(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧線を介して上位変電機器に接続された大口需要家ならびに下位変電機器と、低圧線を介して前記下位変電機器に接続された需要家を含む電力系統に適用され、前記需要家との間に通信手段を配置して需要家内機器の稼働時間の変更要請情報を出力する機能を備えた電力系統の負荷平準化システムにおいて、
将来の日の電力需要を時間帯ごとに、少なくとも下位変電機器並びに上位変電機器について、調整可能な需要と調整不可能な需要に分けて求める電力需要予測部、
該電力需要予測部からの上位変電機器の電力需要について、最大電力需要以内の電力需要目標を定め、該電力需要目標を超える需要を他の時間帯に分散シフトするとともに、電力需要目標を超える需要を前記下位変電機器に配分する第１の負荷平準化処理部、
前記電力需要予測部からの下位変電機器の電力需要を前記第１の負荷平準化処理部で配分された電力需要で修正し、修正後の最大電力需要を所定量減少させて新目標を定め、減少させた需要を最小需要時間帯にシフトしたときの当該時間帯における前記上位変電機器の電力需要が、前記電力需要目標を超過しない範囲であることを確認しながら修正を繰り返す第２の負荷平準化処理部、
該第２の負荷平準化処理部で決定した時間帯ごとの電力需要を前記需要家内機器ごとに配分し、通信手段を介して需要家内機器の使用時間帯を制御する出力部
を備えることを特徴とする電力系統の負荷平準化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力系統の負荷平準化システムにおいて、
前記電力需要目標は調整不可能な需要の最大値に応じて設定することを特徴とする電力系統の負荷平準化システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力系統の負荷平準化システムにおいて、
第２の負荷平準化処理部における減少させた需要をシフトさせる最小需要時間帯は、第１負荷平準化処理部における電力需要目標に定めた時間帯以外の時間帯とすることを特徴とする電力系統の負荷平準化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の負荷を平準化して電力系統の安定化を図るシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において、これまでのペースでオール電化住宅が更に増加すると、負荷の増大により配電設備（変電所変圧器や柱上変圧器など）を大型タイプに置き換える必要がある。しかしそのためのコストは電力事業者には大きな負担であるため、設備コストの抑制という課題が生じてくる。設備コストを抑制するには、負荷ピークを従来並に抑えればよい。
【０００３】
負荷ピークを従来並に抑えるために有効な技術の一つとして、特許文献１に記載のデマンドサイドマネジメント技術がある。この技術は、電力系統において、翌日など将来に負荷集中が見込まれる時間帯が存在する場合に、電力事業者から需要家へエネルギー利用量の削減を要請する。そして、要請に応えて他の時間帯にエネルギー利用を移した需要家には、見返りとして電力料金の割引を受けられるなどのインセンティブを付与するというものである。
【０００４】
その特徴は、需要家へ要請するエネルギー利用量削減の要請内容が、機器別・時間帯別の情報である点である。つまり、「明日の食器洗浄機の運転時間を１０時〜１１時に変更すると、電力単価を割安の＊円にします」という内容である。このように要請内容を具体化することにより、需要家が要請に対して応え易く、結果として電力系統の負荷集中状態を高い期待値でピークシフトできるという効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３４５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、設備コストの低減を図るには、配電系統各所で負荷ピークを低減するよう、各所で連係した負荷平準化が必要であるが、特許文献１に記載の技術は、各所で連係しない負荷平準化である点が問題である。
【０００７】
すなわち、従来技術を用いて柱上変圧器レベルで負荷平準化する場合を考えると、例えば住宅地域の柱上変圧器には住宅が多く接続されている。このため、日負荷曲線は、朝と夕方以降の時間帯に負荷が大きくなる「ふたコブ型」となるのが一般的である。したがって、柱上変圧器の負荷を平準化すると、ふたコブの山の部分が深夜や昼間などの時間帯にシフトされることとなる。
【０００８】
ところで、配電変電所は、広範囲の地域に給電しており、配電系統内には住宅地ばかりでなく、大型商店や工場などの大口需要家も接続されている。これらの大口需要家の日負荷曲線は、深夜早朝が低く昼間が高い「ひとコブ型」の形をするのが一般的である。
【０００９】
