JP6400403B2 - Contract power selection device, contract power selection method, and contract power selection program - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、契約電力選択装置、契約電力選択方法、及び、契約電力選択プログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a contract power selection device, a contract power selection method, and a contract power selection program.
電力の小売の自由化が検討されている。しかしながら、従来の技術では、電力の小売の自由化に対応して電気料金を安くすることができない場合があった。 Liberalization of electricity retail is under consideration. However, in the conventional technology, there are cases where it is not possible to reduce the electricity bill in response to the liberalization of retail electricity.
本発明が解決しようとする課題は、電気料金を安くする契約電力を選択することができる契約電力選択装置、契約電力選択方法、及び、契約電力選択プログラムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a contract power selection device, a contract power selection method, and a contract power selection program that can select contract power that reduces the electricity bill.
実施形態の契約電力選択装置は、算出部と、選択部とを持つ。算出部は、対象施設における電力の使用態様と、購入電力の上限を表す契約電力とに基づいて、契約電力に応じて定まる基本料金を含む電気料金を、複数の契約電力について算出する。選択部は、算出された電気料金に基づいて、複数の契約電力から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する。 The contract power selection apparatus according to the embodiment includes a calculation unit and a selection unit. The calculation unit calculates, for a plurality of contract powers, an electricity charge including a basic charge determined according to the contract power based on the usage mode of power in the target facility and the contract power indicating the upper limit of the purchased power. The selection unit selects contract electric power with a relatively low electric charge from a plurality of contract electric power based on the calculated electric charge.
以下、実施形態の契約電力選択装置、契約電力選択方法、及び、契約電力選択プログラムを、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態における、契約電力選択システム1の図である。契約電力選択システム1は、対象施設100と、契約電力選択装置200とを備える。対象施設100は、複数でもよい。契約電力選択装置200は、複数でもよい。
Hereinafter, a contract power selection apparatus, a contract power selection method, and a contract power selection program according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram of a contract
対象施設100は、制御対象を備える施設である。制御対象は、契約電力選択装置200が制御する対象である。対象施設100は、例えば、住宅である。対象施設100は、集合住宅でもよい。対象施設100が住宅である場合、契約電力選択システム1は、ホーム・エネルギー・マネジメント・システム(HEMS : Home Energy Management System)である。
The
図1では、対象施設100は、電力量計101と、分電盤102と、空調機器103と、照明機器104と、蓄電池105と、PCS106(Power Conditioning System:パワー・コンディショニング・システム)と、太陽光発電装置107(PV : Photovoltaics)と、PCS108と、燃料電池109(FC : Fuel Cell)と、PCS110と、ゲートウェイ111と、端末Tとを備える。以下、空調機器103と照明機器104を、まとめて「負荷LD」という。
In FIG. 1, the
電力量計101は、ゲートウェイ111を介して、電力量の情報をデータベース300に出力する。ゲートウェイ111は、対象施設100が住宅である場合、ホームゲートウェイである。ゲートウェイ111は、対象施設100が集合住宅である場合、マンション・エネルギー・マネジメント・システム(MEMS: Mansion Energy Management System)のローカルネットワークのゲートウェイである。
The
分電盤102は、ゲートウェイ111を介して、負荷LDの稼働状態の情報をデータベース300に出力する。
空調機器103は、ゲートウェイ111を介して、空調機器103の稼働状態の情報をデータベース300に出力する。照明機器104は、ゲートウェイ111を介して、照明機器104の稼働状態の情報をデータベース300に出力する。
