JP2011239488A - 分散電源出力推定システム、総需要電力推定システム、電力警報システム、分散電源出力推定装置、総需要電力推定装置、電力記録装置、および電力警報装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けを行い、前記の各区画に日射量と風速を測定する手段110、111と、前記各区画の日射量と風速をもとに分散電源出力を推定する分散電源出力推定手段12と、を備えた。この構成により、メッシュ状の区画毎に、日射量と風速で、詳細かつ高い精度で分散電源出力を推定する。
【選択図】図1
Description
したがって、発電量の計測が困難な多数の分散電源の出力を日射量計、風速計を用いて、出力を推定し、分散電源が使用できない場合に、電力会社が必要な供給電力量を推定する方法が求められている。
また、過去の分散電源(太陽光発電、風力発電)の出力と気象条件に基づき、統計的手法を用いて、分散電源の出力を予測していた(特許文献1)。
すなわち、電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けを行い、前記各区画に設置された日射量と風速を測定する手段と、前記各区画の日射量と風速から分散電源出力を推定する分散電源出力推定手段と、を備えた。
以下に順に説明する。また、電力記録装置、電力警報システムおよび装置についても述べる。
まず、分散電源出力推定システムおよび装置の機能構成から説明する。
図1において、日射量測定手段110は、電力が供給される地域をメッシュ状のひとつの形態である格子状に区画分けした領域に配備され、各区画における日射量(気温を含むこともある)を測定する複数の測定機器である。
また、太陽光発電機記憶部100は、所管系統内に設置された各太陽光発電機の発電容量、日射量(気温を含むこともある)毎の発電特性およびメッシュ上の位置情報を記憶している。
太陽光発電推定部120は太陽光発電量を推定するプログラムを有しており、日射量測定手段110から得られるメッシュ毎に測定された日射量(気温を含むこともある)の測定値と、太陽光発電機記憶部100に記憶された各太陽光発電機のメッシュ上の位置情報、発電容量、日射量(気温を含むこともある)毎の発電特性より、各太陽発電機の太陽光発電量(電力および電力量)を推定して出力する。
また、風力発電機記憶部101は、所管系統内に設置された各風力発電機の発電容量、風速(風向を含むこともある)による発電特性(相関データ)およびメッシュ上の位置情報を備える。
風力発電推定部121は風力発電量を推定するプログラムを有しており、前記風速測定手段111から得られた風速(風向を含むこともある)の測定値と、風力発電機記憶部101に記憶された各風力発電機のメッシュ上の位置情報、発電容量、発電特性より、各風力発電機の風力発電量(電力および電力量)を相関データから推定して出力する。
分散電源出力推定装置(分散電源出力推定手段12)においては、日射量(気温を含むこともある)測定値、および風速(風向を含むこともある)測定値は別に設けられた測定器から入手することを想定している。
また、第1の分散電源出力推定手段11の分散電源出力、または第2の分散電源出力推定手段12の分散電源出力は、太陽光発電推定部120の出力と風力発電推定部121の出力との合計値、または両方の値が出力値となる。
図1において、配電系統情報記憶部102は、各太陽光発電機と風力発電機の系統接続情報、および配電線の系統接続情報を記憶している。
配電線潮流・バンク潮流計算部122は、配電系統情報記憶部102に記憶された系統接続情報から、各配電線に接続する太陽光発電機、風力発電機の情報(系統接続情報)を検索する。
また、配電線潮流・バンク潮流計算部122には、負荷供給系統220(図2)における送配電線において測定された配電線潮流測定値が情報入力114されている。
配電線潮流・バンク潮流計算部122は、前記測定された配電線潮流測定値と、前記した太陽光発電推定部120から送信された太陽光発電推定値と、風力発電推定部121から送信された風力発電推定値と、配電系統情報記憶部102に記憶された前記系統接続情報と、から、各配電線の真の潮流(電力会社による供給電力)値を計算する。そして、この情報を総需要計算・監視部123へ送信する。
図1において、基幹系統情報記憶部103は、基幹系統および配電バンクの系統接続情報と、所管系統の発電機容量データと、を記憶している。
また、総需要計算・監視部123は、前記基幹系統情報記憶部103に記憶された系統情報と、配電線潮流・バンク潮流計算部122から送信された真のバンク潮流値とから、基幹系統における真の総需要(電力値)を計算する。
また、総需要計算・監視部123には、計測された発電機出力測定値と計測されたバンク潮流測定値115が情報入力されている。
