JP6132992B2 - 需要電力予測装置、需要電力予測方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、需要電力予測装置、需要電力予測方法及びプログラムに関する。
本願は、２０１４年１２月１６日に、日本に出願された特願２０１４−２５４０８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

例えば、電力会社との契約や環境配慮の観点から、需要家が有する設備において消費電力の抑制などのための電力制御が求められる場合がある。また、近年では、太陽電池などの再生可能エネルギー（自然エネルギー）を利用した発電装置が需要家の設備に含まれることが多くなってきている。このように、再生可能エネルギー対応の発電装置を備える設備環境においては、電力の安定的な供給が求められる。
そこで、設備において負荷となる家電製品において使用される電力を削減したり、タイムシフトを行って使用するなどといった対策を行うことが知られている（例えば特許文献１、２参照）。

現状においては、例えば蓄電池を利用して需要電力の過不足に応じた電力制御を行うことが確実性などの点で有効である。蓄電池を備えた設備については、蓄電池ができるだけ有効に利用されることが求められる。
そこで、ピーク電力の発生する時間帯に基づいて生成されたタイムテーブルに従って蓄電池を充放電させるようにした電力管理が知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、地域に備えられる複数の蓄電池に応じて電力変換を行うインバータの効率を考慮して蓄電池に対する充電と放電とが行われるように電力制御を行う構成が知られている（例えば、特許文献４参照）。

上記のような電力制御においては、現時刻以降において需要電力などの予測値を用いる場合がある。この場合において、予測値と実績値との誤差ができるだけ少ないほど効率的に電力を使用することができる。

特開２００６−７４９５２号公報 特開平１１−３４６４３７号公報 特開２０１４−１６８３１５号公報 特開２０１４−３０３３４号公報 特許第５５７９９５４号公報 国際公開第２０１１／１２２６７２号公報

そこで、例えば需要家設備に対応する電力管理システムにおいては、需要電力についての予測値の実績値に対する誤差ができるだけ小さくなるように逐次制御を行うことが求められる。この場合において、例えばリアルタイムに需要電力の誤差を補正するように電力制御を行えば、電力変動についても常に小さくなるように管理することができる。
しかし、例えば需要家がデマンド契約を行っている場合などを前提とした場合には、デマンド時限である３０分における電力変動を一定以内に抑制すればよく、必ずしもリアルタイムに需要電力の誤差を補正する必要はないということがいえる。このような場合にまでリアルタイムに需要電力の誤差を補正してしまうと、例えば電力管理における処理負荷が無駄に重くなってしまうなどの問題が生じる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、間欠的なタイミングで予測される需要電力の補正が適切に行われるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の一態様は、１以上の需要家施設に応じて予測された予測需要電力の誤差を測定する誤差測定部と、所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、前記区分期間に応じて測定された前記誤差を加算した加算誤差を求める誤差加算部と、前記区分期間ごとに前記予測需要電力を予測し、前記補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う需要電力予測部とを備える需要電力予測装置である。

本発明の一態様は、上記の需要電力予測装置であって、前記誤差加算部は、前記加算誤差を、前記区分期間ごとに測定された前記誤差を積算した積算誤差として求めてもよい。

本発明の一態様は、上記の需要電力予測装置であって、前記需要電力予測部は、前記補正単位期間における最後の１回の区分期間において予測された予測需要電力について、前回の区分期間において求められた積算誤差に基づいて補正を行ってもよい。

本発明の一態様は、上記の需要電力予測装置であって、前記需要電力予測部は、前記補正単位期間における最後の所定の複数回の区分期間ごとに予測された予測需要電力の各々について、前回の区分期間において求められた積算誤差に基づいて補正を行ってもよい。

本発明の一態様は、１以上の需要家施設に応じて予測された予測需要電力の誤差を測定する誤差測定ステップと、所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、前記区分期間に応じて測定された前記誤差を加算した加算誤差を求める誤差加算ステップと、前記区分期間ごとに前記予測需要電力を予測し、前記補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う需要電力予測ステップとを含む需要電力予測方法である。

本発明の一態様は、上記の需要電力予測方法であって、前記誤差加算ステップは、前記加算誤差を、前記区分期間ごとに測定された前記誤差を積算した積算誤差として求めてもよい。

本発明の一態様は、コンピュータに、１以上の需要家施設に応じて予測された予測需要電力の誤差を測定する誤差測定ステップと、所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、前記区分期間に応じて測定された前記誤差を加算した加算誤差を求める誤差加算ステップと、前記区分期間ごとに前記予測需要電力を予測し、前記補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う需要電力予測ステップとを実行させるためのプログラムである。

本発明の一態様は、上記のコンピュータであって、前記誤差加算ステップは、前記加算誤差を、前記区分期間ごとに測定された前記誤差を積算した積算誤差として求めてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、間欠的なタイミングで予測される需要電力の補正が適切に行われるようになるという効果が得られる。

