JP4721666B2 - 発電機出力量決定装置、発電機出力量決定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
この発明は、発電機の単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定装置、発電機出力量決定方法、及びプログラムに関する。
電気事業者においては、ＬＮＧ火力発電所、石油火力発電所、石炭火力発電所、原子力発電所、水力発電所等における様々な種類の発電機におけるトータルの燃料費が安くなるように発電機を運用する必要がある。また、電気事業者においては、電力自由化が進む中で、燃料費を削減することにより価格競争力を高めることが以前にも増して重要となってきている。
発電機の効率的な運用方法として、特許文献１には、全発電機の起動停止時刻が既に決定している段階で、各時刻の所要電力需要をまかない、トータルの燃料費が最小となるように各発電機の単位時間ごとの出力量を決定する方法が開示されている。
特開２００１−３７０８７号公報
ところで、ＬＮＧ（液化天然ガス）等のように受入量が予め定められている燃料については、その受入量に応じた消費予定量に基づいて消費計画が立てられている。一方、石油や石炭等のようには受入量が予め定められていない燃料は、需要量に応じてその都度調達されている。そこで、このように燃料の調達および消費の態様が一様でないことを考慮した上で、トータルの燃料費が最小となるように各発電機の運転計画を立てる必要がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、受入量が定められている燃料の消費予定量及び受入量が定められていない燃料の増分燃料費に基づいて、トータルの燃料費が最小となるように各発電機の単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定装置、発電機出力量決定方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明のうち請求項１に記載の発明は、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められている第一の燃料であるＬＮＧを用いて発電する第一の発電機の出力量、及び、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められていない第２の燃料を用いて発電する第二の発電機の出力量を決定する発電機出力量決定装置であって、
ＣＰＵ及びメモリと、
前記メモリに設けられた記憶領域である消費予定量記憶部及び不足量記憶部と、
前記ＣＰＵが前記メモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される発電機出力量決定部、増分抑制部、及び発電機出力量修正部と、
を備え、
前記消費予定量記憶部は、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された、前記第一の燃料の所定期間における消費予定量を記憶し、
前記不足量記憶部は、単位時間ごとの電力の不足量を記憶し、
前記発電機出力量決定部は、前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定し、
前記増分抑制部は、前記発電機出力量決定部によって決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記消費予定量記憶部に記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定し、
前記発電機出力量修正部は、前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から前記増分抑制部によって決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定することとする。
ＣＰＵ及びメモリと、
前記メモリに設けられた記憶領域である消費予定量記憶部及び不足量記憶部と、
前記ＣＰＵが前記メモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される発電機出力量決定部、増分抑制部、及び発電機出力量修正部と、
を備え、
前記消費予定量記憶部は、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された、前記第一の燃料の所定期間における消費予定量を記憶し、
前記不足量記憶部は、単位時間ごとの電力の不足量を記憶し、
前記発電機出力量決定部は、前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定し、
前記増分抑制部は、前記発電機出力量決定部によって決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記消費予定量記憶部に記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定し、
