(57)【要約】      （修正有）【課題】別個に算出された複数の計画を調整することができるようにする。【解決手段】経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から最適水力発電量、最適需要量、及び最適電力価格を取得し、水位計画装置２１が計画した計画水力発電量を取得し、貯湯温度制御装置２２が計画した計画需要量を取得する。経済負荷配分調整装置１０は、計画水力発電量が最適発電量を超えている時間の電力価格を下げて水位計画装置２１に水力発電量を再計画させ、計画需要量が最適需要量を超えている時間の電力価格を上げて貯湯温度制御装置２２に需要量を再計画させる。【選択図】図１
2011257949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器による単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて前記電気機器による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続される、前記需要の計画を調整する装置であって、
前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得する最適需給計画取得部と、
前記取得した電力価格の最適値に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得する最適需要量取得部と、
前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させて、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御する価格調整部と、
を備えることを特徴とする電力需要計画調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力需要計画調整装置であって、
前記価格調整部は、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えていえる前記単位時間について前記電力価格に所定の最高値を設定すること、
を特徴とする電力需要計画調整装置。
【請求項３】
電気機器による電力需要の計画を調整する方法であって、
前記電気機器による単位時間ごとの前記電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて前記電気機器による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータが、
前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得し、
前記取得した電力価格の最適値に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得し、
前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させて、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御すること、
を特徴とする電力需要計画調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電力需要計画調整方法であって、
前記コンピュータは、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えていえる前記単位時間について前記電力価格に所定の最高値を設定すること、
を特徴とする電力需要計画調整方法。
【請求項５】
電気機器による電力需要の計画を調整するためのプログラムであって、
前記電気機器による単位時間ごとの前記電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて前記電気機器による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータに、
前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得するステップと、
前記取得した電力価格の最適値に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得するステップと、
前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させて、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムであって、
前記需要計画装置を制御するステップにおいて、前記コンピュータに、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えていえる前記単位時間について前記電力価格に所定の最高値を設定させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力需要計画調整装置、電力需要計画調整方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な数理計画法を用いて、電力需要を満たしつつ、燃料費や起動費などを含む総発電コストを最小とし、あるいは発電した電力の販売価格を最大にするような経済的な負荷配分を計画することが行われている。例えば、非特許文献１には、２４時間の発電費用が最小となるように電力需要と供給を計画する技術が開示されており、特許文献１には、発電した電力価格が最大となるように貯水池の水位を計画する技術が開示されている。また、翌日の電力価格を顧客に提供し、その価格を見て顧客が電力需要の使用量を決定するということも行われている。例えば、特許文献２には、加熱にかかる電力料金が最小となるように貯湯温水器の湯温を制御する技術が開示されている。近年では、スマートグリッドとよばれる、リアルタイムの電力価格で需要をコントロールしようとする実験も進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２３６９２号公報
【特許文献２】特開２００９−２５７７０３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】渡邉ほか、“電力市場のシミュレーション  −電源の起動停止計画を考慮した基本モデルの開発−”、[online]、平成１６年３月、財団法人電力中央研究所、［平成２２年４月２３日検索］、インターネット＜http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/detail/R03016.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、例えば、火力発電についての発電計画や、水力発電についての発電計画、温水器における湯温計画など、各種の最適計画は独立して行われていたため、全体としてみると必ずしも最適な計画ではないことが起こり得る。  
