JP2006288151A - 電力需給制御システム、電力需給制御方法、および、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 発電機の出力の制御において、効率的な発電を行ないつつ、同時同量制御を可能にする。
【解決手段】 まず、３０分単位で予測負荷電力量が作成され（Ｓ１）、それが、直前（またはそれ以前）の予測負荷電力量と実際の負荷電力量との割合に応じて補正される（Ｓ２）。また、Ｓ２における補正後の負荷電力量から、３分単位の発電量が求められる（Ｓ３）。また、Ｓ３では、発電機に対して３０分単位で一定な出力が指令される。さらに、３分単位で予測負荷電力量が求められる（Ｓ４）。そして、３分単位で、予測発電電力量、予測負荷電力量、実績発電電力量、および、予測発電電力量から補正値が求められ、次の３分での発電機出力の制御目標値の決定に用いられる（Ｓ５）。つまり、発電機出力は、基本的に一定時間内で一定に制御され、特定時間単位で補正される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電力需給制御システム、電力需給制御方法、および、記録媒体に関し、特に、一定時間毎の発電機の出力を一定に保ちつつ、一定時間毎の負荷電力量と発電電力量を一致させるいわゆる同時同量制御を実現するための、電力需給制御システム、電力需給制御方法、および、記録媒体に関する。

従来の電力需給制御システムでは、一定時間（たとえば３０分間）の発電電力量を、必要とされる電力量（負荷電力量）に一致させるための制御（同時同量制御）が行なわれていた。

具体的には、種々の情報から、図１０に示すように、当日の負荷電力量についての変化の傾向（図１０中の線Ｘ１）を算出し、そして、図１１に示すように、当該傾向（図１１中の一点破線Ｘ１）に基づいて前記一定時間よりも短い特定時間（たとえば３分）毎に発電電力量を決定し（図１１中の線Ｘ２）、この発電電力量に基づいて、発電機の出力を制御していた。

なお、特定時間毎の発電機出力は、直前の特定時間の実績発電電力量（実際の発電機の発電電力量）と実績負荷電力量（実際の負荷電力量）との差に基づいて、補正されていた。

以上本発明についての従来の技術を、出願人の知得した一般的技術情報に基づいて説明したが、出願人は、その記憶する範囲において、本願の出願前までに、先行技術文献情報として開示すべき情報を有していない。

なお、従来から、より高い効率で発電させることが切望されていた。

発電機におけるエネルギ消費量Ｑは、発電機の出力をＰとし、ａ，ｂ，ｃという正の定数を用いて、式（１）のように記述できる。

Ｑ＝ａＰ^２ ＋ｂＰ＋ｃ …（１）
なお、式（１）において、ａＰ^２ の項は、発電機における銅損（銅線等における伝送ロス）、蒸気または水の流れにより生じる流体損失などを意味する。ｂＰの項は、出力（発電）と煙突から逃げる排ガス損失、および、復水器で海水に奪われる熱量の合計であり、エネルギ消費量の大部分を占める。そして、ｃの項は、ボイラを定格圧力に保ち、タービンを定格回転数で回転させておくのに必要な熱量（無負荷損）であり、発電機の定格出力の約１０％を占める。

つまり、エネルギの消費量Ｑは、発電機の出力Ｐの２次式で表されるため、なるべく、発電機の出力の変化を抑える制御が望まれていた。したがって、従来の電力需給制御システムにおいて、特定時間毎に発電機の出力が変化する点ついて、改善が望まれていた。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、同時同量制御を行ないつつ、発電効率の向上できる、電力需給制御システム、電力需給制御方法、および、記録媒体を提供することである。

本発明のある局面に従った電力需給制御システムは、所定の負荷に対して電力を供給する発電機の出力を制御するシステムであって、前記所定の負荷が要求すると予測される電力量であって、一定時間ごとの電力量である、一定時間毎の予測負荷電力量を算出する、一定時間予測負荷電力量算出部と、前記発電機の出力を、前記一定時間毎の予測負荷電力量に基づいて、前記一定時間、一定に制御する、出力制御部と、前記一定時間よりも短い特定時間ごとの、前記予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量である実績負荷電力量との差に基づいて第一の補正値を算出する第一の補正値算出部と、前記発電機の出力を、前記出力制御部による制御に加えて、前記第一の補正値に従って制御する、特定時間毎補正部とを含むことを特徴とする。

本発明のある局面に従うと、発電機の出力は、基本的には一定時間内で一定とされた上で、必要に応じて、特定時間毎補正部により、特定時間毎に補正される。

これにより、発電機の出力の変化を抑えながら、つまり、発電効率を向上させながら、同時同量制御が可能となる。

また、本発明に従った電力需給制御システムは、前記発電機の実際の出力である実績発電電力量を検出する、実績発電電力量検出部と、前記出力制御部および前記特定時間毎補正部によって前記発電機に出力させようとする電力量である予測発電電力量を記憶する記憶部とをさらに含み、前記第一の補正算出部は、前記第一の補正値の算出に、さらに、前記予測発電電力量と前記実績発電電力量との差を利用することが好ましい。

