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技術 電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法

出願人 株式会社東芝東芝エネルギーシステムズ株式会社
発明者 廣政勝利村上好樹市川量一
出願日 2019年7月31日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2019-141848
公開日 2021年2月22日 (6ヶ月経過) 公開番号 2021-027629
状態 未査定
技術分野 交流の給配電 給配電網の遠方監視・制御
主要キーワード 一次調整 制御区分 インバランス量 上げ指令 電力量単価 中立性 調整電力 下げ指令
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

電力系統においてインバランスが生じた場合に、経済性および電力品質を精度よく確保しつつ、電力市場を介し需給調整を行う電力需給制御装置電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法を提供する。

解決手段

電力需給制御装置は、複数の電源を備える電力系統における電力需給の調整を行う。エリアインバランス量算出部は、系統におけるインバランス量を算出する。メリットオーダーリスト作成部は、インバランス量を電源により解消する際の各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成する。調整電力量配分部は、メリットオーダーリストに基づいてインバランス量を各電源に対して配分する。電源は、インバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したインバランス量に基づいて発電を行う。

概要

背景

電力を安定供給するためには電力系統需給制御を行うことが必要とされる。この種の電力系統の需給制御システムとしては、負荷周波数制御LFC)および経済負荷配分制御(EDC)を用いて需給制御を行う電力需給制御システムが知られている。

概要

電力系統においてインバランスが生じた場合に、経済性および電力品質を精度よく確保しつつ、電力市場を介し需給調整を行う電力需給制御装置電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法を提供する。電力需給制御装置は、複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う。エリアインバランス量算出部は、系統におけるインバランス量を算出する。メリットオーダーリスト作成部は、インバランス量を電源により解消する際の各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成する。調整電力量配分部は、メリットオーダーリストに基づいてインバランス量を各電源に対して配分する。電源は、インバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したインバランス量に基づいて発電を行う。

目的

本実施形態の目的は、電力系統においてエリアインバランスが生じた場合に、経済性および電力品質を精度よく確保しつつ、需給調整を行う電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

複数の電源を備える電力系統における電力需給の調整を行う電力需給制御装置であって、系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出部と、前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の出力調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成部と、前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分部と、を備え、前記電源は、エリアインバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したエリアインバランス量に基づいて出力の調整を行うことを特徴とする電力需給制御装置。

請求項2

電力系統における電気的な変化量を検出する検出部により検出された前記変化量に基づいて地域要求電力量を算出するAR算出部と、前記地域要求電力量のうちEDC制御により担保可能な成分を抽出するAR平滑化部と、を備え、調整電力量配分部は、前記エリアインバランス量に加えて前記地域要求電力量のうちEDC制御により担保可能な成分を各電源に対して配分することを特徴とする請求項1に記載の電力需給制御装置。

請求項3

エリアインバランス量算出部は、所定の時間帯における前記電力系統での電力需要量計画値と、前記時間帯における前記電力系統での電力需要量の予測値との差分より算出される需要インバランスと、前記時間帯における前記電力系統での電力供給量の計画値と、前記時間帯における前記電力系統での電力供給量の予測値との差分より算出される供給インバランスとを算出し、前記電力系統に対する需要インバランスと前記電力系統における供給インバランスとを合算し前記エリアインバランス量を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力需給制御装置。

請求項4

前記調整電力量配分部は、前記電源の変化速度制約、及び上下限制約の範囲でエリアインバランス量を各電源に対して配分することを特徴とする請求項1乃至3に記載の何れか1項に記載の電力需給制御装置。

請求項5

前記調整電力量配分部は、前記電源の変化速度制約、及び上下限制約を考慮し、各電源に対する配分量の計算において現在の出力を基準として配分することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電力需給制御装置。

請求項6

前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が正の場合に、前記電源の現在の出力値から前記電源が運転可能な最小出力までを調整力とし、各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電力需給制御装置。

請求項7

前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が負の場合に、前記電源の現在の出力値から前記電源が運転可能な最大出力までを調整力とし、各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電力需給制御装置。

請求項8

前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が正の場合に、前記電源の発電計画値から運転可能な最小出力までを調整力とし、各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電力需給制御装置。

請求項9

前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が負の場合に、前記電源の発電計画値から運転可能な最大出力までを調整力とし、各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電力需給制御装置。

請求項10

複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御方法であって、系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出ステップと、前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、を含み、前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行うことを特徴とする電力需給制御方法。

請求項11

複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御プログラムであって、コンピュータに、系統におけるエリアインバランス量を算出させるエリアインバランス量算出ステップと、前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、を実行させ、前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行わせることを特徴とする電力需給制御プログラム。

技術分野

背景技術

0002

電力を安定供給するためには電力系統の需給制御を行うことが必要とされる。この種の電力系統の需給制御システムとしては、負荷周波数制御LFC)および経済負荷配分制御(EDC)を用いて需給制御を行う電力需給制御システムが知られている。

