JP2005130550A - Method and system for generating distributed energy system operation plan - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize a running cost, taking into consideration the balance among accumulation and release of energy and black out, when controlling operation by interconnecting a power grid with a distributed energy system.
SOLUTION: An facility data storage part 22 stores facility data such as nominal output and efficiency of equipment. An initial operation plan generating part 21 generates initial operation plan, based on the operation plan of the previous day. An operation plan correcting part 23 takes a demand prediction data from a demand predicting device 4, which predicts the amount of demanded electric power of the energy load on the day and corrects the operation plan to satisfy the demanded electric power amount. Further, the initial operation plan is so corrected as to minimize a running cost, while satisfying energy accumulation device restraints based, on the facility data of the facility data storage part 22, and the corrected initial operation plan is outputted as an optimum operation plan.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、1つまたは複数のエネルギー発生装置とエネルギー蓄積装置を有し、電力系統とエネルギー負荷に接続された分散エネルギーシステムに関する。 The present invention has one or more energy generating devices and energy storage device, a distributed energy system connected to a power system and energy load.

現在、このような制御を行うシステムとしては特許文献1に記載されている電力需要供給制御システムがある。 Currently, as a system for performing such control is a power supply and demand control system described in Patent Document 1. これは所定地域(コミュニティ)内の分散電源を備えた電力需要家を含む複数の電力需要家への配電とこれらの需要家間の電力需給を行う際に、所定地域内において低コストな発電を行う需要家の発電装置のような分散電源とエネルギーを貯蔵するエネルギー貯蔵設備を最大限に利用することによって例えば電気事業者からの高価な購入電力量を抑制し、需給制御を行うことによってコスト低減を図るものである。 This is when performing power supply and demand between distribution and these customers to a plurality of electric power consumers including electric power consumers with distributed power in a given area (community), the low-cost power generation within a predetermined area suppressing an expensive purchase electric energy from e.g. electric utility by utilizing the most of energy storage facility for storing distributed power and energy, such as consumer of the power plant to perform, cost reduction by performing supply and demand control it is intended to achieve.
特開平2002−010506号公報 JP 2002-010506 JP

ここでエネルギー蓄積装置としては充電装置や水素タンク、貯湯槽等があるが、エネルギーのバランスを取らないでランニングコストを最小にする運転計画を作成すると、エネルギー蓄積装置のエネルギーを全て使い果たした方がランニングコストが下がるため、運転計画の最後の時間帯にはエネルギー蓄積装置にはエネルギーが残らない計画が作成される。 Here the charging device and the hydrogen tank as an energy storage device, there is a hot water tank or the like, when the operating schedule for the running cost to a minimum without balanced energy, is better to run out all the energy of the energy storage device since the running cost is lowered, plan does not remain energy is created at the end of the energy storage device to the time zone of the operation plan. この状態で次の運転計画を作成しようとすると、初期の時間帯に多くのエネルギー需要があったとしても、エネルギー蓄積装置にはエネルギーが蓄積されていないため、系統電力コストが割高な時間帯の場合でも系統電力を購入しなければならないという問題が生じる。 If you try to create a next operation plan in this state, even if there is a lot of energy demand in the early hours, the energy storage device for the energy is not stored, the system power cost is expensive time zone a problem that must be purchased the system power even if occurs.

また、所定地域内における電力系統が突然停電し、発電装置が停止していた場合、エネルギー蓄積装置がある一定の容量を確保していなければ、後述する重要負荷に電力を供給できない場合が存在する。 Further, power unexpectedly the power system in a predetermined area, if the power generator has been stopped, if not ensure a constant volume in the energy storage device, there may not be supplying power to the important load to be described later .

本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電力系統に分散エネルギーシステムを連系して運転制御する際に、エネルギーの蓄積や放出のバランスや停電を考慮してランニングコストを最小化する分散エネルギーシステム運転計画作成装置および作成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, it is an object when the operation control by interconnection of distributed energy systems to the power grid, in consideration of the balance or power failure energy storage and release It is to provide a distributed energy system operation plan creation device and how to create minimizing running costs Te.

本発明のエネルギーシステム運転計画作成装置は、過去の運転データを用いて初期運転計画を作成する初期運転計画作成手段と、初期運転計画を、ランニングコストを最小にするように修正し、修正された初期運転計画を最適運転計画として出力する運転計画修正手段を有している。 Energy system operation plan creating apparatus of the present invention, the initial operation plan creating means for creating an initial operation plan using historical operating data, the initial operation plan, modified to the running cost to a minimum, was modified and a driving plan adjustment means for outputting the initial operation plan as the optimal operation plan.

最適運転計画修正手段は、具体的には初期運転計画作成手段で作成された初期運転計画を、組合せ最適化問題を解く手法を用いて、全ての時間帯においてエネルギー発生装置およびエネルギー蓄積装置と電力系統からのエネルギー供給量が前記エネルギー負荷のエネルギー需要量を満足しながらエネルギー発生装置がエネルギーを発生させる際にかかる費用である燃料コストと、電力系統の電力価格で売買した金額の積算値である系統電力コストとの和であるランニングコストを最小化するように修正し、さらに一定期間内のエネルギー蓄積装置のエネルギーの蓄積量と放出量が等しくなるように修正し、なおかつエネルギー蓄積装置はある一定値以上のエネルギー蓄積装置容量を常に確保するように修正して、最適運転計画を作成する。 Optimal operation plan correcting means, the initial operation plan created specifically in the initial operation plan creating means, by using a method for solving combination optimization problems, all the energy generating device in the time period and the energy storage device and the power is the integrated value of the amount energy amount that is traded by the fuel cost energy load energy generator while satisfying energy demand of a the costs in generating energy, electricity price of the power system from the system was modified to minimize the running cost is the sum of the grid power costs, further modified to accumulation and emission of energy is equal to the energy storage device in a predetermined period, yet the energy storage device is constant Correct the energy storage device capacity not less than the value always to ensure, to create an optimal operation plan.

