JP2004007856A - 電力供給システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力小売りの自由化に対応して、種々のピークカット手法を通じて安い料金の電力販売を実現する電力供給システムおよび方法を提供する。
【解決手段】それぞれオンサイト発電機Ｇを備える多数の電力需要家Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの電力負荷データを収集し、収集された電力負荷データを参照して、総需要電力のピークカットが行われるようにグループ化し、グループ化された電力需要家を代表して、アグリゲーター１０が発電事業者２０から買電した電力を、各電力需要家の電力負荷変動を随時（リアルタイム）モニタリングしながら、各電力需要家に供給する。総需要電力の負荷平準化は、１日単位の電力負荷変動、１週間単位の電力負荷変動、または季節単位の電力負荷変動を基準にして行う。ただし、電力会社または新規参入事業者からの電力購入による需給マッチングは３０分平均の同時同量の条件等、契約時に定められた条件に従うことは言うまでもない。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給システムおよび電力供給方法、特に、電力小売りの自由化に対応した電力供給システムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力の小売りは、２０００年３月から電圧２００００Ｖ以上，契約電力２０００ｋＷ以上の大口電力需要家向けに自由化された。近い将来、電圧６０００Ｖ以上，契約電力２０００ｋＷ未満の中小規模電力需要家向けに自由化が図られることが想定される。
【０００３】
図１に、通常の電力供給モデルを示す。電力需要家は、通常、電力会社から電力を全量購入している。多くの場合、電力需要家の使用電力量＝電力負荷変動は、図２の負荷曲線に示すように昼間にピークを迎え夜間はピークの３分の１位しか使用しない形になっている。電力会社は、この昼間のピーク時に十分な電力供給を行えるように設備を建設している。電力会社の電力料金は、設備建設維持費用としての基本料金（固定料金）、設備運転費用としての従量料金（変動料金）の２本立てになっている。そのため、このピーク差が大きくなるほど、設備稼働率（負荷率）が減少し、１ｋＷｈあたりの設備費負担額が高くなるので、電力料金は高くなる。
【０００４】
したがって、ピークカットまたは負荷平準化を行ってピーク差を減らし、設備の稼働率を上げれば、基本料金部分が安くなるので、電気料金は安くなる。
【０００５】
電力需要家において、このようなピークカットを行うには、自家（オンサイト）発電機を備え、各顧客電力負荷に応じたピークカット発電を行う場合がある。そして、需要電力のベース部分は、各顧客が個別に電力会社から購入している。図３に、負荷曲線に対し、オンサイト発電と電力会社からの買電の状態を示す。
【０００６】
図４は、電力需要家がオンサイト発電を行う場合の電力供給システムのモデルの一例を示している。顧客Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、需要電力１０００ｋＷに対し、発電容量５００ｋＷのオンサイト発電機（Ｇ）をそれぞれ備え、電力会社からは５００ｋＷの電力を購入し、発電機の容量１００％出力の５００ｋＷのオンサイト発電を行いピークカットを実現している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オンサイト発電機を導入した電力供給システムには、次のような問題がある。すなわち、オンサイト発電機導入時には、きれいなピークカットが行えていた場合でも、オンサイト発電機導入後、顧客の需要量の変動により、オンサイト発電機の発電量に過不足が生じる場合がある。このような場合に、オンサイト発電機の稼働は、次のように対応することが可能である。
【０００８】
図５に、対応の一例を示す。図５は、図４の電力供給システムにおいて、顧客Ａの電力需要量が１０００ｋＷから１５００ｋＷに増加し、顧客Ｃ，Ｄは、共に、電力需要量が１０００ｋＷから７５０ｋＷに減少した事例を示している。
【０００９】
顧客Ａにおける５００ｋＷの需要増加に対しては、オンサイト発電余力がないために、買電量を１０００ｋＷに増加させることで対処している。この場合、顧客Ａについては、完全な負荷平準化が行えなくなっている。
【００１０】
