(57)【要約】【課題】制御対象でない機器の電力変動を勘案しつつ、上限電力を満たすようにリアルタイムに大規模な電力消費システムの電力を制御することができる。【解決手段】電力制御装置は、複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する。複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられる。情報取得部は、制御可能な機器の機器制御パラメータと直近に計測した電力消費システム全体の電力量とを取得する。パラメータ／電力変換部は、機器制御パラメータを電力量に変換する。装置／デマンド次元変換部は、装置制御次元評価関数をデマンド次元評価関数に変換する。デマンド制御部は、電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、制御可能な機器の電力量を、制御可能な機器それぞれに設定された評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する。電力／機器設定値変換部は、電力制御設定値を機器制御設定値に変換する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御装置であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御装置は、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得部と、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータを、前記制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換部と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換部と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算するデマンド制御部と、
前記電力制御設定値を、前記制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換部と、
を有することを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御装置であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御装置は、
前記制御可能な機器の電力量と、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得部と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換部と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算するデマンド制御部と、
前記電力制御設定値を、前記制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換部と、
を有することを特徴とする電力制御装置。
【請求項３】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御装置であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御装置は、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得部と、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータを、前記制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換部と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換部と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算するデマンド制御部と、
を有することを特徴とする電力制御装置。
【請求項４】
前記デマンド制御部は、前記上限電力量と前記直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量との間の差を無くすように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記デマンド制御部は、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で比較し、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で等しくなるように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記装置制御次元評価関数は、前記制御可能な機器の機器制御パラメータに対する関数であって、前記制御可能な機器の優先度に相関したピーク値を持つ、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項７】
複数の機器を備えた電力消費システムと、該電力消費システムの電力を制御する電力制御装置とを備えた電力制御システムであって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記制御可能な機器の各々は、
当該機器の機器制御パラメータを電力量に変換するパラメータ／電力変換部と、
前記電力制御装置から送出される電力制御設定値を、当該機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換部と、
を備え、
前記電力制御装置は、
前記制御可能な機器の電力量と、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得部と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換部と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための前記電力制御設定値を計算するデマンド制御部と、
を有することを特徴とする電力制御システム。
【請求項８】
前記デマンド制御部は、前記上限電力量と前記直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量との間の差を無くすように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項７に記載の電力制御システム。
【請求項９】
前記デマンド制御部は、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で比較し、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で等しくなるように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項８に記載の電力制御システム。
【請求項１０】
前記装置制御次元評価関数は、前記制御可能な機器の機器制御パラメータに対する関数であって、前記制御可能な機器の優先度に相関したピーク値を持つ、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項１１】
電力制御装置を含む電力制御システムによって制御される、制御可能な機器であって、
当該機器の機器制御パラメータを電力量に変換するパラメータ／電力変換部と、
前記電力制御装置から送出される電力制御設定値を、当該機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換部と、
を備える、制御可能な機器。
【請求項１２】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御方法であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御方法は、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得ステップと、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータを、前記制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換ステップと、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換ステップと、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算ステップと、
前記電力制御設定値を、前記制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換ステップと、
を有することを特徴とする電力制御方法。
【請求項１３】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御方法であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御方法は、