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、別個に算出された複数の計画を調整することのできる、電力需要計画調整装置、電力需要計画調整方法、及びプログラ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】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、電気機器による単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて前記電気機器による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続される、前記需要の計画を調整する装置であって、前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得する最適需給計画取得部と、前記取得した電力価格の最適値に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得する最適需要量取得部と、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させて、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御する価格調整部と、を備えることとする。
【０００７】
本発明の需要計画調整装置によれば、計画需要量が最適需要量を超えた単位期間における電力価格を増加させた上で、需要計画装置に需要量を再計算させることができる。電気機器は電力価格の高い時間での電力需要を抑え、より電力価格の低い時間に電力需要をシフトすることが好ましいので、電力価格が上げられた時間における需要量は減少するように再計算が行われることが期待される。これにより、計画需要量が最適需要量に近づくようにすることができる。
【０００８】
また、本発明の電力需要計画調整装置では、前記価格調整部は、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えていえる前記単位時間について前記電力価格に所定の最高値を設定するようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明の他の態様は、電気機器による電力需要の計画を調整する方法であって、前記電気機器による単位時間ごとの前記電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて前記電気機器による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータが、前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得し、前記取得した電力価格の最適値に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得し、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させて、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御することとする。
【００１０】
また、本発明の電力需要計画調整方法では、前記コンピュータは、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えていえる前記単位時間について前記電力価格に所定の最高値を設定するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、電気機器による電力需要の計画を調整するためのプログラムであって、前記電気機器による単位時間ごとの前記電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて前記電気機器による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータに、前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得するステップと、前記取得した電力価格の最適値に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得するステップと、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させて、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御するステップと、を実行させることとする。
【００１２】
また、本発明のプログラムでは、前記需要計画装置を制御するステップにおいて、前記コンピュータに、前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えていえる前記単位時間について前記電力価格に所定の最高値を設定させるようにしてもよい。
【００１３】
その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、別個に算出された複数の計画を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る掲載負荷配分システムの全体構成を示す図である。
【図２】経済負荷配分調整装置１０のハードウェア構成を示す図である。
【図３】経済負荷配分調整装置１０のソフトウェア構成を示す図である。
【図４】経済負荷配分システムにおける処理の概要を説明する図である。
【図５】図４の処理におけるデータの送受信の様子を説明するための図である。
【図６】水位計画装置２１に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。
【図７】価格表６１の一例を示す図である。
【図８】発電量表６２の一例を示す図である。
【図９】制約条件表６３の一例を示す図である。
【図１０】並べ替え後の価格表６１の一例を示す図である。
【図１１】並べ替え後の発電量表６２の一例を示す図である。
【図１２】発電量順時刻表６４の一例を示す図である。
【図１３】電力価格が調整された後の価格表６１の一例を示す図である。
【図１４】電力価格が調整された後の制約条件表６３の一例を示す図である。
