JP6499534B2 - デマンドコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、商用電力系統から電力を購入して電力を消費する電力需要家で使用され、需要単位時間における需要平均電力の予測値が目標値を超過しないよう制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラに関する。

従来、この種の装置としては、需要単位時間における需要平均電力の予測値が目標値を超過しないよう監視し、予測値が目標値を超過する懸念が生じたときに警報を出力するとともに制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントロール装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された従来のものは、需要単位時間の需要平均電力の目標値を記憶する設定値記憶手段と、需要単位時間の経過時点の需要平均電力を予測する予測デマンド値演算手段と、需要平均電力の予測値が目標値を超えないよう負荷を抑制して使用電力を調整する調整電力演算手段と、を備えている。

この構成により、従来のものは、必要に応じて負荷を抑制して需要平均電力が目標値を超えないよう制御することができるようになっている。

特開昭６３−１９８５３０号公報

しかしながら、従来のものは、需要平均電力が目標値を超えるような電力消費の多いときに使用電力のピークカットを行うことを目的としたものであるので、ピーク時以外の省電力制御を実施することができないという課題があった。

また、従来のものは、需要平均電力の予測値が目標値を超えないよう負荷を抑制して使用電力を調整できるのは、抑制可能な電力値が予めわかっている場合に限られるので、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しては高精度で需要電力制御を実施することができないという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるデマンドコントローラを提供することを目的とする。

本発明のデマンドコントローラは、商用電力系統から電力を購入して電力を消費する電力需要家で使用され、所定のデマンド時限ごとに制御対象の電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラであって、前記デマンド時限の終了時のデマンド値を現時点において予測した予測デマンド値を算出する予測デマンド算出手段と、予め定められた目標デマンド値と前記予測デマンド値とが前記デマンド時限の終了時において一致するよう前記現時点で調整するための調整電力を算出する調整電力算出手段と、前記デマンド時限内の一部の期間において前記電力負荷に対する電力抑制を禁止する制御マスク期間と前記電力負荷に対する電力抑制を強制的に実施する強制抑制期間とを設定して間欠的な抑制を実施する間欠制御手段と、前記制御マスク期間の瞬時電力の平均値と前記強制抑制期間の瞬時電力の平均値との差を示す平均抑制電力を算出する平均抑制電力算出手段と、前記平均抑制電力に基づいて前記電力負荷の抑制を実施する抑制実施信号又は前記電力負荷の抑制を解除する抑制解除信号を出力する抑制制御手段と、を備え、前記抑制制御手段は、前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも大きく、前記平均抑制電力が前記調整電力以下であることを条件に前記抑制実施信号を出力して前記電力負荷の抑制を実施し、前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも小さく、前記電力負荷の抑制中であって前記平均抑制電力が前記調整電力の絶対値より小さいことを条件に前記抑制解除信号を出力して前記電力負荷の抑制を解除するものである。

本発明は、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるという効果を有するデマンドコントローラを提供することができるものである。

本発明の一実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム１のブロック構成図である。 本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが有する現在デマンド算出部、予測デマンド算出部、調整電力算出部の各機能についての説明図である。 本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが有する間欠制御部の機能についての説明図である。 本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが実行するメインルーチンのフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが実行する目標値収束制御処理のフローチャートである。

本実施形態では、本発明に係るデマンドコントローラをデマンドレスポンス制御システムに適用する例を挙げる。そこで、本実施形態を説明する前に、デマンドレスポンスに関する事項について説明する。

従来の電力供給システムでは、需要に合わせて供給側を変動させることで電力の需給バランスを一致させていた。電力が不足するときには発電所を作り発電量を増やして需給をバランスさせるという考え方である。

これに対し、電力需要家が需要量を変動させて電力の需給バランスを一致させることをデマンドレスポンスという。電力が不足するときには電力需要家における需要電力を減らして需給をバランスさせるという考え方である。このとき減らした需要電力は、発電により増やした電力と同等と見なすことができ、これをネガワットと称する。

多くの電力需要家に対して需要を抑制するための需要抑制指令によりネガワットを調達して、これを発電したと同等の価値を生み出す事業者がデマンドレスポンス事業の大きな役割を占める。この事業者をデマンドレスポンスアグリゲータ（単に「アグリゲータ」という）と称する。

