(57)【要約】  電力の需給バランスを向上させることが可能なエネルギーマネジメントシステムおよびエネルギーマネジメント方法を提供する。  蓄電池５２は、外部電力を伝送する電力線４２と接続される。蓄電池コントローラ５４は、電力線４２に接続された需要家機器４３による外部電力の消費量を抑制する抑制時間帯を示す制御信号を受信し、外部電力の需要と相関のある指標値を取得し、制御信号および指標値に基づいて、蓄電池５２にて充放電される充放電量を調整する。
2014136353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電力を伝送する電力線に接続された蓄電池と、
前記電力線に接続された負荷による前記外部電力の消費量を抑制する抑制時間帯を示す制御信号を受信し、また、前記外部電力の需要と相関のある指標値を取得し、前記制御信号および前記指標値に基づいて、前記蓄電池にて充放電される充放電量を調整する制御部と、を有するエネルギーマネジメントシステム。
【請求項２】
前記制御部は、前記抑制時間帯以外の時間帯に、前記蓄電池を充電させ、前記抑制時間帯に、前記蓄電池を、前記指標値に基づいた放電量で放電させる、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】
前記制御部は、前記抑制時間帯には、前記指標値に基づいて、前記需要が高くなるほど前記放電量を高くする、請求項２に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記指標値として、外気温または所定の電気機器にて消費される消費電力量を取得する、請求項１ないし３のいずれかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項５】
前記所定の電気機器は、空調機である、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】
前記指標値を計測する計測装置をさらに有し、
前記制御部は、前記計測装置から前記指標値を取得する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項７】
前記制御信号は、前記抑制時間帯における前記指標値をさらに示し、
前記制御部は、前記制御信号から前記指標値を取得する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項８】
前記制御信号は、前記指標値に応じて変化する電気料金を用いて前記指標値を示す、請求項７に記載のエネルギーマネジメントシステム。
【請求項９】
外部電力を伝送する電力線に接続された負荷による前記外部電力の消費量を抑制する抑制時間帯を示す制御信号を受信し、
前記外部電力の需要と相関のある指標値を取得し、
前記制御信号および前記指標値に基づいて、前記電力線に接続された蓄電池にて充放電される充放電量を調整する、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、蓄電池の充放電を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電力を需要家に供給する電力システムでは、商用電力の需要がその供給に近づく電力需給逼迫が概ね年間数回程度の割合で発生している。このため、電力会社は、電力需給逼迫を解消するために、予備の発電所を設けるなどの対応策を講じていた。しかしながら、このような対応策では、年間数回程度の割合で発生する電力需給逼迫を解消するためだけに、発電所を維持しなければならず、電力システムの運用コストが高くなってしまうという問題がある。【０００３】
これに対して、電力需給逼迫の解消を低コストで実現することが可能なデマンドレスポンスと呼ばれる技術が注目されている。デマンドレスポンスは、電力需給逼迫の発生が予想される時間帯に、電気料金として通常よりも高いピーク時間帯料金(CPP:  Critical  Peak  Pricing)を徴収する旨の電気料金信号や、節電を要求する旨の節電指令などのデマンドレスポンス信号を需要家に通知して、需要家にエアコンの設定温度や照明機器の明るさを変化させることにより、電気機器の消費電力を下げて、電力需給逼迫を回避する技術である。デマンドレスポンスでは、予備の発電所を設けなくても、電力需給逼迫を解消することができるため、電力需給逼迫の解消を低コストで実現することが可能になり、その結果、電力システムの運用コストを低くすることが可能になる。【０００４】
