CN107851999B - 电力系统 - Google Patents

Abstract

电力系统(1)具备：具有电力需求设备的工厂(60、70)；将发电的电力向工厂(60、70)供给的自家发电装置(40)；及将工厂(60、70)与自家发电装置(40)连结的输电线(30)，电力系统(1)经由输电线(30)将剩余电力向外部电力供求装置(90)进行售电，具备：蓄电装置(50)，与输电线(30)连接，蓄积由自家发电装置(40)发电的电力，并将蓄积的电力向工厂(60、70)供给；数据库(20)，存储工厂(60、70)的制造计划信息；及电力控制装置(10)，基于制造计划信息来预测工厂(60、70)的将来的电力需求，基于预测出的电力需求的变动，对于自家发电装置(40)指示发电量的变更，并对于蓄电装置(50)指示蓄电及放电。

Description

电力系统

技术领域

本发明涉及工厂组的电力系统。

背景技术

以往，作为利用了蓄电装置的电力系统，以发电设备的有效的操作为目的，提出了在发电设备具备的多个功能中，将执行各功能时运转的发电设备内的设备的消耗电力与蓄电装置的放电容量进行比较，来选定在该放电容量的范围内能够执行的功能的技术(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-79094号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1提出的技术止于通过进行发电设备内的功能选择来进行该发电设备的有效的运用。因此，例如在将通过发电设备发电的电力中的未由电力需求设备使用的剩余电力向电力公司等的外部电力网进行售电(输电)时，无法考虑包括发电设备、蓄电设备及电力需求设备在内的整体的电力需求来控制向该外部电力网的售电量(输电量)。需要说明的是，前述的“电力需求设备”表示例如设置在工厂内的消耗电力的设备。

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种能够控制向外部电力网的售电量的电力系统。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，实现目的，本发明的电力系统具备：具有电力需求设备的工厂；将发电的电力向所述工厂供给的自家发电装置；及将所述工厂与所述自家发电装置连结的输电线，所述电力系统经由所述输电线将剩余电力向外部电力供求装置进行售电，其特征在于，具备：蓄电装置，与所述输电线连接，蓄积由所述自家发电装置发电的电力，并将蓄积的电力向所述工厂供给；数据库，存储所述工厂的制造计划信息；及电力控制装置，基于所述制造计划信息来预测所述工厂的将来的电力需求，基于预测出的电力需求的变动，对于所述自家发电装置指示发电量的变更，并对于所述蓄电装置指示蓄电及放电。

另外，本发明的电力系统以上述发明为基础，其特征在于，所述电力控制装置具备：制造计划取得部，从所述数据库取得所述制造计划信息；电力需求预测部，基于所述制造计划信息，预测所述工厂的将来的电力需求；电力变动分离部，从所述电力需求的变动中将低频电力变动与高频电力变动分离，所述低频电力变动是由所述自家发电装置能够追随的电力变动，所述高频电力变动是由所述自家发电装置不能追随且由所述蓄电装置能够追随的电力变动；及发电蓄电指示部，对于所述自家发电装置指示与所述低频电力变动对应的发电量，并对于所述蓄电装置指示与所述高频电力变动对应的蓄电量或放电量。

另外，本发明的电力系统以上述发明为基础，其特征在于，所述蓄电装置与所述自家发电装置相比，对于电力需求的变动的响应速度快。

另外，本发明的电力系统以上述发明为基础，其特征在于，所述蓄电装置是飞轮装置、二次电池或电容器。

另外，本发明的电力系统以上述发明为基础，其特征在于，所述电力系统是炼铁厂内的系统。

发明效果

根据本发明，根据基于制造计划信息而预测的电力需求的变动，对于自家发电装置指示发电量的变更，并对于蓄电装置指示蓄电及放电，因此在将剩余电力向外部电力网进行售电时，能够考虑电力系统整体的电力需求来控制向该外部电力网的售电量。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电力系统的结构的概略图。

