JP2013196322A - Control device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for controlling a distributed power source, a power storage device, or a heat storage device.
近年、分散電源、蓄電装置及び蓄熱装置の動作を最適化する方法が提案されている。分散電源は、例えば、太陽電池などのように、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用して電力を生成する装置である。或いは、分散電源は、例えば、SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)などの燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。蓄熱装置は、例えば、給湯器などのように、電力を熱に変換して、熱を蓄積する装置である。 In recent years, methods for optimizing the operation of a distributed power source, a power storage device, and a heat storage device have been proposed. A distributed power source is a device that generates electric power using natural energy such as sunlight, wind power, and geothermal heat, such as a solar battery. Or a distributed power supply is an apparatus which produces | generates electric power using fuel gas like fuel cells, such as SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). The power storage device is a device that stores electric power, such as a secondary battery. The heat storage device is a device that stores electric power by converting electric power into heat, such as a water heater.
例えば、蓄電装置の充放電を制御することによって、系統から供給される電力量(買電量)を最適化して、電力の購入料金を最小化する技術が提案されている(例えば、特許文献1、2)。或いは、所定期間におけるエネルギー負荷の予測結果に基づいて、所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に、燃料電池の運転パターンを決定する技術も提案されている(例えば、特許文献3)。
For example, by controlling charging / discharging of a power storage device, a technique for optimizing the amount of power supplied from the grid (amount of power purchased) and minimizing the purchase price of power has been proposed (for example,
ところで、電力の購入料金の最小化等の解を得るために、解に影響を与える複数の要素の組合せを探索することによって、単位時間毎に最適解を演算する手法が知られている。このような手法は、貪欲法、欲張り法、グリーディ法などと称される。 By the way, in order to obtain a solution such as minimization of a power purchase fee, a method for calculating an optimum solution for each unit time by searching for a combination of a plurality of elements that affect the solution is known. Such methods are called greedy methods, greedy methods, greedy methods, and the like.
上述したように、電力の購入料金の最小化等の最適解を演算する手法(以下、貪欲法)では、単位時間毎に最適解を演算することが可能である。 As described above, in the method of calculating an optimal solution such as minimization of the power purchase fee (hereinafter referred to as “greedy method”), the optimal solution can be calculated every unit time.
しかしながら、所定期間(例えば、24時間)を分割することによって得られる単位時間が長いと、解に影響を与える要素数が増大するため、所定期間全体の最適解を演算するための演算量が増大する。一方で、単位時間が短いと、所定期間全体の最適解の演算精度が低下する。 However, if the unit time obtained by dividing a predetermined period (for example, 24 hours) is long, the number of elements that affect the solution increases, so the amount of calculation for calculating the optimum solution for the entire predetermined period increases. To do. On the other hand, when the unit time is short, the calculation accuracy of the optimum solution for the entire predetermined period is lowered.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることを可能とする制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device and a control method that can achieve both suppression of increase in the amount of computation and computation accuracy of an optimal solution. With the goal.
第1の特徴に係る制御装置は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための装置である。制御装置は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも1つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって、所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に最適解を演算する演算部と、時間長が異なる単位時間毎に、前記最適解の演算時間と前記最適解の演算精度との対応関係を生成する生成部とを備える。 The control device according to the first feature is a device for controlling a distributed power source, a power storage device, or a heat storage device. The control device has the operation of the distributed power source, the power storage device or the heat storage device as an element, and at least one of a purchase fee of power supplied from the grid and a sale fee of power provided to the grid, By searching for a combination of elements, a calculation unit that calculates an optimal solution for each unit time obtained by dividing a predetermined period, and for each unit time having a different time length, the calculation time of the optimal solution and the optimal A generating unit that generates a correspondence relationship with the calculation accuracy of the solution.
第1の特徴において、前記生成部は、曜日、天候又は季節毎に前記対応関係を生成する。 In the first feature, the generation unit generates the correspondence relationship for each day of the week, weather, or season.
第1の特徴において、制御装置は、時間長が異なる単位時間毎に生成された前記対応関係の中から、最適な単位時間の時間長を特定する特定部と、前記最適解の演算に用いる単位時間として、前記最適な単位時間の時間長を有する単位時間を選択する選択部を備える。 In the first feature, the control device includes: a specifying unit that specifies a time length of an optimal unit time from the correspondence generated for each unit time having a different time length; and a unit used for the calculation of the optimal solution As a time, a selection unit is provided for selecting a unit time having the optimum unit time length.
