JP6275020B2 - エネルギーマネジメントシステム - Google Patents

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Description

この発明は、再生可能エネルギーや分散型電源設備を導入し、それらを連携制御するエネルギーマネジメントシステム(以下、EMSという)に係るものである。特に、システム管理者が、現時点でもし停電した場合を想定し、EMSに保存した各種設備データ、各種予測データ、各種負荷設備における負荷データを使用して、予め決められた1つ又は複数の負荷の組み合わせに対して最適な電力需給計画のシミュレーションを行うEMSに関する。
近年、低炭素社会の構築に向けて再生可能エネルギーや分散型電源設備の導入が進み、それらを連携制御するためのEMSが開発されている。また、東日本大震災によって発生した大規模停電や深刻な電力不足を機に、災害や計画停電による商用電源の停止を考慮したエネルギーマネジメント技術及びエネルギーマネジメントシステムが開発されている。
従来の自立分散型電源が連携されているEMSは、商用系統停電時に非常用電力を給電系統へ供給する非常用発電機と、給電系統の負荷変動を補償する蓄電池と、自然エネルギー発電による電力を給電系統に供給する自然エネルギー発電機を有する。停電時には、停電終了時間、蓄電池の残容量を取得して、負荷設備を選定しており、負荷設備毎の平均消費電力と優先順位によって、負荷を制限することで電力の供給をより長く継続して供給するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−65548号公報
従来のシステムを利用するにあたり、停電時、蓄電池の残容量に応じて、負荷設備を選定しており、負荷設備毎の平均消費電力と優先順位によって、負荷を制御している。しかし、特許文献1のシステムでは、停電の終了時刻(停電の継続時間)が既知であることを前提としており、いつ終わるか分からない突発的停電の場合には、予め計画を準備できないという問題があった。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、万一、現在の時刻に突然に商用系統が停電した場合を想定して、設備全体(例えばビル全体)の特定の負荷設備の稼働可能時間を算出でき、また、各負荷パターン毎に負荷設備投入時の最適電力需給計画の立案ができるエネルギーマネジメントシステムを提供することを目的とする。
この発明に係るエネルギーマネジメントシステムは、
管理対象である設備に電源を供給する電源設備の情報を記載する電源設備データファイルと、
前記設備における過去の電力需要実績を、毎日、所定の時間単位毎に記載する電力需要実績データファイルと、
太陽光発電設備において過去に発電した電力量の実績を、毎日、前記所定の時間単位毎に記載する太陽光発電実績データファイルと、
過去の気象情報の実績を、毎日、前記所定の時間単位毎に記載する気象実績及び将来の気象予報を前記所定の時間単位毎に記載する気象情報データベースと、
負荷設備毎に負荷パターンの値を記載した負荷パターンデータと、
前記設備の運転モードを通常モードから仮想停電モードに切り替える通常モード仮想停電モード切替部と、
前記設備内で将来消費される電力需要の予測をする対象期間の範囲を決定する対象日時取得手段及び、前記対象期間のカレンダー情報と前記電力需要実績データファイルに記載された各前記負荷設備の過去の電力消費実績と、前記対象期間の範囲における前記気象情報データベースに記載された気象情報から、前記対象期間における所定の時間単位毎の各前記負荷設備の消費電力を予測する電力需要予測算出手段及び、前記気象情報データベースに記載された日射量予報データを基に前記所定の時間単位毎に将来の前記太陽光発電設備による発電量を予測する太陽光発電予測算出手段及び、蓄電池の残量を検出する蓄電池残量検出手段及び、前記電源設備データファイルに記載された非常用発電機のデータから得られる前記非常用発電機による将来の所定の時間単位の予測発電量、前記太陽光発電予測算出手段が予測した所定の時間単位の予測発電量、前記蓄電池の前記残量を基に、商用系統の停電時を想定して前記負荷パターンの値が同じ前記負荷設備に対する、将来の電力供給可能時間を算出する停電時電力需給計画立案手段を備えた停電時電力需給計画算出部とからなるものである。
また、この発明に係るエネルギーマネジメントシステムは、
管理対象である設備に電源を供給する電源設備の情報を記載する電源設備データファイルと、
前記設備における過去の電力需要実績を、毎日、所定の時間単位毎に記載する電力需要実績データファイルと、
太陽光発電設備において過去に発電した電力量の実績を、毎日、前記所定の時間単位毎に記載する太陽光発電実績データファイルと、
負荷設備毎に負荷パターンの値と、前記負荷設備毎に前記所定の時間単位毎、24時間分の標準消費電力値を記載した負荷パターンデータと、
前記設備の運転モードを通常モードから仮想停電モードに切り替える通常モード仮想停電モード切替部と、
気象情報データベースに記載された日射量予報データを基に前記所定の時間単位毎に将来の前記太陽光発電設備による発電量を予測する太陽光発電予測算出手段及び、蓄電池の残量を検出する蓄電池残量検出手段及び、前記電源設備データファイルに記載された非常用発電機のデータから得られる前記非常用発電機による将来の所定の時間単位の予測発電量、前記太陽光発電予測算出手段が予測した所定の時間単位の予測発電量、前記蓄電池の前記残量を基に、商用系統の停電時を想定して前記負荷パターンの値が同じ前記負荷設備に対する、将来の電力供給可能時間を算出する停電時電力需給計画立案手段を備えた停電時電力需給計画算出部とからなるものである。
