JP7279435B2 - 電力管理システム、管理装置、管理方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

電力管理システム、管理装置、管理方法およびコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本開示は、電力管理システム、管理装置、管理方法およびコンピュータプログラムに関する。
電力需給が逼迫し、需要家による需要電力量が、電力会社からの供給電力量を上回ることが予想される場合には、電力会社は、アグリゲータを介して、デマンドレスポンス(Demand Response)(以下、「DR」と言う。)を需要家に発行する。このDRに応答して、需要家が電力を削減することにより、需要家は、アグリゲータを介して電力会社から金銭報酬などのインセンティブを得ることができる。
従来、DRで要請される出力調整量をアグリゲータが複数の需要家に配分する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、需要家ごとに配分量と単価との積の所定期間での合計値(つまり、コスト)が低いほど高い優先度を割り当て、優先度の高い需要家を優先して出力調整量を配分することが示されている。
特開2017-70131号公報
特許文献1に記載の方法によると、アグリゲータによるコスト優先の配分がなされる。このため、いずれかの需要家が、割り当てられた配分量の出力調整ができない場合が生じ、アグリゲータが管理する複数の需要家全体として、出力調整量の電力の調整を達成できない可能性がある。例えば、出力調整のコストの低い需要家であっても電力需要状況によっては出力調整の可能量が少なく、DRへの対応が困難な場合がある。このような需要家に対して出力調整量の配分がなされると、DRに失敗してしまう可能性がある。
全体としてDRに失敗してしまうと需要家はインセンティブを受けることができず、場合によってはペナルティを支払わなければならない。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電力の出力調整の成功の可能性が高い電力管理システム、管理装置、管理方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の一実施態様に係る電力管理システムは、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置と、前記複数の端末装置を管理する管理装置とを備え、前記管理装置は、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部を含み、前記決定部は、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する配分量再決定部とを有する。
本開示の他の実施態様に係る管理装置は、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理装置であって、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部を含み、前記決定部は、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する配分量再決定部とを有する。
本開示の他の実施態様に係る管理方法は、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理方法であって、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定するステップと、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定するステップとを含む。
本開示の他の実施態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部として機能させ、前記決定部は、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する配分量再決定部とを有する。
なお、本開示は、管理装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現することもできる。
本開示によると、電力の出力調整の成功の可能性を高くすることができる。
図1は、本開示の実施の形態に係る電力管理システムの全体構成を示す図である。 図2は、管理サーバおよび拠点サーバの構成を示すブロック図である。 図3は、調整可能量テーブルの一例を示す図である。 図4は、調整可能量テーブルに基づく拠点の優先順位の決定方法について説明するための図である。 図5は、ユーザ入力に基づく拠点の優先順位の決定方法について説明するための図である。 図6は、配分量決定部による配分量の決定方法について説明するための図である。 図7は、配分量再決定部が実行する処理を説明するための図である。 図8は、配分量再決定部が実行する処理を説明するための図である。 図9は、配分量再決定部が実行する処理を説明するための図である。 図10は、アグリゲータサーバおよび電力管理システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。 図11は、変形例1に係る調整可能量に基づく拠点の優先順位の決定方法について説明するための図である。 図12は、変形例2に係る調整単価に基づく拠点の優先順位の決定方法について説明するための図である。 図13は、変形例3に係る配分量決定部による配分量の決定方法について説明するための図である。 図14は、変形例4に係る調整可能量テーブルの一例を示す図である。 図15は、調整可能量テーブルに基づく拠点の優先順位の決定方法について説明するための図である。
[本開示の実施形態の概要]
最初に本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
(1)本開示の一実施形態に係る電力管理システムは、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置と、前記複数の端末装置を管理する管理装置とを備え、前記管理装置は、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部を含み、前記決定部は、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する配分量再決定部とを有する。
