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技術 グリーン電力需要管理装置

出願人 株式会社東芝
発明者 米澤実本堂義行熊澤俊光
出願日 2010年9月28日 (9年9ヶ月経過) 出願番号 2010-217856
公開日 2012年4月12日 (8年2ヶ月経過) 公開番号 2012-075246
状態 特許登録済
技術分野 特定用途計算機 給配電網の遠方監視・制御 交流の給配電
主要キーワード 変化パターンデータ モード点 モード自動選択 石油火力発電 各変化パターン 強制移行 使用履歴データベース 受容度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年4月12日)のものです。
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図面 (19)

課題

環境負荷物の排出を抑制するとともに、需要家受容性の高い機器制御を可能とする。

解決手段

グリーン電力管理装置は、複数の発電手段により発電を行う電力配電系統から電力の供給を受け、電力を第1機器に供給する電力計と、電力配電系統から発電手段別発電割合を示すエネルギーミックス情報を受信する受信部と、第1機器により消費された電力量を計測する計測部と、環境負荷物量の上限値を第1閾値として設定する運転情報設定部と、前記発電手段別に単位電力量の発電により排出される環境負荷物量である排出原単位を表した原単位換算表を用い、発電手段別の排出原単位を発電手段別の発電割合で重み付け合計した値で、運転情報設定部により設定された第1閾値を、除算して、第1機器により消費される単位時間当たりの電力量の第2閾値に変換して、第1機器の消費電力量が第2閾値以下となるように、第1機器の動作を制御する制御部と、を備える。

概要

背景

電力会社による発電は、原子力発電所天然ガス火力発電所石油火力発電所石炭火力発電所水力発電所太陽光発電所風力発電所バイオマス発電所地熱発電所波力発電所海洋温度差発電所潮汐発電所、潮流発電所など、複数の発電手段によって行われている。このようにして発電された電力は、二酸化炭素排出量の少ない方法によって発電されたグリーン電力と、二酸化炭素排出量の大きな方法によるグリーンでない電力の2つに大別され、それぞれエネルギーミックスされて需要家に供給される。

一方、今後、需要家における二酸化炭素排出量削減の意識が高まっていくことが予想され、需要家のエネルギー消費機器のグリーン電力利用が促進される。しかしながら、グリーン電力には供給限界があり、グリーン電力だけでは、需要家機器需要の全てを賄うことは困難である。

また将来的には、電量系統電力供給情報に基づいて、機器電力消費を制御するデマンドレスポンスが行われる。このデマンドレスポンスの実施にあたり、単に機器への電力供給をON/OFFするだけでは電力消費者受容性が低くなる可能性があり、機器の運転モードなどをきめ細やかに制御することで、電力消費者の受容性を高める必要がある。

概要

環境負荷物の排出を抑制するとともに、需要家の受容性の高い機器制御を可能とする。グリーン電力管理装置は、複数の発電手段により発電を行う電力配電系統から電力の供給を受け、電力を第1機器に供給する電力計と、電力配電系統から発電手段別発電割合を示すエネルギーミックス情報を受信する受信部と、第1機器により消費された電力量を計測する計測部と、環境負荷物量の上限値を第1閾値として設定する運転情報設定部と、前記発電手段別に単位電力量の発電により排出される環境負荷物量である排出原単位を表した原単位換算表を用い、発電手段別の排出原単位を発電手段別の発電割合で重み付け合計した値で、運転情報設定部により設定された第1閾値を、除算して、第1機器により消費される単位時間当たりの電力量の第2閾値に変換して、第1機器の消費電力量が第2閾値以下となるように、第1機器の動作を制御する制御部と、を備える。1

目的

本発明は、環境負荷物の排出を抑制するとともに、需要家にとって受容性の高い機器制御を可能とするグリーン電力需要管理装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

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請求項1

複数の発電手段により発電を行う電力配電系統から電力の供給を受け、前記電力を第1機器に供給する電力計と、前記電力配電系統から、前記発電手段別発電割合を示すエネルギーミックス情報を受信する受信部と、前記第1機器により消費された電力量を計測する計測部と、環境負荷物量の上限値を第1閾値として設定する運転情報設定部と、前記計測部により計測された電力量を格納する電力使用履歴データベースと、前記第1機器の動作パラメータの変化量を定めた複数の変化パターンを格納した変化パターンデータベースと、前記変化パターンのそれぞれを前記第1機器に適用したときに変動する単位時間当たりの電力量を格納した消費電力変動データベースと、前記発電手段別に単位電力量の発電により排出される環境負荷物量である排出原単位を表した原単位換算表を用い、前記発電手段別の前記排出原単位を前記発電手段別の発電割合で重み付け合計した値によって、前記運転情報設定部により設定された第1閾値を除算することで第2閾値を求め、前記第1機器の消費電力量が第2閾値以下となるように、前記第1データベースから変化パターンを選択し、選択した変化パターンを前記第1機器に適用する運転状態制御管理部と、前記第1機器に対してユーザにより動作パラメータの変更が行われたことを示す運転情報を取得する運転情報取得部と、前記複数の変化パターンのそれぞれ毎に、前記運転状態制御管理部によって前記複数の変化パターンのそれぞれを前記第1機器に適用した後で前記ユーザによって前記動作パラメータの値が変更された頻度である強制移行頻度を記憶する強制移行頻度データベースと、を備え、前記運転状態制御管理部は、前記複数の変化パターンのそれぞれの強制移行頻度に基づいて、前記変化パターンの選択を行うことを特徴とするグリーン電力需要管理装置

