JP2019022381A - Micro grid interconnection system, micro grid interconnection control method, and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、水電解装置、水素貯蔵タンク、並びに自然エネルギー発電装置及び燃料電池を備えたマイクログリッドを、複数有するマイクログリッド連系システムと、このシステムを連系して制御するためのマイクログリッド連系制御方法、並びにマイクログリッド連系制御プログラムに関するものである。 Embodiments of the present invention provide a microgrid interconnection system having a plurality of microgrids including a water electrolysis apparatus, a hydrogen storage tank, a natural energy power generation apparatus, and a fuel cell, and a system for controlling the system in conjunction with each other. The present invention relates to a microgrid interconnection control method and a microgrid interconnection control program.
離島や山岳地などでは、基幹系統との連系が困難であり、大規模発電所からの電力送電ができないことがある。そのため、これらの地域では、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー発電装置を、主たる電源として用いるマイクログリッドが提案されている。ただし、自然エネルギー発電装置は自然条件によって発電量が左右されるという問題がある。 In remote islands and mountainous areas, it is difficult to connect to the main grid, and power transmission from large-scale power plants may not be possible. Therefore, in these regions, a microgrid using a natural energy power generation device such as wind power generation or solar power generation as a main power source has been proposed. However, the natural energy power generation apparatus has a problem that the amount of power generation depends on natural conditions.
そこでマイクログリッドでは、自然エネルギー発電装置だけではなく、水素生成用の水電解装置と、水素貯蔵用のタンクと、水素を用いて発電する燃料電池とを組み合わせて構成している。例えば、ある時間帯において自然エネルギー装置の発電量が少なく、マイクログリッドで電力不足が予測されたとする。 Therefore, in the microgrid, not only a natural energy power generation device but also a water electrolysis device for hydrogen generation, a hydrogen storage tank, and a fuel cell that generates power using hydrogen are combined. For example, it is assumed that the amount of power generated by the natural energy device is small in a certain time zone and power shortage is predicted in the microgrid.
この場合、タンク内に貯蔵しておいた水素を燃料電池に与えることで、燃料電池を発電させ、発電した電力を電力需要に与える。すなわちマイクログリッドでは、自然エネルギー発電装置の発電だけでは電力需要を賄えない時に、燃料電池が補助的な電源の役割を果たす。これにより、マイクログリッドでの電力不足を回避することが可能となる。 In this case, by supplying the hydrogen stored in the tank to the fuel cell, the fuel cell is generated, and the generated power is supplied to the power demand. In other words, in the microgrid, the fuel cell serves as an auxiliary power source when the power demand cannot be covered only by the power generated by the natural energy generator. This makes it possible to avoid power shortage in the microgrid.
また、別の時間帯において、電力需要よりも自然エネルギー発電装置の発電量の方が上回った場合には、余った分の発電電力(これを余剰電力と呼ぶ)を利用して水電解装置が水素を生成する。生成した水素をタンクに貯蔵することで、燃料電池への供給に備える。このようなマイクログリッドによれば、余剰電力の有効利用により電力エネルギーを水素エネルギーに変換し、水素として蓄えることで、自然エネルギー発電装置を主たる電源として用いた場合でも電力供給の安定化が実現する。 In addition, if the amount of power generated by the natural energy power generation device exceeds the power demand in another time zone, the water electrolysis device uses the surplus generated power (this is called surplus power). Produce hydrogen. The generated hydrogen is stored in a tank to prepare for supply to the fuel cell. According to such a microgrid, the power supply is stabilized even when the natural energy power generation device is used as a main power source by converting the power energy into hydrogen energy by effectively using surplus power and storing it as hydrogen. .
マイクログリッドでは、余剰電力を利用して水電解装置にて水素を生成しても、水素貯蔵タンクの容量が小さければ、タンクが水素ですぐ満杯になってしまう。そのため、余剰電力を水素生成に使い切れずに、自然エネルギー発電装置の余剰電力は一部を捨てざるを得なくなる。すなわち、マイクログリッドの運用に際して、水素貯蔵タンクの容量が小さいと、エネルギーの空費が発生し易く、エネルギーの利用効率が低下した。 In the microgrid, even if hydrogen is generated by the water electrolysis apparatus using surplus power, if the capacity of the hydrogen storage tank is small, the tank will be filled with hydrogen immediately. Therefore, a part of the surplus power of the natural energy power generation apparatus must be discarded without using the surplus power for hydrogen generation. That is, when the microgrid is operated, if the capacity of the hydrogen storage tank is small, energy waste is likely to occur, and energy use efficiency is reduced.
また、水素貯蔵タンクの容量が小さいと、タンクから燃料電池への水素供給量も少ないことになる。したがって、水素供給量に比例して燃料電池の発電量も小さい。その結果、マイクログリッドでの電力不足分が大きい場合に、燃料電池の発電量ではカバーできず、電力需要への供給が停止するおそれがある。さらに最近では、マイクログリッドに燃料電池自動車などの水素需要を組み込むことが検討されているが、水素貯蔵タンクの容量が小さければ、水素需要への供給が停止する可能性もある。 In addition, if the capacity of the hydrogen storage tank is small, the amount of hydrogen supplied from the tank to the fuel cell is also small. Therefore, the power generation amount of the fuel cell is small in proportion to the hydrogen supply amount. As a result, when the amount of power shortage in the microgrid is large, the amount of power generated by the fuel cell cannot be covered, and supply to the power demand may stop. More recently, it has been considered to incorporate hydrogen demand such as fuel cell vehicles into the microgrid. However, if the capacity of the hydrogen storage tank is small, there is a possibility that supply to the hydrogen demand will stop.
以上述べたように、従来のマイクログリッドでは、エネルギーの利用効率の低下や、電力需要及び水素需要への供給停止が発生する可能性があり、系統運用の不安定化を招くおそれがある。そのため、マイクログリッドにおいて水素貯蔵タンクを大容量化することが考えられる。しかしながら、マイクログリッドは離島や山岳地などに適用されることが多いので、敷地面積の確保が難しく、マイクログリッド単位での水素の貯蔵量の増大は困難である。 As described above, in the conventional microgrid, there is a possibility that the energy use efficiency may be reduced and the supply to the electric power demand and the hydrogen demand may be stopped, resulting in unstable system operation. Therefore, it is conceivable to increase the capacity of the hydrogen storage tank in the microgrid. However, since microgrids are often applied to isolated islands and mountainous areas, it is difficult to secure a site area and it is difficult to increase the amount of hydrogen stored in units of microgrids.
本発明の実施形態は、以上のような状況を受けて提案されたものであり、複数のマイクログリッドを連系したシステムを構築し、マイクログリッドを統合的に制御してマイクログリッド間でエネルギーを融通することにより、自然エネルギー発電装置の余剰電力を余すことなく利用してエネルギーの利用効率向上並びに電力需要及び水素需要へのエネルギー安定供給を実現し、系統運用の安定化を図ることを課題とする。 The embodiment of the present invention has been proposed in response to the above situation, constructing a system in which a plurality of microgrids are connected, and controlling the microgrids in an integrated manner to transfer energy between the microgrids. By utilizing the surplus power of natural energy power generation equipment without surplus, it is an issue to improve the efficiency of energy use, realize stable energy supply to power demand and hydrogen demand, and stabilize system operation. To do.
