JP7444089B2 - 電力調整装置、及び電力需給バランスの調整システム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、電動車をエネルギリソースとして用いる仮想発電所の電力調整装置、及びそのような仮想発電所を用いた電力需給バランスの調整システム及び方法に関する。

今日、複数の電動車（バッテリのみをエネルギ源とする純電気自動車及びプラグインハイブリッド車が含まれる）をエネルギリソースとして用いる仮想発電所（ＶＰＰ）についての研究が進んでいる。特許文献１には、その一例が開示されている。

特許第５９０５８３６号公報

電動車を用いたＶＰＰでは、電動車の本来の機能である移動手段としての機能を損なうことは回避しなければならない。このため、予め見積もられた電力需給に基づいて、移動手段としての機能とエネルギリソースとしての機能とを両立させるように電動車のバッテリを使用するための計画が作成される。しかし、予測した電力需給と実際の電力需給との間に乖離が生じ、計画外の電力需給バランスの調整が必要となる場合がある。

本開示は、電動車をエネルギリソースとして用いるＶＰＰを電力需給バランスの調整に用いる場合において、計画外の電力需給バランスの調整に柔軟に対応できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係る電力調整装置は、電動車をエネルギリソースとして用いるＶＰＰ（Virtual Power Plant）の電力調整装置であって、記憶装置と充放電指示装置とを備える。記憶装置は、電動車の過去の行動履歴を含む車両情報を記憶している。充放電指示装置は、電動車に対して電力の充放電を指示する装置である。充放電指示装置は、電力調整に関する要求を受けた場合、車両情報から電動車の行動を予測し、予測された電動車の行動に基づいて、電力調整に関する要求を満たすための電動車の充放電計画を作成する。充放電指示装置は、作成された充放電計画を電動車に指示する。また、充放電指示装置は、充放電計画の指示後に電力調整に関する追加要求を受けた場合、予測された電動車の行動に基づいて、電力調整に関する追加要求を満たすための変更充放電計画を作成する。充放電指示装置は、作成された変更充放電計画を電動車に提示する。ここで、変更充放電計画は、電動車が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報を含む。

本開示に係る電力調整装置において、変更充放電計画は、変更後の充放電場所、変更後の充放電時間又は充放電量、変更後の走行ルート、変更後の必要滞在時間のうち少なくとも一つに関する情報を含んでもよい。

本開示に係る電力調整装置において、充放電指示装置は、電動車のカーナビゲーションシステム或いは電動車の所有者或いは利用者が持つ情報端末を用いて変更充放電計画を提示してもよい。

本開示に係る電力調整装置において、充放電指示装置は、充放電計画を指示した電動車のなかから、予測された電動車の行動に基づいて充放電計画の変更に対応可能な車両を選定し、選定された車両を対象にして変更充放電計画を作成してもよい。

また、上記目的を達成するため、本開示に係る電力需給バランスの調整システムは、ＶＰＰを用いた電力需給バランスの調整システムであって、以下の処理を実行するように構成される。第１の処理は、電力需給の予測に基づきＶＰＰを用いた電力調整計画を作成する処理である。第２の処理は、ＶＰＰに参加する電動車の過去の行動履歴を含む車両情報から電動車の行動を予測する処理である。第３の処理は、予測された電動車の行動と電力調整計画とに基づいて電動車の充放電計画を作成する処理である。第４の処理は、作成された充放電計画を電動車に指示する処理である。第５の処理は、充放電計画を電動車に指示した後の電力需給のインバランスを検出する処理である。第６の処理は、インバランスが検出された場合、予測された電動車の行動に基づいて、インバランスを解消するための変更充放電計画を作成する処理である。そして、第７の処理は、作成された変更充放電計画を電動車に提示する処理である。ここで、変更充放電計画は、電動車が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報を含む。

また、上記目的を達成するため、本開示に係る電力需給バランスの調整方法は、ＶＰＰを用いた電力需給バランスの調整方法であって、以下のステップを含む。第１のステップは、電力需給の予測に基づきＶＰＰを用いた電力調整計画を作成するステップである。第２ステップは、ＶＰＰに参加する電動車の過去の行動履歴を含む車両情報から電動車の行動を予測するステップである。第３ステップは、予測された電動車の行動と電力調整計画とに基づいて電動車の充放電計画を作成するステップである。第４ステップは、作成された充放電計画を電動車に指示するステップである。第５ステップは、充放電計画を電動車に指示した後の電力需給のインバランスを検出するステップである。第６ステップは、インバランスが検出された場合、予測された電動車の行動に基づいて、インバランスを解消するための変更充放電計画を作成するステップである。そして、第７ステップは、作成された変更充放電計画を電動車に提示するステップである。ここで、変更充放電計画は、電動車が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報を含む。

