(57)【要約】【課題】分散電源系統の構成変更など、環境の動的変化に容易に対応でき、さらにエージェントの一部の機能喪失に自律復旧できる。【解決手段】従来の集中管理装置やマネージャーエージェントの役割を制御端末に置かれた下位のエージェント２１〜２３が分担し、これら下位のエージェント同士の協調で需給制御とエージェント管理を行い、かつ管理を担うエージェントの機能喪失には他の健全エージェントで分担管理する。  エージェントは、各プラットフォームに配置され、エージェント情報を提供するサービスをもつディレクトリ・ファシリティ・エージェントを設け、エージェント情報の入ったリストに追加・破棄でエージェントのプラグイン・プラグアウトを行う。【選択図】図１
2009100550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチエージェントにより分散電源系統の電力・熱需給制御を行うシステムにおいて、
分散電源系統を構成する各分散型電源、および各分散型電源の発電電力・熱が供給される各負荷をノードとし、各ノードにそれぞれエージェントを配置し、
前記各エージェントは、ノード別の需給制御と、エージェント同士の協調で分散電源系統全体の管理を行い、かつ管理を担うエージェントの機能喪失には他の健全エージェントで分担管理することを特徴とする分散電源系統の電力・熱需給制御方法。
【請求項２】
前記エージェントは、各プラットフォームに配置され、エージェント情報を提供するサービスをもつディレクトリ・ファシリティ・エージェントを設け、前記エージェント情報の入ったリストに追加・破棄でエージェントのプラグイン・プラグアウトを行うことを特徴とする請求項１に記載の分散電源系統の電力・熱需給制御方法。
【請求項３】
前記分担管理は、各エージェント間の契約ネットプロトコルによるネゴシエーションで行うことを特徴とする請求項１または２に記載の分散電源系統の電力・熱需給制御方法。
【請求項４】
前記エージェントは、ある時間にある熱量が必要となったノードに対して、当該ノードに近隣のボイラーまたは発電機に発熱依頼で最適化を行い、これらの発熱量が熱の需要に満たない場合はボイラーに配置されるエージェントに発熱の依頼をする、または発電電力を熱に変換し補充することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の分散電源系統の電力・熱需給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源系統の電力・熱需給制御方法に係り、特にマルチエージェントシステムによる制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散電源系統は、比較的発電規模が小さい電源（分散型電源）を需要地内に分散配置し、需要地内でエネルギー需給を分散させ、集中型電源系統での長距離送配電網を不要にすると共に、負荷の平準化や自然エネルギーの有効活用を可能とする。分散型電源としては、太陽光発電、風力発電、小水力発電、廃棄物発電、バイオマス発電、マイクロガスタービン発電、燃料電池、電力貯蔵装置、電気二重層キャパシタなどがある。
【０００３】
分散電源系統における電力・熱需給制御は、負荷予測と、各分散型電源の発電能力、発電効率、ＣＯ2排出量などを基に、コンピュータ処理で最適化系統構成と運転スケジュールを算定し、実行する。
【０００４】
図４は、分散電源系統の需給制御方式の例を示す。分散型電源として発電機Ｇと電力貯蔵装置Ｂを電力系統に連系させて負荷Ｌに電力供給する系統において、各分散型電源に対して制御端末１〜３が備え付けられており、その端末はＰＱ制御、ＶＦ制御などの役割を担っている。また、それらの端末をまとめる役割として、ＳＣＡＤＡのように集中管理装置４が置かれており、それは系統全体について運転スケジューリングの最適計画や電力品質の管理を任せている。
【０００５】
図５は、分散電源系統の需給制御をマルチエージェントで行う場合を示す。マルチエージェントシステムは、個々の自律したソフトウェアを搭載するエージェント１１〜１４が多数集まり協調し合い、問題解決を行うことによって、中央集中管理機能の分散を行う（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
なお、エージェントとは、置かれている環境を認識し、その状況・立場を考え、判断し、行動することによって環境に影響を与えることができる自律した主体のことを言う。そのエージェント間は、契約ネットプロトコルによって通信される。
【０００７】
また、マルチエージェントとは、自律した個々の主体（エージェント）が複数集まって相互に依存・協調し合うシステムのことをいい、図４に示す集中管理型システムなどで見られるトップダウン的なシステム設計法とは異なり、エージェントからボトムアップに構築する。また、エージェントが協調性を持つことから、単体では解決することのできないような複雑な問題に対して、タスクを分割することによって解くことができる。
