JP2021078250A - 出力範囲決定装置、出力範囲決定方法およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
(1)本開示の一実施形態に係る出力範囲決定装置は、自立型の電力設備へ設置される蓄電池および発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定装置であって、前記発電機の出力範囲の条件と前記蓄電池の出力範囲の条件とに基づいて定められる第1選定条件を取得する条件取得部と、前記条件取得部が取得した前記第1選定条件と、前記電力設備に含まれる負荷の消費電力とに基づいて、前記蓄電池および前記発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定部とを備える。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
実施形態1では、自立型の電力設備へ設置される蓄電池および発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定装置について説明する。
まず、実施形態1が対象とする自立型電力設備について説明する。なお、本開示では、蓄電池型の自立型電力設備を想定する。
自立型電力設備1は、蓄電池11と、発電機12と、重要負荷13と、保安負荷14と、通常負荷15と、太陽光発電機16と、風力発電機17とを含む。
図2は、出力範囲決定装置の機能的構成を示すブロック図である。
出力範囲決定装置3は、図1に示した自立型電力設備1が電力系統21から解列して自立運転する場合に、安定的に負荷を運用させることのできる蓄電池11および発電機12の出力範囲を決定する。ここで、負荷とは、重要負荷13、保安負荷14および通常負荷15を指す。なお、負荷に太陽光発電機16および風力発電機17が含まれていてもよい。
記憶部35は、例えば、HDDまたはROMなどにより構成される。
次に、第1選定条件41について詳細に説明する。
図3は、蓄電池11および発電機12の出力範囲の一例を示す図である。図3に示すように、蓄電池11の出力範囲は−500kWから500kWの間とする。なお、正の出力範囲では蓄電池11が放電を行い、負の出力範囲では蓄電池11が充電を行うものとする。また、発電機12の出力範囲は900kWから1800kWの間とする。これは、発電機12を起動してから定常運転状態に移行した後の出力範囲である。
−A+C≦0 …(式1)
C≦B …(式2)
C≦A(=B) …(式3)
次に、負荷運用条件43について詳細に説明する。
図7は、負荷運用条件43について説明するための図である。図7には、図6に示した蓄電池11の放電時の合計出力の範囲(範囲71および72)と、蓄電池11の充電時の合計出力の範囲(範囲73および74)とを上下に並べて示している。式3に示した第1選定条件41を満たす場合の、蓄電池11の放電時の合計出力の範囲は0kW〜(D+B)kWであり、蓄電池11の充電時の合計出力の範囲は−AkW〜DkWである。
0≦負荷の運用範囲≦D …(式4)
上述したように第1選定条件41は式1および式2、または式3で示され、負荷運用条件43は式4で示される。これらは、負荷の定常状態における消費電力の変動が全くない理想的な状態での条件である。しかし、負荷は定常状態であったとしても消費電力が変動する。以下では、負荷の定常状態における消費電力の変動が生じた場合の問題点と、その問題点を解決した第1選定条件41および負荷運用条件43について説明する。
−A+C+ΔP≦―ΔP …(式1´)
C+ΔP≦B−ΔP …(式2´)
C+ΔP≦A−ΔP(=B−ΔP) …(式3´)
また、負荷運用条件43である式4を、以下の式4´にそれぞれ変更する。
ΔP≦負荷の運用範囲≦D−ΔP …(式4´)
ただし、式4´は、式3´を満たしていることが前提の条件である。
次に、第2選定条件42について説明する。
図9は、第2選定条件42について説明するための図である。図9は、蓄電池11の出力範囲(−AkW〜BkW)を示しており、このうち−AkW〜0kWが充電時の出力範囲(充電範囲)であり、0kW〜BkWが放電時の出力範囲(放電範囲)である。
−A+ΔP≦−Pmax …(式5)
Pmax≦B−ΔP …(式6)
Pmax+ΔP≦A(=B) …(式7)
次に、出力範囲決定装置3による蓄電池11および発電機12の出力範囲の決定処理について、具体例を挙げながら説明する。
以上説明したように、本開示の実施形態1によると、第1選定条件41を考慮して蓄電池11および発電機12の出力範囲を決定することができる。これにより、発電機12の停止状態および稼働状態の両方の状態において、自立型電力設備1を安定的に運用可能な蓄電池11および発電機12の出力範囲を決定することができる。このため、自立型電力設備1を安定的に運用可能な最低限の性能を備える低コストの蓄電池11および発電機12の構成を提案することができる。
実施形態2では、自立型電力設備1の設備情報として、発電機12の台数、蓄電池11および発電機12の単価などの情報をユーザが入力することにより、最も投資額の少ない蓄電池11および発電機12の設備構成を算出する例について説明する。