この構成によると、第1の優先順位に基づいて各拠点に出力調整量の配分を行った後に、複数の拠点における電力の調整状況に応じて、優先順位を変更して出力調整量の再配分を行うことができる。このため、第1の優先順位による配分では出力調整に失敗しそうな場合に、優先順位を変更することができる。これにより、出力調整の成功の可能性を高めることができる。
(2)好ましくは、前記配分量再決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する調整の過去の達成度合いに応じて決定される前記第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する。
第1の優先順位による配分では出力調整に失敗しそうな場合に優先順位を変更し、配分量に対する調整の過去の達成度合いに応じて決定される第2の優先順位に基づいて出力調整量の再配分を行うことができる。過去の達成度合いの高い拠点ほど出力調整の成功の可能性が高いと考えられる。このため、この構成によると出力調整の成功の可能性を高めることができる。
(3)また、前記管理装置は、さらに、ユーザによる優先順位の入力を受け付ける入力受付部を含み、前記配分量再決定部は、前記第2の優先順位として前記入力受付部が受け付けた前記優先順位に基づいて、前記配分量を再決定してもよい。
第1の優先順位による配分では出力調整に失敗しそうな場合に優先順位を変更し、ユーザの希望する優先順位に従って出力調整量の再配分を行うことができる。
(4)また、前記配分量再決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する過去の調整回数に応じて決定される前記第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定してもよい。
例えば、過去の調整回数の小さい拠点に積極的に配分を行うことができる。これにより、各拠点に対する調整を均等に行うことができる。
(5)また、前記配分量決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する調整の過去の達成度合いに応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定してもよい。
過去に調整の達成度合いの高かった拠点が優先される第1優先順位に基づいて出力調整量の配分量が決定される。過去の達成度合いの高い拠点ほど調整の成功の可能性が高いと考えられる。このため、この構成によると出力調整の成功の可能性を高めることができる。
(6)また、前記配分量決定部は、拠点ごとの電力の出力の調整可能量に応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定してもよい。
この構成によると、各拠点の調整可能量に基づいて出力調整量の配分量が決定される。調整可能量が大きいほど調整の成功の可能性が高いと考えられる。このため、この構成によると出力調整の成功の可能性を高めることができる。
(7)また、前記配分量決定部は、拠点ごとの電力の出力の調整単価に応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定してもよい。
この構成によると、コストを抑えつつ出力調整を行うことができる。その上で、出力調整に失敗しそうな場合には、第2の優先順位に基づいて出力調整量の再配分を行うことができる。
(8)また、前記配分量決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する過去の調整回数に応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定してもよい。
例えば、過去の調整回数の小さい拠点に積極的に配分を行うことができる。これにより、各拠点に対する調整を均等に行うことができる。
(9)また、前記管理装置は、さらに、ユーザによる優先順位の入力を受け付ける入力受付部を含み、前記配分量決定部は、前記第1の優先順位として前記入力受付部が受け付けた前記優先順位に基づいて、前記配分量を決定してもよい。
この構成によると、ユーザの希望する優先順位に従って出力調整量の配分量が決定される。その上で、出力調整に失敗しそうな場合には、第2の優先順位に基づいて出力調整量の再配分を行うことができる。
(10)また、前記配分量再決定部は、前記出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満の場合に、前記配分量を再決定してもよい。
この構成によると、上記達成度合いが所定の閾値以上の状態が維持される場合には第1の優先順位に基づいて決定された配分量が維持され、上記達成度合いが所定の閾値未満となった場合には第2の優先順位に基づいて配分量が再決定される。
(11)本開示の他の実施形態に係る管理装置は、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理装置であって、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部を含み、前記決定部は、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する配分量再決定部とを有する。
この構成は、上述の電力管理システムが備える管理装置と同様の構成を備える。このため、上述の電力管理システムと同様の作用および効果を奏することができる。
(12)本開示の他の実施形態に係る管理方法は、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理方法であって、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定するステップと、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定するステップとを含む。
この構成は、上述の管理装置が備える特徴的な処理部に対応するステップを含む。このため、この構成によると、上述の管理装置と同様の作用および効果を奏することができる。
