JP6417150B2 - Power management system, management apparatus, power purchase plan generation method, and computer program - Google Patents
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Description
本発明は、電力管理システム、管理装置、買電計画生成方法およびコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a power management system, a management device, a power purchase plan generation method, and a computer program.
特許文献1には、消費電力から電力の需給予測データを求め、蓄電システムの動作制御を行うための制御パラメータを求める需給制御装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a supply and demand control device that obtains power supply and demand prediction data from power consumption and obtains control parameters for performing operation control of the power storage system.
消費電力などを確率的に予測するための予測モデルとしては、ガウス性を仮定したものを用いることが考えられる。
しかし、本発明者らは、ガウス性を仮定した予測モデルは必ずしも適切ではない場合があることを見出した。
したがって、ガウス性を仮定した予測モデルに限らず、非ガウスの確率的予測モデルであっても、買電計画を生成することが可能な新たな手法が望まれる。
As a prediction model for probabilistically predicting power consumption and the like, it is possible to use a model assuming Gaussianity.
However, the present inventors have found that a prediction model assuming Gaussianity may not always be appropriate.
Therefore, a new method capable of generating a power purchase plan is desired not only for a prediction model assuming Gaussianity but also for a non-Gaussian stochastic prediction model.
(1)本発明の一の態様に係る電力管理システムは、買電した電力を充電し電力消費機器への電力供給のために放電する蓄電装置と、買電計画を生成する管理装置と、を備える。
前記管理装置は、買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての前記蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、を備える。
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持つ。
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものである。
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である。
(1) A power management system according to one aspect of the present invention includes a power storage device that charges purchased power and discharges the power for supplying power to a power consuming device, and a management device that generates a power purchase plan. Prepare.
The management device includes a storage unit that stores a prediction model that includes a probability distribution of a predicted value of a net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period that is a target of a power purchase plan, and a Markov determination process. And a processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving.
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the amount of power stored in the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of time zones.
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process.
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. This is a process of determining the amount of electricity purchased in each.
(2)前記マルコフ決定過程は、ある第1時刻の第1状態から買電を行ったときに遷移可能であるとともに、前記第1時刻の次の時刻の第1状態へ遷移可能な複数の第2状態を更に含み、前記第2状態は、前記蓄電装置における過充電及び蓄電不足の少なくともいずれか一方を示す状態を含み、前記第1状態から買電を行ったときの前記第2状態への遷移確率は、前記予測モデルに基づいて与えられるものとすることができる。 (2) The Markov decision process can be changed when power is purchased from the first state at a certain first time, and a plurality of second states that can be changed to the first state at the next time after the first time. The second state further includes two states, and the second state includes a state indicating at least one of overcharge and shortage of power storage in the power storage device, and the second state when power is purchased from the first state. The transition probability may be given based on the prediction model.
(3)前記コストは、前記蓄電装置における過充電及び蓄電不足の少なくともいずれか一方の発生による損失を含むのが好ましい。 (3) It is preferable that the cost includes a loss due to occurrence of at least one of overcharge and insufficient storage in the power storage device.
(4)前記予測モデルにおける前記確率分布は、非ガウス分布であるのが好ましい。 (4) The probability distribution in the prediction model is preferably a non-Gaussian distribution.
(5)買電計画処理は、前記マルコフ決定過程を解くために用いられる前記予測モデルを選択する選択処理を含むのが好ましい。前記選択処理は、前記予測モデルとして、確率分布が正規分布である第1予測モデル及び前記確率分布がノンパラメトリック分布である第2予測モデルのいずれか一方を選択する処理である。 (5) The power purchase planning process preferably includes a selection process for selecting the prediction model used to solve the Markov decision process. The selection process is a process of selecting one of a first prediction model whose probability distribution is a normal distribution and a second prediction model whose probability distribution is a nonparametric distribution as the prediction model.
(6)本発明の他の態様は、買電計画を生成する管理装置であって、買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、を備える。 (6) Another aspect of the present invention is a management device that generates a power purchase plan, wherein the predicted value of the net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period that is a target of the power purchase plan. A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution; and a processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process.
(7)本発明の他の態様は、コンピュータによって買電計画を生成する方法であって、買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶部に記憶し、マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う、ことを含む。 (7) Another aspect of the present invention is a method of generating a power purchase plan by a computer, and a predicted value of a net load in a power storage device for each of a plurality of time zones within a target period that is a target of the power purchase plan. Storing a prediction model composed of the probability distribution in the storage unit, and performing a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process.
(8)本発明の他の態様は、コンピュータを、買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部、として機能させるためのコンピュータプログラムである。
コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することができる。
(8) In another aspect of the present invention, the computer stores a prediction model including a probability distribution of predicted values of net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period that is a target of a power purchase plan. It is a computer program for functioning as a storage unit and a processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process.
The computer program can be recorded on a computer-readable recording medium.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1.電力管理システムの構成]
図1に示すように、電力管理システム100は、蓄電装置1と、管理装置4と、を備えている。本実施形態において、電力管理システム100は、家庭やオフィスなど、電力消費が行われる拠点毎に設置される。電力消費が行われる拠点は、拠点外部の電力(例えば、電力会社から供給される電力)の買電をするとともに発電し、買電又は発電した電力を消費することができる。拠点において発電は行われなくてもよい。管理装置4は、拠点外部への売電を管理してもよいが、本実施形態では売電は考慮しない。
[1. Configuration of power management system]
As shown in FIG. 1, the power management system 100 includes a power storage device 1 and a management device 4. In the present embodiment, the power management system 100 is installed at each site where power consumption is performed, such as a home or office. A base where power consumption is performed can purchase power from outside the base (for example, power supplied from an electric power company), generate power, and consume the purchased power or generated power. Power generation does not have to be performed at the site. The management device 4 may manage the power sale to the outside of the base, but does not consider the power sale in this embodiment.
拠点は、電力消費機器(負荷)2及び発電装置3を有している。電力消費機器2は、例えば、家庭などに設置される電気機器である。発電装置3は、例えば、太陽光発電装置などである。 The base has a power consuming device (load) 2 and a power generation device 3. The power consuming device 2 is, for example, an electrical device installed at home. The power generation device 3 is, for example, a solar power generation device.
蓄電装置1は、買電又は発電した電力が充電され、電力消費機器2への電力供給などのために放電する。管理装置4は、蓄電装置1への充放電、電力消費機器2への電力供給、外部からの買電などを管理する電力ルータとして構成されている。管理装置4は、蓄電装置1、電力消費機器2、発電装置3、及び拠点外部の電力系統それぞれに対して、電力線5を介して接続されている。 The power storage device 1 is charged with purchased power or generated power, and is discharged to supply power to the power consuming device 2. The management device 4 is configured as a power router that manages charging / discharging of the power storage device 1, power supply to the power consuming device 2, power purchase from the outside, and the like. The management device 4 is connected to the power storage device 1, the power consuming device 2, the power generation device 3, and the power system outside the base via the power line 5.
管理装置4は、電力制御部6と、処理装置(コンピュータ)7と、を有している。電力制御部6は、蓄電装置1、電力消費機器2、発電装置3、及び外部の電力系統間での電力制御を行う。電力制御は、発電装置3から供給される電力を蓄電装置1又は電力消費機器2に与えたり、買電した電力を蓄電装置1又は電力消費機器2に与えたり、蓄電装置1に蓄電された電力を電力消費機器2に与えたりすることが含まれる。処理装置7は、処理部7a及び記憶部7bなどを備えたコンピュータとして構成されている。コンピュータ7は、インストールされたコンピュータプログラムが実行されることにより必要な情報処理(後述の買電計画処理、予測モデルデータ生成処理、電力制御処理など)を行う。 The management device 4 includes a power control unit 6 and a processing device (computer) 7. The power control unit 6 performs power control among the power storage device 1, the power consuming device 2, the power generation device 3, and the external power system. In the power control, the power supplied from the power generation device 3 is given to the power storage device 1 or the power consuming device 2, the purchased power is given to the power storage device 1 or the power consuming device 2, or the power stored in the power storage device 1 is stored. To the power consuming device 2 is included. The processing device 7 is configured as a computer including a processing unit 7a and a storage unit 7b. The computer 7 performs necessary information processing (power purchase plan processing, prediction model data generation processing, power control processing, etc., which will be described later) by executing the installed computer program.
処理装置7の記憶部7bは、蓄電装置1の正味負荷量の予測モデルデータ71を記憶するための領域と、蓄電装置1が設置されている拠点における買電計画データ72を記憶するための領域と、を有している。正味負荷量とは、蓄電装置1が設置されている拠点における発電電力量からその拠点における消費電力量を引いた量である。正味負荷量は、消費電力量よりも発電電力量の方が大きい場合は正の値となり、発電電力量よりも消費電力量の方が大きい場合は負の値となる。 The storage unit 7b of the processing device 7 stores an area for storing the predicted model data 71 of the net load amount of the power storage device 1 and a region for storing the power purchase plan data 72 at the site where the power storage device 1 is installed. And have. The net load amount is an amount obtained by subtracting the power consumption amount at the base from the power generation amount at the base where the power storage device 1 is installed. The net load amount is a positive value when the generated power amount is larger than the consumed power amount, and is a negative value when the consumed power amount is larger than the generated power amount.
処理装置7は、買電計画データ72を生成し、生成した買電計画データ72を記憶部7bに記憶させる。電力制御部6は、記憶部7bの買電計画データに基づいて買電を行う。買電計画データ72は、拠点における将来の消費電力及び発電量から得られる正味負荷の予測モデルデータ71に基づいて、将来の買電価格を最小化するように生成される。本実施形態において、買電計画の対象となる期間(対象期間)は、1日(24時間)であるが、買電計画の対象期間の長さは特に限定されない。買電計画は、対象期間の開始前(例えば、対象期間である日の前の日)に生成される。 The processing device 7 generates power purchase plan data 72 and stores the generated power purchase plan data 72 in the storage unit 7b. The power control unit 6 performs power purchase based on the power purchase plan data stored in the storage unit 7b. The power purchase plan data 72 is generated so as to minimize the future power purchase price based on the predicted model data 71 of the net load obtained from the future power consumption and power generation amount at the base. In this embodiment, the period (target period) that is the target of the power purchase plan is one day (24 hours), but the length of the target period of the power purchase plan is not particularly limited. The power purchase plan is generated before the start of the target period (for example, the day before the day that is the target period).
正味負荷量の予測モデルデータ71は、対象期間である1日(24時間)の1時間毎の時間帯それぞれについての正味負荷の確率分布である。予測モデルデータ71は、過去の正味負荷の実績データに基づいて生成される。予測モデルデータ71は、過去の期間(過去d日間)内における各日の同一時間帯毎に生じた正味負荷量の度数分布を正規化して生成される。 The prediction model data 71 of the net load amount is a probability distribution of the net load for each hour period of one day (24 hours) that is the target period. The prediction model data 71 is generated based on past net load performance data. The prediction model data 71 is generated by normalizing the frequency distribution of the net load amount generated in the same time zone of each day within the past period (past d days).