この発明に係るエネルギーマネジメントシステムによれば、突発的な停電が発生する前に、周期的に、各負荷パターン毎に、停電発生時の設備全体の稼働可能時間を算出することにより、停電時において電力の供給を継続する負荷パターンの選定を支援し、実際の事業継続計画(Business Continuity Plan)の立案に寄与することができる。
この発明の実施の形態1に係るエネルギーマネジメントシステムの通常モードにおけるシステム構成図である。 この発明の実施の形態1に係るエネルギーマネジメントシステムの仮想停電モードにおけるシステム構成図である。 この発明の実施の形態1に係る電力需要予測値算出処理方式のフローチャートである。 この発明の実施の形態1に係る太陽光発電設備の予測発電量の算出処理方式のフローチャートである。 この発明の実施の形態1に係る太陽光発電出力モデル係数の算出方式を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態1に係る通常モードにおける24時間先までの電力需要の予測値と、電力供給の計画値を重ね合わせた面グラフである。 この発明の実施の形態1に係る仮想停電モードにおける停電時電力需給計画シミュレーションの結果を示す面グラフである。 この発明の実施の形態1に係る通常モードから仮想停電モードへ切り代える場合の処理の概要を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態1に係る仮想停電時の停電時電力需給計画シミュレーション方式の詳細なフローチャートである。 この発明の実施の形態1に係る採用する負荷パターンの値の決定方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2に係るエネルギーマネジメントシステムの仮想停電モードにおけるシステム構成図である。 実施の形態2において新たに追加された処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態3に係るエネルギーマネジメントシステムの仮想停電モードにおけるシステム構成図である。 実施の形態3において新たに追加された処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態4に係るエネルギーマネジメントシステムの仮想停電モードにおけるシステム構成図である。 実施の形態4において新たに追加された処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態5に係るエネルギーマネジメントシステムの仮想停電モードにおけるシステム構成図である。 実施の形態5において新たに追加された処理のフローチャートである。
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1に係るエネルギーマネジメントシステムを、図を用いて説明する。
図1は、エネルギーマネジメントシステム100(以下、EMS100という)の通常モードにおけるシステム構成図である。
図2は、EMS100の仮想停電モードにおけるシステム構成図である。本来EMS100は1つのシステムであるが、説明の便宜上図を分けている。また、EMS100の機能のうち、本発明で使用しない部分は省略している。
本明細書中、単に設備又は設備全体という場合の「設備」は、EMSが管理対象とする設備(例えばビルや工場など)を指す。また、「負荷設備」とは電源から供給される電気を消費する設備を指し、「電源設備」とは受電又は発電をして電気を負荷設備に供給する設備を指す。また、「負荷パターン」とは、1つ又は複数の負荷設備の組み合わせを言い、複数の負荷設備の組み合わせの中には、1種類の負荷を複数個有する場合を含むものとする。
まず、EMS100が提供する各機能を図1(通常モード)を用いて説明する。
通常モード/仮想停電モード切替部10は、EMSの有する2つの運転モード、すなわち、通常モードと仮想停電モード(停電が起こったと想定するモード)とを切り替える機能を提供する。データ取得部11は、後述する各データファイルからデータを取得する機能を提供する。電力需給計画算出部12は、設備に外部から電力が供給されている通常の状態において、各電源設備から設備内の各負荷設備に対する電力需給計画を立案する機能を提供する。
図2の停電時電力需給計画算出部13は、外部から電力供給が途絶えた場合を想定して停電状態における設備内の各負荷設備に対する電力需給計画を立案する機能を提供する。この機能は、通常モードにおいて、通常モード/仮想停電モード切替部10が起動された場合に電力需給計画算出部12に代替して起動する。
停電時電力需給計画算出部13は、万一停電が発生した場合に、予め決められた負荷設備に対して、再生可能エネルギーと非常用発電機、蓄電池等の分散電源による電力需給計画を立案し、また、蓄電池、非常用発電機の稼働可能時間を算出し、投入する負荷設備全体の稼働時間を算出するシミュレーション機能を提供する。
グラフ表示部14は、電力需給計画算出部12又は、停電時電力需給計画算出部13のシミュレーション結果をグラフィカルに画面に表示する機能を提供する。
特異日需要予測データファイル40aは、特異日(例えばビルの閉館日等)についてシステム管理者が設定した電力の需要予測値のデータを30分毎に24時間分(1日分)記載したものである。また気象情報データベース30は、天気、気温、日射量等についての気象予報データ及びこれらの実績データを記載するデータファイルである。図1では、日射量予報データファイル31a、日射量実績データファイル31bを特に例示し、天気等は、その他気象予報データファイル31x、その他気象実績データファイル31yとして纏めて示している。