先行技術

0003

特開2001−238355号公報

発明が解決しようとする課題

0004

昨今の電力自由化により、一般送配電事業者の法的分離に伴い、2021年4月を目途に、一般送配電事業者が調整力調達するための、需給調整市場を導入することが予定されている。需給調整市場の設計に当たっては、市場運営中立性と価格の透明性の確保、市場メカニズム活用した効率的な需給調整の実現、必要な調整力の安定的な調達、という要件を満たす必要があり、そのためには、需給調整市場価格公開、メリットオーダーでの発電、従来の一般電気事業者以外の電源デマンドレスポンスの活用、調整の柔軟性が高い電源(周波数調整用の電源)が評価される仕組み等の検討が必要とされている。この需給調整市場の導入を円滑に進める観点からも、調整力の調達と調整力の運用について、公平性と透明性が確保される必要がある。

0005

電力システム改革に伴い、現状の電力会社における発電、送配電小売事業は、法的分離により、送配電と発電・小売事業に分けられる。既存の電力会社においては、これまで需給周波数調整を行う場合、自社内にて必要となる調整力を確保していたが、今後は、需給調整市場により調整力を確保することから、市場参加者に対する系統運用者の中立性の立場により、メリットオーダーによる需給・周波数調整を行う必要がある。需給調整市場は制御区分毎に、図17に示すように「一次調整力」「二次調整力」「三次調整力」(上げ・下げ別)に10区分商品区分となることが想定されている。

0006

今後は一般送配電事業者にて系統全体周波数維持等を図り、電力品質を確保することとなるが、調整力の運用は、原則として、メリットオーダーによって実施することとなり、既存のEDC方式がそのまま適用できないこととになる。

0007

本実施形態の目的は、電力系統においてエリアインバランスが生じた場合に、経済性および電力品質を精度よく確保しつつ、需給調整を行う電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法を提供する。

課題を解決するための手段

0008

本実施形態の電力需給制御装置は、複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御装置であって、系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出部と、前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の出力調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成部と、前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分部と、を備え、前記電源は、エリアインバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分した配分量に基づいて出力の調整を行うことを特徴とする。

0009

また、上記の各部の動作を実行するステップを有する電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法も本実施形態に含まれる。

図面の簡単な説明

0010

第1実施形態にかかる電力需給制御システムを示すブロック図である。
第1実施形態にかかるリアルタイムEDC算出部の構成を示すブロック図である。
第1実施形態において30分間のエリアインバランスを5分毎に分割する方法を示すグラフである。
30分間のエリアインバランスを5分毎に分割する他の方法を示すグラフである。
第1実施形態にかかるメリットオーダーリストの一例を示す図である。
第1実施形態にかかる経済負荷配分制御(EDC)によるEDC周期タイミングにおけるエリアインバランス量を示す図である。
第1実施形態にかかる電力需給制御システムの動作フローを示すフローチャートである。
第1実施形態にかかる経済負荷配分制御(EDC)によるエリアインバランス量の配分の動作フローを示す図である。
第2実施形態における(1)の場合の需給調整方法を示すグラフである。
第2実施形態における(2)の場合の需給調整方法を示すグラフである。
第2実施形態における(3)の場合の需給調整方法を示すグラフである。
第2実施形態における(4)の場合の需給調整方法を示すグラフである。
第2実施形態における(1)のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。
第2実施形態における(2)のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。
第2実施形態における(3)のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。
第2実施形態における(4)のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。
他の実施形態における電力需給制御システムを示すブロック図である。
需給調整市場による電力商品を示す図である。

実施例

0011

[1.第1実施形態]
[概略]
本実施形態の電力需給制御システムは、ある時間帯における需要インバランス量Imdと供給インバランス量Imsを合算して算出するエリアインバランス量Imが0となるように電力系統内に供給する複数の電源の出力電力の調整を行う。

0012

電力需給制御システムによる出力電力の調整は、メリットオーダーリストを利用しエリアインバランス量Imを予め調達した電源に対して配分する。エリアインバランス量Imの配分は、リアルタイムEDC算出部において行う。メリットオーダーリストとは、電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達した電源に対して、エリアインバランス量Imを配分した場合の各電源の出力調整コストをリスト化したものである。メリットオーダーリストは、エリアインバランス量が負=調達すべき電力量が不足の場合と、エリアインバランス量が正=調達すべき電力量が余剰の場合の2通り作成しても良い。

0013

リアルタイムEDC算出部は、メリットオーダーリストを参照し、エリアインバランス量Imが負の場合(不足)はエリアインバランス量Imを調整コストが低い順に各電源に対して分配し、エリアインバランス量Imが正の場合(余剰)はエリアインバランス量Imを調整コストが高い順に各電源に対して分配する。電力需給制御システムは、配分したエリアインバランス量Imに基づいて発電機群運転させる。

