エネルギー管理システム、方法及びプログラム
【課題】需要家主体間の公平性を考慮することが可能な、エネルギー利用の制限方法を提供する。
【解決手段】需要家の負荷に接続された電力計測装置２ａ〜２ｎと、複数の需要家の電力計測装置とネットワークを介して接続された管理装置１を有する。電力計測装置２ａ〜２ｎは、需要家負荷の電力需要量を計測する計測部２０１と電力需要を抑制する制御部２０３を有する。管理装置１は、電力計測装置と計測データを授受する通信部１０４と、各需要家の電力使用量上限を算出する演算部１０３を有する。管理装置１は、電力計測装置で計測された各需要家の電力需要を取得し、演算部において、各需要家のピーク対平均電力比が、同じとなるように電力使用量の上限を決定する。管理装置１は、電力使用量の上限値を各需要家に接続された電力計測装置に送信する。電力計測装置は、送信された上限値に従ってその需要家の電力使用量を抑制する。
【解決手段】需要家の負荷に接続された電力計測装置２ａ〜２ｎと、複数の需要家の電力計測装置とネットワークを介して接続された管理装置１を有する。電力計測装置２ａ〜２ｎは、需要家負荷の電力需要量を計測する計測部２０１と電力需要を抑制する制御部２０３を有する。管理装置１は、電力計測装置と計測データを授受する通信部１０４と、各需要家の電力使用量上限を算出する演算部１０３を有する。管理装置１は、電力計測装置で計測された各需要家の電力需要を取得し、演算部において、各需要家のピーク対平均電力比が、同じとなるように電力使用量の上限を決定する。管理装置１は、電力使用量の上限値を各需要家に接続された電力計測装置に送信する。電力計測装置は、送信された上限値に従ってその需要家の電力使用量を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、様々な機器や装置、システムを対象とするエネルギー管理システム、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力供給システムは、集中型電源と送電系統との一体運用であった。近年、情報通信技術（ＩＣＴ）を利用することにより、太陽光発電や風力発電等の分散型電源や需要家の情報を統合・活用して、高効率、高品質、高信頼性を有する電力供給システム（スマートグリッドと呼ばれる）の実現が要望されている。
【０００３】
情報通信技術が様々な電力使用機器に適用されるようになると、より細かい粒度で電力情報の取得や電力の需給制御が可能となる。すなわち電力不足が発生した場合には、需要家に対して個別に電力抑制を実施するといったことが可能となる。
【０００４】
複数の主体に対してエネルギー利用を抑制する方法には、次のようなものがある。
(1) 電力会社が需要家への電力供給を開始及び終了する機能を備えた電力メーターを使用する方法（例えば、特許文献１参照）。
(2) 予め設定された条件に従って機器ごとに電力供給を選択的に制限する方法（例えば、特許文献２参照）。
(3) 電力ピーク時の到来を個々の顧客にネットワークを介して伝達し、顧客側での自主的な電力需要の抑制を図る方法（例えば、特許文献３参照）。
(4)電力抑制による性能損失を推定することにより、データセンターにおいて電力を動的に割り当てる方法（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２０４６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０１５３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２８８１０号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力不足に伴う電力抑制を実施する場合には、削減目標値の達成に加えて、各需要家主体間の公平性を担保した負担配分が必要となる。しかし、これまでの、複数の主体に対してエネルギー利用を制限・抑制する方法においては、需要家主体間の公平性を考慮することはできなかった。
【０００７】
本発明の実施形態は上記問題点に鑑み、需要家主体間公平性を考慮することが可能なエネルギー管理システム、方法及びプログラ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】
【０００８】
本実施形態のエネルギー管理システムは、次の構成を有することを特徴とする。
【０００９】
(1) 需要家の負荷に接続された電力計測装置と、複数の需要家の電力計測装置とネットワークを介して接続された管理装置を有する。
【００１０】
(2) 前記電力計測装置は、需要家負荷の電力需要量を計測する需要量計測部と、需要家負荷の電力需要を抑制する制御部を有する。
【００１１】
(3) 前記管理装置は、電力計測装置と計測データを授受する通信部と、各需要家の電力使用量上限を算出する演算部と有する。
【００１２】
(4) 前記管理装置は、電力計測装置で計測された各需要家の電力需要を取得し、各需要家のピーク対平均電力比（PAPR, Peak to Average Power Ratio)が、同じとなるように電力使用量の上限を決定する。
【００１３】
(5) 前記管理装置は、電力使用量の上限値を各需要家に接続された電力計測装置に送信し、各需要家の電力計測装置は、送信された上限値に従ってその需要家の電力使用量を抑制することによって、全体のエネルギー削減目標を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るエネルギー管理システムの構成を示すブロック図
【図２】第１実施形態における管理装置のブロック図
【図３】第１実施形態における電力計測装置のブロック図
【図４】第１実施形態の処理を説明するフローチャート
【図５】第１実施形態の入力部による初期設定値の一例を示す図
【図６】第１実施形態の入力部による各需要家の消費電力計測値の一例を示す図
【図７】第２実施形態の電力需要を示すグラフ
【図８】第２実施形態の処理を説明するフローチャート
【図９】第３実施形態の処理を説明するフローチャート
【図１０】第４実施形態の電力需要を示すグラフ
【図１１】第４実施形態の処理を説明するフローチャート
【図１２】第５実施形態の電力需要を示すグラフ
【図１３】第６実施形態の構成を示すブロック図
【図１４】第６実施形態における電力計測装置の処理を説明するフローチャート
【図１５】第６実施形態における管理装置の処理を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
１．第１実施形態
（１）構成
図１は、本実施形態に係るエネルギー管理システムの構成例を示したものである。本実施形態のシステムは、管理装置１と各需要家に設けられた電力計測装置２ａ〜２ｎを有する。
【００１７】
図１に示すように、この管理装置１は、送配電系統５０に接続された複数の管理単位５１ごとに設けられている。この管理単位５１は、一定範囲の地域、ビル、マンション、工場、複数の需要家のグループなどから構成される。
【００１８】
送配電系統５０には、前記複数の管理単位５１とは別に、電源が接続されている。この電源としては、水力、火力、原子力などの発電所５２、太陽光発電装置５３、風力発電装置５４、電気自動車や建物内に設けられたバッテリー群などの蓄電装置５５が接続されている。これらの電源には、前記管理単位５１に属する地域、ビル、マンションなどに設けられた発電装置や蓄電装置も包含される。
【００１９】
前記各管理単位５１には、送配電系統５０から電力供給線５６が延長され、この電力供給線５６に、それぞれ電力計測装置２ａ〜２ｎを介して、複数の負荷３ａ〜３ｎが接続されている。前記管理装置１と、各負荷の電力計測装置２ａ〜２ｎとは通信線５７によって接続され、各電力計測装置２ａ〜２ｎによって計測された各負荷の電力使用量が管理装置１に送信される。
【００２０】
前記管理装置１には、制御盤や操作端末などの入力装置４が接続されている。この入力装置４は、供給可能な電力や予備電力の容量など、需要家の電力使用量上限値を計算するために必要な情報を入力する装置であり、人が情報を設定するためのコンピュータでもよいし、上位のエネルギー管理装置であってもよい。
