(57)【要約】      （修正有）【課題】運転計画に基づいて電力設備を制御し、電力需給を管理し、対象設備の種別に関係なく運転計画との乖離を適切に調整するエネルギー管理システム、エネルギー管理方法及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】電力設備において、運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システム２は、現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部（通信装置）２３と、取得した現状の電力需給状態及び出力電力に基づいて、運転計画の計画値に可能な限り準ずるような対象設備の出力指令値を算出する処理を、対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する動的再配分制御部４０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムであって、
現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、
取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する制御部と、を備えるエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記統合アルゴリズムは、現状の前記出力電力の前記計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位に従って、現状の前記電力需給状態に対して減少又は増加させるべき電力量を、複数の前記対象設備にそれぞれ配分するアルゴリズムである請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記制御部は、電力会社からの受電電力が目標電力未満である場合には、
前記計画値に対する充電量の不足度合いが大きい前記蓄電装置から順に、前記目標電力から前記受電電力の減算値以下の受電余力を、前記蓄電装置の充電に配分する請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記受電余力の配分後に余剰電力が残っている場合には、
前記計画値に対する前記出力電力の過剰度合いが大きい前記発電装置又は前記蓄電装置から順に、前記余剰電力を、前記発電装置の発電量の減少又は前記蓄電装置の放電量の減少に配分する請求項３に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記制御部は、電力会社からの受電電力が目標電力以上である場合には、
前記計画値に対する前記出力電力の不足度合いが大きい前記発電装置又は前記蓄電装置から順に、前記電力設備において増加すべき電力を、前記発電装置の発電量の増加又は前記蓄電装置の放電量の増加に配分する請求項２〜４のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記制御部は、現状の前記出力電力を更に増加させる余裕がある前記対象設備の出力余力を充電に充当する場合には、
当該出力余力の算出対象に前記発電装置を含め、当該出力余力の算出対象から前記蓄電装置を除外する請求項５に記載のエネルギー管理システム。
【請求項７】
前記制御部は、現状の前記出力電力を更に増加させる余裕がある前記対象設備の出力余力を充電に充当する場合には、
当該出力余力の算出対象に前記発電装置と前記運転計画による指令が放電である前記蓄電装置とを含め、前記蓄電装置の出力余力については、前記計画値で指定された放電量を上限とする請求項５に記載のエネルギー管理システム。
【請求項８】
運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、
現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、
取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する制御部として機能させるコンピュータプログラム。
【請求項９】
運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理方法であって、
現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得するステップと、
取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行するステップと、を含むエネルギー管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置及び蓄電装置のうちの少なくとも１種類の対象設備を含む電力設備の運転状態を管理するエネルギー管理システムと、このシステムにおいて実行されるエネルギー管理方法と、そのシステムに適用するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のエネルギー管理システムとして、数理計画法を利用して電力設備に含まれる電力機器の運転計画を算出するものが知られている（特許文献１等参照）。
このエネルギー管理システムは、管理対象である電力設備の時間ステップごとの変数でモデル化した機器条件を含む制約条件を設定し、設定した制約条件の下で、例えばコストなどに関する目的関数が最小となるように、時間ステップごとの電力設備の変数の解（運転計画）を数理計画法により算出するものである。
【０００３】
エネルギー管理システムが算出する運転計画は、具体的には、発電量や需要量の予測値に基づく比較的長期の運転計画であり、エネルギー管理システムは、算出した運転計画通りに動作するように各電力設備に指令する。
従って、発電量や需要量の予測が外れることによって、目的関数に適合するような所期の条件が達成されない場合がある。
【０００４】
上記の解決方法として、長期間の未来を見越した運転計画の演算を、秒やミリ秒オーダーの短期間の周期で再計画を繰り返すことが考えられるが、このような高い頻度での再計画演算は、処理負荷の点で非常に困難である。
そこで、電力調整可能な発電装置や蓄電装置などの対象設備について、現状の電力需給状態と、対象設備の現状の出力電力とに基づいて制御を実行して、運転計画では想定できない外乱を実時間で補償する技術が知られている（特許文献１、非特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４１９９３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】小島康弘、古塩正展、中村静香  「マイクログリッド向け需給制御機能の開発と実証検討」、電学論Ｂ、１２８巻２号（２００８）
【非特許文献２】林巨己、島崎祐一、近藤英之、長田悠人、飯坂達也、勝野徹、中西要祐  「マイクログリッド向け需給制御システムの開発」、平成２５年  電気学会  電力・エネルギー部門大会 （２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
運転計画を実時間で補償する従来の制御技術では、いずれも、電力設備に採用する対象設備の種別を予め特定してから、特定された対象設備の種別に対応する特性（蓄電装置ならば発電機と異なり、充電が可能であり充電残量を管理する必要がある等）それぞれに特化したアルゴリズムを用意することで、外乱を含む現状を運転計画に近づける手法を採用している。
このため、従来の制御技術では、既存の蓄電装置から異なる蓄電装置に変更するなど、対象設備の種別を変更する場合には、充電は可能であるか、発電の基になる１次エネルギーは有限であるかなどの特性に対応したアルゴリズムが必要になり、対象設備の変更に対して簡便かつ柔軟に対応できないという欠点がある。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、運転計画に基づいて電力設備を制御し、電力需給を管理するエネルギー管理システムにおいて、対象設備の種別に関係なく運転計画との乖離を適切に調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）  本発明の一態様に係るシステムは、運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムであって、現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する制御部と、を備える。