請求項2

前記運転状態制御管理部は、前記強制移行頻度が最も小さい変化パターンを選択することを特徴とする請求項1に記載のグリーン電力需要管理装置。

請求項3

前記運転情報は、前記第1機器にユーザにより設定された動作パラメータの値、もしくは設定前の値からの動作パラメータの値の変化量を含み、前記運転状態制御管理部は、前記設定前の値からの前記変化量に一致もしくは最も近い変化量をもつ変化パターンを特定し、前記設定された動作パラメータの値で動作したときに消費電力量と、特定した変化パターンに対応する強制移行頻度と、を含む第1モード点を設定し、前記変化パターンのそれぞれを前記第1機器に適用した場合に消費される消費電力量と、前記変化パターンのそれぞれに対応する強制移行頻度とを含む複数のモード点を設定し、前記複数のモード点のうち前記第1モード点からの距離が最も近い所定数のモード点を決定し、前記所定数のモード点のうち前記強制移行頻度が最も小さいモード点に対応する変化パターンを選択することを特徴とする請求項1に記載のグリーン需要管理装置

請求項4

前記運転状態制御管理部は、所定の時間間隔で消費電力量と第2閾値の比較を行い、2以上の所定回数連続して前記消費電力量が前記第2閾値を超えたとき、前記変化パターンの選択および適用を行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のグリーン電力需要管理装置。

請求項5

前記運転状態制御管理部は、前記選択された変化パターンが適用された後に前記ユーザにより前記動作パラメータの値が変更されたときは、前記強制移行頻度データベースにおいて前記選択された変化パターンに対応する強制移行頻度を更新することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のグリーン需要管理装置。

請求項6

複数の発電手段により発電を行う電力配電系統から電力の供給を受け、前記電力を第1機器に供給する電力計と、前記電力配電系統から、前記発電手段別の発電割合を示すエネルギーミックス情報を受信する受信部と、前記第1機器により消費された電力量を計測する計測部と、前記計測部により計測された電力量を格納する電力使用履歴データベースと、前記発電手段別に単位電力量の発電により排出される環境負荷物量である排出原単位を表した原単位換算表を用い、前記発電手段別の前記排出原単位がゼロもしくは所定値より大きい前記発電手段別の発電割合の合計を1から減算した値に、前記第1機器により消費された単位時間当たりの電力量を乗算することで、グリーンポイントを計算するグリーンポイント算出部と、を備え、前記第1機器は前記グリーンポイントを累積記憶することを特徴とするグリーン電力需要管理装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、スマートグリッドにおける高いユーザインターフェース性を有するグリーン電力需要管理装置に関する。

背景技術

0002

電力会社による発電は、原子力発電所天然ガス火力発電所石油火力発電所石炭火力発電所水力発電所太陽光発電所風力発電所バイオマス発電所地熱発電所波力発電所海洋温度差発電所潮汐発電所、潮流発電所など、複数の発電手段によって行われている。このようにして発電された電力は、二酸化炭素排出量の少ない方法によって発電されたグリーン電力と、二酸化炭素排出量の大きな方法によるグリーンでない電力の2つに大別され、それぞれエネルギーミックスされて需要家に供給される。

0003

一方、今後、需要家における二酸化炭素排出量削減の意識が高まっていくことが予想され、需要家のエネルギー消費機器のグリーン電力利用が促進される。しかしながら、グリーン電力には供給限界があり、グリーン電力だけでは、需要家機器需要の全てを賄うことは困難である。

0004

また将来的には、電量系統電力供給情報に基づいて、機器電力消費を制御するデマンドレスポンスが行われる。このデマンドレスポンスの実施にあたり、単に機器への電力供給をON/OFFするだけでは電力消費者受容性が低くなる可能性があり、機器の運転モードなどをきめ細やかに制御することで、電力消費者の受容性を高める必要がある。

先行技術

0005

特開2009−70083号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、環境負荷物の排出を抑制するとともに、需要家にとって受容性の高い機器制御を可能とするグリーン電力需要管理装置を提供する。

課題を解決するための手段

0007

本発明の実施形態としてのグリーン電力需要管理装置は、電力計と、受信部と、計測部と、電力使用履歴データベースと、前記運転情報設定部と、変化パターンデータベースと、消費電力変動データベースと、運転状態制御管理部と、運転情報取得部と、強制移行頻度データベースとを備える。

0008

前記電力系は、複数の発電手段により発電を行う電力配電系統から電力の供給を受け、前記電力を第1機器に供給する。

0009

前記受信部は、前記電力配電系統から、前記発電手段別発電割合を示すエネルギーミックス情報を受信する。

0010

前記計測部は、前記第1機器により消費された電力量を計測する。

0011

前記電力使用履歴データベースは、前記計測部により計測された電力量を格納する。

0012

前記運転情報設定部は、環境負荷物量の上限値を第1閾値として設定する。

0013

前記変化パターンデータベースは、前記第1機器の動作パラメータの変化量を定めた複数の変化パターンを格納する。

0014

前記消費電力変動データベースは、前記変化パターンのそれぞれを前記第1機器に適用したときに変動する単位時間当たりの電力量を格納する。

0015

前記運転状態制御管理部は、前記発電手段別に単位電力量の発電により排出される環境負荷物量である排出原単位を表した原単位換算表を用い、前記発電手段別の前記排出原単位を前記発電手段別の発電割合で重み付け合計した値によって、前記運転情報設定部により設定された第1閾値を除算することで第2閾値を求め、前記第1機器の消費電力量が第2閾値以下となるように、前記第1データベースから変化パターンを選択し、選択した変化パターンを前記第1機器に適用する。

