(57)【要約】【課題】規制に対応することができ、所定時間間隔ごとに需要と供給の差分を規制に応じた許容誤差に収めることのできる電力量制御システムを提供する。【解決手段】本発明の電力量制御システムは、規制に基づいて、所定時間毎に、営業地域での電力の需要量と供給量との差分値を、許容値以下に制御する電力量制御システムであって、営業地域に含まれる需要者に電力を供給する送電網と、営業地域に含まれる需要者の場所に設置される個別発電装置と、需要者において所定時間毎の需要量と供給量とを演算する演算部と、個別発電装置の動作を制御する制御部と、を備え、演算部は、需要者においてある所定時間での実使用量と、予測された予測需要量とを比較し、制御部は、実使用量が予測需要量を下回る場合には、需要者での電力消費を増加させ、実使用量が予測需要量を上回る場合には、個別発電装置を動作させて、需要者に不足電力を供給させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規制に基づいて、所定時間毎に、営業地域での電力の需要量と供給量との差分値を、許容値以下に制御する電力量制御システムであって、
前記営業地域に含まれる需要者に電力を供給する送電網と、
前記営業地域に含まれる需要者の場所に設置される個別発電装置と、
前記需要者において前記所定時間毎の需要量と供給量とを演算する演算部と、
前記個別発電装置の動作を制御する制御部と、を備え、
前記演算部は、前記需要者においてある所定時間での実使用量と、予測された予測需要量とを比較し、
前記制御部は、
前記実使用量が前記予測需要量を、前記許容値を超えて下回る場合には、前記需要者での電力消費を増加させ、
前記実使用量が前記予測需要量を、前記許容値を超えて上回る場合には、前記個別発電装置を動作させて、前記需要者に不足電力を供給させる、電力量制御システム。
【請求項２】
前記規制は、計画値同時同量受給管理である、請求項１記載の電力量制御システム。
【請求項３】
前記所定時間は、３０分であり、前記許容値は、３％である、請求項１または２記載の電力量制御システム。
【請求項４】
前記演算部は、前記送電網を通じて供給される電力を使用することで、前記実使用量を算出する、請求項１から３のいずれか記載の電力量制御システム。
【請求項５】
前記予測需要量は、前記所定時間毎で、予め予測されている値である、請求項１から４のいずれか記載の電力量制御システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記実使用量が前記予測需要量を下回る場合には、前記送電網から前記需要者に供給される電力を、蓄電池、電気自動車、電気温水器および蓄熱器の少なくとも一つに、前記予測需要量との差分が前記許容値内になるように、供給する、請求項１から５のいずれか記載の電力量制御システム。
【請求項７】
前記蓄電池、前記電気自動車、前記電気温水器および前記蓄熱器は、前記需要者の管理下にある、請求項６記載の電力量制御システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記実使用量が前記予測需要量を上回る場合には、前記予測需要量と前記実使用量との差分を前記許容値内となる追加電力量を、前記個別発電装置に発電させる、請求項１から７のいずれか記載の電力量制御システム。
【請求項９】
前記追加発電量は、前記送電網を通じて、前記需要者に供給される、請求項８記載の電力量制御システム。
【請求項１０】
前記追加発電量は、前記送電網を通じて前記需要者に供給されることで、前記需要者を基準とする前記送電網において、前記実使用量と前記予測需要量との差分を、前記許容値内に収めることができる、請求項９記載の電力量制御システム
【請求項１１】
発電所で発電された電力を、一定時間蓄積する電力バッファを更に備え、
前記電力バッファで蓄積された電力が、前記送電網に供給され、
前記送電網を介して、複数の需要者に送電される、請求項１から１０のいずれか記載の電力制御システム。
【請求項１２】
前記一定時間は、１分間〜５分間である、請求項１１記載の電力量制御システム。
【請求項１３】
前記電力バッファは、前記一定時間に対応して、前記発電所から前記複数の需要者への電力供給時間を遅延させる、請求項１１または１２記載の電力量制御システム。
【請求項１４】
前記電力バッファは、前記一定時間に対応して、前記送電網に供給する電力量を変更可能である、請求項１１から１３のいずれか記載の電力量制御システム。
【請求項１５】
前記電力バッファによる前記遅延により、前記電力バッファ後の前記送電網は、時間軸における電力の変化を抑制できる、請求項１４記載の電力量制御システム。
【請求項１６】
前記発電所は、電力事業者の運営する発電装置、各家庭で発電される再生可能エネルギーによる発電装置を含む、請求項１１から１５のいずれか記載の電力量制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給において、需要と供給を規制に合わせて一致させるための電力量を制御する電力量制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、国あるいは地域単位で免許制度により認可された発電事業者が、発電、送電を行い、一定の独占状態で電力を需要者に供給していた。一定の独占状態での電力事業を認めることで、適切なインフラ整備や電力供給の安定性などを実現するためである。
【０００３】
一方で、許認可された一定の発電事業者が、国や地域単位で独占的に事業を行うことの弊害も生じるようになってきている。単調なインフラ整備や発電方式（火力や水力など）の多様性が生じにくいこと、あるいは電力料金に市場原理が働きにくいことなどである。これは、我が国だけでなく、世界各国でも、同様の問題として把握されるようになっている。
【０００４】
