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技術 受電点電力運用制御装置及び受電点電力運用制御方法

出願人 株式会社東芝東京瓦斯株式会社
発明者 宮崎保幸大野秀樹野呂康宏田口保博相川健一藤井茂良數澤真也山崎修司小野田努緒方隆雄徳本勉
出願日 2008年3月18日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-070359
公開日 2009年10月1日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-225641
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電
主要キーワード ステップ状変化 前後区間 目標値制御 出力一定運転 ワットアワ 算出区間 供給バランス 符号比較
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図面 (11)

課題

階段状ではなく滑らかに変化する補間受電点電力目標値を生成し、この目標値により運用計画によるコストや環境影響最適運用を維持して正確に制御する小規模電力系統受電点電力運用制御装置及び制御方法を提供する。

解決手段

分散型電源商用電力系統連系する小規模電力系統の電力需要に対し、商用電力系統からの受電電力及び/又は受電電力量を目標値に追従させる受電点電力運用制御装置で、運用計画手段1により設定時間毎の各時刻から次の時刻までの区間毎に、一定値受電点電力目標値設定期間分算出し、この値を基に、受電電力目標値補間手段3により設定期間内における各区間の目標値を、自区間に対する前区間からの目標値の変化方向と、後区間への目標値の変化方向とが同じ場合、自区間における大きさが変化し、かつその自区間での時間積分値が目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する。

概要

背景

近年、需要地近傍で複数の分散型電源電力貯蔵システムを組み合わせ、分散型電源の発電量や電力貯蔵システムの充電量や放電量を需要状況に合わせて制御し、電力の需要供給バランスを保つ小規模電力供給網がある。小規模電力供給網を小規模電力系統と記す。分散型電源として発電出力が制御可能なガスタービン発電ディーゼルエンジン発電等の出力可制御電源と、発電出力が制御できない太陽光発電風力発電等の新エネルギー発電等の出力不可制御電源とが利用される。

小規模電力系統は商用電力系統連系せず自立して電力の需給バランスを保つ場合と、商用電力系統と連系し小規模電力系統内で電力の需給バランスを保つ場合がある。小規模電力系統内の電源出力一定運転として過不足する電力を商用系統から融通する場合の他、小規模電力系統内の電源の発電出力を制御して小規模電力系統内で電力の需給バランスを保ち、商用系統との連系点電力潮流を一定とする場合がある。

本発明では商用電力系統と連系する小規模電力系統を対象としており、連系点を通過する有効電力受電点電力と記す。

小規模電力系統が商用電力系統と連系している場合の小規模電力系統内の需給バランス制御として、受電点電力一定制御同時同量制御がある。この受電点電力一定制御や同時同量制御により、小規模電力系統内の出力不可制御分散型電源の発電出力変動による商用電力系統への影響を回避することができる。

受電点電力一定制御は数秒程度の連系点の電力変動を抑制し、電力の単位であるワット(W)の追従性を確保する。同時同量制御は単位時間の需要電力量供給電力量との差を、次の単位時間において補償し、全体として所定の範囲に抑える制御で電力量の単位であるワットアワー(Wh)の同時性を確保する。本発明では同時同量制御を受電点電力目標値の単位時間の積算値と実際の受電点電力の単位時間の積算値とを一致させる制御とする。

受電点電力一定制御の目標値を受電点電力目標値と記し、同時同量制御の目標値を受電点電力量目標値と記す。受電点電力量を受電点電力量目標値に追従させる同時同量制御回路の出力と受電点電力目標値とを加算し受電点電力一定制御回路に与えることで同時同量制御と受電点電力一定制御を同時に実現する。

同時同量制御や受電点電力一定制御が実施される前に小規模電力系統の運用計画が立てられ、運用計画の中で受電点電力目標値が算出される。この運用計画では過去の実績気象予報から、小規模電力系統内の負荷や出力不可制御分散型電源の設定時間間隔毎の電力負荷予測熱負荷予測や発電出力予測を行う。次に、電熱予測値から計算される電熱需給バランスと小規模電力系統内の設備運転制約等を考慮し、燃料費等の運転コスト二酸化炭素等の温暖化ガス排出量などの評価指標を最小化する出力可制御分散型電源の発電出力や電力貯蔵システムの充放電や受電点電力等の目標値を算出する。例えば、熱電需要自然エネルギー利用の分散電源の発電量を予測し、エネルギー蓄積量を考慮してエネルギーコストを最小化するように運用計画を決定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

運用計画の時間間隔は計算量や予測値の精度等の理由により数分から数十分間隔が一般的であり、例えば、5分毎の運用計画であれば受電点電力目標値は5分間一定値となる。受電点電力量目標値は受電点電力目標値を設定時間で積分したものであり、例えば、5分毎の運用計画であれば5分毎の受電点電力目標値を5分間時間積分したものが受電点電力量目標値となる。この受電点電力目標値に受電点電力を追従させ、受電点電力量目標値に受電点電力量を追従させることで、運用計画での運転コストや温暖化ガス排出量の最適性が実現できる。

以上のように受電点電力や受電点電力量を目標値に追従させる受電点電力一定制御や同時同量制御により、小規模電力系統内の出力不可制御分散型電源の変動出力による商用電力系統への影響を回避でき、また小規模電力系統をコストや環境影響面で最適に運用することが可能となる。
特開2005−86953号公報

