JP2018152962A - 分散型発電システム、及び該システムの運転計画の少なくとも一部を該システムの外部に与える方法 - Google Patents
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Abstract
Description
HEMSサーバと双方向に通信可能な分散型発電システムであって、
前記HEMSサーバから電力調整指令を受信し、前記電力調整指令を用いて運転計画を作成し、前記運転計画の少なくとも一部である送信用計画を前記HEMSサーバに送信する、分散型発電システムを提供する。
前記HEMSサーバから電力調整指令を受信し、前記電力調整指令を用いて運転計画を作成し、前記運転計画の少なくとも一部である送信用計画を前記HEMSサーバに送信する、分散型発電システムを提供する。
前記分散型発電システムは、前記送信用計画を前記HEMSサーバに送信した後において前記HEMSサーバから実行指示を受信した場合に、前記送信用計画に従って発電する、分散型発電システムを提供する。
前記電力調整指令は、制約時間帯を表す情報を含み、
前記送信用計画は、前記制約時間帯の計画を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記電力調整指令により与えられた制約条件を満たすものである、分散型発電システムを提供する。
前記記分散型発電システムは、前記制約時間帯の長さを短くする補正ができるように構成されている、分散型発電システムを提供する。
前記分散型発電システムは、電力と熱を生成するコージェネレーションシステムであり、
前記分散型発電システムは、熱を蓄熱するタンクを含み、
前記制約時間帯は、優先発電時間帯を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては他の時間帯よりも優先して前記分散型発電システムを発電させるというものであり、
前記分散型発電システムは、前記分散型発電システムが前記優先発電時間帯に発電したと仮定した場合の熱の発生量と、現在の前記タンクの蓄熱量と、熱負荷で使用される熱の予想量と、に基づいて、前記優先発電時間帯の長さを短くする補正ができるように構成されている、分散型発電システムを提供する。
前記分散型発電システムは、電力とお湯を生成するコージェネレーションシステムであり、
前記分散型発電システムは、お湯を貯蓄するタンクを含み、
前記制約時間帯は、優先発電時間帯を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては他の時間帯よりも優先して前記分散型発電システムを発電させるというものであり、
前記分散型発電システムが前記優先発電時間帯の計画に従って発電しているときに前記タンクの蓄熱量が最大蓄熱量に達した場合には、前記お湯を浴槽に張る、分散型発電システムを提供する。
前記分散型発電システムは、表示装置を含み、
前記表示装置は、前記分散型発電システムが前記制約時間帯において前記制約条件を満たした運転を行っているときに、所定の表示をする、分散型発電システムを提供する。
前記制約時間帯は、優先発電時間帯、発電停止時間帯及び発電抑制時間帯から選択される少なくとも1つを含み、
前記制約時間帯が前記優先発電時間帯を含む場合、前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記制約時間帯が前記発電停止時間帯を含む場合、前記制約時間帯の計画は、前記発電停止時間帯の計画を含み、
前記制約時間帯が前記発電抑制時間帯を含む場合、前記制約時間帯の計画は、前記発電抑制時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては他の時間帯よりも優先して前記分散型発電システムを発電させるというものであり、
前記発電停止時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記発電停止時間帯においては前記分散型発電システムの発電を停止するというものであり、
前記発電抑制時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記発電抑制時間帯においては前記分散型発電システムを所定の最低発電出力で発電させるというものである、分散型発電システムを提供する。
前記制約時間帯は、優先発電時間帯を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては前記分散型発電システムに逆潮流運転又は負荷追従運転を行わせるというものであり、