顧客Ｃ，Ｄにおける２５０ｋＷの需要減少に対しては、減少分だけオンサイト発電を抑制し、ベース部分については安い電力をそのまま電力会社から買電する。この場合、顧客Ｃ，Ｄについては完全な負荷平準化は行えているものの、発電機に余力を残している。
【００１１】
以上のように、各顧客は個別に電力会社から買電することで、個別に最適メリットを図っており、オンサイト発電余力が生じたとしても、その余力分を他の顧客に回すことはできない。すなわち、各々の顧客の需要に応じて、オンサイト発電機に対し顧客の負荷平準化のための稼働設定と運転を行うしか方法がない。
【００１２】
本発明の目的は、電力小売りの自由化に対応して、種々の負荷平準化手法を通じて安い料金の電力販売を実現する電力供給システムおよび方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力供給システムおよび方法は、次のような考え方に基づいて構成されている。
【００１４】
（１）アグリゲーター（電力小売事業者）としての電力販売
アグリゲーターとして、電力需要家をとりまとめてグループ化し、需要家の代表者として電力会社と個別に電気需要契約を結び、そのグループ内の電力需要家に電力を供給する。
【００１５】
電力自由化により新規参入電気業者からの電力供給が可能とされる需要家は、通常、６０００Ｖで受電しているいわゆる高圧需要家と、２００００Ｖ以上で受電している特別高圧需要家に分類できる（近い将来、一般家庭まで自由化が予測）。高圧受電の顧客は、比較的小規模小口の契約者であるため、電力会社に対する価格交渉力をさほど有していない。また、零細事業者も多いため、契約変更を行う余裕も少ないといえる。
【００１６】
アグリゲーターは、これら高圧需要家等価格交渉力のあまり優位でない顧客をとりまとめることにより、電力会社ならびに新規参入電気事業者に対する価格交渉力を高め、結果として、顧客に低料金の電力を供給できるようにするものである。
【００１７】
（２）ピークカット
アグリゲーターは、グループ化した電力需要家の総需要電力を平準化することで、電力会社から安い電力の購入を行うことができる。
【００１８】
前述したように、通常、時間軸における電力需要パターンは、昼間にピークを迎え夜間はピークの３分の１位しか使用しない形になっている。したがって、電力会社は、昼間のピークに十分な電力の供給を行うべく設備を建設しなければならないため、ピーク差があるほど電力料金は高くなる。これは、設備稼働率が減少し、ｋＷｈあたりの設備費用分が大きくなり購買平均単価が高くなるからである。そこで、ピーク差を減らし、設備の稼働率を上げれば、電気料金は安くなる（ピークカットまたは負荷平準化）。
【００１９】
アグリゲーターは、多数の顧客の需要を組み合わせ、電力需要をできるだけフラット化し、更に、それら総需要の負荷平準化を行うことにより、安い料金の電力販売を行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
【００２１】
【実施例１】
図６に、本発明の一実施例である電力小売に係る電力供給システムおよび方法を示す。アグリゲーター１０は、電力会社、またはＰＰＳ（新規参入電力小売業者）、またはＩＲＰ（発電事業者）２０からまとめて電力購入し、顧客に小売を行う。例えば、１年間・負荷率８５％・２０００ｋＷという条件で入札買い付けを行う。
【００２２】
アグリゲーター１０は、グループ化された顧客（オンサイト発電機を備えている）に、それぞれ５００ｋＷの電力を小売りする。なお、図６では、図面を簡単にするため４顧客Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのみを示してある。各顧客は、電力需要量１０００ｋＷであり、発電容量が５００ｋＷのオンサイト発電機を有している。
【００２３】
この電力供給システムおよび方法が成り立つのは、各顧客がオンサイト発電機で十分にピークカットを行えており、顧客の電力需要と発電機による発電量、アグリゲーターが電力会社等から１年間不変で購入する買電量とがうまく一致している場合である。
【００２４】
ただし、前述したように、その後の顧客の電力需要変化により、ある顧客ではオンサイト発電機の発電不足や発電余力が生じたりする可能性がある。このような場合、アグリゲーターが電力会社等から購入する買電量は１年間不変であるから、電力会社からの買電量により需給を調整することはできない。そこで、発電余力分を稼働させる等の方法によって、需給を一致させる必要がある。すなわち、顧客需要全体の負荷平準化を行う必要がある。
