TW201409890A - 隨選型複數電源管理系統、隨選型複數電源管理系統程式及記錄該程式之電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題之目的在於提供一種隨選型控制系統，其並非以預先決定之電氣設備間之經固定之優先度，而是使根據使用者之使用狀況改變優先度而對電氣設備進行電力供給，又，可對於使用者所需之電力請求即時地控制商用電源之電力供給，且控制與使用者在日常生活中所需之QoL相符之電力之供給，本發明之隨選型電力控制系統係一種隨選型電力控制系統用之複數電源管理系統，其特徵在於包括：複數個電源；複數個電氣設備；智慧型分接頭，其連接於該電氣設備；複數電源管理裝置，其包括記憶體且進行電氣設備之電力之供給控制；及該複數電源管理裝置經由上述智慧型分接頭而連接之網路；且上述複數電源管理裝置包括：電力供給計劃產生機構，其將商用電源之電力使用計劃設為蓄電器之供給計劃之初始值，搜索該初始值與每個時間段之不滿足度最大之時間段並作為時間遷移目標，且搜索上述不滿足度最小之時間段並作為時間遷移起始位置，重複進行處理直至上述時間遷移目標之不滿足度變得小於時間遷移起始位置之不滿足度為止，藉此產生電力供給計劃；供給電力目標值更新機構，其針對複數電源之每個電源規定供給電力之目標值，且於每最小控制間隔反饋並更新實際之電力供給量與上述供給電力目標值之誤差；及電力/電源調停機構，其重複進行如下處理直至滿足以下之式(1)與式(2)為止，且以同時滿足兩式之方式調停電力及電源，該處理係自請求電力之電氣設備與動作中之電氣設備中選擇優先度最小之設備、及電源負載率最大之電源，削減或停止電氣設備之電力，並且將電源之供給電力削減相當於所削減之電力之量。□□

Description

隨選型複數電源管理系統、隨選型複數電源管理系統程式及記錄該程式之電腦可讀取記錄媒體
本發明係關於一種家庭或辦公室網路中之隨選型電力控制系統用之蓄電池管理系統、隨選型複數電源管理系統程式及記錄該程式之電腦可讀取記錄媒體，詳細而言係關於一種於不損及使用者在日常生活中所必需之生活品質(Quality of Life)(以下，稱為「QoL」)之前提下，動態地改變電氣設備間之優先度，而以不超過消耗電力量(Wh)之上限值之方式控制電力之供給，並且於商用電源中導入複數電源而不存在峰值電力之制約的隨選型複數電源管理系統、隨選型複數電源管理系統程式及記錄該程式之電腦可讀取記錄媒體。
隨選型電力控制系統係用以實現家庭或辦公室之能量管理(energy management)者，該系統係欲將供給者主體之「推(push)型」之電力網路180度切換為使用者、消費者主導型之「拉(pull)型」者。該系統係如下系統：自家庭中對於各種作為家庭用電氣製品之設備之電力請求、例如空調或照明等之請求，本籍伺服器(home server)根據 使用者之利用形態類推「設備之哪個請求最為重要」，並以自優先度高之重要之電氣設備起供給電力之方式進行控制，即進行能量隨選(Energy on Demand)控制(以下，稱為「EoD控制」)。以下，將該系統稱為「EoD控制系統」。
使用上述系統之最大優點在於可自需求側實現節能、及減少CO2排出。例如，其係如下系統：若利用者預先對本籍伺服器設定將電費減少20%之指示，則利用者主體可藉由EoD控制而致力於僅使減少20%後之電力流通，從而可實現節能、及CO2排出的削減。
作為與上述EoD控制相關之專利文獻，已知有以下所示之「家庭網路」(參照專利文獻1)及「供需調停系統」(參照專利文獻2)之發明。上述家庭網路包括伺服器(主)、該伺服器之檢測機構及控制機構、及構件(從)，且上述伺服器與構件係經由LAN(Local Area Network，區域網路)而連接。
而且，家庭內之n個電氣設備經由n個構件而連接於插座。上述檢測機構檢測實際上正在運行之m個電氣設備之運行狀況。又，上述控制機構使用自n個構件發送之n個電力資料對家庭內所使用之消耗電力量進行運算，若其運算所得之總電力量達到閾值以上，則將用以對m個電氣設備中之動作狀態逐步地或連續地變化之j個電氣設備以其消耗電力變得低於總電力量之閾值之方式進行控制的控制訊號向j個構件輸出，並以限制其電力之方式控制j個構件。
即，上述伺服器係如下者：為了使上述消耗電力低於總電力量之閾值，而對動作狀態僅以接通/斷開(On/Off)之形式變化之電氣設備、例如天花板燈、枱燈、咖啡機(coffee maker)等電氣設備優先供給電力。
再者，上述構件如今被稱為「智慧型分接頭(smart tap)」，該智慧型分接頭包括進行電力測定之電壓．電流感測器、用於電力控制之 半導體繼電器、用於通訊之ZigBee模組及進行該等整體之控制或內部處理之內置DSP(Digital Signal Processor，數位訊號處理器)之微電腦。該微電腦具備如下功能：根據由安裝於智慧型分接頭之電壓．電流感測器計測之電流．電壓波形計算消耗電力，並且抽出表示電壓．電流波形之特徵之少數特徵量，使用事先保存於智慧型分接頭之內部記憶體中之比較用資料並根據其特徵量而特定設備。
而且，由上述微電腦每隔0.5秒計算出之消耗電力係將每週期(1次/60秒)之資料保持於智慧型分接頭之內部記憶體中，並分割成複數個封包而發送至伺服器(參照非專利文獻1、2)。
上述供需調停系統係自如下觀點出發而被開發出，該觀點係於在一般家庭中，不僅太陽電池而且燃料電池或蓄電池亦廣泛地普及之情形時，考慮電力源側之可供給之電力與設備側之消耗電力之電力供給變得更為重要。因此，該供需調停系統包括調停伺服器、與該調停伺服器連接之電力源(商用電源、太陽光發電裝置及燃料電池、以及蓄電池)裝置、與上述調停伺服器連接之記憶體及電力控制裝置、以及經由網路而連接於上述調停伺服器之複數個電氣設備。
各電氣設備包括管理自身之控制之微電腦，進而，亦具備與計測自身之消耗電力之計測器及調停伺服器之通訊功能。又，於上述記憶體之資料記憶區域記憶有設備狀態表資料、電力源狀態表資料、優先度資料、上限值資料、及目標值資料等。
上述供需調停系統之調停伺服器以利用更新計時器(refresh timer)進行計數之每2~3秒之間隔，向各設備及各電力源諮詢狀態，並按照其諮詢之應答而更新設備狀態表與電力源狀態表，從而管理上述各設備及各電力源之狀態。
亦即，上述調停伺服器每隔2~3秒更新設備狀態表及電力源狀態表，因此，對於使用者所需之電力請求無法即時地控制電力之供 給，又，由於計算供給電力及電容而進行處理之資料量龐大，故而運算所需之負載變大。
而且，上述調停伺服器若接收來自電氣設備之供給請求訊息，則設定消耗電力之上限值及消耗電力之目標值。上限值係各電力源當前可供給之電力之總和(以下，將該等之總和之可供給電力稱為「電力源之總和電力」)，藉由參照記憶於上述記憶體中之上述電力源狀態表而算出該設定。而且，上述調停伺服器計算使用中之各電氣設備所需之電力總和，並判斷請求電力與電力總和之合計是否未達電力源之總和電力之目標值。
優先度表係用以決定電氣設備或其供給請求訊息之優先度之表格，且對應於供給請求訊息上之訊息之種類(請求類型Ta)記載有表示優先度之值(0~3)。請求類型Ta被分為4類(A、B、C、D)。上述調停伺服器係根據該電氣設備之優先度以不超過上述電力源之總和電力之目標值之方式進行電力之供給控制之電力供給控制裝置。
另一方面，已知有作為電氣設備之管理方法之家庭能量管理系統(HEMS)。該HEMS係如下者：例如若為冷氣機(cooler)，則設定於外部氣溫較低之情形時自動停止運轉等電氣設備之控制規則而進行自動控制。該HEMS係藉由使電氣設備之利用方法最佳化而達成節能者，且基於電氣設備之使用方法。此種先前型之HEMS關注電氣設備之使用方法，而未考慮因各電氣設備之使用方法之變更而導致之電力之削減量，又，亦無法保證可滿足節電請求之電力削減率。
使用作為家庭用或辦公室用電氣製品之電氣設備的使用者通常即便為少量亦想要節省消耗電力及消耗電力量。為了達成該節電目標，上述家庭網路針對電氣設備間之優先度，優先對動作狀態僅以接通與斷開之形式變化之電氣設備(天花板燈等)供給電力，以便不超過消耗電力與消耗電力量之上限值。而且，上述供需調停系統針對優先 度係優先對電氣設備之請求類型Ta之值為0或1之電氣設備(冰箱或空調等)進行電力之供給，因此，兩者之優先度於電氣設備中固定。然而，由於使用者之電氣設備之使用狀況時刻變化，因此，若如上所述般優先度被固定，則存在於所需之時間點無法使用電氣設備之情形。
又，上述調停伺服器以利用更新計時器進行計數之每2~3秒之間隔，更新上述設備狀態表與電力源狀態表，並管理各設備及各電力源之狀態。因此，對於使用者所需之電力請求、例如欲使空調運行之請求無法瞬間作出應答。
即，無法即時地控制電力之供給，且由於處理之資料量龐大，故而負載變大。進而，儘管使用者在日常生活中所必需之電力之使用模式、例如於有小孩之情形、夫婦雙職工之情形、單身之情形等時電力之使用模式不同，但上述調停伺服器完全不考慮該電力之使用模式而進行電力控制，由此，損及使用者之QoL。
因此，本發明者等人為了解決上述問題，而發明了可藉由使用者自身對商用電源設定「最大瞬時電力」與一定期間(1天、1週、1個月等)內之「累計電力量之最高限額」之2種限制，而即時地控制峰值削減，又，可削減電費或CO2之包含動態優先度控制裝置之「EoD控制系統」，並作為日本專利特願2011-154495號(2011年7月13日)向專利廳提出了專利申請。
該EoD控制系統係將初始目標值之瞬時電力設為更新初始目標值者。
而且，藉由使用以下機構而解決上述問題：初始目標值更新機構，其將初始目標值之瞬時電力更新為最大瞬時電力並設為更新初始目標值；及電力調停機構，其將消耗電力合計值與上述更新初始目標值進行比較，參照電氣設備特性類別資料，並基於其判斷該電氣設備符合上述電氣設備特性類別資料中之哪一特性，其結果，選擇對應於 該電氣設備所符合之特性之優先度最小之設備，並基於電氣設備間之優先度進行調停。
另一方面，為了實現電力網路之穩定運用，即時地調整電力之需求與供給之平衡較為重要，但至今為止係相對於電力需求控制供給量之一方向，且一直進行中央集中性之管理，因此，若產生急遽之需求之增加或供給能力之降低，則難以維持供需平衡。
尤其是為了應對需求峰值時之供需平衡之緊迫，最近正推進面向用戶之蓄電池系統之導入。利用蓄電池於電力需求較小之時間段儲存電力，於如產生節電請求之需求較大之時間段使用，藉此，不變更生活方式(life-style)即可應對節電請求。然而，現狀之蓄電池之管理係於夜間充電且於白天放電之排程(schedule)管理、或於太陽光發電多餘時充電之簡單之管理，並未進行依據各個生活者之電力使用模式之有效率且適應性之充放電管理。又，使用過量之電容、充放電電力之蓄電池，以便可應對任何電力使用模式，則有導入成本增大之傾向。
