CN102893481A - 输出分配控制装置 - Google Patents

Abstract

输出分配控制装置(15)至少基于表示负荷群(22)的需求的信息、表示发电机群(23)的输出及运用上的制约的信息、和表示二次电池群(21)的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定发电机群(23)的输出分配、和将二次电池群(21)看作1个虚拟的二次电池时的该虚拟二次电池的输出分配，使得发电机群(23)的燃料费为最小；至少基于所决定的虚拟二次电池的输出分配、和表示二次电池群(21)的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定二次电池群(21)的各自的输出分配，使得二次电池群(21)的控制余力的合计为最大，或该电力系统的输电损耗为最小。

Description

输出分配控制装置

技术领域

本发明涉及在连接着二次电池群的电力系统中使用的输出分配控制装置及输出分配控制方法。

背景技术

近年来，因为对地球环境问题的关注的提高，太阳能发电或风力发电等利用自然能源的分散型电源向电力系统的并网迅速增加。利用这些自然能源的分散型电源容易根据天气、气象等自然条件而发生输出变动，给并网的电力系统的频率变动及电压变动带来不良影响。因此，一般通过使用二次电池等电力储存装置进行电力的充放电来补偿利用自然能源的分散型电源的输出变动。

另外，作为关于电力储存装置的技术，例如可以举出日本国特开2006-094649号公报、日本国特开2007-129803号公报、日本国特开2007-330017号公报、日本国特开2008-067418号公报、日本国特开2008-141926号公报。

电力储存装置一般较昂贵，这成为大规模的太阳能发电等的普及的障碍，但最近，可以看到将装备在电动汽车或插电式混合动力汽车中的二次电池用作电力储存装置的动态，由此，除了太阳能发电等的电源以外，可以预测到电力储存装置会日益普及到普通家庭。

基于这样的状况，由于各需求家庭单独使用各二次电池，所以作为系统整体有可能不能完全发挥这些二次电池的剩余能力。这样的剩余能力希望没有浪费地发挥。另一方面，从补偿利用自然能源的太阳能发电等的电源的输出变动的观点看，还要求确保各二次电池的控制余力，确保电力品质。

鉴于上述情况，希望提供在具有二次电池群的电力系统中实现经济性的确保和电力品质的确保这两者的技术。

发明内容

根据本发明的一实施方式，提供一种输出分配控制装置，在连接着发电机群、负荷群及二次电池群的电力系统中使用，其特征在于，具备：第1输出分配决定机构，至少基于表示上述负荷群的需求的信息、表示上述发电机群的输出及运用上的制约的信息、和表示上述二次电池群的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定上述发电机群的输出分配、和将上述二次电池群看作1个虚拟的二次电池时的该虚拟二次电池的输出分配，使得上述发电机群的燃料费为最小；以及第2输出分配决定机构，至少基于由上述第1输出分配决定机构决定的虚拟二次电池的输出分配、和表示上述二次电池群的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定上述二次电池群的各自的输出分配，使得上述二次电池群的控制余力的合计为最大，或该电力系统的输电损耗为最小。

附图说明

图1是表示采用有关本发明的各实施方式的输出分配控制装置的电力系统的结构的一例的图。

图2是表示实现有关各实施方式的输出分配控制装置的功能的基本的硬件结构的一例的图。

图3是表示有关本发明的第1实施方式的输出分配控制装置的功能结构的一例的图。

图4是表示有关该实施方式的输出分配控制装置的动作的一例的流程图。

图5是用来说明该实施方式的虚拟二次电池的蓄电量状态的离散化的图。

图6是用来更详细地说明图5所示的离散化的图。

图7是表示有关本发明的第2实施方式的输出分配控制装置的功能结构的一例的图。

图8是表示有关该实施方式的输出分配控制装置的动作的一例的流程图。

图9是用来说明支路潮流的图。

图10是表示有关本发明的第3实施方式的输出分配控制装置的动作的一例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式具体地说明。

(各实施方式中的共通处)

