JP7256341B1 - 電力需給管理装置、電力需給管理方法 - Google Patents

Abstract

電力需給管理装置は、非常用の発電施設と単数または複数の需要家とを含むマイクログリッド内における前記発電施設と前記需要家との間の電力需給を管理する装置であって、商用配電網を介して前記需要家に供給される商用電力の停電を検知する停電検知部と、前記停電検知部により前記停電が検知されると前記マイクログリッドを構築するマイクログリッド制御部と、前記停電時における前記需要家の電力需要を予測するとともに、前記発電施設の発電電力を予測し、前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記発電施設の運用計画を策定する運用計画部と、を備える。

Description

本発明は、電力系統内の電力需給を管理する装置および方法に関する。

近年、ますます甚大化する自然災害による長期停電の発生が懸念されている。そこで、自治体や企業等の様々な組織において、長期停電に対するＢＣＰ（Business Continuity Plan）の一つとして、停電時の電源供給手段の検討が進められている。

また近年では、太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギーを利用した発電技術の進展に伴って、分散型エネルギーシステムによる電力の地産地消化が検討および推進されている。こうした分散型エネルギーシステムでは、一般送配電事業者が提供する大規模電力系統とは別に、マイクログリッドと呼ばれる独自の小規模電力系統を構築し、このマイクログリッドを用いて特定の需要家や地域への電力供給を実現する。

マイクログリッドを利用した停電時の電力供給に関して、特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、商用系統からの電力供給を軽減する分散型電源の自立運転システムにおいて、商用系統が給電系統と切り離され、自然エネルギー発電機の発電電力と蓄電池の電力とにより負荷を駆動する場合、蓄電池の充電制御において、当該蓄電池の電圧が第１の閾値を超えると自然エネルギー発電機の運転を停止し、予め設定された充電開始の条件となると自然エネルギー発電機の運転を再開する技術が開示されている。

一般的にマイクログリッドでは、電力供給の対象とする需要家が増加するほど負荷変動が大きくなる一方で、再生可能エネルギーによる発電電力は自然環境に応じて定まり、これを電力需要に応じて細かく調整することは難しい。特に停電時には、一般送配電事業者からの電力供給が遮断されることでマイクログリッド内での電力需要が一時的に増大するため、電力需給バランスを保つのが非常に困難となる。マイクログリッドを利用した停電時の電力供給を実現するためには、このような電力需給バランスの保持に関する課題が存在する。

日本国特許第５９００８８９号

本発明は、上記の課題に鑑みて、停電時にマイクログリッド内の電力需給バランスを保持するための技術を提供することを目的とする。

本発明の実施の態様に係る電力需給管理装置は、非常用の発電施設と単数または複数の需要家とを含むマイクログリッド内における前記発電施設と前記需要家との間の電力需給を管理する装置であって、前記マイクログリッドは、前記商用配電網を経由せずに前記発電施設と前記需要家とを接続する自営線マイクログリッドと、前記商用配電網を経由して前記発電施設と前記需要家とを接続する商用配電網マイクログリッドと、を含み、商用配電網を介して前記需要家に供給される商用電力の停電を検知する停電検知部と、前記停電検知部により前記停電が検知されると前記マイクログリッドを構築するマイクログリッド制御部と、前記停電時における前記需要家の電力需要を予測するとともに、前記発電施設の発電電力を予測し、前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記発電施設の運用計画を策定する運用計画部と、を備え、前記マイクログリッド制御部は、前記停電時に前記商用配電網を利用可能か否かを判断し、利用不可能と判断した場合は前記自営線マイクログリッドを、利用可能と判断した場合は前記商用配電網マイクログリッドをそれぞれ構築する。

本発明の実施の態様に係る電力需給管理方法は、非常用の発電施設と単数または複数の需要家とを含むマイクログリッド内における前記発電施設と前記需要家との間の電力需給を管理する方法であって、前記マイクログリッドは、前記商用配電網を経由せずに前記発電施設と前記需要家とを接続する自営線マイクログリッドと、前記商用配電網を経由して前記発電施設と前記需要家とを接続する商用配電網マイクログリッドと、を含み、商用配電網を介して前記需要家に供給される商用電力の停電が検知されると前記マイクログリッドを構築し、前記停電時における前記需要家の電力需要を予測し、前記発電施設の発電電力を予測し、前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記発電施設の運用計画を策定し、前記停電時に前記商用配電網を利用可能か否かを判断し、利用不可能と判断した場合は前記自営線マイクログリッドを、利用可能と判断した場合は前記商用配電網マイクログリッドをそれぞれ構築する。

本発明の実施の態様によれば、停電時にマイクログリッド内の電力需給バランスを保持するための技術を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置を含む電力システムの概略構成図。 平常時の電力システムにおける電力供給の流れの一例を示す図。 停電発生時の電力システムにおける自営線を介した電力供給の流れの一例を示す図。 停電発生時の電力システムにおける商用配電網を介した電力供給の流れの一例を示す図。 停電発生時の電力システムにおける商用配電網および自営線を介した電力供給の流れの一例を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置の構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る電力需給管理装置の処理の流れを示すフローチャート。 本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置において実行される自営線マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャート。 本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置において実行される商用配電網マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャート。 発電施設から各需要家への電力供給上限値の例を示す図。 蓄電池の運用パターンの決定例を示す図。 電力需要の調整例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置を含む電力システムの概略構成図。 本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置の構成を示すブロック図。 本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置において実行される自営線マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置において実行される商用配電網マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャート。

［第１の実施形態］
（電力システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置を含む電力システムの概略構成図である。図１に示す電力システムＳは、マイクログリッド管理者１、特定需要家２、一般需要家３，４および発電事業者５が、商用配電網６を介して相互に接続されることにより構成されている。電力システムＳは、スイッチ７を介して電力系統８に接続されており、電力系統８から電力供給を受けることができる。電力系統８は、一般送配電事業者が提供する大規模電力系統であり、電力系統８に接続されている様々な需要家へ商用電力を供給する。なお、図１では電力システムＳを分かりやすく示すため、商用配電網６と電力系統８を分けて図示しているが、実際には商用配電網６は電力系統８の一部であり、特定需要家２や一般需要家３，４に商用電力を供給するのに用いられる。

マイクログリッド管理者１は、電力系統８からの商用電力の停電時に、電力システムＳ内にマイクログリッドと呼ばれる独自の小規模電力系統を構築し、このマイクログリッドを介して、特定需要家２や一般需要家３，４に対して停電時の電力供給を行う。これにより、停電が生じた場合には、特定需要家２や一般需要家３，４において重要な設備の稼働を継続できるようにする。なお、マイクログリッド管理者１による停電時のマイクログリッド構築および電力供給の詳細については後述する。

マイクログリッド管理者１は、停電時のマイクログリッド構築や各需要家の電力需給管理を行う電力需給管理装置１０と、非常用の発電施設１１とを有する。発電施設１１は、再エネ発電設備１２、非常用発電機１３および蓄電池１４を含んで構成され、商用電力の停電時には電力需給管理装置１０の制御に応じてこれらを動作させることにより、マイクログリッド内への電力供給を行う。マイクログリッド管理者１は、スイッチ１５を介して商用配電網６に接続されている。

電力需給管理装置１０は、電力系統８から供給されている商用電力の停電を検知すると、電力システムＳ内に電力系統８とは別のマイクログリッドを構築する。そして、発電施設１１を動作させることで電力を発生し、マイクログリッド内の各需要家に供給する。このとき電力需給管理装置１０は、商用配電網６を利用可能であるか否かに応じて、マイクログリッドによる電力供給対象とする需要家の範囲を変更する。なお、電力需給管理装置１０の詳細については後述する。

発電施設１１において、再エネ発電設備１２は、例えば太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギーを利用した発電を行う施設である。非常用発電機１３は、商用電力の停電時に電力需給管理装置１０の制御に応じて発電を行う施設であり、例えばディーゼルエンジンやガスタービンエンジン等の内燃機関を動力に用いた発電機、燃料電池などを用いて構成される。蓄電池１４は、電力需給管理装置１０の制御に応じて充放電を行う二次電池であり、再エネ発電設備１２や非常用発電機１３による発電電力の一部を蓄積したり、蓄積された電力を放電して特定需要家２や一般需要家３，４に供給したりすることで、発電施設１１と各需要家との間における電力需給バランスを調整する。