アグリゲータは、系統運用者又は小売事業者からデマンドレスポンスの要請を受けて、その内容を解釈してコミュニティ内の電力需要家メンバの需要電力を制御するデマンドレスポンスサービスを実行する。これを実行するために、アグリゲータは、コミュニティ内の電力需要家メンバとそのデマンド資源等（負荷や発電機など）の情報を管理し、電力需要家の電力利用状況に関する情報を参照しながら、必要なネガワットを調達するための電力需要家を選択し、デマンドレスポンスへの参加の意思を反映して電力需要家の参加を調整する。アグリゲータは、参加する電力需要家に対してデマンド資源をコントロールするための需要抑制指令の情報を通知する。なお、需要抑制指令には、抑制目標値の情報が含まれる場合がある。

アグリゲータは、デマンドレスポンスの結果について正当な評価やルールに基づいて評価する仕組みが必要である。デマンドレスポンスの評価は、需要抑制指令がなかった場合の需要量と需要抑制指令を実行した結果の需要量との差を求めることによって行う。需要抑制指令を実行した結果の需要量は計測データで知ることができるが、需要抑制指令がなかったときの需要量は推定値を求めることになる。この推定値（需要平均電力の近未来の予測値）は、デマンドレスポンス実行による削減量を計測するために不可欠な指標になる。なお、アグリゲータは、需要量をワット又はワット時の単位を用いて通知する。

アグリゲータは、電力需要家がデマンドレスポンス制御をするときに、各電力需要家がそのときどれだけの電力抑制が可能かを示す情報を取得したい。この情報によって必要なネガワットを調達するための電力需要家を集める必要があるからである。

本発明は、従来の課題を解決するとともに、各電力需要家がどれだけの電力抑制が可能かを示す情報をアグリゲータに通知することもできるものである。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。

まず、本実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム１の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム１は、商用電力系統２、受変電設備３、発信装置付電力量計４、ネットワーク５、外部システム６、負荷設備１０、デマンドコントローラ１００を備えている。

商用電力系統２は、電力供給者（例えば電力会社）によって管理され、受変電設備３に電力を供給するものである。

受変電設備３は、商用電力系統２から電力供給を受けて負荷設備１０に電力を供給するようになっている。

発信装置付電力量計４は、商用電力系統２から受変電設備３に供給される需要電力量を計測し、そのデータをデマンドコントローラ１００に出力するようになっている。

外部システム６は、例えば、デマンドレスポンスを実施してネガワットを調達するアグリゲータであり、ネットワーク５を介してデマンドコントローラ１００に接続されている。外部システム６は、コミュニティ内の電力需要家メンバに備えられた、デマンドコントローラ１００を含む複数のデマンドコントローラ（図示省略）に接続されており、電力需要家メンバの需要電力を制御するデマンドレスポンスサービスを実行する事業者の一例である。

負荷設備１０は、開閉器１１及び１２を介して受変電設備３にそれぞれ接続された負荷１３及び１４を備えている。負荷１３は、デマンドコントローラ１００の制御対象外の負荷である。負荷１４は、デマンドコントローラ１００の制御対象の電力負荷の一例である。負荷１４は、デマンドコントローラ１００からの出力信号に基づいて、消費電力を変更する制御を行うデマンド制御用の制御回路１４ａを備えている。この負荷１４は、季節や運転状況等によって消費電力が変化する電力負荷であって、例えば、冷暖房の能力をフルパワーに対して数段階に調整可能な制御回路を備えたエアコンディショナである。

デマンドコントローラ１００は、目標デマンド記憶部１０１、時限信号発生部１０２、現在デマンド算出部１０３、予測デマンド算出部１０４、調整電力算出部１０５、間欠制御部１０６、抑制電力算出部１０７、目標値収束制御部１０８、制御指示部１０９、抑制期待値算出部１１０、情報交換部１１１、目標デマンド決定部１１２、警報発生部１１３、負荷制御部１１４を備えている。

このデマンドコントローラ１００は、例えば、種々の処理を実行するＣＰＵ、ＣＰＵの処理に必要な各種プログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵでの処理途中のデータ等が一時的に格納されるＲＡＭ、入出力インタフェース、ネットワークコントローラ等で構成される。ＲＯＭには、後述する制御マスク期間及び強制抑制期間の各時間長や目標デマンド値等のデータ、予測デマンド値や調整電力、平均抑制電力、抑制デマンド期待値等を求めるためのプログラムを含むデマンド制御を行うためのプログラムが記憶されている。ＣＰＵは、このプログラムを実行することにより、デマンド制御を行うことができる。