第1の特徴において、前記選択部は、前記演算部の処理負荷が閾値以上である場合に、前記最適解の演算に用いる単位時間として、前記最適な単位時間の時間長よりも短い時間長を有する単位時間を選択する。 In the first feature, the selection unit has a time length shorter than a time length of the optimal unit time as a unit time used for the calculation of the optimal solution when the processing load of the calculation unit is equal to or greater than a threshold. Select the unit time you have.
第2の特徴に係る制御方法は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための方法である。制御方法は、所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも1つを解として、最適解を演算するステップと、時間長が異なる単位時間毎に、前記最適解の演算時間と前記最適解の演算精度との対応関係を生成するステップとを備える。 The control method according to the second feature is a method for controlling a distributed power source, a power storage device, or a heat storage device. The control method is provided to the system for purchasing power supplied from the grid and for each unit time obtained by dividing a predetermined period, using the operation of the distributed power source, the power storage device or the heat storage device as an element. And generating a correspondence between the calculation time of the optimal solution and the calculation accuracy of the optimal solution for each unit time having a different time length, using at least one of the power sales fees of the electric power as a solution Steps.
本発明によれば、演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることを可能とする制御装置及び制御方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus and control method which can aim at the coexistence of the increase suppression of calculation amount and the calculation accuracy of the optimal solution can be provided.
以下において、本発明の実施形態に係る制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。 Hereinafter, a control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
[実施形態の概要]
実施形態に係る制御装置は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための装置である。制御装置は、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも1つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって、所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に最適解を演算する演算部と、時間長が異なる単位時間毎に、前記最適解の演算時間と前記最適解の演算精度との対応関係を生成する生成部とを備える。
[Outline of Embodiment]
The control apparatus which concerns on embodiment is an apparatus for controlling a distributed power supply, an electrical storage apparatus, or a thermal storage apparatus. The control device has the operation of the distributed power source, the power storage device or the heat storage device as an element, and at least one of a purchase fee of power supplied from the grid and a sale fee of power provided to the grid, By searching for a combination of elements, a calculation unit that calculates an optimal solution for each unit time obtained by dividing a predetermined period, and for each unit time having a different time length, the calculation time of the optimal solution and the optimal A generating unit that generates a correspondence relationship with the calculation accuracy of the solution.
実施形態では、生成部は、時間長が異なる単位時間毎に、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係を生成する。従って、対応関係を参照しながら、最適解を演算すべき単位時間の時間長を選択することが可能である。これによって、演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることができる。 In the embodiment, the generation unit generates a correspondence relationship between the calculation time of the optimal solution and the calculation accuracy of the optimal solution for each unit time having a different time length. Therefore, it is possible to select the time length of the unit time for calculating the optimum solution while referring to the correspondence relationship. As a result, it is possible to achieve both suppression of increase in the amount of calculation and calculation accuracy of the optimal solution.
[第1実施形態]
(エネルギー管理システム)
以下において、第1実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図1は、第1実施形態に係るエネルギー管理システム100を示す図である。
[First Embodiment]
(Energy management system)
