JP6640406B1

JP6640406B1 - エネルギー需要推定システム

Info

Publication number: JP6640406B1
Application number: JP2019116275A
Authority: JP
Inventors: 早川　秀樹; 秀樹早川; 研介亀尾
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2039-06-24
Also published as: JP2021002258A

Abstract

【課題】エネルギー消費者による電気需要及び熱需要を正確に推定できるエネルギー需要推定システムを提供する。【解決手段】エネルギー需要推定システムＳが、エネルギー消費者の推定電気需要及び推定熱需要を算出する推定需要算出処理を行う需要推定手段２と、需要推定手段２が算出した推定電気需要及び推定熱需要を最終結果とするか又は当該推定電気需要及び当該推定熱需要を修正するかを決定する推定需要評価手段３とを備え、需要推定手段２は、１回目の推定需要算出処理では消費者関連情報に基づいて推定電気需要及び推定熱需要を算出し、２回目以降の推定需要算出処理では前回算出した推定電気需要及び推定熱需要に対して所定の補正倍率を乗算して得られる値を新たな推定電気需要及び推定熱需要として算出し、推定需要評価手段３は購入量算出処理と補正要否判定処理と補正倍率決定処理とを行う。【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー消費者による電気需要及び熱需要を推定するエネルギー需要推定システムに関する。

特許文献１（特開２００５−１２２２５５号公報）には、家庭内の電力等のエネルギー使用量を推定するエネルギー需要推定システムが記載されている。このシステムでは、エネルギー消費者が活動する施設でのエネルギー消費者によるエネルギー使用量に影響を与える家族数、昼間在宅者の有無、床面積から、１日のエネルギー使用量の多い時間帯とエネルギー使用量の少ない時間帯における各時間帯別エネルギー使用量を推定し、次に２４時間に補間して１日の全ての時間帯におけるエネルギー使用量の変動パターンを推定し、その変動パターンに基づいて年間のエネルギー累積使用量を算出する。そして、算出したエネルギー累積使用量と過去の実績値との誤差が小さくなるように上記時間帯別エネルギー使用量を修正し、それに基づいてエネルギー累積使用量の算出を行うことを繰り返すことで、最終的に、過去の実績値と齟齬のない信憑性の高い１日のエネルギー使用量の変動パターンを推定しようとしている。

特開２００５−１２２２５５号公報

特許文献１において、算出したエネルギー累積使用量の修正を行うために用いている過去の実績値は、例えば過去の実際の購入電力量であると考えられる。特許文献１には、電力以外のガス等のエネルギー使用量を推定する例は記載されていないが、ガス等の燃料の場合も同様に、算出したエネルギー累積使用量の修正を行うために用いる過去の実績値は過去の実際の購入ガス量になると考えられる。このような修正手法が採用されているのは、特許文献１において、購入した電力が全て電気需要として活用され、購入したガスが全てガス給湯器で燃焼されて熱を発生させることで熱需要として活用されることが前提になっているためであると考えられる。

尚、購入したガス等の燃料が全て熱需要として活用されるのではなく、購入した燃料の一部が電気需要として活用され、購入した燃料の残部が熱需要として活用される場合がある。例えば、エネルギー消費者の電気需要及び熱需要を賄うための装置として、燃料電池などの熱電併給装置がある。この場合、熱電併給装置では、購入した燃料を消費して発電した電力でエネルギー消費者の電気需要を賄うことができ、その発電の際に発生する熱は回収されてエネルギー消費者の熱需要を賄うために利用できる。従って、特許文献１で想定されている、過去の実際の購入電力量のみによって電気需要に関する推定値を修正する手法や、過去の実際の購入燃料量（購入ガス量）のみによって熱需要に関する推定値を修正する手法は不正確な推定結果をもたらす可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー消費者による電気需要及び熱需要を正確に推定できるエネルギー需要推定システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るエネルギー需要推定システムの特徴構成は、エネルギー消費者が活動する施設での前記エネルギー消費者による電気需要及び熱需要に影響を与える消費者関連情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記エネルギー消費者が所定の推定対象期間内に前記施設で消費すると推定される推定電気需要及び推定熱需要を算出する推定需要算出処理を行う需要推定手段と、
前記需要推定手段が算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要が適当か否かを判定して、当該推定電気需要及び当該推定熱需要を最終結果とするか、又は、当該推定電気需要及び当該推定熱需要を修正するかを決定する推定需要評価手段とを備え、
前記需要推定手段は、１回目の前記推定需要算出処理では前記消費者関連情報に基づいて前記推定電気需要及び前記推定熱需要を算出し、２回目以降の前記推定需要算出処理では前回算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要に対して所定の補正倍率を乗算して得られる値を新たな前記推定電気需要及び前記推定熱需要として算出し、
前記推定需要評価手段は、購入量算出処理と、補正要否判定処理と、補正倍率決定処理とを行うように構成され、
前記購入量算出処理は、前記需要推定手段が算出した前記推定対象期間内での前記推定電気需要及び前記推定熱需要について、購入した燃料を消費して熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置が運転している間の電力出力によって前記推定電気需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した電力で前記推定電気需要の残部を賄い、前記熱電併給装置が運転している間の熱出力によって前記推定熱需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した燃料を消費して熱を発生するボイラの出力で前記推定熱需要の残部を賄うと仮定した場合における前記推定対象期間内での推定購入電力量及び推定購入燃料量を算出する処理であり、
前記補正要否判定処理は、前記推定対象期間内での前記エネルギー消費者にとっての基準購入電力量から前記推定購入電力量を減算して得られる購入電力誤差が所定の許容電力誤差範囲内であるという電力条件が満たされ、且つ、前記推定対象期間内での前記エネルギー消費者にとっての基準購入燃料量から前記推定購入燃料量を減算して得られる購入燃料誤差が所定の許容燃料誤差範囲内であるという燃料条件が満たされる場合、前記需要推定手段が算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要が適当であると判定して当該推定電気需要及び当該推定熱需要を最終結果とし、前記電力条件及び前記燃料条件の少なくとも一方が満たされない場合、前記需要推定手段が算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要が不適当であると判定して当該推定電気需要及び当該推定熱需要を最終結果としない処理であり、
前記補正倍率決定処理は、前記補正要否判定処理で前記推定電気需要及び前記推定熱需要が不適当であると判定された場合、前記購入電力誤差を前記推定購入電力量と前記熱電併給装置による前記推定対象期間内での推定発電電力量との和で除算した値に１を加算して得られる値を第１補正倍率とし、前記購入燃料誤差を前記ボイラでの前記推定対象期間内での仮想ボイラ消費燃料量で除算した値に１を加算して得られる値を第２補正倍率とし、前記第１補正倍率と前記第２補正倍率とを用いた計算値を第３補正倍率として、前記電力条件及び前記燃料条件の両方が満たされない場合には前記推定電気需要の補正倍率として前記第３補正倍率を採用し且つ前記推定熱需要の補正倍率として前記第２補正倍率を採用し、前記燃料条件のみが満たされない場合には前記推定電気需要の補正倍率として前記第３補正倍率を採用し且つ前記推定熱需要の補正倍率として前記第２補正倍率を採用し、前記電力条件のみが満たされない場合には前記推定電気需要の補正倍率として前記第１補正倍率を採用し且つ前記推定熱需要の補正倍率として前記第２補正倍率を採用することで、前記需要推定手段が行う前記推定需要算出処理で用いられる補正倍率を決定する処理である点にある。