概要

階段状ではなく滑らかに変化する補間受電点電力目標値を生成し、この目標値により運用計画によるコストや環境影響の最適運用を維持して正確に制御する小規模電力系統の受電点電力運用制御装置及び制御方法を提供する。分散型電源が商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、商用電力系統からの受電電力及び/又は受電電力量を目標値に追従させる受電点電力運用制御装置で、運用計画手段1により設定時間毎の各時刻から次の時刻までの区間毎に、一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出し、この値を基に、受電電力目標値補間手段3により設定期間内における各区間の目標値を、自区間に対する前区間からの目標値の変化方向と、後区間への目標値の変化方向とが同じ場合、自区間における大きさが変化し、かつその自区間での時間積分値が目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する。

目的

そこで、本発明の目的は、ステップ状に変化せず滑らかに変化する補間受電点電力目標値を生成し、かつ、この補間受電点電力目標値により運用計画によるコストや環境影響等の最適運用を維持して正確に制御することができる小規模電力系統の受電点電力運用制御装置および受電点電力運用制御方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

分散型電源電力需要家から構成され商用電力系統連系する小規模電力系統電力需要に対し、前記分散型電源の発電出力の調整により、前記商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御装置であって、設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値受電点電力目標値設定期間分算出する運用計画手段と、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する受電電力目標値補間手段と、前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する受電電力制御手段と、を備えたことを特徴とする受電点電力運用制御装置。

請求項2

前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間の最初の区間と最後の区間、及び前区間からの前記受電点電力目標値の増減方向と後区間への前記受電点電力目標値の増減方向が互いに逆向きの場合の区間について、それぞれの区間内で前記受電点電力目標値と等値で一定となる補間受電点電力目標値を算出することを特徴とする請求項1に記載の受電点電力運用制御装置。

請求項3

前記受電電力目標値補間手段は、区間内で大きさが変化する補間受電点電力目標値として、同じ区間における前記受電点電力目標値を折点とする折線状の補間受電点電力目標値を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の受電点電力運用制御装置。

請求項4

前記受電電力目標値補間手段は、算出区間に対する前後区間を含む3個以上の前記受電点電力目標値から前記補間受電点電力目標値を算出することを特徴する請求請1乃至請求項3のいずれかに記載の受電点電力運用制御装置。

請求項5

前記受電電力目標値補間手段は、補間受電点電力目標値を算出する区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の前区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の後区間に対応する受電点電力目標値とを用いて、逐次的に補間受電点電力目標値を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の受電点電力運用制御装置。

請求項6

前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間の補間受電点電力目標値を算出する際、算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値を、算出区間及びその前区間の前記受電点電力目標値との中間値として求め、前記前区間の前記受電点電力目標値と同前区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差と、前記前区間の前記受電点電力目標値と前記算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差とをそれぞれ求め、これらの差の比率により前記前区間の間隔を按分して、この前区間における補間受電点電力目標値が前記前区間の前記受電点電力目標値と等しくなる時刻を算出し、この算出された時刻における前記受電点電力目標値と、前記前区間の開始時刻及び前記算出区間の開始時刻における各補間受電点電力目標値との3点を結ぶ折れ線状の値を前記前区間における補間受電点電力目標値として求めることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の受電点電力運用制御装置。

請求項7

分散型電源と電力需要家から構成され商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、前記分散型電源の発電出力の調整により、前記商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御方法であって、設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出し、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出し、前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成することを特徴とする受電点電力運用制御方法。

技術分野

0001

本発明は、分散型電源電力需要家から構成され商用電力系統連系する小規模電力系統電力需要に対し、分散型電源の発電出力の調整により、商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御装置及び受電点電力運用制御方法に関する。

背景技術

0002

近年、需要地近傍で複数の分散型電源や電力貯蔵システムを組み合わせ、分散型電源の発電量や電力貯蔵システムの充電量や放電量を需要状況に合わせて制御し、電力の需要供給バランスを保つ小規模電力供給網がある。小規模電力供給網を小規模電力系統と記す。分散型電源として発電出力が制御可能なガスタービン発電ディーゼルエンジン発電等の出力可制御電源と、発電出力が制御できない太陽光発電風力発電等の新エネルギー発電等の出力不可制御電源とが利用される。

0003

小規模電力系統は商用電力系統と連系せず自立して電力の需給バランスを保つ場合と、商用電力系統と連系し小規模電力系統内で電力の需給バランスを保つ場合がある。小規模電力系統内の電源出力一定運転として過不足する電力を商用系統から融通する場合の他、小規模電力系統内の電源の発電出力を制御して小規模電力系統内で電力の需給バランスを保ち、商用系統との連系点電力潮流を一定とする場合がある。

0004

本発明では商用電力系統と連系する小規模電力系統を対象としており、連系点を通過する有効電力を受電点電力と記す。

0005

小規模電力系統が商用電力系統と連系している場合の小規模電力系統内の需給バランス制御として、受電点電力一定制御同時同量制御がある。この受電点電力一定制御や同時同量制御により、小規模電力系統内の出力不可制御分散型電源の発電出力変動による商用電力系統への影響を回避することができる。