正味負荷実績データは、図2(a)に示すように、複数の日(d日)それぞれにおける各時間帯(1時間毎)の正味負荷量を示すデータである。予測モデルデータ71は、図2(b)に示すように、1日の複数の時間帯毎(0時から1時,1時から2時,・・・,23時から24時)の時間帯データを、1日の時間帯の数に対応した数(24個)ほど有して構成される。各時間帯データは、過去d日に、同一の時間帯において発生した正味負荷量毎の度数を発生総数(d)で正規化した、正味負荷量毎の発生確率の集合である。 As shown in FIG. 2A, the net load performance data is data indicating the net load amount in each time zone (every hour) on each of a plurality of days (d days). As shown in FIG. 2 (b), the prediction model data 71 includes time zones for a plurality of time zones in a day (from 0 o'clock to 1 o'clock, 1 o'clock to 2 o'clock, ..., 23 o'clock to 24 o'clock). The number of data (24) corresponding to the number of time zones of the day is included. Each time zone data is a set of occurrence probabilities for each net load amount obtained by normalizing the frequency for each net load amount that occurred in the same time zone on the past d days by the total number of occurrences (d).
例えば、図2(b)に示す0時から1時の時間帯データ71aは、過去d日それぞれの0時から1時の時間帯において、複数の正味負荷量毎に、その正味負荷量が発生した度数及び発生確率を示している。図2(b)に示す0時から1時の時間帯データ71aにおいて、例えば、3.9kWhの正味負荷量については、過去d日における発生度数(発生回数)が2であり、発生確率は、2/dとなる。 For example, in the time zone data 71a from 0:00 to 1 o'clock shown in FIG. 2B, the net load amount is generated for each of a plurality of net load amounts in the time zone from 0:00 to 1 o'clock in the past d days. Frequency and probability of occurrence. In the time zone data 71a from 0 o'clock to 1 o'clock shown in FIG. 2 (b), for example, for a net load amount of 3.9 kWh, the occurrence frequency (number of occurrences) in the past d days is 2, and the occurrence probability is 2 / d.
0時から1時の時間帯データ71aは、0時から1時の時間帯おける、正味負荷量範囲それぞれの確率分布を示している。他の時間帯データ71b,71c・・も、対応する時間帯における、正味負荷量範囲それぞれの確率分布を示す。 The time zone data 71a from 0 o'clock to 1 o'clock indicates the probability distribution of each net load amount range in the time zone from 0 o'clock to 1 o'clock. Other time zone data 71b, 71c,... Also show probability distributions of the respective net load amount ranges in the corresponding time zone.
ここで、図2(a)に示す正味負荷実績データにおける正味負荷量は連続値であるのに対し、図2(b)に示す予測モデルデータ71における正味負荷量は、離散的な値である。図2(b)において正味負荷値の離散化幅Δは0.1kWhである。例えば、図2(b)の時間帯データ71aにおいて、正味負荷量が3.9kWhである階級は、左閉半開区間[3.9,4.0)によって示される正味負荷量の範囲を示す。正味負荷実績データから予測モデルデータ71が生成される際には、正味負荷実績データにおける連続値の正味負荷量は、その正味負荷量が属する区間(階級)を示す離散値に射影される。例えば、実際に発生した正味負荷量が3.91kWhであれば、予測モデルデータ71においては正味負荷量3.9kWhの正味負荷の発生としてカウントされる。 Here, the net load amount in the net load record data shown in FIG. 2A is a continuous value, whereas the net load amount in the prediction model data 71 shown in FIG. 2B is a discrete value. . In FIG. 2B, the discretization width Δ of the net load value is 0.1 kWh. For example, in the time zone data 71a of FIG. 2B, a class having a net load amount of 3.9 kWh indicates a range of the net load amount indicated by the left closed half-open section [3.9, 4.0). When the prediction model data 71 is generated from the net load actual data, the continuous net load amount in the net load actual data is projected to a discrete value indicating a section (class) to which the net load amount belongs. For example, if the net load actually generated is 3.91 kWh, it is counted in the prediction model data 71 as the occurrence of a net load with a net load of 3.9 kWh.
処理装置7の処理部7aは、正味負荷実績データに基づいて生成された予測モデルデータ71に基づいて、将来の買電価格を最小化するようマルコフ決定過程を用いて、各時間帯の買電量を計画する買電計画処理を行う。
図3に示すように、買電計画処理は、記憶部71に記憶された予測モデルデータ71を取得し(ステップS11)、マルコフ決定過程を解いて各時間帯の買電量を決定する(ステップS12)。決定された各時間帯の買電量は、買電計画データ72として記憶部7bに記憶される(ステップS13)。
処理部7aは、記憶部7bに設定された買電計画データ72に基づいて、電力制御部6による買電制御及びその他の電力制御を行う(電力制御処理)。
The processing unit 7a of the processing device 7 uses the Markov decision process to minimize the future power purchase price based on the prediction model data 71 generated based on the net load actual data, and the amount of power purchased in each time zone. The power purchase planning process is performed.
As shown in FIG. 3, in the power purchase planning process, the prediction model data 71 stored in the storage unit 71 is acquired (step S11), and the power purchase amount in each time zone is determined by solving the Markov decision process (step S12). ). The determined power purchase amount for each time period is stored in the storage unit 7b as the power purchase plan data 72 (step S13).
The processing unit 7a performs power purchase control and other power control by the power control unit 6 based on the power purchase plan data 72 set in the storage unit 7b (power control process).
[2.予測モデルの非ガウス性]
本発明者らは、正味負荷の実績データを検討したところ、正味負荷の発生確率分布にガウス性を仮定すると適切でない場合があることを見出した。したがって、予測モデルデータとしてもガウス性を仮定すると適切な買電計画が行えない場合が生じる。
ただし、図2(b)に示す予測モデルデータは、離散的な正味負荷量それぞれの発生確率を示す確率分布であるため、各時間帯における正味負荷の発生確率にガウス性を仮定しなくてもよい。つまり、予測モデルデータ71は、ガウス分布(正規分布)である確率分布だけでなく、例えば多峰性の分布などの非ガウス分布も表現できる。
本実施形態では、確率分布としてガウスも非ガウスも取り扱うことができるので、非ガウスの予測モデルデータが適切な場合、非ガウスの予測モデルデータを使用することが可能である。
[2. Non-Gaussianity of Prediction Model]
When the present inventors examined the net load actual result data, they discovered that it would not be appropriate if a Gaussian property was assumed for the net load occurrence probability distribution. Accordingly, if Gaussianity is assumed as the prediction model data, an appropriate power purchase plan may not be performed.
However, since the prediction model data shown in FIG. 2 (b) is a probability distribution indicating the occurrence probability of each discrete net load amount, it is not necessary to assume Gaussianity for the occurrence probability of the net load in each time zone. Good. That is, the prediction model data 71 can represent not only a probability distribution that is a Gaussian distribution (normal distribution) but also a non-Gaussian distribution such as a multimodal distribution.
In the present embodiment, both Gaussian and non-Gaussian can be handled as the probability distribution. Therefore, when non-Gaussian prediction model data is appropriate, non-Gaussian prediction model data can be used.
以下、消費電力量、発電電力量、正味負荷量のいずれの発生確率分布もガウス性を仮定できないことを説明する。 Hereinafter, it will be described that any occurrence probability distribution of power consumption, generated power, and net load cannot assume Gaussianity.
ここでは、消費電力量の実績データとして、滋賀県東近江市で2010年10月1日〜2011年9月30日の期間に実測した1年分の消費電力量データ及び発電電力量データを35世帯分使用する。 Here, as the actual data of power consumption, 35 households of power consumption data and power generation data for one year measured in Higashi-Omi City, Shiga Prefecture from October 1, 2010 to September 30, 2011. Use minutes.
図4は、35世帯中の一つの世帯において、1年間の各日の7時30分から8時の時間帯における消費電力量のヒストグラムを示している。図4の横軸は、消費電力量[Wh](Consumption of electricity)を示し、縦軸は、頻度分布(frequency distribution)を示している。図4では、1000Wh付近、及び、3000〜4000Whの間、の2ヶ所でピークが生じる二峰性の分布となっており、非ガウス性が確認される。この二峰性は、7時30分から8時の時間帯においては、1年の間に、比較的少ない電力が使用される時期と、比較的多い電力が使用される時期とがあるために生じているものと推察される。 FIG. 4 shows a histogram of power consumption in a time zone from 7:30 to 8:00 on each day of one year in one of the 35 households. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the power consumption [Wh] (Consumption of electricity), and the vertical axis indicates the frequency distribution. In FIG. 4, it is a bimodal distribution in which peaks occur at two locations, around 1000 Wh and between 3000 and 4000 Wh, and non-Gaussianity is confirmed. This bimodality occurs because there is a period when relatively little power is used and a period when relatively much power is used during the year from 7:30 to 8:00. It is presumed that
図5は、1年よりも短い期間(ここでは30日)においても、非ガウス性(非正規性)が生じることを正規性検定によって確認した結果を示している。 FIG. 5 shows the result of confirming by the normality test that non-Gaussianity (non-normality) occurs even in a period shorter than one year (here, 30 days).
正規性検定は、各世帯の直前30日分のデータから、時間帯毎に消費電力量、発電電力量、正味負荷量の度数分布を求め、その度数分布が正規性を持つか否かによって行われる。各時間帯の度数分布におけるデータ数は30であるため、少数データに対する正規性の検定手法として、Shapiro−Wilk検定を行った。検定に際しては、一つの世帯について、1年のうちの320日それぞれ基準日として、各基準日の直前の30日分のデータから1日の時間帯毎(1時間毎)の度数分布を求めた。したがって、一つの世帯についての検定の回数は、24時間×320日=7680回である。 The normality test determines the frequency distribution of power consumption, generated power, and net load for each time period from the data for the last 30 days of each household, and determines whether the frequency distribution has normality. Is called. Since the number of data in the frequency distribution in each time zone is 30, the Shapiro-Wilk test was performed as a normality test method for a small number of data. At the time of the verification, the frequency distribution for each time zone (every hour) was obtained from the data for 30 days immediately before each reference day as the reference day for each household for 320 days in one year. Therefore, the number of tests for one household is 24 hours × 320 days = 7680 times.
図5の各グラフにおいて、横軸は、世帯id(house id)であり、35世帯それぞれの識別子(id)を示し、縦軸は、正規検定の結果、世帯毎に正規性(ガウス性)がないと判定された数(frequency)を示している。
図5(a)は、消費電力量の度数分布にガウス性がないと判定(棄却)された数を世帯毎に示しており、棄却数の平均は6528である。
図5(b)は、発電電力量の度数分布にガウス性がないと判定(棄却)された数を世帯毎に示しており、棄却数の平均は7437である。
図5(c)は、正味負荷(発電電力量−消費電力量)の度数分布にガウス性がないと判定(棄却)された数を世帯毎に示しており、棄却数の平均は5196である。
In each graph of FIG. 5, the horizontal axis is the household id (house id), indicating the identifier (id) of each of the 35 households, and the vertical axis is normality (Gaussian) for each household as a result of the normal test. The number determined to be not (frequency) is shown.
FIG. 5A shows the number of households determined (rejected) that the frequency distribution of power consumption is not Gaussian. The average number of rejects is 6528.
