(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家にエネルギーを供給するために、コージェネレーションシステムの発電及び発熱、電熱変換設備の電熱変換、並びに蓄エネルギー装置における蓄エネルギー又は放エネルギーに関するスケジュールを含む運転スケジュールを作成するエネルギー需給調整装置であって、
前記需要家が応答可能な少なくとも電熱のデマンドレスポンスの条件を含むデマンドレスポンス情報を取得するＤＲ情報取得部と、
前記需要家の電熱需要を予測する電熱需要予測部と、
前記蓄エネルギー装置のエネルギー残量を含む蓄エネルギー情報を取得する蓄エネルギー情報取得部と、
前記デマンドレスポンス情報、前記電熱需要、及び前記蓄エネルギー情報をパラメータに含む最適化計算により、前記運転スケジュールと、前記需要家に指令する電熱のデマンドレスポンスのスケジュールを含む指令スケジュールとを作成するスケジュール作成部と、
を備え、
電力市場の取引価格を予測する市場価格予測部をさらに備え、
前記最適化計算は、前記取引価格をパラメータとし、
前記スケジュール作成部は前記最適化計算により、前記運転スケジュール、前記指令スケジュール、並びに前記電力市場における売買スケジュールを作成する、
エネルギー需給調整装置。
【請求項２】
前記市場価格予測部は、熱市場の取引価格を予測し、
前記スケジュール作成部は前記最適化計算により、前記熱市場における売買スケジュールを作成する、
請求項１に記載のエネルギー需給調整装置。
【請求項３】
需要家にエネルギーを供給するために、コージェネレーションシステムの発電及び発熱、電熱変換設備の電熱変換、並びに蓄エネルギー装置における蓄エネルギー又は放エネルギーに関するスケジュールを含む運転スケジュールを作成するエネルギー需給調整装置であって、
前記需要家が応答可能な少なくとも電熱のデマンドレスポンスの条件を含むデマンドレスポンス情報を取得するＤＲ情報取得部と、
前記需要家の電熱需要を予測する電熱需要予測部と、
前記蓄エネルギー装置のエネルギー残量を含む蓄エネルギー情報を取得する蓄エネルギー情報取得部と、
前記デマンドレスポンス情報、前記電熱需要、及び前記蓄エネルギー情報をパラメータに含む最適化計算により、前記運転スケジュールと、前記需要家に指令する電熱のデマンドレスポンスのスケジュールを含む指令スケジュールとを作成するスケジュール作成部と、
を備え、
熱市場の取引価格を予測する市場価格予測部をさらに備え、
前記最適化計算は、前記取引価格をパラメータとし、
前記スケジュール作成部は前記最適化計算により、前記運転スケジュール、前記指令スケジュール、並びに前記熱市場における売買スケジュールを作成する、
エネルギー需給調整装置。
【請求項４】
外部からのデマンドレスポンス指令である外部デマンドレスポンス情報を取得する外部ＤＲ情報取得部をさらに備え、
前記最適化計算は、前記外部デマンドレスポンス情報をパラメータとする、
請求項１から３のいずれか１項に記載のエネルギー需給調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エネルギー供給者がエネルギーの供給スケジュールを決定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本における需要家へのエネルギー供給形態は、電力に関しては多くの場合、沿岸の大規模発電所で発電した電力を遠方の内陸に位置する需要家へ供給するというものである。ガスに関しては、輸入したガスを沿岸から延びるガス管により需要家へ供給するというものである。需要家はこれらエネルギーを電力のまま使用したり、エネルギー変換したりして使用することにより、需要家それぞれのエネルギー需要を満たしている。
【０００３】
エネルギー資源に乏しい日本では、エネルギーはなるべく効率的に供給する必要があるが、電力は１次エネルギーからの変換過程において大きな熱の発生を伴う。しかし、熱は遠隔地へ供給できない性質を持つため、その多くが有効に利用できず排熱となる。したがって、電力の生産地から遠隔の消費地にエネルギーを供給する形態は、排熱利用の観点からは非効率的であると言える。
【０００４】
これを踏まえ、電力の消費地に近い場所で発電し、電力と熱を同時に供給する電熱併給を実施する環境が構築されている所もある。
【０００５】
また、エネルギー供給側ではなく需要家側におけるエネルギーの効率的な利用技術として、電力需要の抑制を電力価格の変動による誘導などにより実施するデマンドレスポンスが注目されており、実証実験が多く実施されているほか既に事業化した企業もある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、複数の需要家への電気及び熱の供給を、所定の最適化条件のもとに機器運転スケジュールを決定しエネルギー供給を実施する需給制御システムが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、エネルギー供給者が複数の調達先からエネルギーを調達し、複数の需要家へエネルギーを供給する技術において、需要家からあらかじめ電熱需要の計画を取得またはエネルギー需要供給制御システムにて予測し、これらの情報に基づいて最適（例えば、コストミニマム）な、電熱の市場調達計画及び電熱機器の運転スケジュールを策定する。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のエネルギー需要供給制御システムは需要の調整手段を持たないため、電力又は熱のいずれかに不足または余剰が発生し、必ずしも効率的にエネルギー供給できないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数の需要家への電気及び熱の供給を効率よく行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１のエネルギー需給調整装置は、需要家にエネルギーを供給するために、コージェネレーションシステムの発電及び発熱、電熱変換設備の電熱変換、並びに蓄エネルギー装置における蓄エネルギー又は放エネルギーに関するスケジュールを含む運転スケジュールを作成するエネルギー需給調整装置であって、需要家が応答可能な少なくとも電熱のデマンドレスポンスの条件を含むデマンドレスポンス情報を取得するＤＲ情報取得部と、需要家の電熱需要を予測する電熱需要予測部と、蓄エネルギー装置のエネルギー残量を含む蓄エネルギー情報を取得する蓄エネルギー情報取得部と、デマンドレスポンス情報、電熱需要、及び蓄エネルギー情報をパラメータに含む最適化計算により、運転スケジュールと、需要家に指令する電熱のデマンドレスポンスのスケジュールを含む指令スケジュールとを作成するスケジュール作成部と、を備え、電力市場の取引価格を予測する市場価格予測部をさらに備え、最適化計算は、取引価格をパラメータとし、スケジュール作成部は最適化計算により、運転スケジュール、前記指令スケジュール、並びに前記電力市場における売買スケジュールを作成する。
