JP7275547B2 - 電力削減要請配分最適化装置および電力削減要請配分最適化方法 - Google Patents

Description

本発明は、多くの需要家を束ねて大きな電力削減効果を得る計算機システムに係り、そのために個別に削減を要請する需要家の決定とその削減量の配分計算に関するものである。

電力削減要請の配分を最適化する従来の最適化システムは、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。特許文献１では、電力削減を要請する需要家の組み合わせを決定する方法として、過去に実施した各需要家への電力削減要請の達成実績を統計処理し、その達成の不確実度を最小とするような需要家の組み合わせを選択する、といった方式が採られている。

特開２０１５－１０４１３７号公報

そもそも「電力削減要請」は、電力需要逼迫に対応するための緊急・一時的措置であり、発動される頻度としては例えば日本の気象上で言えば全国的に猛暑日・真冬日を記録する日などに限られ、およそ年間で多くても合わせて３０日程度と推定される。

特許文献１では、電力削減要請の達成不確実度を統計的に算出する方式を提案しているが、実際の運用では高々数日程度の標本値を元に分散や標準偏差を計算して不確実度を求める場合も想定され、統計処理としては適切とは言い難く、これを元に決定する需要家の組み合わせの最適性には疑問がある。

また、電力削減要請の多くはデマンドレスポンス（以下、ＤＲと称することもある）、つまり対価を支払う仕組みで実施されるわけであるが、需要家にいろいろな形（例えば電灯消灯・空調抑制・エスカレータ停止等）での不利益を強いることに対するこの対価の性質は「報酬」というよりは「補償」である。

したがって需要家から見れば、いくら補償があるとはいえ、できるだけ要請されることが少ないほうが望ましいと考えられる。しかしながら特許文献１の方式ではそのような配慮はなく、むしろ電力削減の達成成績が良い需要家に対し偏って要請する方向となり、需要家が不公平感を感じるおそれがある。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、各需要家に対する電力削減要請を、より公平に行うことができる電力削減要請配分最適化装置、方法を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の電力削減要請配分最適化装置は、
系統運用者からの電力削減要請に応じて、配下の複数の電力需要家のいずれかに電力削減を要請するアグリゲータシステムにおいて、
前記系統運用者およびアグリゲータの間で結ばれた電力削減契約情報と、アグリゲータおよび各電力需要家の間で結ばれた電力削減契約情報を収集する電力削減契約情報取得手段と、
前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、電力削減要請回数が公平となる電力削減要請先の需要家を選定する電力削減要請先選定手段と、
前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、前記選定された電力削減要請先の需要家の電力削減要請量を決定する電力削減要請量決定手段と、を備え、
前記電力削減要請先選定手段は、複数にグループ分けした需要家グループの範囲から電力削減要請先を選定するものであり、前記選定された電力削減要請先における要請累計回数の、需要家グループ内での平均値を基準とし、選定された各需要家についての電力削減要請累計回数と、前記平均値との絶対値差が許容定数値を超えないように選定する第１の選定方式と、
前記系統運用者からの電力削減要請回数の増加にともなって変化する、需要家グループに含まれる需要家の選定優先順位を示す輪番順を定義し、前記輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家の選定を行う第２の選定方式とを、
前記需要家グループの範囲に対して選択することを特徴としている。

請求項２に記載の電力削減要請配分最適化装置は、請求項１において、
前記電力削減要請先選定手段が第２の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定手段および電力削減要請量決定手段は、
式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（８）、式（９）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴とする。

（但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、ｇは需要家グループのグループ番号、ｎは需要家グループに含まれる需要家につけられた順番、Ｓ_０は系統運用者の電力削減要請回数、ｍは電力削減要請回数Ｓ_０の増加に伴って変化する輪番順、ｍｏｄは剰余の演算子、式（８）のＮ _Ｇ は需要家グループｇに含まれる需要家の総数、式（９）のＮ _Ｇ は需要家グループｇの総数、Ｐ_ｇは需要家グループｇに含まれる需要家の順番ｎから需要家の識別番号を求める関数であり、式（８）、式（９）は、電力削減要請回数Ｓ _０ によって輪番順ｍが形成され、式（８）で決定される輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家が選定されることを示す）

