(57)【要約】  エネルギーマネジメントシステム（１００）は、エネルギー貯蔵部（３）、負荷（４）、ガイドサーバ（１）及びローカルコントローラ（２）を有する。エネルギー貯蔵部（３）は、グリッド線（１０）に接続され、かつ、充放電される。グリッド線（１０）には外部の発電機から電力が供給される。負荷（４）は、グリッド線（１０）を介して供給される電力を消費して動作する。ガイドサーバ（１）は、エネルギー貯蔵部（３）、負荷（４）及びグリッド線（１０）の状態を予測し、予測に対応する指示（Ｄ）を生成し、生成した指示（Ｄ）を出力する。ローカルコントローラ（２）は、ガイドサーバ（１）で生成された指示（Ｄ）に基づいて又は導かれてエネルギー貯蔵部（３）の充放電を制御する。
2019520032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッド線に接続され、かつ、充放電されるエネルギー貯蔵部であって、前記グリッド線には少なくとも１つの外部の発電機又は当該エネルギー貯蔵部から電力が供給されるエネルギー貯蔵部と、
前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作する負荷と、
前記エネルギー貯蔵部、前記負荷及び前記グリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成し、生成した指示を出力するガイドサーバと、
前記ガイドサーバで生成された前記指示に基づいて又は導かれて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御するローカルコントローラと、を備える、
エネルギーマネジメントシステム。
【請求項２】
前記ガイドサーバは、
前記エネルギー貯蔵部、前記負荷及び前記グリッド線の前記状態に基づいて前記指示を生成するかを決定するコントローラと、
前記コントローラからのトリガリング情報に応じて指示を生成し、生成した前記指示を前記ローカルコントローラへ出力する最適化部と、を備える、
請求項１に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項３】
前記ローカルコントローラは、時間的に重複する複数の指示を保持可能であり、現時刻の時間幅が最も短い前記指示だけを有効にし、有効にした前記指示に基づいてエネルギー貯蔵部を制御する、
請求項１又は２に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項４】
前記ガイドサーバは、
前記外部の発電機の発電を予測する発電予測部と、
前記負荷の消費電力を予測する負荷予測部と、
不定期現象の発生を予測する不定期現象予測部と、
前記発電予測部で生成された予測を格納する発電予測バッファと、
前記負荷予測部で生成された予測を格納する負荷予測バッファと、
不定期現象予測部で生成された予測を格納する不定期現象予測バッファと、をさらに備え、
前記コントローラは前記指示を生成するかを決定し、
前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部が予測を生成し、生成した予測を前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファへそれぞれ出力し、
前記最適化部は、前記指示を生成するため、前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファから前記予測を読み込む、
請求項３に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項５】
前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファから読み出した最新の予測値が測定データに適合しない場合、又は、前記測定データと前記最新の予測値との差が所定値よりも大きい場合には、前記コントローラは、前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部に前記予測を生成させ、前記最適化部に前記指示を生成させる、
請求項４に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項６】
前記不定期現象が発生した場合において、前記不定期現象の発生から所定時間の経過後に不定期現象が発生したとき、前記コントローラは、前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部に前記予測を生成させ、前記最適化部に前記指示を生成させる、
請求項４に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記予測及び指示を周期的に更新するため、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部に前記予測を周期的に生成させ、前記最適化部に前記指示を周期的に生成させる、
請求項４に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項８】
前記不定期現象予測部は、
外部からの過去の測定データを格納するメモリ部と、
外部から受け取った最新の測定データと前記メモリ部から受け取った前記過去の測定データとを処理し、処理データを出力する非線形前処理部と、
前記非線形前処理部から出力された前記処理データから特徴を抽出し、抽出した前記特徴を出力する特徴抽出部と、
前記抽出した特徴が特徴空間のいずれの領域に属するかを決定し、各領域に属する度合いから前記不定期現象の期間の確率又は確率関数を導くパターン認識部と、を備える、
