JP7215986B2 - 電力制御システム、電力制御装置、電力制御方法およびプログラム - Google Patents
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Description
本開示は、電力制御システム、電力制御装置、電力制御方法およびプログラムに関する。
近年、所定のエリア内の電力需給を管理する電力事業者が、電力の調達計画を広域機関に提出し、この調達計画に従い、所定のエリア内の電力需要を制御するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
上述したシステムでは、所定期間単位で、所定のエリア内の電力需要の実績値が調達計画と一致する、すなわち、調達計画が達成されることが望ましい。
本開示の目的は、所定のエリア内における電力の調達計画の達成率の改善を図ることができる電力制御システム、電力制御装置、電力制御方法およびプログラムを提供することにある。
一実施形態に係る電力制御システムは、所定のエリア内の蓄電装置と、前記所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、第１所定期間単位で前記蓄電装置の充放電を制御する第１電力制御装置と、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報に基づき、前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記第１所定期間よりも短い第２所定期間単位で前記蓄電装置の充放電を制御する第２電力制御装置と、を備える。
また、一実施形態に係る電力制御装置は、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する制御部と、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定する外部装置に送信する通信部と、を備える。
また、一実施形態に係る電力制御装置は、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する外部装置から、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を受信する通信部と、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記蓄電装置の充放電を制御する制御部と、を備える。
また、一実施形態に係る電力制御装置における電力制御方法は、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御し、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定する外部装置に送信する。
また、一実施形態に係る電力制御装置における電力制御方法は、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する外部装置から、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を受信し、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記蓄電装置の充放電を制御する。
また、一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する処理と、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定する外部装置に送信する処理と、を実行させる。
また、一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する外部装置から、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を受信する処理と、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記蓄電装置の充放電を制御する処理と、を実行させる。
一実施形態によれば、所定のエリア内における電力の調達計画の達成率の改善を図ることができる電力制御システム、電力制御装置、電力制御方法およびプログラムを提供することができる。
以下、一実施形態に係る電力制御システム、電力制御装置、電力制御方法およびプログラムについて、図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る電力制御システム１の構成例を示す図である。本実施形態に係る電力制御システム１は、例えば、市町村単位といった所定のエリア内における電力を制御するＡＥＭＳ（Area Energy Management System）を構成してよい。
図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システム１は、第１電力制御装置１０と、第２電力制御装置２０と、機器３０とを備える。第１電力制御装置１０は、第２電力制御装置２０と接続される。第２電力制御装置２０は、ゲートウェイ（ＧＷ）４０を介して機器３０と接続される。機器３０は、電力制御システム１が電力を制御する所定のエリア内に設けられる。機器３０は、例えば、太陽電池３１、電力メータ３２、蓄電装置３３を含む。図１においては、第２電力制御装置２０と機器３０とがＧＷ４０を介して接続される例を示しているが、これに限られるものではない。第２電力制御装置２０と機器３０とはＧＷ４０を介さずに接続されてよい。
第１電力制御装置１０は、所定のエリア内における電力の調達計画を立案し、立案した調達計画に従い、所定のエリア内の電力を制御する電力制御装置である。
図２は、調達計画について説明するための図である。
