JP2004015890A

JP2004015890A - グリーン電力供給方法

Info

Publication number: JP2004015890A
Application number: JP2002164179A
Authority: JP
Inventors: Junichi Miyake; 三宅　淳一; Nobuhiro Tsuchiya; 土屋　伸弘
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】送電能力に対する気象条件や、電線の材質および構造等による諸要因の影響を最小限にした電力供給制御が可能なグリーン電力供給方法を提供すること。
【解決手段】自然エネルギーマーケター事業家１の仲介制御により、前記分散発電源３Ａから需要家２に電力を供給する電力供給システムにおいて、分散発電源３Ａから需要家２に電力を送電する送電線１１の送電能力維持機能を電線の連続許容電流の算出値Ｉによって制御している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風や太陽光線等を利用した発電事業者または送電事業者等から電力を購入或いは仲介して、その電力を需要家に売電したり斡旋するマーケターによる電力供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、電力の自由化が進む中で、自然エネルギー源が異なる複数の分散電源を含む発電方式ならびに発電規模の多様化、或いは、送電線の送電ルート等利用形態の多様化および複雑化、さらには独立した多くの発電業者の増加等のため、電力の需要と供給との全体のバランスが非常にとりにくくなっており、その結果、需要家に必要な量と質を満足させる電力を送ることが困難になってきている。
【０００３】
特に、分散電源として、地球環境改善のために自然エネルギーを利用した各種のグリーンエネルギーが奨励されているが、これらは個々の発電規模が小さいことと送電系統への逆潮流が一部認められているために、電力系統全体の安定した質と量の電力供給を一層困難にしている。
【０００４】
また、自然エネルギーを利用する発電システムにおいては、大規模な水力発電システムを除けば、他の発電システムは小規模なエネルギーとして各地に分散して設置されているため、それぞれが独立した分散エネルギーとして利用されていて、最終的には大規模電力の供給システムの中で吸収されてしまうケースが多く、必ずしもその優れた特性を充分に発揮できているとは言い難い状況である。
【０００５】
そこで、この問題は、自然エネルギーを利用した発電業者や送電配電業者が、需要家を仲介して必要な質と量の電力を制御し供給するエネルギーマーケター事業、例えば、ブローカー、アグリゲータ、およびコーディネータ等により解決する動きが出て来ている。
【０００６】
この場合、自然エネルギーを利用することから、エネルギーマーケター事業には自然現象の正確な予測が不可欠であるが、この自然現象の予測については、気象学における科学技術の著しい発達により、現在では従来に比して非常に精度の高い予測が可能となっている。
【０００７】
実際に、現在では気象観測および予報技術も著しい進歩をとげており、特に、計算機や通信システム等の進歩により精密な数値予報を基に、時間的ならびに空間的にきめ細かな予測が出来るようになっている。
【０００８】
例えば、気象庁では、１９９６年３月に気象資料総合処理システム、通称“ＣＯＭＥＴＳ”を改良し、全国を２０ｋｍ四方毎に、３時間ごとの気象状態を２４時間先までの予報、すなわち、天気、降水量、気温、最高温度、および最低温度等の予報を発表しており、さらに、ＲＳＭ（Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｍｏｄｅｌ）新領域モデルとしてコンピューターによる力学計算を行なっている。
【０００９】
地上の高度としても、地上から上空までを３６層に分けて予測が可能で、局地気象予測解析の精度は３時間先までの短時間予報の的中率がほぼ１００％に近いものとなっている。
【００１０】
そして、これらのデータは気象庁からだけではなく、世界各国の公的機関および民間の気象情報会社からも各種通信システムにより入手できる状況にある。
【００１１】
また、風力発電のためにデンマークで開発されたＷＡＳＰ（Ｗｉｎｄ　Ａｔｌａｓ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ）の方法があり、実際に利用されている。
【００１２】
また、国内でも、いくつかのシミュレーションモデルが開発されつつあり、さらに、太陽による日射量や河川等の水量予測もＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）による地球規模、かつローカルレベルでの天気観測システムの向上等もあり、かなりの精度で予測が可能となっている。
【００１３】
これらの技術を気象予測システムとしてまとめ、電力の売買システムの中で、これをマーケター事業家が各種自然エネルギーを上手に使い分けをすることにより、需要家に電力品質と経済性に優れた電力を供給している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合、マーケター事業家は、自然エネルギー発電業者による発電量をただ制御するだけでなく、マーケター事業家自身が電力を買い取る自然エネルギー発電業者の発電方法の特徴から来る各種利点を最大限に活用し、さらに、自然現象の影響を受ける送電能力をも見極めながら、低価格で需要家に電力を供給せねばならない。
【００１５】
ところが、送電線においては、送電線の材料による許容電力や電力系統の安定度面から流せる潮流（電流）制限により送電能力は大きく左右され、さらに、大気温度、天候、および風力等によっても影響を受け、例えば、気温が低く風が強いほど送電能力が増すし、また、電線の温度が或る限度以上になると、電線の機械的強度が低下するので、上限温度を超えないように電流を流す必要がある。
【００１６】
