JP2004064960A

JP2004064960A - Power supply system

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Publication number: JP2004064960A
Application number: JP2002223071A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Ono; 大野　康則; Shinichi Kondo; 近藤　真一; Tomoyuki Uchiyama; 内山　倫行; Akio Iizuka; 飯塚　明夫; Yasunobu Fujita; 藤田　康信; Naoteru Kawamura; 川村　直輝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP3793921B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To sustain receiving power from a transmission/distribution system at a low level in day and night through seasons. <P>SOLUTION: When a load 40 of a consumer 1a is supplied with power generated from a generator 30 and power received from a transmission/distribution system, a supervisory controller 22 collects information concerning to power consumption of the load 40 at a specified time interval, generates demand data corresponding to the characteristics of the load 40 based on the information concerning to power consumption thus collected, predicts power demand at a specified time later based on the demand data thus generated, determines operation and stoppage of the generator 30 according to the prediction results, and alters control parameters for controlling the output of the generator 30 in accordance with the demand data when the generator 30 is operated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給システムに係り、特に、需要家内に設置された発電設備および送配電系統からの受電により、需要家内の負荷装置に電力を供給するに好適な電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
需要家で消費する電力の大部分は、一般電気事業者（電力会社）により供給され、料金については、電気供給約款に基づいて、契約種別により基本料金と電力量料金（使用電力量による）の合計により算出される。
【０００３】
昼夜を通じて、ほぼ一定の電力を消費する負荷を有する需要家においては、自家発電設備を備え、一般電気事業者から電力を購入するよりも安いコストで電力を得ている例もある。また、蒸気や温水などの熱利用の割合が大きい需要家においては、熱電併給（コージェネレ−ション）が行われる場合もある。
【０００４】
一方、停電や瞬時電圧低下のない、所謂高品質の電力が必要な需要家では、無停電電源や自家発電設備を設置している例も多い。すなわち、情報通信機器を多数設置したビルなどにおいては、停電や瞬時電圧低下が生じると情報通信機器に蓄積されたデータが喪失されることがあるため、無停電電源を設置している。特に、保護しなければならない機器による消費電力が大きい場合には、無停電電源設備が膨大となるため、無停電電源設備と自家発電設備を併用することがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自家発電設備を有する需要家においても、多くの場合、一般電気事業者からの電力の購入（買電）と自家発電を併用している。
【０００６】
買電の場合、電力会社に支払われる一か月分の電気料金は、以下の計算式による。
【０００７】
料金＝基本料金×力率補正＋電力量料金−選択契約料金±燃料費調整額
ここで、基本料金は受電する最大契約電力で決まる。電力量料金は受電した電力量で決まる従量料金である。したがって、電力量が少なくても、最大電力が大きいと基本料金が高く、電気料金も高くなる。このため、電力会社からの受電は、最大電力をやや下回るほぼ一定の電力を受電することが望ましい。
【０００８】
一般に、自家発電設備による電力供給のコストは、一般電気事業者から電力を購入する場合に比べて低いが、一般の需要家における消費電力は昼夜、季節により大きく変化する。このため、需要家はピーク負荷対応で発電設備を多く持つか、一般電気事業者との契約最大電力を大きく設定する必要がある。しかし、単に自家発電設備を備えても、消費電力の変化に合わせて自家発電設備を運用しなければ電力供給コストを低減することができない。
【０００９】
消費電力の変化に対処する方法としては、予め設定した時刻に発電装置の起動停止を行う方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
【非特許文献１】
「ＯＨＭ」２０００年７月、ｐ．４４〜４８
しかし、上記文献における時刻の設定は、季節、曜日などを考慮して設定されているが、日によって、負荷のパターンが異なることには配慮されていないので、必ずしも最低のコストで負荷に電力を供給するようにはなっていない。
【００１１】
本発明の課題は、送配電系統からの受電電力を、昼夜、季節を通じて低く抑えることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、需要家内に設置された発電設備および送配電系統からの受電により、前記需要家内の負荷装置に電力を供給する電力供給システムであって、前記負荷装置での消費電力に関する情報を所定時間間隔で収集する情報収集手段を備え、前記情報収集手段は、前記収集した消費電力に関する情報を基に前記負荷装置の特性に対応した需要データを生成し、生成した需要データを基に、所定時間後の電力の需要を予測し、この予測結果に従って、前記発電設備の稼動あるいは停止を決定し、前記発電設備を稼動するときには、前記発電設備の出力を制御するための制御パラメータを、前記需要データに合わせて変更してなることを特徴とする電力供給システムを構成したものである。
【００１３】
前記電力供給システムにおいて、制御パラメータの変更は、前記発電設備に関する起動・停止時間の設定変更と発電出力の設定変更で行うことができる。
【００１４】
また、前記電力供給システムを構成するに際して、前記情報収集手段としては、収集した消費電力に関する情報を基に負荷装置の特性に対応した需要データを生成し、生成した需要データを基に、所定時間後の電力の需要を予測し、この予測結果にしたがって、前記発電設備の稼動あるいは停止を決定し、前記発電設備を稼動するときには、前記発電設備の出力を前記需要データにしたがって制御する機能を有するもので構成することができる。
【００１５】
前記各電力供給システムを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１６】
（１）前記情報収集手段は、予測をするのに必要な、所定の消費電力に関する情報が得られないとき、あるいは前記負荷装置やその使用方法が変更されたときには、代用の運転方式に従って前記発電設備の運転を制御しながら前記負荷装置での消費電力に関する情報を収集して蓄積し、蓄積した情報を基に前記負荷装置の特性に対応した発電設備の制御データを生成してなる。
【００１７】
（２）前記代用の運転方式として、前記発電設備に属する各発電機の起動、停止を予め設定した時刻で行なうパターン制御運転を用いてなる。
【００１８】
（３）前記代用の運転方式として、前記需要データに基づいて、最小の受電電力を確保しながら、前記発電設備に属する複数の発電装置を起動、停止するための台数を制御する台数制御運転を用いてなる。
【００１９】
（４）前記情報収集手段は、前記負荷装置での消費電力に関する情報を所定時間間隔で収集するときに、前記所定時間間隔を５分以上３０分以下に設定してなる。
【００２０】
（５）前記情報収集手段は、前記発電設備を稼動するときには、電力供給コストを目的関数として線形計画法を用いて前記発電設備の出力を制御してなる。
【００２１】
（６）前記情報収集手段は、所定時間後の電力の需要を予測するに際して、負荷曲線を測定し、測定した負荷曲線を学習データとするニューラル・ネットワーク法を用いてなる。
【００２２】
（７）複数の需要家を対象として、前記送配電系統からの受電電力、前記発電設備による発電電力、前記負荷装置に供給される電力の品質、前記発電設備と前記負荷装置に関連する機器の動作状態に関する情報を各需要家の情報収集手段から通信手段を介して収集する集中監視手段を備え、前記集中監視手段は、前記各需要家における消費電力に基づいて、前記各需要家に対する請求料金を算出し、この算出結果に従った課金処理を、前記通信手段を介して前記各需要家に実行してなる。
【００２３】
（８）前記集中監視手段は、前記発電設備と前記負荷装置に関連する機器の保守作業に関する指示情報を、通信手段を介して各需要家の情報収集手段に伝送してなる。
【００２４】
