JP7354726B2 - ネガワット取引支援装置およびネガワット取引方法 - Google Patents

Description

本発明はネガワット取引支援装置およびネガワット取引方法に関し、詳細には、バーチャルパワープラントを実現するためのネガワット取引支援装置およびネガワット取引方法に関する。

従来の電力網は、火力発電所や水力発電所などの大型の発電所で発電した電力を、電気の需要家である企業や家庭に供給する形態をとるのが一般的であった。近年、従来の電力網に代わる電力網として、バーチャルパワープラント（ＶＰＰ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ）を用いた電力網が注目されている。バーチャルパワープラントは、太陽光発電、蓄電池、電気自動車、ネガワット（節電した電力）といった広く普及したエネルギーリソース（分散型のエネルギーリソース）を活用すべく、ＩｏＴを駆使した高度なエネルギーマネジメント技術によって分散型のエネルギーリソースを遠隔・統合制御し、あたかも１つの発電所のような機能を実現するものである。

近年、バーチャルパワープラントの分散型のエネルギーリソースのひとつであるネガワット取引のための技術は、バーチャルパワープラントの要素技術として普及が期待されている。

ここで、バーチャルパワープラントとは、電力系統に直接接続されている発電設備や蓄電設備等の分散型エネルギーリソースの保有者または第三者が、当該分散型エネルギーリソースを制御することで発電所と同等の機能を提供することをいう。バーチャルパワープラントは、例えば、リソースアグリゲーターやアグリゲーションコーディネーター等によって構成される。

リソースアグリゲーターとは、需要家とバーチャルパワープラントサービス契約を直接締結して電力リソースの制御を行う事業者のことをいう。アグリゲーションコーディネーターとは、リソースアグリゲーターが制御した電力を束ね、一般送配電事業者や小売電気事業者と直接電力取引を行う事業者をいう。また、ネガワット取引とは、送配電事業者やリソースアグリゲーター等の要請に応じた電力の需要削減量の取引を言う。

一方、需要家には、受電電力が契約電力閾値以下の電力になるように受電電力を調整する受電電力調整設備を有する需要家（以下、「受電電力調整需要家」とも称する。）が存在する。受電電力調整設備とは、蓄電池システム、自家発電設備などの常用発電設備やデマンドコントローラを用い、受電電力調整需要家の負荷が増大したときに常用発電設備から受電電力調整需要家の負荷に電力を供給して受電電力を契約電力閾値以下の電力に調整する設備である。

デマンドコントローラを用いた設備では、受電電力調整需要家の負荷が増大したときに、デマンドコントローラにより受電電力調整需要家内の負荷を選択遮断して受電電力を契約電力閾値以下の電力になるようにしている。

例えば、常用発電設備として蓄電池システムを有する受電電力調整需要家では、受電電力のピークカットを目的とし、受電電力に応じて蓄電池システムの充放電電力を自動的に調整している。

特開２０１８－１６０９４９号公報

このような常用発電設備は、通常、自律制御であり、外部からの制御指令を受け付ける構成とはなっていない。そのため、既設の常用発電設備をネガワット取引に利用するためには、外部から通信手段を経由して受電電力の目標値を変更できるように制御装置の改造または取替が必要になる。

しかしながら、ＰＣＳ等の制御装置の改造にあたっては、メーカーや機器毎に改造仕様が異なるため多額の費用が掛かることが想定されるとともに、標準仕様で製作された装置の場合には非標準品扱いの機器となってしまうことが懸念される。

そこで、近年、こうした受電電力調整需要家の既設の常用発電設備を改造したり取替えたりすることなくネガワット取引を実現するネガワット取引支援装置の研究が行われている。

例えば、特許文献１には、受電点の受電電力（以下、「受電点電力」とも称する。）を監視し、受電点電力が所定の閾値（負荷追従閾値）を超えないように蓄電池を放電して負荷に電力を供給する負荷追従機能を備えた蓄電池システムにおいて、受電電力の見かけ上の値を調整して蓄電池システムに入力することで、ネガワット取引を実現するネガワット取引支援装置が開示されている。

このネガワット取引支援装置は、ネガワット取引のトリガとなるデマンドレスポンスを指示する指令（デマンドレスポンス指令）に含まれる受電電力の削減量に応じた値を実際の受電電力に加算した仮想受電電力を蓄電池システムに入力する。蓄電地システムは、仮想受電電力が負荷追従閾値を超えないように蓄電池を放電して負荷に電力を供給する。これにより、デマンドレスポンス指令に応じて受電電力を削減することが可能となる。