上記特徴構成によれば、購入した燃料を消費して熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置が運転している間の電力出力によって推定電気需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した電力で推定電気需要の残部を賄い、熱電併給装置が運転している間の熱出力によって推定熱需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した燃料を消費して熱を発生するボイラの出力で推定熱需要の残部を賄うと仮定した場合において、推定需要評価手段が行う上記補正要否判定処理により、適当な推定電気需要及び推定熱需要が算出されるまで、補正倍率決定処理で決定された補正倍率を用いた推定電気需要及び推定熱需要の算出が繰り返し行われる。

更に、推定需要評価手段は、補正要否判定処理において、電力条件及び燃料条件の両方が満たされない場合には推定電気需要の補正倍率として第３補正倍率を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用する。つまり、購入電力誤差及び購入燃料誤差の両方に関連して定まる第３補正倍率を用いて推定電気需要が補正され、購入燃料誤差のみに関連して定まる第２補正倍率を用いて推定熱需要が補正される。また、推定需要評価手段は、補正要否判定処理において、燃料条件のみが満たされない場合には推定電気需要の補正倍率として第３補正倍率を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用する。つまり、購入電力誤差及び購入燃料誤差の両方に関連して定まる第３補正倍率を用いて推定電気需要が補正され、購入燃料誤差のみに関連して定まる第２補正倍率を用いて推定熱需要が補正される。また更に、推定需要評価手段は、補正要否判定処理において、電力条件のみが満たされない場合には推定電気需要の補正倍率として第１補正倍率を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用する。つまり、購入電力誤差のみに関連して定まる第１補正倍率を用いて推定電気需要が補正され、購入燃料誤差のみに関連して定まる第２補正倍率を用いて推定熱需要が補正される。このような推定電気需要及び推定熱需要の算出が繰り返し行われることで、最終的には推定需要算出処理で算出された推定電気需要及び推定熱需要が適当な値になると期待される。
従って、エネルギー消費者による電気需要及び熱需要を正確に推定できるエネルギー需要推定システムを提供できる。

本発明に係るエネルギー需要推定システムの別の特徴構成は、前記推定需要評価手段は、前記補正倍率決定処理において、前記需要推定手段が行う前記推定需要算出処理で用いられる前記補正倍率を所定の最小値と最大値との間の数値に制限するように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、補正倍率が最小値と最大値との間の数値に制限されることで、１回の補正による推定電力需要及び推定熱需要の増減幅が制限される。つまり、補正によって推定電力需要及び推定熱需要が大きな増減を繰り返すことを回避して、補正によって推定電力需要及び推定熱需要を収束させることができる。

エネルギー需要推定システムの構成を示す図である。熱電併給装置の構成を模式的に描いた図である。推定電気需要及び推定熱需要の算出例（実施例）を示す表である。推定電気需要及び推定熱需要の算出例（比較例）を示す表である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態に係るエネルギー需要推定システムＳについて説明する。
エネルギー需要推定システムＳは、エネルギー消費者が活動する住居などの施設でのエネルギー消費者による電気需要及び熱需要を推定するためのシステムである。本実施形態のエネルギー需要推定システムＳは、表示装置、演算処理装置、情報記憶装置、キーボードやマウスなどの情報入力受付機器を有する１台又は通信ネットワークで互いに接続された複数台のコンピュータ装置を用いて構成される。

図１は、エネルギー需要推定システムＳの構成を示す図である。エネルギー需要推定システムＳは、入力受付手段１と需要推定手段２と推定需要評価手段３とを備える。また、本実施形態のエネルギー需要推定システムＳは、出力手段５も備えている。

本実施形態では、図２に示すように、購入した電力と熱電併給装置１０の発電出力とによってエネルギー消費者の電気需要を賄い、熱電併給装置１０の熱出力とボイラ１１の出力とによってエネルギー消費者の熱需要を賄うことができる。熱電併給装置１０は、購入した燃料を消費して熱と電気とを併せて発生させる装置であり、例えば、燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などである。

