JP2012034444A - 電力需給計画装置及びその方法 - Google Patents

電力需給計画装置及びその方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象に作成した電力需給計画の適切な評価を行うことを可能とする。
【解決手段】 需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値と電源設備データに基づいて制御可能な電源の初期需給計画を作成する初期需給計画作成手段１０３と、需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅を用いて需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する需要／発電量確率密度分布作成手段１０２と、初期需給計画と需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布に基づき、総燃料費を最小とする出力配分を計算し、制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成する経済負荷配分計算手段１０４と、制御可能な電源の発電出力の予測分布を表示する表示手段１０５とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画を表示し、評価支援を行う電力需給計画装置及びその方法に関する。
従来の原子力発電や火力発電等の発電出力を制御可能な電源のみで構成された電力系統の需給運用では、電力会社が、予測される電力需要の変化に応じて制御可能な電源である原子力発電や火力発電等の各発電機について運転特性に応じた出力配分を計算することで安定供給と経済運用を維持確保するような需給計画を作成している（例えば、非特許文献１参照。）。
近年、地球環境問題への対応または非化石燃料の利用促進のため太陽光発電、風力発電といった自然エネルギー電源の電力系統への導入が促進されている。これら自然エネルギー電源の発電出力量は天候の変化により大幅に変動するため予測が困難である。このため、自然エネルギー電源が導入された電力系統を対象とした場合、従来の需給計画作成方法では制御可能な電源である発電機の出力配分を適切に計算することが難しくなる。
自然エネルギー電源は基幹系統側だけでなく配電系統側にも多数の家庭用太陽光発電設備等の電源が設定されていくことと考えられる。太陽光発電の発電出力は太陽の日照や天候によって変化するため、負荷把握が困難化することのほか需要変化に備えるための予備力の確保や頻繁な潮流変化が課題となる可能性がある（例えば、非特許文献２参照。）。
小向敏彦・色川彰一・加藤政一著、「電力システム工学」、丸善株式会社、１９９９年９月、第９章、第１２７−１４１頁 低炭素電力供給システムに関する研究会、低炭素電力供給システムに関する研究会報告書「低炭素電力供給システムの構築に向けて」、２００９年７月、経済産業省 資源エネルギー庁 電力・ガス事業部 電力基盤整備課
上述した従来の需給計画作成方法では、自然エネルギー電源が大量に電力系統に設置されたときに自然エネルギー電源の発電出力の変動によって制御可能な電源の発電機の出力配分を適切に計算することが難しくなる。また、従来の需給計画作成方法で作成した電力需給計画では、需要変化に備えるための予備力に関する制約や送電線の潮流の頻繁な変化を考慮した潮流変化の制約を満足できていない可能性がある。
しかし従来は、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象に作成した電力需給計画について予備力に関する制約や潮流変化の制約を満足しているかなど自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象に作成した電力需給計画の評価を適切に行うことが出来なかった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象に作成した電力需給計画の適切な評価を行うことを可能とすることにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る電力需給計画装置は、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画を表示する電力需給計画装置において、需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値と電源設備データに基づいて制御可能な電源の初期需給計画を作成する初期需給計画作成手段と、所定の処理時刻ごとに、予め設定した需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅を用いて需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する需要／発電量確率密度分布作成手段と、前記初期需給計画作成手段にて作成された前記初期需給計画と、前記需要／発電量確率密度分布作成手段にて作成された前記需要の確率密度分布及び前記自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布に基づき、前記制御可能な電源の総燃料費を最小とする出力配分を計算し、前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成する経済負荷配分計算手段と、前記経済負荷配分計算手段にて作成された前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を表示する表示手段とを具備することを特徴とする。