【００１０】
（８）  本発明の他の態様は、運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータは、現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する制御部として機能させる。
【００１１】
（９）  本発明の他の態様は、運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理方法であって、現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得するステップと、取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対象設備の種別に関係なく運転計画との乖離を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態として例示する電力システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】エネルギー管理システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】動的再配分制御部の処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図４】充電必要量の計算アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図５】計画乖離率の算出式を示す説明図である。
【図６】対象設備に配分する電力を算出する電力算出部の制御ブロック図である。
【図７】電力配分のルールの一例を示す説明図である。
【図８】出力指令値の計算処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】動的再配分制御のシミュレーション結果を示すグラフ（前半部分）である。
【図１０】動的再配分制御のシミュレーション結果を示すグラフ（後半部分）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）  本発明の実施形態に係るシステムは、運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムであって、現状の電力需給状態と、発電装置及び蓄電装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する制御部と、を備える。
【００１５】
本実施形態のエネルギー管理システムによれば、制御部が、対象設備の出力指令値を算出する処理を、対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行するので、対象設備の種別に関係なく運転計画との乖離を適切に調整することができる。
従って、電力設備に採用する対象設備の種別が変更されても、従来の制御技術のように、特化したアルゴリズムを考案し直す必要がなく、対象設備の種別の変更に対して簡便かつ柔軟に対応することができる。
【００１６】
（２）  本実施形態のエネルギー管理システムにおいて、前記統合アルゴリズムは、例えば、現状の前記出力電力の前記計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位に従って、現状の前記電力需給状態に対して減少又は増加させるべき電力を、複数の前記対象設備にそれぞれ配分するアルゴリズムを採用することができる。
このアルゴリズムを採用すれば、計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位を用いるので、長期的な視点の運転計画とできるだけ両立した制御を実行することができる。
【００１７】
（３）  例えば、前記制御部は、電力会社からの受電電力が目標電力未満である場合には、前記計画値に対する充電量の不足度合いが大きい前記蓄電装置から順に、前記目標電力から前記受電電力の減算値以下の受電余力を、前記蓄電装置の充電に配分すればよい。
【００１８】
この場合、計画値に対する充電量の不足度合いが大きい蓄電装置から順に、受電余力が蓄電装置の充電に配分されるので、蓄電装置の充電量が計画値に復帰する期間が短くなり、運転計画に基づくエネルギー管理を早期に回復することができる。
【００１９】
（４）  また、前記制御部は、前記受電余力の配分後に余剰電力が残っている場合には、前記計画値に対する前記出力電力の過剰度合いが大きい前記発電装置又は前記蓄電装置から順に、前記余剰電力を、前記発電装置の発電量の減少又は前記蓄電装置の放電量の減少に配分すればよい。
【００２０】
この場合、計画値に対する出力電力の過剰度合いが大きい発電装置又は蓄電装置から順に、余剰電力が発電装置の発電量の減少又は蓄電装置の放電量の減少に配分されるので、発電装置の発電量又は蓄電装置の放電量が過剰な状態から計画値に復帰する期間が短くなり、運転計画に基づくエネルギー管理を早期に回復することができる。
【００２１】
（５）  更に、前記制御部は、電力会社からの受電電力が目標電力以上である場合には、前記計画値に対する前記出力電力の不足度合いが大きい前記発電装置又は前記蓄電装置から順に、前記電力設備において増加すべき電力を、前記発電装置の発電量の増加又は前記蓄電装置の放電量の増加に配分すればよい。
【００２２】
この場合、計画値に対する出力電力の不足度合いが大きい発電装置又は蓄電装置から順に、電力設備において増加すべき電力が、発電装置の発電量の増加又は蓄電装置の放電量の増加に配分されるので、電力会社からの受電電力が目標電力以上となることを防止できる。
また、発電装置の発電量又は蓄電装置の放電量が不足する状態から計画値に復帰する期間が短くなり、運転計画に基づくエネルギー管理を早期に回復することができる。
【００２３】
（６）  本実施形態のエネルギー管理システムにおいて、前記制御部は、現状の前記出力電力を更に増加させる余裕がある前記対象設備の出力余力を充電に充当する場合には、当該出力余力の算出対象に前記発電装置を含め、当該出力余力の算出対象から前記蓄電装置を除外することが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、複数の蓄電装置が電力設備に含まれる場合において、一方の蓄電装置の放電電力が他方の蓄電装置の充電電力に充当されるという、運転計画にない無駄な電力移動を防止することができる。
【００２５】
（７）  本実施形態のエネルギー管理システムにおいて、前記制御部は、現状の前記出力電力を更に増加させる余裕がある前記対象設備の出力余力を充電に充当する場合には、当該出力余力の算出対象に前記発電装置と前記運転計画による指令が放電である前記蓄電装置とを含め、前記蓄電装置の出力余力については、前記運転計画で指定された放電量を上限とすることが好ましい。
【００２６】
このようにすれば、複数の蓄電装置が電力設備に含まれる場合において、一方の対象蓄電池が計画値を超える放電を実行してまで、他方の対象蓄電池の充電電力に充当されるのを未然に防止することができ、無駄な電力移動をできるだけ抑制することができる。
【００２７】
（８）  本実施形態のコンピュータプログラムは、上述のエネルギー管理システムが行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
従って、本実施形態のコンピュータプログラムは、上述のエネルギー管理システムと同様の作用効果を奏する。
【００２８】
（９）  本実施形態のエネルギー管理方法は、上述のエネルギー管理システムにより行われる管理方法に関する。
従って、本実施形態のエネルギー管理方法は、上述のエネルギー管理システムと同様の作用効果を奏する。
