(57)【要約】  自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置２１−２５がノード１６に入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出する抽出部と、前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測する予測部と、を具備する電力予測装置。
2015136642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出する抽出部と、
前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測する予測部と、
を具備することを特徴とする電力予測装置。
【請求項２】
前記電力装置は負荷を含み、
前記電力予測装置は、前記予測部が予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する判定部を具備することを特徴とする請求項１記載の電力予測装置。
【請求項３】
前記電力装置は蓄電装置を含み、
前記予測部は、予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記蓄電装置の蓄積電力量を予測し、
前記判定部は、前記現在の時刻以降の蓄積電力量に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定することを特徴とする請求項２記載の電力予測装置。
【請求項４】
前記入出力電力に関する値は、前記一定周期より短い期間毎の前記入出力電力の要約統計量であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項５】
前記入出力電力に関する値は、前記期間毎の前記入出力電力の要約統計量、および前記期間毎の前記入出力電力の変動量の要約統計量であることを特徴とする請求項４記載の電力予測装置。
【請求項６】
前記抽出部は、複数の前記類似する区間を抽出し、
前記予測部は、前記複数の類似する区間に対応する複数の前記電力情報と、直前の前記電力情報と、の類似度に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項７】
前記電力装置は、前記電力情報を記憶する記憶装置を備え、
前記電力装置が前記ノードに接続されたときに、前記抽出部は、接続された前記電力装置の前記記憶装置から前記電力情報を読み出すことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項８】
前記ノードは外部の電源系統に接続されていないことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項９】
前記自然エネルギー発電装置は太陽光を用いた発電装置であり、前記一定周期は２４時間であることを特徴とする請求項１記載の電力予測装置。
【請求項１０】
プロセッサまたはコンピュータに、
自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出するステップと、
前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測するステップと、
を実行させることを特徴とする電力予測プログラム。
【請求項１１】
プロセッサまたはコンピュータが実行する電力予測方法であって、
自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出するステップと、
前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測するステップと、
を含むことを特徴とする電力予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力予測装置、電力予測プログラムおよび電力予測方法に関し、自然エネルギー発電装置の出力電力を予測する電力予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池や風力発電等の自然エネルギー発電は、再生可能エネルギーの一つとして注目されている。しかしながら、自然エネルギー発電の発電電力は、自然に大きく影響されるため、その予測が重要である。特許文献１、２には、気候、気温、風速や風向き等の気象予測に基づき、自然エネルギー発電の発電電力を予測する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２０４１９号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、気象予測等の外部から入力される情報に基づき発電電力を予測する。この方法では、外部情報に依存しているため、外部情報が得られない場所や時間においては、発電電力を予測できない。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、外部からの情報に依存せず電力予測を行なうことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出する抽出部と、前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測する予測部と、を具備することを特徴とする電力予測装置である。【０００７】