【図１５】図６に示す電力価格の調整処理を説明する図である。
【図１６】貯湯温度制御装置２２に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。
【図１７】制約条件表７３の一例を示す図である。
【図１８】需要量順時刻表７４の一例を示す図である。
【図１９】並べ替えた後の価格表７１の一例を示す図である。
【図２０】並べ替えた後の需要量表７２の一例を示す図である。
【図２１】電力価格が調整された後の価格表７１の一例を示す図である。
【図２２】図１６に示す電力価格の調整処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＝＝概要＝＝
以下、本発明の一実施形態に係る経済負荷配分調整装置１０を含む経済負荷配分システムについて説明する。図１に示すように、本実施形態の掲載負荷配分システムは、経済負荷配分調整装置１０、複数の水位計画装置２１、複数の貯湯温度制御装置２２及び需給計画装置２３を含んで構成されている。経済負荷配分調整装置１０は、通信ネットワーク２４を介して水位計画装置２１、貯湯温度制御装置２２及び需給計画装置２３に接続されている。通信ネットワーク２４は、例えばインターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などであり、公衆電話回線網やイーサネット（登録商標）、無線通信網などにより構築される。
【００１７】
需給計画装置２３は、所定期間（本実施形態では２４時間とする。）の発電にかかる費用が最小となるように発電量および電力の需要量を計画する（以下、「最適需給計画」という。）。需給計画装置２３は、水力発電による発電量（以下、「水力発電量」という。）、火力発電による発電量（以下、「火力発電量」という。）、温水器に用いられる消費電力量（以下、「給湯需要量」という。）、及び温水器以外の負荷に用いられる消費電力量についてのシミュレーションを行い、２４時間の発電費用が最小となるようにする。需給計画装置２３は、例えば「電力市場のシミュレーション  −電源の起動停止計画を考慮した基本モデルの開発−」（平成１６年３月、財団法人電力中央研究所）に記載された方法に基づいて、最適需給計画を算出することができる。なお、当該文献では、水力発電量や電力需要は所与のものとして最適需給計画を算出しているが、例えば、水力発電量や電力需要を変動させることなどにより、本実施形態での需給計画装置２３では火力発電量に加え、水力発電量や電力需要についても、最適値を算出することができるものとする。需給計画装置２３は、例えば、卸電力取引所における、時別の単位電力量あたりの電力価格や火力発電の発電機を起動するためにかかる費用（起動費）、温水器に係る制約、温水器以外の負荷に係る制約、火力発電以外による発電に係る制約などの諸元に応じて、時別の電力需要量、水力発電量、火力発電量を増減し、発電にかかる単価（以下、「発電単価」という。）を算出し、全発電量に発電単価を乗じて２４時間分を集計して発電費用を算出していき、発電費用が最小となる、水力発電量（以下、「最適発電量」という。）、火力発電量、水力火力以外による発電量、給湯需要量（以下、「最適需要量」という。）、その他の負荷による消費電力量などを算出する。なお、本実施形態では、発電単価が電力価格であるものとするが、発電単価に利潤を加算して電力価格としてもよい。需給計画装置２３は、例えばパーソナルコンピュータやワークステーション、携帯電話端末、ＰＤＡなどである。なお、需給計画装置２３と、後述する経済負荷配分調整装置１０とを１台のコンピュータにより実現するようにしてもよい。
【００１８】
水位計画装置２１（本発明の「水力発電計画装置」に対応する。）は、各種の制約条件を満たしつつ、水力発電により発電された電力の販売価格が最大となるように、貯水池の水位を計画する（以下、「最適水位計画」という。）。水位計画装置２１による水位計画には、例えば、特開２００９−２２３６９２号公報に開示されている手法を用いることができる。水力発電に関する制約条件としては、例えば発電機に与える水の量（取水量）の最小値（以下、「最小取水量」という。）や取水量の最大値（以下、「最大取水量」という。）などがある。水位計画装置２１は、最適水位計画における時別の水力発電量（以下、「計画発電量」という。）も算出する。本実施形態では水位計画装置２１には時別の電力価格が与えられ、与えられた電力価格に応じて最適水位計画を算出することとする。なお、上記発電単価に利潤を加算して電力価格としてもよい。水位計画装置２１は水力発電所ごとに設けられるコンピュータであり、例えばパーソナルコンピュータやワークステーション、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などである。
【００１９】
貯湯温度制御装置２２（本発明の「需要計画装置」に対応する。）は、各種の制約条件を満たしつつ、加熱にかかる電力料金が最小となるように貯湯温水器における貯湯の加熱を計画する（以下、「最適加熱計画」という。）。貯湯温度制御装置２２による加熱計画には、例えば、特開２００９−２５７７０３号公報に開示されている手法を用いることができる。貯湯温水器における加熱に係る制約条件としては、例えば貯湯温水器に通電することができる電力量（通電量）の最小値（以下、「最小通電量」という。）や通電量の最大値（以下、「最大通電量」という。）などがある。貯湯温度制御装置２２にも時別の電力価格が与えられて、与えられた電力価格に応じて最適加熱計画を算出することとする。また、貯湯温度制御装置２２は、最適加熱計画における時別の給湯需要量（以下、「計画需要量」という。）も算出する。貯湯温度制御装置２２は電力需要者の温水器ごとに設けられるコンピュータである。貯湯温度制御装置２２は、例えば、温水器に内蔵される制御盤であってもよいし、温水器に接続するパーソナルコンピュータやＰＤＡなどであってもよい。
【００２０】
経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３により算出された最適需給計画に、なるべく沿うように貯水池の水位計画や温水器の加熱計画が行われるように調整を行う。経済負荷配分調整装置１０は、最適需給計画における最適発電量よりも、水位計画装置２１が計画した計画発電量の合計が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を下げて、水位計画装置２１に水位計画を再計算させる。水位計画装置２１では電力の販売価格を最大化するように水位が計画されるため、電力価格が下げられた時間帯における発電量を下げるように計画が修正されることが期待される。これにより、発電量を最適需給計画に近づけることができる。また、最適需給計画における最適需要量よりも、貯湯温度制御装置２２が計画した計画需要量が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を上げて、貯湯温度制御装置２２に加熱計画を再計算させる。貯湯温度制御装置２２では、消費電力料金を最小化するように加熱計画が算出されるため、電力価格が上げられた時間帯における消費電力を下げるように加熱計画が修正されることが期待される。これにより、電力需要量を最適需給計画に近づけることができる。  
