WO2016084347A1 - エネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びプログラム記録媒体 - Google Patents

エネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びプログラム記録媒体 Download PDF

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WO2016084347A1
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energy
storage devices
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龍 橋本
仁之 矢野
寿人 佐久間
耕治 工藤
アレクサンダー フィーヴァイダー
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日本電気株式会社
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    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Definitions

  • the present invention relates to an energy management apparatus, an energy management method, and a program recording medium for setting a power demand schedule.
  • the amount of power supply is determined in accordance with the power demand forecast.
  • unit commitment that determines an economically low-cost power supply schedule by switching on and off each generator every hour, etc. is there.
  • stationary storage batteries which are expected to become widely used in the future, have a large charge / discharge power per unit, and are promising as a means to ensure the demand response effect by shifting the charge / discharge time of many stationary storage batteries well. Has been.
  • Patent Document 1 describes the following direct load control system.
  • pfut is the future power consumption average value
  • pmax is the maximum power consumption
  • pmin is the minimum power consumption.
  • the system operation device Based on the power consumption rate ⁇ of each controllable load, the system operation device creates a histogram representing the distribution of the increase allowance pmax-p and the decrease allowance pmin-p with respect to ⁇ .
  • the maximization threshold ⁇ on and the minimization threshold ⁇ off are calculated from the created histogram.
  • the power consumption rate ⁇ of the controllable load is lower than ⁇ off, the power consumption p of the controllable load is lowered to the minimum power consumption pmin of the controllable load, and conversely, the power consumption rate ⁇ of the controllable load is higher than ⁇ on. For example, the power consumption p is increased to the maximum power consumption pmax.
  • Patent Document 2 it is assumed that a battery of an electric vehicle is a distributed power resource, and the power demand of the entire battery is controlled by switching ON / OFF of charging (discharging) of the plurality of power resources. Is described.
  • Patent Document 3 customizes a charging profile for an energy storage device mounted on an electric locomotive. As a result, the operating life of the apparatus is improved and the failure rate is reduced. However, this Patent Document 3 is intended to improve the life of an energy storage device connected to a single load and to reduce the failure rate, and does not adjust the power supply and demand for multiple loads. Absent.
  • Patent Document 4 is a storage battery management system that manages a plurality of storage battery units. This is to set the operation mode (load follow-up mode, life priority mode, standby time priority mode, etc.) of the storage battery unit according to the purpose of use of this storage battery unit group. An evaluation function for evaluating the charging / discharging schedule of each storage battery unit is set by weighting the plurality of operation modes, and the charging / discharging schedule of each storage battery unit is individually determined based on the evaluation function. However, this patent document 4 does not perform demand response.
  • JP 2010-068704 A International Publication No.2012 / 170736 JP 2013-102686 A JP 2012-205490 A
  • the present inventor is difficult to perform power demand suppression and demand induction of consumer equipment with high efficiency by switching charging / discharging and turning on / off the equipment at regular intervals. I thought.
  • An object of the present invention is to provide an energy management device, an energy management method, and a program recording medium capable of setting a demand schedule for performing highly efficient power supply and demand adjustment for power demand.
  • an energy management device that performs power supply and demand adjustment using a plurality of energy storage devices that can perform charging and discharging, and predicts the transition of the load amount of the power system that is assumed in the target period Each of the charging and discharging of the plurality of energy storage devices so as to make the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount smaller than the assumption by operating the plan management means and the plurality of energy storage devices.
  • an energy management device comprising: a demand transition setting unit that sets a value of an operating power amount to a value that is stopped or between a minimum rated output and a maximum rated output.
  • an energy management method for adjusting power supply and demand using a plurality of energy storage devices capable of charging and discharging, wherein the transition of the load amount of the power system assumed in the target period is measured. Obtaining and operating each of the plurality of energy storage devices so that the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount is made smaller than the assumption so as to operate the plurality of energy storage devices.
  • An energy management method is provided in which the value of is stopped or set to a value between the minimum rated output and the maximum rated output.
  • a recording medium which recorded the energy management program which performs supply and demand adjustment of electric power using the several energy storage device which can perform charging / discharging
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a demand transition setting device according to a first embodiment. It is a figure for demonstrating the energy control system which concerns on 2nd Embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the demand transition setting apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • 2nd Embodiment it is a figure which shows an example of the relationship between charge object period, discharge object period, and virtual energy storage apparatus operation
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an energy management system 1 including an energy management apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the energy management system 1 includes an energy management device 10, a plurality of energy storage devices 20, and a communication network 30.
  • the energy management device 10 includes a demand transition setting device 80 and a plan management device 40.
  • the energy management device 10 exchanges information with a plurality of energy storage devices 20 via the communication network 30.
  • Each energy storage device 20 is connected to a load 50.
  • the demand transition setting device 80 and the plan management device 40 may be provided separately and exchange information via the communication network 30.
  • the direction of the arrow in a drawing shows an example and does not limit the direction of the signal between blocks. The same applies to the following embodiments.
  • the energy storage device 20 is capable of temporarily storing electric power, and is, for example, an electric device or a charger. More specifically, the energy storage device 20 is at least one of a stationary storage battery, a stationary storage battery for an electric vehicle, a computer or a mobile communication terminal having a rechargeable battery, an electrically assisted bicycle, and a robot.
  • the plan management device 40 is a device used when making a plan for time transition of the amount of power supplied to the power network.
  • An energy storage device 20 is connected to the power network.
  • the demand transition setting device 80 is a device used when setting up an operation schedule of the energy storage device 20. Specifically, the demand transition setting device 80 acquires a predicted system load amount predicted in advance from the plan management device 40.
  • the system load amount predicted value indicates a transition predicted value of the power demand consumed in the entire power system in the target period of power supply and demand adjustment.
  • the target period of power supply and demand adjustment is, for example, a part of a day during which demand tightness is expected, or a day when a large demand fluctuation is expected.
  • the system load amount prediction value a value obtained by subtracting the power generation amount transition prediction value of renewable energy such as photovoltaic power generation and wind power generation amount from the demand amount transition prediction value of the entire power system may be used. .
  • the reason is that solar power and wind power generation are basically impossible to adjust the output, so there is no problem even if it is viewed as “negative demand” from the viewpoint of the power system.
  • the energy management device 10 sets the operation schedule of the energy storage device 20 so as to increase the load in the time zone with a small value of the predicted system load amount in the target period and reduce the load in the time zone with a large value. It transmits to the storage device 20.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the demand transition setting device 80. As shown in FIG.
  • the demand transition setting device 80 includes a time range setting unit 110, a device control range setting unit 120, a system load amount predicted value acquisition unit 130, and a demand transition setting unit 140.
  • the time range setting unit 110 sets, for each of the plurality of energy storage devices 20, an operation startable time at which an operation can be started and an operation end target time that is the latest time among the times at which the operation should end. To do.
