JP7035352B2 - アグリゲーション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、アグリゲーション装置に関する。
近年、電力システムでは、従来のように大規模集中電源を中心とするのではなく、再生可能エネルギー発電設備や蓄電池等のエネルギー設備といった分散電源の活用が期待されている。また、需要家の電力需要を制御することによって、電力の供給量に応じて電力の需要量を削減することが期待されている。
需要家の電力需要を制御する場合、系統運用事業者等の電力の供給側の事業者が契約を結んでいる需要家へ電力需要の制御を依頼する。しかしながら、近年は供給側の事業者と需要家との仲介を行うアグリゲータと呼ばれる事業者が登場している。
アグリゲータは、複数の需要家と契約を結び、定期的に各需要家の電力需給状況を把握する。そして、供給側の事業者から電力需要の制御（以下、アグリゲーションサービスと記載することがある）を依頼された場合には、アグリゲータは、各需要家に対してそれぞれの電力需給状況に適した電力需要の制御指令を行い、アグリゲーションサービスの依頼達成を図る（特許文献１）。アグリゲーションサービスの依頼を達成すると、供給側の事業者はアグリゲータに対して報酬を支払い、アグリゲータは電力需要の制御を実施した需要家に対して報酬を支払う。
なお、関連する技術として、特許文献１及び２に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の電力創出制御システムは、アグリゲータと契約した各需要家のリソースの稼働を制御することにより電力を創出するシステムであり、記憶デバイス、リソースグループ生成部、制御シナリオ選択部、及び制御部を備える。記憶デバイスは、リソース毎のプロファイルと、電力取引の形態毎の制御シナリオとを記憶する。リソースグループ生成部は、各リソースのプロファイルに基づいて、取引対象の電力商品の条件を満たすネガワット又はポジワットを創出できるように組み合わせた複数のリソースからなるリソースグループを生成する。制御シナリオ選択部は、当該電力商品の取引形態に応じた制御シナリオを選択する。制御部は、リソースグループ生成部により生成されたリソースグループを構成する各リソースを、制御シナリオ選択部により選択された制御シナリオに従って制御する。電力商品の条件は、少なくとも電力商品の電力量でなる量と、電力商品を販売する時間帯の開始時刻と、当該開始時刻から電力量が当該量に到達するまでの時間でなるランプピリオドとを含む。また、プロファイルには、実際に電力需要量が低減又は増加し始めてから電力需要の低減量又は増加量が目標値に到達するまでの時間でなるランプピリオドが記述される。リソースグループ生成部は、各リソースのプロファイルに基づいて、リソースグループを生成する。
特許文献２に記載のベースライン負荷推定装置は、需要家のベースライン負荷を推定する装置であり、ベースライン計算部及びベースライン調整部を備える。ベースライン計算部は、需要家によって選択された需要家のベースライン負荷の推定方式に応じて、需要家の過去の電力需要の情報を含む実績データを用いてベースライン負荷を推定する。ベースライン調整部は、需要家によって選択された、推定されたベースライン負荷を調整するベースライン負荷調整方式であって、ベースライン負荷の推定日と異なる日の実績データを基準として調整するベースライン負荷調整方式に応じて、実績データを用いて推定されたベースライン負荷を調整する。
特許第５９４４５７４号明細書 特開２０１７－３４７９７号公報
資源エネルギー庁、『ネガワット取引に関するガイドライン』、２０１５年３月
供給側の事業者とアグリゲータとの間の契約、及びアグリゲータと需要家との間の契約では、アグリゲーションサービスを実施する前に電力需要の制御量が予め定められていることがある。例えば、アグリゲータの制御量を－１００ＭＷとした場合に、アグリゲータが所定の時間帯におけるアグリゲーションサービスの実行依頼を受信すると、アグリゲータは該時間帯の電力需要をベースラインから１００ＭＷ低い値に可能な限り近付ける。なお、ベースラインとは、制御を行わなかった場合の電力需要の推定値であり、計算方法は契約で定められる。
また、供給側の事業者とアグリゲータとの間の契約、及びアグリゲータと需要家との間の契約では、電力需要の制御量の許容範囲が予め定められていることがある。例えば、アグリゲータの電力需要の制御量の許容範囲を９０％～１１０％とした場合、アグリゲーションサービス実施時間帯における制御量実績が契約によって指定された制御量の９０％～１１０％の範囲に収まればアグリゲーションサービスの成功となり、９０％～１１０％を逸脱したら失敗となる。なお、アグリゲーションサービスに失敗した場合にはペナルティが発生する場合がある。
アグリゲーションサービスに失敗する原因としては、ベースラインと実際の電力需要とに乖離があるか、制御量の設定に問題があるかである。ベースラインの計算方法は、予め推定精度の確認作業（ベースラインテスト）を経て決められるため、アグリゲーションサービスの成功確度を高めるためには、契約時に決められるアグリゲータ及び各需要家の制御量を適切な値にすることが重要である。
しかしながら、ベースラインと実際の電力需要との間の差分は季節や時間帯よって変動し得る。加えて、需要家が電力需要の制御のために実際に動かす電気設備に対して制御可能な電力（以下、ｋＷ制御可能量と記載することがある）や利用可能な電力量（以下、ｋＷｈ利用可能量と記載することがある）が季節や時間帯よって異なる場合がある。このため、各需要家の適切な制御量を計算することは困難である。
本発明の一側面にかかる目的は、アグリゲーションサービスの成功確度を向上させるアグリゲーション装置を提供することである。