また、本発明に係る電力需給計画表示方法は、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画を表示する電力需給計画表示方法において、需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値と電源設備データに基づいて制御可能な電源の初期需給計画を作成する初期需給計画作成ステップと、所定の処理時刻ごとに、予め設定した需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅を用いて需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する需要／発電量確率密度分布作成ステップと、前記初期需給計画作成ステップにて作成された前記初期需給計画と、前記需要／発電量確率密度分布作成ステップにて作成された前記需要の確率密度分布及び前記自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布に基づき、前記制御可能な電源の総燃料費を最小とする出力配分を計算し、前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成する経済負荷配分計算ステップと、前記経済負荷配分計算ステップにて作成された前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を表示する表示ステップとを有することを特徴とする。
自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の適切な評価を行うことが可能となる。
実施形態の自然エネルギー電源の導入された電力系統の構成を示す図。 各実施形態の電力需給計画装置のハードウェア構成を示す図。 各実施形態の電力需給計画装置の構成を示す機能ブロック図。 各実施形態の電力需給計画装置の動作を示すフローチャート。 需要の確率密度分布、自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布の例を示す図。 電力需給計画に含まれる自然エネルギー電源の出力変動に起因する不確実性を示す情報の一例を示す図。 第３の実施形態の電力需給計画装置の構成を示す機能ブロック図。 第３の実施形態の電力需給計画装置の動作を示すフローチャート。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
（第１の実施形態）
図１乃至図６を参照して第１の実施形態について説明する。図１は、自然エネルギー電源の導入された電力系統の構成を示す図である。
電力系統は、基幹系統１０、配電系統２０、基幹系統１０から配電系統２０へ電力を供給する配電用変電所３０から構成される。基幹系統１０には、制御可能な電源１、大規模太陽光発電設備（メガソーラ）２、風力発電設備３が接続されている。配電系統２０には、需要家４、需要家５が接続されている。需要家４は住宅用太陽光発電設備を持つ。需要家５は、発電設備を持たない。制御可能な電源１は、例えば、原子力発電機、火力発電機、水力発電機といった電源のほか、揚水発電機、二次電池といった充電を行う電源が含まれる。大規模太陽光発電設備２、風力発電設備３、需要家４の住宅用太陽光発電設備は、自然エネルギー電源である。
電力需給計画装置１００は、通信網４０を介して、制御可能な電源１と通信可能に設置されている。
図２に、本発明の各実施形態に共通する電力需給計画装置のハードウェア構成の一例を示している。図２に示す電力需給計画装置１００は、ＣＰＵ１１０、メモリ１２０、入力装置１３０、表示装置１４０を備えている。図３に、本発明の各実施形態に共通する電力需給計画装置の機能の一例を示す機能ブロック図を示している。図３に示すように、電力需給計画装置１００は、パラメータ設定部１０１、需要／発電量確率密度分布作成部１０２、初期需給計画作成部１０３、経済負荷配分部１０４、表示制御部１０５を有する。これら、パラメータ設定部１０１、需要／発電量確率密度分布作成部１０２、初期需給計画作成部１０３、経済負荷配分部１０４、表示制御部１０５は、その機能や処理手順が、コンピュータプログラムとしてメモリ１２０に記憶されており、メモリ１２０に記憶されたコンピュータプログラムを必要に応じてＣＰＵ１１０が読み出して実行することにより実現される。
次に、図４を参照して、本実施形態に係る電力需給計画装置１００の具体的な動作の例を説明する。図４は、自然エネルギー電源の導入された電力系統に対して作成された電力需給計画の不確実性を表示する処理手順を示すフローチャートである。
先ず、パラメータ設定部１０１が、パラメータ設定ステップＳ１０１の処理を行う。パラメータ設定部１０１は、需要／自然エネルギー電源の確率密度分布作成に必要なパラメータとして、需要の変動幅、自然エネルギー電源発電出力量の変動幅、確率密度分布関数の種別、計算試行回数を設定する。例えば、パラメータとして、需要の変動幅を「標準偏差」、自然エネルギー電源発電出力量の変動幅を「標準偏差」、確率密度分布関数の種類を「正規分布」、計算試行回数を「１００００」を設定する。なお、パラメータは、後述する処理時刻判断ステップＳ１０３の処理時刻ごとに設定しても良い。
次に、初期需給計画作成部１０３が、初期需給計画作成ステップＳ１０２の処理を行う。初期需給計画作成部１０３は、需要予測値、自然エネルギー発電出力量予測値、電源設備データを用いて、制御可能な電源１の総発電コストを最小とするように一日分の初期需給計画を作成する。ここで、自然エネルギー発電出力量予測値には、大規模太陽光発電設備２、風力発電設備３、需要家４の住宅用太陽光発電設備の各々の発電出力量の予測値が含まれる。電源設備データは、制御可能な電源１の各設備に関するデータであり、発電機の発電出力能力、発電コスト等のデータが含まれる。なお、電源設備データは、電力需給計画装置１００のメモリ１２０に予め記憶されている。また、需要予測値、自然エネルギー電源発電出力量予測値は、中央給電指令所（図示せず）から、初期需給計画作成部１０３が取得する。
