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JP2016005347A - Equipment size estimation device, equipment size estimation method, and equipment size estimation program - Google Patents

Equipment size estimation device, equipment size estimation method, and equipment size estimation program Download PDF

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JP2016005347A
JP2016005347A JP2014123946A JP2014123946A JP2016005347A JP 2016005347 A JP2016005347 A JP 2016005347A JP 2014123946 A JP2014123946 A JP 2014123946A JP 2014123946 A JP2014123946 A JP 2014123946A JP 2016005347 A JP2016005347 A JP 2016005347A
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power
power generation
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克己 本間
裕平 梅田
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裕平 梅田
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Abstract

【課題】設備規模を見積るための処理負荷を低減する。【解決手段】ピークカット設備規模見積装置が提供される。装置は、単位期間あたりの需要電力量の予測値の時系列データと、単位期間あたりの太陽光発電量の予測値の時系列データとの組で表現されるN次元座標が、異なる期間について複数存在する場合に、各N次元座標間の距離の近さに応じて複数存在するN次元座標を1又は複数にグループに分類するクラスタリング部と、1又は複数のグループの各々についてグループを代表するN次元代表座標を特定する代表時系列抽出部と、特定した1又は複数のN次元代表座標に基づき、電力供給設備の規模を算出する問題解法部と、を含むことを特徴とする。【選択図】図3A processing load for estimating a facility scale is reduced. A peak cut facility size estimation device is provided. The apparatus has a plurality of N-dimensional coordinates expressed by a set of time series data of predicted values of demand electric power per unit period and time series data of predicted values of photovoltaic power generation per unit period for different periods. If present, a clustering unit that classifies a plurality of N-dimensional coordinates into one or a plurality of groups according to the proximity of the distance between the N-dimensional coordinates, and N that represents the group for each of the one or more groups It includes a representative time series extraction unit that specifies a dimension representative coordinate, and a problem solving unit that calculates the scale of the power supply facility based on the specified one or more N-dimensional representative coordinates. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、設備規模見積装置、設備規模見積方法および設備規模見積プログラムに関する。   The present invention relates to an equipment scale estimation device, an equipment scale estimation method, and an equipment scale estimation program.

太陽光(PV)発電装置と蓄電池を組み合わせて、家庭や工場や事業所内で使用する電力について、消費電力量がピーク電力量を超える場合に、蓄電池放電や太陽光発電による電力供給により、電力会社等の外部系統から供給される通常電力量をピーク電力量以下に抑える技術が知られている。この技術をピークカットと呼ぶことがある。   When power consumption exceeds the peak power consumption by combining solar power (PV) power generators and storage batteries in homes, factories, or offices, the power company can supply power through storage battery discharge or solar power generation. A technique for suppressing the normal power amount supplied from an external system such as a peak power amount or less is known. This technique is sometimes called peak cut.

たとえば、時刻ごとに所定のピーク電力量を設定しておき、電力需要がピーク電力量を超えるときに、太陽光発電装置からの電力と蓄電池からの電力とで、電力の不足分を補充することにより、消費電力がピークカットされる。このように、消費電力がピークカットされることによって、電力会社等の外部系統から供給される通常電力量を抑制することができ、電力不足の発生を抑制することができる。   For example, a predetermined peak power amount is set for each time, and when the power demand exceeds the peak power amount, the power shortage is supplemented with the power from the solar power generation device and the power from the storage battery. As a result, power consumption is peak cut. As described above, the peak power consumption is cut, whereby the amount of normal power supplied from an external system such as an electric power company can be suppressed, and the occurrence of power shortage can be suppressed.

たとえば、電力設備の負荷制御に関連して、監視地区内における複数の電力設備(電力消費装置、分散電源装置、蓄電装置など)の接続情報とその電力設備の特性について逐次把握し、監視地域内の合計負荷量を制御するような電力系統が知られている(たとえば、特許文献1)。   For example, in connection with load control of power facilities, it is necessary to sequentially grasp the connection information and characteristics of power facilities (power consumption devices, distributed power supply devices, power storage devices, etc.) An electric power system that controls the total load amount is known (for example, Patent Document 1).

また、電力消費者が電力貯蔵用二次電池の設置判断をするのに有用な情報供給システムが知られている(たとえば、特許文献2)。   In addition, an information supply system useful for a power consumer to determine the installation of a secondary battery for power storage is known (for example, Patent Document 2).

また、太陽光発電手段の発電量と電力使用量に応じて、蓄電手段の蓄電量や放電量を制御するシステムが知られている(たとえば、特許文献3)。   Moreover, a system is known that controls the amount of electricity stored and the amount of discharge of the electricity storage means according to the amount of power generated and the amount of power used by the solar power generation means (for example, Patent Document 3).

また、電力需要家の使用電力量を推定するために用いる代表的な負荷パタンを作成する装置が知られている(たとえば、特許文献4)。   An apparatus that creates a representative load pattern used for estimating the amount of power used by a power consumer is known (for example, Patent Document 4).

時系列波形の今後を予測する方法が知られている(たとえば、特許文献5)。
また、負荷電力量の予測を行って蓄電池や燃料電池の運転を、電力使用機器の需要予測に合わせて制御するエネルギー管理装置において、予測外れのリスクを考慮して、省コストあるいはコスト増のリスクが少ない機器運転計画を実現する装置が知られている(たとえば、特許文献6)。
A method for predicting the future of a time-series waveform is known (for example, Patent Document 5).
In addition, in energy management devices that control the operation of storage batteries and fuel cells according to the prediction of demand for power-using equipment by predicting the amount of load power, taking into account the risk of unforeseen risks, the risk of cost savings or increased costs There is known an apparatus that realizes an equipment operation plan with less (for example, Patent Document 6).

特開2000−32658号公報JP 2000-32658 A 特開2002−262456号公報JP 2002-262456 A 特開2013−27214号公報JP2013-27214A 特開2008−15921号公報JP 2008-15921 A 特開2004−266927号公報JP 2004-266927 A 特開2013−193360号公報JP 2013-193360 A

しかしながら、所望の利得が得られるピークカット設備の蓄電池個数と太陽光(PV)発電装置の個数を見積る際に、設備規模見積を混合整数計画問題として定式化すると、解くべき問題の未知変数の数と連立方程式の本数は膨大なものとなり、事実上解くことが困難であるという問題がある。   However, when estimating the number of storage batteries and the number of photovoltaic (PV) power generators for peak-cut equipment that can achieve the desired gain, if the equipment size estimate is formulated as a mixed integer programming problem, the number of unknown variables of the problem to be solved The number of simultaneous equations becomes enormous, and there is a problem that it is difficult to solve in practice.

よって、一つの側面として、本発明は、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる設備規模見積装置、設備規模見積方法および設備規模見積プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, as one aspect, an object of the present invention is to provide an equipment size estimation device, an equipment size estimation method, and an equipment size estimation program that can reduce the processing load for estimating the equipment size.

設備規模見積装置が提供される。装置は、単位期間あたりの需要電力量の予測値の時系列データと、該単位期間あたりの太陽光発電量の予測値の時系列データとの組で表現されるN次元座標が、異なる期間について複数存在する場合に、各N次元座標間の距離の近さに応じて複数存在するN次元座標を1又は複数にグループに分類するクラスタリング部と、前記1又は複数のグループの各々についてグループを代表するN次元代表座標を特定する代表時系列抽出部と、特定した1又は複数のN次元代表座標に基づき、電力供給設備の規模を算出する問題解法部と、を含むことを特徴とする。   A facility size estimation device is provided. The apparatus has different N-dimensional coordinates expressed by a set of time-series data of predicted values of power demand per unit period and time-series data of predicted values of photovoltaic power generation per unit period. When there are a plurality of N-dimensional coordinates, a clustering unit that classifies the plurality of N-dimensional coordinates into one or a plurality of groups according to the proximity of the distance between the N-dimensional coordinates, and represents the group for each of the one or more groups A representative time series extraction unit that identifies the N-dimensional representative coordinates to be performed, and a problem solving unit that calculates the scale of the power supply facility based on the identified one or more N-dimensional representative coordinates.

設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。   The processing load for estimating the equipment scale can be reduced.

ピークカットの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of a peak cut. 時系列データのクラスタリングの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the clustering of time series data. クラスタリングのための時系列データ間の距離の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the distance between the time series data for clustering. ピークカット後の電力ピーク変化の見積りの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the estimation of the electric power peak change after a peak cut. 第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置の機能ブロックの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the functional block of the peak cut equipment scale estimation apparatus according to a 1st Example. ピークカット設備規模見積装置の構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of a peak cut equipment scale estimation apparatus. 第1の実施例に従うピークカット設備規模の見積りの処理の流れの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the flow of a process of estimation of the peak cut equipment scale according to a 1st Example. 第2の実施例に従うピークカット設備規模見積装置の機能ブロックの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the functional block of the peak cut equipment scale estimation apparatus according to a 2nd Example. 第2の実施例に従うピークカット設備規模の見積りの処理の流れの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the flow of a process of estimation of the peak cut equipment scale according to a 2nd Example. 第3の実施例に従うピークカット設備規模見積装置の機能ブロックの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the functional block of the peak cut equipment scale estimation apparatus according to a 3rd Example. 第3の実施例に従うピークカット設備規模の見積りの処理の流れの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the flow of a process of estimation of the peak cut equipment scale according to a 3rd Example. 第4の実施例におけるピークカットの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the peak cut in a 4th Example. 蓄電池容量が異なる場合のピークカット後の需要電力の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the demand power after the peak cut in case storage battery capacity differs. 第4の実施例に従うピークカット設備規模見積装置の機能ブロックの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the functional block of the peak cut equipment scale estimation apparatus according to a 4th Example. 第4の実施例に従うピークカット設備規模の見積りの処理の流れの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the flow of a process of estimation of the peak cut equipment scale according to a 4th Example.

以下では図面を参照して、需要電力の時系列、太陽光(PV)発電量の時系列、ピークカット率目標値等を考慮してピークカットによる利得が最大になるようなピークカット設備の蓄電池個数と太陽光(PV)発電装置の個数を見積る、ピークカット設備規模見積装置、ピークカット設備規模見積方法およびピークカット設備規模見積プログラムの実施形態について説明する。   In the following, referring to the drawings, a storage battery for a peak cut facility that maximizes the gain due to peak cut in consideration of time series of demand power, time series of photovoltaic (PV) power generation, peak cut rate target value, etc. Embodiments of a peak cut facility size estimation device, a peak cut facility size estimation method, and a peak cut facility size estimation program for estimating the number and the number of photovoltaic (PV) power generation devices will be described.

また、以下では、設備規模を見積るための混合整数計画問題の規模を縮小することができる設備規模見積装置、設備規模見積方法および設備規模見積プログラムの実施例について説明するが、以下の説明は、他の混合整数計画問題に対しても適用可能である。その際には、需要電力の時系列、太陽光(PV)発電量の時系列、利得として別の時系列と利得を用い、整数で表される変数を見積もることができる。   In the following, an embodiment of an equipment scale estimation device, equipment scale estimation method, and equipment scale estimation program that can reduce the scale of a mixed integer programming problem for estimating equipment scale will be described. It can also be applied to other mixed integer programming problems. In that case, a variable represented by an integer can be estimated using a time series of demand power, a time series of photovoltaic (PV) power generation, and another time series and gain as gains.

需要電力の時系列、太陽光(PV)発電量の時系列、ピークカット率目標値等を考慮してピークカットによる利得が最大になるようなピークカット設備の蓄電池個数と太陽光(PV)発電装置の個数を見積る際に、設備規模見積を混合整数計画問題として定式化すると、解くべき問題の未知変数の数と連立方程式の本数は膨大なものとなることがある。以下では、解くべき問題の未知変数の数と連立方程式の本数等を、単に、「問題の規模」と呼ぶことがある。   Demand power time series, photovoltaic (PV) power generation time series, peak cut rate target value, etc. If the equipment size estimate is formulated as a mixed integer programming problem when estimating the number of devices, the number of unknown variables of the problem to be solved and the number of simultaneous equations may become enormous. Hereinafter, the number of unknown variables of the problem to be solved, the number of simultaneous equations, and the like may be simply referred to as “the scale of the problem”.

そのような場合、たとえば1年間の需要電力時系列とPV発電量時系列から、クラスタリングを行い代表的な時系列パタンを用いることによって問題規模を縮小することが考えられる。   In such a case, for example, it is conceivable to reduce the problem scale by clustering from a demand power time series for one year and a PV power generation time series and using a representative time series pattern.

しかし、一般的に代表時系列パタンを少数とした場合問題規模は縮小できるがピークカット結果の誤差が大きくなり、代表時系列パタンを多数とれば誤差を小さくできるが問題の規模を縮小できない。また、単純なクラスタリングではクラスタ数とピークカット誤差のトレードオフが不明である。   However, in general, when the number of representative time series patterns is small, the problem scale can be reduced, but the error of the peak cut result becomes large. When the number of representative time series patterns is large, the error can be reduced, but the problem scale cannot be reduced. In simple clustering, the trade-off between the number of clusters and peak cut error is unknown.

そこで、以下では、各日の需要電力時系列とPV発電量時系列の組を1つの多次元ベクトルとみなす。それら多次元ベクトル間にlノルム(l無限大ノルム)、すなわち、時系列各時刻での差の絶対値の最大値を用いて時系列データ間の距離を定義する。この距離でクラスタリングを行うことで、代表パタン時系列で各々系統電力ピークカットを行った結果の系統ピーク電力の誤差を評価することができる。この手法により、代表パタン時系列の個数とピークカット結果の誤差とのトレードオフを考慮した電力需要量、PV発電量時系列パタンの抽出が可能となる。 Therefore, in the following, a set of demand power time series and PV power generation time series for each day is regarded as one multidimensional vector. The distance between the time series data is defined using l norm (l infinity norm), that is, the maximum absolute value of the difference in each time series time between these multidimensional vectors. By performing clustering at this distance, it is possible to evaluate the error of the system peak power as a result of performing each system power peak cut in the representative pattern time series. By this method, it is possible to extract a power demand amount and a PV power generation amount time series pattern in consideration of a trade-off between the number of representative pattern time series and the error of the peak cut result.

図1は、ピークカットの概要を説明するための図である。
図1において、D1、D2、…、D6の各点は、時刻T1、T2、…、T6における電力需要量を示す。また、M1、M2、…、M6は、時刻T1、T2、…、T6における太陽光(PV)発電量、X1、X2、…、X6は、時刻T1、T2、…、T6における蓄電池放電量を示している。
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of peak cut.
In FIG. 1, each point of D1, D2,..., D6 indicates power demand at times T1, T2,. Further, M1, M2,..., M6 are solar (PV) power generation amounts at times T1, T2,..., T6, and X1, X2, ..., X6 are storage battery discharge amounts at times T1, T2,. Show.

図1では、ピークカット前の電力需要量D1、D2、…、D6が、太陽光発電と蓄電池からの放電によって、減少することが示されている。最大のピークカット幅は、時刻T4のときで、このときのピークカット量はZで示されている。   In FIG. 1, it is shown that the electric power demands D1, D2,..., D6 before the peak cut decrease due to the photovoltaic power generation and the discharge from the storage battery. The maximum peak cut width is at time T4, and the peak cut amount at this time is indicated by Z.

