特許 7482464 デマンドレスポンス対応電力制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-02

(45)【発行日】2024-05-14

(54)【発明の名称】デマンドレスポンス対応電力制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20240507BHJP

   H02J 3/14 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311T

H02J13/00 301A

H02J3/14

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023125249

(22)【出願日】2023-08-01

【審査請求日】2023-08-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520158366

【氏名又は名称】株式会社未来のコト

(73)【特許権者】

【識別番号】520158377

【氏名又は名称】株式会社ＨＩＴＥＸ

(74)【代理人】

【識別番号】100151208

【弁理士】

【氏名又は名称】植田 吉伸

(72)【発明者】

【氏名】中農 竜二

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 夏津樹

【審査官】赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２０７７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１３１６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５２７３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０２Ｊ ３／００－５／００

Ｇ０６Ｑ ５０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力会社の電力使用状況に関する情報を取得する電力使用状況取得部と、
天気予報に関する情報を取得する天気予報取得部と、
前記電力使用状況に関する情報及び前記天気予報に関する情報に基づいて、デマンドレスポンスの発令を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記デマンドレスポンスの発令に対応するように施設の消費電力の抑制計画を作成する計画作成部と、
前記施設で使用される空調機器、照明機器及び設備機器の稼働計画及び予想消費電力と、前記施設で働く従業員の勤務計画とを見える化して表示する表示部と、
を備え、
前記計画作成部は、前記設備機器が複数存在する場合に、稼働する前記設備機器の数を削減するように前記従業員の勤務計画を調整することを特徴とするデマンドレスポンス対応電力制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載のデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、
前記計画作成部は、前記デマンドレスポンスの発令に対応して前記空調機器の消費電力を抑えるように前記空調機器の稼働を調整することを特徴とするデマンドレスポンス対応電力制御システム。

【請求項3】

請求項１に記載のデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、
前記計画作成部は、前記デマンドレスポンスの発令に対応して前記照明機器の消費電力を抑えるように前記照明機器の稼働を調整することを特徴とするデマンドレスポンス対応電力制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デマンドレスポンス対応電力制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気の需要（消費）と供給（発電）のバランスをとるために、消費電力を制御するデマンドレスポンスが発令されることがある。本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、系統電源と接続された負荷に電力を供給する電力供給システムであって、系統電源と前記負荷との間に接続されると共に所定の供給源からの電力を充放電可能な複数の蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、デマンドレスポンス要請の対象とされた時間帯において所定の制御を実行可能であり、前記所定の制御においては、前記系統電源からの購入電力の瞬時値に基づいて、放電が要求される蓄電池の台数を放電要求台数として算出するとともに、デマンドレスポンス要請を満たすための、当該時間帯における前記系統電源からの購入電力量の上限値を目標購入電力量として取得し、当該時間帯における前記系統電源からの購入電力量が前記目標購入電力量を上回らないために放電が必要な蓄電池の台数を必要放電台数として算出し、前記放電要求台数が前記必要放電台数以下である場合、前記放電要求台数だけ前記蓄電池からの放電を許可し、前記放電要求台数が前記必要放電台数より多い場合、前記必要放電台数だけ前記蓄電池からの放電を許可する、電力供給システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２３－８０６５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

デマンドレスポンスは、消費電力の抑制の開始時刻の３時間前に発令されることから、消費電力の抑制計画を立てるための準備時間が少なく、効率良く消費電力を抑制することが出来ないという課題がある。

【0005】

本発明の目的は、デマンドレスポンスに備えて消費電力の抑制の計画時間を十分確保することを可能とするデマンドレスポンス対応電力制御システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にデマンドレスポンス対応電力制御システムは、電力会社の電力使用状況に関する情報を取得する電力使用状況取得部と、天気予報に関する情報を取得する天気予報取得部と、前記電力使用状況に関する情報及び前記天気予報に関する情報に基づいて、デマンドレスポンスの発令を予測する予測部と、前記予測部が予測した前記デマンドレスポンスの発令に対応するように施設の消費電力の抑制計画を作成する計画作成部と、前記施設で使用される空調機器、照明機器及び設備機器の稼働計画及び予想消費電力と、前記施設で働く従業員の勤務計画とを見える化して表示する表示部と、を備え、前記計画作成部は、前記設備機器が複数存在する場合に、稼働する前記設備機器の数を削減するように前記従業員の勤務計画を調整することを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係るデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、前記計画作成部は、前記デマンドレスポンスの発令に対応して前記空調機器の消費電力を抑えるように前記空調機器の稼働を調整することが好ましい。