本発明の第２のエネルギー需給調整装置は、需要家にエネルギーを供給するために、コージェネレーションシステムの発電及び発熱、電熱変換設備の電熱変換、並びに蓄エネルギー装置における蓄エネルギー又は放エネルギーに関するスケジュールを含む運転スケジュールを作成するエネルギー需給調整装置であって、需要家が応答可能な少なくとも電熱のデマンドレスポンスの条件を含むデマンドレスポンス情報を取得するＤＲ情報取得部と、需要家の電熱需要を予測する電熱需要予測部と、蓄エネルギー装置のエネルギー残量を含む蓄エネルギー情報を取得する蓄エネルギー情報取得部と、デマンドレスポンス情報、電熱需要、及び蓄エネルギー情報をパラメータに含む最適化計算により、運転スケジュールと、需要家に指令する電熱のデマンドレスポンスのスケジュールを含む指令スケジュールとを作成するスケジュール作成部と、を備え、熱市場の取引価格を予測する市場価格予測部をさらに備え、最適化計算は、取引価格をパラメータとし、スケジュール作成部は最適化計算により、運転スケジュール、指令スケジュール、並びに熱市場における売買スケジュールを作成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のエネルギー需給調整装置は、需要家にエネルギーを供給するために、コージェネレーションシステムの発電及び発熱、電熱変換設備の電熱変換、並びに蓄エネルギー装置における蓄エネルギー又は放エネルギーに関するスケジュールを含む運転スケジュールを作成するエネルギー需給調整装置であって、需要家が応答可能な少なくとも電熱のデマンドレスポンスの条件を含むデマンドレスポンス情報を取得するＤＲ情報取得部と、需要家の電熱需要を予測する電熱需要予測部と、蓄エネルギー装置のエネルギー残量を含む蓄エネルギー情報を取得する蓄エネルギー情報取得部と、デマンドレスポンス情報、電熱需要、及び蓄エネルギー情報をパラメータに含む最適化計算により、運転スケジュールと、需要家に指令する電熱のデマンドレスポンスのスケジュールを含む指令スケジュールとを作成するスケジュール作成部と、を備える。従って、複数の需要家への電気及び電熱の供給を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】前提技術のエネルギー供給において発生する問題を説明する図である。
【図２】実施の形態１におけるエネルギー需給調整装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるエネルギー需給調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】ＤＲ情報の具体例を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置の構成を示すブロック図である。
【図６】電熱ＤＲ情報の具体例を示す図である。
【図７】実施の形態３におけるエネルギー需給調整装置の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３におけるエネルギー需給調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態４におけるエネルギー需給調整装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態４におけるエネルギー需給調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態５におけるエネルギー需給調整装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態５におけるエネルギー需給調整装置の動作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】
＜Ａ．前提技術＞
図１は、前提技術のエネルギー供給において発生する問題を説明する図である。この図では、コージェネレーションシステムが電主熱従運転、すなわち電力需要を満たすように運転する場合の、電熱需要曲線及び電熱供給曲線を示している。それぞれ点線が需要曲線、実線が供給曲線である。この場合、需要家の電力需要曲線に従ってコージェネレーションシステムが運転されるため、熱供給曲線は熱需要曲線とは無関係の形となる。熱需要曲線が熱供給曲線より上に飛び出た部分が、このシステムにおける熱エネルギーの不足である。この場合、コージェネレーションシステムの出力増加による発熱量の増加と、増加分の発電量の電熱変換により熱供給量を確保することになるが、２次エネルギーである電力を熱へ再変換するため、効率的なエネルギー供給方法ではない。
【００１５】
＜Ｂ．実施の形態１＞
＜Ｂ−１．構成＞
図２は、本発明の実施の形態１におけるエネルギー需給調整装置１０１の構成を示すブロック図である。エネルギー需給調整装置１０１は、複数の需要家５０に対してエネルギーの安定供給を行うために、コージェネレーションシステム（コジェネ）４０及び電熱変換設備４１の運転スケジュール並びに需要家５０への熱のデマンドレスポンス（ＤＲ）に関する指令スケジュールを決定する装置である。
【００１６】
エネルギー需給調整装置１０１は、需要供給制御部２、需要家連絡部２０、熱ＤＲ情報収集部２１、ＤＲ情報記録部２２、電力熱量収集部２３、電力熱量記録部２４、運転スケジュール記録部２５、コジェネ制御部３０及び電熱変換制御部３１を備える。
【００１７】
需要供給制御部２は、電熱需要予測部１０、スケジュール作成部１１及びインセンティブ算出部１２を備える。
【００１８】
熱ＤＲ情報収集部２１は、各需要家５０から送信される熱のＤＲ情報（熱ＤＲ情報）である、熱ＤＲ可能量、熱ＤＲ可能期間を受信する。ＤＲ情報は、需要家５０が応答可能なデマンドレスポンスの条件を示す情報である。熱ＤＲ情報には、需要家が熱ＤＲを実施した際に需要家が希望する報酬額である、希望インセンティブに関する情報があっても良い。
【００１９】
ＤＲ情報記録部２２には、各需要家５０の熱ＤＲ情報が保存されている。
【００２０】
電力熱量収集部２３は、各需要家５０から送信される電力需要及び熱需要の実績値を受信する。
【００２１】
電力熱量記録部２４には、各需要家５０の電力需要実績及び熱需要の実績値が保存されている。
【００２２】
電熱需要予測部１０は、電力熱量記録部２４に保存された各需要家の電力需要実績及び熱需要実績をもとに、最適運転スケジュールを決定する対象時刻の電力需要及び熱需要を予測する。
【００２３】
スケジュール作成部１１は、電熱需要予測部１０で予測した電熱需要予測と、ＤＲ情報記録部２２に保存された各需要家５０の熱ＤＲ情報と、運転スケジュール記録部２５に保存されたコジェネ４０及び電熱変換設備４１の運転スケジュール並びにコジェネ４０の燃料費及び電熱変換設備４１の電熱変換効率とから、エネルギー供給者の所定の観点で最適なコジェネ４０と電熱変換設備４１の最適運転スケジュール及び、熱ＤＲ指令スケジュールを決定する。
【００２４】
インセンティブ算出部１２は、熱ＤＲ指令スケジュールをもとに需要家への支払インセンティブを決定する。
【００２５】
需要家連絡部２０は、熱ＤＲ指令スケジュールを需要家へ通知する。
【００２６】
運転スケジュール記録部２５には、スケジュール作成部１１で算出された、コジェネ４０及び電熱変換設備４１の最適運転スケジュール及び熱ＤＲ指令スケジュールが保存される。また、スケジュール作成部１１において必要なコジェネ４０の燃料費及び電熱変換設備４１の電熱変換効率などの情報も保存される。
【００２７】
コジェネ制御部３０は、スケジュール作成部１１で算出されたコジェネ４０の最適運転スケジュールに基づき、コジェネ４０に運転指令を送信する。
【００２８】
