JP7299220B2 - プログラム、制御方法及び電力制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）を制御する技術に関する。

発電装置を有するＨＥＭＳ等のシステムにおいて、電力負荷への電力供給源を発電装置、蓄電池、又は商用電源のいずれかに切り替えるタイミング、すなわち電力の売買タイミングを制御する技術が知られている。例えば特許文献１には、蓄電池のエネルギー効率及び経済的効率を改善する目的で、蓄電池からの放電タイミングを制御する技術が記載されている。特許文献２には、売電タイミングを需要家Ｈにとって最適化するため、蓄電量、需要量予測、及び電力供給量予測に基づいて売電タイミングを決定する技術が記載されている。

国際公開第２０１６／１６６８３６ 国際公開第２０１７／１４５４６３

しかし、特許文献１及び２はいずれも、主に需要家Ｈからの視点で売買タイミングを制御するものであり、電力小売事業者の視点で電力の売買タイミングを最適化するものではなかった。

これに対し本発明は、電力小売事業者が電力の調達額を最適化する技術を提供する。

本開示の一態様によれば、発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を制御する制御装置を有するシステムを制御するコンピュータに、前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得するステップと、前記システムにおける消費電力量の、前記期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得するステップと、前記システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、前記期間における時間変化を示す価格変化を取得するステップと、前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化を用いて、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記調達価格を最適化するように、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定するステップと、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻に従って前記蓄電池からの放電を制御するよう、前記制御装置に指令するステップとを実行させるためのプログラムが提供される。

また、本開示の一態様によれば、発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を有するシステムを制御するコンピュータに、前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化、当該システムにおける消費電力量の、当該期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化、当該システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、当該期間における時間変化の予測を示す価格変化、及び前記蓄電池の残量から、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定するサーバに対し、当該期間の基準時における当該蓄電池の残量を送信するステップと、前記サーバから、当該蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を含む指令を受信するステップと、前記指令に従って前記蓄電池を制御するステップとを実行させるためのプログラムが提供される。

さらに、本開示の一態様によれば、発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を制御する制御装置を有するシステムの制御方法であって、前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得するステップと、前記システムにおける消費電力量の、前記期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得するステップと、前記システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、前記期間における時間変化の予測を示す価格変化を取得するステップと、前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化を用いて、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記調達価格を最適化するように、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定するステップと、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻に従って前記蓄電池からの放電を制御するよう、前記制御装置に指令するステップとを有する制御方法が提供される。

さらに、本開示の一態様によれば、発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を制御する制御装置を有する電力制御システムであって、前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得する第１取得手段と、前記電力制御システムにおける消費電力量の、前記期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得する第２取得手段と、前記電力制御システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、前記期間における時間変化の予測を示す価格変化を取得する第３取得手段と、前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化を用いて、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記調達価格を最適化するように、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定する決定手段と、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻に従って前記蓄電池からの放電を制御するよう、前記制御装置に指令する指令手段とを有する電力制御システムが提供される。

さらに、本開示の一態様によれば、発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を有するシステムを制御する制御装置であって、前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化、当該システムにおける消費電力量の、当該期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化、当該システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、当該期間における時間変化の予測を示す価格変化、及び前記蓄電池の残量から、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定するサーバに対し、当該期間の基準時における当該蓄電池の残量を送信する送信手段と、前記サーバから、当該蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を含む指令を受信する受信手段と、前記指令に従って前記蓄電池を制御する制御手段とを有する制御装置が提供される。

本発明によれば、電力小売事業者が電力の調達額を最適化する技術を提供することができる。

一実施形態に係る電力制御システムの概要を示す図。 電力制御システムの機能構成を例示する図。 サーバのハードウェア構成を例示する図。 電力制御システム１の動作を例示するシーケンスチャート。 従来技術に係る電力変化を例示する図。 不足電力量と調達価格との関係を例示する図。 一実施形態に係る電力制御を例示する図。 不足電力量及び調達価格を例示する図。 充放電スケジュールの制御を例示する表。

１…電力制御システム、１０…発電装置、２０…蓄電池、３０…電力負荷、４０…電力量計、５０…制御装置、５１…記憶手段、５２…送信手段、５３…受信手段、５４…制御手段、６０…サーバ、６１…記憶手段、６２…取得手段、６３…取得手段、６４…取得手段、６５…決定手段、６６…指令手段、６７…取得手段、９０…ネットワーク、６０１…ＣＰＵ、６０２…メモリ、６０３…ストレージ、６０４…通信ＩＦ