前記した手段によれば、発電設備の発電電力および送配電系統からの受電電力を需要家内の負荷装置に供給するに際して、負荷装置での消費電力に関する情報を所定時間間隔で収集し、収集した消費電力に関する情報を基に負荷装置の特性に対応した需要データを生成し、この需要データを基に、所定時間後の電力の需要を予測し、この予測結果にしたがって、発電設備の稼動あるいは停止を決定し、発電設備を稼動するときには、発電設備の出力を制御するための制御パラメータを、需要データに合わせて変更したり、あるいは発電設備の出力を需要データにしたがって制御したりするようにしたため、需要家の負荷装置の特性に合わせて、発電設備の稼動、停止を行うことができ、送配電系統からの受電電力を、昼夜、季節を通じて低く抑えることができ、負荷装置に対して経済的な電力供給が可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を説明するに先立って、本発明に係る電力供給システムに適用される電力供給サービスの基本概念について説明する。
【００２６】
電力供給サービスは、サービス提供者が顧客（需要家）と締結した電力供給サービス契約に基づいて、サービス提供者が顧客に電力を供給するためのサービスを実行するものである。この電力供給サービスを実行するに際しては、自家発電装置（自家発電設備）、系統連系装置、監視制御装置、受配電設備を用いて、発電装置で発電した電力および一般電力事業者から受電（買電）した電力を負荷装置に提供する。この際、発電装置の監視・運用技術、系統連系技術、各装置の状態データの収集技術、通信技術などを利用して、当該需要家での電力需給状態を把握するとともに、電力需給状態を目的の状態とするような制御を行う。
【００２７】
具体的には、契約業者の一方である契約者Ｂ（サービス提供業者）は、自家発電装置、系統連系装置、監視制御装置を、契約者Ａ（顧客）が所有する需要家構内に導入する。契約者Ｂは、予め定められた品質の電力を、契約最大電力を限度として、契約者Ａに提供する。この場合、監視制御装置を用いて、供給電力量を記録し、この記録結果に基づいて、契約で定められた単価を用いて算出された使用料金が決定される。使用料金が決定されたときには、契約者Ａは、決定された使用料金を契約者Ｂに支払う。この場合、万が一、契約で定められた品質の電力が供給できないときには、予め定められた額により、補償金を確定し、契約者Ｂは補償金を契約者Ａに支払うようにする。
【００２８】
具体的には、次のようにして行う。まず、契約者Ａ（通常は複数）の所有する構内に、自家発電装置、系統連系装置、監視制御装置を導入する。そして、導入された監視制御装置を通じて収集された発電装置の発電量、一般電気事業者からの受電量、電力品質に関わるデータ（電圧、周波数など）、各機器の状態データは、通信手段を介して、契約者Ｂが所有する集中監視センタ（集中監視手段）に送られ、集中監視センタのデータベースに記録される。
【００２９】
機器の異常監視を希望する需要家については、故障などの情報は、集中監視センタに集められ、故障が発生した場合は速やかに復旧作業に向かうための指示情報が伝送されるようになっている。
【００３０】
一方、課金処理は、集中監視センタに配置された電力情報データベース、コスト情報データベースに記録された情報に基づいて、料金算出期間における使用電力量から請求料金を算出し、この算出結果を表示装置に表示するとともに、通信手段を介して各需要家に伝送し、料金の徴収を行うための課金処理を行なう。
【００３１】
以上により、契約者Ａ（顧客）は、初期投資およびオペレータ監視下での運転を行うことなく、低い料金で所定の品質の電力供給が受けられる。
【００３２】
なお、この電力供給サービスを実施する際に、サービス事業者は、自家発電装置、系統連系装置、監視制御装置などをサービス事業者自身の資産を用いるか、または第三者の資産をリースなどすることにより運用するかを選択するできることは言うまでもない。また、自家発電装置、系統連系装置、監視制御装置などの一部が、契約者Ａの資産である場合であってもよく、それをリースして運用することも可能である。
【００３３】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す電力供給システムの全体構成図である。図１において、需要家１ａ、１ｂ、１ｃは、発電設備の一要素として発電装置３０を複数台備えているとともに、送配電系統１０からの受電電力を送配電系統１０に連系して負荷（負荷装置）４０に供給するための連系保護装置、変圧器、遮断器（いずれも図示省略）を備えている。さらに各装置の状態を監視および制御するための監視制御装置２２を備えており、各監視制御装置２２はデータベース２８に接続されているとともに、通信線（通信手段）２０を介して、集中監視センタ３００に接続されている。
【００３４】
監視制御装置２２は、各需要家内の負荷４０での消費電力に関する情報を所定時間間隔、例えば、５分以上３０分以下の間隔で収集する情報収集手段として構成されており、監視制御装置２２は、収集した消費電力に関する情報を基に負荷４０の特性に対応した需要データ（日負荷特性）を生成し、生成した需要データを基に、所定時間後、例えば、１０分後の電力の需要を予測し、この予測結果にしたがって発電装置３０の稼動あるいは停止を決定し、発電装置３０を稼動するときには、発電装置３０の出力を制御するための制御パラメータを需要データに合わせて変更するように構成されている。監視制御装置２２で収集されたデータはデータベース２８に蓄積され、その一部のデータは通信線２０を介して、集中監視センタ３０に送られ、集中監視センタ３００内のデータベース３８０に蓄えられる。
【００３５】
需要家１ａ〜１ｃは、設備異常監視、運用状態監視をサービス提供業者に依頼する常時監視需要家１ａ、１ｂと、設備異常監視、運用状態監視を需要家が行う定期監視需要家１ｃとに分けられている。各需要家１ａ〜１ｃに対しては、サービス提供業者（集中監視センタ３００）との間の契約に基づいて各種のサービスが行われるようになっている。
【００３６】
具体的には、図２に示すように、常時監視需要家１ａ、１ｂとサービス提供業者との間では常時監視契約が締結され（ステップ１０１０）、定期監視需要家１ｃとサービス提供業者との間では定期監視契約が締結されている（ステップ１０２０）。集中監視センタ３００は、常時監視契約に基づいて、需要家１ａ、１ｂ内の設備異常と運用状態監視を行い（ステップ１０３０）、異常が起こったときには、必要に応じ復旧作業の手配を行うようになっている。運用状態監視については、運用コストが上昇する場合は、随時、原因の究明と対策を行う。
【００３７】
一方、集中監視センタ３００は、需要家１ｃに対しては運用実績監視を行い（ステップ１０４０）、需要家１ｃ内の設備異常、定期的な制御パラメータの見直し時期の間における運用コストの上昇に対する対応は、需要家１ｃの責任で行うようになっている。
【００３８】
また、需要家１ａ、１ｂは、運用状態監視データに基づいた電量供給料金を通信線２０を介して集中監視センタ３００に支払い（ステップ１０５０）、需要家１ｃは、運用実績監視データに基づいた電力供給料金を通信線２０を介して集中監視センター３００（サービス提供業者）に支払うようになっている（ステップ１０５０）。
【００３９】
また、定期的に蓄積された需要データ（日負荷曲線）に基づいて、発電装置３０の出力を制御するための制御パラメータを需要データに合わせて変更するときには、集中監視センタ３００からの指令を基に実行する（ステップ１０６０）。
【００４０】
制御パラメータを変更するに際しては、予めプログラミングされた時間や出力で発電装置３０を運用するパターン制御運転を行っているときには、発電装置３０の起動・停止時間の設定変更と発電出力の設定変更で行うことができる。この場合制御パラメータを需要データに合わせて変更することで、各需要家の負荷装置４０の特性に合わせて発電装置３０を稼動・停止させることができ、送配電系統１０からの受電電力を、昼夜、季節を通じて低く抑えることができ、各需要家の負荷装置４０に対して経済的な電力供給が可能になる。
【００４１】
また、制御パラメータの変更は、各需要家の監視制御装置２２で個々に行うことも可能である。さらに、発電装置３０を最適制御運転で運用しているときには、最適制御運転における制御パラメータを需要データに合わせて変更することもできる。
【００４２】
次に、本発明に係る電力供給システムの第２実施形態を図３にしたがって説明する。図３において、需要家１内に設置された発電装置３０の発電電力および送電系統１０からの受電電力を需要家１内の負荷（負荷装置）４０に供給するに際して、需要家１内には、負荷４０での消費電力に関する情報を所定時間間隔で収集する情報収集手段としての監視制御装置２２が設けられており、監視制御装置２２は、通信線２０を介して集中監視センタ３００に接続されている。そして需要家１は、顧客である契約者Ａ（１、２、……、ｎ）として、サービス業者である契約者Ｂとの間のサービス提供契約に基づいて、電力供給サービスが受けられるようになっている。
【００４３】
なお、図３では、簡単なために、需要家１のみを示しているが、実際には、多数の需要家が存在し、各需要家が送配電系統１０に接続されているとともに通信線２０を介して集中監視センタ３００に接続されている。
【００４４】
需要家１は、送配電系統１０に接続された送配電線から受電しており、送配電線には電力計測装置１０４、連系保護装置２、変圧器３、遮断器４が設置されている。送配電系統１０における６６ｋＶの電圧は電力計測装置１０４、連系保護装置２を経て、変圧器３で３．３ｋＶに降圧され、降圧された電圧は変圧器３の二次側から遮断器４を経て母線１１に供給される。母線１１には発電装置連絡用遮断器８、発電装置出力端遮断器９を介して発電装置３０が接続されている。さらに母線１１には、遮断器５を介して、構内の二次変電所に向かって配電線が配線されており、この配電線の電圧は変圧器６でさらに降圧されたあと、配線用遮断器７を介して負荷４０に供給されるようになっている。また母線１１には、遮断器５を介して無効電力調整装置５０が接続されている。連系保護装置２は、保護リレー（電流リレー、電圧リレー、周波数リレー、地絡リレー）、単独運転検出装置、遮断器を備えて構成されている。
【００４５】