第１実施形態における電力管理システムの全体構成例を示す図である。 第１実施形態における需要家施設が備える電気設備の一例を示す図である。 第１実施形態における電力管理装置の構成例を示す図である。 第１実施形態における電力管理装置による予測総需要電力の予測と、予測総需要電力の補正に関する動作概要例を説明する図である。 或る１つの需要家施設についての１日（２４時間）における消費電力の時間経過に応じた変動例を示す図である。 １日（２４時間）における１つの需要家施設についての、１分ごとの予測需要電力と需要電力の実測値との誤差を示す図である。 図６に示される誤差をヒストグラムにより表した図である。 図６に示した１分ごとの誤差を３０分ごとに積算して得られる値を示す図である。 図６に示した１分ごとの誤差について、第１区分期間〜第２９区分期間に対応する２９分間にわたって積算した値（積算誤差）を示す図である。 図９に示される２９分間ごとの誤差の積算値を利用して第３０区分期間において予測需要電力を補正した場合において、補正単位期間としての３０分間ごとに誤差を積算した値（積算誤差）を示す図である。 図８に示される積算誤差についてのヒストグラムを示す図である。 図１０に示される積算誤差についてのヒストグラムを示す図である。 第１実施形態における電力管理装置が実行する処理手順例を示すフローチャートである。 第２実施形態における電力管理装置による予測総需要電力の予測と、予測総需要電力の補正に関する動作概要例を説明する図である。 第２実施形態における電力管理装置が実行する処理手順例を示すフローチャートである。 変形例に対応する電力管理システムの全体構成例を示す図である。

＜第１実施形態＞
［電力管理システムの全体構成例］
図１は、本発明の実施形態における電力管理システムの全体構成例を示している。本実施形態における電力管理システムは、例えば、所定の地域範囲における複数の需要家に対応する住宅、商業施設、産業施設などの需要家施設における電力を一括して管理するものである。このような電力管理システムは、例えばＴＥＭＳ（Town Energy Management System）やＣＥＭＳ（Community Energy Management System）などといわれるものに対応する。

本実施形態の電力管理システムは、図１において電力管理地域１として示す一定範囲の地域における複数の需要家施設１０ごとに備えられる電気設備を対象として電力管理を行う。
需要家施設１０は、例えば、住宅、商業施設、あるいは産業施設などに該当する。また、電力管理地域１が、例えば１つまたは複数の集合住宅に対応し、需要家施設１０のそれぞれが集合住宅における各戸であるような態様でもよい。

同図に示す電力管理地域１における複数の需要家施設１０においては、再生可能エネルギーを利用した発電装置である太陽電池を備える需要家施設１０が含まれる。また、電力管理地域１における複数の需要家施設１０においては、電気設備の１つとして蓄電池を備える需要家施設１０が含まれる。
このような需要家施設１０のうちには、太陽電池と蓄電池の両者を備える需要家施設１０が有ってもよいし、太陽電池と蓄電池のいずれか一方を備える需要家施設１０が有ってもよい。

電力管理地域１における各需要家施設１０には、共通の系統電源３と接続されることで、商用電源２が分岐して供給される。各需要家施設１０は、系統電源３から供給される電力を負荷に供給することができる。これにより、負荷としての各種の電気設備（機器）が稼働される。
また、太陽電池を備える需要家施設１０は、太陽電池の発電電力を系統電源３に出力させることができる。
また、蓄電池を備える需要家施設１０においては、系統電源３から電力供給を受けて蓄電池に蓄電（充電）させることができる。また、蓄電池と太陽電池を備える需要家施設１０においては、太陽電池の発電電力を蓄電池に充電させることができる。

また、需要家施設の位置は、電力管理システムが管理する構成となっていれば、同様に管理されている他の需要家施設と同一地域に限定されなくともよい。すなわち、電力管理システムは、自身の管理下の需要家施設として登録され、ネットワーク３００を利用して管理する情報の送受信が行うことができれば、異なる地域（例えば、北海道、本州、九州、四国などの各地域）において登録された複数の需要家施設の集合体でもよい。この場合、共通の系統電源３は、需要家施設１０の各々に接続される地域における電源線の集合体となる。

また、本実施形態の電力管理システムにおいては、電力管理装置２００（需要電力予測装置の一例）が備えられる。電力管理装置２００は、電力管理地域１に属する各需要家施設１０における電気設備を対象として電力制御を実行する。このために、図１における電力管理装置２００は、ネットワーク３００を介して需要家施設１０の各々と相互通信可能なように接続される。これにより、電力管理装置２００は、各需要家施設１０における電気設備を制御することができる。

［需要家施設における電気設備例］
次に、図２を参照して、１つの需要家施設１０が備える電気設備の一例について説明する。
同図に示す需要家施設１０は、電気設備として、太陽電池１０１、パワーコンディショナ１０２、蓄電池１０３、インバータ１０４、電力経路切替部１０５、負荷１０６及び施設別制御部１０７を備えている。

太陽電池１０１は、再生可能エネルギーを利用する発電装置の１つであり、光起電力効果により光エネルギーを電力に変換する。太陽電池１０１は、例えば需要家施設１０の屋根などのように太陽光を効率的に受けられる場所に設置されることで、太陽光を電力に変換する。
パワーコンディショナ１０２は、太陽電池１０１に対応して備えられ、太陽電池１０１から出力される直流の電力を交流に変換する。

蓄電池１０３は、充電のために入力される電力を蓄積し、また、蓄積した電力を放電して出力する。この蓄電池１０３には、例えばリチウムイオン電池などを採用することができる。

インバータ１０４は、複数の蓄電池１０３ごとに対応して備えられるもので、蓄電池１０３に充電するための電力の交流直流変換または蓄電池１０３から放電により出力される電力の直流交流変換を行う。つまり、インバータ１０４は、蓄電池１０３が入出力する電力の双方向変換を行う。
具体的に、蓄電池１０３に対する充電時には、商用電源２またはパワーコンディショナ１０２から電力経路切替部１０５を介して充電のための交流の電力がインバータ１０４に供給される。インバータ１０４は、このように供給される交流の電力を直流に変換し、蓄電池１０３に供給する。
また、蓄電池１０３の放電時には、蓄電池１０３から直流の電力が出力される。インバータ１０４は、このように蓄電池１０３から出力される直流の電力を交流に変換して電力経路切替部１０５に供給する。

