(57)【要約】【課題】少なくとも一方の系統に省エネルギー設備を有する直流電力系統および交流電力系統において、両系統間の相互作用を考慮してエネルギーコストを計算するエネルギーコスト算出装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明のエネルギーコスト算出装置１０１は、直流電力系統と交流電力系統からなり、少なくともいずれかの系統に省エネルギー設備を含む電力系統のエネルギーフローを、直流電力系統と交流電力系統の相互作用を考慮して計算するエネルギーフロー計算部１と、エネルギーフロー、省エネルギー設備の投資コストデータ及び電気料金データに基づき、電力系統のエネルギーコストを計算するエネルギーコスト計算部７と、を備える。【選択図】図１
2016015062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力系統と交流電力系統からなり、少なくともいずれかの系統に省エネルギー設備を含む電力系統のエネルギーフローを、前記直流電力系統と前記交流電力系統の相互作用を考慮して計算するエネルギーフロー計算部と、
前記エネルギーフロー、前記省エネルギー設備の投資コストデータ及び電気料金データに基づき、前記電力系統のエネルギーコストを計算するエネルギーコスト計算部と、を備える、
エネルギーコスト算出装置。
【請求項２】
前記相互作用とは、前記省エネルギー設備を介した前記直流電力系統と前記交流電力系統との間の電力融通量である、
請求項１に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項３】
前記エネルギーコストは、前記省エネルギー設備の発電コストを含む、
請求項１または２に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項４】
前記エネルギーフロー計算部は、
鉄道の路線情報データに基づき前記直流電力系統の消費電力量を計算する直流電力系統計算部と、
前記交流電力系統に接続されている設備情報データに基づき前記交流電力系統の消費電力量を計算する交流電力系統計算部と、
を備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項５】
前記エネルギーコスト計算部は、
前記交流電力系統に設置された前記省エネルギー設備からの電力供給により送電容量超過が生じている場合、前記省エネルギー設備からの電力供給量から当該超過した量を減算して新たな電力供給量とし、当該新たな電力供給量に基づき前記交流電力系統の購入電力量を計算することにより、前記エネルギーコストを計算する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項６】
前記エネルギーコスト計算部は、
前記交流電力系統が前記省エネルギー設備を介して直流電力系統から受ける電力融通により送電容量超過が生じている場合、前記直流電力系統から前記交流電力系統への前記電力融通量から、当該超過した量を減算したものを新たな電力融通量とし、当該新たな電力融通量に基づき前記交流電力系統の購入電力量を計算することにより、前記エネルギーコストを計算する、
請求項１から５のいずれか１項に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項７】
前記エネルギーフロー及び前記エネルギーコストに基づき、前記省エネルギー設備の配置計画を作成する省エネルギー設備配置計画作成部をさらに備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項８】
前記エネルギーフロー及び前記エネルギーコストに基づき、電力コストを削減するための電力供給形態または電力供給契約を提案する電気料金プラン提案部をさらに備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載のエネルギーコスト算出装置。
【請求項９】
マンマシンインタフェースである入力部と出力部とをさらに備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載のエネルギーコスト算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道システムに省エネルギー設備を導入する際の費用対効果を算出するためのエネルギーコスト算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道事業者において、環境負荷やエネルギーコストを低減させるために、省エネルギー設備の導入が進んでいる。省エネルギー設備には、発電設備の他、蓄電設備等の余剰エネルギーを回収して再利用する設備等が挙げられる。これらの省エネルギー設備を鉄道事業者が導入する場合、各設備の導入効果や導入場所を事前検証し、導入効果が最大となる設備及び導入場所を決定する必要がある。
【０００３】
そのための検証方法として、電力系統シミュレーションや鉄道電力シミュレーション等の技術が既に多数提案されている。また、これらのシミュレーション技術と同様の技術を用いて、省エネルギー設備の制御方法を作成する技術も存在する。例えば、特許文献１では、電気エネルギー発生装置と電気エネルギー蓄積装置とを具備する移動体において、運転データを用いて電気エネルギー発生装置からのエネルギー発生量が所定範囲内に収まるように、電気エネルギー発生装置と電気エネルギー蓄積装置にエネルギー発生／放電を依頼する技術が開示されている。
【０００４】
また、エネルギーコストを最小化することを目的として、既に導入済みの発電設備の運転計画を作成する技術も提案されている。例えば、特許文献２では、自然エネルギー電源装置が導入された電力系統において、需要予測値と自然エネルギー電源装置の出力予測値とに基づいて、制御可能電源の燃料費が最小となるように制御可能電源の出力予測分布を作成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８１２１８号公報
