(57)【要約】【課題】送配電設備の送配電容量が飽和する場合においても充放電計画をより最適化すること。【解決手段】電力の供給および需要の情報に基づき、蓄電設備における最適な充電量、充電タイミング、放電量、および放電タイミングを所定の目的変数で導出する充放電計画最適化計算を実行する充放電計画装置であって、制御部は、電力の供給および需要の範囲を細分化して複数の地域を設定し、地域ごとに実行する充放電計画最適化計算において、変動型再生エネルギー設備容量が所定割合以下の場合、または変動型再生エネルギー設備容量が所定割合より大きく、かつ蓄電設備の蓄電可能容量が所定値以上の場合、ピークカット最大化を目的変数とし、変動型再生エネルギー設備容量が所定割合より大きく、かつ蓄電設備の蓄電可能容量が所定値未満の場合、またはピークカット最大化を目的変数とした充放電計画で送配電容量が飽和する場合、限界費用最小化を目的変数とする。【選択図】図３
2020135147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給に関する情報および需要に関する情報の入力に基づいて、前記電力を蓄電可能な蓄電設備における最適な充電量および充電タイミングならびに放電量および放電タイミングを、所定の目的変数において導出する充放電計画最適化計算を実行する制御部を備えた充放電計画装置であって、
前記制御部は、
前記電力の供給および前記電力の需要の範囲を細分化した複数の地域を設定し、
前記地域ごとに実行する前記充放電計画最適化計算において、
前記電力の供給に関する情報に含まれる変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合以下の場合、または前記変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合より大きく、かつ前記蓄電設備の蓄電可能容量が所定値以上の場合、ピークカット最大化を前記目的変数とし、
前記変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合より大きく、かつ前記蓄電設備の蓄電可能容量が所定値未満の場合、または前記ピークカット最大化を前記目的変数として実行した前記充放電計画最適化計算により得られた充放電計画で送配電容量が飽和する場合、限界費用最小化を前記目的変数とする
ことを特徴とする充放電計画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電計画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の蓄電装置それぞれの蓄電容量および充放電能力に応じた計画を設定するために、複数の需要家それぞれの時間ごとの電力需要量と、複数の需要家の少なくとも一部に設置された複数の蓄電装置それぞれの、蓄電能力、蓄電量、および放電能力を含む蓄電情報を取得し、電力需要量および蓄電情報に基づいて、複数の蓄電装置それぞれに対する充放電計画を生成する処理が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−０２３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術においては、異なる充放電計画に対応した充放電計画の最適化の計算が困難であり、充放電計画の最適化をより向上させる技術が望まれていた。そこで、本発明者は、充放電計画の最適化の計算（以下、充放電計画最適化計算）の目的変数を、集中電源系の年間最大出力を最小、すなわちピークカットを最大にするピークカット最大化と、発電限界費用を最小にする限界費用最小化とに切り替える方法を案出した。
【０００５】
ところが、ピークカット最大化を目的変数として充放電計画最適化計算を実行しても、実際には電力供給会社などの送配電設備における送配電容量が飽和してしまう場合があった。この場合、充放電計画最適化計算によって得られた充放電計画の実行が困難になり、充放電計画を最適化した効果が十分に得られない可能性があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、電力供給の状況に応じた充放電計画の最適化計算を適切に切り替えることができ、送配電設備の送配電容量が飽和する場合においても充放電計画を最適化できる充放電計画装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る充放電計画装置は、電力の供給に関する情報および需要に関する情報の入力に基づいて、前記電力を蓄電可能な蓄電設備における最適な充電量