(57)【要約】      （修正有）【課題】スマートメータが計測する電力量データを利用して夜間電力の需要電力の平準化システムを提供する。【解決手段】温水器６および一般電気機器５で使用する需要家４における全体の使用電力量を計測し、その電力量データを通信手段９を介して遠隔に送出するスマートメータ７と、前記電力量データを蓄積しておくデータベース１１を備え、電力量データを用いて所定の演算処理を行なう電算機１０とを有する需要電力の平準化システムであって、温水器は、電力制御手段６Ａを有して使用電力量を調整可能に構成されており、電算機は、温水器の使用開始時点から使用終了時点に至る全体の使用電力量から、温水器の使用電力量を差し引いて一般負荷使用電力量を演算して、高負荷使用期間が、夜間時間帯を超えないように、予め設定した設定使用電力量と一般負荷使用電力量との差に応じて高負荷使用電力量を按分して夜間時間帯における全体の使用電力量の平準化を図る。【選択図】図３
2014166113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家に設置された温水器を含む高負荷電気機器および照明負荷を含む一般電気機器で使用する前記需要家における全体の使用電力量を計測するとともに前記使用電力量を表す電力量データを通信手段を介して遠隔に送出するスマートメータと、前記通信手段を介して取り込んだ前記電力量データを蓄積しておくデータベースを備え、前記電力量データを用いて所定の演算処理を行なう電算機とを有する需要電力の平準化システムであって、
前記高負荷電気機器は、使用電力量を調整する電力制御手段を有して前記使用電力量を調整可能に構成されており、
前記電算機は、前記データベースに蓄積された前記電力量データに基づく使用電力量が所定値以上に上昇した時点で前記高負荷電気機器の使用開始時点を検出するとともに、前記使用電力量が所定値以下に下降した時点で前記高負荷電気機器の使用終了時点を検出し、前記使用開始時点から前記使用終了時点に至る高負荷使用期間における前記全体の使用電力量から、前記高負荷電気機器の使用電力量である既知の高負荷使用電力量を差し引いて前記高負荷使用期間における前記一般電気機器で使用する経時的な一般負荷使用電力量を演算して、前記高負荷使用期間が、電力料金が安価に設定された夜間時間帯を超えないように、予め設定した設定使用電力量と前記一般負荷使用電力量との差に応じて前記高負荷使用電力量を経時的に按分して前記夜間時間帯における前記全体の使用電力量の平準化を図るように前記高負荷電気機器を制御することを特徴とする需要電力の平準化システム。
【請求項２】
請求項１に記載する需用電力の平準化システムにおいて、
前記高負荷電気機器は、電力制御手段による制御により複数の電力使用量が段階的に変化するように構成したことを特徴とする需要電力の平準化システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する需用電力の平準化システムにおいて、
前記スマートメータは、所定時間ごとに前記電力量データを送出して前記データベースに蓄積するとともに、
前記電算機は、対応する時間帯において蓄積された前記電力量データを用いて各所定時間ごとに、前記設定使用電力量と前記一般負荷使用電力量との差に応じた前記高負荷使用電力量を按分するものであることを特徴とする需用電力の平準化システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一つに記載する需要電力の平準化システムにおいて、
前記夜間時間帯における前記高負荷電気機器が必要とする高負荷使用電力量を検出する需要検出手段をさらに有するとともに、
前記既知の高負荷使用電力量の代わりに前記需要検出手段が検出した前記高負荷使用電力量を使用することを特徴とする需用電力の平準化システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一つに記載する需要電力の平準化システムにおいて、
前記高負荷電気機器は温水器であり、前記電力制御手段は温水器のヒータを切替える切替スイッチであることを特徴とする需用電力の平準化システム。
【請求項６】
請求項５に記載する需用電力の平準化システムにおいて、
前記需要検出手段は前記温水器内の残湯量および温度のデータに基づき、所定量の所定温度のお湯にするために要する需要電力量を検出するものであることを特徴とする需用電力の平準化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は需要電力の平準化システムに関し、特に安価な夜間電力を利用する夜間負荷である温水器等の高負荷電気機器を備えた需要家における需要電力の平準化を、スマートメータ計量を利用して実現する際に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