【特許文献２】特開２０１２−３４４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の鉄道事業者の電気系統は、主に列車走行に係る直流電力系統と、主に駅等に電力を供給する交流電力系統の２系統で構成され、この２系統は独立運用となっていた。そのため、省エネルギー設備の導入効果及びエネルギーコストの検証作業は、省エネルギー設備が導入される電力系統についてのみシミュレーションを実施すればよかった。
【０００７】
しかし、近年、直流電力系統から交流電力系統に、あるいは交流電力系統から直流電力系統に余剰電力を融通する技術が開発されている。例えば、直流電力系統から交流電力系統に対して電力を融通する設備では、省エネルギー設備による融通可能量は従来技術である鉄道電力シミュレーション等により検証することができる。また、従来技術を用いて、前記融通可能量が最大となるよう省エネルギー設備の配置を決定することで、エネルギーコストを低減させることができる。
【０００８】
この電力融通設備の登場により、鉄道事業者は直流電力系統と交流電力系統とを一体化して運用することで、環境負荷及びエネルギーコストを適正化する効果が期待できる。しかし、従来技術では、直流電力系統および交流電力系統を一体化したエネルギーコストの検証が困難であった。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑み、少なくとも一方の系統に省エネルギー設備を有する直流電力系統および交流電力系統において、両系統間の相互作用を考慮してエネルギーコストを計算するエネルギーコスト算出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のエネルギーコスト算出装置は、直流電力系統と交流電力系統からなり、少なくともいずれかの系統に省エネルギー設備を含む電力系統のエネルギーフローを、直流電力系統と交流電力系統の相互作用を考慮して計算するエネルギーフロー計算部と、エネルギーフロー、省エネルギー設備の投資コストデータ及び電気料金データに基づき、電力系統のエネルギーコストを計算するエネルギーコスト計算部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエネルギーコスト算出装置は、直流電力系統と交流電力系統からなり、少なくともいずれかの系統に省エネルギー設備を含む電力系統のエネルギーフローを、直流電力系統と交流電力系統の相互作用を考慮して計算するエネルギーフロー計算部と、エネルギーフロー、省エネルギー設備の投資コストデータ及び電気料金データに基づき、電力系統のエネルギーコストを計算するエネルギーコスト計算部と、を備える。従って、系統間の相互作用を考慮して、直流電力系統および交流電力系統のエネルギーコストを計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るエネルギーコスト算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る路線情報データベースを示す図である。
【図３】実施の形態１に係る付帯用設備情報データベースを示す図である。
【図４】実施の形態１に係るエネルギーフローデータベースを示す図である。
【図５】実施の形態１に係る省エネルギー設備投資コストデータベースを示す図である。
【図６】実施の形態１に係る電気料金データベースを示す図である。
【図７】実施の形態１に係るエネルギーコスト算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係るエネルギーフロー計算部の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係る直流電力系統計算部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１に係る直流電力系統の電気回路モデルを示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る交流電力系統計算部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態１に係る交流電力系統の系統モデルを示す図である。
【図１３】実施の形態１に係るエネルギーコスト計算部の動作を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態１に係るエネルギーコスト計算部７におけるエネルギーフローデータの解析処理を示すフローチャートである。
【図１５】交流電力系統における送電容量超過を示す図である。
【図１６】交流電力系統における送電容量超過を示す図である。
【図１７】実施の形態２に係るエネルギーコスト算出装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態２に係るエネルギーコスト算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態２に係る省エネルギー設備配置計画作成部の動作を示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態３に係るエネルギーコスト算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】実施の形態３に係るエネルギーコスト算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態３に係る電気料金プラン提案部の動作を示すフローチャートである。
【図２３】実施の形態３の変形例に係るエネルギーコスト算出装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るエネルギーコスト算出装置１０１の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、エネルギーコスト算出装置１０１は、エネルギーフロー計算部１、エネルギーコスト計算部７、省エネルギー設備投資コストデータベース８、電気料金データベース９、入力部１０および出力部１１を備えている。
【００１５】
