WO2012014731A1

WO2012014731A1 - デマンド制御装置

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Publication number: WO2012014731A1
Application number: PCT/JP2011/066392
Authority: WO
Inventors: 淳大内
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2012-02-02

Abstract

【課題】１デマンド時限あたりの使用電力の目標値を超えて電力を使用する状況の発生頻度を低減する技術を提供する。【解決手段】予測部３２は、デマンド時限の開始時に、電力消費機器のおかれている環境条件をもとに当該デマンド時限の終了時における電力消費機器による消費電力の予測値を予測する。電力制御部３８は、予測部３２の予測した消費電力の予測値がデマンド時限あたりの消費電力の目標値を上回る場合、蓄電池１０の出力を制御して蓄電池１０から電力消費機器への電力の供給を開始または増加させる。ここで予測部３２は、デマンド時限の進行中に電力消費機器で実際に消費された電力をもとに、デマンド時限の終了時における消費電力の予測値を修正する。電力制御部３８は、予測部３２が修正した消費電力の予測値を反映させて蓄電池の電力供給を制御する。

Description

デマンド制御装置

　本発明は、デマンド制御装置に関し、特に蓄電池を利用してデマンド制御を行うデマンド制御装置に関する。

　店舗や施設に設置される電力消費機器の消費電力のピークカットをするために、デマンド制御システムが用いられることがある。このデマンド制御システムは、予め定められた時間間隔（以下、「デマンド時限」という。）毎に電力消費機器による消費電力の積算値を算出し、電力ピークが現れるデマンド時限において、電力消費機器を制御し、電力消費機器が消費する電力を抑制することで消費電力のピークカットを行う。ここで１デマンド時限は、例えば３０分間である。

　デマンド制御システムの中には、充放電可能な蓄電池を備えることにより、機器の運転を制御することなく消費電力量のピークカットを実現する形態もある。これらの発明においては、ピーク電力をカットするために消費電力の目標値としてピークカットレベルを設定していることが多い。このピークカットレベルを超える電力が必要な時間帯は蓄電池から電力を供給し、ピークカットレベルより小さな電力需要の時間帯に蓄電池に充電することで、蓄電池の容量を抑えつつ電力のピークカットを行うものである（特開２００８－３０６８３２参照）。

特開２００８－３０６８３２号公報

　ピークカットレベルを超える電力が必要な時間帯に蓄電池から電力を供給するのみでは、例えば何らかの理由で蓄電池に残存する充電容量では補えない程の電力が必要となる場合、ピークカットレベルを維持できなくなってしまう。このように、電力のピークカットのための技術には改良の余地があると考えられる。

　本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、１デマンド時限あたりの使用電力の目標値を超えて電力を使用する状況の発生頻度を低減する技術を提供することにある。

　本発明のある態様はデマンド制御装置である。この装置は、デマンド時限の開始時に、電力消費機器のおかれている環境条件をもとに当該デマンド時限の終了時における電力消費機器による消費電力の予測値を予測する予測部と、前記予測部の予測した消費電力の予測値がデマンド時限あたりの消費電力の目標値を上回る場合、蓄電池の出力を制御して前記蓄電池から電力消費機器への電力の供給を開始または増加させる電力制御部とを含み、前記予測部は、デマンド時限の進行中に電力消費機器で実際に消費された電力をもとに、デマンド時限の終了時における消費電力の予測値を修正し、前記電力制御部は、前記予測部が修正した消費電力の予測値を反映させて蓄電池の電力供給を制御する。

　本発明の別の態様もデマンド制御装置である。この装置は、商用電力から充電されるとともに、充電された電力を電力消費機器に供給する蓄電池と、電力消費機器の置かれた空間の気温および当該電力消費機器の使用時間帯と、電力消費機器の消費電力の実績値とが対応づけられたデータベースと、デマンド時限の開始時に取得した気温とそれ以降の気温の予測値とをもとに、電力消費機器による消費電力のピーク時刻を、前記データベースを参照して取得するピーク時刻予測部と、デマンド時限の開始時から前記ピーク時刻予測部が予測したピーク時刻までの間に存在する各デマンド時限における電力消費機器による消費電力の予測値を、前記データベースを参照して取得する消費電力予測部と、デマンド時限の開始時から当該デマンド時限の終了時までの消費電力の予測値がデマンド時限あたりの消費電力の目標値を上回る場合において、前記消費電力予測部において予測した、ピーク時刻までの間に存在する各デマンド時限における消費電力の予測値と、消費電力の目標値との差の総和が前記蓄電池の充電残量を下回るとき、前記蓄電池の出力を制御して前記蓄電池から電力消費機器への電力の供給を開始または増加させる電力制御部とを含む。

　なお、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明によれば、１デマンド時限あたりの使用電力の目標値を超えて電力を使用する状況の発生頻度を低減する技術を提供することができる。