１．構成
図１は、一実施形態に係る電力制御システム１の概要を示す図である。電力制御システム１は、発電装置１０、蓄電池２０、電力負荷３０、電力量計４０、制御装置５０、及びサーバ６０を有する。これらのうち、発電装置１０、蓄電池２０、電力負荷３０、及び制御装置５０は、需要家Ｈに設置される。図面を簡単にするため図１では単一の需要家Ｈのみを図示しているが、電力制御システム１は複数の需要家Ｈを含んでもよい。また、各需要家Ｈには商用電源（図１では略）からの電力も供給される。商用電源からの電力は、電力小売事業者により販売（又は提供）される。サーバ６０は、需要家Ｈの制御装置５０とネットワーク９０を介して接続される。電力制御システム１において、サーバ６０からの指示に応じて制御装置５０が電力制御を行う。制御装置５０は、いわゆるＨＥＭＳ及びゲートウェイ機器の機能を有する。制御装置５０は、需要家Ｈ内の装置（発電装置１０、蓄電池２０、電力負荷３０、及び電力量計４０）に指示を送ったり、これらの装置から応答やデータを受け付けたりする制御を行う。また、制御装置５０は、サーバ６０等の外部装置から指示を受け付けたり、外部装置にデータ又は要求を送信したりする制御を行う。一例として、制御装置５０の機能には、例えば、電力量計４０から電力量データの入力を受け付け、受け付けた電力データを記録又はサーバ６０等の外部装置に送信する機能が含まれる。

発電装置１０は、発電を行う装置である。一例において、発電装置１０は、自然エネルギーを用いて発電を行う装置、具体的には太陽光発電装置である。蓄電池２０は、発電装置１０又は商用電源から供給された電力を用いて充電され、蓄えた電力を必要に応じて放電する装置である。一例において、蓄電池２０は据置型である。あるいは、電気自動車のバッテリーが蓄電池２０として用いられてもよい。電力負荷３０は、需要家Ｈにおいて電力を消費する装置であり、家電製品、冷暖房装置、及び照明装置等を含む。電力量計４０は、買電及び売電に係る電力量を計測する装置である。この例において、電力量計４０は、いわゆる買電メーター及び売電メーターの機能を含む。なお、図示は省略したが、電力制御システム１は、発電装置１０の発電量を計測する電力量計、及び蓄電池２０の充放電量を計測する電力量計を有する。制御装置５０は、その需要家Ｈにおいて発電装置１０、蓄電池２０、電力負荷３０、及び電力量計４０に関する制御を行う。

図２は、電力制御システム１の機能構成を例示する図である。電力制御システム１は、記憶手段６１、取得手段６２、取得手段６３、取得手段６４、決定手段６５、指令手段６６、取得手段６７、記憶手段５１、送信手段５２、受信手段５３、及び制御手段５４を有する。これらの機能要素のうち、記憶手段６１、取得手段６２、取得手段６３、取得手段６４、決定手段６５、指令手段６６、及び取得手段６７はサーバ６０に実装される。記憶手段５１、送信手段５２、受信手段５３、及び制御手段５４は制御装置５０に実装される。

サーバ６０において、取得手段６２（第１取得手段の一例）は、需要家Ｈにおける予測発電量を取得する。より詳細には、取得手段６２は、発電装置１０における発電量の、あらかじめ決められた期間（以下「特定期間」という）における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得する。特定期間とは予測の単位となる期間であり、一例においては翌日０時から２４時までの２４時間である。取得手段６２は、例えば、所定のタイミングで制御装置５０に対し予測発電量のデータの送信を要求し、この要求に対する応答として送信されたデータを取得する。あるいは、制御装置５０が所定のタイミングで定期的に予測発電量のデータの送信をサーバ６０に送信し、サーバ６０はこのデータを記憶手段６１に記憶しておく。取得手段６２は、記憶手段６１に記憶されているデータから予測発電量を取得してもよい。

取得手段６３（第２取得手段の一例）は、需要家Ｈにおける予測消費電力量を取得する。より詳細には、取得手段６３は、需要家Ｈにおける消費電力量の、特定期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得する。需要家Ｈにおける消費電力量とは、例えば電力負荷３０により消費される電力量である。取得手段６３は、例えば、所定のタイミングで制御装置５０に対し予測消費電力量のデータの送信を要求し、この要求に対する応答として送信されたデータを取得する。あるいは、制御装置５０が所定のタイミングで定期的に予測消費電力量のデータの送信をサーバ６０に送信し、サーバ６０はこのデータを記憶手段６１に記憶しておく。取得手段６３は、記憶手段６１に記憶されているデータから予測消費電力量を取得してもよい。

