JP7582279B2 - 電力制御装置、電力制御方法、及び電力制御プログラム - Google Patents

Description

本開示は、電力制御装置、電力制御方法、及び電力制御プログラムに関する。

従来から、マイクログリッドのようなエネルギーコミュニティにおけるエネルギーの運用制御方法について種々の検討が行われている中、電力価格に着目した制御を行う手法が検討されている。例えば、特許文献１では、コミュニティ内に設定された需要家グループにおいて、分散電源装置及び／またはエネルギー貯蔵装置の運用計画を作成する際に、コミュニティ内での時系列の現時点以降の予定の電力価格のパターンである電力価格パターンを用いることが記載されている。

特許第３９８０５４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、電力価格パターンの精度によっては、実際の取引額とは異なる電力価格に基づいて外部の電力系統との電力授受を行う可能性があるため、経済性の観点で改善の余地があった。

本開示は上記を鑑みてなされたものであり、外部の電力市場との間での電力の授受を含む電力制御において経済性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

本開示の一形態に係る電力制御装置は、電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作を制御する電力制御装置であって、前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定する授受電力量決定部と、決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定する動作指令決定部と、を有する。

本開示の一形態に係る電力制御方法は、電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作を制御する電力制御方法であって、前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することと、決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定することと、を含む。

本開示の一形態に係る電力制御プログラムは、電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作の制御をコンピュータに実行させる電力制御プログラムであって、前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することと、決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定することと、を前記コンピュータに実行させる。

上記の電力制御装置、電力制御方法及び電力制御プログラムによれば、電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報と、に基づいて、電力市場との間で授受を行う授受電力量が決定され、決定された授受電力量に基づいて、１以上の電力機器への動作指令が決定される。このように電力市場単価を考慮して授受電力量を決定し、授受電力量に基づいて動作指令が決定されることから、外部の電力市場との間での電力の授受を含む電力制御において経済性を向上させることができる。

前記１以上の電力機器の動作状況に係る情報は、前記１以上の電力機器による電力の需要を予測した需要予測値である態様としてもよい。

上記の構成とすることで、電力の需要予測値と電力市場単価とに基づいて授受電力量が決定されることから、需要予測値を考慮した授受電力量を利用した電力制御を行うことができる。

前記１以上の電力機器の動作状況に係る情報は、前記１以上の電力機器による電力の需要計画に係る需要計画値である態様としてもよい。

上記の構成とすることで、電力の需要計画値と電力市場単価とに基づいて授受電力量が決定されることから、需要計画値を考慮した授受電力量を利用した電力制御を行うことができる。

前記授受電力量決定部は、事前に定めた電力市場単価にかかる単価設定値と、前記電力市場単価とを比較し、その結果に基づいて前記授受電力量を決定する態様としてもよい。

上記の構成とすることで、電力市場単価と単価設定値とを比較した結果に基づいて授受電力量を決定することができるため、例えば、電力市場単価が単価設定値に比べて高額であるときに電力購入量を抑制する等の経済性を考慮した電力制御をより適切に行うことができる。

前記１以上の電力機器は、蓄電装置を含み、前記授受電力量決定部は、前記蓄電装置の充電量に係る情報にも基づいて、前記授受電力量を決定する態様としてもよい。

上記の構成とすることで、蓄電装置の充電量を考慮した授受電力量を決定することができるため、例えば、電力市場単価が高額であるときに、蓄電装置の充電量が多く確保されている場合には電力購入量を抑制する等の経済性を考慮した電力制御をより適切に行うことができる。

前記動作指令決定部により決定された前記動作指令を、前記１以上の電力機器に対して出力する出力部をさらに有する態様としてもよい。

上記の構成とすることで、１以上の電力機器における動作指令を適切に行うことができる。

本開示によれば、外部の電力市場との間での電力の授受を含む電力制御において経済性を向上させることが可能な技術が提供される。

図１は、一実施形態に係る電力制御装置としてのＥＭＳを含むマイクログリッドの概略図である。 図２は、ＥＭＳの機能について説明するブロック図である。 図３は、ＥＭＳの上位制御部の機能について説明するブロック図である。 図４は、ＥＭＳのグリッド内制御部の機能について説明するブロック図である。 図５は、電力制御方法について説明するシーケンス図である。 図６は、ＥＭＳのハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［マイクログリッド］
本実施形態に係る電力制御装置、電力制御方法、及び電力制御プログラムは、マイクログリッドに用いられる。

図１を参照して、マイクログリッドについて説明する。図１は、一実施形態に係るマイクログリッドの構成を概略的に示す図である。マイクログリッド１は、発電設備２と、負荷装置３と、蓄電装置４と、配電装置（配電盤）５と、これらを接続する送電網６と、これらを制御するＥＭＳ１０（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：電力制御装置）と、を含んで構成される。マイクログリッド１では、発電設備２が出力する発電電力を負荷装置３が消費する。図１では、発電設備２、負荷装置３、及び蓄電装置４がそれぞれ１つずつのみ示されているが、これらの装置の数は適宜変更される。