制御可能な電源１の各電源（ｉ＝１，…，Ｍ）の離散的な時刻（ｔ＝１，…，Ｔ）での出力をＰｉ（ｔ）とし、起動（＝１）および停止（＝０）の状態を表す変数をｕｉ（ｔ）として、制御可能な電源１の総発電コストは式（１）により表される。ここで、離散的な時刻は、例えば、６０分間隔の時刻であり、１時、２時、３時、…、２３時、２４時である。
Figure 2012034444

ここで、ｆｉは式（２）で表す燃料費、ｓｉは式（３）で表す起動費である。Ｃｆは燃料の熱単価（￥／ＭＪ）、τは運転停止時間、ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉ、ｅｉは電源パラメータ、制御可能な電源１の各電源（ｉ＝１，…，Ｍ）の離散的な時刻（ｔ＝１，…，Ｔ）での出力である。
Figure 2012034444

初期需給計画作成部１０３は、制約条件として、需給バランス（式（４））、電源最大出力最小出力（式（５））、予備力制約（式（６））を満足するように、式（１）の総発電コストを最小化する解を求めることで、制御可能な電源１についての一日分の初期需給計画を作成する。これにより、離散的な時刻（１時、２時、３時、…、２３時、２４時）の各々の初期需給計画が得られる。
Figure 2012034444

ステップＳ１０２の実施後、ステップＳ１０３により、現在時刻が予め決められた所定の処理時刻になったと判断される度に、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理を行う。ここで、処理時刻は、上述した初期需給計画ステップＳ１０２における離散的な時刻ｔと同じ時刻であり、１時、２時、３時、…、２３時、２４時である。
ステップＳ１０３において、需要／発電量確率密度分布作成部１０２は、処理時刻になったか否かを判断する。需要／発電量確率密度分布作成部１０２は、現在時刻が処理時刻になったと判断した場合、需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４を実行する。
ステップＳ１０４では、需要／発電量確率密度分布作成部１０２は、パラメータ設定部１０１がパラメータ設定ステップＳ１０１において設定したパラメータ（需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅：「標準偏差σ」、確率密度分布関数の種類：「正規分布」）と、ステップＳ１０３において判断された処理時刻における需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値に基づいて、モンテカルロ法により、ステップＳ１０３において判断された処理時刻の需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する。
例えば、ステップＳ１０３において、現在時刻が１時の処理時刻になったと判断された場合、ステップＳ１０４において需要／発電量確率密度分布作成部１０２は、パラメータ設定部１０１がパラメータ設定ステップＳ１０１において設定したパラメータと、１時における需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値に基づいて、モンテカルロ法により、１時の需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する。同様に、ステップＳ１０３において、現在時刻が２時の処理時刻になったと判断された場合、ステップＳ１０４において需要／発電量確率密度分布作成部１０２は、パラメータ設定部１０１がパラメータ設定ステップＳ１０１において設定したパラメータと、２時における需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値に基づいて、モンテカルロ法により、２時の需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する。現在時刻が３時以降の処理時刻になった場合も、上述した１時、２時の場合と同様に処理を行う。
図５（ａ）に、需要／発電量確率密度分布作成部１０２が作成した需要の確率密度分布の例を示す。図５（ｂ）に、需要／発電量確率密度分布作成部１０２が作成した自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布の例を示す。
図５（ａ）（ｂ）に示された需要及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布は、それぞれ需要予測データ及び自然エネルギー電源発電出力量予測値を平均とし、且つ、パラメータ設定ステップＳ１０１で設定された変動幅（この例では標準偏差σを設定したとする）をもつ正規分布に従うとして、パラメータ設定ステップＳ１０１で設定された計算試行回数の乱数を用いて、需要予測値、自然エネルギー電源発電出力量予測値に基づいてモンテカルロ法により作成されたものである。なお、確率密度分布は正規分布に限定されるものではない。
次に、経済負荷分配計算部１０４が、制約付き出力配分計算ステップＳ１０５を行う。経済負荷分配計算部１０４は、電源設備データ、系統定数、ＣＯ２排出原単位と、需要／発電量確率密度分布作成部１０２にて作成された処理時刻の需要及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布と、初期需給計画作成部１０３が作成した離散的な時刻の各々の初期需給計画のうちステップＳ１０３で判断された処理時刻に対応する時刻の初期需給計画を用いて、初期需給計画作成部１０３が作成した一日分の初期需給計画において制御可能な電源１の中で起動状態（ｕｉ（ｔ）＝１）とされている電源（ｉ＝１，…，Ｎ）を対象として、当該電源の総燃料費を最小化するための電源の出力配分を計算する。
ここで計算される電源の出力配分は、ステップＳ１０３において判断された処理時刻における制御可能な電源１の出力配分である。制御可能な電源１の総燃料費は式（７）で表される。
Figure 2012034444