Hereinafter, the energy management system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an
図1に示すように、エネルギー管理システム100は、需要家10と、CEMS20と、変電所30と、スマートサーバ40と、発電所50とを有する。なお、需要家10、CEMS20、変電所30及びスマートサーバ40は、ネットワーク60によって接続されている。
As shown in FIG. 1, the
需要家10は、分散電源、蓄電装置及び蓄熱装置の少なくともいずれか1つを有する。分散電源は、例えば、太陽電池などのように、太陽光、風力、地熱などの自然エネルギーを利用して電力を生成する装置である。或いは、分散電源は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。蓄熱装置は、例えば、給湯器などのように、電力を熱に変換して、熱を蓄積する装置である。
The
需要家10は、例えば、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。
For example, the
第1実施形態では、複数の需要家10によって、需要家群10A及び需要家群10Bが構成されている。需要家群10A及び需要家群10Bは、例えば、地理的な地域によって分類される。
In the first embodiment, a
CEMS20は、複数の需要家10と電力系統との間の連系を制御する。なお、CEMS20は、複数の需要家10を管理するため、CEMS(Cluster Energy Management System)と称されることもある。具体的には、CEMS20は、停電時などにおいて、複数の需要家10と電力系統との間を解列する。一方で、CEMS20は、復電時などにおいて、複数の需要家10と電力系統との間を連系する。
The CEMS 20 controls interconnection between the plurality of
第1実施形態では、CEMS20A及びCEMS20Bが設けられている。CEMS20Aは、例えば、需要家群10Aに含まれる需要家10と電力系統との間の連系を制御する。CEMS20Bは、例えば、需要家群10Bに含まれる需要家10と電力系統との間の連系を制御する。
In the first embodiment, a
変電所30は、複数の需要家10に対して、配電線31を介して電力を供給する。具体的には、変電所30は、発電所50から供給される電圧を降圧する。
The substation 30 supplies electric power to the plurality of
第1実施形態では、変電所30A及び変電所30Bが設けられている。変電所30Aは、例えば、需要家群10Aに含まれる需要家10に対して、配電線31Aを介して電力を供給する。変電所30Bは、例えば、需要家群10Bに含まれる需要家10に対して、配電線31Bを介して電力を供給する。
In the first embodiment, a substation 30A and a
スマートサーバ40は、複数のCEMS20(ここでは、CEMS20A及びCEMS20B)を管理する。また、スマートサーバ40は、複数の変電所30(ここでは、変電所30A及び変電所30B)を管理する。言い換えると、スマートサーバ40は、需要家群10A及び需要家群10Bに含まれる需要家10を統括的に管理する。スマートサーバ40は、例えば、需要家群10Aに供給すべき電力と需要家群10Bに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。
The
発電所50は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所50は、複数の変電所30(ここでは、変電所30A及び変電所30B)に対して、送電線51を介して電力を供給する。
The
ネットワーク60は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク60は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。
The
(需要家)
以下において、第1実施形態に係る需要家について説明する。図2は、第1実施形態に係る需要家10の詳細を示す図である。
(Customer)
Below, the consumer which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a diagram illustrating details of the
図2に示すように、需要家10は、分電盤110と、負荷120と、PVユニット130と、蓄電池ユニット140と、燃料電池ユニット150と、貯湯ユニット160と、HEMS200とを有する。
As shown in FIG. 2, the
分電盤110は、配電線31(系統)に接続されている。分電盤110は、電力線を介して、負荷120、PVユニット130、蓄電池ユニット140及び燃料電池ユニット150に接続されている。
分電盤110は、配電線31(系統)から供給される電力を計測する計測部を有していてもよい。計測部は、負荷120の消費電力を計測してもよい。
The
負荷120は、電力線を介して供給される電力を消費する装置である。例えば、負荷120は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの装置を含む。なお、負荷120は、単数の装置であってもよく、複数の装置を含んでもよい。
The
PVユニット130は、PV131と、PCS132とを有する。PV131は、分散電源の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う装置である。PV131は、発電されたDC電力を出力する。PV131の発電量は、PV131に照射される日射量に応じて変化する。PCS132は、PV131から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。PCS132は、電力線を介してAC電力を分電盤110に出力する。
The
第1実施形態において、PVユニット130は、PV131に照射される日射量を測定する日射計を有していてもよい。
In the first embodiment, the
PVユニット130は、MPPT(Maximum Power Point Tracking)法によって制御される。詳細には、PVユニット130は、PV131の動作点(動作点電圧値及び電力値によって定まる点、又は、動作点電圧値と電流値とによって定まる点)を最適化する。
The
蓄電池ユニット140は、蓄電池141と、PCS142とを有する。蓄電池141は、電力を蓄積する装置である。PCS142は、蓄電池141から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。
The
燃料電池ユニット150は、燃料電池151と、PCS152とを有する。燃料電池151は、分散電源の一例であり、燃料ガスを利用して電力を生成する装置である。PCS152は、燃料電池151から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。
The
燃料電池ユニット150は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池ユニット150は、燃料電池151から出力される電力が負荷120の消費電力に追従するように燃料電池151を制御する。
The
貯湯ユニット160は、電力を熱に変換して、熱を蓄積する蓄熱装置の一例である。具体的には、貯湯ユニット160は、貯湯槽を有しており、燃料電池151の運転(発電)によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯ユニット160は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。
The hot
HEMS200は、分散電源、蓄電装置又は蓄熱装置を制御するための制御装置である。
The
第1実施形態では、HEMS200は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160に信号線を介して接続されており、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御する。また、HEMS200は、負荷120の動作モードを制御することによって、負荷120の消費電力を制御してもよい。
In the first embodiment, the