なお、発電施設１１は、商用電力の停電時以外にも再エネ発電設備１２や非常用発電機１３を稼働させて発電を行い、これによって得られた電力を、特定需要家２や一般需要家３，４、電力系統８などに供給してもよい。また、再エネ発電設備１２または非常用発電機１３のいずれか一方のみを有してもよいし、複数種類の再エネ発電設備１２や非常用発電機１３が発電施設１１内に併存していてもよい。少なくとも商用電力の停電時に、マイクログリッド内の各需要家に対して非常用の電力を供給できるものであれば、発電施設１１を任意の構成とすることができる。

特定需要家２は、商用電力の停電時にマイクログリッド管理者１から電力供給を受ける需要家のうち、商用配電網６を経由せずに電力供給を受けることが可能な需要家である。特定需要家２は、停電用電力メータ２０と、単数または複数の負荷２１とを有する。各負荷２１は、商用電力またはマイクログリッド管理者１から供給される電力を消費する電気機器であり、例えば事業所や一般家屋等に設置された各種電気設備などが該当する。なお、図１では１つの特定需要家２が２つの負荷２１を有する例を示しているが、電力システムＳ内の特定需要家２の数や、特定需要家２が有する負荷２１の個数は、それぞれ任意とすることができる。

停電用電力メータ２０は、商用電力の停電時にマイクログリッド管理者１からの電力供給を受けて動作し、マイクログリッド管理者１から各負荷２１への供給電力を計測して、その計測データを電力需給管理装置１０に送信する情報機器である。停電用電力メータ２０から電力需給管理装置１０への計測データの送信は、例えばマイクログリッド管理者１と特定需要家２の間に設けられた専用通信網や、電力システムＳ内に構築された無線ＬＡＮ等の通信ネットワークを介して行われる。

なお、特定需要家２は停電用電力メータ２０とは別に、一般送配電事業者から供給される商用電力を計測するための商用電力メータ（不図示）を有している。そのため、商用電力が供給されているときには、この商用電力メータによる供給電力の計測結果を、例えばインターネット等の公衆通信回線を介して、電力需給管理装置１０に送信することもできる。しかしながら、停電時には通常、公衆通信回線も不通になることが多いため、電力需給管理装置１０は商用電力メータの計測結果を収集することができない。そこで電力システムＳでは、マイクログリッド管理者１からの電力供給を受けて動作可能な停電用電力メータ２０を用いて、商用電力の停電時における特定需要家２の電力需要の実績情報を電力需給管理装置１０が収集できるようにしている。

特定需要家２は、商用配電網６とは別に設けられた自営線２３によりマイクログリッド管理者１と接続されている。自営線２３には、マイクログリッド管理者１と特定需要家２との接続状態を切り替えるためのスイッチ２４が設けられている。また、特定需要家２は、スイッチ２５を介して商用配電網６と接続されている。スイッチ２４，２５は、特定需要家２が有する各負荷２１への電力供給源を切り替えるためのスイッチであり、電力需給管理装置１０によってこれらのスイッチの切り替え状態が制御される。なお、スイッチ２４，２５の切り替え制御の具体例については後述する。

一般需要家３，４は、商用電力の停電時にマイクログリッド管理者１から電力供給を受ける需要家のうち、商用配電網６を経由して電力供給を受けることが可能な需要家である。一般需要家３，４は、停電用電力メータ３０，４０と、単数または複数の負荷３１，４１とをそれぞれ有する。各負荷３１，４１は、特定需要家２が有する負荷２１と同様に、商用電力またはマイクログリッド管理者１から供給される電力を消費する電気機器である。なお、図１では２つの一般需要家３，４がそれぞれ２つずつの負荷３１，４１を有する例を示しているが、電力システムＳ内の一般需要家３，４の数や、一般需要家３，４が有する負荷３１，４１の個数は、それぞれ任意とすることができる。

発電事業者５は、外部発電施設５１を有する。外部発電施設５１は、マイクログリッド管理者１が有する発電施設１１とは別に設置され、予め定められた運用計画に従って運用される発電施設である。外部発電施設５１は、例えば発電施設１１の再エネ発電設備１２と同様に、太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギーを利用した発電を行う施設であってもよいし、あるいは化石燃料を用いて発電を行う火力発電等の施設であってもよい。発電事業者５は、外部発電施設５１により発電された電力を各需要家や電力系統８に供給して対価を得るとともに、商用電力の停電時には必要に応じて特定需要家２や一般需要家３，４に電力供給を行うこともできる。

（電力供給の流れ）
次に、電力システムＳにおける各需要家への電力供給の流れについて、図２～図５を参照して以下に説明する。

図２は、停電が発生していない平常時の電力システムＳにおける電力供給の流れの一例を示す図である。図２に示すように、平常時にはスイッチ７がオン（導通）状態に切り替えられることで商用配電網６が電力系統８と接続されており、電力系統８から供給される商用電力が、商用配電網６を介して特定需要家２および一般需要家３，４に供給される。また、発電事業者５が外部発電施設５１を用いて発電した電力も必要に応じて、商用配電網６を介して特定需要家２および一般需要家３，４に供給される。このとき、スイッチ１５，２５はオン状態に切り替えられ、スイッチ２４はオフ（遮断）状態に切り替えられている。

図３は、停電発生時の電力システムＳにおける自営線２３を介した電力供給の流れの一例を示す図である。商用電力の停電が発生すると、マイクログリッド管理者１の電力需給管理装置１０はこれを検知し、発電施設１１からの電力供給を開始する。このとき、発電施設１１からの電力供給に商用配電網６を利用可能か否かを判断し、利用可能でないと判断した場合には、図３に示すように、スイッチ２４をオフからオンに切り替えることで、自営線２３を介したマイクログリッド管理者１と特定需要家２との接続を有効化する。また、スイッチ１５，２５をオンからオフに切り替えることで、マイクログリッド管理者１と特定需要家２を商用配電網６から切り離す。これにより、商用配電網６を経由せずに、自営線２３を介してマイクログリッド管理者１の発電施設１１と特定需要家２とを接続するマイクログリッド（以下、「自営線マイクログリッド」と称する）３０１を構築し、この自営線マイクログリッド３０１内で矢印３０２に示すように、発電施設１１から特定需要家２への停電時の電力供給を行う。なお、自営線マイクログリッド３０１を構築する場合は、スイッチ２５がオフに切り替えられるため、発電事業者５の外部発電施設５１から特定需要家２への電力供給は遮断される。

ここで、前述のように商用配電網６は電力系統８の一部であるため、停電時に商用配電網６を利用する際には、電力系統８を管理する一般送配電事業者の許可が必要となる。しかしながら、停電時にマイクログリッド管理者１が商用配電網６を利用するには、一般的にマイクログリッド管理者１と一般送配電事業者の間で協議が必要となるため、停電発生後に即座に対応することが難しい場合がある。そこで、停電が発生した場合に早期の電力供給を希望する需要家は、予め特定需要家２としてマイクログリッド管理者１と契約しておくことで、一般送配電事業者から商用配電網６の利用許可が下りるのを待たずに、図３のような自営線マイクログリッド３０１をマイクログリッド管理者１との間で構築することができる。その結果、停電発生後すぐに発電施設１１からの電力供給を受けることが可能となる。

図４は、停電発生時の電力システムＳにおける商用配電網６を介した電力供給の流れの一例を示す図である。商用電力の停電発生後、一般送配電事業者から商用配電網６の利用許可が下りると、マイクログリッド管理者１の電力需給管理装置１０は、図４に示すように、スイッチ７をオンからオフに切り替えることで、商用配電網６を電力系統８から切り離す。また、スイッチ１５，２５をオフからオンに切り替えることで、マイクログリッド管理者１と特定需要家２を商用配電網６に再接続するとともに、スイッチ２４をオンからオフに切り替えることで、自営線２３を介したマイクログリッド管理者１と特定需要家２との接続を無効化する。これにより、商用配電網６を経由してマイクログリッド管理者１の発電施設１１と特定需要家２および一般需要家３，４とをそれぞれ接続するマイクログリッド（以下、「商用配電網マイクログリッド」と称する）４０１を構築し、この商用配電網マイクログリッド４０１内で矢印４０２に示すように、発電施設１１から各需要家への停電時の電力供給を行う。

なお、商用配電網マイクログリッド４０１には発電事業者５も含まれており、この発電事業者５が外部発電施設５１を用いて発電した電力も、商用配電網マイクログリッド４０１において停電時の特定需要家２および一般需要家３，４への電力供給に利用することができる。すなわち、商用配電網マイクログリッド４０１を構築する場合は、発電事業者５の外部発電施設５１から特定需要家２および一般需要家３，４への電力供給を行うことが可能である。