電熱変換制御部３１は、スケジュール作成部１１で算出された電熱変換設備４１の最適運転スケジュールに基づき、電熱変換設備４１に運転指令を送信する。
【００２９】
コジェネ４０は、電熱併給可能な発電設備又は熱源設備であり、例えばガスタービンやガスエンジン、燃料電池等であるが、電熱併給可能であれば他の設備でもよい。
【００３０】
電熱変換設備４１は、電力から熱へエネルギー変換する設備であり、例えば冷熱需要に対しては遠心冷凍機が、温熱需要に対してはヒータがあるが、他の電熱変換装置でもよい。
【００３１】
需要家５０は、エネルギーを消費する需要家である。エネルギーの種類は本実施形態では電力需要と熱需要を想定するが、これらに限らず、例えば温水需要や冷水需要なども考えられる。
【００３２】
＜Ｂ−２．動作＞
図３に、エネルギー需給調整装置１０１の動作のフローチャートを示す。まず、電熱需要予測部１０が、最適な運転スケジュールを決定する対象時刻の需要家５０における電力需要及び熱需要を予測する（ステップＳ１０１）。予測手法としては、電力熱量記録部２４に保存された各需要家５０の電熱需要実績を利用して、電熱需要と相関が高い気温又は天候予測などの情報を説明変数とした重回帰分析による予測方法が考えられるが、他の手法を用いても良い。また熱需要として温水需要又は冷水需要など、複数種類の需要を満たす必要がある場合は、それぞれの需要に対して需要予測を実施する。需要予測結果は、電熱需要予測部１０からスケジュール作成部１１へ送信される。
【００３３】
次に、スケジュール作成部１１が各需要家５０のＤＲ情報を取得する（ステップＳ１０２）。図４に、ＤＲ情報の具体例を示す。実施の形態１では、ＤＲ情報は熱ＤＲに関する情報、すなわち熱ＤＲ情報であり、熱ＤＲ可能日、熱ＤＲ開始可能時間、熱ＤＲ可能期間（分）、熱ＤＲ可能量（ｋＷｈ）、及び希望インセンティブ（￥／ｋＷｈ）等の情報を含む。
【００３４】
これらの熱ＤＲ情報は、例えば需要家５０に具備されたＥＭＳ（エネルギー・マネンジメント・システム）から需要家５０が入力し、それを熱ＤＲ情報収集部２１が取得しても良い。あるいは、ＤＲ情報の一部だけを需要家５０が入力し、残りの情報はＥＭＳ又は熱ＤＲ情報収集部２１が予測しても良い。さらには、エネルギー供給者及び需要家５０が契約により予め決定しても良い。
【００３５】
次に、スケジュール作成部１１が最適な運転スケジュールの決定にあたり目的関数を定式化する（ステップＳ１０３）。目的関数としては、例えばエネルギー供給者がある期間において、利益を最大化する目的でエネルギー供給を実施したい場合、次の式が考えられる。
【００３６】
【数１】
0006529366.tif 000002
【００３７】
【数２】
0006529366.tif 000003
【００３８】
ここで、Ｆ（ｘ）：エネルギー供給者の利益を表す関数、Ｐｆ，ｔ：コジェネ４０に投入する一次エネルギー量、Ｐｅ，ｔ：発電量、Ｐｅ＿ｃｈ，ｔ：電熱変換量、Ｐｔｈ，ｔ：発熱量、Ｐｔｈ＿ｄｒ，ｔ：熱ＤＲ量、Ｐｅ＿ｄｅｍａｎｄ，ｔ：予測電力需要、Ｐｔｈ＿ｄｅｍａｎｄ，ｔ：予測熱需要、α：コジェネ発電効率、β：コジェネ発熱効率、Ｃｅ：電力の小売単価、Ｃｔｈ：熱の小売単価、ｄ：電熱変換効率、ｆ（ｘ）：コジェネ燃料費関数、ｇ（ｘ）：熱ＤＲコスト関数、Ｎ：エネルギー供給期間であり、添え字のｔは任意の時間断面を表す。
【００３９】
式（１）は目的関数であり、その第１項は、需要家５０への電力供給によるエネルギー供給者の売り上げを示す。第２項は同様に、熱エネルギー供給による売り上げを示す。第３項以降は、コジェネ及び熱ＤＲによるエネルギー調達にかかるコストを示す。すなわち、式（１）は売り上げからコストを減じて利益を算出する式である。
【００４０】
式（２）〜式（５）は目的関数のパラメータの制約条件であり、式（２）、（３）はコジェネにおけるエネルギーバランスの制約条件を示している。式（４）は熱エネルギーバランスの制約条件を示し、式（５）は電力エネルギーバランスの制約条件を示している。
【００４１】
次に、スケジュール作成部１１が最適化計算を実施し、Ｐｆ，ｔ、Ｐｅ，ｔ、Ｐｅ＿ｃｈ，ｔ、Ｐｔｈ，ｔ、Ｐｔｈ＿ｄｒ，ｔを求めることにより、エネルギー供給者の利益を最大化するスケジュールを決定する（ステップＳ１０４）。
【００４２】
最適化計算の方法として、コジェネ燃料費関数及び熱ＤＲコスト関数が一次関数で表される場合は、例えば数理計画入門（システム制御情報学会編、福島雅夫著、朝倉書店、２００１、ｐ３０）に示される、線形計画問題に対する解法の一つであるシンプレックス法を適用することが考えられる。シンプレックス法は、線形計画問題においては制約条件により決定される実行可能領域の端点のいずれかに最適解が存在する性質を利用し、端点における目的関数の値を比較しながら最適解を探索する解法である。
【００４３】
なお、シンプレックス法による求解は一例であり、どのような手法を用いて求解してもよい。
【００４４】
次に、ステップＳ１０４で決定した運転スケジュールに基づき、インセンティブ算出部１２がコジェネ燃料費コスト及び熱ＤＲコスト（需要家へ支払うインセンティブ）を算出する。インセンティブであれば、決定したＰｔｈ＿ｄｒ，ｔを熱ＤＲコスト関数ｇ（ｘ）に代入することにより、各時間における需要家の熱ＤＲに対する支払インセンティブが算出される（ステップＳ１０５）。
【００４５】
そして、機器運転指令を実施する（ステップＳ１０６）。具体的には、需要供給制御部２からコジェネ制御部３０へ運転スケジュールが送信され、コジェネ制御部３０が受信した運転スケジュールに基づきコジェネ４０を制御する。また、需要供給制御部２から電熱変換制御部３１へ電熱変換設備４１の運転スケジュールが送信され、電熱変換制御部３１が受信した運転スケジュールに基づき電熱変換設備４１を制御する。
【００４６】
次に、ＤＲ指令を実施する（ステップＳ１０７）。具体的には、需要供給制御部２から需要家連絡部２０へ熱ＤＲ指令スケジュールを送信し、需要家連絡部２０が各需要家５０へ熱ＤＲ指令スケジュールを送信する。熱ＤＲ指令スケジュールには、例えば熱ＤＲ開始日、熱ＤＲ開始時間、熱ＤＲ指令値及び熱ＤＲ実施期間が含まれる。
【００４７】
＜Ｂ−３．効果＞
実施の形態１のエネルギー需給調整装置１０１は、需要家５０にエネルギーを供給するために、コジェネ４０の発電及び発熱、並びに電熱変換設備４１の電熱変換に関するスケジュールを含む運転スケジュールを作成するエネルギー需給調整装置である。そして、エネルギー需給調整装置１０１は、需要家５０が応答可能な少なくとも熱のデマンドレスポンスの条件を含むデマンドレスポンス情報を取得する熱ＤＲ情報収集部２１（ＤＲ情報取得部）と、需要家５０の電熱需要を予測する電熱需要予測部１０と、デマンドレスポンス情報及び電熱需要をパラメータに含む最適化計算により、運転スケジュールと、需要家５０に指令する熱のデマンドレスポンスのスケジュールを含む指令スケジュールとを作成するスケジュール作成部１１と、を備える。
【００４８】
エネルギー供給者の熱供給量不足時において、需給調整手段として熱ＤＲがない場合は、コジェネの出力増加による発熱と、発電電力の電熱変換により熱需要を満たす必要があるが、電熱変換は一次エネルギーを電力に変換後に熱に再変換しているため非効率的なエネルギー供給方法である。しかし、本発明のように需要家５０が応答可能な熱ＤＲ情報を収集し、熱ＤＲを考慮した最適化計算を解いて運転スケジュールを決定すれば、熱供給量不足に対してコジェネ４０の出力調整及び電熱変換設備４１における電熱変換量の調整以外の需給調整が可能となり、エネルギー供給者にとって最適な運転スケジュールを決定することが可能となる。
