WO2015087571A1 - 料金情報決定装置、料金情報出力システム、料金情報決定方法及びプログラム - Google Patents

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和人 久保田
卓久 和田
恭介 片山
清高 松江
明弘 長岩
酢山　明弘
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株式会社東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a fee information determination device, a fee information output system, a fee information determination method, and a program.
  • Demand-response programs are popular in order to achieve an appropriate balance between power supply and demand by reducing power consumption on the consumer side.
  • the consumer's power consumption is controlled by outputting a DR (Demand Response) signal indicating a request from the power supply side to the consumer.
  • the DR signal is generally output with a power price.
  • the DR signal does not reflect the variation in judgment for each consumer and the usage status of the equipment operating under the consumer, the consumer is encouraged to perform appropriate power consumption activities. There were cases where it was not possible. If the power price output by the DR signal is too high, excessive demand is suppressed. On the other hand, if the power price output by the DR signal is too low, the required power may not be reduced. In general, consumers can easily respond to power reduction and control the usage state if the convenience does not greatly deteriorate even if the use of the device is stopped or the output of the device is reduced. When the equipment is not operating, consumers tend to have difficulty responding to power reduction.
  • the problem to be solved by the present invention is that a charge information determination device, a charge information output system, and a charge information determination that can determine a more accurate electric charge according to the usage status of equipment operating under a consumer Methods and programs are provided.
  • the fee information determination device of the embodiment has a determination unit.
  • the determination unit based on the correlation information indicating the relationship between the electricity rate information, the intensity of the current or power harmonic in the power system managed by the consumer, and the power used in the power system, The electricity rate information to be output to the consumer is determined from the strength and the reduction target value of the power used.
  • the block diagram which shows the structure of the charge information output system of embodiment. 2 is a block diagram showing a configuration of a personal computer 200.
  • FIG. The figure which shows the example of the hardware constitutions which implement
  • the block diagram which shows the functional block of DSP.
  • the figure which illustrates an electric power reduction request signal (electric power consumption reduction amount for every time).
  • the figure which shows a regression plane in three-dimensional coordinate space.
  • FIG. The block diagram which shows the structure of the charge information output system 100b of the modification 2.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fee information output system 100 according to the present embodiment.
  • the fee information output system 100 includes a customer side device 10 installed in a customer's management area, for example, a customer's house, company building, factory, and the like, and the customer side via communication lines 30, 31, and 32.
  • a fee information determination device 20 connected to the device 10 is provided.
  • the charge information determination device 20 is configured to include a server computer managed by a power supply company.
  • the power system is connected to the load 50 through the meter unit 12 of the customer side device 10 and the distribution board 40.
  • the load 50 is, for example, various home appliances. In FIG. 1, for simplicity of explanation, a single load 50 is shown, but a plurality of loads 50 connected to the distribution board 40 may exist, and the number of loads 50 is not limited.
  • the customer side device 10 includes a display unit 11 and a meter unit 12.
  • the display unit 11 is a display that outputs electricity rate information related to the electricity rate to the consumer D based on the output of the DR signal determination unit 21 of the rate information determination device 20.
  • any presentation mode such as voice guidance by voice output or printing by a printing apparatus may be used.
  • the meter unit 12 collects information on the power of the current flowing from the power system managed by the customer D to the distribution board 40 and performs statistical processing.
  • the meter unit 12 includes a signal processing unit 13 and a signal synthesis unit 14.
  • the signal processing unit 13 samples the current i and voltage v of the power system. Let s be the sampling frequency. For example, s is 2 kHz.
  • the first function of the signal processing unit 13 is product-sum operation processing.
  • the signal processing unit 13 calculates power consumption by performing a product-sum operation on the current i and the voltage v of the power system. For example, the signal processing unit 13 adds up the sampled current i and voltage v every second and performs a product-sum operation to create a power consumption value as time-series data every second.
  • the second function of the signal processing unit 13 is frequency analysis processing.
  • the signal processing unit 13 measures the intensity of the harmonic contained in the current i of the power system by a fast Fourier transform process.
  • the signal processing unit 13 may measure the intensity of the harmonic contained in the power of the power system by fast Fourier transform processing.
  • the signal processing unit 13 measures how much higher harmonics are emitted with what intensity by examining the peak of the signal as to which frequency is emitted with what intensity.
  • the signal processing unit 13 performs a fast Fourier transform process at the same time interval (for example, every second) as the product-sum operation process described above, and generates a spectral density.
  • the signal processing unit 13 can implement this embodiment by measuring harmonics of an arbitrary order (1, 2,..., N), but in the following, in order to simplify the description, An example will be described in which the signal processing unit 13 extracts the intensity of the third-order harmonic component and creates, for example, time-series data every second.
  • the third-order harmonic component is a component having a frequency of 150 Hz, which is three times that of 50 Hz if the frequency of the power system is 50 Hz.
  • the signal processing unit 13 outputs the power consumption value calculated every second and the intensity of the harmonic (third-order harmonic component) measured every second to the signal synthesis unit 14 every second.
  • the signal synthesizer 14 statistically processes the power consumption and harmonic intensity output from the signal processor 13. Typical statistical processing in the signal synthesis unit 14 is calculation of an average value or a median value, but the content of statistical processing in the signal synthesis unit 14 is not limited.
  • the power consumption and harmonic intensity statistically processed by the signal synthesis unit 14 are output to the fee information determination device 20 and stored in the data holding unit 23.
  • the fee information determination device 20 includes a DR signal determination unit 21, an analysis unit 22, and a data holding unit 23.
  • the DR signal determination unit 21 receives a power reduction request signal from the outside via a communication line, and transmits the received power reduction request signal to the data holding unit 23.
  • the data holding unit 23 is a storage device that stores various information including power consumption and harmonic intensity transmitted from the customer side device 10 and the power reduction request signal output by the DR signal determination unit 21.