图2是表示本发明的实施方式的电力系统的电力控制装置的结构的概略图。

图3是表示本发明的实施方式的电力系统的电力控制装置的处理次序的一例的流程图。

图4是表示本发明的实施方式的电力系统的实施例的图，是表示炼铁厂内的总需求电力量、发电量、售电量及蓄电量的变动的坐标图。

具体实施方式

以下，关于本发明的电力系统的实施方式，参照附图进行说明。需要说明的是，本发明没有限定为以下的实施方式。而且，以下的实施方式中的结构要素包括本领域技术人员能够且容易置换的要素或者实质上相同的要素。

[电力系统的结构]

首先，参照图1，说明适用本发明的电力系统1的结构。电力系统1是在炼铁厂内使用的系统，具备电力控制装置10、数据库(DB)20、输电线30、自家发电装置40、蓄电装置50、热轧工厂60、其他工厂70、传送通路80、外部电力供求装置90、连结点100。

数据库20设置在炼铁厂内，存储消耗电力信息、发电电力信息、蓄电电力信息及制造计划信息。在此，消耗电力信息是有关热轧工厂60及其他工厂70的从过去到现在的消耗电力的信息。而且，发电电力信息是有关自家发电装置40的从过去到现在的发电电力的信息。而且，蓄电电力信息是有关蓄电装置50的从过去到现在的蓄电电力的信息。而且，制造计划信息是有关热轧工厂60及其他工厂70的产品的制造计划的信息，更具体而言是关于何时处理哪个材料来制造产品或中间产品的信息。

如图1所示，输电线30与自家发电装置40、蓄电装置50、热轧工厂60、其他工厂70及外部电力供求装置90连接，在它们之间传送电力。即，自家发电装置40、蓄电装置50、热轧工厂60、其他工厂70及外部电力供求装置90经由输电线30供给电力，并经由该输电线30接收电力。

自家发电装置40设置在炼铁厂内，具体而言是利用了厂内产生气体、LNG的火力发电厂等。自家发电装置40将发电的电力经由输电线30向热轧工厂60及其他工厂70供给。而且，自家发电装置40在产生剩余电力的情况下，将该剩余电力经由输电线30向外部电力供求装置90售电。

蓄电装置50设置在炼铁厂内，蓄积由自家发电装置40发电的电力。并且，蓄电装置50将蓄积的电力经由输电线30向热轧工厂60及其他工厂70供给。而且，蓄电装置50在产生剩余电力的情况下，将该剩余电力经由输电线30向外部电力供求装置90售电。

与自家发电装置40相比，蓄电装置50使用对于电力需求的变动的响应速度快的结构。而且，作为蓄电装置50，可以使用例如飞轮装置、二次电池或电容器等。

热轧工厂60及其他工厂70设置在炼铁厂内，具有电力需求设备(例如轧机等)。其他工厂70具体而言是炼钢工厂或厚板工厂等制造工厂等。

传送通路80与自家发电装置40、蓄电装置50、热轧工厂60及其他工厂70连接，在它们之间传递信息。即，自家发电装置40、蓄电装置50、热轧工厂60及其他工厂70经由传送通路80来进行消耗电力信息、发电电力信息、蓄电电力信息及制造计划信息的各信息的交接。

外部电力供求装置90设置在炼铁厂的外部，例如是电力公司的发电厂。如图1所示，外部电力供求装置90经由连结点100而与炼铁厂内的输电线30连接，根据需要向热轧工厂60及其他工厂70供给电力。而且，电力系统1将由自家发电装置40发电而剩余的剩余电力经由输电线30向外部电力供求装置90售电。

[电力控制装置的结构]

接下来，参照图2，说明电力系统1的电力控制装置10的结构。电力控制装置10具体而言通过个人计算机或工作站等通用的信息处理装置实现，如该图所示，具备运算处理部11、ROM12、RAM13、传送通路14、输入输出端口15。运算处理部11、ROM12及RAM13构成为能够经由传送通路14而相互收发数据。而且，运算处理部11、ROM12及RAM13构成为能够经由输入输出端口15向数据库20及传送通路80收发数据。

