JP7355528B2 - 電力計画管理システム及び電力計画管理方法 - Google Patents
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Description
例えば、企業が事業活動を行なうために使用する電力全量を再生可能エネルギー(以下、単に再エネと示す)化を目指す国際的な企業連合RE(Renewable Energy)110へ参加する企業数は、年々増加傾向にある。
ここで、RE100が参加企業に提示する再エネ電力の調達方法は、以下の3種類である。
A.事業所の敷地内に再エネによる発電装置(発電所)を設けて自家消費する
B.再エネによる発電を行なう発電事業者から電力を購入(電力購入契約)する
C.使用する電力に対する環境価値(グリーン証明書など)を購入する
その中間目標としては、事業運営に用いる電力を、再エネ発電電力により30%程度賄うことを示している。
一方、現状においては、「環境価値」の調達方法は、「電力」から切り離された「環境価値」を購入して、再エネ発電以外で発電した「電力」にこの購入した「環境価値」を付加する間接的な「再エネ」利用が多いと考えられる。
しかし、上述した「電力」と切り離された「環境価値」のみを購入して、事業運営に用いる電力における再エネ発電電力の割合を増加させる手法は世界の趨勢からは外れている。
将来的には、制度上において可能となった、再エネ発電電力の自己託送、また買取期間終了後の再エネ発電電力の大量発生(以下、卒FIT(Feed-in Tariff)電力と示す)に備え、卒FIT電力を再エネ発電事業者から、電力系統を経由して、「電力」と「環境価値」とを一括調達する託送利用の必要性が高まると考えられる。すなわち、卒FIT電力とは、余剰電力買取制度スタート時点から太陽光発電の発電電力を売電していた世帯の契約が終了して市場に供給される電力である。
そして、広域機関は、日常における通常の運用に加え、災害や事故などの不測の事態がいずれかの地域の発電所において発生した場合、迅速かつ円滑に電力会社間における電力の融通が行なわれるように、日本全国の電力供給を横断的に管理している。
ここで、日々の電力の託送計画については、発電事業者及び小売電気事業者の各々は、毎日、翌日の電力の発電・需要の計画を広域機関を介して、一般配送電事業者に対して提出する。
すなわち、事前に計画された発電計画及び需要計画と、実績値としての発電量及び需要量とを、30分単位のデマンド期間において一致させる必要があり、計画と実績との電力量とが一致しない場合、電気事業者が広域機関に対してインバランス料金を支払う必要がある。
このため、将来的には、電力需要家とプロシューマーとが専用のプラットフォームを介して、電力がP2P(Peer to Peer、ネットワーク上で対等な関係にある端末間を相互に直接接続してデータを送受信する通信方式)で直接に取引されることが予想される。
また、RE100に参加する企業は、年間を通して、安定的に電力系統を介した電力託送(自己託送含む)により再エネ発電電力を調達し、かつ年度の再エネ発電電力の調達コストを長期間にわたって安定したい要望を有している。
また、短期あるいは長期における再エネ発電電力の発電量の予測技術が内包する予測誤差の発生を考慮した上で、年間での電力系統を介して電力託送(自己託送を含む)により、再エネ発電電力の調達コストを最小化する計画技術がない。
また、電力系統を介して託送された電力が、本当に再エネ発電電力であるか否か、すなわち電力の「環境価値」の正当性をどのように証明するかの技術が確立されていない。
これにより、ブロックチェーン技術を用いて安価に構築された電力取引プラットフォームにおいて、全ての電力データ及び制御指示がスマートコントラクトにより需給マッチング処理され、直接に取引できるようになる。
本発明においては、ブロックチェーン技術を利用するメリットとして、時系列的に前のブロックのデータのハッシュ値の再計算を行なう必要があるため、ブロックチェーンにおける各ブロックにおけるデータを変更することが困難であり、電力取引における調達履歴の透明性(「環境価値」の証明を含む)を担保することができる。