マイクログリッド１は、理想的には、発電設備２から発生する発電電力と、負荷装置３が消費する負荷電力と、が等しくなるように運用する。そのため、ＥＭＳ１０は、発電電力と負荷電力との調整を行う。また、ＥＭＳ１０は、発電電力と負荷電力との間のバッファとして、蓄電装置４における蓄電池の充放電を調整してもよい。また、マイクログリッド１は、電力系統９０に接続される。そのため、不足する電力を電力系統９０から購入することができると共に、マイクログリッド１から電力系統９０へ余剰電力を売電することができる。ＥＭＳ１０はこの電力系統９０との間での電力の授受に係る制御も行う。本実施形態では、外部の電力系統９０とは、複数の電力の売り手及び買い手の間で電力の取引（売買）が行われる電力市場における取引き結果に基づく電力の授受が可能な系統である。つまり、電力系統９０との間で授受される電力は、電力市場での取引きに基づくものであるため、ＥＭＳ１０は電力市場での電力の取引きにも関与し得る。なお、マイクログリッド１は、図示しないリソースアグリゲータやバランシンググループを介して、間接的に電力市場と電力の授受を行う形態としてもよい。

なお、マイクログリッド１は、その運用形態を柔軟に変更してもよい。マイクログリッド１は、要求される電力の全てを発電設備２によって賄ってもよいし、要求される電力の一部を電力系統９０から受けてもよい。また、マイクログリッド１は、内部で発電した全ての電力を負荷装置３によって消費してもよい。

発電設備２は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う設備である。本実施形態では、発電設備２は、太陽光（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ：ＰＶ）発電装置であり、複数の太陽光パネル２ａ及び複数のＰＣＳ２ｂ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：パワーコンディショナ）を含む。発電設備２は、例えば太陽光発電装置を含んで構成され得るが、他の種類の再生可能エネルギー発電装置によって構成されていてもよい。図１では一例として、太陽光発電装置において使用される２つのＰＣＳ２ｂを示している。ＰＣＳ２ｂは、太陽光パネル２ａで発電した電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＳ２ｂは、発電設備２の中に複数設けられて、１以上の太陽光パネル２ａと接続され得る。ＰＣＳ２ｂは、太陽光パネル２ａからの直流電力を交流電力に変換し、送電網６に対して出力する。

負荷装置３は、送電網６を介して発電設備２、蓄電装置４及び電力系統９０に接続されている。負荷装置３は、発電設備２からの発電電力及び電力系統９０からの供給電力を消費して、所望の動作を行う。なお、負荷装置３はマイクログリッド１の外部に設けられた負荷装置等と連携して動作する構成であってもよい。

蓄電装置４は、発電設備２による発電電力に伴うエネルギーを蓄える。本実施形態において蓄電装置４は、発電設備２により発電された電力を充電する。蓄電装置４は、例えば、負荷装置３に対して一定量の出力電力を出力（放電）する。なお、マイクログリッド１は、蓄電装置４に代えて、発電設備２により発電された発電電力を、電気以外のエネルギキャリア（例えば、水素またはアンモニア等）を製造して貯蔵又は供給する装置を備えていてもよい。

配電装置５は、例えば、発電設備２、負荷装置３、蓄電装置４及び電力系統９０に接続され、ＥＭＳ１０の制御により、発電設備２からの発電電力、蓄電装置４からの出力電力、及び電力系統９０からの供給電力を組み合わせた所定の電力を、負荷装置３に出力する。例えば、配電装置５は、蓄電装置４から出力される一定量の出力電力と、発電設備２による発電電力の一部と、を負荷装置３に出力する。配電装置５が負荷装置３に出力する発電電力の一部は、負荷電力に対する蓄電装置４からの出力電力の不足分に相当する電力である。配電装置５は、発電設備２からの発電電力及び蓄電装置４からの出力電力だけでは負荷電力に満たない場合に、不足分を電力系統９０から購入した供給電力によって補ってもよい。配電装置５は、常に電力系統９０からの供給電力を負荷装置３に出力してもよい。これらの配電装置５による電力の分配に係る動作は、上述のようにＥＭＳ１０の制御によって行われる。

以下の実施形態では、マイクログリッド１内において電力運用に関係し得る発電設備２、負荷装置３、蓄電装置４、及び、配電装置５を包含して電力機器という場合がある。

［ＥＭＳ］
ＥＭＳ１０は、発電設備２による発電電力と、負荷装置３による負荷電力と、蓄電装置４による出力電力と、電力系統９０との間で授受（売買）を行う電力と、を管理する。なお、以下の実施形態では、ＥＭＳ１０が電力系統９０からマイクログリッド１内での不足分の電力を購入する場合について、主に説明する。

