特開 2025-20981 運転計画生成装置、運転計画生成装置の制御方法及びプログラム

(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】P2025020981

(43)【公開日】2025-02-13

(54)【発明の名称】運転計画生成装置、運転計画生成装置の制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/14 20060101AFI20250205BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20250205BHJP

   G06Q 50/06 20240101ALI20250205BHJP

【ＦＩ】

H02J3/14 160

H02J3/00 170

G06Q50/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023124642

(22)【出願日】2023-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷 祐志

(72)【発明者】

【氏名】横林 亮介

【テーマコード（参考）】

5G066

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

5G066AA02

5G066HB06

5G066JB06

5G066KA12

5G066KB01

5G066KB07

5L049CC06

5L050CC06

(57)【要約】

【課題】電気料金をより確実に抑制できるような電気温水器の運転計画を作成する。
【解決手段】電気温水器の運転計画を生成する運転計画生成装置であって、電気温水器の電力消費量を記憶し、需要家の昼間及び夜間の電気料金単価及び売電単価を記憶し、運転計画の生成対象日の気象予報データの見込み値を元に、需要家の余剰電力量の各コマの予測値と、電気温水器の１日の電力消費量の合計の予測値を算出し、電気温水器の１日の電力消費量の合計がこの予測値になるように定めた運転計画の複数の候補を生成し、運転計画の候補毎に、各コマの余剰電力量の予測値から電気温水器の電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出し、各コマの電力過不足量と、電気料金単価及び売電単価と、を元に、需要家の１日の電気料金を候補毎に算出し、その結果を元に、一つの候補を運転計画として選出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１日を所定時間毎に区切ってなるコマ毎に電気温水器を運転するか否かの運転状態を定めた前記電気温水器の運転計画を生成する運転計画生成装置であって、
前記電気温水器の単位時間当たりの電力消費量を記憶する電気温水器電力消費量記憶部と、
前記電気温水器を有する需要家の昼間及び夜間として定められた各時間帯のそれぞれの電気料金単価、及び余剰電力の売電単価を記憶した料金記憶部と、
前記運転計画の生成対象日における所定種類の気象予報データの各コマの見込み値を元に、前記需要家が有する太陽光発電設備の発電量から前記需要家の前記電気温水器以外の電気機器の電力消費量を差し引いた余剰電力量の各コマの予測値を求める余剰電力量予測値算出部と、
前記気象予報データの前記見込み値を元に、前記生成対象日における前記電気温水器の１日の電力消費量の合計である第１電力消費量の予測値を算出する第１電力消費量予測値算出部と、
前記電気温水器の１日の電力消費量の合計が前記第１電力消費量の予測値になるように各コマの前記電気温水器の運転状態を定めた前記運転計画の複数の候補を生成する候補生成部と、
前記運転計画の候補毎に、各コマの前記余剰電力量の予測値から前記電気温水器の運転状態に応じた電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出する電力過不足量算出部と、
前記候補毎に算出した各コマの電力過不足量と、前記電気料金単価及び売電単価と、を元に、前記需要家の１日の電気料金を前記候補毎に算出し、前記電気料金の算出結果を元に、前記複数の候補の中から一つの候補を前記運転計画として選出する運転計画生成部と、
を備える、運転計画生成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の運転計画生成装置であって、
前記生成対象日における前記気象予報データの各コマの複数のメンバーの予報値を取得する気象データ取得部
を備え、
前記余剰電力量予測値算出部は、前記コマ毎に、前記気象予報データと前記余剰電力量との関係を表す第１関係式に前記複数のメンバーの予報値を入力することにより前記余剰電力量の複数の予測値を算出し、前記余剰電力量の予測値が最小となるメンバーの予報値を、前記気象予報データの見込み値として特定する、
運転計画生成装置。

【請求項3】

請求項１に記載の運転計画生成装置であって、
前記生成対象日における前記気象予報データの各コマの複数のメンバーの予報値を取得する気象データ取得部
を備え、
前記第１電力消費量予測値算出部は、前記気象予報データと、前記第１電力消費量と、の関係を表す第５関係式に前記複数のメンバーの予報値を入力することにより前記第１電力消費量の複数の予測値を算出し、前記第１電力消費量の予測値が最大となるメンバーの予報値を、前記気象予報データの見込み値として特定する、
運転計画生成装置。

【請求項4】

請求項１に記載の運転計画生成装置であって、
前記所定種類の気象予報データには、気温、湿度、風速、及び日射量の少なくともいずれかが含まれる、
運転計画生成装置。

【請求項5】

請求項１に記載の運転計画生成装置であって、
前記運転計画生成部は、前記需要家の１日の電気料金が最小となる候補を前記運転計画として選出する、
運転計画生成装置。

【請求項6】

請求項２に記載の運転計画生成装置であって、
前記第１関係式は、
前記気象予報データと、前記太陽光発電設備の発電量と、の関係を表す第２関係式と、
前記気象予報データと、前記需要家の前記電気温水器以外の電気機器の電力消費量と、の関係を表す第３関係式と、
を含んで構成される、
運転計画生成装置。

