JPWO2014097608A1 - 需給制御装置、および需給制御方法 - Google Patents

需給制御装置、および需給制御方法 Download PDF

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Abstract

需給制御装置（２００）は、需要家に属し、電力系統（２０３）の電力を消費する電気機器（２０１）と通信ネットワークを通じて通信する第１通信部（２１０）と、電力系統（２０３）の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に監視制御を開始する制御部（２７０）とを備え、監視制御において、制御部（２７０）は、監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて第１通信部（２１０）を介した電気機器（２０１）の電力消費の抑制の開始タイミングを決定し、監視制御の開始後であって、かつ、開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、開始タイミングに電力消費の抑制を開始する。

Description

本発明は、電力系統の電力需給の調整を行う需給制御装置等に関する。
スマートグリッドの拡大に伴い、電力系統の電力需給の調整を行うデマンドレスポンス（以下、単に「ＤＲ」とも記載する）制御が注目されている（例えば、特許文献１および２参照）。ＤＲ制御においては、ＤＲプロバイダ（一般需要家）は、サービスアグリゲータとの契約に基づいて電気機器を制御し、この結果、電力系統の安定化が図られる。
また、ＤＲ制御においてＤＲプロバイダが得られるインセンティブ（対価）は、一般的には、ＤＲ制御の精度によって異なる。このため、ＤＲ制御の開始時刻、終了時刻、およびレスポンス量は、重要である。
ＤＲ制御には様々な態様のものがある。例えば、ＤＲ制御の開始時刻、終了時刻、およびレスポンス量等を示す情報をサービスアグリゲータから受信し、受信したコマンドにしたがって行われるＤＲ制御が知られている。
米国特許出願公開第２０１１／００７７７５３号明細書 米国特許第７３５６３８５号明細書
上記のようなＤＲ制御を行うためには、ＤＲプロバイダは通信インフラを整備する必要があるが、通信インフラは高価である。このため、通信インフラの整備は、ＤＲ制御への参入の障壁となっている。
そこで、本発明は、通信インフラを用いずに適切なタイミングでＤＲ制御を開始することが可能な需給制御装置等を提供する。
本発明の一態様に係る需給制御装置は、電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを通じて通信する第１通信部と、前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に監視制御を開始する制御部とを備え、前記監視制御において、前記制御部は、前記監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の抑制の開始タイミングを決定し、前記監視制御の開始後であって、かつ、前記開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、前記開始タイミングに前記電力消費の抑制を開始する。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本発明の需給制御装置によれば、通信インフラを用いずに適切なタイミングでＤＲ制御を開始することができる。
図１は、ＤＲ制御の種類を説明するための図である。 図２は、実施の形態１に係るＤＲ制御（ＤＲサービス）の全体構成を示す図である。 図３は、オーダーベースのＤＲ制御のタイプ１を説明するための図である。 図４は、オーダーベースのＤＲ制御のタイプ２を説明するための図である。 図５は、実施の形態１に係るＤＲコントローラおよびサーバの機能構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態１に係るＤＲコントローラのＤＲ制御の開始タイミング決定動作のフローチャートである。 図７は、ＢＯＤ（Ｂａｓｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｄｕｒａｔｉｏｎ）を説明するための図である。 図８は、ＯＤＪ（Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｊｕｄｇｅｍｅｎｔ）を説明するための図である。 図９は、ＯＤＪの修正を説明するための図である。 図１０は、実施の形態２に係るＤＲコントローラおよびサーバの機能構成を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態２に係るＤＲ制御の概念図である。 図１２は、通信状態が正常でない場合のオーダーベースのＤＲ制御のタイプ２を説明するための図である。 図１３は、実施の形態２に係るＤＲコントローラの動作のフローチャートである。
（本発明の基礎となった知見）
背景技術で説明したように、電力系統の電力需給を調整するＤＲ制御が注目されている。ＤＲ制御には、様々な種類のものが存在する。図１は、ＤＲ制御の種類を説明するための図である。
図１の（ａ）は、スケジュールベースのＤＲ制御を説明するための図である。スケジュールベースのＤＲ制御においては、ＤＲ制御の開始タイミングおよびＤＲ制御の終了タイミングは、あらかじめ定められている。スケジュールベースのＤＲ制御としては、例えば、電力系統の電力需要が多い時間帯に、電気機器の電力消費を抑制するピークカット制御が代表的である。
図１の（ｂ）は、オーダーベースのＤＲ制御を説明するための図である。オーダーベースのＤＲ制御においては、ＤＲ制御の開始タイミングおよびＤＲ制御の終了タイミングは、あらかじめ定められていない。ＤＲ制御の開始タイミングおよび終了タイミングは、サービスアグリゲータから送信されるコマンド（起動コマンドおよび終了コマンド）によって決定される。なお、オーダーベースのＤＲ制御では、起動コマンドおよび終了コマンド以外のコマンドは基本的には送信されない。オーダーベースのＤＲ制御としては、例えば、予備力供給のＤＲ制御が代表的である。
図１の（ｃ）は、連続タイプのＤＲ制御を説明するための図である。連続タイプのＤＲ制御においては、サービスアグリゲータから送信されるコマンド（制御量＋制御タイミング）によってＤＲ制御の制御量および制御タイミングが周期的に（連続的に）指示される。連続タイプのＤＲ制御としては、例えば、ＦＲ制御が代表的である。
スケジュールベースのＤＲ制御を除けば、ＤＲ制御を行うためには、通信インフラが必要となる。また、サービスアグリゲータのサーバと、ＤＲ制御を行うＤＲコントローラ（需給制御装置）との通信は、良好に保たれる必要がある。
サービスアグリゲータのサーバとＤＲコントローラとの通信が遮断されると、ＤＲ制御が中止され得る。通信の不具合によるＤＲ制御の中止は、ＤＲプロバイダに経済的な損失与えるだけでなく、電力系統の安定性を害する恐れがある。
そこで、発明者らは、上記オーダーベースのＤＲ制御に相当するＤＲ制御を、通信インフラを使わずに実行する方法を見出した。
具体的には、本発明の一態様に係る需給制御装置は、電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを通じて通信する第１通信部と、前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に監視制御を開始する制御部とを備え、前記監視制御において、前記制御部は、前記監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の抑制の開始タイミングを決定し、前記監視制御の開始後であって、かつ、前記開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、前記開始タイミングに前記電力消費の抑制を開始する。
これにより、需給制御装置は、通信インフラを用いずに適切なタイミングで電気機器の電力消費の抑制を開始することができる。また、需給制御装置によれば、電力系統の事故等によるブラックアウト等の危険性を抑制することができ、不必要に電気機器の電力消費の抑制を実行してしまう可能性を低減できる。
