JP3873152B2 - 電力供給計画方法および電力供給計画システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給方法および電力供給システムに関する。さらに詳しくは、自家発電設備を有する電力需要家を含めた電力供給ネットワークにより電力を供給する電力供給方法および電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電力取引の規制緩和の進展により、自家発電設備を有する民間の需要家が余剰電力を外販することが可能になっている。
【０００３】
ところが、電力供給においては、価格の点ばかりではなく供給の安定性が重視されるため、電力の総需要に占める民間取引の割合は未だ僅少なものに留まっている。
【０００４】
このため、自家発電設備を有する需要家（以下自家発需要家という）は余剰電力を適時に販売することができず、例えば自家消費需要が低下したようなときには発電量を減少せざるを得ない。このため、固定費の相対的増大により電力単価が上昇してしまうといった問題がある。
【０００５】
また、定期点検を実施するために発電設備を停止する場合や故障が発生したような場合には、図９に示すように、各自家発需要家は発電設備が停止している期間中、通常よりもかなり割高な補給用電力を電力会社から購入する必要があり、電力コストが増大するといった問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、近年の国策である民有の発電設備の有効利用促進に資するとともに、さらなる電力コストの削減を図ることができる電力供給方法および電力供給システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力供給方法は、自家発電設備を有する電力需要家を含む複数の電力需要家により構成された電力供給ネットワークにおける電力供給計画方法であって、
各需要家より作成される計画単位時間毎における電力需要に基づいて、同電力需要を満たす各発電設備の計画単位時間毎における発電量の組み合わせを、所定発電量単位で策定する発電量組み合わせ策定手順と、
前記策定された発電量の組み合わせ毎における発電コストの合計を算出する総発電コスト算出手順と、
前記策定された発電量の組み合わせに基づいて、各発電設備から各電力需要家への送電の組み合わせを策定する送電組み合わせ策定手順と、
前記策定された送電の組み合わせ毎における送電コストの合計を算出する総送電コスト算出手順と、
前記総発電コスト算出手順により算出された総発電コストと、前記総送電コスト算出手順により算出された総送電コストとの加算を組毎になして組毎の総電力コストを算出する総電力コスト算出手順と、
前記総電力コスト算出手順により算出された総電力コストの組の中から、総電力コストが最小となる組を抽出する手順
とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の電力供給方法においては、総発電コスト算出手順により算出された総発電コストが高い組については、総送電コストの算出を省略するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の電力供給方法においては、需要家に電力会社やその他の電気事業者が含まれていてもよい。
【００１０】
一方、本発明の電力供給システムは、自家発電設備を有する電力需要家を含む複数の電力需要家により構成された電力供給ネットワークにおける電力供給計画システムであって、管理装置を備え、該管理装置が、
各需要家より作成される計画単位時間毎における電力需要に基づいて、同電力需要を満たす各発電設備の計画単位時間毎における発電量の組み合わせを、所定発電量単位で策定し、前記策定された発電量の組み合わせ毎における発電コストの合計である総発電コストを算出し、前記策定された発電量の組み合わせに基づいて、各発電設備から各電力需要家への送電の組み合わせを策定し、前記策定された送電の組み合わせ毎における送電コストの合計である総送電コストを算出し、前記総発電コスト算出おいて算出された総発電コストと、前記総送電コスト算出において算出された総送電コストとの加算を組毎になして組毎の総電力コストを算出し、前記算出された総電力コストの組の中から、総電力コストが最小となる組を抽出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の電力供給システムにおいては、総発電コスト算出において算出された総発電コストが高い組については、総送電コストの算出を省略するようにされてなるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電力供給システムにおいては、需要家に電力会社やその他の電気事業者が含まれていてもよい。
【００１３】
【作用】
本発明は前記の如く構成されているので、自家発電設備の有効利用を図って各電力需要家に低コストで電力供給がなし得る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの全体構成を概略的に示す。この電力供給システム（以下単にシステムという）Ａは、発電設備Ｅa、Ｅbを有する１または複数の需要家Ｈa、Ｈbを含む複数の需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcから所定の契約関係に基づいて形成され、需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcが自家発電設備Ｅa、Ｅbにより発電された電力を相互に供給するネットワークＷにおいて、ネットワークＷの電力コストを最小とする最適な電力供給計画を作成し、それに基づき電力供給を管理するシステムとされる。
【００１６】
システムＡは管理装置１を備え、管理装置１が、所定の情報に基づいて、ネットワークＷの各需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcが負担する電力コストを最小とするように、発電設備Ｅa、Ｅbの発電量Ｇa、Ｇbを設定する発電計画を作成するとともに、各発電設備Ｅa、Ｅbから各需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcに送電する送電経路Ｔa,a、Ｔa,b、…による送電量ＴＱaa、ＴＱab、…を設定する送電計画を作成する電力供給管理処理を実施する。すなわち、管理装置１が、ネットワークＷの電力コストを最小とする最適な電力供給計画を作成し、それに基づいて電力供給を管理する。
【００１７】