0006

受電点電力一定制御は数秒程度の連系点の電力変動を抑制し、電力の単位であるワット(W)の追従性を確保する。同時同量制御は単位時間の需要電力量供給電力量との差を、次の単位時間において補償し、全体として所定の範囲に抑える制御で電力量の単位であるワットアワー(Wh)の同時性を確保する。本発明では同時同量制御を受電点電力目標値の単位時間の積算値と実際の受電点電力の単位時間の積算値とを一致させる制御とする。

0007

受電点電力一定制御の目標値を受電点電力目標値と記し、同時同量制御の目標値を受電点電力量目標値と記す。受電点電力量を受電点電力量目標値に追従させる同時同量制御回路の出力と受電点電力目標値とを加算し受電点電力一定制御回路に与えることで同時同量制御と受電点電力一定制御を同時に実現する。

0008

同時同量制御や受電点電力一定制御が実施される前に小規模電力系統の運用計画が立てられ、運用計画の中で受電点電力目標値が算出される。この運用計画では過去の実績気象予報から、小規模電力系統内の負荷や出力不可制御分散型電源の設定時間間隔毎の電力負荷予測熱負荷予測や発電出力予測を行う。次に、電熱予測値から計算される電熱需給バランスと小規模電力系統内の設備運転制約等を考慮し、燃料費等の運転コスト二酸化炭素等の温暖化ガス排出量などの評価指標を最小化する出力可制御分散型電源の発電出力や電力貯蔵システムの充放電や受電点電力等の目標値を算出する。例えば、熱電需要自然エネルギー利用の分散電源の発電量を予測し、エネルギー蓄積量を考慮してエネルギーコストを最小化するように運用計画を決定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0009

運用計画の時間間隔は計算量や予測値の精度等の理由により数分から数十分間隔が一般的であり、例えば、5分毎の運用計画であれば受電点電力目標値は5分間一定値となる。受電点電力量目標値は受電点電力目標値を設定時間で積分したものであり、例えば、5分毎の運用計画であれば5分毎の受電点電力目標値を5分間時間積分したものが受電点電力量目標値となる。この受電点電力目標値に受電点電力を追従させ、受電点電力量目標値に受電点電力量を追従させることで、運用計画での運転コストや温暖化ガス排出量の最適性が実現できる。

0010

以上のように受電点電力や受電点電力量を目標値に追従させる受電点電力一定制御や同時同量制御により、小規模電力系統内の出力不可制御分散型電源の変動出力による商用電力系統への影響を回避でき、また小規模電力系統をコストや環境影響面で最適に運用することが可能となる。
特開2005−86953号公報

発明が解決しようとする課題

0011

このような小規模電力系統では、その内部の発電装置蓄電装置の総電力出力を、小規模電力系統の最大電力需要同値以上とすることにより、受電点電力を小規模電力系統内の電力負荷変化によらず常にゼロとすることで商用電力系統に影響を与えない運用が可能となる。

0012

しかしこの場合、小規模電力系統内の発電装置や蓄電装置の稼動率が低くなることや、部分負荷運転が多くなり運転効率が低下し、経済的な小規模電力系統の運用ができない、また、経済的な小規模電力系統のシステム構成とならない、などの課題がある。

0013

これに対し、小規模電力系統内の発電装置や蓄電装置の総電力出力を、小規模電力系統の最大電力需要より小さくすると、小規模電力系統のシステム構成や運用を経済的に実現できる。

0014

しかし、小規模電力系統の電力需要が発電装置や蓄電装置の総電力出力を上回る場合には、受電点に電力の変動を生じてしまう。このような場合でも、受電点電力目標値を予め商用電力系統の運用者事前通告することで、商用電力系統の運用を容易にするといった貢献が考えられる。通告の方法は、一定時間毎に受電点電力目標値を定め、その値を通告する方法が考えられが、複数の各小規模電力系統の受電点電力目標値が正時に一斉にステップ状に変化すると、商用電力系統に大きな電力変動を与えてしまう課題がある。

0015

また、受電点電力目標値や受電点電力量目標値のステップ状変化自体が外乱となって受電点電力が変動するため、受電点電力一定制御や同時同量制御における目標値に対する誤差が大きくなり、制御精度が低下する課題がある。

0016

さらに、ステップ状の受電点電力目標値の変化を避けることを目的に、運用計画で一定時間間隔毎に一定値として算出した受電点電力目標値を一定値とせずに、一定時間間隔毎の開始時点各目標値相互を直線的に結んで線形補間し、受電点電力一定制御回路の受電点電力目標値として制御する場合やこの受電点電力目標値を時間積分した受電点電力量目標値を同時同量制御回路の目標値として制御することが考えられた。

0017

しかし、この場合は、目標値そのものが、運用計画によるコストや環境影響等の最適運用から逸脱した運用となり、最適な小規模電力系統の運用が保証されない課題があった。

0018

そこで、本発明の目的は、ステップ状に変化せず滑らかに変化する補間受電点電力目標値を生成し、かつ、この補間受電点電力目標値により運用計画によるコストや環境影響等の最適運用を維持して正確に制御することができる小規模電力系統の受電点電力運用制御装置および受電点電力運用制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0019

本発明による受電点電力運用制御装置は、分散型電源と電力需要家から構成され商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、前記分散型電源の発電出力の調整により、前記商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御装置であって、設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出する運用計画手段と、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する受電電力目標値補間手段と、前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する受電電力制御手段とを備えたことを特徴とする。

