JP3798953B2 - 送受電シフト方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の技術分野】
この発明は、余剰電力を売電する際のロスを最小にする送受電シフト方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自家発電によって電力を自給してもなお余力がある場合に、電力会社などに余剰電力を売電することによって利益が得られる。
【０００３】
ところが、夜間と昼間では送電単価に差があり、一般に夜間は単価が低くまた電力需要も少ないのが普通であり、図５に示すように、昼間送電量Ｅｐ（図ではマイナスの総受電量として表示している）と、夜間送電量Ｅａ（同様にマイナスの総受電量として表す）に差をつけることが多い。このため、昼間帯から夜間帯に送電シフトを行なう必要が生じる。そのシフト基準時間が例えば２２時（午後１０時）であれば、その時間に一挙に送電量をＥｐからＥａに切換えることができればよいが、発電動力装置の制約上一定の勾配に沿って段階にシフトせざるを得ない。
【０００４】
従来は、オペレータが図の制御目標量線で示すように、適当なシフト開始時間から始めて手動で１０数回のシフト操作を行ない、最終的に送電量Ｅａに到達するようにしていたが、シフト開始時間及びシフト操作にばらつきが生じるため、送電単価差によるロスが発生する問題があり、また、オペレータがシフト操作のために長時間拘束され操作頻度も多く誤操作の可能性が高い問題もあった。
【０００５】
そこで、この発明の第１の課題は、送電シフトを自動化してオペレータの操作をなくし、かつ送電ロスを最小化することである。
【０００６】
一方、送電単価差を考慮すると、夜間は送電するよりもむしろ自家発電側が受電する方が利益になる場合があるが、電力会社などの送電側は昼間帯の送電量（受電側は受電量）に限度を設け、それを超えると厳しいペナルティを賦課する場合がある。
【０００７】
そこで、この発明の第２の課題は、受電量が設定された限度を超えない範囲で送受電ロスを最小化することである。
【０００８】
【課題の解決手段】
上記第１の課題を解決するために、この発明においては、第１の時間帯からシフト基準時刻で分けられた第２の時間帯へ第１の送受電量から第２の送受電量にシフトする際に予め定められたシフト変化率に対応して均等な段階的制御目標量を設定する過程と、シフト開始時刻に対するシフト基準時刻の乖離と前記シフト変化率、及びシフト完了時刻に対するシフト基準時刻の乖離と前記シフト変化率、並びに第１及び第２の送受電量の単価と自家発電単価の差からシフトによるロスを最小にするシフト開始時刻を求める過程によって送電シフト方法を構成したのである。
【０００９】
前記ロスを最小にするシフト開始時刻からシフト基準時刻における通過電力量を求めることができ、この通過電力量が一定の限度を超えないように設定しておくことができる。また前記第１の送受電量を変化させたとき、前記通過電力量を通過するようにシフト開始時刻を定めるのが好ましい。
【００１０】
【実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。図１はこの発明の売電方法に用いるハードウエアの概略を示す。図示のように、スタッフ用パーソナルコンピュータ１には、後述するシフトの有無やシフトの基準時刻、通過総受電量、電力カレンダなどのデータ及びそれらを演算するソフトウエアが組み込まれており、送受電運転制御支援用プロセスコンピュータ２とデータ通信可能になっている。このプロセスコンピュータ２はプラントの流量や圧力を制御する分散制御システム３につながり、このシステム３によって発電機５を動かすタービン及びボイラ４の制御が行なわれる。
【００１１】
次に、余剰電力を昼夜共に送電する場合について図２を参照して説明する。なお、図２では送電側の電力を負値（マイナス受電量）で表している。いま、
Ｅｐ＝シフト前の総受電量目標値
Ｅａ＝シフト後の総受電量目標値
ｔ1＝シフト開始時刻からシフト基準時刻までの時間
ｔ2＝シフト基準時刻からシフト完了までの時間
ｋ＝シフト変化率
Ｅｃ＝自家発電単価
Ｄｐ＝余剰電力昼間単価
