負荷制御装置、プログラム、負荷制御システム
【課題】余剰電力によって負荷機器が所定の処理を開始した後この処理が完了する前に余剰電力がなくなることによる不利益を回避できるようにする。
【解決手段】負荷制御装置１は、負荷機器４の需用電力および発電装置２の発電電力を測定する測定ユニット１１と、測定ユニット１１の測定結果に基づいて給湯装置４１の動作を制御する制御ユニット１０とを備えている。制御ユニット１０は、予測部１２にて将来の対象期間に生じる余剰電力を予測する。判定部１３は、給湯装置４１が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と予測部１２の予測結果とを対比して、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で上記処理を実行することの可否を判定する。実行部１４は、判定部１３で上記処理を実行可能と判定されたときに、給湯装置４１に制御信号を送信することによって上記処理が開始されるように給湯装置４１の動作を制御する。
【解決手段】負荷制御装置１は、負荷機器４の需用電力および発電装置２の発電電力を測定する測定ユニット１１と、測定ユニット１１の測定結果に基づいて給湯装置４１の動作を制御する制御ユニット１０とを備えている。制御ユニット１０は、予測部１２にて将来の対象期間に生じる余剰電力を予測する。判定部１３は、給湯装置４１が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と予測部１２の予測結果とを対比して、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で上記処理を実行することの可否を判定する。実行部１４は、判定部１３で上記処理を実行可能と判定されたときに、給湯装置４１に制御信号を送信することによって上記処理が開始されるように給湯装置４１の動作を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置の余剰電力を用いて負荷機器を稼働させる負荷制御装置、プログラム、負荷制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽電池や燃料電池等の発電装置を需要家に設置し、需要家で必要な電力の一部を発電装置で賄うようにすることが行われている。特に太陽電池の場合、余剰電力の発生時（太陽電池の発電電力が負荷機器の需用電力よりも大きいとき）には、一般的に太陽電池の余剰電力は商用電力系統に逆潮流され電力会社に売電される。
【０００３】
ただし、今後さらに太陽電池等が普及するのに伴い、商用電力系統の電力を安定させるという観点から売電が規制されるとの見方もされており、今後、需要家で発生した余剰電力を自由に売電できなくなることも考えられる。また、売電の単価が大幅に安くなるなど、売電によるメリットが小さくなることも考えられる。このような場合に、需要家に蓄電池を設置して余剰電力を貯めること（蓄電）も可能であるが、蓄電池を導入することによる需要家の負担増大や、蓄電池が満充電であればそれ以上電力を貯めることができないという問題がある。
【０００４】
これに対して、売電や蓄電以外の方法で余剰電力を有効利用するシステムとして、余剰電力を（貯湯式）給湯装置の稼働に用いるようにしたシステムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１記載のシステムでは、発電電力に余剰電力が見込まれる場合に、給湯装置の最低蓄熱量の値を引き上げ、このとき給湯装置の実際の蓄熱量が最低蓄熱量を下回っていれば、発電装置の発電電力により給湯装置を稼働して湯を沸かし増しする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したように余剰電力を何らかの負荷機器（たとえば給湯装置）の稼働に用いる場合、負荷機器が何らかの処理を開始した後、この処理が完了する前に余剰電力がなくなると、以下のような問題を生じる可能性がある。
【０００７】
すなわち、給湯装置であれば、所定量の湯を沸かす処理を開始したものの、処理が完了（沸上完了）の前に余剰電力がなくなると、湯沸しの処理を途中で終了することになる。その結果、給湯装置は、余剰電力が発生する度に処理の開始、終了を繰り返すことになり、同じ処理を１回で完了する場合に比べて余剰電力の利用効率が悪くなる。
【０００８】
あるいは、処理の完了前に余剰電力がなくなった場合に、給湯装置が処理を継続するために商用電力系統から電力供給を受けることも考えられるが、そうすると余剰電力を利用する目的で湯沸しを開始したにもかかわらず最終的には買電せざるを得なくなる。したがって、場合によっては、本来なら買電単価の安い深夜に実行すればよい処理（湯沸し）を、日中に開始したがために買電単価の高い日中に買電せざるを得なくなり、需要家が損をする可能性がある。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、余剰電力によって負荷機器が所定の処理を開始した後この処理が完了する前に余剰電力がなくなることによる不利益を回避できる負荷制御装置、プログラム、負荷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】
【００１０】
本発明の負荷制御装置は、発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムに用いられる負荷制御装置であって、前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部と、前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部と、前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部とを有することを特徴とする。
【００１１】
この負荷制御装置において、前記被制御機器は電気式給湯装置であり、前記処理は所定量の湯を沸かすための処理であることが望ましい。
【００１２】
あるいは、この負荷制御装置において、前記被制御機器は蓄電池を充電する充電装置であり、前記処理は所定量の電気エネルギーを蓄電するための処理であることが望ましい。
【００１３】
この負荷制御装置において、前記処理は、開始から一定の既定時間で完了させる処理であって、前記予測部は、前記既定時間ごとに、現在から当該既定時間経過するまでの期間を前記対象期間として当該対象期間の前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該既定時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することがより望ましい。
【００１４】
あるいは、この負荷制御装置において、前記予測部は、前記処理の開始から完了までに掛かる時間より短い単位時間ごとに、前記対象期間における前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該単位時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することがより望ましい。
【００１５】
この負荷制御装置において、前記判定部は、前記被制御機器が直近の前記処理に用いた電力の履歴を用いて、前記被制御機器の前記処理に必要な電力を求めることがより望ましい。
【００１６】
この負荷制御装置において、前記測定部は、前記商用電力系統から前記負荷機器へ供給される電力を買電電力として測定し、前記制御部は、前記実行部からの前記制御信号により前記被制御機器が前記処理を実行中に前記買電電力が所定の買電閾値を超えると、前記処理を停止させる処理停止部をさらに有することがより望ましい。
【００１７】
この負荷制御装置において、前記被制御機器は、前記処理を開始するための操作入力を受け付ける操作部を有し、前記制御部は、前記操作部の操作により前記被制御機器が前記処理を開始した場合には、当該処理が完了するまで前記判定部での判定を行わないことがより望ましい。
【００１８】
この負荷制御装置において、前記電力供給システムには前記発電装置の発電電力を貯める蓄電装置が設けられており、前記測定部は、前記蓄電装置の残量を測定し、前記制御部は、前記蓄電装置の残量が所定の充電閾値未満の場合に前記余剰電力が発生していれば当該余剰電力にて前記蓄電装置を充電するように前記蓄電装置を制御する充電制御部をさらに有し、前記蓄電装置の残量が前記充電閾値以上の場合に前記予測部での予測および前記判定部での判定を行うことがより望ましい。
【００１９】
この負荷制御装置において、前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２０】
この負荷制御装置において、前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２１】
この負荷制御装置において、サーバと通信を行う通信部をさらに備え、前記発電装置は太陽電池を含み、前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の天気情報を取得し、当該天気情報から予測される前記対象期間における前記太陽電池の発電電力を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２２】
この負荷制御装置において、サーバと通信を行う通信部をさらに備え、前記発電装置は太陽電池を含み、前記測定部は、測定した過去の前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを天気情報に対応付けて前記サーバに格納し、前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の前記天気情報に対応する前記発電電力および前記需用電力の履歴とを取得し、当該履歴に基づいて前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２３】
本発明のプログラムは、発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムにおいて、前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御するのに用いられるコンピュータを、前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部、前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部、前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部として機能させる。
【００２４】
本発明の負荷制御システムは、上述の負荷制御装置と、前記被制御機器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、余剰電力によって負荷機器が所定の処理を開始した後この処理が完了する前に余剰電力がなくなることによる不利益を回避できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係る負荷制御装置の制御ブロックの動作を示す説明図である。
【図３】実施形態２に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態２に係る負荷制御装置の制御ブロックの動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
本実施形態の負荷制御装置１は、図１に示すように発電装置２を備えた電力供給システムに用いられる。この電力供給システムは、発電装置２が商用電力系統３と系統連系しており、需要家における負荷機器４へ発電装置２から電力供給し、発電装置２の発電電力が不足する場合には商用電力系統３から負荷機器４へ電力供給する。図１の例では、負荷制御装置１の制御対象となる被制御機器は電気式の給湯装置４１であって、この給湯装置（被制御機器）４１は、電力供給システムにおいて発電装置２または商用電力系統３からの電力供給対象となる複数の負荷機器４の１つである。
【００２８】
ここでは、電力供給システムが一般的な戸建住宅からなる需要家に導入されている場合を例として説明するが、これに限らず、電力供給システムは集合住宅の各住戸や施設、工場等に導入されていてもよい。なお、図１では、電力のやり取りが行われる強電系の接続線を破線で示し、情報（信号）のやり取りが行われる弱電系の接続線を実線で示している。
【００２９】
発電装置２は、自然エネルギー（太陽光）を利用して直流電力を生成する太陽電池２１と、太陽電池２１と分電盤５との間に挿入された太陽電池用のパワーコンディショナ（図１には「太陽電池用パワコン」と記載）２２とを有している。太陽電池２１は、日射量に応じて発電電力が変動するため、基本的には昼間に発電を行い夜間に発電を停止する。
【００３０】
パワーコンディショナ２２は、太陽電池２１からの直流電力を商用電力系統３の位相に同期した交流電力に変換するインバータ回路（図示せず）を有している。パワーコンディショナ２２の出力は宅内に設置され負荷機器４が接続された分電盤５に接続されており、太陽電池２１の発電電力はパワーコンディショナ２２および分電盤５を介して負荷機器４に供給される。分電盤５は商用電力系統３にも接続されており、発電装置２の発電電力のみでは負荷機器４の総需用電力を賄えない場合（つまり「発電電力＜需用電力」となる場合）、負荷機器４には商用電力系統３から電力供給される。
【００３１】
さらに、パワーコンディショナ２２は、太陽電池２１の発電電力に余剰分（以下、「余剰電力」という）が生じたときに、余剰電力を商用電力系統３に逆潮流して電力会社に売電する機能を有している。ここでいう余剰電力は、発電装置２の発電電力が負荷機器４で消費される需用電力より大きい場合における発電電力と需用電力との差分、つまり発電装置２の発電電力から負荷機器４の需用電力を差し引いた電力である。また、パワーコンディショナ２２は、商用電力系統３の停電検出時にインバータ回路の動作を停止させ、分電盤５との間に挿入された解列リレー（図示せず）を解列させる保護装置（図示せず）を有しており、太陽電池２１の単独運転を防止する。
【００３２】
商用電力系統３は、単相三線式であって、中性極と一対の電圧極との３線からなる引込線（図示せず）によって住宅に引き込まれ、分電盤５に接続されている。分電盤５は、主幹ブレーカ（図示せず）および複数個の分岐ブレーカ（図示せず）等を収納し、各分岐ブレーカに負荷機器４が接続されている。
【００３３】
負荷機器４は、給湯装置４１の他、住宅内の各所に配置されたテレビ受像機、音楽プレーヤ、パーソナルコンピュータ等の電気機器や、コンセント、壁スイッチ等の配線器具や、エアコン（空調機器）、照明設備等の設備機器などを含んでいる。ここでの負荷機器４は、全て交流電力の供給を受けて動作する交流駆動型の機器であるが、直流電力の供給を受けて動作する直流駆動型の機器を含んでいてもよい。
【００３４】
給湯装置４１は、他の負荷機器４と共に分電盤５の分岐ブレーカに接続されており、発電装置２あるいは商用電力系統３から電力供給を受けて動作する。この給湯装置４１は、湯水を貯める貯湯タンク（図示せず）と、貯湯タンクに貯められる湯水を加熱する加熱装置（図示せず）とを有し、貯湯タンク内の湯水によって給湯を行う貯湯式の給湯装置である。加熱装置は、ヒートポンプ方式であって、貯湯タンクと共に宅外に設置されている。