首先，参照图1及图2，对本发明的各实施方式中共通的事项进行说明。

图1是表示采用有关本发明的各实施方式的输出分配控制装置的电力系统的结构的一例的图。

在图1所示的电力系统1中，连接着电力公司管理的商用系统10、用于系统整体的供需平衡维持的燃气发动机(GE)及燃料电池(FC)等的主干系统发电机群11、及使用它们的电力的主干系统负荷群(学校、医院、工厂等)12、以及将装备在电动汽车或插电式混合动力汽车等中的二次电池用作电力储存装置(BT)的许多需求家庭的设备群(包括普通家庭)13。需求家庭的设备群13的每一个除了包括作为二次电池的上述电力储存装置(BT)以外，还包括构成分散型电源的太阳能发电(PV)或风力发电(WP)等利用自然能源的电源及负荷。

进而，在上述电力系统1中具备输出分配控制装置15。该输出分配控制装置15对于作为电力储存装置导入在同系统内的许多二次电池群，为了抑制在同系统内接近设置的利用自然能源的分散型电源的输出变动，进行用来确保这些二次电池群的控制余力的控制，另一方面，为了最大限度利用这些二次电池群的剩余能力，进行用来确保同系统内的通过化石燃料等运转的发电机的经济性的控制。另外，主干系统负荷群12及需求家庭设备群13的负荷电力分别在图1中的负荷电力计测点通过计测器计测，将计测结果向输出分配控制装置15传递。

输出分配控制装置15的功能例如可以作为由图2所示那样的已知的具备处理器101、存储器102、输入装置103、显示装置104等基本的硬件的计算机执行的计算机程序来加以构成。在此情况下，处理器101能够将存储器102作为工作区域来执行计算机程序。此外，可以通过输入装置103进行对计算机程序及关联的数据的各种设定、或使显示装置104显示各种信息。

(第1实施方式)

首先，对第1实施方式进行说明。

图3是表示有关本发明的第1实施方式的输出分配控制装置的功能结构的一例的图。

图3所示的输出分配控制装置15作为主要的功能而具有二次电池当前信息收集部201、负荷当前信息收集部202、主干系统发电机当前信息收集部203、虚拟二次电池信息制作部204、预测总需求制作部205、主干系统发电机·虚拟二次电池输出分配值计算部(第1输出分配决定部)206、单独二次电池输出分配值计算部(第2输出分配决定部)207、二次电池控制部208、及主干系统发电机控制部209。

图3中的二次电池群21相当于图1中的需求家庭设备群13的电力储存装置群(BT)。此外，图3中的负荷群22相对于图1中的主干系统负荷群12及需求家庭设备群13的负荷群。此外，图3中的主干系统发电机群23相当于图1中的主干系统发电机群11。

另外，二次电池当前信息收集部201也可以装备在二次电池群21中。此外，负荷当前信息收集部202也可以装备在负荷群22中。此外，主干系统发电机当前信息收集部203也可以装备在主干系统发电机群23中。

二次电池当前信息收集部201收集表示二次电池群21的各自的当前状态(当前的充放电输出或蓄电量等)的单独二次电池信息D1。

负荷当前信息收集部202收集表示负荷群22的各自的当前状态(在图1中的负荷电力计测点计测的各自的当前的负荷电力等)的负荷信息D2。

主干系统发电机当前信息收集部203收集表示主干系统发电机群23的各自的当前状态(当前的发电机输出等)的主干系统发电机当前信息D3。

虚拟二次电池信息制作部204基于上述单独二次电池当前信息D1、表示二次电池群21的各自的设备规格的单独二次电池设备信息D4、和表示各需求家庭对于二次电池群21的每一个设定的运用上的制约(各需求家庭关于各二次电池的输出及容量设定的运用上的上下限值等)的单独二次电池设定值D5，制作表示将二次电池群21看作1个虚拟的二次电池时的该虚拟二次电池的当前状态或运用上的制约(虚拟二次电池的当前的充放电输出或蓄电量、关于输出或容量的运用上的上下限值等)的虚拟二次电池信息D6。另外，单独二次电池设备信息D4通过离线预先登记，此外，单独二次电池设定值D5通过离线预先设定。

预测总需求制作部205基于上述负荷信息D2、和表示负荷群22的各自的假定的需求随时间的变化的假定需求曲线D7，来制作表示预测的总需求随时间的变化的预测总需求曲线D8。