また、HEMS200は、ネットワーク60を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、系統から供給される電力の購入単価、系統から供給される電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報(以下、エネルギー料金情報)を格納する。
The
或いは、各種サーバは、例えば、負荷120の消費電力を予測するための情報(以下、消費エネルギー予測情報)を格納する。消費エネルギー予測情報は、例えば、過去の負荷120の消費電力の実績値に基づいて生成されてもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、負荷120の消費電力のモデルであってもよい。
Or various servers store the information (henceforth energy consumption prediction information) for predicting the power consumption of the
或いは、各種サーバは、例えば、PV131の発電量を予測するための情報(以下、PV発電量予測情報)を格納する。PV発電予測情報は、PV131に照射される日射量の予測値であってもよい。或いは、PV発電予測情報は、天気予報、季節、日照時間などであってもよい。
Or various servers store the information (henceforth PV power generation amount prediction information) for predicting the power generation amount of PV131, for example. The PV power generation prediction information may be a predicted value of the amount of solar radiation irradiated on the
詳細には、図3に示すように、HEMS200は、受信部210と、送信部220と、生成部230と、演算部240と、制御部250とを有する。
Specifically, as illustrated in FIG. 3, the
受信部210は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、受信部210は、PV131の発電量を示す情報をPVユニット130から受信する。受信部210は、蓄電池141の蓄電量を示す情報を蓄電池ユニット140から受信する。受信部210は、燃料電池151の発電量を示す情報を燃料電池ユニット150から受信する。受信部210は、貯湯ユニット160の貯湯量を示す情報を貯湯ユニット160から受信する。
The receiving
第1実施形態において、受信部210は、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びPV発電量予測情報を、ネットワーク60を介して各種サーバから受信してもよい。但し、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びPV発電量予測情報は、予めHEMS200に記憶されていてもよい。
In the first embodiment, the
送信部220は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、送信部220は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御するための信号を各装置に送信する。
The
生成部230は、時間長が異なる単位時間毎に、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係(例えば、テーブル)を生成する。単位時間とは、後述する演算部240によって最適解を算出すべき時間である。また、単位時間とは、所定期間(例えば、24時間、1週間、1ヶ月、3ヶ月(季節毎の期間)など)を分割して得られる時間である。
The
ここで、単位時間の時間長の変更の概念について、図4を参照しながら説明する。図4では、PVユニット130の発電量(図4では、PV[Wh])、負荷120の消費電力(図4では、CONSUME[Wh])、系統から購入する電力の購入単価(図4では、BUY[Cent])、系統に提供される電力の売却料金(図4では、SELL[Cent])について、所定期間(図4では、3日間)における推移が例示されている。 Here, the concept of changing the time length of the unit time will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the amount of power generated by the PV unit 130 (PV [Wh] in FIG. 4), the power consumption of the load 120 (CONSUME [Wh] in FIG. 4), and the unit price of power purchased from the system (in FIG. 4, BUY [Cent]), and the sale price of power provided to the grid (SELL [Cent] in FIG. 4) are illustrated as transitions in a predetermined period (3 days in FIG. 4).
第1実施形態では、生成部230は、所定期間を分割して得られる単位時間の時間長毎に、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係(例えば、テーブル)を予め生成する。
In the first embodiment, the
ここで、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係は、例えば、図5に示すように、単位時間が長いほど、最適解の演算時間が長く、最適解の演算精度(電力の購入料金)が高い。 Here, as shown in FIG. 5, for example, as shown in FIG. 5, the longer the unit time, the longer the optimal solution calculation time, and the optimal solution calculation accuracy (power Purchase price) is high.
但し、図5に示すように、第1の単位時間(例えば、6時間)よりも長い第2の単位時間(例えば、8時間)に対応する最適解(電力の購入料金)が第1の単位時間に対応する最適解(電力の購入料金)よりも悪いケースが存在する。このようなケースでは、第2の単位時間で最適解を演算するメリットが存在しない。従って、図6に示すように、第2の単位時間は、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係(例えば、テーブル)から除外されることが好ましい。 However, as shown in FIG. 5, the optimal solution (power purchase fee) corresponding to the second unit time (for example, 8 hours) longer than the first unit time (for example, 6 hours) is the first unit. There is a case that is worse than the optimal solution (power purchase fee) corresponding to time. In such a case, there is no merit of calculating the optimum solution in the second unit time. Therefore, as shown in FIG. 6, the second unit time is preferably excluded from the correspondence (for example, a table) between the calculation time of the optimal solution and the calculation accuracy of the optimal solution.