【００２９】
＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る電力システムの全体構成を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の電力システムは、管理対象となる電力設備１と、電力設備１に含まれる各種の電力設備の運転状態を管理するエネルギー管理システム（以下、「ＥＭＳ」ともいう。）２とを含む。
本実施形態の電力設備１は、例えば工場に設置される電力設備であり、工場内に配線された配電線３よりなる配電網と、配電線３にそれぞれ接続された負荷装置４，５、蓄電装置６及び発電装置７，８とを備えている。
【００３１】
負荷装置４は、例えば、照明、エアコンなどの消費電力の調整が可能な調整型の負荷装置よりなる。負荷装置５は、工場の生産機械などの電力調整が不可能あるいは可能であっても実際上調整が許されない非調整型の負荷装置よりなる。
これらの負荷装置４，５は、それぞれスマートタップ（図示せず）もしくはスマート分電盤等の制御と電力情報の計測とが可能な機器を介して配電線３に接続されている。
【００３２】
蓄電装置６は、例えば、レドックスフロー（ＲＦ）電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池などよりなる。この蓄電装置６は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を介して配電線３に接続されている。
発電装置７は、例えば、太陽光や風力などの自然エネルギーを電気エネルギーに変換する自然エネルギー発電装置よりなる。発電装置８は、ガスやディーゼル油などの燃焼エネルギーまたは燃料電池など化学変化によるエネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置よりなる。これらの発電装置７，８は、それぞれＤＣ／ＡＣ変換器１１を介して配電線３に接続されている。
【００３３】
本実施形態の電力設備１では、スマートメーター（電力量計）１５を経由して配電線３が商用電源１４と繋がっている。このため、電力設備１は、商用電源１４に対する系統連系が可能となっている。
【００３４】
ＥＭＳ２は、有線ＬＡＮ（Local Area Network）又はその他の通信方式により、通信線１６を介して電力設備１の各種の電力設備と通信可能である。なお、ＥＭＳ２と電力設備との通信は、無線ＬＡＮなどの無線通信であってもよい。
ＥＭＳ２は、複数種類の制御指令Ｅ１〜Ｅ３を電力設備１に含まれる通信可能な電力設備に送信可能である。ＥＭＳ２は、電力設備１の運転状況を示す現在情報Ｓ１を通信可能なそれらの電力設備から受信可能である。
【００３５】
例えば、ＥＭＳ２は、制御指令Ｅ１によって負荷装置４，５が接続されたスマートタップの接続または接続解除することができる。ＥＭＳ２は、消費電力を調整可能な負荷装置４に対しては、制御指令Ｅ１によってその消費電力の調整を行うこともできる。
ＥＭＳ２は、制御指令Ｅ２によって蓄電装置６のＤＣ／ＡＣ変換器１１を接続または接続解除することができる。
【００３６】
また、ＥＭＳ２は、制御指令Ｅ２によって配電線３に接続中の蓄電装置６に対する充電電力又は放電電力を調整することができる。
ＥＭＳ２は、制御指令Ｅ３によって発電装置７，８のＤＣ／ＡＣ変換器１１を接続または接続解除することができる。ＥＭＳ２は、発電量を調整可能な発電装置８に対しては、制御指令Ｅ３によってその発電量の調整を行うこともできる。出力を抑制することが可能な発電装置７に対しては、制御指令E３によってその発電量の調整を行うこともできる。
【００３７】
ＥＭＳ２は、電力設備１に含まれる各種の変換器１０〜１２とスマートタップの接続状況（オン／オフ）、各装置４〜８の稼働状況と電力値などよりなる現在情報Ｓ１を、所定時間（例えば１秒）ごとに収集している。
現在情報Ｓ１には、電力設備１における現時点の電力需要も含まれる。現時点の電力需要は、現時点における受電電力（スマートメーター１５の計測値）と発電電力を合計することによって算出することができる。また、現時点の電力需要は、各負荷装置４，５の現時点の電力消費（稼働実績）を合計することによって算出してもよい。
【００３８】
〔エネルギー管理システムの構成〕
図２は、エネルギー管理システム２の構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、ＥＭＳ２は、制御装置２１と記憶装置２２とを含むコンピュータ装置によって構成されている。制御装置２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含む情報処理装置よりなる。記憶装置２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等よりなるメモリと、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等よりなる大容量記憶部とを有する。
【００３９】
ＥＭＳ２を構成するコンピュータ装置には、通信装置２３、入力装置２４及び表示装置２５が接続されている。
通信装置２３は、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮあるいはその他の通信方式によって電力設備１に含まれる各種の電力設備と通信する。入力装置２４は、電力設備１の管理者が操作入力を行うためのマウスやキーボードなどよりなる。表示装置２５は、制御装置２１が出力する画像を管理者に提示するための液晶ディスプレイなどよりなる。
【００４０】
制御装置２１は、記憶装置２２に格納されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、通信装置２３に対する通信制御、入力装置２４及び表示装置２５に対するデバイス制御、及び後述のエネルギー管理などの各種の制御を行う。
例えば、通信装置２３は、制御装置２１の通信制御に基づき、制御指令Ｅ１〜Ｅ３を電力設備１に含まれる通信可能な電力設備に送信し、電力設備１の運転状況を示す現在情報Ｓ１を電力設備から受信して制御装置２１に転送する。
【００４１】
通信装置２３は、インターネットなどの公衆通信網に接続することも可能で、公衆通信網に繋がる他のサーバー装置（図示せず）と通信することもできる。
入力装置２４は、制御装置２１の入力に関するデバイス制御に基づき、管理者の操作入力に応じた操作信号を制御装置２１に送信する。
表示装置２５は、制御装置２１の出力に関するデバイス制御に基づき、制御装置２１から入力された静止画又は動画よりなる画像信号を自装置の画面に表示させる。
【００４２】
図２に示すように、ＥＭＳ２の制御装置２１は、電力設備１に対するエネルギー管理に関する機能部分として、計画立案部３０及び動的再配分制御部４０を備えている。
計画立案部３０は、比較的長期（例えば４８時間）における電力設備１の運転計画を算出する機能部分である。動的再配分制御部４０は、運転計画の実行中の外乱に応じて所定の制御対象に制御を実行する機能部分である。
【００４３】
なお、本実施形態では、計画立案部３０が行う運転計画の算出結果に対して、動的再配分制御部４０が制御を行う場合を想定する。
もっとも、動的再配分制御部４０は、必ずしも計画立案部３０が出力する運転計画の結果だけでなく、人的に入力された運転計画やスケジュールに対して制御を行うこともできる。
【００４４】
動的再配分制御部４０は、受信した運転計画と設備の現在状態、需要電力の状況に基づいて、制御対象である所定の対象設備の出力値に制御指令Ｅ２及びＥ３を送信する。
動的再配分制御部４０は、対象設備の受電電力が目標電力以下となるようにかつ運転計画ができるだけ維持できるように所定の対象設備の出力値を演算し、演算した出力値を対象設備に送信する。
【００４５】
通信装置２３は、計画立案部３０が作成した運転計画及び動的再配分制御部が作成した制御指令Ｅ２，Ｅ３を、インターネットなどの公衆通信網を介して管理者のサーバー装置に送信することもできる。
