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技術 デマンドコントローラ

出願人 株式会社東光高岳
発明者 原正典
出願日 2015年7月9日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2015-137672
公開日 2017年1月26日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 2017-022847
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電 給配電網の遠方監視・制御
主要キーワード ワット値 時限信号 調整電力 目標値変更 収束制御 抑制指令 予測デマンド 間欠制御
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるデマンドコントローラを提供する。

解決手段

デマンドコントローラ100は、デマンド時限の終了時の予測デマンド値を算出する予測デマンド算出部104、目標デマンド値と予測デマンド値とが一致するよう調整するための調整電力を算出する調整電力算出部105、電力抑制禁止する制御マスク期間と電力抑制を強制的に実施する強制抑制期間とを設定して間欠的な抑制を実施する間欠制御部106、制御マスク期間の瞬時電力平均値と強制抑制期間の瞬時電力の平均値との差を示す平均抑制電力を算出する抑制電力算出部107、平均抑制電力及び調整電力に基づいて抑制を実施する抑制実施信号又は抑制を解除する抑制解除信号を出力する目標収束制御部108を備える。

概要

背景

従来、この種の装置としては、需要単位時間における需要平均電力予測値目標値を超過しないよう監視し、予測値が目標値を超過する懸念が生じたときに警報を出力するとともに制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントロール装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1に記載された従来のものは、需要単位時間の需要平均電力の目標値を記憶する設定値記憶手段と、需要単位時間の経過時点の需要平均電力を予測する予測デマンド値演算手段と、需要平均電力の予測値が目標値を超えないよう負荷を抑制して使用電力を調整する調整電力演算手段と、を備えている。

この構成により、従来のものは、必要に応じて負荷を抑制して需要平均電力が目標値を超えないよう制御することができるようになっている。

概要

ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるデマンドコントローラを提供する。デマンドコントローラ100は、デマンド時限の終了時の予測デマンド値を算出する予測デマンド算出部104、目標デマンド値と予測デマンド値とが一致するよう調整するための調整電力を算出する調整電力算出部105、電力抑制禁止する制御マスク期間と電力抑制を強制的に実施する強制抑制期間とを設定して間欠的な抑制を実施する間欠制御部106、制御マスク期間の瞬時電力平均値と強制抑制期間の瞬時電力の平均値との差を示す平均抑制電力を算出する抑制電力算出部107、平均抑制電力及び調整電力に基づいて抑制を実施する抑制実施信号又は抑制を解除する抑制解除信号を出力する目標値収束制御部108を備える。

目的

特開昭63−198530号公報






しかしながら、従来のものは、需要平均電力が目標値を超えるような電力消費の多いときに使用電力のピークカットを行うことを目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

商用電力系統から電力購入して電力を消費する電力需要家で使用され、所定のデマンド時限ごとに制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラであって、前記デマンド時限の終了時のデマンド値現時点において予測した予測デマンド値を算出する予測デマンド算出手段と、予め定められた目標デマンド値と前記予測デマンド値とが前記デマンド時限の終了時において一致するよう前記現時点で調整するための調整電力を算出する調整電力算出手段と、前記デマンド時限内の一部の期間において前記電力負荷に対する電力抑制禁止する制御マスク期間と前記電力負荷に対する電力抑制を強制的に実施する強制抑制期間とを設定して間欠的な抑制を実施する間欠制御手段と、前記制御マスク期間の瞬時電力平均値と前記強制抑制期間の瞬時電力の平均値との差を示す平均抑制電力を算出する平均抑制電力算出手段と、前記平均抑制電力に基づいて前記電力負荷の抑制を実施する抑制実施信号又は前記電力負荷の抑制を解除する抑制解除信号を出力する抑制制御手段と、を備え、前記抑制制御手段は、前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも大きく、前記平均抑制電力が前記調整電力以下であることを条件に前記抑制実施信号を出力して前記電力負荷の抑制を実施し、前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも小さく、前記電力負荷の抑制中であって前記平均抑制電力が前記調整電力の絶対値より小さいことを条件に前記抑制解除信号を出力して前記電力負荷の抑制を解除するものであることを特徴とするデマンドコントローラ。

請求項2

前記制御マスク期間と、前記強制抑制期間と、前記抑制制御手段による前記電力負荷の抑制の実施期間とを前記デマンド時限から差し引いた残り時間において前記平均抑制電力による電力抑制を実施したときの前記デマンド時限におけるデマンド値の抑制期待値を算出する抑制期待値算出手段と、複数の電力需要家における需要電力を制御するデマンドレスポンスサービスを実行し前記各電力需要家が削減した需要電力を調達する事業者に前記抑制期待値を通知する通知手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のデマンドコントローラ。