0016

前記運転情報取得部は、前記第1機器に対してユーザにより動作パラメータの変更が行われたことを示す運転情報を取得する。

0017

前記強制移行頻度データベースは、前記複数の変化パターンのそれぞれ毎に、前記運転状態制御管理部によって前記複数の変化パターンのそれぞれを前記第1機器に適用した後で前記ユーザによって前記動作パラメータの値が変更された頻度である強制移行頻度を記憶する。

0018

前記運転状態制御管理部は、前記複数の変化パターンのそれぞれの強制移行頻度に基づいて、前記変化パターンの選択を行う。

図面の簡単な説明

0019

本発明の第1実施形態に係わるグリーン電力需要管理装置を備えた管理システムを示す。
原単位換算表の例を示す。
モード変化パターンDBの例を示す図である。
消費電力変動DBの例を示す図である。
強制移行頻度DBの例を示す図である。
モード変化パターンDBの他の例を示す図である。
運転状態制御管理部の動作の流れの一例を概略的に示す図である。
運転モード自動選択処理で運転モードを決定する方法の説明図である。
強制マニュアル運転移行確率更新を説明する図である。
強制マニュアルモードへの移行、およびその後の運転モード選択の説明図である。
変化パターンの適用により運転モードが移行することを具体的に説明する図である。
運転モード自動選択処理の変更例に係る処理の流れを示す図である。
機器の需要電力量実績変動履歴を示す図である。
エネルギーミックス情報に応じて閾値の変動履歴を示す図である。
本発明の第3実施形態に係わるグリーン電力需要管理装置を備えた管理システムを示す図である。
運転モード自動選択処理の変更例に係る処理の流れを示す図である。
所定時間単位で発電累積値、消費電力の累積値、グリーンポイントが変動する過程を示す図である。
本発明の第2実施形態に係わるグリーン電力需要管理装置を備えた管理システムを示す図である。

実施例

0020

図1に、本発明の第1実施形態に係わるグリーン電力需要管理装置10を備えた管理システムを示す。

0021

グリーン電力需要管理装置10は、たとえば需要家宅内に配置される。需要家宅内には機器1〜Nが配置され、グリーン電力管理装置10は、これらの機器1〜Nのうち、ユーザによって事前に指定された機器の運転を、電力配電系統51の電力生成状況に応じて制御する。これにより当該指定された機器について、環境負荷の少ない運転を実現する。

0022

電力配電系統51は、原子力発電手段、天然ガス火力発電手段、石油火力発電手段、石炭火力発電手段、水力発電手段、太陽光発電手段、風力発電手段等の複数の発電手段を備える。電力配電系統51は、これらの発電手段により電力の生成を行い、生成した電力を、需要家宅内の電力計11に供給する。

0023

また電力配電系統51は、エネルギーミックス情報を、グリーン電力需要管理装置10の情報送受信部(受信部)12に送る。エネルギーミックス情報は、発電電力の発電手段別の生成割合を示す情報である。エネルギーミックス情報は、たとえば一定間隔で更新され、送られる。

0024

更新間隔が15分間隔の場合、たとえばある時間帯におけるエネルギーミックス情報の例は、「11:45−12:00、石炭火力:30%、石油火力:20%、原子力:30%、水力:0%」である。エネルギーミックス情報に、発電された総電力量の情報が含まれていてもよい。

0025

電力計(計測部)11は、電力配電系統51からの供給電力を機器1〜Nに分配するとともに、各機器に供給した電力量をそれぞれ計測する。電力計11は、計測した電力量の情報を、一定時間間隔で、情報送受信部12に送る。

0026

情報送受信部(受信部)12は、電力配電系統51からエネルギーミックス情報を、また電力計11から電力量情報を受信し、受信したこれらの情報を、運転状態制御管理部14に送る。

0027

運転状態制御管理部14は、グリーンポイント算出部13を用いて、一定間隔でグリーンポイントを計算する。

0028

グリーンポイント算出部13は、原単位換算表を内部に保持しており、この表を利用して、グリーンポイントを計算する。

0029

図2に原単位換算表の例を示す。

0030

原単位換算表は、発電方法種別に、二酸化炭素の排出原単位を表したものである。排出原単位とは、1kWhの電力量が発電(消費)されたときに排出される環境負荷物の量のことである。ここでは環境負荷物として二酸化炭素の例を示しているが、NOx、SOxなどの物質を、環境負荷物として扱うことも可能である。

0031

グリーンポイント算出部13は、運転状態制御管理部14を介してエネルギーミックス情報と、電力量情報とを受けて、機器1〜Nのそれぞれに対するグリーンポイントを計算する。