ここで、Ｐｉは制御可能な電源１の各電源（ｉ＝１，…，Ｍ）の離散的な処理時刻（ｔ＝１，…，Ｔ）での出力であり、ａｉ、ｂｉ、ｃｉは電源パラメータである。
即ち、経済負荷分配計算部１０４は、制約条件として、処理時刻の需給バランス（式（４））、電源最大出力最小出力（式（５））、予備力（式（６））を満足するように、式（７）の総燃料費を最小とする解を求めることで、制御可能な電源１の出力配分を計算する。なお、電源設備データ、系統定数、ＣＯ２排出原単位は、電力需給計画装置１００のメモリ１２０に予め記憶されている。
次に、経済負荷分配計算部１０４は、出力配分の計算回数がパラメータ設定部１０１により設定された計算試行回数（例えば、「１００００」）に達したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。その判断の結果、経済負荷分配計算部１０４が計算試行回数に達していないと判断した場合（ステップＳ１０６のＮｏ）、再度、需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４、及び、制約付き出力配分計算ステップＳ１０５を行う。このようにステップＳ１０６において計算試行回数に達すると判断されるまで、需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４と制約付き出力配分計算ステップＳ１０５とを繰り返す。需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４と制約付き出力配分計算ステップＳ１０５とを計算試行回数繰り返すことによって、経済負荷分配計算部１０４において制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布が得られる。
ステップＳ１０６において経済負荷分配計算部１０４が計算試行回数に達したと判断した場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、不確実性表示ステップＳ１０７に移行する。不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、経済負荷分配計算部１０４において得られた制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布などの情報を表示装置１４０に表示する。表示装置１４０に表示される情報は、自然エネルギー電源が存在する電力系統における制御可能な電源設備を対象として作成された電力需給計画に含まれる自然エネルギー電源の出力変動に起因する不確実性を示す情報である。
図６に、表示装置１４０に表示する不確実性を示す情報の例を示す。図６ように、経済負荷分配計算部１０４において得られた「制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」の表示、各電源の発電出力の予測分布から得られる「制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」の表示、さらに、各処理時刻毎の燃料費の予測分布から得られる「制御可能な電源１の一日分の総燃料費」や、初期需給計画において計算した「制御可能な電源１の総燃料費」などを表示する。
このように、表示装置１４０に、「制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」等の不確実性を示す情報を表示することで、自然エネルギー電源が存在する電力系統における制御可能な電源設備を対象として作成された電力需給計画に含まれる自然エネルギー電源の出力変動（自然エネルギー電源発電出力量の変動）に起因する不確実性を、利用者が容易に把握することができるようになる。また、特定の処理時刻について自然エネルギー電源の出力変動を与え、制御可能な電源１の一日分の総燃料費への影響度を、利用者が容易に把握することができるようになる。このため、利用者が、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の評価を適切に行うことが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の電力需給計画装置の構成は、図２、３に示す第１の実施形態と同一である。
第２の実施形態では、図４の制約付き出力配分計算ステップＳ１０５において、経済負荷分配計算部１０４が、制約条件として、処理時刻の需給バランス（式（４））、電源最大出力最小出力（式（５））、予備力（式（６））に加え、更に需給バランスの第２の制約（式（８））、送電容量制約（式（９））、基準母線の位相角制約（式（１０））も満足するように総燃料費（式（７））を最小とする解を求めることで、制御可能な電源１の出力配分に加え、送電線の潮流の予測値を計算する。
Figure 2012034444

需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４と制約付き出力配分計算ステップＳ１０５とを計算試行回数繰り返すことによって、経済負荷分配計算部１０４において「制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」に加え、「送電線の潮流の予測分布」を得る。不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、「制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」等に加え、「送電線の潮流の予測分布」を表示装置１４０に表示する。