FIG. 5B shows the number of households determined (rejected) that the frequency distribution of the amount of generated power is not Gaussian, and the average number of rejects is 7437.
FIG. 5C shows the number of households determined (rejected) that the frequency distribution of the net load (power generation amount-power consumption amount) has no Gaussianity, and the average number of rejections is 5196. .
7680回の試行の結果、図5に示すような棄却数になることが偶然的事象であるか否かを二項検定によって検定した。有意水準α=0.05で二項検定による両側検定を行った結果、消費電力量、発電電力量、正味負荷量の全てにおいて、偶然的事象であるという帰無仮説は棄却された。
このように、過去(30日)の度数分布を構築した場合には、正規性が棄却される。
As a result of 7680 trials, whether or not the number of rejections as shown in FIG. As a result of performing a two-sided test using a binomial test at the significance level α = 0.05, the null hypothesis that all of the power consumption, the generated power, and the net load were accidental events was rejected.
Thus, when the past (30 days) frequency distribution is constructed, normality is rejected.
したがって、過去の実績データに基づく予測モデルデータ71は、非ガウス分布とすることが可能であることが望ましいことがわかる。 Therefore, it can be seen that it is desirable that the prediction model data 71 based on past performance data can have a non-Gaussian distribution.
ここで、ガウス分布(Gaussian distribution)は、平均値と分散によって記述されるため、ガウス分布を仮定した予測モデルデータは、平均値と分散とからなる単純なデータでよい。
しかし、ガウス分布であると、図6のワイブル分布(Weibull distribution)との対比からもわかるように、予測値が上振れするリスクや、下振れするリスクが発生する。このような上振れリスク及び下振れリスクは、蓄電装置の過放電リスク又は過充電リスクの過小評価に繋がり、蓄電装置の劣化を招き易くなる。
かかる観点からも、予測モデルデータ71におけるガウス性の仮定は適当ではなく、非ガウス分布とすることが可能であることが望ましい。
Here, since the Gaussian distribution is described by an average value and variance, the prediction model data assuming the Gaussian distribution may be simple data consisting of the average value and variance.
However, if the Gaussian distribution is used, there is a risk that the predicted value will increase or decrease as will be understood from the comparison with the Weibull distribution in FIG. Such an upside risk and downside risk lead to an under-evaluation of an overdischarge risk or an overcharge risk of the power storage device, and easily deteriorate the power storage device.
From this point of view, the assumption of Gaussianity in the prediction model data 71 is not appropriate, and it is desirable that a non-Gaussian distribution be possible.
[3.非ガウス性を考慮した買電計画手法]
[3.1 買電計画手法の概要]
処理装置7は、予測モデルデータ71の確率分布が非ガウス分布であっても、そのような予測モデルデータ71を扱うことが可能なマルコフ決定仮定を用いて、買電計画を生成する。
本実施形態において、処理部7aは、買電計画作成日の直前d日の正味負荷の実績データ(消費電力量実績データ及び発電電力量実績データ)から、買電計画作成日の次の日(買電計画の対象期間)の予測モデルデータ71を生成し、記憶部7bに記憶させる予測モデルデータ生成処理を行う(図2参照)。なお、処理装置7は、正味負荷(消費電力及び発電電力)を監視して、監視結果を実績データとして記憶部7bに記憶させる。
[3. Electricity purchase planning method considering non-Gaussian property]
[3.1 Outline of Electricity Purchase Planning Method]
Even if the probability distribution of the prediction model data 71 is a non-Gaussian distribution, the processing device 7 generates a power purchase plan using a Markov decision assumption that can handle such prediction model data 71.
In the present embodiment, the processing unit 7a uses the net load actual data (power consumption actual data and generated power actual data) on the d day immediately before the power purchase plan creation date, the next day ( Prediction model data 71 for the power purchase plan) is generated and stored in the storage unit 7b (see FIG. 2). The processing device 7 monitors the net load (power consumption and generated power) and stores the monitoring result in the storage unit 7b as actual data.
処理部7aは、予測モデルデータ71とマルコフ決定過程とから、計画対象期間である次の日(計画対象日)における各時刻の買電量を計画する。処理部7aは、計画の当日(計画対象日)においては、買電計画に従って、電力系統側から買電する。
当日の消費量及び発電量は、予測される値とは実際には異なるため、過充電となる場合は蓄電装置1と、発電装置3(又は電力系統)と、を遮断する。過放電となり、追加の買電が必要な場合は電力系統側から追加買電する。
The processing unit 7a plans the power purchase amount at each time on the next day (planning target date) that is the planning target period from the prediction model data 71 and the Markov decision process. On the day of the plan (plan target date), the processing unit 7a purchases power from the power system side according to the power purchase plan.
Since the consumption amount and the power generation amount on the day are actually different from the predicted values, the power storage device 1 and the power generation device 3 (or power system) are shut off when overcharging occurs. If overdischarge occurs and additional power is required, additional power will be purchased from the power system.
[3.2 蓄電状態と買電量のモデル化]
マルコフ決定過程の定式化のため、蓄電装置1の蓄電状態(蓄電量)及び買電量などを離散化してモデル化する。
[3.2 Modeling of storage status and amount of electricity purchased]
In order to formulate the Markov decision process, the power storage state (power storage amount) and the power purchase amount of the power storage device 1 are discretized and modeled.
[3.2.1 離散的な蓄電量]
計画対象日の各時刻における蓄電装置1の蓄電量(充電量)は蓄電量集合Ω:={0,Δ,...,NΔ}の要素の値をとるものとする。Nは自然数であり、Δは離散化幅を示し、Δ:=Smax/N[Wh]である。Smaxは蓄電装置1の蓄電容量である。このように、蓄電装置1の蓄電量は、0,Δ,...,NΔ(=Smax)という複数の離散的な値で示されるものとする。
蓄電量の離散化幅Δは、予測モデルデータにおける正味負荷値の離散化幅Δと同じ値である。
[3.2.1 Discrete storage amount]
The storage amount (charge amount) of the power storage device 1 at each time on the planning target date is the storage amount set Ω: = {0, Δ,. . . , NΔ} elements. N is a natural number, Δ indicates a discretization width, and Δ: = S max / N [Wh]. S max is the storage capacity of the power storage device 1. Thus, the amount of power stored in the power storage device 1 is 0, Δ,. . . , NΔ (= S max ).
The discretization width Δ of the storage amount is the same value as the discretization width Δ of the net load value in the prediction model data.
[3.2.2 離散的な時刻]
計画対象日の離散的な各時刻hの集合(時刻集合)を{0,1,...H}とする。時刻集合が1時間毎の時刻の集合であれば、Hは、24時を示す「24」となり、時刻集合が30分毎の時刻の集合であれば、Hは、24時を示す「48」となる。
時刻集合に含まれる各時刻の離散化幅は、図2(b)の予測モデルデータ71を構成する各時間帯データ71a,71b,71cそれぞれの時間帯の幅と同一に設定される。つまり、時刻hは、予測モデルデータ71において、1日(対象期間)を複数の時間帯に区切る複数の離散的な時刻である。
以下では、図2(b)に揃えて、時刻集合に含まれる各時刻の離散化幅は1時間であり、H=24であるとして説明する。
[3.2.2 Discrete time]
A set of discrete times h (time set) of the planning target date is represented by {0, 1,. . . H}. If the time set is a set of times every hour, H is “24” indicating 24 hours, and if the time set is a set of times every 30 minutes, H is “48” indicating 24 hours. It becomes.
The discretization width of each time included in the time set is set to be the same as the time zone width of each time zone data 71a, 71b, 71c constituting the prediction model data 71 of FIG. That is, the time h is a plurality of discrete times dividing one day (target period) into a plurality of time zones in the prediction model data 71.
In the following, it is assumed that the discretization width of each time included in the time set is 1 hour and H = 24, in alignment with FIG.
[3.2.3 各時刻の蓄電量を示す状態(第1状態)]
各時刻hの蓄電量が蓄電量集合Ωのi番目の要素となるという状態(事象)を指す記号としてs(h,i)を定義する。
図7に示すように、0〜Hまでの各時刻hそれぞれの蓄電量(0〜N)を示す状態(蓄電状態)の集合(状態集合)をSh={s(h,i)}i=0,..,Nで表す。
[3.2.3 State indicating first storage amount at each time (first state)]
S (h, i) is defined as a symbol indicating a state (event) in which the charged amount at each time h becomes the i-th element of the charged amount set Ω.
As shown in FIG. 7, a set (state set) of states (power storage states) indicating storage amounts (0 to N) at respective times h from 0 to H is represented as S h = {s (h, i) } i. = 0,. . , N.
[3.2.4 買電量]
それぞれの蓄電状態s(h,i)から行われる買電の量(買電量)をa(h,i)で表す。買電量a(h,i)は、買電量集合{0,Δ,...,AΔ}の要素の値をとるものとする。Aは自然数であり、Δは離散化幅であり、AΔは単位時間(各時刻の離散化幅分の時間=1時間)あたりの買い入れ電力量の上限である。
買電量の離散化幅Δは、蓄電量の離散化幅Δ及び予測モデルデータにおける正味負荷値の離散化幅Δと同じ値である。このように、蓄電量、買電量a(h,i)、及び予測モデルデータにおける正味負荷量は、全て同一の離散化幅Δの離散値として表される。
[3.2.4 Electricity purchase amount]
The amount of power purchased (the amount of power purchased ) from each storage state s (h, i) is represented by a (h, i) . The power purchase amount a (h, i) is the power purchase amount set {0, Δ,. . . , AΔ} element values. A is a natural number, Δ is a discretization width, and AΔ is an upper limit of purchased electric energy per unit time (time corresponding to the discretization width at each time = 1 hour).
The discretization width Δ of the power purchase amount is the same value as the discretization width Δ of the storage amount and the discretization width Δ of the net load value in the prediction model data. Thus, the amount of stored electricity, the amount of purchased power a (h, i) , and the net load amount in the prediction model data are all expressed as discrete values of the same discretization width Δ.
[3.2.5 正味負荷量の確率分布]
時刻hで示される時間帯[h,h+1)に生じる正味負荷量の予測値lhの確率分布をPr(lh)とする。時刻hで示される時間帯は、左閉半開区間[h,h+1)で定義される。例えば、時刻h=0であれば、Pr(l0)は、0時から1時の時間帯(0時を含み1時を含まない時間帯)に生じる正味負荷量の予測値l0の確率分布を示す(図2(b)参照)。
[3.2.5 Probability distribution of net load]
Let Pr (l h ) be the probability distribution of the predicted value l h of the net load that occurs in the time zone [h, h + 1) indicated by time h. The time zone indicated by time h is defined by the left closed half-open section [h, h + 1). For example, if time h = 0, Pr (l 0 ) is the probability of the predicted value l 0 of the net load amount occurring in the time zone from 0 o'clock to 1 o'clock (time zone including 0 o'clock but not 1 o'clock). The distribution is shown (see FIG. 2 (b)).