前記発電機出力量修正部は、前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から前記増分抑制部によって決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定することとする。
ここで、第一の発電機とは、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）を燃料とする発電機であり、第二の発電機とは、石油等を燃料とする発電機である。通常、電力会社におけるＬＮＧ（液化天然ガス）の年間受入量は契約によって定められている。そのため、その受入量やＬＮＧタンクの上下限制約等に基づいてＬＮＧの消費予定量が定められる。
また、時間ごとの電力の不足量とは、電力需要量から原子力発電、水力発電等による最低発電量を差し引いた電力量である。
また、時間ごとの電力の不足量とは、電力需要量から原子力発電、水力発電等による最低発電量を差し引いた電力量である。
ＬＮＧを燃料とする発電システムとしては、ガスタービンで発電機を駆動するとともに、ガスタービンの排熱により蒸気タービンを駆動するコンバインドサイクル発電システムがある。このコンバインドサイクル発電システムにおいては、１時間あたりの出力量が２０万キロワット程度の小型の発電機が用いられることがある。このような小型の発電機の起動時間は１〜２時間程度と短く、機動的に起動・停止することができる。
そこで、不足量分の電力を発電するに際して、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機のみを用いた場合における増分燃料費が所定の価格以上である時間帯において、消費予定量に基づいてＬＮＧを用いて発電することとする。そして、不足量からＬＮＧによる発電量を差し引いた電力量を、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機を用いて発電することとする。
これにより、増分燃料費が高い時間帯のＬＮＧ以外の燃料費を抑制することができ、トータルの燃料費を下げることが可能となる。
これにより、増分燃料費が高い時間帯のＬＮＧ以外の燃料費を抑制することができ、トータルの燃料費を下げることが可能となる。
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発電機出力量決定装置であって、前記発電機出力量決定部は、複数の前記第二の発電機の夫々における前記単位時間ごとの出力量を、複数の前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量の合計が前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量を満たし、かつ複数の前記第二の発電機における燃料費の合計が最小となるように決定し、前記発電機出力量修正部は、複数の前記第二の発電機の夫々における前記単位時間ごとの出力量を、複数の前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量の合計が前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から前記増分抑制部によって決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量を満たし、かつ複数の前記第二の発電機における燃料費の合計が最小となるように決定することとする。
したがって、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機が複数ある場合には、例えば、等増分燃料費法を用いてこれらの発電機の出力量を決定することにより、ＬＮＧ以外を用いた発電における燃料費を最小とすることができる。
したがって、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機が複数ある場合には、例えば、等増分燃料費法を用いてこれらの発電機の出力量を決定することにより、ＬＮＧ以外を用いた発電における燃料費を最小とすることができる。
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発電機出力量決定装置であって、前記メモリに設けられた記憶領域である運用制約記憶部を備え、前記運用制約記憶部は、前記第一の発電機及び前記第二の発電機における出力量の上下限や点検作業による停止期間等の運用制約を記憶し、前記発電機出力量決定部及び前記発電機出力量修正部は、複数の前記第二の発電機の夫々における前記単位時間ごとの出力量を、前記運用制約記憶部に記憶されている前記第二の発電機における前記運用制約に基づいて決定し、 前記増分抑制部は、前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記運用制約記憶部に記憶されている前記第一の発電機における前記運用制約に基づいて決定することとする。
これにより、出力量の上下限や点検作業による停止期間等の運用制約を考慮した上で、ＬＮＧの消費予定量を満たし、トータルの燃料費を最小とする発電機の運転計画を立てることができる。
これにより、出力量の上下限や点検作業による停止期間等の運用制約を考慮した上で、ＬＮＧの消費予定量を満たし、トータルの燃料費を最小とする発電機の運転計画を立てることができる。
