JP6823581B2

JP6823581B2 - デマンドレスポンスシステム

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Publication number: JP6823581B2
Application number: JP2017243048A
Authority: JP
Inventors: 浩二福井; 尚也山下
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: JP2019110698A

Description

本発明は、デマンドレスポンスの計画を策定し、当該デマンドレスポンス計画に基づいて需要家の機器を制御するデマンドレスポンスシステムに関する。

商用電力系統の需給逼迫を抑制するために、需要家が要請に応じて商用電力系統から供給される電力（以下、「系統電力」という）を削減するデマンドレスポンス（Demand Response）の活用が検討されている。特に、近年では、需要家に対する系統電力の削減要請の自動化、さらには需要家における系統電力の削減制御の自動化を実現するＡＤＲ（Automated Demand Response）の活用が注目されている。

例えば、特許文献１では、所定の制約条件と需要家の情報に基づいて、選定した需要家に対して所定の時間区分ごとに需要調整量を割り当てる電力需要調整計画を策定する電力需要調整計画管理装置が提案されている。この装置は、需要家毎に設定されている、最大調整可能量、最小調整可能量、最大継続時間、最小継続時間及び最小休止時間に基づいて、電力需要調整計画を策定する。また、この装置は、主として実行する電力需要調整計画である本計画の他に、本計画に参加する需要家が脱退した場合に備えて、本計画に参加しない需要家が参加する電力需要調整計画である補完計画も併せて策定する。

特開２０１７−７０１３１号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている電力需要調整計画管理装置では、常に補完計画を策定して必要以上に系統電力を削減することになるため、需要家に過度な負担を要請するだけでなく、その負担に見合った過度なインセンティブの支払いが必要になってしまう。

そこで、本発明は、要請通りに系統電力を削減することが可能なデマンドレスポンスシステムを提供する。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の対象機器のそれぞれにおけるデマンドレスポンスの実行条件を表す情報が含まれる対象機器データを記録するデータベースと、前記対象機器データに基づいて、将来の連続した１または複数のＤＲ期間のそれぞれにおける目標削減電力量を達成するためのＤＲ計画を策定し、当該ＤＲ計画に基づいて、前記対象機器にデマンドレスポンスを実行させるためのＤＲ実行データを生成する演算部と、
前記対象機器を有する需要家に対して前記ＤＲ実行データを送信するとともに、前記需要家における系統電力の消費状況が含まれる実績データを受信する本体側通信部と、を備え、前記対象機器データには、前記ＤＲ期間中における削減電力の変更が可能な調整タイプであるか否かを表した情報が含まれており、前記演算部は、前記１または複数のＤＲ期間のそれぞれにおいて、前記調整タイプを１つ以上含む前記対象機器がデマンドレスポンスを実行するように、前記ＤＲ計画を策定し、前記演算部が、個々の前記ＤＲ期間において、当該ＤＲ期間中に取得した前記実績データに基づいて、当該ＤＲ期間の前記目標削減電力量が達成されるように、少なくとも１つの前記調整タイプである前記対象機器による削減電力を変更するための変更後ＤＲ実行データを生成し、前記本体側通信部が当該変更後ＤＲ実行データを送信することを特徴とするデマンドレスポンスシステムを提供する。

このデマンドレスポンスシステムによれば、ＤＲ期間中に、調整タイプである対象機器による削減電力を変更することで、当該ＤＲ期間の目標削減電力量をより確実に達成することができる。

例えば、上記特徴を有するデマンドレスポンスシステムにおいて、前記演算部は、個々の前記ＤＲ期間において、当該ＤＲ期間中に取得した前記実績データに基づいて、当該ＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの削減電力量である中間実績削減電力量を算出し、当該中間実績削減電力量と前記特定時刻において達成しているべき削減電力量である中間目標削減電力量との差分が小さくなるように、前記特定時刻以後における前記調整タイプである前記対象機器の削減電力を変更した前記変更後ＤＲ実行データを生成してもよい。

特に、上記特徴を有するデマンドレスポンスシステムにおいて、前記演算部は、前記中間実績削減電力量と前記中間目標削減電力量との差分が、次の前記実績データを取得するタイミングで相殺されているように、前記調整タイプである前記対象機器の削減電力を変更した前記変更後ＤＲ実行データを生成してもよい。

このデマンドレスポンスシステムによれば、実績データを受信して削減電力の変動の効果を確認する前に、削減電力量の不足分または過剰分が生じることを防止するために、調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる（例えば、変動させた削減電力を元に戻す）ということが不要になる。また、このデマンドレスポンスシステムによれば、実績データを受信した後、調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる（例えば、変動させた削減電力を元に戻す）必要があることを分かっていながら、変動させずに放置することを防止することができる。

また、上記特徴を有するデマンドレスポンスシステムにおいて、前記演算部は、現在または将来の前記ＤＲ期間において、前記調整タイプである前記対象機器による削減電力を変更しても前記目標削減電力量の達成が不可能であると判定すると、前記ＤＲ計画を策定し直してもよい。

このデマンドレスポンスシステムによれば、調整タイプである対象機器による削減電力を変更しても目標削減電力量が達成できない場合であっても、ＤＲ計画を策定し直すことで、目標削減電力量を達成可能な状態にすることができる。

例えば、上記特徴を有するデマンドレスポンスシステムにおいて、前記本体側通信部は、現在または将来の前記ＤＲ期間において前記対象機器がデマンドレスポンスを実行可能であるか否かを表す情報が含まれている実行可否データを受信し、前記演算部は、前記実行可否データに基づいて、前記ＤＲ計画において現在または将来の前記ＤＲ期間にデマンドレスポンスを実行するように予定されていた１つ以上の前記調整タイプではない前記対象機器がデマンドレスポンスを実行不可能になったことを検出すると、前記ＤＲ計画を策定し直してもよい。