したがって、住宅地域の柱上変圧器の負荷平準化により負荷を昼間へシフトすると、商業地域や工業地域などの大口需要家の昼間負荷へ上積みすることとなり、配電変電所では必ずしも負荷ピークが低減されるとは限らない。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、配電変電所単位及び柱上変圧器単位での双方の負荷平準化を図ることのできる電力系統の負荷平準化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的達成のために本発明は、高圧線を介して上位変電機器に接続された大口需要家ならびに下位変電機器と、低圧線を介して前記下位変電機器に接続された需要家を含む電力系統に適用され、需要家との間に通信手段を配置して需要家内機器の稼働時間の変更要請情報を出力する機能を備えた電力系統の負荷平準化システムにおいて、少なくとも上位変電機器と下位変電機器の電力需要を予測する予測機能を有し、上位変電機器と下位変電機器の双方の電力需要の最大値を低減可能とする、需要家内機器の稼働時間の変更要請情報を出力する機能を有する。
【００１２】
また、本発明は、将来の日の電力需要を時間帯ごとに、少なくとも下位変電機器並びに上位変電機器について、調整可能な需要と調整不可能な需要に分けて求める電力需要予測部、電力需要予測部からの上位変電機器の電力需要について、最大電力需要以内の電力需要目標を定め、電力需要目標を超える需要を他の時間帯に分散シフトするとともに、電力需要目標を超える需要を下位変電機器に配分する第１の負荷平準化処理部、電力需要予測部からの下位変電機器の電力需要を第１の負荷平準化処理部で配分された電力需要で修正し、修正後の最大電力需要を所定量減少させて新目標を定め、減少させた需要を最小需要時間帯にシフトしたときの当該時間帯における上位変電機器の電力需要が、電力需要目標を超過しない範囲であることを確認しながら修正を繰り返す第２の負荷平準化処理部、第２の負荷平準化処理部で決定した時間帯ごとの電力需要を需要家内機器ごとに配分し、通信手段を介して需要家内機器の使用時間帯を制御する出力部
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、電力需要目標は調整不可能な需要の最大値に応じて設定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、第２の負荷平準化処理部における減少させた需要をシフトさせる最小需要時間帯は、第１の負荷平準化処理部における電力需要目標に定めた時間帯以外の時間帯とすることを特徴とする。
【００１５】
また、需要家内機器は、例えば電気給湯器や空調機、蓄電池などが考えられる。
【発明の効果】
【００１６】
オール電化の進展により配電設備に加わる負荷ピークが増大する状況においても各所の配電設備の負荷ピークを低減可能で、既存設備を長期間利用可能となることから、設備交換コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電力系統の負荷平準化システムの構成例を示す図。
【図２】負荷平準化装置の機能ブロック図。
【図３】上位変電機器需要演算部Ｓ２０４による合算予測結果パターンＰ１（上位変電機器１０９の負荷平準化前）の具体的事例を示す図。
【図４】上位変電機器負荷平準化部Ｓ２０５による負荷平準化処理後の電力需要パターンＰ２を示す図。
【図５】上位変電機器電力需要調整量演算部Ｓ２０６の演算結果を示す図。
【図６】電力需要調整力ＤＢ２１５の内容の一例を示す図。
【図７】下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の出力結果を示す図。
【図８】上位変電機器１０９側で定まる電力需要調整量をそのままに反映した後の下位側の電力需要を示す図。
【図９】下位変電機器負荷平準化部Ｓ２１０の処理内容を示すフローチャート。
【図１０】下位変電機器の負荷平準化における目標値の設定方法および負荷平準化の手順の説明図。
【図１１】上位変電機器での電力需要の時間シフト状況を説明する図。
【図１２】最終調整後の下位変電機器の電力需要を示す図。
【図１３】最終調整後の上位変電機器の電力需要を示す図。
【図１４】ある下位変電機器ＩＤの下位変電機器の電力需要調整量を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、請求項１に記載された発明に係る電力系統の負荷平準化システムの構成図の例である。
【００２０】
請求項１に記載された発明では、その前提部分に電力系統側の部分が主体に記載されており、この部分は具体的には以下のように構成される。図１において、１０９は例えば配電変圧器を含む配電変電所であり、高圧送電線１０８、柱上変圧器１０６、低圧送電線１０５を介して需要家１０１に給電する。また、柱上変圧器１０６、低圧送電線１０５を介することなく、高圧送電線１０８から直接大口需要家１１０に給電する。また、低圧送電線１０５には蓄電池１０７が接続されていても良い。
【００２１】