一実施形態に従ったアグリゲーション装置は、複数の需要家に接続され、一または複数の需要家に電力需要の制御を指令し、制御成功率計算部と、需要家選択部と、推奨制御量決定部と、を備える。制御成功率計算部は、需要家毎の電力需要の実績値、電気設備情報、電力需要の制御量、及び電力需要の制御期間に基づいて電力需要の制御シミュレーションを需要家毎に行い、電力需要の制御の制御成功率を需要家毎に計算する。需要家選択部は、電力需要の制御を指令する需要家を制御成功率の計算結果に基づいて選択する。推奨制御量決定部は、需要家毎の推奨制御量を決定する。
該アグリゲーション装置において、制御成功率計算部は、制御量が異なる複数の制御量パターンを設定し、制御量パターンに基づいて制御シミュレーションを需要家毎に行い、制御成功率を需要家毎に計算し、推奨制御量決定部は、需要家毎に制御成功率が最も高い制御量を推奨制御量に決定する。
一実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、アグリゲーションサービスの成功確度を向上させることができる。
実施形態に従ったアグリゲーション装置を含むシステム構成例を示す概要図である。 実施形態に従ったアグリゲーション装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に従ったアグリゲーション装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 ベースラインの一例を示す図である。 実施形態に従った、需要家の制御量の計算方法の一例を示すフローチャートである。 アグリゲーションサービスの依頼回数の時間推移の一例を示す図である。 図６に対応するアグリゲーションサービスの依頼実績の一例を示す図である。 需要家のベースラインと実際の消費電力との差分の確率密度関数の一例を示す図である。 実施形態に従った制御シミュレーションによる、需要家の制御成功率の計算結果の一例を示す図である。 実施形態に従った、需要家への制御指令の作成例を示す図である。 実施形態に従った、需要家の制御の成功／失敗の判定例を示す図である。 実施形態に従った、需要家の報奨金及びペナルティの計算例を示す図である。
以下、図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
＜アグリゲーション装置を含むシステム構成例＞
図１は、実施形態に従ったアグリゲーション装置を含むシステム構成例を示す概要図である。図１に示すアグリゲーション装置１は、実施形態に従ったアグリゲーション装置の一例である。アグリゲーション装置１は、電力の供給事業者Ｐ等から電力需要の削減又は促進の制御依頼、すなわち、アグリゲーションサービスの実行依頼を受けとり、アグリゲータＡが契約する各需要家Ｕ（Ｕ１及びＵ２）に電力需要の削減又は促進の制御指令を出力する装置である。
図１に示す構成例では、アグリゲーション装置１は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮを介して供給事業者Ｐや電力市場Ｍに接続する。アグリゲーション装置１は、供給事業者Ｐからアグリゲーションサービスの実行依頼を受ける。供給事業者Ｐは、需要家Ｕ１及びＵ２に電力を供給する組織である。供給事業者Ｐには、系統運用事業者、小売事業者、及び発電事業者等が含まれてもよく、アグリゲーション装置１は複数の供給事業者Ｐに接続してもよい。なお、図１に示す一例では、アグリゲータＡがアグリゲーション装置１を保有するが、供給事業者Ｐがアグリゲーション装置１を保有してもよい。電力市場Ｍは、電力需要の制御量を取引する組織である。
また、図１に示す構成例では、アグリゲーション装置１は、アグリゲータＡと契約している需要家Ｕが保有する電気設備ＥＥのコントローラＣ、該電気設備ＥＥの出力を計測する電力メータＰＭ１、及び需要家Ｕの電力需要を計測する電力メータＰＭ２に接続する。なお、図１には、２つの需要家Ｕ１及びＵ２が示されているが、需要家Ｕの数は任意であってよい。電気設備ＥＥは、アグリゲーションサービスでの電力の制御対象となる設備であり、電力を消費する負荷設備であってもよいし、電力を供給する発電設備であってもよい。また、図１に示すように、需要家Ｕは、制御対象である電気設備ＥＥ以外に負荷設備ＬＥや発電設備ＰＥを保有してもよく、全ての設備は需要家Ｕ域内の送配電設備にて接続し、需要家Ｕ域内の送配電設備は連系点を介して商用電力系統（図示せず）に接続する。
なお、図１に示す需要家Ｕ２のように、アグリゲーション装置１と需要家Ｕの各設備との間にエネルギーマネジメントシステムＥＭＳを挟んでもよい。エネルギーマネジメントシステムＥＭＳは、需要家Ｕ内の電力メータＰＭ１及びＰＭ２の計測データを受信し、需要家Ｕにとって最適な設備運転計画を作成し、該計画に基づいて各設備の制御を行う。設備運転計画には、発電設備の発電計画、蓄電設備の充放電計画、及び負荷設備の計画が含まれ得る。エネルギーマネジメントシステムＥＭＳは、アグリゲーション装置１に電気設備情報を送信し、アグリゲーション装置１から制御指令を受信した場合には、制御指令と需要家Ｕの設備運転計画との整合をとった上で電気設備ＥＥの制御を行う。
＜アグリゲーション装置のハードウェア構成例＞
図２は、実施形態に従ったアグリゲーション装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。アグリゲーション装置２は、実施形態に従ったアグリゲーション装置の一例である。アグリゲーション装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、記憶装置２２、ネットワークＩ／Ｆ（interface）２３、入力Ｉ／Ｆ２４、及び出力Ｉ／Ｆ２５を備える。アグリゲーション装置２は、ＰＣ（Personal Computer）、サーバ、又はワークステーション等の情報処理装置、すなわち、コンピュータであってもよい。
ＣＰＵ２１は、アグリゲーション装置２が行う各種処理を実現するための演算と各種データの加工とを行う演算装置である。また、ＣＰＵ２１はアグリゲーション装置２が備えるハードウェアを制御する制御装置である。