電力需要予測データファイル20aは、図示しないカレンダー情報(7曜日、祝日、特異日等の日付区分を含む日時)、先述した気象情報データベース30、特異日需要予測データファイル40a、後述する電力需要実績データファイル20bからのデータを基に、EMS100が管理する設備内で、現在から36時間先までの間の30分毎に消費される電力の予測値を負荷設備毎(照明、非常照明、エレベータ、空調等)に記載するファイルである。また、電力需要実績データファイル20bは、設備(ビル等)内で実際に消費された負荷設備毎の電力の過去の実績値を30分毎に記載するファイルである。
太陽光発電予測データファイル50aは、気象情報データベース30、後述する電源設備データファイル60の太陽光発電設備データ61及び太陽光発電実績データファイル50bを基に、現在から36時間先まで、30分毎に設備が保有する太陽光発電設備で発電可能な電力量を予測したデータを記載するファイルである。ここで使用する気象情報は、日射量予報データファイル31aに記録されている将来の30分毎の日射量を予測したデータ及び日射量実績データファイルに記載されている過去の各日における30分毎の日射量の実績データである。
太陽光発電実績データファイル50bは、30分毎に各太陽光発電設備で実際に発電した電力量の実績値を蓄積して記載するデータファイルである。また、電源設備データファイル60には、各電源設備(受電点、常用発電機、太陽光発電、蓄電池、非常用発電機)の諸元を示すデータが格納されている。これらは、システム導入時に設定する。例えば、太陽光発電設備データ61には、設備が保有する各太陽光発電設備の定格出力が記録されている。
電力供給計画データファイル70は、電力需要予測データファイル20a、太陽光発電予測データファイル50a、電源設備データファイル(太陽光発電設備データ61など)の記載を元に、設備(ビル等)内の各負荷設備の稼働に最適な各電源設備(受電点電力、太陽光発電、蓄電池、非常用発電機)の電力供給計画、及び蓄電池の充電率計画を36時間先まで、30分毎に立案したデータを記載するデータファイルである。
設備の運転モードには2種類有る。1つは、受電点電力の電気従量料金と常用発電機の発電コストの合計が最小となるコスト最小モードである。もう一つは、受電点電力及び常用発電機のCO2排出量の合計が最小となるCO2排出量最小モードである。各運転モードに応じた目的関数を次に示す。
コスト最小モードの目的関数
Figure 0006275020
CO2排出量最小モードの目的関数
Figure 0006275020
また、上記各運転モードに対して、最適な電力需給計画を立案するために、各電源設備の制約条件が存在する。各電源設備の制約条件を表1に示す。
Figure 0006275020
負荷パターンデータ80は、一般負荷設備(照明、空調、エレベーター等)及び非常負荷設備(非常用案内板等)の30分毎、24時間分の標準消費電力値と負荷パターンの値を設定するファイルである。負荷パターンの値とは、負荷設備をグループ分けするために設けた値である。電力供給の優先順位を決定するために使用し、同じ負荷パターンの値を有する負荷設備に対する将来の電力供給可能時間を算出するために使用する。
次に、電力需要予測データファイル20aに記載されている具体的な電力需要予測値の算出方法について説明する。
図3は、電力需要予測値算出処理方式のフローチャートである。
通常モードにおいては、EMS100の電力需給計画算出部12の対象日時取得手段12aが30分毎に起動する。対象日時取得手段12aは、まずステップ110において、設備の電力需要の予測の対象となる日時の範囲を取得する。電力需要予測の対象範囲は、算出開始時刻から30分毎に36時間先までである。
次に、ステップ111において、予測対象となる日時の範囲における、設備設置地域の日射量、気温等の気象予報データを、気象情報データベース30から取得し、同時にカレンダー情報(図示せず)を取得する。
次に、ステップ111で取得した気象予報データ、カレンダー情報を基に、ステップ112において、電力需要実績データファイル20bから、次の条件を満たす30分毎の過去の電力需要実績データを36時間分、繰り返し取得する。
(1)予測対象の曜日と時間帯がカレンダー情報と同じ
(2)予測対象の曜日と時間帯の天気が同じ
(3)予測対象の曜日と時間帯の気温予報値が実績値と±N度の範囲内(例:±2度)
そして、(1)〜(3)を満たす電力需要実績データを基に、電力需給計画算出部12の電力需要予測算出手段12bにより電力需要予測値を算出する。電力需要予測値の算出方法を以下に説明する。
予測対象日時が、特異日(閉館日など)に該当する場合(ステップ113)、特異日需要予測データファイル40aに記載の各値を電力需要予測値とする(ステップ114)。
(5)予測対象日時が特異日ではない場合、上述の(1)〜(3)の条件を満たす電力需要実績データが存在したかどうか判定する(ステップ115)。これらの条件を満たす電力需要実績データが1個以上の場合は、取得した実績データの平均値を算出し(ステップ116)電力需要予測値とする。
上述の(1)〜(3)の条件を満たす電力需要実績データが0個の場合、予測対象日の1週間前の対応する各30分毎の需要実績データを取得し(ステップ115b)、電力需要予測値とする。
(4)、(5)により算出した各電力需要予測値を電力需要予測データファイル20aに更新して記載する(ステップ117)。
図4は、太陽光発電予測データファイル50aに記載する太陽光発電設備の予測発電量の算出処理方式のフローチャートである。この機能は、通常モードでも、仮想停電モードでも使用されるが。ここでは、通常モードとして説明する。
まず、電力需給計画算出部12の対象日時取得手段12aは、太陽光発電設備による予測発電量の計算対象となる日時の範囲を取得する(ステップ118)。対象範囲は、算出開始時刻(電力需給計画算出部12の起動)から30分毎36時間先までである。