ここで、送電経路Ｔa,a、Ｔa,b、…は、各需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcに所属するもの（Ｔa,a、Ｔb,b）と電力会社に所属するもの（Ｔa,b、Ｔa,c、Ｔb,a、Ｔb,c）とが用いられる。
【００１８】
以下、電力供給処理を説明する。
【００１９】
電力供給処理において、管理装置１は、需給データに基づいて、所定時間ごと（例えば３０分ごと、以下、計画単位時間という）の発電設備Ｅ(i)（ただし、i：i＝１、２、…；以下同様）の発電量Ｇ(i)を設定し、発電設備Ｅ(i)から需要家Ｈ(j)（ただし、ｊ：ｊ＝１、２、…；以下同様）への送電経路Ｔ(i,j)の送電量ＴＱ(i,j)を設定する。ここで、需給データは需要家Ｈ(j)に設置される、管理装置１と電気通信回線により接続される端末２、２、…などを介して管理装置１に入力される。
【００２０】
需給データは、発電設備Ｅ(i)の最大出力、各時間帯における発電設備Ｅ(i)の計画単位時間あたりの最大発電量ＧＭ(i)、発電コストＧＣ(i)、各発電設備Ｅ(i)から各需要家Ｈ(j)に送電するのに要する送電コストＴＣ(i,j)といった設備関連の情報と、発電設備Ｅ(i)を有する需要家Ｈ(j)がメンテナンスの予定や操業可能時間帯を考慮してあらかじめ策定する、所定期間内の各時間帯における発電設備Ｅ(i)の稼働、不稼働を内容とする計画である発電設備運転計画に関する情報と、全ての需要家Ｈ(j)があらかじめ策定する、所定期間内の各時間帯に消費する電力量を内容とする計画である電力需要計画に関する情報、とを含む。
【００２１】
発電設備Ｅ(i)における発電コストＧＣ(i)は、発電固定コストGCF(i)と発電変動コストGCV(i)に発電量Ｇ(i)に乗じた値との和とされる。すなわち、
ＧＣ(i)＝GCF(i)＋GCV(i)×Ｇ(i) （１）
である。
【００２２】
発電固定コストGCF(i)は発電設備Ｅ(i)の固定費（年額）を計画単位時間あたりに換算した費用とされる。
【００２３】
発電変動コストGCV(i)は発電設備Ｅ(i)における１キロワット時あたりの変動費とされる。
【００２４】
送電コストＴＣ(i,j)は、送電固定コストTCF(i,j)と送電変動コストTCV(i,j)に送電量ＴＱ(i,j)を乗じた値との和とされる。すなわち、
ＴＣ(i,j)＝TCF(i,j)＋TCV(i,j)×ＴＱ(i,j) （２）
である。
【００２５】
送電固定コストTCF(i,j)は送電経路Ｔ(i,j)の固定費（年額）を計画単位時間あたりに換算した費用とされる。
【００２６】
送電変動コストTCV(i,j)は送電経路設Ｔ(i,j)における１キロワット時あたりの変動費とされる。
【００２７】
また、電力需要計画に関する情報は、各時間帯に需要家Ｈ(j)が必要とする電力（需要電力）、当該時間帯において需要家Ｈ(j)が計画単位時間あたりに消費する電力量（需要電力量）Ｄ(j)を含む。
【００２８】
ここで、ネットワークＷを構成する需要家Ｈ(j)は、前掲した契約関係に基づいて発電設備運転計画および電力需要計画に関する情報を提出する。すなわち、発電設備運転計画および電力需要計画に変更がある場合は適時にその旨の情報を管理装置１ないしは管理者に提出する。
【００２９】
以下、図２〜図８を参照しながら、設例により電力供給処理を説明する。
【００３０】
ここで、図２は、設例としての、３者の需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３とそれぞれの発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３からなる単純化されたネットワークＷの需給データを表にまとめた図である。図３は、図２を一覧に纏めた表である。図２の表中の用語は下記の通り。
【００３１】
最大出力：発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の最大出力（単位はキロワット）、最大発電量（ＧＭ）：各時間帯の計画単位時間（例えば３０分）あたりの発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の最大発電量（単位はキロワット時）、発電固定コスト（GCF）：発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の計画単位時間（例えば３０分）あたりの固定費（単位は千円）、発電変動コスト（GCV）：発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の１キロワット時あたりの変動費（単位は円）、需要電力：需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が各時間帯に必要とする電力（単位はキロワット）、需要電力量（Ｄ）：需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が各時間帯において計画単位時間あたりに消費する電力量（単位はキロワット時）、送電線類別：送電経路Ｔ(i,j)（ただし、i：i＝１、２、３；j：j＝１、２、３）の所属関係、送電固定コスト（TCF）：送電経路Ｔ(i,j)の計画単位時間あたりの固定費、送電変動コスト（ＴＣＶ）：送電経路Ｔ(i,j)における単位送電量（１キロワット時）あたりの変動費、とされる。
【００３２】
以下、電力供給処理の各手順を示す。
【００３３】
（イ）総需要電力量ΣＤ(j)を算出する。
【００３４】
下記式１１にしたがって、各需要家Ｈ(j)の需要電力量Ｄ(j)の総和である総需要電力量ΣＤ(j)を算出する。
【００３５】
ΣＤ(j)＝Ｄ１＋Ｄ２＋… （１１）
【００３６】
なお、設例ではΣＤ(j)＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝１０（メガワット時）である。
【００３７】
（ロ）発電量Ｇ（ｉ）の総和（以下総発電量という）ΣＧ(i)と総需要電力量ΣＤ(j)とが等しくなる各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせについて、各組み合わせごとに発電設備Ｅ(i)における発電コストＧＣ（ｉ）の総和（以下総発電コストという）ΣＧＣ（ｉ）を算出する。すなわち、
ΣＧ(i)＝ΣＤ(j) （１２）
が成立する各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ（ｉ）の適当な組み合わせを作成し、各組み合わせごとにΣＧＣ（ｉ）を算出する。
【００３８】