上述のように、マイクログリッド１内での電力使用量に対する余剰電力または不足電力は、電力系統９０との間での電力の授受によって補填される。電力系統９０から電力を購入する際の電力の単価（電力市場単価）は、例えば、売り手及び買い手の事前の入札によって決定され、売り手及び買い手に公表される。上述したように、本実施形態において説明するマイクログリッド１（ＥＭＳ１０）も売り手または買い手となることから、自グリッド内での電力需要を鑑みて入札に参加する。そして、公表された電力市場単価に基づいてＥＭＳ１０は電力系統９０との間で電力の授受（売買）を行う。電力市場単価は、１日を４８コマ（３０分間）に分割したコマ毎で設定される。また、コマ毎の市場価格はコマの１日前に取引所等によって一般公表される。

マイクログリッド１との電力系統９０との電力の取引は、事前に入札した電力量とは関係なく行うことができる。ただし、決定された電力市場単価が事前に想定していた価格と異なる場合、その差額（インバランス）を解消するように取引が発生する。例えば、決定された電力市場単価が、入札した電力量に対応する電力単価よりも高い場合は、事前に想定していた購入量を購入すると、差額の支払い（インバランス料金）が発生し、想定外の費用が嵩む。そこで、ＥＭＳ１０は、マイクログリッド１が電力系統９０との間で取引きする電力量を、決定された電力市場単価に基づいて調整を行う機能を有する。例えば、マイクログリッド１内の蓄電装置４が電力を十分に蓄えている場合には、電力系統９０からの購入量を減らして代わりに蓄電装置４からの放電量を増やすことで、マイクログリッド１内で消費する電力を賄うという対応が考えられる。一方、電力市場への電力の売価が低くなっている場合には、発電設備２において発電された電力を蓄電装置４で一旦蓄電するというような制御を行うことが考えられる。つまり、電力市場への電力の売価が下落した場合には、電力系統９０への電力の供給（売電）タイミングを調整するという制御を行うことが考えられる。このように、ＥＭＳ１０は、電力市場単価と、マイクログリッド１内での各装置の状況等を考慮して、電力系統９０との間での電力の授受量を調整する機能を有する。

図２は、ＥＭＳ１０の機能的な構成を示す図である。ＥＭＳ１０は、発電設備２、負荷装置３、蓄電装置４を制御する。図２に示されるように、ＥＭＳ１０は、機能部として、上位制御部２０とグリッド内制御部３０とを備える。なお、これらの機能部は、１台のコンピュータにまとめられていてもよく、複数台のコンピュータに分散していてもよい。なお、これらのコンピュータは、クラウド環境やマイクログリッド外部にあってもよい。

上位制御部２０は、電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定する授受電力量決定部としての機能を有する。より具体的には、上位制御部２０は、電力系統９０との間で授受を行う場合の電力市場単価と、マイクログリッド１内での電力機器の動作情報に基づいて算出される電力の需要予測値とに基づいて、マイクログリッド１と電力系統９０との間での電力の授受量を決定する。電力の授受量の決定には、上述の電力市場単価及び需要予測値に加えて、グリッド内制御部３０から提供される電力需要の現在値に係る情報、蓄電装置４における蓄電量に係る情報（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、外部から提供される電力需要の変動に係る予測データ等も使用され得る。上位制御部２０の機能及び上位制御部２０において実行される処理の詳細については後述する。

グリッド内制御部３０は、上位制御部２０において決定された授受電力量に基づいて、１以上の電力機器への動作指令を決定する動作指令決定部としての機能を有する。具体的には、グリッド内制御部３０は、上位制御部２０において決定される電力系統９０との間での電力の授受量に基づいて、マイクログリッド１内の発電設備２、負荷装置３、蓄電装置４への制御内容を決定する機能を有する。また、グリッド内制御部３０は、動作指令決定部により決定された動作指令を、１以上の電力機器に対して出力する出力部としての機能を有する。発電設備２への動作指令としては、例えば、発電量の抑制指令が挙げられる。また、負荷装置３へは運転の開始・停止、または、負荷の上げ下げに係る指令、蓄電装置４へは充放電指令が行われ得る。ただし、負荷装置３には、ＥＭＳ１０の制御対象から外れる装置も含まれ得る。したがって、ＥＭＳ１０が制御可能な負荷装置３のみを対象として動作指令が行われる。さらに、グリッド内制御部３０は、電力系統９０との間で授受を行っている電力量の現在値、及び、蓄電装置４の蓄電量に係る情報（ＳＯＣ）を上位制御部２０へ通知する。

なお、グリッド内制御部３０は、マイクログリッド１と外部の電力系統９０との間で電力の授受のルールが決まっている場合には、当該ルールを考慮して各装置の制御内容を決定する。例えば、マイクログリッド１から電力系統９０への送電（逆潮流）が禁止されている場合には、逆潮流が発生しない条件で、各部の制御内容を決定する。グリッド内制御部３０の機能及びグリッド内制御部３０において実行される処理の詳細については後述する。

