JP4573322B2 - 電力小売用発電システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電システムに関し、より特定的には、電力小売りに用いられ、需要家が受電する量と等しい量の電力を同時的に発電して当該需要家に供給するための電力小売用発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電事業は、電力会社によって一元的に行われていた。すなわち、電力会社は、発電施設と送電網とを保有しており、発電施設で発電を行い、発電施設から送電網を通じて需要家に電力を供給していた。そして、供給した電力量に応じた料金を需要家から徴収していた。
近年では、規制緩和に伴い、電力会社以外の事業者が発電事業に参入できるようになってきている。電力以外の事業者（以下「発電事業者」と呼ぶ）は、一般に、発電施設は保有しているが、自前の送電網を持っていない。そのため、発電事業者は、自社の発電施設で発電を行い、電力会社の送電網を通じて需要家に電力を供給することになる。そして、供給した電力に応じた料金を電力会社から受け取る。つまり、従来、発電事業者は、発電した電力を需要家にではなく、電力会社に売っていた。
【０００３】
最近、さらに規制緩和が進展し、発電事業者が直接需要家に電力を売る「電力小売り」と呼ばれる新たな事業形態が可能になってきている。電力小売りの特徴は、発電事業者が、契約を結んだ需要家に電力を供給し、供給した電力量に相当する料金を当該需要家から徴収する点にある。電力会社の送電網を利用して電力を供給する点は、従来と同じである。この場合、発電事業者には、契約を結んだ需要家が受電（消費）する量と等しい量の電力を発電して当該需要家に供給することが求められる。
【０００４】
ところが一般に、需要家の受電量は、時々刻々変動する。一方、現在の技術では、多量の電力を将来の需要に備えて効率よく蓄積することができない。従って、発電事業者は、効率よく発電を行って利益を上げるためには、発電機の出力を制御することにより、時々刻々変動する受電量に発電量を精度よく追従させなければならない。なぜなら、発電事業者は、需要家の受電量が当該事業者自身の発電量を上回ると、不足分の電力を高値で電力会社から買い入れねばならず、下回ると、余剰分の電力を安値で電力会社に買い取ってもらわねばならないので、受電量と発電量とのずれが大きければ大きいほど利益が減少するからである。
このような、需要家による受電と同時的に同量の電力を発電するための制御技術は、「同時同量制御」と呼ばれ、本出願人によって先に出願されている（例えば特願２０００−２７１６４２号）。同時同量制御は、例えば次のようにして行われる。
【０００５】
図１６は、本出願人によって新たに提案された電力小売用発電システムを用いた電力供給システムの構成例を示す図である。図１６において、新たに提案された電力小売用発電システム１０１は、事業者センタシステム１０２と、発電施設システム１０３とを備えている。事業者センタシステム１０２と発電施設システム１０３とは、通信回線で接続されている。
この電力小売用発電システム１０１と、送電網１０４と、需要家システム１０５とで、事業者が発電した電力を送電網１０４経由で需要家に供給する電力供給システムが構成される。需要家システム１０５と事業者センタシステム１０２とは、通信回線で接続されている。
【０００６】
上記のように構成された電力小売用発電システム１０１では、需要家システム１０５から事業者センタシステム１０２へ、その時々の受電量１０６（消費電力）がリアルタイムに通知される。事業者センタシステム１０２は、需要家システム１０５からの通知に基づいて発電量を算出し、算出結果に応じて発電機の出力を制御するための指令を作成する。そして、当該制御指令１０７を発電施設システム１０３へ向けて送信する。これら一連の動作が、例えば５分周期で実行される。
この同時同量制御によって、時々刻々変動する受電量に発電量を追従させることができ、その結果、発電事業者は、契約需要家が受電する量の電力を同時的に発電して、当該需要家に供給することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電力小売用発電システム１０１では、事業者センタシステム１０２に何らかのトラブルが発生したり、事業者センタシステム１０２・発電施設システム１０３間の通信が切断されるなどの原因で、事業者センタシステム１０２から発電施設システム１０３への制御指令１０７が途絶する可能性を否定できない。もし制御指令１０７が途絶すると、それが回復するまでの期間、発電施設システム１０３は、発電を行うことができなくなる。
【０００８】
なお、このような指令途絶への対処法としては、例えば、発電施設システム１０３が途絶直前の制御指令値を保持しておくことにより、途絶直前の出力を維持したまま発電機に発電を継続させる方法が考えられる。
そして、この方法は、指令途絶が比較的短時間（例えば１０分や２０分程度）で解消される場合には、有効な対処法であるといえる。しかし、指令途絶が長時間（例えば数時間）に及ぶ場合には、受電量と発電量との間に大きな乖離が生じる可能性が高い。
【０００９】
それゆえに、本発明の目的は、電力小売りに用いられ、需要家システムが受電する量と等しい量の電力を同時的に発電して当該需要家に供給するための電力小売用発電システムであって、事業者センタから発電施設への指令が万一途絶しても、受電量と発電量との間に大きな乖離が生じないように発電を継続することができるようなシステムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、電力小売りに用いられ、需要家システムが受電する量と等しい量の電力を同時的に発電して当該需要家に供給するための電力小売用発電システムであって、
発電を行う発電施設システム、および
発電施設システムに指令を発して、需要家システムの受電量と等しい量の電力を同時的に発電させるセンタシステムを備え、
センタシステムは、
