JP2021141778A - 計画作成装置、計画作成方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

計画作成装置、計画作成方法およびコンピュータプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点へ、蓄電池の充電残量を管理しつつ電力の託送を実施可能な託送計画を作成することのできる計画作成装置を提供する。【解決手段】蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成装置であって、前記第1拠点における需要電力を取得する取得部と、取得された前記需要電力に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成部とを備える。【選択図】図2

Description

本開示は、計画作成装置、計画作成方法およびコンピュータプログラムに関する。
近年、電力市場の構造改革に伴い、自家発電設備を用いて発電した電力を、一般送配電事業者の送配電網を介して、グループ企業のように密接な関係のある他の拠点に送電する自己託送制度が普及し始めている。例えば、太陽光発電機や風力発電機などの再生可能エネルギーを利用した発電機を備える拠点の余剰電力を自己託送することにより、グループ企業内の電力コストの削減や、CO排出量の削減が期待できる。
特許文献1には、電力託送先の予定日における運転スケジュール(確定スケジュール、未確定スケジュール、調整可能スケジュール)と電力推移から、予定日における確定需要および最大需要を定め、電力託送先にて契約電力を超えないように、かつ、電力託送先にて確定需要を超過するような託送電力とならないように自己託送計画を定める装置について開示されている。
また、特許文献2には、電力託送先における電力の不足量を算出し、不足量を電力託送元が融通するように自己託送電力量の計画値を算出する装置について開示されている。
国際公開第2018/229895号 特開2017−163780号公報
しかしながら、従来の装置は、電力託送先の需要電力を満たすことを主眼に自己託送電力量の計画値を算出しており、電力託送元の制約を考慮したものにはなっていない。これにより、電力託送元が蓄電池を備える場合には、蓄電池の充電残量を考慮せずに自己託送電力量の計画値が算出される。このため、蓄電池の充電残量が所定の範囲内とならない状況が生じかねない。例えば、満充電にもかかわらず充電しなければならない計画となることや、完全放電にもかかわらず放電しなければならない計画となることがありうる。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点へ、蓄電池の充電残量を管理しつつ電力の託送を実施可能な託送計画を作成することのできる計画作成装置、計画作成方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る計画作成装置は、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成装置であって、前記第1拠点における需要電力予測値を取得する取得部と、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成部とを備える。
本開示の他の態様に係る計画作成方法は、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成方法であって、計画作成装置が、前記第1拠点における需要電力予測値を取得するステップと、前記計画作成装置が、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成するステップとを含む。
本開示の他の態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成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、前記第1拠点における需要電力予測値を取得する取得部と、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成部として機能させる。
なお、上記したコンピュータプログラムを、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。また、本開示は、計画作成装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、計画作成装置を含むシステムとして実現したりすることもできる。
本開示によると、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点へ、蓄電池の残量を管理しつつ電力の託送を実施可能な託送計画を作成することができる。
