特開 2024-73813 電力システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024073813

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】電力システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20240523BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240523BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311R

H02J13/00 301A

H02J3/38 130

H02J3/38 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184722

(22)【出願日】2022-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】北村 高嗣

(72)【発明者】

【氏名】花尾 隆史

(72)【発明者】

【氏名】大堀 彰大

【テーマコード（参考）】

5G064

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G064AA04

5G064AC09

5G064CB12

5G064CB21

5G064DA07

5G064DA11

5G066AE09

5G066HA15

5G066HB06

5G066HB09

5G066JA05

5G066JB03

(57)【要約】

【課題】上位システムに処理負荷が集中することを抑制しつつ、ＶＰＰを構築できる電力システムを提供する。
【解決手段】電力システムＳ１は、集計部１２および通信部１１を含む上位システムＡ１と、各々が少なくとも１つの電力制御装置２２および電力管理装置２１を備える複数の需要家設備Ｂ１とを備える。集計部１２は、各需要家設備Ｂ１の設備電力および設備制御幅をそれぞれ集計する。通信部１１は、集計結果およびシステム全体の電力目標を各需要家設備Ｂ１に送信する。電力管理装置２１は、集計結果およびシステム全体の電力目標を用いて、設備目標を設定する設定部２１３と、設定された設備目標を基に誘導指令値を算出する指令値算出部２１４とを含む。各需要家設備Ｂ１において、各電力制御装置２２は、誘導指令値に基づいて出力目標値を算出する機器目標算出部２２１と、制御対象の電力機器Ｃ１を制御する電力制御部２２２とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力機器が各々に接続された少なくとも１つの電力制御装置、および、前記少なくとも１つの電力制御装置を管理する電力管理装置を、各々が備える複数の需要家設備と、
前記複数の需要家設備の各々の前記電力管理装置とそれぞれ通信可能な上位システムと、
を備え、
前記複数の需要家設備の各々において、前記少なくとも１つの電力制御装置の各々は、電力系統に接続されており、
前記上位システムは、前記複数の需要家設備の各々における前記電力系統との接続点での出力電力である設備電力および前記複数の需要家設備の各々が制御可能な最大電力である設備制御幅をそれぞれ集計する集計部と、前記集計部による集計結果およびシステム全体の電力目標を前記複数の需要家設備の各々の前記電力管理装置に送信する通信部とを含み、
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置は、対応する前記需要家設備の前記設備電力の情報および前記設備制御幅の情報を前記上位システムに送信する送信部と、前記上位システムから受信する前記集計結果および前記システム全体の電力目標を用いて、前記設備電力の目標値である設備目標を設定する設定部と、設定された前記設備目標を基に前記設備電力を制御するための誘導指令値を算出する指令値算出部と、を含み、
前記複数の需要家設備の各々において、前記少なくとも１つの電力制御装置の各々は、前記電力管理装置が算出した前記誘導指令値に基づいて出力目標値を算出する機器目標算出部と、当該出力目標値となるように制御対象の前記電力機器を制御する電力制御部とを含む、電力システム。

【請求項2】

前記システム全体の電力目標は、前記システム全体での入出力電力の目標である絶対目標値であり、
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置の前記設定部は、前記集計結果および前記システム全体の電力目標を用いて、対応する前記需要家設備の前記設備目標を設定するための指標を算出する指標算出部と、当該指標を用いて前記設備目標を算出する設備目標算出部とを含む、請求項１に記載の電力システム。

【請求項3】

前記システム全体の電力目標は、前記システム全体での全体需要基準値に対する相対的な目標である相対目標値であり、
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置の前記送信部は、対応する前記需要家設備の個別需要基準値の情報をさらに送信し、
前記上位システムにおいて、前記集計部は、前記全体需要基準値として、さらに前記複数の需要家設備の各々の前記個別需要基準値を集計し、且つ、前記通信部は、前記集計結果としてさらに前記個別需要基準値の集計値を送信し、
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置の前記設定部は、前記個別需要基準値の集計値と前記相対目標値とを用いて、前記システム全体での入出力電力の目標である絶対目標値を算出するシステム目標算出部と、前記集計結果および前記絶対目標値を用いて、対応する前記需要家設備の前記設備目標を設定するための指標を算出する指標算出部と、当該指標を用いて前記設備目標を算出する設備目標算出部とを含む、請求項１に記載の電力システム。

【請求項4】

前記複数の需要家設備のうちの少なくとも１つは、前記電力系統に接続された電力負荷を備える、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電力システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の地域（拠点）に分散するエネルギーリソース（発電設備、蓄電設備および負荷など）を管理および制御することにより、一つの発電所のように機能させるバーチャルパワープラント（Virtual Power Plant：ＶＰＰ）がある。特許文献１には、従来のＶＰＰの一例が開示されている。当該ＶＰＰは、複数の電力システム（下位システム）と、これらを管理する中央管理装置（上位システム）を備える。中央管理装置は、調整対象電力の合計電力が全体目標電力となるように、各電力システムに対して調整対象電力を制御させるための上位指標を算出する指標算出部を備える。各電力システムはそれぞれ、複数台のパワーコンディショナと、これらを管理する集中管理装置を備える。各電力システムにおいて、集中管理装置は、中央管理装置から上位指標を受信した場合には、上位指標に基づく下位指標を、複数台のパワーコンディショナの各々に出力する。各パワーコンディショナはそれぞれ、集中管理装置から入力された下位指標を用いた最適化問題に基づいて、個別目標電力を算出し、個別出力電力を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１４３０４６号公報