これにより、第一の補正値が、より実情に見合ったものとなる。

また、本発明に従った電力需給制御システムは、直前またはそれ以前における、前記一定時間毎の予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量との比または差に基づいて第二の補正値を算出する第二の補正値算出部をさらに含み、前記一定時間予測負荷電力量算出部は、前記第二の補正値を、前記一定時間毎の予測負荷電力量とすることが好ましい。

これにより、特定時間毎の予測負荷電力量と実績負荷電力量との差である予測誤差電力量を、低減できる。

また、本発明の電力需給制御システムでは、前記特定時間毎補正部は、ある時点で算出された前記第一の補正値を、前記ある時点を含む前記一定時間の残り時間に配分させて、前記発電機の出力の制御に用いることが好ましい。

これにより、発電機の出力の変化を抑えることができるため、同時同量制御を行ないつつ、高効率な発電が可能となる。

また、本発明の電力需給制御システムは、前記発電機の発電電力量に応じた第一の対価の額を、当該第一の対価を受取る者に通知する第一の通知手段と、前記実績負荷電力量に応じた第二の対価の額を、当該第二の対価を支払う者に通知する第二の通知手段と、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を算出し、前記発電機を制御する装置に送信する発電計画部と、前記発電計画部において算出された、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を蓄積する、需要実績管理部とをさらに含むことが好ましい。

これにより、電力需給制御システムにおいて、より総合的な処理が可能となる。

本発明のある局面に従った電力供給方法は、所定の負荷に対して電力を供給する発電機の発電量を制御する方法であって、前記所定の負荷が要求すると予測される電力量であって、一定時間ごとの電力量である、一定時間毎の予測負荷電力量を算出するステップと、前記発電機の出力を、前記一定時間毎の予測負荷電力量に基づいて、前記一定時間、一定に制御するステップと、前記一定時間よりも短い特定時間ごとの、前記予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量である実績負荷電力量との差に基づいて第一の補正値を算出するステップと、前記発電機の出力を、前記一定時間一定にする制御に加えて、前記第一の補正値に従って制御するステップとを含むことを特徴とする。

本発明のある局面に従うと、発電機の出力を、基本的には一定時間内で一定とさせた上で、必要に応じて、特定時間毎に補正できる。

これにより、発電機の出力の変化を抑えながら、つまり、発電効率を向上させながら、同時同量制御が可能となる。

また、本発明の電力需給制御方法は、前記発電機の実際の出力である実績発電電力量を検出するステップと、前記一定時間一定にする制御、および、前記第一の補正値に従った制御によって、前記発電機に出力させようとする電力量である、予測発電電力量を記憶するステップとをさらに含み、前記第一の補正値を算出するステップでは、前記第一の補正値の算出に、さらに、前記予測発電電力量と前記実績発電電力量との差が利用されることが好ましい。

これにより、第一の補正値が、より実情に見合ったものとなる。

また、本発明の電力需給制御方法は、直前またはそれ以前における、前記一定時間毎の予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量との比または差に基づいて第二の補正値を算出するステップと、前記第二の補正値を、前記一定時間毎の予測負荷電力量とするステップとをさらに含むことが好ましい。

これにより、特定時間毎の予測負荷電力量と実績負荷電力量との差である予測誤差電力量を、低減できる。

また、本発明の電力需給制御方法では、前記第１の補正値に従って制御するステップで、ある時点で算出された前記第一の補正値は、前記ある時点を含む前記一定時間の残り時間に配分させて、前記発電機の出力の制御に用いられることが好ましい。

これにより、発電機の出力の変化を抑えることができるため、同時同量制御を行ないつつ、高効率な発電が可能となる。

また、本発明の電力需給制御方法は、前記発電機の発電量に応じた第一の対価の額を、当該第一の対価を受取る者に通知するステップと、前記所定の負荷に対する電力の供給量に応じた第二の対価の額を、当該第二の対価を支払う者に通知するステップと、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を算出し、前記発電機を制御する装置に送信するステップと、前記発電計画部において算出された、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を蓄積するステップとをさらに含むことが好ましい。

これにより、電力需給制御システムにおいて、より総合的な処理が可能となる。

本発明のある局面に従ったプログラムを記録した記録媒体は、所定の負荷に対して電力を供給する発電機の発電量を制御させるプログラムを記録する記録媒体であって、コンピュータに、前記所定の負荷が要求すると予測される電力量であって、一定時間ごとの電力量である、一定時間毎の予測負荷電力量を算出するステップと、前記発電機の出力を、前記一定時間毎の予測負荷電力量に基づいて、前記一定時間、一定に制御するステップと、前記一定時間よりも短い特定時間ごとの、前記予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量である実績負荷電力量との差に基づいて第一の補正値を算出するステップと、前記発電機の出力を、前記一定時間一定にする制御に加えて、前記第一の補正値に従って制御するステップとを実行させるプログラムを記録することを特徴とする。