また例えば、上記特徴を有するデマンドレスポンスシステムにおいて、前記演算部は、個々の前記ＤＲ期間において、当該ＤＲ期間中に取得した前記実績データに基づいて、当該ＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの削減電力量である中間実績削減電力量を算出し、当該中間実績削減電力量と前記特定時刻において達成しているべき削減電力量である中間目標削減電力量とが所定の程度以上乖離している場合、前記ＤＲ計画を策定し直してもよい。

上記特徴のデマンドレスポンスシステムによれば、ＤＲ期間中に、調整タイプである対象機器による削減電力を変更することで、当該ＤＲ期間の目標削減電力量をより確実に達成することができる。そのため、特許文献１で提案されているデマンドレスポンスシステムのように、常に補完計画を策定して必要以上に系統電力を削減する必要がない。したがって、要請通りに系統電力を削減することが可能になる。

本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステムの構成の一例を示すブロック図。本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステムの動作の一例を示すフローチャート。対象機器データの一例を示す図。演算部によるＤＲ計画の策定例を示す図。調整タイプである対象機器による削減電力の変更方法の一例を示す図。ＤＲ計画の再策定の一例を示す図。ＤＲ計画の再策定の一例を示す図。

＜＜デマンドレスポンスシステムの構成例＞＞
本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステムの構成の一例について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステムの構成の一例を示すブロック図である。

本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステム１は、将来の特定の期間である計画期間において特定の大きさの系統電力を削減するという要請を受けて、当該計画期間に実行すべきデマンドレスポンスの計画（以下、「ＤＲ計画」という）を策定するものである。ただし、この計画期間は、連続した１または複数のＤＲ期間で構成されており、要請された系統電力の削減が達成されたか否かは、この当該ＤＲ期間毎に判定される。具体的に、１つのＤＲ期間がＸ時間、要請されている削減電力の大きさがＹｋＷである場合、当該ＤＲ期間においてＸ×ＹｋＷｈの電力量（以下、「目標削減電力量」という）を削減することができれば、要請された系統電力の削減が達成されたことになる（後述の図４（ａ）に記載の具体例参照）。

図１に示すように、デマンドレスポンスシステム１は、データベース１１と、演算部１２と、本体側通信部１３を備えている。なお、デマンドレスポンスシステム１は、商用電力系統から需要家Ｄ１〜Ｄ３に供給される電力量を削減するために、需要家Ｄ１〜Ｄ３が有する機器（以下、「対象機器」という）４１〜４３を制御してデマンドレスポンスを実行させるものである。また、需要家Ｄ１〜Ｄ３は、デマンドレスポンスシステム１によってデマンドレスポンスの実行を要請され得る需要家の一部を代表させて例示したものであり、実際には多数の需要家が備える対象機器がデマンドレスポンスを実行し得る。

データベース１１は、例えば、ハードディスクなどの大容量のデータを記録可能な記録装置等を備える。データベース１１は、演算部１２による演算に必要なデータを記録している。具体的に、データベース１１は、複数の対象機器４１〜４３のそれぞれにおけるデマンドレスポンスの実行条件を表す情報が含まれる対象機器データを記録しているとともに、需要家Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれにおける系統電力の消費状況が含まれる実績データを記録している。

演算部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置及び半導体メモリなどの記憶装置等を備える。演算部１２は、対象機器データに基づいて、ＤＲ期間のそれぞれにおける目標削減電力量を達成するためのＤＲ計画を策定する。また、演算部１２は、策定したＤＲ計画に基づいて、対象機器４１〜４３にデマンドレスポンスを実行させるためのＤＲ実行データを生成する。なお、ＤＲ実行データは、対象機器４１〜４３別または需要家Ｄ１〜Ｄ３別に生成される。

本体側通信部１３は、例えば、インターネットなどの所定の通信網を介して、需要家Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれとデータを送受信する通信装置等を備える。特に、本体側通信部１３は、演算部１２が生成したＤＲ実行データを、需要家Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれに送信する。また、本体側通信部１３は、需要家Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれから送信される実績データを受信する。

実績データは、デマンドレスポンスの実行時だけでなく、デマンドレスポンスを実行していない時も送信されており、本体側通信部１３によって受信されてデータベース１１に随時記録される。演算部１２は、デマンドレスポンスが実行されていない時（以下、「通常時」という）の実績データに基づいて、通常時に消費される電力量であるベースラインを算出する。このベースラインと、デマンドレスポンスの実行時に消費された電力量との差分が、デマンドレスポンスによって削減された電力量になる。

ベースラインの算出方法は、需要家Ｄ１〜Ｄ３が通常時に消費する電力量の算出方法として妥当であれば、どのような算出方法であってもよい。例えば、過去数日分の、デマンドレスポンスを実行する時間帯と同じ時間帯に消費された系統電力の平均値をベースラインとする方法や、デマンドレスポンスを実行する直前の数時間で消費された系統電力の平均値をベースラインとする方法が知られている。また、ベースラインは、原則として個々の需要家Ｄ１〜Ｄ３毎に作成されるが、例えば目標削減電力量が達成できたか否かを確認するなどの目的のために、複数の需要家Ｄ１〜Ｄ３の合計分を作成してもよい。

需要家Ｄ１は、需要家側通信部２１と、電力管理部３１と、発電装置４１を備える。需要家Ｄ２は、需要家側通信部２２と、電力管理部３２と、蓄電池４２を備える。需要家Ｄ３は、需要家側通信部２３と、電力管理部３３と、電力消費機器４３を備える。

需要家側通信部２１〜２３は、例えば、インターネットなどの所定の通信網を介して、本体側通信部１３とデータを送受信する通信装置等を備える。特に、需要家側通信部２１〜２３は、デマンドレスポンスシステム１に対して、単位時間毎（例えば、１０分毎）に実績データを送信する。また、需要家側通信部２１〜２３は、デマンドレスポンスシステム１から送信されるＤＲ実行データを受信する。

