(57)【要約】  電力制御装置（４）は、負荷装置（１１）の需要電力、発電装置（１２）の発電電力、及び蓄電装置（１３）の固有蓄電量を予測する。電力制御装置（４）は、固有蓄電量が上限蓄電量に達しているときの余剰電力量を計算し、固有蓄電量が下限蓄電量に達しているときの不足電力量を計算する。電力制御装置（４）は、余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備（１）と、不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備（１）とを組み合わせて少なくとも１つのグループを形成する。電力制御装置（４）は、各グループにおいて、第１及び第２の需要家設備（１）の蓄電装置（１３）の蓄電量が上限蓄電量以下かつ下限蓄電量以上になるように、第１の需要家設備（１）から第２の需要家設備（１）への送電電力を決定する。
2018168646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力網を介して互いに接続された複数の需要家設備を含む電力システムのための電力制御装置であって、
前記複数の需要家設備は負荷装置をそれぞれ備え、前記複数の需要家設備のうちの少なくとも１つは発電装置をさらに備え、前記複数の需要家設備のうちの少なくとも２つは蓄電装置をさらに備え、
前記電力制御装置は、予測器と、過不足電力量計算器と、グループ形成器と、送受電制御器とを備え、
前記予測器は、
単位時間期間における前記各需要家設備の前記負荷装置の需要電力を予測し、
前記発電装置を備える各需要家設備について、前記単位時間期間における前記各需要家設備の前記発電装置の発電電力を予測し、
前記蓄電装置を備える各需要家設備について、前記単位時間期間における前記各需要家設備の前記蓄電装置の蓄電量であって、他の需要家設備に対して電力を送受信しないときの蓄電量を示す固有蓄電量を予測し、
前記過不足電力量計算器は、
前記発電装置及び前記蓄電装置を備える各需要家設備について、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量に基づいて、前記単位時間期間において前記固有蓄電量が第１のしきい値に達しているときに前記発電装置によって発電されて前記負荷装置によって消費されない余剰電力量を計算し、
前記蓄電装置を備える各需要家設備について、前記需要電力及び前記固有蓄電量に基づいて、又は、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量に基づいて、前記単位時間期間において前記固有蓄電量が前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値に達しているときに他の需要家設備から供給を受ける必要がある不足電力量を計算し、
前記グループ形成器は、前記蓄電装置を備える各需要家設備のうち、前記単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備と、前記単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備とを組み合わせることにより、前記第１及び第２の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成し、
前記送受電制御器は、前記第１及び第２の需要家設備を含む各グループにおいて、前記第１及び第２の需要家設備の前記蓄電装置の蓄電量が前記単位時間期間にわたって前記第１のしきい値以下かつ前記第２のしきい値以上になるように、前記第１の需要家設備から前記第２の需要家設備への送電電力を決定する、
電力制御装置。
【請求項２】
前記過不足電力量計算器は、前記発電装置を備え、かつ、前記蓄電装置を備えていない各需要家設備について、前記需要電力及び前記発電電力に基づいて、前記単位時間期間において前記発電装置によって発電されて前記負荷装置によって消費されない余剰電力量を計算し、前記単位時間期間において他の需要家設備から供給を受ける必要がある不足電力量を計算し、
前記過不足電力量計算器は、前記発電装置及び前記蓄電装置を備えていない各需要家設備について、前記需要電力に基づいて、前記単位時間期間において他の需要家設備から供給を受ける必要がある不足電力量を計算し、
前記グループ形成器は、前記複数の需要家設備のうち、前記蓄電装置を備える少なくとも１つの需要家設備を含むように、前記単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備と、前記単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備とを組み合わせることにより、前記第１及び第２の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成し、
前記送受電制御器は、前記第１及び第２の需要家設備を含む各グループにおいて、前記蓄電装置を備える各需要家設備の前記蓄電装置の蓄電量が前記単位時間期間にわたって前記第１のしきい値以下かつ前記第２のしきい値以上になるように、前記第１の需要家設備から前記第２の需要家設備への送電電力を決定する、
請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記グループ形成器は、前記複数の需要家設備のうち、前記単位時間期間において互いに最も近接した余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第２の需要家設備を組み合わせることにより、前記第１及び第２の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成する、
請求項１又は２記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記グループ形成器は、前記単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第２の需要家設備の複数の組み合わせが利用可能であるとき、前記利用可能な各組み合わせの第１及び第２の需要家設備のうち、前記単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において余剰電力量及び不足電力量をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第２の需要家設備を組み合わせることにより、前記第１及び第２の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成する、
請求項１又は２記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記グループ形成器は、前記単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第２の需要家設備の複数の組み合わせが利用可能であるとき、前記利用可能な各組み合わせの第１及び第２の需要家設備のうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第２の需要家設備を組み合わせることにより、前記第１及び第２の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成する、
請求項１又は２記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記グループ形成器は、前記複数の需要家設備のうち、前記蓄電装置を備える少なくとも１つの需要家設備を含むように、前記単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備と、前記単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備と、前記単位時間期間において余剰電力量及び不足電力量の両方を有する少なくとも１つの第３の需要家設備とを組み合わせることにより、前記第１〜第３の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成し、
前記送受電制御器は、前記第１〜第３の需要家設備を含む各グループにおいて、前記蓄電装置を備える各需要家設備の前記蓄電装置の蓄電量が前記単位時間期間にわたって前記第１のしきい値以下かつ前記第２のしきい値以上になるように、前記第１の需要家設備から前記第３の需要家設備への送電電力と、前記第３の需要家設備から前記第２の需要家設備への送電電力とを決定する、
請求項１又は２記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記グループ形成器は、前記複数の需要家設備のうち、前記単位時間期間において互いに最も近接した余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備を組み合わせ、前記単位時間期間において互いに最も近接した不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備を組み合わせることにより、前記第１〜第３の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成する、
請求項６記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記グループ形成器は、
前記単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備の複数の組み合わせが利用可能であるとき、前記利用可能な各組み合わせの第１及び第３の需要家設備のうち、前記単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において余剰電力量及び不足電力量をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備を組み合わせ、
前記単位時間期間において前記第３のしきい値よりも互いに近接する不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備の複数の組み合わせが利用可能であるとき、前記利用可能な各組み合わせの第２及び第３の需要家設備のうち、前記単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において不足電力量及び余剰電力量をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備を組み合わせ、
これにより、前記第１〜第３の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成する、
請求項６記載の電力制御装置。
【請求項９】
前記グループ形成器は、
前記単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備の複数の組み合わせが利用可能であるとき、前記利用可能な各組み合わせの第１及び第３の需要家設備のうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つの第１の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備を組み合わせ、