図５は、停電発生時の電力システムＳにおける商用配電網６および自営線２３を介した電力供給の流れの一例を示す図である。商用電力の停電発生後、一般送配電事業者から商用配電網６の利用許可が下りたときに、マイクログリッド管理者１の電力需給管理装置１０は、図５に示すように、特定需要家２との間では自営線マイクログリッド３０１を無効化せずに維持した状態で、一般需要家３，４との間に商用配電網マイクログリッド４０１を構築してもよい。このようにすれば、矢印３０２，４０２にそれぞれ示すように、特定需要家２に対しては自営線マイクログリッド３０１を利用し、一般需要家３，４に対しては商用配電網マイクログリッド４０１を利用して、発電施設１１から各需要家への停電時の電力供給を行うことができる。

（電力需給管理装置の構成）
続いて、マイクログリッド管理者１が有する電力需給管理装置１０の構成について説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、電力需給管理装置１０は、制御部１１０、記憶部１２０および通信部１３０を備えて構成される。制御部１１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を組み合わせたコンピュータにより構成されており、停電検知部１１１、マイクログリッド制御部１１２、情報収集部１１３、運用計画部１１４、発電施設制御部１１５、蓄電池制御部１１６および負荷抑制部１１７の各機能ブロックを備える。

停電検知部１１１は、商用配電網６を介して各需要家に供給される商用電力の停電を検知する。停電検知部１１１は、例えば商用配電網６を流れる電流を検出し、その検出結果に基づいて商用電力の停電を検知することができる。あるいは、各需要者が有する前述の商用電力メータによる各需要者への供給電力の計測結果を取得し、これに基づいて商用電力の停電を検知することもできる。これ以外にも、任意の方法で商用電力の停電を検知することが可能である。

マイクログリッド制御部１１２は、停電検知部１１１により商用電力の停電が検知されると、商用配電網６を利用可能か否かを判断し、その判断結果に応じて、スイッチ７，１５，２４，２５の切り替え状態をそれぞれ制御する。これにより、図３～５で説明した自営線マイクログリッド３０１と商用配電網マイクログリッド４０１のいずれか一方または両方を電力システムＳ内に構築し、マイクログリッド管理者１の発電施設１１から各需要者への停電時における電力供給を実施できるようにする。

情報収集部１１３は、発電施設１１や外部発電施設５１から各需要者への停電時における供給電力の計測結果を、各需要者が有する停電用電力メータ２０，３０，４０から取得することで、各需要家の停電時の電力需要の実績に関する情報を収集する。また、外部発電施設５１の運用計画に関する情報を発電事業者５から収集する。情報収集部１１３が収集したこれらの情報は、記憶部１２０に格納される。

運用計画部１１４は、停電時における各需要家の電力需要を予測するとともに、発電施設１１の発電電力を予測する。そして、電力需要および発電電力の予測結果に基づいて、発電施設１１の運用計画を策定する。なお、運用計画部１１４が行うこれらの処理の詳細については後述する。

発電施設制御部１１５は、運用計画部１１４により作成された運用計画に従って発電施設１１内の各発電設備、すなわち再エネ発電設備１２および非常用発電機１３の動作をそれぞれ制御する。蓄電池制御部１１６は、運用計画部１１４により作成された運用計画に従って蓄電池１４の充放電を制御する。これにより、商用電力の停電時には、運用計画に応じた電力が発電施設１１によって生成され、マイクログリッド管理者１から各需要家に供給される。

負荷抑制部１１７は、運用計画部１１４による電力需要の予測結果および発電電力に基づいて、各需要家の電力需要を満たす電力を発電施設１１から供給可能であるか否かを判断する。その結果、供給不可能と判断した場合には、特定需要家２または一般需要家３，４のいずれかを負荷抑制の対象に設定し、当該需要家が有する負荷２１，３１，４１での電力消費を抑制するように、当該需要家に対して負荷抑制依頼を行う。これにより、需要家全体での電力需要が発電施設１１の発電電力以内となるように、各需要家の電力需要を調整する。なお、負荷抑制部１１７による具体的な電力供給可否の判断方法や負荷抑制の依頼方法については後述する。

なお、以上説明した制御部１１０の各機能ブロックは、例えばコンピュータにおいてＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現される。あるいは、これらの機能ブロックの一部または全部を、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて実現してもよい。

記憶部１２０は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置を用いて構成されており、制御部１１０の処理で用いられる各種情報を記憶する。記憶部１２０には、電力需要実績情報１２１、電力需要予測情報１２２、需要家契約情報１２３、外部発電施設情報１２４、発電施設情報１２５および運用計画情報１２６を含む各情報が格納される。

電力需要実績情報１２１は、各需要家のこれまでの停電時における電力需要の実績に関する情報である。本実施形態の電力需給管理装置１０では、例えば、情報収集部１１３が各需要家の停電用電力メータ２０，３０，４０から収集した供給電力の計測結果を表す情報が、電力需要実績情報１２１として記憶部１２０に格納される。

電力需要予測情報１２２は、各需要家の今後の停電時における電力需要の予測値に関する情報である。本実施形態の電力需給管理装置１０では、運用計画部１１４が予測した停電時における各需要家の電力需要を表す情報が、電力需要予測情報１２２として記憶部１２０に格納される。

需要家契約情報１２３は、マイクログリッド管理者１と各需要家との間で契約された発電施設１１からの電力供給条件に関する情報である。この需要家契約情報１２３には、各需要家への電力供給の上限値に関する情報や、各需要家が電力需給管理装置１０からの負荷抑制依頼に応じた場合または応じなかった場合の対価（報酬またはペナルティ）に関する情報などが含まれる。なお、電力供給の上限値や負荷抑制依頼に対する対価は、全ての需要家についてそれぞれ設定してもよいし、例えば電力消費が大きい主要な需要家など、特定の需要家についてのみ設定してもよい。また、これらの値を時間、季節、曜日等に応じて需要家ごとに変化してもよい。本実施形態の電力需給管理装置１０では、例えば、予め各需要家の契約条件に応じて定められた需要家契約情報１２３が記憶部１２０に格納されている。

外部発電施設情報１２４は、外部発電施設５１の運用計画に関する情報である。本実施形態の電力需給管理装置１０では、情報収集部１１３が発電事業者５から収集した外部発電施設５１の運用計画の情報が、外部発電施設情報１２４として記憶部１２０に格納される。

発電施設情報１２５は、発電施設１１に関する情報である。この発電施設情報１２５には、例えば、再エネ発電設備１２や非常用発電機１３による発電電力の実績値または計画値の情報や、蓄電池１４の運用時の制約条件（容量値、充放電上限電力値、動作可能温度範囲等）の情報などが含まれる。本実施形態の電力需給管理装置１０では、例えば、予め再エネ発電設備１２、非常用発電機１３および蓄電池１４の仕様値などに応じて定められた発電施設情報１２５が記憶部１２０に格納されている。

運用計画情報１２６は、発電施設１１の運用計画に関する情報である。本実施形態の電力需給管理装置１０では、運用計画部１１４が策定した発電施設１１の運用計画の情報が、運用計画情報１２６として記憶部１２０に格納される。

通信部１３０は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）を用いて構成され、不図示の通信ネットワークを介して電力需給管理装置１０と接続された他の装置との間で通信を行う。本実施形態の電力需給管理装置１０において、通信部１３０は、例えば、情報収集部１１３による情報収集や、負荷抑制部１１７から各需要家への負荷抑制の依頼などに利用される。

（電力需給管理装置の処理）
次に、電力需給管理装置１０が行う処理の内容について説明する。

図７は、本発明の一実施形態に係る電力需給管理装置の処理の流れを示すフローチャートである。電力需給管理装置１０は、制御部１１０により、図７のフローチャートに示す処理を実行する。

ステップＳ１０において、制御部１１０は、停電検知部１１１が商用電力の停電を検知したか否かを判定する。停電検知部１１１により商用電力の停電が検知されていなければステップＳ１０の処理を繰り返し、停電が検知されると、次のステップＳ２０に処理を進める。