請求項３乃至７のいずれか一項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項９】
エネルギー貯蔵部、負荷及びグリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成し、生成した指示を出力するガイドサーバであって、
前記エネルギー貯蔵部は、グリッド線に接続され、かつ、充放電され、前記グリッド線には少なくとも１つの外部の発電機又は前記エネルギー貯蔵部から電力が供給され、
前記負荷は、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作し、
前記エネルギー貯蔵部の充放電は、ローカルコントローラにより、前記指示に基づいて制御され、
前記ガイドサーバは、
前記外部の発電機の発電を予測する発電予測部と、
前記負荷の消費電力を予測する負荷予測部と、
不定期現象の発生を予測する不定期現象予測部と、
前記発電予測部で生成された予測を格納する発電予測バッファと、
前記負荷予測部で生成された予測を格納する負荷予測バッファと、
不定期現象予測部で生成された予測を格納する不定期現象予測バッファと、を備え、
前記コントローラは前記指示を生成するかを決定し、
前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部が予測を生成し、生成した予測を前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファへそれぞれ出力し、
前記最適化部は、前記指示を生成するため、前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファから前記予測を読み込む、
ガイドサーバ。
【請求項１０】
グリッド線に接続され、かつ、充放電されるエネルギー貯蔵部、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作する負荷、及び、少なくとも１つの外部の発電機又は前記エネルギー貯蔵部から電力が供給される前記グリッド線の状態を予測し、
予測に対応する指示を生成し、
生成した指示を出力し、
前記生成した前記指示に基づいて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御する、
エネルギーマネジメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーマネジメントシステム、ガイドサーバ及びエネルギーマネジメント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費電力の制御及び削減のため、ホームエネルギーマネジメントシステム（ＨＥＭＳ：Home Energy Management System）などのエネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ：Energy Management System）の開発が進んでいる。
【０００３】
ＥＭＳと同様のシステムとして、社会インフラ制御システム（Social Infrastructure Control System）が開示されている（特許文献１）。社会インフラ制御システムは、制御装置とサーバとを有する。制御装置は、収集部、送信部、受信部及び制御部を有する。収集部は、社会インフラの制御対象に関するセンシングデータを収集する。送信部は、収集したセンシングデータを、通信ネットワークを介してサーバに送信する。受信部は、サーバから、制御対象を制御するための制御指示を受け取る。制御部は、受け取った制御指示に基づいて制御対象を制御する。サーバは、取得部、データベース、生成部及び指示部を有する。取得部は、通信ネットワークを介して制御装置からセンシングデータを取得し、取得したセンシングデータをデータベースに格納する。生成部は、データベースに格納されたセンシングデータを処理して、制御指示を生成する。指示部は、生成した制御指示を制御装置へ送信する。制御部は、各制御対象について定められた優先度に基づいたタイミングで、制御指示に基づいた制御対象の制御を実行する。
【０００４】
また、他の例として、自動デマンドレスポンスエネルギーマネジメントシステム（Automated Demand Response Energy Management System）が開示されている（特許文献２）。このシステムでは、各負荷の価値関数を用いて、最適な制御パラメータを出力することで、エネルギー負荷の電力柔軟性を最大化する。複数の負荷は、グローバルな価値関数を最大化することによって、１つの仮想的な負荷へ集約される。この解法は、各個別の負荷のエネルギーの割合、各負荷の電力レベルの時間変動、制御パラメータ及び制御値を与えるディスパッチ関数を生成する。経済用語は、異なる主体の電力柔軟性の価値を表す。ユーザインタフェースは、仮想負荷に低減され得る最大電力及び消費され得る最大電力をそれぞれ表す各時間間隔の上限および下限のための境界を含む。トレーダーは、仮想負荷の参照曲線に関する時間間隔内で、エネルギーレベルを修正する。自動的に、他の時間間隔のエネルギー補償と上限及び下限の再計算とが発生する。仮想負荷のエネルギー計画は、現実の負荷へ割り振られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１７２０８８号