0014

[1−1.構成]
図1を参照して本実施形態の一例として、電力需給制御システムについて説明する。なお、本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについて同一の番号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置や部材についてそれぞれを説明する場合に、共通する番号にアルファベット添え字を付けることで区別する。

0015

(1)システムの全体構成
図1に、本実施形態にかかる電力需給制御システムを示す。電力需給制御システムは、電力系統9aに接続された複数の電源1(以下、個々の例では発電設備あるいは発電装置と記載)、自然エネルギー発電設備(自然e発電と記載)2a〜n、P0、ΔPT、ΔF等の検出装置3、制御装置4を有する。電力系統9aは、連系線9cを介し他の電力系統9b(以下、他系統9bと総称する)に接続される。また、各電源1は、検出用信号線7および制御用の信号線8にて制御装置4に接続される。検出装置3が、請求項における検出部である。

0016

本電力需給制御システムにおいて、以下のデータが、入力、出力、送受信または記憶される。また、以降、「地域要求電力量」を「AR」、「経済負荷配分制御」を「EDC」と呼ぶ場合がある。
ΔF.周波数偏差
ΔPT.他系統9bとの連系線潮流偏差
P0.電力系統9aの融通電力

0017

(2)電源1a〜n
電源1は、電力を供給する電力供給設備である。電源1a〜nは、一般送配電業者が、予め需給調整市場において電力系統の電力の需給調整用として調達した電源である。例えば、電源としては、デマンドレスポンスDR、仮想発電所と呼ばれるバーチャルパワープラントVPP、蓄電池も含まれる。図1では、電源1aは、出力変化速度の速い、例えば水力機等の高速機により構成される。電源1bは、出力変化速度のやや遅い、例えば石油火力機等の中速機により構成される。電源1cは、出力変化速度の極めて遅い、デマンドレスポンスDR、バーチャルパワープラントVPPにより構成される。

0018

電源1a〜nは、検出用の信号線7を介し制御装置4に対して、データa1a〜n(電源1a〜nごとの発電電力値)を送信する。また、電源1a〜nは、制御用の信号線8を介し制御装置4からデータd1a〜n(発電目標値)を受信し、データd1a〜n(発電目標値)に基づき発電電力の制御を行う。なお、電源1a〜nは、任意の個数である。

0019

(3)自然エネルギー発電設備2a〜n
自然エネルギー発電設備2a〜nは、自然エネルギーを用いて発電し電力系統9aに電力を供給する電力供給設備である。自然エネルギー発電設備2a〜nとしては、太陽光発電装置風力発電装置が挙げられる。自然エネルギー発電設備2a〜nは、制御装置4にデータb1a〜n(自然エネルギー発電設備2a〜nごとの発電電力値)を送信する。なお、自然エネルギー発電設備2a〜nは、任意の個数である。

0020

(4)検出装置3
検出装置3は、電力系統9aの電気量を検出する測定装置である。検出装置3は、電力系統9aに配置される。検出装置3は、電力系統9aに関する周波数偏差ΔF、他系統9bとの連系線9cにおける連系線潮流偏差量ΔPTを検出し、電力系統9aの融通電力P0の設定を行う。検出装置3は、周波数偏差ΔF、連系線潮流偏差ΔPT、電力系統9aの融通電力P0を制御装置4に送信する。

0021

(5)制御装置4
制御装置4は需給制御に関する以下の演算を行う。
(i)エリアインバランス量Imを算出する。
(ii)メリットオーダーリストを作成する。
(iii )エリアインバランス量Imを電源1a〜nに対して分配し、各電源においてEDC制御を行う配分量Ima〜nを算出する。

0022

制御装置4は、入力部41、出力部42、目標値作成部43、総需要算出部47、エリアインバランス量算出部48、リアルタイムEDC算出部49、需要予測計算部50a、供給予測計算部50b、自然エネルギー予測計算部51、計画データ算出部52を有する。

0023

制御装置4は、コンピュータ等により構成され、電力の監視制御を行う制御室等に配置される。制御装置4の上記の入力部41及び出力部42は、ハードウェアで構成される。目標値作成部43、総需要算出部47、エリアインバランス量算出部48、リアルタイムEDC算出部49、需要予測計算部50a、供給予測計算部50b、自然エネルギー予測計算部51及び計画データ算出部52は、機能ブロックとしてソフトウェアモジュールで構成される。

0024

(6)リアルタイムEDC算出部49にエリアインバランス量Imを取込む構成
エリアインバランス量算出部48は、所定の周期におけるエリアインバランス量を算出する。所定周期とは、例えば、5分周期、15分周期、30分周期である。ここで、説明のためにエリアインバランス量を算出する周期を30分とする。