および充電タイミングならびに放電量および放電タイミングを、所定の目的変数において導出する充放電計画最適化計算を実行する制御部を備えた充放電計画装置であって、前記制御部は、前記電力の供給および前記電力の需要の範囲を細分化した複数の地域を設定し、前記地域ごとに実行する前記充放電計画最適化計算において、前記電力の供給に関する情報に含まれる変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合以下の場合、または前記変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合より大きく、かつ前記蓄電設備の蓄電可能容量が所定値以上の場合、ピークカット最大化を前記目的変数とし、前記変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合より大きく、かつ前記蓄電設備の蓄電可能容量が所定値未満の場合、または前記ピークカット最大化を前記目的変数として実行した前記充放電計画最適化計算により得られた充放電計画で送配電容量が飽和する場合、限界費用最小化を前記目的変数とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る充放電計画装置によれば、電力を供給する地域を細分化して、それぞれの地域ごとの電力供給の状況に応じた充放電計画の最適化計算を適切に切り替えることができるので、送配電設備の送配電容量が飽和する場合においても充放電計画をより最適化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態による充放電計画装置が適用される充放電計画システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、蓄電容量に対するピークカット最大化および限界費用最小化の効果を説明するためのグラフである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による充放電計画装置により実行される充放電計画の最適化方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００１１】
まず、本発明の実施形態による充放電計画装置を適用可能な充放電計画システムについて説明する。図１は、本実施形態による充放電計画システムを示す。図１に示すように、充放電計画システム１は、ネットワーク１０を介して互いに通信可能な、充放電計画センタ２と、複数の車両３と、少なくとも１つの電力供給会社サーバ４と、少なくとも１つの揚水発電所サーバ５と、少なくとも１つの蓄電池センタ６と、データセンタ７とを有する。
【００１２】
ネットワーク１０は、インターネット回線網や携帯電話回線網などから構成される。ネットワーク１０は、例えば、インターネットなどの公衆通信網であって、例えばＬＡＮ（Local  Area  Network）、ＷＡＮ（Wide  Area  Network）、携帯電話などの電話通信網や公衆回線、ＶＰＮ（Virtual  Private  Network）、および専用線などの一または複数の組み合わせからなる。ネットワーク１０は、有線通信および無線通信が適宜組み合わされている。なお、以下の説明において、充放電計画センタ２と、複数の車両３と、少なくとも１つの電力供給会社サーバ４と、少なくとも１つの揚水発電所サーバ５と、少なくとも１つの蓄電池センタ６と、データセンタ７との相互の間での情報の送受信は、ネットワーク１０を介して行われるが、都度の説明は省略する。
【００１３】
（充放電計画センタ）
本実施形態において、充放電計画装置としての充放電計画センタ２は、制御部２１、記憶部２２、および通信部２３を備える。制御部２１は、発電容量算出部２１１ａ、電力需要予測部２１１ｂ、実質蓄電容量計算部２１１ｃ、充放電計画最適化計算部２１２、地域範囲設定部２１３、送配電容量算出部２１４、および充放電指示部２１５を有する。充放電計画センタ２は、電力の供給に関する情報および電力の需要に関する情報の入力に基づいて、所定の目標変数において最適な充電量および充電タイミングならびに放電量および放電タイミングを導出するサーバである。
【００１４】
充放電計画センタ２は、車両３から送信されたそれぞれの車両３のバッテリ３５の蓄電容量やＳＯＣ（State  Of  Charge）、運転計画情報、および先読み情報などの種々の情報を受信する。充放電計画センタ２は、それぞれの電力供給会社サーバ４から、発電所の定格出力の情報、および過去の電力需要の情報、および送配電容量の情報などの種々の情報を受信する。充放電計画センタ２は、それぞれの揚水発電所サーバ５から、ダムの貯水量の予測情報（貯水量予測情報）を受信する。充放電計画センタ２は、それぞれの蓄電池センタ６から、蓄電池の蓄電量の情報（蓄電量情報）を受信する。充放電計画センタ２は、データセンタ７において記録されているビックデータから、種々の情報を受信可能に構成される。