次に、上位制御部２０及びグリッド内制御部３０の各部の機能について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３は、上位制御部２０の機能を説明する図である。図３に示されるように、上位制御部２０は、市場単価評価部２１、設定値保持部２２、指令値設定部２３、及びインバランス算出部２４を含んで構成される。

市場単価評価部２１は、電力市場単価データを取得し、市場単価と想定していた価格との関係を評価する機能を有する。また、設定値保持部２２は、市場単価評価部２１が市場単価を評価する際の基準となる情報である設定値を保持する機能を有する。

市場単価評価部２１が評価する対象となる電力市場単価に係るデータ（電力市場単価データ）は、上述のように電力系統９０における電力の売買を管理する取引所等から一般公表されるので、市場単価評価部２１は一般公開される電力市場単価データを取得する。そして、市場単価評価部２１は、取得した電力市場単価データに記載された、対象となる時間帯の電力市場単価が予め設定した設定値と比べて高いか低いかを評価する。この際の評価の基準となる情報を設定値保持部２２が保持している。設定値は、コマ毎に設定される値であり、過去の電力市場単価のコマ毎の平均値等に基づいて設定されてもよい。また、設定値は、ユーザの手動入力で設定されていてもよいし、過去の電力市場単価データなどから自動入力されてもよい。なお、設定値は、季節または電力調達の状況変動に応じて変更され得る。例えば、原油価格の高騰によって電力市場価格が軒並み高くなっている場合は、設定値を高めに調節することが考えられる。また、春・夏など太陽光発電量が多くなると想定される時期は、日中の電力単価が低くなることから、日中の時間帯の電力市場単価の設定値を低めに調節することが考えられる。このように、電力市場単価の設定値は、電力調達に関係する種々の状況を考慮して設定され得る。

なお、市場単価評価部２１は、電力市場単価データに含まれる電力市場単価が、設定値に比べて、どの程度高い／低いかを評価し、その結果をコマ毎に求める。評価結果は、例えば、設定値との差分を算出した結果などの数値として表すこととしてもよいし、設定値との差分に基づいて段階的に表す（例えば、Ａ～Ｅの５段階で評価する、など）こととしてもよい。評価結果は、市場単価評価部２１から指令値設定部２３に渡される。

指令値設定部２３は、市場単価評価部２１における評価結果に基づいて、需要予測値に対して電力系統９０との間で授受する電力量の指令値を決定する機能を有する。

需要予測値とは、マイクログリッド１内での各装置の発電量または電力消費量等に基づいて算出された、電力系統９０との間で授受する電力量の予測値を示すものである。需要予測値は、過去の電力需要の実績値を用いたパターンマッチングなどで作成されていてもよい。また、需要予測値は、ＥＭＳ１０において作成されていてもよいし、他の装置で作成されたデータを使用してもよい。また、需要予測値についても、ユーザ等の手動入力によって準備されてもよい。

指令値設定部２３は、市場単価評価部２１による評価結果を用いて、上記の需要予測値に対して、実際に電力系統９０との間で授受する電力量を補正する。例えば、市場単価評価部２１において電力市場単価が設定値より高いことを示す評価結果が得られている場合に、需要予測値として電力系統９０から所定量の電力を購入することを示す予測値が得られていたとする。市場単価評価部２１による評価結果を利用しない場合には、需要予測値に基づいて、電力系統９０から電力を購入するように、指令値が設定される。これに対して、本実施形態では、指令値設定部２３において電力市場単価が設定値より高いことをふまえて、電力系統９０からの電力購入量を小さくするように補正した指令値が設定される。このように、指令値設定部２３では、需要予測値と同値となるように指令値を設定するのではなく、電力市場単価の評価結果をふまえて電力系統９０からの電力購入量を調節する。調節の方法は、指令値設定部２３において予め決定されていてもよい。調節の方法の具体例としては、例えば、電力市場単価と設定値との差分に応じて調節量（購入を控える量）を決定する、評価結果の段階に応じて調節量を決定する、等の方法が挙げられるが、これらの例に限定されるものではない。

なお、電力系統９０との間での電力授受量の調節の際には、マイクログリッド１内の蓄電装置４におけるＳＯＣも考慮される。例えば、需要予測値に対して電力購入量を少なくする場合、マイクログリッド１内で使用可能な電力が需要に比べて少なくなる可能性がある。その場合、蓄電装置４に充電されている電力をマイクログリッド１内で使用することで、電力不足になるリスクを回避する。つまり、電力授受量をどの程度調節してよいかは、蓄電装置４において充電されている電力量によっても変動し得る。したがって、指令値設定部２３は、グリッド内制御部３０から提供される蓄電装置４のＳＯＣに係る情報も利用して、指令値を調節する。