図４に示すように、設例では、Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝１０が成立する条件の下で、発電量Ｇ（ｉ）を１ＭＷｈ単位で調整するようにして作成した各組み合わせ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）、（５，３，２）、…といった各組み合わせＳ１、Ｓ２、…について、各発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の発電固定コストGCF１、GCF２、GCF３および発電変動コストGCV１、GCV２、GCV３に基づいて総発電量ΣＧ(i)を算出している。
【００３９】
なお、発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせＳ１、Ｓ２、…を作成するときの発電量Ｇ（ｉ）の調整量が１ＭＷｈ単位に限られないことはいうまでもない。つまり、調整量を０．１ＭＷｈ単位とし、（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５．０，４．０，１．０）、（５．１，３．９，１．０）、…といった組み合わせとすることも可能である。
【００４０】
（ハ）前掲（ロ）の手順で作成される発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせについて、各需要家Ｈ(j)が需要電力量Ｄ(i)に相当する電力の供給を受けられる各送電経路Ｔ(i,j)における送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせを作成し、各組み合わせごとに各送電経路Ｔ(i,j)における送電コストＴＣ(i,j)の総和（以下総送電コストという）ΣＴＣ(i,j)を算出し、総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小となる送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせを抽出する。
【００４１】
図５に、設例における各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ(i)の１つの組み合わせ、例えば総発電コストΣＧＣ(i)が最良（１３５．９（千円））となった組み合わせＳ１、つまり（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）に着目し、この組み合わせＳ１について、各需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に需要電力量Ｄ１（＝２ＭＷｈ）、Ｄ２（＝４ＭＷｈ）、Ｄ３（＝４ＭＷｈ）に相当する電力を供給することが可能な各送電経路Ｔ1,1、Ｔ1,2、Ｔ2,1、…における送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…の組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…を作成し、各組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…における総送電コストΣＴＣ(i,j)を算出した結果を示す。
【００４２】
ここでは、送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…を１ＭＷｈ単位で調整するようにして送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…の組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…を作成している。送電量ＴＱ(i,j)の調整量が１ＭＷｈ単位に限られないことは前掲手順（ロ）の場合と同様である。
【００４３】
図５の例においては、組み合わせＳ１５の総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小（４３．０（千円））となった。したがって、（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）の組み合わせＳ１については、組み合わせＳ１５を抽出する。
【００４４】
図６に、設例における発電量Ｇ(i)の他の１つの組み合わせとして総発電コストΣＧＣ(i)が２番目に良好（１３７．６（千円））な組み合わせＳ２、つまり（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，３，２）に着目し、この組み合わせＳ２について、各需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に需要電力量Ｄ１（＝２ＭＷｈ）、Ｄ２（＝４ＭＷｈ）、Ｄ３（＝４ＭＷｈ）に相当する電力を供給することが可能な各送電経路Ｔ1,1、Ｔ1,2、Ｔ2,1、…による送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…の組み合わせＳ２１、Ｓ２２、…を作成し、各組み合わせＳ２１、Ｓ２２、…における総送電コストΣＴＣ(i,j)を算出した結果を示す。
【００４５】
図６の例においては、組み合わせＳ２５および組み合わせＳ２９の総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小（４３．０（千円））となった。したがって、（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，３，２）の組み合わせＳ２については、組み合わせＳ２５および組み合わせＳ２９のいずれか、例えば組み合わせＳ２５を抽出する。
【００４６】
以上のようにして、前掲（ロ）の手順で作成される各発電設備Ｅ(i)による発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせＳ１、Ｓ２、…について、送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…、Ｓ２１、Ｓ２２、…を作成し、総送電コストΣＴＣ(i,j)を算出し、発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせＳ１、Ｓ２、…ごとに総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小となる送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせＳ１５、Ｓ２５（またはＳ２９）、…を抽出する。
【００４７】
なお、各発電設備Ｅ(i)による発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせＳ１、Ｓ２、…の中で総発電コストΣＧＣ(i)が高い組み合わせについては、最終的に採用される見込みがないものとして所定の基準により総送電コストΣＴＣ(i,j)の算出を省略し、処理の高速化を図るようにしてもよい。