  • the device control range setting unit 120 stores, for each of the plurality of energy storage devices 20, the energy storage amount at the operation startable time, the scheduled value of the energy storage amount at the operation end target time, and more during the operation enabled period. Set the maximum energy storage that cannot be done. Further, the device control range setting unit 120 sets a minimum energy storage amount, a maximum energy storage rate / release rate, and a minimum energy storage rate / release rate that must always be left during the operable period. .
  • the device characteristics of the energy storage device may be used as they are, or each consumer who owns the energy storage device 20 arbitrarily sets the device within the range of the device characteristics, and sets it as the demand transition setting device 80. You may get at.
  • the system load amount predicted value acquisition unit 130 acquires a system load amount predicted value from the plan management device 40.
  • the plan management device 40 acquires the above parameters from each energy storage device 20 in advance, and further calculates a predicted system load amount.
  • the demand transition setting unit 140 operates the plurality of energy storage devices 20 so that the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount in the target period is minimized.
  • the transition information of each operating electric energy is defined. Note that the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount predicted by the system load amount prediction value may not be “smallest”, but may be made smaller than the difference between the predicted maximum value and the minimum value.
  • charging / discharging of each energy storage device 20 is stopped in the target period so that the fluctuation of the demand transition is suppressed from the fluctuation predicted by the system load amount prediction value.
  • a schedule that continuously changes between the minimum and maximum ratings can be set. Thereby, it becomes possible to finely adjust the amount of demand power by combining a plurality of energy storage devices, and power supply and demand can be adjusted more effectively.
  • the number of combinations is limited as described in the background section, it cannot cope with the continuously changing power demand.
  • the energy storage device ON / OFF
  • the power demand will be reduced.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of an energy management system 100 including an energy management device according to the second embodiment.
  • the energy management device 15 according to the present embodiment is connected to a plurality of stationary storage batteries 22 via the communication network 30.
  • the energy management device 15 includes a demand transition setting device 80, a plan management device 60, and an instruction device 46.
  • the stationary storage battery 22 is an example of the energy storage device 20 in the first embodiment.
  • the energy management device 15 exchanges information with a plurality of stationary storage batteries 22 via the communication network 30.
  • the stationary storage battery 22 is connected to the power network 44.
  • the power supplied to the power grid 44 is controlled by the substation 42.
  • the substation 42 controls the power supplied to the power network 44 in accordance with the instruction transmitted from the instruction device 46.
  • the operation plan for the instruction device 46 is stored in the plan management device 60.
  • indication apparatus 46 separately, and exchanges information via the communication network 30 may be sufficient.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the demand transition setting device 80 according to the present embodiment.
  • the demand transition setting device 80 according to the present embodiment has the same configuration as the demand transition setting device 80 according to the first embodiment, except for the following points.
  • the demand transition setting unit 140 has a charge / discharge time zone separation unit 141.
  • the charge / discharge time zone separation unit 141 charges the target period, the charge target time zone, and the charge based on the data obtained by the system load amount predicted value acquisition unit 130, the time range setting unit 110, and the device control range setting unit 120. Separate into two time zones.
  • the discharge target time zone indicates that all the stationary storage batteries 22 should not be charged.
  • the instruction from the demand transition setting device 80 to the stationary storage battery 22 is to stop or discharge.
  • Limited to The charging target time zone indicates that all stationary storage batteries 22 should not be discharged. In other words, the instruction from the demand transition setting device 80 to the stationary storage battery 22 is stopped or limited to charging. .
  • the demand transition setting unit 140 includes, for each stationary storage battery, a charge schedule calculation unit 142 that schedules a charge target time zone and a discharge schedule calculation unit 143 that schedules a discharge target time zone.
  • the charging schedule calculation unit 142 stops or ranges from the minimum discharge rating to the maximum discharge rating so as to suppress the fluctuation of the demand transition in the target period as each schedule of the plurality of stationary storage batteries 22 in the charging target time zone. Determine the charging power value.
  • the minimum rating and the maximum rating here are physical quantities corresponding to the minimum value and the maximum value of the energy storage speed acquired by the device control range setting unit 120.
  • the discharge schedule calculation unit 143 stops or sets a range of the minimum discharge rating to the maximum discharge rating so as to suppress the fluctuation of the demand transition in the target period as each schedule of the plurality of stationary storage batteries in the discharge target time zone. Determine the discharge power value.
  • the minimum discharge rating and the maximum discharge rating here are physical quantities corresponding to the minimum value and the maximum value of the energy release speed acquired by the device control range setting unit 120.
  • the charge / discharge schedule integration unit 144 combines the two types of schedules obtained by the charge schedule calculation unit 142 and the discharge schedule calculation unit 143 as described above, and determines the operation schedule of each stationary storage battery 22 over the entire target period. To do.
  • the calculated operation schedule is transmitted to each stationary storage battery 22.
  • the maximum energy of the virtual energy storage device is calculated using the maximum energy storage amount MXWH, which is the difference between the energy storage amount at the operation startable time and the planned energy storage amount at the operation end target time.
  • the maximum energy charging rate of each storage battery is set as MXCKW
  • the maximum energy charging rate IMXCKW of the virtual energy storage device is set as follows. (Basically, ⁇ CKW indicates charge, and ⁇ DKW indicates discharge.)
  • i is the number of each of a large number of distributed storage batteries
  • n is the total number of the large number of distributed storage batteries.
  • MXDKW being the maximum energy discharge rate of each storage battery.
  • the mathematical programming problem is solved assuming that the balance of supply and demand is stabilized with only one obtained virtual energy storage device.
  • the charging / discharging task at each time of the virtual energy storage device using the output value IKW t of the virtual energy storage device at each time, It shows with.
  • IKW t IMXDKW represents that discharge at the maximum rating is performed at time t.
  • the target period zone is divided by unit time ⁇ t for calculation, and numbered as 1, 2, 3,... T-1, t, t + 1,.
  • the start time of the unit time is referred to as time 1, time 2,..., Time t-1, time t,.
  • the expression in the first line means that the energy storage amount of the virtual energy storage device is less than the maximum energy storage amount IMXWH at any time.
  • the expression in the second row means that the output value of the virtual energy storage device at time t is smaller than the capacity of the virtual energy device at time t-1.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the result of the above calculation, and shows a charging / discharging schedule of the virtual energy storage device in a strip shape with respect to a system load prediction value for a certain day.
  • charging is performed to fill the valley of the demand as flat as possible and to discharge the peak of the demand as flat as possible within the target period of 24 hours.
  • a schedule is determined.
  • a boundary is set so that the charging time and the discharging time determined in the charging / discharging schedule of the virtual energy storage device do not overlap, and the time zone subject to charging control, The control time is separated in the target time zone.
  • the operation start possible time t ini
  • the time t sep that is the boundary between the charge time zone and the discharge time zone
  • the operation end target time t fin Set constraints.
  • the charging / discharging time zone is calculated by the charging / discharging time zone separation unit 141, but various calculation methods other than the above can be considered. For example, at the time between the time when the maximum value of the system total load predicted value of the day occurs and the time when the minimum value occurs, the time zone subject to charge control and the time zone subject to discharge control A method of switching is conceivable.
  • ON / OFF value ON means charging or discharging the stationary battery
  • OFF means stopping.
  • the charging schedule calculation unit 142 is also omitted here because the same processing is simply performed by switching between charging and discharging.