0020

本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間の最初の区間と最後の区間、及び前区間からの前記受電点電力目標値の増減方向と後区間への前記受電点電力目標値の増減方向が互いに逆向きの場合の区間について、それぞれの区間内で前記受電点電力目標値と等値で一定となる補間受電点電力目標値を算出する。

0021

また、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、区間内で大きさが変化する補間受電点電力目標値として、同じ区間における前記受電点電力目標値を折点とする折線状の補間受電点電力目標値を算出する。

0022

また、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、算出区間に対する前後区間を含む3個以上の前記受電点電力目標値から前記補間受電点電力目標値を算出する。

0023

また、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、補間受電点電力目標値を算出する区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の前区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の後区間に対応する受電点電力目標値とを用いて、逐次的に補間受電点電力目標値を算出する。

0024

さらに、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間の補間受電点電力目標値を算出する際、算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値を、算出区間及びその前区間の前記受電点電力目標値との中間値として求め、前記前区間の前記受電点電力目標値と同前区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差と、前記前区間の前記受電点電力目標値と前記算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差とをそれぞれ求め、これらの差の比率により前記前区間の間隔を按分して、この前区間における補間受電点電力目標値が前記前区間の前記受電点電力目標値と等しくなる時刻を算出し、この算出された時刻における前記受電点電力目標値と、前記前区間の開始時刻及び前記算出区間の開始時刻における各補間受電点電力目標値との3点を結ぶ折れ線状の値を前記前区間における補間受電点電力目標値として求めている。

0025

また、本発明による受電点電力運用制御方法は、設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出し、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出し、前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する。

発明の効果

0026

本発明によれば、補間受電点電力目標値は、ステップ状に変化せず滑らかに変化するので、目標値がステップ状に変化することによる不具合を解消でき、しかも、この補間受電点電力目標値の一定時間間隔内での時間積分値が受電点電力量目標値と等値となるようにしたので、運用計画で算出された受電点電力量目標値の一定時間間隔内での時間積分値を満足するので、最適化された運用計画に従った正確な制御を行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0027

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

0028

図1はこの実施の形態に係る受電点電力運用制御装置のブロック構成図である。

0029

受電点電力運用制御装置は、商用電力系統と連系している1つの小規模電力系統に対し1つ設置される。ここでは説明の簡単化のため、商用電力系統と小規模電力系統は1つの連系点で連系されているとし、連系点を通過する有効電力を受電点電力と記す。

0030

図1において、受電点電力運用制御装置10は、運用計画手段1と記憶装置2と受電電力目標値補間手段3と受電電力制御手段4で構成される。この受電電力制御手段4は、受電電力一定制御回路5と同時同量制御回路6で構成される。

0031

小規模電力系統内には、この受電点電力運用制御装置10の他に、出力可制御分散型電源7と出力不可制御分散型電源8と需要電力と受電点電力がある。需要電力は小規模電力系統内の負荷電力の総和を表す。出力可制御分散型電源7は、出力が制御可能な例えばガスタービン発電やディーゼルエンジン発電を表す。出力不可制御電源8は、発電出力を制御できない太陽光発電や風力発電等の新エネルギー発電装置等を表す。これら出力可制御分散型電源7の出力と出力不可制御分散型電源8の出力の和は小規模電力系統内の供給電力となり、小規模電力系統内の負荷の総和である需要電力と供給電力の差分が、商用電力系統からの受電点電力となる。

0032

小規模電力系統内の出力可制御分散型電源7や出力不可制御分散型電源8は小規模電力系統内に各々1台以上であればよく、説明の簡単化のために図1では出力可制御分散型電源7と出力不可制御分散型電源8を各々1台図示している。

0033

運用計画手段1は、設定時間毎の各時刻から次の時刻までの区間毎に、一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出する。すなわち、小規模電力系統内の過去の需要電力や出力不可制御分散型電源8の過去の出力実績や天気予報を入力し、小規模電力系統内の需要電力の予測や出力不可制御分散型電源8の出力予測を行い、予測結果を利用してコストや温暖化ガス排出量などを最小化する出力可制御分散型電源7の発電出力目標値や受電点電力目標値を設定時間刻み間隔で設定期間分算出する。

0034

例えば、設定期間を明日1日、設定時間を30分とすると、出力可制御分散型電源7の明日30分毎、24時間分、48点の発電出力目標値や受電点電力目標値がそれぞれ算出される。図2に受電点電力目標値の一例を示す。設定時間はTで、設定期間は説明を簡略化するためt(1)からt(9)+Tとし、のそれぞれに対応した受電点電力目標値W(i)(ただし、iは1から9)を示している。図2に示すように運用計画手段1が出力する受電点電力目標値W(i)は設定時間Tの間一定として算出され、各設定時間の面積(T×W(i) )は受電点電力量目標値となる。受電点電力目標値の変化は設定時間T毎にステップ状に変化する。受電点電力目標値は記憶装置2へ出力される。なお、運用計画手段1での受電点電力目標値の算出は公知の方法でよく、本発明では運転計画手段1の出力に受電点電力目標値が含まれていれば良い。

0035

記憶装置2は運用計画手段1が出力する設定期間t(1)からt(9)+Tの受電点電力目標値W(i)を設定時間T刻みで記憶し、時刻が入力されると入力時刻に対応して1個以上の受電点電力目標値を出力し、受電電力目標値補間手段3へ出力する。