【００１５】
制御部２１は、具体的に、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）などのプロセッサ、およびＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの主記憶部（いずれも図示せず）を備える。制御部２１は、記憶部２２に記憶されたプログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部などを制御することで、所定の目的に合致した機能を実現できる。
【００１６】
詳細は後述するが、制御部２１は、プログラムの実行によって、電力の供給および電力の需要の範囲を、区分けした複数の地域に細分化して設定し、地域ごとに充放電計画を最適化する計算（以下、充放電計画最適化計算）を実行する。制御部２１は、電力供給会社サーバ４から受信する電力の供給に関する情報に含まれる変動型再生エネルギー設備の設備容量が、電力の総需要に対して所定割合以下の場合、または変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合より大きく、かつ蓄電設備の蓄電可能容量が所定値以上の場合、ピークカット最大化を目的変数として、充放電計画最適化計算を実行する。一方、制御部２１は、変動型再生エネルギー設備の設備容量が所定割合より大きく、かつ蓄電設備の蓄電可能容量が所定値未満の場合、または上述したピークカット最大化を目的変数として実行された充放電計画最適化計算によって得られた充放電計画では送配電容量が飽和する場合、限界費用最小化を目的変数として充放電計画最適化計算を実行する。
【００１７】
本実施形態においては、制御部２１によるプログラムの実行によって、詳細には、発電容量算出部２１１ａ、電力需要予測部２１１ｂ、実質蓄電容量計算部２１１ｃ、充放電計画最適化計算部２１２、地域範囲設定部２１３、送配電容量算出部２１４、および充放電指示部２１５の機能が実行される。
【００１８】
発電容量算出部２１１ａは、入力された電力供給会社が管理する発電所の定格出力の情報に基づいて発電容量を算出し、発電容量の情報を充放電計画最適化計算部２１２に出力する。電力需要予測部２１１ｂは、入力された過去の電力需要の情報に基づいて、電力の総需要の予測を行ったり総需要を確定したりし、電力の総需要の情報を充放電計画最適化計算部２１２に出力する。実質蓄電容量計算部２１１ｃは、実質的に蓄えられると予測されるエネルギー容量（蓄エネルギー容量）が入力されると、実質的な蓄電容量として充放電計画最適化計算部２１２に出力する。ここで、実質的な蓄エネルギー容量とは、揚水発電所におけるダムの貯水量の予測値であったり、複数の車両３に搭載されたバッテリ３５に充電可能と予測される合計の蓄電量であったりする。換言すると、実質的な蓄エネルギー容量とは、天候によるダムの容量や車両３の運転行動を考慮した上で、実質的に電力として使用可能に蓄えられたエネルギーの容量である。
【００１９】
充放電計画最適化計算部２１２は、実質的に蓄電池として機能する、車両３におけるバッテリ３５、揚水発電所サーバ５が管理するそれぞれの揚水発電所、および蓄電池センタ６が管理するそれぞれの蓄電池における充放電計画最適化計算を実行する。本実施形態において、充放電計画最適化計算部２１２は、ピークカット効果または限界費用最小化を目標変数として、最適な充電量および充電タイミングならびに放電量および放電タイミングを計算する。充放電計画最適化計算部２１２は、目標変数に応じて最適化した充放電計画情報を送配電容量算出部２１４および充放電指示部２１５に出力する。
【００２０】
地域範囲設定部２１３は、電力の供給および需要の範囲を複数の地域に細分化して、それぞれの地域を設定する。地域範囲設定部２１３は、設定した複数の地域の情報を充放電計画最適化計算部２１２に出力する。これにより、充放電計画最適化計算部２１２は、地域ごとに充放電計画計算を実行することができる。
【００２１】