前記分散型発電システムの前記逆潮流運転は、前記分散型発電システムで発電した電力を系統電源に逆潮流させる運転であり、
前記分散型発電システムの前記負荷追従運転は、前記分散型発電システムで発電される電力量を電力負荷での消費量又は前記消費量から所定のマージンを差し引いた量に追従させる運転である、分散型発電システムを提供する。
前記分散型発電システムは、前記運転計画として採用され得る運転計画候補を複数作成し、複数の前記運転計画候補のうち、所定の基準が最も良くなるものを、前記運転計画として選定する、分散型発電システムを提供する。
複数の前記運転計画候補のうち、省エネルギー性、経済性、又は環境性が最も良くなるものを、前記運転計画として選定する、分散型発電システムを提供する。
前記分散型発電システムは、コージェネレーションシステムである、分散型発電システムを提供する。
分散型発電システムの運転計画の少なくとも一部を前記分散型発電システムの外部に与える方法であって、
前記分散型発電システムが有するHEMSと双方向に通信可能なHEMSサーバから前記分散型発電システムに電力調整指令を送信するステップと、
前記分散型発電システムにおいて前記電力調整指令を用いて前記運転計画を作成するステップと、
前記分散型発電システムから前記HEMSサーバに前記運転計画の少なくとも一部である送信用計画を送信するステップと、を含む、方法を提供する。
複数の分散型発電システムをまとめて一つの発電所のように扱う仮想発電所(VPP:Virtual Power Plant)を構築することが検討されている。また、仮想発電所を用いて電力の需給を適切に調整することが検討されている。本発明者らは、そのような調整を容易とするための技術を検討し、複数の分散型発電システムから送信された運転計画に基づいて送電網への電力供給量の見通しを立て、複数の分散型発電システムを統合制御することを思いついた。以下の実施の形態は、そのような見通しを立てて複数の分散型発電システムを統合制御することに適している。ただし、以下の実施の形態に記載されている技術は、他の用途にも利用され得る。
図1を参照して、本実施の形態に係る電力管理システム400の構成について説明する。図1は、一例に係る電力管理システム400の概略構成を示すブロック図である。
図3及び図4を参照して、本実施の形態に係る分散型発電システム100の構成について説明する。図3は、本実施の形態に係る分散型発電システムの概略構成を示すブロック図である。図4は、図3に示す分散型発電システムにおける制御器の概略構成を示す模式図である。なお、図4の中で、各機器をつなぐ実線は配管を示し、一点鎖線は電気ケ−ブルを示す。
分散型発電システム100は、自身が作成した運転計画に従って動作する。以下、運転計画について説明する。
次に、上述のステップS20〜S70について、さらに詳細に説明する。
(1)ステップS20について
まず、ステップS20の必要性について説明する。仮に、分散型発電システム100が優先発電時間帯の長さを変更できないとすると、熱負荷32で使用する熱量が小さい場合、優先発電時間帯の途中で貯湯タンク10が満蓄状態となり、分散型発電装置1の運転を停止せざるを得ない事態を招くおそれがある。図6の例では、優先発電時間帯に関する上述の問題が発生し難くなるように、ステップS20が構成されている。
ステップS30においては、運転計画作成手段24cは、所定の時間先までの電力負荷26が使用する電力量及び熱負荷32が使用する熱量の予測を行う。負荷予測方法は、簡単な方法(例えば、過去3日の負荷の平均値を予測値とする)から、ニューラルネットワークを用いた比較的複雑な方法まであり、いずれの方法を用いてもよい。一般的には、複雑な予測方法の方が高精度であるものの、処理に多くの記憶領域が必要だったり、計算時間が長くなったりする。このため、分散型発電システム100の設計者は、制御器24の性能に応じて予測方法を決定すればよい。
ステップS40においては、運転計画作成手段24cは、前記所定の時間を所定の時間間隔(例えば1時間)に分割して、それぞれの分割した時間に対して分散型発電装置1を運転するか停止するかを設定することで運転計画ベースを作成する。所定の時間間隔は、小さいほうが望ましいが、小さくするほど制御器24における計算時間が長くなる。本実施の形態では、所定の時間間隔は1時間として以降の説明を行う。