主干系统发电机·虚拟二次电池输出分配值计算部206基于上述主干系统发电机当前信息D3、上述虚拟二次电池信息D6、上述预测总需求曲线D8、和表示主干系统发电机群23的各自的设备规格的发电机设备信息D9，决定表示主干系统发电机群23的输出分配值的主干系统发电机输出分配值(运转计划)D10、和表示虚拟二次电池的输出分配值的虚拟二次电池输出分配值(运转计划)D11。特别是，该主干系统发电机·虚拟二次电池输出分配值计算部206在各制约存在的情况下决定主干系统发电机群23的输出分配值和虚拟二次电池的输出分配值，使得主干系统发电机群23的燃料费为最小。例如，该主干系统发电机·虚拟二次电池输出分配值计算部206使用包括主干系统发电机群23的输出作为变量的表示主干系统发电机群23的燃料费的函数，求出该燃料费为最小的主干系统发电机群23的输出，通过从负荷群22的需求中减去所求出的主干系统发电机群23的输出，求出虚拟二次电池的输出。

单独二次电池输出分配值计算部207基于上述单独二次电池当前信息D1、单独二次电池设备信息D4、单独二次电池设定值D5、和上述虚拟二次电池输出分配值D11，决定表示二次电池群21的各自的输出分配值的单独二次电池输出分配值(运转计划)D12。特别是，该单独二次电池输出分配值计算部207在各制约存在的情况下决定二次电池群21的各自的输出分配，使得二次电池群21的控制余力的合计为最大。例如，该单独二次电池输出分配值计算部207使用表示二次电池群21的各自的蓄电量与该二次电池群21的各自的蓄电量的上下限的中间值相比的偏差的函数，求出各自的偏差为最小的二次电池群21的各自的蓄电量，根据求出的蓄电量的时间位移决定二次电池群21的各自的输出。

二次电池控制部208基于上述单独二次电池输出分配值(运转计划)D12控制二次电池群21的各自的输出。

主干系统发电机控制部209基于上述主干系统发电机输出分配值D10控制主干系统发电机群23的各自的输出。

接着，使用图4所示的流程图，对如上述那样构成的输出分配控制装置15的动作进行说明。

在步骤S1中，二次电池当前信息收集部201收集表示二次电池群21的各自的当前状态(当前的充放电输出或蓄电量等)的单独二次电池信息D1。

在步骤S2中，负荷当前信息收集部202收集表示负荷群22的各自的当前状态(在图1中的负荷电力计测点计测的各自的当前的负荷电力等)的负荷信息D2。

在步骤S3中，主干系统发电机当前信息收集部203收集表示主干系统发电机群23的各自的当前状态(当前的发电机输出等)的主干系统发电机当前信息D3。

在步骤S4中，虚拟二次电池信息制作部204基于单独二次电池当前信息D1、单独二次电池设备信息D4和单独二次电池设定值D5，制作虚拟二次电池信息D6。即，由于将N个二次电池群21看作1个虚拟二次电池，所以按照时刻(或时间带)t₀，…，T求出关于N个二次电池群21的各自的信息的总和。具体而言，例如使用以下的数式。

[数式1]

${\mathrm{VES}}_{t0}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{VBT}}_{i,t0}$

${\stackrel{\‾}{\mathrm{VES}}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t},(t=t_0,...,T)$

${\underset{\‾}{\mathrm{VES}}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{\mathrm{VET}}}_{i,t},(t=t_0,...,T)$

${\stackrel{\‾}{\mathrm{ES}}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{BT}}}_{i,t},(t=t_0,...,T)$

${\underset{\‾}{\mathrm{ES}}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{\mathrm{BT}}}_{i,t},(t=t_0,...,T)$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{ESV}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{BTV}}}_i$

$\underset{\‾}{\mathrm{ESV}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{\mathrm{BTV}}}_i$

这里，

[数式2]

