JP4919460B2

JP4919460B2 - 電力グリッドシステム

Info

Publication number: JP4919460B2
Application number: JP2005337086A
Authority: JP
Inventors: 大作佐藤; 幹也石井; 国広仲尾
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: JP2007143364A

Description

本発明は、コジェネレーション装置を設置した需要部の複数が互いに電力融通可能な形態で電力系統に接続されてなる電力グリッドにおいて、将来において夫々の前記コジェネレーション装置の運転制御を実行する実行時に対して、夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を計画する電力グリッドシステムに関する。

電力市場の自由化に伴い、コジェネレーション装置を設置し、そのコジェネレーション装置が発生した電力と熱とを消費する需要部は、そのコジェネレーション装置が発生した電力の余剰分を、電力系統や自営線等を通じて他の需要部に融通して、その対価を受けるという電気事業に参入することが可能となる。

しかし、需要部が個々に上記電気事業を行うべく、コジェネレーション装置の発電量を計画するのでは、その運用形態が煩雑化して、コジェネレーション装置本来のエネルギ効率の向上効果を得られなくなる場合がある。

そこで、このようなコジェネレーション装置を設置した需要部を含む複数の需要部が電力融通可能な形態で接続された電力グリッドを想定し、この電力グリッド全体で、上記電気事業におけるコジェネレーション装置の運用を一元管理することで、コジェネレーション装置の運用の自由度が増し、電力グリッド全体でのエネルギコストの最適化（例えば、最も安くすること）を実現することが可能となる。
そして、上記電力グリッドにおいて電力の需給管理を行う電力グリッドシステムとしては、このように電力グリッドに連系して発電する夫々のコジェネレーション装置の個別発電量の計画を一元化して行うように構成された電力グリッドシステムが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、このような電力グリッドシステムでは、計画された個別発電量に基づいてコジェネレーション装置の運転制御を実行する将来の実行時（当日）に対して、その前の計画時（前日）に、当該実行日における電力グリッド内の夫々の需要部の電力需要量の合計を、例えば過去の実績データなどを用いて予測する。そして、夫々のコジェネレーション装置の個別発電量の合計により、より多くの上記電力需要量の合計を賄うことができるように、実行日における夫々のコジェネレーション装置の個別発電量を計画して、その計画した計画個別発電量を対応するコジェネレーション装置に送信することができる。
そして、夫々のコジェネレーション装置は、実行日において、上記電力グリッドシステムから受信した計画個別発電量に従って出力を設定することで、電力グリッド全体のエネルギコストの最適化に貢献し、その対価を需要部側で受け取ることができる。