請求項３に記載の電力削減要請配分最適化装置は、請求項１において、
前記電力削減要請先選定手段が第１の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定手段および電力削減要請量決定手段は、
式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（１０）、式（１１）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴としている。

（但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]、ｚ_ｉは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、Ｓｇ￣はアグリゲータから需要家グループｇに含まれる需要家への電力削減要請累計回数Ｓ_ｉの平均値、Ｇ_Ｂ，ｇは需要家グループｇの集合、ε_ｓｇは許容定数値）

請求項４に記載の電力削減要請配分最適化方法は、
系統運用者からの電力削減要請に応じて、配下の複数の電力需要家のいずれかに電力削減を要請するアグリゲータシステムにおいて、
電力削減契約情報取得手段が、前記系統運用者およびアグリゲータの間で結ばれた電力削減契約情報と、アグリゲータおよび各電力需要家の間で結ばれた電力削減契約情報を収集する電力削減契約情報取得ステップと、
電力削減要請先選定手段が、前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、電力削減要請回数が公平となる電力削減要請先の需要家を選定する電力削減要請先選定ステップと、
電力削減要請量決定手段が、前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、前記選定された電力削減要請先の需要家の電力削減要請量を決定する電力削減要請量決定ステップと、を備え、
前記電力削減要請先選定ステップは、複数にグループ分けした需要家グループの範囲から電力削減要請先を選定するものであり、前記選定された電力削減要請先における要請累計回数の、需要家グループ内での平均値を基準とし、選定された各需要家についての電力削減要請累計回数と、前記平均値との絶対値差が許容定数値を超えないように選定する第１の選定方式と、
前記系統運用者からの電力削減要請回数の増加にともなって変化する、需要家グループに含まれる需要家の選定優先順位を示す輪番順を定義し、前記輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家の選定を行う第２の選定方式とを、
前記需要家グループの範囲に対して選択することを特徴としている。

請求項５に記載の電力削減要請配分最適化方法は、請求項４において、
前記電力削減要請先選定ステップが第２の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定ステップおよび電力削減要請量決定ステップは、
式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（８）、式（９）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴とする。

（但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、ｇは需要家グループのグループ番号、ｎは需要家グループに含まれる需要家につけられた順番、Ｓ_０は系統運用者の電力削減要請回数、ｍは電力削減要請回数Ｓ_０の増加に伴って変化する輪番順、ｍｏｄは剰余の演算子、式（８）のＮ _Ｇ は需要家グループｇに含まれる需要家の総数、式（９）のＮ _Ｇ は需要家グループｇの総数、Ｐ_ｇは需要家グループｇに含まれる需要家の順番ｎから需要家の識別番号を求める関数であり、式（８）、式（９）は、電力削減要請回数Ｓ _０ によって輪番順ｍが形成され、式（８）で決定される輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家が選定されることを示す）

請求項６に記載の電力削減要請配分最適化方法は、請求項４において、
前記電力削減要請先選定ステップが第１の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定ステップおよび電力削減要請量決定ステップは、
式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（１０）、式（１１）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴としている。

（但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]、ｚ_ｉは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、Ｓｇ￣はアグリゲータから需要家グループｇに含まれる需要家への電力削減要請累計回数Ｓ_ｉの平均値、Ｇ_Ｂ，ｇは需要家グループｇの集合、ε_ｓｇは許容定数値）

（１）請求項１～６に記載の発明によれば、特定の電力需要家に電力削減要請が集中することなく、より公平に電力削減要請先を選定することができる。このため、需要家側の不公平感を解消することができる。また、全ての電力需要家の中から電力削減要請先を選定するのではなく、グループ分けした需要家グループの範囲内にある需要家の中から選定することができる。