【００３５】
この種の給湯装置４１は周知であるから詳しい説明は省略するが、貯湯タンクは、断熱構造を採用し内部が常に湯水で充満されており、底部（給水口）から給水され加熱された湯水を上部から戻すので、内部において湯水は上方ほど高温となる。そこで、給湯装置４１は、貯湯タンク内に上下方向に複数配置された温度センサ（図示せず）の出力により貯湯タンク上端からどの位置まで湯水が所定温度（たとえば９０℃）の湯となっているかを検出し、残湯量を判断する。なお、ここでいう残湯量とは、貯湯タンク内の湯水のうち所定温度以上の湯の量を意味する。
【００３６】
負荷制御装置１は、図１に示すように被制御機器たる給湯装置４１の動作を制御する制御部を構成する制御ユニット１０と、負荷機器４の需用電力および発電装置２の発電電力を測定する測定部を構成する測定ユニット１１とを備えている。負荷制御装置１は、被制御機器（ここでは給湯装置４１）と共に負荷制御システムを構成する。
【００３７】
本実施形態では、制御ユニット１０と測定ユニット１１とは別体であって相互に通信可能に構成されているが、この構成に限らず、負荷制御装置１は、制御部と測定部とを一つの筐体内に具備していてもよい。
【００３８】
測定ユニット１１は、分電盤５から負荷機器４への電力供給路上に設けられた電流センサの出力を用いて、負荷機器４で実際に消費されている電力（需用電力の実績値）の瞬時値を定期的に測定する。さらに、測定ユニット１１は、発電装置２のパワーコンディショナ２２と通信することにより、発電装置２の発電電力の他、太陽電池２１やパワーコンディショナ２２の仕様あるいはエラー（異常）などの情報をパワーコンディショナ２２から取得する。ここで、発電装置２の発電電力については、測定ユニット１１は、太陽電池２１で実際に生成されている電力（発電電力の実績値）の瞬時値を測定する。
【００３９】
また、本実施形態では、測定ユニット１１は商用電力系統３との間で授受（売電、買電）されている売買電力と、給湯装置４１に関連する装置情報とについても定期的に取得している。売買電力については、測定ユニット１１は、商用電力系統３と分電盤５との間の電力供給路上に設けられた電流センサの出力を用いて、商用電力系統３との間で実際に授受されている電力（売買電力の実績値）の瞬時値を定期的に測定する。給湯装置４１の装置情報については、測定ユニット１１は、給湯装置４１と通信することにより、給湯装置４１の残湯量、給湯装置４１の仕様、エラー（異常）などの情報を給湯装置４１から直接取得する。
【００４０】
このように測定ユニット１１は給湯装置４１およびパワーコンディショナ２２の各々と通信可能に構成されており、詳しくは後述するが制御ユニット１０が給湯装置４１を制御するための制御信号についても、測定ユニット１１から給湯装置４１に送信される。
【００４１】
測定ユニット１１は、上述のようにして定期的に取得したデータ（測定結果等）を、メモリ（図示せず）に下記表１のような形式で管理テーブルとして記憶する。ここで、管理テーブルには、測定ユニット１１が取得したデータ（測定結果等）だけでなく、これらに簡単な演算を施した積算値等のデータも格納される。測定ユニット１１は、管理テーブル上のデータを制御ユニット１０へ定期的に送信する。なお、表１において、「主幹電力」は商用電力系統３との売買電力を表し、「負荷機器１消費電力」ないし「負荷機器Ｎ消費電力」は各負荷機器４における需用電力を表している。
【００４２】
【表１】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１から受信したデータ（測定結果等）に基づいて、被制御機器である給湯装置４１の動作を制御信号によって制御する。具体的には、制御ユニット１０は、測定ユニット１１の測定結果を用いて将来の余剰電力を予測する予測部１２と、余剰電力で給湯装置４１に所定の処理を実行させることの可否を判定する判定部１３と、給湯装置４１を実際に制御する実行部１４とを有している。本実施形態では、制御ユニット１０はマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリ（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
【００４３】
予測部１２は、測定ユニット１１の測定結果を用いて、現在から所定時間（たとえば１時間）経過するまでの対象期間に発電装置２で生じる余剰電力（発電電力−需用電力）を予測する。つまり、予測部１２は、現在から所定時間先までの将来の対象期間について、余剰電力の発生状況を予測する。ここで、予測部１２は、測定ユニット１１の測定結果のうち現在の需用電力および発電電力の瞬時値を基にして、これに現在時刻や過去の履歴等を組み合わせて対象期間の余剰電力を予測する。
【００４４】
本実施形態では、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータを用いて、過去の一定期間（たとえば１週間）における発電電力の履歴と需用電力の履歴とを時系列に従って履歴情報として記憶しており、予測部１２は履歴情報を用いて余剰電力を予測する。つまり、制御ユニット１０は、発電電力、需用電力の各々を単位時間（たとえば１０分）ごとに履歴情報として記憶し、予測部１２では、対象期間と同じ時間帯の履歴情報を用いて、上記単位時間ごとに発電電力、需用電力の変化の傾向を求める。予測部１２は、このようにして求めた変化の傾向に、現在の需用電力および発電電力を当てはめることにより、対象期間の余剰電力を単位時間ごとに予測する。
【００４５】
また、上述した余剰電力の予測方法は一例に過ぎず、予測部１２は、たとえば需用電力に大きな変動がない場合に発電電力の履歴情報のみを用いて余剰電力を予測したり、現在の気温、湿度等の情報を組み合わせて余剰電力を予測したりすることもできる。
【００４６】
判定部１３は、被制御機器である給湯装置４１が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と、予測部１２の予測結果とを対比して、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で上記処理を実行することの可否を判定する。判定部１３での判定対象となる処理（以下、「対象処理」という）は、開始から完了までにある程度の時間が掛かる処理であることが望ましく、本実施形態では一例として給湯装置４１が所定量の湯を沸かすための沸き増し処理を対象処理とする。たとえば、１００Ｌの湯を沸かす対象処理に、給湯装置４１が常時４５０Ｗの電力消費で１時間掛かる仮定とすれば、判定部１３は、４５０Ｗ以上の余剰電力が今後１時間に亘って確保されるか否かによって、対象処理の可否を判定する。
【００４７】
言い換えれば、判定部１３は、予測部１２で予測された対象期間の余剰電力から、給湯装置４１での対象処理に必要な電力を対象処理の開始から完了まで確保できるか否かを判定する。なお、対象処理により沸かす湯量は、測定ユニット１１が取得した給湯装置４１の現在の残湯量、仕様によって適宜決定され、１００Ｌに限らず、たとえば２００Ｌでも３００Ｌでもよい。たとえば容量が４６０Ｌの貯湯タンクで残湯量が３００Ｌであれば、判定部１３は、１００Ｌの湯を沸かす処理を対象処理とする。
【００４８】
ただし、予測部１２の予測結果は飽くまで予測に過ぎず、実際の余剰電力とは異なる。そこで、判定部１３は、対象処理に必要な電力値に所定のマージンを加えた値を電力閾値とし、この電力閾値と予測部１２の予測結果（余剰電力）とを対比することにより、対象処理に必要な電力を確保できるかを判定する。つまり、１００Ｌの湯を沸かす処理を対象処理とする上述の例では、判定部１３は、たとえば電力閾値を５００Ｗとし、予測部１２で予測された対象期間の単位時間ごとの余剰電力を電力閾値（５００Ｗ）と対比する。このとき、対象期間の全単位時間において、予測部１２の予測結果（余剰電力）がたとえば６００Ｗで電力閾値（５００Ｗ）以上であれば、判定部１３は、対象処理に必要な電力を常に確保でき対象処理を実行可能であると判定する。
【００４９】
ここにおいて、対象期間の長さと予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔（単位時間）とは、対象処理の開始から完了までに掛かる時間を基準に設定されている。判定部１３が対象処理に必要な電力と予測部１２の予測結果とを対比する時間間隔は、予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔と同じ単位時間である。
【００５０】
対象期間の長さは、対象処理の開始から完了までに掛かる時間以上に設定され、単位時間は、対象処理の開始から完了までに掛かる時間よりも十分に短く設定される。上述の１００Ｌの湯を沸かす対象処理を例とすれば、対象期間はたとえば１時間に設定され、単位時間はたとえば１０分に設定される。要するに、予測部１２は、現在から１時間先までの余剰電力を１０分単位で予測し、この場合、判定部１３は、給湯装置４１での対象処理に必要な電力を現在から１時間先まで１０分単位で予測部１２の予測結果と対比することになる。なお、対象期間は１時間に限らず、たとえば１２時間、２４時間、４８時間など任意に設定され、単位時間についても１０分に限らず、たとえば１分、５分、３０分など任意に設定される。
【００５１】
実行部１４は、判定部１３で対象処理を実行可能と判定されたときに、給湯装置４１に制御信号を送信することによって対象処理が開始されるように、制御信号によって給湯装置４１の動作を実際に制御する。すなわち、給湯装置４１での対象処理に必要な電力を対象処理の開始から完了まで確保できると判定部１３で判定されると、実行部１４は、給湯装置４１に処理開始を指示する制御信号を送信することにより、給湯装置４１に対象処理を開始させる。一方、判定部１３で対象処理を実行不可と判定されたときには、実行部１４は、給湯装置４１に処理不許可を指示する制御信号を送信することにより、給湯装置４１での対象処理を禁止する。
【００５２】
なお、本実施形態では、制御ユニット１０は測定ユニット１１を介して給湯装置４１と接続されているので、制御ユニット１０内の実行部１４は測定ユニット１１に対して制御信号を送信し、測定ユニット１１がこの制御信号を給湯装置４１に送信する。つまり、実行部１４は測定ユニット１１を経由して給湯装置４１に制御信号を送信する。
【００５３】
負荷制御装置１からの制御信号を受信した給湯装置４１は、制御信号の内容に従って対象処理を実行するか否かを決定する。給湯装置４１は、処理開始の制御信号を受信すると、対象処理を開始し、処理不許可の制御信号を受信すると、対象処理が禁止された不許可モードに移行する。不許可モードにおいては、給湯装置４１は、宅内に設置された給湯コントローラ（図示せず）に対象処理が禁止されている旨を表示し、給湯コントローラでユーザにより対象処理（所定量の沸き増し処理）を指示する操作が為されても、対象処理を実行しない。すなわち、本実施形態では、負荷制御装置１は、処理開始の制御信号により給湯装置４１に処理を実行させるだけでなく、処理不許可の制御信号により給湯装置４１に積極的に処理を禁止させることも可能である。
【００５４】
上記構成により、負荷制御装置１は、発電装置２の発電電力に余剰電力が生じたときに、余剰電力にて給湯装置４１を稼働させることにより余剰電力を有効に利用することが可能である。
【００５５】
また、本実施形態においては、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からデータを受信すると、予測部１２での余剰電力の予測および判定部１３での実行可否の判定に先立って、まず測定ユニット１１の測定結果に基づいて現在の余剰電力の有無を判断する。このとき、制御ユニット１０は、余剰電力がある（つまり、発電電力＞需用電力）と判断すると、続けて、電力会社への売電が可能であるか否かを判断し、売電が不可と判断されて初めて予測部１２での予測および判定部１３での判定に移行する。つまり、本実施形態の負荷制御装置１は、余剰電力の発生時に、余剰電力の利用方法として給湯装置４１よりも売電を優先する。
【００５６】
次に、上述した構成の制御ユニット１０の動作について図２を参照して説明する。
【００５７】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータを受信すると（図２のＳ１：ｙｅｓ）、そのデータ（測定結果）に基づいてまず現在の余剰電力の有無を判断する（Ｓ２）。このとき、たとえば需用電力が１．９ｋＷ、発電電力が２．５ｋＷのように発電電力の方が需用電力よりも大きければ、制御ユニット１０は、余剰電力ありと判断し（Ｓ２：ｙｅｓ）、続けて電力会社への売電の可否を判断する（Ｓ３）。
【００５８】
制御ユニット１０は、電力会社からの供給電圧（系統電圧）が高くパワーコンディショナ２２の出力電圧が系統電圧を超えることができなかったり（電圧上昇抑制問題）、電力会社からの要請により発電が規制されたりする場合に、売電不可と判断する（Ｓ３：ｙｅｓ）。制御ユニット１０は、売電不可と判断すると（Ｓ３：ｙｅｓ）、予測部１２にて、将来の対象期間に生じる余剰電力を単位時間ごとに予測する（Ｓ４）。それから、制御ユニット１０は判定部１３にて、給湯装置４１が対象処理を開始してから完了するまでに必要な電力と予測部１２の予測結果とを単位時間ごとに対比し（Ｓ５）、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で対象処理を実行することの可否を判定する（Ｓ６）。
【００５９】
このとき、たとえば対象期間の全体に亘って余剰電力が６００Ｗ、電力閾値が５００Ｗのように予測部１２の予測結果（余剰電力）が電力閾値以上であれば、制御ユニット１０は、対象処理を実行可能と判定部１３で判定する（Ｓ６：ｙｅｓ）。この場合、制御ユニット１０は、処理開始の制御信号を実行部１４から測定ユニット１１経由で給湯装置４１に送信する（Ｓ７）。
【００６０】
一方、制御ユニット１０は、Ｓ２で余剰電力なしと判断した場合（Ｓ２：ｎｏ）、あるいはＳ３で売電可能と判断した場合（Ｓ３：ｎｏ）、またはＳ６で対象処理を実行不可と判断した場合（Ｓ６：ｎｏ）、処理不許可の制御信号を給湯装置４１へ送信する（Ｓ８）。制御ユニット１０は、上記Ｓ１〜Ｓ８を繰り返し実行する。
【００６１】
以上説明した負荷制御装置１によれば、判定部１３は、予測部１２で予測された将来（対象期間）の余剰電力を用いて、給湯装置（被制御機器）４１が余剰電力で対象処理を実行することの可否を判定するので、対象処理の途中で余剰電力がなくなることを回避できる。すなわち、負荷制御装置１は、予測される対象期間の余剰電力にて対象処理の開始から完了まで必要な電力を確保できると判定された場合に対象処理を実行させるので、給湯装置４１が対象処理を開始した後これが完了する前に余剰電力がなくなることを回避できる。したがって、被制御機器である給湯装置４１は、余剰電力が発生する度に対象処理の開始、終了を繰り返すことや、対象処理を継続するために商用電力系統３から電力供給を受けることによる不利益（電力利用効率の悪化や買電による損失）を回避することができる。
【００６２】