【請求項7】

１日を所定時間毎に区切ってなるコマ毎に電気温水器を運転するか否かの運転状態を定めた前記電気温水器の運転計画を生成する運転計画生成装置の制御方法であって、
前記運転計画生成装置が、
前記電気温水器の単位時間当たりの電力消費量を記憶し、
前記電気温水器を有する需要家の昼間及び夜間として定められた各時間帯のそれぞれのの電気料金単価、及び余剰電力の売電単価を記憶し、
前記運転計画の生成対象日における所定種類の気象予報データの各コマの見込み値を元に、前記需要家が有する太陽光発電設備の発電量から前記需要家の前記電気温水器以外の電気機器の電力消費量を差し引いた余剰電力量の各コマの予測値を求め、
前記気象予報データの前記見込み値を元に、前記生成対象日における前記電気温水器の１日の電力消費量の合計である第１電力消費量の予測値を算出し、
前記電気温水器の１日の電力消費量の合計が前記第１電力消費量の予測値になるように各コマの前記電気温水器の運転状態を定めた前記運転計画の複数の候補を生成し、
前記運転計画の候補毎に、各コマの前記余剰電力量の予測値から前記電気温水器の運転状態に応じた電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出し、
前記候補毎に算出した各コマの電力過不足量と、前記電気料金単価及び売電単価と、を元に、前記需要家の１日の電気料金を前記候補毎に算出し、前記電気料金の算出結果を元に、前記複数の候補の中から一つの候補を前記運転計画として選出する、
運転計画生成装置の制御方法。

【請求項8】

コンピュータに、１日を所定時間毎に区切ってなるコマ毎に電気温水器を運転するか否かの運転状態を定めた前記電気温水器の運転計画を生成させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記電気温水器の単位時間当たりの電力消費量を記憶する機能と、
前記電気温水器を有する需要家の昼間及び夜間として定められた各時間帯のそれぞれの電気料金単価、及び余剰電力の売電単価を記憶する機能と、
前記運転計画の生成対象日における所定種類の気象予報データの各コマの見込み値を元に、前記需要家が有する太陽光発電設備の発電量から前記需要家の前記電気温水器以外の電気機器の電力消費量を差し引いた余剰電力量の各コマの予測値を求める機能と、
前記気象予報データの前記見込み値を元に、前記生成対象日における前記電気温水器の１日の電力消費量の合計である第１電力消費量の予測値を算出する機能と、
前記電気温水器の１日の電力消費量の合計が前記第１電力消費量の予測値になるように各コマの前記電気温水器の運転状態を定めた前記運転計画の複数の候補を生成する機能と、
前記運転計画の候補毎に、各コマの前記余剰電力量の予測値から前記電気温水器の運転状態に応じた電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出する機能と、
前記候補毎に算出した各コマの電力過不足量と、前記電気料金単価及び売電単価と、を元に、前記需要家の１日の電気料金を前記候補毎に算出し、前記電気料金の算出結果を元に、前記複数の候補の中から一つの候補を前記運転計画として選出する機能と、
を実現するためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運転計画生成装置、運転計画生成装置の制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電設備を有する需要家の場合、太陽光発電により生成された電力を使用することで、電力会社からの電力購入量を減らすことができるが、太陽光発電量が需要家の電力消費量を上回った場合は余剰電力が生じる。

【0003】

この余剰電力を活用するための技術として、翌日の昼間に発生する余剰電力を予測した上で、この余剰電力で電気温水器の沸き上げに必要な電力を賄える場合には沸き上げを翌日の昼間に実行し、賄えない場合には沸き上げを昼間と夜間に分けて実行するようにする技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－０６６２１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、電気温水器の沸き上げに必要な電力を昼間の余剰電力で賄えたとしても、夜間に沸き上げを行って昼間の余剰電力はそのまま売却した方が需要家の電気料金の支払額が低減できる場合もある。

【0006】

また余剰電力の予測が外れて電気温水器の沸き上げに必要な電力を余剰電力で賄うことができなかった場合は、割高な昼間の電気を使って電気温水器を運転することになり、電気料金の支払額が増加してしまう。

【0007】

そのため、昼間及び夜間の電気料金単価や余剰電力の売電価格単価を考慮して、電気料金の支払額をより確実に抑制できるような電気温水器の運転計画を作成することが可能な技術が望まれている。

【0008】

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、電気料金をより確実に抑制できるような電気温水器の運転計画を作成する運転計画生成装置、運転計画生成装置の制御方法及びプログラム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】

上記課題を解決する運転計画生成装置は、１日を所定時間毎に区切ってなるコマ毎に電気温水器を運転するか否かの運転状態を定めた前記電気温水器の運転計画を生成する運転計画生成装置であって、前記電気温水器の単位時間当たりの電力消費量を記憶する電気温水器電力消費量記憶部と、前記電気温水器を有する需要家の昼間及び夜間として定められた各時間帯のそれぞれの電気料金単価、及び余剰電力の売電単価を記憶した料金記憶部と、前記運転計画の生成対象日における所定種類の気象予報データの各コマの見込み値を元に、前記需要家が有する太陽光発電設備の発電量から前記需要家の前記電気温水器以外の電気機器の電力消費量を差し引いた余剰電力量の各コマの予測値を求める余剰電力量予測値算出部と、前記気象予報データの前記見込み値を元に、前記生成対象日における前記電気温水器の１日の電力消費量の合計である第１電力消費量の予測値を算出する第１電力消費量予測値算出部と、前記電気温水器の１日の電力消費量の合計が前記第１電力消費量の予測値になるように各コマの前記電気温水器の運転状態を定めた前記運転計画の複数の候補を生成する候補生成部と、前記運転計画の候補毎に、各コマの前記余剰電力量の予測値から前記電気温水器の運転状態に応じた電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出する電力過不足量算出部と、前記候補毎に算出した各コマの電力過不足量と、前記電気料金単価及び売電単価と、を元に、前記需要家の１日の電気料金を前記候補毎に算出し、前記電気料金の算出結果を元に、前記複数の候補の中から一つの候補を前記運転計画として選出する運転計画生成部と、を備える。