ここで、例えば、需要家における制御コントローラ(後述する制御コントローラ)は、例えば30分毎(需要周期毎)に供給される消費電力と、この電力の供給先とが記載されたブロックからなる、時系列に接続したブロックチェーンを作成する。
制御コントローラは、例えば、電力プラットフォーム内における電力の供給元である電力供給施設のスマートグリッドの各々から、電力の供給量、発電種別(環境価値の証明)、取引価格、などの取引情報を取得し、この取引情報と時系列的に前のブロックから求めたハッシュ値とをブロックに記入し、履歴としてのブロックチェーンに対して連結させる。
これにより、強化学習により精度を向上させた選択確率により、状態毎に設定された行動のなかから所定の行動を選択して決定する際、ブロックチェーンに示された過去の電力需給情報における現在までの再エネ利用状況(再エネ利用率及びランニングコスト)を反映させた、電力需給予測を行なう。この際、ブロックチェーンにより、各取引における電力に対応して示された発電源の「環境価値」の証明がなされる。
需要家施設100には、設置されているスマートメータ、あるいは需要家端末などに電力計画管理システム1が備えられている。
需要家施設100は、電力計画管理システム1の他に、発電装置101、蓄電池102、需要家負荷103及び計測器104が備えられている。
発電装置101は、例えば、太陽電池や風力発電などの再生可能エネルギーによる発電を行なう装置、あるいはバイオマス、ガスコージェネレーションシステムによる装置である。発電装置101により発電された電力は、需要家負荷103により消費されるのみでなく、蓄電池102に蓄電したり、他の需要家に対して売電される。
計測器104は、送配電事業者201が送配電ネットワーク(電力系統)200により託送して供給する託送電力の電力量と、需要家施設100から売電されて送配電ネットワーク200に供給する売電電力の電力量とを計測する。
需要家負荷103は、需要家施設100において電力を消費する負荷であり、テレビジョン装置、冷蔵庫、エアーコンディショナや洗濯機を含む家電製品、電灯などである。
また、エージェント13は、行動器131、評価器132及びパラメータ変更部133の各々を備えている。
制御コントローラ11は、エージェント13が生成した需給計画(例えば、短期電力需給計画)に従って、発電装置101の発電量、蓄電池102の蓄電量、買電電力の電力量、売電電力の電力量を制御する。
また、状態データ取得部12は、計測器104からの電力量の読み込み、蓄電池102の蓄電量、発電装置101の発電量の読み込みを行なう。
また、状態データ取得部12は、情報通信ネットワーク500を介して、気象庁または民間の気象情報サービスのサイトから、時系列予報(例えば、3時間毎の24時間先までの予報)、短期予報(例えば、本日、明日、明後日の予報)、週間予報(例えば、発表日の翌日から一週間先までの予報)、季節予報(例えば、一ヶ月先、三ヶ月先までのおおよその天気の特徴)を含む天気予報情報を取得する。ここで、予報には、晴天、曇天、雨天、雪天などの天気以外に、最高気温、最低気温、降水確率、時間毎の気温、風向風速、降水量、積雪量などの予測も含まれる。
また、状態データ取得部12は、情報通信ネットワーク500を介して、電力市場の情報共有サイトなどから、電力市場の情報(スポット取引の電力量やその電力価格など)を取得する。
パラメータ変更部133は、強化信号δに対応して、行動器131が選択する行動の選択確率を変更する。エージェント13における行動器131、評価器132及びパラメータ変更部133の動作については、後述する。
発電事業者300は、火力発電、水力発電、原子力発電などにより発電した電力を、送配電ネットワーク200を介して、需要家施設100に対して供給する。
小売電気事業者400は、メガソーラーやバイオマスなどで発電した電力を、送配電ネットワーク200を介して、需要家施設100に対して供給する。また、他の需要家施設100として、同一企業の他の事業所も含まれ、この他の事業所から電力を融通した場合には、電力の自己託送となり、上記同一企業における自家消費と見なすことができる。
ここでの実績値は、図3における行動At+1により得られる環境の状態St+kとして得られる。