電力経路切替部１０５は、施設別制御部１０７の制御に応じて電力経路の切り替えを行う。この際、施設別制御部１０７は、電力管理装置２００の指示に応じて、電力経路切替部１０５を制御することができる。
上記の制御に応じて、電力経路切替部１０５は、同じ需要家施設１０において、商用電源２を負荷１０６に供給するように電力経路を形成することができる。

また、電力経路切替部１０５は、同じ需要家施設１０において、太陽電池１０１により発生された電力をパワーコンディショナ１０２から負荷１０６に供給するように電力経路を形成することができる。

また、電力経路切替部１０５は、同じ需要家施設１０において、商用電源２と太陽電池１０１の一方または両方から供給される電力をインバータ１０４経由で蓄電池１０３に充電するように電力経路を形成することができる。

また、電力経路切替部１０５は、同じ需要家施設１０において、蓄電池１０３から放電により出力させた電力を、インバータ１０４経由で負荷１０６に供給するように電力経路を形成することができる。

さらに、電力経路切替部１０５は、太陽電池１０１により発生された電力を、例えば商用電源２の電力系統を経由して、他の需要家施設１０における蓄電池に対して供給するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部１０５は、蓄電池１０３の放電により出力される電力を、他の需要家施設１０における負荷１０６に供給するように電力経路を形成することができる。

負荷１０６は、需要家施設１０において自己が動作するために電力を消費する機器や設備などを一括して示したものである。

施設別制御部１０７は、需要家施設１０における電気設備（太陽電池１０１、パワーコンディショナ１０２、蓄電池１０３、インバータ１０４、電力経路切替部１０５、負荷１０６のすべてまたは一部）を制御する。

先に図１に示した電力管理装置２００は、電力管理地域１に属する需要家施設１０全体における電気設備を対象として電力制御を実行する。このために、電力管理装置２００は、需要家施設１０における施設別制御部１０７の各々と、ネットワーク３００経由で相互通信可能なように接続される。これにより、施設別制御部１０７は、電力管理装置２００の制御に応じて自己の管理下にある電気設備を制御することができる。

なお、例えば施設別制御部１０７を省略して、電力管理装置２００が各需要家施設１０における蓄電池１０３などの電気設備を直接制御するようにしてもよい。しかし、本実施形態のように、電力管理装置２００と施設別制御部１０７を備えた構成とすることで、電力管理地域１全体と、需要家施設１０とで制御を階層化することにより、電力管理装置２００の制御の複雑化を回避することができる。

また、前述のように、電力管理地域１内の需要家施設１０のうちの一部において、例えば太陽電池１０１や、蓄電池１０３及びインバータ１０４を備えないものがあってもよい。

そのうえで、本実施形態の電力管理装置２００は、所定の予測アルゴリズムにより、電力管理地域１における各需要家施設１０の需要電力を総合して得られる総需要電力を予測する。なお、以降において、予測された総需要電力については予測総需要電力（予測需要電力の一例）と呼ぶ。
また、予測総需要電力を予測するアルゴリズムについては特に限定されないが、電力管理装置２００は、例えば過去における一定期間の総需要電力または各需要家施設１０における需要電力の実績値に基づく予測アルゴリズムにより予測総需要電力を予測することができる。
最も単純な例としては、過去における一定期間の総需要電力の移動平均として予測需要電力を求めることができる。また、電力管理装置２００は、例えばＡＲモデル（自己回帰モデル）などを用いた予測アルゴリズムにより予測総需要電力を予測することができる。
そして、電力管理装置２００は、予測総需要電力に基づいて、電力管理地域１における各需要家施設１０の蓄電池１０３の充電と放電に関する制御（充放電制御）を行う。

ここで、予測総需要電力が総需要電力の実績値に対して誤差を有する状態で蓄電池１０３の充放電制御を行った場合には、需要電力に対する余剰電力または不足電力についても誤差が生じている。このように余剰電力または不足電力の誤差が大きい状態のもとで蓄電池１０３に対する充放電制御が行われると、許容範囲を越えて系統電源３から電力供給を受けてしまったり、蓄電池１０３による放電電流で需要電力の不足分を補えなくなったりする可能性がある。あるいは、十分な余剰電力があるにもかかわらず、蓄電池１０３に十分に余剰電力を蓄積できないようなことが生じる可能性がある。これにより、例えば電気料金が増加したり、電力管理地域１における電気設備の正常な動作が妨げられたりする可能性がある。
そこで、本実施形態の電力管理装置２００は、予測総需要電力について適宜補正を行いながら蓄電池１０３の充放電制御を行うように構成される。

［電力管理装置の構成例］
次に、図３を参照して、電力管理装置２００の構成例について説明する。電力管理装置２００は、ネットワークインターフェース部２０１、誤差測定部２０２、誤差加算部２０３、需要電力予測部２０４及び電力制御部２０５を備える。