エネルギーフロー計算部１は、直流電力系統計算部２、交流電力系統計算部３、路線情報データベース４、付帯用設備情報データベース５およびエネルギーフローデータベース６を備えている。エネルギーコスト算出装置１０１の各構成要素は、必ずしもケーブル等で物理的に接続されている必要はなく、例えば、無線やインターネット等によって仮想的に接続されていてもよい。
【００１６】
直流電力系統計算部２は、路線情報データベース４に保存された路線情報に基づいて、直流電力系統単独でのエネルギーフローを計算する。
【００１７】
交流電力系統計算部３は、付帯用設備情報データベース５に保存された設備情報に基づいて、交流電力系統単独でのエネルギーフローを計算する。
【００１８】
路線情報データベース４には、鉄道路線の情報が含まれている。図２に、路線情報データベース４の一例を示す。路線情報データベース４には、駅間距離や勾配、制限速度、列車編成情報、車両重量、乗車定員、乗客情報、運行ダイヤ、省エネルギー設備配置場所、省エネルギー設備仕様等が保存されている。乗客情報の一例としては、乗客を特定するＩＤ及び当該乗客の入場駅、入場時刻、出場時刻、出場駅のすべてのデータを含むものが想定される。また、乗客を特定するＩＤ及び当該乗客の入場駅及び入場時刻であってもよく、ある運行ダイヤの特定の列車の乗車人数もしくは乗車率であってもよく、ある運行ダイヤの特定の列車の特定の車両の乗車人数もしくは乗車率であってもよい。省エネルギー設備としては、蓄電池や駅舎補助電源装置等が挙げられるが、これに限定しない。なお、路線情報は、図２に示す情報に限ったものではなく、例えば、送電線抵抗値や車両モータ効率、契約電力などの情報をさらに含むものであってもよい。
【００１９】
付帯用設備情報データベース５には、交流電力系統に接続される設備の情報が含まれている。図３に、付帯用設備情報データベース５の一例を示す。付帯用設備情報データベース５には、駅消費電力量や送電容量、省エネルギー設備配置場所、省エネルギー設備仕様等が保存されている。省エネルギー設備としては、蓄電池や太陽光発電設備、駅舎補助電源装置等が挙げられるが、これに限定しない。なお、付帯用設備情報は、図３に示す情報に限ったものではなく、例えば、太陽光発電実績量や日照量（実績、予測）、駅内に設置されたエレベーターや空調システム、照明システム等の個別設備の消費電力量、送電線抵抗値、送電距離、契約電力等の情報をさらに含むものであってもよい。
【００２０】
エネルギーフローデータベース６は、直流電力系統計算部２及び交流電力系統計算部３において求めたエネルギーフローデータが保存される。図４に、エネルギーフローデータベース６の一例を示す。エネルギーフローデータベース６には、変電所及び受電点における電力購入量、送電損失量、回生電力量、回生失効電力量、省エネルギー設備による電力発生量、省エネルギー設備による電力融通量等が保存されている。なお、エネルギーフローデータは、図４に示す情報に限らず、例えば、全列車の電力消費量や交流送電線の力率、無効電力量などの情報をさらに含むものであってもよい。
【００２１】
エネルギーコスト計算部７は、省エネルギー設備投資コストデータベース８及び電気料金データベース９に基づいて、直流電力系統と交流電力系統に係るエネルギーコストを計算する。ここで、エネルギーコストとは、狭義のエネルギーコストである、電力会社から購入した電力料金のみを指すのではなく、省エネルギー設備や送電設備、電力消費設備等の購入費用やランニングコストも含めた広義のエネルギーコストを指す。エネルギーコスト計算部７は、エネルギーフロー計算部１にて求めたエネルギーフローや設備導入状況に基づいて、広義のエネルギーコストを計算する。
【００２２】
省エネルギー設備投資コストデータベース８には、直流電力系統及び交流電力系統に導入され得る省エネルギー設備の投資コストに関する情報が含まれている。図５に、省エネルギー設備投資コストデータベース８の一例を示す。省エネルギー設備投資コストデータベース８には、設備単体での購入費用の他、付属設備の購入費用、保守費用、耐用年数等が保存されている。なお、省エネルギー設備投資コストデータは、図５に示す情報に限らず、例えば、故障頻度や修理費用などの情報をさらに含むものであってもよい。
【００２３】
電気料金データベース９には、直流電力系統及び交流電力系統の電気料金に関する情報が含まれている。図６に、電気料金データベース９の一例を示す。電気料金データベース９には、基本料金や電力量料金単価等が保存されている。なお、電気料金データは、図６に示す情報に限らず、例えば、力率割引やアンシラリーサービスのような特約割引に関する情報等が含まれていてもよい。また、供給力安定性や力率変化幅等の電力品質に関する情報等が含まれていてもよい。
【００２４】
入力部１０は、エネルギーコスト算出装置１０１のオペレータが各種情報をエネルギーコスト算出装置１０１に対して入力するためのインタフェース（例えばキーボードやマウスなど）により構成されている。
【００２５】
出力部１１は、エネルギーコスト算出装置１０１からの各種情報を出力するためのインタフェース（例えばディスプレイやプリンタなど）により構成されている。
【００２６】
＜Ａ−２．動作＞
次に、本実施の形態に係るエネルギーコスト算出装置１０１の動作について説明する。図７は、エネルギーコスト算出装置１０１の動作を示すフローチャートである。
【００２７】
エネルギーコスト算出装置１０１が起動されると、ステップＳ１にて、エネルギーフロー計算部１が、鉄道事業者の保有する電力系統におけるエネルギーフローを計算する。以下、図８を用いて、ステップＳ１におけるエネルギーフロー計算部１の動作の一例を詳細に説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ１１にて、直流電力系統計算部２は、路線情報データベース４から路線情報を読み込む。ここで、路線情報には運行ダイヤ、乗車率又は乗車人数等が含まれるが、これらの路線情報が複数日（例えば、曜日、あるいは、正月などの特別な日）のそれぞれについて保存されている場合には、入力部１０などのユーザインタフェースを介してオペレータにより指定された日に関する路線情報を読み込むようにしてもよい。また、路線情報を終日分について読み込む必要がない場合には、入力部１０などのユーザインタフェースを介してオペレータにより指定された時間帯（例えば１０：００から１７：００までの時間帯）に関する路線情報を読み込むようにしてもよい。