店舗等に設置しているショーケースや冷凍機、空調機などを制御する制御システムを模式的に示す図である。実施の形態１に係るデマンド制御装置の機能構成を模式的に示す図である。データベースの内部構成を模式的に示す図である。実施の形態１に係るデマンド制御装置の処理の流れを説明するフローチャートである。実施の形態１に係るデマンド開始時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートである。実施の形態１に係るデマンド途中時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートである。実施の形態２に係る予測部の内部構成を模式的に示す図である。１日における電力消費の推移の一例を示す図である。実施の形態２に係るデマンド開始時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートである。実施の形態２に係るデマンド途中時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートである。実施の形態２に係るデマンド制御処理の流れを説明するフローチャートである。

（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１の概要を述べる。実施の形態１に係るデマンド制御装置１００は、各電力消費機器の消費電力を予想して消費電力が多くなると予想される場合には、蓄電池から電力を供給したり、各電力消費機器のうち運転量を減じることができるものについてその運転量を減らしたりすることにより、電力消費機器の消費電力を抑制する。

　図１は、店舗等に設置しているショーケースや冷凍機、空調機などをデマンド制御する制御システムを模式的に示した図である。デマンド制御を行うデマンド制御装置１００には、店舗内に配置された各電力消費機器、例えば、ショーケース１４、冷凍機１６、空調機１８、照明２０などが接続されている。また、デマンド制御装置１００には、消費電力を測定する電力計２２や、外気温度を測定するための温度計２４が接続されている。さらに、デマンド制御装置１００はインターネット等のネットワーク２６とも接続しており、ネットワーク２６を介して店舗外から遠隔操作を受け付けたり、気温予報等の情報を取得したりする。

　ショーケース１４等の各電力消費機器は、変電部２８を介して取得した商用電力で動作する。また各電力消費機器は蓄電池１０とも接続しており、コンバータ１２を介して取得した蓄電池１０からの供給電力によっても動作可能である。蓄電池１０はまた、コンバータ１２を介して取得した商用電力を充電することができる。

　図２は、実施の形態１に係るデマンド制御装置１００の機能構成を模式的に示す図である。デマンド制御装置１００は、データベース３０、予測部３２、電力使用量取得部３４、比較部３６、電力制御部３８、タイマ４０、蓄電池残量取得部４２、蓄電池制御部４４、および機器制御部４６を含む。

　データベース３０は、電力消費機器の置かれた空間の気温およびその電力消費機器の使用時間帯の少なくともふたつの条件と、電力消費機器の消費電力の実績値とが対応づけられて記憶されている。気温や使用時間帯に加えて電力消費機器の置かれた空間の湿度を消費電力に対応づけてもよい。

　図３は、データベース３０の内部構成を模式的に示す図である。データベース３０は、電力消費機器の置かれた空間の温度、その絶対湿度、および電力消費機器の使用時間帯の３つのパラメータと、ショーケース１４等の各電力消費機器における単位時間あたりの消費電力の実績値が対応づけられて格納されている。図３には、外気温度が２０℃、絶対湿度が０．０１５ｋｇ/ｋｇ、および使用時間帯が０時３０分から０時４０分までの各電力消費機器の消費電力が例示されている。

　図２の説明に戻り、予測部３２は、デマンド時限の開始時に、電力消費機器のおかれている環境条件をもとにデータベース３０を参照し、デマンド時限の終了時における電力消費機器による消費電力の予測値を予測する。ここで「環境条件」とは、各電力消費機器のおかれた環境や電力消費機器の使用条件の総称であり、例えば上述の外気温および使用時間帯である。予測部３２は、温度計２４やタイマ４０、あるいはネットワーク２６を介して環境条件を取得してデータベース３０を参照する。なお、予測部３２は、何らかの理由でいずれかの環境条件が取得できない場合には、その条件に関してはデータベース３０に格納されている値の平均値を求めて予測値とする。

　電力使用量取得部３４は、電力計２２から各電力消費機器が実際に消費している電力を取得する。比較部３６は、予測部３２が予測した消費電力の予測値と１デマンド時限あたりの消費電力の目標値との大小関係を比較する。なお１デマンド時限あたりの消費電力の目標値は、データベース３０にあらかじめ格納されており、比較部３６はデータベース３０からその値を読み出して比較する。

　電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０の出力を制御し、蓄電池１０から各電力消費機器への電力の供給を開始または増加させたり、機器制御部４６を介して各電力消費機器を制御し、例えば空調機の出力を下げて消費電力を抑制したりする。以下、予測部３２、比較部３６、および電力制御部３８による、各電力消費機器へ供給する電力の制御について詳細に説明する。

　予測部３２は、１デマンド時限である３０分間を所定の間隔毎に分割し、各間隔の開始時にデマンド制御の判断を行う。ここで「所定の間隔」とは、電力制御部３８が制御判断を行う制御判断の基準間隔であり、例えば１０分間である。所定の間隔が１０分間である場合、予測部３２は、あるデマンド時限の進行中に、デマンド時限の開始時に１回、１０分後および２０分後にそれぞれ１回の合計３回の判断を行うことになる。