また、基幹系統情報記憶部103と総需要計算・監視部123と配電線潮流・バンク潮流計算部122と配電系統情報記憶部102、および第2の分散電源出力推定手段12によって総需要電力推定装置14が構成される。
また、総需要計算・監視部123は、配電線潮流・バンク潮流計算部122から送信された真のバンク潮流値から、前記計測されたバンク潮流測定値を差し引くことにより、太陽光発電機出力、風力発電機出力推定値合計を算出する。そして、総需要計算・監視部123は前記した太陽光発電機出力、風力発電機出力推定値合計と、前記した真の総需要(電力値)を、ともに基幹系統情報記憶部103に時刻データと共に各データを記録する。
さらに、総需要計算・監視部123は、前記計測された発電機出力測定値と基幹系統情報記憶部103の発電機容量データとにより、運転中の発電機の発電容量を合計して、供給電力可能量を算出する。
そして、この算出した供給電力可能量から、前記発電機出力測定値合計を引いた値(供給電力の余力)が前記太陽光発電機出力、風力発電機出力推定値合計より小さい場合に、供給力注意と判定し、電力警報装置(不図示)により警報を出力する。なお、警報は画面の表示である場合や、音声である場合や、他の機器に伝達する信号の場合など様々な形態がある。また、警報の出力信号は、電気信号や無線信号によって、遠隔地に伝達される場合もある。
なお、供給力注意と判定する際、マージン量を考慮しても良い。
図2に本発明の分散電源出力システムと総需要電力推定システムが適用される電力系統の構成の概要を模式的に示す。
図2において、基幹系統210に発電所(PS)211や送電用の変電所(SS)214、215が配備され、送電線217によって電力の基幹系統が構成されている。
なお、発電所211と同じ記号(四角)で表しているものは、数字の符号は付していないが、他の発電所である。また、変電所、送電線についても同じ記号(丸、実線)で表しているものは数字の符号は付していないが、それぞれ他の変電所、送電線を表している。
また、変電所(SS)が送電用の変電所(SS)であれば送電(SS)と表記することもある。また、同様に変電所(SS)が配電用の変電所(SS)であれば配電(SS)と表記することもある。
なお、基幹系統210から負荷供給系統220には、送電用の変電所215、送電線218、下位監視制御システム271、送電線228、送電用の変電所221を通って、電力が送られている。
なお、負荷供給系統220から配電系統230には、配電用の変電所225、配電線(送電線)229、下位監視制御システム281、配電線239(送電線)、配電用の変電所231を通って、電力が送られている。
また、配電系統230によって電力が供給される地域は、仮想の格子線24A〜24C、24D〜24Gによって格子状(メッシュ状)に区画分けされている。
これらの日射量計と風速計のデータは、分散電源出力推定手段282の太陽光発電推定部120(図1)と風力発電推定部121(図1)にそれぞれ送信される。
また、分散電源出力推定手段282は配電線潮流・バンク潮流計算手段272に太陽光発電と風力発電による分散電源出力値を送信する。
本発明においては、前記したように、電力供給地域をメッシュ化し、その各区画における日射量と風速の情報を得ることによって、前記電力供給地域における太陽光発電と風力発電による分散電源の出力を推定する手法をとっている。
次に、メッシュ化による利点について述べる。なお、メッシュ化の利点は電力系統の配電線網の構造とも関係するので、両者の関連する図3と図4を参照しながら説明する。
また、図4は配電線網の例である。図4(a)はツリー状の配電線網の例であり、図4(b)は多数の迂回路が存在する配電線網の例である。
図3によるメッシュ化を詳細に説明する前に、図4の電力の配電線網について述べる。
なお、送電線(もしくは配電線)411、412、413、414と同じ記号で表しているものは、数字の符号は付していないが他の送電線もしくは配電線である。
また、単独の電力会社の電力系統のみならず、隣接する他の電力会社との電力の融通を行う場合には有効な方法である。
なお、発電所、変電所(421〜423)と同じ記号で表しているものは、数字の符号は付していないが他の発電所もしくは変電所である。また、送電線、配電線(431〜434)と同じ記号で表しているものは、数字の符号は付していないが他の送電線もしくは配電線である。
図3(a)において、仮想の横方向線301〜304と仮想の縦方向線311〜315によって複数の区画に分けられている。この区画単位で太陽光発電機や風力発電機の位置を認識することになる。
また、太陽光発電機や風力発電機の増設に対しても、その区画毎に処理することにより、対応が容易であり、より広い区画にも早期に反映しやすい。