また、近年、リチウムイオン蓄電池を代表とする大容量の蓄電池が低コストで提供され始めており、それに伴い、大容量の蓄電池が家庭などに普及し始めている。特にリチウムイオン電池は電気自動車に適用されているため、今後、電気自動車の普及に伴って、量産による更なる低コスト化が実現され、その結果、リチウム電池の家庭などへの普及はさらに進むものと期待されている。【０００５】
家庭などにおける大容量の蓄電池は、一般的に、太陽光発電装置などの発電所で発電された電力を貯蔵するために使用されたり、商用電力の停電時の補助用電源として使用されたり、電気料金を節約するために使用されている。このような場合、蓄電池は、商用電力や太陽光発電装置などの発電設備が発電した電力で充電し、別の時間に放電するように制御される。例えば、蓄電池は、商用電力の送電時に充電して、停電時に放電したり、時間帯別料金制度における電気料金の安い時間帯に充電して、電気料金が高い時間帯に放電したりするように制御される（特許文献１参照）。【０００６】
なお、現在では、蓄電池から放電される電力を電力系統に逆潮させることは許可されていないが、今後は、そのようなことが許可され、逆潮された電力を電力会社が買い取る売電が行われるようになると、大容量の蓄電池の家庭などへの普及はさらに進むものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４９２０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したデマンドレスポンスでは、電力需給逼迫を解消するために、エアコンや照明機器などの電気機器の消費電力を下げる必要があった。しかしながら、エアコンや照明機器などの電気機器は、人が生活する環境を快適に保つための装置であるため、それらの電気機器の消費電力を下げると、室内の温度が高くなったり、室内が暗くなったりするなど、快適性が損なわれることが多い。このため、快適性を確保したい需要家は、デマンドレスポンスを利用しなかったり、デマンドレスポンスを途中で取り止めたりすることが多い。このため、デマンドレスポンスには、電力システムの安定運用に関する課題が残っている。【０００９】
これに対して上記の大容量の蓄電池の充放電を制御する技術をデマンドレスポンスに適用し、商用電力の需要が小さい時間帯に蓄電池に充電させ、商用電力の需要が大きい時間帯に蓄電池を放電させれば、商用電力の需要を見かけ上減らすことができるので、エアコンの設定温度や照明機器の明るさを変化させなくても、電力需給逼迫を抑制することが可能になる。したがって、快適性が損なわれることがないため、デマンドレスポンスが利用されなかったり、デマンドレスポンスが途中で取り止められたりすることを軽減することが可能になり、電力システムの安定運用が可能になる。【００１０】
しかしながら、大容量の蓄電池が数多くの需要家に普及した場合、上記の蓄電池の充放電を制御する技術をデマンドレスポンスに対して適用すると、商用電力の需要が大きい時間帯の開始時刻において、各需要家に設置された数多くの蓄電池の放電が一斉に開始されてしまい、その結果、商用電力の需要が急激に変化してしまうという問題が発生する可能性がある。【００１１】
以下、図１３および図１４を用いて、上記の問題をより具体的に説明する。【００１２】
図１３は、ピーク時間帯料金を考慮した時間帯別の電気料金を示す図である。図１３では、商用電力の需要が高くなる時間帯ほど電気料金が高くなるように設定されており、１２時から２２時までの時間帯における電気料金が、最も高いピーク時間帯料金となっている。【００１３】
図１４は、複数の需要家のそれぞれに設置された蓄電池の充放電がデマンドレスポンス信号に応じて制御される場合における、商用電力の需要の変化を計算したシミュレーション結果を示す図である。【００１４】
なお、図１４では、各蓄電池にて放電可能な最大放電電力量の合計値である最大出力と、各蓄電池の容量の合計値である総容量とが、（最大出力／総容量）＝（１６００ｋＷ／４８００ｋＷｈ）、（２４００ｋＷ／７２００ｋＷｈ）および（４８００ｋＷ／１４４００ｋＷｈ）の場合についてのシミュレーション結果が示されている。また、商用電力の供給可能量を約６０００万ｋＷと仮定し、デマンドレスポンスを考慮していない場合における商用電力の需要の変化を需要曲線９１として示している。【００１５】
