JP2009195023A

JP2009195023A - 電力供給システムの総合効率評価方法

Info

Publication number: JP2009195023A
Application number: JP2008033103A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iino; 野穣飯; Hakaru Ogawa; 川斗小; Takenori Kobayashi; 林武則小; Ryoichi Ichikawa; 川量一市
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: JP4929201B2

Abstract

【課題】風力発電、太陽光発電など出力制御の困難な自然エネルギー源を含むマイクログリッドなどの電力供給システムにおける、システム全体のエネルギー供給効率を表す“総合効率”を評価するための評価方法を提供すること。
【解決手段】１つ以上の出力制御可能な発電設備および１つ以上の出力制御不可能な発電設備を有する発電設備と、１つ以上の負荷とを有し、商用電力系統に連系してまたは連系せずに電力供給を行う電力供給システムの総合効率評価方法において、所定の数式によって総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、潜在総合効率、運用効率および需給機会損失率の少なくとも１つを計算を計算し、その計算結果により評価する、ことを特徴とする電力供給システムの総合効率評価方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給システムの総合効率評価技術に係わり、とくに風力発電、太陽光発電など出力制御の困難な自然エネルギー源を含むマイクログリッドなどの電力供給システムにおける、システム全体の総合効率を評価する評価方法に関する。

近年、地球環境保全の視点から、マイクログリッドと呼ばれる複合的な電力供給システムが注目されつつある。これは、風力発電設備、太陽光発電設備などの自然エネルギーとディーゼルエンジン発電機、ガスエンジン発電機、ガスタービン発電機または燃料電池などの自家発電設備、コジェネレーション設備、さらにＮＡＳ電池や鉛蓄電池などの電力貯蔵装置、または商用系統からの受電、商用系統への売電も組み合わせたものである。

図５は、マイクログリッドの代表的な構成例を示す。この図5に示される電力供給システムは、複数の発電設備の協調制御、電力貯蔵装置による需給制御、商用系統との連系点潮流制御など高度な電力制御を要する一方、自然エネルギーを有効活用し、商用系統の停電などの広域災害時に需要家に最小限の電力供給を保障する高信頼性、高品質の電源としても有効である。

この電力供給システムの設計または運用、保守、リニューアルなどのライフサイクルにわたる管理において、適切な設備計画、運用、保守、リニューアル計画を立案するためには、エネルギー供給効率の視点でのシステム性能に関する何らかの評価指標が必要になる。

また、個々の二次電池や燃料電池、発電設備などの設備は、運用、保守の都合から、電力供給システム全体でのエネルギー供給効率の視点での設備評価が必要となる。

これまで、発電設備の性能指標として発電設備の発電効率、コジェネレーション発電設備や冷凍機・ヒートポンプの総合効率などが用いられてきたが、何れも個々の設備に対する単独の効率評価指標のみであり、上記評価の用途に対しては不十分であった。

従来、発電設備の性能指標として発電効率が用いられてきた。これは、
発電効率 η＝（発電出力）［ｋＷ］／（燃料エネルギー消費量／秒）
であり、発電出力をPａ、燃料エネルギー消費量をEｃとすると、
η＝Pa/Ec
で定義される。

また、コジェネレーション発電設備では、同時に熱エネルギーも回収されるため、
総合効率 η＝（発電出力＋熱出力）［ｋＷ］／（燃料エネルギー消費量／秒）
も用いられる。

これらは、何れも図６に示すエネルギーの入出力系統図において、
総合効率 η＝Pa/Ec
として表せる。

これらの指標は、発電設備、コジェネレーション設備などに関わる機器単独の性能指標である。

また、空調システムなどに用いられる冷凍機などのヒートポンプでは、外気や冷却水などと熱交換をしながら供給電力を超える熱量を出力することができる。この場合の総合効率は、図７に示すエネルギーの入出力系統図において、同じく
総合効率 η＝Pa/Ec
として表せる。ここでの熱エネルギー出力Ｐａは、外気や冷却水中の未利用エネルギーＥｍから変換された熱量を含み、その利用効率を加味した評価指標であり、エネルギー保存則とは別の視点での評価方法になっている。したがって、総合効率は１．０を超えることもあり得る。