本発明のある局面に従うと、発電機の出力を、基本的には一定時間内で一定とした上で、必要に応じて、特定時間毎に補正できる。

これにより、発電機の出力の変化を抑えながら、つまり、発電効率を向上させながら、同時同量制御が可能となる。

また、本発明に従ったプログラムを記録した記録媒体では、前記プログラムが、前記コンピュータに、前記発電機の実際の出力である実績発電電力量を検出するステップと、前記一定時間一定にする制御、および、前記第一の補正値に従った制御によって、前記発電機に出力させようとする電力量である、予測発電電力量を記憶するステップとをさらに実行させ、前記第一の補正値を算出するステップでは、前記第一の補正値の算出に、さらに、前記予測発電電力量と前記実績発電電力量との差を利用させることが好ましい。

これにより、第一の補正値が、より実情に見合ったものとなる。

また、本発明に従ったプログラムを記録した記録媒体では、前記プログラムが、前記コンピュータに、直前またはそれ以前における、前記一定時間毎の予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量との比または差に基づいて第二の補正値を算出するステップと、前記第二の補正値を、前記一定時間毎の予測負荷電力量とするステップとをさらに実行させることが好ましい。

これにより、特定時間毎の予測負荷電力量と実績負荷電力量との差である予測誤差電力量を、低減できる。

また、本発明に従ったプログラムを記録した記録媒体では、前記プログラムが、前記コンピュータに、前記第１の補正値に従って制御するステップにおいて、ある時点で算出された前記第一の補正値を、前記ある時点を含む前記一定時間の残り時間に配分させて、前記発電機の出力の制御に利用させることが好ましい。

これにより、発電機の出力の変化を抑えることができるため、同時同量制御を行ないつつ、高効率な発電が可能となる。

また、本発明に従ったプログラムを記録した記録媒体では、前記プログラムが、前記コンピュータに、前記発電機の発電量に応じた第一の対価の額を、当該第一の対価を受取る者に通知するステップと、前記所定の負荷に対する電力の供給量に応じた第二の対価の額を、当該第二の対価を支払う者に通知するステップと、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を算出し、前記発電機を制御する装置に送信するステップと、前記発電計画部において算出された、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を蓄積するステップとをさらに実行させることが好ましい。

これにより、電力需給制御システムにおいて、より総合的な処理が可能となる。

本発明によれば、電力需給制御システムにおいて、発電機の出力の変化を抑えながら、つまり、発電効率を向上させながら、同時同量制御が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態の電力需給制御システムが適用される電力供給システムを、模式的に示す図である。図１に示す電力供給システムには、従来のシステムにおける、発電事業者４、電力会社送電網５、需要家６、電力会社給電所２、電力会社送電サービスセンタ３に加え、給電指令所（需給制御システム）１が含まれる。給電指令所（需給制御システム）１は、ネットワーク９を介して、発電事業者４、発電側監視・制御装置７、需要家６、および負荷側監視・制御装置８に接続されている。なの、発電事業者４および需要家６は、複数存在してもよい。

給電指令所（需給制御システム）１は、需要家６の負荷電力量等、種々の情報に基づいて、発電事業者４における発電機の出力を制御する。発電事業者４から送られた電力は、電力会社送電網５を介して、需要家６に供給される。電力会社送電網５は、発電事業者４から送られた電力を、需要家６の利用態様に応じて、送電する。

発電側監視・制御装置７は、発電事業者４の発電電力量、機器情報等を収集し、給電指令所（需給制御システム）１に送信すると共に、給電指令所（需給制御システム）１から制御指令等を受信し、当該制御指令等に基づいて発電事業者４における各種機器を制御する。

負荷側監視・制御装置８は、需要家６の負荷電力量等の情報を収集し、給電指令所（需給制御システム）１に送信すると共に、給電指令所（需給制御システム）１から、負荷側（需要家６側）の機器の制御指令等を受信し、必要に応じて需要家６における機器を制御する。

給電指令所（需給制御システム）１は、発電事業者４に発電計画を送信すると共に、電力会社送電サービスセンタ３に情報提供を行なう。これにより、発電事業者４および電力会社送電サービスセンタ３は、発電事業者４における発電計画を、事前に把握できる。

給電指令所（需給制御システム）１は、発電事業者４の発電電力量等の情報に基づいて、発電事業者４に、当該発電事業者４に対して支払う対価についての情報を送信する。また、給電指令所（需給制御システム）１は、需要家６が実際に要求した電力量である、実績負荷電力量の情報に基づいて、需要家６に、当該需要家６に対して支払いを要求する対価についての情報を送信する。また、電力会社送電サービスセンタ３は、給電指令所（需給制御システム）１に対し、需要家６への送電に際しての手数料（託送料金）を請求する。なお、図１に示すシステムのネットワーク９に、さらに、金融機関を接続させ、オンラインで対価の支払い等の決済を行なうようにしてもよい。

図２に、給電指令所（需給制御システム）１のブロック図を示す。給電指令所（需給制御システム）１は、需要予測部１１０、発電計画部１２０、需給監視部１３０、需給制御部１４０、需給実績管理部１５０、および、電力取引管理部１６０を含む。

需要予測部１１０は、各需要家６の電力需要に関する過去の実績から、翌日の負荷変動要因と類似する日の負荷形態を抽出し、それらに基づいて、翌日の一定時間毎の予測負荷電力量を作成する。ここで、負荷変動要因としては、たとえば、気象条件、営業計画、作業計画、その他、曜日などの社会環境等を挙げることができる。なお、需要予測部１１０では、翌日分の予測負荷電力量だけでなく、年間、月間、または、週間の予測負荷電力量を作成することもできる。

