CN113497449A - 电力控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供能够将配电网的电压控制在预定范围内的电力控制系统。本发明涉及的电力控制系统是通过对与配电网连接的多个车辆的蓄电池的充放电动作进行控制来对配电网内的电力的供需平衡进行控制的电力控制系统，该电力控制系统具备控制单元，该控制单元使用预定期间内的配电网的电力的供需计划、和表示预定期间内的车辆的状态的车辆信息，制作预定期间内的蓄电池的充放电动作的计划，使用蓄电池的充放电动作的计划，提取配电网的电压不处于预定范围内的时间和地点，制作在所提取的时间和地点注入无功功率以使得配电网的电压落在预定范围内的无功功率控制计划，按照所制作的无功功率控制计划，对无功功率进行控制。

Description

电力控制系统
技术领域
本发明涉及电力控制系统。
背景技术
专利文献1记载了如下技术：在能够使分散型电源的发电电力反向流动至电力系统的系统中，通过根据电力系统的电压来控制分散型电源，从而抑制电力系统的电压超过上限电压的电压脱离状态的产生。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2017－5912号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1所记载的技术将太阳能发电装置等的电力系统内的位置被固定了的电源设想为分散型电源。因此，在对利用能够在电力系统内移动的蓄电池来作为分散型电源的系统应用了专利文献1所记载的技术的情况下，由于电力系统内的蓄电池的位置、充放电状态时时刻刻发生变化，因此有可能会产生电压脱离状态，电力系统的电压有可能变得不稳定。此外，作为能够在电力系统内移动的蓄电池，可以例示搭载于电动汽车等车辆的电池。
本发明是鉴于上述而完成的，目的在于提供能够将配电网的电压控制在预定范围内的电力控制系统。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的电力控制系统，通过对与配电网连接的多个车辆的蓄电池的充放电动作进行控制，从而对配电网内的电力的供需平衡进行控制，所述电力控制系统的特征在于，具备控制单元，该控制单元，使用预定期间内的配电网的电力的供需计划、和表示预定期间内的车辆的状态的车辆信息，制作预定期间内的蓄电池的充放电动作的计划，使用蓄电池的充放电动作的计划，提取配电网的电压不处于预定范围内的时间和地点，制作在所提取的时间和地点注入无功功率以使得配电网的电压落在预定范围内的无功功率控制计划，按照所制作的无功功率控制计划，对无功功率进行控制。
根据这样的电力控制系统，使用蓄电池的充放电动作的计划，提取配电网的电压不处于预定范围内的时间和地点，制作在所提取的时间和地点注入无功功率以使得配电网的电压落在预定范围内的无功功率控制计划，按照所制作的无功功率控制计划，对无功功率进行控制，因此，能够将配电网的电压控制在预定范围内。
此外，控制单元可以以星期几为单位制作蓄电池的充放电动作的计划和无功功率控制计划。根据这样的构成，能够制作反映了每个星期几的车辆状态的计划，将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
另外，车辆信息可以包括与所述预定期间内的所述车辆的台数和场所、所述蓄电池的状态有关的信息。根据这样的构成，能够制作进一步反映了车辆状态的计划，能够将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
另外，所述控制单元可以在存在无功功率量不足的地点的情况下，使其他地点的无功功率量增加与无功功率量的不足相应的量。根据这样的构成，能够将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
另外，控制单元可以对连接有车辆的充电站的无功功率量进行控制。根据这样的构成，能够将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
发明的效果
根据本发明涉及的电力控制系统，使用蓄电池的充放电动作的计划，提取配电网的电压不处于预定范围内的时间和地点，制作在所提取的时间和地点注入无功功率以使得配电网的电压落在预定范围内的无功功率控制计划，按照所制作的无功功率控制计划，对无功功率进行控制，因此，能够将配电网的电压控制在预定范围内。
附图说明
图1是表示应用作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的虚拟电厂的构成的示意图。
图2是表示作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的构成的框图。
图3是表示作为本发明的一个实施方式的电力控制处理的流程的流程图。
图4是表示电动汽车的电池的充放电计划的一个例子的图。
图5是用于对无功功率控制计划的制作处理进行说明的图。
图6是用于对无功功率控制计划的制作处理进行说明的图。
标号说明
1 虚拟电厂
2 发电站
3 配电变电站