また、近年では、環境保護や持続可能な社会の実現などへの意識も高まっている。電力を生成する発電方式としては、火力、水力、原子力などがあるが、これらは、化石燃料への依存、二酸化炭素の排出、河川のせき止めによる生態系への懸念、環境負荷の懸念などを有している。環境保護や持続可能な社会への意識の高まりと共に、発電方式の多様性を求める意識が高まっている。
【０００５】
発電方式が多様であることは、電力供給の安定性や電力料金の安定性にもつながりうる。いわゆる電力のベストミックスなどが議論されているが、火力発電への依存度が高い場合には、化石燃料の高騰によって電力供給や電力料金の安定性が不十分になる可能性もある。水力や原子力も、同様である。発電方式が多様であることは、市場や環境などの外部要因による影響を受けにくくなる。このため、発電方式の多様性が求められている。
【０００６】
加えて、近年では、スマートシティやコンパクトシティなどの考え方により、国や大きな地域単位において、電力事業者が発電、送電の全てを賄うことについての見直す意識も高まっている。送電範囲が広大であることによる送電ロスやコストが高くなることを見直す意識や、電力事業者の管理が行き届かない場所や場合における電力供給の不安定への懸念を見直す意識などである。
【０００７】
特に、地域の独自性向上の高まりを背景に、一次産品に加えて、電力も地域で生産して地域で消費する地産地消の考え方も生じている。広大な地域で画一的な発電と送電を行うデメリットを解消しつつ、地域で消費する電力を、より近い地域である地元で生産することで、電力供給の安定性を実現することも目されている。
【０００８】
以上のように、現在においては電力供給において次のようなことが求められている。
【０００９】
（１）電力料金への市場原理の導入
（２）発電方式の多様性
（３）環境負荷の低減
（４）生活圏の地域単位での電力生産と電力消費
【００１０】
このような環境において、近年では、世界的に規制緩和が行われ、独占的な電力事業者以外への発電事業の認可や、送電インフラの開放、電力小売り事業者の設立認可などが行われている。
【００１１】
特に、上記の（１）〜（４）が求められている背景により、広域圏で独占事業を行う電力事業者よりも、地域単位での小規模な発電事業者、電力小売り事業者などが設立されることが望まれている。このような発電事業者や電力小売り事業者であれば、大規模な電力事業者がコストなどの問題で行いにくい発電方式での発電や、小規模発電の回収による電力小売りなどを事業として行うことができるからである。
【００１２】
また、地域に根差した発電事業者や電力小売り事業者は、地域の小規模発電装置や家庭に設置された発電装置（例えば、家屋に設置された太陽光発電装置）からの電力を回収して、地域に供給することができる。
【００１３】
あるいは、地域に根差した発電事業者や電力小売り事業者が、地域を超えて営業を行ったりネットワークを形成して営業を展開したりすることで、上記（１）や（２）の実現も更に行われるようになる。
【００１４】
このような視点により、現在の独占的な電力事業者の営業範囲に縛られない発電事業者や電力小売り事業者が活性化することは、電力料金への市場原理の導入などのコスト面の解消以外にも、環境負荷を低減できる発電方式の多様性の活性化や、電力の地産地消による地域活性化などにもつながるメリットがある。
【００１５】
このような背景で、独占的な電力事業者の営業範囲に縛られない発電事業者や電力小売り事業者の設立が行われている。
【００１６】
ここで、我が国においては、電力小売り事業者に対して、「計画値同時同量受給管理」を行うことが規制として義務付けられている。「計画値同時同量受給管理」は、一定時間毎に（現在の規制では３０分毎）に、電力需要と電力供給の差を契約電力の３％以内にすることを求めている。電力小売り事業者は、この規制に従い、営業範囲での電力需要と電力供給を３％以内にするように、様々な努力を行っている。
【００１７】
この規制においては、この許容誤差である３％を超える誤差については、「インバランス料金」との、ペナルティ料金を規制当局等に支払う必要がある。このため、電力小売り事業者は、営業範囲での電力需要を様々な工夫で予測しつつ、一定時間ごとに供給量との誤差を許容誤差以内にするように努める必要がある。
【００１８】
このような状況において、電力の需要や供給を予測したり供給したりする技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０１５−７６９３１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４８８６３号公報
【特許文献３】特開２０１５−１６２９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献１は、電圧制御装置１３０２は、配電変電所または柱上変圧器から需要家に供給される電力の電圧値を制御する。電力管理装置１１０２は、複数の需要家における電力需要の調整が可能な需要調整可能量を算出し、需要調整計画管理装置１２０２に送信する。需要調整計画管理装置は、需要調整量の要求値と需要調整可能量に基づいて、需要調整量の要求値を満たすための需要調整計画を作成し、電力管理装置に送信する。電力管理装置は、需要調整計画に基づいて、電圧制御装置の出力電圧値を制御するための電圧制御計画を作成し、電圧制御計画に従って電圧制御装置の出力電圧値を制御させる電力需要調整システム、を開示する。
【００２１】
特許文献１は、需要調整計画に基づいて、電力調整を行うことで、需要に見合う電力供給を実現することを目的としている。
【００２２】
しかしながら、特許文献１の電力需要調整システムは、３０分毎などの極めて短時間毎での需要と供給の差分を、３％といった極めて小さな許容誤差に収めることを目的としているものではない。需要計画に基づいて出力電圧を制御するだけであり、非常に小さな時間間隔には対応できない問題がある。また、電圧制御を行うだけであるので、発電された電力の出力を絞るだけになってしまい、ロスとして捨てられる電力が生じる問題もある。
