特許 7584716 サーバ、ビルエネルギー管理システムおよびビルエネルギー管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】サーバ、ビルエネルギー管理システムおよびビルエネルギー管理方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20241108BHJP

   H02J 3/14 20060101ALI20241108BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20241108BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H02J3/32

H02J3/14 160

H02J3/38 120

H02J13/00 301A

H02J13/00 311T

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024542979

(86)(22)【出願日】2022-10-20

(86)【国際出願番号】 JP2022039137

(87)【国際公開番号】W WO2024084662

(87)【国際公開日】2024-04-25

【審査請求日】2024-07-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000236056

【氏名又は名称】三菱電機ビルソリューションズ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】成井 智祐

(72)【発明者】

【氏名】妻鹿 利宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 冬樹

(72)【発明者】

【氏名】長廣 憲幸

(72)【発明者】

【氏名】大谷 晋一郎

(72)【発明者】

【氏名】川野 裕希

【審査官】赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－２３０６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／００－５／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気象条件によって発電電力が変動する自然変動電源と、各々が電気または熱の形態でエネルギーを貯蔵する複数のエネルギー貯蔵設備とが設けられたビルにおけるエネルギーを管理するサーバであって、
前記自然変動電源の発電電力を前記複数のエネルギー貯蔵設備のうちのどのエネルギー貯蔵設備に貯蔵するかを決定するための演算処理を実行するプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
前記自然変動電源の発電電力が前記ビルの消費電力を超えて余剰電力が発生する場合に、前記複数のエネルギー貯蔵設備のなかから、前記余剰電力が所定量を超えている期間が設備の仕様に応じて継続的なエネルギーの貯蔵が要求される期間よりも長い１以上のエネルギー貯蔵設備を抽出し、
前記１以上のエネルギー貯蔵設備の各々について、当該エネルギー貯蔵設備に前記余剰電力を貯蔵した場合の電気料金の削減額を算出し、前記削減額に基づいて前記余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備を決定する、サーバ。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記余剰電力が前記所定量を超えている期間が長くなるように前記ビルの消費電力を抑制する省エネ制御を実行することによって、前記１以上のエネルギー貯蔵設備として抽出されるエネルギー貯蔵設備を増加させる、請求項１に記載のサーバ。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記１以上のエネルギー貯蔵設備の各々について、当該エネルギー貯蔵設備に前記余剰電力を貯蔵されるエネルギーを電気料金に換算した金額と、当該エネルギー貯蔵設備に貯蔵された余剰電力が消費されるまでに生じるエネルギー損失を電気料金に換算した金額とに基づいて、前記削減額を算出する、請求項１に記載のサーバ。

【請求項4】

前記ビルには、前記ビル内の複数の部屋の各々における人の在室情報を管理する入退室管理システムがさらに設けられ、
前記プロセッサは、前記在室情報を用いて前記ビルの消費電力を推定する、請求項１に記載のサーバ。

【請求項5】

前記プロセッサは、
気象災害の予報を受けてない場合に、前記複数のエネルギー貯蔵設備の各々に第１規定量を超えたエネルギーが貯蔵されるように、前記自然変動電源の発電電力を前記複数のエネルギー貯蔵設備に貯蔵させ、
前記予報を受けた場合には、前記気象災害の発生に備えて前記複数のエネルギー貯蔵設備の各々に前記第１規定量よりも大きい第２規定量を超えたエネルギーが貯蔵されるように、前記自然変動電源の発電電力を前記複数のエネルギー貯蔵設備に貯蔵させる、請求項１に記載のサーバ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のサーバと、
前記自然変動電源と、
前記複数のエネルギー貯蔵設備とを備える、ビルエネルギー管理システム。

【請求項7】

気象条件によって発電電力が変動する自然変動電源と、各々が電気または熱の形態でエネルギーを貯蔵する複数のエネルギー貯蔵設備とが設けられたビルにおけるエネルギーを管理する、ビルエネルギー管理方法であって、
前記自然変動電源の発電電力が前記ビルの消費電力を超えて余剰電力が発生するかどうかを判定するステップと、
前記余剰電力が発生する場合に、前記複数のエネルギー貯蔵設備のなかから、前記余剰電力が所定量を超えている期間が継続的なエネルギー貯蔵が要求される期間よりも長い１以上のエネルギー貯蔵設備を抽出するステップと、
前記１以上のエネルギー貯蔵設備の各々について、当該エネルギー貯蔵設備に前記余剰電力を貯蔵した場合の電気料金の削減額を算出し、前記削減額に基づいて前記余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備を決定するステップとを含む、ビルエネルギー管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、サーバ、それを備えたビルエネルギー管理システム、および、ビルエネルギー管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、再生可能エネルギーの重要性が広く認識されるに従い、太陽光発電（ＰＶ：photovoltaics）設備が導入されたビルが増加している。ＰＶ設備の普及に伴い、ＰＶ設備の発電電力も増大している。ＰＶ設備の発電電力増大により、年間での一次エネルギーの収支がゼロ（または概ねゼロ）を達成したビルである「ＺＥＢ（net Zero Energy Building）」も存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２９５６８０号公報

