(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電指令所と需要家との間に設けられる電力需給制御装置であって、
前記需要家が電力消費量が逼迫する条件下での電力使用機器の重要度について予め申告した申告情報を収集する需要家情報収集部と、
前記需要家情報収集部が収集した申告情報を格納する需要家重要度データベースと、各需要家の契約アンペア数の情報を格納する契約情報データベースと、各機器の使用時間帯、使用頻度、もしくは温度設定条件を含む、機器別の使用パターンの特徴を示す情報を格納する機器別電力使用特徴データベースを有するとともに、これらのデータベースにそれぞれ格納される情報に基づき、ある重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する需要量算出部と、
前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量を算出するとともに、前記需要量算出部で算出された需要量と前記供給量とに基づいて需給バランスを判断し、前記需要量が前記供給量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度よりも高い重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する処理を、前記供給量が前記需要量を上回るまで前記需要量算出部に繰り返し行わせる供給量算出部と、
前記供給量算出部で算出された供給量が前記需要量算出部で算出された需要量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度までの電気使用機器が使用可能である旨の情報を前記需要家に向けて発信する供給指令部と
を具備することを特徴とする電力需給制御装置。
【請求項２】
前記供給量算出部で事前に算出される前記需給バランスに基づいて、前記需要家に供給制限予告する告知信号発信部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の電力需給制御装置。
【請求項３】
前記供給量算出部は、前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量と前記需要家により発電された発電量との合算量が前記需要量を上回った場合に、前記給電指令所に対しその旨を通知する信号を発信することをさらに特徴とする請求項１に記載の電力需給制御装置。
【請求項４】
前記供給量算出部は、前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量と前記需要家により発電された発電量との合算量に基づいて、前記需給バランスを判断することを特徴とする請求項１に記載の電力需給制御装置。
【請求項５】
給電指令所と需要家との間に設けられる電力需給制御装置に使用される方法であって、
前記需要家が電力消費量が逼迫する条件下での電力使用機器の重要度について予め申告した申告情報を収集する需要家情報収集ステップと、
前記需要家情報収集ステップで収集した申告情報を格納する需要家重要度データベースと、各需要家の契約アンペア数の情報を格納する契約情報データベースと、各機器の使用時間帯、使用頻度、もしくは温度設定条件を含む、機器別の使用パターンの特徴を示す情報を格納する機器別電力使用特徴データベースを有するとともに、これらのデータベースにそれぞれ格納される情報に基づき、ある重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する需要量算出ステップと、
前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量を算出するとともに、前記需要量算出ステップで算出された需要量と前記供給量とに基づいて需給バランスを判断し、前記需要量が前記供給量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度よりも高い重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する処理を、前記供給量が前記需要量を上回るまで前記需要量算出ステップにて繰り返し行わせる供給量算出ステップと、
前記供給量算出ステップで算出された供給量が前記需要量算出ステップで算出された需要量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度までの電気使用機器が使用可能である旨の情報を前記需要家に向けて発信する供給指令ステップと
を有することを特徴とする電力需給制御方法。
【請求項６】
前記供給量算出ステップで事前に算出される前記需給バランスに基づいて、前記需要家に供給制限予告する告知信号発信ステップをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の電力需給制御方法。