运算处理部11通过CPU等硬件实现。该运算处理部11基于存储在ROM12中的程序或数据的各种信息等进行向构成电力控制装置10的各部的指示或数据的传送等，总括性地控制电力控制装置10整体的动作。如图2所示，该运算处理部11作为制造计划取得部111、电力需求预测部112、电力变动分离部113及发电蓄电指示部114发挥作用。

在ROM12存储有使电力控制装置10动作且用于实现该电力控制装置10具备的各种功能的程序、及在这些程序的执行中使用的数据等。而且，存储有使运算处理部11作为制造计划取得部111、电力需求预测部112、电力变动分离部113及发电蓄电指示部114发挥作用且用于执行后述的电力控制处理的电力控制程序121。

RAM13是作为运算处理部11的作业用存储器而使用的半导体存储器，具备暂时保持运算处理部11执行的程序或其执行中使用的数据等的存储区域。

[电力控制处理]

接下来，参照图3，说明基于电力控制装置10的电力控制处理。具体而言，在电力控制装置10中，运算处理部11将存储于ROM12的电力控制程序121读出并执行，按照图3所示的次序进行处理，由此实现电力控制处理。需要说明的是，该图所示的处理每规定的控制周期反复执行。在此所说的控制周期表示评价售电量累计值能够多么追随目标值的定时(例如，30分钟间距)。

(步骤S1)

在步骤S1的处理中，电力控制装置10的制造计划取得部111从数据库20取得热轧工厂60及其他工厂70的制造计划信息。

(步骤S2)

在步骤S2的处理中，电力控制装置10的电力需求预测部112基于利用步骤S1取得的制造计划信息，预测作为对将来的各工厂的电力需求(需求电力量)以Δt进行了离散化后的时序数据。例如在热轧工厂60的情况下，使用制造计划信息和下式(1)，算出时刻t+i·Δt～t+(i+1)·Δt之间的需求电力量。通过将该预测求出至i＝0,1,2,…,N-1为止，来预测从时刻t至t+N·Δt的电力需求的变动。在此，N·Δt的时间是上述的控制周期，是评价卖电量累计值的期间。而且，Δt考虑轧制间距等来确定(例如包含多个轧制机会的5分钟左右的时间等)。

P(i)＝Σ_s(α×W(s)×Log(R(s)))…式(1)

P：时刻t+i·Δt～t+(i+1)·Δt的热轧需求电力量

s：时刻t+i·Δt～t+(i+1)·Δt的轧制板坯编号

W(s)：板坯s的重量

R(s)：板坯s的在轧机中的压下量

α：系数

Δt：数据取得间隔

电力控制装置10通过将利用上式(1)算出的从时刻t至t+N·Δt的热轧工厂60的需求电力量的变动与其他工厂70的需求电力量的变动相加，来预测炼铁厂内的总需求电力量(炼铁厂整体的电力需求)的变动。需要说明的是，其他工厂70的需求电力量的变动通过趋势预测(例如，如果是移动平均法，则将紧前的评价期间等的实绩电力量平均值作为预测值，如果是线性回归法，则将紧前的规定期间的线性回归式的预测作为预测值等)进行预测。

(步骤S3)

在步骤S3中，电力控制装置10的电力变动分离部113通过将从时刻t至t+N·Δt的炼铁厂内的总需求电力量的变动加上从时刻t至t+N·Δt的售电量来算出目标发电量，并将算出的目标发电量分离成低频电力变动和高频电力变动。需要说明的是，从时刻t至t+N·Δt的各时刻(t+i·Δt～t+(i+1)·Δt之间)的售电量设为将售电量累计值的目标值乘以(1/N·Δt)而得到的一定值。

