JP2021168595A - マイクログリッドの運転計画装置および方法、並びにマイクログリッドの運転計画装置で使用される地域エネルギー管理装置およびエネルギー管理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マイクログリッドの運転計画装置は、発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機又は熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されるともに、各サイトのエネルギーを管理するエネルギー管理装置と、各サイトのエネルギー管理装置を連携する地域エネルギー管理装置を備える。各サイトのエネルギー管理装置は、電力需要と燃料コスト関数を地域エネルギー管理装置に与える。地域エネルギー管理装置は、複数のサイトにおける発電機運転計画を作成して各サイトのエネルギー管理装置に与え、各サイトのエネルギー管理装置は、地域エネルギー管理装置からの発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価して熱源機の運転計画を作成して地域エネルギー管理装置に与える。
【選択図】図4
Description
なお、図6において21は、ガスエンジンやボイラに供給されるガスである。なお、以下においては、コージェネレーションのことを単にコージェネということにする。
[数1]
発電単価(¥/kWh)G(x) = A・Fg(x)/Pg(x) (1) なお(1)式において、Aはガス単価[¥/kWh]、Fgは発電機ガス消費量[kW]、Pgは発電機出力[kW]、xは負荷率[−](出力/定格出力)である。
[数2]
コージェネのガス消費量 Fc(x) = Fm(x) - Fw(x) (2)
なお(2)式において、Fmはモノジェネ時のガス消費量[kW]、Fwはコージェネ排熱のガス消費量[kW]である。また、コージェネ排熱のガス消費量Fwは、次式で求められる。
[数3]
コージェネ排熱のガス消費量 Fw = W(x)/η (3)
なお(3)式において、Wは発電機の排熱量[kW]、ηはサイト内で発電機の排熱を代替するボイラの効率[−]である。これより、排熱が利用され、コージェネ運転が可能な最大負荷率をxaとすると、発電機のガス消費量は次式で表される。
[数4]
発電機のガス消費量 Fg(x) = Fm(x) - Fw(x) (0≦x≦xa)
= Fm(x) - Fw(xa) (xa<x≦1) (4)
(1)〜(4)式を実行するうえで、上記各値はサイトごとに予め得られているものとする。また、上記諸量のうち、各種の単価の一例は図10に示すようなものであり、一次エネルギーコストとして電力単価及びガス単価の例を示し、また発電単価としてモノジェネの場合とコージェネの場合の定格出力の値を列記している。なお電力単価は時間帯ごとに相違している。
[数5]
Σ D_i(t) = Σ G_i_j(t) + Σ B_i_j(t) + K(t) (5)
(5)式において、tは運転計画の時間帯(例えば、1時間間隔)、Dは電力需要量(kWh)、Gは発電機の発電量(kWh)、Bは蓄電池の放電量(kWh)、Kは外部からの購入電力量(kWh)、iはサイト、jはサイト内の機器の番号、Σはサイトi、機器番号のjでの総和を表和している。この式によれば、Bの値が正のとき放電量を表し、負の値は充電量を意味する。
[数6]
S_i(t) = S_i(t-1) - Σ B_i_j(t) (6)
ここで、Sは蓄電池の蓄電残量(kWh)を表す。t-1は、運転計画の時間帯における1時刻前を意味する。また、その他の蓄電池に関する制約条件としては、最小・最大蓄電残量、蓄電出力上限値、放電出力上限値、蓄電・放電変換効率等がある。
[数7]
目的関数:A = 発電機、熱源機の消費する燃料費 + 外部からの購入する電気代 (7)
AEMS11における処理SA2では、マイクログリッド内の全発電機の時間帯別の燃料消費特性Fgまたは発電単価Gの低い順から、全電力需要を満たすように発電計画を立案し、各EMS10に配信する。
但し、サイトAでの余剰電力を生じない13時から15時台までは、サイトCに対する電力融通が不可能となるので、この部分では買電とされる。
Claims (8)
- 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されるともに、各サイトのエネルギーを管理するエネルギー管理装置と、各サイトのエネルギー管理装置を連携する地域エネルギー管理装置を備えるマイクログリッドの運転計画装置であって、
各サイトの前記エネルギー管理装置は、サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成して、電力需要と燃料コスト関数を地域エネルギー管理装置に与え、
前記地域エネルギー管理装置は、複数のサイトにおける発電機運転計画を作成して各サイトの前記エネルギー管理装置に与え、
各サイトの前記エネルギー管理装置は、前記地域エネルギー管理装置からの発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価して熱源機の運転計画を作成して前記地域エネルギー管理装置に与え、
前記地域エネルギー管理装置は、複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画を行うことを特徴とする複数サイトの運転計画装置。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続された、各サイトにおけるエネルギーを管理するエネルギー管理装置であって、
各サイトの前記エネルギー管理装置は、サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成して、電力需要と燃料コスト関数を、各サイトのエネルギー管理装置を連携する地域エネルギー管理装置に与え、
前記地域エネルギー管理装置で作成した、複数のサイトにおける発電機運転計画を入手し、前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価して熱源機の運転計画を作成して前記地域エネルギー管理装置に与え、