容量(蓄電量)A、初期充電量BでPV発電量がMiのとき需要のピークZが最小となるように各時刻T1、T2、…、Tnにおける放電量X1、X2、…、Xnを定める。Xiの値が正であれば放電であり、負であれば充電である。すなわち、最適な設備規模を見積ることは、下の条件下でminZを求める問題に帰着する。

Figure 2016005347
需要のピークZが正という条件は、各時刻T1、T2、…、Tnに対して1つずつ存在するので、合計でn個の不等式で表される。また、容量Aが正であるという条件は、各時刻T1、T2、…、Tnに対して1つずつ存在する。もし、365日分の条件の下で最適な設備規模を見積るためには、365×2n個の条件の下で、minZを求める問題に帰着する。 The discharge amounts X1, X2,..., Xn at times T1, T2,..., Tn are determined so that the demand peak Z is minimized when the PV power generation amount is Mi with the capacity (accumulated charge amount) A and the initial charge amount B. . If the value of Xi is positive, it is discharging, and if it is negative, it is charging. That is, estimating the optimum equipment scale results in the problem of determining minZ under the following conditions.
Figure 2016005347
The condition that the demand peak Z is positive exists for each time T1, T2,..., Tn, and therefore is represented by a total of n inequalities. Further, there is one condition that the capacity A is positive for each time T1, T2,..., Tn. In order to estimate the optimum equipment scale under the conditions for 365 days, it results in the problem of obtaining minZ under 365 × 2n conditions.

ピークカット設備を設計する際、設備に要する費用やピークカットによる系統電力節減効果等を考慮して、設備の規模(蓄電池・太陽光発電の個数)を決定する必要がある。   When designing a peak cut facility, it is necessary to determine the scale of the facility (the number of storage batteries and solar power generation) in consideration of the cost required for the facility and the system power saving effect due to the peak cut.

設備費用と系統電力ピークカットによる電気代節減効果を含めた総合的な費用を最適とする蓄電池や太陽光発電の個数を見積る手法は、ピークカットの設備を設計する際に有用である。以下では、日々の電力需要量、PV発電量を考慮して、設備費用とピークカットによる電気代節減効果を含めた総合的な費用を最適とする、蓄電池、太陽光発電装置の個数を見積る装置について説明する。   The method of estimating the number of storage batteries and photovoltaic power generation that optimizes the total cost including the cost of electricity and the electricity cost saving effect due to the system power peak cut is useful when designing the equipment for peak cut. In the following, considering the daily power demand and PV power generation amount, the device that estimates the number of storage batteries and solar power generation equipment that optimizes the total cost including the equipment cost and the electricity cost saving effect due to peak cut Will be described.

問題を定式化する際には、次のような仮定をおいても良い。まず、電気料金体系は1日毎のピーク制料金(Critical Peak Pricing)であっても良い。また、ピークカット対象時間は8:00〜23:00の15時間であってもよい。また、蓄電池充放電量、PV発電量は、1時間ごとに変化しても良い。また、電力需要量、PV発電量は1年周期で変化し、設備(蓄電池)の寿命は10年程度であるとし得る。   The following assumptions may be made when formulating the problem. First, the electricity charge system may be a peak charge per day (Critical Peak Pricing). Further, the peak cut target time may be 15 hours from 8:00 to 23:00. Further, the storage battery charge / discharge amount and the PV power generation amount may change every hour. Moreover, it can be assumed that the power demand and the PV power generation amount change in a cycle of one year, and the life of the facility (storage battery) is about 10 years.

ここで、以下で用いる記号の説明をする。
日数をT、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数をNとする。上の例では、T=365、N=16である。日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量をDt、nとする。ここで、t=1、…、T、n=1、…、Nとしても良い。
Here, symbols used in the following will be described.
The number of days is T, and the number of storage battery charge / discharge amounts and PV power generation amount per day is N. In the above example, T = 365 and N = 16. Let D t, n be the amount of power demand (estimated) when the date is t and the time is n. Here, t = 1,..., T, n = 1,.

また、日にちtにおける最大電力需要(見積)量Dtを

Figure 2016005347
によって定義する。 Also, the maximum power demand (estimated) amount Dt for date t
Figure 2016005347
Defined by.

コストに関わる定数、変数に関しては、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量をPt、nとする。PV発電(見積)量をPt、nは正の数と仮定し得る。ここで、t=1、…、T、n=1、…、Nとしても良い。目標ピークカット率をpcrとする。蓄電池容量をA、蓄電池の個数をnb、蓄電池1台当りの値段をMb、太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数をnp、太陽光発電装置1台あたりの値段をMpとする。日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金をMdtとする。日にちt、時刻nでの蓄電池充放電量をXt、n、日にちtのピークカット後の最大電力値をZtとする。ここで、t=1、…、T、n=1、…、Nとしても良い。変数は、蓄電池の個数nb、太陽光発電装置の個数np、蓄電池充放電量Xt、n、ピークカット後の最大電力値をZtである。 With regard to constants and variables related to costs, the amount of PV power generation (estimated) at date t and time n is Pt, n . The PV power generation (estimated) amount can be assumed to be a positive number Pt and n . Here, t = 1,..., T, n = 1,. Let the target peak cut rate be pcr. The storage battery capacity is A, the number of storage batteries is nb, the price per storage battery is Mb, the number of solar power generation devices (hereinafter sometimes referred to simply as solar cells) is np, and the price per solar power generation device Is Mp. Let Mdt be the electricity charge per unit of date t (1 kWh). It is assumed that the storage battery charge / discharge amount at time t and time n is X t, n , and the maximum power value after peak cut of date t is Zt. Here, t = 1,..., T, n = 1,. The variables are the number of storage batteries nb, the number of solar power generation devices np, the storage battery charge / discharge amount X t, n , and the maximum power value after peak cut is Zt.

総コスト(設備費用−ピークカット利得)を最適にする設備規模、たとえば、蓄電池の個数nbと太陽光発電装置の個数np、は、次のような量を最小化する(低減する)数理計画問題として定式化され得る。

Figure 2016005347
ただし、
Figure 2016005347
である。また、[数3]内の定数「10」は、10年分を仮定していることに起因する定数である。上の定式化では、変数が(T+1)×T+2個、制約条件が(2N+1)×T個の混合整数計画問題となる。 The facility scale that optimizes the total cost (equipment cost-peak cut gain), for example, the number nb of storage batteries and the number np of photovoltaic power generation devices, minimizes (reduces) the following amount of mathematical programming problems Can be formulated as:
Figure 2016005347
However,
Figure 2016005347
It is. In addition, the constant “10” in [Equation 3] is a constant caused by assuming 10 years. The above formulation results in a mixed integer programming problem with (T + 1) × T + 2 variables and (2N + 1) × T constraints.

1日毎に1年365日分を定式化すると、変数が6207個、制約条件の数が12045個の混合整数計画問題となり現実的に解くことは困難である。   Formulating 365 days a year for every day becomes a mixed integer programming problem with 6207 variables and 12045 constraints, which is difficult to solve in practice.

しかし経験的には1年間の電力需要やPV発電量の時系列は幾つかの代表的パタンで代表されると考えられる。   However, experience shows that the annual power demand and PV power generation time series are represented by several typical patterns.

しかし電力需要、PV発電量の代表時系列パタンによるピークカット結果は、元の時系列のピークカット結果と誤差を持ち、一般的に1年間のピークカットを考えた場合、少数の代表時系列パタンではピークカット結果の誤差が大きく、代表パタンを多数とれば誤差が小さくなる。そのため、時系列をただクラスタリングするのではなく、パタンの数(パタン数)とピークカット誤差とのトレードオフを考慮して、代表パタンを抽出する必要である。   However, the peak cut result by the representative time series pattern of power demand and PV power generation has an error from the peak cut result of the original time series. Generally, when considering the peak cut of one year, a small number of representative time series patterns. Then, the error of the peak cut result is large, and the error becomes small when a large number of representative patterns are used. For this reason, it is necessary to extract representative patterns in consideration of the trade-off between the number of patterns (number of patterns) and peak cut error, instead of just clustering the time series.

以下では、代表パタン数とピークカット結果誤差とのトレードオフを考慮して、1年間の電力需要量、PV発電量の時系列パタンを抽出し、それを用いて問題規模を縮小する。   In the following, considering the trade-off between the number of representative patterns and the peak cut result error, a time series pattern of annual power demand and PV power generation is extracted and used to reduce the problem scale.

図2は、時系列データのクラスタリングの概要を説明するための図である。
上述のように、電力需要量、PV発電量時系列の代表的パタンを抽出するため時系列のクラスタリングを行う。
FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of time-series data clustering.
As described above, time series clustering is performed to extract representative patterns of power demand and PV power generation time series.

クラスタリングとは、たとえば図2に示されているように、時刻T1、T2、…、T6における電力需要量をそれぞれD1、D2、…、D6、時刻T1、T2、…、T6における太陽光(PV)発電量をそれぞれM1、M2、…、M6とする。これらの組を12次元空間の点とみなすことを意味しても良い。この12次元空間内の点を代表時系列パタンと呼んでも良い。   For example, as shown in FIG. 2, clustering refers to the amount of power demand at times T1, T2,..., T6 as sunlight (PV, D2, D2,..., D6, times T1, T2,. ) Let the power generation amounts be M1, M2,..., M6, respectively. It may mean that these sets are regarded as points in a 12-dimensional space. The points in the 12-dimensional space may be called representative time series patterns.

一般的にクラスタリングでは代表時系列パタンを少数とした場合、問題規模は縮小できるがピークカット結果の誤差が大きくなり、代表時系列パタンを多数とれば誤差を小さくできるが問題を縮小できない。さらに、単純なクラスタリングでは代表時系列パタンとそれによるピークカット誤差との関係が不明である。そこで、代表パタンの数とピークカット結果誤差とのトレードオフを考慮できるクラスタリングのための時系列間の距離を導入する。   In general, in clustering, when the number of representative time series patterns is small, the problem size can be reduced, but the error of the peak cut result becomes large. If the number of representative time series patterns is large, the error can be reduced but the problem cannot be reduced. Furthermore, in simple clustering, the relationship between the representative time series pattern and the resulting peak cut error is unknown. Therefore, the distance between time series for clustering that can take into account the trade-off between the number of representative patterns and the peak cut result error is introduced.

図3は、クラスタリングのための時系列データ間の距離の概要を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the distance between time-series data for clustering.

図3に示されているように、ピークカット結果の誤差を反映できるようなクラスタリングのため時系列間の距離を下記のように定義する。   As shown in FIG. 3, the distance between time series is defined as follows for clustering that can reflect the error of the peak cut result.

2つの需要電力量の時系列データ{Di}(i=1、…、n)と{D’ i}(i=1、…、n)の距離dを、

Figure 2016005347
と定義する。上記の距離dは、lノルムに他ならない。 The distance d between the time series data {Di} (i = 1,..., N) and {D ′ i} (i = 1,.
Figure 2016005347
It is defined as The distance d is none other than l norm.

また、PV発電量時系列{Mi}と(i=1、…、n)と{M’ i}(i=1、…、n)の距離dも同様に定義することができる。   Further, the distance d between the PV power generation time series {Mi}, (i = 1,..., N) and {M ′ i} (i = 1,..., N) can be defined similarly.

更に、需要電力量とPV発電量の時系列データの組({Di}、{Mi})(i=1、…、n)と({D’i}、{M’i})の間の距離dは、

Figure 2016005347
によって定義する。この距離dは、ピークカット結果の誤差を反映できるようなものである。 Further, between the time series data sets of power demand and PV power generation ({Di}, {Mi}) (i = 1, ..., n) and ({D'i}, {M'i}) The distance d is
Figure 2016005347
Defined by. This distance d is such that the error of the peak cut result can be reflected.

図4は、ピークカット後の電力ピーク変化の見積りの概要を説明するための図である。
図4を用いて、上で定義した時系列間距離dにより需要電力量、PV発電量の時系列データが変化した際のピークカット後の電力ピーク変化を見積可能であることを説明する。
FIG. 4 is a diagram for explaining an outline of estimation of power peak change after peak cut.
With reference to FIG. 4, it will be described that it is possible to estimate the power peak change after the peak cut when the time series data of the demand power amount and the PV power generation amount is changed by the time series distance d defined above.

需要電力量の時系列データが{Di}、PV発電量の時系列データが{Pi}の時のピークカット後の電力ピークをZとする。需要電力量の時系列データが{D’i}、PV発電量の時系列データが{P’i}の時のピークカット後の電力ピークをZ’とする。   Let Z be the power peak after the peak cut when the time series data of the demand power amount is {Di} and the time series data of the PV power generation amount is {Pi}. The power peak after the peak cut when the time series data of the demand power amount is {D′ i} and the time series data of the PV power generation amount is {P′i} is Z ′.

このときZとZ’が最大どれだけ異なるかを考える。
そのために、距離d1とd2を次のように定義する。

Figure 2016005347
距離d1とd2の定義より各時刻で、
Figure 2016005347
が成立する。つまり、需要電力量の時系列データ{Di}とPV発電量の時系列データ{Pi}が、需要電力量の時系列データ{D’i}とPV発電量の時系列データ{P’i}に変わっても、需要電力量は高々d1しか上がらず、PV発電量は高々d2しか下がらない。よって、蓄電池の充放電計画が同じなら、図4に示されているように、変更後のピーク電力の差は高々d1+d2である。実際にはピーク電力は最適化されるので差は更に縮まる。以上によりピーク電力の差は、
Figure 2016005347
のように評価される。この式は、時系列データ間の距離により、ピークカット後の電力ピークの誤差が見積可能であることを意味している。 At this time, the maximum difference between Z and Z ′ is considered.
For this purpose, the distances d1 and d2 are defined as follows.
Figure 2016005347
At each time from the definition of distances d1 and d2,
Figure 2016005347
Is established. That is, the time series data {Di} of demand electric energy and the time series data {Pi} of PV power generation amount are time series data {D'i} of demand electric energy and time series data {P'i} of PV power generation amount. Even if it changes to, the amount of demand electric power will only increase at most d1, and the amount of PV power generation will only decrease at most d2. Therefore, if the charging / discharging plan of the storage battery is the same, as shown in FIG. 4, the difference in peak power after the change is at most d1 + d2. In practice, the peak power is optimized, so the difference is further reduced. Thus, the difference in peak power is
Figure 2016005347
It is evaluated as follows. This equation means that the power peak error after the peak cut can be estimated based on the distance between the time series data.

ピークカット誤差eを与え、クラスタ直径がe以下なるクラスタリングによるS個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いると、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題は、以下のようになる。

Figure 2016005347
ただし、t=0、…、S−1に対して、
Figure 2016005347
なる拘束条件が課される。上記問題の変数は(N+1)×S+2、拘束条件の数は(2×N+1)×Sである。たとえば、S=10、20、50であっても良い。しかしながら、Sの値は、装置の処理能力によって適切な値を選んでも良い。このように、問題規模を縮小することにより最適化問題を解くのに要する処理時間を短縮することができる。 Gives a peak cut error e, and S representative patterns by clustering whose cluster diameter is equal to or smaller than e, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 , ..., P i, N } (i = 0, ..., the use of S-1), the power consumption for one year, PV power generation pattern is {D t, 1, ..., D t, N; P t, 1, ..., P t, N} with The optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb), where ND (t) (t = 0,..., S-1) is the sum of electricity charges on a certain day is as follows.
Figure 2016005347
However, for t = 0,..., S−1,
Figure 2016005347
A constraint is imposed. The variable in question is (N + 1) × S + 2, and the number of constraint conditions is (2 × N + 1) × S. For example, S may be 10, 20, or 50. However, the value of S may be selected appropriately depending on the processing capability of the apparatus. In this way, the processing time required to solve the optimization problem can be shortened by reducing the problem scale.

需要電力量、PV発電量のパタン抽出によるコスト誤差は、etを日にちtの需要電力量、PV発電量の時系列データとその代表パタンの時系列データとの距離とすると、

Figure 2016005347
となる。 The cost error due to the extraction of the pattern of the demand power amount and the PV power generation amount is defined as follows. When et is the distance between the demand power amount of the date t, the time series data of the PV power generation amount and the time series data of the representative pattern,
Figure 2016005347
It becomes.