ステップS50について、図7を参照しながら説明する。なお、ステップS50に関する以下の説明においては、図7の「優先発電時間帯or発電停止時間帯」は、優先発電時間帯と読み替えられるものとする。ステップS50では、運転計画作成手段24cが、ステップS40で作成された複数の運転計画ベースが優先発電時間帯の条件を満たしているかどうかの判定を行う。具体的には、例えば、運転計画作成手段24cが、運転計画ベースA〜Gを作成し、運転計画ベースA〜Gがそれぞれ図7に示す発電時間帯A〜Gを表す情報を含んでいるとする。これらの運転計画ベースのうち、発電時間帯が優先発電時間帯の全てを含む運転計画ベース(優先発電時間帯に適合する運転計画ベース)は、運転計画ベースCと運転計画ベースGである。このため、運転計画作成手段24cは、運転計画ベースCと運転計画ベースGを残し、その他の運転計画ベースは排除する。このようにして、運転計画作成手段24cは、優先発電時間帯と運転計画ベースの適合判定を行う。
ステップS60について、図7を参照しながら説明する。なお、ステップS60に関する以下の説明においては、図7の「優先発電時間帯or発電停止時間帯」は発電停止時間帯と読み替えられるものとする。ステップS60では、運転計画作成手段24cが、ステップS50により残された複数の運転計画ベースが発電停止時間帯の条件を満たしているかどうかの判定を行う。具体的には、例えば、ステップS50により残された運転計画ベースが運転計画ベースA〜Gであり、運転計画ベースA〜Gがそれぞれ図7に示す発電時間帯A〜Gを表す情報を含んでいるとする。これらの運転計画ベースのうち、発電時間帯が発電停止時間帯を全く含まない運転計画ベース(発電停止時間帯に適合する運転計画ベース)は、運転計画ベースAと運転計画ベースFである。このため、運転計画作成手段24cは、運転計画ベースAと運転計画ベースFを残し、その他の運転計画ベースは排除する。このようにして、運転計画作成手段24cは、発電停止時間帯と運転計画ベースの適合判定を行う。
上述したように、所定の基準には、省エネルギー性、環境性、経済性等があり、これらのいずれを用いてもよい。以下では、所定の基準として、省エネルギー性を用いた場合について、図8A及び図8Bを参照しながら詳細に説明する。
+(熱回収量)−(配管放熱ロス)−(貯湯タンク放熱ロス)により算出される。なお、貯湯タンク10の蓄熱量は、ステップS506と同様に、前回のステップS508で算出した貯湯タンク10の蓄熱量等を用いる。また、ここで算出した貯湯タンク10の蓄熱量が、次の所定の時間間隔における貯湯タンク10の蓄熱量になる。
図10及び11を参照しつつ、電力調整指令及び運転計画の具体例を説明する。
2 発電ユニット
3 インバータ
4 ポンプ
5 冷却水配管
6 熱交換器
7 ポンプ
8 逆潮流防止ヒータ
9 配管
9a 配管
9b 配管
9c 配管
9d 配管
10 貯湯タンク
11 バックアップボイラ
12 温度検出器
13 温度検出器
14 流量検出器
15 補給路
16 温水送水路
17 温度検出器
18 温度検出器
19 温度検出器
20 温度検出器
21 温度検出器
22 温度検出器
23 三方弁
24 制御器
24a 太陽電池検知手段
24b 優先時間帯決定手段
24c 運転計画作成手段
24d 発電制御手段
25 系統電源
26 電力負荷
29 第1電力計測器
30 第2電力計測器
32 熱負荷
33 電気ケーブル
34 電気ケーブル
35 電気ケーブル
36 電気ケーブル
100 分散型発電システム
200 HEMSサーバ(燃料電池サーバ)
300 電力管理装置
400 電力管理システム
600 再生可能エネルギー発電事業者
700 発電事業者
800 小売電気事業者
Claims (13)
- HEMSサーバと双方向に通信可能な分散型発電システムであって、
前記HEMSサーバから電力調整指令を受信し、前記電力調整指令を用いて運転計画を作成し、前記運転計画の少なくとも一部である送信用計画を前記HEMSサーバに送信する、分散型発電システム。 - 前記分散型発電システムは、前記送信用計画を前記HEMSサーバに送信した後において前記HEMSサーバから実行指示を受信した場合に、前記送信用計画に従って発電する、請求項1に記載の分散型発電システム。
- 前記電力調整指令は、制約時間帯を表す情報を含み、
前記送信用計画は、前記制約時間帯の計画を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記電力調整指令により与えられた制約条件を満たすものである、請求項1又は2に記載の分散型発電システム。 - 前記分散型発電システムは、前記制約時間帯の長さを短くする補正ができるように構成されている、請求項3に記載の分散型発電システム。
- 前記分散型発電システムは、電力と熱を生成するコージェネレーションシステムであり、
前記分散型発電システムは、熱を蓄熱するタンクを含み、
前記制約時間帯は、優先発電時間帯を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては他の時間帯よりも優先して前記分散型発電システムを発電させるというものであり、
