JP6512510B2 - 給電調整装置、給電調整方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、一般に給電調整装置、給電調整方法、およびプログラムに関するものである。より詳細には、電力供給を管理する事業者に用いられる給電調整装置、給電調整方法、およびプログラムに関するものである。

電力会社は、時間帯や季節ごとの電力需要格差を縮小するために、電力負荷の平準化を図ることが好ましい。そこで、特許文献１では、電気料金が安い深夜電力時間帯等の特定時間帯における電力負荷の極端な増減を平準化する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２４３２５号公報

近年、電力自由化が進められており、発電の自由化および小売の自由化が促進されることが予想される。

電力小売事業者、アグリゲータ等のように建物への電力供給を管理する事業者は、電力の供給元から所定量の電力を買い取る契約を結び、この買い取った電力を顧客へ売電している。一般に事業者は、売電量の計画を売電計画として予め決めている。また、供給電力が売電計画を上回った場合、事業者は、超過分の電力に対する料金を別途支払う必要があり、余分なコストがかかってしまう。

そこで、事業者にとっては、電力供給の低コスト化および電力供給の安定化を図るために、売電計画に沿った電力供給が実現されることが望ましい。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力供給を管理する事業者にとって電力供給の低コスト化および電力供給の安定化を図ることができる給電調整装置、給電調整方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の給電調整装置は、建物への電力供給を管理する事業者によって用いられる給電調整装置であって、前記建物は、貯湯式の電気給湯器または貯湯式のコージェネレーション装置を給湯器として備えており、前記建物に対して前記事業者によって予め決められた総売電計画量の時間推移を示す売電計画を記憶する計画記憶部と、前記建物へ供給されている総電力の計測値を取得する計測データ取得部と、前記計測値に基づく前記建物への総電力供給量が前記総売電計画量に一致するように、前記給湯器に湯沸し動作を実行させることで、前記建物が受電する電力を調整する電力調整を行うリアルタイム調整部と、前記給湯器が所定時刻までに湯を生成する湯沸し動作のスケジュールを記憶するスケジュール記憶部と、前記リアルタイム調整部が行った前記電力調整に応じて前記スケジュールを変更し、変更された前記スケジュールに応じて前記売電計画を変更する計画調整部とを備えることを特徴とする。

本発明の給電調整方法は、給電調整装置に用いられる給電調整方法であって、建物は、貯湯式の電気給湯器または貯湯式のコージェネレーション装置を給湯器として備えており、前記建物へ供給されている総電力の計測値を計測データ取得部が取得し、前記計測値に基づく前記建物への総電力供給量が前記建物に対して事業者によって予め決められた
総売電計画量に一致するように、前記給湯器に湯沸し動作を実行させることで、前記建物が受電する電力を調整する電力調整をリアルタイム調整部が行い、前記リアルタイム調整部が行った前記電力調整に応じて、計画調整部が、前記給湯器が所定時刻までに湯を生成する湯沸し動作のスケジュールを変更し、変更された前記スケジュールに応じて前記売電計画を変更することを特徴とする。

本発明のプログラムは、コンピュータを、上述の給電調整装置として機能させることを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、電力供給を管理する事業者にとって電力供給の低コスト化および電力供給の安定化を図ることができるという効果がある。

実施形態の給電調整システムの構成を示すブロック図である。 図２Ａは、電力調整がなされなかった場合の売電計画と３０分積算値とを示す図である。図２Ｂは、電力調整がなされなかった場合の電気給湯器による湯沸しスケジュールを示す図である。図２Ｃは、電力調整がなされなかった場合の燃料電池による湯沸しスケジュールを示す図である。 実施形態の３０分積算値の予測処理を説明するための説明図である。 図４Ａは、電力調整がなされた場合の売電計画および３０分積算値を示す図である。図４Ｂは、電力調整がなされた場合の電気給湯器による湯沸しスケジュールを示す図である。図４Ｃは、電力調整がなされた場合の燃料電池による湯沸しスケジュールを示す図である。

（実施形態）
近年、電力自由化および規制緩和によって、新規の事業者がエンドユーザである建物（需要家）への電力供給の管理事業に参入することが考えられる。エンドユーザへの電力供給を管理する事業者としては、電力小売事業者、アグリゲータ（Aggregator）等がある。たとえば、電力小売事業者には、特定規模電気事業者（PPS：Power Producer and Supplier）、一般電気事業者の小売部門などが該当する。また、アグリゲータには、集合住宅のエネルギー管理を行うＭＥＭＳアグリゲータ（MEMS：Mansion Energy Management System）、ビルのエネルギー管理を行うＢＥＭＳアグリゲータ（BEMS：Building Energy Management System）などがある。また、電力小売事業者が提供するサービスには、ＭＥＭＳアグリゲータ、ＢＥＭＳアグリゲータなどのサービスが含まれてもよい。なお、電力供給を管理する事業者としては、建物に対する電力供給を管理できればよく、上述の例に限定されることはない。

建物とは、住宅、ビルの店子（テナント、賃貸事務所、賃貸店舗）、図書館および病院等の施設など、電力の使用に関して契約可能な建物であればよい。また、建物には、この建物に付属する庭、駐車場、道路なども含まれてもよい。