さらに、指令値設定部２３は、需要予測値に対して、実際のマイクログリッド１内の電力需要がどの程度変動するかを示唆するデータである変動予測データも利用して、指令値を調節してもよい。変動予測データとは、例えば、日射量予測データ、風速予測データ等の、マイクログリッド１内での電力需要に影響を与える可能性がある要素の予測データである。変動予測データが取得できる場合には、指令値設定部２３は、変動予測データも利用して設定値の調整を行ってもよい。指令値設定部２３によって設定された授受電力の指令値は、グリッド内制御部３０に対して送られる。

インバランス算出部２４は、指令値設定部２３によって設定された授受電力指令値に基づいてインバランス量を算出し、さらに、必要に応じてインバランス料金を算出する。インバランス料金とは、事前に入札した電力授受量に対して実際に授受した電力が逸脱している場合に発生する料金である。インバランス料金は、入札量に対して実際に授受した電力量が不足している場合（入札量よりも授受量が多い場合）、及び、余剰している場合（入札量よりも授受量が少ない場合）の両方に発生する。なお、インバランス料金の計算に必要な単価情報は後日公表されるため、購入するタイミングでは確定されることができない。ただし、インバランス料金の単位情報に対して、速報値や予測値、過去の平均値などを用いることで、仮のインバランス料金（インバランス料金の予測値）をリアルタイムに算出することは可能である。インバランス算出部２４は、指令値設定部２３により設定された授受電力指令値と、実際の授受電力量（現在値）とから、インバランス量を算出し、インバランス料金を算出する機能を有する。なお、インバランス算出部２４によって算出されたインバランス量及びインバランス料金に係る情報は、例えば、ＥＭＳ１０によるマイクログリッド１における電力授受の制御を評価する際などに使用され得る。

なお、本実施形態のＥＭＳ１０では、上述のように入札量とは異なる電力量の授受を行うことによって、インバランスが発生する可能性がある。特に、電力市場単価が設定値よりも高額である場合には、授受電力量が入札量に対して小さくなるように制御されることが想定される。この場合、入札量と実際の授受電力量との差分が余剰電力となり、電力市場に対して、市場から電力を調達する際と比べて安価に売電することになる。ただし、この売価が低くなることによる損失は、授受電力量が入札量よりも大きくなる場合に発生するインバランス料金による損失と比べると少ない。したがって、ＥＭＳ１０では、電力市場単価を考慮して授受電力を入札量に比べて小さくする際の損失は考慮しないこととする。ただし、指令値設定部２３において、授受電力を入札量に比べて小さくする際に生じると予測される損失を考慮した上で、授受電力量を算出する構成としてもよい。

図４は、グリッド内制御部３０の機能を説明する図である。図４に示されるように、グリッド内制御部３０は、授受電力指令値取得部３１、動作情報取得部３２、指令内容決定部３３、制御指令部３４、及び、動作情報通知部３５を含んで構成される。

授受電力指令値取得部３１は、上位制御部２０から授受電力指令値を取得する機能を有する。取得した授受電力指令値は、指令内容決定部３３へ送られる。

動作情報取得部３２は、マイクログリッド１内の各装置から、動作情報を取得する機能を有する。動作情報とは、例えば、発電設備２における発電量に係る情報、負荷装置３における電力使用量に係る情報、蓄電装置４の蓄電量に係る情報（ＳＯＣ）としての電力系統９０との間での電力授受量の現在値等が挙げられる。これらの動作情報は、指令内容決定部３３へ送られる。また、上記の情報のうち、授受電力の現在値、及び、蓄電装置４のＳＯＣは、動作情報通知部３５へも送られる。

指令内容決定部３３は、授受電力指令値取得部３１から取得する授受電力指令値と、動作情報取得部３２から取得する動作情報に基づいて、マイクログリッド１内の各装置への指令内容を決定する機能を有する。授受電力指令値取得部３１からの授受電力指令値によって、電力系統９０との間で授受する電力量が確定する。一方、動作情報取得部３２の動作情報によって、マイクログリッド１内の各装置の現在状況が分かる。そこで、指令内容決定部３３では、電力系統９０との間での授受電力量を所定の値とした条件で、各装置への電力供給が円滑に行えるように、各装置における動作内容を決定する。この際に決定される動作内容の一例として、蓄電装置４からの放電量の調整、発電設備２での発電量の調整、負荷装置３の負荷の調整等が挙げられる。指令内容決定部３３において決定された指令内容に基づく、配下の各装置への動作指令に係る情報は、指令内容決定部３３から制御指令部３４へ送られる。

制御指令部３４は、動作指令をマイクログリッド１内の各装置に対して送信する機能を有する。つまり、制御指令部３４は、動作指令を１以上の電力機器に対して出力する出力部として機能する。