第１電力制御装置１０は、図２に示すように、所定期間単位（第１所定期間単位）（以下、「デマンド区間」と称する。）で、所定のエリア内における電力の需要予測および発電予測に応じて、所定のエリア内における電力の調達計画を立案する。具体的には、第１電力制御装置１０は、需要予測から発電予測を減算し、充電計画および放電計画に応じた値を加算または減算して、調達計画を立案する。デマンド区間は、例えば、３０分間である。充電計画および放電計画は、例えば、所定のエリア内における電力のピークカットあるいはピークシフトを行うための、蓄電装置３３の充放電の計画である。電力制御システム１においては、デマンド区間ごとに、所定のエリア内における電力需要の実績値が調達計画と一致する、すなわち、調達計画を達成することが求められる。
第１電力制御装置１０は、所定時間（例えば、４８時間）だけ先まで調達計画を立案する。ただし、調達計画、需要予測および発電予測はそれぞれ、対象のデマンド区間よりも所定時間だけ前まで変更可能である。例えば、図３に示すように、調達計画は、対象のデマンド区間の１時間前まで変更可能である。したがって、対象のデマンド区間が１３：００－１３：２９であるとすると、調達計画は、１１：５９まで変更可能である。また、需要予測および発電予測は、対象のデマンド区間の３０分前まで変更可能である。したがって、対象のデマンド区間が１３：００－１３：２９であるとすると、需要予測および発電予測は、１２：２９まで変更可能である。充電計画および放電計画は、対象のデマンド区間内であっても変更可能である。調達計画、需要予測および発電予測が変更できなくなった後は、充電計画および放電計画を調整することで、調達計画の達成が図られる。
第１電力制御装置１０は、立案した調達計画を広域機関（ＯＣＣＴＯ：Organization for Cross-regional Coordination of Transmission Operators）に提出してよい。第１電力制御装置１０は、デマンド区間ごとに、立案した調達計画に従い、蓄電装置３３の充放電を制御する。すなわち、第１電力制御装置１０は、電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、所定期間（デマンド区間）単位（第１所定期間単位）で、蓄電装置３３の充放電を制御する。また、第１電力制御装置１０は、所定のエリア内の電力需要のピークカットあるいはピークシフトを行うために、蓄電装置３３の充放電を制御してよい。第１電力制御装置１０は、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を第２電力制御装置２０に送信する。この制御指示に従い、蓄電装置３３の充放電が制御される。
第１電力制御装置１０は、調達計画、需要予測および発電予測を、外部装置である第２電力制御装置２０に送信する。また、第１電力制御装置１０は、需要予測および発電予測の誤差に関する情報である予測誤差情報を、外部装置である第２電力制御装置２０に送信する。需要予測および発電予測は、例えば、所定のエリア内における電力の需要および発電を予測するモデルから得られる。このようなモデルによる予測には通常、誤差が含まれる。予測誤差情報は、例えば、当該モデルの精度を示す情報である。
予測誤差情報には、需要予測を増加させる方向の誤差に関する情報（第１需要予測誤差情報）が含まれてよい。予測誤差情報には、需要予測を減少させる方向の誤差に関する情報（第２需要予測誤差情報）が含まれてよい。予測誤差情報には、発電予測を増加させる方向の誤差に関する情報（第１発電予測誤差情報）が含まれてよい。予測誤差情報には、発電予測を減少させる方向の誤差に関する情報（第２発電予測誤差情報）が含まれてよい。予測誤差情報には、所定のエリア内における電力需要を突発的に変動させるイベント（例えば、落雷など）に関する情報であるイベント情報が含まれてよい。すなわち、予測誤差情報には、第１需要予測誤差情報、第２需要予測誤差情報、第１発電予測誤差情報、第２発電予測誤差情報およびイベント情報の少なくとも１つが含まれる。
図４は、第１電力制御装置１０の構成例を示す図である。
図４に示すように、第１電力制御装置１０は、記憶部１１と、通信部１２と、制御部１３とを備える。
記憶部１１は、第１電力制御装置１０の動作に必要な種々の情報を記憶するメモリである。記憶部１１は、一実施形態に係るプログラムを記憶してよい。記憶部１１は、制御部１３による演算結果などの各種データを記憶してよい。記憶部１１は、例えば、半導体メモリまたは磁気ディスクなどにより構成することができるが、これらに限られず、任意の記憶装置により構成することができる。記憶部１１は、第１電力制御装置１０に挿入されたメモリカードのような記憶媒体であってよい。記憶部１１は、後述する制御部１３として用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit）の内部メモリであってよい。
通信部１２は、無線通信をはじめとする各種の通信機能を有する通信インタフェースである。通信部１２は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの種々の通信方式により通信を実現する。通信部１２は、例えば、ＩＴＵ－Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）において通信方式が標準化されたモデムを含んでよい。通信部１２は、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの種々の方式により無線通信を実現してよい。通信部１２が送受信する各種の情報は、記憶部１１に記憶してよい。通信部１２は、電波を送受信するためのアンテナおよび適当なＲＦ（Radio Frequency）部などを含めて構成してよい。通信部１２は、無線通信を行うための既知の技術により構成することができるため、より詳細なハードウェアの説明は省略する。
通信部１２は、制御部１３の制御に従い、調達計画、需要予測、発電予測および予測誤差情報を、外部装置である第２電力制御装置２０に送信する。通信部１２は、制御部１３の制御に従い、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を第２電力制御装置２０に送信してよい。通信部１２は、機器３０による電力需要の実績値を示す実績データを第２電力制御装置２０から受信し、制御部１３に出力してよい。
