(57)【要約】  本発明の一形態は、電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムに関する。このプログラムは、前記電力機器の制御に用いる静的パラメータを取得する第１のステップと、取得された前記静的パラメータに基づいて前記電力機器を制御する第２のステップと、を含み、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータは、少なくとも蓄電池容量、放電可能電力、充電可能電力、放電効率及び充電効率の５種類のパラメータである。
2015129734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムであって、
前記電力機器の制御に用いる静的パラメータを取得する第１のステップと、
取得された前記静的パラメータに基づいて前記電力機器を制御する第２のステップと、を含み、
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータは、少なくとも下記の５種類のパラメータであるコンピュータプログラム。
蓄電池容量：満充電状態から取り出し可能な蓄電池のエネルギー容量
放電可能電力：蓄電池が放電可能な電力の限界値
充電可能電力：蓄電池に充電可能な電力の限界値
放電効率：蓄電池が放電する際の蓄電電力に対する出力電力の比率
充電効率：蓄電池に充電する際の入力電力に対する蓄電電力の比率
【請求項２】
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータには、更に下記の自然放電率が含まれる請求項１に記載のコンピュータプログラム。
自然放電率：所定時間経過後における自然放電による蓄電容量の減少割合
【請求項３】
前記第１のステップにおいて取得される前記蓄電池に係る前記静的パラメータは、請求項１に記載の前記５つのパラメータ、或いは、請求項１と請求項２に記載の前記６つのパラメータに固定されている請求項１又は２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項４】
前記第２のステップにおいて実行される前記電力機器の制御は、下記の５種類にカテゴライズされた制御のうちの少なくとも１つの結果を用いた制御である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
電力監視：電力網における電力の需給状態を可視化する制御
発電予測：電力網における発電量を予測する制御
需要予測：電力網における電力消費量を予測する制御
需給計画：電力網における電力需給を計画する制御
計装制御：電力網に含まれる電力機器をセンシング結果に応じて稼働させる制御
【請求項５】
前記電力網が電力系統に繋がっていない場合には、
前記電力網において下記の関係式がすべての時間帯で成立するように、前記電力機器を制御する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
発電電力量−消費電力量＋放電電力量−充電電力量≒０
【請求項６】
前記電力機器に再生可能エネルギー発電機が含まれる場合には、
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該再生可能エネルギー発電機の定格出力によって定まる最大発電量を含む請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７】
前記電力機器に化石燃料発電機が含まれる場合には、
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該化石燃料発電機の定格出力、燃料消費量及び出力下限値を含む請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項８】
前記電力機器に家庭の負荷装置が含まれる場合には、
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該家庭の負荷の個々の定格消費電力を含む請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項９】
前記電力機器に工場の負荷装置が含まれる場合には、
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該工場に含まれる負荷装置全体の需要電力を含む請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記電力網が電力系統に繋がっている場合には、
前記第１のステップにおいて取得される前記電力系統に係る前記静的パラメータに、少なくとも契約電力、契約電気料金及び従量料金を含む請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理方法であって、
前記電力機器の制御に用いる静的パラメータを取得する第１のステップと、
取得された前記静的パラメータに基づいて前記電力機器を制御する第２のステップと、を含み
前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータは、少なくとも下記の５種類のパラメータであるエネルギー管理方法。
蓄電池容量：満充電状態から取り出し可能な蓄電池のエネルギー容量
放電可能電力：蓄電池が放電可能な電力の限界値
充電可能電力：蓄電池に充電可能な電力の限界値
放電効率：蓄電池が放電する際の蓄電電力に対する出力電力の比率
充電効率：蓄電池に充電する際の入力電力に対する蓄電電力の比率
【請求項１２】
電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムであって、
請求項１に記載のコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータ装置を備えるエネルギー管理システム。
【請求項１３】
電力網に繋がる電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムであって、
前記電力機器の制御用として第１の階層においてモデル化された静的パラメータを取得する取得部と、
前記第１の階層よりも上位の第２の階層において類型化された１又は複数の制御プログラムに、取得部が取得した前記静的パラメータを入力して当該制御プログラムを実行することにより、前記電力機器の運転状態を制御する制御部と、
を備えるエネルギー管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システム及び方法と、そのシステムとしてコンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の安定供給や省エネルギー（以下、「省エネ」ともいう。）に向けた取り組みの一環として、ビル及び工場などの大規模な設備又は個別の家庭において、太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic Power Generation）システムや、蓄電池、燃料電池などの電力機器を導入するニーズがある。
これらの電力機器を計画的に稼動させることにより、電力の安定供給や省エネを促進できるが、ユーザーが稼動スケジュールを管理するのは手間と労力がかかる。【０００３】
そこで、近年、電力網に繋がる電力機器の運転状態を統合的に管理するエネルギー管理システム（ＥＭＳ：Energy Management System）が導入されている（例えば、特許文献１参照）。