以下、電力供給を管理する事業者が電力小売事業者である例について説明する。

電力小売事業者は、発電事業者から、相対取引、取引所取引によって所定量の電力を買い取り、この買い取った電力をエンドユーザである建物へ売電する。電力小売事業者が買い取る電力の価格、発電事業者から電力を受け取る期間などは、発電事業者との相対契約、または電力取引所での入札などによって決定される。なお、発電事業者には、一般電気事業者の発電部門、卸電気事業者の発電部門、特定電気事業者の発電部門、特定規模電気事業者の発電部門、再生可能エネルギー事業者等が該当する。

そして電力小売事業者は、総売電計画量の時間推移を売電計画（全体売電計画）として予め決めている。総売電計画量は、電力小売事業者が売電を計画している総電力であり、電力小売事業者が、需要予測などに基づいて作成する。電力小売事業者は、作成した売電計画を送配電事業者（系統運用者）に提出する。その後、電力小売事業者は、契約した複数の建物のそれぞれに対して電力を売電（供給）する。送配電事業者は、送配電ネットワークを運営して、系統全体の電力の需給バランスを維持する。

しかしながら、電力小売事業者は、実際に供給される建物への総供給電力が総売電計画量を上回った場合、総売電計画量を上回る電力（補填された電力）に対するインバランス料金を送配電事業者へ支払う必要があり、余分なコストがかかってしまう。

本実施形態では、電力小売事業者が複数の住宅に対して電力を供給する場合を例にして説明する。住宅は、集合住宅の住戸、戸建て住宅のいずれでもよい。

図１に示すように、以下に説明する給電調整装置１０を用いて、複数の住宅９のそれぞれにおける湯沸し動作のスケジュール（湯沸しスケジュール）を調整する給電調整システムが構成されている。給電調整装置１０は、電力小売事業者によって管理されるサーバ装置であり、インターネット等を含む広域通信網６を通して他の通信端末と通信することができる。

図１に示す構成例では、個々の住宅９には、住宅９で使用する電気機器２２について、動作状態の監視および制御を可能にするコントローラ２１が配置されている。コントローラ２１は広域通信網６に接続しており、給電調整装置１０とコントローラ２１とは、広域通信網６を通して通信することができる。

コントローラ２１は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）のコントローラであることが望ましい。このコントローラ２１は、電気機器２２と通信することにより、電気機器２２の動作状態を監視し、また電気機器２２の動作状態を制御することが可能である。つまり、電気機器２２は、コントローラ２１と通信することにより、コントローラ２１に動作状態を送信し、コントローラ２１からの指示を受信する。

コントローラ２１と電気機器２２との間の通信の方式は、電波を伝送媒体とする無線通信、電力線あるいは専用線を伝送媒体とする有線通信などから選択される。無線通信の仕様は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、特定小電力無線局、Bluetooth（商標）などから適宜に選択され、有線通信の仕様は、電力線搬送通信、有線ＬＡＮなどから適宜に選択される。コントローラ２１が電気機器２２との通信に、無線ＬＡＮあるいは有線ＬＡＮの仕様を用いる場合、コントローラ２１は、電気機器２２と直接通信せずに、ルータを通して電気機器２２と通信する構成を採用することが可能である。コントローラ２１と電気機器２２との間の通信における上位層の通信プロトコルは、たとえば、ECHONET Lite（商標）の規格を満足するように定められる。

さらに、住宅９には分電盤２３が配置されている。分電盤２３は、電力小売事業者の売電電力を、送配電事業者が運営する電力系統８から受電し、この受電した電力を複数系統の分岐回路２４に分岐させる。つまり、分電盤２３は、電力系統８から受電した交流電力を、複数系統の分岐回路２４に分岐させる。

分電盤２３は、一般的に、電力系統８から電力を受電する１個の主幹ブレーカと、主幹ブレーカの負荷側の電路に接続された複数個の分岐ブレーカとを筐体の中に備える。分岐回路２４は、主幹ブレーカの負荷側の電路を複数系統に分岐させることにより形成され、分岐回路２４ごとに分岐ブレーカが挿入される。たとえば、分電盤２３では、主幹ブレーカの負荷側の電路が、細長い板状に形成された導電バーにより形成され、複数個の分岐ブレーカにおける電源側の端子が導電バーに電気的に接続されることにより、複数系統の分岐回路２４が形成される。

分電盤２３には、計測装置２５が付設される。計測装置２５は、分電盤２３の筐体の内部に配置される構成と、分電盤２３の筐体の外部に配置される構成とのいずれかが採用される。計測装置２５は、複数系統の分岐回路２４に一対一に対応する複数個の電流センサを備える。電流センサは分岐回路２４ごとに電流を計測する。電流センサは、分岐ブレーカの電源側と負荷側とのどちらで電流を計測してもよい。また、計測装置２５は、主幹回路の電流を計測する電流センサを備えていてもよい。

電流センサは、コアレス型のコイルであるロゴスキーコイルを用いる。ただし、この種の用途で用いる電流センサは、環状コアを備えるカレントトランス、ホール素子、ＧＭＲ（Giant Magnetic Resistances）素子のような磁気抵抗素子、シャント抵抗などから選択可能である。