動作情報通知部３５は、動作情報取得部３２から送られた、授受電力の現在値及び蓄電装置４のＳＯＣを上位制御部２０に対して受け渡す機能を有する。

［電力制御方法］
次に、図５を参照しながらＥＭＳ１０の上位制御部２０及びグリッド内制御部３０の電力制御に関する動作を説明する。

まず、グリッド内制御部３０では、動作情報取得部３２において、マイクログリッド１内の各装置の動作情報の取得が行われる（ステップＳ０１）。動作情報取得部３２による動作情報の収集は、例えば、所定のタイミング（例えば、１分～１コマ毎）に行われる。取得された情報はグリッド内の動作情報として、動作情報取得部３２から指令内容決定部３３へ送られる。

一方、上位制御部２０では、市場単価評価部２１によって電力市場単価データが取得される（ステップＳ０２）。次に、市場単価評価部２１では、取得された電力市場単価データと、設定値保持部２２において保持される設定値とに基づいて、需要予測値から授受電力指令値を算出するための電力市場単価の評価を行う（ステップＳ０３）。このときに、市場単価評価部２１では、授受電力指令値を算出するための需要予測値の市場単価の補正内容を決定してもよい。

次に、上位制御部２０では、指令値設定部２３によって需要予測値が取得される（ステップＳ０４）。一方、グリッド内制御部３０の動作情報通知部３５によって、蓄電装置４のＳＯＣと、授受電力現在値が、グリッド内制御部３０から上位制御部２０に送られる（ステップＳ０５，Ｓ０６）。上位制御部２０では、指令値設定部２３によってこれらの情報が取得される（ステップＳ０７）。

次に、上位制御部２０では、指令値設定部２３によって、授受電力指令値が決定されると共に、授受電力指令値が上位制御部２０からグリッド内制御部３０に対して送られる（ステップＳ０８，Ｓ０９）。その後、上位制御部２０では、授受電力指令値に基づいて、インバランス算出部２４においてインバランス量の算出が行われる（ステップＳ１０）。なお、インバランス算出部２４は、インバランス量に基づくインバランス料金の算出を行ってもよい。

一方、グリッド内制御部３０では、授受電力指令値取得部３１において、授受電力指令値が取得された後、指令内容決定部３３によって、授受電力指令値に基づいて動作指令における指令内容が決定される（ステップＳ１１）。そして、指令内容決定部３３において決定された指令内容に基づく動作指令が、制御指令部３４からマイクログリッド１内の各装置（電力機器）に対して出力される。その後各装置は制御指令に基づいて動作することになる。

電力市場単価に基づくこれらの手順は、例えば、電力市場単価を設定する際の単位時間となるコマ毎（３０分毎）に行われてもよい。また、ステップＳ０１、ステップＳ０２～Ｓ０３、ステップＳ０４、ステップＳ０５～Ｓ０７はそれぞれが連携することなく独立して行われる動作である。したがって、これらの手順の順序は入れ替わってもよい。

［ハードウェア構成］
図６を参照して、ＥＭＳ１０のハードウェア構成について説明する。図６は、ＥＭＳ１０のハードウェア構成の一例を示す図である。ＥＭＳ１０は、１又は複数のコンピュータ１００を含む。コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１と、主記憶部１０２と、補助記憶部１０３と、通信制御部１０４と、入力装置１０５と、出力装置１０６とを有する。ＥＭＳ１０は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された１又は複数のコンピュータ１００によって構成される。

ＥＭＳ１０が複数のコンピュータ１００によって構成される場合には、これらのコンピュータ１００はローカルで接続されてもよいし、インターネット又はイントラネットなどの通信ネットワークを介して接続されてもよい。この接続によって、論理的に１つのＥＭＳ１０が構築される。

ＣＰＵ１０１は、オペレーティングシステムやアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶部１０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）により構成される。補助記憶部１０３は、ハードディスク及びフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。補助記憶部１０３は、一般的に主記憶部１０２よりも大量のデータを記憶する。通信制御部１０４は、ネットワークカード又は無線通信モジュールにより構成される。ＥＭＳ１０における他の装置との通信機能の少なくとも一部は、通信制御部１０４によって実現されてもよい。入力装置１０５は、キーボード、マウス、タッチパネル、及び、音声入力用マイクなどにより構成される。出力装置１０６は、ディスプレイ及びプリンタなどにより構成される。

補助記憶部１０３は、予め、プログラム１１０及び処理に必要なデータを格納している。プログラム１１０は、ＥＭＳ１０の各機能要素をコンピュータ１００に実行させる。プログラム１１０によって、例えば、上述した電力制御方法に係る処理がコンピュータ１００において実行される。例えば、プログラム１１０は、ＣＰＵ１０１又は主記憶部１０２によって読み込まれ、ＣＰＵ１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、通信制御部１０４、入力装置１０５、及び出力装置１０６の少なくとも１つを動作させる。例えば、プログラム１１０は、主記憶部１０２及び補助記憶部１０３におけるデータの読み出し及び書き込みを行う。

プログラム１１０は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどの有形の記憶媒体に記録された上で提供されてもよい。プログラム１１０は、データ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。