取得手段６４（第３取得手段の一例）は、電力小売事業者が電力を調達する調達価格を取得する。ここでいう調達価格は、確定値であってもよいし、予測値であってもよい。より詳細には、取得手段６４は、需要家Ｈに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、特定期間における時間変化を示す価格変化（前述のとおり、この価格変化は確定したものであっても予測されたものであってもよい）を取得する。電力小売事業者は、例えば発電及び送電を行う事業者から電力を調達する。電力小売事業者と発電又は送電を行う事業者とは、同じであってもよいしそれぞれ異なっていてもよい。

決定手段６５は、取得手段６２、取得手段６３、及び取得手段６４により取得された情報を用いて、蓄電池２０の充放電スケジュール（例えば放電タイミング）を決定する。より詳細には、決定手段６５は、予測発電量変化、予測消費電力量変化、及び価格変化を用いて、発電量が消費電力量を下回る時間帯における調達価格を最適化するように、蓄電池２０の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定する。ここで、決定手段６５は、所定のイベントを契機として放電タイミングを決定する。所定のイベントは、例えば、予測発電量変化、予測消費電力量変化、価格変化、及び残量情報が揃い、かつ、あらかじめ決められた時刻（例えば毎日午前０時）が到達したというイベントである。

指令手段６６は、決定手段６５により決定された、放電開始時刻及び放電終了時刻に従って蓄電池からの放電を制御するよう、制御装置５０に指令する。すなわち、指令手段６６は、放電開始時刻及び放電終了時刻を含む指令を制御装置５０に送信する。記憶手段６１は、各種のデータを記憶する。取得手段６７は、制御装置５０から、蓄電池２０の残量を示す情報（以下「残量情報」という）を取得すなわち受信する。この例において、残量情報は制御装置５０から取得されるものであり蓄電池２０の実測値を示す情報である。しかし、残量情報は、蓄電池２０の残量の予測値であってもよい。この場合において、取得手段６７は、制御装置５０以外の装置（例えば、サーバ６０自身）から残量情報（予測値）を取得してもよい。

制御装置５０において、記憶手段５１は各種のデータを記憶する。送信手段５２は、蓄電池２０の残量（その時点において今後供給可能な電力量）をサーバ６０に送信する。送信手段５２は、任意のタイミングで、発電量、買電量、売電量、及び消費電力量のうち少なくとも１種のデータをサーバ６０に送信してもよい。「任意のタイミング」とは、例えば充放電スケジュールの決定前のタイミングである。発電量は、発電装置１０の電力量計（図示略）から得られる。買電量及び売電量は電力量計４０から得られる。消費電力量は、例えば、買電量及び発電量の和から売電量を減算することにより得られる。なお、消費電力量の計算はこれに限られず、買電量、発電量、及び蓄電池からの放電量を考慮して、所定の計算式を用いて計算されるものであれば具体的な計算式はどのようなものであってもよい。受信手段５３は、サーバ６０から、蓄電池２０の放電開始時刻及び放電終了時刻を含む指令を受信する。制御手段５４は、サーバ６０からの指令に従って、蓄電池２０の放電を制御する。

図３は、サーバ６０のハードウェア構成を例示する図である。サーバ６０は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）６０１、メモリ６０２、ストレージ６０３、及び通信ＩＦ（Interface）６０４を有するコンピュータ装置である。ＣＰＵ６０１は、プログラムを実行して各種の演算を行い、サーバ６０の他のハードウェア要素を制御する制御装置である。メモリ６０２は、ＣＰＵ６０１がプログラムを実行する際のワークエリアとして機能する主記憶装置である。ストレージ６０３は、各種のプログラム及びデータを記憶する不揮発性の補助記憶装置である。通信ＩＦ６０４は、所定の通信規格（例えばイーサネット（登録商標））に従って他の装置と通信する通信装置である。

この例において、ストレージ６０３は、コンピュータ装置を電力制御システム１におけるサーバ６０として機能させるためのプログラム（以下「サーバプログラム」という）を記憶する。ＣＰＵ６０１がサーバプログラムを実行することにより、コンピュータ装置に図２の機能が実装される。ＣＰＵ６０１がサーバプログラムを実行している状態において、メモリ６０２及びストレージ６０３の少なくとも一方が記憶手段６１の一例である。また、ＣＰＵ６０１が、取得手段６２、取得手段６３、取得手段６４、決定手段６５、指令手段６６、及び取得手段６７の一例である。