以下、詳細に付いて説明する。
【００２１】
＝＝ハードウェア＝＝
図２は、経済負荷配分調整装置１０のハードウェア構成を示す図である。経済負荷配分調整装置１０はＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、通信インタフェース１０４、入力装置１０５、出力装置１０６を備えている。記憶装置１０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリなどである。ＣＰＵ１０１は、記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース１０４は、通信ネットワーク２４に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタや、電話回線網に接続するためのモデム、無線通信網に接続するための無線通信器などである。入力装置１０５は、ユーザからデータの入力を受け付ける、例えば、キーボードやマウス、マイクロフォンなどである。出力装置１０６は、データを出力する、例えば、ディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。
【００２２】
＝＝ソフトウェア＝＝
図３は、経済負荷配分調整装置１０のソフトウェア構成を示す図である。経済負荷配分調整装置１０は、最適需給計画取得部１１１、最適発電量取得部１１２、最適需要量取得部１１３、電力価格調整部１１４の各機能部を備えている。なお、上記各機能部は、経済負荷配分調整装置１０が備えるＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより実現される。
【００２３】
最適需給計画取得部１１１は、需給計画装置２３により算出される最適需給計画を取得する。本実施形態では、最適需給計画取得部１１１は、最適化計算を行うように指示するコマンド（以下、「最適計画要求」という。）を需要計画装置２３に送信し、需給計画装置２３が最適計画要求に応じて最適需給計画を算出し、最適電力価格、最適需要量及び最適発電量を経済負荷配分調整装置１０に応答し、最適需給計画取得部１１１はこれらを受信する。
【００２４】
最適発電量取得部１１２は、各水位計画装置２１により算出される最適水位計画における時別の計画発電量を取得する。本実施形態では、最適発電量取得部１１２は、需給計画装置２３から取得した時別の最適電力価格を含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信する。水位計画装置２１が最適計画要求に応じて最適水位計画を算出し、最適水位計画における時別の計画発電量を経済負荷配分調整装置１０に応答し、最適発電量取得部１１２はこれを受信する。
【００２５】
最適需要量取得部１１３は、各貯湯温度制御装置２２により算出される最適加熱計画における時別の計画需要量を取得する。本実施形態では、最適需要量取得部１１３は、需給計画装置２３から取得した時別の最適電力価格を含む最適計画要求を貯湯温度制御装置２２に送信する。貯湯温度制御装置２２が最適計画要求に応じて最適加熱計画を算出し、最適加熱計画における時別の計画需要量を経済負荷配分調整装置１０に応答し、最適需要量取得部１１３はこれを受信する。
【００２６】
電力価格調整部１１４は、各水位計画装置２１から取得した水力発電量が最適需給計画になるべく沿うように、水位計画装置２１に再計算をさせる。また、電力価格調整部１１４は、各貯湯温度制御装置２２から取得した給湯需要量が最適需給計画になるべく沿うように、貯湯温度制御装置２２に再計算をさせる。本実施形態では、電力価格調整部１１４は、水位計画装置２１から取得した計画発電量の合計値が最適需給計画に含まれている最適発電量を超えている時間帯について、当該時間帯の電力価格が現在値よりも低くなるように調整し、調整後の電力価格を含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信することにより、水位計画装置２１に再計算をさせる。また、電力価格調整部１１４は、貯湯温度制御装置２２から取得した計画需要量の合計が最適需要計画に含まれている最適需要量を超えている時間帯について、当該時間帯の電力価格が現在値よりも高くなるように調整し、調整後の電力価格を含む最適計画要求を貯湯温度制御装置２２に送信することにより、貯湯温度制御装置２２に再計算をさせる。
【００２７】
＝＝処理概要＝＝
図４は、経済負荷配分システムにおける処理の概要を説明する図である。  
需給計画装置２３が最適需給計画を算出し（Ｓ３０１）、水位計画装置２１が最適水位計画により時別の計画発電量を算出し（Ｓ３０２）、貯湯温度制御装置２２が最適加熱計画により時別の計画需要量を算出する（Ｓ３０３）。経済負荷配分調整装置１０は、調整を行う対象となる水位計画装置２１（発電所）及び貯湯温度制御装置２２（温水器）の順番を決定する（Ｓ３０４）。なお、順番の決定方法の詳細については後述する。  
水位計画装置２１から受信した計画発電量が最適発電量を超えている時間がある場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、その時間の電力価格を下げ（Ｓ３０６）、水位計画装置２１は、最適水位計画により計画発電量を再計算する（Ｓ３０７）。  
全ての時間において、計画発電量が最適発電量を超えていなければ（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳ３０８に進む。貯湯温度制御装置２２から受信した計画需要量が最適需要量を超えている時間がある場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、その時間の電力価格を上げて（Ｓ３０９）、貯水温度制御装置２２は、最適加熱計画により計画需要量を再計算する（Ｓ３１０）。
【００２８】
図５は、図４の処理におけるデータの送受信の様子を説明するための図である。  