本開示に係る電力調整装置では、充放電指示装置が充放電計画の指示後に電力調整に関する追加要求を受けた場合、充放電指示装置は、その追加要求を満たすための変更充放電計画を作成して電動車に提示する。変更充放電計画は、電動車の過去の行動履歴を含む車両情報から予測された電動車の行動に基づいて作成されている。ゆえに、変更充放電計画は、電動車の所有者或いは利用者にとって受け入れやすい内容になっている。また、変更充放電計画には、電動車が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報が含まれている。この情報がインセンティブとなって、電動車の所有者或いは利用者による変更充放電計画の受諾が促進される。その結果、本開示に係る電力調整装置によれば、計画外の電力需給バランスの調整への柔軟な対応が可能になる。

また、本開示に係る電力需給バランスの調整システム及び方法では、充放電計画を電動車に指示した後の電力需給のインバランスが検出された場合、インバランスを解消するための変更充放電計画が作成されて電動車に提示される。変更充放電計画は、電動車の過去の行動履歴を含む車両情報から予測された電動車の行動に基づいて作成されている。ゆえに、変更充放電計画は、電動車の所有者或いは利用者にとって受け入れやすい内容になっている。また、変更充放電計画には、電動車が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報が含まれている。この情報がインセンティブとなって、電動車の所有者或いは利用者による変更充放電計画の受諾が促進される。その結果、本開示に係る電力需給バランスの調整システム及び方法によれば、計画外の電力需給バランスの調整への柔軟な対応が可能になる。

本開示の実施形態の電力供給システムの全体構成を示す図である。 本開示の実施形態の電力需給バランス調整システムの物理的構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態の電力需給バランス調整システムの機能を示すブロック図である。 本開示の実施形態の電力供給システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 大規模需要家とＶＰＰ事業者とを結びつけるマッチングシステムの概略を示す図である。

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る思想に必ずしも必須のものではない。

１．電力供給システムの全体構成
図１は、本開示の実施形態の電力供給システム２の全体構成を示す図である。本実施形態の電力供給システム２は、大規模需要家に、或いは、アグリゲータを介して大規模需要家に電力を供給するシステムである。以下では、説明を簡単にするため、アグリゲータを介して大規模需要家に電力が供給されるシステムは、大規模需要家という一つの概念に含まれるものとする。大規模需要家には、例えば、大規模工場施設や大規模商業施設などが含まれる。本実施形態における大規模需要家は大規模工場施設１２であるとする。

大規模需要家は、電力会社から系統電力を購入しつつ、独自の発電能力と蓄電能力を持ち自家消費分の電力量を安価にするための操作を行う。大規模需要家である大規模工場施設１２が接続される配電網１４には、電力会社の電力系統４と、自然エネルギである太陽光で発電するＰＶシステム１６と、電気を蓄える蓄電池システム１８とが接続されている。ＰＶシステム１６は、大規模需要家が所有する独自の発電設備の一つである。ただし、ＰＶシステム１６が利用する太陽エネルギは気象条件に左右される自然エネルギであるため、事前に発電量を完全に予測することが困難という特徴を有する。蓄電池システム１８は、ＰＶシステム１６による自家発電分の電力を貯めておき、電力系統４から供給される系統電力が高価なときに使用することで購入電力料金を減らすことを目的として設けられている。本実施形態では、大規模需要家の施設１０に配電網１４、ＰＶシステム１６、及び蓄電池システム１８が含まれている。

さらに、配電網１４にはＶＰＰ（Virtual Power Plant）２０が接続されている。ただし、ＶＰＰ２０を運営する事業者（ＶＰＰ事業者）は、大規模需要家とは別の事業者である。本実施形態のＶＰＰ２０は、複数の電動車２４をエネルギリソースとして用いるＶＰＰである。ＶＰＰ２０で用いられる電動車２４には、純電気自動車（ＥＶ）とプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）とが含まれる。ＥＶは、バッテリ２６のみをエネルギ源として電気モータで走行する電動車である。ＰＨＶは、電気モータと内燃機関とを有し、電気モータのエネルギ源であるバッテリ２６に外部から直接充電することができる電動車である。電動車２４は単一種類の電動車でも良いし、複数種類の電動車の混成であってもよい。電動車の種類には、ＥＶとＰＨＶとの違いだけでなく、バッテリ２６の容量の違いも含まれる。