此外，於不導入隨選型電力控制系統，而僅藉由蓄電池之導入使家庭等之電力消耗量之峰值削減之情形時，若不增大蓄電池之電容，則無法削減至可滿足該電力消耗量之峰值之程度。因此，與該情形時所必需之蓄電池之電容增大相應地蓄電池導入成本亦會增大。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開第2008/152798號
專利文獻2：日本專利特開2010-193562號公報
非專利文獻
非專利文獻1：「能量之資訊化與智慧型電網」，IEICE technical report p.133-138，加藤丈和及其他4人，2009.01.19
非專利文獻2：「能量之資訊化與智慧型電網」，京都大學研究生院教授松山隆司著，21頁，2009年7月29日發行
本發明之課題在於提供一種隨選型電力控制系統用之複數電源管理系統、隨選型電力控制系統用之複數電源管理系統程式及記錄該程式之電腦可讀取記錄媒體，該隨選型電力控制系統用之複數電源管理系統係基於「EoD控制系統」進行包含蓄電池之電力管理，藉此，可按照與使用者之電力使用模式相配合之電力使用計劃，並且控制適應於實際之電力使用請求之蓄電池之充放電管理，又，於事先之充放電計劃中，可設計為所需最小限之蓄電池規格、並且對使用者而言最佳之蓄電電容、充放電輸出。
本發明者等人為了解決上述課題而反覆進行銳意研究，結果完成了本發明。
1.隨選型複數電源管理系統之特徵在於包括：複數個電源；複數個電氣設備；智慧型分接頭，其連接於該電氣設備；複數電源管理裝置，其包括記憶體且進行電氣設備之電力之供給控制；及該複數電源管理裝置經由上述智慧型分接頭而連接之網路；且上述複數電源管理裝置包括：電力供給計劃產生機構，其將商用電源之電力使用計劃設為蓄電器之供給計劃之初始值，搜索該初始值與每個時間段之不滿足度最大之時間段並作為時間遷移(time shift)目標，且搜索上述不滿足度最小之時間段並作為時間遷移起始位置，重複進行處理直至上述時間遷移目標之不滿足度變得小於時間遷移起始位置之不滿足度為止，藉此產生電力供給計劃；及調停機構，其重複進行如下處理直至滿足以下之式(1)與式(2)為止，且以同時滿足兩式之方式進行調停，該處 理係自請求電力之電氣設備與動作中之電氣設備中選擇優先度最小之設備、及電源負載率最大之電源，削減或停止電氣設備之電力，並且將電源之供給電力削減相當於所削減之電力之量。
2.如1之隨選型複數電源管理系統，其特徵在於：上述複數個電源包含商用電源與蓄電器、電動汽車之蓄電器、太陽光發電中之至少一種電源之組合。
3.如2之隨選型複數電源管理系統，其特徵在於：上述所產生之電力供給計劃係上述蓄電池之最佳電容。
4.程式之特徵在於：其係使電腦作為隨選型複數電源管理系統中之上述複數電源管理裝置而動作者，該隨選型複數電源管理系統包括：複數個電源；複數個電氣設備；智慧型分接頭，其連接於該電氣設備；複數電源管理裝置，其包括記憶體且進行電氣設備之電力之供給控制；及該複數電源管理裝置經由上述智慧型分接頭而連接之網路；且上述複數電源管理裝置進行如下處理：將商用電源之電力使用計劃設為蓄電器之供給計劃之初始值，搜索該初始值與每個時間段之不滿足度最大之時間段並作為時間遷移目標，且搜索上述不滿足度最小之時間段並作為時間遷移起始位置，重複進行處理直至上述時間遷移目標之不滿足度變得小於時間遷移起始位置之不滿足度為止，藉此產生電力供給計劃；及重複進行如下處理直至滿足以下之式(1)與式(2)為止，且以同時滿足兩式之方式進行調停，該處理係自請求電力之電氣設備與動作中之電氣設備中選擇優先度最小之設備、及電源負載率最大之電源，削減或停止電氣設備之電力，並且將電源之供給電 力削減相當於所削減之電力之量。
5.程式之特徵在於：其係記錄有如4之程式之電腦可讀取之媒體。
本發明之EoD控制系統(隨選型複數電源管理系統)可根據使用者在日常生活中所必需之電氣設備、或該電氣設備之使用狀態而變更電氣設備間之優先度，因此，可於所需之時間點使用所需之電氣設備。
又，根據本發明之EoD控制系統，由於基於使用者所使用之電力使用模式、以及使用者所設定之最大瞬時電力及最高限額控制電力之供給，因此，其係可不損及使用電氣設備之使用者之生活品質(QoL)而保證使用者所設定之最大瞬時電力及最高限額的系統，又，若使用者請求電力，則根據電氣設備之消耗電力變更優先度，從而可即時地控制電力之供給。
又，本發明之隨選型複數電源管理系統係如下之系統：能以確實地滿足供給側之電力削減請求之方式自動地進行控制，因此，不會增加新的時間及勞力，且可利用所需之電氣設備，並且對於供給側之請求保證需求側之電力削減率。
進而，本發明之隨選型複數電源管理系統於作為電力之管理方法之方面具有特徵，因此，電氣設備之分類方法亦進行基於電力調整方法之分類，又，藉由導入如保證使用電力之上限之電力調停機構，而可保證節電率及峰值削減率。因此，若代替先前型之HEMS而利用隨選型電力控制系統，則亦可應對當前之電力供需之緊迫問題。
而且，隨選型複數電源管理系統基於先前之EoD系統制定與預先 學習之使用者之電力使用模式相配合之電力使用計劃、充放電計劃，藉此，可按照該等計劃並且實現對應於適應實際之電力使用請求之充放電管理。又，於事先之充放電計劃中，藉由謀求所需最小限之蓄電池規格，而可設計對使用者而言最佳之蓄電電容、充放電輸出。
1‧‧‧動態優先度控制裝置
(1)‧‧‧自ST發送之消耗電力
(2)‧‧‧自ST發送之電力請求訊息
10‧‧‧記憶體
11‧‧‧智慧型分接頭(ST)
20‧‧‧電氣設備
30‧‧‧電力控制裝置
40‧‧‧牆壁
41‧‧‧插座
50‧‧‧EoD控制系統
113‧‧‧輸入插座
114‧‧‧輸出插座
120‧‧‧初始目標值更新機構
122‧‧‧電力調停機構
123‧‧‧優先度調停機構
124‧‧‧時常監控機構
200‧‧‧家
200A‧‧‧居室
200B‧‧‧室
200C‧‧‧室
200D‧‧‧室
201‧‧‧冰箱
202‧‧‧插座
203‧‧‧配線
411‧‧‧插入口
圖1係表示EoD控制系統之通訊網路之構成之概略圖。
圖2係表示本發明之EoD控制系統之電力網路之構成之概略圖。
圖3係表示用以設置各電氣設備之智慧型分接頭配置位置之配置圖。
圖4係表示插座、智慧型分接頭及電氣設備之連接關係之關係圖。
圖5係表示樣板房之平面佈置之平面佈置圖。
圖6係表示由電氣設備使用之消耗電力之曲線圖。
圖7係表示累計由電氣設備使用之消耗電力之消耗電力量之曲線圖。
圖8係表示動態優先度控制裝置所具備之功能之功能方塊圖。
圖9-1係說明根據電力使用計劃設定初始計劃值之方法之說明圖。
圖9-2係說明根據電力使用計劃設定初始計劃值之方法之說明圖。
圖9-3係說明根據電力使用計劃設定初始計劃值之方法之說明圖。
圖10係在維持實際之消耗電力與初始目標值之狀態下進行控制之情形之說明圖。
圖11係進行將實際之瞬時電力與初始目標值之差量反饋給以後之計劃值之控制之情形之說明圖。
圖12係表示吹風機對於電力之滿足度之圖。
圖13係表示電加熱器對於電力之滿足度之圖。
圖14係表示電鍋對於電力之滿足度之圖。
圖15係說明對於電力請求訊息，優先度裝置基於優先度供給電力之處理順序之流程圖。
圖16係說明複數電源管理裝置所具備之功能之功能方塊圖。
圖17係第2實施形態之功能方塊圖。
圖18係表示使動態優先度控制裝置運行之前設定電力使用計劃之預處理之流程圖。
圖19係表示動態優先度控制裝置之整體處理之流程圖。
圖20係表示電力使用計劃設定之處理之流程圖。
圖21係表示初始目標值更新處理之流程圖。
圖22-1係表示優先度調停處理之流程圖。
圖22-2係表示優先度調停處理之流程圖。
圖22-3係表示優先度調停處理之流程圖。
圖22-4係表示優先度調停處理之流程圖。
圖23-1係表示時常監控之處理之流程圖。
圖23-2係表示時常監控之處理之流程圖。
圖23-3係表示時常監控之處理之流程圖。
圖24係表示蓄電池之消耗電力之時間遷移之圖。
圖25(a)、(b)係表示電源負載率之圖。
圖26係電源-家電調停運算法。
圖27係表示實驗中所使用之家電及其可控制性之圖。
圖28(a)、(b)係表示2個人生活與1個人生活之電力使用預測及電力使用計劃之圖。
圖29(a)、(b)係表示2個人生活與1個人生活之蓄電池之充放電計 劃之峰值之圖。
圖30(a)、(b)係表示2個人生活與1個人生活之蓄電池之蓄電計劃之圖。
圖31(a)、(b)係表示本發明之瞬時電力與累計電力量之調停結果之圖(2個人生活)。
圖32(a)、(b)係表示先前之瞬時電力與累計電力量之調停結果之圖(2個人生活)。
圖33(a)、(b)係表示相對於最大瞬時電力之不滿足度之圖(2個人生活)。
圖34係表示利用先前方法之瞬時電力與累計電力量之調停結果之圖(2個人生活)。
圖35(a)、(b)係表示本發明之瞬時電力與累計電力量之調停結果之圖(1個人生活)。
圖36(a)、(b)係表示先前之瞬時電力與累計電力量之調停結果之圖(1個人生活)。
圖37(a)、(b)係表示商用電源之最大瞬時電力與不滿足度之變化之圖(1個人生活)。
圖38係表示比較例1中使用將最大瞬時電力設為700W、1812Wh之電容之蓄電池之瞬時電力之演變之圖。
圖39係表示比較例1時之蓄電池之充電量之演變之圖。
圖40係表示比較例2中使用411.2Wh之電容之蓄電池之情形時之最大瞬時電力之圖。
圖41係表示比較例2時之蓄電池之充電量之演變之圖。
圖42係表示蓄電池之電容與最大瞬時電力之關係之圖。
參照圖1，說明本發明之EoD控制系統之通訊網路之構成。
圖1係表示本發明之EoD控制系統之通訊網路之構成之概略圖。本發明之EoD控制系統50係設置於辦公室及家庭中，且包括動態優先度控制裝置1(以下，亦簡稱為「優先度裝置」)、智慧型分接頭11、作為家庭用或辦公室用電氣製品之電氣設備20(以下，亦簡稱為「設備」)及電力控制裝置30。於上述優先度裝置中，經由區域網路(Local Area Network)(以下，稱為「LAN」)而利用有線或無線LAN連接於智慧型分接頭11(以下，稱為「ST」)。LAN為本發明之一例，並不限定於此，本發明中亦可經由WiFi(Wireless Fidelity，無線保真)、PLC(Power Line Communication，電力線通訊)、ZigBee、特定小電力無線等網路而連接於ST。經由各設備之電源插座而連接於該ST。因此，上述ST可經由LAN而與上述優先度裝置通訊。
本發明之EoD控制系統係如下系統：於打開某個設備之開關而請求電力時，並非無條件地供給電力，而係首先將請求電力之訊息發送至上述優先度裝置，於優先度裝置上基於使用者之電力之使用模式，藉由可供給之電力或設備之優先度等之調停而對於各設備決定可否供給電力或可供給之電力，使設備僅使用經允許之電力，藉此，消耗電力量與消耗電力不會超過目標值，可實現藉由消耗電力量之削減而產生之節電及避免峰值時之大停電。