(13)本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部として機能させ、前記決定部は、第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、前記複数の拠点における電力の調整状況に応じて、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する配分量再決定部とを有する。
この構成によると、コンピュータを、上述の管理装置として機能させることができる。このため、上述の管理装置と同様の作用および効果を奏することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、同一の構成要素には同一の符号を付す。それらの機能および名称も同様であるため、それらの説明は適宜省略する。
<電力管理システムの全体構成>
図1は、本開示の実施の形態に係る電力管理システムの全体構成を示す図である。
電力管理システム1は、アグリゲータ2に設置されたアグリゲータサーバ20と通信する。この電力管理システム1は、需要家3に設置された管理サーバ30と、複数の拠点4にそれぞれ設置された複数の拠点サーバ40とを備える。
アグリゲータ2のアグリゲータサーバ20は、電力会社からDRの参加要請を受け、アグリゲータ2が管轄する需要家3の管理サーバ30に対してDRを発令する。
需要家3の管理サーバ30は、管理装置として機能し、複数の拠点4(第1拠点~第N拠点:Nは拠点数)に設置された拠点サーバ40を管理する。需要家3は、例えば、各種製品のメーカーであり、複数の拠点4は、例えば、そのメーカーの工場である。例えば、需要家3は、アグリゲータ2との間でDR実施時の要求削減電力の契約を予め結んでいる。なお、以下では、各拠点4は、同一の需要家3に属するとして説明を行う。ただし、拠点4は必ずしも需要家3に属していなくてもよい。
管理サーバ30は、複数の拠点4を統合した仮想的な受電点である統合受電点6における電力系統5からの受電電力(以下、「統合受電電力」という。)を監視する。管理サーバ30は、統合受電電力がベースライン電力から要求削減電力だけ削減されるように、複数の拠点4の出力調整量を決定する。また、管理サーバ30は、出力調整量の各拠点4への配分量を決定する。管理サーバ30は、決定した配分量を各拠点サーバ40に通知する。なお、管理サーバ30は、統合受電点6におけるベースライン電力を、過去の受電電力の統計値から決定することができる。例えば、管理サーバ30は、DR実施日の直近5日間のうち需要の多い4日間(High 4 of 5)の受電電力の平均を、ベースライン電力として決定する。
拠点サーバ40は、端末装置として機能する。拠点サーバ40は、管理サーバ30から通知された配分量に基づいて、拠点サーバ40が設置された拠点4における受電電力を、予測した受電電力から配分量だけ削減するように、拠点4に設置された電力機器を制御する。ここで、電力機器は、例えば、エアコンなどの電力を消費する負荷装置の他、ガス発電機などの発電機、燃料電池または蓄電池などの分散型電源を含む。つまり、拠点サーバ40は、受電電力を配分量だけ削減するための電力機器の運転計画を作成する。拠点サーバ40は、作成した運転計画に基づいて、負荷装置のオンオフを制御したり、発電機の発電電力を制御したり、燃料電池または蓄電池の入出力を制御したりする。
<管理サーバ30の構成>
図2は、管理サーバ30および拠点サーバ40の構成を示すブロック図である。
図2を参照して、管理サーバ30の構成について説明する。
管理サーバ30は、記憶部31と、予測部32と、優先順位決定部33と、運転計画部34と、データ通信部35と、入力受付部36とを備える。
記憶部31は、拠点サーバ40を管理するために必要な各種データを記憶している。例えば、記憶部31は、各拠点4の需要電力、発電電力、受電電力、既知のスケジュール、および気象情報などを記憶している。また、記憶部31は、各拠点4における電力の調整可能量に関する調整可能量テーブルを記憶している。
図3は、調整可能量テーブルの一例を示す図である。なお、以下の説明では拠点数Nは4とする。
調整可能量テーブルは、拠点4ごとに、電力の調整可能量、調整単価、過去達成率を示すデータである。
ここで、調整可能量とは、削減可能な電力を示す。調整可能量は、例えば、各拠点4が備える発電機の定格や、蓄電池の定格などに基づいて事前に設定される。
調整単価とは、単位電力を削減するのに必要な価格を示す。例えば、発電機が1kWhの電力を出力するのに要するコストを調整単価としてもよい。
過去達成率は、過去の出力調整量の配分量に対する削減による調整の達成度合いを示す。例えば、過去達成率は、以下の式1に従い算出される。
過去達成率=削減量実績/配分量 …(式1)
例えば、第1拠点について、調整可能量は「200kW」であり、調整単価は「12円/kWh」であり、過去達成率は「105%」である。また、第2拠点について、調整可能量は「300kW」であり、調整単価は「15円/kWh」であり、過去達成率は「120%」である。また、第3拠点について、調整可能量は「500kW」であり、調整単価は「5円/kWh」であり、過去達成率は「95%」である。また、第4拠点について、調整可能量は「1000kW」であり、調整単価は「10円/kWh」であり、過去達成率は「80%」である。
再び図2を参照して、予測部32は、記憶部31から各拠点4の需要電力、発電電力、受電電力、既知のスケジュール、および気象情報を読み出す。予測部32は、デマンド時限(例えば、30分間)ごとに、当該デマンド時限よりも前の時間における各拠点4の需要電力、当該前の時間における各拠点4の発電電力、当該前の時間における各拠点4の受電電力、当該デマンド時限における各拠点4の既知のスケジュール、予測された気象情報、および観測された気象情報の少なくとも1つに基づいて、当該デマンド時限における統合受電点6での受電電力を予測する。つまり、予測部32は、公知の受電電力の予測手法を用いて、各デマンド時限における受電電力を予測する。例えば、予測部32は、過去3か月における当該デマンド時限と同一曜日かつ同一時間帯の受電電力の平均値を、所定時間ごとに算出し、算出した受電電力の平均値を当該デマンド時限における受電電力と予測してもよい。
優先順位決定部33は、記憶部31に記憶されている調整可能量テーブルに基づいて、拠点4の優先順位を決定する。拠点4の優先順位とは、例えば、出力調整量を優先的に配分する順位のことである。
なお、優先順位決定部33は、入力受付部36が受け付けたユーザが入力した優先順を、拠点4の優先順位として決定してもよい。