発電計画部１２０は、翌日の、一定時間ごとの予測負荷電力量を元に、各発電事業者４における発電機の作業計画等を考慮した上で、翌日における各発電機の運用計画を策定し、各発電事業者４に、当該運用計画についての情報を送信する。なお、発電計画部１２０では、翌日分の運用計画だけでなく、年間、月間、または、週間の運用計画を策定することもできる。

需給監視部１３０は、当日の各需要家６の実績負荷電力量および発電事業者４における各発電機の実績発電電力量等、当日の需給状況を上記した一定時間よりも短い特定時間毎に収集する。そして、需給監視部１３０は、収集した当日の需給状況を、予測負荷電力量および予測発電電力量とともに、給電指令所（需給制御システム）１を運用する者に情報提供する。ここで、予測発電電力量とは、予測負荷電力量に従って発電機に発電させる際に予測される、発電機の発電量である。また、需給監視部１３０は、収集した実績負荷電力量および実績発電電力量を、需給制御部１４０および需給実績管理部１５０に送信する。

需給制御部１４０は、各一定時間の負荷電力量の再予測制御装置１４１、各一定時間のフィードフォワード制御装置１４２、および、特定時間単位の積分フィードバック制御装置１４３を含む。各一定時間の負荷電力量の再予測制御装置１４１は、後述する各一定時間の負荷電力量の再予測制御（以下、第１の制御）を行なう。各一定時間のフィードフォワード制御装置１４２は、後述する各一定時間のフィードフォワード制御（以下、第２の制御）を行なう。そして、特定時間単位の積分フィードバック制御装置１４３は、後述する特定時間単位の積分フィードバック制御（以下、第３の制御）を行なう。

本実施の形態では、発電事業者４における各発電機に対して、基本的に、各一定時間一定出力となるよう制御されるが、需給制御部１４０において上記の第１〜第３の制御が繰り返されることにより、各特定時間について補正された制御指令等が送信される。

なお、需給制御部１４０は、必要時には、負荷側監視・制御装置８（図１参照）に対して、需要家６における負荷の値の制御を指令するための、制御指令等を送信する。

需給実績管理部１５０は、需給監視部１３０から、実績負荷電力量および実績発電電力量等の情報を提供され、それらを蓄積する。

電力取引管理部１６０は、需給実績管理部１５０から、発電事業者４における各発電所の実績発電電力量に関する情報および各需要家６の実績負荷電力量等に関する情報を提供される。そして、これらの情報に従って、電力取引管理部１６０は、各発電事業者４への支払書（支払額）、および、各需要家６への請求書（請求額）を出力（送信）する。具体的には、図１に示したように、発電事業者４に対して支払書を出力（送信）したり、需要家６に対して請求書を出力（送信）したりする。

次に、給電指令所（需給制御システム）１における動作について説明する。図３は、給電指令所（需給制御システム）１における各要素の動作内容を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、「一定時間」の一例として３０分を、前記一定時間より短い「特定時間」の一例として３分を、挙げている。

まず、Ｓ１で、３０分単位の予測負荷電力量を作成する。なお、予測負荷電力量１は、上記した態様で作成される。

次に、Ｓ２で、直前またはそれ以前の３０分の実績負荷電力量（実際の負荷電力量：Ａ）と予測負荷電力量（予測負荷電力量に基づいた電力量：Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）を算出し、当該比を、これからの３０分以降についての予測負荷電力量１にかけることにより、予測負荷電力量１に対する補正が行なわれる。この補正が、上記した第１の制御である。ここでの補正後の予測負荷電力量を、予測負荷電力量２とする。なお、本実施の形態では、第１の制御を行なう、各一定時間の負荷電力量の再予測制御装置１４１により、第二の補正値算出部が構成されていることになる。

Ｓ２における補正を、図４のグラフを用いて再度説明する。図４では、補正前の予測負荷電力量（予測負荷電力量１）が破線Ｐとグラフの左右および下の枠線で囲まれた領域の面積で示され、補正後の予測負荷電力量２が実線Ｑとグラフの左右および下の枠線とで囲まれた領域の面積で示されている。そして、破線Ｐとグラフの外枠とで囲まれた領域の面積は、上記の比をかけられることにより、実線Ｑとグラフの外枠とで囲まれた領域の面積へと、負荷電力量が一律に補正されている。なお、図４では、破線Ｐおよび実線Ｑは、３０分間、予測負荷電力が一定となっているが、必ずしも、これらの予測負荷電力は一定とはならない。

次に、Ｓ３で、予測負荷電力量２の３０分の平均値を、図５のグラフに示すように、当該３０分の一定の予測発電電力機出力３（実線Ｒ）とし、発電機に対して、３０分間一定の発電機出力の制御目標値として、指令する。つまり、３０分単位の予測負荷電力量２（図４において実線Ｑとグラフの左右および下の枠線とで囲まれた面積）とここでの予測発電電力量（図５において実線Ｒとグラフの左右および下の枠線とで囲まれた面積）は、同じであることが前提条件となる。この制御が、上記した第２の制御である。