この構成において、配電変圧器を含む配電変電所１０９を上位変電機器とすると、柱上変圧器１０６を下位変電機器ということができる。なお、送電線１０５を低圧線、送電線１０８を高圧線と呼ぶことにする。また、図示並びに以下の説明においては下位変電機器１０６が３台で構成された電力系統を例にとって説明する。
【００２２】
本実施例では、需要家１０１、大口需要家１１０および蓄電池１０７は、通信手段１１１を介して負荷平準化装置１１２に接続されている。また、需要家１０１、大口需要家１１０および蓄電池１０７内には、通信手段１１１に接続された負荷制御手段１２０が設置されている。負荷制御手段１２０には、通信装置１０４と機器設定装置１０３が備えられている。
【００２３】
需要家１０１について負荷制御手段１２０を図示している。ここで通信装置１０４は通信手段１１１を介して負荷平準化装置１１２に接続され、負荷平準化装置１１２から送られる情報を受信し、その内容を機器設定装置１０３へ伝達する。機器設定装置１０３は、負荷平準化装置１１２から送られる情報に応じて機器１０２を遠隔で設定し、また機器１０２の設定内容を住人に通知する機能を持つ。同じ機能の負荷制御手段１２０は、大口需要家１１０および蓄電池１０７にも備えられている。なお、図示並びに以下の説明においては、需要家１０１内に設置される機器１０２は３台で構成されるものとする。
【００２４】
以上の構成を通じて、負荷平準化装置１１２からの指令に応じて需要家１０１、大口需要家１１０および蓄電池１０７内の機器１０２のオンオフなどを直接的に、または人等を介して間接的に制御することが可能であり、結果として下位変電機器１０６の負荷、あるいは上位変電機器１０９の負荷を時間帯別に調整することができる。
【００２５】
また蓄電池１０７も、これらの機器１０２に該当するものとして負荷平準化装置１１２からの制御の対象として適用可能である。ここで言うところの蓄電池は、状態管理機能や充放電制御機能を含み、充放電の時期や量が制御可能なものである。蓄電池１０７は、例えば電気自動車の充電装置に設置された蓄電池であり、電力変換装置を介して充放電量が制御される。
【００２６】
本発明の場合に、蓄電池１０７を含むこれらの機器１０２は、負荷平準化装置１１２側からみると、指令に応じて負荷量を調整可能な機器であり、負荷調整可能機器と呼ぶのがふさわしい。なお、以下の説明では特に必要がない限り、蓄電池１０７も含めて単に機器１０２と呼ぶことにする。
【００２７】
請求項１に記載された発明の構成のうち、前提部分は例えば以上のように「高圧線１０８を介して上位変電機器１０９に接続された大口需要家１１０ならびに下位変電機器１０６と、低圧線１０５を介して前記下位変電機器１０６に接続された需要家１０１を含む電力系統に適用され、前記需要家１０１との間に通信手段１１１を配置して需要家内機器の稼働時間の変更要請情報を出力する機能を備える」ように構成される。
【００２８】
これに対し、請求項１に記載された発明の構成のうち、特徴部分は負荷平準化装置１１２として、計算機などを用いてソフト的に実現される。具体的には図１の負荷平準化装置１１２において、少なくとも上位変電機器１０９と下位変電機器１０６の電力需要を予測する予測機能（Ｓ１００）、上位変電機器１０９と下位変電機器１０６の双方の電力需要の最大値を低減可能とする需要家内機器の稼働時間の変更要請情報を算出する演算機能（Ｓ１０００，Ｓ２０００）と、算出した稼働時間の変更要請情報を出力する機能（Ｓ２１３，Ｓ２１４）により構成される。
【００２９】
このように負荷平準化装置１１２は、上位変電機器１０９と下位変電機器１０６の双方の負荷ピークを低減するための、時間帯別の機器設定内容を送信したり、需要家１０１、蓄電池１０７及び大口需要家１１０の電力需要の実績情報を取得したりする。
【００３０】
なお、負荷平準化装置１１２のこれらの機能のより詳細な構成及び動作は、請求項２に記載された発明に係る電力系統の負荷平準化システムの説明の中で行うことにする。続いて、次に、負荷平準化装置１１２について、さらに詳細に説明する。
【実施例２】
【００３１】
図２は、請求項２に記載された発明に係る電力系統の負荷平準化システムの構成図の例である。請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において特徴部分の構成についてより詳細に記述している。つまり、負荷平準化装置１１２について、さらに詳細に説明している。
【００３２】
請求項２に記載された発明のうち、「将来の日の電力需要を時間帯ごとに、少なくとも下位変電機器並びに上位変電機器について、調整可能な需要と調整不可能な需要に分けて求める電力需要予測部」は、実施例２を示す図２において、電力需要実績ＤＢ２０１と、下位変電機器１０６と大口需要家１１０の需要予測を実行する需要予測処理部Ｓ２０２，Ｓ２０３により構成されるＳ１００に相当する。
【００３３】
図２の負荷平準化装置１１２の機能ブロック図で示す負荷平準化装置１１２には、その処理を実行する上で必要な２種類のデータを格納するデータベース（以下単にＤＢという）が準備されている。
