JP2003174723A - 発電所の電力量一定制御システムおよびその制御システムを利用した発電所の電力一定制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来電力会社が独占的に一般需要家に電力を
供給していたのが最近の電力の自由化に伴い例えば製鉄
会社が保有する自家発電所の電力を電力会社に売買する
ケースが増えてきた。この場合、電力負荷が一定値で安
定している時間帯では発電機の出力電力量は容易に一定
制御を行っていて、制御変動幅を両者間で規約がなされ
ているが電力量切替え時等の負荷変動時には、一定制御
が困難な為、規定がない。しかし最近負荷変動時にも出
力電力量を一定制御とする要求が多くなった。 【解決手段】 積算電力量格納部と発電目標電力量およ
び現在電力値格納部と、予め設定された第１と第２の負
荷パターンを有する負荷パターン格納部と、第１の負荷
パターンに基づく電力量と実出力積算電力量とを比較偏
差値を演算する偏差演算部と、その偏差値を発電機出力
指令値演算部に与え、出力部に指令する構成の電力量一
定制御システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発電所の出力電
力量を一定に制御するシステムに関するものであり、特
に、発電所に設けられた発電機の出力を大幅に変化させ
る際の出力電力量を一定に制御するシステムに係るもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年我国においても電力の自由化が進
み、従来の電力会社による発電電力の供給に加え、多様
な産業界企業や自治体が保有する発電所電力を一般需要
家が利用可能となってきた。この場合、一般需要家は例
えば製鉄会社（以後、一般企業と称する）が発電した電
力を直接購入するのではなく、一般企業が電力会社と取
り交わした規約に基づいて発電電力を売り渡した後、電
力会社の電力網によって一般需要家等に供給されてい
る。一般企業と電力会社との規約の一例として、例えば
朝の７時から夜の６時までの昼間は４０万ＫＷＨの電力
量を、夜の７時から翌早朝の６時までは２０万ＫＷＨの
電力量を電力会社に渡すことが決められている場合、こ
の時間帯における電力量の一定範囲内（例えば±２％）
の制御を行うことは規約内事項であるが、前記朝の６時
から７時、および夜の６時から７時までの電力量変化時
における１時間内の電力量を目標値以内に収めることは
規約外であった。

【０００３】このような従来技術における発電プラント
で適用されている電力量一定制御システムの制御方式を
図６に示す。図６において、１は積算電力量格納部、２
は供給すべき目標電力量および現在電力値の格納部、３
は発電機への出力指令値を算出する演算部、４は演算結
果を出力する出力部である。図７は前記図６に示した発
電プラント制御方式による電力量一定制御図で、例えば
前記した朝の７時から夜の６時迄の昼間電力を供給して
いる際の制御図である。図に示すように、従来電力量一
定の制御を行う場合は発電機出力電力を一定に保つよう
に制御し、機械側の要因等で発電機出力にばらつきが発
生した場合に、積算電力量の超過もしくは不足分を、１
時間で目標値となるように演算し、その結果を発電機へ
の出力指令を調整し、偏差分を補正している。しかしな
がら上記従来の発電機出力を目標電力量に追従して制御
するシステムでは、発電機の出力が大幅に変動する場合
には対応することができず、例えば図８に示す時刻ｔ_１
からｔ_３の期間（通常１時間）の電力量を斜線部の面積
に相当する目標値に調整することができない。また、電
力量を考慮せず負荷パターン通りに発電機に出力指令を
出した場合、制御遅れや機械側の要因等により、実際の
発電機出力は図８の点線で示すように理想の負荷パター
ンに追従できず、出力電力量は目標値から大幅にずれる
という問題もあった。また、前記図８のｔ_１からｔ_３の
負荷変動時間帯で電力量一定制御を実施しようとする
と、発電機への出力指令は目標電力値に設定されるた
め、発電機は最大レートで負荷変動を行い、このような
急激な出力変動は電力系統に及ぼす影響が大きいため許
容されていないという問題点もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の発電
所の電力量一定制御システムでは、図７に示すような負
荷変動の少ないほぼ一定電力量を継続的に供給する時間
帯内では所望通り一定制御可能であるが、図８に示すよ
うな、例えば昼間から夜間への電力供給量が大幅に低減
する大きな負荷変動の時間帯内では、電力量の一定制御
を行うことは、一般企業と電力会社間の規約外事項とさ
れてきた。しかしながら最近の社会情勢下、技術進歩下
において、前記した昼間から夜間、夜間から昼間等の発
電供給量が大幅に増減する時間内においても、電力量を
一定に制御する要求が高まってきた。この発明は以上の
ような課題を解決するとともに、新しい要求に対して対
応しようとするものであり、大幅な負荷変動期間内にで
も、電力量を目標値に収めることのできる電力量一定制
御システムとその方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る発電所の
電力量一定制御システムは、データ部と演算部と出力部
とを備え、前記データ部には積算電力量格納部と発電目
標電力量および発電時点での現在電力値の格納部と、予
め設定された発電機負荷パターン格納部が設けられてお
り、前記負荷パターンは発電機出力が第３の時間帯内に
第１の出力から第２の出力に変化する際に、第１の時間
帯内での第１の負荷パターンと、第２の時間帯内での第
２の負荷パターンとにより成る負荷パターンであり、前
記演算部には前記第１の時間帯内の第１の負荷パターン
に基づく電力量と、発電機の実出力積算電力量とを比較
して電力量偏差値を演算する偏差演算部と、その偏差値
を前記第２の時間帯開始時に、その第２の時間帯におけ
る発電機出力に補正値として与える発電機出力指令値演
算部とが設けられており、この演算結果を前記出力部が
発電機に出力指令を行うものである。