ネットワークインターフェース部２０１は、ネットワーク３００経由で各需要家施設１０の施設別制御部１０７と通信を実行する。

誤差測定部２０２は、予測総需要電力の誤差を測定する。予測総需要電力は、後述の需要電力予測部２０４によって予測される。また、誤差は、予測総需要電力と現在における総需要電力の実値との差分に基づいて得られる。現在における総需要電力の実値は、誤差測定部２０２が、各需要家施設１０における施設別制御部１０７と通信を行って得られた各需要家施設１０における需要電力を総合することによって得ることができる。
誤差加算部２０３は、所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、区分期間に応じて測定された誤差を加算した加算誤差を求める。本実施形態において、誤差加算部２０３は、加算誤差を、区分期間ごとに測定された誤差を積算した積算誤差として求める。

需要電力予測部２０４は、区分期間ごとに予測総需要電力を予測する。また、需要電力予測部２０４は、補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測総需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間までに対応して求められた積算誤差（加算誤差）に基づいて補正を行う。
電力制御部２０５は、予測総需要電力に基づいて需要家施設１０が備える蓄電池１０３の充電または放電を制御する。

［電力管理装置の動作概要例］
次に、図４を参照して、本実施形態の電力管理装置２００による予測総需要電力の予測と、予測総需要電力の補正に関する動作概要例について説明する。
同図においては、先ず、１日（２４時間）が３０分ごとの第１補正単位期間〜第４８補正単位期間による４８個の補正単位期間に分割される。１つの補正単位期間は、予測総需要電力と総需要電力の実績値との誤差を抑制するための補正が行われるタイミングごとに応じた期間である。即ち、本実施形態においては、予測総需要電力について３０分に１回の頻度で補正が行われる。

また、同図に示すように、１つの補正単位期間は、各１分の第１区分期間〜第３０区分期間による３０個の区分期間に区分される。つまり、１つの補正単位期間は、３０個の区分期間の連続により形成される。

同図に示すように、第１区分期間としての１分間において、電力管理装置２００の需要電力予測部２０４は、先ず、第１区分期間対応の予測総需要電力を予測する。電力制御部２０５は、次に、第１区分期間対応の予測総需要電力に基づいて充放電制御を実行する。

また、誤差測定部２０２は、第１区分期間対応の予測総需要電力と、同じ第１区分期間において得られた総需要電力の実績値（第１区分期間対応の実績値）との誤差（第１区分期間対応の誤差）を測定する。
誤差加算部２０３は、第１区分期間対応の誤差を、第１区分期間対応の積算誤差とする。

次に、第１区分期間に続く第２区分期間としての１分間において、需要電力予測部２０４は、第２区分期間対応の予測総需要電力を予測する。電力制御部２０５は、第２区分期間対応の予測総需要電力に基づいて充放電制御を実行する。
また、誤差測定部２０２は、第２区分期間対応の予測総需要電力と、第２区分期間対応の実績値との誤差（第２区分期間対応の誤差）を測定する。
誤差加算部２０３は、第１区分期間対応の積算誤差に第２区分期間対応の誤差を積算することで、第２区分期間対応の積算誤差を求める。
以降、同様にして、第３区分期間〜第２９区分期間のそれぞれにおいて、予測総需要電力の予測、蓄電池１０３に対する充放電制御、誤差の測定、積算誤差の算出が行われる。

そして、１つの補正単位期間における最後の第３０区分期間において、需要電力予測部２０４は、第３０区分期間対応の予測総需要電力を予測する。そのうえで、需要電力予測部２０４は、さらに第２９区分期間対応の積算誤差を利用して、第３０区分期間対応の予測総需要電力の誤差を補正する。
そして、電力制御部２０５は、補正された第３０区分期間対応の予測総需要電力に基づいて充放電制御を実行する。

また、電力管理装置２００は、以降の第２補正単位期間から第４８補正単位期間においても、上記の第１区分期間から第３０区分期間ごとの処理を行う。

このように、本実施形態においては、例えば１分ごとに予測総需要電力の予測と、予測総需要電力に基づく充放電制御とが繰り返される過程において、３０分ごとに１回の予測総需要電力の補正が行われる。予測総需要電力の補正は、１分ごとに求められる誤差を２９分間にわたって積算していく。そして、２９分間の積算によって得られた積算誤差を補正量として、次の１分間において予測される予測総需要電力を補正するという手順で行われる。

補正単位期間の長さについては特に３０分に限定されるものではないが、本実施形態においては、例えば以下のような理由で補正単位期間を３０分としている。
本実施形態における電力管理地域１は、電力会社とデマンド契約と呼ばれる受給契約を結んでいる。デマンド契約においては、例えば一年間において発生した総需要電力のうちの最大値（デマンド）を契約電力として設定する。電気料金における基本料金は契約電力に対応して設定される。

電力管理地域１における需要電力が契約電力を超過してしまうと、電力管理地域１の需要家には電力会社に対して違約金の支払い義務が生じるとともに、翌月からの契約電力は超過した電力に応じて増加するように再設定され、基本料金も高くなる。一旦、基本料金が設定されると、例えば１年間のように一定期間は契約電力を下げることができなくなる。
ただし、契約電力の決定要素であるデマンドは、計量器によって計量される３０分単位における需要電力の平均値により表される。つまり、契約電力は、過去の１年間において３０分単位で計測された需要電力の平均値のうちの最大値に応じて決定される。換言すれば、例えば或る３０分間において一時的に需要電力が契約電力を超過したとしても、同じ３０分間の需要電力の平均値が契約電力以下であれば契約電力が高くなるように再設定されることはない。
上記の観点からすれば、電力管理装置２００が予測総需要電力に基づいて蓄電池１０３の充放電制御を行うにあたり、３０分より短い期間ごとに予測需要電力を補正して、一時的な需要電力の契約電力の超過まで阻止することは過剰な制御であるといえる。この場合には、必要以上に重い処理を電力管理装置２００が行っていることになる。
そこで、本実施形態においては、デマンド契約におけるデマンドが３０分間における電力の平均値であることに応じて、予測需要電力の補正を行うタイミングを３０分単位としている。