特開２００４−２７４９３７号公報

しかしながら、従来の電力グリッドシステムのように、電力グリッドに連系して発電する全てのコジェネレーション装置の個別発電量の計画を一元化して行う場合には、その予測及び計画するべきデータの総数が甚大なものとなり、処理速度の低下及びシステムの煩雑化の問題が生じる。
特に、電力グリッド全体のエネルギコスト等の更なる最適化を図るべく、コジェネレーション装置が設置された需要部において、熱需要量のできるだけ多くのコジェネレーション装置の発生熱で賄うように、夫々のコジェネレーション装置の発電量を計画するように構成すれば、更なる処理速度の低下及びシステムの煩雑化が懸念される。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理速度の低下やシステムの煩雑化等の問題を抑制した合理的な構成で、電力グリッド全体のエネルギコストの最適化を図るべく、当該電力グリッド内のコジェネレーション装置の個別発電量の計画を一元化して行うことができる電力グリッドシステムを実現する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電力グリッドシステムは、コジェネレーション装置を設置した需要部の複数が互いに電力融通可能な形態で電力系統に接続されてなる電力グリッドにおいて、将来において夫々の前記コジェネレーション装置の運転制御を実行する実行時に対して、夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を計画する電力グリッドシステムであって、その第１特徴構成は、前記電力グリッドに対応付けて設けられたグリッド処理部と、前記コジェネレーション装置を設置した需要部を１以上含むユニットを複数設定して当該夫々のユニットに対応付けて設けられた複数のユニット処理部とを、互いに通信可能な状態で備えると共に
前記ユニット処理部が、夫々の前記需要部の過去における個別電力需要量及び個別熱需要量を、実個別電力需要量及び実個別熱需要量として格納する需要量データベースを備え、
前記実行時の前の計画時に、
前記ユニット処理部が、前記需要量データベースに格納されている前記実個別電力需要量及び前記実個別熱需要量に基づいて夫々の前記需要部の前記実行時における個別電力需要量及び個別熱需要量を予測個別電力需要量及び予測個別熱需要量として予測する予測処理を実行し、
夫々の前記需要部の前記実行時における個別受電量の合計であるユニット受電量と、夫々の前記需要部の前記実行時における個別熱調達コストの合計であるユニット熱調達コストとの関係を、前記予測個別電力需要量及び前記予測個別熱需要量に基づいて前記実行時におけるユニット受電量コスト情報として作成して、当該作成したユニット受電量コスト情報を前記グリッド処理部側に送信する情報作成処理を実行し、
夫々の前記ユニット処理部側から前記ユニット受電量コスト情報を受信した前記グリッド処理部が、当該受信したユニット受電量コスト情報を用いて求められる前記電力グリッド全体のエネルギコストを最適化するための夫々の前記ユニットのユニット受電量を、前記実行時における計画ユニット受電量として計画して、当該計画した計画ユニット受電量を対応する前記ユニット処理部側に送信するユニット受電量計画処理を実行し、
前記グリッド処理部側から前記計画ユニット受電量を受信した前記ユニット処理部が、当該受信した計画ユニット受電量に前記実行時における前記ユニット受電量を一致させるための夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を、前記実行時における計画個別発電量として計画して、当該計画した計画個別発電量を対応する前記コジェネレーション装置側に送信する個別発電量計画処理を実行するように構成されており、
前記ユニット処理部が、前記実行時において、夫々の前記需要部の実際の個別熱需要量を実個別熱需要量として監視し、当該実個別熱需要量の前記予測個別熱需要量に対する乖離の有無を判定する熱需要量監視処理を実行するように構成され、
前記乖離が有ると判定した場合に、前記乖離を解消するように前記計画個別発電量を調整するように構成されている点にある。

上記第１特徴構成によれば、電力グリッドにおいてコジェネレーション装置を設置した需要部を１以上含む形態で設定された複数のユニットに対応付けて設置された夫々のユニット処理部により、対応するユニットに対して上記情報作成処理を実行して、夫々の需要部の将来の実行時における個別熱調達コストの合計であるユニット熱調達コストとの関係を示すユニット受電量コスト情報を作成して、その作成したユニット受電量コスト情報を電力グリッドに対応付けて設置された一のグリッド処理部に送信することができる。よって、グリッド処理部では、処理速度の低下やシステムの煩雑化等の問題を抑制した合理的な構成で、電力グリッド全体の夫々のユニットについての上記ユニット受電量コスト情報を収集することができる。
次に、グリッド処理部では、需要部の総数よりも少ない夫々のユニットについてのユニット受電量コスト情報を用いて、上記ユニット受電量計画処理を実行して、電力グリッド全体のエネルギコストを最適化するための夫々のユニットの実行時における計画ユニット受電量を計画することで、一層処理速度の低下やシステムの煩雑化等の問題を抑制した合理的な構成を実現することができる。
そして、ユニット処理部において、グリッド処理部から受信した計画ユニット受電量を用いて、対応するユニットにおける夫々のコジェネレーション装置に対して、上記個別発電量計画処理を実行して、夫々のコジェネレーション装置の実行時における計画個別発電量を計画し、その計画した計画個別発電量を夫々のコジェネレーション装置に送信することができる。よって、実行時において、コジェネレーション装置は、その計画個別発電量に従った運転制御を行って、電力グリッド全体のエネルギコストの最適化に貢献することができる。
以上のように、本発明により、処理速度の低下やシステムの煩雑化等の問題を抑制した合理的な構成で、電力グリッド全体のエネルギコストの最適化を図るべく、当該電力グリッド内のコジェネレーション装置の個別発電量の計画を一元化して行うことができる電力グリッドシステムを実現することができる。
また、上記第１特徴構成によれば、上記予測処理により、ユニット処理部が備える需要量データベースに格納された実個別電力需要量及び実個別熱需要量を利用して、実行時における予測個別電力需要量及び予測個別熱需要量を予測することができる。よって、続いて実行される上記情報作成処理において、その予測個別電力需要量及び予測個別熱需要量を用いて、ユニット受電量コスト情報として利用する、実行時におけるユニット受電量とユニット熱調達コストとを、比較的正確に求めることができる。
さらに、上記第１特徴構成によれば、夫々の前記コジェネレーション装置の運転制御を実行する実行時において、ユニット処理部により、上記熱需要量監視処理を実行して、計画時の予測処理で予測した予測個別熱需要量に対する実個別熱需要量の乖離が有ると判定した場合に、当該乖離を解消するように各コジェネレーションの前記計画個別発電量を調整するので、前記実行時の時々の実個別熱需要量の変化に応じて電力グリッド全体のエネルギコストの高騰を抑制することができる。