【特許文献２】特表２０１５−５０６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＥＭＳでは、エネルギー貯蔵部（例えばバッテリ）及び負荷（照明装置、エアコンなど）などの装置を含むシステムの将来の状態を予測し、電源の種類、消費電力及び不定期現象（例えば停電）などによる状態の時間的変動に適応するように装置を好適に制御するため、装置に指示を与える必要がある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、エネルギーマネジメントシステムにおいて、状態の変化（又は可能な状態のセット）を前もって予測して装置を制御することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様にかかるエネルギーマネジメントシステムは、グリッド線に接続され、かつ、充放電されるエネルギー貯蔵部であって、前記グリッド線には少なくとも１つの外部の発電機又は当該エネルギー貯蔵部から電力が供給されるエネルギー貯蔵部と、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作する負荷と、前記エネルギー貯蔵部、前記負荷及び前記グリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成し、生成した指示を出力するガイドサーバと、前記ガイドサーバで生成された前記指示に基づいて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御するローカルコントローラと、を有するものである。
【０００９】
本発明の一態様にかかるガイドサーバは、エネルギー貯蔵部、負荷及びグリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成し、生成した指示を出力するガイドサーバであって、前記エネルギー貯蔵部は、グリッド線に接続され、かつ、充放電され、前記グリッド線には少なくとも１つの外部の発電機又は前記エネルギー貯蔵部から電力が供給され、前記負荷は、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作し、前記エネルギー貯蔵部の充放電は、ローカルコントローラにより、前記指示に基づいて制御され、前記ガイドサーバは、前記外部の発電機の発電を予測する発電予測部と、前記負荷の消費電力を予測する負荷予測部と、不定期現象の発生を予測する不定期現象予測部と、前記発電予測部で生成された予測を格納する発電予測バッファと、前記負荷予測部で生成された予測を格納する負荷予測バッファと、不定期現象予測部で生成された予測を格納する不定期現象予測バッファと、を有し、前記コントローラは前記指示を生成するかを決定し、前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部が予測を生成し、生成した予測を前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファへそれぞれ出力し、前記最適化部は、前記指示を生成するため、前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファから前記予測を読み込むものである。
【００１０】
本発明の一態様にかかるエネルギーマネジメント方法は、グリッド線に接続され、かつ、充放電されるエネルギー貯蔵部、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作する負荷、及び、少なくとも１つの外部の発電機又は前記エネルギー貯蔵部から電力が供給される前記グリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成し、生成した指示を出力し、前記生成した前記指示に基づいて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エネルギーマネジメントシステムにおいて、状態の変化の事前予測、及び、もたらされ得る状態又は状態変化の事前予測の一方又は両方を行い、エネルギー節約その他の目的のために指示に基づいた制御コマンドを与えることで、装置を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかるエネルギーマネジメントシステムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるガイドサーバの構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】負荷予測部の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図４】不定期現象予測部の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図５】発電予測バッファ、負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファのそれぞれの構成例を模式的に示すブロック図である。
【図６】最適化部の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図７】指示の具体例の概要を模式的に示す図である。
【図８】異なる制御状態でのエネルギー貯蔵部の充電動作を示す図である。
【図９】指示の重複を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態３にかかる充放電動作を模式的に示す図である。
【図１１】ガイドサーバの構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１４】
実施の形態１