0036

受電電力目標値補間手段3は、記憶装置2から複数個の受電点電力目標値W(i) を入力し、複数個の受電点電力目標値W(i)から、図3で示すように、連続的で滑らかに変化する補間受電点電力目標値を算出する。この補間受電点電力目標値は、図3に示すように縦軸を受電点電力目標値とし横軸を時刻として設定時間Tの中で1本の直線または折点を1個もつ折線状で表される値となる。設定時間T毎の補間受電点電力目標値の時間積分は設定時間T毎の各受電点電力量目標値(T×W(i) )と同値となり、かつ異なる区間との間で、補間受電点電力目標値は可能な限りステップ状に変化しない条件を満足するように、各設定時間内での1本の直線または折点を1個もつ折線を作成する。

0037

すなわち、設定期間t(1)からt(9)+T内における各区間(時間間隔T)の補間受電点電力目標値を算出する際、算出区間(例えば、t(2)−t(3)区間とする)に対する前区間(t(1)−t(2)区間)からの受電点電力目標値の変化方向W(1)→W(2)と、後区間(t(3)−t(4)区間)への受電点電力目標値の変化方向W(2)→W(3)とが同じ(図3の例ではともに増加方向)場合、算出区間(t(2)−t(3)区間)における補間受電点電力目標値は、値の大きさが折れ線状に変化し、かつその補間受電点電力目標値の時間積分値が、同じ区間(t(2)−t(3)区間)における前記受電点電力目標値W(2)の時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する。

0038

また、受電電力目標値補間手段3は、設定期間t(1)からt(9)+Tの最初の区間(図3ではt(1)−t(2)区間)と最後の区間(t(9)−t(9)+T区間)の補間受電点電力目標値として、それぞれの区間内で一定値となる1本の直線状の補間受電点電力目標値を算出する。また、その他の区間(例えば、t(4)−t(5)区間とする)では、その前区間(t(3)−t(4)区間)からの受電点電力目標値の増減方向(W(3)→W(4)は増方向)と後区間(t(5)−t(6)区間)への受電点電力目標値の増減方向(W(4)→W(5)は減方向)が互いに逆向きの場合、区間(t(4)−t(5)区間)の補間受電点電力目標値として、それぞれ区間内で一定値となる1本の直線状の値を算出する。

0039

これら、設定時間Tの区間内の、1本の直線または折点を1個もつ折線からなる補間受電点電力目標値は、後続する受電電力制御手段4の制御周期イミングの時刻に対応して算出し、この受電電力制御手段4へ出力する。

0040

受電電力制御手段4は、補間受電点電力目標値から分散型電源の発電出力指令値を生成する。すなわち、受電電力制御手段4は、補間受電点電力目標値と受電点電力検出値を入力し、これら補間受電点電力目標値と受電点電力検出値との差分に応じて出力可制御分散型電源7への出力指令値を算出する。受電電力一定制御回路5は一般的には比例制御であり受電点電力を補間受電点電力目標値に一致させるように出力可制御分散型電源7の発電量を調整する。同時同量制御回路6は積分制御であり受電点電力のn分間の積算値を補間受電点電力目標値のn分間の積算値に一致させるように出力可制御分散型電源7の発電量を調整する。これら2つの制御を適切な分担比率並行して実施することで、短時間の受電点電力変動を目標値近傍で抑止しながら、単位時間n分の受電点電力量を受電点電力量目標値に近づけることが可能となる。

0041

上記両制御の分担比率は出力可制御分散型電源7の特性により適宜決定する。すなわち、出力可制御分散型電源7の発電出力の応答性が高い場合は受電電力一定制御回路5のゲインを高くしてその分担比率を高め、発電出力の応答性が低い場合は同時同量制御回路6のゲインを高くしてその分担比率を高めるように設定する。

0042

受電電力制御手段4は、上述のように同時同量制御回路6と受電電力一定制御回路5で構成され、受電電力目標値補間手段3が出力する補間受電点電力目標値と受電点電力検出値とを入力して、その差分に応じて出力可制御分散型電源7への出力指令値を算出するが、これら同時同量制御回路6と受電電力一定制御回路5とは図1のように並列構成とするだけではなく、図4で示すように、同時同量制御回路6を受電電力一定制御回路5の上位層に設けた直列構成としてもよい。図4の受電電力制御手段4の構成においては、同時同量制御回路6および受電電力一定制御回路5にそれぞれ受電電力目標値補間手段3の出力である補間受電点電力目標値を与えればよい。

0043

同時同量制御回路6は内部に積分器を持ち、その内部では受電電力を積分した受電電力量を計算に用いるため、ここまでに説明したように受電点電力目標値と補間受電点電力目標値の設定時間T内の積分値である電力量は等値であるので、同時同量制御回路6の入力を補間受電点電力目標値ではなく記憶装置2が出力する受電点電力目標値としても良い。