本発明に係る電力グリッドシステムの第２特徴構成は、前記ユニットとして、前記コジェネレーション装置を設置した需要部を複数含むユニットが設定されている点にある。

上記第２特徴構成によれば、コジェネレーション装置を設置した需要部を複数含むユニットが設定されていることで、ユニットの総数の増加を抑制して、グリッド処理部での処理速度の向上を図ることができる。また、上記ユニットを、例えば、マンション、ビル、工場などの建物単位、又は、地域単位などで設定することができ、夫々のユニット処理部において、夫々のユニットの特性を反映した形態で、ユニット受電量コスト情報を正確に作成し、電力グリッド全体のエネルギコストの最適化に一層貢献することができる。

本発明に係る電力グリッドシステムの第３特徴構成は、前記ユニット処理部が、前記情報作成処理において、夫々の前記コジェネレーション装置の前記実行時における運転パターンを複数想定し、夫々の前記運転パターンにおける前記ユニット受電量と前記ユニット熱調達コストとを示すデータテーブルを、前記ユニット受電量コスト情報として作成すると共に、前記個別発電量計画処理において、前記ユニット受電量コスト情報を参照し、前記計画ユニット受電量に対応する前記運転パターンでの夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を、前記計画個別発電量に決定するように構成されている点にある。

上記第３特徴構成によれば、上記情報作成処理において、予め夫々のコジェネレーション装置の実行時における複数の運転パターンを想定して、その複数の運転パターンに基づくユニット受電量コスト情報を作成することで、後の個別計画処理において、そのユニット受電量コスト情報を参照して、計画ユニット受電量に対応する運転パターンを一義的に決定し、その運転パターンに基づく夫々のコジェネレーション装置の計画個別発電量を迅速且つ容易に決定することができる。

本発明に係る電力グリッドシステムの第４特徴構成は、上記第１〜３特徴構成に加えて、前記ユニット処理部が、前記実行時において、夫々の前記需要部の実際の個別熱需要量を実個別熱需要量として監視し、当該実個別熱需要量の前記予測個別熱需要量に対する乖離の有無を判定する熱需要量監視処理を実行するように構成され、
前記乖離が有ると判定した場合に、当該実行時に対して、前記予測処理、前記情報作成処理、前記ユニット受電量計画処理、及び、前記個別発電量計画処理を再実行するように構成されている点にある。

上記第４特徴構成によれば、ユニット処理部により、上記熱需要量監視処理を実行して、計画時の予測処理で予測した予測個別熱需要量に対する実個別熱需要量の乖離が有ると判定した場合に、当該予測処理を再実行して、実行時の実個別熱需要量を反映した形態で、実行時の予測熱需要量を正確に予測することができる。更に、計画時と同様に、その正確に予測された予測電力需要量及び予測熱需要量を用いて、ユニット処理部による情報作成処理、グリッド処理部によるユニット受電量計画処理、及び、ユニット処理部による個別発電量計画処理を再実行することができる。よって、コジェネレーション装置は、計画時に受信した計画個別発電量を、実行時に受信した新たな計画個別発電量に更新して、その新たな計画個別発電量に従った運転制御を行うことで、夫々の需要部における実個別熱需要量の予測熱需要量に対する乖離を抑制し、当該乖離による電力グリッド全体のエネルギコストの高騰を抑制することができる。