このように第２の実施形態では、自然エネルギー電源発電出力量の変動によって制約を生じる「送電線の潮流の予測分布」を表示することで、送電線の容量制約を考慮した場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力や総燃料費に対する自然エネルギー電源発電出力量の変動の影響を、利用者が容易に把握することができるようになる。このため、利用者が、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の評価を適切に行うことが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、図７、８を参照して、第３の実施形態について説明する。図７に示すように、第３の実施形態の電力需給計画装置は、第１の実施形態に対して、ＣＯ２排出量計算部１０６を加えたものである。また、図８に示すように、第１の実施形態に対して、ＣＯ２排出量計算ステップＳ１０８をさらに行う。
ＣＯ２排出量計算ステップＳ１０８において、ＣＯ２排出量計算部１０６は、式（１１）を用いて、経済負荷分配計算部１０４にて計算された制御可能な電源１の各電源の発電出力に当該制御可能な電源１の各電源に関するＣＯ２排出原単位ｇｉを乗じることで、制御可能な電源１の各電源から排出されるＣＯ２排出量と、この総量である総ＣＯ２排出量を計算する。
Figure 2012034444

需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４、制約付き出力配分計算ステップＳ１０５、ＣＯ２排出量計算ステップＳ１０８を計算試行回数繰り返すことによってＣＯ２排出量計算部１０６において「制御可能な電源１の各電源のＣＯ２排出量の予測分布」と、「制御可能な電源１の総ＣＯ２排出量の予測分布」を得る。
不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、表示装置１４０に、「制御可能な電源１の各電源のＣＯ２排出量の予測分布」や、「制御可能な電源１の総ＣＯ２排出量の予測分布」を、経済負荷分配計算部１０４の計算結果から得られる「制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」、「制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」、「制御可能な電源１の一日分の総燃料費」や、初期需給計画において計算した「制御可能な電源１の総燃料費」などと比較可能に表示する。
このように第３の実施形態では、「制御可能な電源１の各電源のＣＯ２排出量の予測分布」や、「制御可能な電源１の総ＣＯ２排出量の予測分布」を表示し、利用者が、「制御可能な電源１の一日分の総燃料費」や、「制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」、「制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」などと比較評価することができるようにした。このため、利用者が、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の評価を適切に行うことが可能となる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の電力需給計画装置の構成は、図２、３に示す第１の実施形態と同一である。
第４の実施形態では、図４の制約付き出力配分計算ステップＳ１０５において、経済負荷分配計算部１０４が、制約条件として制御可能な電源１が排出するＣＯ２排出量（式（１２））を満足するように総燃料費（式（７））を最小とする解を求めることで、制御可能な電源１の各電源の出力配分を計算する。
Figure 2012034444

需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４と制約付き出力配分計算ステップＳ１０５とを計算試行回数繰り返すことによって、経済負荷分配計算部１０４において、「ＣＯ２排出量の制約条件を満足する制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」が得られる。
不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、「ＣＯ２排出量の制約条件を満足する制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」や、
この各電源の発電出力の予測分布から得られる「ＣＯ２排出量の制約条件を満足する制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」、この各処理時刻毎の燃料費の予測分布から得られる「ＣＯ２排出量の制約条件を満足する制御可能な電源１の一日分の総燃料費」を表示装置１４０に表示する。
このように第４の実施形態では、自然エネルギー電源の発電出力量の不確実性のもとで、制御可能な電源１の各電源の発電出力について、ＣＯ２排出量を制限した環境性を維持し且つ経済性の良い出力配分を表示し、利用者が容易に把握できるようにした。このため、利用者が、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の評価を適切に行うことが可能となる。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態の電力需給計画装置の構成は、図２、３に示す第１の実施形態と同一である。
第５の実施形態では、図４の制約付き出力配分計算ステップＳ１０５において、経済負荷分配計算部１０４が、制約条件として、需給バランス（式（４））、電源最大出力最小出力（式（５））、予備力制約（式（６））、総燃料費（式（７））、需給バランスの第２の制約（式（８））、送電容量制約（式（９））、基準母線の位相角制約（式（１０））を満足するように総ＣＯ２排出量（式（１１））を最小とする解を求めることで、制御可能な電源１の出力配分を計算する。
需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４と制約付き出力配分計算ステップＳ１０５とを計算試行回数繰り返すことによって、経済負荷分配計算部１０４において、環境性を優先した「総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」が得られる。