  • MNDKW i is the minimum rated value of the i-th stationary storage battery, that is, as the minimum discharge rate.
  • MXDKW i is the maximum rated value of the i-th stationary storage battery, that is, the maximum discharge rate.
  • a i, t is a parameter indicating whether to issue a discharge command to the i-th stationary storage battery at time t (“1”) or not (“0”), and B i, t is the i-th stationary storage battery When discharging at time t, it is a parameter that means discharging at an amount between the minimum rating and the maximum rating.
  • Total discharge amount TKW t of total number of storage batteries (n) at time t far.
  • the maximum capacity of the i-th storage battery is MXWH i and the capacity at time t is SWH i, t .
  • the expression in the first row means that the capacity of the i-th storage battery is less than the maximum capacity MXWH at any time during discharge.
  • the expression in the second row means that the output value of the i th storage battery at time t is smaller than the capacity of the i th storage battery at time t ⁇ 1.
  • load peak determination variable P is defined as follows.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the result of calculation for determining the charge / discharge schedule of each storage battery during the discharge target period.
  • the discharge amount of each storage battery is shown as a rectangular block at each time, and the discharge amount of each storage battery is assigned so as to minimize the maximum value of the predicted system load during the discharge target period. ing. Therefore, when this discharge schedule is executed, the system load curve can be a curve close to a flat as indicated by the load peak determination variable P.
  • the percentage of storage battery capacity that clearly contributed to peak cut refers to the amount of power between the peak position before the peak cut and the peak position after the peak cut as shown in FIG. If the contribution rate is 100%, all the given battery capacities are equal to the capacities that actually contributed to the peak cut. On the other hand, the contribution rate is 0% when peak cutting cannot be achieved at all for the entire storage battery.
  • the maximum rated output random numbers were generated using a beta distribution with an average of 0.5 [C] and a variance of 0.04 in the C rate range of 0.3 to 1.0 [C].
  • the minimum output was assumed to be 1/3 of the maximum rated output for all storage batteries.
  • the C rate represents the charge / discharge rate, and in the case of discharge, it is expressed as 1C if the battery is discharged to a predetermined voltage in one hour.
  • FIG. 8 shows the result of calculating the storage battery contribution rate when the number of storage batteries is changed under the above conditions.
  • ON / OFF is used for control, that is, when control is performed under the simulation conditions using only three patterns of stop, maximum rated charge, or maximum rated discharge as charge / discharge commands to each storage battery.
  • the contribution rate of storage battery was about 80%.
  • the battery contribution ratio of 95 [%] or more was achieved.
  • the meaning of the battery contribution ratio will be explained.
  • whether or not the power demand can be handled well is evaluated by whether or not the peak cut is sufficiently performed. Since the objective function is a peak cut, the amount of peak cut is larger as the objective function is better handled. Therefore, we looked at “difference between demand peaks before and after using storage battery” and defined as the contribution ratio of storage battery the amount of power necessary and sufficient to fill the difference, normalized by the total storage capacity.
  • the energy management device 10 is used to realize each function of system load prediction, device control range setting, and time range setting.
  • a general-purpose CPU Central Processing Unit
  • the peak cut amount can be increased as in the first embodiment, and the mathematical programming problem is calculated using the virtual energy storage device. Compared to, the calculation can be simplified.
  • calculation methods when the virtual energy storage device is not used.
  • One is a method of performing optimization in the same way by dividing the time with another rule. For example, an average value may be calculated from a predicted demand curve for 24 hours and divided by a time equal to the average value in the demand curve for the day.
  • the other is a method of optimizing the schedule of all storage batteries from the beginning without dividing the time.
  • An energy management device that performs power supply and demand adjustment using a plurality of energy storage devices capable of charging and discharging, A plan management means for acquiring the transition of the load amount of the power system assumed in the target period; By operating the plurality of energy storage devices, the value of the operating electric energy for charging / discharging the plurality of energy storage devices is set so that the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount is smaller than the assumption.
  • An energy management device comprising: (Appendix 2) For each of a plurality of energy storage devices capable of generating power supply and supplying power, an operable period setting means for setting an operable period; For each of the plurality of energy storage devices, a maximum energy storage amount that cannot be stored any more during the operable period, a minimum energy storage amount that is always left during the operable period, and a maximum energy storage amount Control range setting means for setting the speed / release speed and the minimum energy storage speed / release speed; Plan management means for obtaining a transition of the load amount of the entire power system assumed in the operable period; The assumed transition of the load amount of the entire power system is obtained, and the plurality of energy storage devices does not exceed the maximum energy storage rate / release rate and does not fall below the minimum energy storage rate / release rate.
  • plan management of the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount during the operable period is achieved by charging and discharging while maintaining the minimum energy storage amount without exceeding the maximum energy storage amount.
  • Demand transition in which the operating power amount of each of the plurality of energy storage devices in the target period is stopped or set as a value between the minimum rated output and the maximum rated output so as to be smaller than the difference assumed by the means Setting means;
  • An energy management device comprising: (Appendix 3) The energy management device according to attachment 1 or 2, wherein a value between the minimum rated output and the maximum rated output is continuously changed.
  • (Appendix 4) Means for determining a discharge time zone that should not be charged by all the plurality of energy storage devices and a charge time zone that should not be discharged by all of the plurality of energy storage devices; Additional means 1 to 3 comprising means for stopping the demand transition setting or determining the value between the minimum rated output and the maximum rated output individually for each of the discharge target time zone and the charge target time zone.
  • the energy management device according to any one of claims.
  • the control range setting means further sets a planned value of the energy storage amount at the operation end target time, At the boundary time from the charging target time zone to the discharging target time zone, the stored energy of the energy storage device is equal to or greater than the scheduled energy storage amount at the operation end target time, and from the discharge target time zone.
  • the energy management device according to appendix 4, wherein stored energy of the energy storage device is equal to or less than an energy storage amount at the operation end target time at a boundary time when the charging target time zone is reached.
  • Appendix 6 Item 6. The supplementary note 1 to 5, wherein a virtual one energy storage device is assumed from the characteristics of all the plurality of energy storage devices, and a charge / discharge schedule of the virtual one energy storage device is created. Energy management equipment.
  • Appendix 7) The energy management device according to any one of appendices 1 to 6, wherein a product of ON / OFF of the energy storage device and an output amount is used as a setting variable of the plurality of energy storage devices.
  • An energy management method for adjusting supply and demand of power using a plurality of energy storage devices capable of charging and discharging Obtain changes in the power system load assumed during the target period, By operating the plurality of energy storage devices, the value of the operating electric energy for charging / discharging the plurality of energy storage devices is set so that the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount is smaller than the assumption.
  • An energy management method characterized in that it is set to a value between the minimum rated output and the maximum rated output.
  • a recording medium that records an energy management program for adjusting supply and demand of power using a plurality of energy storage devices capable of charging and discharging, On the computer, A function to acquire the transition of the load amount of the power system assumed in the target period, By operating the plurality of energy storage devices, the value of the operating electric energy for charging / discharging the plurality of energy storage devices is set so that the difference between the maximum value and the minimum value of the load amount is smaller than the assumption.
  • a recording medium on which an energy management program is recorded characterized by realizing a function of stopping, or setting a value between a minimum rated output and a maximum rated output.