ステップＳ２０において、制御部１１０のマイクログリッド制御部１１２は、商用配電網６を利用可能か否かを判定する。ここでは、例えば一般送配電事業者から商用配電網６の利用許可を示す信号を受信したか否かを判断し、当該信号を受信していなければ、商用配電網６を利用できないと判断してステップＳ３０へ処理を進め、当該信号を受信済みであれば、商用配電網６を利用可能と判断してステップＳ５０へ処理を進める。あるいは、電力需給管理装置１０を操作するオペレータが商用配電網６を利用可能か否かを判断し、その判断結果をオペレータが電力需給管理装置１０に入力することで、ステップＳ２０の判定を行ってもよい。これ以外にも、任意の方法でステップＳ２０の判定を行うことができる。

ステップＳ３０において、制御部１１０のマイクログリッド制御部１１２は、電力システムＳ内に自営線マイクログリッドを構築する。ここでは図３で説明したように、スイッチ２４をオンに切り替えることで、自営線２３を介したマイクログリッド管理者１と特定需要家２との接続を有効化するとともに、スイッチ１５，２５をオフに切り替えることで、マイクログリッド管理者１と特定需要家２を商用配電網６から切り離す。これにより、マイクログリッド管理者１と特定需要家２の間に自営線マイクログリッド３０１を構築し、商用配電網６を経由せずに、自営線２３を介してマイクログリッド管理者１の発電施設１１と特定需要家２とを接続する。

ステップＳ４０において、制御部１１０は、情報収集部１１３、運用計画部１１４および負荷抑制部１１７を用いて、ステップＳ３０で構築された自営線マイクログリッドに対する自営線マイクログリッド用運用計画処理を実行する。ここでは、後述する図８のフローチャートに従って、自営線マイクログリッド用運用計画処理を実行する。これにより、ステップＳ３０で構築された自営線マイクログリッドの運用計画が策定されるとともに、自営線マイクログリッド内での負荷抑制の要否が判断される。

ステップＳ５０において、制御部１１０のマイクログリッド制御部１１２は、電力システムＳ内に商用配電網マイクログリッドを構築する。ここでは図４で説明したように、スイッチ７をオフに切り替えることで、商用配電網６を電力系統８から切り離すとともに、スイッチ１５をオンに切り替えてマイクログリッド管理者１を商用配電網６に接続する。これにより、マイクログリッド管理者１と一般需要家３，４との間に商用配電網マイクログリッド４０１を構築する。また、図４で説明したように、スイッチ２５をオンに切り替えて特定需要家２を商用配電網６に接続し、スイッチ２４をオフに切り替えて自営線マイクログリッド３０１を無効化するか、あるいは、図５で説明したように、スイッチ２５をオフ、スイッチ２４をオンにすることで、ステップＳ３０でマイクログリッド管理者１と特定需要家２の間に構築された自営線マイクログリッド３０１をそのまま維持する。これにより、マイクログリッド管理者１の発電施設１１と特定需要家２および一般需要家３，４とをそれぞれ接続する。

ステップＳ６０において、制御部１１０は、情報収集部１１３、運用計画部１１４および負荷抑制部１１７を用いて、ステップＳ５０で構築された商用配電網マイクログリッドに対する商用配電網マイクログリッド用運用計画処理を実行する。ここでは、後述する図９のフローチャートに従って、商用配電網マイクログリッド用運用計画処理を実行する。これにより、ステップＳ５０で構築された商用配電網マイクログリッドの運用計画が策定されるとともに、商用配電網マイクログリッド内での負荷抑制の要否が判断される。なお、前述のように自営線マイクログリッド３０１を維持した状態で商用配電網マイクログリッド４０１を構築した場合は、これらのマイクログリッドを一体の商用配電網マイクログリッドとみなして、運用計画の策定および負荷抑制の要否判断が行われる。

ステップＳ４０の自営線マイクログリッド用運用計画処理、またはステップＳ６０の商用配電網マイクログリッド用運用計画処理を実行したら、制御部１１０はステップＳ７０に処理を進める。

ステップＳ７０において、制御部１１０は、ステップＳ４０またはステップＳ６０の処理において負荷抑制が必要と判断されたか否かを判定する。負荷抑制が必要と判断された場合はステップＳ８０に処理を進め、不要と判断された場合はステップＳ１００に処理を進める。

ステップＳ８０において、制御部１１０の負荷抑制部１１７は、各需要家の負荷抑制量と対価を設定する。ここでは、例えば情報収集部１１３により事前に収集されて記憶部１２０に格納された需要家契約情報１２３を参照し、この需要家契約情報１２３に基づいて、負荷抑制の対象とする需要家とその負荷抑制量を決定するとともに、当該需要家が負荷抑制依頼に応じた場合または応じなかった場合の対価を決定する。需要家契約情報１２３には、これらを決定するための情報として、例えばマイクログリッド管理者１と各需要家との間で予め取り決められた電力供給の上限値や優先度、負荷抑制依頼に応じた場合の抑制電力量ごとの報酬単価、負荷抑制依頼に応じなかった場合の基準電力量に対する超過電力量ごとのペナルティ単価などの情報が記録されている。

ステップＳ９０において、制御部１１０の負荷抑制部１１７は、ステップＳ８０で決定された負荷抑制対象の需要家に対して、負荷抑制依頼を通知する。ここでは、例えば通信部１３０を用いて、ステップＳ８０で決定された負荷抑制量および対価の通知を負荷抑制対象の需要家に送信することにより、負荷抑制依頼の通知を行う。この通知は、例えば各需要家が有するＰＣ（Personal Computer）やスマートフォン等の情報端末において表示されることにより、各需要家において、例えば空調機器や一部の生産設備など、当該需要家にとって最重要ではない電気設備の停止を促し、負荷の抑制を図ることができる。負荷抑制対象の需要家に対してステップＳ９０で負荷抑制依頼を通知したら、ステップＳ１２０に処理を進める。

なお、ステップＳ９０で通知された負荷抑制依頼に応じて負荷を抑制した需要家には、その抑制量に応じた報酬が後日支払われる。あるいは、負荷抑制依頼に応じなかった需要家には、超過電力量に応じたペナルティとしての料金が後日請求される。

ステップＳ１００において、制御部１１０は、ステップＳ９０の処理によりいずれかの需要家に対して負荷抑制を依頼中であるか否かを判定する。ステップＳ９０の処理を既に実行済みであり、これによっていずれかの需要家を負荷抑制対象として負荷抑制を依頼中である場合は、ステップＳ１１０に処理を進める。一方、ステップＳ９０の処理を未実施であるか、または次に説明するステップＳ１１０で負荷抑制依頼を解除済みである場合は、ステップＳ１２０に処理を進める。

ステップＳ１１０において、制御部１１０の負荷抑制部１１７は、ステップＳ９０で負荷抑制依頼を通知済みの需要家に対して、その負荷抑制依頼を解除する。ここでは、例えば負荷抑制依頼を解除する旨の通知を当該需要家に送信することにより、負荷抑制を行う必要がなくなったことを通知する。

ステップＳ１２０において、制御部１１０の発電施設制御部１１５および蓄電池制御部１１６は、発電施設１１の運用を開始する。ここでは、ステップＳ４０の自営線マイクログリッド用運用計画処理、またはステップＳ６０の商用配電網マイクログリッド用運用計画処理によって策定された運用計画に従って、発電施設１１内の各発電設備、すなわち再エネ発電設備１２および非常用発電機１３の動作を発電施設制御部１１５によりそれぞれ制御するとともに、蓄電池１４の充放電を蓄電池制御部１１６により制御する。これにより、運用計画に応じた電力が発電施設１１によって生成され、マイクログリッド管理者１から各需要家へ供給されるようにする。

ステップＳ１３０において、制御部１１０は、マイクログリッドを停止するか否かを判定する。ここでは、例えばマイクログリッドの運用を開始してから所定時間以上を経過するか、または商用電力の供給が再開されて停電が解消されたときに、マイクログリッドを停止すると判定する。これ以外にも任意の停止条件を用いて、マイクログリッドを停止するか否かを判定することが可能である。マイクログリッドを停止すると判定した場合はステップＳ１４０に処理を進め、停止しないと判定したときはステップＳ１５０に処理を進める。