【００３４】
第１のＤＢは、電力需要実績ＤＢ２０１であり、需要家１０１（蓄電池も含む）、大口需要家１１０の電力需要の実績情報が格納されている。なお、電力需要情報は、時間シフト可能な機器（例えば契約対象である電気給湯器）の電力需要と、時間シフト不可能な機器（契約対象外の電力機器）の電力需要とに識別可能な形態で記録されているものとする。また、この実績データは、１日の時間帯ごとに記憶され、かつ該当日の天気、温度、季節、曜日などの情報と共に記憶される。
【００３５】
この電力需要実績ＤＢ２０１のデータを用いて、需要予測処理部Ｓ２０２，Ｓ２０３では、それぞれ下位変電機器１０６、大口需要家１１０の需要予測を実行する。従って、この合計が上位変電機器（例えば配電変電所単位）での需要予測ということになる。ただし、下位変電機器１０６の需要予測は、下位変電機器１０６単位に実行されるので、図１図示の例では３組の下位変電機器１０６の需要予測が求められることになる。
【００３６】
このうち下位変電機器需要予測部Ｓ２０２では、電力需要実績ＤＢ２０１に記録された需要家１０１ごとの電力需要の実績情報を元に、下位変電機器１０６の電力需要を予測する。大口需要家需要予測部Ｓ２０３は、電力需要実績ＤＢ２０１に記録された大口需要家１１０の電力需要の実績情報を元に、大口需要家の電力需要を予測する。これらの予測は、電力需要実績ＤＢ２０１に記録された過去データから、予測日の条件に最も近い日の過去データを選択し、さらには予測日に特異の条件を加味して、時間ごとに電力需要を決定したものである。
【００３７】
請求項２に記載された発明のうち、「電力需要予測部からの上位変電機器の電力需要について、最大電力需要以内の電力需要目標を定め、該電力需要目標を超える需要を他の時間帯に分散シフトするとともに、電力需要目標を超える需要を前記下位変電機器に配分する第１の負荷平準化処理部」は、請求項１に示す第１の実施例の「上位変電機器１０９と下位変電機器１０６の双方の電力需要の最大値を低減可能とする需要家内機器の稼働時間の変更要請情報を算出する演算機能（Ｓ１０００，Ｓ２０００）」の一部機能である。
【００３８】
つまり第１の負荷平準化処理部は、演算機能（Ｓ１０００，Ｓ２０００）のうち、上位変電機器の電力需要予測を行う部分（Ｓ１０００）を表している。なお、請求項２に記載された発明のうち、「電力需要予測部からの下位変電機器の電力需要を前記第１の負荷平準化処理部で配分された電力需要で修正し、修正後の最大電力需要を所定量減少させて新目標を定め、減少させた需要を最小需要時間帯にシフトしたときの当該時間帯における前記上位変電機器の電力需要が、前記電力需要目標を超過しない範囲であることを確認しながら修正を繰り返す第２の負荷平準化処理部」は、下位変電機器の電力需要予測を行う部分（Ｓ２０００）を表している。
【００３９】
図２に示す実施例２の以後の処理において演算部（Ｓ１０００，Ｓ２０００）は、これらの予測値を元にした処理を行うが、この順序はまず処理部Ｓ２０４からＳ２０８において上位変電機器側の処理（上位側処理Ｓ１０００）を優先実行し、その後にこの結果を受けて処理部Ｓ２０９からＳ２１１において下位変電機器側の処理（下位側処理Ｓ２０００）を実行する。
【００４０】
上位側処理Ｓ１０００において、まず上位変電機器需要演算部Ｓ２０４では、上位変電機器１０９の電力需要は下位変電機器１０６の電力需要と、大口需要家１１０の電力需要の合算であることから、下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の需要予測結果と、大口需要家需要予測部Ｓ２０３の需要予測結果を合算する。
【００４１】
図３は、この上位変電機器需要演算部Ｓ２０４による合算予測結果パターンＰ１の具体的事例を示している。このパターンは、上位変電機器１０９の負荷平準化前の需要予測値である。予測値は、１日の２４時間を時間単位で求めたものであり、図示の例では２時間間隔での予測値としている。
【００４２】
この上位変電機器１０９として例えば配電変電所の需要予測では、早朝４時から６時までの間に需要の最初のピークがあり、午前に一度需要が低下した後、正午に第２のピークを迎え、夜８時以降に第３のピークが来るような変動を生じる。この需要パターンＰ１で、Ｄ１の部分が負荷調整可能機器１０２による需要（負荷調整可能需要）であり、Ｄ２がそれ以外の需要（調整不可能需要）であるとする。つまり、Ｄ１の部分が時間シフト可能需要であり、Ｄ２が時間シフト不可能需要である。
【００４３】
図１の負荷平準化装置１１２では、係る上位変電機器１０９の需要予測結果を勘案し、これを平準化すべく以下の処理を実行する。負荷平準化装置１１２による処理の結果として最終的には、図４のように平準化することを期待している。図４では、目標値ＰＹより電力需要が大きい早朝部分の需要を、昼間などにシフトして、１日の需要を平準化したい。
【００４４】