Abstract

　本発明の目的は、電力需要に対して高効率な電力需給調整を行う、需要スケジュールを設定することである。そのために、本発明のエネルギー管理装置は、充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理装置であって、対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得する計画管理手段と、前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記計画管理手段の予測よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する需要推移設定手段と、を備えることを特徴とする。

Description

エネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びプログラム記録媒体
　本発明は、電力の需要スケジュールの設定を行うエネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びプログラム記録媒体に関する。
　電力を効率よく使用するためには、電力の需要と供給を一致させることが好ましい。一般的には、電力の需要予測に合わせて電力の供給量を定めている。
　例えば、電力の需要予測に合わせて電力の供給量を定める方法としては、1時間ごとの各発電機のON/OFFの切り替えによって、経済的に低コストな電力供給スケジュールを決定するユニットコミットメント等がある。
　一方、近年では、太陽電池発電や風力発電など、再生可能エネルギーを用いて発電を行うことが増えてきている。これらの発電方法は、発電量を制御することが難しい。この場合、一般的な方法では、電力の需給バランスを取ることは難しい。
　これらの問題を解決するための手段の一つとして、外部からの信号を用いて、需要家機器の電力需要抑制・需要誘導を行うデマンドレスポンスがある。
　特に今後普及が期待される定置用蓄電池は一台当たりの充放電電力が大きく、多数台の定置用蓄電池の充放電の時間を上手くシフトすることでデマンドレスポンスの効果を確実にもたらす手段として有力視されている。
　例えば特許文献１には、次のような直接負荷制御システムが記載されている。このシステムでは複数の可制御負荷の電力消費率γ＝（ｐｆｕｔ－ｐｍｉｎ）／（ｐｍａｘ－ｐｍｉｎ）を算出する。ここでｐｆｕｔは将来消費電力平均値、ｐｍａｘは最大消費電力、ｐｍｉｎは最小消費電力である。系統運用装置は各可制御負荷の電力消費率γに基づき、上げ代ｐｍａｘ－ｐおよび下げ代ｐｍｉｎ－ｐのγの変化に対する分布を表すヒストグラムを作成する。作成したヒストグラムから最大化閾値γon、最小化閾値γoffを算出する。可制御負荷の電力消費率γがγoffよりも低ければ、可制御負荷の消費電力ｐをその可制御負荷の最小消費電力ｐｍｉｎまで下げ、逆に可制御負荷の電力消費率γがγonよりも高ければ消費電力ｐを最大消費電力ｐｍａｘまで上げる。
　例えば特許文献２には、電気自動車のバッテリを分散型の電力資源と想定し、これら複数の電力資源を、充電（放電）のON/OFFの切り替えによって、バッテリ全体での電力需要を制御する手法が記載されている。
　また特許文献３は、電気機関車に搭載したエネルギー貯蔵装置に対する充電プロファイルをカスタマイズするものである。それによって装置の動作寿命の改善と故障率の低下を計るものである。しかしこの特許文献３は、一つの負荷に接続されたエネルギー貯蔵装置の寿命の改善、故障率低下を計るものであり、複数の負荷に対して電力需給調整を行うものではなく、またデマンドレスポンスでもない。
　また特許文献４は、複数の蓄電池ユニットを管理する蓄電池管理システムである。これはこの蓄電池ユニット群の使用目的に応じて蓄電池ユニットの運用モード（負荷追従モード、寿命優先モード、待機時間優先モード等）を設定するものである。この複数の運用モードに重み付けして各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを評価する評価関数を設定し、評価関数に基づいて各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定する。しかしこの特許文献４はデマンドレスポンスを行うものではない。
特開2010-068704号公報 国際公開第2012/170736号 特開2013-102686号公報 特開2012-205490号公報
　本発明者は、デマンドレスポンスを行う方法として、充電や放電、機器のスイッチのON/OFFを一定時間ごとに切り替えるのでは、需要家機器の電力需要抑制・需要誘導を高効率で行うことが困難であると考えた。
　例えば、３台の蓄電池の充電の切り替え（ON/OFF）で作られる充電電力の大きさはたかだか8パターンしかない。そのため、連続的に変化する電力需要に対応してうまく需給バランスを取ることはできず、本来の目的である需給バランス安定化を行う能力は小さくなる。つまり、複数台の機器があった場合でもON/OFFの組み合わせは有限であるために、効率的に電力需給調整を行うことが困難である。また特許文献１は負荷の消費電力を最大値に上げるか最小値に下げるかの二者択一で、系統負荷曲線に凹凸が発生してしまう。
　本発明の目的は、電力需要に対して高効率な電力需給調整を行う需要スケジュールを設定することができるエネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びプログラム記録媒体を提供することにある。
　本発明によれば、充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理装置であって、対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を予測する計画管理手段と、前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する需要推移設定手段と、を備えることを特徴とするエネルギー管理装置が提供される。
　また本発明によれば、充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理方法であって、対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得し、前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定することを特徴とするエネルギー管理方法が提供される。
　さらに本発明によれば、充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理プログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータに、対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得する機能と、前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する機能を実現させることを特徴とするエネルギー管理プログラムを記録した記録媒体が提供される。
　本発明によれば、電力需要に対して高効率な電力需給調整を行う需要スケジュールを設定することができる。
第１の実施形態に係るエネルギー制御システムを説明するための図である。 第1の実施形態に係る需要推移設定装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るエネルギー制御システムを説明するための図である。 第２の実施形態に係る需要推移設定装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態において、充電対象期間と放電対象期間と仮想エネルギー貯蔵装置動作の関係の一例を示す図である。 第２の実施形態における、蓄電池放電動作と系統負荷曲線の関係の一例を示す図である。 放電対象期間における、ピークカットに寄与した蓄電池容量を示す図である。 第２の実施形態を用いた場合のピークカット効果の計算結果の図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１０を含むエネルギー管理システム１の構成を説明するための図である。エネルギー管理システム１は、エネルギー管理装置１０、複数のエネルギー貯蔵装置２０、通信網３０を備えている。エネルギー管理装置１０は、需要推移設定装置８０と計画管理装置４０を備えている。エネルギー管理装置１０は通信網３０を経由して複数のエネルギー貯蔵装置２０と情報をやり取りする。また各エネルギー貯蔵装置２０にはそれぞれ負荷５０が接続されている。なお需要推移設定装置８０と計画管理装置４０は別々に設け、通信網３０を経由して情報をやり取りする構成でもよい。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。以後の実施形態においても同様である。