詳細な図示は省略するが、制御装置５０は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、及び通信ＩＦを含むマイクロコンピュータを含む。このストレージは、マイクロコンピュータを電力制御システム１における制御装置５０として機能させるためのプログラム（以下「制御プログラム」という）を記憶している。プロセッサが制御プログラムを実行することにより、マイクロコンピュータに図２の機能が実装される。プロセッサが制御プログラムを実行している状態において、メモリ及びストレージの少なくとも一方が記憶手段５１の一例である。通信ＩＦが送信手段５２及び受信手段５３の一例である。プロセッサが制御手段５４の一例である。

２．動作
図４は、電力制御システム１の一実施形態に係る動作を例示するシーケンスチャートである。図４のシーケンスは、例えば、所定のイベントが発生したことを契機として開始される。図４のシーケンスを開始させるイベントは、例えば、所定の時刻が到達したというイベントである。なお以下において、取得手段６２等の機能要素を処理の主体として記載するが、これは、サーバプログラム等のプログラムを実行しているＣＰＵ６０１等のハードウェア要素が、他のハードウェア要素と協働して処理を実行することを意味する。

図４の処理に先立って、サーバ６０は、電力制御システム１に含まれる複数の需要家Ｈのうち、対象となる需要家（以下「対象需要家」という）を決める。対象需要家は、所定の規則に従って１軒ずつ順番に決められる。

ステップＳ１０１において、取得手段６２は、対象需要家の予測発電量を取得する。詳細には例えば以下のとおりである。取得手段６２は、まず、発電量を規定するパラメータを取得する。発電量を規定するパラメータとしては、例えば、日射量及び発電装置１０の特性（損失係数やシステム容量など）が用いられる。具体的には、取得手段６２は、外部のサーバ装置（例えば、気象予報を提供する事業者又は機関が運営するサーバ）から、明日の０時から２４時までの２４時間（これは「特定期間」の一例である）分の気象予報（より詳細には予測日射量）のデータ（以下「気象データ」という）を取得する。気象データは、例えば、日本各地の代表地点における予測日射量の経時変化を示すデータを含む。取得手段６２は、これらのパラメータを所定の計算式に当てはめ、予測発電量の経時変化を計算する。取得手段６２は、この計算により得られた予測発電量を記憶手段６１に記憶する。なお、予測発電量の計算において、取得手段６２は、過去の予測発電量と実際の発電量とを参照し、その対比結果（比率等）を踏まえて予測ロジック（計算式又は係数）にフィードバックをかけてもよい。

ステップＳ１０２において、取得手段６３は、対象需要家の予測消費電力量を取得する。詳細には例えば以下のとおりである。取得手段６２は、消費電力量を規定するパラメータを取得する。消費電力量を規定するパラメータとしては、例えば、気象情報（予測気温）、対象需要家における家族構成、電力負荷３０の合計消費電力量、及び季節要因が用いられる。記憶手段６１は、需要家Ｈに関する情報を記録したデータベースを記憶しており、取得手段６３は、このデータベースから対象需要家における家族構成及び合計消費電力量のデータを得る。取得手段６３は、これらのパラメータを所定の計算式に当てはめ、予測消費電力量の経時変化を計算する。取得手段６３は、この計算により得られた予測消費電力量を記憶手段６１に記憶する。

ステップＳ１０３において、取得手段６４は、電力の調達価格を取得する。調達価格のデータ（以下「調達価格データ」という）は、例えば、電力の取引情報（又はその予測値）を提供する事業者又は機関から提供される。一例において、電力の調達価格は、日本卸電力取引所（Japan Electric Power Exchange，ＪＥＰＸ）から所定の時刻に提供される、翌日１日の価格変化の確定値である。調達価格データは、例えば、電力の単価［円／ｋＷｈ］の経時変化を示す。一例において、調達価格データは、所定の単位期間（例えば３０分間）毎の価格変化を表す。取得手段６４は、調達価格データを記憶手段６１に記憶する。

なお、ある機関から提供される調達価格データの周期が電力制御システム１における制御の周期と一致していない場合、取得手段６４は、複数の機関から、それぞれ、調達価格データを取得してもよい。この場合において、複数の機関から取得される調達価格データは、確定値と予測値とが混在していてもよい。例えば、電力制御システム１において、毎日０時にその日の４時～翌日４時の充放電スケジュールが決定されるところ、機関Ｘから毎日所定時刻に提供される調達価格データが翌日０時～２４時の価格変化（確定値）を示すものであった場合、取得手段６４は、機関Ｘとは別の機関Ｙから、翌日０時～４時の調達価格データ（予測値）を取得してもよい。

サーバ６０は、対象需要家を順番に変更しつつ、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の処理を繰り返し実行する。こうして、電力制御システム１に属する全ての需要家Ｈについて、予測発電量、予測消費電力量、及び調達価格データのセットが準備される。