  • the analysis unit 22 generates DR signal determination rule information used for determination of electricity rate information based on the stored information in the data holding unit 23.
  • the analysis unit 22 outputs the generated DR signal determination rule information to the DR signal determination unit 21.
  • the DR signal determination unit 21 includes the power consumption and harmonic intensity transmitted by the signal synthesis unit 14 of the customer side device 10, the power consumption reduction amount included in the power reduction request signal, and the DR signal output by the analysis unit 22. Based on the determination rule information, the electricity rate information is determined and output to the display unit 11 of the customer side device 10.
  • the electricity rate information generated by the DR signal determination unit 21 may be a unit price for the power used by the power system, or may be an integrated charge of the amount of power used in the power system. In the following description, it is assumed that the electricity rate information generated by the DR signal determination unit 21 is a unit price for the power used by the power system.
  • the customer D confirms the electricity rate information output on the display unit 11 and operates the output state of the load 50 and the on / off state.
  • household appliances for example, air conditioners, washing machines, refrigerators, etc.
  • inverter control among the loads 50 cause harmonics in the power system.
  • the power supply frequency of the power system is 50 Hz
  • a harmonic that is an odd multiple of the power supply frequency is particularly strong.
  • the intensity of the harmonics varies depending on the output state of the load 50 and the on or off state.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the personal computer 200.
  • the personal computer 200 includes an interface 210 for communicating with the outside via a communication line, a CPU (Central Processing Unit) 220, a memory 230, a hard disk 240, and a display 250. Each component is connected via a bus.
  • the CPU 220 implements the functions of the DR signal determination unit 21 and the analysis unit 22, the memory 230 or the hard disk 240 implements the function of the data holding unit 23, and the display 250 implements the function of the display unit 11.
  • the program constituting the above software is stored in the hard disk 240, expanded in the memory 230 at the time of execution, and then executed according to the procedure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration for realizing the meter unit 12.
  • the meter unit 12 includes a NIC (Network Interface Card) 310, a DSP (Digital Signal Processor) 320, A / D (Analog-to-Digital) converters 330 and 340, and a voltage converter 350.
  • the current converter 360 is provided.
  • the current system supplies power through two AC lines.
  • the voltage converter 350, the current converter 360, the A / D converter 330, and the A / D converter 340 implement the function of the signal processing unit 13, and the DSP 320 implements the function of the signal synthesis unit 14.
  • the voltage of the power system is input to the A / D (Analog-to-Digital) converters 330 and 340 through the voltage converter 350, the current of the power system through the CT (Current Transformer), the current converter 360, and the DSP 320. Is processed.
  • the power consumption and the harmonic intensity subjected to the statistical processing in the DSP 320 are transmitted to the DR signal determination unit 21 and the data holding unit 23 of the fee information determination device 20 via the NIC 310 and the communication line.
  • the data holding unit 23 stores the received power consumption and harmonic intensity.
  • the DR signal determining unit 21 transmits to the data holding unit 23 the electricity bill information (unit price for the power used by the power system) to be output to the display unit 11, and the data holding unit 23 stores the received electricity bill information. .
  • FIG. 4 is a block diagram showing functional blocks of the DSP 320.
  • the functional block of the DSP 320 includes a measuring unit 410, a product-sum unit 420, and an FFT (FastFFourier Transform) unit 430.
  • the metering unit 410 accumulates the values of the current i and voltage v sampled and output by the A / D converters 330 and 340 at a sampling frequency of 2 kHz, for example, and outputs them to the product-sum unit 420 and the FFT unit 430.
  • the product-sum unit 420 calculates power consumption by performing a product-sum operation on the current i and the voltage v.
  • the FFT unit 430 measures the intensity of the harmonic contained in the current i of the power system by fast Fourier transform processing.
  • the charge information output system 100 is output by the meter unit 12 at the time of determining the current harmonic intensity, that is, the electric charge, based on the past electricity charge information, the correlation information between the harmonic intensity and the power reduction amount.
  • the new electricity rate information is determined from the intensity of the harmonics thus generated and the target value of the amount of power used reduction, that is, the amount of power consumption reduction included in the power reduction request signal.
  • the intensity of the harmonics detected by the charge information output system 100 varies depending on the type and operating condition of the load 50 in the power system used by the customer D. For example, when an air conditioner is used as the load 50 at a high output, the intensity of harmonics in the power system increases.
  • the charge information output system 100 determines more appropriate electricity charge information reflecting the intensity of the harmonic. As a result, the charge information output system 100 determines different electricity charge information depending on the type and operation status of the load 50 in the power system used by the customer D.
  • the analysis unit 22 generates DR signal determination rule information used for determination of electricity rate information based on the stored information in the data holding unit 23.
  • the analysis unit 22 includes, in the storage information stored in the data holding unit 23, a time series (15-minute intervals) of electricity rate information (unit price for power usage of the power system) and a time series of power consumption (1-second intervals). And DR signal determination rule information is generated based on the time series of harmonic intensities (1-second intervals).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a power reduction request signal (used power reduction amount for each time) received by the DR signal determination unit 21 at each time (date and time) shown in the figure and held in the data holding unit 23.
  • the analysis unit 22 extracts the power reduction request start time Tst from the information of each power reduction request signal.
  • the power reduction required start time T st is the 10 o'clock June 3 (6/3).
  • W c the value of the power consumption in the power reduction request start time T st, power reduction request start time T predetermined time than st T back, (e.g., 5 minutes) by the value of the power consumption at the time going back W b, the power reduction required
  • the value of power consumption at a time advanced by a predetermined time T forward (for example, 5 minutes) from the start time T st is defined as W f .