このように、各日の需要電力量の時系列データと、PV発電量の時系列データの組を1つの多次元ベクトルとみなし、それら多次元ベクトル間にlノルム(時系列各時刻での差の絶対値の最大値)を用いた距離を定義する。この距離でクラスタリングを行うことで、代表パタンの時系列データで各々系統電力ピークカットを行った結果の系統ピーク電力の誤差を評価することができる。この手法により、代表パタンの時系列データの個数とピークカット結果の誤差とのトレードオフを考慮した電力需要、PV発電量の時系列データのパタンの抽出が可能となる。これによって、最適な設備規模を見積る混合整数計画問題を、ピークカット結果の誤差を考慮しながら、問題規模を縮小し、処理時間を短縮することが可能になる。 In this way, a set of time-series data of demand electric energy for each day and time-series data of PV power generation is regarded as one multidimensional vector, and l norm (time series time at each time of the time series) is considered as one multidimensional vector. Define the distance using the maximum of the absolute difference. By performing clustering at this distance, it is possible to evaluate the error of the system peak power as a result of performing the system power peak cut with the time series data of the representative pattern. With this method, it is possible to extract the power demand and PV power generation time series data patterns in consideration of the trade-off between the number of representative pattern time series data and the peak cut result error. As a result, it is possible to reduce the scale of the mixed integer programming problem for estimating the optimum equipment scale while taking into account the error of the peak cut result and shorten the processing time.

そして、上記のような処理を実現するピークカット設備規模見積装置は、それぞれが、電力負荷に関する複数の需要電力の時系列データの一つと、太陽光発電装置によって発電される複数の太陽光発電量の時系列データの一つから構成される複数の組を、複数の組のうちの二つの間の距離が、電力負荷の需要電力の一部を太陽光発電装置および蓄電池から供給することで外部からの電力供給をピークカットするときのピークカット誤差以下となるように、クラスタリングしてクラスタをクラスタリング部で形成し、クラスタから、クラスタを代表する需要電力の時系列データと太陽光発電量の時系列データを含む代表時系列を代表時系列抽出部で抽出し、代表時系列を用いて、蓄電池と太陽光発電装置を設置するためのコストおよびピークカットによるコストを含む総コストを低減する問題を最適化問題作成部で定義し、最適化問題解法部で問題を解き、蓄電池の個数および太陽光発電装置の個数を得ても良い。   And the peak cut facility scale estimation apparatus which implement | achieves the above processes is each one of the time series data of the some demand electric power regarding electric power load, and the several photovoltaic power generation amount generated with a photovoltaic power generation apparatus. A plurality of sets composed of one of the time series data of the two, the distance between two of the plurality of sets is externally supplied by supplying a part of the demand power of the power load from the photovoltaic power generation device and the storage battery Clustering is performed to form a cluster in the clustering section so that the peak cut error when the power supply from the peak is cut is less than or equal to the time series data of demand power representing the cluster and the amount of photovoltaic power generation The representative time series including the series data is extracted by the representative time series extraction unit, and the representative time series is used to install the storage battery and the photovoltaic power generation device. Define the problem to reduce the total cost including the cost of preparative optimization problem creating unit, solve the problem in optimization problem solver may be obtained the number and the number of photovoltaic device of the storage battery.

このとき、[数6]のように、需要電力の時系列データの一つと、太陽光発電量の時系列データの一つから構成される第1の組と、需要電力の時系列データの別の一つと、太陽光発電量の時系列データの別の一つから構成される第2の組の間の距離は、第1の組の需要電力の時系列データと第2の組の需要電力の時系列データの対応する要素の間の差分の絶対値の最大値と、第1の組の太陽光発電量の時系列データと第2の組の太陽光発電量の時系列データの対応する要素の間の差分の絶対値の最大値との和、すなわちlノルムである。 At this time, as in [Equation 6], the first set composed of one of the time series data of the demand power and one of the time series data of the amount of photovoltaic power generation, and the time series data of the demand power The distance between one of the second set consisting of another one of the time series data of the amount of photovoltaic power generation is the time series data of the demand power of the first set and the demand power of the second set Corresponding to the maximum absolute value of the difference between corresponding elements of the time-series data, the time-series data of the first set of photovoltaic power generation amounts, and the time-series data of the second set of photovoltaic power generation amounts The sum of the absolute values of the differences between the elements, ie, l norm.

<第1の実施例>
図5〜7を参照して、第1の実施例について説明する。本例では、ピークカット誤差が与えられた値以下となるよう最適問題規模を縮小し、縮小した問題で最適設備数を算出し、誤差と共に出力する。
<First embodiment>
The first embodiment will be described with reference to FIGS. In this example, the optimum problem scale is reduced so that the peak cut error is equal to or less than a given value, the optimum number of facilities is calculated with the reduced problem, and is output together with the error.

<<ピークカット設備規模見積装置>>
図5は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の機能ブロックの例を示す図である。
<< Peak Cut Equipment Scale Estimator >>
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the peak cut facility size estimation apparatus 10 according to the first embodiment.

ピークカット設備規模見積装置10は、入力部100、計算部110、および出力部120を含む。計算部はさらに、時系列クラスタリング部1102、代表時系列抽出部1104、最適化問題作成部1106、および最適化問題解法部1108を含む。代表時系列抽出部1104と最適化問題作成部1106は組み合わされて最適化問題作成部1110を構成しても良い。最適化問題作成部1106と最適化問題解法部1108はそれぞれ、単に問題作成部1106、問題解法部1108と呼ばれることもある。   The peak cut facility size estimation apparatus 10 includes an input unit 100, a calculation unit 110, and an output unit 120. The calculation unit further includes a time series clustering unit 1102, a representative time series extraction unit 1104, an optimization problem creation unit 1106, and an optimization problem solution unit 1108. The representative time series extraction unit 1104 and the optimization problem creation unit 1106 may be combined to form the optimization problem creation unit 1110. The optimization problem creating unit 1106 and the optimization problem solving unit 1108 may be simply referred to as a problem creating unit 1106 and a problem solving unit 1108, respectively.

入力部100は、最適化問題を定式化するための外部から各種データを受ける。入力部100に入力されるデータには、ピークカット誤差eが含まれる。また、入力部100に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)を含み得る。具体的には、T=365、N=16でも良い。さらに、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、蓄電池容量A、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtも入力されても良い。 The input unit 100 receives various data from the outside for formulating the optimization problem. The data input to the input unit 100 includes a peak cut error e. The data input to the input unit 100 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N). Specifically, T = 365 and N = 16 may be used. Furthermore, the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and the target peak cut rate pcr at the date t and time n may be input. Furthermore, the storage battery capacity A, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity charge Mdt per unit of date t (1 kWh) may also be input.

計算部110の時系列クラスタリング部1102は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、代表パタンを抽出するために、図2に示したように、これらのデータのクラスタリングを行う。本実施例では、直径がピークカット誤差e以下となるようにクラスタリングする。このときの直径eの大きさを定める距離は、

Figure 2016005347
によって定義されたものである。時系列クラスタリング部1102は単に、クラスタリング部と呼ぶことがある。 The time-series clustering unit 1102 of the calculation unit 110 includes a power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and a date t, where the date is t and the time is n. In order to extract the representative pattern from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) at time n, as shown in FIG. Data clustering is performed. In this embodiment, clustering is performed so that the diameter is equal to or smaller than the peak cut error e. The distance that determines the size of the diameter e at this time is
Figure 2016005347
Is defined by The time series clustering unit 1102 may be simply referred to as a clustering unit.

計算部110の時系列クラスタリング部1102で用いられるクラスタリングのアルゴリズムとしては、次のようなものあっても良い。すなわち、点の集合S={P1、・・・、PT}と点間の距離dが与えられたとき、集合を大きさeのクラスタ分解とその代表点を求めるために、まず、集合Sから任意の一つViを選択する。そして、集合Sの元のうち、Piとの距離が(e/2)以下のもの(Aiとする)を選択する。この処理を集合Sの元が空になるまで繰り返す。ここで、{V1、・・、VI}が代表点、{A1、・・・、AI}が大きさeのクラスタである。ここで、点Piを日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、nと日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、nの組であり、距離dは上式で定義されるものである。 As a clustering algorithm used in the time series clustering unit 1102 of the calculation unit 110, the following may be used. That is, given a set of points S = {P1,..., PT} and a distance d between the points, in order to obtain a cluster decomposition of size e and its representative points, first, from the set S Any one Vi is selected. Then, among the elements of the set S, the one having a distance from Pi (e / 2) or less (referred to as Ai) is selected. This process is repeated until the set S becomes empty. Here, {V1,..., VI} is a representative point, and {A1,..., AI} is a cluster of size e. Here, the point Pi is a set of the power demand (estimated) amount D t, n at the time t and the time n, and the PV power generation (estimated) amount P t, n at the time t and the time n, and the distance d is It is defined by the above formula.

計算部110の代表時系列抽出部1104では、各クラスタから代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。 In the representative time series extraction unit 1104 of the calculation unit 110, a representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) (i = 0,..., S-1) are extracted.

計算部110の最適化問題作成部1106は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いると、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。本例では、最適化問題は、次のように定式化される。

Figure 2016005347
ただし、t=0、…、S−1に対して、
Figure 2016005347
が要請される。上記問題の変数は(N+1)×S+2、拘束条件の数は(2×N+1)×Sである。問題規模を縮小することにより処理時間を短縮することができる。 The optimization problem creation unit 1106 of the calculation unit 110 includes S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 , ..., P i, N } (i = 0, ..., S-1), the day when the power consumption and PV power generation pattern are {D t, 1 , ..., D t, N ; P t, 1 , ..., P t, N } in one year An optimization problem for estimating an optimum facility scale (np, nb) is created with ND (t) (t = 0,..., S-1) as a sum of electricity charges. In this example, the optimization problem is formulated as follows.
Figure 2016005347
However, for t = 0,..., S−1,
Figure 2016005347
Is requested. The variable in question is (N + 1) × S + 2, and the number of constraint conditions is (2 × N + 1) × S. By reducing the problem scale, the processing time can be shortened.

計算部110の最適化問題解法部1108は、計算部110の最適化問題作成部1106で作成された最適化問題を、たとえば線形計画法を用いて解く。線形計画法としては、たとえば、シンプレックス法であっても良い。また、計算部110の最適化問題作成部1106で作成された最適化問題は、アニーリング法、遺伝的アルゴリズムなどを用いて解いても良い。そして、計算部110の最適化問題解法部1108は、最適な設備規模、すなわち蓄電池の個数をnbと太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数npを得る。最適化問題作成部1106は単に問題作成部、最適化問題解法部1108は単に問題解法部と呼ぶことがある。   The optimization problem solving unit 1108 of the calculation unit 110 solves the optimization problem created by the optimization problem creation unit 1106 of the calculation unit 110 using, for example, linear programming. As the linear programming method, for example, a simplex method may be used. Further, the optimization problem created by the optimization problem creation unit 1106 of the calculation unit 110 may be solved using an annealing method, a genetic algorithm, or the like. Then, the optimization problem solving unit 1108 of the calculation unit 110 obtains the optimum facility scale, that is, the number of storage batteries nb and the number np of photovoltaic power generation devices (hereinafter sometimes simply referred to as solar cells). The optimization problem creation unit 1106 may be simply referred to as a problem creation unit, and the optimization problem solution unit 1108 may be simply referred to as a problem solution unit.

出力部120は、計算部110の最適化問題解法部1108で得られた最適な設備規模(nb、np)およびピークカット誤差eを出力する。出力の形態としては、画像、音声、電子ファイル等であっても良い。   The output unit 120 outputs the optimum facility scale (nb, np) and peak cut error e obtained by the optimization problem solving unit 1108 of the calculation unit 110. The output form may be an image, sound, electronic file, or the like.

上記のように、電力供給設備の設備規模見積装置10は、単位期間あたりの需要電力量の予測値の時系列データと、該単位期間あたりの太陽光発電量の予測値の時系列データとの組で表現されるN次元座標が、異なる期間について複数存在する場合に、各N次元座標間の距離の近さに応じて複数存在するN次元座標を1又は複数にグループに分類するクラスタリング部1102と、1又は複数のグループの各々についてグループを代表するN次元代表座標を特定する代表時系列抽出部1104と、特定した1又は複数のN次元代表座標に基づき、電力供給設備の規模を算出する問題解法部1108と、を含むことを特徴とする。   As described above, the facility size estimation device 10 of the power supply facility includes the time series data of the predicted value of the demand power amount per unit period and the time series data of the predicted value of the photovoltaic power generation amount per unit period. When there are a plurality of N-dimensional coordinates expressed in pairs for different periods, a clustering unit 1102 classifies the plurality of N-dimensional coordinates into one or a plurality of groups according to the proximity of the distance between the N-dimensional coordinates. And a representative time series extraction unit 1104 that identifies an N-dimensional representative coordinate representing the group for each of the one or more groups, and the scale of the power supply facility is calculated based on the identified one or more N-dimensional representative coordinates. And a problem solving unit 1108.

さらに、電力供給設備の設備規模見積装置10は、グループを代表するN次元代表座標を用いて、前記電力供給設備を設置するための第1のコストおよび前記電力供給装置を設置したことによる電力料金ピークカットによる第2のコストを含む総コストを低減する問題を定義する問題作成部1106を含んでも良い。この場合、問題解法部1108は、問題を解き電力供給設備の規模を算出する。   Furthermore, the facility size estimation device 10 of the power supply facility uses the N-dimensional representative coordinates representing the group, the first cost for installing the power supply facility, and the power charge due to the installation of the power supply device A problem creating unit 1106 for defining a problem that reduces the total cost including the second cost due to peak cut may be included. In this case, the problem solving unit 1108 solves the problem and calculates the scale of the power supply facility.

図6はピークカット設備規模見積装置10の構成の例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the peak cut facility scale estimation apparatus 10.

このコンピュータ400は、Central Processing Unit(CPU)402、Read Only Memory(ROM)404、及びRandom Access Memory(RAM)406を備えている。コンピュータ400は、さらに、ハードディスク装置408、入力装置410、表示装置412、インターフェース装置414、及び記録媒体駆動装置416を備えている。なお、これらの構成要素はバスライン418を介して接続されており、CPU402の管理の下で各種のデータを相互に授受することができる。   The computer 400 includes a Central Processing Unit (CPU) 402, a Read Only Memory (ROM) 404, and a Random Access Memory (RAM) 406. The computer 400 further includes a hard disk device 408, an input device 410, a display device 412, an interface device 414, and a recording medium driving device 416. Note that these components are connected via a bus line 418, and various data can be exchanged under the control of the CPU 402.

Central Processing Unit(CPU)402は、このコンピュータ400全体の動作を制御する演算処理装置であり、コンピュータ400の制御処理部として機能する。   A central processing unit (CPU) 402 is an arithmetic processing unit that controls the operation of the entire computer 400, and functions as a control processing unit of the computer 400.

Read Only Memory(ROM)404は、所定の基本制御プログラムが予め記録されている読み出し専用半導体メモリである。CPU402は、この基本制御プログラムをコンピュータ400の起動時に読み出して実行することにより、このコンピュータ400の各構成要素の動作制御が可能になる。   A Read Only Memory (ROM) 404 is a read-only semiconductor memory in which a predetermined basic control program is recorded in advance. The CPU 402 can control the operation of each component of the computer 400 by reading out and executing the basic control program when the computer 400 is activated.

Random Access Memory(RAM)406は、CPU402が各種の制御プログラムを実行する際に、必要に応じて作業用記憶領域として使用する、随時書き込み読み出し可能な半導体メモリである。   A random access memory (RAM) 406 is a semiconductor memory that can be written and read at any time and used as a working storage area as necessary when the CPU 402 executes various control programs.

ハードディスク装置408は、CPU402によって実行される各種の制御プログラムや各種のデータを記憶しておく記憶装置である。CPU402は、ハードディスク装置408に記憶されている所定の制御プログラムを読み出して実行することにより、後述する各種の制御処理を行えるようになる。   The hard disk device 408 is a storage device that stores various control programs executed by the CPU 402 and various data. The CPU 402 can perform various control processes to be described later by reading and executing a predetermined control program stored in the hard disk device 408.