前記単位時間期間において前記第３のしきい値よりも互いに近接する不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備の複数の組み合わせが利用可能であるとき、前記利用可能な各組み合わせの第２及び第３の需要家設備のうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つの第２の需要家設備及び少なくとも１つの第３の需要家設備を組み合わせ、
これにより、前記第１〜第３の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成する、
請求項６記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記送受電制御器は、前記複数の需要家設備のうち、前記単位時間期間において余剰電力量及び不足電力量を有しない第４の需要家設備には、他の需要家設備との間で電力を送受信させない、
請求項１〜９のうちの１つに記載の電力制御装置。
【請求項１１】
前記電力制御装置は、予め決められたトリガに応じて、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量の予測と、前記余剰電力量及び前記不足電力量の計算と、前記少なくとも１つのグループの形成と、前記送電電力の決定とを繰り返す再構成判定器をさらに備える、
請求項１〜１０のうちの１つに記載の電力制御装置。
【請求項１２】
前記再構成判定器は、前記単位時間期間ごとに、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量の予測と、前記余剰電力量及び前記不足電力量の計算と、前記少なくとも１つのグループの形成と、前記送電電力の決定とを繰り返す、
請求項１１記載の電力制御装置。
【請求項１３】
前記再構成判定器は、新たに予測された前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量のうちの少なくとも１つが、以前に予測された前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量とは異なるとき、前記余剰電力量及び前記不足電力量の計算と、前記少なくとも１つのグループの形成と、前記送電電力の決定とを繰り返す、
請求項１１又は１２記載の電力制御装置。
【請求項１４】
前記再構成判定器は、実際の前記需要電力及び前記発電電力の少なくとも一方が、予測された前記需要電力及び前記発電電力とは異なるとき、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量の予測と、前記余剰電力量及び前記不足電力量の計算と、前記少なくとも１つのグループの形成と、前記送電電力の決定とを繰り返す、
請求項１１〜１３のうちの１つに記載の電力制御装置。
【請求項１５】
前記再構成判定器は、前記需要家設備又は前記電力網の故障を検出したとき、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量の予測と、前記余剰電力量及び前記不足電力量の計算と、前記少なくとも１つのグループの形成と、前記送電電力の決定とを繰り返す、
請求項１１〜１４のうちの１つに記載の電力制御装置。
【請求項１６】
前記各需要家設備は、電力会社設備に接続され、前記電力会社設備から商用電力の供給を受ける、
請求項１〜１５のうちの１つに記載の電力制御装置。
【請求項１７】
前記過不足電力量計算器は、
前記商用電力のピークカット目標電力の設定値を有し、
前記ピークカット目標電力にさらに基づいて、前記余剰電力量及び前記不足電力量を計算する、
請求項１６記載の電力制御装置。
【請求項１８】
前記過不足電力量計算器は、前記商用電力が利用可能であるか否かに応じて、前記第１及び第２のしきい値のうちの少なくとも一方を変化させる、
請求項１６又は１７記載の電力制御装置。
【請求項１９】
電力網を介して互いに接続された複数の需要家設備と、
請求項１〜１８のうちの１つに記載の電力制御装置とを含む、
電力システム。
【請求項２０】
前記各需要家設備は、他の需要家設備に送電するように前記電力制御装置から指示されたとき、前記他の需要家設備に送電するための予め決められた条件を満たしているか否かを判断し、前記条件を満たしているときのみ前記他の需要家設備に送電する需要家制御装置をそれぞれ備える、
請求項１９記載の電力システム。
【請求項２１】
電力網を介して互いに接続された複数の需要家設備を含む電力システムのための電力制御装置であって、
前記電力システムは、前記複数の需要家設備のうちの少なくとも２つの需要家設備をそれぞれ含む複数の電力グリッド設備を含み、
前記複数の電力グリッド設備は負荷装置をそれぞれ備え、前記複数の電力グリッド設備のうちの少なくとも１つは発電装置をさらに備え、前記複数の電力グリッド設備のうちの少なくとも２つは蓄電装置をさらに備え、
前記電力制御装置は、予測器と、過不足電力量計算器と、グループ形成器と、送受電制御器とを備え、
前記予測器は、
単位時間期間における前記各電力グリッド設備の前記負荷装置の需要電力を予測し、
前記発電装置を備える各電力グリッド設備について、前記単位時間期間における前記各電力グリッド設備の前記発電装置の発電電力を予測し、
前記蓄電装置を備える各電力グリッド設備について、前記単位時間期間における前記各電力グリッド設備の前記蓄電装置の蓄電量であって、他の電力グリッド設備に対して電力を送受信しないときの蓄電量を示す固有蓄電量を予測し、
前記過不足電力量計算器は、
前記発電装置及び前記蓄電装置を備える各電力グリッド設備について、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量に基づいて、前記単位時間期間において前記固有蓄電量が第１のしきい値に達しているときに前記発電装置によって発電されて前記負荷装置によって消費されない余剰電力量を計算し、
前記蓄電装置を備える各電力グリッド設備について、前記需要電力及び前記固有蓄電量に基づいて、又は、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量に基づいて、前記単位時間期間において前記固有蓄電量が前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値に達しているときに他の電力グリッド設備から供給を受ける必要がある不足電力量を計算し、
前記グループ形成器は、前記蓄電装置を備える各電力グリッド設備のうち、前記単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の電力グリッド設備と、前記単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の電力グリッド設備とを組み合わせることにより、前記第１及び第２の電力グリッド設備を含む少なくとも１つのグループを形成し、
前記送受電制御器は、前記第１及び第２の電力グリッド設備を含む各グループにおいて、前記第１及び第２の電力グリッド設備の前記蓄電装置の蓄電量が前記単位時間期間にわたって前記第１のしきい値以下かつ前記第２のしきい値以上になるように、前記第１の電力グリッド設備から前記第２の電力グリッド設備への送電電力を決定する、
電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電装置をそれぞれ備えた複数の需要家設備を含む電力システムのための電力制御装置に関する。本開示はまた、そのような電力制御装置及び需要家設備を含む電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電力の需要家には、その需要家設備において、電力を消費するさまざまな負荷装置に加えて、蓄電装置及び／又は発電装置を備えたものがある。蓄電装置を備えることにより、需要家設備の負荷装置で消費される電力のピーク値を抑制することができる。また、発電装置を備えることにより、商用電力の消費電力量及びその料金を低減することができる。【０００３】
日本国では、再生可能エネルギーの固定価格買取制度（ＦＩＴ）が２０１９年に終了することが予定されている。これに伴い、ある需要家設備の発電装置で発電された電力を同じ需要家設備の負荷装置で無駄なく消費するために、蓄電装置の需要が増えると予想される。【０００４】
蓄電装置は、その容量が高くなるほど、価格が増大する。過度に大容量かつ高価な蓄電装置を導入すると、その初期投資費用の回収が困難になる。一方、費用を下げるために小容量の蓄電装置を用いると、蓄電量の上限又は下限に達しやすくなり、発電電力が無駄になったり、停電などの緊急時に負荷装置に電力を供給できなくなったりする。【０００５】
このため、例えば特許文献１のように、蓄電装置をそれぞれ備えた複数の需要家設備を含む電力システムにおいて、複数の需要家設備の間で送受電することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２１９３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
小容量の蓄電装置を用いる場合、充電及び放電により蓄電率が大きく変動するので、蓄電装置の劣化がすすみやすくなる。蓄電装置の劣化を防止して保守費用などの増大を抑えるためには、蓄電量の変動を抑制することが求められる。【０００８】
また、複数の需要家設備の間で送受電する場合、何らかの指標を最適化するように需要家設備のすべての組み合わせについて計算すると、計算負荷が非常に高くなる。従って、送受電する需要家設備の組み合わせを低い計算負荷で決定することが求められる。【０００９】
本開示の目的は、小容量の蓄電装置を使用しながら、無駄なく安定的に負荷装置に電力を供給するように、かつ、蓄電装置の劣化を生じにくいように、複数の需要家設備の間の送受電を低い計算負荷で制御することができる電力制御装置を提供することにある。【００１０】
本開示の目的はまた、そのような電力制御装置及び需要家設備を含む電力システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一態様に係る電力制御装置は、
電力網を介して互いに接続された複数の需要家設備を含む電力システムのための電力制御装置であって、
前記複数の需要家設備は負荷装置をそれぞれ備え、前記複数の需要家設備のうちの少なくとも１つは発電装置をさらに備え、前記複数の需要家設備のうちの少なくとも２つは蓄電装置をさらに備え、
前記電力制御装置は、予測器と、過不足電力量計算器と、グループ形成器と、送受電制御器とを備え、
前記予測器は、
単位時間期間における前記各需要家設備の前記負荷装置の需要電力を予測し、
前記発電装置を備える各需要家設備について、前記単位時間期間における前記各需要家設備の前記発電装置の発電電力を予測し、
前記蓄電装置を備える各需要家設備について、前記単位時間期間における前記各需要家設備の前記蓄電装置の蓄電量であって、他の需要家設備に対して電力を送受信しないときの蓄電量を示す固有蓄電量を予測し、
前記過不足電力量計算器は、
前記発電装置及び前記蓄電装置を備える各需要家設備について、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量に基づいて、前記単位時間期間において前記固有蓄電量が第１のしきい値に達しているときに前記発電装置によって発電されて前記負荷装置によって消費されない余剰電力量を計算し、
前記蓄電装置を備える各需要家設備について、前記需要電力及び前記固有蓄電量に基づいて、又は、前記需要電力、前記発電電力、及び前記固有蓄電量に基づいて、前記単位時間期間において前記固有蓄電量が前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値に達しているときに他の需要家設備から供給を受ける必要がある不足電力量を計算し、