  • the harmonic (the third harmonic at the time that the value of the intensity of the harmonic (third harmonic component) retroactive H c, only the power reduction request start time T predetermined time than st T back in power reduction request start time T st
  • the intensity value of the wave component is H b
  • the intensity value of the harmonic wave (third harmonic component) at a time advanced by the predetermined time T forward from the power reduction request start time T st is H f .
  • Electricity rate information (unit price for power used by the power system) displayed on the display unit 11 at a time that is a predetermined time T back from the power reduction request start time T st is P b , and a predetermined time from the power reduction request start time T st It is assumed that the electricity rate information (unit price for the electric power used in the power system) displayed on the display unit 11 at the time advanced by T forward is P f .
  • the analysis unit 22 extracts the power reduction request start time T st , power consumption W c , power consumption W b , for all power reduction request signals (used power reduction amount for each time) held in the data holding unit 23.
  • the analysis unit 22 uses the power consumption reduction amount W d , the power consumption W c, and the harmonics (third harmonics) for all the power reduction request signals (the power consumption reduction amount for each time) held in the data holding unit 23.
  • a plane that regresses with the intensity Hb of the wave component) and the difference Prd of the electricity rate information is virtually calculated.
  • FIG. 6 shows a three-dimensional coordinate space in which the power consumption reduction amount W d , the intensity H b of the n-th harmonic component (for example, the third harmonic component), and the difference P rd of the electricity bill information are coordinate axes. It is a figure which shows said regression plane.
  • S xy in (Formula 1) represents the covariance of x i and y i .
  • S xy is obtained by (Equation 3).
  • S x in (Equation 1) represents the variance of x i .
  • S x is obtained by (Equation 4).
  • X m in (Expression 2) represents the average of x i . x m is obtained by (Equation 5).
  • Y m in (Expression 2) represents the average of y i . y m is determined by Equation (6).
  • the method described in the reference document “Regression analysis and its application may be used to obtain the regression coefficient when the number of regression coefficients is 3 or more.
  • the DR signal determination unit 21 determines the electricity rate information by referring to the DR signal determination rule information generated by the analysis unit 22.
  • the DR signal determination unit 21 examines the currently applied power reduction request signal held in the data holding unit 23 and determines whether there is a power reduction request signal 30 minutes after the current time. If there is no power reduction request signal 30 minutes after the current time, the DR signal determination unit 21 does not execute the charge information determination method in the present embodiment, and outputs the electricity charge information based on a predetermined charge table. .
  • the DR signal determination unit 21 extracts the power consumption reduction amount W d from the power reduction request signal, and the harmonics (3 get the strength H b follows harmonic component), and the power savings W d, DR signal decision rule information and strength H b, is generated by the analysis unit 22 of the harmonic (third harmonic component) And the electricity rate information P rd is determined.
  • the electricity rate information P rd can be output to the consumer D as the difference in the electricity rate that fluctuates from the power reduction request start time Tst . Further, by adding the power rate information P b of time going back by power reduction request start time T predetermined time than st T back, and outputs the consumer D as new power rate information from the power reduction request start time T st You can also.
  • the present embodiment by determining the electricity bill information based on the harmonic information, it is possible to obtain more accurate electricity bill information reflecting the state of the operating device.
  • the same power reduction effect as that of other consumers D ′ can be obtained depending on the consumer D. Not exclusively. This is because there is a possibility that different devices are used even with the same power consumption.
  • the extent to which power consumption can be reduced by customer D depends on the type of equipment used. In general, a cooling device and a heating device are devices that can easily reduce power consumption for consumers.
  • the harmonics of the power system for example, it is possible to determine the electricity rate information reflecting the presence / absence of operation of each device (for example, an air conditioner) and the usage intensity. That is, by modeling the power reduction reflecting the harmonic information at the time of executing the demand response program, it becomes possible to generate the electricity rate information (DR signal) more in line with the actual situation.
  • each device for example, an air conditioner
  • DR signal electricity rate information
  • Such a model may be created based on acquisition data for each customer (see FIG. 6), or may be created by summing up acquisition data of a plurality of consumers. Good. If a model is created based on the acquired data for each consumer, the price can be determined according to the characteristics of the consumer's consumption trend (for example, how much the power consumption changes relative to the amount of change in the electricity price). it can. For example, even with the same 10 W power reduction between the air conditioner and the washing machine, the harmonics are different.
  • the model (DR signal determination rule information) is derived using the data acquired in the management area of the other consumer D ′. Also good. As the acquisition data for each customer increases with the passage of time, the accuracy of statistical data is ensured, but even when the configuration of the load equipment changes, more accurate electricity bill information corresponding to the state can be obtained. Can be determined.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a fee information output system 100a according to the first modification.
  • the fee information output system 100a of the first modification is different from the fee information output system 100 of the embodiment in that the fee information determining device 20a is provided instead of the fee information determining device 20.
  • the fee information determining device 20a includes a DR signal determining unit 21a instead of the DR signal determining unit 21, a point including an analyzing unit 22a instead of the analyzing unit 22, and a data holding unit 23a instead of the data holding unit 23. This is different from the fee information determination device 20 in that respect.
  • the DR signal determination unit 21a, the analysis unit 22a, and the data holding unit 23a are realized by a program on a cloud computer.
  • Cloud computers have the advantages of collaboration, IT automation, and client recognition.
  • an application optimized for an end user can be provided.
  • the fee information output system 100a can more effectively realize functions such as each processing of DR signal by a cloud computer connected to the customer side device 10 installed in the customer's management area. It becomes.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a charge information output system 100b according to the second modification.
  • the charge information output system 100b of the second modification is different from the charge information output system 100a of the first modification in that a charge information determination apparatus 20b is provided instead of the charge information determination apparatus 20a.
  • the fee information determination device 20b is different from the fee information determination device 20a in that the program transmission unit 24 is provided.
  • the program transmission unit 24 realizes a function of transmitting a program such as an operating system (OS) to the DSP 320 of the meter unit 12 in the customer side device 10.