上記のような状況において、蓄電池から放電される電力の売電価格が図１３に示された電気料金と同じ価格であると仮定し、需要家の利益が最も高くなるように各蓄電池の充放電がデマンドレスポンスに応じて制御された場合、図１４に示したように、商用電力の需要は、蓄電池の最大出力および総容量に応じて、見かけ上需要曲線９２〜９４のように変化する。【００１６】
上記のような制御が行われると、各蓄電池では、深夜から明け方までの電気料金が安い時間帯に充電が行われ、昼から夜までの電気料金が高い時間帯で放電が行われることとなる。この場合、商用電力の需要が高くなる時間帯ほど電気料金が高くなるように設定されているため、商用電力の需要が小さい時間帯に、蓄電池の充電が行われ、商用電力の需要が大きい時間帯に、蓄電池の放電が行われることになる。したがって、商用電力の需要は平準化され、電力需給逼迫を抑制することが可能になる。【００１７】
しかしながら、蓄電池の普及量が増えると、商用電力の需要に対する蓄電池の充放電量の割合が大きくなるため、電気料金が変化する時刻に各蓄電池が一斉に放電すると、図１４の下図（（最大出力／総容量）＝（４８００ｋＷ／１４４００ｋＷｈ））の場合のように、商用電力の見かけの需要が急激に変動してしまい、商用電力の見かけの需要が平準化されず、返って商用電力の需給バランスが不安定になってしまう。【００１８】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、電力の需給バランスを向上させることが可能なエネルギーマネジメントシステムおよびエネルギーマネジメント方法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】
【００１９】
本発明によるエネルギーマネジメントシステムは、外部電力を伝送する電力線に接続された蓄電池と、前記電力線に接続された負荷による前記外部電力の消費量を抑制する抑制時間帯を示す制御信号を受信し、また、前記外部電力の需要と相関のある指標値を取得し、前記制御信号および前記指標値に基づいて、前記蓄電池にて充放電される充放電量を調整する制御部と、を有する。【００２０】
本発明によるエネルギーマネジメントシステム方法は、外部電力を伝送する電力線に接続された負荷による前記外部電力の消費量を抑制する抑制時間帯を示す制御信号を受信し、前記外部電力の需要と相関のある指標値を取得し、前記制御信号および前記指標値に基づいて、前記電力線に接続された蓄電池にて充放電される充放電量を調整する、エネルギーマネジメント方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電力の需給バランスを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態のデマンドレスポンスシステムの一例を示す図である。
【図２】電力需要と気温の相関を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のデマンドレスポンスシステムの他の例を示す図である。
【図４】電気料金信号の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態のデマンドレスポンスシステムの効果の一例を説明するため図である。
【図６】外気温を示すデマンドレスポンス信号の一例を示す図である。
【図７】空調機の消費電力と室外気温との関係を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施形態のエネルギーマネジメントシステムの一例を示す図である。
【図９】一つの蓄電池の充放電電力量の推移の一例を示す図である。
【図１０】全ての需要家に設置された蓄電池の充放電電力量の総和の推移の一例を示す図である。
【図１１】全ての需要家に設置された蓄電池の充放電電力量の総和の推移の他の例を示す図である。
【図１２】全ての需要家に設置された蓄電池の充放電電力量の総和の推移の他の例を示す図である。
【図１３】ピーク時間帯料金を考慮した時間帯別電気料金を示す図である。
【図１４】本発明の関連技術における商用電力の需要の変化を計算したシミュレーション結果
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態のデマンドレスポンスシステムを示す図である。図１において、デマンドレスポンスシステムは、デマンドレスポンス信号送出システム１１と、エネルギーマネジメントシステム２１とを有する。デマンドレスポンス信号送出システム１１とエネルギーマネジメントシステム２１とは、相互に公衆通信網３１（太線）を介して通信可能に接続されている。
【００２５】