このため、実際の電力需要家の契約電力には様々な規模（大口、小口など）があるなか、例えば小口の電力需要家のみを対象として、より公平に電力削減要請先を選定することができる。また、各需要家について、電力削減要請回数の、累計回数の需要家平均値から多いか少ないかは、許容定数値を超えない範囲に抑えることができる。また、電力削減要請回数が多い需要家グループ内の需要家の選定優先順位を、電力削減要請回数が少ない需要家グループ内の需要家よりも低くする（選定の順番を遅くする）ことができる。

これによって、電力削減の達成成績の良い需要家（すなわち電力削減要請回数が多い需要家）に対し偏って電力削減を要請するような、不公平な選定を防止することができる。また、複数の需要家グループのうちの、例えば各需要家グループの電力削減契約情報の違いになどに応じて、第１の選定方式又は第２の選定方式のどちらかを選択することができ、電力削減要請配分の最適化が図られる。
（２）請求項２、３、５、６に記載の発明によれば、アグリゲータにおける収益を最大化することができる電力削減要請先の需要家の選定と、電力削減要請量の決定を行うことができる。

本発明の、電力削減要請先を需要家単位で選定する実施形態例の全体構成図。 本発明の実施形態例における算出処理プログラムと入出力ファイルの構成図。 本発明の、電力削減要請先を需要家グループ単位で選定する実施形態例の全体構成図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。まず、系統運用者からの電力削減要請に応じて、配下の複数の電力需要家のいずれかに電力削減を要請するアグリゲータの定義を、図１とともに説明する。

アグリゲータ１００は、１つの系統運用者２００とのＤＲ契約Ａを結び、また複数の需要家１，需要家２，…，需要家ＮとそれぞれＤＲ契約Ｂ₁，Ｂ₂，…Ｂ_Nを結ぶ。

アグリゲータ１００は、系統運用者２００からまとまった量の電力削減を要請（ＤＲ要請ａ）される。アグリゲータ１００はこの要請に対して配下の各需要家に対し、契約ＤＲ容量に応じた適切な配分量の電力削減を要請（ＤＲ要請ｂ₁，ｂ₂，…）することで、系統運用者２００からの要請に応える。アグリゲータ１００は、系統運用者２００への要請に応えた対価として、需要家を束ねて実際に削減した電力量総量に対してＤＲ契約Ａで定めた単価を掛けた金額を補償金として受け取る（ただしＤＲ要請ａで要請された削減量を超えた分については受け取れない）。

アグリゲータ１００は一方で、需要家に要請して応えてもらった対価として、実際に削減してもらった電力量に対して、それぞれのＤＲ契約Ｂ₁，Ｂ₂，…で定めた単価を掛けた金額を補償金として当該需要家に支払う。

前記アグリゲータ１００は、例えば図示省略の電力管理システムを有しており、この電力管理システム内に、本実施形態例による電力削減要請配分最適化装置の各手段を備えている。

電力削減要請配分最適化装置の各手段は、前記系統運用者２００および各電力需要家１～Ｎとの間で各々結ばれた電力削減契約情報を収集する電力削減契約情報取得手段と、前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、電力削減要請回数が公平となる電力削減要請先の需要家を選定する電力削減要請先選定手段と、前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、前記選定された電力削減要請先の需要家の電力削減要請量を決定する電力削減要請量決定手段と、を備えている。

まず実施例１における、アグリゲータ１００および系統運用者２００間で結ばれるＤＲ契約Ａ、アグリゲータ１００および各需要家１～Ｎ間で結ばれるＤＲ契約Ｂ₁～Ｂ_N、系統運用者２００からアグリゲータ１００へのＤＲ要請ａ、アグリゲータ１００から各需要家１～ＮへのＤＲ要請ｂ₁～ｂ_Nの内容について説明する。

以下、ｉ∈{１，２，…，Ｎ}は需要家の識別番号を表す。また、１日を３０分刻み（ΔＴ＝０．５時間）で区切り、その通番ｔで時間帯を表し、その集合Ｔ∈{０，１，２，…，４７}を定義する。時間帯ｔ＝０は０：００－０：３０、時間帯ｔ＝１は０：３０－１：００、…時間帯ｔ＝４７は２３：３０－０：００を表すものとする。

