CN110299730B - 电源、控制装置及方法、调整力指令装置及方法和记录介质 - Google Patents

电源、控制装置及方法、调整力指令装置及方法和记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电源、控制装置及方法、调整力指令装置及方法和记录介质，能够灵活地变更通过无调速运转提供的调整力。发电机的控制装置具备：控制部，对于所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的第1比例常数而得的第1调整力指令值；调整力放大部，基于来自外部装置的指令而获取调整力放大系数，并且运算对所述偏差乘以与所述调整力放大系数相应的第2比例常数而得的第2调整力指令值；和加法处理部，运算在所述第1调整力指令值上相加所述第2调整力指令值而得的放大后调整力指令值。

Description

电源、控制装置及方法、调整力指令装置及方法和记录介质
技术领域
本发明涉及控制装置、电源、控制方法、调整力指令装置、调整力指令方法、以及记录介质。
背景技术
输配电系统根据电力需求的变动周期来组合基于(1)无调速(Governor Free；GF)、(2)负载频率控制(Load Frequency Control；LFC)、(3)经济负荷分配控制(Economicload Dispatching Control；EDC)的来自电源的“调整力”，由此维持了频率。由于电力自由化，一般输配电运营商假定公开募集或在市场从发电运营商等调拨调整力。
办公室、工厂、一般家庭等中的电力需求时刻在变动。若输配电系统的电力需求超过电力供给，则输配电系统的频率较之于基准值(例如，50Hz或者60Hz)而下降，相反，若电力供给超过电力需求，则频率较之于基准值而上升。“调整力”用于使得时刻变动的需求和供给平衡，在理想地提供了调整力的情况下，频率与基准值一致。
对于针对几分钟至小于30分钟的需求变动的电力需求供给平衡，利用负载频率控制(LFC)。根据负载频率控制，提供与输配电系统中的频率的变动相应的量的调整力。即，在输配电系统的频率不足基准值的情况下，管辖该输配电系统的一般输配电运营商从电力运营商调拨正的调整力。另一方面，在输配电系统的频率超过了基准值的情况下，一般输配电运营商从电力运营商调拨负的调整力。基于负载频率控制的调整力调拨实际上针对从一般输配电运营商发送的时时刻刻的指令，通过发电运营商调整电源的输出来应对，由此来进行。
基于负载频率控制(LFC)的电力的稳定供给着手于发电运营商按照来自一般输配电运营商的指令来提供调整力。因此，在电力自由化中，一般输配电运营商研究对于发电运营商支付与调整力的提供的实际成绩相应的等价报酬的机制(调整力提供的结算)。
然而，一般输配电运营商在极短的时间进行了急剧变动的调整力的指令的情况下，电力运营商无法应对该指令，相反，可能征收罚款。此外，频率按照输配电系统的每个场所而有差异。期望按照输配电系统的每个场所极其细微地指令调整力，但对于短周期(周期3～5秒程度)的摇动进行该指令是不现实的。
因此，对于短周期的需求变动，一般而言，可应用由发电运营商管理(或者，运营)的电源(包含涡轮装置以及发电机的电源)自主地进行的无调速(GF)运转。所谓无调速运转，是指对于需求变动(负载变动)所引起的发电机的旋转速度的变化而控制向涡轮装置输入的输入量(燃料供给量等)以将该旋转速度确保为恒定的运转。例如，在电力需求短期性地增加的情况下，与此相伴，发电机的旋转速度会下降。通过无调速运转，根据该下降的旋转速度的观测值和基准值的偏差而向涡轮装置输入的输入量(燃料供给量等)自动地上升，旋转速度被维持在基准值。在返回到原始的旋转速度时发电机多余地产生的有效电力是通过无调速运转提供的调整力(以下也记载为“GF调整力”。)。
此外，将涡轮装置作为原动力的电源，在运转中涡轮装置的转子旋转的机制上，在内部具有惯性能量。该惯性能量根据需求变动而在发电机与负载之间自动地授受，因此作为相对于需求变动的频率变动的缓冲材(缓冲件)发挥功能，有助于频率的稳定化。
在专利文献1中公开了一种用于燃气涡轮比例下降调速器的修正系统以及方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-153645号公报
发明要解决的课题
基于无调速运转、惯性能量的调整力的提供与来自一般输配电运营商的指令无关地由各电源自主地进行。另一方面，基于太阳能发电的电源不会通过无调速运转而自主地产生调整力，也不具有惯性能量。因而，由于近年来的太阳能发电装置的增加，在输配电系统中存在与短周期的需求变动对应的调整力不足的顾虑。该顾虑会随着太阳能发电的增加而不断扩大。
这种状况通过在既有的发电站中增加GF调整力，从而能够解决。在现状下，虽然能够按照每个发电站来进行是否实施无调速运转的设定(ON/OFF)，但却无法使各发电站产生的GF调整力的程度灵活地增减。因而，为了在输配电系统中增加GF调整力，必须增加实施无调速运转的发电站的数量，难以灵活应对。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够灵活地变更通过无调速运转提供的调整力的控制装置、电源、控制方法、调整力指令装置、调整力指令方法、以及记录介质。
用于解决课题的手段
根据本发明的第1形态，控制装置为发电机的控制装置，具备：运算部，运算与所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差对应的第1调整力指令值；和调整力放大部，从外部装置获取调整力放大系数，基于所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数来运算表示对调整力放大的程度的第2调整力指令值，基于所述第2调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
此外，根据本发明的第2形态，上述的控制装置具有：加法处理部，运算将所述第1调整力指令值和所述第2调整力指令值相加而得的放大后调整力指令值，所述第1调整力指令值通过对所述偏差乘以预先规定的第1比例常数来计算，所述第2调整力指令值通过相乘所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数来计算，利用所述放大后调整力指令值来指令所述发电机的调整力的放大。
此外，根据本发明的第3形态，上述的控制装置还具备：积分处理部，作为来自所述外部装置的指令而接收用于使所述调整力放大系数增减的调整力放大系数增减值，对接收到的所述调整力放大系数增减值进行时间积分来运算所述调整力放大系数。
此外，根据本发明的第4形态，上述的控制装置在所述发电机被关断的情况下，使所述调整力放大系数降低。
此外，根据本发明的第5形态，所述调整力放大部还具备：低频截止滤波器，将所述偏差的低频带截止。
此外，根据本发明的第6形态，电源具备：上述的控制装置、所述发电机、和使所述发电机旋转驱动的涡轮装置。
此外，根据本发明的第7形态，控制方法为发电机的控制方法，具有：运算与所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差对应的第1调整力指令值的步骤；和从外部装置获取调整力放大系数，基于所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数来运算表示对调整力放大的程度的第2调整力指令值的步骤，基于所述第2调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
此外，根据本发明的第8形态，是一种存储有程序的计算机可读取的记录介质，该程序使发电机的控制装置执行：运算与所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差对应的第1调整力指令值的步骤；和从外部装置获取调整力放大系数，基于所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数来运算表示对调整力放大的程度的第2调整力指令值的步骤，基于所述第2调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
此外，根据本发明的第9形态，调整力指令装置具备：发送处理部，对于与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送指令，该指令用于根据所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差而使应输出的调整力的比例常数增加。