【００２９】
続いて、ステップＳ１２にて、直流電力系統計算部２は、ステップＳ１１にて読み込んだ路線情報に基づいて直流電力系統のエネルギーフローを計算する。以下、図９を用いて、ステップＳ１２における直流電力系統計算部２の動作の一例を詳細に説明する。
【００３０】
まず、ステップＳ１０１にて、路線情報の中の運行ダイヤ、乗客情報、乗車定員または列車編成情報等を用いて、各列車の乗車人数または乗車率を計算する。例えば、乗客情報として、ある運行ダイヤの特定の列車または特定の列車の特定の車両の乗車人数または乗車率のデータが含まれている場合は、与えられている乗車人数もしくは乗車率のデータをそのまま使用する。乗客情報として、乗客を特定するＩＤ及び当該乗客の入場駅、入場時刻、出場時刻、出場駅のデータが含まれている場合、乗客情報に記載されている各乗客に対して、当該乗客が最も早く出場駅に到着できるように乗車列車を割り当てることで、乗客と乗車列車との対応関係を含む乗客流情報を作成し、各列車の乗車人数または乗車率を計算してもよい。あるいは、当該乗客の入場時刻以降に入場駅に発着し、かつ、出場時刻に最も近い時刻に出場駅に到着できるように乗車列車を割り当てることで、乗客と乗車列車との対応関係を含む乗客流情報を作成し、各列車の乗車人数または乗車率を計算してもよい。
【００３１】
続いて、ステップＳ１０２にて、直流電力系統計算部２は、ステップＳ１０１で計算した乗車人数または乗車率に基づいて各列車の車両重量を補正する。例えば、ステップＳ１０１で乗車人数を計算した場合には、直流電力系統計算部２は、当該乗車人数に平均体重（例えば６５ｋｇ）を乗じた重量を車両重量に加算する補正を行う。あるいは、例えば、ステップＳ１０１で乗車率を計算した場合には、直流電力系統計算部２は、当該乗車率の幅に対応する乗客相当分重量（例えば乗車率が８０〜１２０％である列車には１車両あたり１０トンなど）を車両重量に加算する補正を行う。
【００３２】
次に、ステップＳ１０３にて、直流電力系統計算部２は、ステップＳ１０２で補正した列車の車両重量、運行ダイヤ情報、省エネルギー設備配置場所および省エネルギー設備仕様等に基づいて、各列車のエネルギーフロー、すなわち消費電力量、回生電力量および回生失効電力量を計算する。計算手法の一例として、列車負荷を電力源モデルで置き換えて電気回路計算を行う、直流き電シミュレーション手法等を用いることができる。この手法では、直流電力系統を図１０に示すような電気回路で模擬する。列車負荷を表す電力源は、運行ダイヤ情報に基づいて配置場所を決定し、電気回路上に配置する。前記列車が加減速時に必要とする電力を基準とすると、式（１）のようにキルフホッフの法則を満たす方程式を立てることができる。
【００３３】
【数１】
2016015062.tif 000003
【００３４】
ただし、ｇ１、ｇ２、…、ｇｎ、ｇｎ＋１は、区間１、２、…、ｎ、ｎ＋１におけるコンダクタンス［Ｓ］、Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎ、Ｖｎ＋１は地点１、２、…、ｎ、ｎ＋１のパンタ点電圧もしくは変電所き電電圧［Ｖ］、Ｉ１、Ｉ２、…、Ｉｎ、Ｉｎ＋１は地点１、２、…、ｎ、ｎ＋１の列車電流もしくは変電所き電電流［Ａ］である。式（１）の方程式を解くことで、列車のパンタ点電圧Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎ、Ｖｎ＋１を得ることができる。このパンタ点電圧Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎ、Ｖｎ＋１から、図１０の回路網を流れる電流を求めることで、前記列車負荷の消費電力量及び回生電力量、回生失効電力量及び送電損失を計算できる。上記計算手法による計算を、ステップＳ１１にて指定されたシミュレーション時間にわたり繰り返し実行することで、時間変化を含めたエネルギーフローを計算することができる。
【００３５】
省エネルギー設備の配置個所においては、省エネルギー設備の仕様に応じて、前記パラメータの制約条件が変わる。例えば、省エネルギー設備として蓄電池が線路上に設置されている場合、蓄電池設置箇所に電力源を配置し、蓄電池の動作条件に基づいて電力源の入出力電力量を基準とすればよい。
【００３６】
続いて、ステップＳ１０４にて、直流電力系統計算部２は、ステップＳ１０３にて求めたエネルギーフローをエネルギーフローデータベース６に保存する。
【００３７】
こうして、直流電力系統のエネルギーフローの計算（図８のステップＳ１２）が終了すると、次に、図８のステップＳ１３において、交流電力系統計算部３が付帯用設備情報データベース５から付帯用設備情報を読み込む。なお、付帯用設備情報に含まれる駅消費電力量等が、複数日（例えば、曜日、あるいは、正月などの特別な日）のそれぞれについて保存されている場合には、ステップＳ１１においてオペレータにより指定された日に関する前記付帯用設備情報を読み込むようにしてもよい。また、前記付帯用設備情報を終日分について読み込む必要がない場合には、ステップＳ１１においてオペレータにより指定された時間帯（例えば１０：００から１７：００までの時間帯）に関する前記付帯用設備情報を読み込むようにしてもよい。
【００３８】
続いて、ステップＳ１４において、交流電力系統計算部３は、ステップＳ１３にて読み込んだ付帯用設備情報に基づいて、交流電力系統のエネルギーフローを計算する。以下、図１１を用いて、ステップＳ１４における交流電力系統計算部３の動作の一例を詳細に説明する。
【００３９】