したがって、ランニングコストを最小化する最適運転計画が作成される。 Therefore, the optimal operation plan that minimizes the running cost is created.

ここで、一定期間内のエネルギーの放出量が蓄積量よりも多い運転計画が作成された場合には、エネルギー蓄積装置の容量範囲内で蓄積量を増加させていくことによって、一定期間内のエネルギー蓄積装置のエネルギーの蓄積量と放出量が等しくなるように初期運転計画を修正しながら、最適運転計画を作成していく。 Here, when a large operation plan than the amount of emitted energy accumulation amount in a certain period is created, by going to increase the storage amount within the capacity range of the energy storage device, the energy within a certain time period while correcting the initial operation plan such accumulation and discharge of energy equals the storage device, continue to create an optimal operation plan. エネルギーの蓄積量を増加させていく過程において、エネルギー蓄積装置として蓄電池を用いた場合には、系統電力コストが最小となるようにするため、電力価格が最も安い時間帯から順次、蓄電池制約条件を満足しながら、充電電力量を増加させていくように初期運転計画を更新しながら最適運転計画を作成していく。 In the course of increasing the accumulation of energy, in the case of using the battery as the energy storage device, so that grid power cost is minimum, the power price is sequentially from cheapest time zone, the battery constraints while satisfying, it continues to create an optimal operation plan while updating the initial operation plan to gradually increase the charge power.

一定期間内のエネルギーの蓄積量が放出量よりも多い運転計画が作成された場合には、エネルギー蓄積装置容量範囲内で放出量を増加させていくことによって、一定期間内のエネルギー蓄積装置の蓄積量と放出量が等しくなるように初期運転計画を修正しながら、最適運転計画を作成していく。 If more operation plan accumulation of energy within a certain time period than the amount released has been created, by going to increase the discharge amount in the energy storage device capacity range, the accumulation of the energy storage device within a certain time period while correcting the initial operation plan such that the amount and release amount is equal, it will create an optimal operation plan. 放出量を増加させていく過程において、エネルギー蓄積装置として蓄電池を用いた場合には、系統電力コストが最小となるようにするため、電力価格が最も高い時間帯から順次、蓄電池制約条件を満足しながら、放電電力量を増加させていくように初期運転計画を更新しながら最適運転計画を作成していく。 In the course of increasing the discharge amount, in the case of using the battery as the energy storage device, so that grid power cost is minimum, the power price is sequentially from the highest time slot satisfies the battery constraints while, we continue to create an optimal operation plan while updating the initial operation plan to gradually increase the amount of discharge power.

常時エネルギー供給を必要とする重要負荷のエネルギー需要をエネルギー蓄積装置からの供給エネルギーのみで必要なバックアップ時間以上満足できるように、あらかじめその前記重要負荷のエネルギー量分のエネルギー蓄積容量を計算しておき、どの時間帯においてもそのエネルギー蓄積容量を確保するように最適運転計画を作成する。 Only as satisfactory or backup hours required supply energy to the energy demand for critical loads that require constant energy supply from the energy storage device in advance calculate an energy storage capacity of the energy amount of the said critical load , at any time of day to create an optimal operation plan to ensure that the energy storage capacitor.

このように、重要エネルギー負荷分を常に確保しておくことで停電のような非常時にも対応できる。 In this way, it is possible to cope in an emergency such as a power failure in that you always ensure the important energy load minute.

以上説明したように本発明は、エネルギーのバランスを考慮してランニングコストを最小化してエネルギーを蓄積した状態を保つことができ、その蓄積したエネルギー利用することにより、次の運転計画を立てる際に、様々な状況に対してコスト低減を図ることができる。 The present invention described above, in consideration of the balance of energy can keep the accumulated energy to minimize running costs, by energy use and the accumulated, when to make a next operation plan , the cost can be reduced for various situations.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 It will now be described with reference to the drawings, embodiments of the present invention.

以下の実施形態では、最適化問題を解く手法として、遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm 以下GAと称す)を用いるが、タブサーチやシミュレーティッド・アニーソング等、他の手法を用いてもよい。 In the following embodiments, as a method for solving optimization problems, it uses a genetic algorithm (called Genetic Algorithm less GA), tabs search or Simulated Annie songs, etc., may use other techniques.

図1は本発明の一実施形態の分散エネルギーシステム運転計画作成装置を含む分散エネルギーシステムの構成を示している。 Figure 1 shows a configuration of a distributed energy system comprising a distributed energy system operation plan creation device according to an embodiment of the present invention.

この分散エネルギーシステム1は、エネルギー発生装置としての発電装置11および熱発生装置12と、エネルギー蓄積装置13(熱用)と、エネルギー蓄積装置14(電力用)と、電力変換装置15と、サーバ16と、分散エネルギーシステム運転計画作成装置17と、制御装置18を有している。 The distributed energy system 1 includes a power generation device 11 and the heat generating device 12 as an energy generator, the energy storage device 13 (for heat), the energy storage device 14 (for power), the power converter 15, the server 16 When a distributed energy system operation plan creating apparatus 17 has a control unit 18.