【0010】

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

【発明の効果】

【0011】

電気料金の支払額をより確実に抑制できるような電気温水器の運転計画を作成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】全体構成を示す図である。

【図2】運転計画生成装置のハードウェア構成図である。

【図3】運転計画生成装置の記憶装置を示す図である。

【図4】気象データ管理テーブルを示す図である。

【図5】料金テーブルを示す図である。

【図6】電気温水器管理テーブルを示す図である。

【図7】設備テーブルを示す図である。

【図8】電力管理テーブルを示す図である。

【図9】運転計画生成装置の機能ブロック図である。

【図10】運転計画の候補を示す図である。

【図11】運転計画の候補を示す図である。

【図12】運転計画の候補を示す図である。

【図13】運転計画生成装置の処理の流れ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】

【0013】

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下、本発明をその一実施形態に即して添付図面を参照しつつ説明する。
＝＝全体構成＝＝
本発明の実施形態に係る運転計画生成装置１００を含む全体構成を図１に示す。

【0014】

運転計画生成装置１００は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）、電話網等のネットワーク５００を介して、気象情報提供装置２００及びＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラ３００と通信可能に接続されて構成されている。

【0015】

運転計画生成装置１００は、需要家１０００が有する電気温水器４１０を運転するか否かの運転状態を、１日を所定時間（本実施形態では３０分）毎に区切って構成される時間枠（コマ）毎に定めた運転計画を生成するコンピュータ等の情報処理装置である。つまり運転計画生成装置１００は、１日を３０分毎に４８個に分割した各コマについて、電気温水器４１０を運転するか否かを定める。

【0016】

この運転計画は、運転計画生成装置１００からＨＥＭＳコントローラ３００に送信され、ＨＥＭＳコントローラ３００がこの運転計画に従って電気温水器４１０の運転を制御する。電気温水器４１０の運転状態はコマ単位に定められ、運転する場合は３０分間運転を継続し、運転しない場合は停止を継続する。なお本実施形態では一例として、運転計画生成装置１００は、毎日２１時に、翌日０時から２４時間先までの電気温水器４１０の運転計画を生成してＨＥＭＳコントローラ３００に送信する。

【0017】

気象情報提供装置２００は、日射量、気温、湿度、風速の少なくともいずれかを含む所定種類の気象データを提供するコンピュータ等の情報処理装置である。気象情報提供装置２００は、例えば気象庁が提供しているＭＳＭ（Meso-Scale Model）やＭＥＰＳ（Meso-scale Ensemble Prediction System）を提供する。ＭＳＭは、一辺５ｋｍの格子状に区切られた各領域における所定種類の気象予測値を数値的に算出したものである。気象庁は、毎日３時間ごとに（つまり１日８回）、１時間間隔で３９時間先までのＭＳＭを配信している。またそのうち２回は、１時間間隔で７８時間先までのＭＳＭを提供している。

【0018】

ＭＥＰＳは、誤差の要因に対応するわずかなばらつきを与え、一辺５ｋｍの格子状に区切られた各領域における所定種類の複数メンバーの気象予測値を算出したものである。気象庁は、毎日６時間ごとに（つまり１日４回）、３時間間隔で３９時間先までのＭＥＰＳを配信している。ＭＳＭおよびＭＥＰＳには、日射量や気圧、気温、相対湿度、降水量、風、雲量等の各種気象データの予測値が含まれている。

【0019】

気象予報データは毎日６時間ごとに（つまり１日４回）ＭＳＭとＭＥＰＳを合成して、１時間間隔で３９時間先まで複数メンバーの予報値を算出したものである。

【0020】

ＨＥＭＳコントローラ３００は、需要家１０００が有するコンピュータ等の情報処理装置であり、需要家１０００が使用する電気温水器４１０、電気温水器４１０以外の電気機器４２０（以下、単に電気機器４２０と記す）、及び分電盤４００と、ＬＡＮ等の需要家内ネットワーク５１０で通信可能に接続されている。そしてＨＥＭＳコントローラ３００は、電気温水器４１０や電気機器４２０の動作を制御する。例えばＨＥＭＳコントローラ３００は、電気温水器４１０の他、エアコン、テレビ、冷蔵庫、照明機器等の電気機器４２０の動作を制御する。

【0021】

分電盤４００は、電力系統１１００及び太陽光発電設備９００から供給される電力を電気温水器４１０や電気機器４２０に分配すると共に、これらの電力の量を示すデータや、電気温水器４１０及び電気機器４２０に分配した電力の量を表すデータをＨＥＭＳコントローラ３００に送信する。なお、電気温水器４１０以外の電気機器４２０の電力使用量は、需要家１０００の総電力使用量から電気温水器４１０の電力使用量を差し引くことで計算可能であるため、分電盤４００は、電気温水器４１０の電力使用量と、需要家１０００の総電力使用量と、をＨＥＭＳコントローラ３００に送信する態様でもよい。

【0022】

太陽光発電設備９００は、太陽光エネルギー（自然エネルギー）を利用して発電を行う発電設備である。太陽光発電設備９００は、パワーコンディショナ９１０及び太陽電池パネル９２０を含んで構成される。太陽電池パネル９２０は、需要家１０００の建屋の屋上などに設置され、太陽光エネルギーを直流電力に変換する。パワーコンディショナ９１０は、太陽電池パネル９２０で発生した直流電力を交流電力に変換する。