　予測部３２はタイマ４０から時刻を取得し、取得した時刻があるデマンド時限の制御を開始するタイミングの場合、そのデマンド時限のデマンド時限終了時における各電力消費機器の消費電力の予測値Ｐｐを予測する。消費電力の予測値Ｐｐが、１デマンド時限あたりの消費電力の目標値Ｐｔに安全係数αを乗じた値を上回る場合、すなわちＰｐ＞Ｐｔ×αの場合、以下の順番で制御を行う。

　（１）電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介してあらかじめ充電されている蓄電池１０の出力を制御して放電を開始させ、蓄電池１０に各電力消費機器へ電力を供給させる。蓄電池１０が既に各電力消費機器へ電力を供給している場合には、電力制御部３８は、その供給量を増加する。ここで蓄電池１０に放電させる電力量はＰｐ－Ｐｔ×αであり、１デマンド時限である３０分間かけて放電させる。電力制御部３８は、蓄電池残量取得部４２を介して取得した蓄電池１０の残量Ｐｒが超過分よりも少ない場合、すなわちＰｒ＜Ｐｐ－Ｐｔ×αの場合には次の（２）の制御を行う。

　（２）電力制御部３８は、蓄電池１０の不足分（Ｐｐ－Ｐｔ×α－Ｐｒ）だけ、機器制御部４６を介して各電力消費機器の運転を制御する。運転の制御とは、例えば、空調機１８の運転出力を落としたり、照明２０を消したりすることにより、各電力消費機器の消費電力を抑制する制御のことである。そこで本明細書において、機器制御部４６を介して電力制御部３８が行う各電力消費機器の運転の制御を「デマンド制御」という。機器の削減電力量については、データベース３０を参照して過去の機器運転時の平均消費電力を用いるか、あるいは定格電力を用いて計算する。

　（３）一方、現在のデマンド時限における予想消費電力量ＰｐがＰｔ×αよりも小さく、かつ、深夜電力時間帯などの電気料金が安い時間帯であれば、電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０にＰｔ×α―Ｐｐ分だけ現在のデマンド時限中に充電させる。

　タイマ４０から取得した時刻があるデマンド時限の途中の場合、予測部３２は、そのデマンド時限の開始時から電力消費機器で実際に消費された電力の実績値を反映させて消費電力の予測値Ｐｐを修正する。比較部３６は、予測部３２が修正した消費電力の予測値ＰｐとＰｔ×αとを比較する。電力制御部３８は、比較部３６の比較結果に応じて以下の制御を行う。

　（１）Ｐｐ＞Ｐｔ×αの場合、電力制御部３８は、超過分Ｐｐ－Ｐｔ×αを、デマンド時限の終了時までに充当できるように、蓄電池１０に放電させる。蓄電池１０がデマンド時限開始時に既に放電を開始しているときにＰｐの値が変更された場合、電力制御部３８は蓄電池１０が放電する放電量を修正する。

　（２）蓄電池１０の残量Ｐｒが、Ｐｐ－Ｐｔ×αに足りない場合、電力制御部３８は、その不足分Ｐｐ－Ｐｔ×α－Ｐｒだけ、デマンド制御をする。

　（３）Ｐｐ≦Ｐｔ×αの場合、電力制御部３８は、デマンド制御中の機器があれば、機器の運転を元に戻す。また、蓄電池１０が放電中であれば、電力制御部３８は蓄電池１０の放電を中止する。

　ここで安全係数αは、１デマンド時限あたりの商用電力の消費量が消費電力の目標値Ｐｔを上回ることを防止するために、蓄電池１０の電力を使用するか否かの判断を調節するためのパラメータである。安全係数αは０以上の実数であり、αが小さな値ほど早い段階から蓄電池１０の電力を使用することになる。

　比較部３６は、予測部３２が予測した消費電力の予測値Ｐｐと消費電力の目標値Ｐｔとの大小関係を比較する際、デマンド時限の開始時に近い時点での比較ほど、予測値が設定値を上回りやすくなるように補正をして比較するようにしてもよい。

　具体的には、安全係数αの値をデマンド時限の残り時間に応じて変更する。例えば、デマンド時限経過時間をｔ（分）とし、α＝０．７＋０．０１ｔと定義することで、デマンド時限開始時の安全係数が０．７、終了時の係数が１となり、デマンド時限開始時には蓄電池１０から電力を使用しやすい条件を用い、終了時に近づくにつれて目標電力量Ｐｔに合わせこむような制御が可能となる。これにより、ピーク電力を抑えつつ、かつ蓄電池１０の放電量も抑制することが可能となる。なお、以上のような安全係数αの変更パターンはデータベース３０にあらかじめ格納されており、比較部３６はデータベース３０を参照して適切な安全係数αを取得する。