目標デマンド記憶部１０１は、予め定められた需要単位時間（デマンド時限と呼び３０分間とする）における需要平均電力の目標値のデータを記憶するようになっている。なお、以下の説明では、需要平均電力をデマンド値といい、需要平均電力の目標値を目標デマンド値という。デマンドコントローラ１００は、デマンド時限ごとにデマンド値を監視して各デマンド時限の終了時にデマンド値が目標デマンド値と一致するよう負荷設備１０の抑制制御を実施するものである。

時限信号発生部１０２は、デマンド時限を計時するものであって、デマンド時限の時刻情報を示す時限信号を現在デマンド算出部１０３、予測デマンド算出部１０４、調整電力算出部１０５に出力するようになっている。

現在デマンド算出部１０３は、発信装置付電力量計４から取得した需要電力量と、時限信号発生部１０２から取得した時刻情報と、に基づいて、デマンド時限の開始時点から現時点までの需要電力量（現在デマンド値という）を算出し、算出した現在デマンド値のデータを予測デマンド算出部１０４、抑制電力算出部１０７、情報交換部１１１に出力するようになっている。

予測デマンド算出部１０４は、時限信号発生部１０２から取得した時刻情報と、現在デマンド算出部１０３が算出した現在デマンド値と、に基づいて、デマンド時限の終了時における需要電力量の予測値（予測デマンド値という）を算出し、算出した予測デマンド値のデータを調整電力算出部１０５、目標値収束制御部１０８及び警報発生部１１３に出力するようになっている。この予測デマンド算出部１０４は、予測デマンド算出手段の一例である。

調整電力算出部１０５は、デマンド時限の終了時に目標デマンド値と予測デマンド値とが一致するよう、現時点で遮断すべき電力又は投入すべき電力（これらの電力を調整電力という）を算出し、算出した調整電力のデータを目標値収束制御部１０８及び警報発生部１１３に出力するようになっている。この調整電力算出部１０５は、調整電力算出手段の一例である。

ここで、現在デマンド算出部１０３、予測デマンド算出部１０４、調整電力算出部１０５の各機能について、図２を用いて説明する。図２において、横軸はデマンド時限、縦軸はデマンド値を示している。デマンド時限は０から３０分までとし、現時点をｔ１で示している。図中の時点ｔ０は、現時点ｔ１の微小期間前（例えば１０秒間前）の時点を示している。

図２において、現在デマンド算出部１０３は、現時点ｔ１に基づいて現在のデマンド時限（現デマンド時限という）における残り時間Ｔを［数１］により求める。

［数１］
残り時間Ｔ＝３０分−ｔ１

現在デマンド算出部１０３は、発信装置付電力量計４から入力する需要電力量のデータに基づき、デマンド時限の開始時点から現時点ｔ１までの需要電力量の積算値を求め、その値を２倍して３０分間の平均電力を求めてこれを現在デマンド値Ｄ１とする。

予測デマンド算出部１０４は、時点ｔ０と現時点ｔ１との間の微小期間におけるデマンド値の変化から、現時点ｔ１におけるデマンド値の傾きａを求める。この傾きａの値は、現時点ｔ１における瞬時電力を示す。予測デマンド算出部１０４は、予め定められた一定の計測周期で傾きａの値を求めることができるようになっている。傾きａの値を求める他の方法としては、例えば、時点ｔ０と現時点ｔ１との間の微小期間における需要電力量の変化から求めることもできる。なお、図中の傾きｂは、デマンド時限終了時点でのデマンド値が目標デマンド値Ｄと一致した場合の傾きを示している。

予測デマンド算出部１０４は、傾きａにおける残り時間Ｔのデマンド値の増加分Ｄ２を現在デマンド値Ｄ１に加算してデマンド時限終了時点の予測デマンド値Ｄ３を算出する。

予測デマンド値Ｄ３から目標デマンド値Ｄを差し引いたデマンド値Ｄ４は、傾きａと傾きｂとの差によって残り時間Ｔでどれ程のデマンド値の変化になるかを示しており、残り時間Ｔに対するデマンド値Ｄ４を３０分に比例換算した値はデマンド時限終了時のデマンド値を目標デマンド値Ｄと一致させるために現時点ｔ１で調整しなければならない電力を示す。この電力を調整電力という。