制御部１３は、第１電力制御装置１０全体の動作を制御するコントローラである。制御部１３は、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、例えば、ＣＰＵのような、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。制御部１３は、１つのプロセッサで実現してよいし、複数のプロセッサで実現してよい。制御部１３は、単一の集積回路として実現されてよい。プロセッサは、通信可能に接続された複数の集積回路およびディスクリート回路として実現されてよい。制御部１３は、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵで実行されるプログラムとして構成されてよい。制御部１３において実行されるプログラムおよび制御部１３において実行された処理の結果などは、記憶部１１に記憶されてよい。
制御部１３は、所定のエリア内における電力の需要予測および発電予測に応じた電力の調達計画を立案してよい。制御部１３は、調達計画に従い、所定期間（デマンド区間）単位（第１所定期間単位）で、蓄電装置３３の充放電を制御する。制御部１３は、調達計画、需要予測、発電予測および予測誤差情報を、通信部１２に第２電力制御装置２０へ送信させる。制御部１３は、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を、通信部１２に第２電力制御装置２０へ送信させてよい。
図１を再び参照すると、第２電力制御装置２０は、所定のエリア内の電力の需要実績と調達計画との不整合（インバランス）を低減するように、所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行う電力制御装置である。第２電力制御装置２０は、第１電力制御装置１０から送信されてきた蓄電装置３３への制御指示を受信し、ＧＷ４０を介して蓄電装置３３に転送してよい。第２電力制御装置２０は、外部装置である第１電力制御装置１０から送信されてきた、調達計画、需要予測、発電予測および予測誤差情報を受信する。第２電力制御装置２０は、機器３０からＧＷ４０を介して所定の時間間隔（例えば、１分間）で送信されてきた、機器３０における電力需要の実績値（実績データ）を受信する。第２電力制御装置２０は、各機器３０から取得した実績データを所定時間（例えば、３０分間）分纏めて、第１電力制御装置１０に送信してよい。
第２電力制御装置２０は、蓄電装置３３の充放電制御なしに、調達計画が達成されないと判定すると、インバランス調整を行う。具体的には、第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正する。そして、第２電力制御装置２０は、補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、インバランス調整を行うか否かを判定する。第２電力制御装置２０は、インバランス調整を行うと判定した場合、第１所定期間よりも短い所定期間（例えば、１分間）単位（第２所定期間単位）で蓄電装置３３の充放電を制御する。
図５は、第２電力制御装置２０の構成例を示す図である。
図５に示す第２電力制御装置２０は、記憶部２１と、通信部２２，２３と、制御部２４とを備える。
記憶部２１は、第２電力制御装置２０の動作に必要な種々の情報を記憶するメモリである。記憶部２１は、一実施形態に係るプログラムを記憶してよい。記憶部２１は、制御部２４による演算結果などの各種データを記憶してよい。記憶部２１は、例えば、半導体メモリまたは磁気ディスクなどにより構成することができるが、これらに限られず、任意の記憶装置により構成することができる。記憶部２１は、第２電力制御装置２０に挿入されたメモリカードのような記憶媒体であってよい。記憶部２１は、後述する制御部２４として用いられるＣＰＵの内部メモリであってよい。
通信部２２は、通信部１２の通信方式に対応する通信方式による通信機能を有する通信インタフェースである。
通信部２２は、第１電力制御装置１０から送信されてきた制御指示を受信し、制御部２４に出力してよい。通信部２２は、外部装置である第１電力制御装置１０からの、調達計画、需要予測、発電予測および予測誤差情報を受信し、制御部２４に出力する。通信部２２は、制御部２４の制御に従い、所定時間（例えば、３０分間）分の機器３０の電力需要の実績データを纏めて、第１電力制御装置１０に送信してよい。
通信部２３は、無線通信をはじめとする各種の通信機能を有する通信インタフェースである。通信部２３は、例えば、ＬＴＥなどの種々の通信方式により通信を実現する。通信部２３は、例えば、ＩＴＵ－Ｔにおいて通信方式が標準化されたモデムを含んでよい。通信部２３は、ＷｉＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの種々の方式により無線通信を実現してよい。通信部２３が送受信する各種の情報は、記憶部２１に記憶してよい。通信部２３は、電波を送受信するためのアンテナおよび適当なＲＦ部などを含めて構成してよい。通信部２３は、無線通信を行うための既知の技術により構成することができるため、より詳細なハードウェアの説明は省略する。
通信部２３は、ＧＷ４０を介して機器３０から送信されてきた電力需要の実績データを受信し、制御部２４に出力してよい。通信部２３は、制御部２４の制御に従い、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を蓄電装置３３に送信してよい。
