JP2019187099A - 電力需給制御システム、電力需給制御用プログラム及び電力需給制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
数分周期までの微小変動分のサイクリック分、
数分から10数分程度までの短周期変動分のフリンジ分、
10数分以上の長周期変動分のサステンド分である。このうち、サイクリック分は、ガバナフリー運転する発電所の調速機の特性を適正にすれば、自動的に調整整可能である。
(a)電力系統における電気的な変化量を検出する検出部。
(b)前記変化量に基づいて地域要求電力(AR値)を算出するAR算出部。
(c)発電機のメリットオーダーに基づいて前記地域要求電力(AR値)を配分し前記発電機ごとにAR配分値を算出するAR配分部。
(d)発電機のメリットオーダーに基づいて前記発電機ごとにリアルタイムEDC値を算出するリアルタイムEDC算出部。
(e)前記AR配分値及び前記リアルタイムEDC値から前記発電機ごとに目標指令値を作成する目標指令値作成部。
(f)前記発電機に前記目標指令値を伝送する伝送部。
[構成]
図1を参照して、第1の本実施形態に係る電力需給制御システムについて具体的に説明する。本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについては同一の番号を付して説明を行う。ただし、同一構成の装置や部材を個々に説明する場合には共通する番号にアルファベットの添え字を付けて区別することとする。
第1の本実施形態に係る電力需給制御システムは、電力系統9aに接続された複数の発電設備1、自然エネルギー発電設備2、検出装置3、制御装置4及びMMI(マンマシンインターフェース)5を有する。電力系統9aは、連系線9cを介し他の他系統9bに接続される。各発電設備1は、検出用の信号線7、制御用の信号線8及びMMI5を介して制御装置4に接続される。
a1.発電設備1ごとの発電電力値
b1.自然エネルギー発電設備2ごとの発電電力値
c1.周波数変化量:ΔF
c2.他系統9bとの連系線9cにおける潮流電力変化量:ΔPT
c3.電力系統9aの融通電力:P0
d1.目標指令値
f1.平滑前AR値
f2.平滑後AR値
f3.配分されたAR値(AR配分値)
g1.1日分の発電計画データ
g2.前日需要予測値
g3.日ごとの発電端総需要値
g4.前日自然エネルギー予測値
g5.リアルタイムEDC値(経済負荷配分の計算結果)
発電設備1は、発電機にて発電し電力系統9aに電力を供給する電力供給設備である。第1の実施形態には、複数種類の発電設備1a〜1nが設けられている。例えば、発電設備1aは、出力変化速度の速いもの、具体的には水力機等の高速機である。発電設備1bは、出力変化速度のやや遅いもの、具体的には石油火力機等の中速機である。発電設備1nは、出力変化速度の極めて遅いもの、具体的には石炭火力機等の低速機である。
自然エネルギー発電設備2は、例えば太陽光発電装置にて発電し、電力系統9aに対し電力を供給する電力供給設備である。第1の実施形態には、複数の自然エネルギー発電設備2a〜2nが設けられている。自然エネルギー発電設備2は、制御装置4に対してb1「自然エネルギー発電設備2ごとの発電電力値」を送信するようになっている。
検出装置3は、電力系統9aにおける電気的な変化量を検出する測定装置である。検出装置3は、電力系統9aに接続されている。検出装置3は、電力系統9aに関するc1「周波数変化量ΔF」及びc2「潮流電力変化量ΔPT」を検出し、c3「融通電力P0」を設定して、これらc1〜c3の各データを制御装置4に報知する。
制御装置4は、パーソナルコンピュータ等の計算機から構成される装置である。制御装置4は通常、電力の監視制御を行う制御室等に配置されている。制御装置4は、発電設備1から送信されるa1、自然エネルギー発電設備2から送信されるb1、検出装置3から送信される電力系統9aに関するc1〜c3のデータを、それぞれ入力する。制御装置4は、需給制御に関する演算を行い、発電設備1に対してd1「目標指令値」を送信する。
図4は制御装置4に内蔵された電力需給制御用プログラムのフロー図である。制御装置4は図4に示した手順にて動作及び演算を行う。ステップS20では、AR算出部44が、通信部(図中不示)を介して、自然エネルギー発電設備2からb1「自然エネルギー発電設備2ごとの発電電力値」と、検出装置3からc1「周波数変化量ΔF」と、c2「潮流電力変化量ΔPT」と、c3「融通電力P0」とを入力する。
平滑前AR値=−K・ΔF+ΔPT ・・・(1)
AR値:地域要求電力[MW]
K:系統定数[MW/Hz]
ΔF:周波数偏差[Hz]
ΔPT:連系線における潮流電力の変化量
上記(1)式では、自系統に流入する電力の潮流方向を正の値としている。
第1の実施形態におけるLFCについて説明する。LFCにより地域要求電力(AR値)の配分を行う場合、図1、図4、図5に示したように、周波数変化量(ΔF)と連系線潮流変化量(ΔPT)により地域要求電力(AR値)を算出して、地域要求電力(AR値)を平滑化する。その後、LFCの対象となる発電設備1に対して、地域要求電力(AR値)を配分する。