しかしながら、真夏や真冬などの日頃から受電電力が負荷追従閾値を超えているような場合、ネガワット取引をするために算出される仮想受電電力が元の受電電力より小さくなることがある。この場合、ＰＣＳ側で本来は負荷追従閾値を超える分の電力を放電し、契約電力超過を防ぐはずが、仮想受電電力がかさ下げされたために十分な放電ができず、契約電力を超過する可能性がある。契約電力の超過は、受電電力調整需要家にとっては避けるべきことである。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、契約電力に対して負荷が大きいにもかかわらず、蓄電池の十分な放電ができずに契約電力を超過することを防止して安全にネガワット取引を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引支援装置は、受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷に対して、前記外部からの電力とは別に電力を供給可能な補助電力源と、前記受電点における受電電力の値を入力とし、前記受電電力の値が所定の閾値を超えないように、前記補助電力源の出力電力の値を制御する制御装置とを備えた常用発電設備に接続可能なネガワット取引支援装置であって、ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令に基づいて、前記受電電力の目標値を取得する目標値取得部と、前記所定の閾値から前記受電電力の目標値を差し引くことによってバイアス値を算出するバイアス値算出部と、前記バイアス値が０以上の場合は当該バイアス値を出力し、前記バイアス値が０未満の場合は０を出力するバイアス値調整部と、前記バイアス値調整部から出力された値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記常用発電設備の前記制御装置に入力する仮想受電電力算出部とを有することを特徴とする。

第１の実施形態に係るネガワット取引支援装置１００を既存の蓄電池システム１に組み込んだネガワット取引装置１００の構成を示す図である。 蓄電池システム１の動作を説明するための図である。 蓄電池システム１の動作を説明するための図である。 蓄電池システム１の動作を説明するための図である。 第１の実施形態に係るネガワット取引装置１００の動作を説明するための図である。 比較のための装置の動作を説明するための図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

［１］本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引支援装置（３）は、受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷（２）に対して、前記外部からの電力とは別に電力を供給可能な補助電力源（１２）と、前記受電点における受電電力の値を入力とし、前記受電電力の値が所定の閾値を超えないように、前記補助電力源（１２）の出力電力の値を制御する制御装置（１０）とを備えた常用発電設備（１）に接続可能なネガワット取引支援装置（３）であって、ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令に基づいて、前記受電電力の目標値を取得する目標値取得部（３２）と、前記所定の閾値から前記受電電力の目標値を差し引くことによってバイアス値を算出するバイアス値算出部（３３）と、前記バイアス値を０以上に調整して出力するバイアス値調整部（３９）と、前記バイアス値調整部から出力された値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記常用発電設備の前記制御装置に入力する仮想受電電力算出部（３５）とを有することを特徴とする。

［２］上記［１］のネガワット取引支援装置において、前記バイアス値調整部は、前記バイアス値が０以上の場合は当該バイアス値を出力し、前記バイアス値が０未満の場合は０を出力してもよい。

［３］上記［１］または［２］のネガワット取引支援装置において、前記デマンドレスポンス指令は、受電電力の削減量を指定した削減量指定値を含み、前記目標値取得部は、前記削減量指定値をベースラインから差し引くことにより、前記受電電力の目標値を取得してもよい。

［４］本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引支援方法は、受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷に対して、前記外部からの電力とは別に電力を供給可能な補助電力源と、前記受電点における受電電力の値を入力とし、前記受電電力の値が所定の閾値を超えないように、前記補助電力源の出力電力の値を制御する制御装置とを備えた常用発電設備を用いたネガワット取引を支援するネガワット取引支援方法であって、ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令に基づいて、前記受電電力の目標値を取得する第１ステップと、前記所定の閾値から前記受電電力の目標値を差し引くことによってバイアス値を算出する第２ステップと、前記バイアス値が０以上の場合は当該バイアス値を出力し、前記バイアス値が０未満の場合は０を出力する第３ステップと、前記第３ステップにおいて出力された値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記常用発電設備の前記制御装置に入力する第４ステップとを含むことを特徴とする。

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るネガワット取引支援装置を既存の蓄電池システムに組み込んだネガワット取引装置の構成を示す図である。

ネガワット取引装置１００は、例えば、受電電力調整需要家の敷地内に設置され、バーチャルパワープラントを構成するリソースアグリゲーター等から送信されるデマンドレスポンス指令（以下、「ＤＲ指令」とも称する。）に応じて、受電点における受電電力を削減してネガワット取引を可能にするシステムである。

図１に示すように、ネガワット取引装置１００は、蓄電池システム１と、蓄電池システム１（制御装置１０）の前段に設けられるネガワット取引支援装置３と、を備えている。

蓄電池システム１は、受電電力調整需要家の受電点における受電電力が供給される負荷２に対して、上記受電電力とは別に電力を供給可能な蓄電池１２を備えた常用発電設備である。

図１に示すように、蓄電池システム１は、制御装置１０と電力変換器１１と蓄電池１２とを備えている。蓄電池システム１は、受電電力に応じて、電力変換器１１を介した蓄電池１２の出力電力Ｐｇが変化するように構成されている。すなわち、蓄電池システム１において、制御装置１０が、入力された受電電力ＰｊＡの値と蓄電池１２の出力電力Ｐｇの値とに基づいて、蓄電池１２の発電電力を調整するための蓄電池出力電力調整値Ｐｇａを決定して電力変換器１１へ出力し、電力変換器１１が蓄電池出力電力調整値Ｐｇａに応じて調整した出力電力を出力する。