制御部２４は、第２電力制御装置２０全体の動作を制御するコントローラである。制御部２４は、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、例えば、ＣＰＵのような、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。制御部２４は、１つのプロセッサで実現してよいし、複数のプロセッサで実現してよい。制御部２４は、単一の集積回路として実現されてよい。プロセッサは、通信可能に接続された複数の集積回路およびディスクリート回路として実現されてよい。制御部２４は、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵで実行されるプログラムとして構成されてよい。制御部２４において実行されるプログラムおよび制御部２４において実行された処理の結果などは、記憶部２１に記憶されてよい。
制御部２４は、通信部２２から蓄電装置３３への制御指示が出力されると、その制御指示を通信部２３にＧＷ４０を介して蓄電装置３３へ送信させてよい。制御部２４は、通信部２３から機器３０における電力需要の実績データが出力されると、所定時間分の実績データを纏めて、通信部２２に第１電力制御装置１０へ送信させてよい。
制御部２４は、需要予測、発電予測、予測誤差情報および電力需要の実績データに基づき、インバランス調整を行うか否かを判定する。具体的には、制御部２４は、予測誤差情報に基づき需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正する。制御部２４は、補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、電力需要の実績データ（実績値）とに基づき、インバランス調整を行うか否かを判定する。制御部２４は、インバランス調整を行うと判定した場合、第１電力制御装置１０よりも短い所定期間単位（第２所定期間単位）で蓄電装置３３の充放電を制御する。具体的には、制御部２４は、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を、通信部２３に蓄電装置３３へ送信させる。
図１を再び参照すると、機器３０は、ＧＷ４０を介して第２電力制御装置２０と接続される。機器３０は、所定の時間（例えば、１分）間隔で、機器３０における電力需要の実績データを、ＧＷ４０を介して第２電力制御装置２０に送信する。上述したように、機器３０は、例えば、太陽電池３１、電力メータ３２および蓄電装置３３を含む。
太陽電池３１は、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する。太陽電池３１は、例えば、光電変換セルを有する発電部がマトリクス状に接続され、所定の直流電流を出力するように構成される。太陽電池３１は、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池またはＣＩＧＳなどの薄膜系太陽電池など、光電変換可能なものであれば種類は制限されない。
電力メータ３２は、負荷により消費されるまたは供給される電力量を計測する。
蓄電装置３３は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの蓄電池を備える。蓄電装置３３は、充電された電力を放電することにより、電力を供給可能である。また、蓄電装置３３は、電力系統あるいは太陽電池３１などから供給された電力を充電可能である。蓄電装置３３は、第２電力制御装置２０から送信される制御指示に従い、充放電可能である。
次に、第２電力制御装置２０によるインバランス調整の要否の判定について、より詳細に説明する。
まず、比較のために、一般的なインバランス調整の要否の判定方法について、図６Ａ，６Ｂを参照して説明する。図６Ａは、調達計画から実績値を減算して、調達計画と実績値との誤差を求める場合を示している。図６Ｂは、実績値から調達計画と減算して、調達計画と実績値との誤差を求める場合を示している。図６Ａ，６Ｂにおいて、縦軸は、調達計画に対する、調達計画と実績値との誤差の割合（誤差率）を示し、横軸は、対象のデマンド区間の開始からの経過時間を示す。
一般的な判定方法では、図６Ａに示すように、誤差率が所定の充電閾値を上回ると、すなわち、誤差率が充電閾値よりも大きい充電必要エリアに達すると、インバランス調整による蓄電装置３３の充電が必要であると判定される。また、一般的は判定方法では、誤差率が所定の放電閾値を下回ると、すなわち、誤差率が放電閾値よりも小さい放電必要エリアに達すると、インバランス調整による蓄電装置３３の放電が必要であると判定される。
また、一般的な判定方法では、図６Ｂに示すように、誤差率が所定の放電閾値を上回ると、すなわち、誤差率が放電閾値よりも大きい放電必要エリアに達すると、インバランス調整による蓄電装置３３の放電が必要であると判定される。また、一般的な判定方法では、誤差率が所定の充電閾値を上回ると、すなわち、誤差率が充電閾値よりも小さい充電必要エリアに達すると、インバランス調整による蓄電装置３３の充電が必要であると判定される。
誤差率と充電閾値・放電閾値との比較が所定の時間間隔（例えば、１分間隔）で行われる。比較の結果、誤差率が充電必要エリアあるいは放電必要エリアに達した時点で、インバランス調整が必要であると判定される。
上述したように、需要予測および発電予測には誤差が含まれることがあるので、需要予測および発電予測に応じた調達計画にも誤差が含まれることがある。そのため、一般的な判定方法では、需要予測および発電予測の誤差の程度によっては、インバランス調整を開始するタイミングが遅れ、調達計画を達成できない可能性がある。
次に、第２電力制御装置２０によるインバランス調整の要否の判定方法について説明する。
上述したように、第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき、需要予測および発電予測を補正する。第２電力制御装置２０による需要予測および発電予測の補正について、図７Ａ，７Ｂを参照して説明する。図７Ａは、発電予測が需要予測よりも大きい場合を示している。図７Ｂは、需要予測が発電予測よりも大きい場合を示している。