在此，低频电力变动表示通过自家发电装置40的发电量的增减而能够追随的电力需求的变动。自家发电装置40通常对于电力需求的变动的响应性低，对于紧急的电力的要求无法立即供给电力。前述的低频电力变动是即便这样的自家发电装置40也能够进行电力的供给的、缓慢的电力需求的变动。

另一方面，高频电力变动表示通过自家发电装置40的发电量的增减无法追随的电力需求的变动。即，高频电力变动是前述那样的响应性低的自家发电装置40无法进行电力的供给的、急剧的电力需求的变动。

另外，高频电力变动也是通过蓄电装置50的蓄电或放电而能够追随的电力需求的变动。蓄电装置50通常对于电力需求的变动的响应性高(例如msec级)，对于紧急的电力的要求能够立即供给电力。因此，即使是自家发电装置40无法进行电力的供给的高频电力变动，蓄电装置50也能够进行电力的供给。

电力变动分离部113例如以通过自家发电装置40能够追随的最大的电力变动的频率为基准，将该频率以下的电力变动作为低频电力变动，将超过该频率的电力变动作为高频电力变动，由此将高频电力变动与低频电力变动分离。

(步骤S4)

在步骤S4中，电力控制装置10的发电蓄电指示部114将与低频电力变动对应的发电量的作为时序数据的指示量向自家发电装置40发送。其结果是，自家发电装置40按照接收到的发电量的指示量来变更发电量。

另外，发电蓄电指示部114将与高频电力变动对应的蓄电量/放电量的指示量向蓄电装置50发送。其结果是，蓄电装置50按照接收到的蓄电量/放电量的作为时序数据的指示量，利用在蓄电装置50内部设置的控制装置，以msec级的控制周期来变更蓄电量/放电量。需要说明的是，即便是通过蓄电装置50的充放电指示也无法吸收变动那样的更高周期的电力变动(例如，小于m秒)由外部电力供求装置90的潮流控制来吸收。

根据具备以上那样的结构的电力系统1，根据基于制造计划信息而预测的电力需求的变动，对于自家发电装置40指示发电量的变更，并对于蓄电装置50指示蓄电及放电。即，关于根据制造计划而预测的将来的电力需求的变动中的、通过基于自家发电装置40的发电能够追随的缓慢的变动部分(低频电力变动)，供给由该自家发电装置40发电的电力。另一方面，关于通过基于自家发电装置40的发电无法追随的急剧的变动部分(高频电力变动)，使用比自家发电装置40的响应性高的蓄电装置50，通过放电来供给电力，或者在电力剩余的情况下进行蓄电。因此，根据电力系统1，在将剩余电力向外部电力网进行售电时，能够考虑电力系统1整体的电力需求来控制向该外部电力网的售电量。

实施例

以下，列举实施例来更具体地说明本发明。在图4中，是在适用了本发明的情况与未适用本发明的以往的情况下，将从14：00至16：00的2小时的炼铁厂内的总需求电力量、自家发电装置40的发电量、售电量、蓄电装置50的蓄电量的变动进行了比较的坐标图。

在图4中，低频电力变动由虚线表示，高频电力变动由实线表示。而且，关于发电量，坐标图上方向为增加方向，由30分钟的累计值表示(参照图中的“工厂使用30分钟累计”)，每30分钟被复位。而且，关于售电量，坐标图下方向为增加方向，由30分钟的累计值表示(参照图中的“电力零售30分钟累计”)，每30分钟被复位。而且，关于蓄电量，坐标图上方向为增加方向，当向上方向行进时被蓄电，当向下方向行进时被放电。并且，售电目标值是例如通过与保有外部电力供求装置90的电力公司的商定而确定的值，是每30分钟的售电量的累计值。即，图3所示的控制处理的周期在该实施例中成为30分钟。

如图4所示，在以往的方法中，15：00、16：00处的售电量超过售电目标值。这表示自家发电装置40无法追随高频电力变动，而多余地产生电力。而且，在以往的方法中，15：30处的售电量相比售电目标值不足。这表示自家发电装置40无法追随高频电力变动，无法发电。这样，在以往的方法中，难以使售电量与售电目标值一致。