【文献】特開２０１７－７９５６４号公報

【文献】特開２０１９－８８１５１号公報

【文献】国際公開第２０１３／１６８８１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

たとえば特開２００７－２９５６８０号公報（特許文献１）に開示されているように、ＰＶ設備に加えて、電気または熱の形態でエネルギーを貯蔵するエネルギー貯蔵設備をビルに設置することが検討されている。これらのエネルギー貯蔵設備によって、電力需要が小さく、かつ電気料金が低い時間帯（夜間など）にエネルギーを貯蔵する一方で、電力需要が大きく、かつ電気料金が高い時間帯（昼間など）にエネルギーを消費することで、省エネルギーを実現しつつ電気料金を削減することが可能になる。

【0005】

ＺＥＢ等のビルでは、ＰＶ設備の発電電力量がビルの消費電力量を超え、余剰電力が発生する場合がある。この余剰電力は、天候の変化などに応じて時間的に変動し得る。それに加えて、複数のエネルギー貯蔵設備（蓄電設備と蓄熱設備との組合せなど）がビルに設置されることがある。このような場合、どのようにすれば余剰電力を有効活用して省エネルギー性と経済性とを両立できるかが課題となり得る。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的の１つは、ビルにおける省エネルギー性と経済性とを両立することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係るサーバは、気象条件によって発電電力が変動する自然変動電源と、各々が電気または熱の形態でエネルギーを貯蔵する複数のエネルギー貯蔵設備とが設けられたビルにおけるエネルギーを管理する。サーバは、自然変動電源の発電電力を複数のエネルギー貯蔵設備のうちのどのエネルギー貯蔵設備に貯蔵するかを決定するための演算処理を実行するプロセッサを備える。プロセッサは、自然変動電源の発電電力がビルの消費電力を超えて余剰電力が発生する場合に、複数のエネルギー貯蔵設備のなかから、余剰電力が所定量を超えている期間が設備の仕様に応じて継続的なエネルギーの貯蔵が要求される期間よりも長い１以上のエネルギー貯蔵設備を抽出し、１以上のエネルギー貯蔵設備の各々について、当該エネルギー貯蔵設備に余剰電力を貯蔵した場合の電気料金の削減額を算出し、削減額に基づいて余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備を決定する。

【0008】

本開示の他の一態様に係るビルエネルギー管理方法は、気象条件によって発電電力が変動する自然変動電源と、各々が電気または熱の形態でエネルギーを貯蔵する複数のエネルギー貯蔵設備とが設けられたビルにおけるエネルギーを管理する。ビルエネルギー管理方法は第１～第４のステップを含む。第１のステップは、自然変動電源の発電電力がビルの消費電力を超えて余剰電力が発生するかどうかを判定するステップである。第２のステップは、余剰電力が発生する場合に、複数のエネルギー貯蔵設備のなかから、余剰電力が所定量を超えている期間が継続的なエネルギー貯蔵が要求される期間よりも長い１以上のエネルギー貯蔵設備を抽出するステップである。第３のステップは、１以上のエネルギー貯蔵設備の各々について、当該エネルギー貯蔵設備に余剰電力を貯蔵した場合の電気料金の削減額を算出し、削減額に基づいて余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備を決定するステップである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ビルにおける省エネルギー性と経済性とを両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係るビルエネルギー管理システムの全体構成の一例を示す図である。

【図2】サーバの典型的な構成を示す図である。

【図3】設備仕様データを説明するための概念図である。

【図4】設備実績データを説明するための概念図である。

【図5】第１消費電力データを説明するための概念図である。

【図6】第２消費電力データを説明するための概念図である。

【図7】電気料金テーブルを説明するための概念図である。

【図8】本実施の形態におけるサーバの機能ブロック図である。

【図9】余剰電力の算出手法の一例を説明するための図である。

【図10】余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備の候補の抽出手法の一例を説明するための図である。

【図11】コストの算出手法の一例を説明するための図である。

【図12】実施の形態における余剰電力に関する演算処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図13】変形例における余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備の候補の抽出手法を説明するための図である。

【図14】変形例における余剰電力に関する演算処理の処理手順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】