4 杆上变压器
5 需求设施
6 用户设施
7 充电站
8 电动汽车
10 电力控制系统
11 车辆信息数据库(车辆信息DB)
12 系统信息数据库(系统信息DB)
13 无功功率供给信息数据库(无功功率供给信息DB)
14 信息处理装置
141 通信控制部
142 CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)
143 RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)
144 ROM(Read Only Memory，只读存储器)
144a 电力控制程序
144b 计划制作程序
具体实施方式
以下，参照附图对作为本发明的一个实施方式的电力控制系统进行详细的说明。
〔虚拟电厂的构成〕
首先，参照图1对应用作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的虚拟电厂(VPP)的构成进行说明。
图1是表示应用作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的虚拟电厂的构成的示意图。如图1所示，应用作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的虚拟电厂1具备发电站2、配电变电站3、杆上变压器4、需求设施5以及用户设施6。
发电站2由水力发电站、火力发电站、核电站等周知的发电站构成，经由送电线而连接于配电变电站3。发电站2经由送电线向配电变电站3供给发电电力。此外，也可以在发电站2与配电变电站3之间配置有超高压变电站、中间变电站。
配电变电站3在将从发电站2供给的电力变电为预定电压之后，经由配电线向杆上变压器4、需求设施5供给电力。
杆上变压器4由设置于电线杆的配电用变压器构成，在将从配电变电站3供给的电力变电为预定电压之后供给至用户设施6。
需求设施5由商业设施、产业设施构成，经由配电线从配电变电站3接受电力的供给。另外，在需求设施5设置有多个充电站7，通过将电动汽车8连接于充电站7，能够利用从配电变电站3供给来的电力，对电动汽车8的电池进行充电。
用户设施6由用户居住的住宅、集体住宅构成。用户设施6能够经由配电线从杆上变压器4接受电力的供给，并且，经由配电线对送配电经营者、零售电力经营者售卖剩余电力。另外，在用户设施6配置有太阳能发电设备6a，能够利用以及售卖通过太阳能发电设备6a发电产生的电力。另外，在用户设施6设置有充电站7。通过将电动汽车8连接于充电站7，能够利用从杆上变压器4供给来的电力、太阳能发电设备6a发电产生的电力来对电动汽车8的电池进行充电，并且，能够利用以及售卖电动汽车8的电池的电力。
这样，应用作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的虚拟电厂1是能够通过对搭载于电动汽车8的电池的充放电动作进行控制来对配电网内的电力的供需平衡进行调整的系统。根据这样的虚拟电厂1，通过有效灵活运用搭载于电动汽车8的电池的电力来减少发电站2中的化石燃料的使用量，由此能够降低CO2的产生量，并且，削减燃料费、设备费、碳税等的社会性费用。此外，电动汽车8也可以是HV(Hybrid Vehicle，混合动力车辆)、FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle，燃料电池车辆)等。
此外，在这样的虚拟电厂1中，配电网内的电动汽车8的位置、充放电状态时时刻刻发生变化，因此，有可能产生配电网的电压超过上限电压的电压脱离状态，配电网的电压有可能变得不稳定。于是，作为本发明的一个实施方式的电力控制系统通过执行以下所示的电力控制处理，将配电网的电压控制在预定范围内。以下，参照图2～图6对作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的构成以及动作进行说明。
〔电力控制系统的构成〕
首先，参照图2对作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的构成进行说明。
图2是表示作为本发明的一个实施方式的电力控制系统的构成的框图。如图2所示，作为本发明的一个实施方式的电力控制系统10具备车辆信息数据库(车辆信息DB)11、系统信息数据库(系统信息DB)12、无功功率供给信息数据库(无功功率供给信息DB)13以及信息处理装置14来作为主要的构成要素。
车辆信息DB11保存有在控制期间内位于虚拟电厂1的控制对象区域内的电动汽车8的识别编号、各电动汽车8的年间行驶历史记录、各电动汽车8的电池的状态(容量、SOC(State Of Charge，充电状态)、劣化度等)、各电动汽车8的预定行动信息(各时间的位置信息(通勤、在家等)以及有无向充电站7的连接)、位于控制对象区域内的充电站7的上限充放电速率、以及与各电动汽车8的电池的上下限SOC有关的信息来作为车辆信息。此外，车辆信息是由拥有电动汽车8的用户提供的信息。