  • OS operating system
  • the program of the DSP 320 can be rewritten by the instruction of the charge information determination device 20b due to the presence of the program transmission unit 24, when a new analysis algorithm is implemented, the hardware of the meter unit 12 in the customer side device 10 is replaced. A program corresponding to a new analysis algorithm can be installed in the DSP 320 without uselessly replacing it.
  • Control is performed by recording a program for realizing the functions in the above-described embodiment and the modifications of the embodiment on a computer-readable recording medium, and causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium. Processing may be performed.
  • the “computer system” here includes an OS (Operating System) and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM (Read Only Memory) and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Say.
  • “computer-readable recording medium” refers to a fixed volatile memory such as a volatile memory inside a computer system serving as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Including those holding time programs.
  • the program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium.
  • the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement
  • the DSP 320 has been described as executing product-sum operation and fast Fourier transform processing.
  • the signal processing executed by the DSP 320 is not limited thereto, and arbitrary processing may be added.
  • the program of the DSP 320 can be rewritten by an instruction from the fee information determination device 20, the analysis accuracy of each fee information output system can be improved by implementing a new analysis algorithm.
  • the charge information determination device the charge information output system, the charge information determination method, and the program according to at least one of the embodiments described above, by determining the electricity charge based on the harmonics in the power system, This makes it possible to determine a more accurate electricity bill according to the usage status of the equipment operating in

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Abstract

　実施形態の料金情報決定装置は、決定部を持つ。決定部は、電気料金情報と、需要家が管理する電力系統における電流又は電力の高調波の強度と、前記電力系統における使用電力と、の関係性を示す相関情報に基づいて、前記高調波の強度と使用電力の削減目標値とから前記需要家に対して出力する前記電気料金情報を決定する。

Description

料金情報決定装置、料金情報出力システム、料金情報決定方法及びプログラム
　本発明の実施形態は、料金情報決定装置、料金情報出力システム、料金情報決定方法及びプログラムに関する。
　電力の需給バランスの適正化を需要家側の電力消費の抑制によって実現するために、デマンドレスポンスプログラムが普及している。デマンドレスポンスプログラムでは、電力供給側からの要請を示すＤＲ（Demand Response）シグナルが需要家に出力されることにより、需要家の電力消費がコントロールされる。ＤＲシグナルは、電力価格をもって出力されることが一般的である。
　同一のＤＲシグナルを出力したとしても、需要家が電力価格によって電力削減を実施するか否かは、個々の需要家や需要家の下で稼働している機器の使用状況に依存する。
　近時、需要家の下で稼働している機器の使用状況を推定する技術が提案されているが、これら提案は、ＤＲシグナルと関係づけられてはいない。
　一般に、ＤＲシグナルが、需要家毎の判断のばらつきや需要家の下で稼働している機器の使用状況を反映しない内容となっていたならば、需要家に適正な電力消費活動を促すことができない場合があった。
　ＤＲシグナルによって出力される電力価格が高すぎると過度な需要の抑制が働く一方、ＤＲシグナルによって出力される電力価格が低すぎると必要な電力の削減が図れない場合があった。一般に、需要家は、機器の使用を中止したり、機器の使用出力を低減したりしても、利便性を大きく損なわない状況であるならば、電力削減に応じ易く、使用状態を抑制可能な機器が動作していない場合は、需要家は電力削減に応じ難い傾向がある。