(a)定周波数制御(FFC):周波数変化量(ΔF)を検出して、ΔFを少なくするように発電設備1の出力を調整し、系統の周波数のみを規定値に保つように制御する制御方式。
第1の実施形態においてEDCを行う場合に、図1、図4に示したように、発電計画データ作成部48からのg1「1日分の発電計画データ」と、総需要算出部47からのg3「日ごとの発電端総需要値」と、AR平滑部45からのf2「平滑後AR値」とを、リアルタイムEDC算出部49が取り込む。リアルタイムEDC算出部49は、発電設備1ごとにg5「リアルタイムEDC値」を算出する。
さらに今後の需給調整市場では、制御区分毎に、商品区分となる「調整力」が、より細分化されると考えられる。例えば、今後の需給調整市場として、図8に示すように、制御区分毎に、「一次調整力」「二次調整力」「三次調整力」(上げ・下げ別)が、合計10区分の商品区分となることが想定されている。そのため、LFC及びEDCの内部でも更に調整力を配分することが求められる。以下、本実施形態のLFC及びEDCにおける調整力の細分化への対応について説明する。
図8に示したように、LFCには、一次調整力(GF相当枠)と、一・二次調整力(GF/LFC)という2つの調整力と、それぞれの調整力の上げ・下げで考えて、4つの商品区分が存在する。先に記したように、LFCでは、地域要求電力(AR値)を各発電設備1に配分することで調整力を分担している。
図8に示すように、EDCには、二次調整力(2)「EDC−H」と、三次調整力(1)「EDC−L」という2つの調整力と、それぞれの調整力の上げ・下げで考えて、4つの商品区分が存在する。つまり、EDCでは、二次調整力(2)と三次調整力(1)という2種類の調整力が存在することになる。そのため、EDC相当のエリアインバランス量は2種類のエリアインバランス量に配分する必要がある。
(1)第1の実施形態によれば、AR配分部46が自エリアにおける地域要求電力(AR値)を発電設備1のメリットオーダーによって配分し、リアルタイムEDC算出部49も発電設備1のメリットオーダーに基づいて自エリアにおけるEDC対象のインバランス量を配分する。
ところで、LFCでは制御周期が短く、数分以下、例えば10秒周期である。そのため、制御周期が数分以上となるEDCと比べて、コスト見合いの調整が困難となるおそれがある。従って、LFCでは、メリットオーダーによる需給調整に際して十分な需給制御性能を確保できない可能性がある。
1つは発電設備1の出力変化速度の大きい順に、AR配分部46が地域要求電力(AR値)を配分する方式である。図12に示すように、AR配分部46は、LFCの制御周期(LFC周期とも呼ぶ。例えば、10秒周期)分の地域要求電力(AR値)を決定した後(ステップS81)、出力変化速度リストの作成を行う(ステップS82)。
もう1つは、発電設備1の出力変化速度比に応じて、AR配分部46が地域要求電力(AR値)を配分する方式である。図13に示すように、AR配分部46は、LFC周期(例えば、10秒周期)分の地域要求電力(AR値)を決定した後(ステップS91)、地域要求電力(AR値)の配分を行う全ての発電設備1の出力変化速度の合計値を算出する(ステップS92)。
以下、本発明に係る第2の実施形態について、図14〜図15を参照して具体的に説明する。上記第1の実施形態では、旧一般電気事業者が自社の発電設備を用いて行ってきたアンシラリーサービスを一般送配電事業者が運用することを想定している。これは、現在の電力会社が自社のエリア内に対して電力供給を行うものである。
AR値:地域要求電力[MW]
K:系統定数[MW/Hz](エリア全体)
ΔF:周波数偏差[Hz]
このように、(2)式にてエリア全体の地域要求電力(AR値)を算出し、エリア全体で地域要求電力(AR値)を配分することとなる。
そこで、第2の実施形態は、図14及び図15に示した広域ISOにおいて、複数エリアにおける地域要求電力(AR値)を、エリア間で跨いで融通が可能か否かを判定する判定部52が配置されている。また、AR配分部46では、判定部52の判定結果を受けて地域要求電力(AR値)を配分するようになっている。
第2の実施形態によれば、エリア間を跨いだ融通を行う際に、実際に融通量をチェックしながら地域要求電力(AR値)の配分、全エリアのインバランス量の配分が可能となり、LFC及びEDCとしての制御性能がより向上する。
以上、変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、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、種々の省略や置き換え、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。以下は、その一例である。
2,2a〜2n・・・自然エネルギー発電設備
3・・・検出装置
4・・・制御装置
5・・・MMI(マンマシンインターフェース)
7,7a〜7n・・・検出用の信号線
8,8a〜8n・・・制御用の信号線
9,9a・・・電力系統
9b・・・他の電力系統
9c・・・連系線
41,41a〜41n・・・入力部
42,42a〜42n・・・伝送部
43・・・目標指令値作成部
44・・・AR算出部
45・・・AR平滑部