【0010】

また、本発明に係るデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、前記計画作成部は、前記デマンドレスポンスの発令に対応して前記照明機器の消費電力を抑えるように前記照明機器の稼働を調整することが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、デマンドレスポンスの発令を予測することが出来るため、デマンドレスポンスに備えて消費電力の抑制の計画時間を十分確保することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システムを示す図である。

【図2】本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、気象情報会社が所有する天気予報を示す図である。

【図3】本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、デマンドレスポンスの発令が予測された際の工場の各設備の稼働状況等を示す図である。

【図4】本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システムにおいて、デマンドレスポンスの発令が予測された際の工場の各設備の電力抑制計画等を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

【0014】

図１は、本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システム１０を示す図である。図２は、本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システム１０において、気象情報会社６が所有する天気予報を示す図である。

【0015】

図３は、本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システム１０において、デマンドレスポンスの発令が予測された際の工場の各設備の稼働状況等を示す図である。

【0016】

図４は、本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システム１０において、デマンドレスポンスの発令が予測された際の工場の各設備の電力抑制計画等を示す図である。

【0017】

デマンドレスポンス対応電力制御システム１０は、デマンドレスポンスに備えて消費電力の抑制計画の作成時間を十分確保して計画を立てるためのシステムである。デマンドレスポンス対応電力制御システム１０は、電力使用状況取得部１２と、天気予報取得部１４と、予測部１６と、計画作成部１８と、表示部２０と、記憶部２２とを備える。

【0018】

図１に示されるように、デマンドレスポンス対応電力制御システム１０は、ネットワーク２を介して、企業４，気象情報会社６及び電力会社８に接続されている。

【0019】

電力使用状況取得部１２は、電力会社８の電力使用状況に関する情報を取得する機能を有する。

【0020】

ここで、「電力使用状況に関する情報」とは、日本全国各エリアの電力会社（一般送配電事業者）がでんき予報で提供する最新の電力使用状況（電力需要）を基に、「電力使用量 ／ 供給力（電力使用率）」を意味する。電力の単位はＭＷ（メガワット）、使用率の単位はパーセントである。

【0021】

なお、電力使用状況取得部１２は、電力会社８から取得した電力使用状況に関する情報を記憶部２２に記憶する。これにより、翌年以降の予測部１６による予測を行う際に利用することが出来る。

【0022】

ここで、日本全国各エリアの電力会社は、北海道電力、東北電力、東京電力、中部電力、北陸電力、関西電力、中国電力、四国電力、九州電力、沖縄電力であり、各電力会社が１時間ごとの供給力想定値を基準とした使用率を示すリアルタイム供給力基準、及び１日で最大の供給力想定値を基準とした使用率を示すピーク時供給力基準を公開している。

【0023】

天気予報取得部１４は、天気予報に関する情報を取得する機能を有する。「天気予報に関する情報」とは、ある地域で天気がどう変化するか予測した気象予報である。

【0024】

気象予報は、過去の天気や現況の天気、気圧、風向、風速、気温、湿度など大気の状態に関する情報を収集し、これをもとに、特定の地域あるいは広範囲な領域に対し、当日から数日後まで（種類によっては数か月後に及ぶものもある）の天気、風、気温などの大気の状態と、それに関連する水域や地面の状態を予測した情報である。

【0025】

なお、天気予報取得部１４は、天気予報に関する情報のうち、予報だけでなく、実際の天気を含む気象情報を記憶部２２に記憶する。これにより、翌年以降の予測部１６による予測を行う際に利用することが出来る。

【0026】

予測部１６は、電力使用状況に関する情報及び天気予報に関する情報に基づいて、デマンドレスポンスの発令を予測する機能を有する。図２に示されるように、２０２１年８月１日から２０２１年８月７日の実際の天気（気象データ）の記録と、２０２２年８月１日から２０２２年８月７日の天気予報に基づいて、デマンドレスポンスを予測する。

【0027】

図２に示される例において、例えば、現在が２０２２年８月３日だった場合に、２０２２年８月４日の天気予報が晴であり、気温が３９℃で、電力使用状況が９３％と予測される場合に、昨年の同日（２０２１年８月４日）についても、天気予報が晴であり、気温が３９℃で、電力使用状況が９２％だったときは、デマンドレスポンスが発令される可能性が高いと判断して、２０２２年８月４日にデマンドレスポンスが発令されると予測する。