発電設備や電力供給設備において効率に関わる評価方法を記載した公知文献としては、特許文献１、２がある。

このうち特許文献１は、燃料電池などの複数の電子機器エネルギーの消費制御方法に関するもので、熱電併給型燃料電池の効果による発電装置全体の総合効率の評価の記述があるが、太陽光発電や風力発電などの制御できない電源、つまり制御不可電源に対する具体的な評価方法は記述されていない。

また、特許文献２は、複数の発電機や電力貯蔵装置の起動停止計画に係わるもので、個々の機器に対する効率は考慮しているが、太陽光発電や風力発電などの制御不可電源については一切記述されていない。

したがって、従来の電力供給システムでは、太陽光発電や風力発電などの制御不可電源に対する、電力供給システム全体のエネルギー供給効率に関わる具体的な評価方法がない。
特開２００５−２９５７４２号公報特開２００５−１０２３５７号公報

このように、従来は、電力供給システムの設計または運用、保守、リニューアルなどのライフサイクルにわたる管理に用い得る電力供給システムの総合効率に関わる有効な評価指標の定義またはその評価方法がない。

このため、電力管理システムの管理において、適切な設備計画、運用、保守、リニューアル計画を立案するために必要な、エネルギー供給効率の視点でのシステム性能に関する評価指標、または個々の二次電池や燃料電池、発電設備などの設備の、運用、保守の都合から必要な、電力供給システム全体でのエネルギー供給効率の視点での設備評価指標が求められている。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、電力供給システムの総合効率に関わる評価指標とその評価方法を提供することを目的とし、とくに風力発電、太陽光発電など出力制御の困難な自然エネルギー源を含むマイクログリッドなどの電力供給システムにおける、システム全体のエネルギー供給効率を表す“総合効率”を評価するための評価方法を提供することを目的とする。

併せて、二次電池や燃料電池など個々の電源設備の、電力供給システム全体でのエネルギー供給効率の視点での設備評価指標として、上記“総合効率”の評価機能を備えた二次電池システムや燃料電システムを提供することを目的とする。

なお、本書では、風力、太陽光など出力制御の困難な自然エネルギーによる電源を「出力制御不可能な電源」または（出力）制御不可電源と称することとする。同様に、ディーゼルエンジン発電機、ガスエンジン発電機、ガスタービン発電機または燃料電池などの自家発電設備、コジェネレーション設備、さらにＮＡＳ電池や鉛蓄電池などの電力貯蔵装置などを「出力制御可能な電源」または（出力）制御可能電源と称することとする。

上記目的達成のため、本願では、下記の第１ないし第３の発明を提供する。

第１の発明は、
１つ以上の出力制御可能な発電設備と１つ以上の出力制御不可能な発電設備と１つ以上の負荷とを有し、商用電力系統への連系がある、または無い電力供給システムにおいて、下記式(1)によって、総合効率、潜在総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、運用効率および需給機会損失率の少なくとも１つを計算し、その計算結果により評価する、電力供給システムの総合効率評価方法、
[式(1)]
総合効率 COPtotal＝(Pa-Pb1+Ps-PB2)/Ec
瞬時総合効率 COPtransient＝COPtotalを瞬時値に基づき計算したもの
平均総合効率 COPaverage＝COPtotalを特定期間に対する平均値で計算したもの
潜在総合効率 COPpotential＝(Pp-Pb1+Ps-PB2)/Ec
運用効率 COPoperation＝COPtotal/COPpotential
需給機会損失率 COL＝(COPpotential-COPtotal)/COPpotential
＝1-COPoperation
ここで、
Pa 実際のエネルギー利用量
Pｐ潜在的に利用可能な最大のエネルギー利用量
Pb1 外部からのエネルギー供給量Ｅｂに起因して利用された実際のエネルギー利用量
Pb2 外部からのエネルギー供給量Ｅｂに起因して外部へ供給されたエネルギー供給量
Ec 制御可能電源のエネルギー供給量
Eb 外部からのエネルギー供給量
Ps 外部へのエネルギー供給量
を提案する。