前記制御可能な機器の電力量と、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得ステップと、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換ステップと、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算ステップと、
前記電力制御設定値を、前記制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換ステップと、
を有することを特徴とする電力制御方法。
【請求項１４】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御方法であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御方法は、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得ステップと、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータを、前記制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換ステップと、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換ステップと、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算ステップと、
を有することを特徴とする電力制御方法。
【請求項１５】
前記計算ステップは、前記上限電力量と前記直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量との間の差を無くすように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電力制御方法。
【請求項１６】
前記計算ステップは、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で比較し、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で等しくなるように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項１５に記載の電力制御方法。
【請求項１７】
前記装置制御次元評価関数は、前記制御可能な機器の機器制御パラメータに対する関数であって、前記制御可能な機器の優先度に相関したピーク値を持つ、ことを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の電力制御方法。
【請求項１８】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御方法であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記電力制御方法は、
前記制御可能な機器の電力量と、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得ステップと、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換ステップと、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算ステップと、
を有することを特徴とする電力制御方法。
【請求項１９】
前記計算ステップは、前記上限電力量と前記直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量との間の差を無くすように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項１８に記載の電力制御方法。
【請求項２０】
前記計算ステップは、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で比較し、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で等しくなるように、前記電力制御設定値を計算する、ことを特徴とする請求項１９に記載の電力制御方法。
【請求項２１】
前記装置制御次元評価関数は、前記制御可能な機器の機器制御パラメータに対する関数であって、前記制御可能な機器の優先度に相関したピーク値を持つ、ことを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の電力制御方法。
【請求項２２】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を、コンピュータに制御させる電力制御プログラムであって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記コンピュータに、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得手順と、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータを、前記制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換手順と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換手順と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算手順と、
前記電力制御設定値を、前記制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換手順と、
を実行させるための電力制御プログラム。
【請求項２３】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を、コンピュータに制御させる電力制御プログラムであって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記コンピュータに、
前記制御可能な機器の電力量と、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得手順と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換手順と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算手順と、
前記電力制御設定値を、前記制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換手順と、
を実行させるための電力制御プログラム。
【請求項２４】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を、コンピュータに制御させる電力制御プログラムであって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記コンピュータに、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得手順と、
前記制御可能な機器の機器制御パラメータを、前記制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換手順と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換手順と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算手順と、
を実行させるための電力制御プログラム。
【請求項２５】
前記計算手順は、前記コンピュータに、前記上限電力量と前記直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量との間の差を無くすように、前記電力制御設定値を計算させる、請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の電力制御プログラム。
【請求項２６】
前記計算手順は、前記コンピュータに、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で比較させ、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で等しくなるように、前記電力制御設定値を計算させる、請求項２５に記載の電力制御プログラム。
【請求項２７】
前記装置制御次元評価関数は、前記制御可能な機器の機器制御パラメータに対する関数であって、前記制御可能な機器の優先度に相関したピーク値を持つ、ことを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれか１項に記載の電力制御プログラム。
【請求項２８】
複数の機器を備えた電力消費システムの電力を、コンピュータに制御させる電力制御方法であって、前記複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、
前記コンピュータに、
前記制御可能な機器の電力量と、直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得手順と、
前記制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換手順と、