上記の課題を解決するために、本実施形態は、
(1)自然エネルギーを用いて電力を生成する自然エネルギー発電装置。
(2)前記自然エネルギー発電装置が生成した電力を用いて水を電気分解し水素を生成する水電解装置。
(3)前記水電解装置で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵タンク。
(4)前記水素貯蔵タンクに貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成する燃料電池。
(5)電力を消費する電力需要。
(6)水素を消費する水素需要。
を有するマイクログリッドを複数設けたマイクログリッド連系システムであって、下記の構成要素(7)〜(9)を備える。
(7)任意の時間帯において前記各マイクログリッドで使い切れない電力及び水素の過剰分を求めるローカル監視制御装置。
(8)前記ローカル監視制御装置から前記各マイクログリッドの前記過剰分のデータを収集し、前記各マイクログリッドの前記過剰分のエネルギーを別の前記マイクログリッドに融通するための融通指令を出力する中央監視制御装置。
(9)前記融通指令に基づいて前記マイクログリッド間で前記過剰分のエネルギーを融通するエネルギー融通機構。
また、上記のマイクログリッド連系システムにおける各形態は、各部の処理をコンピュータが実行するマイクログリッド連系制御方法の発明としても捉えることができ、さらには、各部の処理をコンピュータに実行させるマイクログリッド連系制御プログラムの発明としても捉えることができる。
In order to solve the above problems, the present embodiment
(1) A natural energy power generation device that generates electric power using natural energy.
(2) A water electrolysis device that generates hydrogen by electrolyzing water using the electric power generated by the natural energy power generation device.
(3) A hydrogen storage tank for storing hydrogen generated by the water electrolysis apparatus.
(4) A fuel cell that generates electric power by a chemical reaction between hydrogen stored in the hydrogen storage tank and oxygen in the air.
(5) Electricity demand for consuming electricity.
(6) Hydrogen demand for consuming hydrogen.
A microgrid interconnection system provided with a plurality of microgrids having the following components (7) to (9).
(7) A local monitoring and control device for obtaining an excess of electric power and hydrogen that cannot be used in each microgrid in an arbitrary time zone.
(8) A center that collects the excess data of each microgrid from the local monitoring and control device and outputs an accommodation command for accommodating the excess energy of each microgrid to another microgrid Supervisory control device.
(9) An energy interchange mechanism for accommodating the excess energy between the microgrids based on the interchange command.
Each form in the above-mentioned microgrid interconnection system can also be regarded as an invention of a microgrid interconnection control method in which processing of each part is executed by a computer, and further, a microgrid that causes a computer to execute processing of each part. It can also be understood as an invention of an interconnection control program.
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
(第1の実施形態)
(構成)
図1及び図2は、第1の実施形態の構成を示すブロック図である。図に示すように、第1の実施形態に係るマイクログリッド連系システム10は、同様の構成要素を有する複数のマイクログリッド20(図1では2つのマイクログリッド20a、20bと表示する)と、ローカル監視制御装置160と、エネルギー融通機構30と、中央監視制御装置40と、から構成されている。ローカル監視制御装置160、エネルギー融通機構30及び中央監視制御装置40は、CPUやメモリなどを包含し所定のプログラムで動作するコンピュータで構成されている。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
1 and 2 are block diagrams showing the configuration of the first embodiment. As shown in the figure, the microgrid interconnection system 10 according to the first embodiment includes a plurality of microgrids 20 (shown as two
図1では、マイクログリッド20a側の各構成要素には符号の後に「a」を付けて表示し、マイクログリッド20b側の各構成要素には符号の後に「b」を付けて表示している。説明の簡略化のため、第1の実施形態では、2地点のマイクログリッド20が連系したマイクログリッド連系システムを示すが、3地点以上のマイクログリッド20が連系したシステムであってもよい。マイクログリッド20の配置地点は、地理的な条件などが加味されて適宜選択される。また、マイクログリッド20は商用電源と連系しても良い。
In FIG. 1, each component on the microgrid 20 a side is displayed with “a” after the symbol, and each component on the
図2は、図1のマイクログリッド連系システム10における各マイクログリッド20の構成を示すブロック図である。図1及び図2の矢印において、太線はシステム内の電力エネルギーの流れ、点線はシステム内の水素エネルギーの流れ、細線はシステムに含まれるマイクログリッド20の系統データ及び指令などデータの流れを、それぞれ示している。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of each
(マイクログリッドの構成要素)
図2に示すように、マイクログリッド20には、自然エネルギー発電装置110と、AC/DC変換器121と、水電解装置122と、水素貯蔵タンク123と、水素供給装置124と、燃料電池131と、DC/AC変換器132と、AC/DC変換器141と、蓄電池142とが、順次接続されて設けられている。
(Components of microgrid)
As shown in FIG. 2, the
自然エネルギー発電装置110は、自然エネルギー発電機111とDC/AC変換器112とを有している。自然エネルギー発電機111とは、太陽光発電や風力発電、水力発電のような自然界に存在するエネルギーを用いて直流電力を生成するものであり、変換した直流電力をDC/AC変換器112により交流電力に変換して、これを電力需要151に供給する。
The natural energy
水電解装置122は、自然エネルギー発電装置101が生成した電力を用いて水を電気分解し水素を生成する。水電解装置122は、ローカル監視制御装置160からの入力電力指令に応じた電力を、AC/DC変換器121を介して入力し、入力電力に応じて水素を生成する。
The
水素貯蔵タンク123は、水電解装置122にて生成した水素を貯蔵するタンクである。水素貯蔵タンク123に貯蔵された水素は、水素供給装置124を介して水素需要152に送られるか、又は、燃料電池131の発電に使用される。また、水素貯蔵タンク123にはパイプライン52が接続されている(図1も参照)。
The
燃料電池131は、水素貯蔵タンク123に貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成する装置である。AC/DC変換器141は、系統の周波数と電圧を発生させる機能を有するものとする。蓄電池142は、自然エネルギー発電装置110の発電電力の短周期変動を抑制するために充放電を行うものである。
The
マイクログリッド20には電力需要151と水素需要152とが設定される。電力需要151は自然エネルギー発電装置110あるいは燃料電池131から電力が与えられ、電力が消費される。水素需要152は、水素貯蔵タンク123に接続された水素供給装置124から水素を与えられる。水素需要152では与えられた水素が消費される。水素需要152とは、例えば、近年普及が進む燃料電池自動車への水素供給を想定したものである。
A
(ローカル監視制御装置)
ローカル監視制御装置160は、各マイクログリッド20に設置されている。ローカル監視制御装置160は、マイクログリッド20の系統データとして、自然エネルギー発電装置110の発電量と、水電解装置122の水素生成量と、水素貯蔵タンク123の水素貯蔵量と、燃料電池131の充電量と、電力需要151及び水素需要152とを、取り込んでいる。