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発電機出力量決定装置であって、前記メモリに設けられた記憶領域である需要量記憶部及びベース発電量記憶部と、前記ＣＰＵが前記メモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される不足量決定部と、を備え、前記需要量記憶部は、過去の実績に基づく前記単位時間ごとの電力需要量を記憶し、前記ベース発電量記憶部は、前記単位時間ごとの所定の発電量であるベース発電量を記憶し、前記不足量決定部は、前記需要量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力需要量から前記ベース発電量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとのベース発電量を差し引いた電力量を前記単位時間ごとの電力の不足量として前記不足量記憶部に記録することとする。
したがって、過去の実績に基づいて単位時間ごとの電力需要量を求めることにより、電力需要量から原子力発電や水力発電、石炭による火力発電等によるベース発電量を差し引いた電力の不足量を求めることができる。つまり、電力需要量を及びＬＮＧの消費予定量を満たし、トータルの燃料費を最小とする発電機の運転計画を立てることができる。
したがって、過去の実績に基づいて単位時間ごとの電力需要量を求めることにより、電力需要量から原子力発電や水力発電、石炭による火力発電等によるベース発電量を差し引いた電力の不足量を求めることができる。つまり、電力需要量を及びＬＮＧの消費予定量を満たし、トータルの燃料費を最小とする発電機の運転計画を立てることができる。
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められている第一の燃料であるＬＮＧを用いて発電する第一の発電機、及び、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められていない第二の燃料を用いて発電する第二の発電機の出力量を、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された前記第一の燃料の所定期間における消費予定量、及び、単位時間ごとの電力の不足量が記憶されているメモリを備える発電機出力量決定装置を用いて決定する方法であって、
前記発電機出力量決定装置が、
前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定ステップと、
当該決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定する増分抑制ステップと、
前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から当該決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定する発電機出力量修正ステップと、
を実行することとする。
前記発電機出力量決定装置が、
前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定ステップと、
当該決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定する増分抑制ステップと、
前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から当該決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定する発電機出力量修正ステップと、
を実行することとする。
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められている第一の燃料であるＬＮＧを用いて発電する第一の発電機、及び、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められていない第二の燃料を用いて発電する第二の発電機の出力量を、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された前記第一の燃料の所定期間における消費予定量、及び、単位時間ごとの電力の不足量が記憶されているメモリを備える発電機出力量決定装置に実行させるプログラムであって、
前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定ステップと、
当該決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定する増分抑制ステップと、
前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から当該決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定する発電機出力量修正ステップと、
を備えることとする。
前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定ステップと、