＜入力受付手段＞
入力受付手段１は、エネルギー消費者が活動する施設でのエネルギー消費者による電気需要及び熱需要に影響を与える消費者関連情報の入力を受け付ける。例えば、入力受付手段１は、コンピュータ装置の情報入力受付機器を用いて実現される。施設が住居であり、エネルギー消費者がその住居の住人である場合、消費者関連情報は、例えば、住人の家族構成、住居の面積である。住人の家族構成は、例えば、宅外勤務者の人数、在宅者の人数、学生の人数である。住居の面積は、例えば、ＬＤＫの面積、寝室の面積、他の部屋の面積である。尚、消費者関連情報は上述したものに限定されず、適宜変更可能である。

また、入力受付手段１は、エネルギー消費者による所定期間での実際の購入電力量及び実際の購入燃料量についても、エネルギー消費者から情報の入力を受け付ける。本実施形態では、入力受付手段１が受け付けた実際の購入電力量及び実際の購入燃料量は、後述する基準購入電力量及び基準購入燃料量として用いられる。エネルギー消費者は、ボイラ１１の燃料としてガスを用いる場合であれば、購入ガス量を購入燃料量として入力すればよい。

入力受付手段１が受け付けた情報は、記憶手段４に記憶される。記憶手段４は、コンピュータ装置が備える情報記憶装置を用いて実現される。
記憶手段４には、後述する複数の演算式などの情報も記憶されている。

＜需要推定手段＞
需要推定手段２は、エネルギー消費者が所定の推定対象期間内に施設で消費すると推定される推定電気需要及び推定熱需要を算出する推定需要算出処理を行う。尚、需要推定手段２は、１回目の推定需要算出処理では消費者関連情報に基づいて推定電気需要及び推定熱需要を算出し、２回目以降の推定需要算出処理では前回算出した推定電気需要及び推定熱需要に対して所定の補正倍率を乗算して得られる値を新たな推定電気需要及び推定熱需要として算出する。本実施形態では、推定対象期間が１年間の場合を例に説明しているが、その長さは適宜変更可能である。

〔１回目の推定需要算出処理〕
以下に、需要推定手段２が行う１回目の推定需要算出処理について説明する。
上記推定対象期間が１年間の場合、需要推定手段２は、エネルギー消費者が１年間に施設で消費すると推定される推定電気需要及び推定熱需要を算出する推定需要算出処理を行う。先ず、需要推定手段２は、１年間の各月の代表日の推定電気需要及び推定熱需要を月別の値として算出する。

具体的に説明すると、需要推定手段２は、消費者関連情報のうち、住人の家族構成（宅外勤務者の人数、在宅者の人数、学生の人数）を参照して、月別の、住居での各住人の予測在室時間帯及び住居に設置されている照明機器などの一般電気機器の予測使用時間帯を決定する。例えば、月別の、宅外勤務者用及び在宅者用及び学生用の予測在室時間帯についての情報及び一般電気機器の予測使用時間帯についての情報のそれぞれが予め記憶手段４に記憶されており、需要推定手段２は、それらの情報に基づいて住居での各住人の予測在室時間帯及び一般電気機器の予測使用時間帯を決定する。また、需要推定手段２は、各住人の予測在室時間帯と住居の各部屋の面積とから、購入した電力を消費して空調を行う電気空調機器に関して、各部屋の予測時間帯別空調負荷（ＭＪ／ｈ）を算出する。更に、需要推定手段２は、「各部屋の予測時間帯別空調負荷／電気空調機器の効率／３．６（ＭＪ／ｋＷｈ）」という計算により、予測時間帯別空調電気使用量（ｋＷｈ／ｈ）を算出する。また、需要推定手段２は、住人による一般電気機器の予測使用時間帯と一般電気機器の消費電力とから、予測時間帯別家電電気使用量（ｋＷｈ／ｈ）を算出する。これらの計算は、記憶手段４に予め記憶されている演算式を用いて行われる。また、住居の各部屋には所定の電気空調機器及び一般電気機器が設置されているという前提であり、それらの電気空調機器の効率や一般電気機器の消費電力などの値も予め記憶手段４に記憶されている値が用いられる。

そして、需要推定手段２は、以上のように算出した、月別の予測時間帯別空調電気使用量と予測時間帯別家電電気使用量との和から、月別の予測時間帯別電気使用量（ｋＷｈ／ｈ）を算出する。そして、需要推定手段２は、月別の１日の中の各時間帯での予測時間帯別電気使用量Ｅ（ｋＷｈ／ｈ）に基づいて、月別の１日の合計の推定電気需要（ｋＷｈ／日）を算出する。

需要推定手段２は、消費者関連情報のうち、住人の家族構成（宅外勤務者の人数、在宅者の人数、学生の人数）を参照して、月別の１日の推定熱需要Ｑを算出する。例えば、月別の、宅外勤務者用及び在宅者用及び学生用の一人当たりの１日の推定熱需要（ＭＪ／日）が予め記憶手段４に記憶されており、需要推定手段２は、一人当たりの１日の推定熱需要（ＭＪ／日）に基づいて、月別の、住居での各住人による合計の１日の推定熱需要Ｑ（ＭＪ／日）を決定する。

需要推定手段２は、以上のように算出した各月の１日間の推定電気需要及び推定熱需要を各月の日数分積算することで各月の合計の推定電気需要及び推定熱需要を算出し、それらの値を１２カ月分合計することでエネルギー消費者が１年間に施設で消費すると推定される推定電気需要及び推定熱需要を算出する。