(Local monitoring and control device)
The local monitoring control device 160 is installed in each
ローカル監視制御装置160は、マイクログリッド20の系統データを中央監視制御装置40に送るようになっている。ローカル監視制御装置160は、任意の時間帯において各マイクログリッド20で使い切れない電力及び水素の過剰分と、各マイクログリッド20で不足する電力及び水素の不足分とを求める処理部である(ローカル監視制御処理)。
The local supervisory control device 160 is configured to send the system data of the
ローカル監視制御装置160には、ローカル監視部161と、ローカル制御部162と、エネルギー算出部163とが設けられている。ローカル監視部161は、マイクログリッド20における電力及び水素に関する需給バランスを監視する部分である。また、ローカル監視部161は、水素貯蔵タンク123における水素貯蔵状態を監視するようになっている。
The local monitoring control device 160 includes a local monitoring unit 161, a local control unit 162, and an energy calculation unit 163. The local monitoring unit 161 is a part that monitors the supply and demand balance regarding power and hydrogen in the
ローカル制御部162は、ローカル監視部161の監視結果に基づき、水電解装置122及び燃料電池131へローカル制御指令を出力する部分である。ローカル制御部162は、ローカル制御指令として、水電解装置122に対し入力電力指令を与えたり、燃料電池131に対し出力電力指令を与えたりする。ローカル制御部162からローカル制御指令を送信される水電解装置122及び燃料電池131が、マイクログリッド20における制御対象装置となる。
The local control unit 162 is a part that outputs a local control command to the
エネルギー算出部163は、ローカル監視部161の監視結果に基づいて、任意の時間帯における各マイクログリッド20での余剰電力、余剰水素及び電力及び水素の過剰分を求める。このうち、余剰電力とは、自然エネルギー発電装置110の発電電力から電力需要151の消費電力を差し引いた電力である。また、余剰水素とは、水素貯蔵タンク123での水素貯蔵量から水素需要152の消費水素を差し引いた水素量である。
Based on the monitoring result of the local monitoring unit 161, the energy calculation unit 163 obtains surplus power, surplus hydrogen, power, and excess hydrogen in each microgrid 20 in an arbitrary time zone. Among these, surplus power is power obtained by subtracting the power consumption of the
各マイクログリッド20での電力の過剰分とは、自然エネルギー発電装置110で発電された電力が、ある時間帯では各マイクログリッド20に消費も利用もできず、マイクログリッド20単独では使い切れない電力量のことである。このような電力の過剰分は、自然エネルギー発電装置110の発電電力から、電力需要151での消費電力と水電解装置122に供給する水素生成用電力とを差し引くことで求められる。
The excess power in each microgrid 20 means that the power generated by the
すなわち、(電力の過剰分)=(発電電力)−(消費電力+水素生成用電力)となる。水素生成用電力とは水電解装置122にて利用される電力のことである。また、自然エネルギー発電装置110の発電電力から電力需要151の消費電力を差し引いた電力が余剰電力となるので、(電力の過剰分)=(余剰電力)−(水素生成用電力)としても捉えることもできる。
That is, (excess amount of power) = (generated power) − (power consumption + hydrogen generating power). The power for generating hydrogen is power used in the
したがって、(余剰電力)<(水素生成用電力)であれば、つまり余剰電力を水電解装置122での水素生成に全て利用できてしまえば、マイクログリッド20単独で電力の過剰分が発生しないことになる。以上のようにして、ローカル監視制御装置160では、電力の需給バランスを監視して、各マイクログリッド20の電力需要151で消費し切れず且つ水電解装置122でも使い切れない電力を、電力の過剰分として求める。
Therefore, if (surplus power) <(power for hydrogen generation), that is, if all the surplus power can be used for hydrogen generation in the
エネルギー算出部163にて求められる水素の過剰分とは、ある時間帯では各マイクログリッド20にて消費も貯蔵も利用もできず、マイクログリッド20単独では使い切れない水素量のことである。このような水素の過剰分は、水素貯蔵タンク123での水素貯蔵量から、水素需要152での消費水素と、水素貯蔵タンク123でのタンク空き容量と、燃料電池131に供給する水素量とを差し引くことで求められる。
The excess amount of hydrogen obtained by the energy calculation unit 163 is the amount of hydrogen that cannot be consumed, stored, or used in each microgrid 20 in a certain time period and cannot be used by the
すなわち、(水素の過剰分)=(水素貯蔵量)−(消費水素+タンク空き容量+電力生成用水素)となる。水素貯蔵タンク123でのタンク空き容量とは、ある時間帯で水素貯蔵タンク123が満タンになるまで貯蔵することができる水素量である。電力生成用水素とは、燃料電池131にて電力生成に利用される水素のことである。また、水素貯蔵タンク123での水素貯蔵量から水素需要152の消費水素を差し引いた水素量が余剰水素となるので、(水素の過剰分)=(余剰水素)−(タンク空き容量+電力生成用水素)としてもよい。
That is, (excess amount of hydrogen) = (hydrogen storage amount) − (hydrogen consumption + tank free capacity + hydrogen for power generation). The tank free capacity in the
したがって、(余剰水素)<(タンク空き容量+電力生成用水素)であれば、つまり、水素貯蔵タンク123に貯蔵するか、あるいは燃料電池131での電力生成に利用することで余剰水素を使い切ってしまえば、マイクログリッド20単独で水素の過剰分は発生しないことになる。以上のようにして、ローカル監視制御装置160では、水素の需給バランスを監視して、各マイクログリッド20の水素需要152で消費し切れず、水素貯蔵タンク123でも貯蔵できず、且つ燃料電池131でも使い切れない水素を、水素の過剰分として求める。
Therefore, if (surplus hydrogen) <(vacant capacity of the tank + hydrogen for power generation), that is, it is stored in the
また、ローカル監視制御装置160では、電力の需給バランスを監視して、自然エネルギー発電装置110の発電電力が電力需要151の消費電力に満たない電力を、電力の不足分として求める。電力の不足分とは、自然エネルギー発電装置110の発電電力が電力需要151の消費電力量に足りなかった分である。
In addition, the local monitoring and control device 160 monitors the power supply-demand balance, and determines the power that is generated by the natural energy
また、エネルギー算出部163にて算出される各マイクログリッド20での水素の不足分とは、水電解装置122にて生成される水素量と水素貯蔵タンク123に貯蔵した水素量が水素需要152での水素消費量に満たない水素量である。
Further, the shortage of hydrogen in each microgrid 20 calculated by the energy calculation unit 163 is the amount of hydrogen generated in the
(中央監視制御装置)
中央監視制御装置40は、ローカル監視制御装置160から各マイクログリッド20の電力の過剰分及び水素の過剰分に関するデータを収集して、これら過剰分のエネルギーを、別のマイクログリッド20に融通するための融通指令を出力する(中央監視制御処理)。
(Central monitoring and control device)
The central
融通指令とは、マイクログリッド20の需給バランスに基づき各マイクログリッド20では過剰となっている電力又は水素を、別のマイクログリッド20に融通するための指令である。融通指令には、マイクログリッド20a、20b間に水素を融通させる水素融通指令と、マイクログリッド20a、20b間に電力を融通させる電力融通指令とがある。