エネルギー蓄積装置14(電力用)に例えば蓄電池を用いた場合、放電時には発電装置11とエネルギー蓄積装置14(電力用)からの直流を電力変換装置15によって交流に変換し、電力系統3と連系してエネルギー負荷2に電力が供給される。 When used in the energy storage device 14 (power) such as storage battery, during discharging converts the DC from the power generation device 11 and the energy storage device 14 (power) into AC by the power converter 15, power system 3 and the interconnection power is supplied to the energy load 2 by. また、充電時には発電装置11からの電力と電力系統3からの交流を電力変換装置15によって直流に変換してできる電力によってエネルギー蓄積装置14(電力用)へ充電される。 Further, at the time of charging it is charged to the energy storage device 14 by the power that can convert the alternating current from the power and the power system 3 from the power generator 11 into DC by the power converter 15 (power). ここで発電装置11としては燃料電池の他、ガスタービン等を用いてもよく、エネルギー蓄積装置14(電力用)としては鉛蓄電池やニッケル水素電池等を用いるとよい。 Here other fuel cells as a power device 11, may be used gas turbine or the like, or the use of lead-acid battery and a nickel hydrogen battery or the like as an energy storage device 14 (power). 電力のエネルギー負荷2としては照明や空調、ホームサーバ等がある。 Lighting and air conditioning as energy load second power, there is a home server or the like. また、発電装置の排熱を有効利用するために、エネルギー蓄積装置13(熱用)として貯湯槽等が設けられている。 Further, in order to effectively utilize the exhaust heat power generation apparatus, hot water tank or the like is provided as energy storage device 13 (heat). その貯湯槽で蓄積された熱を熱のエネルギー負荷2である風呂などで利用するものとする。 The accumulated heat in the hot water storage tank shall be used in such a bath is the energy load second heat. 制御装置18は上記の制御を行い、その制御値は、サーバ16から需要予測データや前日の運転データ等を、ランニングコストの最小化を行う運転計画を作成する分散エネルギーシステム運転計画作成装置17に取り込み、そこで作成された最適運転計画値によって決定される。 The controller 18 performs the control described above, the control values, a demand prediction data and previous operation data and the like from the server 16, the distributed energy system operation plan creating apparatus 17 to create an operating plan to minimize the running costs incorporation, where it is determined by the created optimum operation plan value. サーバ16は需要予測データや前日の運転データ等の保存を行なう。 Server 16 performs the storage of such operating data forecast data and previous.

図2は分散エネルギーシステム運転計画作成装置17の構成例を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing a configuration example of a distributed energy system operation plan creation device 17. この分散エネルギーシステム運転計画作成装置17は初期運転計画作成部21と設備データ記憶部22と運転計画修正部23で構成されている。 The distributed energy system operation plan creation device 17 is constituted by the initial operation plan creating unit 21 and the facility data storage unit 22 and the operation plan correction unit 23.

設備データ記憶部22は機器の定格出力、効率等の設備データを記憶している。 Facilities data storage unit 22 stores the rated output of the apparatus, the equipment data of the efficiency and the like. 初期運転計画作成部21は前日の運転計画を元に初期運転計画を作成する。 Initial operation plan making unit 21 to create the initial operation plan based on the day before the operation plan. 運転計画修正部23は当日のエネルギー負荷の需要電力量を予測する需要予測装置4から需要予測データを取り込み、その需用電力量を満足するように初期運転計画を修正し、さらに設備データ記憶部22の設備データによってエネルギー蓄積装置制約条件(エネルギー蓄積装置の容量が下限値に達した時にエネルギー放出しないなどといった条件)を満たしながら初期運転計画をランニングコストを最小にするように修正し、修正された初期運転計画を最適運転計画として制御装置18に出力する。 Operation plan correction unit 23 takes in the forecast data from the demand prediction unit 4 for predicting the power demand of the day of energy load, modify the initial operation plan to satisfy the consumed electric power amount, further facilities data storage unit the initial operation plan to correct the running costs to minimize while satisfying the (condition such as no energy released when the capacity of the energy storage device has reached the lower limit value) energy storage device constraints by 22 facilities data, corrected and outputting the initial operation plan to the control unit 18 as the optimal operation plan.

運転計画を例えば1時間単位で行なうとすると、図6のように24個の運転指令値の組合せが考えられる。 When performing operation plan for instance an hourly basis, it can be considered a combination of the 24 operation command values ​​as shown in Figure 6. この指令値を電力価格とか、負荷電力を満たすようにするにはどうすれば一番安い組合せになるのかということを考える時、その組合せは膨大な数になるため、ある程度良さそうな解を効率よく探していかなければならない。 Toka electricity prices this command value, when you consider the fact that what happens to the cheapest combination need to do to so as to satisfy the load power, looking for that reason the combination is to become a vast number, efficiently a certain degree of looks good solution it must be. メタヒューリスティクスとは、その組合せをそれぞれの手法がもつアルゴリズムでうまく探していく方法であり、例えばGAでは、運転計画を遺伝子配列に例える。 Meta-heuristics, a method will locate well in algorithm with the combination of each method, for example, in GA, liken operation plan to the gene sequence. 図6が遺伝子配列であるが、自然界ではいい個体(運転計画)が生き残り、悪いものは淘汰される(自然淘汰)。 Although FIG. 6 is a gene sequence, survival is good individual in nature (operational plan), bad ones are weeded out (natural selection). 同じ世代には異なる個体がいくつか存在し、自然淘汰によっていい個体を選び出す。 There are several different individuals in the same generation, pick out a good individual by natural selection. そのいい固体を次の世代に残し、次はそのいい個体を参考に新しい個体を生み出したり(交叉、図7)、突然変異によっていい個体が生まれる(図8)といった遺伝的なアルゴリズムで最適解を求める。 Left its good solid to the next generation, the next step is or create a new individual the good individual in reference (cross, as shown in FIG. 7), the optimal solution in genetic algorithms such as good individuals by mutation is born (Fig. 8) Ask.