調整電力算出部１０５は、予測デマンド値、目標デマンド値及び残り時間Ｔに基づいて調整電力を［数２］により算出する。

［数２］
調整電力＝（予測デマンド値−目標デマンド値）×３０／残り時間Ｔ

ここで、３０及び残り時間Ｔの単位は「分」である。調整電力は、負荷１４に対して、正の値のときは遮断すべき電力を示し、負の値のときは投入可能な電力を示す。

図１に戻り、間欠制御部１０６は、例えば、デマンド時限の前半において、Ｎ分間について負荷１４の運転を抑制しない期間、すなわち電力抑制を禁止する期間（制御マスク期間という）を設け、Ｍ分間について負荷１４の運転を強制的に抑制する期間（強制抑制期間という）を設けることにより、負荷１４に対して間欠的に抑制を行うことができるようになっている。制御マスク期間及び強制抑制期間は、それぞれ、例えば５分間である。この間欠制御部１０６は、間欠制御手段の一例である。なお、間欠制御部１０６は、情報交換部１１１からの指示に従って、負荷制御部１１４に抑制制御を実施させるための抑制実施信号を制御指示部１０９に出力することもできるようになっている。

間欠制御部１０６の機能について図３を用いて具体的に説明する。図３は、横軸をデマンド時限、縦軸をデマンド値とし、デマンド制御の一例を示している。図３において、間欠制御部１０６は、デマンド時限の開始時点からＮ分間の制御マスク期間Ａを設け、この制御マスク期間Ａに続いてＭ分間の強制抑制期間Ｂを設けている。

間欠制御部１０６は、制御マスク期間Ａでは負荷１４の運転を抑制しない。この場合には、間欠制御部１０６は、負荷１４の抑制制御を解除するための抑制解除信号を制御指示部１０９に出力する。

一方、間欠制御部１０６は、強制抑制期間Ｂにおいて負荷１４の運転を強制的に抑制する。この場合には、間欠制御部１０６は、負荷制御部１１４に抑制制御を実施させるための抑制実施信号を制御指示部１０９に出力する。

なお、間欠制御部１０６は、制御マスク期間Ａ及び強制抑制期間Ｂの組をデマンド時限ごとに少なくとも１つ設けるのが好ましい。また、制御マスク期間Ａ及び強制抑制期間Ｂの各時間長は、デマンド時限ごとに一定とする。この制御マスク期間Ａ及び強制抑制期間Ｂの各時間長は、負荷の対象に応じて可変するのが好ましい。また、制御マスク期間Ａと強制抑制期間Ｂとを必ずしも同じ時間長にする必要はない。例えば、デマンドレスポンス制御システム１は、強制抑制期間Ｂを長くするに従って省エネ効果を高めることができる。

図１に戻り、抑制電力算出部１０７は、間欠制御部１０６が制御マスク期間及び強制抑制期間を設定して動作する際に、現在デマンド算出部１０３から現在デマンド値のデータを入力し、この現在デマンド値に基づいて抑制電力を算出するようになっている。

具体的には、抑制電力算出部１０７は、例えば５分間の制御マスク期間Ａでの瞬時電力の平均値Ｗａと、例えば５分間の強制抑制期間Ｂでの瞬時電力の平均値Ｗｂとから、５分間の平均抑制電力を［数３］により算出するようになっている。なお、抑制電力算出部１０７は、平均抑制電力算出手段の一例である。

［数３］
平均抑制電力＝Ｗａ−Ｗｂ

この平均抑制電力を抑制電力算出部１０７が算出することにより、デマンドコントローラ１００は、デマンド時限ごとに、現時点で強制抑制を実施した場合に実際に抑制できる電力値を把握することができる。そのため、デマンドコントローラ１００は、季節、曜日、時間帯等による負荷の運転状況に見合った抑制制御を行うことができる。

目標値収束制御部１０８は、目標デマンド記憶部１０１から目標デマンド値、予測デマンド算出部１０４から予測デマンド値、調整電力算出部１０５から調整電力、抑制電力算出部１０７から平均抑制電力の各データを入力するようになっている。目標値収束制御部１０８は、これらのデータに基づいてデマンド制御を実施するようになっている。この目標値収束制御部１０８は、抑制制御手段の一例である。

具体的には、目標値収束制御部１０８は、予測デマンド値＞目標デマンド値の場合には、平均抑制電力≦調整電力となるタイミングで負荷制御部１１４に抑制制御を実施させるための抑制実施信号を制御指示部１０９に出力するようになっている。また、目標値収束制御部１０８は、負荷制御部１１４が抑制制御中で、かつ、予測デマンド値＜目標デマンド値の場合には、平均抑制電力＜｜調整電力｜（調整電力の絶対値）となるタイミングで負荷１４の抑制制御を解除するための抑制解除信号を制御指示部１０９に出力するようになっている。さらに、目標値収束制御部１０８は、抑制制御を実施した時間情報を抑制期待値算出部１１０に出力するようになっている。