〔２回目の推定需要算出処理〕
需要推定手段２は、２回目以降の推定需要算出処理では、前回算出した推定電気需要及び推定熱需要に対して、後述するような推定需要評価手段３が行う補正倍率決定処理で決定された補正倍率を乗算して得られる値を新たな推定電気需要及び推定熱需要として算出する。つまり、１回目の推定需要算出処理で算出された推定電気需要及び推定熱需要が不適当な値であったとしても、２回目又はそれ以降の推定需要算出処理によって繰り返し推定電気需要及び推定熱需要の算出が行われる。その結果、最終的には推定需要算出処理で算出された推定電気需要及び推定熱需要が適当な値になると期待される。

＜推定需要評価手段＞
推定需要評価手段３は、需要推定手段２が算出した推定電気需要及び推定熱需要が適当か否かを判定して、それらの推定電気需要及び推定熱需要を最終結果とするか、又は、それらの推定電気需要及び推定熱需要を修正するかを決定する。そのために、推定需要評価手段３は、購入量算出処理と、補正要否判定処理と、補正倍率決定処理とを行う。

〔購入量算出処理〕
推定需要評価手段３が行う購入量算出処理は、需要推定手段２が算出した推定対象期間内（本実施形態では１年間）での推定電気需要及び推定熱需要について、購入した燃料を消費して熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置１０が運転している間の電力出力によって推定電気需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した電力で推定電気需要の残部を賄い、熱電併給装置１０が運転している間の熱出力によって推定熱需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した燃料を消費して熱を発生するボイラ１１の出力で推定熱需要の残部を賄うと仮定した場合における推定対象期間内での推定購入電力量及び推定購入燃料量を算出する処理である。

本実施形態では、推定需要評価手段３が行う購入量算出処理において、熱電併給装置１０が電力追従運転を行う場合を想定する。
つまり、推定需要評価手段３が行う購入量算出処理は、需要推定手段２が算出した推定対象期間内（本実施形態では１年間）での推定電気需要及び推定熱需要について、購入した燃料を消費して熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置１０を、発電出力がエネルギー消費者による電気需要に追従するように動作させる電力追従運転を行うことで、熱電併給装置１０が電力追従運転を行っている間の電力出力によって推定電気需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した電力で推定電気需要の残部を賄い、熱電併給装置１０が電力追従運転を行っている間の熱出力によって推定熱需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した燃料を消費して熱を発生するボイラ１１の出力で推定熱需要の残部を賄うと仮定した場合における推定対象期間内での推定購入電力量及び推定購入燃料量を算出する処理である。
尚、本発明は、熱電併給装置１０が電力追従運転を行う場合には限定されず、熱電併給装置１０がどのような運転を行うのかは適宜設定可能である。

具体例を挙げて説明すると、推定需要評価手段３は、需要推定手段２が算出した、月別の１日の予測時間帯別電気使用量Ｅ（ｋＷｈ／ｈ）に基づいて、熱電併給装置１０が電力追従運転を行う場合の発電電力量「Ｅ＿ＣＧ（ｋＷｈ／ｈ）」を算出する。つまり、推定電気需要Ｅのうち、発電電力量「Ｅ＿ＣＧ（ｋＷｈ／ｈ）」は熱電併給装置１０の発電出力によって賄われるので、購入する電力は「Ｅ−Ｅ＿ＣＧ（ｋＷｈ／ｈ）」になる。その結果、推定需要評価手段３は、月別の「Ｅ−Ｅ＿ＣＧ」の１日合計に月別の日数を乗算することで月別の購入電力量（ｋＷｈ／月）を算出でき、それらの値を１２カ月分合計することでエネルギー消費者が１年間に購入すると推定される推定購入電力量を算出する。

推定需要評価手段３は、「Ｅ＿ＣＧ／発電効率×３．６（ＭＪ／ｋＷｈ）／４５（ＭＪ／ｍ^３）」という計算により、その電力追従運転が行われる場合に熱電併給装置１０が消費する燃料量である熱電併給消費燃料量「Ｇ＿ＣＧ（ｍ^３／ｈ）」の月別の値を算出する。また、推定需要評価手段３は、熱電併給装置１０が電気と併せて発生する熱に関して、「Ｇ＿ＣＧ×４５（ＭＪ／ｍ^３）×排熱効率×排熱利用率」という計算の１日合計により、熱電併給装置１０が分担する熱需要「Ｑ＿ＣＧ（ＭＪ／日）」の月別の値を算出する。加えて、推定需要評価手段３は、熱電併給装置１０で賄うことができない分の熱量、即ち、ボイラ１１が賄う熱量「Ｑ−Ｑ＿ＣＧ」に関して、「（Ｑ−Ｑ＿ＣＧ）／ボイラ効率／４５（ＭＪ／ｍ^３）」という計算により、ボイラ消費燃料量（ｍ^３／日）の月別の値を算出する。これらの計算は、記憶手段４に予め記憶されている演算式を用いて行われる。また、熱電併給装置１０の発電効率及び排熱効率及び排熱利用率、並びに、ボイラ１１のボイラ効率の値も予め記憶手段４に記憶されている値が用いられる。そして、推定需要評価手段３は、月別の熱電併給消費燃料量「Ｇ＿ＣＧ（ｍ^３／ｈ）」の１日合計と、月別のボイラ消費燃料量（ｍ^３／日）との合算値に、月別の日数を乗算して、月別の購入燃料量（ｍ^３／月）を算出し、それらの値を１２カ月分合計することで、エネルギー消費者が１年間に購入すると推定される推定購入燃料量を算出する。

推定需要評価手段３が行う購入量算出処理では、以上のようにして、エネルギー消費者による推定購入電力量及び推定購入燃料量が算出される。尚、エネルギー消費者は、自身の住居における例えば１年間での実際の購入電力量及び実際の購入燃料量の値を知っている。そして、エネルギー需要推定システムＳは、入力受付手段１によってそれらの値の入力を受け付けて、記憶手段４に記憶している。