言い換えれば、負荷制御装置１は、開始から完了までにある程度の時間が掛かる被制御機器の処理の開始タイミングを、予測部１２で予測される余剰電力の発生状況に応じてシフトさせることにより、余剰電力を被制御機器の稼働に有効に利用する。とくに、本実施形態では、被制御機器が給湯装置４１であって所定量の湯の沸き増し処理に余剰電力が利用されるので、通常、夜間に予定されている沸き増し処理の開始タイミングを、日中の余剰電力発生時に前倒しすることができる。したがって、もともと沸き増し処理を実行する予定であった夜間には、沸き増し処理が不要になった分だけ電力に余裕が生じることになる。
【００６３】
また、本実施形態では、予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔、つまり判定部１３が対象処理に必要な電力と予測部１２の予測結果とを対比する時間間隔である単位時間は、対象処理の開始から完了までに掛かる時間よりも十分に短く設定されている。そのため、負荷制御装置１は、対象期間において対象処理が開始してから完了するまでの間、対象処理に必要な電力を余剰電力で継続して確保できるか否かを判定できることになり、被制御機器に対象処理を間断なく実行させることができる。
【００６４】
さらにまた、本実施形態では、予測部１２は、過去の一定期間における発電電力の履歴を用いて、対象期間に生じる余剰電力を予測しているので、発電装置２の過去の実績に基づいて将来の余剰電力を比較的精度よく予測することができる。つまり、発電装置２の発電電力の変化の傾向は需要家ごとにばらつくことがあるが、予測部１２は、過去の実績に基づけば対象期間における発電電力の変化の予測が立てやすく、余剰電力の予測精度が向上する。
【００６５】
さらに、予測部１２は、過去の一定期間における需用電力の履歴も、発電電力の履歴と併せて用いているので、余剰電力の予測精度がより一層高くなる。つまり、需用電力の変化の傾向は需要家における生活パターンなどにより異なるが、予測部１２は、過去の実績に基づけば対象期間における需用電力の変化の予測が立てやすく、余剰電力の予測精度が一層向上する。
【００６６】
ところで、負荷制御装置１によって制御される被制御機器は給湯装置４１に限らず、処理の開始タイミングをシフト可能な機器であればよく、たとえば食器洗浄機、洗濯機などであってもよい。ただし、被制御機器は、熱エネルギーを蓄積する給湯装置４１のようにエネルギーを蓄積する機器であることが望ましく、一例として、蓄電池を充電する充電装置、具体的には電気自動車の蓄電池（バッテリ）を充電する充電装置などであることが望ましい。充電装置の場合、被制御機器が余剰電力を利用して実行する対象処理は、所定量の電気エネルギーを蓄電するための処理である。
【００６７】
このようにエネルギーを蓄積する機器が被制御機器であれば、蓄積するエネルギー量に応じて対象処理に必要な時間を調整することができ、短時間だけ発生する余剰電力についても、被制御機器で有効に利用できる。言い換えれば、これらの被制御機器においては、途中で処理が止まったとしても、処理が止まるまでに蓄積したエネルギーは無駄にならないため、余剰電力を有効利用できる。この点で、食器洗浄機や洗濯機のように、一旦開始した処理が途中で止まると意味を成さない機器とは相違する。
【００６８】
さらに、被制御機器が余剰電力を利用して実行する対象処理は、消費電力が常に一定である必要はなく、洗濯乾燥機の洗濯から乾燥までの一連の処理のように、途中で消費電力が変動する処理であってもよい。
【００６９】
また、１台の負荷制御装置１に対して被制御機器が複数あってもよく、この場合、判定部１３は、判定対象となる対象処理の候補を複数設定し、その中から実行可能な対象処理を選択するように構成されていてもよい。この場合、各対象処理に優先順位を付加しておくことにより、負荷制御装置１は、実行可能な対象処理が複数あったときに、優先度の高い対象処理を優先的に実行させることができる。
【００７０】
なお、負荷制御装置１は、１回の対象期間において対象処理を複数回実行するだけの余剰電力を確保できる場合には、１回の対象期間の間に対象処理を複数回実行させるように被制御機器を制御してもよい。ここで、１回の対象期間の間に同一の対象処理を複数回実行させる場合、負荷制御装置１は、対象処理を毎回終了させるのではなく、連続して複数回分の対象処理を実行させるように被制御機器を制御することが望ましい。たとえば、対象処理が給湯装置４１での１００Ｌの湯の沸き増し処理である場合、負荷制御装置１は、対象期間において１００Ｌの沸き増し処理を実行後、間断なくさらに１００Ｌの沸き増し処理を実行するように、給湯装置４１の動作を制御する。
【００７１】
（実施形態２）
本実施形態の負荷制御装置１は、図３に示すように蓄電装置６およびサーバ７に接続されている点が実施形態１の負荷制御装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００７２】
蓄電装置６は、発電装置２の発電電力を貯める蓄電池６１と、蓄電池６１と分電盤５との間に挿入された蓄電池用のパワーコンディショナ（図３には「蓄電池用パワコン」と記載）６２とを有している。
【００７３】
パワーコンディショナ６２は蓄電池６１の充電および放電を行う。つまり、パワーコンディショナ６２は、たとえば昼間に太陽電池２１の出力によって蓄電池６１を充電し、夜間には蓄電池６１に蓄積された電力をインバータ回路（図示せず）にて交流電力に変換して出力する。パワーコンディショナ６２の出力は宅内に設置され負荷機器４が接続された分電盤５に接続されており、蓄電池６１の放電出力はパワーコンディショナ６２および分電盤５を介して負荷機器４に供給される。
【００７４】
負荷制御装置１は、測定ユニット１１が蓄電装置６のパワーコンディショナ６２と通信可能に構成されている。測定ユニット１１は、蓄電装置６のパワーコンディショナ６２と通信することにより、蓄電池６１の残量（電力残量）、蓄電池６１やパワーコンディショナ６２の仕様あるいはエラー（異常）などの情報をパワーコンディショナ６２から取得する。このようにして測定ユニット１１は、蓄電装置６の残量を測定する。
【００７５】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１経由で蓄電装置６のパワーコンディショナ６２に充放電信号を送信することにより蓄電池６１の充放電を制御する充電制御部１５を有している。本実施形態においては、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からデータを受信すると、予測部１２での余剰電力の予測および判定部１３での実行可否の判定に先立って、まず測定ユニット１１の測定結果に基づいて蓄電池６１の充電の可否を判断する。
【００７６】
すなわち、制御ユニット１０は、余剰電力が発生すると電力会社への売電が可能であるか否かを判断し、売電が不可と判断されると、充電制御部１５にて蓄電池６１の残量が所定の充電閾値未満か否かによって蓄電池６１の充電の可否を判断する。このとき、蓄電池６１の残量が充電閾値未満であれば、制御ユニット１０は、充電制御部１５から測定ユニット１１経由で充電開始の充放電信号をパワーコンディショナ６２に送信することにより、パワーコンディショナ６２に余剰電力で充電を開始させる。
【００７７】
一方、蓄電池６１の残量が充電閾値以上であれば、制御ユニット１０は、充電制御部１５から測定ユニット１１経由で充電不許可の充放電信号をパワーコンディショナ６２に送信し、且つ予測部１２での予測および判定部１３での判定に移行する。つまり、本実施形態の負荷制御装置１は、余剰電力の発生時に、余剰電力の利用方法として給湯装置４１よりも蓄電装置６の充電を優先する。
【００７８】
負荷制御装置１からの充放電信号を受信した蓄電装置６は、充放電信号の内容に従って蓄電池６１の充電を実行するか否かを決定する。蓄電装置６は、充電開始の充放電信号を受信すると、蓄電池６１の充電を開始し、充電不許可の充放電信号を受信すると、蓄電池６１の充電が禁止された不許可モードに移行する。
【００７９】
サーバ７は、インターネットのような公衆網に接続されており、公衆網を介して負荷制御装置１に接続されている。サーバ７は、公衆網上の天気情報サーバ（図示せず）から天気情報（過去の実績と将来の予報とを含む）を定期的に取得する。ここで、サーバ７は、対象となる地域を予め設定可能であって、設定された地域に関して天気情報を取得する。なお、天気情報は、少なくとも「晴れ」、「くもり」、「雨」の別を含み、他に、気温や風の具合などを含んでいてもよい。
【００８０】
負荷制御装置１は、サーバ７と通信を行う通信部１６を制御ユニット１０に備えている。ここで、測定ユニット１１は、測定した過去の発電電力の履歴と需用電力の履歴とを履歴情報として、制御ユニット１０の通信部１６から定期的（たとえば１０分間隔）にサーバ７へ送信しサーバ７に格納する。このとき、サーバ７は、下記表２に例示するように、受信した各時間帯の履歴情報をその日の天気情報と対応付けて履歴テーブルとして記憶する。言い換えれば、サーバ７は、「晴れ」、「くもり」、「雨」の天気別に履歴情報（需用電力、発電電力）を記憶することになる。なお、表２では、発電電力、需用電力の各々について１０分ごとに平均を取って履歴情報としている。
【００８１】
【表２】
一方で、制御ユニット１０の予測部１２は、通信部１６を介してサーバ７から少なくとも対象期間の天気情報（予報）に対応する履歴情報を取得する。本実施形態では、予測部１２は、サーバ７から対象期間の天気情報（予報）と、過去一定期間分（たとえば２週間分）の履歴テーブルとを定期的に取得する。予測部１２は、履歴テーブルの中から対象期間の天気情報に対応する履歴情報を抽出し、抽出した履歴情報に基づいて対象期間に生じる余剰電力を予測する。要するに、対象期間の天気情報（予報）が「雨」であれば、予測部１２は、履歴テーブルの中から「雨」に対応する履歴情報を抽出し、この履歴情報に基づいて対象期間の余剰電力を予測する。
【００８２】
次に、上述した構成の制御ユニット１０の動作について図４を参照して説明する。制御ユニット１０の動作は、図４のＳ１２〜Ｓ１５、Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２４を除き、基本的には実施形態１で説明した図２の動作と同様である。ここでは、表２の例において、３月２３日２３時に、２４時間先（２４日２３時）までを対象期間とする場合を例に説明する。
【００８３】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータを受信すると（Ｓ１１：ｙｅｓ）、サーバ７へのデータ（履歴情報）の送信タイミングか否かを判断し（Ｓ１２）、送信タイミングであれば測定ユニット１１から取得したデータをサーバ７へ送信する（Ｓ１３）。送信タイミングでないかあるいはサーバ７へのデータ送信が完了すれば、制御ユニット１０は、サーバ７からのデータ（天気情報、履歴テーブル）の受信タイミングか否かを判断し（Ｓ１４）、受信タイミングであればサーバ７からデータを受信する（Ｓ１５）。
【００８４】
受信タイミングでないかあるいはサーバ７からのデータ受信が完了すれば、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータ（測定結果）に基づいてまず現在の余剰電力の有無を判断する（Ｓ１６）。このとき、発電電力の方が需用電力よりも大きければ、制御ユニット１０は、余剰電力ありと判断し（Ｓ１６：ｙｅｓ）、続けて電力会社への売電の可否を判断する（Ｓ１７）。
【００８５】
制御ユニット１０は、売電不可と判断すると（Ｓ１７：ｙｅｓ）、充電制御部１５にて、蓄電池６１の残量と充電閾値とを比較し（Ｓ１８）、残量が充電閾値以上であれば（Ｓ１８：ｙｅｓ）、充電不許可の充放電信号を蓄電装置６へ送信する（Ｓ１９）。充電不許可の充放電信号を送信後、制御ユニット１０は、予測部１２にて、将来の対象期間に生じる余剰電力を単位時間ごとに予測する（Ｓ２０）。
【００８６】
このとき、制御ユニット１０がサーバ７から受信した天気情報（予報）において、対象期間（２３日２３時〜２４日２３時）の天気が「雨」であったとすると、予測部１２は、履歴テーブル中の「雨」に対応する履歴情報を用いて対象期間の余剰電力を予測する。ここでは、現在日時が３月２３日２３時であるので、過去７日分の雨の日の履歴情報は３月９日、１０日、１１日、１２日、１８日、１９日、２２日の各０時〜２３時の履歴情報となる。表２の例では、たとえば雨の日の１１時００分〜１１時１０分についての過去７日分の平均値は、需用電力で０．２７ｋＷとなり、発電電力で０ｋＷとなる。そのため、予測部１２は、対象期間に含まれている２４日の１１時００分〜１１時１０分の需用電力を０．２７ｋＷ、発電電力を０ｋＷと予測する。
【００８７】
このように、予測部１２は、対象期間の最初（２３日２３時）から最後（２４日２３時）まで、単位時間（ここでは１０分）ごとに、同じ天気の履歴情報から需用電力、発電電力を予測し、余剰電力を予測する。なお、予測部１２が余剰電力を予測するのに用いる履歴情報は７日分に限らず、３日分でも１ヶ月分でも、履歴テーブルに含まれている範囲内で任意に設定することができる。
【００８８】
それから、制御ユニット１０は判定部１３にて、給湯装置４１が対象処理を開始してから完了するまでに必要な電力と予測部１２の予測結果とを単位時間ごとに対比し（Ｓ２１）、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で対象処理を実行することの可否を判定する（Ｓ２２）。このとき、予測部１２の予測結果（余剰電力）が電力閾値以上であれば、制御ユニット１０は、対象処理を実行可能と判定部１３で判定する（Ｓ２２：ｙｅｓ）。この場合、制御ユニット１０は、処理開始の制御信号を実行部１４から測定ユニット１１経由で給湯装置４１に送信する（Ｓ２３）。
【００８９】
一方、制御ユニット１０は、余剰電力なしと判断した場合（Ｓ１６：ｎｏ）、あるいは売電可能と判断した場合（Ｓ１７：ｎｏ）、または対象処理を実行不可と判断した場合（Ｓ２２：ｎｏ）、処理不許可の制御信号を給湯装置４１へ送信する（Ｓ２５）。また、Ｓ１８で残量が充電閾値未満であった場合（Ｓ１８：ｎｏ）、制御ユニット１０は、充電開始の充放電信号を蓄電装置６へ送信した上で（Ｓ２４）、処理不許可の制御信号を給湯装置４１へ送信する（Ｓ２５）。
【００９０】
制御ユニット１０は、上記Ｓ１１〜Ｓ２５を繰り返し実行する。
【００９１】
以上説明した負荷制御装置１によれば、充電制御部１５は余剰電力が発生していても蓄電池６１の残量が所定の充電閾値未満であれば余剰電力にて蓄電池６１を充電するので、余剰電力の利用方法として給湯装置４１よりも蓄電池６１の充電を優先することになる。つまり、充電制御部１５は、余剰電力で蓄電装置６の充電が可能であれば、給湯装置４１よりも優先して蓄電装置６の充電に余剰電力を使用するので、余剰電力を有効利用することができる。
【００９２】
また、本実施形態では、予測部１２は、サーバ７から取得した対象期間の天気情報（予報）に対応する履歴情報に基づいて、対象期間の余剰電力を予測するので、将来の余剰電力を精度よく予測することができる。すなわち、発電装置２が、太陽電池２１のように自然エネルギー（太陽光）を用いて電力を生成し天気によって発電電力が変化する装置を含む場合、発電電力、需用電力のトレンドは天気に大きく影響されることになる。そのため、予測部１２は、対象期間と同じ天気の履歴情報に基づいて発電電力、需用電力を予測することにより、余剰電力の予測精度が向上する。