また、図４の説明では、１つの補正単位期間における区分期間の時間長を１分としているが、これに限定されるものではなく、適宜変更されてよい。

図５は、或る１つの需要家施設１０についての１日（２４時間）における消費電力の時間経過に応じた変動例を示している。ここでの消費電力は、需要家施設１０における需要電力である。なお、ここでは説明を簡単にする便宜から、１つの需要家施設１０についての需要電力を示しているが、総需要電力についても、１日において或る変動パターンにより変動するという点で同じである。

図６は、図５に示した１日の需要電力の変化に対応する、１つの需要家施設１０についての需要電力の予測値（予測需要電力）と需要電力の実測値との誤差を示している。例えば、或る時点での需要電力の実測値が１ｋｗで、予測需要電力が４００ｗである場合、需要電力は−６００ｗ（＝４００ｗ−１０００ｗ）となり、実際には予測に対して６００ｗの需要電力が不足する。このように６００ｗの需要電力が不足する状態が１分間（６０秒）継続した場合の誤差は、−１０ｗｈ＝（−６００ｗ×（１／６０））のように電力量として求められる。同図は、このような１分ごとの誤差を示している。
また、図７は、図６に示される誤差をヒストグラムにより表したものである。

次に、図８は、図６に示した１分ごとの誤差を３０分ごとに積算して得られる値（誤差積算）を示している。例えば、同図と図６とを比較して分かるように、同図の積算誤差は、図６に示した正負の値が混在する誤差を積算した値であるため、図６の場合よりも予測値に対する偏差が小さくなっている。

そして、図９は、図４の処理に従って、図６に示した１分ごとの誤差について、３０分の補正単位期間における第１区分期間〜第２９区分期間に対応する２９分間にわたって積算した値を示している。

次に、図１０は、図４の処理に従って、図９に示すようにして得られた２９分間ごとの誤差の積算値を利用して第３０区分期間において予測需要電力を補正した場合において、補正単位期間としての３０分間ごとに誤差を積算した値を示している。
ここで、同図と先に示した図８とを比較して分かるように、同図では、同じ時刻において得られる誤差の積算値が図８よりも小さくなっている。つまり、補正単位期間ごとにおける１回の予測需要電力の補正によって、例えば１日という複数の補正単位期間が連続する期間の全体にわたって、需要電力の予測結果の誤差が抑制されるように改善されている。

また、図１１は、図８に示される積算誤差についてのヒストグラムである。また、図１２は、図１０に示される積算誤差についてのヒストグラムである。図１１と図１２を比較して分かるように、図１２のほうが積算誤差のばらつきが均等化されている。つまり、図１１と図１２との比較によっても、補正単位期間ごとにおける１回の予測需要電力の補正によって、需要電力の予測結果の誤差が抑制されるように改善されていることが示される。

上記図５〜図１２による説明では、１つの需要家施設１０を対象として３０分ごとに１回の予測需要電力の補正を行う場合を例に挙げている。しかし、図５〜図１２による説明は、図１の電力管理地域１における複数の需要家施設１０に対応して予測される予測総需要電力について補正を行う場合にも同様に成り立つ。

そして、本実施形態における電力制御部２０５は、需要電力予測部２０４により１分ごとに予測され、かつ、３０分に１回ごとのタイミングで補正が行われる予測総需要電力に基づいて、電力管理地域１における蓄電池１０３の充放電制御を行う。
電力制御部２０５による充放電制御のアルゴリズムについては特に限定されない。
電力制御部２０５は、電力管理地域１における各蓄電池１０３の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）と、電力管理地域１における各太陽電池１０１の発電電力とを逐次監視する。
そして、電力管理地域１における各太陽電池１０１の発電電力により予測総需要電力を賄える場合、電力制御部２０５は、各太陽電池１０１の発電電力が各需要家施設１０の負荷１０６に供給されるように制御を行う。このとき、余剰の発電電力が発生した場合、電力制御部２０５は、電力管理地域１における蓄電池１０３のうちから、余剰の発電電力を充電させるべき蓄電池１０３を選択し、選択された蓄電池１０３に余剰の発電電力が充電されるように制御する。

また、電力制御部２０５は、電力管理地域１における各太陽電池１０１の発電電力と蓄電池１０３の総蓄電電力量によって予測総需要電力を賄うことができない場合には、以下のように電力制御を行うことができる。つまり、各太陽電池１０１の発電電力と各蓄電池１０３からの放電電力に加え、商用電源２から供給される電力を各需要家施設１０の負荷１０６に供給するように制御することができる。

また、電力制御部２０５は上記のような電力制御を行うにあたり、例えば１日において時間帯ごとに電気料金が異なるように設定されている場合には、電気料金を考慮した電力制御を行うこともできる。例えば、電気料金の安価な深夜の時間帯において、商用電源２から供給される電力を、ＳＯＣの少ない蓄電池１０３に充電させたり、負荷１０６に含まれる温水器などに供給してお湯が沸くように制御することも可能である。