以下、優先順位の決定方法の一例について説明する。
≪過去達成率に基づく優先順位≫
図4は、調整可能量テーブルに基づく拠点4の優先順位の決定方法について説明するための図である。
例えば、優先順位決定部33は、過去達成率の高い順に拠点4の優先順位を決定する。図4に示した調整可能量テーブルによれば、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の過去達成率は、それぞれ、105%、120%、95%および80%である。このため、優先順位決定部33は、第2拠点、第1拠点、第3拠点、第4拠点の順に高い優先順位を決定する。つまり、値が小さいほど優先順位が高いとした場合には、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の優先順位は、それぞれ、2、1、3および4となる。
≪ユーザ入力に基づく優先順位≫
図5は、ユーザ入力に基づく拠点4の優先順位の決定方法について説明するための図である。
例えば、ユーザは、キーボード等の入力手段を用いて拠点4の優先順位を入力し、入力受付部36が入力された優先順位を受け付ける。例えば、ユーザが、第2拠点、第4拠点、第1拠点、第3拠点の順に高い優先順位を入力した場合には、優先順位決定部33は、ユーザが入力した第2拠点、第4拠点、第1拠点、第3拠点の順に高い優先順位を決定する。つまり、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の優先順位は、それぞれ、3、1、4および2となる。
再び図2を参照して、運転計画部34は、予測部32が予測した各拠点4の受電電力に基づいて、複数の拠点4における電力の出力調整量を算出する。ここで、ベースライン電力から要求削減電力を減じた値を目標電力とする。つまり、運転計画部34は、予測された各拠点4の受電電力に基づいて、DRの実施時間において統合受電電力を目標電力以下にするのに必要な出力調整量を算出する。例えば、複数の拠点4の受電電力の予測値の合計から目標電力を引いた値が出力調整量とされる。
また、運転計画部34は、DR実施時における出力調整量の各拠点4への配分量を決定する決定部として機能し、配分量決定部34aと、配分量再決定部34bとを有する。
配分量決定部34aは、第1の優先順位に基づいて、複数の拠点4における電力の出力調整量の各拠点4への配分量を決定する。例えば、第1の優先順位は、図5を用いて説明したユーザ入力に基づく優先順位とする。配分量決定部34aは、決定した配分量をDR開始時までに各拠点4の拠点サーバ40に、データ通信部35を介して送信する。
図6は、配分量決定部34aによる配分量の決定方法について説明するための図である。配分量決定部34aは、優先順位に従って予め定められた配分比率に基づいて、各拠点4への配分量を決定する。具体的には、配分量決定部34aは、優先順位が第1位の拠点4に対し調整可能量の100%を配分量とし、優先順位が第2位の拠点4に対し調整可能量の90%を配分量とし、優先順位が第3位の拠点4に対し調整可能量の75%を配分量とし、優先順位が第4位の拠点4に対し50%を配分量とする。なお、配分比率は一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、複数の拠点4における電力の出力調整量が1500kWであるものとする。この場合、配分量決定部34aは、優先順位が第1位の第2拠点に、調整可能量「300kW」の100%である「300kW」を配分する。また、配分量決定部34aは、優先順位が第2位の第4拠点に、調整可能量「1000kW」の90%である「900kW」を配分する。さらに、配分量決定部34aは、優先順位が第3位の第1拠点に、調整可能量「200kW」の75%である「150kW」を配分する。また、配分量決定部34aは、優先順位が第4位の第3拠点に、調整可能量「500kW」の50%である「250kW」を配分する。ただし、配分量決定部34aは、配分量の合計を出力調整量の1500kWにするために、「250kW」ではなく「150kW」を配分する。
なお、配分量決定部34aは、全ての拠点4に配分比率に従って出力調整量を配分しても、出力調整量の余りが出る場合には、余りに対して同様に配分比率に対する配分を行う。
配分量再決定部34bは、配分量決定部34aが決定した配分量を各拠点サーバ40に送信した後に、出力調整量の調整の達成度合いを計算し、達成度合いが所定の閾値未満の場合に、第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、複数の拠点4における電力の出力調整量の各拠点4への配分量を決定する。例えば、第2の優先順位は、図4を用いて説明した過去達成率に基づく優先順位とする。配分量再決定部34bは、決定した配分量を各拠点サーバ40にデータ通信部35を介して送信する。なお、配分量再決定部34bによる配分量の決定方法は、配分量決定部34aによる配分量の決定方法と同様である。ただし、配分比率は配分量決定部34aの場合と異なっていてもよい。
例えば、配分量再決定部34bは、要求削減電力に対する、ベースライン電力と統合受電電力との差の比の百分率を(以下、「削減達成率」という。)を、達成度合いとして算出する。配分量再決定部34bは、削減達成率が、所定の閾値(例えば、80%)未満となっていれば、第2の優先順位に基づいて拠点4の配分量を決定する。
図7~図9は、配分量再決定部34bが実行する処理を説明するための図である。
図7~図9は、横軸が時間を示し、縦軸が電力を示す。また、DR指令の管理サーバ30への通知時刻は13:30であり、DRの開始時刻は13:40であり、DRの終了時刻は14:40であるものとする。
図7を参照して、DRの実施時間中は、ベースライン電力51から要求削減電力を減じた電力が目標電力52とされる。DRの開始時には第1の優先順位に従って決定された配分量に従って、各拠点サーバ40が拠点4の電力機器を制御する。その結果、図7に示すように、統合受電電力53は、ほぼ目標電力52に近い値で推移しているものとする。この場合の削減達成率は、例えば95%である。
図8を参照して、図7よりも少し時間が経過して、統合受電電力53が増加し、削減達成率が79.9%になったとする。例えば、いずれかの拠点4において、配分量の電力削減に失敗した場合には統合受電電力53が増加する。削減達成率が所定の閾値80%未満となっているため、配分量再決定部34bは、第2の優先順位に従って、出力調整量の配分量を再決定する。