　ここで電力制御部３８は、蓄電池１０の特性である放電出力をもとに、蓄電池１０に充電された電力を使い切る時刻を予測する。具体的には、蓄電池１０が定格出力で放電した場合に、電力を使い切る時刻を予測する。電力制御部３８は、予測した時刻が商用電力の単価の下がる夜間の時間帯となる場合、蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０に電力消費機器に電力を供給させる。その後、商用電力の単価の下がる夜間の時間帯になってから、商用電力を蓄電池１０に充電させる。消費電力の予測値Ｐｐと消費電力の目標値Ｐｔとの大小関係に関わらず蓄電池１０に充電された電力を使用し、商用電力の単価の下がる夜間の時間帯に蓄電池１０を充電することで、ピーク電力の抑制のみならず、電力使用量を抑制できるという効果がある。あるいは、電力制御部３８は、予測部３２の予測した消費電力の予測値Ｐｐをもとに蓄電池１０に充電された電力を使い切る時刻を予測してもよい。

　図４は、実施の形態１に係るデマンド制御装置１００の処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、デマンド制御装置１００が起動したときに開始する。

　予測部３２はタイマ４０から時刻を取得する（Ｓ１）。取得した時刻がデマンド制御の判断を行うタイミングの場合（Ｓ２のＹ）で、かつデマンド時限の開始時刻の場合（Ｓ３のＹ）、デマンド開始時の予測・制御処理を行う（Ｓ４）。デマンド開始時の予測・制御処理の詳細は後述する。

　タイマ４０から取得した時刻がデマンド制御の判断を行うタイミングの場合（Ｓ２のＹ）で、かつデマンド時限の開始時刻でない場合（Ｓ３のＮ）、デマンド途中時の予測・制御処理を行う（Ｓ５）。デマンド途中時の予測・制御処理の詳細は後述する。タイマ４０から取得した時刻がデマンド制御の判断を行うタイミングでない場合（Ｓ２のＮ）か、あるいは、デマンド開始時の予測・制御処理またはデマンド途中時の予測・制御処理を実行すると、予測部３２は一定時間待機する（Ｓ６）。待機時間は例えば１分間であり、待機の後以上のステップＳ１に戻って処理を継続する。

　図５は、実施の形態１に係るデマンド開始時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートであり、図４におけるステップＳ４を詳細に説明する図である。

　電力制御部３８は、ひとつ前のデマンド時限における電力消費機器のデマンド制御を初期化する（Ｓ７）。続いて電力制御部３８は、予測部３２の予測した消費電力の予測値Ｐｐをもとに、蓄電池１０に充電された電力を使い切るために要する時間Ｔｄを計算して取得する（Ｓ８）。現在の時刻が通常料金の時間帯で、かつ時間Ｔｄ経過後の時間帯が商用電力の単価の下がる夜間の時間帯とはならない場合（Ｓ９のＮ）、予測部３２は、デマンド時限のデマンド時限終了時における各電力消費機器の消費電力の予測値Ｐｐを予測する（Ｓ１０）。予測部３２は、時間Ｔｄを、比較部３６を介して電力制御部３８から取得してもよいし、計算して取得してもよい。

　Ｐｐ＞Ｐｔ×αの場合（Ｓ１１のＹ）、電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０の出力を制御して放電させる（Ｓ１２）。蓄電池１０の放電中に、Ｐｒ≧Ｐｐ－Ｐｔ×αではなくなった場合（Ｓ１３のＮ）、電力制御部３８は機器のデマンド制御を行う（Ｓ１４）。Ｐｒ≧Ｐｐ－Ｐｔ×αの間（Ｓ１３のＹ）は、蓄電池１０の放電処理のみを継続する。

　Ｐｐ＞Ｐｔ×αでない場合（Ｓ１１のＮ）、電力制御部３８は、現在時刻が商用電力の単価の下がる夜間料金の時間帯であるか否かを調べる。現在時刻が夜間料金の時間帯の場合（Ｓ１６のＹ）、電力制御部３８は商用電力を蓄電池１０に充電させる（Ｓ１７）。現在時刻が夜間料金の時間帯でない場合（Ｓ１６のＮ）、特段の制御はなされない。

　現在の時刻が通常料金の時間帯で、かつ時間Ｔｄ経過後の時間帯が商用電力の単価の下がる夜間の時間帯となる場合（Ｓ９のＹ）、電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０に電力消費機器に電力を供給させ、蓄電池１０を完全放電させる（Ｓ１５）。なお、ステップＳ９において、電力制御部３８が時間Ｔｄ経過後の時間帯が商用電力の単価の下がる夜間の時間帯となるか否かを判断する代わりに、時間Ｔｄ経過後の時間帯が電力ピークが現れない時間帯か否か、すなわち電力消費量が少ない時間帯か否かを判断するようにしてもよい。この場合、電力使用のピークカットができる点で有利である。

　図６は、実施の形態１に係るデマンド途中時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートであり、図４におけるステップＳ５を詳細に説明する図である。

　予測部３２は、そのデマンド時限の開始時から電力消費機器で実際に消費された電力の実績値を反映させて消費電力の予測値Ｐｐを修正して予測する（Ｓ１８）。修正した予測値Ｐｐが、Ｐｐ＞Ｐｔ×αの場合（Ｓ１９のＹ）、電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介してあらかじめ充電されている蓄電池１０の出力を制御して放電させる（Ｓ２０）。蓄電池１０の放電中に、Ｐｒ≧Ｐｐ－Ｐｔ×αではなくなった場合（Ｓ２１のＮ）、電力制御部３８は機器のデマンド制御を行う（Ｓ２２）。Ｐｒ≧Ｐｐ－Ｐｔ×αの間（Ｓ２１のＹ）は、蓄電池１０の放電処理のみを継続する。