单独二次电池当前蓄电量

虚拟二次电池当前蓄电量

虚拟二次电池容量运用上限

VES _t：虚拟二次电池容量运用下限

单独二次电池容量运用上限

VBT _i，t：单独二次电池容量运用下限

虚拟二次电池容量运用上限输出

ES _t：虚拟二次电池容量运用下限输出

单独二次电池容量运用上限输出

BT _i，t：单独二次电池容量运用下限输出

虚拟二次电池(输出)提高方向输出变化

ESV：虚拟二次电池(输出)降低方向输出变化

单独二次电池(输出)提高方向输出变化

BTV_i：单独二次电池(输出)降低方向输出变化

t₀：当前时刻

T：虚拟二次电池计算期间最终时刻

另外，“单独二次电池运用上限输出”、“单独二次电池运用下限输出”是各需求家庭按照时间带设定的设定值。“单独二次电池容量运用上限”、“单独二次电池容量运用下限”是各需求家庭为了抑制利用自然能源的分散型电源的输出变动而按照时间带设定以作为控制余力确保的上下限。它们可以根据单独二次电池设定值D5得到。此外，“单独二次电池(输出)提高方向输出变化速度”，“单独二次电池(输出)降低方向输出变化速度”可以根据单独二次电池设备信息D4得到。

在需求家庭主动想要实施计划运转的情况下，例如只要设定用以下的数式表示的制约就可以。

[数式3]

${\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}={\underset{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}={\mathrm{SCH}}_{i,t}\mathrm{for}\∀t$

SCH_i，t：计划值

在步骤S5中，预测总需求制作部205基于负荷信息D2和假定需求曲线D7，制作预测总需求曲线D8。具体而言，例如使用以下的数式。

[数式4]

${\mathrm{SD}}_t^{\′}={\mathrm{SD}}_t+(\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{LD}}_{{j,t}_0}-{\mathrm{SD}}_{t_0}),(t=t_0,...,T)$

当前负荷

SD_t：假定需求

SD′_t：预测总需求

在步骤S6中，主干系统发电机·虚拟二次电池输出分配值计算部206基于主干系统发电机当前信息D3、虚拟二次电池信息D6、预测总需求曲线D8、和发电机设备信息D9，决定主干系统发电机输出分配值(运转计划)D10、和虚拟二次电池输出分配值(运转计划)D11。即，在各制约存在的情况下，决定主干系统发电机群23的输出分配值和虚拟二次电池的输出分配值，使得主干系统发电机群23的燃料费为最小。具体而言，例如使用以下这样的方法。

首先，通过动态规划法，计算主干系统发电机群23的燃料费为最小的虚拟二次电池的每一定时间的蓄电量。

如图5所示，考虑从当前时刻t₀到虚拟二次电池计算期间最终时刻T的蓄电量。另外，虚拟二次电池计算期间最终时刻T及作为T时的目标的蓄电量VE例如为之前设立的规划值或当日运用者给出的蓄电目标量。这里，如果将蓄电量作为连续值加以处理，则从当前蓄电量VS到作为目标的蓄电量VE出现无数的路径，所以将蓄电量离散值化。

例如，如果设时间t的蓄电量状态数(蓄电量VES被离散化为不同的各个状态的数量)为S_t，则从时间t-1的S_(t-1)个蓄电量状态通过输出ES(充电或放电)到时间t的某个蓄电量状态A，存在S_(t-1)个路径(通路)。

在此情况下，如图6所示，在时间带t-1离散化为S_(t-1)个的蓄电量VES产生离散化为S_(t-1)个的燃料费C(VES)。此外，对于在时间带t-1离散化为S_(t-1)个蓄电量VES的输出ES(充电或放电)产生离散化为S_{(t -1)}个的燃料费C(ES)。

例如，时间带t-1的任意的蓄电量状态s(其中，1≤s≤S_(t-1))的蓄电量VES_t-1，s产生燃料费C(VES_t-1，s)。此外，对于该蓄电量VES_t-1，s的输出ES_t，s(充电或放电)产生燃料费C(ES_t-1，s)。

这里，进行用来从S_(t-1)个路径中选择C(VES)+C(ES)为最小的路径的处理。此外，关于时间t的达到状态A以外的蓄电量状态的路径也进行同样的处理(即，对达到S_t个各状态的全部路径实施)。进而，对于时间t-1与t之间的路径以外的路径也进行同样的处理(即，对存在于时间t₀～T之间的全部路径实施)。具体而言，例如使用以下的数式。

[数式5]

(动态规划法的基本式)

$C\left({\mathrm{VES}}_{t,m}\right)=\underset{1\≤s\≤S(t-1)}{\min }\left[C\left({\mathrm{VES}}_{t-1,S}\right)C\left({\mathrm{ES}}_{t-1,S}\right)\right],m=1,...,S\left(t\right)$