配分量を再決定することにより、例えば、図9に示すように統合受電電力53が減少することが期待される。
再び図2を参照して、データ通信部35は、拠点サーバ40およびアグリゲータサーバ20とデータの送受信を行う。例えば、需要家3電力系統5は、拠点サーバ40から拠点4の受電点における受電電力の情報を受信し、記憶部31に格納する。
入力受付部36は、キーボード等の入力手段を用いてユーザが入力した拠点4の優先順位の入力を受け付ける。
<拠点サーバ40の構成>
図2を参照して、拠点サーバ40の構成について説明する。
拠点サーバ40は、記憶部41と、データ通信部42と、計測部43と、予測部44と、運転計画部45と、運転制御部46とを備える。
記憶部41は、拠点4に設置された電力機器を管理するために必要な各種データを記憶している。例えば、記憶部41は、拠点4の需要電力、発電電力、受電電力、既知のスケジュールおよび気象情報などを記憶している。
データ通信部42は、管理サーバ30とデータの送受信を行う。例えば、データ通信部42は、管理サーバ30から出力調整量の配分量を受信する。また、データ通信部42は、拠点4の受電点における受電電力の情報を管理サーバ30に送信する。
計測部43は、各電力機器の入出力や、拠点4の受電点における受電電力などを計測し、計測結果を記憶部41に格納する。
予測部44は、記憶部41から、拠点4の需要電力、発電電力、受電電力、既知のスケジュールおよび気象情報を読み出す。予測部44は、デマンド時限(例えば、30分間)ごとに、当該デマンド時限よりも前の時間における拠点4の需要電力、当該前の時間における拠点4の発電電力、当該前の時間における拠点4の受電電力、当該デマンド時限における拠点4の既知のスケジュール、予測された気象情報、および観測された気象情報の少なくとも1つに基づいて、当該デマンド時限における統合受電点6での需要電力を予測する。つまり、予測部44は、公知の需要電力の予測手法を用いて、各デマンド時限における需要電力を予測する。例えば、予測部44は、過去3か月における当該デマンド時限と同一曜日かつ同一時間帯の需要電力の平均値を、所定時間ごとに算出し、算出した需要電力の平均値を当該デマンド時限における需要電力と予測してもよい。
運転計画部45は、予測部44が予測したDR実施中の需要電力の予測値から、データ通信部42が受信した配分量だけ受電電力を減少させるように、電力機器の運転計画を作成する。運転計画の算出方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、運転計画部45は、負荷装置が需要電力を消費し、かつ、電力会社からの受電電力を上記配分量だけ減少させるという制約条件の下で、コストを示す目的関数の値を最小化するという最適化問題を解くことにより、電力機器の運転計画を算出する。最適化問題は、線形計画法などを用いて定式化することができる。電力機器の運転計画を算出することにより、負荷装置および分散型電源の運転状態が決定される。つまり、負荷装置による需要電力が増加し制約条件を満たさないと予想される場合には、分散型電源が発電や放電等を行い電力を出力するように運転状態が決定される。これにより、運転計画部45は、拠点4の受電電力の計画値である計画受電電力を算出する。また、運転計画部45は、分散型電源が発電や放電等により出力する出力電力を算出する。なお、電力機器の運転計画の算出方法は上記した方法に限定されるものではない。
運転制御部46は、運転計画部45が作成した運転計画に基づいて、拠点4に設置された電力機器の制御を行う。
<電力管理システム1の処理手順>
図10は、アグリゲータサーバ20および電力管理システム1の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
アグリゲータサーバ20は、管理サーバ30に対して、DR指令を通知する(S1)。
DR指令を受けた管理サーバ30は、デマンド時限ごとに複数の拠点4の受電電力を予測する(S2)。
管理サーバ30は、ユーザ入力に基づいて、拠点4の第1の優先順位を決定する(S3)。
管理サーバ30は、DRの実施時間における出力調整量を決定し、第1の優先順位に基づいて出力調整量の各拠点4への配分量を決定する(S4)。
管理サーバ30は、決定した配分量を各拠点サーバ40に送信し、各拠点サーバ40は、管理サーバ30から配分量を受信する(S5)。
拠点サーバ40は、デマンド時限ごとに拠点4における受電電力を予測する(S6)。
拠点サーバ40は、DR実施中の受電電力の予測値から、ステップS5において受信した配分量だけ受電電力を減少させるように、電力機器の運転計画を作成する(S7)。
拠点サーバ40は、作成した運転計画に従って電力機器の制御を行う(S8)。
DR開始後(S9でYES)、管理サーバ30は、削減達成率を算出する(S10)。
管理サーバ30は、削減達成率と所定の閾値とを比較し、削減達成率が閾値以上であれば(S11でNO)、ステップS10に制御を戻す。
削減達成率が閾値未満であれば(S11でYES)、管理サーバ30は、調整可能量テーブルに示される過去達成率に基づいて、拠点4の第2の優先順位を決定する(S12)。
管理サーバ30は、第2の優先順位に基づいて出力調整量の各拠点4への配分量を決定する(S13)。
管理サーバ30は、決定した配分量を各拠点サーバ40に送信し、各拠点サーバ40は、管理サーバ30から配分量を受信する(S14)。
拠点サーバ40は、DR実施中の受電電力の予測値から、ステップS14において受信した配分量だけ受電電力を減少させるように、電力機器の運転計画を作成する(S15)。
拠点サーバ40は、作成した運転計画に従って電力機器の制御を行う(S16)。
管理サーバ30は、DRが終了していなければ(S17でNO)、ステップS10に制御を戻す。
<実施の形態の効果>
以上説明したように、本開示の実施の形態によると、第1の優先順位に基づいて各拠点4に出力調整量の配分を行った後に、複数の拠点4における電力の調整状況に応じて、優先順位を変更して出力調整量の再配分を行うことができる。このため、第1の優先順位による配分では出力調整に失敗しそうな場合に、優先順位を変更することができる。これにより、出力調整の成功の可能性を高めることができる。
また、第1の優先順位をユーザ入力に基づいて決定している。このため、ユーザの希望する優先順位に従って出力調整量の配分量が決定される。その上で、出力調整に失しそうな場合には、第2の優先順位に基づいて出力調整量の再配分を行うことができる。ただし、ユーザ入力に基づいて第2の優先順位を決定してもよい。