【００４８】
（ニ）前掲手順（ロ）で算出される、発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせごとの総発電コストΣＧＣ（ｉ）に、当該組み合わせについて前掲手順（ハ）で抽出される、送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせにおける総送電コストΣＴＣ(i,j)を加算するようにして、発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせごとの総電力コストＵを算出し、総電力コストＵが最小となる発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせを抽出するとともに、これと対になる送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせを抽出する。
【００４９】
図７に示すように、設例では、各発電設備Ｅ(i)における発電量Ｇ（ｉ）が（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）（ＭＷｈ）である組み合わせＳ１と、組み合わせＳ１について総送電コストΣＴＣ(i,j)を最小とする送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせ（ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ1,3、ＴＱ2,1、ＴＱ2,2、ＴＱ2,3、ＴＱ3,1、ＴＱ3,2、ＴＱ3,3）＝（２、１、２、０、３、１、０、０、１）、つまり前掲組み合わせＳ１５とを複合した組み合わせＳ３１において総電力コストＵが最小（１７８．９（千円））となった。
【００５０】
したがって、当該単位時間における発電計画は（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）となり、送電計画は（ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ1,3、ＴＱ2,1、ＴＱ2,2、ＴＱ2,3、ＴＱ3,1、ＴＱ3,2、ＴＱ3,3）＝（２、１、２、０、３、１、０、０、１）となる。
【００５１】
図８に、設例における電力供給処理の結果を纏めて示す。
【００５２】
このように、実施形態の電力供給システムＡは、発電設備Ｅ(i)を有する需要家Ｈ(ｊ)を含む複数の需要家Ｈ(ｊ)から形成される電力供給ネットワークＷにおいて、管理装置１が、総発電コストΣＧＣ(i)と総送電コストΣＴＣ(i,j)との合計が最小となるように、すなわち総電力コストＵが最小となるように、総発電量ΣＧ(i)が総需要電力量ΣＤ(j)と等しくなる条件の下で、各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ(i)および各発電設備Ｅ(i)から各需要家Ｈ(ｊ)に送電する各送電経路Ｔ(i,j)における送電量ＴＱ(i,j)を設定する、すなわち計画単位時間ごとの最適な電力供給計画を作成するので、電力供給ネットワークＷにおける電力コストが最小となる。
【００５３】
この結果、例えば発電設備を有しない需要家においては電力会社から電力を購入する場合に比べて各段に低いコストで電力を受給することが可能となり、電力コストを顕著に削減することが可能となる。また、ネットワーク内に十分な数の発電設備が含まれるようにして電力供給の安定化も図れる。
【００５４】
また、発電設備を有する需要家においては余剰電力を適時に販売することができ、これによる収入増大が見込めるとともに、自家需要低下時の発電量抑制に伴う電力単価上昇や発電設備停止時における電力会社からの電力購入によるコスト上昇を避けることが可能となり、電力コストの収支をさらに顕著に改善することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく種々改変が可能である。例えば、電力需要家に電力会社を含めることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、自家発電設備の有効利用を図って各電力需要家に低コストで電力供給がなし得るという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同システムの理解を容易とするために設けた例における諸元を示すテーブル図であって、同（ａ）は発電設備関連のデータを示し、同（ｂ）は需要家関連のデータを示し、同（ｃ）は送電経路関連のデータを示す。
【図３】同設例の諸元を一覧参照可能に纏めたテーブル図である。
【図４】同設例に処理の第１段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図５】同設例に処理の第２段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図６】同設例に処理の第３段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図７】同設例に処理の最終段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図８】同設例の処理結果を一覧可能に纏めたブロック図である。
【図９】従来の電力補給システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 管理装置
２ 端末
Ａ 電力供給システム
Ｅ 発電設備
Ｇ 発電量
Ｈ 需要家
Ｔ 送電経路
ＴＱ 送電量
Ｗ 電力供給ネットワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給方法および電力供給システムに関する。さらに詳しくは、自家発電設備を有する電力需要家を含めた電力供給ネットワークにより電力を供給する電力供給方法および電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電力取引の規制緩和の進展により、自家発電設備を有する民間の需要家が余剰電力を外販することが可能になっている。
【０００３】
ところが、電力供給においては、価格の点ばかりではなく供給の安定性が重視されるため、電力の総需要に占める民間取引の割合は未だ僅少なものに留まっている。
【０００４】
このため、自家発電設備を有する需要家（以下自家発需要家という）は余剰電力を適時に販売することができず、例えば自家消費需要が低下したようなときには発電量を減少せざるを得ない。このため、固定費の相対的増大により電力単価が上昇してしまうといった問題がある。
【０００５】