【００４９】
＜Ｃ．実施の形態２＞
実施の形態１では、熱需要に関するＤＲが可能な場合の最適なエネルギー供給形態を示した。熱需要に加えて電力需要に関するＤＲが可能となる場合、熱供給量不足時以外にも効率的なエネルギー供給が可能である。このため本実施の形態では、電力及び熱需要の両方に関してＤＲが実施可能な場合の、エネルギー供給スケジュールの決定方法について説明する。
【００５０】
なお、本実施の形態ではエネルギー需要として電力需要及び熱需要を想定するが、他のエネルギー需要を想定することも可能である。
【００５１】
また、本実施形態においては、コージェネレーションシステム及び電熱変換設備の運転スケジュール、並びに電熱ＤＲの指令スケジュールは、特に区別しない限り単にスケジュールと記す。
【００５２】
＜Ｃ−１．構成＞
図５は、本発明の実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置１０２の構成を示すブロック図である。エネルギー需給調整装置１０２は、複数の需要家５０に対してエネルギーの安定供給を行うために、コージェネレーションシステム（コジェネ）４０及び電熱変換設備４１の運転スケジュール及び需要家５０への電熱ＤＲ指令スケジュールを決定する装置である。
【００５３】
エネルギー需給調整装置１０２は、エネルギー需給調整装置１０１の構成において、熱ＤＲ情報収集部２１に代えて電熱ＤＲ情報収集部２６を備えている点が異なる。電熱ＤＲ情報収集部２６は、各需要家５０から送信される電熱ＤＲ情報（電熱ＤＲ可能量、電熱ＤＲ可能期間を受信する。電熱ＤＲ情報は、電力ＤＲ及び熱ＤＲに関する情報であり、電熱ＤＲ可能量及び電熱ＤＲ可能期間の他、需要家が電熱ＤＲを実施した際に需要家が希望する報酬額である、希望インセンティブに関する情報が電力ＤＲ及び熱ＤＲの夫々についてあっても良い。
【００５４】
エネルギー需給調整装置１０２の他の構成は、熱ＤＲ情報に代えて電熱ＤＲ情報を扱う以外は、実施の形態１のエネルギー需給調整装置１０１と同様であるので、説明を省略する。
【００５５】
＜Ｃ−２．動作＞
エネルギー需給調整装置１０２の動作を、実施の形態１と同様に図３のフローを使用して説明する。まず、電熱需要予測部１０が、スケジュールを決定する対象時刻の需要家５０における電力需要及び熱需要を予測する（ステップＳ１０１）。予測手法としては、電力熱量記録部２４に保存された各需要家５０の電熱需要実績を利用して、電熱需要と相関が高い気温又は天候予測などの情報を説明変数とした重回帰分析による予測方法が考えられるが、他の手法を用いても良い。また熱需要として温水需要又は冷水需要など、複数種類の需要を満たす必要がある場合は、それぞれの需要に対して需要予測を実施する。需要予測結果は、電熱需要予測部１０からスケジュール作成部１１へ送信される。
【００５６】
次に、スケジュール作成部１１が各需要家５０のＤＲ情報を取得する（ステップＳ１０２）。実施の形態２では、ＤＲ情報は電熱ＤＲ情報である。図６に電熱ＤＲ情報の具体例を示す。電熱ＤＲ情報は、ＤＲ可能日の他、電気のＤＲと熱のＤＲのそれぞれについて、ＤＲ開始可能日、ＤＲ開始可能時間、ＤＲ可能期間（分）、ＤＲ可能量（ｋＷｈ）、及び希望インセンティブ（￥／ｋＷｈ）等の情報を含む。
【００５７】
これらのＤＲ情報は、例えば需要家５０に具備されたＥＭＳ（エネルギー・マネジメント・システム）から需要家５０が入力し、それを電熱ＤＲ情報収集部２６が取得しても良い。あるいは、ＤＲ情報の一部だけを需要家５０が入力し、残りの情報はＥＭＳ又は電熱ＤＲ情報収集部２６が予測しても良い。さらには、エネルギー供給者及び需要家５０が契約により予め決定しても良い。
【００５８】
次に、スケジュール作成部１１が最適な運転スケジュールの決定にあたり目的関数を定式化する（ステップＳ１０３）。目的関数としては、例えばエネルギー供給者がある期間において、利益を最大化する目的でエネルギー供給を実施したい場合、次の式が考えられる。
【００５９】
【数３】
0006529366.tif 000004
【００６０】
【数４】
0006529366.tif 000005
【００６１】
ここで、Ｐｅ＿ｄｒ，ｔ：電力ＤＲ量、ｈ（ｘ）：電力ＤＲコスト関数である。他のパラメータは実施の形態１と同様である。
【００６２】
式（６）は目的関数であり、その第１項及び第２項は式（１）と同様である。式（６）の第３項は、コジェネ、熱ＤＲ及び電力ＤＲによるエネルギー調達にかかるコストを示す。すなわち、式（６）は売り上げからコストを減じて利益を算出する式である。
【００６３】
式（７）〜式（１０）は目的関数のパラメータの制約条件であり、式（７）、（８）はコジェネにおけるエネルギーバランスの制約条件を示している。式（９）は熱エネルギーバランスの制約条件を示し、式（１０）は電力エネルギーバランスの制約条件を示している。式（７）〜（９）は式（２）〜（４）とそれぞれ同様であるが、式（１０）は式（５）の右辺に電力ＤＲ量の項を加えたものである。
【００６４】
目的関数の定式化後、実施の形態１と同様に最適化計算を実施して（ステップＳ１０４）、Ｐｆ，ｔ、Ｐｅ，ｔ、Ｐｅ＿ｄｒ，ｔ、Ｐｅ＿ｃｈ，ｔ、Ｐｔｈ，ｔ、Ｐｔｈ＿ｄｒ，ｔを求め、エネルギー供給者の利益を最大化するスケジュールを決定する。
【００６５】
その後、実施の形態１と同様に電熱ＤＲに対して支払うインセンティブを算出し（ステップＳ１０５）、機器運転指令を実施し（ステップＳ１０６）、ＤＲ指令を実施する（ステップＳ１０７）。
【００６６】
＜Ｃ−３．効果＞
実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置１０２において、電熱ＤＲ情報収集部２６が収集するデマンドレスポンス情報は、需要家５０が応答可能な電力のデマンドレスポンス（電力ＤＲ）の条件を含み、指令スケジュールは、需要家に対する電力ＤＲのスケジュール（電熱ＤＲ指令スケジュール）を含む。
【００６７】
需給調整手段として電力ＤＲがない場合、エネルギー供給者の電力供給量不足に対してはコジェネ４０の出力増加により需給バランスを保つため、コジェネ４０の出力増加に応じて熱の余剰が発生し、エネルギー効率が低下してしまう。しかし、本発明のように需要家５０が応答可能な電力のデマンドレスポンスの条件を取得し、最適化計算を解いてスケジュールを決定すれば、実施の形態１では対応できなかった電力供給量不足に対しても、電力ＤＲによる需給調整が可能となるため、エネルギー供給者にとって最適な運転スケジュールを決定することが可能となる。
【００６８】
＜Ｄ．実施の形態３＞
実施の形態２では、電力ＤＲ及び熱ＤＲを同時に考慮することで、エネルギー供給者の目的に応じた最適なエネルギー供給スケジュールの決定方法を示した。
【００６９】
これに加えて、エネルギー供給者が電熱エネルギーを売買可能な電熱売買市場との取引が可能で、さらに蓄電池や蓄熱装置などの蓄エネルギー装置を所有する場合、市場価格予測及び蓄エネルギー装置のエネルギー残量は時々刻々と変化する。そのため、スケジュールの決定においては、複数の時間断面における最適化計算を個別に実施するのではなく、複数時刻断面における市場価格変動や蓄エネルギー装置のエネルギー残量を一度に考慮した最適化計算を行う必要がある。