上述優先度裝置係通用之伺服器，且包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。於該優先度裝置中具備內部記憶體10(以下，簡稱為「記憶體」)，該內部記憶體10係可直接讀寫之硬碟或RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等半導體記憶裝置。
來自商用電源之電力經由電力控制裝置30而被供給至優先度裝置及各設備20。
再者，作為本發明之EoD控制系統50之設置場所，以一般家庭進行說明，但並不限定於此，只要為辦公室等可設置ST之場所，則可 為任意場所。而且，作為本發明之EoD控制系統之ST，對連接於電源插座之外部安裝類型進行說明，但並不限定於此，亦可為嵌入於電源插座中之內置類型。
圖2係表示圖1所示之EoD控制系統50之電力系統網路之構成之概略圖。
如參照圖1所說明般，EoD控制系統50包含電力控制裝置30，於該電力控制裝置30上連接有電源。此處，所謂電源係將所謂的商用電源與自另一商用電源等對蓄電池充電之個別之電源等其他電源組合而成之電源。
又，電力控制裝置30例如由複數個斷路器(未圖示)構成，包含1個主斷路器與複數個副斷路器。來自電源之電力(交流電壓)被賦予至主斷路器之1次側，並自主斷路器之2次側分配給複數個副斷路器。其中，電源係經由用以供給/停止商用電流之開關(未圖示)而連接於主斷路器之1次側。該開關係根據優先度裝置之切換訊號而接通/斷開。
又，上述優先度裝置及複數個設備20連接於電力控制裝置30之輸出側即副斷路器之2次側。雖省略了圖示，但優先度裝置係藉由將設置於自身之插入式插頭插入至壁式插座等而可領受來自電力控制裝置30之電力地連接，且複數個設備之上述ST具備作為插入式插頭之輸入插座及輸出插座，自該輸入插座發送電源之電力，並經由連接於上述輸出插座之複數個設備之插座而可領受電力地連接於複數個設備。
如上所述，本發明之EoD控制系統不僅構築圖2所示之電力網路，而且亦構築圖1所示之通訊網路。
圖3係根據連接於家庭內之插座之ST說明設備之配置位置之圖。
參照圖3，家200例如包括居室(living)200A、室200B、室200C、室200D。居室200A及室200B係配置於1樓，室200C、室200D係配置 於2樓。如圖3所示，於設置在牆壁上之插座上分別連接有ST。例如，於設置在居室200A之牆壁上之插座上連接有5個ST，於設置在室200B之牆壁上之插座上連接有2個ST，於設置在室200C之牆壁上之插座上連接有2個ST，於設置在室200D之牆壁上之插座上連接有2個ST。如上所述，所有設備經由ST而與電源連接。
圖4係說明連接於電源且配置於牆壁上之插座、智慧型分接頭11及設備之連接關係之圖。參照圖4，作為設備之冰箱201包括具備插入式插頭之插座202、及配線203，且冰箱201之插座202裝卸於上述ST11之輸出插座114。於牆壁40上配置有插座41，該插座41之插入口411經由家庭內之電力系統而供給商用電力。作為插入式插頭之輸入插座113裝卸於上述插入口411。
圖5係表示下述動態優先度之資訊處理之實施例、及實證實驗中所使用之樣板房(model house)之平面佈置之平面佈置圖。
上述樣板房係1個臥室+起居室+兼作餐廳的廚房(dining kitchen)之類型，圖中所記載之編號表示表1所示之設備之名稱與設置有該設備之開關之位置，圖中所記載之ST表示配置有智慧型分接頭11之位置。配置有5個ST。
關於ST之構造，如上所述，包括電壓．電流感測器、半導體繼電器、ZigBee模組及進行該等整體之控制或內部處理之微電腦，該微電腦根據由上述電壓．電流感測器所計測之電流．電壓波形進行消耗電力之計算，並且根據表示電壓．電流波形之特徵之少數特徵量特定設備。而且，本發明之EoD控制系統所接收之資料係將上述ST利用微電腦每隔0.5秒而計算出之消耗電力作為每週期(1次/60秒)之資料保持於智慧型分接頭之內部記憶體中，並分割成複數個封包而發送至伺服器之消耗電力、及於各設備20請求電力時自ST發送之電力請求訊息之2種資料。
雖未圖示，但優先度裝置具備程式記憶區域及資料記憶區域之記憶體。於程式記憶區域記憶有通訊處理程式、電力使用計劃設定程式、初始目標值更新程式及優先度調停程式等程式。於資料記憶區域記憶有設備特性類別資料、訊息資料等。
圖6係表示由某一家中之設備使用之消耗電力之曲線圖之圖。
於圖6中，縱軸表示電力(W)，橫軸表示時刻，該曲線圖表示1天中每隔10分鐘消耗之消耗電力。再者，雖將該電力稱為消耗電力，但與一般之「消耗電力」意思不同，因此，以下使用「瞬時電力」這一定義之用語。該瞬時電力係指以最小控制間隔τ(5~10分鐘)之間隔將累加上述消耗電力所得之合計值加以平均而得之消耗電力。
由上述曲線圖可知，於白天時不使用電力，而於下午8點至上午1點使用電力，該期間之瞬時電力之值高達1900W。圖7之縱軸表示消耗電力量(kWh)，橫軸表示時間，該曲線圖表示1天中之每隔10分鐘之瞬時電力之累計量即消耗電力量，其值為10.0kWh。
日本一戶之平均1個月之消耗電力量為300kWh，平均1天約為10.0kWh，圖7之消耗電力量表示與一戶之平均1個月之消耗電力量相同。再者，至今為止，將該電力之累計量稱為消耗電力量，但由於上 述瞬時電力係以與一般消耗電力不同之意思被使用，因此，該消耗電力量具有與一般不同之含義，以下使用「累計電力量」這一定義之用語。
然而，可使用之電力之上限值可分別考慮一定期間內之累計電力量之上限值(以下，稱為「最高限額」)、及瞬時電力之上限值(以下，稱為「最大瞬時電力」)。最大瞬時電力係使用者為了將契約電力抑制得較低、或為了響應用以保持電力網之供需平衡之來自電力公司之峰值抑制請求，而作為每個時間段之電力之瞬時電力之上限值被賦予。最高限額係使用者為了抑制電費或CO2排出量而作為一定期間(1天、1週、1個月等)內使用之累計電力量之上限值被賦予。
又，使用者於各時間段使用多少電力之電力使用模式各種各樣。因此，必需根據所預測之電力使用模式預先規定為了滿足瞬時電力與累計電力之上限而於各時刻可使用多少電力作為電力使用計劃。此時，若預測使用者之電力使用模式，並由此考慮各上限值而制定電力使用計劃，則可維持QoL並且滿足各上限值。因此，將預測使用者之電力使用模式，並由此規定上述瞬時值與累計值之上限之電力使用模式定義為「電力使用計劃」並於以下使用。
利用具體之例對上述電力使用計劃進行說明。圖6及圖7之曲線圖中，如圖6之曲線圖所示，於下午8點至上午1點之時間中瞬時電力之值高達1900W，因此，推測並非例如由夫婦及小孩組成之家庭之生活模式，而係單身家庭之生活模式之曲線圖。
如此，家庭內之所有設備之瞬時電力所顯示之曲線圖表示以某一電力使用模式進行演變，使用者在日常生活中所必需之電力中有特有之使用模式，藉由維持該模式，而可確保QoL。例如，以圖6及圖7之曲線圖所示之電力使用模式生活之使用者若與電力公司簽訂20A之契約，則即便使用者暫時地使用各種設備而超過2kW，斷路器亦會 落下，又，因平均每天增加10.0kWh之消耗電力量而使電費增加。使用者為了避免該情況，而於制定將瞬時值與累計值之上限值削減例如1成之計劃時，基於使用者之電力使用模式，將瞬時電力與累計電力量削減其1成而設定之計劃為「電力使用計劃」。而且，該電力使用計劃中之最高限額為9.0kWh，最大瞬時電力為1.8kW。
如上所述，作為電力之上限值，有一定期間內之最高限額(累計電力量之上限值)及各時間點時之最大瞬時電力(瞬時電力之上限值)。於針對每個使用者考慮各種電力使用模式時，為了滿足該等之上限值而必需預先規定於各時刻可使用多少電力作為電力使用計劃。此時，若預測使用者之電力使用模式，並由此考慮各上限值而規定電力使用計劃，則可維持QoL並且滿足各上限值。而且，由於上述電力使用計劃規定每個固定間隔τ(於實驗中設為10分鐘)之使用電力，因此，對該最小控制間隔τ進行說明。
例如，若將消耗電力量之上限值設定為3天72kWh，則成為平均一天為24kWh，平均每12小時為12kWh，平均每小時為1kWh，上述消耗電力量之初始目標值係根據分割之時間而多段地算出，但使用何種程度之長度者進行控制係依存於控制之細度。
因此，根據對消耗電力量之上限值與τ之時間間隔之關係進行實證實驗所獲得之結果，可知其時間間隔較佳為5~10分鐘之間隔。將該τ之時間間隔稱為最小控制間隔τ，可由使用者於5~10分鐘之間隔內任意地設定。
若最小控制間隔τ超過10分鐘，則因該間隔較長，於欲使用各種設備之情形時，出現無法使用之設備而較大地損及QoL，因此，超過10分鐘欠佳。
若最小控制間隔τ變得未達5分鐘，則考慮到由於根據時刻變化之狀況而變更供給電力，故而例如燈泡之亮度會一直變化並閃爍等，供 給之電力變得不穩定之狀況，因此未達5分鐘欠佳。
而且，根據上述消耗電力計算設備之全部消耗電力量並進行處理會因其資料量龐大而難以實現。
(第1實施形態)
圖8係表示圖1所示之優先度裝置所具備之功能之第1實施形態之功能方塊圖。
圖8之符號1表示優先度裝置，符號10表示其記憶體，符號11表示ST，該優先度裝置包括初始目標值更新機構120及電力調停機構122。符號(1)表示自ST發送之消耗電力。而且，優先度裝置在其運行之前，作為預處理，將上述消耗電力轉換為規定每個最小控制間隔τ之使用電力之電力使用計劃，並將該電力使用計劃、初始目標值之瞬時電力及最大瞬時電力儲存於記憶體10中。符號(2)表示自ST發送之電力請求訊息，該電力請求訊息被發送至上述電力調停機構122。
而且，初始目標值更新機構120具備如下功能：將初始目標值之瞬時電力與實際之瞬時電力之差量分配給其後之初始目標值之瞬時電力並設為更新初始目標值，且使該值不超過最大瞬時電力。上述電力調停機構122具備如下功能：將發送上述更新初始目標值與電力請求訊息之設備及動作中之設備之消耗電力之合計值進行比較，若該合計值較大，則選擇基於下述電氣設備特性類別資料而獲得之兩者之設備之優先度之值最小之設備，並根據設備之特性選擇設備。
(預處理)
作為啟動優先度裝置之前進行之事先之處理，有設定上述電力使用計劃之處理。以下說明該電力使用計劃之設定處理。
優先度裝置將自ST發送之以0.5秒間隔計算出之消耗電力儲存於記憶體中，並將以最小控制間隔τ(5~10分鐘)之間隔將累加上述消耗電力所得之合計值加以平均而得之瞬時電力儲存於記憶體中。將使用 者過去之電力的使用實際值、例如1週、1個月或春夏秋冬之四季中之每一季等之瞬時電力與累計電力量設定為電力使用計劃並預先儲存於記憶體中。