また、第2の優先順位を過去達成率に基づいて決定している。過去達成率の高い拠点4ほど出力調整の成功の可能性が高いと考えられる。このため、第1の優先順位に基づく出力調整量の配分では出力調整に失敗しそうな場合であっても、出力調整の成功の可能性を高めることができる。
なお、第1の優先順位を過去達成率に基づいて決定することもできる。この場合にも、出力調整の成功の可能性を高めることができる。
また、削減達成率が所定の閾値以上の状態が維持される場合には第1の優先順位に基づいて決定された配分量が維持され、削減達成率が所定の閾値未満となった場合には第2の優先順位に基づいて配分量が再決定される。これにより、第1の優先順位による配分では出力調整に失敗しそうな場合に、優先順位を変更することができる。
[変形例1]
上述の実施の形態ではユーザ入力に基づいて第1の優先順位を決定し、過去達成率に基づいて第2の優先順位を決定したが優先順位の決定方法はこれらには限定されない。
変形例1では、拠点4における電力の調整可能量に基づいて優先順位を決定する例について説明する。
図11は、変形例1に係る調整可能量に基づく拠点4の優先順位の決定方法について説明するための図である。
例えば、管理サーバ30の優先順位決定部33は、調整可能量の高い順に拠点4の優先順位を決定する。図11に示した調整可能量テーブルによれば、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の電力の調整可能量は、それぞれ、200kW、300kW、500kWおよび1000kWである。このため、優先順位決定部33は、第4拠点、第3拠点、第2拠点、第1拠点の順に高い優先順位を決定する。つまり、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の優先順位は、それぞれ、4、3、2および1となる。
配分量決定部34aは、調整可能量に基づいて決定された優先順位を第1の優先順位として、出力調整量の各拠点4への配分量を決定する。
調整可能量が大きいほど調整の成功の可能性が高いと考えられる。このため、変形例1によると出力調整の成功の可能性を高めることができる。
なお、第1の優先順位として調整可能量に基づいて決定された優先順位以外の優先順位が用いられる場合には、配分量再決定部34bは、調整可能量に基づいて決定された優先順位を第2の優先順位として、出力調整量の各拠点4への配分量を再決定してもよい。
[変形例2]
変形例2では、拠点4における電力の調整単価に基づいて優先順位を決定する例について説明する。
図12は、変形例2に係る調整単価に基づく拠点4の優先順位の決定方法について説明するための図である。
例えば、管理サーバ30の優先順位決定部33は、調整単価の低い順に拠点4の優先順位を決定する。図12に示した調整可能量テーブルによれば、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の電力の調整単価は、それぞれ、12円/kWh、15円/kWh、5円/kWhおよび10円/kWhである。このため、優先順位決定部33は、第3拠点、第4拠点、第1拠点、第2拠点の順に高い優先順位を決定する。つまり、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の優先順位は、それぞれ、3、4、1および2となる。
配分量決定部34aは、調整単価に基づいて決定された優先順位を第1の優先順位として、出力調整量の各拠点4への配分量を決定する。
変形例2によると、コストを抑えつつ出力調整を行うことができる。その上で、出力調整に失敗しそうな場合には、第2の優先順位に基づいて出力調整量の再配分を行うことができる。
なお、第1の優先順位として調整単価に基づいて決定された優先順位以外の優先順位が用いられる場合には、配分量再決定部34bは、調整単価に基づいて決定された優先順位を第2の優先順位として、出力調整量の各拠点4への配分量を再決定してもよい。
[変形例3]
上述の実施の形態では、図6を用いて説明したように、配分量決定部34aは、優先順位に従って予め定められた配分比率に基づいて、各拠点4への配分量を決定した。本変形例では、この配分比率を均等とする。
図13は、変形例3に係る配分量決定部34aによる配分量の決定方法について説明するための図である。配分量決定部34aは、優先順位が高い拠点4から順に、拠点4の調整可能量の100%を配分量として決定する。
例えば、複数の拠点4における電力の出力調整量が1500kWであるものとする。この場合、配分量決定部34aは、優先順位が第1の第2拠点に、調整可能量「300kW」の100%である「300kW」を配分する。また、配分量決定部34aは、優先順位が第2位の第4拠点に、調整可能量「1000kW」の100%である「1000kW」を配分する。さらに、配分量決定部34aは、優先順位が第3位の第1拠点に、調整可能量「200kW」の100%である「200kW」を配分する。この時点で、未配分の出力調整量は0kWである。このため、配分量決定部34aは、優先順位が第4位の第3拠点には配分を行わない。
変形例3によると、優先順位の高い拠点4に積極的に配分を行い、優先順位の低い拠点4にはできるだけ配分を行わないようにすることができる。
[変形例4]
上述の実施の形態では、各拠点4の調整回数に制限を設けていなかった。例えば、単位期間(例えば、1月または1年)あたりに調整可能な回数に制限を設けてもよい。
図14は、変形例4に係る調整可能量テーブルの一例を示す図である。
図14に示す調整可能量テーブルは、図3に示した実施の形態1に係る調整可能量テーブルに、過去調整回数と調整可能回数とを加えたものである。
過去調整回数は、所定の単位期間(例えば、過去1月)に各拠点4で管理サーバ30から要請を受けて電力の削減を行った回数である。調整可能回数は、同じ単位期間において、電力の削減が可能な回数の上限値である。
つまり、第1拠点では、単位期間あたりの調整可能回数が3回であるのに対し、過去調整回数が1回であるため、該単位期間において残り2回の電力削減が可能であることを示している。
また、第2拠点では、単位期間あたりの調整可能回数が3回であるのに対し、過去調整回数が3回であるため、該単位期間において、これ以上の電力削減が不可能であることを示している。