　Ｐｐ＞Ｐｔ×αでない場合（Ｓ１９のＮ）、電力制御部３８は、デマンド制御による機器の運転の制御中であれば（Ｓ２３のＹ）その制御を解除する（Ｓ２４）。デマンド制御による機器の運転の制御中でないか（Ｓ２３のＮ）、あるいはデマンド制御を解除した後、蓄電池１０が放電中であれば（Ｓ２５のＹ）、電力制御部３８は蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０の放電を停止する（Ｓ２６）。蓄電池１０が放電中でなければ（Ｓ２５のＮ）、電力制御部３８は特段の制御をしない。

　以上の構成による動作は以下のとおりである。予測部３２は、電力消費機器による電力消費の実績値が格納されたデータベース３０を参照することにより、各電力消費機器の消費電力を予測する。予測部３２の予測結果が、１デマンド時限あたりの消費電力の目標値を上回る場合、電力制御部３８は、蓄電池１０の電力を各電力消費機器に供給することで、消費電力を抑制する。蓄電池１０の充電量が不足する場合には、電力制御部３８はデマンド制御をすることで各電力消費機器の消費電力を抑える。商用電力の単価の下がる夜間の時間帯に蓄電池１０を充電する。

　以上説明したように、実施の形態１に係るデマンド制御装置１００によれば、１デマンド時限あたりの使用電力の目標値を超えて電力を使用する状況の発生頻度を低減することができる。

（実施の形態２）
　実施の形態２の概要を述べる。実施の形態２に係るデマンド制御装置１０２も、実施の形態１に係るデマンド制御装置１００と同様に、各電力消費機器の消費電力の予測値をもとに、蓄電池による電力供給とデマンド制御とのバランスを制御する。実施の形態２に係るデマンド制御装置１０２は、実施の形態１に係るデマンド制御装置１００とは異なり、電気料金が通常料金の時間帯においても蓄電池の充電を行う。以下、実施の形態１と重複する説明は適宜省略または簡略化して説明する。

　図７は、実施の形態２に係る予測部３２の内部構成を模式的に示す図である。実施の形態２に係る予測部３２は、ピーク時刻予測部４８と消費電力予測部５０とを含む。

　ピーク時刻予測部４８は、デマンド時限の開始時に温度計２４から取得した電力消費機器の置かれる空間の気温と、インターネット等のネットワーク２６を介して取得したデマンド時限の開始時以降の気温の予測値とをもとに、各電力消費機器による消費電力のピーク時刻を、データベース３０を参照して予測する。消費電力予測部５０は、デマンド時限の開始時からピーク時刻予測部４８が予測したピーク時刻までの間に存在する、各デマンド時限における電力消費機器による消費電力の予測値を、データベース３０を参照して予測する。

　ここで、消費電力予測部５０は、深夜の時間帯などピーク電力が明らかに発生する可能性が低い時間帯において、そこから２４時間分の消費電力予測を行う。この時点では環境条件が正確には分からないため、ピーク時刻予測部４８は、温度についての予測は、ネットワーク２６を介して取得した気象庁の予報データなどを参照する。

　消費電力予測部５０は、各デマンド時限Ｎにおける予想消費電力量Ｐｐ（Ｎ）を求め、消費電力の目標値Ｐｔとの差を、１日分である４８デマンド時限分のテーブルとしてデータベース３０にセットする。これにより、最大ピーク電力が発生する可能性のあるデマンド時限と、逆に十分に余裕があると見なせるデマンド時限とをあらかじめ予測しておく。

　電力制御部３８は、デマンド時限開始時に行う制御とデマンド次元の途中時に行う制御との２種類の制御方法を持つ。

　まず、デマンド時限開始時の制御について説明する。

　（１）現在の蓄電池１０の電池残量Ｐｒと、今後当日中における最大ピーク電力発生時間帯までの予想充放電量（Σ（Ｐｔ－Ｐｐ（Ｎ）））との和と、最大ピーク電力発生時間帯における予想放電量（Ｐｐ（Ｎmax）－Ｐｔ）とを比較する。すなわち、最大ピーク電力発生時間帯において、蓄電池１０に十分な充電量が確保されていそうかどうかを確認する。ここでＮmaxは、最大ピーク電力発生時間帯を含むデマンド時限を表すものとする。

　上記のＰｔ－Ｐｐ（Ｎ）の項は、消費電力の予測値Ｐｐ（Ｎ）が１デマンド次元あたりの消費電力の目標値Ｐｔを下回り、電力に余裕があるデマンド時限については正の値となる。反対に、Ｐｐ（Ｎ）がＰｔを上回る可能性があるデマンド時限については、負の値となる。消費電力予測部５０は、これらをデマンド時限の開始時からピーク時刻までの間に存在するデマンド時限数の分だけ積算することで、複数時限を経たあとの蓄電池１０の充電残量を知る目安とする。