ＶＰＰ２０では、配電網１４に接続された複数の充放電スタンド２２が用意されている。ＶＰＰ２のエネルギリソースとなる電動車２４は、充放電スタンド２２を介して配電網１４に接続される。配電網１４から電動車２４のバッテリ２６への充電、及び電動車２４のバッテリ２６から配電網１４への放電は充放電スタンド２２を用いて行われる。ただし、全ての電動車が配電網１４に接続可能ではない。配電網１４に接続可能な電動車は、ＶＰＰ２０に参加する電動車２４に限られる。以下、特に断り書きが無い限り、電動車２４とは、ＶＰＰ２０に参加する電動車を意味するものとする。なお、充放電スタンド２２の設置場所には限定はないが、本実施形態では、大規模需要家の施設１０内に設置されているとする。ただし、充放電スタンド２２は、大規模需要家によって用意されるものでもよいし、ＶＰＰ事業者によって用意されるものでもよい。

本実施形態の電力供給システム２は、大規模工場施設１２で消費される電力と大規模工場施設１２に供給される電力とのバランスを調整する電力需給バランス調整システム３０を備える。電力需給バランス調整システム３０は、大規模需要家によって運用される大規模需要家サーバ３２と、ＶＰＰ事業者サーバによって運用されるＶＰＰ事業者サーバ３４とを含む。大規模需要家サーバ３２とＶＰＰ事業者サーバ３４とは、インターネットを含む通信ネットワークによって接続されている。

大規模需要家サーバ３２は、例えば、大規模工場施設向けのエネルギマネージメントシステムであるＦＥＭＳ（Factory Energy Management System）である。大規模需要家サーバ３２は、配電網１４を監視し、需給予測を行い、後述するＶＰＰ事業者サーバ３４に対して電力量の調整を要求する。

ＶＰＰ事業者サーバ３４は、ＶＰＰ２０に参加する電動車２４の充放電電力を調整することによって、ＶＰＰ２０と配電網との間での電力の需給を調整する電力調整装置である。ＶＰＰ事業者サーバ３４による充放電電力の調整は、大規模需要家サーバ３２からの電力調整に関する要求に基づいて行われる。具体的には、大規模需要家サーバ３２から不足電力の供給が要求される場合、ＶＰＰ事業者サーバ３４は、要求されている量の電力が電動車２４から配電網１４に放電されるように各電動車２４の充放電電力を調整する。大規模需要家サーバ３２から余剰電力の蓄電がされる場合、ＶＰＰ事業者サーバ３４は、要求されている量の電力が配電網１４から電動車２４に充電されるように各電動車２４の充放電電力を調整する。

ＶＰＰ事業者サーバ３４は、各電動車２４に対して充放電計画を指示するとともに、ＶＰＰ事業者サーバ３４の管理下にある充放電スタンド２２に対しては制御データを送信する。充放電計画の指示は、４Ｇや５Ｇ等の移動体通信によって行われる。制御データの送信は、インターネットを含む通信ネットワークを介して行われる。充放電計画を指示された電動車２４が充放電スタンド２２に接続され、制御データに従って充放電スタンド２２と電動車２４との間で充放電が行われることで、各電動車２４の充放電電力が調整される。なお、充放電計画の作成については後述する。

ＶＰＰ事業者サーバ３４が備えるその他の機能は、ＶＰＰ２０に参加する各電動車２４の車両情報を管理する機能である。車両情報には、電動車２４毎の過去の行動履歴が含まれる。また、車両情報には、各電動車２４を識別するための車両ＩＤ、各電動車２４の現在位置、各電動車２４の走行距離、各電動車２４のバッテリ２６の充電状態（ＳＯＣ）や劣化状態等の情報が含まれる。ＶＰＰ事業者サーバ３４は、移動体通信によって各電動車２４から車両情報を個別に吸い上げ、記憶している各電動車２４の車両情報を最新の情報に更新する。ＶＰＰ事業者サーバ３４は、ＶＰＰ２０に参加する全ての電動車２４の車両情報、すなわち、車両ビッグデータを記憶している。

２．電力需給バランス調整システムの構成
次に、電力需給バランス調整システム３０の構成について説明する。図２は、電力需給バランス調整システム３０の物理的構成、詳しくは、大規模需要家サーバ３２とＶＰＰ事業者サーバ３４のそれぞれの物理的構成を示すブロック図である。