図1は、本開示の実施形態1に係る電力システムの全体構成を示す図である。 図2は、本開示の実施形態1に係る計画作成装置の機能的構成を示すブロック図である。 図3は、目的関数および制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図である。 図4は、目的関数および制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図である。 図5は、本開示の実施形態1に係る計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。 図6は、作成部が作成した蓄電池の運転計画を含む拠点Aから拠点Bへの託送計画の一例を示す図である。 図7は、本開示の実施形態2に係る計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。
[本開示の実施形態の概要]
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計画作成装置は、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成装置であって、前記第1拠点における需要電力予測値を取得する取得部と、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成部とを備える。
この構成によると、第1拠点の蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たすように託送計画を作成することができる。これにより、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点へ、蓄電池残量を管理しつつ電力の託送を実施可能な託送計画を作成することができる。
(2)好ましくは、前記作成部は、前記需要電力予測値に基づいて、前記制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより前記託送計画を作成する。
この構成によると、例えば、電力コストに関連する目的関数を最適化することにより、目的関数の最適化を行わない場合に比べ電力コストを削減することができる。また、CO排出量に関連する目的関数を最適化することにより、目的関数の最適化を行わない場合に比べ、CO排出量を削減することができる。
(3)さらに好ましくは、前記取得部は、さらに、前記第2拠点における需要電力予測値を取得し、前記作成部は、取得された前記第1拠点および前記第2拠点における前記需要電力予測値に基づいて、前記託送計画を作成する。
この構成によると、第1拠点(電力託送元)に加えて第2拠点(電力託送先)の需要電力予測値を考慮して託送計画を作成することができる。
(4)また、前記作成部は、所定の基準に基づいて、前記託送計画に基づく電力の託送の実行前に、前記託送計画を修正してもよい。
この構成によると、託送計画の見直しが随時行われるため、例えば、第1拠点の電力の需要が予測から外れた場合であっても、託送計画の見直しを行うことにより、このような予測からのずれに対応しつつ、蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たすことができる。これにより、蓄電池残量を管理しつつ電力の託送を実施することができる。
(5)また、前記発電機は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う再生可能エネルギー発電機を含み、前記取得部は、前記再生可能エネルギー発電機による発電電力予測値を取得し、前記作成部は、取得された前記需要電力予測値および前記発電電力予測値に基づいて、前記制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成してもよい。
この構成によると、第1拠点が再生可能エネルギー発電機を備える場合であっても、蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす託送計画を作成することができる。
(6)また、前記作成部は、さらに、前記第2拠点において買電する電力に関する制約条件を満たすように前記託送計画を作成してもよい。
この構成によると、例えば、第2拠点において買電電力が最大買電可能電力を超えないような託送計画を作成することができる。
(7)また、前記作成部は、さらに、前記第1拠点において買電する電力に関する制約条件を満たすように前記託送計画を作成してもよい。
この構成によると、例えば、第1拠点において買電電力が最大買電可能電力を超えないような託送計画を作成することができる。
(8)また、前記作成部は、さらに、前記第1拠点から前記第2拠点へ託送される電力に関する制約条件を満たすように前記託送計画を作成してもよい。
この構成によると、例えば、第1拠点から第2拠点へ託送される電力が最大託送可能電力を超えないような託送計画を作成することができる。