ＥＭＳは、管理対象である各電力機器と通信ネットワークを構成しており、このネットワークを介した情報通信により各電力機器のモニター及び制御を行うことにより、電力使用量の可視化や省エネの促進を行うシステムである。そして、例えば図２に示すように、これまでのＥＭＳは、管理対象の相違によって次のように大別される。【０００４】
ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）
ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）
ＦＥＭＳ（Factory Energy Management System）
ＣＥＭＳ（Community Energy Management System）【０００５】
各ＥＭＳの接頭語が表す通り、ＨＥＭＳ（ヘムス）は住宅向け、ＢＥＭＳ（ベムス）は商用ビル向け、ＦＥＭＳ（フェムス）は工場向け、ＣＥＭＳ（セムス）はそれらを含んだ地域全体向けのＥＭＳを意味する。
上記の各ＥＭＳは、それぞれ管理対象が異なるが、電力需要と電力供給のモニターとコントロールを行うという基本的な制御内容はほぼ共通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１３２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＥＭＳは、管理対象ごとに設備の種類と数が大きく異なるのが通常であるため、特定の管理対象のために開発したＥＭＳを他の管理対象にそのまま使用することはできない。
例えば、発電機の種類は、ガス発電機、ＰＶ、風力発電機などがあり、蓄電池の種類は、レドックスフロー（ＲＦ）電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池などがあり、負荷の種類は、工場、オフィス、家庭、商業施設などがあり、系統の種類は、大規模系統（電力変動許容）、小規模系統 、独立系統などがある。【０００８】
また、設備が同じ種類であっても、メーカーや製品ごとにその特性が異なるし、顧客がＥＭＳに求めるサービスも多様であるから、顧客それぞれの目的に応じたアルゴリズムを管理対象ごとに個別にシステム開発するのが通常である。
このように、従来、異なる種類のＥＭＳを開発する場合には、管理対象ごとにそれぞれカスタマイズしたシステム開発を行う必要があり、案件ごとにソフトウェアを開発しなければならないため、開発コストが膨大になるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、ＥＭＳを効率的に開発できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムに関する。
そして、本発明のコンピュータプログラムは、前記電力機器の制御に用いる静的パラメータを取得する第１のステップと、取得された前記静的パラメータに基づいて前記電力機器を制御する第２のステップと、を含み、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータは、少なくとも下記の５種類のパラメータである。【００１０】
蓄電池容量：満充電状態から取り出し可能な蓄電池のエネルギー容量
放電可能電力：蓄電池が放電可能な電力の限界値
充電可能電力：蓄電池に充電可能な電力の限界値
放電効率：蓄電池が放電する際の蓄電電力に対する出力電力の比率
充電効率：蓄電池に充電する際の入力電力に対する蓄電電力の比率
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＥＭＳを効率的に開発することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るＥＭＳ開発のためのアーキテクチャ（設計思想）の説明図である。
【図２】ｓＥＭＳＡによりシステム開発が可能なＥＭＳの構成例を示す説明図である。
【図３】ｓＥＭＳＡと実施例１及び２とのビジネス層、サービス層及び設備層での対応関係を示す表である。
【図４】実施例１とｓＥＭＳＡとの全階層での対応関係を示す説明図である。
【図５】ＨＥＭＳに関する実施例１の設備構成図である。
【図６】実施例１のＥＭＳサーバのシステム構成図である。
【図７】ＨＥＭＳの実施例１において、モデル層の数理モデルを定義する静的パラメータの設定値と関係式の説明図である。
【図８】電力監視部が実行する制御内容のフローチャートである。
【図９】発電予測部が実行する制御内容のフローチャートである。
【図１０】需給計画部が実行する制御内容のフローチャートである。
【図１１】計装制御部が実行する制御内容のフローチャートである。
【図１２】実施例２とｓＥＭＳＡとの全階層での対応関係を示す説明図である。
【図１３】ＦＥＭＳに関する実施例２の設備構成図である。
【図１４】実施例２のＥＭＳサーバのシステム構成図である。
【図１５】ＦＥＭＳの実施例２において、モデル層の数理モデルを定義する静的パラメータの設定値と関係式の説明図である。
【図１６】需要予測部が実行する制御内容のフローチャートである。
【図１７】ｓＥＭＳＡに基づく実施例１及び２の開発内容の対比を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）  本実施形態のコンピュータプログラムは、電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムとして、コンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムであって、前記電力機器の制御に用いる静的パラメータを取得する第１のステップと、取得された前記静的パラメータに基づいて前記電力機器を制御する第２のステップと、を含み、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータは、少なくとも下記の５種類のパラメータである。
【００１４】
蓄電池容量：満充電状態から取り出し可能な蓄電池のエネルギー容量
放電可能電力：蓄電池が放電可能な電力の限界値
充電可能電力：蓄電池に充電可能な電力の限界値
放電効率：蓄電池が放電する際の蓄電電力に対する出力電力の比率
充電効率：蓄電池に充電する際の入力電力に対する蓄電電力の比率
【００１５】
本実施形態のコンピュータプログラムによれば、第１のステップにおいて取得される静的パラメータのうち蓄電池に係る静的パラメータが、少なくとも蓄電池容量、放電可能電力、充電可能電力、放電効率及び充電効率の５つに簡略化されているので、複数種類のＥＭＳに適用可能な制御を正確に行うことができる。
従って、複数種類のＥＭＳを開発する場合に、既に開発済みの他のＥＭＳの制御プログラムを使用することが可能となり、ＥＭＳを効率的に開発することができる。
【００１６】
（２）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータには、更に下記の自然放電率が含まれていてもよい。
自然放電率：所定時間経過後における自然放電による蓄電容量の減少割合
その理由は、静的パラメータとして自然放電率を含めると、ほぼ実際値に近い正確な充電残量にて各種の制御を行うことができるからである。
【００１７】
（３）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記第１のステップにおいて取得される前記蓄電池に係る前記静的パラメータは、少なくとも上述の（１）に記載の前記５つのパラメータ、或いは、上述の（１）と（２）に記載の前記６つのパラメータに固定されていることが好ましい。
その理由は、少なくとも前記５つ又は６つのパラメータに固定すれば、そのうちの４つ又は５つ以下のパラメータを採用する場合に比べて、複数種類のＥＭＳに適用可能な制御をより正確に行うことができるからである。
【００１８】