次に、初期運転計画作成部21における初期運転計画作成のフローチャートを図3に示す。 Next, a flowchart of the initial operation plan created in the initial operation plan creation unit 21 in FIG. 3. この例では、前日の運転パターンをサーバ16から読み込み(ステップ101)、初期遺伝子を作成して(ステップ102)、初期運転計画を作成するものであるが、前日の運転パターンの他に過去一週間、一ヶ月間の平均値や過去の曜日ごとの平均値等を用いてもよい。 In this example, read the previous day's operation pattern from the server 16 (step 101), and to create an initial gene (step 102), but is intended to create the initial operation plan, in addition to one week past the day before the operation pattern , or the like may be used mean value for each mean value and past day of a month.

また、図2の運転計画修正部23における運転計画更新のフローチャートを図4に示す。 Further, FIG. 4 shows a flowchart of operation plan updating in the operation plan correction unit 23 of FIG. この例では前日の運転データを元に初期運転計画作成部21において得られた初期遺伝子作成データから当日のエネルギー負荷の予測である予測需用電力量を満たすように、遺伝子を交叉や突然変異によって操作し(ステップ201)、この操作によって一定期間内の充放電電力量(充電電力量をマイナス、放電電力量をプラスとする)の積算値が0になっていなかった場合、0になるようにする(ステップ202)(これを充放電のバランスを取ると言い、このバランス取りの具体例については後述する)。 To meet predicted consumed electric power amount is a prediction of the day of the energy load from the obtained early genes created data in the initial operation plan creating unit 21 based on the previous day's operating data in this example, the crossover and mutation of genes operation (step 201), the charge-discharge electric power of a predetermined period by the operation (charging power amount minus the amount of discharge power and plus) when the integrated value of has not become 0, so that 0 (step 202) (referred to as balancing this charge and discharge will be described later examples of this balancing). 充放電のバランスを取った後、各遺伝子の適合度を計算し(ステップ203)、その適合度に応じて自然淘汰していく(ステップ204)。 After taking the balance of charge and discharge, to calculate the fitness of each gene (step 203), continue to natural selection in accordance with the fitness (step 204). ここで適合度は例えば(1)式のように定義する。 Here fitness is defined as for example (1).

適合度=1/ランニングコスト (1) Goodness of fit = 1 / running costs (1)
また、ランニングコストは例えば(2)式のように定義する。 Furthermore, running costs are defined as for example (2). なお、Σは一日にかかるランニングコストを積算することを意味し、発電電力や充放電電力は効率を考慮して出力されたものとし、売買電単価の例は図10、11に示す。 Incidentally, sigma means integrating the running cost of the day, the power generated and the charge-discharge electric power of that output in consideration of efficiency, examples of trading electricity unit price is shown in FIGS. 10 and 11.

ランニングコスト=Σ[(負荷電力−発電電力−充放電電力)×売買電単価+電力と熱を発生するための燃料費] (2) Running cost = sigma [(load power - power generation - charge-discharge electric power) × fuel costs for generating trading electricity unit price + power and heat (2)
これらの操作を行った後、収束判定(ステップ205)において一定世代において最小ランニングコストである解が更新されなかったり、一定時間が経過するとそれらは収束したものとし、得られた解の中で最もランニングコストが安い運転計画を最適運転計画として選定する(ステップ206)。 After these operations, the convergence determination may not solutions is the minimum running costs is updated at a constant generation (Step 205), after a certain period of time they shall have converged, most in the resulting solution running cost selects a cheap operation plan as the optimal operation plan (step 206).

ここで、図4におけるエネルギーのバランス取り(ステップ202)について説明する。 Here, the balancing of energy in FIG. 4, (step 202) will be described. その一例として蓄電池における充放電のバランス取りの処理フローについて図5に示す。 The process flow of removing the balance of charging and discharging in the battery shown in FIG. 5 as an example. 交叉や突然変異などの遺伝子操作を行った後は、一定期間内の充放電のバランスが崩れていることがある。 After performing the genetic operations such as crossover and mutation, which may balance the charge and discharge of a predetermined period is collapsed. ステップ301において、放電電力量が多い場合には系統電力の最も価格の安い時間帯から順次、充電電力量を増加させ、さらに電力系統が停電した場合に重要負荷電力に供給できるように最低負荷電力容量を確保し(後述する図13において説明)、一定期間内の充放電バランスが取れるように充放電電力量を計算する(ステップ302〜304)。 In step 301, sequentially from the low time period most price of the system power when the discharge amount of power is large, increases the charged electrical energy, minimum load power to be supplied to the important load power when further power supply has a power failure securing the capacity (in FIG. 13 described later explained), to calculate the discharge power amount as the charge-discharge is balanced within a certain time period (step 302-304). 充放電バランスが取れれば、蓄電池容量と照らし合わせ、過充電や過放電が起こらないようにする。 If Torere charge and discharge balance, against the battery capacity, so that overcharge and over-discharge does not occur. 過充電や過放電が起こっていれば、充放電量が蓄電池容量範囲内に収まるように充放電電力量を再計算し(ステップ308〜310)、起こっていなければ、収束判定(ステップ205)に移るものとする。 If going on overcharge or over-discharge, charge and discharge amount recalculates the charge-discharge electric power amount falls within battery capacity range (step 308 to 310), if not occurred, the convergence determination (step 205) it is assumed that the move. 放電電力量が少ない場合にも同様に系統電力の最も価格の高い時間帯から順次、放電電力量を増加させ、最低負荷容量、充放電バランス、過充電や過放電を考慮しながら収束判定に移るものとする(ステップ305〜310)。 Sequentially from the highest price time zones similarly system power even when the amount of discharge power is small, the amount of discharge power is increased, a minimum load capacity, charge-discharge balance, moves to the convergence determination taking into account the over-charge or over-discharge and mono (step 305 to 310). ここで、充放電電力量とは1時間単位の蓄電池からの出力を示し、充放電量とは充放電電力量の24時間分の積算値を示す。 Here, the charge-discharge electric power amount indicates the output from the hourly storage battery, the charge and discharge amount indicates an integrated value of 24 hours of charging and discharging electric energy.