(9)本開示の他の実施形態に係る計画作成方法は、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成方法であって、計画作成装置が、前記第1拠点における需要電力予測値を取得するステップと、前記計画作成装置が、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成するステップとを含む。
この構成は、上述の計画作成装置が備える特徴的な処理部に対応するステップを含む。このため、この構成によると、上述の計画作成装置と同様の作用および効果を奏することができる。
(10)本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成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、前記第1拠点における需要電力予測値を取得する取得部と、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成部として機能させる。
この構成によると、コンピュータを、上述の計画作成装置として機能させることができる。このため、上述の計画作成装置と同様の作用および効果を奏することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
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。
また、同一の構成要素には同一の符号を付す。それらの機能および名称も同様であるため、それらの説明は適宜省略する。
[実施形態1]
<電力システムの全体構成>
図1は、本開示の実施形態1に係る電力システムの全体構成を示す図である。
図1に示すように、電力システムは、例えば、電力託送元1である拠点Aから電力託送先2である拠点Bへ電力を託送する自己託送システムであり、電力託送元1と、電力託送先2と、計画作成装置3とを備える。
電力託送元1と電力託送先2とは、例えば、同一企業の異なる拠点、または、資本的関連性のある同一企業グループの異なる拠点である。ただし、電力託送元1と電力託送先2との間に資本的関連性が無く、電力託送元1から電力託送先2へ電力を託送する場合にも、本開示は適用可能である。
電力託送元1は、負荷11と、太陽光発電機12と、蓄電池13と、EMS(Energy Management System)14とを備える。負荷11、太陽光発電機12および蓄電池13は、電力系統4に接続される。
負荷11は、電力を利用して動作する電力機器である。負荷11は、例えば、工場に設置されたロボットやコンベアなどの産業用の各種機器や、エアコンや照明機器などを含む。
太陽光発電機12は、再生可能エネルギーである太陽光エネルギーを電力に変換することにより発電を行う。
蓄電池13は、例えば、レドックスフロー(RF)電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池などの二次電池を含む。蓄電池13は、電力を充電したり、充電した電力を放電したりする。なお、これらの二次電池に代えてフライホイールバッテリーや揚水発電機などが用いられてもよい。
EMS14は、通信線7を介して、太陽光発電機12、蓄電池13および受変電設備に接続される。EMS14は、受変電設備に備えられる電力量計15から電力託送元1の受電電力を取得する。また、EMS14は、通信線7を介してインターネットなどのネットワーク6に接続され、ネットワーク6を介して後述する計画作成装置3に接続される。なお、EMS14が負荷11の運転を制御する場合には、EMS14が負荷11に接続される。
EMS14は、計画作成装置3が作成した蓄電池13の運転計画を含む、電力託送元1から電力託送先2への電力の託送計画を、計画作成装置3から受信する。EMS14は、受信した託送計画に基づいて、蓄電池13の運転を制御する。なお、EMS14は、太陽光発電機12の出力抑制が可能な場合には、託送計画に基づいて、太陽光発電機12の出力抑制を行ってもよい。
EMS14が託送計画に従って、各電力機器を制御することにより、電力託送元1の余剰電力が電力託送先2に自己託送される。
なお、電力託送元1には、ガス発電機などの発電量を調整可能な発電機が含まれていてもよい。
電力託送先2は、負荷21と、EMS22とを備える。負荷21は、電力系統4に接続される。なお、電力託送先2は、発電機や蓄電池を備えない構成としているが、それらの電力設備を備えていてもよい。
負荷21は、電力を利用して動作する電力機器である。負荷21の例は、負荷11と同様である。
EMS22は、電力量計23に接続され、電力託送先2の受電電力を取得する。また、EMS22は、通信線7を介してインターネットなどのネットワーク6に接続され、ネットワーク6を介して計画作成装置3に接続される。
なお、EMS22が計画作成装置3の作成した託送計画に基づいて負荷21の運転を制御する場合には、EMS22が負荷21に接続される。
計画作成装置3は、ネットワーク6を介してEMS14およびEMS22に接続される。計画作成装置3は、電力託送元1から電力託送先2へ自己託送される電力の計画(託送計画)を作成する。託送計画の作成方法については後述する。