ステップＳ１４０において、制御部１１０は、ステップＳ３０で策定された自営線マイクログリッド、またはステップＳ５０で策定された商用配電網マイクログリッドを開放する。ここでは、スイッチ７をオフからオンに切り替えて商用配電網６を電力系統８に再接続するとともに、スイッチ１５，２５をオンに切り替えることで、電力系統８から商用配電網６を経由して特定需要家２および一般需要家３，４への商用電力の供給を再開できるようにする。ステップＳ１４０の処理を実行したら、図７のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳ１５０において、制御部１１０は、前回の演算から所定時間を経過したか否かを判定する。ここでは、ステップＳ４０またはＳ６０で自営線マイクログリッドまたは商用配電網マイクログリッドの運用計画を策定してからの経過時間が、所定の演算周期、例えば１時間以上であるか否かを判定することにより、ステップＳ１５０の判定を行うことができる。その結果、前回の演算から所定時間をまだ経過していないと判定した場合はステップＳ１２０に戻り、運用計画に従った発電施設１１の運用を継続する。一方、前回の演算から所定時間を経過済みと判定した場合はステップＳ２０に戻り、前述のステップＳ２０以降の処理を繰り返す。

（自営線マイクログリッド用運用計画処理）
図８は、本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置において、図７のステップＳ４０で実行される自営線マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ４１０において、運用計画部１１４は、図７のステップＳ３０で自営線マイクログリッドを構築した特定需要家２の電力需要実績を確認する。ここでは、例えば記憶部１２０に格納された電力需要実績情報１２１を読み出し、そこに記録されている特定需要家２の電力需要実績の情報を取得することにより、過去の停電時における特定需要家２の電力需要実績を確認することができる。

ステップＳ４３０において、運用計画部１１４は、ステップＳ４１０で確認した特定需要家２の電力需要実績に基づいて、今回の停電時における特定需要家２の電力需要を予測する。ここでは、例えば特定需要家２の電力需要実績を統計処理することで電力需要の統計値を算出し、その統計値に基づいて、特定需要家２の電力需要を予測することができる。このとき、例えば日時、季節、曜日等に応じた電力需要の変動を考慮してもよい。また、需要家契約情報１２３が表す特定需要家２への電力供給条件、例えば電力供給の上限値などを考慮してもよい。これにより、電力需要実績情報１２１に基づいて、特定需要家２の電力需要の予測値を求めることができる。

ステップＳ４４０において、運用計画部１１４は、発電施設１１の発電電力を予測する。ここでは、例えば記憶部１２０に格納された発電施設情報１２５を読み出し、そこに記録されている再エネ発電設備１２や非常用発電機１３による発電電力の実績値や計画値の情報を取得することにより、発電施設１１の発電電力を予測することができる。なお、所定の範囲内で非常用発電機１３の発電電力を任意に調整可能な場合は、再エネ発電設備１２と非常用発電機１３による発電電力の予測値の合計が、ステップＳ４３０で求めた特定需要家２の電力需要の予測値になるべく近づくように、非常用発電機１３の発電電力を設定してもよい。

ステップＳ４６０において、運用計画部１１４は、ステップＳ４３０で求めた特定需要家２の電力需要の予測値と、ステップＳ４４０で求めた発電施設１１の発電電力の予測値とに基づいて、蓄電池１４の運用パターンを決定する。ここでは、例えば電力需要の予測値と発電電力の予測値を比較し、電力需要の予測値が発電電力の予測値よりも低いときには、その差分に応じて蓄電池１４を充電し、電力需要の予測値が発電電力の予測値よりも高いときには、その差分に応じて蓄電池１４を放電するように、蓄電池１４の運用パターンを決定する。

ステップＳ４７０において、負荷抑制部１１７は、ステップＳ４６０で決定した蓄電池１４の運用パターンが所定の制約条件を満たすか否かを判定する。ここでは、例えば記憶部１２０に格納された発電施設情報１２５を読み出し、そこに記録されている蓄電池１４の容量値、充放電上限電力値、動作可能温度範囲などの情報を取得することにより、これらの情報が表す条件を、蓄電池１４の運用パターンに対する制約条件として決定する。そして、蓄電池１４の運用パターンが各制約条件の範囲内にあるか否かを判定することで、ステップＳ４７０の判定を行うことができる。

ステップＳ４７０の処理により、蓄電池１４の運用パターンが制約条件を満たすと判定した場合はステップＳ５００に処理を進め、ステップＳ５００において負荷抑制が不要との判断を下した後、ステップＳ５２０に処理を進める。一方、蓄電池１４の運用パターンが制約条件を満たさないと判定した場合はステップＳ５１０に処理を進め、ステップＳ５１０において負荷抑制が必要との判断を下した後、ステップＳ５２０に処理を進める。なお、これらの判断結果は、前述の図７のフローチャートにおけるステップＳ７０の判定に利用される。すなわち、ステップＳ５００が実行された場合は、ステップＳ７０を否定判定してステップＳ１００に処理を進め、ステップＳ５１０が実行された場合は、ステップＳ７０を肯定判定してステップＳ８０に処理を進める。

ステップＳ５２０において、運用計画部１１４は、ステップＳ４４０で予測した発電施設１１の発電電力と、ステップＳ４６０で決定した蓄電池１４の運用パターンとに基づいて、発電施設１１の運用計画を策定する。ここでは、発電電力の予測値に従って再エネ発電設備１２および非常用発電機１３の運転計画を定めるとともに、運用パターンに従って蓄電池１４の運転計画を定めることにより、発電施設１１の運用計画を策定することができる。

ステップＳ５２０で発電施設１１の運用計画を策定したら、図８のフローチャートに示す自営線マイクログリッド用運用計画処理を終了し、図７のステップＳ７０に処理を進める。

（商用配電網マイクログリッド用運用計画処理）
図９は、本発明の第１の実施形態に係る電力需給管理装置において、図７のステップＳ６０で実行される商用配電網マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ６１０において、運用計画部１１４は、図７のステップＳ５０で商用配電網マイクログリッドを構築した各需要家の電力需要実績を確認する。ここでは、図８のステップＳ４１０と同様に、例えば記憶部１２０に格納された電力需要実績情報１２１を読み出し、そこに記録されている特定需要家２および一般需要家３，４のそれぞれに対する電力需要実績の情報を取得することにより、過去の停電時における各需要家の電力需要実績を確認することができる。

ステップＳ６３０において、運用計画部１１４は、ステップＳ６１０で確認した各需要家の電力需要実績に基づいて、今回の停電時における各需要家の電力需要を予測する。ここでは、図８のステップＳ４３０と同様の方法により、電力需要実績情報１２１に基づいて、各需要家の電力需要の予測値を求めることができる。

ステップＳ６４０において、運用計画部１１４は、発電施設１１の発電電力を予測する。ここでは、図８のステップＳ４４０と同様の方法により、発電施設１１の発電電力を予測することができる。

ステップＳ６５０において、運用計画部１１４は、外部発電施設５１の運用計画を予測する。ここでは、例えば記憶部１２０に格納された外部発電施設情報１２４を読み出し、そこに記録されている外部発電施設５１の運用計画の情報を取得することにより、外部発電施設５１の運用計画を確認する。そして、確認した運用計画に基づいて、外部発電施設５１の発電電力を予測する。

ステップＳ６６０において、運用計画部１１４は、ステップＳ６３０で求めた各需要家の電力需要の予測値と、ステップＳ６４０で求めた発電施設１１の発電電力の予測値と、ステップＳ６５０で求めた外部発電施設５１の発電電力の予測値とに基づいて、蓄電池１４の運用パターンを決定する。ここでは、例えば各需要家の電力需要の予測値の合計と、発電施設１１および外部発電施設５１の発電電力の予測値の合計とを比較し、電力需要の予測値の合計が発電電力の予測値の合計よりも低いときには、その差分に応じて蓄電池１４を充電し、電力需要の予測値が発電電力の予測値の合計よりも高いときには、その差分に応じて蓄電池１４を放電するように、蓄電池１４の運用パターンを決定する。

ステップＳ６７０において、負荷抑制部１１７は、ステップＳ６６０で決定した蓄電池１４の運用パターンが所定の制約条件を満たすか否かを判定する。ここでは、図８のステップＳ４７０と同様の方法により、ステップＳ６７０の判定を行うことができる。

ステップＳ６７０の処理により、蓄電池１４の運用パターンが制約条件を満たすと判定した場合はステップＳ７００に処理を進め、ステップＳ７００において負荷抑制が不要との判断を下した後、ステップＳ７２０に処理を進める。一方、蓄電池１４の運用パターンが制約条件を満たさないと判定した場合はステップＳ６８０に処理を進める。