なお、エネルギーマネジメントシステム２１は、発電所４１で発電され電力が供給される需要家によって使用される。また、需要家は、発電所４１で発電された電力を外部電力として伝送する電力線４２（破線）に接続された需要家機器４３を有している。需要家機器４３は、電力線４２を伝送する電力を消費する負荷であり、例えば、空調機、ヒートポンプ給湯器および冷蔵庫などの電気機器である。需要家機器４３は、図１では、一つだけ示されているが、実際には、複数あってもよい。
【００２６】
デマンドレスポンス信号送出システム１１は、需要家機器４３による外部電力の消費量を抑制する抑制時間帯を示す制御信号であるデマンドレスポンス信号を、公衆通信網３１を介してエネルギーマネジメントシステム２１に送信する。抑制時間帯は、例えば、電力需給逼迫の発生が予想される時間帯である。また、抑制時間帯は、日ごとや季節ごとに変化してもよい。
【００２７】
エネルギーマネジメントシステム２１は、気温計５１と、蓄電池５２と、電力量計５３と、蓄電池コントローラ５４とを有する。
【００２８】
気温計５１は、外部電力の需要である電力需要と相関のある指標値として気温を計測する計測装置である。本実施形態では、気温計５１は、屋外に設置され、その屋外の気温である外気温を計測するものとする。
【００２９】
図２は、電力需要と外気温の相関を説明するための図である。図２では、電力需要の変動を表す需要曲線６１（細線）と、外気温の変化を表す気温曲線６２（太線）とが示されている。なお、需要曲線６１は、東京電力株式会社が実際に提供している２０１０年９月の電力の需要  (http://www.tepco.co.jp/forecast/html/images/juyo-2010.csv参照)に基づいて作成しており、気温曲線６２は、気象庁が実際に提供している東京の２０１０年９月の気温（http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php参照）に基づいて作成している。
【００３０】
図２に示されたように、電力需要と外気温とにはほぼ正の相関があり、外気温のピークが高い場合に、電力需要のピークも高くなる。これは、夏場では、外気温が高いときに空調機器の冷房動作のために、空調機器の消費電力量が大きくなるためと考えられる。また、冬場では、外気温が下がるほど、暖房機器の消費電力量が大きくなると考えられるため、一般的に、外気温が下がるほど、電力需要は高くなる。
【００３１】
図１の説明に戻る。蓄電池５２は、電力線４２と接続され、電力線４２に対して充放電を行う。蓄電池５２が充放電を行う充放電量は、後述するように蓄電池コントローラ５４にて調整される。なお、蓄電池５２は、例えば、リチウムイオン電池などである。
【００３２】
電力量計５３は、電力線４２を伝送する電力の値である電力量を計測する。図１では、電力量計５３は、複数あるとしている。具体的には、電力量計５３は、需要家に対して入出力される電力量を計測する電力量計５３−１と、蓄電池５２の充放電量を計測する電力量計５３−２と、需要家機器４３に供給される電力量を計測する電力量計５３−３とを含む。
【００３３】
蓄電池コントローラ５４は、エネルギーマネジメントシステム２１を制御する制御部である。
【００３４】
蓄電池コントローラ５４は、デマンドレスポンス信号送出システム１１から公衆通信網３１を介してデマンドレスポンス信号を受信する。また、蓄電池コントローラ５４は、気温計５１から指標値である外気温を取得する。
【００３５】
そして、蓄電池コントローラ５４は、デマンドレスポンス信号および外気温に基づいて、蓄電池５２の充放電量を調整する。具体的には、蓄電池コントローラ５４は、デマンドレスポンス信号が示す抑制時間帯以外の時間帯に蓄電池５２を充電させ、抑制時間帯に蓄電池を外気温に応じた放電量で放電させる。このとき、抑制時間帯においては、蓄電池コントローラ５４は、外気温に基づいて、その外気温に応じて予想される電力需要が高いほど、放電量を高くする。なお、蓄電池コントローラ５４は、デマンドレスポンス信号および外気温に基づいて蓄電池５２の充放電量を調整するだけでなく、需要家からの指示に従って蓄電池５２の充放電量を調整してもよい。
【００３６】
以上説明した本実施形態の構成では、エネルギーマネジメントシステム２１が設けられた需要家は１軒のみであったが、実際には、図３に示すように複数あってもよい。この場合、デマンドレスポンス信号送出システム１１は、各需要家に設けられたエネルギーマネジメントシステム２１のそれぞれに対してデマンドレスポンス信号を送信する。