従来のデマンド制御は、予め定義されている電力抑制量と調整電力との比較判断により実施されていたので、デマンド時限の終了時にデマンド値が正確に目標デマンド値になるような制御はできなかった。これに対し、本実施形態におけるデマンドコントローラ１００は、抑制電力算出部１０７が算出した平均抑制電力と、調整電力算出部１０５が算出した調整電力との比較判断によってデマンド制御を実施するので、電力負荷の運転状況に見合った抑制制御を行うことができ、従来よりも高精度でデマンド制御を実施することができる。

制御指示部１０９は、間欠制御部１０６及び目標値収束制御部１０８の出力信号の論理和に基づいて所定の制御信号を負荷制御部１１４に出力するようになっている。

具体的には、制御指示部１０９は、間欠制御部１０６及び目標値収束制御部１０８の少なくとも一方から抑制実施信号を入力した場合には、負荷１４の運転を抑制するために抑制実施信号を負荷制御部１１４に出力するようになっている。一方、制御指示部１０９は、間欠制御部１０６及び目標値収束制御部１０８の少なくとも一方から抑制解除信号を入力した場合には、負荷１４の運転の抑制を解除するために抑制解除信号を負荷制御部１１４に出力するようになっている。

抑制期待値算出部１１０は、３０分間のデマンド時限のうち、抑制制御を実施していない期間（抑制未実施期間という）に抑制制御を実施した場合に期待できる抑制デマンド期待値を算出するようになっている。この抑制期待値算出部１１０は、抑制期待値算出手段の一例である。

具体的には、図３に示すように、抑制期待値算出部１１０は、間欠制御部１０６から制御マスク期間Ａ及び強制抑制期間Ｂの時間情報と、目標値収束制御部１０８から抑制制御を実施した時間情報Ｃと、を取得し、抑制未実施期間（Ｄ＋Ｅ）を算出するようになっている。また、抑制期待値算出部１１０は、抑制電力算出部１０７から平均抑制電力のデータを取得し、抑制デマンド期待値を［数４］により算出するようになっている。

［数４］
抑制デマンド期待値＝平均抑制電力×抑制未実施期間／３０

ここで、抑制未実施期間及び３０の単位は「分」である。抑制デマンド期待値は、抑制未実施期間に平均抑制電力で示される電力値の抑制を実施したときの３０分における抑制電力の平均値を示している。

抑制デマンド期待値を抑制期待値算出部１１０が算出することにより、デマンドコントローラ１００は、抑制デマンド期待値を外部システム６に提供することが可能となる。その結果、デマンドコントローラ１００は、当該需要家から現時点でどれだけのネガワットを調達できるかを外部システム６に判断させることが可能となり、アグリゲータによるデマンドレスポンスサービスのためのネガワット調達に資することができる。

なお、デマンドコントローラ１００は、外部システム６から需要抑制指令の通知を受けた場合に、抑制デマンド期待値の全部又は一部に相当する電力抑制を間欠制御部１０６によって抑制制御させることもできる。例えば、間欠制御部１０６は、強制抑制期間Ｂをデマンド時限の終了時までに延長した電力抑制を行うこともできる。

図１に戻り、情報交換部１１１は、外部システム６に対し、デマンド時限の終了時に、当該デマンド時限におけるデマンド値、平均抑制電力及び抑制デマンド期待値の情報をデマンド時限の時刻情報（例えばタイムスタンプ情報）とともに通知するようになっている。なお、情報交換部１１１は、通知手段、受信手段の一例である。

その結果、外部システム６は、通知を受けた各情報を用いて、デマンドレスポンスのサービスにおけるネガワット必要量の調達を行う需要家を選択して当該需要家に対する需要抑制指令や抑制目標値の情報を生成することができ、また、需要抑制を実施しなかった場合のデマンド値を想定して需要抑制を実施した結果のデマンド実績値との差分をネガワット値として評価することができる。前記の需要抑制を実施しなかった場合のデマンド想定値はベースラインと呼ばれ、一般的には過去のデマンド値の推移から近未来のデマンド値を予測して求められる。そして、情報交換部１１１は、外部システム６から、デマンドレスポンスの需要抑制指令の情報を受信する。なお、需要抑制指令には、外部システム６が設定したデマンド目標値又は抑制目標値とベースライン値の情報が含まれる場合がある。