此外，根据本发明的第10形态，上述的调整力指令装置具备：计测值获取部，获取在作为所述管理对象的输配电网与其他输配电网的连接点被授受的有效电力的计测值、和该连接点处的频率的计测值；和调整力系数运算部，基于获取到的所述有效电力的计测值和所述频率的计测值，来计算表示所述有效电力的变动对所述频率的变动的影响的程度的调整力系数。而且，所述发送处理部发送与所述调整力系数和该调整力系数的目标值的偏差相应的、表示所述比例常数的增加的程度的所述指令。
此外，根据本发明的第11形态，所述计测值获取部获取在属于所述输配电网的一部分的地域的所述连接点被授受的有效电力的计测值、和该连接点处的频率的计测值。此外，所述调整力系数运算部基于获取到的所述有效电力的计测值和所述频率的计测值来计算与所述一部分的地域有关的调整力系数。此外，所述发送处理部将与所述一部分的地域有关的调整力系数和与该一部分的地域有关的调整力系数的目标值的偏差所相应的所述指令，发送至属于所述一部分的地域的发电机的控制装置。
此外，根据本发明的第12形态，调整力指令方法具有：对于与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送指令的步骤，该指令用于使根据所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差应输出的调整力的比例常数增加。
此外，根据本发明的第13形态，是一种存储有程序的计算机可读取的记录介质，该程序使调整力指令装置执行：对于与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送指令的步骤，该指令用于根据所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差而使应输出的调整力的比例常数增加。
发明效果
根据上述的发明的各形态，能够灵活地变更通过无调速运转提供的调整力。
附图说明
图1是表示第1实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
图2是详细地表示第1实施方式涉及的电力需求供给系统的结构的图。
图3是表示第1实施方式涉及的调整力指令装置的硬件结构的框图。
图4是表示第1实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构的框图。
图5是表示第1实施方式涉及的控制装置的硬件结构的框图。
图6是表示第1实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图7是表示第1实施方式的变形例涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图8是详细地表示第2实施方式涉及的电力需求供给系统的结构的图。
图9是表示第2实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图10是表示第3实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图11是表示第3实施方式的变形例涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图12是表示第4实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
图13是表示第4实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构的框图。
图14是表示第4实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构以及处理流程的框图。
图15是表示第5实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
图16是表示第5实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构以及处理流程的框图。
图17是详细地表示第6实施方式涉及的电力需求供给系统的结构的图。
图18是表示第6实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图19是表示第6实施方式涉及的脉冲响应的一例的图。
图20是表示第6实施方式的变形例涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
图21是表示第7实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
图22是表示第7实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构的框图。
图23是表示第7实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构以及处理流程的框图。
图24是表示第7实施方式涉及的权重系数表格的一例的图。
符号说明
1 电力需求供给系统；
10 调整力指令装置；
100 CPU；
1000 操作受理处理部；
1001 发送处理部；
1002 计测值获取部；
1003 调整力系数运算部；
1004 权重系数决定部；
101 存储器；
102 通信接口；
103 操作面板；
104 储存器；
111、112、114、116 运算部；
113 平均值运算部；
115 积分处理部；
141、142、143 运算部；
144 决定部；
21 电源；
210 控制装置；
2100 CPU；
2101 存储器；
2102 通信接口；
2103 储存器；
220 控制部；
221、222、223 运算部；
224 载荷限制器；
230 调整力放大部；
231 运算部；
232 乘法处理部；
233 上限设定部；
234 积分处理部；
235 低频截止滤波器；
240 加法处理部；
250 速度调停率决定部；
251 系数获取部；
252 运算部；
253 下限设定部；
211 涡轮装置；
212 发电机；
50 计测器；
N1 对象输配电网；
N2、N3 对象外输配电网。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下，参照图1～图6来说明第1实施方式涉及的电力需求供给系统。
(电力需求供给系统的整体结构)
图1是表示第1实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
图1所示的电力需求供给系统1是用于维持在进行发电的发电运营商G与消耗被输配电的电力的需求用户C之间的电力需求供给平衡的系统。
在图1所示的例子中，在一般输配电运营商T作为管理对象的输配电网(以下也记载为对象输配电网N1。)连接有发电运营商G和需求用户C。此外，对象输配电网N1还连接有其他的一般输配电运营商作为管理对象的输配电网(以下也记载为对象外输配电网N2。)。
发电运营商G是利用后述的涡轮装置、发电机等来进行发电的运营商。发电运营商G发电的电力流经一般输配电运营商T作为管理对象的对象输配电网N1而向需求用户C供给。
需求用户C为工厂等，例如对发动机等的负载进行管理，消耗通过对象输配电网N1而供给的电力。
一般输配电运营商T对流经对象输配电网N1的电力的频率进行观测，监控发电运营商G与需求用户C之间的电力需求供给平衡。一般输配电运营商T为了平衡地维持电力需求供给平衡，利用调整力指令装置10朝向各发电运营商G发送基于负载频率控制(LFC)的调整力指令、基于经济负荷分配控制(EDC)的调整力指令等。
电力需求供给系统1构成为具有调整力指令装置10。
调整力指令装置10被一般输配电运营商T管理。如上述，调整力指令装置10根据一般输配电运营商T的操作员的操作而朝向各发电运营商G发送基于LFC、EDC的调整力指令。
此外，本实施方式涉及的调整力指令装置10能够对各发电运营商G发送用于使GF调整力放大的指令即GF调整力放大指令。
(电力需求供给系统的结构的详情)
图2是详细地表示第1实施方式涉及的电力需求供给系统的结构的图。
如图2所示，发电运营商G对电源21进行管理。另外，发电运营商G对结构与电源21相同的多个电源进行管理，但省略图示。
电源21构成为具有控制装置210、涡轮装置211和发电机212。
涡轮装置211例如为燃气涡轮、蒸气涡轮等，产生与燃料(蒸气)等供给量相应的转矩。涡轮装置211通过与发电机212连结的旋转轴而使该发电机212旋转驱动。
发电机212根据从涡轮装置211输入的转矩而使转子旋转，由此进行发电。发电机212进行了发电所得到的电力被送出至对象输配电网N1。
控制装置210进行涡轮装置211以及发电机212的运转控制。尤其是，控制装置210始终监控发电机212的旋转速度(对应于输出的频率)，自动调整(无调速运转)向涡轮装置211输入的输入量(燃料供给量)以使得该旋转速度变为恒定。
