JP6431388B2

JP6431388B2 - デマンド制御装置

Info

Publication number: JP6431388B2
Application number: JP2015010823A
Authority: JP
Inventors: 町田　芳広; 芳広町田
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JP2016136795A

Description

本発明は、電力のデマンド制限要求に応諾する装置に関する。

需要家への電力供給形態として、従来からある一般電気事業者及び新規参入した特定規模電気事業者の何れか一方から電力を調達する形態のほかに、需要家の受電量の一部分を、上記特定規模電気事業者から託送される比較的安価な電力により補い、需要家の受電量に対する前記特定規模電気事業者の給電量の不足分を、上記電力会社から給電される電力により補うという部分供給形態の事例が知られている。また、電気機器の省エネを目的とし、省エネに貢献した需要家へインセンティブを与える事例が知られている。

特開２０１４−９６９４６公報特開２００４−２７４９１５公報

特許文献１にはインセンティブ型のデマンドレスポンス（ＤＲ）に対応して、定式化や最適化方法の複雑性を避けつつ、最適化した運転スケジュールを求める方法が記載されている。しかし、特許文献２に記載の部分供給形態の場合において、複数の供給事業者から、時間帯が重複する複数のインセンティブ型デマンドレスポンスに対応する方法は記載されていない。

そこで、本発明は時間帯が重複する複数のインセンティブ型デマンドレスポンスに対応し、経済効果の高い電気機器の制御を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のデマンド制御装置は、複数の電力供給事業者から時間帯と削減量とインセンティブ情報を含む複数のデマンドレスポンス情報（以下ＤＲ）を受信するＤＲ受信部と、受信した複数のＤＲの対象とする時間帯が重複する場合、受信した各々のＤＲの削減量を加算した電力の削減量を電力需要家の電力消費機器で削減可能なとき、受信した全てのＤＲを選択し、全てのＤＲの削減量を加算した電力の削減量を電力需要家の電力消費機器で削減できないとき、受信したＤＲのうちＤＲに対応するインセンティブを削減量で除した値が最も大きいＤＲから順にＤＲの削減量の総和が、電力需要家の電力消費機器で削減可能な削減量を超えない範囲でＤＲを選択するＤＲ選択部と、前記選択されたＤＲを送信した電力供給事業者へ、選択したＤＲの参加情報を送信するＤＲ送信部と、を備え、前記選択したＤＲの電力供給事業者において前記電力需要家と前記電力供給事業者との間のベース契約電力量から前記電力需要家の電力消費機器で削減する電力量を減ずるようにした。

本発明によれば、時間帯が重複する複数のデマンドレスポンス情報を受信した場合でも、ユーザの使い勝手を向上することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例におけるシステムの構成例を示すブロック図である。実施例におけるデマンド制御装置の構成例を示すブロック図である。実施例における被制御装置の構成例を示すブロック図である。実施例におけるデマンドレスポンス情報の一例を示すテーブルである。実施例におけるデマンド制御装置の制御処理フローチャートの一例を示す図である。実施例におけるDRの選択と削減量の一例を示す図である。実施例におけるDRの選択と削減量の一例を示す図である。実施例におけるDRの選択と削減量の一例を示す図である。実施例におけるDRの選択と削減量の一例を示す図である。実施例におけるDRの選択と削減量の一例を示す図である。実施例における通信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。実施例における需要予測と削減量の一例を示すグラフである。実施例における需要予測と削減量の一例を示すグラフである。実施例における需要予測と削減量の一例を示すグラフである。実施例における需要予測と削減量の一例を示すグラフである。実施例における被制御機器のデマンド制御の一例を示すグラフである。実施例における被制御機器のデマンド制御の一例を示すグラフである。実施例における被制御機器のデマンド制御の一例を示すグラフである。実施例における被制御機器のデマンド制御の一例を示すグラフである。実施例におけるインセンティブ表示の一例を示す図である。