ステップＳ６８０において、運用計画部１１４は、発電事業者５において外部発電施設５１の運用計画を変更可能であるか否かを判定する。ここでは、例えばステップＳ６５０で取得した外部発電施設情報１２４において、外部発電施設５１の運用計画を変更可能であるか否かを示す情報が含まれている場合は、この情報に基づいてステップＳ６８０の判定を行うことができる。ただし、後述するステップＳ６９０において既に外部発電施設５１の運用計画の変更を依頼済みである場合は、外部発電施設５１の運用計画を変更できないと判定してもよい。あるいは、外部発電施設５１に問い合わせを行い、この問い合わせに対する回答に基づいてステップＳ６８０の判定を行うこともできる。これ以外にも、任意の方法でステップＳ６８０の判定を行うことが可能である。

ステップＳ６８０の処理により、外部発電施設５１の運用計画を変更可能と判定した場合はステップＳ６９０に処理を進める。一方、外部発電施設５１の運用計画を変更できないと判定した場合はステップＳ７１０に処理を進め、ステップＳ７１０において負荷抑制が必要との判断を下した後、ステップＳ７２０に処理を進める。

ステップＳ６９０において、運用計画部１１４は、外部発電施設５１の運用計画の変更を発電事業者５に依頼する。この依頼に応じて、発電事業者５が外部発電施設５１の運用計画を変更すると、変更後の運用計画に基づいて外部発電施設情報１２４が更新される。ステップＳ６９０の処理を実行したら、ステップＳ６５０に戻り、変更後の運用計画に基づく外部発電施設５１の発電電力の予測値をステップＳ６５０で算出した後、ステップＳ６５０以降の処理を繰り返す。

ステップＳ７２０において、運用計画部１１４は、ステップＳ６４０で予測した発電施設１１の発電電力と、ステップＳ６６０で決定した蓄電池１４の運用パターンとに基づいて、発電施設１１の運用計画を策定する。ここでは、図８のステップＳ５２０と同様の方法により、発電施設１１の運用計画を策定することができる。

ステップＳ７２０で発電施設１１の運用計画を策定したら、図９のフローチャートに示す商用配電網マイクログリッド用運用計画処理を終了し、図７のステップＳ７０に処理を進める。

（電力供給上限値の設定例）
次に、マイクログリッド管理者１において設定される発電施設１１から各需要家への電力供給上限値の例について、図１０を参照して説明する。

図１０は、発電施設１１から各需要家への電力供給上限値の例を示す図である。図１０では、需要家Ａ、需要家Ｂ、・・・、需要家Ｘのそれぞれに対して、時間帯ごとに電力供給上限値を設定した例を示している。図１０（ａ）は需要家Ａ、図１０（ｂ）は需要家Ｂ、図１０（ｃ）は需要家Ｘの電力供給上限値の設定例である。これらの例では、０時から２４時までの各時間帯について、各需要家がマイクログリッド管理者１との間で予め取り決めた電力供給の上限値を示している。

マイクログリッド管理者１において、電力需給管理装置１０には、図１０の各例で示したような発電施設１１から各需要家への電力供給上限値の情報が、需要家契約情報１２３の一部として記憶部１２０に格納される。運用計画部１１４は、この情報に基づいて、停電時における各需要家の電力需要を予測することができる。

（蓄電池の運用パターン例）
次に、蓄電池１４の運用パターン例について、図１１を参照して説明する。

図１１は、蓄電池の運用パターンの決定例を示す図である。図１１において、グラフ１１０１は各需要家の電力需要予測値の合計例を、グラフ１１０２は再エネ発電設備１２による発電電力の予測値の例を、グラフ１１０３は非常用発電機１３の運転計画例をそれぞれ示している。運用計画部１１４は、これらのグラフに示した時間帯ごとの電力値に基づき、例えばグラフ１１０４に示すような蓄電池１４の運用パターンを決定することができる。また、グラフ１１０４に基づいて蓄電池１４の運転シミュレーションを行うことで、例えばグラフ１１０５に示すようなシミュレーション結果が求められる。このシミュレーション結果には、蓄電池１４の容量変化予測値１１０６と、蓄電池１４の温度変化予測値１１０７とが含まれている。

負荷抑制部１１７は、グラフ１１０４における放電側と充電側それぞれの最大値が、所定の充放電範囲内であるか否かを確認する。また、容量変化予測値１１０６の範囲が所定の容量域内であり、かつ、温度変化予測値１１０７の範囲が所定の温度上限以内であるか否かを確認する。これにより、蓄電池１４の運用パターンが制約条件を満たすか否かを判定することができる。

（電力需要の調整例）
次に、マイクログリッド管理者１からの負荷抑制依頼に応じて各需要家が電力需要を調整する例について、図１２を参照して説明する。

図１２は、電力需要の調整例を示す図である。図１２において、グラフ１２０１は負荷抑制対象である需要家Ａの時間帯ごとの電力供給上限値の設定例を示し、グラフ１２０２は需要家Ａの時間帯ごとの電力需要の実績例を示している。例えば抑制依頼期間１２０３において、負荷抑制部１１７から需要家Ａに対して負荷抑制依頼が通知されると、需要家Ａは、この通知に応じて負荷の抑制を実施する。これにより、需要家Ａの電力消費が低減し、抑制依頼期間１２０３における電力需要を、グラフ１２０２に示すように抑制することができる。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。

（１）電力需給管理装置１０は、非常用の発電施設１１と単数または複数の需要家とを含むマイクログリッド内における発電施設１１と需要家との間の電力需給を管理する装置である。電力需給管理装置１０は、停電検知部１１１と、マイクログリッド制御部１１２と、運用計画部１１４と、を備える。停電検知部１１１は、商用配電網６を介して需要家に供給される商用電力の停電を検知する。マイクログリッド制御部１１２は、停電検知部１１１により停電が検知されると（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）マイクログリッドを構築する（ステップＳ３０，Ｓ５０）。運用計画部１１４は、停電時における需要家の電力需要を予測する（ステップＳ４３０，Ｓ６３０）とともに、発電施設１１の発電電力を予測し（ステップＳ４４０，Ｓ６４０）、これらの予測値に基づいて発電施設１１の運用計画を策定する（ステップＳ５２０，Ｓ７２０）。このようにしたので、停電時にマイクログリッド内の電力需給バランスを保持することができる。

（２）電力需給管理装置１０は、負荷抑制部１１７を備える。負荷抑制部１１７は、電力需要および発電電力の予測値に基づいて、需要家において発電施設１１から供給される電力を消費する負荷の抑制が必要か否かを判断し（ステップＳ５００，Ｓ５１０，Ｓ７００，Ｓ７１０）、必要と判断した場合に（ステップＳ７０：Ｙｅｓ）、負荷の抑制を需要家に依頼する（ステップＳ９０）。このようにしたので、需要家の電力需要が大きい場合には、マイクログリッド内の電力需給バランスを保持するように電力需要の調整を図ることができる。

（３）負荷抑制部１１７は、マイクログリッド管理者１と需要家との間で予め定められた発電施設１１による電力供給の上限値に関する契約情報である需要家契約情報１２３を取得し、需要家契約情報１２３に基づいて、需要家に依頼する負荷の抑制量と、需要家が負荷の抑制に応じた場合または応じなかった場合の対価と、を決定する（ステップＳ８０）。そして、負荷の抑制を需要家に依頼する際に、決定した負荷の抑制量および対価を需要家に通知する（ステップＳ９０）。このようにしたので、需要家に対する負荷の抑制依頼を効果的に行うことができる。

（４）マイクログリッドは、商用配電網６を経由せずに発電施設１１と特定需要家２とを接続する自営線マイクログリッド３０１と、商用配電網６を経由して発電施設１１と特定需要家２および一般需要家３，４とを接続する商用配電網マイクログリッド４０１と、を含む。マイクログリッド制御部１１２は、停電時に商用配電網６を利用可能か否かを判断し（ステップＳ２０）、利用不可能と判断した場合は（ステップＳ２０：Ｎｏ）自営線マイクログリッド３０１を、利用可能と判断した場合は（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）商用配電網マイクログリッド４０１をそれぞれ構築する（ステップＳ３０，Ｓ５０）。このようにしたので、商用配電網６の利用可否に応じて、それぞれの場合に最適な形態のマイクログリッドを構築することができる。