系统信息DB12保存有虚拟电厂1的控制对象区域中的电力的供需计划、与控制对象区域的配电网的结构和各种因素有关的信息来作为系统信息。与控制对象区域的配电网的结构和各种因素有关的信息包括与处于控制对象区域内的发电站2、配电变电站3、杆上变压器4、需求设施5、用户设施6及充电站7的连接方式、各种因素(输出电压等)有关的信息。
无功功率供给信息DB13保存有与在控制期间内能够在虚拟电厂1的控制对象区域内供给无功功率的设备有关的信息来作为无功功率供给信息。具体而言，无功功率供给信息包括与在控制期间内位于虚拟电厂1的控制对象区域内的电动汽车8的识别编号、各电动汽车8的电池的充放电场所和充放电上限速率、位于控制对象区域内的充电站7的设置场所和充放电速率有关的信息。
信息处理装置14由工作站等周知的信息处理装置构成，具备通信控制部141、CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)142、RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)143以及ROM(Read Only Memory，只读存储器)144。
通信控制部141由用于经由互联网线路等电通信线路、电力线进行信息通信的通信线路构成，对经由电通信线路、电力线的与设置于送配电经营者、零售电力经营者以及用户侧的信息处理装置之间的信息通信进行控制。另外，通信控制部141也能够向经由电力线连接于配电网的各种设备发送控制信号。
CPU142通过将保存在ROM144内的计算机程序、各种控制用数据加载到RAM143内，执行所加载的计算机程序，从而对信息处理装置14整体的动作进行控制。
RAM143由易失性的存储装置构成，作为CPU142的工作区域发挥功能。
ROM144由非易失性的存储装置构成，保存各种计算机程序和各种控制用数据。在本实施方式中，在ROM144内保存有用于使CPU142执行后述的电力控制处理的电力控制程序144a和计划制作程序144b。
〔电力控制处理〕
接着，参照图3对执行作为本发明的一个实施方式的电力控制处理时的信息处理装置14的动作进行说明。
图3是表示作为本发明的一个实施方式的电力控制处理的流程的流程图。图3所示的流程图在对信息处理装置14输入了电力控制处理的执行指令的定时(timing)开始，电力控制处理进入步骤S1的处理。以下所示的信息处理装置14的动作通过CPU142执行电力控制程序144a来实现。
在步骤S1的处理中，信息处理装置14从车辆信息DB11取得电动汽车8的充放电计划的制作期间(例如一周期间)内的车辆信息。具体而言，信息处理装置14取得与在电动汽车8的充放电计划的制作期间内位于虚拟电厂1的控制对象区域内的电动汽车8的识别编号、各电动汽车8的年间行驶历史记录、各电动汽车8的电池的状态、各电动汽车8的预定行动信息、位于控制对象区域内的充电站7的上限充放电速率以及各电动汽车8的电池的上下限SOC有关的信息来作为车辆信息。由此，步骤S1的处理完成，电力控制处理进入步骤S2的处理。
在步骤S2的处理中，信息处理装置14从系统信息DB12取得电动汽车8的充放电计划的制作期间内的系统信息。系统信息包括与控制对象区域中的电力的供需计划、处于控制对象区域内的发电站2、配电变电站3、杆上变压器4、需求设施5、用户设施6以及充电站7的连接方式、各种因素有关的信息。由此，步骤S2的处理完成，电力控制处理进入步骤S3的处理。
在步骤S3的处理中，信息处理装置14通过将在步骤S1的处理中取得的车辆信息和在步骤S2的处理中取得的系统信息输入到计划制作程序144b，制作车辆信息所包括的各电动汽车8的电池的充放电计划。在此，计划制作程序144b是对将车辆信息和系统信息作为输入变量、将各电动汽车8的充放电计划作为输出变量的数学规划问题进行了规定的计算机程序。通过将发电站2的发电成本、各电动汽车8的电池的劣化度、CO2产生量等的各种成本作为评价函数来执行计划制作程序144b，能够基于成本来制作最佳的各电动汽车8的电池的充放电计划。这样的计划的制作方法在本发明的申请阶段是公知的，因此省略详细的说明，但例如通过制作在电力的供给量超过需求量的期间将剩余电力量充到电动汽车8的电池、在电力的供给量低于需求量的期间从电动汽车8的电池供给不足电力量的计划，能够制作如图4所示那样的使发电站2的发电成本最小化的电动汽车8的电池的充放电计划。在图4所示的电动汽车8的电池的充放电计划中，粗线L1表示搭载于电动汽车8的电池的计划制作期间内的SOC的时间变化，线L2表示电动汽车8的行驶行为。在车辆信息所包括的电池的上下限SOC的范围内制作了电池的充放电计划。另外，通过以星期几为单位制作电池的充放电动作的计划，能够制作反映了每个星期几的电动汽车8的行为的电池的充放电计划。由此，步骤S3的处理完成，电力控制处理进入步骤S4的处理。
在步骤S4的处理中，信息处理装置14从无功功率供给信息DB13取得无功功率供给信息。具体而言，信息处理装置14取得与位于控制对象区域内的充电站7的设置场所和充放电速率有关的信息来作为无功功率供给信息。由此，步骤S4的处理完成，电力控制处理进入步骤S5的处理。