【００２５】
以下には、顧客需要全体の負荷平準化を行う、種々の手法について説明する。
【００２６】
電力会社が電気を販売する場合、顧客を選ぶことはできない。電力購入申込があった場合、必ず供給しなければならないことになっている。しかし、アグリゲーターが需要家をとりまとめて上記のように電力小売していく場合、顧客を選別することができる。そこで、アグリゲーターは、図７で説明するように、電力需要パターンの異なる需要家を組み合わせてグループ化し、グループ顧客全体の負荷を平準化できるような需要パターンの異なる需要家を取捨選択を行い、負荷が平準化できるよう合成する。こうすることによって、オンサイト発電による出力調整による負荷平準化を行わなくとも、ある程度の負荷平準化が可能になる。
【００２７】
電力の需要パターンは各需要家により異なっている。例えば、普通は、昼間に最大電力を消費する。その場合の需要家の負荷曲線は、図７（ａ）のようになる。一方では、図７（ｂ）に示す負荷曲線のように、夜間に最大電力を消費する需要家もいる。そこで、以上の２者を組み合わせれば、負荷合成が行われ負荷曲線は図７（ｃ）のようになる。
【００２８】
以上は、１日の負荷曲線について、ピークカットを実現したが、同様の考え方で、夏型と冬型、平日型と土日休日型の需要家という組み合わせもできる。以上のように、負荷の凹と凸を組み合わせることで、負荷を平準化することができる。そこで、負荷平準化できる需要家の組み合わせを行い、その結果として発電設備を用いることなくその目的を果たすことができる。
【００２９】
ところで、以上のような負荷平準化のためには、アグリゲーターは、３０分単位で顧客の電力使用データを計測し、かつ、これを伝送するスキームを必要とする。また、有効な負荷平準化グループをまとめるには何千件という顧客を組み合わせることが必要であるため、数千件の電力負荷データが必要になる。
【００３０】
このためには、アグリゲーター１０に、電力需要家の電力データを収集するために３０分単位で電力使用状態を収集し、リアルタイムでアグリゲーターの中央コンピューター（演算・制御・コントロール）センターへ伝送を可能とする装置を需要家の受電点にこれを設置し、これにより自動的に顧客負荷データを収集するとともに、アグリゲーターのデータセンターに送信し、データベースとして管理を行うものとする。顧客の組合せ、すなわちグループ化は、多岐にわたるので、最適な負荷パターンとなるような組合せを、コンピュータプログラムを用いて行うことになる。
【００３１】
しかし、上述した電力顧客組み合わせのみでは、負荷ピークを全て平準化することは、できない場合がある。これは、夜型の顧客や冬型の顧客が少ないからである。このような場合に、オンサイト発電が負荷平準化の効果を発揮する。
【００３２】
以下、オンサイト発電による負荷平準化について説明する。図８（ａ）に示すように、顧客の組合せによっても、負荷曲線ｂがピーク部分を残している場合には、そのピーク部分を、顧客敷地内に設置したオンサイト発電機からの電力供給により、カットする。図８（ｂ）には、オンサイト発電によりピークカットされた負荷曲線ｃを示す。
【００３３】
このようなオンサイト発電によるピークカットを実現するには、発電機を遠隔操作できる装置を取付け、発電機の運転制御を行えるようにする。そして、グループ化された電力需要家の電力負荷変動を随時モニタリングし、全体の負荷平準化を最適に行えるような発電機の稼働を、オペレーションセンターから指令する。
【００３４】
以上のようにして、負荷平準化されたグループの顧客の電力需要に増減が生じた場合の対応について説明する。
【００３５】
図５において説明したように、従来の電力供給システムおよび方法では、オンサイト発電余力分を他の需要家分に振り分けることはできなかった。しかし、本実施例の電力供給システムおよび方法では、オンサイト発電の余剰分を不足分に利用することで、全体の負荷平準化を行うことができるようになる。
【００３６】
これを、図９を参照して説明する。図９では、顧客Ａの電力需要量が１０００ｋＷから１５００ｋＷに増加し、顧客Ｃ，Ｄは、共に、電力需要量が１０００ｋＷから７５０ｋＷに減少した事例を示している。
【００３７】
