JP2008118806A - マイクログリッドの発電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気象予測を含めた需要予測から作成した発電機運用計画を基にしたマイクログリッドの発電制御に、発電機運用計画を変更することなく、気象予測と実際の気象変化の時間的ずれによる発電機運用計画の逸脱を減らす。
【解決手段】現在時刻における予測需要量を発電機運用計画より取得し（Ｓ１）、現在需要状況を取得し（Ｓ２）、現在需要量が予測需要量＋尤度以内の場合には現在時刻の発電機運用計画に従い発電制御を行い（Ｓ３）、現在需要量が予測需要量＋尤度を超える場合、現在時刻の前後Ｎ時間（ずれ補正時間）内に現在需要量とほぼ同一の需要量になる発電機運用計画があるか否かを検索し（Ｓ５）、この検索で、前後Ｎ時間内にほぼ同一の需要量の発電機運用計画が見つかった場合、発電機運用計画時刻を検索結果の時間とし（Ｓ６）、この時間での発電機運用計画に従った発電制御に移行する（Ｓ３）。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の分散電源と複数の負荷により構成されて特定地域のエネルギー供給を計画・制御するマイクログリッド（小規模電力供給網）に係り、特に気象予測を含めた電熱需要の予測を基にした発電制御方法に関する。

マイクログリッドでは、エネルギー利用効率が最大となるよう分散電源の運用を最適にコントロールするため、予め制御日の各負荷による電熱需要予測を行い、この予測に対して最適となる発電機運用計画を作成し、これに基づき発電制御を行う。

負荷の電熱需要は、負荷ごとの曜日特性と気象条件によって変化する。このため、天気予報等の気象予測も含めて負荷の電熱需要を予測する方法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

発電機運用計画を基にした発電制御処理フローを図３に示す。現在の時刻における予測需要量を発電機運用計画より取得し（Ｓ１）、現在の需要状況を取得し（Ｓ２）、現在需要量が予測需要量＋尤度以内の場合には現在時刻の発電機運用計画に従い発電機等の起動・停止・出力制御を行う（Ｓ３）。また、現在需要量が予測需要量＋尤度を超える場合には発電計画逸脱とし、逸脱時の制御を行う（Ｓ４）。この逸脱時制御には、システム毎に定めた処理（制御中止や発電固定など）を行う。

マイクログリッドの制御システム構成を図４に示す。このシステムはコンピュータシステム構成とされ、中央のコントロールシステムＣＳと複数の監視制御端末ＳＣを通信ネットワークで接続し、コントロールシステムＣＳと監視制御端末ＳＣ間で伝送される監視制御情報を基に分散電源ＤＧおよび負荷Ｌｏａｄをそれぞれ監視制御する。

コントロールシステムＣＳによる発電計画作成処理は、自動計画処理部１が当日の天気予報・予想気温情報２を含めて過去の実績から需要量を予測し、予測需要量と各発電機（自家発電装置や燃料電池、自然エネルギーを利用した発電機）の発電能力や運転効率を考慮して、各発電機の運用計画３を作成する。

発電制御は、発電機運用計画３から展開された制御情報４を取得し、この制御情報に従って発電制御部５が現在時刻に応じた発電制御指令（起動／停止／出力変更）を発生する。この発電制御指令は通信ネットワーク８を介して監視制御端末ＳＣに伝送され、発電機ＤＧを制御する。

監視制御端末ＳＣは、発電機運転状態および負荷状態を通信ネットワーク８を介してコントロールシステムＣＳ側に伝送する。これら監視情報は計測情報受信部６で受信し、需給状態監視部７によって需給状態監視と発電機過負荷、負荷急変などの異常の有無を監視し、発電制御部５の発電制御指令の調整を行う。

上記の自動計画処理部１において、負荷の電熱需要予測に気象情報としての天気予報を含める場合、図５に示すような電熱需要予測処理を行う。この処理では、発電計画作成日に類似する日（例えば、去年と同じ期間、先週と同じ曜日など）の電熱需要を過去実績とし、これに天気予報（雨、風、温度、湿度など）の違いを含ませたパターンマッチング等により電熱需要予測を行う。
特開２００２−２６２４５８号公報