更具体而言，控制装置210从涡轮装置211或发电机212的输出之中获取旋转速度的观测值。然后，运算该观测值和给定的基准值的偏差，进一步为了减小该偏差而运算发电机还应产生的输出(GF调整力)。控制装置210将表示运算出的GF调整力的GF调整力指令(阀开度指令)输出至燃料供给阀V。
通过基于控制装置210的如以上的控制，相对于短周期(周期3～5秒程度)的需求变动，通过电源21的无调速运转而依次提供调整力。
在控制装置210进行的无调速运转中，根据发电机212的旋转速度的观测值和基准值的偏差(频率偏差Δf)而由电源21追加地产生的输出(即，调整力ΔP)，利用速度调停率δ如式(1)那样规定。
[数学式1]
Figure BDA0001998350840000101
在式(1)中，“Δf”为频率偏差Δf[Hz]，是相对于频率的基准值(例如50Hz等)的、电源21的输出的频率的偏差。此外，“fn”为对象输配电网N1的频率的基准值[Hz](例如50Hz等)，“Pn”为电源21的额定输出[W]。
这样，在控制装置210进行的无调速运转控制中，根据频率偏差Δf而发电机212应输出的调整力ΔP基于包含速度调停率δ的比例常数(1/δ·Pn/fn)来决定。
一般输配电运营商T管理的调整力指令装置10经由给定的通信网(因特网线路等)而向控制装置210发送GF调整力放大指令。在本实施方式中，GF调整力放大指令为表示“调整力放大系数”的信号。关于“调整力放大系数”将后述。
(调整力指令装置的硬件结构)
图3是表示第1实施方式涉及的调整力指令装置的硬件结构的框图。
如图3所示，调整力指令装置10具备：CPU100、存储器101、通信接口102、操作面板103和储存器104。
CPU100是承担调整力指令装置10的动作整体的控制的处理器。
存储器101是所谓的主存储装置，展开CPU100基于程序动作用的命令以及数据。
通信接口102是用于在与外部装置(尤其为控制装置210)之间交换信息的接口设备。另外，在本实施方式中，由通信接口102实现的通信单元以及通信方式没有被特别限定。例如，通信接口102既可以为用于实现有线通信的有线连接接口，也可以为用于实现无线通信的无线通信模块。
操作面板103例如为键盘、触摸传感器等的输入接口。
储存器104是所谓的辅助存储装置，例如为HDD(Hard Disk Drive；硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive；固态驱动器)等。
(调整力指令装置的功能结构)
图4是表示第1实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构的框图。如图4所示，调整力指令装置10的CPU100按照程序进行动作，从而发挥作为操作受理处理部1000以及发送处理部1001的功能。
操作受理处理部1000通过操作面板103而受理操作员的操作。例如，操作受理处理部1000受理从操作员输出基于LFC、EDC的调整力指令的操作。此外，操作受理处理部1000受理从操作员输出GF调整力放大指令的操作。
发送处理部1001通过通信接口102而进行朝向电源21的控制装置210发送各种指令的处理。尤其是，本实施方式涉及的发送处理部1001发送表示调整力放大系数的GF调整力放大指令。在此，所谓调整力放大系数，是表示使根据发电机212的旋转速度的观测值和基准值的偏差(频率偏差Δf)应输出的调整力ΔP的比例常数(后述的第1比例常数(1/δ·Pn/fn))增加的程度的值。
(控制装置的硬件结构)
图5是表示第1实施方式涉及的控制装置的硬件结构的框图。如图5所示，控制装置210具备：CPU2100、存储器2101、通信接口2102和储存器2103。
CPU2100是承担控制装置210的动作整体的控制的处理器。
存储器2101是所谓的主存储装置，展开CPU2100基于程序动作用的命令以及数据。
通信接口2102是用于在与外部装置(尤其为调整力指令装置10)之间交换信息的接口设备。
储存器2103是所谓的辅助存储装置，例如为HDD(Hard Disk Drive；硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive；静态驱动器)等。
(控制装置的功能结构以及处理流程)
图6是表示第1实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
如图6所示，控制装置210的CPU2100按照程序进行动作，从而发挥作为控制部220、调整力放大部230以及加法处理部240的功能。
控制部220进行用于实现无调速运转的控制。具体而言，尤其是，控制部220(后述的运算部222)运算对于发电机212的旋转速度的观测值和基准值的偏差(频率偏差Δf)乘以预先规定的第1比例常数(1/δ·Pn/fn)而得的第1调整力指令值(ΔP)。
调整力放大部230基于来自调整力指令装置10的指令来获取调整力放大系数κ。然后，调整力放大部230运算对频率偏差Δf乘以与调整力放大系数κ相应的第2比例常数(1/δ·Pn/fn·κ)而得的第2调整力指令值(κΔP)。
加法处理部240运算在第1调整力指令值ΔP上相加第2调整力指令值κΔP而得的放大后调整力指令值(1+κ)ΔP。
放大后调整力指令值(1+κ)ΔP作为控制装置210的最终的GF调整力指令(阀开度指令)而输出至燃料供给阀V(图2)。即，本实施方式涉及的控制装置210基于从调整力指令装置10接收到的GF调整力放大指令来进行控制，以使得输出比通常的GF调整力指令ΔP放大κΔP所得到的调整力。
以下，参照图6来详细说明控制部220、调整力放大部230以及加法处理部240的处理的流程。在控制装置210中，一般而言，控制部220作为独立的功能块来构成。
首先，详细说明控制部220的处理。
如图6所示，控制部220的运算部221运算发电机212的旋转速度的观测值(旋转速度f)和基准值f0的偏差即频率偏差Δf(＝f0-f)。其次，控制部220的运算部222对频率偏差Δf相乘包含速度调停率δ的第1比例常数(1/δ·Pn/fn)来运算第1调整力指令值ΔP。该第1调整力指令值ΔP为基于式(1)计算的值，在通常的无调速运转中是根据频率偏差Δf输出的GF调整力指令。
接下来，运算部223在由运算部222计算出的第1调整力指令值ΔP上相加预先规定的调速设定值P。
其次，载荷限制器224判定调速设定值P和第1调整力指令值ΔP的合计(P+ΔP)是否超过了预先规定的载荷限制值Plim。而且，在调速设定值P和第1调整力指令值ΔP的合计(P+ΔP)超过了载荷限制值Plim的情况下，载荷限制器224在不超过载荷限制值Plim的范围内对第1调整力指令值ΔP施加限制。
在此，对载荷限制器224的功能简单地说明。
例如，在对于控制装置210的事前的设定处理中，调速设定值P被设定为100％，载荷限制值Plim被设定为110％。在该情况下，控制部220输出的第1调整力指令值ΔP通过载荷限制器224的功能而最大被限制为10％。
此外，例如，相对于100％的调速设定值P，载荷限制值Plim也被设定为100％(或小于100％的值)。在该情况下，控制部220输出的第1调整力指令值ΔP始终为0％。这样的设定与将基于控制装置210的无调速运转设为“OFF”为相同含义。
接下来，对调整力放大部230的处理详细地说明。
如图6所示，调整力放大部230的运算部231对频率偏差Δf乘以第1比例常数(1/δ·Pn/fn)来运算第1调整力指令值ΔP。
其次，调整力放大部230的乘法处理部232从调整力指令装置10接收调整力放大系数κ，并且对运算部231计算出的第1调整力指令值ΔP乘以调整力放大系数κ来运算第2调整力指令值κΔP。
将基于运算部231以及乘法处理部232的上述处理换言之，调整力放大部230基于来自调整力指令装置10的指令来获取调整力放大系数κ，并且运算对频率偏差Δf相乘与调整力放大系数κ相应的第2比例常数(1/δ·Pn/fn·κ)而得的第2调整力指令值κΔP。
接下来，对加法处理部240的处理详细地说明。
加法处理部240运算在第1调整力指令值ΔP上相加第2调整力指令值κΔP而得的放大后调整力指令值(1+κ)ΔP。加法处理部240将计算出的放大后调整力指令值(1+κ)ΔP作为最终的GF调整力指令而输出至燃料供给阀V(图2)。如前述，一般而言，控制部220作为独立的功能块来构成。因此，变更控制部220的内部一般不受欢迎，但在允许变更的情况下，也能够使运算部223代替加法处理部240的功能。
将CPU2100的上述处理换言之，总而言之，CPU2100在使根据频率偏差Δf来决定发电机212应输出的调整力ΔP的第1比例常数(1/δ·Pn/fn))增加相应基于GF调整力放大指令的第2比例常数(1/δ·Pn/fn·κ)的基础上，进行无调速运转。