実施の形態１にかかるエネルギーマネジメントシステムについて説明する。図１は、実施の形態１にかかるエネルギーマネジメントシステム１００の構成を模式的に示すブロック図である。エネルギーマネジメントシステム１００は、ガイドサーバ１、ローカルコントローラ２、バッテリーなどのエネルギー貯蔵部３及び負荷４を有する。
【００１５】
ガイドサーバ１は、ローカルコントローラへ指示（ディレクティブ：Directive）を送る。エネルギー貯蔵部３及び負荷４は、基幹回線又は基幹システムから電力が供給されるグリッド線１０に接続される。例えば、エネルギー貯蔵部３及び負荷４は、家（家庭用装置）又はビルに設けられる装置として提供される。エネルギー貯蔵部３は、グリッド線１０又は負荷４の状態に応じて、適宜充電又は放電することができる。また、ガイドサーバ１は、エネルギー貯蔵部３及び負荷４の状態を示す情報を受け取ることができ、かつ、エネルギー貯蔵部３をフィードバック制御するために、エネルギー貯蔵部３及び負荷４からの情報に基づいて指示を送ることができる。
【００１６】
ローカルコントローラ２は、例えば制御信号ＣＯＮ１を出力して、エネルギー貯蔵部３の充電動作及び放電動作を制御する。また、ローカルコントローラ２は、例えば制御信号ＣＯＮ２を出力して、負荷４の動作を制御する。なお、ローカルコントローラ２は、エネルギー貯蔵部３及び負荷４の状態を示す情報ＦＢ１及びＦＢ２を受け取り、受け取った情報をガイドサーバ１へ送ってもよい。
【００１７】
ガイドサーバ１について詳細に説明する。図２は、実施の形態１にかかるガイドサーバ１の構成を模式的に示すブロック図である。ガイドサーバ１は、発電予測部１１、負荷予測部１２、不定期現象予測部１３、発電予測バッファ１４、負荷予測バッファ１５、不定期現象予測バッファ１６、コントローラ１７及び最適化部１８を有する。
【００１８】
グリッド１０を介してエネルギー貯蔵部３及び負荷４へ供給される電力を示す、測定データに含まれる発電情報ＩＮＦ＿Ｇは、発電する外部発電機（例えば、太陽電池）から発電予測部１１に入力される。負荷４の負荷値を示す、測定データに含まれる負荷情報ＩＮＦ＿Ｌは、負荷予測部１２に入力される。不定期現象を示す、測定データに含まれる不定期現象情報ＩＮＦ＿Ｔは、不定期現象予測部１３に入力される。（典型的には日照予測に基づく）太陽電池の発電予測はエアコン（Ａ／Ｃ）動作予測に用いられ、風力予測はビルの冷却電力予測に用いられるので（これらの特性は各動作に間接的に影響するので）、発電予測部１１から負荷予測部１２への破線矢印で示される電力予測情報（太陽電池、風力など）は、負荷予測部１２へ与えられてもよい。
【００１９】
図３は、負荷予測部１２の構成例を模式的に示すブロック図である。負荷予測部１２は、予測部１２Ａ及び１２Ｂと、デバイスシミュレータ１２Ｃとを有する。予測部１２Ａは、負荷４の状態に影響する非フィードバック現象を予測するように構成され、得られた予測ＧＰ１を出力する。予測部１２Ｂは、負荷４の内部状態を予測するように構成され、測定データＭＤ及びデバイスシミュレータ１２Ｃからの情報を用いてフィードバック動作を行うことで、得られた予測ＧＰ２を出力する。デバイスシミュレータ１２Ｃは、予測部１２Ｂから受け取った予測ＧＰ２を処理して、得られた予測ＧＰ３を出力する。また、デバイスシミュレータ１２Ｃは、生成された予測ＧＰ３に基づく情報ＦＢを予測部１２Ｂへフィードバックし、かつ、予測部１２Ｂは、予測部１２Ｂで生成した予測に対してフィードバック動作を行う。
【００２０】
図４は、不定期現象予測部１３の構成例を模式的に示すブロック図である。不定期現象予測部１３は、非線形前処理部１３Ａ、特徴抽出部１３Ｂ、メモリ部１３Ｃ及びパターン認識部１３Ｄを有する。ここで、不定期現象とは、装置（例えば、家庭用装置又は工場装置）のオン／オフのような、時間的に散発する操作を意味する。非線形前処理部１３Ａは、外部から最新の測定データＭＤを受け取り、メモリ１３Ｃから過去の測定データを含む内部データを受け取り、特徴抽出部１３Ｂへ処理したデータを出力する。特徴抽出部１３Ｂは、入力されたデータから特徴を抽出し、抽出した特徴をパターン認識部１３Ｄへ出力する。パターン認識部１３Ｄは、抽出した特徴が特徴空間のどの領域に属するかを判定する（図４のＰ＿ＴＵＰ）。この領域は、特定の具体的な継続期間に関連している。メモリ部１３Ｃは、不定期現象の直近の継続期間のような、特定の過去のパラメータを格納する。パターン認識部１３Ｄが、入力が異なる領域を同時に含んでいると判定した場合、不定期現象の継続期間の確率（確率関数）は、各領域に属する度合い（例えば、領域中心からの距離によって決定される度合い）によって推論される。
【００２１】
発電予測バッファ１４、負荷予測バッファ１５及び不定期現象予測バッファ１６は、予め定められた間隔（例えば、１日）で予測を格納することができる。図５は、発電予測バッファ１４、負荷予測バッファ１５及び不定期現象予測バッファ１６のそれぞれの構成例を模式的に示すブロック図である。各バッファは、時間分解能に対応した複数のスロットを有する。例えば、時間分解能が５分である場合には、１日に対して２８８スロットが設けられる。各スロットは、発電予測部１１、負荷予測部１２及び不定期現象予測部１３からの予測値、各予測値に対するフラグ、各予測値に対する上限値及び各予測値に対する下限値を格納する。各フラグは、対応する予測値に応じて設定される。例えば、対応する予測値が有効でない場合には各フラグが「０」に設定され、対応する予測値が有効である場合には各フラグが「１」に設定され、対応する予測値が信頼できない場合には各フラグが「２」に設定され、対応する予測値が仮定である場合には各フラグが「３」に設定される。上限値及び下限値は予測の不確実性の範囲を示すものであり、最適化部は最適かつロバストな指示計算のためにこの追加情報を利用することができる。不確実性を示す上限及び下限の記述方式に代えて、可能であるならば、最適化部は最適かつロバストな指示計算のために代表的なシナリオを用いることができる。