計測装置２５は、主幹ブレーカの２次側で、分岐回路２４の線間の電圧を計測する。また、計測装置２５は、計測された電圧値を、電流センサが分岐回路２４ごとに計測した電流値と併せて、複数の分岐回路２４のそれぞれで消費した電力値を定期的に計算する。分岐回路２４には、１台の電気機器２２が接続される場合と、複数台の電気機器２２が接続される場合とがある。したがって、計測装置２５から出力される分岐回路２４ごとの電力値は、１台の電気機器２２だけの電力値である場合と、複数台の電気機器２２の電力値の合計である場合とがある。

コントローラ２１は、計測装置２５と通信することにより、分岐回路２４ごとに消費された電力値のデータを取得することができる。コントローラ２１と計測装置２５との間の通信の方式は、電波を伝送媒体とする無線通信、電力線あるいは専用線を伝送媒体とする有線通信などから選択される。

本実施形態において、住宅９内には複数の電気機器２２があり、複数の電気機器２２には、貯湯式の電気給湯器２２Ａが含まれる場合がある。図１においては、住宅９１が電気給湯器２２Ａを備えている。なお、住宅９１以外の他の１または複数の住宅９も、電気給湯器２２Ａを備えていてもよい。

貯湯式の電気給湯器２２Ａは、電気給湯ユニットに貯湯タンクを付設しており、分岐回路２４を通して供給される交流電力を用いて湯沸し動作を行い、生成した湯を貯湯タンクに貯めておく（貯湯）。電気給湯器２２Ａは、ヒートポンプ式、ヒータ式のいずれでもよい。電気給湯器２２Ａは、他の電気機器２２と同様に、コントローラ２１からの指示によって湯沸し動作を制御される。

そして、電気給湯器２２Ａは、分岐回路２４に一対一に接続されており、コントローラ２１は、電気給湯器２２Ａが消費した電力値を他の電気機器２２が消費した電力値と区別することができる。

さらに、住宅９が貯湯式のコージェネレーション装置を備える場合もある。図１においては、住宅９２が貯湯式のコージェネレーション装置として燃料電池２６を備えている。本実施形態では、貯湯式のコージェネレーション装置として燃料電池２６を用いるが、内燃機関を用いる貯湯式のコージェネレーション装置でもよい。なお、住宅９２以外の他の１または複数の住宅９も、燃料電池２６を備えていてもよい。

分電盤２３の主幹ブレーカの負荷側の電路からは、連系ブレーカが挿入された連系回路２７が分岐しており、燃料電池２６は、連系回路２７に一対一に接続されている。燃料電池２６の発電電力は、分電盤２３を通して電気機器２２が接続された他の分岐回路２４に供給される。電気機器２２は、燃料電池２６の発電時において、電力系統８から供給される交流電力と、燃料電池２６の発電電力との両方を受電可能となる。

燃料電池２６は、メタンあるいはプロパンを含む燃料ガスの改質により生成した水素ガスを用いる貯湯式のコージェネレーション装置であって、発電ユニットに貯湯タンクが付設されている。発電ユニットは、燃料電池ユニットを用いて発電し、交流電力を供給する。さらに発電ユニットは、発電動作時に生じる排熱を利用して湯を生成する。貯湯タンクは、発電ユニットの発電動作時に生成された湯を貯める。すなわち、燃料電池２６は、発電と湯沸かしとの両方の機能を有している。

燃料電池２６は、コントローラ２１と通信することにより、コントローラ２１に動作状態（貯湯量、発電量などのデータ）を送信し、コントローラ２１からの指示を受信する。すなわち、燃料電池２６は、他の電気機器２２と同様に、コントローラ２１からの指示によって湯沸し動作（発電動作）を制御される。

コントローラ２１は、計測装置２５から取得した各分岐回路２４の電力値を合計し、この合計した電力値を住宅９で消費した電力（主幹電力）として、内蔵時計が計時している日時と対応付ける。内蔵時計は、たとえば、リアルタイムクロックが用いられる。コントローラ２１は、主幹電力値と、主幹電力値が計測された日時とを含む計測データを生成する。

また、個々の住宅９において電力系統８から受電する電力量を計測する通信機能付きの電力メータ（所謂、スマートメータ）を住宅９毎に設けて、コントローラ２１は、この電力メータの計測データを主幹電力値として取得して用いてもよい。なお、電力メータとコントローラ２１との間の通信は、所謂Ｂルート経由で行われる。

そして、コントローラ２１は、主幹電力の計測データを給電調整装置１０へ送信する機能を備える。

以下、給電調整装置１０の動作について説明する。ただし、本実施形態は、給電調整装置１０の一態様であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜に設計を変更することが可能である。

給電調整装置１０は、住宅９における電気給湯器２２Ａおよび燃料電池２６の各湯沸しスケジュールを変更することで、電力の需要側の電力負荷を調節する電力調整を行い、さらに売電計画を変更する機能を有する。

給電調整装置１０は、インターフェイス部１０ａ（以下、インターフェイス部を「Ｉ／Ｆ部」という）を備える。Ｉ／Ｆ部１０ａは、各種データ、各種情報が含まれた信号を広域通信網６を通して授受する通信のインターフェイス機能を有する。