計画対象期間内の各時刻それぞれについての確率分布Pr(lh)の集合(h=0〜H)が予測モデルデータ71を構成する。以下では、「予測モデルデータ71」を「予測モデルPr(lh)」と呼ぶことがある。 A set (h = 0 to H ) of probability distributions Pr (l h ) for each time within the planning target period constitutes the prediction model data 71. Hereinafter, the “prediction model data 71” may be referred to as “prediction model Pr (l h )”.
予測モデルPr(lh)は、時刻間の正味負荷量に独立性を仮定し、過去d日間の時間帯[h,h+1)における正味負荷量の度数分布を正規化することで生成される。
図2(b)に関して前述したように、正味負荷量の度数分布においては、各階級(正味負荷量の範囲)が左閉半開区間bk:=[kΔ,(k+1)Δ)として定義される。ただし、各時刻hに対し、kは、整数の部分集合Khの要素の値をとるものとする。整数の部分集合Khは、時刻h毎に、要素の数及び要素の値が異なるものとなる。これは、正味負荷量の度数分布は、時刻h毎に、発生する正味負荷量の分布が異なるからである。
The prediction model Pr (l h ) is generated by normalizing the frequency distribution of the net load amount in the time period [h, h + 1) in the past d days, assuming that the net load amount between the times is independent.
As described above with reference to FIG. 2B, in the frequency distribution of the net load amount, each class (net load amount range) is defined as a left closed half-open section b k : = [kΔ, (k + 1) Δ). . However, for each time h, k is assumed to take the value of the element of the integer subset K h. Integer subset K h, for each time h, becomes the value of the number and elements of the element are different. This is because the frequency distribution of the net load amount differs in the distribution of the generated net load amount at each time h.
[3.2.6 度数分布における階級の下限及び上限]
時刻hで示される時間帯[h,h+1)に生じる正味負荷量の確率分布Pr(lh)において、その確率分布Pr(lh)の全階級のうち、下限の階級をmhΔで表し、上限の階級をMhΔで表す。部分集合Khは、時刻h毎に、要素の数及び要素の値が異なるため、下限の階級mhΔ及び上限の階級MhΔは、時刻h毎に異なる。
[3.2.6 Lower and upper limits of class in frequency distribution]
In the probability distribution Pr (l h ) of the net load amount occurring in the time zone [h, h + 1) indicated by time h, the lower limit class is represented by m h Δ among all classes of the probability distribution Pr (l h ). The upper limit class is represented by M h Δ. In the subset K h , the number of elements and the value of the elements are different at each time h, so the lower limit class m h Δ and the upper limit class M h Δ are different at each time h.
[3.2.7 遷移確率]
マルコフ決定過程は、状態の集合と行動の集合とを持ち、各状態においてある行動をとったときに次の状態へ遷移する確率がPrである確率過程である。
本実施形態では、マルコフ決定過程における状態の集合は、前述の蓄電量集合Sh={s(h,i)}i=0,..,Nであり、集合Shの要素である状態s(h,i)は、時刻hの蓄電量(i×Δ)を示す。
本実施形態では、マルコフ決定過程における行動の集合は、買電量集合{0,Δ,...,AΔ}であり、買電量集合の要素である買電量a(h,i)は、時刻hにおいて蓄電量がi×Δであるときの買電量を示す。
[3.2.7 Transition probability]
A Markov decision process is a stochastic process having a set of states and a set of actions, and the probability of transition to the next state when a certain action is taken in each state is Pr.
In the present embodiment, the set of states in the Markov decision process is the above-described accumulation amount set S h = {s (h, i) } i = 0,. . Is N, the set S h element in a state s of (h, i) represents the charged amount of time h the (i × Δ).
In the present embodiment, the set of actions in the Markov decision process is the power purchase amount set {0, Δ,. . . , AΔ}, and the power purchase amount a (h, i), which is an element of the power purchase amount set, indicates the power purchase amount when the storage amount is i × Δ at time h.
時刻hの状態s(h,i)から次の時刻h+1の状態s(h+1,j)への遷移確率は、状態s(h,i)において買電a(h,i)を行ったときに、次の状態s(h+1,J)へ遷移する確率Pr(s(h+1,j)|s(h,i),a(h,i))として表される(図7A参照)。なお、jは、iと同様に、0からNまでの自然数をとる。 State s (h, i) of the time h transition probability from the next time h + 1 state s (h + 1, j), the state s (h, i) purchased in electrodeposition a (h, i) when subjected to , The probability Pr (s (h + 1, j) | s (h, i ), a (h, i) ) for transition to the next state s (h + 1, J) (see FIG. 7A). J is a natural number from 0 to N, similarly to i.
蓄電装置1における蓄電量(蓄電状態)は、買電量に加え、発電と消費からなる正味負荷量によって変化する。ここで、予測モデルPr(lh)は、各時刻hに対応する時間帯[h,h+1)に生じる正味負荷量の予測値lhの確率分布を示すものであるため、状態s(h,i)において買電a(h,i)を行ったときに、状態s(h+1,j)へ遷移する確率Pr(s(h+1,j)|s(h,i),a(h,i))は、予測モデルPr(lh)及び買電量a(h,i)に基づいて与えられる。 The power storage amount (power storage state) in the power storage device 1 varies depending on the net load amount including power generation and consumption in addition to the power purchase amount. Here, since the prediction model Pr (l h ) indicates a probability distribution of the predicted value l h of the net load amount occurring in the time zone [h, h + 1) corresponding to each time h, the state s (h, power purchase a in i) (h, i) when subjected to, probability of transition to the state s (h + 1, j) Pr (s (h + 1, j) | s (h, i), a (h, i) ) Is given based on the prediction model Pr (l h ) and the power purchase amount a (h, i) .
[3.2.8 中間状態(第2状態)]
予測される正味負荷量によっては、蓄電装置1に過充電(蓄電量が蓄電容量Smaxに達した状態で充電される場合)又は過放電(蓄電量が0になっても放電が必要な場合)が生じることがある。この場合、発電装置3と蓄電装置1とを遮断したり、外部の電力系統から追加買電をしたりするなどの充放電制御が必要となる。
[3.2.8 Intermediate state (second state)]
Depending on the predicted net load amount, the power storage device 1 is overcharged (when the storage amount reaches the storage capacity Smax ) or overdischarged (discharge is required even when the storage amount reaches 0). ) May occur. In this case, charge / discharge control such as shutting off the power generation device 3 and the power storage device 1 or purchasing additional power from an external power system is required.
本実施形態のマルコフ決定過程では、過充電又は過放電に対処するための充放電制御に伴うコストを考慮した買電計画を生成するため、各時間帯[h,h+1)それぞれにおける中間状態(第2状態){z(h,k)}k=m h ,...,(N+A+M h )が設けられている。つまり、中間状態z(h,k)は、各時刻h(ここではhは0からH−1までの値をとる)における状態s(h,i)と、その次の時刻h+1における状態s(h+1,i)との間の中間的な状態として定義される。(図7B参照)。換言すると、中間状態z(h,k)へは、時刻hにおける第1状態s(h,i)から遷移可能であり、中間状態z(h,k)から次の時刻h+1における第1状態s(h+1,i)へ遷移可能である。 In the Markov decision process of the present embodiment, in order to generate a power purchase plan that takes into account the costs associated with charge / discharge control for coping with overcharge or overdischarge, an intermediate state (first) in each time zone [h, h + 1) is used. 2 state) {z (h, k) } k = m h,. . . , (N + A + M h ) . That is, the intermediate state z (h, k), each time h (where h is 0 to H-1 to the take values) states in s (h, i) and the state at the next time h + 1 s ( defined as an intermediate state between h + 1, i) . (See FIG. 7B). In other words, to the intermediate state z (h, k), the first state s (h, i) at time h are possible transition from the intermediate state z (h, k) from the first state s at the next time h + 1 Transition to (h + 1, i) is possible.
各時間帯[h,h+1)において、中間状態z(h,k)は、((N+A+Mh)−mh+1)個設けられる。ここで、mhは、時刻hで示される時間帯[h,h+1)に生じる正味負荷量の確率分布Pr(lh)における下限の階級mhΔを、離散化幅Δで除した値である。
図7Bに示すように、時刻hにおける蓄電量が0である状態s(h,0)において、時間帯[h,h+1)で電力消費が発生する場合(負の正味負荷量が発生した場合)、過放電(蓄電不足)となる。この場合、予測モデルPr(lh)に基づくと、最大で−mhΔの追加買電が必要となる。図7Bにおけるz(h,m h )は、このような蓄電不足を示す中間状態の一つである。
In each time zone [h, h + 1), ((N + A + M h ) −m h +1) intermediate states z (h, k ) are provided. Here, m h is a value obtained by dividing the lower limit class m h Δ in the probability distribution Pr (l h ) of the net load occurring in the time zone [h, h + 1) indicated by time h by the discretization width Δ. is there.
As shown in FIG. 7B, in the state s (h, 0) where the amount of electricity stored at time h is 0, when power consumption occurs in the time zone [h, h + 1) (when a negative net load amount occurs) Over discharge (insufficient power storage) occurs. In this case, based on the prediction model Pr (l h ), additional power purchase of −m h Δ is required at the maximum. Z (h, m h ) in FIG. 7B is one of intermediate states indicating such a shortage of power storage.
Mhは、時刻hで示される時間帯[h,h+1)に生じる正味負荷量の確率分布Pr(lh)における上限の階級MhΔを、離散化幅Δで除した値である。
図7Bに示すように、時刻hにおける蓄電量がNである状態s(h,N)において、時間帯[h,h+1)で発電装置3による発電が発生する場合(正の正味負荷量が発生した場合)、最大で、NΔ(蓄電容量)+AΔ(買電の上限)+MhΔ(発電電力量)の過充電が蓄電装置1に生じる。この場合、蓄電容量を超える充電がされないように発電装置3と蓄電装置1とを遮断する必要がある。図7Bにおけるz(h,M h )は、過充電を示す中間状態の一つである。
M h is a value obtained by dividing the upper limit class M h Δ in the probability distribution Pr (l h ) of the net load generated in the time zone [h, h + 1) indicated by the time h by the discretization width Δ.
As shown in FIG. 7B, in the state s (h, N) where the amount of electricity stored at time h is N, when power generation by the power generator 3 occurs in the time zone [h, h + 1) (a positive net load amount occurs). In such a case, an overcharge of NΔ (power storage capacity) + AΔ (upper limit of power purchase) + M h Δ (power generation amount) occurs in the power storage device 1 at the maximum. In this case, it is necessary to shut off the power generation device 3 and the power storage device 1 so that charging exceeding the power storage capacity is not performed. In FIG. 7B, z (h, M h ) is one of intermediate states indicating overcharge.
過充電又は過放電(蓄電不足)に対処するための充放電制御に伴うコストを考慮しない場合は、中間状態z(h,k)を省略してもよい。また、中間状態z(h,k)を設ける場合においても、蓄電不足をコストと考えない場合は、蓄電不足を示す中間状態z(h,k)を省略してもよく、過充電をコストと考えない場合は過充電を示す中間状態z(h,k)を省略してもよい。 The intermediate state z (h, k) may be omitted when the cost associated with charge / discharge control for dealing with overcharge or overdischarge (insufficient power storage) is not taken into consideration. Further, even in the case where the intermediate state z (h, k) is provided, if the shortage of power storage is not considered as the cost, the intermediate state z (h, k) indicating the shortage of power storage may be omitted, and overcharging is considered as a cost. If not considered, the intermediate state z (h, k) indicating overcharge may be omitted.