需要家システムから通知された過去の受電実績をもとに将来の電力需要を予測し、かつ当該予測の結果に基づいて将来の発電計画を作成する計画作成手段、
計画作成手段が作成した将来の発電計画を発電施設システムに通知する手段、
需要家システムから通知された現在時刻直前の受電量に基づいて現在時刻直後の発電量を算出して、当該量の電力を発電させるための制御指令を作成する指令作成手段、および
指令作成手段が作成した制御指令を発電施設システムに通知する手段を含み、
発電施設システムは、
電力を発生させる発電機、および
発電機の出力を制御する制御装置からなり、
制御装置には、
センタシステムから通知された発電計画を記憶する計画記憶手段、
センタシステムから通知された制御指令を記憶する指令記憶手段、および
現在時刻と対応する制御指令が指令記憶手段に記憶されているか否かを判定して、その判定結果が肯定の場合には、当該制御指令に基づいて発電機の出力を制御し、否定の場合には、計画記憶手段に記憶されている当日の発電計画に従って発電機の出力を制御する出力制御手段が含まれ、
センタシステムは、計画作成手段が作成した将来の発電計画を当日まで保持する計画保持手段をさらに含み、
指令作成手段は、さらに、作成した制御指令と、計画保持手段に保持されている当日の発電計画とに基づいて、発電機の出力を当該制御指令の示す値から当該発電計画の示す値へと緩やかに変化させるための移行データを作成して、当該制御指令に添付し、
出力制御手段は、現在時刻と対応する制御指令が指令記憶手段に記憶されていない場合には、当該指令記憶手段に記憶されている現在時刻直前の制御指令に添付された移行データに基づいて発電機の出力を制御し、次いで、計画記憶手段に記憶されている当日の発電計画に従って発電機の出力を制御することを特徴とする。
【００１１】
上記第１の発明では、センタシステムから発電施設システムへ、将来（実施例では翌日）の発電計画が送られる。発電施設システムに備わる制御装置は、送られてきた将来の発電計画を、当該発電計画を実行する当日まで記憶する。さらに、当該発電計画を実行する当日には、現在時刻直前の需要家システムによる受電量と等しい量の電力を発電させるための制御指令が、センタシステムから発電施設システムへ送られる。発電施設システムに備わる制御装置は、送られてきた制御指令を記憶する。
発電施設システムに備わる制御装置は、現在時刻と対応する制御指令を記憶していれば、当該制御指令に基づいて、発電機の出力を制御する（これを実施例では同時同量モードと呼んでいる）。一方、現在時刻と対応する制御指令を記憶していなければ、記憶している当日の発電計画に従って発電機の出力を制御する（これを実施例では計画モードと呼んでいる）。
【００１２】
このように、同時同量モードで動作中、センタシステムから発電施設システムへの制御指令が途絶した場合、制御装置は、同時同量モードから計画モードへと自動的に移行する。こうして計画モードに移行することによって、センタシステムのトラブルやセンタシステム・発電施設システム間の通信切断などにより万一制御指令が途絶しても、発電機は、受電量と発電量との間に大きな乖離が生じないように発電を継続することが可能となる。特に、比較的長時間に渡って制御指令が途絶する場合、途絶直前の出力をキープしたまま発電を継続させる方法と比べて、需要家システムによる実際の受電量により近い量の電力を発生させることができる。
また、制御指令の途絶が解消されると、計画モードから同時同量モードに自動的に復帰する。そのため、途絶解消以降、需要家による実際の受電量に等しい量の電力を発生させることができるようになる。
【００１４】
また、上記第１の発明では、制御指令が途絶した時、同時同量モードから直に計画モードへと移行するのではく、移行期間を経て移行する。すなわち、制御装置は、移行期間を通じ、発電機の出力を制御指令値から計画値へと緩やかに変化させる。これにより、制御指令値と計画値との間に大差があっても、発電機の出力が急激に変化することがなくなり、発電機にかかる負担を軽くし、さらに追従性を良くすることができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
移行データが、発電機に許された出力変化速度の上限を超えない速さで発電機の出力を変化させるようなデータであることを特徴とする。
【００１６】
上記第２の発明によれば、発電機の出力を変化させる速度が、許された出力変化速度の上限以下に抑えられるので、発電機が破損するのを防ぐことができる。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、
移行データが、発電機の出力を単位時間当たり一定値ずつ段階的に変化させるようなデータであることを特徴とする。
【００１８】
上記第３の発明のような移行データは、制御指令値と計画値とから容易に作成することができる。そのため、簡単な処理によって、発電機の出力を制御指令値から計画値へと緩やかに変化させることが可能になる。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明において、
出力制御手段は、現在時刻と対応する制御指令が指令記憶手段に記憶されていない状態から、当該制御指令が当該指令記憶手段に記憶されている状態への復帰を検知した場合には、当該制御指令と、計画記憶手段に記憶されている当日の発電計画とに基づいて、発電機の出力を当該発電計画の示す値から当該制御指令の示す値へと緩やかに変化させることを特徴とする。
【００２０】
上記第４の発明では、制御指令の途絶が解消した時、計画モードから直に同時同量モードへと復帰するのではく、復帰期間を経て移行する。すなわち、制御装置は、復帰期間を通じ、発電機の出力を計画値から制御指令値へと緩やかに変化させる。これにより、計画値（現出力値）と制御指令値との間に大差があっても、発電機の出力が急激に変化することがなくなり、発電機にかかる負担を軽くすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力小売用発電システムを用いた電力供給システムの構成例を示すブロック図である。図１において、本発明の第１の実施形態に係る電力小売用発電システム１は、事業者センタシステム２と、発電施設システム３とを備えている。事業者センタシステム２と発電施設システム３とは、通信回線で接続される。