大規模需要家サーバ３２は、１又は複数のプロセッサ３２ａ（以下、単にプロセッサ３２ａと呼ぶ）とプロセッサ３２ａに結合された１又は複数のメモリ３２ｂ（以下、単にメモリ３２ｂと呼ぶ）とを備える。メモリ３２ｂには、プロセッサ３２ａで実行可能なプログラムとそれに関連する種々の情報とが記憶されている。プロセッサ３２ａがプログラムを実行することにより、プロセッサ３２ａによる各種処理が実現される。また、大規模需要家サーバ３２のＦＥＭＳとしての機能も、プロセッサ３２ａによって１又は複数のプログラムが実行されることによって実現される。

ＶＰＰ事業者サーバ３４は、１又は複数のプロセッサ３４ａ（以下、単にプロセッサ３４ａと呼ぶ）とプロセッサ３４ａに結合された１又は複数のメモリ３４ｂ（以下、単にメモリ３４ｂと呼ぶ）とを備える。メモリ３４ｂには、プロセッサ３４ａで実行可能なプログラムとそれに関連する種々の情報とが記憶されている。プロセッサ３４ａがプログラムを実行することにより、プロセッサ３４ａによる各種処理が実現される。充放電指示プログラム３４ｃは、メモリ３４ｂに記憶されたプログラムの１つである。充放電指示プログラム３４ｃが実行されることにより、プロセッサ３４ａは充放電指示装置として機能する。さらに、ＶＰＰ事業者サーバ３４は、ストレージ３４ｄを備える。ストレージ３４ｄには、車両情報データベース３４ｅが記憶されている。車両情報データベース３４ｅは、各電動車２４の車両情報（車両ビッグデータ）を管理するデータベースである。

３．電力需給バランス調整システムの機能
次に、電力需給バランス調整システム３０の機能について説明する。図３は、電力需給バランス調整システム３０の機能、詳しくは、大規模需要家サーバ３２とＶＰＰ事業者サーバ３４のそれぞれの機能を示すブロック図である。

大規模需要家サーバ３２は、電力需給予測部３２１、電力調整計画作成部３２２、電力需給インバランス検出部３２３、及び電力調整追加要求部３２４を備える。これらは、メモリ３２ｂに記憶されたプログラムがプロセッサ３２ａで実行されたときに、大規模需要家サーバ３２の機能として実現される。

電力需給予測部３２１は、電力系統４からの系統電力の購入電力を最小化するために、自前の設備であるＰＶシステム１６及び蓄電池システム１８を有効活用する観点から電力需給の予測を行う。予測対象となる電力需給は、少なくとも明日の電力需給を含む明日以降の電力需給である。電力供給に関しては、主に気象情報からＰＶシステム１６による太陽光発電の電力量が予測される。需要に関しては、大規模工場施設１２の空調に消費する電力需要等が考えられる。ただし、これも気象に左右される要素が多い。ゆえに、電力需給予測の多くの部分は気象予測に占められている。

電力調整計画作成部３２２は、ＰＶシステム１６から設備の稼働状態に関する情報を取得し、蓄電池システム１８から蓄電状態に関する情報を取得し、電力需給予測部３２１から電力需給予測を取得する。電力調整計画作成部３２２は、取得したそれらの情報に基づいてＶＰＰ２０を用いた電力調整計画を作成する。電力調整計画作成部３２２で作成される電力調整計画は、明日必要となる電力調整計画である。一般的に電力需要が大きくなる時間帯は電気代が高く設定されているので、電力調整計画作成部３２２は、その時間帯の電力系統４からの系統電力の購入が少なくなるような計画を作成する。電力調整計画作成部３２２は、作成された電力調整計画をＶＰＰ事業者サーバ３４に送信する。

電力需給インバランス検出部３２３は、電力供給システム２における電力需給のインバランスを検出する。具体的には、電力需給インバランス検出部３２３は、前日作成された電力調整計画に対する実際の電力需給の乖離を検出する。実際の電力需給が電力調整計画に沿っているならば計画通りの電力需給が実現されている。しかし、乖離が生じているならば、その乖離の程度に応じた大きさの電力需給のインバランスが生じている。計画と実績が乖離する要因の大きなものは、気象に関連する事象である。ゆえに、電力需給のインバランスが検出された場合、電力需給インバランス検出部３２３は、前日の天気予報と当日の天気の乖離から想定される電力調整の不足分を算出する。