0044

このように、受電電力制御手段4に入力される補間受電点電力目標値は、図3で示すように滑らかに変化し、ステップ状の変化となることが少ないため、受電電力制御回路4による受電点電力の目標値制御や同時同量制御による受電点電力量目標値制御の制御精度や制御性能を向上できる。また、補間受電点電力目標値の時間積分は受電点電力量目標値と等値となるので、運用計画時に意図した小規模電力系統のコストや環境面の最適性を維持し実現することができる。さらに、補間受電点電力目標値は滑らかに変化し、ステップ状の変化となることが少ないため、複数の小規模電力系統が商用電力系統に連系され、各小規模電力系統の受電点電力目標値が正時に変化する場合においても、各小規模電力系統の受電点電力目標値が同時にステップ状に変化することがなくなるため、商用電力系統への電力変動の影響を小さくできる。

0045

次に、図5フローチャートに従い受電電力目標値補間手段3の内部処理の一例を説明する。図5のフローチャートでは処理f1から処理f17で構成される。

0046

運用計画手段1で受電点電力目標値を算出する際の、一定間隔(設定時間T)の区間の各開始時刻をt(i)(ただし、iは1からiend)とする。例えば、運用計画手段1で設定時間Tを30分間隔とし、翌日の設定期間24時間の運用計画を立てる場合には、iは1から48(24H÷30分)とし、この場合にはiendは48となる。運用計画手段1で算出した時刻t(i)以上t(i+1)未満の受電点電力目標値をW(i)と表記する。また、受電電力目標値補間手段3で算出する、設定時間Tより短時間間隔毎に受電点電力目標値W(i)を補間したt(i)からt(i+1)間の時刻τにおける補間受電点電力目標値をW ref (i,τ)と表記する。なお時刻t(i)における補間受電点電力目標値はW ref(i)とし時刻t(i+1)ではW ref (i+1)と表記する。

0047

図5のフローチャートに従い各処理の説明を行う。本フローチャートでは補間受電点電力目標値のWref(i) (ただし、iは1からiend)及びWref (i,τ)に折点がある場合には折点の時刻Tx(j)と折点の補間受電点電力目標値Wx(j)を算出する。算出した各補間受電点電力目標値を時刻順に直線で接続し各時刻に対応する直線の縦軸値が補間受電点電力目標値W(i,τ)となる。

0048

なお、本フローチャートによる補間受電点電力目標値の算出方法は4つのルールを満足する。

0049

1つ目のルールを図6を用いて説明する。図6に示すように、補間受電点電力目標値W ref (i,τ)は縦軸を受電点電力目標値とし横軸を時刻として設定時間Tの中で1本の直線状(同図(a))または折点を1個もつ折線状(同図(b))で表される値とする。補間受電点電力目標値W ref (i,τ)を1本の直線で表す場合はWref(i,τ)=W(i)とする。補間受電点電力目標値W ref (i,τ)を、折点を1個もつ折線で表す場合には折点は受電点電力目標値W(i)上とする。これをルールAと呼ぶ。なお1本の直線または折点を1個持つ折線の選択は後述するルール1とルール2とルール3による3つのルールで決定する。

0050

2つ目のルールは、最初の1区間であるt(1)からt(2)間の補間受電点電力目標値Wref(1)とW ref(1、τ)とW ref (2)は受電点電力目標値W(1)で一定とし、 最後の区間であるt(iend)からt(iend+1)間の補間受電点電力目標値W ref (iend)とWref (iend、τ)とW ref (iend+1)はW(iend)で一定とする。この場合はルールAで記述した補間受電点電力目標値W ref (i,τ)の直線の数は1本となる。これをルール1と呼ぶ。

0051

3つ目のルールは、図7に示すようにi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)からi番目の受電点電力目標値W(i)への変化の増減方向とi番目の受電点電力目標値W(i)からi+1番目の受電点電力目標値W(i+1)への変化の増減方向とが逆方向である場合には、補間受電点電力目標値Wref(i)とWref(i、τ)とWref(i+1)はW(i)で一定とする。図7に示すように増減方向がi-1番目からi+1番目の方向に向かって増加して減少する場合(同図(a))と、減少して増加する場合(同図(b))の2種のパターンがある。この場合はルールAで記述した補間受電点電力目標値W ref (i,τ)の直線の数は1本となる。これをルール2と呼ぶ。

0052

4つ目のルールは、図8に示すようにi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)からi番目のW(i)への変化の増減方向とi番目のW(i)からi+1番目のW(i+1)への変化の増減方向とが同方向である場合、i番目の補間受電点電力目標値Wref(i)はi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とi番目の受電点電力目標値W(i)との中間値である(W(i-1)+W(i))/2とする。図8(a)に示すように、増減方向がi-1番目からi+1番目の方向に向かって増加して増加する場合と、同図(b)に示すように、減少して減少する場合の2種のパターンがある。この場合はルールAで記述した補間受電点電力目標値W ref (i、τ)とWref(i-1、τ)はそれぞれ折点を1個持つ折線となる。これをルール3と呼ぶ。

0053

図5に示すフローチャートがスタートすると、処理f1で補間受電点電力目標値Wref(1)とWref(2)とに受電点電力目標値W(1)が入力される。処理f1はルール1に基づく処理であり、t(iend)とt(1)での補間受電点電力目標値を連続にするための処理である。

0054

次に、処理f2ではカウンタ変数iが2、カウンタ変数jが1、カウンタ変数sが1と設定され、処理f3へ移る。処理f3ではカウンタ変数iの値がiendより大きければ処理17へ移り、iの値がiend以下であれば処理f4へ移る。