制御装置１０は、電力変換器１１を制御して蓄電池１２の出力電力を調整するための装置である。制御装置１０は、ハードウェア資源として、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の各種記憶装置と、タイマ（カウンタ）と、Ａ／Ｄ変換回路と、Ｄ／Ａ変換回路と、入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とがバスを介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ）を備えている。

図１に示すように、制御装置１０は、蓄電池１２の出力電力を調整する機能を実現するための機能ブロックとして、負荷電力算出部１３と、負荷追従閾値設定部１４と、出力電力調整値算出部１５とを有している。これらの機能ブロックは、例えば、上述したプログラム処理装置（マイクロコントローラ）において、プロセッサが記憶装置に記憶されたプログラムに従って各種演算を実行し、入出力Ｉ／Ｆ回路やタイマ等の周辺回路を制御することによって、実現される。

負荷電力算出部１３は、例えば、入力された受電電力の値と蓄電池１２の出力電力Ｐｇの値とを加算して、負荷電力の値ＰＬＢを算出する。

負荷追従閾値設定部１４は、蓄電池システム１の出力目標（出力電力の値Ｐｇ）を決定するための閾値（以下、「負荷追従閾値」と称する。）Ｐｇｒｅｆ（閾値に相当）を設定する。

負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆとしては、例えば、受電電力調整需要家の契約電力に準じた値が設定される。例えば、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを契約電力に等しい値に設定してもよいが、契約電力よりも低い値に設定することにより、蓄電池システム１が余裕をもって動作することが可能となる。なお、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆは１つに限られず、複数設定しておき、どの閾値に基づいて制御を行うかをさらに設定できるようにしてもよい。

出力電力調整値算出部１５は、負荷電力ＰＬＢが負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを超えないように、蓄電池１２の出力電力の目標値である出力電力調整値Ｐｇａを算出する機能部である。出力電力調整値算出部１５は、負荷電力算出部１３によって算出された負荷電力の値ＰＬＢから負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを減算して、出力電力調整値Ｐｇａを算出する。算出された出力電力調整値Ｐｇａは、「０」以上である場合に制御装置１０から電力変換器１１に出力される。算出された出力電力調整値Ｐｇａが「０」未満である場合は、「０」が制御装置１０から電力変換器１１に出力される。

ここで、蓄電池システム１の動作について、図を用いて説明する。ここでは、ネガワット取引支援装置３を接続していない既存の常用発電設備の構成例を用いて、蓄電池システム１の動作を説明する。

図２Ａから図２Ｃは、蓄電池システム１の動作を説明するための図である。

図２Ａから図２Ｃに示す蓄電池システム１において、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ＝２３００ｋＷであるとする。また、図２Ａには、負荷２の大きさが２０００ｋＷである場合の出力電力等の数値例が示され、図２Ｂには、負荷２の大きさが２０００ｋＷから２５００ｋＷに変化した直後の出力電力等の数値例が示され、図２Ｃには、負荷２の大きさが２５００ｋＷである場合の出力電力等の数値例が示されている。

図２Ａから図２Ｃに示すように、ネガワット取引支援装置３が接続されていない既存の常用発電設備の構成例では、受電電力調整需要家の受電点で受電された実受電電力ＰｊＡの値が受電電力の値として、制御装置１０に入力される。

図２Ａに示すように、負荷２の大きさが、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ＝２３００ｋＷを下回る２０００ｋＷである場合、蓄電池１２は電力を出力していない。すなわち、受電点の実受電電力ＰｊＡ＝２０００ｋＷであるので、負荷電力算出部１３によって算出される負荷電力の値ＰＬＢは、実受電電力ＰｊＡと等しい値（＝２０００ｋＷ）となる。

出力電力調整値算出部１５は、負荷電力算出部１３によって算出された負荷電力の値ＰＬＢ（＝２０００ｋＷ）から負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ（＝２３００ｋＷ）を減算して、出力電力調整値Ｐｇａとしてマイナス３００ｋＷが算出されるが、これは「０」未満であるので、出力電力調整値Ｐｇａとして「０」を、電力変換器１１に入力する。この場合は、負荷２には外部（系統）からの電力のみが入力される。なお、出力電力調整値算出部１５はリミッタ機能を有しており、負荷電力の値ＰＬＢから負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを減算した値が「０」未満となる場合は、「０」に補正して出力電力調整値Ｐｇａとして出力する。

次に、負荷２の大きさが２０００ｋＷから２５００ｋＷに変化した場合を考える。変化直後では、図２Ｂに示すように、まだ蓄電池１２は電力を出力していないので、受電点の実受電電力ＰｊＡは負荷２の値と等しい２５００ｋＷに変化する。さらに負荷電力算出部１３によって算出される負荷電力の値ＰＬＢは、まだ蓄電池１２は電力を出力していないので、実受電電力ＰｊＡと等しい値（＝２５００ｋＷ）となる。