（５）需要家は、商用配電網６とは別の自営線２３を介して発電施設１１と直接的に接続可能な特定需要家２と、自営線２３を有さずに商用配電網６を介して発電施設１１と接続可能な一般需要家３，４と、を含む。マイクログリッド制御部１１２は、自営線２３を介して発電施設１１と特定需要家２とを接続し、発電施設１１と一般需要家３，４との接続を切断することにより、自営線マイクログリッド３０１を構築する（ステップＳ３０）。また、自営線２３または商用配電網６を介して発電施設１１と特定需要家２とを接続し、商用配電網６を介して発電施設１１と一般需要家３，４とを接続することにより、商用配電網マイクログリッド４０１を構築する（ステップＳ５０）。このようにしたので、自営線マイクログリッド３０１と商用配電網マイクログリッド４０１とを、それぞれ確実に構築することができる。

（６）商用配電網６には、発電施設１１とは異なる外部発電施設５１が接続されている。マイクログリッド制御部１１２は、自営線マイクログリッド３０１を構築する場合は、外部発電施設５１から特定需要家２への電力供給を遮断し、商用配電網マイクログリッド４０１を構築する場合は、外部発電施設５１から特定需要家２および一般需要家３，４への電力供給を行わせる。このようにしたので、停電時に外部発電施設５１を利用可能な場合はこれを活用し、各需要家への電力供給をより確実に行うことができる。

（７）運用計画部１１４は、商用配電網マイクログリッド４０１が構築される場合に、電力需要および発電電力の予測値と、外部発電施設５１の運用計画とに基づいて、発電施設１１の運用計画を策定する（ステップＳ７２０）。具体的には、外部発電施設５１の運用計画に基づいて、外部発電施設５１の発電電力を予測し（ステップＳ６５０）、各需要家の電力需要の予測値と、発電施設１１および外部発電施設５１の発電電力の予測値とに基づいて、蓄電池１４の充放電に関する運用パターンを決定する（ステップＳ６６０）。こうして決定した蓄電池１４の運用パターンに基づいて、発電施設１１の運用計画を策定する（ステップＳ７２０）。このようにしたので、商用配電網マイクログリッド４０１に発電施設１１とは別の外部発電施設５１が含まれる場合に、この外部発電施設５１による発電電力を考慮して最適な蓄電池１４の運用パターンを決定し、これに応じた発電施設１１の運用計画を適切に策定することができる。

（８）発電施設１１は、蓄電池１４を含む。運用計画部１１４は、電力需要および発電電力の予測値に基づいて蓄電池１４の充放電に関する運用パターンを決定する（ステップＳ４６０，Ｓ６６０）。このようにしたので、電力需要と発電電力の差を埋め合わせるようにして、蓄電池１４の運用パターンを適切に決定することができる。

（９）運用計画部１１４は、決定した蓄電池１４の運用パターンが所定の制約条件を満たさない場合に（ステップＳ６７０：Ｎｏ）、外部発電施設５１の運用計画の変更を依頼する（ステップＳ６９０）。このようにしたので、電力需要に対してマイクログリッド内の発電電力が過剰または不足している場合でも、外部発電施設５１の運転計画の変更により、発電電力を適切に調整して電力需要に応じた電力供給を図ることができる。

（１０）負荷抑制部１１７は、運用計画部１１４により決定された蓄電池１４の運用パターンが所定の制約条件を満たすか否かの判定を行い（ステップＳ４７０，Ｓ６７０）、この判定の結果に基づいて負荷の抑制が必要か否かを判断する（ステップＳ５００，Ｓ５１０，Ｓ７００，Ｓ７１０）。このようにしたので、発電施設１１が蓄電池１４を有する場合に、負荷の抑制が必要か否かを確実に判断することができる。

（１１）電力需給管理装置１０は、需要家の電力需要の実績に関する電力需要実績情報１２１を需要家から収集する情報収集部１１３を備える。需要家は、停電時に発電施設１１から供給される電力を用いて電力需要実績情報１２１を取得する情報機器である停電用電力メータ２０，３０，４０を有する。情報収集部１１３は、停電用電力メータ２０，３０，４０を介して、停電時における電力需要実績情報１２１を需要家から収集する。このようにしたので、停電時に公衆通信回線が不通になった場合でも、各需要家の電力需要の実績情報を確実に収集することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、マイクログリッド管理者１において、発電施設１１が蓄電池１４を有していない場合の例を説明する。

図１３は、本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置を含む電力システムの概略構成図である。図１３に示す電力システムＳにおいて、第１の実施形態との違いは、マイクログリッド管理者１が電力需給管理装置１０および発電施設１１に替えて、電力需給管理装置１０Ａおよび発電施設１１Ａを有している点である。これ以外の点は、第１の実施形態で説明したものと同様であるため、以下では説明を省略する。

電力需給管理装置１０Ａは、第１の実施形態の電力需給管理装置１０と同様に、電力系統８から供給されている商用電力の停電を検知すると、電力システムＳ内に電力系統８とは別のマイクログリッドを構築する。そして、発電施設１１Ａを動作させることで電力を発生し、マイクログリッド内の各需要家に供給する。なお、電力需給管理装置１０Ａの詳細については後述する。

発電施設１１Ａは、再エネ発電設備１２および非常用発電機１３を含んで構成される。なお、本実施形態では第１の実施形態とは異なり、発電施設１１Ａに蓄電池１４が含まれていない。再エネ発電設備１２および非常用発電機１３は、第１の実施形態と同様に、商用電力の停電時に電力需給管理装置１０Ａの制御に応じて動作することで、マイクログリッド内への電力供給を行う。

図１４は、本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置１０Ａの構成を示すブロック図である。図１４に示す電力需給管理装置１０Ａの構成と、第１の実施形態において図６に示した電力需給管理装置１０の構成との違いは、蓄電池１４の充放電を制御する蓄電池制御部１１６を制御部１１０が有していない点である。これ以外の点は、第１の実施形態で説明した電力需給管理装置１０の構成と同様である。

本実施形態の電力需給管理装置１０Ａは、制御部１１０により、第１の実施形態で説明した図７のフローチャートと同様の処理を実行する。ただし、ステップＳ４０の自営線マイクログリッド用運用計画処理と、ステップＳ６０の商用配電網マイクログリッド用運用計画処理とでは、第１の実施形態とは異なる処理をそれぞれ実行する。以下では、これらの処理内容について順に説明する。

図１５は、本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置において実行される自営線マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ４１０～Ｓ４４０では、第１の実施形態で説明した図８のフローチャートと同様の処理をそれぞれ実行する。ステップＳ４４０の処理を実行したら、処理をステップＳ４７０Ａに進める。

ステップＳ４７０Ａにおいて、負荷抑制部１１７は、ステップＳ４３０で求めた特定需要家２の電力需要の予測値と、ステップＳ４４０で求めた発電施設１１Ａの発電電力の予測値とを比較し、発電電力の予測値が電力需要の予測値以上であるか否かを判定する。その結果、発電電力の予測値が電力需要の予測値以上である場合はステップＳ５００に処理を進め、ステップＳ５００において負荷抑制が不要との判断を下した後、ステップＳ５２０Ａに処理を進める。一方、発電電力の予測値が電力需要の予測値未満である場合はステップＳ５１０に処理を進め、ステップＳ５１０において負荷抑制が必要との判断を下した後、ステップＳ５２０Ａに処理を進める。

ステップＳ５２０Ａにおいて、運用計画部１１４は、ステップＳ４４０で予測した発電施設１１Ａの発電電力に基づいて、発電施設１１Ａの運用計画を策定する。ここでは、発電電力の予測値に従って再エネ発電設備１２および非常用発電機１３の運転計画を定めることにより、発電施設１１Ａの運用計画を策定することができる。

ステップＳ５２０Ａで発電施設１１Ａの運用計画を策定したら、図１５のフローチャートに示す自営線マイクログリッド用運用計画処理を終了し、図７のステップＳ７０に処理を進める。

図１６は、本発明の第２の実施形態に係る電力需給管理装置において実行される商用配電網マイクログリッド用運用計画処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ６１０～Ｓ６５０では、第１の実施形態で説明した図９のフローチャートと同様の処理をそれぞれ実行する。ステップＳ６５０の処理を実行したら、処理をステップＳ６７０Ａに進める。

ステップＳ６７０Ａにおいて、負荷抑制部１１７は、ステップＳ６３０で求めた各需要家の電力需要の予測値の合計と、ステップＳ６４０，Ｓ６５０でそれぞれ求めた発電施設１１Ａおよび外部発電施設５１の発電電力の予測値の合計とを比較し、これらの発電電力の予測値の合計が電力需要の予測値の合計以上であるか否かを判定する。その結果、発電電力の予測値の合計が電力需要の予測値の合計以上である場合はステップＳ７００に処理を進め、ステップＳ７００において負荷抑制が不要との判断を下した後、ステップＳ７２０Ａに処理を進める。一方、発電電力の予測値の合計が電力需要の予測値の合計未満である場合はステップＳ６８０に処理を進める。