入力装置410は、例えばマウス装置やキーボード装置であり、情報処理装置のユーザにより操作されると、その操作内容に対応付けられている各種情報の入力を取得し、取得した入力情報をCPU402に送付する。   The input device 410 is, for example, a mouse device or a keyboard device. When operated by a user of the information processing device, the input device 410 acquires input of various information associated with the operation content, and sends the acquired input information to the CPU 402. To do.

表示装置212は例えば液晶ディスプレイであり、CPU402から送付される表示データに応じて各種のテキストや画像を表示する。   The display device 212 is a liquid crystal display, for example, and displays various texts and images according to display data sent from the CPU 402.

インターフェース装置414は、このコンピュータ400に接続される各種機器との間での各種情報の授受の管理を行う。   The interface device 414 manages the exchange of various information with various devices connected to the computer 400.

記録媒体駆動装置416は、可搬型記録媒体420に記録されている各種の制御プログラムやデータの読み出しを行う装置である。CPU402は、可搬型記録媒体420に記録されている所定の制御プログラムを、記録媒体駆動装置216を介して読み出して実行することによって、後述する各種の制御処理を行うようにすることもできる。なお、可搬型記録媒体420としては、例えばUSB(Universal Serial Bus)規格のコネクタが備えられているフラッシュメモリ、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)などがある。   The recording medium driving device 416 is a device that reads various control programs and data recorded on the portable recording medium 420. The CPU 402 can read out and execute a predetermined control program recorded on the portable recording medium 420 via the recording medium driving device 216, thereby performing various control processes described later. As the portable recording medium 420, for example, a flash memory equipped with a USB (Universal Serial Bus) standard connector, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Only Only). and so on.

このようなコンピュータ400を用いてピークカット設備規模見積装置10を構成するには、例えば、上述の各処理部における処理をCPU202に行わせるためのピークカット設備規模見積プログラム(制御プログラム)を作成する。作成されたピークカット設備規模見積プログラムはハードディスク装置408若しくは可搬型記録媒体418に予め格納しておく。そして、CPU402に所定の指示を与えてこのピークカット設備規模見積プログラムを読み出させて実行させる。こうすることで、ピークカット設備規模見積装置10が備えている機能がCPU202により提供される。   In order to configure the peak cut facility size estimation apparatus 10 using such a computer 400, for example, a peak cut facility size estimation program (control program) for causing the CPU 202 to perform the processing in each processing unit described above is created. . The created peak cut facility size estimation program is stored in advance in the hard disk device 408 or the portable recording medium 418. Then, a predetermined instruction is given to the CPU 402 to read and execute the peak cut facility size estimation program. By doing so, the functions provided in the peak cut facility size estimation device 10 are provided by the CPU 202.

上記のような構成によってピークカット設備規模見積装置10は、最適な設備規模を見積るための混合整数計画問題を、ピークカット結果の誤差を考慮しながら、問題規模を縮小し、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。   With the configuration as described above, the peak cut facility size estimation apparatus 10 reduces the problem scale and estimates the facility scale while considering the mixed integer programming problem for estimating the optimum facility scale while taking into account the error of the peak cut result. The processing load can be reduced.

<<ピークカット設備規模見積処理>>
図7を参照して、ピークカット設備規模見積処理について説明する。
<< Peak cut facility size estimation process >>
With reference to FIG. 7, the peak cut facility scale estimation process will be described.

また、ピークカット設備規模見積装置10が図6に示されているような汎用コンピュータ200である場合には、下記の説明は、そのような処理を行う制御プログラムを定義する。すなわち、以下では、下記に説明する処理を汎用コンピュータに行わせるピークカット設備規模見積プログラム(制御プログラム)の説明でもある。   When the peak cut facility size estimation device 10 is a general-purpose computer 200 as shown in FIG. 6, the following description defines a control program that performs such processing. That is, hereinafter, it is also an explanation of a peak cut facility size estimation program (control program) that causes a general-purpose computer to perform the processing described below.

処理が開始されると、S100でピークカット設備規模見積装置10の入力部100は、ピークカット誤差eの入力を受ける。また、入力部100に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、蓄電池容量A、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtが入力されても良い。 When the process is started, the input unit 100 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 receives an input of the peak cut error e in S100. The data input to the input unit 100 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N), date t, PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1, ..., N), the target peak cut rate pcr may be input. Furthermore, the storage battery capacity A, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity charge Mdt per unit of date t (1 kWh) may be input.

次のS102でピークカット設備規模見積装置10の時系列クラスタリング部1102は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、代表パタンを抽出するために、図2に示したように、これらのデータのクラスタリングを行う。本実施例では、直径がピークカット誤差e以下となるようにクラスタリングする。このときの直径eの大きさを定める距離は、上の[数13]で定義されたものを用いる。本ステップの処理が終了すると、処理は、S104に進む。 In the next S102, the time-series clustering unit 1102 of the peak cut facility size estimation device 10 determines the power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1) at the date t and time n. In order to extract a representative pattern from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,. As shown in FIG. 2, clustering of these data is performed. In this embodiment, clustering is performed so that the diameter is equal to or smaller than the peak cut error e. At this time, the distance that defines the size of the diameter e is the one defined in [Equation 13] above. When the process of this step ends, the process proceeds to S104.

S104でピークカット設備規模見積装置10の代表時系列抽出部1104は、各クラスタから代表時系列({Di、1,、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S106に進む。 In step S104, the representative time series extraction unit 1104 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 generates a representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i from each cluster. , N }) (i = 0,..., S-1). When the process of this step ends, the process proceeds to S106.

S106でピークカット設備規模見積装置10の最適化問題作成部1106は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いると、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。結果として得られる最適化問題は、たとえば、[数14]〜[数15]に示されているものであり得る。本ステップの処理が終了すると、処理は、S108に進む。 In S106, the optimization problem creating unit 1106 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 performs S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,. } (I = 0,..., S-1), the power consumption and PV power generation pattern in one year are {D t, 1 ,..., D t, N ; P t, 1 ,. The sum of the electricity charges on the day N } is ND (t) (t = 0,..., S−1), and an optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb) is created. The resulting optimization problem may be, for example, as shown in [Equation 14] to [Equation 15]. When the process of this step ends, the process proceeds to S108.

S108でピークカット設備規模見積装置10の最適化問題解法部1108は、計算部110の最適化問題作成部1106で作成された最適化問題を解き、最適な設備規模、すなわち蓄電池の個数をnbと太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数をnpを得る。   In S108, the optimization problem solving unit 1108 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 solves the optimization problem created by the optimization problem creation unit 1106 of the calculation unit 110, and sets the optimum facility size, that is, the number of storage batteries as nb. Np is obtained for the number of photovoltaic power generation devices (hereinafter sometimes simply referred to as solar cells).

また、S108でピークカット設備規模見積装置10の出力部120は、計算部110の最適化問題解法部1108で得られた最適な設備規模(nb、np)およびピークカット誤差eを出力する。   In S108, the output unit 120 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 outputs the optimum facility scale (nb, np) and the peak cut error e obtained by the optimization problem solving unit 1108 of the calculation unit 110.

上記のような処理によって最適な設備規模を見積るための混合整数計画問題を、ピークカット結果の誤差を考慮しながら、問題規模を縮小し、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。   The mixed integer programming problem for estimating the optimum equipment scale by the above processing can be reduced while considering the error of the peak cut result, and the processing load for estimating the equipment scale can be reduced. .

<第2の実施例>
図8〜9を参照して、第2の実施例について説明する。本例では、与えられたピークカット誤差を満たす最小の規模に最適問題を縮小し、縮小した問題で最適設備数を算出し、誤差と共に出力する。
<Second embodiment>
A second embodiment will be described with reference to FIGS. In this example, the optimum problem is reduced to the minimum scale that satisfies the given peak cut error, the optimum number of facilities is calculated with the reduced problem, and the error is output together with the error.

<<ピークカット設備規模見積装置>>
図8は、第2の実施例に従うピークカット設備規模見積装置20の機能ブロックの例を示す図である。ピークカット設備規模見積装置20は、図6に示されているような汎用コンピュータ400によって構成されていても良い。
<< Peak Cut Equipment Scale Estimator >>
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the peak cut facility size estimation apparatus 20 according to the second embodiment. The peak cut facility size estimation apparatus 20 may be configured by a general-purpose computer 400 as shown in FIG.

ピークカット設備規模見積装置20は、入力部200、計算部210、および出力部220を含む。計算部210はさらに、時系列クラスタリング部2102、クラスタ直径判定部2104、代表時系列抽出部2106、最適化問題作成部2108、および最適化問題解法部2110を含む。代表時系列抽出部2106と最適化問題作成部2108は組み合わされて、最適化問題作成部2112を構成しても良い。最適化問題作成部2108と最適化問題解法部2110はそれぞれ、単に問題作成部2108と問題解法部2110と呼ばれることがある。   The peak cut facility size estimation device 20 includes an input unit 200, a calculation unit 210, and an output unit 220. The calculation unit 210 further includes a time series clustering unit 2102, a cluster diameter determining unit 2104, a representative time series extracting unit 2106, an optimization problem creating unit 2108, and an optimization problem solving unit 2110. The representative time series extraction unit 2106 and the optimization problem creation unit 2108 may be combined to form the optimization problem creation unit 2112. The optimization problem creating unit 2108 and the optimization problem solving unit 2110 may be simply referred to as a problem creating unit 2108 and a problem solving unit 2110, respectively.

入力部200は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の入力部100と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。   The input unit 200 has the same or similar configuration as the input unit 100 of the peak cut facility size estimation device 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

時系列クラスタリング部2102は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、クラスタの最大直径がe以下となるような最小個数の時系列クラスタ探すべく、クラスタリングを行う。 The time series clustering unit 2102 calculates the power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and the date t and time n at the date t and time n. Clustering is performed in order to find the minimum number of time-series clusters such that the maximum cluster diameter is equal to or less than e from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N). I do.

たとえば、時系列クラスタリング部2102は、時系列クラスタの数がSとなるようにクラスタリングを行う。クラスタリングのアルゴリズムは、上述のものを用いても良いし、他のアルゴリズムを用いても良い。Sの初期値は1であっても良いし、他の任意の数であっても良い。   For example, the time-series clustering unit 2102 performs clustering so that the number of time-series clusters is S. The clustering algorithm described above may be used, or another algorithm may be used. The initial value of S may be 1 or any other number.

クラスタ直径判定部2104は、時系列クラスタリング部2102で生成されたクラスタの最大直径がe以下であるかを判定し、もし、最大直径がe以下であれば、結果を代表時系列抽出部2106に送る。またクラスタ直径判定部2104は、もし最大直径がeより大きければ、Sを1つ増やして、時系列クラスタリング部2102に処理を差し戻す。   The cluster diameter determination unit 2104 determines whether the maximum diameter of the cluster generated by the time series clustering unit 2102 is equal to or less than e. If the maximum diameter is equal to or less than e, the result is sent to the representative time series extraction unit 2106. send. Also, the cluster diameter determining unit 2104 increases S by one and returns the processing to the time-series clustering unit 2102 if the maximum diameter is larger than e.

このようにして、時系列クラスタリング部2102とクラスタ直径判定部2104は、クラスタの最大直径がe以下となるような最小個数の時系列クラスタを得る。このときの直径eの大きさを定める距離は、[数13]によって定義されたものである。   In this way, the time-series clustering unit 2102 and the cluster diameter determining unit 2104 obtain the minimum number of time-series clusters such that the maximum cluster diameter is equal to or less than e. The distance that determines the size of the diameter e at this time is defined by [Equation 13].

代表時系列抽出部2106では、各クラスタから代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。代表時系列抽出部2106は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の代表時系列抽出部1104と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。 In the representative time series extraction unit 2106, a representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) (i = 0,. S-1) is extracted. The representative time series extraction unit 2106 has the same or similar configuration as the representative time series extraction unit 1104 of the peak cut facility size estimation device 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

最適化問題作成部2108は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いて、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。最適化問題作成部2108は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の最適化問題作成部1106と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。 The optimization problem creating unit 2108 includes S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N } (i = 0,..., S− 1), the sum of electricity charges for the day when the power consumption and PV power generation pattern are {D t, 1 , ..., D t, N ; P t, 1 , ..., P t, N } Is an ND (t) (t = 0,..., S-1), and an optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb) is created. The optimization problem creation unit 2108 has the same or similar configuration as the optimization problem creation unit 1106 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

最適化問題解法部2110は、最適化問題作成部2106で作成された最適化問題を、たとえば線形計画法を用いて解く。最適化問題解法部2108は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の最適化問題解法部1106と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。   The optimization problem solving unit 2110 solves the optimization problem created by the optimization problem creating unit 2106 using, for example, linear programming. The optimization problem solving unit 2108 has the same or similar configuration as the optimization problem solving unit 1106 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

出力部220は、計算部110の最適化問題解法部2120で得られた最適な設備規模(nb、np)を出力する。出力の形態としては、画像、音声、電子ファイル等であっても良い。   The output unit 220 outputs the optimum facility scale (nb, np) obtained by the optimization problem solving unit 2120 of the calculation unit 110. The output form may be an image, sound, electronic file, or the like.

時系列クラスタリング部2102とクラスタ直径判定部2104は組み合わされて、単にクラスタリング部と呼ぶことがある。   The time series clustering unit 2102 and the cluster diameter determining unit 2104 may be combined and simply called a clustering unit.

<<ピークカット設備規模見積処理>>
図9を参照して、ピークカット設備規模見積処理について説明する。
<< Peak cut facility size estimation process >>
With reference to FIG. 9, the peak cut facility scale estimation process will be described.

また、ピークカット設備規模見積装置20が図6に示されているような汎用コンピュータ200である場合には、下記の説明は、そのような処理を行う制御プログラムを定義する。すなわち、以下では、下記に説明する処理を汎用コンピュータに行わせるピークカット設備規模見積プログラム(制御プログラム)の説明でもある。   When the peak cut facility size estimation device 20 is a general-purpose computer 200 as shown in FIG. 6, the following description defines a control program for performing such processing. That is, hereinafter, it is also an explanation of a peak cut facility size estimation program (control program) that causes a general-purpose computer to perform the processing described below.

処理が開始されると、S200でピークカット設備規模見積装置20の入力部200は、ピークカット誤差eの入力を受ける。また、入力部200に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、蓄電池容量A、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtが入力されても良い。 When the process is started, the input unit 200 of the peak cut facility size estimation apparatus 20 receives an input of the peak cut error e in S200. The data input to the input unit 200 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N), date t, PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1, ..., N), the target peak cut rate pcr may be input. Furthermore, the storage battery capacity A, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity charge Mdt per unit of date t (1 kWh) may be input.

次のS202でピークカット設備規模見積装置20の時系列クラスタリング部2102は、クラスタの数Nを1に設定する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S204に進む。   In the next S202, the time-series clustering unit 2102 of the peak cut facility size estimation apparatus 20 sets the number N of clusters to 1. When the process of this step ends, the process proceeds to S204.

S204でピークカット設備規模見積装置20のクラスタ直径判定部2104は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、S個のクラスタを生成するために代表パタンを抽出するために、図2に示したように、これらのデータのクラスタリングを行う。本実施例では、クラスタの数がSとなるようにクラスタリングする。本ステップの処理が終了すると、処理は、S206に進む。 In S204, the cluster diameter determining unit 2104 of the peak cut facility size estimation device 20 determines the power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,. N), date t, and PV generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) at time n, representative patterns for generating S clusters Is extracted, clustering of these data is performed as shown in FIG. In this embodiment, clustering is performed so that the number of clusters is S. When the process of this step ends, the process proceeds to S206.