【００７０】
そのため本実施の形態においては、電熱売買市場及び蓄エネルギー装置と連携したエネルギー需給調整装置について説明する。
【００７１】
なお、本実施の形態ではエネルギー需要として電力需要および熱需要を想定するが、他のエネルギー需要を想定することも可能である。
【００７２】
また、本実施形態においては、コージェネレーションシステム、電熱変換設備及び蓄エネルギー装置の運転スケジュール、電力市場及び熱市場における売買スケジュール、電熱ＤＲの指令スケジュールは、特に区別しない限り、単にスケジュールと記す。
【００７３】
＜Ｄ−１．構成＞
図７は、本発明の実施の形態３におけるエネルギー需給調整装置１０３の構成を示すブロック図である。
【００７４】
エネルギー需給調整装置１０３は、複数の需要家５０に対してエネルギーの安定供給を行うために、コジェネ４０、電熱変換設備４１及び蓄エネ装置４２の運転スケジュール、需要家５０への電熱ＤＲの指令スケジュール、熱市場４３及び電力市場４４における売買スケジュールを決定する装置である。
【００７５】
エネルギー需給調整装置１０３は、実施の形態２のエネルギー需給調整装置１０２の構成に加えて、需要供給制御部２において市場価格予測部１３を備え、さらに市場価格記録部２７、蓄エネ情報記録部２８、蓄エネ装置制御部３２、熱売買制御部３３及び電力売買制御部３４を備える。
【００７６】
市場価格予測部１３は、電力市場４４及び熱市場４３（以下、これらをまとめて「電熱市場」ともいう）の市場価格を予測する。
【００７７】
市場価格記録部２７は、電熱市場における過去の売買価格を保存する。
【００７８】
蓄エネ情報記録部２８は、蓄エネ装置４２のエネルギー残量及び定格容量を蓄エネ情報として保存する。
【００７９】
スケジュール作成部１１は、電熱需要予測部１０で予測した電熱需要予測と、市場価格予測部１３で予測した電熱市場価格予測と、ＤＲ情報記録部２２に保存された各需要家５０の電熱ＤＲ情報と、運転スケジュール記録部２５に保存されたコジェネ４０及び電熱変換設備４１の運転スケジュール、コジェネ４０の燃料費及び電熱変換設備４１の電熱変換効率と、蓄エネ情報記録部２８に保存された蓄エネ情報とから、所定の観点で最適なコジェネ４０、電熱変換設備４１及び蓄エネ装置４２の運転スケジュール、電熱市場での売買スケジュール、及び電熱ＤＲの指令スケジュールを決定する。
【００８０】
市場価格予測部１３は、市場価格記録部２７に記録された熱市場４３と電力市場４４における売買価格から、最適運転スケジュールを決定する対象時刻の電熱市場価格を予測する。
【００８１】
蓄エネ装置制御部３２は、スケジュール作成部１１で算出された蓄エネ装置４２の運転スケジュールに基づき、蓄エネ装置４２に運転指令を送信する。
【００８２】
熱売買制御部３３は、スケジュール作成部１１で算出された熱市場４３との最適売買スケジュールに基づき、熱市場４３に売買指令を送信する。
【００８３】
電力売買制御部３４は、スケジュール作成部１１で算出された電力市場４４との最適売買スケジュールに基づき、電力市場４４に売買指令を送信する。
【００８４】
蓄エネ装置４２は、エネルギー貯蔵装置であり、例えば電力に対して蓄電池が、熱に対して蓄熱槽などが考えられるが、これらに限らずエネルギー供給者が供給を想定するエネルギーを蓄積できる装置であればよい。
【００８５】
熱市場４３は、エネルギー供給者と熱エネルギーを売買する取引市場である。
【００８６】
電力市場４４は、エネルギー供給者と電気エネルギーを売買する取引市場である。
【００８７】
これ以外の構成は、実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置１０２と同様である。
【００８８】
＜Ｄ−２．動作＞
図８は、エネルギー需給調整装置１０３の動作を示すフローチャートである。まず、電熱需要予測部１０が、スケジュールを決定する対象時刻の需要家５０における電熱需要（電力需要及び熱需要）を予測する（ステップＳ２０１）。予測手法は実施の形態２と同様である。
【００８９】
次に、市場価格予測部１３が、スケジュールを決定する対象時刻の熱市場４３及び電力市場４４における売買価格を予測する（ステップＳ２０２）。予測手法としては、市場価格記録部２７に保存された電熱市場価格の市場価格実績を利用して、市場価格と相関が高い気温や天候予測が予測対象日と類似している日の市場価格実績を予測価格とする方法などが考えられるが、他の手法を用いても良い。ここで予測した電熱市場価格は、市場価格予測部１３からスケジュール作成部１１へ送信される。
【００９０】
そして、蓄エネ装置制御部３２が、蓄エネ装置４２のエネルギー残量をエネルギー種別ごとに取得し、スケジュール作成部１１へそれらの情報を送信する（ステップＳ２０３）。
【００９１】
次に、スケジュール作成部１１が各需要家５０のＤＲ情報を取得する（ステップＳ２０４）。この工程は、実施の形態２と同様である。
【００９２】
その後、スケジュール作成部１１がスケジュールの決定にあたり目的関数を定式化する（ステップＳ２０５）。目的関数としては、例えばエネルギー供給者がある期間において、利益を最大化する目的でエネルギー供給を実施したい場合、次の式が考えられる。
【００９３】
【数５】
0006529366.tif 000006
【００９４】
【数６】
0006529366.tif 000007
【００９５】
ここで、Ｐｅ＿ｓｐｌｙ，ｔ：需要家への電力供給量、Ｐｂａｔ＿ｃｈ，ｔ：蓄電池への充電量、Ｐｂａｔ＿ｄｉｓ，ｔ：蓄電池からの放電量、Ｐｂａｔ＿ｐｏｗｅｒ，ｔ：蓄電池の充電量、Ｐｅ＿ｓｅｌｌ，ｔ：市場への売電量、Ｐｅ＿ｂｕｙ，ｔ：市場への買電量、Ｐｔｈ＿ｓｐｌｙ，ｔ：需要家への熱供給量、Ｐｔｈ＿ｃｈ，ｔ：蓄熱槽への蓄熱量、Ｐｔｈ＿ｄｉｓ，ｔ：蓄熱槽からの放熱量、Ｐｔｈ＿ｐｏｗｅｒ，ｔ：蓄熱槽の蓄熱量、Ｐｔｈ＿ｓｅｌｌ，ｔ：市場への売熱量、Ｐｔｈ＿ｂｕｙ，ｔ：市場への買熱量、ｋｓｅｌｌ，ｔ：市場への売電価格予測値、ｋｂｕｙ，ｔ：市場からの買電価格予測値、ｌｓｅｌｌ，ｔ：市場への売熱価格予測値、ｌｂｕｙ，ｔ：市場からの買熱価格予測値である。他のパラメータは実施の形態２と同様である。
【００９６】
式（１１）は目的関数であり、式（１２）は需要家への電力供給量の計算式、式（１３）は需要家への熱供給量の計算式である。また、式（１４）〜式（１９）は目的関数のパラメータの制約条件であり、式（１４）、（１５）はコジェネにおけるエネルギーバランスの制約条件を示している。式（１６）は熱エネルギーバランスの制約条件を示し、式（１７）は電力エネルギーバランスの制約条件を示している。式（１８）は蓄熱槽に関する制約条件、式（１９）は蓄電池に関する制約式を示している。
【００９７】
供給スケジュールを決定する複数の時間断面における市場価格の予測値を目的関数のパラメータとし、制約条件には蓄エネ装置のエネルギー残量を考慮することで、一度に時間断面をまたいだ運転スケジュールを決定できる。
【００９８】
式（１１）の第１項から第４項は、需要家へのエネルギー供給によるエネルギー供給者の売り上げを示し、第５項以降はそれぞれのエネルギー調達にかかるコストを示している。すなわち、式（１１）は売り上げからコストを減じることで、利益を算出する式である。
【００９９】