【００３７】
以下、本実施形態のデマンドレスポンスシステムの動作について説明する。
【００３８】
先ず、デマンドレスポンス信号送出システム１１は、デマンドレスポンス信号として、抑制時間帯と電気料金とを示す電気料金信号を、公衆通信網３１を介してエネルギーマネジメントシステム２１に送信する。なお、デマンドレスポンス信号送出システム１１は、定期的に（例えば、１日ごとに）電気料金信号を送信するものとする。
【００３９】
図４は、電気料金信号の一例を示す図である。図４に示されたように電気料金信号は、電気料金を時間帯ごとに示す。図４の例では、０時から８時までの時間帯の電気料金（Ｌｏｗ）、８時から１２時までと２２時から２４時までの時間帯の電気料金（Ｍｉｄｄｌｅ）、１２時から２２時までの時間帯の電気料金（Ｈｉｇｈ）の順に高くなっている。抑制時間帯は、電気料金が最も高い時間帯（１２時から２２時）であり、電気料金信号は、電気料金が最も高い時間帯を抑制時間帯としてを示す。
【００４０】
なお、電気料金信号による抑制時間帯の示し方は特に限定されない。例えば、電気料金信号は、電気料金を数値リスト（表）で示す場合、「ゼロ円」のような電気料金には使用されない数字を用いて抑制時間帯を示す。また、電気料金信号は、電気料金を文字列リスト（表）で示す場合、電気料金を示す数字列以外の文字列を用いて抑制時間帯を示す。
【００４１】
動作の説明に戻る。エネルギーマネジメントシステム２１の蓄電池コントローラ５４は、エネルギーマネジメントシステム２１から電気料金信号を受信すると、気温計５１から外気温を取得し、その電気料金信号および外気温に基づいて、蓄電池５２の充放電量を調整する。
【００４２】
具体的には、蓄電池コントローラ５４は、電気料金信号が示す抑制時間帯以外の時間帯に蓄電池５２を充電させ、抑制時間帯に蓄電池を外気温に応じた放電量で放電させる。抑制時間帯では、図３に示したように外気温のピークが高くなるほど、電力需要のピークも高くなるため、蓄電池コントローラ５４は、以下の式（１）を用いて、蓄電池５２の充放電量Ｐ１を、外気温Ｔoutと基準温度Ｔ０との差に比例するように調整する。
【００４３】
【数１】
2014136353.tif 000003
【００４４】
式（１）において、比例係数αは、正の値のパラメータである。また、充放電量Ｐ１が正の場合に、蓄電池５２は充電し、充放電量Ｐ１が負の場合に、蓄電池５２は放電されるものとしている。
【００４５】
図５は、本実施形態の効果を説明するための図である。図５では、外気温の変化は、図２でも示した気温曲線６２で表されるものとし、その気温曲線６２（細線）と、蓄電池コントローラ５４が式（１）を用いて蓄電池５２の充放電量を調整した場合における電力需要の変動を表す需要曲線６３（太線）とが示されている。なお、蓄電池コントローラ５４が蓄電池５２の充放電量を調整していない場合における電力の需要の変動は、図２で示した需要曲線６１で表されるものとしている。
【００４６】
また、図５では、外部電力の供給可能量を約６０００万ｋＷ、各需要家に設置されている蓄電池５２の容量を外部電力の供給可能量の１０００万分の１のスケール（最大放電量＝２ｋＷ、容量＝６ｋＷ）、各蓄電池５２の最大充放電量の合計値である最大出力を４８００ｋＷ、各蓄電池５２の容量の合計値である総容量を１４４００ｋＷｈと仮定している。また、実際には外気温は需要家ごとに異なるが、ここでは、全ての需要家において気温曲線６２が示す外気温が計測されたものと仮定している。さらに、実際には蓄電池５２は需要家ごとに制御されるが、ここでは、全ての蓄電池５２に対して同じ制御が行われたと仮定している。この場合、最大充放電量が４８００ｋＷ、総容量が１４４００ｋＷｈの一台の蓄電池が存在する場合と同じになる。
【００４７】
蓄電池コントローラ５４は、図４に示した電気料金信号を受信し、その電気料金信号に基づいて、１２時から２２時までの抑制時間帯以外の時間帯（具体的には、電気料金が最も安い０時から８時までの時間帯）で満充電になるように蓄電池５２を充電させ、抑制時間帯において、式（１）に従って、蓄電池５２の充放電量を調整したものとする。このとき、基準温度Ｔ０および比例係数αは、Ｔ０＝２５℃、α＝０．０２５とした。
【００４８】
以上のような状況では、図５の需要曲線６３にて示されたように、電力需要のピークが適度な量だけ削減され、その分、電気料金が安い夜間に蓄電池５２が充電されたので、電力需要のボトムが適度な量だけ増加し、電力需要が全体的に平準化されている。
【００４９】