また、定期点検を実施するために発電設備を停止する場合や故障が発生したような場合には、図９に示すように、各自家発需要家は発電設備が停止している期間中、通常よりもかなり割高な補給用電力を電力会社から購入する必要があり、電力コストが増大するといった問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、近年の国策である民有の発電設備の有効利用促進に資するとともに、さらなる電力コストの削減を図ることができる電力供給方法および電力供給システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力供給方法は、自家発電設備を有する電力需要家を含む複数の電力需要家により構成された電力供給ネットワークにおける電力供給計画方法であって、
各需要家より作成される計画単位時間毎における電力需要に基づいて、同電力需要を満たす各発電設備の計画単位時間毎における発電量の組み合わせを、所定発電量単位で策定する発電量組み合わせ策定手順と、
前記策定された発電量の組み合わせ毎における発電コストの合計を算出する総発電コスト算出手順と、
前記策定された発電量の組み合わせに基づいて、各発電設備から各電力需要家への送電の組み合わせを策定する送電組み合わせ策定手順と、
前記策定された送電の組み合わせ毎における送電コストの合計を算出する総送電コスト算出手順と、
前記総発電コスト算出手順により算出された総発電コストと、前記総送電コスト算出手順により算出された総送電コストとの加算を組毎になして組毎の総電力コストを算出する総電力コスト算出手順と、
前記総電力コスト算出手順により算出された総電力コストの組の中から、総電力コストが最小となる組を抽出する手順
とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の電力供給方法においては、総発電コスト算出手順により算出された総発電コストが高い組については、総送電コストの算出を省略するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の電力供給方法においては、需要家に電力会社やその他の電気事業者が含まれていてもよい。
【００１０】
一方、本発明の電力供給システムは、自家発電設備を有する電力需要家を含む複数の電力需要家により構成された電力供給ネットワークにおける電力供給計画システムであって、管理装置を備え、該管理装置が、
各需要家より作成される計画単位時間毎における電力需要に基づいて、同電力需要を満たす各発電設備の計画単位時間毎における発電量の組み合わせを、所定発電量単位で策定し、前記策定された発電量の組み合わせ毎における発電コストの合計である総発電コストを算出し、前記策定された発電量の組み合わせに基づいて、各発電設備から各電力需要家への送電の組み合わせを策定し、前記策定された送電の組み合わせ毎における送電コストの合計である総送電コストを算出し、前記総発電コスト算出おいて算出された総発電コストと、前記総送電コスト算出において算出された総送電コストとの加算を組毎になして組毎の総電力コストを算出し、前記算出された総電力コストの組の中から、総電力コストが最小となる組を抽出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の電力供給システムにおいては、総発電コスト算出において算出された総発電コストが高い組については、総送電コストの算出を省略するようにされてなるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電力供給システムにおいては、需要家に電力会社やその他の電気事業者が含まれていてもよい。
【００１３】
【作用】
本発明は前記の如く構成されているので、自家発電設備の有効利用を図って各電力需要家に低コストで電力供給がなし得る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの全体構成を概略的に示す。この電力供給システム（以下単にシステムという）Ａは、発電設備Ｅa、Ｅbを有する１または複数の需要家Ｈa、Ｈbを含む複数の需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcから所定の契約関係に基づいて形成され、需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcが自家発電設備Ｅa、Ｅbにより発電された電力を相互に供給するネットワークＷにおいて、ネットワークＷの電力コストを最小とする最適な電力供給計画を作成し、それに基づき電力供給を管理するシステムとされる。
【００１６】
システムＡは管理装置１を備え、管理装置１が、所定の情報に基づいて、ネットワークＷの各需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcが負担する電力コストを最小とするように、発電設備Ｅa、Ｅbの発電量Ｇa、Ｇbを設定する発電計画を作成するとともに、各発電設備Ｅa、Ｅbから各需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcに送電する送電経路Ｔa,a、Ｔa,b、…による送電量ＴＱaa、ＴＱab、…を設定する送電計画を作成する電力供給管理処理を実施する。すなわち、管理装置１が、ネットワークＷの電力コストを最小とする最適な電力供給計画を作成し、それに基づいて電力供給を管理する。
【００１７】
ここで、送電経路Ｔa,a、Ｔa,b、…は、各需要家Ｈa、Ｈb、Ｈcに所属するもの（Ｔa,a、Ｔb,b）と電力会社に所属するもの（Ｔa,b、Ｔa,c、Ｔb,a、Ｔb,c）とが用いられる。
【００１８】
以下、電力供給処理を説明する。
【００１９】
電力供給処理において、管理装置１は、需給データに基づいて、所定時間ごと（例えば３０分ごと、以下、計画単位時間という）の発電設備Ｅ(i)（ただし、i：i＝１、２、…；以下同様）の発電量Ｇ(i)を設定し、発電設備Ｅ(i)から需要家Ｈ(j)（ただし、ｊ：ｊ＝１、２、…；以下同様）への送電経路Ｔ(i,j)の送電量ＴＱ(i,j)を設定する。ここで、需給データは需要家Ｈ(j)に設置される、管理装置１と電気通信回線により接続される端末２、２、…などを介して管理装置１に入力される。
【００２０】
需給データは、発電設備Ｅ(i)の最大出力、各時間帯における発電設備Ｅ(i)の計画単位時間あたりの最大発電量ＧＭ(i)、発電コストＧＣ(i)、各発電設備Ｅ(i)から各需要家Ｈ(j)に送電するのに要する送電コストＴＣ(i,j)といった設備関連の情報と、発電設備Ｅ(i)を有する需要家Ｈ(j)がメンテナンスの予定や操業可能時間帯を考慮してあらかじめ策定する、所定期間内の各時間帯における発電設備Ｅ(i)の稼働、不稼働を内容とする計画である発電設備運転計画に関する情報と、全ての需要家Ｈ(j)があらかじめ策定する、所定期間内の各時間帯に消費する電力量を内容とする計画である電力需要計画に関する情報、とを含む。