発電装置３０は、発電設備の一要素として４台設けられており、各発電装置３０は、発電監視制御装置３１からの制御信号にしたがって監視制御されており、原動機（ディーゼルエンジン）の制御、同期発電機の起動・停止、並列運転、無効電力制御などを行っている。そして発電監視制御装置３１の他、変圧器３、６、遮断器４、５の状態信号は構内通信線２１を介して、監視制御装置２２に収集されるようになっている。また、必要に応じ、監視制御装置２２から各機器に対して制御信号が伝送されるようになっている。さらに監視制御装置２２は、通信線２０を介して、構外の監視センタ３００や他の需要家と通信が可能に構成されている。
【００４６】
監視制御装置２２は、負荷４０での消費電力に関する情報を所定時間間隔で収集し、収集した消費電力に関する情報を基に負荷４０の特性に対応した需要データ（日負荷特性）を生成し、生成した需要データを基に所定時間後の電力の需要を予測し、予測結果にしたがって、発電装置３０の稼動あるいは停止を決定し、発電装置３０を稼動するときには、発電装置３０の出力を需要データにしたがって制御するように構成されている。そして監視制御装置２２で集められた受電量、発電装置発電量、負荷装置消費電力、電力品質データ（電圧、周波数など）、機器状態データは通信線２０を介して、集中監視センタ３００に送られるようになっている。
【００４７】
監視制御装置２２は、具体的には、図４に示すように、通信線２０に接続された通信装置２３１と、電力の需要予測を行ったり発電装置３０の出力の最適化などを行うための演算処理装置２３２と、入力装置２３３および表示装置２３４を備えて構成されている。演算処理装置２３２には、受電／負荷状態情報データベース２７６、発電機稼動状態情報データベース２７７、メンテナンス情報データベース２７８が接続されているとともに、構内通信ネットワークを介してリモート入出力装置２７５が接続されている。リモート入出力装置２７５は、構内の各種機器の状態信号を取り込むとともに、各機器に対して制御信号を出力する。表示装置２３４の画面上には、演算処理装置２３２の演算処理結果として、受電状態、発電装置稼動状態、電圧・力率・電力フロー、開閉器状態、需要予測、発電装置指令値、機器異常、メンテナンス指示などに関する情報が表示されるようになっている。
【００４８】
演算処理装置２３２は、図５に示すように、状態信号受信部２５１と、制御信号発生部２５２と、演算処理部２５３と、メモリ部２５４および構外との通信を行うための通信機能部２５５を備えて構成されている。
【００４９】
状態信号受信部２５１には、受電状態信号、電力品質状態信号（電圧・力率に関する状態信号）、＃１〜＃ｍの発電装置状態信号、負荷状態信号、開閉器状態信号、機器異常信号が入力されている。負荷状態信号の中には、負荷４０での消費電力が含まれており、負荷４０での消費電力は、受電電力および発電装置３０の発電量から得られ、電力需要を予測するためのデータベースとなる。機器異常信号には、原動機（ディーゼルエンジン）の燃料異常や温度異常、発電機の異常振動や絶縁異常、受変電設備・連系装置の絶縁物異常などが含まれている。
【００５０】
演算処理部２５３においては、状態信号受信部２５１で得られた情報に基づいて、所定時間後の電力の需要予測を行うとともに、発電装置３０の出力の最適化を行い、その結果に基づく制御信号を発生するようになっている。
【００５１】
具体的には、原動機の燃料を調整して発電機の有効電力を制御するための調速器と、発電機の界磁電流を制御して発電機の出力電圧を調整するための電圧調整器に対する指令値からなる発電装置制御信号（＃１〜＃ｍ）、無効電力調整器制御信号、開閉器制御信号（負荷制御信号を含む）を出力し、各装置に対する制御を行う。この制御の結果は監視制御装置２２で監視されるようになっている。
【００５２】
監視制御装置２２による処理は、図６に示すように、１０分間隔で各種の処理を行っている。まず、天気、気温、電気料金や燃料費を最新の時間ステップの値に更新する（ステップ１２０１）。次に、発電機での発電量および受電電力量のモニタリングを行い（ステップ１２０２）、各モニタリングに基づいて、モニタリング時の負荷４０での消費電力を求める（ステップ１２０５）、モニタリング結果として、発電機稼動状態に関する情報を発電器稼動状態情報データベース２７７に蓄積する（ステップ１２０３）とともに、モニタリング結果として、受電／負荷状態に関する情報を受電／負荷状態情報データベース２７６に蓄積する（ステップ１２０４）。
【００５３】
次に、負荷４０の時間変化、天候、気温を計測し、各計測値に基づいて、ニューラル・ネットワーク法を用いて、１０分後の電力の需要を予測する（ステップ１２０６）。この場合、実際に計測（測定）された負荷の時間変化（負荷曲線）に関して、計測された負荷曲線を学習データとするニューラル・ネットワーク法を適用した電力需要予測を行ったところ、５％以下の誤差で電力の需要予測をできることが確認できた。
【００５４】
制御値更新の時間間隔は、必要とされる予測の精度と発電装置３０を起動、停止するのに必要な時間により、決定する。送配電系統１０への逆潮流を防止するため、時間間隔は３０分以下で、典型的には１０分あるいは５分に設定する。
【００５５】
上記需要を満たすため、構内の発電装置３０による発電と送受配電系統１０からの受電（買電）でまかなうが、電力供給コストがほぼ最小となるように発電量と買電の割合を決定する。
【００５６】
具体的には、電力供給コストを目的関数として線形計画法を適用し、最適化を行う（ステップ１２０７）。ただし、本実施形態では、逆潮流なし、すなはち、構内で発電した電力は構内の負荷４０で消費し、送配電系統１０には流さないものとして扱った。
【００５７】
上記最適化の結果に基づき、発電装置３０の稼動／停止の設定を行なうとともに、稼動の場合は、発電装置３０の出力の設定を行う（ステップ１２０８）。次に、電圧・力率のモニタリング結果を処理し（ステップ１２０９）、モニタリング結果を基に電圧調整装置の設定を行う（ステップ１２１０）。
【００５８】
次に、機器、特に発電装置３０の異常が検出されか否かの判定を行い（ステップ１２１１）、異常が検出されたときには、異常の内容をメンテナンス情報ＤＢ２７８に記録する（ステップ１２１２）とともに、発電装置３０の切換えができるかどうかを調べ（ステップ１２１３）、可能であれば、再度最適化計算を行い、出力の設定を再度行う（ステップ１２１５）。切換えができない場合は、予め定めた優先順位により、負荷選択遮断を行う（ステップ１２１４）。負荷選択遮断を行う前に、警報を出し、負荷を軽減することで、負荷選択遮断を回避できる場合もある。
【００５９】
なお、モニタリング結果から、所定時間後のニューラルネットワーク法による需要予測（ステップ１２０６）を行うためには、需要データとして、複数日の負荷電力の時間変化データ（日負荷曲線）が必要となる。
【００６０】
従って、新設で全く使用実績がない場合、あるいは、従来とは負荷や使用方法が大きく変わった場合は、上述した需要予測の精度が低下する場合がある。この場合でも、次のような運用方法を採用することで、需要予測が可能である。
【００６１】
具体的には、図７に示すように、ある期間の日負荷曲線など、需要データがあるかどうかを判定し（ステップ２００１）、ある場合には、需要予測のための学習プロセスを実行する（ステップ２００２）。例えば、ニューラルネットワーク法における重み付け係数を設定する。ただし、この処理は、ある期間における需要データを適用する最初の１回だけで良い。
【００６２】
このあと、消費電力のモニタリングに基づき、需要予測を行い、発電機の最適制御運転を行う（ステップ２００８）。
【００６３】
一方、需要データが無い場合（ステップ２００１）は、一定期間、予測に基づく制御を停止し、代用の運転方式を選択する（ステップ２００３）。主な方法としては、予め定めた運転パターン、例えば、予め定めた時間毎に、発電機の起動・停止を行なう「パターン制御運転」（ステップ２００４）と、消費電力をモニタリングしながら、発電機の台数および出力を制御する、「モニタ＋台数制御運転」（ステップ２００５）がある。いずれの運転においても、消費電力は記録される。
【００６４】
「パターン制御運転」または「モニタ＋台数制御運転」のいずれかを選択して発電機の運転が実行されたあとは、電力の需要予測に必要な負荷データ（需要データ）の蓄積ができたかどうかを判断し（ステップ２００６）、　蓄積が十分で無いうちは、ステップ２００３に戻って代用運転を継続する。一方、負荷データ（需要データ）の蓄積ができた場合は、学習プロセスを実行し（ステップ２００７）、消費電力のモニタリングに基づき需要予測を行い、発電機の最適制御運転を行う（ステップ２００８）。
【００６５】
最適制御運転を行っている時、予測値と実測値の偏差は常にモニタリングされている（ステップ２００９）。負荷のパターンが急変するなどで、偏差が大きくなり、予め設定した値を越えた場合は、代用運転方式を再度選択する（ステップ２０１１）。「パターン制御運転」（ステップ２０１２）、あるいは、「モニタ＋台数制御運転」（ステップ２０１３）を行い、予測値と実測値の偏差が、所定の値以下になれば（ステップ２０１４）、「モニタ＋最適制御運転」に戻り（ステップ２００８）、これらの処理を、運転終了（ステップ２０１０，２０１５）まで続ける。
【００６６】
次に、「モニタ＋台数制御運転」について説明する。図８に、発電機４台の例を示す。Ｐｍｉｎ　は最低買電電力で、発電機の定格出力は４台ともＰｕｎｉｔとする。＃１〜＃４は各発電機の稼働状態を示している。図９に示すように、需要電力が増加するに従い、稼働する発電機が順次増えている。
【００６７】
試算によれば、「モニタ＋台数制御運転」での電力供給コストは、「モニタ＋最適制御運転」の１０３％程度であるが、予測のため需要データを蓄積できれば、「モニタ＋最適制御運転」に切換えられるため、需要データが無い場合でも、電力供給コスト上昇の影響を低く抑えることができる。
【００６８】