電力管理部３１〜３３は、需要家Ｄ１〜Ｄ３が消費した系統電力を測定する測定部３１１〜３３１と、対象機器を制御してデマンドレスポンスを実行する制御部３１２〜３３２を備える。測定部３１１〜３３１は、例えば、スマートメータなどの単位時間毎（例えば、１分毎）に需要家Ｄ１〜Ｄ３が消費した系統電力を測定可能な機器を備えており、この測定結果を実績データとして生成する。制御部３１２〜３３２は、例えば、ＣＰＵなどの演算装置及び半導体メモリなどの記憶装置等を備える。

発電装置４１は、例えば、燃料電池やエンジン発電機などの発電を行う電気機器（特に、発電する電力量を制御可能な電気機器）や、発電を行う電機機器と当該電気機器の廃熱を利用する機器とを備えたコージェネレーションシステムなどで構成される。また、蓄電池４２は、例えば、リチウムイオン電池などの充電及び放電を行う電気機器で構成される。また、電力消費機器４３は、例えば、エアコンなどの電力を消費する電気機器で構成される。

制御部３１２は、発電装置４１が発電する電力量を制御する。特に、制御部３１２は、需要家側通信部２１が受信するＤＲ実行データに基づいて、発電装置４１が発電する電力量を増大させる制御（発電装置４１の発電を開始させる制御も含まれる）を行うことで、デマンドレスポンスを実行する。

制御部３２２は、蓄電池４２が放電する電力量を制御する。特に、制御部３２２は、需要家側通信部２２が受信するＤＲ実行データに基づいて、蓄電池４２が放電する電力量を増大させる制御（蓄電池４２の放電を開始させる制御も含まれる）を行うことで、デマンドレスポンスを実行する。なお、制御部３２２が、ＤＲ期間において蓄電池４２を放電させて十分な電力量を供給できるようにするために、当該ＤＲ期間が到来する前に、蓄電池４２を充電させるように制御してもよい。

制御部３３２は、電力消費機器４３が消費する電力量を制御する。特に、制御部３３２は、需要家側通信部２３が受信するＤＲ実行データに基づいて、電力消費機器４３が消費する電力量を減少させる制御（電力消費機器４３を停止させる制御も含まれる）を行うことで、デマンドレスポンスを実行する。

なお、制御部３１２〜３３２は、発電装置４１、蓄電池４２及び電力消費機器４３のそれぞれに対して設けられる専用の装置であってもよいが、複数の電気機器をまとめて制御する装置であってもよい。例えば、制御部３１１〜３３１が、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）やＢＥＭＳ（Building Energy Management System）の一部であってもよい。また、図１では特に図示していないが、需要家Ｄ１〜Ｄ３は、対象機器４１〜４３の他に、当然に電力消費機器などの他の機器を備えている。

また、図１では、デマンドレスポンスシステム１が、データベース１１、演算部１２及び本体側通信部１３で構成される場合について例示しているが、需要家Ｄ１〜Ｄ３に設けられている需要家側通信部２１〜２３、電力管理部３１〜３３、発電装置４１、蓄電池４２及び電力消費機器４３の一部または全部を、デマンドレスポンスシステム１の一部として解釈してもよい。

また、図１では、１人の需要家Ｄ１〜Ｄ３が、対象機器４１〜４３を１つだけ有する場合について例示しているが、１人の需要家が複数の対象機器を有していてもよい。この場合、１つの制御部で１つの対象機器を制御してもよいし、１つの制御部で複数の対象機器を制御してもよい。

＜＜デマンドレスポンスシステムの動作例＞＞
次に、本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステム１の動作の一例について図面を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

デマンドレスポンスシステム１は、電力会社等からのデマンドレスポンスの実行要請を受け付けることで、図２のフローチャートに示す動作を開始する。このとき、例えば、電力会社等から送信されるデマンドレスポンス実行要請データを本体側通信部１３が受信してデータベース１１が記録したり、デマンドレスポンスの実行要請を受けたデマンドレスポンスシステム１の利用者（例えば、電気事業者やアグリゲータ）がデマンドレスポンス実行要請データを作成してデータベース１１に記録させたりすることにより、デマンドレスポンスシステム１がデマンドレスポンスの実行要請を受け付ける。デマンドレスポンス実行要請データには、デマンドレスポンスを実行すべき日時、削減すべき電力の大きさなどが含まれる。

図２に示すように、最初に、演算部１２が、データベース１１に記録されている対象機器データ及びデマンドレスポンス実行要請データに基づいて、ＤＲ計画を策定する（ステップ＃１）。

ここで、対象機器データの一例について、図面を参照して説明する。図３は、対象機器データの一例を示す図である。図３に示すように、対象機器データには、複数の対象機器Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれにおけるデマンドレスポンスの実行条件を表す情報が含まれている。例えば、対象機器データには、「ＤＲ対応可能日」、「ＤＲ対応可能時間」、「機種」、「タイプ」、「定格容量」、「ＤＲ容量」、「運転時ＤＲ創出時間」、「停止時ＤＲ創出時間」、「継続可能時間」、「最低負荷運転」、「再起動遅延時間」、「ＳＯＣ下限」及び「ＳＯＣ上限」が含まれている。なお、図３では、代表的な対象機器Ｔ１〜Ｔ３のみ例示しているが、これ以外の対象機器の情報も対象機器データに含まれている。