上記構成において、前記電力装置は負荷を含み、前記電力予測装置は、前記予測部が予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する判定部を具備する構成とすることができる。【０００８】
上記構成において前記電力装置は蓄電装置を含み、前記予測部は、予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記蓄電装置の蓄積電力量を予測し、前記判定部は、前記現在の時刻以降の蓄積電力量に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する構成とすることができる。【０００９】
上記構成において、前記入出力電力に関する値は、前記一定周期より短い期間毎の前記入出力電力の要約統計量である構成とすることができる。【００１０】
上記構成において、前記入出力電力に関する値は、前記期間毎の前記入出力電力の要約統計量、および前記期間毎の前記入出力電力の変動量の要約統計量である構成とすることができる。【００１１】
上記構成において、前記抽出部は、複数の前記類似する区間を抽出し、前記予測部は、前記複数の類似する区間に対応する複数の前記電力情報と、直前の前記電力情報と、の類似度に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測する構成とすることができる。【００１２】
上記構成において、前記電力装置は、前記電力情報を記憶する記憶装置を備え、前記電力装置が前記ノードに接続されたときに、前記抽出部は、接続された前記電力装置の前記記憶装置から前記電力情報を読み出す構成とすることができる。【００１３】
上記構成において、前記ノードは外部の電源系統に接続されていない構成とすることができる。【００１４】
上記構成において、前記自然エネルギー発電装置は太陽光を用いた発電装置であり、前記一定周期は２４時間である構成とすることができる。【００１５】
本発明は、プロセッサまたはコンピュータに、自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間から、直前の電力情報に類似する区間を抽出するステップと、前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報から前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測するステップと、を実行させることを特徴とする電力予測プログラムである。【００１６】
本発明は、プロセッサまたはコンピュータが実行する電力予測方法であって、自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間から、直前の電力情報に類似する区間を抽出するステップと、前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報から前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測するステップと、を含むことを特徴とする電力予測方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外部からの情報に依存せず電力予測を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１に係る電力予測装置が用いられるシステムを示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１における制御部のブロック図、図２（ｂ）は、電力予測装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、実施例１における電力予測装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１における電力予測を説明するための時間に対する電力を示す図である。
【図５】図５は、実施例２に係る電力予測装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施例２における各電力装置の１つの区間内の電力情報を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、時間ｔに対する算出された蓄積電力量の平均Ｃ（ｔ）の例を示す図、図７（ｂ）は、時間に対する算出された蓄積電力量の標準偏差σＣ（ｔ）の例を示す図、図７（ｃ）は、Ｃ（ｔ）±σＣ（ｔ）の例を示す図である。
【図８】図８は、実施例２における判定部の動作の例を示すフローチャートである。
【図９】図９（ａ）は、ＰＭＳの表示装置の画面の例を示す図、図９（ｂ）は、負荷のコンセントの例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、太陽電池のそれぞれ発電電圧、電流および電力を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、風力発電装置のそれぞれ発電電圧、電流および電力を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、それぞれ太陽電池および風力発電の出力電力をフーリエ変換し、周期に対し示した図である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、ある一日における時間に対するそれぞれ太陽電池の電力および電力変動量を示す図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）の各記号を説明する図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、ある一日における時間に対するそれぞれ電力および電力変動量の平均値、標準偏差、スキューネスおよびクルトシスを示す図である。