【００２２】
この電力小売用発電システム１と、送電網４と、需要家システム５とで、事業者が発電した電力を送電網４経由で需要家に供給する電力供給システムが構成される。需要家システム５は、需要家に属する。送電網４は、電力会社に属する。電力小売用発電システム１（事業者センタシステム２および発電施設システム３）は、発電事業者に属する。需要家システム５と事業者センタシステム２とは、通信回線で接続される。
【００２３】
需要家システム５は、前日の受電実績６を事業者センタシステム２に通知する。この受電実績６には、前日２４時間分の受電実績６が３０分単位で記述される。受電実績６の通知は、１日周期で行われる。
また、需要家システム５は、当該需要家における直前５分間の受電量を検出して事業者センタシステム２に通知する。受電量７の検出・通知は、５分周期で行われる。
【００２４】
事業者センタシステム２は、需要家システムから通知された前日の受電実績をもとに翌日の電力需要を予測する。そして、その予測結果に基づいて翌日の発電計画８を作成し、発電施設システム３に通知する。また、事業者センタシステム２は、同時同量制御を行うための制御指令９を作成して発電施設システム３に通知する。
発電施設システム３は、制御指令９に基づいて同時同量発電を行う。また、発電施設は、制御指令９が途絶した場合、計画に従って発電を行う。
【００２５】
次に、電力小売用発電システム１（事業者センタシステム２および発電施設システム３）の構成について、詳しく説明する。
図２は、図１の事業者センタシステム２の構成を示すブロック図である。図２において、事業者センタシステム２は、計画作成部１１と、計画送信部１２と、指令作成部１３と、指令送信部１４とを含んでいる。計画作成部１１は、需要家システム５から通知される前日の受電実績６をもとに翌日の電力需要を予測し、予測結果に基づいて翌日の発電計画８を作成する。計画送信部１２は、作成された翌日の発電計画８を発電施設システム３へ向けて送信する。発電計画８の作成・送信は、需要家システム５から受電実績６が通知されるのと同期して、１日周期で行われる。
【００２６】
指令作成部１３は、需要家システム５から通知される受電量７（現在時刻直前５分間に需要家システム５によって消費される電力量）をもとに、発電施設（内に設けられた発電機）に同時同量発電を行わせるための制御指令９を作成する。指令送信部１４は、作成された制御指令９を発電施設システム３へ向けて送信する。制御指令９の作成・送信は、需要家システム５から受電量７が通知されるのと同期して、５分周期で行われる。
【００２７】
図３は、図１の発電施設システム３の構成を示すブロック図である。図３において、発電施設システム３は、制御装置２１と、発電機２２とを備えている。発電機２２は、電力を発生させる。制御装置２１は、制御指令９または発電計画８に基づいて発電機２２を制御する。
【００２８】
図４は、図３の制御装置２１の構成を示すブロック図である。図４において、制御装置２１は、計画記憶部３１と、指令記憶部３２と、出力制御部３３とを含む。計画記憶部３１は、事業者センタシステム２から送られてきた発電計画８を記憶する。指令記憶部３２は、事業者センタシステム２から送られてきた制御指令９を記憶する。
【００２９】
出力制御部３３は、発電機２２の出力値が制御指令９の示す値と一致するように発電機２２を制御する。また、出力制御部３３は、事業者センタシステム２からの制御指令９が途絶した場合には、発電機２２の出力値が発電計画８の示す値と一致するように発電機２２を制御する。
【００３０】
以上のように構成された電力小売用発電システム１の動作について、以下に説明する。最初、図５〜図９を用いて具体的な動作例を説明する。
需要家システム５は、周期的に（例えば３０分毎に）受電量を記録しており、予め決められた時刻（例えば１５：００）になると、２４時間分の記録を、前日の受電実績６として事業者センタシステム２に通知する。また、需要家システム５は、予め決められた時刻（例えば０：００，０：０５，０：１０，…，２３：５０，２３，５５）になると、当該需要家における直前５分間の受電量を検出して事業者センタシステム２に通知する。
【００３１】
需要家システム５から通知を受けると、事業者センタシステム２では、次のような処理が行われる。計画作成部１１は、需要家システム５から通知された前日の受電実績６をもとに、翌日の発電計画８を作成する。計画作成部１１によって作成される発電計画８の一例を、図５に示す。図５の発電計画８には、翌日２４時間分の発電計画（発電機２２の出力値）が３０分単位で記述されている。計画送信部１２は、予め決められた時刻（例えば１８：００）になると、翌日の発電計画８を発電施設システム３へ向けて送信する。
【００３２】
一方、指令作成部１３は、需要家システム５から通知される受電量７をもとに、需要家システム５が受電するであろう電力と同量の電力を同時的に発電施設システム３に発電させる（すなわち同時同量制御を行う）ための制御指令９を作成する。指令作成部１３によって作成される制御指令９の一例を、図６に示す。図６（Ａ）の制御指令９には、１１：００〜１１：０５の出力値（＝１０３）が、（Ｂ）の制御指令９には、１１：０５〜１１：１０の出力値（＝１０４）が、（Ｃ）の制御指令９には、１１：１０〜１１：１５の出力値（＝１０５）が、それぞれ記述されている。
【００３３】
指令送信部１４は、予め決められた時刻（例えば０：０５，０：１０，０：１５，…，２３：５５，２４：００）になると、作成された制御指令９を発電施設システム３へ向けて送信する。
このようにして、翌日２４時間分の発電計画８（３０分単位）が毎日１回、事業者センタシステム２から発電施設システム３へ送信される。さらに、直後５分間分の制御指令９が５分おきに、事業者センタシステム２から発電施設システム３へ送信される。
【００３４】