【００９３】
なお、発電装置２が太陽電池２１でなくたとえば風力発電機を含む場合には風向きや風速を天気情報に含み、予測部１２は、風向きや風速別に余剰電力を予測することが望ましい。このように、天気情報に含まれる情報は、発電装置２に応じて適宜設定される。
【００９４】
ところで、本実施形態の負荷制御装置１は、履歴情報をサーバ７に送信するのではなく、実施形態１と同様に、測定ユニット１１自身に過去の一定期間（たとえば１週間）分の履歴情報を記憶するように構成されていてもよい。この場合、負荷制御装置１は、サーバ７から対象期間の天気情報（予報）のみを取得し、予測部１２は、取得した天気情報から予測される対象期間における太陽電池２１の発電電力を用いて、対象期間に生じる余剰電力を予測する。
【００９５】
すなわち、負荷制御装置１は、過去の履歴情報が天気と対応付けられていなくても、サーバ７から受信する天気情報によって対象期間の天気を特定できれば、対象期間の天気が不明な場合に比べれば、対象期間における発電装置２の発電電力の予測精度が向上する。これにより、負荷制御装置１は、予測部１２での演算処理の負担を抑制しながらも、対象期間の余剰電力についてはある程度の精度を期待できるという利点がある。
【００９６】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００９７】
（実施形態３）
本実施形態の負荷制御装置１は、判定部１３での判定対象となる対象処理が、開始からある一定の既定時間で完了させる処理である点が実施形態１の負荷制御装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００９８】
本実施形態では、負荷制御装置１は、対象処理に必要な既定時間を基準にして、予測部１２での余剰電力の予測および判定部１３での実行可否の判定を行う。すなわち、予測部１２は、この既定時間ごとに、現在からさらに既定時間経過するまでの期間を対象期間として、対象期間における余剰電力を予測する。判定部１３は、この既定時間ごとに、被制御機器である給湯装置４１の対象処理に必要な電力と予測部１２の予測結果とを対比する。
【００９９】
換言すると、本実施形態においては、予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔（単位時間）と、余剰電力の予測の対象である対象期間の時間長さとは、いずれも対象処理と同じ時間長さ（既定時間）に設定されている。これにより、負荷制御装置１は、既定時間ごとに既定時間先までの余剰電力を予測し、この余剰電力にて給湯装置４１が対象処理を実行可能か否かを判定する。
【０１００】
たとえば、給湯装置４１が湯沸し時において常時４５０Ｗの電力を消費し、既定時間が１０分であると仮定すれば、判定部１３は、４５０Ｗ以上の余剰電力が今後１０分に亘って確保されるか否かによって、対象処理の可否を判定する。具体的には、負荷制御装置１は、既定時間（１０分）ごとに、予測部１２にて１０分後までの余剰電力を予測し、判定部１３にて被制御機器である給湯装置４１が対象処理に必要とする電力と、予測部１２の予測結果とを対比する。このとき判定部１３は、対象処理に必要な電力値に所定のマージンを加えた電力閾値（５００Ｗ）と予測部１２の予測結果（余剰電力）とを対比し、予測結果が電力閾値以上であれば、対象処理に必要な電力を確保でき対象処理を実行可能であると判定する。
【０１０１】
つまり、この場合、給湯装置４１は沸かす湯量ではなく沸き増し処理を継続する時間（既定時間）によって対象処理の内容が規定されることになり、結果的に、既定時間（１０分）を最小単位として沸き増し処理を実行する。そのため、判定部１３にて対象処理を実行可能と判定されたときには、給湯装置４１は、対象期間の開始から終了までの既定時間に亘って対象処理を実行することになる。さらに、対象期間の終了時点においては、負荷制御装置１は、次の対象期間での余剰電力を予測して対象処理の可否を判定するので、複数の対象期間で連続して対象処理が可能と判定した場合には、給湯装置４１に対象処理を間断なく実行させることができる。つまり、継続的に十分な余剰電力が生じている場合には、負荷制御装置１は、対象期間において１０分間の沸き増し処理を実行後、次の対象期間において間断なくさらに１０分間の沸き増し処理を実行するように、給湯装置４１の動作を制御する。
【０１０２】
なお、既定時間は１０分に限らず、たとえば１分、５分、３０分など任意に設定される。
【０１０３】
また、判定部１３は、１日１回予め決められている設定時刻になると、給湯装置４１が過去の一定期間において実際に対象処理を実行した際に消費した電力の履歴を用いて対象処理に必要な電力を求める。判定部１３は、設定時刻ごとに対象処理に必要な電力を更新し、常に、最新の情報（電力）を用いて対象処理の実行可否を判定する。具体的に説明すると、制御ユニット１０は、設定時刻になると、直近の一定期間に給湯装置４１が実際に沸き増し処理を実行した際に使用した電力量から時間平均を算出し、その値を対象処理に必要な電力とする。
【０１０４】
このように、判定部１３は、直近の実際の処理に掛かった電力の履歴に基づいて、対象処理に必要な電力を求めるので、季節やユーザの使用パターンなどの影響を加味した実際の対象処理に必要な電力に近い値を用いて、対象処理の実行可否を判定することができる。したがって、負荷制御装置１は、対象処理に必要な電力の値が固定されている場合に比べて、判定部１３での対象処理の実行可否の判定の信頼性が高くなるという利点がある。
【０１０５】
ところで、本実施形態においては、負荷制御装置１は、常に判定部１３にて対象処理の実行可否の判定を行うのではなく、以下のような場合には実行可否の判定を行わない。
【０１０６】
すなわち、制御ユニット１０は、実行部１４からの制御信号により給湯装置４１が対象処理を実行中に、測定ユニット１１で測定されている買電電力が所定の買電閾値を超えると対象処理を強制的に停止させ、その後、しばらくは実行可否の判定を行わない。具体的には、制御ユニット１０は、実行部１４からの制御信号により給湯装置４１が対象処理を実行中に、買電電力が所定の買電閾値を超えると対象処理を直ちに停止させる処理停止部（図示せず）を有している。
【０１０７】
処理停止部は、たとえば測定ユニット１１で測定される買電電力量（既定時間ごとに０にリセットされる）を買電閾値と対比し、買電電力量が買電閾値を超えたことをもって、処理不許可の制御信号により給湯装置４１に対象処理を停止させる。その後、買電電力量がリセットされて買電閾値を下回るまでは、制御ユニット１０は、判定部１３での実行可否の判定を実施しない。ただし、買電電力量は既定時間ごとに０にリセットされるので、ある対象期間中に買電電力量が買電閾値を超えたとしても、この対象期間の終了時点では買電電力量がリセットされて、負荷制御装置１は、次の対象期間での対象処理の可否を判定することになる。
【０１０８】
また、制御ユニット１０は、給湯装置４１がユーザからの操作入力を受け付ける操作部としての給湯コントローラにて沸き増し処理を開始するための操作入力を受け、沸き増し処理（対象処理）を実行しているときにも、判定部１３での実行可否の判定を行わない。
【０１０９】
すなわち、被制御機器たる給湯装置４１は、負荷制御装置１からの制御信号ではなく、ユーザに直接操作されることによって沸き増し処理を開始している場合には、ユーザの操作が優先されることになる。言い換えれば、給湯装置４１は、ユーザからの操作によって沸き増し処理を開始すると、この沸き増し処理が完了するまでは、負荷制御装置１からの制御信号によって対象処理を開始、あるいは停止することはない。
【０１１０】
以上説明した負荷制御装置１によれば、既定時間ごとに、次の既定時間の余剰電力にて対象処理に必要な電力を確保できると判定された場合に対象処理を実行させるので、給湯装置４１が対象処理を開始した後、完了する前に余剰電力がなくなることを回避できる。とくに、既定時間が短く設定されていると、負荷制御装置１は、比較的短いスパンで余剰電力の発生を予測し、十分な余剰電力が発生する場合にはこれを対象処理に利用できるので、余剰電力の利用効率が高くなる。
【０１１１】
また、本実施形態では、制御ユニット１０は、給湯装置４１が対象処理を実行中に買電電力が所定の買電閾値を超えると対象処理を強制的に停止させるので、予測部１２での予測に反して余剰電力が少なかった場合などに、買電電力の増加による損失を軽減できる。つまり、負荷制御装置１は、予測部１２で十分な余剰電力が発生すると予測して給湯装置４１に対象処理を開始させたものの、発電電力、需用電力の予測が外れて余剰電力が十分に得られなかった場合には、対象処理のために買電せざるを得ない場合がある。買電してまで給湯装置４１に対象処理を継続させると買電電力が無駄に増加してユーザの損失となることがあるが、負荷制御装置１は、このような場合には対象処理を停止させて買電電力の増加を抑制するので、結果的に、損失を最小限に抑えることができる。
【０１１２】
さらにまた、負荷制御装置１は、給湯装置４１がユーザからの操作によって処理を開始した場合、この処理が完了するまでは制御信号によって対象処理を開始あるいは停止させることはないので、ユーザの操作が優先されて利便性が高くなる。つまり、負荷制御装置１は、ユーザの操作により給湯装置４１が開始した動作している場合には、余剰電力の有無にかかわらず、この処理を途中で停止させるようなことはない。
【０１１３】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【０１１４】
なお、実施形態３にて説明した構成は、実施形態２にて説明した構成と組み合わせて適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 負荷制御装置
２ 発電装置
３ 商用電力系統
４ 負荷機器
６ 蓄電装置
１０ 制御ユニット（制御部）
１１ 測定ユニット（測定部）
１２ 予測部
１３ 判定部
１４ 実行部
１５ 充電制御部
１６ 通信部
２１ 太陽電池
４１ 給湯装置（被制御機器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置の余剰電力を用いて負荷機器を稼働させる負荷制御装置、プログラム、負荷制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽電池や燃料電池等の発電装置を需要家に設置し、需要家で必要な電力の一部を発電装置で賄うようにすることが行われている。特に太陽電池の場合、余剰電力の発生時（太陽電池の発電電力が負荷機器の需用電力よりも大きいとき）には、一般的に太陽電池の余剰電力は商用電力系統に逆潮流され電力会社に売電される。
【０００３】
ただし、今後さらに太陽電池等が普及するのに伴い、商用電力系統の電力を安定させるという観点から売電が規制されるとの見方もされており、今後、需要家で発生した余剰電力を自由に売電できなくなることも考えられる。また、売電の単価が大幅に安くなるなど、売電によるメリットが小さくなることも考えられる。このような場合に、需要家に蓄電池を設置して余剰電力を貯めること（蓄電）も可能であるが、蓄電池を導入することによる需要家の負担増大や、蓄電池が満充電であればそれ以上電力を貯めることができないという問題がある。
【０００４】
これに対して、売電や蓄電以外の方法で余剰電力を有効利用するシステムとして、余剰電力を（貯湯式）給湯装置の稼働に用いるようにしたシステムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１記載のシステムでは、発電電力に余剰電力が見込まれる場合に、給湯装置の最低蓄熱量の値を引き上げ、このとき給湯装置の実際の蓄熱量が最低蓄熱量を下回っていれば、発電装置の発電電力により給湯装置を稼働して湯を沸かし増しする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したように余剰電力を何らかの負荷機器（たとえば給湯装置）の稼働に用いる場合、負荷機器が何らかの処理を開始した後、この処理が完了する前に余剰電力がなくなると、以下のような問題を生じる可能性がある。
【０００７】
すなわち、給湯装置であれば、所定量の湯を沸かす処理を開始したものの、処理が完了（沸上完了）の前に余剰電力がなくなると、湯沸しの処理を途中で終了することになる。その結果、給湯装置は、余剰電力が発生する度に処理の開始、終了を繰り返すことになり、同じ処理を１回で完了する場合に比べて余剰電力の利用効率が悪くなる。
【０００８】
あるいは、処理の完了前に余剰電力がなくなった場合に、給湯装置が処理を継続するために商用電力系統から電力供給を受けることも考えられるが、そうすると余剰電力を利用する目的で湯沸しを開始したにもかかわらず最終的には買電せざるを得なくなる。したがって、場合によっては、本来なら買電単価の安い深夜に実行すればよい処理（湯沸し）を、日中に開始したがために買電単価の高い日中に買電せざるを得なくなり、需要家が損をする可能性がある。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、余剰電力によって負荷機器が所定の処理を開始した後この処理が完了する前に余剰電力がなくなることによる不利益を回避できる負荷制御装置、プログラム、負荷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】
【００１０】
本発明の負荷制御装置は、発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムに用いられる負荷制御装置であって、前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部と、前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部と、前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部とを有することを特徴とする。
【００１１】
この負荷制御装置において、前記被制御機器は電気式給湯装置であり、前記処理は所定量の湯を沸かすための処理であることが望ましい。
【００１２】
あるいは、この負荷制御装置において、前記被制御機器は蓄電池を充電する充電装置であり、前記処理は所定量の電気エネルギーを蓄電するための処理であることが望ましい。
【００１３】
この負荷制御装置において、前記処理は、開始から一定の既定時間で完了させる処理であって、前記予測部は、前記既定時間ごとに、現在から当該既定時間経過するまでの期間を前記対象期間として当該対象期間の前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該既定時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することがより望ましい。
【００１４】
あるいは、この負荷制御装置において、前記予測部は、前記処理の開始から完了までに掛かる時間より短い単位時間ごとに、前記対象期間における前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該単位時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することがより望ましい。