なお、基準温度Ｔ０は人が快適と感じる室温の範囲の値(概ね２５℃前後)であり、比例係数αは、蓄電池の最大出力に対する実際に放電させたい放電量の割合（つまり、電力需要をどれだけ減少させたいか）に応じて決定される。このため、基準温度Ｔ０および比例係数αは、予め定められていてもよいが、上記の割合は状況に応じて変化することがあるため、過去の需要曲線、過去の気温曲線、翌日の予想気温などから予測した翌日の需要曲線に基づいて決定されることが望ましい。また、基準温度Ｔ０および比例係数αは、蓄電池コントローラ５４にて決定されてもよいし、デマンドレスポンス信号送出システム１１にて決定されてもよい。後者の場合、デマンドレスポンス信号送出システムは、決定した基準温度Ｔ０および比例係数αをさらに示す電気料金信号を蓄電地コントローラ５４にし、蓄電池コントローラ５４は、電気料金信号から基準温度Ｔ０および比例係数αを取得する。
【００５０】
以上の動作では、夏場を例にとって説明したが、冬場の場合には、外気温のピークと電力需要のピークとは、夏場とは異なる相関(外気温が低いほど電力需要が高くなる)を有することとなる。この場合、蓄電池コントローラ５４は、式（１）の比例係数の前の符号を正に変更した式を用いて、蓄電池５２の充放電量を調整する。
【００５１】
また、蓄電池コントローラ５４は、気温計５１が実際に計測した外気温を指標値として取得していたが、外気温を別の方法で取得してもよい。
【００５２】
例えば、デマンドレスポンス信号である電気料金信号が抑制時間帯における外気温をさらに示し、蓄電池コントローラ５４は、受信した電気料金信号から外気温を取得してもよい。なお、電気料金信号が示す外気温は、例えば、需要家が存在する地域の予測気温などである。
【００５３】
図６は、気温を示す電気料金信号の一例を示す図である。図６では、抑制時間帯における電気料金が外気温に応じて変化し、電気料金信号は電気料金を用いて外気温を示している。この場合、蓄電池コントローラ５４は、電気料金と外気温との関係を示すテーブルや、電気料金を外気温に変換するための式を示す式情報などを保持しておき、その保持したテーブルや式情報に用いて、抑制時間帯における電気料金信号が示す電気料金を外気温に変換することで、外気温を取得する。なお、抑制時間帯以外の時間帯にも電気料金が外気温に応じて変化してもよい。
【００５４】
以上説明したように本実施形態によれば、抑制時間帯を示すデマンドレスポンス信号と、電力需要と相関のある指標値である外気温とに基づいて、蓄電池５２の充放電量が調整されるので、抑制時間帯における電力需要を低くしながら、抑制時間帯の開始時刻に急激に充放電量が高くなることを抑制することが可能になる。このため、外部電力の需給バランスを向上させることが可能になる。
【００５５】
また、本実施形態では、抑制時間帯以外の時間帯に、蓄電池５２が充電し、抑制時間帯に、蓄電池５２が外気温に基づいた放電量で放電する。このため、電力需要が少ない抑制時間帯以外の時間帯の電力需要を喚起し、かつ、抑制時間帯における電力需要を低くしながら、抑制時間帯の開始時刻に急激に充放電量が高くなることを抑制することが可能になる。このため、外部電力の需給バランスをより向上させることが可能になる。
【００５６】
また、本実施形態では、抑制時間帯において、外気温に応じて予想される電力需要が高くなるほど放電量が高くなるので、外部電力の需給バランスをより向上させることが可能になる。
【００５７】
また、本実施形態では、気温計５１またはデマンドレスポンス信号から外気温が取得される。気温計５１から外気温が取得される場合、精度の高い指標値を取得することが可能になり、デマンドレスポンス信号から外気温を取得する場合、気温計５１を設けなくてもよくなるため、コストの低減化を図ることが可能になる。
【００５８】
次に第２の実施形態について説明する。
【００５９】
第１の実施形態では、蓄電池５２の充放電量を調整するための指標値として外気温を用いていたが、指標値は、電力需要と相関とある値であれば、外気温に限らず、他の値でもよい。また、指標値は、時期や時間帯に応じて異なっていてもよい。例えば、冬場の昼間は、指標値として日射量が用いられてもよい。また、定量化できるのであれば、指標値は、人の電力使用性向などでもよい。
【００６０】
本実施形態では、指標値として、所定の電気機器にて消費される消費電力量を使用する場合について説明する。所定の電気機器としては、消費電力量が需要電力と相関するものであれば、特に限定されないが、本実施形態では、空調機であるとする。
【００６１】