The accommodation command is a command for accommodating power or hydrogen that is excessive in each microgrid 20 based on the supply and demand balance of the
また、中央監視制御装置40は、ローカル監視制御装置160から各マイクログリッド20の電力不足分及び水素不足分、並びに各マイクログリッド20のタンク空き容量についてのデータを収集し、過剰分を持つマイクログリッド20から不足分を持つ別のマイクログリッド20に対して、不足分を補い、且つタンク空き容量に相当する電力分又は水素分まで過剰分のエネルギーを融通するように融通指令を出力する。
Further, the central
(エネルギー融通機構)
図1に示すように、エネルギー融通機構30には、マイクログリッド20a、20b間に双方向に水素を流すパイプライン52と、直流連系線60とが設置されている。このうち、パイプライン52には双方向水素融通装置51が設置されている。また、パイプライン52には各マイクログリッド20の水素貯蔵タンク123が接続されている。
(Energy interchange mechanism)
As shown in FIG. 1, the energy accommodation mechanism 30 is provided with a pipeline 52 that allows hydrogen to flow bidirectionally between the
直流連系線60は、各マイクログリッド20の自然エネルギー発電機111が発電した直流電力の送電線に接続されている。このようなエネルギー融通機構30は、中央監視制御装置40か融通指令ら入力して、融通指令に基づいてマイクログリッド20a、20b間で、前述した電力及び水素の過剰分を融通する(エネルギー融通処理)。
The DC interconnection line 60 is connected to a DC power transmission line generated by the
(作用)
(マイクログリッド単位での運用)
マイクログリッド20の運用について、図2を参照して説明する。各マイクログリッド20では、制御対象とする時間帯において、ローカル監視制御装置160のローカル監視部161が、マイクログリッド20における電力及び水素に関する需給バランスを監視する。
(Function)
(Operation in micro grid units)
The operation of the
ローカル監視部161が電力の需給バランスを監視して、制御対象とする時間帯において自然エネルギー発電装置110の発電電力が電力需要151の消費電力を上回った場合、エネルギー算出部163は、自然エネルギー発電装置110の発電電力から電力需要151の消費電力を差し引くことで、余剰電力を求める。
When the local monitoring unit 161 monitors the power supply-demand balance and the generated power of the natural energy
この算出結果を受けて、ローカル監視制御装置160のローカル制御部162は、水電解装置122に対して余剰電力の値を入力電力指令として送信する。水電解装置122は、ローカル制御部162から入力電力指令を受けると、AC/DC変換器121を介して余剰電力を入力し、水の電気分解による電力に使用することで、水素を生成する。水素貯蔵タンク123は、水電解装置122にて生成された水素を貯蔵する。
In response to the calculation result, the local control unit 162 of the local monitoring control device 160 transmits the surplus power value to the
このように、自然エネルギー発電装置110が生成した電力が電力需要151の消費電力に対して余って余剰電力が発生した場合には、余剰電力にて水素を生成しつつ、自然エネルギー発電装置110の発電電力と余剰電力との差分だけを電力需要151に供給する。これにより、マイクログリッド20は電力の需要と供給をバランスさせることができる。
As described above, when the surplus power is generated from the power generated by the natural energy
また、ローカル監視部161が電力の需給バランスを監視して、制御対象とする時間帯において、自然エネルギー発電装置110の発電電力が電力需要151の消費電力を下回った場合、エネルギー算出部163は、電力需要151の消費電力から自然エネルギー発電装置110の発電電力を差し引くことで、電力の不足分を求める。
In addition, when the local monitoring unit 161 monitors the power supply / demand balance and the generated power of the natural energy
この算出結果を受けて、ローカル監視制御装置160のローカル制御部162は燃料電池131に対して電力の不足分の値を出力電力指令として送る。ローカル制御部162から出力電力指令を受けた燃料電池131は、水素貯蔵タンク123に貯蔵された水素を利用して電力の不足分を出力し、この電力をDC/AC変換器132を介して電力需要151に供給する。このように、マイクログリッド20にて電力が不足した場合でも、電力自然エネルギー発電装置110の発電電力と燃料電池131の発電電力の和を電力需要151に供給することで、マイクログリッド20は電力の需要と供給をバランスさせることができる。
In response to the calculation result, the local control unit 162 of the local monitoring control device 160 sends a value of power shortage to the
(マイクログリッドの連系運用)
次に、2地点のマイクログリッド20を連系させたマイクログリッド連系システム10の運用について、図1を参照して説明する。まず、エネルギーを融通する側のマイクログリッド20の運用について説明し、続いて、エネルギーが融通される側のマイクログリッド20の運用について説明する。
(Micro grid interconnection operation)
Next, the operation of the microgrid interconnection system 10 in which the
(マイクログリッド20aが融通側)
マイクログリッド20aを融通側とする場合、制御対象とする時間帯において、マイクログリッド20aは、「自然エネルギー発電装置110aの発電電力が電力需要151aを上回る」且つ「水素貯蔵タンク123aが満タンである」という状態である。この状態では、マイクログリッド20aにて余剰電力が発生し、且つ水素貯蔵タンク123aに水素を貯蔵することができない。そのため、従来であれば電力エネルギーを捨てざるを得なかった系統状態である。
(The microgrid 20a is the flexible side)
When the microgrid 20a is used as an accommodation side, in the time zone to be controlled, the microgrid 20a indicates that “the power generated by the natural
中央監視制御装置40は、各マイクログリッド20の電力又は水素の過剰分や不足分のついてのデータ、並びに、各マイクログリッド20における水素貯蔵タンク123のタンク空き容量についてのデータを、ローカル監視制御装置160から収集する。収集した各データに基づいて、中央監視制御装置40が、マイクログリッド20aは余剰電力が発生し、且つ水素貯蔵タンク123aが満タンであると検出した場合、中央監視制御装置40は、マイクログリッド20aのローカル監視制御装置160aに対して設定値変更指令Aを送信する。マイクログリッド20aでは水素貯蔵タンク123aが満タンなので、ローカル監視制御装置160aは、水電解装置122aへの入力電力指令をゼロ、つまり水電解装置122aが水素生成を行わないようにする入力電力指令に変更する。
The central
また、中央監視制御装置40は、マイクログリッド20aが上記の状態であることを検出した場合、エネルギー融通機構30にマイクログリッド20aに電力融通指令あるいは水素融通指令を送信する。これらの融通指令は、電力の過剰分を持つマイクログリッド20aから、電力の不足分を持つ別のマイクログリッド20bに対し、マイクログリッド20bの電力不足分を補い、且つ水素貯蔵タンク123bの空き容量に相当する電力分又は水素分まで、電力の過剰分あるいは水素の過剰分のエネルギーを融通する指令となる。
When the central
エネルギー融通機構30は、例えば、電力融通指令を受けると、自然エネルギー発電装置110aの発電電力のうち、マイクログリッド20aの電力の過剰分を、直流連系線60を介して、マイクログリッド20aからマイクログリッド20bに融通させる。電力の過剰分を融通した方のマイクログリッド20aでは、ローカル監視制御装置160aが自然エネルギー発電装置110aの発電電力を、実際の発電電力から融通した過剰分を引いた値として、運用を行う。また、電力の過剰分が融通された方のマイクログリッド20bでは、ローカル監視制御装置160bが自然エネルギー発電装置110bの発電電力を、実際の発電電力と融通された過剰分とを足した値として運用を行う。
For example, when the energy accommodation mechanism 30 receives a power accommodation command, the excess power of the microgrid 20a out of the power generated by the natural energy
エネルギー融通機構30が水素融通指令を受けた場合には、双方向水素融通装置51は、電力の過剰分を水電解装置122aに送ることで生成した水素及び水素貯蔵タンク123aに貯蔵されている水素を、パイプライン52を介して、マイクログリッド20aからマイクログリッド20bに融通させる。エネルギー融通機構30は、中央監視制御装置40が出力した融通指令に従い、電力の過剰分を持つマイクログリッド20aから、電力の不足分を持つ別のマイクログリッド20bに対し、マイクログリッド20bの不足分を補い、且つ水素貯蔵タンク123bのタンク空き容量に相当する電力分又は水素分まで、電力の過剰分のエネルギーを融通した時点で、エネルギーの融通が終了する。