「ＤＲ対応可能日」は、デマンドレスポンスの実行が可能な日であり、例えば曜日や日付などである。「ＤＲ対応可能時間」は、デマンドレスポンスの実行が可能な時間帯である。「機種」は、対象機器の機種であり、例えば発電装置、蓄電池、電力消費機器などである。「タイプ」は、上記「機種」にも関連しており、デマンドレスポンスを実行するＤＲ期間（例えば、３０分）中における削減電力の変更が可能な調整タイプと、それ以外のベースタイプがある。「定格容量」は、対象機器の定格容量である。「ＤＲ容量」は、デマンドレスポンスの実行時に創出可能な容量である。「運転時ＤＲ創出時間」は、対象機器が運転中である場合において必要な削減電力を創出できるようになるまでに必要な時間である。「停止時ＤＲ創出時間」は、対象機器が停止中である場合において必要な削減電力を創出できるようになるまでに必要な時間である。「継続可能時間」は、デマンドレスポンスを継続して実行することができる時間である。「最低負荷運転」は、対象機器の出力の下限である。「再起動遅延時間」は、調整タイプの対象機器において、デマンドレスポンスの実行を停止した後、再びデマンドレスポンスの実行を開始するまでに必要な時間である。「ＳＯＣ下限」とは、蓄電池において放電を停止する充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）である。「ＳＯＣ上限」とは、蓄電池において充電を停止する充電状態である。なお、図３では、ベースタイプの対象機器について、デマンドレスポンスの実行を停止した場合は再起動しないことを前提として再起動遅延時間を設定していないが、ベースタイプであっても再起動に支障がない対象機器には再起動遅延時間を設定してもよい。

図４は、演算部によるＤＲ計画の策定例を示す図である。図４（ａ）は、デマンドレスポンス実行要請データを表した図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すデマンドレスポンス実行要請データと対象機器データに基づいて選択された、デマンドレスポンスの実行を要請する候補となる需要家を表した図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の選択結果に基づいて策定したＤＲ計画の一例を示す図である。

図４（ａ）に例示するデマンドレスポンス実行要請データは、ＤＲ計画が策定される１４時から１８時までの計画期間中に継続して４００ｋＷの電力を削減することを要請するものである。ただし、デマンドレスポンスの実行によって要請された電力が削減されたか否かは、毎時０分と３０分のそれぞれから開始される３０分間のＤＲ期間毎に判定される。そのため、ＤＲ期間のそれぞれにおいて、４００ｋＷ×０．５時間＝２００ｋＷｈの目標削減電力量を削減することができれば、デマンドレスポンスの実行によって要請された電力が削減されたことになる。ただし、デマンドレスポンスの成果は、通常時の実績データに基づいて算出されるベースラインを下回った分の電力量として計算される。

演算部１２は、図３に例示する対象機器データに基づいて、図４（ａ）に例示する計画期間においてデマンドレスポンスを実行可能な対象機器を検出する。なお、図４（ｂ）に示す対象機器Ｔ１１〜Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１は、図３では明示していない対象機器である。

このとき、演算部１２は、図４（ｂ）に示すように、ベースタイプと調整タイプのそれぞれの対象機器を検出するとともに、ＤＲ計画に採用する際の優先順位もタイプ別に算出する。この優先順位は、一例として、要請された削減電力の達成を容易にする需要家であるほど高くなるように算出される。例えば、過去のデマンドレスポンスの実行時に要請した削減電力を達成できた割合が大きい（即ち、成功率が高い）需要家ほど、優先順位が高くなるように算出してもよい。また例えば、削減電力が大きい需要家（ＤＲ容量が大きい需要家、ＳＯＣが大きい蓄電池を有する需要家）ほど、優先順位が高くなるように算出してもよい。

以下に、ベースタイプと調整タイプの各対象機器の優先順位の一算出例について、具体的に説明する。下記の式（１）により算出されるＤＲ価値Ｖ_ＤＲの大きい順に優先順位を決定する。式（１）の右辺のＶｐ（ｘｐ）は、対象機器毎に予め契約等で決められたデマンドレスポンスによって削減される単位電力量に対する対価（ｘｐ）の多寡に応じて０〜１の間で変化する価格指標値であり、下記の式（２）で算出される。また、同右辺のＶｒ（ｘｒ）は、需要家毎に消費電力量のバラツキの程度（ｘｒ）の多寡に応じて０〜１の間で変化する信頼度指標値であり、下記の式（３）で算出される。なお、式（１）の右辺において、Ｖｐ（ｘｐ）は、正の実数ｎを冪指数とする冪演算により、重み付けが施されている。冪演算による重み付けは、式（１）の右辺においてＶｒ（ｘｒ）に対して行ってもよい。下記の式（１）の場合、０＜ｎ＜１では、価格指標値Ｖｐ（ｘｐ）が信頼度指標値Ｖｒ（ｘｒ）より低めに評価され、ｎ＞１では、価格指標値Ｖｐ（ｘｐ）が信頼度指標値Ｖｒ（ｘｒ）より高めに評価される。

需要家毎の消費電力量のバラツキの程度（ｘｒ）は、過去の一定期間（例えば、１〜１２ヶ月等）の算出対象日における各日の１以上の所定の算出対象時間帯（例えば、午前０時〜午後１２時）の所定の算出時間単位（例えば、ＤＲ期間）毎の系統電力の消費電力の実績値の相対平均二乗誤差（ＲＲＭＳＥ）により与えられる。具体的には、ａ）上記一定期間における上記時間単位毎の実績値の平均値と各日の実績値の上記時間単位毎の誤差を算出する。ｂ）上記ａ）で算出した、全ての算出対象日の上記時間単位毎の誤差の二乗の総和を、算出対象となる全時間単位数で除し、平均二乗誤差を算出する。ｃ）全ての算出対象日の算出対象時間帯における上記時間単位毎の実績値の平均値（実績平均値）を算出する。ｄ）上記ｂ）で算出した平均二乗誤差の平方根を、上記ｃ）で算出した実績平均値で除すことで、上記相対平均二乗誤差が算出される。

本実施形態では、価格指標値Ｖｐ（ｘｐ）及び信頼度指標値Ｖｒ（ｘｒ）は、一例として、それぞれ下記の式（２）及び式（３）に示すロジスティック関数で表される。式（２）と式（３）の左辺の値は何れも、変数ｘｐ、ｘｒが小さいほど１に近付き、大きいほど０に近付く。各式のｈ_Ｐとｈ_Ｒは、変数ｘｐ、ｘｒの変動範囲内でＶｐ（ｘｐ）とＶｒ（ｘｒ）が１を超えないように調整するパラメータであり、ｋ_Ｐ、Ｐ_０、ｋ_Ｒ、Ｒ_０は、Ｖｐ（ｘｐ）とＶｒ（ｘｒ）の勾配の程度及び位置を調整するパラメータであり、実情に合わせて調整される。