給電調整装置１０は、さらに処理部１００を備える。処理部１００は、Ｉ／Ｆ部１０ａを用いて、コントローラ２１などと通信することができる。処理部１００は、計画記憶部１０ｂ、スケジュール記憶部１０ｃ、計測データ処理部１０ｄ、計測データ取得部１０ｅ、調整部１０ｆ、指示部１０ｉを備える。

計画記憶部１０ｂは、売電計画（全体売電計画）を記憶している。電力小売事業者は、電力系統８を介して全ての住宅９へ売電する総電力の計画値を、計画単位（単位時間）毎の総売電計画量として予め設定しており、売電計画は、計画単位毎の総売電計画量の時間推移を示す。電力小売事業者は、複数の住宅９の総電力需要を予測し、この予測結果に基づいて総売電計画量を設定する。なお、総売電計画量には、電気給湯器２２Ａの湯沸し動作に要する電力（電気給湯器２２Ａの消費電力）も含まれている。

図２Ａは、電力小売事業者が設定した計画期間Ｔ１に亘る売電計画を例示する。計画期間Ｔ１の時間長さは２４時間である。売電計画は、３０分を計画単位Ｔ１０にして、３０分毎に総売電計画量Ｑ１が設定されており、総売電計画量Ｑ１は、３０分間の積算電力（３０分積算値）で表される。なお、計画期間Ｔ１の時間長さは２４時間に限定されるものではない。また、計画単位Ｔ１０の時間長さも３０分に限定されるものではない。

スケジュール記憶部１０ｃは、住宅９のそれぞれが備える電気給湯器２２Ａ、燃料電池２６の各湯沸しスケジュールに関するデータを記憶している。電気給湯器２２Ａの湯沸し動作では、当該電気給湯器２２Ａを備える住宅９において、電気給湯器２２Ａの湯沸し動作に要する電力が消費される。また、燃料電池２６の湯沸し動作では、当該燃料電池２６を備える住宅９に対して、電力系統８からの商用電力と燃料電池２６の発電電力との両方が供給される。

湯沸しスケジュールは、各住宅９における湯の使用履歴、各住宅９の居住者の要望などに基づいて、電力小売事業者によって予め作成されている。そして、湯沸しスケジュールの内容（電気給湯器２２Ａの消費電力、燃料電池２６の発電電力）は、電力小売事業者が設定した上述の売電計画に反映されている。

さらに、湯沸しスケジュールは、総売電計画量Ｑ１の平準化（ピーク値の抑制）を図ることができるように、湯沸し動作のタイミングが設定されることが望ましい。また、湯沸しスケジュールを作成する専用サーバを広域通信網６上に設けて、給電調整装置１０が広域通信網６を介して湯沸しスケジュールのデータを取得してもよい。また、給電調整装置１０が湯沸しスケジュールを作成する機能を備えていてもよい。

具体的に、スケジュール記憶部１０ｃは、図２Ｂ，図２Ｃに示す湯沸しスケジュールを記憶している。図２Ｂは、住宅９１の電気給湯器２２Ａの湯沸しスケジュールであり、図２Ｃは、住宅９２の燃料電池２６の湯沸しスケジュールである。また、他の住宅９にも、電気給湯器２２Ａの湯沸しスケジュール、または燃料電池２６の湯沸しスケジュールが設定されており、スケジュール記憶部１０ｃは、他の住宅９の湯沸かしスケジュールも記憶している。

図２Ｂに示すように、電気給湯器２２Ａには、計画期間Ｔ１内の時刻ｔ１までに目標量Ｖ１の湯を生成するための湯沸し動作２０１が設定されている。図２Ｃに示すように、燃料電池２６には、計画期間Ｔ１内の時刻ｔ１１までに目標量Ｖ１１の湯を生成するための湯沸し動作３０１が設定されている。

指示部１０ｉは、湯沸しスケジュールに基づいて、各住宅９のコントローラ２１へ、電気給湯器２２Ａの運転タイミング、燃料電池２６の運転タイミングを指示する。各住宅９のコントローラ２１は、計画部１０ｊによって指示された運転タイミングで、電気給湯器２２Ａ、燃料電池２６に湯沸し動作を実行させて貯湯させる。

また、各住宅９のコントローラ２１は、指示部１０ｉからの指示に対して、この指示内容を受け入れるか拒否するかを選択する機能を備えていてもよい。この場合、各住宅９のコントローラ２１は、指示部１０ｉからの指示を受け入れたときのみ、指示部１０ｉによって指示された運転タイミングで、電気給湯器２２Ａまたは燃料電池２６に湯沸し動作を実行させて貯湯させる。この選択処理は、ユーザによる手動選択処理、あるいは予め設定されている判断基準を用いたコントローラ２１による自動選択処理で実現される。自動選択処理で用いられる判断基準としては、たとえば、ユーザが予め設定した電気機器２２の使用スケジュールが用いられ、コントローラ２１は、指示部１０ｉからの指示が、電気機器２２の使用スケジュールに反していないか否かを判断する。

計測データ処理部１０ｄは、複数の住宅９のそれぞれのコントローラ２１から受信した各計測データに基づいて、複数の住宅９のそれぞれの主幹電力を足し合わせた合計値を総供給電力（総電力）として導出する。総供給電力は、電力系統８を介して全ての住宅９へ供給されている総電力である。