S206でクラスタ直径判定部2104は、S204で生成されたN個のクラスタの最大直径がピークカット誤差eより大きいか否かを判定する。この判定の結果が“Yes”、すなわちN個のクラスタの最大直径がピークカット誤差eより大きい場合は、処理はS208に進む。また、この判定の結果が“No”、すなわちN個のクラスタの最大直径がピークカット誤差e以下の場合は、処理はS210に進む。   In S206, the cluster diameter determination unit 2104 determines whether the maximum diameter of the N clusters generated in S204 is larger than the peak cut error e. If the result of this determination is “Yes”, that is, if the maximum diameter of the N clusters is greater than the peak cut error e, the process proceeds to S208. If the result of this determination is “No”, that is, if the maximum diameter of N clusters is equal to or smaller than the peak cut error e, the process proceeds to S210.

S208でクラスタ直径判定部2104は、クラスタの数Nを1つ増やす。本ステップの処理が終了すると、処理は、S204に戻る。   In S208, the cluster diameter determining unit 2104 increases the number N of clusters by one. When the process of this step ends, the process returns to S204.

S210で代表時系列抽出部2106は、各クラスタから代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S212に進む。 In S210, the representative time series extraction unit 2106 obtains a representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) (i = 0, ..., S-1) is extracted. When the process of this step ends, the process proceeds to S212.

S212でピークカット設備規模見積装置20の最適化問題作成部2108は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いると、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。結果として得られる最適化問題は、たとえば、[数14]〜[数15]に示されているものであり得る。本ステップの処理が終了すると、処理は、S214に進む。 In S212, the optimization problem creating unit 2108 of the peak cut facility size estimation apparatus 20 performs S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,. } (I = 0,..., S-1), the power consumption and PV power generation pattern in one year are {D t, 1 ,..., D t, N ; P t, 1 ,. The sum of the electricity charges on the day N } is ND (t) (t = 0,..., S−1), and an optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb) is created. The resulting optimization problem may be, for example, as shown in [Equation 14] to [Equation 15]. When the process of this step ends, the process proceeds to S214.

S214でピークカット設備規模見積装置20の最適化問題解法部2110は、計算部210の最適化問題作成部2108で作成された最適化問題を解き、最適な設備規模、すなわち蓄電池の個数をnbと太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数npを得る。   In S214, the optimization problem solving unit 2110 of the peak cut facility size estimation device 20 solves the optimization problem created by the optimization problem creation unit 2108 of the calculation unit 210, and sets the optimum facility size, that is, the number of storage batteries as nb. The number np of solar power generation devices (hereinafter sometimes simply referred to as solar cells) is obtained.

また、S214でピークカット設備規模見積装置20の出力部220は、計算部210の最適化問題解法部2110で得られた最適な設備規模(nb、np)およびピークカット誤差eを出力する。   In S214, the output unit 220 of the peak cut facility size estimation apparatus 20 outputs the optimum facility size (nb, np) and the peak cut error e obtained by the optimization problem solving unit 2110 of the calculation unit 210.

上記のような処理によって最適な設備規模を見積るための混合整数計画問題を、ピークカット結果の誤差を考慮しながら、問題規模を縮小し、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。   The mixed integer programming problem for estimating the optimum equipment scale by the above processing can be reduced while considering the error of the peak cut result, and the processing load for estimating the equipment scale can be reduced. .

<第3の実施例>
図10〜11を参照して、第3の実施例について説明する。本例では、計算時間上許容できる問題規模(許容変数数:Nv、許容制約式数:Nr)と計算精度上許容できるピークカット誤差eを入力し、それら問題規模、誤差以内で問題が解ける場合に最適設備数を算出し出力する。
<Third embodiment>
A third embodiment will be described with reference to FIGS. In this example, the problem size (allowable variable number: Nv, allowable constraint formula number: Nr) that is allowable in calculation time and the peak cut error e that is allowable in calculation accuracy are input, and the problem can be solved within the problem size and error. Calculate and output the optimal number of facilities.

<<ピークカット設備規模見積装置>>
図10は、第3の実施例に従うピークカット設備規模見積装置30の機能ブロックの例を示す図である。ピークカット設備規模見積装置30は、図6に示されているような汎用コンピュータ400によって構成されていても良い。
<< Peak Cut Equipment Scale Estimator >>
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the peak cut facility size estimation device 30 according to the third embodiment. The peak cut facility scale estimation device 30 may be configured by a general-purpose computer 400 as shown in FIG.

ピークカット設備規模見積装置20は、入力部200、計算部210、および出力部220を含む。計算部210はさらに、クラスタ数算出部3102、時系列クラスタリング部3104、クラスタ直径判定部3106、代表時系列抽出部3108、最適化問題作成部3110、および最適化問題解法部3112を含む。代表時系列抽出部3108と最適化問題作成部3110は組み合わされて、最適化問題作成部3114を構成しても良い。   The peak cut facility size estimation device 20 includes an input unit 200, a calculation unit 210, and an output unit 220. The calculation unit 210 further includes a cluster number calculation unit 3102, a time series clustering unit 3104, a cluster diameter determination unit 3106, a representative time series extraction unit 3108, an optimization problem creation unit 3110, and an optimization problem solution unit 3112. The representative time series extraction unit 3108 and the optimization problem creation unit 3110 may be combined to form the optimization problem creation unit 3114.

入力部300は、最適化問題を定式化するための外部から各種データを受ける。入力部100に入力されるデータには、許容変数数Nv、許容制約式数Nr、およびピークカット誤差eが含まれる。また、入力部100に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)を含み得る。具体的には、T=365、N=16でも良い。さらに、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、蓄電池容量A、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtも入力されても良い。 The input unit 300 receives various data from the outside for formulating the optimization problem. The data input to the input unit 100 includes the allowable variable number Nv, the allowable constraint equation number Nr, and the peak cut error e. The data input to the input unit 100 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N). Specifically, T = 365 and N = 16 may be used. Furthermore, the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and the target peak cut rate pcr at the date t and time n may be input. Furthermore, the storage battery capacity A, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity charge Mdt per unit of date t (1 kWh) may also be input.

クラスタ数算出部3102は、次の式に従って、許容変数数Nv、許容制約式数Nrからクラスタ数Sを算出する。

Figure 2016005347
The cluster number calculation unit 3102 calculates the cluster number S from the allowable variable number Nv and the allowable constraint expression number Nr according to the following equation.
Figure 2016005347

時系列クラスタリング部3104は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、クラスタ数がSとなるように、クラスタリングを行う。ここで時系列クラスタリング部3104が用いるクラスタリングのアルゴリズムは、上述のものを用いても良いし、他のアルゴリズムを用いても良い。Sの初期値は1であっても良いし、他の任意の数であっても良い。 The time-series clustering unit 3104 calculates the power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and the date t and time n at the date t and time n. Clustering is performed so that the number of clusters is S from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N). Here, as the clustering algorithm used by the time-series clustering unit 3104, the above-described algorithm may be used, or another algorithm may be used. The initial value of S may be 1 or any other number.

クラスタ直径判定部3106は、時系列クラスタリング部3104で生成されたクラスタの最大直径がピークカット誤差eより大きいか否かを判定し、もし、最大直径がピークカット誤差e以下であれば、結果を代表時系列抽出部3108に送る。またクラスタ直径判定部3106は、もし最大直径がピークカット誤差eより大きければ、許容規模、誤差内で計算不可として、処理を終了する。   The cluster diameter determining unit 3106 determines whether or not the maximum diameter of the cluster generated by the time-series clustering unit 3104 is larger than the peak cut error e. The data is sent to the representative time series extraction unit 3108. In addition, if the maximum diameter is larger than the peak cut error e, the cluster diameter determining unit 3106 determines that calculation is not possible within the allowable scale and error, and ends the processing.

このようにして、時系列クラスタリング部3104とクラスタ直径判定部3106は、クラスタの最大直径がe以下となるようなS個の時系列クラスタを得る。このときの直径eの大きさを定める距離は、[数13]によって定義されたものである。   In this way, the time-series clustering unit 3104 and the cluster diameter determining unit 3106 obtain S time-series clusters such that the maximum cluster diameter is equal to or less than e. The distance that determines the size of the diameter e at this time is defined by [Equation 13].

代表時系列抽出部3108では、各クラスタから代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。代表時系列抽出部3108は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の代表時系列抽出部1104と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。 In the representative time series extraction unit 3108, the representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) (i = 0,. S-1) is extracted. The representative time series extraction unit 3108 has the same or similar configuration as the representative time series extraction unit 1104 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

最適化問題作成部3110は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いて、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。最適化問題作成部3110は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の最適化問題作成部1106と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。 The optimization problem creating unit 3110 includes S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N } (i = 0,..., S− 1), the sum of electricity charges for the day when the power consumption and PV power generation pattern are {D t, 1 , ..., D t, N ; P t, 1 , ..., P t, N } Is an ND (t) (t = 0,..., S-1), and an optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb) is created. The optimization problem creation unit 3110 has the same or similar configuration as the optimization problem creation unit 1106 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

最適化問題解法部3112は、最適化問題作成部3110で作成された最適化問題を、たとえば線形計画法を用いて解く。最適化問題解法部3112は、第1の実施例に従うピークカット設備規模見積装置10の最適化問題解法部1106と同一または類似の構成を有している。よって、詳細な説明は省略する。最適化問題作成部3110と最適化問題解法部3112はそれぞれ、単に問題作成部3110と問題解法部3112と呼ばれることがある。   The optimization problem solving unit 3112 solves the optimization problem created by the optimization problem creating unit 3110 using, for example, linear programming. The optimization problem solving unit 3112 has the same or similar configuration as the optimization problem solving unit 1106 of the peak cut facility size estimation apparatus 10 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted. The optimization problem creating unit 3110 and the optimization problem solving unit 3112 may be simply referred to as a problem creating unit 3110 and a problem solving unit 3112, respectively.

出力部320は、最適化問題解法部3112で得られた最適な設備規模(nb、np)を出力する。出力の形態としては、画像、音声、電子ファイル等であっても良い。   The output unit 320 outputs the optimum facility scale (nb, np) obtained by the optimization problem solving unit 3112. The output form may be an image, sound, electronic file, or the like.

時系列クラスタリング部3104とクラスタ直径判定部3106は組み合わされて、単にクラスタリング部と呼ぶことがある。   The time series clustering unit 3104 and the cluster diameter determining unit 3106 may be combined and simply called a clustering unit.

<<ピークカット設備規模見積処理>>
図11を参照して、ピークカット設備規模見積処理について説明する。
<< Peak cut facility size estimation process >>
With reference to FIG. 11, the peak cut facility size estimation process will be described.

また、ピークカット設備規模見積装置30が図6に示されているような汎用コンピュータ200である場合には、下記の説明は、そのような処理を行う制御プログラムを定義する。すなわち、以下では、下記に説明する処理を汎用コンピュータに行わせるピークカット設備規模見積プログラム(制御プログラム)の説明でもある。   When the peak cut facility size estimation device 30 is a general-purpose computer 200 as shown in FIG. 6, the following description defines a control program for performing such processing. That is, hereinafter, it is also an explanation of a peak cut facility size estimation program (control program) that causes a general-purpose computer to perform the processing described below.

処理が開始されると、S300でピークカット設備規模見積装置30の入力部300は、許容変数数Nv、許容制約式数Nr、およびピークカット誤差eの入力を受ける。また、入力部300に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、蓄電池容量A、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtが入力されても良い。 When the processing is started, the input unit 300 of the peak cut facility size estimation apparatus 30 receives the allowable variable number Nv, the allowable constraint equation number Nr, and the peak cut error e in S300. The data input to the input unit 300 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N), date t, PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1, ..., N), the target peak cut rate pcr may be input. Furthermore, the storage battery capacity A, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity charge Mdt per unit of date t (1 kWh) may be input.

次のS302でピークカット設備規模見積装置30のクラスタ数算出部3102は、[数16]に従って、許容変数数Nv、許容制約式数Nrからクラスタ数Sを算出する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S304に進む。   In next S302, the cluster number calculation unit 3102 of the peak cut facility size estimation apparatus 30 calculates the cluster number S from the allowable variable number Nv and the allowable constraint equation number Nr according to [Equation 16]. When the process in this step ends, the process proceeds to S304.

S304で時系列クラスタリング部3104は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、クラスタ数がSとなるように、クラスタリングを行う。本ステップの処理が終了すると、処理は、S306に進む。 In S304, the time-series clustering unit 3104 determines the power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N), the date t, and the time n at the date t and time n. Clustering is performed so that the number of clusters becomes S from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N). When the process of this step ends, the process proceeds to S306.

S306でクラスタ直径判定部3106は、S304で生成されたクラスタの最大直径がピークカット誤差eより大きいか否かを判定する。もし、判定の結果が“Yes”、すなわちクラスタの最大直径がピークカット誤差eより大きい場合は、許容規模、誤差内で計算不可として、処理を終了する。もし、判定の結果が“No”、すなわちクラスタの最大直径がピークカット誤差e以下の場合は、S308に進む。   In S306, the cluster diameter determining unit 3106 determines whether or not the maximum diameter of the cluster generated in S304 is larger than the peak cut error e. If the result of the determination is “Yes”, that is, if the maximum diameter of the cluster is larger than the peak cut error e, the calculation is impossible within the allowable scale and error, and the process is terminated. If the determination result is “No”, that is, if the maximum diameter of the cluster is equal to or smaller than the peak cut error e, the process proceeds to S308.

S308で代表時系列抽出部2106は、各クラスタから代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S310に進む。 In S308, the representative time series extraction unit 2106 obtains a representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) (i = 0, ..., S-1) is extracted. When the process of this step ends, the process proceeds to S310.

S310でピークカット設備規模見積装置30の最適化問題作成部3110は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いると、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。結果として得られる最適化問題は、たとえば、[数14]〜[数15]に示されているものであり得る。本ステップの処理が終了すると、処理は、S312に進む。 In S310, the optimization problem creation unit 3110 of the peak cut facility size estimation device 30 performs S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,. } (I = 0,..., S-1), the power consumption and PV power generation pattern in one year are {D t, 1 ,..., D t, N ; P t, 1 ,. The sum of the electricity charges on the day N } is ND (t) (t = 0,..., S−1), and an optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb) is created. The resulting optimization problem may be, for example, as shown in [Equation 14] to [Equation 15]. When the process of this step ends, the process proceeds to S312.

S312でピークカット設備規模見積装置30の最適化問題解法部3112は、計算部最適化問題作成部3110で作成された最適化問題を解き、最適な設備規模、すなわち蓄電池の個数をnbと太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数をnpを得る。   In S312, the optimization problem solving unit 3112 of the peak cut facility size estimation apparatus 30 solves the optimization problem created by the calculation unit optimization problem creation unit 3110, and sets the optimum facility size, that is, the number of storage batteries as nb and sunlight. Np is obtained for the number of power generation devices (hereinafter sometimes simply referred to as solar cells).

また、S312でピークカット設備規模見積装置30の出力部320は、計算部310の最適化問題解法部3112で得られた最適な設備規模(nb、np)を出力する。   In S312, the output unit 320 of the peak cut facility size estimation apparatus 30 outputs the optimum facility scale (nb, np) obtained by the optimization problem solving unit 3112 of the calculation unit 310.

上記のような処理によって最適な設備規模を見積るための混合整数計画問題を、ピークカット結果の誤差を考慮しながら、問題規模を縮小し、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。   The mixed integer programming problem for estimating the optimum equipment scale by the above processing can be reduced while considering the error of the peak cut result, and the processing load for estimating the equipment scale can be reduced. .