【0028】

計画作成部１８は、予測部１６が予測したデマンドレスポンスの発令に対応するように施設の消費電力の抑制計画を作成する機能を有する。具体的には、デマンドレスポンスの発令が予測される日の工場の設備、空調機器、集塵機及び照明などの稼働予定と予定消費電力に基づいて、デマンドレスポンスの発令で求められる節電電力を満たすように、設備、空調機器、集塵機及び照明の稼働を調整する。

【0029】

計画作成部１８は、設備機器が複数存在する場合に、稼働する設備機器の数を削減するように従業員の勤務計画を調整する。具体的には、複数の設備の稼働をずらす、例えば、いずれかの設備の稼働を夜間にずらす、または休日出勤にするなどのように同時に稼働する設備に数を抑制する。

【0030】

より具体的には、生産管理システムによって生産数に余裕のある設備を算出し、さらに、給与・労働時間の管理システムによって従業員の残業や休日出勤の可否などを考慮して同時に稼働する設備が少なくなるように調整する。

【0031】

なお、デマンドレスポンスに応じた場合、節電量に応じてインセンティブ（報酬）が与えられるため、休日出勤や残業などによる人件費上昇とのバランスを見ながら最適化することが好ましい。

【0032】

計画作成部１８は、例えば、設備１～設備６の６つの設備がある場合に、図３（ｄ）に示されるように、設備１を前半３ｈの稼働を停止し、設備２及び設備３を後半３ｈの稼働を停止するといった調整が出来る。これにより、２０＋１０＋１０＝４０ｋＷの削減となる。ここで、設備１～設備６を操作する従業員がいるため、従業員の勤務時間を調整することにもなる。

【0033】

計画作成部１８は、デマンドレスポンスの発令に対応して空調機器の消費電力を抑えるように空調機器の稼働を調整する。具体的には、エアコンが冷却する空間の温度、天気予報などを考慮の上、最適なエアコンの稼働を調整する。なお、エアコンだけでなく、加湿器、除湿器、換気扇の制御によって湿度もコントロールすることが好ましい。

【0034】

例えば、図３（ａ）に示されるように、当該工場において、エアコン１～エアコン６の６つのエアコンが存在する場合に、エアコン４とエアコン６の消費電力がそれぞれ２０％及び１０％下がるように調整する。これにより、例えば、３．２＋３．２＝６．４ｋＷの削減に寄与する。

【0035】

計画作成部１８は、デマンドレスポンスの発令に対応して工場に設置される集塵機の消費電力を抑えるように集塵機の稼働を調整する。具体的には、粉塵などを発生する設備の運転信号を取り、不要なタイミングでの運転を切るように自動制御する。また、粉塵検出器などを使用し、集塵機の必要ないタイミングでは運転を切るように自動制御する。

【0036】

例えば、図３（ｂ）に示されるように、集塵機１～集塵機６の６つの集塵機が存在する場合に稼働率を増減させて調整することが可能である。なお、ここでは、集塵機を対象として説明したが、例えば、換気扇などの稼働を調整することで節電することも可能である。換気扇については、例えば、ＣＯ２センサー、店舗の稼働率などを考慮の上、最適な換気扇の稼働を調整する。

【0037】

計画作成部１８は、デマンドレスポンスの発令に対応して照明機器の消費電力を抑えるように照明機器の稼働を調整する。具体的には、照度センサーが検知した照度、天気予報、時間帯、場所（バックヤード、照度が必要な作業場所か否かなど）といった情報に基づいて、照明が不要な箇所を間引く。

【0038】

例えば、図３（ｃ）に示されるように、照明１～照明６の６つの照明が存在する場合に、例えば、照明１，２は半分消し、照明３，４は１／４消すといった調整を行うことが出来る。これにより、例えば、０．２＋０．１＋０．２＋０．２＝０．７ｋＷの削減に寄与する。

【0039】

表示部２０は、施設で使用される空調機器、照明機器及び設備機器の稼働計画及び予想消費電力と、施設で働く従業員の勤務計画とを見える化して表示する機能を有する。例えば、図４に示されるように各項目の記載と数値を一覧表にして表示してもよいが、棒グラフや円グラフなどを用いて表示してもよい。図４には、デマンドレスポンスの発令が予測される日の各設備の消費電力などが示されている。