前記電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、前記制御可能な機器の電力量を、前記デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する計算手順と、
を実行させるための電力制御プログラム。
【請求項２９】
前記計算手順は、前記コンピュータに、前記上限電力量と前記直近に計測した前記電力消費システム全体の電力量との間の差を無くすように、前記電力制御設定値を計算させる、請求項２８に記載の電力制御プログラム。
【請求項３０】
前記計算手順は、前記コンピュータに、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で比較させ、前記デマンド制御次元評価関数から導き出される微分値を前記制御可能な機器間で等しくなるように、前記電力制御設定値を計算させる、請求項２９に記載の電力制御プログラム。
【請求項３１】
前記装置制御次元評価関数は、前記制御可能な機器の機器制御パラメータに対する関数であって、前記制御可能な機器の優先度に相関したピーク値を持つ、ことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれか１項に記載の電力制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の機器を備えた電力消費システムに上限電力が設定される環境下で、最も好適に電力消費システムを構成する各機器の電力を制御する電力制御装置、電力制御システム、制御可能な機器、方法、およびプログラムに関する
【背景技術】
【０００２】
電力を制御するシステムに対する種々の検討がなされている。そのような電力制御システムには、例えば、家庭の電力を制御するＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、ビルの電力を制御するＢＥＭＳ（Building Energy Management System）、自治体などの地域の電力を制御するＣＥＭＳ（Community/City Energy Management System）がある。これら電力制御システムの目的は、電力使用を効率化する、または自然由来エネルギー（太陽光、風力、地熱など）を積極的に利用し、サスティナブルな社会を形成しようとするものである。
【０００３】
これまでは、電力制御と言えば、発電所などの供給側の電力制御を意味していた。しかしながら、エネルギーマネジメントシステムの台頭とともに、近年では、需要側の電力制御を行おうとする動きが活発である。これを「デマンドサイドマネジメント」と呼ぶ。デマンドサイドマネジメントにもいくつかの種類がある。たとえば、デマンドサイドマネジメントには、時間別に電力料金を変えるというダイナミックプライシングに対応して、できるだけ低料金を目指して電力需要を制御するものや、電力需要ピーク時のピークをカットし、停電などの障害を回避するために電力需要を制御するものなどである。後者の具体的な例としては、電力需給が逼迫したときに、ビルに対して節電要請がくる。各ビルに上限として使ってよい電力（以下、単に「上限電力」と呼ぶ）が通達されるわけである。各ビルは、その通達された上限電力以内に電力消費に抑えることが推奨される。
【０００４】
上限電力に対してデマンドを制御したいという要望は今後大きくなると予想される。なぜならば、使いたいだけ電力を使えばよいという風潮から、限りある電力を上手に使うという方向に政策も民意も動いているからである。需要に合わせて、発電所を増築していくと言うのは財政的にも無理があるし、発電所の総発電量を上回る可能性がある需要が発生するのは、年間でも数日程度とも言われている。このような状態で供給側をパワーアップするより、デマンド側を制御した方が理にかなっている。また、災害が起きたときにもフレキシブルにデマンドを制御できれば一斉計画停電のようなことはしなくても済むので、危機管理的にもデマンド制御は意味がある。
【０００５】
このような中、上限電力に対してデマンド制御をする研究が行われている。現在のＢＥＭＳで行われている方法は、予めビルの各機器（エアコン、照明、エレベータなど）に対して、節電要請時に停止するかどうかの計画を策定しておき、節電要請が来たときに、上限電力にあわせて、予め計画しておいた機器を止める方法である。このようにすれば簡単にデマンド制御ができるように思えるが、それがビル内の人々にとって快適であるか否かは別の話である。
【０００６】
ビル内には電力を制御できない機器もある。例えば、商用施設が一体となったビルでは、できるだけ商用施設の機器を節電したくない。お客様が不快に思うような節電をすれば、顧客が離れてしまうからである。このようなケースでは、商用施設の機器は電力制御対象外とする。その場合、商用施設が使用する電力が常に変動することになり、安全を見込んで、商用施設が使用する電力の最大量を見積もり、機器を止めていくというデマンド制御を行うことになる。商用施設が電力最大量を使っていないときでも、機器を制御されるフロアでは節電を過度に続けるという事態に陥る。つまり、節電要請は満たせるが、必要以上に節電してしまうことで、ビル内の人々に我慢をさせる節電となってしまう。他にも、停止計画がされていない機器がオフになっているケースもあるので、そのような機器の分も含めて余計に節電することになる。
【０００７】
上記の例だけでなく、現在のデマンド制御は、需要と供給の予想と、その中で機器をいつ使うか、いつ止めるかなどの計画を予め検討し、その計画に即して制御を行う。そのような制御の場合、予め立てた計画は外れる場合があることや、上記の例のように電力を制御できない機器を見越して、必要以上にマージンをとった節電となってしまう。上限電力を満たしながら、そこで生活や作業する人々が最大限快適に過ごせるようにするには、予め決めた計画ではなく、上限電力と現在使っている総電力とを見比べ、臨機応変に機器の電力を制御する手法が必要である。
【０００８】
本発明に関連する先行技術文献が種々知られている。
【０００９】
例えば、特開平１１−１７８２４７号公報（特許文献１）は、電力会社との契約電力値に基づく許容最大消費電力値を保持し、すべての機器の消費電力の合計値と許容最大消費電力値とを比較し、外気温などの情報を集中管理装置に通知し、各機器の消費電力を制御する「消費電力管理システム」を開示している。また、この特許文献１に開示された消費電力管理システムでは、機器に対する電力供給の優先度を表す電力供給必要度を制御対象情報保持手段に通知している。
【００１０】
また、特開２００４−１４５３９６号公報（特許文献２）は、電力需要と電力価格の間に決まった関数関係があるとして、需要が幾何ブラウン運動をした場合に価格が従う確率過程を伊藤のレンマを用いて導き、無裁定原理を用いてそのような確率過程の上に書かれた派生証券の価格を支配する微分方程式を導くようにした「電力取引リスク管理方法」を開示している。
【００１１】
特開２００５−３４１６４６号公報（特許文献３）は、どのエネルギー機器を優先的に制御してよいかを決定する制御優先度情報を管理し、高い優先度の機器から順にエネルギー抑制を制御するようにした「省エネルギーシステム」を開示している。
【００１２】
また、特開２００６−７４９５２号公報（特許文献４）は、通知された電力削減量と、制御された後に削減された電力量を測定して比較し、電力削減量を達成するように比較判定することにより、電力ピークの削減をおこなうようにした「電力ピークオフ制御システム」を開示している。
【００１３】
さらに、特開２０１０−１２４６０５号公報（特許文献５）は、消費電力量データ同士で比較して評価関数を当てはめ、相関値の高い消費電力データを実績データから抽出するようにした「消費電力予測装置」を開示している。
【００１４】
特開２０１０−１４６３８７号公報（特許文献６）は、省エネ行動評価部が、機器情報データベースから昨日や先週のデータを取得し、評価関数を用いて評価し、この評価値を評価結果データベースに記録するようにした「省エネ行動評価装置」を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−１７８２４７号公報（［００１７］、［００１９］）
【特許文献２】特開２００４−１４５３９６号公報（［００９１］）
【特許文献３】特開２００５−３４１６４６号公報（［００３７］、［００３８］）
【特許文献４】特開２００６−７４９５２号公報（［００２２］、［００２３］）
【特許文献５】特開２０１０−１２４６０５号公報（［００７９］）
【特許文献６】特開２０１０−１４６３８７号公報（［００２４］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の通り、臨機応変に機器の電力を制御するデマンド制御が望まれている。しかしながら、実際にデマンド制御を実現するのは難しく、有効な手法は提案されていない。デマンド制御の実現を難しくする主な理由には、次のようなものがある。第１の理由は、制御するべき機器（制御可能な機器）が多数あることである。第２の理由は、制御対象でない機器（制御が困難な機器）の電力のリアルタイムな変動に追従できないことである。大きなビルになれば、制御すべきエアコン、照明などは１０００個レベルに上り、ビル間で連携して節電要請に答えようとすれば、制御対象はさらに増えていく。将来的に、ＣＥＭＳレベルになれば、ＢＥＭＳの１０倍レベルの機器を制御することになる。これらを、制御対象でない機器（制御が困難な機器）の電力変動を勘案しつつ、上限電力を満たすようにリアルタイムに制御するのは非常に困難である。無限にある状況と機器制御の組み合わせ問題を解かなければならない。
【００１７】