また、前記制御部は、前記変化率が急な減少を示すほど前記開始タイミングを早いタイミングに決定してもよい。
また、前記監視期間は、第１の監視期間と、前記第１の監視期間に続く第２の監視期間とからなり、前記制御部は、前記第１の監視期間の開始時に取得した周波数に対する前記第１の監視期間の終了時に取得した周波数の前記変化率である基準変化率に応じて前記第２の監視期間の長さを決定し、前記第２の監視期間が終了するタイミングを前記開始タイミングとして決定してもよい。
また、前記制御部は、前記基準変化率が急な減少を示すほど前記第２の監視期間の長さを短い期間に決定してもよい。
また、前記制御部は、前記第２の監視期間に取得した周波数の変化率が、前記基準変化率よりも急な減少を示す場合、前記第２の監視期間の長さを短縮してもよい。
また、前記制御部は、前記変化率が増加を示す場合、前記開始タイミングの決定を行わず、前記電力消費の抑制を行わなくてもよい。
また、さらに、サーバと通信を行う第２通信部を備え、前記制御部は、（１）前記第２通信部が前記サーバから受信する電力需給調整指示に応じて前記電力消費の抑制を行い、（２）前記第２通信部による前記サーバとの通信が遮断された場合であって、かつ、取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に前記監視制御を開始してもよい。
また、前記制御部は、前記監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰した場合、前記開始タイミングに開始予定の前記電力消費の抑制を取り消してもよい。
また、前記制御部は、前記監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲の下限値よりも小さい所定の閾値よりも低くなった場合に前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の抑制を行う制御であって、前記監視制御とは異なる制御をさらに実行してもよい。
また、さらに、前記電力系統の周波数を測定する測定部を備え、前記制御部は、前記測定部が測定した前記電力系統の周波数を取得してもよい。
また、本発明の一態様に係る需給制御装置は、電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを通じて通信する第１通信部と、前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の上限値よりも高くなった場合に監視制御を開始する制御部とを備え、前記監視制御において、前記制御部は、前記監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の増加の開始タイミングを決定し、前記監視制御の開始後であって、かつ、前記開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、前記開始タイミングに前記電力消費の増加を開始する。
また、本発明の一態様に係る需給制御装置は、電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを介して通信する第１通信部と、前記第１通信部を介して前記電気機器を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合、前記周波数の監視期間を設定し、前記監視期間中に取得した周波数の変化率に応じて前記電気機器の電力消費を抑制するか否かを判断し、前記変化率が前記許容周波数範囲に回復する傾向を示す場合は前記電気機器の電力抑制を待機し、当該変化率が減少傾向を示す場合は前記監視期間の終了タイミングで前記電気機器の電力消費の抑制を開始する。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な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及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明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、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、任意の構成要素として説明される。
（実施の形態１）
［全体の構成］
以下、実施の形態１に係る需給制御装置（ＤＲコントローラ）について説明する。まず、ＤＲ制御（ＤＲサービス）の全体構成について説明する。図２は、実施の形態１に係るＤＲ制御（ＤＲサービス）の全体構成を示す図である。
図２に示されるシステムには、サービスアグリゲータのサーバ１００（以下、ＳＯＡ：Ｓｅｒｖｅｒ Ｏｆ Ａｇｇｒｅｇａｔｏｒとも記載する）と、ＤＲコントローラ２００と、電気機器２０１ａ〜２０１ｎ（以下、電気機器２０１とも記載する）とが含まれる。なお、サーバ１００は、第１の決定システムとして定義されてもよく、ＤＲコントローラ２００は、第２の決定システムと定義されてもよい。
サーバ１００は、通信ネットワーク１０１を通じて、ＤＲコントローラ２００と、ＤＲ制御に関するデータ１０２の送受信を行う。サーバ１００は、サービスアグリゲータによって管理される。ここで、サービスアグリゲータは、例えば、電力会社などの電力系統２０３を管理する事業者の求めに応じて電力需給調整事業を行う事業者である。なお、サーバ１００は、電力系統２０３を管理する事業者によって管理されてもよい。
ＤＲコントローラ２００は、通信ネットワーク２０２を通じて、複数の電気機器２０１ａ〜２０１ｎの動作を制御する。また、ＤＲコントローラ２００は、通信ネットワーク１０１を用いて、サーバ１００とデータ１０２の送受信を行う。したがって、サーバ１００から受信したデータ１０２（コマンド）に基づいて複数の電気機器２０１ａ〜２０１ｎの動作を制御することができる。つまり、ＤＲコントローラ２００は、従来のオーダーベースのＤＲ制御を行うことができる。
また、ＤＲコントローラ２００は、電力系統２０３の周波数を測定し、測定結果に基づいて複数の電気機器２０１ａ〜２０１ｎの動作を制御することができる点が特徴であり、これについての詳細は、後述する。
ＤＲコントローラ２００は、ＤＲプロバイダによって管理される。ＤＲプロバイダは、例えば、一般需要家（ユーザ）である。
通信ネットワーク１０１および２０２は、それぞれ、例えば、有線または無線の通信ネットワーク、電力線通信（ＰＬＣ）、およびインターネット等である。
電気機器２０１ａ〜２０１ｎは、ＤＲコントローラ２００によって制御される電気機器である。電気機器２０１ａ〜２０１ｎは、例えば、家電、電気自動車、蓄電池、充電器、温水暖房機、冷凍圧縮機、食洗機、衣服乾燥機、製氷機、プールのポンプ、エアコン等である。
データ１０２は、例えば、ＤＲ契約情報、ＤＲスケジュール、電力価格、電力系統２０３に関する値に基づくＤＲの開始・停止ルール等である。
測定データ１０３は、電力系統２０３の周波数、所定間隔ごとの周波数変化率（ＦＣＲ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｈａｎｇｅ Ｒａｔｅ）、電圧、電流等である。
［ターゲットとなるＤＲ制御］
次に、ＤＲコントローラ２００が主にターゲットとするオーダーベースのＤＲ制御について説明する。図３および図４は、ＤＲコントローラ２００が主にターゲットとするオーダーベースのＤＲ制御を説明するための図である。図３および図４は、いずれも電力系統２０３の周波数の時間変化を示す図である。
コマンドベースのＤＲ制御は、図３に示されるタイプ１と、図４に示されるタイプ２との２つのタイプに分類される。
図３に示されるタイプ１のＤＲ制御では、電力系統２０３に関するパラメータと、所定の閾値との比較に基づいてＤＲ制御の開始タイミングが決定される。具体的には、ＤＲコントローラ２００は、電力系統２０３の瞬時周波数が所定の閾値３０２より小さくなった場合（図３のタイミング３０４）、小さくなってから所定の期間内に、電気機器２０１ａ〜２０１ｎの電力の消費の抑制を開始しなくてはならない。