〔補正要否判定処理〕
エネルギー消費者による実際の購入電力量及び実際の購入燃料量のそれぞれを、推定対象期間内での基準購入電力量及び基準購入燃料量とした場合、上述した購入量算出処理で算出した推定対象期間内での推定購入電力量及び推定購入燃料量の結果が適当ならば、それらは基準購入電力量及び基準購入燃料量と近い値になっているはずである。つまり、推定対象期間内でのエネルギー消費者にとっての基準購入電力量から推定購入電力量を減算して得られる購入電力誤差が小さいという電力条件が満たされ、且つ、推定対象期間内でのエネルギー消費者にとっての基準購入燃料量から推定購入燃料量を減算して得られる購入燃料誤差が小さいという燃料条件が満たされる場合、上記購入量算出処理で算出した推定購入電力量及び推定購入燃料量の元になった推定電気需要及び推定熱需要の大きさが適当であると見なすことができる。それに対して、上記電力条件及び上記燃料条件の少なくとも一方が満たされない場合、購入量算出処理で算出した推定購入電力量及び推定購入燃料量の元になった推定電気需要及び推定熱需要の大きさが不適当であると見なすことができる。

ここで、所定の許容電力誤差範囲及び所定の許容燃料誤差範囲を予め記憶手段４に記憶しておき、推定需要評価手段３が、補正要否判定処理において、購入電力誤差が所定の許容電力誤差範囲内である場合に電力条件が満たされたと判定し、購入燃料誤差が所定の許容燃料誤差範囲内である場合に燃料条件が満たされたと判定するように構成してもよい。

そして、推定需要評価手段３は、補正要否判定処理として、推定対象期間内でのエネルギー消費者にとっての基準購入電力量から推定購入電力量を減算して得られる購入電力誤差が所定の許容電力誤差範囲内であるという電力条件が満たされ、且つ、推定対象期間内でのエネルギー消費者にとっての基準購入燃料量から推定購入燃料量を減算して得られる購入燃料誤差が所定の許容燃料誤差範囲内であるという燃料条件が満たされる場合、需要推定手段２が算出した推定電気需要及び推定熱需要が適当であると判定してその推定電気需要及びその推定熱需要を最終結果とし、電力条件及び燃料条件の少なくとも一方が満たされない場合、需要推定手段２が算出した推定電気需要及び推定熱需要が不適当であると判定してその推定電気需要及びその推定熱需要を最終結果としないという決定を行う。

〔補正倍率決定処理〕
本実施形態では、需要推定手段２が算出した推定電気需要及び推定熱需要が不適当であると判定された場合、推定電気需要及び推定熱需要を所定の補正倍率で補正する。推定需要評価手段３が行う補正倍率決定処理では、補正要否判定処理で推定電気需要及び推定熱需要が不適当であると判定された場合、購入電力誤差を推定対象期間内での推定購入電力量と熱電併給装置１０による推定発電電力量との和で除算した値に１を加算して得られる値を第１補正倍率とし、購入燃料誤差を推定対象期間内での仮想ボイラ消費燃料量（ボイラ１１で推定熱需要Ｑをすべて賄ったと仮定した場合の消費燃料量であり、「Ｑ／ボイラ効率／４５（ＭＪ／ｍ^３）」の計算で求められる値）で除算した値に１を加算して得られる値を第２補正倍率とし、第１補正倍率と第２補正倍率とを用いた計算値（例えば、第１補正倍率と第２補正倍率との平均値等）を第３補正倍率とする。

第１補正倍率＝｛１＋（購入電力誤差／（推定購入電力量＋推定発電電力量））｝
第２補正倍率＝｛１＋（購入燃料誤差／仮想ボイラ消費燃料量）｝
第３補正倍率＝（第１補正倍率と第２補正倍率とを用いた計算値）

ここで、上記第２補正倍率を算出する場合の考え方について補足する。燃料は熱電併給装置１０及びボイラ１１の両方で消費されるため、購入燃料量誤差が存在する場合、熱電併給装置１０での消費燃料量及びボイラ１１での消費燃料量の両方を考慮した補正倍率を算出するという考え方もできる。ところが、熱電併給装置１０は電力追従運転を行いながら電気を発生させるために少なくない量の燃料を消費している。そのため、熱電併給装置１０での消費燃料量を考慮した補正倍率で推定熱需要を補正する、例えば、購入燃料誤差を、ボイラ１１での消費燃料量（推定ボイラ消費燃料量）と熱電併給装置１０での消費燃料量（推定熱電併給消費燃料量）との和で除算すると、補正倍率が小さくなり過ぎる可能性がある。一方、購入燃料誤差を、ボイラ１１での消費燃料量（推定ボイラ消費燃料量）のみで除算すると、補正倍率が大きくなり過ぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、ボイラ１１で推定熱需要をすべて賄ったと仮定した場合の消費燃料量（仮想ボイラ消費燃料量）を考慮して第２補正倍率を算出し、推定熱需要を補正するために用いている。

そして、推定需要評価手段３は、補正倍率決定処理において、電力条件及び燃料条件の両方が満たされない場合には推定電気需要の補正倍率として第３補正倍率を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用し、燃料条件のみが満たされない場合には推定電気需要の補正倍率として第３補正倍率を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用し、電力条件のみが満たされない場合には推定電気需要の補正倍率として第１補正倍率を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用することで、需要推定手段２が行う推定需要算出処理で用いられる補正倍率を決定する。この補正倍率決定処理で決定した推定電気需要の補正倍率及び推定熱需要の補正倍率は、需要推定手段２に伝達されて２回目以降の推定需要算出処理で使用される。