另外，在图6中虽然省略了图示，但控制装置210的CPU2100从调整力指令装置10除了接收GF调整力放大指令(调整力放大系数κ)之外还适当接收基于LFC的调整力指令以及基于EDC的调整力指令。CPU2100实际上不仅考虑基于GF调整力放大指令(调整力放大系数κ)的GF调整力指令还考虑基于这些LFC、EDC的调整力指令，在此基础上控制涡轮装置211以及发电机212。
(作用、效果)
如以上，第1实施方式涉及的涡轮装置211以及发电机212的控制装置210根据来自调整力指令装置10的指令输出比通过通常的无调速运转输出的调整力指令值(第1调整力指令值ΔP)大的放大后调整力指令值(1+κ)ΔP。另外，调整力放大系数κ也允许负的值。因而，也有时放大后调整力指令值(1+κ)ΔP变得比调整力指令值(第1调整力指令值ΔP)小。
此外，调整力指令装置10对于与作为管理对象的输配电网(对象输配电网N1)连接的发电机212的控制装置210，发送用于使根据发电机212的旋转速度的观测值和基准值的偏差(频率偏差Δf)应输出的调整力的比例常数增加的GF调整力放大指令。
由此，在判断为相对于短周期的需求变动的调整力不足的情况下，一般输配电运营商T的操作员通过对各发电运营商G发送GF调整力放大指令(调整力放大系数κ)，从而能够灵活地调拨GF调整力。
(第1实施方式的变形例)
图7是表示第1实施方式的变形例涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
以下，参照图7来说明第1实施方式的变形例。
第1实施方式的变形例涉及的调整力放大部230除了第1实施方式之外还具备上限设定部233。
上限设定部233对于从调整力指令装置10接收到的调整力放大系数κ应用预先规定的上限值来输出。由此，即便是从调整力指令装置10发送出显著高的调整力放大系数κ的情况，也能够在不超过作为电源21(涡轮装置211、发电机212)的限界的范围内放大调整力。
此外，本实施方式涉及的上限设定部233输入来自切断器B的切断探测信号。在此，切断器B是切断发电机212与对象输配电网N1之间的电连接来关断发电机212的装置。
上限设定部233在从切断器B受理到切断探测信号的情况下，立刻将上限设定值设为零。即，上限设定部233与从调整力指令装置10接收到的调整力放大系数κ无关地始终输出零。
应用于通常的无调速运转控制的速度调停率δ即便在发电机212为无负载的状态(关断的状态)下也被设定为不会引起无调速运转控制的波动(振动)的值。但是，在发电机212被关断(成为无负载的状态)的情况下，若通过调整力放大部230的功能以比基于速度调停率δ的比例常数(第1比例常数)大的比例常数(相加第2比例常数所得到的比例常数)来进行无调速运转，则存在对于负载的比例常数(比例增益)的值变得过大从而引起波动的顾虑。
因此，本变形例涉及的调整力放大部230在基于如上述的上限设定部233的功能而探测到发电机212的关断的情况下，立刻将调整力放大系数κ设为零而使其功能无效化。由此，在进行了关断的情况下，能够使得不会引起无调速运转控制导致的波动。
另外，在本变形例中，调整力放大部230在发电机212被关断的情况下以将调整力放大系数κ设为零的例子进行了说明，但在其他实施方式中并不限定于该形态。即，其他实施方式涉及的调整力放大部230也可以是如下的形态，即，在探测到发电机212的关断的情况下，在获得不会引起该发电机212的波动的效果的范围内使调整力放大系数κ降低。
<第2实施方式>
接下来，参照图8、图9来说明第2实施方式涉及的电力需求供给系统。
(电力需求供给系统的结构的详情)
图8是详细地表示第2实施方式涉及的电力需求供给系统的结构的图。
如图8所示，第2实施方式涉及的调整力指令装置10作为对于控制装置210的GF调整力放大指令而输出“调整力放大系数增减值”。所谓“调整力放大系数增减值”，是表示应用于各发电运营商G的调整力放大系数κ的增减的程度的值。
(控制装置的功能结构以及处理流程)
图9是表示第2实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
如图9所示，第2实施方式涉及的调整力放大部230还具备积分处理部234。
积分处理部234作为来自调整力指令装置10的GF调整力放大指令而接收用于使调整力放大系数κ增减的调整力放大系数增减值κ·。然后，积分处理部234对接收到的调整力放大系数增减值κ·进行时间积分来运算调整力放大系数κ。积分处理部234将通过时间积分计算出的调整力放大系数κ输出至乘法处理部232。
(作用、效果)
根据第2实施方式涉及的上述结构，一般输配电运营商T对于发电运营商G不指令调整力放大系数κ本身而只是仅指令调整力放大系数κ的增减。由此，一般输配电运营商T的操作员根据对于短期的需求变动的GF调整力的超过与不足的判断结果仅指令调整力放大系数κ的增减即可，能够简化电力需求供给平衡的调整。
<第3实施方式>
接下来，参照图10来说明第3实施方式涉及的电力需求供给系统。
(控制装置的功能结构以及处理流程)
图10是表示第3实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
如图10所示，第3实施方式涉及的调整力放大部230除了第2实施方式的结构之外还具备低频截止滤波器235。
低频截止滤波器235设置在运算部231与乘法处理部232之间，将第1调整力指令值ΔP(即，频率偏差Δf)的低频带截止。低频截止滤波器235的时间常数τ根据想要截止的频带来适当设定。
(作用、效果)
基于无调速运转的调整力的提供终究只是应对在短周期产生的需求变动，在持续产生频率偏差Δf的状况下应该以LFC以及EDC来对应。通过设置如上述的低频截止滤波器235，从而能够使通过应用了GF调整力放大指令的无调速运转提供的调整力仅应对在短周期产生的需求变动。
(第3实施方式的变形例)
图11是表示第3实施方式的变形例涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
以下，参照图11来说明第3实施方式的变形例。
第3实施方式的变形例涉及的调整力放大部230与第3实施方式(图10)同样地具备低频截止滤波器235。不过，不同于第3实施方式，调整力放大部230直接输入发电机的旋转速度的观测值(旋转速度f)。
此外，第3实施方式的变形例涉及的运算部231不同于第3实施方式，乘以负的第1比例常数(-1/δ·Pn/fn)。
即使将发电机的旋转速度的观测值(旋转速度f)直接输入至运算部231，基于作为固定值的基准值f0的分量也会被低频截止滤波器235截止。结果，从低频截止滤波器235输出的值与第3实施方式同样成为低频带分量被截止后的第1调整力指令值ΔP。
如此一来，与第3实施方式相比能够简化整体的结构。
<第4实施方式>
接下来，参照图12～图14来说明第4实施方式涉及的电力需求供给系统。
(电力需求供给系统的整体结构)
图12是表示第4实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
在图12中，除了示出对象输配电网N1之外，还示出其他的一般输配电运营商作为管理对象的对象外输配电网N2、N3。如图12所示，对象输配电网N1在一处或者多个连接点与对象外输配电网N2、N3电连接，构筑大规模的输配电系统。
在本实施方式涉及的电力需求供给系统1中，在将对象输配电网N1和对象外输配电网N2、N3连接的各连接点设置计测器50。各计测器50能够计测在各连接点被授受的有效电力(潮流)、和该连接点的频率。计测器50将从对象输配电网N1向对象外输配电网N2、N3流出的有效电力设为“正”来计测。
另外，本实施方式涉及的计测器50可以为熟知的带频率计测功能的电力表等。
本实施方式涉及的调整力指令装置10从各计测器50接收有效电力和其频率的计测结果(有效电力计测值P1、P2、··、频率计测值f1、f2、··)。然后，调整力指令装置10朝向与对象输配电网N1连接的各发电运营商G发送与计测器50的计测结果相应的适当的调整力放大系数增减值(GF调整力放大指令)。
(调整力指令装置的功能结构)
图13是表示第4实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构的框图。第4实施方式涉及的调整力指令装置的硬件结构由于与第1实施方式(图3)相同，因此省略图示。
如图13所示，调整力指令装置10的CPU100按照程序进行动作，从而发挥作为操作受理处理部1000、发送处理部1001、计测值获取部1002以及调整力系数运算部1003的功能。
操作受理处理部1000具有与第1实施方式同样的功能。