前記グループ形成器は、前記蓄電装置を備える各需要家設備のうち、前記単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備と、前記単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備とを組み合わせることにより、前記第１及び第２の需要家設備を含む少なくとも１つのグループを形成し、
前記送受電制御器は、前記第１及び第２の需要家設備を含む各グループにおいて、前記第１及び第２の需要家設備の前記蓄電装置の蓄電量が前記単位時間期間にわたって前記第１のしきい値以下かつ前記第２のしきい値以上になるように、前記第１の需要家設備から前記第２の需要家設備への送電電力を決定する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示に係る電力制御装置によれば、小容量の蓄電装置を使用しながら、無駄なく安定的に負荷装置に電力を供給するように、かつ、蓄電装置の劣化を生じにくいように、複数の需要家設備の間の送受電を低い計算負荷で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る電力システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電力制御装置４の構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】単位時間期間において不足電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の時間変化を示す図である。
【図３Ｂ】単位時間期間において余剰電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の時間変化を示す図である。
【図４】図３Ａの需要家設備１及び図３Ｂの需要家設備１の合計の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の時間変化を示す図である。
【図５Ａ】図３Ａの需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。
【図５Ｂ】図３Ｂの需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。
【図６Ａ】単位時間期間において余剰電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。
【図６Ｂ】単位時間期間において不足電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。
【図７】図１の電力制御装置４によって実行される電力制御処理を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ３のグループ化処理を示すサブルーチンである。
【図９】図８のグループ化処理を実行することによって形成された例示的なグループを示す表である。
【図１０】図７のステップＳ３のグループ化処理の変形例を示すサブルーチンである。
【図１１】図１０のグループ化処理を実行することによって形成された例示的なグループを示す表である。
【図１２Ａ】ある需要家設備１についてユーザの帰宅時間に基づいて予測された、需要電力、発電電力、固有蓄電量、及びグループ内で送受電したときの予定蓄電量の時間変化を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａと同じ需要家設備１の実際の需要電力、発電電力、及び蓄電量の時間変化を示す図である。
【図１３Ａ】ある需要家設備１について天気に基づいて予測された、需要電力、発電電力、固有蓄電量、及びグループ内で送受電したときの予定蓄電量の時間変化を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａと同じ需要家設備１の実際の需要電力、発電電力、及び蓄電量の時間変化を示す図である。
【図１４】実施形態２に係る電力システムの電力制御装置４によって実行される電力制御処理を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態３に係る電力システムに含まれる需要家設備１Ａの構成を示すブロック図である。
【図１６】実施形態３に係る電力システムに含まれる需要家設備１Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１７】実施形態３に係る電力システムに含まれる需要家設備１Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１８】実施形態４に係る電力システムの構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８の電力制御装置４Ａによって実行される電力制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。
【００１５】
実施形態１．
図１は、実施形態１に係る電力システムの構成を示すブロック図である。図１の電力システムは、複数の需要家設備１−１〜１−４、電力網２、電力会社設備３、及び電力制御装置４を含む。
【００１６】
複数の需要家設備１−１〜１−４は、電力網２を介して互いに接続され、さらに、電力網２を介して電力会社設備３に接続されている。
【００１７】
電力会社設備３は、電力会社（電気事業者、系統運用者など）の発電所、変電所、送電網、及び配電網などを含み、電力網２を介して各需要家設備１−１〜１−４に商用電力を供給する。商用電力には、需要家と電力会社との契約により、ピークカット目標電力が設定されていてもよい。
【００１８】
需要家設備１−１は、需要家制御装置１０、負荷装置１１、発電装置１２、及び蓄電装置１３を備える。需要家設備１−１は、これらの構成要素を備える１つの住宅、店舗、又は工場などである。
【００１９】
負荷装置１１は、さまざまな電気機器を含み、これらの電気機器によって消費される需要電力を有する。
【００２０】
発電装置１２は、例えば太陽電池などの再生可能エネルギーなどにより、発電電力を発生する。
【００２１】
蓄電装置１３は、発電装置１２によって発生された発電電力、又は、電力会社設備３から供給された商用電力を蓄電する。
【００２２】
需要家制御装置１０は、負荷装置１１の需要電力、発電装置１２の発電電力、及び蓄電装置１３の蓄電量をモニタリングし、その結果を電力制御装置４に通知する。需要家制御装置１０は、例えば、分電盤などに一体化されてもよく、分電盤などに電気的に接続されていてもよい。
【００２３】
他の需要家設備１−２〜１−４もまた、需要家設備１−１と同様に構成される。本明細書では、需要家設備１−１〜１−４を総称して「需要家設備１」とも表記する。
【００２４】
各需要家設備１は互いに電力を送受電する。複数組の需要家設備１のうちの各組の需要家設備１の間で、共通の電力線を介して同時に送電するために、各需要家設備１は、互いに直交する変調符号で電力を符号変調して送電してもよい。
【００２５】
電力制御装置４は、需要家設備１−１〜１−４の間の送受電を制御する
【００２６】
図２は、図１の電力制御装置４の構成を示すブロック図である。電力制御装置４は、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、送受電制御回路２４、及び再構成判定回路２５を備える。
【００２７】
予測回路２１は、各需要家設備１から、現在の需要電力、現在の発電電力、及び現在の蓄電量についての情報を受信する。予測回路２１は、さらに、サードパーティのサーバ装置などから、気象情報などの追加の情報を受信する。予測回路２１は、需要家設備１−１から受信した情報に基づいて、現在時刻から予め決められた長さの未来の時刻までの時間期間（本明細書では、「単位時間期間」という）における需要家設備１−１の負荷装置１１の需要電力を予測する。単位時間期間の長さは、例えば、数時間、２４時間、数日などであってもよい。予測回路２１は、需要家設備１−１の需要電力を予測するために、需要家設備１−１から、その電力使用の履歴などを受信してもよい。予測回路２１はまた、需要家設備１−１から受信した情報に基づいて、また、気象情報に基づいて、単位時間期間における需要家設備１−１の発電装置１２の発電電力を予測する。予測回路２１はまた、需要家設備１−１から受信した情報に基づいて、単位時間期間における需要家設備１−１の蓄電装置１３の蓄電量であって、他の需要家設備１−２〜１−４に対して電力を送受信しないときの蓄電量を示す固有蓄電量を予測する。同様に、予測回路２１は、需要家設備１−２〜１−４から受信した情報に基づいて、需要家設備１−２〜１−４の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量をそれぞれ予測する。
【００２８】
過不足電力量計算回路２２は、各需要家設備１について、予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間において固有蓄電量が第１のしきい値に達しているときに発電装置１２によって発電されて負荷装置１１によって消費されない余剰電力量を計算する。過不足電力量計算回路２２はまた、各需要家設備１について、予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間において固有蓄電量が第１のしきい値より小さい第２のしきい値に達しているときに他の需要家設備１から供給を受ける必要がある不足電力量を計算する。第１及び第２のしきい値は、蓄電装置１３に過大な負荷をかけることなく、あまり劣化を生じることがないように長期間にわたって蓄電装置１３を動作させることができる蓄電量の上限値及び下限値である。第２のしきい値は、停電が発生したとき、又は電力会社設備３から遮断されたとき、などの非常時において、蓄電装置１３を備える需要家設備１に対して、又は、電力システム内の全需要家設備１に対して、１〜２日にわたって電力を供給できる蓄電量に設定されてもよい。第１及び第２のしきい値は、蓄電装置１３ごとに異なっていてもよい。商用電力についてピークカット目標電力が設定されている場合には、需要電力のうちでピークカット目標電力以下の分は商用電力から取得するように、余剰電力量及び不足電力量を計算してもよい。本明細書では、第１のしきい値を「上限蓄電量」ともいい、第２のしきい値を「下限蓄電量」ともいう。
【００２９】
グループ化回路２３は、各需要家設備１の予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量と、各需要家設備１の計算された余剰電力量及び不足電力量とに基づいて、需要家設備１のグループを形成する。グループ化回路２３は、単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備１と、単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備１とを組み合わせることにより、第１及び第２の需要家設備１を含む少なくとも１つのグループを形成する。
【００３０】