当該決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定する増分抑制ステップと、
前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から当該決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定する発電機出力量修正ステップと、
を備えることとする。
本発明によれば、受入量が定められている燃料の消費予定量及び受入量が定められていない燃料の増分燃料費に基づいて、トータルの燃料費が最小となるように各発電機の単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定装置、発電機出力量決定方法、及びプログラムを提供することができる。
＝＝全体構成＝＝
図１は、本発明の一実施形態である発電機出力量決定装置１を含んで構成される発電機の出力量を決定する情報処理システムの全体構成を示す図である。発電機出力量決定装置１は、ＰＣサーバ、ワークステーション、又はメインフレーム等のコンピュータであり、中央給電指令所等に設置されている。
図１は、本発明の一実施形態である発電機出力量決定装置１を含んで構成される発電機の出力量を決定する情報処理システムの全体構成を示す図である。発電機出力量決定装置１は、ＰＣサーバ、ワークステーション、又はメインフレーム等のコンピュータであり、中央給電指令所等に設置されている。
ＬＮＧ火力発電所には、ＬＮＧ（液化天然ガス）を燃料とする発電機２，３（本発明における「第一の発電機」に該当。）が設置されている。発電機２，３は、例えば、ガスタービン及び蒸気タービンを備えるコンバインドサイクル発電システムにおける発電機である。発電機２，３は、ＬＮＧを燃料としてガスタービンを駆動して発電するとともに、ガスタービンの排熱により蒸気タービンを駆動して発電する。また、発電機２，３は、１時間あたりの出力量が２０万キロワット程度の小型の発電機であり、起動時間が１〜２時間程度と短い。
この他に、石油火力発電所、石炭火力発電所等の火力発電所には発電機４〜７（本発明における「第二の発電機」に該当。）が設置されている。また、水力発電所、原子力発電所、揚力発電所等に発電機８〜１３が設置されている。そして、各発電機２〜１３の出力量は、発電機出力量決定装置１の決定に基づいて制御されている。
＝＝ハードウェア構成＝＝
図２は、発電機出力量決定装置１のハードウェア構成を示す図である。発電機出力量決定装置１は、ＣＰＵ２０、メモリ２１、記憶装置２２、記録媒体読取装置２３、通信インタフェース２４、入力装置２５、及び出力装置２６等を備えている。
図２は、発電機出力量決定装置１のハードウェア構成を示す図である。発電機出力量決定装置１は、ＣＰＵ２０、メモリ２１、記憶装置２２、記録媒体読取装置２３、通信インタフェース２４、入力装置２５、及び出力装置２６等を備えている。
記憶装置２２に記憶されているプログラムがメモリ２１に順次格納され、ＣＰＵ２０はメモリ２１に格納されたプログラムを実行する。ここで、記憶装置２２とは例えばハードディスクドライブ等である。また、記録媒体読取装置２３は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体２７に記録されたプログラムを読みとり、記憶装置２２に格納することもできる。
通信インタフェース２４は、ネットワークを介して他のコンピュータとデータの送受信を行うためのインタフェースである。他のコンピュータとは、例えば、各発電所に設置された発電機２〜１３を制御するためのコンピュータ（不図示）等である。入力装置２５とは、キーボードやマウス等である。また、出力装置２６とは、ディスプレイやプリンタ等である。
＝＝機能構成＝＝
図３は、発電機出力量決定装置１が備える機能の構成を示す図である。発電機出力量決定装置１は、需要量算出部３０、不足量決定部３１、発電機出力量決定部３２、増分抑制部３３、発電機出力量修正部３４、実績データ記憶部３５、需要量記憶部３６、ベース発電量記憶部３７、不足量記憶部３８、消費予定量記憶部３９、及び運用制約記憶部４０を備えている。なお、各機能部３０〜３４は、ＣＰＵ２０がメモリ２１に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。また、各記憶部３５〜４０は、メモリ２１または記憶装置２２を用いて実現される。
図３は、発電機出力量決定装置１が備える機能の構成を示す図である。発電機出力量決定装置１は、需要量算出部３０、不足量決定部３１、発電機出力量決定部３２、増分抑制部３３、発電機出力量修正部３４、実績データ記憶部３５、需要量記憶部３６、ベース発電量記憶部３７、不足量記憶部３８、消費予定量記憶部３９、及び運用制約記憶部４０を備えている。なお、各機能部３０〜３４は、ＣＰＵ２０がメモリ２１に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。また、各記憶部３５〜４０は、メモリ２１または記憶装置２２を用いて実現される。
需要量算出部３０は、過去の電力需要量等に基づいて、単位時間（例えば１時間）ごとの電力需要量を算出する。そして、需要量算出部３０によって算出された単位時間ごとの需要量は需要量記憶部３６に記憶される。なお、過去の電力需要量は実績データ記憶部３５に記憶されている。