目的関数の定式化後、実施の形態２と同様に最適化計算を実施して（ステップＳ２０６）、コジェネ４０、電熱変換設備４１、蓄エネ装置４２、熱市場４３及び電力市場４４、需要家５０に対する電熱量の出入りを求め、エネルギー供給者の利益を最大化するスケジュールを決定する。最適化計算の方法は実施の形態２と同様である。
【０１００】
次に、ステップＳ２０６で決定したスケジュールに基づき、コジェネ燃料費コスト、電熱ＤＲコスト（需要家へ支払うインセンティブ）、及び市場売買コストを算出する（ステップＳ２０７）。
【０１０１】
そして、機器運転指令を実施する（ステップＳ２０８）。ここでは、スケジュール作成部１１が作成したコジェネ４０の運転スケジュールをコジェネ制御部３０へ送信し、コジェネ制御部３０が受信した運転スケジュールに基づきコジェネ４０を制御する。また、スケジュール作成部１１が作成した電熱変換設備４１の運転スケジュールを電熱変換制御部３１へ送信し、電熱変換制御部３１が受信した運転スケジュールに基づき電熱変換設備４１を制御する。また、スケジュール作成部１１が作成した蓄エネ装置４２の運転スケジュールを蓄エネ装置制御部３２へ送信し、蓄エネ装置制御部３２が受信した運転スケジュールに基づき蓄エネ装置４２を制御する。また、スケジュール作成部１１が作成した熱市場４３での売買スケジュールを熱売買制御部３３へ送信し、熱売買制御部３３が受信した売買スケジュールに基づき熱市場４３と取引を実施する。また、スケジュール作成部１１が作成した電力市場４４での売買スケジュールを電力売買制御部３４へ送信し、電力売買制御部３４が受信した売買スケジュールに基づき電力市場４４と取引を実施する。
【０１０２】
次に、ＤＲ指令を実施する（ステップＳ２０９）。この工程は実施の形態２と同様である。
【０１０３】
＜Ｄ−３．効果＞
実施の形態３のエネルギー需給調整装置１０３は、実施の形態２のエネルギー需給調整装置１０２の構成に加え、電力市場４４及び熱市場４３の取引価格を予測する市場価格予測部１３と、蓄エネ装置４２（蓄エネルギー装置）のエネルギー残量及び定格容量を含む蓄エネルギー情報を取得する蓄エネ装置制御部３２（蓄エネルギー情報取得部）と、を備える。そして、目的関数は、取引価格及び蓄エネルギー情報をもパラメータとし、運転スケジュールは、蓄エネ装置４２における蓄エネルギー又は放エネルギーのスケジュールを含む。また、スケジュール作成部１１は該最適化計算により、運転スケジュール、ＤＲの指令スケジュール、並びに電力市場４４及び熱市場４３における売買スケジュールを作成する。
【０１０４】
例えば利益最大化を目的にエネルギーを供給する供給者において、電熱ＤＲコストが高騰した場合、需給調整手段として市場売買又は蓄エネルギー装置の利用が不可能であると、需給調整コストは上昇し、経済的にエネルギー供給を行えない。このような場合にも、エネルギー需給調整装置１０３では、電熱エネルギーの蓄積、放電及び市場売買を考慮した最適化計算により運転スケジュールを決定するため、例えば市場価格が低廉な時間帯に電力を市場調達して蓄電池に充電し、市場価格が高騰する時間帯に放電するようなエネルギー調整が可能である。従って、エネルギー供給者の利益を最大にし、かつ需要家の電熱需要を満たすことが可能な、コジェネ４０、電熱変換設備４１及び蓄エネ装置４２の運転スケジュール、電熱市場における売買スケジュール、及び電熱ＤＲ指令スケジュールが決定可能である。
【０１０５】
また利益の最大化が目的であって、電熱ＤＲコストが低く市場価格が高騰している場合には、電熱需要をＤＲで抑制し、抑制した分の供給力を市場放出することで利益を確保することも可能である。
【０１０６】
＜Ｅ．実施の形態４＞
実施の形態２では、電力ＤＲ及び熱ＤＲを同時に考慮することで、エネルギー供給者の目的に応じた最適なエネルギー供給スケジュールの決定方法を示した。
【０１０７】
これに加え、エネルギー供給者に外部からＤＲ指令を受信する機能があり、コミュニティ内のＤＲの実施によりコミュニティから外部へ電力又はネガワットを供給する場合は、コミュニティ内の需給計画と同時に、外部指令によるＤＲ量を確保するための機器・需要家のＤＲスケジュールを決定する必要がある。
【０１０８】
そこで、本実施の形態では外部からのＤＲ指令に対応し、所定の観点から最適なエネルギー供給を行う方法について説明する。
【０１０９】
なお、本実施の形態ではエネルギー需要として電力需要および熱需要を想定するが、他のエネルギー需要を想定することも可能である。
【０１１０】
また、本実施形態において、コジェネ及び電熱変換設備の運転スケジュール、並びに電熱ＤＲの指令スケジュールは、特に区別しない限り単に運転スケジュールと記す。
【０１１１】
＜Ｅ−１．構成＞
図９は、本発明の実施の形態４におけるエネルギー需給調整装置１０４の構成を示すブロック図である。エネルギー需給調整装置１０４は、実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置１０２の構成に加えて、ＤＲ指令送受信部３５を備えている。
【０１１２】
ＤＲ指令送受信部３５は、外部のＤＲ指令者４５が指令する電力又は熱若しくはその両方に関するＤＲ指令（外部デマンドレスポンス情報）を受信する。ＤＲ指令内容としては、例えば電熱の削減量、節電量、ＤＲ開始時間、ＤＲ実施期間、コミュニティ内のＤＲによりＤＲ指令者４５から与えられる報酬等が考えられる。
【０１１３】
ＤＲ指令者４５は、電熱ＤＲの指令方法に関する手順をエネルギー供給者と事前に決定し、手順に沿ってエネルギー需給調整装置１０４に電熱ＤＲ指令を実施する。手順としては例えば、ＤＲ指令が発行される時間や、ＤＲ指令に対するエネルギー供給者の返答の有無などが挙げられる。
【０１１４】
これ以外のエネルギー需給調整装置１０４の構成は、実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置１０２の構成と同様である。
【０１１５】
＜Ｅ−２．動作＞
図１０は、エネルギー需給調整装置１０４の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１では実施の形態２と同様に、電熱需要予測部１０が最適な運転スケジュールを決定する対象時刻の需要家５０における電力需要及び熱需要を予測する。
【０１１６】
次に、ＤＲ指令送受信部３５がＤＲ指令者４５からＤＲ指令（外部ＤＲ情報）を受信し、これを需要供給制御部２へ送信する（ステップＳ３０２）。外部ＤＲ情報には、例えば受電熱の削減量、コミュニティ内の電熱の節電量、ＤＲ開始時間、ＤＲ実施期間、ＤＲ受託によりＤＲ指令者４５から与えられる報酬などが含まれる。
【０１１７】
次に、スケジュール作成部１１が各需要家５０の電熱ＤＲ情報を取得する（ステップＳ３０３）。電熱ＤＲ情報は図６に示したとおりであり実施の形態２と同様である。
【０１１８】
その後、スケジュール作成部１１がスケジュールの決定にあたり目的関数を定式化する（ステップＳ３０４）。目的関数としては、例えばエネルギー供給者がある期間において、利益を最大化する目的でエネルギー供給を実施したい場合、次の式が考えられる。
【０１１９】
【数７】
0006529366.tif 000008
【０１２０】
【数８】
0006529366.tif 000009
【０１２１】
ここで、Ｐ´ｅ＿ｄｒ，ｔ：外部指令による電力ＤＲ量、Ｐ´ｅ＿ｄｒ＿ｉｎｓｔ，ｔ：外部指令による電力ＤＲ量の上限値、Ｐ´ｔｈ＿ｄｒ，ｔ：外部指令による熱ＤＲ量、Ｐ´ｔｈ＿ｄｒ＿ｉｎｓｔ，ｔ：外部指令による熱ＤＲ量の上限値、Ｃ´ｅ：外部指令の電力ＤＲ実施による報酬単価、Ｃ´ｔｈ：外部指令の熱ＤＲ実施による報酬単価である。他のパラメータは実施の形態２と同様である。