なお、予測発電機出力３は、発電機の制御遅れを考慮する場合でも、上記の前提条件を満足させた上で、極力、一定になるように決定されている。また、給電指令所（需給制御システム）１から、複数台の発電機に指令する場合、等λ法により書く発電機に出力配分した上で指令を出すが、この場合においても、全発電機の発電量の合計について、上記の前提条件が満足されれば良い。

本実施の形態では、第２の制御を行なう各一定時間フィードフォワード制御装置１４２により、出力制御部が構成されていることになる。

また、Ｓ３では、後述するＳ５の処理で用いるための、３分単位の予測発電電力量４を算出する。ここで言う、３分単位の予測発電電力量４とは、当該３０分間の予測発電機出力を各３分毎の電力量に分解したものである。つまり、図５の各３分毎において、実線Ｒとグラフの垂直方向の破線または実線とで囲まれた面積である。

次に、Ｓ４では、３分単位の予測負荷電力量５が作成される。３分単位の予測負荷電力量は、上記した３０分単位の予測負荷電力量２を各３分間毎の電力量に分解したものであるが、具体的には、図６のグラフに示す通り３０分単位の予測負荷電力量２を一日の負荷形態（線Ｓ）に変換した際の、当該線Ｓの３分単位の電力量である。つまり、予測負荷電力量５は、図６の各３分毎において、実線Ｓとグラフの垂直方向の破線または実線とで囲まれた面積である。

なお、３０分単位の予測負荷電力量２（図６の実線Ｑとグラフの左右および下の枠線とで囲まれた面積）と３分単位の予測負荷電力量５の３０分間の積算値（図６の実線Ｓとグラフの左右および下の枠線とで囲まれた面積）とは、同じであることが前提条件となる。

そして、Ｓ５で、上記した第３の制御である、特定時間単位の積分フィードバック制御が行なわれる。なお、第３の制御では、Ｓ３で作成した予測発電機出力３に加える補正値を算出する。以下に、第３の制御の具体的な内容を、図７および図８を参照しつつ、説明する。

図７では、Ｓ４で算出した３分単位の予測負荷電力量５を各３分毎における実線Ｓと垂直方向に延びる破線または実線で囲まれた面積で示している。また、図７では、実際に観測した実績負荷電力量（需要家６側が必要とした負荷電力量）を、各３分毎における実線Ｗと垂直方向に延びる破線または実線で囲まれた面積で示している。

そして、Ｓ５では、まず、直前（またはそれ以前）の３分間について、３分単位の予測負荷電力量５と３分単位の実績負荷電力量の差が、直前（またはそれ以前）の３分で発生した予測誤差電力量として算出される。図７では、直前３分間（ある３０分間についての制御開始９〜１２分後）で発生した予測誤差電力量を領域は、領域６−２（右下がりの幅の狭いハッチングがなされた領域）として示している。領域６−２は、Ｌａを３分単位の実績負荷電力量とし、Ｌｂを３分単位の予測負荷電力量とすると、発生した予測誤差電力量は、（Ｌａ−Ｌｂ）で表すことができる。

次に、Ｓ５では、直前（またはそれ以前）の３分間について、３分単位の実績発電電力量と３分単位の予測発電電力量４との差が、直前（またはそれ以前）の３分で解消した予測誤差発電量として、求められる。３分単位の実績発電電力量とは、実際に、発電機か発電した電力量であり、図８では、実線Ｒとグラフの左右および下の枠線とで囲まれた面積である。そして、図８では、直前の３分間（或る３０分間の制御開始９〜１２分後）で解消した予測誤差電力量が、領域７として、示されている。また領域７は、Ｇａを３分単位の実績発電電力量とし、Ｇｂを３分単位の予測発電電力量とすると、（Ｇａ−Ｇｂ）で表すことができる。

なお、直前までの（Ｌａ−Ｌｂ）を累積して算出される電力量は、ある３０分間の制御開始から直前までに発生した予測誤差電力量の総量であり、図７において３０分間の制御開始１２分後までの（Ｌａ−Ｌｂ）を累積した電力量は、３０分間の制御開始１２分までに発生した予測誤差電力量の総量であるため、領域６−１と領域６−２になる。

また、直前までの（Ｇａ−Ｇｂ）を累積して算出される電力量は、ある３０分間の制御開始から直前までに解消した予測誤差電力量の総量である。つまり、図８においては、３０分間の制御開始１２分後までの（Ｇａ−Ｇｂ）を累積した電力量は、３０分間の制御開始１２分後までに解消した予測誤差電力量の総量であるため、１２分後〜１５分後の制御で補正によって加えられる領域７の面積に相当する電力量に等しくなる。

なお、直前までの（Ｌａ−Ｌｂ）を累積して算出された電力量と直前までの（Ｇａ−Ｇｂ）を累積して算出される電力量の差は、３０分間の制御で解消しなければならない予測誤差電力量を意味している。

そして、第３の制御では、次の３分間の予測発電機出力３（図５にＲとして示した電力、図８では破線で示されている）に対する補正値として、式（２）に示す補正値が算出される。