不足量決定部３１は、単位時間ごとの電力の不足量を決定する。そして、不足量決定部３１によって決定された単位時間ごとの不足量は不足量記憶部３８に記憶される。なお、不足量とは単位時間ごとの電力需要量から単位時間ごとのベース発電量を差し引いた電力量である。ベース発電量は、水力発電や原子力発電によって得られる電力量や他社の発電所から融通してもらう電力量等による単位時間ごとの所定の発電量であり、ベース発電量記憶部３７に記憶されている。ここで、水力発電によるベース発電量は、例えば、実績データ記憶部３５に記憶されている過去の水力発電の発電量の実績に基づいて求めることもできる。また、ベース発電量には、ＬＮＧを貯蔵しているタンク内で外熱により蒸発して発生するボイルオフガス（以後、「ＢＯＧ」と称する。）による発電量も含まれている。
発電機出力量決定部３２は、ＬＮＧ以外を燃料とする火力発電所の発電機４〜７を用いて電力の不足量を補う場合の、各発電機４〜７の単位時間ごとの出力量を決定する。ここで、各発電機４〜７の出力量の決定にあたっては、等増分燃料費法（等λ法）を用いることができる。等増分燃料費法とは、各発電機の出力量を変化させたときの燃料費の変化量（増分燃料費）が全発電機において等しくなるように各発電機の出力量を配分する方法である。また、特許文献１に開示されているように、出力量の上下限、点検作業による停止期間、潮流制約等の運用制約を考慮して各発電機４〜７の出力量を決定するように発電機出力量決定部３２を構成することも可能である。なお、各種の運用制約は運用制約記憶部４０に記憶されている。
増分抑制部３３は、発電機出力量決定部３２が決定した発電機４〜７の単位時間ごとの出力量のうちで、増分燃料費が所定の価格以上である時間帯において、ＬＮＧを用いることにより発電機４〜７の単位時間ごとの出力量を抑制する。ここで、ＬＮＧを用いる発電機２，３の出力量は、消費予定量記憶部３９に記憶されているＬＮＧの消費予定量に基づいて決定される。
発電機出力量修正部３４は、電力の不足量から増分抑制部３３が決定したＬＮＧを用いる発電機２，３の単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量を満たすように発電機４〜７の単位時間ごとの出力量を決定する。発電機出力量修正部３４における発電機４〜７の出力量の決定においても、前述した等増分燃料費法や運用制約を考慮した特許文献１に開示された方法を用いることができる。
＝＝消費予定量・運用制約＝＝
図４は、ＬＮＧのタンクレベルの推移を示す図である。通常、ＬＮＧは契約等により年間の受入量が定められている。ＬＮＧを貯蔵するタンクには上限４５と下限４６が定められており、折れ線４７に示すように上限４５及び下限４６の範囲内においてＬＮＧの受入および消費を行う必要がある。なお、この折れ線４７で示されるＬＮＧの消費予定量は、消費予定量記憶部３９に記憶されている。
図４は、ＬＮＧのタンクレベルの推移を示す図である。通常、ＬＮＧは契約等により年間の受入量が定められている。ＬＮＧを貯蔵するタンクには上限４５と下限４６が定められており、折れ線４７に示すように上限４５及び下限４６の範囲内においてＬＮＧの受入および消費を行う必要がある。なお、この折れ線４７で示されるＬＮＧの消費予定量は、消費予定量記憶部３９に記憶されている。
図５は、発電所における発電機の補修計画を示す図である。この補修計画においては、自社の発電所の発電機における補修期間４８や他社の発電所の発電機における補修期間４９が定められている。補修期間中にある発電機は使用することができないため、発電機出力量決定装置１は補修期間を考慮した上で各発電機２〜１３の出力量を決定する必要がある。この補修期間に関するデータは運用制約記憶部４０に記憶されている。なお、運用制約記憶部４０には、発電機の補修期間以外に、発電機の出力量の上下限や潮流制約等も記憶されている。
＝＝電力供給計画の流れ＝＝
次に、火力発電所の各発電機２〜７の出力量を決定する電力供給計画の流れについて説明する。図６は、発電機出力量決定装置１が各発電機２〜７の月間の出力予定量を決定する流れを示すフローチャートである。
次に、火力発電所の各発電機２〜７の出力量を決定する電力供給計画の流れについて説明する。図６は、発電機出力量決定装置１が各発電機２〜７の月間の出力予定量を決定する流れを示すフローチャートである。
まず、需要量算出部３０が、実績データ記憶部３５に記憶されている過去の需要量の実績に基づき、月間の毎日について単位時間ごとの予測される需要量を算出し（Ｓ６０１）、算出した需要量を需要量記憶部３６に記録する（Ｓ６０２）。需要量の算出には、例えば、前年同日の前後３週間の需要量の平均値等を用いることができる。図７は、このようにして予測された月間のある１日の単位時間ごとの需要量５５を示す図である。
さらに、需要量算出部３０は、実績データ記憶部３５に記憶されている過去の水力発電による電力量の実績に基づき、水力発電による単位時間ごとの予測される電力量を算出する（Ｓ６０３）。この水力発電の電力量の算出にあたっても、例えば、前年同日の前後３週間の電力量の平均値等を用いることができる。図８は、このようにして予測された水力発電による単位時間ごとの電力量５６を示す図である。水力発電による電力量５６には、自社の水力発電機８，９の出力量５７と他社の水力発電機から供給される出力量５８とが含まれている。そして、需要量算出部３０は、算出した水力発電による電力量５６をベース発電量記憶部３７に記憶されているベース発電量に加算する（Ｓ６０４）。
