JP4810550B2 - 受電点電力運用制御装置及び受電点電力運用制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、分散型電源と電力需要家から構成され商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、分散型電源の発電出力の調整により、商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御装置及び受電点電力運用制御方法に関する。

近年、需要地近傍で複数の分散型電源や電力貯蔵システムを組み合わせ、分散型電源の発電量や電力貯蔵システムの充電量や放電量を需要状況に合わせて制御し、電力の需要供給バランスを保つ小規模電力供給網がある。小規模電力供給網を小規模電力系統と記す。分散型電源として発電出力が制御可能なガスタービン発電やディーゼルエンジン発電等の出力可制御電源と、発電出力が制御できない太陽光発電や風力発電等の新エネルギー発電等の出力不可制御電源とが利用される。

小規模電力系統は商用電力系統と連系せず自立して電力の需給バランスを保つ場合と、商用電力系統と連系し小規模電力系統内で電力の需給バランスを保つ場合がある。小規模電力系統内の電源を出力一定運転として過不足する電力を商用系統から融通する場合の他、小規模電力系統内の電源の発電出力を制御して小規模電力系統内で電力の需給バランスを保ち、商用系統との連系点の電力潮流を一定とする場合がある。

本発明では商用電力系統と連系する小規模電力系統を対象としており、連系点を通過する有効電力を受電点電力と記す。

小規模電力系統が商用電力系統と連系している場合の小規模電力系統内の需給バランス制御として、受電点電力一定制御と同時同量制御がある。この受電点電力一定制御や同時同量制御により、小規模電力系統内の出力不可制御分散型電源の発電出力変動による商用電力系統への影響を回避することができる。

受電点電力一定制御は数秒程度の連系点の電力変動を抑制し、電力の単位であるワット（Ｗ）の追従性を確保する。同時同量制御は単位時間の需要電力量と供給電力量との差を、次の単位時間において補償し、全体として所定の範囲に抑える制御で電力量の単位であるワットアワー（Ｗｈ）の同時性を確保する。本発明では同時同量制御を受電点電力目標値の単位時間の積算値と実際の受電点電力の単位時間の積算値とを一致させる制御とする。

受電点電力一定制御の目標値を受電点電力目標値と記し、同時同量制御の目標値を受電点電力量目標値と記す。受電点電力量を受電点電力量目標値に追従させる同時同量制御回路の出力と受電点電力目標値とを加算し受電点電力一定制御回路に与えることで同時同量制御と受電点電力一定制御を同時に実現する。

同時同量制御や受電点電力一定制御が実施される前に小規模電力系統の運用計画が立てられ、運用計画の中で受電点電力目標値が算出される。この運用計画では過去の実績や気象予報から、小規模電力系統内の負荷や出力不可制御分散型電源の設定時間間隔毎の電力負荷予測や熱負荷予測や発電出力予測を行う。次に、電熱予測値から計算される電熱需給バランスと小規模電力系統内の設備運転制約等を考慮し、燃料費等の運転コストや二酸化炭素等の温暖化ガス排出量などの評価指標を最小化する出力可制御分散型電源の発電出力や電力貯蔵システムの充放電や受電点電力等の目標値を算出する。例えば、熱電需要と自然エネルギー利用の分散電源の発電量を予測し、エネルギー蓄積量を考慮してエネルギーコストを最小化するように運用計画を決定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

運用計画の時間間隔は計算量や予測値の精度等の理由により数分から数十分間隔が一般的であり、例えば、５分毎の運用計画であれば受電点電力目標値は５分間一定値となる。受電点電力量目標値は受電点電力目標値を設定時間で積分したものであり、例えば、５分毎の運用計画であれば５分毎の受電点電力目標値を５分間時間積分したものが受電点電力量目標値となる。この受電点電力目標値に受電点電力を追従させ、受電点電力量目標値に受電点電力量を追従させることで、運用計画での運転コストや温暖化ガス排出量の最適性が実現できる。

以上のように受電点電力や受電点電力量を目標値に追従させる受電点電力一定制御や同時同量制御により、小規模電力系統内の出力不可制御分散型電源の変動出力による商用電力系統への影響を回避でき、また小規模電力系統をコストや環境影響面で最適に運用することが可能となる。
特開２００５−８６９５３号公報

このような小規模電力系統では、その内部の発電装置や蓄電装置の総電力出力を、小規模電力系統の最大電力需要と同値以上とすることにより、受電点電力を小規模電力系統内の電力負荷変化によらず常にゼロとすることで商用電力系統に影響を与えない運用が可能となる。

しかしこの場合、小規模電力系統内の発電装置や蓄電装置の稼動率が低くなることや、部分負荷運転が多くなり運転効率が低下し、経済的な小規模電力系統の運用ができない、また、経済的な小規模電力系統のシステム構成とならない、などの課題がある。