Ｎｐ＝余剰電力夜間単価
とし、かつ
Ｄｐ−Ｅｃ＝φ1＞０
Ｅｃ−Ｎｐ＝φ2＞０
として、シフト変化率ｋは発電動力装置によって定まる定数とすれば、
（ｔ1＋ｔ2）ｋ＝Ｅａ−Ｅｐ ・・・ (1)
昼間帯に送電しないことによるロスは面積Ａφ1で表わされ、夜間帯に送電することによるロスは面積Ｂφ2で表わされるから、これらの面積の合計を最小にするｔ1を以下の式で求めることができる。
φ1Ａ＋φ2Ｂ＝（φ1ｋｔ1 2＋φ2ｋｔ2 2）／２ ・・・ (2)
(1)式と(2)式から、合計面積を最小にするｔ1は、
ｔ1＝（φ2Ｅａ−φ2Ｅｐ）／（ｋφ1＋ｋφ2）
このようにして最適シフト開始時刻ｔ1が定まり、また、シフト基準時刻における最適通過総受電量Ｗを求めることができる。
【００１２】
前記パーソナルコンピュータ１（図１）では、毎日のシフトの有無、シフトの基準時刻、昼夜帯における制御目標総受電量（送電量）、これらに基づいて計算したシフト基準時刻における通過総受電量Ｗ等を記入した電力カレンダを作成し、プロセスコンピュータ２に送信する。プロセスコンピュータ２では、設定されたその日のシフト基準時刻の最適通過総受電量Ｗと現実の総受電量目標値を分散制御システム３から毎分読み込み、シフト変化率ｋから、シフト基準時刻の通過総受電量Ｗを通るようなシフト開始時刻を逐次オンラインで計算している。これによって、負荷変動対応時のオペレータによる総受電量目標値Ｅｐの変更時にもシフト基準時刻に必ず通過総受電量Ｗを通るようにしてある。なおシフト変化率ｋに対する制御目標値は、均等な段階状になるよう設定される。
【００１３】
次に自家発電側が夜間帯に受電するケースについて図３を参照して説明する。いま、
ｔ2 ＝受電開始からシフト終了までの時間
ｔ3 ＝シフト基準時刻から受電開始までの時間
Ｎｇ＝夜間受電単価
Ｌｕ＝昼間受電限度量
とし、かつ
Ｅｃ−Ｎｇ＝φ3 ＞０
とし、他は図２の記号と同様とすれば
ｔ1 ＋ｔ2 ＋ｔ3 ＝（Ｅａ−Ｅｐ）／ｋ ・・・ (1)
ｔ2 ＝Ｅａ／ｋ ・・・ (2)
そして昼間に送電しないことによるロスはφ1 Ａ、夜間に送電するロスはφ2 Ｃ、夜間に受電を受けないロスはφ3 （Ｂ＋Ｄ）であるから、合計ロスは、
φ1 Ａ＋φ2 Ｃ＋φ3 （Ｂ＋Ｄ）＝（ｋφ1 ｔ1 2 ）／２＋（ｋφ2 ｔ3 2 ）／２＋（ｋφ3 ｔ2 2 ）／２＋ｋφ3 ｔ2 ｔ3 ・・・ (3)
(1) 、(2) 、(3) 式から合計ロスが最小になるｔ1 を求めると、
ｔ1 ＝（φ2 Ｅｐ＋φ3 Ｅａ）／（ｋφ1 ＋ｋφ2 ）
となる。
【００１４】
前述と同様にパーソナルコンピュータ１で上述の計算を行ない、シフト基準時刻における最適通過総受電量Ｗを計算する。毎日のシフトの有無、シフトの基準時刻、昼夜帯における総送受電量と共に上記通過総受電量Ｗを電力カレンダに記入し、プロセスコンピュータ２に送信する。この通過総受電量Ｗが０点よりも上方の受電側に移行すると昼間受電限度量Ｌｕを超える可能性があるからＷ＜Ｌｕになるよう、チェックを行なう。
【００１５】
そして、図４に示すように、何らかの理由によってオペレータがコンピュータ１で用いていた総受電量目標値Ｅｐと異なる下限値Ｓを採った場合にも、シフト基準時刻における通過総受電量Ｗを変更せず、その点を通過するように、シフト開始時刻を定めるようにしてあるため、受電限度量Ｌｕを超えることはない。
【００１６】
以上の実施形態において、昼間帯から夜間帯へのシフトを説明したが、夜間帯から昼間帯へのシフトも同様に最適シフト開始時刻や最適通過受電量を計算することができる。
【００１７】
さらに、この発明は、単位価格の異なる電力へシフトする場合に、ロスを最小にする方法として送受電や昼夜間を問わず適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、余剰電力を売電する際に、時間帯に対応して、ある一定の電力量から他の電力量へのシフトする操作を自動化し、かつ時間帯による価格差に起因するロスを最小にするようシフト開始時刻を定めたので、労力とコストを削減することができ、また特定の受電量ないしは送電量を超えない範囲でシフト開始時刻を定めるようにしたので、ペナルティなどに配慮する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法に用いるハードウエアの一例を示す概略線図