ＤＲ契約ＡおよびＢ_iでは、以下の契約ＤＲ容量、ＤＲ対応可能時間帯、補償単価の条項が各々定められているものとする。

これら表１、表２の各契約条項は、アグリゲータ１００の電力削減契約情報取得手段が取得する。系統運用者２００からアグリゲータ１００へのＤＲ要請では、次の表３に示す各要請項目をもって電力削減を要請する。そしてアグリゲータ１００の電力削減要請量決定手段では、次の表３、表４に示す各算出項目の最適値を算出するものである。

尚、需要家へのＤＲ要請の公平性を考慮するパラメータとして、需要家ｉに対してこれまでに要請されたＤＲの累計回数をＳ_iとする。

本実施例では、アグリゲータ１００における収益を最大化することを目的として、需要家への削減要請量及び時間帯の最適配分を算出する。

アグリゲータ１００の収益ｙ_benefitは、系統運用者２００から受け取る補償額から、各需要家１～Ｎへ支払う補償額合計の差であり、以下の式（１）～式（３）で表される。

式（１）～式（３）において、ｙ_a[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_b,i[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_a[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_a[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Aは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_aは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_b,i[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯ｔにおける需要家ｉへの削減要請量である。

需要家ｉへの支払いは、式（３）の右辺上段が示すように、ＤＲ要請ａにおける削減要請時間帯Ｔ_aの中で、契約ｂ_iの中でＤＲ対応可能としている時間帯Ｔ_b,iに関わる部分で削減された場合にその義務が生じることに留意する。

尚、需要家への削減要請量は、契約ＤＲ容量を上回らないように計画する。削減要請有無の変数ｚ_b,i[ｔ]を含めて次の式（４）が成り立つ。

式（４）中のＬ_maxB,iはアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_b,i[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数である。

全需要家の削減要請量の合計はその定義により、次の式（５）に示すアグリゲータとしての削減目標量ｌ_a[ｔ]となる。

ここで、アグリゲータ１００の電力削減要請先選定手段は、各需要家への削減要請について、その回数をなるべく公平にするように決定する制約を加える。本実施例では以下のようにする。

式（６）に示す要請累計回数Ｓ_iの需要家平均値（Ｓ￣）を基準とし、各需要家について、今回の算出計算で要請するとした場合の要請累計回数と前記需要家平均値との絶対値差が、式（７）のようにある許容定数値ε_sを超えないように削減要請有無の変数ｚ_b,iを決定する（第１の選定方式）。すなわち、電力削減要請回数が公平となる電力削減要請先の需要家を選定する。

各需要家１～Ｎへの削減要請有無と削減要請量は、式（２）～式（７）を制約条件とし、目的関数式（１）を最大化するよう数理計画法（混合整数線形計画法）を用いて決定することができる。

本実施例では、以上の算出処理を行うソフトウェアプログラムを作成している。その概要を図２に、仕様を以下に示す。

図２は算出処理プログラム１１０と入力ファイル、出力ファイルの構成を示している。前記プログラム１１０に入力するファイルとして、表５に示す種類のものを定義する。

入力ファイルである、ｔｉｍｅ．ｄａｔ（時間設定）、ｃｏｎｔ＿Ａ．ｄａｔ（ＤＲ契約Ａ）、ｃｏｎｔ＿Ｂ．ｄａｔ（ＤＲ契約Ｂ）、ｓｉｇｎａｌ＿ａ．ｄａｔ（ＤＲ要請ａ）、ｓｅｔｔｉｎｇ．ｄａｔ（運用設定）、ｏｐｔ．ｄａｔ（最適化配分）は全てのテキストファイルとし、それぞれの設定例を以下に示す。

入力ファイルを以上のように分割して設定することで、ＤＲ契約などの固定的なデータを変更せず、ＤＲ要請のたびに変わるデータ（ＤＲ要請・運用設定）のみを変更して算出計算できるようにしている。