【００２１】
前記管理装置１は、図２に示すように、入力装置４からのデータを取得する入力部１０１と、取得したデータを保持するデータ保持部１０２と、取得したデータを基に需要家の電力使用量の上限値を計算する演算部１０３を有する。本実施の形態において、この演算部１０３は、各電力計測装置２ａ〜２ｎにおいて計測した各需要家の電力使用量のピーク電力対平均電力の比を基に、各需要家の電力使用量の上限を決定する。
【００２２】
前記管理装置１は、計算した電力使用量の上限値を各電力計測装置２ａ〜２ｎに送信する通信部１０４を有する。この通信部１０４は、前記電力計測装置２ａ〜２ｎで計測した各負荷の電力使用量を受信し、前記データ保持部１０２に記憶させる機能も有する。
【００２３】
電力計測装置２ａ〜２ｎは、図３に示すように、各需要家負荷の消費電力量を計測し管理装置１に送信する計測部２０１を有する装置であり、スマートメータ（通信・制御機能付きの電力量計）を想定している。そのため、電力計測装置２ａ〜２ｎには、計測した電力量（負荷の需要電力量）を前記管理装置１に送信したり、管理装置１が演算した電力使用量の上限値を受信する通信部２０２を有する。
【００２４】
電力計測装置２ａ〜２ｎは、管理装置１から取得した上限値に基づいて、需要家負荷の電力使用量を制限する制御部２０３を有する。この制御部２０３には、負荷３ａ〜３ｎに供給する電力を制限するスイッチ部２０４が接続されている。このスイッチ部２０４としては、サイリスタやパワートランジスタを使用したチョッパ回路などが使用できる。
【００２５】
制御部２０３には、電力計測装置２ａ〜２ｎに対して管理用あるいは制御用の各種データやコマンドを入力するための入力部２０５と、入力部２０５からのデータや計測部２０１で取得した計測データ、管理装置１からの上限値などのデータを保存する記憶部２０６、及び各種データや負荷の運転状態などを表示する表示部２０７が設けられている。
【００２６】
（２）作用
図４は、本実施形態の処理動作を説明するためのフローチャートであり、各需要家負荷の消費電力量を取得し、電力使用量の上限値を送信するまでの一連の手順を示している。
【００２７】
以下、本実施形態の作用を、図４に従って具体例を挙げて説明する。
ステップＳ１では、入力装置４で設定した供給可能な最大電力Psと予備電力の容量Pbを、管理装置１の入力部１０１が取得する。ここで、予備電力の容量Pbは、供給可能な最大電力Psに対する割合（例えば10％）により決定してもよい。入力部１０１が取得した設定値に基づいて、全体の電力制限目標値Pcを数１の式により算出する。
【００２８】
【数１】
【００２９】
ステップＳ１で取得あるいは算出した値をデータ保持部１０２に、例えば図５の形式で保持する。ステップＳ２では、管理装置１の通信部１０４を経由して、電力計測装置２ａ〜２ｎの計測部２０１で計測された需要家負荷３ａ〜３ｎの消費電力値を取得する。これらの消費電力値は、データ保持部１０２に、例えば図６の形式で保持する。
【００３０】
ステップＳ３では、管理装置１の演算部１０３において、各需要家に対して、電力の使用制限を実施するかどうかを判定する。判定の一例として、各需要家の消費電力合計が電力制限目標値Pc以上となった時に電力使用制限を実施する。
【００３１】
ステップＳ４では、管理装置１の演算部１０３において、各需要家の電力制限目標値を算出する。ここで、需要家ｉの電力制限値をpciとすると、数２に示すように、各需要家に課せられる電力制限目標値の合計を、全体の電力制限目標値と等しくなるように設定すればよい。
【００３２】
【数２】
【００３３】
各需要家のピーク対平均電力比が一致するように電力制限目標値を設定する場合、ピーク対平均電力比をＲ、需要家ｉの平均消費電力をpmiとすると、数３の関係を満たせばよい。
【００３４】
【数３】
【００３５】
数２と数３より、全体の電力制限目標値Pcを達成するために各需要家に課すピーク対平均電力比は、数４に示すように、各需要家の平均消費電力と目標とする全体の電力制限から算出される。
【００３６】
【数４】
【００３７】
以上より、各需要家の電力制限目標値を算出するためには、初めに、数４により各需要家に課すピーク対平均電力比を算出し、数３により各需要家の電力制限目標値を算出すればよい。
【００３８】
ステップＳ５では、管理装置１の出力部１０４において、ステップＳ４で算出した各需要家の電力制限目標値を電力計測装置２ａ〜２ｎへ送信する。
【００３９】
以降、ステップＳ２からＳ５のフローを一定の時間間隔（例えば1分）で繰り返し実行する。
【００４０】
各需要家の電力制限目標値を通信部２０２において受信した各電力計測装置２ａ〜２ｎは、その目標値を制御部２０３に送る。制御部２０３では、その目標値２０３に合わせてスイッチ部２０４を制御することで、電力線５６から各負荷３ａ〜３ｎに対する電力供給量を制限する。
【００４１】
（３）効果
以上のような構成を有する本実施形態においては、管理装置１がピーク対平均電力比を基に各需要家の電力使用量の上限を決定することで、需要家主体間の公平性を考慮して電力使用量を制限することが可能となる。
【００４２】
２．第２実施形態
前記の実施形態では、管理装置１に設けられた演算部１０３が、ピーク対平均電力比を基に各需要家の電力使用量の上限を決定していた。その場合、短時間のピーク値を基準として「ピーク対平均電力比」の演算を行うと、電力需要の実体と一致しないことが考えられる。
【００４３】
本実施形態では、一定時間Ｔｃ以上の電力需要のピークを演算の基礎となるピーク値とすることで、短時間のピークを無視する。すなわち、本実施形態では、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、一定時間以上継続するピーク電力値に基づいて決定する。
【００４４】
図７は、本実施形態を説明する電力需要量とその継続時間を示すグラフである。この図７において、Ｗ１〜Ｗ４はそれぞれ電力需要のピーク値で、Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１＞Ｗ４の関係にある。ｔ１〜ｔ４は、各ピーク値Ｗ１〜Ｗ４の継続時間である。第１実施形態では、ｔ１〜ｔ４の値に関係なく、最も大きなピーク値Ｗ３を基に「ピーク対平均電力比」の演算を行うものとした。
【００４５】
一方、本実施形態では、図８のフローチャートに示すように、次のような処理を行う。ステップＳ１において、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３を累積時間Ｔとする（Ｔ＝ｔ３）。次に、ステップＳ２において、予め設定した基準時間Ｔｃと累積時間Ｔとを比較する。この場合、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも小さい場合（Ｔｃ＞Ｔ）は、ステップＳ３に進む。
【００４６】
ステップＳ３では、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３に対して次に大きいピーク値Ｗ２の時間ｔ２を加えて、新たな累積時間Ｔとし、ステップＳ２に戻り、新たな累積時間Ｔと基準時間Ｔｃとを比較する。以下、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなるまで、この処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ２において、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなった場合（Ｔ≧Ｔｃ）は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、最後に加算したｔｎに対応するピーク値Ｗｎを、演算部１０８において「ピーク対平均電力比」の演算を行う際のピーク値とする。
【００４８】
例えば、
ｔ３＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４≧Ｔｃ
であった場合、ｔ４に対応したＷ４を演算用のピーク値とする。
【００４９】