発電施設システム３では、事業者センタシステム２から送られてくる発電計画８および制御指令９を受信すると、制御装置２１によって次のような処理が行われる。図４において、制御装置２１に備わる計画記憶部３１は、発電計画８を記憶する領域を２つ持っており、いま、一方の領域に前日の発電計画８（前々日に送られてきたもの）を、他方の領域に当日の発電計画８（前日に送られてきたもの）を記憶している。その後、１８：００を過ぎて翌日の発電計画８が送られてくると、計画記憶部３１は、前日の発電計画８を上書きするようにしてそれを記憶する。
【００３５】
従って、現在時刻が７月５日の１１：０３であれば、計画記憶部３１には、前日（７月４日）の発電計画８と、当日（７月５日）の発電計画８とが記憶されている。また、現在時刻が７月５日の１６：０３となれば、計画記憶部３１には、当日（７月５日）の発電計画８と、翌日（７月６日）の発電計画８とが記憶されることになる。
【００３６】
一方、指令記憶部３２は、制御指令９を記憶する領域を２つ持っており、いま、一方の領域に現在時刻（１１：０３）を含む５分間（１１：００〜１１：０５）と対応する制御指令９を、他方の領域に直前の５分間（１０：５５〜１１：００）と対応する制御指令９を記憶している。このとき、直後の５分間（１１：０５〜１１：１０）の制御指令９が送られてきたとすると、計画記憶部３１は、直前の５分間（１０：５５〜１１：００）と対応する制御指令９を上書きするようにしてそれを記憶する。
従って、指令記憶部３２には、制御指令９が途絶しない限り、常時、現在時刻を含む５分間と対応する制御指令９が記憶されていることになる。
【００３７】
出力制御部３３は、指令記憶部３２内の現時刻と対応する制御指令９に基づいて、発電機２２の出力を制御する（同時同量モード）。出力制御部３３が同時同量モードで発電機２２の出力を制御することにより、発電機２２は、需要家システム５が現在時刻を含む５分間に受電する量と等しい量の電力を同時に（つまり現在時刻を含む５分間に）発電することができる。
【００３８】
また、出力制御部３３は、事業者センタシステム２からの制御指令９が途絶した結果、指令記憶部３２内に現時刻と対応する制御指令９が記憶されていない場合、計画記憶部３１内の発電計画８に従って発電機２２の出力を制御する（計画モード）。出力制御部３３が計画モードで発電機２２の出力を制御することにより、需要家システム５自身が申告した予定量と等しい量の電力を発電することができる。
【００３９】
ここで、制御指令９が途絶したか否かは、例えば次のようにして判定される。すなわち、出力制御部３３は、制御指令９が送られてくる時刻を予め記憶しており、当該時刻に制御指令９が送られてこない場合、制御指令９が途絶したと判定する。または、１つの制御指令９を受け取ってから次の制御指令９を受け取るまでの時間を計測し、前回の制御指令９から所定時間（ここでは５分）が経過しても次の制御指令９が送られてこない場合に、制御指令９が途絶したと判定してもよい。
【００４０】
図７は、図１の発電施設システム３に備わる発電機２２の出力値の時間的な変化をグラフで示した図である。図７（Ａ）には、ある日の１１：００から１５：００までの４時間分の出力値が記載されている。図中、太線が同時同量モードで発電を行った場合の出力値であり、細線は、計画モードで発電を行った場合の出力値である。図７（Ｂ）には、（Ａ）に示された１１：００から１１：３０までの３０分間分のグラフが拡大して記載され、（Ｃ）には、（Ａ）に示された１４：００から１４：３０までの３０分間分のグラフが拡大して記載されている。
【００４１】
図７（Ｂ）において、時刻１１：０３（図中×印）に事業者センタシステム２・発電施設システム３間の通信が切断されたとする。この場合、１１：００の制御指令９を最後に、１１：０５以降の制御指令９が発電施設システム３に到達しなくなる。発電施設システム３において、出力制御部３３は、１１：０５に送られてくるべき制御指令９が送られてこないので、制御指令９の途絶が起こったと判定する。そして、この判定結果を受け、図８に示すように、１１：０５を境に、同時同量モードから計画モードに移行する。
【００４２】
また、図７（Ｃ）において、時刻１４：０３（図中○印）に事業者センタシステム２・発電施設システム３間の通信が復旧したとする。この場合、１４：０５の制御指令９を先頭に、それ以降の制御指令９が発電施設システム３に到達するようになる。発電施設システム３において、出力制御部３３は、１４：０５に送られてくるべき制御指令９が送られてきたので、制御指令９の途絶が解消されたと判定する。そして、図９に示すように、１４：０５を境に、計画モードから同時同量モードに復帰する。
【００４３】
以上が、電力小売用発電システム１の具体的な動作例である。次に、図１０のフローチャートを用いて、電力小売用発電システム１の動作手順を説明する。図１０は、本発明の第１の実施形態に係る電力小売用発電システムを用いた電力供給システムの動作を示すフローチャートである。図１０（Ａ）が需要家システム５の動作を、（Ｂ）が事業者センタシステム２の動作を、（Ｃ）が発電施設システム３の動作をそれぞれ示している。
【００４４】
図１０（Ａ）において、最初、需要家システム５は、受電実績６を送信する時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。その判定結果が肯定の場合、前日の受電実績６を事業者センタシステム２宛に送信する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１の判定結果が否定の場合、ステップＳ１２をスキップして、ステップＳ１３に進む。
【００４５】
次に、需要家システム５は、受電量７を送信する時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。その判定結果が肯定の場合、直前の５分間の受電量７を検出して事業者センタシステム２宛に送信する（ステップＳ１４）。ステップＳ１３の判定結果が否定の場合、ステップＳ１４をスキップして、ステップＳ１５に進む。
【００４６】