(蓄电效率的制约)

${\mathrm{VES}}_t={\mathrm{VES}}_{t-1}-\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{ES}}_t\\ {\mathrm{\ηES}}_t\end{array}\right.,(t=t_0,...,T)$

(蓄电量上下限的制约)

${\mathrm{VES}}_t\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{VES}}}_t$

VES_t≥VES _t

(输出变化速度的制约)

${\mathrm{ES}}_t-{\mathrm{ES}}_{t-1}\≤\stackrel{\‾}{\mathrm{ESV}}$

ES_t-1-ES_t≤ESV

η：二次电池充电效率

S(t)：时间带t的蓄电量状态数

这里，主干系统发电机群23的燃料费为最小那样的ES_t，s例如可以通过求解以下的非线性规划问题来求出。一般而言，主干系统发电机燃料费特性几乎都是能够用2次式近似的情况，所以能够作为2次规划问题公式化。2次规划问题已知可以比较高速地求解。

例如，使用将目标函数设为“燃料费最小化”的以下的式子。

[数式6]

$\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{f}_k\left({\mathrm{GP}}_{k,t}\right)\→\min$

f_k：主干系统发电机燃料费特性

此外，使用将制约条件设为“供需平衡制约”的以下的式子(其中，ES_t为已知)。

[数式7]

(供需平衡制约)

${\mathrm{SD}}_t^{\′}=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{GP}}_{k,t}+{\mathrm{ES}}_{t,l},(t=t_0,...,T)$

(发电机输出上下限制约)

${\mathrm{GP}}_{k,t}\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{GP}}}_k$

GP_k，t≥GP _k

(发电机输出变化速度制约)

${\mathrm{DP}}_{k,t-1}-{\mathrm{GP}}_{k,t}\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{GPv}}}_k$

GP_k，t-GP_k，t-1≤GPv _k

(虚拟二次电池输出上下限制约)

${\mathrm{ES}}_t\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{ES}}}_t$

ES_t≥ES _t

这里，

GP_k，t：主干系统发电机输出

主干系统发电机上限输出

GP _k，t：主干系统发电机下限输出

主干系统发电机(输出)提高方向输出变化

GPv _k：主干系统发电机(输出)降低方向输出变化

ES_t：虚拟二次电池输出

虚拟二次电池运用上限输出

ES _t：虚拟二次电池运用下限输出

即，使用包括主干系统发电机群23的输出GP_k，t作为变量的表示主干系统发电机群23的燃料费的特性的函数f_k，通过求出该燃料费为最小的主干系统发电机群23的输出，并从负荷群22的需求中减去所求出的主干系统发电机群23的输出，能够求出虚拟二次电池的输出。

另外，上述“主干系统发电机上限输出”、“主干系统发电机下限输出”、“主干系统发电机(输出)提高方向输出变化速度”、“主干系统发电机(输出)降低方向输出变化速度”能够根据发电机设备信息D9得到。

在步骤S7中，单独二次电池输出分配值计算部207基于虚拟二次电池输出分配值D11和单独二次电池当前信息D1，制作单独二次电池输出分配值D12。具体而言，例如通过解以下这样的线性规划问题，能够求出单独二次电池输出分配值D12。已知这样的线性规划问题即使是几万个变量的问题也能够高速地求解。

例如，使用将目标函数设为“控制余力最大化”(=与蓄电量的中间值相比的偏差最小化)的以下的式子。

[数式8]

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}|{\mathrm{VBT}}_{i,t}-{\mathrm{VBTref}}_{i,t}|\→\min ,(t=t_0,...,T)$

这里，

${\mathrm{VBTref}}_{i,t}=({\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}+{\underset{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t})/2$

(单独二次电池蓄电量合计=虚拟二次电池蓄电量)

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{VBT}}_{i,t}={\mathrm{VES}}_{i,t}$

(单独二次电池蓄电量上下限)

${\mathrm{VBT}}_{i,t}\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}$

VBT_i，t≥VBT _i，t

即，一般二次电池的容量是有限的，如果蓄电量达到上限或下限，则不再能够进行其以上的电力补偿，所以从补偿输出变动的观点看，尽可能将蓄电量保持为中间值左右，总是确保控制余力。