【００２２】
コントローラ１７は、発電予測部１１、負荷予測部１２、不定期現象予測部１３及び最適化部１８の動作をトリガリングすることができる。コントローラ１７は、発電予測部１１、負荷予測部１２、不定期現象予測部１３に予測を開始させる。換言すれば、コントローラ１７は、予測を再初期化する。コントローラ１７は、再初期化された予測に基づいて、最適化部１８に指示を生成させる。例えば、トリガリングは以下で説明するように実行される。
【００２３】
ケースＡ：予測偏差チェック
コントローラ１７は、発電予測バッファ１４、負荷予測バッファ１５及び不定期現象予測バッファ１６から読み出した最新の予測値が測定データＭＤに適合しない場合、又は、測定データＭＤと最新の予測値との差が所定値よりも大きい場合、トリガリングを行う。
【００２４】
ケースＢ：不定期現象でのトリガリング
不定期現象が生じた場合、コントローラ１７は、不定期現象が生じてから予め定められた時間経過後、トリガリングを行う。
ケースＣ：予測有効性チェック
コントローラ１７は、予測と指示の周期的な更新を行うため、周期的にトリガリングを行う。この場合、周期的な更新間の間隔の値は、コントローラ１７の内部メモリに格納することができる。
【００２５】
図６は、最適化部１８の構成例を模式的に示すブロック図である。最適化部１８は、問題定式化部１８Ａ及び最適ソルバー１８Ｂを有する。問題定式化部１８Ａは、予測バッファを読み込む。具体的には、問題定式化部１８Ａは、発電予測バッファ１４から外部の発電機の発電方式（例えば、太陽電池）を読み出し、負荷予測バッファ１５から負荷４の需要方式（例えば、エアコン、誘導加熱（ＩＨ）クッキングヒータなどの家庭用装置の種類）を読み出し、不定期現象予測バッファ１６から不定期現象を読み出す。これらの読み出しは、その全部又は一部について行うことができる。また、問題定式化部１８Ａは、ローカルＥＭＳ（エネルギーマネジメントシステム）モデル、所望の指示の種類、ユーザの目標を、例えば最適化部１８に設けられた内部メモリから読み出す。ローカルＥＭＳは、典型的には、自動的に読み取り可能な形式の、代数方程式又はハイブリッドモデル、及び、関連する不等式制約によって構成される。また、所望の指示の種類は、自動的に読み取り可能かつ処理可能な形式で表現される。ユーザの目標は、各サイトに定義される。問題定式化部１８Ａは、読み取った情報を用いて、最適ソルバー１８Ｂにとって必要なパラメータを計算する。ここで、様々な古典的最適ソルバー（例えば、ＬＰ（Linear Programming）ソルバー、ＭＩＬＰ（Mixed Integer Linear Programming）ソルバー及びＱＬＰ（Quadratic Linear Programming）ソルバーを最適ソルバー１８Ｂとして用いることができる。後処理を行う最適ソルバー１８Ｂは、計算したパラメータを、最適指示のｍタプル（tuple）として、ローカルコントローラ２へ出力する。また、指示の性質又は種類を記述する情報ＤＴと、最適化の目標の種類を既述する情報ＯＴは、最適化部１８へ与えられる。指示の性質又は種類を記述する情報ＤＴは、指示の性質又は種類を記述する情報ＤＴの性質、すなわちｊタプルの具体的構造と、機械的に読み取り可能な形式にてタプルがどのように解釈されるかと、を含む。ｊタプルは、ローカル制御の式を用いるためのローカル制御の方針のパラメータを記述する。最適化の目的のために、ローカル制御の方針自体は機械的に読み取り可能な形式で記述されなければならない。最適化の目標の種類を既述する情報ＯＴは、最適化の優先度を含む。つまり、最適化の目標の種類を既述する情報ＯＴは、追加的な発電機の始動又は停止に関連するコスト、又は、エネルギー貯蔵部の劣化をどのように動作コストにマッピングするかを含む。
【００２６】
次に、エネルギー貯蔵部３の充電及び放電を制御するための指示の具体例を詳細に説明する。ここで、指示Ｄは、以下の式に示すように、複数のパラメータによって定義される。但し、Ｔｓは指示Ｄに基づく制御の開始時間であり、Ｔｅは指示Ｄに基づく制御の終了時間であり、Ｐは行列として構成される、エネルギー貯蔵部３の充電及び放電を制御するｊタプルである。
2019520032.tif 000003
本実施の形態では、ｊタプル
2019520032.tif 000004
が３つのベクトル
2019520032.tif 000005
を含む例について説明する。
2019520032.tif 000006
は、エネルギー貯蔵部３のエネルギー貯蔵部充電下限ｐｍｉｎ，１〜ｐｍｉｎ，ｎにより構成されるベクトルである。但し、ｎは、１以上の整数である。
2019520032.tif 000007
2019520032.tif 000008
は、エネルギー貯蔵部充電上限ｐｍａｘ，１〜ｐｍａｘ，ｍにより構成されるベクトルである。但し、ｍは、１以上の整数である。
2019520032.tif 000009
2019520032.tif 000010
は、エネルギー貯蔵部充電電力ｓｍｉｎ，１〜ｓｍｉｎ，ｋにより構成されるベクトルである。但し、ｋは、１以上の整数である。
2019520032.tif 000011
【００２７】
図７は、指示の具体例の概要を模式的に示す図である。電源線は、開始時間Ｔｓｔの前にグリッド１０を介して十分な電力を供給し、エネルギー貯蔵部３は電源を供給する必要が無い。これにより、エネルギー貯蔵部３は、開始時間Ｔｓｔの前に満充電される。
【００２８】