0055

処理f4では受電点電力目標値W(i)と補間受電点電力目標値Wref(i)との差分W(i)−Wref(i)をdw(i)とする。

0056

処理f5では、カウンタ変数iの値がiendと比較され、iがiendと等価でなければ処理f6へ移り、iがiendと等価であれば処理f7に移る。

0057

処理f6では、i+1番目の受電点電力目標値W(i+1)とi番目の受電点電力目標値W(i)との差分W(i+1)−W(i)をi+1番目の偏差dw(i+1)とする。処理f7ではルール1に従いWref (iend)とWref (iend+1)が等値であるとしてdw(i+1)を0とする。

0058

処理f8ではdw(i)とdw(i+1)の符号比較をdw(i)とdw(i+1)を乗算して行う。この符号比較はルール1あるいはルール2あるいはルール3の適用を判定するものである。dw(i)とdw(i+1)が異符号の場合かあるいはdw(i)とdw(i+1)の少なくとも一方が0である場合はdw(i)×dw(i+1)は0以下となり処理f9へ移る。dw(i)とdw(i+1)が同符号でかつdw(i)とdw(i+1)とも0でなければdw(i)×dw(i+1)は0より大きくなり処理f10へ移る。

0059

処理f9ではルール2に従いi番目の補間受電点電力目標値Wref(i)をi番目の受電点電力目標値W(i)として処理f13へ移る。

0060

処理f10ではi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)を比較しWref(i-1)とW(i-1)とが異なる値ならば処理f11へ移り、Wref(i-1)とW(i-1)とが同値ならば処理f12へ移る。

0061

処理f11ではルール3に従いi番目の補間受電点電力目標値Wref(i)をi番目とi-1番目の受電点電力目標値W(i)とW(i-1)とを用い(W(i)+W(i-1))/2とする。

0062

処理f12ではルール1に従いi番目の補間受電点電力目標値Wref(i)をi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とする。

0063

処理f13ではi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とを比較して同値であれば処理f15へ移り、異値であれば処理f14へ移る。なおi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とが異値である場合にはi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)はルール1またはルール3により算出されており、i-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とが同値である場合にはi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)はルール2により算出されている。

0064

処理f14ではi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)がルール1またはルール3により算出されている場合に、補間受電点電力目標値Wref(i-1,τ)が受電点電力目標値W(i-1)と同値となる時刻Tx(j)を求める。時刻Tx(j)はルールAの折線上の折点の時刻となる。処理f14を図9により説明する。図9では処理f13から処理f14へ移る条件に従いi-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)と受電点電力目標値W(i-1)とが異なる。W(i-1)とWref(i-1)との差をdx1=W(i-1)−Wref(i-1)として算出する。i番目の補間受電点電力目標値Wref(i)とi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)との差をdx2=Wref(i)-W(i-1)として算出する。次にdx1とdx2を用いて時間Tをi-1番目からi番目側に向かってdx2対dx1で按分する時刻Tx(j)を求める。図9では一例として時刻t(i)の補間受電点電力目標値Wref(i)が図中のB点のルール3により決まった場合を図示している。Tx(j)は具体的には、Tx(j)=t(i-1)+dx2/(dx1+dx2)×Tとして求める。また時刻Tx(j)時の補間受電点電力目標値Wx(j)=Wref(i-1、Tx(j))はルールAに従いi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)と等値とする。なお、時刻t(i)の補間受電点電力目標値Wref(i)がルール1により決定されWref(i)=W(i-1)となる場合には、図9中のC点となりdx2=0となる。この場合Tx(j)はt(i-1)となりWx(j)=W(i-1)となるので時刻t(i-1)の補間受電点電力Wref(i-1)はW(i-1)となる。

0065

処理f15では、i-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)がルール2により算出されている場合に補間受電点電力目標値Wref(i-1、τ)を受電点電力目標値W(i-1)とするために、時刻t(i)より微小時間dtだけ前の時刻Tx2(s)の補間受電点電力目標値Wref(i-1、Tx2(s))をWref(i-1)とする。微小時間は時間Tに比して充分小さな値を設定すると良い。処理f14または処理f15が終わると処理f16となる。

0066

次に、処理f16では、i+1番目の補間受電点電力目標値Wref(i+1)をi番目の受電点電力目標値W(i)と仮に設定してカウンタ変数iを1増加させて処理f3へ移る。

0067

処理f3でカウンタ変数iの値がiend値より大きければ処理f17へ移る。処理f17ではカウンタ変数jの現状値から1を引いたj-1をjmaxとする。また、カウンタ変数sの現状値から1を引いたs-1をsmaxとする。ここまでの処理f1からf16により求めたカウンタ変数iのi=1からiendに対応する補間受電点電力目標値Wref(i)及び時刻t(i)と、カウンタ変数jのj=1からjmaxまでに対応する時刻Tx(j)と補間受電点電力目標値Wx(j)と、カウンタ変数sのs=1からsmaxまでに対応する時刻Tx2(s)と補間受電点電力目標値Ws(s)とから、各t(i)と各Tx(j)と各Tx2(s)とを時刻順に昇順ソートし、ソートしたt(i)とTx(j)とTx2(s)の並び順に対応するWref(i)とWx(j)とWs(s)とを並べ出力する。以上の処理で図5に示す受電電力目標値補間手段3のフローチャートを終了する。