ステップＳ１０４において、需要家Ｈの制御装置５０の送信手段５２は、蓄電池２０の残量情報をサーバ６０に送信する。ステップＳ１０４の処理は、所定のイベントが発生したことを契機として行われる。このイベントは、例えば、所定の基準時（例えば、毎日午前０時）が到達したというイベントである。残量情報は、送信元である制御装置５０（又は需要家Ｈ）の識別情報を含む。

制御装置５０から残量情報を受けると、サーバ６０の決定手段６５は、その需要家Ｈにおける蓄電池２０の充放電スケジュール（放電タイミング）を決定する（ステップＳ１０５）。一例において、決定手段６５は、調達価格データを参照し、各単位期間の価格を高い方から順位付けする。決定手段６５は、この順位に従って（すなわち価格が高い期間から順に）放電を行うよう、放電タイミングを決定する。別の例において、決定手段６５は、調達価格データを参照し、各単位期間の価格を安い方から順位付けする。決定手段６５は、所定の時間帯（例えば、２１時～翌３時）において、この順位に従って（すなわち価格の安い期間から順に）充電を行うよう、充電タイミングを決定する。さらに、決定手段６５は、充電期間（充電時間帯）以外の時間帯において放電を行うよう、放電タイミングを決定する。さらに別の例において、決定手段６５は、所定の時間帯が経過した後（例えば３時以降）、余剰電力が生じるまでの間において、順位の低い期間から順に（すなわち価格の高い期間から順に）放電を行うよう、放電タイミングを決定する。上記いずれかの場合において、決定手段６５は、充電時の（平均）価格と放電時の（平均）価格との比が蓄電池２０の充放電効率未満となるよう、すなわち、
｛（充電時価格）／（放電時価格）｝＜（充放電効率）
となるよう、充電時又は放電時の価格に基づいて充放電スケジュールを制限してもよい。

また、決定手段６５は、まず残量情報から放電量を決定してもよい。この場合において、決定手段６５は、この放電量の電力を蓄電池２０から放電させ、かつ調達額を最適化するように、蓄電池２０の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定する。なお、決定手段６５は、残量情報から（放電量の決定を経ずに）放電開始時刻を決定してもよい。例えば、決定手段６５は、残量情報により示される残量がしきい値以下であった場合には、蓄電池２０の放電をしないことを決定してもよい。このように、「放電タイミングの決定」には「放電をしないことの決定」も含まれる。蓄電池２０の放電タイミングは、電力小売事業者が商用電源から電力を調達するコストを最小化することを目的として決定される。以下、本実施形態における電力制御について、従来技術と対比しつつ説明する。

図５は、従来技術に係る電力変化を例示する図である。ここでは、ある日の０時から２４時まで、発電量及び消費電力量を示す。この例では、まず発電した電力は、需要家Ｈにおける消費（自家消費）を最優先とする。発電量が消費電力量を上回っている時間帯（図５の例では８時頃から１６時頃まで）において、発電量のうち消費電力量を超えた分（余剰電力）については、電力小売事業者等に売却（売電）される。発電量が消費電力量を下回っている時間帯（図５の例では０時から８時頃まで及び１６時頃から２４時まで）において、消費電力量のうち発電量では足りない分（不足電力量）については、電力小売事業者等から購入（買電）する。

図６は、不足電力量と調達価格との関係を例示する図である。ここでは、図５の例の発電量及び消費電力量を元に、１２時から２４時までの不足電力量と調達価格との関係を示す。時刻Ｔｔ（１６時頃）までは発電量が消費電力量を上回っており、買電は不要である。時刻Ｔｔ以降、発電量が消費電力量を下回り、買電が必要となる。図５の例では、電力の調達価格については全く考慮されていなかった。時刻Ｔｔ以降、買電が必要となるが、この例では２０時から２４時頃までは調達価格が比較的高く、この時間帯に買電すると電力の調達コストがかさみ、ひいてはユーザ（需要家Ｈ）に不利益を与える可能性がある。本実施形態においてはこの問題に対処する。

図７は、本実施形態に係る電力制御を例示する図である。本実施形態においては、以下の基本指針の下で制御が行われる。
（ア）余剰電力は蓄電池２０の充電（最大充電）を最優先とする。
（イ）余剰電力は売電を第２優先とする。
（ウ）不足電力は所定の制約条件の下、調達額を最小化することを最優先とする。

本実施形態において、指針（ア）及び（イ）に関して、制御装置５０は、発電量が消費電力量を上回ると、余剰電力を蓄電池２０に供給し、蓄電池２０を充電する。図７の例では、８時頃から１３時頃まで蓄電池２０が充電される。蓄電池２０が最大まで充電されると、制御装置５０は余剰電力を売電する。図７の例では、１３時頃から１６時頃まで余剰電力が売電される。