【０００６】また、データ部には第１と第２の出力を指
示する電力値データ格納部が加えて設けられており、さ
らに負荷パターン演算部は前記電力値データ格納部の出
力情報を受けて、第３の時間帯内に第１の出力から第２
の出力に変化する際の第１の時間帯での第１の負荷パタ
ーンと、第２の時間帯での第２の負荷パターンより成る
負荷パターンを演算し、その結果を負荷パターン格納部
に格納するものである。

【０００７】またさらに、データ入出力部が加えて備え
られており、このデータ入出力部には、データ入出力装
置が設けられ、このデータ入出力装置が第１および第２
の出力データと、前記第１の出力から第２の出力に変化
するのに要する第３の時間データとを入力するととも
に、第１の時間帯で第１の出力から第２の出力に変化す
る際の第１の負荷パターンと、第２の時間帯での第２の
負荷パターンとより成る負荷パターンを作成し、さらに
発電機の負荷追従状況を出力表示するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１の発電所の負荷変動時の電力量一定制御シ
ステムを図によって説明する。図１において、１は発電
機出力の積算電力量格納部、２は例えば一般企業から電
力会社へ供給すべき目標電力量および発電時点での現在
電力値の格納部、３は後述する電力量偏差値を発電機出
力に補正値として与え、発電機の出力指令を行う発電機
出力指令値演算部、４は前記発電機出力指令値演算部３
の演算結果に基づき発電機の出力指令を行う出力部、５
は負荷パターン格納部であり、発電機の出力がある時間
内、例えば１時間内に変化する時予め設定された第１お
よび第２の負荷パターンが格納されている。６は偏差演
算部であり、前記第１の負荷パターン内における第１の
時間内の負荷パターンに基づく理想電力量と、その期間
内における発電機の実際の出力を積算した電力量とを比
較して電力量の偏差値を演算する。前記負荷パターン格
納部５と積算電力格納部１と目標電力量および発電時点
での現在電力値格納部２とでデータ部を構成し、前記偏
差演算部６と発電機出力指令値演算部３とで演算部を構
成し、出力部４とでこのシステムが組まれている。次に
動作について図２に基づいて説明する。予め設定された
負荷変動のパターンは例えば第１の出力である図２のＡ
に示す４０万ＫＷからＢに示す第２の出力の２０万ＫＷ
に第３の時間に相当する１時間で変化する場合に前記第
３の時間を負荷変動期間と一定制御期間に分割し第１お
よび第２の負荷パターンとする。これを図２のｔ_ｌ〜ｔ
_２とｔ_２〜ｔ_３に示す。ここでｔ_１〜ｔ_２は第１の時間
帯であり、例えば３０分間、ｔ_２〜ｔ_３は第２の時間帯
であり例えば３０分間であり前記第１、第２の時間和が
第３の時間に相当する。ｔ_１〜ｔ_２の負荷変動中は、発
電機への出力指令は第１の負荷パターンに従って出力部
４より出力し、電力量を考慮した制御は行わない。但
し、この第１の時間帯のｔ_１〜ｔ_２の期間も電力量を積
算電力量格納部１は積算しておく。時刻がｔ_２になると
それまで積算された発電機の実際の出力電力量（図２の
網掛け部）と第１の負荷パターンに基づく理想電力量
（図２斜線部）とを比較し、偏差ΔＷを偏差演算部６が
算出する。次に第２の時間帯のｔ_２〜ｔ_３の期間は仮想
的に図２の横線部に示す電力量を目標として従来方式と
同様に電力量一定制御を行う。このとき、ｔ_ｌ〜ｔ_２の
期間に発生した偏差ΔＷを発電機出力指令値演算部３は
演算開始時ｔ_２の時点で考慮する。つまり、ｔ_２時点迄
の発電機の実際の積算電力量は、ΔＷが正のとき図２の
縦軸に示す第２の出力のＢを用いてＢ×ｔ_２＋ΔＷとし
て、後半のｔ_２〜ｔ_３の一定制御中はＢよりも低い出力
で制御することにより、偏差ΔＷ分の超過を補正し、与
えられた第３の時間帯、例えば１時間内での出力電力量
の目標値を達成することが可能となる。近年計画されて
いる国内のＩＰＰ発電所では、時間単位の電力量が規定
誤差内に収まらなかった場合にペナルティとして例えば
電力会社に多額の賠償を支払う必要がある。一般的に負
荷変動中はペナルティ対象外とされていたが最近の情勢
下または条件によっては、負荷変動中もペナルティ対象
となる場合がある。本実施の形態１に示すシステムを適
用することによって、与えられた第３の時間、例えば１
時間内の負荷変動中も電力量制御が可能となるため、ペ
ナルティの可能性を大幅に低減できるとともにより安定
した電力供給が可能となる。