これに対し、小規模電力系統内の発電装置や蓄電装置の総電力出力を、小規模電力系統の最大電力需要より小さくすると、小規模電力系統のシステム構成や運用を経済的に実現できる。

しかし、小規模電力系統の電力需要が発電装置や蓄電装置の総電力出力を上回る場合には、受電点に電力の変動を生じてしまう。このような場合でも、受電点電力目標値を予め商用電力系統の運用者に事前に通告することで、商用電力系統の運用を容易にするといった貢献が考えられる。通告の方法は、一定時間毎に受電点電力目標値を定め、その値を通告する方法が考えられが、複数の各小規模電力系統の受電点電力目標値が正時に一斉にステップ状に変化すると、商用電力系統に大きな電力変動を与えてしまう課題がある。

また、受電点電力目標値や受電点電力量目標値のステップ状変化自体が外乱となって受電点電力が変動するため、受電点電力一定制御や同時同量制御における目標値に対する誤差が大きくなり、制御精度が低下する課題がある。

さらに、ステップ状の受電点電力目標値の変化を避けることを目的に、運用計画で一定時間間隔毎に一定値として算出した受電点電力目標値を一定値とせずに、一定時間間隔毎の開始時点の各目標値相互を直線的に結んで線形補間し、受電点電力一定制御回路の受電点電力目標値として制御する場合やこの受電点電力目標値を時間積分した受電点電力量目標値を同時同量制御回路の目標値として制御することが考えられた。

しかし、この場合は、目標値そのものが、運用計画によるコストや環境影響等の最適運用から逸脱した運用となり、最適な小規模電力系統の運用が保証されない課題があった。

そこで、本発明の目的は、ステップ状に変化せず滑らかに変化する補間受電点電力目標値を生成し、かつ、この補間受電点電力目標値により運用計画によるコストや環境影響等の最適運用を維持して正確に制御することができる小規模電力系統の受電点電力運用制御装置および受電点電力運用制御方法を提供することにある。

本発明による受電点電力運用制御装置は、分散型電源と電力需要家から構成され商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、前記分散型電源の発電出力の調整により、前記商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御装置であって、設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出する運用計画手段と、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する受電電力目標値補間手段と、前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する受電電力制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間の最初の区間と最後の区間、及び前区間からの前記受電点電力目標値の増減方向と後区間への前記受電点電力目標値の増減方向が互いに逆向きの場合の区間について、それぞれの区間内で前記受電点電力目標値と等値で一定となる補間受電点電力目標値を算出する。

また、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、区間内で大きさが変化する補間受電点電力目標値として、同じ区間における前記受電点電力目標値を折点とする折線状の補間受電点電力目標値を算出する。

また、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、算出区間に対する前後区間を含む３個以上の前記受電点電力目標値から前記補間受電点電力目標値を算出する。

また、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、補間受電点電力目標値を算出する区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の前区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の後区間に対応する受電点電力目標値とを用いて、逐次的に補間受電点電力目標値を算出する。

さらに、本発明では、前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間の補間受電点電力目標値を算出する際、算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値を、算出区間及びその前区間の前記受電点電力目標値との中間値として求め、前記前区間の前記受電点電力目標値と同前区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差と、前記前区間の前記受電点電力目標値と前記算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差とをそれぞれ求め、これらの差の比率により前記前区間の間隔を按分して、この前区間における補間受電点電力目標値が前記前区間の前記受電点電力目標値と等しくなる時刻を算出し、この算出された時刻における前記受電点電力目標値と、前記前区間の開始時刻及び前記算出区間の開始時刻における各補間受電点電力目標値との３点を結ぶ折れ線状の値を前記前区間における補間受電点電力目標値として求めている。

また、本発明による受電点電力運用制御方法は、設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出し、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出し、前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する。

本発明によれば、補間受電点電力目標値は、ステップ状に変化せず滑らかに変化するので、目標値がステップ状に変化することによる不具合を解消でき、しかも、この補間受電点電力目標値の一定時間間隔内での時間積分値が受電点電力量目標値と等値となるようにしたので、運用計画で算出された受電点電力量目標値の一定時間間隔内での時間積分値を満足するので、最適化された運用計画に従った正確な制御を行うことができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

図１はこの実施の形態に係る受電点電力運用制御装置のブロック構成図である。

受電点電力運用制御装置は、商用電力系統と連系している１つの小規模電力系統に対し１つ設置される。ここでは説明の簡単化のため、商用電力系統と小規模電力系統は１つの連系点で連系されているとし、連系点を通過する有効電力を受電点電力と記す。

図１において、受電点電力運用制御装置１０は、運用計画手段１と記憶装置２と受電電力目標値補間手段３と受電電力制御手段４で構成される。この受電電力制御手段４は、受電電力一定制御回路５と同時同量制御回路６で構成される。