図１０は、本発明の第２実施形態における一需要家での運用例を示すグラフである。なお、本例は、負荷電力の時間変化データ（日負荷曲線）が一年を通して得られている場合である。同図（ａ）は、パターン制御運転を、同図（ｂ）は、図７で示した最適制御運転を適用した場合である。夏季のある一日での、需要、発電機出力、受電（買電）の時間変化を示している。通年での評価を行ったところ、最適制御運転の電力供給費用の方が、パターン制御運転よりも、３〜４％ほど、低減できた。すなわち、最適制御運転では、１０分毎に電力の需要予測を行なって、コストが最小となるように、発電機の運転を制御しているので、特に、８時から１０時における時間帯において、パターン制御運転のときよりも、買電量を少なくすることができる。
【００６９】
なお、図３の実施形態では、６６ｋＶで一般電気事業者の系統に連系される場合について説明したが、６．６ｋＶで連系される需要家の場合も、変電設備の一部が異なるが、発電設備の運用については、これまで説明したのと同様である。
【００７０】
次に、集中監視センタ３００について説明する。図１１は、集中監視センタ３００における主要機器を示すブロック図である。集中監視手段としての集中監視センタ３００には、需要家の監視制御装置２２から送られてくる情報を受取る通信装置３０１と、電力諸量評価、課金処理、メンテナンス等の各種処理を行うための演算処理装置３０２と、指示等の入力を受け付ける入力装置３０３と、表示装置３１０とを有する。演算処理装置３０２には、データを記憶してデータベース３０４〜３０７を構成するための記憶装置が接続される。
【００７１】
演算処理装置３０２は、表示装置３１０に、受電（買電）状態、発電装置稼働状態、負荷装置状態、メンテナンス指示等を表示させる。演算処理の結果は、データベース（ＤＢ）に格納され、必要に応じ、データベースから、データを取り出して、別の演算処理に利用される。データベースとしては、受電／負荷状態情報ＤＢ３０４、発電機稼働状態情報ＤＢ３０５、コスト情報ＤＢ３０６、メンテナンス情報ＤＢ３０７がある。受電／負荷状態情報ＤＢ３０４は、各需要家での受電（買電）の状態、および、負荷４０の消費電力の需要予測に必要なデータが格納されている。発電機稼働状態情報ＤＢ３０５には、各需要家での発電機での発電電力等のデータが格納されている。コスト情報ＤＢ３０６には、電力の使用料金を決定するための各種データが格納されている。メンテナンス情報ＤＢ３０７には、需要家構内に設置した各種機器についての異常発生履歴、メンテナンス履歴情報・予定、部品等の交換記録等のメンテナンスに関する情報が格納される。演算処理装置３０２は、コンピュータで構成され、図示していないが、中央演算装置、メモリ、プログラムを記憶する記憶装置等を有する。
【００７２】
図１２は、集中監視センタ３００に設けられている表示装置３１０の表示画面（一部）を示す説明図であり、各需要家における需要と受電と発電による電力の供給状況を示している。
【００７３】
この例では、各需要家（＃１〜＃５）３５１について、電力需要の予測値３５２、一般電気事業者からの受電（買電）、各需要家での発電による供給量（有効電力３５４、無効電力３５５）、電力供給のコスト（買電３５６、発電３５７、最適運用をしない場合に対するメリット３５８）が、更に、機器の状態３５９（正常、異常）が表示される。機器に異常が生じた時は、図示はしていないが、メンテナンス指示画面に機器異常の詳細情報と作業指示が表示され、それに従ったメンテナンスが行われる。
【００７４】
図１３は、料金請求のフローチャート図である。演算処理装置３０２により、課金処理が実行され、料金が決定される。
【００７５】
演算処理装置３０２は、契約者Ａと契約者Ｂの間で予め決定された契約内容に基づいて、入力装置３０３を介して、料金種別の選択、最大電力の設定入力を受け付ける（ステップ２２０１）。料金種別については、使用電力量あたりの料金単価を固定する方式（Ａ）と、電力供給コストに合わせて変動させる方式（Ｂ）とのいずれかを選択するようにしている。料金算出期間としては、例えば、１日、１ヶ月等の適宜の単位で算出できる。もちろん、固定的に定めることもできる。演算処理装置３０２は、入力されたこれらの設定値を、内臓するメモリに格納する。
【００７６】
メモリに格納されたデータに基づき、この期間の使用電力量を算出する（ステップ２２０３）。料金種別として、Ｂ（変動）を選択した場合（ステップ２２０４）は、料金算出期間中の電力供給コストを算出（ステップ２２０５）し、それに基づき変動料金単価を算出する（ステップ２２０７）。
【００７７】
変動の場合の料金設定は、変動料金単価と使用電力量に基づく場合と、変動料金にプレミアムを設ける場合、すなわち、変動料金が高騰する時でも料金に上限を設けるかわりに割増料金を支払う場合がある。それぞれ次のように行う。
（ａ）変動料金単価に基づく場合
変動料金単価＝買電コスト＋発電設備運転コスト＋燃料費＋受配電・連系装置運転コスト＋保守管理コスト
請求料金＝　変動料金単価×使用電力量
（ｂ）変動料金にプレミアムを設ける場合
変動料金単価については、（ａ）と同じ計算を行う。
【００７８】
請求料金＝（変動料金単価＋プレミアム料金）×使用電力量
ここで、プレミアム料金は、電力供給コストの増加につながるリスクを評価して設定する。
【００７９】
一方、Ａ（固定）を選択した場合（ステップ２２０４）は、固定料金単価を求め（ステップ２２０６）、請求料金は次式で算出する。（ステップ２２０８）
請求料金＝　基本料金＋料金単価×使用電力量
料金単価は、契約条件に従い、固定の単価を使用する。請求料金は、表示装置にて表示される（ステップ２２０９）。これに基づき、料金の請求がなされる。この場合、請求料金を基に、各需要家に対しては、通信線２０を介して、課金処理が実行される。
【００８０】
なお、固定料金の場合は、全てのコストアップのリスクが、電力サービス提供者の負担となる。一方、変動料金の場合は、コストアップのリスクの大半を需要家（電力供給を受ける）側の負担することになるため、需要家の電力購入費用を、固定料金の場合より低く抑えられる可能性がある。
【００８１】
図３の実施形態では、集中監視制御センタ３００は、各需要家とは別に設けてあるが、ある需要家に隣接あるいは需要家の構内に設けてもよい。
【００８２】
以上のように、本実施形態によれば、契約者Ａ（顧客）について次の利点が挙げられる。
ａ）初期投資が不要となる。
ｂ）契約者Ａは必要とする電力を低コストで得られる。
ｃ）運転、メンテナンスの要員を確保する必要がない。
【００８３】
一方、契約者Ｂ（サービス提供業者）について次の利点が挙げられる。
ｄ）比較的長期にわたり、安定なビジネスが可能になる。
ｅ）通信を活用した、遠隔運転、メンテナンスを行うことにより、少ない人員で効率的に運転、メンテナンスが行える。
【００８４】
また、社会全体に対しては、次の利点が挙げられる。
ｆ）発電設備を効率的に運用できるため、発電に伴う、ＣＯ_２ガスの放出を抑制できる。
ｇ）電力需要が大きくなる昼間に、一般電気事業者から購入する電力を低く抑える事ができ、負荷平準化が可能になる。
【００８５】
これらの利点は、定期的にモニタリングをしている電力データから得られる需要予測に基づき、運転・メンテナンスができ、また、上述の電力データに基づいて料金請求ができることによって達成される。
【００８６】
このように、本実施形態によれば、需要家は、初期投資を行うこと、および、運転・メンテナンスを行うこと等に対する負担が軽減された状態で、当該需要家のニーズにあった電力供給を受けることができる。
【００８７】
前記実施形態においては、監視制御装置２２を監視制御手段として用いるものについて述べたが、集中監視センタ３００に監視制御手段としての機能を付加することもできる。この場合、集中監視センタ３００は、各需要家の発電設備などを遠隔監視・制御することになる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送配電系統からの受電電力を、昼夜、季節を通じて低く抑えることができ、負荷装置に対して経済的な電力供給が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力供給システムの第１実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１に示すシステムの作用を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る電力供給システムの第２実施形態を示す全体構成図である。
【図４】監視制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】演算処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】監視制御装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】代用運転方式を説明するためのフローチャートである。
【図８】モニタ＋台数制御運転による運用例を説明するための特性図である。
【図９】需要電力と発電機の稼動・停止との関係を説明するための図である。
【図１０】（ａ）はパターン制御運転による運用例を説明するための特性図、（ｂ）は最適制御運転による運用例を説明するための特性図である。
【図１１】集中監視センタの構成を示すブロック図である。
【図１２】集中監視センタによる表示例を説明するための図である。
【図１３】請求料金を決定するための処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　需要家
２　連系保護装置
３　変圧器
５　遮断器
８　発電設備連絡用遮断器
１０　送配電系統
２０　通信線
２２　監視制御装置
３０　発電装置
３１　発電監視制御装置
４０　負荷
５０　無効電力調整装置
３００　集中監視センタ
３１　集中監視制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply system, and more particularly to a power supply system suitable for supplying power to a load device in a customer by receiving power from a power generation facility installed in the customer and a power transmission and distribution system.