図８は、不足電力量及び調達価格を例示する図である。指針（ウ）に関し、単位時間当たりの調達額は次式（１）で計算される。
調達額（単位時間額）＝調達価格（単価）×調達量 …（１）
なお、蓄電池２０の単位時間当たりの電力供給能力が単位時間当たりの不足電力量を上回っている間は、調達量＝不足電力量である。単位時間当たりの不足電力量が蓄電池２０の単位時間当たりの電力供給能力を上回っている場合、調達量＝蓄電池２０の単位時間当たりの電力供給能力である。

図８の例では、２０時～２４時頃の調達価格が相対的に高い。定性的には、この時間帯に買電をせずに蓄電池２０の電力を用いれば調達額の総額を抑制できるはずである。決定手段６５は、所定の数学的アルゴリズムに従って、蓄電池２０の放電量（供給可能な電力量）を最大限利用して電力調達額の総額を最小化する問題を解く。このとき、決定手段６５は、制約条件をいくつか考慮してもよい。ここで考慮される制約条件としては、例えば次の（ａ）～（ｄ）がある。（ａ）蓄電池２０の連続放電時間を、最低Ｘ分とする。放電／非放電の切り替えが短時間で繰り返されることを避けるためである。（ｂ）単位期間（例えば２４時間）当たりオンオフの切り替え回数をＹ回以下とする。これも放電／非放電の切り替えが短時間で繰り返されることを避けるためである。（ｃ）発電量が消費電力量を下回ってから所定の時間が経過するまで、又は単位時間当たりの不足電力量が所定の値に達するまでは、蓄電池２０からの放電を開始しない。電力不足の状態が安定していないうちに蓄電池２０からの放電を開始すると放電／非放電の切り替えが短時間で繰り返され可能性があるためである。（ｄ）蓄電池２０の残量がしきい値（例えば２０％）を下回らないようにする。長時間、完全放電状態（残量０％）となることで蓄電池２０が劣化してしまうことを防ぐためである。

再び図４を参照する。放電タイミングを決定すると、指令手段６６は、残量情報の送信元である制御装置５０に対して指令を送信する（ステップＳ１０６）。この指令は、蓄電池２０の放電／非放電の切り替えタイミング（放電開始時刻及び終了時刻）を示す。制御装置５０の受信手段５３は、この指令を受信する。制御手段５４は、受信した指令に従って蓄電池２０の放電／非放電を切り替える制御を行う（ステップＳ１０７）。

図９は、充放電スケジュールの制御を例示する表を示す。ここでは図面サイズの制限上、便宜的に１５時～２２時までの時間帯のみを、１時間単位で考える。この表において、「時間帯」の項目に記載されている時刻は、その時間帯（単位期間）の始期を示す。例えば、「１６：００」の列のデータは、１６：００～１７：００の１時間における値を示す。調達価格及び不足電力量は、表に記載のとおりである。「比較例」は、本実施形態に係る充放電スケジュールの制御を行わない仮想的な例、より詳細には、需要家Ｈにおいて電力の不足が発生するとまずは蓄電池２０から放電を行う例を示す。「実施例」は、本実施形態に係る充放電スケジュールの制御を行う仮想的な例を示す。この例においては、比較例及び実施例のいずれにおいても、１６：００時点の蓄電量（蓄電池２０の残量）が４．０ｋＷｈである。また、比較例及び実施例のいずれにおいても、１６：００から電力の不足が発生する。

比較例において、電力の不足が生じると直ちに蓄電池２０から放電が行われる。詳細には、１６：００～１７：００に０．５ｋＷｈ、１７：００～１８：００に２．０ｋＷｈ、及び１８：００～１９：００に１．５ｋＷｈの電力が放電され、この時点で蓄電池２０の残量はゼロとなる。１９：００以降は買電により電力を調達する。１９：００～２２：００における調達額（総額）は９３．５円である。