出力電力調整値算出部１５は、負荷電力算出部１３によって算出された負荷電力の値ＰＬＢ（＝２５００ｋＷ）から負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ（＝２３００ｋＷ）を減算して、出力電力調整値Ｐｇａ（＝２００ｋＷ）を算出し、電力変換器１１に入力する。

これにより、次の制御タイミングでは、負荷２に対して、蓄電池１２から２００ｋＷの電力が供給され、図２Ｃに示すように、受電点の実受電電力ＰｊＡは、当初（図２Ｂの場合）の値（２５００ｋＷ）よりも蓄電池１２の出力電力（２００ｋＷ）の分だけ少ない値（２３００ｋＷ）になる。すなわち、受電点の実受電電力ＰｊＡ（＝２３００ｋＷ）が負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ（＝２３００ｋＷ）と等しくなる。この場合も負荷電力算出部１３によって算出される負荷電力の値ＰＬＢは、実受電電力ＰｊＡ（＝２３００ｋＷ）に蓄電池の出力電力（２００ｋＷ）を加えた値（＝２５００ｋＷ）となる。

出力電力調整値算出部１５は、図２Ｂと同様に、負荷電力算出部１３によって算出された負荷電力の値ＰＬＢ（＝２５００ｋＷ）から負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ（＝２３００ｋＷ）を減算して、出力電力調整値Ｐｇａ（＝２００ｋＷ）を算出し、電力変換器１１に入力する。その後、制御装置１０は、実受電電力ＰｊＡ（＝２３００ｋＷ）が負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆ（＝２３００ｋＷ）を超えないように、蓄電池１２の出力電力を調整する。

このように、蓄電池システム１の制御装置１０は、負荷電力の値ＰＬＢが負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを超えた場合に蓄電池１２の電力を出力させ、蓄電池１２からの電力の出力後は、受電点の電力が負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを超えないように、蓄電池１２から負荷２に供給する出力電力を制御する。すなわち、制御装置１０は、受電電力を入力とし、受電電力と蓄電池１２の出力電力との合計値（負荷電力ＰＬＢ）が負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆに収束するように蓄電池１２の出力電力を制御する、所謂ＰＩ制御のフィードバック系を構成している。

次に、ネガワット取引支援装置３について説明する。

ネガワット取引支援装置３は、上述した既存の蓄電池システム１におけるフィードバック系の目標値に代えて、ネガワット取引のトリガとなるＤＲ指令値（デマンドレスポンスで指定する値）で指定された値を新たな目標値として、蓄電池システム１を制御する装置である。

ネガワット取引支援装置３は、ハードウェア資源として、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の各種記憶装置と、タイマ（カウンタ）と、Ａ／Ｄ変換回路と、Ｄ／Ａ変換回路と、入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とがバスを介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ）を備えている。また、ネガワット取引支援装置３は、例えば、リソースアグリゲーター等の上位装置や蓄電池システム１との間で有線または無線により通信を行うための通信回路等も備えている。

図１に示すように、ネガワット取引支援装置３は、蓄電池システム１を用いたネガワット取引を支援する機能を実現するための機能ブロックとして、ＤＲ指令受信部３１と、受電電力目標値算出部３２と、バイアス値算出部３３と、ＤＲ発動指令部３４と、仮想受電電力算出部３５と、スケジュール管理部３６と、ベースライン算出部３７と、負荷追従閾値入力部３８とを備えて構成されている。

本実施形態のネガワット取引支援装置３は、さらに、契約電力を超過しないようにする機能を実現するための機能ブロックとしてバイアス値調整部３９を備えている。

ネガワット取引支援装置３のこれらの機能ブロックは、例えば、上述したプログラム処理装置（マイクロコントローラ）において、プロセッサが記憶装置に記憶されたプログラムに従って各種演算を実行し、入出力Ｉ／Ｆ回路やタイマ等の周辺回路および上記通信回路を制御することによって、実現される。

ＤＲ指令受信部３１は、例えばリソースアグリゲーター等の上位装置からＤＲ指令を受信する。

ＤＲ指令には、例えば、ＤＲ発動時間のデータ（以下、「ＤＲ発動時間情報」とも称する。）と、ＤＲ指令による電力の削減量の目標値（以下、「目標削減量」とも称する。）のデータＰｔとが含まれている。例えば、ＤＲ発動時間のデータには、ＤＲ指令を発動させる期間を指定する情報として、ＤＲ指令を発動させる時刻を指定する情報（ＤＲ発動時刻）と、ＤＲ指令の発動を停止させる時刻を指定する情報（ＤＲ停止時刻）とが含まれている。

ベースライン算出部３７は、ベースラインＰ０の値を算出する。

ここで、ベースラインＰ０とは、ネガワット取引において、需要家がＤＲ指令に応じて、受電電力を削減する際の基準となる値である。例えば、ベースラインＰ０は、その需要家における、所定時刻における負荷２の値または受電電力の過去数日間に亘る平均値である。例えば、過去５日間において３０分毎に特定した負荷２の値の平均値をＤＲ発動期間におけるベースラインＰ０の値とすることができる。ＤＲ発動時において、需要家における当日の負荷２の値とベースラインＰ０とは近接した値となっていることが好ましい。