【0023】

そして運転計画生成装置１００は、毎日２１時になると、上記の気象予測データを元に、翌日０時から２４時間先までの各コマの太陽光発電量と、電気温水器４１０及び電気機器４２０の電力使用量を予測し、これらの予測値から各コマの電力過不足量を計算して、需要家１０００の電気料金がより割安となるような電気温水器４１０の運転計画を生成する。

【0024】

このような態様により、電気料金の支払額をより確実に抑制できるような電気温水器４１０の運転計画を作成することが可能になる。

【0025】

また運転計画生成装置１００は、太陽光発電量から電気温水器４１０以外の電気機器４２０の電力消費量を差し引いた余剰電力量が最小となるような気象予報データのメンバー（見込み値）を用いて、電気温水器４１０の運転計画を生成する。

【0026】

このような態様により、気象データの予測値が実績値と乖離したとしても、電気料金の支払額をより確実に抑制できるような電気温水器４１０の運転計画を作成することが可能になる。

【0027】

詳細については後述する。
＝＝運転計画生成装置＝＝
次に、運転計画生成装置１００について詳細に説明する。

【0028】

運転計画生成装置１００のハードウェア構成の一例を図２に示す。運転計画生成装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、メモリ１２０、通信装置１３０、記憶装置１４０、入力装置１５０、出力装置１６０及び記録媒体読取装置１７０を有して構成される。

【0029】

ＣＰＵ１１０は運転計画生成装置１００の全体の制御を司るもので、記憶装置１４０に記憶される本実施形態に係る各種の動作を行うためのコードから構成される運転計画生成装置制御プログラム７００や各種データをメモリ１２０に読み出して実行あるいは処理することにより、運転計画生成装置１００としての各種機能を実現する。

【0030】

例えば、ＣＰＵ１１０により運転計画生成装置制御プログラム７００及び各種データが実行あるいや処理され、メモリ１２０や通信装置１３０、記憶装置１４０等のハードウェア機器と協働することにより、後述する電気温水器電力消費量記憶部１０１、料金記憶部１０２、余剰電力量予測値算出部１０３、第１電力消費量予測値算出部１０４、候補生成部１０５、電力過不足量算出部１０６、運転計画生成部１０７、気象データ取得部１０８などの機能が実現される。

【0031】

運転計画生成装置制御プログラム７００は、運転計画生成装置１００が有する機能を実現するためのプログラムを総称しており、例えば、運転計画生成装置１００上で動作するアプリケーションプログラムやＯＳ（Operating System）、種々のライブラリ等を含む。

【0032】

メモリ１２０は例えば半導体記憶装置により構成することができる。

【0033】

記憶装置１４０は例えばハードディスクドライブやＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の各種プログラムやデータ、テーブル等を記憶するための非一時的な記憶領域を提供する装置である。本実施形態では、図３に示すように、記憶装置１４０には運転計画生成装置制御プログラム７００の他、気象データ管理テーブル６００、料金テーブル６１０、電気温水器管理テーブル６２０、関係式６３０、設備テーブル６４０、電力管理テーブル６５０などの各種データが記憶されている。

【0034】

気象データ管理テーブル６００の一例を図４に示す。

【0035】

運転計画生成装置１００は、日射量を含む所定種類の気象データを毎日の所定時刻に気象情報提供装置２００から取得して、これらの気象データを気象データ管理テーブル６００に記憶する。

【0036】

図４に示すように、気象データ管理テーブル６００は、「日時」欄と、「気温」欄と、「湿度」欄と、「風速」欄と、「日射量」欄とを有する。

【0037】

「日時」欄には、３０分毎に到来する各コマの開始時刻が、気象予報データの予測対象時点として記載されている。なお気象予報データの予測値は１時間おきであるため、時間順に隣り合う２つの気象予報データの平均値を求めることで、３０分おきの気象予報データの想定値を生成している。あわせて、気象予報データの複数メンバーの予測値から作成される想定値を生成している。また、気象情報提供装置２００はＭＥＰＳを６時間おきに１日４回提供しているため、運転計画生成装置１００は、最新のＭＥＰＳを取得する毎に、気象データ管理テーブル６００を最新の気象予報データに更新するようにしてもよい。

【0038】

「気温」欄には、各予測対象時点における気温の想定値が記載されている。「湿度」欄には、各予測対象時点における湿度の想定値が記載されている。「風速」欄には、各予測対象時点における風速の想定値が記載されている。「日射量」欄には、各予測対象時点における日射量の想定値が記載されている。なお図４の各欄には一つの想定値しか記載されていないが、上述した様に、気象予報データの複数メンバーの予測値から想定値を生成しているため、各欄には、気象予報データの複数メンバーに対応する複数の想定値が記憶されている。また図４には示されていないが、気象データ管理テーブル６００には、気圧や雲量等、その他の種類の気象データの想定値が記憶されていてもよい。

【0039】

続いて、料金テーブル６１０の一例を図５に示す。

【0040】

料金テーブル６１０には、電気温水器４１０を有する需要家１０００の昼間及び夜間として定められた各時間帯のそれぞれの電気料金単価、及び余剰電力の売電単価が記録されている。例えば昼間の時間帯は７時から２３時であり、夜間の時間帯は２３時から翌日７時である。