まず、ステップＳ２０１にて、交流電力系統の系統モデルを作成する。図１２に交流電力系統モデルの一例を示す。図１２において、駅は電力負荷として配置される。省エネルギー設備のうち太陽光発電設備は、発電設備として配置され、その発電力は、付帯用設備情報データベース５に保存された太陽光発電実績量または太陽光発電予測量に従って設定される。駅舎補助電源装置も発電設備として配置される。ステップＳ１２において求めた直流系統のエネルギーフローから駅舎への供給電力量が決定されるため、エネルギーフローデータベース６から駅舎補助電源装置の出力を読み込み、これを駅舎補助電源装置の発電量として設定する。このように、エネルギーフロー計算部は、直流電力系統との相互作用を考慮して、交流電力系統のエネルギーフローを計算する。蓄電池は、蓄電時には電力負荷として、放電時には発電設備として配置され、蓄電量および放電量は蓄電池の動作条件に基づいて設定する。
【００４０】
続いて、ステップＳ２０２にて、ステップＳ２０１で作成した交流電力系統モデルに対して潮流計算を行って、交流電力系統内の所定箇所の潮流値を算出する。潮流値の一例としては、有効電力量、有効電圧値、無効電力量、および力率等が挙げられる。潮流計算手法としては、一般的な計算手法としてフロー直流法やフロー交流法、ニュートンラフソン法等様々な計算手法が知られており、これらの一般的な手法のいずれを適用してもよい。
【００４１】
次に、ステップＳ２０３にて、ステップＳ２０２で求めた交流電力系統内の所定箇所の潮流値に基づいて、変電所もしくは受電点における購入電力量や送電損失を算出する。
【００４２】
さらに、ステップＳ２０４にて、ステップＳ２０２で求めた交流電力系統内の所定箇所の潮流値から、付帯用設備情報に含まれる送電容量を超過した送電量となっている個所があるか検証する。
【００４３】
続いて、ステップＳ２０５にて、ステップＳ２０２にて求めた潮流値、ステップＳ２０３にて求めた変電所もしくは受電点における購入電力量や送電損失、ステップＳ２０４にて検出された送電容量超過箇所をエネルギーフローデータベース６に保存する。
【００４４】
以上により、エネルギーフロー計算部１によるエネルギーフローの計算処理（ステップＳ１）を終了する。
【００４５】
次に、図７のステップＳ２に移り、エネルギーコスト計算部７により、鉄道事業者の保有する電力系統のエネルギーコストを計算する。以下、図１３を用いて、ステップＳ２におけるエネルギーコスト計算部７の動作の一例を詳細に説明する。
【００４６】
まず、ステップＳ２１にて、エネルギーフローデータベース６からエネルギーフロー計算部１で計算したエネルギーフローデータを読み込む。
【００４７】
次に、ステップＳ２２にて、省エネルギー設備投資コストデータベース８から省エネルギー設備の投資コストデータを読み込む。
【００４８】
続いて、ステップＳ２３にて、電気料金データベース９から電気料金データを読み込む。なお、電気料金等について、季節別料金、時間帯別料金または契約事業者別料金のように複数の料金パターンが保存されている場合には、ステップＳ１１においてオペレータにより指定された日や時間帯（例えば１０：００から１７：００までの時間帯）及び計算対象受電点の契約事業者に該当する電気料金データを読み込むようにしてもよい。
【００４９】
次に、ステップＳ２４にて、直流電力系統および交流電力系統のエネルギーフローデータの解析を行う。以下、図１４を用いて、ステップＳ２４における直流電力系統と交流電力系統とのエネルギーフローデータの解析の一例を詳細に説明する。
【００５０】
まず、ステップＳ３０１にて、交流電力系統において、送電容量を超過している地点がないか、検証する。
【００５１】
送電容量を超過している地点があれば、ステップＳ３０２にて、送電容量超過地点に流入するエネルギーの発生源を探索する。例えば、図１５のように、交流電力系統に単独で設置された省エネルギー設備からの電力供給により送電容量の超過が発生している個所では、送電容量超過分をエネルギー損失とし、省エネルギー設備からの電力供給量から送電容量超過分を減算したものを新たな電力供給量とする。また、図１６のように、直流電力系統から省エネルギー設備を介した電力融通により送電容量の超過が発生している個所では、送電容量超過分をエネルギー損失とし、交流電力系統側の省エネルギー設備による電力融通量から送電容量超過分を減算したものを新たな電力融通量とする。直流電力系統側の省エネルギー設備による電力融通量はあえて修正しない。その理由として、エネルギーコスト算出装置１０１では、直流電力系統側では上記エネルギー損失も含めたエネルギーコストを計算することを目的としているためである。この地点における送電容量超過が解消されれば、ステップＳ３０１に戻る。
【００５２】
交流電力系統において送電容量を超過している地点がなければ（ステップＳ３０１でＮｏ）、ステップＳ３０３に遷移する。ステップＳ３０３では、変電所及び受電点での購入電力量を求める。直流電力系統の購入電力量ＥＤＣは、式（２）により求めることができる。
【００５３】
【数２】
2016015062.tif 000004
【００５４】
ただし、ＷＤＣは直流電力系統の消費電力量、ＬＤＣは直流電力系統の送電損失、Ｅｒｅｇは回生電力量、Ｅｉｎｒは回生失効電力量、Ｅｇｅ１は直流電力系統における省エネルギー設備からの電力供給量、Ｅｓｔ１は直流電力系統における省エネルギー設備への電力融通量を表す。
【００５５】
また、交流電力系統の購入電力量ＥＡＣは、式（３）により求めることができる。
【００５６】
【数３】
2016015062.tif 000005
【００５７】
ただし、ＷＡＣは交流電力系統の消費電力量、ＬＡＣは交流電力系統の損失（送電損失及びステップＳ３０２にて求めたエネルギー損失）、Ｅｇｅ２は交流電力系統における総エネルギー設備からの電力供給量、Ｅｓｔ２は直流電力系統における省エネルギー設備への電力融通量を表す。
【００５８】
交流電力系統における受電点での購入電力量は、式（３）と同様に、受電点での消費電力量から、受電点に対して電力を供給する他の手段からの電力供給量を減算することで求めることができる。
【００５９】
また、直流電力系統や交流電力系統における受電点のように、変圧器や整流器等を用いることによる電力変換損失が生じる場合には、式（２）や式（３）を電力変換損失係数で除して、電力変換損失を含めた購入電力量を求めることが望ましい。
【００６０】
以上で、直流電力系統および交流電力系統のエネルギーフローデータの解析処理を終了する。