The
The
蓄電池105は、PCS106とゲートウェイ111を介して、蓄電池105の稼働状態の情報をデータベース300に出力する。太陽光発電装置107は、PCS108とゲートウェイ111を介して、太陽光発電装置107の稼働状態の情報をデータベース300に出力する。燃料電池109は、PCS110とゲートウェイ111を介して、燃料電池109の稼働状態の情報をデータベース300に出力する。
The
端末Tは、利用者U(需要家)による操作に応じて動作する。端末Tは、ゲートウェイ111を介して、操作履歴情報をデータベース300に出力する。端末Tは、ゲートウェイ111を介さずに、操作履歴情報をデータベース300に出力してもよい。端末Tは、例えば、携帯情報機器やパーソナルコンピュータである。
The terminal T operates in response to an operation by the user U (customer). The terminal T outputs the operation history information to the
データベース300は、対象施設100の電力需要情報と、消費電力情報と、給湯需要情報と、負荷LDなどの稼動状態情報と、蓄電池105の充電残量情報及び充放電電力情報と、太陽光発電装置107の発電量情報と、燃料電池109から給湯される貯湯槽の貯湯量情報とを、ゲートウェイ111を介して取得する。
The
データベース300は、対象施設100の電力需要情報と、消費電力情報と、給湯需要情報と、負荷LDなどの稼動状態情報と、蓄電池105の充電残量情報及び充放電電力情報と、太陽光発電装置107の発電量情報と、燃料電池109から給湯される貯湯槽の貯湯量情報とを記憶する。
The
データベース300は、契約電力情報を記憶する。契約電力情報は、対象施設100における電力の使用態様に応じて所定期間に購入される電力の上限を表す情報である。この所定期間(時間スロット)は、30分間でもよいし、30分間よりも短い時間(瞬時)でもよい。契約電力は、電力で表現されてもよいし、電圧値や電流値で表現されてもよい。データベース300は、クラウドシステムによって、複数のサーバ装置に分散されてもよい。例えば、データベース300は、対象施設100ごとに、複数のサーバ装置に分散されてもよい。
The
電気料金データベース400は、電力小売業者A1が提示した電気料金表を記憶する。電気料金データベース400は、更に多くの電力小売業者について、複数の電気料金表を記憶してもよい。電気料金表は、電力小売業者ごとの電気料金のプランを含む。電気料金のプランは、例えば、所定期間ごとの購入電力の電気料金の単価によって表される。例えば、電気料金のプランは、30分間ごとの購入電力の電気料金の単価によって表される。電気料金表は、リレーショナルデータベースでもよい。電気料金表は、1日から数か月に一度のタイミングで、変更されてもよい。
The
契約電力選択装置200は、予測部201と、記憶部202と、算出部203と、選択部204と、インタフェース205と、制御部206とを備える。
The contract
予測部201は、対象施設100の電力需要情報と、消費電力情報と、給湯需要情報と、負荷LDなどの稼動状態情報と、蓄電池105の充電残量情報及び充放電電力情報と、太陽光発電装置107の発電量情報と、燃料電池109から排熱を取得する貯湯槽の貯湯量情報を、データベース300から取得する。予測部201は、天気予報情報を気象会社500から取得する。
The
予測部201は、対象施設100における、対象日の電力の需要を予測する。対象日は、購入電力のピークを算出する日(算出日)である。予測部201は、対象日の電力の需要を、1日に複数回予測してもよい。予測部201は、例えば、天気予報情報と、過去の電力の需要と、ニューラルネットワークとに基づいて、対象日の電力の需要を予測する。予測部201は、例えば、複数の対象施設100(需要家)について過去の電力の需要をグループ化し、グループごとの平均な需要変動モデルに基づいて、対象日の電力の需要を予測してもよい。
The
予測部201は、対象施設100における、対象日の給湯の需要を予測する。予測部201は、対象日の給湯の需要を、1日に複数回予測してもよい。予測部201は、例えば、カレンダ情報に基づいて、対象日の給湯の需要を予測する。
The
予測部201は、対象施設100における、対象日の太陽光発電装置107の発電量を予測する。予測部201は、例えば、過去の異なる時刻における、太陽光発電装置107の発電量の統計的相関に基づいて、対象日の太陽光発電装置107の発電量を予測する。予測部201は、例えば、過去の異なる設置位置における、太陽光発電装置107の発電量の統計的相関に基づいて、対象日の太陽光発電装置107の発電量を予測してもよい。
The
記憶部202は、契約電力算出期間を表す情報を記憶する。契約電力算出期間は、対象日を含む期間である。記憶部202は、対象施設100における制御対象のモデル情報(制約条件)を記憶する。制御対象のモデル情報は、制御対象の構成要素への入力情報と、この構成要素からの出力情報との関係を表す情報である。また、制御対象のモデル情報は、制御対象の構成要素からの出力情報と、他の構成要素への入力情報との関係を表す情報である。制御対象のモデル情報は、数式で表現されてもよい。
The
図2は、実施形態における、制御対象の図である。図2では、制御対象の構成要素は、電力系統PWと、燃料電池ユニットFUと、蓄電池105と、PCS106と、太陽光発電装置107と、PCS108と、負荷LDとである。燃料電池ユニットFUは、燃料電池109と、PCS110と、補助ボイラ114と、逆潮防止ヒータ112と、貯湯槽113とを備える。
FIG. 2 is a diagram of a control target in the embodiment. In FIG. 2, the components to be controlled are the power system PW, the fuel cell unit FU, the
tは、時刻[h]を表す変数である。F(t)は、ガス供給量[kcal/h]を表す変数である。FFC(t)は、燃料電池109へのガス供給量[kcal/h]を表す変数である。FB(t)は、補助ボイラ114へのガス供給量[kcal/h]を表す変数である。
t is a variable representing time [h]. F (t) is a variable representing the gas supply amount [kcal / h]. F FC (t) is a variable representing the gas supply amount [kcal / h] to the