電熱需要予測に、気象情報として天気予報を含める場合、最近の天気予報では、地域を限定することで、より細かく精度の高い需要予測ができる。

しかし、対象が自然現象であるため、天候の時間的なずれや予報自体が外れてしまう可能性も高い。図６は天気予報に対する実際の天候の時間的ずれの例を示し、天気予報が同じ「晴れのち曇り」であっても、ケース１では早い時間帯から曇りになり、ケース３では遅い時間帯から曇りになる。

電熱需要予測の精度は天候により大きく影響を受けるため、結局、天気予報の精度が発電機運用計画の精度となってしまう。特に、天候の時間的ずれの場合、ピーク時の需要量や変化パターンは合っているが、天候の時間的推移の違いにより電熱需要予測と実績値がほとんど合わないという結果になる。この例を図７に示し、同図の（ｂ）には天気予報のパターンが「曇り→晴れ→曇り」で、その時間帯予報と過去の実績から電熱需要を予測した場合であり、これに対して「曇り→晴れ→曇り」のパターンは同じであるが、天候の変化が時間的にずれてしまうと、図７の（ａ）に示すように、実際の予測需要量とは大きく異なってしまう。この状況で図３の処理を行うと、ほとんどが発電機運用計画の逸脱処理となってしまい、発電機運用計画の再調整が必要となるか、分散電源による高効率エネルギー供給ができなくなる。

本発明の目的は、気象予測を含めた需要予測から作成した発電機運用計画を基にしたマイクログリッドの発電制御に、発電機運用計画を変更することなく、気象予測と実際の気象変化の時間的ずれによる発電機運用計画の逸脱を減らすことができる発電制御方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、気象予測を含めた予測需要量を基にして発電機運用計画を作成し、この発電機運用計画に従った発電機制御に、気象予測と実際の気象変化に時間的なずれが発生したときに、参照する発電機運用計画の時間的なずれ補正時間（前後Ｎ時間）を設け、現在の負荷状況から最適な発電機制御の実行時間を求めるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）コンピュータ処理手段によって、予め制御日の各電熱需要量を気象予測を含めて予測し、この電熱需要量の予測を基にして発電機運用計画を作成し、この発電機運用計画に従って発電機制御を行うマイクログリッドの発電制御方法において、
前記コンピュータ処理手段は、
現在時刻における予測需要量を発電機運用計画より取得する手順と、
現在需要量が予測需要量＋尤度以内の場合には現在時刻の発電機運用計画に従い発電制御を行う手順と、
現在需要量が予測需要量＋尤度を超える場合、現在時刻の前後Ｎ時間（ずれ補正時間）内に現在需要量とほぼ同一の需要量になる発電機運用計画があるか否かを検索する手順と、
この検索で、前後Ｎ時間内にほぼ同一の需要量の発電機運用計画が見つかった場合、発電機運用計画時刻を検索結果の時間とする手順と、
この時間での発電機運用計画に従った発電制御に移行する手順と、
を有することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、気象予測を含めた予測需要量を基にして発電機運用計画を作成し、この発電機運用計画に従った発電機制御に、気象予測と実際の気象変化に時間的なずれが発生したときに、参照する発電機運用計画の時間的なずれ補正時間（前後Ｎ時間）を設け、現在の負荷状況から最適な発電機制御の実行時間を求めるため、発電機運用計画を変更することなく、気象予測と実際の気象変化の時間的ずれによる発電機運用計画の逸脱を減らすことができ、分散電源による高効率エネルギー供給を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態を示す発電制御処理フローであり、コントロールシステムＣＳに設備されるコンピュータ処理手段（コンピュータ資源とこれを利用したソフトウェア）によって実現される。同図が図３と異なる部分は処理Ｓ５およびＳ６を追加した点にある。

処理Ｓ１〜Ｓ３では、従来と同様に、現在時刻における予測需要量を発電機運用計画より取得し（Ｓ１）、現在の需要状況を取得し（Ｓ２）、現在需要量が予測需要量＋尤度以内の場合には現在時刻の発電機運用計画に従い発電機等の起動・停止・出力制御を行う（Ｓ３）。