受電電力目標値算出部３２は、ＤＲ指令受信部３１によって受信した目標削減量Ｐｔと、ベースラインＰ０とに基づいて、受電電力目標値Ｐｓｅｔを決定する。この受電電力目標値Ｐｓｅｔが蓄電池システム１を用いてネガワット取引を実現するための新たな目標値となる。

受電電力目標値Ｐｓｅｔは、ＤＲ指令に応じて受電点の受電電力を削減する場合における、受電電力の目標値である。受電電力目標値算出部３２は、ベースラインＰ０から目標削減量Ｐｔを減算して、受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝Ｐ０－Ｐｔ）を算出する。

負荷追従閾値入力部３８は、蓄電池システム１の制御装置１０におけるフィードバック目標値を受電電力目標値Ｐｓｅｔに変換するために必要な負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを出力する機能部である。負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆは、蓄電池システム１における制御装置１０の負荷追従閾値設定部１４から入力される負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆをキャンセルする値となる。したがって、負荷追従閾値入力部３８には、蓄電池システム１の制御装置１０と同じ負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆが設定されており、負荷追従閾値入力部３８は、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆをバイアス値算出部３３に与える。

バイアス値算出部３３は、受電電力指定値Ｐｓｅｔと負荷追従閾値入力部３８から出力された負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆとに基づいて、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出する。

受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓは、蓄電池システム１を用いてネガワット取引を実現するために、蓄電池システム１の制御装置１０に入力される受電電力の値を受電点における実受電電力ＰｊＡよりも大きく見せる補正値である。

具体的に、バイアス値算出部３３は、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから受電電力指定値Ｐｓｅｔを減算して受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出し、バイアス値調整部３９に与える。

バイアス値調整部３９は、受け取った受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを「０」以上の値に調整して、調整済みの受電電力目標バイアス値ＰｂｉａｓとしてＤＲ発動指令部３４に与えるリミッタとして機能する。すなわち、バイアス値調整部３９は、受け取った受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」以上の場合は、受け取った「受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ」をそのまま出力し、受け取った受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓがマイナスの場合は、「０」を出力する。

スケジュール管理部３６は、ＤＲ指令に基づく電力削減処理の実行（ＤＲの発動）と停止を制御する機能部である。スケジュール管理部３６は、ＤＲ指令受信部３１によって受信したＤＲ指令に含まれるＤＲ発動時間情報に基づいて、ＤＲの発動の可否を示すＤＲ発動指令信号Ｘを出力する。

スケジュール管理部３６は、例えば計時を行うタイマを有しており、ＤＲ指令受信部３１がＤＲ指令を受信すると、ＤＲ発動時間の情報に含まれるＤＲ指令の発動時刻とＤＲの終了時刻とが上記タイマに設定される。スケジュール管理部３６は、通常、ＤＲ指令に基づく電力削減処理の停止を指示するＤＲ発動指令信号Ｘ（＝０）を出力している。スケジュール管理部３６は、計測している時刻が設定された発動時刻と一致した場合に、ＤＲ指令に基づく電力削減処理の実行を指示するＤＲ発動指令信号Ｘ（＝１）を出力する。その後、計測している時刻が設定された停止時刻と一致した場合には、ＤＲ指令に基づく電力削減処理の停止を指示するＤＲ発動指令信号Ｘ（＝０）を出力する。

ＤＲ発動指令部３４は、ＤＲ発動指令信号Ｘに基づいて、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓの出力を制御する。ＤＲ発動指令部３４は、ＤＲ発動指令信号ＸがＤＲ指令に基づく電力削減処理の停止を指示する値（例えば０）である場合には、“０”を出力する。一方、ＤＲ発動指令信号ＸがＤＲ指令に基づく電力削減処理の実行を指示する値（例えば１）である場合には、バイアス値調整部３９によって出力された“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”または“０“を出力する。

仮想受電電力算出部３５は、蓄電池システム１の制御装置１０に入力すべき受電電力の値を補正した仮想受電電力ＰｊＢを算出する機能部である。仮想受電電力算出部３５は、受電点における実受電電力ＰｊＡにＤＲ発動指令部３４から出力された値を加算して、仮想受電電力ＰｊＢを算出する。仮想受電電力算出部３５によって算出された仮想受電電力ＰｊＢは、例えば４－２０ｍＡの電流信号によって、制御装置１０に入力される。

例えば、ＤＲが発動していない場合（ＤＲ発動指令信号Ｘ＝０の場合）には、ＤＲ発動指令部３４から“０”が出力されるので、仮想受電電力算出部３５は、実受電電力ＰｊＡの値に“０”を加算して仮想受電電力ＰｊＢを算出する。すなわち、ＤＲ発動が指示されていない場合（ＤＲ発動指令信号Ｘ＝０の場合）には、実受電電力ＰｊＡの値がそのまま受電電力ＰｊＢとして出力され、制御装置１０（負荷電力算出部１３）は、実受電電力ＰｊＡを用いて負荷電力ＰＬＢを算出する。