送受電制御回路２４は、各需要家設備１の予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量と、各需要家設備１の計算された余剰電力量及び不足電力量と、需要家設備１のグループとに基づいて、複数の需要家設備１の間の送受電を決定して指示する。送受電制御回路２４は、第１及び第２の需要家設備１を含む各グループにおいて、第１及び第２の需要家設備１の蓄電装置１３の蓄電量が単位時間期間にわたって第１のしきい値以下かつ第２のしきい値以上になるように、第１の需要家設備１から第２の需要家設備１への送電電力を決定する。送受電制御回路２４は、決定された送電電力を送受電するように、第１及び第２の需要家設備１にそれぞれ指示する。
【００３１】
再構成判定回路２５は、複数の需要家設備１の間の送受電を再構成するトリガを検出したとき、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示する。予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４は、再構成の指示を受けたとき、需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の予測と、余剰電力量及び不足電力量の計算と、少なくとも１つのグループの形成と、送電電力の決定とをそれぞれ繰り返す。再構成のトリガとして、例えば、以下のようなものがある。
【００３２】
再構成判定回路２５は、単位時間期間ごとに、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示してもよい。
【００３３】
再構成判定回路２５は、予測回路２１によって新たに予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量のうちの少なくとも１つが、予測回路２１によって以前に予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量とは異なるとき、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示してもよい。
【００３４】
再構成判定回路２５は、実際の需要電力及び発電電力の少なくとも一方が、予測回路２１によって以前に予測された需要電力及び発電電力とは異なるとき、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示してもよい。
【００３５】
再構成判定回路２５は、需要家設備１又は電力網２の故障又は停電などを検出したとき、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示してもよい。
【００３６】
各需要家設備１の需要家制御装置１０は、他の需要家設備１に送電するように電力制御装置４から指示されたとき、他の需要家設備１に送電するための予め決められた条件を満たしているか否かを判断し、条件を満たしているときのみ他の需要家設備１に送電してもよい。条件を満たしていないとき、需要家制御装置１０は、送電を拒否することを電力制御装置４に通知する。
【００３７】
例えば、需要家が電力会社とデマンドレスポンスの契約を結んでいる場合、電力会社は、卸電力価格が高騰したとき、電力需給が逼迫したとき、又は電力系統の信頼性が低下したときに、電気料金の設定またはインセンティブの支払いに応じて、電力消費の抑制又は遮断を実施するか、需要家に要請する。従って、この場合、需要家設備１は、商用電力の消費電力量を削減するために、発電電力の一部及び／又は蓄電量の一部を確保しておかなればならない。需要家制御装置１０は、電力会社との契約により確保しておかなければならない発電電力及び／又は蓄電量を超えて、他の需要家設備１に送電するように電力制御装置４から指示されたとき、送電を拒否する。
【００３８】
また、複数の需要家設備１の間の送受電に売買価格が設定されている場合、需要家制御装置１０は、売電総額又は買電総額が予め決められたしきい値を超えるとき、送電又は受電を拒否してもよい。
【００３９】
また、需要家制御装置１０は、ユーザの指示に応じて、他の需要家設備１に対する送電又は受電を拒否してもよい。
【００４０】
再構成判定回路２５は、需要家設備１から送電の拒否の通知を受けたときもまた、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示してもよい。
【００４１】
本明細書において、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、送受電制御回路２４、及び再構成判定回路２５をそれぞれ、「予測器」、「過不足電力量計算器」、「グループ形成器」、「送受電制御器」、及び「再構成判定器」ともいう。電力制御装置４は、ハードウェアの回路２１〜２５によって実装されてもよく、プロセッサによって実行されたときに回路２１〜２５と同様の機能を提供するプログラムとして実装されてもよい。
【００４２】
次に、図３Ａ〜図６Ｂを参照して、図１の需要家設備１−１〜１−４の間における送受電について説明する。
【００４３】
図３Ａは、単位時間期間において不足電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の時間変化を示す図である。図３Ｂは、単位時間期間において余剰電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の時間変化を示す図である。図３Ａほかの例では、単位時間期間は２４時間である。商用電力にはピークカット目標電力が設定されている。図３Ａによれば、正午前後に発電電力のピークが発生している。発電電力が得られない午前の時間帯において、需要電力のピークが発生している。需要電力のうちで、ピークカット目標電力以下の分は商用電力から取得され、ピークカット目標電力を超える分は蓄電装置１３から取得される。蓄電量が下限蓄電量に達して蓄電装置１３が放電できない時間期間では、需要電力のうちでピークカット目標電力を超える分は、不足電力量になる。また、図３Ｂによれば、この場合も、正午前後に発電電力のピークが発生している。発電電力のうちで、需要電力以下の分は負荷装置１１に供給され、需要電力を超える分は蓄電装置１３に充電される。蓄電量が上限蓄電量に達して蓄電装置１３が充電できない時間期間では、発電電力のうちで需要電力を超える分は、余剰電力量になる。
【００４４】
図３Ａの需要家設備１では、不足電力量に相当する電力を他の需要家設備１から受電する必要がある。一方、図３Ｂの需要家設備１では、発電電力を無駄にしないために、余剰電力量に相当する電力を他の需要家設備１に送電することが望ましい。従って、電力制御装置４は、図３Ａの需要家設備１及び図３Ｂの需要家設備１を組み合わせることにより、需要家設備１のグループを形成する。
【００４５】
図４は、図３Ａの需要家設備１及び図３Ｂの需要家設備１の合計の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量の時間変化を示す図である。図４によれば、図３Ａの需要家設備１及び図３Ｂの需要家設備１の合計の固有蓄電量は、合計の上限蓄電量及び合計の下限蓄電量のいずれにも達していないことがわかる。従って、図３Ａの需要家設備１及び図３Ｂの需要家設備１の各蓄電装置１３の蓄電量を予め平均化することにより、蓄電量の変動を抑制することができる。
【００４６】
図５Ａは、図３Ａの需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。図５Ｂは、図３Ｂの需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。図５Ａ及び図５Ｂによれば、図３Ａの需要家設備１及び図３Ｂの需要家設備１の各蓄電装置１３の蓄電量は、これらの需要家設備１の間で送受電することにより、予め平均化されている。図５Ａ及び図５Ｂの両方において、需要電力に応じて放電しても蓄電量は下限蓄電量に達することなく、発電電力に応じて充電しても蓄電量は上限蓄電量に達することもない。
【００４７】
図６Ａは、単位時間期間において余剰電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。図６Ｂは、単位時間期間において不足電力量を有する需要家設備１の需要電力、発電電力、及びグループ内で送受電したときの蓄電量の時間変化を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂは、需要電力の時間変化が図３Ａ及び図３Ｂのものとは異なる場合の例を示す。図６Ａの場合、単位時間期間にわたって図３Ａ及び図３Ｂの場合よりも需要電力が小さいので、固有蓄電量が上限蓄電量に達して蓄電装置１３が充電できない時間期間はより長くなり、余剰電力量もより大きくなる。図６Ｂの場合、単位時間期間にわたって平均的に図３Ａ及び図３Ｂの場合よりも需要電力が大きいので、固有蓄電量が下限蓄電量に達して蓄電装置１３が放電できない時間期間はより長くなり、不足電力量もより大きくなる。図６Ａ及び図６Ｂによれば、図６Ａの需要家設備１及び図６Ｂの需要家設備１の各蓄電装置１３の蓄電量は、これらの需要家設備１の間で送受電することにより、予め平均化されている。図６Ａ及び図６Ｂの両方において、需要電力に応じて放電しても蓄電量は下限蓄電量に達することなく、発電電力に応じて充電しても蓄電量は上限蓄電量に達することもない。
【００４８】
次に、図７〜図９を参照して、図１の電力制御装置４によって実行される電力制御処理について説明する。
【００４９】
図７は、図１の電力制御装置４によって実行される電力制御処理を示すフローチャートである。ステップＳ１において、電力制御装置４の予測回路２１は、各需要家設備１の現在の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間における各需要家設備１の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量を予測する。ステップＳ２において、電力制御装置４の過不足電力量計算回路２２は、予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間における各需要家設備１の余剰電力量及び不足電力量を計算する。ステップＳ３において、電力制御装置４のグループ化回路２３は、グループ化処理を実行する。
【００５０】
図８は、図７のステップＳ３のグループ化処理を示すサブルーチンである。ステップＳ１１において、グループ化回路２３は、単位時間期間における余剰電力量及び不足電力量の有無に応じて需要家設備１をクラスタリング（分類）する。需要家設備１は、以下のカテゴリーＡ〜Ｄに分類される。
【００５１】
Ａ：単位時間期間において、固有蓄電量が上限蓄電量に達して余剰電力量を有するが、下限蓄電量には達しない（不足電力量なし）需要家設備１
Ｂ：単位時間期間において、固有蓄電量が下限蓄電量に達して不足電力量を有するが、上限蓄電量には達しない（余剰電力量なし）需要家設備１
Ｃ：単位時間期間において、固有蓄電量が上限蓄電量及び下限蓄電量の両方に達し、余剰電力量及び不足電力量の両方を有する需要家設備１
Ｄ：単位時間期間において、固有蓄電量が上限蓄電量及び下限蓄電量のどちらに達することもなく、余剰電力量及び不足電力量の両方をもたない需要家設備１
【００５２】
本明細書では、カテゴリーＡ〜Ｄの需要家設備１を「第１〜第４の需要家設備」ともいう。
【００５３】
ステップＳ１２において、グループ化回路２３は、余剰電力量及び不足電力量の大きさに応じて需要家設備１をクラスタリングする。
【００５４】