【００２３】
特許文献２は、エネルギー需要供給シミュレーション装置１００は、設備ＤＢ１２０、予測ＤＢ１２１、供給計画ＤＢ１２２、件名ＤＢ１２３、設備編集部１１０、予測処理部１１１，予測データ編集部１１２、供給計画部１１３、シミュレーションデータ保存部１１４、シミュレーションデータ読込部１１５、データ転送部１１６を備える。予測処理部１１１は、設備データ１２０Ｄと予測データ１２１Ｄに含まれた天候予測データを基に、エネルギー供給設備のエネルギー供給量予測を自動修正し、シミュレーションに使用したデータセットを外部のＥＭＳに転送する需要供給シミュレーション装置を、開示する。
【００２４】
特許文献２は、電力需要を天候条件や天候情報などの情報を基にして、より高い精度で予測する技術を目的としている。
【００２５】
しかしながら、特許文献２の技術は、電力需要を予測することに主眼を置いており、短時間間隔での需要と供給の差分を、許容誤差に収めることを実現できない問題を有している。需要に合わせて供給量予測を修正することを行っているが、やはり短い間隔での差分を許容誤差に収めることを実現できない。
【００２６】
特許文献３は、ＢＥＭＳ１０は、管理対象となる施設内での電力需要（デマンド）を予測し、負荷２２、２４、２０…の電力消費を規制すべき規制期間を各々設定すると共に、電気料金が高い期間内では、蓄電池３８から負荷に強制放電させる強制放電期間を設定する。ＢＥＭＳ１０は、設定した規制期間及び強制放電期間に従い、各負荷の電力消費を規制し、蓄電池３８から強制放電を実施させるが、負荷の一つは、ＢＥＭＳ１０からの指令に従い配下の負荷での電力消費を規制し、蓄電池３８から負荷への放電を実施させる、需給管理装置２０にて構成する電力管理システムを開示する。
【００２７】
特許文献３は、電力料金や電力需要のひっ迫などにより電力消費を規制すべき期間において、蓄電池からの電力供給を受けるか、そうでない期間においては、送電網からの電力供給を受けるかを切り替える技術を開示する。
【００２８】
このため、特許文献１、２と同様に、短時間間隔での需要と供給の差分を許容差分にすることを実現できない。特許文献３は、送電網からの電力を一時的に蓄電池に蓄えて、電力料金を家庭単位で調整することを目的としている。このため、電力小売り事業者が、短時間間隔での需要と供給の差分を、許容誤差に抑えることを実現することができない。
【００２９】
以上のように、従来技術においては、規制である所定時間毎の需要と供給との差分を、許容誤差に収めることができない問題があった。この問題が解決されないと、地域等で様々な発電事業者や電力小売り事業者の活性化が図りにくい問題にもつながる。
【００３０】
本発明は、この規制に対応することができ、所定時間間隔ごとに需要と供給の差分を規制に応じた許容誤差に収めることのできる電力量制御システム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】
【００３１】
上記課題に鑑み、本発明の電力量制御システムは、規制に基づいて、所定時間毎に、営業地域での電力の需要量と供給量との差分値を、許容値以下に制御する電力量制御システムであって、
営業地域に含まれる需要者に電力を供給する送電網と、
営業地域に含まれる需要者の場所に設置される個別発電装置と、
需要者において所定時間毎の需要量と供給量とを演算する演算部と、
個別発電装置の動作を制御する制御部と、を備え、
演算部は、需要者においてある所定時間での実使用量と、予測された予測需要量とを比較し、
制御部は、
実使用量が予測需要量を下回る場合には、需要者での電力消費を増加させ、
実使用量が予測需要量を上回る場合には、個別発電装置を動作させて、需要者に不足電力を供給させる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の電力量制御システムは、所定時間毎に、電力の需要量と供給量との差分値を、規制に従った許容誤差以内に収めることができる。この結果、発電の多様化、環境負荷の低い電力供給、地域での電力の地産地消などの目的を達成できる、発電事業者や電力小売り事業者の活動を活性化できる。
【００３３】
また、発電事業者が別であって、これらから発電された電力を購入して需要者に小売する電力小売り事業者が、規制に対応して電力供給を行えることで、ペナルティ費用などのコスト負担が減少し、事業運営が容易となるメリットもある。
【００３４】
これらのメリットが相まって、多様な電力購入が行えるようになり、需要者にとって高いメリットを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における電力量制御システムと周辺の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１における所定時間毎の予測需要量と実使用量を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１における制御後の、所定時間毎における供給電力と使用電力のグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１における制御部による電力消費増加を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１における個別発電装置での追加発電を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２における電力量制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の第１の発明に係る電力量制御システムは、規制に基づいて、所定時間毎に、営業地域での電力の需要量と供給量との差分値を、許容値以下に制御する電力量制御システムであって、
営業地域に含まれる需要者に電力を供給する送電網と、