【００２１】
発電設備Ｅ(i)における発電コストＧＣ(i)は、発電固定コストGCF(i)と発電変動コストGCV(i)に発電量Ｇ(i)に乗じた値との和とされる。すなわち、
ＧＣ(i)＝GCF(i)＋GCV(i)×Ｇ(i) （１）
である。
【００２２】
発電固定コストGCF(i)は発電設備Ｅ(i)の固定費（年額）を計画単位時間あたりに換算した費用とされる。
【００２３】
発電変動コストGCV(i)は発電設備Ｅ(i)における１キロワット時あたりの変動費とされる。
【００２４】
送電コストＴＣ(i,j)は、送電固定コストTCF(i,j)と送電変動コストTCV(i,j)に送電量ＴＱ(i,j)を乗じた値との和とされる。すなわち、
ＴＣ(i,j)＝TCF(i,j)＋TCV(i,j)×ＴＱ(i,j) （２）
である。
【００２５】
送電固定コストTCF(i,j)は送電経路Ｔ(i,j)の固定費（年額）を計画単位時間あたりに換算した費用とされる。
【００２６】
送電変動コストTCV(i,j)は送電経路設Ｔ(i,j)における１キロワット時あたりの変動費とされる。
【００２７】
また、電力需要計画に関する情報は、各時間帯に需要家Ｈ(j)が必要とする電力（需要電力）、当該時間帯において需要家Ｈ(j)が計画単位時間あたりに消費する電力量（需要電力量）Ｄ(j)を含む。
【００２８】
ここで、ネットワークＷを構成する需要家Ｈ(j)は、前掲した契約関係に基づいて発電設備運転計画および電力需要計画に関する情報を提出する。すなわち、発電設備運転計画および電力需要計画に変更がある場合は適時にその旨の情報を管理装置１ないしは管理者に提出する。
【００２９】
以下、図２〜図８を参照しながら、設例により電力供給処理を説明する。
【００３０】
ここで、図２は、設例としての、３者の需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３とそれぞれの発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３からなる単純化されたネットワークＷの需給データを表にまとめた図である。図３は、図２を一覧に纏めた表である。図２の表中の用語は下記の通り。
【００３１】
最大出力：発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の最大出力（単位はキロワット）、最大発電量（ＧＭ）：各時間帯の計画単位時間（例えば３０分）あたりの発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の最大発電量（単位はキロワット時）、発電固定コスト（GCF）：発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の計画単位時間（例えば３０分）あたりの固定費（単位は千円）、発電変動コスト（GCV）：発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の１キロワット時あたりの変動費（単位は円）、需要電力：需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が各時間帯に必要とする電力（単位はキロワット）、需要電力量（Ｄ）：需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が各時間帯において計画単位時間あたりに消費する電力量（単位はキロワット時）、送電線類別：送電経路Ｔ(i,j)（ただし、i：i＝１、２、３；j：j＝１、２、３）の所属関係、送電固定コスト（TCF）：送電経路Ｔ(i,j)の計画単位時間あたりの固定費、送電変動コスト（ＴＣＶ）：送電経路Ｔ(i,j)における単位送電量（１キロワット時）あたりの変動費、とされる。
【００３２】
以下、電力供給処理の各手順を示す。
【００３３】
（イ）総需要電力量ΣＤ(j)を算出する。
【００３４】
下記式１１にしたがって、各需要家Ｈ(j)の需要電力量Ｄ(j)の総和である総需要電力量ΣＤ(j)を算出する。
【００３５】
ΣＤ(j)＝Ｄ１＋Ｄ２＋… （１１）
【００３６】
なお、設例ではΣＤ(j)＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝１０（メガワット時）である。
【００３７】
（ロ）発電量Ｇ（ｉ）の総和（以下総発電量という）ΣＧ(i)と総需要電力量ΣＤ(j)とが等しくなる各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせについて、各組み合わせごとに発電設備Ｅ(i)における発電コストＧＣ（ｉ）の総和（以下総発電コストという）ΣＧＣ（ｉ）を算出する。すなわち、
ΣＧ(i)＝ΣＤ(j) （１２）
が成立する各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ（ｉ）の適当な組み合わせを作成し、各組み合わせごとにΣＧＣ（ｉ）を算出する。
【００３８】
図４に示すように、設例では、Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝１０が成立する条件の下で、発電量Ｇ（ｉ）を１ＭＷｈ単位で調整するようにして作成した各組み合わせ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）、（５，３，２）、…といった各組み合わせＳ１、Ｓ２、…について、各発電設備Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の発電固定コストGCF１、GCF２、GCF３および発電変動コストGCV１、GCV２、GCV３に基づいて総発電量ΣＧ(i)を算出している。
【００３９】
なお、発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせＳ１、Ｓ２、…を作成するときの発電量Ｇ（ｉ）の調整量が１ＭＷｈ単位に限られないことはいうまでもない。つまり、調整量を０．１ＭＷｈ単位とし、（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５．０，４．０，１．０）、（５．１，３．９，１．０）、…といった組み合わせとすることも可能である。
【００４０】