PC(t)は、電力系統PWからの購入電力[kW]を表す変数である。PC(t)は、負値である場合、売電電力[kW]を表す変数である。PPV(t)は、太陽光発電装置107の発電量[kW]を表す変数である。S(t)は、蓄電池105の充電残量[kWh]を表す変数である。PSB(t)は、蓄電池105の充電電力[kW]を表す変数である。PSB(t)は、負値である場合、放電電力[kW]を表す変数である。PD(t)は、負荷LDの電力需要[kW]を表す変数である。
P C (t) is a variable representing purchased power [kW] from the power system PW. P C (t) is a variable representing the power selling power [kW] when it is a negative value. P PV (t) is a variable representing the power generation amount [kW] of the solar
PFC(t)は、燃料電池109の発電量の有効電力[kW]を表す変数である。PH(t)は、逆潮防止ヒータ112の消費電力[kW]を表す変数である。ΦH(t)は、逆潮防止ヒータ112の発熱量[kcal/h]を表す変数である。ΦFC(t)は、燃料電池109の排熱量[kcal/h]を表す変数である。H(t)は、貯湯槽113の貯湯量[kcal]を表す変数である。ΦST(t)は、貯湯槽113からの給湯量[kcal/h]を表す変数である。ΦB(t)は、補助ボイラ114からの給湯量[kcal/h]を表す変数である。ΦD(t)は、給湯需要[kcal/h]を表す変数である。
P FC (t) is a variable representing the effective power [kW] of the power generation amount of the
制御対象のモデル情報(制約条件)は、式(1)〜式(9)で表される。ガス供給量F(t)は、太陽光発電装置107への供給FFC(t)と、補助ボイラ114への供給FB(t)とに分けられる。
The model information (constraint condition) to be controlled is expressed by Expression (1) to Expression (9). The gas supply amount F (t) is divided into a supply F FC (t) to the solar
F(t)=FFC(t)+FB(t) …(1) F (t) = F FC (t) + F B (t) (1)
燃料電池109は、ガス供給量FFC(t)に応じて、PCS110を介して発電量PFC(t)を配電線LNに出力する。式(2)において、aは、燃料電池109の効率から決まる係数である。bは、燃料電池109の効率から決まる係数である。
The
PFC(t)=aFFC(t)+b …(2) P FC (t) = aF FC (t) + b (2)
燃料電池109は、ガス供給量FFC(t)に応じて発熱し、排熱量ΦFC(t)を貯湯槽113に供給する。式(3)において、αは、燃料電池109の効率から決まる係数である。βは、燃料電池109の効率から決まる係数である。
The
ΦFC(t)=αFFC(t)+β …(3) Φ FC (t) = αF FC (t) + β (3)
逆潮防止ヒータ112は、消費電力PH(t)に応じて発熱し、発熱量ΦH(t)を貯湯槽113に供給する。逆潮防止ヒータ112は、燃料電池109の発電量PFC(t)が電力系統PWに逆潮流しないようにすることができる。補助ボイラ114は、貯湯槽113からの給湯量ΦST(t)に、給湯量ΦB(t)を加えて、給湯需要ΦD(t)とする。
The
式(4)に示すように、貯湯槽113は、燃料電池109の排熱量ΦFC(t)と、逆潮防止ヒータ112の発熱量ΦH(t)と給湯ΦST(t)に応じて、貯湯量H(t)を増減させる。貯湯効率rは、放熱などで失われる熱量に応じて定まる。算出部203は、貯湯槽113の過去の貯湯量に基づいて、式(4)に示すように、貯湯槽113の将来の貯湯量を算出する。
As shown in the equation (4), the hot
rH(t−1)+ΦFC(t)+ΦH(t)=H(t)+ΦST(t) …(4) rH (t−1) + Φ FC (t) + Φ H (t) = H (t) + Φ ST (t) (4)
貯湯槽113には、容量の制約が設けられている。Hminは、貯湯槽113の容量の下限値である。Hmaxは、貯湯槽113の容量の上限値である。
The hot
Hmin(t)≦H(t)≦Hmax(t) …(5) H min (t) ≦ H (t) ≦ H max (t) (5)
蓄電池105は、PCS106によって充放電が制御される。蓄電池105は、PCS106を介して、負荷LDに充電電力PSB(t)を供給する。蓄電池105の充電残量S(t)は、蓄電池105の充電電力PSB(t)に応じて増減する。電力の需給のバランスは、式(6)で表される。
Charging / discharging of the
PC(t)+PPV(t)+PFC(t)+PSB(t)=PD(t)+PH(t) …(6) P C (t) + P PV (t) + P FC (t) + P SB (t) = P D (t) + P H (t) (6)
燃料電池109へのガス供給量PFC(t)と、蓄電池105の充電電力PSB(t)と、負荷LDの電力需要PD(t)と、逆潮防止ヒータ112の消費電力PH(t)との関係は、式(7)と式(8)で表される。
Gas supply amount P FC (t) to the
PFC(t)+PSB(t)≦PD(t)+PH(t) …(7) P FC (t) + P SB (t) ≦ P D (t) + P H (t) (7)
PH(t)≦PFC(t) …(8) P H (t) ≦ P FC (t) (8)
蓄電池105の容量の制約条件は、式(9)で表される。Sminは、蓄電池105の容量の下限値である。Smaxは、蓄電池105の容量の上限値である。
The constraint condition of the capacity of the
Smin(t)≦S(t)≦Smax(t) …(9) S min (t) ≦ S (t) ≦ S max (t) (9)