特許文献１は、各機器の消費電力を制御する消費電力管理システムを開示しているに過ぎず、制御が困難な機器の電力変動を勘案してはいない。
【００１８】
特許文献２は、将来の電力価格のリスク計量を行う電力取引リスク管理方法を開示しているだけであって、機器の電力制御を行ってはいない。
【００１９】
特許文献３は、エネルギー制御に需要家の要求や生活環境に応じて優先度で行う省エネルギーシステムを開示しているに過ぎず、特許文献１と同様に、制御が困難な機器の電力変動を勘案してはいない。
【００２０】
特許文献４は、地域全体の電力ピークを安定して容易に抑制することができる電力ピークオフ制御システムを開示しているだけであって、特許文献１および３と同様に、制御が困難な機器の電力変動を勘案してはいない。
【００２１】
特許文献５は、消費電力予測システムを開示しているに過ぎず、機器の電力を制御してはいない。
【００２２】
特許文献６は、機器の消費電力の測定だけでなく、機器の使用状況を計測する省エネ行動評価装置を開示しているに過ぎず、機器の電力を制御していはいない。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、制御対象でない機器（制御が困難な機器）の電力変動を勘案しつつ、上限電力を満たすようにリアルタイムに電力消費システムの電力を制御することができる、電力制御装置、方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の第１の態様による電力制御装置は、複数の機器を備えた電力消費システムの電力を制御する電力制御装置であって、複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、電力制御装置は、制御可能な機器の機器制御パラメータと、直近に計測した電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得部と、制御可能な機器の機器制御パラメータを、制御可能な機器の電力量に変換するパラメータ／電力変換部と、制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換部と、電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、制御可能な機器の電力量を、デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算するデマンド制御部と、電力制御設定値を、制御可能な機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換部と、を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第２の態様による電力制御システムは、複数の機器を備えた電力消費システムと、この電力消費システムの電力を制御する電力制御装置とを備えた電力制御システムであって、複数の機器は、制御可能な機器と制御が困難な機器とに分けられ、制御可能な機器の各々は、当該機器の機器制御パラメータを電力量に変換するパラメータ／電力変換部と、電力制御装置から送出される電力制御設定値を、当該機器の機器制御設定値に変換する電力／機器設定値変換部と、を備え、電力制御装置は、制御可能な機器の電力量と、直近に計測した電力消費システム全体の電力量とを取得する情報取得部と、制御可能な機器それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する装置／デマンド次元変換部と、電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、制御可能な機器の電力量を、デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算するデマンド制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、制御対象でない機器の電力変動を勘案しつつ、上限電力を満たすようにリアルタイムに大規模な電力消費システムの電力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力制御装置を使用する電力消費システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いられる評価関数の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いる指標を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いられるアナログ的に電力設定できる機器（エアコン）の装置制御次元評価関数の一例を示す図である。
【図５】図４に対応するアナログ的に電力設定できる機器（エアコン）のデマンド制御次元評価関数の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いられるアナログ的に電力設定できる機器（ＬＥＤ電灯）の装置制御次元評価関数の一例を示す図である。
【図７】図６に対応するアナログ的に電力設定できる機器（ＬＥＤ電灯）のデマンド制御次元評価関数の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いられるデジタル的に電力設定できる機器の装置制御次元評価関数の一例を示す図である。
【図９】図８に対応するデジタル的に電力設定できる機器のデマンド制御次元評価関数の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いられるアナログ的に電力設定できる機器の評価関数（装置制御次元評価関数、デマンド制御次元評価関数）の一例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る電力制御装置で用いられるデジタル的に電力設定できる機器の評価関数（装置制御次元評価関数、デマンド制御次元評価関数）の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施例における電力消費システムの概略図である。
【図１３】図１２に示した電力消費システムで用いられる、制御部（電力制御装置）のブロック図である。
【図１４】図１２に示した電力消費システムで用いられる、ＬＥＤ電灯の照度と電力との間の関係を示すグラフである。
【図１５】図１２に示した電力消費システムで用いられる、エアコンの温度と電力との間の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第１の実施例における電力消費システムにおける、総電力量の実験結果を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施例における電力消費システムにおける、総優先度の実験結果を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施例における電力消費システムの概略図である。
【図１９】図１８に示した電力消費システムで用いられる、変換部のブロック図である。
【図２０】図１８に示した電力消費システムで用いられる、制御部（電力制御装置）のブロック図である。
【図２１】本発明の第３の実施例における電力消費システムの概略図である。
【図２２】図２１に示した電力消費システムで用いられる、制御部（電力制御装置）のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
［実施形態］
まず、ビルの電力制御を例に挙げて、本発明の一実施形態について説明する。
【００３０】
図１はビルに配置された複数の機器を備えた電力消費システム１００の概略図である。図示の電力消費システム１００は、機器として、多数の電灯１０２、多数のエアコン１０４、および複数台のエレベータ１０６を含む。
【００３１】
図１において、点線で囲まれた「非制御機器群」というのは制御対象外の機器（制御対象でない機器）１１０である。それ以外が制御対象１２０となる。ここでは、制御対象外の機器（制御対象でない機器）１１０は「制御が困難な機器」とも呼ばれ、制御対象１２０は「制御可能な機器」とも呼ばれる。すなわち、多数の機器は、制御可能な機器１２０と制御不可能な機器１１０とに分けられる。なお、制御が困難な機器には、制御対象であったが機器の故障等によって正常に制御できなくなった機器も含まれる。
【００３２】
本発明の実施の形態では、電力消費システム１００にこのように多数の機器１０２、１０４、１０６があるときに、制御対象でない機器１１０の電力変動を勘案しつつ、上限電力を満たすようにリアルタイムに制御対象１２０を正しく制御する手法を考える。
【００３３】
まず、機器には優先度をつける必要がある。優先度は、ビルで活動する物や人にとって大切なものほど高い優先度をつけていく。それは即ち、節電要請下で機器が停止されたとしても、優先度が高い機器は停止されにくいという状況を作ることができ、物や人の活動を最大限妨げない制御ができるということである。
【００３４】
電力制限下で機器を止めるか止めないかの優先度は同じ機器でも、フロアの特性によって異なる。例えば、サーバ室のエアコン１０４の優先度は高いが、電灯１０２の優先度は低い。一方、オフィスフロアの電灯１０２の優先度はサーバ室の電灯１０２の優先度よりも高い。より細かい制御を考えるのであれば、人が多いフロアのエアコン１０４の優先度を上げ、人の少ないフロアのエアコン１０４の優先度を下げるなども考えられる。このようにビル内の機器の優先度は多様である。