請求項3

記事業者は、所定の電力需要家に対して需要を抑制するための需要抑制指令を通知するものであって、前記需要抑制指令を受信する受信手段をさらに備え、前記間欠制御手段は、前記受信手段が前記需要抑制指令を受信したことを条件に、前記強制抑制期間の終了時から前記デマンド時限の終了時までを強制抑制期間として延長して前記電力負荷の抑制を実施するものであることを特徴とする請求項2に記載のデマンドコントローラ。

請求項4

前記受信手段が受信した前記需要抑制指令に抑制目標値の情報が含まれていることを条件に、前記目標デマンド値を前記抑制目標値だけ差し引いた目標デマンド値に変更する目標値変更手段をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載のデマンドコントローラ。

技術分野

0001

本発明は、商用電力系統から電力購入して電力を消費する電力需要家で使用され、需要単位時間における需要平均電力の予測値目標値を超過しないよう制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラに関する。

背景技術

0002

従来、この種の装置としては、需要単位時間における需要平均電力の予測値が目標値を超過しないよう監視し、予測値が目標値を超過する懸念が生じたときに警報を出力するとともに制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントロール装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

特許文献1に記載された従来のものは、需要単位時間の需要平均電力の目標値を記憶する設定値記憶手段と、需要単位時間の経過時点の需要平均電力を予測する予測デマンド値演算手段と、需要平均電力の予測値が目標値を超えないよう負荷を抑制して使用電力を調整する調整電力演算手段と、を備えている。

0004

この構成により、従来のものは、必要に応じて負荷を抑制して需要平均電力が目標値を超えないよう制御することができるようになっている。

先行技術

0005

特開昭63−198530号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来のものは、需要平均電力が目標値を超えるような電力消費の多いときに使用電力のピークカットを行うことを目的としたものであるので、ピーク時以外の省電力制御を実施することができないという課題があった。

0007

また、従来のものは、需要平均電力の予測値が目標値を超えないよう負荷を抑制して使用電力を調整できるのは、抑制可能な電力値が予めわかっている場合に限られるので、季節運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しては高精度で需要電力制御を実施することができないという課題があった。

0008

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるデマンドコントローラ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

0009

本発明のデマンドコントローラは、商用電力系統から電力を購入して電力を消費する電力需要家で使用され、所定のデマンド時限ごとに制御対象の電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラであって、前記デマンド時限の終了時のデマンド値現時点において予測した予測デマンド値を算出する予測デマンド算出手段と、予め定められた目標デマンド値と前記予測デマンド値とが前記デマンド時限の終了時において一致するよう前記現時点で調整するための調整電力を算出する調整電力算出手段と、前記デマンド時限内の一部の期間において前記電力負荷に対する電力抑制禁止する制御マスク期間と前記電力負荷に対する電力抑制を強制的に実施する強制抑制期間とを設定して間欠的な抑制を実施する間欠制御手段と、前記制御マスク期間の瞬時電力平均値と前記強制抑制期間の瞬時電力の平均値との差を示す平均抑制電力を算出する平均抑制電力算出手段と、前記平均抑制電力に基づいて前記電力負荷の抑制を実施する抑制実施信号又は前記電力負荷の抑制を解除する抑制解除信号を出力する抑制制御手段と、を備え、前記抑制制御手段は、前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも大きく、前記平均抑制電力が前記調整電力以下であることを条件に前記抑制実施信号を出力して前記電力負荷の抑制を実施し、前記予測デマンド値が前記目標デマンド値よりも小さく、前記電力負荷の抑制中であって前記平均抑制電力が前記調整電力の絶対値より小さいことを条件に前記抑制解除信号を出力して前記電力負荷の抑制を解除するものである。

発明の効果

0010

本発明は、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるという効果を有するデマンドコントローラを提供することができるものである。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム1のブロック構成図である。
本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが有する現在デマンド算出部、予測デマンド算出部、調整電力算出部の各機能についての説明図である。
本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが有する間欠制御部の機能についての説明図である。
本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが実行するメインルーチンフローチャートである。
本発明の一実施形態におけるデマンドコントローラが実行する目標値収束制御処理のフローチャートである。

実施例

0012

本実施形態では、本発明に係るデマンドコントローラをデマンドレスポンス制御システムに適用する例を挙げる。そこで、本実施形態を説明する前に、デマンドレスポンスに関する事項について説明する。

0013

従来の電力供給システムでは、需要に合わせて供給側を変動させることで電力の需給バランスを一致させていた。電力が不足するときには発電所を作り発電量を増やして需給バランスさせるという考え方である。

0014

これに対し、電力需要家が需要量を変動させて電力の需給バランスを一致させることをデマンドレスポンスという。電力が不足するときには電力需要家における需要電力を減らして需給をバランスさせるという考え方である。このとき減らした需要電力は、発電により増やした電力と同等と見なすことができ、これをネガワットと称する。