最終的に、生成部230は、図7に示す対応関係(例えば、テーブル)を生成する。図7に示す対応関係(例えば、テーブル)では、最適化レベル、時間長、演算時間及び最適化精度が対応付けられる。
Finally, the
最適化レベルは、最適解の演算精度の度合いを示す値である。ここでは、最適化レベルの値が大きいほど、最適解の演算精度が高い。時間長は、単位時間の時間長である。演算時間は、該当する単位時間毎に最適解を演算した場合に、所定期間の全体として、最適解の演算に要する時間である。最適化精度は、最適解の演算精度を示す値である。図7に示す例では、最適化レベルn(1≦n≦7)の最適化精度は、演算精度が最も高い最適解に対する最適化レベルnの最適解の比率(%)を示している。 The optimization level is a value indicating the degree of calculation accuracy of the optimal solution. Here, the calculation accuracy of the optimum solution is higher as the value of the optimization level is larger. The time length is a time length of a unit time. The calculation time is the time required for calculating the optimal solution as a whole for a predetermined period when the optimal solution is calculated every corresponding unit time. The optimization accuracy is a value indicating the calculation accuracy of the optimal solution. In the example shown in FIG. 7, the optimization accuracy at the optimization level n (1 ≦ n ≦ 7) indicates the ratio (%) of the optimal solution at the optimization level n to the optimal solution with the highest calculation accuracy.
ここでは、最適解の演算精度として最適化精度が用いられているが、最適解の演算精度は、最適解(例えば、電力の購入料金)の値であってもよい。 Here, the optimization accuracy is used as the calculation accuracy of the optimal solution, but the calculation accuracy of the optimal solution may be the value of the optimal solution (for example, a power purchase fee).
第1実施形態において、所定期間は、上述したように、例えば、24時間、1週間、1ヶ月、3ヶ月(季節毎の期間)などである。生成部230は、曜日、天候又は季節毎に対応関係を生成することが好ましい。
In the first embodiment, as described above, the predetermined period is, for example, 24 hours, one week, one month, three months (period for each season), or the like. The
演算部240は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び系統に提供される電力の売却料金の少なくとも1つを解として、複数の組合せを探索することによって最適解を演算する。詳細には、演算部240は、以下に示す目的関数を用いて、単位時間毎に最適解を演算する。
The
ここで、sell_power(t)は、単位時間tにおける売買電力を示しており、sell_power(t)が正の値である場合には、系統に対して逆潮流が行われており、sell_power(t)が負の値である場合には、系統から電力の供給が行われる。sell_unit_price(t)は、単位時間tにおける売電電力の単価を示しており、buy_unit_price(t)は、単位時間tにおける買電電力の単価を示している。ここで、単位時間tは、例えば、蓄電装置の充放電を切り替え可能な最小の時間間隔である。 Here, cell_power (t) indicates the trading power in unit time t. When cell_power (t) is a positive value, a reverse power flow is performed on the system, and cell_power (t) When is a negative value, power is supplied from the grid. cell_unit_price (t) indicates the unit price of the sold power in unit time t, and buy_unit_price (t) indicates the unit price of purchased power in unit time t. Here, the unit time t is, for example, the minimum time interval at which charging / discharging of the power storage device can be switched.
ここで、パラメータは、例えば、系統から供給される電力の購入単価である。或いは、パラメータは、例えば、系統に提供される電力の売却単価である。或いは、パラメータは、燃料ガスの購入単価である。 Here, the parameter is, for example, the unit price of power supplied from the grid. Alternatively, the parameter is, for example, the sales unit price of power provided to the grid. Alternatively, the parameter is the unit price of fuel gas purchase.