しかし、発電プラントでの計画された必要な又は計画外のメンテナンス活動や、発電プラントでの火災などの事故により、基幹回線からの電力供給の停止や停電が発生し得る。この場合、エネルギー貯蔵部３は、負荷４の動作を維持するための電力供給を開始しなければならない。エネルギー貯蔵部は、開示時間Ｔｓｔに電力供給を開始する。上述したように、ガイドサーバ１は発電プラントからの電力供給を含むシステムの状態を常時監視している。例えば、ガイドサーバ１は、ローカルコントローラ２に、計画停電のような予測可能な停電の発生が不定期現象として反映された予測から生成された指示を与えることができるので、ブラックアウトの発生に先立つ開始時刻Ｔｓｔは、指示又は最適化指示自体を決定するために用いられる知識の一方又は両方によって、事前に定めることができる。
【００２９】
第１の放電は、開示時間Ｔｓｔに開始する。この後、エネルギー貯蔵部３の充電がＰｍｉｎ，１まで減少すると、エネルギー貯蔵部３の充電が開始する。そして、エネルギー貯蔵部３の充電がＰｍａｘ，１まで増加すると、エネルギー貯蔵部３の放電が開始する。このように、エネルギー貯蔵部３のｉ（ｉは、１からｎ，ｍまでの整数）番目の充放電サイクルが構成される。図７に示すように、エネルギー貯蔵部充電下限ｐｍｉｎ及びエネルギー貯蔵部充電上限ｐｍａｘ，１で定義される範囲内で、開示時間Ｔｓｔから終了時間Ｔｅｎとの間の期間でサイクルが繰り返される。
【００３０】
そして、エネルギー貯蔵部は、終了時間Ｔｅｎに電力供給を停止する。開示時間Ｔｓｔと同様に、ガイドサーバ１は、ローカルコントローラ２に、発電プラントからの電力供給の再開が反映された予測から生成された指示を与えることができるので、電力供給の再開の発生に先立つ終了時刻Ｔｅｎは、指示又は指示で示された推定終了時間のセットによって、事前に定めることができる。
【００３１】
続いて、異なる制御状態でのエネルギー貯蔵部３の充電動作について更に説明する。図８は、異なる制御状態でのエネルギー貯蔵部３の充電動作を示す図である。図８では、「エネルギー貯蔵部の充電（energy storage charge）」は「ＥＳＣ」と省略されている。図８では、異なる状態Ｃ１〜Ｃ４が示されている。制御状態Ｃ１〜Ｃ２は、比較例であり、制御状態は本実施の形態に対応する。
【００３２】
制御状態Ｃ１では、エネルギー貯蔵部３は、停電期間に、充電レベル下限（０）まで放電され、上限（１）まで充電される。制御状態Ｃ２では、エネルギー貯蔵部３は、停電期間に、充電レベル下限（０）まで放電され、固定された上限まで充電される。
【００３３】
制御状態Ｃ３では、エネルギー貯蔵部３は、停電期間に、本実施の形態に応じた制御方法で充放電される。この状態においては、エネルギー貯蔵部３の充電は、エネルギー貯蔵部充電下限
2019520032.tif 000012
及びエネルギー貯蔵部充電上限
2019520032.tif 000013
によって定められる範囲内で限定的に変化する。
【００３４】
太陽電池のような副次的な発電システムの発電レベルが高い場合、エネルギー貯蔵部３の主放電が実行される。そして、副次的な発電システムの発電レベルが低い場合、エネルギー貯蔵部３の主充電が実行される。よって、充放電動作は、副次的な発電システムの発電レベルの変化に応じて変化させることができる。また、広範囲の充放電を最小化できるので、エネルギー貯蔵部３の寿命を比較例Ｃ１及びＣ２と比べて延伸することができる。
【００３５】
また、制御状態Ｃ４でも、エネルギー貯蔵部３は、停電期間に、本実施の形態に応じた制御方法で充放電される。この状態においては、エネルギー貯蔵部３の充電は、エネルギー貯蔵部充電下限
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及びエネルギー貯蔵部充電上限
2019520032.tif 000015
によって定められる範囲内で限定的に変化する。制御状態Ｃ３との相違は、低い始動コストを前提として、停電期間での発電機の始動が最適化された基準（クライテリア、図６のＯＴ）に統合される点である。
【００３６】
よって、指示のパラメータが異なり、かつ、
2019520032.tif 000016
及び
2019520032.tif 000017
で記述される、制御状態３とは大きく異なる（例えば、発電機の始動回数が減少している）充放電パターンが導かれる。
【００３７】
上述のように、本発明によれば、エネルギーマネジメントシステムにおいて、状態の変化の事前予測及び（可能な）状態又は状態変化の事前予測の一方又は両方を行い、エネルギー節約その他の目的のために指示に基づいた制御コマンドを与えることで、装置を制御することを可能にすることができる。
【００３８】
実施の形態２
実施の形態２では、指示の重複について説明する。エネルギーマネジメントシステムでは、特定のエネルギー貯蔵部（エネルギー貯蔵部３）への複数の指示は重複し得うるものであり、かつ、これらの指示で示される時間幅はそれぞれ異なり得る。図９は、指示の重複を模式的に示す図である。この場合、ローカルコントローラ２は、複数の指示を保持し、どの指示が優先的に実行されなければならないかを判定する。図９では、時間幅が最も長い指示Ｄ１が指示Ｄ２〜Ｄ４と重複している。また、指示Ｄ３は、指示Ｄ３よりも時間幅が長い指示Ｄ５と重複している。本実施の形態では、複数の指示が重複する場合には、最も時間幅が短い１つの指示が最高の優先度を有する。
【００３９】
この場合、指示Ｄ１が初期状態で有効である。そして、指示Ｄ２の時間幅が指示Ｄ１の時間幅よりも短いため、指示Ｄ２が有効で指示Ｄ１が無効となる。指示Ｄ２の時間幅の経過後には指示Ｄ３が有効となり、そして、指示Ｄ５の時間幅が指示Ｄ３の時間幅よりも短いため、指示Ｄ３が無効で指示Ｄ５が有効となる。指示Ｄ５の時間幅の経過後には、指示Ｄ３が再度有効となる。また、指示Ｄ３の時間幅の経過後には、指示Ｄ４が有効となる。指示Ｄ４の時間幅の経過後には、指示Ｄ１が再度有効となる。