空調機は、熱源を備え、その熱源の出力熱量を室内の温度が設定値になるように制御するものである。例えば、夏場の場合、空調機は、室内の温度が設定値より高い場合に熱源を駆動して冷気を室内に送るため、電力を消費する。このとき、室外の温度が高いほど、室外から室内に熱が拡散して室内の温度が上昇してしまうため、室内の温度を設定値にするためには、室外の温度が高いほど、熱源の能力を高くしなければならない。したがって、室外の温度が高いほど、空調機の消費電力量は高くなるため、室外の温度と空調機の消費電力量とは正の相関があることになる。このため、電力需要と空調機の消費電力量とは正の相関があり、空調機の消費電力量を指標値として用いることができる。
【００６２】
以下、簡単のために部屋が１つの家屋に対する熱収支モデルを用いて、より具体的に、空調機の消費電力量と電力需要との相関について説明する。
【００６３】
上記の熱収支のモデルは、以下の微分方程式である式（２）で表すことができる。なお、この熱収支のモデルは、「宮永他、”住宅用室内温熱環境設計ツールの実用化  その１：多数室空調負荷・温熱快適指標の同時計算手法“、電力中央研究所、電力中央研究所報告R06016,  p.  3  (http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/detail/R06016.html)」に記載されている。
【００６４】
【数２】
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【００６５】
式２において、ＣDは、室内の空気の顕熱容量、Ａは建物の面積、Ｒは建物の熱抵抗、Ｔrは建物内の室温、Ｔoutは室外の温度、Ｑは空調機の熱源の出力熱量を表す。
【００６６】
出力熱量Ｑの時間応答は、室温Ｔrが設定値になるような出力熱量ＱをＰＩＤ（Proportional  Integral  Derivative  Controller）制御などの手法を用いて計算することにより、式（２）から求まる。空調機が熱交換式の空調機であると仮定すると、熱源の出力熱量Ｑである交換熱量を成績係数であるＣＯＰ（Coefficient  Of  Performance）値で割った値が空調機の消費電力量ＰＡＣとして求まる。
【００６７】
図７は、上記の熱収支モデルにおける空調機の消費電力量と室外温度との関係を示した図である。図７では、室外気温の変化は、図２の気温曲線６２で表されるものとし、その気温曲線６２（太線）と、空調機の消費電力量の変動を表す消費電力量曲線６４（細線）とが示されている。なお、Ａ／Ｒ＝１５０Ｗ／Ｋ、ＣD=９０×１０3Ｊ／Ｋ、室温の設定値を２８℃としている。
【００６８】
図７で示されたように、室外気温が設定値である２８℃を超えると、空調機が冷気を作るために電力を使うため、空調機の消費電力が増加する。したがって、室外気温が高いほど、空調機の消費電力量も高くなる。
【００６９】
図８は、本実施形態のエネルギーマネジメントシステムを示す図である。図８では、図１の需要家機器４３として空調機８１が需要家に設置されており、エネルギーマネジメントシステムは、図１に示したエネルギーマネジメントシステム２１と比べて、気温計５１がなくなり、電力量計５３として、指標値として空調機８１の消費電力量を計測する計測装置である電力量計５３−４を有している点で異なる。
【００７０】
蓄電池コントローラ５４は、電気料金信号を受信し、電力量計５３−４から空調機の消費電力量を取得する。そして、蓄電池コントローラ５４は、電気料金信号および消費電力量に基づいて、蓄電池５２の充放電量を調整する。
【００７１】
例えば、蓄電池コントローラ５４は、図４に示した電気料金信号を受信し、その電気料金信号に基づいて、電気料金が最も安い０時から８時までの時間帯に蓄電池５２が満充電になるように蓄電池５２を充電させ、抑制時間帯である１２時から２２時までの時間帯に、蓄電池５２の放電量を、空調機８１の消費電力量に比例係数βを乗算した値に調整する。
【００７２】
図９は、比例係数βが１の場合における、蓄電池５２の充放電電力量の変動を示す図である。図９では、外気温の変化は、図２の気温曲線６２で表されるものとし、その気温曲線６２（太線）と、蓄電池５２の充放電電力量の変動を表す充放電電力曲線６５（細線）とが示されている。図９に示されたように、電力需要が高いほど、蓄電池５２の放電量が高くなる。
【００７３】