以上のように、電力条件及び燃料条件の両方が満たされない場合というのは、購入電力誤差が大きく且つ購入燃料誤差が大きいため、それらの誤差が小さくなるように推定電気需要及び推定熱需要の両方を特に補正する必要がある場合である。この場合、熱電併給装置１０は、燃料を消費して電気を発生させるので、推定電気需要を補正するために、購入電力誤差及び購入燃料誤差の両方に関連して定められる第３補正倍率を採用する。加えて、推定熱需要を補正するために、購入燃料誤差のみに関連して定められる第２補正倍率を採用する。

また、燃料条件のみが満たされない場合というのは、購入燃料誤差のみが特に大きいため、その誤差が小さくなるように推定熱需要を特に補正する必要がある場合である。この場合、熱電併給装置１０は、燃料を消費して電気を発生させるので、推定電気需要を補正するために、購入電力誤差及び購入燃料誤差の両方に関連して定められる第３補正倍率を採用する。加えて、推定熱需要を補正するために、購入燃料誤差のみに関連して定められる第２補正倍率を採用する。

また更に、電力条件のみが満たされない場合というのは、購入電力誤差のみが特に大きいため、その誤差が小さくなるように推定電気需要を特に補正する必要がある場合である。そのため、推定電気需要を補正するために、購入電力誤差のみに関連して定められる第１補正倍率を採用する。加えて、推定熱需要を補正するために、購入燃料誤差のみに関連して定められる第２補正倍率を採用する。

＜実施例＞
次に、エネルギー需要推定システムＳが行う、エネルギー消費者による推定電気需要及び推定熱需要の算出例について説明する。図３の表に示す算出例では、需要推定手段２が１３回目に算出した推定電気需要及び推定熱需要が補正の必要が無い適当な値と見なされている。尚、図３の表に記載している数値は、計算で実際に用いている数値を適当な桁数で四捨五入した後の数値である。

〔１回目〕
需要推定手段２は、１回目の推定需要算出処理において、エネルギー消費者が１年間に施設で消費すると推定される推定電気需要及び推定熱需要を、消費者関連情報に基づいて算出する推定需要算出処理を行う。図３の表に示す例では、需要推定手段２は、推定電気需要として５４００ｋＷｈを算出し、推定熱需要として１５ＧＪを算出する。

推定需要評価手段３は、購入量算出処理として、需要推定手段２が算出した１年間での推定電気需要及び推定熱需要について、熱電併給装置１０が電力追従運転を行っている間の電力出力によって推定電気需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した電力で推定電気需要の残部を賄い、熱電併給装置１０が電力追従運転を行っている間の熱出力によって推定熱需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した燃料を消費して熱を発生するボイラ１１の出力で推定熱需要の残部を賄うと仮定した場合における推定対象期間内での推定購入電力量及び推定購入燃料量を算出する。図３の表に示す例では、推定需要評価手段３は、熱電併給装置１０の発電電力量として４０４２ｋＷｈを算出し、推定購入電力量として１３５８ｋＷｈを算出する。また、熱電併給装置１０が電力追従運転を行うために消費した燃料量（熱電併給消費燃料量）として７９２ｍ^３を算出する。加えて、熱電併給装置１０が電力追従運転を行うことで併せて発生する熱によって賄うことができなかった分の熱をボイラ１１で発生するのに要する燃料量（ボイラ消費燃料量）として２０３ｍ^３を算出する。そして、推定需要評価手段３は、熱電併給消費燃料量（７９２ｍ^３）とボイラ消費燃料量（２０３ｍ^３）との和から、推定購入燃料量として９９５ｍ^３を算出する。

次に、推定需要評価手段３は、補正要否判定処理において、購入電力誤差と購入燃料誤差とを算出する。図３の表に示す例では、エネルギー消費者が予め入力して記憶手段４に記憶されている、過去の購入電力量（２００ｋＷｈ）を基準購入電力量として用い、過去の購入燃料量（４９７５ｍ^３）を基準購入燃料量として用いている。その結果、推定需要評価手段３は、基準購入電力量（２００ｋＷｈ）から推定購入電力量（１３５８ｋＷｈ）を減算して得られる購入電力誤差（−１１５８ｋＷｈ）を算出し、基準購入燃料量（４９７５ｍ^３）から推定購入燃料量（９９５ｍ^３）を減算して得られる購入燃料誤差（３９８０ｍ^３）を算出する。

図３の表に示す例では、購入電力量に関する許容電力誤差範囲として「±２５０ｋＷｈ」の値が設定され、購入燃料量に関する許容燃料誤差範囲として「±４０ｍ^３」の値が設定されて、記憶手段４に記憶されている。従って、購入電力誤差が±２５０ｋＷｈの範囲内である場合に電力条件が満たされたと判定される。また、購入燃料誤差が±４０ｍ^３の範囲である場合に燃料条件が満たされたと判定される。

そして、推定需要評価手段３は、補正要否判定処理において、算出した購入電力誤差（−１１５８ｋＷｈ）を所定の許容電力誤差範囲（±２５０ｋＷｈ）と比較し、算出した購入燃料誤差（３９８０ｍ^３）を所定の許容燃料誤差範囲（±４０ｍ^３）と比較して、購入電力誤差が許容電力誤差範囲内であるという電力条件、及び、購入燃料誤差が所定の許容燃料誤差範囲内であるという燃料条件が満たされか否かを判定する。図３の表に示す例では、算出した購入電力誤差（−１１５８ｋＷｈ）は許容電力誤差範囲（±２５０ｋＷｈ）内には無いため電力条件は満たされず、算出した購入燃料誤差（３９８０ｍ^３）は許容燃料誤差範囲（±４０ｍ^３）内には無いため燃料条件は満たされない。従って、電力条件及び燃料条件の両方が満たされないため、推定需要評価手段３は、補正要否判定処理において、需要推定手段２が算出した推定電気需要及び推定熱需要が不適当であると判定して、その推定電気需要及びその推定熱需要を最終結果としない。