【特許文献2】特開２０２０－１５０６９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のＶＰＰでは、上位システム（中央管理装置）および下位システム（各電力システム）の両方に、指標（上位指標または下位指標）を算出する機能がそれぞれ必要となる。そのため、ＶＰＰが行う電力制御では、上位システムおよび下位システムの両方が、専用のパラメータ（指標）を用いる必要がある。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、上位システムにおいて、専用のパラメータ（指標）を用いない場合でも、上位システムに処理負荷が集中することを抑制しつつ、ＶＰＰを構築できる電力システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示によって提供される電力システムは、電力機器が各々に接続された少なくとも１つの電力制御装置、および、前記少なくとも１つの電力制御装置を管理する電力管理装置を、各々が備える複数の需要家設備と、前記複数の需要家設備の各々の前記電力管理装置とそれぞれ通信可能な上位システムと、を備え、前記複数の需要家設備の各々において、前記少なくとも１つの電力制御装置の各々は、電力系統に接続されており、前記上位システムは、前記複数の需要家設備の各々における前記電力系統との接続点での出力電力である設備電力および前記複数の需要家設備の各々が制御可能な最大電力である設備制御幅をそれぞれ集計する集計部と、前記集計部による集計結果およびシステム全体の電力目標を前記複数の需要家設備の各々の前記電力管理装置に送信する通信部とを含み、前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置は、対応する前記需要家設備の前記設備電力の情報および前記設備制御幅の情報を前記上位システムに送信する送信部と、前記上位システムから受信する前記集計結果および前記システム全体の電力目標を用いて、前記設備電力の目標値である設備目標を設定する設定部と、設定された前記設備目標を基に前記設備電力を制御するための誘導指令値を算出する指令値算出部と、を含み、前記複数の需要家設備の各々において、前記少なくとも１つの電力制御装置の各々は、前記電力管理装置が算出した前記誘導指令値に基づいて出力目標値を算出する機器目標算出部と、当該出力目標値となるように制御対象の前記電力機器を制御する電力制御部とを含む。

【0007】

前記電力システムの好ましい実施の形態において、前記システム全体の電力目標は、前記システム全体での入出力電力の目標である絶対目標値であり、前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置の前記設定部は、前記集計結果および前記システム全体の電力目標を用いて、対応する前記需要家設備の前記設備目標を設定するための指標を算出する指標算出部と、当該指標を用いて前記設備目標を算出する設備目標算出部とを含む。

【0008】

前記電力システムの好ましい実施の形態において、前記システム全体の電力目標は、前記システム全体での全体需要基準値に対する相対的な目標である相対目標値であり、前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置の前記送信部は、対応する前記需要家設備の個別需要基準値の情報をさらに送信し、前記上位システムにおいて、前記集計部は、前記全体需要基準値として、さらに前記複数の需要家設備の各々の前記個別需要基準値を集計し、且つ、前記通信部は、前記集計結果としてさらに前記個別需要基準値の集計値を送信し、前記複数の需要家設備の各々において、前記電力管理装置の前記設定部は、前記個別需要基準値の集計値と前記相対目標値とを用いて、前記システム全体での入出力電力の目標である絶対目標値を算出するシステム目標算出部と、前記集計結果および前記絶対目標値を用いて、対応する前記需要家設備の前記設備目標を設定するための指標を算出する指標算出部と、当該指標を用いて前記設備目標を算出する設備目標算出部とを含む。

【0009】

前記電力システムの好ましい実施の形態において、前記複数の需要家設備のうちの少なくとも１つは、前記電力系統に接続された電力負荷を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示の電力システムでは、各需要家設備から上位システムに現在の電力情報（設備電力）と制御可能な電力情報（設備制御幅）とが送信される。上位システムでは、これらの情報を集計して、全体目標とともに各需要家設備に送信する。各需要家設備では、集計結果と全体目標とに基づいて、設備目標を設定する。そして、電力管理装置は、設備目標と現在の電力情報（設備電力）とを用いた誘導指令値を算出し、電力制御装置は、誘導指令値を用いて接続される電力機器の電力制御を分散的に行う。この構成では、上位システムと、各需要家設備との間で、設備電力および設備制御幅の各情報のやり取りを行うだけである。つまり、本開示の電力システムは、上位システムが専用のパラメータ（誘導指令値と類似の上位誘導指令値であり、特許文献１における上位指標）を用いることなく、ＶＰＰを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態にかかる電力システムの構成例を示す図である。

【図2】第１実施形態にかかる電力システムが行う電力制御を示すフローチャートである。

【図3】第１実施形態にかかる電力システムが行う電力制御のうち各需要家設備が行う電力制御を示すフローチャートである。

【図4】第２実施形態にかかる電力システムの構成例のうちの一部（需要家設備）を示す図である。

【図5】第２実施形態にかかる電力システムが行う電力制御を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の電力システムの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下では、同一あるいは類似の構成要素に、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