中間状態z(h,k)は、以下の式(1)に示す遷移関数ξに従って、次の状態(第1状態;蓄電状態)へ遷移する。
式(1)の第一式(最上部の式)は、中間状態z(h,k)で、制約違反(過充電(k>N)又は過放電(k<0))が生じなかった場合(0≦k≦N)の状態遷移を表す。
式(1)の第二式(上から二番目の式)は、中間状態z(h,k)での過充電状態(k>N)を発電装置3と蓄電装置1との遮断により回避した場合の状態遷移を表す。
式(1)の第三式(最下部の式)は、中間状態z(h,k)での過放電(蓄電不足;k<0)を追加買電により補った場合の状態遷移を表す。
The first expression (the uppermost expression) in Expression (1) is an intermediate state z (h, k) , and no constraint violation (overcharge (k> N) or overdischarge (k <0)) occurs. It represents a state transition (0 ≦ k ≦ N).
The second equation (the second equation from the top) of the equation (1) avoids the overcharge state (k> N) in the intermediate state z (h, k) by shutting off the power generation device 3 and the power storage device 1. Represents the state transition of the case.
The third expression (the lowermost expression) of Expression (1) represents a state transition when overdischarge (insufficient storage; k <0) in the intermediate state z (h, k) is compensated by additional power purchase.
[3.2.9 蓄電状態(第1状態)から中間状態(第2状態)への遷移確率]
蓄電状態s(h,i)から中間状態z(h,k)への遷移確率Pr(z(h,k)|s(h,i),a(h,i))も、正味負荷量の予測モデルPr(lh)に基づいて与えられる。具体的には、下記の式(2)のとおりである。
The transition probability Pr (z (h, k) | s (h, i) , a (h, i) ) from the storage state s (h, i) to the intermediate state z (h, k) Is given based on the prediction model Pr (l h ). Specifically, it is as the following formula (2).
[3.2.10 時刻hの状態から時刻h+1の状態への遷移確率]
以上によると、時刻hの状態s(h,i)において、買電a(h,i)を行った時に、状態s(h+1,j)へ遷移する確率Pr(s(h+1,j)|s(h,i),a(h,i))は、次の式(3)で表される。
According to the above, in the state s (h, i) at the time h, the probability Pr (s (h + 1, j) | s that makes a transition to the state s (h + 1, j) when the power purchase a (h, i) is performed. (H, i ), a (h, i) ) is expressed by the following equation (3).
[3.3 マルコフ決定過程の定式化]
以上に基づいて、買電量を決定するためのマルコフ決定過程は次のように定式化される。
各時間帯[h,h+1)の系統売電価格をpH G[yen/Wh]とする。各時刻の蓄電状態s(h,i)からa(h,i)[Wh]を買電したときの報酬関数r(s(h,i),a(h,i),z(h,k))を下記の式(4)で定義する。
Based on the above, the Markov decision process for determining the amount of electricity purchased is formulated as follows.
Each time zone [h, the system power selling price of h + 1) and p H G [yen / Wh] . Reward functions r (s (h, i) , a (h, i) , z (h, k ) when a (h, i) [Wh] is purchased from the storage state s (h, i) at each time ) ) Is defined by the following equation (4).
式(3)において、pH Ga(h,i)は、a(h,i)[Wh]を買電したときの買電価格[yen]を示す。min{kΔ,0}は、kΔ及び0のうち小さい方を選択する関数であり、max{kΔ−Smax,0}は、kΔ−Smax及び0のうち大きい方を選択する関数である。
pH Gωmmin{kΔ,0}は、制約違反(蓄電不足;k<0)の場合のコストを示し、pH GωMmax{kΔ−Smax,0}は制約違反(過充電;k>N)の場合のコストを示す。重みパラメータωm,ωMを調整することで制約違反のコストを調整できる。制約違反コストを報酬関数rに含めることで、過充電が発生した場合の蓄電池の劣化コストや、追加売電コストを表現することができる。
なお、2つの制約違反コストのうち少なくともいずれか一方を省略してもよい。
In the formula (3), p H G a (h, i) shows a (h, i) purchase price of electricity when the power purchase [Wh] [yen]. min {kΔ, 0} is a function that selects the smaller of kΔ and 0, and max {kΔ−S max , 0} is a function that selects the larger of kΔ−S max and 0.
p H G ω m min {kΔ , 0} is constraint violation; indicates the cost of the (power storage shortage k <0), p H G ω M max {kΔ-S max, 0} constraint violation (overcharge The cost in the case of k> N). The cost of constraint violation can be adjusted by adjusting the weight parameters ω m and ω M. By including the constraint violation cost in the reward function r, it is possible to express the deterioration cost of the storage battery and the additional power selling cost when overcharge occurs.
Note that at least one of the two constraint violation costs may be omitted.
[3.4 マルコフ決定過程の解法のアルゴリズム]
本実施形態のマルコフ決定過程の目的は、一日(買電計画の対象期間)の買電価格を含むコスト(本実施形態では、コストに制約違反による損失コストも含む)を最小化するような各状態s(h,i)における買電量の計画である。
[3.4 Algorithms for solving Markov decision processes]
The purpose of the Markov decision process of the present embodiment is to minimize the cost including the power purchase price of one day (the target period of the power purchase plan) (in this embodiment, the cost includes the loss cost due to constraint violation). This is a plan for the amount of electricity purchased in each state s (h, i) .
状態s(h,i)の最適状態価値関数V*(s(h,i))は、下記の式(5)で示す関数Q(s(h,i),a(h,i))を用いて求められる。
式(4)の関数は、時刻Hの終端状態s(H,i)から次の時刻h+1の状態ξ(z(h,k))までの状態価値を示すV*(ξ(z(h,k)))を用いて再帰的に定義されている。 The function of Equation (4) is expressed as V * (ξ (z (h, k,) indicating the state value from the terminal state s (H, i) at time H to the state ξ (z (h, k) ) at the next time h + 1 . k) It is defined recursively using)).
状態s(h,i)の最適状態価値関数V*(s(h,i))は、関数Q(s(h,i),a(h,i))を用いて、次の式(6)のBellman方程式の解として求まる。
また、各状態s(h,i)における最適な買電量は、以下の式(7)によって決定される。
argmax{Q(s(h,i),a(h,i))}
式(6)は、Q(s(h,i),a(h,i))を最大にする1又は複数の買電量a(h,i)=a’のうち、最小の買電量a* (h,i)を求める式である。同一の最小コスト(買電価格及び制約違反による損失コストを含むコスト)を実現する買電量のうち、最小の買電量a* (h,i)を選択することで、外部電力系統への依存性を最小化でき、再生可能エネルギー(例えば、太陽光発電による電力エネルギー)の効率的利用に繋がる。
図7Aに示すマルコフ決定過程において、時刻Hの状態s(H,i)、つまり、SHの元は全て終端状態である。時刻H−1の任意の状態s(H−1,i)を始点とし、買電と正味負荷とが加わることで、終端状態s(H,i)に達し、マルコフ決定過程は終了する。
argmax {Q (s (h, i) , a (h, i) )}
Formula (6) is the minimum power purchase amount a * of one or a plurality of power purchase amounts a (h, i) = a ′ that maximizes Q (s (h, i) , a (h, i) ) . This is an expression for obtaining (h, i) . Dependence on the external power system by selecting the minimum power purchase amount a * (h, i) out of the power purchase amount that realizes the same minimum cost (cost including power purchase price and loss cost due to constraint violation) Can be minimized, leading to efficient use of renewable energy (for example, electric power energy by solar power generation).
In Markov decision process shown in FIG. 7A, the time state of H s (H, i), that is, the former are all end states of S H. An arbitrary state s (H-1, i) at time H-1 is set as a starting point, and power purchase and a net load are added, so that a terminal state s (H, i) is reached, and the Markov determination process ends.
[3.5 買電計画の生成と買電計画に基づく運用]
処理部7は、予測モデルPr(lh)に基づいて、以上のように定式化されたマルコフ決定過程を解いて、各状態における最適買電量a* (h,i)を計画する買電計画処理を行う(図3参照)。
マルコフ決定過程の解法のアルゴリズムは、以下に示すとおりである。マルコフ決定過程は、後ろ向き帰納法(Backward induction)で解く。
The processing unit 7 solves the Markov decision process formulated as described above based on the prediction model Pr (l h ), and plans the optimum power purchase amount a * (h, i) in each state. Processing is performed (see FIG. 3).
The algorithm for solving the Markov decision process is as follows. The Markov decision process is solved by a backward induction.
上記のアルゴリズムでは、1行目から3行目において、全ての状態s(h,i)の状態価値V*(s(h,i))を初期化する。
次に、6行目から8行目で各状態s(h,i)の状態価値V*(s(h,i))を更新する。
前述のように、時刻Hの状態s(H,i)は、全て終端状態として扱い、時刻0の状態s(0,i)まで状態価値V*(s(h,i))を求めていく。9行目では、各状態s(h,i)の最適買電量a* (h,i)が決定される。
以上のように、処理部7aは、マルコフ決定過程を解くことで、各状態s(h,i)の最適買電量を決定する。処理部7aは、決定された各状態s(h,i)の最適買電量a* (h,i)を、買電計画データ72として記憶部7bに記憶させる。
In the above algorithm, the state values V * (s (h, i) ) of all the states s (h, i ) are initialized in the first to third lines.
Next, the state value V * (s (h, i) ) of each state s (h, i ) is updated in the sixth to eighth lines.
As described above, the state s (H, i) at the time H is all treated as the terminal state, and the state value V * (s (h, i) ) is obtained until the state s (0, i) at the time 0. . In line 9, the optimum power purchase amount a * (h, i) of each state s (h, i) is determined.
As described above, the processing unit 7a determines the optimal power purchase amount of each state s (h, i) by solving the Markov determination process. The processing unit 7a causes the storage unit 7b to store the determined optimum power purchase amount a * (h, i) in each state s (h, i) as the power purchase plan data 72.
買電計画データ72は、各状態s(h,i)の最適買電量a* (h,i)によって構成されるため、買電計画が実行される当日の時刻h及びその時刻hにおける蓄電装置1の実際の蓄電量iΔと、買電量a* (h,i)と、が対応付けられたものとなっている。したがって、処理部7aは、買電計画が実行される当日の時刻h及びその時刻hにおける蓄電装置1の実際の蓄電量iΔに基づいて、買電計画データ72を参照すると、買電量a* (h,i)=ah得ることができる。 Since the power purchase plan data 72 is configured by the optimum power purchase amount a * (h, i) of each state s (h, i) , the power h at the day when the power purchase plan is executed and the power storage device at that time h. 1 actual storage amount iΔ and power purchase amount a * (h, i) are associated with each other. Therefore, when the processing unit 7a refers to the power purchase plan data 72 based on the time h on the day when the power purchase plan is executed and the actual power storage amount iΔ of the power storage device 1 at the time h, the power purchase amount a * ( h, i) = a h can be obtained.