【００６１】
図１３のフローチャートに戻り、次にステップＳ２５にて、電気料金を計算する。一般的に、電気料金は契約電力により定められる基本料金と、購入電力量に応じて支払う従量料金から構成される。ステップＳ２３にて読み込んだ電気料金データに基づいて、ステップＳ２４で求めた購入電力量に対する電気料金を算出する。
【００６２】
続いて、ステップＳ２６にて、エネルギーコストの計算を終了するか否かを判定する。入力部１０を用いてオペレータがエネルギーコストの計算終了を指示するか、あらかじめオペレータが電気料金のみを算出することを何らかの手段で指定するかのいずれかの手段により、終了条件を指定していれば、エネルギーコスト算出部７の処理を終了する。
【００６３】
ステップＳ２６にて、エネルギーコストの計算を継続する条件をオペレータが指定していれば、ステップＳ２７にて、省エネルギー設備の電力供給コストを計算する。省エネルギー設備の電力供給コストは、例えば、ステップＳ２２にて読み込んだ省エネルギー設備の投資コストを耐用年数で日割りしたものを省エネルギー設備の電力供給量で除したものとしてもよい。また、省エネルギー設備の投資コストと保守コストとの総和を耐用年数で日割りしたものを省エネルギー設備の電力供給量で除したものとしてもよい。エネルギーコスト算出部７の処理を終了する。
【００６４】
図７のフローチャートに戻り、ステップＳ３にて、ステップＳ１およびステップＳ２において計算した結果を出力する。計算結果の出力先としては、出力部１１としてもよく、エネルギーコスト算出装置１０１外のデータベースに保存してもよく、エネルギーコスト算出装置１０１内に計算結果出力用のデータベースを新規に設けてもよい。
【００６５】
以上で、エネルギーコスト算出装置１０１の動作を終了する。
【００６６】
エネルギーコスト算出装置１０１の上記の動作により、直流電力系統と交流電力系統のいずれか一方もしくは双方に省エネルギー設備を導入した場合に、直流電力系統と交流電力系統とを一体化して電力損失を正しく評価し、エネルギーフロー及びエネルギーコストを導出することが可能となる。
【００６７】
＜Ａ−３．効果＞
実施の形態１に係るエネルギーコスト算出装置１０１は、直流電力系統と交流電力系統からなり、少なくともいずれかの系統に省エネルギー設備を含む電力系統のエネルギーフローを、直流電力系統と交流電力系統の相互作用を考慮して計算するエネルギーフロー計算部１と、エネルギーフロー、省エネルギー設備の投資コストデータ及び電気料金データに基づき、電力系統のエネルギーコストを計算するエネルギーコスト計算部７と、を備える。従って、系統間の相互作用を考慮して、直流電力系統および交流電力系統のエネルギーコストを計算することができる。
【００６８】
そして、前記相互作用は、省エネルギー設備を介した直流電力系統と交流電力系統との間の電力融通量であるため、当該電力融通量を考慮して、直流電力系統および交流電力系統のエネルギーコストを計算することができる。
【００６９】
また、前記エネルギーコストは省エネルギー設備の発電コストを含むため、省エネルギー設備の発電コストを適切に把握することができる。
【００７０】
また、エネルギーフロー計算部１は、鉄道の路線情報データに基づき直流電力系統の消費電力量を計算する直流電力系統計算部２と、交流電力系統に接続されている設備情報データに基づき交流電力系統の消費電力量を計算する交流電力系統計算部３と、を備えるため、鉄道事業者の保有する直流電力系統と交流電力系統の相互作用を考慮してエネルギーコストを計算することができる。
【００７１】
また、エネルギーコスト計算部７は、交流電力系統のみに設置された省エネルギー設備からの電力供給により送電容量超過が生じている場合、省エネルギー設備からの電力供給量から当該超過分を減算して新たな電力供給量とし、当該新たな電力供給量に基づき交流電力系統の購入電力量を計算することにより、エネルギーコストを計算するため、送電容量を考慮して正確にエネルギーコストを計算することができる。
【００７２】
また、エネルギーコスト計算部は、交流電力系統が省エネルギー設備を介して直流電力系統から受ける電力融通により送電容量超過が生じている場合、直流電力系統から交流電力系統への電力融通量から、当該超過分を減算したものを新たな電力融通量とし、当該新たな電力融通量に基づき交流電力系統の購入電力量を計算することにより、エネルギーコストを計算するため、直流電力系統と交流電力系統の双方にまたがる省エネルギー設備の電力損失を考慮して正確にエネルギーコストを計算することができる。
【００７３】
また、エネルギーコスト算出装置１０１は、マンマシンインタフェースである入力部と出力部とをさらに備えるため、オペレータの作業が支援される。
【００７４】
＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
図１７は、実施の形態２のエネルギーコスト算出装置１０２の構成を示すブロック図である。図１７において、実施の形態１と同様の構成要素には同一の番号を付している。
【００７５】
実施の形態２では、実施の形態１のエネルギーコスト算出装置１０１の構成に対して、省エネルギー設備配置計画作成部１２をさらに備えることを特徴とする。
【００７６】
省エネルギー設備配置計画作成部１２は、交流電力系統の送電容量超過によるエネルギー損失増または省エネルギー設備の電力供給効率の低さによる電力供給コスト増を改善し、さらには、省エネルギー設備を新設する場所の最適配置を提案するための配置計画を自動作成する。
【００７７】
＜Ｂ−２．動作＞
実施の形態２に係るエネルギーコスト算出装置１０２の動作を、図１８を用いて説明する。図１８のフローチャートにおいて、ステップＳ１、Ｓ２は、実施の形態１と同様の動作であるため、説明を省略する。
【００７８】
ステップＳ５にて、省エネルギー設備配置計画作成部１２により、省エネルギー設備の配置計画を作成する。以下、図１９を用いて、ステップＳ５における省エネルギー設備配置計画作成部１２の動作の一例を詳細に説明する。
【００７９】