ここで、目的関数に適用する要素は、図8に示すように、PVユニット130の動作(PVの動作)、蓄電池ユニット140の動作(蓄電池の動作)、燃料電池ユニット150の動作(燃料電池の動作)及び貯湯ユニット160の動作(貯湯ユニットの動作)の組合せである。
Here, as shown in FIG. 8, the elements applied to the objective function are the operation of the PV unit 130 (PV operation), the operation of the storage battery unit 140 (operation of the storage battery), and the operation of the fuel cell unit 150 (operation of the fuel cell). Operation) and hot
PVユニット130の動作は、PV発電量予測情報に基づいて予測される動作である。例えば、PVユニット130は、MPPT法によって制御される。図8では、PVユニット130の動作が”AA”、”AB”(図面上省略)及び”AC”の3種類であるケースが例示されている。
The operation of the
蓄電池ユニット140の動作は、例えば、蓄電、放電及び維持である。図8では、蓄電池ユニット140の動作が”BA”、”BB”(図面上省略)及び”BC”の3種類であるケースが例示されている。
The operation of the
燃料電池ユニット150の動作は、消費エネルギー予測情報に基づいて予測される動作である。例えば、燃料電池ユニット150は、負荷追従制御によって制御される。図8では、燃料電池ユニット150の動作が”CA”、”CB”及び”CC”の3種類であるケースが例示されている。
The operation of the
貯湯ユニット160の動作は、例えば、貯湯量の増大、貯湯量の維持及び温めなしである。図8では、貯湯ユニット160の動作が”DA”、”DB”及び”DC”の3種類であるケースが例示されている。
The operation of the hot
図8に示すケースでは、要素の組合せが81種類(34)である。演算部240は、全ての組合せを総当たりで目的関数に適用して、「Sell_price(t)」の最大値(最適解)を構成する要素(動作)の組合せを特定する。
In the case shown in FIG. 8, there are 81 types (3 4 ) of combinations of elements. The
ここで、Sell_price(t)は、系統から供給される電力の購入料金と考えてもよく、系統に提供される電力の売却料金と考えてもよい。 Here, Sell_price (t) may be considered as a purchase fee for power supplied from the grid, or may be considered as a charge for selling power provided to the grid.
第1実施形態において、演算部240は、実際に各装置を制御するケースに加えて、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係を生成するケースにおいても、最適解を演算することに留意すべきである。
In the first embodiment, the
制御部250は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御する。制御部250は、演算部240によって算出された最適解を構成する要素(動作)に基づいて、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御する。
The
第1実施形態において、制御部250は、時間長が異なる単位時間毎に生成された対応関係(例えば、図7に示すテーブル)の中から、最適な単位時間の時間長を特定する特定部を構成する。また、制御部250は、最適解の演算に用いる単位時間として、最適な単位時間の時間長を有する単位時間を選択する選択部を構成する。
In the first embodiment, the
具体的には、制御部250は、基本的に、最適解の演算精度が最も高い単位時間を選択することが好ましい。例えば、図7に示すテーブルでは、制御部250は、最適化レベル7に対応する単位時間を選択することが好ましい。
Specifically, it is preferable that the
或いは、制御部250は、最適解の演算精度が所定閾値以上であり、演算時間の増大幅に対して演算精度が上昇する割合(演算精度の上昇率)が高い単位時間を選択してもよい。例えば、図7に示すテーブルでは、演算精度の上昇率が線形で推移するため、制御部250は、最適化レベル7に対応する単位時間を選択することが好ましい。
Alternatively, the
或いは、制御部250は、HEMS200の処理負荷が閾値以上である場合に、最適解の演算に用いる単位時間として、最適な単位時間の時間長よりも短い時間長を有する単位時間を選択する。例えば、図7に示すテーブルでは、制御部250は、HEMS200の処理負荷が閾値以上である場合に、6以下の最適化レベルに対応する単位時間を選択することが好ましい。
Alternatively, when the processing load of the
このようなケースにおいて、制御部250は、HEMS200の処理負荷が高いほど、演算時間が短い単位時間を選択することが好ましい。
In such a case, it is preferable that the
上述した演算部240は、実際に各装置を制御するケースにおいて、制御部250によって選択された単位時間毎に最適解を演算することは勿論である。
Of course, the
(探索方法の概要)
以下において、探索方法の概要について説明する。図9は、第1実施形態に係る探索方法の概要を説明するための図である。第1実施形態では、複数の単位時間によって構成される所定期間毎に最適解を算出するケースについて例示する。すなわち、単位時間は、所定期間を分割することによって得られる期間である。
(Overview of search method)
The outline of the search method will be described below. FIG. 9 is a diagram for explaining the outline of the search method according to the first embodiment. The first embodiment exemplifies a case where an optimal solution is calculated for each predetermined period constituted by a plurality of unit times. That is, the unit time is a period obtained by dividing a predetermined period.