第２の発明は、
前記電力供給システムの総合効率評価方法において、前記電力供給システムが電力貯蔵装置として二次電池を有する場合に、前記二次電池の有無または容量の変化に対する、総合効率、潜在総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、運用効率、需給機会損失率、ならびに下記式(2)により系統連系総合効率、系統連系潜在総合効率、系統連系瞬時総合効率、系統連系平均総合効率、系統連系運用効率および系統連系需給機会損失率の少なくとも１つ以上の指標の変化を算出し、その比率から二次電池の価値指標を計算し、その計算結果により評価する二次電池評価方法、
[式(2)]
系統連系総合効率 COPtotal’＝(Pa+Ps)/(Ec+Eb)
系統連系瞬時総合効率 COPtransient’＝COPtotal’を瞬時値に基づき計算したもの
系統連系平均総合効率 COPaverage’＝COPtotal’を特定期間に対する平均値で計算したもの
系統連系潜在総合効率 COPpotential’＝(Pp+Ps)/(Ec+Eb)
系統連系運用効率 COPoperation’＝COPtotal’/COPpotential’
系統連系需給機会損失率 COL’＝(COPpotential’-COPtotal’)/COPpotential’
＝1-COPoperation’
ここで、
Pa 実際のエネルギー利用量
Ps 外部へのエネルギー供給量
Ec 制御可能電源のエネルギー供給量
Eb 外部からのエネルギー供給量
Pp 潜在的に利用可能な最大のエネルギー利用量
を提案する。

第３の発明は、
前記電力供給システムの総合効率評価方法において、前記電力供給システムが出力制御可能な発電設備として燃料電池を有する場合に、前記燃料電池の有無または容量の変化に対する、総合効率、潜在総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、運用効率、需給機会損失率、系統連系総合効率、系統連系潜在総合効率、系統連系瞬時総合効率、系統連系平均総合効率、系統連系運用効率および系統連系需給機会損失率の少なくとも１つ以上の指標の変化を算出し、その比率から燃料電池の価値指標を計算し、その計算結果により評価する燃料電池評価方法、
を提案する。

（本発明の概要）
（従来技術との対比説明）
本発明では、電力供給システム全体のエネルギー供給効率に関わる具体的な評価指標として、図１のエネルギー入出力系統図に基づき、以下の指標を提案する。

まず、電力供給システム内に太陽光発電や風力発電などの制御不可電源が含まれ、そのエネルギー供給量をＥｕとする。

また、自家発電設備、電力貯蔵装置などの制御可能電源のエネルギー供給量をＥｃとする。これに対する実際のエネルギー利用量をＰａ、エネルギー供給制御などが最も好条件であったときに潜在的に利用可能な最大のエネルギー利用量をＰｐとする。

さらに、電力供給システムが電力会社の商用電力系統と連系されて買電または売電を行う場合、または熱供給系統が熱供給事業者または地域冷暖房システムと連系されて（蒸気、温水、冷水などの）買熱または売熱を行う場合、なども加味して評価する。その場合、外部からのエネルギー供給量をＥｂ，外部へのエネルギー供給量をＰｓとする。

特に、外部からのエネルギー供給量Ｅｂに起因して利用された実際のエネルギー利用量をＰｂ１，同じく外部からのエネルギー供給量Ｅｂに起因して外部へ供給されたエネルギー供給量をＰｂ２とする。Ｐｂ１はＰａの一部、Ｐｂ２はＰｓの一部である。

そして、上記各要素を用いて、各評価指標を下記式(1)により定義する。
[式(1)]
総合効率 COPtotal＝(Pa-Pb1+Ps-Pb2)/Ec
瞬時総合効率 COPtransient＝COPtotalを瞬時値に基づき計算したもの
平均総合効率 COPaverage＝COPtotalを特定期間に対する平均値で計算したもの
潜在総合効率 COPpotential＝(Pp-Pb1+Ps-Pb2)/Ec
運用効率 COPoperation＝COPtotal/COPpotential
需給機会損失率 COL＝(COPpotential-COPtotal)/COPpotential
＝1-COPoperation

総合効率COPtotalでは、独立系統の場合は、電力・熱エネルギーの売買がないので、単に制御可能電源からの供給エネルギーＥｃに対する利用エネルギーＰａの比
COPtotal＝Pa/Ec
となる。

一方、図５に示したような商用電力系統との連系または熱事業者との蒸気・温冷水の需給がある場合は、エネルギー利用分Ｐａに追加で、エネルギー転売分Ｐｓを加味する。ただし、購入分の電力・熱などの入力エネルギーＥｂを分母に加味しないと同時に、それらにより発生した利用エネルギー分Ｐｂ１および転売分Ｐｂ２は差し引く。これにより、系統連系、熱連系などで外部とのエネルギーの需給を除外した設備の、本来の総合効率が評価できる。