【図２】この発明のシフト方法の一例を示すグラフ
【図３】他のシフト方法を示すグラフ
【図４】さらに他のシフト方法を示すグラフ
【図５】従来のシフト方法を示すグラフ
【符号の説明】
１ パーソナルコンピュータ
２ プロセスコンピュータ
３ 分散制御システム
４ タービン及びボイラ
５ 発電機
【発明の技術分野】
この発明は、余剰電力を売電する際のロスを最小にする送受電シフト方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自家発電によって電力を自給してもなお余力がある場合に、電力会社などに余剰電力を売電することによって利益が得られる。
【０００３】
ところが、夜間と昼間では送電単価に差があり、一般に夜間は単価が低くまた電力需要も少ないのが普通であり、図５に示すように、昼間送電量Ｅｐ（図ではマイナスの総受電量として表示している）と、夜間送電量Ｅａ（同様にマイナスの総受電量として表す）に差をつけることが多い。このため、昼間帯から夜間帯に送電シフトを行なう必要が生じる。そのシフト基準時間が例えば２２時（午後１０時）であれば、その時間に一挙に送電量をＥｐからＥａに切換えることができればよいが、発電動力装置の制約上一定の勾配に沿って段階にシフトせざるを得ない。
【０００４】
従来は、オペレータが図の制御目標量線で示すように、適当なシフト開始時間から始めて手動で１０数回のシフト操作を行ない、最終的に送電量Ｅａに到達するようにしていたが、シフト開始時間及びシフト操作にばらつきが生じるため、送電単価差によるロスが発生する問題があり、また、オペレータがシフト操作のために長時間拘束され操作頻度も多く誤操作の可能性が高い問題もあった。
【０００５】
そこで、この発明の第１の課題は、送電シフトを自動化してオペレータの操作をなくし、かつ送電ロスを最小化することである。
【０００６】
一方、送電単価差を考慮すると、夜間は送電するよりもむしろ自家発電側が受電する方が利益になる場合があるが、電力会社などの送電側は昼間帯の送電量（受電側は受電量）に限度を設け、それを超えると厳しいペナルティを賦課する場合がある。
【０００７】
そこで、この発明の第２の課題は、受電量が設定された限度を超えない範囲で送受電ロスを最小化することである。
【０００８】
【課題の解決手段】
上記第１の課題を解決するために、この発明においては、第１の時間帯からシフト基準時刻で分けられた第２の時間帯へ第１の送受電量から第２の送受電量にシフトする際に予め定められたシフト変化率に対応して均等な段階的制御目標量を設定する過程と、シフト開始時刻に対するシフト基準時刻の乖離と前記シフト変化率、及びシフト完了時刻に対するシフト基準時刻の乖離と前記シフト変化率、並びに第１及び第２の送受電量の単価と自家発電単価の差からシフトによるロスを最小にするシフト開始時刻を求める過程によって送電シフト方法を構成したのである。
【０００９】
前記ロスを最小にするシフト開始時刻からシフト基準時刻における通過電力量を求めることができ、この通過電力量が一定の限度を超えないように設定しておくことができる。また前記第１の送受電量を変化させたとき、前記通過電力量を通過するようにシフト開始時刻を定めるのが好ましい。
【００１０】
【実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。図１はこの発明の売電方法に用いるハードウエアの概略を示す。図示のように、スタッフ用パーソナルコンピュータ１には、後述するシフトの有無やシフトの基準時刻、通過総受電量、電力カレンダなどのデータ及びそれらを演算するソフトウエアが組み込まれており、送受電運転制御支援用プロセスコンピュータ２とデータ通信可能になっている。このプロセスコンピュータ２はプラントの流量や圧力を制御する分散制御システム３につながり、このシステム３によって発電機５を動かすタービン及びボイラ４の制御が行なわれる。
【００１１】
次に、余剰電力を昼夜共に送電する場合について図２を参照して説明する。なお、図２では送電側の電力を負値（マイナス受電量）で表している。いま、