　エネルギー貯蔵装置２０は、電力を一時的に所蔵することが可能なものであり、例えば電気機器や充電器である。より具体的には、エネルギー貯蔵装置２０は、定置用蓄電池、電気自動車の定置用蓄電池、充電池を有するコンピュータや携帯通信端末、電動アシスト自転車、及びロボットの少なくとも一つである。
　計画管理装置４０は、電力網へ供給される電力量の時間推移の計画を立てる際に用いられる装置である。この電力網には、エネルギー貯蔵装置２０が接続している。そして需要推移設定装置８０は、エネルギー貯蔵装置２０の動作スケジュールを立てる際に用いられる装置である。具体的には、需要推移設定装置８０は、計画管理装置４０から、あらかじめ予測される系統負荷量予測値を取得する。系統負荷量予測値は、電力需給調整の対象期間における電力系統全体で消費される電力需要の推移予測値を示している。ここで、電力需給調整の対象期間は、例えば需要逼迫が予想される一日のうちの一部の時間帯や、大きな需要変動が予想されるある一日などである。
　なお、系統負荷量予測値は、前記電力系統全体の需要量の推移予測値から、太陽光発電・風力発電量などの再生可能エネルギーの発電量の推移予測値を差し引いた値を用いても良い。その理由は、基本的に太陽光発電・風力発電は出力調整が不可能なので、電力系統から見たら”負の需要”として捉えてしまっても問題がないためである。
　そしてエネルギー管理装置１０は、対象期間における系統負荷量予測値の、値の小さい時間帯の負荷を増やし、値の大きい時間帯の負荷を減らすように、エネルギー貯蔵装置２０の動作スケジュールを立て、エネルギー貯蔵装置２０に送信する。
　図２は、需要推移設定装置８０の構成を示すブロック図である。
　需要推移設定装置８０は、時刻範囲設定部１１０、機器制御範囲設定部１２０、系統負荷量予測値取得部１３０、及び需要推移設定部１４０を備えている。時刻範囲設定部１１０は、複数のエネルギー貯蔵装置２０それぞれについて、動作を開始することができる動作開始可能時刻と、動作が終了すべき時刻のうち、最も遅い時刻である動作終了目標時刻とを設定する。
　機器制御範囲設定部１２０は、複数のエネルギー貯蔵装置２０それぞれについて、動作開始可能時刻でのエネルギー貯蔵量と、動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量の予定値と、動作可能期間中でこれ以上貯蔵することが出来ない最大のエネルギー貯蔵量を設定する。
さらに機器制御範囲設定部１２０は、動作可能期間中で少なくとも常に残しておかなければならない最小のエネルギー貯蔵量と、最大のエネルギー貯蔵速度・放出速度と、最小のエネルギー貯蔵速度・放出速度を設定する。
　常に残しておく理由は、例えば緊急用などで想定外の放電を行うことがあるためである。全てのエネルギー貯蔵装置に常にエネルギーを残しておく必要はない。常に残しておく必要がある用途がない場合は、動作可能期間中で少なくとも常に残しておかなければならない最小のエネルギー貯蔵量はゼロになる。
　これらのパラメータは、例えば、エネルギー貯蔵装置の機器特性をそのまま用いても良いし、エネルギー貯蔵装置20を保有する各需要家が機器特性の範囲内で任意に設定し、それを需要推移設定装置８０で取得しても良い。系統負荷量予測値取得部１３０は、計画管理装置４０から、系統負荷量予測値を取得する。計画管理装置４０は予め各エネルギー貯蔵装置２０から上記のパラメータを取得し、さらに系統負荷量予測値を算出しておく。
　そして需要推移設定部１４０は、複数のエネルギー貯蔵装置２０が動作することによって、対象期間における負荷量の最大値と最小値の差を最も小さくするように、対象期間における複数のエネルギー貯蔵装置２０のそれぞれの動作電力量の推移情報を定める。なお系統負荷量予測値で予測された負荷量の最大値と最小値の差を「最も小さく」はしなくても、予測された最大値と最小値の差よりも小さくすることでもよい。
　本実施形態のエネルギー管理装置１０によれば、対象期間において、需要推移の変動を系統負荷量予測値で予測される変動よりも抑制されるように、各エネルギー貯蔵装置２０の充放電を停止、あるいは最小～最大定格の間で連続的に変化させるようなスケジュールを設定することが出来る。
これにより、複数のエネルギー貯蔵装置の組み合わせで細やかな需要電力量の調整が可能となり、より効果的に電力需給調整を行うことができる。背景技術の項で述べたような、組合せの数が限られている場合には、連続的に変化する電力需要にうまく対応できない。
しかし本実施形態のようにエネルギー貯蔵装置の切り替え（ON/OFF）ではなく、エネルギー貯蔵装置の停止または電力量を最小定格～最大定格の間で連続的に変化させた場合には、電力需要にうまく対応できるようになる。
（第２の実施形態）
　図３は、第２の実施形態に係るエネルギー管理装置を含むエネルギー管理システム１００の構成を説明するための図である。本実施形態に係るエネルギー管理装置１５は、通信網３０を介して、複数の定置用蓄電池２２に接続している。エネルギー管理装置１５は需要推移設定装置８０、計画管理装置６０及び指示装置４６を備えている。定置用蓄電池２２は、第１の実施形態におけるエネルギー貯蔵装置２０の一例である。エネルギー管理装置１５は通信網３０を経由して複数の定置用蓄電池２２と情報をやり取りする。定置用蓄電池２２は、電力網４４に接続している。電力網４４へ供給される電力は、変電所４２によって制御されている。変電所４２は、指示装置４６から送信される指示に従って、電力網４４に供給される電力を制御する。指示装置４６の動作計画は、計画管理装置６０が記憶している。
　なお需要推移設定装置８０、計画管理装置６０、指示装置４６を別々に設け、通信網３０を経由して情報をやり取りする構成でもよい。
　図４は、本実施形態に係る需要推移設定装置８０の機能構成を示すブロック図である。本実施形態に係る需要推移設定装置８０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る需要推移設定装置８０と同様の構成である。
　図４によると、まず需要推移設定部１４０は、充放電時間帯分離部１４１を有している。充放電時間帯分離部１４１は、系統負荷量予測値取得部１３０と時刻範囲設定部１１０と機器制御範囲設定部１２０で得られたデータをもとに、対象期間を、放電対象時間帯と充電対象時間帯の２つの時間帯に分離する。ここで放電対象時間帯は、すべての定置用蓄電池２２が充電すべきではないことを示しており、言い換えると需要推移設定装置８０から定置用蓄電池２２への指示は停止するか放電するかの指示に制限される。また、充電対象時間帯は、すべての定置用蓄電池２２が放電すべきではないことを示しており、言い換えると需要推移設定装置８０から定置用蓄電池２２への指示は停止するか充電に制限される。
　また需要推移設定部１４０は、定置用蓄電池各々について、充電対象時間帯のスケジュールを行う充電スケジュール演算部１４２と、放電対象時間帯のスケジュールを行う放電スケジュール演算部１４３とを有している。
　充電スケジュール演算部１４２は、充電対象時間帯において、複数の定置用蓄電池２２の各スケジュールとして、対象期間における需要推移の変動を最大限抑制するように、停止あるいは最小放電定格～最大放電定格の範囲の充電電力値を決定する。ここでいう最小定格と最大定格は、機器制御範囲設定部１２０で取得したエネルギー貯蔵速度の最小値と最大値に対応する物理量である。
　放電スケジュール演算部１４３は、放電対象時間帯において、複数の定置用蓄電池の各スケジュールとして、対象期間における需要推移の変動を最大限抑制するように、停止あるいは最小放電定格～最大放電定格の範囲の放電電力値を決定する。ここでいう最小放電定格と最大放電定格は、機器制御範囲設定部１２０で取得したエネルギー放出速度の最小値と最大値に対応する物理量である。
　そして充放電スケジュール統合部１４４は、以上のように充電スケジュール演算部１４２と放電スケジュール演算部１４3で得られた２種類のスケジュールを組み合わせて、対象期間全体で定置用蓄電池２２各々の稼働スケジュールを決定する。算出した稼働スケジュールは、定置用蓄電池２２各々に送信される。
　以下では、充放電時間帯分離部１４１の計算方法の一例を示す。ここでは、需要家に分散された多数のエネルギー貯蔵装置（本実施形態では蓄電池）を仮想的に統合したただ一つの仮想エネルギー貯蔵装置を想定する。具体的には、個々のエネルギー貯蔵装置の特性つまり前述の動作時刻範囲、機器制御範囲、系統負荷量予測値を統合して仮想エネルギー貯蔵装置の動作時刻範囲、機器制御範囲、系統負荷量予測値を設定する。そして、この仮想エネルギー貯蔵装置を用いた計算により、放電対象時間帯と充電対象時間帯とを設定する。仮想エネルギー貯蔵装置を用いるのは、後で述べる数理計画問題の計算を高精度、高速に行えるようにするためである。
　具体的には、動作開始可能時刻でのエネルギー貯蔵量と、動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量の予定値との差分である、最大エネルギー貯蔵量MXWHを用いて、仮想エネルギー貯蔵装置の最大エネルギー貯蔵量IMXWHを