管理者のサーバー装置は、公衆通信網を介して他のコンピュータ端末とも通信可能である。従って、エネルギー管理システム２の管理者（ユーザー）は、他のコンピュータ端末からサーバー装置にアクセスすることにより、計画立案部３０が生成した運転計画の内容だけでなく、動的再配分制御部４０の作成した制御指令を閲覧することができる。
【００４６】
〔ＥＭＳの長期計画の課題と解決方法〕
制御装置２１の立案する計画は、発電／需要量の予測値に基づいて算出される比較的長期に渡る電力設備の運転計画である。かかる制御装置２１による運転計画には、主に次の２つの課題がある。
【００４７】
課題１：発電量や需要量の予測が外れることによって、計画の目的である所期の条件が達成されない場合がある。
課題２：課題１の解決策として、長期間の未来を見越した運転計画の演算を、秒やミリ秒オーダーの短期間の周期で再計画を繰り返すことが考えられる。しかし、かかる高い頻度での再計画演算は、処理負荷の点で非常に困難である。
【００４８】
そこで、本実施形態では、動的再配分制御部４０が、電力調整可能な対象設備（例えば、図１の蓄電装置６と発電電力の調整可能な発電装置８）について、電力設備１における現状の電力需給状態と、対象設備の現状の出力電力とに基づいて出力指令値を算出する。
【００４９】
一方、蓄電装置６及び発電装置８などの複数の対象設備が電力設備１に含まれる場合には、複数の対象設備にそれぞれ独立して制御を行うと、複数の対象設備について最適な出力配分とならないことがある。そのため、長期かつ全体的に最適である計画に基づいて対象設備の出力を決定する必要がある。
【００５０】
そこで、本実施形態では、動的再配分制御部４０が、計画値からの乖離に応じて動的に設定された優先順位に従って、蓄電装置６及び発電装置８の出力配分を行う。
これにより、計画立案部３０が演算した運転計画をできるだけ遵守しつつ、計画外の外乱に適切に対応するＥＭＳ２を実現する。
【００５１】
また、本実施形態では、蓄電装置６の充電残量については、動的再配分制御によって計画と逸脱して減少する可能性があるが、できる限り計画通りとなるように運用する。
以下、動的再配分制御部４０が行う制御（以下、「動的再配分制御」という。）の内容を説明するが、その説明に先立ち、まず動的再配分制御に用いる用語の定義を記載する。
【００５２】
〔動的再配分制御における用語の定義〕
「対象発電機」：動的再配分制御部４０の制御対象である対象設備のうち出力（発電電力）の制御が可能な発電装置８のことである。対象発電機の例としては、例えば、ガス発電機などが考えられる。
「対象蓄電池」：動的再配分制御部４０の制御対象である対象設備のうち、出力（放電電力）の制御が可能な蓄電装置６のことである。対象蓄電池の例としては、例えば、電気二重層キャパシタなどの化学電池や、フライホイール及びヒートポンプなどが考えられる。
【００５３】
「受電電力」：電力会社から購入している現時点の電力値（瞬時値）のことである。
「契約電力」：電力会社との契約により、超えてはいけないと規定された３０分間平均の電力値のことである。
「目標電力」：契約電力≧目標電力となるように所定のマージンが考慮された電力であって、動的再配分制御において超えてはいけないと定義された電力のことである。
「受電余力」：（目標電力−受電電力）により算出される電力のことである。
【００５４】
「出力余力」：対象発電機及び対象蓄電池の少なくとも１つの出力を増加させる余地のある電力のことである。
「充電可能電力」：受電電力、目標電力及び出力余力の少なくとも１つの電力から、対象蓄電池を充電することができる電力のことである。
「出力減少可能電力」：受電電力及び目標電力の少なくとも１つから、対象発電機及び対象蓄電池のうちの少なくとも１つの出力を減少させることができる電力のことである。
【００５５】
「出力増加電力」：受電電力及び目標電力を考慮して、対象発電機及び対象蓄電池のうちの少なくとも１つの出力を増加させなければならない電力のことである。
「充電必要量」：計画によって与えられる対象蓄電池の充電残量を守るために、対象蓄電池に充電しなければならない電力量のことである。
「計画乖離率」：対象発電機の出力電力（発電電力）及び対象蓄電池の出力電力（放電電力）について、計画値からの外れ度合いを数値化したものである。
【００５６】
〔リアルタイム制御部の処理内容の概要〕
図３は、動的再配分制御部４０の処理内容の一例を示すフローチャートである。
図３に示すように、動的再配分制御部４０は、計画立案部３０から取得した計画値を入力情報として、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１５までの各処理を概ねリアルタイムと評価し得る所定の演算周期の時間内に実行し、その演算の結果得られた出力指令値を当該演算周期ごとに出力する。
【００５７】
すなわち、動的再配分制御部４０は、計画立案部３０による計画値の入力→各電力設備の状態判定（ステップＳＴ１１）→充電必要量の計算（ステップＳＴ１２）→計画乖離率の更新（ステップＳＴ１３）→対象設備に配分する電力の算出（ステップＳＴ１４）→出力指令値の計算（ステップＳＴ１５）の順で、各処理を演算周期ごとに繰り返し実行する。
動的再配分制御部４０の演算周期は、計画立案部３０の再計画期間（例えば１５分）に比べて極めて短時間であり、例えば１〜１０秒に設定されている。
【００５８】
図３のステップＳＴ１１の処理（各電力設備の状態判定）は、運転計画に含まれる電力設備が動的再配分制御の対象設備であるか否か、及び、その対象設備の状態が運転か否かを判定することによって行われる。
動的再配分制御部４０は、運転計画に含まれる電力設備が動的再配分制御の対象設備であり、かつ、その対象設備の状態変数が運転である場合に、次の充電必要量の計算（ステップＳＴ１２）を実行する。
【００５９】
図３のステップＳＴ１２の処理（充電必要量の計算）の内容は図４に記載されている。
図３のステップＳＴ１３の処理（計画乖離率の更新）の内容は図５に記載されている。
図３のステップＳＴ１４の処理（対象設備に配分する電力の算出）を行う電力算出部４１は図６に記載され、電力配分のルールは図７に記載されている。
図３のステップＳＴ１５の処理（計画値の計算）の内容は図８に記載されている。そこで、以下において、図４〜図８を参照して、動的再配分制御の内容を具体的に説明する。
【００６０】
〔充電必要量の計算〕
図４は、充電必要量の計算アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
図４に示すように、動的再配分制御部４０は、まず、現在ステップの「充電必要量」として、前のステップの充電必要量の値を引き継ぐ（ステップＳ１０）。
次に、動的再配分制御部４０は、引き継いだ充電必要量の値から、前ステップの対象蓄電池における出力値（放電電力）を減算する（ステップＳ１２）。
【００６１】
次に、動的再配分制御部４０は、計画立案部３０における運転計画が更新されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。
上記の判定結果が肯定的である場合には、動的再配分制御部４０は、充電必要量の値を「０」にリセットして（ステップＳ１６）、処理をステップＳ１８に移行する。また、上記の判定結果が否定的である場合には、動的再配分制御部４０は、充電必要量の値をリセットせずに、処理をステップＳ１８に移行する。
【００６２】
そして、動的再配分制御部４０は、ステップＳ１８において、充電必要量の値に現ステップにおける対象蓄電池についての出力計画値を加算し、加算後の値を現ステップにおける充電必要量の値として採用する。
動的再配分制御部４０は、電力設備１に複数の対象充電機が存在する場合には、各対象充電機について図４の処理を行ってそれぞれの充電必要量の値を求める。本実施形態の充電必要量は、その値が負の値か０以上であるかにより、それぞれ以下の意味を有する。
【００６３】
「充電必要量」の値＜０の場合：
対象蓄電池に充電が必要である。充電必要量の値の絶対値は、必要な充電量を表す。
「充電必要量」の値≧０の場合：
対象蓄電池に充電が不要である。充電必要量の値の絶対値は、必要充電量を減少させることができる電力量、すなわち、放電することができる電力量を表す。
【００６４】
〔計画乖離率の更新〕