【０１２２】
式（２０）は目的関数であり、式（２１）〜（２６）は目的関数のパラメータの制約条件である。式（２１）、（２２）はコジェネにおけるエネルギーバランスの制約条件を示している。式（２３）は熱エネルギーバランスの制約条件を示し、式（２４）は電力エネルギーバランスの制約条件を示している。式（２５）は外部からの熱ＤＲ指令に関する制約条件を示し、式（２６）は外部からの電力ＤＲ指令に関する制約条件を示している。
【０１２３】
式（２０）の第１項から第３項は、需要家へのエネルギー供給によるエネルギー供給者の売り上げを示し、第４項以降はそれぞれのエネルギー調達にかかるコストを示している。すなわち、式（２０）は売り上げからコストを減じることで、利益を算出する式である。
【０１２４】
目的関数の定式化後、実施の形態２と同様に最適化計算を実施して（ステップＳ３０５）、Ｐｆ，ｔ、Ｐｅ，ｔ、Ｐｅ＿ｄｒ，ｔ、Ｐ´ｅ＿ｄｒ，ｔ、Ｐｅ＿ｃｈ，ｔ、Ｐｔｈ，ｔ、Ｐｔｈ＿ｄｒ，ｔ、Ｐ´ｔｈ＿ｄｒ，ｔを求め、エネルギー供給者の利益を最大化するスケジュールを決定する。
【０１２５】
その後も実施の形態２と同様に、インセンティブの算出（ステップＳ３０６）、機器運転指令の実施（ステップＳ３０７）、ＤＲ指令の実施（ステップＳ３０８）を行う。この工程は図３に示したステップＳ１０５〜１０７と同様であるため、説明を省略する。
【０１２６】
＜Ｅ−３．効果＞
実施の形態４におけるエネルギー需給調整装置１０４は、実施の形態２におけるエネルギー需給調整装置１０２の構成に加え、外部からのデマンドレスポンス指令である外部デマンドレスポンス情報を取得するＤＲ指令送受信部３５（外部ＤＲ情報取得部）を備える。そして、スケジュール作成部１１がスケジュール作成で行う最適化計算は、外部デマンドレスポンス情報をもパラメータとする。
【０１２７】
外部からのＤＲ指令をコミュニティ内で確保するためには、需給計画に加えて、さらにコジェネ４０、電熱変換設備４１の運転スケジュール及び、複数の需要家５０へのＤＲ指令をエネルギー供給者が決定する必要がある。しかし、外部からのＤＲ指令によるＤＲ実施によりエネルギー供給者が受け取る報酬、又は需要家へ支払う報酬の多寡によっては、エネルギー供給者に不利益が生じる。しかし、エネルギー需給調整装置１０４では、外部からのＤＲ指令を考慮し最適化計算を解くことにより、エネルギー供給者にとって最適で、かつ需要家の電熱需要を満たす、コジェネ４０及び電熱変換設備４１の運転スケジュール並びに電熱ＤＲの指令スケジュールが作成できる。
【０１２８】
＜Ｆ．実施の形態５＞
実施の形態３では、蓄エネルギー装置又はエネルギー市場などの、エネルギー残量や価格が時々刻々と変化する場合における、エネルギー供給者の目的に応じた最適運転スケジュール決定方法を示した。
【０１２９】
実施の形態４では、外部からＤＲ指令がある場合における、エネルギー供給者の目的に応じた最適運転スケジュール決定方法を示した。
【０１３０】
これらに加え、需要家にコジェネなどの発電設備や発熱設備が設置され、需要家に設置されるコジェネについてもエネルギー供給者が運転スケジュールを決定可能であり、このコジェネで発生するエネルギーをその他の需要家に供給可能な場合、エネルギー供給者が所有する機器、需要家の電熱ＤＲ、外部からの指令によるＤＲ、及び需要家におけるコジェネの運転スケジュールを、エネルギー供給者は全て決定する必要がある。
【０１３１】
そこで本実施の形態では、これらすべての機器に対応した、所定の目的で最適なエネルギー供給形態を説明する。
【０１３２】
なお、本実施の形態ではエネルギー需要として電力需要および熱需要を想定するが、他のエネルギー需要を想定することも可能である。
【０１３３】
また、本実施形態においては、コジェネ、電熱変換設備及び畜エネ装置の運転スケジュール、電熱市場における売買スケジュール、並びに電熱ＤＲの指令スケジュールは、特に区別しない限り単にスケジュールと記す。
【０１３４】
＜Ｆ−１．構成＞
図１１は、本発明の実施の形態５におけるエネルギー需給調整装置１０５の構成を示すブロック図である。エネルギー需給調整装置１０５は、複数の需要家５０に対してエネルギーの安定供給を行うために、コジェネ４０、電熱変換設備４１及び蓄エネ装置４２の運転スケジュール、並びに需要家５０への熱ＤＲ指令スケジュールを決定する装置である。
【０１３５】
エネルギー需給調整装置１０５は、実施の形態３におけるエネルギー需給調整装置１０３の構成に加えて、実施の形態４におけるエネルギー需給調整装置１０４のＤＲ指令送受信部３５を備え、さらに、自家発情報収集部６１及び自家発情報記録部６２を備えている。
【０１３６】
各需要家５０には、自家発設備６０が設置されている。自家発設備６０は、発電設備又は発熱設備若しくはその両方であって、例えばコージェネレーションシステムであるガスエンジン、ガスタービン又は燃料電池などがある。エネルギー供給者からの指令により自家発設備６０が運転する場合、その燃料費はエネルギー供給者から支払われる。
【０１３７】
自家発情報収集部６１は、自家発設備６０の情報を収集する。収集する情報としては自家発設備６０の定格容量、運転スケジュール又は燃料単価などである。
【０１３８】
自家発情報記録部６２は、自家発情報収集部６１が収集した自家発設備６０の情報を保存する。
【０１３９】
ＤＲ指令送受信部３５の構成は実施の形態４と同様であり、その他のエネルギー需給調整装置１０５の構成は実施の形態３のエネルギー需給調整装置１０３の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１４０】
＜Ｆ−２．動作＞
図１２は、エネルギー需給調整装置１０５の動作を示すフローチャートである。まず、電熱需要予測部１０がスケジュールを決定する対象時刻の需要家５０における電熱需要（電力需要及び熱需要）を予測する（ステップＳ４０１）。電熱需要の予測手法は実施の形態１と同様である。需要予測結果は、電熱需要予測部１０からスケジュール作成部１１へ送信される。
【０１４１】
次に、市場価格予測部１３が、スケジュールを決定する対象時刻の電熱市場価格（熱市場４３及び電力市場４４における売買価格）を予測する（ステップＳ４０２）。電熱市場価格の予測手法は実施の形態３と同様である。ここで予測した電熱市場価格は、市場価格予測部１３からスケジュール作成部１１へ送信される。
【０１４２】
そして、蓄エネ装置制御部３２が、蓄エネ装置４２のエネルギー残量をエネルギー種別ごとに取得し、スケジュール作成部１１へそれらの情報を送信する（ステップＳ４０３）。
【０１４３】
次に、スケジュール作成部１１が各需要家５０のＤＲ情報を取得する（ステップＳ４０４）。この工程は、実施の形態２と同様である。
【０１４４】
その後、自家発情報収集部６１が自家発設備６０から情報を収集し自家発情報記録部６２に保存する（ステップＳ４０５）。ここで収集する自家発設備６０の情報の内容としては、定格容量、運転スケジュール及び燃料単価がある。またこれらの情報は、自家発設備６０が自家発情報収集部６１へ情報の変更ごとに送信しても良いし、自家発情報収集部６１が定期的に自家発設備６０から取得しても良い。
【０１４５】