不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、「総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」や、この「総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」から得られる「総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」や、この「総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」から得られる「総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の一日分の総燃料費」等を表示装置１４０に表示する。
なお、制約付き出力配分計算ステップＳ１０５において、経済負荷分配計算部１０４が、制約条件として、需給バランス（式（４））、電源最大出力最小出力（式（５））、予備力制約（式（６））、総燃料費（式（７））、需給バランスの第２の制約（式（８））、送電容量制約（式（９））、基準母線の位相角制約（式（１０））を満足するように総ＣＯ２排出量（式（１１））を最小化する解を求めることで、「環境性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」を得ると共に、これと同じ制約条件（式（５）〜式（１０））の制約を満足するように総燃料費（式（７））を最小化する解を求めることで、「経済性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」を得るようにしても良い。この場合、不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、「環境性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」や、「環境性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」や、「環境性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の一日分の総燃料費」等と共に、「経済性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」や、「経済性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」や、「経済性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する場合の制御可能な電源１の一日分の総燃料費」等を表示装置１４０に表示する。
このように第５の実施形態では、自然エネルギー電源の発電出力量の不確実性のもとで、環境性を優先した総ＣＯ２排出量を最小化する環境性を優先した出力配分や、経済性優先とした出力配分の各種予測分布を表示するようにしたことで、利用者が容易に把握でき、比較評価や分析を行うことができるようにした。このため、利用者が、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の評価を適切に行うことが可能となる。
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態の電力需給計画装置の構成は、図２、３に示す第１の実施形態と同一である。
第６の実施形態では、図４のパラメータ設定ステップＳ１０１において、需要／自然エネルギー電源の確率密度分布作成に必要なパラメータとして、需要の変動幅、自然エネルギー電源発電出力量の変動幅、確率密度分布関数の種類、計算試行回数に加え、更に、自然エネルギー電源の各分散型電源間の変動の相関係数と、各分散型電源と需要家間の変動の相関係数を設定する。また、需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４において、需要／発電量確率密度分布作成部１０２は、パラメータ設定部１０１により設定された自然エネルギー電源の各分散型電源間の変動の相関係数、各分散型電源と需要家間の変動の相関係数を含むパラメータに基づいて、需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する。ステップＳ１０６において計算試行回数に達すると判断されるまで、需要／発電量確率密度分布作成ステップＳ１０４と制約付き出力配分計算ステップＳ１０５とを繰り返すことで、経済負荷分配計算部１０４において、自然エネルギー電源の各分散型電源間の変動と各分散型電源と需要家間の変動とを反映した制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布である「自然エネルギー電源発電出力量の変動をより現実的に模擬した制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」を得る。
不確定性表示ステップＳ１０７では、表示制御部１０５が、「自然エネルギー電源発電出力量の変動をより現実的に模擬した制御可能な電源１の各電源の発電出力の予測分布」や、「自然エネルギー電源発電出力量の変動をより現実的に模擬した制御可能な電源１の各処理時刻毎の燃料費の予測分布」や、「自然エネルギー電源発電出力量の変動をより現実的に模擬した制御可能な電源１の一日分の総燃料費」等を表示装置１４０に表示する。
このように第６の実施形態によれば、自然エネルギー電源発電出力量の変動をより現実的に模擬した各種の予測分布を表示し、利用者が容易に把握できるようにした。このため、利用者が、自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画の評価を適切に行うことが可能となる。