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
とおく。
　また、各蓄電池の最大のエネルギー充電速度をMXCKWとして、仮想エネルギー貯蔵装置(本実施形態では仮想蓄電池)の最大のエネルギー充電速度IMXCKWを以下のように設定する。（基本的に～CKWは充電(charge)、～DKWは放電(discharge)を示す。）

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　ここで、iは分散された多数の蓄電池の各々の番号、nは分散された多数の蓄電池の総数である。また、各蓄電池の最大のエネルギー放電速度も同様に各蓄電池の最大のエネルギー放電速度をMXDKWとして、同様に算出する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　つぎに、得られたただ一つの仮想エネルギー貯蔵装置で需給バランス安定化を行うことを想定した、数理計画問題を解く。具体的には、仮想的なエネルギー貯蔵装置の各時刻での充放電タスクを、各時刻での仮想エネルギー貯蔵装置の出力値IKWtを用いて、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
で示す。ここで、IKWt=-IMXCKWは時刻tで最大定格での充電を行うことを表している。また、IKWt=IMXDKWは時刻tで最大定格での放電を行うことを表している。
　各電池の容量に関する制約を、仮想エネルギー貯蔵装置の時刻tでの容量をIKWHtとしたときに、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
となるようにおく。対象期間帯を計算のために単位時間Δtで区分し、単位時間に１，２，３，・・・ｔ－１，ｔ，ｔ＋１，・・・と番号を付ける。単位時間の開始時刻をこの番号を使って、時刻１，時刻２、・・・、時刻ｔ－１、時刻ｔ、・・・のように呼称する。
１行目の式は、どの時刻でも仮想エネルギー貯蔵装置のエネルギー貯蔵量は最大エネルギー貯蔵量IMXWH未満であるという制約を意味する。２行目の式は、時刻tでの仮想エネルギー貯蔵装置の出力値は、時刻t-1での仮想エネルギー機器の容量より小さいという制約を意味する。このような仮想的な一つのエネルギー貯蔵装置に対して、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
となるように今後24時間の範囲でIKWtを決定する数理計画問題を計算する。ここで、Loadtは時刻tでの負荷電力の予測値であり、IKWtは時刻tでの仮想的なエネルギー貯蔵装置の充放電電力である。
　以上のような演算を行うことで、例えば、今後24時間で負荷曲線を最もフラットに近付ける仮想エネルギー貯蔵装置の充放電スケジュールを決定することが出来る。図５は、以上の演算を行った結果を模式的に示した図で、ある1日の系統負荷予測値に対して、仮想エネルギー貯蔵装置の充放電スケジュールを短冊状に示している。図５によると、上記の演算では、対象期間である24時間のうちに、需要の谷をできるだけフラットになるように埋める充電と、需要の山をできるだけフラットになるように削る放電をなす充放電スケジュールが決定される。
　この結果から、図５にあるように、仮想エネルギー貯蔵装置の充放電スケジュールで決定された充電時間と放電時間が重ならないような境界を設け、充電制御の対象となる時間帯と、放電制御の対象となる時間帯に制御時間の分離を行う。
　なお、上記の計算は計算を簡単にするために、動作開始可能時刻でのエネルギー貯蔵量＝０、動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量の予定値＞０の場合を示した。より一般的な場合は次のようになる。充電時間帯と放電時間帯を分離しているので、動作開始可能時刻t=ini、充電時間帯と放電時間帯の境界となる時刻t=sep、動作終了目標時刻t=finの３つの時刻で制約条件を設ける。まず、初期時刻と予定時刻に関しては、以下のように等式制約を追加する。
動作開始可能時刻でのエネルギー貯蔵量を

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
とし、動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量の予定値を

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
とする。
　次に時刻t=sepについては、以下の条件で不等式制約を設ける。
・時間帯の順序が”充電時間帯⇒放電時間帯”

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
・時間帯の順序が”放電時間帯⇒充電時間帯”

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
このような制約を追加した仮想的な一つのエネルギー貯蔵装置に対して、同様に前述のIKWtを決定する数理計画問題を計算する。
　充電と放電の分離の時間帯は充放電時間帯分離部１４１で計算するが、計算方法は上記以外にもさまざまな方法が考えられる。例えば、一日の系統総負荷予測値の最大値の発生する時刻と、最小値の発生する時刻の中間に当たる時刻に、充電制御の対象となる時間帯と、放電制御の対象となる時間帯の切り替えを行う方法が考えられる。
　また、過去の系統総負荷曲線の経験から、機械学習等の方法により、理想的な充電制御の対象となる時間帯と、放電制御の対象となる時間帯を推定する方法などが考えられる。
　以下では、放電スケジュール演算部１４３の計算方法の一例を示す。ここでは、数理計画問題として処理をするにあたって、各定置用蓄電池への設定パラメータとして、ON/OFF値と出力量の２種類の値を用いることで、停止あるいは最小定格出力～最大定格出力、という扱いを行う。ON/OFF値のONは定置用電池を充電または放電させること、OFFは停止させることである。なお、充電スケジュール演算部１４２に関しても、同様な処理を充電と放電を入れ替えて行うだけであるため、ここでは省略する。
　まず各蓄電池への放電指令パラメータとして、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
をおく。ここで

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
である。ただし、MNDKWiはi番目の定置用蓄電池の最小定格値、つまり、最低放電速度であるとする。またMXDKWiはi番目の定置用蓄電池の最大定格値、つまり、最大放電速度であるとする。Ai,tはi番目の定置用蓄電池に時刻tで放電指令を出す（”1”）か出さない（”0”）かのパラメータであり、Bi,tはi番目の定置用蓄電池に時刻tで放電させる場合、最小定格と最大定格の間の量で放電させることを意味するパラメータである。
時刻tでの全蓄電池数(n)の放電量の総和TKWtを