次に、太陽光発電予測算出手段12cは、気象情報データベース30の日射量予報データファイル31aから、予測対象日時の範囲の日射量の予想値を取得する(ステップ119)。
次に、太陽光発電設備データ61から各太陽光発電設備の太陽光発電出力モデル係数aを取得する(ステップ120)。太陽光発電出力モデル係数aとは、日射量と太陽光発電出力の関係をモデル化した係数であるが詳細は後述する。
次に、電源設備データファイル60の太陽光発電設備データ61から個別の太陽光発電設備の定格出力データを取得する(ステップ121)。最後に、求めた日射量予報値、太陽光発電出力モデル係数a、定格出力データを基に、停電時電力需給計画算出部13の太陽光発電予測算出手段12cは、太陽光発電設備による太陽光発電予測値を次式により算出する(ステップ122)。これを各太陽光発電設備について30分毎、36時間先まで繰り返す。これを、太陽光発電設備の数だけ繰り返す。
最後に算出した各太陽光発電予測値を太陽光発電予測データファイル50aに更新する(ステップ123)。
次に、上述の太陽光発電出力モデル係数aの算出方式を説明する。
Figure 0006275020
図5は、太陽光発電出力モデル係数aの算出方式を示すフローチャートである。
まず、太陽光発電実績データファイル50bからデータを取得する範囲を算出開始時刻から30日前までに決定する(ステップ124)。次に、上記取得範囲の日射量実績データと、太陽光発電実績データを日射量実績データファイル31b及び、太陽光発電実績データファイル50bから取得する。次に、取得した日射量実績データと太陽光発電実績データとの関係を重回帰分析して太陽光発電出力モデル係数aを算出する。
次に、EMS100の動作、特に、仮想停電モードについて説明する。
図6は、24時間先までの電力需要の予測値と、電力供給の計画値を重ね合わせた面グラフである。図面を簡単にするため、午前0時から始まる図としている。通常モード時においては、EMS100のEMSデータ取得部11は、電力需要予測データファイル20aと電力供給計画データファイル70から定期的に電力の需要予想と供給計画のデータを取得しグラフ表示部14に引き渡す。グラフ表示部14は、5分毎にシステム管理者のモニタ画面にこれらのデータを重ねて同時に表示する。
ここで、図6のモード変更ボタンを押下すると、モード変更ウィンドウが表示される。そして仮想停電モードのラジオボタンを選択して、通常モード/仮想停電モード切替部10によって運転モードを仮想停電モードに切り替えると、電力需給計画算出部12に代わって、停電時電力需給計画算出部13が起動する。停電時電力需給計画算出部13は、現時点での万一の停電を想定し、各分散電源の最適な電力需給計画を立案する。また、予め設定した設備(ビル等)の負荷パターンを想定して、選択された負荷設備が連続して稼働可能である時間を算出する停電時電力需給計画シミュレーションを開始する。
停電時電力需給計画シミュレーションは、太陽光発電予測データファイル50a、電源設備データファイル60、負荷パターンデータ80より取得したデータと、蓄電池残量検出手段12dによって検出した蓄電池残量を元に停電時、負荷パターンに対応する負荷設備の稼働時間を可能な限り延ばすことを運転ポリシーとして分散電源による電力需給計画を立案し、蓄電池と非常用発電機の稼働時間、更に設備全体における選択した負荷設備全体の稼働時間を算出する。
ここで、停電発生の時間帯によって、供給する分散電源のケースが変更する事が考えられる。よって供給する分散電源のケース、及び各ケースに応じた電力需給計画方針を表2に示す。
Figure 0006275020
表2に示すように、本実施の形態では、非常用発電機が使用できる場合は、停電時に電力を供給する対象は、負荷パターン1に含まれる負荷設備とする。また、非常用発電機が使用できない場合であって、蓄電池が使用できる場合には、負荷パターン2に含まれる負荷設備とする。
図7は、停電時電力需給計画算出部13のシミュレーション結果を示す図である。
図8は、通常モードから仮想停電モードへ切り代える場合の処理の概要を示すフローチャートである。
通常モードにおいては電力需給計画算出部12が定期的に起動しデータ取得部11を介して、各データファイルに接続する(ステップ101)。そして、電力需要予測データファイル20a、太陽光発電予測データファイル50a、電源設備データファイル60から必要なデータを取得し(ステップ112〜ステップ131)、蓄電池残量検出手段12dにより蓄電池の残量を検出し(ステップ131b)、現在の電力需要予測データ及び各電源設備の電力需給計画データを画面表示する。
停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを実行する場合は、画面操作より図6のモード変更ボタンを押下することでモード変更ウィンドウが表示され、仮想停電モードのラジオボタンを選択し、仮想停電モードへの切り替えを指示する。これにより、通常時/仮想停電モード切替部10が停電時電力需給計画算出部13を起動させる(ステップ132)。
停電時電力需給計画算出部13の太陽光発電予測算出手段12cにより、36時間先までの30分毎の太陽光発電予測データを、蓄電池残量検出手段12dにより蓄電池の残量を、負荷パターン決定手段13bにより負荷パターンデータ80を取得し(ステップ133)、現時点で停電を想定した停電時電力需給計画シミュレーションが、停電時電力需給計画立案手段13gにより実行される(ステップ134)。
仮想停電時の電力需給計画の立案は、受電点電力系統を除いた各電源設備(太陽光、蓄電池、非常用発電機)の電力供給計画及び稼働時間、選択した負荷設備全体(採用する負荷パターンデータに該当する負荷設備)の稼働可能時間が算出される。なお、非常用発電機の出力は、電源設備データファイル60に記載されているデータを使用する。