前記分散型発電システムは、前記分散型発電システムが前記優先発電時間帯に発電したと仮定した場合の熱の発生量と、現在の前記タンクの蓄熱量と、熱負荷で使用される熱の予想量と、に基づいて、前記優先発電時間帯の長さを短くする補正ができるように構成されている、請求項4に記載の分散型発電システム。 - 前記分散型発電システムは、電力とお湯を生成するコージェネレーションシステムであり、
前記分散型発電システムは、お湯を貯蓄するタンクを含み、
前記制約時間帯は、優先発電時間帯を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては他の時間帯よりも優先して前記分散型発電システムを発電させるというものであり、
前記分散型発電システムが前記優先発電時間帯の計画に従って発電しているときに前記タンクの蓄熱量が最大蓄熱量に達した場合には、前記お湯を浴槽に張る、請求項3〜5のいずれか一項に記載の分散型発電システム。 - 前記分散型発電システムは、表示装置を含み、
前記表示装置は、前記分散型発電システムが前記制約時間帯において前記制約条件を満たした運転を行っているときに、所定の表示をする、請求項3〜6のいずれか一項に記載の分散型発電システム。 - 前記制約時間帯は、優先発電時間帯、発電停止時間帯及び発電抑制時間帯から選択される少なくとも1つを含み、
前記制約時間帯が前記優先発電時間帯を含む場合、前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記制約時間帯が前記発電停止時間帯を含む場合、前記制約時間帯の計画は、前記発電停止時間帯の計画を含み、
前記制約時間帯が前記発電抑制時間帯を含む場合、前記制約時間帯の計画は、前記発電抑制時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては他の時間帯よりも優先して前記分散型発電システムを発電させるというものであり、
前記発電停止時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記発電停止時間帯においては前記分散型発電システムの発電を停止するというものであり、
前記発電抑制時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記発電抑制時間帯においては前記分散型発電システムを所定の最低発電出力で発電させるというものである、請求項3〜7のいずれか一項に記載の分散型発電システム。 - 前記制約時間帯は、優先発電時間帯を含み、
前記制約時間帯の計画は、前記優先発電時間帯の計画を含み、
前記優先発電時間帯の計画が満たす前記制約条件は、前記優先発電時間帯においては前記分散型発電システムに逆潮流運転又は負荷追従運転を行わせるというものであり、
前記分散型発電システムの前記逆潮流運転は、前記分散型発電システムで発電した電力を系統電源に逆潮流させる運転であり、
前記分散型発電システムの前記負荷追従運転は、前記分散型発電システムで発電される電力量を電力負荷での消費量又は前記消費量から所定のマージンを差し引いた量に追従させる運転である、請求項3〜8のいずれか一項に記載の分散型発電システム。 - 前記分散型発電システムは、前記運転計画として採用され得る運転計画候補を複数作成し、複数の前記運転計画候補のうち、所定の基準が最も良くなるものを、前記運転計画として選定する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の分散型発電システム。
- 複数の前記運転計画候補のうち、省エネルギー性、経済性、又は環境性が最も良くなるものを、前記運転計画として選定する、請求項10に記載の分散型発電システム。
- 前記分散型発電システムは、コージェネレーションシステムである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の分散型発電システム。
- 分散型発電システムの運転計画の少なくとも一部を前記分散型発電システムの外部に与える方法であって、
前記分散型発電システムが有するHEMSと双方向に通信可能なHEMSサーバから前記分散型発電システムに電力調整指令を送信するステップと、
前記分散型発電システムにおいて前記電力調整指令を用いて前記運転計画を作成するステップと、
前記分散型発電システムから前記HEMSサーバに前記運転計画の少なくとも一部である送信用計画を送信するステップと、を含む、方法。
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