【0041】

図５に示す例では、昼間の電気料金単価は１ｋＷあたり４５円であり、夜間の電気料金単価は１ｋＷあたり３０円であり、余剰電力の売電単価は１ｋＷあたり７．５円である。

【0042】

次に、電気温水器管理テーブル６２０の一例を図６に示す。

【0043】

電気温水器管理テーブル６２０は、電気温水器４１０の単位時間当たり（例えば１時間当たり）の電力消費量が記録されている。図６に示す例では、電気温水器４１０の運転時の電力消費量は１時間当たり５ｋＷである。この場合、電気温水器４１０を１コマ（３０分）運転すると、２．５ｋＷの電力を消費することになる。なお、電気温水器４１０を運転しないときの電力消費量はごくわずかであるため、本実施形態では０ｋＷと仮定する。

【0044】

次に設備テーブル６４０の一例を図７に示す。

【0045】

設備テーブル６４０には、太陽光発電設備９００の発電量を気象予報データから予測する際に用いられる太陽光発電設備９００に関する情報が記録されている。図７に示すように、例えば、設備テーブル６４０は、太陽光発電設備９００の設置場所を表す「地点」、太陽電池パネル９２０の設置角度を表す「傾斜角度」、太陽電池パネル９２０の向きを表す「設置方位角度」、太陽光発電設備９００の種別を表す「種別」、太陽電池パネル９２０の容量を表す「パネル容量」、パワーコンディショナ９１０の容量を示す「パワコン容量」、経時変化や損失等を考慮するため設備種別等に応じて設定される係数（以下，「固定係数」）を示す各フィールドを有している。

【0046】

次に、電力管理テーブル６５０の一例を図８に示す。

【0047】

電力管理テーブル６５０は、需要家１０００が有する電気温水器４１０の各コマの電力消費量、電気温水器４１０以外の電気機器４２０の各コマの電力消費量、各コマの太陽光発電量を記録したテーブルである。

【0048】

なお、電気温水器４１０以外の電気機器４２０の各コマの電力消費量は、コマ毎に、需要家１０００が消費する全電力消費量（分電盤４００から取得可能）から、電気温水器４１０の電力消費量（分電盤４００から取得可能）を減じることにより求めてもよい。

【0049】

運転計画生成装置１００は、ＨＥＭＳコントローラ３００を通じてこれらの消費電力量、及び太陽光発電量を随時取得し、電力管理テーブル６５０に記録する。

【0050】

また運転計画生成装置１００は、記憶装置１４０に関係式６３０を記憶している。

【0051】

関係式６３０は、例えば以下のように、第１関係式６３１、第２関係式６３２、第３関係式６３３、第４関係式６３４、第５関係式６３５などである。

【0052】

第１関係式６３１は、下記の式（１）に示すように、コマi（i＝０～４７）における気象予報データとコマiにおける余剰電力量との関係を表している。

【0053】

余剰電力量（i）＝ａ＋ｂ×気温(i)＋ｃ×湿度(i)＋ｄ×風速(i)＋ｅ×日射量(i) …式（１）
なお余剰電力量は、需要家１０００が有する太陽光発電設備９００の発電量から需要家１０００の電気温水器４１０以外の全電気機器４２０の電力消費量を差し引いたものである。

【0054】

また式（１）における定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値は、コマ毎に異なる値であり、気象データ管理テーブル６００及び電力管理テーブル６５０を参照して、過去の気象予報データと余剰電力量についてコマ毎に回帰分析を行うことにより特定することができる。

【0055】

また第１関係式６３１は、上記の式（１）に代わり、下記の第２関係式６３２～第４関係式６３４から構成されてもよい。

【0056】

第２関係式６３２は、下記の式（２）～（５）に示すように、コマiにおける気象予報データとコマiにおける太陽光発電設備の発電量との関係を表している。

【0057】

Ｔｐａ＝Ｔａ＋（Ａ／（Ｂ×Ｖ^０．８＋１）＋２）×Ｇａ－２ …（２）
（Ｔｐａ：太陽電池パネル温度（℃），Ｔａ：外気温度（℃），Ａ：係数（例えば屋根置き型「５０」），Ｂ：係数（例えば屋根置き型「０．３８」），Ｖ：風速（ｍ／ｓ），Ｇａ：傾斜面日射量（ｋＷ／ｍ２））
Ｋｐｔ＝１＋αｍａｘ×（Ｔｐａ－２５） …（３）
（Ｋｐｔ：温度補正係数，αｍａｘ：最大出力温度係数（１／℃），Ｔｐａ：太陽電池パネル温度（℃））
システム出力係数＝Ｋｌｏｓｓ × Ｋｐｔ …（４）
（Ｋｌｏｓｓ：経時変化（汚れ，劣化），配線抵抗損失，インバータ損失等を考慮するため設備種別等に応じて汎用的に使用される固定の係数，Ｋｐｔ：温度補正係数）
発電量(i)＝傾斜面日射量（Ｇａ）×システム出力係数×パネル容量 …（５）
式（２）～（５）に記載されている各係数は、設備テーブル６４０等を参照することで取得すればよい。

【0058】

第３関係式６３３は、下記の式（６）のように、コマiにおける気象予報データとコマiにおける需要家１０００の電気温水器４１０以外の電気機器４２０の電力消費量との関係を表している。