【0011】

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0012】

実施の形態．
＜システム構成＞
図１は、本実施の形態に係るビルエネルギー管理システム（ＢＥＭＳ：Building Energy Management System）の全体構成の一例を示す図である。本実施の形態において、ＢＥＭＳ１は、オフィスビルで使用されるエネルギー（電力および／または熱）の需給を管理する。ただし、ＢＥＭＳ１を適用可能な施設はオフィスビルに限定されず、商業施設（ショッピングモールなど）、スポーツ施設（競技場など）、文化施設（劇場など）等であってもよいし、これらの複合施設であってもよい。

【0013】

ＢＥＭＳ１はサーバ１０を備える。サーバ１０は、ＢＥＭＳ１の各設備を管理するコンピュータである。サーバ１０のハードウェア構成については図２にて説明する。サーバ１０は、インターネット等のネットワーク８を介して中央サーバ５と外部サーバ６，７とに相互に通信可能に接続されている。

【0014】

中央サーバ５は、多くのビルを総合管理する事業者によって運営される情報センターに設置されている。中央サーバ５は、ＢＥＭＳ１の各設備の管理に必要な各種情報をサーバ１０に提供する。また、中央サーバ５は、ＢＥＭＳ１内の各設備の遠隔制御が可能に構成されている。

【0015】

外部サーバ６は、気象庁、民間気象事業者などによって運営され、気象予報および気象情報（天気、外気温度、日射量、風速、風向、降水量、降水確率など）をサーバ１０に提供する。外部サーバ６は、気象災害の予報（台風、大雨、洪水、大雪、強風、熱波、寒波、落雷等に関する注意報または警報）をサーバ１０に提供してもよい。

【0016】

外部サーバ７は、たとえば電力会社（発電事業者であっても送配電事業者であってもよい）によって運営され、電気料金に関する情報をサーバ１０に提供する。

【0017】

ＢＥＭＳ１は、サーバ１０に加えて、１または複数の自然変動電源２０と、複数のエネルギー貯蔵設備３０と、負荷４０と、在室管理システム５０とをさらに備える。自然変動電源２０、エネルギー貯蔵設備３０および負荷４０は、たとえば電力系統９に接続されている。

【0018】

１または複数の自然変動電源２０の各々は、気象条件によって発電電力が変動し得る発電設備である。本実施の形態において、自然変動電源２０は太陽光発電設備（ＰＶ設備）である。ただし、自然変動電源２０は、風力発電設備であってもよいし、ＰＶ設備と風力発電設備との組み合わせであってもよい。

【0019】

複数のエネルギー貯蔵設備３０の各々は、電気または熱の形態でエネルギーを貯蔵する設備である。本実施の形態において、複数のエネルギー貯蔵設備３０は、蓄電設備３１と、蓄熱設備３２と、給湯設備３３とを含む。複数のエネルギー貯蔵設備３０は、これらの設備のうちのいずれか１または２の種別の設備のみを含んでもよい。複数のエネルギー貯蔵設備３０は、電力を用いて気体燃料（水素、メタンなど）を製造するパワー・ツー・ガス（Power to Gas）設備（図示せず）を含んでもよい。

【0020】

蓄電設備３１は、自然変動電源２０の発電電力を蓄えるように構成されている。蓄電設備３１は、典型的には二次電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池など）または電気二重層キャパシタである。蓄電設備３１は、充放電電力、充電時間、充電効率によって貯蔵または供給が可能な電力が変化する。蓄電設備３１に貯蔵（蓄電）された電力は、時間経過とともに減少し得る。

【0021】

蓄熱設備３２は、ビル内の空調（冷房または暖房）に伴って発生した熱を蓄えるように構成されている。蓄熱設備３２は、たとえば蓄熱槽を含み、蓄熱槽内の液媒体（典型的には湯）を保温状態で蓄える。蓄熱設備３２は、廃熱回収システムであってもよいし、氷蓄熱システムであってもよい。蓄熱設備３２は、湯または氷の形態で貯蔵された熱をビルの負荷４０（特に空調設備）に供給する。蓄熱設備３２に貯蔵された湯または氷の温度は、時間経過とともに変化し得る。

【0022】

給湯設備３３は、水を加熱する熱交換器を含む。給湯設備３３は、電気給湯器、ヒートポンプ給湯器、太陽熱給湯器などの様々なタイプの給湯器であり得る。給湯設備３３は、湯をビルの負荷４０に供給する。給湯設備３３に貯蔵された湯の温度も時間経過とともに変化し得る。

【0023】

なお、蓄電設備３１において、貯蔵エネルギーとは蓄電量であり、たとえば充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）により表される。蓄熱設備３２または給湯設備３３において、貯蔵エネルギーとは蓄熱量であり、たとえば湯または水の温度等により表される。

【0024】

負荷４０は、エネルギー（主に電力）を消費する機器である。負荷４０は、たとえば、ビルに設置された空調設備、昇降機（エレベーター、エスカレータなど）、照明設備、各種ＯＡ（Office Automation）機器を含む。