计测值获取部1002从各计测器50(图12)接收有效电力和其频率的计测结果(有效电力计测值P1、P2、··、频率计测值f1、f2、··)。
调整力系数运算部1003基于由计测值获取部1002获取到的有效电力计测值P1、P2、··和频率计测值f1、f2、··来计算调整力系数kp。调整力系数kp是表示在对象输配电网N1与对象外输配电网N2、N3的连接点被授受的有效电力的变动给频率的变动造成的影响(贡献)的程度的值。
此外，本实施方式涉及的发送处理部1001将与调整力系数运算部1003计算出的调整力系数kp和该调整力系数的目标值kpR的偏差相应的GF调整力放大指令发送至各发电运营商G。
(调整力指令装置的功能结构以及处理流程)
图14是表示第4实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构以及处理流程的框图。
以下，参照图14来说明CPU100执行的处理的流程。
首先，CPU100的调整力系数运算部1003通过计测器50以及计测值获取部1002(图13)而获取各连接点处的有效电力计测值P1、P2、··和频率计测值f1、f2、··。然后，调整力系数运算部1003运算式(2)。
[数学式2]
Figure BDA0001998350840000191
在式(2)中，“ΔPi(t)”(i＝1、2、··)为有效电力的变动的计测值(以下也记载为“有效电力变动计测值”。)，“Δfi(t)”为频率的变动的计测值(以下也记载为“频率变动计测值”。)。有效电力变动计测值ΔPi(t)以及频率变动计测值Δfi(t)分别利用有效电力计测值Pi(t)、频率计测值fi(t)而通过式(3)、式(4)求出。
[数学式3]
ΔPi(t)＝Pi(t)-E[Pi] ···(3)
[数学式4]
Δfi(t)＝fi(t)-E[fi] ···(4)
在式(3)中，“E[Pi]”为在当前时刻至给定时间(例如30分钟)内的过去的各时刻获取到的有效电力计测值Pi(t)的平均值。即，调整力系数运算部1003将在给定时间内获取到的有效电力计测值Pi(t)的平均值E[Pi]与新获取到的有效电力计测值Pi(t)的偏差作为有效电力变动计测值ΔPi(t)来获取。
此外，在式(4)中，“E[fi]”为在当前时刻至给定时间(例如30分钟)内的过去的各时刻获取到的频率计测值fi(t)的平均值。即，调整力系数运算部1003将在给定时间内获取到的频率计测值fi(t)的平均值E[fi]与新获取到的频率计测值fi(t)的偏差作为频率变动计测值Δfi(t)来获取。
从式(2)导出的调整力系数kp[W/Hz]是表示在对象输配电网N1和对象外输配电网N2、N3的各连接点计测出的有效电力的变动以何种程度对该各连接点处的频率的变动影响(贡献)的量的平均值。即，在调整力系数kp高的情况下，是指对应于频率的变动而产生的有效电力的变动(即调整力)大，也就是说，判断为在对象输配电网N1中提供了充分的调整力。相反，在调整力系数kp小的情况下，是指对应于频率的变动而产生的有效电力的变动小，也就是说，判断为在对象输配电网N1中未提供充分的调整力。
接下来，发送处理部1001的运算部111运算预先规定的调整力系数目标值KpR与调整力系数Kp的偏差Δk。
其次，发送处理部1001的运算部112通过对偏差Δk乘以给定的比例常数kκ，由此来运算调整力放大系数增减值κ·。
发送处理部1001将这样计算出的调整力放大系数增减值κ·发送至各发电运营商G。
(作用、效果)
如以上，第4实施方式涉及的调整力指令装置10对于各发电运营商G发送表示与调整力系数kp和该调整力系数目标值kpR的偏差相应的、用于无调速运转的比例常数(1/δ·Pn/fn)的增加的程度的GF调整力放大指令。
如此一来，自动设定在各发电运营商G中应用的调整力放大系数κ，以使得通过计测器50计测出的调整力系数kp与预先规定的调整力系数目标值kpR一致。
<第5实施方式>
接下来，参照图15～图16来说明第5实施方式涉及的电力需求供给系统。
(电力需求供给系统的整体结构)
图15是表示第5实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
在图15中，除了示出对象输配电网N1之外还示出其他的一般输配电运营商作为管理对象的对象外输配电网N2、N3。如图15所示，对象输配电网N1在一处或者多个连接点与对象外输配电网N2、N3电连接。
本实施方式涉及的对象输配电网N1规定了以各连接点为基点的给定的区域即地域A1、A2、··。例如，在图15所示的例子中，在对象输配电网N1的范围内，规定了以该对象输配电网N1和对象外输配电网N2的连接点(设置有计测器501的连接点)为基点的地域A1。发电运营商G1属于该地域A1。此外，在图15所示的例子中，在对象输配电网N1的范围内，规定了以该对象输配电网N1和对象外输配电网N3的连接点(设置有计测器502的连接点)为基点的地域A2。发电运营商G2属于该地域A2。
本实施方式涉及的调整力指令装置10从各计测器50接收有效电力和其频率的计测结果(有效电力计测值P1、P2、··、频率计测值f1、f2、··)。然后，调整力指令装置10基于从属于地域A1的计测器501接收到的有效电力计测值P1以及频率计测值f1，朝向属于该地域A1的发电运营商G1发送适当的调整力放大系数κ1(GF调整力放大指令)。调整力指令装置10还基于从属于地域A2的计测器502接收到的有效电力计测值P2以及频率计测值f2，朝向属于该地域A2的发电运营商G2发送适当的调整力放大系数κ2(GF调整力放大指令)。
(调整力指令装置的功能结构以及处理流程)
图16是表示第5实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构以及处理流程的框图。
以下，参照图16来说明CPU100执行的处理的流程。
首先，CPU100的调整力系数运算部1003通过计测器50以及计测值获取部1002(图13)来获取各连接点处的有效电力计测值P1、P2、··和频率计测值f1、f2、··。
其次，调整力系数运算部1003利用从属于地域A1的计测器501获取到的有效电力计测值P1以及频率计测值f1来运算式(5)，获取调整力系数kp1。
[数学式5]
Figure BDA0001998350840000211
同样地，调整力系数运算部1003利用从属于地域A2的计测器502获取到的有效电力计测值P2以及频率计测值f2来进行与式(5)同样的运算，获取调整力系数kp2。
其次，发送处理部1001的运算部111运算预先规定的调整力系数目标值KpR1和调整力系数Kp1的偏差Δk1。此外，运算部111运算预先规定的调整力系数目标值KpR2和调整力系数Kp2的偏差Δk2。
接下来，发送处理部1001的平均值运算部113运算偏差Δk1和偏差Δk2的平均值Δk。
发送处理部1001的运算部112通过对偏差Δk1和偏差Δk2的平均值Δk乘以给定的比例常数kκ，由此来运算调整力放大系数增减值κ·。
发送处理部1001的积分处理部115对调整力放大系数增减值κ·进行时间积分来运算调整力放大系数κ。
此外，发送处理部1001的运算部114对偏差Δk1乘以给定的比例常数k1来运算与地域A1有关的加法运算的调整力放大系数Δκ1。此外，运算部114对偏差Δk2乘以给定的比例常数k2来运算与地域A2有关的加法运算的调整力放大系数Δκ2。
其次，运算部116对于基于平均值Δk计算出的调整力放大系数κ相加与地域A1有关的加法运算的调整力放大系数Δκl，来计算与地域A1有关的调整力放大系数κ1。发送处理部1001将这样计算出的调整力放大系数κ1朝向属于地域A1的发电运营商G1发送。
此外，运算部116对于基于平均值Δk计算出的调整力放大系数κ相加与地域A2有关的加法运算的调整力放大系数Δκ2，来计算与地域A2有关的调整力放大系数κ2。发送处理部1001将这样计算出的调整力放大系数κ2朝向属于地域A2的发电运营商G2发送。
(作用、效果)
如以上，第5实施方式涉及的调整力指令装置10将与对象输配电网N1的一部分的地域(例如地域A1)有关的调整力系数和与该一部分的地域有关的调整力系数目标值的偏差所相应的GF调整力放大指令，发送至属于该一部分的地域的发电机212的控制装置210。
根据如上述的结构，起到如以下的作用以及效果。
即，对象输配电网N1和对象外输配电网N2的连接点(计测器501)处的调整力系数kp1、与对象输配电网N1和对象外输配电网N3的连接点(计测器502)处的调整力系数kp2，一般而言值是不同的。
具有如上述的结构的调整力指令装置10基于在各连接点计测的频率f和有效电力P来计算每个该连接点的调整力系数kp1、kp2。然后，调整力指令装置10基于按照每个连接点设定的调整力系数的目标值kpR1、kpR2和每个该连接点的调整力系数kp1、kp2的偏差，分别向属于按照每个连接点规定的各地域的发电站组指令不同的调整力放大系数κ1、κ2。因此，调整力指令装置10能够按以各连接点为基点的地域分类地极其细致地指令最佳的GF调整力放大指令(调整力放大系数κ)。