0015

多くの電力需要家に対して需要を抑制するための需要抑制指令によりネガワットを調達して、これを発電したと同等の価値を生み出す事業者がデマンドレスポンス事業の大きな役割を占める。この事業者をデマンドレスポンスアグリゲータ(単に「アグリゲータ」という)と称する。

0016

アグリゲータは、系統運用者又は小売事業者からデマンドレスポンスの要請を受けて、その内容を解釈してコミュニティ内の電力需要家メンバの需要電力を制御するデマンドレスポンスサービスを実行する。これを実行するために、アグリゲータは、コミュニティ内の電力需要家メンバとそのデマンド資源等(負荷や発電機など)の情報を管理し、電力需要家の電力利用状況に関する情報を参照しながら、必要なネガワットを調達するための電力需要家を選択し、デマンドレスポンスへの参加の意思を反映して電力需要家の参加を調整する。アグリゲータは、参加する電力需要家に対してデマンド資源をコントロールするための需要抑制指令の情報を通知する。なお、需要抑制指令には、抑制目標値の情報が含まれる場合がある。

0017

アグリゲータは、デマンドレスポンスの結果について正当な評価やルールに基づいて評価する仕組みが必要である。デマンドレスポンスの評価は、需要抑制指令がなかった場合の需要量と需要抑制指令を実行した結果の需要量との差を求めることによって行う。需要抑制指令を実行した結果の需要量は計測データで知ることができるが、需要抑制指令がなかったときの需要量は推定値を求めることになる。この推定値(需要平均電力の近未来の予測値)は、デマンドレスポンス実行による削減量を計測するために不可欠な指標になる。なお、アグリゲータは、需要量をワット又はワット時の単位を用いて通知する。

0018

アグリゲータは、電力需要家がデマンドレスポンス制御をするときに、各電力需要家がそのときどれだけの電力抑制が可能かを示す情報を取得したい。この情報によって必要なネガワットを調達するための電力需要家を集める必要があるからである。

0019

本発明は、従来の課題を解決するとともに、各電力需要家がどれだけの電力抑制が可能かを示す情報をアグリゲータに通知することもできるものである。

0020

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。

0021

まず、本実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム1の構成について説明する。

0022

図1に示すように、本実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム1は、商用電力系統2、受変電設備3、発信装置付電力量計4、ネットワーク5、外部システム6、負荷設備10、デマンドコントローラ100を備えている。

0023

商用電力系統2は、電力供給者(例えば電力会社)によって管理され、受変電設備3に電力を供給するものである。

0024

受変電設備3は、商用電力系統2から電力供給を受けて負荷設備10に電力を供給するようになっている。

0025

発信装置付電力量計4は、商用電力系統2から受変電設備3に供給される需要電力量を計測し、そのデータをデマンドコントローラ100に出力するようになっている。

0026

外部システム6は、例えば、デマンドレスポンスを実施してネガワットを調達するアグリゲータであり、ネットワーク5を介してデマンドコントローラ100に接続されている。外部システム6は、コミュニティ内の電力需要家メンバに備えられた、デマンドコントローラ100を含む複数のデマンドコントローラ(図示省略)に接続されており、電力需要家メンバの需要電力を制御するデマンドレスポンスサービスを実行する事業者の一例である。

0027

負荷設備10は、開閉器11及び12を介して受変電設備3にそれぞれ接続された負荷13及び14を備えている。負荷13は、デマンドコントローラ100の制御対象外の負荷である。負荷14は、デマンドコントローラ100の制御対象の電力負荷の一例である。負荷14は、デマンドコントローラ100からの出力信号に基づいて、消費電力を変更する制御を行うデマンド制御用の制御回路14aを備えている。この負荷14は、季節や運転状況等によって消費電力が変化する電力負荷であって、例えば、冷暖房能力をフルパワーに対して数段階に調整可能な制御回路を備えたエアコンディショナである。

0028

デマンドコントローラ100は、目標デマンド記憶部101、時限信号発生部102、現在デマンド算出部103、予測デマンド算出部104、調整電力算出部105、間欠制御部106、抑制電力算出部107、目標値収束制御部108、制御指示部109、抑制期待値算出部110、情報交換部111、目標デマンド決定部112、警報発生部113、負荷制御部114を備えている。

0029

このデマンドコントローラ100は、例えば、種々の処理を実行するCPU、CPUの処理に必要な各種プログラムやデータを記憶するROM、CPUでの処理途中のデータ等が一時的に格納されるRAM、入出力インタフェースネットワークコントローラ等で構成される。ROMには、後述する制御マスク期間及び強制抑制期間の各時間長や目標デマンド値等のデータ、予測デマンド値や調整電力、平均抑制電力、抑制デマンド期待値等を求めるためのプログラムを含むデマンド制御を行うためのプログラムが記憶されている。CPUは、このプログラムを実行することにより、デマンド制御を行うことができる。