0032

グリーンポイントは、単位時間当たりに環境負荷量(ここではCO2排出量)を排出せずに(あるいは少ない値で)消費した電力量を表したものである。併せて、非グリーンポイントを算出することも可能である。

0033

非グリーンポイントは、単位時間当たりに排出する環境負荷量(ここではCO2排出量)を表したものである。たとえば原単位換算表が図2に示されるものであり、エネルギーミックス情報が、上記の「11:45−12:00、石炭火力:30%、石油火力:20%、原子力:30%、水力:0%」であった場合を考える。このとき、機器1の電力消費量が単位時間にXであったとすると、グリーンポイントは、
{1−(0.858×0.3)+(0.657×0.2)+(0.3×0)+(0×0)}×X(あるいは{1−(0.3+0.2)}×X[排出原単位がゼロ(もしくは所定値)より大きいものの発電割合の合計を1から除算したものにXを乗じている)によって計算される。また、非グリーンポイントは、{(0.858×0.3)+(0.657×0.2)+(0.3×0)+(0×0)}×Xによって計算される。なお、ここでは石油の原単位として、昼間のものを用いている(図2参照)。

0034

つまり、機器1で消費された電力量の生成のために電力配電系統51では、この非グリーンポイントの値のCO2が排出されている。機器1の電力消費量は、この計算値のCO2排出量に換算されることができる。

0035

運転情報設定部(運転情報取得部)15は、各機器に対するユーザ設定を含む運転情報を受け付ける。たとえば需要家(電力消費者)から、特定の機器を「グリーン電力優先使用」にする設定を受け付ける。「グリーン電力優先使用」は、非グリーンポイントが、閾値(第1閾値)以下になるように機器の運転が制御されることを意味する。この閾値もユーザによって指定される。運転情報設定部15は、ユーザから閾値(第1閾値)の入力を受けたときは、入力された閾値を、運転状態制御管理部14に通知する。運転状態制御管理部14は、通知された閾値を、エネルギーミックス情報を用いて消費電力量の閾値(第2閾値)に変換し、内部記憶部、または、アクセス可能な外部の記憶部に格納する。具体的には、ユーザがCO2排出量を1kg/時間以内としたい場合、1kg/時間が第1閾値となり、エネルギーミックス情報を用いて、第2閾値は次の式で求められる。

0036

第2閾値=1kg/{(0.858×0.3)+(0.657×0.2)+(0.3×0)+(0×0)}
=2.572kWh

0037

本実施形態では、機器1が「グリーン電力優先使用」に設定された場合を想定する。機器1はエアコンであるとする。なお、消費電力量が閾値(第2閾値)以下で機器が運転されている状態を「グリーン運転」、閾値(第2閾値)より大きい状態で運転されている状態を「非グリーン運転」と称する。またグリーン運転では、機器は「グリーン電力」で運転されていると記述することもある。

0038

また、運転情報設定部15は、運転情報として、各機器に対する動作パラメータ(運転モード)の設定、およびその他の各種設定を受け付ける機能も有する。動作パラメータは、たとえば機器がエアコンであれば、設定温度、風量等があり得る。

0039

本実施形態では、運転情報設定部15はグリーン電力需要管理装置10内に設けられているが、各機器に対しそれぞれ、運転情報設定部(運転情報取得部)が設けられても良い。

0040

機器1〜Nは、需要家宅内に配置された電力消費機器である。電力消費機器の例として、エアコン、照明機器テレビ冷蔵庫洗濯機等がある。

0041

機器1〜Nは、運転状態制御部1−1〜1−N、グリーンポイント記憶部1−2〜N−2、運転状態表示部1−3〜N−3を備える。運転状態表示部1−3〜N−3は、液晶表示部等の表示装置である。

0042

運転状態制御部1−1〜1−Nは、機器1〜Nの運転を制御する。「グリーン電力優先使用」が設定された機器の運転状態制御部は、運転状態表示部に、グリーン運転されているか、非グリーン運転されているかの表示を行う。グリーン運転されているかどうかは、運転状態制御管理部14からの通知によって識別する。

0043

また、運転状態制御部1−1〜1−Nはそれぞれ、機器1〜Nの累積グリーンポイントを計算して、グリーンポイント記憶部1−2〜N−2に記憶する。すなわち、運転状態制御部は、グリーンポイント算出部13で計算されたグリーンポイントと、該当機器の動作時間とを乗算し、この乗算値をグリーンポイント記憶部1−2〜N−2へ累積加算することで、累積グリーンポイントを得る。累積グリーンポイントは、機器でこれまで消費された全電力量に係わる環境負荷を与えない総消費電力量を表しているといえる。また同様に、非グリーンポイントを累積記憶しても構わない。累積非グリーンポイントは、機器でこれまで消費された全電力量に係わる環境負荷量を表しているといえる。累積グリーンポイント、および累積非グリーンポイントは、当該機器のリサイクル時などに活用されることが考えられる。

0044

電力使用履歴データベース(DB:DataBase)16は、機器1〜Nのそれぞれごとに、一定間隔で電力の使用履歴を格納している。機器毎の使用電力は、運転状態制御管理部14から通知され、格納される。または、運転状態制御部1−1〜1−Nが機器1〜Nの使用電力量を一定間隔で計測して、電力使用履歴データベース16に書き込んでもよい。この場合、運転状態制御部1−1〜1−Nは、機器により消費された電力量を計測する計測部を含む。