式（２）において、ｋは、３０分（一定時間）を３分（特定時間）毎に均等に分割された所定回（ここでは１０回）の制御の集合と考えた場合の、制御回数である。具体的には、３０分間の制御を、当該３０分間の制御開始から、０〜３，３〜６，６〜９，９〜１２，１２〜１５，１５〜１８，１８〜２１，２１〜２４，２４〜２７，２７〜３０の「３分×１０回」の制御と考えたときの回数と考えられる。この場合、ｋ＝１〜１０となる。

式（２）の分子は、上記の３０分間の制御におけるｋ回目以降の制御で解消しなければならない予測誤差電力量を意味している。式（２）の分母は、ｋ回目以降の制御時間（分単位）を意味している。これにより、式（２）で算出された補正値は、ｋ回目の制御で、予測誤差電力量を配分して解消するために必要となる予測発電機出力の補正量を意味している。

なお、式（２）において、ｍｋのｍは、ｋ回目の制御で、補正値により、累積している（Ｌａ−Ｌｂ）のどの程度を解消するかを重み付ける係数であり、制御回数に応じて変化するように決定されてよい。ただし、３０分間の制御で、累積している（Ｌａ−Ｌｂ）のすべてを解消する必要があるため、ｋ＝１０の場合は必ずｍｋ＝１とされる。

これにより、Ｓ５では、発電機に対して、予測発電機出力３に式（２）に従って算出される、次の３分の補正値を加えた補正後予測発電機出力８を、次の３分の制御目的値として指令する。図８の制御開始１２〜１５分後においては、予測発電機出力Ｒにｋ＝５の場合の補正値を加えた補正後予測発電機出力８（図８の実線Ｔ）に従って、発電機の出力が制御される。

なお、補正後予測発電機出力８は、発電機の制御遅れを考慮する場合でも、上記の前提条件を満足させた上で、極力、一定になるように決定されている。また、給電指令所（需給制御システム）１から複数台の発電機に指令する場合、等λ法により各発電機に出力配分した上で指令を出すが、この場合においても、全発電機の発電量の合計について、以上説明したようなＳ２〜Ｓ５における関係を満足すればよい。

式（２）に従って補正値を算出し、かつ、当該補正値を用いて補正後予測発電機出力８に従って発電機の出力を制御する、特定時間単位の積分フィードバック制御装置１４３により、第一の補正値算出部および特定時間毎補正部が兼用構成されている。

そして、Ｓ６では、当該３０分間の制御が開始されてから３０分が経過したか否かが判断され、まだ経過していなければ、再度、Ｓ５の処理に戻る。一方、３０分が経過していれば、新たな３０分間の制御のために、Ｓ２の処理に戻る。

以上説明した本実施の形態では、まず、一定時間（たとえば３０分）単位で、予測負荷電力量を作成される（Ｓ１）。

そして、当該一定時間単位の予測負荷電力量の中のある時点以降の予測負荷電力量は、その直前または少々前の、一定時間単位の予測負荷電力量と実績負荷電力量との比に応じて、補正される（Ｓ２）。なお、ここでは、一定時間単位の予測負荷電力量は、直前または少々前の一定時間単位の予測負荷電力量と実績負荷電力量との差に応じて、補正されてもよい。

また、Ｓ２における補正後の負荷電力量（一定時間単位の予測負荷電力量）から、一定時間一定となる予測発電機出力を求めると共に一定時間より短い特定時間（たとえば３分）単位に発電される量（特定時間単位の予測発電電力量）が求められる（Ｓ３）。

また、Ｓ２における補正後の負荷電力量（一定時間単位の予測負荷電力量）から、特定時間単位で、１日の負荷形態に沿った予測負荷電力量が求められる（Ｓ４）。

そして、特定時間単位で、実績負荷電力量Ｌａ、予測負荷電力量Ｌｂ、実績発電電力量Ｇａ、および、予測発電電力量Ｇｂから、特定時間毎の発電機出力の制御に用いられる補正値が求められ、当該補正値に基づいて、前記一定時間一定となる予測発電機出力を補正することにより、特定時間毎の補正後予測発電機出力が求められる（Ｓ５）。

つまり、本実施の形態の電力需給制御システムによると、発電機の出力は、一定時間単位で、過去の実績に基づいた一定時間単位の予測負荷電力量に応じて、一定に制御される。なお、一定時間単位の予測負荷電力量は、直前または少々前の一定時間における予測負荷電力量と実績負荷電力量との比または差に基づいて、補正が施される。さらに、発電機の出力は、特定時間ごとに、補正される。

また、Ｓ５における補正値の算出に際して、解消しなければならない予測誤差電力量を次の特定時間のみで解消するのではなく、３０分間毎の制御内のそれ以降の残り時間に配分して、解消することができる。なお、各制御回数ｋにおける、発生した予測誤差の度合いは、ｍｋに基づいて重み付けされる。したがって、本実施の形態では、発生した予測誤差の解消の度合いを、各制御回数ごとに変更することにより、一定時間内の発電機出力の変化を抑制しつつ、一定時間内において、実績発電電力量を実績負荷電力量に一致させることができる。