顧客Ａのオンサイト発電機（発電容量５００ｋＷ）には、発電余力はない。電力需要が増加した場合、通常、買電量をふやすことで対応するが、電力会社２０から２０００ｋＷというアグリゲーター１０の一括買電量を増やすことはここでは行わない。個別買い付けを行うと買電単価が高くなるからである。したがって、顧客Ａの５００ｋＷの増加分は、発電余力のある顧客ＣとＤの発電機（発電容量５００ｋＷ）を１００％出力稼働させ調整を行う。すなわち、発電余力のある顧客Ｃ，Ｄに設置の発電機で発電し、顧客Ａの増加分をまかなう。顧客Ｃ，Ｄの発電機は、それぞれ５００ｋＷ発電することにより、アグリゲーターからの顧客Ｃ，Ｄへの電力供給は、それぞれ２５０ｋＷに減らすことができる。アグリゲーターからみれば、合計５００ｋＷの供給余力が生じたことになる。これを顧客Ａに振り向け、合計１０００ｋＷの電力を供給する。
【００３８】
このように、オンサイト発電機以外の部分は、アグリゲーターが一括供給しているので、顧客ごとの供給電力量を調整すれば済む。そして、各顧客のオンサイト発電機は、常に高稼働率を保てるので、発電機の発電コストも下がるというメリットがある。
【００３９】
以上のような操作は、アグリゲーター１０に、双方向制御装置により各顧客の電力負荷変動を随時（常時）モニタリングし、全体のピークカットを最適に行えるように、各顧客の発電機を双方向機能による遠隔操作により運転制御することにより行われる。
【００４０】
【実施例２】
実施例１の電力供給システムおよび方法は、オンサイト発電による電気を電力会社の系統に逆潮流させないことが前提であり、たとえ顧客先に発電余力があっても客先の使用電力を超えて発電させることはできず、図８（ｃ）に示すように、多少の発電容量不足が生じることがある。
【００４１】
例えば、全オンサイト発電機をフル稼働させても、その後の需要増大に対応できない場合が出てくる。これを、図１０を参照して説明する。図９に示した顧客の需要電力の増減に加えて、例えば顧客Ｂの電力需要が１０００ｋＷから１６００ｋＷに増大した場合には、オンサイト発電機には余力がないため、この増大需要には対応できない。
【００４２】
また、オンサイト発電機をフル稼働させてピークカットを行っていた場合には、夏季や昼間など、特に負荷が増大する場合に、発電が対応しきれない場合も生じる。さらに、オンサイト発電機が故障等により発電できなくなった場合、買電電力とオンサイト発電機の融通では供給不足が生じるかもしれない。
【００４３】
そこで、本実施例では、図１０に示すように、アグリゲーター１０に負荷調整用の発電所３０を設置し、不足電力を発電所から託送（アグリゲーターの発電所で発電した電力を電力会社の送電線を利用して、小売供給を行うこと）することにより、上記問題に対処する。すなわち、アグリゲーター１０の発電所３０から、６００ｋＷの電力を、電力会社の送電線を使用して託送する。図１１は、託送のイメージ図であり、４０は送電線を示している。
【００４４】
なお、本実施例においてアグリゲーター１０に設置する発電所３０は、一例として、１００００ｋＷといったような大型の発電機を設置するのではなく、１８０（１７０）ｋＷや４９５ｋＷといった小型オンサイト発電機を複数台設置し並列運転させるという形態の発電所にする。これにより、設備費が非常に安くなるため、送電のために電力会社に支払う託送料を入れても、安い電力を顧客に提供することができる。
【００４５】
※以上の説明文ならびに図では、対象となる電力顧客はオンサイト発電設備を有している顧客グループについて説明したが、このグループに発電設備を有していない電力需要家が混在し得ることも考慮したスキームである。
【００４６】
また、以上の例では、アグリゲーターに設置した発電所の発電電力を託送しているが、２００００Ｖ以上の電力需要家に設置したオンサイト発電の余剰電力を、託送することも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、顧客を負荷平準化するための最適グループ化して、グループ全体で負荷平準化を行い、これによりフラット化した高負荷率の電力需要を入札により安価に購入し、グループ化された顧客に安価に販売する。この場合、フラットな電力需要であればあるほど、安い料金の電力を購入することができる。
【００４８】
電力会社のコスト構造からすると、例えば、年間４０００時間程度の稼働時間の顧客の電力料金単価は１５円程度であるが、６０００時間程度の顧客は約１０円程度にまで下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の電力供給モデルを示す図である。
【図２】負荷曲線を示す図である。