特開２０００－２９２４６５号公報 特開２００１－３３０６３０号公報
　本発明が解決しようとする課題は、需要家の下で稼働している機器の使用状況などに応じたより的確な電気料金を決定することができる料金情報決定装置、料金情報出力システム、料金情報決定方法及びプログラムを提供する。
　実施形態の料金情報決定装置は、決定部を持つ。決定部は、電気料金情報と、需要家が管理する電力系統における電流又は電力の高調波の強度と、前記電力系統における使用電力と、の関係性を示す相関情報に基づいて、前記高調波の強度と使用電力の削減目標値とから前記需要家に対して出力する前記電気料金情報を決定する。
実施形態の料金情報出力システムの構成を示すブロック図。 パーソナルコンピュータ２００の構成を示すブロック図。 メータ部を実現するハードウェア構成の例を示す図。 ＤＳＰの機能ブロックを示すブロック図。 電力削減要求信号（時刻毎の使用電力削減量）を例示する図。 ３次元の座標空間において回帰平面を示す図。 変形例１の料金情報出力システム１００ａの構成を示すブロック図。 変形例２の料金情報出力システム１００ｂの構成を示すブロック図。
〔１．料金情報出力システムの構成〕
　以下、実施形態に係る料金情報決定装置、料金情報出力システム、料金情報決定方法及びプログラムを図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態に係る料金情報出力システム１００の構成を示すブロック図である。料金情報出力システム１００は、需要家の管理区域、例えば、需要家の家屋や社屋や工場などの内部に設置される需要家側装置１０と、通信回線３０・３１・３２を介して需要家側装置１０と接続される料金情報決定装置２０とを備える。料金情報決定装置２０は、電力供給会社が管理するサーバコンピュータを備えて構成される。
　電力系統は、需要家側装置１０のメータ部１２と分電盤４０とを経て負荷５０に接続される。負荷５０は、例えば各種の家電機器である。図１では、説明の簡略化のために、単一の負荷５０を示しているが、分電盤４０に接続される負荷５０は複数存在してもよく、負荷５０の数に制限はない。
　需要家側装置１０は、表示部１１とメータ部１２とを備えている。
　表示部１１は、料金情報決定装置２０のＤＲシグナル決定部２１の出力に基づいて、電気料金に関する電気料金情報を需要家Ｄに対して出力するディスプレイである。電気料金情報を需要家Ｄに対して出力する態様としては、表示部１１による表示以外にも、音声出力による音声案内、印刷装置による印刷など任意の提示態様としてよい。
　メータ部１２は、需要家Ｄが管理する電力系統から分電盤４０へと流れる電流の電力に関する情報を収集し、統計処理する。メータ部１２は、信号処理部１３と信号合成部１４とを備えている。
　信号処理部１３は、電力系統の電流i及び電圧vをサンプリングする。サンプリング周波数をsとする。例えばsは、２ｋＨｚである。
　信号処理部１３の第１の機能は積和演算処理である。信号処理部１３は、電力系統の電流iと電圧vとを積和演算することによって消費電力を算出する。信号処理部１３は、サンプリングした電流i及び電圧vを、例えば１秒毎に集計して積和演算することにより消費電力の値を１秒毎の時系列データとして作成する。
　信号処理部１３の第２の機能は周波数解析処理である。信号処理部１３は、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）処理により、電力系統の電流iに含まれる高調波の強度を測定する。信号処理部１３は、高速フーリエ変換処理により、電力系統の電力に含まれる高調波の強度を測定してもよい。信号処理部１３は、どの周波数がどの程度の強度で出ているかについて、信号のピークを調べることにより、何次の高調波がどの程度の強度で出ているかを測定する。信号処理部１３は、上記の積和演算処理と同一の時間間隔（例えば１秒毎）にて高速フーリエ変換処理を施し、スペクトル密度を生成する。
　信号処理部１３は、任意の次数（１，２，・・・，ｎ）の高調波を測定することによって、本実施形態を実施することができるが、以下では説明を簡潔にするために、信号処理部１３が３次の高調波成分の強度を抽出し、例えば１秒毎の時系列データとして作成する例を挙げて説明する。３次の高調波成分とは、電力系統の周波数が５０Ｈｚであれば、その３倍の１５０Ｈｚの周波数を有する成分のことである。
　信号処理部１３は、１秒間毎に算出した消費電力の値と１秒間毎に測定した高調波（３次の高調波成分）の強度とを１秒間毎に信号合成部１４に出力する。
　信号合成部１４は、信号処理部１３が出力した消費電力と高調波の強度とを統計処理する。信号合成部１４における代表的な統計処理は、平均値や中央値の算出であるが、信号合成部１４における統計処理の内容は限定されない。
　信号合成部１４によって統計処理された消費電力と高調波の強度とは、料金情報決定装置２０に出力されてデータ保持部２３に記憶される。
　料金情報決定装置２０は、ＤＲシグナル決定部２１と分析部２２とデータ保持部２３とを備えている。
　ＤＲシグナル決定部２１は、通信回線を介して外部から電力削減要求信号を受信し、受信した電力削減要求信号をデータ保持部２３に送信する。
　データ保持部２３は、需要家側装置１０から送信された消費電力及び高調波の強度を含む各種の情報やＤＲシグナル決定部２１が出力した電力削減要求信号を記憶する記憶装置である。
　分析部２２は、データ保持部２３の記憶情報に基づいて、電気料金情報の決定に用いるＤＲシグナル決定ルール情報を生成する。分析部２２は、生成したＤＲシグナル決定ルール情報をＤＲシグナル決定部２１に出力する。
　ＤＲシグナル決定部２１は、需要家側装置１０の信号合成部１４が送信した消費電力及び高調波の強度と、電力削減要求信号に含まれる消費電力削減量と、分析部２２が出力したＤＲシグナル決定ルール情報とに基づいて、電気料金情報を決定し、需要家側装置１０の表示部１１に出力する。
　ＤＲシグナル決定部２１が生成する電気料金情報は、電力系統の使用電力に対する単価であってもよいし、電力系統において使用された電力量の積算料金であってもよい。以下では、ＤＲシグナル決定部２１が生成する電気料金情報は、電力系統の使用電力に対する単価であるものとして説明する。
　需要家Ｄは、表示部１１に出力された電気料金情報を確認して負荷５０の出力状態やオン又はオフ状態を操作する。例えば負荷５０の中でもとりわけインバータ制御を行う家電機器（例えば、エアーコンディショナ、洗濯機、冷蔵庫など）は、電力系統に高調波を生じさせる。例えば、電力系統の電力供給周波数が５０Ｈｚであれば、特に電力供給周波数の奇数倍の高調波が強く生じる。負荷５０の出力状態やオン又はオフ状態によって、高調波の強度は変化する。