【図１５】図１５は、算出した類似性因子ＳＦの分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、実施例１に係る電力予測装置が用いられるシステムを示すブロック図である。図１に示すように、電力システム１００は、複数のＰＭＳ（パワーマネージメントシステム）１０および２５がネットワーク状に接続されている。各ＰＭＳ１０および２５のノード１６は、一定の電圧に設定されている。ノード１６の電圧は例えば直流電圧であり４８Ｖである。各ＰＭＳ１０および２５のノード１６は、ほぼ同じ電圧に設定されている。ノード１６は、交流電圧に設定されていてもよい。ノード１６が交流電圧の場合、各ＰＭＳ１０および２５のノード１６の電圧、周波数、位相等をほぼ同じとする。【００２１】
ＰＭＳ１０には、電力装置２１から２５が接続されている。電力装置２１から２５は、それぞれ太陽電池、風力発電装置、負荷、蓄電装置および他のＰＭＳである。負荷は、例えば家電機器、情報機器等の電力を消費する機器である。蓄電装置は、例えば二次電池または電気二重層キャパシタ等の電力を蓄積する機器である。電力装置２１から２４は、記憶装置２６を備えていてもよい。記憶装置２６は、例えばハードディスクまたは半導体メモリである。電力装置２１から２５との間には、電圧を変換するコンバータおよび／または直流−交流コンバータ等が設けられている。ＰＭＳ１０は、計測部１１から１５、および制御部１８を備えている、計測部１１から１５は、電力装置２１から２５がノード１６に出力または入力される電力を計測する。制御部１８は、各計測部１１から１５、電力装置２１から２４を制御する。ノード１６は、他のＰＭＳを介し、または直接外部の電源系統に接続されていてもよい。また、ノード１６は、外部の電源系統に接続されておらず、自立していてもよい。【００２２】
図２（ａ）は、実施例１における制御部のブロック図、図２（ｂ）は、電力予測装置の機能ブロック図である。図２（ａ）に示すように、制御部１８は、プロセッサ３２、記憶装置３４、入力装置３６、出力装置３８およびバス３５を備えている。プロセッサ３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶装置３４は、例えばハードディスクまたは半導体メモリである。入力装置３６は、例えば計測部１１から１５等から情報が入力する入力回路である。出力装置３８は、例えば表示装置または情報を出力する出力回路等である。バス３５は、プロセッサ３２、記憶装置３４、入力装置３６および出力装置３８間のデータを伝送する。制御部１８は、例えば、コンピュータ、マイクロプロセッサ、または専用回路である。制御部１８またはプロセッサ３２は、電力予測プログラムおよび電力予測方法を実行する。電力予測プログラムを格納する記憶媒体として可搬型記憶媒体を用いることができる。可搬型記憶媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）ディスク、ＤＶＤ（Digital Video Disc）ディスク、ブルーレイディスクまたはＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等を用いることができる。記憶媒体として、フラッシュメモリまたはＨＤＤ等を用いてもよい。【００２３】
図２（ｂ）に示すように、電力予測装置３０は、抽出部４２、予測部４４および判定部４６を備えている。制御部１８またはプロセッサ３２がソフトウェアと協働して、抽出部４２、予測部４４および判定部４６として機能する。【００２４】
図３は、実施例１における電力予測装置の動作を示すフローチャートである。図２（ｂ）および図３に示すように、抽出部４２は、過去の電力情報および直前の電力情報を取得する（ステップＳ１０）。電力情報は、計測部１１から１５が計測する入出力電力に関する値の時系列に表した情報である。電力情報は、入出力電力を時系列に表した情報でもよいし、入出力電力を加工した情報でもよい。電力装置２１および２２（太陽電池および風力発電装置）では、入出力電力は、電力装置２１および２２からノード１６に出力される電力である。電力装置２３（負荷）では、入出力電力は、電力装置２３にノード１６から入力される電力である。電力装置２４（蓄電装置）および２５（他のＰＭＳ）では、入出力電力は、電力装置２４および２５にノード１６から出力または入力される電力である。電力装置２４の蓄積電力量は、入出力電力を時間に対し積分することにより算出することができる。また、電力装置２４の蓄積電力量は、蓄電装置のＳＯＣ（State of Charge）から算出することもできる。入出力電力は、電力装置２１から２５とノード１６との間の入出力電力または入出力電流を測定することにより得られる。また、入出力電力は、電力装置２１から２５内での電力、電圧もしくは電流等を測定することにより求めてもよい。過去の電力情報および直前の電力情報は、例えば記憶装置３４、または電力装置２１から２４が備える記憶装置２６に記憶されている。抽出部４２は、過去の電力情報を一定周期で区切った複数の区間から直前の電力情報に類似する区間を抽出する（ステップＳ１２）。ここで、一定周期は、１時間、２４時間、４日または７日等の任意の予め設定された周期である。【００２５】