ステップＳ１３において、グループ化回路２３は、余剰電力量及び不足電力量を実質的に相殺するように２つ以上の需要家設備を組み合わせることによりグループを形成する。グループ化回路２３は、少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１と、少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１とを組み合わせることにより、カテゴリーＡ及びＢの需要家設備１を含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。この場合、グループ化回路２３は、単位時間期間において互いに最も近接した余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１を組み合わせてもよい。また、グループ化回路２３は、少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１と、少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１と、少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１とを組み合わせることにより、カテゴリーＡ〜Ｃの需要家設備１を含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。この場合、グループ化回路２３は、単位時間期間において互いに最も近接した余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１を組み合わせ、単位時間期間において互いに最も近接した不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１を組み合わせてもよい。
【００５５】
図９は、図８のグループ化処理を実行することによって形成された例示的なグループを示す表である。図９の例では、電力システムは、カテゴリーＡの需要家設備１（Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３）、カテゴリーＢの需要家設備１（Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３）、カテゴリーＣの需要家設備１（Ｃ−１）、及びカテゴリーＤの需要家設備１（Ｄ−１）を含むものとする。余剰電力量及び不足電力量を実質的に相殺するように、需要家設備Ａ−１、Ｂ−１を組み合わせ、需要家設備Ａ−２、Ｂ−２を組み合わせ、需要家設備Ｃ−１、Ａ−３、Ｂ−３を組み合わせることにより、それぞれグループを形成する。カテゴリーＤの需要家設備Ｄ−１は、余剰電力量及び不足電力量を有しないので、他の需要家設備１とグループ化する必要はない。
【００５６】
需要家設備Ａ−１、Ｂ−１のグループにおいて、余剰電力量及び不足電力量は完全に一致していなくてもよい。例えば、需要家設備Ａ−１の不足電力量が需要家設備Ｂ−１の余剰電力量よりもわずかに大きい場合、不足電力量を満たすように需要家設備Ｂ−１が需要家設備Ａ−１へ余剰電力量よりも余分に送電しても、需要家設備Ｂ−１の蓄電装置１３の蓄電量は下限蓄電量よりも十分に大きいと考えられる。同様に、需要家設備Ｂ−１の余剰電力量が需要家設備Ａ−１の不足電力量よりもわずかに大きい場合、余剰電力量をすべて消費するように需要家設備Ｂ−１が需要家設備Ａ−１へ不足電力量よりも余分に送電しても、需要家設備Ａ−１の蓄電装置１３の蓄電量は上限蓄電量よりも十分に小さいと考えられる。他のグループにおいても同様に、余剰電力量及び不足電力量は完全に一致していなくてもよい。
【００５７】
図９に示すように、１つのグループにおいて、あるカテゴリーの需要家設備１を１つずつ含むのではなく、同じカテゴリーの複数の需要家設備１を含むように、需要家設備１を組み合わせてもよい。例えば、カテゴリーＣの２つの需要家設備１と、カテゴリーＡの１つの需要家設備１と、カテゴリーＢの２つの需要家設備１とを組み合わせることにより、１つのグループを形成してもよい。
【００５８】
需要家設備１のグループを形成するとき、余剰電力量及び不足電力量の有無及び大きさに加えて、余剰電力量及び不足電力量が発生する時刻又は時間帯、需要家設備１の間の距離、などを考慮してもよい。互いに離れた時間帯において余剰電力量及び不足電力量を有する需要家設備１の間で送受電する場合よりも、より近い時間帯において余剰電力量及び不足電力量を有する需要家設備１の間で送受電する場合のほうが、余剰電力量及び不足電力量の解消に成功する可能性が高い。余剰電力量が発生する時間と不足電力量が発生する時間とが離れていると、後述のステップＳ７で説明するように、需要電力及び発電電力などの条件が変化することにより、余剰電力量及び不足電力量の解消に失敗する可能性がある。また、送受電する需要家設備１の間の距離が近いほど、送受電による損失が小さくなる。従って、以下のように、送受電による損失を低減するように需要家設備１のグループを形成してもよい。
【００５９】
図１０は、図７のステップＳ３のグループ化処理の変形例を示すサブルーチンである。ステップＳ２１において、グループ化回路２３は、図８のステップＳ１１と同様に、余剰電力量及び不足電力量の有無に応じて需要家設備１をクラスタリングする。
【００６０】
ステップＳ２２において、グループ化回路２３は、余剰電力量及び不足電力量の大きさ、発生時刻、及び場所に応じて需要家設備１をクラスタリングする。
【００６１】
ステップＳ２３において、グループ化回路２３は、余剰電力量及び不足電力量を実質的に相殺するように２つ以上の需要家設備を組み合わせることによりグループを形成する。
【００６２】
グループ化回路２３は、単位時間期間において所定のしきい値（本明細書では、「第３のしきい値」ともいう）よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１の複数の組み合わせが利用可能であるとき、以下のように、カテゴリーＡ及びＢの需要家設備１を含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせのカテゴリーＡ及びＢの需要家設備１のうち、単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において余剰電力量及び不足電力量をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１を組み合わせてもよい。また、グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせのカテゴリーＡ及びＢの需要家設備１のうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１を組み合わせてもよい。
【００６３】
グループ化回路２３は、単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１の複数の組み合わせが利用可能であり、かつ、単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１の複数の組み合わせが利用可能であるとき、以下のように、カテゴリーＡ〜Ｃの需要家設備１を含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせのカテゴリーＡ及びＣの需要家設備１のうち、単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において余剰電力量及び不足電力量をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１を組み合わせてもよい。また、グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせのカテゴリーＢ及びＣの需要家設備１のうち、単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において不足電力量及び余剰電力量をそれぞれ有する少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１を組み合わせてもよい。また、グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせのカテゴリーＡ及びＣの需要家設備１のうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つのカテゴリーＡの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１を組み合わせてもよい。また、グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせのカテゴリーＢ及びＣの需要家設備１のうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つのカテゴリーＢの需要家設備１及び少なくとも１つのカテゴリーＣの需要家設備１を組み合わせてもよい。
【００６４】
グループ化回路２３は、需要家設備１のグループを形成するとき、余剰電力量及び不足電力量の発生時刻と、需要家設備１の場所との両方を考慮してもよい。
【００６５】
図１１は、図１０のグループ化処理を実行することによって形成された例示的なグループを示す表である。図１１の例では、電力システムは、カテゴリーＡの需要家設備１（Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３）、カテゴリーＢの需要家設備１（Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３）を含むものとする。同じ時刻又は互いに近接した時刻に発生した余剰電力量及び不足電力量を実質的に相殺するように、同じ場所又は互いに近接した場所に設けられた需要家設備Ａ−１、Ｂ−１を組み合わせ、同じ場所又は互いに近接した場所に設けられた需要家設備Ａ−２、Ｂ−２を組み合わせ、同じ場所又は互いに近接した場所に設けられた需要家設備Ａ−３、Ｂ−３を組み合わせることにより、それぞれグループを形成する。
【００６６】
需要家設備１のグループを形成するとき、さらに、過去のグループ化の結果、需要家設備１の間の送受電の成功率、などを考慮してもよい。
【００６７】
再び図７を参照すると、ステップＳ４において、電力制御装置４の送受電制御回路２４は、各需要家設備１の予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量と、各需要家設備１の計算された余剰電力量及び不足電力量と、需要家設備１のグループとに基づいて、各グループにおいて、需要家設備１の需要電力の合計値、発電電力の合計値、及び蓄電量の合計値を計算する。
【００６８】
ステップＳ５において、送受電制御回路２４は、各グループにおいて、各需要家設備１の送電電力及び受電電力を決定する。ここで、送受電制御回路２４は、各需要家設備１において、余剰電力量及び不足電力量が発生しないように、蓄電量が上限蓄電量及び下限蓄電量に達することがないように、かつ、蓄電量の変動を最小化するように、送電電力及び受電電力を決定する。送受電制御回路２４は、カテゴリーＡ及びＢの需要家設備１を含む各グループにおいて、需要家設備１の蓄電装置１３の蓄電量が単位時間期間にわたって上限蓄電量以下かつ下限蓄電量以上になるように、カテゴリーＡの需要家設備１からカテゴリーＢの需要家設備１への送電電力を決定する。送受電制御回路２４は、カテゴリーＡ〜Ｃの需要家設備１を含む各グループにおいて、各需要家設備１の蓄電装置１３の蓄電量が単位時間期間にわたって上限蓄電量以下かつ下限蓄電量以上になるように、カテゴリーＡの需要家設備１からカテゴリーＣの需要家設備１への送電電力と、カテゴリーＣの需要家設備１からカテゴリーＢの需要家設備１への送電電力とを決定する。送受電制御回路２４は、カテゴリーＤの需要家設備１には、他の需要家設備１との間で電力を送受信させない。