小規模電力系統内には、この受電点電力運用制御装置１０の他に、出力可制御分散型電源７と出力不可制御分散型電源８と需要電力と受電点電力がある。需要電力は小規模電力系統内の負荷電力の総和を表す。出力可制御分散型電源７は、出力が制御可能な例えばガスタービン発電やディーゼルエンジン発電を表す。出力不可制御電源８は、発電出力を制御できない太陽光発電や風力発電等の新エネルギー発電装置等を表す。これら出力可制御分散型電源７の出力と出力不可制御分散型電源８の出力の和は小規模電力系統内の供給電力となり、小規模電力系統内の負荷の総和である需要電力と供給電力の差分が、商用電力系統からの受電点電力となる。

小規模電力系統内の出力可制御分散型電源７や出力不可制御分散型電源８は小規模電力系統内に各々１台以上であればよく、説明の簡単化のために図１では出力可制御分散型電源７と出力不可制御分散型電源８を各々１台図示している。

運用計画手段１は、設定時間毎の各時刻から次の時刻までの区間毎に、一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出する。すなわち、小規模電力系統内の過去の需要電力や出力不可制御分散型電源８の過去の出力実績や天気予報を入力し、小規模電力系統内の需要電力の予測や出力不可制御分散型電源８の出力予測を行い、予測結果を利用してコストや温暖化ガス排出量などを最小化する出力可制御分散型電源７の発電出力目標値や受電点電力目標値を設定時間刻み間隔で設定期間分算出する。

例えば、設定期間を明日１日、設定時間を３０分とすると、出力可制御分散型電源７の明日３０分毎、２４時間分、４８点の発電出力目標値や受電点電力目標値がそれぞれ算出される。図２に受電点電力目標値の一例を示す。設定時間はＴで、設定期間は説明を簡略化するためｔ(1)からｔ(9)＋Ｔとし、のそれぞれに対応した受電点電力目標値W(i)（ただし、iは１から９）を示している。図２に示すように運用計画手段１が出力する受電点電力目標値W(i)は設定時間Ｔの間一定として算出され、各設定時間の面積（Ｔ×W(i) ）は受電点電力量目標値となる。受電点電力目標値の変化は設定時間Ｔ毎にステップ状に変化する。受電点電力目標値は記憶装置２へ出力される。なお、運用計画手段１での受電点電力目標値の算出は公知の方法でよく、本発明では運転計画手段１の出力に受電点電力目標値が含まれていれば良い。

記憶装置２は運用計画手段１が出力する設定期間ｔ(1)からｔ(9)＋Ｔの受電点電力目標値W(i)を設定時間Ｔ刻みで記憶し、時刻が入力されると入力時刻に対応して１個以上の受電点電力目標値を出力し、受電電力目標値補間手段３へ出力する。

受電電力目標値補間手段３は、記憶装置２から複数個の受電点電力目標値W(i) を入力し、複数個の受電点電力目標値W(i)から、図３で示すように、連続的で滑らかに変化する補間受電点電力目標値を算出する。この補間受電点電力目標値は、図３に示すように縦軸を受電点電力目標値とし横軸を時刻として設定時間Ｔの中で１本の直線または折点を１個もつ折線状で表される値となる。設定時間Ｔ毎の補間受電点電力目標値の時間積分は設定時間Ｔ毎の各受電点電力量目標値（Ｔ×W(i) ）と同値となり、かつ異なる区間との間で、補間受電点電力目標値は可能な限りステップ状に変化しない条件を満足するように、各設定時間内での１本の直線または折点を１個もつ折線を作成する。

すなわち、設定期間ｔ(1)からｔ(9)＋Ｔ内における各区間（時間間隔Ｔ）の補間受電点電力目標値を算出する際、算出区間（例えば、ｔ(2)−ｔ(3)区間とする）に対する前区間（ｔ(1)−ｔ(2)区間）からの受電点電力目標値の変化方向Ｗ(1)→Ｗ(2)と、後区間（ｔ(3)−ｔ(4)区間）への受電点電力目標値の変化方向Ｗ(2)→Ｗ(3)とが同じ（図３の例ではともに増加方向）場合、算出区間（ｔ(2)−ｔ(3)区間）における補間受電点電力目標値は、値の大きさが折れ線状に変化し、かつその補間受電点電力目標値の時間積分値が、同じ区間（ｔ(2)−ｔ(3)区間）における前記受電点電力目標値Ｗ(2)の時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する。