ステップＳ４０１−Ｓ４０３が図４のステップＳ３０１に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、最適計画要求を需要計画装置２３に送信する（Ｓ４０１）。需給計画装置２３は最適計画要求に応じてシミュレーションを行い、最適需給計画を算出し（Ｓ４０２）、最適需給計画における時別の最適電力価格、最適需要量及び最適発電量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４０３）。
【００２９】
ステップＳ４０４−Ｓ４０６が図４のステップＳ３０２に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、最適計画要求に需給計画装置２３から受信した最適電力価格を含めて各水位計画装置２１に送信する（Ｓ４０４）。各水位計画装置２１は、最適計画要求に含まれる電力価格を用いて、水力発電による電力の販売価格が最大となるように最適水位計画を作成し（Ｓ４０５）、最適水位計画に係る計画発電量を経済負荷配分調整装置１０に応答する（Ｓ４０６）。
【００３０】
ステップＳ４０７−Ｓ４０９が図４のステップＳ３０３に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、最適計画要求に需給計画装置２３から受信した最適電力価格を含めて、各貯湯温度制御装置２２に送信する（Ｓ４０７）。なお、経済負荷配分調整装置１０は、水位計画装置２１に対して最適計画要求を送信するステップＳ４０４以前に貯湯温度制御装置２２に最適計画要求を送信するようにしてもよい。貯湯温度制御装置２２は、最適計画要求に含まれる最適電力価格を用いて、加熱にかかる電力料金が最小となるように最適加熱計画を作成し（Ｓ４０８）、最適加熱計画における時別の計画需要量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４０９）。
【００３１】
ステップＳ４１０は図４のステップＳ３０６、Ｓ３０９に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、図４のステップＳ３０５−Ｓ３０７あるいはステップＳ３０８−Ｓ３１０に示す処理の繰り返し回数ｋに応じた時間ｔ（ｋ）以後の時間において、計画発電量が最適発電量を超えている時間の電力価格を下げ、計画需要量が最適需要量を超えている時間については電力価格を上げる（Ｓ４１０）。経済負荷配分調整装置１０は、例えば、計画発電量が最適発電量を超えている時間について電力価格に所定の最低値を設定し、計画需要量が最適需要量を超えている時間については電力価格に所定の最高値を設定することができる。
【００３２】
ステップＳ４１１−Ｓ４１３が図４のステップＳ３０５及びＳ３０７に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、調整済みの時間帯については、発電電力量が変化しないようにする制約条件（以下、「発電調整制約条件」という。）を設定する。例えば、経済負荷配分調整装置１０は、価格の調整済みの時間における発電電力量を取水量に変換し、最小取水量及び最大取水量の両方にその取水量を設定して発電調整制約条件とする。経済負荷配分調整装置１０は、価格を下げた電力価格と発電調整制約条件とを含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信する（Ｓ４１１）。水位計画装置２１は、最適計画要求に含まれる電力価格と発電調整制約条件とを用いて、通常の制約条件に加えて発電調整制約条件も満たしつつ水力発電による電力の販売価格が最大となるように最適水位計画を再作成する（Ｓ４１２）。これにより、価格調整した時間については、最小取水量及び最大取水量が一致することから取水量が変化せず、すなわち、発電電力量が変化しないようにすることを可能にするとともに、その他の時間については、価格が下げられた時間の発電量を下げるように発電電力量が調整されることが期待されるように仕向けることができる。水位計画装置２１は、最適水位計画における時別の計画発電量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４１３）。
【００３３】
ステップＳ４１４−Ｓ４１６は図４のステップＳ３０８、Ｓ３１０に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、調整済みの時間帯については、需要量が変化しないようにする制約条件（以下、「需要調整制約条件」という。）を設定する。例えば、経済負荷配分調整装置１０は、価格の調整済みの時間における需要量を通電量に変換し、最小通電量及び最大通電量の両方にその通電量を設定して需要調整制約条件とする。経済負荷配分調整装置１０は、価格を上げた電力価格と需要調整制約条件とを含む最適計画要求を貯湯温度制御装置２２に送信する（Ｓ４１４）。貯湯温度制御装置２２は、最適計画要求に含まれる電力価格と需要調整制約条件とを用いて、通常の制約条件に加えて需要調整制約条件も満たしつつ加熱にかかる電力料金が最小となるように最適加熱計画を作成する（Ｓ４１５）。これにより、価格調整した時間については、最小通電量及び最大通電量が一致することから通電量が変化せず、すなわち、需要量が変化しないようにすることを可能にするとともに、その他の時間については、価格が上げられた時間の需要量を下げるように需要量が調整されることが期待されるように仕向けることができる。貯湯温度制御装置２２は、最適加熱計画における時別の計画需要量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４１６）。
【００３４】
経済負荷配分調整装置１０は、全ての時間において、計画発電量が最適発電量以下となり、計画需要量が最適需要量以下となるまで、あるいは、全ての水位計画装置２１及び全ての貯湯温度制御装置２２に対して、最適水位計画及び最適加熱計画を再作成させるまで、ステップＳ４１０からステップＳ４１６までの処理を繰り返すことになる。
【００３５】
以上のようにして、なるべく最適需給計画における最適発電量及び最適需要量に近づくように、各水位計画装置２１及び各貯湯温度制御装置２２において最適水位計画及び最適加熱計画が調整される。
【００３６】
＝＝電力価格の調整（水力発電所）＝＝
図６は、図４のステップＳ３０６及び図５のステップＳ４１０における、水位計画装置２１に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。  