送配電容量算出部２１４は、電力供給会社サーバ４の記憶部４２に格納されている送配電容量データベース４２ｃから、通信部４３，２３を介して送配電容量の情報を受信する。送配電容量算出部２１４は、充放電計画最適化計算部２１２から入力された地域ごとの充放電計画から、地域ごとの送配電容量を算出する。送配電容量算出部２１４は、地域ごとに、当該地域の充放電計画において送配電容量が飽和するか否かの判定を行う。なお、ここで、「送配電容量が飽和」とは、充放電計画における充放電量が送配電設備の送配電容量の上限に達する場合のみならず、送配電容量の例えば９５％などの所定割合まで到達する場合も含む。送配電容量算出部２１４は、判定した判定結果を充放電計画最適化計算部２１２に出力する。送配電容量算出部２１４は、所定の地域の充放電計画において送配電容量が飽和する結果を受信した場合、充放電計画最適化計算部２１２は、充放電計画の目的変数をピークカット最小化から限界費用最小化に切り替えて、改めて充放電計画最適化計算を実行する。
【００２２】
充放電指示部２１５は、入力された充放電計画情報を、通信部２３を介して、車両３、揚水発電所サーバ５、および蓄電池センタ６に送信する。充放電計画情報を受信した車両３、揚水発電所サーバ５、および蓄電池センタ６は、受信した充放電計画に基づいた、充電量、充電タイミング、放電量、および放電タイミングで、充放電を実行する。具体的に例えば、電力の需要が増加する時間帯などにおいては、車両３、揚水発電所サーバ５、および蓄電池センタ６において放電が行われ、電力供給会社サーバ４を備えた電力供給会社に供給される。一方、例えば電力の供給が過剰になる時間帯などにおいては、電力供給会社サーバ４を備えた電力供給会社から、車両３、揚水発電所サーバ５、および蓄電池センタ６に電力が供給されて、充電が行われる。
【００２３】
記憶部２２は、物理的には、ＲＡＭ等の揮発性メモリ、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ROM）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ、Hard  Disk  Drive）、およびリムーバブルメディアなどから選ばれた記憶媒体から構成される。なお、リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）メモリ、または、ＣＤ（Compact  Disc）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）、およびＢＤ（Blu-ray（登録商標）  Disc）のようなディスク記録媒体である。また、外部から装着可能なメモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いて記憶部２２を構成してもよい。記憶部２２には、充放電計画センタ２の動作を実行するための、オペレーティングシステム（Operating  System  :ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル、各種データベースなどが記憶可能である。各種プログラムには、本実施形態による充放電計画プログラムも含まれる。これらの各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。記憶部２２には、上述したように、発電容量の情報、予測された電力需要の情報、実質的な蓄エネルギー容量、すなわち実質的な蓄電容量が、検索可能に記憶される。
【００２４】
通信部２３は、例えば、ＬＡＮ（Local  Area  Network）インターフェースボード、無線通信のための無線通信回路である。ＬＡＮインターフェースボードや無線通信回路は、公衆通信網であるインターネットなどのネットワーク１０に接続される。送信部および受信部としての通信部２３は、ネットワーク１０に接続して複数の車両３、電力供給会社サーバ４、揚水発電所サーバ５、蓄電池センタ６、およびデータセンタ７との間で通信を行う。
【００２５】
（車両）
車両３は、制御部３１、通信部３２、駆動部３３、記憶部３４、およびバッテリ３５を備える。制御部３１および記憶部３４はそれぞれ、物理的には上述した制御部２１および記憶部２２と同様である。制御部３１は、記憶部３４に記憶されたプログラムの実行によって、車両３に搭載される各種構成要素の動作を統括的に制御する。送信部および受信部としての通信部３２は、例えば車載通信モジュール（ＤＣＭ：Data  Communication  Module）などからなる。通信部３２は、ネットワーク１０を介した無線通信によって、少なくとも充放電計画センタ２および電力供給会社サーバ４との間で通信を行う、駆動部３３は、車両３の走行に必要な従来公知の駆動部である。具体的には、車両３は、駆動源となる内燃機関であるエンジンや電動機であるモータ、駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達機構、および走行するための駆動輪などを備える。車両３のエンジンは、燃料の燃焼による駆動によって電動機などを用いて発電可能に構成してもよい。発電された電力は充電可能なバッテリに充電される。記憶部３４には、車両３の運転計画情報や先読み情報以外にも、車両識別情報、地図情報、走行履歴情報、および車両情報などの各種情報が、蓄積可能および更新可能に記憶されている。車両３はさらに、入出力部、センサ群、およびＧＰＳ部（いずれも図示せず）などを備える。