算出処理プログラム１１０からはテキスト（ＣＳＶ）ファイルとして結果（出力ファイルｒｅｓｕｌｔ．ｃｓｖ）が出力される。出力例を次の表１２に示す。

前記算出処理の実行は、Ｗｉｎｄｏｗｓではコマンドプロンプトより、入力ファイル名と出力ファイル名を引数に指定して実行することにより行う。

以上のように本実施例１によれば、特定の電力需要家に電力削減要請が集中することなく、より公平に電力削減要請先を選定することができる。このため、需要家側の不公平感を解消することができる。

すなわち、いわゆる「アグリゲータ」システムにおける需要家へのＤＲ削減要請の最適配分計算について、各需要家へのＤＲ要請累計回数について、その時点の平均値からの絶対値差が許容値内に抑える制約を加えた数理計画を行うことで、需要家がＤＲ要請の負担の不公平感を感じることを防ぎながら、アグリゲータの収益を最大化する配分を算出することができる。

実施例１では、各需要家への削減要請の公平化について、それぞれへのＤＲ要請累計回数と「全需要家の平均回数」の絶対値差を許容値内に抑える制約を加えた数理計画を行うことで実現しているが、実際には需要家の契約電力にはさまざまの規模（大口、小口）があるため、「全需要家の平均回数」ではなく、例えば小口需要家のみを対象として回数公平化を図る運用方式などが想定される。

そこで本実施例２では、アグリゲータ１００の電力削減要請先選定手段が、図３のように複数にグループ分けした需要家グループ（公平化グループ）の範囲から電力削減要請先を選定するように構成した。

図３において、図１と異なる点は、複数の需要家を、例えば需要家１、需要家２を公平化グループ１に、需要家３…を公平化グループ２に分類して取り扱って入る点と、アグリゲータ１００の電力削減要請先選定手段がグループ分けされた需要家グループ（公平化グループ１、公平化グループ２など）の範囲から電力削減要請先を選定する点にあり、その他の部分は図１と同様に構成されている。

ＤＲ契約ＡおよびＢ_iで定められた各条項は実施例１で述べた表１、表２と同様であり、ＤＲ要請ａ、ＤＲ要請ｂ_iの要請項目、算出項目も実施例１の表３、表４と同様である。

尚、需要家へのＤＲ要請の公平性を考慮するパラメータとして、系統運用者２００がこれまで要請してきたＤＲの累計回数をＳ₀、需要家ｉに対してこれまでに要請されたＤＲの累計回数をＳ_iとする。

本実施例では、アグリゲータにおける収益を最大化することを目的として、需要家への削減要請量及び時間帯の最適配分を算出する。その算出時は実施例１と同様に式（１）～式（５）を用いる。

ここで、各需要家への削減要請について、その回数をなるべく公平にするように決定する制約を次のように加える。需要家の公平化グループを集合Ｇ_B,gで分類する（ｇ：グループ番号、ｇ∈{１，２，…，Ｎ_G}。グループに含まれない需要家があってもよい。

グループｇに含まれる需要家に「順番」をつける。順番ｎ（１≦ｎ≦Ｎ_G）から需要家の識別番号を求める関数をＰ_g（ｎ）とする。ここで、系統運用者のＤＲ要請回数によるグループｇの「輪番順」ｍを次の式（８）のように定義する。

なお、式（８）のｍｏｄは剰余の演算子であり、ａ ｍｏｄ ｂは整数ａを整数ｂで割ったときの余りを表す。式（８）によれば、順番ｎ＝１の需要家は、系統運用者２００のＤＲ要請回数が０，１，２，…と増えていくと輪番順はｍ＝１，２，３，…Ｎ_G，１，２，…と変わっていく。

各需要家の削減要請の決定について、この「輪番順」に沿うようにする。すなわち、輪番順ｍの関係式は次の式（９）で表される。

式（９）は、需要家グループｇそれぞれにおいて、系統運用者のＤＲ要請回数による輪番順に需要家を選定すること（第２の選定方式）を意味している。

各需要家への削減要請有無と削減要請量は、式（２）～式（５）および式（８）、式（９）を制約条件とし、目的関数式（１）を最大化するよう数理計画法（混合整数線形計画法）を用いて決定することができる。