停電時電力需給計画シミュレーション(ステップ134)の実行後、図7に示すようにグラフ表示部14によりシミュレーション結果を画面表示する(ステップ135)。
次に、停電時電力需給計画算出部13による仮想停電時の停電時電力需給計画シミュレーション(ステップ134)の詳細な処理の流れを説明する。
図9は、仮想停電時の停電時電力需給計画シミュレーション方式の詳細なフローチャートである。
電力需給計画の作成に必要な電源設備データは、非常用発電機、太陽光発電、蓄電池の諸データでありこれらは既に取得されている。取得したこれらのデータを元に、まず、各分散電源が使用可能かどうかを判定する(ステップ134a)。次に、負荷パターンの値を決定する(ステップ134b)。
図10は、採用する負荷パターンの値の決定方法を示すフローチャートである。負荷パターンの値の決定は、先述の表2のポリシーに従う。まず、非常用発電機が使用可能か否かを判断する(ステップ140)。可能であれば、負荷パターンの値は1とする。ステップ140の判定がNoの場合は、蓄電池が使用可能であるか否かを判定する(ステップ141)。使用可能であれば負荷パターンの値は2とする。非常用発電機、蓄電池のいずれも使用できない場合は、負荷パターンの値は0とする。負荷パターンデータ80に記載された負荷パターの値に対応する負荷設備が停電時の電力供給対象となる。
次に、決定された負荷パターンが有効であるか否かを判断する(ステップ134c)。負荷パターンが有効(0より大)であれば、各電源設備の電力需給計画を立案する(ステップ134d)。上述のように、採用する負荷パターンの値の決定は非常用発電機が使用可能な場合と、蓄電池が使用可能の場合とで値を異なるもとなるようにした(太陽光発電が利用可能であるかどうか、及び利用可能な電源設備の組み合わせは不問)が、停電時電力需給計画は、利用可能なすべての電源設備の供給計画を組み合わせておこなう。
例えば、太陽光発電と非常用発電機及び蓄電池が全て使用可能である場合は、全ての電源設備の電力供給能力を基に、負荷パターンの値「1」に対応する負荷設備に対する30分毎の電力供給が可能かどうかを判定する(ステップ134e)。これを停電時電力需給計画算出部13が起動した時から30分単位で繰り返し、負荷パターンの値に対応する負荷設備に対して継続して電源供給できる稼働時間を算出する(ステップ134e、134f)。なお当該負荷設備の30分単位の消費予想電力の算出は、負荷パターンデータ80に記載された各負荷設備の30分毎24時間分の標準消費電力値を用いる。また、電力需要実績データファイル20bに蓄積された過去のデータから将来の電力需要の予測をする先述の手法を用いても良い。
このようにして、決定した負荷設備に対して電源供給する各電源設備の予想稼働時間と電力供給の対象となった負荷設備の稼働時間を算出した結果をデータファイルとしてとして保存する。
本発明の実施の形態1に係るエネルギーマネジメントシステム100によれば、停電時を想定した最適な停電時電力需給計画シミュレーションを行うことで、事前に現時点における停電時の設備全体における対象となる負荷設備の稼働時間を把握することができ、精度の良い非常時BCP(Business Continuity Plan:事業継続計画)の立案ができる。
実施の形態2.
以下、本発明の実施の形態2に係るエネルギーマネジメントシステムを、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図11は、エネルギーマネジメントシステム200(以下、EMS200という)の仮想停電モードにおけるシステム構成図である。
本実施の形態では、EMS20による停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを実行後、利用者がグラフ形式及び帳票形式で負荷パターンデータ中の電力供給の対象となる負荷設備の内容を編集することにより、負荷設備の変動を考慮したシミュレーションを実行することができる。すなわち、実施の形態1に加えて、システム管理者による負荷パターンデータの再設定に関する利用方法を提供している。
負荷パターンデータ編集手段13hは、予め決められた負荷パターンデータ80を利用者によりグラフ形式及び帳票形式により手動編集できるグラフィカルインターフェースを提供する。実施の形態1によって一通りの処理を実行後、負荷パターンデータ編集手段13hによりシステム管理者は、現在の負荷パターンの値に対応する負荷設備(例えば負荷パターン1の対象となる負荷設備)を増減して、停電時電力需給計画算出部13より停電時を想定した最適な停電時電力需給計画シミュレーションを再実行する。再実行後、グラフ表示部14よりシミュレーション結果を表示する。
図12は、実施の形態2において新たに追加された処理のフローチャートである。図8に示す実施の形態1の処理を実行後、画面上において、負荷パターンデータ80の編集の要否を選択する(ステップ136)。編集する場合は、負荷パターンデータ編集手段13hにより、負荷パターンデータを編集する。負荷パターンデータ80の編集完了(ステップ138)後、停電時電力需給計画立案手段13gによる停電時電力需給計画シミュレーション(ステップ134)を再実行し、グラフ表示部14によりシミュレーション結果を再度表示する(ステップ135)。ステップ136でNoを選択した場合には処理が終了する。
本発明の実施の形態2に係るエネルギーマネジメントシステム200によれば、負荷パターンデータをグラフ及び帳票形式で編集できるので、簡単に条件を変更して繰り返し電力需給計画をシミュレーションできる。
実施の形態3.