ステップＳ１５では、動作を継続するか否かが判断され、判断結果が肯定であれば、ステップＳ１１に戻って上記と同様の処理が繰り返され、否定であれば、動作が終了される。
【００４７】
図１０（Ｂ）において、事業者センタシステム２では、最初、計画作成部１１が、発電計画８を作成する時刻であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。その判定結果が肯定の場合、計画作成部１１は、上記ステップＳ１２で需要家システム５から送られてきた前日の受電実績６をもとに翌日の電力需要を予測して、その予測結果に基づき翌日の発電計画８を作成する（ステップＳ２２）。次いで、計画送信部１２が、その発電計画８を発電施設システム３宛に送信する（ステップＳ２３）。ステップＳ２１の判定結果が否定の場合、ステップＳ２２およびＳ２３はスキップされ、ステップＳ２４が実行される。
【００４８】
次に、指令作成部１３は、制御指令９を作成する時刻であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。その判定結果が肯定の場合、指令作成部１３は、上記ステップＳ１４で需要家システム５から送られてきた直前５分間の受電量７をもとに、直後５分間の発電量を算出する（ステップＳ２５）。そして、算出した量の電力を当該５分間に発生させるように発電機２２の出力を制御するための指令９を作成する（ステップＳ２６）。ステップＳ２４の判定結果が否定の場合、ステップＳ２５およびＳ２６はスキップされ、ステップＳ２７が実行される。
【００４９】
次に、指令送信部１４によって、制御指令９を送信する時刻であるか否かが判定され（ステップＳ２７）、その判定結果が肯定の場合、その制御指令９が発電施設システム３宛に送信される（ステップＳ２８）。ステップＳ２７の判定結果が否定の場合、ステップＳ２８はスキップされ、ステップＳ２９が実行される。
【００５０】
ステップＳ２９では、動作を継続するか否かが判断され、判断結果が肯定であれば、ステップＳ２１に戻って上記と同様の処理が繰り返され、否定であれば、動作が終了される。
【００５１】
図１０（Ｃ）において、発電施設システム３では、最初、制御装置２１が、上記ステップＳ２３で事業者センタシステム２から送信される翌日の発電計画８を受信したか否かを判定する（ステップＳ３１）。その判定結果が肯定の場合、当該発電計画８が計画記憶部３１によって記憶される（ステップＳ３２）。ステップＳ３１の判定結果が否定の場合、ステップＳ３２はスキップされ、ステップＳ３３が実行される。
【００５２】
次に、制御装置２１は、上記ステップＳ２８で事業者センタシステム２から送信される制御指令９を受信したか否かを判定する（ステップＳ３３）。その判定結果が肯定の場合、当該制御指令９が指令記憶部３２によって記憶される（ステップＳ３４）。ステップＳ３３の判定結果が否定の場合、ステップＳ３４はスキップされ、ステップＳ３５が実行される。
【００５３】
次に、制御装置２１は、現時刻と対応する制御指令９が指令記憶部３２に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ３５）。その判定結果が否定の場合、計画記憶部３１に記憶されている発電計画８に従い、出力制御部３３が計画モードで発電機２２の出力制御を行う（ステップＳ３６）。
【００５４】
ステップＳ３５の判定結果が肯定の場合、指令記憶部３２に記憶されている制御指令９に基づいて、出力制御部３３が同時同量モードで発電機２２の出力制御を行う（ステップＳ３７）。
上記ステップＳ３６またはＳ３７が実行された後、動作を継続するか否かが判断され（ステップＳ３８）、判断結果が肯定であれば、ステップＳ３１に戻って上記と同様の処理が繰り返される。一方、否定であれば、動作が終了される。
【００５５】
このように、本電力小売用発電システム１では、事業者センタシステム２から発電施設システム３へ、翌日２４時間分の発電計画８が送られる。さらに、当該発電計画８を実行する当日には、リアルタイムに（５分おきに）、直後の５分間の受電量７と等しい量の電力を発電させるための制御指令９が送られる。発電施設システム３に備わる出力制御部３３は、当該制御指令９に基づいて、同時同量モードで発電機２２の出力を制御する。
【００５６】
同時同量モードで動作中、事業者センタシステム２から発電施設システム３への制御指令９が途絶した場合、出力制御部３３は、同時同量モードから、前日に受け取った発電計画８に従って発電させる計画モードに自動的に移行する。こうして計画モードに移行することによって、事業者センタシステム２のトラブルや事業家システム・発電施設システム３間の通信切断などにより万一制御指令９が途絶しても、受電量と発電量との間に大きな乖離が生じないように発電機２２に発電を継続させることが可能となる。特に、比較的長時間に渡って制御指令９が途絶する場合、途絶直前の出力を維持したまま発電を継続させる方法と比べて、需要家による実際の受電量により近い量の電力を発生させることができる。
【００５７】
また、制御指令９の途絶が解消されると、計画モードから同時同量モードに自動的に復帰する。そのため、途絶解消以降、需要家による実際の受電量に等しい量の電力を発生させることができるようになる。
【００５８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る電力小売用発電システム（およびそれを用いた電力供給システム）の構成は、第１の実施形態と同様であり、従って、以下の説明にも図１を援用する。本電力小売用発電システム１に備わる発電施設システム３の構成は図３に、当該発電施設システム３に備わる制御装置２１の構成は図４に、それぞれ示されている。
【００５９】
本電力小売用発電システム１に備わる事業者センタシステム２の構成だけが第１の実施形態（図２参照）とは異なっているので、それを図１１に示す。図１１において、事業者センタシステム２は、計画作成部１１と、計画送信部１２と、指令作成部１３と、指令送信部１４と、計画保持部１５とを含んでいる。すなわち、本実施形態の事業者センタシステム２は、第１の実施形態の事業者センタシステム２（図２）において、計画保持部１５をさらに含んでいる。