以下、実施例について図面を用いて説明する。なお、図面において、同一符号は、同一または相当部分を示す。また、本発明は、図示例に限定されるものではない。

本実施例は、複数のデマンドレスポンス情報（以下、ＤＲ）を受信して参加するＤＲサービスを選択する方式について説明する。

図１は本実施例のシステム構成の例である。
10はデマンド制御装置、11は制御対象の電気機器である第一の被制御装置、12は第二の被制御装置、13はインターネットと宅内ＬＡＮを管理するブロードバンドルータ(以下、BBR)、14は電力情報を管理するスマートメータ、15はスマートメータ経由でDRを配信する第一のDRサーバ、16はインターネット経由でDRを配信する第二のDRサーバである。
デマンド制御装置10は、ＢＢＲ13を介し機器ネットワークである宅内ＬＡＮとインターネットに接続され、第一の被制御装置11、第二の被制御装置12と通信線で接続される。デマンド制御装置10は、特定小電力無線や電力線通信等を介しスマートメータと接続され、使用電力情報、および電力価格情報、ＤＲなどの情報を取得する。
デマンド制御装置10は、インターネットを介し、第二のDRサーバと接続され、使用電力情報、および電力価格情報、ＤＲなどの情報を取得する。
第一の被制御装置11、第二の被制御装置はデマンド制御装置10に接続され、宅内ＬＡＮ等の通信線を介し、デマンド制御装置10から送信されるデマンド制御計画や制御命令を受信し、運転動作を行い、デマンド制御装置10へ運転状態や消費電力情報を返信する。

本実施例において、第一のDRサーバはスマートメータを介してデマンド制御装置10を接続される例を示したが、インターネットを介してデマンド制御装置10と接続してもよい。

図２は本実施例のデマンド制御装置10の構成例を示すブロック図である。

デマンド制御装置10はDR受信部20、DR選択部21、DR送信部22、需要予測部23、需要履歴管理部24、制御情報生成部25、制御情報送信部26、制御状態受信部27、出力部28を含む。

DR受信部20はスマートメータあるいは宅内ＬＡＮに接続され、DRを受信する。

DR選択部21は受信したすべてのDRを記憶し、対応可能なDRを選択する。

DR送信部22は選択したDRへの参加をDRサーバへ送信する。

需要履歴管理部23は、需要家消費電力の需要履歴情報、契約先ごとの契約電力量を管理する。

需要予測部24は、需要履歴情報にもとづき所定の日時、時間帯における需要家消費電力量、削減可能な電力量を予測する。DR選択部21は、削減可能な電力量にもとづき対応可能なDRを選択する。

制御情報生成部25は予測した需要家消費電力量をもとに被制御機器の制御情報を生成する。制御情報とは制御計画、制御命令である。

制御情報送信部26は、生成した制御情報を被制御機器に送信する。

制御状態受信部27は、被制御機器から運転状態や消費電力情報を受信し、制御情報生成部25に入力する。制御情報生成部25は、入力された情報と制御情報を比較し、乖離がある場合、制御情報を再生成し、所定の需要家商品電力量におさまるよう制御情報を再度生成する。

出力部28は、DRへ参加することにより取得するインセンティブを表示する。本実施例ではデマンド制御装置に出力部を設けている例を説明しているが、インターネット経由で携帯端末やＰＣから参照できるように構成しても良い。

図３は本実施例の第一の被制御装置11の構成例を示すブロック図である。

被制御装置11は制御情報受信部30、制御情報管理部31、制御部32、負荷部33、デマンド監視部34、制御状態送信部35を含む電力消費機器である。

制御情報受信部30はデマンド制御装置10から送信された制御情報を受信する。

制御情報管理部31は受信した制御情報を管理する。

制御部32は制御情報管理部31で管理する制御情報にもとづき負荷部33を制御する。

負荷部33は被制御装置11の電力消費負荷を発生させるブロックである。例えば、モーター、インバーター、センサー、電子回路などがあげられるが、この限りではない。

デマンド監視部34は負荷部33の電力消費状態を監視し、制御部32に入力する。制御部32は入力された消費電力情報や被制御機器11の運転状態を制御状態送信部34に入力し、制御状態送信部34はデマンド制御装置10に送信する。
第二の被制御装置も同様のブロック図なので省略する。

図４はDR受信部20で受信し、DR選択部で記憶するデマンドレスポンス情報を示すテーブルである。
契約先402は、電力供給を受ける電力小売事業者である。時間帯403は電力削減要求の対象となる時間帯である。削減要求量404は削減してほしい電力量である。インセンティブ405は削減要求量を達成した場合に需要家に支払われるポイントであり、金銭あるいは需要家にとって経済的効果を与えるものである。供給源406は需要家に供給される電力の発電元である。