ステップＳ６８０，Ｓ６９０では、第１の実施形態で説明した図９のフローチャートと同様の処理をそれぞれ実行する。ステップＳ６８０の処理により、外部発電施設５１の運用計画を変更できないと判定した場合はステップＳ７１０に処理を進め、ステップＳ７１０において負荷抑制が必要との判断を下した後、ステップＳ７２０Ａに処理を進める。

ステップＳ７２０Ａにおいて、運用計画部１１４は、ステップＳ６４０で予測した発電施設１１Ａの発電電力に基づいて、発電施設１１Ａの運用計画を策定する。ここでは、図１５のステップＳ５２０Ａと同様に、発電電力の予測値に従って再エネ発電設備１２および非常用発電機１３の運転計画を定めることにより、発電施設１１Ａの運用計画を策定することができる。

ステップＳ７２０Ａで発電施設１１Ａの運用計画を策定したら、図１６のフローチャートに示す商用配電網マイクログリッド用運用計画処理を終了し、図７のステップＳ７０に処理を進める。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、運用計画部１１４は、発電施設１１および外部発電施設５１の発電電力の予測値の合計が電力需要よりも低い場合に（ステップＳ６７０Ａ：Ｎｏ）、外部発電施設５１の運用計画の変更を依頼する（ステップＳ６９０）。このようにしたので、電力需要に対してマイクログリッド内の発電電力が不足している場合でも、外部発電施設５１の運転計画の変更により、発電電力を適切に調整して電力需要に応じた電力供給を図ることができる。

また、以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、負荷抑制部１１７は、発電電力の予測値と電力需要の予測値との比較を行い（ステップＳ４７０Ａ，Ｓ６７０Ａ）、この比較の結果に基づいて負荷の抑制が必要か否かを判断する（ステップＳ５００，Ｓ５１０，Ｓ７００，Ｓ７１０）。このようにしたので、発電施設１１が蓄電池１４を有していない場合に、負荷の抑制が必要か否かを確実に判断することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。

上記の実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

Claims (13)

1. 非常用の発電施設と単数または複数の需要家とを含むマイクログリッド内における前記発電施設と前記需要家との間の電力需給を管理する装置であって、
   前記マイクログリッドは、前記商用配電網を経由せずに前記発電施設と前記需要家とを接続する自営線マイクログリッドと、前記商用配電網を経由して前記発電施設と前記需要家とを接続する商用配電網マイクログリッドと、を含み、
   商用配電網を介して前記需要家に供給される商用電力の停電を検知する停電検知部と、
   前記停電検知部により前記停電が検知されると前記マイクログリッドを構築するマイクログリッド制御部と、
   前記停電時における前記需要家の電力需要を予測するとともに、前記発電施設の発電電力を予測し、前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記発電施設の運用計画を策定する運用計画部と、
   を備え、
   前記マイクログリッド制御部は、前記停電時に前記商用配電網を利用可能か否かを判断し、利用不可能と判断した場合は前記自営線マイクログリッドを、利用可能と判断した場合は前記商用配電網マイクログリッドをそれぞれ構築する電力需給管理装置。
2. 請求項１に記載の電力需給管理装置において、
   前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて、前記需要家において前記発電施設から供給される電力を消費する負荷の抑制が必要か否かを判断し、必要と判断した場合に、前記負荷の抑制を前記需要家に依頼する負荷抑制部を備える電力需給管理装置。
3. 請求項２に記載の電力需給管理装置において、
   前記負荷抑制部は、
   前記マイクログリッドの管理者と前記需要家との間で予め定められた前記発電施設による電力供給の上限値に関する契約情報を取得し、前記契約情報に基づいて、前記需要家に依頼する前記負荷の抑制量と、前記需要家が前記負荷の抑制に応じた場合または応じなかった場合の対価と、を決定し、
   前記負荷の抑制を前記需要家に依頼する際に、前記負荷の抑制量および前記対価を前記需要家に通知する電力需給管理装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力需給管理装置において、
   前記需要家は、前記商用配電網とは別の自営線を介して前記発電施設と直接的に接続可能な特定需要家と、前記自営線を有さずに前記商用配電網を介して前記発電施設と接続可能な一般需要家と、を含み、
   前記マイクログリッド制御部は、
   前記自営線を介して前記発電施設と前記特定需要家とを接続し、前記発電施設と前記一般需要家との接続を切断することにより、前記自営線マイクログリッドを構築し、
   前記自営線または前記商用配電網を介して前記発電施設と前記特定需要家とを接続し、前記商用配電網を介して前記発電施設と前記一般需要家とを接続することにより、前記商用配電網マイクログリッドを構築する電力需給管理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力需給管理装置において、
   前記商用配電網には、前記発電施設とは異なる外部発電施設が接続されており、
   前記マイクログリッド制御部は、
   前記自営線マイクログリッドを構築する場合は、前記外部発電施設から前記需要家への電力供給を遮断し、
   前記商用配電網マイクログリッドを構築する場合は、前記外部発電施設から前記需要家への電力供給を行わせる電力需給管理装置。
6. 請求項５に記載の電力需給管理装置において、
   前記運用計画部は、前記商用配電網マイクログリッドが構築される場合に、前記電力需要および前記発電電力の予測値と、前記外部発電施設の運用計画とに基づいて、前記発電施設の運用計画を策定する電力需給管理装置。
7. 請求項６に記載の電力需給管理装置において、
   前記運用計画部は、前記外部発電施設の運用計画に基づいて前記外部発電施設の発電電力を予測し、前記発電施設および前記外部発電施設の発電電力の予測値の合計が前記電力需要よりも低い場合に、前記外部発電施設の運用計画の変更を依頼する電力需給管理装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電力需給管理装置において、
   前記発電施設は、蓄電池を含み、
   前記運用計画部は、前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記蓄電池の充放電に関する運用パターンを決定する電力需給管理装置。
9. 請求項８に記載の電力需給管理装置において、
   前記商用配電網には、前記発電施設とは異なる外部発電施設が接続されており、
   前記運用計画部は、前記電力需要および前記発電電力の予測値と、前記外部発電施設の運用計画とに基づいて前記運用パターンを決定し、前記運用パターンが所定の制約条件を満たさない場合に、前記外部発電施設の運用計画の変更を依頼する電力需給管理装置。
10. 請求項２または３に記載の電力需給管理装置において、
    前記発電施設は、蓄電池を含み、
    前記運用計画部は、前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記蓄電池の充放電に関する運用パターンを決定し、
    前記負荷抑制部は、前記運用パターンが所定の制約条件を満たすか否かの判定を行い、前記判定の結果に基づいて前記負荷の抑制が必要か否かを判断する電力需給管理装置。
11. 請求項２または３に記載の電力需給管理装置において、
    前記負荷抑制部は、前記発電電力の予測値と前記電力需要の予測値との比較を行い、前記比較の結果に基づいて前記負荷の抑制が必要か否かを判断する電力需給管理装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の電力需給管理装置において、
    前記需要家の電力需要の実績に関する電力需要実績情報を前記需要家から収集する情報収集部を備え、
    前記需要家は、前記停電時に前記発電施設から供給される電力を用いて前記電力需要実績情報を取得する情報機器を有し、
    前記情報収集部は、前記情報機器を介して、前記停電時における前記電力需要実績情報を前記需要家から収集する電力需給管理装置。
13. 非常用の発電施設と単数または複数の需要家とを含むマイクログリッド内における前記発電施設と前記需要家との間の電力需給を管理する方法であって、
    前記マイクログリッドは、前記商用配電網を経由せずに前記発電施設と前記需要家とを接続する自営線マイクログリッドと、前記商用配電網を経由して前記発電施設と前記需要家とを接続する商用配電網マイクログリッドと、を含み、
    商用配電網を介して前記需要家に供給される商用電力の停電が検知されると前記マイクログリッドを構築し、
    前記停電時における前記需要家の電力需要を予測し、
    前記発電施設の発電電力を予測し、
    前記電力需要および前記発電電力の予測値に基づいて前記発電施設の運用計画を策定し、
    前記停電時に前記商用配電網を利用可能か否かを判断し、利用不可能と判断した場合は前記自営線マイクログリッドを、利用可能と判断した場合は前記商用配電網マイクログリッドをそれぞれ構築する電力需給管理方法。

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