0045

運転状態制御管理部14は、ユーザが設定した閾値(第1閾値)をエネルギーミックス情報を用いて算出した消費電力量の閾値(第2閾値)と、電力使用履歴データベース16と、学習管理データベース17とを用いて、機器1がグリーン運転となるように、機器1の運転モードを制御する。運転モードは、機器の運転状態を表し、動作パラメータの値の変更により、運転モードも変化する。

0046

学習管理データベース17は、機器1〜Nのそれぞれごとに、モード変化パターンDBと、消費電力変動DBと、強制移行頻度DBとを格納している。

0047

以下、機器1に対するこれらの各DBの例を示す。

0048

図3は、モード変化パターンDBの例を示す。

0049

このDBは、機器の運転状態の変化パターンを格納している。この変化パターンは、相対的な状態変化を示している。たとえば変化パターン+αは、エアコンの目標温度設定を、冷房では+3℃、暖房では−3℃変更することを定めている。また変化パターン+δは、風量を1段階弱めることを定める。図3の変化パターンを複数組み合わせたものを1つの変化パターンとして登録してもよい。たとえば+αと+δの組を、1つの変化パターンとして登録してもよい。また電源をOFFにする変化パターン、電源をONにする変化パターンが定義されてもよい。

0050

図4は、消費電力変動DBの例を示す。

0051

このDBは、図3の変化パターンが適用されたときにどれだけ消費電力が変動(減少)するかを示している。DBのセルに格納された数字の符号が正のときは減少、負のときは増加を意味する。

0052

たとえば室温17℃の状態でエアコンが運転されているときに、変化パターン+αが適用されたときは、エアコンの消費電力が、1.4kwhだけ、低減される。

0053

本例では室温のみに応じて電力の消費量変化が定義されているが、室温と湿度の組に応じて、電力の消費量変化が定義されてもよい。

0054

図5は、強制移行頻度DBの例を示す。図5(A)が冷房用、図5(B)が暖房用である。

0055

このDBは、運転状態制御管理部14により自動選択された運転モードが、ユーザによって強制的に別の運転モードに移行された頻度を表したものである。ここでは、頻度として、確率(強制マニュアル運転移行確率)を表しているが、回数でもよい。

0056

たとえば図5(A)において、室温が18℃のときに、変化パターン+α(図3参照)が適用されて運転モードが変更された場合、変更後の運転モードが、ユーザによって別のモードに移行される確率が10%である。この値は、学習によって更新される。すなわち、このDBは、本装置の出荷時には一様な初期設定となっているが、運転中の強制マニュアル運転移行実績によって学習され、機器を使用する電力消費者の特性と需要家機器の特性が加味されて管理される(詳細は後述)。

0057

図4および図5のDBは、外気温ごとに設定されてもよい。または図4および図5のDBは、時間帯ごとに(たとえば昼と夜)設定されてもよい。

0058

図3では、エアコンに対するモード変化パターンDBの例を示したが、照明機器に対するモード変化パターンDBの例を図6に示す。

0059

たとえば照明機器の変化パターン+αは、照度を2段階下げ、かつ点灯範囲を50%にすることを定めている。照明機器に対しても、エアコンと同様に、消費電力変動DBおよび強制移行頻度DBが別途、学習管理データベース17内に設けられている(図示せず)。

0060

図1のグリーン電力需要管理装置10は、需要者宅内の室温もしくは外気温を計測するセンサを備えてもよい。

0061

図7に、運転状態制御管理部14の動作の流れの一例を概略的に示す。特に断りのない限り、本動作の説明において、動作の主体は、運転状態制御管理部14である。

0062

まず、運転情報設定部15を介して、需要家から機器1に対する運転開始指令を受けることで、機器1を起動させる(S101)。すなわち機器1は、起動モードに移行される。

0063

起動が完了すると、運転情報設定部15をモニターすることで、ユーザによる設定入力の受け付けを一定時間待機する(S102)。需要家から強制運転終了設定が行われたとき(S105のYES)、本フローの処理を終了する。強制運転終了設定とは、たとえば電源OFFのことである。

0064

強制運転終了設定以外の設定が行われたとき、またはユーザ設定が何も行われないときは、運転モード設定(S103)に進む。

0065

テップS103での運転モードの設定は、ステップS102でユーザ設定入力が行われたときは、その入力に基づき行われ、入力が行われなかったときは自動で設定する。

0066

自動設定として、起動直後でない状態で本ステップS103に入ったとき(たとえば本フローの2巡目以降の場合)、そのとき既に用いられている運転モードがそのまま継続して適用される。

0067

一方、起動直後に自動設定する場合の方法としては、機器の起動時刻と、温度・湿度などから自動決定してもよいし、前回電源OFF時の運転モードが設定されてもよい。

0068

本例では、図8の運転モードマップに示すように、起動直後に、ある運転モード(運転モードDとする)が、ユーザ入力または自動により選択されたとする。図8の運転モードマップは、横軸が強制マニュアル運転移行確率、縦軸が消費電力量の座標系に、各運転モードを、モード点としてマッピングしたものである。横に走る点線は、閾値(第2閾値)を示す。