図５は、計画乖離率の算出式を示す説明図である。
現ステップにおける充電必要量の値が求まると、動的再配分制御部４０は、図５に示す算出式（１）及び（２）を用いて、電力設備１に含まれる対象発電機及び対象蓄電池について、現ステップにおける「計画乖離率」を算出する。
【００６５】
具体的には、充電必要量＜０である場合、すなわち、充電が必要な対象蓄電池である場合には、動的再配分制御部４０は、次の式（１）によって計画乖離率を求める。
計画乖離率＝（出力計画値−実際の出力値＋充電必要量）／出力可能最大幅  …（１）
また、充電必要量≧０の場合、すなわち、充電が不要な対象蓄電池である場合又は対象発電機の場合は、動的再配分制御部４０は、次の式（２）によって計画乖離率を求める。
計画乖離率＝（出力計画値−実際の出力値）／出力可能最大幅  …（２）
【００６６】
ここで、（２）では（１）と異なり、分子で充電必要量の加算を行っていないが、本実施例では、計画以上の充電残量となった場合に、意図的な放電によって計画通りの充電残量にするような制御を実施しないことを意図としている。充電残量を計画通りに制御したい場合は（１）と（２）の式は同一となる。
また、出力可能最大幅による除算は、出力能力の異なる設備を正規化する目的でおこなっているため、なくても構わない。もしくは、出力能力に限らない基準で正規化することを目的に異なる基準で除算することも構わない。
【００６７】
上記の算出式により算出される計画乖離率が０を基準として正方向の値の場合は、計画よりも過少な発電の程度を意味する。
すなわち、計画乖離率が正の値でかつその絶対値が大きいほど、計画よりも発電量が少なく、次のステップにおいて出力（発電量）を増やしてもよいことを意味する。
【００６８】
また、上記により算出される計画乖離率が０を基準として負方向の値の場合は、計画よりも過剰な発電又は不足する充電の程度を意味する。
すなわち、対象設備が対象発電機である場合、計画乖離率が負の値でかつその絶対値が大きいほど、対象発電機が計画よりも過剰に発電しており、次のステップにおいて出力を減らしてもよいことを意味する。
【００６９】
また、対象設備が対象蓄電池である場合、計画乖離率が負の値でかつその絶対値が大きいほど、対象充電器が計画よりも充電が不足しており、次のステップにおいて充電を増やしてもよいことを意味する。
なお、対象設備の計画乖離率が０の場合は、当該対象設備については計画通りの出力が行われており、次のステップにおいても出力を維持すべきことを意味する。
【００７０】
〔電力算出部の機能的構成〕
図６は、対象設備に配分する電力を算出する電力算出部４１の制御ブロック図である。図６の電力算出部４１は、動的再配分制御部４０が用いる機能ブロックの１つである。
図６に示すように、電力算出部４１は、優先順位が高い方（図６の上側）から順に、対象設備Ａ１のための制御ブロックＢ１と、対象設備Ａ２のための制御ブロックＢ２とを備えている。
【００７１】
優先順位が高い方の制御ブロックＢ１は、対象設備Ａ１が制御周期内において出力可能な範囲に入力電力のレンジを絞るリミッタを有する。
制御ブロックＢ１のリミッタには、最初に配分する電力が入力される。制御ブロックＢ１では、リミッタの出力電力に対象設備Ａ１の現時点の出力電力が加算され、対象設備Ａ２に対する出力指令値が算出される。
【００７２】
優先順位が低い方の制御ブロックＢ２は、対象設備Ｂ１が制御周期内において出力可能な範囲に入力電力のレンジを絞るリミッタを有する。
制御ブロックＢ２のリミッタには、制御ブロックＢ１に電力を配分した後の余りの電力（最初に配分する電力から制御ブロックＢ１のリミッタの出力電力を減算した電力値）が入力される。制御ブロックＢ２では、リミッタの出力電力に対象設備Ａ２の現時点の出力電力が加算され、対象設備Ａ２に対する出力指令値が算出される。
【００７３】
図６に「吹き出し」で示すように、動的再配分制御部４０の電力算出部４１は、計画乖離率の種類に応じて優先順位を決定し、決定した優先順位に基づいて、複数の対象設備のうちのどの対象設備をどの制御ブロックＢ１，Ｂ２に割り当てるかを決定する。
なお、図６では、２つの制御ブロックＢ１，Ｂ２の場合を例示しているが、実際の電力算出部４１は、対象設備の台数分（１台でも３台以上でもよい。）に対応する数の制御ブロックが、優先順位の高い方から低い方に向かって順に並設されている。
【００７４】
図６に示すように、本実施形態の電力算出部４１では、対象設備Ａ１，Ａ２の出力指令値を算出する制御ブロックＢ１，Ｂ２には対象設備の種別が予め設定されておらず、優先順位に応じて対象発電機又は対象蓄電池のいずれかを割り当てることができる。
すなわち、動的再配分制御部４０の電力算出部４１は、対象設備Ａ１，Ａ２の出力指令値を算出する処理を、対象設備Ａ１，Ａ２が対象発電機であるか対象蓄電池であるかなどの種別を区別しないという点で、統合アルゴリズムを構成している。
【００７５】
図７は、電力算出部４１に適用する電力の配分ルールの一例を示す説明図である。
図７に示すように、本実施形態では、電力算出部４１に適用する電力の配分ルールとして、次の３種類のルール１〜３が設定されている。
【００７６】
配分ルール１：配分する電力が「充電可能電力」である場合
この場合、電力算出部４１への「入力電力」、電力配分の「対象設備」及び「優先順位」は次のようになる。
入力電力：充電可能電力（負値）
対象設備：充電を必要とする対象蓄電池
優先順位：計画乖離率が負方向に大きい順
【００７７】
上記の通り、対象設備に配分する電力が「充電可能電力」である場合は、電力算出部４１への「入力電力」は、充電可能電力（負値）となり、「対象設備」は、充電を必要とする対象蓄電池となる。
この場合、電力算出部４１は、電力配分の優先順位を計画乖離率が負方向に大きい順（充電量の不足が大きい順）に設定する。具体的には、電力算出部４１は、負方向の計画乖離率の絶対値が大きい方の対象設備を制御ブロックＢ１に割り当て、その絶対値が小さい方の対象設備を制御ブロックＢ２に割り当てる。
【００７８】
配分ルール２：配分する電力が「出力減少可能電力」である場合
この場合、電力算出部４１への「入力電力」、電力配分の「対象設備」及び「優先順位」は次のようになる。
入力電力：充電可能電力（負値）
対象設備：対象発電機及び充電を必要としない対象蓄電池
優先順位：計画乖離率が負方向に大きい順
【００７９】
上記の通り、対象設備に配分する電力が「出力減少可能電力」である場合は、電力算出部４１への「入力電力」は、充電可能電力（負値）となり、「対象設備」は、対象発電機及び充電を必要としない対象蓄電池となる。
この場合、電力算出部４１は、電力配分の優先順位を計画乖離率が負方向に大きい順（発電量又は放電量の過剰が大きい順）に設定する。具体的には、負方向の計画乖離率の絶対値を大きい方の対象設備を制御ブロックＢ１に割り当て、その絶対値が小さい方の対象設備を制御ブロックＢ２に割り当てる。
【００８０】
配分ルール３：配分する電力が「出力増加電力」である場合
この場合、電力算出部４１への「入力電力」、電力配分の「対象設備」及び「優先順位」は次のようになる。
入力電力：出力増加電力（正値）
対象設備：すべての対象発電機及び対象蓄電池
優先順位：計画乖離率が正方向に大きい順
【００８１】
上記の通り、複数の対象設備に配分する電力が「出力増加電力」である場合は、電力算出部４１への「入力電力」は、出力増加電力（正値）となり、「対象設備」は、すべての対象発電機及び対象蓄電池となる。
この場合、電力算出部４１は、電力配分の優先順位を計画乖離率が正方向に大きい順（発電量又は放電量の不足が大きい順）に設定する。具体的には、正方向の計画乖離率の絶対値が大きい方の対象設備を制御ブロックＢ１に割り当て、その絶対値が小さい方の対象設備を制御ブロックＢ２に割り当てる。
【００８２】
〔対象設備に対する出力指令値の計算〕
図８は、動的再配分制御部４０が実行する出力指令値の計算処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の例では、受電電力を目標電力以下にすることが制御目的であるとする。