予測部４４は、抽出部４２が抽出した区間の電力情報から現在の時刻以降の入出力電力を予測する（ステップＳ１４）。判定部４６は、予測部４４の予測に基づき現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する（ステップＳ１６）。例えば、判定部４６は、今後の電力供給が電力需要を下回る場合、警告するように判定する。判定部４６は、判定結果を出力する（ステップＳ１８）。判定部４６は、例えば判定結果を出力装置３８に出力する。例えば、ユーザは、出力装置３８の表示により負荷の電力消費を抑制することができる。また、制御部１８は、判定結果に基づき、負荷を制御してもよい。【００２６】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１における電力予測を説明するための時間に対する電力を示す図である。図４（ａ）を参照し、電力は、電力装置２１から２５のいずれかに入出力する電力を示す。時刻ｔ０は現在の時刻である。区間Ｔ０からＴ３は一定周期であり、例えば２４時間である。時刻ｔ０を起点に時間を遡り一定区間で区切り、それぞれ区間Ｔ０からＴ３とする。時刻ｔ０が午前１１時とすると、区間Ｔ０の開始時刻ｔ１は１日前の午前１１時である。同様に、区間Ｔ１から３の開始時刻ｔ２からｔ４は、それぞれ２から４日前の午前１１時である。【００２７】
抽出部４２は、区間Ｔ１からＴ３から区間Ｔ０に類似する区間を抽出する。類似性を判断する区間は、区間Ｔ０からＴ３の一部でもよい。例えば、午前６時から午前１１時の期間において区間Ｔ０と区間Ｔ１からＴ３との類似性を判断してもよい。区間Ｔ０からＴ３は、予め定めた開始時刻から開始される区間でもよい。例えば、午前０時から翌日の午前０時を予め定めた１区間とし、区間内の午前６時から午前１１の類似性から区間を抽出することもできる。【００２８】
図４（ｂ）を参照し、実線は過去の電力、破線は予測した電力である。例えば、区間Ｔ３が類似する区間の場合、予測部４４は、時刻ｔ０以降の電力を図４（ａ）の時刻ｔ３以降の電力から予測する。例えば予測電力を時刻ｔ３以降の電力とする。図４（ａ）および図４（ｂ）では、１つの区間Ｔ３を抽出しているが、類似する区間を複数抽出し、複数の区間から電力を予測してもよい。【００２９】
実施例１によれば、図１のように、ノード１６には、少なくとも自然エネルギー発電装置（太陽電池またはを風力発電装置）を含む電力装置２１から２４が接続されている。自然エネルギー発電装置としては、太陽電池および風力発電装置以外にも、太陽光発電装置、太陽熱発電装置、潮汐発電装置、波力発電装置、海流発電装置または温度差発電装置を用いることができる。このように、自然エネルギー発電装置は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するものであればよい。自然エネルギー発電装置の出力電力は一定周期で変動する。例えば、太陽光を用いた発電装置の出力電力は、２４時間周期となる。その他の発電でも、２４時間、２４時間より短い、または２４時間より長い周期で変動する。【００３０】
そこで、図４（ａ）のように、抽出部４２は、過去の電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間Ｔ３を抽出する。図４（ｂ）のように、予測部４４は、類似する区間Ｔ３における現在の時刻ｔ０に対応する時刻ｔ３以降の電力情報に基づき、現在の時刻ｔ０以降の入出力電力を予測する。これにより、外部情報によらず、入出力情報を予測できる。自然エネルギー発電装置は複数設けられていてもよい。例えば、太陽電池と風力発電装置とでは、区間を区切る一定周期を異ならせてもよい。【００３１】
さらに、ノード１６には、負荷が接続されている。負荷が消費する電力は、人間の活動および／または自然環境に影響される。よって、負荷の入力電力は、２４時間およびまたは７日等の一定周期で変動する。例えば、３日夜勤、１日休暇、３日昼勤、２日休暇のサイクルの勤労者の生活パターンは９日周期である。この場合、９日を一定周期とする。このように、判定部４６は、予測部４４が予測した自然エネルギー発電装置および負荷の現在の時刻以降の入出力電力に基づき、現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する。これにより、外部情報に依存せず、電力需給バランスを判定できる。【００３２】
さらに、ノード１６は、蓄電装置に接続されている。予測部４４は、予測した自然エネルギー発電装置および負荷の現在の時刻以降の入出力電力に基づき、蓄電装置の蓄積電力量を予測する。判定部４６は、現在の時刻以降の蓄積電力量に基づき、現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する。このように、蓄電装置の蓄積電力量から今後の電力需給バランスを判定することができる。蓄電装置の蓄積電力量は、例えば、自然エネルギー発電装置の予測出力電力と負荷の予測入力電力の差の積分により算出することができる。また、ノード１６と蓄電装置との間の予測入出力電力の積分から蓄積電力量を算出してもよい。【００３３】
