[W]である。制御計画特定部234は、各時間帯に消費できる電力の最大値を制約条件に加えた上で、上記作成部233と同様に最適化問題を解くことで、グループに含まれる各ノートPCの制御計画を生成する。
例えば、第1の制御計画テーブル225が、図20に示すものとなっている場合には、グループ3Aに含まれる各ノートPC30に加える制約条件は、下記のようになる。すなわち、「9:00〜11:29」の間に消費できる電力の最大値は「40W」、「11:30〜11:29」の間に消費できる電力の最大値は「240W」となる。また、「12:30〜13:29」の間に消費できる電力の最大値は「0W」となる。
出力部236は、第2制御計画テーブルのデータを該当するノートPC30に出力する。出力部236は、第2制御計画テーブルのデータを制御計画特定部234から受け付ける。
次に、本実施例2に係る制御サーバ200の処理について説明する。図26は、本実施例2に係る制御サーバの処理手順を示すフローチャートである。例えば、図26に示す処理は、所定の時間間隔で実行される。
図26に示すように、制御サーバ200は、ノートPC30からPC情報テーブル222に関する各種のデータを取得する(ステップS301)。制御サーバ200は、PC情報テーブル222を基にして、蓄電池の残量が類似するノートPC同士をグループ化する(ステップS302)。
制御サーバ200は、グループに含まれる複数のノートPC30を単一のノートPCとみなし、制御計画生成処理を実行する(ステップS303)。ステップS303の処理により、第1制御計画テーブル225が生成される。
制御サーバ200は、第1制御計画テーブル225を基にして、グループ内で割り当て可能な電力の最大値を特定する(ステップS304)。制御サーバ200は、グループ内で割り当て可能な電力の最大値を制約条件に加えて、制御計画生成処理を実行する(ステップS305)。ステップS305の処理により、第2制御計画テーブル226が生成される。
そして、制御サーバ200は、制御計画に基づいて、ノートPCの駆動状態を制御する(ステップS306)。
次に、本実施例2に係る制御サーバ200の効果について説明する。制御サーバ200は、各ノートPC30の蓄電池の残量に基づいて、蓄電池の残量が類似するノートPC同士をグループ化し、グループ化した各ノートPCを単一のノートPCとみなして、制御計画を作成する。このため、制御計画を生成する場合の局所探索法を行う対処を、グループを単一の装置とみなして実行でき、少ない処理でも最適に近い計画を作成することができる。
また、制御サーバ200は、グループの制御計画の各時間帯に割り当てられた状態を基にして、グループ内で使用できる各時間帯の電力を特定し、該グループ内の各ノートPC30の制御計画を特定する。このため、グループの制御計画を作成した後に、グループ内に含まれる少数のノートPCに対して、制御計画を生成できるため、処理負荷を軽減させることができる。
次に、上記の実施例に示した制御サーバ100、200と同様の機能を実現する制御プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図27は、制御プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。
図27に示すように、コンピュータ300は、各種演算処理を実行するCPU301と、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置302と、ディスプレイ303を有する。また、コンピュータ300は、記憶媒体からプログラム等を読取る読み取り装置304と、ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータの授受を行うインターフェース装置305とを有する。また、コンピュータ300は、各種情報を一時記憶するRAM306と、ハードディスク装置307を有する。そして、各装置301〜307は、バス308に接続される。
ハードディスク装置307は、例えば、分類プログラム307a、電力算出プログラム307b、生成プログラム307c、シミュレートプログラム307d、更新プログラム307e、実行プログラム307fを有する。CPU301は、各プログラム307a〜307fを読み出してRAM306に展開する。
分類プログラム307aは、分類プロセス306aとして機能する。電力算出プログラム307bは、電力算出プロセス306bとして機能する。生成プログラム307cは、生成プロセス306cとして機能する。シミュレートプログラム307dは、シミュレートプロセス306dとして機能する。更新プログラム307eは、更新プロセス306eとして機能する。実行プログラム307fは、実行プロセス306fとして機能する。
例えば、分類プロセス306aは、分類部133aに対応する。電力算出プロセス306bは、電力算出部133bに対応する。生成プロセス306cは、生成部133cに対応する。シミュレートプロセス306dは、シミュレート部133dに対応する。更新プログラム306eは、更新部133eに対応する。実行プロセス306fは、実行部133fに対応する。
なお、各プログラム307a〜307fについては、必ずしも最初からハードディスク装置307に記憶させておかなくてもよい。例えば、コンピュータ300に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ300がこれらから各プログラム307a〜307fを読み出して実行するようにしてもよい。
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)コンピュータが実行する制御方法であって、
複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布とを均等にして、前記複数の装置を複数のグループに分類し、
前記グループ毎に、前記蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成し、
前記グループ毎に、前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートし、
前記グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新し、
所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる
各処理を実行することを特徴とする制御方法。
(付記2)前記複数の装置に割り当てる合計電力を、前記グループの数で除算することで、各グループに割り当てる電力を算出する処理を更に実行し、
前記更新する処理は、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善しており、且つ、仮の制御計画の電力が前記グループに割り当てられた電力を超えない場合に、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新することを特徴とする付記1に記載の制御方法。
(付記3)コンピュータが実行する制御方法であって、
蓄電池を備えた複数の装置を、前記装置の蓄電池の残量に基づいて、前記蓄電池の残量が類似する装置同士をグループ化することで、前記複数の装置を複数のグループに分類し、
前記グループに含まれる複数の装置の蓄電池の容量を合計した値を、単一の装置の蓄電池の容量とみなすことで、各グループに含まれる複数の装置を、単一の装置とみなし、装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成し、
前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートし、
グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新し、
所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる
各処理を実行することを特徴とする制御方法。
(付記4)前記グループに含まれる複数の装置を単一の装置とみなした場合の制御計画の各時間帯に割り当てられた状態を基にして、前記グループ内で使用できる各時間帯の電力を特定し、前記グループ内の各装置の制御計画を特定する処理を更に実行することを特徴とする付記3に記載の制御方法。
(付記5)複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布が、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と類似する値となるように、複数の装置を複数のグループに分類する分類部と、
グループ毎に、蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成する生成部と、
グループ毎に、前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートするシミュレート部と、
グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新する更新部と、