例えば、図9に示すように、各単位時間(t1、t2、t3、t4…)において、各装置の要素の分岐が3種類であるケースについて説明する。具体的には、図9において、各装置の動作(要素)は、A、B、Cで表されている。例えば、単位時間t2において、各装置の動作(要素)は、A2、B2、C2である。このようなケースにおいて、演算部240は、原則として、上述した目的関数を用いて、全ての要素の組合せについて最適解を算出する。
For example, as shown in FIG. 9, a case will be described in which there are three types of branching of elements of each device in each unit time (t1, t2, t3, t4...). Specifically, in FIG. 9, the operation (element) of each apparatus is represented by A, B, and C. For example, in the unit time t2, the operation (element) of each device is A 2 , B 2 , C 2 . In such a case, the
但し、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160の制約条件を満たしていない要素の組合せの探索については省略されてもよい。
However, the search for the combination of elements that do not satisfy the constraints of the
なお、演算部240は、全ての要素の組合せに対して、ビタビアルゴリズム等の、総当り探索法と同等の性能が保証されるアルゴリズムを用いて最適解を算出してもよい。
Note that the
第1実施形態において、各装置の制約条件とは、各要素に対応する各装置の状態が各装置の能力を超えていないことである。具体的には、制約条件は、例えば、PV131の発電量がPV発電量予測情報に反していない、蓄電池141の蓄電量が閾値よりも小さくない、燃料電池151の発電量が閾値を超えていない、貯湯ユニット160の貯湯量が閾値よりも小さくないといった条件である。このようなケースでは、制約条件を満たしていない要素を含む要素の組合せの探索が省略される。
In the first embodiment, the constraint condition of each device is that the state of each device corresponding to each element does not exceed the capability of each device. Specifically, for example, the power generation amount of
(制御方法)
以下において、第1実施形態に係る制御方法について説明する。図10及び図11は、第1実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。具体的には、図10及び図11は、HEMS200の動作を示すフロー図である。
(Control method)
Hereinafter, a control method according to the first embodiment will be described. 10 and 11 are flowcharts showing the control method according to the first embodiment. Specifically, FIG. 10 and FIG. 11 are flowcharts showing the operation of the
第1に、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係を生成するケースについて、図10を参照しながら説明する。 First, the case of generating the correspondence between the calculation time of the optimal solution and the calculation accuracy of the optimal solution will be described with reference to FIG.
図10に示すように、ステップ10において、HEMS200は、単位時間をセットする。ここでは、時間長が短い順に単位時間がセットされることに留意すべきである。
As shown in FIG. 10, in
ステップ20Aにおいて、HEMS200は、単位時間毎に各要素(動作)をセットする。HEMS200は、所定期間に含まれる単位時間の全てについて最適解が算出されるまで、ステップ30〜ステップ50の処理を繰り返す。
In
ステップ30において、HEMS200は、単位時間毎に最適解を演算する。
In step 30, the
ステップ40において、HEMS200は、最適解の演算が初回のループであるか否かを判定する。HEMS200は、判定結果が”YES”である場合には、ステップ50の処理に移る。一方で、HEMS200は、判定結果が”NO”である場合には、ステップ20Bの処理に移り、ステップ20Aの処理に戻る。
In
ステップ50において、HEMS200は、他の時間長に対して、最適解の精度が悪化したか否かを判定する。HEMS200は、判定結果が”YES”である場合には、ステップ70の処理に移る。一方で、HEMS200は、判定結果が”NO”である場合には、ステップ20Bの処理に移り、ステップ20Aの処理に戻る。
In
ここでは、時間長が短い順に単位時間がセットされるため、最適解の演算時間が長いにもかかわらず、最適解の演算精度が劣化する単位時間が対応関係の生成から除外される。 Here, since the unit time is set in order of increasing time length, the unit time in which the calculation accuracy of the optimal solution deteriorates is excluded from the generation of the correspondence relationship even though the calculation time of the optimal solution is long.