また、ｍｋの値を常に１とし、その時点で観測されたズレを、すべて、次回の３分間の制御で解消するようにしてもよい。

以上説明した本実施の形態によると、図９に示すように、実線Ｙで示すように負荷電力が時々刻々と変化しても、実線Ｚで示すように発電電力の変動を抑えることができる。

なお、本実施の形態に従った電力需給制御システムでは、従来の電力需給制御システムと比較して、負荷変動の大きい時間帯において発電事業者４におけるガスタービン使用時の発電効率を、燃料消費量の低減度から算出して、約０．３％向上することができた。

また、本実施の形態に従った電力需給制御システムでは、発電事業者４における実績発電電力量の、需要家６における実績負荷電力量に対する誤差を、従来の電力需給制御システムと比較して、年単位で、約１／１２にまで低減させることができた。

なお、発電効率の向上および誤差の低減の度合いを算出した際の、発電事業者４における発電条件を、発電機が供給対象とする負荷（「（１）負荷」の欄）、発電機自体の仕様（「（２）発電機」の欄）、発電機の制御（「（３）制御」の欄）、の各項目に分け、表１に示す。

以上説明した本実施の形態において、給電指令所（需給制御システム）１は、コンピュータにより構成され、予めハードティスク等のハードウェアに記録されたプログラムに従って、上記の制御を実行してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ等の、コンピュータから着脱可能な記録媒体に記録されたプログラムに従って、上記の制御を実行してもよい。

さらに、上記の制御を実行するコンピュータは、発電事業者４または需要家６に設けられてもよい。

これにより、従来のように発電機における出力を特定時間ごとに決定し、直前（またはそれ以前）の特定時間における実績発電電力量と実績負荷電力量の差に基づいて特定時間毎の発電機出力を補正する場合よりも、発電機における出力変動を抑えかつ予測誤差を低減することができる。したがって、発電機における蒸気等の流体損失等を軽減でき、発電効率を向上させつつ同時同量制御が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の一実施の形態である電力需給制御システムが適用される電力供給システムを模式的に示す図である。 図１の需給制御システムのブロック図である。 本実施の形態の電力需給制御システムの動作内容を示すフローチャートである。 本実施の形態の電力需給制御システムにおける予測負荷電力量の補正を説明するための図である。 本実施の形態の電力需給制御システムにおける３０分の一定の予測発電電力量を説明するための図である。 本実施の形態の電力需給制御システムにおける特定時間単位の積分フィードバック制御を説明するための図である。 本実施の形態の電力需給制御システムにおける特定時間単位の積分フィードバック制御を説明するための図である。 本実施の形態の電力需給制御システムにおける特定時間単位の積分フィードバック制御を説明するための図である。 本実施の形態の電力需給制御システムによる制御の効果を示す図である。 従来の電力需給制御システムによる制御態様を説明するための図である。 従来の電力需給制御システムによる制御態様を説明するための図である。

符号の説明

１ 給電指令所（需給制御システム）、２ 電力会社給電所、３ 電力会社送電サービスセンタ、４ 発電事業者、５ 電力会社送電網、６ 需要家、７ 発電側監視・制御装置、８ 負荷側監視・制御装置、９ ネットワーク、１１０ 需要予測部、１２０ 発電計画部、１３０ 需給監視部、１４０ 需給制御部、１４１ 各一定時間の負荷電力量の再予測制御装置、１４２ 各一定時間のフィードフォワード制御装置、１４３ 特定時間単位の積分フィードバック制御装置、１５０ 需給実績管理部、１６０ 電力取引管理部。

Claims (15)