計画作成装置3は、作成した託送計画を、ネットワーク6を介してEMS14およびEMS22に送信する。
<計画作成装置3の構成>
図2は、本開示の実施形態1に係る計画作成装置3の機能的構成を示すブロック図である。
図2に示すように、計画作成装置3は、通信部31と、取得部32と、作成部33とを備える。計画作成装置3は、具体的には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、通信インタフェース、入出力インタフェース等を備えるコンピュータである。例えば、HDD上に記憶されたコンピュータプログラムをRAM等に展開して、CPU上で実行することにより、計画作成装置3の各機能が実現される。
通信部31は、ネットワーク6に接続され、ネットワーク6を介してEMS14およびEMS22とデータの送受信を行う。
取得部32は、通信部31を介してEMS14から、電力託送元1における需要電力予測値と、太陽光発電機12による発電電力の予測値と、電力託送元1の各電力機器12および13の機器情報(各電力機器の設定値および計測値)とを取得する。また、取得部32は、通信部31を介してEMS22から、電力託送先2における需要電力予測値を取得する。取得部32が取得する需要電力予測値および発電電力予測値は、デマンド時限(例えば、30分間)ごとの平均電力を示す。
作成部33は、取得部32が取得した電力託送元1および電力託送先2における需要電力予測値と、太陽光発電機12による発電電力予測値とに基づいて、蓄電池13の運転計画を含む電力託送元1から電力託送先2への電力の託送計画を作成する。
託送計画は、自己託送の実施日よりも前の所定時刻(例えば、実施日の前日の12時)までに、所定の機関に提出する必要がある。このため、作成部33は、提出に間に合うように託送計画を作成する。
作成部33は、作成した託送計画を、通信部31を介して所定の機関のサーバに送信する。また、作成部33は、託送計画を、通信部31を介してEMS14およびEMS22に送信する。
<電力の託送計画の作成方法>
次に、電力託送元1から電力託送先2への電力の託送計画の作成方法について詳細に説明する。
作成部33は、後述する式2から式21に規定する制約条件の下で、後述する式1に示す目的関数を最適化(ここでは、最小化)することにより、各変数の値を算出し、電力託送元1から電力託送先2への電力の託送計画を作成する。例えば、作成部33は、混合整数線形計画法により、制約条件の下で目的関数の値が最小となるときの各変数の値を算出する。
ここで、図3および図4は、目的関数および制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図である。
≪目的関数≫
CSTelec …(式1)
式1に示す目的関数は、拠点A(電力託送元1)および拠点B(電力託送先2)における電気料金および託送料金のうち、基本料金を除く従量料金の合計を示している。
≪制約条件≫
(1)電気料金の制約
Figure 2021141778
式2は、式1に示す目的関数は、拠点Aにおける計画期間の従量電気料金と、拠点Bにおける計画期間の従量電気料金と、拠点Aから拠点Bへの電力託送に要する計画期間の従量託送料金との合計であることを示す制約条件である。
(2)拠点Aにおける電力バランスの制約
Figure 2021141778
式3は、拠点Aにおける電力バランスを示し、左辺と右辺とが釣り合っていることを示す制約条件である。ここで、式3の左辺は、時刻tにおける拠点Aの買電電力と、時刻tにおける蓄電池13の出力の合計と、時刻tにおける太陽光発電機12の発電電力の合計との和を示す。式3の右辺は、時刻tにおける拠点Aの需要電力と、時刻tにおける拠点Aから自己託送される電力との和を示す。ここで、変数bは、蓄電池13を識別するための識別子である。また、変数pは、太陽光発電機12を識別するための識別子である。図1の構成では、拠点Aに設置される蓄電池13および太陽光発電機12の台数は、それぞれ1台としているが、2台以上設置されていてもよい。
(3)拠点Aにおける受電(買電)および自己託送の制約
M×k_A(t)−PWRbuy_A(t)>=0 …(式4)
M×k_A(t)+PWRsend_out(t)=<M …(式5)
式4および式5は、拠点Aにおいて受電(買電)と自己託送とは同時に行わないことを示す制約条件である。例えば、自己託送時(k_A(t)=0)には、式4より時刻tにおける拠点Aの買電電力PWRbuy_A(t)が0になる。また、受電時(k_A(t)=1)には、式5より時刻tにおける拠点Aから自己託送される電力PWRsend_out(t)が0になる。
(4)拠点Bにおける電力バランスの制約
PWRbuy_B(t)+PWRsend_in(t)=PWRload_B(t)
…(式6)
式6は、拠点Bにおける電力バランスを示し、左辺と右辺とが釣り合っていることを示す制約条件である。ここで、式6の左辺は、時刻tにおける拠点Bの買電電力と、時刻tにおける拠点Bに自己託送される電力との和を示す。式6の右辺は、時刻tにおける拠点Bの需要電力を示す。