第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき、需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正する。具体的には、第２電力制御装置２０は、図７Ａ，７Ｂに示すように、予測誤差情報に基づく所定の誤差量で、需要予測および発電予測を増減させて、需要予測および発電予測を補正する。
上述したように、予測誤差情報には、第１需要予測誤差情報、第２需要予測誤差情報、第１発電予測誤差情報、第２発電予測誤差情報およびイベント情報の少なくとも１つが含まれる。予測誤差情報に第１需要予測誤差情報が含まれる場合、第２電力制御装置２０は、第１需要予測誤差情報に応じた誤差量で需要予測を増加させてよい。予測誤差情報に第２需要予測誤差情報が含まれる場合、第２電力制御装置２０は、第２需要予測誤差情報に応じた誤差量で需要予測を減少させてよい。予測誤差情報に第１発電予測誤差情報が含まれる場合、第２電力制御装置２０は、第１発電予測誤差情報に応じた誤差量で発電予測を増加させてよい。予測誤差情報に第２発電予測誤差情報が含まれる場合、第２電力制御装置２０は、第２発電予測誤差情報に応じた誤差量で発電予測を減少させてよい。予測誤差情報にイベント情報が含まれる場合、第２電力制御装置２０は、イベント情報の内容に応じて、需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正してよい。
第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づく最大の誤差量で、需要予測および発電予測を補正してよい。このような補正を行うことで、第２電力制御装置２０は、誤差が最も大きいケース（ワーストケース）の誤差（最大予測誤差）を求めることができる。図７Ａに示す例では、発電予測の予測誤差に基づく発電予測の最大値と、需要予測の予測誤差に基づく需要予測の最小値との差分が、最大予測誤差となる。また、図７Ｂに示す例では、需要予測の予測誤差に基づく需要予測の最大値と、発電予測の予測誤差に基づく発電予測の最小値との差分が、最大予測誤差となる。
次に、第２電力制御装置２０によるインバランス調整の要否の判定方法について、図８Ａ，８Ｂを参照して説明する。図８Ａは、調達計画から実績値を減算して、調達計画と実績値との誤差を求める場合を示している。図８Ｂは、実績値から調達計画と減算して、調達計画と実績値との誤差を求める場合を示している。図８Ａ，８Ｂにおいて、縦軸は、調達計画に対する、調達計画と実績値との誤差の割合（誤差率）を示し、横軸は、対象のデマンド区間の開始からの経過時間を示す。
第２電力制御装置２０は、一般的なインバランス調整の要否の判定方法と同様に、誤差率と充電閾値・放電閾値との比較に基づき、インバランス調整の要否を判定する。ただし、本実施形態においては、第２電力制御装置２０は、補正した需要予測および発電予測に応じた調達計画に基づく誤差率と充電閾値・放電閾値とを比較する。そのため、図８Ａ，８Ｂに示すように、誤差率は、需要予測および発電予測の誤差に応じた幅を有する。
第２電力制御装置２０は、図８Ａに示すように、最大予測誤差に対応する誤差率が充電閾値を上回ると、すなわち、最大予測誤差に対応する誤差率が充電必要エリアに達すると、インバランス調整による蓄電装置３３の充電が必要であると判定する。また、第２電力制御装置２０は、図８Ｂに示すように、最大予測誤差に対応する誤差率が放電閾値を上回ると、すなわち、最大予測誤差に対応する誤差率が放電必要エリアに達すると、インバランス調整による蓄電装置３３の放電が必要であると判定する。
このように本実施形態においては、第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき補正した需要予測および発電予測に応じた調達計画と、電力需要の実績値との誤差に基づき、インバランス調整を行うか否かを判定する。したがって、需要予測および発電予測の誤差を想定したインバランス調整の要否の判定を行うことができ、適切なタイミングでインバランス調整を開始することができる。そのため、本実施形態に係る電力制御システム１によれば、需要予測および発電予測の誤差の程度によらず、所定のエリア内における電力の調達計画の達成率の改善を図ることができる。
蓄電装置３３に単位時間当たりに充放電可能な電力量は限られている。したがって、デマンド区間の残り時間によって、インバランス調整により調整可能な調達計画と電力需要の実績値との差分も異なる。そのため、第２電力制御装置２０は、補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と実績値との誤差と、デマンド区間（第１所定期間）の残り時間とに基づき、インバランス調整を行うか否かを判定してよい。例えば、第２電力制御装置２０は、図８Ａ，８Ｂに示すように、デマンド区間の残り時間が少なくなるにつれて、充電閾値および放電閾値を０に近づくようにしてよい。こうすることで、デマンド区間の残り時間が少なくなるほど、誤差率が小さくても、誤差率が充電必要エリアあるいは放電必要エリアに達することで、インバランス調整が開始される。そのため、調達計画が達成される可能性を向上させることができる。
図９は、第２電力制御装置２０によるインバランス調整について説明するための図である。
蓄電装置３３は、一日に充電可能な充電量（日許容充電量）および一日に放電可能な放電量（日許容放電量）が定められている。第１電力制御装置１０は、蓄電装置３３の日許容充電量のうち、所定の充電量が、制御可能な充電量（充電制御量）として割り当てられる。また、第１電力制御装置１０は、蓄電装置３３の日許容放電量のうち、所定の放電量が、制御可能な放電量（放電制御量）として割り当てられる。第１電力制御装置１０は、図１０に示すように、割り当てられた充電制御量および放電制御量の範囲内で、調達計画に従い、蓄電装置３３の充電を制御する。
第２電力制御装置２０は、日許容充電量から充電制御量を引いた調整用日充電量の範囲内で、インバランス調整による蓄電装置３３への充電を制御する。また、第２電力制御装置２０は、日許容放電量から放電制御量を引いた調整用日放電量の範囲内で、インバランス調整による蓄電装置３３からの放電を制御する。