C=(D/n)×m …(式8)
f(A,D)=Ax+Dy …(式9)
実施形態2によると、蓄電池11および発電機12の合計金額が最小となるような蓄電池11および発電機12の出力範囲を決定することができる。
以上、本開示の実施形態に係る出力範囲決定装置3について説明したが、本開示は、この実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせるとしてもよい。
3 出力範囲決定装置
11 蓄電池
12 発電機
13 重要負荷
14 保安負荷
15 通常負荷
16 太陽光発電機
17 風力発電機
20 電力線
21 電力系統
22 連系用遮断器
31 条件取得部
32 出力範囲決定部
33 入力受付部
34 表示制御部
35 記憶部
41 第1選定条件
42 第2選定条件
43 負荷運用条件
51 入力装置
52 表示装置
61 範囲
62 範囲
71 範囲
72 範囲
73 範囲
74 範囲
75 範囲
81 入力欄
82 設備構成案表示欄
91 入力欄
92 設備構成案表示欄
Claims (12)
- 自立型の電力設備へ設置される蓄電池および発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定装置であって、
前記発電機の出力範囲の条件と前記蓄電池の出力範囲の条件とに基づいて定められる第1選定条件を取得する条件取得部と、
前記条件取得部が取得した前記第1選定条件と、前記電力設備に含まれる負荷の消費電力とに基づいて、前記蓄電池および前記発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定部とを備える、出力範囲決定装置。 - 前記第1選定条件は、前記発電機の停止状態および稼働状態において、前記蓄電池が過充電または過放電とならない条件である、請求項1に記載の出力範囲決定装置。
- 前記第1選定条件は、前記発電機を停止させ、かつ前記蓄電池を稼働させた場合に取り得る前記蓄電池の出力範囲の条件と、前記蓄電池および前記発電機の双方を稼働させた場合に取り得る前記蓄電池および前記発電機の組の出力範囲の条件とに基づいて定められる、請求項1または請求項2に記載の出力範囲決定装置。
- 前記第1選定条件は、前記蓄電池の最大充電電力と前記発電機の最小定格出力とに基づいて定められる、請求項3に記載の出力範囲決定装置。
- 前記第1選定条件は、前記蓄電池の最大放電電力と前記発電機の最小定格出力とに基づいて定められる、請求項3または請求項4に記載の出力範囲決定装置。
- 前記条件取得部は、さらに、前記電力設備に含まれる負荷の運用範囲を前記発電機の最大定格出力に基づいて定める前記負荷の運用条件を取得し、
前記出力範囲決定部は、前記条件取得部が取得した前記第1選定条件および前記運用条件と、前記負荷の消費電力とに基づいて、前記蓄電池および前記発電機の出力範囲を決定する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の出力範囲決定装置。 - 前記運用条件は、前記負荷の消費電力変動量を考慮して定められる、請求項6に記載の出力範囲決定装置。
- 前記第1選定条件は前記負荷の消費電力変動量を考慮して定められる、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の出力範囲決定装置。
- 前記条件取得部は、さらに、前記電力設備に対して追加または削減する負荷の消費電力の条件と前記蓄電池の出力範囲の条件とに基づいて定められる前記蓄電池の第2選定条件を取得し、
前記出力範囲決定部は、前記第2選定条件を考慮して、前記蓄電池および前記発電機の出力範囲を決定する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の出力範囲決定装置。 - 前記第2選定条件は前記電力設備に含まれる前記負荷の消費電力変動量を考慮して定められる、請求項9に記載の出力範囲決定装置。
- 自立型の電力設備へ設置される蓄電池および発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定方法であって、
コンピュータが、前記発電機の出力範囲の条件と前記蓄電池の出力範囲の条件とに基づいて定められる第1選定条件を取得するステップと、
前記コンピュータが、前記第1選定条件と、前記電力設備に含まれる負荷の消費電力とに基づいて、前記蓄電池および前記発電機の出力範囲を決定するステップとを含む、出力範囲決定方法。 - コンピュータを、自立型の電力設備へ設置される蓄電池および発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記発電機の出力範囲の条件と前記蓄電池の出力範囲の条件とに基づいて定められる第1選定条件を取得する条件取得部と、
前記条件取得部が取得した前記第1選定条件と、前記電力設備に含まれる負荷の消費電力とに基づいて、前記蓄電池および前記発電機の出力範囲を決定する出力範囲決定部として機能させるための、コンピュータプログラム。
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