一方、ＤＲが発動している場合（ＤＲ発動指令信号Ｘ＝１の場合）には、ＤＲ発動指令部３４から“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”または“０”が出力されるので、仮想受電電力算出部３５は、実受電電力ＰｊＡの値に“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”または“０”を加算して仮想電力ＰｊＢを算出する。このとき仮想電力ＰｊＢに加算される“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”は、バイアス値調整部３９によって必ず“０”より大きい値となっている。したがって、ＤＲが発動している場合には、実受電電力ＰｊＡの値を“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”または“０”だけかさ上げした（バイアスした）値が、受電電力ＰｊＢとして出力され、制御装置１０（負荷電力算出部１３）は、実受電電力ＰｊＡの代わりに仮想受電電力ＰｊＢを用いて負荷電力ＰＬＢを算出する。

このように、ネガワット取引支援装置３を蓄電池システム１の前段に設けることにより、制御装置１０は、受電電力目標バイアス値が０未満となることを回避するので、ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令（ＤＲ指令）に応じて算出される仮想受電電力の値（仮想受電電力ＰｊＢ）が受電電力ＰｊＡよりも小さい値となることがない。これにより、ネガワット取引装置１００は、ネガワット取引支援装置３と既存の蓄電池システム１によって、ＤＲ指令に応じた電力の削減（ネガワット取引）を行う場合に、蓄電池の十分な放電ができずに出力する契約電力を超過することを防止することが可能となる。

次に、ネガワット取引装置１００の動作について、図を用いて説明する。

図３は、第１の実施形態に係るネガワット取引装置１００におけるＤＲ発動前後の電力の変化を示すタイミングチャートである。図４はバイアス値調整部３９を設けない以外は第１の実施形態に係るネガワット取引装置１００と同様の構成の装置（以下「比較装置」とも称する。）におけるタイミングチャートであり、比較のために示した。

図３および図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電力を示している。また、図３（ａ）および図４（ａ）には、負荷２、ベースラインＰ０、蓄電池出力Ｐｇ、ＤＲ削減量Ｐｔの変化が示され、契約電力Ｐｔｈ、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆが示されている。図３（ｂ）および図４（ｂ）には、受電電力ＰｊＡ、蓄電池出力Ｐｇ、ＤＲ削減量Ｐｔの変化が示され、契約電力Ｐｔｈ、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆが示されている。

（ＤＲ開始前）
図３、４に示すように、ＤＲ開始前に負荷２が増大すると、これに伴って受電電力ＰｊＡが増大する。さらに負荷２が増大して、時刻ｔ１において受電電力ＰｊＡの値が負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆの値を超過すると、蓄電池システム１の制御装置１０の出力Ｐｇａが“０”より大きくなり、蓄電池出力Ｐｇが立ち上がる。時刻ｔ２において負荷２の増加が止まるまで、蓄電池出力Ｐｇも増加する。時刻ｔ２における負荷２の増大量は、負荷２が増大し始めてから時刻ｔ２において値の変化が停止に至るまでの受電電力ＰｊＡの増加分と蓄電池出力Ｐｇの増加分との合計と等しい。

（ＤＲ発動）
図３、４のｔ３において、ＤＲが発動すると、受電電力目標値算出部３２は、ベースラインＰ０から目標削減量Ｐｔを減算して、受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝Ｐ０－Ｐｔ）を算出し、バイアス値算出部３３に出力する。

バイアス値算出部３３は、受け取った受電電力目標値Ｐｓｅｔを負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから差し引くことによって受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出し、バイアス値調整部３９に出力する。

バイアス値調整部３９は受け取った受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」より大きいことを確認し、受電電力目標バイアス値ＰｂｉａｓをＤＲ発動指令部３４に出力する。

時刻ｔ３においては、ＤＲ指令が発動されているので、スケジュール管理部３６から出力される電力削減処理の実行を指示するＤＲ発動指令信号Ｘ（＝１）に基づいてＤＲ発動指令部３４は、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを仮想受電電力算出部３５に出力することとなる。

仮想受電電力算出部３５は、入力される受電電力ＰｊＡと受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓとの合計値を仮想受電電力ＰｊＢとして算出し、蓄電池システム１に出力する。

蓄電池システム１では、負荷電力算出部１３が、受け取った仮想受電電力ＰｊＢと蓄電池出力Ｐｇとの合計値を負荷電力ＰＬＢとして算出する。算出された負荷電力ＰＬＢは、前回の制御タイミングで受け取った仮想受電電力ＰｊＢよりもＤＲ削減量Ｐｔだけ大きな値になる。したがって、制御装置１０の出力ＰｇａはＤＲ削減量Ｐｔだけ大きな値になり、蓄電池出力ＰｇもＤＲ削減量Ｐｔだけ増加する。