另外，在本实施方式中，对于各连接点而规定其附近的给定的范围(地域A1、A2)，但这优选不是以地图上的距离近的观点来选择的，而是以与连接点的阻抗小的观点来选择的。
<第6实施方式>
接下来，参照图17～图19来说明第6实施方式涉及的电力需求供给系统。
(电力需求供给系统的结构的详情)
图17是详细地表示第6实施方式涉及的电力需求供给系统的结构的图。
在上述的第1或者第2实施方式涉及的电力需求供给系统1中，调整力指令装置10例如判断为对于短周期的需求变动的GF调整力不足的情况下，作为GF调整力放大指令而将“调整力放大系数”或者“调整力放大系数增减值”输出至各发电运营商G，从而能够放大各发电运营商G的GF调整力。即，第1或者第2实施方式涉及的电力需求供给系统1能够使得一般输配电运营商T根据需要来直接地调整各发电运营商G的GF调整力的大小。相对于此，第6实施方式涉及的电力需求供给系统1不是由一般输配电运营商T每次都指令GF调整力的放大，而能够由发电运营商G分别自主地调整GF调整力的大小。
具体而言，如图17所示，第6实施方式涉及的调整力指令装置10作为GF调整力放大指令而示出“权重系数(w)”。所谓权重系数w，是指用于根据发电机212对于频率变动的响应(GF调整力的提供)的延迟来调整GF调整力的价值的系数。该权重系数w是用于促使各发电运营商G中的自主的GF调整力的增减的、间接性的GF调整力放大指令。
例如，若对象输配电网N1的频率下降，则为了维持该频率，作为GF调整力需要正的有效电力。此时，在电源21从频率的下降时间点无延迟地响应(提供正的有效电力)的情况下，对于对象输配电网N1中的频率变动的抑制是有效的，价值高。然而，在电源21从频率的下降时间点大幅延迟地(例如延迟一个小时)响应的情况下，对于频率变动的抑制的贡献度有可能低。这样，为了维持对象输配电网N1的频率，有时电源21的快速响应性变得重要。本实施方式涉及的一般输配电运营商T设定权重系数w以使得无延迟地进行对频率变动的响应的电源21的GF调整力的价值变高。具体而言，一般输配电运营商T设定每隔延迟时间(例如，每隔一秒)的权重系数w的值以使得延迟时间越小则权重系数w的值变得越大。这样设定的权重系数w预先存储在调整力指令装置10的储存器104中。
另外，在其他实施方式中，并不限于此，一般输配电运营商T可以任意地设定每隔延迟时间的权重系数w的值。
在此，对成为结算的对象的GF调整力的运算方法进行说明。
首先，每隔给定的采样间隔dt来计测时刻t下的电源21的频率f(t)[Hz]和有效电力P(t)[W]。此外，分别利用以下的式(6)以及(7)来计算表示频率f(t)的采样间的增减量的频率变动计测值df(t)、以及表示有效电力P(t)的采样间的增减量的有效电力变动计测值dP(t)。
[数学式6]
df(t)＝f(t)-f(t-dt) ···(6)
[数学式7]
dP(t)＝P(t)-P(t-dt) ···(7)
接下来，利用以下的式(8)来运算GF调整力(dPGFI1)。
[数学式8]
dPGFI1(t)＝-sign(df(t)·dP(t))·|dP(t)| ···(8)
在此，如果相乘频率变动计测值df(t)和有效电力变动计测值dP(t)的值即“df(t)·dP(t)”为负的值，则在与频率的增减相反的方向上提供了有效电力。在该情况下，提供有效电力以使得消除频率的变动，因此作为正的调整力来计数。另一方面，如果“df(t)·dP(t)”为正的值，则作为负的调整力来计数。
另外，在实际的电源21中，发电输出的响应会发生延迟。因而，例如在发生了频率的下降的情况下，该频率的下降和作为其响应的发电输出(有效电力)的增加不会同时发生，相对于频率的下降而发电电力的增加在时间上延迟地发生。如上述，在本实施方式中，发电电力的响应(在该例子中为发电电力的增加)的延迟越小则视为价值越高。因此，在此，对于时刻t的频率变动计测值df(t)的电源21的响应，通过从时刻t到给定时间过去为止的期间内的有效电力变动计测值dP(t)的时间序列信号用权重系数w(t)进行了加权平均的卷积累计来计算。具体而言，利用以下的式(9)来计算时刻t的响应。
[数学式9]
Figure BDA0001998350840000251
此外，上述的式(9)的表述能够使用卷积累计的记号*如以下的式(10)那样简化。
[数学式10]
dPw＝w*dP ···(10)
利用式(10)来重写式(8)，运算考虑到电源21的响应的延迟时间的GF调整力dPGFI1。具体而言，利用以下的式(11)来运算GF调整力dPGFI1。
[数学式11]
dPGFI1(t)＝-sign(df(t)·dfw(t))·|dPw(t)| ···(11)
此外，利用卷积累计的交换律，也能够用以下的式(12)来表示GF调整力dPGFI1。
[数学式12]
dPGFI1(t)＝-sign(dfw(t)·dP(t))·|dP(t)| ···(12)
在此，式(12)的dfw利用以下的式(13)来计算。
[数学式13]
dfw＝w*df ···(13)
(控制装置的功能结构以及处理流程)
图18是表示第6实施方式涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
如图18所示，第6实施方式涉及的控制装置210的CPU2100按照程序进行动作，从而发挥作为控制部220、调整力放大部230、加法处理部240、速度调停率决定部250的功能。
本实施方式涉及的控制装置210基于从调整力指令装置10获取到的权重系数w来变更电源21中的速度调停率以使GF调整力最佳化，使得获得更多的等价报酬。由此，不会每当在GF调整力不足时从一般输配电运营商T受理指令，就能够由发电运营商G自主地使GF调整力增加。
控制部220(运算部222)运算对于发电机212的旋转速度的观测值和基准值的偏差(频率偏差Δf)乘以预先规定的包含速度调停率(δ)的第1比例常数(1/δ·Pn/fn)而得的第1调整力指令值(ΔP)。另外，在本实施方式中，将控制部220的运算部222利用的速度调停率δ也记载为“第1速度调停率”。该第1速度调停率δ的值是根据发电机212的特性等而预先规定的值。
速度调停率决定部250(后述的运算部252)决定最佳的速度调停率以使得电源21中的GF调整力的价值变大。在本实施方式中，如上述那样，设定权重系数w以使得对于频率变动的快速响应性越高(延迟时间越小)则GF调整力的价值变得越大。因此，速度调停率决定部250基于从调整力指令装置10获取到的权重系数(w)来决定表示最佳的速度调停率的第2速度调停率(δ*)。
调整力放大部230运算对于发电机212的频率偏差Δf乘以包含由速度调停率决定部250决定出的第2速度调停率δ*在内的第2比例常数而得的第3调整力指令值(ΔP3)。第3调整力指令值ΔP3表示对调整力放大的程度。
加法处理部240运算在第1调整力指令值ΔP上相加第3调整力指令值ΔP3而得的放大后调整力指令值ΔP′。
以下，参照图18来详细地说明速度调停率决定部250、调整力放大部230、以及加法处理部240的处理的流程。另外，由于控制部220的处理的流程与第1实施方式相同，因此省略详细的说明。
首先，详细地说明速度调停率决定部250的处理。
如图18所示，速度调停率决定部250的权重系数获取部251从调整力指令装置10获取权重系数w。此外，速度调停率决定部250的运算部252基于权重系数获取部251获取到的权重系数w来运算第2速度调停率δ*。
成为结算的对象的GF调整力如上述那样基于式(12)来运算。即，如果时刻t下的加权的频率变动计测值dfw(t)和有效电力变动计测值dP(t)为不同的符号，则在时刻t下有效电力变动以使得消除加权的频率变动计测值dfw(t)，因此有效电力变动计测值dP(t)作为GF调整力发挥功能。基于该考虑，在运算部252中，作为GF调整力的最佳化的指标，选择加权的频率变动计测值dfw(t)和有效电力变动计测值dP(t)成为不同的符号的概率J。该概率J由以下的式(14)来表示。
[数学式14]
J＝Pr(dfw·dP＜0) ···(14)
在此，如果能够将概率J设为“1”，则所有的时刻的dP均作为调整力来发挥功能，因此使得GF调整力最大化。用于实现其的充分条件是存在满足如下的式(15)那样的正的常数C。
[数学式15]
C·dfw＝-dP ···(15)
在电源21进行无调速运转时，根据频率来调整发电量。在此，若将从频率到发电量的传递函数的脉冲响应设为g，则式(15)的右边由以下的式(16)来表示，式(15)的左边由以下的式(17)来表示。
[数学式16]
-dp＝-g*df ···(16)
[数学式17]