【0013】

図１は、第１実施形態にかかる電力システムＳ１の全体構成例を示している。同図に示すように、電力システムＳ１は、上位システムＡ１および複数の需要家設備Ｂ１を備える。また、電力システムＳ１は、電力系統Ｋ１に繋がる電力線９９を備える。図１において、太線は電力ネットワークを示し、破線は通信ネットワークを示す。

【0014】

電力システムＳ１において、上位システムＡ１と、複数の需要家設備Ｂ１の各々とは、互いに通信可能である。電力システムＳ１は、上位システムＡ１と複数の需要家設備Ｂ１とが連携して電力制御を行う。複数の需要家設備Ｂ１は、例えば互いに異なる複数の地域（拠点）にそれぞれ設置される。なお、１つの地域（拠点）に２つ以上の需要家設備Ｂ１が設置されていてもよい。電力システムＳ１は、複数の地域（拠点）に分散された需要家設備Ｂ１を管理して、システム全体の入出力電力（以下では「全体電力」という）を制御する。つまり、電力システムＳ１は、ＶＰＰを構築する。

【0015】

複数の需要家設備Ｂ１の各々は、少なくとも１つの電力機器Ｃ１を備え、当該少なくとも１つの電力機器Ｃ１の電力制御を行う。各需要家設備Ｂ１は、設備電力の情報と設備制御幅の情報とを上位システムＡ１に送信する。設備電力は、各需要家設備Ｂ１において電力系統Ｋ１（電力線９９）への接続点における入出力電力である。設備制御幅は、各需要家設備Ｂ１において、対応する電力機器Ｃ１の機器制御幅の合計である。機器制御幅は、電力機器Ｃ１が制御可能な最大電力であり、電力機器Ｃ１の最大出力電力に相当する。上位システムＡ１は、各需要家設備Ｂ１の設備電力および設備制御幅の集計を行い、その集計結果を各需要家設備Ｂ１に送信する。また、上位システムＡ１は、全体電力の目標値（以下「全体目標」という）を、各需要家設備Ｂ１に送信する。全体目標は、上位システムＡ１に設定される。本実施形態では、全体目標は、全体電力の絶対目標値であり、後述する電力システムＳ２の「相対目標値」に対して、「絶対目標値」という。各需要家設備Ｂ１は、受信する集計結果および全体目標（全体電力の絶対目標値）を用いて、自設備の電力目標（以下「設備目標」という）を算出し、算出した設備目標を基に、制御対象の各電力機器Ｃ１を制御する。

【0016】

複数の電力機器Ｃ１には、たとえば、蓄電池３１、電気自動車３２および太陽電池３３がある。この他、他の再生可能エネルギー（風力、水力、バイオマス、地熱など）を利用した発電機、燃料電池による発電機、化石燃料を利用した発電機、アグリゲータによる需要家の負荷を管理する仮想的な発電を行うシステムがあってもよい。アグリゲータは、実際に発電を行っているのではないが、ネガワット取引により、節約できた電力を発電した電力とみなしている。

【0017】

上位システムＡ１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを備えるコンピュータ装置で構成される。上位システムＡ１は、通信部１１および集計部１２を含む。

【0018】

通信部１１は、各需要家設備Ｂ１と通信する。通信部１１は、各需要家設備Ｂ１から、上記設備電力の情報および上記設備制御幅の情報を受信する。通信部１１は、各需要家設備Ｂ１に、上記集計結果および上記全体目標を送信する。

【0019】

集計部１２は、通信部１１が受信した設備電力および設備制御幅をそれぞれ集計する。当該集計において、集計部１２は、設備電力の総和および設備制御幅の総和をそれぞれ算出する。よって、本実施形態における集計結果は、設備電力の集計値（総和）と設備制御幅の集計値（総和）とを含む。

【0020】

複数の需要家設備Ｂ１の各々は、電力管理装置２１、複数の電力制御装置２２および複数の電力機器Ｃ１を備える。なお、各需要家設備Ｂ１が備える電力制御装置２２の数および電力機器Ｃ１の数は、１つであってもよい。また、複数の需要家設備Ｂ１の各々は、電力負荷Ｌ１を備える。なお、複数の需要家設備Ｂ１のいずれかは、電力負荷Ｌ１を備えていなくてもよいし、複数の電力負荷Ｌ１を備えていてもよい。以下で説明する電力管理装置２１、複数の電力制御装置２２および電力負荷Ｌ１は、特段の断りがない限り、各需要家設備Ｂ１で共通する。

【0021】

電力負荷Ｌ１は、電力系統Ｋ１および各電力制御装置２２の両方またはいずれかから電力が供給される。電力負荷Ｌ１には、一般負荷および重要負荷などがある。一般負荷は、例えば、災害時に電力が遮断されても、比較的影響が少ない電気機器を含む。重要負荷は、災害時でも電力を継続して供給する必要性がある重要な負荷であり、例えば、非常用のエレベータ、連続運転が必要な電気機器、建屋の照明や空調機器などが含まれる。

【0022】

電力管理装置２１は、複数の電力制御装置２２を管理する。電力管理装置２１は、上位システムＡ１および各電力制御装置２２の各々と通信を行う。電力管理装置２１は、信号処理部２１１、計測部２１２、設定部２１３および指令値算出部２１４を含む。