図1に戻り、契約電力選択システム1の説明を続ける。算出部203は、契約電力情報をデータベース300から取得する。算出部203は、対象施設における電力の使用態様と、契約電力情報とに基づいて、複数の契約電力について電気料金を算出する。電気料金は、基本料金と、従量制料金とを含む。基本料金は、契約電力に応じて定められる固定料金である。基本料金は、所定期間ごとに定められてもよい。例えば、基本料金は、30分ごとに定められてもよい。従量制料金は、所定期間に購入される電力と、購入電力の電気料金の単価とに応じて定まる。例えば、従量制料金は、30分間に購入される電力と、その30分間の購入電力の電気料金とに応じて定まる。
Returning to FIG. 1, the description of the contract
算出部203は、購入電力のピークを契約電力以下とする条件下で、電気料金が安くなるように、電力需要に基づいて、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュール(計画)と、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出する。算出部203は、給湯需要と、太陽光発電装置107の発電量と、購入電力の電気料金の単価と、ガス料金の単価と、太陽光発電装置107の発電量の買取価格との少なくとも一つに基づいて、電気料金が安くなるように、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出してもよい。
The
算出部203は、例えば、遺伝的アルゴリズムによって、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出する。なお、算出部203は、遺伝的アルゴリズム以外によって、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出してもよい。
For example, the
算出部203は、電力の需要の予測に基づいて、契約電力ごとに電気料金を算出してもよい。算出部203は、給湯の需要の予測に基づいて、契約電力ごとに電気料金を算出してもよい。つまり、算出部203は、電力の需要の予測と、給湯の需要の予測と、太陽光発電装置107の発電量の予測との少なくとも一つに基づいて、蓄電池105の充放電のスケジュールを算出してもよい。算出部203は、最適スケジューリングを表す情報を、選択部204に通知する。最適スケジューリングとは、例えば、電気料金が最も安くなるスケジューリングである。
The
算出部203は、電力の需要の予測と、給湯の需要の予測と、太陽光発電装置107の発電量の予測との少なくとも一つに基づいて、燃料電池109の充放電のスケジュールを算出してもよい。算出部203は、電力の需要の予測と、給湯の需要の予測と、太陽光発電装置107の発電量の予測との少なくとも一つに基づいて、電力系統PWから購入する電力量を算出してもよい。算出部203は、電力の需要の予測と、給湯の需要の予測と、太陽光発電装置107の発電量の予測との少なくとも一つに基づいて、電力系統PWに売電する電力量を算出してもよい。
The
選択部204は、データベース300に記憶されている契約電力情報から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する。選択部204は、算出部203により算出された最適なスケジューリングを表す情報に基づいて、複数の契約電力から、最適な契約電力を選択する。最適な契約電力とは、例えば、電気料金が最も安くなる契約電力である。
The
インタフェース205は、各種情報を選択部204から取得する。各種情報は、例えば、選択部204が選択した契約電力を表す情報である。各種情報は、例えば、電気料金データベース400に記憶されている電気料金表を表す情報でもよい。各種情報は、例えば、蓄電池105の充放電のスケジュールを表す情報や、燃料電池109の発電のスケジュールを表す情報でもよい。インタフェース205は、各種情報を利用者Uに提示する。インタフェース205は、例えば、表示装置である。
The
インタフェース205は、利用者Uによる操作を受け付ける。インタフェース205は、例えば、タッチパネルやキーボードなどである。インタフェース205は、利用者Uが電力小売業者と契約する契約電力を指定する操作を受け付ける。インタフェース205は、電気料金表を使用する制御の実行を許可する操作を受け付ける。インタフェース205は、利用者Uが所望するスケジュールを算出部203が算出できるように、スケジュールの修正情報を受け付ける。
The
制御部206は、選択部204により選択された契約電力に基づいて、購入電力のピークを契約電力以下とするように、対象施設100の電力の使用態様を制御する。つまり、制御部206は、算出部203により算出されたスケジュールに基づいて、運転指示又は停止指示と出力目標値とを、ゲートウェイ111を介して、対象施設100における制御対象に出力する。制御対象は、例えば、蓄電池105と、太陽光発電装置107と、燃料電池109とである。出力目標値は、有効電力又は無効電力のいずれで表されてもよい。制御部206は、運転指示又は停止指示と出力目標値とを、一定の時間周期で出力してもよい。
Based on the contract power selected by the
図3は、実施形態における、算出部203と選択部204の動作を示す図である。算出部203と選択部204は、例えば、1日から数か月に一度のタイミングで、図3に示す動作を実行する。算出部203と選択部204は、利用者Uによる操作に基づくタイミングで、図3に示す動作を実行してもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating operations of the
算出部203は、契約電力算出期間を表す情報を、記憶部202から取得する。算出部203は、契約電力算出期間の初日を、算出日と定める(ステップS101)。
算出部203は、電気料金表を電気料金データベース400から取得する。算出部203は、契約電力情報をデータベース300から取得する(ステップS102)。
The
The
算出部203は、所定期間の電気料金を算出する(ステップS103)。
算出部203は、電力需要情報と、給湯需要情報と、太陽光発電装置107の発電量情報(実績データ)とを、日付ごとに取得する(ステップS104)。
算出部203は、最適スケジューリングを実行する(ステップS105)。
算出部203は、最適スケジューリングを実行した所定期間(時間スロット)について、購入電力のピークを算出する(ステップS106)。