No.1の場合、契約先は契約者１であり、第一のDRサーバ15から送信される。

No.2の場合、契約先は契約者２であり、第二のDRサーバ16から送信される。
No.1とNo.2の時間帯は同じであるため、この時間帯における削減要求量の和は15である。
なお、図示しないが、デマンドレスポンス情報には参加回答期限を含んでもよい。

図５はデマンド制御装置の制御処理フローチャートの一例を示す図である。
S500：DR受信部でDRを受信する。
S501：所定の時間帯における全てのDRを受信したか確認し、未受信ならS500に戻る。
S502：受信したDRをもとに削減要求量を計算する。
S503：需要履歴情報にもとづき所定の日時、時間帯における需要家消費電力量を予測し、削減可能な電力量を計算する。
S504：S502で計算した削減要求量とS503で計算した削減可能な電力量にもとづき、削減可能か比較する。
S505：S504で比較した結果、削減不可能な場合、受信したDRごとの削減要求量に経済効果を計算する。
S506：全てのDRを計算したか確認し、未計算ならS505に戻る。
S507：S504で削減可能な場合は全てのDRを選択する。S504で削減不可能な場合は、削減可能な電力量を超えない範囲で、S505、506で計算したDRごとの経済効果が高いものから順に選択する。
S508：S507で選択したDRへの参加を各々の送信元であるDRサーバへ返信する。

図６はDRの選択と削減量の一例を示す図である。以下、契約先１、契約先２とのベース契約電力量は各々20、需要予測部24で予測した削減可能な電力量が15である場合について説明する。ベース契約電力量はDRの削減要求量の基点となるものである。

図６（ａ）は、図４で示したDRのNo.1、No.2を受信した場合の例である。６０１は電力の供給を受ける契約先と供給を受ける電力量（契約量）、６０２の下段は削減量、上段は削減した場合に供給を受ける電力量である。
No.1とNo.2の対象時間帯は同一時間帯である。
No.1の削減要求量は10、No.2の削減要求量は5なので、削減要求量の和は15である。
削減可能な電力量は15であるので、削減可能である。このとき、契約先１とのベース契約20のうち10を削減し、契約先２とのベース契約20のうち5を削減する。

図６（ｂ）は、図４で示したDRのNo.3、No.4を受信した場合の例である。
No.3とNo.4の対象時間帯は同一時間帯である。
No.3の削減要求量は20、No.4の削減要求量は10なので、削減要求量の和は30である。
削減可能な電力量は15であるので、削減要求量全てを削減することは不可能である。次に、経済的効果の比較を行う。経済的効果はインセンティブを削減量で除した値であり、No.3は10、No.4は5であるので、需要家にとってNO.3のほうが、経済的効果が高い。このとき、契約先１とのベース契約20のうち15を削減し、契約先２とのベース契約20は削減しない。

図６（ｃ）は、図４で示したDRのNo.5、No.6を受信した場合の例である。
No.5とNo.6の対象時間帯は同一時間帯である。また、No.5とNo.6の削減要求は同一の5、供給源は同一のＡ電力である。削減要求は発電力不足にしたがい発令されるので、契約先が異なっても、供給元が同じであれば、一需要家に対する要求は同じ値となる。
このため、No.3の削減要求量は5、No.4の削減要求量は5なので、削減要求量の和は5である。
削減可能な電力量は15であるので、削減可能である。次に、経済的効果の比較を行う。No.5は40、No.6は20であるので、需要家にとってNO.5のほうが、経済的効果が高い。このとき、契約先１とのベース契約20のうち5を削減し、契約先２とのベース契約20は削減しない。

図６（ｄ）（ｅ）は、図４で示したDRのNo.7、No.8を受信した場合の例である。
No.7の対象時間帯は、12:00-16:00、No.8の対象時間帯は、12:00-15:00である。
この場合、12:00-15:00の時間帯はNo.7、No.8のDRに対し比較を行い、15:00-16:00の時間帯はNo.7のDRに対し比較を行う。
12:00-15:00の時間帯において、No.7の削減要求量は10、No.8の削減要求量は5なので、削減要求量の和は15である。削減可能な電力量は15であるので、削減可能である。このとき、図６（ｄ）に示すように、契約先１とのベース契約20のうち10を削減し、契約先２とのベース契約20のうち5を削減する。
15:00-16:00の時間帯において、No.7の削減要求量は10なので、削減要求量の和は10である。削減可能な電力量は15であるので、削減可能である。このとき、図６（ｅ）に示すように、契約先１とのベース契約20のうち10を削減し、契約先２とのベース契約20は削減しない。