[0002]
[Prior art]
Most of the electricity consumed by consumers is supplied by general electric utilities (electric power companies), and the rates are divided into basic rates and electricity rates (depending on the amount of electricity used) according to the contract type based on the electricity supply agreement. Calculated by sum.
[0003]
There is an example in which a consumer having a load that consumes a substantially constant amount of power throughout the day and night is provided with a private power generation facility and obtains power at a lower cost than purchasing power from a general power company. In addition, co-generation may be performed in a consumer who uses a large amount of heat such as steam or hot water.
[0004]
On the other hand, there are many cases in which consumers who require so-called high-quality power without power failure or instantaneous voltage drop are provided with uninterruptible power supplies or private power generation facilities. That is, in a building or the like in which a large number of information communication devices are installed, an uninterruptible power supply is installed because data stored in the information communication device may be lost when a power failure or a momentary voltage drop occurs. In particular, when the power consumption of the equipment that needs to be protected is large, the uninterruptible power supply equipment becomes enormous, so that the uninterruptible power supply equipment and the private power generation equipment may be used together.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In many cases, consumers who have private power generation facilities use both private power generation and the purchase (purchase) of electric power from general electric utilities.
[0006]
In the case of power purchase, the monthly electricity fee paid to the power company is calculated by the following formula.
[0007]
Charge = Basic charge x Power factor correction + Electricity charge-Optional contract charge + Fuel cost adjustment
Here, the basic fee is determined by the maximum contracted power to be received. The power charge is a pay-as-you-go rate determined by the received power. Therefore, even if the amount of power is small, if the maximum power is large, the basic charge is high and the electricity charge is also high. For this reason, it is desirable to receive almost constant power slightly lower than the maximum power when receiving power from the power company.
[0008]
Generally, the cost of power supply by private power generation facilities is lower than when power is purchased from a general power company, but the power consumption of general consumers varies greatly day and night and seasonally. For this reason, consumers need to have many power generation facilities to handle peak loads, or set a large contract maximum power with a general electric power company. However, even if a private power generation facility is simply provided, the power supply cost cannot be reduced unless the private power generation facility is operated according to a change in power consumption.
[0009]
As a method of coping with a change in power consumption, a method of starting and stopping a power generation device at a preset time has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
[0010]
[Non-patent document 1]
"OHM" July 2000, p. 44-48
However, the time setting in the above document is set in consideration of the season, the day of the week, etc., but it does not take into account that the load pattern differs depending on the day, so that the power is not necessarily supplied to the load at the lowest cost. It is not meant to be supplied.
[0011]
It is an object of the present invention to suppress power received from a power transmission and distribution system low throughout the day and night.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention is a power supply system that supplies power to a load device in the customer by receiving power from a power generation facility and a transmission and distribution system installed in the customer, wherein the load device Information collecting means for collecting information on power consumption at predetermined time intervals, wherein the information collecting means generates demand data corresponding to the characteristics of the load device based on the collected information on power consumption, and generates Based on the demand data obtained, the power demand after a predetermined time is predicted, the operation or stop of the power generation equipment is determined according to the prediction result, and when the power generation equipment is operated, the output of the power generation equipment is controlled. The power supply system is characterized in that control parameters for the power supply are changed in accordance with the demand data.
[0013]
In the power supply system, the control parameter can be changed by changing the setting of the start / stop time and the setting of the power generation output regarding the power generation equipment.
[0014]
When configuring the power supply system, the information collecting means generates demand data corresponding to the characteristics of the load device based on the collected information on the power consumption, and based on the generated demand data for a predetermined time. It has a function of predicting the demand for power later, determining the operation or stop of the power generation equipment according to the prediction result, and controlling the output of the power generation equipment according to the demand data when operating the power generation equipment. It can be composed of things.
[0015]
In configuring each of the power supply systems, the following elements can be added.
[0016]
(1) When the information collecting means cannot obtain the information on the predetermined power consumption necessary for the prediction, or when the load device or the method of using the load device is changed, the information collecting means performs the power generation according to a substitute driving method. Information on power consumption in the load device is collected and accumulated while controlling operation of the facility, and control data of the power generation facility corresponding to characteristics of the load device is generated based on the accumulated information.
[0017]
(2) As the substitute operation method, a pattern control operation for starting and stopping each generator belonging to the power generation facility at a preset time is used.
[0018]
(3) As the substitute operation method, a unit control operation for controlling the number of units for starting and stopping a plurality of power generation devices belonging to the power generation facility while securing the minimum received power based on the demand data is performed. Used.
[0019]
(4) The information collecting means sets the predetermined time interval to 5 minutes or more and 30 minutes or less when collecting information on power consumption in the load device at predetermined time intervals.
[0020]
(5) The information collecting means controls the output of the power generation facility using a linear programming method with the power supply cost as an objective function when operating the power generation facility.
[0021]
(6) The information collecting means uses a neural network method to measure a load curve and use the measured load curve as learning data when estimating power demand after a predetermined time.
[0022]
(7) For a plurality of consumers, the power received from the power transmission and distribution system, the power generated by the power generation equipment, the quality of power supplied to the load device, and the quality of equipment related to the power generation equipment and the load device. Centralized monitoring means for collecting information on the operating state from information collecting means of each customer via communication means, wherein the centralized monitoring means is configured to charge each customer based on power consumption at each customer. Is calculated, and a billing process according to the calculation result is executed for each of the consumers via the communication means.
[0023]
(8) The centralized monitoring means transmits instruction information on maintenance work of equipment related to the power generation equipment and the load device to information collecting means of each customer via communication means.
[0024]
According to the above-mentioned means, when supplying the generated power of the power generation equipment and the received power from the power transmission and distribution system to the load device in the customer, information on the power consumption of the load device is collected at predetermined time intervals, and the collected consumption is collected. Demand data corresponding to the characteristics of the load device is generated based on the information about the power, and based on the demand data, the demand for the power after a predetermined time is predicted, and the operation or stop of the power generation equipment is performed according to the prediction result. When determining and operating the power generation equipment, the control parameters for controlling the output of the power generation equipment are changed according to the demand data, or the output of the power generation equipment is controlled according to the demand data, The power generation equipment can be started and stopped according to the characteristics of the load equipment of the customer, and the power received from the power transmission and distribution system can be reduced throughout the day and night and throughout the season. Obtain it possible, to allow economical power supply to the load device.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, before describing an embodiment of the present invention, a basic concept of a power supply service applied to a power supply system according to the present invention will be described.
[0026]
In the power supply service, the service provider executes a service for supplying power to the customer based on a power supply service contract concluded with the customer (consumer) by the service provider. When executing this power supply service, the power generated by the power generation device and the power received (purchased) from the general power company using the private power generator (private power generation equipment), the grid interconnection device, the monitoring control device, and the power receiving and distributing equipment. The supplied power is provided to the load device. At this time, the power supply and demand condition at the customer concerned is grasped and the power supply and demand condition is monitored by utilizing the monitoring and operation technology of the power generation device, the grid connection technology, the technology for collecting the status data of each device, the communication technology, etc. Control is performed to achieve the desired state.
[0027]
Specifically, a contractor B (service provider), which is one of the contractors, introduces a private power generation device, a grid interconnection device, and a monitoring control device into a customer premises owned by the contractor A (customer). . The contractor B provides the contractor A with power of a predetermined quality up to the contract maximum power. In this case, the power supply amount is recorded using the monitoring control device, and the usage fee calculated using the unit price determined by the contract is determined based on the recording result. When the usage fee is determined, the contractor A pays the determined usage fee to the contractor B. In this case, if the power of the quality specified by the contract cannot be supplied, the compensation amount is determined by the predetermined amount, and the contractor B pays the compensation amount to the contractor A.
[0028]
Specifically, this is performed as follows. First, a private power generation device, a system interconnection device, and a monitoring control device are introduced into a premises owned by the contractor A (usually a plurality). Then, the amount of power generated by the power generator, the amount of power received from the general electric utility, data related to power quality (voltage, frequency, etc.) collected through the introduced monitoring and control device, and the status data of each device are transmitted via the communication means. Then, it is sent to the centralized monitoring center (centralized monitoring means) owned by the contractor B, and recorded in the database of the centralized monitoring center.
[0029]
For customers who wish to monitor equipment for abnormalities, information such as failures is collected at a centralized monitoring center, and when a failure occurs, instruction information for promptly proceeding to recovery work is transmitted. .