〔２．各構成の実現例〕
　上記の構成のうち、料金情報決定装置２０と需要家側装置１０の表示部１１とは、図２に示すパーソナルコンピュータ２００とその上に実装されるソフトウェアとによって実現することもできる。
　図２は、パーソナルコンピュータ２００の構成を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ２００は、通信回線を介して外部と通信するためのインタフェース２１０とＣＰＵ（Central Processing Unit）２２０とメモリ２３０とハードディスク２４０とディスプレイ２５０とを備えている。各構成はバスを介して接続されている。
　ＣＰＵ２２０がＤＲシグナル決定部２１及び分析部２２の機能を実現し、メモリ２３０又はハードディスク２４０がデータ保持部２３の機能を実現し、ディスプレイ２５０が表示部１１の機能を実現する。
　上記のソフトウェアを構成するプログラムは、ハードディスク２４０に格納され、実行時にメモリ２３０に展開された後、手順に従って実行される。
　図３は、メータ部１２を実現するハードウェア構成の例を示す図である。図３の例において、メータ部１２は、ＮＩＣ（Network Interface Card）３１０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３２０と、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータ３３０・３４０と、電圧変換器３５０と、電流変換器３６０とを備えている。電流系統は、二本の交流線を通じて電力を供給している。電圧変換器３５０、電流変換器３６０、Ａ／Ｄコンバータ３３０、及びＡ／Ｄコンバータ３４０が信号処理部１３の機能を実現し、ＤＳＰ３２０が信号合成部１４の機能を実現する。
　電力系統の電圧は電圧変換器３５０を通じて、電力系統の電流はＣＴ（Current Transformer）を経由し、電流変換器３６０を通じて、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータ３３０・３４０に入力され、ＤＳＰ３２０にて処理される。
　ＤＳＰ３２０において前述の統計処理を施された消費電力と高調波の強度とは、ＮＩＣ３１０及び通信回線を経て料金情報決定装置２０のＤＲシグナル決定部２１及びデータ保持部２３に送信される。
　データ保持部２３は、受信した消費電力と高調波の強度とを記憶する。併せて、ＤＲシグナル決定部２１は、表示部１１に出力する電気料金情報（電力系統の使用電力に対する単価）をデータ保持部２３に送信し、データ保持部２３は受信した電気料金情報を記憶する。
　図４は、ＤＳＰ３２０の機能ブロックを示すブロック図である。ＤＳＰ３２０の機能ブロックは、計側部４１０と、積和部４２０と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部４３０とを含む。計側部４１０は、Ａ／Ｄコンバータ３３０・３４０が例えば２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングして出力した電流i及び電圧vの値を蓄積し、積和部４２０とＦＦＴ部４３０とに出力する。積和部４２０は、電流iと電圧vとを積和演算することによって消費電力を算出する。ＦＦＴ部４３０は、高速フーリエ変換処理により、電力系統の電流iに含まれる高調波の強度を測定する。
〔３．料金情報の決定手法〕
　料金情報出力システム１００は、過去における電気料金情報と高調波の強度と電力削減量との相関情報に基づいて、現在の高調波の強度、すなわち、電気料金を決定する時点においてメータ部１２によって出力された高調波の強度と、使用電力の削減量の目標値、すなわち、電力削減要求信号に含まれる消費電力削減量と、から新たな電気料金情報を決定する。
　料金情報出力システム１００が検出する高調波の強度は、需要家Ｄにて使用される電力系統における負荷５０の種類や動作状況によって異なる。例えば、負荷５０としてエアーコンディショナが高出力で用いられる場合には電力系統における高調波の強度は大きくなる。
　料金情報出力システム１００は、高調波の強度を反映してより適切な電気料金情報を決定する。その結果、料金情報出力システム１００は、需要家Ｄにて使用される電力系統における負荷５０の種類や動作状況によって異なる電気料金情報を決定することになる。
　分析部２２によるＤＲシグナル決定ルール情報の生成について説明する。分析部２２は、データ保持部２３の記憶情報に基づいて、電気料金情報の決定に用いるＤＲシグナル決定ルール情報を生成する。
　分析部２２は、データ保持部２３に格納されている記憶情報のうち、電気料金情報（電力系統の使用電力に対する単価）の時系列（１５分間隔）と消費電力の時系列（１秒間隔）と高調波の強度の時系列（１秒間隔）とに基づいて、ＤＲシグナル決定ルール情報を生成する。
　図５は、図示の各時刻（日時）にてＤＲシグナル決定部２１が受信し、データ保持部２３に保持される電力削減要求信号（時刻毎の使用電力削減量）を例示する図である。
　分析部２２は、上記の各電力削減要求信号の情報から電力削減要求開始時刻Ｔｓｔを抽出する。最初の電力削減要求信号の例では、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔは、６月３日（６／３）の１０時である。
　電力削減要求開始時刻Ｔｓｔにおける消費電力の値をＷｃ、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｂａｃｋ、（例えば５分）だけ遡った時刻における消費電力の値をＷｂ、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｆｏｒｗａｒｄ（例えば５分）だけ進んだ時刻における消費電力の値をＷｆとする。また、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔにおける高調波（３次高調波成分）の強度の値をＨｃ、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｂａｃｋだけ遡った時刻における高調波（３次高調波成分）の強度の値をＨｂ、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｆｏｒｗａｒｄだけ進んだ時刻における高調波（３次高調波成分）の強度の値をＨｆとする。
　電力削減要求開始時刻Ｔｓｔの前後における消費電力の削減量Ｗｄは、Ｗｄ＝Ｗｆ－Ｗｂと表される。
　電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｂａｃｋだけ遡った時刻において表示部１１に表示された電気料金情報（電力系統の使用電力に対する単価）をＰｂ、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｆｏｒｗａｒｄだけ進んだ時刻において表示部１１に表示された電気料金情報（電力系統の使用電力に対する単価）をＰｆとする。