このような買電計画処理は、買電計画の対象日(当日)の前日終了時に行われる。本実施形態では、処理部7aは、買電計画処理に先立って前述の予測モデルデータ生成処理も行う。 Such a power purchase plan process is performed at the end of the previous day of the target date (the current day) of the power purchase plan. In the present embodiment, the processing unit 7a also performs the prediction model data generation process described above prior to the power purchase planning process.
処理部7aは、生成された買電計画データ72に基づいて、買電制御処理を含む電力制御処理を行う。処理部7aは、買電制御処理として、蓄電装置1の蓄電量を監視し、現在の時刻h及び蓄電量に基づいて、次の時刻h+1までの買電量ahを決定する。そして、処理部7aは、電力制御部6に、決定された買電量ahの購入の指令を出力し、電力制御部6に買電を実行させる。 The processing unit 7a performs power control processing including power purchase control processing based on the generated power purchase plan data 72. Processing portion 7a, as purchased power control process, monitors the storage amount of the power storage device 1, based on the current time h and the power storage amount, determines a power purchase amount a h until the next time h + 1. Then, the processing unit 7a to the power control unit 6 outputs a command for purchasing the determined power purchase amount a h, to perform the power control unit 6 two power purchase.
ここで、予測モデルにおける正味負荷量は離散値であるのに対し、計画実行当日の実際の正味負荷量は連続値である。したがって、計画実行当日の時刻hにおける蓄電装置1の蓄電量shも当然に、連続的に変化する。そこで、処理部7aは、監視した蓄電量shを、蓄電状態s(h,i)に対応する離散的な蓄電量に射影したsh *を求める。処理部7aは、現在の時刻h及び離散的な蓄電量sh *に基づいて、買電量ahを決定する。 Here, the net load amount in the prediction model is a discrete value, whereas the actual net load amount on the day of plan execution is a continuous value. Thus, planning run day time h of course also charged amount s h of the power storage device 1 in, it varies continuously. Therefore, the processing unit 7a, the monitored accumulation amount s h, obtaining a charge state s (h, i) s were projected into discrete storage amount corresponding to h *. Processing unit 7a, based on the current time h and discrete storage amount s h *, determines a power purchase amount a h.
連続的な蓄電量shから離散的な蓄電量sh *への射影は、時刻hにおける複数の蓄電状態s(h,i)に対応する複数の蓄電量iΔ(=0,Δ,...,N)のうち、連続的な蓄電量shに最も近い値(差の絶対値が最も小さい充電量)にすることによって行われる。 Projection from the continuous storage amount s h into discrete storage amount s h * correspond to a plurality of charge state s (h, i) at time h plurality of power storage amount iΔ (= 0, Δ, .. ., of N), it is performed by the absolute value of the closest value (a difference in continuous storage amount s h is the smallest charge amount).
連続値の蓄電量shを離散的な蓄電量sh *に射影するのに代えて、連続値の蓄電量shから買電量a* (h,i)を決定できるように、離散的な蓄電状態s(h,i)について決定された離散的な買電量a* (h,i)を補間により連続的な買電量に予め変換しておいてもよい。 The storage amount s h of continuous values in place of projecting the discrete storage amount s h *, the storage amount s h from purchased electric quantity a * (h, i) of the continuous value to allow determine, a discrete The discrete power purchase amount a * (h, i) determined for the power storage state s (h, i) may be converted in advance into a continuous power purchase amount by interpolation.
時間帯[h,h+1)に生じる正味負荷量lhによって、蓄電不足(sh+ah+lh<0)又は、過充電(sh+ah+lh>Smax)となる場合、処理部7aは、0<sh+ah+lh<Smaxとなるように、電力制御部6に対する充放電制御処理(発電装置3の遮断又は追加買電)を行う。 When the net load amount l h generated in the time zone [h, h + 1) is insufficient for storage (s h + a h + l h <0) or overcharge (s h + a h + l h > S max ), the processing unit 7a Performs a charge / discharge control process (shut-off of the power generation apparatus 3 or additional power purchase) for the power control unit 6 so that 0 <s h + a h + l h <S max .
[4. 評価]
本実施形態に係る電力管理システム100を評価した結果を示す。
評価のために、滋賀県東近江市で2010年10年1日〜2011年9月30日の期間に実測した1年間35世帯分の実績データ(電力消費量データ及び発電電力量データ)を使用した。
[4. Evaluation]
The result of having evaluated the power management system 100 concerning this embodiment is shown.
For evaluation, we used actual data (power consumption data and generated power amount data) for 35 households per year measured in Higashi-Omi-shi, Shiga Prefecture during the period from October 1, 2010 to September 30, 2011. .
図8(a)は、ある世帯のある日の予測モデルPr(lh)を、図2に示した方法において、d=30の条件で構築したものを示している。図8(a)において横軸は時間[h]であり、1時間毎の計24個の時間帯を示している。図8(a)において縦軸は正味負荷量lh[Wh]である。図8(a)の左端のスケールは、ある時刻hにおける正味負荷量lhの発生確率を示しており、発生確率は0.00〜0.50の範囲で示されている。なお、発生確率=0.50は、30日(d=30)において該当する正味負荷量が0.50の確率で発生したこと、すなわち、15回発生したことを示す。
図8(a)は、非ガウス性の確率分布となっている。
FIG. 8A illustrates a prediction model Pr (l h ) for a certain day of a certain household constructed under the condition of d = 30 in the method illustrated in FIG. In FIG. 8A, the horizontal axis is time [h], and shows a total of 24 time zones per hour. In FIG. 8A, the vertical axis represents the net load amount l h [Wh]. The scale at the left end of FIG. 8A shows the occurrence probability of the net load amount l h at a certain time h, and the occurrence probability is shown in the range of 0.00 to 0.50. The occurrence probability = 0.50 indicates that the corresponding net load amount has occurred with a probability of 0.50 on the 30th (d = 30), that is, has occurred 15 times.
FIG. 8A shows a non-Gaussian probability distribution.
図8(b)は、予測モデルPr(lh)を、図2に示した方法ではなく、d=30の条件で、ガウス分布として構築したものを示している。ガウス分布としての予測モデルPr(lh)の構築は、過去d日の正味負荷量(発電電力量−消費電力量)から、時間帯[h,h+1)毎の平均正味負荷量μhと標準偏差σhとを求めることで得られる。
図8(b)において、横軸及び縦軸並びに左端のスケールの意味は、図8(a)と同様である。
FIG. 8B shows a prediction model Pr (l h ) constructed as a Gaussian distribution under the condition of d = 30, not the method shown in FIG. The construction of the prediction model Pr (l h ) as a Gaussian distribution is based on the average net load μ h for each time zone [h, h + 1) and the standard from the net load (power generation amount—power consumption amount) in the past d days. It is obtained by calculating the deviation σ h .
In FIG. 8B, the meanings of the horizontal and vertical axes and the scale at the left end are the same as those in FIG.
買電は1時間毎に行うものとする。すなわち、当日0時の蓄電状態から24時の蓄電状態までの24回分の買電量を計画する。このため、H=25とする。外部系統の電力価格は、関西電力の時間帯別電力価格「はぴeプラン」を参考に、図9のように設定した。図9において横軸は時間であり、縦軸は買電価格である。 Power purchase shall be performed every hour. That is, the power purchase amount for 24 times from the power storage state at 0:00 to the power storage state at 24:00 is planned. For this reason, H = 25. The power price of the external system was set as shown in FIG. 9 with reference to the power price “Hapi e Plan” by time of Kansai Electric Power. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the power purchase price.
蓄電装置1の蓄電容量Smaxを、2000Wh,4000Wh,6000Wh,8000Wh,10000Wh,15000Whそれぞれにした場合について評価した。この場合も、離散化幅Δ=10[Wh]となるように分割数N−1を与えた。評価を行った買取計画対象期間は、2010年11月1日からの200日間のそれぞれの日であり、買い取り計画対象期間である各日において、予測モデルPr(lh)を生成するための直前30日分の実績データがそろっている。 The case where the storage capacity Smax of the power storage device 1 was set to 2000 Wh, 4000 Wh, 6000 Wh, 8000 Wh, 10000 Wh, and 15000 Wh was evaluated. Also in this case, the division number N-1 is given so that the discretization width Δ = 10 [Wh]. The purchase plan target period for which evaluation was performed is each day of 200 days from November 1, 2010, and immediately before the forecast model Pr (l h ) is generated on each day as the purchase plan target period. 30 days worth of data is available.
評価は、予測モデルとして、図8(a)に示すような非ガウスとなることがある度数分布(ノンパラメトリック分布)を用いるケースと、図8(b)に示すような正規分布(ガウス分布)を用いるケースと、について行い、それぞれのケースにおいて、200日間の買電額を世帯毎に比較した。 The evaluation uses a frequency distribution (nonparametric distribution) that may be non-Gaussian as shown in FIG. 8A as a prediction model, and a normal distribution (Gaussian distribution) as shown in FIG. 8B. In each case, the amount of electricity purchased for 200 days was compared for each household.
制約違反時のコストに対する重みとしては、(ωm,ωM)=(1,0)と、(ωm,ωM)=(10,0)の2つのケースを検討する。前者のケースは、過放電(蓄電不足)回避のために追加買電するとしても特別なコストを必要としないということを想定し、ωm=1としている。過充電の回避のため発電装置3を遮断する場合には、機会損失ということで追加コストを考慮してもよいが、ここでは考慮せず、2つのケースともωM=0としている。後者のケースでは、ωm=10としている。これは、電力の追加買電が必要になる程度に過放電が進んだ場合には、過放電に伴う蓄電装置1の劣化が生じるとして劣化に応じたコストを設定したものである。 Two cases of (ω m , ω M ) = (1, 0) and (ω m , ω M ) = ( 10 , 0) are considered as weights for the cost when the constraint is violated. In the former case, ω m = 1 is set on the assumption that no extra cost is required even if additional power is purchased to avoid overdischarge (insufficient storage). When shutting down the power generation device 3 to avoid overcharge, additional cost may be considered due to opportunity loss, but not considered here, and ω M = 0 in both cases. In the latter case, ω m = 10. In this case, when overdischarge progresses to the extent that additional power purchase is required, the power storage device 1 is deteriorated due to overdischarge, and a cost corresponding to the deterioration is set.
図10は、世帯id=3の世帯に蓄電容量6000[Wh]の蓄電装置1を設置した場合の買電額の分布を示している。図10(a)がガウス性を仮定した予測モデルPr(lh)の場合であり、図10(b)がノンパラメトリック分布の予測モデルPr(lh)の場合である。
図10において、横軸は、1日あたりの買電支払額を示し、縦軸は、200日間において該当する買電支払額が生じた頻度を示す。なお、図10は、ωm=1の場合を示している。
FIG. 10 shows the distribution of the amount of electricity purchased when the power storage device 1 having a power storage capacity of 6000 [Wh] is installed in a household with household id = 3. Figure 10 (a) is a case of the prediction model Pr (l h) assuming a Gaussian, a case of FIG. 10 (b) is a predictive model Pr nonparametric distribution (l h).
In FIG. 10, the horizontal axis represents the power purchase payment amount per day, and the vertical axis represents the frequency of occurrence of the corresponding power purchase payment amount for 200 days. FIG. 10 shows a case where ω m = 1.