［処理手順例］
続いて、図１３のフローチャートを参照して、本実施形態における電力管理装置２００が図４に示した処理を実行するための手順例について説明する。同図は、１回の補正単位期間に対応して電力管理装置２００が実行する処理を示している。電力管理装置２００は、同図に示す処理を補正単位期間ごとに繰り返し実行する。

電力管理装置２００において、需要電力予測部２０４は、１つの補正単位期間が開始されるのに応じて、区分期間に付された番号に対応する変数ｎについて初期値として「１」を代入し、積算誤差ＥＰＷについて初期値として「０」を代入する（ステップＳ１０１）。
次に、需要電力予測部２０４は、第ｎ区分期間対応の予測総需要電力を予測する（ステップＳ１０２）。
次に、電力制御部２０５は、ステップＳ１０２により予測された第ｎ区分期間対応の予測総需要電力に基づいて電力制御を実行する（ステップＳ１０３）。

また、誤差測定部２０２は、第ｎ区分期間対応の誤差ＰＷｎを測定する（ステップＳ１０４）。誤差測定部２０２は、例えばステップＳ１０２にて予測された第ｎ区分期間対応の予測総需要電力と現在の総需要電力の実値との差分を求めることにより誤差ＰＷｎを測定することができる。
次に、誤差加算部２０３は、ステップＳ１０３により測定された第ｎ区分期間対応の誤差ＰＷｎを用いて、第ｎ区分期間対応の積算誤差ＥＰＷを算出する（ステップＳ１０５）。具体的に誤差加算部２０３は、第（ｎ−１）区分期間に対応して求められた積算誤差ＥＰＷに、誤差ＰＷｎを加算することで、第ｎ区分期間対応の積算誤差ＥＰＷを算出する。

次に、需要電力予測部２０４は、変数ｎをインクリメントしたうえで（ステップＳ１０６）、変数ｎが３０より大きいか否かについて判定する（ステップＳ１０７）。
変数ｎが３０以下である場合（ステップＳ１０７−ＮＯ）、現補正単位期間において未処理の区分期間が残っている。そこで、この場合の需要電力予測部２０４は、ステップＳ１０２に処理を戻す。これにより、次の区分期間対応したステップＳ１０２以降の処理が行われる。

一方、変数ｎが３０より大きいことが判定された場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）、次の区分期間は第３０区分期間であることになる。そこで、この場合の需要電力予測部２０４は、第３０区分期間において、第３０区分期間対応の予測総需要電力を予測する（ステップＳ１０８）。
次に、需要電力予測部２０４は、現段階において得られている積算誤差ＥＰＷを利用して、ステップＳ１０８により予測された第３０区分期間対応の予測総需要電力を補正する（ステップＳ１０９）。
そして、電力制御部２０５は、ステップＳ１０９により補正された第３０区分期間対応の予測総需要電力に基づいて電力制御を行う（ステップＳ１１０）。

これまでに説明したように、本実施形態では、電力管理地域１全体における予測需要電力の総量（予測総需要電力）についての補正が行われている。一方、充放電に関しては、電力管理地域１管理地域内の各需要家施設１０に設置された蓄電池１０３によって個別に行われる。
そこで、本実施形態の電力管理装置２００は、電力管理地域１における複数の蓄電池１０３のいずれに充電、放電を実行させるべきかについて決定し、決定した蓄電池１０３にて充電または放電が行われるように電力制御を行う。
充電、放電を行わせるべき蓄電池１０３を決定する手法については特に限定されない。一例として、電力管理装置２００は、蓄電池１０３に対して予め付与された順番に従って充電、放電を実行させるべき蓄電池１０３を決定することができる。あるいは、電力管理装置２００は、蓄電池１０３のＳＯＣ（即ち、蓄電池１０３の蓄電残量）に基づいてＳＯＣの多い順に従って放電すべき蓄電池１０３を決定し、ＳＯＣの少ない順に従って充電が行われるべき蓄電池１０３を決定してもよい。そのうえで、できるだけ均等にすべての蓄電池１０３が充電、放電に使用されるように蓄電池１０３を選択することが好ましい。
なお、蓄電池１０３を対象とする電力制御は、電力管理装置２００における電力制御部２０５が出力する電力制御信号に基づいて、各需要家施設１０における施設別制御部１０７が行う。

＜第２実施形態＞
［電力管理装置の動作概要例］
続いて、第２実施形態について説明する。
図１４を参照して、本実施形態の電力管理装置２００による予測総需要電力の予測と、予測総需要電力の補正に関する動作概要例について説明する。なお、１日（２４時間）について、各３０分による４８個の補正単位期間が連続して形成される点については、第１実施形態と同様である。

同図では、１つの補正単位期間における第１区分期間〜第３０区分期間のうち、第１区分期間から第２８区分期間までにおいて、予測総需要電力の予測、電力管理地域１における電力制御、予測総需要電力の誤差測定及び誤差の積算が行われる。
そして、第１区分期間〜第３０区分期間のうち、最後の２つの第２９区分期間と第３０区分期間のそれぞれにおいて、予測総需要電力の補正が行われる。

ここで、予測総需要電力の補正を行う１番目の区分期間となる第２９区分期間においては、先ず、需要電力予測部２０４が第２９区分期間対応の予測総需要電力を予測する。次に、需要電力予測部２０４は、第２８区分期間にて求められた積算誤差を利用して、第２９区分期間対応の予測総需要電力を補正する。
次に、電力制御部２０５は、上記のように補正された第２９区分期間対応の予測総需要電力に基づく電力制御を行う。
続けて、第２９区分期間においては、誤差測定部２０２が、補正された第２９区分期間対応の予測総需要電力についての誤差を測定する。そして、誤差加算部２０３は、上記のように求められた誤差を、第２８区間に対応の積算誤差に加算することで、第２９区分期間対応の積算誤差を求める。