【００１５】
この負荷制御装置において、前記判定部は、前記被制御機器が直近の前記処理に用いた電力の履歴を用いて、前記被制御機器の前記処理に必要な電力を求めることがより望ましい。
【００１６】
この負荷制御装置において、前記測定部は、前記商用電力系統から前記負荷機器へ供給される電力を買電電力として測定し、前記制御部は、前記実行部からの前記制御信号により前記被制御機器が前記処理を実行中に前記買電電力が所定の買電閾値を超えると、前記処理を停止させる処理停止部をさらに有することがより望ましい。
【００１７】
この負荷制御装置において、前記被制御機器は、前記処理を開始するための操作入力を受け付ける操作部を有し、前記制御部は、前記操作部の操作により前記被制御機器が前記処理を開始した場合には、当該処理が完了するまで前記判定部での判定を行わないことがより望ましい。
【００１８】
この負荷制御装置において、前記電力供給システムには前記発電装置の発電電力を貯める蓄電装置が設けられており、前記測定部は、前記蓄電装置の残量を測定し、前記制御部は、前記蓄電装置の残量が所定の充電閾値未満の場合に前記余剰電力が発生していれば当該余剰電力にて前記蓄電装置を充電するように前記蓄電装置を制御する充電制御部をさらに有し、前記蓄電装置の残量が前記充電閾値以上の場合に前記予測部での予測および前記判定部での判定を行うことがより望ましい。
【００１９】
この負荷制御装置において、前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２０】
この負荷制御装置において、前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２１】
この負荷制御装置において、サーバと通信を行う通信部をさらに備え、前記発電装置は太陽電池を含み、前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の天気情報を取得し、当該天気情報から予測される前記対象期間における前記太陽電池の発電電力を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２２】
この負荷制御装置において、サーバと通信を行う通信部をさらに備え、前記発電装置は太陽電池を含み、前記測定部は、測定した過去の前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを天気情報に対応付けて前記サーバに格納し、前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の前記天気情報に対応する前記発電電力および前記需用電力の履歴とを取得し、当該履歴に基づいて前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することがより望ましい。
【００２３】
本発明のプログラムは、発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムにおいて、前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御するのに用いられるコンピュータを、前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部、前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部、前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部として機能させる。
【００２４】
本発明の負荷制御システムは、上述の負荷制御装置と、前記被制御機器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、余剰電力によって負荷機器が所定の処理を開始した後この処理が完了する前に余剰電力がなくなることによる不利益を回避できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係る負荷制御装置の制御ブロックの動作を示す説明図である。
【図３】実施形態２に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態２に係る負荷制御装置の制御ブロックの動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
本実施形態の負荷制御装置１は、図１に示すように発電装置２を備えた電力供給システムに用いられる。この電力供給システムは、発電装置２が商用電力系統３と系統連系しており、需要家における負荷機器４へ発電装置２から電力供給し、発電装置２の発電電力が不足する場合には商用電力系統３から負荷機器４へ電力供給する。図１の例では、負荷制御装置１の制御対象となる被制御機器は電気式の給湯装置４１であって、この給湯装置（被制御機器）４１は、電力供給システムにおいて発電装置２または商用電力系統３からの電力供給対象となる複数の負荷機器４の１つである。
【００２８】
ここでは、電力供給システムが一般的な戸建住宅からなる需要家に導入されている場合を例として説明するが、これに限らず、電力供給システムは集合住宅の各住戸や施設、工場等に導入されていてもよい。なお、図１では、電力のやり取りが行われる強電系の接続線を破線で示し、情報（信号）のやり取りが行われる弱電系の接続線を実線で示している。
【００２９】
発電装置２は、自然エネルギー（太陽光）を利用して直流電力を生成する太陽電池２１と、太陽電池２１と分電盤５との間に挿入された太陽電池用のパワーコンディショナ（図１には「太陽電池用パワコン」と記載）２２とを有している。太陽電池２１は、日射量に応じて発電電力が変動するため、基本的には昼間に発電を行い夜間に発電を停止する。
【００３０】
パワーコンディショナ２２は、太陽電池２１からの直流電力を商用電力系統３の位相に同期した交流電力に変換するインバータ回路（図示せず）を有している。パワーコンディショナ２２の出力は宅内に設置され負荷機器４が接続された分電盤５に接続されており、太陽電池２１の発電電力はパワーコンディショナ２２および分電盤５を介して負荷機器４に供給される。分電盤５は商用電力系統３にも接続されており、発電装置２の発電電力のみでは負荷機器４の総需用電力を賄えない場合（つまり「発電電力＜需用電力」となる場合）、負荷機器４には商用電力系統３から電力供給される。
【００３１】
さらに、パワーコンディショナ２２は、太陽電池２１の発電電力に余剰分（以下、「余剰電力」という）が生じたときに、余剰電力を商用電力系統３に逆潮流して電力会社に売電する機能を有している。ここでいう余剰電力は、発電装置２の発電電力が負荷機器４で消費される需用電力より大きい場合における発電電力と需用電力との差分、つまり発電装置２の発電電力から負荷機器４の需用電力を差し引いた電力である。また、パワーコンディショナ２２は、商用電力系統３の停電検出時にインバータ回路の動作を停止させ、分電盤５との間に挿入された解列リレー（図示せず）を解列させる保護装置（図示せず）を有しており、太陽電池２１の単独運転を防止する。
【００３２】
商用電力系統３は、単相三線式であって、中性極と一対の電圧極との３線からなる引込線（図示せず）によって住宅に引き込まれ、分電盤５に接続されている。分電盤５は、主幹ブレーカ（図示せず）および複数個の分岐ブレーカ（図示せず）等を収納し、各分岐ブレーカに負荷機器４が接続されている。
【００３３】
負荷機器４は、給湯装置４１の他、住宅内の各所に配置されたテレビ受像機、音楽プレーヤ、パーソナルコンピュータ等の電気機器や、コンセント、壁スイッチ等の配線器具や、エアコン（空調機器）、照明設備等の設備機器などを含んでいる。ここでの負荷機器４は、全て交流電力の供給を受けて動作する交流駆動型の機器であるが、直流電力の供給を受けて動作する直流駆動型の機器を含んでいてもよい。
【００３４】
給湯装置４１は、他の負荷機器４と共に分電盤５の分岐ブレーカに接続されており、発電装置２あるいは商用電力系統３から電力供給を受けて動作する。この給湯装置４１は、湯水を貯める貯湯タンク（図示せず）と、貯湯タンクに貯められる湯水を加熱する加熱装置（図示せず）とを有し、貯湯タンク内の湯水によって給湯を行う貯湯式の給湯装置である。加熱装置は、ヒートポンプ方式であって、貯湯タンクと共に宅外に設置されている。
【００３５】
この種の給湯装置４１は周知であるから詳しい説明は省略するが、貯湯タンクは、断熱構造を採用し内部が常に湯水で充満されており、底部（給水口）から給水され加熱された湯水を上部から戻すので、内部において湯水は上方ほど高温となる。そこで、給湯装置４１は、貯湯タンク内に上下方向に複数配置された温度センサ（図示せず）の出力により貯湯タンク上端からどの位置まで湯水が所定温度（たとえば９０℃）の湯となっているかを検出し、残湯量を判断する。なお、ここでいう残湯量とは、貯湯タンク内の湯水のうち所定温度以上の湯の量を意味する。
【００３６】
負荷制御装置１は、図１に示すように被制御機器たる給湯装置４１の動作を制御する制御部を構成する制御ユニット１０と、負荷機器４の需用電力および発電装置２の発電電力を測定する測定部を構成する測定ユニット１１とを備えている。負荷制御装置１は、被制御機器（ここでは給湯装置４１）と共に負荷制御システムを構成する。
【００３７】
本実施形態では、制御ユニット１０と測定ユニット１１とは別体であって相互に通信可能に構成されているが、この構成に限らず、負荷制御装置１は、制御部と測定部とを一つの筐体内に具備していてもよい。
【００３８】
測定ユニット１１は、分電盤５から負荷機器４への電力供給路上に設けられた電流センサの出力を用いて、負荷機器４で実際に消費されている電力（需用電力の実績値）の瞬時値を定期的に測定する。さらに、測定ユニット１１は、発電装置２のパワーコンディショナ２２と通信することにより、発電装置２の発電電力の他、太陽電池２１やパワーコンディショナ２２の仕様あるいはエラー（異常）などの情報をパワーコンディショナ２２から取得する。ここで、発電装置２の発電電力については、測定ユニット１１は、太陽電池２１で実際に生成されている電力（発電電力の実績値）の瞬時値を測定する。
【００３９】
また、本実施形態では、測定ユニット１１は商用電力系統３との間で授受（売電、買電）されている売買電力と、給湯装置４１に関連する装置情報とについても定期的に取得している。売買電力については、測定ユニット１１は、商用電力系統３と分電盤５との間の電力供給路上に設けられた電流センサの出力を用いて、商用電力系統３との間で実際に授受されている電力（売買電力の実績値）の瞬時値を定期的に測定する。給湯装置４１の装置情報については、測定ユニット１１は、給湯装置４１と通信することにより、給湯装置４１の残湯量、給湯装置４１の仕様、エラー（異常）などの情報を給湯装置４１から直接取得する。
【００４０】
このように測定ユニット１１は給湯装置４１およびパワーコンディショナ２２の各々と通信可能に構成されており、詳しくは後述するが制御ユニット１０が給湯装置４１を制御するための制御信号についても、測定ユニット１１から給湯装置４１に送信される。
【００４１】
測定ユニット１１は、上述のようにして定期的に取得したデータ（測定結果等）を、メモリ（図示せず）に下記表１のような形式で管理テーブルとして記憶する。ここで、管理テーブルには、測定ユニット１１が取得したデータ（測定結果等）だけでなく、これらに簡単な演算を施した積算値等のデータも格納される。測定ユニット１１は、管理テーブル上のデータを制御ユニット１０へ定期的に送信する。なお、表１において、「主幹電力」は商用電力系統３との売買電力を表し、「負荷機器１消費電力」ないし「負荷機器Ｎ消費電力」は各負荷機器４における需用電力を表している。
【００４２】
【表１】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１から受信したデータ（測定結果等）に基づいて、被制御機器である給湯装置４１の動作を制御信号によって制御する。具体的には、制御ユニット１０は、測定ユニット１１の測定結果を用いて将来の余剰電力を予測する予測部１２と、余剰電力で給湯装置４１に所定の処理を実行させることの可否を判定する判定部１３と、給湯装置４１を実際に制御する実行部１４とを有している。本実施形態では、制御ユニット１０はマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリ（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
【００４３】
予測部１２は、測定ユニット１１の測定結果を用いて、現在から所定時間（たとえば１時間）経過するまでの対象期間に発電装置２で生じる余剰電力（発電電力−需用電力）を予測する。つまり、予測部１２は、現在から所定時間先までの将来の対象期間について、余剰電力の発生状況を予測する。ここで、予測部１２は、測定ユニット１１の測定結果のうち現在の需用電力および発電電力の瞬時値を基にして、これに現在時刻や過去の履歴等を組み合わせて対象期間の余剰電力を予測する。
【００４４】
本実施形態では、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータを用いて、過去の一定期間（たとえば１週間）における発電電力の履歴と需用電力の履歴とを時系列に従って履歴情報として記憶しており、予測部１２は履歴情報を用いて余剰電力を予測する。つまり、制御ユニット１０は、発電電力、需用電力の各々を単位時間（たとえば１０分）ごとに履歴情報として記憶し、予測部１２では、対象期間と同じ時間帯の履歴情報を用いて、上記単位時間ごとに発電電力、需用電力の変化の傾向を求める。予測部１２は、このようにして求めた変化の傾向に、現在の需用電力および発電電力を当てはめることにより、対象期間の余剰電力を単位時間ごとに予測する。
【００４５】
また、上述した余剰電力の予測方法は一例に過ぎず、予測部１２は、たとえば需用電力に大きな変動がない場合に発電電力の履歴情報のみを用いて余剰電力を予測したり、現在の気温、湿度等の情報を組み合わせて余剰電力を予測したりすることもできる。
【００４６】
判定部１３は、被制御機器である給湯装置４１が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と、予測部１２の予測結果とを対比して、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で上記処理を実行することの可否を判定する。判定部１３での判定対象となる処理（以下、「対象処理」という）は、開始から完了までにある程度の時間が掛かる処理であることが望ましく、本実施形態では一例として給湯装置４１が所定量の湯を沸かすための沸き増し処理を対象処理とする。たとえば、１００Ｌの湯を沸かす対象処理に、給湯装置４１が常時４５０Ｗの電力消費で１時間掛かる仮定とすれば、判定部１３は、４５０Ｗ以上の余剰電力が今後１時間に亘って確保されるか否かによって、対象処理の可否を判定する。
【００４７】