0025

エリアインバランス量算出部48は、所定周期の需要における需要インバランス量Imdと供給における供給インバランス量Imsとを合算することでエリアインバランス量Imを算出する。エリアインバランス量算出部48は、図2(a)に示すように、需要インバランス算出部48aと供給インバランス算出部48bとを備える。

0026

需要インバランス算出部48aは、計画データ設定部52から取り込んだ電力需要計画値と、需要予測計算部から取り込んだ電力需要の予測値とから、需要インバランス量Imdを算出する。ここで、電力需要の計画値は、小売電気事業者が電力広域的運営推進機関(OCCTO)に対して提出した需要計画に基づいて算出される値を用いることができる。また、電力需要の予測値は、電力需要量実績値、過去のデータ、及び気象データなどに基づいて、算出すべき時間帯以前に予測される値を用いても良い。

0027

また、需要インバランス量Imdは、電力需要の計画値と電力需要の予測値との差分で算出される値である。

0028

供給インバランス算出部48bは、計画データ設定部52から取り込んだ電力供給の計画値と、供給予測計算部から取り込んだ電力供給の予測値とから、供給インバランス量Imsを算出する。ここで、電力供給の計画値は、発電事業者が電力広域的運営推進機関(OCCTO)に対して提出した発電計画に基づいて算出される値を用いることができる。また、電力供給の予測値は、電力供給量の実績値、過去のデータ、及び気象データなどに基づいて、算出すべき時間帯以前に予測される値を用いても良い。

0029

また、供給インバランス量Imsは、電力供給の計画値と電力供給の予測値との差分で算出される値である。

0030

エリアインバランス量算出部48は、算出した需要インバランス量Imdと供給インバランス量Imsとを合算し、エリアインバランス量Imを算出する。例えば、需要計画や発電計画が12:00〜12:30、12:30〜13:00、13:00〜13:30のように30分間隔で作成されている場合には、エリアインバランス量算出部48は需要計画や発電計画の計画値を用いることで、30分間隔のエリアインバランスを算出することが可能である。一方、需要計画や発電計画が30分間隔で作成されている場合に、15分間隔や5分間隔でエリアインバランス量Imを算出する場合には、30分間隔の計画値を2等分することで15分間隔のエリアインバランス量Imを、6等分することで5分間隔のエリアインバランス量を算出しても良い。

0031

エリアインバランス量算出部48は、同時間帯の需要インバランス量Imdと供給インバランス量Imsとを合算することで、当該時間帯のエリアインバランスを算出する。すなわち、エリアインバランス量算出部48は、12:00〜12:30における需要インバランス量Imdと、12:00〜12:30の供給インバランス量Imsとから12:00〜12:30のエリアインバランスImを算出する。エリアインバランス量算出部48は、12:00〜12:30、12:30〜13:00、13:00〜13:30・・・のエリアインバランス量を算出することで30分周期のエリアインバランス量を算出することができる。エリアインバランス量算出部48で算出したエリアインバランス量Imは、リアルタイムEDC算出部49に対して出力される。

0032

(7)リアルタイムEDC算出部49
リアルタイムEDC算出部49は、エリアインバランス量算出部48が算出したエリアインバランス量の周期と、電力需給制御装置が行う経済負荷配分制御(EDC)周期と一致させる。そして、EDC周期に合わせたエリアインバランス量を電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達したで電力設備に関するメリットオーダーリストに基づいて配分する。

0033

リアルタイムEDC算出部49は、図2(b)に示すように、エリアインバランス量周期変換部60、メリットオーダーリスト作成部61、エリアインバランス量配分部62を備える。

0034

エリアインバランス量周期変換部60は、エリアインバランス量算出部48で算出したエリアインバランス量の周期をEDC周期に一致するように変換する。将来の需給調整市場では、EDC周期を5分、15分、または30分とした制御が想定されている。EDC周期がエリアインバランス量算出部48で算出したエリアインバランス量の周期と同じであれば、それぞれの周期は一致しているとすることができる。しかし、エリアインバランス量の周期が30分であり、電力需給制御装置のEDC周期が5分の場合には、30分周期のエリアインバランス量を5分周期のエリアインバランス量に変換し、EDC周期とエリアインバランス量の周期を一致させる必要がある。その場合には、エリアインバランス量周期変換部60は、エリアインバランス量を均等配分するなどの方法により、エリアインバランス量の周期を変換する。

0035

図3aは、12:00〜12:30の間のエリアインバランスを5分毎に6等分する方法の例である。この場合、需要インバランスと発電インバランスの合計を出力換算で6等分して5分毎に割り振っている。

0036

また、図3bに示すように、12:00〜12:30の間のエリアインバランス量を電力量換算で6等分することで、EDC周期に合わせて5分周期のエリアインバランス量に変換することもできる。ここでは説明のためのエリアインバランス量を30分周期、EDC周期を5分としたが、エリアインバランス量の周期が他の周期でも、EDC周期が30分、15分はもちろん他の周期の場合でも良い。