さらに、ノード１６は外部の電源系統に接続されていないことがある。例えば、ＰＭＳ１０は、自立したシステムであり、外部から電力が供給されない。このように、オフグリッドのＰＭＳ１０の場合、自然エネルギー発電装置で負荷が消費する電力をまかなうことになり、電力の需給バランスの予測が十分でないと、必要なときに電力を使用できないということが起こりうる。そこで、電力予測装置を用いることが好ましい。なお、ノード１６が外部電力源に接続されていても実施例１を適用することもできる。
【実施例２】
【００３４】
実施例２は、実施例１の具体例である。実施例２のシステムのブロック図および電力予測装置の機能ブロック図は、実施例１と同じであり説明を省略する。図５は、実施例２に係る電力予測装置の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、各電力装置２１から２４が記憶装置２６を備えている場合、過去の電力情報は記憶装置２６に記憶させてもよい。この場合、電力装置２１から２４がノード１６に接続されたときに、制御部１８は、記憶装置２６から電力情報を取得する（ステップＳ５０）。電力情報を制御部１８の記憶装置３４が記憶する場合、このステップはなくてもよい。【００３５】
制御部１８は、計測部１１から１５に各電力装置２５とノード１６との間の入出力電力を計測させる（ステップＳ３２）。計測のサンプリング時間は例えば１０秒である。制御部１８は、一定期間経過したか判定する（ステップＳ３４）。一定期間は、区間より短い期間であり、例えば１時間である。ステップＳ３４においてＮｏの場合、ステップＳ３２に戻る。ステップＳ３４において、Ｙｅｓの場合、一定期間内の入出力電力の要約統計量を算出する（ステップＳ３６）。入出力電力の変動量の要約統計量を算出してもよい。要約統計量は、平均値および／または標準偏差である。要約統計量としては、例えば平均値、分散、標準偏差、中央値、四分位点、最大値、最小値、尖度（クルトシス）、および歪度（スキューネス）の少なくとも１つを用いることができる。中央値および四分位点は平均値および標準偏差より簡単に算出できるため、要約統計量として、中央値および／または四分位点を用いてもよい。制御部１８は、期間の要約統計量を電力情報の一部として記憶装置３４または２６に記憶させる。【００３６】
図６は、実施例２における各電力装置の１つの区間内の電力情報を示す図である。図６に示すように、１つの区間内の電力情報には、期間１から期間２４までの情報が含まれる。１つの区間は例えば２４時間であり、各期間１から２４はそれぞれ１時間である。１区間の電力情報は、入出力電力の平均値Ａ（１，１）からＡ（１，２４）、入出力電力の標準偏差Ａ（２，１）からＡ（２，２４）、電力変動量の平均値Ｂ（１，１）からＢ（１，２４）、電力変動量の標準偏差Ｂ（２，１）からＢ（２，２４）の２４行×４列行列である。行は期間１から２４に対応し、時系列に配列されている。平均値および標準偏差は、期間内の平均値および標準偏差である。電力変動量は単位時間当たりの電力の変動率である。記憶装置３４または２６には、過去の複数区間の電力情報が記憶されている。【００３７】
図５に戻り、抽出部４２は、複数の区間の電力情報と直前の区間の電力情報との類似度を算出する。抽出部４２は、複数の区間の類似度から類似度の大きい区間を抽出する（ステップＳ４０）。例えば、抽出部４２は、類似度の大きい区間をｎ個抽出する。【００３８】
類似度の算出方法の例を説明する。ある区間１の電力情報を図６のようにＡ１（ｉ，ｔ）、Ｂ１（ｉ，ｔ）、別の区間２の電力情報をＡ２（ｉ，ｔ）、Ｂ２（ｉ，ｔ）とする。このとき、区間１と区間２との自乗誤差ｄｉｆｆを式１とする。
ｄｉｆｆ＝Σｉｔ（Ａ1（ｉ，ｔ）−Ａ２（ｉ，ｔ））２＋Ｗ×Σｉｔ（Ｂ１（ｉ，ｔ）−Ｂ２（ｉ，ｔ））２      式１
式１は式２でも表される。
ｄｉｆｆ＝ｓｕｍ（ｓｕｍ（（Ａ１−Ａ２）＊（Ａ１−Ａ２））＋Ｗ＊ｓｕｍ（ｓｕｍ（（Ｂ１−Ｂ２）＊（Ｂ１−Ｂ２））      式２
ここで、Ｗは、電力変動率の重み係数で、適宜設定できる。電力に比べ、電力変動率は、類似性に影響しにくいと考えられる。そこで、Ｗを１以下とする。例えばＷを０．２とする。【００３９】
類似性因子ＳＦを式３で表す。
ＳＦ＝−ｌｏｇ（ｄｉｆｆ）      式３
このように、２つの区間の類似度として類似性因子を算出できる。【００４０】
次に、予測部４４は、抽出された区間の入出力電力から現在の時刻からの入出力電力を予測する（ステップＳ４２）。例えば、ｎ個のＡｋ（１，ｔ）から入出力電力Ｐ（ｔ）を予測する。ｔは期間１から２４（つまり時間）に対応する。ｔ＝１は現在の時刻直後の期間に対応する。例えば現在の時刻が午前１１の場合、期間１は午前１１から午前１２の期間である。【００４１】
入出力電力Ｐ（ｔ）の予測の例を説明する。予測入出力電力Ｐ（ｔ）を、Ａｋ（１，ｔ）の線形結合とし、式４とする。
Ｐ（ｔ）＝Σｋ（ａｋ×Ａｋ（１、ｔ））      式４
ここで、ｋは１からｎの整数である。係数ａｋはΣkａk＝１のように全ての係数ａｋの和は１である。係数ａkが全て１／ｎのとき、Ｐ（ｔ）は、Ａｋ（１，ｔ）の単純平均となる。係数ａkが異なるとき加重平均となる。【００４２】
例えば、類似性因子ＳＦが正規分布である場合、係数ａkは以下のように算出できる。類似度がｋ番目に高い区間の類似性因子ＳＦkとする。類似性因子ＳＦkの全体の中の相対的位置は評価できる。この場合、高いほうからｋ番目である。類似性因子ＳＦｋの相対的位置が高い（類似度が高い）場合係数ａｋを高くすることが好ましい。そこで、例えば係数ａｋを式５とする。
ａｋ＝ｃｄｆ（ＳＦｋ）／Σｋｃｄｆ（ＳＦｋ）      式５
ここで、ｃｄｆはＳＦの累積分布関数である。
このようにして、各電力装置の予測入出力電力Ｐ（ｔ）が算出される。【００４３】