総合効率は、制御可能電源からの入力エネルギーＥｃに対する、実際に利用したエネルギーＰａの比率を計算している。ここで、自然エネルギーの制御不可電源は成り行きの電力供給分として分母に加味しないことで、総合効率が１以上にもなり得る。したがって、総合効率が１以上で大きいほど、自然エネルギーを有効活用できていることを意味する。または、自然エネルギーの有効利用度合いを総合効率で評価することができる。

瞬時総合効率COPtransientは、総合効率COPtotalの算定に関わる諸量に瞬時値を当て嵌めたものであり、また、平均総合効率COPaverageは、総合効率COPtotalの算定に関わる諸量にある期間の平均値を当て嵌めたものである。前者は、各時刻断面での需要と供給とのアンバランスを定量化できるのに対し、後者は、電力貯蔵装置などで需給をバランス化した効果を定量化できる。

潜在総合効率COPpotentialは、実際の利用エネルギーＰａの代わりに潜在的に利用可能な最大限のエネルギーＰｐを評価する。制御不可電源も含めた供給エネルギーのパターンと負荷側の需要パターンとが完全に一致すれば、潜在総合効率は最大になる。

したがって、潜在総合効率COPpotentialと実際の総合効率COPtotalとの比率である運用効率COPoperationは、エネルギーの利用効率を意味する。負荷調整やDemand Side Controlなどの負荷制御で運用効率は向上する。これにより、需要と供給とのマッチング度を評価することができる。

需給機会損失率COLは、需要と供給とのミスマッチの度合いを評価するための指標で、１．０から運用効率を差し引いたもので定義する。

以上の評価指標の定義は、系統連系や外部とのエネルギーの需給を差し引いたものである。しかし、実際の電力供給システムでは、系統連系がある場合が多く、それを加味した評価指標も必要になる。そこで、上記式(1)に、系統連系を加味した新たな指標を下記式(2)により定義する。
[式(2)]
系統連系総合効率 COPtotal’＝(Pa+Ps)/(Ec+Eb)
系統連系瞬時総合効率 COPtransient’＝COPtotal’を瞬時値に基づき計算したもの
系統連系平均総合効率 COPaverage’＝COPtotal’を特定期間に対する平均値で計算したもの
系統連系潜在総合効率 COPpotential’＝(Pp+Ps)/(Ec+Eb)
系統連系運用効率 COPoperation’＝COPtotal’/COPpotential’
系統連系需給機会損失率 COL’＝(COPpotential’ -COPtotal’)/COPpotential’
＝1-COPoperation’

これらは、基本的には式(1)と同じ目的の評価指標であるが、例えば系統連系総合効率COPtotal’では商用系統や熱供給系統からの供給エネルギーＥｂを分母に加味し、また利用エネルギーＰａ、転売エネルギーＰｓの中の供給エネルギーＥｂにより発生するＰｂ１，Ｐｂ２は差し引かない、という評価になっている。

系統連系潜在総合効率COPpotential’も同様である。他の指標も系統連系総合効率、系統連系潜在総合効率から算出されるものと定義している。したがって、系統連系、熱連系などで外部とのエネルギーの需給を加味した設備全体の総合効率が評価できる。

本願の第１ないし第３の各発明は、次のような効果を奏する。

第１の発明である電力供給システムの総合効率評価方法の一連の評価指標によれば、自然エネルギーの有効利用度が評価できる。しかも、需要と供給とのマッチング度またはミスマッチ度が評価できる。

また、需要と供給とのマッチングを行うための負荷調整、負荷制御、ＤＳＭ、電池などの電力貯蔵装置の効果を評価できる。

さらに、系統連系や熱（蒸気、冷温水など）の外部との需給がある場合、その効果を差し引いた評価と加味した評価のそれぞれを行うことが可能となる。

第２の発明である二次電池評価方法によれば、設備設計やリニューアル時に設備計画を立案する際に、二次電池の導入、増設による需給マッチング度の改善効果が定量的に評価でき、最適な設備設計が可能となる。また、二次電池システムに自ら価値指標を常時計算し、表示、記録、自己診断またはアラート発報などの機能を具備することで、二次電池システムの運用の健全性や存在価値を何時でも検証することができ、設備の運用、保守に役立てることができる。