以上より、需要家にとって経済的効果の高いＤＲを選択することができる。

図７は本実施例における通信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。
S700：第一のDRサーバがデマンド制御装置にDRを送信する。デマンド制御装置は受信したDRを契約先１のDRとして記憶する。
S701：第二のDRサーバがデマンド制御装置にDRを送信する。デマンド制御装置は受信したDRを契約先２のDRとして記憶する。
S702：所定の日時にデマンド制御装置は受信した所定の時間帯におけるDRのなかから参加するDRを選択する。
S703：デマンド制御装置は、選択したDRへの参加応諾を第二のサーバへ送信する。
S704：デマンド制御装置は、選択したDRへの参加応諾を第一のサーバへ送信する。
S705：所定の日時に、デマンド制御装置は第一の被制御装置に、第一の被制御装置に対するデマンド制御情報を送信する。
S706：所定の日時に、デマンド制御装置は第二の被制御装置に、第二の被制御装置に対するデマンド制御情報を送信する。
S707：第一の被制御装置は、受信したデマンド制御情報に従いデマンド制御を行う。
S708：第二の被制御装置は、受信したデマンド制御情報に従いデマンド制御を行う。
S709：第一の被制御装置は、消費電力情報や運転状態をデマンド制御装置に送信する。
S710：第二の被制御装置は、消費電力情報や運転状態をデマンド制御装置に送信する。
S711：デマンド制御装置は、受信した情報と制御情報を比較する。
S712：受信した情報と制御情報に乖離がある場合、所定の需要家商品電力量におさまるよう、第一の被制御装置に、第一の被制御装置に対するデマンド制御情報を送信する。
S713：受信した情報と制御情報に乖離がある場合、所定の需要家商品電力量におさまるよう、第二の被制御装置に、第二の被制御装置に対するデマンド制御情報を送信する。

図８は実施例における需要予測と削減量の一例を示すグラフである。
図４で示した削減要求量は、契約先と需要家の間で所定の契約にもとづいた需要量（ベースライン）からの削減量である。ベースラインはDRに参加しない場合の電力需要推測量であり、需要家の過去の電力消費量から契約先が推定し、指定する値である。インセンティブは、ベースラインを下回る量にもとづき支払われる。
図８（ａ）は、図５で計算した需要予測と削減可能予測を示すグラフである。
図８（ｂ）は、図４のNo.1で示したDRに記載された契約者１とのベースライン、契約者１からの削減要求量に対応した場合の削減結果である。
この例ではベースラインは時刻に関わらず一定であるが、季節、月、曜日、時刻毎に異なる値としても良い。
図８（ｃ）は、図４のNo.2で示したDRに記載された契約者２とのベースライン、契約者１からの削減要求量と対応した場合の削減結果である。
図８（ｄ）は、図８（ａ）で示した需要予測、削減可能予測と図４のNo.1、No.2で示したDRの双方に対応した場合における、実質削減量とインセンティブを受け取るための名目削減量を示すグラフである。
なお、ベースラインの値は時間ごとに変動してもよく、DRの中に含んでもよい。

以上より、需要履歴にもとづき、削減可能量を予測することにより、ベースラインとの比較を行うことができる。

図９は実施例における被制御機器のデマンド制御の一例を示すグラフである。
図９（ａ）は、デマンド制御装置10の需要履歴管理部23で管理する第一の被制御装置11の運転開始時における電力消費量を示すグラフである。
図９（ｂ）は、デマンド制御装置10の需要履歴管理部23で管理する第二の被制御装置12の運転開始時における電力消費量を示すグラフである。
図９（ｃ）は、デマンド制御装置10の需要履歴管理部23で管理する履歴にもとづいて、需要予測部24で予測した第一の被制御装置11と第二の被制御装置12を同時に運転開始した場合の電力消費量を示すグラフである。このとき、電力削減要求W0を超えているとする。
図９（ｄ）は、W0を超えないように制御を行った場合の電力消費量を示すグラフである。制御情報生成部25は、時刻T0に第一の被制御装置11の運転を開始し、時刻T1に第二の被制御装置12の運転を開始する制御計画を生成し、再度需要予測部24で電力消費量を予測する。この結果、電力消費量がW0を超えない制御が可能であることがわかる。図７に示した通り、デマンド制御装置は、W0を超えないデマンド制御情報を生成し、時刻T0に第一の被制御装置11にデマンド制御情報を送信し、時刻T1に第二の被制御装置12にデマンド制御情報を送信する。