まず、ステップＳ４０１にて、エネルギーフロー計算部１とエネルギーコスト計算部７の計算結果を入手する。この計算結果は、省エネルギー設備の配置場所、系統モデル、送電容量超過箇所、送電容量超過量、損失発生個所及び電力損失量に関するデータを含む。
【００８０】
続いて、ステップＳ４０２にて、送電容量超過箇所や損失発生個所の有無を検証する。送電容量超過箇所や損失発生個所がなければ、ステップＳ４０６へ遷移する。
【００８１】
ステップＳ４０２にて送電容量超過箇所や損失発生個所があると判定されると、ステップＳ４０３にて、送電容量超過箇所や損失発生個所の解消のための省エネルギー設備及び付帯設備の仕様変更や追加を検討する。具体的には、定格出力が小さい省エネルギー設備への変更や蓄電池の追加、送電容量の大きい送電線への変更などの変更案を１つ以上作成する。その他に、送電容量超過や損失発生の原因となっている省エネルギー設備を撤去する変更案も作成する。
【００８２】
ステップＳ４０４にて、エネルギーフロー計算部１とエネルギーコスト計算部７により、ステップＳ４０３にて作成した省エネルギー設備配置の変更案の各々についてエネルギーフローとエネルギーコストを計算する。エネルギーフロー計算部１とエネルギーコスト計算部７の動作は、実施の形態１と同一である。計算後、省エネルギー設備配置計画作成部１２はステップＳ４０１と同様にその計算結果を入手する。
【００８３】
ステップＳ４０５にて、ステップＳ４０３にて作成した省エネルギー設備配置の変更案の中から、最良案を選定する。最良案の選定基準としては、追加投資費用に対する、電気料金削減効果、電力損失量削減効果、またはＣＯ２排出量削減効果等が考えられる。省エネルギー設備配置計画作成部１２が一意に選考基準を決定しても良いし、入力部１０等を用いてオペレータが１つ以上の選定基準を指定可能であってもよい。
【００８４】
ステップＳ４０６にて、ステップＳ４０１にて入手した省エネルギー設備配置案またはステップＳ４０５にて選定した省エネルギー設備配置の最良案に対して、省エネルギー設備の新規追加案を作成する必要性を判定する。例えば、ステップＳ４０５にて、既存の省エネルギー設備の撤去案が選定されていたり、入力部１０等を用いてオペレータが新規省エネルギー設備の導入案の作成を指定していたりするなどして、最良案に対して省エネルギー設備の追加が必要であると判定されれば、ステップＳ４０７へ遷移する。最良案に対して省エネルギー設備を追加する必要がないと判定されれば、処理を終了する。
【００８５】
ステップＳ４０７では、ステップＳ４０１にて入手した省エネルギー設備配置案もしくはステップＳ４０５にて選定した省エネルギー設備配置の最良案に対して、省エネルギー設備の新規追加案を作成する。省エネルギー設備の設置可能場所の全てに、設置可能な設備を１つ以上追加するように追加案を作成してもよいし、ステップＳ４０４にて計算したエネルギーフローデータを用いて、省エネルギー設備の電力発生量/電力融通量が最も多くなると推測される場所に省エネルギー設備を追加するように追加案を作成してもよい。
【００８６】
続いて、ステップＳ４０８にて、エネルギーフロー計算部１とエネルギーコスト計算部７により、ステップＳ４０７にて作成した省エネルギー設備の新規追加案の各々についてエネルギーフローとエネルギーコストを計算する。エネルギーフロー計算部１とエネルギーコスト計算部７の動作は、ステップＳ４０４と同一である。計算後、省エネルギー設備配置計画作成部１２はステップＳ４０４と同様にその計算結果を入手する。
【００８７】
続いて、ステップＳ４０９にて、ステップＳ４０７にて作成した省エネルギー設備の追加案の中から、実現可能案を選定する。実現可能案の選定基準としては、追加投資費用に対する、電気料金削減効果、電力損失量削減効果、またはＣＯ２排出量削減効果等が一定水準以上となっていること等が考えられる。省エネルギー設備配置計画作成部１２が一意に選考基準を決定しても良いし、入力部１０等を用いてオペレータが１つ以上の選定基準を指定可能であってもよい。
【００８８】
以上で、省エネルギー設備配置計画作成部１２による、省エネルギー設備の配置計画作成処理を終了する。
【００８９】
図１８に戻り、次にステップＳ６にて、ステップＳ４０５で選定した省エネルギー設備配置の最良変更案及びステップＳ４０９で選定した省エネルギー設備配置追加案の実現可能案を、エネルギーフロー及びエネルギーコストの計算結果と合わせて出力する。計算結果の出力先としては、出力部１１としてもよく、エネルギーコスト算出装置１０２外のデータベースに保存してもよく、エネルギーコスト算出装置１０２内に計算結果出力用のデータベースを新規に設けてもよい。
【００９０】
以上で、エネルギーコスト算出装置１０２の動作を終了する。
【００９１】
本実施の形態により、直流電力系統と交流電力系統の双方に対する省エネルギー設備の配置を、エネルギーフロー及びエネルギーコストの変化を総合的に最適化して自動作成することが可能となる。
【００９２】
＜Ｂ−３．効果＞
実施の形態２に係るエネルギーコスト算出装置１０２は、実施の形態１に係るエネルギーコスト算出装置１０１の構成に加え、エネルギーフロー及びエネルギーコストに基づき、省エネルギー設備の配置計画を作成する省エネルギー設備配置計画作成部１２を備える。従って、省エネルギー設備の配置計画を自動作成することが可能となる。
【００９３】
＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ−１．構成＞
図２０は、実施の形態３のエネルギーコスト算出装置１０３の構成を示すブロック図である。図２０において、実施の形態１と同様の構成要素には同一の番号を付している。
【００９４】
実施の形態３のエネルギーコスト算出装置１０３は、実施の形態１のエネルギーコスト算出装置１０１の構成に対して、電気料金プラン提案部１３をさらに備えることを特徴とする。
【００９５】
電気料金プラン提案部１３は、現在電気事業者と契約中の電気料金プランを変更した場合の効果を試算し、変更効果の高い電気料金プランを自動作成する。
【００９６】
＜Ｃ−２．動作＞
エネルギーコスト算出装置１０３の動作を、図２１を用いて説明する。ステップＳ１、Ｓ２は、実施の形態１と同様の動作であるため、説明を省略する。
【００９７】