[0030]
On the other hand, the billing process calculates a billing fee from the amount of power used in the fee calculation period based on information recorded in the power information database and the cost information database arranged in the centralized monitoring center, and displays the calculation result on the display device. The information is displayed and transmitted to each customer via the communication means to perform a charging process for collecting a fee.
[0031]
As described above, the contractor A (customer) can receive power supply of a predetermined quality at a low fee without performing initial investment and operation under operator monitoring.
[0032]
When implementing this power supply service, the service provider shall use the service provider's own assets for private power generators, grid interconnection devices, monitoring and control devices, or lease assets of third parties. Needless to say, it is possible to select whether or not to operate by doing. In addition, a part of the private power generation device, the grid interconnection device, the monitoring control device, and the like may be a property of the contractor A, and it is also possible to lease and operate the property.
[0033]
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power supply system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, consumers 1a, 1b, and 1c include a plurality of power generation devices 30 as one element of a power generation facility, and link received power from the power transmission and distribution system 10 to the power transmission and distribution system 10 to load ( An interconnection protection device, a transformer, and a circuit breaker (all are not shown) for supplying to the load device 40 are provided. Further, a monitoring and control device 22 for monitoring and controlling the status of each device is provided. Each monitoring and control device 22 is connected to a database 28 and connected to a centralized monitoring center via a communication line (communication means) 20. 300.
[0034]
The monitoring control device 22 is configured as an information collecting unit that collects information on power consumption at the load 40 in each customer at predetermined time intervals, for example, at intervals of 5 minutes or more and 30 minutes or less. Demand data (daily load characteristics) corresponding to the characteristics of the load 40 is generated based on the collected information on power consumption, and based on the generated demand data, the power demand after a predetermined time, for example, 10 minutes, is calculated. The power generation device 30 is predicted to operate or stop according to the prediction result. When the power generation device 30 is operated, a control parameter for controlling the output of the power generation device 30 is changed according to the demand data. Have been. Data collected by the monitoring control device 22 is stored in the database 28, and a part of the data is sent to the central monitoring center 30 via the communication line 20 and stored in the database 380 in the central monitoring center 300.
[0035]
The customers 1a to 1c are divided into a regular monitoring customer 1a, 1b that requests a service provider to monitor the equipment abnormality and the operation state, and a regular monitoring customer 1c that performs the equipment abnormality monitoring and the operation state monitoring. Have been. Various services are provided to the customers 1a to 1c based on a contract with a service provider (centralized monitoring center 300).
[0036]
Specifically, as shown in FIG. 2, a constant monitoring contract is concluded between the constant monitoring customers 1a and 1b and the service provider (step 1010), and the regular monitoring customer 1c and the service provider are connected. Has a regular monitoring contract (step 1020). The centralized monitoring center 300 monitors the equipment abnormalities and the operation status in the customers 1a and 1b based on the constant monitoring contract (step 1030), and arranges a recovery operation as needed when an abnormality occurs. Has become. Regarding the operation status monitoring, if the operation cost increases, the cause is investigated and countermeasures are taken as needed.
[0037]
On the other hand, the centralized monitoring center 300 monitors the operation result for the customer 1c (step 1040), and responds to the equipment abnormality in the customer 1c and the increase in the operation cost during the period for periodically reviewing the control parameters. Is performed at the responsibility of the customer 1c.
[0038]
Further, the customers 1a and 1b pay the electricity supply fee based on the operation state monitoring data to the centralized monitoring center 300 via the communication line 20 (step 1050), and the customer 1c uses the power based on the operation result monitoring data. The supply fee is paid to the centralized monitoring center 300 (service provider) via the communication line 20 (step 1050).
[0039]
In addition, when the control parameters for controlling the output of the power generation device 30 are changed in accordance with the demand data based on the demand data (daily load curve) periodically accumulated, a command from the central monitoring center 300 is used. (Step 1060).
[0040]
When changing the control parameters, when performing the pattern control operation of operating the power generation device 30 at a pre-programmed time or output, it is performed by changing the setting of the start / stop time of the power generation device 30 and the setting change of the power generation output. be able to. In this case, by changing the control parameters in accordance with the demand data, the power generator 30 can be started and stopped according to the characteristics of the load device 40 of each customer, and the power received from the power transmission and distribution system 10 can be changed day and night. , Can be kept low throughout the season, and economical power supply to the load device 40 of each consumer becomes possible.
[0041]
Further, the control parameters can be individually changed by the monitoring control device 22 of each customer. Furthermore, when the power generator 30 is operated in the optimal control operation, the control parameters in the optimal control operation can be changed according to the demand data.
[0042]
Next, a second embodiment of the power supply system according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, when supplying the generated power of the power generation device 30 installed in the customer 1 and the received power from the power transmission system 10 to the load (load device) 40 in the customer 1, A monitoring control device 22 is provided as information collecting means for collecting information on power consumption of the load 40 at predetermined time intervals. The monitoring control device 22 is connected to the central monitoring center 300 via the communication line 20. I have. Then, the customer 1 receives a power supply service as a customer A (1, 2,..., N) based on a service provision contract with a service provider B. Has become.
[0043]
Although FIG. 3 shows only the customer 1 for simplicity, there are actually many customers, and each customer is connected to the power transmission and distribution system 10 and the communication line 20. Is connected to the centralized monitoring center 300 via the.
[0044]
The customer 1 receives power from a transmission and distribution line connected to the transmission and distribution system 10, and the power measurement device 104, the interconnection protection device 2, the transformer 3, and the circuit breaker 4 are installed on the transmission and distribution line. . The voltage of 66 kV in the transmission and distribution system 10 is reduced to 3.3 kV by the transformer 3 via the power measuring device 104 and the interconnection protection device 2, and the reduced voltage is supplied to the circuit breaker 4 from the secondary side of the transformer 3. After that, it is supplied to the bus 11. The power generating device 30 is connected to the bus 11 via a power generating device communication circuit breaker 8 and a power generating device output terminal circuit breaker 9. Further, a distribution line is wired to the bus 11 via a circuit breaker 5 toward a secondary substation in the premises. After the voltage of the distribution line is further reduced by the transformer 6, the circuit breaker 7, and is supplied to a load 40. Further, a reactive power adjusting device 50 is connected to the bus 11 via the circuit breaker 5. The interconnection protection device 2 includes a protection relay (current relay, voltage relay, frequency relay, ground fault relay), an islanding detection device, and a circuit breaker.
[0045]
Four power generation devices 30 are provided as one element of the power generation equipment, and each power generation device 30 is monitored and controlled according to a control signal from a power generation monitoring control device 31, and controls and synchronizes a prime mover (diesel engine). It performs starting / stopping of generators, parallel operation, and reactive power control. The status signals of the transformers 3 and 6 and the circuit breakers 4 and 5 as well as the power generation monitoring and control device 31 are collected by the monitoring and control device 22 via the private communication line 21. Also, a control signal is transmitted from the monitoring control device 22 to each device as needed. Further, the monitoring control device 22 is configured to be able to communicate with the monitoring center 300 outside the premises and other consumers via the communication line 20.
[0046]
The monitoring control device 22 collects information on the power consumption of the load 40 at predetermined time intervals, generates demand data (daily load characteristics) corresponding to the characteristics of the load 40 based on the collected information on the power consumption, and generates the data. The power demand after a predetermined time is predicted based on the demand data obtained, the operation or stop of the power generator 30 is determined according to the prediction result, and when the power generator 30 is operated, the output of the power generator 30 is converted into the demand data. Therefore, it is configured to control. Then, the received power amount, power generation power generation amount, load device power consumption, power quality data (voltage, frequency, etc.) and device state data collected by the monitoring control device 22 are sent to the centralized monitoring center 300 via the communication line 20. It has become.
[0047]
Specifically, as shown in FIG. 4, the monitoring control device 22 communicates with the communication device 231 connected to the communication line 20 for predicting power demand and optimizing the output of the power generation device 30. It comprises an arithmetic processing unit 232, an input unit 233 and a display unit 234. A power receiving / load state information database 276, a generator operating state information database 277, and a maintenance information database 278 are connected to the arithmetic processing unit 232, and a remote input / output unit 275 is connected via a private communication network. . The remote input / output device 275 takes in status signals of various devices in the premises and outputs a control signal to each device. On the screen of the display device 234, as a result of the arithmetic processing by the arithmetic processing device 232, a power receiving state, a power generation device operating state, a voltage / power factor / power flow, a switch state, a demand forecast, a power generation device command value, a device abnormality, Information about maintenance instructions and the like is displayed.
[0048]
As shown in FIG. 5, the arithmetic processing device 232 includes a state signal receiving unit 251, a control signal generating unit 252, an arithmetic processing unit 253, a memory unit 254, and a communication function unit 255 for performing communication with the off-premises. It is provided with.