前記地域エネルギー管理装置で作成した、複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画に従いサイト内の運転を行うことを特徴とするエネルギー管理装置。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されるともに、各サイトのエネルギーを管理するエネルギー管理装置に連携された地域エネルギー管理装置であって、
地域エネルギー管理装置は、各サイトの前記エネルギー管理装置が、サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成した電力需要と燃料コスト関数を入手し、
入手した電力需要と燃料コスト関数に基づき、複数サイト全体の運転コストを目的関数として、目的関数を低減する最適化計算により発電機運転計画を立案して各サイトの前記エネルギー管理装置に与え、
各サイトの前記エネルギー管理装置で作成した、前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価に基づく熱源機の運転計画を入手して、
複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画を行うことを特徴とする地域エネルギー管理装置。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されるともに、各サイトのエネルギーを管理するエネルギー管理装置に連携された地域エネルギー管理装置であって、
地域エネルギー管理装置は、各サイトの前記エネルギー管理装置が、サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成した電力需要と燃料コスト関数を入手し、
入手した電力需要と燃料コスト関数に基づき、複数サイト全体のCO2排出量を目的関数として、目的関数を低減する最適化計算により発電機運転計画を立案して各サイトの前記エネルギー管理装置に与え、
各サイトの前記エネルギー管理装置で作成した、前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価に基づく熱源機の運転計画を入手して、
複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画を行うことを特徴とする地域エネルギー管理装置。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されたマイクログリッドの運転計画であって、
サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成し、
複数のサイトにおける発電機運転計画を作成し、
前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価して熱源機の運転計画を作成し、
複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画を行うことを特徴とする複数サイトの運転計画方法。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続された、各サイトにおけるエネルギーを管理するエネルギー管理方法であって、
各サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成して、電力需要と燃料コスト関数を求め、
前記電力需要と燃料コスト関数から作成した、複数のサイトにおける発電機運転計画を入手して、前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価して熱源機の運転計画を作成し、
複数サイト全体について作成された発電機と熱源機の運転計画に従いサイト内の運転を行うことを特徴とするエネルギー管理方法。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されるともに、各サイトのエネルギーの総量を管理する地域エネルギー管理方法であって、
各サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成した電力需要と燃料コスト関数を入手し、
入手した電力需要と燃料コスト関数に基づき、複数サイト全体の運転コストを目的関数として、目的関数を低減する最適化計算により発電機運転計画を立案して各サイトに与え、
各サイトで作成した、前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価に基づく熱源機の運転計画を入手して、
複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画を行うことを特徴とする地域エネルギー管理方法。 - 発電機と発電機の排熱を熱源とする熱源機を備え、発電機または熱源機から熱配管を介して熱エネルギーが供給可能な範囲をひとつのサイトとし、複数のサイトが電力系統に接続されるともに、各サイトのエネルギーの総量を管理する地域エネルギー管理方法であって、
各サイト内の電力と熱の需要を予測し、発電機の排熱を利用する発電機の出力範囲において排熱に係る燃料コストを差し引いた発電機の燃料コストと、発電機の排熱を利用しない発電機の出力範囲において発電機の燃料コストから構成される発電機の燃料コスト関数を作成した電力需要と燃料コスト関数を入手し、
入手した電力需要と燃料コスト関数に基づき、複数サイト全体のCO2排出量を目的関数として、目的関数を低減する最適化計算により発電機運転計画を立案して各サイトに与え、
各サイトで作成した、前記発電機運転計画のときの発電機の排熱を評価に基づく熱源機の運転計画を入手して、
複数サイト全体の発電機と熱源機の運転計画を行うことを特徴とする地域エネルギー管理方法。
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