また、メッシュ上の区画に配置された日射量計と風力計の情報を活用するので、電力会社が、専用の日射量計と風力計を新たに設置しなくとも、既に設置されている電力会社以外の所有の日射量計と風力計などの気象計を活用することもできる。
また、メッシュを構成する横方向線と縦方向線の方向は必ずしも東西南北の方向と一致する必要はない。
また、メッシュを構成する横方向線と縦方向線の互いの角度は必ずしも直角である必要はない。例えば各区画が平行四辺形状となるメッシュ構造であってもよい。
さらには、区画の形状が四角形に限らず三角形や五角形以上の多角形でもよい。また前記した各種の多角形や不定形が混在していてもよい。
図3(b)において、区画321、322は仮想の横方向線301〜304と仮想の縦方向線311〜315によって区画化された基本的な区画領域である。これに対し、区画331は前記した理由で、基本的な区画領域をさらに16分の1に細かく区画化(第2の区画分け)している。また、区画332は前記した理由で基本的な区画領域を4分の1に、また区画333は基本的な区画領域を2分の1に細かく区画化(第2の区画分け)している。これらは区画によって、適正な細分化(第2の区画分け)の度合いが異なるからである。
このように、メッシュ化した場合には、様々に柔軟な対応がしやすい。
これにより、気象変動による分散電源(太陽光発電、風力発電)の変動の可能性に対しても、より精度の高い対応ができて、停電などの不測の事故の危険性を少なくできる効果がある。
本発明のメッシュ状に電力供給エリアを区画化して、区画単位に日射量や風速の情報を入手して、分散電源の出力の気象変動に対応する手法は、世界的な標準手法として、この分野で広く利用、採用される可能性が高い。
12、282 第2の分散電源出力推定手段(分散電源出力推定装置)
13 総需要電力推定システム
14 総需要電力推定装置
100 太陽光発電機記憶部
101 風力発電機記憶部
102 配電系統情報記憶部
103 基幹系統情報記憶部
110 日射量測定手段
111 風速測定手段
120 太陽光発電推定部
121 風力発電機記憶部
122 配電線潮流・バンク潮流計算部
123 総需要計算・監視部
200 上位給電所
201 総需要電力推定手段
210 基幹系統
211 発電所
214、215、221、225、231 変電所
217、218、227、229、235、236、239 送電線、配電線
220 負荷供給系統
230 配電系統
24A、24B、24C (横方向の)格子線
24D、24E、24F、24G (縦方向の)格子線
251、252 太陽光発電機
253 風力発電機
261 日射量計
262 風速計
271、281 下位監視制御システム
272 配電線潮流・バンク潮流計算手段
301〜304 横方向の格子線、横方向線
311〜315 縦方向の格子線、縦方向線
321、322 基本的な区画領域
331、332、333 細かく区画分けされた区画領域(第2の区画分け)
341 合わされた区画領域
401、421、422、423 発電所または変電所
411〜414、431〜434 送電線または配電線
Claims (14)
- 電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けを行い、
前記各区画に設置された日射量と風速を測定する手段と、
前記各区画の日射量と風速から分散電源出力を推定する分散電源出力推定手段と、
を備えたことを特徴とする分散電源出力推定システム。 - 電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けを行い、
前記各区画に設置された日射量と風速を測定する手段と、
前記日射量と太陽光発電量の相関データを記憶する太陽光発電機記憶部と、
前記各区画から得られる日射量と前記太陽光発電機記憶部のデータとの比較によって太陽光発電量を推定する太陽光発電推定部と、
前記風速と風力発電量の相関データを記憶する風力発電機記憶部と、
前記各区から得られる風速と前記風力発電機記憶部のデータとの比較によって風力発電量を推定する風力発電推定部と、
を備えたことを特徴とする分散電源出力推定システム。 - 前記日射量の情報は日射量に気温を含む情報であり、かつ前記風速の情報は風速に風向を含む情報であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の分散電源出力推定システム。
- 前記メッシュ状に区画分けした領域が、単独の電力会社の所管エリア内であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の一つの請求項に記載の分散電源出力推定システム。