上記の最終結果を得るために、まず上位変電機器負荷平準化部Ｓ２０５では、上位変電機器需要演算部Ｓ２０４の演算結果について負荷平準化する。その処理方法を、図３と図４を用いて説明する。図３は上位変電機器１０９の負荷平準化前の電力需要の一例である。電力需要（時間シフト可能需要と時間シフト不可能需要の合計）の最大値をＰＸ、時間シフト不可能な負荷のみの最大値をＰＹとおく。ここで、負荷平準化の目標値を時間シフト不可能な電力需要の最大値（つまりＰＹ）と設定する。このとき、時間シフト可能な負荷のうち、目標値ＰＹより大きな部分がシフト対象となる。図４は上位変電機器１０９の負荷平準化後の図であるが、点線で囲った部分がシフト対象の電力需要である。
【００４５】
上位変電機器負荷平準化部Ｓ２０５では、ＰＸとＰＹの値を上記考えに従って定め、図４の需要パターンを希望パターンとして出力する。以後の処理では、図４を目標として時間シフトを実行するが、目標どおりに実行できる場合ばかりではないので、これはあくまでも希望値である。
【００４６】
ここで、負荷平準化の手法として、「『シフト対象の電力需要のうちの一部を、その時点における電力需要（時間シフト可能と時間シフト不可能の合算）の最も小さな時間帯にシフト』する処理を、シフト対象の電力需要が全て他の時間帯にシフトされるまで繰り返す」ものとする。負荷平準化が希望通りに実行されれば、この結果、図４に示すように上位変電機器１０９の負荷平準化後の電力需要のとおりとなり、電力需要の最大値がＰＸからＰＹへ低下する。
【００４７】
上位変電機器負荷平準化部Ｓ２０５での処理の結果として、図３の負荷平準化前の電力需要と図４の負荷平準化後の電力需要が求められ、次段の処理に送られる。
【００４８】
図２へ戻り、上位変電機器調整量演算部Ｓ２０６では、上位変電機器１０９における負荷平準化のための電力需要の調整量を演算する。演算式は（１）式である。
［数１］
各時間帯の電力需要の調整量＝負荷平準化前の電力需要−負荷平準化後の電力需要
・・式（１）
図５に上位変電機器電力需要調整量演算部Ｓ２０６の演算結果を示す。図５のグラフは負荷平準化前の電力需要（図３）から負荷平準化後の電力需要（図４）を差し引いたものである。縦軸の電力需要調整量が正の領域では、電力需要を増加させることを意味し、電力需要調整量が負の領域では、電力需要を減少させることを意味する。つまり、２時から４時帯の負荷Ｐ２４を１０時−１２時帯に移し、４時から６時帯の負荷Ｐ４６を１８時−２０時帯に移し、６時から８時帯の負荷Ｐ６８を１６時−１８時帯に移すことを示している。
【００４９】
図２へ戻り、上位変電機器調整量配分部Ｓ２０７では、上位変電機器調整量演算部Ｓ２０６にて演算した電力需要を下位変電機器１０６ごとに配分する。つまり、図１の例では下位変電機器１０６が３台で構成されているので、図５の調整量をこの３台で負担するように配分する。
【００５０】
なおここで、本発明の以下の説明の前提として、大口需要家１１０側の負荷平準化は大口需要家１１０独自手法により実施済みであるとする。つまり、図３の時間シフト可能需要Ｄ１は、残された下位変電機器１０６側での時間シフト可能需要Ｄ１であるものとして説明する。
【００５１】
演算した電力需要（図５）の配分方法は、下位変電機器１０６に接続する需要家１０１の電力需要調整力の比率での按分による。ここで電力需要調整力とは、例えば電気給湯器の場合には、そのタンク空き容量などである。つまり、タンク空き容量が３００（Ｌ）のものは、１００（Ｌ）のものに比べて時間シフトしたときの負荷量が大きいので、電力需要調整力が大きいといえる。需要家１０１の電力需要調整力は、需要家ごとに電力需要調整力ＤＢ２１５に記録されている。
【００５２】
図６に電力需要調整力ＤＢ２１５の内容の一例を示す。ここでは、下位変電機器ＩＤ、需要家ＩＤごとに、時間帯、機器ごとの調整力が記録されている。機器の種類は一例として３種類として示した。機器ごとの電力需要調整力の値は、実数でもよいし数段階にランキングした値でもよい。ここでは、数段階にランキングした値をポイントで表示している。
【００５３】
この例では、ＩＤが「０００１」の下位変電機器１０６に、ＩＤが「０００１」から「０００３」の３件の需要家１０３が接続されており、各需要家はそれぞれ３台の機器を備えているとする。そして、０−２時までの間では、需要家「０００１」の３台の機器の電力需要調整力は例えば、５，２，１（ポイント）である。以下同様に、同時間帯の需要家「０００２」の３台の機器の電力需要調整力は、３，４，２（ポイント）、同時間帯の需要家「０００３」の３台の機器の電力需要調整力は、２，１，５（ポイント）である。
【００５４】
ここでは、ＩＤが「０００１」の下位変電機器１０６の合計の電力需要調整力は２５（ポイント）であったとする。同様に上位変電機器１０１に接続された他の下位変電機器ＩＤ「０００２」、「０００３」の合計の電力需要調整力がそれぞれ２０、３０であったとする。
【００５５】