計測データ取得部１０ｅは、総供給電力のデータを計測データ処理部１０ｄから取得して、調整部１０ｆへ引き渡す。

調整部１０ｆは、リアルタイム調整部１０ｇ、計画調整部１０ｈを備える。そして、売電計画が計画記憶部１０ｂに既に記憶されており、各住宅９の湯沸しスケジュールがスケジュール記憶部１０ｃに既に記憶されており、現在時刻が計画期間Ｔ１内に達したとして、調整部１０ｆの動作を説明する。

図２Ａには、計画期間Ｔ１における総供給電力の３０分積算値Ｗ１（総電力供給量）の時間推移を一点鎖線で例示している。３０分積算値Ｗ１は、当初、総売電計画量Ｑ１に一致して変化している。なお、３０分積算値Ｗ１が、電力系統８を介して全ての住宅９へ供給されている総電力供給量に相当する。

電力小売事業者は、売電計画を作成する際に、計画期間Ｔ１における３０分積算値Ｗ１の時間推移を、売電計画と同時期における過去の実績等に基づいて予測し、この予測結果から総売電計画量Ｑ１を設定している。しかし、実際の３０分積算値Ｗ１は、天気（気温、湿度、風速、雲量、雨量等）、来客の有無、家人の健康状態などの条件が予測時と異なることによって、総売電計画量Ｑ１からずれる可能性がある。図２Ａにおいて、計画単位Ｔ１０１では、３０分積算値Ｗ１が総売電計画量Ｑ１を大きく下回り、計画単位Ｔ１０２では、３０分積算値Ｗ１が総売電計画量Ｑ１を大きく上回っている。なお、計画単位Ｔ１０を区別する場合、計画単位Ｔ１０１，Ｔ１０２，．．．の符号を用いる。

そこで、リアルタイム調整部１０ｇは、実際の３０分積算値Ｗ１の時間推移が総売電計画量Ｑ１の時間推移に沿うように、電力調整を行う。電力調整とは、電気給湯器２２Ａ、燃料電池２６の各湯沸し動作を実行させることで、住宅９が電力系統８から受電する電力が調整される処理である。

具体的に、リアルタイム調整部１０ｇは、図３に示すように、総供給電力の積算処理を３０分（計画単位Ｔ１０）毎に開始する。そして、リアルタイム調整部１０ｇは、積算処理を開始してから５分経過する毎に（５分経過時、１０分経過時、１５分経過時、２０分経過時、２５分経過時）、総供給電力の積算値Ｗ１１に基づいて３０分積算値Ｗ１を予測する。すなわち、リアルタイム調整部１０ｇは、計画単位Ｔ１０内の積算値Ｗ１１に基づいて５分毎に３０分積算値Ｗ１を予測する。そして、計画単位Ｔ１０が順次移行する度に、リアルタイム調整部１０ｇは、総供給電力の積算値をリセットして、計画単位Ｔ１０毎に新たな積算処理を開始する。

そして、リアルタイム調整部１０ｇは、３０分積算値Ｗ１の予測結果と総売電計画量Ｑ１との差分が所定値ΔＹ以内であるか否かを判定し、３０分積算値Ｗ１の予測結果と総売電計画量Ｑ１との差分が所定値ΔＹを上回ると判定した場合に、この計画単位Ｔ１０内の電力調整を開始する。すなわち、リアルタイム調整部１０ｇは、電力調整の必要性の有無を計画単位Ｔ１０のそれぞれにおいて５分毎に判定する。

指示部１０ｉは、リアルタイム調整部１０ｇによる電力調整の内容に基づいて、各住宅９のコントローラ２１へ、電気給湯器２２Ａの運転タイミング、燃料電池２６の運転タイミングをリアルタイムに指示する。各住宅９のコントローラ２１は、計画部１０ｊによって指示された運転タイミングで、電気給湯器２２Ａまたは燃料電池２６に湯沸し動作を実行させる。

ここで、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、リアルタイム調整部１０ｇによる電力調整がなされなかった場合の総売電計画量Ｑ１、３０分積算値Ｗ１、湯沸しスケジュールを示す。一方、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、リアルタイム調整部１０ｇによる電力調整がなされた場合の総売電計画量Ｑ１、３０分積算値Ｗ１、湯沸しスケジュールを示す。

計画期間Ｔ１において、当初、３０分積算値Ｗ１の予測結果と総売電計画量Ｑ１との差分が所定値ΔＹ未満であり、リアルタイム調整部１０ｇは、３０分積算値Ｗ１は総売電計画量Ｑ１に一致しているとみなす。

しかし、計画単位Ｔ１０１における３０分積算値Ｗ１の予測結果と総売電計画量Ｑ１との差分が所定値ΔＹ以上になると、リアルタイム調整部１０ｇは、計画単位Ｔ１０１における電力調整を開始する。この場合、３０分積算値Ｗ１の予測結果が総売電計画量Ｑ１を下回るので、リアルタイム調整部１０ｇは、燃料電池２６の湯沸し動作３０１のうち、計画単位Ｔ１０１の湯沸し動作を停止させる。すなわち、リアルタイム調整部１０ｇは、計画単位Ｔ１０１における発電電力を低減させて、総供給電力を増やすことで、計画単位Ｔ１０１における３０分積算値Ｗ１を増大方向に修正し、計画単位Ｔ１０１における３０分積算値Ｗ１を総売電計画量Ｑ１に一致させる。