経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から受信した最適電力価格を水力発電所に対応付けて格納する価格表６１を作成する（Ｓ５００）。図７は価格表６１の一例を示す図である。本実施形態では、価格表６１は、水力発電所を列方向とし、時間を行方向として価格を格納する。経済負荷配分調整装置１０は、水位計画装置２１から受信した時別の計画発電量を水力発電所ごとに格納する発電量表６２を作成する（Ｓ５０１）。図８は、発電量表６２の一例を示す図である。本実施形態では、発電力表６２も、水力発電所を列方向とし、時間を行方向として水力発電量を格納するものとする。また、経済負荷配分調整装置１０は、各時間について、各水力発電所に対応する計画発電量を合計し、電力量表６２の時別合計欄６２１に設定する。さらに、経済負荷配分調整装置１０は、発電所ごとに各時間の制約条件を格納する制約条件表６３を作成し、制約条件を初期値に設定する（Ｓ５０２）。図９は制約条件表６３の一例を示す図である。なお、本実施形態では、制約条件は最小取水量（Ｑｍｉｎ）と最大取水量（Ｑｍａｘ）のみであるものとする。また、全ての水力発電所についての制約条件の初期値は同じ値であるものとする。
【００３７】
経済負荷配分調整装置１０は、時別合計が最大となる最初の時点を特定し、その時点における発電量が大きい水力発電所順に、価格表６１及び発電量表６２の列を並べ替える（Ｓ５０３）。図１０及び図１１では、１３時において時別合計が最大の７５０となり、１３時における発電量に応じて、価格表６１及び発電量表６２の列が、左から順に発電所５、発電所４、発電所３、発電所２、発電所１と並べ替えられている例が示されている。本実施形態では左から順に並べ替えるものとするが、もちろん、右から順に並べ替えるようにしてもよい。
【００３８】
経済負荷配分調整装置１０は、発電量表６２において時別合計の大きい順に、順番ｋに対応付けて時間ｔ（ｋ）を、図１２に示す発電量順時刻表６４に記録する（Ｓ５０４）。経済負荷配分調整装置１０は、変数ｋに１を設定し（Ｓ５０５）、発電量順時刻表６４からｋに対応するｔ（ｋ）を読み出してｔとする（Ｓ５０６）。図１２の例では、例えば、ｋが１であれば、ｔ（ｋ）は「１３」となる。なお、時別合計が同じ値の時間が複数ある場合には、例えば、より早い時間を選択するなど、所定の決定方法によりｔに設定する時間を選択する。経済負荷配分調整装置１０は、ｔ時における最適発電量をＰＭＡＸとし（Ｓ５０７）、変数Ｐ０に０（ゼロ）を設定し（Ｓ５０８）、変数ｎに１を設定する（Ｓ５０９）。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目の発電所におけるｔ時の水力発電量、すなわち発電量表６２の左からｎ番目の列のｔ時に対応する値をＰｎとし（Ｓ５１０）、Ｐ０にＰｎを加算する（Ｓ５１１）。  
Ｐ０がＰＭＡＸ未満であれば（Ｓ５１２：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎをインクリメントして（Ｓ５１３）、ステップＳ５１０からの処理を繰り返す。
【００３９】
Ｐ０がＰＭＡＸ以上になれば（Ｓ５１２：ＹＥＳ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以後の電力価格、すなわち、価格表６１の左からｎ番目より後のｔ時に対応する値を、所定の最低値に設定する（Ｓ５１４）。図１３の例では、最低値が「０．０１」であるものとしている。例えば、ｎが５であり、ｔが１３であれば、１３時の電力価格６１１は、発電所１についてのみ０．０１となる。
【００４０】
経済負荷配分調整装置１０は、１からｋまでの変数ｉについて以下の処理を行う。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各発電所について、ｔ（ｉ）を発電量順時刻表６４から読み出し、ｔ（ｉ）時に対応する発電量表６２の電力量を取得し、取得した電力量を取水量Ｑに変換する（Ｓ５１５）。例えば特開２００９−２２３６９２号公報に開示されているように、発電電力量をＰｎ、取水量をＱ、有効落差をｈｎ、変換効率に係る係数をｃ、重力加速度をｇとした場合、式Ｐｎ＝Ｑ×ｈｎ×ｃ×ｇが成立する。本実施形態では、有効落差ｈｎ及び変換効率に関する係数ｃは全ての水力発電所で同じ値であるものとし、したがって上記式により電力量から取水量Ｑを算出することができるものとする。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目より前の各発電所について、ｔ（ｉ）時に対応する制約条件表６３の最小取水量及び最大取水量の両方に、算出した取水量Ｑを設定する（Ｓ５１６）。これにより、１からｎ番目の発電所について、ｔ（ｉ）時の取水量Ｑを変化させることができなくなり、したがって、水位計画装置２１が最適水位計画を再計算する場合にも、ｔ（ｉ）時の発電量が変化しないようにすることができる。
【００４１】
以上の処理を１からｋまでのｉについて繰り返し、電力価格の調整を行わない発電所については、ｔ（ｉ）時に対応する最小取水量と最大取水量が、上記変換した取水量に設定される。図１４の例では、発電所２から発電所５のそれぞれについて、１３時における最小取水量及び最大取水量が同じ値となっている。
【００４２】
経済負荷配分調整装置１０は、各水力発電所について、価格表６１から時間毎の電力価格を読み出し、制約条件表６３から時間毎の制約条件（最小取水量及び最大取水量）を読み出し、読み出した電力価格及び制約条件を含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信して（Ｓ５１７）、水位計画装置２１に最適水位計画を再計算させる。経済負荷配分調整装置１０は、ｋをインクリメントする（Ｓ５１８）。経済負荷配分調整装置１０は、全ての時間について処理を行っていなければ、すなわちｋが２４以下であれば（Ｓ５１９：ＮＯ）、ステップ５０６からの処理を繰り返し、ｋが２４を超えれば（Ｓ５１９：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００４３】
図１５は、上述した図６に示す電力価格の調整処理を説明する図である。（ａ１）は、需給計画装置２３により算出された最適電力価格を示すグラフであり、（ａ２）は、最適発電量の折れ線グラフと、最適電力価格に応じて各水位計画装置２１により算出された計画発電量の積み上げグラフである。図１５の例では、１３時から１６時の間、計画発電量の合計が最適発電量を超えている。１３時において最適発電量を超えた発電所１について電力価格が下げられると（ｂ１）、発電所１の水位計画装置２１は電力の販売価格を最大化するべく、他の時間の発電量を増やすことが期待される。（ｂ２）の例では、１３時に計画されていた発電が１１時に移動している。１４時には、発電所１及び２について電力価格が下げられ（ｃ１）、これにより電力の販売価格を最大化するべく、発電所１の水位計画装置２１は１４時に計画していた発電が１７時に移動し、発電所２の水位計画装置２１は１４時に計画していた発電を１１時に移動している（ｃ２）。同様に、１５時には発電所１についての電力価格が下げられて（ｄ１）、発電所１における発電は１０時に移動されている（ｄ２）。１６時には発電所１−３についての電力価格が下げられ（ｅ１）、１６時に計画されていた、発電所１における発電は１８時に、発電所２における発電は１０時に、発電所３における発電は１１時にそれぞれ移動されている（ｅ２）。このようにして、（ｅ２）では、最適発電量にほぼ沿った状態で、各水位計画装置２１によって発電計画が策定される。