【0023】

信号処理部２１１は、上位システムＡ１と通信を行い、且つ、複数の電力制御装置２２の各々と通信を行う。信号処理部２１１は、受信部２１１ａおよび送信部２１１ｂを含む。信号処理部２１１は、受信部２１１ａによって、上位システムＡ１から上記集計結果および上記全体目標を受信する。また、信号処理部２１１は、受信部２１１ａによって、各電力制御装置２２から機器制御幅の情報を受信する。信号処理部２１１は、各電力制御装置２２の機器制御幅を合計して、上記設備制御幅を算出する。信号処理部２１１は、送信部２１１ｂによって、上位システムＡ１に設備制御幅の情報を送信する。また、信号処理部２１１は、送信部２１１ｂによって、各電力制御装置２２に誘導指令値を送信する。誘導指令値は、設備電力を設備目標にするための指標であり、各電力制御装置２２で共通の値である。

【0024】

計測部２１２は、接続線９１上に設置され、設置箇所における電力を計測する。計測部２１２は、対応する需要家設備Ｂ１と電力系統Ｋ１との接続点における電力（設備電力）を計測する。設備電力の計測値は、送信部２１１ｂにより、上位システムＡ１に送信される。

【0025】

設定部２１３は、受信部２１１ａが受信した集計結果および全体目標を用いて、上記設備目標（設備電力の電力目標）を設定する。例えば、設定部２１３は、前回設定した設備目標を、以下で説明する指標を用いた演算により補正することで、新たな設備目標を設定する。設定部２１３は、指標算出部２１３ａおよび設備目標算出部２１３ｂを含む。

【0026】

指標算出部２１３ａは、集計結果および全体目標を用いて、設備目標を補正するための指標（以下では「補正指標」という）を算出する。指標算出部２１３ａは、下記（１）式ないし下記（３）式を演算することで、補正指標を算出する。下記（１）式ないし下記（３）式において、Ｐ_VPPiは補正指標、λ_ALLは状態変数、ε_ALLは勾配係数、Ｔｓ_ALLは補正指標の更新間隔、Ｐｃ_ALLは全体目標、Ｐ_ALLは設備電力の集計値（総和）、εＧａｉｎ_VPPは勾配係数調整ゲイン、ｐｒ^lmtは誘導指令値限界、Ｔｏｔａｌ_VPPは設備制御幅の集計値（総和）である。

【数1】

【0027】

設備目標算出部２１３ｂは、補正指標を用いて設備目標を補正する。設備目標算出部２１３ｂは、下記（４）式を演算することで、新たな設備目標を算出する。下記（４）式において、Ｐ_Ci ^VPPは補正後の設備目標（新たな設備目標）、Ｐ_Ciは補正前の設備目標（前回の設備目標）、ω_VPPiは対応する需要家設備Ｂ１の重み係数、Ｐ_VPPiは上記指標、ω_iは対応する需要家設備Ｂ１の設備制御幅である。なお、重み係数ω_VPPiの値により、電力システムＳ１が行う電力制御に対して、対応する需要家設備Ｂ１がどれだけ関与させるかの設定が可能であるが、本実施形態では、全ての需要家設備Ｂ１において、重み係数ω_VPPiには「１」が設定される。また、電力管理装置２１の電源投入後など、前回の設備目標がない場合には、予め設定された初期値を用いる。設備目標算出部２１３ｂが算出した設備目標は、対応する需要家設備Ｂ１の設備目標として設定される。なお、設定部２１３による設備目標の算出方法は、上記した方法に限定されない。

【数2】

【0028】

指令値算出部２１４は、設定部２１３により設定された設備目標を基に、設備電力を制御するための誘導指令値を算出する。誘導指令値は、設備電力を設備目標にするための値であり、各電力制御装置２２で共通の値である。指令値算出部２１４は、例えば下記（５）式および下記（６）式の演算を行うことで、誘導指令値を算出する。下記（５）式および下記（６）式において、ｐｒは誘導指令値、λｐは状態変数、Ｐ_Ci ^VPPは設備目標（有効電力）、Ｐは現在の設備電力（有効電力）、εは勾配係数、Ｔｓは誘導指令値の更新間隔である。なお、下記（５）式および下記（６）式は、特許文献２に記載の演算式と同等である。誘導指令値は、送信部２１１ｂによって、各電力制御装置２２に送信される。

【数3】

【0029】

複数の電力制御装置２２の各々は、接続線９１により電力線９９に接続されている。よって、各電力制御装置２２は、電力系統Ｋ１に接続されている。複数の電力制御装置２２の各々には、複数の電力機器Ｃ１がそれぞれ個別に接続されている。よって、各電力機器Ｃ１は、対応する電力制御装置２２を介して、電力系統Ｋ１に接続されている。複数の電力制御装置２２の各々は、電力管理装置２１が算出した誘導指令値に基づいて、接続される電力機器Ｃ１の電力制御を行う。図示された例では、複数の電力制御装置２２には、電力機器Ｃ１としての蓄電池３１が接続された蓄電池制御装置２２Ａと、電力機器Ｃ１としての電気自動車３２が接続されたＥＶ制御装置２２Ｂと、電力機器Ｃ１としての太陽電池３３が接続されたＰＶ制御装置２２Ｃとがある。ＥＶは、Electric Vehicle（電気自動車）の略である。ＰＶは、Photovoltaics（太陽光発電）の略である。複数の電力制御装置２２の各々は、機器目標算出部２２１と、電力制御部２２２と、機器通信部２２３とを含む。以下で説明する機器目標算出部２２１、電力制御部２２２および機器通信部２２３は、特段の断りがない限り、各電力制御装置２２で共通する。