【請求項７】
前記供給量算出ステップは、前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量と前記需要家により発電された発電量との合算量が前記需要量を上回った場合に、前記給電指令所に対しその旨を通知する信号を発信することをさらに特徴とする請求項５に記載の電力需給制御方法。
【請求項８】
前記供給量算出ステップは、前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量と前記需要家により発電された発電量との合算量に基づいて、前記需給バランスを判断することを特徴とする請求項５に記載の電力需給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、給電指令所からの負荷制限指令に基づいて電力需給制御を行う電力需給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力逼迫時の対応の一つとして、強制的に電力供給量を削減するデマンドレスポンス方式の導入がある。現状の電力負荷制限は、給電制御所からの指令に基づく配電用変電所毎の送電停止により対処されている。この方法では、特定地域全体が停電するため、停電対象地域の需要家の不公平感が増し、利便性が著しく低下する。供給削減による需要家の利便性損失を低減するためには、通常は中央給電指令所が発する指令を詳細化した制御を行うエネルギー管理システム（EMS：Energy Management System）を、給電制御所と需要家との間に介在させることにより、当該目的を達成するための情報の授受を行う仕組が必要になる。
【０００３】
本実施形態に関連する従来技術としては、負荷制限時の配電ネットワークにおける需要制御を行う手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。また、電力制限時に需要家が各機器を個別制御する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６２０７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８９２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来から電力供給逼迫時の需要制御に関する手法は数多く提案されている。しかしながら、実際の運用においては、需要家の利便性を考慮した供給配分の算出が重要な要素となるが、需要家の要求や電力消費パターンはそれぞれ異なるため、このような観点を取り入れた給電制御所、ＥＭＳ、及び需要家を統合したシステムの実現は困難である。
【０００６】
本実施形態の目的は、電力逼迫時に需要家の利便性の損失を低減することができる電力需給制御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】
本実施形態に係る電力需給制御装置は、給電指令所と需要家との間に設けられる電力需給制御装置であって、前記需要家が電力消費量が逼迫する条件下での電力使用機器の重要度について予め申告した申告情報を収集する需要家情報収集部と、前記需要家情報収集部が収集した申告情報を格納する需要家重要度データベースと、各需要家の契約アンペア数の情報を格納する契約情報データベースと、各機器の使用時間帯、使用頻度、もしくは温度設定条件を含む、機器別の使用パターンの特徴を示す情報を格納する機器別電力使用特徴データベースを有するとともに、これらのデータベースにそれぞれ格納される情報に基づき、ある重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する需要量算出部と、前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量を算出するとともに、前記需要量算出部で算出された需要量と前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量とに基づいて需給バランスを判断し、前記需要量が前記供給量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度よりも高い重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する処理を、前記供給量が前記需要量を上回るまで前記需要量算出部に繰り返し行わせる供給量算出部と、前記供給量算出部で算出された供給量が前記需要量算出部で算出された需要量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度までの電気使用機器が使用可能である旨の情報を前記需要家に向けて発信する供給指令部とを具備する。
【０００８】