記憶装置２２は、アグリゲーション装置２が使うデータ、プログラム、及び設定値等を記憶する。記憶装置２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリである。なお、記憶装置２２は、ハードディスク等の補助記憶装置を備えてもよい。
ネットワークＩ／Ｆ２３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して接続する装置と各種データ等を送受信する。例えば、ネットワークＩ／Ｆ２３は、ＮＩＣ（Network Interface Controller）及びＬＡＮケーブルを接続するコネクタ等である。なお、ネットワークＩ／Ｆ２３は、ネットワークを利用するＩ／Ｆに限られず、ケーブル、無線又はコネクタ等によって外部装置と送受信するＩ／Ｆであってもよい。
入力Ｉ／Ｆ２４は、アグリゲーション装置２を使うユーザ（例えば、アグリゲータＡ）とのインタフェースである。具体的には、入力Ｉ／Ｆ２４は、ユーザが行う各種操作を入力する。例えば、入力Ｉ／Ｆ２４は、キーボード等の入力装置及び該入力装置をアグリゲーション装置２に接続するコネクタ等によって構成される。
出力Ｉ／Ｆ２５は、アグリゲーション装置２を使うユーザ（例えば、アグリゲータＡ）とのインタフェースである。具体的には、出力Ｉ／Ｆ２５は、アグリゲーション装置２が行う各種処理の処理結果等をユーザに出力する。例えば、出力Ｉ／Ｆ２５は、ディスプレイ等の出力装置及び該出力装置をアグリゲーション装置２に接続するコネクタ等である。
なお、アグリゲーション装置２は、各ハードウェア資源による処理等を補助する補助装置を更に備えてもよい。また、アグリゲーション装置２は、各種処理を並列、冗長又は分散して処理するための装置を内部又は外部に更に備えてもよい。さらに、アグリゲーション装置２は、複数の情報処理装置で構成されてもよい。
＜アグリゲーション装置の機能構成例＞
図３は、実施形態に従ったアグリゲーション装置の機能構成の一例を示すブロック図である。アグリゲーション装置３は、実施形態に従ったアグリゲーション装置の一例である。図３に示す一例では、アグリゲーション装置３は、入力部３１、出力部３２、通信部３３、データベース３４、制御部３５、及び計算部３６を含む。
入力部３１及び出力部３２は、ユーザインタフェースである。例えば、入力部３１は、ユーザ（例えば、アグリゲータＡ）の入力操作を受け付ける操作入力手段で実現され、出力部３２は、ユーザが出力を視認できるように、表示画面等を表示する出力手段で実現される。
入力部３１は、アグリゲーション装置３に入力されるデータを制御部３５に送る。入力部３１は、例えば、ネットワークＩ／Ｆ２３又は入力Ｉ／Ｆ２４等によって実現される。
出力部３２は、制御部３５から送られる入力応答結果及び計算結果等のデータを出力する。出力部３２は、例えば、ネットワークＩ／Ｆ２３又は出力Ｉ／Ｆ２５等によって実現される。
通信部３３は、供給事業者Ｐ、電力市場Ｍ、及び需要家ＵのコントローラＣ、電力メータＰＭ１、ＰＭ２若しくはエネルギーマネジメントシステムＥＭＳと所定の通信方式によって通信する。例えば、通信部３３は、アグリゲーションサービスの実行依頼や、アグリゲータＡが依頼される具体的な制御量を供給事業者Ｐ等から受信する。通信部３３は、例えば、ネットワークＩ／Ｆ２３等によって実現される。
データベース３４は、アグリゲーション装置３が入力部３１若しくは通信部３３によって取得した、又は計算部３６等が生成した実績データ、予測データ、計画データ、及び設備データ等を記憶する。データベース３４は、例えば、記憶装置２２等によって実現される。
制御部３５は、データ及び信号等を処理又は加工し、アグリゲーション装置３が備える各部とデータ等を送受信する。制御部３５は、例えば、ＣＰＵ２１等によって実現される。
計算部３６は、ベースライン計算部３６１、制御量計算部３６２、制御指令作成部３６３、及び制御実績評価部３６４を含む。例えば、計算部３６は、各需要家Ｕに対する制御指令を作成し、作成した制御指令を通信部３３を介して各需要家Ｕに送信する。計算部３６は、例えば、ＣＰＵ２１等によって実現される。
計算部３６が備える各部の詳細を以下で説明する。
＜＜ベースライン計算部＞＞
ベースライン計算部３６１は、アグリゲータＡが契約している各需要家Ｕに対するベースラインをアグリゲータＡが指定したタイミングで計算する。また、ベースライン計算部３６１は、需要家Ｕのベースラインを集計してアグリゲータＡに対するベースラインをアグリゲータＡが指定したタイミングで計算する。ベースライン計算部３６１は、例えば、非特許文献１のようなガイドラインで決められた方法に従ってベースラインを計算してもよい。
図４は、ベースラインの一例を示す図である。ベースライン計算部３６１は、電力需要の制御対象である電気設備ＥＥに対する各時間のベースラインを計算する。例えば、アグリゲーション装置３から受け取った制御指令に従ってコントローラＣが電気設備ＥＥの消費電力を所定量だけ削減すると、電気設備ＥＥを保有する需要家Ｕの消費電力がベースラインと同じ量の場合、当該消費電力は所定の制御期間に渡ってベースラインよりも所定量だけ削減される。
＜＜制御量計算部＞＞
制御量計算部３６２は、供給事業者Ｐ等とアグリゲータＡとの間の契約で定められる電力需要の制御量に関して、アグリゲーションサービス（電力需要の制御）の成功確度が高くなる推奨制御量を計算する。また、制御量計算部３６２は、アグリゲータＡと需要家Ｕとの間で定められる電力需要の制御量に関して、アグリゲーションサービス（電力需要の制御）の成功確度が高くなる制御可能量を計算する。
図３に示した構成例では、制御量計算部３６２は、制御成功率計算部３６２１、需要家選択部３６２２、推奨制御量決定部３６２３、制御可能量決定部３６２４、制御可否判定部３６２５、及び市場取引判断部３６２６を含む。