本実施形態に係る電力制御プログラムとは、例えば、電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作の制御をコンピュータ１００に実行させる電力制御プログラムである。具体的には、電力制御プログラムとは、例えば、電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することと、決定された授受電力量に基づいて、１以上の電力機器への動作指令を決定することと、をコンピュータ１００に実行させるものである。

［実施形態の作用効果］
上記の電力制御装置としてのＥＭＳ１０、電力制御方法及び電力制御プログラムでは、授受電力量決定部として機能する上位制御部２０において、電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報と、に基づいて、電力市場との間で授受を行う授受電力量が決定される。また、動作指令決定部として機能するグリッド内制御部３０において、授受電力量に基づいて、１以上の電力機器への動作指令が決定される。このように電力市場単価を考慮して授受電力量を決定し、授受電力量に基づいて動作指令が決定されることから、外部の電力市場との間での電力の授受を含む電力制御において経済性を向上させることができる。

電力市場との間で電力の授受を行いながら電力制御を行うことは従来から行われている。ただし、従来は電力市場における実際の単価を考慮した電力制御は行われていなかった。そのため、入札の結果電力単価が高額になっていたとしても、入札した通りの取引きが行われることが一般的であった。この場合、電力の調達に想定外の費用が嵩んだりする可能性があり、経済性の観点では改善の余地があった。これに対して、本実施形態のＥＭＳ１０による電力制御の手法によれば、配下の１以上の電力機器の動作状況だけでなく、電力市場単価にも基づいて授受電力量が決定される。したがって、電力市場単価の変動を考慮して授受電力量を調整することが可能となるため、経済性が向上した電力制御を実現することができる。

上記の電力機器の動作状況に係る情報は、例えば、１以上の電力機器による電力の需要を予測した需要予測値であってもよい。この場合、電力の需要予測値と電力市場単価とに基づいて授受電力量が決定されることから、需要予測値を考慮した授受電力量を利用した電力制御を行うことができる。

一方、電力機器の動作状況に係る情報は、１以上の電力機器による電力の需要計画に係る需要計画値であってもよい。ここでいう需要計画値とは、消費電力が計画的になっているものを指す。たとえば、電力機器が工場等の製造装置である場合、一般に、生産計画からその製造装置が消費しうる電力が推定可能であるため、その推定される電力が需要計画値となる。この場合、電力の需要計画値と電力市場単価とに基づいて授受電力量が決定されることから、需要計画値を考慮した授受電力量を利用した電力制御を行うことができる。

授受電力量決定部として機能するＥＭＳ１０の上位制御部２０は、事前に定めた電力市場単価にかかる単価設定値と、電力市場単価とを比較し、その結果に基づいて授受電力量を決定してもよい。この場合、電力市場単価と単価設定値とを比較した結果に基づいて授受電力量を決定することができるため、例えば、電力市場単価が単価設定値に比べて高額であるときに電力購入量を抑制する等の経済性を考慮した電力制御をより適切に行うことができる。

１以上の電力機器は、蓄電装置４を含んでいてもよい。このとき、授受電力量決定部としての上位制御部２０は、蓄電装置４の充電量に係る情報にも基づいて、授受電力量を決定してもよい。この場合、上位制御部２０では、蓄電装置４の充電量を考慮した授受電力量を決定することができるため、例えば、電力市場単価が高額であるときに、蓄電装置の充電量が多く確保されている場合には電力購入量を抑制することができる。このように、上記の構成とすることにより、ＥＭＳ１０では、経済性を考慮した電力制御をより適切に行うことができる。

動作指令決定部として機能するグリッド内制御部３０において決定された動作指令を、１以上の電力機器に対して出力する出力部をさらに有していてもよい。具体的には、グリッド内制御部３０の制御指令部３４が動作指令を１以上の電力機器に対して出力する構成であってもよい。上記の構成とすることで、１以上の電力機器における動作指令を適切に行うことができる。

［変形例］
本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、上記実施形態で説明したマイクログリッド１内の電力機器の構成は適宜変更され得る。電力機器の構成に応じて、ＥＭＳ１０において決定される授受電力量及び動作指令の決定手法等も変更され得る。

また、上記実施形態では、マイクログリッド１が電力系統９０から電力を購入する際に、電力市場単価が想定より高額である場合には購入量を抑制する、という制御を行うことについて説明した。しかしながら、上記実施形態で説明した手法は、マイクログリッド１が電力系統９０に対して電力を売電することを前提とした場合にも適用ができる。例えば、上記の手法を用いると、電力市場単価が想定より低額である場合には売電量を抑制する、という制御を行うことによって、経済性を向上した売電の制御も可能となる。このように、上記実施形態で説明した手法は、電力系統９０からの電力の購入及び売電の両方に適用ができる。