　（２）（１）において蓄電池１０が十分な充電量を確保されていると判断されれば、電力制御部３８は、蓄電池１０の放電を開始する。蓄電池１０の放電量は多くともＰｐ－Ｐｔ×αであり、電力制御部３８は、デマンド次元が終了する３０分をかけて放電するように蓄電池１０の出力を制御する。蓄電池１０が放電中の場合には、電力制御部３８は、蓄電池１０の放電量がＰｐ－Ｐｔ×αとなるまで放電量を増加する。

　（３）蓄電池１０の電池残量ＰｒがＰｐ－Ｐｔ×αよりも少ない場合、電力制御部３８は、蓄電池１０の充電残量の不足分Ｐｐ－Ｐｔ×α－Ｐｒだけ、デマンド制御する。電力制御部３８は、デマンド制御における削減電力量について、データベース３０を参照して過去の電力消費機器運転時の平均消費電力を取得するか、あるいは定格電力を用いて計算することによって取得する。

　図８は、１日における電力消費の推移の一例を示す図である。この例においては消費電力の目標値Ｐｔを３６５Ｋｗに設定しており、電力消費量がＰｔを超過する恐れがあるのは１１：００から１１：３０、１３：００から１３：３０、１３：３０から１４：００、１４：００から１４：３０、１６：３０から１７：００、および１７：３０から１８：００の６つのデマンド時限である。なお１６：３０から１７：００の時間帯が、ピーク時刻の存在するデマンド時限である。

　図８に示す例では、消費電力が最大ピークをむかえる前に４つのデマンド時限で消費電力がその目標値ＰＴを超過するが、最大ピーク直前の１６：００から１６：３０のデマンド時限において消費電力量が少ないため、それまでに蓄電池１０が放電されていたとしても、このデマンド時限において蓄電池１０を充電することが可能である。すなわち、１６：３０から１７：００までのデマンド時限における電力超過の予測分が直前のデマンド時限で蓄電池１０に充電できるのであれば、それまでのデマンド時限において電池からの放電を行うことができる。

　デマンド時限途中時の制御について説明する。デマンド時限途中時とは、例えばデマンド時限開始後１０分または２０分後に行う制御である。

　消費電力予測部５０は、そのデマンド時限の開始時から電力消費機器で実際に消費された電力の実績値を反映させて消費電力の予測値Ｐｐを修正する。比較部３６は、予測部３２が修正した消費電力の予測値ＰｐとＰｔ×αとを比較する。

　（１）Ｐｐ＞Ｐｔ×αの場合、比較部３６は、現在の蓄電池１０の充電残量Ｐｒと、今後当日中におけるピーク時刻を含むデマンド時限直前までの予想充放電量の和Σ（Ｐｐ（Ｎ）－Ｐｔ）と、ピーク時刻を含むデマンド時限における予想放電量Ｐｐ（Ｎmax）－Ｐｔとを比較する。すなわち、ピーク時刻を含むデマンド時限において、蓄電池１０に十分な充電量が確保されていそうかどうかを確認する。

　（２）（１）において蓄電池１０に十分な充電量が確保されていると判断されれば、電力制御部３８は、その超過分Ｐｐ－Ｐｔ×αを、デマンド時限終了時までに各電力消費機器に充当できるように蓄電池１０を放電させる。デマンド時限開始時に既に蓄電池１０が放電している場合、電力制御部３８は、Ｐｐの値に応じて蓄電池１０の放電量を修正する。

　（３）蓄電池１０が十分な充電量を確保していないと判断されれば、電力制御部３８は、蓄電池１０の充電量の不足分Ｐｐ－Ｐｔ×α－Ｐｒだけ、空調機１８などの各電力消費機器をデマンド制御する。

　（４）Ｐｐ≦Ｐｔ×αの場合、電力制御部３８は、デマンド制御中の機器があれば、その運転を通常運転に戻す。また、蓄電池１０が放電中であれば、電力制御部３８はその放電を中止し、逆に多くともＰｔ×α－Ｐｐの分だけ蓄電池１０へ充電を開始する。１デマンド時限あたりの消費電力の目標値を超過しない範囲において蓄電池１０を充電するためである。

　実施の形態２に係るデマンド制御装置１０２の処理の流れを、以下図面を参照して説明する。

　実施の形態２に係るデマンド制御装置１０２の処理の基本的な流れは、図４に示す実施の形態１に係るデマンド制御装置１００と同様である。実施の形態２に係るデマンド制御装置１０２の処理と実施の形態１に係るデマンド制御装置１００の処理とは、図４に示すステップＳ４とステップＳ５との詳細において相違する。

　図９は、実施の形態２に係るデマンド開始時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートであり、図４におけるステップＳ４を詳細に説明する図である。