ここで、上記優先順位の算出法において、対象機器の運転状態（現在運転中か否か、算出時点までの発停回数、等）に応じて、算出されたＤＲ価値Ｖ_ＤＲを、優先順位を決定する候補から除外するようにしてもよい。なお、当該運転状態は、図３に示す対象機器データの実行条件に含めるようにしてもよい。

また、優先順位の算出法は、上記算出例に限定されるものではない。例えば、信頼度指標値Ｖｒ（ｘｒ）の変数であるｘｒを算出する際の算出対象時間帯を複数の時間帯、或いは、ＤＲ期間に分割して行い、当該優先順位を該複数の時間帯別またはＤＲ期間別に算出してもよい。この場合、ＤＲ計画の策定対象となるＤＲ期間に対応した優先順位を使用することになる。

演算部１２は、図４（ｃ）に示すように、ＤＲ期間において調整タイプを１つ以上含む対象機器がデマンドレスポンスを実行するように、ＤＲ計画を策定する。具体的には、例えば、各ＤＲ期間の削減電力に対して、当該削減電力以上とならないように、ベースタイプの対象機器を優先順位の高い順に割り当て、当該削減電力に満たない部分に対して、調整タイプの対象機器を優先順位の高い順に割り当てる。例えば、図４（ｃ）では、８つのＤＲ期間のそれぞれにおいて、調整タイプの対象機器によって１００ｋＷの削減電力を創出するようにＤＲ計画が策定される場合を例示している。また、演算部１２は、優先順位が高い需要家から順番に選択してＤＲ計画を策定する。なお、図４（ｃ）では、数個の対象機器のみがデマンドレスポンスを実行するＤＲ計画を例示しているが、数十個や数百個などの多数の対象機器がデマンドレスポンスを実行するようなＤＲ計画を策定することもあり得る。

図２に示すように、演算部１２は、ＤＲ計画を策定すると、当該ＤＲ計画に基づいて、対象機器がデマンドレスポンスを実行するように制御する（ステップ＃２）。具体的には、演算部１２が、対象機器にデマンドレスポンスを実行させるためのＤＲ実行データを生成し、本体側通信部１３が当該ＤＲ実行データを送信する。なお、制御部３１２〜３３２や対象機器４１〜４３（図１参照）の制御方法によって、ＤＲ実行データを頻繁に生成して送信する（例えば、１分毎）ことが必要になる場合もあり得るし、ＤＲ期間の開始以前に１度だけ送信すれば足りる場合もあり得る。ただし、いずれの場合であっても、例えばコージェネレーションシステムなどの発電装置のように、運転時ＤＲ創出時間または停止時ＤＲ創出時間が長い対象機器については、これらの創出時間が必要であることを見込んで、ＤＲ期間の開始時点よりも少なくとも当該創出時間だけ早い時点において、ＤＲ実行データを送信しておく必要がある。

ＤＲ期間が開始すると、本体側通信部１３が、実績データ及び実行可否データを受信する（ステップ＃３）。実行可否データは、現在または将来のＤＲ期間において対象機器がデマンドレスポンスを実行可能であるか否かを表す情報が含まれているデータであって、現在の対象機器の状態（運転中、停止中、故障中など）を表す情報や、将来の対象機器の状態（需要家がデマンドレスポンスの実行を拒否した）を表す情報が含まれ得る。また、実行可否データには、蓄電池４２のＳＯＣの情報なども含まれ得る。

計画期間がまだ終了しない場合（ステップ＃４、ＮＯ）、演算部１２は、現在策定しているＤＲ計画の再策定が必要か否かを判定する（ステップ＃５）。具体的に、演算部１２は、調整タイプである対象機器による削減電力を変更しても目標削減電力量の達成が不可能である場合、ＤＲ計画の再策定が必要と判定して（ステップ＃５、ＹＥＳ）、ＤＲ計画を再策定する（ステップ＃６）。なお、ＤＲ計画の再策定については、後述する＜ＤＲ計画の再策定＞において説明する。

次に、演算部１２は、調整タイプである対象機器による削減電力の変更が必要か否かを判定する（ステップ＃７）。演算部１２は、調整タイプである対象機器による削減電力の変更が必要であると判定すると（ステップ＃７、ＹＥＳ）、少なくとも１つの調整タイプである対象機器による削減電力を変更するための変更後ＤＲ実行データを生成する（ステップ＃８）。

ここで、ステップ＃７及び＃８における演算部１２の動作について、図面を参照しつつ具体例を挙げて説明する。図５は、調整タイプである対象機器による削減電力の変更方法の一例を示す図である。なお、図５では、３０分であるＤＲ期間の目標削減電力量がＷ_ＤＲｋＷｈであり、ＤＲ期間が開始してから１０分後、２０分後、３０分後のそれぞれにおいて実績データを受信する場合を例示している。

図５において、ＤＲ期間中の特定時刻において達成しているべき削減電力量である中間目標削減電力量を、白塗りの四角（□）で示している。この中間目標削減電力量は、一定の削減電力で、ＤＲ期間の終了時点である３０分後にちょうど目標削減電力量であるＷ_ＤＲｋＷｈを達成するという条件で算出され、１０分後の中間目標削減電力量はＷ_ＤＲ×１０／３０＝Ｗ_ＤＲ／３ｋＷｈ、２０分後の中間目標削減電力量はＷ_ＤＲ×２０／３０＝２Ｗ_ＤＲ／３ｋＷｈになる。