【００２６】
バッテリ３５は、車両３を走行させるために必要なエネルギーを貯蔵するための貯蔵部であるとともに、複数、例えば数千台の車両３の集合によって外部に電力を供給可能なバッテリである。本実施形態においてバッテリ３５は、系統電力などの電力を蓄電する蓄電設備の一部として機能させることができる。
【００２７】
（電力供給会社サーバ）
それぞれの電力供給会社サーバ４は、系統電力を外部に供給可能な電力供給会社に設けられるサーバである。電力供給会社サーバ４は、制御部４１、記憶部４２、および通信部４３を有するコンピュータを備える。制御部４１、記憶部４２、および通信部４３はそれぞれ、物理的には上述した制御部２１、記憶部２２、および通信部２３と同様である。記憶部４２は、少なくとも発電所定格データベース４２ａ、電力需要過去データベース４２ｂ、および送配電容量データベース４２ｃを有する。また、電力供給会社サーバ４は、電力を複数の地域（Ａ地域４４ａ、Ｂ地域４４ｂ、…、Ｚ地域４４ｚ）に送配電するように制御する。なお、地域の数は任意の数に設定可能である。地域４４ａ〜４４ｚの具体的な設定については、充放電計画センタ２が実行するのが好ましいが、あらかじめ規定しておいてもよい。それぞれの地域４４ａ〜４４ｚに供給する電力の送配電容量のデータは、送配電容量データベース４２ｃに格納されている。
【００２８】
（揚水発電所）
それぞれの揚水発電所サーバ５は、少なくとも１箇所の揚水発電所を管理するサーバである。揚水発電所は、ダムの水を用いた大容量の電力貯蔵として機能する。換言すると、揚水発電所は、電力を位置エネルギーとして蓄える実質的な蓄電設備として機能する。なお、図示省略したが、揚水発電所サーバ５の構成は、物理的には、電力供給会社サーバ４と同様のコンピュータの構成である。
【００２９】
（蓄電池センタ）
それぞれの蓄電池センタ６は、いずれも蓄電設備として機能する。それぞれの蓄電池センタ６は、少なくとも１台の蓄電手段としてのバッテリ（図示せず）を備え、バッテリの充放電を管理するサーバを備える。なお、図示省略したが、蓄電池センタ６のサーバの構成は、物理的には、電力供給会社サーバ４と同様のコンピュータの構成である。
【００３０】
（データセンタ）
データセンタ７は、ネットワーク１０を介して受信したデータを収集して記憶可能な構成を有する。なお、図示省略したが、データセンタ７は、物理的には、電力供給会社サーバ４と同様のコンピュータの構成である。データセンタ７の記憶部（図示せず）には、それぞれの車両３から供給された、運転計画情報、先読み情報、車両識別情報、地図情報、走行履歴情報、および車両情報などの各種情報が検索可能に格納されている。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態による充放電計画の最適化方法について説明する。まず、一実施形態による充放電計画の最適化方法について説明する前に、理解を容易にするために、本発明者による鋭意検討について説明する。
【００３２】
本発明者は、従来の系統電力における充放電計画をより最適化する方法に関して、検討を行った。本発明者は、従来技術において前提となっている、充放電計画最適化計算の目的変数を所定の１つの目的変数に固定している点に着目した。具体的に例えば、目的変数を、集中電源系年間最大出力を最小、すなわちピークカットを最大にするための最適化（以下、ピークカット最大化）に固定すると、例えば発電限界費用を最小にするための最適化（以下、限界費用最小化）などの他の目的変数は成り行きになってしまう。この場合、充放電計画最適化計算を行っても、最適化の効果は限定的になる。そこで、本発明者は、電力の実際の供給状況に応じて充放電計画の最適化計算は異なるという観点から、ピークカット最大化および限界費用最小化について検討を行った。本発明者は、種々検討を行い、発電量の制御が困難な変動型再生エネルギー設備の容量と、電力を蓄電可能な蓄電設備の蓄エネルギー容量とに着目した。変動型再生エネルギー設備とは、例えば太陽光発電設備や風力発電設備などである。電力を蓄電可能な蓄電設備の蓄エネルギー容量とは、車両３のバッテリ３５、揚水発電所の貯水量、および蓄電池センタ６の蓄電量の合計蓄エネルギー容量（以下、総括して単に蓄電容量や蓄電可能容量という）などである。