したがって、発電、送配電、および電力需要等をうまくバランスさせるには、自然エネルギーと気象条件とを上手に利用し制御することによって初めて達成されるのだが、現在のところ、送電線の送電能力が充分に考慮されていない状況で、特に、電線に流す許容電流は電線の材質、構造、表面温度、周囲温度、日射量、風速、および降雨雪など影響要因が多面にわたっているので、これらの諸要因に応じた効率のよい送電能力を得ることが困難であった。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、送電能力に対する気象条件や、電線の材質および構造等による諸要因の影響を最小限にした電力供給制御が可能なグリーン電力供給方法を提供することになる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のグリーン電力供給方法は、システム全体を制御し購入する電力量と需要家に供給する電力量を制御する需要供給制御装置と、この需要供給制御装置に制御され、太陽光、風力、および水力等の３種類の分散電源からなる自然エネルギー発電源を個別に制御する個別電源監視制御装置と、前記需要供給制御装置に制御され自然エネルギー以外からの買電量を決める買電決定制御装置と、前記需要供給制御装置に制御され気象情報源から外部の気象情報を取り込む気象予測情報処理装置と、前記分散電源と需要家の負荷に接続され電力を貯蔵する電力貯蔵システムとから構成されている自然エネルギーマーケター事業家の仲介制御により、前記分散電源から需要家に電力を供給する電力供給システムにおいて、前記分散電源から需要家に電力を送電する送電線の送電能力維持機能を電線の連続許容電流の算出値によって制御したことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のグリーン電力供給方法においては、前記需要供給制御装置に前記送電能力維持機能を具備させたことを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、本発明のグリーン電力供給方法においては、前記送電能力維持機能には、気象条件が加味されていることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、本発明のグリーン電力供給方法においては、前記送電能力維持機能には、前記送電線の構造および材質等が加味されていることを特徴とするものである。
【００２２】
さらに、本発明のグリーン電力供給方法においては、前記電線の連続許容電流の算出機能による算出値には、式Ｉ＝（ＫπＤθ／βＲｄｃＸ１０−５）^１／２
によって算出されることを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１について説明する。
【００２４】
図１は、本発明による気象予測情報を利用した電力供給システムのシステム構成を示した構成ブロック図で、自然エネルギーマーケター事業家（以下、マーケター事業家と呼ぶ）１が、自然エネルギーを購入する需要家２に対して、自然エネルギーによる分散電源発電業者（以下、分散電源発電業者と呼ぶ。）３からの自然エネルギーによる電力を供給する様子を概念的に示している。
【００２５】
このマーケター事業家１は、システム全体を制御し、分散電源発電業者３から購入する電力量と需要家２に供給する電力量とを制御する需要供給制御装置４と、この需要供給制御装置４に制御され太陽光、風力、および水力等の３種類の発電方式を用いた自然エネルギー分散電源（以下、分散電源と呼ぶ）３Ａを個別に制御する個別電源監視制御装置５と、需要供給制御装置４に制御され自然エネルギー以外からの外部電力６の買電量を決める買電決定制御装置７と、需要供給制御装置４に制御され気象情報源８、すなわち、気象衛星“ひまわり”や“アメダス”および気象レーダー等から外部の気象情報を取り込む気象予測情報処理装置９と、分散電源３Ａと需要家２の負荷に接続され電力を貯蔵する電力貯蔵システム１０とから構成されている。
【００２６】
そして、分散電源３および電力貯蔵システム１０と需要家２とは送電線１１で接続されている。
【００２７】
このような構成の電力供給システムでは、マーケター事業家１が自然エネルギーによる分散電源発電業者３と、それ以外の発電業者から電力を購入または仲介して、自然エネルギーによる電力を優先的に購入する複数の需要家２に送電線１１を介して電力を供給しており、発電業者とマーケター事業家１との間で最も経済効率のよい運用の便宜と電力系統の安定化を図っている。
【００２８】
なお、前記したマーケター事業の内容には、仲介業であるブローカー業務、需要家を代表して発電業者から購入するアグリゲータ業務、および需給のスケジューリングを行なうコーディネータ業務等がある。
【００２９】
本発明は、さらに、気象条件や送電線の材料および構造に応じて最も効率のよい送電能力を維持させる送電能力維持機能を需要供給制御装置５に具備させており、そして、この送電能力維持機能は、下記の式（１）による電線の連続許容電流Ｉ（Ａ）を算出することによって制御される。
【００３０】
Ｉ＝（ＫπＤθ／βＲｄｃＸ１０−５）^１／２　…………（１）
但し、Ｉは電線の連続許容電流であり、Ｋは熱放散係数で、風のある場合と風のない場合および日射量等により異なる。
【００３１】
また、Ｄは電線の外径（ｃｍ）、θは周囲温度に対する電線の温度上昇分（℃）、βは交直抵抗比、Ｒｄｃは所望電流における直流電気抵抗（Ω／ｋｍ）である。
【００３２】
したがって、送電線１１の送電能力は、送電線１１に流す連続許容電流値が上記の式（１）によって算出されるが、その算出値には周囲の気象条件の要因である風および日射量等については熱放射係数Ｋにより、また、他の要因である温度上昇分につぃては係数θによって、それぞれ加味され、それらの諸要因に応じた最適値が得られる。
【００３３】
一方、送電線１１の材質および構造等の諸要因については、電線の外径Ｄや交直抵抗比β、および直流電気抵抗Ｒｄｃ等によって反映され、送電線１１の材質や構造等に応じた最適値が算出されることになる。
【００３４】
そこで、マーケター事業家１が需要家の需要予測に基づいた需要家２との契約電力と実需要値に差が出来た場合、または、通常と差が出てくることが事前に予定される場合には、季節、前月、および前日等の事前に買電決定装置８により決定される外部からの高価な外部電力６の購入を最低限に抑え、その差を吸収するための電力を、個別電源監視制御装置５によってマーケター事業家１が管理しているが、この管理に個々の分散電源３Ａの特性に加えて、送電線１１の送電能力を考慮した経済効率の高い電力供給が可能となる。
【００３５】
すなわち、個別電源監視制御装置５は需要供給制御装置４の大綱的な指令に従って、各種の分散電源３Ａの固有の特性と、送電線１１の送電能力に合わせて、システムの運転方法、発電方式、発電ディマンド値の設定変更、および個々のユニットの起動や停止等により制御するが可能となり、電源売電業者の最も経済効率のよい運用の便宜と、併せて電力系統の安定をも図ることが出来る。
【００３６】
【発明の効果】
上記した本発明によれば、自然エネルギーの分散電源から需要者に電力を送電する送電線の送電能力が気象条件や送電線の構造および材質等を加味して決定されているので、それらの要因に応じた最高効率の送電能力を常に維持させることが出来、その結果、電力系統の安定したシステム運用が可能となって、マーケター事業家は経済効率のより一層高い電力供給を需要家に提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気象予測情報を利用した電力供給システムのシステム構成を示した構成ブロック図である。
【符号の説明】
１　自然エネルギーマーケター事業家
２　需要家
３　自然エネルギー発電業者
３Ａ　分散発電源
４　需要供給制御装置
５　個別電源監視制御装置
６　外部電力
７　買電決定装置
８　気象情報源
９　気象予測情報処理装置
１０　電力貯蔵システム
１１　送電線