図１１は、デマンド区間ごとの、インバランス調整に使用可能な充電量（使用可能充電量）、および、インバランス調整に使用可能な放電量（使用可能放電量）を示す図である。図１１に示すように、第２電力制御装置２０は、デマンド区間ごとに、使用可能充電量および使用可能放電量が割り当てられる。１日の最後のデマンド区間における使用可能充電量は日許容充電量以下である。また、１日の最後のデマンド区間における使用可能放電量は日許容放電量以下である。すなわち、第２電力制御装置２０は、日許容充電量を超えない、各デマンド区間に割り当てられた使用可能充電量の範囲内で、インバランス調整により蓄電装置３３の充電を制御する。また、第２電力制御装置２０は、日許容放電量を超えない、各デマンド区間に割り当てられた使用可能放電量の範囲内で、インバランス調整により蓄電装置３３の充電を制御する。
第２電力制御装置２０は、図９に示すように、各デマンド区間において、デマンド区間に割り当てられた使用可能充電量から、当該デマンド区間の直前までのインバランス調整による充電量の実績値を差し引いた電力量（対象デマンド区間用充電量）を求める。また、第２電力制御装置２０は、各デマンド区間において、デマンド区間に割り当てられた使用可能放電量から、当該デマンド区間の直前までのインバランス調整による放電量の実績値を差し引いた電力量（対象デマンド区間用放電量）を求める。第２電力制御装置２０は、インバランス調整により蓄電装置３３の充電が必要な場合には、対象デマンド区間用充電量の範囲で、蓄電装置３３の充電を制御する。第２電力制御装置２０は、インバランス調整により蓄電装置３３の放電が必要な場合には、対象デマンド区間用放電量の範囲で、蓄電装置３３の放電を制御する。
図１２は、電力制御システム１の動作の一例を示すフローチャートである。図１２においては、機器３０として電力メータ３２および蓄電装置３３を示しているが、上述したように、機器３０には太陽電池３１などが含まれてよい。
第１電力制御装置１０は、調達計画、需要予測、発電予測および予測誤差情報を含む計画・予測通知を第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ１０１）。
第２電力制御装置２０は、外部装置である第１電力制御装置１０から計画・予測通知を受信すると、計画・予測通知に対する受信応答を第１電力制御装置１０に送信する（ステップＳ１０２）。
第１電力制御装置１０は、第２電力制御装置２０から計画・予測通知に対する受信応答を受信すると、調達計画に従い蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ１０３）。
第２電力制御装置２０は、第１電力制御装置１０から制御指示を受信すると、受信した制御指示を蓄電装置３３に転送する（ステップＳ１０４）。
蓄電装置３３は、第２電力制御装置２０から制御指示を受信すると、制御指示に対する受信応答を第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ１０５）。
第２電力制御装置２０は、蓄電装置３３から制御指示に対する受信応答を受信すると、受信応答を第１電力制御装置１０に転送する（ステップＳ１０６）。
電力メータ３２および蓄電装置３３はそれぞれ、所定時間（例えば、１分）間隔で、電力需要の実績データを第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。
第２電力制御装置２０は、調達計画と、需要予測と、発電予測と、予測誤差情報と、各機器３０から受信した実績データとに基づき、インバランス調整の要否を判定する（ステップＳ１０９）。第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正し、補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と実績値との誤差に基づき、インバランス調整が必要であるか否かを判定する。
第２電力制御装置２０は、インバランス調整が必要であると判定すると、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を蓄電装置３３に送信する（ステップＳ１１０）。
蓄電装置３３は、第２電力制御装置２０から制御指示を受信すると、制御指示に対する受信応答を第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ１１１）。これにより、蓄電装置３３の充放電が、第１電力制御装置１０による制御から、第２電力制御装置２０による制御に切り替わる。
図１に示すような電力制御システム１においては、上述したように、インバランスを発生させず、調達計画を達成することが求められる。一方で、図１に示すような電力制御システム１においては、所定のエリア内での電力需要のピークに応じた電力料金が課される。そのため、電力需要のピークをカットあるいはシフトすることが、電力料金のコスト増を防ぐために必要となる。これらの課題を個別の対策により解決しようとすると、各課題に対する対策が相反する場合がある。以下では、電力需要のピークによる電力料金のコスト増およびシフトのインバランスの発生を防ぐための電力制御システム１の動作について、図１３に示すシーケンス図を参照して説明する。
第１電力制御装置１０は、需要予測および発電予測に応じた調達計画を立案する（ステップＳ２０１）。
第１電力制御装置１０は、調達計画に基づき、電力需要に所定値以上のピークが発生するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
電力需要にピークが発生すると判定した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、第１電力制御装置１０は、ピークカットが必要であると判定し、ピークカットを行うために蓄電装置３３の充放電を制御するピークカット動作指示を立案する（ステップＳ２０３）。