【００４４】
以上のように、本実施形態の経済負荷配分システムでは、経済負荷配分調整装置１０は、最適発電量よりも計画発電量が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を最低値に設定した上で、水位計画装置２１に水位計画を再計算させることができる。水位計画装置２１では電力の販売価格を最大化するように水位が計画されるため、電力価格が下げられた時間帯における発電量を下げるように計画が修正されることが期待される。これにより、発電量を最適需給計画に近づけることができる。
【００４５】
＝＝電力価格の調整（温水器）＝＝
図１６は、図４のステップＳ３０９及び図５のステップＳ４１０における、貯湯温度制御装置２２に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。  
経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から受信した最適電力価格を温水器に対応付けて格納する価格表７１を作成する（Ｓ５２０）。本実施形態では、価格表７１は、温水器を列方向とし、時間を行方向として価格を格納する。経済負荷配分調整装置１０は、貯湯温度制御装置２２から受信した計画需要量を温水器ごとに格納する需要量表７２を作成する（Ｓ５２１）。本実施形態では、需要量表７２も、温水器を列方向とし、時間を行方向として需要量を格納するものとする。また、経済負荷配分調整装置１０は、各時間について、各温水器に対応する計画需要量を合計し、需要量表７２の時別合計欄６５１に設定する。さらに、経済負荷配分調整装置１０は、温水器ごとの各時感の制約条件を格納する制約条件表７３を作成し、制約条件を初期値に設定する（Ｓ５２２）。図１７は、制約条件表７３の一例を示す図である。なお、本実施形態では、制約条件は最小通電量及び最大通電量のみであるものとする。また、全ての温水器についての制約条件の初期値は同じ値であるものとする。
【００４６】
経済負荷配分調整装置１０は、時別合計が最大となる最初の時点を特定し、その時点における需要量が大きい温水器順に、価格表７１及び需要量表７２の列を並べ替える（Ｓ５２３）。図１９及び図２０はそれぞれ、並べ替えた後の価格表７１及び需要量表７２の一例を示す図である。図１９及び図２０の例では、価格表７１及び需要量表７２の列が左から温水器３、温水器１、温水器２の順に並べ替えられている。
【００４７】
経済負荷配分調整装置１０は、需要量表６２において時別合計の大きい順に、順番ｋに対応付けて時間ｔ（ｋ）を、図１８に示す需要量順時刻表７４に記録する（Ｓ５２４）。経済負荷配分調整装置１０は、変数ｋに１を設定し（Ｓ５２５）、需要量順時刻表７４からｋに対応するｔ（ｋ）を読み出してｔとする（Ｓ５２６）。図２０の例では、例えば、５時における時別合計「１５０」が最大であれば、ｔは「５」となる。なお、時別合計が同じ値の時間が複数ある場合には、例えば、より早い時間を選択するなど、所定の決定方法によりｔに設定する時間を選択する。経済負荷配分調整装置１０は、ｔ時における最適需要量をＬＭＡＸとし（Ｓ５２７）、変数Ｌ０に０（ゼロ）を設定し（Ｓ５２８）、変数ｎに１を設定する（Ｓ５２９）。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目の温水器におけるｔ時の計画需要量、すなわち需要量表７２の左からｎ番目の列のｔ時に対応する値をＬｎとし（Ｓ５３０）、Ｌ０にＬｎを加算する（Ｓ５３１）。  
Ｌ０がＬＭＡＸ未満であれば（Ｓ５３２：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎをインクリメントして（Ｓ５３３）、ステップＳ５３０からの処理を繰り返す。
【００４８】
Ｌ０がＬＭＡＸ以上になれば（Ｓ５３２：ＹＥＳ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目より後の電力価格、すなわち、価格表７１の左からｎ番目より後のｔ時に対応する値を、所定の最高値に設定する（Ｓ５３４）。図２１の例では、最高値が「９９」であるものとしている。例えば、ｎが１であり、ｔが５であれば、５時の電力価格７１１は、温水器３以外について９９となる。
【００４９】
経済負荷配分調整装置１０は、１からｋまでの変数ｉについて以下の処理を行う。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各温水器について、ｔ（ｉ）を需要量順時刻表７４から読み出し、ｔ（ｉ）時に対応する需要量表７２の需要量を取得する（Ｓ５３５）。経済負荷配分調整装置１０は、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各温水器について、ｔ（ｉ）時に対応する制約条件表７３の最小通電量及び最大通電量の両方に、取得した需要量を設定する（Ｓ５３６）。これにより、１からｎ番目の温水器について、ｔ（ｉ）時の通電量を変化させることができなくなり、したがって、貯湯温度制御装置２２が最適加熱計画を再計算する場合にも、ｔ（ｉ）時の需要量が変化しないようにすることができる。
【００５０】
以上の処理を１からｋまでのｉについて繰り返し、電力価格の調整を行わない温水器については、ｔ（ｉ）時に対応する最小通電量と最大通電量の両方に、取得した需要量が設定される。
【００５１】
経済負荷配分調整装置１０は、各温水器について、価格表７１から時間毎の電力価格を読み出し、制約条件表７３から時間毎の制約条件（最小通電量及び最大通電量）を読み出し、読み出した電力価格及び制約条件を含む最適計画要求を貯湯温度制御装置２２に送信して（Ｓ５３７）、貯湯温度制御装置２２に最適加熱計画を再計算させる。経済負荷配分調整装置１０は、ｋをインクリメントする（Ｓ５３８）。経済負荷配分調整装置１０は、全ての時間について処理を行っていなければ、すなわちｋが２４以下であれば（Ｓ５３９：ＮＯ）、ステップ５２６からの処理を繰り返し、ｋが２４を超えれば（Ｓ５３９：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５２】