制御成功率計算部３６２１は、需要家Ｕ毎の電力需要の実績値、電気設備情報、電力需要の制御量、及び電力需要の制御期間に基づいて電力需要の制御シミュレーションを需要家Ｕ毎に行い、電力需要の制御の制御成功率を需要家Ｕ毎に計算する。
具体的には、例えば、電力需要の制御依頼を受ける際の需要家Ｕの制御量がアグリゲータＡと需要家Ｕとの間の契約で一意に設定されていない場合に、制御成功率計算部３６２１は、制御量が異なる複数の制御量パターンを設定する。そして、制御成功率計算部３６２１は、設定した制御量パターンに基づいて制御シミュレーションを需要家Ｕ毎に行い、制御成功率を需要家Ｕ毎に計算する。推奨制御量決定部３６２３は、需要家Ｕ毎に、制御成功率計算部３６２１が計算した制御成功率の内で制御成功率が最も高い制御量を推奨制御量に決定し得る。推奨制御量とは、電力需要の制御を当該需要家Ｕに指令した場合に当該需要家の制御成功率が高くなり得る電力需要の制御量を指す。
また、例えば、電力需要の制御シミュレーションにおいて、シミュレーション対象の制御期間における各需要家Ｕの電力需要又は電力需要とベースラインとの差分が変動し得る場合に、制御成功率計算部３６２１は、次のような処理を行う。すなわち、制御成功率計算部３６２１は、電力需要の実績値が異なる複数の制御量パターン及び／又は電力需要の実績値とベースラインとの間の差分値が異なる複数の異なる差分値パターンを設定する。そして、制御成功率計算部３６２１は、制御量パターン及び／又は差分値パターンに基づいて需要家Ｕ毎に制御シミュレーションを行い、制御成功率を需要家Ｕ毎に計算する。
制御成功率計算部３６２１は、データベース３４に蓄積された過去の実績値の分布に基づいて制御量パターンを設定してもよい。また、制御成功率計算部３６２１は、データベース３４に蓄積された過去の差分値の分布に基づいて差分値パターンを設定してもよい。
さらに、例えば、電力需要の制御シミュレーションにおいて、シミュレーション対象の制御期間における各需要家Ｕの電気設備の制御可能出力量（ｋＷ制御可能量）や利用可能量（ｋＷｈ利用可能量）が変動し得る場合に、制御成功率計算部３６２１は、次のような処理を行う。すなわち、制御成功率計算部３６２１は、需要家Ｕ毎の電気設備ＥＥの制御可能出力量が異なる複数の制御可能出力量パターンと、需要家Ｕ毎の電気設備ＥＥの利用可能量が異なる複数の利用可能量パターンとを設定する。そして、制御成功率計算部３６２１は、制御可能出力量パターン及び利用可能量パターンに更に基づいて需要家Ｕ毎に制御シミュレーションを行い、制御成功率を需要家Ｕ毎に計算する。
制御成功率計算部３６２１は、データベース３４に蓄積された過去の制御可能出力量の分布に基づいて制御可能出力量パターンを設定してもよい。また、制御成功率計算部３６２１は、データベース３４に蓄積された過去の利用可能量の分布に基づいて利用可能量パターンを設定してもよい。
需要家選択部３６２２は、電力需要の制御を指令する需要家Ｕを、制御成功率計算部３６２１が計算した制御成功率の計算結果に基づいて選択する。
具体的には、例えば、電力需要の制御依頼を受ける際のアグリゲータＡの制御量が供給事業者Ｐ等とアグリゲータＡとの契約で一意に設定されている場合に、需要家選択部３６２２は、次のような処理を行う。すなわち、需要家選択部３６２２は、制御成功率を高くするために、供給事業者Ｐ等から依頼された制御量に達するまで制御成功率が高い順に需要家Ｕ毎の制御量又は推奨制御量を積算する。そして、需要家選択部３６２２は、積算に用いられた制御量又は推奨制御量に対応する需要家Ｕを、制御を指令する需要家Ｕとして選択する。
また、例えば、電力需要の制御依頼を受ける際のアグリゲータＡの制御量が供給事業者Ｐ等とアグリゲータＡとの契約で一意に設定されていない場合に、需要家選択部３６２２は、制御成功率が所定値を上回る需要家Ｕを、制御を指令する需要家Ｕとして選択する。制御可能量決定部３６２４は、制御成功率が所定値を上回る需要家Ｕ毎の制御量又は推奨制御量の積算値を、アグリゲータＡが実行可能な制御可能量に決定し得る。
また、需要家選択部３６２２は、制御成功率の他に、例えば、アグリゲータがその需要家を選択することで発生するコストを勘案してもよい。各需要家から得られる制御量に対する報奨金が、アグリゲータから見たコストに当たる。制御成功率とコストに重み付けを行い、拡張した指標値を作り、その指標値が大きい順（または小さい順）に需要家を選択してもよい。
制御可否判定部３６２５は、供給事業者Ｐ等から受け取った制御量の実行可否を、制御可能量決定部３６２４が決定した制御可能量に基づいて判定する。仮に、供給事業者Ｐ等から受け取った制御量が制御可能量を上回る場合、制御可否判定部３６２５は、供給事業者Ｐ等から受け取った制御依頼を断る判定を行う。
また、市場取引判断部３６２６は、制御可能量決定部３６２４が決定した制御可能量を基に電力市場Ｍへの電力売買を判断する。例えば、供給事業者Ｐ等からの制御の依頼がない時間帯に、各需要家から集められるであろう制御可能量を電力市場に売ることできる。その際には、例えば電力市場への販売額と需要家への報奨金の差益から、取引の良否を判断する。
このように、アグリゲーション装置３は、需要家Ｕ毎の制御成功率を計算し、制御成功率が高い需要家Ｕを、電力需要の制御を指令する需要家Ｕとして選択する。したがって、実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、アグリゲーションサービスの成功確度を向上させることができる。
また、アグリゲーション装置３は、制御シミュレーションを需要家Ｕ毎に行い、需要家Ｕ毎に制御成功率が最も高い制御量を推奨制御量に決定する。また、アグリゲーション装置３は、制御成功率が所定値を上回る需要家Ｕ毎の制御量又は推奨制御量の積算値を、アグリゲータＡが実行可能な制御可能量に決定する。したがって、実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、アグリゲーションサービスの成功確度が向上するアグリゲータの制御量を計算できる。