【0030】

機器通信部２２３は、電力管理装置２１から誘導指令値を受信する。また、機器通信部２２３は、接続される電力機器Ｃ１から当該電力機器Ｃ１の機器制御幅の情報を取得する。機器制御幅は、先述の通り、電力機器Ｃ１の最大出力電力に相当する。機器制御幅は、電力機器Ｃ１が劣化していない状態では、例えば当該電力機器Ｃ１に規定された定格出力となる。一方で、電力機器Ｃ１が劣化した状態では、定格出力よりも小さい値となる。また、ＥＶ制御装置２２Ｂでは、接続される電気自動車３２によって、機器制御幅が増減する。機器通信部２２３は、取得した機器制御幅の情報を、電力管理装置２１に送信する。

【0031】

機器目標算出部２２１は、機器通信部２２３が受信した誘導指令値を用いて、対応する電力機器Ｃ１の出力目標値（以下「機器目標」という）を算出する。機器目標算出部２２１は、誘導指令値を用いた最適化問題に基づいて、機器目標を算出する。この最適化問題は、評価関数と制約条件とを含む。当該評価関数は、例えば特許文献２に記載されたものと同じである。本実施形態では、機器目標算出部２２１は、特許文献２の記載と同様に、評価関数から導出される下記（７）式および下記（８）式の演算を行う。下記（７）式および下記（８）式において、Ｐ^refは電力制御装置２２の機器目標（出力目標値）、ｐｒは誘導指令値、ｐｒ^lmtは誘導指令値限界、ａ₁～ａ₄はそれぞれ、設計パラメータである。誘導指令値限界ｐｒ^lmtおよび設計パラメータａ₁～ａ₄は、特許文献２に記載されたものと同じである。そして、特許文献２の記載と同様に、その演算結果を制約条件によって補正することで、機器目標を算出する。制約条件は、特許文献２に記載された制約条件と同様である。なお、特許文献２に記載の蓄電池ＰＣＳに設定された制約条件が、蓄電池制御装置２２Ａの機器目標算出部２２１に設定され、特許文献２に記載のＥＶスタンドに設定された制約条件が、ＥＶ制御装置２２Ｂの機器目標算出部２２１に設定され、特許文献２に記載の太陽光ＰＣＳに設定された制約条件が、ＰＶ制御装置２２Ｃの機器目標算出部２２１に設定される。これとは異なり、機器目標算出部２２１は、制約条件の下で評価関数を解くことで機器目標を算出してもよい。

【数4】

【0032】

電力制御部２２２は、接続される電力機器Ｃ１の出力電力（以下「機器電力」という）が機器目標となるように当該電力機器Ｃ１の機器電力を制御する。蓄電池制御装置２２Ａの電力制御部２２２は、蓄電池３１の充電電力または放電電力を制御する。本開示では、蓄電池制御装置２２Ａの電力制御部２２２は、受信した機器目標が正の値のとき、蓄電池３１を放電させ、受信した機器目標が負の値のとき、蓄電池３１を充電する。ＥＶ制御装置２２Ｂの電力制御部２２２は、電気自動車３２の充電電力または放電電力を制御する。本開示では、ＥＶ制御装置２２Ｂの電力制御部２２２は、受信した機器目標が正の値のとき、電気自動車３２を放電させ、受信した機器目標が負の値のとき、電気自動車３２を充電する。ＰＶ制御装置２２Ｃの電力制御部２２２は、太陽電池３３の発電電力を制御する。

【0033】

次に、電力システムＳ１が行う電力制御について、図２および図３を参照して説明する。図２は、電力システムＳ１全体における電力制御を示すフローチャートである。図２（ａ）は上位システムＡ１が行う処理であり、図２（ｂ）は複数の需要家設備Ｂ１のうちの１つが行う処理であり、図２（ｃ）は複数の需要家設備Ｂ１のうちの他の１つが行う処理である。なお、各需要家設備Ｂ１が行う処理は、同じであるので、図２（ｂ），（ｃ）では、同じ符号を付している。図３は、各需要家設備Ｂ１における電力制御を示すフローチャートである。図３（ａ）は電力管理装置２１が行う処理であり、図３（ｂ）は複数の電力制御装置２２のうちの１つが行う処理であり、図３（ｃ）は複数の電力制御装置２２のうちの他の１つの行う処理である。なお、各電力制御装置２２が行う処理は、同じであるので、図３（ｂ），（ｃ）では、同じ符号を付している。また、図３において、図２に示す処理と同一あるいは類似の処理には、同じ符号を付している。図３に示す処理は、全ての需要家設備Ｂ１で共通する。図２および図３に示す各フローチャートは、一例であり、以下で示す処理に限定されない。

【0034】

まず、図２を参照して、電力システムＳ１の電力制御の概要を説明する。図２に示すように、各需要家設備Ｂ１は、設備電力の情報および設備制御幅の情報を上位システムＡ１に送信する（Ｓ２０１）。上位システムＡ１は、各需要家設備Ｂ１から送信された設備電力の情報および設備制御幅の情報を受信する（Ｓ１０１）。