【００３５】
機器に優先度をつけて制御する手法で最も容易に考え付く手法は、機器の数だけ優先順位をつけて並べる方法であろう。機器の数が限られている、あるいは優先度が明白な場合はそのようなことが可能であろう。しかしながら、実際のケースでは、機器の数は膨大で、かつ同じレベルの優先度のものも多い。さらにビルの場合など、レイアウト変更などで機器の優先度はすぐに変わる可能性がある。
【００３６】
このような状況を鑑みると、機器の数だけ優先順位をつけて並べるのは現実的な手法ではない。したがって、機器に優先度はつけるとしても、各機器に独立に優先度を設定する方が望ましい。独立に設定できると言うことは同じレベルの優先度が違う機器についても良いと言うことでもある。
【００３７】
このように独立に優先度を機器に設定する場合、優先度の設定は簡単で、かつ実際の人々の活動の快適さと関連が取りやすいが、制御が複雑になる。同じ優先度で、しかも異なる機器が存在する場合、どれにどれだけ電力を割り振るのかを決めるのは容易ではない。しかも、制御対象でない機器１１０の電力変動を勘案しつつ、上限電力を満たすとするとなおさらである。
【００３８】
このような難しいリアルタイム制御を実現するために、本発明では、本出願人がすでに出願済みの「自律分散的負荷分散手法」を応用する。まず、その自律分散的負荷分散手法について簡単に説明する。
【００３９】
この自律分散的負荷分散手法とは、複数の要素を自律分散的に制御し、全体最適な負荷分散を実施する手法である。この場合、要素とはサーバ、発電機などなんでも良く、今回の発明では、電力制御を行うべき機器が要素にあたる。自律分散的負荷分散の手法では、まず要素それぞれに要素の性能見合いの評価関数を設定する。
【００４０】
図２に評価関数の概略を示す。図２において、横軸は各要素の状態に関するパラメータであり、サーバの負荷分散の例であれば、サーバの負荷量などに相当する。図２において、縦軸は、何らかの効率、利潤、要素の性能、要素の優先度などに関わる指標である。この評価関数を凸関数で表す。
【００４１】
凸関数を使用するのも本制御手法のポイントである。なぜなら、効率をはじめとする多くのシステムの指標は、図２に示すような凸関数で表されるからである。図２のような上に凸な関数を凹関数と呼び、下に凸な関数を凸関数と呼ぶこともあるが、ここでは、関数の性質上で区別する表現を採用し、凹関数も凸関数と表現することにする。
【００４２】
評価関数が凸関数である要素を連携させて、全体で最適化（各要素の評価関数の値の総和が最大となる状態)する問題は、「凸計画問題」として知られている。凸計画問題は、各要素の動作レベルにおける評価関数の微分値が等しい状況で最適化が達成されることが数学的に明らかにされている。負荷分散手法は、この原理を応用している。評価関数として凸関数を使う理由がここにある。
【００４３】
この原理を勘案し、各要素の状態変化を、例えば以下の数１で表される微分方程式に従い制御する。
【数１】
2015029385.tif 000003
ここで、Demは要素全体が満たすべき出力値または負荷量または状態値、λｉは要素ｉの出力または負荷または状態値、ｆｉは要素ｉに設定された評価関数、Ｋ1、Ｋ2は状態変更のゲインに相当する係数である。この制御をかけることで、各要素は、右辺第１項により、要素全体が満たすべき出力値に等しくなるように状態を変更し、かつ右辺第２項により、評価関数の微分値（ｄｆｉ／ｄλｉ）を等しくするように状態を変更しようとする。
【００４４】
これは「凸計画問題」のところで説明したように、要素全体が満たすべき総状態量も満足しつつ、全体利潤を最大化するポイントに各要素の状態（負荷量）を制御するのと等価である。つまり、上記数１の制御により、評価関数の縦軸で設定された効率が系全体として最大化される。ｋは要素ｉに隣接する要素の番号を意味する。隣接要素ｋが複数個有る場合は、順次数１の制御を繰り返せばよい。この数１で示される数式は一例であって、ポイントは、各要素に設定された評価関数の微分値を等しい状態にするように、各要素の状態を決めていくということである。
【００４５】
具体的には、各要素が、制御の時間ステップｄｔごとに、数１で算出される値と時間ステップｄｔの積を、１時刻前（１時間ステップ前）の出力値に足したものを出力するという制御となる。非常に簡単な制御である。
【００４６】
負荷分散の問題は、動作していることにメリットがない要素を停止する判断も必要となってくる。負荷分散手法における上記判断は以下のように行う。
【００４７】
まず、要素自身と、その要素に隣接するノード（要素）の評価関数間にある指標を定義する。
【００４８】
それを説明するための図を図３に示す。負荷が０のときに、評価関数が負の値を取っている例を示しているが、これは起動によりコストが発生することを意味している。サーバなどのＩＴ系だとやや想像しにくいが、例えば、発電所の場合、縦軸を利潤と考えれば、運転（起動）しているにも関わらず、需要がなければ、運転コストが回収（需要家から集める金額）を上回り、利潤がマイナスになる。評価関数の値が０になったところが、運転コストと回収が均衡した点であり、評価関数の値がプラスになるということは利益が発生している事を意味する。
【００４９】
サーバのレスポンスを最適化するようなときは、縦軸がレスポンス関連量となり、負荷０のところでも評価関数は正の値を持つ。つまり、負荷０において、評価関数は正負どちらもとる可能性があるのだが、負の値をとる方を考えておけば、正の値をとる場合はその一部として解くことができる。したがって、ここでは、負荷０において、評価関数が負の値をとる汎用的なケースを説明する。
【００５０】
ここで、ノードｉ（自身）のゼロクロス点をλ0,i、隣接ノードｊの評価関数における、ノードｉのゼロクロス点と同じ傾きの点をΖij、隣接ノードｊの現在の負荷をλjとする。したがって、Ζijは以下の数２で書くことができる。
【数２】
2015029385.tif 000004
【００５１】
そして、ここで以下の数３で表される指標Ｓｉを定義する。
【数３】
2015029385.tif 000005
この指標Ｓｉは、現在の隣接ノードの負荷（総和）が、自身のゼロクロス点よりどれだけ大きいかを意味している。もしノードｉが停止しているとして、ノードｉを起動すべき条件は、起動することでノードｉがゼロクロス点以上の負荷を担当する状況にあるかどうかである。そうすれば利潤はマイナス（評価関数値が負）にならないため、ノードｉを起動することで不利はない。
【００５２】
指標Ｓｉはそれを数値化したものである。隣接ノードがノードｉのゼロクロス点における評価関数微分値と等価なΖijよりどれだけ負荷を担当しているかを示すのが右辺第１項であり、それをゼロクロス点λ0,iで引くことで（右辺第２項）、自身のゼロクロス点以上の負荷が周りに存在しているかを示す指標となっている。
【００５３】
指標Ｓｉが０より大きければ、ノードｉを起動したときにいずれ隣接ノードが担当している負荷はノードｉが担当することになり、かつノードｉの担当負荷はゼロクロス点以上となる。逆に、指標Ｓｉが０より小さければ、ノードｉが隣接ノードの担当負荷を新たに担っても、ゼロクロス点以下となり、ノードｉの起動により利潤をマイナスにしてしまう。
【００５４】
指標Ｓｉはこのようなものであり、指標Ｓｉの正負を見ることでノードｉを起動すべきか停止すべきかがわかる。指標Ｓｉが負のときとは、その時点でノードｉの負荷は評価関数が負の値をとる領域にあるということで、起動しているノードは評価関数が０以下になった時点で停止すると考えても良い。このように指標Ｓｉを使用して要素の起動・停止の判断をすることができる。
【００５５】
以上が、本出願人が以前に出願した自律的負荷分散手法の簡単な説明である。本発明ではこの手法を応用する。今回のケースに上記の手法を応用するには、右辺第１項の扱いと、評価関数の設定が鍵になる。
【００５６】
今回のケースでは、電力消費システム１００に、制御可能な機器１２０と制御が困難な機器１１０とが混在する。そのような中で上限電力を満たそうとすれば、上記数１の右辺第１項のDemに上限電力を単に設定するのではうまくいかない。そこで、右辺第１項を変形した以下の数４で表される微分方程式を用いる。
【数４】
2015029385.tif 000006
ここで、Ｐｔはビル全体の使用電力量である。ビルの制御でない場合は、Ｐｔは対象とする電力消費システム１００全体の使用電力量（直近に計測した電力量）である。Ｐｔには制御可能な機器１２０と制御が困難な機器１１０とが使用している電力量がすべて含まれている。Demには上限電力量を設定する。本例の場合、λｉは制御可能な機器ｉの電力、ｆｉは制御可能な機器ｉの設定された評価関数、λｋは制御可能な隣接機器ｋの電力、ｆｋは制御可能な隣接機器ｋに設定された評価関数、Ｋ１、Ｋ２は電力変更のゲインをそれぞれ表す。なお、直近に計測した電力量は、現在の電力量が最も好ましいが、電力消費システムの機器によっては数分〜数十分前に計測した電力量でも適用可能である。
【００５７】
次に評価関数の設定をどうするかについて考える。基本的に評価関数の横軸は機器の電力に相当する数値を設定する。何故ならば、自律的負荷分散手法では、全制御対象のトータルデマンド（本例では、使用電力量）と、制御対象の評価関数の横軸の値（機器の制御パラメータ）とを同じ次元にする必要があるからである。もし、評価関数の横軸の値の次元と、トータルデマンドの次元とが異なると、自律的負荷分散手法では、機器への設定値を計算することができないからである。
【００５８】