図９は、ベース発電量記憶部３７に記憶されている単位時間ごとのベース発電量５９を示す図である。ベース発電量５９には、需要量算出部３０が算出した水力発電による発電量５７，５８の他に、原子力発電による発電量６０やＢＯＧを用いたＬＮＧ火力発電による発電量６１等が含まれている。そして、不足量決定部３１は、需要量５５からベース発電量５９を差し引いて単位時間ごとの電力の不足量６２を算出し（Ｓ６０５）、算出した不足量６２を不足量記憶部３８に記録する（Ｓ６０６）。
次に、発電機出力量決定部３２は、不足量６２を満たすようにＬＮＧ以外を燃料とする火力発電所の発電機４〜７の単位時間ごとの出力量を決定する（Ｓ６０７）。図１０は、不足量６２を満たすように決定された発電機４〜７の出力量を示す図である。この出力量には、最低出力量６３と増分出力量６４とが含まれている。最低出力量６３は、発電機４〜７を使用する際の出力量の下限であり、運用制約記憶部４０に記憶されている。また、増分出力量６４は、不足量６２からベース発電量５９及び最低出力量６３を差し引いた電力量であり、等増分燃料費法に従って各発電機４〜７に配分される。なお、発電機出力量決定部３２は、出力量の下限に限らず、運用制約記憶部４０に記憶されている他の運用制約を考慮した上で、各発電機４〜７の出力量を決定することとしてもよい。
そして、増分抑制部３３は、発電機４〜７の単位時間ごとの増分出力量６４のうちで、増分燃料費が所定の価格以上である時間帯において、消費予定量記憶部３９に記憶されたＬＮＧの消費予定量に基づいて発電機２，３の単位時間ごとの出力量を決定する（Ｓ６０８）。図１１は、このようにして決定されたＬＮＧを用いる発電機２，３の出力量６５を示す図である。なお、増分抑制部３３は、運用制約記憶部４０に記憶されている発電機２，３の運用制約を考慮した上で、出力量６５を決定することができる。
ここで、増分抑制部３３によって決定されるＬＮＧの消費計画について説明する。図１２は、月間のＬＮＧ運用範囲６６を示す図である。ＬＮＧ運用範囲６６とは、ＢＯＧのみを消費した後に発電機２，３を最大出力量で稼働させる場合の貯蔵量の推移６７と、発電機２，３を最大出力量で稼働させた後にＢＯＧのみを消費する場合の貯蔵量の推移６８とに囲まれた範囲である。図１３は、ＬＮＧ運用範囲６６に基づく月間のＬＮＧ消費計画を示す図である。１日のＬＮＧ消費量６９はＢＯＧ分と増分抑制部３３によって定められた出力量６５との合計である。つまり、増分抑制部３３はＢＯＧを考慮した上で、日々のＬＮＧ貯蔵レベルの推移７０がＬＮＧ運用範囲６６に収まるように出力量６５を決定する。
次に、発電機出力量修正部３４は、不足量６２からＬＮＧを用いる発電機２，３の出力量６５を差し引いた電力量（新たな不足量７２）を満たすように、再度、ＬＮＧ以外を燃料とする火力発電所の発電機４〜７の単位時間ごとの出力量を決定する（Ｓ６０９）。図１４は、発電機出力量修正部３４により決定された発電機４〜７の出力量を示す図である。図に示すように、ベース発電量５９にＬＮＧによる出力量６５を加えた電力量が新たなベース発電量７１となり、需要量５５からベース発電量７１を差し引いた電力量が新たな不足量７２となる。発電機出力量修正部３４は、ＬＮＧによる出力量６５の分だけ減少した増分出力量７３を、等増分燃料費法を用いてＬＮＧ以外を燃料とする発電機４〜７に配分する。なお、発電機出力量修正部３４は、運用制約記憶部４０に記憶されている運用制約を考慮した上で、各発電機４〜７の出力量を決定することとしてもよい。
また、発電機出力量修正部３４は、揚力発電を用いることによる発電機４〜７の出力量を抑えることもできる。図１５は、揚力発電を用いることにより抑制された増分出力量７４を示す図である。まず、電力の需要量が少なく増分燃料費の安い時間帯に火力発電等による電力７５を用いて揚水を行う。そして、増分燃料費の高い時間帯に揚力発電によって得られる電力７６を割り当てる。これにより、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機４〜７による出力量を抑制することができる。
このように、Ｓ６０１〜Ｓ６０９の処理によって定められた月間の電力供給計画に基づいて、各発電機２〜７の出力量が制御される。なお、発電機２〜７の翌日の出力量を確定する際には、その時点におけるＢＯＧ発生量や運用制約を考慮した上で、電力供給計画を補正することも可能である。
上述したように、不足量を満たすためにＬＮＧ以外を燃料とする発電機４〜７のみを用いた場合における増分燃料費が所定の価格以上である時間帯において、消費予定量に基づいてＬＮＧを用いるように電力供給計画が立てられる。そして、不足量からＬＮＧによる発電量を差し引いた電力量を満たすように、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機を用いて発電される。これにより、増分燃料費が高い時間帯のＬＮＧ以外の燃料費を抑制することができ、トータルの燃料費を下げることが可能となる。
また、ＬＮＧ以外を燃料とする発電機が複数ある場合、例えば、等増分燃料費法を用いることにより、ＬＮＧ以外を用いた発電における燃料費を最小とすることができる。