本実施形態によれば、短時間の電力使用量を排除することができ、需要家の使用実態に沿った電力使用量の制限を行うことが可能になる。特に、単純に一定時間以下のピーク値を排除すると、短時間のピークを他数回繰り返すような電力需要のピークを全て排除することになるが、本実施形態では、累積時間Ｔと基準時間Ｔｃとを比較することで、短時間のピークの繰り返しの場合も実態に即したピーク値を基に「ピーク対平均電力比」の演算を行うことができる。
【００５０】
３．第３実施形態
本実施形態は、前記第２実施形態の変形例であって、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、基準時間内におけるピーク電力値の累計に基づいて決定するものである。
【００５１】
すなわち、本実施形態では、前記図７に示すような電力需要において、図９に示すようなフローチャートに従って、ピーク値を決定する。
【００５２】
図９のステップＳ１において、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３を累積時間Ｔとする（Ｔ＝ｔ３）。次に、ステップＳ２において、予め設定した基準時間Ｔｃと累積時間Ｔとを比較する。この場合、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも小さい場合（Ｔｃ＞Ｔ）は、ステップＳ３に進む。
【００５３】
ステップＳ３では、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３に対して次に大きいピーク値Ｗ２の時間ｔ２を加えて、新たな累積時間Ｔとし、ステップＳ２に戻り、新たな累積時間Ｔと基準時間Ｔｃとを比較する。以下、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなるまで、この処理を繰り返す。
【００５４】
ステップＳ２において、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなった場合（Ｔ≧Ｔｃ）は、ステップＳ４に進む。なお、ここまでの処理は、第２実施形態と同）である。本実施形態では、ステップＳ４において、加算したｔ１〜ｔｎのピーク値Ｗ１〜Ｗｎの平均値Ｗaveを、演算部１０８において「ピーク対平均電力比」の演算を行う際のピーク値とする。
【００５５】
例えば、
ｔ３＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４≧Ｔｃ
であった場合、
Ｗave＝（Ｗ３・ｔ３＋Ｗ２・ｔ２＋Ｗ１・ｔ１＋Ｗ４・ｔ４）／（ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４）
を演算用のピーク値Ｗaveとする。
【００５６】
本実施形態によれば、短いピークだけで電力使用量の制限を行うことがない上に、基準時間Ｔｃを越えるピークの電力使用量の平均値を基準とするために、基準時間Ｔｃを越えるピークに大きなバラツキがあっても、実態に即した電力使用量の制限を行うことが可能になる。
【００５７】
４．第４実施形態
図１０及び図１１は、第４実施形態を説明するためのものである。本実施形態は、予め決められた基準電力値Ｗｃ以上のピークが示す電力値の平均値を、「ピーク対平均電力比」の演算を行う際のピーク値とする。すなわち、図１０において、基準電力値Ｗｃを越えるピーク値Ｗ１〜Ｗ４の平均電力量Ｗaveをピーク値とする。
Ｗave＝（Ｗ３・ｔ３＋Ｗ２・ｔ２＋Ｗ１・ｔ１＋Ｗ４・ｔ４）／（ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４）
【００５８】
例えば、１２０Ａ契約の需要家の場合、７０％との電流の相当する１２０Ａ×７０％＝８４Ａ、電力にすると、１００Ｖ×８４Ａ＝８．４ｋＷを基準電力値Ｗｃとする。
【００５９】
本実施形態では、図１１のフローチャートに示すように、ステップＳ１では、管理装置１において、基準電力値Ｗｃより大きいピークを抽出する。この場合、抽出する時間は任意であるが、需要家の使用態様に合わせて、２４時間、工場などの稼働時間、電力制限を行う時間帯など適宜設定できる。
【００６０】
ステップＳ２においては、前記のように抽出した複数のピークの平均電力Ｗaveを、前記の式に基づいて算出する。その後、ステップ３において、平均電力Ｗaveを基準として「ピーク対平均電力比」の演算を行い、需要家ごとの電力使用量を決定する。
【００６１】
本実施形態では、予め基準電力量Ｗｃを決定しておくため、平均電力に対するピーク値が存在する場合であっても、そのピーク値が基準電力量Ｗｃよりも低い値である場合には、電力使用量の制限値を演算する基礎となることはない。すなわち、予め定められた基準電力量Ｗｃよりも低い電力使用量の需要家については、電力使用の制限を少なくすることにより、節電に対する協力を促すことができる。
【００６２】
５．第５実施形態
本実施形態は、前記各実施形態のピーク値の算出方法が、いずれも電力量Ｗを基準としていたのに対して、電力料金を加味したものである。すなわち、電力料金は、使用時間帯に応じて異なる場合が多い。そこで、本実施形態では、図１２の（ａ）に示すような電力使用量Ｗを示すグラフを、図１２（ｂ）に示すような時間帯ごとのコストによって補正したグラフに変換する。
【００６３】
その後、変換後のグラフに基づいて、前記第１から第４実施形態に記載の方法、すなわち、
(1) 最大ピーク値
(2) 一定時間Ｔｃ以上のピーク値Ｗｎ
(3) 一定時間Ｔｃを越えるピーク値の平均値Ｗave
(4) 基準電力量Ｗｃを越えるピーク値の平均値Ｗave
のいずれかを基準として、「ピーク対平均電力比」の演算を行い、需要家ごとの電力使用量、すなわち制限量を決定する。
【００６４】
本実施形態によれば、前記各実施形態の作用効果に加えて、需要家が電力制限を行う場合のコスト削減効果が分かり易く、節電意識をより向上させることができる。
【００６５】
６．第６実施形態
本実施形態は、需要家から要求があった場合に、その時間帯については電力使用量の制限を行わないことを特徴とするものである。そのため、図１３に示すように、管理装置１の演算部１０３が、前記各実施形態と同様な演算を行う電力使用量演算部１０３ａと、免除時間帯決定部１０３ｂとから構成されている。
【００６６】
すなわち、電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力部２０５に入力されると、前記免除時間帯決定部１０３ｂは、入力部２０５から入力された免除を希望する時間帯に関するデータを受信し、電力制限を行うか否かを判断し、電力制限の免除を行うことができる時間帯を決定する。その後、前記免除時間帯決定部１０３ｂの決定結果に基づいて、前記免除時間帯制御部１０３ａが、決定された免除を行うことができる時間帯について、その電力制限を免除するように電力使用量制御部２０３ａを制御する。
【００６７】
同様に、各電力計測装置２ａ〜２ｎの制御部２０３が、電力使用量制御部２０３ａと、免除時間帯制御部２０３ｂとから構成されている。すなわち、電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力部２０５に入力されると、前記入力部２０５から入力された免除を希望する時間帯に関するデータによって定められた時間帯の電力制限を免除するように、前記免除時間帯制御部２０３ｂが電力使用量制御部２０３ａを制御する。
【００６８】
なお、免除を希望する時間帯の入力部は、電力計測装置部分に設けられる必要はなく、他の箇所でもよい。また、電力制限の免除を行うかの判断が行われる箇所も、管理装置に限るものではない。本実施形態のように、各部が通信線で接続されている場合、入力部、制御部あるいは決定部等は、離れた箇所に設置されていても、機能を果たすことが可能である。
【００６９】
このような構成を有する本実施形態では、図１４に示す電力計測装置２ａ〜２ｎ側では、次のような処理が行われる。まず、ステップＳ１において、入力装置４からピークカットを免除して欲しい時間帯を電力計測装置２ａ〜２ｎに入力する。ステップＳ２において、電力計測装置２ａ〜２ｎは、この時間帯を通信部１０４を経由して、管理装置１に送信する。同時のこの時間帯は、データ保持部１にも記憶される。
【００７０】