次に、運転計画を遺伝子配列にする方法の一例について説明する。 Next, the operation plan illustrating an example of the method of gene sequences. 図6は発電装置11として燃料電池の出力を1〜6として6段階、蓄電池14の出力を充電−1〜−8、放電1〜8、充放電なしを0と出力して17段階としたときの例である。 6 outputs the six stages as 1-6 of the fuel cell as a power generation device 11, the charging -1-8 output of the storage battery 14, the discharge 8, a no discharge when a 17-step output with 0 an example of a. このように一日を24等分し、各時間帯ごとに発電装置11、蓄電池14の運転計画を出力するものとする。 Thus 24 equal portions a day, the power generation device 11 for each time slot, and outputs an operation plan of the storage battery 14.

次に、交叉の一例について説明する。 Next, an example of a crossover. 例えば図7は図6の運転計画を0〜12時、12〜24時の二つに分けたものである。 For example, FIG. 7 at 0-12 the operation plan of Fig. 6, in which divided into two at 12-24. 0〜12時の運転計画がA、12〜24時の運転計画がBのものを個体1、0〜12時の運転計画がC、12〜24時の運転計画がDのものを個体2とする。 Operation plan o'clock 0-12 is A, the operation plan at 12 to 24 operation plan o'clock individuals 1,0~12 those B is C, the operation plan at 12 to 24 and individual 2 those D to. ここで個体1のB、個体2のDを入れ替えてできたものを新たな個体3、個体4とする。 Wherein individual first B, new those Deki interchanged D individual 2 individuals 3, and individual 4. このようにして交叉を行うものとする。 In this way, it is assumed that performing a crossover.

次に、突然変異の一例について説明する。 Next, an example of a mutation. 例えば図8は図6の燃料電池の運転計画であり、この中から出力を変える時間帯をランダムにひとつ選び、ランダムに出力を増減する。 For example, FIG. 8 is a operation plan of the fuel cell in FIG. 6, select one at random time periods to change the output from this, increases or decreases the output randomly. 図8では0時から1時の出力を6から4にした。 In Figure 8 the output from the 0:00 o'clock 1 was from 6 to 4. ここで突然変異させた結果、燃料電池の出力範囲内に収まらない運転計画値が作成された場合、削除するものとする。 Here the result of mutated, if the operation plan value that does not fit within the output range of the fuel cell is created, shall be deleted.

これらの交叉や突然変異で出力を変えただけでは、燃料電池は問題ないが、蓄電池において一定期間内の充放電バランスが取れていない。 Only changed the output in these crossover and mutation, the fuel cell is no problem, do not take the charge and discharge balance within a certain period of time in a storage battery. そこで、放電の出力を+(プラス)、充電の出力を−(マイナス)として一定期間内の充放電の積算値が0(ゼロ)になるように修正する。 Therefore, the output of the discharge + (plus), the output of the charge - the integrated value of the charging and discharging within a predetermined period as a (minus) is modified to be 0 (zero). 例えば修正された例である図9では0〜12時の運転計画が出力1、12〜24時の運転計画が−1とした。 For example the modified drive plan o'clock 0-12 9 are operation plan o'clock output 1,12~24 an example is -1. これらエネルギー蓄積装置14の各時間帯ごとの出力値を合計すると0になる。 The total output value for each time zone of the energy storage device 14 becomes zero.

価格帯を考慮した蓄電池の充放電について説明する。 It will be described charging and discharging of the battery in consideration of the price range. 例えば、電力系統3から買い取る価格である買電単価が図10、逆潮流させて電力を売る価格である売電単価が図11のような場合、どちらも15時付近に最大値がきているので、15時付近にはなるべく系統電力を買わず、燃料電池や蓄電池から出力することによってランニングコストは低下する。 For example, power purchase unit price 10 is a price to purchase from the power system 3, if allowed to reverse flow in power selling unit price is the price to sell the power as shown in FIG. 11, since both have the maximum values ​​come close to 15:00 , as much as possible without buying a system power in the vicinity of 15 o'clock, the running cost is reduced by outputting from the fuel cell and the storage battery. また、深夜3時付近に最小値がきているので燃料電池や蓄電池から出力せず、系統電力を買い、エネルギー負荷2に供給するかあるいは蓄電池に充電することによってランニングコストは低下する。 Moreover, not output from the fuel cell and the storage battery the minimum value has come near midnight 3, buy system power, the running cost is reduced by charging the or storage battery is supplied to the energy load 2. このときに、過放電のような制約範囲外の運転計画は除外し、制約範囲内でランニングコストが最小になるものを最適運転計画として選択するものとする。 In this case, limitation of range of operation plan such as the over-discharge is excluded, it is assumed to select one of running cost is minimized within the constraints range as the optimal operation plan. また、図10、11は例として正弦波のような価格設定になっているが、どのような価格設定でもよい。 Although 10 and 11 has pricing such as a sine wave as an example, it may be any pricing.

図12にこれらを元に計算した結果例である燃料電池と蓄電池の運転計画を示す。 Showing the operation plan of the fuel cell and the storage battery is a result example of calculation based on these in Fig. 上段は燃料電池の運転計画であり、下段はエネルギー蓄積装置14の運転計画である。 Upper is operation plan of the fuel cell, the lower is the operation schedule of the energy storage device 14. 縦軸は各出力電力値を示し、横軸は時間軸を示す。 The vertical axis indicates the output power value and the horizontal axis represents a time axis. なお、エネルギー蓄積装置14の充放電電力のプラスは放電電力量を示し、マイナスは充電電力量を示す。 Incidentally, the positive charge and discharge power of the energy storage device 14 represents a discharge electric energy, minus indicates the charging electric energy. この例では電力需要の多い昼間は発電装置11、エネルギー蓄積装置14から共に発電し、電力需要の少ない深夜では発電装置11からは発電せず、エネルギー蓄積装置14に充電するようになっている。 Many daytime power generation device 11 when the power demand in this example, both power from the energy storage device 14, without power from the power generation device 11 is midnight low power demand, so as to charge the energy storage device 14.