さらに、アグリゲーション装置３は、供給事業者Ｐ等から受け取った制御量が制御可能量を上回る場合（アグリゲータの制御可能量で依頼量を賄いきれない場合）には、供給事業者Ｐ等から受け取った制御依頼を断る判定を行う。したがって、実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、供給事業者等が依頼した制御量が制御可能量を上回る場合には、アグリゲーションサービスを実行しても失敗する可能性が高いことを供給事業者等に事前に通知することができる。
以下、各需要家及びアグリゲータの制御量計算方法の具体例を図５～図９を更に参照しながら説明する。
＜＜需要家の制御量の計算＞＞
図５は、実施形態に従った、需要家の制御量の計算方法の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、データベース３４は、アグリゲーション装置３が供給事業者Ｐ等からアグリゲーションサービスの実行を依頼されたアグリゲーションサービスの依頼実績を、アグリゲーションサービスが依頼される度に蓄積する。
アグリゲーションサービスの依頼実績には、アグリゲータＡと契約する供給事業者Ｐ等が過去にアグリゲーションサービスの実行を依頼した回数がサービス種別毎及び時間帯毎に集計される。図６は、アグリゲーションサービスの依頼回数の時間推移の一例を示す図であり、図７は、図６に対応するアグリゲーションサービスの依頼実績の一例を示す図である。図７に示した一例では、アグリゲーションサービスの種別は、消費電力の削減依頼と消費電力の促進依頼とに分類され、消費電力の削減依頼及び消費電力の促進依頼には、消費電力の削減或いは促進の持続時間が６０分、１２０分、・・・の依頼に更に分類される。そして、これらのアグリゲーションサービスの依頼実績が平日及び休日の区分に従って１時間毎に集計される。なお、アグリゲーションサービスの依頼実績は、アグリゲーションサービス種別や時間帯別のみに集計してもよいし、平日及び休日の区分に代わって季節の区分や曜日の区分に従って集計してもよい。
また、アグリゲーション装置３がアグリゲーションサービスの実行を依頼された場合、アグリゲーションサービス実行時における各需要家Ｕのベースラインと、該アグリゲーションサービスを実行しなかった場合の各需要家Ｕの実際の電力需要とがデータベース３４に蓄積される。なお、アグリゲーションサービスを実行しなかった場合の各需要家Ｕの実際の電力需要は、各需要家Ｕのベースラインと、アグリゲーションサービスの実行時に各需要家Ｕが行った実際の制御量とを加算することで取得可能である。アグリゲーションサービス実行時における各需要家Ｕの実際の制御量は、例えば、制御実績評価部３６４が各需要家ＵのコントローラＣ及び電力メータＰＭ１及びＰＭ２から通信部３３を介して取得し得る。
制御成功率計算部３６２１は、ステップＳ１０２～ステップＳ１０８の繰り返しの処理を、アグリゲーション装置３が制御指令の対象とする各需要家Ｕに対して行う。
ステップＳ１０３において、制御成功率計算部３６２１は、各需要家Ｕの需要家特性を計算する。例えば、制御成功率計算部３６２１は、アグリゲーションサービスの依頼実績の集計において取得した日時における各需要家Ｕのベースラインと実際の消費電力との間の差分実績を用いて、ベースラインと実際の消費電力との間の差分の確率密度関数をアグリゲーションサービスの種別毎、時間帯別に計算する。なお、ベースラインと実際の消費電力との間の差分の確率密度関数は、時間帯別のみで計算してもよいし、平日及び休日の区分に代わって季節の区分や曜日の区分に従って集計してもよい。図８は、需要家のベースラインと実際の消費電力との差分の確率密度関数の一例を示す図である。図８には、アグリゲーションサービスが実行される制御時間帯ＸＸ：ＸＸ～ＹＹ：ＹＹにおける、需要家ＩＤ“ＡＡＡ”の需要家Ｕに対する差分の確率密度関数が示されている。図８に示す一例では、予め設定されたベースラインと実際の消費電力との差分は、その時々よって異なるものの、正規分布に従い得ることを表している。なお、需要家Ｕが保有する電気設備ＥＥの性能によっては、制御成功率計算部３６２１は、電気設備ＥＥの制御可能出力量（ｋＷ制御可能量）や利用可能量（ｋＷｈ利用可能量）の確率密度関数を更に作成してもよい。
ステップＳ１０４～ステップＳ１０６において、制御成功率計算部３６２１は、需要家Ｕの制御成功率を計算する制御シミュレーションを、該制御シミュレーションの対象として設定した需要家Ｕの制御量パターンの数だけ繰り返し行う。なお、制御シミュレーションの対象として設定される制御量パターンは、アグリゲーションサービスを実行する際の電力需要の制御量としてアグリゲータＡと需要家Ｕとの契約で予め決められる契約制御量を指す。
ステップＳ１０５において、制御成功率計算部３６２１は、供給事業者Ｐ等が依頼し得るアグリゲーションサービス種別及び時間帯について需要家Ｕ毎に制御シミュレーションを行い、需要家Ｕ毎の制御成功率を計算する。具体的には、制御成功率計算部３６２１は、需要家特性として求めた、ベースラインと実際の消費電力との間の差分の確率密度関数に基づいて、ベースラインと実際の消費電力との間の差分の値を制御シミュレーションの試行回数分だけ作成する。作成された複数の差分は、前述した差分値パターンの一例である。制御成功率計算部３６２１は、需要家Ｕの制約条件に基づいて電力需要の制御シミュレーションを行い、制御成功率を計算する。需要家Ｕの制約条件は、例えば、連系点需要の上下限、電気設備ＥＥの制御可能量の上下限（ｋＷ上下限）、利用可能量の上下限（ｋＷｈ上下限）、制御による電気設備ＥＥの電力変化率（ｋＷ変化率）、電気設備ＥＥの使用可否スケジュール等である。なお、制御成功条件、制御シミュレーションの試行回数、及び制御成功率の計算を行う制御量といったパラメータ値は、アグリゲーション装置３の運用者（例えば、アグリゲータＡ）が入力部３１を介して設定し得る。また、制御成功率計算部３６２１は、上述した差分の確率密度関数に加えて電気設備ＥＥの制御可能出力量（ｋＷ制御可能量）や利用可能量（ｋＷｈ利用可能量）の確率密度関数を更に用いて制御シミュレーションを行ってもよい。