本發明之EoD控制系統預先使用使用者過去之電力的使用實際值即電力之使用模式，將使用者所規定之目標值、例如削減3成作為目標值，制定電力使用計劃，並決定其最高限額與最大瞬時電力而進行電力控制。
本發明之EoD控制系統使用該最高限額與最大瞬時電力進行實際之控制。因此，本發明之優先度裝置預先根據使用者過去之電力之使用實際值使用每個時間段之瞬時電力設定電力使用計劃，因此，可更詳細地設定該電力使用計劃。
又，各設備之使用電力始終被發送至優先度裝置，優先度裝置將其儲存於記憶體中。
以下說明上述電力使用計劃之一例。電力使用計劃係使用每個最小控制間隔τ(於下述實證實驗中設為10分鐘)之瞬時電力而制定。將使用者所設定之最高限額(累計電力量之上限值)設為C(Wh)，將最大瞬時電力(瞬時電力之上限值)設為M(t)(W)，將時刻t時之電力需求預測值設為D(t)(W)。根據式(3)及(4)而作成初始目標值T0(t)(W)。
優先度裝置按照上述電力使用計劃，以上述初始目標值T0(t)(W)之電力為對象，又，以低於上述最大瞬時電力之方式進行各設備之控 制。
作為上述電力使用計劃之一例之初始目標值T0(t)(W)係用以針對各時刻自電力使用計劃削減一定比例，從而以整體上滿足上限之方式設定初始目標值之計劃(以下，稱為「一定比例削減計劃」)。於圖9-1中表示該例。此為設定初始目標值時之一例，除此以外，亦有僅於超過1天之電力使用計劃之瞬時電力之電力使用峰值時削減(以下，稱為「峰值削減計劃」)(圖9-2)。除此以外，亦有根據電力成本進行削減(以下，稱為「成本削減計劃」)(圖9-3)之例。
於採用成本削減計劃，例如削減使用電力最多之下午1點至下午4點之時刻之電力使用之情形時，可藉由降低其電力成本較高之時間段之電力使用量之電力成本而削減電力使用量。可根據該等削減計劃設定初始目標值，又，亦可將該等削減計劃加以組合而設定。優先度裝置可以此方式利用使用者所需之削減方法選定並設定電力使用計劃。
如上所述，作為啟動優先度裝置之前進行之事先之處理，必需基於使用者過去之電力之使用實際值設定電力使用計劃，並將根據使用者所選定之削減計劃而削減之作為初始目標值之最大瞬時電力及最高限額預先儲存於記憶體中。若啟動上述優先度裝置，則以上述初始目標值為目標，以下所述之初始目標值更新機構120以一定時間(τ)為單位進行消耗電力之檢查或初始目標值之更新處理(interval)，進而，電力調停機構122根據來自設備之請求，進行與其他設備之調停處理(event driven)。以下對該等各機構進行說明。再者，各設備之消耗電力始終被發送至優先度裝置，並儲存該資料。
(1)初始目標值更新機構
對基於初始目標值(瞬時電力)，進行針對每個最小控制間隔(τ)更新該初始目標值之處理(interval)的初始目標值更新機構120進行說 明。
若啟動優先度裝置，則於進行實際之電力控制時，以每個τ之電力之初始目標值作為目標進行控制，但於進行過去之實際值中不存在之行動之情形時，若考慮QoL或設備之特性，則存在無論如何亦無法削減電力之情況，此時實際之瞬時電力暫時超過初始目標值。與此相反，亦考慮使用之設備之台數較少，實際之瞬時電力低於初始目標值之情況。又，當然，設備係由人使用，實際之瞬時電力亦依存於此時之行動而變化。若此時在維持著初始目標值之狀態下持續進行控制，則最終無法滿足上限值。圖10係表示相對於初始目標值在維持其值之狀態下進行控制之實際之瞬時電力之例的柱狀圖。
即便欲在維持初始目標值之狀態下進行控制，亦考慮如下情形：例如若考慮於某一瞬間僅因如人工呼吸器般不可停止之設備而超過初始目標值等使用者之設備之使用情況，則無法將電力削減至初始目標值以下。於此種情形時，設為亦可在不超過最大瞬時電力之範圍內暫時超過初始目標值，且以於其後之電力使用計劃中吸收此時之超過量之方式更新初始目標值。藉此，雖然偏離當初規定之初始目標值，但藉由維持QoL並且將實際之瞬時電力與初始目標值之差量反饋給以後之初始目標值，而可滿足最高限額。
定義用以對初始目標值進行反饋之分配函數。其係輸入初始目標值與實際之瞬時電力之差量，對於較產生該差量之時刻更靠後之時刻將差量分配給初始目標值，並重新算出初始目標值之瞬時電力。
圖11係進行將實際之瞬時電力與初始目標值之差量反饋給以後之計劃值之控制之情形的說明圖。若優先度裝置運行且控制開始時刻成為滿足tnoW-tstart≧iτ之時刻tnoW，則該優先度裝置進行電力使用計劃之更新。
若設為i：=i+1，則電力使用計劃Ti(t)表示進行i次更新後、亦即 經過iτ後之時刻t時之電力使用計劃。又，式(5)之γ係用以更新電力使用計劃之分配函數，且係將初始目標值之瞬時電力與實際之瞬時電力之差量分配給其後之瞬時電力者。因此，藉由將上述差量輸入至式(5)，而決定分配給其後之瞬時電力之差量之電力。
式(5)之T1(tnoW)係當前之初始計劃值，E(tnoW)係當前之使用電力。
圖11所示之圖表係利用將差量均等地分配給其後所有之新的初始目標值之方法(以下，稱為「差量之均等分配方法」)進行者，作為其他方法，亦考慮利用僅分配給緊靠後之1個瞬時電力之方法(以下，稱為「瞬時電力分配方法」)進行。如此，差量之分配方法有差量之均等分配或瞬時電力分配之方法，最初制定作為整體之電力使用計劃，並於進行實際之控制時，在不超過最大瞬時電力之範圍內重新更新與使用狀況相配合之初始目標值，藉此，可進行靈活之控制，並且可滿足最高限額。
(2)電力調停機構
對藉由賦予設備間之優先順序而維持QoL並且根據來自設備之請求進行與其他設備之調停處理(event driven)之電力調停機構122進行說明。由於來自設備之電力請求係於使用者欲使用該設備之時間點時產生，故而與上述τ無關係地進行。進而，於該請求中，亦存在可等待至最小控制間隔τ之5~10分鐘到來者，但亦存在立即必需電力者。 對於此種設備，若進行每個τ之控制，則電力供給來不及，而成為使QoL下降之原因，因此，於某一設備有電力請求時，用於進行與其他設備之調停處理之電力並非瞬時電力而係實際之消耗電力。藉此，對於在各種時間點產生之電力請求均可立即進行判斷，且亦可立即作出是否待機之判斷。
於EoD控制系統中，必需於各個設備請求電力時判斷對哪台設備供給電力之指標。為了滿足上限值，並非可對所有設備供給所需之電力，又，所需之設備根據設備或使用者之狀況而變化，因此，判斷優先對哪台設備供給電力成為問題。因此，必需根據設備之特性或狀況決定優先度。為此，對設備設定取0-1之值之優先度之函數，對優先度之值較大者優先供給電力。再者，QoL係藉由供給電力而可使用設備，藉此而滿足者，並未考慮成本削減或節能之社會貢獻。
為了對於來自各設備之電力請求選擇削減電力之設備，由於根據設備而控制電力之方法不同，因此，必需預先瞭解各設備之特性。將表示各設備所請求之電力之特性或電力控制方法之參數稱為QoEn。於QoEn中，基於以下所示之設備之電力控制方法而對設備進行分類。
(1)可調節之設備(是否可使運轉中所供給之電力產生變化)(將所屬之設備之集合設為Aadj。)
(2)可待機之設備(是否可於啟動時等待電力之供給)(將所屬之設備之集合設為AWait。)
(3)可暫時停止之設備(是否可於運轉中暫時停止電力之供給)(將所屬之設備之集合設為Asus。)
藉由利用上述3種電力控制方法組合各設備，而如表2所示般將設備分類為8種類別。將分類為該8種類別之資料定義為「電氣設備特性類別資料」而使用。使用該電氣設備特性類別資料進行設備間之優 先度之控制。
上述8種類別被附加於家電欄中所示之以識別ID(Identification，識別碼)表示之設備名，藉此，利用使用中之設備之優先度決定應優先之設備。例如，若優先度裝置接收來自ST之電力請求訊息，則根據送來該訊息之設備及動作中之設備，使用設備之優先度與上述電氣設備特性類別資料決定允許或拒絕。
(1)被分類為可調節之設備者有即便略微減少設備使用中被供給之電力亦可利用設備之功能者，作為例子，可列舉吹風機或燈泡等。又，(2)有於設備請求電力時，只要在決定之時間之前進行供給，則即便不立即供給電力，於設備之功能上亦不存在問題者，作為例子，可列舉電鍋或洗衣機等。進而，(3)有即便於設備使用中暫時停止電力供給，亦幾乎不會對藉由利用設備而進行之使用者之生活產生影響者，作為例子，有空調或冰箱等。
再者，作為用以確保安全、舒適之生活之設備，類型8係分類有例如人工呼吸器等。而且，被分類為上述8種類別之設備並非固定為表2所示之類別。使用者可任意地決定將設備分類為哪一類型。例如，若長期臥床不起之高齡者選擇空調作為始終必需之設備，則將空調分類為類別8。換言之，作為無法分類為上述可調節、可暫時停止及可待機之類別之電氣設備，有氣體檢測器等保安、監控用設備、人工呼吸器等醫療用設備、及路由器等網路用設備等。
1.可調節之設備
作為可調節電力之例，吹風機相當於此類。於可調節電力之設備中，如圖12所示，若供給如所請求般之電力則使用者之滿足度最高，但即便供給電力略微減少，滿足度亦不會有太大變化。然而，若電力大幅減少，則設備之能力受到限制，使用者之滿足度下降，若最終變為某個固定值以下之電力，則變得無法發揮該設備之功能。亦即，能以使用所需之最低限度的電力之優先度較高、按照請求電力而供給之優先度較低之相對於供給電力單調減少之函數賦予優先度。於電力調停機構中，於將設備a之請求電力設為preq a，將最低限度必需之電力設為pmin a時，如下式般定義可調整電力之設備之優先度Pria adj(p)。
對於以此方式設計之可調節電力之設備之優先度(adjust)之一例係如圖12及式(8)所示。
2.可待機之設備
作為啟動時可待機之例，電鍋相當於此類。此類設備只要在指定之時刻之前完成設備之動作即可，可使啟動時刻延遲。亦即，如圖13所示，只要以在剛請求電力之後優先度較低、優先度隨著接近必需 啟動之時刻而升高之方式定義即可。
於將請求時刻設為treq a，將必需啟動之時刻設為tmust a時，如下式般定義可待機之設備a之優先度Prishift a(t)。
3.可暫時停止之設備
作為可暫時停止之情形之例，空調相當於此類。可暫時停止之設備係如空調之溫度設定般，運轉中以某個穩定狀態為目標進行動作，一旦達到穩定狀態，則即便暫時停止運轉亦可保持穩定狀態之設備。於此種設備之情形時，如圖14所示，由於在剛開始運轉之後以穩定狀態為目標進行動作，故而必需賦予較高之優先度，但若達到穩定狀態，則即便暫時停止亦維持穩定狀態，因此可降低優先度。又，於暫時停止後，隨著時間經過而偏離穩定狀態，故而必需提高優先度並重新啟動。可暫時停止之設備之優先度Priint a(t)係如下式般將a分為動作中之情形與停止中之情形而定義。
4.普通設備之優先度
普通設備之類別係以表2所示之3個特性之組合進行定義。藉由對各個特性定義之優先度之組合而如表3之項目所示般定義各種類別之優先度函數。例如，類別1之優先度函數係藉由對應於各個特性之優先度函數之積而如下式般進行定義。