0037

メリットオーダーリスト作成部61は、エリアインバランス量Imの正負を判断する。エリアインバランス量Imが正(余剰)になるか負(不足)になるかの判定を行う。そして、判定結果に基づき、エリアインバランス量Imが余剰の場合、エリアインバランス量Imが不足の場合の経済負荷配分制御(EDC)による各電源1のメリットオーダーリストの作成を行う。

0038

図4は、経済負荷配分制御(EDC)による各電源1のメリットオーダーリストの一例を示す表である。図4に示すように、メリットオーダーリストには、発電装置の識別子と、配分されたエリアインバランス量Imを解消する際の調整コストとが対応付けられている。なお、この例は発電装置ごとに電力量単価が一つの場合の例であるが、各発電装置において出力範囲ごとに異なる複数の電力量単価が与えられる場合もある。この場合、各発電装置の各出力範囲ごとに異なる識別子が設定され、これらの識別子に対して価格の順にメリットオーダーリストが作成される。

0039

エリアインバランス量Im配分部62は、エリアインバランス量Im及びメリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量Imを電源1a〜nに対して配分した場合、各電源1a〜nにおいて発電を行う配分量Ima〜nを算出する。

0040

さらにエリアインバランス量配分部62は、電源1の変化速度制約上下限制約の範囲内で、エリアインバランス量Imを配分する。各電源1は、図5のように、現在出力を基準とした変化速度制約や、出力の上限や下限の制約が設けられている。ここで、現在出力とは制御対象時刻における各電源1の出力の合計を表す。

0041

算出したエリアインバランス量Ima〜nは、各目標値作成部43a〜nに出力される。各目標値作成部43a〜nでは、配分量Ima〜nの値を解消するための指令値瞬時値)を発電目標値d1a〜nとする。

0042

[1−2.作用]
本実施形態の電力需給制御システムの動作の概要を、制御装置4の動作に基づき説明する。図6に、電力需給制御システムの動作フローを示す。図6に示すプログラムは、制御装置4に内蔵される。図6に示すプログラムは、請求項における電力需給制御プログラムである。制御装置4は、下記の手順にて動作および演算を行う。

0043

(ステップS201:需要インバランス量Imdの算出)
ステップS201では、需要インバランス算出部48aは、計画データ設定部52から取り込んだ電力需要の計画値と、需要予測計算部から取り込んだ電力需要の予測値とから、12:00〜12:30の需要インバランス量Imdを算出する。

0044

(ステップS202:供給インバランス量Imsの算出)
ステップS202では、供給インバランス算出部48bは、計画データ設定部52から取り込んだ電力供給の計画値と、供給予測計算部から取り込んだ電力供給の予測値とから、12:00〜12:30の供給インバランス量Imsを算出する。

0045

(ステップS203:エリアインバランス量Imの算出)
ステップS203では、エリアインバランス量算出部48は、12:00〜12:30における需要インバランス量Imdと、12:00〜12:30の供給インバランス量Imsとから12:00〜12:30のエリアインバランス量Imを算出する。算出されたエリアインバランス量ImはリアルタイムEDC算出部49に入力される。

0046

(ステップS204:配分量Ima〜nの算出)
ステップS204では、EDC周期に合わせたエリアインバランス量を電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達したで電力設備に関するメリットオーダーリストに基づいて配分し、配分量Ima〜nを算出する。算出された配分量Ima〜nは、各目標値作成部43a〜nに入力される。

0047

(ステップS205:目標値作成部43によるデータd1(発電目標値)の算出)
ステップS205では、リアルタイムEDC算出部49からの配分量Ima〜nに基づき、各目標値作成部43a〜nが、配分された配分量Ima〜nを解消するための指令値(瞬時値)を発電目標値d1a〜nとして算出する。

0048

(ステップS206:目標値作成部43によるデータd1(発電目標値)の送出
ステップS24では、ステップS23で算出されたデータd1a〜n(発電目標値)が、目標値作成部43から出力部42に送出される。

0049

(ステップS207:出力部42によるデータd1(発電目標値)の送出)
ステップS207では、データd1(発電目標値)が、出力部42から各電源1に送出される。

0050

[経済負荷配分制御(EDC)の動作]
次に、経済負荷配分制御(EDC)の動作について説明する。図1〜6に示したように、リアルタイムEDC算出部49は、エリアインバランス量算出部48から受信したエリアインバランス量Imに基づいて、電源1ごとに配分量Ima〜nを算出する。