- 前記メッシュ状の複数の区画において、ひとつ以上の区画が他の区画よりも、さらに細分化された第2の区画分けがなされたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の一つの請求項に記載の分散電源出力推定システム。
- 電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けを行い、
前記各区画に設置された日射量と風速を測定する手段と、
前記各区画の日射量と風速から分散電源出力を推定する分散電源出力推定手段と、
前記分散電源出力推定手段によって得られる分散電源出力の情報と、前記電力会社によって電力が供給される地域の配電線潮流測定値の情報と、によって配電線とバンクの真の潮流を計算する配電線潮流・バンク潮流計算手段と、
前記配電線潮流・バンク潮流計算手段によって得られる真のバンク潮流の情報と、計測された発電機出力測定値と計測されたバンク潮流測定値と、によって真の総需要電力値を計算、推定する総需要電力推定手段と、
を備えたことを特徴とする総需要電力推定システム。 - 前記配電線潮流・バンク潮流計算手段に、太陽光発電機と風力発電機の系統接続情報および配電線の系統接続情報を記憶した配電系統情報記憶部を備えたことを特徴とする請求項6に記載の総需要電力推定システム。
- 前記総需要電力推定手段に、基幹系統と配電バンクの系統接続情報および所管系統の発電機容量データを記憶する基幹系統情報記憶部を備えたことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の総需要電力推定システム。
- 電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けを行い、
前記各区画に設置された日射量と風速を測定する手段と、
前記各区画の日射量と風速から分散電源出力を推定する分散電源出力推定手段と、
前記分散電源出力推定手段によって得られる分散電源出力の情報と、前記電力会社によって電力が供給される地域の配電線潮流測定値の情報と、によって配電線とバンクの真の潮流を計算する配電線潮流・バンク潮流計算手段と、
前記配電線潮流・バンク潮流計算手段によって得られる真のバンク潮流の情報と、計測された発電機出力測定値と計測されたバンク潮流測定値と、によって真の総需要電力値を計算、推定する総需要電力推定手段と、
電力需要が電力供給能力を上回る可能性を警報する警報手段と、を備え、
前記総需要電力推定手段が、分散電源出力が減少した場合に電力需要が電力供給能力を上回る可能性があると判定した場合に、警報を出すことを特徴とする電力警報システム。 - 電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けされた各区画から、日射量と風速の情報を得て分散電源出力を推定する分散電源出力推定装置において、
日射量と太陽光発電量の相関データを記憶する太陽光発電機記憶部と、
前記各区から得られる日射量と前記太陽光発電機記憶部のデータとの比較によって太陽光発電量を推定する太陽光発電推定部と、
風速と風力発電量の相関データを記憶する風力発電機記憶部と、
前記各区から得られる風速と前記風力発電機記憶部のデータとの比較によって風力発電量を推定する風力発電推定部と、
を備え、
前記太陽光発電推定部と前記風力発電推定部とによって分散電源出力を推定することを特徴とする分散電源出力推定装置。 - 前記日射量の情報は日射量に気温を含む情報であり、かつ前記風速の情報は風速に風向を含む情報であることを特徴とする請求項10に記載の分散電源出力推定装置。
- 電力会社によって電力が供給される地域をメッシュ状に区画分けされた各区から、日射量と風速の情報を得て、分散電源出力を推定する分散電源出力推定手段と、
前記分散電源出力推定手段によって得られる分散電源出力の情報と、前記電力会社によって電力が供給される地域の配電線潮流測定値の情報とから、配電線とバンクの真の潮流を計算する配電線潮流・バンク潮流計算手段と、
前記配電線潮流・バンク潮流計算手段によって得られる真のバンク潮流の情報と、計測された発電機出力測定値と計測されたバンク潮流測定値と、によって真の総需要電力値を計算、推定する総需要電力推定手段と、
を備えたことを特徴とする総需要電力推定装置。 - 電力量を記録する装置において、
請求項12に記載の分散電源出力の推定値と真の総需要電力の推定値を記録することを特徴とする電力記録装置。 - 電力需用と供給電力能力の不均衡を警報する警報装置において、
請求項12に記載の前記総需要電力推定手段が、分散電源出力が減少して電力需要が電力供給能力を上回る可能性があると判定した場合に、警報を出すことを特徴とする電力警報装置。
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