0069

図示の運転モードA、B、C、D、Eは、設定温度、風量などのパラメータによって識別されるものである。これらの運転モードは、それぞれ異なる運転状態を表している。

0070

この運転モードDでの運転の間、機器1の消費電力量が、閾値(第2閾値)を超えたか検査し(S104)、超えないときはステップS102に戻る。ユーザから強制運転終了設定がなされない限り、ステップS102,S105,S103,S104が繰り返される。すなわち運転情報設定部15で常に、ユーザからの強制運転終了設定の有り、または無しを所定時間幅で、ポーリング待ち受けしながら、処理を進めていく。

0071

機器1の消費電力量が、閾値(第2閾値)を超えたときは、運転モード自動選択処理を行う(S106)。この運転モード自動選択処理では、閾値(第2閾値)を満足する運転モードのうち、強制マニュアル運転移行確率が最も小さい運転モードを選択する。

0072

ここでは図8のように、運転モードBが選択される。運転モードBは、運転モードDに対し、ある変化パターン(図3参照)を適用した結果である機器1の運転状態を示す。すなわち、図3のどの変化パターンを適用すると消費電力量の値はどのようになるかは、図4の消費電力変動DBに示される消費電力の変動量から計算可能である。これを利用して各変化パターンに対して消費電力量を計算し、消費電力量の閾値(第2閾値)以下の消費電力量が得られた変化パターンを特定する。特定した変化パターンのうち、もっとも移行確率が小さいものを、図5の強制移行頻度DBから選択する。ここでは、ある変化パターンが選択された結果、機器1は、運転モードBとなる。機器1に対し、運転モードBで運転するよう指示される。

0073

ここで、消費電力量は、過去の所定期間の消費電力量でもよいし、もしくは今後の所定期間で消費されると予測される予測消費量でも構わない。予測は、過去の電力消費量から線回帰などにより行うことが可能である。本例では、過去の所定期間で消費された電力量を用いる。

0074

この運転モードBでの運転中に、ユーザが強制的に運転状態を変更したか(強制設定変更が行われたか)を、運転情報設定部15への入力を監視することで、検査する(S107)。

0075

ユーザによる強制設定変更が行われない場合は、ステップS106の運転モード自動選択処理に戻る。現在の運転モードで閾値(第2閾値)が満足されるときは、運転モードの変更を行わずに再度、ステップS107に進み、閾値(第2閾値)が満足されないときは、上述した方法により、運転モードの変更を行う。

0076

ステップS107でユーザによる強制設定変更(動作パラメータの変更)が行われた場合は、強制設定された運転モード(強制マニュアルモード)へ移行することを決定し、機器1に対し、当該強制マニュアルモードで運転するよう指示する(S108)。なおユーザによる変更が行われた場合であっても、外気温が運転モードBの選択時から変化している場合、あるいはS106の設定から所定時間以上経過している場合は、ステップS102に進んで、本変更をステップS102での設定として扱っても良い。

0077

このとき、図5の強制移行頻度DBにおいて、運転モードBに対する移行確率を更新する(S109)。つまり、運転モードDから運転モードBへ移行するときに適用した変化パターンと、当該変化パターンの決定に際して参照した室温(および湿度)に基づき、強制移行頻度DBにおける該当セルを特定し、当該セルの値を更新する。具体的に、これまで当該室温で当該変化パターンが選択された総回数Sum1に対する、強制移行された総回数Sum2の比率を計算する。たとえば前回までのSum1およびSum2にそれぞれ1だけ値を加算して、計算Sum2/Sum1を計算し、この値によって上記セルの値を更新する。図9に、運転モードBに対する移行確率がマップ上で更新される様子を示す。なお、需要家機器が初めて設置されたときの初期値は、移行確率がゼロで割り算されて求められることがないように、Sum1、Sum2とも所定の値が設定され、また移行確率も50%などの所定値が設定される。

0078

ステップS108で決定された強制マニュアルモードで、少なくとも所定時間の運転が行われる(S110)。

0079

所定時間における単位時間当たりの消費電力量から、強制マニュアル運転からの移行先の運転モードを決定する(S111)。

0080

まず運転モードマップに図9に示すように強制マニュアルモードをマッピングする。強制マニュアルモードのマッピングは、まずユーザに指定された動作パラメータの変更値に一致するもしくは最も近い変化量をもつ変化パターンを図3のモード変化パターンDBにおいて特定し、特定した変化パターンと、そのときの室温とから図5の移行確率DBに基づき移行確率を取得する。そして、当該移行確率と、本ステップで計算した消費電力量とから運転モードマップ上の位置(モード点)が図示のように求められる。

0081

次に図3における各変化パターンのそれぞれについて、現在の室温に基づき、消費電力量の変化量から予想される消費電力量と移行確率とを求め、運転モードマップに、運転モードとしてマッピングする。

0082

ここで変化パターンを適用することで運転モードが変化する様子を図11に示す。ただし図11では、説明のため、図8および図9とは異なる例を用いている(図11の運転モードA〜Eと、図8および図9の運転モードA〜Eは異なる)。図11では、現在の運転モードがEである場合を想定している。この例では、運転モードEに対し、たとえばパターン+βを適用すると運転モードBになり、パターン+αを適用すると運転モードAになることが表現されている。