又，類別8之優先度函數為1，其表示始終優先供給電力。
圖15係說明對於電力請求訊息，優先度裝置基於優先度供給電力之處理順序之圖。
1.連接於設備之ST將電力請求訊息發送至優先度裝置(1)。
2.優先度控制裝置根據當前之可供給量及家庭中之生活模式，決定發送來電力請求訊息之設備、及動作中之設備的優先順序。
3.按照設備之優先順序，對各設備回覆包含允許之消耗電力、時間之電力分配訊息(2)，或者對無法供給電力之設備回覆拒絕訊息 (2')。
又，於動作中之設備之優先度較低而停止、或削減電力之情形時，對該設備發送中斷訊息(3)。
4.被允許使用電力之設備以所允許之電力進行所允許之時間的動作。被拒絕使用電力之設備於一定時間後發送再分配訊息(4)。
於該處理順序中，由使用者自身設定可供給之最大電力量(最高限額)，藉此可隨意地實現電力削減。
詳細地說明上述處理順序。必需電力之設備areq對伺服器發送電力請求訊息(表4)(圖15之1)。接收到請求之伺服器立即將當前時刻tnoW之整體之合計使用電力Etotal(tnoW)及請求電力Ereq之和E'total(tnoW)與電力使用計劃Ti(tnoW)進行比較。若整體之電力(和)E'total(tnoW)低於計劃，則允許如所請求之電力Ereq(式(14))，若areq AWait則拒絕(圖15之2')，若並非如此，則計算各設備之優先度，且作為中斷處理而削減優先度低於設備areq之其他設備之電力(圖15之3)(式(15))，於確保電力且更新合計使用電力Etotal(tnoW)之後，按照設備之特性決定電力供給之削減。將附加有可供給之電力Esupply等表4中所記載之資訊的訊息立即對設備areq發送，設備按照該訊息而使用電力。此處，電力供給被拒絕、中斷之設備及areq於接下來之interval處理中再次決定電力使用方針(圖15之4)。
如上所述，自各設備接收到請求之優先度裝置將當前時刻tnoW之動作中之合計使用電力Etotal(tnoW)及請求電力Ereq之和E'total(tnoW)與電力使用計劃Ti(tnoW)進行比較，若上述和E'total(tnoW)超過上述電力使用計劃Ti(tnoW)，則按照式(15)削減優先度最小之設備amin之電力而更新優先度。
於表4中說明上述ST對優先度裝置發送之電力請求訊息之資料。
對於表4之項目欄中所示之設備識別用ID、請求電力、最小啟動電力、可暫時停止時間及必須啟動時刻，對各項目附加有數值欄及必需之類別欄之資料，上述ST將該值與必需之類別之資料發送至優先度裝置。
於表5中說明上述優先度裝置回覆至ST之訊息之資料。
對表5之項目欄中所示之設備識別用ID、訊息之種類、允許之平均電力及允許之使用時間附加有數值欄之資料，上述優先度裝置將該資料發送至ST。
[表5]
包括以上所說明之初始目標值更新機構120及電力調停機構122之動態優先度控制機構1使瞬時電力不超過其上限值以及使累計電力量不超過其目標值C，可實現藉由累計電力量之削減而產生之節電及避免峰值時之大停電。
(第2實施形態)
上述優先度裝置1最終可將瞬時電力控制為最大瞬時電力以下，且可進行滿足累計電力量之目標值C之控制，但於使用設備時，存在因負載變動等而產生不符合預期之瞬時電力之增加，從而超過最大瞬時電力之情況。對應對此種情形之第2實施形態進行說明。
圖16係說明具備複數電源管理裝置之功能之功能方塊圖，圖17係第2實施形態之功能方塊圖。
優先度裝置包括初始目標值更新機構120、優先度調停機構123及時常監控機構124。
初始目標值更新機構120與優先度調停機構123具備與上述各機構相同之功能，故而省略說明。
上述時常監控機構124監控平時消耗電力，且於整體之消耗電力於某固定期間d(0.5~2秒左右)以上之期間內超過最大瞬時電力時，不等待經過τ，上述優先度調停機構123即進行基於優先度之調停，以便使其整體之消耗電力低於最大瞬時電力。
前者對於在打開開關時等自設備發送之電力請求立即作出判斷而不妨礙設備之使用，藉此維持QoL。後者係相對於來自各設備之持 續請求而進行，且進行計劃值之更新或設備間之調停。若與時刻變化之狀況相配合地始終變更供給電力，則考慮例如燈泡之亮度始終變化而閃爍等設備之動作變得不穩定之狀況，因此，藉由導入最小控制間隔τ而謀求整體之穩定化。進而，藉由始終進行監控以便不超過最大瞬時電力，而保證最大瞬時電力。
圖18係表示於優先度裝置運行之前其CPU之預處理之整體的流程圖。
於上述優先度裝置之CPU運行之前，作為預處理，於步驟S1中進行電力使用計劃之初始目標值之設定，且進行將該初始目標值儲存於記憶體中之處理。
圖19係表示優先度裝置之CPU運行後之CPU之整體處理之流程圖。於運行後，上述優先度裝置之CPU於步驟S3中進行初始目標值之更新處理，於步驟S5中進行優先度之調停處理。
圖20係上述步驟S1之電力使用計劃設定處理之流程圖。如圖20所示，上述CPU於步驟S11中將自各設備之ST發送之1天、1週或1個月等之消耗電力轉換為以最小控制間隔τ之間隔、例如10分鐘之間隔累加並平均所得之瞬時電力及累計電力量。於步驟S13中，若將使用者根據上述瞬時電力及累計電力量所設定之最高限額(累計電力量之上限值)設為C(Wh)，將最大瞬時電力(瞬時電力之上限值)設為M(W)，將時刻t時之電力需求預測值設為D(t)(W)，則根據式(17)及(18)而作成作為電力使用計劃之一例之初始目標值T0(t)(W)。
作為運行之前之預處理，將上述初始目標值T0(t)(W)預先儲存於記憶體中。
作為其他電力使用計劃，有僅削減超過一天之電力使用計劃之瞬時電力之電力使用峰值時之峰值削減計劃(圖9-2)、或根據電力成本進行削減之成本削減計劃(圖9-3)。可根據該等削減計劃設定初始目標值，又，亦可將該等削減計劃加以組合而設定。
圖21係上述步驟S3之初始目標值更新處理之流程圖。如圖21所示，上述CPU於步驟S31中根據初始目標值之瞬時電力與實際之瞬時電力之差量，藉由差量之分配方法(差量之均等分配方法或瞬時電力分配方法)計算分配電力，且將該分配電力與其後之上述初始目標值之瞬時電力相加，而計算更新初始目標值。於步驟S33中比較更新初始目標值與最大瞬時電力，若於S35中判斷為是(Yes)，則於步驟S37中將其後之初始目標值之瞬時電力更新為更新初始目標值。若判斷為否(No)，則於步驟S39中將上述初始目標值更新為最大瞬時電力並設為更新初始目標值。
圖22-1~圖22-4係上述步驟S5之優先度調停處理之流程圖。如圖22-1所示，上述CPU若於步驟S51中自ST接收電力請求訊息，則於步驟S53中，於接收到該電力請求訊息之時刻自記憶體中調出發送上述電力請求訊息之設備及動作中之設備之消耗電力，將兩者之消耗電力累加而獲得合計值。
於步驟S55中，參照表3，基於優先度函數計算上述兩者之設備之優先度，並將其值儲存於記憶體中。
於步驟S56中，基於除商用電源以外，視需要亦包含蓄電池之各電源之電源負載率函數與供給電力，計算各電源之電源負載率，並儲存於記憶體中，於步驟S57中，自上述記憶體中選擇優先度最小之設備與電源負載率最大之電源。
比較上述最優先度與最大電源負載率，若於步驟S59中判斷為是，則於接下來之步驟中對發送之設備之ST發送允許訊息而結束處理。若於步驟S59中判斷為否，則進入(1)之步驟S65。
如圖22-2所示，於步驟S65中參照表2判斷該設備是否可調節，若於步驟S67中判斷為是，則於步驟S69中對該設備發送降低電力之中斷訊息，於步驟S70中自該電源中削減相當於上述電力削減量之供給電力，於步驟S71中基於削減後之消耗電力、供給電力再次計算該設備之優先度、及該電源之電源負載率並返回至步驟S56。
如圖22-3所示，於步驟S73中該設備判斷為發送有請求訊息之ST，且是否可待機，若於步驟S75中判斷為是，則於步驟S77中對該設備之ST發送拒絕訊息，於步驟S78中自該電源中削減相當於上述電力削減量之供給電力，於步驟S79中，基於削減後之消耗電力、供給電力再次計算該家電之優先度、及該電源之電源負載率並返回至步驟S56。若於步驟S75中判斷為否，則進入至(3)之步驟S81。如圖22-4所示，於步驟S81中該設備判斷是否並非發送有請求訊息之ST，且是否可暫時停止，若於步驟S83中判斷為是，則於步驟S85中對該設備之ST發送拒絕訊息，並於步驟S86中，自該電源中削減相當於上述電力削減量的供給電力，且於步驟S87中，基於削減後之消耗電力、供給電力再次計算該家電之優先度、及該電源之電源負載率，並返回至步驟S56。若於步驟S83中判斷為否，則結束處理。
圖23-1~圖23-3係上述時常監控處理之流程圖。
如圖23-1所示，上述CPU於步驟S91中自記憶體中調出最大瞬時電力，於步驟S93中，針對每個固定期間δ(0.5~2秒)自記憶體中調出動作中之設備之消耗電力並進行累加而獲得消耗電力之合計值。於步驟S95中，參照表3，基於優先度函數計算上述設備之優先度，並將其值儲存於記憶體中。於步驟S97中將上述消耗電力之合計值與上述最 大瞬時電力進行比較，若於步驟S99中判斷為消耗電力之合計值較小則結束處理。若於步驟S99中判斷為消耗電力之合計值較大，則於步驟S101中自記憶體中調出上述優先度並選擇該值最小之設備而進入至(4)。
如圖23-2所示，於步驟S103中參照表2之優先度類別資料，判斷該設備是否可調節，若於步驟S105中該判斷為是，則於步驟S107中對該設備發送降低電力之中斷訊息。繼而，於步驟S109中基於降低之電力更新消耗電力之合計值，並返回至步驟S99。繼而，重複進行上述處理直至上述消耗電力之合計值小於上述最大瞬時電力為止。若上述判斷為否，則進入至(5)。
如圖23-3所示，於步驟S111中，判斷該設備是否可暫時停止，若於步驟S113中該判斷為是，則於步驟S115中對該設備之ST發送拒絕訊息，於步驟S117中除該設備之消耗電力以外，更新消耗電力之合計值，並返回至步驟S99。繼而，重複進行上述處理直至上述消耗電力之合計值小於上述最大瞬時電力為止。
由重複進行處理直至消耗電力之合計值小於最大瞬時電力為止可知，優先度裝置之電力調停機構以始終低於最大瞬時電力之方式進行向電氣設備之電力供給之控制。
由上述電力調停機構之步驟S51~步驟S117之處理順序及設備特性類別資料可知，優先度裝置係以設置於家庭及辦公室中之所有設備為對象，即便未設置3種特性之設備，例如，即便未設置可調節之設備，亦不會超過最高限額及最大瞬時電力之上限值。
又，如上所述，各設備之使用電力始終被發送至優先度裝置，優先度裝置將其儲存於記憶體中，且藉由累計該儲存之各設備之使用電力，而獲得一定期間(1天、1週、1個月等)之累計電力量。而且，由於上述電力調停機構以始終低於最大瞬時電力之方式控制向電氣設 備之電力供給，因此，其結果，不會超過上述累計電力量之上限值(最高限額)。