1. 所定の負荷に対して電力を供給する発電機の出力を制御するシステムであって、
   前記所定の負荷が要求すると予測される電力量であって、一定時間ごとの電力量である、一定時間毎の予測負荷電力量を算出する、一定時間予測負荷電力量算出部と、
   前記発電機の出力を、前記一定時間毎の予測負荷電力量に基づいて、前記一定時間、一定に制御する、出力制御部と、
   前記一定時間よりも短い特定時間ごとの、前記予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量である実績負荷電力量との差に基づいて第一の補正値を算出する第一の補正値算出部と、
   前記発電機の出力を、前記出力制御部による制御に加えて、前記第一の補正値に従って制御する、特定時間毎補正部とを含む、電力需給制御システム。
2. 前記発電機の実際の出力である実績発電電力量を検出する、実績発電電力量検出部と、
   前記出力制御部および前記特定時間毎補正部によって前記発電機に出力させようとする電力量である予測発電電力量を記憶する記憶部とをさらに含み、
   前記第一の補正算出部は、前記第一の補正値の算出に、さらに、前記予測発電電力量と前記実績発電電力量との差を利用する、請求項１に記載の電力需給制御システム。
3. 直前またはそれ以前における、前記一定時間毎の予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量との比または差に基づいて第二の補正値を算出する第二の補正値算出部をさらに含み、
   前記一定時間予測負荷電力量算出部は、前記第二の補正値を、前記一定時間毎の予測負荷電力量とする、請求項１または請求項２に記載の電力需給制御システム。
4. 前記特定時間毎補正部は、ある時点で算出された前記第一の補正値を、前記ある時点を含む前記一定時間の残り時間に配分させて、前記発電機の出力の制御に用いる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力需給制御システム。
5. 前記発電機の発電電力量に応じた第一の対価の額を、当該第一の対価を受取る者に通知する第一の通知手段と、
   前記実績負荷電力量に応じた第二の対価の額を、当該第二の対価を支払う者に通知する第二の通知手段と、
   翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を算出し、前記発電機を制御する装置に送信する発電計画部と、
   前記発電計画部において算出された、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を蓄積する、需要実績管理部とをさらに含む、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力需給制御システム。
6. 所定の負荷に対して電力を供給する発電機の発電量を制御する方法であって、
   前記所定の負荷が要求すると予測される電力量であって、一定時間ごとの電力量である、一定時間毎の予測負荷電力量を算出するステップと、
   前記発電機の出力を、前記一定時間毎の予測負荷電力量に基づいて、前記一定時間、一定に制御するステップと、
   前記一定時間よりも短い特定時間ごとの、前記予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量である実績負荷電力量との差に基づいて第一の補正値を算出するステップと、
   前記発電機の出力を、前記一定時間一定にする制御に加えて、前記第一の補正値に従って制御するステップとを含む、電力需給制御方法。
7. 前記発電機の実際の出力である実績発電電力量を検出するステップと、
   前記一定時間一定にする制御、および、前記第一の補正値に従った制御によって、前記発電機に出力させようとする電力量である、予測発電電力量を記憶するステップとをさらに含み、
   前記第一の補正値を算出するステップでは、前記第一の補正値の算出に、さらに、前記予測発電電力量と前記実績発電電力量との差が利用される、請求項６に記載の電力需給制御方法。
8. 直前またはそれ以前における、前記一定時間毎の予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量との比または差に基づいて第二の補正値を算出するステップと、
   前記第二の補正値を、前記一定時間毎の予測負荷電力量とするステップとをさらに含む、請求項６または請求項７に記載の電力需給制御方法。
9. 前記第１の補正値に従って制御するステップでは、ある時点で算出された前記第一の補正値は、前記ある時点を含む前記一定時間の残り時間に配分させて、前記発電機の出力の制御に用いられる、請求項６または請求項８に記載の電力需給制御方法。
10. 前記発電機の発電量に応じた第一の対価の額を、当該第一の対価を受取る者に通知するステップと、
    前記所定の負荷に対する電力の供給量に応じた第二の対価の額を、当該第二の対価を支払う者に通知するステップと、
    翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を算出し、前記発電機を制御する装置に送信するステップと、
    前記発電計画部において算出された、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を蓄積するステップとをさらに含む、請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の電力需給制御方法。
11. 所定の負荷に対して電力を供給する発電機の発電量を制御させるプログラムを記録する記録媒体であって、コンピュータに、
    前記所定の負荷が要求すると予測される電力量であって、一定時間ごとの電力量である、一定時間毎の予測負荷電力量を算出するステップと、
    前記発電機の出力を、前記一定時間毎の予測負荷電力量に基づいて、前記一定時間、一定に制御するステップと、
    前記一定時間よりも短い特定時間ごとの、前記予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量である実績負荷電力量との差に基づいて第一の補正値を算出するステップと、
    前記発電機の出力を、前記一定時間一定にする制御に加えて、前記第一の補正値に従って制御するステップとを実行させるプログラムを記録する記録媒体。
12. 前記プログラムは、前記コンピュータに、
    前記発電機の実際の出力である実績発電電力量を検出するステップと、
    前記一定時間一定にする制御、および、前記第一の補正値に従った制御によって、前記発電機に出力させようとする電力量である、予測発電電力量を記憶するステップとをさらに実行させ、
    前記第一の補正値を算出するステップでは、前記第一の補正値の算出に、さらに、前記予測発電電力量と前記実績発電電力量との差を利用させる、請求項１１に記載の記録媒体。
13. 前記プログラムは、前記コンピュータに、
    直前またはそれ以前における、前記一定時間毎の予測負荷電力量と前記所定の負荷が実際に要求した電力量との比または差に基づいて第二の補正値を算出するステップと、
    前記第二の補正値を、前記一定時間毎の予測負荷電力量とするステップとをさらに実行させる、請求項１１または請求項１２に記載の記録媒体。
14. 前記プログラムは、前記コンピュータに、
    前記第１の補正値に従って制御するステップにおいて、ある時点で算出された前記第一の補正値を、前記ある時点を含む前記一定時間の残り時間に配分させて、前記発電機の出力の制御に利用させる、請求項１１または請求項１２に記載の記録媒体。
15. 前記プログラムは、前記コンピュータに、
    前記発電機の発電量に応じた第一の対価の額を、当該第一の対価を受取る者に通知するステップと、
    前記所定の負荷に対する電力の供給量に応じた第二の対価の額を、当該第二の対価を支払う者に通知するステップと、
    翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を算出し、前記発電機を制御する装置に送信するステップと、
    前記発電計画部において算出された、翌日以降についての前記一定時間毎の予測負荷電力量を蓄積するステップとをさらに実行させる、請求項１１〜請求項１４のいずれか１項に記載の記録媒体。

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