実施例においては、各単位期間に対し、調達価格の高い順に優先順位が付けられる。この例では、
（第１位）２０：００～２１：００
（第２位）２１：００～２２：００
（第３位）１９：００～２０：００
（第４位）１６：００～１７：００
（以下省略）
である。決定手段６５は、まず２０：００～２１：００に１．５ｋＷｈを放電することを決定する。この時点で蓄電池２０の残量は２．５ｋＷｈである。次に、決定手段６５は、２１：００～２２：００に１．０ｋＷｈを放電することを決定する。この時点で蓄電池２０の残量は１．５ｋＷｈである。さらに、決定手段６５は、１９：００～２０：００に１．０ｋＷｈを放電することを決定する。この時点で蓄電池２０の残量は０．５ｋＷｈである。さらに、決定手段６５は、１６：００～１７：００に０．５ｋＷｈを放電することを決定する。この時点で蓄電池２０の残量はゼロとなる。この結果、蓄電池２０の放電が行われるタイミングは、１６：００～１７：００及び１９：００～２２：００と決定される。このスケジュールに従うと、１６：００～２２：００における調達額（総額）は４４．０円である。すなわち、実施例は比較例と比較して４９．５円分の調達額削減効果を有する。

３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

蓄電池２０の充放電スケジュールの決定方法は実施形態において例示したものに限定されない。例えば、蓄電池２０の充電は、蓄電池２０の残量がしきい値を下回ったタイミングで開始されてもよい。あるいは、蓄電池２０の充電は、余剰電力量がしきい値を上回ったタイミングで開始されてもよい。また、蓄電池２０の充電は、蓄電池２０の残量がしきい値を上回ったタイミングで終了してもよい。この例によれば、満充電しないことで蓄電池２０の劣化を抑制することができる。あるいは、蓄電池２０の充電は、商用電力の調達価格がしきい値を上回ったタイミングで終了してもよい。さらにあるいは、蓄電池の充電は、調達価格がしきい値を下回ったタイミング（例えば夜間において調達価格が安い時間帯など）で開始されてもよい。これらの条件は組み合わせて適用されてもよい。例えば、１日中曇りの日など、特定期間の間一貫して発電量が消費電力量を下回っている場合、制御手段５４は、発電量が消費電力量を下回っていても相対的に調達価格の低い時間帯に、蓄電池２０を充電してもよい。この例によれば、発電量が不足していても、調達価格の高い時間帯に買電をする必要がなくなるので、総合的に見れば調達コストを低減できる場合がある。この場合において、制御手段５４は、蓄電池２０の電力を使用することによる買電量の減少分を考慮して、発電量が消費電力量を下回っていても蓄電池２０を充電するか、蓄電池２０を充電せず買電を継続するか判断してもよい。

蓄電池２０の充放電スケジュールを決定するに際し、決定手段６５は、ある期間における調達価格を最適化してもよい。ここで、調達価格の最適化とは、例えば、調達価格の高い時間帯に蓄電池２０から放電し、調達価格が安い時間帯に買電することで、調達価格が相対的に安い時間帯を選んで買電することをいう。

実施形態においては、放電タイミングを示す指令が、制御装置５０から受信した残量情報の応答としてサーバ６０から送信される例を説明した。この指令は、残量情報の応答として送信されることに代えて、又は加えて、制御装置５０からの要求に応じて、又はサーバ６０から自発的に送信されてもよい。例えば、放電タイミングの決定は、以下の（ｉ）～（ｎ）の少なくともいずれか１つに応じて行われてもよい。（ｉ）予測と実測との差が所定値より大きくなった場合。一例としては、予測気温と実際の気温との差が所定値よりも大きくなった場合。（ｊ）予想調達価格の変化が所定値よりも大きくなった場合。一例としては、２４時間前の予測では単価１０円だったところ、２時間前の予測では倍の単価２０円を超えていた場合。（ｋ）季節に応じて決められるタイミング。例えば、夏期は１２時間おきに１日２回で、冬期は４時間おきに１日２回など。（ｌ）調達価格又はパラメータの変化の蓄積から学習した結果に応じたタイミング。例えば、冬期は１日当たりの回数を増やすなど。（ｍ）発電量を規定するパラメータ（例えば、予想気温）が更新又は追加された場合。（ｎ）毎日決まった時刻。なお、残量情報が用いられない場合、サーバ６０は、前日の気象情報等から蓄電池２０の残量を推定してもよいし、蓄電池２０が満充電されている等の所定の充電状態を仮定してもよい。

電力制御システム１における機能要素とハードウェア要素との対応関係は実施形態において例示したものに限定されない。例えば、実施形態においてサーバ６０の機能として説明したものの一部を、制御装置５０に実装してもよい。あるいは、実施形態においてサーバ６０の機能として説明したものの一部を、ネットワーク上の他の装置に実装してもよい。一例として、サーバ６０と通信を行う装置が、制御装置５０（ＨＥＭＳ）から発電量データを取得し、外部サービスを提供する装置から気象情報（予測値）を取得し、これらの情報を用いて発電量の予測を行ってもよい。サーバ６０は、この装置から予測発電量を取得する。別の例として、サーバ６０と通信を行う装置が、制御装置５０（ＨＥＭＳ）から消費電力量データ（又は、買電量、発電量、及び売電量のデータ）を取得し、外部サービスを提供する装置から気象情報（予測値）を取得し、これらの情報を用いて消費電力量の予測を行ってもよい。サーバ６０は、この装置から予測消費電力量を取得する。