本発明に係る電力グリッドシステムの第５特徴構成は、前記ユニット処理部が、前記実行時において、夫々の前記需要部の実際の個別熱需要量を実個別熱需要量として監視し、当該実個別熱需要量の前記予測個別熱需要量に対する乖離の有無を判定する熱需要量監視処理を実行すると共に、前記乖離が有ると判定した場合に、前記ユニットの実際のユニット受電量を計画ユニット受電量に維持したままで、前記ユニット内の夫々の前記コジェネレーション装置の計画個別発電量を調整する個別発電量調整処理を実行するように構成されている点にある。

上記第５特徴構成によれば、ユニット処理部により、上記熱需要量監視処理を実行して、計画時の予測処理で予測した予測個別熱需要量に対する実個別熱需要量の乖離が有ると判定した場合に、上記個別発電量調整処理を実行して、上記乖離を補う形態で、前記ユニット内の夫々のコジェネレーション装置の計画個別発電量を調整することで、この乖離に起因するユニット内におけるユニット熱調達コストの高騰を抑制することができる。

本発明に係る電力グリッドシステムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、コジェネレーション装置Ｃｏを設置した需要部３の電力及び熱の形態を示す模式図、図２は、需要部３の複数が互いに電力融通可能な形態で電力系統１に接続されてなる電力グリッドＧの形態を示す模式図、図３は、本発明に係る電力グリッドシステム１００により実行される計画処理のフロー図、図４は、ユニット受電量コスト情報として作成されるデータテーブルを示す図、及び、図５は、電力調達コスト情報として作成されるデータテーブルを示す図である。

図１に示すように、需要部３には、電気機器などのように電力を消費する電力負荷４、及び、給湯栓や暖房機器などのように湯などの形態で熱を消費する熱負荷５が設けられている。また、電力負荷４には、コジェネレーション装置Ｃｏの発生電力が供給され、その不足分を電力系統１からの受電電力で補う形態で電力が供給され、一方、熱負荷５には、コジェネレーション装置Ｃｏの発生熱が供給され、その不足分を給湯装置などの他の熱源機ＣＨからの供給熱で補う形態で熱が供給される。
尚、上記需要部３において、電力負荷４で消費される電力量を個別電力需要量、熱負荷５で消費される熱量を個別熱需要量、コジェネレーション装置Ｃｏで発生される電力量を個別発電量、電力系統１から需要部３の電力負荷４に供給される電力量を個別受電量と呼ぶ。ここで、この個別受電量は、正の値の場合には、電力系統１側から需要部３側へ電力が供給される状態を表し、逆に、負の値の場合には需要部３側から電力系統１側へ電力が供給される状態を表す。
また、この需要部３は、１又は複数のコジェネレーション装置Ｃｏの発生熱を融通しあって消費する熱負荷５を備えた一又は複数の住居として設定することができる。

図２に示すように、コジェネレーション装置Ｃｏを設置した需要部３の複数が互いに電力融通可能な形態で電力系統１に接続されてなる電力グリッドＧが設定されており、電気事業者により調達された電力が、電力系統１を介して電力グリッドＧ内の夫々の需要部３に供給される。尚、この電力グリッド３には、上記のようにコジェネレーション装置Ｃｏを設置した需要部３以外に、コジェネレーション装置Ｃｏを設置しておらず、消費する電力の全てを電力系統１からの受電電力で賄う需要部や、コジェネレーション装置ＣＯのように熱を発生しない発電設備を設置した需要部等を含んでも構わない。
また、この電力系統１としては、別の電力会社が運営管理する送電線を利用しても構わないが、上記電気事業者が自ら運営管理する自営線を利用しても構わない。

上記電気事業者の電力調達形態は、上記コジェネレーション装置Ｃｏ以外の発電装置Ｇｅの発生電力を電力系統１に供給する形態、外部の市場Ｍａで購入した購入電力を電力系統１に供給する形態、蓄放電装置Ｂａの蓄電電力を電力系統１に供給する形態等があり、電力グリッドＧ内の全ての需要部３の個別受電量の合計と同量の電力が、上記夫々の電力調達形態で調達される。尚、外部電力調達先は、上記市場Ｍａに限らず、他の電力事業者や電力会社等としても構わない。