(5)拠点Aにおける電力契約の制約
PWRbuy_A(t)<=PWRmax_A …(式7)
CSTelecvol_A(t)=PRCelecvol_A(t)
×PWRbuy_A(t)×Tc …(式8)
式7および式8は、拠点Aにおける電力契約に関する制約条件を示す。具体的には、式7は、時刻tにおける拠点Aの買電電力は、拠点Aにおける最大買電可能電力以下であることを示す。式8は、時刻tにおける拠点Aの電力系統4からの買電の従量電気料金は、時刻tにおける拠点Aの買電電力の従量単価に、買電電力と買電の時間幅を掛け合わせたものであることを示す。ここで、買電の時間幅とは、時刻tから時刻t+1までの時間幅を示す。
(6)拠点Bにおける電力契約の制約
PWRbuy_B(t)<=PWRmax_B …(式9)
CSTelecvol_B(t)=PRCelecvol_B(t)
×PWRbuy_B(t)×Tc …(式10)
式9および式10は、拠点Bにおける電力契約に関する制約条件を示す。具体的には、式9は、時刻tにおける拠点Bの買電電力は、拠点Bにおける最大買電可能電力以下であることを示す。式10は、時刻tにおける拠点Bの電力系統4からの買電の従量電気料金は、時刻tにおける拠点Bの買電電力の従量単価に、買電電力と買電の時間幅を掛け合わせたものであることを示す。買電の時間幅については上述した通りである。
(7)自己託送に関する制約
PWRsend_in(t)=(1−LOSsend)
×PWRsend_out(t) …(式11)
PWRsend_out(t)<=PWRsendmax(t) …(式12)
CSTelecsend(t)=PRCelecsend(t)
×PWRsend_out(t)×Tc
…(式13)
式11から式13は、拠点Aから拠点Bへの電力の自己託送に関する制約条件を示す。具体的には、式11は、時刻tにおける拠点Bに自己託送される電力は、時刻tにおける拠点Aから自己託送される電力から送電によってロスする電力を差し引いたものであることを示す。式12は、時刻tにおける拠点Aから自己託送される電力は、最大託送可能電力以下であることを示す。式13は、時刻tにおける電力の従量託送料金は、時刻tにおける託送従量単価に、時刻tにおける拠点Aから自己託送される電力と自己託送の時間幅を掛け合わせたものであることを示す。ここで、自己託送の時間幅は、買電の時間幅と同様に時刻tから時刻t+1までの時間幅を示す。
(8)蓄電池の充電残量に関する制約
SOC(b,t+1)=SOC(b,t)
+{1−LOSchar(b)}×PWRchar(b,t)×Tc
−PWRdischar(b,t)/{1−LOSdischar(b)}×Tc
…(式14)
SOCmax(b,t)>=SOC(b,t) …(式15)
SOC(b,t)>=SOCmin(b,t) …(式16)
式14から式16は、蓄電池13の充電残量に関する制約条件を示す。式14は、時刻t+1における蓄電池bの充電残量(充電残量)は、時刻tにおける蓄電池bの充電残量に、時刻tにおける充放電量を加算した値であることを示す。式15は、時刻tにおける蓄電池bの充電残量は、時刻tにおける蓄電池bの予め定められた充電残量上限値以下であることを示す。式16は、時刻tにおける蓄電池bの充電残量は、時刻tにおける蓄電池bの予め定められた充電残量下限値以上であることを示す。
(9)蓄電池出力に関する制約
PWRbat(b,t)=PWRdischar(b,t)
−PWRchar(b,t) …(式17)
M×k(b,t)−PWRchar(b,t)>=0 …(式18)
M×k(b,t)+PWRdischar(b,t)=<M …(式19)
PWRmaxchar(b)>=PWRchar(b,t) …(式20)
PWRmaxdischar(b)>=PWRdischar(b,t)
…(式21)
式17は、時刻tにおける蓄電池bの出力は、時刻tにおける蓄電池bの放電電力から、時刻tにおける蓄電池bの充電電力を減算したものであることを示す制約条件である。式18および式19は、時刻tにおいて蓄電池bの充電と放電とは同時に行わないことを示す制約条件である。つまり、蓄電池bの放電時(k(b,t)=0)には、式18より蓄電池bの充電電力は0になる。また、蓄電池bの充電時(k(b,t)=1)には、式19より蓄電池bの放電電力は0になる。式20は、時刻tにおける蓄電池bの充電電力は、蓄電池bの充電可能電力以下であることを示す制約条件である。式21は、時刻tにおける蓄電池bの放電電力は、蓄電池bの放電可能電力以下であることを示す制約条件である。
<計画作成装置3の処理手順>
図5は、本開示の実施形態1に係る計画作成装置3の処理手順を示すフローチャートである。
計画作成装置3は、拠点Aから拠点Bへの電力の託送計画を作成する。
取得部32は、通信部31を介してEMS14から、計画の対象期間の拠点Aにおける需要電力予測値を取得する(S1)。
取得部32は、通信部31を介してEMS14から、計画の対象期間の太陽光発電機12による発電電力予測値を取得する(S2)。