When the energy interchange mechanism 30 receives a hydrogen interchange command, the bidirectional hydrogen interchange device 51 generates hydrogen generated by sending excess power to the
マイクログリッド20aでは、水素貯蔵タンク123aに貯蔵されている水素をパイプライン52を介してマイクログリッド20bに融通したことで、水素貯蔵タンク123aに空き容量を作ることができる。そのため、マイクログリッド20aでは、水電解装置122aによる更なる水素生成が可能となる。
In the microgrid 20a, the hydrogen stored in the
また、水素が融通された方のマイクログリッド20bでは、いったん水素貯蔵タンク123bに水素を貯蔵し、燃料電池131bにて水素貯蔵タンク123bに貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成するようにしてもよい。このとき、マイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bでは、自然エネルギー発電装置110bの発電電力と、燃料電池131bにて発電した電力とを足した値として運用を行う。
In the microgrid 20b on which hydrogen is interchanged, hydrogen is temporarily stored in the
マイクログリッド20bでは、水素貯蔵タンク123bに空き容量に相当する電力分又は水素分まで過剰分のエネルギーが融通されるので、水電解装置122bの入力電力指令にて水素貯蔵タンク123bに水素を供給しても、制御対象時間帯の範囲では水素貯蔵タンク20bから水素が溢れることにはならない。以上のようにして、マイクログリッド20aからマイクログリッド20bに対し、マイクログリッド20a側で余った電力あるいは水素の過剰分を融通することで、マイクログリッド20aを単独で運用した場合に発生するエネルギーの空費を回避することができる。
In the
なお、マイクログリッド20bの自然エネルギー発電機111bの発電電力とマイクログリッド20aの自然エネルギー発電機111aの発電電力との和が、電力需要151a且つ水素需要152aへの供給のための水素生成に必要となる電力との和よりも大きいことを前提とする。また、マイクログリッド20bでは、変更された水電解装置122bの入力電力指令に対して水素を生成して、生成した水素を水素貯蔵タンク20bに取り込んだとしてもタンク20bが満タンになることないマイクログリッドとする。さらに、変更された燃料電池131bの出力電力指令に対して発電しても、燃料電池131bに供給されて水素貯蔵タンク123bがゼロとなることがなく運用が可能であるマイクログリッドとする。このような前提に立った上で、マイクログリッド20b側の運用について、次の3つのケースA1〜A3に分けて説明する。
Note that the sum of the power generated by the
ケースA1は、エネルギーが融通されるマイクログリッド20b側で、自然エネルギー発電装置110bの発電電力が電力需要151bで消費し切れずに余剰電力が発生した場合である。マイクログリッド20b側でこのような状態を中央監視制御装置40が検出すると、中央監視制御装置40は、マイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bへ設定値変更指令A1を送信する。
Case A1 is a case where, on the
設定値変更指令A1を受けたマイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bは、水電解装置122bへの入力電力指令を変更する。変更後の入力電力指令を受けた水電解装置122bは、マイクログリッド20bの余剰電力と、マイクログリッド20a側から融通された電力の過剰分との和となる電力で、水素を生成する。水素貯蔵タンク123bは生成した水素を満タンになるまで貯蔵する。
The local
ケースA2は、マイクログリッド20b側は電力不足状態にあり、マイクログリッド20aの電力の過剰分が不足電力分よりも大きい場合である。このような状態を検出した中央監視制御装置40は、マイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bへ設定値変更指令A2を送信する。この設定値変更指令A2を受けたマイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bでは、燃料電池131bの出力電力指令の設定値をゼロに変更する。変更後の出力電力指令を受けた燃料電池131bでは、電力生成を停止する。また、ローカル監視制御装置160bでは、水電解装置122bへの入力電力指令の設定値を、マイクログリッド20aの余剰電力からマイクログリッド20bの不足電力を引いた入力電力指令に変更する。そのため、水電解装置122bは、入力電力指令の分だけ、水素を生成する。
Case A2 is a case in which the
ケースA3では、マイクログリッド20b側は電力不足状態にあり、さらにマイクログリッド20b側の電力不足分がマイクログリッド20aの電力過剰分よりも大きい場合である。このような状態を検出した中央監視制御装置40は、マイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bへ設定値変更指令A3を送信する。
In Case A3, the
この設定値変更指令A3を受けたマイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bでは、燃料電池131bへの出力電力指令の設定値を、マイクログリッド20bの不足電力からマイクログリッド20aの余剰電力を引いた出力電力指令に変更する。変更後の出力電力指令を受けた燃料電池131bでは、マイクログリッド20aの電力の過剰分を取り入れても、さらにマイクログリッド20b側の不足電力分が賄い切れない分だけ電力を出力する。また、変更後の水電解装置122bへの入力電力指令はゼロとなり、水電解装置122bは水素生成を停止して、電力を使用することはない。
In the local monitoring and
(マイクログリッド20aが被融通側)
続いて、マイクログリッド20bからマイクログリッド20aへ電力及び水素の過剰分を融通する場合のマイクログリッド20aの運用、つまり融通される側となるマイクログリッド20aの運用について説明する。マイクログリッド20aを被融通側とする場合、制御対象とする時間において、マイクログリッド20aは、「自然エネルギー発電装置110aの発電電力と燃料電池131aの発電電力との和が電力需要151aを下回る」且つ「水素貯蔵タンク123aに利用できる水素が存在しない」という状態である。
(Microgrid 20a is available side)
Next, the operation of the microgrid 20a when accommodating excess power and hydrogen from the microgrid 20b to the microgrid 20a, that is, the operation of the microgrid 20a on the side to be accommodated will be described. When the microgrid 20a is set as the interchangeable side, the microgrid 20a indicates that “the sum of the power generated by the natural energy
この状態では、マイクログリッド20aにおいて電力不足が発生しており、且つ水素貯蔵タンク123aに貯蔵中の水素が無く、電力の不足分を燃料電池131aによる発電にて補うことが不可能である。そのため、マイクログリッド20aが電力及び水素共に不足しており、従来であれば電力需要及び水素需要への供給停止に陥る系統状態である。このとき、マイクログリッド20b側には電力又は水素の過剰分が存在すると仮定する。
In this state, there is a power shortage in the microgrid 20a, and there is no hydrogen being stored in the
中央監視制御装置40は、各マイクログリッド20の電力又は水素の過剰分や不足分のついてのデータ、並びに、各マイクログリッド20における水素貯蔵タンク123のタンク空き容量についてのデータを、ローカル監視制御装置160から収集する。収集した各データに基づいて、中央監視制御装置40が、マイクログリッド20aは上記の状態であると検出した場合、中央監視制御装置40は、マイクログリッド20aのローカル監視制御装置160aに対して設定値変更指令Bを送信する。
The central
また、中央監視制御装置40は、マイクログリッド20aが上記の状態であることを検出した場合、エネルギー融通機構30に対しマイクログリッド20bに電力融通指令あるいは水素融通指令を送信する。これらの融通指令は、電力の過剰分を持つマイクログリッド20bから、電力の不足分を持つマイクログリッド20aに対し、マイクログリッド20aの電力不足分を補い、且つ水素貯蔵タンク123bの空き容量に相当する電力分又は水素分まで、電力の過剰分あるいは水素の過剰分のエネルギーを融通する指令となる。
When the central
エネルギー融通機構30は、例えば、電力融通指令を受けると、マイクログリッド20aの電力の不足分を、直流連系線60を介して、マイクログリッド20bからマイクログリッド20aに融通させる。電力が融通される方のマイクログリッド20aのローカル監視制御装置160aは、自然エネルギー発電装置110aの発電電力を、実際の発電電力と融通された電力を足した値として運用を行う。また、電力を融通した方のマイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bは、自然エネルギー発電装置110aの発電電力を、実際の発電電力から融通した電力を引いた値として運用を行う。