電力調整追加要求部３２４は、電力需給インバランス検出部３２３で算出された電力調整力の不足分に基づいて、電力調整に関する緊急の追加要求をＶＰＰ事業者サーバ３４に送信する。緊急の追加要求とは、今すぐでなくとも、例えば、数時間内に満たされことが求められる要求である。電力調整の不足が電力の供給不足である場合、取り得る選択肢は、基本的には電力系統４からの系統電力の購入量を増やすか、ＶＰＰ２０から電力を調達するかの何れかである。電力調整追加要求部３２４は、両者の電力調達コストを考慮し、より安価な調達先を選定する。ＶＰＰ２０からの電力の調達を選択した場合、電力調整追加要求部３２４は、ＶＰＰ２０からの電力供給をＶＰＰ事業者サーバ３４に対して要求する。一方、電力調整の不足が電力の余剰である場合、電力調整追加要求部３２４は、余剰電力をＶＰＰ２０で引き取ることをＶＰＰ事業者サーバ３４に対して要求する。

ＶＰＰ事業者サーバ３４は、車両行動予測部３４１、充放電計画作成部３４２、変更充放電計画作成部３４３、及び充放電制御部３４４を備える。これらは、メモリ３４ｂに記憶されたプログラムがプロセッサ３４ａで実行されたときに、ＶＰＰ事業者サーバ３４の機能として実現される。また、前述のとおり、ＶＰＰ事業者サーバ３４は、各電動車２４の車両情報を管理する車両情報データベース３４ｅを備える。

車両行動予測部３４１は、車両情報データベース３４ｅから最新の車両情報、より詳しくは、車両ビッグデータを取得し、車両ビッグデータに基づいて各電動車２４の行動を予測する。詳しくは、車両行動の予測には、ディープラーニングを含む機械学習で得られた行動予測モデルが用いられる。予測される車両行動は、詳しくは、車両の使われ方、つまり、利用時間帯と利用場所及び走行ルートに関する行動である。

充放電計画作成部３４２は、大規模需要家サーバ３２から取得した電力調整計画と、車両行動予測部３４１で予測された車両行動とに基づき、電力調整計画を満たすための充放電計画を電動車２４毎に作成する。充放電計画作成部３４２は、電動車２４の移動に関する車両本来の目的を損なわない範囲で、電気収益の最大化とバッテリ２６の劣化の最小化とを両立させるように最適化された充放電計画を作成する。

充放電計画作成部３４２は、作成された充放電計画を電動車２４に指示する。充放電計画作成部３４２から電動車２４への充放電計画の指示は、カーナビゲーションシステム２８に対して行われてもよいし、電動車２４の所有者或いは利用者が所持する情報端末２９に対して行われてもよい。或いは、指示された充放電計画に従うことが例えば契約によって決定しているのであれば、電動車２４を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２７に対して充放電計画が指示されてもよい。

変更充放電計画作成部３４３は、電動車２４への充放電計画の指示後、大規模需要家サーバ３２から電力調整に関する緊急の追加要求を受けた場合、その追加要求を満たすための変更充放電計画を作成する。変更充放電計画は、先に作成された充放電計画に対する変更案である。例えば、電動車２４の利用に制限を加えることなく対応可能な充放電場所及び時間が変更案として提案される。変更充放電計画作成部３４３は、車両行動予測部３４１で予測された車両行動に基づいて、電動車２４にとって対応し易い変更充放電計画を作成する。また、充放電計画の変更に関しては、電動車２４の側からみて充電のケースと放電（給電）のケースの両方が想定される。また、充放電計画の変更は次回以降の車両使用に影響のない範囲でＳＯＣを調整できる電動車２４が対象とされる。

変更充放電計画には、変更後の充放電場所、充放電時間および充放電量に関する情報が含まれる。また、変更を受け入れた場合の走行ルートに関する情報や、各施設での必要滞在時間に関する情報が含まれていてもよい。さらに、予定している走行には十分なＳＯＣは確保されているが充放電計画の変更によってＳＯＣが変わる場合、次回の最初の車両使用への影響に関する情報が含まれていてもよい。