ステップ60において、HEMS200は、単位時間の時間長、最適解の演算時間及び最適解を記録する。
In
ステップ70において、HEMS200は、全ての時間長について、ステップ10〜ステップ60の処理を終了しているか否かを確認する。HEMS200は、判定結果が”YES”である場合には、ステップ80の処理に移る。一方で、HEMS200は、判定結果が”NO”である場合には、ステップ10の処理に戻る。
In step 70, the
ステップ80において、HEMS200は、ステップ60で記録された情報に基づいて、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係を生成する。
In
第2に、実際に各装置を制御するケースについて、図11を参照しながら説明する。 Secondly, a case of actually controlling each device will be described with reference to FIG.
図11に示すように、ステップ110において、HEMS200は、HEMS200の負荷などの情報を収集する。HEMS200の負荷は、HEMS200で処理すべき情報量であってもよく、HEMS200の処理遅延であってもよい。
As shown in FIG. 11, in
ステップ120において、HEMS200は、ステップ10で収集された情報に基づいて、最適化レベル(単位時間)を選択する。
In
ステップ130において、HEMS200は、上述した目的関数を用いて、ステップ20で選択された単位時間毎に最適解を算出する。
In
ステップ140において、HEMS200は、最適解を構成する要素(動作)に基づいて、各装置を制御する。
In
(作用及び効果)
第1実施形態では、制御部250は、時間長が異なる単位時間毎に、最適解の演算時間と最適解の演算精度との対応関係を生成する。従って、対応関係を参照しながら、最適解を演算すべき単位時間の時間長を選択することが可能である。これによって、演算量の増大抑制及びの最適解の演算精度の両立を図ることができる。
(Function and effect)
In the first embodiment, the
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
実施形態において、制御装置として、HEMS200を例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。制御装置は、CEMS20であってもよく、スマートサーバ40であってもよい。或いは、制御装置は、BEMS(Building Energy Management System)であってもよく、FEMS(Factory Energy Management System)であってもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、需要家10は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を有する。しかしながら、需要家10は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160のいずれかを有していればよい。
In the embodiment, the
10…需要家、20…CEMS、30…変電所、31…配電線、40…スマートサーバ、50…発電所、51…送電線、60…ネットワーク、100…エネルギー管理システム、110…分電盤、120…負荷、130…PVユニット、131…PV、132…PCS、140…蓄電池ユニット、141…蓄電池、142…PCS、150…燃料電池ユニット、151…燃料電池、152…PCS、160…貯湯ユニット、200…HEMS、210…受信部、220…送信部、230…生成部、240…演算部、250…制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも1つを解として、複数の要素の組合せを探索することによって、所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に最適解を演算する演算部と、
時間長が異なる単位時間毎に、前記最適解の演算時間と前記最適解の演算精度との対応関係を生成する生成部とを備えることを特徴とする制御装置。 A control device for controlling a distributed power source, a power storage device or a heat storage device,
A combination of a plurality of elements with the operation of the distributed power source, the power storage device or the heat storage device as an element, and at least one of a purchase fee of power supplied from the grid and a sale fee of power provided to the grid as a solution By calculating the calculation unit for calculating the optimal solution for each unit time obtained by dividing the predetermined period,
A control apparatus comprising: a generation unit that generates a correspondence relationship between the calculation time of the optimal solution and the calculation accuracy of the optimal solution for each unit time having a different time length.
前記最適解の演算に用いる単位時間として、前記最適な単位時間の時間長を有する単位時間を選択する選択部を備えることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 Among the correspondences generated for each unit time having a different time length, a specifying unit that specifies the time length of the optimal unit time;
The control apparatus according to claim 1, further comprising a selection unit that selects a unit time having a time length of the optimum unit time as a unit time used for the calculation of the optimum solution.
所定期間を分割することによって得られる単位時間毎に、前記分散電源、前記蓄電装置又は前記蓄熱装置の動作を要素とし、系統から供給される電力の購入料金及び前記系統に提供される電力の売却料金の少なくとも1つを解として、最適解を演算するステップと、
時間長が異なる単位時間毎に、前記最適解の演算時間と前記最適解の演算精度との対応関係を生成するステップとを備えることを特徴とする制御方法。 A control method for controlling a distributed power source, a power storage device or a heat storage device,
For each unit time obtained by dividing a predetermined period, the operation of the distributed power source, the power storage device or the heat storage device is an element, and the purchase price of power supplied from the grid and the sale of power provided to the grid Calculating an optimal solution using at least one of the charges as a solution;
A control method comprising: generating a correspondence relationship between the calculation time of the optimal solution and the calculation accuracy of the optimal solution for each unit time having a different time length.
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