図５中の白塗りの四角（□）を結ぶ破線は、ＤＲ計画通りに電力が削減された場合の削減電力量を示している。この場合の削減電力は、当該破線の傾きに相当し、２Ｗ_ＤＲ（図４の例では４００ｋｗ）である。演算部１２は、削減電力の合計が２Ｗ_ＤＲになるように、ＤＲ計画を策定するとともにＤＲ実行データを生成する。ただし、デマンドレスポンスの成果は、ベースラインを下回った電力として計算されるから、ＤＲ計画の通りの削減電力がそのままデマンドレスポンスの成果になるとは限らない。例えば、需要家が普段よりも系統電力を多く消費すれば、デマンドレスポンスの成果は減殺され、ＤＲ実行データによって指示した削減電力よりも当該成果の方が小さくなる。また例えば、需要家が普段よりも系統電力を少なく消費すれば、デマンドレスポンスの成果は過剰になり、ＤＲ実行データによって指示した削減電力よりも当該成果の方が大きくなる。

そこで、演算部１２は、実績データに基づいて、ＤＲ期間の開始時刻から特定時刻（１０分後、２０分後）までの削減電力量である中間実績削減電力量を算出する（図中の黒塗りの丸：●）。そして、演算部１２は、目標削減電力量と中間削減電力量との差分が小さくなるように、特定時刻以後における調整タイプである対象機器の削減電力を変更する変更後ＤＲ実行データを生成する。

例えば、図５に示すように、１０分後における目標削減電力量がＷ_ＤＲ／３、１０分後における中間実績削減電力量がｗ_１０である場合、演算部１２は、２０分後の時点で差分Ｗ_ＤＲ／３−ｗ_１０が相殺されているように、調整タイプである対象機器の削減電力を変更する。具体的に、演算部１２は、調整タイプである対象機器の削減電力を、ＤＲ実行データによって指示した削減電力（以下、「基準削減電力」という）よりも、（Ｗ_ＤＲ／３−ｗ_１０）×６０／１０ｋＷだけ増大させる。この削減電力の変更は、デマンドレスポンスを実行している調整タイプである対象機器の少なくとも１つの削減電力を増大させることによって実現する。なお、図５では、中間目標削減電力量よりも中間実績削減電力量が小さい場合を例示しているが、中間目標削減電力量よりも中間実績削減電力量が大きい場合、過度なインセンティブの支払いを避ける等のために、調整タイプである対象機器の削減電力を減少させる。

そして、図５に例示するように、演算部１２は、１０分後に生じた差分Ｗ_ＤＲ／３−ｗ_１０が、２０分後の時点で相殺されていれば、変更後ＤＲ実行データによって調整タイプである対象機器に指示する削減電力を、基準削減電力に戻す。一方、２０分後の時点で差分が相殺しきれていない場合は、当該差分が３０分後に相殺されているように、基準削減電力よりも大きい削減電力を指示する変更後ＤＲ実行データを生成する。また、２０分後の時点で差分が相殺されているが、中間目標削減電力量よりも中間実績削減電力量が大きくなって負の差分が生じている場合は、当該差分が３０分後に相殺されているように、基準削減電力よりも小さい削減電力を指示する変更後ＤＲ実行データを生成する。

下記式（４）は、図５に例示した調整タイプである対象機器の削減電力の変更方法を一般化したものである。Ｐ_Ａは変更後の調整タイプである対象機器の削減電力（ｋＷ）、Ｔ_Ｉは実績データの受信間隔（分）、ｗ_ＮはＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの中間実績削減電力量（ｋＷｈ）、Ｗ_Ｎ＋１はＤＲ期間の開始時刻から時間Ｔ_Ｎ＋Ｔ_Ｉが経過した時点における中間目標削減電力量（ｋＷｈ）、Ｐ_Ｂはベースタイプの対象機器の削減電力（ｋＷ）である。また、ＤＲ期間中において、演算部１２は、実績データを受信する毎に、中間実績削減電力量を算出し、調整タイプである対象機器の削減電力を計算する。

また、調整タイプである対象機器の削減電力の増減量は、例えば下記式（５）で算出することができる。下記式（５）において、ΔＰ_Ａは調整タイプである対象機器の削減電力の増減量（ｋＷ）、Ｔ_ＤＲはＤＲ期間の長さ（分）、Ｔ_Ｉは実績データの受信間隔（分）、Ｗ_ＤＲは目標削減電力量（ｋＷｈ）、ｗ_ＮはＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの中間実績削減電力量（ｋＷｈ）、Ｔ_ＮはＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの時間（分）である。ただし、ΔＰ_Ａは、調整タイプである対象機器の基準削減電力Ｗ_ＤＲ×６０／Ｔ_ＤＲ−Ｐ_Ｂを基準とした増減量であり、変動後の調整タイプである対象機器の削減電力（ｋＷ）は、Ｐ_Ａ＝Ｗ_ＤＲ×６０／Ｔ_ＤＲ−Ｐ_Ｂ＋ΔＰ_Ａである。なお、Ｐ_Ａ＝Ｗ_ＤＲ×６０／Ｔ_ＤＲ−Ｐ_Ｂ＋ΔＰ_Ａ、Ｗ_Ｎ＋１＝（Ｔ_Ｎ＋Ｔ_Ｉ）×Ｗ_ＤＲ／Ｔ_ＤＲであり、これらを上記式（４）に代入すれば、下記式（５）が得られる。即ち、上記式（４）及び下記式（５）は、同じ計算式を変形したものに過ぎない。

そして、演算部１２は、再びデマンドレスポンスの実行制御を行う（ステップ＃２）。このとき、ステップ＃８において演算部１２が変更後ＤＲ実行データを生成していれば、本体側通信部１３が変更後ＤＲ実行データを送信して、調整タイプである対象機器の削減電力を変更する。また、図４（ｃ）の１６時のように、ＤＲ計画においてデマンドレスポンスを実行させる対象機器を切り替えることになっている場合は、上述したステップ＃２の説明と同様に、演算部１２が切り替え後の対象機器にデマンドレスポンスを実行させるためのＤＲ実行データを生成し、本体側通信部１３が当該ＤＲ実行データを送信する。そして、以上の動作（ステップ＃２〜＃８）を、計画期間が終了するまで（ステップ＃４、ＹＥＳ）、繰り返し行う。