Ｅｐ＝シフト前の総受電量目標値
Ｅａ＝シフト後の総受電量目標値
ｔ1＝シフト開始時刻からシフト基準時刻までの時間
ｔ2＝シフト基準時刻からシフト完了までの時間
ｋ＝シフト変化率
Ｅｃ＝自家発電単価
Ｄｐ＝余剰電力昼間単価
Ｎｐ＝余剰電力夜間単価
とし、かつ
Ｄｐ−Ｅｃ＝φ1＞０
Ｅｃ−Ｎｐ＝φ2＞０
として、シフト変化率ｋは発電動力装置によって定まる定数とすれば、
（ｔ1＋ｔ2）ｋ＝Ｅａ−Ｅｐ ・・・ (1)
昼間帯に送電しないことによるロスは面積Ａφ1で表わされ、夜間帯に送電することによるロスは面積Ｂφ2で表わされるから、これらの面積の合計を最小にするｔ1を以下の式で求めることができる。
φ1Ａ＋φ2Ｂ＝（φ1ｋｔ1 2＋φ2ｋｔ2 2）／２ ・・・ (2)
(1)式と(2)式から、合計面積を最小にするｔ1は、
ｔ1＝（φ2Ｅａ−φ2Ｅｐ）／（ｋφ1＋ｋφ2）
このようにして最適シフト開始時刻ｔ1が定まり、また、シフト基準時刻における最適通過総受電量Ｗを求めることができる。
【００１２】
前記パーソナルコンピュータ１（図１）では、毎日のシフトの有無、シフトの基準時刻、昼夜帯における制御目標総受電量（送電量）、これらに基づいて計算したシフト基準時刻における通過総受電量Ｗ等を記入した電力カレンダを作成し、プロセスコンピュータ２に送信する。プロセスコンピュータ２では、設定されたその日のシフト基準時刻の最適通過総受電量Ｗと現実の総受電量目標値を分散制御システム３から毎分読み込み、シフト変化率ｋから、シフト基準時刻の通過総受電量Ｗを通るようなシフト開始時刻を逐次オンラインで計算している。これによって、負荷変動対応時のオペレータによる総受電量目標値Ｅｐの変更時にもシフト基準時刻に必ず通過総受電量Ｗを通るようにしてある。なおシフト変化率ｋに対する制御目標値は、均等な段階状になるよう設定される。
【００１３】
次に自家発電側が夜間帯に受電するケースについて図３を参照して説明する。いま、
ｔ2 ＝受電開始からシフト終了までの時間
ｔ3 ＝シフト基準時刻から受電開始までの時間
Ｎｇ＝夜間受電単価
Ｌｕ＝昼間受電限度量
とし、かつ
Ｅｃ−Ｎｇ＝φ3 ＞０
とし、他は図２の記号と同様とすれば
ｔ1 ＋ｔ2 ＋ｔ3 ＝（Ｅａ−Ｅｐ）／ｋ ・・・ (1)
ｔ2 ＝Ｅａ／ｋ ・・・ (2)
そして昼間に送電しないことによるロスはφ1 Ａ、夜間に送電するロスはφ2 Ｃ、夜間に受電を受けないロスはφ3 （Ｂ＋Ｄ）であるから、合計ロスは、
φ1 Ａ＋φ2 Ｃ＋φ3 （Ｂ＋Ｄ）＝（ｋφ1 ｔ1 2 ）／２＋（ｋφ2 ｔ3 2 ）／２＋（ｋφ3 ｔ2 2 ）／２＋ｋφ3 ｔ2 ｔ3 ・・・ (3)
(1) 、(2) 、(3) 式から合計ロスが最小になるｔ1 を求めると、
ｔ1 ＝（φ2 Ｅｐ＋φ3 Ｅａ）／（ｋφ1 ＋ｋφ2 ）
となる。
【００１４】
前述と同様にパーソナルコンピュータ１で上述の計算を行ない、シフト基準時刻における最適通過総受電量Ｗを計算する。毎日のシフトの有無、シフトの基準時刻、昼夜帯における総送受電量と共に上記通過総受電量Ｗを電力カレンダに記入し、プロセスコンピュータ２に送信する。この通過総受電量Ｗが０点よりも上方の受電側に移行すると昼間受電限度量Ｌｕを超える可能性があるからＷ＜Ｌｕになるよう、チェックを行なう。
【００１５】
そして、図４に示すように、何らかの理由によってオペレータがコンピュータ１で用いていた総受電量目標値Ｅｐと異なる下限値Ｓを採った場合にも、シフト基準時刻における通過総受電量Ｗを変更せず、その点を通過するように、シフト開始時刻を定めるようにしてあるため、受電限度量Ｌｕを超えることはない。
【００１６】
以上の実施形態において、昼間帯から夜間帯へのシフトを説明したが、夜間帯から昼間帯へのシフトも同様に最適シフト開始時刻や最適通過受電量を計算することができる。
【００１７】