言い換えれば、判定部１３は、予測部１２で予測された対象期間の余剰電力から、給湯装置４１での対象処理に必要な電力を対象処理の開始から完了まで確保できるか否かを判定する。なお、対象処理により沸かす湯量は、測定ユニット１１が取得した給湯装置４１の現在の残湯量、仕様によって適宜決定され、１００Ｌに限らず、たとえば２００Ｌでも３００Ｌでもよい。たとえば容量が４６０Ｌの貯湯タンクで残湯量が３００Ｌであれば、判定部１３は、１００Ｌの湯を沸かす処理を対象処理とする。
【００４８】
ただし、予測部１２の予測結果は飽くまで予測に過ぎず、実際の余剰電力とは異なる。そこで、判定部１３は、対象処理に必要な電力値に所定のマージンを加えた値を電力閾値とし、この電力閾値と予測部１２の予測結果（余剰電力）とを対比することにより、対象処理に必要な電力を確保できるかを判定する。つまり、１００Ｌの湯を沸かす処理を対象処理とする上述の例では、判定部１３は、たとえば電力閾値を５００Ｗとし、予測部１２で予測された対象期間の単位時間ごとの余剰電力を電力閾値（５００Ｗ）と対比する。このとき、対象期間の全単位時間において、予測部１２の予測結果（余剰電力）がたとえば６００Ｗで電力閾値（５００Ｗ）以上であれば、判定部１３は、対象処理に必要な電力を常に確保でき対象処理を実行可能であると判定する。
【００４９】
ここにおいて、対象期間の長さと予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔（単位時間）とは、対象処理の開始から完了までに掛かる時間を基準に設定されている。判定部１３が対象処理に必要な電力と予測部１２の予測結果とを対比する時間間隔は、予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔と同じ単位時間である。
【００５０】
対象期間の長さは、対象処理の開始から完了までに掛かる時間以上に設定され、単位時間は、対象処理の開始から完了までに掛かる時間よりも十分に短く設定される。上述の１００Ｌの湯を沸かす対象処理を例とすれば、対象期間はたとえば１時間に設定され、単位時間はたとえば１０分に設定される。要するに、予測部１２は、現在から１時間先までの余剰電力を１０分単位で予測し、この場合、判定部１３は、給湯装置４１での対象処理に必要な電力を現在から１時間先まで１０分単位で予測部１２の予測結果と対比することになる。なお、対象期間は１時間に限らず、たとえば１２時間、２４時間、４８時間など任意に設定され、単位時間についても１０分に限らず、たとえば１分、５分、３０分など任意に設定される。
【００５１】
実行部１４は、判定部１３で対象処理を実行可能と判定されたときに、給湯装置４１に制御信号を送信することによって対象処理が開始されるように、制御信号によって給湯装置４１の動作を実際に制御する。すなわち、給湯装置４１での対象処理に必要な電力を対象処理の開始から完了まで確保できると判定部１３で判定されると、実行部１４は、給湯装置４１に処理開始を指示する制御信号を送信することにより、給湯装置４１に対象処理を開始させる。一方、判定部１３で対象処理を実行不可と判定されたときには、実行部１４は、給湯装置４１に処理不許可を指示する制御信号を送信することにより、給湯装置４１での対象処理を禁止する。
【００５２】
なお、本実施形態では、制御ユニット１０は測定ユニット１１を介して給湯装置４１と接続されているので、制御ユニット１０内の実行部１４は測定ユニット１１に対して制御信号を送信し、測定ユニット１１がこの制御信号を給湯装置４１に送信する。つまり、実行部１４は測定ユニット１１を経由して給湯装置４１に制御信号を送信する。
【００５３】
負荷制御装置１からの制御信号を受信した給湯装置４１は、制御信号の内容に従って対象処理を実行するか否かを決定する。給湯装置４１は、処理開始の制御信号を受信すると、対象処理を開始し、処理不許可の制御信号を受信すると、対象処理が禁止された不許可モードに移行する。不許可モードにおいては、給湯装置４１は、宅内に設置された給湯コントローラ（図示せず）に対象処理が禁止されている旨を表示し、給湯コントローラでユーザにより対象処理（所定量の沸き増し処理）を指示する操作が為されても、対象処理を実行しない。すなわち、本実施形態では、負荷制御装置１は、処理開始の制御信号により給湯装置４１に処理を実行させるだけでなく、処理不許可の制御信号により給湯装置４１に積極的に処理を禁止させることも可能である。
【００５４】
上記構成により、負荷制御装置１は、発電装置２の発電電力に余剰電力が生じたときに、余剰電力にて給湯装置４１を稼働させることにより余剰電力を有効に利用することが可能である。
【００５５】
また、本実施形態においては、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からデータを受信すると、予測部１２での余剰電力の予測および判定部１３での実行可否の判定に先立って、まず測定ユニット１１の測定結果に基づいて現在の余剰電力の有無を判断する。このとき、制御ユニット１０は、余剰電力がある（つまり、発電電力＞需用電力）と判断すると、続けて、電力会社への売電が可能であるか否かを判断し、売電が不可と判断されて初めて予測部１２での予測および判定部１３での判定に移行する。つまり、本実施形態の負荷制御装置１は、余剰電力の発生時に、余剰電力の利用方法として給湯装置４１よりも売電を優先する。
【００５６】
次に、上述した構成の制御ユニット１０の動作について図２を参照して説明する。
【００５７】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータを受信すると（図２のＳ１：ｙｅｓ）、そのデータ（測定結果）に基づいてまず現在の余剰電力の有無を判断する（Ｓ２）。このとき、たとえば需用電力が１．９ｋＷ、発電電力が２．５ｋＷのように発電電力の方が需用電力よりも大きければ、制御ユニット１０は、余剰電力ありと判断し（Ｓ２：ｙｅｓ）、続けて電力会社への売電の可否を判断する（Ｓ３）。
【００５８】
制御ユニット１０は、電力会社からの供給電圧（系統電圧）が高くパワーコンディショナ２２の出力電圧が系統電圧を超えることができなかったり（電圧上昇抑制問題）、電力会社からの要請により発電が規制されたりする場合に、売電不可と判断する（Ｓ３：ｙｅｓ）。制御ユニット１０は、売電不可と判断すると（Ｓ３：ｙｅｓ）、予測部１２にて、将来の対象期間に生じる余剰電力を単位時間ごとに予測する（Ｓ４）。それから、制御ユニット１０は判定部１３にて、給湯装置４１が対象処理を開始してから完了するまでに必要な電力と予測部１２の予測結果とを単位時間ごとに対比し（Ｓ５）、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で対象処理を実行することの可否を判定する（Ｓ６）。
【００５９】
このとき、たとえば対象期間の全体に亘って余剰電力が６００Ｗ、電力閾値が５００Ｗのように予測部１２の予測結果（余剰電力）が電力閾値以上であれば、制御ユニット１０は、対象処理を実行可能と判定部１３で判定する（Ｓ６：ｙｅｓ）。この場合、制御ユニット１０は、処理開始の制御信号を実行部１４から測定ユニット１１経由で給湯装置４１に送信する（Ｓ７）。
【００６０】
一方、制御ユニット１０は、Ｓ２で余剰電力なしと判断した場合（Ｓ２：ｎｏ）、あるいはＳ３で売電可能と判断した場合（Ｓ３：ｎｏ）、またはＳ６で対象処理を実行不可と判断した場合（Ｓ６：ｎｏ）、処理不許可の制御信号を給湯装置４１へ送信する（Ｓ８）。制御ユニット１０は、上記Ｓ１〜Ｓ８を繰り返し実行する。
【００６１】
以上説明した負荷制御装置１によれば、判定部１３は、予測部１２で予測された将来（対象期間）の余剰電力を用いて、給湯装置（被制御機器）４１が余剰電力で対象処理を実行することの可否を判定するので、対象処理の途中で余剰電力がなくなることを回避できる。すなわち、負荷制御装置１は、予測される対象期間の余剰電力にて対象処理の開始から完了まで必要な電力を確保できると判定された場合に対象処理を実行させるので、給湯装置４１が対象処理を開始した後これが完了する前に余剰電力がなくなることを回避できる。したがって、被制御機器である給湯装置４１は、余剰電力が発生する度に対象処理の開始、終了を繰り返すことや、対象処理を継続するために商用電力系統３から電力供給を受けることによる不利益（電力利用効率の悪化や買電による損失）を回避することができる。
【００６２】
言い換えれば、負荷制御装置１は、開始から完了までにある程度の時間が掛かる被制御機器の処理の開始タイミングを、予測部１２で予測される余剰電力の発生状況に応じてシフトさせることにより、余剰電力を被制御機器の稼働に有効に利用する。とくに、本実施形態では、被制御機器が給湯装置４１であって所定量の湯の沸き増し処理に余剰電力が利用されるので、通常、夜間に予定されている沸き増し処理の開始タイミングを、日中の余剰電力発生時に前倒しすることができる。したがって、もともと沸き増し処理を実行する予定であった夜間には、沸き増し処理が不要になった分だけ電力に余裕が生じることになる。
【００６３】
また、本実施形態では、予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔、つまり判定部１３が対象処理に必要な電力と予測部１２の予測結果とを対比する時間間隔である単位時間は、対象処理の開始から完了までに掛かる時間よりも十分に短く設定されている。そのため、負荷制御装置１は、対象期間において対象処理が開始してから完了するまでの間、対象処理に必要な電力を余剰電力で継続して確保できるか否かを判定できることになり、被制御機器に対象処理を間断なく実行させることができる。
【００６４】
さらにまた、本実施形態では、予測部１２は、過去の一定期間における発電電力の履歴を用いて、対象期間に生じる余剰電力を予測しているので、発電装置２の過去の実績に基づいて将来の余剰電力を比較的精度よく予測することができる。つまり、発電装置２の発電電力の変化の傾向は需要家ごとにばらつくことがあるが、予測部１２は、過去の実績に基づけば対象期間における発電電力の変化の予測が立てやすく、余剰電力の予測精度が向上する。
【００６５】
さらに、予測部１２は、過去の一定期間における需用電力の履歴も、発電電力の履歴と併せて用いているので、余剰電力の予測精度がより一層高くなる。つまり、需用電力の変化の傾向は需要家における生活パターンなどにより異なるが、予測部１２は、過去の実績に基づけば対象期間における需用電力の変化の予測が立てやすく、余剰電力の予測精度が一層向上する。
【００６６】
ところで、負荷制御装置１によって制御される被制御機器は給湯装置４１に限らず、処理の開始タイミングをシフト可能な機器であればよく、たとえば食器洗浄機、洗濯機などであってもよい。ただし、被制御機器は、熱エネルギーを蓄積する給湯装置４１のようにエネルギーを蓄積する機器であることが望ましく、一例として、蓄電池を充電する充電装置、具体的には電気自動車の蓄電池（バッテリ）を充電する充電装置などであることが望ましい。充電装置の場合、被制御機器が余剰電力を利用して実行する対象処理は、所定量の電気エネルギーを蓄電するための処理である。
【００６７】
このようにエネルギーを蓄積する機器が被制御機器であれば、蓄積するエネルギー量に応じて対象処理に必要な時間を調整することができ、短時間だけ発生する余剰電力についても、被制御機器で有効に利用できる。言い換えれば、これらの被制御機器においては、途中で処理が止まったとしても、処理が止まるまでに蓄積したエネルギーは無駄にならないため、余剰電力を有効利用できる。この点で、食器洗浄機や洗濯機のように、一旦開始した処理が途中で止まると意味を成さない機器とは相違する。
【００６８】
さらに、被制御機器が余剰電力を利用して実行する対象処理は、消費電力が常に一定である必要はなく、洗濯乾燥機の洗濯から乾燥までの一連の処理のように、途中で消費電力が変動する処理であってもよい。
【００６９】
また、１台の負荷制御装置１に対して被制御機器が複数あってもよく、この場合、判定部１３は、判定対象となる対象処理の候補を複数設定し、その中から実行可能な対象処理を選択するように構成されていてもよい。この場合、各対象処理に優先順位を付加しておくことにより、負荷制御装置１は、実行可能な対象処理が複数あったときに、優先度の高い対象処理を優先的に実行させることができる。
【００７０】
なお、負荷制御装置１は、１回の対象期間において対象処理を複数回実行するだけの余剰電力を確保できる場合には、１回の対象期間の間に対象処理を複数回実行させるように被制御機器を制御してもよい。ここで、１回の対象期間の間に同一の対象処理を複数回実行させる場合、負荷制御装置１は、対象処理を毎回終了させるのではなく、連続して複数回分の対象処理を実行させるように被制御機器を制御することが望ましい。たとえば、対象処理が給湯装置４１での１００Ｌの湯の沸き増し処理である場合、負荷制御装置１は、対象期間において１００Ｌの沸き増し処理を実行後、間断なくさらに１００Ｌの沸き増し処理を実行するように、給湯装置４１の動作を制御する。
【００７１】
（実施形態２）
本実施形態の負荷制御装置１は、図３に示すように蓄電装置６およびサーバ７に接続されている点が実施形態１の負荷制御装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００７２】
蓄電装置６は、発電装置２の発電電力を貯める蓄電池６１と、蓄電池６１と分電盤５との間に挿入された蓄電池用のパワーコンディショナ（図３には「蓄電池用パワコン」と記載）６２とを有している。
【００７３】
パワーコンディショナ６２は蓄電池６１の充電および放電を行う。つまり、パワーコンディショナ６２は、たとえば昼間に太陽電池２１の出力によって蓄電池６１を充電し、夜間には蓄電池６１に蓄積された電力をインバータ回路（図示せず）にて交流電力に変換して出力する。パワーコンディショナ６２の出力は宅内に設置され負荷機器４が接続された分電盤５に接続されており、蓄電池６１の放電出力はパワーコンディショナ６２および分電盤５を介して負荷機器４に供給される。
【００７４】
負荷制御装置１は、測定ユニット１１が蓄電装置６のパワーコンディショナ６２と通信可能に構成されている。測定ユニット１１は、蓄電装置６のパワーコンディショナ６２と通信することにより、蓄電池６１の残量（電力残量）、蓄電池６１やパワーコンディショナ６２の仕様あるいはエラー（異常）などの情報をパワーコンディショナ６２から取得する。このようにして測定ユニット１１は、蓄電装置６の残量を測定する。
【００７５】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１経由で蓄電装置６のパワーコンディショナ６２に充放電信号を送信することにより蓄電池６１の充放電を制御する充電制御部１５を有している。本実施形態においては、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からデータを受信すると、予測部１２での余剰電力の予測および判定部１３での実行可否の判定に先立って、まず測定ユニット１１の測定結果に基づいて蓄電池６１の充電の可否を判断する。
【００７６】
すなわち、制御ユニット１０は、余剰電力が発生すると電力会社への売電が可能であるか否かを判断し、売電が不可と判断されると、充電制御部１５にて蓄電池６１の残量が所定の充電閾値未満か否かによって蓄電池６１の充電の可否を判断する。このとき、蓄電池６１の残量が充電閾値未満であれば、制御ユニット１０は、充電制御部１５から測定ユニット１１経由で充電開始の充放電信号をパワーコンディショナ６２に送信することにより、パワーコンディショナ６２に余剰電力で充電を開始させる。