しかしながら、機器の制御パラメータの次元とトータルデマンドの次元とは、一般的に異なることが多い。そこで、本発明の実施形態では、評価関数として、「装置制御次元評価関数」と、「デマンド制御次元評価関数」との２種類を用意し、それらの間を次元変換部で変換することにした。装置制御次元評価関数は、制御可能な機器器１２０にそれぞれ設定される、制御機器評価関数である。デマンド制御次元評価関数は、自律的負荷分散手法を実現するデマンド制御部（後述する）において計算に用いる計算用評価関数である。
【００５９】
本実施の形態の場合、デマンド制御次元評価関数の横軸は電力である。
【００６０】
一方、装置制御次元評価関数は、例えば、次のようになる。
【００６１】
エアコン１０４などのように比較的アナログ的に電力設定できる機器の場合、電力と相関のある連続的な指標を、装置制御次元評価関数の横軸に設定する。例えば、エアコン１０４の場合、装置制御次元評価関数の横軸を設定温度とする。何故なら、エアコン１０４は通常電力設定ではなく、温度設定によりコントロールするからである。装置制御次元評価関数の縦軸は優先度制御なので優先度に相当する値を設定する。
【００６２】
しかし、どのような評価関数（装置制御次元評価関数、デマンド制御次元評価関数）の形にするかは考察が必要である。最も動作させたい状態量は快適度が最大と考えられるので、本実施の形態では、上限電力制限がなかった場合の機器の電力最大値でピークを迎え、そのピーク値が優先度と相関している関数を使用する。
【００６３】
以上の考察より、図４に、エアコン１０４に設定する装置制御次元評価関数の例を示す。この例では、夏のエアコン１０４の装置制御次元評価関数の設定としており、その横軸として電力最大値をとる設定温度（ユーザ希望値）を２６℃とした。ここで注意することは、夏の温度設定の場合、設定温度が下がるほど使用電力量が上がるので、横軸で右側に動くほど、設定温度の値が下がる。冬のエアコン１０４の温度設定は、この逆になるので、そのときは装置制御次元評価関数を設定しなおせば良い。２６℃の設定温度（ユーザ希望値）が最大快適点と考え、そこで縦軸がピークを迎えるようになっている。ピーク値は設定する優先度の値そのものとする。
【００６４】
図５は、それに対応するエアコン１０４用のデマンド制御次元評価関数を示す図である。図５において、横軸は、電力を示し、２６℃の設定温度（ユーザ希望値）で電力最大値を持つ。
【００６５】
優先度をどうするかはシステム運用者の設計指針による。優先度の値は、何段階でも、自然数でも、実数でも、他の機器と同じでも良い。その機器の相対的な優先度であれば問題ない。昨今普及が進んでいるＬＥＤ（light emitting diode）電灯は連続的に明るさを調整できるものもあり、そのような電灯１０２の場合、図６に示されるように、エアコン１０４のように装置制御次元評価関数を設定すれば良い。つまり、横軸に明るさ（照度）の設定値を配置し、最大の明るさ設定値（設計指針における最大値）でピークを迎えるようにすれば良い。
【００６６】
図７は、それに対応するＬＥＤ電灯１０２用のデマンド制御次元評価関数を示す図である。図７において、横軸は、電力を示し、最大の明るさ設定値で電力最大値を持つ。
【００６７】
では、通常の電灯１０２やエレベータ１０６のようにオン／オフが“０”か“１”のような機器の場合どうすれば良いだろうか。ここが難しいところだが、本実施形態では、このような機器を幾つかまとめて一つの機器として制御することで解決する。例えば、電灯１０２ならフロアごとでまとめて１つの機器とみなすとか、ビル１棟でエレベータ１０６をまとめて１つの機器とみなすとかである。このように考えた上で、装置制御次元評価関数の横軸を機器の台数とした。最大の使用台数（設計指針における最大値）においてピークを迎え、そのピーク値が機器をまとめたものを優先度とする。
【００６８】
図８に、このようにしてオン／オフ制御しかできない電灯群の装置制御次元評価関数を示す。これにより、オン／オフ制御しかできない機器も好適に優先度制御が可能となる。例えば、フロア全体の電灯１０２を５０％にするという制御出力がでたならば、１台置きに電灯１０２を消すなどの制御を行う。その他のオン／オフ制御しかできない機器も図８のように装置制御次元評価関数を設定して制御すれば良い。
【００６９】
図９は、オン／オフ制御しかできない機器用のデマンド制御次元評価関数を示す図である。図９において、横軸は、電力を示し、最大の台数で電力最大値を持つ。
【００７０】
今回のケースでは、装置制御次元評価関数の横軸が設定温度や設定照度の場合でも、台数の場合でも、制御値が機器の設定値にない場合があり得る。そのような場合は、近傍の設定値を制御値にするなど、近似的な設定をすれば良い。例えば、台数の制御値が１．６となったときには２台と考えるなどである。
【００７１】
以上のように装置制御次元評価関数を機器に設定し、装置制御次元評価関数をデマンド制御次元評価関数に次元変換して、上記数４を用いれば、リアルタイムに複数の制御可能な機器１２０の電力制御を正しく好適に行うことができる。この制御により、制御可能な機器１２０と制御が困難な機器１１０を含めたビルやシステム全体の電力を上限電力と一致させながら、各機器の優先度の総和を最大値にできる。優先度は快適度に相関していることを考えれば、快適度がその状況では最大となっていると言える。本発明の実施形態により、我慢しすぎない好適なデマンドレスポンス制御が可能となる。
【００７２】
図４（図５）、図８（図９）と同じような効果をもたらす装置制御次元評価関数（デマンド制御次元評価関数）の設定は他にも存在する。
【００７３】
その例を図１０、図１１に示す。これは、縦軸を優先度または快適度の逆数と同義の不快度をとったものと考えられる。不快度なので最大ではなく最小となるように制御する必要があるが、その場合は、図１０、図１１に示すように下に凸の関数として描いておけば、自動的に上記数４が系全体の最小状態を探索する。この場合も下に凸のピーク値の値を優先度の逆数に相関（不快度）に相関させると良い。
【００７４】
上記数４はデマンド制御次元評価関数の微分値を使うので、デマンド制御次元評価関数にオフセットとして任意の定数を加算しても同様の効果が得られる。また、最初からデマンド制御次元評価関数を凸関数の微分したものとして表現し、上記数４の右辺第２項を要素間のデマンド制御次元評価関数の微分値の差ではなく、デマンド制御次元評価関数の差として制御しても同様の効果が得られる。
【実施例１】
【００７５】
本発明の第１の実施例では、図１２に示す構成でビル内の機器の電力制御を実施する場合の実施例を説明する。
【００７６】
この第１の実施例では、ビルの機器の情報をクラウド１３０上のサーバに上げ、クラウド１３０上に構築した制御部１０（図１３参照）により制御を行う。装置制御次元評価関数は図４、図６に準じたものを使用した。この例では、電灯１０２としてＬＥＤ電灯を使用している。制御部１０は、電力制御装置として働く。
【００７７】
図１３にクラウド１３０上での制御部（電力制御装置）１０の各処理部の流れを示す。制御部（電力制御装置）１０は、情報取得部１１と、パラメータ／電力変換部１２と、装置／デマンド次元変換部１３と、デマンド制御部１４と、電力／機器設定値変換部１５と、情報伝達部１６とから構成される。
【００７８】
情報取得部１１は、ビルの制御可能な機器１２０の機器制御パラメータと、現在のビル全体の電力量を取得とを取得し、機器制御パラメータをパラメータ／電力変換部１２に、現在のビル全体の電力量をデマンド制御部１４に渡す。
【００７９】
機器制御パラメータは、制御可能な機器１２０の種類によって異なる。制御可能な機器１２０がエアコン１０４の場合、その機器制御パラメータは、当該エアコン１０４が設置された部屋の温度（検出温度）である。制御可能な機器１２０がＬＥＤ電灯１０２の場合、その機器制御パラメータは、当該ＬＥＤ電灯１０２の実際の照度（検出照度）である。
【００８０】
換言すれば、エアコン１０４は、機器制御パラメータとして検出温度を表す検出温度信号を制御部１０へ送出し、ＬＥＤ電灯１０２は、機器制御パラメータとして検出照度を表す検出照度信号を制御部１０へ送出する。
【００８１】
パラメータ／電力変換部１２は、制御可能な機器１２０の機器制御パラメータを、制御可能な機器１２０の電力量に変換する。
【００８２】
図１４は、ＬＥＤ電灯１０２の照度（Ｌ）と電力（Ｅ）との間の関係を示す図である。図１４において、横軸は照度（Ｌ）を示し、縦軸は電力（Ｅ）を示す。本例では、照度を０〜１０のレベルで指定できるとする。最小照度（＝０）での電力をＥｍｉｎとし、照度レベル増加あたりの電力増加量をａとする。
【００８３】
制御可能な機器１２０がＬＥＤ電灯１０２の場合、パラメータ／電力変換部１２は、ＬＥＤ電灯１０２の検出照度Ｌを、下記の数式に従って、ＬＥＤ電灯１０２の電力Ｅに変換する。
Ｅ  ＝  Ｅｍｉｎ  ＋  ａ×Ｌ
【００８４】
図１５は、エアコン１０４が設置されている部屋の温度（Ｔ）と電力（Ｅ）との間の関係を示す図である。図１５において、横軸は温度（Ｔ）を示し、縦軸は電力（Ｅ）を示す。本例では、エアコン１０４で冷房する場合を示している。また、温度（Ｔ）を室温（Ｔｒｏｏｍ）より低く温度設定した場合、温度を１℃下げる毎に電力（Ｅ）が１０％増加するとする。さらに、温度（Ｔ）を室温（Ｔｒｏｏｍ）以上で温度設定した場合、アイドル運転により電力（Ｅ）は一定である。図１５では、室温（Ｔｒｏｏｍ）より１℃低い温度をＴｃで表し、その温度Ｔｃ時の電力をＥｃで表し、室温（Ｔｒｏｏｍ）以上の設定時の電力をＥｓで表すとする。
【００８５】
制御可能な機器１２０がエアコン１０４の場合、パラメータ／電力変換部１２は、エアコン１０４の検出温度Ｔを、下記の数式に従って、エアコン１０４の電力Ｅに変換する。