以上の通り、本発明の実施形態に係るデマンドレスポンスシステム１は、ＤＲ期間中に、調整タイプである対象機器による削減電力を変更することで、当該ＤＲ期間の目標削減電力量をより確実に達成することができる。そのため、特許文献１で提案されているデマンドレスポンスシステムのように、常に補完計画を策定して必要以上に系統電力を削減する必要がない。したがって、このデマンドレスポンスシステム１によれば、要請通りに系統電力を削減することが可能になる。

＜ＤＲ計画の再策定＞
図２のステップ＃６における、演算部１２によるＤＲ計画の再策定について、図面を参照しつつ具体例を挙げて説明する。図６及び図７のそれぞれは、ＤＲ計画の再策定の一例を示す図である。なお、図６及び図７のそれぞれは、図４（ｃ）に示したＤＲ計画が策定されている場合における、ＤＲ計画の再策定の一例を示した図である。また、図６（ａ）及び図７（ａ）は、再策定前のＤＲ計画に対して削減電力の不足分（図中のハッチング領域）を書き加えた図であり、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、再策定後のＤＲ計画を示した図である。

図６（ａ）に示す例は、１５時から１６時までデマンドレスポンスを実行する予定であった、ベースタイプである対象機器Ｔ１１が、この時間帯にデマンドレスポンスを実行不可能になったことで、削減電力の不足分が生じた場合である。例えば、発電装置である対象機器Ｔ１１が故障等で発電できなくなった場合や、対象機器Ｔ１１を有する需要家が１５時から１６時までのデマンドレスポンスの実行を予め拒否した場合などである。

この例のように、演算部１２は、現在または将来のＤＲ期間にデマンドレスポンスを実行するように予定されていた１つ以上のベースタイプの対象機器がデマンドレスポンスを実行不可能になったことを検出すると、ＤＲ計画の再策定が必要であると判定し（ステップ＃５、ＹＥＳ）、ＤＲ計画を再策定する（ステップ＃６）。具体的には、図６（ｂ）に示すように、１５時から１６時までのＤＲ期間において、対象機器Ｔ１１の代わりに、対象機器Ｔ１２及びＴ１３にデマンドレスポンスを実行させる。

ここで、対象機器Ｔ１１がデマンドレスポンスを実行不可能になったことが、１５時よりも十分前に判明していれば、再策定するＤＲ計画における１５時から開始するＤＲ期間に、運転時ＤＲ創出時間または停止時ＤＲ創出時間が長い対象機器であっても組み込まれ得る。一方、対象機器Ｔ１１がデマンドレスポンスを実行不可能になったことが、１５時の直前や１５時を過ぎてから判明した場合、再策定するＤＲ計画における１５時から開始するＤＲ期間には、運転時ＤＲ創出時間または停止時ＤＲ創出時間が短い対象機器が優先的に組み込まれ得る。

また、図７（ａ）に示す例は、１５時から１６時までの間に、一部の需要家の消費電力がベースラインよりも非常に大きくなるなどして、デマンドレスポンスの効果が大きく減殺された場合である。通常、このような場合は、調整タイプである対象機器Ｔ２１による削減電力を増大させることで目標削減電力量を達成する（図５参照）。しかし、図７（ａ）に示す例は、中間実績削減電力量と中間目標削減電力量とが所定の程度以上乖離している場合である。例えば、中間目標削減電力量が、目標削減電力量から１０％以上乖離している場合や、上記式（５）のΔＰ_Ａの絶対値が、目標削減電力量を達成するために必要な削減電力（図７の例では４００ｋＷ）の１０％以上になる場合である。

この例のように、演算部１２は、中間実績削減電力量と中間目標削減電力量とが所定の程度以上乖離している場合、ＤＲ計画の再策定が必要であると判定し（ステップ＃５、ＹＥＳ）、ＤＲ計画を再策定する（ステップ＃６）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、１５時から１６時までのＤＲ期間において、さらに対象機器Ｔ１３にデマンドレスポンスを実行させる。なお、図７に示す例とは反対に、一部の需要家の消費電力がベースラインよりも非常に小さくなるなどして、デマンドレスポンスの効果が過剰になり、削減電力の余剰分が発生しており、中間削減電力量と中間目標削減電力量とが所定の程度以上乖離している場合、演算部１２が、過度なインセンティブの支払いを避ける等のために上記と同様にＤＲ計画を再策定する。

以上のように、演算部１２がＤＲ計画を再策定することで、調整タイプである対象機器による削減電力を変更しても目標削減電力量が達成できない場合であっても、ＤＲ計画を策定し直すことで、目標削減電力量を達成可能な状態にすることができる。

＜＜変形等＞＞
［１］図５及び上記式（４）及び（５）は、実績データの受信間隔Ｔ_Ｉを基準にして、特定時刻に実績データを受信して中間実績削減電力量と中間目標削減電力量との差分が生じていることが判明した場合、次の実績データを受信するまでの間（時間Ｔ_Ｉ）に当該差分が相殺されるように調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる場合の例であるが、当該変動を生じさせる時間の長さは任意であり、必ずしも時間Ｔ_Ｉにする必要はない。

ただし、調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる時間をＴ_Ｉよりも短くすると、実績データを受信して当該変動の効果を確認する前に、削減電力量の不足分または過剰分が生じることを防止するため、調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる（例えば、変動させた削減電力を元に戻す）必要が生じ得る。一方、調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる時間をＴ_Ｉよりも長くすると、実績データを受信した後、調整タイプである対象機器の削減電力を変動させる（例えば、変動させた削減電力を元に戻す）必要があることを分かっていながら、変動させずに放置することになり得る。したがって、これらの問題を避ける観点から、実績データを受信する度に、演算部１２が、調整タイプである対象機器の削減電力の変動の要否を判定すると、好ましい。