図９は、実施形態に従った制御シミュレーションによる、需要家の制御成功率の計算結果の一例を示す図である。図９に示す一例では、１４：００～１５：００の一時間に渡って消費電力を削減するアグリゲーションサービスが制御シミュレーションの対象である。また、アグリゲーションサービスにおける制御成功条件は、アグリゲーションサービス実施時間帯の制御実績が契約制御量の９０％～１１０％の範囲に収まることである。制御成功率計算部３６２１は、こうしたアグリゲーションサービスを対象として、需要家ＩＤ（Identifier）“ＡＡＡ”の需要家Ｕの契約制御量を－１０ｋＷから１０ｋＷ刻みで減らし、各契約制御量に対して１０００回制御シミュレーションを実行することで、各契約制御量における制御成功率を計算する。
なお、需要家Ｕの制御成功率を時間帯毎に分けずに評価する場合には、制御成功率計算部３６２１は、次の式(1)に示すように、時間帯毎に計算した制御成功率を用いて当該需要家Ｕの制御成功率を計算する。
Figure 0007035352000001
式(1)において、Ｇ（Ｘ）は制御量Ｘにおける制御成功率であり、ｇ（Ｘ，ｔ）は制御量Ｘであり、時間帯ｔにおける制御成功率であり、ｆ（ｔ）は時間帯ｔにおけるアグリゲーションサービスの発生率である。
ステップＳ１０７において、推奨制御量決定部３６２３は、制御成功率計算部３６２１が計算した各制御量に対する制御成功率の内、制御成功率が最も高い制御量を当該需要家Ｕの推奨制御量に決定する。なお、最も高い制御成功率が複数存在する場合には、推奨制御量決定部３６２３は、該最も高い制御成功率に対応する複数の制御量の内、最も大きい制御量を当該需要家Ｕの推奨制御量に決定してもよい。例えば、図９に示した一例では、推奨制御量決定部３６２３は、制御成功率が９５％である－７０ｋＷの制御量と－８０ｋＷの制御量との内、－８０ｋＷの制御量を推奨制御量に決定してもよい。
このように、アグリゲーション装置３は、制御シミュレーションを需要家Ｕ毎に行い、需要家Ｕ毎に制御成功率が最も高い制御量を推奨制御量に決定する。したがって、実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、アグリゲーションサービスの成功確度が向上する各需要家の制御量を計算できる。
＜＜アグリゲータの制御量の計算＞＞
制御可能量決定部３６２４は、式(2)に示すように、推奨制御量決定部３６２３が決定した需要家Ｕ毎の推奨制御量を用いて、アグリゲーションサービスの成功確度を向上させるためにアグリゲータＡが実行可能な制御可能量を計算する。
Figure 0007035352000002
式(2)において、ＹはアグリゲータＡの推奨制御量、すなわち制御可能量であり、Ｘｂｅｓｔ（α）、Ｘｂｅｓｔ（β）、・・・は需要家α、β、・・・の推奨制御量である。
また、アグリゲータＡの推奨制御量Ｙの求め方の他の例として、式(3)に示すように、各需要家の推奨制御量にユーザが設定した重み係数を掛けたものを積算してもよい。重み係数は各需要家の制御応答や信頼度などを表し、アグリゲータＡが各需要家を評価する値としてユーザが設定する。重み係数として制御成功率を用いてもよい。この重み係数を用いて各需要家の推奨制御量を積算することで、アグリゲータＡの推奨制御量Ｙの期待値を、各需要家の制御応答や信頼度を加味して求めることができる。
Figure 0007035352000003
式(3)において、ＹはアグリゲータＡの推奨制御量、すなわち制御可能量であり、Ｘｂｅｓｔ（α）、Ｘｂｅｓｔ（β）、・・・は需要家α、β、・・・の推奨制御量であり、Ｇ（α）、Ｇ（β）、・・・はユーザが設定した重み係数である。
このように、アグリゲーション装置３は、需要家Ｕ毎の推奨制御量の積算値を、アグリゲータＡが実行可能な制御可能量に決定する。したがって、実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、アグリゲーションサービスの成功確度が向上するアグリゲータの制御量を計算できる。
なお、アグリゲーション装置３の運用者（例えば、アグリゲータＡ）は、需要家Ｕの制御成功率の下限値を入力部３１を介して設定してもよい。また、制御可能量決定部３６２４は、推奨制御量に対する制御成功率が下限値以下の需要家Ｕの項を式(2)から除外してもよい。そして、制御可能量決定部３６２４は、制御成功率が所定値を上回る需要家Ｕ毎の推奨制御量の積算値をアグリゲータＡの制御可能量に決定してもよい。このように、実施形態に従ったアグリゲーション装置によれば、アグリゲーションサービスの成功確度が向上するアグリゲータの制御量を計算できる。
＜＜制御指令作成部＞＞
制御指令作成部３６３は、アグリゲーション装置３が供給事業者Ｐ等からアグリゲーションサービスの実行依頼を受信した際に、アグリゲータＡと契約している全て或いは一部の需要家Ｕに送信する制御指令を作成する。作成された制御指令は、通信部３３によって各需要家Ｕへ送信される。
需要家Ｕへの制御指令の内容は、アグリゲーションサービスの実施時間帯においてベースラインから制御量に相当する電力需要の調整を指示することである。そこで、例えば、制御指令作成部３６３は、ベースラインに制御量を加算した値である電力需要の目標値を、制御指令として作成してもよい。