<第4の実施例>
図12〜15を参照して、第4の実施例について説明する。本例では、蓄電池の経年劣化を考慮したピークカット設備規模の見積りを行う。たとえば、需用電力時系列、太陽光(PV)発電量時系列、ピークカット率目標値、更に蓄電池の経年劣化を考慮してピークカット設備に必要な蓄電池の個数と太陽光発電の個数の見積を見積もる問題の規模を縮小する技術について説明する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In this example, the peak cut facility size is estimated in consideration of the aging deterioration of the storage battery. For example, the number of storage batteries required for peak cut facilities and the number of photovoltaic power generations are estimated considering the time series for power demand, time series of photovoltaic (PV) power generation, peak cut rate target value, and storage battery aging. A technique to reduce the scale of the problem of estimating

蓄電池の経年劣化も考慮する場合は蓄電池容量も変化(減少)する。そのため、需要電力時系列とPV発電量時系列を減らしただけでは、需要電力とPV発電量係数は同じだが、経年劣化等の理由により蓄電池容量係数が異なる拘束条件が多数出現し、混合整数計画問題の規模を縮小することが難しい。以下では、蓄電池の経年劣化を考慮した最適な設備規模を見積る混合整数計画問題の問題規模を縮小し、それによって処理時間を短縮することが可能なピークカット設備規模見積装置、ピークカット設備規模見積方法およびピークカット設備規模見積プログラムについて説明する。   When taking into account the aging of the storage battery, the storage battery capacity also changes (decreases). Therefore, only by reducing the demand power time series and PV power generation time series, the demand power and PV power generation coefficient are the same, but there are many constraint conditions with different storage battery capacity coefficients due to aging degradation, etc. It is difficult to reduce the scale of the problem. Below, the peak cut facility size estimation device and the peak cut facility size estimate that can reduce the problem size of the mixed integer programming problem that estimates the optimal facility size considering the aging of the storage battery and thereby shorten the processing time. A method and a peak cut facility size estimation program will be described.

以下では、蓄電池の経年劣化は、蓄電池の満充電状態における充電量の低下のみをもたらすものと仮定する。よって、蓄電池の経年劣化の違いは、蓄電池の満充電状態における充電量の違いとして計測されるものとする。   In the following, it is assumed that the aging of the storage battery only brings about a decrease in the amount of charge in the fully charged state of the storage battery. Therefore, the difference in aging deterioration of the storage battery is measured as the difference in the charge amount in the fully charged state of the storage battery.

図1を再び参照すると、図1において、D1、D2、…、D6の各点は、時刻T1、T2、…、T6における電力需要量を示す。また、M1、M2、…、M6は、時刻T1、T2、…、T6における太陽光(PV)発電量、X1、X2、…、X6は、時刻T1、T2、…、T6における蓄電池放電量を示している。容量(蓄電量)A、初期充電量BでPV発電量がMiのとき需要のピークZが最小となるように各時刻T1、T2、…、Tnにおける放電量X1、X2、…、Xnを定める。Xiの値が正であれば放電であり、負であれば充電である。すなわち、最適な設備規模を見積ることは、下の条件下でminZを求める問題に帰着する。

Figure 2016005347
Referring to FIG. 1 again, in FIG. 1, points D1, D2,..., D6 indicate power demands at times T1, T2,. Further, M1, M2,..., M6 are solar (PV) power generation amounts at times T1, T2,..., T6, and X1, X2, ..., X6 are storage battery discharge amounts at times T1, T2,. Show. The discharge amounts X1, X2,..., Xn at times T1, T2,..., Tn are determined so that the demand peak Z is minimized when the PV power generation amount is Mi with the capacity (accumulated charge amount) A and the initial charge amount B. . If the value of Xi is positive, it is discharging, and if it is negative, it is charging. That is, estimating the optimum equipment scale results in the problem of determining minZ under the following conditions.
Figure 2016005347

需要のピークZが正という条件は、合計でn個の不等式で表され、また、容量Aが正であるという条件は、365×2n個の条件の下で、minZを求める問題に帰着することは既に述べた通りである。   The condition that the demand peak Z is positive is expressed by a total of n inequalities, and the condition that the capacity A is positive results in a problem of obtaining minZ under 365 × 2n conditions. Is as already described.

ピークカット設備を設計する際、設備に要する費用やピークカットによる系統電力節減効果等を考慮して、設備の規模(蓄電池・太陽光発電の個数)を決定する必要がある。   When designing a peak cut facility, it is necessary to determine the scale of the facility (the number of storage batteries and solar power generation) in consideration of the cost required for the facility and the system power saving effect due to the peak cut.

設備の規模を決定するための設備規模見積問題を定式化する際には、次のような仮定をおいても良い。   When formulating the facility size estimation problem for determining the size of the facility, the following assumptions may be made.

まず、電気料金体系は1日毎のピーク制料金(Critical Peak Pricing)であっても良い。また、ピークカット対象時間は8:00〜23:00の15時間であってもよい。また、蓄電池充放電量、PV発電量は、1時間ごとに変化しても良い。また、電力需要量、PV発電量は1年周期で変化し、設備(蓄電池)の寿命は10年程度であるとし得る。また、各日の初期充電量は満充電状態であっても良い。たとえば、毎日、8:00には蓄電池の充電量Bは、容量Aと等しい、つまりA=Bであっても良い。   First, the electricity charge system may be a peak charge per day (Critical Peak Pricing). Further, the peak cut target time may be 15 hours from 8:00 to 23:00. Further, the storage battery charge / discharge amount and the PV power generation amount may change every hour. Moreover, it can be assumed that the power demand and the PV power generation amount change in a cycle of one year, and the life of the facility (storage battery) is about 10 years. Moreover, the initial charge amount of each day may be a full charge state. For example, every day at 8:00, the charge amount B of the storage battery may be equal to the capacity A, that is, A = B.

ここで、記号を定義する。
日にちt、時刻nでの電力需要(見積)量をDT,nとする。t=1、…、T、n=1、…、Nである。Dtをその日の電力需要(見積)量の最大値とする。日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量をPt、nとする。PV発電(見積)量をPt、nは正の数と仮定し得る。ここで、t=1、…、T、n=1、…、Nとしても良い。目標ピークカット率をpcrとする。日にちtにおける蓄電池容量をAtとし、Atは、経年劣化のため日ごとに変化する。この点が前実施例とは異なっている。
Here, a symbol is defined.
Let DT, n be the amount of power demand (estimated) at date t and time n. t = 1,..., T, n = 1,. Let Dt be the maximum value of power demand (estimated) for the day. The amount of PV power generation (estimated) at date t and time n is Pt, n . The PV power generation (estimated) amount can be assumed to be a positive number Pt and n . Here, t = 1,..., T, n = 1,. Let the target peak cut rate be pcr. The storage battery capacity at date t is At, and At changes from day to day due to aging. This is different from the previous embodiment.

蓄電池の個数をnb、蓄電池1台当りの値段をMb、太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数をnp、太陽光発電装置1台あたりの値段をMpとする。日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金をMdtとする。日にちt、時刻nでの蓄電池充放電量をXt、n、日にちtのピークカット後の最大電力値をZtとする。ここで、t=1、…、T、n=1、…、Nとしても良い。変数は、蓄電池の個数nb、太陽光発電装置の個数np、日にちt、時刻nでの蓄電池充放電量をXt、n、ピークカット後の最大電力値をZtとする。ここで、求めたい値は、蓄電池の個数nbと太陽光発電装置の個数np、蓄電池充放電量をXt、nと、ピークカット後の最大電力値Ztは未知の値である。 It is assumed that the number of storage batteries is nb, the price per storage battery is Mb, the number of solar power generation devices (hereinafter simply referred to as solar cells) is np, and the price per solar power generation device is Mp. Let Mdt be the electricity charge per unit of date t (1 kWh). It is assumed that the storage battery charge / discharge amount at time t and time n is X t, n , and the maximum power value after peak cut of date t is Zt. Here, t = 1,..., T, n = 1,. The variables are the number of storage batteries nb, the number of solar power generation devices np, the date t, the storage battery charge / discharge amount at time n is Xt , n , and the maximum power value after peak cut is Zt. Here, the values to be obtained are the number nb of storage batteries, the number np of photovoltaic power generation devices, the storage battery charge / discharge amount Xt , n, and the maximum power value Zt after peak cut is an unknown value.

総コスト(設備費用−ピークカット利得)を最適にする設備規模、たとえば、蓄電池の個数nbと太陽光発電装置の個数np、は、次のような量を最小化する(低減する)数理計画問題として定式化され得る。

Figure 2016005347
ただし、
Figure 2016005347
である。「Mb×nb+Mp×np」は、蓄電池と太陽光発電装置を設置するためのコスト(第1のコスト)を表す。また、「Md×(D−Z)」(i=1、…、T)は、ピークカットによるコスト(第2のコスト)を表す。上の式と[数3]、[数4]とでは、蓄電池容量が日にちtごとに変化することが異なっている。上式では、変数が(N+1)×T+2個、制約条件が、(2N+1)×T個の混合整数計画問題が定式化される。ここで、蓄電池容量Atは、日にちtに関する関数であり、経年劣化により蓄電池容量は日にちtに関して単調に減少すると仮定しても良い。つまり、蓄電池容量Atは、日にちtに関する単調減少関数であると仮定しても良い。 The facility scale that optimizes the total cost (equipment cost-peak cut gain), for example, the number nb of storage batteries and the number np of photovoltaic power generation devices, minimizes (reduces) the following amount of mathematical programming problems Can be formulated as:
Figure 2016005347
However,
Figure 2016005347
It is. “Mb × nb + Mp × np” represents a cost (first cost) for installing the storage battery and the solar power generation device. “Md × (D i −Z i )” (i = 1,..., T) represents a cost (second cost) due to peak cut. The above equation differs from [Equation 3] and [Equation 4] in that the storage battery capacity changes every day t. In the above formula, a mixed integer programming problem with (N + 1) × T + 2 variables and (2N + 1) × T constraints is formulated. Here, the storage battery capacity At is a function related to the date t, and it may be assumed that the storage battery capacity decreases monotonously with respect to the date t due to aging. That is, the storage battery capacity At may be assumed to be a monotonically decreasing function related to the date t.

前実施例と同様、時系列抽出を行えば、設備最適化問題は、et(t=1、…、T)を、需要電力・PV発電量時系列を代表パタンとしたときのピークカット誤差(見積)量、s(t)を日にちtの需要電力、PV発電量時系列の代表パタン番号として、

Figure 2016005347
となる。ただし、
Figure 2016005347
ここで、需要電力、PV発電量時系列({Ds(t)、i}、{Ps(t)、i})(i=1、…、N、t=1、…、T)代表パタンのどれかで実質S種類だけ存在する。つまり、需要電力時系列とPV発電量時系列は同じだが、日にちtでの蓄電池容量Atが異なるものが多数存在する。そこで本例では、そのような変数・拘束条件の削減を図る。 Similar to the previous embodiment, if time series extraction is performed, the equipment optimization problem is that the peak cut error when et (t = 1,..., T) is the demand power / PV power generation time series as a representative pattern ( Estimate) amount, s (t) as the demand power of date t, and PV power generation time series representative pattern number,
Figure 2016005347
It becomes. However,
Figure 2016005347
Here, demand power, PV power generation time series ({D s (t), i }, {P s (t), i }) (i = 1,..., N, t = 1,..., T) There are only S types of patterns. That is, the demand power time series and the PV power generation amount time series are the same, but there are many different storage battery capacities At at the date t. Therefore, in this example, such variables and constraint conditions are reduced.

図12は、第4の実施例におけるピークカットの概要を説明するための図である。図12に示されているように、ピークカット問題の一般的な性質として、ピークカット後の需要電力は1日を通して均等になり、その一定値がピーク電力になる傾向にあることが知られている。図12の曲線L1は、ピークカット前の需要電力量を示す曲線の例、曲線L2は、ピークカット後の需要電力量を示す曲線の例である。曲線L2は、時刻が変わってもほぼ一定値であることが分かる。   FIG. 12 is a diagram for explaining the outline of the peak cut in the fourth embodiment. As shown in FIG. 12, it is known as a general property of the peak cut problem that the power demand after the peak cut is uniform throughout the day, and that constant value tends to become the peak power. Yes. A curve L1 in FIG. 12 is an example of a curve indicating the amount of power demand before peak cut, and a curve L2 is an example of a curve indicating the amount of power demand after peak cut. It can be seen that the curve L2 has a substantially constant value even when the time changes.

たとえば、同じ需要電力、PV発電量パタンで蓄電池容量(初期充電量)A、A’が互いに異なる2つのピークカット問題があるとする。ここでA>A’としても一般性を失わない。上式の記号を用いると、問題1が、下のようなZtを最小化する問題、min(Zt)であるとする。

Figure 2016005347
であるとする。 For example, it is assumed that there are two peak cut problems in which the storage battery capacities (initial charge amounts) A and A ′ are different from each other with the same demand power and PV power generation amount pattern. Here, generality is not lost even if A> A ′. When using the symbols in the above equation, problem 1 is the problem of minimizing Zt as shown below, min (Zt).
Figure 2016005347
Suppose that

また、問題2が、下のようなZ’tを最小化する問題、min(Z’t)であるとする。

Figure 2016005347
であるとする。 Further, it is assumed that Problem 2 is a problem of minimizing Z′t as described below, min (Z′t).
Figure 2016005347
Suppose that

図13に、蓄電池容量(初期充電量A×nb>A’×nb)のみが異なる2つのピークカット問題のピークカット後の需要電力の変化の概要を示す。   FIG. 13 shows an outline of the change in power demand after peak cut for two peak cut problems that differ only in the storage battery capacity (initial charge amount A × nb> A ′ × nb).

図13に示されているように、初期充電量の差からピークカット問題2で得られる電力需要(見積)量のピーク電力がピークカット問題1で得られる電力需要(見積)量のそれより大きい。図13において、曲線L1は図12の場合と同様、ピークカット前の需要電力量を示す曲線の例である。曲線L3は、初期充電量がA’×nbの場合のピークカット後の需要電力量を示す曲線の例、曲線L4は、初期充電量がA×nbの場合のピークカット後の需要電力量を示す曲線の例である。そして、曲線L3とL4の(ピーク)需要電力量の差は、初期充電量A×nb、A’×nbの違いのみに起因するものと考えられ、その差は、近似的に、

Figure 2016005347
として良い。上式は、蓄電池の満充電状態の充電量の違いに起因するコストを表す。ここで、Nは1日のうち、ピークカットをする時刻の数である。たとえば、ピークカット対象時間は8:00〜23:00の15時間であれば、N=16である。 As shown in FIG. 13, the peak power of the power demand (estimated) amount obtained by the peak cut problem 2 is larger than that of the power demand (estimated) amount obtained by the peak cut problem 1 from the difference in the initial charge amount. . In FIG. 13, a curve L1 is an example of a curve indicating the amount of power demand before peak cut, as in the case of FIG. Curve L3 is an example of a curve showing the amount of power demand after peak cut when the initial charge amount is A ′ × nb, and curve L4 is the amount of power demand after peak cut when the initial charge amount is A × nb. It is an example of the curve shown. And the difference in the (peak) demand power amount between the curves L3 and L4 is considered to be caused only by the difference between the initial charge amounts A × nb and A ′ × nb, and the difference is approximately
Figure 2016005347
As good. The above formula represents the cost due to the difference in the charged amount of the storage battery in the fully charged state. Here, N is the number of times of peak cut in one day. For example, if the peak cut target time is 15 hours from 8:00 to 23:00, N = 16.