【００３３】
本発明者がピークカット最大化および限界費用最小化について検討を行った結果、集中電源系年間最大出力は、電力の総需要に対する変動型再生エネルギー設備容量（ｋＷ）の割合の増加に伴って低減するが、徐々に一定値に漸近することを知見した。すなわち、ピークカットの効果は変動型再生エネルギー設備容量の割合が小さい場合に発現することが分かった。この点から本発明者は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が比較的小さい場合には、ピークカット最大化を目的変数として充放電計画最適化計算を行うことが望ましいことを想到した。また、本発明者は、集中電源系年間最大出力の低減量が蓄電容量の増加に伴って緩やかになることを知見した。すなわち、ピークカットの効果は、蓄電容量の増加に伴って大きくなることが判明した。
【００３４】
一方、発電限界費用（以下、限界費用）は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が増加するほど低下することが判明した。さらに、限界費用は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が比較的大きい場合に、蓄電容量の増加に伴ってより低下していた。そのため、本発明者は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が比較的大きい場合には、限界費用最小化を目的変数として充放電計画最適化計算を行うことが望ましいことを想到した。
【００３５】
以上の鋭意検討から本発明者は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が比較的小さい場合にピークカット最大化を目的変数とし、変動型再生エネルギー設備容量の割合が比較的大きい場合に限界費用最小化を目的変数として、充放電計画最適化計算を実行することを想到した。これにより、蓄電池による電力の蓄電効果をより効果的に享受することができる。ここで発明者はさらに、蓄電設備の蓄電容量に着目して、蓄電容量の大小に応じてピークカット最大化および限界費用最小化の効果がどのように変化するかについて、種々検討を行い、図２に示す結果を知見するに至った。
【００３６】
図２は、蓄電容量（蓄エネルギー容量）に対するピークカット効果および限界費用低減効果を示すグラフである。なお、ピークカットと限界費用とは単位が異なることから、図２においては、ピークカット効果を設備投資費用に換算して同一指標としてグラフ化している。図２から、限界費用低減効果は蓄電可能容量の増加に伴って、比較的早い段階で効果が限定的になっているのに対し、ピークカット効果は蓄電可能容量の増加に伴って、比較的効果が向上することが分かる。そこで、本発明者はさらに、蓄電可能容量が所定値Ｃth未満の場合に、限界費用最小化を目的変数として充放電計画最適化計算を実行し、蓄電可能容量が所定値Ｃth以上の場合に、ピークカット最大化を目的変数として充放電計画最適化計算を実行することを想到した。すなわち、本発明者は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が所定割合以下の場合、または変動型再生エネルギー設備容量が所定割合より大きい場合であっても蓄電設備の蓄電可能容量が所定値Ｃth以上の場合、ピークカット最大化を目的変数とし、それ以外の場合、限界費用最小化を目的変数とする方法を案出した。
【００３７】
ここで、本発明者はさらに鋭意検討を行い、より高精度に充放電計画の最適化を行うために、電力供給会社が電力を供給する地域に対して、充放電計画を計算する範囲を複数の地域に分割することを想到した。この場合、図１に示すように、それぞれの地域４４ａ〜４４ｚにおいてそれぞれ、充放電計画最適化計算を実行する。ところが、充放電計画を最適化しても、地域４４ａ〜４４ｚの中から送配電容量が飽和してしまう地域が生じたり、全体の送配電容量が飽和する可能性が生じたりする場合があることを知見した。図２に示すように、蓄電容量が大きくなって送配電容量が飽和すると、ピークカット最大化を目的変数として充放電計画を最適化しても、充放電計画に沿った充放電を行うことができず、充放電計画の最適化の効果が得られない（図２中、一点鎖線部）。これに対し、本発明者は、蓄電容量が大きくなっても、限界費用最小化を目的変数とすれば充放電計画の最適化の効果が向上することを知見した（図２中、太実線部）。そこで、本発明者は、ピークカット最大化を目的変数として最適化した充放電計画を導出した結果、送配電容量が飽和する場合には、目的変数を限界費用最小化に切り替えることを想到した。すなわち、本発明者は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が所定割合より大きく、かつ蓄電設備の蓄電容量が所定値未満の場合、またはピークカット最大化を目的変数として実行した充放電計画最適化計算により得られた充放電計画で送配電容量が飽和する場合、限界費用最小化を目的変数とする方法を案出した。