[0049]
The status signal receiving unit 251 includes a power reception status signal, a power quality status signal (a status signal relating to voltage and power factor), # 1 to #m power generator status signals, a load status signal, a switch status signal, and a device abnormality signal. Has been entered. The load state signal includes the power consumption of the load 40, and the power consumption of the load 40 is obtained from the received power and the amount of power generated by the power generation device 30, and includes a database for predicting power demand. Become. The equipment abnormality signal includes fuel abnormality and temperature abnormality of the prime mover (diesel engine), abnormal vibration and insulation abnormality of the generator, insulation abnormality of the power receiving and transforming equipment and interconnection equipment, and the like.
[0050]
The arithmetic processing unit 253 predicts the power demand after a predetermined time based on the information obtained by the state signal receiving unit 251, optimizes the output of the power generation device 30, and controls the control signal based on the result. Is caused to occur.
[0051]
Specifically, a governor for adjusting the prime mover fuel to control the active power of the generator, and a voltage regulator for controlling the generator field current and adjusting the output voltage of the generator. , A power control unit (# 1 to #m), a reactive power regulator control signal, and a switch control signal (including a load control signal). The result of this control is monitored by the monitoring control device 22.
[0052]
As shown in FIG. 6, various processes are performed by the monitoring control device 22 at intervals of 10 minutes. First, the weather, temperature, electricity rate and fuel cost are updated to the latest time step values (step 1201). Next, the amount of power generated by the generator and the amount of received power are monitored (step 1202), and based on each monitoring, the power consumption of the load 40 during monitoring is obtained (step 1205). The information on the operating state is stored in the generator operating state information database 277 (step 1203), and the information on the power receiving / load state is stored in the power receiving / load state information database 276 as a monitoring result (step 1204).
[0053]
Next, the time change, weather, and temperature of the load 40 are measured, and the demand for electric power after 10 minutes is predicted using the neural network method based on the measured values (step 1206). In this case, with respect to the time change (load curve) of the actually measured (measured) load, a power demand forecast was performed by applying the neural network method using the measured load curve as learning data. It was confirmed that the power demand could be predicted by the error.
[0054]
The time interval for updating the control value is determined based on the required accuracy of prediction and the time required to start and stop the power generator 30. In order to prevent reverse power flow to the transmission and distribution system 10, the time interval is set to 30 minutes or less, typically 10 minutes or 5 minutes.
[0055]
In order to satisfy the above demand, power generation by the power generation device 30 in the premises and power reception (power purchase) from the transmission / reception and distribution system 10 are covered, but the ratio between the power generation amount and the power purchase is determined so that the power supply cost is substantially minimized.
[0056]
Specifically, optimization is performed by applying a linear programming method using the power supply cost as an objective function (step 1207). However, in this embodiment, it is assumed that there is no reverse power flow, that is, the power generated in the premises is consumed by the load 40 in the premises and is not passed through the power transmission and distribution system 10.
[0057]
Based on the result of the above optimization, the operation / stop of the power generator 30 is set, and in the case of operation, the output of the power generator 30 is set (step 1208). Next, the monitoring result of the voltage / power factor is processed (step 1209), and the setting of the voltage regulator is performed based on the monitoring result (step 1210).
[0058]
Next, it is determined whether or not an abnormality is detected in the device, especially the power generation device 30 (step 1211). When the abnormality is detected, the content of the abnormality is recorded in the maintenance information DB 278 (step 1212), and the power generation is performed. It is checked whether the device 30 can be switched (step 1213). If possible, the optimization calculation is performed again and the output setting is performed again (step 1215). If switching cannot be performed, load selection interruption is performed according to a predetermined priority (step 1214). In some cases, it is possible to avoid load selection interruption by issuing an alarm and reducing the load before performing load selection interruption.
[0059]
From the monitoring result, in order to perform the demand prediction after a predetermined time by the neural network method (Step 1206), time change data (daily load curve) of load power for a plurality of days is required as demand data.
[0060]
Therefore, in the case where there is no use record at the time of new construction, or when the load or the use method is largely changed from the conventional case, the accuracy of the demand forecast described above may be reduced. Even in this case, demand can be predicted by employing the following operation method.
[0061]
Specifically, as shown in FIG. 7, it is determined whether or not there is demand data such as a daily load curve for a certain period (step 2001), and if so, a learning process for demand prediction is executed (step 2001). Step 2002). For example, a weighting coefficient in the neural network method is set. However, this process only needs to be performed once for the first time to apply the demand data in a certain period.
[0062]
Thereafter, the demand is predicted based on the monitoring of the power consumption, and the optimal control operation of the generator is performed (step 2008).
[0063]
On the other hand, when there is no demand data (step 2001), the control based on the prediction is stopped for a certain period, and a substitute driving method is selected (step 2003). The main methods include a predetermined operation pattern, for example, a “pattern control operation” (Step 2004) for starting and stopping the generator at a predetermined time interval, and monitoring the power consumption while monitoring the power consumption. There is a “monitor + number control operation” (step 2005) for controlling the number and output. In any case, the power consumption is recorded.
[0064]
After the generator operation is executed by selecting either "pattern control operation" or "monitor + unit control operation", whether the load data (demand data) required for power demand forecasting has been accumulated Is determined (step 2006), and if the accumulation is not sufficient, the process returns to step 2003 to continue the substitute operation. On the other hand, when the load data (demand data) can be accumulated, the learning process is executed (step 2007), the demand is predicted based on the monitoring of the power consumption, and the optimal control operation of the generator is performed (step 2008).
[0065]
During the optimal control operation, the deviation between the predicted value and the actually measured value is constantly monitored (step 2009). If the deviation increases due to a sudden change in the load pattern and exceeds a preset value, the substitute operation method is selected again (step 2011). If “pattern control operation” (step 2012) or “monitor + unit control operation” (step 2013) is performed, and if the deviation between the predicted value and the actual measurement value is equal to or smaller than a predetermined value (step 2014), “monitor + Returning to "optimal control operation" (step 2008), these processes are continued until the operation ends (steps 2010 and 2015).
[0066]
Next, “monitor + unit control operation” will be described. FIG. 8 shows an example of four generators. Pmin is the minimum purchased power, and the rated output of the generator is Punit for all four units. # 1 to # 4 indicate the operating state of each generator. As shown in FIG. 9, as the demand power increases, the number of operating generators sequentially increases.
[0067]
According to a trial calculation, the power supply cost in the “monitor + unit control operation” is about 103% of the “monitor + optimal control operation”, but if demand data can be accumulated for the prediction, the “monitor + optimal control operation” Therefore, even when there is no demand data, the effect of the increase in the power supply cost can be suppressed.
[0068]
FIG. 10 is a graph showing an operation example in one customer in the second embodiment of the present invention. Note that this example is a case where the time change data (daily load curve) of the load power is obtained throughout the year. FIG. 7A shows the case where the pattern control operation is applied, and FIG. 8B shows the case where the optimal control operation shown in FIG. 7 is applied. It shows the time change of demand, generator output, and power reception (purchase) over one day in summer. As a result of performing a full-year evaluation, the power supply cost of the optimal control operation was reduced by about 3 to 4% compared with the pattern control operation. That is, in the optimal control operation, the power demand is predicted every 10 minutes, and the operation of the generator is controlled so as to minimize the cost. In particular, in the time zone from 8:00 to 10:00, The power purchase amount can be reduced as compared with the case of the pattern control operation.
[0069]
In the embodiment of FIG. 3, the case where the grid is connected to the grid of the general electric power company at 66 kV has been described. However, in the case of the customer linked with 6.6 kV, a part of the substation facilities is different. The operation of the power generation equipment is the same as described above.
[0070]
Next, the centralized monitoring center 300 will be described. FIG. 11 is a block diagram showing main devices in the centralized monitoring center 300. The centralized monitoring center 300 as a centralized monitoring means includes a communication device 301 for receiving information sent from the customer's monitoring and control device 22 and arithmetic operations for performing various processes such as power amount evaluation, charging process, and maintenance. The display device 310 includes a processing device 302, an input device 303 that receives an input of an instruction or the like, and a display device 310. A storage device for storing data and configuring the databases 304 to 307 is connected to the arithmetic processing unit 302.
[0071]
The arithmetic processing device 302 causes the display device 310 to display a power reception (power purchase) state, a power generation device operation state, a load device state, a maintenance instruction, and the like. The result of the arithmetic processing is stored in a database (DB), and if necessary, data is extracted from the database and used for another arithmetic processing. The databases include a power receiving / load state information DB 304, a generator operating state information DB 305, a cost information DB 306, and a maintenance information DB 307. The power reception / load state information DB 304 stores the power reception (power purchase) state of each customer and data necessary for predicting the power consumption demand of the load 40. The generator operating state information DB 305 stores data such as power generated by the generator at each customer. The cost information DB 306 stores various data for determining a power usage fee. The maintenance information DB 307 stores information on maintenance such as abnormality occurrence history, maintenance history information / plan, replacement record of parts and the like for various devices installed in the customer premises. The arithmetic processing unit 302 is configured by a computer, and includes a central processing unit, a memory, a storage device that stores a program, and the like (not shown).