0030

目標デマンド記憶部101は、予め定められた需要単位時間(デマンド時限と呼び30分間とする)における需要平均電力の目標値のデータを記憶するようになっている。なお、以下の説明では、需要平均電力をデマンド値といい、需要平均電力の目標値を目標デマンド値という。デマンドコントローラ100は、デマンド時限ごとにデマンド値を監視して各デマンド時限の終了時にデマンド値が目標デマンド値と一致するよう負荷設備10の抑制制御を実施するものである。

0031

時限信号発生部102は、デマンド時限を計時するものであって、デマンド時限の時刻情報を示す時限信号を現在デマンド算出部103、予測デマンド算出部104、調整電力算出部105に出力するようになっている。

0032

現在デマンド算出部103は、発信装置付電力量計4から取得した需要電力量と、時限信号発生部102から取得した時刻情報と、に基づいて、デマンド時限の開始時点から現時点までの需要電力量(現在デマンド値という)を算出し、算出した現在デマンド値のデータを予測デマンド算出部104、抑制電力算出部107、情報交換部111に出力するようになっている。

0033

予測デマンド算出部104は、時限信号発生部102から取得した時刻情報と、現在デマンド算出部103が算出した現在デマンド値と、に基づいて、デマンド時限の終了時における需要電力量の予測値(予測デマンド値という)を算出し、算出した予測デマンド値のデータを調整電力算出部105、目標値収束制御部108及び警報発生部113に出力するようになっている。この予測デマンド算出部104は、予測デマンド算出手段の一例である。

0034

調整電力算出部105は、デマンド時限の終了時に目標デマンド値と予測デマンド値とが一致するよう、現時点で遮断すべき電力又は投入すべき電力(これらの電力を調整電力という)を算出し、算出した調整電力のデータを目標値収束制御部108及び警報発生部113に出力するようになっている。この調整電力算出部105は、調整電力算出手段の一例である。

0035

ここで、現在デマンド算出部103、予測デマンド算出部104、調整電力算出部105の各機能について、図2を用いて説明する。図2において、横軸はデマンド時限、縦軸はデマンド値を示している。デマンド時限は0から30分までとし、現時点をt1で示している。図中の時点t0は、現時点t1の微小期間前(例えば10秒間前)の時点を示している。

0036

図2において、現在デマンド算出部103は、現時点t1に基づいて現在のデマンド時限(現デマンド時限という)における残り時間Tを[数1]により求める。

0037

[数1]
残り時間T=30分−t1

0038

現在デマンド算出部103は、発信装置付電力量計4から入力する需要電力量のデータに基づき、デマンド時限の開始時点から現時点t1までの需要電力量の積算値を求め、その値を2倍して30分間の平均電力を求めてこれを現在デマンド値D1とする。

0039

予測デマンド算出部104は、時点t0と現時点t1との間の微小期間におけるデマンド値の変化から、現時点t1におけるデマンド値の傾きaを求める。この傾きaの値は、現時点t1における瞬時電力を示す。予測デマンド算出部104は、予め定められた一定の計測周期で傾きaの値を求めることができるようになっている。傾きaの値を求める他の方法としては、例えば、時点t0と現時点t1との間の微小期間における需要電力量の変化から求めることもできる。なお、図中の傾きbは、デマンド時限終了時点でのデマンド値が目標デマンド値Dと一致した場合の傾きを示している。

0040

予測デマンド算出部104は、傾きaにおける残り時間Tのデマンド値の増加分D2を現在デマンド値D1に加算してデマンド時限終了時点の予測デマンド値D3を算出する。

0041

予測デマンド値D3から目標デマンド値Dを差し引いたデマンド値D4は、傾きaと傾きbとの差によって残り時間Tでどれ程のデマンド値の変化になるかを示しており、残り時間Tに対するデマンド値D4を30分に比例換算した値はデマンド時限終了時のデマンド値を目標デマンド値Dと一致させるために現時点t1で調整しなければならない電力を示す。この電力を調整電力という。