根据上述计算结果，各二次电池的输出分配值如以下这样求出。

[数式9]

在步骤S8中，二次电池控制部208基于在步骤S7中求出的单独二次电池输出分配值D12，进行二次电池群21的各自的控制。

在步骤S9中，主干系统发电机控制部209基于在步骤S6中求出的主干系统发电机输出分配值D10，进行主干系统发电机群23的各自的控制。

根据该第1实施方式，由于输出分配控制装置针对作为电力储存装置导入到电力系统内的许多二次电池群，为了抑制在同系统内接近设置的利用自然能源的分散型电源的输出变动，进行用来确保这些二次电池群的控制余力的控制，另一方面，为了最大限度利用这些二次电池群的剩余能力，进行用来确保同系统内的通过化石燃料等运转的发电机的经济性的控制，所以能够实现经济性的确保和电力品质的确保这两者。此外，为了二次电池的最优的运转计划的制作、计算，一般必须解决许多非线性规划问题，计算负荷较高，但在本实施方式中，通过在对单独的二次电池实施计算之前对集中的虚拟二次电池实施计算，能够降低计算负荷，能够实现计算的高速性。

(第2实施方式)

接着，对第2实施方式进行说明。

另外，在该第2实施方式中，对于与第1实施方式的结构共通的部分赋予相同的标号，并省略重复的说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明。

图7是表示有关本发明的第2实施方式的输出分配控制装置的功能结构的一例的图。

第2实施方式的输出分配控制装置15(图7)与第1实施方式的输出分配控制装置15(图3)不同的点是：单独二次电池输出分配值计算部207在计算单独二次电池输出分配值时使用将目标函数设为“输电损耗电力最小化”的式子，而不是使用将目标函数设为“控制余力最大化”(=与蓄电量的中间值相比的偏差最小化)的式子这一点；以及为了该计算而还取得系统连接·阻抗信息D101及上述负荷信息D2(当前的负荷电力等)这一点。系统连接·阻抗信息D101是表示构成电力系统1的节点及支路的连接关系或各部的阻抗(或电阻)的信息。通过利用这些信息，单独二次电池输出分配值计算部207在各制约存在的情况下，使用包含电力系统内的各自的支路潮流或支路电阻作为变量的表示该电力系统的输电损耗的函数，求出该输电损耗为最小的各自的潮流，根据求出的各自的潮流决定二次电池群21的各自的输出。

接着，使用图8所示的流程图对如上述那样构成的输出分配控制装置15的动作进行说明。

关于步骤S1～S6的处理，是如在图4的流程图中说明那样的，所以省略其说明。

在步骤S101中，单独二次电池输出分配值计算部207取得在步骤S2中求出的负荷信息D2(当前的负荷电力等)、和系统连接·阻抗信息D101。这些信息用于进行后述的支路潮流的计算及输电损耗的计算。

在基于直流法的潮流计算中，有如下述那样将支路潮流用节点注入电力(其中，发电为正，负荷为负)的一次式表现的方法。

[数式10]

F＝AP

这里，

这里，矩阵P表示向各个节点的节点注入电力，矩阵A表示各个节点处的各个支路潮流。此外，i表示m个支路中的任意的支路，j表示n个节点中的任意的节点。

矩阵A的成分称作潮流分流系数。潮流分流系数如图9所示，表示在对任意的节点j将电力P_j注入1PU、释放到摆动节点(swing node)(基准节点)的情况下、流到任意的支路i中的支路潮流F_i。因而，如果将基于直流法的潮流计算执行节点数的量，则能够求出潮流分流系数。即，只要计算1节点的量就可求出矩阵A的1列的量，所以将其执行节点数的量。

使用这样的支路潮流的输电损耗电力已知可以近似地用以下的式子表示。

[数式11]

$P_L\≈\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k{F}_k^2$

这里，F_k表示流到任意的支路k中的支路潮流，r_k表示支路的电阻。

在步骤S102中，单独二次电池输出分配值计算部207基于在步骤S6中求出的虚拟二次电池输出分配值D11、在步骤S1中求出的单独二次电池当前信息D1、和在步骤S101中取得的负荷信息D2及系统连接·阻抗信息)101，制作单独二次电池输出分配值D12。具体而言，例如通过解以下这样的最优化问题能够求出单独二次电池输出分配值D12。这样的问题是2次规划问题，所以能够以可行的时间进行计算。