図１０は、実施形態に従った、需要家への制御指令の作成例を示す図である。図１０に示した一例では、１４：００～１５：００の一時間に渡って消費電力を削減するアグリゲーションサービスが制御シミュレーションの対象である。制御指令作成部３６３は、需要家ＩＤ”ＡＡＡ”の需要家Ｕの契約制御量が－１００ｋＷであり、ベースラインが８００ｋＷであることから７００ｋＷ（８００ｋＷ－１００ｋＷ）を消費電力の目標値とする、需要家ＩＤ”ＡＡＡ”の需要家Ｕに対する制御指令を作成する。同様に、制御指令作成部３６３は、５００ｋＷ（６００ｋＷ－１００ｋＷ）を消費電力の目標値とする、需要家ＩＤ”ＢＢＢ”の需要家Ｕに対する制御指令を作成し、２００ｋＷ（２５０ｋＷ－５０ｋＷ）を消費電力の目標値とする、需要家ＩＤ”ＣＣＣ”の需要家Ｕに対する制御指令を作成する。
なお、需要家選択部３６２２は、アグリゲーションサービスの成功確度を高めるために、制御指令を送信する需要家Ｕを選択してもよい。例えば、需要家選択部３６２２は、運用者（例えば、アグリゲータＡ）が設定した制御成功率の下限値を推奨制御量決定部３６２３が決定した推奨制御量に対する制御成功率が下回った需要家Ｕを制御指令の送信対象から除外してもよい。また、例えば、需要家選択部３６２２は、制御成功率が高い需要家Ｕの制御量を積算していき、アグリゲータＡの制御可能量に達した段階で残りの需要家Ｕを制御指令の送信対象から除外してもよい。
また、アグリゲーション装置３は、アグリゲーションサービスの失敗を回避するために、アグリゲーションサービスを実行しても失敗する可能性が高いことを供給事業者等に通知してもよい。例えば、制御可否判定部３６２５は、供給事業者Ｐ等から受け取った制御量が制御可能量を上回る場合には、供給事業者Ｐ等から受け取った制御依頼を断る判定を行ってもよい。制御依頼を断る判定を行った場合、制御可否判定部３６２５は、アグリゲーションサービスの依頼を断る通知、又はアグリゲーションサービスの失敗可能性が高いことを知らせる通知を通信部３３を介して供給事業者Ｐ等に送信してもよい。
＜＜制御実績評価部＞＞
制御実績評価部３６４は、アグリゲーションサービスの終了後に、アグリゲーションサービスの実施時間帯における各需要家Ｕの制御実績とアグリゲータＡの制御実績とを計算する。制御実績は、アグリゲーションサービスの実施時間帯におけるベースラインと消費電力実績との差分である。
また、制御実績評価部３６４は、各需要家Ｕの制御の成功／失敗とアグリゲータＡのアグリゲーションサービスの成功／失敗との判定を行ってもよい。こうした判定を行う場合、制御実績評価部３６４は、供給事業者Ｐ等とアグリゲータとの間或いはアグリゲータＡと需要家Ｕとの間で契約した成功／失敗の条件に基づいて判定を行う。
図１１は、実施形態に従った、需要家の制御の成功／失敗の判定例を示す図である。図１１に示した一例では、１４：００～１５：００の一時間に渡って消費電力を削減するアグリゲーションサービスが判定対象である。また、アグリゲーションサービスにおける制御成功条件は、アグリゲーションサービス実施時間帯の制御実績が契約制御量の９０％～１１０％の範囲に収まることである。制御実績評価部３６４は、こうしたアグリゲーションサービスが実行された際の各需要家Ｕの契約制御量及び消費電力の実績を各需要家Ｕから取得する。そして、制御実績評価部３６４は、各需要家Ｕの契約制御量、ベースライン、及び消費電力の実績に基づいて、各需要家Ｕの制御実績、（制御実績／契約制御量）の百分率、及び上述した制御条件における制御の成功／失敗の判定結果を求める。なお、図１１に示した各項目を含む実績データはデータベース３４に記録される。
さらに、制御実績評価部３６４は、供給事業者Ｐ等がアグリゲータＡに支払う報奨金、アグリゲータＡが各需要家Ｕに支払う報奨金、供給事業者Ｐ等がアグリゲータＡに課すペナルティ、及びアグリゲータＡが各需要家Ｕに課すペナルティを計算してもよい。報奨金及びペナルティを計算する場合、制御実績評価部３６４は、供給事業者Ｐ等とアグリゲータＡとの間或いはアグリゲータＡと需要家Ｕとの間で契約した報奨金及びペナルティの算定方法に基づいて計算する。
図１２は、実施形態に従った、需要家の報奨金及びペナルティの計算例を示す図である。図１２には、図１１に示したアグリゲーションサービスに対して制御実績評価部３６４が需要家Ｕの報奨金及びペナルティを計算した場合が示されている。また、制御成功時の基本報酬は２０００円／ｋＷに、制御成功時の従量報酬は２０円／ｋＷに、制御失敗時のペナルティ（従量）は２０円／ｋＷに契約で予め決められている。制御実績評価部３６４は、こうした条件の下で、制御の成功／失敗の判定結果と制御成功条件からの消費電力の逸脱量に基づいて、制御が成功した場合の基本報酬及び従量報酬と、従量ペナルティとを各需要家Ｕに対して計算する。なお、図１２に示した各項目を含む実績データはデータベース３４に記録される。
制御量計算部３６２は、アグリゲーションサービスの成功確度を向上させるために、制御実績評価部３６４が求めた制御実績を利用してもよい。
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、アグリゲーション装置３が行う上述の電力需要制御方法は、該電力需要制御の手順を規律する電力需要制御プログラムを実行するコンピュータによっても実現可能である。
具体的には、例えば、アグリゲーション装置２は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又はフラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体に記憶された電力需要制御プログラムを、記憶媒体駆動装置（図示せず）を介して読み取り、記憶装置２２にインストールする。或いは、アグリゲーション装置２は、他のコンピュータ装置に格納された電力需要制御プログラムをネットワークＩ／Ｆ２３を介して取得し、記憶装置４５にインストールする。ＣＰＵ２１は、電力需要制御プログラムを記憶装置２２から読み出し、電力需要制御プログラムに従った処理を実行する。
実施形態に従った電力需要制御プログラムをコンピュータに実行させることによっても、実施形態に従った電力需要制御方法から得られる上述の効果を得ることができる。