【００６９】
ステップＳ６において、送受電制御回路２４は、各需要家設備１に送電及び受電を指示する。
【００７０】
ステップＳ７において、電力制御装置４の再構成判定回路２５は、複数の需要家設備１の間の送受電を再構成するトリガを検出したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ７を繰り返す。
【００７１】
ステップＳ３で決定された各グループの需要家設備１の間で、ステップＳ５で決定された電力を送受電しているとき、需要電力及び発電電力などの条件が変化すると、固有蓄電量、余剰電力量、及び不足電力量なども変化する。これにより、新たな余剰電力量又は新たな不足電力量が発生し、固定されたグループ、送電電力、及び受電電力のままでは、送受電できなくなる可能性がある。従って、再構成判定回路２５は、以下のトリガを検出したとき、需要家設備１の間の送受電を再構成する。
【００７２】
例えば、第１のトリガとして、単位時間期間ごとに、送受電を再構成してもよい。これにより、曜日ごとの需要電力の変化、平日又は休日による需要電力の変化に追従することができる。
【００７３】
例えば、第２のトリガとして、予測回路２１によって新たに予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量のうちの少なくとも１つが、予測回路２１によって以前に予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量とは異なるとき、送受電を再構成してもよい。
【００７４】
例えば、第３のトリガとして、実際の需要電力及び発電電力の少なくとも一方が、予測回路２１によって以前に予測された需要電力及び発電電力とは異なるとき、送受電を再構成してもよい。これにより、予想外の天変地異、事故などに起因する送受電の中断に対処することができる。
【００７５】
例えば、第４のトリガとして、需要家設備１又は電力網２の故障又は停電などを検出したとき、送受電を再構成してもよい。これにより、需要家設備１（負荷装置１１、発電装置１２、蓄電装置１３）及び電力網２の故障などに起因する送受電の中断に対処することができる。
【００７６】
例えば、第５のトリガとして、未知の原因により、電力制御装置４から需要家設備１に指示した送受電が行われなかったとき、送受電を再構成してもよい。送受電を妨げる原因が不明であり、以後も送受電を実施可能になるか不明である場合にも対処することができる。
【００７７】
第３〜第５のトリガは送受電が中断されたとき事後的に検出されるのに対して、第１及び第２のトリガは事前に検出可能である。実際の需要電力及び発電電力が予測された需要電力及び発電電力から許容誤差を超えて相違すると、ある程度の期間にわたって送受電を実施できなくなる可能性あるが、第１又は第２のトリガを用いて、そのような送受電の中断を回避することができる。
【００７８】
再構成判定回路２５は、複数の需要家設備１の間の送受電を再構成するトリガを検出したとき、前述のように、再構成判定回路２５から予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、及び送受電制御回路２４に再構成を指示する。
【００７９】
図１２Ａ〜図１３Ｂを参照して、複数の需要家設備１の間の送受電を再構成することが必要になる場合の例について説明する。
【００８０】
図１２Ａは、ある需要家設備１についてユーザの帰宅時間に基づいて予測された、需要電力、発電電力、固有蓄電量、及びグループ内で送受電したときの予定蓄電量の時間変化を示す図である。図１２Ｂは、図１２Ａと同じ需要家設備１の実際の需要電力、発電電力、及び蓄電量の時間変化を示す図である。図１２Ａによれば、ユーザが帰宅して需要電力が増大する前に、固有蓄電量が上限蓄電量に達し、余剰電力量が発生すると予測されている。電力制御装置４は、他の需要家設備１に送電するように指示する。しかしながら、図１２Ｂによれば、ユーザの帰宅が早くなったことにより余剰電力量が発生しなくなったので、他の需要家設備１への送電も不要になる。このため、電力制御装置４は、ユーザの帰宅を検知したとき、他の需要家設備１に送電しないように送受電を再構成する。
【００８１】
図１３Ａは、ある需要家設備１について天気に基づいて予測された、需要電力、発電電力、固有蓄電量、及びグループ内で送受電したときの予定蓄電量の時間変化を示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａと同じ需要家設備１の実際の需要電力、発電電力、及び蓄電量の時間変化を示す図である。図１３Ａによれば、気象情報に基づいて、太陽電池である発電装置１２の発電電力が予測されている。一方、図１３Ｂによれば、雨雲の発生により発電電力が低下している。このため、電力制御装置４は、天候の変化を検出したとき、送受電を再構成する。
【００８２】
実施形態１に係る電力システムによれば、小容量の蓄電装置１３を使用しながら、無駄なく安定的に負荷装置１１に電力を供給するように、かつ、蓄電装置１３の劣化を生じにくいように、複数の需要家設備１の間の送受電を低い計算負荷で制御することができる。
【００８３】
実施形態１に係る電力システムによれば、蓄電装置１３をそれぞれ備える複数の需要家設備１の少なくとも１つのグループを形成し、各グループの需要家設備１の間で送受電する。従って、小容量の蓄電装置１３を使用しながら、無駄なく安定的に、各需要家設備１の負荷装置１１に電力を供給することができる。
【００８４】
実施形態１に係る電力システムによれば、各需要家設備１において、蓄電装置１３の上限蓄電量に達したときの余剰電力量を他の需要家設備１に送電し、蓄電装置１３の下限蓄電量に達したときの不足電力量を他の需要家設備１から受電する。従って、各需要家設備１の蓄電装置１３の蓄電量を上限蓄電量以下かつ下限蓄電量以上にすることができるので、蓄電装置１３の劣化を生じにくくすることができる。また、送受電する電力量も最小化されるので、送受電による損失を低減することができる。
【００８５】
実施形態１に係る電力システムによれば、単位時間期間における需要電力、発電電力、及び固有蓄電量を予測し、単位時間期間において余剰電力量を有する需要家設備１と、単位時間期間において不足電力量を有する需要家設備１とを組み合わせてグループを形成する。これにより、単位時間期間のうちの未来の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量を考慮して、各需要家設備１の送電電力及び受電電力を決定することができる。従って、例えば、単位時間期間のうちの未来に大きな需要電力量が発生すると予測される需要家設備１では、他の需要家設備１への送電を抑制し、蓄電量を維持することができる。仮に、蓄電量の現在の瞬時値のみに基づいて他の需要家設備１に送電するか否かを決定する場合には、未来に大きな需要電力量が発生するにもかかわらず他の需要家設備１に送電して蓄電量を低下させてしまい、その後、実際に大きな需要電力量が発生したときに蓄電量が不足し、他の需要家設備１から受電しなければならなくなる。実施形態１に係る電力システムによれば、単位時間期間の全体の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量を考慮することにより、需要家設備１の間の無駄な送受電を防止することができる。
【００８６】
実施形態１に係る電力システムによれば、需要家設備１のグループを形成するとき、余剰電力量及び不足電力量の有無及び大きさに応じて需要家設備１をクラスタリングすることにより、計算負荷を低減することができる。例えば、クラスタリングを行わない場合、需要家設備１のすべての組み合わせについて送受電を行うか否かを判断しなければならず、計算負荷が非常に高く、制御のリアルタイム性が保証されない。一方、図８〜図１１に示すようにクラスタリングを行う場合、単位時間期間において互いに近接した余剰電力量及び不足電力量を有する需要家設備１の組み合わせについてのみ送受電を行うか否かを判断すればよく、計算負荷を低減することができる。余剰電力量及び不足電力量を有しない需要家設備１については、送受電を行うか否かを判断する必要がなく、計算負荷をさらに低減することができる。
【００８７】
実施形態１に係る電力システムによれば、各グループにおいて、需要電力と供給電力とをバランス化させることができる。需要電力と供給電力とをバランス化させるように需要家設備１のグループを形成することにより、蓄電量の変動を最小化することができると考えられる。
【００８８】
実施形態１に係る電力システムによれば、各需要家設備１の蓄電装置１３の容量を最小化しながら、需要家設備１自体において、又は、同じグループに含まれる他の需要家設備１において、発電電力を無駄なく自己消費する（すなわち、売電量を減らす）ことができる。
【００８９】
実施形態１に係る電力システムによれば、複数の需要家設備１の間の送受電を再構成する回数がなるべく少なくなるように（例えば、単位時間期間より短い時間で送受電を再構成する必要がないように）、需要家設備１のグループを形成してもよい。
【００９０】
実施形態２．
電力制御装置４は、商用電力を利用可能である通常時と、停電などにより商用電力を利用可能でない非常時とで、各需要家設備１の蓄電装置１３の上限蓄電量及び下限蓄電量の少なくとも一方を変化させてもよい。これにより、非常時において、蓄電装置１３により充放電される電力量を増大することができる。
【００９１】
実施形態２に係る電力システムは、実施形態１に係る電力システムと同様に構成される。
【００９２】
図１４は、実施形態２に係る電力システムの電力制御装置４によって実行される電力制御処理を示すフローチャートである。
【００９３】
ステップＳ３１において、電力制御装置４は、非常時の上限蓄電量及び下限蓄電量を計算する。非常時の上限蓄電量及び下限蓄電量は、短時間であれば、蓄電装置１３に過大な負荷をかけることなく、あまり劣化を生じることがないように蓄電装置１３を動作させることができる蓄電量の上限値及び下限値である。例えば、非常時の上限蓄電量は、通常時の上限蓄電量よりも高く設定されてもよく、非常時の下限蓄電量は、通常時の下限蓄電量よりも低く設定されてもよい。
【００９４】
ステップＳ３２において、電力制御装置４は、商用電力が利用可能であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３５に進み、ＮＯのときはステップＳ３３に進む。
【００９５】
ステップＳ３３において、電力制御装置４は、過不足電力量計算回路２２において、余剰電力量及び不足電力量を計算するときに使用される商用電力の値をゼロに設定する。ステップＳ３４において、電力制御装置４は、過不足電力量計算回路２２において、非常時の上限蓄電量及び下限蓄電量を設定する。
【００９６】
ステップＳ３５において、電力制御装置４は、過不足電力量計算回路２２において、余剰電力量及び不足電力量を計算するときに使用される商用電力のピークカット目標電力を設定する。ステップＳ３６において、電力制御装置４は、過不足電力量計算回路２２において、通常時の上限蓄電量及び下限蓄電量を設定する。
【００９７】