0083

図11と同様にして、現在の運転モード(強制マニュアルモード)を基準として、図3における各変化パターンを適用した場合の運転モードを、図10のように運転モードマップ上で求める。

0084

次に、現在の運転モード(強制マニュアルモード)から最も(平面)距離が近い所定数の運転モードを検出する。図10の例では、運転モードD、運転モードC、運転モードBが、強制マニュアルモードに近いとして検出される。検出した運転モードのうち、消費電力量が閾値(第2閾値)以下であり、かつ、最も強制マニュアル運転移行確率の小さいモードを、移行先のモードとして決定する(S111)。図10の例では運転モードCが選択される。機器1に運転モードCを実行するように指示する。

0085

移行後の運転モード(ここでは運転モードC)に対して、ユーザにより強制設定変更が行われたか検査する(ステップS112)。所定時間以内に強制設定変更が、行われなければ、ステップS102に戻る。一方、所定時間以内にユーザが強制設定変更を行った場合は、再度、強制マニュアルモードに移行し(S108)、以降、同様の処理を繰り返す。

0086

上述したフローでは、ステップS108で強制マニュアルモードに移行された後、ステップS111で、当該強制マニュアルモードから他の運転モードに無条件に移行されたが、強制マニュアルモードの消費電力量が閾値(第2閾値)以下であれば、運転モードの変更を行わなくても良い。

0087

図12に、図7におけるステップS104の処理の変更例を示す。

0088

本例では、消費電力量が閾値(第2閾値)を超えても、それが短期間であれば、運転モード自動選択処理(図7のS106)には進まない。長期にわたって消費電力量が閾値(第2閾値)を超えたときに初めて、運転モード自動選択処理に進む。

0089

より詳細には、まずパラメータAを0に初期化する(S200)。一定時間間隔で、エネルギーミックス情報を取得し、また、各機器の消費電力(需要量)の実績を取得する(S201)。これらの取得した情報および実績に基づき、消費電力量の閾値(第2閾値)を算出する(S202)。

0090

実績としての消費電力量が、閾値(第2閾値)を超えたか(オーバーしたか)を判断する(S203)。

0091

実績としての消費電力量が、閾値(第2閾値)を上回らないときは、パラメータAを0に初期化して(S204)、ステップS201に戻る。一方、実績としての消費電力量が閾値(第2閾値)を上回ったときは、パラメータAに1を加算する(A=A+1)(S205)。

0092

パラメータAが所定値(たとえば3)に達したか否かを検査し(S206)、達していない場合は、ステップS201に戻る。パラメータAが所定値に達したときは、すなわち、複数の期間にわたって連続して、オーバーが発生したときは、運転モード自動選択処理(図7のステップS106)に進む(S207)。

0093

以下、図13および図14を用いて、図12の処理の具体例を示す。

0094

図13に、機器の需要実績の変動履歴を示す。所定の時間間隔で需要実績である消費電力量が計測されている。時間t1、t3でエネルギーミックス情報が更新されている。

0095

図14に、図13に対応する、第2閾値の計算例が示される。時間t2、t3では、グリーンポイントが、第2閾値を超えたものの、時間t4では、閾値以下になっている。すなわち、オーバーが2回連続して発生したものの、3回目はオーバーは発生していない。したがって、この例では、短期的なオーバーが発生したのみであると判断され、運転モードの切替は、行われない。

0096

本実施形態では、運転モードの切替判断(図7のS104)および移行先となる運転モードの決定(図7のS106、S111)において、実績としての消費電力量が、閾値(第2閾値)との比較を用いたが、別の方法として、機器の単位時間当たりの非グリーンポイントと、第1閾値とを比較してもよい。つまり、単位時間当たりの環境負荷物(二酸化炭素排出)量をエネルギーミックス情報を利用して非グリーンポイントとして求め、求めた非グリーンポイントを第1閾値と比較し、第1閾値以下であれば、当該機器はグリーン運転されていると判断する。第1閾値を超えていれば、当該機器は非グリーン運転されていると判断する。

0097

以上、本実施形態によれば、需要家(電力消費者)が、対象機器に「グリーン電力優先使用」の設定を行うだけで、電力消費者の受容度を考慮および学習しつつ、電力消費者ごとに二酸化炭素排出量の小さい機器制御を実現することができる。

0098

また消費電力量と閾値(第2閾値)の比較を複数の期間にわたって行い、複数回連続してオーバーが発生したときに運転モードを変更するようにしたため、頻繁にモード変更が発生することを阻止できる。

0099

また、本実施形態によれば、変化パターンとしてONおよびOFFを実行するパターンをそれぞれ登録することで、いったん運転がOFFされた場合でも、再び電力供給が自動でONされる制御も可能となる。

0100

このように、本実施形態によれば、環境負荷物の排出を抑制するとともに、需要家の受容性の高い機器制御が可能となる。また、電力消費者にとってユーザインターフェース性の良い機器制御が可能となる。

0101

(第2実施形態)
第1実施形態では、運転情報設定部15はグリーン電力需要管理装置10内に設けられていたが、図18のように、各機器に対しそれぞれ個別の運転情報設定部1-4〜N-4(運転情報取得部)が設けられても良い。またこの場合、各機器に対しそれぞれ個別の電力使用履歴DB1-5〜N-5、学習管理DB1-6〜N-6が設けられても良い。