【００４０】
上述の通り、本実施の形態によれば、時間幅が最も短い指示が優先的に有効となるので、電力供給及び負荷４の負荷値の時間変動に応じて、エネルギー貯蔵部３を精密に制御することができる。
【００４１】
実施の形態３
実施の形態３では、指示の他の例について説明する。本実施の形態では、ｊタプル
2019520032.tif 000018
は、フル充放電サイクル回数Ｎと上限ＨＬＢとを含む。Ｎは１以上の整数であり、ＨＬＢは０以上１以下の値である。
2019520032.tif 000019
【００４２】
図１０は、実施の形態３にかかる充放電動作を模式的に示す図である。図１０では、Ｎ＝３である。停電期間では、まず、Ｎ回のフル充放電サイクルが行われる。この後、上限ＨＬＢが有効となり、エネルギー貯蔵部３の充電レベルは上限ＨＬＢに制限される。
【００４３】
本実施の形態によれば、停電期間が比較的長くても、充放電サイクル回数を所定の値Ｎに制限される。よって、エネルギー貯蔵部３の経時劣化を抑制することができる。
【００４４】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、１つのエネルギー貯蔵部、１つのローカルコントローラ及び１つの負荷が設けられたエネルギーマネジメントシステムだが、これは例示に過ぎない。よって、予測部は、２以上のローカルコントローラ、２以上のエネルギー貯蔵部及び２以上の負荷を有してもよく、ガイドサーバが２以上のローカルコントローラのそれぞれを与えてもよく、かつ、２以上のエネルギー貯蔵部及び２以上の負荷を監視してもよいことは、言うまでもない。
【００４５】
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、ガイドサーバにおける処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。  このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００４６】
例えば、ガイドサーバ１は、ＣＰＵを用いて構成してもよい。図１１は、ガイドサーバの構成例を模式的に示す図である。この場合、ガイドサーバ１は、ＣＰＵ２１、メモリ２２、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２３及びバス２４を有する。ＣＰＵ２１、メモリ２２及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２３は、バス２４を介して互いに通信することができる。ＣＰＵ２１は、プログラムを実行することで、発電予測部１１、負荷予測部１２、不定期現象予測部１３、コントローラ１７及び最適化部１８の機能を実現することができる。メモリ２２は、発電予測バッファ１４、負荷予測バッファ１５及び不定期現象予測バッファ１６に対応する。入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２３は、測定データＭＤを受け取り、指示Ｄを出力する。
【００４７】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１００  エネルギーマネジメントシステム
１  ガイドサーバ
２  ローカルコントローラ
３  エネルギー貯蔵部
４  負荷
１０  グリッド線
１１  発電予測部
１２  負荷予測部
１２Ａ、１２Ｂ  予測部
１２Ｃ  装置シミュレータ
１３  不定期現象予測部
１３Ａ  非線形前処理部
１３Ｂ  特徴抽出部
１３Ｃ  メモリ部
１３Ｄ  パターン認識部
１４  発電予測バッファ
１５  負荷予測バッファ
１６  不定期現象予測バッファ
１７  コントローラ
１８  最適化部
１８Ａ  問題定式化部
１８Ｂ  最適ソルバー
２１  ＣＰＵ
２２  メモリ
２３  入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２３
２４  バス
【図１】
2019520032.tif 000020
【図２】
2019520032.tif 000021
【図３】
2019520032.tif 000022
【図４】
2019520032.tif 000023
【図５】
2019520032.tif 000024
【図６】
2019520032.tif 000025
【図７】
2019520032.tif 000026
【図８】
2019520032.tif 000027
【図９】
2019520032.tif 000028
【図１０】
2019520032.tif 000029
【図１１】
2019520032.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月5日(2018.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッド線に接続され、かつ、充放電されるエネルギー貯蔵部であって、前記グリッド線には少なくとも１つの外部の発電機又は当該エネルギー貯蔵部から電力が供給されるエネルギー貯蔵部と、
前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作する負荷と、
前記エネルギー貯蔵部、前記負荷及び前記グリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成し、生成した指示を出力するガイドサーバと、