ここで、ＩＤが「０００１」の下位変電機器１０６の電力需要調整力を演算するには、電力需要調整力ＤＢ２１５内を下位変電機器ＩＤ「０００１」でフィルタリングし、機器１と機器２と機器３の調整力を合計して求める。同様にして下位変電機器ＩＤ「０００２」、「０００３」についても電力需要調整力２０、３０を得る。
【００５６】
この条件での、ある時間帯の上位変電機器１０１の電力需要調整力が１００の場合、下位変電機器の電力需要調整量の割り当ては、順に
下位変電機器ＩＤ「０００１」の電力需要調整量：
１００×｛２５／（２５＋２０＋３０）｝
下位変電機器ＩＤ０００２の電力需要調整量：
１００×｛２０／（２５＋２０＋３０）｝
下位変電機器ＩＤ０００３の電力需要調整量：
１００×｛３０／（２５＋２０＋３０）｝
となる。
【００５７】
図２へ戻り、上位変電機器制約条件生成部Ｓ２０８は、上位変電機器１０９での負荷平準化後の電力需要の最大値を記録する。図４の例では、制約条件は「値ＰＹ」である。
【００５８】
以上の処理Ｓ２０４からＳ２０８までが、上位変電機器１０９側での負荷平準化処理Ｓ１０００であり、請求項２の第１の負荷平準化処理部に相当する処理である。
【００５９】
以上のようにして、請求項２に記載された発明のうち、「電力需要予測部（Ｓ１００）からの上位変電機器１０９の電力需要について、最大電力需要以内の電力需要目標を定め（Ｓ２０４）、該電力需要目標を超える需要を他の時間帯に分散シフト（Ｓ２０６）するとともに、電力需要目標を超える需要を前記下位変電機器に配分Ｓ２０７」する第１の負荷平準化処理部」が機能する。
【００６０】
次にこの演算結果を受けて下位変電機器１０６側での負荷平準化処理Ｓ２０００に入る。これが、請求項２に記載された発明のうち、「電力需要予測部からの下位変電機器の電力需要を前記第１の負荷平準化処理部で配分された電力需要で修正し、修正後の最大電力需要を所定量減少させて新目標を定め、減少させた需要を最小需要時間帯にシフトしたときの当該時間帯における前記上位変電機器の電力需要が、前記電力需要目標を超過しない範囲であることを確認しながら修正を繰り返す第２の負荷平準化処理部」に相当する。
【００６１】
下位変電機器１０６側での負荷平準化処理Ｓ２０００では、上位変電機器調整量配分部Ｓ２０７で求めた下位変電機器単位での電力需要調整量の割り当てと、上位変電機器制約条件生成部２０８からの制約条件「値ＰＹ」と、下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の出力結果と、電力需要調整力ＤＢ２１５からのデータを使用する。
【００６２】
まず下位変電機器調整量反映部Ｓ２０９では、下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の出力結果（図７）に、上位変電機器調整量配分２０７で割り当てられた電力需要調整量を反映させ、図８の需要パターンＰ４を得る。
【００６３】
まず図７は、下位変電機器１０６の電力需要の一例である。つまり、下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の出力結果として、図１に３台存在する下位変電機器１０６の特定の１台１０６Ａに対する電力需要の一例である。この電力需要パターンＰ３では、住宅地での下位変電機器１０６における電力需要の特徴である夜間、早朝に需要が高く、昼間少ないという傾向が良く現れている。
【００６４】
この図７は、上位変電機器１０９側での負荷平準化処理から要求される電力需要調整量を反映する前の電力需要であり、下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の出力結果である。ここで、図７のこの特定の下位変電機器１０６Ａの電力需要の最大値をＰＭと表す。
【００６５】
これに対し、図８は上位変電機器１０９側で定まる電力需要調整量を、何ら加工することなく、そのままに受け入れて反映した後の下位側の電力需要である。つまり、図３の電力需要の最大値ＰＸが、図８の電力需要の最大値ＰＭに対応するものとして、電力需要の時間シフト量を反映したものである。ここでの電力需要の時間シフト量は、２時から４時帯の負荷Ｐ２４Ａを１０時−１２時帯に移し、４時から６時帯の負荷Ｐ４６Ａを１８時−２０時帯に移し、６時から８時帯の負荷Ｐ６８Ａを１６時−１８時帯に移すことを示している。
【００６６】
図８は、図２の下位変電機器調整量反映部２０９による処理により、上位変電機器調整量配分部２０７により演算された当該下位変電機器１０６Ａの電力需要調整量を反映した結果である。このようにして、下位変電機器調整量反映部２０９から、図８の電力需要修正パターンＰ４が得られる。
【００６７】
これによれば、時間帯２時から４時、４時から６時、６時から８時で電力需要が低減され、それぞれ時間帯１０時から１２時、１６時から１８時、１８時から２０時の電力需要が増加されている。係る上位変電機器調整量配分部２０７による電力需要調整量の反映により、下位変電機器１０６の電力需要の最大値がＰＭからＰＮへ低減される。
【００６８】