また、計画単位Ｔ１０２における３０分積算値Ｗ１の予測結果と総売電計画量Ｑ１との差分が所定値ΔＹ以上になると、リアルタイム調整部１０ｇは電力調整を開始する。この場合、３０分積算値Ｗ１の予測結果が総売電計画量Ｑ１を上回るので、リアルタイム調整部１０ｇは、電気給湯器２２Ａの湯沸し動作２０１のうち、計画単位Ｔ１０２の湯沸し動作を停止させる。すなわち、リアルタイム調整部１０ｇは、計画単位Ｔ１０２における総供給電力を低減させて、計画単位Ｔ１０２における３０分積算値Ｗ１を減少方向に修正し、計画単位Ｔ１０２における３０分積算値Ｗ１を総売電計画量Ｑ１に一致させる。

なお、上述の電力調整は住宅９１，９２だけでなく、他の住宅９に対しても同様に行われる。この電力調整の対象となる住宅９は、３０分積算値Ｗ１の予測結果と総売電計画量Ｑ１との差分の大きさ、各住宅９の電気給湯器２２Ａの消費電力、燃料電池２６の発電電力の大きさなどに基づいて決定される。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、リアルタイム調整部１０ｇによる上述の電力調整がなされた場合の総売電計画量Ｑ１、３０分積算値Ｗ１、および湯沸しスケジュールを示す。

図４Ｂに示すように、電気給湯器２２Ａが、湯沸し動作２０１のうち計画単位Ｔ１０２の湯沸し動作を停止したことによって、住宅９１では、湯沸し動作２０１によって生成される湯量がＶ２となって、目標量Ｖ１より少なくなってしまう（Ｖ２＜Ｖ１）。

そこで、計画調整部１０ｈは、計画単位Ｔ１０２で電力調整が実行された場合、電気給湯器２２Ａによる新たな湯沸し動作２０２を時刻ｔ１までに追加して、不足湯量（Ｖ１−Ｖ２）を補う。湯沸し動作２０２では、時刻ｔ１までに目標量Ｖ３（＝Ｖ１−Ｖ２）の湯を生成する。

また、図４Ｃに示すように、燃料電池２６が、湯沸し動作３０１のうち計画単位Ｔ１０１の湯沸し動作を停止したことによって、住宅９２では、湯沸し動作３０１によって生成される湯量がＶ１２となって、目標量Ｖ１１より少なくなってしまう（Ｖ１２＜Ｖ１１）。

そこで、計画調整部１０ｈは、計画単位Ｔ１０１で電力調整が実行された場合、燃料電池２６による新たな湯沸し動作３０２を時刻ｔ１１までに追加して、不足湯量（Ｖ１１−Ｖ１２）を補う。湯沸し動作３０２では、時刻ｔ１１までに目標量Ｖ１３（＝Ｖ１１−Ｖ１２）の湯を生成する。

上述のように、計画調整部１０ｈは、電力調整に応じて、以降の湯沸しスケジュールを変更する。変更後の湯沸しスケジュール（図４Ｂ、図４Ｃ）は、変更前の湯沸しスケジュール（図２Ｂ、図２Ｃ）と同様に、各時刻ｔ１，ｔ１１までに、各目標量Ｖ１，Ｖ１１の湯を生成しておく必要がある。そこで、計画調整部１０ｈは、電力調整による不足湯量を補うための湯沸し動作２０２，３０２を追加する。

そして、計画調整部１０ｈは、湯沸しスケジュールの変更内容に応じて、売電計画を変更する。具体的に、電気給湯器２２Ａの湯沸し動作２０２によって増大する総供給電力、および燃料電池２６の湯沸し動作３０２によって減少する総供給電力を売電計画に反映させる。図４Ａでは、湯沸し動作２０２の実行期間に対応する計画単位Ｔ１０の総売電計画量Ｑ１を増大させ（図４Ａ中の４０２）、湯沸し動作３０２の実行期間に対応する計画単位Ｔ１０の総売電計画量Ｑ１を減少させる（図４Ａ中の４０１）。

そして、電力小売事業者は、総売電計画量Ｑ１が変更された計画単位Ｔ１０の開始時刻より所定時間以上前（例えば１時間以上前）に、変更後の売電計画を送配電事業者に提出する。この結果、当該計画単位Ｔ１０における総売電計画量Ｑ１の変更を反映させた売電計画が有効となる。

また、リアルタイム調整部１０ｇは、３０分積算値Ｗ１の予測結果が総売電計画量Ｑ１を下回っている場合、電気給湯器２２Ａの湯沸し動作を追加することで、３０分積算値Ｗ１を増大方向に修正し、３０分積算値Ｗ１を総売電計画量Ｑ１に一致させることもできる。