0042

調整電力算出部105は、予測デマンド値、目標デマンド値及び残り時間Tに基づいて調整電力を[数2]により算出する。

0043

[数2]
調整電力=(予測デマンド値−目標デマンド値)×30/残り時間T

0044

ここで、30及び残り時間Tの単位は「分」である。調整電力は、負荷14に対して、正の値のときは遮断すべき電力を示し、負の値のときは投入可能な電力を示す。

0045

図1戻り、間欠制御部106は、例えば、デマンド時限の前半において、N分間について負荷14の運転を抑制しない期間、すなわち電力抑制を禁止する期間(制御マスク期間という)を設け、M分間について負荷14の運転を強制的に抑制する期間(強制抑制期間という)を設けることにより、負荷14に対して間欠的に抑制を行うことができるようになっている。制御マスク期間及び強制抑制期間は、それぞれ、例えば5分間である。この間欠制御部106は、間欠制御手段の一例である。なお、間欠制御部106は、情報交換部111からの指示に従って、負荷制御部114に抑制制御を実施させるための抑制実施信号を制御指示部109に出力することもできるようになっている。

0046

間欠制御部106の機能について図3を用いて具体的に説明する。図3は、横軸をデマンド時限、縦軸をデマンド値とし、デマンド制御の一例を示している。図3において、間欠制御部106は、デマンド時限の開始時点からN分間の制御マスク期間Aを設け、この制御マスク期間Aに続いてM分間の強制抑制期間Bを設けている。

0047

間欠制御部106は、制御マスク期間Aでは負荷14の運転を抑制しない。この場合には、間欠制御部106は、負荷14の抑制制御を解除するための抑制解除信号を制御指示部109に出力する。

0048

一方、間欠制御部106は、強制抑制期間Bにおいて負荷14の運転を強制的に抑制する。この場合には、間欠制御部106は、負荷制御部114に抑制制御を実施させるための抑制実施信号を制御指示部109に出力する。

0049

なお、間欠制御部106は、制御マスク期間A及び強制抑制期間Bの組をデマンド時限ごとに少なくとも1つ設けるのが好ましい。また、制御マスク期間A及び強制抑制期間Bの各時間長は、デマンド時限ごとに一定とする。この制御マスク期間A及び強制抑制期間Bの各時間長は、負荷の対象に応じて可変するのが好ましい。また、制御マスク期間Aと強制抑制期間Bとを必ずしも同じ時間長にする必要はない。例えば、デマンドレスポンス制御システム1は、強制抑制期間Bを長くするに従って省エネ効果を高めることができる。

0050

図1に戻り、抑制電力算出部107は、間欠制御部106が制御マスク期間及び強制抑制期間を設定して動作する際に、現在デマンド算出部103から現在デマンド値のデータを入力し、この現在デマンド値に基づいて抑制電力を算出するようになっている。

0051

具体的には、抑制電力算出部107は、例えば5分間の制御マスク期間Aでの瞬時電力の平均値Waと、例えば5分間の強制抑制期間Bでの瞬時電力の平均値Wbとから、5分間の平均抑制電力を[数3]により算出するようになっている。なお、抑制電力算出部107は、平均抑制電力算出手段の一例である。

0052

[数3]
平均抑制電力=Wa−Wb

0053

この平均抑制電力を抑制電力算出部107が算出することにより、デマンドコントローラ100は、デマンド時限ごとに、現時点で強制抑制を実施した場合に実際に抑制できる電力値を把握することができる。そのため、デマンドコントローラ100は、季節、曜日時間帯等による負荷の運転状況に見合った抑制制御を行うことができる。

0054

目標値収束制御部108は、目標デマンド記憶部101から目標デマンド値、予測デマンド算出部104から予測デマンド値、調整電力算出部105から調整電力、抑制電力算出部107から平均抑制電力の各データを入力するようになっている。目標値収束制御部108は、これらのデータに基づいてデマンド制御を実施するようになっている。この目標値収束制御部108は、抑制制御手段の一例である。

0055

具体的には、目標値収束制御部108は、予測デマンド値>目標デマンド値の場合には、平均抑制電力≦調整電力となるタイミングで負荷制御部114に抑制制御を実施させるための抑制実施信号を制御指示部109に出力するようになっている。また、目標値収束制御部108は、負荷制御部114が抑制制御中で、かつ、予測デマンド値<目標デマンド値の場合には、平均抑制電力<|調整電力|(調整電力の絶対値)となるタイミングで負荷14の抑制制御を解除するための抑制解除信号を制御指示部109に出力するようになっている。さらに、目標値収束制御部108は、抑制制御を実施した時間情報を抑制期待値算出部110に出力するようになっている。

0056

従来のデマンド制御は、予め定義されている電力抑制量と調整電力との比較判断により実施されていたので、デマンド時限の終了時にデマンド値が正確に目標デマンド値になるような制御はできなかった。これに対し、本実施形態におけるデマンドコントローラ100は、抑制電力算出部107が算出した平均抑制電力と、調整電力算出部105が算出した調整電力との比較判断によってデマンド制御を実施するので、電力負荷の運転状況に見合った抑制制御を行うことができ、従来よりも高精度でデマンド制御を実施することができる。