ステップＳ３７〜ステップＳ４２は、図７のステップＳ１〜Ｓ６と同様である。ただし、商用電力が利用可能でないとき、ステップＳ３９のグループ化処理において、カテゴリーＡ〜Ｃの需要家設備１とともにカテゴリーＤの需要家設備１も組み合わせるようにグループを形成してもよい。カテゴリーＤの需要家設備１に対して送受電することにより、非常時においてカテゴリーＤの需要家設備１の蓄電装置１３を有効に活用することができる。
【００９８】
ステップＳ４２の後で、図７のステップＳ７と同様に、複数の需要家設備１の間の送受電を再構成するトリガを検出したか否かを判断してもよい。
【００９９】
実施形態２に係る電力システムによれば、商用電力が利用可能であるか否かに応じて、上限蓄電量及び下限蓄電量の少なくとも一方を変化させることにより、非常時において各需要家設備１の蓄電装置１３を有効に活用することができる。非常時の上限蓄電量及び下限蓄電量を用いることにより、非常時のための蓄電量のバッファを確保することができる。
【０１００】
実施形態３．
電力システムの各需要家設備は、図１に示すように負荷装置１１、発電装置１２、及び蓄電装置１３のすべてを備えたものに限定されない。電力システムは、発電装置１２を備えていない需要家設備を含んでいてもよく、蓄電装置１３を備えていない需要家設備を含んでいてもよい。
【０１０１】
図１５は、実施形態３に係る電力システムに含まれる需要家設備１Ａの構成を示すブロック図である。需要家設備１Ａ需要家制御装置１０Ａ、負荷装置１１、及び蓄電装置１３を備える。需要家制御装置１０Ａは、発電装置の発電電力をモニタリングしないことを除いて、図１の需要家制御装置１０と同様に構成される。
【０１０２】
図１６は、実施形態３に係る電力システムに含まれる需要家設備１Ｂの構成を示すブロック図である。需要家設備１Ｂは、需要家制御装置１０Ｂ、負荷装置１１、及び発電装置１２を備える。需要家制御装置１０Ｂは、蓄電装置の蓄電量をモニタリングしないことを除いて、図１の需要家制御装置１０と同様に構成される。
【０１０３】
図１７は、実施形態３に係る電力システムに含まれる需要家設備１Ｃの構成を示すブロック図である。需要家設備１Ｃは、需要家制御装置１０Ｃ及び負荷装置１１を備える。需要家制御装置１０Ｃは、発電装置１２の発電電力及び蓄電装置の蓄電量をモニタリングしないことを除いて、図１の需要家制御装置１０と同様に構成される。
【０１０４】
実施形態３に係る電力システムにおいて、すべての需要家設備（需要家設備１、１Ａ〜１Ｃ）は負荷装置１１をそれぞれ備える。実施形態３に係る電力システムにおいて、需要家設備のうちの少なくとも１つ（需要家設備１、１Ｂ）は発電装置１２をさらに備える。実施形態３に係る電力システムにおいて、需要家設備のうちの少なくとも２つ（需要家設備１、１Ａ）は蓄電装置１３をさらに備える。以下の説明では、実施形態３に係る電力システムは、図１の需要家設備１、図１５の需要家設備１Ａ、図１６の需要家設備１Ｂ、及び図１７の需要家設備１Ｃのすべてを備えているものとする。
【０１０５】
実施形態３に係る電力制御装置４は、実施形態１に係る電力制御装置４と同様に構成され、例えば図２に示すように、予測回路２１、過不足電力量計算回路２２、グループ化回路２３、送受電制御回路２４、及び再構成判定回路２５を備える。
【０１０６】
予測回路２１は、発電装置１２を備える各需要家設備１、１Ｂについて、単位時間期間における各需要家設備１、１Ｂの発電装置１２の発電電力を予測する。予測回路２１は、蓄電装置１３を備える各需要家設備１、１Ａについて、単位時間期間における各需要家設備１、１Ａの蓄電装置１３の蓄電量であって、他の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃに対して電力を送受信しないときの蓄電量を示す固有蓄電量を予測する。
【０１０７】
過不足電力量計算回路２２は、発電装置１２及び蓄電装置１３を備える各需要家設備１について、需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間において固有蓄電量が上限蓄電量に達しているときに発電装置１２によって発電されて負荷装置１１によって消費されない余剰電力量を計算する。過不足電力量計算回路２２は、蓄電装置１３を備える各需要家設備１、１Ａについて、需要電力及び固有蓄電量に基づいて、又は、需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間において固有蓄電量が下限蓄電量に達しているときに他の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃから供給を受ける必要がある不足電力量を計算する。過不足電力量計算回路２２は、発電装置１２を備え、かつ、蓄電装置１３を備えていない各需要家設備１Ｂについて、需要電力及び発電電力に基づいて、単位時間期間において発電装置１２によって発電されて負荷装置１１によって消費されない余剰電力量を計算し、単位時間期間において他の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃから供給を受ける必要がある不足電力量を計算する。過不足電力量計算回路２２は、発電装置１２及び蓄電装置１３を備えていない各需要家設備１Ｃについて、需要電力に基づいて、単位時間期間において他の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃから供給を受ける必要がある不足電力量を計算する。
【０１０８】
図１の需要家設備１及び図１６の需要家設備１Ｂでは、余剰電力量及び不足電力量の両方が発生する可能性がある。一方、図１５の需要家設備１Ａ及び図１７の需要家設備１Ｃでは、不足電力量が発生する可能性はあるが、発電装置を備えていないので余剰電力量が発生することはない。
【０１０９】
グループ化回路２３は、複数の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、蓄電装置１３を備える少なくとも１つの需要家設備１、１Ａを含むように、単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂと、単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃとを組み合わせることにより、第１及び第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む少なくとも１つのグループを形成する。電力制御装置４は、複数の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、蓄電装置１３を備える少なくとも１つの需要家設備１、１Ａを含むように、単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂと、単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃと、単位時間期間において余剰電力量及び不足電力量の両方を有する少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂとを組み合わせることにより、第１〜第３の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む少なくとも１つのグループを形成する。
【０１１０】
送受電制御回路２４は、第１及び第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む各グループにおいて、蓄電装置１３を備える各需要家設備１の蓄電装置１３の蓄電量が単位時間期間にわたって上限蓄電量以下かつ下限蓄電量以上になるように、第１の需要家設備１、１Ｂから第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃへの送電電力を決定する。送受電制御回路２４は、第１〜第３の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む各グループにおいて、蓄電装置１３を備える各需要家設備１、１Ａの蓄電装置１３の蓄電量が単位時間期間にわたって上限蓄電量以下かつ下限蓄電量以上になるように、第１の需要家設備１、１Ｂから第３の需要家設備１、１Ｂへの送電電力と、第３の需要家設備１、１Ｂから第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃへの送電電力とを決定する。
【０１１１】
需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのグループは、例えば以下のように形成される。
【０１１２】
グループ化回路２３は、複数の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、単位時間期間において互いに最も近接した余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを組み合わせることにより、第１及び第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。また、グループ化回路２３は、複数の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、単位時間期間において互いに最も近接した余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂを組み合わせ、単位時間期間において互いに最も近接した不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂを組み合わせることにより、第１〜第３の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。
【０１１３】
グループ化回路２３は、単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃの複数の組み合わせが利用可能であるとき、以下のように、第１及び第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせの第１及び第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において余剰電力量及び不足電力量をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを組み合わせてもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせの第１及び第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを組み合わせてもよい。
【０１１４】