（ハ）前掲（ロ）の手順で作成される発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせについて、各需要家Ｈ(j)が需要電力量Ｄ(i)に相当する電力の供給を受けられる各送電経路Ｔ(i,j)における送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせを作成し、各組み合わせごとに各送電経路Ｔ(i,j)における送電コストＴＣ(i,j)の総和（以下総送電コストという）ΣＴＣ(i,j)を算出し、総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小となる送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせを抽出する。
【００４１】
図５に、設例における各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ(i)の１つの組み合わせ、例えば総発電コストΣＧＣ(i)が最良（１３５．９（千円））となった組み合わせＳ１、つまり（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）に着目し、この組み合わせＳ１について、各需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に需要電力量Ｄ１（＝２ＭＷｈ）、Ｄ２（＝４ＭＷｈ）、Ｄ３（＝４ＭＷｈ）に相当する電力を供給することが可能な各送電経路Ｔ1,1、Ｔ1,2、Ｔ2,1、…における送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…の組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…を作成し、各組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…における総送電コストΣＴＣ(i,j)を算出した結果を示す。
【００４２】
ここでは、送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…を１ＭＷｈ単位で調整するようにして送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…の組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…を作成している。送電量ＴＱ(i,j)の調整量が１ＭＷｈ単位に限られないことは前掲手順（ロ）の場合と同様である。
【００４３】
図５の例においては、組み合わせＳ１５の総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小（４３．０（千円））となった。したがって、（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）の組み合わせＳ１については、組み合わせＳ１５を抽出する。
【００４４】
図６に、設例における発電量Ｇ(i)の他の１つの組み合わせとして総発電コストΣＧＣ(i)が２番目に良好（１３７．６（千円））な組み合わせＳ２、つまり（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，３，２）に着目し、この組み合わせＳ２について、各需要家Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に需要電力量Ｄ１（＝２ＭＷｈ）、Ｄ２（＝４ＭＷｈ）、Ｄ３（＝４ＭＷｈ）に相当する電力を供給することが可能な各送電経路Ｔ1,1、Ｔ1,2、Ｔ2,1、…による送電量ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ2,1、…の組み合わせＳ２１、Ｓ２２、…を作成し、各組み合わせＳ２１、Ｓ２２、…における総送電コストΣＴＣ(i,j)を算出した結果を示す。
【００４５】
図６の例においては、組み合わせＳ２５および組み合わせＳ２９の総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小（４３．０（千円））となった。したがって、（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，３，２）の組み合わせＳ２については、組み合わせＳ２５および組み合わせＳ２９のいずれか、例えば組み合わせＳ２５を抽出する。
【００４６】
以上のようにして、前掲（ロ）の手順で作成される各発電設備Ｅ(i)による発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせＳ１、Ｓ２、…について、送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせＳ１１、Ｓ１２、…、Ｓ２１、Ｓ２２、…を作成し、総送電コストΣＴＣ(i,j)を算出し、発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせＳ１、Ｓ２、…ごとに総送電コストΣＴＣ(i,j)が最小となる送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせＳ１５、Ｓ２５（またはＳ２９）、…を抽出する。
【００４７】
なお、各発電設備Ｅ(i)による発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせＳ１、Ｓ２、…の中で総発電コストΣＧＣ(i)が高い組み合わせについては、最終的に採用される見込みがないものとして所定の基準により総送電コストΣＴＣ(i,j)の算出を省略し、処理の高速化を図るようにしてもよい。
【００４８】
（ニ）前掲手順（ロ）で算出される、発電量Ｇ（ｉ）の総ての組み合わせごとの総発電コストΣＧＣ（ｉ）に、当該組み合わせについて前掲手順（ハ）で抽出される、送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせにおける総送電コストΣＴＣ(i,j)を加算するようにして、発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせごとの総電力コストＵを算出し、総電力コストＵが最小となる発電量Ｇ（ｉ）の組み合わせを抽出するとともに、これと対になる送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせを抽出する。
【００４９】
図７に示すように、設例では、各発電設備Ｅ(i)における発電量Ｇ（ｉ）が（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）（ＭＷｈ）である組み合わせＳ１と、組み合わせＳ１について総送電コストΣＴＣ(i,j)を最小とする送電量ＴＱ(i,j)の組み合わせ（ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ1,3、ＴＱ2,1、ＴＱ2,2、ＴＱ2,3、ＴＱ3,1、ＴＱ3,2、ＴＱ3,3）＝（２、１、２、０、３、１、０、０、１）、つまり前掲組み合わせＳ１５とを複合した組み合わせＳ３１において総電力コストＵが最小（１７８．９（千円））となった。