　電力削減要求開始時刻Ｔｓｔの前後における電気料金情報（電力系統の使用電力に対する単価）の差額Ｐｒｄは、Ｐｒｄ＝Ｐｆ－Ｐｂと表される。
　分析部２２は、データ保持部２３に保持された全ての電力削減要求信号（時刻毎の使用電力削減量）について、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔの抽出、消費電力Ｗｃ、消費電力Ｗｂ、消費電力Ｗｆ、高調波の強度Ｈｃ、高調波の強度Ｈｂ、高調波の強度Ｈｆ、消費電力の削減量Ｗｄ、電気料金情報Ｐｂ、電気料金情報Ｐｆ、差額Ｐｒｄを導出する。
　分析部２２は、データ保持部２３に保持された全ての電力削減要求信号（時刻毎の使用電力削減量）について、消費電力の削減量Ｗｄを、消費電力Ｗｃと高調波（３次高調波成分）の強度Ｈｂと電気料金情報の差額Ｐｒｄとで回帰する平面を仮想的に計算する。
　図６は、消費電力の削減量Ｗｄと、ｎ次高調波成分（例えば３次高調波成分）の強度Ｈｂと、電気料金情報の差額Ｐｒｄとを座標軸とする３次元の座標空間において、上記の回帰平面を示す図である。この回帰平面は、３次元空間上に、消費電力の削減量Ｗｄと高調波（３次高調波成分）の強度Ｈｂと電気料金情報の差額Ｐｒｄとのデータをプロットし、このプロット点に平面を当てはめる。
　この回帰平面に基づいて、電気料金情報の差額Ｐｒｄは、Ｐｒｄ＝α×Ｗｄ＋β×Ｗｃ＋γ×Ｈｂ＋δ、という式で表される。α、β、γ及びδは、回帰平面を一意に定める回帰係数である。これらの回帰係数は、回帰分析の手法によって任意に決定されてよい。例えば、同一平面上のｎ個の点（ｘｉ、ｙｉ）（ｉ＝１、・・・、ｎ）について、ｙｉをｘｉで回帰した場合、回帰直線は、ｙ＝αｘ＋β、という式で表される。この場合、回帰係数であるα及びβは、例えば次の（式１）及び（式２）によって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　（式１）におけるＳｘｙはｘｉ及びｙｉの共分散を表している。Ｓｘｙは（式３）によって求められる。（式１）におけるＳｘはｘｉの分散を表している。Ｓｘは（式４）によって求められる。（式２）におけるｘｍはｘｉの平均を表している。ｘｍは（式５）によって求められる。（式２）におけるｙｍはｙｉの平均を表している。ｙｍは（式６）によって求められる。
　なお、回帰係数の数が３以上となる場合の回帰係数の求め方には、例えば、参考文献「回帰分析とその応用（TH.Wonnacott、1998）」に記載の方法を用いてもよい。
　すなわち、ｎ次高調波成分（例えば３次高調波成分）の強度Ｈｂの元で消費電力をＷｄ（例えば２００Ｗ）削減するには、電気料金情報を差額Ｐｒｄだけ変化させればよいことが、上記の式から求められる。この式が、分析部２２によって生成されるＤＲシグナル決定ルール情報となる。
　ＤＲシグナル決定部２１が決定する電気料金情報の決定方法について説明する。ＤＲシグナル決定部２１は、分析部２２が生成したＤＲシグナル決定ルール情報を参照することにより、電気料金情報を決定する。
　ＤＲシグナル決定部２１は、データ保持部２３に保持された現在与えられた電力削減要求信号を調べて、現在時刻の３０分後の電力削減要求信号が存在するか否かを判定する。
　ＤＲシグナル決定部２１は、現在時刻の３０分後の電力削減要求信号が存在しなければ、本実施形態における料金情報決定方法は実行せず、既定の料金テーブルに基づいて電気料金情報を出力する。
　一方、ＤＲシグナル決定部２１は、現在時刻の３０分後の電力削減要求信号が存在すれば、電力削減要求信号から消費電力削減量Ｗｄを取り出し、また、メータ部１２より、高調波（３次高調波成分）の強度Ｈｂを取得し、この消費電力削減量Ｗｄと、高調波（３次高調波成分）の強度Ｈｂとを、分析部２２によって生成されるＤＲシグナル決定ルール情報に入力し、電気料金情報Ｐｒｄを決定する。
　電気料金情報Ｐｒｄは、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔから変動する電気料金の差額として需要家Ｄに出力することができる。また、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔより所定時間Ｔｂａｃｋだけ遡った時刻の電気料金情報Ｐｂに加算して、電力削減要求開始時刻Ｔｓｔからの新たな電気料金情報として需要家Ｄに出力することもできる。
　本実施形態によれば、電気料金情報を高調波の情報に基づいて定めることにより、動作している機器の状態を反映したより的確な電気料金情報とすることができる。
　一般に、デマンドレスポンスプログラムの実施時に、同一の電力使用量に対して同一の電力価格を設定しても、需要家Ｄによっては、他の需要家Ｄ'と同一の電力削減効果が得られるとは限らない。同一の電力使用量であっても利用している機器が異なる可能性があるからである。需要家Ｄにおいて使用電力をどの程度削減できるかは、利用している機器の種類によって異なる。一般に、冷房器具や暖房器具は、需要家にとって使用電力を削減しやすい機器である。
　電力系統の高調波を観測することにより、例えば各機器（例えばエアコン）の動作の有無や利用強度を反映した電気料金情報の決定を実施することができる。すなわち、デマンドレスポンスプログラムの実施時における高調波の情報を反映した電力削減をモデル化することによって、より実態に沿った電気料金情報（ＤＲシグナル）の生成が可能となる。
　負荷機器（例えば家電製品）の動作状態を反映した高調波情報と消費電力と電気料金情報とを融合させたモデルを作ることにより、より実態に沿った電気料金情報（ＤＲシグナル）の生成が可能となる。このようなモデル（ＤＲシグナル決定ルール情報）は、各需要家毎の取得データに基づいて作成されてもよいし（図６参照）、複数の需要家の取得データを総計して作成されてもよい。需要家毎の取得データに基づいてモデル作成を行えばその需要家の消費動向の特徴（例えば、電力価格の変化量に対して消費電力がどの程度変わるか）に対応した料金決定を行うことができる。例えば、エアコンと洗濯機とでは同じ１０Ｗの電力削減であっても、高調波が異なる。
　まだ、需要家Ｄの管理区域について取得データが蓄積されていない段階では、モデル（ＤＲシグナル決定ルール情報）は、他の需要家Ｄ'の管理区域にて取得されたデータを用いて導出されてもよい。
　時間の経過と共に、各需要家毎の取得データが増加すると、統計データの正確性が担保される一方、負荷機器の構成が変化した場合においても、その状態に対応したより的確な電気料金情報を決定することができる。
〔４．変形例１〕