　電力制御部３８は、ひとつ前のデマンド時限における電力消費機器のデマンド制御を初期化する（Ｓ７）。続いて電力制御部３８は、蓄電池１０の定格出力をもとに、蓄電池１０に充電された電力を使い切るために要する時間Ｔｄを計算して取得する（Ｓ８）。現在の時刻が通常料金の時間帯で、かつ時間Ｔｄ経過後の時間帯が商用電力の単価の下がる夜間の時間帯とはならない場合（Ｓ９のＮ）、予測部３２は、デマンド時限のデマンド時限終了時における各電力消費機器の消費電力の予測値Ｐｐを予測する（Ｓ１０）。予測部３２は時間Ｔｄを比較部３６を介して電力制御部３８から取得してもよいし、計算して取得してもよい。

　Ｐｐ＞Ｐｔ×αの場合（Ｓ１１のＹ）、電力制御部３８は機器のデマンド制御を行う（Ｓ２８）。デマンド制御処理の詳細については後述する。Ｐｐ＞Ｐｔ×αでない場合（Ｓ１１のＮ）、電力制御部３８は、多くともＰｔ×α－Ｐｐの分だけ商用電力を蓄電池１０に充電させる（Ｓ１７）。

　現在の時刻が通常料金の時間帯で、かつ時間Ｔｄ経過後の時間帯が商用電力の単価の下がる夜間の時間帯となる場合（Ｓ９のＹ）、電力制御部３８は、蓄電池制御部４４を介して蓄電池１０の出力を制御して電力消費機器に電力を供給させ、蓄電池１０の電力を使い切る（Ｓ１５）。

　図１０は、実施の形態２に係るデマンド途中時の予測・制御処理の流れを説明するフローチャートであり、図４におけるステップＳ５を詳細に説明する図である。

　予測部３２は、そのデマンド時限の開始時から電力消費機器で実際に消費された電力の実績値を反映させて消費電力の予測値Ｐｐを修正して予測する（Ｓ１８）。修正した予測値Ｐｐが、Ｐｐ＞Ｐｔ×αの場合（Ｓ１９のＹ）、電力制御部３８は機器のデマンド制御を行う（Ｓ２８）。デマンド制御処理の詳細については後述する。

　図１１は、実施の形態２に係るデマンド制御処置の流れを説明するフローチャートであり、図９および図１０におけるステップＳ２８を詳細に説明する図である。

　ピーク時刻予測部４８が予測したピーク時刻が同日中にある場合（Ｓ３０のＹ）、電力制御部３８は、現在の蓄電池１０の電池残量Ｐｒと、のピーク時刻までの予想充放電量の和Σ（Ｐｔ－Ｐｐ（Ｎ））との和と、ピーク時刻における予想放電量Ｐｐ（Ｎmax）－Ｐｔとを比較する。ピーク時刻に蓄電池１０の充電残量でない場合（Ｓ３２のＮ）、電力制御部３８は、蓄電池１０の充電量の不足分Ｐｐ－Ｐｔ×α－Ｐｒだけ、空調機などの各電力消費機器をデマンド制御する（Ｓ３８）。

　ピーク時刻が同日中にない場合（Ｓ３０のＮ）、あるいはピーク時刻に蓄電池１０の充電残量が十分ある場合（Ｓ３２のＹ）、電力制御部３８は、デマンド時限終了時までに各電力消費機器に充当できるようにＰｐ－Ｐｔ×α分の電力を蓄電池１０に放電させる（Ｓ３４）。

　デマンド時限の途中で消費電力予測部５０が消費電力の予測値Ｐｐを修正した結果、Ｐｒ≧Ｐｐ－Ｐｔ×αではなくなった場合（Ｓ３６のＮ）、電力制御部３８は、蓄電池１０の充電量の不足分Ｐｐ－Ｐｔ×α－Ｐｒだけ、空調機などの各電力消費機器をデマンド制御する（Ｓ３８）。Ｐｒ≧Ｐｐ－Ｐｔ×αであれば（Ｓ３６のＹ）、電力制御部３８は特段の処理をしない。

　以上の構成による動作は以下のとおりである。ピーク時刻予測部４８は、同日中における電力消費が最大となる時刻をデータベース３０を参照することにより予測する。消費電力予測部５０は、現在のデマンド時限からピーク時刻の含まれるデマンド時限までの間の各デマンド時限における電力使用量を予測する。電力制御部３８は、消費電力予測部５０による予測の結果、蓄電池１０の充電残量が充分であると判断した場合、消費電力の目標値を達成するために必要があれば蓄電池１０の電力を放電して各電力消費機器が消費する電力に充当し、必要がなければ蓄電池１０に商用電力を充電する。

　以上説明したように、実施の形態２に係るデマンド制御装置１０２によれば、１デマンド時限あたりの使用電力の目標値を超えて電力を使用する状況の発生頻度を低減することができる。