グループ化回路２３は、単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する余剰電力量の合計値及び不足電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂの複数の組み合わせが利用可能であり、かつ、単位時間期間において第３のしきい値よりも互いに近接する不足電力量の合計値及び余剰電力量の合計値をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂの複数の組み合わせが利用可能であるとき、以下のように、第１〜第３の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃを含む少なくとも１つのグループを形成してもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせの第１及び第３の需要家設備１、１Ｂのうち、単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において余剰電力量及び不足電力量をそれぞれ有する少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂを組み合わせてもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせの第２及び第３の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、単位時間期間のうちの互いに最も近接した部分時間期間において不足電力量及び余剰電力量をそれぞれ有する少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂを組み合わせてもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせの第１及び第３の需要家設備１、１Ｂのうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つの第１の需要家設備１、１Ｂ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂを組み合わせてもよい。グループ化回路２３は、利用可能な各組み合わせの第２及び第３の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのうち、互いに最も近接した場所に設けられた少なくとも１つの第２の需要家設備１、１Ａ〜１Ｃ及び少なくとも１つの第３の需要家設備１、１Ｂを組み合わせてもよい。
【０１１５】
グループ化回路２３は、需要家設備１、１Ａ〜１Ｃのグループを形成するとき、余剰電力量及び不足電力量の発生時刻と、需要家設備１、１Ａ〜１Ｃの場所との両方を考慮してもよい。
【０１１６】
実施形態３に係る電力システムにおいて、需要家設備１Ｃのみを含むグループは形成されない。これは、図１７の需要家設備１Ｃは余剰電力量を有しないからである。一方、実施形態３に係る電力システムにおいて、図１５の需要家設備１Ａのみを含むグループは形成されてもよく、図１５の需要家設備１Ａ及び図１７の需要家設備１Ｃを含むグループは形成されてもよい。これらのグループでは、商用電力（夜間電力など）により蓄電装置に充電されてもよいが、停電などに起因して商用電力が利用可能でない場合には、これらのグループは形成されない。
【０１１７】
実施形態３に係る電力システムによれば、発電装置及び蓄電装置の少なくとも一方を備えていない需要家設備が存在しても、小容量の蓄電装置１３を使用しながら、無駄なく安定的に負荷装置１１に電力を供給するように、かつ、蓄電装置１３の劣化を生じにくいように、複数の需要家設備１の間の送受電を低い計算負荷で制御することができる。
【０１１８】
実施形態４．
図１８は、実施形態４に係る電力システムの構成を示すブロック図である。図１８の電力システムは、複数の電力グリッド設備１０１−１〜１０１−４、電力網２、電力会社設備３、及び電力制御装置４Ａを含む。
【０１１９】
電力グリッド設備１０１−１は、複数の需要家設備１−１〜１−４及び電力グリッド制御装置５をそれぞれ含む。電力グリッド設備１０１−１の需要家設備１−１〜１−４は、図１の需要家設備１、図１５の需要家設備１Ａ、図１６の需要家設備１Ｂ、又は図１７の需要家設備１Ｃと同様に構成される。電力グリッド制御装置５は、電力グリッド設備１０１−１に含まれる各需要家設備１の負荷装置１１の需要電力、発電装置１２の発電電力、及び蓄電装置１３の蓄電量をモニタリングし、その結果を電力制御装置４Ａに通知する。
【０１２０】
他の電力グリッド設備１０１−２〜１０１−４もまた、電力グリッド設備１０１−１と同様に構成される。本明細書では、電力グリッド設備１０１−１〜１０１−４を総称して「電力グリッド設備１０１」とも表記する。
【０１２１】
電力制御装置４Ａは、図２の電力制御装置４と実質的に同様に構成され、予測回路、過不足電力量計算回路、グループ化回路、送受電制御回路、及び再構成判定回路を備える。
【０１２２】
電力制御装置４Ａの予測回路は、単位時間期間における各電力グリッド設備１０１の負荷装置１１の需要電力を予測する。電力制御装置４Ａの予測回路は、発電装置１２を備える各電力グリッド設備１０１について、単位時間期間における各電力グリッド設備１０１の発電装置１２の発電電力を予測する。電力制御装置４Ａの予測回路は、蓄電装置１３を備える各電力グリッド設備１０１について、単位時間期間における各電力グリッド設備１０１の蓄電装置１３の蓄電量であって、他の電力グリッド設備１０１に対して電力を送受信しないときの蓄電量を示す固有蓄電量を予測する。
【０１２３】
電力制御装置４Ａの過不足電力量計算回路は、発電装置１２及び蓄電装置１３を備える各電力グリッド設備１０１について、需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間において固有蓄電量が第１のしきい値に達しているときに発電装置１２によって発電されて負荷装置１１によって消費されない余剰電力量を計算する。電力制御装置４Ａの過不足電力量計算回路は、蓄電装置１３を備える各電力グリッド設備１０１について、需要電力及び固有蓄電量に基づいて、又は、需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間において固有蓄電量が第１のしきい値より小さい第２のしきい値に達しているときに他の電力グリッド設備１０１から供給を受ける必要がある不足電力量を計算する。
【０１２４】
電力制御装置４Ａのグループ化回路は、蓄電装置１３を備える各電力グリッド設備１０１のうち、単位時間期間において余剰電力量を有する少なくとも１つの第１の電力グリッド設備１０１と、単位時間期間において不足電力量を有する少なくとも１つの第２の電力グリッド設備１０１とを組み合わせることにより、第１及び第２の電力グリッド設備１０１を含む少なくとも１つのグループを形成する。
【０１２５】
電力制御装置４Ａの送受電制御回路は、第１及び第２の電力グリッド設備１０１を含む各グループにおいて、第１及び第２の電力グリッド設備１０１の蓄電装置１３の蓄電量が単位時間期間にわたって第１のしきい値以下かつ第２のしきい値以上になるように、第１の電力グリッド設備１０１から第２の電力グリッド設備１０１への送電電力を決定する。
【０１２６】
図１９は、図１８の電力制御装置４Ａによって実行される電力制御処理を示すフローチャートである。
【０１２７】
ステップＳ５１において、電力制御装置４Ａの予測回路は、各電力グリッド設備１０１の現在の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間における各電力グリッド設備１０１の需要電力、発電電力、及び固有蓄電量を予測する。
【０１２８】
ステップＳ５２において、電力制御装置４Ａの過不足電力量計算回路は、予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量に基づいて、単位時間期間における各電力グリッド設備１０１の余剰電力量及び不足電力量を計算する。
【０１２９】
ステップＳ５３において、電力制御装置４Ａのグループ化回路は、グループ化処理を実行する。
【０１３０】
ステップＳ５４において、電力制御装置４Ａの送受電制御回路は、各電力グリッド設備１０１の予測された需要電力、発電電力、及び固有蓄電量と、各電力グリッド設備１０１の計算された余剰電力量及び不足電力量と、電力グリッド設備１０１のグループとに基づいて、各グループにおいて、電力グリッド設備１０１の需要電力の合計値、発電電力の合計値、及び蓄電量の合計値を計算する。
【０１３１】
ステップＳ５５において、電力制御装置４Ａの送受電制御回路は、各グループにおいて、各電力グリッド設備１０１の送電電力及び受電電力を決定する。
【０１３２】
ステップＳ５６において、電力制御装置４Ａの送受電制御回路は、各電力グリッド設備１０１に送電及び受電を指示する。
【０１３３】
ステップＳ５７において、電力制御装置４Ａの再構成判定回路は、複数の電力グリッド設備１０１の間の送受電を再構成するトリガを検出したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ５１に戻り、ＮＯのときはステップＳ５７を繰り返す。
【０１３４】
実施形態４に係る電力システムによれば、小容量の蓄電装置１３を使用しながら、無駄なく安定的に負荷装置１１に電力を供給するように、かつ、蓄電装置１３の劣化を生じにくいように、複数の需要家設備１の間の送受電を低い計算負荷で制御することができる。実施形態４によれば、実施形態１に係る電力システムよりも大規模な電力システムに適用可能であることがわかる。
【０１３５】
各実施形態に係る電力システムは、商用電力に接続されていない電力網及び需要家設備にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本開示に係る電力システムは、ある需要家設備で発生した発電電力をその需要家設備又は近隣の需要家設備で消費する「地産地消型電力システム」として実現可能である。小容量の蓄電装置を用いることにより蓄電装置の初期投資費用を低減し、蓄電量の変動を最小化して、あまり劣化を生じることがないように長期間にわたって蓄電装置１３を動作させることができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１−１〜１−４，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…需要家設備、
２…電力網、
３…電力会社設備、
４，４Ａ…電力制御装置、
５…電力グリッド制御装置、
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…需要家制御装置、
１１…負荷装置、
１２…発電装置、
１３…蓄電装置、
２１…予測回路、
２２…過不足電力量計算回路、
２３…グループ化回路、
２４…送受電制御回路、
２５…再構成判定回路、
１０１−１〜１０１−４…電力グリッド設備。
【図１】
2018168646.tif 000003
【図２】
2018168646.tif 000004
【図３Ａ】
2018168646.tif 000005
【図３Ｂ】
2018168646.tif 000006
【図４】
2018168646.tif 000007
【図５Ａ】
2018168646.tif 000008
【図５Ｂ】
2018168646.tif 000009
【図６Ａ】
2018168646.tif 000010
【図６Ｂ】
2018168646.tif 000011
【図７】
2018168646.tif 000012
【図８】
2018168646.tif 000013
【図９】
2018168646.tif 000014
【図１０】
2018168646.tif 000015
【図１１】
2018168646.tif 000016
【図１２Ａ】
2018168646.tif 000017
【図１２Ｂ】
2018168646.tif 000018
【図１３Ａ】
2018168646.tif 000019
【図１３Ｂ】
2018168646.tif 000020
【図１４】
2018168646.tif 000021
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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