ステップＳ７にて、電気料金プラン提案部１３により、推奨電気料金プランを作成する。以下、図２２を用いて、ステップＳ７における電気料金プラン提案部１３の動作の一例を詳細に説明する。
【００９８】
まず、ステップＳ５０１にて、エネルギーフロー計算部１とエネルギーコスト計算部７の計算結果を入手する。この計算結果は、省エネルギー設備の配置場所や系統モデル、送電容量超過箇所並びに送電容量超過量、損失発生個所並びに電力損失量に関するデータを含む。
【００９９】
続いて、ステップＳ５０２にて、電気料金データベース９を読み込む。
【０１００】
そして、ステップＳ５０３にて、電力供給契約の変更案を作成する。電力供給契約の変更案としては、交流電力系統の一部受電点もしくは全受電点への電力供給事業者を他の電気事業者に変更してもよい。その他の変更案の例としては、購入電力量の一部を他の電気事業者から供給を受ける部分供給制度の活用案が考えられる。また、受電点付近の地域コミュニティ等から、余剰電力の供給を受ける代わりに対価を支払う案も考えられる。あるいは、受電点から遠く離れた地域に設置した、例えばメガソーラーなどの発電施設から一般電気事業者の保有する電力網を介して受電点に送電する自己託送制度の活用案が考えられる。また、受電点から遠く離れた地域に設置した、例えばメガソーラーなどの再生可能エネルギー発電施設の発電エネルギーの全量を固定価格買取制度等により電気事業者に売電し、その売電収益を電気料金から減ずる例が考えられる。あるいは、送電容量超過量及び電力損失量を駅内もしくは近傍の他事業者や地域コミュニティ等に供給する代わりに対価を受け取る案も考えられる。
【０１０１】
次に、ステップＳ５０４にて、ステップＳ５０３にて作成した電力供給契約の変更案の各々について電気料金を計算する。電気料金の計算方法は、実施の形態１のステップＳ２５と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０２】
その後、ステップＳ５０５にて、ステップＳ５０３にて作成した電力供給契約の変更案の中から、実現可能案を推奨電気料金プランとして選定する。実現可能案の選定基準としては、電気料金削減効果もしくは電力品質等が一定水準以上となっていること等が考えられる。電気料金プラン提案部１３が一意に選考基準を決定しても良いし、入力部１０等を用いてオペレータが１つ以上の選定基準を指定可能であってもよい。
【０１０３】
以上で、電気料金プラン提案部１３による推奨電気料金プランの作成処理（ステップＳ７）を終了する。
【０１０４】
図２１に戻り、ステップＳ８にて、ステップＳ５０５で選定した推奨電気料金プランを、エネルギーフロー及びエネルギーコストの計算結果と合わせて出力する。計算結果の出力先としては、出力部１１としてもよく、エネルギーコスト算出装置１０３外のデータベースに保存してもよく、エネルギーコスト算出装置１０３内に計算結果出力用のデータベースを新規に設けてもよい。
【０１０５】
以上で、エネルギーコスト算出装置１０３の動作を終了する。本実施の形態により、電力調達先や電力調達方法の変更による電力供給契約の見直し案を自動作成することが可能となり、従来は自営線の近傍にのみ配置可能であった省エネルギー設備の設置場所の設置可能範囲を広域化したり、電力自由化の拡大による電気事業者との電力調達価格交渉のための参考資料を作成したりするなどの効果が得られる。
【０１０６】
＜Ｃ−３．変形例＞
実施の形態３の変形例として、図２３に示すように、実施の形態２のエネルギーコスト算出装置１０２の構成に対して、電気料金プラン提案部１３をさらに備えてもよい。この変形例においても、実施の形態３と同等の効果を奏することができる。
【０１０７】
＜Ｃ−４．効果＞
実施の形態３に係るエネルギーコスト算出装置１０３は、実施の形態１に係るエネルギーコスト算出装置１０１の構成に加え、エネルギーフロー及びエネルギーコストに基づき、電力コストを削減するための電力供給形態または電力供給契約を提案する電気料金プラン提案部１３を備える。したがって、事業者のエネルギーフローに適した電力供給形態または電力供給契約を提案することができる。
【０１０８】
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】
【０１０９】
１  エネルギーフロー計算部、２  直流電力系統計算部、３  交流電力系統計算部、４  路線情報データベース、５  付帯用設備情報データベース、６  エネルギーフローデータベース、７  エネルギーコスト計算部、８  省エネルギー設備投資コストデータベース、９  電気料金データベース、１０  入力部、１１  出力部、１２  省エネルギー設備配置計画作成部、１３  電気料金プラン提案部。
【図１】
2016015062.tif 000006
【図２】
2016015062.tif 000007
【図３】
2016015062.tif 000008
【図４】
2016015062.tif 000009
【図５】
2016015062.tif 000010
【図６】
2016015062.tif 000011
【図７】
2016015062.tif 000012
【図８】
2016015062.tif 000013
【図９】
2016015062.tif 000014
【図１０】
2016015062.tif 000015
【図１１】
2016015062.tif 000016
【図１２】
2016015062.tif 000017
【図１３】
2016015062.tif 000018
【図１４】
2016015062.tif 000019
【図１５】
2016015062.tif 000020
【図１６】
2016015062.tif 000021
【図１７】
2016015062.tif 000022
【図１８】
2016015062.tif 000023
【図１９】
2016015062.tif 000024
【図２０】
2016015062.tif 000025
【図２１】
2016015062.tif 000026
【図２２】
2016015062.tif 000027
【図２３】
2016015062.tif 000028