変更充放電計画には、電動車２４が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報が含まれる。経済的メリットとは、電気の売買により電動車２４の所有者或いは利用者（以下、電動車２４とは、その所有者或いは利用者を意味する場合もある）が得られる利益を意味する。大規模需要家サーバ３２からＶＰＰ事業者サーバ３４に送信される電力調整に関する緊急の追加要求には、追加要求に対応した場合の電力の売買価格に関する情報が含まれている。この情報に基づいて変更充放電計画に含まれる経済的メリットに関する情報が生成される。

具体的には、変更充放電計画において放電が求められている場合、電動車２４にとってはバッテリ２６内の電力を大規模需要家に売ることになる。このときの売値が電力の自家消費や直接的に電力を売る場合の売値よりも高ければ、電動車２４にとって計画変更に応じるメリットになる。また、変更充放電計画において充電が求められている場合、電動車２４にとっては電力を大規模需要家から購入することになる。このときの買値が電力系統４から系統電力を購入（充電）する場合の買値よりも安ければ、電動車２４にとって計画変更に応じるメリットになる。

変更充放電計画作成部３４３は、作成された変更充放電計画を電動車２４に提示する。変更充放電計画作成部３４３から電動車２４への充放電計画の提示は、カーナビゲーションシステム２８に対して行われてもよいし、電動車２４の所有者或いは利用者が所持する情報端末２９に対して行われてもよい。変更充放電計画作成部３４３は、電動車２４に対する提示において、変更充放電計画への対応の可否について回答することを電動車２４に対して要求する。

充放電制御部３４４は、充放電計画に従って作成された電動車２４毎の制御データを充放電スタンド２２に送信する。電動車２４が充放電スタンド２２に接続され、制御データに従って充放電スタンド２２が作動することによって、充放電計画に沿った充放電が電動車２４において行われる。また、変更充放電計画が作成された場合、充放電制御部３４４は、その変更充放電計画を受諾した電動車２４の変更制御データを充放電スタンド２２に送信する。変更充放電計画を受諾した電動車２４が充放電スタンド２２に接続され、変更制御データに従って充放電スタンド２２が作動することによって、変更充放電計画に沿った充放電が電動車２４において行われる。

４．電力供給システムにおける処理の流れ
次に、電力供給システム２における処理の流れについて説明する。図４は、電力供給システム２における処理の流れを大規模需要家によって行われる処理、ＶＰＰ事業者によって行われる処理、電動車によって行われる処理の別に示したフローチャートである。なお、大規模需要家における処理の主体は大規模需要家サーバ３２であり、ＶＰＰ事業者における処理の主体はＶＰＰ事業者サーバ３４である。電動車における処理の主体は電動車２４或いはその所有者或いは利用者である。

図４に示すフローチャートによれば、まず、大規模需要家において、電力需要予測と電力供給予測とに基づき電力調整量が算出される（ステップＳ１１）。次に、ステップＳ１１で算出された電力調整量に基づいて電力調整計画の作成が行われる（ステップＳ１２）。作成された電力調整計画はＶＰＰ事業者へ送られる。

ＶＰＰ事業者では、車両ビッグデータによる機械学習で得られた行動予測モデルを用いて電動車２４の行動が予測される（ステップＳ２１）。そして、大規模需要家で作成された電力調整計画と、ステップＳ２１で予測された電動車２４の行動とに基づいて電動車２４毎の充放電計画が作成される（ステップＳ２２）。作成された充放電計画は電動車２４に指示されるとともに、大規模需要家へ送られる。

電動車２４では、VＰＰ事業者から指示された充放電計画に不都合が無い場合、充放電計画に従って充放電が行われる（以上、ステップＳ３１）。

充放電計画が電動車２４に指示された後、大規模需要家では、電力需要実績と電力供給実績とが取得され、電力調整計画に対する実際の電力需給の乖離に基づいて電力調整量の不足分が算出される（ステップＳ１３）。大規模需要家からは、電力調整量の不足分に基づいて電力調整に関する緊急の追加要求がＶＰＰ事業者へ送られる。

ＶＰＰ事業者では、大規模需要家からの電力調整に関する緊急の追加要求と、ステップＳ２１で予測された電動車２４の行動とに基づいて変更充放電計画が作成される（ステップＳ２３）。変更充放電計画は、電動車２４のうち充放電計画の変更に対応可能な車両のみを対象にして作成される。作成された変更充放電計画は対象となる電動車２４に提示される（ステップＳ２４）。