管理装置１においては、図１５のフローチャートに示すように、ステップＳ１において、各電力計測装置２ａ〜２ｎからのピークカットを免除して欲しい時間帯に関するデータを受信する。ステップＳ２においては、各電力計測装置２ａ〜２ｎから送信された免除して欲しい時間帯が重複するか否かを検査する。
この場合、免除して欲しい時間帯が重複していると、重複した時間帯における電力使用量が増大するので、ステップＳ３において、免除する時間帯をいずれの需要家の負荷に割り当てるかを決定する。
【００７１】
重複している免除する時間帯をどの需要家に割り当てるかは、種々の方法があるが、例えば、
(1) 日ごとに順番で優先する需要家の電力計測装置２ａ〜２ｎを選択する。
(2) 選択する需要家の電力計測装置２ａ〜２ｎをランダムに決定する。
(3) 電力使用量の大小、公共性や緊急性に応じて、優先順位を決定する。
などの方法を採用できる。
【００７２】
一方、ステップＳ２において免除して欲しい時間帯が重複しない場合には、ステップＳ４において、要求された時間帯をその需要家の免除する時間帯とする。
【００７３】
このようにして、ステップＳ３またはステップＳ４において、各需要家について免除する時間帯が決定した後は、ステップ５において、各需要家の電力計測装置２ａ〜２ｎに免除する時間帯を送信する。この場合、免除する時間帯は、日ごと、あるいは一定時間や一定期間ごとに設定することができ、それに応じて、管理装置１から各電力計測装置２ａ〜２ｎに時間帯を送信するタイミングも適宜設定される。
【００７４】
管理装置１から免除する時間帯が送信されると、各電力計測装置２ａ〜２ｎでは、図１４のフローチャートのステップＳ３に示すように、自己の免除する時間帯を通信部２０２で受信する。この免除する時間帯に関するデータは、制御部２０３に設けられた免除時間帯制御部２０３ｂに伝達され、この免除時間帯制御部２０３ｂは、同じく制御部２０３に設けられた電力使用量制御部２０３ａと連携して、免除する時間帯は電力制御を実施しない。
【００７５】
一方、他の時間帯については、電力使用量制御部２０３ａが、前記各実施形態に記載した方法のいずれかにより、スイッチ部２０４を制御して、各電力計測装置２ａ〜２ｎに接続された負荷３ａ〜３ｎに対する電力供給量を制限する。
【００７６】
本実施形態においては、前記各実施形態に示した効果に加えて、各需要家の要求を反映した電力制限が可能になるので、需要家の要望に弾力的に対応できる柔軟な電力制限システムを構築できる。
【００７７】
７．他の実施形態
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
【００７８】
（１）前記各実施形態は、本発明を管理装置１と電力計測装置２ａ〜２ｎとから成るエネルギー管理システムとして説明したが、管理装置１において実行されるエネルギー管理方法や、コンピュータを管理装置１として機能させるためのプログラムも本発明の一態様である。
【００７９】
（２）本発明の各実施形態は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することもできる。
【００８０】
（３）本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…管理装置
２ａ〜２ｎ…電力計測装置
３ａ〜３ｎ…需要家負荷
４…入力装置
１０１…入力部
１０２…データ保持部
１０３…演算部
１０４…通信部
２０１…計測部
２０２…通信部
２０３…制御部
２０４…スイッチ部
２０５…入力部
２０６…記憶部
２０７…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、様々な機器や装置、システムを対象とするエネルギー管理システム、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力供給システムは、集中型電源と送電系統との一体運用であった。近年、情報通信技術（ＩＣＴ）を利用することにより、太陽光発電や風力発電等の分散型電源や需要家の情報を統合・活用して、高効率、高品質、高信頼性を有する電力供給システム（スマートグリッドと呼ばれる）の実現が要望されている。
【０００３】
情報通信技術が様々な電力使用機器に適用されるようになると、より細かい粒度で電力情報の取得や電力の需給制御が可能となる。すなわち電力不足が発生した場合には、需要家に対して個別に電力抑制を実施するといったことが可能となる。
【０００４】
複数の主体に対してエネルギー利用を抑制する方法には、次のようなものがある。
(1) 電力会社が需要家への電力供給を開始及び終了する機能を備えた電力メーターを使用する方法（例えば、特許文献１参照）。
(2) 予め設定された条件に従って機器ごとに電力供給を選択的に制限する方法（例えば、特許文献２参照）。
(3) 電力ピーク時の到来を個々の顧客にネットワークを介して伝達し、顧客側での自主的な電力需要の抑制を図る方法（例えば、特許文献３参照）。
(4)電力抑制による性能損失を推定することにより、データセンターにおいて電力を動的に割り当てる方法（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２０４６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０１５３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２８８１０号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力不足に伴う電力抑制を実施する場合には、削減目標値の達成に加えて、各需要家主体間の公平性を担保した負担配分が必要となる。しかし、これまでの、複数の主体に対してエネルギー利用を制限・抑制する方法においては、需要家主体間の公平性を考慮することはできなかった。
【０００７】
本発明の実施形態は上記問題点に鑑み、需要家主体間公平性を考慮することが可能なエネルギー管理システム、方法及びプログラ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】
【０００８】
本実施形態のエネルギー管理システムは、次の構成を有することを特徴とする。
【０００９】
(1) 需要家の負荷に接続された電力計測装置と、複数の需要家の電力計測装置とネットワークを介して接続された管理装置を有する。
【００１０】
(2) 前記電力計測装置は、需要家負荷の電力需要量を計測する需要量計測部と、需要家負荷の電力需要を抑制する制御部を有する。
【００１１】
(3) 前記管理装置は、電力計測装置と計測データを授受する通信部と、各需要家の電力使用量上限を算出する演算部と有する。
【００１２】
(4) 前記管理装置は、電力計測装置で計測された各需要家の電力需要を取得し、各需要家のピーク対平均電力比（PAPR, Peak to Average Power Ratio)が、同じとなるように電力使用量の上限を決定する。
【００１３】
(5) 前記管理装置は、電力使用量の上限値を各需要家に接続された電力計測装置に送信し、各需要家の電力計測装置は、送信された上限値に従ってその需要家の電力使用量を抑制することによって、全体のエネルギー削減目標を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るエネルギー管理システムの構成を示すブロック図
【図２】第１実施形態における管理装置のブロック図
【図３】第１実施形態における電力計測装置のブロック図
【図４】第１実施形態の処理を説明するフローチャート
【図５】第１実施形態の入力部による初期設定値の一例を示す図
【図６】第１実施形態の入力部による各需要家の消費電力計測値の一例を示す図
【図７】第２実施形態の電力需要を示すグラフ
【図８】第２実施形態の処理を説明するフローチャート
【図９】第３実施形態の処理を説明するフローチャート
【図１０】第４実施形態の電力需要を示すグラフ
【図１１】第４実施形態の処理を説明するフローチャート
【図１２】第５実施形態の電力需要を示すグラフ
【図１３】第６実施形態の構成を示すブロック図
【図１４】第６実施形態における電力計測装置の処理を説明するフローチャート