【００５０】
したがって、当該単位時間における発電計画は（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）＝（５，４，１）となり、送電計画は（ＴＱ1,1、ＴＱ1,2、ＴＱ1,3、ＴＱ2,1、ＴＱ2,2、ＴＱ2,3、ＴＱ3,1、ＴＱ3,2、ＴＱ3,3）＝（２、１、２、０、３、１、０、０、１）となる。
【００５１】
図８に、設例における電力供給処理の結果を纏めて示す。
【００５２】
このように、実施形態の電力供給システムＡは、発電設備Ｅ(i)を有する需要家Ｈ(ｊ)を含む複数の需要家Ｈ(ｊ)から形成される電力供給ネットワークＷにおいて、管理装置１が、総発電コストΣＧＣ(i)と総送電コストΣＴＣ(i,j)との合計が最小となるように、すなわち総電力コストＵが最小となるように、総発電量ΣＧ(i)が総需要電力量ΣＤ(j)と等しくなる条件の下で、各発電設備Ｅ(i)の発電量Ｇ(i)および各発電設備Ｅ(i)から各需要家Ｈ(ｊ)に送電する各送電経路Ｔ(i,j)における送電量ＴＱ(i,j)を設定する、すなわち計画単位時間ごとの最適な電力供給計画を作成するので、電力供給ネットワークＷにおける電力コストが最小となる。
【００５３】
この結果、例えば発電設備を有しない需要家においては電力会社から電力を購入する場合に比べて各段に低いコストで電力を受給することが可能となり、電力コストを顕著に削減することが可能となる。また、ネットワーク内に十分な数の発電設備が含まれるようにして電力供給の安定化も図れる。
【００５４】
また、発電設備を有する需要家においては余剰電力を適時に販売することができ、これによる収入増大が見込めるとともに、自家需要低下時の発電量抑制に伴う電力単価上昇や発電設備停止時における電力会社からの電力購入によるコスト上昇を避けることが可能となり、電力コストの収支をさらに顕著に改善することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく種々改変が可能である。例えば、電力需要家に電力会社を含めることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、自家発電設備の有効利用を図って各電力需要家に低コストで電力供給がなし得るという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同システムの理解を容易とするために設けた例における諸元を示すテーブル図であって、同（ａ）は発電設備関連のデータを示し、同（ｂ）は需要家関連のデータを示し、同（ｃ）は送電経路関連のデータを示す。
【図３】同設例の諸元を一覧参照可能に纏めたテーブル図である。
【図４】同設例に処理の第１段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図５】同設例に処理の第２段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図６】同設例に処理の第３段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図７】同設例に処理の最終段階を実施した結果を示すテーブル図である。
【図８】同設例の処理結果を一覧可能に纏めたブロック図である。
【図９】従来の電力補給システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 管理装置
２ 端末
Ａ 電力供給システム
Ｅ 発電設備
Ｇ 発電量
Ｈ 需要家
Ｔ 送電経路
ＴＱ 送電量
Ｗ 電力供給ネットワーク
Claims (6)
- 自家発電設備を有する電力需要家を含む複数の電力需要家により構成された電力供給ネットワークにおける電力供給計画方法であって、
各需要家より作成される計画単位時間毎における電力需要に基づいて、同電力需要を満たす各発電設備の計画単位時間毎における発電量の組み合わせを、所定発電量単位で策定する発電量組み合わせ策定手順と、
前記策定された発電量の組み合わせ毎における発電コストの合計を算出する総発電コスト算出手順と、
前記策定された発電量の組み合わせに基づいて、各発電設備から各電力需要家への送電の組み合わせを策定する送電組み合わせ策定手順と、
前記策定された送電の組み合わせ毎における送電コストの合計を算出する総送電コスト算出手順と、
前記総発電コスト算出手順により算出された総発電コストと、前記総送電コスト算出手順により算出された総送電コストとの加算を組毎になして組毎の総電力コストを算出する総電力コスト算出手順と、
前記総電力コスト算出手順により算出された総電力コストの組の中から、総電力コストが最小となる組を抽出する手順
とを含むことを特徴とする電力供給計画方法。 - 総発電コスト算出手順により算出された総発電コストが高い組については、総送電コストの算出を省略することを特徴とする請求項１記載の電力供給計画方法。
- 需要家に電力会社やその他の電気事業者が含まれていることを特徴とする請求項１記載の電力供給計画方法。
- 自家発電設備を有する電力需要家を含む複数の電力需要家により構成された電力供給ネットワークにおける電力供給計画システムであって、管理装置を備え、該管理装置が、
各需要家より作成される計画単位時間毎における電力需要に基づいて、同電力需要を満たす各発電設備の計画単位時間毎における発電量の組み合わせを、所定発電量単位で策定し、
前記策定された発電量の組み合わせ毎における発電コストの合計である総発電コストを算出し、
前記策定された発電量の組み合わせに基づいて、各発電設備から各電力需要家への送電の組み合わせを策定し、
前記策定された送電の組み合わせ毎における送電コストの合計である総送電コストを算出し、
前記総発電コスト算出おいて算出された総発電コストと、前記総送電コスト算出において算出された総送電コストとの加算を組毎になして組毎の総電力コストを算出し、
前記算出された総電力コストの組の中から、総電力コストが最小となる組を抽出する
ことを特徴とする電力供給計画システム。 - 総発電コスト算出において算出された総発電コストが高い組については、総送電コストの算出を省略するようにされてなることを特徴とする請求項４記載の電力供給計画システム。
- 需要家に電力会社やその他の電気事業者が含まれていることを特徴とする請求項４記載の電力供給計画システム。
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