図１１に示すように、動的再配分制御部４０は、まず、現時点の電力状態において、「目標電力＞受電電力」の不等式が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００８３】
ステップＳ２０判定結果が肯定的である場合は、受電電力が契約電力（≧目標電力）よりも少ない状態であるから、商用電源１４から購入している受電電力に余裕があることを意味する。
そこで、この場合、動的再配分制御部４０は、「充電可能電力」に「受電余力」を代入する（ステップＳ３６）。この処理は、現時点で購入中の受電電力を充電可能電力に充当することを意味する。
【００８４】
その後、動的再配分制御部４０は、充電を必要とする対象蓄電池に充電可能電力（＝受電余力）を配分する（ステップＳ３８）。
具体的には、動的再配分制御部４０は、ステップＳ３８の電力配分を前述の配分ルール１（図７参照）によって実行する。配分ルール１では、計画乖離率が負方向に大きい順（すなわち、計画値に対する充電量の不足度合いが大きい順）で充電可能電力（＝受電余力）が対象蓄電池に配分される。
【００８５】
次に、動的再配分制御部４０は、配分後の充電可能電力が負値（＝充電可能な状態である）であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。
ステップＳ４０の判定結果が肯定的である場合は、充電可能電力（＝受電余力）を対象蓄電池に配分した後でも、受電電力にまだ余裕があることを意味する。
そこで、この場合、動的再配分制御部４０は、「出力減少可能電力」に「充電可能電力の余り」を代入する（ステップＳ４２）。この処理は、配分後の充電可能電力の余りを更に出力減少可能電力に充当することを意味する。
【００８６】
その後、動的再配分制御部４０は、出力減少可能電力を対象発電機と対象蓄電池に配分する（ステップＳ４４）。
具体的には、動的再配分制御部４０は、ステップＳ４４における電力配分を、前述の配分ルール２（図１０参照）によって実行する。配分ルール２では、計画乖離率が負方向に大きい順（すなわち、計画値に対する出力電力の過剰度合いが大きい順）で、出力減少可能電力が対象発電機又は対象蓄電池に配分される。
【００８７】
動的再配分制御部４０は、ステップＳ４４の処理を実行した後は、処理をステップＳ２４の前に移行する。
ステップＳ４０の判定結果が否定的である場合は、充電可能電力（＝受電余力）を対象蓄電池に配分した後には、受電電力に余裕がないことを意味する。
そこで、この場合、動的再配分制御部４０は、ステップＳ４２とステップＳ４４の処理（出力減少可能電力の配分）を行わずに、処理をステップＳ２４の前に移行する。
【００８８】
ステップＳ２０の判定結果が否定的である場合は、受電電力が契約電力（≧目標電力）と等しいあるいは近い状態であるから、商用電源１４から購入している受電電力に余裕がないことを意味する。
そこで、この場合、動的再配分制御部４０は、「充電可能電力」に０を代入する（ステップＳ２２）。この処理は、受電余力がない（＝０）と見なして、ゼロの電力値を充電可能電力に充当することを意味する。
【００８９】
その後、動的再配分制御部４０は、現時点の電力状態において、「目標電力＋対象発電機の出力余力＞受電電力」の不等式が成立するか否かを判定する（ステップＳ２４）。
ステップ２４の判定結果が肯定的である場合は、電力設備１に含まれる対象発電機の発電電力にまだ余裕があることを意味する。
【００９０】
そこで、動的再配分制御部４０は、「充電可能電力」に「設備の出力余力」を加算する（ステップＳ２６）。この処理は、対象発電機及び対象蓄電池の少なくとも１つの出力電力を増加させる余地があれば、その出力電力を増加させて充電に充当することを意味する。
もっとも、この「設備の出力余力」の算出対象として、対象蓄電池を含めると、電力設備１に複数の対象蓄電池が含まれる場合に、一方の対象蓄電池の放電電力を他方の対象特電地の充電電力に充当することになり、電力損失を伴う無駄な電力移動が発生する。
【００９１】
そこで、ステップＳ２６の「設備の出力余力」の算出対象としては、対象蓄電池を除いて対象発電機のみを採用することが好ましい。
このように、ステップＳ２６の「設備の出力余力」の算出対象を対象発電機のみに絞ることとし、その算出対象から対象蓄電池を除外すれば、一方の対象蓄電池の放電電力が他方の対象蓄電池の充電電力に充当される無駄な電力移動を防止することができる。ただし、計画が前記のような電力移動を予定した場合には、算出対象に対象蓄電池を含めることもある。
【００９２】
また、ステップＳ２６の「設備の出力余力」の算出対象として、対象蓄電池を含める場合には、計画による指令が放電でありかつ前回の出力（放電量）が計画値以下であることを条件とすることが好ましい。そして、当該対象蓄電池については、計画値を上限として出力余力を算出することにすればよい。
このようにすれば、一方の対象蓄電池が計画値を超える放電を実行してまで、他方の対象蓄電池の充電電力に充当されるのを未然に防止することができる。ただし、蓄電池の充電残量を計画通りに運用することを必定として運用するならば、その限りではない。
【００９３】
その後、動的再配分制御部４０は、充電可能電力（＝設備の出力余力）を対象蓄電池に配分し（ステップＳ２８）、「出力増加電力」に「配分した充電可能電力」を代入して（ステップＳ３０）、処理をステップＳ３４の前に移行する。
【００９４】
ステップＳ２４の判定結果が否定的である場合は、受電電力が目標電力を超えているにも拘わらず（ステップＳ２０でＮｏ）、電力設備１に含まれる対象発電機の発電電力に余裕がないことを意味する。
そこで、この場合、動的再配分制御部４０は、出力増加電力に（受電電力−目標電力）を代入する（ステップＳ３２）。この処理は、受電電力では不足する電力分を対象発電機又は対象蓄電池に出力させることを意味する。
【００９５】
その後、動的再配分制御部４０は、出力増加電力を対象発電機及び対象蓄電池に配分する（ステップＳ３４）。
具体的には、動的再配分制御部４０は、ステップＳ３４における電力配分を、前述の配分ルール３（図７参照）によって実行する。配分ルール３では、計画乖離率が正方向に大きい順（すなわち、計画値に対する出力電力の不足度合いが大きい順）で、出力増加電力が対象発電機及び対象蓄電池に配分される。
ステップＳ３４を実行した後は、動的再配分制御部４０は処理を終了する。
【００９６】
〔ＥＭＳの効果〕
本実施形態のＥＭＳ２によれば、動的再配分制御部４０が、電力の需給バランス維持を目的として対象設備の出力指令値を算出する際に、現状の出力電力の計画値からの外れ度合い（具体的には、「計画乖離率」）に応じて動的に決定される優先順位に従って、現状の電力需給状態に対して減少又は増加させるべき電力を、複数の対象設備にそれぞれ配分するアルゴリズムを採用する（図６及び図７参照）。
従って、計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位を用いて、長期的な視点の運転計画とできるだけ両立した制御を実行することができる。
【００９７】
本実施形態のＥＭＳ２によれば、対象設備の出力指令値を算出する処理を、対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズム（具体的には、図６の電力算出部４１）を用いて実行するので、対象設備の種別に関係なく運転計画との乖離を適切に調整することができる。
従って、電力設備１に採用する対象設備の種別が変更されても、同じ統合アルゴリズムを継続的に採用することができる。このため、従来の制御技術のように、制御パラメータ及びアルゴリズムを設定し直す必要がなく、対象設備の種別の変更に対して簡便かつ柔軟に対応することができる。
【００９８】
本実施形態のＥＭＳ２によれば、動的再配分制御部４０が、電力会社からの受電電力が目標電力未満である場合に、計画値に対する充電量の不足度合いが大きい対象蓄電池から順に、目標電力から受電電力の減算値以下の受電余力を、対象蓄電池の充電に配分する（図７の配分ルール１及び図８のステップＳ３８参照）。
従って、対象蓄電池の充電量が計画値に復帰する期間をできるだけ短くすることができ、運転計画に基づくエネルギー管理を早期に回復することができる。
【００９９】