このようなタイプ１のＤＲ制御は、電力系統２０３に緊急事態が生じたような場合に実行されるものであり、例えば、プライマリリザーブなどと称される。所定の閾値３０２は、例えば、電力系統２０３の基準周波数（商用電源周波数）の９９．５％に設定される。基準周波数が６０Ｈｚである場合、所定の閾値３０２は、５９．７Ｈｚである。
一方、図４に示されるタイプ２のＤＲ制御では、電力系統２０３に関するパラメータと、所定の閾値との比較に基づいては、ＤＲ制御の開始タイミングは決定されない。タイプ２のＤＲ制御においては、オペレータが電力系統２０３の周波数（または、ＦＣＲ）を監視しており、オペレータが上記監視に基づいてＤＲ制御の開始タイミングを決定し、決定された開始タイミングは、起動コマンドとしてサーバ１００からＤＲコントローラ２００に送信される。ＤＲコントローラ２００は、起動コマンドを受信した場合、電気機器２０１ａ〜２０１ｎの電力の消費の抑制を開始する。
ここで、タイプ２のＤＲ制御では、ＤＲ制御の開始タイミングは次のように決定される。
電力系統２０３の周波数が所定の許容周波数範囲３０１からの逸脱した場合（図４のタイミング３０５）、電力システムのオペレータは、できるだけ早急にかつ経済的に電力系統２０３の周波数が回復するように努める。例えば、電力系統２０３の周波数が許容範囲を逸脱した後、オペレータは、周波数安定メカニズムを起動させる。
また、オペレータは、さらに、非常事態の規模（例えば、不足する電力［ＭＷ］がどれくらいなのか）や、所定期間内に復旧する可能性はあるかなどを、電力系統２０３に関する様々なデータ（瞬時周波数値、ＦＣＲ、周波数回復パターンの履歴など）を用いて分析する。例えば、分析の結果、電力系統２０３の周波数に回復の見込みがある場合（図４のパターン３０６ａ）は、ＤＲ制御を開始するための起動コマンドは送信されない。
しかしながら、分析の結果、電力系統２０３の周波数が回復するのに時間がかかるような場合（図４のパターン３０６ｂ）、または、電力系統２０３の周波数がさらに低下する恐れがある場合（図４のパターン３０６ｃ）は、オペレータは、ＤＲ制御の開始を決定する。つまり、サーバ１００からＤＲ制御を開始するための起動コマンドが送信される。
このようなタイプ２のＤＲ制御は、電力系統２０３の周波数が所定の閾値３０２には達していないが、電力系統２０３がそのような状況に陥ることを防止するために実行されるものであり、例えば、セカンダリリザーブなどと称される。タイプ２のＤＲ制御では、許容周波数範囲３０１は、例えば、電力系統２０３の基準周波数±０．０２に設定される。基準周波数が６０Ｈｚである場合、上限値３０１ａは、６０．０２Ｈｚであり、下限値３０１ｂは、５９．９８Ｈｚである。
以上説明したようにタイプ２のＤＲ制御においては、ＤＲ制御を開始するか否かの決定は、オペレータによって行われる。したがって、タイプ２のＤＲにおいては、ＤＲコントローラ２００は、サーバ１００と通信することが要求される。
ここで、タイプ２のＤＲ制御の開始タイミング（および終了タイミング）がＤＲコントローラ２００によって推定できれば、ＤＲコントローラ２００は、サーバ１００と通信する必要はない。しかしながら、上述のように、タイプ２のＤＲ制御の開始タイミングは、電力系統２０３の周波数を単に監視することによっては決定されるわけではない。
そこで、ＤＲコントローラ２００は、このようなタイプ２のＤＲ制御をターゲットとして、ＤＲ制御の開始タイミングを推定する。これにより、ＤＲコントローラ２００は、サーバ１００と通信を行うことなくタイプ２のＤＲ制御と同様の制御を行うことが可能となる。
具体的には、ＤＲコントローラ２００は、電力系統２０３の周波数が所定の許容周波数範囲３０１の下限値３０１ｂよりも低くなった場合、電力系統２０３の周波数の変化率（単位時間当たりの周波数の変化量）に応じて電気機器２０１ａ〜２０１ｎの電力消費の抑制の開始タイミングを決定する。
［詳細な構成］
以下、ＤＲコントローラ２００およびサーバ１００の詳細な構成について説明する。図５は、ＤＲコントローラ２００およびサーバ１００の機能構成を示すブロック図である。
まず、ＤＲコントローラ２００について説明する。
図５に示されるように、ＤＲコントローラ２００は、第１通信部２１０と、第２通信部２１５と、測定部２２０と、制御部２７０（操作管理部２３０、測定管理部２３１、および、決定部２３２）と、記憶部２４０とを備える。また、図５に示されるように、ＤＲコントローラ２００は、インターフェース２５０を備えてもよい。
なお、図５に示される電気機器２０１は、電力系統２０３の電力を用いて動作し（電力系統２０３の電力を消費し）、同一の需要家に属するものとする。ここで需要家とは、例えば、住宅や、マンションなどの単位である。
第１通信部２１０は、通信ネットワーク２０２を通じて電気機器２０１と通信を行う通信モジュールである。通信ネットワーク２０２には、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＨＡＮ（Ｈｏｍｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）等が用いられる。ＤＲコントローラ２００は、第１通信部２１０を介して電気機器２０１に対するスイッチオン・オフコマンドの送信を行い、電気機器２０１を制御することができる。
第２通信部２１５は、通信ネットワーク１０１を通じてサーバ１００とデータ１０２の送受信を行う通信モジュールである。
操作管理部２３０は、ＤＲ制御を実行する。具体的には、操作管理部２３０は、ＤＲコマンド（制御信号）を第１通信部２１０を介して電気機器２０１に送信し、ＤＲ制御中の各電気機器２０１の動作を監視および修正し、データ管理等を行う。
測定管理部２３１は、測定データ１０３の形式や測定を行う期間等を決定し、測定の指示および測定データ１０３の取得を行う。測定管理部２３１は、例えば、測定部２２０が測定した電力系統２０３の周波数を取得する。なお、測定管理部２３１が取得する測定データ１０３には、電力系統２０３を管理する管理装置など、ＤＲコントローラとは異なる他の装置が測定した測定データが含まれる。測定データ１０３は、例えば、電力系統２０３の瞬時周波数、所定期間における電力系統２０３のＦＣＲ、電圧、時間等である。
測定部２２０は、測定管理部２３１からの指示に基づいて電力系統２０３の周波数を所定の時間間隔（周期）ごとに測定する。なお、測定部２２０は、ＤＲコントローラ２００の外部に設けられてもよい。例えば、電気機器２０１が測定部２２０を備えてもよいし、測定部２２０が独立した装置として実現されてもよい。
決定部２３２は、ＤＲ制御の開始タイミング（起動タイミング）および終了タイミング（修復タイミング）を測定管理部２３１などの他のブロックからの情報を用いて決定する。決定部２３２は、例えば、ＤＲ制御を開始するべきかまたは終了するべきかに加えて、ＤＲ制御の開始タイミングおよび終了タイミングを決定する。決定された開始タイミングおよび終了タイミングは、操作の管理のため、操作管理部２３０へ送信される。
記憶部２４０は、例えば、半導体メモリや、強誘電体メモリなどの記憶装置である。記憶部２４０には、ＤＲデータ２４１、負荷データ２４２、およびユーザデータ２４３が格納される。
ＤＲデータ２４１には、例えば、ＤＲ契約コンテキストデータ、ＤＲの動作履歴データ、電力系統２０３の周波数値（グリッド値）データ等が含まれる。
ユーザデータ２４３には、例えば、各負荷（電気機器２０１）に対するユーザの設定値、ユーザのＤＲ設定、ユーザ−ＤＲ動作データが含まれる。
負荷データ２４２には、例えば、各負荷のコンテキストデータ、エネルギー残量、温度、操作ポイント等が含まれる。
インターフェース２５０は、ユーザの入力を受け付けるインターフェースである。
次に、サーバ１００について説明する。
図２に示されるように、サーバ１００は、サーバ通信部１１０と、プロセス管理部１２０と、記憶部１３０と、ＤＲＣサポート部１４０とを備える。
サーバ１００（サービスアグリゲータ）は、複数のＤＲ購入者３００に対しＤＲサービスを提供する。ここで、ＤＲ購入者３００は、典型的には、電力系統２０３を管理する事業者であるが、電力系統２０３を管理する事業者がサービスアグリゲータとしてサーバ１００を管理し、電力需給調整事業を行ってもよい。つまり、ＤＲ購入者３００とサービスアグリゲータとが同一である場合も考えられる。