然るに、この反映結果は明らかに不十分である。時間シフト後の各時間帯の需要を見ると、明らかにより多くの需要シフトを受け入れ可能であるが、単純に受け入れたのでは図８に図示のような結果となることから、本発明ではより最適な反映を模索する。
【００６９】
そのために、本発明では更に下位変電機器負荷平準化部Ｓ２１０において、上位変電機器１０９の制約条件を反映して下位変電機器１０６Ａの負荷を平準化する。つまり、図８のパターンＰ４を更に平準化する。図１０は、図８のパターンＰ４の表示の一部を変更したものであり、調整した需要Ｐ２４Ａ、Ｐ４６Ａ、Ｐ６８Ａの部分の表記が変更されている。
【００７０】
下位変電機器負荷平準化部Ｓ２１０の処理では、図８のパターンＰ４からさらに点線で囲った部分の時間シフトを実行する。そのためのフローチャートを図９に示す。
【００７１】
図９ではまず、ステップＳ７０１にて、制約条件を取得する。これまでの例に従うと、制約条件は図４に示すとおり、上位変電機器１０９の負荷平準化後の最大値である目標値ＰＹである。なお負荷平準化の目標値ＰＹは、時間シフト不可能な電力需要の最大値として設定したものである。
【００７２】
次に、ステップＳ７０２では、下位変電機器１０６のＩＤでループする。具体的には、ＩＤ「０００１」→ＩＤ「０００２」→ＩＤ「０００３」→ＩＤ「０００１」と順に処理し、ひととおり処理した後に再びＩＤ０００１から順に処理する。
【００７３】
ステップＳ７０３では、下位変電機器１０６のＩＤごとに処理実行回数を０から順にカウントする。
【００７４】
ステップＳ７０４では、下位変電機器１０６Ａにおける負荷平準化の目標値を設定する。下位変電機器１０６Ａにおける負荷平準化の目標値の設定方法について、図１０を用いて説明する。図１０は、下位変電機器１０６Ａの負荷平準化における目標値の設定方法および、下位変電機器と上位変電機器の負荷平準化の手順の説明図である。
【００７５】
なお、ここでは下位変電機器１０６Ａの電力需要の時間シフト状況を図１０に示し、このときの上位変電機器１０９での電力需要の時間シフト状況を図１１に示している。下位変電機器１０６Ａの負荷平準化における目標値の初期値は、例えば、（２）式のように設定する。
［数２］
負荷平準化の目標値＝電力需要の最大値×（１−１０％＊処理回数）・・・（２）
この考えを図１０で説明すると、現在の電力需要の最大値は、２時から８時までの値であるＰＮであるが、これの１０％を順次時間シフトしようとするものである。図１０では、１回目と２回目と３回目の目標値が点線表示されている。
【００７６】
ステップＳ７０５では、シフト先時間帯を設定する。シフト先の時間帯は、下位変電機器１０６Ａの電力需要（図１０）において、電力需要が最も小さな時間帯とする。つまり、時間帯１２時から１４時が選択される。
【００７７】
ステップＳ７０６では、部分負荷平準化処理、つまり、軽微な負荷平準化処理（１０％の時間シフト）を試みる。つまり、（２）式の新目標値を上回る電力需要分を時間帯１２時から１４時へシフトすることを試みる。
【００７８】
ステップＳ７０７は、上位変電機器１０９の電力需要が制約値ＰＹを上回るかどうかの判定機能である。この判定により、下位変電機器１０６Ａで電力需要を時間帯１２時から１４時にシフトする場合には、上位変電機器１０９の電力需要が制約地ＰＹを上回るため、フローチャートの「ｙｅｓ」へ進む。
【００７９】
そしてステップＳ７０８にて、シフト先時間帯を再設定する。つまり、下位変電機器１０６Ａの電力需要が次に小さな時間帯を選択する。図１０では、時間帯１２時から１４時の次に電力需要が小さい時間帯は１４時から１６時である。そこで、再び部分負荷平準化処理ステップＳ７０６を試みる。その結果、ステップＳ７０７にて、上位変電機器の電力需要が制約値を上回らないため、「Ｎｏ」へ進む。
【００８０】
ステップＳ７０９は終了条件を満たすかの判定である。終了条件は以下のいずれか（ＯＲ条件）である。
１．全ての下位変電機器１０６の全てのシフト対象の電力需要が別の時間帯へシフトされた。
２．上位変電機器の電力需要が制約値以下となる、下位変電機器のシフト対象の電力需要のシフト先の時間帯が存在しない。
【００８１】
上記の終了条件が満たされたときには「Ｙｅｓ」へ進み、処理終了となる。一方、終了条件が満たされない場合には「Ｎｏ」へ進み、次の下位変電機器ＩＤにて再び処理を繰り返す。以上の処理により、最終的に図１２、図１３に示す電力需要のパターンとなる。図１２は下位変電機器の電力需要であり、図１３は上位変電機器の電力需要である。下位変電機器１０６Ａの電力需要の最大値は、初期状態のＰＭからＰＯへ低減され、上位変電機器１０９の電力需要の最大値は初期状態のＰＸからＰＹへ低減される。
【００８２】
図２へ戻り、下位変電機器調整量配分部Ｓ２１１では、下位変電機器１０６Ａの電力需要調整量を需要家毎に配分する。図１４は、ある下位変電機器ＩＤの下位変電機器の電力需要調整量である。値は、初期状態である下位変電機器需要予測部Ｓ２０２の出力結果（図７）と、下位変電機器１０６Ａの負荷平準化後の電力需要（図１２）の差分である。なお、電力需要調整量が正の領域は電力需要の増加を意味し、電力需要調整量が負の領域は電力需要の減少を意味する。