【0025】

在室管理システム５０は、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、監視カメラ、生体認証などの技術を用いてビル内の各部屋における人の出入りに関するデータを管理するように構成されている。

【0026】

以下、ＢＥＭＳ１内のサーバ１０により実行される演算処理について説明する。図示しないが、情報センターに設置された中央サーバ５もサーバ１０と同等の構成を有し得る。よって、サーバ１０に代えて中央サーバ５によって以下の演算処理が実行されてもよい。

【0027】

＜サーバ構成＞
図２は、サーバ１０の典型的な構成を示す図である。サーバ１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、入力装置１３と、ディスプレイ１４と、通信インターフェイス１５と、データベース１６とを含む。

【0028】

プロセッサ１１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）であって、プログラムに従って所定の演算処理を実行するように構成されている。メモリ１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２２およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）１２３を含み、プロセッサ１１により実行されるプログラムと、そのプログラムで使用される各種データ（マップ、関係式、パラメータ等）とを記憶している。入力装置１３は、キーボード、マウス等であって、ユーザ操作を受け付ける。ディスプレイ１４は、各種情報をユーザに提供する。通信インターフェイス１５は、外部（中央サーバ５、外部サーバ６，７など）と通信するように構成されている。

【0029】

データベース１６は、この例では、設備仕様データを格納する設備仕様データベース１６１と、設備実績データを格納する設備実績データベース１６２と、第１消費電力データを格納する気象データベース１６３と、第２消費電力データを格納する在室データベース１６４と、電気料金テーブルを格納する電気料金データベース１６５とを含む。これら各データまたはテーブルについて図３～図７を参照しながら説明する。

【0030】

＜データベース＞
図３は、設備仕様データを説明するための概念図である。設備仕様データとは、ＢＥＭＳ１内の自然変動電源２０およびエネルギー貯蔵設備３０を管理するために各設備の仕様が記録されたデータである。この例では、自然変動電源２０およびエネルギー貯蔵設備３０の各設備に対して、その設備の識別番号（設備ＩＤ）が付されている。設備仕様データは、設備ＩＤごとに、設備の種別と、容量（その設備に貯蔵可能な最大エネルギー）と、定格電力（その設備に単位時間当たりに入出力可能な最大エネルギー）とを含む。設備仕様データは、メーカー（図示せず）、型番（図示せず）、設置場所などを含んでもよい。

【0031】

本実施の形態において、設備仕様データは、エネルギー貯蔵設備３０に関して、要求電力と、要求期間とをさらに含む。一般に、蓄電設備３１は、容量および定格電力を超えない範囲内で任意の大きさの電力を直ちに蓄えることが可能である。これに対し、蓄熱設備３２および給湯設備３３においては、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換が行われる。より具体的には、蓄熱槽内の湯の生成（再加熱）、氷蓄熱システム湯における氷の生成、給湯用の湯の生成（再加熱）などが行われる。このようなエネルギー変換には、所定量を超えた電力が一定程度の期間にわたって継続的に蓄熱設備３２または給湯設備３３に供給されることを要する。そこで、効率的なエネルギー変換に最低限必要な電力と期間とが、それぞれ、要求電力および要求期間として定められている。

【0032】

図４は、設備実績データを説明するための概念図である。設備実績データとは、設備の使用実績（サーバ１０による過去の監視結果）が記録されたデータである。自然変動電源２０に関して、設備実績データは、設備ＩＤに紐付けられたデータとして、時刻と、その時刻における発電電力の実績値とを含む。エネルギー貯蔵設備３０に関して、設備実績データは、設備ＩＤに紐付けられたデータとして、時刻と、その時刻における貯蔵エネルギーの実績値、または、その時刻における供給エネルギー（貯蔵されていたエネルギーの供給量）の実績値とを含む。なお、時刻は、発電時刻と、エネルギー貯蔵時刻と、エネルギー供給時刻とを含む。

【0033】

図５は、第１消費電力データを説明するための概念図である。第１消費電力データとは、ＢＥＭＳ１（ビル全体）の消費電力が気象情報に関連付けられて記録されたデータである。この例では、第１消費電力データは、時刻ごとに、その時刻における気象情報（外気温度、日射量、降水量、発出された各種警報など）と、その時刻におけるビル内の負荷４０によるビル全体の消費電力の実績値とを含む。なお、サーバ１０は、気象情報を外部サーバ６から取得する。

【0034】

図６は、第２消費電力データを説明するための概念図である。第２消費電力データとは、ＢＥＭＳ１（ビル全体）の消費電力が在室情報に関連付けられて記録されたデータである。前述のように、ＢＥＭＳ１では在室管理システム５０により各部屋の在室人数が取得されている。この例では、第２消費電力データは、時刻と、その時刻における各部屋の在室人数と、その時刻におけるビル内の負荷４０によるビル全体の消費電力の実績値とを含む。