本実施例では、以上の算出処理を行うソフトウェアプログラムを作成している。その概要および仕様を以下に示す。算出処理プログラム１１０と入力ファイル、出力ファイルの構成は図２のとおりである。

前記プログラム１１０に入力するファイルとして、表１３に示す種類のものを定義する。

入力ファイルは全てテキストファイルとし、それぞれの設定例を以下に示す。

ｔｉｍｅ．ｄａｔ（時間設定）、ｃｏｎｔ＿Ａ．ｄａｔ（ＤＲ契約Ａ）は実施例１で述べた表６、表７と同一である。

ｃｏｎｔ＿Ｂ．ｄａｔ（ＤＲ契約Ｂ）は表１４のとおりであり、この例では公平化グループ１を需要家２、３で構成し、公平化グループ２を需要家１、４で構成している。

ｓｅｔｔｉｎｇ．ｄａｔ（運用設定）は、実施例１の表１０のものに系統運用者の要請累計回数を追加した表１５となる。

ｏｐｔ．ｄａｔ（最適化配分）は表１６のとおりである。

尚表１６において、「輪番制」とは、本実施例２の式（８）、式（９）で示される、選定優先順位を規定する第２の選定方式を指し、「回数公平」とは、後述する実施例３の、要請累計回数とその平均値の絶対値差が許容定数値ε_Sgを超えないように決定する選定方式を指している。

入力ファイルを以上のように分割して設定することで、ＤＲ契約などの固定的なデータを変更せず、ＤＲ要請の度に変わるデータ（ＤＲ要請・運用設定）のみを変更して算出計算できるようにしている。

算出処理プログラム１１０からは、テキスト（ｃｓｖ）ファイルとして例えば実施例１と同様に表１２の結果（出力ファイルｒｅｓｕｌｔ．ｃｓｖ）が出力される。

本実施例２では複数の需要家をグループ分けして取り扱っているが、式（９）において、需要家グループｇの順番から該ｇに含まれる需要家の識別番号を求める関数Ｐ_gを用いているため、結果の出力例は実施例１の表１２と同一となる。

前記算出処理の実行は、Ｗｉｎｄｏｗｓではコマンドプロンプトより、入力ファイル名と出力ファイル名を引数に指定して実行するものである。

以上のように本実施例２によれば、需要家グループ毎の各需要家に順番をつけて、系統運用者からのＤＲ要請累計回数で輪番順を形成し、その輪番順で削減要請有無の優先を決める制約を加えた数理計画を行うことで、需要家がＤＲ要請の負担の不公平感を感じることを防ぎながら、アグリゲータの収益を最大化する配分を算出することができる。

また、第２の選定方式を用いているため、電力削減要請回数が多い需要家グループ内の需要家の選定優先順位を、電力削減要請回数が少ない需要家グループ内の需要家よりも低くする（選定の順番を遅くする）ことができる。

これによって、電力削減の達成成績の良い需要家（すなわち電力削減要請回数が多い需要家）に対し偏って電力削減を要請するような、不公平な選定を防止することができる。

本実施例３では、実施例２のように、複数の需要家を需要家グループとして取り扱う構成において、各需要家への削減要請について、その回数をなるべく公平になるように決定するための選定方式として、実施例１で述べた第１の選定方式を採用し、「回数公平」とした。

すなわち、各グループの各需要家について、式（１０）、式（１１）に示すように、今回の算出計算で要請するとした場合の要請累計回数Ｓ_iと、要請累計回数の平均値Ｓ_g￣との絶対値差が、ある許容定数値ε_Sgを超えないように要請有無変数ｚ_b,i（ｚ_i）を決定する。

尚、式（１０）、式（１１）において、Ｎ_Gは需要家グループの総数である。

各需要家への削減要請有無と削減要請量は、式（２）～式（５）および式（１０）、式（１１）を制約条件とし、目的関数式（１）を最大化するよう数理計画法（混合整数線形計画法）を用いて決定することができる。