さらに、リアルタイム調整部１０ｇは、３０分積算値Ｗ１の予測結果が総売電計画量Ｑ１を上回っている場合、燃料電池２６の湯沸し動作を追加することで、３０分積算値Ｗ１を減少方向に修正し、３０分積算値Ｗ１を総売電計画量Ｑ１に一致させることもできる。

この場合、電気給湯器２２Ａおよび燃料電池２６は、湯沸し動作の追加によって増加する湯量を、以降で生成する必要がなくなる。そこで、計画調整部１０ｈは、電気給湯器２２Ａに対して追加された湯沸し動作に要する消費電力分だけ、以降の総売電計画量Ｑ１を減少させる。また、計画調整部１０ｈは、燃料電池２６に対して追加された湯沸し動作で発生する発電電力分だけ、以降の総売電計画量Ｑ１を増加させる。

上述の給電調整装置１０は、電力小売事業者（住宅９（建物）への電力供給を管理する事業者）によって用いられる。住宅９は、貯湯式の電気給湯器２２Ａまたは燃料電池２６（貯湯式のコージェネレーション装置）を給湯器として備えている。給電調整装置１０は、計画記憶部１０ｂと、計測データ取得部１０ｅと、リアルタイム調整部１０ｇとを備える。計画記憶部１０ｂは、住宅９に対して電力小売事業者によって予め決められた総売電計画量Ｑ１の時間推移を示す売電計画を記憶する。計測データ取得部１０ｅは、住宅９へ供給されている総電力の計測値を取得する。リアルタイム調整部１０ｇは、総電力の計測値に基づく住宅９への３０分積算値Ｗ１（総電力供給量）が総売電計画量Ｑ１に一致するように、給湯器（電気給湯器２２Ａ、燃料電池２６の少なくとも一方）に湯沸し動作を実行させることで、住宅９が受電する電力を調整する電力調整を行う。

電力小売事業者にとっては、電力供給の低コスト化および電力供給の安定化を図るために、売電計画に沿った電力供給が実現されることが望ましい。そこで、給電調整装置１０は、３０分積算値Ｗ１が総売電計画量Ｑ１に一致するように、電気給湯器２２Ａ、燃料電池２６に湯沸し動作を実行させることで電力調整を行う。したがって、３０分積算値Ｗ１が総売電計画量Ｑ１を上回ることによるインバランス料金の発生を給電調整装置１０によって抑制でき、電力小売事業者にとって電力供給の低コスト化を図ることができる。また、給電調整装置１０によって３０分積算値Ｗ１を総売電計画量Ｑ１に一致させることで、電力系統８全体の電力の需給バランスを維持することにも寄与できる。したがって、給電調整装置１０によって電力供給の安定化を図ることもできる。

また、給電調整装置１０は、スケジュール記憶部１０ｃと、計画調整部１０ｈとをさらに備えることが好ましい。スケジュール記憶部１０ｃは、給湯器が所定時刻までに湯を生成する湯沸し動作のスケジュール（湯沸しスケジュール）を記憶する。計画調整部１０ｈは、リアルタイム調整部１０ｇが行った電力調整に応じて湯沸しスケジュールを変更し、変更された湯沸しスケジュールに応じて売電計画を変更する。

したがって、給電調整装置１０は、電力調整を行ったとしても、この電力調整の結果に応じて、湯沸しスケジュールを変更して、湯量を確保することができる。さらには、変更後の湯沸しスケジュールに応じて、売電計画が変更されることで、電力小売事業者は、変更後の売電計画に基づいた電力調達を行うことが可能になる。

また、給電調整装置１０において、総売電計画量Ｑ１は、計画単位Ｔ１０（単位時間）毎の積算電力であることが好ましい。スケジュール記憶部１０ｃは、給湯器が所定時刻までに目標量の湯を生成する湯沸し動作のスケジュール（湯沸しスケジュール）を記憶する。リアルタイム調整部１０ｇは、住宅９へ供給される計画単位Ｔ１０毎の積算電力である３０分積算値Ｗ１を総電力供給量とし、３０分積算値Ｗ１が総売電計画量Ｑ１に一致するように電力調整を行う。計画調整部１０ｈは、リアルタイム調整部１０ｇが行った電力調整に応じて、給湯器が所定時刻までに目標量の湯を生成するように湯沸しスケジュールを変更し、変更された湯沸しスケジュールに応じて、売電計画を変更する。

したがって、給電調整装置１０は、計画単位Ｔ１０毎に電力調整を行うことができ、計画単位Ｔ１０毎に湯沸かしスケジュールおよび売電計画を変更することが可能になる。

また、給電調整装置１０において、リアルタイム調整部１０ｇは、３０分積算値Ｗ１と総売電計画量Ｑ１との差分が所定値以上になると予測した場合に、電力調整を開始することが好ましい。

したがって、３０分積算値Ｗ１と総売電計画量Ｑ１とが一致する精度が高くなる。

本実施形態の給電調整方法は、給電調整装置１０に用いられる。住宅９は、貯湯式の電気給湯器２２Ａまたは燃料電池２６（貯湯式のコージェネレーション装置）を給湯器として備えている。住宅９へ供給されている総電力の計測値を計測データ取得部１０ｅが取得する。リアルタイム調整部１０ｇは、総電力の計測値に基づく住宅９への３０分積算値Ｗ１（総電力供給量）が住宅９に対して電力小売事業者によって予め決められた総売電計画量Ｑ１に一致するように、給湯器（電気給湯器２２Ａ、燃料電池２６の少なくとも一方）に湯沸し動作を実行させる。すなわち、住宅９が受電する電力を調整する電力調整をリアルタイム調整部１０ｇが行う。