C·dfw＝C·w*df ···(17)
因此，若调整脉冲响应g以成为以下的式(18)，则变为最佳。
[数学式18]
-g＝C·w ···(18)
图19是表示第6实施方式涉及的脉冲响应的一例的图。
在本实施方式中，如图19所示，将事前计算出每个速度调停率的脉冲响应g的表D1预先存储至控制装置210的储存器2103。
运算部252从该表D1之中选择方向与权重系数w最接近的速度调停率来作为第2速度调停率。具体而言，运算部252利用以下的式(19)来求出表示最佳的速度调停率的第2速度调停率δ*。即，运算部252将脉冲响应g和权重系数w视作向量并取内积，选择这些向量的余弦角最小的作为最佳的速度调停率即第2速度调停率δ*。另外，gδ是用于明示脉冲响应g遵循速度调停率δ的表述。
[数学式19]
Figure BDA0001998350840000281
接下来，详细地说明调整力放大部230的处理。
本实施方式涉及的调整力放大部230的运算部236从速度调停率决定部250获取第2速度调停率δ*。于是，运算部236运算对于频率偏差Δf乘以包含该第2速度调停率δ*的第2比例常数((1/δ*-1/δ)·Pn/fn)而得的第3调整力指令值(ΔP3)。
接下来，详细地说明加法处理部240的处理。
本实施方式涉及的加法处理部240运算在第1调整力指令值ΔP上相加第3调整力指令值ΔP3而得的放大后调整力指令值ΔP′。其结果，GF调整指令值ΔP′如由以下的式(20)表示的那样将预先规定的速度调停率δ变更为由速度调停率决定部250决定出的第2速度调停率δ*来运算。
[数学式20]
Figure BDA0001998350840000291
此外，加法处理部240将计算出的放大后调整力指令值ΔP′作为最终的GF调整力指令而输出至燃料供给阀V(图2)。
这样，通过增加本实施方式涉及的速度调停率决定部250、调整力放大部230、以及加法处理部240，从而能够在不改变既有的控制部220的功能的情况下如上述那样决定最佳的第2速度调停率δ*而使发电机212的GF调整力放大。
(作用、效果)
如以上，第6实施方式涉及的控制装置210基于与发电机212的响应的延迟相应的权重系数w来决定发电机212的第2速度调停率δ*，对于频率偏差Δf乘以包含决定出的第2速度调停率δ*的第2比例常数((1/δ*-1/δ)·Pn/fn)，来运算表示放大GF调整力的程度的第3调整力指令值ΔP′。此外，控制装置210基于第3调整力指令值ΔP′而使发电机212的调整力放大。
控制装置210能够利用这样根据权重系数w最佳化的第2速度调停率δ*来运算放大后调整力指令值ΔP′，从而进行输出控制以使得发电机212的输出尽量多地作为GF调整力来计数。
此外，调整力指令装置10对于与对象输配电网N1连接的发电机212的控制装置210发送权重系数w来作为GF调整力放大指令。
这样，一般输配电运营商T预先将权重系数w发送至各发电运营商G，从而不会每当频率变动导致的调整力不足时指示各发电运营商G地，促使发电运营商G分别自主地调整GF调整力，能够灵活地调拨GF调整力。
另外，在本实施方式中，对控制装置210从调整力指令装置10获取权重系数w的形态进行了说明，但并不限于此。在其他实施方式中，也可以在控制装置210的储存器2103中预先存储权重系数w。在该情况下，速度调停率决定部250的权重系数获取部251从储存器2103获取权重系数w。
如此一来，例如在将控制装置210和调整力指令装置10连接的通信网暂时被切断的情况下，控制装置210也能够参照预先存储至储存器2103的权重系数w来适当地进行发电机212的输出调整。
(第6实施方式的变形例)
图20是表示第6实施方式的变形例涉及的控制装置的功能结构以及处理流程的框图。
以下，参照图20来说明第6实施方式的变形例。
第6实施方式的变形例涉及的速度调停率决定部250除了第6实施方式之外还具备下限设定部253。
下限设定部253将预先规定的下限值应用于运算部252求出的第2速度调停率δ*来输出。由此，控制装置210能够在不超过作为电源21(涡轮装置211、发电机212)的限界的范围内放大调整力。
此外，本实施方式涉及的下限设定部253输入来自切断器B的切断探测信号。切断器B是与第1实施方式的变形例相同的装置。
下限设定部253在从切断器B受理到切断探测信号的情况下，例如将第2速度调停率δ*设定为与第1速度调停率δ相同的值。由此，下限设定部253在进行了关断的情况下，能够使放大GF调整力的功能无效化，从而使得不会引起无调速运转控制导致的波动。
另外，在其他实施方式中，在探测到发电机212的关断的情况下，也可以是在不会引起该发电机212的波动地获得效果的范围内限制第2速度调停率δ*的值的形态。
<第7实施方式>
接下来，参照图21～图24来说明第7实施方式涉及的电力需求供给系统。
(电力需求供给系统的整体结构)
图21是表示第7实施方式涉及的电力需求供给系统的整体结构的图。
如图21所示，在第7实施方式涉及的电力需求供给系统1中，在对象输配电网N1的至少一个代表地点设置计测器50。例如，计测器50设置在需求用户C与对象输配电网N1的连接点。计测器50能够计测代表地点处的频率(代表频率)。
本实施方式涉及的调整力指令装置10从计测器50接收代表地点处的代表频率的计测结果(代表频率计测值f)。然后，调整力指令装置10发送与计测器50的计测结果相应的适当的权重系数w(GF调整力放大指令)。
(调整力指令装置的功能结构)
图22是表示第7实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构的框图。如图22所示，第7实施方式涉及的调整力指令装置10的CPU100按照程序进行动作，从而发挥作为操作受理处理部1000、发送处理部1001、计测值获取部1002、以及权重系数决定部1004的功能。
操作受理处理部1000以及发送处理部1001的功能由于与上述的各实施方式相同，因此省略详细的说明。
计测值获取部1002从计测器50获取对象输配电网N1的代表地点的代表频率计测值f。另外，计测值获取部1002获取到的代表频率计测值f被存储至储存器104来蓄积。
权重系数决定部1004基于计测器50的计测结果来决定权重系数w的值。
发送处理部1001将由权重系数决定部1004决定出的权重系数w作为GF调整力放大指令发送至各发电运营商G。
(调整力指令装置的功能结构以及处理流程)
图23是表示第7实施方式涉及的调整力指令装置的功能结构以及处理流程的框图。
以下，参照图23来说明CPU100执行的处理的流程。
首先，CPU100的权重系数决定部1004通过计测器50以及计测值获取部1002(图22)来获取对象输配电网N1的代表地点处的代表频率计测值f。然后，在运算部141中，求出在时刻t获取到的代表频率计测值f(t)和上次获取到的(存储至储存器104的)代表频率计测值f(t-1)的差分x。
其次，运算部142求出差分x的平方(x^2)，运算部143求出x^2的平均值的平方根。即，在运算部142以及运算部143中求出差分x的均方根(RMS)。
接下来，决定部144根据差分x的均方根的值来决定权重系数w。例如，决定部144从预先规定的权重系数表格D2(图24)之中选择并决定与差分x的均方根的值相应的权重系数w。
图24是表示第7实施方式涉及的权重系数表格的一例的图。
如图24所示，在本实施方式中，在储存器104中预先存储有权重系数表格D2。权重系数表格D2是根据代表频率变动(差分x)的值而预先规定了每个延迟时间的权重系数w的表格。例如，在本实施方式中，被设定为代表频率的变动(差分x)越大则越将权重系数w加权至快速相应侧(延迟时间越小则权重变得越大)。
(作用、效果)
如以上，第7实施方式涉及的调整力指令装置10基于在对象输配电网N1的代表地点计测出的频率和上次获取到的代表频率之差来决定权重系数。
如此一来，调整力指令装置10能够将发电运营商G的GF调整力引导至快速响应性增加的一侧，能够增强对象输配电网N1的稳定性。
另外，在上述的各实施方式中，上述的调整力指令装置10、控制装置210的各种处理的过程以程序的形式被存储至计算机可读取的记录介质，通过计算机读出并执行该程序，由此进行上述各种处理。此外，所谓计算机可读取的记录介质，是指磁盘、磁光盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。此外，也可以通过通信线路将该计算机程序分发给计算机，接收到该分发的计算机执行该程序。
上述程序可以用于实现上述的功能的一部分。进而，也可以是能够通过与已经记录至计算机系统的程序的组合来实现上述的功能的、所谓的差分文件(差分程序)。
此外，在其他实施方式中，也可以是通过网络连接的其他计算机具备调整力指令装置10、控制装置210所具有的各功能的一部分的形态。