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
とおく。
ここで、i番目の蓄電池の最大容量をMXWHi、時刻tでの容量をSWHi,tとしたとき、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
となるようにおく。１行目の式は、放電時のどの時刻でもi番目の蓄電池の容量は最大容量MXWH未満であるという制約を意味する。２行目の式は、時刻tでのi番目の蓄電池の出力値は、時刻t-1でのi番目の蓄電池の容量より小さいという制約を意味する。
　さらに、“負荷ピーク決定変数P”を以下のように定義する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
　ただしSは放電時間帯として定義したすべての時{S=0,1,2,・・・t}である。つまり負荷ピーク決定変数Pは、放電対象期間の中でも“最も大きなピークの値“を表している。
　以上のような条件のもとで、“最も大きなピークの値“を最小にするように、つまり

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
となるように、各時刻、各蓄電池のXi,tを決定する数理計画問題を処理する。以上のような演算を行うことで、各蓄電池の充放電スケジュールを決定することが出来る。例えば、図６は放電対象期間中の各蓄電池の充放電スケジュールを決定する演算の結果を模式的に示した図である。図６によると、各蓄電池の放電量は各時刻で矩形ブロックのように示されており、放電対象期間中で系統負荷予測値の最大値を最小化するように各蓄電池の放電量が割り当てられている。そのため、本放電スケジュールを実行した場合には、系統負荷曲線は、負荷ピーク決定変数Pで示されるようなフラットに近い曲線を得ることが出来る。
　また、放電スケジュール演算部１４３では、蓄電池を保有する需要家の蓄電池利用形態により、様々な制約を加えることが出来る。例えば、i番目の定置用蓄電池所有者が時刻ｔに、蓄電池をデマンドレスポンスに活用したくなければ、Xi,t=0といった制約を加えることが出来る。また時刻ｔにデマンドレスポンスを行うと同時に、他の用途でYi,tの電力を利用するのであれば、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
といった制約を別途加えることも出来る。これら以外にも、需要家の蓄電池利用形態による制約の加え方はさまざまに考えられる。
　本発明を用いた場合に得られる、需給バランスの一例として第2の実施形態の効果について、以下に示す。
　ここでは、電力需給調整力の効率をわかりやすく示すために、次のような指標を用いた。分散蓄電池のうち、ピークカットに明らかに貢献した蓄電池容量の割合（蓄電池寄与率）として、

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
ここで、ピークカットに寄与した容量とは、図７のようにピークカット前のピーク位置からピークカット後のピーク位置の間の電力量を指している。もし、寄与率100％となる場合には、与えられた電池容量総てが、実際にピークカットに寄与した容量と等しくなるために、理想的に最大限ピークカットできたこととなる。一方、蓄電池全体で全くピークカットが出来なかった時には寄与率0％となる。
　以下に、第2の実施形態の効果を示すために行ったシミュレーションの条件を示す。
　翌日予測として得られる負荷曲線としては、仮想的に定格9[MW]の正弦波として負荷曲線を作成し、予測値は一時間ごとに平均化して扱った。また、各蓄電池の容量については、ベータ分布を用いて各蓄電池容量を乱数で発生させ、合計値が3[MWh]となるように規格化した。つまり図８のどの蓄電池台数でも容量の総和を3[MWh]となるように設定し（これが規格化）、この制約の上で個々の蓄電池への容量の割り振りは前述の乱数で決めた。
　また、最大定格出力についても、Cレート0.3～1.0[C]の範囲で平均0.5[C]、分散が0.04、となるようなベータ分布を用いて乱数発生させた。また、最低出力についてはすべての蓄電池で最大定格出力の1/3と仮定した。ちなみにＣレートとは充放電レートを表し、放電の場合は1時間で所定の電圧まで放電すれば１Ｃと表す。
　図８は以上の条件で、蓄電池の台数を変化させた場合の蓄電池寄与率を算出した結果である。制御にON/OFFを用いた場合、つまり、各蓄電池への充放電指令として、停止、最大定格充電、あるいは最大定格放電の３パターンのみを用いて、前記シミュレーション条件での制御を行った場合には、蓄電池寄与率はたかだか80％程度であった。一方で、本発明では概ね95[%]以上の蓄電池寄与率を達成することを確認した。
　なお、図８の寄与率のプロットの一部は値が１００％を超えている。これは計算速度を上げるために一定誤差を許容して計算しているためである。最適化問題を扱う際に、厳密な制約条件で、完全な最適解を求めようとすると、計算時間がかかるため、若干の誤差を許容するような計算をしている。このため、生成された蓄電池パラメータによっては、偶発的に１００％を超えてしまうことがある。
　ここで蓄電池寄与率の意味を説明する。本実施形態では電力需要にうまく対応できているか否かを、ピークカットが十分になされているか否かで評価している。目的関数がピークカットとなっているので、うまく対応できているほどピークカットされる量は大きい。そこで、“蓄電池を用いる前と後の需要ピークの差分”を見て、その差分を埋めるのに必要十分な電力量を、全蓄電容量で規格化したものを蓄電池寄与率として定義した。
　具体的には、背景技術の項で述べたような、組合せの数が限られている場合には、連続的に変化する電力需要にうまく対応できず、最適化を行っても、充放電後の需要が凸凹になってしまう。前述の蓄電池寄与率の定義から、凸凹の谷の部分についてはうまく寄与できなかったということになる。一方で、最小定格～最大定格の間で連続的に変化させた場合には、電力需要にうまく対応できるため、凸凹ができず（または小さくなり）蓄電池寄与率が高くなる。再び図８を例に出すと、横軸は蓄電池の総和が３[MWh]となるように規格化しているので、ON/OFFで制御した際には、蓄電池台数が少ない場合には組み合わせが少なく、蓄電池寄与率が小さくなってしまう。つまり、電力需要にうまく対応できていないということになる。
　なお、上記第１，第２の実施形態ではエネルギー管理装置１０を用いて系統負荷予測、機器制御範囲設定、時刻範囲設定の各機能を実現したが、汎用のCPU(Central Processing Unit)にこれらの機能を実現させるプログラムを記録媒体から読み込ませて実現しても良い。
　以上説明した第２の実施形態では第１の実施形態と同様にピークカット量が多くできることに加え、仮想エネルギー貯蔵装置を使って数理計画問題を計算するため、個々のエネルギー貯蔵装置で計算する場合に比べ、計算を簡単にすることができる。
　なお、仮想エネルギー貯蔵装置を使わない場合には２種類の計算方法がある。一つは別のルールで時刻を区切って同じように最適化を行う方法である。例えば、予測される24時間の需要曲線から平均値を算出し、該当日の需要曲線のうちで、平均値と等しくなる時刻で区切れば良い。もう一つは、時刻を区切らずに最初から全蓄電池のスケジュールを最適化する方法である。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理装置であって、
対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得する計画管理手段と、
前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する需要推移設定手段と、
を備えることを特徴とするエネルギー管理装置。
（付記２）
　電力需要の発生、電力供給を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置それぞれについて、動作可能期間を設定する動作可能期間設定手段と、
前記複数のエネルギー貯蔵装置それぞれについて、前記動作可能期間中でこれ以上貯蔵することが出来ない最大エネルギー貯蔵量と、前記動作可能期間中で常に残しておく最小のエネルギー貯蔵量と、最大のエネルギー貯蔵速度・放出速度と、最小のエネルギー貯蔵速度・放出速度を設定する制御範囲設定手段と、
前記動作可能期間において想定される電力系統全体の負荷量の推移を取得する計画管理手段と、
前記電力系統全体の負荷量の想定推移が得られ、かつ前記複数のエネルギー貯蔵装置が、前記最大のエネルギー貯蔵速度・放出速度を超えず、前記最小のエネルギー貯蔵速度・放出速度を下回らない速度で、しかも、貯蔵量が前記最大エネルギー貯蔵量を超えず、前記最小のエネルギー貯蔵量を保持して充放電することによって、前記動作可能期間における負荷量の最大値と最小値の差を前記計画管理手段が想定した差よりも小さくするように、前記対象期間における前記複数のエネルギー貯蔵装置のそれぞれの動作電力量を、停止、または、最低定格出力～最大定格出力の間の値として設定する需要推移設定手段と、
を備えるエネルギー管理装置。
（付記３）
　前記最小定格出力と最大定格出力の間の値を連続的に変える付記１または２に記載のエネルギー管理装置。
（付記４）
　すべての前記複数のエネルギー貯蔵装置が充電すべきではない放電対象時間帯と、すべての前記複数のエネルギー貯蔵装置が放電すべきではない充電対象時間帯とを決定する手段を備え、
前記放電対象時間帯と前記充電対象時間帯との各々の時間帯個別に、需要推移設定を停止、または、最低定格出力～最大定格出力の間の値として定める手段とを備える付記１から３のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
（付記５）
前記制御範囲設定手段は更に、前記動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量の予定値を設定し、
前記充電対象時間帯から前記放電対象時間帯に移る境界の時刻においては、前記エネルギー貯蔵装置の貯蔵エネルギーは前記動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量の予定値以上であり、前記放電対象時間帯から前記充電対象時間帯に移る境界の時刻においては、前記エネルギー貯蔵装置の貯蔵エネルギーは前記動作終了目標時刻でのエネルギー貯蔵量以下である付記４に記載のエネルギー管理装置。
（付記６）
　すべての前記複数のエネルギー貯蔵装置の特性から、仮想的な一つのエネルギー貯蔵装置を想定し、仮想的な一つのエネルギー貯蔵装置の充放電スケジュールを作成する付記１から５のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
（付記７）
　前記複数のエネルギー貯蔵装置の設定変数として、前記エネルギー貯蔵装置のON/OFFと出力量の積を用いる付記１から６のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
（付記８）
　前記複数のエネルギー貯蔵装置のそれぞれの動作電力量の推移情報を数理計画法で定める付記１から７のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
（付記９）
　再生可能エネルギーの発電量の推移予測値を前記計画管理手段の予測値から差し引く付記１から８のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
（付記１０）
　充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理方法であって、
対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得し、
前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定することを特徴とするエネルギー管理方法。
（付記１１）
　充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理プログラムを記録した記録媒体であって、
コンピュータに、
対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得する機能と、
前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する機能を実現させることを特徴とするエネルギー管理プログラムを記録した記録媒体。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１４年１１月２５日に出願された日本出願特願２０１４－２３８０５２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１、１００　　エネルギー管理システム
　１０、１５　　エネルギー管理装置
　２０　　エネルギー貯蔵装置
　２２　　定置用蓄電池
　３０　　通信網
　４０、６０　　計画管理装置
　４２　　変電所
　４４　　電力網
　４６　　指示装置
　５０　　負荷
　８０　　需要推移設定装置
　１１０　　時刻範囲設定部
　１２０　　機器制御範囲設定部
　１３０　　系統負荷量予測値取得部
　１４０　　需要推移設定部
　１４１　　充放電時間帯分離部
　１４２　　充電スケジュール演算部
　１４３　　放電スケジュール演算部
　１４４　　充放電スケジュール統合部