【図１５】第６実施形態における管理装置の処理を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
１．第１実施形態
（１）構成
図１は、本実施形態に係るエネルギー管理システムの構成例を示したものである。本実施形態のシステムは、管理装置１と各需要家に設けられた電力計測装置２ａ〜２ｎを有する。
【００１７】
図１に示すように、この管理装置１は、送配電系統５０に接続された複数の管理単位５１ごとに設けられている。この管理単位５１は、一定範囲の地域、ビル、マンション、工場、複数の需要家のグループなどから構成される。
【００１８】
送配電系統５０には、前記複数の管理単位５１とは別に、電源が接続されている。この電源としては、水力、火力、原子力などの発電所５２、太陽光発電装置５３、風力発電装置５４、電気自動車や建物内に設けられたバッテリー群などの蓄電装置５５が接続されている。これらの電源には、前記管理単位５１に属する地域、ビル、マンションなどに設けられた発電装置や蓄電装置も包含される。
【００１９】
前記各管理単位５１には、送配電系統５０から電力供給線５６が延長され、この電力供給線５６に、それぞれ電力計測装置２ａ〜２ｎを介して、複数の負荷３ａ〜３ｎが接続されている。前記管理装置１と、各負荷の電力計測装置２ａ〜２ｎとは通信線５７によって接続され、各電力計測装置２ａ〜２ｎによって計測された各負荷の電力使用量が管理装置１に送信される。
【００２０】
前記管理装置１には、制御盤や操作端末などの入力装置４が接続されている。この入力装置４は、供給可能な電力や予備電力の容量など、需要家の電力使用量上限値を計算するために必要な情報を入力する装置であり、人が情報を設定するためのコンピュータでもよいし、上位のエネルギー管理装置であってもよい。
【００２１】
前記管理装置１は、図２に示すように、入力装置４からのデータを取得する入力部１０１と、取得したデータを保持するデータ保持部１０２と、取得したデータを基に需要家の電力使用量の上限値を計算する演算部１０３を有する。本実施の形態において、この演算部１０３は、各電力計測装置２ａ〜２ｎにおいて計測した各需要家の電力使用量のピーク電力対平均電力の比を基に、各需要家の電力使用量の上限を決定する。
【００２２】
前記管理装置１は、計算した電力使用量の上限値を各電力計測装置２ａ〜２ｎに送信する通信部１０４を有する。この通信部１０４は、前記電力計測装置２ａ〜２ｎで計測した各負荷の電力使用量を受信し、前記データ保持部１０２に記憶させる機能も有する。
【００２３】
電力計測装置２ａ〜２ｎは、図３に示すように、各需要家負荷の消費電力量を計測し管理装置１に送信する計測部２０１を有する装置であり、スマートメータ（通信・制御機能付きの電力量計）を想定している。そのため、電力計測装置２ａ〜２ｎには、計測した電力量（負荷の需要電力量）を前記管理装置１に送信したり、管理装置１が演算した電力使用量の上限値を受信する通信部２０２を有する。
【００２４】
電力計測装置２ａ〜２ｎは、管理装置１から取得した上限値に基づいて、需要家負荷の電力使用量を制限する制御部２０３を有する。この制御部２０３には、負荷３ａ〜３ｎに供給する電力を制限するスイッチ部２０４が接続されている。このスイッチ部２０４としては、サイリスタやパワートランジスタを使用したチョッパ回路などが使用できる。
【００２５】
制御部２０３には、電力計測装置２ａ〜２ｎに対して管理用あるいは制御用の各種データやコマンドを入力するための入力部２０５と、入力部２０５からのデータや計測部２０１で取得した計測データ、管理装置１からの上限値などのデータを保存する記憶部２０６、及び各種データや負荷の運転状態などを表示する表示部２０７が設けられている。
【００２６】
（２）作用
図４は、本実施形態の処理動作を説明するためのフローチャートであり、各需要家負荷の消費電力量を取得し、電力使用量の上限値を送信するまでの一連の手順を示している。
【００２７】
以下、本実施形態の作用を、図４に従って具体例を挙げて説明する。
ステップＳ１では、入力装置４で設定した供給可能な最大電力Psと予備電力の容量Pbを、管理装置１の入力部１０１が取得する。ここで、予備電力の容量Pbは、供給可能な最大電力Psに対する割合（例えば10％）により決定してもよい。入力部１０１が取得した設定値に基づいて、全体の電力制限目標値Pcを数１の式により算出する。
【００２８】
【数１】
【００２９】
ステップＳ１で取得あるいは算出した値をデータ保持部１０２に、例えば図５の形式で保持する。ステップＳ２では、管理装置１の通信部１０４を経由して、電力計測装置２ａ〜２ｎの計測部２０１で計測された需要家負荷３ａ〜３ｎの消費電力値を取得する。これらの消費電力値は、データ保持部１０２に、例えば図６の形式で保持する。
【００３０】
ステップＳ３では、管理装置１の演算部１０３において、各需要家に対して、電力の使用制限を実施するかどうかを判定する。判定の一例として、各需要家の消費電力合計が電力制限目標値Pc以上となった時に電力使用制限を実施する。
【００３１】
ステップＳ４では、管理装置１の演算部１０３において、各需要家の電力制限目標値を算出する。ここで、需要家ｉの電力制限値をpciとすると、数２に示すように、各需要家に課せられる電力制限目標値の合計を、全体の電力制限目標値と等しくなるように設定すればよい。
【００３２】
【数２】
【００３３】
各需要家のピーク対平均電力比が一致するように電力制限目標値を設定する場合、ピーク対平均電力比をＲ、需要家ｉの平均消費電力をpmiとすると、数３の関係を満たせばよい。
【００３４】
【数３】
【００３５】
数２と数３より、全体の電力制限目標値Pcを達成するために各需要家に課すピーク対平均電力比は、数４に示すように、各需要家の平均消費電力と目標とする全体の電力制限から算出される。
【００３６】
【数４】
【００３７】
以上より、各需要家の電力制限目標値を算出するためには、初めに、数４により各需要家に課すピーク対平均電力比を算出し、数３により各需要家の電力制限目標値を算出すればよい。
【００３８】
ステップＳ５では、管理装置１の出力部１０４において、ステップＳ４で算出した各需要家の電力制限目標値を電力計測装置２ａ〜２ｎへ送信する。
【００３９】
以降、ステップＳ２からＳ５のフローを一定の時間間隔（例えば1分）で繰り返し実行する。
【００４０】
各需要家の電力制限目標値を通信部２０２において受信した各電力計測装置２ａ〜２ｎは、その目標値を制御部２０３に送る。制御部２０３では、その目標値２０３に合わせてスイッチ部２０４を制御することで、電力線５６から各負荷３ａ〜３ｎに対する電力供給量を制限する。
【００４１】
（３）効果
以上のような構成を有する本実施形態においては、管理装置１がピーク対平均電力比を基に各需要家の電力使用量の上限を決定することで、需要家主体間の公平性を考慮して電力使用量を制限することが可能となる。
【００４２】
２．第２実施形態
前記の実施形態では、管理装置１に設けられた演算部１０３が、ピーク対平均電力比を基に各需要家の電力使用量の上限を決定していた。その場合、短時間のピーク値を基準として「ピーク対平均電力比」の演算を行うと、電力需要の実体と一致しないことが考えられる。
【００４３】
本実施形態では、一定時間Ｔｃ以上の電力需要のピークを演算の基礎となるピーク値とすることで、短時間のピークを無視する。すなわち、本実施形態では、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、一定時間以上継続するピーク電力値に基づいて決定する。
【００４４】
図７は、本実施形態を説明する電力需要量とその継続時間を示すグラフである。この図７において、Ｗ１〜Ｗ４はそれぞれ電力需要のピーク値で、Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１＞Ｗ４の関係にある。ｔ１〜ｔ４は、各ピーク値Ｗ１〜Ｗ４の継続時間である。第１実施形態では、ｔ１〜ｔ４の値に関係なく、最も大きなピーク値Ｗ３を基に「ピーク対平均電力比」の演算を行うものとした。
【００４５】