また、発電機出力量決定部３２、増分抑制部３３、及び発電機出力量修正部３４は、運用制約記憶部４０に記憶された運用制約に基づいて各発電機２〜７の単位時間ごとの出力量を決定する。これにより、出力量の上下限や点検作業による停止期間等の運用制約を考慮した上で、ＬＮＧの消費予定量を満たし、トータルの燃料費を最小とする発電機の運転計画を立てることができる。
また、発電機出力量決定装置１は、需要量記憶部３０に記憶された電力需要量からベース発電量記憶部３７に記憶されたベース発電量を差し引いた電力量を不足量として不足量記憶部３８に記録する不足量決定部３１を備えている。したがって、過去の実績に基づいて単位時間ごとの電力需要量を求めるだけで、電力需要量から原子力発電や水力発電、石炭による火力発電等によるベース発電量を差し引いた電力の不足量を求めることができる。つまり、電力需要量を及びＬＮＧの消費予定量を満たし、トータルの燃料費を最小とする発電機の運転計画を立てることができる。
以上本発明の実施形態について説明したが、以上の実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
１ 発電機出力量決定装置 ２〜１３ 発電機
２０ ＣＰＵ ２１ メモリ
２２ 記憶装置 ２３ 記録媒体読取装置
２４ 通信インタフェース ２５ 入力装置
２６ 出力装置 ２７ 記録媒体
３０ 需要量算出部 ３１ 不足量決定部
３２ 発電機出力量決定部 ３３ 増分抑制部
３４ 発電機出力量修正部 ３５ 実績データ記憶部
３６ 需要量記憶部 ３７ ベース発電量記憶部
３８ 不足量記憶部 ３９ 消費予定量記憶部
４０ 運用制約記憶部
２０ ＣＰＵ ２１ メモリ
２２ 記憶装置 ２３ 記録媒体読取装置
２４ 通信インタフェース ２５ 入力装置
２６ 出力装置 ２７ 記録媒体
３０ 需要量算出部 ３１ 不足量決定部
３２ 発電機出力量決定部 ３３ 増分抑制部
３４ 発電機出力量修正部 ３５ 実績データ記憶部
３６ 需要量記憶部 ３７ ベース発電量記憶部
３８ 不足量記憶部 ３９ 消費予定量記憶部
４０ 運用制約記憶部
Claims (6)
- 燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められている第一の燃料であるＬＮＧを用いて発電する第一の発電機の出力量、及び、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められていない第２の燃料を用いて発電する第二の発電機の出力量を決定する発電機出力量決定装置であって、
ＣＰＵ及びメモリと、
前記メモリに設けられた記憶領域である消費予定量記憶部及び不足量記憶部と、
前記ＣＰＵが前記メモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される発電機出力量決定部、増分抑制部、及び発電機出力量修正部と、
を備え、
前記消費予定量記憶部は、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された、前記第一の燃料の所定期間における消費予定量を記憶し、
前記不足量記憶部は、単位時間ごとの電力の不足量を記憶し、
前記発電機出力量決定部は、前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定し、
前記増分抑制部は、前記発電機出力量決定部によって決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記消費予定量記憶部に記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定し、
前記発電機出力量修正部は、前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から前記増分抑制部によって決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定すること、
を特徴とする発電機出力量決定装置。 - 請求項１に記載の発電機出力量決定装置であって、
前記発電機出力量決定部は、複数の前記第二の発電機の夫々における前記単位時間ごとの出力量を、複数の前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量の合計が前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量を満たし、かつ複数の前記第二の発電機における燃料費の合計が最小となるように決定し、
前記発電機出力量修正部は、複数の前記第二の発電機の夫々における前記単位時間ごとの出力量を、複数の前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量の合計が前記不足量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から前記増分抑制部によって決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量を満たし、かつ複数の前記第二の発電機における燃料費の合計が最小となるように決定すること、
