Étant donné que la production d'énergies renouvelables telles que la production photovoltaïque a tendance à fluctuer, le système électrique peut être considéré comme un système complexe à grande échelle avec des incertitudes. Pour stabiliser l'équilibre de l'offre et de la demande d'électricité, nous avons besoin d'un système de gestion de l'énergie pour contrôler cela. Dans les années récentes, les systèmes de gestion de l'énergie ont fait l'objet de recherches actives dans le contexte de la libéralisation de l'électricité et de la généralisation des compteurs intelligents qui visualisent la consommation électrique. Koichi Kobayashi, professeur agrégé à l'Université d'Hokkaido, Shun-ichi Azuma, professeur à l'université de Nagoya, et Nobuyuki Yamaguchi, professeur agrégé à l'Université des sciences de Tokyo, etc. a développé des technologies d'analyse et de contrôle de la réponse à la demande axées sur les coûts de production d'électricité variables dans le temps.

La réponse à la demande est l'une des méthodes des systèmes de gestion de l'énergie. La réponse à la demande est définie comme « lorsque l'équilibre offre-demande est tendu, les consommateurs conservent la consommation d'énergie et modifient le modèle de consommation d'énergie en fonction de la fixation du prix de l'électricité ou du paiement d'incitations (récompenses). » La rentabilité n'a pas été clarifiée.

L'introduction de l'« agrégateur » qui contrôle la consommation électrique des consommateurs a beaucoup attiré l'attention. Dans ce cadre, les agrégateurs font le commerce entre les compagnies d'électricité et les consommateurs, au lieu d'échanges directs entre les consommateurs et les compagnies d'électricité. Les agrégateurs gèrent des centaines de consommateurs et contrôlent leur consommation électrique en réponse aux demandes des compagnies d'électricité. Par l'introduction d'agrégateurs, le contrôle de l'ensemble du système électrique devient plus facile.

Pendant une journée, le rapport coût-efficacité de la réponse à la demande varie en fonction de la demande et de l'offre d'électricité. On s'attend à ce que cette fluctuation devienne plus importante par la diffusion des énergies renouvelables. La réponse à la demande vise à maintenir l'équilibre entre l'offre et la demande, et sa rentabilité n'a pas été ciblée. Cependant, à l'avenir, il sera important d'évaluer la valeur économique de la réponse à la demande, en se concentrant sur le coût de production d'électricité et le coût d'ajustement (le coût requis pour ajuster la consommation d'énergie) à chaque fois. Par ailleurs, il est nécessaire de développer des stratégies de contrôle qui maximisent la valeur économique de la réponse à la demande.

Pour que la réponse à la demande produise la valeur économique, le prix unitaire des coûts de production d'électricité doit fluctuer fortement au cours de la journée. Si la différence entre les coûts de production les plus élevés et les plus bas est importante par rapport aux coûts d'ajustement, alors la réponse à la demande produit la valeur économique. Dans cette recherche, plus précisement, nous avons dérivé la condition selon laquelle « la réponse à la demande produit la valeur économique si la différence entre le prix le plus élevé et le prix le plus bas est plus de deux fois le coût d'ajustement ». Parce que c'est une condition simple, il peut également être utilisé comme guide pour calculer les récompenses pour les consommateurs.

Prochain, afin de maximiser la valeur économique, une méthode de contrôle pour la réponse à la demande est développée sur la base d'un modèle de contrôle prédictif dans lequel la stratégie de contrôle optimale est trouvée par la prédiction via un modèle mathématique. Dans la simulation, l'efficacité de la méthode proposée est présentée en utilisant les données du Japan Electric Power Exchange comme valeur prévisionnelle du coût de production d'électricité et de la consommation d'électricité.