δ=Σk-1 i=0γirt+i+γkV(St+k,ω)-V(St,ω) …(1)
上記ルールは、強化信号δが正である(δ>0)の場合、行動Aの選択確率(確率的方策π(At|St,θ))が増加するように方策パラメータθを変更する。一方、強化信号δが負である(δ<0)の場合、行動Aの選択確率が減少するように方策パラメータθを変更する。
すなわち、強化信号δが正である(δ>0)の場合、行動Aを実行して得た状態価値Vが、行動Aにより推定された状態価値Vに比較して大きいため、この行動Aが良い行動であると判定される。また、強化信号δが負である(δ<0)の場合、行動Aを実行して得た状態価値Vが、行動Aにより推定された状態価値Vに比較して小さいため、この行動Aが良い行動ではないと判定される。
ω←ω+αδ(∂/∂ω)V(St,ω) …(2)
上述したステップS107の処理が終了後、次の需給周期において、再度、ステップS101からステップS107の処理が行なわれる。
また、評価器132は、ステップS103において、予測値と実績値との誤差を報酬rt+iに含めない。このため、評価器132は、ステップS104において、誤差を含まない報酬rt+iにより状態価値Vを推定する。
Claims (4)
- 少なくとも、電力の取引情報及び当該電力の環境価値の電力需給履歴が記述されたブロックチェーン、電力市場の情報、天気予報情報及び電力需給先との相対契約情報の各々を備える環境における状態に対応した電力の需給を示す需給行動の各々から、電力の需給周期毎の短期電力需給計画と当該短期電力需給計画より長期の長期電力需給計画とにおける需給行動を、当該需給行動の各々の選択確率によって選択する行動器と、
前記需給行動による電力の需給に基づく実績値の所定の目的指標に対する程度を示す報酬を、推定される次の需給周期の状態価値から減算することにより、前記行動器の前記選択確率を調整する強化信号を生成する評価器と、
前記需給行動を選択する前記選択確率の大きさを、前記強化信号が正の場合には前記選択確率を増加させ、前記強化信号が負の場合には前記選択確率を減少させる方策パラメータ変更部と
を備えることを特徴とする電力計画管理システム。 - 前記報酬が、
前記環境価値から得られる二酸化炭素量、電力のランニングコスト及び電力需給における予測値または計画値と実績値との誤差を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の電力計画管理システム。 - 前記短期電力需給計画が、前記需給周期の需要電力量の予測値、前記環境価値に示される再生エネルギーを用いた発電による発電電力の予測値、発電機による発電電力の計画値及びエネルギー貯蔵装置、託送による電力融通計画値、売電電力量、市場取引電力量及び当該市場取引電力量の入札価格を含み、
前記長期電力需給計画が先物市場取引電力量と、当該先物市場取引電力量の入札価格を含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力計画管理システム。 - 行動器が、少なくとも、電力の取引情報及び当該電力の環境価値の電力需給履歴が記述されたブロックチェーン、電力市場の情報、天気予報情報及び電力需給先との相対契約情報の各々を備える環境における状態に対応した電力の需給を示す需給行動の各々から、電力の需給周期毎の短期電力需給計画と当該短期電力需給計画より長期の長期電力需給計画とにおける需給行動を、当該需給行動の各々の選択確率によって選択する需要行動選択過程と、
評価器が、前記需給行動による電力の需給に基づく実績値の所定の目的指標に対する程度を示す報酬を、推定される次の需給周期の状態価値から減算することにより、前記行動器の前記選択確率を調整する強化信号を生成する評価過程と、
方策パラメータ変更部が、前記需給行動を選択する前記選択確率の大きさを、前記強化信号が正の場合には前記選択確率を増加させ、前記強化信号が負の場合には前記選択確率を減少させる方策パラメータ変更過程と
を含むことを特徴とする電力計画管理方法。
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