営業地域に含まれる需要者の場所に設置される個別発電装置と、
需要者において所定時間毎の需要量と供給量とを演算する演算部と、
個別発電装置の動作を制御する制御部と、を備え、
演算部は、需要者においてある所定時間での実使用量と、予測された予測需要量とを比較し、
制御部は、
実使用量が予測需要量を下回る場合には、需要者での電力消費を増加させ、
実使用量が予測需要量を上回る場合には、個別発電装置を動作させて、需要者に不足電力を供給させる。
【００３７】
この構成により、電力量制御システムは、規制に基づいた、所定時間での電力供給量と需要量との差分を、許容値以内に収めることができる。
【００３８】
本発明の第２の発明に係る電力量制御システムでは、第１の発明に加えて、規制は、計画値同時同量受給管理である。
【００３９】
この構成により、規制に対応して、電力量を制御できる。
【００４０】
本発明の第３の発明に係る電力量制御システムでは、第１または第２の発明に加えて、所定時間は、３０分であり、許容値は、３％である。
【００４１】
この構成により、規制に対応して、電力量を制御できる。
【００４２】
本発明の第４の発明に係る電力量制御システムでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、演算部は、送電網を通じて供給される電力を使用することで、実使用量を算出する。
【００４３】
この構成により、実使用量の算出が、より正確に行える。
【００４４】
本発明の第５の発明に係る電力量制御システムでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、予測需要量は、所定時間毎で、予め予測されている値である。
【００４５】
この構成により、実使用量との比較となる予測需要量を、適切に設定できる。
【００４６】
本発明の第６の発明に係る電力量制御システムでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、制御部は、実使用量が予測需要量を下回る場合には、送電網から需要者に供給される電力を、蓄電池、電気自動車、電気温水器および蓄熱器の少なくとも一つに、予測需要量との差分が許容値内になるように、供給する。
【００４７】
この構成により、電力消費を増加させることができると共に、利用可能であって無駄のない電力消費を実現できる。
【００４８】
本発明の第７の発明に係る電力量制御システムでは、第６の発明に加えて、蓄電池、電気自動車、電気温水器および蓄熱器は、需要者の管理下にある。
【００４９】
この構成により、需要者が再利用できる。
【００５０】
本発明の第８の発明に係る電力量制御システムでは、第１から第７のいずれかの発明に加えて、制御部は、実使用量が予測需要量を上回る場合には、予測需要量と実使用量との差分を許容値内となる追加電力量を、個別発電装置に発電させる。
【００５１】
この構成により、実使用量に合わせた電力供給を行える。結果として、需要と供給を許容値以下に一致させることができる。
【００５２】
本発明の第９の発明に係る電力量制御システムでは、第８の発明に加えて、追加発電量は、送電網を通じて、需要者に供給される
【００５３】
この構成により、需要者が必要とする電力を、発電所からの電力と合わせて、供給できる。
【００５４】
本発明の第１０の発明に係る電力量制御システムでは、第９の発明に加えて、追加発電量は、送電網を通じて需要者に供給されることで、需要者を基準とする送電網において、実使用量と予測需要量との差分を、許容値内に収めることができる。
【００５５】
この構成により、需要者における電力の需要と供給を許容値以内に一致させることができる。
【００５６】
本発明の第１１の発明に係る電力量制御システムでは、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、発電所で発電された電力を、一定時間蓄積する電力バッファを更に備え、電力バッファで蓄積された電力が、送電網に供給され、送電網を介して、複数の需要者に送電される。
【００５７】
この構成により、電力供給の段階で、予測需要量に合わせて電力を供給しやすくなる。
【００５８】
本発明の第１２の発明に係る電力量制御システムでは、第１１の発明に加えて、一定時間は、１分間〜５分間である。
【００５９】
この構成により、電力供給の段階で、予測需要量に合わせて電力を供給しやすくなる。
【００６０】
本発明の第１３の発明に係る電力量制御システムでは、第１１または第１２の発明に加えて、電力バッファは、一定時間に対応して、発電所から複数の需要者への電力供給時間を遅延させる。
【００６１】
この構成により、予測需要量を見越してから、電力を供給できる。
【００６２】
本発明の第１４の発明に係る電力量制御システムでは、第１１から第１３のいずれかの発明に加えて、電力バッファは、一定時間に対応して、送電網に供給する電力量を変更可能である。
【００６３】
この構成により、需要と供給を許容値以内に一致させやすくできる。
【００６４】
本発明の第１５の発明に係る電力量制御システムでは、第１４の発明に加えて、電力バッファによる遅延により、電力バッファ後の送電網は、時間軸における電力の変化を抑制できる。
この構成により、需要と供給との一致を図ることができる。
【００６５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００６６】
（実施の形態１）
【００６７】
（全体概要）
まず、本発明の実施の形態１における電力量制御システムの全体概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における電力量制御システムと周辺の模式図である。
【００６８】
なお、図１は、図示の都合上、電力量制御システム１に含まれる要素とそれ以外の要素とを合わせて示している。
【００６９】