また、受電電力目標値補間手段３は、設定期間ｔ(1)からｔ(9)＋Ｔの最初の区間（図３ではｔ(1)−ｔ(2)区間）と最後の区間（ｔ(9)−ｔ(9)＋Ｔ区間）の補間受電点電力目標値として、それぞれの区間内で一定値となる１本の直線状の補間受電点電力目標値を算出する。また、その他の区間（例えば、ｔ(4)−ｔ(5)区間とする）では、その前区間（ｔ(3)−ｔ(4)区間）からの受電点電力目標値の増減方向（Ｗ(3)→Ｗ(4)は増方向）と後区間（ｔ(5)−ｔ(6)区間）への受電点電力目標値の増減方向（Ｗ(4)→Ｗ(5)は減方向）が互いに逆向きの場合、区間（ｔ(4)−ｔ(5)区間）の補間受電点電力目標値として、それぞれ区間内で一定値となる１本の直線状の値を算出する。

これら、設定時間Ｔの区間内の、１本の直線または折点を１個もつ折線からなる補間受電点電力目標値は、後続する受電電力制御手段４の制御周期タイミングの時刻に対応して算出し、この受電電力制御手段４へ出力する。

受電電力制御手段４は、補間受電点電力目標値から分散型電源の発電出力指令値を生成する。すなわち、受電電力制御手段４は、補間受電点電力目標値と受電点電力検出値を入力し、これら補間受電点電力目標値と受電点電力検出値との差分に応じて出力可制御分散型電源７への出力指令値を算出する。受電電力一定制御回路５は一般的には比例制御であり受電点電力を補間受電点電力目標値に一致させるように出力可制御分散型電源７の発電量を調整する。同時同量制御回路６は積分制御であり受電点電力のｎ分間の積算値を補間受電点電力目標値のｎ分間の積算値に一致させるように出力可制御分散型電源７の発電量を調整する。これら２つの制御を適切な分担比率で並行して実施することで、短時間の受電点電力変動を目標値近傍で抑止しながら、単位時間ｎ分の受電点電力量を受電点電力量目標値に近づけることが可能となる。

上記両制御の分担比率は出力可制御分散型電源７の特性により適宜決定する。すなわち、出力可制御分散型電源７の発電出力の応答性が高い場合は受電電力一定制御回路５のゲインを高くしてその分担比率を高め、発電出力の応答性が低い場合は同時同量制御回路６のゲインを高くしてその分担比率を高めるように設定する。

受電電力制御手段４は、上述のように同時同量制御回路６と受電電力一定制御回路５で構成され、受電電力目標値補間手段３が出力する補間受電点電力目標値と受電点電力検出値とを入力して、その差分に応じて出力可制御分散型電源７への出力指令値を算出するが、これら同時同量制御回路６と受電電力一定制御回路５とは図１のように並列構成とするだけではなく、図４で示すように、同時同量制御回路６を受電電力一定制御回路５の上位層に設けた直列構成としてもよい。図４の受電電力制御手段４の構成においては、同時同量制御回路６および受電電力一定制御回路５にそれぞれ受電電力目標値補間手段３の出力である補間受電点電力目標値を与えればよい。

同時同量制御回路６は内部に積分器を持ち、その内部では受電電力を積分した受電電力量を計算に用いるため、ここまでに説明したように受電点電力目標値と補間受電点電力目標値の設定時間Ｔ内の積分値である電力量は等値であるので、同時同量制御回路６の入力を補間受電点電力目標値ではなく記憶装置２が出力する受電点電力目標値としても良い。

このように、受電電力制御手段４に入力される補間受電点電力目標値は、図３で示すように滑らかに変化し、ステップ状の変化となることが少ないため、受電電力制御回路４による受電点電力の目標値制御や同時同量制御による受電点電力量目標値制御の制御精度や制御性能を向上できる。また、補間受電点電力目標値の時間積分は受電点電力量目標値と等値となるので、運用計画時に意図した小規模電力系統のコストや環境面の最適性を維持し実現することができる。さらに、補間受電点電力目標値は滑らかに変化し、ステップ状の変化となることが少ないため、複数の小規模電力系統が商用電力系統に連系され、各小規模電力系統の受電点電力目標値が正時に変化する場合においても、各小規模電力系統の受電点電力目標値が同時にステップ状に変化することがなくなるため、商用電力系統への電力変動の影響を小さくできる。

次に、図５のフローチャートに従い受電電力目標値補間手段３の内部処理の一例を説明する。図５のフローチャートでは処理ｆ１から処理ｆ17で構成される。

運用計画手段１で受電点電力目標値を算出する際の、一定間隔（設定時間Ｔ）の区間の各開始時刻をｔ(i)（ただし、ｉは１からiend）とする。例えば、運用計画手段１で設定時間Ｔを３０分間隔とし、翌日の設定期間２４時間の運用計画を立てる場合には、ｉは１から４８（２４H÷３０分）とし、この場合にはiendは４８となる。運用計画手段１で算出した時刻ｔ(i)以上ｔ(i+1)未満の受電点電力目標値をW(i)と表記する。また、受電電力目標値補間手段３で算出する、設定時間Ｔより短時間間隔毎に受電点電力目標値W(i)を補間したｔ(i)からｔ(i+1)間の時刻τにおける補間受電点電力目標値をW ref (i,τ)と表記する。なお時刻ｔ(i)における補間受電点電力目標値はW ref(i)とし時刻ｔ(i+1)ではW ref (i+1)と表記する。