前記ガイドサーバで生成された前記指示に基づいて又は導かれて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御するローカルコントローラと、を備える、
エネルギーマネジメントシステム。
【請求項２】
前記ローカルコントローラは、時間的に重複する複数の指示を保持可能であり、現時刻の時間幅が最も短い前記指示だけを有効にし、有効にした前記指示に基づいてエネルギー貯蔵部を制御する、
請求項１に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項３】
前記ガイドサーバは、
前記エネルギー貯蔵部、前記負荷及び前記グリッド線の前記状態に基づいて前記指示を生成するかを決定するコントローラと、
前記コントローラからのトリガリング情報に応じて指示を生成し、生成した前記指示を前記ローカルコントローラへ出力する最適化部と、を備える、
請求項１又は２に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項４】
前記ガイドサーバは、
前記外部の発電機の発電を予測する発電予測部と、
前記負荷の消費電力を予測する負荷予測部と、
不定期現象の発生を予測する不定期現象予測部と、
前記発電予測部で生成された予測を格納する発電予測バッファと、
前記負荷予測部で生成された予測を格納する負荷予測バッファと、
不定期現象予測部で生成された予測を格納する不定期現象予測バッファと、をさらに備え、
前記コントローラは前記指示を生成するかを決定し、
前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部が予測を生成し、生成した予測を前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファへそれぞれ出力し、
前記最適化部は、前記指示を生成するため、前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファから前記予測を読み込む、
請求項３に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項５】
前記発電予測バッファ、前記負荷予測バッファ及び不定期現象予測バッファから読み出した最新の予測値が測定データに適合しない場合、又は、前記測定データと前記最新の予測値との差が所定値よりも大きい場合には、前記コントローラは、前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部に前記予測を生成させ、前記最適化部に前記指示を生成させる、
請求項４に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項６】
前記不定期現象が発生した場合において、前記不定期現象の発生から所定時間の経過後に不定期現象が発生したとき、前記コントローラは、前記発電予測部、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部に前記予測を生成させ、前記最適化部に前記指示を生成させる、
請求項４に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記予測及び指示を周期的に更新するため、前記負荷予測部及び前記不定期現象予測部に前記予測を周期的に生成させ、前記最適化部に前記指示を周期的に生成させる、
請求項４に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項８】
前記不定期現象予測部は、
外部からの過去の測定データを格納するメモリ部と、
外部から受け取った最新の測定データと前記メモリ部から受け取った前記過去の測定データとを処理し、処理データを出力する非線形前処理部と、
前記非線形前処理部から出力された前記処理データから特徴を抽出し、抽出した前記特徴を出力する特徴抽出部と、
前記抽出した特徴が特徴空間のいずれの領域に属するかを決定し、各領域に属する度合いから前記不定期現象の期間の確率又は確率関数を導くパターン認識部と、を備える、
請求項４乃至７のいずれか一項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項９】
エネルギー貯蔵部、負荷及びグリッド線の状態を予測し、予測に対応する指示を生成するかを決定するコントローラと、
前記コントローラからのトリガリング情報に応じて指示を生成し、生成した前記指示をローカルコントローラへ出力する最適化部と、を備え、
前記エネルギー貯蔵部は、前記グリッド線に接続され、かつ、充放電され、
前記グリッド線には少なくとも１つの外部の発電機又は前記エネルギー貯蔵部から電力が供給され、
前記負荷は、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作し、
前記ローカルコントローラは、前記最適化部で生成された前記指示に基づいて又は導かれて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御する、
ガイドサーバ。
【請求項１０】
グリッド線に接続され、かつ、充放電されるエネルギー貯蔵部、前記グリッド線を介して供給される電力を消費して動作する負荷、及び、少なくとも１つの外部の発電機又は前記エネルギー貯蔵部から電力が供給される前記グリッド線の状態を予測し、
予測に対応する指示を生成し、
生成した指示を出力し、
前記生成した前記指示に基づいて前記エネルギー貯蔵部の充放電を制御する、
エネルギーマネジメント方法。
【国際調査報告】
2019520032.tif 000031
2019520032.tif 000032