0057

制御指示部109は、間欠制御部106及び目標値収束制御部108の出力信号の論理和に基づいて所定の制御信号を負荷制御部114に出力するようになっている。

0058

具体的には、制御指示部109は、間欠制御部106及び目標値収束制御部108の少なくとも一方から抑制実施信号を入力した場合には、負荷14の運転を抑制するために抑制実施信号を負荷制御部114に出力するようになっている。一方、制御指示部109は、間欠制御部106及び目標値収束制御部108の少なくとも一方から抑制解除信号を入力した場合には、負荷14の運転の抑制を解除するために抑制解除信号を負荷制御部114に出力するようになっている。

0059

抑制期待値算出部110は、30分間のデマンド時限のうち、抑制制御を実施していない期間(抑制未実施期間という)に抑制制御を実施した場合に期待できる抑制デマンド期待値を算出するようになっている。この抑制期待値算出部110は、抑制期待値算出手段の一例である。

0060

具体的には、図3に示すように、抑制期待値算出部110は、間欠制御部106から制御マスク期間A及び強制抑制期間Bの時間情報と、目標値収束制御部108から抑制制御を実施した時間情報Cと、を取得し、抑制未実施期間(D+E)を算出するようになっている。また、抑制期待値算出部110は、抑制電力算出部107から平均抑制電力のデータを取得し、抑制デマンド期待値を[数4]により算出するようになっている。

0061

[数4]
抑制デマンド期待値=平均抑制電力×抑制未実施期間/30

0062

ここで、抑制未実施期間及び30の単位は「分」である。抑制デマンド期待値は、抑制未実施期間に平均抑制電力で示される電力値の抑制を実施したときの30分における抑制電力の平均値を示している。

0063

抑制デマンド期待値を抑制期待値算出部110が算出することにより、デマンドコントローラ100は、抑制デマンド期待値を外部システム6に提供することが可能となる。その結果、デマンドコントローラ100は、当該需要家から現時点でどれだけのネガワットを調達できるかを外部システム6に判断させることが可能となり、アグリゲータによるデマンドレスポンスサービスのためのネガワット調達に資することができる。

0064

なお、デマンドコントローラ100は、外部システム6から需要抑制指令の通知を受けた場合に、抑制デマンド期待値の全部又は一部に相当する電力抑制を間欠制御部106によって抑制制御させることもできる。例えば、間欠制御部106は、強制抑制期間Bをデマンド時限の終了時までに延長した電力抑制を行うこともできる。

0065

図1に戻り、情報交換部111は、外部システム6に対し、デマンド時限の終了時に、当該デマンド時限におけるデマンド値、平均抑制電力及び抑制デマンド期待値の情報をデマンド時限の時刻情報(例えばタイムスタンプ情報)とともに通知するようになっている。なお、情報交換部111は、通知手段、受信手段の一例である。

0066

その結果、外部システム6は、通知を受けた各情報を用いて、デマンドレスポンスのサービスにおけるネガワット必要量の調達を行う需要家を選択して当該需要家に対する需要抑制指令や抑制目標値の情報を生成することができ、また、需要抑制を実施しなかった場合のデマンド値を想定して需要抑制を実施した結果のデマンド実績値との差分をネガワット値として評価することができる。前記の需要抑制を実施しなかった場合のデマンド想定値ベースラインと呼ばれ、一般的には過去のデマンド値の推移から近未来のデマンド値を予測して求められる。そして、情報交換部111は、外部システム6から、デマンドレスポンスの需要抑制指令の情報を受信する。なお、需要抑制指令には、外部システム6が設定したデマンド目標値又は抑制目標値とベースライン値の情報が含まれる場合がある。

0067

目標デマンド決定部112は、情報交換部111を介して、外部システム6から需要抑制指令を受けた場合に、需要抑制指令に含まれるデマンド目標値又は抑制目標値とベースライン値の情報からネガワットを達成するための目標デマンド値を決定し、これが通常の目標デマンド値に代わって採用されるように目標デマンド記憶部101に出力するようになっている。この目標デマンド決定部112は、目標値変更手段の一例である。また、需要抑制情報に抑制目標値又はデマンド目標値を含まない場合は目標デマンド値を変更することなく抑制期待値算出部110が算出する抑制デマンド期待値の抑制を実現すべく抑制未実施期間の抑制が行われるように強制抑制期間を延長する。

0068

具体的には、目標デマンド決定部112は、例えば、次の2つの方法のいずれかにより目標デマンド値を決定することができる。

0069

(1)目標デマンド決定部112は、外部システム6からベースライン値と抑制目標値とを情報交換部111を介して取得し、ベースライン値から抑制目標値を減算して抑制期間の目標デマンド値を決定することができる。