電力量制御システム１は、規制に基づいて、所定時間毎に、営業地域での電力の需要量と供給量との差分値を、所定値以下に制御する。従来技術で説明したように、電力自由化などに伴って、様々な発電方式で電力の生成が行われる。この生成された電力は、送電網を通じて、営業地域に含まれる需要者に供給される。
【００７０】
この供給においては、需要者における予測需要量（種々の方式で、電力供給者が予測する）と、実際に需要者で消費される実使用量との差分を、規制によって定められる差分に収めることが必要である。この規制では、予測需要量と実使用量との差分を計算する時間範囲と、許容できる差分量が、規定される。
【００７１】
ここで、規制の一つとして、計画値同時同量受給管理がある。この計画値同時同量受給管理を、電力事業者や電力小売り事業者が守ることが求められている。
【００７２】
電力量制御システム１は、送電網３、個別発電装置６、演算部７、制御部８と、を備える。また、発電所２が、電力量制御システム１の営業地域４に、送電網３を通じて電力を供給する。この発電所２は、化石燃料による火力発電所、水力発電所、原子力発電所などの従来型の発電所に加えて、太陽光発電所、風力発電所、潮力発電所、バイオマス発電所、地熱発電所などの再生可能エネルギーを用いた発電所も含む。
【００７３】
特に、発電所２は、地域性の高い範囲（市町村単位やこれに準ずる範囲での営業地域４に対応する範囲）における、発電所であることも好適である。例えば、市町村などに対応した営業地域４への電力供給を主とした地域の発電所である。再生可能エネルギーによる発電所は、発電能力などの点から、地域供給を主とした発電を行うことが多い。発電所２は、このような地域供給を主とした発電所であることも多い。
【００７４】
送電網３は、発電所２で発電された電力を、営業地域４に含まれる需要者５に供給する。送電網３は、既存の電力会社等が所有する既存の設備であってもよいし、新規の電力事業者や電力小売り事業者が新規に整備した設備であってもよいし、これらの混在したものであってもよい。
【００７５】
営業地域４は、上述のように、発電所２が電力を供給する範囲であり、発電所２を運営する電力事業者や、発電所２からの電力を受けて小売する電力小売り事業者が電力を供給する範囲である。
【００７６】
営業地域４には、単数または複数の需要者５が含まれる。需要者５は、家庭、工場、事業場、店舗、ビルなどの電力を必要とする需要者である。送電網３は、この営業地域４に含まれる需要者５に電力を送電する。なお、需要者５は、電力量供給システム１の構成要素ではない。
【００７７】
ここで、需要者５の場所には、個別発電所が設置される。需要者５は、上述のように家庭、工場、事業場、店舗、ビルなどである。これらの需要者５は、送電網３を通じて電力が供給されるが、これとは別に需要者５の場所でローカルに電力を生成できるのが、個別発電所６である。個別発電所６は、再生可能エネルギーなどで発電できる発電能力を持つものでもよいし、何らかの電力の供給を受けて、電力を蓄積できるものでもよい。後者の場合には、蓄積した電力を、需要者５に供給できる機能を備えている。
【００７８】
個別発電所６は、営業地域４全体をカバーして電力を供給する発電所２とは異なり、営業地域４に含まれる需要者５の個々に対応して電力を供給する能力を持っている。個別発電所６は、電力量制御システム１の一つの要素として需要者５に提供されてもよいし、需要者５が予め所有しているものが、電力量制御システム１に組み込まれてもよい。
【００７９】
演算部７は、需要者５において所定時間毎の電力の需要量と供給量とを演算する。計画値同時同量受給管理などの規制では、需要者５において所定時間における電力の需要量と供給量とを、定められた誤差に収める必要がある。
【００８０】
演算部７が演算する需要者５における所定時間での需要量は、所定時間に必要となる予測需要量である。演算部７は、過去の需要者５での電力の使用量の履歴、外部環境との関連性、営業地域４での使用量の履歴、当日の気温や湿度といった、電力の使用量に関するパラメータを基に、所定時間での予測需要量を演算する。
【００８１】
所定時間は、規制によって定まる時間であり、例えば、３０分である。演算部７は、この３０分の間での、需要者５での予測需要量を演算する。このとき、演算部７は、ある３０分の期間での予測需要量を演算するだけでなく、この３０分毎の連続的な予測需要量を演算する。この結果、演算部７は、３０分毎の予測需要量を次々と演算する。
【００８２】
また、演算部７は、所定時間での需要者５における電力の実使用量を演算する。この所定時間は、予測需要量の演算と同じ時間である。例えば、上述の通り３０分である。この３０分毎の需要者５での電力の実使用量を、演算部７は、次々と演算する。
【００８３】
演算部７は、需要者５が実際に使用する電力量を、需要者５に設置されている電力メーター（スマートメーターなど）などから演算できる。あるいは、短時間毎（例えば１分間）の電力消費量から、３０分などの所定時間での実使用量を演算する。
【００８４】
これらの演算の結果、演算部７は、所定時間毎の需要者５における電力の予測需要量と実使用量のそれぞれを算出する。
【００８５】
図２は、本発明の実施の形態１における所定時間毎の予測需要量と実使用量を示すグラフである。所定時間毎に、期間Ａ、期間Ｂ、期間Ｃ、期間Ｄ、期間Ｅの期間での、予測需要量と実使用量との演算結果を示す。各期間において、左側の棒が予測需要量であり、右側の棒が実使用量である。
【００８６】
期間Ａでは、予測需要量と実使用量とが、略同一である。期間Ｂでは、予測需要量が実使用量よりも大きく、その差が大きい。期間Ｃでは、予測需要量よりも実使用量が大きいが、その差は小さい。期間Ｄでは、予測需要量が実使用量よりも大きいが、その差は小さい。期間Ｅでは、予測需要量よりも実使用量が大きく、その差が大きい。
【００８７】
このように、所定時間毎での各期間において、予測需要量と実使用量との大きさが略同一であったり、差が小さかったり、差が大きかったりする。