図１０〜図１２は、需要家が２４００軒あり、各需要家に同じ空調機８１が設置され、各需要家の外気温が同じであると仮定して、各需要家に設置された蓄電池５２の充放電量の総和の変動を示す図である。図１０〜１２では、蓄電池コントローラ５４が蓄電池５２の充放電量を調整していない場合における電力需要の変動を表す需要曲線６６（細線）と、蓄電池コントローラ５４が蓄電池５２の充放電量を調整した場合における電力需要の変動を表す需要曲線６７〜６９（太線）とが示されている。なお、各蓄電池５２の最大充放電量の合計値である最大出力を４８００ｋＷ、各蓄電池５２の容量の合計値である総容量を１４４００ｋＷｈと仮定した。また、図１０の需要曲線６７は、比例係数βが１０／２４の場合における電力需要の変動、図１１の需要曲線６８は、比例係数βが３０／２４の場合における電力需要の変動、図１２の需要曲線６９は、比例係数βが５０／２４の場合における電力需要の変動を表す。
【００７４】
図１０〜図１２に示されたように、比例係数を適当な範囲に設定すれば、電力需要を平準化することが可能になる。
【００７５】
なお、図１０〜図１２では、各需要家に同じ空調機８１があり、蓄電池コントローラ５４は、同じ室外気温で同じ動作をしたと仮定しているが、実際には、各需要家において、空調機８１の消費電力量と同じ放電量で蓄電池５２を放電させることで、つまり、比例係数β＝１とすることで、各需要家の各蓄電池５２の放電量が独立に調整される場合、蓄電池５２の極端な放電が発生しないため、電力需要を比較的緩やかに平準化することが可能になる。
【００７６】
また、蓄電池コントローラ５４は、電力量計５３−４で実際に計測された消費電力量を指標値として取得していたが、消費電力量を別の方法で取得してもよい。
【００７７】
別の方法としては、電気料金信号が抑制時間帯における消費電力量をさらに示し、蓄電池コントローラ５４が、受信した電気料金信号から消費電力量を取得する方法が挙げられる。
【００７８】
例えば、抑制時間帯における電気料金が消費電力量に応じて変化し、図６で示した電気料金信号と同様に、電気料金信号は電気料金を用いて消費電力量を示す場合、蓄電池コントローラ５４は、電気料金と消費電力量との関係を示すテーブルなどを用いて、電気料金信号から消費電力量を取得する。
【００７９】
なお、電気料金信号が示す消費電力量は、例えば、デマンドレスポンス信号送出システム１１が、空調機８１を有する需要家の中から代表する１または複数の需要家の空調機８１の消費電力量の計測値を取得し、その計測値または計測値の平均値にβをかけた値として求めることができる。
【００８０】
また、以上説明した各実施形態では、電気料金信号が示す電気料金には、抑制時間帯における電力会社に売電する電力の電気料金が考慮されていない。このため、抑制時間帯の終了後に、電力会社が購入した電力に係る金額が各需要家に対して公平に分配されるように、別途清算されてもよい。
【００８１】
以上説明したように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、抑制時間帯を示す電気料金信号と、電力需要と相関のある指標値として電気機器の消費電力量とに基づいて、蓄電池５２の充放電量が調整されるので、抑制時間帯における電力需要を低くしながら、抑制時間帯の開始時刻に急激に充放電量が高くなることを抑制することが可能になる。このため、外部電力の需給バランスを向上させることが可能になる。
【００８２】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【００８３】
この出願は、２０１３年３月４日に出願された日本出願特願２０１３−０４１６６５号公報を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８４】
１１    デマンドレスポンス信号送出システム
２１    エネルギーマネジメントシステム
３１    公衆通信網
４１    発電所
４２    電力線
４３    需要家機器
５１    気温計
５２    蓄電池
５３−１〜５３−４    電力量計
５４    蓄電池コントローラ
６１、６３、６６〜６９    需要曲線
６２    気温曲線
６４    消費電力量曲線
６５    充放電電力曲線
８１    空調機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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【国際調査報告】
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