For example, when receiving the power interchange command, the energy interchange mechanism 30 allows the shortage of the power of the microgrid 20a to be interchanged from the microgrid 20b to the microgrid 20a via the DC interconnection line 60. The local monitoring and
エネルギー融通機構30が水素融通指令を受けた場合には、双方向水素融通装置51は、電力の過剰分を水電解装置122bに送ることで生成した水素を、パイプライン52を介して、マイクログリッド20bからマイクログリッド20aに融通させる。エネルギー融通機構30は、中央監視制御装置40が出力した融通指令に従い、電力の過剰分を持つマイクログリッド20bから、電力の不足分を持つマイクログリッド20aに対し、水素貯蔵タンク123aの空き容量に相当する電力分又は水素分まで、過剰分のエネルギーを融通した時点で、エネルギーの融通が終了する。
When the energy accommodation mechanism 30 receives a hydrogen accommodation command, the bidirectional hydrogen accommodation device 51 transmits the hydrogen generated by sending an excess of electric power to the
マイクログリッド20bでは、水素貯蔵タンク123aに貯蔵されている水素をパイプライン52を介してマイクログリッド20aに融通したことで、水素貯蔵タンク123bに空き容量を作ることができる。そのため、マイクログリッド20bでは、水電解装置122aによる更なる水素生成が可能となる。
In the
また、水素が融通された方のマイクログリッド20aでは、いったん水素貯蔵タンク123aに水素を貯蔵し、燃料電池131aにて水素貯蔵タンク123aに貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成するようにしてもよい。このとき、マイクログリッド20aのローカル監視制御装置160aでは、自然エネルギー発電装置110aの発電電力と、燃料電池131aにて発電した電力とを足した値として運用を行う。
Further, in the microgrid 20a to which hydrogen is interchanged, hydrogen is temporarily stored in the
なお、マイクログリッド20a側には利用できる水素が存在しないので、水電解装置122aの入力電力指令にて、水素貯蔵タンク123aに水素が供給されても、制御対象時間内には水素貯蔵タンク20aが満タンになることはない。以上のようにして、マイクログリッド20bからマイクログリッド20aに対し、マイクログリッド20b側で余った電力あるいは水素の過剰分を融通することで、マイクログリッド20aを単独で運用した場合に発生する電力需要及び水素需要への供給停止について、これを回避することができる。
Since there is no hydrogen available on the microgrid 20a side, even if hydrogen is supplied to the
上記のケースでは、マイクログリッド20bは、マイクログリッド20a側に電力あるいは水素の過剰分のエネルギーを融通しても、水素貯蔵タンク123bの水素貯蔵量が十分にあることを前提としている。このような前提に立った上で、マイクログリッド20bの運用について、次の2つのケースB1、B2に分けて説明する。
In the above case, the
ケースB1は、マイクログリッド20b側で余剰電力が発生し続けている状態の運用である。このような状態を検出した中央監視制御装置40は、マイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bへ設定値変更指令B1を送信する。設定値変更指令B1を受けたマイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bは、マイクログリッド20bの水電解装置122bへの入力電力指令を変更する。変更後の入力電力指令は、マイクログリッド20bの余剰電力から、マイクログリッド20aの不足電力且つマイクログリッド20aの水素需要に供給するための水素生成に必要となる電力を、引いた入力電力指令である。
Case B1 is an operation in a state where surplus power continues to be generated on the
ケースB2は、マイクログリッド20b側で電力不足状態に陥った場合の運用である。このような状態を検出した中央監視制御装置40は、マイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bへ設定値変更指令B2を送信する。この設定値変更指令B2を受けたマイクログリッド20bのローカル監視制御装置160bは、マイクログリッド20bの燃料電池131bの出力電力指令を変更する。変更後の入力電力指令は、マイクログリッド20aとマイクログリッド20bの自然エネルギー発電電力の和から、マイクログリッド20aとマイクログリッド20bの電力需要の和且つマイクログリッド20aの水素需要に供給するための水素生成に必要となる電力を、引いた入力電力指令である。
Case B2 is an operation in the case where a power shortage occurs on the
(効果)
上記の構成を有する本実施形態によれば、エネルギー融通機構30が、中央監視制御装置40の出力する融通指令を受けて、パイプライン52、双方向水素融通装置51及び直流連系線60を介して、マイクログリッド20から他のマイクログリッド20に対し、電力又は水素の過剰分のエネルギーを融通することができる。このとき、パイプライン52を各マイクログリッド20の水素貯蔵タンク123に接続するので、融通した水素の貯蔵が容易である。
(effect)
According to the present embodiment having the above-described configuration, the energy accommodation mechanism 30 receives the accommodation command output from the central monitoring and
また、マイクログリッド20では、水素貯蔵タンク123内の水素を燃料電池131に与えて電力を生成することで、水素の過剰分のエネルギーを電力エネルギーに置き換えることもできる。さらに、マイクログリッド20では、直流連系線60を介して供給された電力の過剰分を水電解装置121に与えることで水素を生成し、これを水素貯蔵タンク123に貯蔵することができる。すなわち、電力の過剰分のエネルギーを水素エネルギーに置き換えて、蓄えておくこともできる。
In the
以上のマイクログリッド連系システム10では、マイクログリッド20が離島や山岳地など、地理的な条件が厳しい場所に設置されたとしても、十分な規模の水素貯蔵タンク123を設置することなく、エネルギーの利用効率を高めることができる。また、電力又は水素の過剰分をマイクログリッド20a、20b同士で融通することで、電力需要151及び水素需要152への供給停止を確実に回避することが可能となる。このように、マイクログリッド連系システム10では、複数のマイクログリッド20同士を連系したシステムを構築し、複数のマイクログリッドを統合的に制御することにより、系統運用を長期にわたって安定して実施することができる。
In the microgrid interconnection system 10 described above, even if the
また本実施形態では、ローカル監視制御装置160が、任意の時間帯における各マイクログリッド20での電力又は水素の不足分と、水素貯蔵タンク123のタンク空き容量とを求め、中央監視制御装置40が、ローカル監視制御装置160から各マイクログリッド20の不足分及び水素貯蔵タンク123のタンク空き容量についてのデータを収集し、過剰分を持つマイクログリッド20から不足分を持つ別のマイクログリッド20に対して不足分を補い、且つタンク空き容量に相当する電力分又は水素分まで過剰分のエネルギーを融通するように融通指令を出力する。
Further, in this embodiment, the local monitoring and control device 160 obtains the shortage of power or hydrogen in each
このため、マイクログリッド連系システム10に属する複数のマイクログリッド20において、過剰分を持つマイクログリッド20同士で、電力又は水素の過剰分のエネルギーを融通し合うことがない。しかも、本実施形態では、マイクログリッド20の水素貯蔵タンク123の水素貯蔵量の限界まで、マイクログリッド20における電力及び水素の過剰分の過剰エネルギーを融通することが可能である。したがって、マイクログリッド連系システム10において、生成した電力又は水素のエネルギーを一切捨てることなく、より効率良く利用することができ、エネルギーの利用効率がさらに向上する。
For this reason, in the
(他の実施形態)
上記の実施形態は、一例であって、発明の範囲を限定するものではなく、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
The above embodiment is an example, and does not limit the scope of the invention, and can be implemented in various other forms, and various omissions and replacements are possible without departing from the spirit of the invention. Can make changes. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