目標デマンド決定部１１２は、情報交換部１１１を介して、外部システム６から需要抑制指令を受けた場合に、需要抑制指令に含まれるデマンド目標値又は抑制目標値とベースライン値の情報からネガワットを達成するための目標デマンド値を決定し、これが通常の目標デマンド値に代わって採用されるように目標デマンド記憶部１０１に出力するようになっている。この目標デマンド決定部１１２は、目標値変更手段の一例である。また、需要抑制情報に抑制目標値又はデマンド目標値を含まない場合は目標デマンド値を変更することなく抑制期待値算出部１１０が算出する抑制デマンド期待値の抑制を実現すべく抑制未実施期間の抑制が行われるように強制抑制期間を延長する。

具体的には、目標デマンド決定部１１２は、例えば、次の２つの方法のいずれかにより目標デマンド値を決定することができる。

（１）目標デマンド決定部１１２は、外部システム６からベースライン値と抑制目標値とを情報交換部１１１を介して取得し、ベースライン値から抑制目標値を減算して抑制期間の目標デマンド値を決定することができる。

（２）目標デマンド決定部１１２は、外部システム６から目標デマンド値を取得し、この値を抑制期間の目標デマンド値として決定することができる。

警報発生部１１３は、デマンド時限の開始時点以降において、予測デマンド値が目標デマンド値を超過するか否かを判断するようになっている。警報発生部１１３は、予測デマンド値が目標デマンド値を超過すると判断した場合には、例えば警報ブザーにより警報を発生する。

負荷制御部１１４は、制御指示部１０９から抑制実施信号を受信した場合には、負荷１４の運転を抑制する抑制信号を負荷１４に出力するようになっている。抑制信号は、負荷１４のデマンド制御用の制御回路１４ａに出力され、負荷１４の運転が抑制される。

一方、負荷制御部１１４は、制御指示部１０９から抑制解除信号を受信した場合には、負荷１４の運転の抑制を解除する解除信号を負荷１４に出力するようになっている。解除信号は、負荷１４のデマンド制御用の制御回路１４ａに出力される。その結果、デマンドレスポンス制御システム１は、負荷１４を通常運転に戻してデマンド値が目標デマンド値を超過しない範囲で運転することが可能となる。

次に、本実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム１の動作について図４及び図５を用いて説明する。図４は、１つのデマンド時限におけるデマンドレスポンス制御システム１が実行するメインルーチンのフローチャートである。図５はデマンドコントローラ１００が実行する目標値収束制御処理のフローチャートである。

図４に示すように、現在デマンド算出部１０３は、図２に示した残り時間Ｔを３０分とすることにより残り時間Ｔを初期化する（ステップＳ１１）。これにより、新たなデマンド時限が開始される。

間欠制御部１０６は、Ｎ分間の制御マスク時間を設定し、負荷１４の運転を抑制しないために抑制解除信号を制御指示部１０９に出力する（ステップＳ１２）。その結果、制御指示部１０９は、抑制解除信号を負荷制御部１１４に出力し、負荷１４の運転は抑制されない。

間欠制御部１０６は、制御マスク期間が終了したか否かを判断する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、制御マスク期間が終了したと判断されなかった場合には、処理をステップＳ１２に戻す。一方、ステップＳ１３において、制御マスク期間が終了したと判断された場合には、間欠制御部１０６は、Ｍ分間の強制抑制期間を設定し、負荷１４の運転を抑制するために抑制実施信号を制御指示部１０９に出力する（ステップＳ１４）。その結果、制御指示部１０９は、抑制実施信号を負荷制御部１１４に出力し、負荷１４の運転は強制的に抑制される。

間欠制御部１０６は、強制抑制期間が終了したか否かを判断する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、強制抑制期間が終了したと判断されなかった場合には、処理をステップＳ１４に戻す。一方、ステップＳ１５において、強制抑制期間が終了したと判断された場合には、抑制電力算出部１０７は、［数３］により平均抑制電力を算出する（ステップＳ１６）。

デマンドコントローラ１００は、後述する目標値収束制御処理（ステップＳ３０）を実行する。

現在デマンド算出部１０３は、デマンド時限が終了したか否かを判断する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、現在デマンド算出部１０３が、デマンド時限が終了したと判断されなかった場合には、処理をステップＳ３０に戻す。一方、ステップＳ１７において、デマンド時限が終了したと判断された場合には、抑制期待値算出部１１０は、［数４］により抑制デマンド期待値を算出する（ステップＳ１８）。