上記電力グリッドＧにおいては、コジェネレーション装置Ｃｏを設置した需要部３を１以上含むユニットＵが複数設定されており、このユニットＵは、例えば、マンション、ビル、工場などの建物単位、又は、地域単位などで設定することができる。
尚、上記ユニットＵにおいて、当該ユニットＵ内の夫々の需要部３の個別受電量の合計をユニット受電量、当該ユニットＵ内の夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量の合計をユニット発電量と呼ぶ。ここで、このユニット受電量は、正の値の場合には電力系統１を通じてユニットＵ外からユニットＵ内へ電力が供給される状態を表し、逆に、負の値の場合には電力系統１を通じてユニットＵ内からユニットＵ外へ電力が供給される状態を表す。また、このユニットＵには、上記のようにコジェネレーション装置Ｃｏを設置した需要部３以外に、コジェネレーション装置Ｃｏを設置しておらず、消費する電力の全てを電力系統１からの受電電力で賄う需要部や、コジェネレーション装置ＣＯのように熱を発生しない発電設備を設置した需要部等を含んでも構わない。

電気事業者が運用するネットワーク型コンピュータシステムとして、上記電力グリッドＧに対応付けて設けられたグリッド処理部として機能する一のグリッド処理システムＧＭと、夫々のユニットＵに対応付けて設けられた複数のユニット処理部として機能する複数のユニット処理システムＵＭとを、互いに所定の通信網２を介して通信可能な状態で備えてなる電力グリッドシステム１００が設けられている。
そして、この電力グリッドシステム１００は、将来において夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの運転制御を実行する実行時に対して、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量を計画するように構成されており、以下に、この電力グリッドシステム１００の詳細について説明する。

夫々のユニット処理システムＵＭは、対応するユニットＵの夫々のコジェネレーション装置Ｃｏとの間で通信網２を通じて通信可能に構成されており、更に、対応するユニットＵ内の夫々の需要部３の過去における個別電力需要量及び個別熱需要量を、実個別電力需要量及び実個別熱需要量として夫々のコジェネレーション装置３側から取得し、当該取得した実個別電力需要量及び実個別熱需要量を需要量データベースＤＢに格納するように構成されている。尚、この実個別電力需要量及び実個別熱需要量は、夫々の需要部３において公知の方法で計測されたものであり、例えば、上記実個別電力需要量は、需要部３の実際の個別受電量とコジェネレーション装置Ｃｏの実際の個別発電量との和として計測でき、上記実個別熱需要量は、コジェネレーション装置Ｃｏの実際の発熱量と熱源機ＣＨの実際の発熱量との和として計測できる。

電力グリッドシステム１００は、グリッド処理システムＧＭとユニット処理システムＵＭとが一体となって、夫々の需要部３に電力を供給する将来の実行時としての当日における夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量を計画するべく、実行時の前である前日の所定の計画時、更には、実行時である当日に、所定の処理を実行するように構成されており、その処理フローについて、図３に基づいて説明する。

先ず、前日（計画時）において電力グリッドシステム１００により実行される計画処理について説明する。
前日の計画処理では、先ず、夫々の処理内容については後述するが、夫々の上記ユニット処理システムＵＭによる予測処理（ステップ＃１１）及び情報作成処理（ステップ＃１２）が実行され、次に、上記グリッド処理システムＧＭによるユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）が実行され、次に、夫々の上記ユニット処理システムＵＭによる個別発電量計画処理（ステップ＃１４）が実行される。

夫々の上記ユニット処理システムＵＭにより実行される上記予測処理（ステップ＃１１）は、上記需要量データベースＤＢに格納されている実個別電力需要量及び実個別熱需要量に基づいて、対応するユニットＵ内の夫々の需要部３の当日（実行時）における個別電力需要量及び個別熱需要量を、予測個別電力需要量及び予測個別熱需要量として予測する処理である。
例えば、この予測処理（ステップ＃１１）では、当日の月日、曜日、天候などの属性と同じ属性を有する実個別電力需要量及び実個別熱需要量を上記需要量データベースＤＢから抽出し、その抽出した実個別電力需要量及び実個別熱需要量の夫々の平均値などを、当日における予測個別電力需要量及び予測個別熱需要量とする形態の予測方法やその他の公知の予測方法を利用することができる。
尚、上記当日における予測個別電力需要量や予測個別熱需要量が既に特定されている場合などにおいては、その予測個別電力需要量や予測個別熱需要量を入力することにより、上記予測処理（ステップ＃１１）の実行を省略することができる。