電力需要は、一般的に昼間が高く、夜間が低くなる。そこで、電力会社はその発電設備の最大発電能力を低く抑えることが発電コストの低減に寄与する点に鑑み、夜間電力の利用を進める観点から電力料金単価を抑制した夜間電力料金制度を採用している。かかる安価な夜間電力は、主に温水器や電気自動車の充電等に利用されている。
【０００３】
ところが、温水器の夜間時間帯での使用や、電気自動車の夜間時間帯での充電は、夜間時間帯に電気の消費を移すことには繋がっているが、各需要家単位における夜間時間帯の電力需要の平準化には繋がっていない。すなわち、各需要家単位で見た場合、照明等の一般電気機器による一般負荷使用電力量と専ら夜間電力を利用する温水器等の高負荷電気機器による高負荷使用電力量との関係を調整して各需要家毎に夜間使用電力の平準化を図ることは行われていない。
【０００４】
一方、近年、配電系統において、各需要家における電力使用量を計測する電力計量器であるスマートメータの設置が計画されている。かかるスマートメータを利用すれば、スマートメータが計測した電力使用量を表わす電力量データを遠方の監視所等に電力線通信や光通信を利用した通信手段を介して容易に伝送することが可能になる。すなわち、配電系統における電力量データをリアルタイム（実際は所定の時間（例えば３０分）の経過後）で獲得可能である。
【０００５】
そこで、スマートメータが送出するデータを、所期の目的を達成し得るように適宜加工して処理する種々のシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、夜間電力の需要カーブの平準化を図る提案は未だになされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−６０８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、需要家に設置されているスマートメータが計測する電力量データを利用して夜間電力の電力使用量の平準化を実現し得る需要電力の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】
【０００９】
本発明の第１の態様は、
需要家に設置された温水器を含む高負荷電気機器および照明負荷を含む一般電気機器で使用する前記需要家における全体の使用電力量を計測するとともに前記使用電力量を表す電力量データを通信手段を介して遠隔に送出するスマートメータと、前記通信手段を介して取り込んだ前記電力量データを蓄積しておくデータベースを備え、前記電力量データを用いて所定の演算処理を行なう電算機とを有する需要電力の平準化システムであって、
前記高負荷電気機器は、使用電力量を調整する電力制御手段を有して前記使用電力量を調整可能に構成されており、
前記電算機は、前記データベースに蓄積された前記電力量データに基づく使用電力量が所定値以上に上昇した時点で前記高負荷電気機器の使用開始時点を検出するとともに、前記使用電力量が所定値以下に下降した時点で前記高負荷電気機器の使用終了時点を検出し、前記使用開始時点から前記使用終了時点に至る高負荷使用期間における前記全体の使用電力量から、前記高負荷電気機器の使用電力量である既知の高負荷使用電力量を差し引いて前記高負荷使用期間における前記一般電気機器で使用する経時的な一般負荷使用電力量を演算して、前記高負荷使用期間が、電力料金が安価に設定された夜間時間帯を超えないように、予め設定した設定使用電力量と前記一般負荷使用電力量との差に応じて前記高負荷使用電力量を経時的に按分して前記夜間時間帯における前記全体の使用電力量の平準化を図るように前記高負荷電気機器を制御することを特徴とする需要電力の平準化システムにある。
【００１０】
本態様によれば、スマートメータで計測した電力量データに基づく全消費電力量から高負荷電気機器で消費される既知の高負荷使用電力量を差し引いた電力量で、照明等の一般負荷で使用する一般負荷使用電力量を求め、この一般負荷使用電力量に重畳される高負荷使用電力量を時系列的に按分することで電力料金が安価に設定された夜間時間帯における全体の使用電力量の平準化を図るように制御することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載する需用電力の平準化システムにおいて、
前記高負荷電気機器は、電力制御手段による制御により複数の電力使用量が段階的に変化するように構成したことを特徴とする需要電力の平準化システムにある。
【００１２】
本態様によれば、高負荷電気機器における使用電力量を適宜切替えることにより適切な電力の按分を図ることができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、
第１または第２の態様に記載する需用電力の平準化システムにおいて、
前記スマートメータは、所定時間ごとに前記電力量データを送出して前記データベースに蓄積するとともに、