サーバ通信部１１０は、電力系統２０３を管理する管理装置や、ＤＲコントローラ２００等に対してデータの送信および受信を行う。サーバ通信部１１０は、例えば、ＤＲコントローラ２００を含む複数のＤＲコントローラにデータを送信する。
プロセス管理部１２０は、スケジューリング、遂行、請求書の作成等のＤＲアグリゲーションの操作面に関する処理を行う。
記憶部１３０は、例えば、半導体メモリや、強誘電体メモリなどの記憶装置である。記憶部１３０には、例えば、需要家とのＤＲ契約（ＤＲ制御の内容）、各ＤＲ契約の技術的な要件、および周波数、電力価格、ＤＲ購入者３００とのＤＲ契約等の情報が格納される。
ＤＲＣサポート部１４０は、ＤＲ操作データまたは基本ルールを作成する。基本ルールは、通信ネットワーク１０１を通じてＤＲコントローラ２００（第２通信部２１５）に送信される。ＤＲコントローラ２００の決定部２３２は、受信した基本ルールを用いて開始タイミングおよび終了タイミングを決定（推定）する。
基本ルールには、例えば、電力系統２０３の瞬時周波数の値によって定められるＤＲの状況、およびＦＣＲ値によって定められるＤＲの状況に関する情報が含まれる。また、基本ルールには、許容周波数範囲３０１や所定の閾値３０２の情報が含まれる。
なお、上記基本ルールは、あらかじめＤＲコントローラ２００の記憶部２４０に格納されていてもよい。
なお、ＤＲコントローラ２００は、ＤＲデータ２４１に含まれるＤＲの動作履歴データ、ユーザデータ２４３、負荷データ２４２等を用いて上記基本ルールを修正してもよい。
なお、サーバ１００は、更新可能なソースコード、ソフトウェア、識別子、データベース等をＤＲコントローラ２００にアップロードしてもよい。これによりＤＲコントローラ２００は上記基本ルールを自ら算出することができる。
なお、ＤＲＣサポート部１４０は、ＤＲ制御期間の推定値、並びに、推定された開始タイミングおよび終了タイミングを含む推定情報をＤＲコントローラ２００に提供することもできる。
［動作］
次に、ＤＲコントローラ２００のＤＲ制御の開始タイミング決定動作について説明する。図６は、ＤＲコントローラ２００のＤＲ制御の開始タイミング決定動作のフローチャートである。なお、以下では、図６のフローチャートに示される制御を監視制御とも記載する。
まず、図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０３について説明する。
ＤＲコントローラ２００の第２通信部２１５は、基本ルール（または、ソースコード、ソフトウェア、識別子、データベース等）をサーバ１００から受信する（Ｓ１０１）。なお、基本ルールがあらかじめ記憶部２４０に格納されている場合、ステップＳ１０１は、省略可能である。
次に、ＤＲコントローラ２００の測定部２２０は、電力系統２０３の瞬時周波数を測定する（Ｓ１０２）。測定管理部２３１は、測定部２２０が測定した電力系統２０３の周波数を取得する。なお、電力系統２０３の周波数の測定および取得は、基本的には、所定周期ごとに連続して行われる。
次に、決定部２３２は、測定管理部２３１が取得した（測定部２２０が測定した）周波数が許容周波数範囲３０１外であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。周波数が許容周波数範囲３０１内である場合（Ｓ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０２の周波数の測定処理が継続される。周波数が許容範囲外である場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、ＤＲ制御の開始タイミング決定処理が開始される。
なお、決定部２３２は、測定部２２０のエラーを考慮して許容周波数範囲３０１にバイアスをかけてもよい。この場合、決定部２３２は、測定部２２０のエラーを算出し、調整する。言い換えれば、決定部２３２は、ステップＳ１０３の判断において、許容周波数範囲３０１に測定誤差を考慮したマージンを設けてもよい。
なお、許容周波数範囲３０１は、ＤＲ契約ごとに定められるものであり、契約ごとに異なる。一般的には、ＤＲ制御の対象となる電力系統２０３（ＤＲ購入者３００）が異なれば、許容周波数範囲３０１も異なる場合が多い。
測定管理部２３１が取得した（測定部２２０が測定した）周波数が、許容周波数範囲３０１外である場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、決定部２３２は、電力系統２０３に非常事態があったと判断し、第１の監視期間を設定する（Ｓ１０４）。以下の説明では、第１の監視期間を基本監視期間（ＢＯＤ：Ｂａｓｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｄｕｒａｔｉｏｎ）とも記載する。
［ＢＯＤの設定］
以下、図６のステップＳ１０４のＢＯＤの設定について詳細に説明する。
図７および図８は、ＢＯＤを説明するための図である。図７および図８に示されるようにＢＯＤ５０２は、電力系統２０３に非常事態が発生した直後（電力系統２０３の周波数が許容周波数範囲３０１外となった後）の期間のことを意味する。図７では、電力系統２０３の周波数が許容周波数範囲３０１外となったタイミングは、第１タイミング５０１と記載されている。
ＢＯＤ５０２は、下記の情報のうち少なくとも１以上の情報に基づいて設定される。
１．ＤＲ契約データ
一般的に、ＤＲ契約データにおいては、各ＤＲ契約ごとにＤＲ開始条件が満たされてから、ＤＲコントローラ２００がＤＲ制御を開始しなくてはならない期間が定められている。この期間は、図８では最長期間６０２として記載されている。ＢＯＤ５０２は、最長期間６０２よりも短い期間に設定される。なお、最長期間６０２は、基本ルールに含まれてもよい。
２．ＤＲコントローラ２００が実行を予定しているＤＲ契約
どのＤＲ契約に対してもＤＲ制御の開始までに十分な時間を確保するために、ＢＯＤ５０２は、例えば、実行が予定されている複数のＤＲ契約それぞれで定められている最長期間６０２のうち最も短い最長期間６０２よりも小さく設定される。
３．負荷（電気機器２０１）コンテキストデータによって定められるＤＲ制御の時間間隔
４．基本ルール
なお、ＢＯＤは、あらかじめ定められた期間であってもよい。すなわち、ＢＯＤは、図６のフローチャートで示されるように、動的に設定されなくてもよい。この場合、図６のステップＳ１０４は省略される。
［非常事態の規模の推定］
以下、図６のステップＳ１０５について詳細に説明する。
ステップＳ１０４に続いて、決定部２３２は、ＢＯＤ５０２における周波数の変化率を算出し、非常事態の規模を推定する（Ｓ１０５）。ここで、ＢＯＤ５０２における周波数の変化率（以下、基準変化率とも記載する）とは、ＢＯＤ５０２の開始時に取得した周波数に対するＢＯＤ５０２の終了時に取得した周波数の変化率を意味する。
また、決定部２３２は、各非常事態の規模（ＭＷｈ）に基づいて定められる周波数の低下量を推定する。ＤＲコントローラ２００は、周波数の低下量の推定データを非常事態発生中に、電力システム（電力系統２０３）の非常事態履歴データおよび電力系統２０３の瞬時周波数プロファイルから算出することができる。
電力システムの非常事態履歴データは、サーバ１００、電力システムのオペレータ、またはインターネット（ウェブサイトに電力システムのオペレータが提供する非常事態情報部分等）上のデータベース等から受信することができる。非常事態発生中の電力系統２０３の周波数プロファイルは、同様の方法で受信されてもよいし、記憶部２４０に格納された瞬時周波数データの履歴が周波数プロファイルとして適用されてもよい。
各非常事態の規模（ＭＷｈ）に基づき、起こり得る電力系統２０３の周波数の低下は、一例として、下記の式で算出される。
Figure 2014097608
決定部２３２は、非常事態の規模と電力系統２０３の周波数の低下量から上記のような関数を得る。この関数の成分は、電力系統２０３の状態に基づいて更新することができる。
決定部２３２は、上述のように算出したＦＣＲに基づいて、ＢＯＤ５０２中の非常事態の規模を推定する。そして、決定部２３２は、ＢＯＤ５０２中の非常事態の重要度ランクを算出する。
なお、図６のステップＳ１０５においては、少なくともＢＯＤ５０２における周波数の変化率（基準変化率）が算出されればよい。