取得部32は、通信部31を介してEMS14から、電力機器12および13の各々の機器情報を取得する(S3)。機器情報は、各電力機器の設定値および計測値を含む。例えば、取得部32は、蓄電池13の充電残量を機器情報として取得する。
取得部32は、通信部31を介してEMS22から、計画の対象期間の拠点Bにおける需要電力予測値を取得する(S4)。
作成部33は、ステップS1からステップS4において取得された需要電力予測値および発電電力予測値に基づいて、制約条件(式2から式21)の下で、目的関数(式1)の値を最小化することにより、各変数の値を算出する(S5)。これにより、蓄電池13の充電残量に関する制約条件を満たす蓄電池13の運転計画を含む、拠点Aから拠点Bへの託送計画が作成される。
作成部33は、作成した託送計画を、通信部31を介して所定の機関のサーバに送信する。また、作成部33は、託送計画を、通信部31を介してEMS14およびEMS22に送信する(S6)。
<託送計画の一例>
図6は、作成部33が作成した蓄電池13の運転計画を含む拠点Aから拠点Bへの託送計画の一例を示す図である。なお、図6では、計時部33が作成した託送計画の内、1日分の託送計画を示している。
図6の上側のグラフは、拠点A(電力託送元1)における託送計画を示すグラフであり、横軸は0時から24時までの時刻を示し、左側の縦軸は電力を示し、右側の縦軸は蓄電池13の充電残量の百分率を示す。
図6の下側のグラフは、拠点B(電力託送先2)における託送計画を示すグラフであり、横軸は0時から24時までの時刻を示し、縦軸は電力を示す。
需要電力101は、拠点Aにおける需要電力PWRload_A(t)を示し、需要電力102は、拠点Bにおける需要電力PWRload_B(t)を示す。
最大買電可能電力103は、拠点Aにおける最大買電可能電力PWRmax_Aを示し、最大買電可能電力104は、拠点Bにおける最大買電可能電力PWRmax_Bを示す。
発電電力105は、太陽光発電機12の発電電力PWRpv(p,t)を示す。
買電電力106は、拠点Aの買電電力PWRbuy_A(t)を示し、買電電力107は、拠点Bの買電電力PWRbuy_B(t)を示す。
蓄電池出力108は、蓄電池13の出力PWRbat(b,t)を示す。蓄電池出力108が正の場合には放電を示し、蓄電池出力108が負の場合には充電を示す。
充電残量109は、蓄電池13の充電残量SOC(b,t)の最大充電残量を100とした場合の百分率を示す。
託送電力110は、拠点Aから託送される電力PWRsend_out(t)を示し、託送電力111は、拠点Bに託送される電力PWRsend_in(t)を示す。
図6に示すように、拠点Aにおける買電電力106が最大買電可能電力103以下となり、拠点Bにおける買電電力107が最大買電可能電力104以下となり、かつ拠点Aにおける充電残量109が一定の範囲内(例えば、20%〜70%)となるように、蓄電池出力108を制御することにより、託送電力110および託送電力111とが制御される。
これにより、拠点Aにおいては、買電電力106が最大買電可能電力103を超えず、かつ託送電力110の不足が生じないように、蓄電池13の充放電を制御することにより、電力系統4からの買電電力が制御される。よって、拠点Bにおいて、需要電力102が最大買電可能電力104を超える場合には、買電電力107の不足分を託送電力111で補うことが可能となる。
<実施形態1の効果>
以上説明したように、実施形態1によると、拠点Aの蓄電池13の充電残量に関する制約条件を満たすように託送計画を作成することができる。これにより、蓄電池13および発電機を備える拠点Aから、拠点Bへ、蓄電池残量を管理しつつ電力の託送を実施可能な託送計画を作成することができる。
また、作成部33は、制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより託送計画を作成している。例えば、電力コストに関連する目的関数を最適化することにより、目的関数の最適化を行わない場合に比べ電力コストを削減することができる。また、CO排出量に関連する目的関数を最適化することにより、目的関数の最適化を行わない場合に比べ、CO排出量を削減することができる。
また、拠点A(電力託送元)に加えて拠点B(電力託送先)の需要電力を考慮して託送計画を作成することができる。
また、拠点Aが太陽光発電機12のような再生可能エネルギー発電機を備える場合であっても、蓄電池13の充電残量に関する制約条件を満たす託送計画を作成することができる。
また、拠点Bにおいて買電電力が最大買電可能電力を超えないような託送計画を作成することができる。
また、拠点Aにおいて買電電力が最大買電可能電力を超えないような託送計画を作成することができる。
また、拠点Aから拠点Bへ託送される電力が最大託送可能電力を超えないような託送計画を作成することができる。
[実施形態2]