【非特許文献１】明電時報、２００６年、Ｎｏ．４（通巻３０９号）、ｐ．９８〜１０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今日の配電系統は発電機や負荷がある特定の地域で分散配置され、配電系統は大規模化・多様化・複雑化したものとなっているため、その解析は非常に困難であり、図４に示すような、集中管理のもとに需給制御していく方式では限界があると考えられる。
【０００９】
また、設備の情報が集中管理装置にあるため、発電機や負荷などの設備の追加・削除を行うとき、集中管理装置の更新が必要となる。そのため、環境の動的変化に対しての素早い対応が難しいといえる。
【００１０】
この問題に対して、図５に示すマルチエージェントによる制御方式では、中央集中管理機能の分散を行うことができ、具体的には、各発電機、負荷などのリソース、管理装置にエージェントを置く。この処理の流れは、以下のようになる。
【００１１】
（Ｓ１）長時聞・短時間における発電・負荷予測を各制御端末のエージェント１１〜１３が考え、結果を出す。
【００１２】
（Ｓ２）それを管理装置に存在するエージェント（以下マネージャーエージェント）１４に通知する。
【００１３】
（Ｓ３）その結果を受け、マネージャーエージェント１４は発電先やその配分を決定し、端末のエージェント１１〜１３にメッセージ送信する。
【００１４】
（Ｓ４）受信したメッセージに従い、各エージェントは行動する。
【００１５】
ここでいうマネージャーエージェント１４はその設置場所が固定されていて、また唯一のものである。
【００１６】
このシステムの問題としては、マネージャーエージェントが各エージェントに発電処理の命令や最適計画を与えるため、何らかの原因で停止してしまったとき、またはマネージャーエージェントとのメッセージのやり取りが切断されてしまったとき、各エージェントを制御することができない状態になる点である。最悪の場合、システム全体がダウンする事態に陥る。
【００１７】
本発明の目的は、分散電源系統の構成変更など、環境の動的変化に容易に対応でき、さらにエージェントの一部の機能喪失に自律復旧できる分散電源系統の電力・熱需給制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、前記の課題を解決するため、従来の集中管理装置やマネージャーエージェントの役割を制御端末に置かれた下位のエージェント（ノード）が分担し、これら下位のエージェント同士の協調で分散電源系統全体の管理を行い、かつ管理を担うエージェントの機能喪失には他の健全エージェントで分担管理するようにしたもので、以下の方法を特徴とする。
【００１９】
（１）マルチエージェントにより分散電源系統の電力・熱需給制御を行うシステムにおいて、
分散電源系統を構成する各分散型電源、および各分散型電源の発電電力・熱が供給される各負荷をノードとし、各ノードにそれぞれエージェントを配置し、
前記各エージェントは、ノード別の需給制御と、エージェント同士の協調で分散電源系統全体の管理を行い、かつ管理を担うエージェントの機能喪失には他の健全エージェントで分担管理することを特徴とする。
【００２０】
（２）前記エージェントは、各プラットフォームに配置され、エージェント情報を提供するサービスをもつディレクトリ・ファシリティ・エージェントを設け、前記エージェント情報の入ったリストに追加・破棄でエージェントのプラグイン・プラグアウトを行うことを特徴とする。
【００２１】
（３）前記分担管理は、各エージェント間の契約ネットプロトコルによるネゴシエーションで行うことを特徴とする。
【００２２】
（４）前記エージェントは、ある時間にある熱量が必要となったノードに対して、当該ノードに近隣のボイラーまたは発電機に発熱依頼で最適化を行い、これらの発熱量が熱の需要に満たない場合はボイラーに配置されるエージェントに発熱の依頼をする、または発電電力を熱に変換し補充することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のとおり、本発明によれば、従来の集中管理装置やマネージャーエージェントの役割を制御端末に置かれた下位のエージェント（ノード）が分担し、これら下位のエージェント同士の協調で分散電源系統全体の管理を行い、かつ管理を担うエージェントの機能喪失には他の健全エージェントで分担管理するようにしたため、分散電源系統の構成変更など、環境の動的変化に容易に対応でき、さらにエージェントの一部の機能喪失に自律復旧できる。具体的には、
（１）システムのロバスト性の向上
集中管理装置やマネージャーエージェントが存在するシステムでは、それらとの接続が切れたり、停止してしまうとシステム全体に影響を与える恐れが出てくる。それに対して、本発明では、何かの原因でいくつかのエージェントが停止してしまっても、残りのエージェント同士でタスクを最後までやり遂げることができ、システム全体が停止することは起きない。