【００３８】
以下に説明する一実施形態は、以上の鋭意検討に基づいて案出されたものである。すなわち、一実施形態による充放電計画の最適化方法においては、電力の需給バランスを最適化する目的変数として、ピークカット最大化と限界費用最小化とを採用する。本実施形態において、充放電計画センタ２の制御部２１は、電力が供給される範囲が分割された地域４４ａ〜４４ｚごとに、変動型再生エネルギー設備容量の需要に対する割合、蓄電設備の蓄電容量、および送配電容量に応じて、ピークカット最大化と限界費用最小化とを切り替えて、充放電計画最適化計算を実行する。制御部２１による充放電計画最適化計算は、例えば数ヶ月ごとや１年ごとの間隔で実行される。図３は、一実施形態による充放電計画装置により実行される充放電計画の最適化方法を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図３に示すように、まず、ステップＳＴ１において、充放電計画センタ２における制御部２１の地域範囲設定部２１３が、電力供給会社から電力が供給される範囲を細分化して複数の地域４４ａ〜４４ｚに分割する。設定された地域４４ａ〜４４ｚの情報は、充放電計画最適化計算部２１２に出力される。設定された地域４４ａ〜４４ｚの情報は、必要に応じて、通信部２３，４３を介して電力供給会社サーバ４に送信される。
【００４０】
次に、ステップＳＴ２に移行して制御部２１の充放電計画最適化計算部２１２は、所定の地域、例えばＡ地域４４ａにおいて、変動型再生エネルギー設備容量（ｋＷ）が所定割合以下であるか否かを判定する。具体的にまず、発電容量算出部２１１ａは、電力供給会社サーバ４からＡ地域４４ａに電力を供給可能な変動型再生エネルギー設備容量を取得して、変動型再生エネルギー設備容量を算出する。発電容量算出部２１１ａは、算出した変動型再生エネルギー設備容量の情報を充放電計画最適化計算部２１２に出力する。一方、電力需要予測部２１１ｂは、電力供給会社サーバ４から、Ａ地域４４ａでの電力の総需要量を取得して電力の総需要を確定したり予測したりする。電力需要予測部２１１ｂは、算出した電力の総需要の情報を、充放電計画最適化計算部２１２に出力する。
【００４１】
充放電計画最適化計算部２１２は、入力された変動型再生エネルギー設備容量および総需要の情報に基づいて、変動型再生エネルギー設備容量の総需要に対する割合を算出する。充放電計画最適化計算部２１２は、変動型再生エネルギー設備容量の割合が所定割合以下であるか否かを判定する。充放電計画最適化計算部２１２が、変動型再生エネルギー設備容量の割合は所定割合以下であると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行する。ステップＳＴ３において充放電計画最適化計算部２１２は、ピークカット最大化を目的変数として、上述した充放電計画最適化計算を行う。ステップＳＴ２，ＳＴ３による充放電計画最適化計算は、Ａ地域４４ａ以外のＢ地域４４ｂ〜Ｚ地域４４ｚにおいても、それぞれ実行される。以上により、充放電計画の最適化の計算が終了する。
【００４２】
一方、充放電計画最適化計算部２１２が、変動型再生エネルギー設備容量の割合が所定割合より大きいと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、ステップＳＴ４に移行する。ステップＳＴ４においては、実質蓄電容量計算部２１１ｃから充放電計画最適化計算部２１２に例えばＡ地域４４ａに電力を供給可能な蓄電設備における蓄電可能容量が入力される。充放電計画最適化計算部２１２は、入力された蓄電可能容量が所定値Ｃth以上であるか否かを判定する。
【００４３】