0070

(2)目標デマンド決定部112は、外部システム6から目標デマンド値を取得し、この値を抑制期間の目標デマンド値として決定することができる。

0071

警報発生部113は、デマンド時限の開始時点以降において、予測デマンド値が目標デマンド値を超過するか否かを判断するようになっている。警報発生部113は、予測デマンド値が目標デマンド値を超過すると判断した場合には、例えば警報ブザーにより警報を発生する。

0072

負荷制御部114は、制御指示部109から抑制実施信号を受信した場合には、負荷14の運転を抑制する抑制信号を負荷14に出力するようになっている。抑制信号は、負荷14のデマンド制御用の制御回路14aに出力され、負荷14の運転が抑制される。

0073

一方、負荷制御部114は、制御指示部109から抑制解除信号を受信した場合には、負荷14の運転の抑制を解除する解除信号を負荷14に出力するようになっている。解除信号は、負荷14のデマンド制御用の制御回路14aに出力される。その結果、デマンドレスポンス制御システム1は、負荷14を通常運転に戻してデマンド値が目標デマンド値を超過しない範囲で運転することが可能となる。

0074

次に、本実施形態におけるデマンドレスポンス制御システム1の動作について図4及び図5を用いて説明する。図4は、1つのデマンド時限におけるデマンドレスポンス制御システム1が実行するメインルーチンのフローチャートである。図5はデマンドコントローラ100が実行する目標値収束制御処理のフローチャートである。

0075

図4に示すように、現在デマンド算出部103は、図2に示した残り時間Tを30分とすることにより残り時間Tを初期化する(ステップS11)。これにより、新たなデマンド時限が開始される。

0076

間欠制御部106は、N分間の制御マスク時間を設定し、負荷14の運転を抑制しないために抑制解除信号を制御指示部109に出力する(ステップS12)。その結果、制御指示部109は、抑制解除信号を負荷制御部114に出力し、負荷14の運転は抑制されない。

0077

間欠制御部106は、制御マスク期間が終了したか否かを判断する(ステップS13)。ステップS13において、制御マスク期間が終了したと判断されなかった場合には、処理をステップS12に戻す。一方、ステップS13において、制御マスク期間が終了したと判断された場合には、間欠制御部106は、M分間の強制抑制期間を設定し、負荷14の運転を抑制するために抑制実施信号を制御指示部109に出力する(ステップS14)。その結果、制御指示部109は、抑制実施信号を負荷制御部114に出力し、負荷14の運転は強制的に抑制される。

0078

間欠制御部106は、強制抑制期間が終了したか否かを判断する(ステップS15)。ステップS15において、強制抑制期間が終了したと判断されなかった場合には、処理をステップS14に戻す。一方、ステップS15において、強制抑制期間が終了したと判断された場合には、抑制電力算出部107は、[数3]により平均抑制電力を算出する(ステップS16)。

0079

デマンドコントローラ100は、後述する目標値収束制御処理(ステップS30)を実行する。

0080

現在デマンド算出部103は、デマンド時限が終了したか否かを判断する(ステップS17)。ステップS17において、現在デマンド算出部103が、デマンド時限が終了したと判断されなかった場合には、処理をステップS30に戻す。一方、ステップS17において、デマンド時限が終了したと判断された場合には、抑制期待値算出部110は、[数4]により抑制デマンド期待値を算出する(ステップS18)。

0081

情報交換部111は、平均需要電力値及び抑制デマンド期待値の情報を時刻情報とともに外部システム6に送信する(ステップS19)。

0082

情報交換部111は、外部システム6から抑制指令を受信したか否かを判断する(ステップS20)。ステップS20において、外部システム6から抑制指令を受信したと判断されなかった場合には、現デマンド時限における処理を終了する。一方、ステップS20において、外部システム6から抑制指令を受信したと判断された場合には、情報交換部111は、抑制目標値があるか否かを判断する(ステップS21)。

0083

ステップS20において、抑制目標値があると判断された場合には、目標デマンド決定部112は、抑制目標値を新たな目標デマンド値として、目標デマンド記憶部101に記憶された目標デマンド値を抑制目標値に書き換える(ステップS22)。その結果、現デマンド時限の次のデマンド時限において、デマンドコントローラ100は、新たな目標デマンド値を目標としてデマンド制御を実施する。

0084

一方、ステップS20において、抑制目標値があると判断された場合には、例えば、間欠制御部106は、現デマンド時限の次のデマンド時限において、強制抑制期間を制御マスク期間の終了時点からデマンド時限の終了時まで設定し、この間で負荷14の運転を強制的に抑制することができる(ステップS23)。