図5における電力系統が停電した場合に重要負荷電力に供給できるように最低負荷電力容量を確保する方法について説明する。 How to ensure the minimum load power capacity will be described so that it can supply to the critical load power when the power system has a power failure in Fig. 図13にその系統電力の停電が発生した場合の制御フローチャートを示す。 It shows a control flowchart for a power failure in the system power is generated in FIG. 一部の照明やホームサーバといった常時給電しなければならない重要負荷に供給する重要負荷電力量をあらかじめ入力する(ステップ401)。 Entering a critical load amount of power supplied to the important load that must be powered at all times such as some lighting and home server in advance (step 401). その重要負荷電力量というのは停電してから発電装置が起動するまでの時間(バックアップ時間)において、蓄電池14のみで重要負荷の電力量をまかなえる電力量であり、蓄電池14はこの電力量を常に確保しておくように計算する。 At time (backup time) from when the power outage because the critical load power amount to the power generation apparatus is started, a power amount can cover the amount of power only important load storage battery 14, the storage battery 14 is always the amount of power calculated as set aside. これにより停電が発生後、発電装置11が起動していれば発電装置11から重要負荷に電力を供給する(ステップ402〜404)ので問題ないが、起動していない場合にも蓄電池14より重要負荷に電力を供給することができ(ステップ402,403,405)、発電装置11の起動後(ステップ406)、発電装置11から重要負荷へ電力を供給する(ステップ407)ことによって重要負荷には常時給電ができる。 After this the power failure occurred, but no problem since supplying power (step 402-404) the critical load from the power generation device 11 if the power generation device 11 if activated, significant load from the battery 14 even when not activated to be able to supply power (step 402,403,405), after the activation of the power generation device 11 (step 406), supplies power to the important load from the power generation device 11 (step 407) is always provided important load by the power supply can be. 停電復旧後は通常通り、電力系統3、発電装置11、蓄電池14から負荷に供給する。 After power is restored as usual, the power system 3, the power generation device 11 is supplied from the storage battery 14 to the load. このとき停電時の発電装置11や蓄電池14からの電力供給先である重要負荷はあらかじめ設定しておくものとする。 Important load is a power supply destination from the power generation device 11 and the storage battery 14 during power outages this time is assumed to be preset.

本発明の一実施形態の分散エネルギーシステム運転計画作成装置を有する分散エネルギーシステムの構成図である。 It is a block diagram of a distributed energy system with distributed energy system operation plan creation device according to an embodiment of the present invention. 図1中の分散エネルギーシステム運転計画作成装置17の構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a configuration of a distributed energy system operation plan creating apparatus 17 in FIG. 図2中の初期運転計画作成部21の処理を示すフローチャートである。 Is a flowchart showing the processing of the initial operation plan creation unit 21 in FIG. 図2中の運転計画修正部23の処理を示すフローチャートである。 It is a flowchart showing a process of operation plan correction unit 23 in FIG. 図4中におけるエネルギーのバランス取りの詳細を示すフローチャートである。 Is a flowchart showing details of up energy balance in the FIG. 燃料電池、蓄電池の運転計画を遺伝子配列にした例を示す。 Fuel cell, the operation plan of the battery shows an example of the gene sequence. 交叉の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a crossover. 図7の燃料電池の運転計画の一部を突然変異させた例を示す。 Some of the operation plan of the fuel cell of FIG. 7 shows an example in which mutated. 一定期間内の充放電の積算値を0にした例を示す。 An integrated value of charge and discharge in a fixed period shows an example of the 0. 買電単価の例を時系列ごとに示す。 It is shown for each time series an example of purchased power bid. 売電単価の例を時系列ごとに示す。 An example of a power sale bid per time series. 燃料電池と蓄電池の運転計画を計算した結果例を示す。 It shows example results of calculation of the operation plan of the fuel cell and the storage battery. 図5における電力系統が停電した場合に重要負荷電力に供給できるように最低負荷電力容量を確保する処理のフローチャートである。 Is a flowchart of a process for ensuring the minimum load power capacity can be supplied to the important load power when the power system has a power failure in Fig.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 分散エネルギーシステム 2 エネルギー負荷 3 電力系統 4 需要予測装置 11 発電装置 12 熱発生装置 13 エネルギー蓄積装置(熱用) 1 Distributed Energy System 2 energy load 3 power system 4 demand prediction unit 11 power generator 12 heat-generating device 13 energy storage device (heat)
14 エネルギー蓄積装置(電力用) 14 energy storage device (electric power)
15 電力変換装置 16 サーバ 17 分散エネルギーシステム運転計画作成装置 18 制御装置 21 初期運転計画作成部 22 設備データ記憶部 23 運転計画修正部 101〜102,201〜207,301〜310,401〜407 ステップ 15 power conversion apparatus 16 server 17 distributed energy system operation plan creation device 18 controller 21 initial operation plan making unit 22 facilities data storage unit 23 operation plan correction unit 101~102,201~207,301~310,401~407 step

Claims (12)