１…制御可能な電源、２…大規模太陽光発電設備、３…風力発電設備、４…住宅用太陽光発電設備をもつ需要家、５…需要家、１０…基幹系統、２０…配電系統、３０…配電用変電所、４０…通信網、１００…電力需要計画装置、１０１…パラメータ設定部、１０２…需要／発電量確率密度分布作成部、１０３…初期需給計画作成部、１０４…経済負荷配分計算部、１０５…表示制御部、１０６…総ＣＯ２排出量計算部、１１０…ＣＰＵ、１２０…メモリ、１３０…入力装置、１４０…表示装置。

Claims (9)

  1. 自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画を表示する電力需給計画装置において、
    需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値と電源設備データに基づいて制御可能な電源の初期需給計画を作成する初期需給計画作成手段と、
    所定の処理時刻ごとに、予め設定した需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅を用いて需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する需要／発電量確率密度分布作成手段と、
    前記初期需給計画作成手段にて作成された前記初期需給計画と、前記需要／発電量確率密度分布作成手段にて作成された前記需要の確率密度分布及び前記自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布に基づき、前記制御可能な電源の総燃料費を最小とする出力配分を計算し、前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成する経済負荷配分計算手段と、
    前記経済負荷配分計算手段にて作成された前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を表示する表示手段と
    を具備することを特徴とする電力需給計画装置。
  2. 前記表示手段は、前記経済負荷配分計算手段にて作成された前記制御可能な電源の発電出力の予測分布から得られる前記制御可能な電源の所定の処理時刻ごとの燃料費の予測分布を表示することを特徴とする請求項１記載の電力需給計画装置。
  3. 前記表示手段は、前記経済負荷配分計算手段にて作成された前記制御可能な電源の発電出力の予測分布から得られる前記制御可能な電源の総燃料費を表示することを特徴とする請求項１記載の電力需給計画装置。
  4. 前記経済負荷配分計算手段は、制約条件として送電容量制約を満足するように前記制御可能な電源の総燃料費を最小とする出力配分を計算することで、送電線の潮流の予測分布を作成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力需給計画装置。
  5. 前記経済負荷配分計算手段にて計算された前記制御可能な電源の発電出力と前記制御可能な電源に関するＣＯ２排出原単位に基づいて前記制御可能な電源のＣＯ２排出量を計算することで、前記制御可能な電源のＣＯ２排出量の予測分布を作成するＣＯ２排出量計算手段を更に具備し、
    前記表示手段は、前記ＣＯ２排出量計算手段により作成された前記制御可能な電源のＣＯ２排出量の予測分布を表示することを特徴とする請求項１記載の電力需給計画装置。
  6. 前記経済負荷配分計算手段は、前記制御可能な電源が排出するＣＯ２排出量の制約を満足するように前記制御可能な電源の総燃料費を最小とする出力配分を計算することで前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力需給計画装置。
  7. 前記経済負荷配分計算手段は、前記制御可能な電源の排出するＣＯ２の総ＣＯ２排出量を最小とする出力配分を計算することで前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力需給計画装置。
  8. 前記需要／発電量確率密度分布作成手段は、所定の処理時刻ごとに、予め設定した需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅、自然エネルギー電源の各分散型電源間の変動の相関係数、各分散型電源と需要家間の変動の相関係数を用いて需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力需給計画装置。
  9. 自然エネルギー電源の導入された電力系統を対象とした電力需給計画を表示する電力需給計画表示方法において、
    需要予測値と自然エネルギー電源発電出力量予測値と電源設備データに基づいて制御可能な電源の初期需給計画を作成する初期需給計画作成ステップと、
    所定の処理時刻ごとに、予め設定した需要及び自然エネルギー電源発電出力量の変動幅を用いて需要の確率密度分布及び自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布を作成する需要／発電量確率密度分布作成ステップと、
    前記初期需給計画作成ステップにて作成された前記初期需給計画と、前記需要／発電量確率密度分布作成ステップにて作成された前記需要の確率密度分布及び前記自然エネルギー電源発電出力量の確率密度分布に基づき、前記制御可能な電源の総燃料費を最小とする出力配分を計算し、前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を作成する経済負荷配分計算ステップと、
    前記経済負荷配分計算ステップにて作成された前記制御可能な電源の発電出力の予測分布を表示する表示ステップと
    を有することを特徴とする電力需給計画表示方法。
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