【0059】

電気機器の電力消費量（i）＝ｆ＋ｇ×気温(i)＋ｈ×湿度(i)＋ｊ×風速(i)＋ｋ×日射量(i) …式（６）
式（６）における定数ｆ、ｇ、ｈ、ｊ、ｋの値はコマ毎に異なる値であり、気象データ管理テーブル６００及び電力管理テーブル６５０を参照して、過去の気象予報データと電気温水器以外の電力消費量についてコマ毎に回帰分析を行うことにより特定することができる。

【0060】

そして第４関係式６３４は、下記の式（７）に示すように、上記の第２関係式６３２及び第３関係式６３３の各算出結果から、コマiにおける余剰電力量を計算する式である。

【0061】

余剰電力量（i）＝発電量(i) － 電気機器の電力消費量(i) …式（７）
第５関係式６３５は、下記の式（８）のように、運転計画の生成対象日における、気象予報データと、電気温水器４１０の１日の電力消費量である第１電力消費量と、の関係を表している。

【0062】

第１電力消費量＝ｍ＋ｎ×気温＋ｐ×湿度＋ｑ×風速＋ｒ×日射量 …式（８）
なお運転計画の生成対象日における気象予報データは、その日における全コマの気象予報データの代表値（例えば気象予報データの全コマの平均値や最高値、最低値）を用いればよい。

【0063】

また式（８）における定数ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒの値は、気象データ管理テーブル６００及び電力管理テーブル６５０を参照して、過去の気象予報データの各日の代表値と電気温水器４１０の１日の電力消費量の合計について回帰分析を行うことにより特定することができる。

【0064】

図２に戻って、記憶装置１４０は、運転計画生成装置１００に内蔵されている形態とすることもできるし、外付されている形態とすることもできる。

【0065】

記録媒体読取装置１７０は、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ等の記録媒体８００に記録されたプログラムやデータを読み取り、記憶装置１４０に格納する。

【0066】

通信装置１３０は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク５００を介して気象情報提供装置２００やＨＥＭＳコントローラ３００等の他のコンピュータとデータやプログラムの授受を行う。例えば不図示の他のコンピュータに、上述した運転計画生成装置制御プログラム７００を格納しておき、運転計画生成装置１００がこのコンピュータから運転計画生成装置制御プログラム７００をダウンロードして実行するようにすることができる。

【0067】

あるいは通信装置１３０は、気象情報提供装置２００やＨＥＭＳコントローラ３００から、太陽光発電量の実績値や、需要家１０００の電力消費量、気温、日射量などの各種気象データを定期的に受信する。また運転計画生成装置１００は記憶装置１４０を備えずに、ネットワーク５００を通じて通信可能に接続された不図示の他のコンピュータに記憶されている上記のプログラムやテーブル等の各種データを用いて運転計画生成装置１００としての機能を実現する形態も可能である。

【0068】

入力装置１５０は、オペレータ等による運転計画生成装置１００へのデータ入力等のために用いられる装置でありユーザインタフェースとして機能する。入力装置１５０としては例えばキーボードやマウス、マイク等を用いることができる。

【0069】

出力装置１６０は、情報を外部に出力するための装置でありユーザインタフェースとして機能する。出力装置１６０としては例えばディスプレイやプリンタ、スピーカ等を用いることができる。
＜機能構成＞
図９に、本実施形態に係る運転計画生成装置１００の機能ブロック図を示す。運転計画生成装置１００は、電気温水器電力消費量記憶部１０１、料金記憶部１０２、余剰電力量予測値算出部１０３、第１電力消費量予測値算出部１０４、候補生成部１０５、電力過不足量算出部１０６、運転計画生成部１０７、気象データ取得部１０８の各機能を備える。これらの機能は、図２に示したハードウェアによって本実施形態に係る運転計画生成装置制御プログラム７００や各種のデータが実行あるいは処理されることにより実現される。

【0070】

電気温水器電力消費量記憶部１０１は、電気温水器４１０の単位時間当たりの電力消費量を記憶する。本実施形態では、電気温水器電力消費量記憶部１０１は図６に示した電気温水器管理テーブル６２０として具現化されている。

【0071】

料金記憶部１０２は、電気温水器４１０を有する需要家１０００の昼間及び夜間のそれぞれの電気料金単価、及び余剰電力の売電単価を記憶している。本実施形態では料金記憶部１０２は図５に示した料金テーブル６１０として具現化されている。

【0072】

気象データ取得部１０８は、運転計画の生成対象日における気象予報データの各コマの複数のメンバーの予報値（想定値）を取得する。本実施形態では、気象データ取得部１０８は、気象情報提供装置２００から送信されるＭＳＭ及びＭＥＰＳを元に１時間おきの気象予報データを生成した上で、３０分おきの気象予報データの想定値を生成することで、各コマの複数のメンバーの予報値を取得する。各コマの予報値は、上述した気象データ管理テーブル６００に記憶される。

【0073】

余剰電力量予測値算出部１０３は、運転計画の生成対象日における所定種類の気象予測データの各コマの見込み値を元に、需要家１０００が有する太陽光発電設備９００の発電量から需要家１０００の電気温水器４１０以外の電気機器４２０の電力消費量を差し引いた余剰電力量の各コマの予測値を求める。

【0074】

例えば、余剰電力量予測値算出部１０３は、上述した第１関係式６３１に気象予測データの見込み値を代入することで余剰電力量を計算することができる。あるいは余剰電力量予測値算出部１０３は、上述した第２関係式６３２～第４関係式６３４を用いることにより、余剰電力量を計算することができる。

【0075】

なお気象予報データの各コマの見込み値は、気象データ管理テーブル６００に記憶されている複数のメンバーの予報値（想定値）の中から選出される値とし、需要家１０００の余剰電力量が最小となるような値である。