情報交換部１１１は、平均需要電力値及び抑制デマンド期待値の情報を時刻情報とともに外部システム６に送信する（ステップＳ１９）。

情報交換部１１１は、外部システム６から抑制指令を受信したか否かを判断する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において、外部システム６から抑制指令を受信したと判断されなかった場合には、現デマンド時限における処理を終了する。一方、ステップＳ２０において、外部システム６から抑制指令を受信したと判断された場合には、情報交換部１１１は、抑制目標値があるか否かを判断する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２０において、抑制目標値があると判断された場合には、目標デマンド決定部１１２は、抑制目標値を新たな目標デマンド値として、目標デマンド記憶部１０１に記憶された目標デマンド値を抑制目標値に書き換える（ステップＳ２２）。その結果、現デマンド時限の次のデマンド時限において、デマンドコントローラ１００は、新たな目標デマンド値を目標としてデマンド制御を実施する。

一方、ステップＳ２０において、抑制目標値があると判断された場合には、例えば、間欠制御部１０６は、現デマンド時限の次のデマンド時限において、強制抑制期間を制御マスク期間の終了時点からデマンド時限の終了時まで設定し、この間で負荷１４の運転を強制的に抑制することができる（ステップＳ２３）。

次に、デマンドコントローラ１００が実行する前述のステップＳ３０の目標値収束制御処理について図５を用いて説明する。

予測デマンド算出部１０４は、時限信号発生部１０２から時刻情報と、現在デマンド算出部１０３から現在デマンド値及び目標デマンド値と、を取得する（ステップＳ３１）。

予測デマンド算出部１０４は、時限信号発生部１０２から取得した時刻情報と、現在デマンド算出部１０３が算出した現在デマンド値と、に基づいて、デマンド時限の終了時における予測デマンド値を算出する（ステップＳ３２）。

調整電力算出部１０５は、予測デマンド値、目標デマンド値及び残り時間Ｔに基づいて、［数２］により調整電力を算出する（ステップＳ３３）。

警報発生部１１３は、予測デマンド値が目標デマンド値を超えているか否かを判断する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４において、予測デマンド値が目標デマンド値を超えていると判断された場合には、警報発生部１１３は、警報信号を出力する（ステップＳ３５）。

目標値収束制御部１０８は、平均抑制電力が調整電力値以下か否かを判断する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６において、平均抑制電力が調整電力値以下（「Ｙｅｓ」）と判断された場合には、目標値収束制御部１０８は、抑制実施信号を制御指示部１０９に出力して（ステップＳ３７）、メインルーチン（図４）に戻る。その結果、制御指示部１０９は、抑制実施信号を負荷制御部１１４に出力し、負荷１４の運転は強制的に抑制される。

前述のステップＳ３４において、予測デマンド値が目標デマンド値を超えていると判断されなかった場合には、目標値収束制御部１０８は、負荷制御部１１４が抑制制御中であるか否かを判断する（ステップＳ３８）。

ステップＳ３８において、負荷制御部１１４が抑制制御中である（「Ｙｅｓ」）と判断された場合には、目標値収束制御部１０８は、平均抑制電力が調整電力値の絶対値より小さいか否かを判断する（ステップＳ３９）。

ステップＳ３９において、平均抑制電力が調整電力値の絶対値より小さい（「Ｙｅｓ」）と判断された場合には、目標値収束制御部１０８は、抑制解除信号を制御指示部１０９に出力して（ステップＳ４０）、メインルーチン（図４）に戻る。その結果、制御指示部１０９は、抑制解除信号を負荷制御部１１４に出力し、負荷１４の運転の抑制は解除される。

なお、前述のステップＳ３６、Ｓ３８、Ｓ３９において「Ｎｏ」と判断された場合にはメインルーチン（図４）に戻る。

以上のように、本実施形態におけるデマンドコントローラ１００は、間欠制御部１０６が一定期間の電力抑制を強制的に実施して、その結果の電力データを使用して抑制電力算出部１０７が算出した平均抑制電力と、調整電力算出部１０５が算出した調整電力との比較判断によってデマンド制御を実施するので、負荷の運転状況に見合った抑制制御を行うことができ、従来よりも高精度でデマンド制御を実施することができる。

また、本実施形態におけるデマンドコントローラ１００は、抑制期待値算出部１１０が３０分間のデマンド時限の制御マスク期間を除く抑制未実施期間に抑制制御を実施した場合における抑制デマンド期待値を算出し、情報交換部１１１によって外部システム６に抑制デマンド期待値のデータを提供することができる。