予測部４４は、蓄電装置の蓄積電力量とその標準偏差を算出する（ステップＳ４４）。負荷の予測入力電力をＰＤ（ｔ）、太陽電池の予測出力電力をＰＰＶ（ｔ）、風力発電装置の予測出力電力をＰＷＰ（ｔ）、蓄電装置の予測入出力電力をＰＢ（ｔ）および蓄電装置の蓄電電力量ＣＢ（ｔ）とすると、これらの関係は式６で表される。
ＰＤ（ｔ）＝ＰＰＶ（ｔ）＋ＰＷＰ（ｔ）＋ＰＢ（ｔ）
＝ＰＰＶ（ｔ）＋ＰＷＰ（ｔ）＋ｄＣＢ（ｔ）／ｄｔ      式６
よって、ＰＰＶ（ｔ）、ＰＷＰ（ｔ）およびＰＤ（ｔ）から、ＣＢ（ｔ）を予測できる。なお、積分定数として、現在の蓄電装置の蓄積電力量を用いる。【００４４】
算出されるＣＢ（ｔ）は蓄積電力量の平均値に相当する。ここで、予測入出力電力Ｐ（ｔ）は複数のＡｌ（１，ｔ）の加重平均に相当する。同様に、加重した標準偏差σＰ（ｔ）を求めることができる。なお、Ｐ（ｔ）およびσＰ（ｔ）は単純平均および単純な標準偏差でもよい。σＰ（ｔ）から蓄積電力量の標準偏差σＣ（ｔ）を算出することができる。【００４５】
図７（ａ）は、時間ｔに対する算出された蓄積電力量の平均Ｃ（ｔ）の例を示す図、図７（ｂ）は、時間に対する算出された蓄積電力量の標準偏差σＣ（ｔ）の例を示す図、図７（ｃ）は、Ｃ（ｔ）±σＣ（ｔ）の例を示す図である。図７（ａ）に示すように、この例では、時間に対し、Ｃ（ｔ）が変化する。図７（ｂ）に示すように、この例では、時間に対し、σＣ（ｔ）も変化する。図７（ｃ）に示すように、時間に対するＣ（ｔ）±σＣ（ｔ）の範囲を示す。【００４６】
図５に戻り、判定部４６は、蓄積電力量の平均Ｃ（ｔ）と標準偏差σＣ（ｔ）を用い、今後の需給バランスが安定か否かを判定する（ステップＳ４６）。Ｙｅｓの場合、判定部４６は、安定と判定する（ステップＳ５０）。Ｎｏの場合、判定部４６は不安定と判断する（ステップＳ４８）。制御部１８は、終了か否かを判定する（ステップＳ５２）。例えば、電力装置をノード１６に接続または離脱する場合、制御部１８はＹｅｓと判定し、電力装置をノード１６に接続または離脱した後、ステップＳ３０から開始する。ステップＳ４６において、Ｙｅｓの場合終了する。Ｎｏの場合、ステップＳ３２に戻る。【００４７】
図８は、実施例２における判定部の動作の例を示すフローチャートである。図８に示すように、判定部４６は、Ｃ（ｔ）およびσＣ（ｔ）に基づき判定する（ステップＳ６０）。判定部４６は、Ｃ（ｔ）−σＣ（ｔ）＞０の場合、需給バランスは安定と判定する（ステップＳ６２）。この場合、図７（ｃ）において、直線Ｃ１が０の場合に相当する。判定部４６は、Ｃ（ｔ）＞０かつＣ（ｔ）−σＣ（ｔ）≦０の場合、電力需給バランスは注意と判定する（ステップＳ６４）。この場合、図７（ｃ）において、直線Ｃ２が０の場合に相当する。判定部４６は、Ｃ（ｔ）≦０の場合、需給バランスは不安定と判定する（ステップＳ６６）。この場合、図７（ｃ）において、直線Ｃ３が０の場合に相当する。その後終了する。なお、判定部４６の判定基準は任意に設定できる。例えば判定部４６は、Ｃ（ｔ）＋Ｓ×σＣ（ｔ）を判定基準に電力需給バランス安定性を判定できる。ここで、Ｓは任意に設定した実数である。【００４８】
図９（ａ）は、ＰＭＳの表示装置の画面の例を示す図、図９（ｂ）は、負荷のコンセントの例を示す図である。図９（ａ）に示すように、表示装置６０に複数の表示領域６２が設けられている。判定部４６が安定と判断した場合、表示装置６０は、表示領域６２に青色を点灯する。判定部４６が注意と判定した場合、表示装置６０は、表示領域６２に黄色を点灯する。判定部４６が不安定と判定した場合、表示装置６０は、表示領域６２に赤色を点灯する。判定部４６の判定は、複数の期間において行い、複数の表示領域６２にそれぞれの期間の安定性を表示してもよい。例えば、表示領域６２は、今後１時間の間、２４時間の間、４日の間、７日の間の電力需給バランスに対応した色を表示してもよい。このように色で不安定性を表示することにより、電力需給バランスを視覚的に認識することができる。表示装置６０は、電力需給バランスが不安定になると予測される時刻を表示してもよい。【００４９】
図９（ｂ）に示すように、負荷が接続されるコンセント６４の近くに表示領域６２を配置することもできる。さらに、複数の負荷がノード１６に接続される場合、コンセント毎に表示領域６２を配置することもできる。【００５０】
太陽電池および風力発電装置の出力電力について、測定を行なった。太陽電池および風力発電装置は、宮城県仙台市に設置した。測定は、２０１３年１１月６日から２０１４年２月８日まで行なった。図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、太陽電池のそれぞれ発電電圧、電流および電力を示す図である。例えば横軸の１１／１は１１月１日を示している。図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、風力発電装置のそれぞれ発電電圧、電流および電力を示す図である。図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すように、太陽電池の発電電圧、電流および電力は周期性がある。図１１（ａ）および図１１（ｃ）に示すように、風力発電装置の太陽電池の発電電圧、電流および電力は周期性があまりない。【００５１】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、それぞれ太陽電池および風力発電の出力電力をフーリエ変換し、周期に対し示した図である。図１２（ａ）に示すように、太陽電池では、周期が２４時間のときにピークが現れる。その他の周期においてもピークが現れる時間がある。風力発電装置では、ピークは観察されない。【００５２】