本実施形態に係る電力需給制御方法は、給電指令所と需要家との間に設けられる電力需給制御装置に使用される方法であって、前記需要家が電力消費量が逼迫する条件下での電力使用機器の重要度について予め申告した申告情報を収集する需要家情報収集ステップと、前記需要家情報収集ステップで収集した申告情報を格納する需要家重要度データベースと、各需要家の契約アンペア数の情報を格納する契約情報データベースと、各機器の使用時間帯、使用頻度、もしくは温度設定条件を含む、機器別の使用パターンの特徴を示す情報を格納する機器別電力使用特徴データベースを有するとともに、これらのデータベースにそれぞれ格納される情報に基づき、ある重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する需要量算出ステップと、前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量を算出するとともに、前記需要量算出ステップで算出された需要量と前記給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量とに基づいて需給バランスを判断し、前記需要量が前記供給量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度よりも高い重要度までの電気使用機器に使用を抑制した場合の電力消費量を総計した需要量を算出する処理を、前記供給量が前記需要量を上回るまで前記需要量算出ステップにて繰り返し行わせる供給量算出ステップと、前記供給量算出ステップで算出された供給量が前記需要量算出ステップで算出された需要量を上回る場合に、当該需要量の算出に用いた重要度までの電気使用機器が使用可能である旨の情報を前記需要家に向けて発信する供給指令ステップとを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る電力需給制御装置の構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係る需要家情報収集部と需要量算出部の詳細を示す図。
【図３】第１実施形態に係る供給量算出部の詳細を示す図。
【図４】第２実施形態に係る電力需給制御装置の構成を示す図。
【図５】第２実施形態に係る告知信号発信部の詳細を示す図。
【図６】第３実施形態に係る電力需給制御装置の構成を示す図。
【図７】第３実施形態に係る供給量算出部の詳細を示す図。
【図８】第４実施形態に係る供給量算出部の詳細を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電力需給制御装置を説明する。
【００１１】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係る電力需給制御装置の構成図である。従来では、給電指令所から負荷制限指令が出されると、給電制御所は計画停電により指定地域（例えば、図１のエリアＡ）を完全に停電することで対処していた。これにより、特定地域のみの需要家が停電で利便性を失うという不公平感を与えていた。そこで、計画停電を回避し、不公平感を緩和するために、第１実施形態では、給電指令所と需要家との間に電力需給制御装置を介在させ、電力需給制御装置が給電指令所からの負荷制限指令に従って需要家の利便性を損なわないような条件で電力供給を行うようにする。
【００１２】
図１において、電力需給制御装置は、需要家の電力使用状況に関する申告情報を事前に収集する需要家情報収集部１と、需要家情報収集部１で収集された申告情報に基づいて需要家の電力消費量を総計した需要量を算出する需要量算出部２と、需要量算出部２で算出された需要量と給電指令所からの負荷制限指令に基づく供給量とに基づいて需給バランスを判断し各需要家へ配分する供給量を算出する供給量算出部３と、供給量算出部３で算出された供給量に基づき各需要家に供給指令を出す供給指令部４とを有する。
【００１３】
図２は、需要家情報収集部１と需要量算出部２の詳細を示す図である。需要量算出部２は、需要家重要度ＤＢ２１、契約情報ＤＢ２２、機器別電力使用特徴ＤＢ２３、及び機器別総需要曲線算出部２４を有する。
【００１４】
需要家情報収集部１は、インターフェースを介して各需要家Ｈ１〜Ｈｍからの電力使用に関する申告情報、すなわち、各需要家が、電力消費量が逼迫する条件下での電力使用機器の重要度についてあらかじめ申告した情報を収集し、需要家重要度ＤＢ２１に格納する。例えば、需要家Ｈ１は、「照明」の重要度が最も高く、次に「冷蔵設備」、「空調」の順に設定したものとする。ここでは、一例として、各需要家が重要度１から重要度３までの家電を申告する場合を示すが、店舗、工場、医療機関、公共機関等で使用する大型機器などの電力機器全般で指定することが可能である。重要度は１つ以上で所望の数だけ設定することができる。事前申告がない場合には、デフォルト値として自動的に重要度を配分することもできる。重要度の設定は、季節や、曜日ごとに変更が可能である。