図５のフローチャートに従い各処理の説明を行う。本フローチャートでは補間受電点電力目標値のWref(i) （ただし、ｉは１からiend）及びWref (i,τ)に折点がある場合には折点の時刻Tx(j)と折点の補間受電点電力目標値Wx(j)を算出する。算出した各補間受電点電力目標値を時刻順に直線で接続し各時刻に対応する直線の縦軸値が補間受電点電力目標値W(i,τ)となる。

なお、本フローチャートによる補間受電点電力目標値の算出方法は４つのルールを満足する。

１つ目のルールを図６を用いて説明する。図６に示すように、補間受電点電力目標値W ref (i,τ)は縦軸を受電点電力目標値とし横軸を時刻として設定時間Ｔの中で１本の直線状（同図（ａ））または折点を１個もつ折線状（同図（ｂ））で表される値とする。補間受電点電力目標値W ref (i,τ)を１本の直線で表す場合はWref(i,τ)＝W(i)とする。補間受電点電力目標値W ref (i,τ)を、折点を１個もつ折線で表す場合には折点は受電点電力目標値W(i)上とする。これをルールAと呼ぶ。なお１本の直線または折点を１個持つ折線の選択は後述するルール１とルール２とルール３による３つのルールで決定する。

２つ目のルールは、最初の１区間であるｔ(1)からｔ(2)間の補間受電点電力目標値Wref(1)とW ref(1、τ)とW ref (2)は受電点電力目標値W(1)で一定とし、 最後の区間であるｔ(iend)からｔ(iend+1)間の補間受電点電力目標値W ref (iend)とWref (iend、τ)とW ref (iend+1)はW(iend)で一定とする。この場合はルールＡで記述した補間受電点電力目標値W ref (i,τ)の直線の数は１本となる。これをルール１と呼ぶ。

３つ目のルールは、図７に示すようにi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)からｉ番目の受電点電力目標値W(i)への変化の増減方向とｉ番目の受電点電力目標値W(i)からi+1番目の受電点電力目標値W(i+1)への変化の増減方向とが逆方向である場合には、補間受電点電力目標値Wref（i）とWref(i、τ)とWref(i+1)はW(i)で一定とする。図７に示すように増減方向がｉ-1番目からｉ+1番目の方向に向かって増加して減少する場合（同図（ａ））と、減少して増加する場合（同図（ｂ））の２種のパターンがある。この場合はルールＡで記述した補間受電点電力目標値W ref (i,τ)の直線の数は１本となる。これをルール２と呼ぶ。

４つ目のルールは、図８に示すようにｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)からｉ番目のW(i)への変化の増減方向とｉ番目のW(i)からｉ+1番目のW(i+1)への変化の増減方向とが同方向である場合、ｉ番目の補間受電点電力目標値Wref(i)はi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とｉ番目の受電点電力目標値W(i)との中間値である（W(i-1)＋W(i)）/２とする。図８（ａ）に示すように、増減方向がｉ-1番目からｉ+1番目の方向に向かって増加して増加する場合と、同図（ｂ）に示すように、減少して減少する場合の２種のパターンがある。この場合はルールＡで記述した補間受電点電力目標値W ref (i、τ)とWref(i-1、τ)はそれぞれ折点を１個持つ折線となる。これをルール３と呼ぶ。

図５に示すフローチャートがスタートすると、処理ｆ１で補間受電点電力目標値Wref(1)とWref(2)とに受電点電力目標値W(1)が入力される。処理ｆ１はルール１に基づく処理であり、ｔ(iend)とｔ(1)での補間受電点電力目標値を連続にするための処理である。

次に、処理ｆ２ではカウンタ変数ｉが２、カウンタ変数ｊが１、カウンタ変数ｓが１と設定され、処理ｆ３へ移る。処理ｆ３ではカウンタ変数ｉの値がiendより大きければ処理１７へ移り、ｉの値がiend以下であれば処理ｆ４へ移る。

処理ｆ４では受電点電力目標値W(i)と補間受電点電力目標値Wref(i)との差分W(i)−Wref(i)をdw(i)とする。

処理ｆ５では、カウンタ変数ｉの値がiendと比較され、ｉがiendと等価でなければ処理ｆ6へ移り、ｉがiendと等価であれば処理ｆ７に移る。

処理ｆ６では、ｉ+1番目の受電点電力目標値W(i+1)とｉ番目の受電点電力目標値W(i)との差分W(i+1)−W(i)をｉ+1番目の偏差dw(i+1)とする。処理ｆ７ではルール１に従いWref (iend)とWref (iend+1)が等値であるとしてdw(i+1)を０とする。