一方、本実施形態では、図８のフローチャートに示すように、次のような処理を行う。ステップＳ１において、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３を累積時間Ｔとする（Ｔ＝ｔ３）。次に、ステップＳ２において、予め設定した基準時間Ｔｃと累積時間Ｔとを比較する。この場合、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも小さい場合（Ｔｃ＞Ｔ）は、ステップＳ３に進む。
【００４６】
ステップＳ３では、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３に対して次に大きいピーク値Ｗ２の時間ｔ２を加えて、新たな累積時間Ｔとし、ステップＳ２に戻り、新たな累積時間Ｔと基準時間Ｔｃとを比較する。以下、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなるまで、この処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ２において、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなった場合（Ｔ≧Ｔｃ）は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、最後に加算したｔｎに対応するピーク値Ｗｎを、演算部１０８において「ピーク対平均電力比」の演算を行う際のピーク値とする。
【００４８】
例えば、
ｔ３＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４≧Ｔｃ
であった場合、ｔ４に対応したＷ４を演算用のピーク値とする。
【００４９】
本実施形態によれば、短時間の電力使用量を排除することができ、需要家の使用実態に沿った電力使用量の制限を行うことが可能になる。特に、単純に一定時間以下のピーク値を排除すると、短時間のピークを他数回繰り返すような電力需要のピークを全て排除することになるが、本実施形態では、累積時間Ｔと基準時間Ｔｃとを比較することで、短時間のピークの繰り返しの場合も実態に即したピーク値を基に「ピーク対平均電力比」の演算を行うことができる。
【００５０】
３．第３実施形態
本実施形態は、前記第２実施形態の変形例であって、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、基準時間内におけるピーク電力値の累計に基づいて決定するものである。
【００５１】
すなわち、本実施形態では、前記図７に示すような電力需要において、図９に示すようなフローチャートに従って、ピーク値を決定する。
【００５２】
図９のステップＳ１において、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３を累積時間Ｔとする（Ｔ＝ｔ３）。次に、ステップＳ２において、予め設定した基準時間Ｔｃと累積時間Ｔとを比較する。この場合、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも小さい場合（Ｔｃ＞Ｔ）は、ステップＳ３に進む。
【００５３】
ステップＳ３では、一番大きなピーク値Ｗ３の継続時間ｔ３に対して次に大きいピーク値Ｗ２の時間ｔ２を加えて、新たな累積時間Ｔとし、ステップＳ２に戻り、新たな累積時間Ｔと基準時間Ｔｃとを比較する。以下、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなるまで、この処理を繰り返す。
【００５４】
ステップＳ２において、累積時間Ｔが基準時間Ｔｃよりも大きくなった場合（Ｔ≧Ｔｃ）は、ステップＳ４に進む。なお、ここまでの処理は、第２実施形態と同）である。本実施形態では、ステップＳ４において、加算したｔ１〜ｔｎのピーク値Ｗ１〜Ｗｎの平均値Ｗaveを、演算部１０８において「ピーク対平均電力比」の演算を行う際のピーク値とする。
【００５５】
例えば、
ｔ３＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＜Ｔｃ
ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４≧Ｔｃ
であった場合、
Ｗave＝（Ｗ３・ｔ３＋Ｗ２・ｔ２＋Ｗ１・ｔ１＋Ｗ４・ｔ４）／（ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４）
を演算用のピーク値Ｗaveとする。
【００５６】
本実施形態によれば、短いピークだけで電力使用量の制限を行うことがない上に、基準時間Ｔｃを越えるピークの電力使用量の平均値を基準とするために、基準時間Ｔｃを越えるピークに大きなバラツキがあっても、実態に即した電力使用量の制限を行うことが可能になる。
【００５７】
４．第４実施形態
図１０及び図１１は、第４実施形態を説明するためのものである。本実施形態は、予め決められた基準電力値Ｗｃ以上のピークが示す電力値の平均値を、「ピーク対平均電力比」の演算を行う際のピーク値とする。すなわち、図１０において、基準電力値Ｗｃを越えるピーク値Ｗ１〜Ｗ４の平均電力量Ｗaveをピーク値とする。
Ｗave＝（Ｗ３・ｔ３＋Ｗ２・ｔ２＋Ｗ１・ｔ１＋Ｗ４・ｔ４）／（ｔ３＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ４）
【００５８】
例えば、１２０Ａ契約の需要家の場合、７０％との電流の相当する１２０Ａ×７０％＝８４Ａ、電力にすると、１００Ｖ×８４Ａ＝８．４ｋＷを基準電力値Ｗｃとする。
【００５９】
本実施形態では、図１１のフローチャートに示すように、ステップＳ１では、管理装置１において、基準電力値Ｗｃより大きいピークを抽出する。この場合、抽出する時間は任意であるが、需要家の使用態様に合わせて、２４時間、工場などの稼働時間、電力制限を行う時間帯など適宜設定できる。
【００６０】
ステップＳ２においては、前記のように抽出した複数のピークの平均電力Ｗaveを、前記の式に基づいて算出する。その後、ステップ３において、平均電力Ｗaveを基準として「ピーク対平均電力比」の演算を行い、需要家ごとの電力使用量を決定する。
【００６１】
本実施形態では、予め基準電力量Ｗｃを決定しておくため、平均電力に対するピーク値が存在する場合であっても、そのピーク値が基準電力量Ｗｃよりも低い値である場合には、電力使用量の制限値を演算する基礎となることはない。すなわち、予め定められた基準電力量Ｗｃよりも低い電力使用量の需要家については、電力使用の制限を少なくすることにより、節電に対する協力を促すことができる。
【００６２】
５．第５実施形態
本実施形態は、前記各実施形態のピーク値の算出方法が、いずれも電力量Ｗを基準としていたのに対して、電力料金を加味したものである。すなわち、電力料金は、使用時間帯に応じて異なる場合が多い。そこで、本実施形態では、図１２の（ａ）に示すような電力使用量Ｗを示すグラフを、図１２（ｂ）に示すような時間帯ごとのコストによって補正したグラフに変換する。
【００６３】
その後、変換後のグラフに基づいて、前記第１から第４実施形態に記載の方法、すなわち、
(1) 最大ピーク値
(2) 一定時間Ｔｃ以上のピーク値Ｗｎ
(3) 一定時間Ｔｃを越えるピーク値の平均値Ｗave
(4) 基準電力量Ｗｃを越えるピーク値の平均値Ｗave
のいずれかを基準として、「ピーク対平均電力比」の演算を行い、需要家ごとの電力使用量、すなわち制限量を決定する。
【００６４】
本実施形態によれば、前記各実施形態の作用効果に加えて、需要家が電力制限を行う場合のコスト削減効果が分かり易く、節電意識をより向上させることができる。
【００６５】
６．第６実施形態
本実施形態は、需要家から要求があった場合に、その時間帯については電力使用量の制限を行わないことを特徴とするものである。そのため、図１３に示すように、管理装置１の演算部１０３が、前記各実施形態と同様な演算を行う電力使用量演算部１０３ａと、免除時間帯決定部１０３ｂとから構成されている。
【００６６】