【００８８】
演算部７は、図２のように所定時間毎の予測需要量と実使用量を演算するのに加えて、それぞれを比較する。この比較結果を、制御部８に出力する。このとき、比較結果においては、差分がある場合に、この差分が規制で定められる許容値以内であるかどうかが含められる。
【００８９】
すなわち、図２の場合には、期間Ａでは、略同一であるとの比較結果が制御部８に出力される。期間Ｂでは、予測需要量が実使用量よりも許容値を超えて大きい、との比較結果が制御部８に出力される。期間Ｃでは、実使用量が予測需要量よりも大きいが許容値以内であるとの比較結果が制御部８に出力される。期間Ｄでは、予測需要量が実使用量より大きいが、許容値以内であるとの比較結果が制御部８に出力される。期間Ｅでは、予測需要量よりも実使用量が、許容値を超えて大きい、との比較結果が、制御部８に出力される。
【００９０】
ここで、許容値は、例えば３％である。所定時間の３０分と共に、許容値は、規制やその他の要素によって、任意に定められる。
【００９１】
制御部８は、この演算部７から受けた比較結果に基づいて、電力量制御を行う。ここで、実使用量が予測需要量を、許容値を超えて下まわる場合には、制御部８は、需要者５での電力消費を増加させる。図２では、期間Ｂにおいて、制御部８は、電力消費を増加させる制御を行う。
【００９２】
逆に、実使用量が予測需要量を、許容値を超えて上回る場合には、制御部８は、個別発電装置６を動作させて、需要者５に不足電力を供給させる。図２では、期間Ｅにおいて、制御部８は、個別発電装置６を動作させる。個別発電装置６は、需要者５に個別に電力を供給できる装置であり、実使用量が予測需要量を許容値を超えて上回る場合には、不足電力を補って、この差分を解消する。
【００９３】
このように、実使用量と予測需要量との差分が許容値を超える場合でも、制御部８の制御によって、差分を許容値以内に収めることができる。例えば、図２では、期間Ｂと期間Ｅでも、差分が許容値以内になるので、すべての期間で、差分値が許容値以内になる。これらの結果、電力量制御システム１は、計画値同時同量受給管理などの規制を守ることができる。
【００９４】
次に、各要素の詳細について説明する。
【００９５】
（実使用量）
演算部７は、需要者５で実際に使用される所定時間での実使用量を算出する。ここで、需要者５に設置されている電力メーターやスマートメーターなどを用いて、この実使用量を算出できる。すなわち、演算部７は、送電網３を通じて需要者５に供給される電力を使用することで、実使用量を算出する。
【００９６】
ここで、演算部７は、所定時間毎に実使用量を算出する。例えば、図２のように、規制に従って定められる所定時間単位で、実使用量を算出する。需要者５は、営業地域４での住宅を一つの単位として把握されてもよいし、一定の範囲や数の住宅を一つの単位として把握されてもよい。すなわち、演算部７が算出する実使用量は、一つの住宅を単位としてもよいし、複数の住宅を単位としてもよい。言い換えれば、集合住宅や雑居ビルなどを一つの単位として実使用量を算出してもよいし、集合住宅の中の居室を、一つの単位として実使用量を算出してもよい。
【００９７】
なお、演算部７は、ＨＥＭＳが設置されている需要者５においては、ＨＥＭＳで取得した電力消費量を基に、実使用量を算出してもよい。
【００９８】
（予測需要量）
演算部７は、所定時間毎の需要者５での予測需要量を算出する。実使用量と同じく、規制で定められた所定時間毎において、需要者５が必要とする予測での需要量を、予測需要量として算出する。すなわち、予測需要量は、所定時間毎で、予め予測されている値である。
【００９９】
ここで、予測需要量は、実使用量を算出する需要者５の単位に合わせた単位で、算出される。例えば、実使用量が、一つの住宅を単位として算出される場合には、予測需要量も、この一つの住宅を単位として算出されればよい。あるいは、実使用量が複数の住宅を単位として算出される場合には、予測需要量も、この複数の住宅を単位として算出されればよい。
【０１００】
予測需要量は、種々の方法で算出される。過去の実績や、周囲の需要者５との比較、あるいは、ある時間での実使用量からの予測などで、算出されればよい。
【０１０１】
演算部７は、算出した所定時間毎の実使用量と予測需要量とを、図２のように算出して、比較する。比較においては、上述したように、許容値を超える差があるかどうかを判断する。演算部７は、この比較結果を、制御部８に出力する。制御部８は、この比較結果に基づいて制御を行い、所定時間毎の予測需要量と実使用量との差分を、許容値以内に収める。
【０１０２】
（制御部での動作）
例えば、図２のような演算部７での演算結果に対して、制御部８が、制御を行うことで、図３のような状態を得ることができる。
【０１０３】
図３は、本発明の実施の形態１における制御後の、所定時間毎における供給電力と使用電力のグラフである。期間Ｂにおいては、予測需要量が、実使用量よりも許容値を超えて大きい状態であった。この期間Ｂに対して、制御部８は、需要者５における電力消費を増加させる。図３では、この増加させた電力消費が、追加使用として示されている。
【０１０４】
この追加使用によって、期間Ｂでは、供給電力と使用電力の差分が許容値以下に収まっている。供給電力は、予測需要量に基づいて送電網３から供給されるので、この予測需要量に基づいて供給される供給電力に対して、追加使用がなされることで、使用電力が、許容値以内に収まるようになる。
【０１０５】
一方、期間Ｅでは、図２において実使用量が予測需要量を、許容値を超えて上回る状態である。制御部８は、期間Ｅにおいては、需要者５に設置されている個別発電装置６を動作させて追加的に電力供給を行わせる。この結果、図３のように、期間Ｅでは、追加電力が供給されて、供給電力全体は、実使用量と許容値以内に収まるようになる。
【０１０６】