【００７７】
一方、蓄電池６１の残量が充電閾値以上であれば、制御ユニット１０は、充電制御部１５から測定ユニット１１経由で充電不許可の充放電信号をパワーコンディショナ６２に送信し、且つ予測部１２での予測および判定部１３での判定に移行する。つまり、本実施形態の負荷制御装置１は、余剰電力の発生時に、余剰電力の利用方法として給湯装置４１よりも蓄電装置６の充電を優先する。
【００７８】
負荷制御装置１からの充放電信号を受信した蓄電装置６は、充放電信号の内容に従って蓄電池６１の充電を実行するか否かを決定する。蓄電装置６は、充電開始の充放電信号を受信すると、蓄電池６１の充電を開始し、充電不許可の充放電信号を受信すると、蓄電池６１の充電が禁止された不許可モードに移行する。
【００７９】
サーバ７は、インターネットのような公衆網に接続されており、公衆網を介して負荷制御装置１に接続されている。サーバ７は、公衆網上の天気情報サーバ（図示せず）から天気情報（過去の実績と将来の予報とを含む）を定期的に取得する。ここで、サーバ７は、対象となる地域を予め設定可能であって、設定された地域に関して天気情報を取得する。なお、天気情報は、少なくとも「晴れ」、「くもり」、「雨」の別を含み、他に、気温や風の具合などを含んでいてもよい。
【００８０】
負荷制御装置１は、サーバ７と通信を行う通信部１６を制御ユニット１０に備えている。ここで、測定ユニット１１は、測定した過去の発電電力の履歴と需用電力の履歴とを履歴情報として、制御ユニット１０の通信部１６から定期的（たとえば１０分間隔）にサーバ７へ送信しサーバ７に格納する。このとき、サーバ７は、下記表２に例示するように、受信した各時間帯の履歴情報をその日の天気情報と対応付けて履歴テーブルとして記憶する。言い換えれば、サーバ７は、「晴れ」、「くもり」、「雨」の天気別に履歴情報（需用電力、発電電力）を記憶することになる。なお、表２では、発電電力、需用電力の各々について１０分ごとに平均を取って履歴情報としている。
【００８１】
【表２】
一方で、制御ユニット１０の予測部１２は、通信部１６を介してサーバ７から少なくとも対象期間の天気情報（予報）に対応する履歴情報を取得する。本実施形態では、予測部１２は、サーバ７から対象期間の天気情報（予報）と、過去一定期間分（たとえば２週間分）の履歴テーブルとを定期的に取得する。予測部１２は、履歴テーブルの中から対象期間の天気情報に対応する履歴情報を抽出し、抽出した履歴情報に基づいて対象期間に生じる余剰電力を予測する。要するに、対象期間の天気情報（予報）が「雨」であれば、予測部１２は、履歴テーブルの中から「雨」に対応する履歴情報を抽出し、この履歴情報に基づいて対象期間の余剰電力を予測する。
【００８２】
次に、上述した構成の制御ユニット１０の動作について図４を参照して説明する。制御ユニット１０の動作は、図４のＳ１２〜Ｓ１５、Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２４を除き、基本的には実施形態１で説明した図２の動作と同様である。ここでは、表２の例において、３月２３日２３時に、２４時間先（２４日２３時）までを対象期間とする場合を例に説明する。
【００８３】
制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータを受信すると（Ｓ１１：ｙｅｓ）、サーバ７へのデータ（履歴情報）の送信タイミングか否かを判断し（Ｓ１２）、送信タイミングであれば測定ユニット１１から取得したデータをサーバ７へ送信する（Ｓ１３）。送信タイミングでないかあるいはサーバ７へのデータ送信が完了すれば、制御ユニット１０は、サーバ７からのデータ（天気情報、履歴テーブル）の受信タイミングか否かを判断し（Ｓ１４）、受信タイミングであればサーバ７からデータを受信する（Ｓ１５）。
【００８４】
受信タイミングでないかあるいはサーバ７からのデータ受信が完了すれば、制御ユニット１０は、測定ユニット１１からのデータ（測定結果）に基づいてまず現在の余剰電力の有無を判断する（Ｓ１６）。このとき、発電電力の方が需用電力よりも大きければ、制御ユニット１０は、余剰電力ありと判断し（Ｓ１６：ｙｅｓ）、続けて電力会社への売電の可否を判断する（Ｓ１７）。
【００８５】
制御ユニット１０は、売電不可と判断すると（Ｓ１７：ｙｅｓ）、充電制御部１５にて、蓄電池６１の残量と充電閾値とを比較し（Ｓ１８）、残量が充電閾値以上であれば（Ｓ１８：ｙｅｓ）、充電不許可の充放電信号を蓄電装置６へ送信する（Ｓ１９）。充電不許可の充放電信号を送信後、制御ユニット１０は、予測部１２にて、将来の対象期間に生じる余剰電力を単位時間ごとに予測する（Ｓ２０）。
【００８６】
このとき、制御ユニット１０がサーバ７から受信した天気情報（予報）において、対象期間（２３日２３時〜２４日２３時）の天気が「雨」であったとすると、予測部１２は、履歴テーブル中の「雨」に対応する履歴情報を用いて対象期間の余剰電力を予測する。ここでは、現在日時が３月２３日２３時であるので、過去７日分の雨の日の履歴情報は３月９日、１０日、１１日、１２日、１８日、１９日、２２日の各０時〜２３時の履歴情報となる。表２の例では、たとえば雨の日の１１時００分〜１１時１０分についての過去７日分の平均値は、需用電力で０．２７ｋＷとなり、発電電力で０ｋＷとなる。そのため、予測部１２は、対象期間に含まれている２４日の１１時００分〜１１時１０分の需用電力を０．２７ｋＷ、発電電力を０ｋＷと予測する。
【００８７】
このように、予測部１２は、対象期間の最初（２３日２３時）から最後（２４日２３時）まで、単位時間（ここでは１０分）ごとに、同じ天気の履歴情報から需用電力、発電電力を予測し、余剰電力を予測する。なお、予測部１２が余剰電力を予測するのに用いる履歴情報は７日分に限らず、３日分でも１ヶ月分でも、履歴テーブルに含まれている範囲内で任意に設定することができる。
【００８８】
それから、制御ユニット１０は判定部１３にて、給湯装置４１が対象処理を開始してから完了するまでに必要な電力と予測部１２の予測結果とを単位時間ごとに対比し（Ｓ２１）、対象期間に給湯装置４１が余剰電力で対象処理を実行することの可否を判定する（Ｓ２２）。このとき、予測部１２の予測結果（余剰電力）が電力閾値以上であれば、制御ユニット１０は、対象処理を実行可能と判定部１３で判定する（Ｓ２２：ｙｅｓ）。この場合、制御ユニット１０は、処理開始の制御信号を実行部１４から測定ユニット１１経由で給湯装置４１に送信する（Ｓ２３）。
【００８９】
一方、制御ユニット１０は、余剰電力なしと判断した場合（Ｓ１６：ｎｏ）、あるいは売電可能と判断した場合（Ｓ１７：ｎｏ）、または対象処理を実行不可と判断した場合（Ｓ２２：ｎｏ）、処理不許可の制御信号を給湯装置４１へ送信する（Ｓ２５）。また、Ｓ１８で残量が充電閾値未満であった場合（Ｓ１８：ｎｏ）、制御ユニット１０は、充電開始の充放電信号を蓄電装置６へ送信した上で（Ｓ２４）、処理不許可の制御信号を給湯装置４１へ送信する（Ｓ２５）。
【００９０】
制御ユニット１０は、上記Ｓ１１〜Ｓ２５を繰り返し実行する。
【００９１】
以上説明した負荷制御装置１によれば、充電制御部１５は余剰電力が発生していても蓄電池６１の残量が所定の充電閾値未満であれば余剰電力にて蓄電池６１を充電するので、余剰電力の利用方法として給湯装置４１よりも蓄電池６１の充電を優先することになる。つまり、充電制御部１５は、余剰電力で蓄電装置６の充電が可能であれば、給湯装置４１よりも優先して蓄電装置６の充電に余剰電力を使用するので、余剰電力を有効利用することができる。
【００９２】
また、本実施形態では、予測部１２は、サーバ７から取得した対象期間の天気情報（予報）に対応する履歴情報に基づいて、対象期間の余剰電力を予測するので、将来の余剰電力を精度よく予測することができる。すなわち、発電装置２が、太陽電池２１のように自然エネルギー（太陽光）を用いて電力を生成し天気によって発電電力が変化する装置を含む場合、発電電力、需用電力のトレンドは天気に大きく影響されることになる。そのため、予測部１２は、対象期間と同じ天気の履歴情報に基づいて発電電力、需用電力を予測することにより、余剰電力の予測精度が向上する。
【００９３】
なお、発電装置２が太陽電池２１でなくたとえば風力発電機を含む場合には風向きや風速を天気情報に含み、予測部１２は、風向きや風速別に余剰電力を予測することが望ましい。このように、天気情報に含まれる情報は、発電装置２に応じて適宜設定される。
【００９４】
ところで、本実施形態の負荷制御装置１は、履歴情報をサーバ７に送信するのではなく、実施形態１と同様に、測定ユニット１１自身に過去の一定期間（たとえば１週間）分の履歴情報を記憶するように構成されていてもよい。この場合、負荷制御装置１は、サーバ７から対象期間の天気情報（予報）のみを取得し、予測部１２は、取得した天気情報から予測される対象期間における太陽電池２１の発電電力を用いて、対象期間に生じる余剰電力を予測する。
【００９５】
すなわち、負荷制御装置１は、過去の履歴情報が天気と対応付けられていなくても、サーバ７から受信する天気情報によって対象期間の天気を特定できれば、対象期間の天気が不明な場合に比べれば、対象期間における発電装置２の発電電力の予測精度が向上する。これにより、負荷制御装置１は、予測部１２での演算処理の負担を抑制しながらも、対象期間の余剰電力についてはある程度の精度を期待できるという利点がある。
【００９６】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００９７】
（実施形態３）
本実施形態の負荷制御装置１は、判定部１３での判定対象となる対象処理が、開始からある一定の既定時間で完了させる処理である点が実施形態１の負荷制御装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００９８】
本実施形態では、負荷制御装置１は、対象処理に必要な既定時間を基準にして、予測部１２での余剰電力の予測および判定部１３での実行可否の判定を行う。すなわち、予測部１２は、この既定時間ごとに、現在からさらに既定時間経過するまでの期間を対象期間として、対象期間における余剰電力を予測する。判定部１３は、この既定時間ごとに、被制御機器である給湯装置４１の対象処理に必要な電力と予測部１２の予測結果とを対比する。
【００９９】
換言すると、本実施形態においては、予測部１２が余剰電力を予測する時間間隔（単位時間）と、余剰電力の予測の対象である対象期間の時間長さとは、いずれも対象処理と同じ時間長さ（既定時間）に設定されている。これにより、負荷制御装置１は、既定時間ごとに既定時間先までの余剰電力を予測し、この余剰電力にて給湯装置４１が対象処理を実行可能か否かを判定する。
【０１００】
たとえば、給湯装置４１が湯沸し時において常時４５０Ｗの電力を消費し、既定時間が１０分であると仮定すれば、判定部１３は、４５０Ｗ以上の余剰電力が今後１０分に亘って確保されるか否かによって、対象処理の可否を判定する。具体的には、負荷制御装置１は、既定時間（１０分）ごとに、予測部１２にて１０分後までの余剰電力を予測し、判定部１３にて被制御機器である給湯装置４１が対象処理に必要とする電力と、予測部１２の予測結果とを対比する。このとき判定部１３は、対象処理に必要な電力値に所定のマージンを加えた電力閾値（５００Ｗ）と予測部１２の予測結果（余剰電力）とを対比し、予測結果が電力閾値以上であれば、対象処理に必要な電力を確保でき対象処理を実行可能であると判定する。
【０１０１】
つまり、この場合、給湯装置４１は沸かす湯量ではなく沸き増し処理を継続する時間（既定時間）によって対象処理の内容が規定されることになり、結果的に、既定時間（１０分）を最小単位として沸き増し処理を実行する。そのため、判定部１３にて対象処理を実行可能と判定されたときには、給湯装置４１は、対象期間の開始から終了までの既定時間に亘って対象処理を実行することになる。さらに、対象期間の終了時点においては、負荷制御装置１は、次の対象期間での余剰電力を予測して対象処理の可否を判定するので、複数の対象期間で連続して対象処理が可能と判定した場合には、給湯装置４１に対象処理を間断なく実行させることができる。つまり、継続的に十分な余剰電力が生じている場合には、負荷制御装置１は、対象期間において１０分間の沸き増し処理を実行後、次の対象期間において間断なくさらに１０分間の沸き増し処理を実行するように、給湯装置４１の動作を制御する。
【０１０２】
なお、既定時間は１０分に限らず、たとえば１分、５分、３０分など任意に設定される。
【０１０３】
また、判定部１３は、１日１回予め決められている設定時刻になると、給湯装置４１が過去の一定期間において実際に対象処理を実行した際に消費した電力の履歴を用いて対象処理に必要な電力を求める。判定部１３は、設定時刻ごとに対象処理に必要な電力を更新し、常に、最新の情報（電力）を用いて対象処理の実行可否を判定する。具体的に説明すると、制御ユニット１０は、設定時刻になると、直近の一定期間に給湯装置４１が実際に沸き増し処理を実行した際に使用した電力量から時間平均を算出し、その値を対象処理に必要な電力とする。
【０１０４】
このように、判定部１３は、直近の実際の処理に掛かった電力の履歴に基づいて、対象処理に必要な電力を求めるので、季節やユーザの使用パターンなどの影響を加味した実際の対象処理に必要な電力に近い値を用いて、対象処理の実行可否を判定することができる。したがって、負荷制御装置１は、対象処理に必要な電力の値が固定されている場合に比べて、判定部１３での対象処理の実行可否の判定の信頼性が高くなるという利点がある。
【０１０５】
ところで、本実施形態においては、負荷制御装置１は、常に判定部１３にて対象処理の実行可否の判定を行うのではなく、以下のような場合には実行可否の判定を行わない。
【０１０６】
すなわち、制御ユニット１０は、実行部１４からの制御信号により給湯装置４１が対象処理を実行中に、測定ユニット１１で測定されている買電電力が所定の買電閾値を超えると対象処理を強制的に停止させ、その後、しばらくは実行可否の判定を行わない。具体的には、制御ユニット１０は、実行部１４からの制御信号により給湯装置４１が対象処理を実行中に、買電電力が所定の買電閾値を超えると対象処理を直ちに停止させる処理停止部（図示せず）を有している。
【０１０７】
処理停止部は、たとえば測定ユニット１１で測定される買電電力量（既定時間ごとに０にリセットされる）を買電閾値と対比し、買電電力量が買電閾値を超えたことをもって、処理不許可の制御信号により給湯装置４１に対象処理を停止させる。その後、買電電力量がリセットされて買電閾値を下回るまでは、制御ユニット１０は、判定部１３での実行可否の判定を実施しない。ただし、買電電力量は既定時間ごとに０にリセットされるので、ある対象期間中に買電電力量が買電閾値を超えたとしても、この対象期間の終了時点では買電電力量がリセットされて、負荷制御装置１は、次の対象期間での対象処理の可否を判定することになる。
【０１０８】
また、制御ユニット１０は、給湯装置４１がユーザからの操作入力を受け付ける操作部としての給湯コントローラにて沸き増し処理を開始するための操作入力を受け、沸き増し処理（対象処理）を実行しているときにも、判定部１３での実行可否の判定を行わない。