【００６０】
計画保持部１５は、計画作成部１１が作成した翌日の発電計画８を当日（当該計画の実行日）まで保持する。指令作成部１３は、直前５分間の受電量７をもとに制御指令９を作成するのに加えて、次のような処理を行う。すなわち、当該制御指令９と、計画保持部１５に保持されている当日の発電計画８に基づいて、発電機２２の出力を当該制御指令値から当該計画値へと緩やかに変化させるための移行データを作成して、それを当該指令値に添付する。
【００６１】
上記のように構成された電力小売システムの動作について、以下に説明する。
本システムの動作が第１の実施形態と異なるのは、次の点だけである。第１の実施形態では、事業者センタシステム２から発電施設システム３への制御指令９が途絶した時、発電施設システム３側の出力制御部３３は、同時同量モードから直に計画モードへと移行した。この移行時、途絶直前の制御指令値と計画値との間に大きな差があると（図８参照）、出力を急激に変化させる命令が発電機２２に与えられることになる。ところが、発電機２２が出力を変化させる速さには上限がある。第１の実施形態では、この上限を超えて急激に出力を変化させる命令が発電機２２に与えられ、その結果、発電機２２が故障する危険性があった。
【００６２】
これに対して、本実施形態では、制御指令９が途絶した時、出力制御部３３は、同時同量モードから移行期間を経て計画モードへと移行する。すなわち、出力制御部３３は、移行期間を通じ、発電機２２の出力を制御指令値から計画値へと緩やかに変化させる。この移行期間では、出力制御部３３は、発電機２２の出力が制御指令値から計画値まで、上記上限値を超えない速さで変化するように発電機２２を制御する。その様子を図１１に示す。
【００６３】
図１１では、１１：０５〜１１：１５の１５分間が移行期間に該当する。この移行期間中、制御装置２１は、発電機２２の出力を、単位時間当たり一定値ずつ段階的に変化させている。途絶直前の制御指令値が１０３、計画値が１００なので、発電機２２が出力を変化させる速度を５分間当たり１に設定した場合、発電機２２の出力は、１０３→１０２→１０１→１００のように、５分毎に１ずつ１５分間をかけて途絶直前の出力値（＝１０４）から計画値１００）＝１００）まで変化している。一般には、一定の速さで出力値を変化させる場合、移行期間の時間長は、制御指令値と計画値との間の差に比例する。
【００６４】
また、第１の実施形態では、制御指令９の途絶が解消する際にも、計画値（すなわち現出力値）と制御指令値との間に大差が存在する場合があった（図９参照）。そのような場合には、出力を急激に変化させる命令が入力されるので、発電機２２が故障する危険性があった。
【００６５】
これに対して、実施形態では、出力制御部３３は、計画モードから復帰期間を経て同時同量モードへと復帰する。すなわち、出力制御部３３は、復帰期間を通じ、発電機２２の出力を計画値から制御指令値へと緩やかに変化させる。その様子を図１２に示す。図１２では、１４：０５〜１４：１５の１５分間が復帰期間に該当する。この復帰期間では、制御指令９の途絶が解消したときの出力値（計画値）が１１０、制御指令値が１０７なので、発電機２２の出力は、１１０→１０９→１０８→１０７のように、５分毎に１ずつ１５分間をかけて１１０から１０７へと変化する。
【００６６】
指令途絶時、発電施設システム３の出力制御部３３が上記のようにして同時同量モードから移行期間を経て計画モードへと移行することを可能とするために、事業者センタシステム２において、次のような処理が行われる。図１３において、計画保持部１５には、当日の発電計画８が保持されている。指令作成部１３は、第１の実施形態と同様にして、次の５分間分の制御指令９を作成する。さらに、指令作成部１３は、作成した制御指令値と、計画保持部１５に保持されている当日の発電計画８とに基づいて、発電機２２の出力を当該指令値から当該計画値へと緩やかに変化させるための移行データを併せて作成して、当該制御指令９に添付する。
【００６７】
指令作成部１３によって作成される移行データ付き制御指令９を、図１４に示す。図１４（Ａ）には、図１１に示された１１：００〜１１：０５と対応する移行データ付き制御指令９が、（Ｂ）には、１１：０５〜１１：１０と対応する移行データ付き制御指令９が、（Ｃ）には、１１：１０〜１１：１５と対応する移行データ付き制御指令９が、それぞれ示されている。図１４（Ａ）〜（Ｃ）に共通して、太枠内が移行データである。
【００６８】
指令作成部１３は、決められた時刻（例えば１０：５５）になると、図１４（Ａ）に示すように、直後の５分間（１１：００〜１０：０５）の制御指令９（＝１０３）と、続く１５分間（１１：０５〜１１：２０）の移行データ（１０２→１０１→１００）とを作成する。５分後、指令作成部１３は、（Ｂ）に示すように、直後の５分間（１１：０５〜１１：１０）の制御指令９（＝１０４）と、続く２０分間（１１：１０〜１１：３０）の移行データ（１０３→１０２→１０１→１００）とを作成する。さらに５分後、指令作成部１３は、（Ｃ）に示すように、直後の５分間（１１：１０〜１１：１５）の制御指令９（＝１０５）と、続く２５分間（１１：１５〜１１：４０）分の移行データ（１０４→１０３→１０２→１０１→１００）とを作成する。
【００６９】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）のような移行データ付き制御指令９は、指令送信部１４によって、５分おきに（例えば１０：５９，１１：０４，１１：０９に）発電施設システム３へと送信される。発電施設システム３では、指令記憶部３２が、事業者センタシステム２から５分おきに送られてくるこれらの移行データ付き制御指令９を、順次上書き記憶していく。
【００７０】