変更充放電計画の提示にカーナビゲーションシステム２８が用いられる場合、車両が走行中であれば、変更充放電計画が作成されたタイミングで即時提示が行われる。車両が未使用の場合は、ＩＧがオンにされたとき、そのタイミングが計画変更に対応可能なタイミングであれば、そのタイミングにおいて提示が行われる。つまり、走行中の車両だけでなく、変更充放電計画に対応できると判断される車両に対しては、走行開始前でも提示が行われる。例えば、３０分後に発車する車両があるとした場合、１時間後に電力調整が必要となる地域の付近を当該車両が通過する予定であれば、当該車両に対しては発車前でも通知が行われる。このような運用を行うことにより、より多くの車両を変更充放電計画に対応させることが可能になる。スマートフォン等の情報端末２９が変更充放電計画の提示に用いられる場合は、車両の状態によらず、変更充放電計画が作成されたタイミングで即時提示が行われる。

また、カーナビゲーションシステム２８が使用される場合、車両の位置情報をリアルタイムに取得することが可能である。車両の位置情報に基づくジオフェンシング技術を用いることで、緊急の電力調整を必要としている対象地域の近隣エリアに進入した電動車２４に対して変更充放電計画の提示を行うことができる。また、カーナビゲーションシステムと連動することにより、対象とする充放電スタンド２２まで電動車２４を速やかに誘導することもできる。

カーナビゲーションシステム２８と情報端末２９のどちらが使用される場合であっても、そのＨＭＩにおいて変更充放電計画が表示されるとともに受諾可否の入力が用意される。情報端末２９が用いられる場合、変更充放電計画の提示から実際の電動車２４の使用までに時間的な余裕があれば、変更充放電計画の受諾可否について十分に検討することが可能になる。

電動車２４の所有者或いは利用者がシステム上で回答を入力することにより、ＶＰＰ事業者に対する回答が通知される（ステップＳ３２）。変更充放電計画には、電動車２４が変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報が含まれている。電動車２４の所有者或いは利用者がＶＰＰ２０に参加する主な理由の一つが経済的メリットである。ゆえに、経済的メリットに関する情報がインセンティブとなって、電動車２４の所有者或いは利用者による変更充放電計画の受諾が促進されることが期待される。

ＶＰＰ事業者では、電動車２４から得た変更充放電計画に対する受諾可否の回答に基づき充放電全体の計画が調整される（ステップＳ２５）。すなわち、電動車２４毎の変更充放電計画の受諾状況に応じて、大規模需要家からの電力調整に関する緊急の追加要求を満たすための充放電計画が全体的に見直され、最終的な変更充放電計画が各電動車２４に通知される。最終的な充放電計画の調整結果は大規模需要家に送られる。

大規模需要家では、ＶＰＰ事業者での充放電計画の調整結果に基づいて最終調整方法が判断される（ステップＳ１４）。電力調整量の不足分がＶＰＰ事業者による電力調整で解消されることにより、大規模需要家は電力系統４から不足電力を購入する必要もないし余剰電力を捨てる必要もなくなる。

５．大規模需要家とＶＰＰ事業者とのマッチングシステム
ここまでの説明では、大規模需要家とＶＰＰ事業者との１対１の関係が前提とされている。しかし、特定の地域に複数の大規模需要家がある場合、需給予測が外れる大きな要因が気象条件にあると考えると、隣接する複数の需要家にて同じように予測が外れることで、複数の需要家において同時に追加の電力調整が必要になることが想定される。また、大規模需要家の施設に充放電スタンドがあれば、電動車は指定された時間帯にその場所にて充放電を行うことができることから、移動可能という電動車の特性を考慮すると、対応可能な車両の選択肢は多くなる。つまり、状況によっては複数のＶＰＰ事業者が追加の電力調整に対して対応可能となるケースが想定される。

以上のことから、大規模需要家とＶＰＰ事業者との関係としては、１対１の組み合わせだけでなく、１対多、多対１、多対多の組み合わせも想定される。その場合、大規模需要家からは、より安価に調達できるＶＰＰ事業者を選択したいという要望が発生する。一方でＶＰＰ事業者からは、より高価で買い取ってくれる大規模需要家を選択したいという要望が発生する。このような要望を満たす手段として、オークション形式を用いて入札にてマッチングを決定するシステムが好適である。図５は、大規模需要家とＶＰＰ事業者とを結びつけるオークション形式のマッチングシステムの概略を示す図である。上述の電力需給バランス調整システム３０は、このようなマッチングシステムによって組み合わされた大規模需要家とＶＰＰ事業者とのペアに対しても適用可能である。