夫々の上記ユニット処理システムＵＭにより、上記予測処理（ステップ＃１１）に続いて実行される上記情報作成処理（ステップ＃１２）は、対応するユニットＵのユニット受電量と、同ユニットＵ内の夫々の需要部３の当日における個別熱調達コストの合計であるユニット熱調達コストとの関係を、当日におけるユニット受電量コスト情報として作成して、当該作成したユニット受電量コスト情報をグリッド処理システムＧＭ側に送信する処理である。ここで、上記個別熱調達コストとは、前述した予測処理（ステップ＃１１）で予測した当日における予測個別熱需要量を充足させるための必要コストとして求められ、具体的には、後述する運転パターンでのコジェネレーション装置Ｃｏの運転コストと、不足する熱を発生させるための熱源機ＣＨの運転コストとの和として求められる。また、上記ユニット受電量コスト情報は、当日においてユニットＵが受電し得るユニット受電量の範囲と、そのユニット受電量の範囲に対応する上記ユニット熱調達コストの傾向とを示す情報として作成することができる。

具体的に、上記情報作成処理（ステップ＃１２）では、図４に示すように、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの当日における運転パターンを複数想定し、夫々の運転パターンにおけるユニット受電量とユニット熱調達コストとの実際の値を示すデータテーブルが、上記ユニット受電量コスト情報として作成される。
尚、上記運転パターンとしては、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏを低出力運転（即ち、最低出力での運転）させる低出力運転パターン、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏを熱主運転（即ち、コジェネレーション装置Ｃｏの個別発熱量を予測個別熱需要量に追従させる運転）させる熱主運転パターン、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏを電主運転（即ち、コジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量を予測個別電力需要量に追従させる運転）させる電主運転パターン、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏを定格運転（即ち、最大出力での運転）させる定格運転パターンなどを挙げることができるが、別に、他の運転パターンを想定しても構わない。

尚、上記ユニット受電量コスト情報における上記ユニット受電量は、前述した予測処理（ステップ＃１１）で予測した夫々の需要部３の当日における予測個別電力需要量の合計から、想定される運転パターンでの夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量の合計を差し引いたものとして求められる。
よって、このユニット受電量は、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの出力が高いほど小さくなる傾向を有するので、例えば、図４に示すように、上記低出力運転パターンを想定した場合のユニット受電量を最大として、熱主運転パターン若しくは電主運転パターン、定格運転パターンの順に、ユニット受電量が徐々に小さくなる。
一方、上記ユニット受電量コスト情報における上記ユニット熱調達コストは、夫々の運転パターンにおいて夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量をパラメータとし、上記ユニット熱調達コストを目的関数としたシミュレーションを実行し、当該ユニット熱調達コストが最小となるときの値が夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量に関連付けて設定される。

上述したように、上記予測処理（ステップ＃１１）及び上記情報作成処理（ステップ＃１２）が、上記グリッド処理システムＧＭではなく、夫々のユニット処理システムＵＭにおいて対応するユニットＵに対してのみ実行されることで、グリッド処理システムＧＭの煩雑化が抑制され、更に、計画処理の処理速度向上が図られている。また、ユニット処理部Ｕでは、夫々のユニットＵの特性として、例えばそのユニットＵが存在する地域の天気、そのユニットＵが商業地又は住宅地であるか否かなどの属性等を反映した形態で、予測個別電力需要量や予測個別熱需要量を予測することができ、よって、ユニット受電量コスト情報を正確に作成することができる。