（４）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記第２のステップにおいて実行される前記電力機器の制御は、下記の５種類にカテゴライズされた制御のうちの少なくとも１つの結果を用いた制御であることが好ましい。
電力監視：電力網における電力の需給状態を可視化する制御
発電予測：電力網における発電量を予測する制御
需要予測：電力網における電力消費量を予測する制御
需給計画：電力網における電力需給を計画する制御
計装制御：電力網に含まれる電力機器をセンシング結果に応じて稼働させる制御
【００１９】
その理由は、上記の５種類の制御は、これまで行われている各種のＥＭＳ（例えば、図２参照）に採用され得る制御を類型化したものであるが、蓄電池の静的パラメータとして上述の５又は６つのパラメータを採用すれば、蓄電池を含む電力機器についてこれら５種類の制御を適切に実行できるからである。
【００２０】
（５）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記電力網が電力系統に繋がっていない場合（後述の実施例１の場合）には、前記電力網において下記の関係式がすべての時間帯で成立するように、前記電力機器を制御することが好ましい。
発電電力量−消費電力量＋放電電力量−充電電力量≒０
【００２１】
その理由は、上記の関係式をすべての時間帯で成立させれば、管理対象の電力網に対して需給バランスの調整を行うことができ、例えば「離島」などに適したＥＭＳを提供できるからである。
【００２２】
（６）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記電力機器に再生可能エネルギー発電機が含まれる場合には、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該再生可能エネルギー発電機の定格出力によって定まる最大発電量を含むことが好ましい。
その理由は、再生可能エネルギー発電機の場合は、出力がその時々の気象によって決まるので、その時刻における最大発電量のみを静的パラメータとしても、その他の静的パラメータも利用した場合と同等の各種の制御を行えるからである。
【００２３】
（７）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記電力機器に化石燃料発電機が含まれる場合には、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該化石燃料発電機の定格出力、燃料消費量及び出力下限値を含むことが好ましい。
その理由は、化石燃料発電機の場合は、取り得る出力値に範囲があり、また、その範囲内で制御可能なので、定格出力のみを静的パラメータとする場合と比較して各種の制御を適切に行えるからである。
【００２４】
（８）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記電力機器に家庭負荷が含まれる場合には、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該家庭負荷の個々の定格消費電力を含むことが好ましい。
その理由は、家庭負荷の場合は、個々の負荷の把握及び制御が比較的容易なため、定格消費電力を静的パラメータとして用いることで各種の制御を適切に行えるからである。
【００２５】
（９）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記電力機器に工場負荷が含まれる場合には、前記第１のステップにおいて取得される前記静的パラメータに、少なくとも当該工場全体の需要電力を含むことが好ましい。
その理由は、工場に含まれる負荷の数は膨大でかつ将来的に変動することが多いので、個々の負荷の消費電力を静的パラメータとして各種の制御を行うことは困難であるからである。
【００２６】
（１０）  本実施形態のコンピュータプログラムにおいて、前記電力網が電力系統に繋がっている場合には、前記第１のステップにおいて取得される前記電力系統に係る前記静的パラメータに、少なくとも契約電力、契約電気料金及び従量料金を含むことが好ましい。
その理由は、契約電力及び契約電気料金だけでなく、従量料金を静的パラメータとして採用すれば、系統に繋がる電力網に対する各種の制御をより正確に行えるからである。
【００２７】
（１１）  本実施形態のエネルギー管理方法は、電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理する方法であって、本実施形態のコンピュータプログラムと実質的に同じ構成を有する。
従って、本実施形態のエネルギー管理方法は、本実施形態のコンピュータプログラムと同様の作用効果を奏する。
【００２８】
（１２）  本実施形態のエネルギー管理システム（ＥＭＳ）は、電力網に繋がる蓄電池を含む電力機器の運転状態を管理するＥＭＳであって、本実施形態のコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータ装置を備える。
従って、本実施形態のエネルギー管理システムは、本実施形態のコンピュータプログラムと同様の作用効果を奏する。
【００２９】
（１３）  他の観点から見た本実施形態のエネルギー管理システム（ＥＭＳ）は、電力網に繋がる電力機器の運転状態を管理するエネルギー管理システムであって、前記電力機器の制御用として第１の階層においてモデル化された静的パラメータを取得する取得部と、前記第１の階層よりも上位の第２の階層において類型化された１又は複数の制御プログラムに、取得部が取得した前記静的パラメータを入力して当該制御プログラムを実行することにより、前記電力機器の運転状態を制御する制御部と、を備える。
【００３０】
本実施形態のエネルギー管理システムによれば、取得部が、第１の階層においてモデル化された静的パラメータを取得し、制御部が、第１の階層よりも上位の第２の階層において類型化された１又は複数の制御プログラムに、取得した静的パラメータを入力して当該制御プログラムを実行することにより、電力機器の運転状態を制御するので、第１の階層での静的パラメータのモデル化と、第２の階層における制御プログラムの類型化とを適切に行えば、異種のＥＭＳに適用可能となるように静的パラメータと制御プログラムを共通化できる。
従って、複数種類のＥＭＳを開発する場合に、既に開発済みの他のＥＭＳの静的パラメータや制御プログラムの使用が可能となり、ＥＭＳを効率的に開発することができる。
【００３１】
＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。
〔ＥＭＳ開発のためのアーキテクチャ〕
図１は、本発明の実施形態に係るＥＭＳ開発のためのアーキテクチャ（設計思想）の説明図である。
【００３２】
従来のＥＭＳ開発では、例えば、ＨＥＭＳなら家電メーカーがシステム開発し、ＦＥＭＳなら機械設備業者がシステム開発するなど、各事業者が個別に開発を行っているのが実情である。従って、新たに開発すべきコンピュータプログラムが多く非効率であった。
本願発明者は、ＨＥＭＳやＦＥＭＳなどの異種のＥＭＳ開発の経験を重ねるうちに、複数の階層ごとに機能を類型化したアーキテクチャに基づいてシステム開発を行えば、効率的にシステム開発が行えるという知見に至り、図１のアーキテクチャを考案した。
【００３３】
以下、図１を参照しつつ、本願発明者が考案したアーキテクチャの詳細を説明する。なお、本実施形態では、図１に示すアーキテクチャを、「ｓＥＭＳＡ」（「sumitomo EMS Architecture」の略）ともいう。
また、ｓＥＭＳＡの各階層に含まれる複数の機能は、現段階において類型化された機能の例示である。従って、図１の右側に破線で示す通り、将来的に各階層に新たな機能が加わることもあり得る。