0051

本実施形態では、リアルタイムEDC算出部49が、電源1a〜nのメリットオーダーにより、電力系統におけるエリアインバランス量Imを配分する。

0052

図7に、経済負荷配分制御(EDC)周期と、本実施形態においてエリアインバランス量Imの制御を行うタイミングを示す。前述したように需給調整市場では「30分」が1周期とされているが、従来における一般的な経済負荷配分制御(EDC)周期は「5分」であった。本実施形態は、30分周期のエリアインバランス量を算出し、算出した30分周期のエリアインバランス量を6等分に配分することでエリアインバランス量の周期とEDCの周期を一致させる。

0053

図7に、エリアインバランス量Imの配分処理にかかるフローチャートを示す。リアルタイムEDC算出部49は、図7に示すフローチャートの手順にてエリアインバランス量Imの配分処理を行う。

0054

最初に、リアルタイムEDC算出部49は、経済負荷配分制御(EDC)周期のエリアインバランス量Im(t)の決定を行う(ステップS61)。経済負荷配分制御(EDC)周期は、例えば5分周期が選択される。30分間のエリアインバランス量Imは、図3bに示すように5分周期のエリアインバランス量Im(t)に均等分割される。

0055

次にメリットオーダーリスト作成部61は、ステップS61にて作成されたエリアインバランス量Im(t)に基づきメリットオーダーリストの作成を行う(ステップS62a)。その後、エリアインバランス量配分部62は、ステップS61にて決定した配分量Im(t)を、メリットオーダーリストに基づいて配分する(ステップS62b)。その際、配分されたエリアインバランス量Im(t)が、各電源1の出力変化速度や、上下限制約の範囲内であるかの判定し、各電源1の配分量Ima〜nが各電源1の出力変化速度や、上下限制約の範囲内となるように配分する(ステップS63〜ステップS66)。

0056

リアルタイムEDC算出部49により全てのエリアインバランス量Im(t)の配分が完了した場合、(ステップS63のYES)、目標値作成部43は、配分量Ima〜nに基づいてデータd1a〜n(発電目標値)を算出し、各電源1へ送出する(ステップS67)。各電源1a〜nは、指示されたデータd1a〜n(発電目標値)に従い電力を出力電力の調整を行う。

0057

以上のように、リアルタイムEDC算出部49により、EDC周期ごとのエリアインバランス量Im(t)が各目標値作成部43に送信され、経済負荷配分制御(EDC)が行われる。

0058

[1−3.効果]
(1)本実施形態によれば、電力系統においてエリアインバランスが生じた場合に、生じたエリアインバランス量をメリットオーダーリストに基づいて、各電力設備に対して配分する。これにより、エリアインバランス量Imが生じた場合にでも、需給調整市場により調整用需給調整力を確保することから、市場参加者に対する系統運用者の中立性の立場により、メリットオーダーによる需給・周波数調整を行うのみではなく、各商品によるエリアインバランス量を過不足させずに配分することが可能となり、制御性能を悪化させることなく需給運用を行うことができる。

0059

制御装置4は、ハードウェアとソフトウェアとから構成されているとしたが、入力部41及び出力部42をソフトウェアとし、制御装置4をソフトウェアのみで構成しても良く、また、制御装置4をハードウェアのみの構成としても良い。

0060

[2.第2実施形態]
[1.概要]
本実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同様の構成とし、メリットオーダーリストの作成方法、配分量Ima〜nの決定方法を変更したものである。

0061

[2.メリットオーダーリストの作成方法、及び配分量Ima〜nの配分方法
以下では、メリットオーダーリストの詳細な作成方法、及び配分量Ima〜nの配分方法について説明する。

0062

メリットオーダーリストの詳細な作成方法、及び配分量Ima〜nの配分方法には、以下の4つのパターンが想定される。
(1)現在出力が計画値より大きく、現在出力を基準とする場合
(2)現在出力が計画値より小さく、現在出力を基準とする場合
(3)現在出力が計画値より大きく、計画値を基準とする場合
(4)現在出力が計画値より小さく、計画値を基準とする場合

0063

(1)(2)の場合、図8、9に示すように、各電源1a〜nにおいて現在出力を基準とする場合には、現在出力と計画値との大小に関わらず、現在出力を基準とした「上げ指令値」または「下げ指令値」を与える。この場合の指令値は、各発電機の指令値の合計値がエリアインバランスを解消するような値に達するまでメリットオーダーに従って配分される。すなわち、制御対象時刻のエリアインバランスから各発電機が現時点で発生している調整力発動量(現在出力と計画値の差分)を差し引いた値が指令値の合計になり、この値が正であれば上げ指令となり、負であれば下げ指令となる。
図8は、現在出力よりも計画値の方が小さい場合であるが、図9のように、現在出力と計画値の関係が逆であっても、上げ調整量、下げ調整量は、計画値に依存しないため、図8と同様となる。