実施形態1では、計画作成装置3が託送計画を自己託送の実施日よりも前の所定時刻(例えば、実施日の前日の12時)までに所定の機関に提出し、EMS14およびEMS22がその託送計画に基づいて各電力機器の制御を行うこととした。しかしながら、拠点Aおよび拠点Bにおける需要電力予測値は、過去の実績値等から予測しているため、実際の需要電力が予測値からずれる場合がある。また、太陽光発電機12による発電電力予測値は、気象予測データに基づいて予測されるが、実際の発電電力が予測値からずれる場合がある。このため、自己託送の実施日よりも前の所定時刻までに作成した託送計画に従って、各電力機器を制御した場合には、計画通りに電力機器を制御することができず、拠点Aから拠点Bに必要な電力が託送できなかったり、蓄電池13の充電残量を一定の範囲内に収めることができなかったりする。
実施形態2では、託送計画を修正する例について説明する。
電力システムの構成は実施形態1と同様である。また、計画作成装置3は、実施形態1と同様に自己託送の実施日よりも前の所定時刻(例えば、実施日の前日の12時)までに実施日の託送計画を作成する。
図7は、本開示の実施形態2に係る計画作成装置3の処理手順を示すフローチャートである。図7に示す処理手順は、計画作成装置3が実施する処理手順を示している。
計画作成装置3は、図5のステップS1からステップS5と同様の処理を実行する。これにより、託送計画が作成される。
作成部33は、作成された託送計画がサーバに送信済みの託送計画から変更があるか否かを判断する(S11)。
託送計画に変更がある場合には(S11においてYES)、作成部33は、変更後の託送計画を、通信部31を介して所定の機関のサーバに送信する。また、作成部33は、託送計画を、通信部31を介してEMS14およびEMS22に送信する(S6)。
託送計画に変更がなければ(S11においてNO)、計画作成装置3は処理を終了する。
計画作成装置3は、図7に示すステップS1からステップS6までの処理を所定の周期(例えば、30分周期)で繰り返し実行する。
以上説明したように、実施形態2によると、託送計画の見直しが随時行われる。このため、例えば、拠点Aの需要電力の予測が外れた場合であっても、託送計画の見直しを行うことにより、このような予測ずれに対応しつつ、蓄電池13の充電残量に関する制約条件を満たすことができる。これにより、蓄電池の充電残量を管理しつつ電力の託送を実施することができる。
なお、実施形態2では、託送計画に変更があった場合に、変更後の託送計画を所定の機関のサーバに送信することとした。例えば、変更前と変更後の託送計画の所定時刻における蓄電池13の充電残量の乖離度合いが所定閾値以上の場合に、託送計画に変更があったと判断してもよい。
[付記]
計画作成装置3は、複数のコンピュータにより実現されてもよい。
また、計画作成装置3の一部または全部の機能がクラウドコンピューティングによって提供されてもよい。
さらに、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。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 電力託送元
2 電力託送先
3 計画作成装置
4 電力系統
5 電力線
6 ネットワーク
7 通信線
11 負荷
12 太陽光発電機
13 蓄電池
14 EMS
15 電力量計
21 負荷
22 EMS
23 電力量計
31 通信部
32 取得部
33 作成部
101 需要電力
102 需要電力
103 最大買電可能電力
104 最大買電可能電力
105 発電電力
106 買電電力
107 買電電力
108 蓄電池出力
109 充電残量
110 託送電力
111 託送電力

Claims (10)

  1. 蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成装置であって、
    前記第1拠点における需要電力予測値を取得する取得部と、
    取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成部とを備える、
    計画作成装置。
  2. 前記作成部は、前記需要電力予測値に基づいて、前記制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより前記託送計画を作成する、
    請求項1に記載の計画作成装置。
  3. 前記取得部は、さらに、前記第2拠点における需要電力予測値を取得し、
    前記作成部は、取得された前記第1拠点および前記第2拠点における前記需要電力予測値に基づいて、前記託送計画を作成する、
    請求項1または請求項2に記載の計画作成装置。
  4. 前記作成部は、所定の基準に基づいて、前記託送計画に基づく電力の託送の実行前に前記託送計画を修正する、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の計画作成装置。
  5. 前記発電機は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う再生可能エネルギー発電機を含み、