【０００９】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、負荷パターンが前もって決められている場合につい
て述べたが、この実施の形態２では、変動前後の電力値
が与えられている場合に、パターンを自動的に計算する
機能を有し、計算されたパターンに基づき実施の形態１
で述べた制御を実現するシステムについて述べる。図３
において、７は変動開始、終了時つまり第１の出力およ
び第２の出力電力値を格納する電力値データ格納部、８
は第１〜第２の出力が第３の時間内での変動時の負荷パ
ターンを決定する演算部である。図４は負荷パターンの
パターン演算部８による計算方法を図示したものであ
る。変動開始時の第１の電力および終了時の第２の電力
を電力値データ格納部７から受け、例えば与えられた第
３の時間の１時間を第１の時間帯である前半の３０分を
使って第１の負荷パターンによる変動を行い、第２の時
間帯の後半の３０分で第２の負荷パターンで電力量を補
正するものとする。変動開始時の第１の出力をＡ、変動
終了時の第２の出力をＢとすると、負荷変動中の傾きは
図４に示す通り（Ｂ−Ａ）／３０となる。第１の時間帯
の前半の３０分はこの第１の負荷パターンに基づき発電
機への出力指令を出力部４より出す。この第１の負荷パ
ターンの第１の時間帯の期間も実際の出力電力量を積算
電力量格納部１は積算し、３０分以降つまり第２の負荷
パターンの電力量一定制御時に第１の負荷パターンに基
づく理想電力量と実出力電力量差を超過分（もしくは不
足分）として偏差演算部６が考慮する。このような実施
の形態２に示すシステムを有すると、例えば発電所の場
合、１日の運転パターンを昼間と夜間で出力を変える場
合が多く、本システムを適用することによって、昼間と
夜間の出力値が与えられれば、自動的に負荷上昇、降下
のパターンを演算し、更に負荷変動中も演算によって求
められた負荷パターンの電力量を目標とした制御が可能
となる。また、発電所が負荷を急激に変動させると電力
系統に影響を及ぼすため、３０分かけて理想的に負荷を
変動させたいというような要求に対しても本システムの
手段は有効である。