【００８３】
下位変電機器調整量配分部Ｓ２１１では、図１４に示す時間帯ごとの電力需要調整量を需要家毎に配分する。その方法は、電力需要調整力ＤＢ２１５を参照し、注目する下位変電機器ＩＤでフィルタリングしたレコードについて、需要家毎に調整力を加算し、その大きさの割合で按分する。
【００８４】
仮に、ある時間帯の電力需要調整量が１０で、需要家の電力需要の調整力がＩＤ「０００１」，「０００２」，「０００３」でそれぞれ５，３，２の場合には、各需要家への電力需要調整力の割合は、
需要家ＩＤ０００１の電力需要調整量：
１０×｛５／（５＋３＋２）｝
需要家ＩＤ０００２の電力需要調整量：
１０×｛３／（５＋３＋２）｝
需要家ＩＤ０００３の電力需要調整量：
１０×｛２／（５＋３＋２）｝
となる。
【００８５】
以上の処理Ｓ２０９からＳ２１１までが、下位変電機器１０６側での負荷平準化処理Ｓ２０００であり、請求項２の第２の負荷平準化処理部に相当する処理である。
【００８６】
以上のようにして、請求項２に記載された発明のうち、「電力需要予測部（Ｓ１００）からの下位変電機器１０６の電力需要を前記第１の負荷平準化処理部（Ｓ１０００）で配分された電力需要で修正し、修正後の最大電力需要を所定量減少させて新目標を定め、減少させた需要を最小需要時間帯にシフトしたときの当該時間帯における前記上位変電機器の電力需要が、前記電力需要目標を超過しない範囲であることを確認しながら修正を繰り返す（Ｓ２１１）第２の負荷平準化処理部（Ｓ２０００）」が機能する。
【００８７】
最後に、請求項２に記載された発明のうち、「該第２の負荷平準化処理部で決定した時間帯ごとの電力需要を前記需要家内機器ごとに配分し、通信手段を介して需要家内機器の使用時間帯を制御する出力部」が、実行される。
【００８８】
この機能は、図２において、通信装置２１４が、需要家１０１の通信装置１０４または蓄電池１０７へ電力需要調整量情報を送信することで達成される。具体的には、需要家１０１の通信装置１０４へ情報送信する場合は、需要家ＩＤごとの電力需要調整量を算出する。一方、蓄電池１０７へ情報送信する場合は、図１４に示す時間帯ごとの電力需要調整量そのものの値を送信する。
【００８９】
図２へ戻り、負荷調整効果判定部２１２は、負荷平準化によるピークカット効果を算出する。ここではピークカット効果を（３）式、（４）式で求める。
［数３］
上位変電機器のピークカット効果＝（ＰＸ−ＰＹ）／ＰＸ  ・・・式（３）
［数４］
下位変電機器のピークカット効果＝（ＰＭ−ＰＯ）／ＰＭ  ・・・式（４）
なお、ＰＸ、ＰＹ、ＰＭ、ＰＯはこれまで扱ってきた変数と同様の意味である。
【００９０】
出力部２０３では、ピークカット効果や、ピークカット効果が所定の閾値より小さい場合にその旨をシステムの運営へ通知する。
【００９１】
以上述べたようにして、請求項２に記載された発明の電力系統の負荷平準化システムが機能し、初期の効果を達成する。
【００９２】
なお、実施例２の説明の中で、「電力需要目標は調整不可能な需要の最大値に応じて設定する」ことが、請求項３に記載された発明としてあげられる。また、「第２の負荷平準化処理部における減少させた需要をシフトさせる最小需要時間帯は、第１の負荷平準化処理部における電力需要目標に定めた時間帯以外の時間帯とする」ことが、請求項４に記載された発明としてあげられる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１：需要家
１０２：機器
１０３：機器設定装置
１０４：通信装置
１０５：送電線（低圧線）
１０６：下位変電機器
１０７：蓄電池
１０８：送電線（高圧線）
１０９：上位変電機器
１１０：大口需要家
１１１：通信手段
１１２：負荷平準化装置
２０１：電力需要実績ＤＢ
Ｓ２０２：下位変電機器需要予測部
Ｓ２０３：大口需要家需要予測部
Ｓ２０４：上位変電機器需要演算部
Ｓ２０５：上位変電機器負荷平準化部
Ｓ２０６：上位変電機器調整量演算部
Ｓ２０７：上位変電機器調整量配分部
Ｓ２０８：上位変電機器制約条件生成部
Ｓ２０９：下位変電機器調整量反映部
Ｓ２１０：下位変電機器負荷平準化装置
Ｓ２１１：下位変電機器調整量配分部
Ｓ２１２：負荷調整効果判定部
Ｓ２１３：出力部
Ｓ２１４：通信装置
２１５：電力需要調整力ＤＢ
【図１】
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【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】
0005457407.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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