【００１５】
需要量算出部２は、需要家重要度ＤＢ２１に格納される需要家情報収集部１により収集された申告情報と、契約情報ＤＢ２２に格納される各需要家の契約アンペア数情報と、機器別電力使用特徴ＤＢ２３に格納される、典型的な使用時間帯や使用頻度、温度設定条件など、機器別の使用パターンの特徴に関する情報に基づき、機器別総需要曲線算出部２４において、地域全体における需要家の重要度の高い機器毎の総需要量の時間推移を示す機器別総需要曲線が算出される。この例では、機器別総需要曲線算出部２４は、重要度３までの機器に使用を抑制した場合の機器別総需要曲線を算出するものとする。需要家重要度ＤＢ２１には、生命維持にかかわる特定の医療機器など特定の重要機器に関する情報も含まれ、特定の需要を確保することも可能である。このような仕組みで需要家の電力消費量がトータルとして算出されることから、扱われる個人情報は、契約アンペア数と電力使用機器の重要度に関する情報だけとなるため、無用に個人情報を収集することなく、安全性の高いシステムとなる。
【００１６】
需要家の電力使用状況に関する情報については、個別機器の消費電力量情報に関する情報や使用時間帯に関する情報は、各需要家からの申告によって得たり、精度向上のためにフィードバックして使用したりすることも可能である。
【００１７】
図３に、供給量算出部３の詳細を示す。供給量算出部３は、総供給曲線算出部２５と、需給バランス判断部２６とを有する。総供給曲線算出部２５は、地域内供給履歴ＤＢ２５Ａと、総供給曲線決定部２５Ｂとを含む。総供給曲線算出部２５は、給電指令所からの負荷制限指令に従い、地域内の総供給可能量の時間推移を示す総供給曲線を算出する。ここでは、過去の季節別、平日、休日、特異日別の供給曲線に関する情報が格納された地域内供給履歴ＤＢ２５Ａに基づき、負荷制限量に応じて地域内のピーク需要を削減するような総供給曲線が総供給曲線決定部２５Ｂにおいて決定される。
【００１８】
需給バランス判断部２６は、総供給曲線算出部２５で算出される総供給曲線と、機器別総需要曲線算出部２４で算出される重要度３までの機器に使用を抑制した場合の機器別総需要曲線とに基づき、需要が供給を超過する時間帯の有無を判定する。供給が需要を常に上回った場合には、供給指令部４は、重要度３までの機器が使用可能な旨の電力供給指令を各需要家に向けて発信する。
【００１９】
一方、需要が供給を超過する時間帯が発生する場合には、機器別総需要曲線算出部２４は、再度重要度の見直しに沿った機器別総需要曲線の算出を行う。例えば、図３では、重要度２までの機器に使用を抑制した結果、総需要が抑制され需要が供給の範囲に収まった例を示す。この場合、供給指令部４は、重要度２までの機器が使用可能な旨の電力供給指令を各需要家に向けて発信する。需要家の申告情報に基づいて自動的に各機器のオン／オフを行うことも可能である。また、スマートメータ等を利用して需要家の電力使用状況や使用機器に関する情報も自動的に収集し、得られた情報に基づきオン／オフするような状況も可能となる。
【００２０】
以上述べたように、上記第１実施形態では、給電制御所からの負荷制限指令に従い各需要家の電力消費に関する事前申告データや行動パターンに基づいて、供給可能量の範囲内で需要家の要求に見合う最大量を需要家毎に決定し、供給制御を行う。このようにすることで、特定の地域のみが完全停電するような不公平感を緩和し、電力逼迫時においても各需要家にとって重要度の高い機器の使用は確保できるため、需要家の利便性の損失を低減することが可能となる。
【００２１】
本実施形態は、計画停電時における利用に加えて、将来予想される電力インフラが不十分な新興国における電力供給不足時のリスク回避手段として展開することが可能である。
【００２２】
（第２実施形態）  
上記第１実施形態では、電力需給制御装置は給電制御所からの負荷制限指令に従い、需要家が事前申告した重要度別に需給バランスを判定して機器使用の抑制を行う。第１実施形態の手法を利用して、あらかじめ予測された需給バランスの情報に基づき、前日や当日、あるいは実施の直前に、需要家に対し事前に供給制限予告を行うことにより、需要家の電力消費削減努力で負荷制限指令の発動を回避するとともに、需要者の利便性を高める効果があることが考えられる。
【００２３】
図４は、第２実施形態に係る電力需給制御装置の構成図である。この第２実施形態は、上記第１実施形態の供給指令部４に代えて告知信号発信部５を有し、需要量算出部２と供給量算出部３とが告知信号発信に必要な機能を備えるものである。上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００２４】
図５に、告知信号発信部５の詳細を示す。告知信号発信部５は、需給バランス計算履歴格納部３１と、発信アナウンス選択部３２とを有する。図５の例では、機器使用の抑制がない条件では、一日のほとんどの時間帯で需要が供給を上回り、重要度３以上の機器使用の場合には、１８時から２１時の間で需要が供給を上回り、重要度２以上の機器使用の場合には一日を通して需要が供給を下回ると予測されているものとする。