第３の発明である燃料電池評価方法によれば、設備設計やリニューアル時に設備計画を立案する際に、燃料電池の導入、増設による需給マッチング度の改善効果が定量的に評価でき、最適な設備設計が可能となる。また、燃料電池システムに自ら価値指標を常時計算し、表示、記録、自己診断またはアラート発報などの機能を具備することで、燃料電池システムの運用の健全性や存在価値を何時でも検証することができ、設備の運用、保守に役立てることができる。

以下、図２ないし図４を参照して本発明の実施の形態につき説明する。

（実施例１）
〈実施例１の構成〉
図２は、本発明の実施例１による電力供給システムの総合効率評価システムの構成を示している。この図２では、対象とする電力供給システムは図５と同一である。それ以外に、エネルギー計測システム１０１、エネルギー計測システム１０１による計測結果を用いて電力供給システムの評価を行う総合効率評価機能１０２、総合評価機能１０２により得られた評価に応動する表示機能１０３、記録機能１０４、自己診断機能１０５およびアラート機能１０６、ならびにこれら各機能の動作表示を行う表示端末１０７により構成される。

〈実施例１の動作〉
実施例１による電力供給システムの総合効率評価システムの動作は、次の通りである。

エネルギー計測システム１０１では、各設備・機器のエネルギーの流れとして、電圧、電流、有効電力、無効電力、熱媒体の温度、流量、熱輸送量などが計測されている。

総合効率評価機能１０２では、エネルギー計測システムの測定した諸量データに基づき、上記式(1)および式(2)の少なくとも一つ以上の評価指標が計算される。

表示機能１０３では、その評価指標の算出結果を表示端末１０７に表示する。記録機能１０４では、その評価指標の算出結果をデータベースに記録し、過去の記録を引き出すことができる。また、自己診断機能１０５では、その評価指標の算出結果と予め与えられた目標値とを比較演算し、電力供給システムの健全性を自己診断し、表示端末１０７に表示する。

アラート機能１０６では、その評価指標の算出結果と予め与えられた許容範囲を意味する閾値とを比較演算し、評価指標が許容範囲を逸脱した場合は、アラート情報を表示端末１０７に表示したり、アラート信号を発信したりする機能を有する。そして、表示端末１０７では、上記の各種情報を操作員、保守員、設備設計者に表示することができる。

〈実施例１の効果〉
実施例１による電力供給システムの総合効率評価システムでは、次の効果が得られる。

上記式(1)および式(2)に示される電力供給システムの総合効率評価方法の一連の評価指標により、自然エネルギーの有効利用度が評価できる。しかも、需要と供給とのマッチング度またはミスマッチ度が評価できる。

さらに、系統連系や熱（蒸気、冷温水など）の外部との需給がある場合、その効果を差し引いた評価および加味した評価のそれぞれが可能となる。

（実施例２）
〈実施例２の構成〉
図３は、本発明の実施例２による二次電池の価値指標の評価機能を有する二次電池システムの構成を示している。この図３では、対象とする電力供給システムは図５と同一である。それ以外に、エネルギー計測システム２０１、エネルギー計測システム２０１による計測結果を用いて二次電池の評価を行う二次電池評価機能２０２（価値指標の計算機能）、二次電池評価機能２０２により得られた評価に応動する表示機能２０３、記録機能２０４、自己診断機能２０５およびアラート機能２０６、ならびにこれら各機能の動作表示を行う表示端末２０７により構成される。

〈実施例２の動作〉
実施例２による二次電池の価値指標の評価機能を有する二次電池システムの動作は、次のとおりである。

エネルギー計測システム２０１では、各設備・機器のエネルギーの流れとして、電圧、電流、有効電力、無効電力、熱媒体の温度、流量、熱輸送量などが計測されている。

二次電池評価機能２０２（価値指標の計算機能）では、エネルギー計測システムの測定した諸量データに基づき、上記式(1)および式(2)の少なくとも一つ以上の総合評価に関わる評価指標（以下、単に総合効率と称する）が計算されると同時に、二次電池の有無、容量の単位変化に対する評価指標の差異を計算し、下記式(3)による計算を行う。
[式(3)]
二次電池の価値指標１＝二次電池がある場合の電力供給システムの総合効率
−二次電池がない場合の電力供給システムの総合効率
二次電池の価値指標２＝電力供給システムの総合効率の変化量／二次電池容量変化量