引き続いて、推定需要評価手段３は、補正倍率決定処理において、２回目以降の推定需要算出処理で用いる補正倍率を決定する。先ず、推定需要評価手段３は、以下の数式で示される第１補正倍率と第２補正倍率と第３補正倍率（＝第１補正倍率と第２補正倍率との平均値）とを算出する。尚、図３の表に示す例では、推定需要評価手段３は、補正倍率決定処理において、需要推定手段２が行う推定需要算出処理で用いられる補正倍率を所定の最小値と最大値との間の数値に制限する。このように、補正倍率が最小値と最大値との間の数値に制限されることで、１回の補正による推定電力需要及び推定熱需要の増減幅が制限される。つまり、補正によって推定電力需要及び推定熱需要が大きな増減を繰り返すことを回避して、補正によって推定電力需要及び推定熱需要を収束させることができる。例えば、図３の表では、推定電気需要及び推定熱需要の補正倍率の元となる第１補正倍率及び第２補正倍率及び第３補正倍率の値は、０．３０という最小値と３．００という最大値との間の数値に制限されている。その結果、図３の表に示す例では、第１補正倍率は０．７９になり、第２補正倍率は３．００になり、第３補正倍率は１．８９になる。

第１補正倍率＝｛１＋（購入電力誤差／（推定購入電力量＋推定発電電力量））｝
第２補正倍率＝｛１＋（購入燃料誤差／仮想ボイラ消費燃料量）｝
第３補正倍率＝（第１補正倍率と第２補正倍率との平均値）

推定需要評価手段３は、補正倍率決定処理において、推定電気需要の補正倍率及び推定熱需要の補正倍率として、上述した第１補正倍率と第２補正倍率と第３補正倍率との何れを採用するのかを決定する。本実施形態において推定需要評価手段３は、上述したように、以下の表１に従って推定電気需要の補正倍率及び推定熱需要の補正倍率を決定する。

図３の表に示す例では、推定需要評価手段３は、上述した電力条件及び燃料条件の両方が満たされないため、推定電気需要の補正倍率として第３補正倍率（１．８９）を採用し且つ推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率（３．００）を採用する。

〔２回目及びそれ以降〕
需要推定手段２は、２回目の推定需要算出処理において、１回目の推定需要算出処理で算出した推定電気需要（５４００ｋＷｈ）に対して、推定電気需要の補正倍率（１．８９）を乗算して得られる値（図３では「１０２２１ｋＷｈ」）を新たな推定電気需要として算出し、１回目の推定需要算出処理で算出した推定熱需要（１５ＧＪ）に対して、推定熱需要の補正倍率（３．００）を乗算して得られる値（図３では「４６ＧＪ」）を新たな推定熱需要として算出する。尚、上述したように、図３の表に記載している数値は、計算で実際に用いている数値を適当な桁数で四捨五入した後の数値である。

そして、推定需要評価手段３は、需要推定手段２が２回目の推定需要算出処理によって算出した推定電気需要及び推定熱需要が適当か否かを上述した例と同様に判定して、それらの推定電気需要及び推定熱需要を最終結果とするか、又は、それらの推定電気需要及び推定熱需要を修正するかを決定する。

図３の表に示す例では、最終的に、需要推定手段２が１３回目の推定需要算出処理によって推定電気需要（２５４５ｋＷｈ）及び推定熱需要（１８１ＧＪ）を算出し、推定需要評価手段３がそれらに基づいて購入電力誤差（―２５０ｋＷｈ）及び購入燃料誤差（１６ｍ^３）を算出する。そして、推定需要評価手段３は、購入電力誤差（−２５０ｋＷｈ）が許容電力誤差範囲（±２５０ｋＷｈ）内にあるため電力条件は満たされたと判定し、購入燃料誤差（１６ｍ^３）が許容燃料誤差範囲（±４０ｍ^３）内にあるため燃料条件が満たされたと判定して、それらの推定電気需要（２５４５ｋＷｈ）及び推定熱需要（１８１ＧＪ）が最終結果となる。

エネルギー需要推定システムＳの出力手段５は、エネルギー消費者等に対して、このようにして算出された推定電気需要及び推定熱需要を最終結果として出力できる。例えば、出力手段５が、コンピュータ装置の表示装置などを用いて実現される場合、推定電気需要及び推定熱需要の最終結果がコンピュータ装置の表示装置に出力表示される。

＜比較例＞
次に、エネルギー消費者による推定電気需要及び推定熱需要を算出する場合の比較例について説明する。図４の表に示す比較例では、推定電気需要及び推定熱需要の補正倍率の決定手法が上述した実施例と異なっている。尚、図４の表に記載している数値は、計算で実際に用いている数値を適当な桁数で四捨五入した後の数値である。

具体的に説明すると、この比較例では、推定電気需要の補正倍率として第１補正倍率を採用し、且つ、推定熱需要の補正倍率として第２補正倍率を採用している。このような補正倍率の決定手法を採用した場合、図４の表に示すように、推定需要算出処理を繰り返し行っても推定電気需要の補正倍率は１に収束せず、次第に１よりも小さい値になって行く。そして、熱電併給装置１０の発電電力量が最終的にはゼロになり、電気需要の全てを購入電力によって賄い、熱需要の全てをボイラ１１によって賄うような運用が行われる。このように、比較例では、最終的には購入電力誤差が許容電力誤差範囲内になり且つ購入燃料誤差が許容燃料誤差範囲内になってはいるが、熱電併給装置１０の運転としては不自然な結果となる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明のエネルギー需要推定システムＳについて具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、需要推定手段２が推定電気需要及び推定熱需要を算出するために用いる演算式や算出手順などについて例を挙げて説明したが、それらは例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。同様に、推定需要評価手段３が購入電力量及び購入燃料量を算出するために用いる演算式や算出手順などについて例を挙げて説明したが、それらは例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。