0064

一方、(3)、(4)の場合、調整可能範囲は図10図11に示すように調整量は上げ調整量も下げ調整量も計画値を基準に計算される。(3)の場合、図10に示すように、計画値を基準とする場合には、エリアインバランス量が負(不足)であれば、計画値を基準とした「上げ指令値」を与え、エリアインバランス量が正(余剰)であれば、計画値を基準とした「下げ指令値」を与える。(4)の場合、図11に示すように、現在出力よりも計画値の方が小さくなるが、計画値から配分することは同じであるが、上げ調整量、下げ調整量は(3)の場合と異なることになる。以下では具体的な配分方法を説明する。

0065

[3.エリアインバランス量に対する、各発電ユニットへの配分方法の例]
図12は、エリアインバランス量Imが正(余剰)の場合の各電源1a〜nにおいて現在出力を基準としたメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

0066

エリアインバランス量Imが正(余剰)の場合、メリットオーダーリスト作成部は、各電源1a〜nの現在出力から運転可能な最小出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源1a〜nのメリットオーダーリストを作成する。この場合の価格帯リストは、各電源1a〜nの調整単価と該当する出力範囲の組を価格の高い順にリスト化したものである。(S201)。

0067

そして、各電源1a〜nのメリットオーダーリストを集めて調整単価の高い順に並べ替えて合成メリットオーダーリストを作成する(ステップS202)。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Imと等しくなるまで、調整単価の高い順に価格帯を選んで調整力を積算する(ステップS203)。ステップS203において、積算された調整力がエリアインバランス量Imに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する(ステップS204)。

0068

図13は、エリアインバランス量Imが負(不足)の場合の各電源1a〜nにおいて現在出力を基準としたメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

0069

エリアインバランス量Imが負(不足)の場合、メリットオーダーリスト作成部は、各電源1a〜nの現在出力から運転可能な最大出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源1a〜nのメリットオーダーリストを作成する。(ステップS211)。

0070

そして、各電源1a〜nのメリットオーダーリストを合成し、合成メリットオーダーリストを作成する(S212)。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Imと等しくなるまで、調整単価の安い順に価格帯リストを選んで調整力を積算する(ステップS213)。ステップS213において、積算された調整力がエリアインバランス量Imに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する(ステップS214)。

0071

図14は、エリアインバランス量Imが正(余剰)の場合のBG計画値Pbtを基準したメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

0072

エリアインバランス量Imが正(余剰)の場合、各電源1a〜nのBG計画値Pbtから運転可能な最小出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源1a〜nのメリットオーダーリストを作成する(ステップS221)。

0073

そして、各電源1a〜nのメリットオーダーリストを合成し、合成メリットオーダーリストを作成する(ステップS222)。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Imと等しくなるまで、価格の高い順に価格帯を選んで調整力を積算する(ステップS223)。ステップS224において、積算された調整力がエリアインバランス量Imに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する(S224)。

0074

図15は、エリアインバランス量Imが負(不足)の場合のBG計画値Pbtを基準したメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

0075

エリアインバランス量Imが負(不足)の場合、各電源1a〜nのBG計画値Pbtから運転可能な最大出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源1a〜nのメリットオーダーリストを作成する(ステップS231)。

0076

そして、各電源1a〜nのメリットオーダーリストを集めて調整単価の安い順に並べ替えて合成メリットオーダーリストを作成する(ステップS232)。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Imと等しくなるまで、価格の安い順に価格帯を選んで調整力を積算する(ステップS233)。ステップS233において、積算された調整力がインバランス量Imに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する(ステップS234)。

0077

上記(1)〜(2)の方法は現在出力を基準とする場合であり、(3)〜(4)は、BG計画値を基準とする方法である。なお、需給調整市場において、エリアインバランス量を電力量として扱う場合、上記のエリアインバランスやメリットオーダーリストを電力量で計算する考え方を適用することもできる。この場合、電力量から各電源1a〜nにおいて必要な発電出力の瞬時値を、各電源1a〜nの電力量が各電源1a〜nの配分量Ima〜nに一致するように換算して指令を行う。具体的な換算の方法としては、瞬時値を電力量の平均出力とする方法や現在出力と指令値を線形近似する方法が一例として挙げられる。

0078

[2−2.効果]
本実施形態では、複数の決定方法においてメリットオーダーリストを作成した。これにより、前記実施形態の効果に加えて、メリットオーダーによる需給・周波数調整の需給運用を選択することができ、柔軟な運用を可能とする。

0079

[3.変形例]
(1)前記各実施形態では、各目標値作成部43において配分された配分量Ima〜nから換算された指令値(瞬時値)に基づいて発電目標値d1a〜nを算出した。しかしながら、発電目標値d1a〜nの算出方法は、これに限らない。例えば、配分された配分量Ima〜nに対応する調整力を、全て電力量で算出しても良い。そして、この電力量を瞬時値に変換し、発電目標値d1a〜nとしても良い。