【0035】

次いで、上位システムＡ１は、各需要家設備Ｂ１から設備電力の情報および設備制御幅の情報を受信すると、各需要家設備Ｂ１の設備電力および設備制御幅をそれぞれ集計する（Ｓ１０２）。上位システムＡ１は、設備電力および設備制御幅をそれぞれ集計すると、その集計結果と全体目標（全体電力の絶対目標値）とを各需要家設備Ｂ１に送信する（Ｓ１０３）。各需要家設備Ｂ１は、上位システムＡ１から送信された集計結果および全体目標を受信する（Ｓ２０２）。

【0036】

次いで、各需要家設備Ｂ１は、集計結果および全体目標を受信すると、これらを用いて設備目標を設定する（Ｓ２０３）。各需要家設備Ｂ１は、設備目標を設定すると、当該設備目標と現在の設備電力とを用いて、誘導指令値を算出する（Ｓ２０４）。各需要家設備Ｂ１が誘導指令値を算出すると、各需要家設備Ｂ１において電力制御装置２２は、当該誘導指令値に基づいて、各電力機器Ｃ１を制御する（Ｓ２０５）。

【0037】

続いて、図３を参照して、各需要家設備Ｂ１での電力制御の詳細を説明する。図３に示すように、電力管理装置２１の計測部２１２は、設備電力を計測する（Ｓ３０１）。また、各電力制御装置２２の機器通信部２２３は、対応する電力機器Ｃ１から機器制御幅を取得し（Ｓ４０１）、取得した機器制御幅を電力管理装置２１に送信する（Ｓ４０２）。

【0038】

電力管理装置２１の信号処理部２１１は、受信部２１１ａにより、各電力制御装置２２から機器制御幅を受信する（Ｓ３０２）。信号処理部２１１は、各電力制御装置２２から機器制御幅を受信すると、受信した各機器制御幅を合計して、設備制御幅を算出する（Ｓ３０３）。

【0039】

次いで、信号処理部２１１は、送信部２１１ｂにより、ステップＳ３０１で計測した設備電力の情報（計測値）と、ステップＳ３０３で算出した設備制御幅の情報とを、上位システムＡ１に送信する（Ｓ２０１）。その後、上記ステップＳ１０３により、上位システムＡ１から集計結果と全体目標とが送信されるので、信号処理部２１１は、受信部２１１ａにより、集計結果と全体目標とを受信する（Ｓ２０２）。

【0040】

次いで、設定部２１３は、ステップＳ２０２で受信した集計結果と全体目標とを用いて、設備目標を設定する（Ｓ２０３）。設備目標を設定する処理では、まず、設定部２１３の指標算出部２１３ａは、上記（１）式ないし上記（３）式の演算により、設備目標を補正するための指標（補正指標）を算出する（Ｓ２０３ａ）。指標算出部２１３ａが補正指標を算出すると、設備目標算出部２１３ｂは、上記（４）式の演算により、新たな設備目標を算出する（Ｓ２０３ｂ）。そして、設定部２１３は、設備目標算出部２１３ｂの演算結果を、設備目標として設定する。

【0041】

ステップＳ２０３で設備目標が設定されると、電力管理装置２１の指令値算出部２１４は、上記（５）式および上記（６）式の演算により、誘導指令値を算出する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０４で誘導指令値を算出すると、信号処理部２１１は、送信部２１１ｂにより、誘導指令値を各電力制御装置２２に送信する（Ｓ３０３）。

【0042】

次いで、各電力制御装置２２において機器通信部２２３は、送信部２１１ｂ（電力管理装置２１）から送信された誘導指令値を受信する（Ｓ４０３）。機器通信部２２３が誘導指令値を受信すると、機器目標算出部２２１は、上記（７）式および上記（８）式の演算により、対応する（接続された）電力機器Ｃ１の機器目標（出力目標値）を算出する（Ｓ４０４）。そして、電力制御部２２２は、機器目標算出部２２１が算出した機器目標となるように制御対象である電力機器Ｃ１の機器電力（出力電力）を制御する（Ｓ４０５）。ステップＳ３０３およびステップＳ４０３～Ｓ４０５の処理が、図２のステップＳ２０５の処理に対応する。

【0043】

電力システムＳ１において、図２の処理周期は、何ら限定されないが、例えば１０秒である。ただし、図３に示すステップＳ２０３ｂ（設備目標の算出）、ステップＳ２０４（誘導指令値の算出）およびステップＳ３０３（誘導指令値の送信）と、ステップＳ４０３（誘導指令値の受信）、ステップＳ４０４（機器目標の算出）およびステップＳ４０５（電力機器の制御）とにおいては、上記処理周期よりも短い周期（例えば１秒周期）で繰り返し行うことが好ましい。