ここで、現在需要量が予測需要量＋尤度を超える場合、従来の逸脱判定処理（Ｓ４）に移行する前に、現在時刻の前後Ｎ時間（ずれ補正時間）内に現在需要量とほぼ同一の需要量になる発電機運用計画があるか否かを検索する（Ｓ５）。この検索で、前後Ｎ時間内にほぼ同一の需要量の発電機運用計画が見つかった場合、発電機運用計画時刻を検索結果の時間とし（Ｓ６）、この時間での発電機運用計画に従って発電機等の起動・停止・出力制御に移行する（Ｓ３）。前後Ｎ時間内に現在需要量とほぼ同一の需要量の発電機運用計画が見つからなかった場合は従来と同じに発電計画逸脱時の制御に移行する（Ｓ４）。

したがって、本実施形態では、発電機運用計画に従って発電制御をする際に、参照する発電機運用計画の時間的なずれ補正時間（前後Ｎ時間）を設け、現在の負荷状況から最適な発電機運用の実行時間を求めることにより、天候変化の時間的ずれに伴う発電機運用計画の逸脱を減らすことができる。

具体的な処理例を図２に示す。同図の（ｂ）には天気予報のパターンが「曇り→晴れ→曇り」で、その時間帯予報と過去の実績から電熱需要を予測し、この予測を基にした発電計画であり、これに対して「曇り→晴れ→曇り」の天気予報パターンは同じであるが、図２の（ａ）に示すように、天候変化が時間的にずれてしまったとき、現在時刻「ｔ」の前後Ｎ時間内にほぼ同一の需要量になる発電機運用計画があるか否かを検索し、Ｎ時間内にほぼ同一の需要量になる発電機運用計画が見つかった場合、発電機運用計画上はその時間であると置き換える。すなわち、天候の時間的なずれに対する発電機運用時間のシフトを行う。

なお、制御は繰り返し処理となり、前時刻にて補正した計画時間シフト量を次回の制御に引き継ぐ必要がある。このため、処理Ｓ１における予測需要量の取得には、現在の需要状況が発電機運用計画上のどの時刻かを示す「計画時刻」とし、この計画時刻は、発電制御の初回は現在時刻となり、２回目以降には前回の制御時刻＋前回からの経過時間とし、前回制御時に実施した計画の時間（計画時刻）を保存しておき、次回の制御時は計画時刻からの経過時間に対し同じ制御処理を行う。

本発明の実施形態を示す発電制御処理フロー。 発電機制御時の発電計画調整の例（実施形態）。 従来の発電制御処理フロー。 マイクログリッドの制御システム構成図。 電熱需要予測に天気予報を含めた発電機運用計画の例。 天気予報の時間的ずれの模式図。 天候の時間的ずれによる予測外れの例。

符号の説明

ＣＳ コントロールシステム
ＳＣ 監視制御端末
ＤＧ 分散電源（発電機）
Ｌｏａｄ 負荷（需要）
１ 自動計画処理部
２ 天気予報、予想気温
３ 発電機運用計画
４ 制御情報
５ 発電制御部
６ 計測情報受信部
７ 需給状態監視部
８ 通信ネットワーク

Claims (1)

1. コンピュータ処理手段によって、予め制御日の各電熱需要量を気象予測を含めて予測し、この電熱需要量の予測を基にして発電機運用計画を作成し、この発電機運用計画に従って発電機制御を行うマイクログリッドの発電制御方法において、
   前記コンピュータ処理手段は、
   現在時刻における予測需要量を発電機運用計画より取得する手順と、
   現在需要量が予測需要量＋尤度以内の場合には現在時刻の発電機運用計画に従い発電制御を行う手順と、
   現在需要量が予測需要量＋尤度を超える場合、現在時刻の前後Ｎ時間（ずれ補正時間）内に現在需要量とほぼ同一の需要量になる発電機運用計画があるか否かを検索する手順と、
   この検索で、前後Ｎ時間内にほぼ同一の需要量の発電機運用計画が見つかった場合、発電機運用計画時刻を検索結果の時間とする手順と、
   この時間での発電機運用計画に従った発電制御に移行する手順と、
   を有することを特徴とするマイクログリッドの発電制御方法。

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