The
The
The
The
算出部203は、算出日が契約電力算出期間内であるか否かを判定する(ステップS107)。
算出日が契約電力算出期間内でない場合(ステップS107:NO)、選択部204は、電気料金が最も安くなる契約電力を選択する(ステップS108)。
The
When the calculation date is not within the contract power calculation period (step S107: NO), the
インタフェース205は、選択部204により選択された契約電力を表す情報を、利用者Uに提示する(ステップS109)。利用者Uは、電力小売業者A1電力を購入する手続きを、提示された契約電力を参考にして行うことができる。
ステップS107において、算出日が契約電力算出期間内である場合(ステップS107:YES)、算出部203は、翌日を算出日と定める。
The
In step S107, when the calculation date is within the contract power calculation period (step S107: YES), the
図4は、実施形態における、算出部203と制御部206の動作を示す図である。算出部203と制御部206は、図4に示す動作を、例えば、1日から数か月に一度のタイミングで実行する。算出部203と選択部204は、電力需要情報と、給湯需要情報と、太陽光発電装置107の発電量情報が予測されたタイミングで、図3に示す動作を実行する。
FIG. 4 is a diagram illustrating operations of the
算出部203は、電力需要情報と、給湯需要情報と、太陽光発電装置107の発電量情報(実績データ)とを、日付ごとに取得する(ステップS201)。
予測部201は、対象日の電力の需要と、対象日の電力の需要と、対象日の太陽光発電装置107の発電量とを予測する(ステップS202)。
The
The
算出部203は、最適スケジューリングを実行する。例えば、算出部203は、購入電力のピークを契約電力以下としたまま、電気料金が安くなるように、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出する。また、例えば、算出部203は、発電量の買い取り額が高くなるように、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出する(ステップS203)。
The
インタフェース205は、蓄電池105の充放電のスケジュールを提示する。インタフェース205は、燃料電池109の発電のスケジュールを提示する(ステップS204)。利用者Uは、蓄電池105の充放電のスケジュールと、燃料電池109の発電のスケジュールと確認することができる。
The
制御部206は、スケジュールの実行を利用者Uが許可したか否かを判定する(ステップS205)。スケジュールの実行を利用者Uが許可していない場合(ステップS205:NO)、制御部206は、ステップS201に処理を戻す。スケジュールの実行を利用者Uが許可した場合(ステップS205:YES)、制御部206は、算出部203により算出されたスケジュールに基づいて、運転指示又は停止指示と出力目標値とを、ゲートウェイ111を介して、対象施設100における制御対象に出力する。運転指示は、例えば、充放電の指示、発電の指示である(ステップS206)。制御部206は、運転指示又は停止指示と出力目標値とを、一定の時間周期で出力してもよい。
The control unit 206 determines whether or not the user U has permitted execution of the schedule (step S205). When the user U does not permit execution of the schedule (step S205: NO), the control unit 206 returns the process to step S201. When the user U permits execution of the schedule (step S205: YES), the control unit 206 sends the driving instruction or stop instruction and the output target value to the
ステップS202とステップS203とにより、契約電力選択装置200は、まとまった期間における、電力需要と給湯需要と太陽光発電装置107の発電量との各予測に基づいて、電力の需要及び供給のスケジュールを立てることができる。
By step S202 and step S203, the contract
図5は、実施形態における、遺伝的アルゴリズムで使用される個体の図である。算出部203は、遺伝的アルゴリズムによって、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを算出してもよい。遺伝的アルゴリズムで使用される遺伝子は、燃料電池109の稼働状態SPC(t)と、燃料電池109の発電量PFC(t)と、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)とである。稼働状態SPC(t)は、値1である場合、運転している状態を表す。稼働状態SPC(t)は、値0である場合、停止している状態を表す。遺伝的アルゴリズムで使用される個体は、蓄電池105の1日分の運転のスケジュールと、燃料電池109の1日分の運転のスケジュールとである。複数の個体は、遺伝的アルゴリズムでは、母集団(世代)を形成する。
FIG. 5 is a diagram of individuals used in the genetic algorithm in the embodiment. The
制御対象のモデル情報(制約条件)は、式(10)〜式(12)で表される。式(10)は、適合度を表す。適合度は、遺伝的アルゴリズムによって最大化される。 The model information (constraint condition) to be controlled is expressed by Expression (10) to Expression (12). Equation (10) represents the fitness. The fitness is maximized by a genetic algorithm.