表示機能２０３では、その価値指標の算出結果を表示端末２０７に表示する。記録機能２０４では、その価値指標の算出結果をデータベースに記録し、過去の記録を引き出すことができる。また、自己診断機能２０５では、その価値指標の算出結果と予め与えられた目標値とを比較演算し、二次電池システムの健全性を自己診断し、表示端末２０７に表示する。

アラート機能２０６では、その価値指標の算出結果と予め与えられた許容範囲を意味する閾値とを比較演算し、価値指標が許容範囲を逸脱した場合は、アラート情報を表示端末２０７に表示したり、アラート信号を発信したりする機能を有する。そして、表示端末２０７では、上記の各種情報を操作員、保守員、設備設計者に表示することができる。

〈実施例２の効果〉
本発明の実施例２による二次電池の価値指標の評価機能を有する二次電池システムでは、二次電池の価値指標による評価方法により、設備設計やリニューアル時に設備計画を立案する際に、二次電池の導入、増設による需給マッチング度の改善効果が定量的に評価でき、最適な設備設計が可能となる。また、二次電池システムに価値指標を自ら常時計算し、表示、記録、自己診断またはアラート発報などの機能を具備することで、二次電池システムの運用の健全性や存在価値を何時でも検証することができ、設備の運用、保守に役立てることができる。

（実施例３）
〈実施例３の構成〉
図４は、本発明の実施例３による燃料電池の価値指標の評価機能を有する燃料電池システムの構成を示している。この図４では、対象とする電力供給システムは図５と同一である。それ以外に、エネルギー計測システム３０１、エネルギー計測システム２０１による計測結果を用いて燃料電池の評価を行う燃料電池評価機能（価値指標の計算機能）３０２、燃料電池評価機能２０２により得られた評価に応動する表示機能３０３、記録機能３０４、自己診断機能３０５およびアラート機能３０６、ならびにこれら各機能の動作表示を行う表示端末３０７により構成される。

〈実施例３の動作〉
次に、本発明の実施例３による燃料電池の価値指標の評価機能を有する燃料電池システムの動作について説明する。

燃料電池評価機能（価値指標の計算機能）２０２では、エネルギー計測システムの測定した諸量データに基づき、上記式(1)および式(2)の少なくとも一つ以上の総合評価に関わる評価指標（以下、単に総合効率と称する）が計算されると同時に、燃料電池の有無、容量の単位変化に対する評価指標の差異を計算し、下記式(3)を計算する。
[式(3)]
燃料電池の価値指標１＝燃料電池がある場合の電力供給システムの総合効率
−燃料電池がない場合の電力供給システムの総合効率
燃料電池の価値指標２＝電力供給システムの総合効率の変化量／燃料電池容量の変化量

〈実施例３の効果〉
実施例３による燃料電池の価値指標の評価機能を有する燃料電池システムでは、燃料電池の価値指標による評価方法により、設備設計やリニューアル時に設備計画を立案する際に、燃料電池の導入、増設による需給マッチング度の改善効果が定量的に評価でき、最適な設備設計が可能となる。

また、燃料電池システムに自ら価値指標を常時計算し、表示、記録、自己診断またはアラート発報などの機能を具備することで、燃料電池システムの運用の健全性や存在価値をいつでも検証することができ、設備の運用、保守に役立てることができる。

電力供給システムの総合効率の定義を示した説明図。電力供給システムの総合効率評価システムの構成を示した説明図。二次電池の価値指標の評価機能を有する二次電池システムを示した説明図。燃料電池の価値指標の評価機能を有する燃料電池システムを示した説明図。対象とする電力供給システムを示した説明図。従来の電力供給システムの総合効率の定義を示した説明図。ヒートポンプシステムの総合効率の定義を示した説明図。

符号の説明

１００電力供給システムの総合効率評価システム
２００二次電池の価値指標の評価機能を有する二次電池システム
３００燃料電池の価値指標の評価機能を有する燃料電池システム
１０１，２０１，３０１エネルギー計測システム
１０２総合効率評価機能
２０２二次電池評価機能（価値指標の計算機能）
３０２燃料電池評価機能（価値指標の計算機能）
１０３，２０３，３０３表示機能
１０４，２０４，３０４記録機能
１０５，２０５，３０５自己診断機能
１０６，２０６，３０６アラート機能
１０７，２０７，３０７表示端末