以下、本発明の実施の形態3に係るエネルギーマネジメントシステムを、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図13は、エネルギーマネジメントシステム300(以下、EMS300という)の仮想停電モードにおけるシステム構成図である。
本実施の形態では、EMS300が停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを実行後、システム管理者による強制的な負荷パターンの値の変更を認め、当該強制変更後の負荷パターンの値に基づいて停電時電力需給計画シミュレーションを再実行することができる。
実施の形態1では、採用する負荷パターンの値は、非常用発電機の使用の可否や、蓄電池の使用の可否によって自動的に決まった。また、実施の形態2では、負荷パターンの値そのものではなく、負荷パターンデータ80の中の負荷パターンの値に対応する負荷設備の増減を可能としたが、本実施の形態では、EMS300が使用する負荷パターンの値を強制変更する。例えば停電時において必ず電源を供給する必要がある負荷設備(非常用案内板など)を最優先として、優先度の高いものから順に電力を供給する負荷機器の組み合わせを負荷パターンの値と関連付けて負荷パターンデータ80に設定しておき、自由に負荷パターンの値を変更できる。
図14は、実施の形態3において追加された処理のフローチャートである。負荷パターン選択手段13iは、自動的に決められた負荷パターンの値だけでなく、他の負荷パターンの値を手動選択する機能を提供する。実施の形態1を実行後(実行後で無くても良い)、負荷パターン選択手段13iにより停電時電力需給計画シミュレーションに使用する負荷パターンの値を強制的に選択して変更(ステップ145〜147)することで、電源を投入する負荷設備を変更して、停電時電力需給計画立案手段13gによる停電時電力需給計画シミュレーションを再実行する(ステップ134)。シミュレーション再実行後、グラフ表示部14によってシミュレーション結果を画面表示する(ステップ135)。
本発明の実施の形態3に係るエネルギーマネジメントシステム300によれば、予め用意した多数の負荷パターンの値を強制的に変更して最適な停電時電力需給計画シミュレーションを繰り返し実行可能である。
実施の形態4.
以下、本発明の実施の形態4に係るエネルギーマネジメントシステムを、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図15は、エネルギーマネジメントシステム400(以下、EMS400という)の仮想停電モードにおけるシステム構成図である。
本実施の形態では、通常モードの電力需給計画シミュレーションと停電時電力需給シミュレーションを必要に応じて使い分けて実行するために、図1の電力需給計画算出部12と同じ電力需給計画算出部16を別途設けている。
実施の形態1では、EMS100は、現在時刻において停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを実行していたが、本実施の形態では、EMS400は、仮想停電の開始時刻を別途設定し、設備全体の稼働可能時間を把握することが可能である。なお、仮想停電の開始時刻は、現在時刻を挟んだ所定の時間内に設定することができる。仮想停電の開始時刻を未来に設定した場合、現在から仮想停電の開始時刻までは、電力需給計画算出部16により、図1と同様に通常モードで電力需給計画シミュレーションを実行し、仮想停電の開始時刻以降については、停電時電力需給計画算出部413により、停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを実行する。
例えば、現在時刻は12時であるが、仮想停電の開始時刻を本日の14時に設定した場合、12時から14時までの部分は、電力需給計画算出部16により通常モードにて電力需給計画シミュレーションを実行し、14時以降の部分は、商用系統が停電するものとして、停電時電力需給計画算出部413の停電時電力需給計画立案手段413gにより停電時電力需給計画シミュレーションを実行する。停電時電力需給計画シミュレーションでは、各分散電源の最適な利用と、予め設定した設備(ビル等)の負荷パターンを想定して、選択された負荷設備が連続して稼働可能である時間を算出する。なお、仮想停電開始時刻を過去の時刻として設定した場合は、その時刻から現在時刻までの電力の需給実績は無視され、仮想停電開始時刻からの停電時電力需給計画シミュレーションを実行することになる。
図16は、実施の形態4において、実施の形態1の図8、ステップ134の前に追加された処理のフローチャートである。図15に示す通常モード/仮想停電モード切替部410には、仮想停電の開始時刻を手動選択する機能を備えている(ステップ149)。仮想停電モードを選択後(ステップ148)、仮想停電開始時刻を設定する(ステップ149−151)。仮想停電開始時刻を設定しない場合(ステップ149−No)、実施の形態1と同様に現在時刻からの停電時電力需給計画シミュレーションを実行する(ステップ134)。仮想停電開始時刻を設定する場合(ステップ149−Yes)は、ステップ150にて仮想停電の開始時刻を設定する。この設定を完了すると(ステップ151−Yes)現在時刻が、設定された仮想停電開始時刻を経過しているか否かを判断する(ステップ152)。
現在時刻が仮想停電の開始時刻を経過していない場合(ステップ152−No)は、現在時刻から仮想停電開始時刻までの部分について、電力需給計画算出部16により、通常モードでの電力需給計画シミュレーションを実行し(ステップ153)、次に、仮想停電開始時刻以降の部分について、停電時電力需給計画算出部413により停電時電力需給計画シミュレーションを実行する(ステップ134)。そして、2つのモードによるシミュレーション結果を合わせて画面表示する(ステップ435)。なお、気象情報DB30の各データファイルに保存される日射量等の気象予報データや、電力需要予測テータ等の各種予測データは、実施の形態1では36時間先まで保有していたが、仮想停電の開始時刻の設定可能範囲に合わせて適宜期間を伸長して保有すれば良い。
現在時刻が、仮想停電開始時刻を経過している場合(ステップ152−Yes)は、停電時電力需給計画算出部413による停電時停電時電力需給計画シミュレーションを実行し(ステップ134)、停電時電力需給計画シミュレーション結果を画面表示する(ステップ435)。
本発明の実施の形態4に係るエネルギーマネジメントシステム400によれば、仮想停電の開始時刻を変更して最適な電力需給計画シミュレーション及び停電時電力需給計画シミュレーションを実行することで、停電開始時刻によって異なる、将来の設備全体の稼働可能時間の変動を把握することを可能とし、事業継続計画(Business Continuity Plan)の立案に寄与することができる。
実施の形態5.