上記の各部の処理を実行する方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。また、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。さらに、上記の各部のいずれかを、それぞれの処理を実現する回路として構成することも可能である。 A method, a program, and a recording medium that records the program for executing the processing of each unit described above are also one aspect of the embodiment. Moreover, how to set the range processed by hardware and the range processed by software including a program is not limited to a specific mode. Furthermore, any one of the above-described units can be configured as a circuit that realizes each process.
例えば、図4に示すマイクログリッド連系システム10は、エネルギー融通機構30として、直流連系線60に代えて、交流連系線70を備えている。交流連系線70以外の構成に関しては上記第1の実施形態と同様であるため、同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。交流連系線70は、各マイクログリッド20の電力需要151への供給を行う交流電力の送電線に接続されており、自然エネルギー発電装置110が発電した交流電力且つ燃料電池131が発電した交流電力を双方向に送電できる。以上のような実施形態においても、上記第1の実施形態と同様の作用及び効果を発揮することができる。
For example, the microgrid interconnection system 10 shown in FIG. 4 includes an
上記の実施形態では、エネルギー融通機構30として、双方向水素融通装置51を備えたパイプライン52と、直流連系線60あるいは交流連系線70を設けるようにしたが、エネルギー融通機構30では、電力及び水素の過剰分のうちの少なくとも一方を融通するようにしてもよい。また、エネルギー融通機構30として、電力の過剰分を融通する機構と、水素の過剰分を融通する機構を両方とも、2つ以上設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, as the energy accommodation mechanism 30, the pipeline 52 provided with the bidirectional hydrogen accommodation device 51 and the DC interconnection line 60 or the
例えば、双方向水素融通装置51を備えたパイプライン52を2系統設けてもよい。このような実施形態では、一方の双方向水素融通装置51及びパイプライン52が故障した場合でも、他方の双方向水素融通装置51及びパイプライン52が動作可能であれば、水素融通が可能である。したがって、より高い信頼性を発揮しつつ、上記の作用及び効果を得ることができる。 For example, two pipelines 52 including the bidirectional hydrogen accommodation device 51 may be provided. In such an embodiment, even if one of the bidirectional hydrogen accommodation device 51 and the pipeline 52 fails, the hydrogen accommodation is possible if the other bidirectional hydrogen accommodation device 51 and the pipeline 52 are operable. . Therefore, the above actions and effects can be obtained while exhibiting higher reliability.
ローカル監視制御装置160にて制御対象とする時間における水素貯蔵タンク123の水素の貯蔵余力を求めるようにしておき、中央監視制御装置40にて貯蔵余力に相当する水素量を水素の融通量とする水素融通指令を、エネルギー融通機構30に出力するようにしてもよい。また、ローカル監視制御装置160にて制御対象とする時間における燃料電池131の充電余力を求めるようにしておき、中央監視制御装置40にて充電余力に相当する電力量を電力の融通量とする電力融通指令を、エネルギー融通機構30に出力するようにしてもよい。このような実施形態では、水素貯蔵タンク123の水素の貯蔵余力あるいは燃料電池131の充電余力を予め求めておくことで、水素融通又は電力融通を、より高い精度で実施することが可能となり、信頼性が一層向上する。
The local monitoring control device 160 obtains the hydrogen storage capacity of the
燃料電池131は、発電装置としての役割だけではなく、水素の貯蔵装置としても捉えることが可能なので、その貯蔵量を水素貯蔵タンク123の容量の一部として組み込むようにしてもよい。また、蓄電池142は、自然エネルギー発電装置110の発電電力の短周期変動抑制を目的とした充放電だけではなく、電力エネルギーを蓄える蓄電装置として用いてもよい。
Since the
10…マイクログリッド連系システム
110…自然エネルギー発電装置
111…自然エネルギー発電機
112…DC/AC変換器
121…AC/DC変換器
122…水電解装置
123…水素貯蔵タンク
124…水素供給装置
131…燃料電池
132…DC/AC変換器
141…AC/DC変換器
142…蓄電池
151…電力需要
152…水素需要
160…ローカル監視制御装置
161…ローカル監視部
162…ローカル制御部
163…エネルギー算出部
20、20a、20b…マイクログリッド
30…エネルギー融通機構
40…中央監視制御装置
51…双方向水素融通装置
52…パイプライン
60…直流連系線
70…交流連系線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Micro
Claims (11)
前記自然エネルギー発電装置が生成した電力を用いて水を電気分解し水素を生成する水電解装置と、
前記水電解装置で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
前記水素貯蔵タンクに貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成する燃料電池と、
電力を消費する電力需要と、
水素を消費する水素需要と、
を有するマイクログリッドを複数設けたマイクログリッド連系システムであって、
任意の時間帯において前記各マイクログリッドで使い切れない電力及び水素の過剰分を求めるローカル監視制御装置と、
前記ローカル監視制御装置から前記各マイクログリッドの前記過剰分のデータを収集し、前記各マイクログリッドの前記過剰分のエネルギーを別の前記マイクログリッドに融通するための融通指令を出力する中央監視制御装置と、
前記融通指令に基づいて前記マイクログリッド間で前記過剰分のエネルギーを融通するエネルギー融通機構と、を備えたマイクログリッド連系システム。 A natural energy power generation device that generates electric power using natural energy;
A water electrolysis device that electrolyzes water using the electric power generated by the natural energy power generation device to generate hydrogen; and
A hydrogen storage tank for storing hydrogen generated by the water electrolysis device;
A fuel cell that generates electric power by a chemical reaction between hydrogen stored in the hydrogen storage tank and oxygen in the air;
Power demand to consume power,
Hydrogen demand for consuming hydrogen,
A microgrid interconnection system provided with a plurality of microgrids having
A local monitoring and control device for determining an excess of electric power and hydrogen that cannot be used in each microgrid in an arbitrary time zone; and
A central monitoring and control device that collects the excess data of each microgrid from the local monitoring and control device, and outputs an accommodation command for accommodating the excess energy of each microgrid to another microgrid When,
A microgrid interconnection system comprising: an energy interchange mechanism that accommodates the excess energy between the microgrids based on the interchange command.