Fitは、光熱費の収支の評価関数(適合度)である。適合度は、例えば、1日あたりの光熱費の収支Cを変数とする単調増加関数f(C)(正値)に、制御対象が不連続に稼働されることによるコスト「g(PFC, PSB)」(正値)を加算した値の逆数である。加算した値を逆数とした理由は、対象施設100の電力需要を太陽光発電装置107の発電量が大きく上回る場合に、光熱費の収支Cが負となる可能性があるためである。つまり、加算した値を逆数にする理由は、単調増加関数f(C)が減少するに従い、適合度Fitを増加させるためである。
Fit is an evaluation function (fitness) of the utility bill. The degree of conformity is, for example, the cost “g (P FC ,) due to discontinuous operation of the controlled object in a monotonically increasing function f (C) (positive value) with the balance C of the utility cost per day as a variable. P SB ) ”(positive value) is the reciprocal of the added value. The reason why the added value is the reciprocal is that, when the power generation amount of the photovoltaic
光熱費は、太陽光発電装置107の発電量の買い取りの単価と、従量制料金の単価とに応じて定まる。1日あたりの光熱費の収支Cは、式(11)で表される。
The utility cost is determined according to the unit price for purchasing the amount of power generated by the solar
CEは、PC(t)が正値である場合、電気料金の単価[円/kWh]である。CEは、PC(t)が値0以下である場合、太陽光発電装置107が発電した電力の買い取り単価[円/kWh]である。CFは、ガス料金の単価[円/kcal]である。
CE is the unit price [yen / kWh] of the electricity rate when P C (t) is a positive value. CE is the unit price [yen / kWh] for purchasing power generated by the solar
制御対象が不連続に稼働されることによるコスト「g(PFC, PSB)」は、式(12)で表される。式(12)の右辺は、燃料電池109及び蓄電池105の出力変化を表す。コストは、出力変化が小さいほど少ない。
The cost “g (P FC , P SB )” due to the discontinuous operation of the control target is expressed by Expression (12). The right side of Expression (12) represents the output change of the
g(PFC, PSB)=w1|PFC(t)−PFC(t−1)|+w2|PSB(t)−PSB(t−1)| …(12) g (P FC , P SB ) = w 1 | P FC (t) −P FC (t−1) | + w 2 | P SB (t) −P SB (t−1) | (12)
「|PFC(t)−PFC(t−1)|」は、時刻tにおける燃料電池109の発電量と、時刻(t−1)における燃料電池109の発電量との階差の絶対値を表す。w1は、重み係数である。「|PSB(t)−PSB(t−1)|」は、時刻tにおける蓄電池105の充放電量と、時刻(t−1)における蓄電池105の充放電量との階差の絶対値を表す。w2は、重み係数である。
“| P FC (t) −P FC (t−1) |” is the absolute value of the difference between the power generation amount of the
算出部203は、電力需要と、給湯需要と、太陽光発電装置107の発電量と、電気料金の単価と、ガス料金の単価と、太陽光発電装置107が発電した電力の買い取り単価とに基づいて、突然変異、交叉、淘汰などの遺伝的アルゴリズムを繰り返す。
The
算出部203は、光熱費の収支Cのうち、購入電力の電気料金が安くなるように、燃料電池109の発電量の有効電力PFC(t)と、燃料電池109の発電量の無効電力QFC(t)と、蓄電池105の充電電力PSB(t)とを算出する。また、算出部203は、光熱費の収支Cのうち、発電量の買い取り額が高くなるように、燃料電池109の発電量の有効電力PFC(t)と、燃料電池109の発電量の無効電力QFC(t)と、蓄電池105の充電電力PSB(t)とを算出する。
The
図6は、実施形態における、遺伝的アルゴリズムを示す図である。
算出部203は、初期の個体群を生成する。算出部203は、制約条件を満足するn個の個体を、ランダムに発生させる。算出部203は、制約条件を満足するn個の個体を、過去の実績値に基づいて発生させてもよい。算出部203は、制約条件を個体が満足していない場合、制約条件を満足するように遺伝子をビット反転させる(ステップS301)。
FIG. 6 is a diagram illustrating a genetic algorithm in the embodiment.