よって、同じ需要電力・PV発電量パタンであるが、蓄電池容量が異なるピークカット問題(A>A’)、min(Zt)、min(Z’t)の間には、

Figure 2016005347
が近似的に成立すると考えることが出来る。すなわち、蓄電池の満充電状態の充電量の違いは、蓄電池の満充電状態の充電量の違いに起因するコスト(第3のコスト)によって考慮され得る。これにより多数の同じ需要電力、PV発電量パタンを持つ拘束条件を1組にまとめることで、(近似的に)問題規模の縮小が可能となる。 Therefore, the peak power problem (A> A ′), min (Zt), and min (Z′t) with the same power demand / PV power generation amount pattern but different storage battery capacities
Figure 2016005347
Can be considered to be established approximately. That is, the difference in the charged amount of the storage battery in the fully charged state can be considered by the cost (third cost) caused by the difference in the charged amount of the fully charged state of the storage battery. As a result, the problem scale can be reduced (approximately) by combining the constraint conditions having a large number of the same demand power and PV power generation amount patterns into one set.

結局、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題は、コスト関数のD、eに関する項は最適化に影響がないため省略すると、日にちtの需要電力、PV発電量時系列代表パタン番号をs(t)、需要電力、PV発電量パタンiを代表する蓄電池充電量をT(i)、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Di,1、・・・、Di,N;Pi,1、・・・、Pi,N}、つまりi番目の需要電力・PV発電量パタンである日数をK(i)として、次のようになる。

Figure 2016005347
ただし、
Figure 2016005347
である。[数26]において、「Mb×nb+Mp×np」は、蓄電池と太陽光発電装置を設置するためのコスト(第1のコスト)を表す。また、「Md×K(i)×(D−Z)」(i=1、…、T)は、ピークカットによるコスト(第2のコスト)を表す。さらに、[数26]では、第1、第2のコストに加え、[数24]の形をした蓄電池の満充電状態の充電量の違いに起因するコスト(第3のコスト)を含んでいる。上記問題の変数は(N+1)×S+2、拘束条件数は(2N+1)×Sである。 Eventually, optimum equipment scale (np, nb) the optimization problem to estimate the cost function D t, the section on e t is omitted because there is no impact on the optimization, the power demand of the day t, PV power generation amount time series The representative pattern number is s (t), the demand power, the storage battery charge amount representing the PV power generation amount pattern i is T (i), the power consumption in one year, the PV power generation amount pattern is {D i, 1 ,. D i, N ; P i, 1 ,..., P i, N }, that is, the number of days that is the i-th demand power / PV power generation amount pattern is K (i).
Figure 2016005347
However,
Figure 2016005347
It is. In [Equation 26], “Mb × nb + Mp × np” represents the cost (first cost) for installing the storage battery and the solar power generation device. Further, “Md i × K (i) × (D i −Z i )” (i = 1,..., T) represents a cost (second cost) due to peak cut. Further, in [Equation 26], in addition to the first and second costs, a cost (third cost) caused by a difference in the charged amount in the fully charged state of the storage battery in the form of [Equation 24] is included. . The variable in question is (N + 1) × S + 2, and the number of constraint conditions is (2N + 1) × S.

このように定式化された後は、第1〜3の実施例の技術を適用すれば、蓄電池の経年劣化を考慮した最適な設備規模を見積る混合整数計画問題の問題規模を縮小することができ、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。
上式のように定式化された問題を、「経年劣化考慮最適化問題」とも言う。
Once formulated in this way, applying the techniques of the first to third embodiments can reduce the problem scale of the mixed integer programming problem that estimates the optimum facility scale considering the aging of the storage battery. The processing load for estimating the equipment scale can be reduced.
The problem formulated as the above equation is also called “optimization problem considering aging degradation”.

<<ピークカット設備規模見積装置>>
図14は、第4の実施例に従うピークカット設備規模見積装置40の機能ブロックの例を示す図である。図14には、第3の実施例に記載のクラスタリングの技術を用いつつ、蓄電池の経年劣化を考慮するピークカット設備規模見積装置の例が示されている。しかしながら、第1〜2の実施例に記載のクラスタリングの技術を用いても良い。
<< Peak Cut Equipment Scale Estimator >>
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the peak cut facility size estimation device 40 according to the fourth embodiment. FIG. 14 shows an example of a peak cut facility size estimation device that takes into account the aging of the storage battery while using the clustering technique described in the third embodiment. However, the clustering techniques described in the first and second embodiments may be used.

ピークカット設備規模見積装置40は、入力部400、計算部410、および出力部420を含む。計算部はさらに、時系列クラスタリング部4102、代表時系列抽出部4104、最適化問題作成部4106、および最適化問題解法部4108を含む。代表時系列抽出部4104と最適化問題作成部4106は組み合わされて最適化問題作成部4110を構成しても良い。最適化問題作成部4106と最適化問題解法部4108はそれぞれ、単に問題作成部4106、問題解法部4108と呼ばれることもある。   The peak cut facility size estimation device 40 includes an input unit 400, a calculation unit 410, and an output unit 420. The calculation unit further includes a time series clustering unit 4102, a representative time series extraction unit 4104, an optimization problem creation unit 4106, and an optimization problem solution unit 4108. The representative time series extraction unit 4104 and the optimization problem creation unit 4106 may be combined to form the optimization problem creation unit 4110. The optimization problem creating unit 4106 and the optimization problem solving unit 4108 may be simply referred to as a problem creating unit 4106 and a problem solving unit 4108, respectively.

入力部400は、最適化問題を定式化するための外部から各種データを受ける。入力部400に入力されるデータには、許容変数数Nv、許容制約式数Nr、およびピークカット誤差eが含まれる。また、入力部400に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)を含み得る。具体的には、T=365、N=16でも良い。さらに、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、日にちtにおける蓄電池容量At、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtも入力されても良い。蓄電池の劣化を考慮して、蓄電池容量Atは日にちtの関数である。 The input unit 400 receives various data from the outside for formulating the optimization problem. The data input to the input unit 400 includes the allowable variable number Nv, the allowable constraint equation number Nr, and the peak cut error e. The data input to the input unit 400 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N). Specifically, T = 365 and N = 16 may be used. Furthermore, the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and the target peak cut rate pcr at the date t and time n may be input. Furthermore, the storage battery capacity At at the date t, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity rate Mdt per unit of date t (1 kWh) may also be input. Considering the deterioration of the storage battery, the storage battery capacity At is a function of the date t.

計算部410の時系列クラスタリング部4102は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、クラスタ数がNとなるように、クラスタリングを行う。ここで、許容変数数Nv、許容制約式数Nrとすると、クラスタ数Nは、

Figure 2016005347
で与えられる。 The time-series clustering unit 4102 of the calculation unit 410 includes a power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) and a date t, where the date is t and the time is n. Clustering is performed so that the number of clusters is N from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N) at time n. Here, assuming that the allowable variable number Nv and the allowable constraint equation number Nr, the cluster number N is
Figure 2016005347
Given in.

ここで時系列クラスタリング部4104が用いるクラスタリングのアルゴリズムは、上述のものを用いても良いし、他のアルゴリズムを用いても良い。Nの初期値は1であっても良いし、他の任意の数であっても良い。時系列クラスタリング部4102は単に、クラスタリング部と呼ぶことがある。   Here, as the clustering algorithm used by the time-series clustering unit 4104, the above-described algorithm may be used, or another algorithm may be used. The initial value of N may be 1 or any other number. The time series clustering unit 4102 may be simply referred to as a clustering unit.

計算部410の代表時系列抽出部4104では、初期充電量Atだけが異なる時系列データを同じ代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)にまとめ、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{DS(t)、1、…、Ds(t)、N;Ps(t)、1、…、Ps(t)、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。本例では、蓄電池の経年劣化を考慮しているので、各時系列には、蓄電池の初期充電量Atが付随している。つまり、時系列データとして見ると、一見異なるが、蓄電池の初期充電量Atを考慮して需要電力、PV発電量時系列代表パタンを補正すると同一の時系列パタンになるものが多数存在する。それらは、需要電力、PV発電量時系列({Ds(t)、i}、{Ps(t)、i})(i=1、…、N、t=1、…、T)代表パタンのどれかで実質S種類だけ存在する。 In the representative time series extraction unit 4104 of the calculation unit 410, time series data that differs only in the initial charge amount At is obtained by using the same representative pattern, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,. i, N} (i = 0 , ..., S-1) Summary, power consumption in one year, PV power generation pattern is {D S (t), 1 , ..., D s (t), N; P s (T), 1 ,..., P s (t), N }, the sum of the electricity charges on the day is ND (t) (t = 0,..., S−1), and the optimal equipment scale (np, nb Create an optimization problem to estimate In this example, since aging of the storage battery is taken into account, each time series is accompanied by the initial charge amount At of the storage battery. In other words, when viewed as time series data, there are many cases where the same time series pattern is obtained when the demand power and PV power generation amount time series representative patterns are corrected in consideration of the initial charge amount At of the storage battery. They are demand power, PV power generation time series ({D s (t), i }, {P s (t), i }) (i = 1,..., N, t = 1,..., T) There are only S types of patterns.

最適化問題作成部4110は、S個の代表パタン、{Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N}(i=0、…、S−1)を用いて、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Dt、1、…、Dt、N;Pt、1、…、Pt、N}である日の電気料金の総和をND(t)(t=0、…、S−1)として、最適な設備規模(np、nb)を見積る最適化問題を作成する。 The optimization problem creating unit 4110 includes S representative patterns, {D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N } (i = 0,..., S− 1), the sum of electricity charges for the day when the power consumption and PV power generation pattern are {D t, 1 , ..., D t, N ; P t, 1 , ..., P t, N } Is an ND (t) (t = 0,..., S-1), and an optimization problem for estimating the optimum facility scale (np, nb) is created.

計算部410の最適化問題作成部4106は、第3の実施例の計算部310の最適化問題作成部3106と類似の構成を有しているが、最適化問題作成部3106と異なり、経年劣化考慮最適化問題作成部4112を含んでいる。経年劣化考慮最適化問題作成部4112は、経年劣化処理部とも呼ぶこともある。また、経年劣化考慮最適化問題作成部4112は、最適化問題作成部4106とは別に用意されても良い。   The optimization problem creation unit 4106 of the calculation unit 410 has a configuration similar to that of the optimization problem creation unit 3106 of the calculation unit 310 of the third embodiment, but differs from the optimization problem creation unit 3106 over time. A consideration optimization problem creation unit 4112 is included. The aged deterioration-considering optimization problem creating unit 4112 may also be referred to as an aged deterioration processing unit. The optimization problem creating unit 4112 considering aging degradation may be prepared separately from the optimization problem creating unit 4106.

経年劣化考慮最適化問題作成部4112では、まず、代表時系列抽出部4104で抽出した代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})において、蓄電池の初期充電量の違いだけの系列をまとめ、日にちtの需要電力、PV発電量時系列代表パタン番号をs(t)の特定、需要電力、PV発電量パタンiを代表する蓄電池充電量T(i)の計算、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Di,1、・・・、Di,N;Pi,1、・・・、Pi,N}である日数をK(i)の算出等を行う。 In the aging deterioration-consideration optimization problem creating unit 4112, first, the representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,. , N }), the series of only the difference in the initial charge amount of the storage battery is collected, the demand power of the date t, the PV power generation time series representative pattern number is specified as s (t), the demand power, the PV power generation pattern i calculation of representative storage battery state of charge T (i), power consumption in one year, the PV power generation pattern {D i, 1, ···, D i, N; P i, 1, ···, P i, N ( }) is calculated for the number of days that is N }.

そして、得られた代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Di,1、・・・、Di,N;Pi,1、・・・、Pi,N}である日数をK(i)を用いて、経年劣化考慮最適化問題作成部4112では、次のような最適化問題を得る。

Figure 2016005347
ただし、
Figure 2016005347
[数29]において、「Mb×nb+Mp×np」は、蓄電池と太陽光発電装置を設置するためのコスト(第1のコスト)を表す。また、「10×Md×K(i)×(D−Z)」(i=1、…、T)は、ピークカットによるコスト(第2のコスト)を表す。係数「10」は10年分を仮定することに起因する係数である。さらに、[数29]では、第1、第2のコストに加え、[数24]の形をした蓄電池の満充電状態の充電量の違いに起因するコスト(第3のコスト)を含んでいる。 Then, the obtained representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) D i, 1, ···, D i, N; P i, 1, ···, using K (i) the number of days is P i, N}, the aging considering optimization problem creation unit 4112 Get the following optimization problem.
Figure 2016005347
However,
Figure 2016005347
In [Equation 29], “Mb × nb + Mp × np” represents the cost (first cost) for installing the storage battery and the solar power generation device. Further, “10 × Md i × K (i) × (D i −Z i )” (i = 1,..., T) represents a cost (second cost) due to peak cut. The coefficient “10” is a coefficient resulting from assuming 10 years. Furthermore, in [Equation 29], in addition to the first and second costs, the cost (third cost) resulting from the difference in the charged amount in the fully charged state of the storage battery in the form of [Equation 24] is included. .

計算部410の最適化問題解法部4108は、計算部410の最適化問題作成部4106で作成された最適化問題を、たとえば線形計画法を用いて解く。線形計画法としては、たとえば、シンプレックス法であっても良い。また、計算部410の最適化問題作成部4106で作成された最適化問題は、アニーリング法、遺伝的アルゴリズムなどを用いて解いても良い。そして、計算部410の最適化問題解法部1108は、最適な設備規模、すなわち蓄電池の個数をnbと太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数npを得る。   The optimization problem solving unit 4108 of the calculation unit 410 solves the optimization problem created by the optimization problem creation unit 4106 of the calculation unit 410 using, for example, linear programming. As the linear programming method, for example, a simplex method may be used. The optimization problem created by the optimization problem creation unit 4106 of the calculation unit 410 may be solved using an annealing method, a genetic algorithm, or the like. Then, the optimization problem solving unit 1108 of the calculation unit 410 obtains the optimum facility scale, that is, the number of storage batteries nb and the number np of photovoltaic power generation devices (hereinafter simply referred to as solar cells).

出力部420は、計算部410の最適化問題解法部4108で得られた最適な設備規模(nb、np)およびピークカット誤差eを出力する。出力の形態としては、画像、音声、電子ファイル等であっても良い。   The output unit 420 outputs the optimum facility scale (nb, np) and peak cut error e obtained by the optimization problem solving unit 4108 of the calculation unit 410. The output form may be an image, sound, electronic file, or the like.

このような構成のピークカット設備規模見積装置は、需用電力時系列、太陽光(PV)発電量時系列、ピークカット率目標値、更に蓄電池の経年劣化を考慮してピークカット設備に必要な蓄電池の個数と太陽光発電の個数の見積を見積もる問題の規模を縮小することができる。   The peak cut facility size estimation device having such a configuration is necessary for the peak cut facility in consideration of the demand power time series, the photovoltaic (PV) power generation time series, the peak cut rate target value, and the aging of the storage battery. The scale of the problem of estimating the number of storage batteries and the number of photovoltaic power generations can be reduced.

時系列クラスタリング部4104とクラスタ直径判定部4106は組み合わされて、単にクラスタリング部と呼ぶことがある。   The time series clustering unit 4104 and the cluster diameter determining unit 4106 may be combined and simply called a clustering unit.

<<ピークカット設備規模見積処理>>
図15を参照して、ピークカット設備規模見積処理について説明する。
<< Peak cut facility size estimation process >>
With reference to FIG. 15, the peak cut facility size estimation process will be described.

また、ピークカット設備規模見積装置40が図6に示されているような汎用コンピュータ200である場合には、下記の説明は、そのような処理を行う制御プログラムを定義する。すなわち、以下では、下記に説明する処理を汎用コンピュータに行わせるピークカット設備規模見積プログラム(制御プログラム)の説明でもある。   When the peak cut facility size estimation device 40 is a general-purpose computer 200 as shown in FIG. 6, the following description defines a control program for performing such processing. That is, hereinafter, it is also an explanation of a peak cut facility size estimation program (control program) that causes a general-purpose computer to perform the processing described below.