　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　例えば、上記の説明では比較部３６がＰｐとＰｔとを比較する際に、安全係数αを用いてＰｐとＰｔ×αとの比較をする場合について説明したが、安全係数βを用いてＰｐ＋βとＰｔとを比較するようにしてもよい。この場合、デマンド時限経過時間をｔ（分）とし、β＝Ｃ（３０－ｔ）と定義することで、デマンド時限開始時の安全係数がＣ、終了時の係数が０となり、デマンド時限開始時における判断においては予想消費電力ＰｐをＣだけ増加させることによって蓄電池１０から電力を使用しやすい条件で比較を行い、終了時に近づくにつれて目標電力量Ｐｔに合わせこむような制御が可能となる。

　１０　蓄電池、　３０　データベース、　３２　予測部、　３４　電力使用量取得部、　３６　比較部、　３８　電力制御部、　４０　タイマ、　４２　蓄電池残量取得部、　４４　蓄電池制御部、　４６　機器制御部、　４８　ピーク時刻予測部、　５０　消費電力予測部、　１００　デマンド制御装置。

Claims

　デマンド時限の開始時に、電力消費機器のおかれている環境条件をもとに当該デマンド時限の終了時における電力消費機器による消費電力の予測値を予測する消費電力予測部と、
　前記消費電力予測部の予測した消費電力の予測値がデマンド時限あたりの消費電力の目標値を上回る場合、蓄電池の出力を制御して前記蓄電池から電力消費機器への電力の供給を開始または増加させる電力制御部とを含み、
　前記消費電力予測部は、デマンド時限の進行中に電力消費機器で実際に消費された電力をもとに、デマンド時限の終了時における消費電力の予測値を修正し、
　前記電力制御部は、前記消費電力予測部が修正した消費電力の予測値を反映させて蓄電池の電力供給を制御することを特徴とするデマンド制御装置。
　前記消費電力予測部が予測した消費電力の予測値と消費電力の目標値との大小関係を比較する際、デマンド時限の開始時に近い時点での比較ほど、予測値が設定値を上回りやすくなるように補正をして比較する比較部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデマンド制御装置。
　前記電力制御部は、前記消費電力予測部が取得した消費電力の予測値が消費電力の目標値を上回る場合において、予測値と目標値との差が蓄電池の充電量を上回る場合、消費電力の目標値と消費電力の予測値との差分量の電力分について前記電力消費機器の出力を抑制することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のデマンド制御装置。
　商用電力から充電されるとともに、充電された電力を電力消費機器に供給する蓄電池と、
　電力消費機器の置かれた空間の気温および当該電力消費機器の使用時間帯と、電力消費機器の消費電力の実績値とが対応づけられたデータベースと、
　デマンド時限の開始時に取得した気温とそれ以降の気温の予測値とをもとに、電力消費機器による消費電力のピーク時刻を、前記データベースを参照して取得するピーク時刻予測部と、
　デマンド時限の開始時から前記ピーク時刻予測部が予測したピーク時刻までの間に存在する各デマンド時限における電力消費機器による消費電力の予測値を、前記データベースを参照して取得する消費電力予測部と、
　デマンド時限の開始時から当該デマンド時限の終了時までの消費電力の予測値がデマンド時限あたりの消費電力の目標値を上回る場合において、前記消費電力予測部において予測した、ピーク時刻までの間に存在する各デマンド時限における消費電力の予測値と、消費電力の目標値との差の総和が前記蓄電池の充電残量を下回るとき、前記蓄電池の出力を制御して前記蓄電池から電力消費機器への電力の供給を開始または増加させる電力制御部とを含むことを特徴とするデマンド制御装置。
　前記電力制御部は、デマンド時限の開始時から当該デマンド時限の終了時までの消費電力の予測値が消費電力の目標値を上回る場合において、前記消費電力予測部において予測した、ピーク時刻までの間に存在する各デマンド時限における消費電力の予測値と、消費電力の目標値との差の総和が前記蓄電池の充電残量を上回るとき、消費電力の目標値とデマンド時限の開始時から当該デマンド時限の終了時における消費電力の予測値との差分量の電力分について電力消費機器の出力を抑制することを特徴とする請求項４に記載のデマンド制御装置。
　前記消費電力予測部は、デマンド時限の進行中に電力消費機器で実際に消費された電力をもとに当該デマンド時限の終了時における消費電力の予測値を修正し、
　前記電力制御部は、前記予測部が修正した予測値が消費電力の目標値を下回る場合、消費電力の目標値と消費電力の修正された予測値との差分量以下の電力を前記蓄電池に充電させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のデマンド制御装置。
　前記電力制御部は、蓄電池に充電された電力を使い切る時刻を予測し、予測した時刻が商用電力の単価の下がる時間帯となる場合、蓄電池の出力を制御して電力消費機器に電力の供給を開始または増加させ、商用電力の単価の下がる時間帯に商用電力を蓄電池に充電させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のデマンド制御装置。
　前記消費電力予測部は、少なくとも電力消費機器の置かれた空間の気温および湿度、ならびに当該電力消費機器の使用時間帯と、電力消費機器の消費電力の実績値とが対応づけられたデータベースとを参照することにより、消費電力の予測値を取得することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のデマンド制御装置。