  1. 1つまたは複数のエネルギー発生装置とエネルギー蓄積装置を有し、電力系統とエネルギー負荷に接続された分散エネルギーシステムにおいて、 One or a plurality of energy generating devices and energy storage device, in the connected distributed energy systems to the power grid and energy load,
    初期運転計画を過去の運転データを用いて作成する初期運転計画作成手段と、 The initial operation plan and the initial operation plan generating means for generating using historical operating data,
    該初期運転計画作成手段で作成された初期運転計画を、組合せ最適化問題を解く手法を用いて、全ての時間帯において前記エネルギー発生装置およびエネルギー蓄積装置と電力系統からのエネルギー供給量が前記エネルギー負荷のエネルギー需要量を満足しながら、前記エネルギー発生装置がエネルギーを発生させる際にかかる費用である燃料コストと、電力系統の電力価格で売買した金額の積算値である系統電力コストとの和であるランニングコストを最小化するように修正し、さらに一定期間内の前記エネルギー蓄積装置のエネルギーの蓄積量と放出量が等しくなるように修正し、なおかつ前記エネルギー蓄積装置はある一定値以上のエネルギー蓄積装置容量を常に確保するように修正して、最適運転計画を作成する運転計画修正手段を The initial operation plan produced by the initial operation plan creating means, by using a method for solving a combination optimization problem, the energy supply from the energy generating device and an energy storage device and the electric power system at all time periods the energy while satisfying the energy demand of the load, and the fuel cost the energy generating device is expensive to when generating energy, the sum of the grid power cost is an integrated value of the amount was traded electricity price of power system modified to minimize some running cost, modified to further release amount is equal to the accumulation amount of energy of the energy storage device in a predetermined period, yet the energy storage device a certain value or more energy storage in the Correct the device capacity always to ensure the operation plan correction means for creating an optimal operation plan する分散エネルギーシステム運転計画作成装置。 Distributed energy system operation plan creating apparatus for.
  2. 前記運転計画修正手段は、前記ランニングコストを最小化する運転計画の探索過程において、一定期間内のエネルギーの放出量が蓄積量よりも多い運転計画が作成された場合には、前記エネルギー蓄積装置の容量範囲内で前記蓄積量を増加させていくことによって、一定期間内の前記エネルギー蓄積装置のエネルギーの蓄積量と放出量が等しくなるように前記初期運転計画を修正しながら、最適運転計画を作成していく、請求項1に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成装置。 The operation plan correction means, in the search process of the operation plan that minimizes the running cost, when the amount of released energy in a certain period was created many operation plan than the accumulation amount is in the energy storage device by gradually increasing the accumulation amount in the capacity range, while correcting the initial operation plan such accumulation and discharge of energy in the energy storage device in a predetermined period is equal, create an optimal operation plan to go, distributed energy system operation plan creation device according to claim 1.
  3. 前記運転計画修正手段は、エネルギーの蓄積量を増加させていく過程において、エネルギー蓄積装置として蓄電池を用いた場合には、前記系統電力コストが最小となるようにするため、前記電力価格が最も安い時間帯から順次、蓄電池制約条件を満足しながら、充電電力量を増加させていくように前記初期運転計画を更新しながら最適運転計画を作成していく、請求項2に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成装置。 The operation plan correction means, in the course of increasing the accumulation of energy, in the case of using the battery as the energy storage device, since the system power costs to a minimum, cheapest the electricity price sequentially from the time zone, while satisfying battery constraints continue to create an optimal operation plan while updating the initial operation plan to gradually increase the charge amount of power, distributed energy system operation as claimed in claim 2 planning apparatus.
  4. 前記運転計画修正手段は、前記ランニングコストを最小化する運転計画の探索過程において、一定期間内のエネルギーの蓄積量が放出量よりも多い運転計画が作成された場合には、エネルギー蓄積装置容量範囲内で放出量を増加させていくことによって、一定期間内の前記エネルギー蓄積装置の蓄積量と放出量が等しくなるように前記初期運転計画を修正しながら、最適運転計画を作成していく、請求項1に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成装置。 The operation plan correction means, in the search process of the operation plan that minimizes the running cost, when many operation plan than the amount of accumulated energy within a certain period emission is created, energy storage device capacity range by gradually increasing the emissions at the inner, while correcting the initial operation plan to accumulation and emission of the energy storage device in a predetermined period is equal, it will create an optimal operation plan, billing distributed energy system operation plan creation device according to claim 1.
  5. 前記運転計画修正手段は、前記放出量を増加させていく過程において、エネルギー蓄積装置として蓄電池を用いた場合には、前記系統電力コストが最小となるようにするため、前記電力価格が最も高い時間帯から順次、蓄電池制約条件を満足しながら、放電電力量を増加させていくように前記初期運転計画を更新しながら最適運転計画を作成していく、請求項4に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成装置。 The operation plan correction means, in the course of increasing the discharge amount, in the case of using the battery as the energy storage device, since the system power costs to a minimum, the power price is highest time sequentially from the band, while satisfying battery constraints continue to create an optimal operation plan while updating the initial operation plan to gradually increase the amount of discharge power, distributed energy system operation plan of claim 4 creation device.
  6. 前記運転計画修正手段は、前記ランニングコストを最小化する運転計画の探索過程において、常時エネルギー供給を必要とする重要負荷のエネルギー需要を前記エネルギー蓄積装置からの供給エネルギーのみで必要なバックアップ時間以上満足できるように、あらかじめその前記重要負荷のエネルギー量分のエネルギー蓄積容量を計算しておき、どの時間帯においてもそのエネルギー蓄積容量を確保するように最適運転計画を作成する、請求項1に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成装置。 The operation plan correction means, in the search process of the operation plan that minimizes the running cost, the energy demand of the important loads requiring constant energy supply or backup hours required only supply energy from the energy storage device satisfies as can beforehand calculate an energy storage capacity of the energy amount of the said critical load, also create an optimal operation plan to ensure that the energy storage capacitor in which time zone, according to claim 1 distributed energy system operation plan creating apparatus.