0068

ソートしたt(i)とTx(j)とTx2(s)の並び順と同じ順に対応するWref(i)とWx(j)とWs(s)とを直線で結ぶと任意の時刻に対する補間受電点電力目標値Wref(i、τ)が算出できる。

0069

なお、ここまで説明した図5に示した受電点電力目標値補間手段3のフローチャートによれば、ある時刻に対応するカウンタ変数iがある値の場合に、補間受電点電力目標値Wref(i、τ)の算出に利用する受電点電力目標値はW(i-1)とW(i)とW(i+1)の3個であることが容易に分かる。したがって図5に示した受電点電力目標値補間手段3のフローチャートによればある時刻に対応する補間受電点電力目標値を求める場合に、3個以上の受電点電力目標値を用意すればよい。

0070

図10に、図5に示した受電点電力目標値補間手段3のフローチャートの実行結果の一例を示す。同図(a)は運用計画手段3の出力である受電点電力目標値の時刻毎の変化を示し、同図(b)は受電電力目標値補完手段の出力の変化を示している。これらの図では、時刻t(i) (ただし、i=1から10)をt(i)=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10とし、運用計画1が出力した各時刻t(i)に対応する受電点電力目標値W(i)を2,3.5,4,5.2,6,5.3,4,4,3.5,2としている。図10(a)に受電点電力目標値W(i)を示す。

0071

図5に示したフローチャートをT=1、dt=0.001として実行すると、
時刻1補間受電点電力目標値2
時刻1.999 補間受電点電力目標値2
時刻2 補間受電点電力目標値2
時刻2.1429 補間受電点電力目標値3.5
時刻3 補間受電点電力目標値3.75
時刻3.7059 補間受電点電力目標値4
時刻4 補間受電点電力目標値4.6
時刻4.5714 補間受電点電力目標値5.2
時刻5 補間受電点電力目標値6
時刻5.999 補間受電点電力目標値6
時刻6 補間受電点電力目標値 6
時刻6.65 補間受電点電力目標値5.3
時刻7 補間受電点電力目標値4
時刻7.999 補間受電点電力目標値4
時刻8 補間受電点電力目標値4
時刻8.999 補間受電点電力目標値4
時刻9 補間受電点電力目標値4
時刻9.75 補間受電点電力目標値3.5
時刻10 補間受電点電力目標値2
が出力され、上記の各補間受電点電力目標値を直線で接続すると図10(b)となる。図10(b)に示す補間受電点電力目標値の変化は図10(a)に示す受電点電力目標値の変化に比較して滑らかであることと、図10(a)をt(i)の時間間隔1毎に時間積分した値と図10(b)を同様に時間間隔1毎に時間積分した値とは等価であることが分かる。

0072

このように図5に示した受電点電力目標値補間手段3のフローチャートによれば、運用計画1で算出した時刻t(i)の受電点電力目標値W(i)からルールAとルール1とルール2とルール3の4つのルールを満足する補間受電点電力目標値Wref(i)とWx(j)とを時刻の昇順に算出できる。

0073

このルールAとルール1とルール2とルール3の4つを満足するように作成した補間受電点電力目標値はステップ状の変化が少なくなめらかに変化するため、受電電力制御手段4による受電点電力の一定制御や同時同量制御による受電点電力量の制御精度や制御性能を向上できる。また補間受電点電力目標値の一定時間の時間積分値は受電点電力量目標値と等価となるので、運用計画時に意図した小規模電力系統のコストや環境面の最適性を維持し実現することができる。また、補間受電点電力目標値は滑らかに変化し、ステップ状の変化となることが少ないため、複数の小規模電力系統が商用電力系統に連系され、各小規模電力系統の受電点電力目標値が正時に変化する場合に各小規模電力系統の受電点電力目標値が同時にステップ状に変化することがなくなるため、商用電力系統への電力変動の影響を小さくできる。

0074

さらに図5に示したフローチャートでは、運用計画手段1で算出した時刻t(i)の受電点電力目標値W(i)の全てを同時に利用することなく逐次的に受電点電力目標値W(i)とW(i-1)とW(i+1)とから補間受電点電力目標値Wref(i)を求めることかできるので、受電点電力目標値補間手段3のフローチャートの実行中に運用計画手段1にて先の時刻の受電点電力目標値の見直しが可能となり、小規模電力系統の運用計画が柔軟にできる効果がある。

図面の簡単な説明

0075

本発明にかかる受電点電力運用制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。
同上一実施の形態において、運用計画手段が出力する受電点電力目標値の変化を表す説明図である。
同上一実施の形態において、受電電力目標値補間手段が出力する補間受電点電力目標値の変化を表す説明図である。
図1で示した受電点電力運用制御装置の一部を変更した構成を示すブロック図である。
同上一実施の形態における受電電力目標値補間の補間機能を説明するフローチャートである。
図5のフローチャートで用いるルールAの説明図である。
図5のフローチャートで用いるルール2の説明図である。
図5のフローチャートで用いるルール3の説明図である。
図5のフローチャートにおける処理f14の説明図である。
図5のフローチャートの実行結果の一例を示す説明図である。

符号の説明

0076

1運用計画手段
3受電電力目標値補間手段
4 受電電力制御手段
5受電電力一定制御回路
6同時同量制御回路
7出力可制御分散型電源
10 受電点電力運用制御装置

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