【0035】

人が発生する熱により、在室人数が多いほど部屋の温度が高くなる。また、在室人数が多いほど、照明設備の消費電力が増大したり、ＯＡ機器の消費電力が増大したりする傾向がある。第２消費電力データは、在室人数と各設備の消費電力との間の相関関係を多変量解析、機械学習等により求めたデータであってもよい。

【0036】

図７は、電気料金テーブルを説明するための概念図である。電気料金テーブルは、たとえば、時間帯ごとに、発電電力量または消費電力量の範囲別の電気料金の単価（１ｋＷｈ当たりの価格）に関するデータを含む。なお、サーバ１０は、電気料金テーブルを外部サーバ７から取得する。

【0037】

＜機能ブロック＞
図８は、本実施の形態におけるサーバ１０の機能ブロック図である。サーバ１０は、発電電力推定部１０１と、電力需要推定部１０２と、余剰電力算出部１０３と、候補抽出部１０４と、コスト算出部１０５と、設備決定部１０６とを含む。

【0038】

発電電力推定部１０１は、自然変動電源２０（本実施の形態ではＰＶ設備）による発電電力を推定する。自然変動電源２０が複数の設備（たとえばＰＶ設備および風力発電設備）を含む場合、発電電力推定部１０１は、複数の設備の各々について発電電力を推定する。発電電力は、現時点よりも将来の所定の期間（２４時間であってもよいし、３日間であってもよいし、１週間であってもよい）にわたって予め定められた時間枠（たとえば３０分間）ごとに推定される。発電電力推定部１０１は、外部サーバ６から取得される気象予報（天気、外気温度、日射量、風速、風向、降水量、降水確率など）と、設備実績データに含まれる発電電力の実績値（履歴）とに基づいて、時間枠ごとの発電電力を推定できる。発電電力推定部１０１は、発電電力の推定結果を余剰電力算出部１０３に出力する。

【0039】

電力需要推定部１０２は、上記の所定期間にわたって上記の時間枠ごとに、ＢＥＭＳ１における電力需要（消費電力と呼んでもよい）を推定する。より具体的には、電力需要推定部１０２は、外部サーバ６から取得される気象予報と、在室管理システム５０から取得される在室管理情報と、第１消費電力データおよび第２消費電力データに含まれる消費電力の実績値とに基づいて、時間枠ごとの電力需要を推定できる。

【0040】

電力需要推定部１０２は、第１消費電力データのみに基づいて電力需要を推定してもよい。しかし、電力需要推定部１０２が第１消費電力データおよび第２消費電力データの両方を用いることで、言い換えれば、第２消費電力データを用いて第１消費電力データを補正することで、電力需要の推定精度を向上させることできる。電力需要推定部１０２は、電力需要の推定結果を余剰電力算出部１０３に出力する。

【0041】

余剰電力算出部１０３は、発電電力推定部１０１により推定された発電電力と、電力需要推定部１０２により推定された電力需要とに基づいて、ＢＥＭＳ１における余剰電力を算出する。

【0042】

図９は、余剰電力の算出手法の一例を説明するための図である。余剰電力算出部１０３は、上記の所定期間にわたって上記の時間枠ごとに、余剰電力と電力需要との差分を余剰電力として算出する。

【0043】

図８に戻り、候補抽出部１０４は、複数のエネルギー貯蔵設備３０のなかから、余剰電力に相当するエネルギーを貯蔵可能な１以上の設備（すなわち、余剰電力を蓄電可能な設備、または、余剰電力により発生させた熱を蓄熱可能な設備）を候補として抽出する。

【0044】

図１０は、余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備３０の候補の抽出手法の一例を説明するための図である。候補抽出部１０４は、２つの条件に基づいて候補を抽出する。

【0045】

第１の条件とは、エネルギー貯蔵設備３０の空き容量（当該設備に貯蔵可能な残りエネルギー）に関する条件である。エネルギー貯蔵設備３０の空き容量は、当該設備の容量（当該設備に貯蔵可能な最大エネルギー）と、当該設備に既に蓄えられているエネルギーとの差分により算出できる。候補抽出部１０４は、設備仕様データから容量を取得するとともに、設備実績データから既に蓄えられているエネルギーを取得できる。候補抽出部１０４は、エネルギー貯蔵設備３０が余剰電力に相当するエネルギーを貯蔵可能な空き容量を有する場合、その設備が第１の条件を満たすと判定する。