以上より、被制御機器ごとのデマンド制御情報を生成することにより、削減要求量を超えない機器制御を行うことができる。また、デマンド制御情報を被制御機器に送信することにより、被制御機器自身でデマンド制御を行うことができる。

図１０は実施例におけるインセンティブ表示の一例を示す図である。
デマンド制御装置10の出力部28に出力される表示画面100は、画面表題101、契約者名102、当日のインセンティブ情報103、DRに対応した場合の機器制御情報104、これまでの累計インセンティブ情報109、確認ボタン110から構成される。インセンティブ情報109は過去1週間、過去1カ月等の範囲を選択できるようにしてもよいし、ユーザが指定した日付からの累積値でもよい。ユーザが指定できるようにすれば夏の間等、特定の期間のポイントを知ることができ、週毎、月毎のポイントを記憶させておけば、昨年の同じ週や月のポイントと比較することも可能となる。
図６（ａ）で説明したDRをする場合、当日のインセンティブ情報103に契約先１から200ポイント、契約者２から100ポイント、計300ポイントのインセンティブを取得することが表示される。機器制御情報104には電力消費を削減するために行う個々の機器制御情報が表示され、ユーザは提示された特定の機器制御を受け入れない場合、拒否ボタン106、107、108のいずれかを選択することが可能である。特定の機器制御を拒否した場合、図５で示したフローチャートに従い、再度電力削減量の計算を行うことによってDRの選択を行うとともに表示画面100の内容を更新する。

10…デマンド制御装置、11…第一の被制御装置、12…第二の被制御装置、13…ブロードバンドルータ、14…スマートメータ、15…第一のＤＲサーバ、16…第二のＤＲサーバ、20…DR受信部、21…DR選択部、22…DR送信部、23…需要履歴管理部、24…需要予測部、25…制御情報生成部、26…制御情報送信部、27…制御状態受信部、28…出力部、30…制御情報受信部、31…制御情報管理部、32…制御部、33…負荷部、34…デマンド監視部、35…制御状態送信部

Claims

複数の電力供給事業者から時間帯と削減量とインセンティブ情報を含む複数のデマンドレスポンス情報（以下ＤＲ）を受信するＤＲ受信部と、
受信した複数のＤＲの対象とする時間帯が重複する場合、受信した各々のＤＲの削減量を加算した電力の削減量を電力需要家の電力消費機器で削減可能なとき、受信した全てのＤＲを選択し、
全てのＤＲの削減量を加算した電力の削減量を電力需要家の電力消費機器で削減できないとき、受信したＤＲのうちＤＲに対応するインセンティブを削減量で除した値が最も大きいＤＲから順にＤＲの削減量の総和が、電力需要家の電力消費機器で削減可能な削減量を超えない範囲でＤＲを選択するＤＲ選択部と、
前記選択されたＤＲを送信した電力供給事業者へ、選択したＤＲの参加情報を送信するＤＲ送信部と、
を備え、
前記選択したＤＲの電力供給事業者において前記電力需要家と前記電力供給事業者との間のベース契約電力量から前記電力需要家の電力消費機器で削減する電力量を減ずる
ことを特徴とするデマンド制御装置。
ＤＲの削減量は、前記需要家の過去の電力消費量から推定された電力需要量であるベースラインの合計からの削減量である、
ことを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
前記ＤＲ選択部は、消費電力需要履歴から予測した削減可能量をもとに当該電力需要家が対象とする電力消費機器で削減可能か否かを判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
前記ＤＲ選択部で選択したＤＲにもとづき電力消費機器の制御情報を出力する、
ことを特徴とする請求項３に記載のデマンド制御装置。
前記ＤＲ選択部で選択したＤＲにもとづき取得したインセンティブを出力する、
ことを特徴とする請求項４に記載のデマンド制御装置。