【００２４】
（２）ノード（発電機や負荷など）のプラグイン・プラグアウトの容易さと柔軟性
エージェントのプラグイン・プラグアウトには、ＤＦエージェントが所持しているリストに追加・破棄すればよい。また、追加・破棄の操作は、協調処理に影響を与えることはない。
【００２５】
（３）設備コスト、運用コストの削減
下位のエージェントだけのシステムとなるため、集中管理装置の必要性がない。その分、コストダウンを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態を示す分散電源系統の電力・熱需給制御システムである。このシステムにおいて、図４における集中管理装置や図５におけるマネージャーエージェントを省き、これら集中管理装置やマネージャーエージェントの役割を制御端末に置かれた下位のエージェント２１〜２３が分担し、これら下位のエージェント同士の協調で需給制御とエージェント管理を行い、かつ管理を担うエージェントの機能喪失には他の健全エージェントで分担管理する。なお、エージェントは、発電機・負荷のほか、系統構成機器（連系点・開閉器・ガスホルダーなどの設備）に配置することもできる。本システムの需給制御の詳細を以下に説明する。
【００２７】
（１）マルチエージェントによる分散管理
分散電源系統に求められる機能として、電力系統に対しての通告運転、連系点での潮流変動抑制運転などがある。これらを実行するために、分散電源系統全体の台数制御、予測制御、監視制御などの管理が必要となる。
【００２８】
本システムでは、それらの管理は各分散電源・負荷の制御端末（ノード）に置かれたエージェントと他のエージェントとの契約ネットプロトコル（Ｃｏｎｔｒａｃｔ  Ｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によるネゴシエーションで実現する。各エージェントは、ネゴシエーションにおいて経済性・環境性・電力品質・熱の利用などの条件を考慮し、他のエージェントと協調・協議し、発電・負荷需給制御等の分散電源系統全体の最適化を実行する。
【００２９】
このように、従来技術と本実施形態との違いは、下位のエージェントつまり制御端末のエージェント同士の協調により分散電源系統全体の管理を行う点にある。それゆえ、図１のシステムでは、図４や図５で示す集中管理装置やマネージャーエージエントの必要性がなく、それらが存在しない構成となる。
【００３０】
（２）エージェントの動的なプラグイン・プラグアウト方法
本システムでは、ディレクトリ・ファシリティ・エージェント（以下ＤＦエージェント）を設け、エージェントの動的なプラグイン・プラグアウトを可能にする。このＤＦエージェントは、各プラットフォームに配置され、エージェント情報を提供するサービスを持っており、発電・需給に影響を与えるような処理は行わないエージェントである。
【００３１】
ＤＦエージェントを設けることで、エージェントのプラグイン・プラグアウトには、ＤＦエージェントが所持するエージェント情報（エージェント名、住所、種類）の入ったリストに追加・破棄を行うだけで済むようにする。エージェントはこのリストを取得した時点で初めて他のエージェントの存在認識と協調処理を行う。よって、リストを取得する前であれば、エージェントの追加・破棄をいくつ行っていようと問題はない。
【００３２】
エージェントの動的なプラグイン・プラグアウトの手順は以下のようにする。
【００３３】
（ａ）各エージェントはＤＦエージェントに登録・削除に応じた手続きのメッセージを送信する。
【００３４】
（ｂ）それを受け取ったＤＦエージェントは対象のエージェントの情報をリストに追加またはリストから削除を行う。
【００３５】
（３）エージェント間の協調方法
本システムでは、協調処理を行うとき、エージェント間の協調関係は電力商取引をモデルとして制御する。電力商取引とは、制御端末に置かれたエージェントが発電事業者エージェントと電力需要家エージェントに分かれ、それらのエージェント間で契約ネットプロトコルによって契約を交わし、入札・落札・取引の過程を経て、電力を売買するシステムのことを言う。
【００３６】
図２は契約ネットプロトコルの処理フローを示す。ただし、図中のＩｎｉｔｉａｔｏｒはプロトコルを開始するエージェント、Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒはその対象のエージェントである。
【００３７】
（Ｓ１）Ｉｎｉｔｉａｔｏｒはｃｆｐ（ｃａｌｌ  ｆｏｒ  ｐｒｏｐｏｓａｌ）によってプロトコルを開始する。
【００３８】
（Ｓ２）ｃｆｐに対して、Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒは入札結果（ｐｒｏｐｏｓｅまたはｒｅｆｕｓｅ）を返す。
【００３９】