在步骤S5的处理中，信息处理装置14制作电动汽车8的电池的充放电计划的制作期间内的无功功率控制计划。具体而言，在步骤S3的处理中制作了如图5的(a)所示那样的各电动汽车的电池的充放电计划的情况下，首先，信息处理装置14使用图5的(a)所示的各电动汽车的电池的充放电计划和图5的(b)所示的电力的供需计划，算出如图5的(c)所示那样的各电动汽车8连接于配电网的节点(地点)的电压的推移。接着，信息处理装置14使用图5的(c)所示的各节点的电压的推移，按各节点提取节点的电压不处于图中以由线L3表示的基准电压为中心的预定范围内的期间。
并且，信息处理装置14制作如图6的(a)所示那样的来自充电站7的无功功率的注入计划来作为无功功率控制计划，以使得在所提取的各期间中，通过从充电站7注入无功功率而使节点的电压落入预定范围内。具体而言，在充电站7的电压变化量ΔV、电阻R、有功功率量P、电抗X以及无功功率量Q之间，具有以下的式(1)所示的关系。于是，信息处理装置14通过根据节点的电压与基准电压之差，按照式(1)使无功功率量Q变化来对充电站7的电压进行调整，从而将节点的电压控制在预定范围内。
Figure BDA0003000733880000091
通过按各节点应用图6的(a)所示的无功功率控制计划，图5的(c)所示的各节点的电压的推移如图6的(b)所示那样变化，能够使各节点的电压落在预定范围内。此外，对于在充电站7的输出制约内无功功率量不足的节点，希望对充放电动作的有功功率量进行限制或者使其他节点的无功功率量增加。但是，希望充放电动作的有功功率量尽可能不进行限制，因此，优选使其他节点的无功功率量增加。由此，步骤S5的处理完成，电力控制处理进入步骤S6的处理。
在步骤S6的处理中，信息处理装置14通过经由通信控制部141向充电站7发送控制信号，按照在步骤S5的处理中制作的无功功率控制计划对来自充电站7的无功功率的注入动作进行控制。由此，步骤S6的处理完成，一系列的电力控制处理结束。
如根据以上的说明可明确的那样，作为本发明的一个实施方式的电力控制系统使用电动汽车8的电池的充放电动作的计划，提取配电网的电压不处于预定范围内的时间和地点，制作在所提取的时间和地点注入无功功率以使得配电网的电压落在预定范围内的无功功率控制计划，按照所制作的无功功率控制计划来对无功功率进行控制，因此，能够将配电网的电压控制在预定范围内。
另外，作为本发明的一个实施方式的电力控制系统以星期几为单位制作电动汽车8的电池的充放电动作的计划和无功功率控制计划，因此，能够制作反映了每个星期几的电动汽车8的行为的计划，能够将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
另外，车辆信息包括与预定期间内的车辆的台数以及场所、电池的状态有关的信息，因此，能够制作进一步反映了车辆状态的计划，能够将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
另外，在存在无功功率量不足的地点的情况下，使其他地点的无功功率量增加与无功功率量的不足相应的量，因此，能够将配电网的电压进一步控制在预定范围内。
以上，对应用了由本发明人完成的发明的实施方式进行了说明，但本发明并不由本实施方式涉及的成为本发明的公开的一部分的记述以及附图来限定。即，通过本领域技术人员等基于本实施方式完成的其他实施方式、实施例以及运用技术等全部包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种电力控制系统，通过对与配电网连接的多个车辆的蓄电池的充放电动作进行控制，从而对配电网内的电力的供需平衡进行控制，所述电力控制系统的特征在于，
具备控制单元，所述控制单元，
使用预定期间内的所述配电网的电力的供需计划、和表示所述预定期间内的所述车辆的状态的车辆信息，制作所述预定期间内的所述蓄电池的充放电动作的计划，
使用所述蓄电池的充放电动作的计划，提取所述配电网的电压不处于预定范围内的时间和地点，
制作在所提取的时间和地点注入无功功率以使得所述配电网的电压落在预定范围内的无功功率控制计划，
按照所制作的无功功率控制计划，对无功功率进行控制。
2.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
所述控制单元以星期几为单位制作所述蓄电池的充放电动作的计划和所述无功功率控制计划。
3.根据权利要求1或者2所述的电力控制系统，其特征在于，
所述车辆信息包括与所述预定期间内的所述车辆的台数和场所、所述蓄电池的状态有关的信息。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力控制系统，其特征在于，
所述控制单元在存在无功功率量不足的地点的情况下，使其他地点的无功功率量增加与无功功率量的不足相应的量。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电力控制系统，其特征在于，
所述控制单元对连接有所述车辆的充电站的无功功率量进行控制。
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