JP6400403B2 - 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 - Google Patents

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。

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。

特開平０６−２７６６８１号公報 特開２００４−１１２８６９号公報 特開２０１１−８３０８４号公報 特開２０１１−２０００４０号公報

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。

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。

実施形態における、契約電力選択システムの図。 実施形態における、制御対象の図。 実施形態における、算出部と選択部の動作を示す図。 実施形態における、算出部と制御部の動作を示す図。 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。 実施形態における、遺伝的アルゴリズムを示す図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。Ｆ_ＦＣ（ｔ）は、燃料電池１０９へのガス供給量［ｋｃａｌ／ｈ］を表す変数である。Ｆ_Ｂ（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。

Ｐ_Ｃ（ｔ）は、電力系統ＰＷからの購入電力［ｋＷ］を表す変数である。Ｐ_Ｃ（ｔ）は、負値である場合、売電電力［ｋＷ］を表す変数である。Ｐ_ＰＶ（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。Ｐ_ＳＢ（ｔ）は、蓄電池１０５の充電電力［ｋＷ］を表す変数である。Ｐ_ＳＢ（ｔ）は、負値である場合、放電電力［ｋＷ］を表す変数である。Ｐ_Ｄ（ｔ）は、負荷ＬＤの電力需要［ｋＷ］を表す変数である。

Ｐ_ＦＣ（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。Ｐ_Ｈ（ｔ）は、逆潮防止ヒータ１１２の消費電力［ｋＷ］を表す変数である。Φ_Ｈ（ｔ）は、逆潮防止ヒータ１１２の発熱量［ｋｃａｌ／ｈ］を表す変数である。Φ_ＦＣ（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。Φ_ＳＴ（ｔ）は、貯湯槽１１３からの給湯量［ｋｃａｌ／ｈ］を表す変数である。Φ_Ｂ（ｔ）は、補助ボイラ１１４からの給湯量［ｋｃａｌ／ｈ］を表す変数である。Φ_Ｄ（ｔ）は、給湯需要［ｋｃａｌ／ｈ］を表す変数である。

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Ｆ_ＦＣ（ｔ）と、補助ボイラ１１４への供給Ｆ_Ｂ（ｔ）とに分けられる。

Ｆ（ｔ）＝Ｆ_ＦＣ（ｔ）＋Ｆ_Ｂ（ｔ） …（１）

燃料電池１０９は、ガス供給量Ｆ_ＦＣ（ｔ）に応じて、ＰＣＳ１１０を介して発電量Ｐ_ＦＣ（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。

Ｐ_ＦＣ（ｔ）＝ａＦ_ＦＣ（ｔ）＋ｂ …（２）

燃料電池１０９は、ガス供給量Ｆ_ＦＣ（ｔ）に応じて発熱し、排熱量Φ_ＦＣ（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。

Φ_ＦＣ（ｔ）＝αＦ_ＦＣ（ｔ）＋β …（３）

逆潮防止ヒータ１１２は、消費電力Ｐ_Ｈ（ｔ）に応じて発熱し、発熱量Φ_Ｈ（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Ｐ_ＦＣ（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Φ_ＳＴ（ｔ）に、給湯量Φ_Ｂ（ｔ）を加えて、給湯需要Φ_Ｄ（ｔ）とする。

式（４）に示すように、貯湯槽１１３は、燃料電池１０９の排熱量Φ_ＦＣ（ｔ）と、逆潮防止ヒータ１１２の発熱量Φ_Ｈ（ｔ）と給湯Φ_ＳＴ(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。

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。Ｈ_ｍｉｎは、貯湯槽１１３の容量の下限値である。Ｈ_ｍａｘは、貯湯槽１１３の容量の上限値である。

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Ｐ_ＳＢ（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Ｐ_ＳＢ（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。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）と、蓄電池１０５の充電電力Ｐ_ＳＢ（ｔ）と、負荷ＬＤの電力需要Ｐ_Ｄ（ｔ）と、逆潮防止ヒータ１１２の消費電力Ｐ_Ｈ（ｔ）との関係は、式（７）と式（８）で表される。

Ｐ_ＦＣ（ｔ）＋Ｐ_ＳＢ（ｔ）≦Ｐ_Ｄ（ｔ）＋Ｐ_Ｈ（ｔ） …（７）

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。Ｓ_ｍｉｎは、蓄電池１０５の容量の下限値である。Ｓ_ｍａｘは、蓄電池１０５の容量の上限値である。

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。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュール（計画）と、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（ｔ）のスケジュールとを算出してもよい。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（ｔ）のスケジュールとを算出してもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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）。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（ｔ）のスケジュールとを算出する（ステップＳ２０３）。

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。

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。

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。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（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ＳＰ_Ｃ（ｔ）と、燃料電池１０９の発電量Ｐ_ＦＣ（ｔ）と、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（ｔ）とである。稼働状態ＳＰ_Ｃ（ｔ）は、値１である場合、運転している状態を表す。稼働状態ＳＰ_Ｃ（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。

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。

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（Ｐ_ＦＣ, Ｐ_ＳＢ）」（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。

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。

Ｃ_Ｅは、Ｐ_Ｃ（ｔ）が正値である場合、電気料金の単価［円／ｋＷｈ］である。Ｃ_Ｅは、Ｐ_Ｃ（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。Ｃ_Ｆは、ガス料金の単価［円／ｋｃａｌ］である。

制御対象が不連続に稼働されることによるコスト「ｇ（Ｐ_ＦＣ, Ｐ_ＳＢ）」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。

ｇ（Ｐ_ＦＣ, Ｐ_ＳＢ）＝ｗ_１｜Ｐ_ＦＣ（ｔ）−Ｐ_ＦＣ（ｔ−１）｜＋ｗ_２｜Ｐ_ＳＢ（ｔ）−Ｐ_ＳＢ(ｔ−１)｜ …（１２）

「｜Ｐ_ＦＣ（ｔ）−Ｐ_ＦＣ（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。「｜Ｐ_ＳＢ（ｔ）−Ｐ_ＳＢ(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。

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。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）と、燃料電池１０９の発電量の無効電力Ｑ_ＦＣ（ｔ）と、蓄電池１０５の充電電力Ｐ_ＳＢ（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Ｐ_ＦＣ（ｔ）と、燃料電池１０９の発電量の無効電力Ｑ_ＦＣ（ｔ）と、蓄電池１０５の充電電力Ｐ_ＳＢ（ｔ）とを算出する。

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）。

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）。

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Ｐ_ＦＣ（ｔ）のスケジュールと、蓄電池１０５の充放電の電力量Ｐ_ＳＢ（ｔ）のスケジュールとを表す（ステップＳ３０４）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (7)

1. 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算出部と、
   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。
2. 前記予測部は、天気予報に基づいて、前記電力の需要を予測する、請求項１に記載の契約電力選択装置。
3. 前記予測部は、前記対象施設における給湯の需要を予測し、
   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。
4. 前記購入電力を前記契約電力以下とするように、前記電力の使用態様を制御する制御部
   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。
5. 選択された前記契約電力を提示するインタフェース
   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。
6. 契約電力選択装置における契約電力選択方法であって、
   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。
7. コンピュータに、
   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。

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