【００１０】実施の形態３．上記実施の形態１では負荷
パターンが事前に与えられていた場合に時間単位の出力
電力量を目標値に制御する場合、形態２では負荷変動時
のパターンを急激な変動を避けるように自動的に演算
し、それに基づき負荷を変動させて時間単位の電力量を
目標値に制御する場合について述べたが、この実施の形
態３では前記実施の形態１及び２のシステムをマンマシ
ンＩ／Ｆを持つデータ入出力装置と組み合わせることに
よって、負荷パターンを容易に設定／変更できることを
可能とし、実際の負荷追従状況を画面上で監視できる機
能を有するシステムを提供する。システム構成を図５に
示す。９はデータ入出力部に設けられたパソコン等を用
いたデータ入出力装置である。このデータ入出力装置９
は、発電機の出力する第１、第２の出力データと前記第
１の出力から第２の出力に変化するのに要する第３の時
間データが入力されるとともに、発電機出力が例えば第
１の時間帯の３０分間に第１の出力から第２の出力に変
化時の第１の負荷パターンと、第２の時間帯、例えば３
０分間での第２の負荷パターンより成る負荷パターンを
作成し、データ部の負荷パターン格納部に出力する。こ
のように制御システムとは独立したマンマシンＩ／Ｆ機
能を持つ装置９とすることで、発電所の場合は中央操作
室に設置され、運転員によるデータ設定及び監視が可能
となる。入力はパターングラフを用いて行い、制御中は
設定したグラフに実際の負荷追従状況を重ねて表示する
ことで目標に対する追従状況を視覚的に監視することが
可能となる。なお、以上実施の形態１〜３では、第１の
出力から第２の出力に減少する場合について図示説明し
たが、逆に第１の出力から第２の出力に上昇する場合に
も適用できることは言うまでもない。また、なお第１、
第２の時間帯例を３０分、第３の時間帯を１時間とした
が、この時間に限定されるものでもないのは論をまたな
い。

【００１１】

【発明の効果】この発明は以上述べたような制御システ
ムであるので以下に示すような効果を奏する。データ部
と演算部と出力部とを備え、前記データ部には積算電力
量格納部と発電目標電力量および発電時点での現在電力
値の格納部と、予め設定された発電機負荷パターン格納
部が設けられており、前記負荷パターンは発電機出力が
第３の時間帯内に第１の出力から第２の出力に変化する
際に、第１の時間帯内での第１の負荷パターンと、第２
の時間帯内での第２の負荷パターンとにより成る負荷パ
ターンであり、前記演算部には前記第１の時間帯内の第
１の負荷パターンに基づく電力量と、発電機の実出力積
算電力量とを比較して電力量偏差値を演算する偏差演算
部と、その偏差値を前記第２の時間帯開始時に、その第
２の時間帯における発電機出力に補正値として与える発
電機出力指令値演算部とが設けられており、この演算結
果を前記出力部が発電機に出力指令を行うので、大きな
負荷変動中の電力量を制御可能となり、規定内の電力量
でもって契約を完遂させることができるとともに、電力
系統への悪影響を少なくすることも可能となる効果を奏
する。

【００１２】また、データ部には第１と第２の出力を指
示する電力値データ格納部が加えて設けられており、さ
らに負荷パターン演算部は前記電力値データ格納部の出
力情報を受けて、第３の時間帯内に第１の出力から第２
の出力に変化する際の第１の時間帯での第１の負荷パタ
ーンと、第２の時間帯での第２の負荷パターンより成る
負荷パターンを演算し、その結果のパターンを負荷パタ
ーン格納部に格納しているものであるので、発電機の第
１、第２（例えば昼間と夜間）の出力値と変化時間が与
えられれば、自動的に負荷変化のパターンを演算し、省
力化と共に、電力系統に影響を与えることの少ない負荷
パターンが得られ更に負荷変動中も演算によって求めら
れた負荷パターンの電力量を目標とした制御が可能とな
る効果を奏する。

【００１３】またさらに、データ入出力部が加えて備え
られており、このデータ入出力部には、データ入出力装
置が設けられ、このデータ入出力装置が第１および第２
の出力データと、前記第１の出力から第２の出力に変化
するのに要する第３の時間データとを入力するととも
に、第１の時間帯で第１の出力から第２の出力に変化す
る際の第１の負荷パターンと、第２の時間帯での第２の
負荷パターンとより成る負荷パターンを作成し、さらに
発電機の負荷追従状況を出力表示するので、前記の効果
に加えて負荷パターンを容易に設定、変更可能とし、負
荷追従状況を監視できるという秀れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電力量一定制御シ
ステムを示す全体構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による制御を示す図
である。

【図３】 この発明の実施の形態２の制御システムを示
す全体構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態２の制御パターンを示
す図である。