を特徴とする発電機出力量決定装置。 - 請求項２に記載の発電機出力量決定装置であって、
前記メモリに設けられた記憶領域である運用制約記憶部を備え、
前記運用制約記憶部は、前記第一の発電機及び前記第二の発電機における出力量の上下限や点検作業による停止期間等の運用制約を記憶し、
前記発電機出力量決定部及び前記発電機出力量修正部は、複数の前記第二の発電機の夫々における前記単位時間ごとの出力量を、前記運用制約記憶部に記憶されている前記第二の発電機における前記運用制約に基づいて決定し、
前記増分抑制部は、前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記運用制約記憶部に記憶されている前記第一の発電機における前記運用制約に基づいて決定すること、
を特徴とする発電機出力量決定装置。 - 請求項１〜３の何れか１項に記載の発電機出力量決定装置であって、
前記メモリに設けられた記憶領域である需要量記憶部及びベース発電量記憶部と、
前記ＣＰＵが前記メモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される不足量決定部と、
を備え、
前記需要量記憶部は、過去の実績に基づく前記単位時間ごとの電力需要量を記憶し、
前記ベース発電量記憶部は、前記単位時間ごとの所定の発電量であるベース発電量を記憶し、
前記不足量決定部は、前記需要量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとの電力需要量から前記ベース発電量記憶部に記憶されている前記単位時間ごとのベース発電量を差し引いた電力量を前記単位時間ごとの電力の不足量として前記不足量記憶部に記録すること、
を特徴とする発電機出力量決定装置。 - 燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められている第一の燃料であるＬＮＧを用いて発電する第一の発電機、及び、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められていない第二の燃料を用いて発電する第二の発電機の出力量を、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された前記第一の燃料の所定期間における消費予定量、及び、単位時間ごとの電力の不足量が記憶されているメモリを備える発電機出力量決定装置を用いて決定する方法であって、
前記発電機出力量決定装置が、
前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定ステップと、
当該決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定する増分抑制ステップと、
前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から当該決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定する発電機出力量修正ステップと、
を実行することを特徴とする発電機出力量決定方法。 - 燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められている第一の燃料であるＬＮＧを用いて発電する第一の発電機、及び、燃料の受け入れ時期及び受入量が予め定められていない第二の燃料を用いて発電する第二の発電機の出力量を、前記第一の燃料の貯蔵量が所定の上限値と所定の下限値との間となるように設定された前記第一の燃料の所定期間における消費予定量、及び、単位時間ごとの電力の不足量が記憶されているメモリを備える発電機出力量決定装置に実行させるプログラムであって、
前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量が満たされるように前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を決定する発電機出力量決定ステップと、
当該決定された前記単位時間ごとの前記第二の発電機の出力量のうち前記第二の発電機の出力量を単位量増やすときの燃料費の増分値である増分燃料費が所定の価格以上である時間帯における前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記消費予定量に基づいて、前記所定期間における前記第一の燃料の貯蔵量の推移が、前記第一の燃料が蒸発して発生するボイルオフガスのみを消費した後に前記第一の発電機を最大出力量で稼働させる場合の推移と、前記第一の発電機を最大出力量で稼働させた後、前記ボイルオフガスのみを消費する場合の推移との間の範囲に収まるように、かつ、前記所定期間における前記第一の燃料の消費量が前記消費予定量となるように決定する増分抑制ステップと、
前記第二の発電機の前記単位時間ごとの出力量を、前記メモリに記憶されている前記単位時間ごとの電力の不足量から当該決定された前記第一の発電機の前記単位時間ごとの出力量を差し引いた電力量が満たされるように決定する発電機出力量修正ステップと、
を備えることを特徴とするプログラム。
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