なお、実施の形態１では、ＢＯＤ中に電力系統２０３の瞬時周波数が所定の閾値３０２よりも小さくなった場合、決定部２３２は、ＤＲ制御の開始を決定し、操作管理部２３０は、上記決定に基づいて第１通信部２１０を介して電気機器２０１の電力消費の抑制を開始する。つまり、制御部２７０は、ＢＯＤ中に取得した周波数が所定の許容周波数範囲３０１の下限値よりも小さい所定の閾値３０２よりも低くなった場合に、第１通信部２１０を介した電気機器２０１の電力消費の抑制を行う制御をさらに行う。この制御は、上述のプライマリリザーブと称されるＤＲ制御に相当するものである。
［ＯＤＪの決定］
次に、図６のステップＳ１０６について詳細に説明する。
次に、決定部２３２は、少なくとも上記基準変化率に応じて、第２の監視期間の長さを決定する（Ｓ１０６）。第２の監視期間は、電力系統２０３のパラメータ（ＦＣＲ等）を監視し、ＤＲ制御を開始するか否かを判断するための期間である。以下の説明では、第２の監視期間をＯＤＪ（Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｊｕｄｇｅｍｅｎｔ）とも記載する。
なお、監視期間（ＢＯＤとＯＤＪとを合わせた期間）は、言い換えれば、ＤＲ制御を開始するまでの猶予期間である。監視期間に電力系統２０３の周波数が所定の許容周波数範囲３０１内に復帰しない場合は、監視期間の満了時（開始タイミング）にＤＲ制御が開始される。
一方、監視期間に電力系統２０３の周波数が所定の許容周波数範囲３０１内に復帰した場合、開始タイミングに開始予定のＤＲ制御（電気機器２０１の電力消費の抑制）は、基本的には取り消される（開始されない）。つまり、ＯＤＪが短い期間に決定されるほど、ＤＲ制御が開始される可能性が高まり、ＯＤＪが長い期間に決定されるほど、ＤＲ制御が開始される可能性が低くなる。
なお、ＯＤＪの決定には、電力系統２０３における慣性が考慮されてもよい。
決定部２３２は、下記の情報のうちの少なくとも１つに基づいてＯＤＪを決定する。
１．ＢＯＤ５０２におけるＦＣＲ
２．電力系統２０３の測定データ（例えば、ＢＯＤの終了タイミング・ＯＤＪの開始タイミング（タイミング６０１）における瞬時周波数、ＦＣＲ）
３．推定される非常事態の規模・ＢＯＤ５０２中の非常事態の重要度ランク
４．ＤＲ契約データ（例えば、最長期間６０２のデータ）
５．ＤＲコントローラ２００が実行を予定しているＤＲ契約
６．負荷（電気機器２０１）コンテキストデータによって定められるＤＲ制御の時間間隔
７．基本ルール
８．非常事態の発生（第１タイミング５０１）からの経過時間（例えば、ＢＯＤ５０２が何秒続いたか、遅れ、非常事態が発生した時刻等が考慮される）
また、決定部２３２は、上記のファクタと、ＯＤＪとが以下の関係となるようにＯＤＪを決定する。
上記「ＢＯＤにおけるＦＣＲ」は、ＯＤＪと逆の関係である。つまり、決定部２３２は、ＢＯＤにおけるＦＣＲが急な減少（大きな減少）を示すほどＯＤＪを短い期間に決定する。なぜなら、上述のように、ＯＤＪが短いほどＤＲ制御が実行される可能性が高まるからである。
同様に、上記「推定される非常事態の規模・重要度ランク」は、ＯＤＪと逆の関係にある。つまり、決定部２３２は、非常事態の規模・重要度ランクが大きいほどＯＤＪを短い期間に決定する。
また、同様に、上記「ＢＯＤの終了タイミング・ＯＤＪの開始タイミングにおける瞬時周波数」は、ＯＤＪと逆の関係である。つまり、決定部２３２は、タイミング６０１における瞬時周波数が小さいほどＯＤＪを短い期間に決定する。なぜなら、タイミング６０１における瞬時周波数が小さいほど、電力系統２０３の周波数が所定の閾値３０２に到達する可能性が高く、ＤＲ制御の開始が望まれるからである。
また、同様に、上記最長期間６０２は、ＯＤＪと直接的に関係する。なぜなら、ＤＲ制御は、最長期間６０２内に開始されなければならないからである。
決定部２３２は、最も典型的には、上記の情報のうち「ＢＯＤ５０２におけるＦＣＲ」に基づいてＯＤＪの長さを決定する。具体的には、決定部２３２は、ＢＯＤにおけるＦＣＲが急な減少を示すほどＯＤＪを短い期間に決定する。言い換えれば、決定部２３２は、ＢＯＤにおけるＦＣＲが急な減少を示すほどＤＲ制御の開始タイミングを早いタイミングに決定する。以下、図８を用いてＯＤＪ決定の典型例について説明する。
図８に示される「ケースｂ」では、ＢＯＤにおけるＦＣＲは、「ケースａ」に比べて非常に急な減少を示している。したがって、図８に示されるように、「ケースａ」において決定されるＯＤＪ６０３ａの長さは、「ケースｂ」において決定されるＯＤＪ６０３ｂに比べて長くなる。言い換えれば、図８に示されるように、「ケースａ」において決定されるＤＲ制御の開始タイミング６０４ａは、「ケースｂ」において決定される開始タイミング６０４ｂに比べて遅いタイミングとなる。
なお、決定部２３２は、電力系統２０３のＦＣＲの値が低い（小さい）ほど、ＯＤＪを短い期間に決定してもよい。この場合、正の値のＦＣＲは増加を示し、負の値のＦＣＲは減少を示す。
なお、実施の形態１では、ＯＤＪ中に電力系統２０３の瞬時周波数が所定の閾値３０２よりも小さくなった場合、決定部２３２は、ＤＲ制御の開始を決定し、操作管理部２３０は、上記決定に基づいて第１通信部２１０を介して電気機器２０１の電力消費の抑制を開始する。つまり、制御部２７０は、ＯＤＪ中に取得した周波数が所定の許容周波数範囲３０１の下限値よりも小さい所定の閾値３０２よりも低くなった場合に、第１通信部２１０を介した電気機器２０１の電力消費の抑制を行う制御をさらに行う。この制御は、上述のプライマリリザーブと称されるＤＲ制御に相当するものである。
また、決定部２３２は、ＢＯＤにおけるＦＣＲが増加を示す場合、開始タイミングの決定を行わず、操作管理部２３０は、電気機器２０１の電力消費の抑制を開始しなくてもよい。なぜなら、ＢＯＤにおけるＦＣＲが増加を示す場合には、電力系統２０３の周波数が許容周波数範囲３０１に復帰する（ＤＲ制御を行う必要がない）可能性が高いからである。
［ＯＤＪの修正］
以下、図６のステップＳ１０７について詳細に説明する。
電力系統２０３の状況によっては、ＦＣＲがＯＤＪ中に大幅に変化することがある。よって、決定部２３２は、ＦＣＲが大きく変化する場合は（Ｓ１０７でＹｅｓ）、ＯＤＪの長さを修正する（Ｓ１０６）。図９は、ＯＤＪの修正を説明するための図である。
図９の例では、決定部２３２は、所定の秒数７０２ごとにＦＣＲを算出する。ここで、所定の秒数７０２の間にＦＣＲの大きな変化７０１（周波数の大きな減少）が発生した場合、ＯＤＪは修正される。
ＦＣＲの大きな変化７０１は、非常事態の発生後（第１タイミング５０１よりも後）に、電力システムにおいて他の問題が発生したことにより生じる。例えば、非常時に起動する予備電力供給のためのジェネレータの不具合や、不具合のあったジェネレータの復旧などが上記他の問題として挙げられる。また、電力系統２０３における電圧の変化または負荷の変化に基づく電力システムにおける周波数の急な減少または増加などが上記他の問題として挙げられる。このような２次的な問題の発生は、ＤＲ制御の開始決定に際にして考慮されるべきである。
ＦＣＲの大きな変化７０１は、具体的には、例えば、ＦＣＲがｂ秒間にａ％以上変化するか否かについて判断される。ここで、ａおよびｂは、あらかじめ定義された値である。例えば、ＦＣＲが５秒間に５０％以上変化すれば、これはＦＣＲの大幅な変化を意味する。
ＦＣＲの大きな変化７０１が生じると、決定部２３２は、最長期間６０２を上限としてＯＤＪを修正するか否かを決定する。
図９の例では、ＦＣＲの大きな変化７０１（＝「周波数の大幅な減少」または「ＦＣＲの大幅な減少」）のため、最初に決定されたＯＤＪ６０３は、減少したＦＣＲの大きな変化７０１を考慮すると長すぎる。したがって、決定部２３２は、ＯＤＪ６０３をＯＤＪ７０３に修正（短縮）する。言い換えれば、決定部２３２は、開始タイミング６０４ａを開始タイミング７０４に早める。これにより、ＤＲ制御の開始決定がより早く行われ、電力系統２０３に安全性障害が生じる恐れが低減される。
このように、実施の形態１では、決定部２３２は、ＯＤＪに取得した周波数の変化率が、ＢＯＤにおける変化率よりも急な減少を示す（大きな減少を示す）場合、ＯＤＪの長さを短縮する。なお、決定部２３２は、ＯＤＪに取得した周波数の変化率がＢＯＤにおける変化率よりも緩い減少を示す場合、または、増加を示す場合、ＯＤＪの長さを延長してもよい。