さらに、この発明は、単位価格の異なる電力へシフトする場合に、ロスを最小にする方法として送受電や昼夜間を問わず適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、余剰電力を売電する際に、時間帯に対応して、ある一定の電力量から他の電力量へのシフトする操作を自動化し、かつ時間帯による価格差に起因するロスを最小にするようシフト開始時刻を定めたので、労力とコストを削減することができ、また特定の受電量ないしは送電量を超えない範囲でシフト開始時刻を定めるようにしたので、ペナルティなどに配慮する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法に用いるハードウエアの一例を示す概略線図
【図２】この発明のシフト方法の一例を示すグラフ
【図３】他のシフト方法を示すグラフ
【図４】さらに他のシフト方法を示すグラフ
【図５】従来のシフト方法を示すグラフ
【符号の説明】
１ パーソナルコンピュータ
２ プロセスコンピュータ
３ 分散制御システム
４ タービン及びボイラ
５ 発電機
Claims (4)
- 第１の時間帯からシフト基準時刻によって分けられた第２の時間帯へ第１の送受電量から第２の送受電量にシフトする際に予め定められたシフト変化率に対応して均等な段階的制御目標量を設定する過程と、
シフト開始時刻に対するシフト基準時刻の乖離と前記シフト変化率、及びシフト完了時刻に対する前記シフト基準時刻の乖離と前記シフト変化率、並びに第１及び第２の送受電量の単価と自家発電単価の差からシフトによるロスを最小にするシフト開始時刻を求める過程から成る送受電シフト方法。 - 前記ロスを最小にするシフト開始時刻を求め、この時刻からシフト基準時刻における通過電力量を求める過程を含む請求項１に記載の送受電シフト方法。
- 前記通過電力量が一定の限度を超えないように設定された請求項２に記載の送受電シフト方法。
- 前記第１の送受電量を変化させたとき、前記通過電力量を通過するようにシフト開始時刻を求めるようにした請求項２又は３に記載の送受電シフト方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001171243A JP3798953B2 (ja) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | 送受電シフト方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001171243A JP3798953B2 (ja) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | 送受電シフト方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002369381A JP2002369381A (ja) | 2002-12-20 |
| JP3798953B2 true JP3798953B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=19013044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001171243A Expired - Fee Related JP3798953B2 (ja) | 2001-06-06 | 2001-06-06 | 送受電シフト方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3798953B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5807171B2 (ja) | 2009-09-30 | 2015-11-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | エネルギーマネジメントシステムおよび給電制御装置 |
-
2001
- 2001-06-06 JP JP2001171243A patent/JP3798953B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002369381A (ja) | 2002-12-20 |
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