Ｅ  ＝  Ｅｃ  ×  １．１（Ｔｃ−Ｔ）        （Ｔ≦Ｔｃ）
Ｅ  ＝  Ｅｓ                                （Ｔｃ＜Ｔ）
【００８６】
装置／デマンド次元変換部１３は、制御可能な機器１２０それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する。
【００８７】
制御可能な機器１２０がエアコン１０４の場合、装置／デマンド次元変換部１３は、図４に図示されたエアコン１０４の装置制御次元評価関数を、図５に図示されたエアコン１０４のデマンド制御次元評価関数に変換する。
【００８８】
制御可能な機器１２０がＬＥＤ電灯１０２の場合、装置／デマンド次元変換部１３は、図６に図示されたＬＥＤ電灯１０２の装置制御次元評価関数を、図７に図示されたＬＥＤ電灯１０２のデマンド制御次元評価関数に変換する。
【００８９】
装置／デマンド次元変換部１３は、変換して得られたデマンド制御次元評価関数を、デマンド制御部１４へ送出する。
【００９０】
デマンド制御部１４では、上記数４を実行できるようになっており、各制御可能な機器１２０の次の時刻での制御値を数４にて計算する。デマンド制御部１４は、それらの値を実際に制御できる値（電力制御設定値）に近似し、電力／機器設定値変換部１５へ送出する。したがって、デマンド制御部１４は、電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたとき、制御可能な機器１２０の電力量を、デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する。
【００９１】
電力／機器設定値変換部１５は、電力制御設定値を、制御可能な機器１２０の機器制御設定値に変換する。
【００９２】
制御可能な機器１２０がＬＥＤ電灯１０２の場合、電力／機器設定値変換部１５は、図１４に示されるように、ＬＥＤ電灯１０２の電力Ｅを、下記の数式に従って、ＬＥＤ電灯１０２の設定照度Ｌに変換する。 
Ｌ  ＝  （Ｅ−Ｅｍｉｎ）／ａ
【００９３】
制御可能な機器１２０がエアコン１０４の場合、電力／機器設定値変換部１５は、図１５に示されるように、エアコン１０４の電力Ｅを、下記の数式に従って、エアコン１０４の設定温度Ｔに変換する。 
Ｔ  ＝  Ｔｃ  −  ｌｏｇ１．１（Ｅ／Ｅｃ）      （Ｅｃ≦Ｅ）
Ｔ  ＝  Ｔｒｏｏｍ                              （Ｅ＜Ｅｃ）
【００９４】
電力／機器設定値変換部１５は、変換により得られた制御可能な機器１２０の機器制御設定値を情報伝達部１６へ送出する。
【００９５】
情報伝達部１６は、電力／機器設定値変換部１５から受け取った各制御可能な機器１２０の次の時刻の制御値（機器制御設定値）を各制御可能な機器１２０に伝える。
【００９６】
以後、上記処理を繰り返していく。デマンド制御部１４では、仮想的に各機器がネットワークで繋がれていると仮定し、近隣の機器はそのネットワークに準じて決定する。
【００９７】
図１６（Ｃ）に本発明の第１の実施例の制御結果を示す。図１６（Ｃ）は、ビル全体の総電力値の時間変化を表している。比較のため、図１６（Ｂ）に関連する技術である予め決められた機器を止める制御の結果を示し、図１６（Ａ）に何も制御しない場合の結果も示す。このように、図１６は、本発明の第１の実施例を使用しない場合の結果も合わせて記載する。この図１６に「制限値」とあるのが、節電要請された電力量である。
【００９８】
図１６（Ａ）に示されるように、何も制御しない場合は当然、節電要請値を超える電力を使用してしまう。
【００９９】
一方、図１６（Ｃ）に示されるように、本発明の第１の実施例の場合、ビル全体の電力量が、節電要請された電力量に近づくと、優先度に応じて機器を止め、しっかり節電要請された電力量に正しく制御していることがわかる。
【０１００】
図１６（Ｂ）に示される、関連する技術の制御では、節電要請以下に電力量を押さえているものの、節電要請よりかなり低い値となっており、不必要に節電してしまっていることがわかる。また、関連する技術の制御では、制御している間、非制御機器の電力が揺らぐので、総電力量も揺らいでいるのがわかる。この揺らぎの分を考慮する必要があるので、関連する技術の制御では多めの節電をすることになる。
【０１０１】
図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に全機器の優先度の総和を計算したものを示す。図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ビル全体の快適度を示す図と考えても良い。図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の制御を実施しているときに合わせてとった結果である。
【０１０２】
今回の評価関数（装置制御次元評価関数、デマンド制御次元評価関数）の設定では、電力を上げるほど優先度が上がるので、総電力量と相関した図となっている。制御しない場合（図１７（Ａ））と関連する技術の制御（図１７（Ｂ））に関しては、本来、本発明の第１の実施例と同じ優先度の総和は計算できないが、本発明の第１の実施例と同じ評価関数（装置制御次元評価関数、デマンド制御次元評価関数）が各機器に設定できるとしたときに、どのような値をとるかを示した。
【０１０３】
図１７（Ａ）に示されるように、制御しない場合は、自由に電力を使っているので当然快適度は高い。しかしながら、この場合は節電要請下でも自由に使ってしまっているので論外である。
【０１０４】
図１７（Ｃ）に示される本発明の第１の実施例と図１７（Ｂ）に示される関連する技術の制御とを比べると、本発明の第１の実施例の方が、優先度総和が節電要請下で高いことがわかる。つまり、本発明の第１の実施例の方が、節電要請下でもビル全体の快適度を高めることに成功している。
【０１０５】
以上より、本発明の第１の実施例により、節電要請下でも最大限快適な節電をすることが可能であることが実証され、本発明の有効性が示された。
【０１０６】
尚、上記第１の実施例では、制御部（電力制御装置）１０が、パラメータ／電力変換部１２と、電力／機器設定値変換部１５とを備えているが、それら２つの変換部のうちの一方を省略してもいい場合がある。何故なら、例えば、制御可能な機器１２０によっては、現在の電力情報を取得できるものや、電力制御設定値に基づいて制御可能なものがあるからある。パラメータ／電力変換部１２を省略する場合、情報取得部１１は、取得した制御可能な機器１２０の電力量を、直接、デマンド制御部１４へ送出する。また、電力／機器設定値変換部１５を省略する場合、デマンド制御部１４は、計算して得られた電力制御設定値を、直接、情報伝達部１６へ送出する。
【実施例２】
【０１０７】
本発明の第２の実施例では、図１８に示す構成でビル内の機器の電力制御を実施する場合の実施例を説明する。本第２の実施例では上述した第１の実施例と異なり、ビル内の機器それぞれに変換部３０を搭載し、制御部２０が、各機器の電力を調整する実施例である。制御部２０は、電力制御装置として働く。
【０１０８】
電力消費システム１００と電力制御装置２０とによって、電力制御システムが構成される。
【０１０９】
機器それぞれと言っても、デジタル的にオン／オフを設定するしかない機器は上述のようにまとめてひとつの機器と見なすため、まとめて一つの変換部３０を使用する。このまとめた変換部３０は、機器の外部に追加してもよいし、各機器に制御機能があるならば、まとめた機器の中のどれかひとつを使用するのでも良い。各機器はあるネットワーク構造で連結している。ネットワーク構造は連結していれば良く、トポロジーはそれほど気にしない。
【０１１０】
図１９は、変換部３０の構成を示すブロック図である。変換部３０は、パラメータ／電力変換部３２と、電力／機器設定値変換部３５とから構成されている。
【０１１１】
パラメータ／電力変換部３２は、図１３に示したパラメータ／電力変換部１２と同様の機能を有する。すなわち、パラメータ／電力変換部３２は、制御可能な機器１２０の機器制御パラメータを電力量に変換する。パラメータ／電力変換部３２は、変換により得られた制御可能な機器１２０の電力量を制御部（電力制御装置）２０へ送出する。
【０１１２】
電力／機器設定値変換部３５は、図１３に示した電力／機器設定値変換部１５と同様の機能を有する。すなわち、電力／機器設定値変換部３５は、後述するように制御部（電力制御装置）２０から送出される電力制御設定値を、制御可能な機器１２０の機器制御設定値に変換する。設定値が機器制御設定値に等しくなるように、制御可能な機器１２０が制御される。
【０１１３】
図２０に制御部（電力制御装置）２０の概略図を示す。制御部２０は、情報取得部２１と、装置／デマンド次元変換部２３と、デマンド制御部２４と、情報電探部２６とから構成される。
【０１１４】
情報取得部２２は、ビルの制御可能な機器１２０の電力量と、現在のビル全体の電力量とを取得し、デマンド制御部２４にそれを渡す。
【０１１５】
装置／デマンド次元変換部２３は、図１３に示した装置／デマンド次元変換部１３と同様の機能を有する。すなわち、装置／デマンド次元変換部２３は、制御可能な機器１２０それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する。
【０１１６】