    前記取得部は、前記再生可能エネルギー発電機による発電電力予測値を取得し、
    前記作成部は、取得された前記需要電力予測値および前記発電電力予測値に基づいて、前記制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の計画作成装置。
  6. 前記作成部は、さらに、前記第2拠点において買電する電力に関する制約条件を満たすように前記託送計画を作成する、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の計画作成装置。
  7. 前記作成部は、さらに、前記第1拠点において買電する電力に関する制約条件を満たすように前記託送計画を作成する、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の計画作成装置。
  8. 前記作成部は、さらに、前記第1拠点から前記第2拠点へ託送される電力に関する制約条件を満たすように前記託送計画を作成する、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の計画作成装置。
  9. 蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成方法であって、
    計画作成装置が、前記第1拠点における需要電力予測値を取得するステップと、
    前記計画作成装置が、取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成するステップとを含む、
    計画作成方法。
  10. コンピュータを、蓄電池および発電機を備える第1拠点から、第2拠点への電力の託送計画を作成する計画作成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、
    前記第1拠点における需要電力予測値を取得する取得部と、
    取得された前記需要電力予測値に基づいて、前記蓄電池の充電残量に関する制約条件を満たす前記蓄電池の運転計画を含む前記託送計画を作成する作成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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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7299657B1 (ja) * 2022-12-06 2023-06-28 ノータスソーラージャパン株式会社 太陽光発電施設を用いた自己託送システムにおける発電、蓄電、及び送電のシナリオ作成装置
JP7318836B1 (ja) * 2023-03-14 2023-08-01 富士電機株式会社 管理システム
WO2024057579A1 (ja) * 2022-09-13 2024-03-21 株式会社日立製作所 電力制御装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017028863A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 富士電機株式会社 電力融通計画装置及びプログラム
JP2017211836A (ja) * 2016-05-25 2017-11-30 株式会社日立製作所 電力託送制御システム
JP2017225299A (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 積水ハウス株式会社 エネルギーマネジメントシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017028863A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 富士電機株式会社 電力融通計画装置及びプログラム
JP2017211836A (ja) * 2016-05-25 2017-11-30 株式会社日立製作所 電力託送制御システム
JP2017225299A (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 積水ハウス株式会社 エネルギーマネジメントシステム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024057579A1 (ja) * 2022-09-13 2024-03-21 株式会社日立製作所 電力制御装置
JP7299657B1 (ja) * 2022-12-06 2023-06-28 ノータスソーラージャパン株式会社 太陽光発電施設を用いた自己託送システムにおける発電、蓄電、及び送電のシナリオ作成装置
JP7318836B1 (ja) * 2023-03-14 2023-08-01 富士電機株式会社 管理システム

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