次に、ＤＲ指令送受信部３５がＤＲ指令者４５からＤＲ指令（外部ＤＲ情報）を受信し、これを需要供給制御部２へ送信する（ステップＳ４０６）。この工程は実施の形態４で説明した図１０のステップＳ３０２と同様である。
【０１４６】
その後、スケジュール作成部１１がスケジュールの決定にあたり目的関数を定式化する（ステップＳ４０７）。目的関数としては、例えばエネルギー供給者がある期間において、利益を最大化する目的でエネルギー供給を実施したい場合、次の式が考えられる。
【０１４７】
【数９】
0006529366.tif 000010
【０１４８】
【数１０】
0006529366.tif 000011
【０１４９】
ここで、Ｐｆ＿ｃｓｔ，ｔ：自家発設備６０のコジェネに投入する一次エネルギー量、Ｐｅ＿ｃｏｎｓ，ｔ：自家発設備６０のコジェネによる発電量のうちの自家消費分、Ｐｅ＿ｃｓｔ，ｔ：自家発設備６０のコジェネによる発電量のうち自家消費しない分、Ｐｔｈ＿ｃｏｎｓ，ｔ：自家発設備６０のコジェネによる発熱量のうち自家消費分、Ｐｔｈ＿ｃｓｔ，ｔ：自家発設備６０のコジェネによる発熱量のうち自家消費しない分、ｍ（ｘ）：自家発設備６０のコジェネの燃料費関数である。他のパラメータは実施の形態１〜４で既出である。
【０１５０】
式（２７）は目的関数であり、式（２８）は需要家への電力供給量を表す式、式（２９）は需要家への熱供給量を表す式である。また、式（３０）〜（３７）は目的関数のパラメータの制約条件である。式（３０）、（３１）はコジェネにおけるエネルギーバランスの制約条件を示している。式（３２）は熱エネルギーバランスの制約条件を示し、式（３３）は電力エネルギーバランスの制約条件を示している。式（３４）は蓄熱槽に関する制約条件を示し、式（３５）は蓄電池に関する制約条件を示している。また、式（３６）は熱ＤＲ指令のバランスに関する制約条件を示し、式（３７）は電力ＤＲ指令のバランスに関する制約条件を示している。
【０１５１】
式（２７）の第１項から第６項は、需要家へのエネルギー供給によるエネルギー供給者の売り上げを示し、第７項以降はそれぞれのエネルギー調達にかかるコストを示している。すなわち、式（２７）は売り上げからコストを減じることで、利益を算出する式である。
【０１５２】
目的関数の定式化後、最適化計算を実施して（ステップＳ４０８）、コジェネ４０、電熱変換設備４１、蓄エネ装置４２、熱市場４３及び電力市場４４、需要家５０に対する電熱量の出入りを求め、エネルギー供給者の利益を最大化するスケジュールを決定する。最適化計算の方法は実施の形態２と同様である。
【０１５３】
次に、ステップＳ４０８で決定したスケジュールに基づき、コジェネ４０の燃料コスト、自家発設備６０におけるコジェネの燃料コスト、電熱ＤＲコスト（需要家へ支払うインセンティブ）、及び市場売買コストを算出する（ステップＳ４０９）。
【０１５４】
そして、機器運転指令を実施する（ステップＳ４１０）。ここでは、スケジュール作成部１１が作成したコジェネ４０の運転スケジュールをコジェネ制御部３０へ送信し、コジェネ制御部３０が受信した運転スケジュールに基づきコジェネ４０を制御する。また、スケジュール作成部１１が作成した電熱変換設備４１の運転スケジュールを電熱変換制御部３１へ送信し、電熱変換制御部３１が受信した運転スケジュールに基づき電熱変換設備４１を制御する。また、スケジュール作成部１１が作成した蓄エネ装置４２の運転スケジュールを蓄エネ装置制御部３２へ送信し、蓄エネ装置制御部３２が受信した運転スケジュールに基づき蓄エネ装置４２を制御する。また、スケジュール作成部１１が作成した熱市場４３での売買スケジュールを熱売買制御部３３へ送信し、熱売買制御部３３が受信した売買スケジュールに基づき熱市場４３と取引を実施する。また、スケジュール作成部１１が作成した電力市場４４での売買スケジュールを電力売買制御部３４へ送信し、電力売買制御部３４が受信した売買スケジュールに基づき電力市場４４と取引を実施する。また、スケジュール作成部１１が作成した自家発設備６０の運転スケジュールを需要家連絡部２０から自家発設備６０へ送信し、自家発設備６０は受信した運転スケジュールに基づき運転される。
【０１５５】
次に、ＤＲ指令を実施する（ステップＳ４１１）。この工程は実施の形態２と同様である。
【０１５６】
＜Ｆ−３．効果＞
実施の形態５のエネルギー需給調整装置１０５は、実施の形態３のエネルギー需給調整装置１０３あるいは実施の形態４のエネルギー需給調整装置１０４の構成に加えて、需要家５０に設置された自家発設備６０の情報を取得する自家発情報収集部６１（自家発情報取得部）を備える。そして、スケジュール作成部１１がスケジュール作成に用いる目的関数は、自家発設備６０の情報をパラメータとし、スケジュール作成部１１が作成する運転スケジュールは、自家発設備６０の発電量又は発熱量に関するスケジュールを含む。
【０１５７】
エネルギー供給者が所有するコジェネ４０が最大出力で運転してもコミュニティの電熱需要を満たせない場合は、電熱市場からの調達又は電熱ＤＲ若しくはその両方により需給調整する必要がある。しかし、市場価格又は希望インセンティブ若しくはその両方が高い場合、エネルギー供給者は経済的にエネルギー供給ができない。このような場合にも、エネルギー需給調整装置１０５であれば自家発設備６０の運転を考慮した最適化計算を解いて運転スケジュールを決定するため、エネルギー供給者にとって最適かつ需要家の電熱需要を満たすことが可能な、コジェネ４０、電熱変換設備４１、蓄エネ装置４２及び自家発設備６０の運転スケジュールと、電熱市場における売買スケジュールと、電熱ＤＲの指令スケジュールとを決定することが出来る。
【０１５８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
２  需要供給制御部、１０  電熱需要予測部、１１  スケジュール作成部、１２  インセンティブ算出部、１３  市場価格予測部、２０  需要家連絡部、２１  熱ＤＲ情報収集部、２２  ＤＲ情報記録部、２３  電力熱量収集部、２４  電力熱量記録部、２５  運転スケジュール記録部、２６  電熱ＤＲ情報収集部、２７  市場価格記録部、２８  蓄エネ情報記録部、３０  コジェネ制御部、３１  電熱変換制御部、３２  蓄エネ装置制御部、３３  熱売買制御部、３４  電力売買制御部、３５  ＤＲ指令送受信部、４０  コジェネ、４１  電熱変換設備、４２  蓄エネ装置、４３  熱市場、４４  電力市場、４５  ＤＲ指令者、５０  需要家、６０  自家発設備、６１  自家発情報収集部、６２  自家発情報記録部、１０１〜１０５  エネルギー需給調整装置。
【図１】
0006529366.tif 000012
【図２】
0006529366.tif 000013
【図３】
0006529366.tif 000014
【図４】
0006529366.tif 000015
【図５】
0006529366.tif 000016
【図６】
0006529366.tif 000017
【図７】
0006529366.tif 000018
【図８】
0006529366.tif 000019
【図９】
0006529366.tif 000020
【図１０】
0006529366.tif 000021
【図１１】
0006529366.tif 000022
【図１２】
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