於本發明之隨選型電力控制系統用之蓄電池管理系統(以下，稱為「蓄電池系統」)中，於商用電源中，視需要例如除蓄電池以外，亦擴展至複數電源，定義「電源QoEn」作為用於電源之調停之特性記述。此處，如表6般定義商用電源與蓄電池之電源QoEn。
商用電源之最大瞬時電力與最高限額係先前之EoD控制系統中所使用之瞬時電力之上限值與累計電力量之上限值，使用者可任意地設定。又，基於每個時刻之電費或CO2排出係數等電力契約而設定。
對於蓄電池，定義可自蓄電池供給之電力之最大值(最大放電電力)與可對蓄電池充電之電力之最大值(最大充電電力)、進而可對蓄電池充電之電力量(蓄電電容)。再者，於本發明之蓄電池系統中，將自蓄電池供給之情形以正數表示，對蓄電池充電之情形以負數表示。又，由於產生充電時、放電時之損失或自然放電，故而定義表示充放電之效率之係數、充電效率、放電效率、及自然放電電力。
又，各個電源之電源負載率(亦稱為LF：負載因數)係表示對應於設備之動態優先度、且根據狀況之電源之供給能力的函數，於下文中 詳細地進行敍述。
(計劃階段：電力使用計劃與電力供給計劃)
於計劃階段中，對制定電力使用計劃與電力供給計劃之方法進行敍述。
於先前之EoD控制系統中，只處理商用電源，故而電力使用與電力供給相同，而僅制定電力使用計劃。於本研究中，由於擴展至在此基礎上添加有蓄電池之複數電源，因此，同時制定各個電源之電力供給計劃。
首先，將不使用蓄電池之情形時之電力使用計劃作為初始計劃，由此使用蓄電池使表示使用者之不便之不滿足度最小化，藉此，制定利用蓄電池之電力供給計劃。
將家電群設為A，將各家電設為aA，將各家電之預測消耗電力模式PD_a(t)設為預先經學習者。將商用電源設為c，將蓄電池設為b，將各電源之電力供給模式設為PSs(t)(其中s[c,b])。此時，總供給電力與總消耗電力因物理性制約而如下式所示般始終一致。
再者，對於蓄電池，PSb(t)>0之情形表示放電，PSb(t)<0之情形表示來自商用電源之充電。
又，如下般定義商用電源之累計供給電力ESc(t)、及蓄電池之蓄電量ESb(t)。
其中，αb與αb'表示充放電效率，設為0<αb<1、0<αb'<1。再者，式(20)~(22)嚴密而講係由積分表示，但此處將每個單位時區間(實驗中為20秒)之平均電力用作電力值，並非以積分之形式，而係以和之形式表示。
作為使用者所設定之對於來自商用電源之供電之制約，將最大瞬時電力表示為 將累計電力之最高限額表示為 作為蓄電池之特性，將最大放電電力表示為 將最大充電電力表示為-PS b ，將可蓄電量表示為
此時，各電源之供給電力必需滿足以下制約。
其中，T表示1天、1週等制定計劃之期間，於本研究中稱為計劃期間。
(1)初始電力使用計劃之制定
首先，制定不考慮蓄電池而僅使用商用電源之情形時之電力使用計劃作為初始值。
此時，將作為初始電力使用計劃之滿足商用電源之最大瞬時電力與最高限額之初始電力使用計劃PDPLAN(t)
如下式(25)般制定。
其中，設為D(t)=PDa(t)。
其係以不超過最大瞬時電力
之方式切斷峰值時之使用電力之後，以累計電力量不超過最高限額
之方式相對於電力使用預測於每個時間段以固定比例削減者，將商用電源之供給計劃設為
亦即，設為與以式(25)制定之電力使用計劃相同。又，將蓄電池之供給計劃之初始值設為
(2)藉由不滿足度最小化之電力供給計劃之制定
於該計劃中，為了將設備之消耗電力抑制為商用電源之最大瞬時電力以下，而於需求之峰值時切斷使用電力。
因此，於初始電力使用計劃PDPLAN(t)
中，為了始終滿足最大瞬時電力 而切斷峰值時之使用電力。然而，電力需求之峰值係生活者最需要電力之時間段，限制於該時間段可使用之電力會令人感覺較大地損害使用者之生活之舒適度。
因此，基於所預測之電力使用模式與電力使用計劃之差，本發明之蓄電池系統以如下方式定義電力使用時所感到之不滿足度DS(PD PLAN )，以使其最小之方式藉由蓄電池之充放電進行供給電力之時間遷移，從而解決較大地損害上述舒適度之問題。
利用下式定義不滿足度函數。
其中，
不滿足度函數係相較於在整個計劃期間內逐漸削減電力，以於相同時間段內越大幅地削減電力值變得越大之方式設計。
以使該不滿足度最小化之方式，利用蓄電池修正初始電力使用計劃，並制定各電源之電力供給計劃
該問題可以如下方式定式化。
(其中，具有上標PLAN之函數表示電力使用計劃、商用電源之供電計劃、及蓄電池之充放電計劃)。
不滿足度最小化問題可藉由如圖24般使用蓄電池使消耗電力時間遷移而解決，其結果，電力使用計劃得以修正，而制定商用電源之供電計劃及蓄電池之充放電計劃。以下表示具體之計算運算法。
[初始化]
利用由式(25)、(26)所求出之PDPLAN(t)
設為
又，將成為藉由時間遷移之放電目標之候補之單位時區間之集合的初始值設為
[步驟1.]
自t DST
中選擇不滿足度最大之時區間t DST。
或
又，將於t DST
之前之時區間內不滿足度小於t DST
之時區間之集合設為J SRC。
[步驟2.]
自J SRC
中選擇不滿足度最小之時區間t SRC 。
或
此處，於充電起始位置與放電目標之不滿足度滿足ds(D(t SRC),PDPLAN(t SRC))<ds(D(t DST),PDPLAN(t DST))
之情形時，進入步驟3.，於不滿足之情形時執行步驟5.。
[步驟3.]
自於步驟2.中所選擇之t SRC
對蓄電池充電，且於步驟1.中所選擇之t DST
放電。此處，充放電電力C設為滿足下式之最大值。
具體而言，以如下方式求出。首先，滿足式(37)之最大之C係由下式賦予。
其次，按照式(36)修正為不超過最大充放電電力之範圍。
將t SRC
中之達到最大充電電力之多餘電力設為 將t DST
中之達到最大放電電力之多餘電力設為
此時，滿足式(36)之最大之C係由下式賦予。
最後，按照式(43)以充放電期間內之蓄電量不超過蓄電電容之方式進行修正。
此處，τ表示時區間之長度。若C>0，則如下般以僅以相當於C之大小進行充放電之方式修正計劃。
充電：使PDPLAN(t SRC)
與
削減相當於C之大小。即，其係指於時區間t SRC
中，不改變
而對蓄電池放電相當於C之大小(參照式(32))。
PDPLAN(t SRC)：=PDPLAN(t SRC)-C (46)
放電：於時區間t DST
中自蓄電池進行相當於C乘以充放電效率所得之量之放電。
[步驟4.]
設為J SRC：=J SRC-{t SRC}，若為J SRC=，則進入步驟5.，若並非如此，則返回至步驟2.。
[步驟5.]
設為J DST：=J DST-{t DST}，若為J DST=，則結束運算法。若並非如此，則返回至步驟1.。
再者，利用該運算法而求出之蓄電計劃之最大值
表示作為對象之需求家庭中之所需最小限之蓄電電容。又，利用運算法而計算出之充放電計劃
中之正、負之最大斜率表示所需之蓄電池之最大充電．放電電力，可根據該等值設計需求家庭所需之蓄電池之規格。
再者，此時，於計劃階段中選定
且進行不滿足度最小化，藉此，亦可求出為了利用各個電力使用預測模式使不滿足度最小所必需之蓄電池之最佳電容。
利用電源負載率之電源之特性記述之定義
於先前之單一電源EoD中，向何種家電分配多少供給電力係基於家電之優先度而進行調停，但於本研究中所提出之複數電源對應EoD中，必需與此同時對自哪個電源進行電力供給進行調停。
因此，作為表示基於各電源之特性或狀態，對各電源施加有多少負載之指標，導入有電源負載率(LF)。如圖25所示，將電源負載率作為對於來自該電源之供給電力之函數而如下式般進行定義。圖25之(a)係供給電力為商業電力之情形，圖25之(b)係供給電力為蓄電池之情形。
其中，Ts係電源s之目標電力，於初始狀態下，與上文所述之電力供給計劃值相同為 但藉由下文所述之定期啟動程序根據電力之使用實際值進行修正。又，βs係決定函數之斜率之設定參數。
於供給電力與目標電力Ts一致時，電源負載率為0，供給電力較目標電力越大則電源負載率變得越大。亦即，表示電源負載率越低之電源可供給之電力之多餘電力越大，對於新的電力請求可優先地進行電力供給。
又，將此處定義之電源負載率用於與家電之電力請求之調停。若來自家電之請求電力之優先度高於電源負載率，則進行電力供給，並放棄優先度低於電源負載率之請求。
藉此，若進行將如總消耗電力超過目標值Ts之電力請求簡單地一律放棄之控制，則於必需較大之電力之請求於較計劃時所預測之電力峰值早之時刻被請求之情形時，如計劃般大幅地削減電力，而給使用者帶來不便。相對於此，於使用電源負載率之本方法中，若電力請求之優先度較高，則即便於超過目標值之情形時，亦可實現根據電源之多餘電力進行電力供給之靈活之調停。
根據與此種家電之電力調停之關係，電源負載率函數之斜率表示如何嚴密地維持目標值，於式(49)中，各電源之累計供給電力量ES s (t)
越接近於上限值
則斜率越陡，以更嚴密地維持目標值之方式設計。又，由於供給電力為目標值以下時，電源負載率取負值，因此，優先度為0以下之電力請求係僅於供給電力為目標值以下時進行電力供給。
根據以上之定義，使用電源負載率之電源-家電調停運算法必需滿足以下二個條件。
其中， 及
分別表示分配給家電a之電力及其優先度，且
表示來自電源s之供給電力。式(50)表示總使用電力與總供給電力一致之物理性制約，式(51)表示僅對優先度為電源負載率以上之電力請求供給電力。
即時調停
對將EoD系統中之3個即時調停程序擴展為複數電源之調停之方法進行敍述。基本之考慮方法係(1)每當利用事件驅動程序接收電力請求訊息時進行調停，(2)藉由定期啟動程序反饋計劃與電力使用實際值之偏差。又，(3)藉由時常監控程序以消耗電力之總和不超過最大瞬時電力之方式進行監控。以下對各個程序詳細地進行敍述。
(1)利用事件驅動程序(event driven process)之電力請求之調停
事件驅動程序之目的係對於自家電發送來之電力請求訊息，按照電源之目標電力Ts決定可否供給電力。於本研究中，將家電之開關之接通/斷開、吹風機之弱與強等伴隨較大之電力變動之動作模式之變更作為家電之事件，於該時間點發佈電力請求訊息。
以下基於圖26對具體之電源-家電調停運算法進行敍述。將當前動作中之家電、及雖已接收到新的電力請求但尚未調停之家電之集合設為調停對象家電A，將家電
之分配電力(動作中之情形)或請求電力
(新請求家電之情形)、及家電a相對於分配電力p之優先度表示為Pri a (p)，將電源之集合表示為S={b,c}，將電源s相對於供給電力p之電源負載率表示為LF s (p)。
[初始化]
於滿足
之情形時，對產生新的請求之家電供給電力並結束調停程序。於並非如此之情形時，按照物理性制約式(50)，根據
如下般求出各電源之供給電力之初始值
[步驟1.]