【００３４】
図１に示すように、ｓＥＭＳＡは、ＥＭＳ開発に必要な事項を物理的な下位の層から上位側に向かって５つの階層（レイヤ）に段階的に抽象化することによって作成され、「設備層」、「モデル層」、「演算層」、「サービス層」及び「ビジネス層」を含む。
また、ｓＥＭＳＡは、上記の各階層間にそれぞれ介在する４つのインターフェースである、「ネットワークインターフェース」、「モデルインターフェース」、「サービスプログラムインターフェース」及び「ビジネス定義インターフェース」を含む。
【００３５】
５つの階層のうち、「設備層」は、ＥＭＳの監視及び制御対象となる各種の電力機器（ハードウェア）の種類を類型化するための階層である。
具体的には、ｓＥＭＳＡの設備層では、ＥＭＳに必要な電力機器の種別が、「蓄電」、「発電」、「負荷」及び「系統」の４種類の機能に大きく分類されている。
「蓄電」には、ＲＦ（レドックスフロー）電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、溶融塩電池、ＮＡＳ電池（登録商標）などが含まれる。
【００３６】
「発電」には、ＤＧ（ディーゼル発電機）、ＧＥ（ガスエンジン発電機）、太陽光発電機、風力発電機などが含まれる。
「負荷」には、工場負荷、オフィス負荷、病院負荷、商業施設負荷、家庭負荷などが含まれる。
「系統」には、先進国系統、途上国系統、離島系統などが含まれる。
【００３７】
「モデル層」は、ＥＭＳの監視及び制御対象となる各種の電力機器（ハードウェア）の仕様を、より一般的に表現した数理モデルを類型化するための階層である。
具体的には、ｓＥＭＳＡのモデル層において、設備層の「蓄電」に対応する数理モデルは、「循環型」と「非循環型」に分類されている。
ＲＦ電池は、液体活物質を流動させる循環型の蓄電池であるため、モデル層において「循環型」にモデル化され、その他のリチウムイオン電池、鉛蓄電池、溶融塩電池及びＮＡＳ電池は、モデル層において「非循環型」にモデル化されている。
【００３８】
設備層の「発電」に対応するモデル層の数理モデルは、「燃料発電機」と「再生可能エネルギー発電機」に分類されている。
ＤＧ及びＧＥは、発電に燃料を必要とするため、モデル層において「燃料発電機」（「化石燃料発電機」ともいう。）に分類され、太陽光発電機と風力発電機は、発電に燃料が不要であるから、モデル層において「再生可能エネルギー発電機」に分類されている。
【００３９】
設備層の「負荷」に対応するモデル層の数理モデルは、「工場」と「ビル」と「家庭」に分類されている。
工場負荷は、モデル層において「工場」に分類され、オフィス負荷、病院負荷及び商業施設負荷は、モデル層において「ビル」に分類され、家庭負荷は、モデル層において「家庭」に分類されている。
【００４０】
具体的には、設備層の「家庭」に含まれる負荷は、２００Ｖ以下の低圧受電の負荷であり、モデル層の「ビル」及び「工場」に含まれる負荷は、２００Ｖを超える高圧受電の負荷である。
また、「ビル」に含まれる負荷は、電力料金契約において「業務用建物」に分類される負荷であり、「工場」に含まれる負荷は、電力料金契約における「産業用建物」に分類される負荷である。
【００４１】
設備層の「系統」に対応するモデル層の数理モデルは、「系統連系」と「離島」に分類されている。
先進国及び途上国の系統では、系統からの買電が可能なので「系統連系」に分類され、系統からの買電が不可能な離島は「離島」に分類されている。
【００４２】
「演算層」は、所望されるサービス（図１の「サービス層」に含まれるサービス）を実現するために必要となるＥＭＳの制御プログラムを類型化するための階層である。
具体的には、ｓＥＭＳＡの演算層では、各種のＥＭＳに採用され得る制御プログラムとして、「電力見える化」（「電力監視」ともいう。）、「発電予測」、「需要予測」、「数理計画法」（「需給計画」ともいう。）及び「計装制御」のなどの制御プログラムに分類されている。
【００４３】
「電力見える化」（電力監視）とは、管理対象の電力網における電力消費量と電力供給量を、ユーザーが監視できるように、液晶ディスプレイなどの表示装置に表示させて可視化するための制御プログラムのことをいう。
「発電予測」とは、管理対象の電力網に含まれる発電機の発電量を予測するための制御プログラムのことをいう。
「需要予測」とは、管理対象の電力網に含まれる負荷の電力消費量を予測するための制御プログラムのことをいう。
【００４４】
「数理計画法」（需給計画）とは、電力供給の信頼度を確保しつつ、例えば経済性の追求を目的として、管理対象の電力網における電力の需要量と供給量をバランスさせる計画を立てるための制御プログラムのことをいう。
「計装制御」とは、管理対象の電力網に含まれる電力機器のセンシング結果に基づいて、フィードバック又はフィードフォワード制御などの自動制御によって電力機器を稼働させるための制御プログラムのことをいう。
【００４５】
「サービス層」は、ＥＭＳによって実現可能なサービス（目的）の種類を類型化するための階層である。
具体的には、ｓＥＭＳＡのサービス層では、各種のＥＭＳで実現され得るサービスとして、「電力コスト最小化」、「ＢＣＰ」、「需給バランス調整」、「電力品質の維持」及び「ＣＯ２排出削減」のなどのサービスに分類されている。
【００４６】
「電力コスト最小化」とは、管理対象の電力網の電力コストを最小にするサービスのことをいう。
「ＢＣＰ」（Business Continuity Planning）とは、自然災害や停電などの緊急事態が発生しても、管理対象の電力網における電力供給を維持するサービスのことをいう。
「需給バランス調整」とは、管理対象の電力網における電力需給をバランスさせるサービスのことをいう。
【００４７】
「電力品質の維持」とは、管理対象の電力網における電圧値や周波数が所定の範囲を逸脱しないようにするなどの、電力品質を維持するサービスのことをいう。
「ＣＯ２排出削減」とは、管理対象の電力網におけるＣＯ２排出量を削減するサービスのことをいう。
【００４８】
「ビジネス層」は、ＥＭＳによってユーザーが実現したいビジネス（経済的メリット）の種類を類型化するための階層である。
具体的には、ｓＥＭＳＡのビジネス層では、各種のＥＭＳにより実現され得るビジネスとして、「省エネコンサル」、「電力市場取引」、「離島向け電力」及び「ＣＯ２排出権」などのビジネスに分類されている。
【００４９】
「省エネコンサル」とは、管理対象の電力網の省エネ化に関するコンサルタントビジネスのことをいう。
「電力市場取引」とは、管理対象の電力網において電力の取引を行うビジネスのことをいう。
【００５０】
「離島向け電力」とは、離島地域にある管理対象の電力網のユーザーに対して、離島に適したＥＭＳを開発するビジネスのことをいう。
「ＣＯ２排出権」とは、管理対象の電力網において、ＣＯ２排出権の売買を行うビジネスのことをいう。
【００５１】
図１のｓＥＭＳＡにおいて、設備層とモデル層の間に介在する「ネットワークインターフェース」は、物理的な電力機器とＥＭＳのソフトウェアを繋ぐための物理的な接続方法や、ＥＭＳサーバとの間で使用する通信規格などを定義するインターフェースである。
例えば、ＨＥＭＳの通信プロトコルとしてわが国で独自に策定されたＥＣＨＯＮＥＴ−Ｌｉｔｅ（ECHONETは登録商標）がネットワークインターフェースに該当する。また、ＨＥＭＳに関する欧米の通信プロトコルである、ＳＥＰ２．０（Smart Energy Profile 2.0）もネットワークインターフェースに該当する。
【００５２】
また、ネットワークインターフェースに該当する他の通信規格として、イーサネット（登録商標）とＴＣＰ／ＩＰプロトコルの組み合わせよりなるＬＡＮ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＨＥＭＳ関連の家電用リモコンのためのＲＦ４ＣＥなどがある。