［付記１］
本発明は、再生可能エネルギーの不安定な発電を含むマイクログリッドの系統運用における課題を解決するため、再生可能エネルギーの普及に貢献するものである。そのため、本発明は、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の以下のターゲットにも貢献するものである。
・ターゲット７．２「２０３０年までに、世界のエネルギーミックスにおける再生可能エネルギーの割合を大幅に拡大させる。」
・ターゲット９．３「２０３０年までに、資源利用効率の向上とクリーン技術及び環境に配慮した技術・産業プロセスの導入拡大を通じたインフラ改良や産業改善により、持続可能性を向上させる。全ての国々は各国の能力に応じた取組を行う。」

［付記２］
本開示は以下に示す構成を含む。
［１］電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作を制御する電力制御装置であって、
前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定する授受電力量決定部と、
決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定する動作指令決定部と、
を有する、電力制御装置。
［２］前記１以上の電力機器の動作状況に係る情報は、前記１以上の電力機器による電力の需要を予測した需要予測値である、［１］に記載の電力制御装置。
［３］前記１以上の電力機器の動作状況に係る情報は、前記１以上の電力機器による電力の需要計画に係る需要計画値である、［１］に記載の電力制御装置。
［４］前記授受電力量決定部は、事前に定めた電力市場単価にかかる単価設定値と、前記電力市場単価とを比較し、その結果に基づいて前記授受電力量を決定する、［１］～［３］のいずれかに記載の電力制御装置。
［５］前記１以上の電力機器は、蓄電装置を含み、
前記授受電力量決定部は、前記蓄電装置の充電量に係る情報にも基づいて、前記授受電力量を決定する、［１］～［４］のいずれかに記載の電力制御装置。
［６］前記動作指令決定部により決定された前記動作指令を、前記１以上の電力機器に対して出力する出力部をさらに有する、［１］～［５］のいずれかに記載の電力制御装置。
［７］電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作を制御する電力制御方法であって、
前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することと、
決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定することと、
を含む、電力制御方法。
［８］電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作の制御をコンピュータに実行させる電力制御プログラムであって、
前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することと、
決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定することと、
を前記コンピュータに実行させる、電力制御プログラム。

１ マイクログリッド
２ 発電設備
３ 負荷装置
４ 蓄電装置
５ 配電装置（配電盤）
６ 送電網
１０ ＥＭＳ（電力制御装置）
２０ 上位制御部（授受電力量決定部）
２１ 市場単価評価部
２２ 設定値保持部
２３ 指令値設定部
２４ インバランス算出部
３０ グリッド内制御部（動作指令決定部）
３１ 授受電力指令値取得部
３２ 動作情報取得部
３３ 指令内容決定部
３４ 制御指令部（出力部）
３５ 動作情報通知部
９０ 電力系統

Claims (7)

1. 電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作を制御する電力制御装置であって、
   前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定する授受電力量決定部と、
   決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定する動作指令決定部と、
   を有し、
   前記授受電力量決定部は、事前に定めた電力市場単価にかかる単価設定値と、前記電力市場単価とを比較し、その結果に基づいて前記授受電力量を決定し、
   前記単価設定値が、過去の電力市場単価の時間帯毎の平均値に基づいて、時間帯ごとに設定される、
   電力制御装置。
2. 前記１以上の電力機器の動作状況に係る情報は、前記１以上の電力機器による電力の需要を予測した需要予測値である、請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記１以上の電力機器の動作状況に係る情報は、前記１以上の電力機器による電力の需要計画に係る需要計画値である、請求項１に記載の電力制御装置。
4. 前記１以上の電力機器は、蓄電装置を含み、
   前記授受電力量決定部は、前記蓄電装置の充電量に係る情報にも基づいて、前記授受電力量を決定する、請求項１に記載の電力制御装置。
5. 前記動作指令決定部により決定された前記動作指令を、前記１以上の電力機器に対して出力する出力部をさらに有する、請求項１に記載の電力制御装置。
6. 電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作を制御する電力制御方法であって、
   前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することであって、事前に定めた電力市場単価にかかる単価設定値と、前記電力市場単価とを比較し、その結果に基づいて前記授受電力量を決定することと、
   決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定することと、
   を含み、
   前記単価設定値が、過去の電力市場単価の時間帯毎の平均値に基づいて、時間帯ごとに設定される、
   電力制御方法。
7. 電力市場との電力の授受が可能であって、１以上の電力機器の動作の制御をコンピュータに実行させる電力制御プログラムであって、
   前記電力市場における電力市場単価と、１以上の電力機器の動作状況に係る情報とに基づいて、前記電力市場との間で授受を行う電力量である授受電力量を決定することであって、事前に定めた電力市場単価にかかる単価設定値と、前記電力市場単価とを比較し、その結果に基づいて前記授受電力量を決定することと、
   決定された前記授受電力量に基づいて、前記１以上の電力機器への動作指令を決定することと、
   を前記コンピュータに実行させ、
   前記単価設定値が、過去の電力市場単価の時間帯毎の平均値に基づいて、時間帯ごとに設定される、
   電力制御プログラム。

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