The
算出部203は、各個体の適合度と、それらの各個体の属する世代における適合度の平均(以下、「平均適合度」という。)とを算出する(ステップS302)。
算出部203は、算出した平均適応度がその世代から前の2世代の平均適応度よりも所定値ε以下であるか否かを判定する。また、算出部203は、世代数が最大世代数以上であるか否かを判定する(ステップS303)。
The
The
算出した平均適応度がその世代から前の2世代の平均適応度よりも所定値ε以下である場合、又は、世代数が最大世代数以上である場合(ステップS303:YES)、算出部203は、遺伝的アルゴリズムによる判定結果を、制御部206に出力する。判定結果は、燃料電池109の発電量PFC(t)のスケジュールと、蓄電池105の充放電の電力量PSB(t)のスケジュールとを表す(ステップS304)。
When the calculated average fitness is a predetermined value ε or less than the average fitness of the two previous generations from that generation, or when the number of generations is the maximum number of generations or more (step S303: YES), the
算出した平均適応度がその世代から前の2世代の平均適応度よりも所定値ε以下でない場合、かつ、世代数が最大世代数以上でない場合(ステップS303:NO)、算出部203は、制約条件を満足しない個体を淘汰する。また、算出部203は、個体の個数が所定数以上となった場合、個体の個数がその所定数未満になるまで、適合度の低い個体を淘汰する(ステップS305)。
When the calculated average fitness is not less than or equal to the predetermined value ε than the average fitness of the two previous generations, and when the number of generations is not equal to or greater than the maximum number of generations (step S303: NO), the
算出部203は、個体の個数が予め定められた数未満となった場合、適合度の高い個体を増殖させる(ステップS306)。
算出部203は、全ての個体の数に対する所定割合(交叉率)の個体に対して、個体同士をランダムにペアリングする。算出部203は、ペアリングさせた個体同士に交叉処理を施す。交叉処理は、ペアリングさせた個体同士ごとに遺伝子をランダムに選んで、一点交叉させる処理である(ステップS307)。
When the number of individuals becomes less than a predetermined number, the
The
算出部203は、全ての個体の数に対する所定割合(突然変異率)の個体をランダムに選ぶ。算出部203は、選んだ個体の遺伝子をランダムに選ぶ。算出部203は、選んだ個体に突然変異処理を施す。突然変異処理は、選んだ遺伝子をビット反転させる処理である(ステップS308)。
算出部203は、世代数を1世代だけ増加させる(ステップS309)。算出部203は、ステップS302に処理を戻す。
The
The
以上のように、実施形態に係る契約電力選択装置200は、算出部203と、選択部204とを持つ。算出部203は、対象施設100における電力の使用態様と、購入電力の上限を表す契約電力とに基づいて、契約電力に応じて定まる基本料金を含む電気料金を、複数の契約電力について算出する。選択部204は、算出された電気料金に基づいて、複数の契約電力から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する。
As described above, the contract
実施形態に係る契約電力選択方法は、契約電力選択装置200における契約電力選択方法であって、算出するステップと、選択するステップとを含む。算出するステップでは、算出部203は、対象施設100における電力の使用態様と、購入電力の上限を表す契約電力とに基づいて、契約電力に応じて定まる基本料金を含む電気料金を、複数の契約電力について算出する。選択するステップでは、選択部204は、算出された電気料金に基づいて、複数の契約電力から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する。
The contract power selection method according to the embodiment is a contract power selection method in the contract
実施形態に係る契約電力選択プログラムは、算出する手順と、選択する手順とを、コンピュータに実行させる。算出する手順では、コンピュータは、対象施設100における電力の使用態様と、購入電力の上限を表す契約電力とに基づいて、契約電力に応じて定まる基本料金を含む電気料金を、複数の契約電力について算出する。選択する手順では、コンピュータは、算出された電気料金に基づいて、複数の契約電力から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する。
The contract power selection program according to the embodiment causes a computer to execute a calculation procedure and a selection procedure. In the calculation procedure, the computer calculates an electric charge including a basic charge determined according to the contract power for a plurality of contract power based on the usage mode of power in the
この構成において、選択部204は、算出された電気料金に基づいて、複数の契約電力から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する。これにより、契約電力選択装置200は、電気料金を安くする契約電力を選択することができる。
In this configuration, the
従来では、電気料金を定めるための契約電力は、定数と見なされていた。つまり、従来では、電気料金を定めるための契約電力は、評価関数の変数ではなかった。実施形態に係る契約電力選択装置200によって、利用者Uは、煩わしい手順を踏むことなく、光熱費を削減することができる。また、利用者Uは、契約電力選択装置200が電力の取引を実行することにより、さらに安い購入電力の電気料金の単価で、電力を購入することができる。
Conventionally, the contract power for determining the electricity rate was regarded as a constant. That is, conventionally, the contract power for determining the electricity rate has not been a variable of the evaluation function. With the contract
予測部201は、対象施設100における電力の需要を予測する。算出部203は、電力の需要の予測に基づいて、契約電力ごとに電気料金を算出する。予測部201は、天気予報に基づいて、電力の需要を予測してもよい。予測部201は、対象施設100における給湯の需要を予測してもよい。算出部203は、給湯の需要の予測に基づいて、契約電力ごとに電気料金を算出してもよい。制御部206は、購入電力を契約電力以下とするように、電力の使用態様を制御する。インタフェース205は、選択された契約電力を提示する。
The
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、算出された電気料金に基づいて、複数の契約電力から、電気料金が相対的に安い契約電力を選択する選択部204を持つことにより、電気料金を安くする契約電力を選択することができる。
According to at least one embodiment described above, by having the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…契約電力選択システム、100…対象施設、101…電力量計、102…分電盤、103…空調機器、104…照明機器、105…蓄電池、106…PCS、107…太陽光発電装置、108…PCS、109…燃料電池、110…PCS、111…ゲートウェイ、112…逆潮防止ヒータ、113…貯湯槽、114…補助ボイラ、200…契約電力選択装置、201…予測部、202…記憶部、203…算出部、204…選択部、205…インタフェース、206…制御部、300…データベース、400…電気料金データベース、500…気象会社、600…ガス会社、700…卸電力市場、A1…電力小売業者、FU…燃料電池ユニット、LD…負荷、LN…配電線、PT…受電点、PW…電力系統、T…端末、U…利用者
DESCRIPTION OF