電力需要にピークが発生しないと判定した場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、および、ピークカット動作指示を立案した後、第１電力制御装置１０は、電力の購入料金が所定値より高いか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
電力の購入料金が高いと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、第１電力制御装置１０は、ピークシフトが必要であると判定し、ピークシフトを行うために蓄電装置３３の充放電を制御するピークシフト動作指示を立案する（ステップＳ２０５）。
電力料金が所定値より高くないと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、および、ピークシフト動作指示を立案した後、第１電力制御装置１０は、ピークカットおよびピークシフトの両方が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
ピークカットおよびピークシフトの両方が必要であると判定した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、第１電力制御装置１０は、ピークカット動作指示を実施することによる経済的効果と、ピークシフト動作指示を実施することによる経済的効果とを試算する。第１電力制御装置１０は、経済的効果が優れている動作指示を実施すると決定する（ステップＳ２０７）。
ピークカットおよびピークシフトの少なくとも一方が必要でないと判定した場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、第１電力制御装置１０は、立案している動作指示を実施すると決定する。
第１電力制御装置１０は、実施すると決定した動作指示に対応する制御指示を第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ２０８）。この制御指示は、ピークカットあるいはピークシフトを行うために蓄電装置３３の充放電を制御するものである。また、第１電力制御装置１０は、調達計画、需要予測、発電予測および予測誤差情報を第２電力制御装置２０に送信する。
第２電力制御装置２０は、第１電力制御装置１０から制御指示を受信すると、受信した制御指示を蓄電装置３３に転送する（ステップＳ２０９）。これにより、制御指示に従って、蓄電装置３３の充放電が制御され、ピークカットあるいはピークシフトが行われる。
電力メータ３２および蓄電装置３３はそれぞれ、所定の時間（例えば、１分）間隔で、電力需要の実績データを第２電力制御装置２０に送信する（ステップＳ２１０，Ｓ２１１）。
第２電力制御装置２０は、調達計画と、需要予測と、発電予測と、予測誤差情報と、各機器３０から受信した実績データとに基づき、インバランス調整の要否を判定する（ステップＳ２１２）。第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正し、補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と実績値との誤差に基づき、インバランス調整が必要であるか否かを判定する。
第２電力制御装置２０は、インバランス調整が必要であると判定すると、蓄電装置３３の充放電を制御する制御指示を蓄電装置３３に送信する（ステップＳ２１３）。この制御指示は、インバランス調整を行うために蓄電装置３３の充放電を制御するものである。
図１３においては、第１電力制御装置１０によるピークカットまたはピークシフトのための蓄電装置３３の充放電制御が行われた後に、第２電力制御装置２０によるインバランス調整のための蓄電装置３３の充放電制御が行われる。そのため、電力需要のピークによる電力料金のコスト増およびインバランスの発生を防ぐことができる。
このように本実施形態においては、電力制御システム１は、所定のエリア内の蓄電装置３３と、第１電力制御装置１０と、第２電力制御装置２０とを備える。第１電力制御装置１０は、所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、所定期間単位（第１所定期間単位）で蓄電装置３３の充放電を制御する。第２電力制御装置２０は、予測誤差情報に基づき、需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正し、補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、インバランス調整を行うか否かを判定する。第２電力制御装置２０は、インバランス調整を行うと判定した場合、第１所定期間よりも短い所定期間単位（第２所定期間単位）で蓄電装置３３の充放電を制御する。
予測誤差情報に基づき需要予測および発電予測の少なくとも一方を補正することで、需要予測および発電予測の誤差を想定したインバランス調整の要否の判定を行うことができる。そのため、適切なタイミングでインバランス調整を開始し、需要予測および発電予測の誤差の程度によらず、所定のエリア内における電力の調達計画の達成率の改善を図ることができる。
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本開示は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
上述した実施形態は、電力制御システム１、第１電力制御装置１０および第２電力制御装置２０としての実施のみに限定されない。例えば、上述した実施形態は、第１電力制御装置１０あるいは第２電力制御装置２０のような電力制御装置における電力制御方法として実施してよい。また、上述した実施形態は、第１電力制御装置１０あるいは第２電力制御装置２０のようなコンピュータにおいて実行されるプログラムとして実施してよい。