46・・・AR配分部
47・・・総需要算出部
48・・・発電計画データ作成部
49・・・リアルタイムEDC算出部
50・・・前日需要予測計算部
51・・・前日自然エネ予測計算部
52…判定部
Claims (11)
- 電力系統における電気的な変化量を検出する検出部と、
前記変化量に基づいて地域要求電力(AR値)を算出するAR算出部と、
発電機のメリットオーダーに基づいて前記地域要求電力(AR値)を配分し前記発電機ごとにAR配分値を算出するAR配分部と、
発電機のメリットオーダーに基づいて前記発電機ごとにリアルタイムEDC値を算出するリアルタイムEDC算出部と、
前記AR配分値及び前記リアルタイムEDC値から前記発電機ごとに目標指令値を作成する目標指令値作成部と、
前記発電機に前記目標指令値を伝送する伝送部と、を備えた電力需給制御システム。 - 電力系統における電気的な変化量を検出する検出部と、
前記変化量に基づいて地域要求電力(AR値)を算出するAR算出部と、
発電機の出力変化速度の大きい順に前記地域要求電力(AR値)を配分して前記発電機ごとにAR配分値を算出するAR配分部と、
発電機のメリットオーダーに基づいて前記発電機ごとにリアルタイムEDC値を算出するリアルタイムEDC算出部と、
前記AR配分値及び前記リアルタイムEDC値から前記発電機ごとに目標指令値を作成する目標指令値作成部と、
前記発電機に前記目標指令値を伝送する伝送部と、
を備えた電力需給制御システム。 - 電力供給における電力系統の電気的な変化量を検出する検出部と、
前記変化量に基づいて地域要求電力(AR値)を算出するAR算出部と、
発電機の出力変化速度比に応じて前記地域要求電力(AR値)を配分して前記発電機ごとにAR配分値を算出するAR配分部と、
発電機のメリットオーダーに基づいて前記発電機ごとにリアルタイムEDC値を算出するリアルタイムEDC算出部と、
前記AR配分値及び前記リアルタイムEDC値から前記発電機ごとに目標指令値を作成する目標指令値作成部と、
前記発電機に前記目標指令値を伝送する伝送部と、
を備えた電力需給制御システム。 - 前記リアルタイムEDC算出部は、発電機のメリットオーダーに基づいて自エリアにおけるEDC対象のインバランス量を配分する請求項1〜3のいずれかに記載の電力需給制御システム。
- 前記リアルタイムEDC算出部は、前記発電機の運転能力に応じて前記インバランス量を配分する請求項4に記載の電力需給制御システム。
- 運用データから発電計画データを作成する発電計画データ作成部と、
前記発電機の現在出力を取り込んで発電端総需要を算出する発電端総需要算出部と、を備え、
前記リアルタイムEDC算出部は、前記発電端総需要から前記発電計画データを減算し前記AR配分値を加算して前記リアルタイムEDC値を算出する請求項1〜5のいずれかに記載の電力需給制御システム。 - 前記AR配分部は、前記発電機における発動までの応答時間に応じて前記地域要求電力(AR値)を配分する請求項1〜6のいずれかに記載の電力需給制御システム。
- 複数エリアにおける前記地域要求電力(AR値)をエリア間で跨いで融通が可能か否かを判定するAR判定部を備え、
前記AR配分部は、前記AR判定部の判定結果を受けてエリア間の融通が可能であれば複数のエリア間で前記地域要求電力(AR値)を配分し、エリア間の融通が不可であれば個々のエリア内で前記地域要求電力(AR値)を配分する請求項1〜7のいずれかに記載の電力需給制御システム。 - 複数エリアにおける前記インバランス量をエリア間で跨いで融通が可能か否かを判定するインバランス量判定部を備え、
前記EDC算出部は、前記インバランス量判定部の判定結果を受けてエリア間の融通が可能であれば複数のエリア間で前記インバランス量を配分し、エリア間の融通が不可であれば個々のエリア内で前記インバランス量を配分する請求項1〜8のいずれかに記載の電力需給制御システム。 - 電力系統における電気的な変化量を検出する検出処理と、
前記変化量に基づいて地域要求電力(AR値)を算出するAR算出処理と、
前記地域要求電力(AR値)を配分して前記発電機ごとにAR配分値を算出するAR配分処理と、
発電機のメリットオーダーに基づいて前記発電機ごとにリアルタイムEDC値を算出するリアルタイムEDC算出処理と、
前記AR配分値及び前記リアルタイムEDC値から前記発電機ごとに目標指令値を作成する目標指令値作成処理と、
前記発電機に前記目標指令値を伝送する伝送処理と、
をコンピュータに実行させる電力需給制御用プログラム。 - 電力系統における電気的な変化量を検出する検出処理と、
前記変化量に基づいて地域要求電力(AR値)を算出するAR算出処理と、
前記地域要求電力(AR値)を配分して前記発電機ごとにAR配分値を算出するAR配分処理と、
発電機のメリットオーダーに基づいて前記発電機ごとにリアルタイムEDC値を算出するリアルタイムEDC算出処理と、
前記AR配分値及び前記リアルタイムEDC値から前記発電機ごとに目標指令値を作成する目標指令値作成処理と、
前記発電機に前記目標指令値を伝送する伝送処理と、
をコンピュータが実行する電力需給制御方法。
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