このように、ＤＲ指令が発動すると、負荷２の変動がないにもかかわらず蓄電池出力ＰｇがＤＲ削減量Ｐｔだけさらに増加する。これに伴って、受電電力ＰｊＡがＤＲ削減量Ｐｔだけ低下することによりＤＲが実行される。

ここまでの動作は、本実施形態のネガワット取引装置１００と比較装置とにおいて共通している。しかしながら、ベースラインが増加すると、ネガワット取引装置１００と比較装置とで動作が異なり、受電電力の値が異なる挙動を示す。

（本実施形態のネガワット取引装置１００におけるベースラインの増加）
図３の時刻ｔ４において、ベースラインＰ０が増加して、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを超えるようになると、バイアス値算出部３３によって算出される受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」未満になるので、バイアス値調整部３９は「０」を出力する。

受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓに代えて「０」を受け取ったＤＲ発動指令部３４は、ＤＲ発動中にもかかわらず、仮想受電電力算出部３５に「０」を出力することとなる。その結果、仮想受電電力算出部３５は、受電電力ＰｊＡと同じ値を仮想受電電力ＰｊＢとして蓄電池システム１に出力する。

蓄電池システム１では、負荷電力算出部１３が、受け取った仮想受電電力ＰｊＢと蓄電池出力Ｐｇとの合計値を負荷電力ＰＬＢとして算出する。算出された負荷電力ＰＬＢは、前回の制御タイミングで受け取った仮想受電電力ＰｊＢよりもＤＲ削減量だけ小さな値になる。したがって、制御装置１０の出力ＰｇａはＤＲ削減量だけ小さな値になり、蓄電池出力ＰｇもＤＲ削減量だけ低下する。

このようにして蓄電池システム１から負荷２に供給される蓄電池出力ＰｇがＤＲ削減量だけ低下すると、時刻ｔ４の前後において負荷２の大きさに変動はないので、受電点の受電電力ＰｊＡがＤＲ削減量と等しい大きさだけ増加して、ＤＲ発動前の受電電力ＰｊＡに戻ることとなる。すなわち、ＤＲ発動中にもかかわらず、ＤＲ動作が中止され、蓄電池出力Ｐｇを制御する制御装置１０の出力Ｐｇａは受電電力ＰｊＡのみによって決定されることとなる。

また、この例では、時刻ｔ４においてベースラインＰ０のみが増加するだけで負荷２の変動が伴っていないので、ＤＲ動作だけが中止される結果となっている。ベースラインＰ０が増加するというのは、それだけ負荷２の増加も予想されることを意味する。したがって、ＤＲ動作を中止することによって、急激な負荷２の増加にも対応可能である。

（比較装置におけるベースラインの増加）
一方、バイアス値調整部３９がない比較装置の場合、図４に示すように、ベースラインＰ０が増加して、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆが超えるようになると、本実施形態に係るネガワット取引装置１００とは異なる挙動を示す。すなわち、比較装置では、バイアス値調整部３９によって、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」未満とならないように制御されないので、ＤＲ発動指令部３４によって仮想受電電力算出部３５に入力される受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」未満になってしまうことがある。

ここで、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓは、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝Ｐ０－Ｐｔ）を差し引いたものであるので、以下の（式１）の関係が成り立つ。

Ｐｂｉａｓ＝Ｐｇｒｅｆ－（Ｐ０－Ｐｔ）・・・（式１）
上記（式１）によれば、ベースラインＰ０が負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆよりも高くなり、受電電力目標値Ｐｓｅｔが負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆよりも大きい値になると受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」未満になることが判る。ここでは、「０」未満となった受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを「負のバイアス値」ともいう。さらに、「負のバイアス値」の大きさ、すなわち「０」未満となった受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓの絶対値のことを「負のバイアス値の量」ともいう。

受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓが「０」未満になってしまうと、仮想受電電力算出部３５によって算出される仮想受電電力ＰｊＢは、受電電力ＰｊＡに「負のバイアス値」を加えたものとなる。つまり、仮想受電電力ＰｊＢが受電電力ＰｊＡよりも小さい値となってしまう。この算出される仮想受電電力ＰｊＢは、前回算出された仮想受電電力ＰｊＢよりもＤＲ削減量だけでなく、さらに「負のバイアス値の量」だけ小さい値となる。

蓄電池システム１では、負荷電力算出部１３が、受け取った仮想受電電力ＰｊＢと蓄電池出力Ｐｇとの合計値を負荷電力ＰＬＢとして算出する。算出される負荷電力ＰＬＢは、前回の制御タイミングの負荷電力ＰＬＢよりもＤＲ削減量と「負のバイアス値の量」との合計分だけ小さくなった値になる。したがって、図４の時刻ｔ４における制御装置１０の出力Ｐｇａはかなり小さな値になり、蓄電池出力ＰｇもＤＲ削減量だけでなく負のバイアス値の量を含めた分だけ低下する。これは、図３の時刻ｔ３における蓄電池出力Ｐｇよりもかなり小さな値となっている。