［２］図２において、ＤＲ計画の策定後デマンドレスポンスの実行制御を開始するまで（ステップ＃１と＃２の間）において、例えばベースラインの算出のために、本体側通信部１３が実績データを受信してもよい。

また、ＤＲ計画の策定後デマンドレスポンスの実行制御を開始するまで（ステップ＃１と＃２の間）において、デマンドレスポンスを実行する予定の対象機器が故障したり、需要家がデマンドレスポンスの実行を拒否したりして、デマンドレスポンスを実行できなくなることが想定される。そこで、この期間中に、演算部１２が、ＤＲ計画の再策定が必要か否かを判定し、必要に応じてＤＲ計画の再策定を行ってもよい。即ち、図２のステップ＃１と＃２の間において、ステップ＃５及び＃６を行ってもよい。

［３］上述の実施形態では、中間目標削減電力量よりも中間実績削減電力量が大きい場合、過度なインセンティブの支払いを避ける等のために調整タイプである対象機器の削減電力を減少させると説明した。しかし、この場合、少なくともデマンドレスポンスの要請は満たしているのであるから調整タイプである対象機器の削減電力を変更しなくてもよい。

また、上述の実施形態では、中間削減電力量と中間目標削減電力量とが所定の程度以上乖離している場合、演算部１２が、過度なインセンティブの支払いを避ける等のために上記と同様にＤＲ計画を再策定すると説明した。しかし、この場合、少なくともデマンドレスポンスの要請は満たしているのであるからＤＲ計画を再策定しなくてもよい。

本発明は、デマンドレスポンスの計画を策定し、当該デマンドレスポンス計画に基づいて需要家の機器を制御するデマンドレスポンスシステムに利用することができる。

１：デマンドレスポンスシステム
１１：データベース
１２：演算部
１３：本体側通信部
２１〜２３：需要家側通信部
３１〜３３：電力管理部
３１１〜３３１：測定部
３１２〜３３２：制御部
４１：発電装置（対象機器）
４２：蓄電池（対象機器）
４３：電力消費機器（対象機器）
Ｄ１〜Ｄ３：需要家
Ｔ１〜Ｔ３，Ｔ１１〜Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１：対象機器

Claims

複数の対象機器のそれぞれにおけるデマンドレスポンスの実行条件を表す情報が含まれる対象機器データを記録するデータベースと、
前記対象機器データに基づいて、将来の連続した１または複数のＤＲ期間のそれぞれにおける目標削減電力量を達成するためのＤＲ計画を策定し、当該ＤＲ計画に基づいて、前記対象機器にデマンドレスポンスを実行させるためのＤＲ実行データを生成する演算部と、
前記対象機器を有する需要家に対して前記ＤＲ実行データを送信するとともに、前記需要家における系統電力の消費状況が含まれる実績データを受信する本体側通信部と、を備え、
前記対象機器データには、前記ＤＲ期間中における削減電力の変更が可能な調整タイプであるか否かを表した情報が含まれており、
前記演算部は、前記１または複数のＤＲ期間のそれぞれにおいて、前記調整タイプを１つ以上含む前記対象機器がデマンドレスポンスを実行するように、前記ＤＲ計画を策定し、
前記演算部が、個々の前記ＤＲ期間において、当該ＤＲ期間中に取得した前記実績データに基づいて、当該ＤＲ期間の前記目標削減電力量が達成されるように、少なくとも１つの前記調整タイプである前記対象機器による削減電力を変更するための変更後ＤＲ実行データを生成し、前記本体側通信部が当該変更後ＤＲ実行データを送信することを特徴とするデマンドレスポンスシステム。
前記演算部は、個々の前記ＤＲ期間において、当該ＤＲ期間中に取得した前記実績データに基づいて、当該ＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの削減電力量である中間実績削減電力量を算出し、当該中間実績削減電力量と前記特定時刻において達成しているべき削減電力量である中間目標削減電力量との差分が小さくなるように、前記特定時刻以後における前記調整タイプである前記対象機器の削減電力を変更した前記変更後ＤＲ実行データを生成することを特徴とする請求項１に記載のデマンドレスポンスシステム。
前記演算部は、前記中間実績削減電力量と前記中間目標削減電力量との差分が、次の前記実績データを取得するタイミングで相殺されているように、前記調整タイプである前記対象機器の削減電力を変更した前記変更後ＤＲ実行データを生成することを特徴とする請求項２に記載のデマンドレスポンスシステム。
前記演算部は、現在または将来の前記ＤＲ期間において、前記調整タイプである前記対象機器による削減電力を変更しても前記目標削減電力量の達成が不可能であると判定すると、前記ＤＲ計画を策定し直すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデマンドレスポンスシステム。
前記本体側通信部は、現在または将来の前記ＤＲ期間において前記対象機器がデマンドレスポンスを実行可能であるか否かを表す情報が含まれている実行可否データを受信し、
前記演算部は、前記実行可否データに基づいて、前記ＤＲ計画において現在または将来の前記ＤＲ期間にデマンドレスポンスを実行するように予定されていた１つ以上の前記調整タイプではない前記対象機器がデマンドレスポンスを実行不可能になったことを検出すると、前記ＤＲ計画を策定し直すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のデマンドレスポンスシステム。
前記演算部は、個々の前記ＤＲ期間において、当該ＤＲ期間中に取得した前記実績データに基づいて、当該ＤＲ期間の開始時刻から特定時刻までの削減電力量である中間実績削減電力量を算出し、当該中間実績削減電力量と前記特定時刻において達成しているべき削減電力量である中間目標削減電力量とが所定の程度以上乖離している場合、前記ＤＲ計画を策定し直すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のデマンドレスポンスシステム。