以下、本発明の実施の形態5に係るエネルギーマネジメントシステムを、実施の形態1、4と異なる部分を中心に説明する。
図17は、エネルギーマネジメントシステム500(以下、EMS500という)の仮想停電モードにおけるシステム構成図である。
実施の形態1では、現在時刻において停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを実行していた。また、実施の形態4では、仮想停電の開始時刻を設定して停電時を想定した停電時電力需給計画シミュレーションを可能としていた。本実施の形態では、EMS500は、仮想停電の開始時刻と終了時刻を設定し、計画停電時及び商用系統の復電を想定した停電時電力需給計画シミュレーションが可能である。すなわち、仮想停電中の部分については、停電時電力需給計画算出部513による停電時電力需給計画シミュレーションを実行し、その前後の部分については、電力需給計画算出部16による通常モードでの電力需給計画シミュレーションを実行する。
例えば、現在時刻が12時であるが、仮想停電の開始時刻を14時に、終了時刻を16時に設定した場合、12時から14時までの部分は、電力需給計画算出部16により通常モードで電力需給計画シミュレーションを実行し、14時から16時までの部分は、停電時電力需給計画算出部の停電時電力需給計画立案手段513gにより停電時電力需給計画シミュレーションを実行し、更に16時以降の部分については、再度同様に、通常モードでの電力需給計画シミュレーションを実行する。
図18は、実施の形態5において追加された処理のフローチャートである。
図17に示す通常モード/仮想停電モード切替部510には、仮想停電の開始・終了時刻を手動選択する機能を備えている。仮想停電モードを選択後(ステップ148)、仮想停電開始時刻と仮想停電終了時刻を設定する(ステップ149−502)。仮想停電開始時刻を設定しない場合(ステップ149−No)、実施の形態1と同様に現在時刻からの停電時電力需給計画シミュレーションを実行する(ステップ134)。仮想停電開始時刻のみを設定した場合(ステップ500−No)、実施の形態4と同様の停電時電力需給計画シミュレーションが実行可能である(ステップ152)。
現在時刻が、仮想停電開始時刻を経過していない場合(ステップ152−No)は、現在時刻から仮想停電開始時刻までの部分について、電力需給計画算出部16により通常モードでの電力需給計画シミュレーションを実行し(ステップ153)、次に、仮想停電開始時刻から仮想停電終了までの部分について、停電時電力需給計画算出部513により停電時電力需給計画シミュレーションを実行し(ステップ134)、更に仮想停電終了時刻以降の部分について、再度通常モードでの電力需給計画シミュレーションを実行する(ステップ503)。そして、2つのモードによるシミュレーション結果を合わせて画面表示する(ステップ535)。
現在時刻が、仮想停電開始時刻を経過している場合(ステップ152−Yes)は、まず停電時電力需給計画算出部513による停電時停電時電力需給計画シミュレーションを実行し(ステップ134)、仮想停電終了時刻以降の部分について、電力需給計画算出部16により通常モードでの電力需給計画シミュレーションを実行する(ステップ503)。
本発明の実施の形態5に係るエネルギーマネジメントシステム500によれば、仮想停電の開始及び終了時刻を変更可能とすることで、計画停電を考慮した、最適な電力需給計画シミュレーション及び停電時電力需給計画シミュレーションを実行可能である。
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
a 太陽光発電出力モデル係数、
100,200,300,400,500 エネルギーマネジメントシステム、
10,410,510 仮想停電モード切替部、11 データ取得部、
12,16 電力需給計画算出部、12a 対象日時取得手段、
12b 電力需要予測算出手段、12c 太陽光発電予測算出手段、
12d 蓄電池残量検出手段、13,413,513 停電時電力需給計画算出部、
13b 負荷パターン決定手段、
13g,413g,513g 停電時電力需給計画立案手段、
13h 負荷パターンデータ編集手段、13i 負荷パターン選択手段、
14 グラフ表示部、20a 電力需要予測データファイル、
20b 電力需要実績データファイル、30 気象情報データベース、
31a 日射量予報データファイル、31b 日射量実績データファイル、
31x 他気象予報データファイル、31y 他気象実績データファイル、
40a 特異日需要予測データファイル、50a 太陽光発電予測データファイル、
50b 太陽光発電実績データファイル、60 電源設備データファイル、
61 太陽光発電設備データ、70 電力供給計画データファイル、
80 負荷パターンデータ。

Claims (9)

  1. 管理対象である設備に電源を供給する電源設備の情報を記載する電源設備データファイルと、
    前記設備における過去の電力需要実績を、毎日、所定の時間単位毎に記載する電力需要実績データファイルと、
    太陽光発電設備において過去に発電した電力量の実績を、毎日、前記所定の時間単位毎に記載する太陽光発電実績データファイルと、
    過去の気象情報の実績を、毎日、前記所定の時間単位毎に記載する気象実績及び将来の気象予報を前記所定の時間単位毎に記載する気象情報データベースと、