図２２は、上述した図１６に示す電力価格の調整処理を説明する図である。（ａ１）は、需給計画装置２３により算出された最適電力価格を示すグラフであり、（ａ２）は、最適需要量の折れ線グラフと、最適電力価格に応じて各貯湯温度制御装置２２により算出された計画需要量の積み上げグラフである。図２２の例では、５時から８時の間、計画需要量の合計が最適需要量を超えている。最適需要量を超えた７時において温水器４及び５について電力価格が上げられると（ｂ１）、温水器４及び５を制御する貯湯温度制御装置２２は消費電力に係る電気料金を最小化するべく、電力価格が上げられた時間の需要量を減らし、他の時間の需要量を増やすことが期待される。（ｂ２）の例では、７時に計画されていた温水器５による加熱が４時に移動している。８時においても、温水器４及び５について電力価格が上げられ（ｃ１）、これにより電力料金を最小化するべく、温水器４及び５の貯湯温度制御装置２２は、８時に計画していた加熱を３時に移動している。５時においても温水器４及び５について電力価格が上げられて（ｄ１）、加熱が２時に移動しており（ｄ２）、６時においても温水器４及び５について電力価格が上げられて（ｅ１）、加熱が１時に移動している（ｅ２）。このようにして、（ｅ２）では、最適発電量にほぼ沿った状態で、各貯湯温度制御装置２２により加熱計画が策定される。
【００５３】
以上のように、最適需要量よりも計画需要量が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を最高値に設定した上で、貯湯温度制御装置２２に加熱計画を再計算させることができる。貯湯温度制御装置２２では、加熱にかかる電力料金を最小化するように加熱計画が再計算されるため、電力価格が上げられた時間帯における消費電力を下げるように加熱計画が修正されることが期待される。これにより、電力需要量を最適需給計画に近づけることができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、経済負荷配分システムには複数の水位計画装置２１が配置されるものとしたが、１つの水位計画装置２１のみが設置されている場合でもよい。同様に、１つの貯湯温度制御装置２２のみが設置されている場合でもよい。また、水位計画装置２１を設けず、１つ以上の貯湯温度制御装置２２のみを設置するようにしてもよいし、逆に貯湯温度制御装置２２を設けず、１つ以上の水位計画装置２１のみを設置するようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、経済負荷配分調整装置１０は水位計画装置２１及び貯湯温度制御装置２２のそれぞれに対して最適計画を再計算させるものとしたが、水位計画装置２１及び貯湯温度制御装置２２のどちらか一方にのみ再計算させるようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、需要量の計画は温水器に接続された貯湯温度制御装置２２により行うものとしたが、貯湯温度制御装置２２は、温水器に限らず、冷蔵庫や冷凍庫、空調設備、蓄電機器など、各種の電気機器について消費電力量を調整するようにすることもできる。
【００５７】
また、本実施形態では、水力発電に関する制約条件は最小取水量及び最大取水量のみであるものとしたが、最適水位計画を再計算しても前回の発電量から変化ない制約条件であれば、その他の制約条件を設定するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、全ての水力発電所についての制約条件の初期値は同じ値であるものとしたが、経済負荷配分調整装置１０が、水位計画装置２１から制約条件を取得するようにしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、全ての水力発電所の有効落差ｈｎが同じ値であるものとしたが、経済負荷配分調整装置１０が水力発電所ごとのｈｎを記憶しておき、それを読み出すようにすることもできる。
【００６０】
また、本実施形態では、温水器ごとの価格表７１や需要量表７２を作成するものとしたが、温水器が大量に設置されているような場合には、温水器が設置されているエリアごとに集約するようにしてもよい。この場合、例えば、貯湯温度制御装置２２は、時別の給湯需要量とともに、温水器が設置されているエリアを示すエリア情報を経済負荷配分調整装置１０に送信するようにする。経済負荷配分調整装置１０は、同じエリアの貯湯温度制御装置２２から送信された時別の給湯需要量を合計して、エリア情報に対応付けて時別の給湯需要量を需要量表７２に格納するようにする。また、経済負荷配分調整装置１０は、エリア情報ごとに電力価格を価格表７１に格納するようにする。これにより、大量の温水器が設定されている場合に、電力価格の調整処理に係る計算負荷を軽減することができる。
【００６１】
以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  経済負荷配分調整装置
２１  水位計画装置
２２  貯湯温度制御装置
２３  需給計画装置
２４  通信ネットワーク
１０１  ＣＰＵ
１０２  メモリ
１０３  記憶装置
１０４  通信インタフェース
１０５  入力装置
１０６  出力装置
１１１  最適需給計画取得部
１１２  最適発電量取得部
１１３  最適需要量取得部
１１４  電力価格調整部
【図１】
2011257949.tif 000003
【図２】
2011257949.tif 000004
【図３】
2011257949.tif 000005
【図４】
2011257949.tif 000006
【図５】
2011257949.tif 000007
【図６】
2011257949.tif 000008
【図７】
2011257949.tif 000009
【図８】
2011257949.tif 000010
【図９】
2011257949.tif 000011
【図１０】
2011257949.tif 000012
【図１１】
2011257949.tif 000013
【図１２】
2011257949.tif 000014
【図１３】
2011257949.tif 000015
【図１４】
2011257949.tif 000016
【図１６】
2011257949.tif 000017
【図１７】
2011257949.tif 000018
【図１８】
2011257949.tif 000019
【図１９】
2011257949.tif 000020
【図２０】
2011257949.tif 000021
【図２１】
2011257949.tif 000022
【図１５】
2011257949.tif 000023
【図２２】
2011257949.tif 000024