従って、指令記憶部３２には、常時、現在時刻を含む５分間の出力を示す制御指令９と、以降の制御指令９が途絶した場合に出力を当該指令値から計画値まで緩やかに変化させるための移行データとが記憶されていることになる。そのため、出力制御部３３は、いつ制御指令９が途絶しても、指令記憶部３２に記憶されている移行データを参照して、途絶時点での指令値から計画値へと発電機２２の出力を緩やかに変化させることができる。図１１に示されているのは、時刻１１：０３に事業者センタシステム２・発電施設システム３間の通信が切断されて、１１：００を最後にそれ以降の制御指令が途絶した場合のグラフであり、このグラフに示されているような緩やかな出力変化は、図１４（Ａ）の移行データに基づいて出力制御がなされた結果として達成される。
【００７１】
一方、計画モードから同時同量モードへと復帰する際には、出力制御部３３は、計画値（すなわち現出力値）と、送られてきた制御指令値とから、次の５分間の出力値を自ら算出する。例えば、図１２に示すように、１４：０３に事業者センタシステム２・発電施設システム３間の通信が回復したとする。このときの出力値が１１０であり、直後の５分間（１４：０５〜１４：１０）の制御指令９が１０７であるとすると、出力制御部３３は、直後の５分間、出力値を１１０から１０９に変化させる。そして５分後、出力値を１０９から１０８に変化させ、さらに５分後、出力値を１０８から１０７に変化させる。
【００７２】
本電力小売用発電システム１の動作手順は、第１の実施形態で図１０のフローチャートを用いて説明した動作手順において、ステップＳ２５とＳ２６との間にステップＳ２５ａが追加され、かつステップＳ３５とＳ３６との間にステップＳ３５ａが追加されたものである。追加される２つのステップＳ２５ａおよびＳ３５ａを、図１５に示す。すなわち、本実施形態では、図１０の点線枠４１，４２内が、図１５（Ａ），（Ｂ）のように変更される。
【００７３】
図１４（Ａ）に示すように、指令作成部１３は、ステップＳ２５で直後５分間の発電量を算出した後、当該発電量と、計画保持部１５内の当日の発電計画８とをもとに、同時同量モードから計画モードへ緩やかに移行するための移行データを作成する（ステップＳ２５ａ）。続くステップＳ２６では、こうして作成された移行データが制御指令値に添付され、ステップＳ２７，Ｓ２８を通じて発電施設システム３側に通知される。
【００７４】
発電施設システム３では、図１４（Ｂ）に示すように、ステップＳ３５で現時刻と対応する制御指令９が指令記憶部３２に記憶されていないと判定された場合、まず、出力制御部３３は、直前の５分間と対応する制御指令９に添付されている移行データに基づいて発電機２２の出力を制御する（ステップＳ３５ａ）。これにより、図１３に示されているように、発電機２２の出力値を制御指令値から計画値まで緩やかに（例えば５分につき１の速さで）変化させることができる。その後、ステップＳ３６に示された計画値による制御が開始される。
【００７５】
このように、本実施形態では、制御指令９が途絶した時、出力制御部３３は、同時同量モードから直に計画モードへと移行するのでなく、移行期間を経て計画モードへと移行する。これにより、制御指令値と計画値との間に大差があっても、発電機２２の出力が急激に変化することがなくなり、その結果、発電機２２の破損を未然に防ぐことができるようになる。
【００７６】
なお、上記第１および第２の実施形態では、発明の要点を容易かつ的確に理解できるように、現実の電力小売用発電システムを可能な限り単純化したモデル（図３参照）によって説明を行っている。例えば、本モデルでは、ただ１つの発電施設システム３が設置されているが、実際には、複数の発電施設システム３が設置される場合もある。その場合、事業者センタシステム２から１つ１つの発電施設システム３へ向けて、各々発電計画８および制御指令９が送られることになる。特に、発電施設システム３毎に発電能力が異なっている場合、事業者センタシステム２は、１つ１つの発電施設システム３に対して、能力相応の負荷がかかるように発電量の配分を行い、配分結果の発電量を示す指令値を送信する。
【００７７】
また、本モデルでは、電力小売用発電システム１を構成する事業者センタシステム２および発電施設システム３が、共に発電事業者に属しているが、別々の事業体に属していてもよい。例えば、前者は「電力小売業者」に属し、後者だけが発電事業者に属するような形態が考えられる。
【００７８】
また、本モデルでは、事業者センタシステム２には、ただ１つの需要家システム５が接続されているが、複数の需要家システム５が接続されている場合もある。この場合、事業者センタシステム２は、１つ１つの需要家システム５から前日の受電実績６や受電量７を受け取って集計を行い、集計結果をもとに発電計画８や制御指令９を作成する。その際、複数の需要家からの情報を取りまとめて発電事業者に通知する「仲介業者」が介在してもよい。
このように、様々な形態の電力小売用発電システムが考えられるが、どの形態であれ、事業者センタシステム２から発電施設システム３へ制御指令が送られる点に変わりはないので、本モデルによって説明した指令途絶への対処法を適用することができる。
【００７９】
また、本モデルの動作説明で挙げられた各種の具体的な数値は一例であり、実際には、様々な条件を考慮して適切な数値が選ばれる。例えば、事業者センタシステム２は、翌日２４時間分の発電計画８を作成して発電施設システム３に送信しているが、各システムの処理能力等を考慮して、例えば翌々日２４時間分や、翌週７日分などのように、様々な将来の期間が設定され得る。また、例えば、同時同量モードから計画モードへの移行時、発電機の出力を５分ごとに１ずつ変化させているが、発電機の性能等を考慮して適切な速さで変化させればよい（例えば１分間に１ずつ変化させたり、あるいは、段階的に変化させるのでなく直線や滑らかな曲線に沿って変化させてもよい）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力小売用発電システム１を用いた電力供給システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の事業者センタシステム２の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の発電施設システム３の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の制御装置２１の構成を示すブロック図である。