Claims (7)
算出された前記電気料金に基づいて、前記複数の契約電力から、前記電気料金が相対的に安い前記契約電力を選択する選択部と、
前記対象施設における前記電力の需要を予測する予測部と、を備え、
前記算出部は、前記契約電力ごとの前記電気料金が最も安くなるように、前記燃料電池又は前記蓄電池の制御のスケジュールを前記電力の需要の予測に基づいて前記契約電力ごとに算出する契約電力選択装置。 Based on usage of power in a target facility equipped with a fuel cell or storage battery and contract power representing the upper limit of purchased power, an electricity charge including a basic charge determined according to the contract power is calculated for a plurality of the contract power A calculating unit to
Based on the calculated electricity price, a selection unit that selects the contracted power at which the electricity price is relatively cheap from the plurality of contracted powers;
A prediction unit for predicting the demand for the electric power in the target facility,
The calculating unit is configured such that the electricity charge per contract power is the cheapest, the fuel cell or contract power you calculate a schedule for control of the battery for each of the contract demand, based on the predicted demand of the power Selection device.
前記算出部は、前記給湯の需要の予測に基づいて、前記契約電力ごとに前記電気料金を算出する、請求項1又は請求項2に記載の契約電力選択装置。 The prediction unit predicts demand for hot water supply in the target facility,
The contract power selection apparatus according to claim 1 , wherein the calculation unit calculates the electricity rate for each contract power based on a prediction of demand for the hot water supply.
を更に備える、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の契約電力選択装置。 The contract power selection apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a control unit that controls a usage mode of the power so that the purchased power is equal to or less than the contract power.
を更に備える、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の契約電力選択装置。 The contract power selection apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising an interface that presents the selected contract power.
燃料電池又は蓄電池を備える対象施設における電力の使用態様と、購入電力の上限を表す契約電力とに基づいて、前記契約電力に応じて定まる基本料金を含む電気料金を、複数の前記契約電力について算出するステップと、
算出された前記電気料金に基づいて、前記複数の契約電力から、前記電気料金が相対的に安い前記契約電力を選択するステップと、
前記対象施設における前記電力の需要を予測するステップと、を含み、
前記算出するステップでは、前記契約電力ごとの前記電気料金が最も安くなるように、前記燃料電池又は前記蓄電池の制御のスケジュールを前記電力の需要の予測に基づいて前記契約電力ごとに算出する契約電力選択方法。 A contract power selection method in the contract power selection device,
Based on usage of power in a target facility equipped with a fuel cell or storage battery and contract power representing the upper limit of purchased power, an electricity charge including a basic charge determined according to the contract power is calculated for a plurality of the contract power And steps to
Selecting the contract power with a relatively low power price from the plurality of contract power based on the calculated power price;
Predicting the demand for the power at the target facility,
In the calculating step, the contract power for calculating the schedule of control of the fuel cell or the storage battery for each contract power based on the prediction of the demand for the power so that the electricity charge for each contract power is the lowest. Selection method.
燃料電池又は蓄電池を備える対象施設における電力の使用態様と、購入電力の上限を表す契約電力とに基づいて、前記契約電力に応じて定まる基本料金を含む電気料金を、複数の前記契約電力について算出する手順と、
算出された前記電気料金に基づいて、前記複数の契約電力から、前記電気料金が相対的に安い前記契約電力を選択する手順と、
前記対象施設における前記電力の需要を予測する手順と、を実行させ、
前記算出する手順では、前記契約電力ごとの前記電気料金が最も安くなるように、前記燃料電池又は前記蓄電池の制御のスケジュールを前記電力の需要の予測に基づいて前記契約電力ごとに算出させるための契約電力選択プログラム。 On the computer,
Based on usage of power in a target facility equipped with a fuel cell or storage battery and contract power representing the upper limit of purchased power, an electricity charge including a basic charge determined according to the contract power is calculated for a plurality of the contract power And the steps to
A step of selecting the contract power with a relatively low power charge from the plurality of contract power based on the calculated power charge;
Predicting the power demand at the target facility, and
In the calculating procedure, a schedule for controlling the fuel cell or the storage battery is calculated for each contract power based on a prediction of the demand for the power so that the electricity charge for each contract power is the lowest . Contract power selection program.
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