【0044】

以上のように構成された電力システムＳ１では、各需要家設備Ｂ１から上位システムＡ１に現在の電力情報（設備電力）と制御可能な電力情報（設備制御幅）とが送信される。上位システムＡ１では、これらの情報を集計して、全体目標とともに各需要家設備Ｂ１に送信する。各需要家設備Ｂ１では、集計結果と全体目標とに基づいて、設備目標を設定する。そして、電力管理装置２１は、設備目標と現在の電力情報（設備電力）とを用いた誘導指令値を算出し、電力制御装置２２は、誘導指令値を用いて分散的に機器目標を立てて、電力機器Ｃ１の電力制御を行う。これにより、電力システムＳ１は、電力システムＳ１全体の入出力電力（全体電力）を、上記全体目標に制御する。したがって、上位システムＡ１が専用のパラメータ（誘導指令値と類似の上位誘導指令値であり、特許文献１における上位指標）を用いることなく、電力システムＳ１は、当該上位システムＡ１に処理負荷が集中することを抑制しつつ、ＶＰＰを構築することができる。このため、電力システムＳ１では、ＶＰＰを構築する上で、特許文献１のような中央管理装置（上位システム）ではなく、情報の集計とその集計結果および全体目標の送信とを行う機能を有する上位システムＡ１を用いればよい。つまり、電力システムＳ１では、上位システムを専用設計することなく、少なくとも情報の集計および配信を行うだけの簡易なものを代用することが可能である。

【0045】

電力システムＳ１では、設定部２１３の指標算出部２１３ａは、設備目標を補正するための補正指標を算出する。そして、指標算出部２１３ａが補正指標を算出すると、設備目標算出部２１３ｂは、当該補正指標を用いて、新たな設備目標を算出する（Ｓ２０３ｂ）。これにより、設定部２１３は、設備目標算出部２１３ｂの演算結果を、設備目標として設定することができる。したがって、電力システムＳ１は、各需要家設備Ｂ１が分散的に、自設備の出力電力（設備電力）を制御することができるので、特定の装置に処理負荷が集中することを抑制できる。

【0046】

次に、第２実施形態にかかる電力システムＳ２について説明する。図４は、電力システムＳ２の構成例であって、複数の需要家設備Ｂ１の１つを示している。電力システムＳ２の上位システムＡ１の構成は、電力システムＳ１と同様である。また、複数の需要家設備Ｂ１はそれぞれ、図４に示す構成と同様に構成される。電力システムＳ２は、電力システムＳ１と比較して、設定される全体目標が異なる。具体的には、電力システムＳ１に設定される全体目標は、電力システムＳ１全体の入出力電力の絶対目標値であったが、電力システムＳ２に設定される全体目標は、電力システムＳ２全体での需要基準値（全体需要基準値）に対する相対的な目標である相対目標値である。

【0047】

電力システムＳ２では、需要基準値として、例えばベースラインを用いる。ベースラインは、電力システムＳ２で、デマンドレスポンス（ＤＲ）を実施しなかった場合に想定される全体電力の値である。デマンドレスポンスは、本開示における電力システムの電力制御に相当する。ベースラインの算出方法は、何ら限定されず、周知の技術が用いられる。つまり、電力システムＳ２では、上位システムＡ１に設定される全体目標は、電力システムＳ２全体でのベースラインに対する相対目標値である。例えば、全体目標には、電力システムＳ２全体でのベースラインに対して＋ＸｋＷ（上げＤＲ）または－ＸｋＷ（下げＤＲ）が設定される。Ｘは、所定の値である。

【0048】

電力システムＳ２では、各需要家設備Ｂ１の電力管理装置２１は、対応する需要家設備Ｂ１の需要基準値（個別需要基準値）を算出して、これを上位システムＡ１に送信する。よって、電力システムＳ２では、各需要家設備Ｂ１は、設備電力および設備制御幅とともに、個別需要基準値の情報を上位システムＡ１に送信する。上位システムＡ１では、各需要家設備Ｂ１からの個別需要基準値を集計する。この個別需要基準値の集計値は、上記全体需要基準値に相当する。電力システムＳ２の上位システムＡ１は、集計結果を各需要家設備Ｂ１に送信する際、送信する集計結果に当該個別需要基準値の集計値をさらに含める。

【0049】

各需要家設備Ｂ１では、個別需要基準値の集計値と全体目標とを用いて、電力システムＳ２全体の入出力電力の絶対目標値（電力システムＳ１における全体目標に相当）を算出する。このために、電力システムＳ２の各需要家設備Ｂ１の設定部２１３は、図４に示すように、システム目標算出部２１３ｃをさらに含む。

【0050】

システム目標算出部２１３ｃは、個別需要基準値の集計値と全体目標（相対目標値）とを用いて、電力システムＳ２全体の入出力電力の絶対目標値を算出する。具体的には、システム目標算出部２１３ｃは、個別需要基準値の集計値に、相対目標値である全体目標値を加算することで、電力システムＳ２全体の入出力電力の絶対目標値を算出する。システム目標算出部２１３ｃが算出した当該絶対目標値は、指標算出部２１３ａが行う補正指標の算出に用いられる。

【0051】

図５は、電力システムＳ２全体における電力制御を示すフローチャートである。図５（ａ）は上位システムＡ１が行う処理であり、図５（ｂ）は複数の需要家設備Ｂ１のうちの１つが行う処理であり、図５（ｃ）は複数の需要家設備Ｂ１のうちの他の１つが行う処理である。なお、各需要家設備Ｂ１が行う処理は、同じであるので、図５（ｂ），（ｃ）では、同じ符号を付している。図５に示すフローチャートは、一例であり、以下で示す処理に限定されない。