選擇具有最小優先度之家電
及具有最大電源負載率之電源Smax。
[步驟2.]
於滿足
之情形時，由於滿足關於優先度之制約式(51)，故而停止運算法。若並非如此，則執行步驟3.。
[步驟3.]
按照a min
家電之可能性削減向a min
之供給電力。(使電力請求待機/使運行中家電暫時停止/削減分配電力)。將經削減之向a min
之供給電力設為 以如下方式更新smax
之供給電力及a min
請求電力。
於使a min
待機或暫時停止之情形時，將a min
自調停對象家電A除去。又，於已削減分配電力之情形時，於更新分配電力及優先度之後，返回至步驟1.。
於上述運算法中，一面對家電發送電力削減、暫時停止等電力分配訊息，一面進行調停，但實際上係於發送電力分配訊息之後家電之動作模式發生變化而使電力產生變動之前產生通訊/控制延遲，故而藉由模擬虛擬地進行上述運算法，且於滿足式(50)、(51)之條件之狀態下停止運算法後，發送向各家電之電力分配訊息及各電源之供給電力之指令。
又，被待機/暫時停止之家電於經過一定時間之後，以較高之優先度再次發佈電力請求訊息並進行調停，藉此，可於在供給電力中產生多餘電力時、或於優先度變得高於電源負載率時接受電力分配。
(2)利用定期啟動程序之目標值之修正及再調停
於EoD中，基於事先基於預測電力使用模式而制定之電力使用計劃、電力供給計劃進行電力調停。然而，由於實際之生活者之行動模式每天不同，故而無法完全與計劃一致。
又，於各家電因動作模式之變更等而使電力大幅變更時，發佈電力請求訊息並利用事件驅動程序進行調停，但由於實際之家電不斷產生並不伴隨明確之動作模式之變更的較小之電力變動，故而存在因分配給各家電之電力與實際上消耗之電力之偏差而導致供需平衡被打 破，從而變得不滿足式(50)、(51)之制約之情形。因此，於定期啟動程序中，對電力使用計劃與電力使用實際值之偏差進行修正，並且進行供需平衡之再調停。
首先，對計劃之修正進行敍述。於事件驅動程序中使用之各電源之供給電力之目標值
於初始狀態下係按照供給計劃作為
被賦予。於定期啟動程序中，基於實際之供給電力之實際值如下式般更新該目的值。
此處，
發揮反饋增益之作用，越接近於計劃期間之最後階段則越大，以更嚴密地堅守計劃之方式進行修正。
ES t (t)
係電源至時刻為止所供給之累計電力量，
表示電力之供給計劃之至時刻為止之累計量。又，
相當於反饋增益，隨著接近於結束時刻，反饋增益變大，以更早地接近於計劃地值之方式進行控制。
其次，對供需平衡之再調停進行敍述。實際之家電之消耗電力始終細微地變動，並非始終按照調停時之分配電力消耗。因此，存在不滿足式(51)之條件之情形。再者，由於物理上總消耗電力與總供給電力始終一致，故而對於總消耗電力之變動，所有電源無法維持調停時分配之供給電力。於本發明中，蓄電池為能以始終維持所分配之電力之方式進行控制者，此種不伴隨電力請求之電力變動量由商用電源吸收。
此處，於實際消耗電力大於分配電力之情形時，相對於目標值Ts，有可能不滿足式(51)。此時，再次進行(1)中所述之家電．電源間調停。相反，於自調停時之分配電力中未使用電力之情形時，電力產生餘裕，可對被削減、停止、待機電力之家電分配電力，但由於此種家電如(1)所述般以一定時間為單位進行再請求而被調停，故而，於定期啟動程序中無需特別進行再調停。
(3)利用時常監控程序之最大瞬時電力之監控
亦如(2)所述，於本發明中，蓄電池能以始終維持所分配之電力之方式進行控制，不伴隨電力請求之電力變動量係由商用電源吸收。於是，有可能商用電源之供給電力會因此種電力變動之影響而超過最大瞬時電力
因此，於時常監控程序中，始終監控商用電源之供給電力，若將要超過最大瞬時電力，則進行與(1)相同之調停並削減電力。再者，如式(49)所示，於供給電力超過最大瞬時電力
之情形時，電源負載率變為最大值1，因此，對於任何優先度之家電，均按照優先度由低到高之順序削減家電之電力，直至供給電力變為最大瞬時電力以下為止。
實施例 (實驗結果)
於實驗中，使用於可針對每台設備計測電力消耗之智慧型公寓(smart apartment)中一個人生活之學生、及兩個人生活之夫婦分別實際生活一天時之消耗電力資料，進行電力使用計劃、供給計劃之制定、及利用模擬之調停。又，模擬實驗與先前之單一電源EoD之比較。
(實驗環境)
作為用於電力使用計劃之制定之預測使用電力模式、及用於即時調停之電力請求資料，使用於智慧型公寓中實際生活之電力消耗模式。如圖5所示，智慧型公寓係具備一間起居室、一間兼作餐廳的廚房、一間臥室、以及盥洗室及浴室各一個之1或2人用的公寓。
而且，於該智慧型公寓中設置如圖27所示之19種家電，於全部家電上安裝智慧型分接頭，可以0.5秒為單位計測並收集每台家電之消耗電力。將單身被實驗者1天24小時生活之資料、及1對夫婦同樣地生活之資料用作活資料。
於模擬中，即時調停係根據實際生活資料檢測使用各家電之時刻與動作模式，且作為於相同時刻自相同家電進行電力請求者而進行調停。此時，對於如熱水壺等般若削減電力則為了發揮一定功能而延長使用時間之家電，以運行中之累計電力量相同之方式延長使用時間(進行電力請求之時間)，如照明般欲使用之時間經規定之家電即便進行電力削減或停止，使用時間亦不變。
於圖27中表示實驗中所使用之家電及其可控制性。其中，熱水壺、咖啡機、電鍋及洗碟機表示以累計電力量固定之方式進行電力請求之家電，其他家電表示以請求時間固定之方式進行電力請求之家電。
電力可調節家電可藉由調停將分配之電力自請求電力削減，電力削減越多則優先度越高。可待機家電可於進行電力請求之後等待一定時間來接受電力之分配，待機時間越長則優先度越高。可暫時停止家電係可於運行中藉由調停而停止之家電，停止時間越長則優先度越高。
(事先計劃階段)每10分鐘(τ=10分鐘)求出一個人生活與兩個人生活時1天之消耗電力資料，分別作為電力使用預測D(t)而使用，將制定電力使用計劃與電力供給計劃所得之結果與先前之EoD控制系統進行比較。此時，作為商用電源之制約，於一個人生活之情形時，將最大瞬時電力設為 於兩個人生活之情形時，將最大瞬時電力設為 將累計電力量之最高限額
相對於各者之電力使用量削減15%。
又，作為蓄電池之特性，將蓄電電容設為 將最大充放電電力分別設為 將充放電效率分別設為
將所制定之電力使用計劃示於圖28中。圖28之表示最高值之線係表示預測消耗電力D(t)，表示自白天至夜間最低值之線係表示未使用蓄電池之先前之EoD中所制定之電力使用計劃，於白天表示中間之值，且自黎明至上午最低之線表示本發明之電力使用計劃。又，將此 時之蓄電池之充放電計劃示於圖29中。
由該等結果可知，於先前之EoD中，於預測消耗電力超過最大瞬時電力之時間段大幅地削減電力使用計劃，相對於此，根據本發明，於電力請求較小之時區間對蓄電池充電，將該電力於電力請求較大之時間段放電，藉此，削減幅度變小，且成為接近於預測消耗電力之電力使用計劃，從而抑制不滿足度。
(基於電力使用計劃之蓄電池設計)
將此時對蓄電池充電之電力(蓄電計劃)示於圖30。根據該蓄電計劃之最大值可知，一個人生活之生活模式所需之蓄電電容約為300Wh，即便為兩個人生活，411.2Wh即已足夠。如此，進行對於消耗電力模式最佳之蓄電池之設計，決定最佳之蓄電池之電容。
其次，決定蓄電池之最大充放電電力。充放電電力可根據蓄電池之電力供給計劃(充放電計劃)之最大值(最大放電電力)、及最小值(最大充電電力)決定。然而，由於電力使用計劃、供給計劃係基於每個τ之平均電力而制定，故而將以τ以下之間隔產生之峰值電力平均化而使其變小。因此，針對每個τ根據τ時間內之電力使用預測之大小之比分配電力使用計劃值與商用電力之電力供給計劃值，將該等之差設為充放電電力。再者，此時以商用電力不超過最大瞬時電力之方式進行分配。
於圖28所示之情形時，將蓄電池之每個τ之最大放電電力(正數)與最大充電電力(負數)示於圖29。於該圖29中，值較高之線為電力使用預測，值較低之線為充放電計劃。
由該結果可知，一個人生活之情形時為1400W，兩個人生活之情形時為2000W之最大電力使用計劃，對此，關於蓄電池之最大放電電力，低於最大電力使用計劃，任一者皆為500W即已足夠。
(2個人生活之情形) (對電力請求之調停結果之比較)
關於2個人生活之情形，進行對實際之電力請求之調停之模擬實驗。作為此時之電力請求，使用將計劃制定時所使用之實際生活之電力消耗模式提早2小時所得之資料。又，此時之最大瞬時電力、最高限額與上述條件相同，電力使用計劃、供給計劃亦係使用上述所示之計劃。
分別將利用本發明之蓄電池系統之調停結果示於圖31，將利用先前之EoD控制系統之調停結果示於圖32。該等圖中之電力值較高之線表示請求電力，電力值較低之線表示調停之結果使用之電力，中間之線表示電力使用計劃。
由該結果可知，於先前之EoD控制系統中，於超過目標值之情形時，無法進行電力供給，因此，最大瞬時電力以上之請求電力全部被放棄，分配電力被大幅削減，無法應對電力請求之峰值出現之情形，相對於此，本發明於較早之時間段供給有目標值以上之電力。又，於先前之EoD控制系統中，超過1000W之電力請求全部被放棄，相對於此，於本發明中，供給有1000W以上之電力。
又，於在早於預測電力模式之時刻產生消耗電力之峰值之情形時，於先前方法中，無法分配電力計劃以上之電力，故而分配電力被大幅地削減，相對於此，於本發明中，藉由電源負載率而緩和了調停條件，藉此亦可應對於較早之時間產生之電力峰值。
(對峰值切斷之不滿足度之變化)
為了表示蓄電池相對於峰值切斷之有效性，而調查相對於商用電源之最大瞬時電力之值變化時之不滿足度的變化。使商用電源之最大瞬時電力於
之範圍內以20W為單位變化，並進行計劃制定、調停模擬。