［ＤＲ制御の開始決定］
以下、図６のステップＳ１０８およびＳ１０９について詳細に説明する。
ＯＤＪの間、測定管理部２３１はＦＣＲ等の測定データを取得する。ＯＤＪが満了した後（Ｓ１０８でＹｅｓ）、決定部２３２は、ＤＲ制御の開始を決定し、決定に基づいて、操作管理部２３０は、第１通信部２１０を介して電気機器２０１の電力消費の抑制を開始する。すなわち、操作管理部２３０は、ＤＲ制御を開始する（Ｓ１０９）。
上述のように、ＯＤＪの満了時（開始タイミング）までに、電力系統２０３の周波数が所定の許容周波数範囲３０１内に復帰しない場合には、原則的には、ＤＲ制御が開始される。しかしながら、決定部２３２は、下記の情報を少なくとも１つ用いてＤＲ制御の開始タイミング、および、電気機器２０１の電力消費の抑制量の少なくとも一方を決定してもよい。
１．ＯＤＪにおけるＦＣＲ
２．推定される非常事態の規模・重要度ランク
３．負荷（電気機器２０１）コンテキストデータ
４．ＤＲ契約データ
５．基本ルール
また、決定部２３２は、例えば、ＤＲ制御の開始タイミング、および、電気機器２０１の電力消費の抑制量を以下のように決定してもよい。なお、以下の式において、「ＤＯ ＤＲ」は、ＤＲ制御を開始することを意味し、「ＮＯ ＤＲ」は、ＤＲ制御を開始しないことを意味する。「Ａｍｏｕｎｔ」は、電気機器２０１の電力消費の抑制量である。
Figure 2014097608
上記の式では、電気機器２０１の電力消費の抑制量は、電力系統２０３の周波数の低下と直接的に関係する。
なお、ＤＲコントローラ２００は、学習能力を有し、ＤＲ制御の開始タイミングを修正してもよい。例えば、ＤＲコントローラ２００（制御部２７０）は、電力システムのオペレータが送信する起動コマンドの履歴を記憶部２４０に記憶しておき、記憶した起動コマンドが示す開始タイミングと、ＤＲコントローラ２００が決定した開始タイミングとを比較する。そして、ＤＲコントローラ２００は、開始タイミング同士の差分に基づき、ＤＲ制御の開始タイミング（ＯＤＪの長さ）を補正等してもよい。
また、一般的には、ＤＲ契約情報においては、適切なタイミングでＤＲ制御を開始しなかった場合のペナルティが規定されている。そこで、ＤＲコントローラ２００は、例えば、ＤＲ制御の不履行に対するペナルティが規定されている場合は、上記の式の「ｖａｌｕｅ Ｅ」または「ｖａｌｕｅ Ｆ」を増加させることにより、ペナルティを課せられる可能性を低減してもよい。
［ＤＲ制御の終了決定］
以下、図６のステップＳ１１０について詳細に説明する。
ＤＲ制御が開始された後、ＤＲコントローラ２００の操作管理部２３０は、決定部２３２の決定に基づいてＤＲ制御を終了（停止）する（Ｓ１１０）。
ＤＲ制御の終了条件は、一般的にはＤＲ契約情報において規定されており、ＤＲ契約情報は、記憶部２４０に記憶されたＤＲデータ２４１に含まれる。なお、ＤＲ契約情報は、サーバ１００から送信される基本ルールに含まれる。
例えば、一般的な予備力供給のＤＲ制御においては、電力系統２０３の瞬時周波数が許容周波数範囲３０１に復帰していることと、ＤＲ制御の開始後、所定の期間（例えば３０秒間）が経過していることとが、ＤＲ制御の終了の条件となる。なお、電力系統２０３の瞬時周波数は測定部２２０により測定され、ＤＲ制御開始後の経過時間は測定管理部２３１により測定される。これらの測定の結果、決定部２３２は、ＤＲ制御の終了タイミングを決定し、操作管理部２３０は、当該決定に基づいて電気機器２０１の電力消費の抑制を終了する。
［まとめ］
以上、実施の形態１に係るＤＲコントローラ２００について説明した。ＤＲコントローラ２００は、サーバ１００からコマンドを受信することなく予備力供給に相当するＤＲ制御である監視制御を実行する。
この監視制御においては、制御部２７０は、取得した周波数が所定の許容周波数範囲３０１の下限値よりも低くなった場合、監視制御を開始する。監視制御において、制御部２７０は、監視制御の開始後（第１タイミング５０１以降）に取得した周波数の変化率に応じて第１通信部２１０を介した電気機器２０１の電力消費の抑制の開始タイミングを決定する。そして、制御部２７０は、監視制御の開始後（第１タイミング５０１以降）であって、かつ、開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が所定の許容周波数範囲３０１内に復帰しなかったときに、開始タイミングに電気機器２０１の電力消費の抑制を開始する。
これにより、ＤＲコントローラ２００は、通信インフラを用いずに適切なタイミングでＤＲ制御を開始することができる。また、ＤＲコントローラ２００によれば、電力系統２０３の事故等によるブラックアウト等の危険性を抑制することができ、不必要に電気機器２０１の電力消費の抑制を実行してしまう可能性を低減できる。
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したＤＲコントローラ２００の監視制御によれば、サーバ１００との通信を行わなくとも、図４に示されるタイプ２のようなＤＲ制御を実行することができる。上記監視制御は、例えば、サーバ１００との通信ができなくなったときに行われてもよい。以下、このような実施の形態２を説明する。
図１０は、実施の形態２に係るＤＲコントローラおよびサーバ１００の機能構成を示すブロック図である。図１１は、実施の形態２に係るＤＲ制御の概念図である。なお、以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図１０に示されるように実施の形態２に係るＤＲコントローラ２００ａは、制御部２７０ａが、独立操作管理部２３３と、通信確認部２６０とをさらに備えている点がＤＲコントローラ２００と異なる。また、ＤＲコントローラ２００ａにおいては、操作管理部２３０ａの動作がＤＲコントローラ２００とは異なる。
また、図１１の概念図に示されるように、ＤＲコントローラ２００ａがサーバ１００から基本ルールを取得し、電力系統２０３の周波数を測定する点は、実施の形態１と同様である。しかしながら、ＤＲコントローラ２００ａでは、通信確認部２６０が通信ネットワーク１０１の状況を確認し、従来どおりのＤＲ制御と、実施の形態１で説明した監視制御とを選択的に実行する点がＤＲコントローラ２００と異なる。以下、さらに具体的に説明する。
実施の形態２では、図４のタイプ２のようなＤＲ制御を行うために、従来どおりＤＲ制御の起動コマンドおよび終了コマンドがサーバ１００からＤＲコントローラ２００ａへ送信される。このとき、通信確認部２６０は、通信が正常に行われたか否か（通信ネットワーク１０１が遮断されていないか、通信状態が悪化していないかどうか）を判断する。
ＤＲコントローラ２００ａは、通信が正常に行われた場合は、サーバ１００から送信される起動コマンドおよび送信コマンドにしたがって、従来どおりのＤＲ制御を行う。具体的には、通信確認部２６０が通信が正常に行われたと判断した場合に、操作管理部２３０ａは、サーバ１００から送信された起動コマンド（終了コマンド）に基づいて電気機器２０１の電力消費の抑制を開始（終了）する。
一方、通信が正常に行われなかった場合、操作管理部２３０ａに代わって独立操作管理部２３３が、実施の形態１で説明した監視制御に基づいて電気機器２０１の電力消費の抑制を開始または終了する。そして、通信確認部２６０が、通信ネットワーク１０１が復旧したと判断した場合は、操作管理部２３０ａが従来どおりのＤＲ制御を行う。
上述のようにＤＲコントローラ２００ａが主にターゲットとする図４に示されるタイプ２のようなＤＲ制御は、オーダーベースのＤＲ制御に分類される。オーダーベースのＤＲ制御では、通信が正常に行われなかった場合、図１２に示されるように、ＤＲ制御の開始タイミング１００１および終了タイミング１００２を明確に判断することができない。
しかしながら、通信が正常に行われなかった場合であっても、ＤＲ制御が中断されないことが、電力システムのオペレータ、サーバ１００の管理者（サービスアグリゲータ）、およびＤＲコントローラ２００ａの所有者にとって技術的にも経済的にも好ましい。
したがって、実施の形態２では、ＤＲコントローラ２００ａは、独立操作管理部２３３を用いて、通信が正常に行われなかった場合でもＤＲ制御を継続する。