　図７は、変形例１の料金情報出力システム１００ａの構成を示すブロック図である。変形例１の料金情報出力システム１００ａは、料金情報決定装置２０に代えて料金情報決定装置２０ａを備える点で実施形態の料金情報出力システム１００と異なる。料金情報決定装置２０ａは、ＤＲシグナル決定部２１に代えてＤＲシグナル決定部２１ａを備える点、分析部２２に代えて分析部２２ａを備える点、データ保持部２３に代えてデータ保持部２３ａを備える点で料金情報決定装置２０と異なる。変形例１の料金情報出力システム１００ａでは、ＤＲシグナル決定部２１ａ、分析部２２ａ及びデータ保持部２３ａは、クラウドコンピュータ上のプログラムによって実現される。
　クラウドコンピュータは、連携、ＩＴの自動化、クライアント認識という利点を有している。クライアントを認識するクラウドコンピュータにおいては、エンドユーザに最適化されたアプリケーションを提供できる。
　料金情報出力システム１００ａは、需要家の管理区域の内部に設置される需要家側装置１０と接続されたクラウドコンピュータによって、ＤＲシグナルの各処理など、その機能をより効果的に実現することが可能となる。
〔５．変形例２〕
　図８は、変形例２の料金情報出力システム１００ｂの構成を示すブロック図である。変形例２の料金情報出力システム１００ｂは、料金情報決定装置２０ａに代えて料金情報決定装置２０ｂを備える点で変形例１の料金情報出力システム１００ａと異なる。料金情報決定装置２０ｂは、プログラム送信部２４を備える点で料金情報決定装置２０ａと異なる。プログラム送信部２４は、需要家側装置１０におけるメータ部１２のＤＳＰ３２０に対して、オペレーティングシステム（Operating System, OS）などのプログラムを送信する機能を実現する。
　プログラム送信部２４の存在によって、ＤＳＰ３２０のプログラムを料金情報決定装置２０ｂの指示によって書き換え可能とすれば、新たな分析アルゴリズムが実装された場合、需要家側装置１０におけるメータ部１２のハードウェア等を無駄に交換することなく、ＤＳＰ３２０に新たな分析アルゴリズムに対応するプログラムを実装することが可能となる。
　上述した実施形態及び実施形態の変形例における機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
  さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
　また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　以上の各実施形態において、ＤＳＰ３２０は、積和演算や高速フーリエ変換処理を実行するものとして説明したが、ＤＳＰ３２０の実行する信号処理はこれらに限られず、任意の処理を付加してよい。
　前述のように、ＤＳＰ３２０のプログラムを料金情報決定装置２０の指示によって書き換え可能とすれば、新たな分析アルゴリズムの実装によって、各料金情報出力システムの解析精度を向上することができる。
　以上述べた少なくともひとつの実施形態の料金情報決定装置、料金情報出力システム、料金情報決定方法及びプログラムによれば、電力系統における高調波に基づいて、電気料金を決定することによって、需要家の下で稼働している機器の使用状況などに応じたより的確な電気料金を決定することが可能となる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として出力したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (13)

  1. 　電気料金情報と、需要家が管理する電力系統における電流又は電力の高調波の強度と、前記電力系統における使用電力と、の関係性を示す相関情報に基づいて、前記高調波の強度と使用電力の削減目標値とから前記需要家に対して出力する前記電気料金情報を決定する決定部を備える料金情報決定装置。
  2. 　前記高調波の強度は、前記電力系統の電流又は電力に対するフーリエ変換処理に基づいて測定される請求項１に記載の料金情報決定装置。
  3. 　前記決定部は、前記相関情報を用いた回帰分析処理に基づいて前記電気料金情報を決定する請求項１又は２に記載の料金情報決定装置。
  4. 　前記電気料金情報は、前記電力系統の使用電力に対する単価である請求項１から３のいずれか１項に記載の料金情報決定装置。
  5. 　前記電気料金情報は、前記電力系統において使用された電力量の料金であって、
    　前記決定部は、前記電力量を算出する請求項１から３のいずれか１項に記載の料金情報決定装置。
  6. 　前記相関情報を生成し、生成した前記相関情報を前記決定部に出力する分析部をさらに備える請求項１から５のいずれか１項に記載の料金情報決定装置。
  7. 　前記電気料金情報と、前記高調波の強度と、前記使用電力と、前記使用電力の削減目標値と、を記憶する記憶部をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の料金情報決定装置。
  8. 　前記相関情報は、前記電気料金情報と、前記電気料金情報が前記需要家に対して出力される前の前記電力系統における電流又は電力の高調波の強度と、前記電気料金情報が前記需要家に対して出力された前後の使用電力の削減量と、の関係性を示す請求項１から７のいずれか１項に記載の料金情報決定装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の料金情報決定装置と、
    　前記需要家が管理する電力系統において、前記電流又は電力の高調波の強度を測定する測定部と、
    　前記電気料金情報を前記需要家に対して出力する出力部と、
    を備える料金情報出力システム。
  10. 　前記測定部及び前記出力部は、前記需要家の管理区域内に設置される需要家側装置に組み込まれ、
    　前記料金情報決定装置は、通信回線を介して前記需要家側装置と接続される請求項９に記載の料金情報出力システム。
  11. 　前記料金情報決定装置は、前記測定部に対してプログラムを送信する送信部をさらに備える請求項１０に記載の料金情報出力システム。
  12. 　電気料金情報と、需要家が管理する電力系統における電流又は電力の高調波の強度と、前記電力系統における使用電力と、の関係性を示す相関情報に基づいて、前記高調波の強度と使用電力の削減目標値とから前記需要家に対して出力する前記電気料金情報を決定すること、
    　を含む料金情報決定方法。
  13. 　コンピュータに、
    　電気料金情報と、需要家が管理する電力系統における電流又は電力の高調波の強度と、前記電力系統における使用電力と、の関係性を示す相関情報に基づいて、前記高調波の強度と使用電力の削減目標値とから前記需要家に対して出力する前記電気料金情報を決定すること、
    　を含む料金情報決定方法を実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。
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