制御部８による制御によって、図３のように、所定時間毎の供給電力と使用電力との差分が、許容値以内に収まるようになる。これが継続して続けられることで、全体として、許容値以内に収まる状態が継続される。
【０１０７】
このように、全体として、供給電力と使用電力との差分が、許容値以内に収まることで、営業地域４において電力を供給する事業者は、所定時間毎における供給と使用との差分を許容値以内にすることができる。これは、結局は、営業地域４全体における所定時間毎の予測需要量と実使用量との差分を、許容値以内に収めることを意味する。
【０１０８】
以上の結果、電力量制御システム１は、例えば、計画値同時同量受給管理といった規制を守ることができる。
【０１０９】
（制御部の制御）
制御部８は、演算部７での実使用量と予測需要量との比較結果に基づいて、図３のように使用電力と供給電力との差分を、許容値以内に収めるように制御する。
【０１１０】
ここで、実使用量が予測需要量を下回る場合には、制御部８は、需要者５での電力消費を増加させる。電力消費を増加させるとは、需要者５が家電などで使用する電力の消費を増加させることがありえる。しかし、実際の使用電力を増加させるだけでなく、需要者５において、蓄電や電力を他のエネルギーに変換させるなどの観点での電力消費の増加を行わせることもよい。
【０１１１】
例えば、実使用量が予測需要量を下回る場合には、制御部５は、送電網３から需要者５に供給される電力を、蓄電池、電気自動車、電気温水器および蓄熱器の少なくとも一つに供給する。このとき、制御部８は、実使用量と予測需要量との差分が、許容値以内になるように、これらの少なくとも一つに電力を供給する。
【０１１２】
すなわち、図３における期間Ｂの追加使用は、このような蓄電池、電気自動車、電気温水器および蓄熱器の少なくとも一つに電力が供給されることで実現される追加的な商品電力である。
【０１１３】
図４は、本発明の実施の形態１における制御部による電力消費増加を示す模式図である。需要者５には、蓄電池等５１が備わっている。制御部８は、送電網３から蓄電池等５１に電力が供給されるように制御する。この制御によって、実使用量と予測需要量との差分が、許容値以内となるような追加使用の電力が、需要者５において使用されることになる。この制御によって、図３の期間Ｂのように、追加使用が生じて、使用電力と供給電力との差分が、許容値以内に抑えられる。
【０１１４】
この電力消費の増加においては、蓄電池等５１に電力が供給されることで実現される。このため、需要者５において無駄な電力使用が行われるのではなく、その後に有効活用できるメリットがある。蓄電池、電気自動車、電気温水器および蓄熱器は、需要者５の管理下にある。これらに電力が供給されれば、蓄電池からの電力使用、電気温水器や蓄熱器などへの電力供給により得られる熱源の利用など、様々な有効活用ができる。  
【０１１５】
加えて、蓄電池等５１は、追加使用のために電力が供給される場合には、供給された後になってから、需要者５の必要に応じて使用できるメリットもある。例えば、蓄電池に溜められた電力を、需要者５は、後から必要に応じた使用をしたり、電気自動車に溜められた電力を、需要者５が必要に応じて運転に使用したりできる。
【０１１６】
このように、制御部８は、所定時間毎の予測需要量と実使用量との差分を、許容値以内に収めると共に、利用可能であって無駄ではない追加使用の電力消費を実現できる。このため、電力消費の追加でも無駄が生じない。
【０１１７】
一方、制御部８は、実使用量が予測需要量を上回る場合には、追加電力を需要者５に供給する必要がある。このとき、需要者５に対して送電網３を介して供給される電力は、営業地域４やそれ以外も含む広い地域に対応する発電所２が生成する。
【０１１８】
制御部８は、実使用量が予測需要量を上回る場合に、この発電所２の発電量を増加させて、実使用量と予測需要量の差分を許容値以下にすることは、次の理由で難しいことが多い。
【０１１９】
発電所２は、広い地域への電力を生成するために、細かな電力調整のために細かな時間単位で電力生成量を細かに制御することは難しい。所定時間毎に、わずかな差分を埋めるための電力生成を調整することは難しい。また、発電所２は、営業地域４やこれを超える広い範囲を対象としているが、制御部８は、営業地域４やこれに含まれる単数または複数の需要者５の電力一致を制御する。このため、需要者５などの単位で、実使用量と予測需要量との差分を許容値以下に収めるために、発電所２そのものを制御することは適切ではない。
【０１２０】
このため、制御部８は、単一または複数の需要者５を単位とする個別発電装置６に発電を行わせる。
【０１２１】
例えば、発電所２は、化石燃料や水力発電などに加えて、営業地域４に対応する再生可能エネルギーなどによる発電機能を有する。すなわち、発電所２は、一定の規模を有する。
【０１２２】
これに対して、個別発電装置６は、例えば家庭やオフィスビルに設置された太陽光発電装置や、小型の化石燃料発電装置など、単数または複数の需要者５を単位とする、小規模なものである。
【０１２３】
個別発電装置６は、対応する単数または複数の需要者５（但し、対象数の規模は小さい）に、生成した電力を供給できる。
【０１２４】
制御部８は、実使用量が予測需要量を上回る場合には、不足する電力を、個別発電装置６の発電によって補わせる。図３の期間Ｅにおける追加電力が、この個別発電装置６によって生成された電力である。
【０１２５】
図５は、本発明の実施の形態１における個別発電装置での追加発電を示す模式図である。図５のように、制御部８は、個別発電装置６を制御して、需要者５へ供給される電力を増加させる。この増加は、図３の期間Ｅにおける追加電力である。この追加電力によって、期間Ｅにおける使用電力と供給電力との差分が、許容値以下になる。
【０１２６】
ここで、個別発電装置６が常時発電を行っている装置であれば、制御部８は、個別発電装置６で発電している電力を、需要者５により多く供給させる。あるいは、個別発電装置６が常時発電を行っていない装置であれば、制御部８は、個別発電装置６の発電を動作させて、需要者５に供給させる。