以下、このような実施の形態２に係るＤＲコントローラ２００ａの動作について説明する。図１３は、ＤＲコントローラ２００ａの動作のフローチャートである。図１３のフローチャートは、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３が設けられている点が図６のフローチャートと異なり、以下ではこれらのステップを中心に説明する。
第２通信部２１５が、基本ルールをサーバ１００から受信した後（Ｓ１０１）、通信確認部２６０は、第２通信部２１５とサーバ１００との通信が正常に行われているかどうかを判断する（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。
なお、通信が正常に行われているか否かの判断は、例えば、第２通信部２１５が受信する信号のビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）に基づいてなされる。ＢＥＲが所定の値以下の場合は通信が正常に行われていると判断され、ＢＥＲが所定の値よりも大きい場合は通信が正常に行われていないと判断される。
第２通信部２１５とサーバ１００との通信が正常に行われている場合（Ｓ２０２でＹｅｓ）、ステップＳ２０１に戻って処理が行われる。このようにステップＳ２０１と、ステップＳ２０２の処理とが繰り返されている場合は、通信の状態が良好であるため、起動コマンドおよび送信コマンドに従って従来どおりのＤＲ制御が行われる。このＤＲ制御は、操作管理部２３０ａによって行われる。
第２通信部２１５とサーバ１００との通信ネットワーク１０１が遮断され、通信が正常に行われていない場合（Ｓ２０２でＮｏ）、通信確認部２６０は、第２通信部２１５が起動コマンドを既にサーバ１００から受信済みであるか否かを確認する（Ｓ２０３）。
そして、起動コマンドの受信が完了している場合、つまり、ＤＲ制御が既に開始されている場合（Ｓ２０３でＹｅｓ）、実施の形態１と同様に、決定部２３２は、ＤＲ制御開始後の経過時間と、電力系統２０３の周波数の測定値とに基づいて、ＤＲ制御の終了タイミングを決定する。独立操作管理部２３３は、当該決定に基づいて電気機器２０１の電力消費の抑制を終了する（Ｓ１１０）。
一方、ステップＳ２０３において起動コマンドの受信が完了していない場合（Ｓ２０３でＮｏ）、電力系統２０３の周波数の測定が開始され、以降、実施の形態１で説明した監視制御が実行される（Ｓ１０２〜Ｓ１１０）。なお、この場合、ステップＳ１０９における電気機器２０１の電力消費の抑制の開始、および、ステップＳ１１０における電気機器２０１の電力消費の抑制の終了は、独立操作管理部２３３によって行われる。
なお、図１３では図示されないが、ステップＳ１０９の処理の後に、通信確認部２６０が、通信ネットワーク１０１の状態が回復したと判断した場合、ＤＲ制御は、操作管理部２３０ａによって行われる。つまり、実施の形態２においては、通信ネットワーク１０１の状態が良好である場合は、操作管理部２３０ａは、独立操作管理部２３３よりも優先度して使用される。言い換えれば、通信ネットワーク１０１の状態が良好である場合は、従来どおりのＤＲ制御が、実施の形態１で説明した監視制御よりも優先される。
以上説明したように、実施の形態２に係るＤＲコントローラ２００ａの制御部２７０ａは、（１）第２通信部２１５がサーバ１００から受信するコマンド（電力需給調整指示）に応じて電気機器２０１の電力消費の抑制を行い、（２）第２通信部２１５による前記サーバとの通信が遮断された場合に、実施の形態１で説明した監視制御を実行する。
これにより、ＤＲコントローラ２００ａは、通信状態が悪化した場合もＤＲ制御を継続することができる。
（その他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、ＤＲコントローラは、電力系統２０３の周波数が許容周波数範囲３０１の下限値３０１ｂよりも小さくなった場合の制御について説明したが、ＤＲコントローラは、電力系統２０３の周波数が許容周波数範囲３０１の上限値３０１ａよりも大きくなった場合についても同様の思想に基づいた制御を行うことができる。
また、上記監視制御は、他のＤＲ制御と組み合わせて実行されてもよい。例えば、上記監視制御と、ＦＲ制御とが組み合わせて実行されてもよい。
なお、上記実施の形態では、ＤＲコントローラは、主に図４に示されるタイプ２のようなＤＲ制御をターゲットとすると記載したが、将来的に導入されるＤＲ制御などを含め、その他のＤＲ制御に適用されてもよい。
上記実施の形態では、決定部２３２は、電力系統２０３の周波数の変化率（ｄｆ／ｄｔ）に応じてＤＲ制御の開始タイミングを決定したが、決定部２３２は、電力系統２０３の周波数の二階微分値（ｄ2ｆ／ｄｔ2）に応じてＤＲ制御の開始タイミングを決定してもよい。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
なお、上記実施の形態では、第１の監視期間と第２の監視期間との２つの期間を設ける監視制御の例について説明したが、監視期間が１つだけ設けられるような場合も本発明に含まれる。
この場合、例えば、制御部２７０は、電力系統２０３の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲３０１の下限値よりも低くなった場合、電力系統２０３の周波数の監視期間を設定する。そして、制御部２７０は、監視期間中に取得した周波数の変化率に応じて電気機器２０１の電力消費を抑制するか否かを判断する。
具体的には、制御部２７０は、監視期間中に取得した周波数の変化率が許容周波数範囲３０１に回復する傾向を示す場合は電気機器２０１の電力抑制を待機する。制御部２７０は、監視期間中に取得した変化率が減少傾向を示す場合は監視期間の終了タイミングで電気機器２０１の電力消費の抑制を開始する。
なお、ここで、「監視期間中に取得した周波数の変化率」とは、監視期間の開始時に取得した周波数に対する監視期間の終了時に取得した周波数の変化率を意味する。また、「変化率が許容周波数範囲３０１に回復する傾向を示す場合」とは、例えば、変化率が増加または現状維持を示す場合や、変化率が減少を示す場合であって減少の度合いが小さい（所定値よりも小さい）場合である。また、「変化率が減少傾向を示す場合」とは、例えば、変化率が減少を示す場合や、変化率が減少を示す場合であって減少の度合いが大きい（所定値以上）の場合である。
このような監視制御であっても、ＤＲコントローラは、単に許容周波数範囲３０１と取得した周波数とを比較する場合よりも、適切なタイミングで電気機器２０１の電力消費の抑制を開始することができる。
以上、一つまたは複数の態様に係る需給制御装置（需給制御方法）について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
なお、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
本発明は、電力系統と需要家との間の電力需給の調整を行う需給制御装置に適用できる。
１００ サーバ
１０１、２０２ 通信ネットワーク
１０２ データ
１１０ サーバ通信部
１２０ プロセス管理部
１３０、２４０ 記憶部
１４０ ＤＲＣサポート部
２００、２００ａ ＤＲコントローラ（需給制御装置）
２０１、２０１ａ〜２０１ｎ 電気機器
２０３ 電力系統
２１０ 第１通信部
２１５ 第２通信部
２２０ 測定部
２３０、２３０ａ 操作管理部
２３１ 測定管理部
２３２ 決定部
２３３ 独立操作管理部
２４１ ＤＲデータ
２４２ 負荷データ
２４３ ユーザデータ
２５０ インターフェース
２７０、２７０ａ 制御部
３００ ＤＲ購入者
３０１ 許容周波数範囲
３０１ａ 上限値
３０１ｂ 下限値
３０２ 所定の閾値
３０４、３０５、６０１ タイミング
３０６ａ〜３０６ｃ パターン
５０１ 第１タイミング
５０２ ＢＯＤ（第１の監視期間）
６０３、６０３ａ、６０３ｂ、７０３ ＯＤＪ（第２の監視期間）
６０４ａ、６０４ｂ、７０４、１００１ 開始タイミング
７０１ 変化
７０２ 所定の秒数
１００２ 終了タイミング