その他の構成は実施例２と同様である。すなわち、図２の算出処理プログラム１１０の入力ファイルは表１３で定義され、それぞれの設定例は、表６、表７、表１４、表９、表１５、表１６となり、出力ファイルは表１２となる。

ここで、前記輪番制による削減要請先需要家決定方法（実施例２の第２の設定方式）と、回数公平での削減要請先需要家決定方法（実施例３の第１の設定方式）は、需要家グループ毎に、２つのうちどちらかを、システム設定などの手段によって選択することができる。

すなわち、表１３のｏｐｔ．ｄａｔ（最適化配分）の定義や、表１６の設定によりどちらかを選択できるように構成する。

以上のように本実施例３によれば、各需要家へのＤＲ要請累計回数について、需要家グループ毎にその時点の平均値からの絶対値誤差が許容値内に抑える制約を加えた数理計画を行うことで、需要家がＤＲ要請の負担の不公平感を感じることを防ぎながら、アグリゲータの収益を最大化する配分を算出することができる。

１００…アグリゲータ
１１０…算出処理プログラム
２００…系統運用者
１～Ｎ…需要家

Claims (6)

1. 系統運用者からの電力削減要請に応じて、配下の複数の電力需要家のいずれかに電力削減を要請するアグリゲータシステムにおいて、
   前記系統運用者およびアグリゲータの間で結ばれた電力削減契約情報と、アグリゲータおよび各電力需要家の間で結ばれた電力削減契約情報を収集する電力削減契約情報取得手段と、
   前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、電力削減要請回数が公平となる電力削減要請先の需要家を選定する電力削減要請先選定手段と、
   前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、前記選定された電力削減要請先の需要家の電力削減要請量を決定する電力削減要請量決定手段と、を備え、
   前記電力削減要請先選定手段は、複数にグループ分けした需要家グループの範囲から電力削減要請先を選定するものであり、前記選定された電力削減要請先における要請累計回数の、需要家グループ内での平均値を基準とし、選定された各需要家についての電力削減要請累計回数と、前記平均値との絶対値差が許容定数値を超えないように選定する第１の選定方式と、
   前記系統運用者からの電力削減要請回数の増加にともなって変化する、需要家グループに含まれる需要家の選定優先順位を示す輪番順を定義し、前記輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家の選定を行う第２の選定方式とを、
   前記需要家グループの範囲に対して選択することを特徴とする電力削減要請配分最適化装置。
2. 前記電力削減要請先選定手段が第２の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定手段および電力削減要請量決定手段は、
   式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（８）、式（９）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力削減要請配分最適化装置。
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   （但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、ｇは需要家グループのグループ番号、ｎは需要家グループに含まれる需要家につけられた順番、Ｓ_０は系統運用者の電力削減要請回数、ｍは電力削減要請回数Ｓ_０の増加に伴って変化する輪番順、ｍｏｄは剰余の演算子、式（８）のＮ _Ｇ は需要家グループｇに含まれる需要家の総数、式（９）のＮ _Ｇ は需要家グループｇの総数、Ｐ_ｇは需要家グループｇに含まれる需要家の順番ｎから需要家の識別番号を求める関数であり、式（８）、式（９）は、電力削減要請回数Ｓ _０ によって輪番順ｍが形成され、式（８）で決定される輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家が選定されることを示す）
3. 前記電力削減要請先選定手段が第１の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定手段および電力削減要請量決定手段は、
   式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（１０）、式（１１）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力削減要請配分最適化装置。
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   （但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]、ｚ_ｉは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、Ｓｇ￣はアグリゲータから需要家グループｇに含まれる需要家への電力削減要請累計回数Ｓ_ｉの平均値、Ｇ_Ｂ，ｇは需要家グループｇの集合、ε_ｓｇは許容定数値）