（Ｓ３）その後、Ｉｎｉｔｉａｔｏｒは落札相手を決定し、Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒに通知（ａｃｃｅｐｔ−ｐｒｏｐｏｓａｌまたはｒｅｊｅｃｔ−ｐｒｏｐｏｓａｌ）する。
【００４０】
（Ｓ４）Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒは、タスク実行の結果または報告（ｉｎｆｏｒｍ−ｒｅｓｕｌｔまたはｉｎｆｏｒｍ−ｄｏｎｅもしくはｆａｉｌｕｒｅ）を返す。
【００４１】
（４）マルチエージェントによる需給制御の具体例
分散電源系統は、一般的な分散電源系統とマイクログリッドの２つが挙げられる。前者は特定の地域内で、分散配置された電源による発電と蓄電池による蓄電システムの組み合わせによって、負荷で求められる電力・熱を消費するという需給制御システムである。また、商用系統と連結されており、過剰・不足分の電力または熱は商用系統とやり取りされる。後者は前者のシステムに自給制御を加えたシステムを言う。
【００４２】
本システムを適用する分散電源系統の例を図３に示す。この図に示されているノードは通信ネットワークで繋がれており、そこにエージェントをそれぞれ設置する。エージェントは他のエージェントとデータ通信をし、互いに協調動作を行う。具体的な処理手順は以下のようになる。
【００４３】
（Ｓ１１）各負荷のノードに置かれたエージェントが消費発電量を発電機エージェントに通知する。
【００４４】
（Ｓ１２）発電機エージェント同士で協調し、経済性、環境性などの条件を考慮しつつ、連系点の潮流が０となるように協議する。
【００４５】
（Ｓ１３）協議の結果に従い、指名・出力割り当てされた発電機は発電を行い、負荷の電力消費要求に対応する。
【００４６】
（Ｓ１４）発電が間に合わない場合や発電量が足りない場合には電力系統から買電する。また逆に電力が余る場合は電力貯蔵装置に充電、または電力系統に売電を行う。
【００４７】
以上の（Ｓ１１）〜（Ｓ１４）を繰り返すことで、マルチエージェントによる需給制御を行う。
【００４８】
（５）エージェントの適用範囲
エージェントの適用範囲については、発電機、負荷、開閉器、電力系統・マイクログリッドをつなぐ連系点、ガスホルダーが対象である。ただし、発電機はガスタービン発電、ディーゼルエンジン発電、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー発電、バイオマス発電、燃料電池、電力貯蔵装置や電気二重層キャパシタなどを指す。負荷については、一般的に電力を消費する負荷だけでなく、バイオマス発電のガス発生装置や充電時の電力貯蔵装置なども含んだものを言う。
【００４９】
ここで、本システムにおいて、特別な扱いとなるものがある。そのひとつがバイオマス発電機である。この発電機は、使用する燃料をガス化させ、それを元に発電を行うが、ガス化の際に電力消費を伴う。よって、バイオマス発電機のエージェントは発電事業者エージェントにも負荷エージェントにもなり得る。同様に、電力貯蔵装置や電気二重層キャパシタにおいても、充電時と放電時では扱いが異なり、放電時には発電機、充電時には負荷の扱いとなる。
【００５０】
（６）熱の取リ扱い
本システムは発電の際に発生する熱も取り扱うことができる。エージェントの適用先として蓄熱漕、熱交換器、ボイラーなどが挙げられる。熱は輸送効率が悪いため、消費地近くで発熱・消費するのが望ましい。ある時間にある熱量が必要となったとき、消費地近隣のボイラーまたは発電機に発熱依頼をし、そして、それらのエージェントが通信・ネゴシエーションし、最適化を行う。もし、発熱量が熱の需要に満たない場合はボイラーに配置されるエージェントに発熱の依頼をする、または発電電力から熱に変換し補充する。
【００５１】
熱の制御方法は２通りあり、一つは発電を主に考え、その副産物として熱を扱うという考え方である。もう一つは発熱を目的とした考えである。前者においては、系統全体の熱需要を考慮し、蓄熱漕を用いて制御を行うが、後者の場合は、発熱の際に発生する電力は太陽光発電や風力発電のような自然エネルギーと同じように電力貯蔵装置と組み合わせて制御する方法である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態を示す分散電源系統の電力・熱需給制御システム。
【図２】契約ネットプロトコルの処理フロー。
【図３】分散電源系統の例。
【図４】分散電源系統の需給制御方式の例。
【図５】分散電源系統の需給制御をマルチエージェントで行う場合。
【符号の説明】
【００５３】
１〜３  制御端末
４  集中管理装置
１１〜１３  エージェント（制御端末）
１４  エージェント（管理装置）
２１〜２３  エージェント
【図１】
2009100550.tif 000003
【図２】
2009100550.tif 000004
【図３】
2009100550.tif 000005
【図４】
2009100550.tif 000006
【図５】
2009100550.tif 000007