デマンド制御部２４では、上記数４を実行できるようになっており、各制御可能な機器１２０の次の時刻での制御値を数４にて計算する。デマンド制御部２４は、それらの値を実際に制御できる値（電力制御設定値）に近似し、情報伝達部２６へ送出する。したがって、デマンド制御部２４は、図１３に示したデマンド制御部１４と同様に、電力消費システム全体に対する上限電力量が設定されたときに、制御可能な機器の電力量を、デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する。
【０１１７】
情報伝達部２６は、受け取った次の時刻の制御値（電力制御設定値）を、各制御可能な機器１２０に伝える。以後、上記処理を繰り返していく。
【０１１８】
実際に制御したところ、第２の実施例では、上記第１の実施例と同様の結果を得た。第２の実施例においても、本発明の有効性が実証された。
【実施例３】
【０１１９】
本発明の第３の実施例では、図２１に示す構成でビル内の機器の電力制御を実施する場合の実施例を説明する。本第３の実施例では上述した第１の実施例と異なり、クラウド側で制御するのではなく、ビル内の機器それぞれに制御部４０を搭載し、自立的に各機器が電力を調整する実施例である。複数の制御部４０は、まとめて電力制御装置として働く。
【０１２０】
機器それぞれと言っても、デジタル的にオン／オフを設定するしかない機器は上述のようにまとめてひとつの機器と見なすため、まとめて一つの制御部４０を使用する。このまとめた制御部４０は、機器の外部に追加してもよいし、各機器に制御機能があるならば、まとめた機器の中のどれかひとつを使用するのでも良い。各機器はあるネットワーク構造で連結している。ネットワーク構造は連結していれば良く、トポロジーはそれほど気にしない。
【０１２１】
図２２に制御部４０の概略図を示す。自律的な構成になっているので、制御部４０は、やや上述した第１の実施例の制御部１０と動作が異なる。
【０１２２】
制御部４０は、情報取得部４１と、パラメータ／電力変換部４２と、装置／デマンド次元変換部４３と、デマンド制御部４４と、電力／機器設定値変換部４５と、制御値設定部４６とから構成される。
【０１２３】
したがって、制御部４０は、情報伝達部１６が制御値設定部４６に変更された点を除いて、図１３に示した制御部１０と同様の機能を有し、動作をする。
【０１２４】
情報取得部４１は、ビルの制御可能な機器１２０の機器制御パラメータ、および現在のビル全体の電力量ばかりでなく、ネットワーク的に隣接する他の制御可能な機器１２０の情報をも取得し、機器制御パラメータをパラメータ／電力変換部４２に渡し、ビル全体の電力と他の制御可能な機器１２０の情報とをデマンド制御部４４にそれを渡す。
【０１２５】
パラメータ／電力変換部４２は、図１３に示したパラメータ／電力変換部１２と同様に、制御可能な機器１２０の機器制御パラメータを、制御可能な機器１２０の電力量に変換する。
【０１２６】
装置／デマンド次元変換部４３は、図１３に示した装置／デマンド次元変換部１３と同様に、制御可能な機器１２０それぞれに設定された装置制御次元評価関数を、デマンド制御次元評価関数に変換する。
【０１２７】
デマンド制御部４４では、上記数４を実行できるようになっており、自身の次の時刻での制御値を数４にて計算する。デマンド制御部４４は、それらの値を実際に制御できる値（電力制御設定値）に近似し、電力／機器設定値変換部４５へ送出する。すなわち、デマンド制御部４４は、電力消費システム１００全体に対する上限電力量が設定されたときに、当該制御可能な機器１２０の電力量を、デマンド制御次元評価関数をもとに制御するための電力制御設定値を計算する。
【０１２８】
電力／機器設定値変換部４５は、図１３に示した電力／機器設定値変換部１５と同様に、電力制御設定値を、当該制御可能な機器１２０の機器制御設定値に変換する。この電力／機器設定値変換部４５によって変換された機器制御設定値は、制御値設定部４６へ送出される。
【０１２９】
制御値設定部４６は、受け取った次の時刻の制御値（機器制御設定値）を自身に設定する。以後、上記処理を繰り返していく。
【０１３０】
実際に制御したところ、第３の実施例でも上記第１の実施例と同様の結果を得た。第３の実施例においても、本発明の有効性が実証された。
【０１３１】
尚、上記第３の実施例では、制御部４０が、パラメータ／電力変換部４２と、電力／機器設定値変換部４５とを備えているが、上述した第１の実施例の場合と同様に、それら２つの変換部のうちの一方を省略してもいい場合がある。
【０１３２】
なお、上記に記載した方法は、コンピュータで実行させることのできるプログラムとして、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤなどの光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することもできる。
【０１３３】
また、この記録媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。
【０１３４】
また、記録媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステムや、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のミドルウェアなどが各処理の一部を実行してもよい。
【０１３５】
さらに、上記記録媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネットなどにより伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
【０１３６】
また、記録媒体は１つに限らず、複数の媒体から上記実施形態における処理が実行される場合も本発明における記録媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であってもよい。
【０１３７】
コンピュータは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき各処理を実行するものであって、パソコンなどからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステムなどの何れの構成であってもよい。
【０１３８】
また、コンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置を含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置である。
【０１３９】
以上、実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本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。
【０１４０】
例えば、上述した実施例は、節電要請以下に電力を合わせる例を示したが、ピーク電力を抑えるというピークカットに本発明を使用することもできる。ピーク電力で電気料金の基本料金が決まっているので、基本料金の上限電力を制御部に設定し、本発明を実施すれば、基本料金の上限電力以上になることはなく、基本料金を抑えることができる。
【０１４１】
また、上記実施例では、ビルの電力制御であるＢＥＭＳの例を示したが、当然、ＨＥＭＳ、ＣＥＭＳなど他のエネルギーマネジメントでも同様のことが可能である。
【０１４２】
上記第１の実施例ではクラウド上のサーバにデータをアップロードして制御を行ったが、クラウドに限定されず、ビルや家屋内にサーバを置いて同様の制御を行っても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
エネルギーコンシャスな社会では、節電要請や、電力のピークカットをしたいというニーズが多く発生するので、本発明を使用すれば、使える電力を最大限使い、最も快適に節電することが可能となる。
【符号の説明】
【０１４４】
１０    制御部（電力制御装置）
１１    情報取得部
１２    パラメータ／電力変換部
１３    装置／デマンド次元変換部
１４    デマンド制御部
１５    電力／機器設定値変換部
１６    情報伝達部
２０    制御部（電力制御装置）
２１    情報取得部
２３    装置／デマンド次元変換部
２４    デマンド制御部
２６    情報伝達部
３０    変換部
３２    パラメータ／電力変換部
３５    電力／機器設定値変換部
４０    制御部（電力制御装置）
４１    情報取得部
４２    パラメータ／電力変換部
４３    装置／デマンド次元変換部
４４    デマンド制御部
４５    電力／機器設定値変換部
４６    制御値設定部
１００    電力消費システム
１０２    電灯
１０４    エアコン
１０６    エレベータ
１１０    非制御機器群（制御が困難な機器）
１２０    制御対象（制御可能な機器）
１３０    クラウド
【図１】
2015029385.tif 000007
【図２】
2015029385.tif 000008
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015029385.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
2015029385.tif 000025
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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