【0046】

図１０に示す例では、複数のエネルギー貯蔵設備３０が３台の設備Ａ，Ｂ，Ｃを含む。ここでは、３台の設備Ａ，Ｂ，Ｃがいずれも第１の条件を満たすと想定する。

【0047】

第２の条件とは、図４にて説明した、効率的なエネルギー変換に要求される要求電力および要求期間に関する条件である。設備Ａの要求電力をＰａと記載し、設備Ａの要求期間をＴａと記載する。設備Ｂ，Ｃについても同様である。この例では、余剰電力が要求電力Ｐａを超えていることが要求される要求期間Ｔａは、４つの時間枠（たとえば２時間）に相当する。要求期間Ｔｂ，Ｔｃは、３つの時間枠（たとえば１．５時間）に相当する。４つの時間枠ｔ１～ｔ４における余剰電力をＰ１～Ｐ４とそれぞれ記載する。

【0048】

設備Ａに関し、要求期間Ｔａに当たる４つの時間枠ｔ１～ｔ４のうちの３つの時間枠ｔ１～ｔ３では、余剰電力Ｐ１～Ｐ３が要求電力Ｐａを超えている。しかし、時間枠ｔ４における余剰電力Ｐ４は要求電力Ｐａに満たない。この場合、時間枠ｔ４において、蓄熱槽における湯の生成、氷蓄熱システムにおける氷の生成などのために必要なエネルギーが設備Ａに供給されないことになり、効率的なエネルギー変換を実現できない可能性がある。したがって、設備Ａは候補としては抽出されない。

【0049】

一方、設備Ｂに関し、要求期間Ｔｂに当たる３つの時間枠ｔ１～ｔ３のいずれにおいても、余剰電力Ｐ１～Ｐ３が要求電力Ｐｂを超えている。設備Ｃに関しても同様に、３つの時間枠ｔ１～ｔ３のいずれにおいても、余剰電力Ｐ１～Ｐ３が要求電力Ｐｃを超えている。この場合、湯の生成、氷の生成などのために必要なエネルギーが設備Ｂ，Ｃに供給されるため、効率的なエネルギー変換を実現できる。したがって、設備Ｂ，Ｃは候補として抽出される。

【0050】

図８を再び参照して、コスト算出部１０５は、候補抽出部１０４により抽出された１以上の候補（この例では設備Ｂ，Ｃ）の各々について、その候補に余剰電力（余剰電力に相当するエネルギー）を蓄えた場合に削減されるコストを算出する。

【0051】

図１１は、コストの算出手法の一例を説明するための図である。まず、コスト算出部１０５は、設備Ｂ，Ｃごとにコスト削減額を算出する。コスト削減額とは、エネルギー貯蔵設備３０にエネルギーに蓄えた場合に削減されるコストの見込み額である。たとえば、コスト算出部１０５は、当該設備に蓄えられるエネルギー（電力量、または、熱量を電力量に換算した量）を、電気料金テーブルに含まれる単価を用いて金額換算することで、当該設備によるコスト削減額を算出できる。この例では、設備Ｂのコスト削減額は１４，０００円であり、設備Ｃのコスト削減額は１５，０００円である。

【0052】

コスト算出部１０５は、設備Ｂ，Ｃごとにエネルギー損失金額を算出する。エネルギー損失額とは、エネルギー貯蔵設備３０に貯蔵されたエネルギーを負荷４０に供給するまでに発生するエネルギー損失を金額換算したものである。前述のとおり、設備実績データは、各エネルギー貯蔵設備３０において単位時間当たり（時間枠ごと）に発生するエネルギー損失を含む。また、設備実績データは各エネルギー貯蔵設備３０のエネルギー供給時刻を含むため、各エネルギー貯蔵設備３０が次に負荷４０にエネルギーを供給する時刻は予想可能である。したがって、コスト算出部１０５は、単位時間当たりのエネルギー損失に基づいてエネルギー供給時刻までのエネルギー損失の合計量を算出し、算出されたエネルギー損失の合計量を電気料金テーブルに含まれる単価を用いて金額換算することで、エネルギー損失額を算出できる。この例では、設備Ｂのエネルギー損失額は１，０００円であり、設備Ｃのエネルギー損失額は３，０００円である。

【0053】

コスト算出部１０５は、設備Ｂ，Ｃごとに、コスト削減額からエネルギー損失額を差し引くことで、実質的なコスト削減額を算出する。この例では、設備Ｂの実質コスト削減額は１４，０００円－１，０００円＝１３，０００円であり、設備Ｃの実質コスト削減額は１５，０００円－３，０００円＝１２，０００円である。つまり、設備Ｂと設備Ｃとを比較した場合、設備Ｃの方がエネルギー損失を考慮しないコスト削減額は大きいものの、設備Ｂの方がエネルギー損失を考慮した実質コスト削減額は大きい。