処理が開始されると、S400でピークカット設備規模見積装置40の入力部400は、許容変数数Nv、許容制約式数Nr、およびピークカット誤差eの入力を受ける。また、入力部400に入力されるデータには、日数T、1日あたりの蓄電池充放電量、PV発電量のデータの数N、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)、目標ピークカット率pcrが入力されても良い。さらに、蓄電池容量A、蓄電池1台当りの値段Mb、太陽光発電装置1台あたりの値段Mp、日にちtの単位(1kWh)当たりの電気料金Mdtが入力されても良い。 When the process is started, the input unit 400 of the peak cut facility size estimation device 40 receives the allowable variable number Nv, the allowable constraint equation number Nr, and the peak cut error e in S400. The data input to the input unit 400 includes the number of days T, the amount of storage battery charge / discharge per day, the number of PV power generation data N, the date t, and the power demand (estimated) amount D t at time n. , N (t = 1,..., T, n = 1,..., N), date t, PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1, ..., N), the target peak cut rate pcr may be input. Furthermore, the storage battery capacity A, the price Mb per storage battery, the price Mp per solar power generation device, and the electricity charge Mdt per unit of date t (1 kWh) may be input.

次のS402でピークカット設備規模見積装置40のクラスタ数算出部4102は、[数28]に従って、許容変数数Nv、許容制約式数Nrからクラスタ数Nを算出する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S404に進む。   In next step S402, the cluster number calculation unit 4102 of the peak cut facility size estimation apparatus 40 calculates the cluster number N from the allowable variable number Nv and the allowable constraint equation number Nr according to [Equation 28]. When the process of this step ends, the process proceeds to S404.

S404で時系列クラスタリング部4104は、日にちがt、時刻がnにおける電力需要(見積)量Dt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)と日にちt、時刻nでのPV発電(見積)量Pt、n(t=1、…、T、n=1、…、N)から、クラスタ数がSとなるように、クラスタリングを行う。本ステップの処理が終了すると、処理は、S406に進む。 In S404, the time-series clustering unit 4104 determines the power demand (estimated) amount D t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N), the date t, and the time n when the date is t and the time is n. Clustering is performed so that the number of clusters becomes S from the PV power generation (estimated) amount P t, n (t = 1,..., T, n = 1,..., N). When the process in this step ends, the process proceeds to S406.

S406で代表時系列抽出部4106は、各クラスタから代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})(i=0、…、S−1)を抽出する。本ステップの処理が終了すると、処理は、S408に進む。 In S406, the representative time series extraction unit 4106 obtains a representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) (i = 0, ..., S-1) is extracted. When the process of this step ends, the process proceeds to S408.

S408でピークカット設備規模見積装置40の最適化問題作成部4110は、代表時系列抽出部4104で抽出した代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})において、蓄電池の初期充電量の違いだけの系列をまとめ、日にちtの需要電力、PV発電量時系列代表パタン番号をs(t)の特定、需要電力、PV発電量パタンiを代表する蓄電池充電量T(i)の計算、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Di,1、・・・、Di,N;Pi,1、・・・、Pi,N}である日数をK(i)の算出等を行う。そして、得られた代表時系列({Di、1、…、Di、N}、{Pi、1、…、Pi、N})、1年間で消費電力、PV発電量パタンが{Di,1、・・・、Di,N;Pi,1、・・・、Pi,N}である日数をK(i)を用いて、経年劣化考慮最適化問題作成部4112では、[数29]〜[数30]のように定式化される最適化問題を得る。[数29]において、「Mb×nb+Mp×np」は、蓄電池と太陽光発電装置を設置するためのコスト(第1のコスト)を表す。また、「10×Md×K(i)×(D−Z)」(i=1、…、T)は、ピークカットによるコスト(第2のコスト)を表す。係数「10」は10年分のコストの和であることを示す。さらに、[数29]では、第1、第2のコストに加え、[数24]の形をした蓄電池の満充電状態の充電量の違いに起因するコスト(第3のコスト)を含んでいる。本ステップの処理が終了すると、処理は、S410に進む。 In S408, the optimization problem creation unit 4110 of the peak cut facility size estimation device 40 extracts the representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1) extracted by the representative time series extraction unit 4104. ,..., Pi, N }), the series of only the difference in the initial charge amount of the storage battery is collected, the demand power of the date t, the PV power generation amount time series representative pattern number is specified as s (t), the demand power, PV Calculation of storage battery charge amount T (i) representative of power generation amount pattern i, power consumption in one year, PV power generation amount pattern {D i, 1 ,..., D i, N ; P i, 1 ,.・ Calculate K (i) for the number of days P i, N }. Then, the obtained representative time series ({D i, 1 ,..., D i, N }, {P i, 1 ,..., P i, N }) D i, 1, ···, D i, N; P i, 1, ···, using K (i) the number of days is P i, N}, the aging considering optimization problem creation unit 4112 The optimization problem formulated as [Equation 29] to [Equation 30] is obtained. In [Equation 29], “Mb × nb + Mp × np” represents the cost (first cost) for installing the storage battery and the solar power generation device. Further, “10 × Md i × K (i) × (D i −Z i )” (i = 1,..., T) represents a cost (second cost) due to peak cut. The coefficient “10” indicates the sum of costs for 10 years. Furthermore, in [Equation 29], in addition to the first and second costs, the cost (third cost) resulting from the difference in the charged amount in the fully charged state of the storage battery in the form of [Equation 24] is included. . When the process of this step ends, the process proceeds to S410.

S410でピークカット設備規模見積装置40の最適化問題解法部4112は、計算部最適化問題作成部4110で作成された最適化問題を解き、最適な設備規模、すなわち蓄電池の個数をnbと太陽光発電装置(以下、単に太陽電池と呼ぶことがある)の個数をnpを得る。   In S410, the optimization problem solving unit 4112 of the peak cut facility size estimation device 40 solves the optimization problem created by the calculation unit optimization problem creation unit 4110, and the optimum facility size, that is, the number of storage batteries is nb and sunlight. Np is obtained for the number of power generation devices (hereinafter sometimes simply referred to as solar cells).

また、S410でピークカット設備規模見積装置40の出力部420は、計算部410の最適化問題解法部4112で得られた最適な設備規模(nb、np)を出力する。   In S410, the output unit 420 of the peak cut facility size estimation apparatus 40 outputs the optimum facility scale (nb, np) obtained by the optimization problem solving unit 4112 of the calculation unit 410.

上記のような処理によって最適な設備規模を見積るための混合整数計画問題を、ピークカット結果の誤差を考慮しながら、問題規模を縮小し、設備規模を見積るための処理負荷を低減することができる。   The mixed integer programming problem for estimating the optimum equipment scale by the above processing can be reduced while considering the error of the peak cut result, and the processing load for estimating the equipment scale can be reduced. .

10、20、30、40 ピークカット設備規模見積装置
100.200、300、400 入力部
110、210、310、410 計算部
120、220、320、420 出力部
1102、2102、3104、4102 時系列クラスタリング部
1104、2106、3108、4104 代表時系列抽出部
1106、2108、3110、4106 最適化問題作成部(問題作成部)
1108、2110、3112、4108 最適化問題解法部(問題解法部)
2104、3106 クラスタ直径判定部
4112 経年劣化考慮最適化問題作成部
3102 クラスタ数算出部
10, 20, 30, 40 Peak cut facility size estimation device 100.200, 300, 400 Input unit 110, 210, 310, 410 Calculation unit 120, 220, 320, 420 Output unit 1102, 2102, 3104, 4102 Time series clustering Part 1104, 2106, 3108, 4104 Representative time series extraction part 1106, 2108, 3110, 4106 Optimization problem creation part (problem creation part)
1108, 2110, 3112, 4108 Optimization problem solving section (problem solving section)
2104, 3106 Cluster diameter determination unit 4112 Aged deterioration consideration optimization problem creation unit 3102 Cluster number calculation unit

Claims (10)

単位期間あたりの需要電力量の予測値の時系列データと、該単位期間あたりの太陽光発電量の予測値の時系列データとの組で表現されるN次元座標が、異なる期間について複数存在する場合に、各N次元座標間の距離の近さに応じて複数存在するN次元座標を1又は複数にグループに分類するクラスタリング部と、
前記1又は複数のグループの各々についてグループを代表するN次元代表座標を特定する代表時系列抽出部と、
特定した1又は複数のN次元代表座標に基づき、電力供給設備の規模を算出する問題解法部と、
を含むことを特徴とする電力供給設備の設備規模見積装置。
There are a plurality of N-dimensional coordinates expressed by a set of time-series data of predicted values of power demand per unit period and time-series data of predicted values of photovoltaic power generation per unit period for different periods. A clustering unit that classifies a plurality of N-dimensional coordinates into one or a plurality of groups according to the proximity of the distance between the N-dimensional coordinates,
A representative time series extraction unit that specifies N-dimensional representative coordinates representing the group for each of the one or more groups;
A problem solving unit for calculating the scale of the power supply facility based on the identified one or more N-dimensional representative coordinates;
An equipment size estimation device for power supply equipment, comprising:
さらに、
前記グループを代表するN次元代表座標を用いて、前記電力供給設備を設置するための第1のコストおよび前記電力供給装置を設置したことによる電力料金ピークカットによる第2のコストを含む総コストを低減する問題を定義する問題作成部と、
を含み、
前記問題解法部は、前記問題を解き電力供給設備の規模を算出する、請求項1に記載の設備規模見積装置。
further,
Using the N-dimensional representative coordinates representing the group, a total cost including a first cost for installing the power supply facility and a second cost due to a peak cut in power charges due to the installation of the power supply device A problem creation section for defining problems to be reduced;
Including
The facility size estimation apparatus according to claim 1, wherein the problem solving unit solves the problem and calculates a scale of a power supply facility.
前記需要電力量の予測値の時系列データの一つと、前記太陽光発電量の予測値の時系列データの一つから構成される第1の組と、前記需要電力量の予測値の時系列データの別の一つと、前記太陽光発電量の予測値の時系列データの別の一つから構成される第2の組の間の前記距離は、前記第1の組の需要電力量の予測値の時系列データと前記第2の組の前記需要電力量の予測値の時系列データの対応する要素の間の差分の絶対値の最大値と、前記第1の組の前記太陽光発電量の予測値の時系列データと前記第2の組の前記太陽光発電量の予測値の時系列データの対応する要素の間の差分の絶対値の最大値との和である、請求項1または2に記載の設備規模見積装置。   A first set of one of the time series data of the predicted value of the demand power amount, one of the time series data of the forecast value of the photovoltaic power generation amount, and the time series of the forecast value of the demand power amount The distance between another one of the data and the second set composed of another one of the time series data of the predicted value of the photovoltaic power generation amount is the prediction of the demand power amount of the first set Maximum value of the absolute value of the difference between the time series data of the value and the corresponding elements of the time series data of the predicted value of the demand power amount of the second set, and the photovoltaic power generation amount of the first set Or the maximum value of the absolute value of the difference between the corresponding elements of the time series data of the predicted value of the photovoltaic power generation amount of the second set and the predicted value time series data of the second set or The equipment scale estimation apparatus according to 2. 前記電力供給設備は、太陽光発電装置および蓄電池を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の設備規模見積装置。   The equipment scale estimation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply facility includes a solar power generation device and a storage battery. 前記蓄電池の満充電状態の充電量だけ異なる2つの前記グループを代表するN次元代表座標を同一のものと判定し、前記蓄電池の前記満充電状態の前記充電量の違いによる第3のコストを計算する経年劣化処理部、
を含み、
前記問題作成部は、前記第1のコストおよび前記第2のコストに加え、前記第3のコストを前記総コストに含む前記問題を定義する、請求項4に記載のピークカット設備規模見積装置。
N-dimensional representative coordinates representing the two groups that differ by the amount of charge in the fully charged state of the storage battery are determined to be the same, and a third cost due to the difference in the amount of charge in the fully charged state of the storage battery is calculated. Aged deterioration processing section,
Including
5. The peak cut facility size estimation device according to claim 4, wherein the problem creating unit defines the problem including the third cost in the total cost in addition to the first cost and the second cost. 6.
前記クラスタリング部は、前記1又は複数のグループから一つのグループを選択し、前記一つのグループからの前記距離が前記ピークカット誤差の半分以下である前記1又は複数のグループのうちの少なくとも一つを選択して、前記距離の最大値がピークカット誤差以下となる前記クラスタを得る、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の設備規模見積装置。   The clustering unit selects one group from the one or more groups, and selects at least one of the one or more groups in which the distance from the one group is less than or equal to half of the peak cut error. The equipment size estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the cluster is selected to obtain the cluster in which the maximum value of the distance is equal to or less than a peak cut error. 前記クラスタリング部は、前記1又は複数のグループの数を徐々に増やして行って、前記距離の最大値がピークカット誤差以下となる前記クラスタを得る、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の設備規模見積装置。   6. The clustering unit according to claim 1, wherein the clustering unit is configured to gradually increase the number of the one or a plurality of groups to obtain the cluster in which the maximum value of the distance is equal to or less than a peak cut error. Equipment scale estimation equipment. さらに、
前記問題の変数の数および制約条件の数から前記1又は複数のグループの数を算出するクラスタ数算出部
を含み、
前記クラスタリング部は、前記距離の最大値が、前記電力負荷の前記需要電力の一部を前記太陽光発電装置および蓄電池から供給することで外部からの電力供給をピークカットするときのピークカット誤差以下となる前記1又は複数のグループの数だけの前記1又は複数のグループを形成する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の設備規模見積装置。
further,
A cluster number calculator that calculates the number of the one or more groups from the number of variables in question and the number of constraints,
In the clustering unit, the maximum value of the distance is equal to or less than a peak cut error when the power supply from the outside is peak cut by supplying a part of the demand power of the power load from the solar power generation device and the storage battery. The equipment scale estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the one or the plurality of groups are formed in a number corresponding to the number of the one or the plurality of groups.
コンピュータによって実行される設備規模見積方法であって、
単位期間あたりの需要電力量の予測値の時系列データと、該単位期間あたりの太陽光発電量の予測値の時系列データとの組で表現されるN次元座標が、異なる期間について複数存在する場合に、各N次元座標間の距離の近さに応じて複数存在するN次元座標を1又は複数にグループに分類することと、
前記1又は複数のグループの各々についてグループを代表するN次元代表座標を特定することと、
特定した1又は複数のN次元代表座標に基づき、電力供給設備の規模を算出すること、
を含むことを特徴とする電力供給設備の規模算出方法。
A facility size estimation method executed by a computer,
There are a plurality of N-dimensional coordinates expressed by a set of time-series data of predicted values of power demand per unit period and time-series data of predicted values of photovoltaic power generation per unit period for different periods. A plurality of existing N-dimensional coordinates according to the proximity of the distance between the respective N-dimensional coordinates, and classifying the group into one or more groups,
Identifying an N-dimensional representative coordinate representing the group for each of the one or more groups;
Calculating the scale of the power supply facility based on the identified one or more N-dimensional representative coordinates;
A method for calculating the scale of a power supply facility, comprising:
単位期間あたりの需要電力量の予測値の時系列データと、該単位期間あたりの太陽光発電量の予測値の時系列データとの組で表現されるN次元座標が、異なる期間について複数存在する場合に、各N次元座標間の距離の近さに応じて複数存在するN次元座標を1又は複数にグループに分類し、
前記1又は複数のグループの各々についてグループを代表するN次元代表座標を特定し、
特定した1又は複数のN次元代表座標に基づき、電力供給設備の規模を算出する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする設備規模見積プログラム。
There are a plurality of N-dimensional coordinates expressed by a set of time-series data of predicted values of power demand per unit period and time-series data of predicted values of photovoltaic power generation per unit period for different periods. In some cases, a plurality of N-dimensional coordinates are classified into one or a plurality of groups according to the proximity of the distance between the N-dimensional coordinates,
Identifying an N-dimensional representative coordinate representing the group for each of the one or more groups;
A facility size estimation program that causes a computer to execute a process of calculating the scale of a power supply facility based on one or more specified N-dimensional representative coordinates.
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