【0052】

図５に示すように、電力システムＳ２では、各需要家設備Ｂ１は、設備電力および設備制御幅とともに、さらに個別需要基準値を、上位システムＡ１に送信する（Ｓ２１１）。上位システムＡ１は、各需要家設備Ｂ１から、設備電力および設備制御幅とともに、さらに個別需要基準値を受信する（Ｓ１１１）。

【0053】

上位システムＡ１は、ステップＳ１１１で、設備電力、設備制御幅および個別需要基準値を各需要家設備Ｂ１から受信すると、集計部１２により、これらを集計する（Ｓ１１２）。つまり、電力システムＳ２の集計部１２（上位システムＡ１）は、さらに個別需要基準値を集計する。そして、上位システムＡ１は、通信部１１により、ステップＳ１０３で、集計結果および全体目標を送信する。ただし、電力システムＳ２のステップＳ１０３において、送信する集計結果には、設備電力の集計値および設備制御幅の集計値の他、個別需要基準値の集計値が含まれる。また、送信する全体目標は、全体需要基準値（個別需要基準値の集計値）に対する相対目標値である。

【0054】

各需要家設備Ｂ１は、ステップＳ２０２で、上位システムＡ１から送信された集計結果（設備電力、設備制御幅および個別需要基準値の各集計値）および全体目標（相対目標値）を受信すると、次いで、設備目標を設定する（Ｓ２１３）。ステップＳ２１３では、各需要家設備Ｂ１は、システム目標算出部２１３ｃ（電力管理装置２１の設定部２１３）により、個別需要基準値の集計値と全体目標（相対目標値）とに基づいて、電力システムＳ２全体の入出力電力の絶対目標値（つまり電力システムＳ１における全体目標）を算出する。そして、指標算出部２１３ａによる当該絶対目標値を用いた指標（補正指標）の算出（上記ステップＳ２０３ａ）、および、設備目標算出部２１３ｂによる当該補正指標を用いた設備目標の算出（上記ステップＳ２０３ｂ）がそれぞれ行われる。これにより、各需要家設備Ｂ１には、設備目標が設定される。以降は、電力システムＳ１と同様に、各需要家設備Ｂ１により、誘導指令値の算出（Ｓ２０４）、および、誘導指令値に基づく電力機器Ｃ１の制御（Ｓ２０５）がそれぞれ行われる。

【0055】

以上のように構成された電力システムＳ２においても、電力システムＳ１と同様に、上位システムＡ１が専用のパラメータ（誘導指令値と類似の上位誘導指令値であり、特許文献１における上位指標）を用いることなく、上位システムＡ１に処理負荷が集中することを抑制しつつ、ＶＰＰを構築することができる。つまり、電力システムＳ２では、電力システムＳ１と同様に、上位システムを専用設計することなく、少なくとも情報の集計および配信を行うだけの簡易なものを代用することが可能である。

【0056】

電力システムＳ２では、上位システムＡ１に設定される全体目標は、電力システムＳ２全体での全体需要基準値に対する相対目標値である。また、各需要家設備Ｂ１は、自設備での個別需要基準値を上位システムＡ１に送信し、上位システムＡ１では、各需要家設備Ｂ１の個別需要基準値を集計する。そして、各需要家設備Ｂ１の設定部２１３では、システム目標算出部２１３ｃが、個別需要基準値の集計値と全体目標（相対目標値）とを用いて、システム全体の入出力電力の絶対目標値を算出する。この構成によれば、全体需要基準値に対する相対的な目標が上位システムＡ１に設定された場合であっても、各需要家設備Ｂ１が分散的に自設備の出力電力（設備電力）を制御することができる。つまり、電力システムＳ２は、システム全体の入出力電力を、全体需要基準値に対する相対目標に基づいて制御することができるので、デマンドレスポンスの実現が可能となる。

【0057】

本開示の電力システムは、上記した構成に限定されず、例えば次のような構成とすることができる。それは、電力システムＳ２では、各需要家設備Ｂ１の電力管理装置２１（設定部２１３のシステム目標算出部２１３ｃ）が、全体目標（相対目標値）と個別需要基準値の集計値とから、電力システムＳ２全体の入出力電力の絶対目標値を算出したが、この構成と異なる構成において、上位システムＡ１が、全体目標（相対目標）と個別需要基準値の集計値とから、電力システムＳ２全体の入出力電力の絶対目標値を算出してもよい。この場合、上位システムＡ１から各需要家設備Ｂ１に送信される全体目標は、電力システムＳ１と同様に、電力システム全体の入出力電力の絶対目標値となる。したがって、本変形例において、各需要家設備Ｂ１は、全体目標（相対目標）と個別需要基準値の集計値とから、システム全体の入出力電力の絶対目標値を算出する必要がない。

【0058】

本開示にかかる電力システムは、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の電力システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0059】

Ｓ１，Ｓ２：電力システム、Ａ１：上位システム、Ｂ１：需要家設備、Ｃ１：電力機器、Ｋ１：電力系統、Ｌ１：電力負荷、１１：通信部、１２：集計部、２１：電力管理装置、２１１：信号処理部、２１１ａ：受信部、２１１ｂ：送信部、２１２：計測部、２１３：設定部、２１３ａ：指標算出部、２１３ｂ：設備目標算出部、２１３ｃ：システム目標算出部、２１４：指令値算出部、２２：電力制御装置、２２１：機器目標算出部、２２２：電力制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】