此時，對於電力請求可供給多少電力係利用不滿足度之值進行評價，將為了評價相對於峰值切斷之有效性，而利用平均化率(Flattening Factor)調查使商用電源之最大瞬時電力之值變化時之不滿足度DS(PD)與商用電源之電力變動所得之結果示於圖33。
平均化率係作為平均電力相對於最大電力之比而利用下式(59)進行評價。
圖33(a)表示先前之EoD控制系統之結果，圖33(b)表示使用蓄電池之本發明之結果。先前之EoD控制系統中，若最大瞬時電力低於840W，則上側之線所表示之不滿足度急遽增大，並且平均化率下降，來自商用電源之最大瞬時電力下降。
相對於此，可知於使用蓄電池之本發明中，即便於商用電源之最大瞬時電力較小之情形時，亦可相對較低地保持不滿足度。藉此，可知於本發明中，即便減小最大瞬時電力，亦可維持舒適之生活。
再者，於先前之EoD控制系統中，不滿足度於840W時急遽地增加之原因在於：請求電力較大之家電(咖啡機)超過最大瞬時電力，而完全無法使用。
圖34係表示先前之EoD系統中之最大瞬時電力為860W與840W時之調停結果。此時先前之EoD系統中之平均化率同時大幅減少之原因在於：咖啡機持續待機而優先度上升，優先度低於其之其他家電亦變得無法使用，從而整體之平均電力大幅地減少。
由此亦認為，於先前方法中，若最大瞬時電力為840W以下則無法進行正常之生活。
(1個人生活之情形) (對電力請求之調停結果之比較)
與上述2個人生活之情形同樣，對於1個人生活之情形亦比較對電力請求之調停結果。此時之電力請求亦與2個人生活之情形同樣，使用將計劃制定時所使用之實際生活之電力消耗模式提早2小時所得之資料。又，此時之最大瞬時電力、最高限額與上述條件相同，電力使用計劃、供給計劃亦係使用上述所示之計劃。
分別將利用本發明之蓄電池系統之調停結果示於圖35，將利用先前之EoD控制系統之調停結果示於圖36。該等圖中之電力值較高之線表示請求電力，電力值較低之線表示調停之結果使用之電力，中間之線表示電力使用計劃。
由該結果可知，於先前之EoD控制系統中，於超過目標值之情形時無法進行電力供給，故而最大瞬時電力以上之請求電力全部被放棄，而使分配電力被大幅地削減，無法應對電力請求之峰值出現之情形，相對於此，於本發明中，於較早之時間段供給有目標值以上之電力。又，可知於先前之EoD控制系統中，超過500W之電力請求全部被放棄，相對於此，於本發明中，供給有500W以上之電力。
(對峰值切斷之不滿足度之變化)
為了表示蓄電池相對於峰值切斷之有效性，與2個人生活之情形同樣地，調查相對於商用電源之最大瞬時電力之值變化時之不滿足度之變化。使商用電源之最大瞬時電力於
之範圍內以20W為單位變化，且進行計劃制定、調停模擬。
利用不滿足度之值評價此時對於電力請求可供給多少電力，且將為了評價對於峰值切斷之有效性，而藉由平均化率(Flattening Factor)調查使商用電源之最大瞬時電力之值變化時之不滿足度 DS(PD)與商用電源之電力變動所得之結果示於圖37。
平均化率係作為平均電力相對於最大電力之比而利用下式(60)進行評價。
圖37(a)表示先前之EoD控制系統之結果，圖37(b)表示使用蓄電池之本發明之結果。與2個人生活之情形不同，於先前之EoD系統中，若最大瞬時電力分別低於780W及400W，則上側之線所表示之不滿足度急遽地增大，平均化率雖略微下降但並未大幅地變化，來自商用電源之最大瞬時電力亦未大幅下降。
相對於此，於使用蓄電池之本發明中，不滿足度幾乎未變化，尤其是即便於商用電源之最大瞬時電力較小之情形時，亦與較大之情形時相同程度。而且，可知最大瞬時電力變得越小則平均化率越高。
比較例1
假設2個人生活，以不進行隨選型電力控制，將自商用電源(系統電源)供給之最大瞬時電力設為700W，且自商用電源供給之瞬時電力與自蓄電池供給之瞬時電力之和最大為1500W為條件，求出為此所需之蓄電池之電容。將具有該求出之電容之蓄電池與商用電源一併使用，對設置於2個人生活之房間中之家電設備供給電力。將其結果示於圖38。
於圖38中，3條線中之於12點左右、21點左右顯示最高值之線表示所預測之使用電力之演變。而且，黎明及11點至17點、21點前後變平坦之線表示自商用電源供給之電力之演變。進而，黎明時最低、之後至11點左右平坦之線表示利用蓄電池之充放電之電力。
將求出為了實現該圖38中所示之瞬時電力之演變所需之蓄電池之電容的思考方法示於圖39。於圖39中，可理解整個上午充電之電力隨著其後所需之瞬時電力之增大被放電，於15點時暫時地完全被放電。假設未完全放電，則可削減蓄電池所需之電容，但如暫時完全被放電之蓄電池之電容係蓄電池所需之最低限之電容。
其結果，於該例中，蓄電池所需之最低限之電容為1812Wh。
比較例2
假設2個人生活，不進行隨選型電力控制，將蓄電池電容設為411.2Wh，自商用電源供給之瞬時電力與自蓄電池供給之瞬時電力之和最大為1500W，在此條件下，以使峰值電力達到最小之方式進行最佳化。於該例中，蓄電池電容係基於圖30之例而求出之電容。將具有該電容之蓄電池與商用電源一併使用，對設置於2個人生活之房間中之家電設備供給電力。將其結果示於圖40。
於圖40中，3條線中之於12點左右顯示最高值之線表示所預測之使用電力之演變。而且，半夜1點多顯示較高之值且12點左右變平坦之線表示自商用電源供給之電力之演變。於該等時間以外之時間預測使用電力與商用電源以相同之瞬時電力演變。進而，半夜0點左右最低、之後至11點左右平坦且於12點前後具有較小之峰值之線表示利用蓄電池之充放電之電力。由該圖40可知，自商用電源供給之瞬時電力之峰值必需1104W之較上述比較例1之結果更高之電力。
將於該圖40所示之例中使用之蓄電池之充電量之演變示於圖41。圖41中，於整個上午充電之電力隨著12點左右之瞬時電力之增大被放電，於13點左右完全結束放電，其後至半夜0點多未曾充電。根據該例，蓄電池之電容明顯不足，僅能於白天之較少時間放電。
比較例3
假設2個人生活，不進行隨選型電力控制，且自10Wh至4000Wh 以10Wh為單位變更蓄電池電容，對各蓄電池電容中之最大瞬時電力以使其峰值電力達到最小之方式進行最佳化而求出。自商用電源供給之瞬時電力與自蓄電池供給之瞬時電力之和最大為1500W，在此條件下，以使峰值電力達到最小之方式進行最佳化。將其結果示於圖42。
於該圖42中，蓄電池電容為1812Wh及411.2Wh之情形時之最大瞬時電力之值分別對應於上述比較例1及2之結果。然而，可知藉由如本發明般進行隨選型電力控制並且控制商用電源與蓄電池，即便蓄電池電容為411.2Wh，亦可將最大瞬時電力保持為700W之極低之電力。
(總結)
本發明之蓄電池系統係將EoD控制系統擴展至包含蓄電池之複數電源，可進行對應於各種生活模式之電源控制者。而且，可設為適當之蓄電池電容之設計、及充放電管理系統。作為複數電源，可擴展至商用電源及蓄電池以外之電源(太陽光發電、氣體發電等)或使用電動汽車之情形。
10‧‧‧記憶體
11‧‧‧智慧型分接頭(ST)

Claims (5)

  1. 一種隨選型複數電源管理系統，其特徵在於包括：複數個電源；複數個電氣設備；智慧型分接頭，其連接於該電氣設備；複數電源管理裝置，其包括記憶體且進行電氣設備之電力之供給控制；及該複數電源管理裝置經由上述智慧型分接頭而連接之網路；且上述複數電源管理裝置包括：電力供給計劃產生機構，其將商用電源之電力使用計劃設為蓄電器之供給計劃之初始值，搜索該初始值與每個時間段之不滿足度最大之時間段並作為時間遷移目標，且搜索上述不滿足度最小之時間段並作為時間遷移起始位置，重複進行處理直至上述時間遷移目標之不滿足度變得小於時間遷移起始位置之不滿足度為止，藉此產生電力供給計劃；及調停機構，其重複進行如下處理直至滿足以下之式(1)與式(2)為止，且以同時滿足兩式之方式進行調停，該處理係自請求電力之電氣設備與動作中之電氣設備中選擇優先度最小之設備、及電源負載率最大之電源，削減或停止電氣設備之電力，並且將電源之供給電力削減相當於所削減之電力之量。
  2. 如請求項1之隨選型複數電源管理系統，其中上述複數個電源包含商用電源與蓄電器、電動汽車之蓄電器、太陽光發電中之至少一種電源之組合。
  3. 如請求項2之隨選型複數電源管理系統，其中上述所產生之電力 供給計劃係上述蓄電池之最佳電容。
  4. 一種程式，其係使電腦作為隨選型複數電源管理系統中之上述複數電源管理裝置而動作者，該隨選型複數電源管理系統包括：複數個電源；複數個電氣設備；智慧型分接頭，其連接於該電氣設備；複數電源管理裝置，其包括記憶體且進行電氣設備之電力之供給控制；及該複數電源管理裝置經由上述智慧型分接頭而連接之網路；且使電腦執行由上述複數電源管理裝置進行之如下處理：將商用電源之電力使用計劃設為蓄電器之供給計劃之初始值，搜索該初始值與每個時間段之不滿足度最大之時間段並作為時間遷移目標，且搜索上述不滿足度最小之時間段並作為時間遷移起始位置，重複進行處理直至上述時間遷移目標之不滿足度小於時間遷移起始位置之不滿足度為止，藉此產生電力供給計劃；及重複進行如下處理直至滿足以下之式(1)與式(2)為止，且以同時滿足兩式之方式進行調停，該處理係自請求電力之電氣設備與動作中之電氣設備中選擇優先度最小之設備、及電源負載率最大之電源，削減或停止電氣設備之電力，並且將電源之供給電力削減相當於所削減之電力之量。
  5. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有如請求項4之程式。
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