例如，使用将目标函数设为“输电损耗电力最小化”的以下的式子。

[数式12]

$\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k{F}_{k,t}^2\→\min$

此外，关于制约条件，使用以下的式子。

[数式13]

(单独二次电池蓄电量合计=虚拟二次电池蓄电量)

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{VBT}}_{i,t}={\mathrm{VET}}_{i,t}$

(单独二次电池蓄电量上下限)

${\mathrm{VBT}}_{i,t}\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}$

VBT_i，t≥VBT _i，t

(潮流方程式)

即，使用包含电力系统内的各自的支路潮流F_k及支路电阻r_k作为变量的、表示该电力系统的输电损耗的函数，求出该输电损耗为最小的各自的潮流F_k，t，将产生所求出的各自的潮流的节点注入电力BT_i，t作为二次电池群21的各自的输出。

关于步骤S8～S9的处理，是用图4的流程图说明那样的，所以省略其说明。

根据该第2实施方式，通过在单独二次电池输出分配值计算中采用与时时刻刻变化的负荷状况匹配地使输电损耗为最小的方法，能够得到与上述第1实施方式同样的效果。

(第3实施方式)

接着，对第3实施方式进行说明。

另外，在该第3实施方式中，对于与第2实施方式的结构共通的部分赋予相同的标号，并省略重复的说明。以下，以与第2实施方式不同的部分为中心进行说明。

有关第3实施方式的输出分配控制装置的功能结构与图7所示的结构相同。

但是，单独二次电池输出分配值计算部207在计算单独二次电池输出分配值时，使用将目标函数设为“输电损耗电力最小化”的式子、或将目标函数设为“控制余力最大化”(=与蓄电量的中间值相比的偏差最小化)的式子。此外，作为制约条件，除了使用在上述第2实施方式中说明的条件以外，还使用表示电力系统内的各自的潮流的上下限的潮流制约。即，单独二次电池输出分配值计算部207具有在存在表示电力系统内的各自的潮流的上下限的潮流制约的情况下决定二次电池群21的各自的输出的功能。

接着，使用图10所示的流程图，对如上述那样构成的输出分配控制装置15的动作进行说明。

关于步骤S1～S6及S101的处理，是在图8的流程图中说明那样的，所以省略其说明。

在步骤S201中，单独二次电池输出分配值计算部207在制作单独二次电池输出分配值D12时，具体而言，例如通过解以下这样的最优化问题来求出单独二次电池输出分配值D12。

例如，使用将目标函数设为“输电损耗电力最小化”的以下的式子、或将目标函数设为“控制余力最大化”(=与蓄电量的中间值相比的偏差最小化)的以下的式子。由于这样的问题是2次规划问题，所以能够以可行的时间进行计算。

[数式14]

$\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k{F}_{k,t}^2\→\min$

或者

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}|{\mathrm{VBT}}_{i,t}-{\mathrm{VBTref}}_{i,t}|\→\min ,(t=t_0,...,T)$

这里，

${\mathrm{VBTref}}_{i,t}=({\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}+{\underset{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t})/2$

此外，关于制约条件，使用以下的式子。

[数式15]

(单独二次电池蓄电量合计=虚拟二次电池蓄电量)

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{VBT}}_{i,t}={\mathrm{VES}}_{i,t}$

(单独二次电池蓄电量上下限)

${\mathrm{VBT}}_{i,t}\≤{\stackrel{\‾}{\mathrm{VBT}}}_{i,t}$

VBT_i，t≥VBT _i，t

(潮流方程式)

(潮流制约)

${\underset{\‾}{F}}_{i,t}\≤F_{i,t}\≤{\stackrel{\‾}{F}}_{i,t}$ t＝t₀，…，T i＝1，…，m

即，在步骤S201中，单独二次电池输出分配值计算部207在存在表示电力系统内的各自的潮流F_i，t的上下限的潮流制约的情况下，求出电力系统的输电损耗为最小的各自的潮流、或二次电池群21的控制余力为最大的各自的潮流，根据求出的各自的潮流决定二次电池群21的各自的输出。