【０１０９】
すなわち、被制御機器たる給湯装置４１は、負荷制御装置１からの制御信号ではなく、ユーザに直接操作されることによって沸き増し処理を開始している場合には、ユーザの操作が優先されることになる。言い換えれば、給湯装置４１は、ユーザからの操作によって沸き増し処理を開始すると、この沸き増し処理が完了するまでは、負荷制御装置１からの制御信号によって対象処理を開始、あるいは停止することはない。
【０１１０】
以上説明した負荷制御装置１によれば、既定時間ごとに、次の既定時間の余剰電力にて対象処理に必要な電力を確保できると判定された場合に対象処理を実行させるので、給湯装置４１が対象処理を開始した後、完了する前に余剰電力がなくなることを回避できる。とくに、既定時間が短く設定されていると、負荷制御装置１は、比較的短いスパンで余剰電力の発生を予測し、十分な余剰電力が発生する場合にはこれを対象処理に利用できるので、余剰電力の利用効率が高くなる。
【０１１１】
また、本実施形態では、制御ユニット１０は、給湯装置４１が対象処理を実行中に買電電力が所定の買電閾値を超えると対象処理を強制的に停止させるので、予測部１２での予測に反して余剰電力が少なかった場合などに、買電電力の増加による損失を軽減できる。つまり、負荷制御装置１は、予測部１２で十分な余剰電力が発生すると予測して給湯装置４１に対象処理を開始させたものの、発電電力、需用電力の予測が外れて余剰電力が十分に得られなかった場合には、対象処理のために買電せざるを得ない場合がある。買電してまで給湯装置４１に対象処理を継続させると買電電力が無駄に増加してユーザの損失となることがあるが、負荷制御装置１は、このような場合には対象処理を停止させて買電電力の増加を抑制するので、結果的に、損失を最小限に抑えることができる。
【０１１２】
さらにまた、負荷制御装置１は、給湯装置４１がユーザからの操作によって処理を開始した場合、この処理が完了するまでは制御信号によって対象処理を開始あるいは停止させることはないので、ユーザの操作が優先されて利便性が高くなる。つまり、負荷制御装置１は、ユーザの操作により給湯装置４１が開始した動作している場合には、余剰電力の有無にかかわらず、この処理を途中で停止させるようなことはない。
【０１１３】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【０１１４】
なお、実施形態３にて説明した構成は、実施形態２にて説明した構成と組み合わせて適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 負荷制御装置
２ 発電装置
３ 商用電力系統
４ 負荷機器
６ 蓄電装置
１０ 制御ユニット（制御部）
１１ 測定ユニット（測定部）
１２ 予測部
１３ 判定部
１４ 実行部
１５ 充電制御部
１６ 通信部
２１ 太陽電池
４１ 給湯装置（被制御機器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムに用いられる負荷制御装置であって、
前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部と、
前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部と、
前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部とを有する
ことを特徴とする負荷制御装置。
【請求項２】
前記被制御機器は電気式給湯装置であり、前記処理は所定量の湯を沸かすための処理であることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
【請求項３】
前記被制御機器は蓄電池を充電する充電装置であり、前記処理は所定量の電気エネルギーを蓄電するための処理であることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
【請求項４】
前記処理は、開始から一定の既定時間で完了させる処理であって、
前記予測部は、前記既定時間ごとに、現在から当該既定時間経過するまでの期間を前記対象期間として当該対象期間の前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該既定時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項５】
前記予測部は、前記処理の開始から完了までに掛かる時間より短い単位時間ごとに、前記対象期間における前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該単位時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記被制御機器が直近の前記処理に用いた電力の履歴を用いて、前記被制御機器の前記処理に必要な電力を求めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項７】
前記測定部は、前記商用電力系統から前記負荷機器へ供給される電力を買電電力として測定し、
前記制御部は、前記実行部からの前記制御信号により前記被制御機器が前記処理を実行中に前記買電電力が所定の買電閾値を超えると、前記処理を停止させる処理停止部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項８】
前記被制御機器は、前記処理を開始するための操作入力を受け付ける操作部を有し、
前記制御部は、前記操作部の操作により前記被制御機器が前記処理を開始した場合には、当該処理が完了するまで前記判定部での判定を行わないことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項９】
前記電力供給システムには前記発電装置の発電電力を貯める蓄電装置が設けられており、
前記測定部は、前記蓄電装置の残量を測定し、
前記制御部は、前記蓄電装置の残量が所定の充電閾値未満の場合に前記余剰電力が発生していれば当該余剰電力にて前記蓄電装置を充電するように前記蓄電装置を制御する充電制御部をさらに有し、前記蓄電装置の残量が前記充電閾値以上の場合に前記予測部での予測および前記判定部での判定を行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１０】
前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１１】
前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１２】
サーバと通信を行う通信部をさらに備え、
前記発電装置は太陽電池を含み、
前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の天気情報を取得し、当該天気情報から予測される前記対象期間における前記太陽電池の発電電力を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１３】
サーバと通信を行う通信部をさらに備え、
前記発電装置は太陽電池を含み、
前記測定部は、測定した過去の前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを天気情報に対応付けて前記サーバに格納し、
前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の前記天気情報に対応する前記発電電力および前記需用電力の履歴とを取得し、当該履歴に基づいて前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１４】
発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムにおいて、前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御するのに用いられるコンピュータを、
前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部、
前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部、
前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部
として機能させるためのプログラム。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の負荷制御装置と、前記被制御機器とを備えることを特徴とする負荷制御システム。
【請求項１】
発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムに用いられる負荷制御装置であって、
前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部と、
前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部と、
前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部とを有する
ことを特徴とする負荷制御装置。
【請求項２】
前記被制御機器は電気式給湯装置であり、前記処理は所定量の湯を沸かすための処理であることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
【請求項３】
前記被制御機器は蓄電池を充電する充電装置であり、前記処理は所定量の電気エネルギーを蓄電するための処理であることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
【請求項４】
前記処理は、開始から一定の既定時間で完了させる処理であって、
前記予測部は、前記既定時間ごとに、現在から当該既定時間経過するまでの期間を前記対象期間として当該対象期間の前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該既定時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項５】
前記予測部は、前記処理の開始から完了までに掛かる時間より短い単位時間ごとに、前記対象期間における前記余剰電力を予測し、前記判定部は、当該単位時間ごとに、前記被制御機器の前記処理に必要な電力と前記予測部の予測結果とを対比することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記被制御機器が直近の前記処理に用いた電力の履歴を用いて、前記被制御機器の前記処理に必要な電力を求めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項７】
前記測定部は、前記商用電力系統から前記負荷機器へ供給される電力を買電電力として測定し、
前記制御部は、前記実行部からの前記制御信号により前記被制御機器が前記処理を実行中に前記買電電力が所定の買電閾値を超えると、前記処理を停止させる処理停止部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項８】
前記被制御機器は、前記処理を開始するための操作入力を受け付ける操作部を有し、
前記制御部は、前記操作部の操作により前記被制御機器が前記処理を開始した場合には、当該処理が完了するまで前記判定部での判定を行わないことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項９】
前記電力供給システムには前記発電装置の発電電力を貯める蓄電装置が設けられており、
前記測定部は、前記蓄電装置の残量を測定し、
前記制御部は、前記蓄電装置の残量が所定の充電閾値未満の場合に前記余剰電力が発生していれば当該余剰電力にて前記蓄電装置を充電するように前記蓄電装置を制御する充電制御部をさらに有し、前記蓄電装置の残量が前記充電閾値以上の場合に前記予測部での予測および前記判定部での判定を行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１０】
前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１１】
前記予測部は、過去の一定期間における前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１２】
サーバと通信を行う通信部をさらに備え、
前記発電装置は太陽電池を含み、
前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の天気情報を取得し、当該天気情報から予測される前記対象期間における前記太陽電池の発電電力を用いて、前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１３】
サーバと通信を行う通信部をさらに備え、
前記発電装置は太陽電池を含み、
前記測定部は、測定した過去の前記発電電力の履歴と前記需用電力の履歴とを天気情報に対応付けて前記サーバに格納し、
前記予測部は、前記通信部を介して前記サーバから前記対象期間の前記天気情報に対応する前記発電電力および前記需用電力の履歴とを取得し、当該履歴に基づいて前記対象期間に生じる前記余剰電力を予測することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項１４】
発電装置から負荷機器へ電力供給され、前記発電装置の発電電力が不足する場合に商用電力系統から前記負荷機器へ電力供給を行う電力供給システムにおいて、前記負荷機器の需用電力および前記発電装置の発電電力を測定する測定部の測定結果に基づいて前記負荷機器に含まれる被制御機器の動作を制御するのに用いられるコンピュータを、
前記発電電力が前記需用電力より大きい場合における前記発電電力と前記需用電力との差分を余剰電力として、現在から所定時間経過するまでの対象期間に生じる前記余剰電力を予測する予測部、
前記被制御機器が所定の処理を開始してから完了するまでに必要な電力および時間と前記予測部の予測結果とを対比して、前記対象期間に前記被制御機器が前記余剰電力で前記処理を実行することの可否を判定する判定部、
前記判定部で前記処理を実行可能と判定されたときに、前記被制御機器に制御信号を送信することによって、前記処理が開始されるように前記被制御機器の動作を制御する実行部
として機能させるためのプログラム。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の負荷制御装置と、前記被制御機器とを備えることを特徴とする負荷制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１０９５１（Ｐ２０１３−１１０９５１Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８０７７４（Ｐ２０１２−８０７７４）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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