【0076】

余剰電力量予測値算出部１０３は、これらの複数のメンバーの予報値の中から見込み値を選定する。具体的にはまず、余剰電力量予測値算出部１０３は、コマ毎に、気象予測データと余剰電力量との関係を表す第１関係式６３１、あるいは第２関係式６３２～第４関係式６３４に、各メンバーの予報値をそれぞれ入力することにより余剰電力量の複数の予測値を算出する。そして余剰電力量予測値算出部１０３は、余剰電力量の予測値が最小となるメンバーの予報値を、気象予報データの見込み値として特定する。

【0077】

つまり、余剰電力量予測値算出部１０３は、気象予報データの複数のメンバーの予測値を用いて余剰電力量を算出する際に、余剰電力量の予測値が最小となるような予測値を、気象予報データの見込み値として特定する。そして、運転計画生成装置１００は、需要家１０００の余剰電力量が最小となる気象条件の下で、需要家１０００が電力会社に支払う電気料金がなるべく抑制されるような電気温水器４１０の運転計画を立てる。

【0078】

第１電力消費量予測値算出部１０４は、気象予報データの見込み値を元に、運転計画の生成対象日における電気温水器４１０の１日の電力消費量の合計である第１電力消費量の予測値を算出する。 例えば、第１電力消費量予測値算出部１０４は、上述した第５関係式６３５に、生成対象日における気象予報データの代表値（例えばコマ０～コマ４７の各値の平均値や最大値、最小値など）を入力することで第１電力消費量を計算することができる。

【0079】

候補生成部１０５は、電気温水器４１０の１日の電力消費量の合計が第１電力消費量の予測値になるように各コマの電気温水器４１０の運転状態を定めた運転計画の複数の候補を生成する。

【0080】

運転計画の候補の例を図１０～図１２に示す。図１０は、深夜１時から明け方の６時までの各コマを連続で電気温水器４１０を運転する場合の例である。また図１１は、深夜１時から明け方の５時３０分までと、昼間の１２時～１２時３０までの各コマで電気温水器４１０を運転する場合の例である。図１２は、昼間の１０時から１５時までの各コマを連続で電気温水器４１０を運転する場合の例である。いずれの候補も、電気温水器４１０の総運転時間は５時間であり、第１電力消費量は同じ（電気温水器４１０の消費電力の５時間分）である。

【0081】

候補生成部１０５は、電気温水器４１０をどのコマで運転するかをランダムに決めることで、候補を生成するようにしてもよいし、以下のようなアルゴリズムに従って電気温水器４１０を運転するコマを決めるようにしてもよい。

【0082】

（１）最初（１番目）の候補は、夜間の所定時刻（たとえば１時）に運転を開始し、電気温水器４１０の電力使用量の合計が第１電力使用量になるまで各コマで連続運転するように定める（例えば図１０は１番目の候補を表す）。

【0083】

（２）ｎ番目（ｎは２以上の自然数）の候補は、ｎ－１番目の候補において夜間の電力消費量（電気温水器４１０の電力消費量と電気機器４２０の電力消費量の合計）がｎ－１番目に多いコマから、昼間の太陽光発電量がｎ－１番目に多いコマに、１コマ分の電気温水器４１０の運転を移動する（例えば図１１がｎ（２）番目の候補、図１０がｎ－１（１）番目の候補を表す）。

【0084】

（３）以下、ｎを１ずつ増やしながら（２）の処理を繰り返す。

【0085】

このような手法を用いることにより、候補生成部１０５により生成される候補の数が幾何級数的に増大する事態を防止でき、運転計画生成装置１００の処理効率化を図ることが可能になる。

【0086】

電力過不足量算出部１０６は、運転計画の候補毎に、各コマの余剰電力量の予測値から電気温水器４１０の運転状態に応じた電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出する。

【0087】

図１０～図１２に示す各候補において、各コマの電力過不足量が折れ線グラフで示されている。

【0088】

運転計画生成部１０７は、候補毎に算出した各コマの電力過不足量と、電気料金単価及び売電単価と、を元に、需要家１０００の１日の電気料金を候補毎に算出し、電気料金の算出結果を元に、複数の候補の中から一つの候補を運転計画として選出する。

【0089】

具体的には、運転計画生成部１０７は、各コマの電力過不足量と図５の料金テーブル６１０を参照することで１日の電気料金を算出する。

【0090】

そして運転計画生成部１０７は、需要家１０００の１日の電気料金が最小となる候補を運転計画として選出する。

【0091】

このような態様により、電気料金がより確実に抑制できるような電気温水器４１０の運転計画を作成することが可能となる。

【0092】

また需要家１０００の余剰電力量が最小となるような気象予測データのメンバーの予測値（見込み値）を用いて需要家１０００の電力過不足量を求めた結果により電気料金を計算することにより、気象予測データの予測が外れても実際の電気料金が増加する可能性を低減することが可能となる。

【0093】

なお、候補生成部１０５が運転計画の候補を一つ生成する毎に、電力過不足量算出部１０６及び運転計画生成部１０７が、その候補に対する電力過不足量及び電気料金を計算する処理を繰り返すことで、電気料金が最小となる候補を見つけ出すようにしてもよい。