実施形態において例示した各種のプログラムは、それぞれ、インターネット等のネットワークを介したダウンロードにより提供されてもよいし、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録された状態で提供されてもよい。

Claims (12)

1. 発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を制御する制御装置を有するシステムを制御するコンピュータに、
   前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得するステップと、
   前記システムにおける消費電力量の、前記期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得するステップと、
   前記システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、前記期間における時間変化を示す価格変化を取得するステップと、
   前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化を用いて、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記調達価格を、コストを抑えるために最適化するように、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定するステップと、
   前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻に従って前記蓄電池からの放電を制御するよう、前記制御装置に指令するステップと
   を実行させるためのプログラム。
2. 前記価格変化は、前記調達価格の単位期間毎の変化を示し、
   前記決定するステップにおいて、前記調達価格が高い単位期間から順に放電を行うよう、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項１に記載のプログラム。
3. 前記価格変化は、前記調達価格の単位期間毎の変化を示し、
   前記決定するステップにおいて、前記調達価格が低い単位期間から順に充電を行うよう充電期間を決定し、当該充電期間以外の期間において放電を行うよう、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項１に記載のプログラム。
4. 前記価格変化は、前記調達価格の単位期間毎の変化を示し、
   前記決定するステップにおいて、所定の時間帯が経過した後、前記発電装置による前記発電量が前記電力負荷による前記消費電力量を上回るまでの間において、前記調達価格が高い期間から順に放電を行うよう、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項１に記載のプログラム。
5. 前記決定するステップにおいて、充電時の価格と放電時の価格との比が前記蓄電池の充放電効率以下となるよう、前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載のプログラム。
6. 前記期間の基準時における前記蓄電池の残量を取得するステップと、
   前記残量に基づいて前記期間における前記蓄電池の放電量を決定するステップと
   を有し、
   前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定するステップにおいて、前記決定された放電量の電力を前記蓄電池から放電させ、かつ前記調達価格を最適化するように、前記蓄電池の前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプログラム。
7. 前記期間の基準時における前記蓄電池の残量を取得するステップを有し、
   前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定するステップにおいて、前記残量に基づいて当該放電開始時刻及び前記放電終了時刻が決定される
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプログラム。
8. 前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定するステップにおいて、前記期間のうち、前記期間における前記調達価格を最適化するように、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記蓄電池の前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプログラム。
9. 前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定するステップにおいて、前記期間のうち、前記発電量が前記消費電力量を上回っている時間帯において、前記蓄電池を最大充電するように、前記蓄電池の前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻を決定する
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプログラム。
10. 前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化のうち少なくともいずれか１つを用いて前記蓄電池の充電タイミングを決定するステップ
    を有する請求項１に記載のプログラム。
11. 発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を制御する制御装置を有するシステムの制御方法であって、
    前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得するステップと、
    前記システムにおける消費電力量の、前記期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得するステップと、
    前記システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、前記期間における時間変化の予測を示す価格変化を取得するステップと、
    前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化を用いて、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記調達価格を、コストを抑えるために最適化するように、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定するステップと、
    前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻に従って前記蓄電池からの放電を制御するよう、前記制御装置に指令するステップと
    を有する制御方法。
12. 発電装置、蓄電池、電力負荷、並びに当該発電装置、当該蓄電池、及び当該電力負荷を制御する制御装置を有する電力制御システムであって、
    前記発電装置における発電量の、あらかじめ決められた期間における時間変化の予測を示す予測発電量変化を取得する第１取得手段と、
    前記電力制御システムにおける消費電力量の、前記期間における時間変化の予測を示す予測消費電力量変化を取得する第２取得手段と、
    前記電力制御システムに対して電力を販売する小売事業者が電力を調達する際の調達価格の、前記期間における時間変化の予測を示す価格変化を取得する第３取得手段と、
    前記予測発電量変化、前記予測消費電力量変化、及び前記価格変化を用いて、前記発電量が前記消費電力量を下回る時間帯における前記調達価格を、コストを抑えるために最適化するように、前記蓄電池の放電開始時刻及び放電終了時刻を決定する決定手段と、
    前記放電開始時刻及び前記放電終了時刻に従って前記蓄電池からの放電を制御するよう、前記制御装置に指令する指令手段と
    を有する電力制御システム。

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