0080

(2)また、前記各実施形態では、各目標値作成部43おいて算出される発電目標値d1a〜nは、瞬時値であったが、発電目標値d1a〜nは、電力量であっても良い。その場合、各目標値作成部43は、配分された配分量Ima〜nを発電目標値d1a〜nとすることができる。

0081

[4.他の実施形態]
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。

0082

(1)上記実施形態では、目標値作成部43a〜nにおいて、配分量Ima〜nを考慮して発電目標値d1a〜nを算出したが、発電目標値d1a〜nの算出に電源1a〜nごとのAR配分値a〜nを考慮しても良い。この場合には、図16に示すように、第1実施形態の構成に、AR算出部44、AR平滑部45を追加して、リアルタイムEDC算出部49では、エリアインバランス量Imと共に変動周期成分ARf1値を配分し調整電力量Ca〜nを算出しても良い。

0083

AR算出部44は、地域要求電力量AR値の算出を行う。地域要求電力量AR値は、電力系統内で発生した需給の不均衡需給アンバランス)が生じた場合、その不均衡を解消するための電力量である。地域要求電力量AR値は、電力系統のデータ検出部10から検出された周波数偏差量ΔF、連系線潮流偏差量ΔPT、及び電力系統9aの融通電力P0より算出される。

0084

AR平滑部45は、地域要求電力量AR値に対して周波数分解を行い平滑後地要求電力量AR値(平滑後AR値)の算出を行う。周波数分解では、地域要求電力量AR値を変動周期成分を基準とし分解する。つまり、AR平滑部45は、地域要求電力AR値のうち、周期が数分以上の長変動周期成分ARf1値と、周期が1,2分〜数分周期の中変動周期成分ARf2値と、周期が数10秒〜1,2分周期の短変動周期成分ARf3値とに分解する。

0085

AR平滑部45は、入力側がAR算出部44に接続され、出力側がAR配分部46及びリアルタイムEDC算出部49に接続される。AR平滑部45は、AR算出部44から平滑前AR値が入力される。AR平滑部45は、算出した長変動周期成分ARf1値をリアルタイムEDC算出部49に出力する。

0086

以上のように長変動周期成分ARf1値は、AR平滑部45からリアルタイムEDC算出部49に対して出力される。また、中変動周期成分ARf2値、及び短変動周期成分ARf3についてはAR平滑部45からAR配分部46に対して出力する。AR配分部46は、中変動周期成分ARf2値及び短変動周期成分ARf3に基づき、サイクリック分、フリンジ分に関するメリットオーダーリストに基づいて、電源1ごとの発電配分を算出する。算出結果は、電源1a〜nごとのAR配分値a〜nとして、電源1a〜nに対応する目標値作成部43a〜nに対して出力される。

0087

エリアインバランス量に加えて地域要求電力量AR値のうちEDC制御により担保可能な成分を各電源に対して配分する。これにより、地域要求電力量AR値が発生した場合でも、長変動周期成分ARf1値についてはEDC制御を行う電力設備による発電により解消することができるので、さらに効率の良い需給運用を行うことができる。

0088

(2)上記実施形態では、経済負荷配分制御(EDC)周期として電力取引周期である30分間のエリアインバランス量を、5分周期のエリアインバランス量に均等分割することとしたが、経済負荷配分制御(EDC)周期はこれに限られない。例えば将来の需給調整市場で採用される任意の周期の電力取引に対応するものであってもよい。また、将来の需給調整市場で採用される電力取引周期を任意の周期に分割して経済負荷配分制御(EDC)を行うものであってもよい。

0089

(3)上記実施形態では、電源1は、火力、水力等の発電機であるものとした。しかしながら電源1は、これに限られない。電源1は、図12に示すように、蓄電池やDR等であってもよい。

0090

(4)上記実施形態では、自然エネルギー発電設備2は、太陽光発電装置としたがこれに限られない。自然エネルギー発電設備2は、風力発電海流発電、地熱発電でもよい。

0091

(5)上記実施形態では、入力部41は、受信回路としたがこれに限られない。入力部41は、メモリポートキーボードによる入力装置でもよい。

0092

1…電源
2…自然エネルギー発電設備
3…検出装置
4…制御装置
7…信号線
8…信号線
9a…電力系統
9b…他系統
9c…連系線
41…入力部
42…出力部
43…目標値作成部
44…AR算出部
45…AR平滑部
46…AR配分部
47…総需要算出部
48…エリアインバランス量算出部
48a…需要インバランス算出部
48b…供給インバランス算出部
49…リアルタイムEDC算出部
50a…需要予測計算部
50b…供給予測計算部
51…自然e予測計算部
52…計画データ算出部
60…エリアインバランス量周期変換部
61…メリットオーダーリスト作成部
62…調整電力量配分部

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