本実施形態のＥＭＳ２によれば、動的再配分制御部４０が、受電余力の配分後に余剰電力が残っている場合に、計画値に対する出力電力の過剰度合いが大きい対象発電機又は対象蓄電池から順に、余剰電力を、対象発電機の発電量の減少又は対象蓄電池の放電量の減少に配分する（図１０の配分ルール２及び図１１のステップＳ４４参照）。
従って、対象発電機の発電量又は対象蓄電池の放電量が過剰な状態から計画値に復帰する期間をできるだけ短くすることができ、運転計画に基づくエネルギー管理を早期に回復することができる。
【０１００】
本実施形態のＥＭＳ２によれば、動的再配分制御部４０が、電力会社からの受電電力が目標電力以上である場合には、計画値に対する出力電力の不足度合いが大きい対象発電機又は対象蓄電池から順に、電力設備において増加すべき電力を、対象発電機の発電量の増加又は対象蓄電池の放電量の増加に配分する（図７の配分ルール３及び図８のステップＳ３４参照）。
【０１０１】
従って、受電電力を含む需給バランスを、目標電力を基に所望の状態に維持することができる。
また、この場合、対象発電機の発電量又は対象蓄電池の放電量が不足する状態から計画値に復帰する期間をできるだけ短くすることができ、運転計画に基づくエネルギー管理を早期に回復することができる。
【０１０２】
〔動的再配分制御のシミュレーション結果〕
図９及び図１０は、本実施形態の動的再配分制御のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図１２は前半部分のシミュレーション結果を示し、図１３は後半部分のシミュレーション結果を示している。
【０１０３】
このシミュレーション結果は、それぞれ２台ずつの発電機Ａ，Ｂ及び蓄電器Ａ，Ｂを含む仮想の電力設備１について、本実施形態の動的再配分制御をシミュレーションした場合のグラフであり、シミュレーション条件を列挙すると以下の通りである。
【０１０４】
シミュレーション期間：４５００ｓ
動的再配分制御の制御周期：１０ｓ
目標電力：４５００ｋＷ
受電可能電力量は１８００ｓ（３０分）でリセット
需要電力の変動：５０００ｋＷ＋矩形波を想定
ただし、矩形波の周期は１０００ｓ、振幅はpeak-peak間で１１００ｋＷ
【０１０５】
発電機Ａの特性
出力範囲：３００〜７００ｋＷ
応答速度：＋１．２ｋＷ／ｓ，−２．５ｋＷ／ｓ
計画値：０〜１２００ｓ＝５００ｋＷ，１２０１〜４５００ｓ＝３５０ｋＷ
【０１０６】
発電機Ｂの特性
出力範囲：３００〜７００ｋＷ
応答速度：＋１．２ｋＷ／ｓ，−２．５ｋＷ／ｓ
計画値：０〜２０００ｓ＝３５０ｋＷ，２００１〜４５００ｓ＝６００ｋＷ
【０１０７】
蓄電池Ａの特性
出力範囲：−５００〜５００ｋＷ（−は充電を意味する）
応答速度：＋１０００ｋＷ／ｓ，−１０００ｋＷ／ｓ
計画値：０〜１５００ｓ＝−２００ｋＷ，１５０１〜４５００ｓ＝３００ｋＷ
充放電効率：８０％
【０１０８】
蓄電池Ｂの特性
出力範囲：−２５０〜２５０ｋＷ（−は充電を意味する）
応答速度：＋５００ｋＷ／ｓ，−５００ｋＷ／ｓ
計画値：０〜２５００ｓ＝２００ｋＷ，２５０１〜４５００ｓ＝−１００ｋＷ
充放電効率：８０％
【０１０９】
図１２及び図１３において、上から１段目のグラフでは、「需要電力」が一点鎖線で示され、「受電電力」が細い実線で示され、「目標電力」が破線で示されている。
上から２段目のグラフでは、「受電可能電力量」が太い実線で示されている。「受電可能電力量」とは、受電電力の累積値の平均値のことであり、負の場合が受電可能を意味し、正の場合が電力設備での発電が必要であることを意味する。契約電力は３０分単位でカウントされるので、３０分間でリセットされる時点の受電可能電力量が負値であれば、契約電力を守っていることになる。
【０１１０】
上から３段目のグラフは、対象設備の設備出力（負の場合は充電）のグラフである。
このグラフでは、「発電機Ａ」の設備出力が一点鎖線で示され、「発電機Ｂ」の設備出力が細い実線で示され、「蓄電池Ａ」の設備出力が太い実線で示され、「蓄電池Ｂ」の設備出力が破線で示されている。
【０１１１】
上から４段目のグラフは、対象設備の運転計画（負の場合は充電）のグラフである。
このグラフでは、「発電機Ａ」の運転計画が一点鎖線で示され、「発電機Ｂ」の運転計画が細い実線で示され、「蓄電池Ａ」の運転計画が太い実線で示され、「蓄電池Ｂ」の運転計画が破線で示されている。
【０１１２】
上から５段目のグラフは、対象設備の充電必要量のグラフである。
このグラフでは、「発電機Ａ」の充電必要量が一点鎖線で示され、「発電機Ｂ」の充電必要量が細い実線で示され、「蓄電池Ａ」の充電必要量が太い実線で示され、「蓄電池Ｂ」の充電必要量が破線で示されている。
【０１１３】
上から６段目のグラフは、対象設備の計画乖離率のグラフである。
このグラフでは、「発電機Ａ」の計画乖離率が一点鎖線で示され、「発電機Ｂ」の計画乖離率が細い実線で示され、「蓄電池Ａ」の計画乖離率が太い実線で示され、「蓄電池Ｂ」の計画乖離率が破線で示されている。
【０１１４】
１段目のグラフに示すように、このシミュレーションでは、周期が１０００ｓでかつ振幅が１１００ｋＷの矩形波で需要電力が急激に変動することとした。
従って、２段目のグラフに示すように、需要電力が急激に減少する時点（Ｔ＝５００ｓ，１５００ｓなど）では、受電可能電力量が一時的に低下する。また、需要電力が急激に増加する時点（Ｔ＝１０００ｓ，２０００ｓなど）では、受電可能電力量が一時的に増加する。
【０１１５】
しかし、本実施形態では、動的再配分制御により契約電力を守るように設備出力が調整されるので、需要電力の急変動によって受電可能電力量が変化しても直ぐに０付近に復帰し、受電可能電力量がリセット時点において正になることはない。
例えば、３段目のグラフに示すように、蓄電池Ａ，Ｂは、発電機Ａ，Ｂに比べて応答速度が非常に速いので、需要電力の変動時点において、その変動に応じて設備出力が急激に変動し、受電可能電力量の安定化に寄与している。
【０１１６】
また、発電機Ａ，Ｂは、蓄電池Ａ，Ｂに比べて応答速度が遅いものの、需要電力の変動時点において、その変動に応じて設備出力が緩やかに変動し、受電可能電力量の安定化に寄与している。
【０１１７】
４段目のグラフに示すように、蓄電池Ａの運転計画は０〜１５００ｓの時間帯で−２００ｋＷの充電になっている。従って、運転計画のみに従う場合、蓄電池Ａは、基本的には設備出力が負値（充電）となるように制御される。
しかし、Ｔ＝１０００ｓの時点で需要電力が急増したことに応じて、蓄電池Ａはいったん放電に転じるように設備出力を増大させ、その後、充電に転じるように設備出力を減少させている。
【０１１８】
〔その他の変形例〕
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上述の実施形態では、ＥＭＳ２の管理対象である電力設備１に、電力調整が可能な発電装置８及び蓄電装置６が含まれる場合を例示したが、発電装置８又は蓄電装置６のいずれか一方の種別の電力設備を１台又は複数台備える電力設備１であってもよい。
【０１１９】
具体的には、本実施形態のＥＭＳ２の管理対象となる電力設備１は、蓄電装置６は備えていないが、ガス発電機とその他の種別の発電機など、複数種類の発電装置８を備える電力設備であってもよい。
逆に、当該電力設備１は、発電装置８は備えていないが、化学電池とその他の種別の蓄電池など、複数種類の蓄電装置６を備える電力設備であってもよい。
【０１２０】
上述の実施形態に係るＥＭＳ２は、運転計画と制御を統合する点が特徴の１つでもあるが、運転計画を実際に算出しない場合でも計画値を仮定することにより、動的配分制御部４０を単独で動作させることもできる。
上述の実施形態に係るＥＭＳ２は、電力設備１の需給バランスを実現するので、電力設備１には必ずしも電力系統１４が接続されていなくてもよい。
【０１２１】
上述の実施形態では、ＥＭＳ２の管理対象が電力設備１である場合を例示したが、ＥＭＳ２が「電力」の代わりに「熱量」を制御することにすれば、上述の実施形態のＥＭＳ２を、熱利用設備のエネルギー管理システムに適用することもできる。
電力及び熱量はいずれも「エネルギー」であるから、熱量の需給管理を行うことができる本実施形態のＥＭＳ２は、特許請求の範囲中の「電力」を「エネルギー」に読み替えた内容の発明を含む。