【0054】

図８に戻り、設備決定部１０６は、候補抽出部１０４により抽出された候補（図１０で説明した例では設備Ｂ，Ｃ）のなかから、コスト算出部１０５による算出結果に基づいて、余剰電力を貯蔵する設備を決定する。より具体的には、設備決定部１０６は、コスト算出部１０５により算出されたコストが実質コスト削減額が最も大きい設備（図１１で説明した例では設備Ｂ）を、余剰電力を貯蔵する設備として決定する。設備決定部１０６は、決定された設備に対してエネルギー貯蔵指令を出力する。

【0055】

＜処理フロー＞
図１２は、実施の形態における余剰電力に関する演算処理の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、予め定められた条件成立時（たとえば所定の周期ごと）に実行される。各ステップは、サーバ１０内のプロセッサ１１によるソフトウェア処理により実現されるが、サーバ１０内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

【0056】

Ｓ１１において、サーバ１０は、将来の所定期間にわたって時間枠ごとに、ビル全体の自然変動電源２０による発電電力を推定する。本実施の形態では、ＰＶ設備の発電電力が推定される。サーバ１０は、気象情報（たとえば日射量）と、設備実績データに含まれる各ＰＶ設備の発電電力の実績値とに基づいて、所定期間にわたって時間枠ごとの発電電力を推定できる。

【0057】

Ｓ１２において、サーバ１０は、上記の所定期間にわたって時間枠ごとに、ビル全体の電力需要を推定する。たとえば、サーバ１０は、気象情報に基づく第１消費電力データと、設備実績データに含まれる負荷４０による消費電力の実績値とに基づいて、ビル全体の電力需要を推定できる。前述のように、サーバ１０は、在室情報に基づく第１消費電力データを用いることで電力需要の推定精度を向上させることができる。

【0058】

Ｓ１３において、サーバ１０は、Ｓ１１にて算出された発電電力と、Ｓ１２にて算出された電力需要とに基づいて、上記の所定期間にわたって時間枠ごとに余剰電力を算出する。図９にて説明したように、発電電力から電力需要を差し引くことで余剰電力が算出される。

【0059】

Ｓ１４において、サーバ１０は、余剰電力が発生するかどうかを判定する。上記の所定期間にわたって電力需要が発電電力よりも大きくて余剰電力が発生しない場合（Ｓ１４においてＮＯ）、サーバ１０は、以下の処理を実行することなく一連の処理を終了する。上記の所定期間内の少なくとも一部の期間で余剰電力が発生する場合（Ｓ１４においてＹＥＳ）、サーバ１０は処理をＳ１５に進める。

【0060】

Ｓ１５において、サーバ１０は、エネルギー貯蔵設備３０ごとに定められた要求電力と要求期間と基づいて、複数のエネルギー貯蔵設備３０のなかから、余剰電力（余剰電力に相当するエネルギー）を貯蔵可能な１以上の設備を候補として抽出する。この抽出手法については図１０にて詳細に説明したため、ここでの説明は繰り返さない。

【0061】

Ｓ１６において、サーバ１０は、Ｓ１５にて抽出された候補ごとに、エネルギーを貯蔵してから供給するまでに発生するエネルギー損失を考慮した実質コスト削減額を算出する。この算出手法についても図１１にて詳細に説明したため、説明は繰り返さない。

【0062】

Ｓ１７において、サーバ１０は、１以上の候補のなかから、実質コスト削減額が最も大きな設備を余剰電力の貯蔵先として決定する。なお、たとえば多数の候補が存在する場合、サーバ１０は、実質コスト削減額が最も大きな設備に加えて、実質コスト削減額が大きな他の設備（実質コスト削減額が２番目に大きな設備など）も余剰電力の貯蔵先として決定してもよい。また、たとえば余剰電力が大きい場合にも、サーバ１０は、実質コスト削減額が大きな２以上の設備を余剰電力の貯蔵先として決定し得る。

【0063】

以上のように、本実施の形態においては、複数のエネルギー貯蔵設備３０のなかから、要求電力および要求期間に関する条件を満足する１以上のエネルギー貯蔵設備３０が抽出される。これにより、抽出されたエネルギー貯蔵設備３０において余剰電力を効率良く貯蔵できる。より詳細には、抽出されたエネルギー貯蔵設備３０では効率的なエネルギー変換に行われるため、エネルギー損失が小さい。したがって、貯蔵されるエネルギーを大きくしつつ、エネルギー損失額を低くすることができる。よって、本実施の形態によれば、ビルにおける省エネルギー性と経済性とを両立できる。

【0064】

変形例．
本変形例では、ビルの省エネ制御を実行することによって余剰電力をより効率的に貯蔵する構成について説明する。

【0065】

図１３は、変形例における余剰電力を貯蔵するエネルギー貯蔵設備３０の候補の抽出手法を説明するための図である。サーバ１０は、たとえば、空調設備、照明設備または昇降機の制御によって、ビル（ＢＥＭＳ１の負荷４０）の省エネ制御を実行できる。省エネ制御によりビル全体の消費電力が抑制されると、その分だけ余剰電力が増大する。