【0094】

この場合は、例えば山登り法などの既存の手法を用いて電気料金が最小となる候補を見つけ出すことができる。山登り法は、ｋ（１以上の自然数）番目の候補について計算した電気料金と、ｋ＋１番目の候補について計算した電気料金と、を比較して、電気料金が小さな方を暫定解として残していく処理を、ｋを１ずつ増加させながら所定回数繰り返し、最終的に残った暫定解を解とする手法である。
＝＝処理の流れ＝＝
次に、図１３を参照しながら、本実施形態に係る運転計画生成装置１００が電気温水器４１０の運転計画を生成する際の処理の流れを説明する。

【0095】

まず運転計画生成装置１００は、気象予測データの各コマの複数の各メンバーの予報値（想定値）を取得する（Ｓ１０００）。具体的には、運転計画生成装置１００は、気象情報提供装置２００から送信されたＭＳＭ及びＭＥＰＳを用いて生成した１時間毎の気象予報データから３０分毎の想定値を計算することで、各コマの想定値を取得する。

【0096】

そして運転計画生成装置１００は、コマ毎に、気象予測データと余剰電力量との関係を表す第１関係式６３１に、上記の複数のメンバーの予報値を入力することにより、余剰電力量の複数の予測値を算出する（Ｓ１０１０）。

【0097】

そして運転計画生成装置１００は、余剰電力量の予測値が最小となるメンバーの予報値を、気象予報データの見込み値として特定する（Ｓ１０２０）。

【0098】

運転計画生成装置１００は、例えば第５関係式６３５に上記のメンバーの予報値（見込み値）を入力することにより、運転計画の生成対象日における電気温水器４１０の１日の電力消費量の合計である第１電力消費量の予測値を算出する（Ｓ１０３０）。

【0099】

そして運転計画生成装置１００は、電気温水器４１０の１日の電力消費量の合計が第１電力消費量の予測値になるように各コマの電気温水器４１０の運転状態を定めた運転計画の複数の候補を生成する（Ｓ１０４０）。

【0100】

運転計画生成装置１００は、運転計画の候補毎に、各コマの余剰電力量の予測値から電気温水器４１０の運転状態に応じた電力消費量を減算することにより、各コマの電力過不足量を算出する（Ｓ１０５０）。

【0101】

運転計画生成装置１００は、候補毎に算出した各コマの電力過不足量と、電気料金単価及び売電単価と、を元に、需要家１０００の１日の電気料金を候補毎に算出し、電気料金の算出結果を元に、例えば需要家１０００の１日の電気料金が最小となるように、複数の候補の中から一つの候補を運転計画として選出する（Ｓ１０６０）。

【0102】

このような態様により、電気料金がより確実に抑制できるような電気温水器４１０の運転計画を作成することが可能となる。

【0103】

また需要家１０００の余剰電力量が最小となるような気象予測データを用いて需要家１０００の電力過不足量を求めた結果により電気料金を計算することにより、気象予報が実績値と乖離しても電気料金が増加する可能性を低減することが可能となる。

【0104】

なお上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

【0105】

例えば上記実施形態では、太陽光発電量から電気機器４２０の電力消費量を差し引いた需要家１０００の余剰電力量が最小となるような気象予報データのメンバーを見込み値とし、運転計画生成装置１００は、余剰電力量が最小となるような気象予報データのメンバー（見込み値） を用いて、電気温水器４１０の運転計画を生成する場合について説明したが、電気温水器４１０の１日の電力使用量が最大となるような気象予報データのメンバーを見込み値として、電気温水器４１０の運転計画を生成するようにしてもよい。

【0106】

この場合は、第１電力消費量予測値算出部１０４は、第５関係式６３５に気象予報データの複数のメンバーの予報値を入力することにより第１電力消費量の複数の予測値を算出し、この第１電力消費量の予測値が最大となるときのメンバーの予報値を、気象予報データの見込み値として特定する。

【0107】

そして余剰電力量予測値算出部１０３は、気象予報データの各コマの見込み値を元に、太陽光発電発電量から電気機器４２０の電力消費量を差し引いた余剰電力量の各コマの予測値を求めるようにすればよい。

【0108】

このような態様によっても、気象データの予測値が実績値と乖離したとしても、電気料金の支払額をより確実に抑制できるような電気温水器４１０の運転計画を作成することが可能になる。

【符号の説明】

【0109】

１００ 運転計画生成装置
１０１ 電気温水器電力消費量記憶部
１０２ 料金記憶部
１０３ 余剰電力量予測値算出部
１０４ 第１電力消費量予測値算出部
１０５ 候補生成部
１０６ 電力過不足量算出部
１０７ 運転計画生成部
１０８ 気象データ取得部
１１０ ＣＰＵ
１２０ メモリ
１３０ 通信装置
１４０ 記憶装置
１５０ 入力装置
１６０ 出力装置
１７０ 記録媒体読取装置
２００ 気象情報提供装置
３００ ＨＥＭＳコントローラ
４００ 分電盤
４１０ 電気温水器
４２０ 電気機器
５００ ネットワーク
５１０ 需要家内ネットワーク
６００ 気象データ管理テーブル
６１０ 料金テーブル
６２０ 電気温水器管理テーブル
６３０ 関係式
６３１ 第１関係式
６３２ 第２関係式
６３３ 第３関係式
６３４ 第４関係式
６３５ 第５関係式
６４０ 設備テーブル
６５０ 電力管理テーブル
７００ 運転計画生成装置制御プログラム
８００ 記録媒体
９００ 太陽光発電設備
９１０ パワーコンディショナ
９２０ 太陽電池パネル
１０００ 需要家
１１００ 電力系統

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】