２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として、「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals：ＳＤＧｓ）」がある。一実施形態に係る電力制御システム１は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「７．エネルギーをみんなに そしてクリーンに」、「９．産業と技術革新の基盤をつくろう」、および「１１．「住み続けられるまちづくりを」の目標などの達成に貢献し得る。
１ 電力制御システム
１０ 第１電力制御装置（電力制御装置）
１１ 記憶部
１２ 通信部
１３ 制御部
２０ 第２電力制御装置（電力制御装置）
２１ 記憶部
２２ 通信部
２３ 通信部
２４ 制御部
３０ 機器
３１ 太陽電池
３２ 電力メータ
３３ 蓄電装置
４０ ゲートウェイ
１０ 第１電力制御装置（電力制御装置）
１１ 記憶部
１２ 通信部
１３ 制御部
２０ 第２電力制御装置（電力制御装置）
２１ 記憶部
２２ 通信部
２３ 通信部
２４ 制御部
３０ 機器
３１ 太陽電池
３２ 電力メータ
３３ 蓄電装置
４０ ゲートウェイ
Claims (11)
- 所定のエリア内の蓄電装置と、
前記所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、第１所定期間単位で前記蓄電装置の充放電を制御する第１電力制御装置と、
前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報に基づき、前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記第１所定期間よりも短い第２所定期間単位で前記蓄電装置の充放電を制御する第２電力制御装置と、を備える電力制御システム。 - 前記第１電力制御装置は、前記予測誤差情報を前記第２電力制御装置に送信する、請求項１に記載の電力制御システム。
- 前記第２電力制御装置は、前記補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と前記実績値との誤差と、前記第１所定期間の残り時間とに基づき、前記インバランス調整を行うか否かを判定する、請求項１または２に記載の電力制御システム。
- 前記第２電力制御装置は、前記予測誤差情報に基づく最大の誤差量で前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正する、請求項１から３のいずれか一項の記載の電力制御システム。
- 前記予測誤差情報は、前記需要予測を増加させる方向の誤差に関する情報、前記需要予測を減少させる方向の誤差に関する情報、前記発電予測を増加させる方向の誤差に関する情報、前記発電予測を減少させる方向の誤差に関する情報、および、前記所定のエリアにおける電力需要を突発的に変動させるイベントに関するイベント情報の少なくとも１つを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力制御システム。
- 所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する制御部と、
前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定する外部装置に送信する通信部と、を備える電力制御装置。 - 所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する外部装置から、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を受信する通信部と、
前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記蓄電装置の充放電を制御する制御部と、を備える電力制御装置。 - 所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御し、
前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定する外部装置に送信する、電力制御装置における電力制御方法。 - 所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する外部装置から、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を受信し、
前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記蓄電装置の充放電を制御する、電力制御装置における電力制御方法。 - コンピュータに、
所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する処理と、
前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を、前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定する外部装置に送信する処理と、を実行させるプログラム。 - コンピュータに、
所定のエリアにおける電力の需要予測および発電予測に応じた調達計画に従い、前記所定のエリア内の蓄電装置の充放電を制御する外部装置から、前記需要予測および前記発電予測の誤差に関する予測誤差情報を受信する処理と、
前記予測誤差情報に基づき前記需要予測および前記発電予測の少なくとも一方を補正し、該補正後の需要予測および発電予測に応じた調達計画と、前記所定のエリアにおける電力需要の実績値との誤差に基づき、前記所定のエリア内における電力需要を調整するインバランス調整を行うか否かを判定し、前記インバランス調整を行うと判定した場合、前記蓄電装置の充放電を制御する処理と、を実行させるプログラム。
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| JP2021069264A (ja) | 2021-04-30 |
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