【００２５】
この場合に、需給バランス判断部２６で検討された需要と供給の関係の試算情報は、需給バランス計算履歴格納部３１に蓄積される。発信アナウンス選択部３２は、需要が供給を上回る時間帯の前日あるいは直前通知について、需給の関係から適切なアナウンスを選択する。この例では、告知信号発信部５から「明日は、１８時〜２１時はレベル２で供給します。重要度２未満の機器使用はお控えください」のようなアナウンスがインターフェースを介して需要家に通知される。
【００２６】
（第３実施形態）  
電力消費削減量は、上記第２実施形態に示した供給制限予告等により増加することも予測される。また、地域によっては、地域内に太陽光発電や風力発電、燃料電池などの分散電源や発電した電力を貯める蓄電設備を設置することにより、地域内由来の電力供給が可能となる地域が出現する可能性もある。そこで、上記第１実施形態において、重要度別に機器使用を抑制するとともに、地域内での分散電源や蓄電池からの電力が供給されることによって、地域内の供給が需要を超過する見通しの場合に、給電指令所に対し通知し、他の電力逼迫地帯に電力を再配分することにより、電力網全体としての供給を安定化する効果があることが考えられる。
【００２７】
図６は、第３実施形態に係る電力需給制御装置の構成図である。供給量算出部３は、給電指令所への通知に必要な機能を備える。需要家情報収集部１、需要量算出部２、供給指令部４については上記第１実施形態と共通であり、事前告知信号発信部５については上記第２実施形態に共通である。図６において、上記第１及び第２実施形態と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００２８】
図７に、第３実施形態に係る供給量算出部３の詳細を示す。総供給曲線算出部２５は、地域内発生発電量発信部４１、地域内供給履歴ＤＢ２５Ａ、及び総供給曲線決定部２５Ｂを有する。総供給曲線算出部２５は、給電指令所からの負荷制限指令に従い、地域内の総供給可能量の時間推移を算出する際に、地域内での分散電源や蓄電池から供給される発電量に関する情報を収集し発信する地域内発生発電量発信部４１からの情報と地域内供給履歴ＤＢ２５Ａからの情報に基づく総供給曲線が総供給曲線決定部２５Ｂにおいて決定される。
【００２９】
需給バランス判断部２６は、総供給曲線算出部２５Ｂで算出された総供給曲線と機器別総需要曲線算出部２４で算出された重要度別（例えば重要度３まで）の機器別総需要曲線とに基づき、需要が供給を超過する時間帯の有無を判定する。供給が需要を常に上回った場合には、上記第１実施形態又は第２実施形態の場合と同様に、供給指令部４又は告知信号発生部５から重要度３までの機器が使用可能な旨の電力供給指令又は告知信号が各需要家に向けて発信される。また、供給が需要を常に上回った場合には、需給バランス判断部２６から給電指令所に対し、負荷制限指令に対し供給が十分である旨の信号が発信される。図７では、地域内発電量の供給を加味した重要度３までの機器に使用を抑制した結果、需要に対し供給が余剰となった例を示す。
【００３０】
（第４実施形態）  
上記第４実施形態においては、地域内由来の電力供給により、他の電力逼迫地帯への電力の再配分を目的としているが、地域内の利便性を向上させる観点から、地域内由来の電力供給の増加にあわせて、地域内の重要度を引き上げ機器使用の抑制を緩和することが考えられる。
【００３１】
図８に、第４実施形態に係る供給量算出部３の詳細を示す。需給バランス判断部２６は、総供給曲線算出部２５で算出された総供給曲線に基づき、追加発電量確保前では重要度１の機器のみの使用が可能であったのに対し、地域内で追加の発電量が確保できた結果、重要度２までの機器使用が可能となった例を示す。この結果は、上記第３実施形態の場合と同様に、供給指令部４又は告知信号から重要度２までの機器が使用可能な旨の電力供給指令又は告知信号が各需要家に向けて発信される。
【００３２】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１…需要家情報収集部、２…需要量算出部、３…供給量算出部、４…供給指令部、２１…需要家重要度ＤＢ、２２…契約情報ＤＢ、２３…機器別電力使用特徴ＤＢ、２４…機器別総需要曲線算出部、２５…総供給曲線算出部、２５Ａ…地域内供給履歴ＤＢ、２５Ｂ…総供給曲線決定部、２６…需給バランス判断部、５…告知信号発信部、３１…需給バランス計算履歴格納部、３２…発信アナウンス選択部、４１…地域内発生発電量発信部。
【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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