図10(a)(b)それぞれにおける買取支払額に統計的有意差があるか判定するため、図10(a)(b)に示す支払額分布の正規性をShapiro−Wilk検定により検定した。Shapiro−Wilk検定の結果を表1に示す。
表1は、様々な蓄電容量の条件において、35世帯中で正規性が棄却された世帯の数を示している。表1に示す結果から7割割以上の分布において正規性が棄却されたため、対応ありデータに対して代表値に有意差が存在するかを判定するノンパラメトリック検定であるWilcoxon符号付順位和検定を採用した。検定は片側検定とした。すなわち代表値に有意差が存在しないという帰無仮説に対し、ノンパラメトリック分布の代表値が正規分布の代表値よりも小さいという対立仮説を立てて検定を行った。有意水準はα=0.05とした。 Table 1 shows the number of households whose normality was rejected among 35 households under various storage capacity conditions. Since normality was rejected in the distribution of 70% or more from the results shown in Table 1, the Wilcoxon signed rank sum test, which is a non-parametric test for judging whether there is a significant difference in the representative value with respect to the data with correspondence, is performed. Adopted. The test was a one-sided test. In other words, against the null hypothesis that there is no significant difference in the representative value, an alternative hypothesis that the representative value of the nonparametric distribution is smaller than the representative value of the normal distribution was tested. The significance level was α = 0.05.
表2の2列目にWilcoxon符号付き順位和片側検定の結果を示す。表2の2列目の各行は35 世帯中、帰無仮説が棄却された世帯数を示している。35 世帯中n世帯で支払額が小さくなったという結果に対し、これが偶然的事象であるという帰無仮説と、ノンパラメトリック分布での支払額が小さくなるという対立仮説を立て、有意水準α=0.05で二項検定(符号検定)による片側検定を行った。2列目のアスタリスク(*)はこの二項検定の結果、有意差が確認されたものに付している。ウェイトωm=1、ωm=10のどちらにおいても、蓄電容量が増加するに連れ、ノンパラメトリック分布を用いることで年間支払額がより小さくなる世帯の数が増加している。表2の3列目は、世帯毎にノンパラメトリック分布を用いた場合の年間支払額と正規分布を用いた場合の年間支払額の比率を求め、これを平均したものである。 The result of Wilcoxon signed rank sum one-sided test is shown in the second column of Table 2. Each row in the second column of Table 2 shows the number of households out of 35 households whose null hypothesis was rejected. For the result that the payment amount was small in n out of 35 households, the null hypothesis that this is a coincidence event and the alternative hypothesis that the payment amount in non-parametric distribution becomes small, the significance level α = 0 A one-sided test by binomial test (sign test) was performed at .05. The asterisk (*) in the second column is attached to those confirmed to have a significant difference as a result of the binomial test. In both weights ω m = 1 and ω m = 10, as the storage capacity increases, the number of households whose annual payment is smaller is increased by using the nonparametric distribution. The third column of Table 2 is the average of the ratio of the annual payment when using the non-parametric distribution and the annual payment when using the normal distribution for each household.
以上を整理すると、ウェイトωm=1、ωm=10の両方において、ノンパラメトリック分布を用いることで蓄電容量の増加と共に年間支払額が減少する傾向が確認された。詳細としてはωm=1の場合、蓄電容量が6000[Wh]以上で1%から2%の節約となり、ωm=10の場合、蓄電容量が8000[Wh]で3%〜10%の節約が平均的に見込めることが示された。
In summary, it was confirmed that the annual payment amount decreased with the increase of the storage capacity by using the nonparametric distribution in both the weights ω m = 1 and ω m = 10. Specifically, when ω m = 1, the storage capacity is 1% to 2% when the storage capacity is 6000 [Wh] or more, and when ω m = 10, the storage capacity is 8000 [Wh] and the saving is 3% to 10%. Was shown to be expected on average.
[5.ノンパラメトリック分布の予測モデルと正規分布予測モデルの選択]
図11は、予測モデルPr(lh)として、図2(b)及び図8(a)に示すような度数分布であるノンパラメトリック分布、及び図8(b)に示すような正規分布(ガウス分布)のいずれか一方を選択する予測モデル選択処理(ステップS10)を含む買電計画処理を示している。
[5. Selection of non-parametric distribution prediction model and normal distribution prediction model]
FIG. 11 shows a non-parametric distribution that is a frequency distribution as shown in FIGS. 2B and 8A and a normal distribution (Gaussian as shown in FIG. 8B) as the prediction model Pr (l h ). The power purchase plan process including the prediction model selection process (step S10) for selecting either one of the distribution) is shown.
前述のように、正味負荷の実績データに基づく予測モデルであっても、予測モデルがノンパラメトリック分布であるか、正規分布であるか、によって、買電支払額に差が生じる。特に、前述の評価結果では、蓄電容量が大きい場合には、ノンパラメトリック分布が有利であるが、蓄電容量が小さい場合には、正規分布が有利である。 As described above, even if the prediction model is based on the net load actual data, a difference occurs in the power purchase amount depending on whether the prediction model has a non-parametric distribution or a normal distribution. In particular, in the evaluation results described above, the non-parametric distribution is advantageous when the storage capacity is large, but the normal distribution is advantageous when the storage capacity is small.
図11の買電計画処理では、処理部7aは、予測モデルPr(lh)として、ノンパラメトリック分布正規分布のいずれか一方を選択することができるため、自由度が広がる。 In the power purchase planning process of FIG. 11, the processing unit 7a can select any one of the nonparametric distribution normal distributions as the prediction model Pr (l h ), so that the degree of freedom is widened.
処理部7aは、予測モデルの選択を、例えば、拠点に設置されている蓄電装置1の蓄電容量に基づいて行ったり、いずれを選択するかのユーザ指示の入力に基づいて行ったり、買電支払額の実績データに基づいていずれを選択すると買電支払額を小さくできるかの判定に基づいて行ったりすることができる。 The processing unit 7a selects the prediction model based on, for example, the storage capacity of the power storage device 1 installed at the base, or based on an input of a user instruction indicating which one to select, It can be made based on the determination as to which one can be selected based on the actual amount data to reduce the power purchase payment.
図11のステップS11の予測モデル取得では、選択された方の予測モデルが取得される。なお、ステップS12及びステップS13については、図3と同様である。 In the prediction model acquisition in step S11 of FIG. 11, the selected prediction model is acquired. Step S12 and step S13 are the same as those in FIG.
[6.管理サーバ]
図12は、買電計画を拠点に設けられた管理装置4ではなく、インターネットなどのネットワーク上に設けられた管理サーバ200で行うように構成された管理システム100を示している。
[6. Management server]
FIG. 12 shows a management system 100 configured to perform a power purchase plan not on the management device 4 provided at the base, but on the management server 200 provided on a network such as the Internet.
管理サーバ200は、処理部210及び記憶部220を備え、記憶部220には、各拠点に適用される正味負荷量の予測モデル221を記憶する領域、各拠点の管理装置4から送信された正味負荷量の実績データ(消費電力量実績データ及び発電電力量実績データ)223を記憶する領域、拠点に送信される買電計画データ222を記憶する領域が設けられている。 The management server 200 includes a processing unit 210 and a storage unit 220. The storage unit 220 stores the net load amount prediction model 221 applied to each site, and the net transmitted from the management device 4 at each site. An area for storing actual load amount data (power consumption actual result data and generated power amount actual data) 223 and an area for storing power purchase plan data 222 transmitted to the base are provided.
管理サーバ200は、各拠点の管理装置4から送信された正味負荷量の実績データ223に基づいて予測モデル(予測モデルデータ)221を生成する予測モデルデータ生成処理を行う。管理サーバ200における予測モデルデータ生成処理は、管理装置4が行うものとして前述した予測モデルデータ生成処理と同じである。 The management server 200 performs a prediction model data generation process for generating a prediction model (prediction model data) 221 based on the net load amount result data 223 transmitted from the management device 4 at each site. The prediction model data generation processing in the management server 200 is the same as the prediction model data generation processing described above that is performed by the management device 4.
また、管理サーバ200は、管理装置4が行うものとして前述した買電計画処理と同じ買電計画処理を行って、買電計画データ222を生成する。管理サーバ200は生成された買電計画データ222を各拠点の管理装置4へ送信する。 In addition, the management server 200 performs the same power purchase plan process as the power purchase plan process described above as performed by the management apparatus 4 to generate the power purchase plan data 222. The management server 200 transmits the generated power purchase plan data 222 to the management device 4 at each site.
図12の管理装置4は、正味負荷量の実績データを管理サーバ200に送信したり、買電計画データ222を管理サーバ200から受信するための通信部9を備えている。
図1の管理システム100では、管理サーバ200が、各拠点の管理装置4に代わって買電計画を生成する管理装置として機能し、予測モデルデータ生成処理及び買電計画処理を行うため、各拠点の管理装置4は、予測モデルデータ生成処理及び買電計画処理を行う必要がなく、電力制御部6に対する電力制御処理などを行えば足りる。
The management device 4 in FIG. 12 includes a communication unit 9 for transmitting net load amount actual data to the management server 200 and receiving power purchase plan data 222 from the management server 200.
In the management system 100 of FIG. 1, the management server 200 functions as a management device that generates a power purchase plan on behalf of the management device 4 at each site, and performs prediction model data generation processing and power purchase plan processing. The management apparatus 4 does not need to perform the prediction model data generation process and the power purchase planning process, and only needs to perform the power control process for the power control unit 6.
[6.付記]
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において適宜変更可能である。
[6. Addendum]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
1 蓄電装置
2 電力消費機器
3 発電装置
4 管理装置
5 電力線
6 電力制御部
7 コンピュータ(処理装置)
7a 処理部
7b 記憶部
9 通信部
71 予測モデル
71a 時間帯データ
71b 時間帯データ
71c 時間帯データ
72 買電計画データ
100 管理システム
200 管理サーバ(管理装置)
210 処理部
220 記憶部
221 予測モデル
222 買電計画データ
223 実績データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power storage apparatus 2 Electric power consumption apparatus 3 Electric power generation apparatus 4 Management apparatus 5 Power line 6 Electric power control part 7 Computer (processing apparatus)
7a processing unit 7b storage unit 9 communication unit 71 prediction model 71a time zone data 71b time zone data 71c time zone data 72 power purchase plan data 100 management system 200 management server (management device)
210 Processing Unit 220 Storage Unit 221 Prediction Model 222 Power Purchase Plan Data 223 Actual Data
Claims (12)
買電計画を生成する管理装置と、
を備え、
前記管理装置は、
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての前記蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、
を備え、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記マルコフ決定過程は、ある第1時刻の第1状態から買電を行ったときに遷移可能であるとともに、前記第1時刻の次の時刻の第1状態へ遷移可能な複数の第2状態を更に含み、
前記第2状態は、前記蓄電装置における過充電及び蓄電不足の少なくともいずれか一方を示す状態を含み、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記第1状態から買電を行ったときの前記第2状態への遷移確率は、前記予測モデルに基づいて与えられ、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
電力管理システム。 A power storage device that charges the purchased power and discharges it to supply power to a power consuming device; and
A management device for generating a power purchase plan;
With
The management device
A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution of a predicted value of a net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period that is a target of a power purchase plan;
A processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
With
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The Markov decision process can transition when a power purchase is performed from a first state at a certain first time, and a plurality of second states that can transition to a first state at a time next to the first time. In addition,
The second state includes a state indicating at least one of overcharge and insufficient storage in the power storage device,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The probability of transition to the second state when purchasing power from the first state is given based on the prediction model,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A power management system that determines the amount of electricity purchased.