１、２、３ アグリゲーション装置
２１ ＣＰＵ
２２ 記憶装置
２３ ネットワークＩ／Ｆ
２４ 入力Ｉ／Ｆ
２５ 出力Ｉ／Ｆ
３１ 入力部
３２ 出力部
３３ 通信部
３４ データベース
３５ 制御部
３６ 計算部
３６１ ベースライン計算部
３６２ 制御量計算部
３６３ 制御指令作成部
３６４ 制御実績評価部
３６２１ 制御成功率計算部
３６２２ 需要家選択部
３６２３ 推奨制御量決定部
３６２４ 制御可能量決定部
３６２５ 制御可否判定部
３６２６ 市場取引判断部
Ａ アグリゲータ
Ｃ コントローラ
ＥＥ 電気設備
ＥＭＳ エネルギーマネジメントシステム
ＬＥ 負荷設備
Ｍ 電力市場
Ｎ 通信ネットワーク
Ｐ 供給事業者
ＰＥ 発電設備
ＰＭ１、ＰＭ２ 電力メータ
Ｕ（Ｕ１、Ｕ２） 需要家

Claims (8)

  1. 複数の需要家に接続され、一または複数の需要家に電力需要の制御を指令するアグリゲーション装置において、
    前記需要家毎の電力需要の実績値、電気設備情報、前記電力需要の制御量、及び前記電力需要の制御期間に基づいて前記電力需要の制御シミュレーションを前記需要家毎に行い、前記電力需要の制御の制御成功率を前記需要家毎に計算する制御成功率計算部と、
    前記電力需要の制御を指令する需要家を前記制御成功率の計算結果に基づいて選択する需要家選択部と、
    前記需要家毎の推奨制御量を決定する推奨制御量決定部と、を備え、
    前記制御成功率計算部は、前記制御量が異なる複数の制御量パターンを設定し、前記制御量パターンに基づいて前記制御シミュレーションを前記需要家毎に行い、前記制御成功率を前記需要家毎に計算し、
    前記推奨制御量決定部は、前記需要家毎に前記制御成功率が最も高い前記制御量を前記推奨制御量に決定する
    ことを特徴とするアグリゲーション装置。
  2. 複数の需要家に接続され、一または複数の需要家に電力需要の制御を指令するアグリゲーション装置において、
    前記需要家毎の電力需要の実績値、電気設備情報、前記電力需要の制御量、及び前記電力需要の制御期間に基づいて前記電力需要の制御シミュレーションを前記需要家毎に行い、前記電力需要の制御の制御成功率を前記需要家毎に計算する制御成功率計算部と、
    前記電力需要の制御を指令する需要家を前記制御成功率の計算結果に基づいて選択する需要家選択部と、を備え、
    前記制御成功率計算部は、複数の異なる実績値からなる制御量パターン又は前記実績値とベースラインとの間の差分値が異なる複数の差分値パターンを設定し、前記制御量パターン又は前記差分値パターンに基づいて前記需要家毎に前記制御シミュレーションを行い、前記制御成功率を前記需要家毎に計算する
    ことを特徴とするアグリゲーション装置。
  3. 前記制御成功率計算部は、
    前記制御量パターンを蓄積された過去の前記実績値の分布に基づいて設定、又は
    前記差分値パターンを蓄積された過去の前記差分値の分布に基づいて設定する
    ことを特徴とする、請求項２に記載のアグリゲーション装置。
  4. 複数の需要家に接続され、一または複数の需要家に電力需要の制御を指令するアグリゲーション装置において、
    前記需要家毎の電力需要の実績値、電気設備情報、前記電力需要の制御量、及び前記電力需要の制御期間に基づいて前記電力需要の制御シミュレーションを前記需要家毎に行い、前記電力需要の制御の制御成功率を前記需要家毎に計算する制御成功率計算部と、
    前記電力需要の制御を指令する需要家を前記制御成功率の計算結果に基づいて選択する需要家選択部と、を備え、
    前記制御成功率計算部は、前記需要家毎の電気設備に対する複数の異なる制御可能出力量からなる制御可能出力量パターンと、前記需要家毎の電気設備に対する複数の異なる利用可能量からなる利用可能量パターンとを設定し、前記制御可能出力量パターン及び／又は前記利用可能量パターンに更に基づいて前記需要家毎に前記制御シミュレーションを行い、前記制御成功率を前記需要家毎に計算する
    ことを特徴とするアグリゲーション装置。
  5. 前記制御成功率計算部は、
    前記制御可能出力量パターンを蓄積された過去の前記制御可能出力量の分布に基づいて設定並びに
    前記利用可能量パターンを蓄積された過去の前記利用可能量の分布に基づいて設定する
    ことを特徴とする、請求項４に記載のアグリゲーション装置。
  6. 前記需要家選択部は、前記制御成功率に基づいた指標を用いて需要家を選択し供給事業者から依頼された制御量に達するまで該需要家の前記推奨制御量を積算し、積算に用いられた前記推奨制御量に対応する需要家を前記制御を指令する前記需要家として選択することを特徴とする、請求項１に記載のアグリゲーション装置。
  7. 前記制御成功率に基づき選択された需要家の前記推奨制御量の積算値に基づいてアグリゲータが実行可能な制御可能量に決定する制御可能量決定部を更に備え、
    前記需要家選択部は、前記選択された需要家を前記制御を指令する需要家として選択する
    ことを特徴とする、請求項１又は６に記載のアグリゲーション装置。
  8. 複数の需要家に接続され、一または複数の需要家に電力需要の制御を指令するアグリゲーション装置において、
    需要家毎の電力需要の実績値、電気設備情報、前記電力需要の制御量、及び前記電力需要の制御期間に基づいて前記電力需要の制御シミュレーションを前記需要家毎に行い、前記電力需要の制御の制御成功率を前記需要家毎に計算する制御成功率計算部と、
    前記制御成功率に基づいて選択された需要家の前記制御量の積算値をアグリゲータが実行可能な制御可能量に決定する制御可能量決定部と、
    前記制御可能量を基に電力市場への電力売買を判断する市場取引判断部と、
    を備えることを特徴とするアグリゲーション装置。
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