すなわち、電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力部２０５に入力されると、前記免除時間帯決定部１０３ｂは、入力部２０５から入力された免除を希望する時間帯に関するデータを受信し、電力制限を行うか否かを判断し、電力制限の免除を行うことができる時間帯を決定する。その後、前記免除時間帯決定部１０３ｂの決定結果に基づいて、前記免除時間帯制御部１０３ａが、決定された免除を行うことができる時間帯について、その電力制限を免除するように電力使用量制御部２０３ａを制御する。
【００６７】
同様に、各電力計測装置２ａ〜２ｎの制御部２０３が、電力使用量制御部２０３ａと、免除時間帯制御部２０３ｂとから構成されている。すなわち、電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力部２０５に入力されると、前記入力部２０５から入力された免除を希望する時間帯に関するデータによって定められた時間帯の電力制限を免除するように、前記免除時間帯制御部２０３ｂが電力使用量制御部２０３ａを制御する。
【００６８】
なお、免除を希望する時間帯の入力部は、電力計測装置部分に設けられる必要はなく、他の箇所でもよい。また、電力制限の免除を行うかの判断が行われる箇所も、管理装置に限るものではない。本実施形態のように、各部が通信線で接続されている場合、入力部、制御部あるいは決定部等は、離れた箇所に設置されていても、機能を果たすことが可能である。
【００６９】
このような構成を有する本実施形態では、図１４に示す電力計測装置２ａ〜２ｎ側では、次のような処理が行われる。まず、ステップＳ１において、入力装置４からピークカットを免除して欲しい時間帯を電力計測装置２ａ〜２ｎに入力する。ステップＳ２において、電力計測装置２ａ〜２ｎは、この時間帯を通信部１０４を経由して、管理装置１に送信する。同時のこの時間帯は、データ保持部１にも記憶される。
【００７０】
管理装置１においては、図１５のフローチャートに示すように、ステップＳ１において、各電力計測装置２ａ〜２ｎからのピークカットを免除して欲しい時間帯に関するデータを受信する。ステップＳ２においては、各電力計測装置２ａ〜２ｎから送信された免除して欲しい時間帯が重複するか否かを検査する。
この場合、免除して欲しい時間帯が重複していると、重複した時間帯における電力使用量が増大するので、ステップＳ３において、免除する時間帯をいずれの需要家の負荷に割り当てるかを決定する。
【００７１】
重複している免除する時間帯をどの需要家に割り当てるかは、種々の方法があるが、例えば、
(1) 日ごとに順番で優先する需要家の電力計測装置２ａ〜２ｎを選択する。
(2) 選択する需要家の電力計測装置２ａ〜２ｎをランダムに決定する。
(3) 電力使用量の大小、公共性や緊急性に応じて、優先順位を決定する。
などの方法を採用できる。
【００７２】
一方、ステップＳ２において免除して欲しい時間帯が重複しない場合には、ステップＳ４において、要求された時間帯をその需要家の免除する時間帯とする。
【００７３】
このようにして、ステップＳ３またはステップＳ４において、各需要家について免除する時間帯が決定した後は、ステップ５において、各需要家の電力計測装置２ａ〜２ｎに免除する時間帯を送信する。この場合、免除する時間帯は、日ごと、あるいは一定時間や一定期間ごとに設定することができ、それに応じて、管理装置１から各電力計測装置２ａ〜２ｎに時間帯を送信するタイミングも適宜設定される。
【００７４】
管理装置１から免除する時間帯が送信されると、各電力計測装置２ａ〜２ｎでは、図１４のフローチャートのステップＳ３に示すように、自己の免除する時間帯を通信部２０２で受信する。この免除する時間帯に関するデータは、制御部２０３に設けられた免除時間帯制御部２０３ｂに伝達され、この免除時間帯制御部２０３ｂは、同じく制御部２０３に設けられた電力使用量制御部２０３ａと連携して、免除する時間帯は電力制御を実施しない。
【００７５】
一方、他の時間帯については、電力使用量制御部２０３ａが、前記各実施形態に記載した方法のいずれかにより、スイッチ部２０４を制御して、各電力計測装置２ａ〜２ｎに接続された負荷３ａ〜３ｎに対する電力供給量を制限する。
【００７６】
本実施形態においては、前記各実施形態に示した効果に加えて、各需要家の要求を反映した電力制限が可能になるので、需要家の要望に弾力的に対応できる柔軟な電力制限システムを構築できる。
【００７７】
７．他の実施形態
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
【００７８】
（１）前記各実施形態は、本発明を管理装置１と電力計測装置２ａ〜２ｎとから成るエネルギー管理システムとして説明したが、管理装置１において実行されるエネルギー管理方法や、コンピュータを管理装置１として機能させるためのプログラムも本発明の一態様である。
【００７９】
（２）本発明の各実施形態は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することもできる。
【００８０】
（３）本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…管理装置
２ａ〜２ｎ…電力計測装置
３ａ〜３ｎ…需要家負荷
４…入力装置
１０１…入力部
１０２…データ保持部
１０３…演算部
１０４…通信部
２０１…計測部
２０２…通信部
２０３…制御部
２０４…スイッチ部
２０５…入力部
２０６…記憶部
２０７…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家の負荷に接続された電力計測装置と、複数の需要家の電力計測装置とネットワークを介して接続された管理装置を有し、
前記電力計測装置は、需要家負荷の電力需要量を計測する計測部と、電力需要を抑制する制御部を有し、
前記管理装置は、前記電力計測装置と計測データを授受する通信部と、各需要家の電力使用量上限を算出する演算部を有し、
前記演算部は、前記電力計測装置で計測された各需要家の電力需要を取得し、各需要家のピーク対平均電力比が、同じとなるように電力使用量の上限を算出するものであり、
前記管理装置は、前記演算部が算出した電力使用量の上限値を、各需要家に接続された電力計測装置に送信し、前記電力計測装置の制御部は、管理装置から送信された上限値に従ってその需要家の電力使用量を抑制するものであること、
を特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記演算部が、各需要家に課せられる電力制限目標値の合計を、需要家全体の電力制限目標値と等しくなるように設定するものであることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、一定時間以上継続するピーク電力値に基づいて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、基準時間内におけるピーク電力値の累計に基づいて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、予め決められた基準電力値Ｗｃ以上のピークが示す電力値の平均値に基づいて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、電力使用時間帯におけるコストによって補正した値に基づいて決定することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載のエネルギー管理システム。
【請求項７】
管理装置の演算部が、電力使用量演算部と免除時間帯決定部とから構成され、各電力計測装置の制御部が、電力使用量制御部と免除時間帯制御部とから構成され、需要家から要求が合った場合に、その時間帯については電力使用量の制限を行わないことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【請求項８】
電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力される入力部と、
前記入力部から入力された免除を希望する時間帯に関するデータにかかる時間帯の電力制限を免除するように、前記電力使用量制御部を制御する免除時間帯制御部と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載のエネルギー管理システム。