更に、ネットワークインターフェースに該当する他の通信規格として、ＨＥＭＳ、ＢＥＭＳ、ＦＥＭＳ及びＣＥＭＳにおいてセンサーやアクチュエーターとの無線通信を行うための国際規格である、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格もある。
【００５３】
図１のｓＥＭＳＡにおいて、モデル層と演算層に介在する「モデルインターフェース」は、物理的な電力機器に関する情報に基づいて各種の演算や制御を行うとともに、その電力機器に制御指令を発するためのインターフェースである。
後述の通り、本実施形態のモデルインターフェースは、演算層とモデル層の種類に関係なく記述方式が共通化されたデータ、例えば、「項目」とこれに対応する「値」を並べて記述したテキストデータが採用される。
【００５４】
図１のｓＥＭＳＡにおいて、演算層とサービス層に介在する「サービスプログラムインターフェース」は、要求されるサービスとそれを実現する制御の対応を定義するインターフェースである。
このインターフェースの具体例としては、例えば、下位の演算層に含まれる制御プログラムの実行によって達成される、上位のサービス層に含まれるサービスの成果をグラフや表によりユーザーに提示するＧＵＩ画面（図示せず）などが考えられる。
【００５５】
図１のｓＥＭＳＡにおいて、サービス層とビジネス層に介在する「ビジネス定義インターフェース」は、ビジネスを実現するために必要なサービスとの対応を定義するインターフェースである。
このインターフェースの具体例としては、例えば、上位のビジネス層に含まれるビジネスの種類と、これに対応する下位のサービス層に含まれるサービスの種類との対応関係を予め記載した、仕様書や対応テーブルなどが考えられる。
【００５６】
〔想定されるＥＭＳの構成例〕
図２は、ｓＥＭＳＡによりシステム開発が可能なＥＭＳの構成例を示す説明図である。
図２に示すように、本実施形態では、ＥＭＳ開発を行う事業者が、ＨＥＭＳ、ＢＥＭＳ、ＦＥＭＳ及びＣＥＭＳなどの異なる種類の開発を行うことを想定している。
図２の実線は、電力機器が繋がる「電力線」（電力網）を示し、図２の破線は、ＥＭＳサーバと電力機器との間の「通信路」を示す。この点は、他の図でも同様である。
【００５７】
電力線は、例えば直流配電線よりなり、系統を含む各電力機器は、図示しないコンバータ（ＡＣ／ＤＣ又はＤＣ／ＤＣコンバータなど）を介して電力線に接続されている。
また、通信路は、有線又は無線のいずれでもよいが、上述のネットワークインターフェースにおいて定義された物理的な接続方法及び通信プロトコルに従った通信方式が採用される。
【００５８】
〔ｓＥＭＳＡの技術的効果〕
ところで、図２に示す各種のＥＭＳでは、電力機器の種類や数が案件により異なるのが通常である。このため、異なる管理対象に対して同じＥＭＳを使用することはできない。
例えば、１）各種の案件で管理対象となり得る電力設備の種類だけでも、ほぼ無数にあるし、２）顧客によってＥＭＳに求めるサービス内容（エネルギーコストの削減、系統からの独立運用、ＣＯ２排出量削減など）が異なるので、顧客の目的に応じたアルゴリズムを開発する必要がある。
【００５９】
そして、従来では、上記の１）及び２）の双方を想定して、管理対象ごとにカスタマイズしてＥＭＳ開発を行うため、案件ごとに異なるソフトウェアの開発が必要となる。
これに対して、図１のｓＥＭＳＡに基づいてシステム開発を行えば、特に、上位側の演算層においてＥＭＳに使用可能な制御プログラムの機能が類型化され、下位側のモデル層においてＥＭＳに共通する設備モデルが類型化されているので、既に開発済みのソフトウェアを次回以後に使用することができ、２回目以降のシステム開発を効率化することができる。
【００６０】
例えば、先行して開発したＨＥＭＳの演算層とモデル層の開発要件が下記であった場合を想定する。
「演算層」＝電力見える化、発電予測、数理計画法、計装制御
「モデル層」＝循環型蓄電池、再生可能エネルギー、家庭負荷、離島モデル
【００６１】
次に、後続して開発するＢＥＭＳの演算層とモデル層の開発要件が下記であった場合を想定する。
「演算層」＝電力見える化、発電予測、数理計画法、計装制御
「モデル層」＝循環型蓄電池、燃料発電機、再生可能エネルギー、ビル需要モデル、系統連系モデル
【００６２】
上記の想定において、仮にｓＥＭＳＡに基づく開発を行わなければ、後続のＢＥＭＳのシステム開発が先行のＨＥＭＳのシステム開発と別個に行われるため、後続のＢＥＭＳに必要な制御プログラムや設備モデルをすべて新規に開発する必要がある。
これに対して、ｓＥＭＳＡに基づいて開発を行えば、先行のＨＥＭＳにて開発済みの演算層及びモデル層のソフトウェアを後続のＢＥＭＳで使用できる。このため、ＢＥＭＳの開発では、演算層のプログラムの新規開発が不要となり、モデル層では、燃料発電機モデル、ビル需要モデル、系統連系モデルを開発するだけで足りる。
【００６３】
このように、図１のｓＥＭＳＡに従ってＥＭＳ開発を継続すれば、既に開発済みのソフトウェアを次回以後に使用することができ、２回目以降のシステム開発を効率化することができる。
【００６４】
〔ｓＥＭＳＡと実施例１及び２の対応関係〕
本願発明者は、ｓＥＭＳＡに基づいて、「ＨＥＭＳ」に関する「実施例１」のシステム開発を行ったあと、「ＦＥＭＳ」に関する「実施例２」のシステム開発を行った。以下、これら実施例１及び２の内容を詳述し、図１のｓＥＭＳＡの有用性を更に説明する。
図３は、ｓＥＭＳＡと実施例１及び２とのビジネス層、サービス層及び設備層での対応関係を示す表である。
【００６５】
図３に示すように、ＨＥＭＳの実施例１では、ビジネス層の種別が「離島向け電力」であり、サービス層の種別が「ＢＣＰ対応」及び「需給バランス調整」である。
ＨＥＭＳの実施例１では、設備層における蓄電の種別が「ＲＦ電池」であり、発電の種類が「ＰＶ」（具体的には、ＳｉＰＶ（シリコン系ＰＶ）、ＣＰＶ（集光型ＰＶ）及びＣＩＧＳＰＶ（化合物系ＰＶ）の３種類）及び「風力発電機」であり、負荷の種類が「家庭」であり、系統の種類が「離島」（自立）である。
【００６６】
図３に示すように、ＦＥＭＳの実施例２では、ビジネス層の種別が「省エネコンサル」、「電力市場取引」及び「ＣＯ２排出権」であり、サービス層の種別が「電力コスト最小化」、「ＢＣＰ対応」、「需給バランス調整」及び「ＣＯ２排出削減」である。
ＦＥＭＳの実施例２では、設備層における蓄電の種別が「リチウムイオン電池」であり、発電の種類が「ＰＶ」（具体的には、ＳｉＰＶ（シリコン系ＰＶ））及び「ＧＥ」であり、負荷の種類が「工場」であり、系統の種類が「先進国」（系統連系）である。
【００６７】
〔ＨＥＭＳの実施例１の詳細〕
図４は、実施例１とｓＥＭＳＡとの全階層での対応関係を示す説明図であり、図５は、ＨＥＭＳに関する実施例１の設備構成図である。
図４は、図１のｓＥＭＳＡに対して、ＨＥＭＳの実施例１において考慮すべき各階層の種類にハッチングを施した図である。すなわち、実施例１では、図４にハッチングを施した各機能を考慮してＨＥＭＳの開発を行った。
【００６８】
図５に示すように、実施例１では、ＥＭＳサーバ１の管理対象として、「ＲＦ電池」、「ＳｉＰＶ」、「ＣＰＶ」、「ＣＩＧＳＰＶ」、「風力発電機」及び「家庭負荷」が電力線に接続されている。
ＥＭＳサーバ１は、ネットワークインターフェースで定義されるＬＡＮなどの所定の通信規格に従って、各電力機器と通信することができる。
【００６９】
図６は、実施例１のＥＭＳサーバ１のシステム構成図である。
図６に示すように、実施例１のＥＭＳサーバ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などよりなる演算装置１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）を含む記憶装置１８とを備えたコンピュータ装置よりなる。