したがって、本実施形態におけるデマンドコントローラ１００は、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができ、当該電力需要家が現時点でどれだけのネガワットを調達できるかを外部システム６に判断させることができる。

なお、前述の実施形態では、需要単位時間を一般的に用いられる３０分間としたが、本発明はこれに限定されるものではない。

以上のように、本発明に係るデマンドコントローラは、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるという効果を有し、商用電力系統から電力を購入して電力を消費する電力需要家で使用され、需要単位時間における需要平均電力の予測値が目標値を超過しないよう制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラとして有用である。また、電力需要家における抑制デマンド期待値を外部システム６に提供することが可能となり、その結果、当該電力需要家が現時点でどれだけのネガワットを調達できるかを外部システムに判断させることが可能となり、アグリゲータによるデマンドレスポンスサービスのためのネガワット調達に資することができる。

１ デマンドレスポンス制御システム
２ 商用電力系統
６ 外部システム（事業者）
１４ 負荷（電力負荷）
１００ デマンドコントローラ
１０１ 目標デマンド記憶部
１０２ 時限信号発生部
１０３ 現在デマンド算出部
１０４ 予測デマンド算出部（予測デマンド算出手段）
１０５ 調整電力算出部（調整電力算出手段）
１０６ 間欠制御部（間欠制御手段）
１０７ 抑制電力算出部（平均抑制電力算出手段）
１０８ 目標値収束制御部（抑制制御手段）
１０９ 制御指示部
１１０ 抑制期待値算出部（抑制期待値算出手段）
１１１ 情報交換部（通知手段、受信手段）
１１２ 目標デマンド決定部（目標値変更手段）
１１３ 警報発生部
１１４ 負荷制御部

Claims (4)

1. 商用電力系統から電力を購入して電力を消費する電力需要家で使用され、所定のデマンド時限ごとに制御対象の電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラであって、
   前記デマンド時限の終了時のデマンド値を現時点において予測した予測デマンド値を算出する予測デマンド算出手段と、
   予め定められた目標デマンド値と前記予測デマンド値とが前記デマンド時限の終了時において一致するよう前記現時点で調整するための調整電力を算出する調整電力算出手段と、
   前記デマンド時限内の一部の期間において前記電力負荷に対する電力抑制を禁止する制御マスク期間と前記電力負荷に対する電力抑制を強制的に実施する強制抑制期間とを設定して間欠的な抑制を実施する間欠制御手段と、
   前記制御マスク期間の瞬時電力の平均値と前記強制抑制期間の瞬時電力の平均値との差を示す平均抑制電力を算出する平均抑制電力算出手段と、
   前記平均抑制電力に基づいて前記電力負荷の抑制を実施する抑制実施信号又は前記電力負荷の抑制を解除する抑制解除信号を出力する抑制制御手段と、
   を備え、
   前記抑制制御手段は、
   前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも大きく、前記平均抑制電力が前記調整電力以下であることを条件に前記抑制実施信号を出力して前記電力負荷の抑制を実施し、
   前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも小さく、前記電力負荷の抑制中であって前記平均抑制電力が前記調整電力の絶対値より小さいことを条件に前記抑制解除信号を出力して前記電力負荷の抑制を解除するものであることを特徴とするデマンドコントローラ。
2. 前記制御マスク期間と、前記強制抑制期間と、前記抑制制御手段による前記電力負荷の抑制の実施期間とを前記デマンド時限から差し引いた残り時間において前記平均抑制電力による電力抑制を実施したときの前記デマンド時限におけるデマンド値の抑制期待値を算出する抑制期待値算出手段と、
   複数の電力需要家における需要電力を制御するデマンドレスポンスサービスを実行し前記各電力需要家が削減した需要電力を調達する事業者に前記抑制期待値を通知する通知手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のデマンドコントローラ。
3. 前記事業者は、所定の電力需要家に対して需要を抑制するための需要抑制指令を通知するものであって、
   前記需要抑制指令を受信する受信手段をさらに備え、
   前記間欠制御手段は、前記受信手段が前記需要抑制指令を受信したことを条件に、前記強制抑制期間の終了時から前記デマンド時限の終了時までを強制抑制期間として延長して前記電力負荷の抑制を実施するものであることを特徴とする請求項２に記載のデマンドコントローラ。
4. 前記受信手段が受信した前記需要抑制指令に抑制目標値の情報が含まれていることを条件に、前記目標デマンド値を前記抑制目標値だけ差し引いた目標デマンド値に変更する目標値変更手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のデマンドコントローラ。

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