２ 電力供給システム
４ 電力系統
１０ 大規模需要家の施設
１２ 大規模工場施設
１４ 配電網
１６ ＰＶシステム
１８ 蓄電池システム
２０ 仮想発電所（ＶＰＰ）
２２ 充放電スタンド
２４ 電動車
２６ バッテリ
２８ カーナビゲーションシステム
２９ 情報端末
３０ 電力需給バランス調整システム
３２ 大規模需要家サーバ
３４ ＶＰＰ事業者サーバ（電力調整装置）
３４ａ プロセッサ
３４ｂ メモリ
３４ｃ 充放電指示プログラム
３４ｄ ストレージ
３４ｅ 車両情報データベース

Claims (6)

1. 電動車をエネルギリソースとして用いる仮想発電所の電力調整装置であって、
   前記電動車の過去の行動履歴を含む車両情報を記憶した記憶装置と、
   前記電動車に対して電力の充放電を指示する充放電指示装置と、を備え、
   前記充放電指示装置は、
   電力調整に関する要求を受けた場合、
   前記車両情報から前記電動車の行動を予測し、予測された前記電動車の行動に基づいて、電力調整に関する前記要求を満たすための前記電動車の充放電計画を作成することと、
   作成された前記充放電計画を前記電動車に指示することと、を実行し、
   前記充放電計画の指示後に電力調整に関する追加要求を受けた場合、
   前記予測された前記電動車の行動に基づいて、電力調整に関する前記追加要求を満たすための変更充放電計画を作成することと、
   作成された前記変更充放電計画を前記電動車に提示することと、を実行し、
   前記変更充放電計画は、前記電動車が前記変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報を含む
   ことを特徴とする電力調整装置。
2. 請求項１に記載の電力調整装置において、
   前記変更充放電計画は、変更後の充放電場所、変更後の充放電時間又は充放電量、変更後の走行ルート、変更後の必要滞在時間のうち少なくとも一つに関する情報を含む
   ことを特徴とする電力調整装置。
3. 請求項１又は２に記載の電力調整装置において、
   前記充放電指示装置は、前記電動車のカーナビゲーションシステム或いは前記電動車の所有者或いは利用者が持つ情報端末を用いて前記変更充放電計画を提示する
   ことを特徴とする電力調整装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の電力調整装置において、
   前記充放電指示装置は、前記充放電計画を指示した前記電動車のなかから、前記予測された前記電動車の行動に基づいて前記充放電計画の変更に対応可能な車両を選定し、前記選定された車両を対象にして前記変更充放電計画を作成する
   ことを特徴とする電力調整装置。
5. 仮想発電所を用いた電力需給バランスの調整システムであって、
   前記調整システムは、
   電力需給の予測に基づき前記仮想発電所を用いた電力調整計画を作成し、
   前記仮想発電所に参加する電動車の過去の行動履歴を含む車両情報から前記電動車の行動を予測し、
   予測された前記電動車の行動と前記電力調整計画とに基づいて前記電動車の充放電計画を作成し、
   作成された前記充放電計画を前記電動車に指示し、
   前記充放電計画を前記電動車に指示した後の前記電力需給のインバランスを検出し、
   前記インバランスが検出された場合、前記予測された前記電動車の行動に基づいて、前記インバランスを解消するための変更充放電計画を作成し、
   作成された前記変更充放電計画を前記電動車に提示する、ように構成され、
   前記変更充放電計画は、前記電動車が前記変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報を含む
   ことを特徴とする電力需給バランスの調整システム。
6. 仮想発電所を用いた電力需給バランスの調整方法であって、
   電力需給の予測に基づき前記仮想発電所を用いた電力調整計画を作成するステップと、
   前記仮想発電所に参加する電動車の過去の行動履歴を含む車両情報から前記電動車の行動を予測するステップと、
   予測された前記電動車の行動と前記電力調整計画とに基づいて前記電動車の充放電計画を作成するステップと、
   作成された前記充放電計画を前記電動車に指示するステップと、
   前記充放電計画を前記電動車に指示した後の前記電力需給のインバランスを検出するステップと、
   前記インバランスが検出された場合、前記予測された前記電動車の行動に基づいて、前記インバランスを解消するための変更充放電計画を作成するステップと、
   作成された前記変更充放電計画を前記電動車に提示するステップと、を含み、
   前記変更充放電計画は、前記電動車が前記変更充放電計画に従って行動し充放電を行った場合の経済的メリットに関する情報を含む
   ことを特徴とする電力需給バランスの調整方法。

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