＜２＞
上記実施形態では、入力受付手段１で、実際の購入電力量及び実際の購入燃料量を入力として受け付け、基準購入電力量及び基準購入燃料量として用いることで、基準購入電力量から推定購入電力量を減算して購入電力誤差を、基準購入燃料量から推定購入燃料量を減算して購入燃料誤差を求めたが、入力受付手段１で、実際の購入電力料金及び実際の購入燃料料金を入力として受け付け、基準購入電力料金及び基準購入燃料料金として用いる場合は、推定購入電力量と推定購入燃料量から推定購入電力料金及び推定購入燃料料金を計算し、（基準購入電力料金−推定購入電力料金）／推定購入電力料金×推定購入電力量の値を購入電力誤差として、（基準購入燃料料金−推定購入燃料料金）／推定購入燃料料金×推定購入燃料量の値を購入燃料誤差として、求めても構わない。

＜３＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

本発明は、エネルギー消費者による電気需要及び熱需要を正確に推定できるエネルギー需要推定システムに利用できる。

１入力受付手段
２需要推定手段
３推定需要評価手段
１０熱電併給装置
１１ボイラ

Claims

エネルギー消費者が活動する施設での前記エネルギー消費者による電気需要及び熱需要に影響を与える消費者関連情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記エネルギー消費者が所定の推定対象期間内に前記施設で消費すると推定される推定電気需要及び推定熱需要を算出する推定需要算出処理を行う需要推定手段と、
前記需要推定手段が算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要が適当か否かを判定して、当該推定電気需要及び当該推定熱需要を最終結果とするか、又は、当該推定電気需要及び当該推定熱需要を修正するかを決定する推定需要評価手段とを備え、
前記需要推定手段は、１回目の前記推定需要算出処理では前記消費者関連情報に基づいて前記推定電気需要及び前記推定熱需要を算出し、２回目以降の前記推定需要算出処理では前回算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要に対して所定の補正倍率を乗算して得られる値を新たな前記推定電気需要及び前記推定熱需要として算出し、
前記推定需要評価手段は、購入量算出処理と、補正要否判定処理と、補正倍率決定処理とを行うように構成され、
前記購入量算出処理は、前記需要推定手段が算出した前記推定対象期間内での前記推定電気需要及び前記推定熱需要について、購入した燃料を消費して熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置が運転している間の電力出力によって前記推定電気需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した電力で前記推定電気需要の残部を賄い、前記熱電併給装置が運転している間の熱出力によって前記推定熱需要の少なくとも一部を賄い且つ購入した燃料を消費して熱を発生するボイラの出力で前記推定熱需要の残部を賄うと仮定した場合における前記推定対象期間内での推定購入電力量及び推定購入燃料量を算出する処理であり、
前記補正要否判定処理は、前記推定対象期間内での前記エネルギー消費者にとっての基準購入電力量から前記推定購入電力量を減算して得られる購入電力誤差が所定の許容電力誤差範囲内であるという電力条件が満たされ、且つ、前記推定対象期間内での前記エネルギー消費者にとっての基準購入燃料量から前記推定購入燃料量を減算して得られる購入燃料誤差が所定の許容燃料誤差範囲内であるという燃料条件が満たされる場合、前記需要推定手段が算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要が適当であると判定して当該推定電気需要及び当該推定熱需要を最終結果とし、前記電力条件及び前記燃料条件の少なくとも一方が満たされない場合、前記需要推定手段が算出した前記推定電気需要及び前記推定熱需要が不適当であると判定して当該推定電気需要及び当該推定熱需要を最終結果としない処理であり、
前記補正倍率決定処理は、前記補正要否判定処理で前記推定電気需要及び前記推定熱需要が不適当であると判定された場合、前記購入電力誤差を前記推定購入電力量と前記熱電併給装置による前記推定対象期間内での推定発電電力量との和で除算した値に１を加算して得られる値を第１補正倍率とし、前記購入燃料誤差を前記ボイラでの前記推定対象期間内での仮想ボイラ消費燃料量で除算した値に１を加算して得られる値を第２補正倍率とし、前記第１補正倍率と前記第２補正倍率とを用いた計算値を第３補正倍率として、前記電力条件及び前記燃料条件の両方が満たされない場合には前記推定電気需要の補正倍率として前記第３補正倍率を採用し且つ前記推定熱需要の補正倍率として前記第２補正倍率を採用し、前記燃料条件のみが満たされない場合には前記推定電気需要の補正倍率として前記第３補正倍率を採用し且つ前記推定熱需要の補正倍率として前記第２補正倍率を採用し、前記電力条件のみが満たされない場合には前記推定電気需要の補正倍率として前記第１補正倍率を採用し且つ前記推定熱需要の補正倍率として前記第２補正倍率を採用することで、前記需要推定手段が行う前記推定需要算出処理で用いられる補正倍率を決定する処理であるエネルギー需要推定システム。
前記推定需要評価手段は、前記補正倍率決定処理において、
前記需要推定手段が行う前記推定需要算出処理で用いられる前記補正倍率を所定の最小値と最大値との間の数値に制限するように構成されている請求項１に記載のエネルギー需要推定システム。