処理ｆ8ではdw(i)とdw(i+1)の符号比較をdw(i)とdw(i+1)を乗算して行う。この符号比較はルール１あるいはルール２あるいはルール３の適用を判定するものである。dw(i)とdw(i+1)が異符号の場合かあるいはdw(i)とdw(i+1)の少なくとも一方が０である場合はdw(i)×dw(i+1)は0以下となり処理ｆ9へ移る。dw(i)とdw(i+1)が同符号でかつdw(i)とdw(i+1)とも０でなければdw(i)×dw(i+1)は０より大きくなり処理ｆ10へ移る。

処理ｆ9ではルール２に従いｉ番目の補間受電点電力目標値Wref(i)をｉ番目の受電点電力目標値W(i)として処理ｆ13へ移る。

処理ｆ10ではi-1番目の補間受電点電力目標値Ｗref(i-1)とｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)を比較しWref(i-1)とW(i-1)とが異なる値ならば処理ｆ11へ移り、Wref(i-1)とW(i-1)とが同値ならば処理ｆ12へ移る。

処理ｆ11ではルール３に従いｉ番目の補間受電点電力目標値Wref(i)をｉ番目とｉ-1番目の受電点電力目標値W(i)とW(i-1)とを用い（W(i)＋W(i-1)）/２とする。

処理ｆ12ではルール１に従いｉ番目の補間受電点電力目標値Wref(i)をｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とする。

処理ｆ13ではｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とを比較して同値であれば処理ｆ15へ移り、異値であれば処理ｆ14へ移る。なおｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とが異値である場合にはｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)はルール１またはルール３により算出されており、ｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)とｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)とが同値である場合にはｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)はルール２により算出されている。

処理ｆ14ではｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)がルール１またはルール３により算出されている場合に、補間受電点電力目標値Wref(i-1，τ)が受電点電力目標値W（i-1）と同値となる時刻Tx(j)を求める。時刻Tx(j)はルールAの折線上の折点の時刻となる。処理ｆ14を図９により説明する。図９では処理ｆ13から処理ｆ14へ移る条件に従いｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)と受電点電力目標値W(i-1)とが異なる。W(i-1)とWref(i-1)との差をdx1=W(i-1)−Wref(i-1)として算出する。ｉ番目の補間受電点電力目標値Wref(i)とi-1番目の受電点電力目標値W(i-1)との差をdx2=Wref(i)-W(i-1)として算出する。次にdx1とdx2を用いて時間Ｔをｉ-1番目からｉ番目側に向かってdx2対dx1で按分する時刻Tx(j)を求める。図９では一例として時刻ｔ(i)の補間受電点電力目標値Wref(i)が図中のB点のルール３により決まった場合を図示している。Tx(j)は具体的には、Tx(j)＝t(i-1)＋dx2／(dx1＋dx2)×Ｔとして求める。また時刻Tx(j)時の補間受電点電力目標値Wx(j)＝Wref(i-1、Tx(j))はルールAに従いｉ-1番目の受電点電力目標値W(i-1)と等値とする。なお、時刻ｔ(i)の補間受電点電力目標値Wref(i)がルール１により決定されWref(i)＝W(i-1)となる場合には、図９中のC点となりdx2=0となる。この場合Tx(j)はｔ(i-1)となりWx(j)＝W(i-1)となるので時刻ｔ(i-1)の補間受電点電力Wref(i-1)はW(i-1)となる。

処理ｆ15では、ｉ-1番目の補間受電点電力目標値Wref(i-1)がルール２により算出されている場合に補間受電点電力目標値Wref(i-1、τ)を受電点電力目標値W(i-1)とするために、時刻ｔ(i)より微小時間ｄｔだけ前の時刻Tx2(s)の補間受電点電力目標値Wref(i-1、Tx2(s))をWref(i-1)とする。微小時間は時間Ｔに比して充分小さな値を設定すると良い。処理ｆ14または処理ｆ15が終わると処理ｆ16となる。

次に、処理ｆ16では、ｉ+1番目の補間受電点電力目標値Wref(i+1)をｉ番目の受電点電力目標値W(i)と仮に設定してカウンタ変数ｉを１増加させて処理ｆ３へ移る。