如以上，对本发明涉及的几个实施方式进行了说明，但这些所有实施方式作为示例来提示，并非意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种方式来实施，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与包含于发明的范围、主旨同样地，包含于权利要求书记载的发明和其均等的范围。
例如，在上述的第6实施方式中，对控制装置210从调整力指令装置10获取权重系数w作为GF调整力放大指令来运算第2速度调停率δ*的形态进行了说明，但并不限于此。在其他实施方式中，也可调整力指令装置10运算第2速度调停率δ*并作为GF调整力放大指令发送至各发电运营商G。

Claims (20)

1.一种控制装置，是发电机的控制装置，其中，
所述控制装置具备：
运算部，通过对与所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的第1比例常数来运算第1调整力指令值；和
调整力放大部，通过从外部装置获取调整力放大系数，并将所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数相乘来运算表示对调整力放大的程度的第2调整力指令值，
基于所述第2调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述控制装置具有：加法处理部，运算将所述第1调整力指令值和所述第2调整力指令值相加而得的放大后调整力指令值，
利用所述放大后调整力指令值来指令所述发电机的调整力的放大。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，
所述控制装置还具备：积分处理部，作为来自所述外部装置的指令而接收用于使所述调整力放大系数增减的调整力放大系数增减值，对接收到的所述调整力放大系数增减值进行时间积分来运算所述调整力放大系数。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，
在所述发电机被关断的情况下，使所述调整力放大系数降低。
5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，
所述调整力放大部还具备：低频截止滤波器，将所述偏差的低频带截止。
6.一种控制装置，是发电机的控制装置，其中，
所述控制装置具备：
运算部，对于所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的包含第1速度调停率的第1比例常数来运算第1调整力指令值；
速度调停率决定部，基于与所述发电机的响应的延迟相应的权重系数来决定所述发电机的第2速度调停率；和
调整力放大部，对所述偏差乘以包含决定出的所述第2速度调停率的第2比例常数来运算表示对调整力放大的程度的第3调整力指令值，
基于所述第3调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，
所述控制装置还具备：加法处理部，运算将所述第1调整力指令值和所述第3调整力指令值相加而得的放大后调整力指令值，
利用所述放大后调整力指令值来指令所述发电机的调整力的放大。
8.根据权利要求6或7所述的控制装置，其中，
在所述发电机被关断的情况下，使所述第2速度调停率降低。
9.一种电源，具备：
权利要求1或2所述的控制装置；
所述发电机；和
涡轮装置，使所述发电机旋转驱动。
10.一种控制方法，是发电机的控制方法，其中，
所述控制方法具有：
通过对所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的第1比例常数来运算第1调整力指令值的步骤；和
通过从外部装置获取调整力放大系数，并将所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数相乘来运算表示对调整力放大的程度的第2调整力指令值的步骤，
基于所述第2调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
11.一种存储有程序的计算机可读取的记录介质，该程序使发电机的控制装置执行：
通过对所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的第1比例常数来运算第1调整力指令值的步骤；和
通过从外部装置获取调整力放大系数，并将所述第1调整力指令值和所述调整力放大系数相乘来运算表示对调整力放大的程度的第2调整力指令值的步骤，
基于所述第2调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
12.一种调整力指令装置，具备：
发送处理部，对于与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送指令，该指令用于根据所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差使应输出的调整力的比例常数增加。
13.根据权利要求12所述的调整力指令装置，其中，
所述调整力指令装置具备：计测值获取部，获取在作为所述管理对象的输配电网与其他输配电网的连接点被授受的有效电力的计测值、和该连接点处的频率的计测值；和
调整力系数运算部，基于获取到的所述有效电力的计测值和所述频率的计测值，来计算表示所述有效电力的变动对所述频率的变动的影响的程度的调整力系数，
所述发送处理部发送与所述调整力系数和该调整力系数的目标值的偏差相应的、表示所述比例常数的增加的程度的所述指令。
14.根据权利要求13所述的调整力指令装置，其中，
所述计测值获取部获取在属于所述输配电网的一部分的地域的所述连接点被授受的有效电力的计测值、和该连接点处的频率的计测值，
所述调整力系数运算部基于获取到的所述有效电力的计测值和所述频率的计测值来计算与所述一部分的地域有关的调整力系数，
所述发送处理部将与所述一部分的地域有关的调整力系数和与该一部分的地域有关的调整力系数的目标值的偏差所相应的所述指令，发送至属于所述一部分的地域的发电机的控制装置。
15.根据权利要求12所述的调整力指令装置，其中，
所述发送处理部进一步对与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送与所述发电机的响应的延迟相应的权重系数。
16.根据权利要求15所述的调整力指令装置，其中，
所述调整力指令装置还具备：
计测值获取部，获取在所述输配电网的代表地点计测出的代表频率；和
权重系数决定部，基于获取到的所述代表频率与上次获取到的代表频率之差来决定所述权重系数。
17.一种调整力指令方法，具有如下步骤：
对于与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送指令的步骤，该指令用于根据所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差使应输出的调整力的比例常数增加。
18.一种存储有程序的计算机可读取的记录介质，该程序使调整力指令装置执行如下步骤：
对于与作为管理对象的输配电网连接的发电机的控制装置发送指令的步骤，该指令用于根据所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差使应输出的调整力的比例常数增加。
19.一种控制方法，是发电机的控制方法，其中，
所述控制方法具有如下步骤：
对于所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的包含第1速度调停率的第1比例常数来运算第1调整力指令值的步骤；
基于与所述发电机的响应的延迟相应的权重系数来决定所述发电机的第2速度调停率的步骤；和
对所述偏差乘以包含决定出的所述第2速度调停率的第2比例常数来运算表示对调整力放大的程度的第3调整力指令值的步骤，
基于所述第3调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
20.一种存储有程序的计算机可读取的记录介质，该程序使发电机的控制装置执行：
对于所述发电机的旋转速度的观测值和基准值的偏差乘以预先规定的包含第1速度调停率的第1比例常数来运算第1调整力指令值的步骤；
基于与所述发电机的响应的延迟相应的权重系数来决定所述发电机的第2速度调停率的步骤；和
对所述偏差乘以包含决定出的所述第2速度调停率的第2比例常数来运算表示对调整力放大的程度的第3调整力指令值的步骤，
基于所述第3调整力指令值而使所述发电机的调整力放大。
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