このように、太陽電池には周期性がある。風力発電装置には周期性は認められなかったが、例えば沿岸地域では２４時間周期があると考えられる。また、気候周期により出力電力の周期が現れる場合もあると考えられる。【００５３】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、ある一日における時間に対するそれぞれ太陽電池の電力および電力変動量を示す図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）の各記号を説明する図である。図１３（ｃ）に示すように、長方形の左右の中心線７０が１時間の期間内の中央値、長方形の上下線７２が四分位点、小さい＋７４が最大値、小さい−７６が最小値、大きい＋７８は外れ値である。【００５４】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、ある一日における時間に対するそれぞれ電力および電力変動量の平均値、標準偏差、スキューネスおよびクルトシスを示す図である。【００５５】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）と、図１４（ａ）および図１４（ｂ）を比較すると、平均値と標準偏差を用い、各期間の電力および電力変動量をほぼ代表できることがわかる。【００５６】
太陽電池について、午前０時から翌日の午前０時までの２４時間を区間として、図６のような区間毎の電力情報を作成した。各区間の間の類似性因子ＳＦを算出した。重み係数Ｗを０．２とした。算出方法は前述のとおりである。図１５は、算出した類似性因子ＳＦの分布を示す図である。図１５に示すように、類似性因子ＳＦは正規分布に近いことがわかる。【００５７】
このように、少なくとも太陽電池については、実施例２における出力電力の予測が適用できることがわかる。風力発電装置においても設置される場所特有な周期性があると考えられる。負荷の入力電力においても設置される場所および使用するユーザ特有の周期性があると考えられる。【００５８】
実施例２によれば、図６のように、入出力電力に関する値を、一定期間毎の入出力電力の要約統計量とする。このように、要約統計量で期間の入出力電力を代表させることにより、記憶装置３４または２６の記憶容量の削減、プロセッサ３２の処理負担の軽減ができる。要約統計量は平均値と標準偏差とすることができる。これにより、図１４（ａ）および図１４（ｂ）のように、より期間内の入出力電力を代表できる。電力装置の種類および／または設置場所により、その他の要約統計量の１つまたは複数で期間内の入出力電力を代表させることもできる。【００５９】
また、図６のように、入出力電力に関する値を、一定期間毎の入出力電力の要約統計量、および一定期間毎の入出力電力の変動量の要約統計量とする。このように、図５のステップＳ４０において、類似度を変動量も含め算出することで、より類似性の高い区間を抽出できる。【００６０】
式１から式３のように、類似度は自乗誤差に基づき算出することができる。例えば類似度を類似性因子とする。これにより、類似度の精度をより向上できる。類似度は、その他の方法で算出することもできる。【００６１】
さらに、予測部４４は、複数の類似する区間に対応する電力情報と、直前の電力情報と、の類似度に基づき、現在の時刻以降の入出力電力を予測する。これにより、予測の精度を向上させることができる。式４および式５のように、入出力電力を複数の電力情報の線形結合として予測する。これにより、予測の精度をより高めることができる。【００６２】
さらに、電力装置２１から２４の記憶装置２６が、電力情報を記憶する。図５のステップＳ３０のように、電力装置２１から２４がノード１６に接続されたときに、抽出部４２は、接続された電力装置から電力情報を読み出す。これにより、電力装置を異なるＰＭＳ１０に接続した場合も電力情報を継続して用いることができる。【００６３】
以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０            ＰＭＳ
１１−１５      計測部
１６            ノード
１８            制御部
２１−２５      電力装置
２６            記憶装置
３０            電力予測装置
４２            抽出部
４４            予測部
４６            判定部
【図１】
2015136642.tif 000003
【図２】
2015136642.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月9日(2014.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノードに接続された自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置のうち少なくとも前記自然エネルギー発電装置において、前記ノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した現在の時刻以降の入出力電力を予測する電力装置の電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出する抽出部と、