0085

次に、デマンドコントローラ100が実行する前述のステップS30の目標値収束制御処理について図5を用いて説明する。

0086

予測デマンド算出部104は、時限信号発生部102から時刻情報と、現在デマンド算出部103から現在デマンド値及び目標デマンド値と、を取得する(ステップS31)。

0087

予測デマンド算出部104は、時限信号発生部102から取得した時刻情報と、現在デマンド算出部103が算出した現在デマンド値と、に基づいて、デマンド時限の終了時における予測デマンド値を算出する(ステップS32)。

0088

調整電力算出部105は、予測デマンド値、目標デマンド値及び残り時間Tに基づいて、[数2]により調整電力を算出する(ステップS33)。

0089

警報発生部113は、予測デマンド値が目標デマンド値を超えているか否かを判断する(ステップS34)。ステップS34において、予測デマンド値が目標デマンド値を超えていると判断された場合には、警報発生部113は、警報信号を出力する(ステップS35)。

0090

目標値収束制御部108は、平均抑制電力が調整電力値以下か否かを判断する(ステップS36)。ステップS36において、平均抑制電力が調整電力値以下(「Yes」)と判断された場合には、目標値収束制御部108は、抑制実施信号を制御指示部109に出力して(ステップS37)、メインルーチン(図4)に戻る。その結果、制御指示部109は、抑制実施信号を負荷制御部114に出力し、負荷14の運転は強制的に抑制される。

0091

前述のステップS34において、予測デマンド値が目標デマンド値を超えていると判断されなかった場合には、目標値収束制御部108は、負荷制御部114が抑制制御中であるか否かを判断する(ステップS38)。

0092

ステップS38において、負荷制御部114が抑制制御中である(「Yes」)と判断された場合には、目標値収束制御部108は、平均抑制電力が調整電力値の絶対値より小さいか否かを判断する(ステップS39)。

0093

ステップS39において、平均抑制電力が調整電力値の絶対値より小さい(「Yes」)と判断された場合には、目標値収束制御部108は、抑制解除信号を制御指示部109に出力して(ステップS40)、メインルーチン(図4)に戻る。その結果、制御指示部109は、抑制解除信号を負荷制御部114に出力し、負荷14の運転の抑制は解除される。

0094

なお、前述のステップS36、S38、S39において「No」と判断された場合にはメインルーチン(図4)に戻る。

0095

以上のように、本実施形態におけるデマンドコントローラ100は、間欠制御部106が一定期間の電力抑制を強制的に実施して、その結果の電力データを使用して抑制電力算出部107が算出した平均抑制電力と、調整電力算出部105が算出した調整電力との比較判断によってデマンド制御を実施するので、負荷の運転状況に見合った抑制制御を行うことができ、従来よりも高精度でデマンド制御を実施することができる。

0096

また、本実施形態におけるデマンドコントローラ100は、抑制期待値算出部110が30分間のデマンド時限の制御マスク期間を除く抑制未実施期間に抑制制御を実施した場合における抑制デマンド期待値を算出し、情報交換部111によって外部システム6に抑制デマンド期待値のデータを提供することができる。

0097

したがって、本実施形態におけるデマンドコントローラ100は、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができ、当該電力需要家が現時点でどれだけのネガワットを調達できるかを外部システム6に判断させることができる。

0098

なお、前述の実施形態では、需要単位時間を一般的に用いられる30分間としたが、本発明はこれに限定されるものではない。

0099

以上のように、本発明に係るデマンドコントローラは、ピーク時以外の省電力制御を実施することができ、しかも、季節や運転状況等によって消費電力が変化する制御対象電力負荷に対しても高精度で需要電力制御を実施することができるという効果を有し、商用電力系統から電力を購入して電力を消費する電力需要家で使用され、需要単位時間における需要平均電力の予測値が目標値を超過しないよう制御対象電力負荷に対して使用電力を抑制するデマンドコントローラとして有用である。また、電力需要家における抑制デマンド期待値を外部システム6に提供することが可能となり、その結果、当該電力需要家が現時点でどれだけのネガワットを調達できるかを外部システムに判断させることが可能となり、アグリゲータによるデマンドレスポンスサービスのためのネガワット調達に資することができる。

0100

1デマンドレスポンス制御システム
2商用電力系統
6 外部システム(事業者)
14負荷(電力負荷)
100デマンドコントローラ
101目標デマンド記憶部
102時限信号発生部
103 現在デマンド算出部
104予測デマンド算出部(予測デマンド算出手段)
105調整電力算出部(調整電力算出手段)
106間欠制御部(間欠制御手段)
107抑制電力算出部(平均抑制電力算出手段)
108目標値収束制御部(抑制制御手段)
109制御指示部
110抑制期待値算出部(抑制期待値算出手段)
111情報交換部(通知手段、受信手段)
112 目標デマンド決定部(目標値変更手段)
113警報発生部
114負荷制御部

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