【図３】負荷曲線に対し、オンサイト発電と電力会社からの買電の状態を示す図である。
【図４】電力需要家がオンサイト発電を行う場合の電力供給システムのモデルの一例を示す図である。
【図５】図４の電力供給システムにおいて、顧客の電力需要量の増減の事例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例である電力小売に係る電力供給システムおよび方法を示す図である。
【図７】電力需要家を適当に組み合わせて負荷平準化する図である。
【図８】発電機による負荷平準化を説明するための図である。
【図９】図６の電力供給システムにおいて、顧客の電力需要量の増減の事例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例である電力小売に係る電力供給システムおよび方法を示す図である。
【図１１】託送を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　アグリゲーター
２０　電力会社
３０　発電所
４０　送電線

Claims (10)

1. 電力需要家に於いて、オンサイト（分散型）電源設置の有無に係わらず不特定多数の電力需要家の電力負荷データを収集し、
   収集された電力負荷データを参照して、総需要電力の時間的需要パターンが平準化されるようにグループ化し、
   前記グループ化された電力需要家群を高負荷率１本のみなし需要家に構成し、発電事業者から安価に買電した電力を、負荷率が低いため高価格買電を余儀なくされる各電力需要家の電力負荷変動を随時モニタリングしながら、この構成要員の各電力需要家に従来より安価に供給する、
   ことを特徴とする電力供給方法。
2. 前記総需要電力の負荷平準化は、１日単位の電力負荷変動、１週間単位の電力負荷変動、または季節単位の電力負荷変動を基準にして行うことを特徴とする請求項１に記載の電力供給方法。
3. 前記総需要電力の負荷平準化は、さらに、グループを構成した電力需要家群の中にオンサイト発電機を設置している電力需要家が有る場合これを遠隔制御し、このオンサイト発電機を稼働させることにより負荷平準化を行うことを特徴とする請求項２に記載の電力供給方法。
4. 群構成中の電力需要家の総合電力需要量が増大した場合に、この群中でオンサイト発電機を有する電力需要家のオンサイト発電機に供給余力を有している場合には、これを高稼働率で運転し、これら群構成の総合需要量を増大させることなく発電事業者との買電契約値を超過しないよう調整することを特徴とする請求項３に記載の電力供給方法。
5. 前記のようにオンサイト発電機余力を、群構成の電力需要の増大に振り向けてもなお不足する場合には、不足分を、別途独立した発電所から電力会社の送電線の託送により供給することを特徴とする請求項４に記載の電力供給方法。
6. それぞれオンサイト発電機を備える電力需要家ならびに、これを有しない混在した多数の電力需要家の電力負荷データを収集する手段と、
   収集された電力負荷データを参照して、電力需要の平準化が行われるようにいくつかのグループ化する手段と、
   前記グループ化された電力需要家を代表して、発電事業者から買電した電力を、各電力需要家の電力負荷変動を随時モニタリングしながら、各電力需要家に供給する手段と、
   を備えることを特徴とする電力供給システム。
7. 前記グループ化する手段は、前記総需要電力の負荷平準化を、１日単位の電力負荷変動、１週間単位の電力負荷変動、または季節単位の電力負荷変動を基準にして行うことを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
8. 各電力需要家の備えるオンサイト発電機を遠隔制御する手段をさらに備え、前記総需要電力の負荷平準化は、さらに、各電力需要家の備えるオンサイト発電機を遠隔制御し、オンサイト発電機を稼働させることにより行うことを特徴とする請求項７に記載の電力供給システム。
9. 前記供給する手段は、グループ内の電力需要家の総合電力需要量に増減があった場合に、グループ構成需要家が有するオンサイト発電機に出力調整余力が有る場合この出力を増加減して、一定の電力負荷平準化を果たすことを特徴とする請求項８に記載の電力供給システム。
10. 前記供給する手段は、別途発電所を備え、前記減少した供給電力分を、電力需要量の増大した電力需要家へ振り向けてもなお不足する場合には、不足分を、前記発電所で発電して供給することを特徴とする請求項９に記載の電力供給システム。

Images