ステップＳＴ４において充放電計画最適化計算部２１２が、蓄電可能容量は所定値Ｃth以上であると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ５に移行する。ステップＳＴ５においてはステップＳＴ３と同様に、充放電計画最適化計算部２１２は、ピークカット最大化を目的変数として、上述した充放電計画最適化計算を行う。算出された充放電計画の情報は、送配電容量算出部２１４に出力される。ステップＳＴ６に移行して送配電容量算出部２１４は、入力された充放電計画に基づいて、例えばＡ地域４４ａ内の送配電容量の使用率を算出する。送配電容量算出部２１４は、算出したＡ地域４４ａ内の送配電容量の使用率の情報を充放電計画最適化計算部２１２に出力する。
【００４４】
次に、ステップＳＴ７に移行して充放電計画最適化計算部２１２は、入力された送配電容量が飽和しているか否か、具体的には送配電容量の使用率が例えば９５％以上であるか否かを判定する。なお、飽和として判定する使用率については、任意の使用率に設定可能である。充放電計画最適化計算部２１２が、送配電容量は飽和しないと判定した場合（ステップＳＴ７：Ｎｏ）、最適化処理を終了する。ステップＳＴ２，ＳＴ４〜ＳＴ７による充放電計画最適化計算は、Ａ地域４４ａ以外のＢ地域４４ｂ〜Ｚ地域４４ｚにおいても、それぞれ実行される。以上により、充放電計画の最適化の計算が終了する。
【００４５】
ステップＳＴ７において充放電計画最適化計算部２１２が、送配電容量は飽和すると判定した場合（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ８に移行する。ステップＳＴ８において充放電計画最適化計算部２１２は、限界費用最小化を目的変数として、上述した充放電計画最適化計算を行う。ステップＳＴ２，ＳＴ４〜ＳＴ８による充放電計画最適化計算は、Ａ地域４４ａ以外のＢ地域４４ｂ〜Ｚ地域４４ｚにおいても、それぞれ実行される。以上により、充放電計画の最適化の計算が終了する。
【００４６】
他方、ステップＳＴ４において充放電計画最適化計算部２１２が、蓄電可能容量は所定値Ｃth未満であると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、ステップＳＴ８に移行する。ステップＳＴ８において充放電計画最適化計算部２１２は、限界費用最小化を目的変数として、上述した充放電計画最適化計算を行う。ステップＳＴ２，ＳＴ４，ＳＴ８による充放電計画最適化計算は、Ａ地域４４ａ以外のＢ地域４４ｂ〜Ｚ地域４４ｚにおいても、それぞれ実行される。以上により、充放電計画の最適化の計算が終了する。
【００４７】
その後、充放電計画最適化計算部２１２は、ピークカット最大化および限界費用最小化のそれぞれにおいて最適化した充放電計画情報を、充放電指示部２１５に出力する。充放電指示部２１５は、通信部２３を介して、車両３、揚水発電所サーバ５、および蓄電池センタ６に、充放電計画情報を送信する。車両３、揚水発電所サーバ５、および蓄電池センタ６においては、受信した充放電計画情報に基づいて、充放電を実行する。
【００４８】
以上説明した一実施形態によれば、制御部２１は、電力が供給される範囲が分割された地域４４ａ〜４４ｚごとに、変動型再生エネルギー設備容量の需要に対する割合、蓄電設備の蓄電容量、および送配電容量に応じて、ピークカット最大化と限界費用最小化とを切り替えて、充放電計画最適化計算を実行していることにより、電力供給状況によって充放電計画最適化計算の目的変数を切り替えることができるので、充放電計画の最適化の効果をより向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００５０】
例えば、上述した一実施形態においては、変動型再生エネルギー設備容量の割合においては、定格的な割合を採用したが、より高精度には、実質的な割合を採用することも可能である。例えば電力需要が増加する夏においては、同じ変動型再生エネルギー設備容量であっても、変動型再生エネルギー設備容量の実質的な割合は低下する。
【符号の説明】
【００５１】
１  充放電計画システム
２  充放電計画センタ
３  車両
４  電力供給会社サーバ
５  揚水発電所サーバ
６  蓄電池センタ
７  データセンタ
１０  ネットワーク
２１，３１，４１  制御部
２２，３４，４２  記憶部
２３，３２，４３  通信部
４２ａ  発電所定格データベース
４２ｂ  電力需要過去データベース
４２ｃ  送配電容量データベース
４４ａ，４４ｂ，…，４４ｚ  地域
２１１ａ  発電容量算出部
２１１ｂ  電力需要予測部
２１１ｃ  実質蓄電容量計算部
２１２  充放電計画最適化計算部
２１３  地域範囲設定部
２１４  送配電容量算出部
２１５  充放電指示部
【図１】
2020135147.tif 000003
【図２】
2020135147.tif 000004
【図３】
2020135147.tif 000005