なお、図６では図示していないが、ＥＭＳサーバ１には、マウスやキーボードなどを含む入力装置と、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ、或いはその他の通信手段によって各種の電気機器と通信可能な通信装置も含まれる。
【００７０】
ＥＭＳサーバ１の演算装置１０は、記憶装置１８に格納された各種の制御プログラムを読み出して実行することにより実現される機能部として、電力監視部１１、発電予測部１２、需給計画部１４及び計装制御部１５を備えている。
この演算装置１０の各機能部１１，１２，１４，１５は、ｓＥＭＳＡの「演算層」で類型化された機能と対応する。すなわち、電力監視部１１、発電予測部１２、需給計画部１４及び計装制御部１５は、ｓＥＭＳＡの演算層における「電力見える化」、「発電予測」、「数理計画法」及び「計装制御」の各機能にそれぞれ対応する。
【００７１】
電力監視部１１は、パソコンなどの端末装置３０に入力されたユーザーからのアクセスにより処理を開始し、現時点における他の機能部１２，１４，１５による演算結果と設備情報を記憶装置１８から読み出す。
また、電力監視部１１は、読み出した情報を自装置に接続された図示しない液晶ディスプレイなどの表示装置に表示したり、ユーザーの端末装置３０に出力したりする。
【００７２】
発電予測部１２は、天候の予測情報４０をインターネットなどの公衆通信網から取得するとともに、管理対象である発電機の設備情報（実施例１では、図７に示す再生可能エネルギー発電機の定格出力値）を記憶装置１８から取得する。
また、発電予測部１２は、取得した予測情報４０と設備情報とから、管理対象である発電機ごとの発電量とその合計値を演算し、その演算結果を記憶装置１８に記憶させる。
【００７３】
需給計画部１４は、管理対象であるすべての電力機器の設備情報と、予め定められた計画の目的とを記憶装置１８から取得する。需給計画部１４に設定される計画の目的には、電力コスト最小化やＢＣＰ対応などのｓＥＭＳＡ（図４）のサービス層に規定された目的が含まれる。
また、需給計画部１４は、取得した設備情報と計画の目的とから、電力網に繋がる発電機及び負荷を稼働させる期間やそのオン又はオフのタイミングなどを演算し、その演算結果を記憶装置１８に記憶させる。
【００７４】
計装制御部１５は、電力機器と系統を含む各設備から装置の情報（状態情報）を取得し、取得した装置の情報を記憶装置１８に記憶させる。
また、計装制御部１５は、現時点における制御指令を記憶装置１８から読み出し、読み出した制御指令を対応する装置に出力する。
【００７５】
図６に示すように、演算装置１０と記憶装置１８及び各設備との間でやり取りされる情報は、モデルインターフェースとして統一化された、「項目」とこれに対応する「値」の間にブランクを介在させたテキストデータよりなる。
すなわち、演算装置１０は、電力監視部１１や発電予測部１２などの機能部の種類に関係なく、上記のテキストデータのように記述形式が共通化されたデータを記憶装置１８及び各設備との間で送受信する。
【００７６】
実施例１における上記のテキストデータは、例えばＲＦ電池に関する情報伝送の場合には、「設備種別  ＲＦ電池」、「状態  放電」、及び「放電電力  ４ｋＷ」などのデータよりなる。
また、ＳｉＰＶに関する情報伝送の場合には、「設備種別  ＳｉＰＶ」、「状態  ＯＮ」などのデータよりなる。
【００７７】
図７は、ＨＥＭＳの実施例１において、モデル層の数理モデルを定義する静的パラメータの設定値と関係式の説明図である。
図７に示すように、実施例１では、循環型蓄電池（ＲＦ電池）の数理モデルを定義する静的パラメータとして、「蓄電池容量」、「放電可能電力」、「充電可能電力」、「放電効率」及び「充電効率」の５種類のパラメータが選定されており、これらのパラメータの設定値が記憶装置１８に記憶されている。
【００７８】
ここで、「蓄電池容量」とは、満充電状態から取り出し可能な蓄電池のエネルギー容量（Ｗｈ）のことをいう。
「放電可能電力」とは、蓄電池が放電可能な電力の限界値（Ｗ）のことをいう。
「充電可能電力」とは、蓄電池に充電可能な電力の限界値（Ｗ）のことをいう。
【００７９】
「放電効率」とは、蓄電池が放電する際の蓄電電力に対する出力電力の比率（％）のことをいう。
「充電効率」とは、蓄電池に充電する際の入力電力に対する蓄電電力の比率（％）のことをいう。
【００８０】
また、実施例１では、６つの家電負荷の数理モデルを定義する静的パラメータとして、それらの家電負荷の「定格消費電力」が選定されており、それらの定格消費電力の設定値が記憶装置１８に記憶されている。
なお、家庭負荷の静的パラメータが定格消費電力の理由は、個々の負荷装置の把握及び制御が比較的容易なため、定格消費電力を静的パラメータとして用いることで各種の制御を適切に行えるからである。
【００８１】
更に、実施例１では、４種類の再生可能エネルギー発電機の数理モデルを定義する静的パラメータとして、それらの発電機の「定格出力」が選定されており、それらの定格電力の設定値が記憶装置１８に記憶されている。
なお、再生可能エネルギー発電機の静的パラメータが定格出力のみで足りる理由は、再生可能エネルギー発電機の場合は、出力がその時々の気象によって決定するので、定格出力によって定まるその時刻における最大発電量のみを静的パラメータとしても、その他の静的パラメータも利用した場合と同等の各種の制御を行えるからである。
【００８２】
また、実施例１では、自立型の離島モデルを表す数理モデルとして、次の関係式が記憶装置１８に記憶されている。
発電電力量−消費電力量＋放電電力量−充電電力量≒０
従って、実施例１では、需給計画部１４は、管理対象の電力網において上記の関係式がすべての時間帯で成立するように、電力網に繋がる電力機器を制御する演算を行うことができる。なお、上記の関係式における「≒０」（ほぼ０）とは、左辺が厳密に０である場合でもよいし、所定の極小値ε以内の場合でもよいことを意味する。
【００８３】
図８は、電力監視部１１が実行する制御内容のフローチャートである。
図８に示すように、電力監視部１１は、端末装置３０からのユーザーアクセス（図６参照）を契機として処理をスタートさせ、まず、記憶装置１８に記憶されている設備情報が更新されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
この判定の結果、設備情報に更新があった場合には、更新後の設備情報を記憶装置１８から取得する（ステップＳ１２）。
【００８４】
また、電力監視部１１は、設備情報に更新がない場合あるいは更新後の設備情報を取得すると、更に、記憶装置１８に記憶されている演算結果が更新されたか否かを判定する（ステップＳ１３）。
この判定の結果、演算結果に更新があった場合には、更新後の演算結果を記憶装置１８から取得する（ステップＳ１４）。
【００８５】
電力監視部１１は、演算結果に更新がない場合あるいは更新後の演算結果を取得すると、現時点で保持している演算結果を表示装置に表示させるための出力データを生成する（ステップＳ１５）。
そして、電力監視部１１は、生成した出力データを自装置の表示装置や端末装置３０に出力し（ステップＳ１６）、現時点における電力需給が目に見える状態となるようにユーザーに提示する。
【００８６】
図９は、発電予測部１２が実行する制御内容のフローチャートである。
図９に示すように、発電予測部１２は、天候の予測情報４０（図６参照）をインターネットなどの公衆通信網から取得したあと（ステップＳ２１）、管理対象の電力網に繋がる発電機の静的パラメータの設定値、具体的には、図７に示す３種類の太陽光発電機の定格出力値と風力発電機の定格出力値を記憶装置１８から取得する（ステップＳ２２）。