前記電算機は、対応する時間帯において蓄積された前記電力量データを用いて各所定時間ごとに、前記設定使用電力量と前記一般負荷使用電力量との差に応じた前記高負荷使用電力量を按分するものであることを特徴とする需用電力の平準化システムにある。
【００１４】
本態様によれば、離散的な電力量データに基づき所定時間ごとの電力の鞍分量を決定することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様は、
第１〜第３の態様の何れか一つに記載する需要電力の平準化システムにおいて、
前記夜間時間帯における前記高負荷電気機器が必要とする高負荷使用電力量を検出する需要検出手段をさらに有するとともに、
前記既知の高負荷使用電力量の代わりに前記需要検出手段が検出した前記高負荷使用電力量を使用することを特徴とする需用電力の平準化システムにある。
【００１６】
本態様によれば、高負荷電気機器がどの程度の電力量を必要とするかを見極めながら適切な電力の按分を行うことができる。
【００１７】
本発明の第５の態様は、
第１〜第４の態様の何れか一つに記載する需要電力の平準化システムにおいて、
前記高負荷電気機器は温水器であり、前記電力制御手段は温水器のヒータを切替える切替スイッチであることを特徴とする需用電力の平準化システムにある。
【００１８】
本態様によれば、温水器による炊き上げ時の電力を簡易かつ適切に切替制御することができる。
【００１９】
本発明の第６の態様は、
第５の態様に記載する需用電力の平準化システムにおいて、
前記需要検出手段は前記温水器内の残湯量および温度のデータに基づき、所定量の所定温度のお湯にするために要する需要電力量を検出するものであることを特徴とする需用電力の平準化システムにある。
【００２０】
本態様によれば、温水器の残湯量および残湯の温度に基づき所定の温度に炊き上げるまでに必要な電力量を適切に把握して所定の制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スマートメータで計測した電力量データに基づく全消費電力量から高負荷電気機器で消費される既知の高負荷使用電力量を差し引いた電力量で、照明等の一般負荷で使用する一般負荷使用電力量を求め、この一般負荷使用電力量に重畳される高負荷使用電力量を時系列的に按分することで電力料金が安価に設定された夜間時間帯における全体の使用電力量の平準化を図るように制御することができる。
【００２２】
この結果、昼間の電力消費を夜間に向かわせて発電設備の合理的な運用に寄与し得るばかりでなく、各需要家における夜間時間帯の全体の使用電力量の平準化を図ることができるので、さらに合理的な発電設備の運用を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】需用電力の平準化前における、夜間時間帯の高負荷使用電力量と一般負荷使用電力量との時間的な関係を示す特性図である。
【図２】需用電力の平準化後における、夜間時間帯の高負荷使用電力量と一般負荷使用電力量との時間的な関係を示す特性図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る需用電力の平準化システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る需用電力の平準化システムの一部を抽出・拡大して示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１は、需用電力の平準化前における、夜間時間帯の高負荷使用電力量と一般負荷使用電力量との時間的な関係を示す特性図、図２は、需用電力の平準化後における、同様の特性図である。両図において、横軸にはスマートメータ（図１および図２には図示せず。以下、同じ。）により電力量データが取得された時間、縦軸には取得された使用電力量をそれぞれ示している。また、本例では２３：００〜８：００の間が、安価な料金で電力を提供する夜間時間帯Ａとして設定されている。
【００２６】
図１および図２中、照明等の一般電気機器で使用する一般負荷使用電力量Ｂを濃いグレーの領域として、温水器等の高負荷電気機器で使用する高負荷使用電力量Ｃを薄いグレーの領域として示している。本形態におけるスマートメータは、３０分ごとに計測した電力量を電力量データとして送出する。同図は、２２：００〜０：００では１ｋＷｈであった一般負荷使用電力量Ｂが、０：００〜４：００では２ｋＷｈに上昇し、４：００〜８：００で元の１ｋＷｈに戻っていることを示している。この間、２ｋＷｈの高負荷電気機器が２３：００〜６：００の間使用され、この間では一般負荷使用電力量Ｂに高負荷使用電力量Ｃが重畳されている。なお、高負荷電気機器が使用される高負荷使用期間Ｆは、全体の使用電力量が所定値以上（図１では２ｋＷｈ以上）上昇した時点を検出することで高負荷電気機器の使用の開始時点Ｄを、また全体の使用電力量が所定値以上（図１では２ｋＷｈ以上）下降した時点を検出することで高負荷電気機器の使用の終了時点Ｅを検出することができる。したがって、開始時点Ｄから終了時点Ｅに至るまでの時間で高負荷使用期間Ｆを検出することができる。