【0040】

記憶部２２は、天気予報取得部１４が取得した天気予報に関する情報のうち、予報だけでなく、実際の天気を含む気象情報を記憶する。また、記憶部２２は、電力使用状況取得部１２が電力会社８から取得した電力使用状況に関する情報を記憶する。

【0041】

続いて、上記構成のデマンドレスポンス対応電力制御システム１０の作用について説明する。近年、電力逼迫が問題となっている。電力逼迫が起こる原因として大きなものは、近年の急激な気候変動である。夏の猛暑によるエアコン、冬の寒波による暖房の需要が急激に上がると、電力逼迫が起きやすい。また、前提として家庭での電力使用量の増加や、発電所の停止、燃料不足といった問題もある。

【0042】

このような電力逼迫に対応策としてデマンドレスポンスの発令がなされることがある。デマンドレスポンスとは、電力の需要をコントロールすることで、電力の供給と需要のバランスを調整する仕組みである。

【0043】

デマンドレスポンスには、電気料金型とインセンティブ型の２種類がある。電気料金型は、ピーク需要時に電気料金を値上げするなど多様な電気料金を設定することで、事業者などに対して電力需要の抑制を促す仕組みである。

【0044】

インセンティブ型は、事業者などが電力会社や第三者からインセンティブ（報酬）を受け取ることで、電力需要の抑制や増加に応じる仕組みである。デマンドレスポンスの発令は、節電の開始時刻の３時間前に事業者に通知がなされる。このため、節電へ貢献できる対応策が限定されており、効果的な節電を行いにくいという課題がある。このような課題に対し、本発明に係る実施形態のデマンドレスポンス対応電力制御システム１０は顕著な効果を奏する。

【0045】

デマンドレスポンス対応電力制御システム１０によれば、電力使用状況に関する情報及び天気予報に関する情報に基づいて、デマンドレスポンスの発令を予測することが出来る。これにより、実際のデマンドレスポンスの発令の３時間以上よりも前、例えば、数日前に予測できるため、消費電力の抑制計画をじっくり立てることが出来るという利点がある。

【0046】

例えば、節電対策として、図３，４に示されるように、設備１～６の稼働率を下げることが消費電力の抑制に一番貢献する。これには、設備１～６を操作する従業員などの勤務スケジュールなどのシフトを調整する必要があるが、予測部１６の機能を用いてデマンドレスポンスの発令を数日前に予測することでシフトの調整など柔軟に対応することが出来る。

【0047】

ここで、シフトの調整として、例えば、残業や休日出勤などによる従業員の給与などのコストアップとなる可能性があるが、デマンドレスポンスの発令に応じた際のインセンティブ（報酬額）と比較の上、報酬額が上回るように調整することが好ましい。

【0048】

デマンドレスポンスの発令で要求される節電電力のうち、シフトの調整による節電電力で不足している部分を照明、集塵機、空調機器の節電で満たすことができるように、全体で最適化することが出来る。

【0049】

以上のように、デマンドレスポンス対応電力制御システム１０によれば、デマンドレスポンスの発令を数日前に予測できるため、シフトの調整を行って設備の稼働を平滑化するとともに、様々な設備機器を組み合わせて要求節電電力を満たすことが出来るという顕著な効果を奏する。

【0050】

なお、上記では、予測部１６は、電力使用状況に関する情報及び天気予報に関する情報に基づいて、デマンドレスポンスの発令を予測する機能を有するものとして説明したが、電力使用状況として各電力会社の発電量を考慮してもよい。

【符号の説明】

【0051】

２ ネットワーク、４ 企業、６ 気象情報会社、８ 電力会社、１０ デマンドレスポンス対応電力制御システム、１２ 電力使用状況取得部、１４ 天気予報取得部、１６ 予測部、１８ 計画作成部、２０ 表示部、２２ 記憶部。

【要約】

【課題】デマンドレスポンスの発令を予測することが出来るため、デマンドレスポンスに備えて消費電力の抑制の計画時間を十分確保することが出来る。
【解決手段】デマンドレスポンス対応電力制御システム１０は、電力会社の電力使用状況に関する情報を取得する電力使用状況取得部１２と、天気予報に関する情報を取得する天気予報取得部１４と、電力使用状況に関する情報及び天気予報に関する情報に基づいて、デマンドレスポンスの発令を予測する予測部１６と、予測部１６が予測したデマンドレスポンスの発令に対応するように施設の消費電力の抑制計画を作成する計画作成部１８と、 を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】