したがって、本実施形態の給電調整方法は上記同様に、インバランス料金の発生を抑制でき、電力小売事業者にとって電力供給の低コスト化を図ることができる。また、電力供給の安定化を図ることもできる。

また、上述の実施形態において給電調整装置１０は、コンピュータを搭載しており、このコンピュータがプログラムを実行することによって、上述の機能が実現されている。コンピュータは、プログラムを実行するプロセッサを備えたデバイスと、他の装置との間でデータを授受するためのインターフェイス用のデバイスと、データを記憶するための記憶用のデバイスとを主な構成要素として備える。プロセッサを備えたデバイスは、半導体メモリと別体であるＭＰＵ（Micro Processing Unit）のほか、半導体メモリを一体に備えるマイコン（Micro Controller）のいずれであってもよい。記憶用のデバイスは、半導体メモリのようにアクセス時間が短い記憶装置と、ハードディスク装置のような大容量の記憶装置とが併用される。

プログラムの提供形態としては、コンピュータに読み取り可能なＲＯＭ（Read Only Memory）、光ディスク等の記録媒体に予め格納されている形態、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給される形態等がある。

すなわち、プログラムは、コンピュータを、給電調整装置１０として機能させることを特徴とする。

したがって、コンピュータを給電調整装置１０として機能させるプログラムも、上記同様の効果を奏し得る。すなわち、このプログラムは、インバランス料金の発生を抑制でき、電力小売事業者にとって電力供給の低コスト化を図ることができる。また、電力供給の安定化を図ることもできる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１０ 給電調整装置
１００ 処理部
１０ｂ 計画記憶部
１０ｃ スケジュール記憶部
１０ｄ 計測データ処理部
１０ｅ 計測データ取得部
１０ｆ 調整部
１０ｇ リアルタイム調整部
１０ｈ 計画調整部
１０ｉ 指示部
２１ コントローラ
２２ 電気機器
２２Ａ 電気給湯器
２５ 計測装置
２６ 燃料電池（コージェネレーション装置）

Claims (5)

1. 建物への電力供給を管理する事業者によって用いられる給電調整装置であって、
   前記建物は、貯湯式の電気給湯器または貯湯式のコージェネレーション装置を給湯器として備えており、
   前記建物に対して前記事業者によって予め決められた総売電計画量の時間推移を示す売電計画を記憶する計画記憶部と、
   前記建物へ供給されている総電力の計測値を取得する計測データ取得部と、
   前記計測値に基づく前記建物への総電力供給量が前記総売電計画量に一致するように、前記給湯器に湯沸し動作を実行させることで、前記建物が受電する電力を調整する電力調整を行うリアルタイム調整部と、
   前記給湯器が所定時刻までに湯を生成する湯沸し動作のスケジュールを記憶するスケジュール記憶部と、
   前記リアルタイム調整部が行った前記電力調整に応じて前記スケジュールを変更し、変更された前記スケジュールに応じて前記売電計画を変更する計画調整部と
   を備えることを特徴とする給電調整装置。
2. 前記総売電計画量は、単位時間毎の積算電力であり、
   前記スケジュール記憶部は、前記給湯器が所定時刻までに目標量の湯を生成する湯沸し動作のスケジュールを記憶し、
   前記リアルタイム調整部は、前記建物へ供給される前記単位時間毎の積算電力を前記総電力供給量とし、前記総電力供給量が前記総売電計画量に一致するように前記電力調整を行い、
   前記計画調整部は、前記リアルタイム調整部が行った前記電力調整に応じて、前記給湯器が前記所定時刻までに目標量の湯を生成するように前記スケジュールを変更し、変更された前記スケジュールに応じて、前記売電計画を変更する
   ことを特徴とする請求項１記載の給電調整装置。
3. 前記リアルタイム調整部は、前記総電力供給量と前記総売電計画量との差分が所定値以上になると予測した場合に、前記電力調整を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の給電調整装置。
4. 給電調整装置に用いられる給電調整方法であって、
   建物は、貯湯式の電気給湯器または貯湯式のコージェネレーション装置を給湯器として備えており、
   前記建物へ供給されている総電力の計測値を計測データ取得部が取得し、
   前記計測値に基づく前記建物への総電力供給量が前記建物に対して事業者によって予め決められた総売電計画量に一致するように、前記給湯器に湯沸し動作を実行させることで、前記建物が受電する電力を調整する電力調整をリアルタイム調整部が行い、
   前記リアルタイム調整部が行った前記電力調整に応じて、計画調整部が、前記給湯器が所定時刻までに湯を生成する湯沸し動作のスケジュールを変更し、変更された前記スケジュールに応じて前記売電計画を変更する
   ことを特徴とする給電調整方法。
5. コンピュータを、請求項１乃至３いずれかの給電調整装置として機能させることを特徴とするプログラム。

Images