Claims (10)

  1. 　充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理装置であって、
    対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得する計画管理手段と、
    前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する需要推移設定手段と、
    を備えることを特徴とするエネルギー管理装置。
  2. 　電力需要の発生、電力供給を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置それぞれについて、動作可能期間を設定する動作可能期間設定手段と、
    前記複数のエネルギー貯蔵装置それぞれについて、前記動作可能期間中でこれ以上貯蔵することが出来ない最大エネルギー貯蔵量と、前記動作可能期間中で常に残しておく最小のエネルギー貯蔵量と、最大のエネルギー貯蔵速度・放出速度と、最小のエネルギー貯蔵速度・放出速度を設定する制御範囲設定手段と、
    前記動作可能期間において想定される電力系統全体の負荷量の推移を取得する計画管理手段と、
    前記電力系統全体の負荷量の想定推移が得られ、かつ前記複数のエネルギー貯蔵装置が、前記最大のエネルギー貯蔵速度・放出速度を超えず、前記最小のエネルギー貯蔵速度・放出速度を下回らない速度で、しかも、貯蔵量が前記最大エネルギー貯蔵量を超えず、前記最小のエネルギー貯蔵量を保持して充放電することによって、前記対象期間における負荷量の最大値と最小値の差を前記計画管理手段が想定した差よりも小さくするように、前記対象期間における前記複数のエネルギー貯蔵装置のそれぞれの動作電力量を、停止、または、最低定格出力～最大定格出力の間の値として設定する需要推移設定手段と、
    を備えるエネルギー管理装置。
  3. 　前記最小定格出力と最大定格出力の間の値を連続的に変える請求項１または２に記載のエネルギー管理装置。
  4. 　すべての前記複数のエネルギー貯蔵装置が充電すべきではない放電対象時間帯と、すべての前記複数のエネルギー貯蔵装置が放電すべきではない充電対象時間帯とを決定する手段を備え、
    前記放電対象時間帯と前記充電対象時間帯との各々の時間帯個別に、需要推移設定を停止、または、最低定格出力～最大定格出力の間の値として定める手段とを備える請求項１から３のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
  5. 　すべての前記複数のエネルギー貯蔵装置の特性から、仮想的な一つのエネルギー貯蔵装置を想定し、仮想的な一つのエネルギー貯蔵装置の充放電スケジュールを作成する請求項１から４のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
  6. 　前記複数のエネルギー貯蔵装置の設定変数として、前記エネルギー貯蔵装置のON/OFFと出力量の積を用いる請求項１から５のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
  7. 　前記複数のエネルギー貯蔵装置のそれぞれの動作電力量の推移情報を数理計画法で定める請求項１から６のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
  8. 　再生可能エネルギーの発電量の推移予測値を前記計画管理手段の予測値から差し引く請求項１から７のいずれか１項に記載のエネルギー管理装置。
  9. 　充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理方法であって、
    対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得し、
    前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定することを特徴とするエネルギー管理方法。
  10. 　充放電を行うことが可能な複数のエネルギー貯蔵装置を用いて電力の需給調整を行うエネルギー管理プログラムを記録した記録媒体であって、
    コンピュータに、
    対象期間において想定される電力系統の負荷量の推移を取得する機能と、
    前記複数のエネルギー貯蔵装置が動作することによって、負荷量の最大値と最小値の差を前記想定よりも小さくするように、前記複数のエネルギー貯蔵装置の充放電のそれぞれの動作電力量の値を、停止、または、最小定格出力と最大定格出力の間の値に設定する機能を実現させることを特徴とするエネルギー管理プログラムを記録した記録媒体。
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