所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる実行部と
を有することを特徴とする制御サーバ。
(付記6)複数の装置に割り当てる合計電力を、グループの数で除算することで、各グループに割り当てる電力を算出する電力算出部を更に有し、
前記更新部は、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善しており、且つ、仮の制御計画の電力が前記グループに割り当てられた電力を超えない場合に、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新することを特徴とする付記5に記載の制御サーバ。
(付記7)蓄電池を備えた複数の装置を、前記装置の蓄電池の残量に基づいて、蓄電池の残量が類似する装置同士をグループ化することで、前記複数の装置を複数のグループに分類する分類部と、
前記グループに含まれる複数の装置の蓄電池の容量を合計した値を、単一の装置の蓄電池の容量とみなすことで、各グループに含まれる複数の装置を、単一の装置とみなし、装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成する生成部と、
前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートするシミュレート部と、
グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新する更新部と、
所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる実行部と
を有することを特徴とする制御サーバ。
(付記8)前記グループに含まれる複数の装置を単一の装置とみなした場合の制御計画の各時間帯に割り当てられた状態を基にして、グループ内で使用できる各時間帯の電力を特定し、前記グループ内の各装置の制御計画を特定する制御計画特定部を更に有することを特徴とする付記7に記載の制御サーバ。
(付記9)コンピュータに、
複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布が、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と類似する値となるように、複数の装置を複数のグループに分類し、
グループ毎に、蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成し、
グループ毎に、前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートし、
グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新し、
所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる
各処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記10)複数の装置に割り当てる合計電力を、グループの数で除算することで、各グループに割り当てる電力を算出する処理を更に実行し、
前記更新する処理は、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善しており、且つ、仮の制御計画の電力が前記グループに割り当てられた電力を超えない場合に、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新することを特徴とする付記9に記載の制御プログラム。
(付記11)コンピュータに、
蓄電池を備えた複数の装置を、前記装置の蓄電池の残量に基づいて、蓄電池の残量が類似する装置同士をグループ化することで、前記複数の装置を複数のグループに分類し、
前記グループに含まれる複数の装置の蓄電池の容量を合計した値を、単一の装置の蓄電池の容量とみなすことで、各グループに含まれる複数の装置を、単一の装置とみなし、装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成し、
前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートし、
グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新し、
所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる
各処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記12)前記グループに含まれる複数の装置を単一の装置とみなした場合の制御計画の各時間帯に割り当てられた状態を基にして、グループ内で使用できる各時間帯の電力を特定し、前記グループ内の各装置の制御計画を特定する処理を更に実行させることを特徴とする付記11に記載の制御プログラム。
10 ネットワーク
20 分電盤
30a,30b,30c ノートPC
50a 照明
50b 複合機
100、200 制御サーバ

Claims (4)

  1. コンピュータが実行する制御方法であって、
    複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布とを均等にして、前記複数の装置を複数のグループに分類し、
    前記グループ毎に、前記蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成し、
    前記グループ毎に、前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートし、
    前記グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新し、
    所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる
    各処理を実行することを特徴とする制御方法。
  2. 前記複数の装置に割り当てる合計電力を、前記グループの数で除算することで、各グループに割り当てる電力を算出する処理を更に実行し、
    前記更新する処理は、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善しており、且つ、仮の制御計画の電力が前記グループに割り当てられた電力を超えない場合に、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新することを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
  3. 複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布が、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と類似する値となるように、複数の装置を複数のグループに分類する分類部と、
    グループ毎に、蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成する生成部と、
    グループ毎に、前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートするシミュレート部と、
    グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新する更新部と、
    所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる実行部と
    を有することを特徴とする制御サーバ。
  4. コンピュータに、
    複数の装置の有する蓄電池の残量に基づいて、グループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布が、他のグループに含まれる複数の装置の蓄電池の残量の分布と類似する値となるように、複数の装置を複数のグループに分類し、
    グループ毎に、蓄電池を備えた装置それぞれの時間帯毎の充放電に関する状態を規定した制御計画に対して一部の装置の状態を切り替えた仮想の制御計画を生成し、
    グループ毎に、前記仮想の制御計画を用いて前記時間帯毎の需要電力をシミュレートし、
    グループ毎に、シミュレートされた結果が、前記制御計画のシミュレート結果よりも改善している場合には、前記制御計画を前記仮想の制御計画に更新し、
    所定時間を経過したか否かの終了条件を満たす場合には、前記制御計画を出力し、前記終了条件を満たさない場合には、前記終了条件を満たすまで、前記制御計画を更新させる処理を繰り返し実行させる
    各処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。
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