    負荷設備毎に負荷パターンの値を記載した負荷パターンデータと、
    前記設備の運転モードを通常モードから仮想停電モードに切り替える通常モード仮想停電モード切替部と、
    前記設備内で将来消費される電力需要の予測をする対象期間の範囲を決定する対象日時取得手段及び、前記対象期間のカレンダー情報と前記電力需要実績データファイルに記載された各前記負荷設備の過去の電力消費実績と、前記対象期間の範囲における前記気象情報データベースに記載された気象情報から、前記対象期間における所定の時間単位毎の各前記負荷設備の消費電力を予測する電力需要予測算出手段及び、前記気象情報データベースに記載された日射量予報データを基に前記所定の時間単位毎に将来の前記太陽光発電設備による発電量を予測する太陽光発電予測算出手段及び、蓄電池の残量を検出する蓄電池残量検出手段及び、前記電源設備データファイルに記載された非常用発電機のデータから得られる前記非常用発電機による将来の所定の時間単位の予測発電量、前記太陽光発電予測算出手段が予測した所定の時間単位の予測発電量、前記蓄電池の前記残量を基に、商用系統の停電時を想定して前記負荷パターンの値が同じ前記負荷設備に対する、将来の電力供給可能時間を算出する停電時電力需給計画立案手段を備えた停電時電力需給計画算出部とからなるエネルギーマネジメントシステム。
  2. 管理対象である設備に電源を供給する電源設備の情報を記載する電源設備データファイルと、
    前記設備における過去の電力需要実績を、毎日、所定の時間単位毎に記載する電力需要実績データファイルと、
    太陽光発電設備において過去に発電した電力量の実績を、毎日、前記所定の時間単位毎に記載する太陽光発電実績データファイルと、
    負荷設備毎に負荷パターンの値と、前記負荷設備毎に前記所定の時間単位毎、24時間分の標準消費電力値を記載した負荷パターンデータと、
    前記設備の運転モードを通常モードから仮想停電モードに切り替える通常モード仮想停電モード切替部と、
    気象情報データベースに記載された日射量予報データを基に前記所定の時間単位毎に将来の前記太陽光発電設備による発電量を予測する太陽光発電予測算出手段及び、蓄電池の残量を検出する蓄電池残量検出手段及び、前記電源設備データファイルに記載された非常用発電機のデータから得られる前記非常用発電機による将来の所定の時間単位の予測発電量、前記太陽光発電予測算出手段が予測した所定の時間単位の予測発電量、前記蓄電池の前記残量を基に、商用系統の停電時を想定して前記負荷パターンの値が同じ前記負荷設備に対する、将来の電力供給可能時間を算出する停電時電力需給計画立案手段を備えた停電時電力需給計画算出部とからなるエネルギーマネジメントシステム。
  3. 特異日の前記所定の時間単位毎、24時間分の電力需要の予測総量を記載する特異日需要予測データファイルを備え、
    前記停電時電力需給計画立案手段は、停電時電力供給計画立案の対象となる範囲に特異日が存在することをカレンダー情報から得たときは、前記設備における前記所定の時間単位毎の予測電力需要の総量を前記特異日需要予測データファイルに記載した値とする請求項1又は請求項2に記載のエネルギーマネジメントシステム。
  4. 前記停電時電力需給計画算出部は、前記負荷パターンの値を編集する、負荷パターンデータ編集手段を備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
  5. 前記停電時電力需給計画算出部は、前記負荷パターンの値を選択する負荷パターン選択手段を備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
  6. 前記停電時電力需給計画立案手段は、各前記電源設備の使用の可否を判断して停電時電力需給計画立案の対象とする前記負荷パターンの値を決定する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
  7. 前記所定の時間単位毎の前記設備における総予測消費電力と、前記所定の時間単位毎の前記設備における各前記電源設備による個別の供給電力と総供給電力をグラフにして表示するグラフ表示部を備えた請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
  8. 前記通常モード仮想停電モード切替部は、前記商用系統の仮想停電開始時刻の入力機能を有し、
    前記停電時電力需給計画立案手段は、前記仮想停電開始時刻以降について、前記負荷パターンの値が同じ前記負荷設備に対する前記仮想停電開始時刻から見て将来の電力供給可能時間を算出する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
  9. 前記通常モード仮想停電モード切替部は、前記商用系統の仮想停電開始時刻及び仮想停電終了時刻の入力機能を有し、
    前記停電時電力需給計画立案手段は、前記仮想停電開始時刻から前記仮想停電終了時刻までについて、前記負荷パターンの値が同じ前記負荷設備に対する電力供給可能時間を算出する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
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