Claims

１つ以上の出力制御可能な発電設備および１つ以上の出力制御不可能な発電設備を有する発電設備と、１つ以上の負荷とを有し、商用電力系統に連系してまたは連系せずに電力供給を行う電力供給システムの総合効率評価方法において、
下記式(1)によって総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、潜在総合効率、運用効率および需給機会損失率の少なくとも１つを計算し、その計算結果により評価することを特徴とする電力供給システムの総合効率評価方法。
[式(1)]
総合効率 COPtotal＝(Pa-Pb1+Ps-Pb2)/Ec
瞬時総合効率 COPtransient＝COPtotalを瞬時値に基づき計算したもの
平均総合効率 COPaverage＝COPtotalを特定期間に対する平均値で計算したもの
潜在総合効率 COPpotential＝(Pp-Pb1+Ps-Pb2)/Ec
運用効率 COPoperation＝COPtotal/COPpotential
需給機会損失率 COL＝(COPpotential-COPtotal)/COPpotential
＝1-COPoperation
ここで、
Pa 実際のエネルギー利用量
Pp 潜在的に利用可能な最大のエネルギー利用量
Pb1 外部からのエネルギー供給量Ｅｂに起因して利用された実際のエネルギー利用量
Pb2 外部からのエネルギー供給量Ｅｂに起因して外部へ供給されたエネルギー供給量
Ec 制御可能電源のエネルギー供給量
Eb 外部からのエネルギー供給量
Ps 外部へのエネルギー供給量
１つ以上の出力制御可能な発電設備および１つ以上の出力制御不可能な発電設備を有する発電設備と、１つ以上の負荷とを有し、商用電力系統に連系して電力供給する電力供給システムの総合評価方法において、
下記式(2)によって、系統連系総合効率、系統連系瞬時総合効率、系統連系平均総合効率、系統連系潜在総合効率、系統連系運用効率および系統連系需給機会損失率の少なくとも１つを計算し、その計算結果により評価することを特徴とする電力供給システムの総合効率評価方法。
[式(2)]
系統連系総合効率 COPtotal’＝(Pa+Ps)/(Ec+Eb)
系統連系瞬時総合効率 COPtransient’＝COPtotal’を瞬時値に基づき計算したもの
系統連系平均総合効率 COPaverage’＝COPtotal’を特定期間に対する平均値で計算したもの
系統連系潜在総合効率 COPpotential’＝(Pp+Ps)/(Ec+Eb)
系統連系運用効率 COPoperation’＝COPtotal’/COPpotential’
系統連系需給機会損失率 COL’＝(COPpotential’-COPtotal’)/COPpotential’
＝1-COPoperation’
ここで、
Pa 実際のエネルギー利用量
Ps 外部へのエネルギー供給量
Ec 制御可能電源のエネルギー供給量
Eb 外部からのエネルギー供給量
Pp 潜在的に利用可能な最大のエネルギー利用量
請求項１または２記載の電力供給システムの総合効率評価方法において、
前記電力供給システムが電力貯蔵装置として二次電池を有する場合に、前記二次電池の有無または容量の変化に対する、総合効率、潜在総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、運用効率、需給機会損失率、系統連系総合効率、系統連系潜在総合効率、系統連系瞬時総合効率、系統連系平均総合効率、系統連系運用効率および系統連系需給機会損失率の少なくとも１つの指標の変化を算出し、その比率から二次電池の価値指標を計算し、その計算結果により評価することを特徴とする電力供給システムの総合効率評価方法。
請求項１または２記載の電力供給システムの総合効率評価方法において、
前記電力供給システムが出力制御可能な発電設備として燃料電池を有する場合に、前記燃料電池の有無または容量の変化に対する、総合効率、潜在総合効率、瞬時総合効率、平均総合効率、運用効率、需給機会損失率、系統連系総合効率、系統連系潜在総合効率、系統連系瞬時総合効率、系統連系平均総合効率、系統連系運用効率および系統連系需給機会損失率の少なくとも１つ以上の指標の変化を算出し、その比率から前記燃料電池の価値指標を計算し、その計算結果により評価することを特徴とする電力供給システムの総合効率評価方法。