  7. 1つまたは複数のエネルギー発生装置とエネルギー蓄積装置を有し、電力系統とエネルギー負荷に接続された分散エネルギーシステムにおいて、 One or a plurality of energy generating devices and energy storage device, in the connected distributed energy systems to the power grid and energy load,
    初期運転計画を過去の運転データを用いて作成する初期運転計画作成段階と、 And initial operation planning phase made using historical operating data initial operation plan,
    この初期運転計画作成段階で作成された初期運転計画を、組合せ最適化問題を解く手法を用いて、全ての時間帯において前記エネルギー発生装置およびエネルギー蓄積装置と電力系統からのエネルギー供給量が前記エネルギー負荷のエネルギー需要量を満足しながら、前記エネルギー発生装置がエネルギーを発生させる際にかかる費用である燃料コストと電力系統の電力価格で売買した金額の積算値である系統電力コストとの和であるランニングコストを最小化するように修正し、さらに一定期間内の前記エネルギー蓄積装置のエネルギーの蓄積量と放出量が等しくなるように修正し、なおかつ前記エネルギー蓄積装置はある一定値以上のエネルギー蓄積装置容量を常に確保するように修正して、最適運転計画を作成する運転計画修正段階を The initial operation plan created in this initial operation planning phase using techniques for solving combination optimization problems, energy supply from the energy generating device and an energy storage device and the electric power system at all time periods the energy while satisfying the energy demand of the load, said energy generator is the sum of the grid power cost is an integrated value of the amount was traded electricity price of fuel cost and the electric power system is expensive to when generating the energy modified to minimize running costs, further wherein modified to accumulation and release of energy in the energy storage device is equal to a predetermined period, yet the energy storage device a certain value or more energy storage devices that are It was modified to always ensure the capacity, the operation plan correction stage to create the optimal operation plan する分散エネルギーシステム運転計画作成方法。 Distributed energy system operation planning how to.
  8. 前記運転計画修正段階は、前記ランニングコストを最小化する運転計画の探索過程において、一定期間内のエネルギーの放出量が蓄積量よりも多い運転計画が作成された場合には、前記エネルギー蓄積装置の容量範囲内で前記蓄積量を増加させていくことによって、一定期間内の前記エネルギー蓄積装置のエネルギーの蓄積量と放出量が等しくなるように前記初期運転計画を修正しながら、最適運転計画を作成していく、請求項7に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成方法。 The operation plan modification phase, in the search process of the operation plan that minimizes the running cost, when the amount of released energy in a certain period was created many operation plan than the accumulation amount is in the energy storage device by gradually increasing the accumulation amount in the capacity range, while correcting the initial operation plan such accumulation and discharge of energy in the energy storage device in a predetermined period is equal, create an optimal operation plan continue to, distributed energy system operation plan creating method according to claim 7.
  9. 前記運転計画修正段階は、エネルギーの蓄積量を増加させていく過程において、エネルギー蓄積装置として蓄電池を用いた場合には、前記系統電力コストが最小となるようにするため、前記電力価格が最も安い時間帯から順次、蓄電池制約条件を満足しながら、充電電力量を増加させていくように前記初期運転計画を更新しながら最適運転計画を作成していく、請求項8に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成方法。 The operation plan modification phase, in the course of increasing the accumulation of energy, in the case of using the battery as the energy storage device, since the system power costs to a minimum, cheapest the electricity price sequentially from the time zone, while satisfying battery constraints continue to create an optimal operation plan while updating the initial operation plan to gradually increase the charge amount of power, distributed energy system operation according to claim 8 planning method.
  10. 前記運転計画修正段階は、前記ランニングコストを最小化する運転計画の探索過程において、一定期間内のエネルギーの蓄積量が放出量よりも多い運転計画が作成された場合には、エネルギー蓄積装置容量範囲内で放出量を増加させていくことによって、一定期間内の前記エネルギー蓄積装置の蓄積量と放出量が等しくなるように前記初期運転計画を修正しながら、最適運転計画を作成していく、請求項7に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成方法。 The operation plan modification phase, in the search process of the operation plan that minimizes the running cost, when many operation plan than the accumulated amount of energy emission within a certain period of time has been created, the energy storage device capacity range by gradually increasing the emissions at the inner, while correcting the initial operation plan to accumulation and emission of the energy storage device in a predetermined period is equal, it will create an optimal operation plan, billing distributed energy system operation plan creating method according to claim 7.
  11. 前記運転計画修正段階は、前記放出量を増加させていく過程において、エネルギー蓄積装置として蓄電池を用いた場合には、前記系統電力コストが最小となるようにするため、前記電力価格が最も高い時間帯から順次、蓄電池制約条件を満足しながら、放電電力量を増加させていくように前記初期運転計画を更新しながら最適運転計画を作成していく、請求項10に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成方法。 The operation plan modification phase, in the course of increasing the discharge amount, in the case of using the battery as the energy storage device, since the system power costs to a minimum, the power price is highest time sequentially from the band, while satisfying battery constraints continue to create an optimal operation plan while updating the initial operation plan to gradually increase the amount of discharge power, distributed energy system operation plan of claim 10 How to make.
  12. 前記運転計画修正段階は、前記ランニングコストを最小化する運転計画の探索過程において、常時エネルギー供給を必要とする重要負荷のエネルギー需要を前記エネルギー蓄積装置からの供給エネルギーのみで必要なバックアップ時間以上満足できるように、あらかじめその前記重要負荷のエネルギー量分のエネルギー蓄積容量を計算しておき、どの時間帯においてもそのエネルギー蓄積容量を確保するように最適運転計画を作成する、請求項7に記載の分散エネルギーシステム運転計画作成方法。 The operation plan modification phase, wherein in the search process of the operation plan that minimizes the running cost, satisfying the energy demands of critical loads requiring constant energy supply or backup hours required only supply energy from the energy storage device as can beforehand calculate an energy storage capacity of the energy amount of the said critical load, also create an optimal operation plan to ensure that the energy storage capacitor in which time zone, according to claim 7 distributed energy system operation planning method.
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