処理ｆ３でカウンタ変数ｉの値がiend値より大きければ処理ｆ17へ移る。処理ｆ17ではカウンタ変数ｊの現状値から１を引いたj-1をjmaxとする。また、カウンタ変数ｓの現状値から１を引いたs-1をｓmaxとする。ここまでの処理ｆ１からｆ16により求めたカウンタ変数ｉのｉ=1からiendに対応する補間受電点電力目標値Wref(i)及び時刻ｔ(i)と、カウンタ変数ｊのj=1からjmaxまでに対応する時刻Tx(j)と補間受電点電力目標値Wx(j)と、カウンタ変数ｓのｓ=1からsmaxまでに対応する時刻Tx2(s)と補間受電点電力目標値Ws(s)とから、各t(i)と各Tx(j)と各Tx2(s)とを時刻順に昇順にソートし、ソートしたｔ(i)とTx(j)とTx2(s)の並び順に対応するWref(i)とWx（j）とWs(s)とを並べ出力する。以上の処理で図５に示す受電電力目標値補間手段３のフローチャートを終了する。

ソートしたｔ(i)とTx(j)とTx2(s)の並び順と同じ順に対応するWref(i)とWx（j）とWs(s)とを直線で結ぶと任意の時刻に対する補間受電点電力目標値Wref(i、τ)が算出できる。

なお、ここまで説明した図５に示した受電点電力目標値補間手段３のフローチャートによれば、ある時刻に対応するカウンタ変数ｉがある値の場合に、補間受電点電力目標値Wref(i、τ)の算出に利用する受電点電力目標値はW(i-1)とW(i)とW(i+1)の３個であることが容易に分かる。したがって図５に示した受電点電力目標値補間手段３のフローチャートによればある時刻に対応する補間受電点電力目標値を求める場合に、３個以上の受電点電力目標値を用意すればよい。

図１０に、図５に示した受電点電力目標値補間手段３のフローチャートの実行結果の一例を示す。同図（ａ）は運用計画手段３の出力である受電点電力目標値の時刻毎の変化を示し、同図（ｂ）は受電電力目標値補完手段の出力の変化を示している。これらの図では、時刻ｔ(i) （ただし、ｉ=１から１０）をｔ(i)＝１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０とし、運用計画１が出力した各時刻ｔ(i)に対応する受電点電力目標値W(i)を２，３．５，４，５．２，６，５．３，４，４，３．５，２としている。図１０（ａ）に受電点電力目標値W(i)を示す。

図５に示したフローチャートをT=1、dt=0.001として実行すると、
時刻１ 補間受電点電力目標値２
時刻１．９９９ 補間受電点電力目標値２
時刻２ 補間受電点電力目標値２
時刻２．１４２９ 補間受電点電力目標値３．５
時刻３ 補間受電点電力目標値３．７５
時刻３．７０５９ 補間受電点電力目標値４
時刻４ 補間受電点電力目標値４．６
時刻４．５７１４ 補間受電点電力目標値５．２
時刻５ 補間受電点電力目標値６
時刻５．９９９ 補間受電点電力目標値6
時刻6 補間受電点電力目標値 6
時刻６．６５ 補間受電点電力目標値５．３
時刻７ 補間受電点電力目標値４
時刻７．９９９ 補間受電点電力目標値４
時刻８ 補間受電点電力目標値４
時刻８．９９９ 補間受電点電力目標値４
時刻９ 補間受電点電力目標値４
時刻９．７５ 補間受電点電力目標値３．５
時刻１０ 補間受電点電力目標値２
が出力され、上記の各補間受電点電力目標値を直線で接続すると図１０（ｂ）となる。図１０（ｂ）に示す補間受電点電力目標値の変化は図１０（ａ）に示す受電点電力目標値の変化に比較して滑らかであることと、図１０（ａ）をｔ(i)の時間間隔１毎に時間積分した値と図１０（ｂ）を同様に時間間隔１毎に時間積分した値とは等価であることが分かる。

このように図５に示した受電点電力目標値補間手段３のフローチャートによれば、運用計画１で算出した時刻ｔ(i)の受電点電力目標値W(i)からルールAとルール１とルール２とルール３の４つのルールを満足する補間受電点電力目標値Wref(i)とWx(j)とを時刻の昇順に算出できる。

このルールAとルール１とルール２とルール３の４つを満足するように作成した補間受電点電力目標値はステップ状の変化が少なくなめらかに変化するため、受電電力制御手段４による受電点電力の一定制御や同時同量制御による受電点電力量の制御精度や制御性能を向上できる。また補間受電点電力目標値の一定時間の時間積分値は受電点電力量目標値と等価となるので、運用計画時に意図した小規模電力系統のコストや環境面の最適性を維持し実現することができる。また、補間受電点電力目標値は滑らかに変化し、ステップ状の変化となることが少ないため、複数の小規模電力系統が商用電力系統に連系され、各小規模電力系統の受電点電力目標値が正時に変化する場合に各小規模電力系統の受電点電力目標値が同時にステップ状に変化することがなくなるため、商用電力系統への電力変動の影響を小さくできる。