0102

ユーザは、運転情報設定部1-4〜N-4に第1閾値を設定し、運転状態制御部1-1は運転状態制御管理部14と定期的に通信しながら、第1閾値に対応して、エネルギーミックス情報に応じて変化する第2閾値を計算する。以下、運転情報設定部は、上記した実施形態の運転状態制御管理部14に代わり第2閾値以下となるように、機器1の運転モードを制御する。

0103

(第3実施形態)
本実施形態は、需要家が持つ二酸化炭素排出量の少ない発電装置(本例では太陽光発電装置)を有効活用する場合を示す。

0104

図15に、本発明の第3実施形態に係わるグリーン電力需要管理装置100を備えた管理システムを示す。

0105

このグリーン電力需要管理装置100は、図1のグリーン電力需要管理装置10に対し、太陽光発電装置21、蓄電池22、発電電力累積計算部23が追加されている。また運転状態制御管理部24は、図1の運転状態制御管理部14に対し機能が一部拡張されており、たとえば消費電力累積計算部25を含む。

0106

太陽光発電装置21は、太陽光発電により発電を行う。蓄電池22は、太陽光発電装置21により発電された電力を充電する。

0107

太陽光発電装置21で発電された電力は、二酸化炭素排出量の少ないグリーン電力として取り扱うことができる。太陽光発電の発電出力日照条件による変化が激しい不安定であるため、需要家の蓄電池22にいったん格納されて、電力供給源としての平準化が図られる。なお、発電電力は、販売する形で、電力配電系統側で集約されることもある。

0108

運転状態制御管理部24の発電電力累積計算部23は、太陽光発電装置21の発電実績を、所定時間ごとに累積で計算する。累積は、1日単位、1週間単位など、所定の期間単位リセットされる。図17のグラフH1に、所定時間単位で、発電実績の累積値が更新される様子を示す。

0109

消費電力累積計算部25は、対象機器の消費電力(需要実績)の累積値を、所定時間ごとに、計算する。図17のグラフH2に、消費電力の累積値が、所定時間単位で更新される様子を示す。

0110

運転状態制御管理部24は、当該所定時間ごとに、対象機器の消費電力の累積値から、発電実績の累積値を減算して、その差分を求める。

0111

この差分の電力量が負のときは、発電電力によって対象機器の必要電力をまかなうことができ、正のときは、対象機器の動作のために、電力配電系統51からの電力が追加で必要となることを意味する。

0112

電力の差分値が所定時間単位で変動する様子を図17のグラフH3に示す。グラフH1,H2の期間t1-t0における電力の差分値が、グラフH3の期間t2-t1のデータに対応している。

0113

本実施形態の動作フローは、基本的に第1実施形態で用いた図7の消費電力量を電力差分値と読み替えた場合と同様である。ただし、本実施形態では、電力差分値が閾値(第2閾値)を上回ったときに、図7のステップS104で閾値をオーバーしたと判断し、運転モード自動選択処理(S106)に進む。ステップS106およびステップS111では、電力差分値が閾値(第2閾値)以下となるように運転モードを決定する。それ以外の点は第1実施形態と同様である。

0114

また第1実施形態と同様に、ステップS104での判断では閾値に対するオーバーが短期のものであれば、運転モード自動選択処理(図7のS106)には進まないように動作を変更してもよい。この場合の動作フローを図16に示す。図12と同一内容のステップには同一の符号を付してある。

0115

まずパラメータAを0に初期化する(S200)。所定の一定時間間隔で、エネルギーミックス情報を取得し、また、、発電実績と、対象機器の消費電力量(需要量)を取得する(S301)。

0116

ステップS302では、対象機器の消費電力累積値と、発電実績の累積値を計算し、これらの差分を計算する。

0117

ステップS303では、電力差分値が、閾値を超えたか(オーバーしたか)を判断する。

0118

オーバーしていないときは、パラメータAを0に初期化して(S204)、ステップS201に戻る。一方、オーバーしたときは、パラメータAに1を加算する(A=A+1)(S205)。

0119

パラメータAが所定値に達したか否かを検査し(S206)、達していない場合は、ステップS201に戻る。パラメータAが所定値に達したときは、すなわち、複数回連続して、オーバーが発生したときは、運転モード自動選択処理(図7のステップS106)に進む(S207)。

0120

以上、本実施形態によれば、需要家が保有する発電装置の発電電力を、「グリーン電力優先使用」が設定された機器に用いることで、当該機器の運転モードの選択肢が広くなる効果が得られる。

0121

なお以上に説明した図1および図15のグリーン電力需要管理装置、および図18の宅内機器は、例えば、汎用コンピュータ装置を基本ハードウエアとして用いることでも、実現可能である。すなわち、図1または図15の装置または図18の機器が備える情報送受信部、グリーンポイント算出部、運転状態制御管理部、運転情報設定部、発電電力累積計算部は、各々の処理を行う指示を記述したプログラムコンピュータに実行させることにより実現されてもよい。このとき、グリーン電力需要管理装置は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ハードディスクメモリ装置光ディスク等の記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、電力使用履歴データベースおよび学習管理データベースは、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはCD−R、CD−RW、DVD−RAM、DVD−Rなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。

0122

なお、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。

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