また、第3拠点および第4拠点では、単位期間あたりの調整可能回数が3回であるのに対し、過去調整回数が2回であるため、該単位期間において残り1回の電力削減が可能であることを示している。
優先順位決定部33は、図14に示した調整可能量テーブルに基づいて、拠点4の優先順位を決定する。
図15は、調整可能量テーブルに基づく拠点4の優先順位の決定方法について説明するための図である。
例えば、優先順位決定部33は、過去調整回数の少ない順に優先順位を決定する。図15に示した調整可能量テーブルによれば、第1拠点、第2拠点、第3拠点および第4拠点の過去調整回数は1、3、2および2である。このため、優先順位決定部33は、第1拠点、第3拠点、第4拠点の順に高い優先順位を決定する。つまり、値が小さいほど優先順位が高いとした場合には、第1拠点、第3拠点および第4拠点の優先順位は、それぞれ、1、2および3となる。なお、第2拠点については、過去調整回数が調整可能回数に達しているため、優先順位は決定されない。また、第3拠点および第4拠点の過去調整回数は等しいため、第3拠点および第4拠点の優先順位は逆であってもよい。
配分量決定部34aは、過去調整回数に応じて決定される優先順位を第1の優先順位とすることもできるし、配分量再決定部34bは、過去調整回数に応じて決定される優先順位を第2の優先順位とすることもできる。
変形例3によると、調整可能回数の範囲内で、過去調整回数の小さい拠点4に積極的に配分を行うことができる。これにより、各拠点4に対する調整を均等に行うことができる。
なお、優先順位決定部33は、調整可能回数の範囲内で、他の指標に基づいて優先順位を決定してもよい。例えば、優先順位決定部33は、調整可能回数を超えない範囲内で、過去達成率の高い順に拠点4の優先順位を決定してもよい。
[付記]
なお、ユーザ入力に基づいて第2の優先順位を決定してもよい。この場合、第1の優先順位はユーザ入力以外の方法により決定される。例えば、過去達成率に応じて第1の優先順位を決定してもよい。
上述の実施の形態ではDRにおける電力調整について説明したが、本開示は、DRにおける電力調整以外にも適用可能である。例えば、電力取引市場における電力取引時の電力調整にも適用可能である。需要家3が電力取引市場から買電を行う場合に、同時同量を達成できず電力の余剰が発生した場合には、余剰分の電気料金をインバランス料金として支払う必要がある。逆に需要家3が売電を行う場合に同時同量を達成できず不足電力が発生した場合にも、不足分の電力料金をインバランス料金として支払う必要がある。このような、同時同量を達成するための電力調整にも本開示は適用可能である。
また、上述の実施の形態では、電力需要の削減を行う、いわゆる下げDRについて説明したが、本開示は、需要を他の時間から必要な時間にシフト等することにより需要を創出するDR(いわゆる上げDR)にも適用可能である。この場合、上述した調整可能量は、増加可能(消費可能)な電力を示す。また、配分量再決定部34bは、上記した達成度合いが所定の閾値以下の場合に、第2の優先順位に基づいて、各拠点4への配分量を決定する。
また、上述の実施の形態では、各拠点4の調整可能量の情報を予め管理サーバ30が知っているものとしたが、拠点サーバ40が拠点4の調整可能量を算出し、管理サーバ30に算出した調整可能量を通知する構成であってもよい。
また、配分量決定部34aまたは配分量再決定部34bが、出力調整量を各拠点4に配分する際には、各拠点4に対する各種制約を考慮してもよい。例えば、拠点4ごとに単月のDRへの参加可能回数が予め定められている場合には、配分量決定部34aまたは配分量再決定部34bは、参加可能回数を超えない範囲で各拠点4に出力調整量の配分を行う。これにより、複数の拠点4に偏りなく出力調整量の配分を行うことができる。
また、上述の実施の形態では、配分量再決定部34bは、出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満の場合に、第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、出力調整量の各拠点4への配分量を決定し、各拠点サーバ40に送信した。その後、配分量再決定部34bは、配分量の送信後に、再度、出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満か否かを判断し、閾値未満の場合に、第1の優先順位および第2の優先順位とは異なる第3の優先順位に基づいて、出力調整量の各拠点4への配分量を決定し、各拠点サーバ40に送信してもよい。また、配分量再決定部34bは、上記達成度合いが所定の閾値未満となるたびに、優先順位を変更して配分量を繰り返し決定してもよい。これにより、出力調整の成功の可能性を高めることができる。
また、上記の各装置は、具体的には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムとして構成されてもよい。RAMまたはHDDには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
さらに、上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、1または複数のシステムLSIなどの半導体装置から構成されているとしてもよい。
上記したコンピュータプログラムを、コンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体、例えば、HDD、CD-ROM、半導体メモリなどに記録して流通させてもよい。また、コンピュータプログラムを、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送して流通させてもよい。
また、上記各装置は、複数のコンピュータにより実現されてもよい。例えば、管理サーバ30の配分量決定部34aと配分量再決定部34bとが異なるコンピュータにより実現されてもよい。
また、上記各装置の一部または全部の機能がクラウドコンピューティングによって提供されてもよい。つまり、各装置の一部または全部の機能がクラウドサーバにより実現されていてもよい。
さらに、上記実施の形態および上記変形例の少なくとも一部を任意に組み合わせるとしてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 電力管理システム
2 アグリゲータ
3 需要家
4 拠点
5 電力系統
6 統合受電点