[0072]
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a display screen (part) of the display device 310 provided in the centralized monitoring center 300, and shows a demand at each customer and a power supply state by receiving and generating power.
[0073]
In this example, for each of the customers (# 1 to # 5) 351, the predicted value 352 of the power demand, the power reception (purchasing) from the general electric power company, and the supply amount (active power 354, Reactive power 355), the cost of power supply (power purchase 356, power generation 357, merit 358 for non-optimal operation), and device status 359 (normal, abnormal) are displayed. When an abnormality occurs in the device, although not shown, detailed information on the device abnormality and a work instruction are displayed on a maintenance instruction screen, and maintenance is performed according to the information.
[0074]
FIG. 13 is a flowchart for billing. The accounting processing is executed by the arithmetic processing unit 302, and the fee is determined.
[0075]
Arithmetic processing unit 302 accepts the selection of the charge type and the input of the setting of the maximum power via input device 303 based on the contract details determined in advance between contractor A and contractor B (step 2201). As for the charge type, one of a method (A) in which the unit price per power consumption is fixed and a method (B) in which the unit price is changed according to the power supply cost is selected. The charge calculation period can be calculated in an appropriate unit such as one day or one month, for example. Of course, it can be fixedly set. The arithmetic processing unit 302 stores these input set values in a built-in memory.
[0076]
Based on the data stored in the memory, the power consumption during this period is calculated (step 2203). If B (variation) is selected as the charge type (step 2204), the power supply cost during the charge calculation period is calculated (step 2205), and the variable charge unit price is calculated based thereon (step 2207).
[0077]
In the case of fluctuation, the price setting is based on the variable unit price and the amount of power used, or when setting a premium on the variable fee, that is, when the variable fee soars, instead of setting an upper limit on the fee, paying a premium fee is there. The procedure is as follows.
(A) When based on variable unit price
Variable fee unit price = power purchase cost + power generation equipment operation cost + fuel cost + power receiving / distribution / interconnection equipment operation cost + maintenance management cost
Billing charge = variable charge unit price x power consumption
(B) When a premium is set for variable charges
The same calculation as (a) is performed for the variable unit price.
[0078]
Billing charge = (variable charge unit price + premium charge) x electricity consumption
Here, the premium fee is set by evaluating a risk that leads to an increase in power supply cost.
[0079]
On the other hand, if A (fixed) is selected (step 2204), a fixed charge unit price is determined (step 2206), and the charge is calculated by the following equation. (Step 2208)
Billing charge = Basic charge + charge unit price x power consumption
A fixed unit price is used according to the contract conditions. The billing fee is displayed on the display device (step 2209). Based on this, a fee is charged. In this case, a billing process is executed for each customer via the communication line 20 based on the billing fee.
[0080]
In the case of a fixed fee, the risk of all cost increases is borne by the power service provider. On the other hand, in the case of variable tariffs, most of the risk of cost increase is borne by the customer (received by power supply), so there is a possibility that the power purchase cost of the consumer can be kept lower than in the case of fixed tariffs. There is.
[0081]
In the embodiment of FIG. 3, the centralized monitoring control center 300 is provided separately from each customer, but may be provided adjacent to a certain customer or on the premises of the customer.
[0082]
As described above, according to the present embodiment, the following advantages are provided for the contractor A (customer).
a) No initial investment is required.
b) Contractor A can obtain required power at low cost.
c) There is no need to secure operation and maintenance personnel.
[0083]
On the other hand, the following advantages are provided for the contractor B (service provider).
d) A stable business becomes possible for a relatively long time.
e) Remote operation and maintenance utilizing communication enables efficient operation and maintenance with a small number of personnel.
[0084]
In addition, the following advantages are provided for society as a whole.
f) Since the power generation equipment can be operated efficiently, CO ₂ Outgassing can be suppressed.
g) During the daytime when the power demand increases, the power purchased from the general electric utility can be kept low, and load leveling becomes possible.
[0085]
These advantages are achieved by being able to operate and maintain based on demand forecasts obtained from power data that is regularly monitored, and to be able to charge based on the power data described above.
[0086]
As described above, according to the present embodiment, the customer can supply the electric power that meets the needs of the customer with the initial investment and the burden on the operation and maintenance being reduced. Can receive.
[0087]
In the above embodiment, the monitoring control device 22 is used as the monitoring control means. However, the function as the monitoring control means can be added to the centralized monitoring center 300. In this case, the central monitoring center 300 remotely monitors and controls the power generation facilities of each customer.
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the power received from the power transmission and distribution system can be kept low throughout the day and night, and the power supply to the load device can be performed economically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a power supply system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the system shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the power supply system according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a monitoring control device.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an arithmetic processing device.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of the monitoring control device.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a substitute driving method.
FIG. 8 is a characteristic diagram for describing an operation example of monitor + number control operation.
FIG. 9 is a diagram for explaining a relationship between demand power and operation / stop of a generator.
FIG. 10A is a characteristic diagram for explaining an operation example by the pattern control operation, and FIG. 10B is a characteristic diagram for explaining an operation example by the optimal control operation.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a centralized monitoring center.
FIG. 12 is a diagram for explaining a display example by a centralized monitoring center.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure for determining a billing fee.
[Explanation of symbols]
1 Customer
2 Interconnection protection device
3 Transformers
5 Circuit breaker
8 Circuit breaker for power generation equipment communication
10 Transmission and distribution system
20 Communication line
22 Monitoring and control equipment
30 power generator
31 Power generation monitoring and control device
40 load
50 Reactive power adjustment device
300 Centralized monitoring center
31 Centralized monitoring and control device

Claims

A power supply system that supplies power to a load device in the customer by receiving power from a power generation facility and a transmission / distribution system installed in the customer, and collects information on power consumption in the load device at predetermined time intervals. The information collecting means generates demand data corresponding to the characteristics of the load device based on the collected information on the power consumption, and generates power after a predetermined time based on the generated demand data. Predict the demand, according to the prediction result, determine the operation or stop of the power generation equipment, when operating the power generation equipment, the control parameters for controlling the output of the power generation equipment, according to the demand data A power supply system characterized by being changed.

2. The power supply system according to claim 1, wherein the change of the control parameter is a change of a setting of a start / stop time and a change of a setting of a power generation output of the power generation equipment. 3.

A power supply system for supplying power to a load device in the customer by receiving power from a power generation facility and a transmission / distribution system installed in the customer, and collects information on power consumption in the load device at predetermined time intervals. The information collecting means generates demand data corresponding to the characteristics of the load device based on the collected information on power consumption, and based on the generated demand data, Power demand is determined according to the prediction result, and the operation or stop of the power generation equipment is determined. When the power generation equipment is operated, the output of the power generation equipment is controlled according to the demand data. Feeding system.

4. The power supply system according to claim 1, wherein the information collecting unit does not obtain information on a predetermined power consumption required for making a prediction, or the power supply system outputs the load. 5. When the device or its use is changed, information on power consumption in the load device is collected and accumulated while controlling the operation of the power generation equipment according to a substitute operation method, and the load device is stored based on the accumulated information. A power supply system characterized by generating control data of a power generation facility corresponding to the characteristics of (1).

5. The electric power supply system according to claim 4, wherein the substitute operation system uses a pattern control operation that starts and stops each generator belonging to the power generation facility at a preset time. Feeding system.

5. The power supply system according to claim 4, wherein, as the substitute operation method, a method for starting and stopping a plurality of power generation devices belonging to the power generation equipment while securing a minimum received power based on the demand data. A power supply system characterized by using a number control operation for controlling the number of units.

7. The power supply system according to claim 1, wherein the information collecting unit sets the predetermined time interval to 5 when collecting information on power consumption of the load device at a predetermined time interval. 8. A power supply system, wherein the power supply system is set for at least 30 minutes and at most 30 minutes.

The power supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein the information collection unit is configured to operate the power generation facility by using a linear programming method with a power supply cost as an objective function. A power supply system characterized by controlling output.

The power supply system according to any one of claims 1 to 8, wherein the information collecting unit measures a load curve when predicting a demand for power after a predetermined time, and stores the measured load curve in learning data. A power supply system characterized by using a neural network method.

The power supply system according to any one of claims 1 to 9, wherein the power is supplied to a plurality of consumers, the power received from the power transmission and distribution system, the power generated by the power generation facility, and the load device. Centralized monitoring means for collecting information on the quality of electric power, the operation state of the equipment related to the power generation equipment and the load device from the information collecting means of each customer via communication means, and the centralized monitoring means comprises: The method according to the present invention is characterized in that a billing fee for each customer is calculated based on power consumption in the customer, and a billing process according to the calculation result is executed for each customer via the communication unit. Power supply system.

The power supply system according to claim 10, wherein the centralized monitoring unit is configured to collect instruction information regarding maintenance work of equipment related to the power generation facility and the load device, and to collect information of each customer via a communication unit. A power supply system characterized by being transmitted to a power supply.