【図５】事業者センタシステム２に備わる計画作成部１１（図２参照）によって作成される発電計画の一例を示す図である。
【図６】事業者センタシステム２に備わる指令作成部１３（図２参照）によって作成される制御指令９の一例を示す図である。
【図７】発電施設システム３に備わる発電機２２（図３参照）の出力値の時間的な変化をグラフで示した図である。
【図８】第１の実施形態において、制御指令９の途絶が起こった場合に、発電施設システム３に備わる出力制御部３３の動作が同時同量モードから計画モードに移行する様子を示す図である。
【図９】第１の実施形態において、制御指令９の途絶が解消した場合に、発電施設システム３に備わる出力制御部３３の動作が計画モードから同時同量モードに復帰する様子を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る電力小売システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態において、制御指令９の途絶が起こった場合に、発電施設システム３に備わる出力制御部３３の動作が同時同量モードから計画モードに移行する様子を示す図である。
【図１２】第２の実施形態において、制御指令９の途絶が解消した場合に、発電施設システム３に備わる出力制御部３３の動作が計画モードから同時同量モードに復帰する様子を示す図である。
【図１３】図１の事業者センタシステム２の構成（第２の実施形態）を示すブロック図である。
【図１４】事業者センタシステム２に備わる指令作成部１３（図１３参照）によって作成される移行データ付き制御指令９（太枠内が移行データ）示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る電力小売用発電システム１の動作が第１の実施形態と異なる点（図１のフローチャートに追加される２つのステップＳ２５ａおよびＳ３５ａ）を示す図である。
【図１６】本出願人によって新たに提案された電力小売用発電システム１０１を用いた電力供給システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…電力小売用発電システム
２…事業者センタシステム
３…発電施設システム
４…送電網
５…需要家システム
６…前日の受電実績
７…（現在時刻直前の）受電量
８…翌日の発電計画
９…制御指令
１１…計画作成部
１２…計画送信部
１３…指令作成部
１４…指令送信部
１５…計画保持部
２１…制御装置
２２…発電機
３１…計画記憶部
３２…指令記憶部
３３…出力制御部

Claims (4)

1. 電力小売りに用いられ、需要家システムが受電する量と等しい量の電力を同時的に発電して当該需要家に供給するための電力小売用発電システムであって、
   発電を行う発電施設システム、および
   前記発電施設システムに指令を発して、前記需要家システムの受電量と等しい量の電力を同時的に発電させるセンタシステムを備え、
   前記センタシステムは、
   前記需要家システムから通知された過去の受電実績をもとに将来の電力需要を予測し、かつ当該予測の結果に基づいて将来の発電計画を作成する計画作成手段、
   前記計画作成手段が作成した将来の発電計画を前記発電施設システムに通知する手段、
   前記需要家システムから通知された現在時刻直前の受電量に基づいて現在時刻直後の発電量を算出して、当該量の電力を発電させるための制御指令を作成する指令作成手段、および
   前記指令作成手段が作成した制御指令を前記発電施設システムに通知する手段を含み、
   前記発電施設システムは、
   電力を発生させる発電機、および
   前記発電機の出力を制御する制御装置からなり、
   前記制御装置には、
   前記センタシステムから通知された発電計画を記憶する計画記憶手段、
   前記センタシステムから通知された制御指令を記憶する指令記憶手段、および
   現在時刻と対応する制御指令が前記指令記憶手段に記憶されているか否かを判定して、その判定結果が肯定の場合には、当該制御指令に基づいて前記発電機の出力を制御し、否定の場合には、前記計画記憶手段に記憶されている当日の発電計画に従って前記発電機の出力を制御する出力制御手段が含まれ、
   前記センタシステムは、前記計画作成手段が作成した将来の発電計画を当日まで保持する計画保持手段をさらに含み、
   前記指令作成手段は、さらに、作成した制御指令と、前記計画保持手段に保持されている当日の発電計画とに基づいて、前記発電機の出力を当該制御指令の示す値から当該発電計画の示す値へと緩やかに変化させるための移行データを作成して、当該制御指令に添付し、
   前記出力制御手段は、現在時刻と対応する制御指令が前記指令記憶手段に記憶されていない場合には、当該指令記憶手段に記憶されている現在時刻直前の制御指令に添付された移行データに基づいて前記発電機の出力を制御し、次いで、前記計画記憶手段に記憶されている当日の発電計画に従って前記発電機の出力を制御することを特徴とする、電力小売用発電システム。
2. 前記移行データは、前記発電機に許された出力変化速度の上限を超えない速さで前記発電機の出力を変化させるようなデータであることを特徴とする、請求項１に記載の電力小売用発電システム。
3. 前記移行データは、前記発電機の出力を単位時間当たり一定値ずつ段階的に変化させるようなデータであることを特徴とする、請求項２に記載の電力小売用発電システム。
4. 前記出力制御手段は、現在時刻と対応する制御指令が前記指令記憶手段に記憶されていない状態から、当該制御指令が当該指令記憶手段に記憶されている状態への復帰を検知した場合には、当該制御指令と、前記計画記憶手段に記憶されている当日の発電計画とに基づいて、前記発電機の出力を当該発電計画の示す値から当該制御指令の示す値へと緩やかに変化させることを特徴とする、請求項１に記載の電力小売用発電システム。

Images