その結果、蓄電池システム１から負荷２に供給される蓄電池出力ＰｇがＤＲ削減量に加えて「負のバイアス値の量」の分だけ低下しても、時刻ｔ４の前後において負荷２の大きさに変動はないので、受電点の受電電力ＰｊＡがＤＲ削減量と「負のバイアス値の量」とを合わせた大きさだけ増加することとなる。すなわち、図４の時刻ｔ４の後の受電電力ＰｊＡは、ＤＲ発動前の受電電力ＰｊＡよりもさらに大きな値になる。受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓの値によっては、契約電力を超えてしまうこととなる。すなわち、蓄電池の十分な放電ができずに、ＤＲ発動中にもかかわらず、ＤＲ動作が中止されるだけでなく、契約電力の超過に至ってしまう。

このように、本実施形態に係るネガワット取引支援装置３は、ベースラインが変動して負荷追従閾値を超えるようになっても、受電電力目標バイアス値が０未満となることを回避するので、ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令（ＤＲ指令）に応じて算出される仮想受電電力の値（仮想受電電力ＰｊＢ）が受電電力ＰｊＡよりも小さい値となることがない。これによれば蓄電池システム補助電力源を用いてネガワット取引に利用する場合に、蓄電池の十分な放電ができずに出力する契約電力を超えてしまうということがない。

（実施の形態の拡張）
以上の実施形態では、ネガワット取引支援装置を既存の常用発電設備である蓄電池システムに組み込んだネガワット取引装置の構成を例に挙げて説明した。しかしながら、常用発電設備としては蓄電池システムに限らず、補助電力源として発電機を利用する発電機システムに組み込んだ構成とすることもできる。この場合、ネガワット取引支援装置３には、発電機を起動する手段を追加して設けることができる。発電機を起動する手段としては、起動信号により起動する方式の場合は発電機に起動信号を入力する手段を採用することができ、発電機が起動状態となるような閾値が設定されている方式の場合は発電機の起動時に設定された閾値を超える値となるようなパルスを与える手段を採用することができる。

１００…ネガワット取引装置、１…蓄電池システム、１０…制御装置、１１…電力変換器、１２…蓄電池、１３…負荷電力算出部、１４…負荷追従閾値設定部、２…負荷、３…ネガワット取引支援装置、３１…ＤＲ指令受信部、３２…受電電力目標値算出部、３３…バイアス値算出部、３４…ＤＲ発動指令部、３５…仮想受電電力算出部、３６…スケジュール管理部、３７…ベースライン算出部、３８…負荷追従閾値入力部、３９…バイアス値調整部

Claims (4)

1. 受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷に対して、前記外部からの電力とは別に電力を供給可能な補助電力源と、前記受電点における受電電力の値を入力とし、前記受電電力の値が所定の閾値を超えないように、前記補助電力源の出力電力の値を制御する制御装置とを備えた常用発電設備に接続可能なネガワット取引支援装置であって、
   ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令に基づいて、前記受電電力の目標値を取得する目標値取得部と、
   前記所定の閾値から前記受電電力の目標値を差し引くことによってバイアス値を算出するバイアス値算出部と、
   前記バイアス値を０以上に調整して出力するバイアス値調整部と、
   前記バイアス値調整部から出力された値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記常用発電設備の前記制御装置に入力する仮想受電電力算出部とを有する
   ことを特徴とするネガワット取引支援装置。
2. 請求項１記載のネガワット取引支援装置であって、
   前記バイアス値調整部は、前記バイアス値が０以上の場合は当該バイアス値を出力し、前記バイアス値が０未満の場合は０を出力する
   ことを特徴とするネガワット取引支援装置。
3. 請求項１または２記載のネガワット取引支援装置であって、
   前記デマンドレスポンス指令は、受電電力の削減量を指定した削減量指定値を含み、
   前記目標値取得部は、前記削減量指定値をベースラインから差し引くことにより、前記受電電力の目標値を取得する、
   ことを特徴とするネガワット取引支援装置。
4. 受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷に対して、前記外部からの電力とは別に電力を供給可能な補助電力源と、前記受電点における受電電力の値を入力とし、前記受電電力の値が所定の閾値を超えないように、前記補助電力源の出力電力の値を制御する制御装置とを備えた常用発電設備を用いたネガワット取引を支援するネガワット取引支援方法であって、
   ネガワット取引における電力の削減を要求するデマンドレスポンス指令に基づいて、前記受電電力の目標値を取得する第１ステップと、
   前記所定の閾値から前記受電電力の目標値を差し引くことによってバイアス値を算出する第２ステップと、
   前記バイアス値が０以上の場合は当該バイアス値を出力し、前記バイアス値が０未満の場合は０を出力する第３ステップと、
   前記第３ステップにおいて出力された値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記常用発電設備の前記制御装置に入力する第４ステップとを含む
   ことを特徴とするネガワット取引支援方法。

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