【００８７】
その後、発電予測部１２は、取得した予測情報４０と定格出力値とから、発電機ごとの発電量とその合計値を演算し、その演算結果を記憶装置１８に記憶させる（ステップＳ２４）。
【００８８】
図１０は、需給計画部１４が実行する制御内容のフローチャートである。
図１０に示すように、需給計画部１４は、現時点の設備情報（例えば図７に示すような設備の静的なパラメータや現在の状態（充電残量や設備状態（運転、停止等）））を記憶装置１８から取得し（ステップＳ４１）、計画の目的を記憶装置１８から取得する（ステップＳ４２）。
実施例１では、サービス層で選定されたサービスの種類が「ＢＣＰ対応」と「需給バランス調整」であるから（図４参照）、上記の計画の目的は、これらのサービスに適合する制約式として記憶装置１８に記憶されている。
【００８９】
需給計画部１４は、取得した設備情報と計画の目的を用いて、例えば線形計画法に基づく最適化演算を行い（ステップＳ４３）、その演算結果を制御指令として記憶装置１８に記憶させる（ステップＳ４４）。
【００９０】
図１１は、計装制御部１５が実行する制御内容のフローチャートである。
図１１に示すように、計装制御部１５は、まず、記憶装置１８に制御指令が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ５１）。
この判定の結果、制御指令があった場合には、記憶装置１８から取得した制御指令を対応する電力機器に出力する（ステップＳ５２）。
【００９１】
また、計装制御部１５は、制御指令がない場合あるいは制御指令を出力したあとに、電力網における設備状態（例えば、電力機器の電流値／電圧値や系統からの供給電力など）に変化があったか否かを判定する。
この判定の結果、設備状態に変化があった場合には、電力機器における現時点のセンシング結果である設備情報を各電力機器から取得し（ステップＳ５４）、その設備情報を記憶装置１８に記憶させる（ステップＳ５５）。
【００９２】
〔ＦＥＭＳの実施例２の詳細〕
図１２は、実施例２とｓＥＭＳＡとの全階層での対応関係を示す説明図であり、図１３は、ＦＥＭＳに関する実施例２の設備構成図である。
図１２は、図１のｓＥＭＳＡに対して、ＦＥＭＳの実施例２において考慮すべき各階層の種類にハッチングを施した図である。すなわち、実施例２では、図１２にハッチングを施した各機能を考慮してＦＥＭＳの開発を行った。
【００９３】
図１３に示すように、実施例２では、ＥＭＳサーバ２の管理対象として、「リチウムイオン電池」、「ＰＶ」、「ＧＥ」、「工場負荷」及び「先進国系統」が接続されている。なお、先進国系統は、モデル層では「系統連系」に分類されており、買電が可能な系統連系であるものとする。
ＥＭＳサーバ２は、ネットワークインターフェースで定義されるＬＡＮなどの所定の通信規格に従って、各電力機器と通信することができる。
【００９４】
図１４は、実施例２のＥＭＳサーバ２のシステム構成図である。
図１４に示すように、実施例２のＥＭＳサーバ２は、ＣＰＵなどよりなる演算装置２０と、ＲＡＭなどのメモリ及びＨＤＤを含む記憶装置２８とを備えたコンピュータ装置よりなる。
なお、図１４では図示していないが、ＥＭＳサーバ２には、マウスやキーボードなどを含む入力装置と、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ、或いはその他の通信手段によって各種の電気機器と通信可能な通信装置も含まれる。
【００９５】
ＥＭＳサーバ２の演算装置２０は、記憶装置２８に格納された各種の制御プログラムを読み出して実行することにより実現される機能部として、電力監視部２１、発電予測部２２、需要予測部２３，需給計画部２４及び計装制御部２５を備えている。
この演算装置２０の各機能部２１〜２５は、ｓＥＭＳＡの「演算層」で類型化された機能と対応する。すなわち、電力監視部２１、発電予測部２２、需要予測部２３、需給計画部２４及び計装制御部２５は、ｓＥＭＳＡの演算層における「電力見える化」、「発電予測」、「需要予測」、「数理計画法」及び「計装制御」の各機能にそれぞれ対応する。
【００９６】
電力監視部２１は、パソコンなどの端末装置３０に入力されたユーザーからのアクセスにより処理を開始し、現時点における他の機能部２２〜２５による演算結果と設備情報を記憶装置２８から読み出す。
また、電力監視部２１は、読み出した情報を自装置に接続された図示しない液晶ディスプレイなどの表示装置に表示したり、ユーザーの端末装置３０に出力したりする。
【００９７】
発電予測部２２は、天候の予測情報４０をインターネットなどの公衆通信網から取得するとともに、管理対象である発電機の設備情報を記憶装置２８から取得する。
また、発電予測部２２は、取得した予測情報４０と設備情報とから、管理対象である再生可能エネルギー発電機ごとの発電量とその合計値を演算し、その演算結果を記憶装置２８に記憶させる。
【００９８】
需要予測部２３は、管理対象である負荷の設備情報を記憶装置２８から取得する。
また、需要予測部２３は、取得した設備情報から、管理対象である負荷が消費する予定の需要予測値を演算し、その演算結果を記憶装置２８に記憶させる。
【００９９】
需給計画部２４は、管理対象であるすべての電力機器の設備情報と、予め定められた計画の目的とを記憶装置２８から取得する。需給計画部２４に設定される計画の目的には、電力コストを最小化したり、ＢＣＰに対応したり、需給バランスを調整したり、ＣＯ２の排出削減などのｓＥＭＳＡ（図１２）のサービス層に規定された目的が含まれる。
また、需給計画部２４は、取得した設備情報と計画の目的とから、電力網に繋がる発電機及び蓄電池の出力値を演算し、その演算結果に基づいて制御指令を算出し、記憶装置２８に記憶させる。
【０１００】
計装制御部２５は、電力機器と系統を含む各設備から装置の情報（状態情報）を取得し、取得した装置の情報を記憶装置２８に記憶させる。
また、計装制御部２５は、現時点における制御指令を記憶装置２８から読み出し、読み出した制御指令を対応する装置に出力する。
【０１０１】
図１４に示すように、演算装置２０と記憶装置２８及び各設備との間でやり取りされる情報も、モデルインターフェースとして統一化された、「項目」とこれに対応する「値」の間にブランクを介在させたテキストデータよりなる。
すなわち、演算装置２０は、電力監視部２１や発電予測部２２などの機能部の種類に関係なく、上記のテキストデータのように記述形式が共通化されたデータを記憶装置２８及び各設備との間で送受信する。
【０１０２】
実施例２における上記のテキストデータは、例えば、リチウムイオン電池に関する情報伝送の場合には、「設備種別  リチウムイオン電池」、「状態  放電」、及び「放電電力  ２５０ｋＷ」などのデータよりなる。
また、ＧＥ（燃料発電機）に関する情報伝送の場合には、「設備種別  ＧＥ」、「状態  ＯＮ」、「出力  ６００ｋＷ」などのデータよりなる。
【０１０３】
図１５は、ＦＥＭＳの実施例２において、モデル層の数理モデルを定義する静的パラメータの設定値と関係式の説明図である。
図１５に示すように、実施例２では、非循環型蓄電池（リチウムイオン電池）の数理モデルを定義するパラメータとして、「蓄電池容量」、「放電可能電力」、「充電可能電力」、「放電効率」及び「充電効率」の５種類のパラメータが選定されており、これらのパラメータの設定値が記憶装置２８に記憶されている。
【０１０４】
また、実施例２では、工場負荷の数理モデルを定義する静的パラメータとして、工場の「需要電力」が選定されており、この需要電力の設定値が記憶装置２８に記憶されている。