【請求項９】
電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力される入力部と、
前記入力部から入力された免除を希望する時間帯に関するデータを受信し、電力制限を行うか否かを判断し、電力制限の免除を行うことができる時間帯に関するデータを出力する免除時間帯決定部と、
前記免除時間帯決定部により出力された免除を行うことができる時間帯の電力制限を免除するように、電力使用量制御部を制御する免除時間帯制御部と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載のエネルギー管理システム。
【請求項１０】
複数の需要家に対して、エネルギー需要を制限するための指令を出力するエネルギー管理方法であって、
需要家のエネルギー需要の計測する装置から、需要家のエネルギー需要計測値を取得するステップと、
需要家全体のエネルギー需要制限値を取得するステップと、
エネルギー需要計測値から、各需要家の平均エネルギー需要量を算出するステップと、
前記需要家全体のエネルギー需要制限値と、各需要家の平均エネルギー需要量の積算値から、ピーク対平均電力比を算出するステップと、
前記ピーク対平均電力比と、各需要家の平均エネルギー需要量から、各需要家のエネルギー需要制限値を算出するステップと、
各需要家のエネルギー需要を制限する装置に対して、各需要家のエネルギー需要制限値を送信するステップと、
を有することを特徴とするエネルギー管理方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
需要家のエネルギー需要の計測機装置から、需要家のエネルギー需要計測値を取得する手段と、
需要家全体のエネルギー需要制限値を取得する手段と、
前記エネルギー需要計測値から、各需要家の平均エネルギー需要量を算出する手段と、
前記全体のエネルギー需要制限値と、各需要家の平均エネルギー需要量の積算値から、ピーク対平均電力比を算出する手段と、
前記ピーク対平均電力比と各需要家の平均エネルギー需要量から、各需要家のエネルギー需要制限値を算出する手段と、
各需要家のエネルギー需要を制限する装置に対して、各需要家のエネルギー需要制限値を送信する手段と、
として機能させるためのエネルギー管理プログラム。
【請求項１】
需要家の負荷に接続された電力計測装置と、複数の需要家の電力計測装置とネットワークを介して接続された管理装置を有し、
前記電力計測装置は、需要家負荷の電力需要量を計測する計測部と、電力需要を抑制する制御部を有し、
前記管理装置は、前記電力計測装置と計測データを授受する通信部と、各需要家の電力使用量上限を算出する演算部を有し、
前記演算部は、前記電力計測装置で計測された各需要家の電力需要を取得し、各需要家のピーク対平均電力比が、同じとなるように電力使用量の上限を算出するものであり、
前記管理装置は、前記演算部が算出した電力使用量の上限値を、各需要家に接続された電力計測装置に送信し、前記電力計測装置の制御部は、管理装置から送信された上限値に従ってその需要家の電力使用量を抑制するものであること、
を特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記演算部が、各需要家に課せられる電力制限目標値の合計を、需要家全体の電力制限目標値と等しくなるように設定するものであることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、一定時間以上継続するピーク電力値に基づいて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、基準時間内におけるピーク電力値の累計に基づいて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、予め決められた基準電力値Ｗｃ以上のピークが示す電力値の平均値に基づいて決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記演算部が、各需要家のピーク対平均電力比を求めるにあたり、演算の基礎となるピーク値を、電力使用時間帯におけるコストによって補正した値に基づいて決定することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載のエネルギー管理システム。
【請求項７】
管理装置の演算部が、電力使用量演算部と免除時間帯決定部とから構成され、各電力計測装置の制御部が、電力使用量制御部と免除時間帯制御部とから構成され、需要家から要求が合った場合に、その時間帯については電力使用量の制限を行わないことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。
【請求項８】
電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力される入力部と、
前記入力部から入力された免除を希望する時間帯に関するデータにかかる時間帯の電力制限を免除するように、前記電力使用量制御部を制御する免除時間帯制御部と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載のエネルギー管理システム。
【請求項９】
電力制限の免除を希望する時間帯に関するデータが入力される入力部と、
前記入力部から入力された免除を希望する時間帯に関するデータを受信し、電力制限を行うか否かを判断し、電力制限の免除を行うことができる時間帯に関するデータを出力する免除時間帯決定部と、
前記免除時間帯決定部により出力された免除を行うことができる時間帯の電力制限を免除するように、電力使用量制御部を制御する免除時間帯制御部と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載のエネルギー管理システム。
【請求項１０】
複数の需要家に対して、エネルギー需要を制限するための指令を出力するエネルギー管理方法であって、
需要家のエネルギー需要の計測する装置から、需要家のエネルギー需要計測値を取得するステップと、
需要家全体のエネルギー需要制限値を取得するステップと、
エネルギー需要計測値から、各需要家の平均エネルギー需要量を算出するステップと、
前記需要家全体のエネルギー需要制限値と、各需要家の平均エネルギー需要量の積算値から、ピーク対平均電力比を算出するステップと、
前記ピーク対平均電力比と、各需要家の平均エネルギー需要量から、各需要家のエネルギー需要制限値を算出するステップと、
各需要家のエネルギー需要を制限する装置に対して、各需要家のエネルギー需要制限値を送信するステップと、
を有することを特徴とするエネルギー管理方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
需要家のエネルギー需要の計測機装置から、需要家のエネルギー需要計測値を取得する手段と、
需要家全体のエネルギー需要制限値を取得する手段と、
前記エネルギー需要計測値から、各需要家の平均エネルギー需要量を算出する手段と、
前記全体のエネルギー需要制限値と、各需要家の平均エネルギー需要量の積算値から、ピーク対平均電力比を算出する手段と、
前記ピーク対平均電力比と各需要家の平均エネルギー需要量から、各需要家のエネルギー需要制限値を算出する手段と、
各需要家のエネルギー需要を制限する装置に対して、各需要家のエネルギー需要制限値を送信する手段と、
として機能させるためのエネルギー管理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９９１７４（Ｐ２０１３−９９１７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１５８８（Ｐ２０１１−２４１５８８）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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