【００２７】
ここで、図１を参照すれば明らかな通り、６：００〜８：００の時間帯に高負荷使用電力量Ｃを移すことができれば、一般負荷使用電力量Ｂと高負荷使用電力量Ｃとを合わせた全体の使用電力量を平準化できる。かかる知見を具体化したのが本形態であり、その原理を図２に基づき説明する。
【００２８】
図２に示すように、一般負荷使用電力量Ｂに関しては、図１と同様に使用している。また、高負荷電気機器が温水器の場合、容器が空の状態で所定温度の水を入れ、所定の温度にまで炊き上げるのに要する電力量は一定の既知の値である（図１、図２の場合は、１４ｋＷｈ）。そこで、高負荷使用期間Ｆを検出し、この高負荷使用期間Ｆにおける全体の使用電力量から、既知の高負荷使用電力量を差し引くことで、高負荷使用期間Ｆにおける一般負荷使用電力量Ｂが求まる。かくして一般負荷使用電力量Ｂを求めた後、高負荷使用期間Ｆが、夜間時間帯Ａを超えないように、予め設定した設定使用電力量Ｇと一般負荷使用電力量Ｂとの差に応じて高負荷使用電力量Ｃを経時的に按分して夜間時間帯Ａにおける全体の使用電力量の平準化を図るように高負荷電気機器を制御する。このため、本形態における高負荷電気機器は段階的（または連続的）に負荷を調整し得るように構成してある。
【００２９】
図２は設定使用電力量Ｇを３ｋＷｈに設定した場合であるが、スマートメータで全体の電力量を計測する３０分の期間毎に設定使用電力量Ｇと一般負荷使用電力量Ｂとの差を埋めるように高負荷使用電力量Ｃを按分する。かくして、本例の温水器の場合に所定量の所定温度の水を入れ、所定の温度にまで炊きあげるのに要する電力量、すなわち特定の高負荷電気機器毎に一意に定まる電力量（図１、図２の場合は、１４ｋＷｈ）を夜間時間帯Ａ内で均等に按分することができる。
【００３０】
図３は本発明の一実施の形態に係る需用電力の平準化システムを示すブロック図である。同図に示すように、配電系統の電柱１には配電変圧器２が配設されており、配電変圧器２から引込線３を介して需要家４に必要な電力が供給される。需要家４には冷蔵庫５Ａ、テレビ５Ｂおよび照明５Ｃ等の一般電気機器５とともに、高負荷電気機器である温水器６が配設されている。一般電気機器５にはスマートメータ７およびブレーカ８を介して電力が供給され、温水器６にはスマートメータ７を介して電力が供給される。かくしてスマートメータ７は一般電気機器５および温水器６に供給される全電力量を計測し、その電力量を表わす電力量データを通信手段９を介して遠隔の電算機１０に送出する。ここで、スマートメータ７は３０分毎に電力量データを送出する。電算機１０では、そのデータベース１１に３０分毎の電力量データが蓄積される。
【００３１】
本形態における温水器６は、使用電力量を調整する電力制御手段であるコントローラ６Ａを有してその使用電力量を調整可能に構成されており、コントローラ６Ａの制御により複数（図では２種類（１ｋＷｈおよび２ｋＷｈ））の電力使用量を適宜切替選択するように構成してある。さらに詳言すると、本形態においては、負荷となる２本のヒータ６Ｂ，６Ｃを内蔵しており、ヒータ６Ｂのみを使用する低負荷モード（使用電力量が１ｋＷｈ）または高負荷モード（使用電力量が２ｋＷｈ）の２種類の負荷モードの何れかを選択し得るように構成してある。ここで、コントローラ６Ａは、例えば温水器６のヒータ６Ｂ，６Ｃを切替える切替スイッチで好適に形成することができる。ここで、温水器６は、負荷が段階的に切替えられるものとして説明したが、これに限るものではない。ヒータの消費電力量、換言すれば発熱量が連続的に変化するものであり、コントローラ６Ａがヒータに対する通電量を連続的に変化させるような構成のものであっても勿論構わない。いずれにしても、温水器６で消費する高負荷使用電力量Ｃ（図１および図２参照；以下、同じ）が、後に詳述する電算機１０からの指示に追従して所定どおりに変化する構成となっていれば良い。
【００３２】
電算機１０は、次の手順により所定のデータ処理を行い、図２に示す平準化を実現する。
１）例えば前日等の過去のデータであるデータベース１１に蓄積された電力量データを参照し、所定の電力量データに基づく使用電力量が所定値以上に上昇した時点で温水器６の使用の開始時点Ｄ（図１参照；以下、同じ）を検出するとともに、前記使用電力量が所定値以下に下降した時点で温水器６の使用の終了時点Ｅ（図１参照；以下、同じ）を検出する。
２）開始時点Ｄから終了時点Ｅに至る高負荷使用期間Ｆ（図１参照；以下、同じ）における全体の使用電力量（一般負荷使用電力量Ｂ＋高負荷使用電力量Ｃ）から、温水器６の使用電力量である既知の高負荷使用電力量Ｃを差し引いて高負荷使用期間Ｆにおける一般電気機器５（図３参照；以下、同じ）で使用する経時的な一般負荷使用電力量Ｂを演算する。ここまでは、過去のデータとして所定の平準化制御に先立ち準備しておく。また、夜間時間帯Ａおよび高負荷使用電力量Ｃに関するデータは、パラメータとしてデータベース１２に予め蓄積されている。