【０１２２】
すなわち、本実施形態のＥＭＳ２は、例えば下記のＥＭＳであってもよい。
「運転計画に基づいてエネルギー需給を管理するＥＭＳであって、
現状のエネルギー需給状態と、エネルギー発生装置及びエネルギー蓄積装置のうち少なくとも１種類の１又は複数の装置である対象設備を含むエネルギー設備についての出力エネルギーとを取得する取得部と、取得した現状の前記エネルギー需給状態及び前記出力エネルギーに基づいて、前記運転計画の計画値に可能な限り準ずるような前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の種別を区別しない統合アルゴリズムを用いて実行する制御部と、を備えるＥＭＳ。」
【符号の説明】
【０１２３】
１  電力設備
２  エネルギー管理システム（ＥＭＳ）
３  配電線
４  負荷装置
５  負荷装置
６  蓄電装置
７  発電装置
８  発電装置
１１  ＤＣ／ＡＣ変換器
１４  商用電源
１５  スマートメーター（電力量計）
１６  通信線
２１  制御装置
２２  記憶装置
２３  通信装置（取得部）
２４  入力装置
２５  表示装置
３０  計画立案部
４０  動的再配分制御部（制御部）
４１  電力算出部（統合アルゴリズム）
【図１】
2020184881.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月25日(2020.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムであって、
現状の電力需給状態と、複数種類の発電装置を含む複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、
取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値からの乖離に応じた前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の台数に応じて設定可能な優先順位の制御ブロックを含む統合アルゴリズムを用いて実行する制御部と、を備えるエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記統合アルゴリズムは、
現状の前記出力電力の前記計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位の前記制御ブロックに前記対象設備を割り当てることにより、現状の前記電力需給状態に対して減少又は増加させるべき電力量を、複数の前記対象設備にそれぞれ配分するアルゴリズムである請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記制御部は、電力会社からの受電電力が目標電力未満である場合には、
前記計画値に対する充電量の不足度合いが大きい前記蓄電装置から順に、前記目標電力から前記受電電力の減算値以下の受電余力を、前記蓄電装置の充電に配分する請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記受電余力の配分後に余剰電力が残っている場合には、
前記計画値に対する前記出力電力の過剰度合いが大きい前記発電装置又は前記蓄電装置から順に、前記余剰電力を、前記発電装置の発電量の減少又は前記蓄電装置の放電量の減少に配分する請求項３に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記制御部は、電力会社からの受電電力が目標電力以上である場合には、
前記計画値に対する前記出力電力の不足度合いが大きい前記発電装置又は前記蓄電装置から順に、前記電力設備において増加すべき電力を、前記発電装置の発電量の増加又は前記蓄電装置の放電量の増加に配分する請求項２〜４のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記制御部は、現状の前記出力電力を更に増加させる余裕がある前記対象設備の出力余力を充電に充当する場合には、
当該出力余力の算出対象に前記発電装置を含め、当該出力余力の算出対象から前記蓄電装置を除外する請求項５に記載のエネルギー管理システム。
【請求項７】
前記制御部は、現状の前記出力電力を更に増加させる余裕がある前記対象設備の出力余力を充電に充当する場合には、
当該出力余力の算出対象に前記発電装置と前記運転計画による指令が放電である前記蓄電装置とを含め、前記蓄電装置の出力余力については、前記計画値で指定された放電量を上限とする請求項５に記載のエネルギー管理システム。
【請求項８】
運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、
現状の電力需給状態と、複数種類の発電装置を含む複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、
取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値からの乖離に応じた前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の台数に応じて設定可能な優先順位の制御ブロックを含む統合アルゴリズムを用いて実行する制御部として機能させるコンピュータプログラム。
【請求項９】
運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理方法であって、
現状の電力需給状態と、複数種類の発電装置を含む複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得するステップと、
取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値からの乖離に応じた前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の台数に応じて設定可能な優先順位の制御ブロックを含む統合アルゴリズムを用いて実行するステップと、を含むエネルギー管理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）  本発明の実施形態に係るシステムは、運転計画に基づいて電力需給を管理するエネルギー管理システムであって、現状の電力需給状態と、複数種類の発電装置を含む複数の装置である対象設備を含む電力設備についての出力電力とを取得する取得部と、取得した現状の前記電力需給状態及び前記出力電力に基づいて、前記運転計画の計画値からの乖離に応じた前記対象設備の出力指令値を算出する処理を、前記対象設備の台数に応じて設定可能な優先順位の制御ブロックを含む統合アルゴリズムを用いて実行する制御部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本実施形態のエネルギー管理システムによれば、制御部が、対象設備の出力指令値を算出する処理を、対象設備の台数に応じて設定可能な優先順位の制御ブロックを含む統合アルゴリズムを用いて実行するので、対象設備の種別に関係なく運転計画との乖離を適切に調整することができる。
従って、電力設備に採用する対象設備の種別が変更されても、従来の制御技術のように、特化したアルゴリズムを考案し直す必要がなく、対象設備の種別の変更に対して簡便かつ柔軟に対応することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（２）  本実施形態のエネルギー管理システムにおいて、前記統合アルゴリズムは、例えば、現状の前記出力電力の前記計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位の前記制御ブロックに前記対象設備を割り当てることにより、現状の前記電力需給状態に対して減少又は増加させるべき電力を、複数の前記対象設備にそれぞれ配分するアルゴリズムを採用することができる。
このアルゴリズムを採用すれば、計画値からの外れ度合いに応じて動的に決定される優先順位の制御ブロックに対象設備を割り当てるので、長期的な視点の運転計画とできるだけ両立した制御を実行することができる。