4. 系統運用者からの電力削減要請に応じて、配下の複数の電力需要家のいずれかに電力削減を要請するアグリゲータシステムにおいて、
   電力削減契約情報取得手段が、前記系統運用者およびアグリゲータの間で結ばれた電力削減契約情報と、アグリゲータおよび各電力需要家の間で結ばれた電力削減契約情報を収集する電力削減契約情報取得ステップと、
   電力削減要請先選定手段が、前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、電力削減要請回数が公平となる電力削減要請先の需要家を選定する電力削減要請先選定ステップと、
   電力削減要請量決定手段が、前記電力削減契約情報取得手段により収集された電力削減契約情報に基づいて、前記選定された電力削減要請先の需要家の電力削減要請量を決定する電力削減要請量決定ステップと、を備え、
   前記電力削減要請先選定ステップは、複数にグループ分けした需要家グループの範囲から電力削減要請先を選定するものであり、前記選定された電力削減要請先における要請累計回数の、需要家グループ内での平均値を基準とし、選定された各需要家についての電力削減要請累計回数と、前記平均値との絶対値差が許容定数値を超えないように選定する第１の選定方式と、
   前記系統運用者からの電力削減要請回数の増加にともなって変化する、需要家グループに含まれる需要家の選定優先順位を示す輪番順を定義し、前記輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家の選定を行う第２の選定方式とを、
   前記需要家グループの範囲に対して選択することを特徴とする電力削減要請配分最適化方法。
5. 前記電力削減要請先選定ステップが第２の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定ステップおよび電力削減要請量決定ステップは、
   式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（８）、式（９）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴とする請求項４に記載の電力削減要請配分最適化方法。
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   （但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、ｇは需要家グループのグループ番号、ｎは需要家グループに含まれる需要家につけられた順番、Ｓ_０は系統運用者の電力削減要請回数、ｍは電力削減要請回数Ｓ_０の増加に伴って変化する輪番順、ｍｏｄは剰余の演算子、式（８）のＮ _Ｇ は需要家グループｇに含まれる需要家の総数、式（９）のＮ _Ｇ は需要家グループｇの総数、Ｐ_ｇは需要家グループｇに含まれる需要家の順番ｎから需要家の識別番号を求める関数であり、式（８）、式（９）は、電力削減要請回数Ｓ _０ によって輪番順ｍが形成され、式（８）で決定される輪番順に沿って需要家グループに含まれる需要家が選定されることを示す）
6. 前記電力削減要請先選定ステップが第１の選定方式を選択した場合に、前記電力削減要請先選定ステップおよび電力削減要請量決定ステップは、
   式（１）で定義されるアグリゲータの収益ｙ_{ｂｅｎｅｆｉｔ}を目的関数とし、式（２）～式（５）および式（１０）、式（１１）を制約条件として前記目的関数を最大化するよう数理計画法を実行することで、前記電力削減要請先の需要家の選定と電力削減要請量の決定を行うことを特徴とする請求項４に記載の電力削減要請配分最適化方法。
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   （但し、ｙ_ａ[ｔ]は時間帯ｔにおいて系統運用者が受け取る額、ｙ_ｂ，ｉ[ｔ]は時間帯ｔにおいて需要家ｉへ支払う額、Ｌ_ａ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減時間帯ｔにおける削減要請量、ｌ_ａ[ｔ]はアグリゲータとしての電力削減時間帯ｔにおける削減目標量、β_Ａは系統運用者からアグリゲータが受け取る補償単価、Ｔ_ａは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請における削減要請時間帯、ｌ_ｂ，ｉ[ｔ]は系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請の削減時間帯における需要家ｉへの削減要請量、ｌ_{ｍａｘＢ，ｉ}はアグリゲータと需要家ｉの間の電力削減契約の中の契約電力削減容量、ｚ_ｂ，ｉ[ｔ]、ｚ_ｉは系統運用者からアグリゲータへの電力削減要請に対する、アグリゲータから需要家ｉへの削減要請有無の変数、Ｓｇ￣はアグリゲータから需要家グループｇに含まれる需要家への電力削減要請累計回数Ｓ_ｉの平均値、Ｇ_Ｂ，ｇは需要家グループｇの集合、ε_ｓｇは許容定数値）
   

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