３）所定の平準化制御は、高負荷使用期間Ｆが、高負荷使用電力量Ｃを超えないように、予め設定した設定使用電力量Ｇ（図２参照；以下、同じ）と一般負荷使用電力量Ｂとの差に応じて高負荷使用電力量Ｃを経時的に按分して夜間時間帯Ａにおける全体の使用電力量の平準化を図る。ここで、設定使用電力量Ｇに関するデータはデータベース１２にパラメータとして予め蓄積されている。設定使用電力量Ｇは必ずしも固定値である必要はない。例えば、一般負荷使用電力量Ｂの関数として設定するようにしても良い。
４）上記３）処理で高負荷使用電力量Ｃは、２３：００〜０：００が２ｋＷｈ、０：００〜４：００が１ｋＷｈ、４：００〜８：００が２ｋＷｈとなるが、１ｋＷｈまたは２ｋＷｈの切替は温水器６のコントローラ６Ａによるヒータ６Ｂ，６Ｃの選択ないし切替による。かくして、高負荷使用期間Ｆを夜間時間帯Ａに一致させて、図２に示すような、理想的な使用電力量の平準化を実現し得る。
【００３３】
上記実施の形態では、空の温水器６に所定量の水を入れ、これを所定温度のお湯に炊き上げる場合を想定しているが、勿論これに限るものではない。温水器６の容器内に所定温度のお湯が残留しており、これを所定温度に炊き上げる場合も考えられる。この場合には、残湯の温度および残湯量を検出すれば、必要な高負荷使用電力量Ｃを演算により求めることができ、かかる演算結果を利用することにより前記実施の形態と同様の平準化を図ることができる。
【００３４】
図４は本発明の他の実施の形態に係る需用電力の平準化システムの一部を抽出・拡大して示すブロック図である。同図に示すように、本形態における温水器１６は、２本のヒータ１６Ｂ，１６Ｃとともに、残湯の温度を検出する温度センサ１６Ｄおよび残湯量を検出する残湯量検出センサ１６Ｅを有している。コントローラ１６Ａは温度センサ１６Ｄおよび残湯量検出センサ１６Ｅの検出データを処理することにより、所定温度に炊き上げるまでに必要な高負荷使用電力量Ｃを求め、通信手段９を介して電算機１０に送出する。電算機１０では、高負荷使用電力量Ｃを利用して前記実施の形態と同様の処理を行うことにより高負荷使用電力量Ｃを経時的に按分する。かくして、本形態でも需要家４で使用する全体の夜間時間帯Ａの電力量の平準化が実現される。
【００３５】
なお、上記実施の形態では高負荷電気機器として温水器６，１６を例示したが、これに限るものではない。他に電気自動車のバッテリーシステム等にも好適に適用し得る。この場合でも、満充電に必要な充電量を事前に検出することができ、検出した場合には高負荷使用電力量Ｃと同様の電力量を利用して同様に夜間電力の平準化を実現することができる。
【００３６】
さらに、上記実施の形態では、全体の使用電力量から、既知の値である高負荷使用電力量を差し引くことにより一般負荷電力量を求めたが、一般負荷電力量を直接計測し、その計測データを使用しても同様の夜間電力の平準化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は配電系統において需要家に設置したスマートメータの計量データを利用する産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ                          夜間時間帯
Ｂ                          一般負荷使用電力量
Ｃ                          高負荷使用電力量
Ｄ                          開始時点
Ｅ                          終了時点
Ｆ                          高負荷使用期間
Ｇ                          設定使用電力量
４                          需要家
５                          一般電気機器
６，１６                    温水器
６Ａ，１６Ａ                コントローラ
６Ｂ，６Ｃ，１６Ｂ，１６Ｃ  ヒータ
７                          スマートメータ
１６Ｄ                        温度センサ
１６Ｅ                        残湯量検出センサ
【図３】
2014166113.tif 000003
【図４】
2014166113.tif 000004
【図１】
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【図２】
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