第２９区分期間が終了して第３０区分期間に至ると、電力制御部２０５における需要電力予測部２０４は、先ず、第３０区分期間対応の予測総需要電力を予測する。次に、需要電力予測部２０４は、第２９区分期間にて求められた積算誤差を利用して、第３０区分期間対応の予測総需要電力についての誤差を測定する。そして、電力制御部２０５は、補正された第３０区分期間対応の予測総需要電力に基づいて電力制御を行う。

誤差が相当に大きい場合、予測総需要電力について補正を行ったとしても、補正後の予測総需要電力に基づく電力制御のための制御値が上限または下限に対応する限度値を越えてしまうような場合がある。このような場合において、本実施形態のように、複数の区分期間により複数回の補正が行われるようにすれば、誤差が大きい場合であっても、最終的に制御値が限度範囲に収まるようになる可能性が高まる。これにより、より信頼性の高い電力制御が期待できる。

［処理手順例］
続いて、図１５のフローチャートを参照して、本実施形態における電力管理装置２００が図１４に示した処理を実行するための手順例について説明する。同図は、１回の補正単位期間対応して電力管理装置２００が実行する処理を示している。電力管理装置２００は、同図に示す処理を補正単位期間ごとに繰り返し実行する。
また、同図において、図１３と同様の処理となるステップについては同一符号を付して説明を省略する。

同図に示す処理においては、図１３のステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理に対して、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３が追加される。ステップＳ１１１〜Ｓ１１３は、以下のような処理となる。

ステップＳ１０６により変数ｎがインクリメントされると、需要電力予測部２０４は、変数ｎが２９であるか否かについて判定する（ステップＳ１１１）。
変数ｎが２９である場合と判定した場合（ステップＳ１１１−ＹＥＳ）、需要電力予測部２０４は、第２９区分期間対応の予測総需要電力を予測する（ステップＳ１１２）。
次に、需要電力予測部２０４は、最後のステップＳ１０５によって求められた第２８区分期間対応の積算誤差ＥＰＷを利用して、第２９区分期間対応の予測総需要電力を補正する（ステップＳ１１３）。
ステップＳ１１３による処理を終了すると、需要電力予測部２０４は、ステップＳ１０３に処理を戻すことで、ステップＳ１１２により補正された第２９区分期間対応の予測総需要電力に基づく電力制御を行う。続けて、誤差測定部２０２は、第２９区分期間対応の誤差ＰＷｎ（ｎ＝２９）を測定し（ステップＳ１１２）、変数ｎ（ｎ＝２９）についてインクリメントを行う（ステップＳ１１３）。

上記のように、変数ｎ（ｎ＝２９）についてインクリメントが行われることで、変数ｎは３０となる。この場合、変数ｎについて２９ではないことがステップＳ１１１にて判定される。このように、変数ｎについて２９ではないことが判定された場合、需要電力予測部２０４は、さらにステップＳ１０７により、変数ｎが３０であるか否かについて判定する。
この場合、変数ｎは３０であることから、ステップＳ１０７において肯定の判定結果が得られる。そこで、この場合の需要電力予測部２０４は、ステップＳ１０８にて第３０区分期間対応の予測総需要電力を予測する。
次に、需要電力予測部２０４は、ステップＳ１０９において、最後のステップＳ１０５により算出された積算誤差ＥＰＷを利用して、ステップＳ１０８により測定された第３０区分期間対応の予測総需要電力を補正する。
そして、電力制御部２０５は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１０９により補正された予測総需要電力に基づいて、電力管理地域１における電力制御を実行する。

＜変形例＞
続いて、本実施形態における変形例について説明する。図１６は、変形例に対応する電力管理システムの全体構成例を示している。なお、同図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

同図に示す電力管理システムにおいては、共通蓄電装置２０が備えられる。共通蓄電装置２０は、電力管理システムにおける需要家施設１０に対して共通に備えられる蓄電装置であって、需要家施設１０と共通の系統電源３に接続される。

本実施形態の電力管理装置２００における電力制御部２０５は、以下のように共通蓄電装置２０を利用して電力制御を行うことができる。
例えば、電力管理地域１における各太陽電池１０１の発電電力により予測総需要電力を賄える場合において、余剰の発電電力を蓄電池１０３に充電してもなお余剰の発電電力が残る場合がある。このような場合、電力制御部２０５は、残った余剰の発電電力を共通蓄電装置２０に充電させるように制御する。これにより、変形例においては、残った余剰の発電電力を損失させることなく電力管理地域１において使用可能な電力として蓄積することができる。
また、電力管理地域１における各太陽電池１０１の発電電力と蓄電池１０３の総蓄電電力量によって予測総需要電力を賄うことができない場合においては、電力制御部２０５は、以下のように共通蓄電装置２０を利用して電力制御を行うことができる。つまり、電力制御部２０５は、各太陽電池１０１の発電電力と各蓄電池１０３からの放電電力に加え、共通蓄電装置２０から放電させた電力により、予測総需要電力を賄うように電力制御を行うことができる。