このように、工場負荷の静的パラメータを需要電力としたのは、工場に含まれる負荷装置の数は膨大でかつ将来的に変動することが多いからである。すなわち、個々の負荷装置の消費電力をパラメータとして各種の制御を行うことは困難であり、負荷全体の需要電力を用いる方が簡便かつ効率的な制御を行うことができる。
【０１０５】
更に、実施例２では、燃料発電機であるＧＥの数理モデルを定義する静的パラメータとして、その発電機の「定格出力」、「燃料消費量」及び「出力下限値」が選定されており、これらの設定値が記憶装置２８に記憶されている。
燃料発電機の数理モデルを定義する静的パラメータを上記の３種類としたのは、燃料発電機の場合には、取り得る出力値に範囲があり、また、その範囲内で制御可能なので、定格出力のみを静的パラメータとする場合と比較して、演算層に類型化された各種の制御を適切に行えなくなるからである。
【０１０６】
また、実施例２では、電力系統の数理モデルを定義する静的パラメータとして、「契約電力」、「契約電気料金」及び「従量料金」が選定されており、これらの設定値が記憶装置２８に記憶されている。
従って、実施例２では、需給計画部２４は、契約電力と契約電気料金だけでなく、従量料金を加味した電力コストに基づいて、電力コストの最小化を目的とした計画を演算できるなど、電力系統に繋がる電力網に対する制御をより正確に行うことができる。
【０１０７】
図１６は、需要予測部２３が実行する制御内容のフローチャートである。
図１６に示すように、需要予測部２３は、電力網において発生したこれまでの過去の電力需要を記憶装置２８から取得し（ステップＳ３１）、取得した過去の電力需要に基づいて統計的な予測を行う（ステップＳ３２）。
【０１０８】
そして、需要予測部２３は、予測した演算結果を記憶装置２８に記憶させる（ステップＳ３３）。
【０１０９】
なお、ＥＭＳサーバ２（実施例２）の電力監視部２１、発電予測部２２、需給計画部２４及び計装制御部２５の制御内容のフローは、ＥＭＳサーバ１（実施例１）の電力監視部１１（図８）、発電予測部１２（図９）、需給計画部１４（図１０）及び計装制御部１５（図１１）の制御内容のフローと同様であるから、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
〔本実施形態の効果〕
図１７は、ｓＥＭＳＡに基づく実施例１及び２の開発内容の対比を示す表である。
図１７に示すように、ＨＥＭＳの実施例１とＦＥＭＳの実施例２とでは、管理対象が大きく異なるが、実施例１及び２のモデル層の「再生可能エネルギー」が共通している。
このため、後続の実施例２では、先行の実施例１で行った再生可能エネルギーに関するソフトウェアを使用することができ、システム開発を効率的に行うことができる。
【０１１１】
また、演算層においては、「電力見える化」（電力監視）、「発電予測」、「数理計画法」（需給計画）及び「計装制御」の４つの制御プログラムが共通しているので、後続の実施例２では、先行の実施例１で行ったそれらの４つの制御プログラムを使用でき、「需要予測」の制御プログラムのみを新規開発すれば足りる。このため、システム開発を効率的に行うことができる。
【０１１２】
なお、本実施形態では、２つの実施例１及び２の場合を例示したが、更に３回目以後の実施例についても、ｓＥＭＳＡに従ってシステム開発を行うことにすれば、過去の実施例１及び２において既に開発済みのソフトウェアを３回目以後のＥＭＳ開発の際に使用することができ、３回目以降のシステム開発を効率化することができる。
【０１１３】
一方、本実施形態では、蓄電池をモデル化するに当たり、循環型又は非循環型などの種類に関係なく、共通して使用しなければならない静的パラメータである蓄電池容量、放電可能電力、充電可能電力、放電効率及び充電効率という５つのパラメータに簡略化している（図７及び図１５参照）。
このため、実施例１及び２などの複数種類のＥＭＳにおいて、演算層に類型化された１又は複数の制御プログラムを正確に実行することができる。従って、複数種類のＥＭＳを開発する場合に、既に開発済みの他のＥＭＳの制御プログラムを使用することが可能となり、ＥＭＳを効率的に開発することができる。
【０１１４】
ここで、蓄電池のモデル化において、上記の５つのパラメータを選択した理由は次の通りである。
１）  蓄電池容量を考慮しなければ、充電残量が実際の蓄電池容量を超えるような制御指令が出てしまう可能性があるがあるからである。
２）  放電可能電力を考慮しなければ、蓄電池の放電可能電力を越えた放電を行う制御指令が出てしまう可能性があるからである。
【０１１５】
３）  充電可能電力を考慮しなければ、蓄電池の充電可能電力を越えた充電を行う制御指令が出てしまう可能性があるからである。
４）  充電効率と放電効率を考慮しなければ、実際の充電、放電及び充電残量の関係性を反映した制御ができない可能性があるからである。
【０１１６】
なお、上記の４）の理由について数式を用いて更に説明すると、次の通りである。
すなわち、現時点の充電残量の算出に必要な変数を下記のように定義すると、充放電効率を考慮しない場合の時刻ｔ＋１における充電残量は、次の式（１）のようになる。
Ｂsoc(t)：時刻ｔにおける充電残量
Ｂch(t)（ｔ）：時刻ｔにおける充電電力 
Ｂdis（ｔ）：時刻ｔにおける放電電力 
Ｌch：充電効率
Ｌdis：放電効率
【０１１７】
Ｂsoc(t+1)＝Ｂsoc(t)＋Ｂch(t)−Ｂdis(t)  ……  （１）
一方、充放電効率を考慮する場合の時刻ｔ＋１における充電残量は、次の式（２）のようになる。
Ｂsoc(t+1)＝Ｂsoc(t)＋Ｌch×Ｂch(t)−Ｌdis×Ｂdis(t)  ……  （２）
式（１）と式（２）を対比すれば明らかな通り、充放電効率を考慮する式（２）の方が蓄電池の状態をより現実的に反映しているので、それらを考慮する方が各種の制御の精度を向上させることができる。
【０１１８】
〔その他の変形例〕
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上述の実施形態では、蓄電池の数理モデルを定義する静的パラメータが、「蓄電池容量」、「放電可能電力」、「充電可能電力」、「放電効率」及び「充電効率」の５種類であるが（図７及び図１５参照）、更に「自然放電率」を加えた６種類のパラメータであってもよい。
【０１１９】
ここで、「自然放電率」とは、所定時間（例えば１日）経過後に自然放電により蓄電容量が減少する割合（％）のことをいう。
蓄電池の数理モデルを定義する静的パラメータとして、更に自然放電率を含めると、ほぼ実際値に近い正確な充電残量によって演算層に含まれる各種の制御プログラムの制御を行うことができ、蓄電池の静的パラメータが上記５つである場合に比べて、より正確な制御を行うことができる。
【０１２０】
また、上述の実施形態では、図１のｓＥＭＳＡが５つの階層で構成されているが、少なくとも設備層から演算層までの３つの階層があれば足り、ビジネス層とサービス層を省略してもよい。
更に、上述の実施形態では、ｓＥＭＳＡに従ってＨＥＭＳ（実施例１）とＦＥＭＳ（実施例２）をシステム開発する場合を例示したが、ｓＥＭＳＡに従ってＢＥＭＳ及びＣＥＭＳなどの他のＥＭＳをシステム開発することにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１  ＥＭＳサーバ
２  ＥＭＳサーバ
１０  演算装置
１１  電力監視部
１２  発電予測部
１４  需給計画部
１５  計装制御部
１８  記憶装置
２０  演算装置
２１  電力監視部
２２  発電予測部
２３  需要予測部
２４  需給計画部
２５  計装制御部
２８  記憶装置
３０  端末装置
４０  予測情報
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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