図９の例では、ＦＣＲの大きな変化７０１（＝「周波数の大幅な減少」または「ＦＣＲの大幅な増加」）のため、最初に決定されたＯＤＪ６０３は、減少したＦＣＲの大きな変化７０１を考慮すると長すぎる。したがって、決定部２３２は、ＯＤＪ６０３をＯＤＪ７０３に修正（短縮）する。言い換えれば、決定部２３２は、開始タイミング６０４ａを開始タイミング７０４に早める。これにより、ＤＲ制御の開始決定がより早く行われ、電力系統２０３に安全性障害が生じる恐れが低減される。
ＤＲコントローラ２００ａは、通信が正常に行われた場合は、サーバ１００から送信される起動コマンドおよび終了コマンドにしたがって、従来どおりのＤＲ制御を行う。具体的には、通信確認部２６０が通信が正常に行われたと判断した場合に、操作管理部２３０ａは、サーバ１００から送信された起動コマンド（終了コマンド）に基づいて電気機器２０１の電力消費の抑制を開始（終了）する。
第２通信部２１５とサーバ１００との通信が正常に行われている場合（Ｓ２０２でＹｅｓ）、ステップＳ２０１に戻って処理が行われる。このようにステップＳ２０１と、ステップＳ２０２の処理とが繰り返されている場合は、通信の状態が良好であるため、起動コマンドおよび終了コマンドに従って従来どおりのＤＲ制御が行われる。このＤＲ制御は、操作管理部２３０ａによって行われる。

Claims (13)

  1. 電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、
    前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを通じて通信する第１通信部と、
    前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に監視制御を開始する制御部とを備え、
    前記監視制御において、前記制御部は、前記監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の抑制の開始タイミングを決定し、前記監視制御の開始後であって、かつ、前記開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、前記開始タイミングに前記電力消費の抑制を開始する
    需給制御装置。
  2. 前記制御部は、前記変化率が急な減少を示すほど前記開始タイミングを早いタイミングに決定する
    請求項１に記載の需給制御装置。
  3. 前記監視期間は、第１の監視期間と、前記第１の監視期間に続く第２の監視期間とからなり、
    前記制御部は、前記第１の監視期間の開始時に取得した周波数に対する前記第１の監視期間の終了時に取得した周波数の前記変化率である基準変化率に応じて前記第２の監視期間の長さを決定し、前記第２の監視期間が終了するタイミングを前記開始タイミングとして決定する
    請求項１に記載の需給制御装置。
  4. 前記制御部は、前記基準変化率が急な減少を示すほど前記第２の監視期間の長さを短い期間に決定する
    請求項３に記載の需給制御装置。
  5. 前記制御部は、前記第２の監視期間に取得した周波数の変化率が、前記基準変化率よりも急な減少を示す場合、前記第２の監視期間の長さを短縮する
    請求項３または４に記載の需給制御装置。
  6. 前記制御部は、前記変化率が増加を示す場合、前記開始タイミングの決定を行わず、前記電力消費の抑制を行わない
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の需給制御装置。
  7. さらに、サーバと通信を行う第２通信部を備え、
    前記制御部は、（１）前記第２通信部が前記サーバから受信する電力需給調整指示に応じて前記電力消費の抑制を行い、（２）前記第２通信部による前記サーバとの通信が遮断された場合であって、かつ、取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に前記監視制御を開始する
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の需給制御装置。
  8. 前記制御部は、前記監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰した場合、前記開始タイミングに開始予定の前記電力消費の抑制を取り消す
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の需給制御装置。
  9. 前記制御部は、前記監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲の下限値よりも小さい所定の閾値よりも低くなった場合に前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の抑制を行う制御であって、前記監視制御とは異なる制御をさらに実行する
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の需給制御装置。
  10. さらに、前記電力系統の周波数を測定する測定部を備え、
    前記制御部は、前記測定部が測定した前記電力系統の周波数を取得する
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の需給制御装置。
  11. 電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御方法であって、
    前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と、通信ネットワークを通じて通信する通信ステップと、
    前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合に監視制御を開始する制御ステップとを含み、
    前記監視制御においては、前記監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて前記通信を介した前記電気機器の電力消費の抑制の開始タイミングを決定し、前記監視制御の開始後であって、かつ、前記開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、前記開始タイミングに前記電力消費の抑制を開始する
    需給制御方法。
  12. 電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、
    前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを通じて通信する第１通信部と、
    前記電力系統の周波数を取得し、取得した周波数が所定の許容周波数範囲の上限値よりも高くなった場合に監視制御を開始する制御部とを備え、
    前記監視制御において、前記制御部は、前記監視制御の開始後に取得した周波数の変化率に応じて前記第１通信部を介した前記電気機器の電力消費の増加の開始タイミングを決定し、前記監視制御の開始後であって、かつ、前記開始タイミング以前の期間である監視期間に取得した周波数が前記所定の許容周波数範囲内に復帰しなかったときに、前記開始タイミングに前記電力消費の増加を開始する
    需給制御装置。
  13. 電力系統と需要家との間の電力需給を制御する需給制御装置であって、
    前記需要家に属し、前記電力系統の電力を消費する電気機器と通信ネットワークを介して通信する第１通信部と、
    前記第１通信部を介して前記電気機器を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記電力系統の周波数を取得し、
    取得した周波数が所定の許容周波数範囲の下限値よりも低くなった場合、前記周波数の監視期間を設定し、
    前記監視期間中に取得した周波数の変化率に応じて前記電気機器の電力消費を抑制するか否かを判断し、
    前記変化率が前記許容周波数範囲に回復する傾向を示す場合は前記電気機器の電力抑制を待機し、当該変化率が減少傾向を示す場合は前記監視期間の終了タイミングで前記電気機器の電力消費の抑制を開始する
    需給制御装置。
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