また、共通蓄電装置２０は第１実施形態においては、第３０区分期間において補正した予測総需要電力に基づく電力制御として、共通蓄電装置２０の充電または放電を制御してもよい。
このような電力制御であれば、補正した予測総需要電力に基づく電力制御のための制御値が電力管理地域１における蓄電池１０３で対応できる範囲を超えてしまった場合であっても、１つの補正単位期間において１回の補正で適切な制御を実現可能になる。
即ち、変形例のもとでは、蓄電池１０３については補正に関係なく各需要家施設１０における予測需要電力に応じた動作を実行させる。一方、共通蓄電装置２０については、補正した予測総需要電力に基づく電力制御のための制御値に応じた電力制御を受け持たせるようにすることが可能である。この場合、共通蓄電装置２０については、超過分の制御値に応じた電力制御による充電、放電が可能なように容量を設定すればよい。

なお、これまでの説明においては、誤差加算部２０３は、補正単位期間において予測総需要電力の補正が行われるより前において、単位区間ごとに測定された予測総需要電力の誤差を積算することで、積算誤差としての加算誤差を求めていた。
しかしながら、誤差加算部２０３は、例えば単位区間ごとに測定された予測総需要電力の誤差を積算せずに保持しておき、予測総需要電力の補正を行う際に、これまで保持していた誤差を合算して加算誤差を求めるようにしてもよい。

なお、これまでの説明においては、現時刻において総需要電力の予測を行うべき期間を直近の１分間としている。しかし、総需要電力の予測を行うべき期間は、現時刻からの経過時間や時間長について特に限定されるものではない。一例として、総需要電力の予測を行うべき期間について、１０分後における２分間とすることも可能である。
なお、本実施形態の構成は、１つの需要家施設を対象として電力制御を行う、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）においても適用が可能である。

なお、上述の電力管理装置２００としての機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述の電力管理装置２００としての処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部または外部に設けられた記録媒体も含まれる。配信サーバの記録媒体に記憶されるプログラムのコードは、端末装置で実行可能な形式のプログラムのコードと異なるものでもよい。すなわち、配信サーバからダウンロードされて端末装置で実行可能な形でインストールができるものであれば、配信サーバで記憶される形式は問わない。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に端末装置で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１ 電力管理地域
２ 商用電源
３ 系統電源
１０ 需要家施設
２０ 共通蓄電装置
１０１ 太陽電池
１０２ パワーコンディショナ
１０３ 蓄電池
１０４ インバータ
１０５ 電力経路切替部
１０６ 負荷
１０７ 施設別制御部
２００ 電力管理装置
２０１ ネットワークインターフェース部
２０２ 誤差測定部
２０３ 誤差加算部
２０４ 需要電力予測部
２０５ 電力制御部
３００ ネットワーク

Claims (10)

1. １以上の需要家施設に応じて予測された予測需要電力の誤差を測定する誤差測定部と、
   所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、前記区分期間に応じて測定された前記誤差を加算した加算誤差を求める誤差加算部と、
   前記区分期間ごとに前記予測需要電力を予測し、前記補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う需要電力予測部と、
   を備える需要電力予測装置。
2. 前記区分期間ごとにおいて、前記区分期間ごとの前記予測需要電力に基づいて前記需要家施設が備える蓄電池の充電または放電を制御する電力制御部をさらに備える
   請求項１に記載の需要電力予測装置。
3. 前記電力制御部は、
   前記補正単位期間における最後の所定回より前の各区分期間において、補正が行われない前記予測需要電力に基づいて蓄電池の充電または放電を制御し、前記補正単位期間における最後の所定回のそれぞれにおいて、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う
   請求項２に記載の需要電力予測装置。
4. 前記誤差加算部は、
   前記加算誤差を、前記区分期間ごとに測定された前記誤差を積算した積算誤差として求める
   請求項１から３のいずれか一項に記載の需要電力予測装置。
5. 前記需要電力予測部は、
   前記補正単位期間における最後の１回の区分期間において予測された予測需要電力について、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う
   請求項１から４のいずれか一項に記載の需要電力予測装置。
6. 前記需要電力予測部は、
   前記補正単位期間における最後の所定の複数回の区分期間ごとに予測された予測需要電力の各々について、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う
   請求項１から５のいずれか一項に記載の需要電力予測装置。
7. １以上の需要家施設に応じて予測された予測需要電力の誤差を測定する誤差測定ステップと、
   所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、前記区分期間に応じて測定された前記誤差を加算した加算誤差を求める誤差加算ステップと、
   前記区分期間ごとに前記予測需要電力を予測し、前記補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間までに対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う需要電力予測ステップと、
   を含む需要電力予測方法。
8. 前記誤差加算ステップは、
   前記加算誤差を、前記区分期間ごとに測定された前記誤差を積算した積算誤差として求める
   請求項７に記載の需要電力予測方法。
9. コンピュータに、
   １以上の需要家施設に応じて予測された予測需要電力の誤差を測定する誤差測定ステップと、
   所定数の区分期間が連続する補正単位期間において、前記区分期間に応じて測定された前記誤差を加算した加算誤差を求める誤差加算ステップと、
   前記区分期間ごとに前記予測需要電力を予測し、前記補正単位期間における最後の所定回の各区分期間において予測した予測需要電力のそれぞれについて、前回の区分期間まで対応して求められた加算誤差に基づいて補正を行う需要電力予測ステップと、
   を実行させるためのプログラム。
10. 前記誤差加算ステップは、
    前記加算誤差を、前記区分期間ごとに測定された前記誤差を積算した積算誤差として求める
    請求項９に記載のプログラム。

Images