关于步骤S8～S9的处理，是在图8的流程图中说明那样的，所以省略其说明。

根据该第3实施方式，通过在潮流制约存在的情况下进行单独二次电池输出分配值计算，能够使电力品质的确保变得更加可靠。

(总结)

如以上详细叙述那样，根据各实施方式，在具有二次电池群的电力系统中能够实现经济性的确保和电力品质的确保这两者。

在上述各实施方式中叙述的各种功能及处理次序也可以作为计算机程序预先存储在能够由计算机读取的存储介质(例如磁盘、光盘、半导体存储器)中，根据需求而将其用处理器读出并执行。此外，这样的计算机程序也可以通过经由通信媒体从某个计算机向其他计算机传送来分发。

本发明并不原样限定于上述实施方式，在实施阶段中能够在不脱离其主旨的范围中将构成要素变形而具体化。此外，通过在上述实施方式中公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，也可以从在实施方式中表示的全部构成要素中删除一些构成要素。进而，也可以将跨越不同的实施方式的构成要素适当组合。

Claims (6)

1.一种输出分配控制装置(15)，在连接着发电机群(23)、负荷群(22)及二次电池群(21)的电力系统中使用，其特征在于，具备：

第1输出分配决定机构(206)，至少基于表示上述负荷群(22)的需求的信息、表示上述发电机群(23)的输出及运用上的制约的信息、和表示上述二次电池群(21)的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定上述发电机群(23)的输出分配、和将上述二次电池群(21)看作1个虚拟的二次电池时的该虚拟二次电池的输出分配，使得上述发电机群(23)的燃料费为最小；以及

第2输出分配决定机构(207)，至少基于由上述第1输出分配决定机构(206)决定的虚拟二次电池的输出分配、和表示上述二次电池群(21)的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定上述二次电池群(21)的各自的输出分配，使得上述二次电池群(21)的控制余力的合计为最大，或该电力系统的输电损耗为最小。

2.如权利要求1所述的输出分配控制装置(15)，其特征在于，

上述第1输出分配决定机构(206)使用包含上述发电机群(23)的输出作为变量的、表示上述发电机群(23)的燃料费的函数，求出该燃料费为最小的上述发电机群(23)的输出，通过从上述负荷群(22)的需求中减去所求出的上述发电机群(23)的输出，求出上述虚拟二次电池的输出。

3.如权利要求2所述的输出分配控制装置(15)，其特征在于，

上述第2输出分配决定机构(207)使用表示上述二次电池群(21)的各自的蓄电量与该二次电池群(21)的各自的蓄电量的上下限的中间值相比的偏差的函数，求出各自的偏差为最小的上述二次电池群(21)的各自的蓄电量，根据所求出的蓄电量的时间位移决定上述二次电池群(21)的各自的输出。

4.如权利要求2所述的输出分配控制装置(15)，其特征在于，

上述第2输出分配决定机构(207)使用包含上述电力系统内的各自的潮流作为变量的、表示该电力系统的输电损耗的函数，求出该输电损耗为最小的各自的潮流，根据所求出的各自的潮流决定上述二次电池群(21)的各自的输出。

5.如权利要求3或4所述的输出分配控制装置(15)，其特征在于，

上述第2输出分配决定机构(207)在表示上述电力系统内的各自的潮流的上下限的潮流制约存在的情况下，决定上述二次电池群(21)的各自的输出。

6.一种输出分配控制方法，在连接着发电机群(23)、负荷群(22)及二次电池群(21)的电力系统中使用，其特征在于，包括：

第1输出分配决定机构(206)至少基于表示上述负荷群(22)的需求的信息、表示上述发电机群(23)的输出及运用上的制约的信息、和表示上述二次电池群(21)的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定上述发电机群(23)的输出分配、和将上述二次电池群(21)看作1个虚拟的二次电池时的该虚拟二次电池的输出分配，使得上述发电机群(23)的燃料费为最小的步骤(S1～S6)；以及

第2输出分配决定机构(207)至少基于由上述第1输出分配决定机构(206)决定的虚拟二次电池的输出分配、和表示上述二次电池群(21)的蓄电量及运用上的制约的信息，在各制约存在的情况下，决定上述二次电池群(21)的各自的输出分配，使得上述二次电池群(21)的控制余力的合计为最大，或该电力系统的输电损耗为最小的步骤(S7～S9)。

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