【０１２７】
なお、個別発電装置６によって需要者５に供給される追加発電量（追加電力）は、需要家の宅内配線または送電網３を通じて、需要者５に供給されればよい。図５は、この状態を示している。
【０１２８】
特に、個別発電装置６が、複数の需要者５をカバーするように設けられている場合には、送電網３を介して追加発電量である追加電力を供給できる。この供給によって、実使用量と予測需要量との差分を、許容値以内に収めることができる。
【０１２９】
また、営業地域４全体に含まれる複数の個別発電装置６の制御によって、営業地域４全体での実使用量と予測需要量との差分を（使用電力と供給電力の差分を）、許容値以下に収めることができる。
【０１３０】
以上のように、実施の形態１における電力量制御システム１は、種々の規制に対応して、所定時間毎との電力の需要量と供給量との差分値を、許容値以内に収めることができる。
【０１３１】
（実施の形態２）
【０１３２】
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、発電所２と送電網３との間に電力バッファが設けられる構成について説明する。
【０１３３】
図６は、本発明の実施の形態２における電力量制御システムのブロック図である。図６は、電力量制御システム１の外部要素も合せて示している。図６は、図１と異なり、発電所２と送電網３との間に、電力バッファ９が設けられている状態を示している。
【０１３４】
ここで、発電所２は、営業地域４などの広い範囲をカバーできる電力を生成する発電装置である。化石燃料や再生可能エネルギーなどであって、単体か少数の数の発電装置を発電所２とみなすこともよいし、需要者５のそれぞれに設けられている小型の発電装置全体を合わせて、営業地域４に電力を供給する場合を、発電所２とみなしてもよい。
【０１３５】
このため、発電所２を構成する需要者５に備わる発電装置は、発電所２を構成する一つの要素とみなしてもよいし、個別発電装置６とみなしてもよい。
【０１３６】
すなわち、発電所２は、電力事業者の運営する発電装置、各家庭で発電される再生可能エネルギーによる発電装置を含む。
【０１３７】
電力バッファ９は、発電所２と送電網３との間に設けられる。電力バッファ９は、発電所２で発電された電力を、一定時間蓄積する。発電所２で発電された電力は、この電力バッファ９を介して、送電網３に送られる。すなわち、送電網３は、発電所２で生成された電力を即座に需要者５に供給するのではなく、電力バッファ９で一時的に蓄積された後、需要者５に供給する。
【０１３８】
電力バッファ９は、一定時間の蓄積を行ってから、発電所２で発電された電力を需要者５に供給する。このため、発電所２で発電された電力が、需要者５に到達するには、この一定時間の蓄積に掛かる時間分、遅延する。言い換えれば、電力バッファ９は、一定時間において、需要者５への電力供給を遅延させる。
【０１３９】
このため、電力バッファ９には、一定量の電力が溜まった状態が実現される。このため、電力バッファ９は、送電網３に供給する電力量を変更可能である。例えば、実施の形態１で説明したように、実使用量と予測需要量との差分がある場合には、この差分を小さくできるように、電力バッファ９は、調整しながら電力を供給できる。
【０１４０】
例えば、実使用量が予測需要量に比較して大きい場合には、電力バッファ９は、蓄積している電力を利用して、多目の電力を送電網３に供給できる（需要者５に供給できる）。あるいは、逆の場合には、電力バッファ９は、少なめの電力を送電網３に供給できる。
【０１４１】
このようにして、電力バッファ９があることで、予測需要量と実使用量との差分を許容値以下に収めやすくできる。
【０１４２】
特に、電力バッファ９に電力が蓄積されている状態が継続することで、送電網３を介して需要者５に供給される電力量は、実使用量と予測需要量との差分を小さくできる方向を作ることができる。
【０１４３】
これらの結果、電力バッファ９による遅延が、送電網３から供給される電力の変化を、時間軸において抑制できるようになる。実施の形態１での制御と合わせて、実施の形態２の電力バッファ９によって、実使用量と予測需要量との差分を、許容値以内に収めることができるようになる。
【０１４４】
なお、電力バッファ９が蓄積する一定時間は、種々に定められれば良いが、一例として１〜５分間である。規制や営業地域４の特性などに応じて、この一定時間が定められれば良い。一定時間によって、予測需要量により近い電力を、供給できるようになるからである。
【０１４５】
特に、遅延して電力が供給されることで、予測された予測需要量を予め把握した状態で、遅延したところから予測需要量に合わせた電力を供給できるようになる。この供給によって、やはり実使用量と予測需要量との差分を、許容値以下に収めることができるようになる。もちろん、実施の形態１での制御部８での制御も合せることで、差分を許容値以下に確実に収めることができる。
【０１４６】
以上、実施の形態２における電力量制御システム１は、実使用量と予測需要量との差分を、許容値以下に収めることができるようになる。
【０１４７】
なお、実施の形態１〜２で説明された電力量制御システムは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１４８】
１    電力量制御システム
２    発電所
３    送電網
４    営業地域
５    需要者
６    個別発電装置
７    演算部
８    制御部
９    電力バッファ
【図１】
2017175786.tif 000003
【図２】
2017175786.tif 000004
【図３】
2017175786.tif 000005
【図４】
2017175786.tif 000006
【図５】
2017175786.tif 000007
【図６】
2017175786.tif 000008