【図５】 この発明の実施の形態３の制御システムを示
す全体構成図である。

【図６】 従来の電力量一定制御システムを示す全体構
成図である。

【図７】 従来の電力量一定制御を示す図である。

【図８】 負荷変動中の負荷パターンと実際の出力の例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 積算電力量格納部、２ 発電目標電力量および発電
時点での現在電力値格納部、３ 発電機出力指令値演算
部、４ 出力部、５ 負荷パターン格納部、６ 偏差演
算部、７ 第１、第２電力値データ格納部、８ 負荷パ
ターン演算部、９ データ入出力装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ部と演算部と出力部とを備えた発
   電所の電力量一定制御システムであって、 前記データ部には、発電機の出力を積算する積算電力量
   格納部と、発電目標電力量および発電時点での現在電力
   値の格納部と、予め設定された発電機負荷パターンの格
   納部とが設けられており、 前記格納されている負荷パターンは、前記発電機の出力
   が第３の時間帯内に第１の出力から第２の出力に変化す
   る際、第１の時間帯での第１の負荷パターンと第２の時
   間帯での第２の負荷パターンとより成る負荷パターンで
   あり、前記演算部には前記第１の時間帯内の前記第１の
   負荷パターンに基づく電力量と、発電機の実出力積算電
   力量とを比較して電力量偏差値を演算する偏差演算部
   と、前記偏差値を前記第２の時間帯開始時に、その第２
   の時間帯における発電機出力に補正値として与える発電
   機出力指令値演算部とが設けられており、前記出力部は
   前記出力指令値演算部の演算結果に基づき前記発電機の
   出力指令を行うことを特徴とする発電所の電力量一定制
   御システム。
2. 【請求項２】 データ部と演算部と出力部とを備えた発
   電所の電力量一定制御システムであって、 前記データ部には、発電機の出力を積算する積算電力量
   格納部と、発電目標電力量および発電時点での現在電力
   値の格納部と、発電機の負荷パターン格納部と、第１と
   第２の出力を指示する電力値データ格納部とが設けられ
   ており、 前記発電機の負荷パターン格納部は、前記演算部に設け
   られた負荷パターン演算部が前記電力値データ格納部の
   出力情報を受けて、前記発電機の出力が第３の時間帯内
   に第１の出力から第２の出力に変化する際の第１の時間
   帯での第１の負荷パターンと、第２の時間帯での第２の
   負荷パターンとより成る負荷パターンを演算した結果の
   パターンを格納するものであり、 また前記演算部には偏差演算部と発電機出力指令値演算
   部が設けられており前記偏差演算部は、前記第１の時間
   帯内の前記第１の負荷パターンに基づく電力量と発電機
   の実出力積算電力量とを比較して電力量偏差値を演算
   し、前記偏差値を前記第２の時間帯開始時にその第２の
   時間帯における発電機の出力補正値として前記発電機出
   力指令値演算部が処理し、前記出力部は前記出力指令値
   演算部の演算結果に基づき、発電機の出力指令を行うこ
   とを特徴とする発電所の電力量一定制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の制御シ
   ステムを利用したことを特徴とする発電所の電力量一定
   制御方法。
4. 【請求項４】 データ入出力部とデータ部と演算部と出
   力部とを備えた発電所の電力量一定制御システムであっ
   て、前記データ入出力部にはデータ入出力装置が設けら
   れており、前記データ入出力装置は発電機の出力する第
   １の出力および第２の出力データと、前記第１の出力か
   ら第２の出力に変化するのに要する第３の時間データと
   が入力されるとともに、前記発電機の出力が第３の時間
   内に第１の出力から第２の出力に変化する際の、第１の
   時間帯での第１の負荷パターンと第２の時間帯での第２
   の負荷パターンとより成る負荷パターンを作成し、さら
   に前記発電機の負荷追従状況を出力表示するものであ
   り、 前記データ部には、発電機の出力を積算する積算電力量
   格納部と、発電目標電力量および発電時点での現在電力
   値の格納部と、前記負荷パターンの格納部とが設けられ
   ており、前記演算部には前記第１の時間帯内の、前記第
   １の負荷パターンに基づく電力量と発電機の実出力積算
   電力量とを比較して電力量偏差値を演算する偏差演算部
   と、前記偏差値を前記第２の時間帯開始時に、その第２
   の時間帯における発電機出力に補正値として与える発電
   機出力指令値演算部とが設けられており、前記出力部は
   前記出力指令値演算部の演算結果に基づき前記発電機の
   出力指令を行うことを特徴とする発電所の電力量一定制
   御システム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の制御システムを利用し
   たことを特徴とする発電所の電力一定制御方法。