另一方面，如图4所示，在本发明的方法中，通过蓄电装置50蓄积剩余电力，由此15：00、15：30、16：00的售电量都收敛于售电目标值。即，在14：30～15：00、15：30～16：00，利用蓄电装置50蓄积由自家发电装置40发电的多余的电力，在15：00～15：30，仅是自家发电装置40的发电的情况下不足的电力由蓄电装置50的放电来提供。上述的处理如前述的图3的步骤S4所示，可以通过如下方式实现：电力控制装置10的发电蓄电指示部114将与高频电力变动对应的蓄电量/放电量的指示量向蓄电装置50发送，使蓄电装置50的蓄电量/放电量变更。

此外，如图4所示，在15：30～16：00，根据低频电力变动而将自家发电装置40的发电量控制得较低，由此抑制无用的发电。该处理如前述的图3的步骤S4所示，可以通过如下方式实现：电力控制装置10的发电蓄电指示部114将与低频电力变动对应的发电量的指示量向自家发电装置40发送，使自家发电装置40的发电量变更。

以上，关于本发明的电力系统，通过用于实施发明的方式及实施例进行了具体说明，但是本发明的主旨没有限定为上述的记载，必须基于权利要求书的记载而作出宽泛的解释。而且，基于上述的记载而进行了各种变更、改变等的技术当然也包含于本发明的主旨。

工业实用性

本发明能够考虑系统整体的电力需求来控制售电量，因此能够适用于电力系统。

标号说明

1 电力系统

10 电力控制装置

11 运算处理部

111 制造计划取得部

112 电力需求预测部

113 电力变动分离部

114 发电蓄电指示部

12 ROM

121 电力控制程序

13 RAM

14 传送通路

15 输入输出端口

20 数据库

30 输电线

40 自家发电装置

50 蓄电装置

60 热轧工厂

70 其他工厂

80 传送通路

90 外部电力供求装置

100 连结点。

Claims (4)

1.一种电力系统，具备：具有电力需求设备的工厂；将发电的电力向所述工厂供给的自家发电装置；及将所述工厂与所述自家发电装置连结的输电线，所述电力系统经由所述输电线将剩余电力向外部电力供求装置进行售电，所述电力系统的特征在于，具备：

蓄电装置，与所述输电线连接，蓄积由所述自家发电装置发电的电力，并将蓄积的电力向所述工厂供给；

数据库，存储所述工厂的制造计划信息；及

电力控制装置，基于所述制造计划信息来预测所述工厂的将来的电力需求的变动，基于预测出的所述将来的电力需求的变动，对于所述自家发电装置指示发电量的变更，并对于所述蓄电装置指示蓄电及放电，

所述电力控制装置具备：

制造计划取得部，从所述数据库取得所述制造计划信息；

电力需求预测部，基于所述制造计划信息，预测所述将来的电力需求的变动；

电力变动分离部，将所述将来的电力需求的变动加上将来的售电量来算出目标发电量，将所述目标发电量分离成低频电力变动与高频电力变动，所述低频电力变动是利用所述自家发电装置能够追随的电力变动，所述高频电力变动是利用所述自家发电装置不能追随且利用所述蓄电装置能够追随的电力变动；及

发电蓄电指示部，对于所述自家发电装置指示与所述低频电力变动对应的发电量，并对于所述蓄电装置指示与所述高频电力变动对应的蓄电量或放电量，

所述电力控制装置将所述售电量向售电目标值持续进行控制。

2.根据权利要求1所述的电力系统，其特征在于，

所述蓄电装置与所述自家发电装置相比，对于电力需求的变动的响应速度快。

3.根据权利要求2所述的电力系统，其特征在于，

所述蓄电装置是飞轮装置、二次电池或电容器。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力系统，其特征在于，

所述电力系统是炼铁厂内的系统。

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