20 アグリゲータサーバ
30 管理サーバ
31 記憶部
32 予測部
33 優先順位決定部
34 運転計画部
34a 配分量決定部
34b 配分量再決定部
35 データ通信部
36 入力受付部
40 拠点サーバ
41 記憶部
42 データ通信部
43 計測部
44 予測部
45 運転計画部
46 運転制御部
51 ベースライン電力
52 目標電力
53 統合受電電力

Claims (12)

  1. 複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置と、
    前記複数の端末装置を管理する管理装置とを備え、
    前記管理装置は、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部を含み、
    前記決定部は、
    第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満の場合に、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記第1の優先順位に基づいて決定された前記配分量に代えて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を再決定する配分量再決定部とを有する、電力管理システム。
  2. 前記配分量再決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する調整の過去の達成度合いに応じて決定される前記第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する、請求項1に記載の電力管理システム。
  3. 前記管理装置は、さらに、ユーザによる優先順位の入力を受け付ける入力受付部を含み、
    前記配分量再決定部は、前記第2の優先順位として前記入力受付部が受け付けた前記優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する、請求項1に記載の電力管理システム。
  4. 前記配分量再決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する過去の調整回数に応じて決定される前記第2の優先順位に基づいて、前記配分量を再決定する、請求項1に記載の電力管理システム。
  5. 前記配分量決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する調整の過去の達成度合いに応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定する、請求項1、請求項3および請求項4のいずれか1項に記載の電力管理システム。
  6. 前記配分量決定部は、拠点ごとの電力の出力の調整可能量に応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力管理システム。
  7. 前記配分量決定部は、拠点ごとの電力の出力の調整単価に応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力管理システム。
  8. 前記配分量決定部は、拠点ごとの前記配分量に対する過去の調整回数に応じて決定される前記第1の優先順位に基づいて、前記配分量を決定する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力管理システム。
  9. 前記管理装置は、さらに、ユーザによる優先順位の入力を受け付ける入力受付部を含み、
    前記配分量決定部は、前記第1の優先順位として前記入力受付部が受け付けた前記優先順位に基づいて、前記配分量を決定する、請求項1、請求項2および請求項4のいずれか1項に記載の電力管理システム。
  10. 複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理装置であって、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部を含み、
    前記決定部は、
    第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満の場合に、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記第1の優先順位に基づいて決定された前記配分量に代えて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を再決定する配分量再決定部とを有する、管理装置。
  11. 複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理方法であって、
    第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定するステップと、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満の場合に、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記第1の優先順位に基づいて決定された前記配分量に代えて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を再決定するステップとを含む、管理方法。
  12. コンピュータを、複数の拠点の各々に設置され、各拠点に設置された電力機器を制御する複数の端末装置を管理する管理装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する決定部として機能させ、
    前記決定部は、
    第1の優先順位に基づいて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を決定する配分量決定部と、
    前記複数の拠点における電力の出力調整量の調整の達成度合いが所定の閾値未満の場合に、前記第1の優先順位とは異なる第2の優先順位に基づいて、前記第1の優先順位に基づいて決定された前記配分量に代えて、前記複数の拠点における電力の出力調整量の前記各拠点への配分量を再決定する配分量再決定部とを有する、コンピュータプログラム。
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