前記中央監視制御装置は、前記ローカル監視制御装置から前記各マイクログリッドの前記不足分についてのデータを収集し、前記過剰分を持つ前記マイクログリッドから前記不足分を持つ別の前記マイクログリッドに対して前記不足分を補うように前記融通指令を出力する請求項1に記載のマイクログリッド連系システム。 The local monitoring and control device obtains a shortage of power or hydrogen in each microgrid in an arbitrary time zone,
The central supervisory control device collects data about the shortage of each microgrid from the local supervisory control device and from the microgrid with the excess to another microgrid with the shortage The microgrid interconnection system according to claim 1, wherein the interchange command is output so as to compensate for the shortage.
前記中央監視制御装置は、前記ローカル監視制御装置から前記各マイクログリッドの前記タンク空き容量についてのデータを収集し、前記過剰分を持つ前記マイクログリッドから前記タンク空き容量を持つ別の前記マイクログリッドに対して、前記不足分を補い、且つ前記タンク空き容量に相当する電力分又は水素分まで前記過剰分のエネルギーを融通するように融通指令を出力する請求項2に記載のマイクログリッド連系システム。 The local monitoring control device monitors the hydrogen storage state of the hydrogen storage tank to determine the tank free capacity of the hydrogen storage tank in an arbitrary time zone,
The central supervisory control device collects data about the tank free capacity of each microgrid from the local supervisory control device, and from the microgrid having the excess amount to another microgrid having the tank free capacity The microgrid interconnection system according to claim 2, wherein an interchange command is output so as to make up for the shortage and allow the excess energy to be accommodated up to the power or hydrogen corresponding to the tank free capacity.
前記中央監視制御装置は、前記パイプラインを用いて水素を融通する水素融通指令を、前記エネルギー融通機構に出力する請求項1〜3のいずれかに記載のマイクログリッド連系システム。 The energy interchange mechanism installs a pipeline for flowing hydrogen between the microgrids,
4. The microgrid interconnection system according to claim 1, wherein the central monitoring and control device outputs a hydrogen accommodation command for accommodating hydrogen using the pipeline to the energy accommodation mechanism.
前記中央監視制御装置は、前記送電線を用いて電力を融通する電力融通指令を、前記エネルギー融通機構に出力する請求項1〜6のいずれかに記載のマイクログリッド連系システム。 The energy interchange mechanism installs a transmission line between the microgrids,
The microgrid interconnection system according to any one of claims 1 to 6, wherein the central monitoring and control device outputs a power interchange command for accommodating power using the power transmission line to the energy interchange mechanism.
前記自然エネルギー発電装置が生成した電力を用いて水を電気分解し水素を生成する水電解装置と、
前記水電解装置で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
前記水素貯蔵タンクに貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成する燃料電池と、
電力を消費する電力需要と、
水素を消費する水素需要と、
を有するマイクログリッドを複数設け、コンピュータにより複数のマイクログリッドを連系して制御するマイクログリッド連系制御方法において、
前記コンピュータは、
任意の時間帯において前記各マイクログリッドで使い切れない電力及び水素の過剰分を求めるローカル監視制御処理と、
前記各マイクログリッドの前記過剰分のデータを収集し、前記各マイクログリッドの前記過剰分のエネルギーを別の前記マイクログリッドに融通するための融通指令を出力する中央監視制御処理と、
前記融通指令に基づいて前記マイクログリッド間で前記過剰分のエネルギーを融通する処理と、
を実行するマイクログリッド連系制御方法。 A natural energy power generation device that generates power using natural energy and supplies it to power demand; and
A water electrolysis device that electrolyzes water using the electric power generated by the natural energy power generation device to generate hydrogen; and
A hydrogen storage tank for storing hydrogen generated by the water electrolysis device;
A fuel cell that generates electric power by a chemical reaction between hydrogen stored in the hydrogen storage tank and oxygen in the air;
Power demand to consume power,
Hydrogen demand for consuming hydrogen,
In a microgrid interconnection control method in which a plurality of microgrids are provided, and a plurality of microgrids are linked and controlled by a computer,
The computer
Local monitoring and control processing for obtaining an excess of electric power and hydrogen that cannot be used in each microgrid in an arbitrary time zone; and
Central monitoring and control processing for collecting the excess data of each microgrid and outputting an accommodation command for accommodating the excess energy of each microgrid to another microgrid;
A process of accommodating the excess energy between the microgrids based on the accommodation command;
A microgrid interconnection control method to execute.
前記自然エネルギー発電装置が生成した電力を用いて水を電気分解し水素を生成する水電解装置と、
前記水電解装置で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
前記水素貯蔵タンクに貯蔵した水素と空気中の酸素との化学反応により電力を生成する燃料電池と、
電力を消費する電力需要と、
水素を消費する水素需要と、
を有するマイクログリッドを複数設け、コンピュータに複数のマイクログリッドを連系させて制御させるマイクログリッド連系制御プログラムにおいて、
前記コンピュータに、
任意の時間帯において前記各マイクログリッドで使い切れない電力及び水素の過剰分を求めるローカル監視制御処理と、
前記各マイクログリッドの前記過剰分のデータを収集し、前記各マイクログリッドの前記過剰分のエネルギーを別の前記マイクログリッドに融通するための融通指令を出力する中央監視制御処理と、
前記融通指令に基づいて前記マイクログリッド間で前記過剰分のエネルギーを融通する処理と、
を実行させるマイクログリッド連系制御プログラム。 A natural energy power generation device that generates power using natural energy and supplies it to power demand; and
A water electrolysis device that electrolyzes water using the electric power generated by the natural energy power generation device to generate hydrogen; and
A hydrogen storage tank for storing hydrogen generated by the water electrolysis device;
A fuel cell that generates electric power by a chemical reaction between hydrogen stored in the hydrogen storage tank and oxygen in the air;
Power demand to consume power,
Hydrogen demand for consuming hydrogen,
In a microgrid interconnection control program for providing a plurality of microgrids having a control and causing a computer to interconnect and control a plurality of microgrids,
In the computer,
Local monitoring and control processing for obtaining an excess of electric power and hydrogen that cannot be used in each microgrid in an arbitrary time zone; and
Central monitoring and control processing for collecting the excess data of each microgrid and outputting an accommodation command for accommodating the excess energy of each microgrid to another microgrid;
A process of accommodating the excess energy between the microgrids based on the accommodation command;
A microgrid interconnection control program that executes
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