さらに図５に示したフローチャートでは、運用計画手段１で算出した時刻ｔ(i)の受電点電力目標値W(i)の全てを同時に利用することなく逐次的に受電点電力目標値W(i)とW(i-1)とW(i+1)とから補間受電点電力目標値Wref(i)を求めることかできるので、受電点電力目標値補間手段３のフローチャートの実行中に運用計画手段１にて先の時刻の受電点電力目標値の見直しが可能となり、小規模電力系統の運用計画が柔軟にできる効果がある。

本発明にかかる受電点電力運用制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。 同上一実施の形態において、運用計画手段が出力する受電点電力目標値の変化を表す説明図である。 同上一実施の形態において、受電電力目標値補間手段が出力する補間受電点電力目標値の変化を表す説明図である。 図１で示した受電点電力運用制御装置の一部を変更した構成を示すブロック図である。 同上一実施の形態における受電電力目標値補間の補間機能を説明するフローチャートである。 図５のフローチャートで用いるルールＡの説明図である。 図５のフローチャートで用いるルール２の説明図である。 図５のフローチャートで用いるルール３の説明図である。 図５のフローチャートにおける処理ｆ１４の説明図である。 図５のフローチャートの実行結果の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 運用計画手段
３ 受電電力目標値補間手段
４ 受電電力制御手段
５ 受電電力一定制御回路
６ 同時同量制御回路
７ 出力可制御分散型電源
１０ 受電点電力運用制御装置

Claims (7)

1. 分散型電源と電力需要家から構成され商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、前記分散型電源の発電出力の調整により、前記商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御装置であって、
   設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出する運用計画手段と、
   前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出する受電電力目標値補間手段と、
   前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する受電電力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする受電点電力運用制御装置。
2. 前記受電電力目標値補間手段は、前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間の最初の区間と最後の区間、及び前区間からの前記受電点電力目標値の増減方向と後区間への前記受電点電力目標値の増減方向が互いに逆向きの場合の区間について、それぞれの区間内で前記受電点電力目標値と等値で一定となる補間受電点電力目標値を算出することを特徴とする請求項１に記載の受電点電力運用制御装置。
3. 前記受電電力目標値補間手段は、区間内で大きさが変化する補間受電点電力目標値として、同じ区間における前記受電点電力目標値を折点とする折線状の補間受電点電力目標値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の受電点電力運用制御装置。
4. 前記受電電力目標値補間手段は、算出区間に対する前後区間を含む３個以上の前記受電点電力目標値から前記補間受電点電力目標値を算出することを特徴する請求請１乃至請求項３のいずれかに記載の受電点電力運用制御装置。
5. 前記受電電力目標値補間手段は、補間受電点電力目標値を算出する区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の前区間に対応する受電点電力目標値と、この算出区間の後区間に対応する受電点電力目標値とを用いて、逐次的に補間受電点電力目標値を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の受電点電力運用制御装置。
6. 前記受電電力目標値補間手段は、
   前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間の補間受電点電力目標値を算出する際、
   算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値を、算出区間及びその前区間の前記受電点電力目標値との中間値として求め、
   前記前区間の前記受電点電力目標値と同前区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差と、前記前区間の前記受電点電力目標値と前記算出区間の開始時刻における補間受電点電力目標値との差とをそれぞれ求め、
   これらの差の比率により前記前区間の間隔を按分して、この前区間における補間受電点電力目標値が前記前区間の前記受電点電力目標値と等しくなる時刻を算出し、
   この算出された時刻における前記受電点電力目標値と、前記前区間の開始時刻及び前記算出区間の開始時刻における各補間受電点電力目標値との３点を結ぶ折れ線状の値を前記前区間における補間受電点電力目標値として求める
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の受電点電力運用制御装置。
7. 分散型電源と電力需要家から構成され商用電力系統に連系する小規模電力系統の電力需要に対し、前記分散型電源の発電出力の調整により、前記商用電力系統からの受電電力又は受電電力量のいずれか又は双方を予め設定した目標値に追従させる受電点電力運用制御方法であって、
   設定時間間隔の複数の区間毎に、各区間内において一定値の受電点電力目標値を設定期間分算出し、
   前記受電点電力目標値を基に、前記設定期間内における各区間について補間受電点電力目標値を算出する際、この算出区間に対する前区間からの前記受電点電力目標値の変化方向と、後区間への前記受電点電力目標値の変化方向とが同じ場合、算出区間における大きさが変化し、かつ、この算出区間での時間積分値が前記受電点電力目標値の同じ区間における時間積分値と等値となるように補間受電点電力目標値を算出し、
   前記補間受電点電力目標値から前記分散型電源の発電出力指令値を生成する
   ことを特徴とする受電点電力運用制御方法。

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