Claims

システム全体を制御し購入する電力量と需要家に供給する電力量を制御する需要供給制御装置と、この需要供給制御装置に制御され、太陽光、風力、および水力等の３種類の分散電源からなる自然エネルギー発電源を個別に制御する個別電源監視制御装置と、前記需要供給制御装置に制御され自然エネルギー以外からの買電量を決める買電決定制御装置と、前記需要供給制御装置に制御され気象情報源から外部の気象情報を取り込む気象予測情報処理装置と、前記分散電源と需要家の負荷に接続され電力を貯蔵する電力貯蔵システムとから構成されている自然エネルギーマーケター事業家の仲介制御により、前記分散電源から需要家に電力を供給する電力供給システムにおいて、前記分散電源から需要家に電力を送電する送電線の送電能力維持機能を電線の連続許容電流の算出値によって制御したことを特徴とするグリーン電力供給方法。
前記需要供給制御装置に前記送電能力維持機能を具備させたことを特徴とする請求項１記載のグリーン電力供給方法。
前記送電能力維持機能には、気象条件が加味されていることを特徴とする請求項２記載のグリーン電力供給方法。
前記送電能力維持機能には、前記送電線の構造および材質等が加味されていることを特徴とする請求項２記載のグリーン電力供給方法。
前記電線の連続許容電流の算出機能による算出値には、式Ｉ＝（ＫπＤθ／βＲｄｃＸ１０−５）^１／２　によって算出されることを特徴とする請求項１記載のグリーン電力供給方法。