買電計画を生成する管理装置と、
を備え、
前記管理装置は、
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての前記蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、
を備え、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理であり、
前記買電計画処理は、前記マルコフ決定過程を解くために用いられる前記予測モデルを選択する選択処理を含み、
前記選択処理は、前記予測モデルとして、確率分布が正規分布である第1予測モデル及び前記確率分布がノンパラメトリック分布である第2予測モデルのいずれか一方を選択する処理である
電力管理システム。 A power storage device that charges the purchased power and discharges it to supply power to a power consuming device; and
A management device for generating a power purchase plan;
With
The management device
A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution of a predicted value of a net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period that is a target of a power purchase plan;
A processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
With
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. Ri processing der to determine the power purchase amount in each
The power purchase planning process includes a selection process for selecting the prediction model used to solve the Markov decision process,
The selection process, the as prediction model, first prediction model and power management system processing der Ru for selecting one of the second prediction model the probability distribution is non-parametric distribution probability distribution is a normal distribution.
買電した電力又は前記発電装置で発電した電力を充電し電力消費機器への電力供給のために放電する蓄電装置と、
買電計画を生成する管理装置と、
を備え、
前記管理装置は、
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての、前記発電装置での発電電力量から前記電力消費機器における消費電力量を引いた量である前記蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、
を備え、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
電力管理システム。 A power generator,
A power storage device that charges the purchased power or the power generated by the power generation device and discharges the power to supply power to the power consuming device; and
A management device for generating a power purchase plan;
With
The management device
Prediction of net load in the power storage device, which is an amount obtained by subtracting the power consumption amount in the power consuming device from the power generation amount in the power generation device, for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of the power purchase plan A storage unit for storing a prediction model including a probability distribution of values;
A processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
With
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A power management system that determines the amount of electricity purchased.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、
を備え、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記マルコフ決定過程は、ある第1時刻の第1状態から買電を行ったときに遷移可能であるとともに、前記第1時刻の次の時刻の第1状態へ遷移可能な複数の第2状態を更に含み、
前記第2状態は、前記蓄電装置における過充電及び蓄電不足の少なくともいずれか一方を示す状態を含み、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記第1状態から買電を行ったときの前記第2状態への遷移確率は、前記予測モデルに基づいて与えられ、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
管理装置。 A management device for generating a power purchase plan,
A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution of predicted values of net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of a power purchase plan;
A processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
With
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The Markov decision process can transition when a power purchase is performed from a first state at a certain first time, and a plurality of second states that can transition to a first state at a time next to the first time. In addition,
The second state includes a state indicating at least one of overcharge and insufficient storage in the power storage device,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The probability of transition to the second state when purchasing power from the first state is given based on the prediction model,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A management device that is a process for determining the amount of electricity purchased in each.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、
を備え、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理であり、
前記買電計画処理は、前記マルコフ決定過程を解くために用いられる前記予測モデルを選択する選択処理を含み、
前記選択処理は、前記予測モデルとして、確率分布が正規分布である第1予測モデル及び前記確率分布がノンパラメトリック分布である第2予測モデルのいずれか一方を選択する処理である
管理装置。 A management device for generating a power purchase plan,
A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution of predicted values of net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of a power purchase plan;
A processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
With
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. Ri processing der to determine the power purchase amount in each
The power purchase planning process includes a selection process for selecting the prediction model used to solve the Markov decision process,
The selection process, the as prediction model, a probability distribution is the first prediction model and process der Ru management system that selects one of the second prediction model the probability distribution is nonparametric distribution is a normal distribution.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての、前記発電装置での発電電力量から前記電力消費機器における消費電力量を引いた量である蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部と、
を備え、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
管理装置。 A power purchase plan included in a power management system including a power generation device and a power storage device that charges the purchased power or the power generated by the power generation device and discharges the power to supply power to the power consuming device is generated. A management device,
The predicted value of the net load in the power storage device, which is the amount obtained by subtracting the power consumption amount in the power consuming device from the power generation amount in the power generation device, for each of a plurality of time zones within the target period subject to the power purchase plan A storage unit for storing a prediction model composed of a probability distribution of
A processing unit that performs a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
With
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A management device that is a process for determining the amount of electricity purchased in each.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶部に記憶し、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う、
ことを含み、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれについての前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記マルコフ決定過程は、ある第1時刻の第1状態から買電を行ったときに遷移可能であるとともに、前記第1時刻の次の時刻の第1状態へ遷移可能な複数の第2状態を更に含み、
前記第2状態は、前記蓄電装置における過充電及び蓄電不足の少なくともいずれか一方を示す状態を含み、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記第1状態から買電を行ったときの前記第2状態への遷移確率は、前記予測モデルに基づいて与えられ、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
方法。 A method of generating a power purchase plan by a computer,
Storing a prediction model including a probability distribution of a predicted value of a net load in a power storage device for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of a power purchase plan,
A power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
Including
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate a storage amount of the power storage device for each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The Markov decision process can transition when a power purchase is performed from a first state at a certain first time, and a plurality of second states that can transition to a first state at a time next to the first time. In addition,
The second state includes a state indicating at least one of overcharge and insufficient storage in the power storage device,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The probability of transition to the second state when purchasing power from the first state is given based on the prediction model,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A method that is a process of determining the amount of electricity purchased in each.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶部に記憶し、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う、
ことを含み、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれについての前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理であり、
買電計画処理は、前記マルコフ決定過程を解くために用いられる前記予測モデルを選択する選択処理を含み、
前記選択処理は、前記予測モデルとして、確率分布が正規分布である第1予測モデル及び前記確率分布がノンパラメトリック分布である第2予測モデルのいずれか一方を選択する処理である
方法。 A method of generating a power purchase plan by a computer,
Storing a prediction model including a probability distribution of a predicted value of a net load in a power storage device for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of a power purchase plan,
A power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
Including
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate a storage amount of the power storage device for each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. Ri processing der to determine the power purchase amount in each
The power purchase planning process includes a selection process for selecting the prediction model used to solve the Markov decision process,
The selection process, as the prediction model, Ru processing der the first prediction model and the probability distribution probability distribution is a normal distribution selects one of the second prediction model is a nonparametric distribution methods.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての、前記発電装置での発電電力量から前記電力消費機器における消費電力量を引いた量である蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶部に記憶し、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う、
ことを含み、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれについての前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
方法。 A computer generates a power purchase plan in a power management system including a power generation device and a power storage device that charges the purchased power or the power generated by the power generation device and discharges the power to supply power to a power consuming device. A method,
The predicted value of the net load in the power storage device, which is the amount obtained by subtracting the power consumption amount in the power consuming device from the power generation amount in the power generation device, for each of a plurality of time zones within the target period subject to the power purchase plan A prediction model consisting of a probability distribution of
A power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
Including
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate a storage amount of the power storage device for each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A method that is a process of determining the amount of electricity purchased in each.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部、
として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記マルコフ決定過程は、ある第1時刻の第1状態から買電を行ったときに遷移可能であるとともに、前記第1時刻の次の時刻の第1状態へ遷移可能な複数の第2状態を更に含み、
前記第2状態は、前記蓄電装置における過充電及び蓄電不足の少なくともいずれか一方を示す状態を含み、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記第1状態から買電を行ったときの前記第2状態への遷移確率は、前記予測モデルに基づいて与えられ、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
コンピュータプログラム。 Computer
A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution of predicted values of net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of a power purchase plan;
A processing unit for performing a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
A computer program for functioning as
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The Markov decision process can transition when a power purchase is performed from a first state at a certain first time, and a plurality of second states that can transition to a first state at a time next to the first time. In addition,
The second state includes a state indicating at least one of overcharge and insufficient storage in the power storage device,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The probability of transition to the second state when purchasing power from the first state is given based on the prediction model,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A computer program that determines the amount of electricity purchased.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部、
として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理であり、
前記買電計画処理は、前記マルコフ決定過程を解くために用いられる前記予測モデルを選択する選択処理を含み、
前記選択処理は、前記予測モデルとして、確率分布が正規分布である第1予測モデル及び前記確率分布がノンパラメトリック分布である第2予測モデルのいずれか一方を選択する処理である
コンピュータプログラム。 Computer
A storage unit that stores a prediction model including a probability distribution of predicted values of net load in the power storage device for each of a plurality of time zones within a target period to be a target of a power purchase plan;
A processing unit for performing a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
A computer program for functioning as
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. Ri processing der to determine the power purchase amount in each
The power purchase planning process includes a selection process for selecting the prediction model used to solve the Markov decision process,
The selection process, the as prediction model, first prediction model and processes der Ru computer program the probability distribution selects one of the second prediction model is a non-parametric distribution probability distribution is a normal distribution.
買電計画の対象となる対象期間内における複数の時間帯それぞれについての、前記発電装置での発電電力量から前記電力消費機器における消費電力量を引いた量である蓄電装置における正味負荷の予測値の確率分布からなる予測モデルを記憶する記憶部と、
マルコフ決定過程を解くことで前記買電計画を生成する買電計画処理を行う処理部、
として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記マルコフ決定過程は、前記対象期間を複数の前記時間帯に区切る複数の離散的な時刻それぞれにおける前記蓄電装置の蓄電量を離散的に示す複数の第1状態を持ち、
前記予測モデルは、前記マルコフ決定過程において、各時刻における第1状態から次の時刻における第1状態への遷移確率を与えるためのものであり、
前記買電計画処理は、前記記憶部に記憶された前記予測モデルを用いて前記マルコフ決定過程を解いて、前記対象期間内における買電価格を含むコストを最小化するように複数の第1状態それぞれにおける買電量を決定する処理である
コンピュータプログラム。 Generating a power purchase plan in a power management system including a power generation device and a power storage device that charges the purchased power or the power generated by the power generation device and discharges the power to supply power to a power consuming device. for,
The predicted value of the net load in the power storage device, which is the amount obtained by subtracting the power consumption amount in the power consuming device from the power generation amount in the power generation device, for each of a plurality of time zones within the target period subject to the power purchase plan A storage unit for storing a prediction model composed of a probability distribution of
A processing unit for performing a power purchase plan process for generating the power purchase plan by solving a Markov decision process;
A computer program for functioning as
The Markov determination process has a plurality of first states that discretely indicate the storage amount of the power storage device at each of a plurality of discrete times dividing the target period into a plurality of the time zones,
The prediction model is for giving a transition probability from the first state at each time to the first state at the next time in the Markov decision process,
The power purchase planning process uses a plurality of first states to solve the Markov decision process using the prediction model stored in the storage unit and to minimize the cost including the power purchase price within the target period. A computer program that determines the amount of electricity purchased.
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