前記類似する区間における前記現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記予測する電力装置における前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測する予測部と、
を具備することを特徴とする電力予測装置。
【請求項２】
前記複数の電力装置は負荷を含み、
前記電力予測装置は、前記予測部が予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する判定部を具備することを特徴とする請求項１記載の電力予測装置。
【請求項３】
自然エネルギー発電装置、負荷および蓄電装置を含む複数の電力装置がノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出する抽出部と、
前記類似する区間における現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する判定部と、
を具備し、
前記予測部は、予測した前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の前記現在の時刻以降の前記入出力電力に基づき、前記蓄電装置の蓄積電力量を予測し、
前記判定部は、前記現在の時刻以降の蓄積電力量に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定することを特徴とする電力予測装置。
【請求項４】
前記入出力電力に関する値は、前記一定周期より短い期間毎の前記入出力電力の要約統計量であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項５】
前記入出力電力に関する値は、前記期間毎の前記入出力電力の要約統計量、および前記期間毎の前記入出力電力の変動量の要約統計量であることを特徴とする請求項４記載の電力予測装置。
【請求項６】
前記抽出部は、複数の前記類似する区間を抽出し、
前記予測部は、前記複数の類似する区間に対応する複数の前記電力情報と、直前の前記電力情報と、の類似度に基づき、前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項７】
前記電力装置は、前記電力情報を記憶する記憶装置を備え、
前記電力装置が前記ノードに接続されたときに、前記抽出部は、接続された前記電力装置の前記記憶装置から前記電力情報を読み出すことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項８】
前記ノードは外部の電源系統に接続されていないことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の電力予測装置。
【請求項９】
前記自然エネルギー発電装置は太陽光を用いた発電装置であり、前記一定周期は２４時間であることを特徴とする請求項１記載の電力予測装置。
【請求項１０】
プロセッサまたはコンピュータに、
ノードに接続された自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置のうち少なくとも前記自然エネルギー発電装置において、前記ノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した現在の時刻以降の入出力電力を予測する電力装置の電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出するステップと、
前記類似する区間における前記現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記予測する電力装置における前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測するステップと、
を実行させることを特徴とする電力予測プログラム。
【請求項１１】
プロセッサまたはコンピュータが実行する電力予測方法であって、
ノードに接続された自然エネルギー発電装置を含む１または複数の電力装置のうち少なくとも前記自然エネルギー発電装置において、前記ノードに入力または出力する入出力電力に関する値を時系列に表した現在の時刻以降の入出力電力を予測する電力装置の電力情報を一定周期で区切った複数の区間の中から、直前の電力情報に類似する区間を抽出するステップと、
前記類似する区間における前記現在の時刻に対応する時刻以降の前記電力情報に基づき、前記予測する電力装置における前記現在の時刻以降の前記入出力電力を予測するステップと、
を含むことを特徴とする電力予測方法。
【請求項１２】
自然エネルギー発電装置、負荷および蓄電装置を含む複数の電力装置がノードに接続されたシステムにおいて、前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の現在の時刻以降の前記ノードに入力または出力する入出力電力を予測し、前記現在の時刻以降の前記自然エネルギー発電装置および前記負荷の入出力電力に基づき、前記現在の時刻以降の前記蓄電装量の蓄積電力量を予測する予測部と、
前記現在の時刻以降の蓄積電力量に基づき、前記現在の時刻以降の電力需給バランスを判定する判定部と、
を具備することを特徴とする電力予測装置。
【国際調査報告】
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