【0066】

図１０では、設備Ａは候補として抽出されないと説明した。これは、時間枠ｔ４における余剰電力Ｐ４が要求電力Ｐａに満たず、効率的なエネルギー変換を実現できないためである。しかし、図１３に示すように省エネ制御により余剰電力が増大すると、時間枠ｔ４における余剰電力Ｐ４が要求電力Ｐａを超え得る。そうすると、設備Ａでも効率的なエネルギー変換を実現可能となるため、設備Ａも候補として抽出される。このように、省エネ制御により余剰電力を増大させることよって、要求電力および要求期間に関する条件を満足する１以上のエネルギー貯蔵設備３０の候補を増やすことができる。

【0067】

図１４は、変形例における余剰電力に関する演算処理の処理手順を示すフローチャートである。Ｓ２１，Ｓ２２の処理は、実施の形態におけるＳ１１，Ｓ１２の処理（図１２参照）と同等である。

【0068】

Ｓ２３において、サーバ１０は、自然変動電源２０による発電電力および／またはビル全体の電力需要が所定の条件を満たすかどうかを判定する。サーバ１０は、たとえば、発電電力が第１基準量に満たない場合に当該条件を満たすと判定してもよいし、電力需要が第２基準量に超える場合に当該条件を満たすと判定してもよいし、発電電力が第１基準量に満たず、かつ電力需要が第２基準量に超える場合に当該条件を満たすと判定してもよい。当該条件を満たされる場合（Ｓ２３においてＹＥＳ）、サーバ１０は、処理をＳ２４に進める。なお、当該条件を満たされない場合（Ｓ２３においてＮＯ）、サーバ１０は、Ｓ２４の処理をスキップして処理をＳ２５に進める。

【0069】

Ｓ２４において、サーバ１０は、ビル（ＢＥＭＳ１の負荷４０）の省エネ制御を実行する。省エネ制御は、空調設備における風量の抑制、設定温度の変更であってもよいし、照明設備における照射範囲の抑制、光量の抑制であってもよい。省エネ制御は、たとえば、昇降機（エレベーター、エスカレータなど）の間引き運転であってもよいし、ＯＡ機器の節電制御であってもよい。Ｓ２５以降の処理は、実施の形態におけるＳ１３の以降の処理と同等であるため、説明は繰り返さない。

【0070】

また、図示しないが、サーバ１０は、外部サーバ６から気象災害の予報（台風、大雨、洪水、大雪、強風、熱波、寒波、落雷等に関する注意報または警報）を受けた場合に、平常時（気象災害の予報を受けていない場合）と比べて、気象災害の発生に備えてエネルギー貯蔵設備３０のエネルギー貯蔵量を増大させてもよい。つまり、サーバ１０は、気象災害の予報を受けてない場合に、複数のエネルギー貯蔵設備３０の各々に第１規定量を超えたエネルギーを貯蔵させる。一方、サーバ１０は、気象災害の予報を受けた場合には、複数のエネルギー貯蔵設備３０の各々に第１規定量よりも大きい第２規定量を超えたエネルギーを貯蔵させる。

【0071】

以上のように、本変形例でも実施の形態と同様に、複数のエネルギー貯蔵設備３０のなかから、要求電力および要求期間に関する条件を満足する１以上のエネルギー貯蔵設備３０が抽出される。これにより、ビルにおける省エネルギー性と経済性とを両立できる。さらに、本変形例においては、ビルの省エネ制御により余剰電力を増大させる。これにより、余剰電力の貯蔵先となる候補を増やすことができる。すなわち、より効率的なエネルギー変換が行われ、よりエネルギー損失が小さいエネルギー貯蔵設備３０を候補として抽出する可能性を高めることができる。よって、ビルにおける省エネルギー性と経済性とを一層高いレベルで両立できる。

【0072】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0073】

１ ＢＥＭＳ、５ 中央サーバ、６，７ 外部サーバ、８ ネットワーク、９ 電力系統、１０ サーバ、１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ 入力装置、１４ ディスプレイ、１５ 通信インターフェイス、１６ データベース、１６１ 設備仕様データベース、１６２ 設備実績データベース、１６３ 気象データベース、１６４ 在室データベース、１６５ 電気料金データベース、２０ 自然変動電源、３０ エネルギー貯蔵設備、３１ 蓄電設備、３２ 蓄熱設備、３３ 給湯設備、４０ 負荷、５０ 在室管理システム、１０１ 発電電力推定部、１０２ 電力需要推定部、１０３ 余剰電力算出部、１０４ 候補抽出部、１０５ コスト算出部、１０６ 設備決定部。

【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】

【図14】