上記ユニット処理システムＵＭによる上記情報作成処理（ステップ＃１２）に続いて、上記グリッド処理システムＧＭで実行されるユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）は、夫々のユニット処理システムＵＭ側から受信したユニット受電量コスト情報を用いて求められる電力グリッドＧ全体のエネルギコストを最適化するための夫々のユニットＵのユニット受電量を、当日における計画ユニット受電量として計画して、当該計画した計画ユニット受電量を対応するユニット処理システムＵＭ側に送信する処理である。
具体的に、ユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）では、夫々のユニットＵのユニット受電量をパラメータとし、上記ユニット受電量コスト情報（図４参照）に加えて、発電装置Ｇｅ、市場Ｍａ、蓄放電装置Ｂａ等の電力調達コストを示す電力調達コスト情報についてのデータテーブル（図５参照）を参照して、上記ユニット受電量のパラメータから求められる電力グリッドＧ全体のエネルギコストを最も安くすることを目的としたシミュレーションを実行する。そして、このシミュレーションにより求めた当該エネルギコストが最適となるときの夫々のユニットＵのユニット受電量を、上記計画ユニット受電量に決定する。

上述したように、上記ユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）では、パラメータとなるユニット受電量の総数が、需要部３の総数のようには多くなく、ユニットＵの総数に相当することから、グリッド処理システムＧＭの煩雑化が抑制され、更に、本計画処理の処理速度向上が図られている。
また、上記ユニットＵには、コジェネレーション装置Ｃｏを設置した需要部３を複数含むので、ユニットＵの総数の増加が抑制され、グリッド処理システムＧＭでの処理速度の向上が図られている。
尚、上記ユニットＵとして、単一の需要部３を含むユニットＵを含んでも構わない。

尚、上記ユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）において、電力グリッド全体のエネルギコストを最も安くすることを目的とするシミュレーションにおいて、例えば、電力グリッド全体の二酸化炭素排出量を許容量以下に抑制するという制約条件や、電力グリッド全体での太陽光発電や風力発電などの自然エネルギ発電による電力の利用割合を一定量以上とするなどの制約条件を付けて、その制約条件の範囲内で、上記エネルギコストを最も安くするように構成しても構わない。

上記グリッド処理システムＧＭによる上記ユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）に続いて、夫々の上記ユニット処理システムＵＭにより実行される上記個別発電量計画処理（ステップ＃１４）は、グリッド処理システムＧＭ側から受信した計画ユニット受電量に対して、当日におけるユニット受電量を一致させるための夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量を、当日における計画個別発電量として計画して、当該計画した計画個別発電量を対応する前記コジェネレーション装置Ｃｏ側に送信する処理である。
具体的には、個別発電量計画処理（ステップ＃１４）では、ユニット受電量コスト情報を参照して、グリッド処理システムＧＭから受信した計画ユニット受電量に対応する運転パターンを特定し、その特定した運転パターンでの夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの個別発電量を、計画個別発電量に決定する。

上記ユニット受電量計画処理（ステップ＃１３）及び上記個別発電量計画処理（ステップ＃１４）においては、上記計画ユニット受電量及び上記計画個別発電量を、例えば１時間等の単位時間毎の時系列データとして求めるように構成しても構わない。

上記のように電力グリッドシステム１００による計画処理を実行することにより、夫々のユニット処理システムＵＭから計画個別発電量を受信した夫々のコジェネレーション装置Ｃｏは、当日において、当該受信した計画個別発電量に対して実際の個別発電量を一致させるように、運転制御を開始することで（ステップ＃１５）、当需要部３夫々のエネルギ効率が適切なものに維持され電力グリッドＧ全体のエネルギコストの最適化が図られる。
また、このように電力グリッドＧ全体のエネルギコストの最適化に貢献するように、コジェネレーション装置Ｃｏを計画個別発電量に従って運転した需要家３については、例えば電気事業者からその貢献度に見合った対価を支払うようにしても構わない。

次に、当日における電力グリッドシステム１００による処理について説明する。
夫々のユニット処理システムＵＭは、当日において、対応するユニットＵ内の夫々の需要部３の実個別熱需要量を監視し、当該実個別熱需要量の予測個別熱需要量に対する乖離の有無を判定する熱需要量監視処理（ステップ＃１７）を実行する。
ここで、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏは、１時間毎等の所定の計測タイミングで実際の個別熱需要量を計測し（ステップ＃１６）、その計測した個別熱需要量を上記実個別熱需要量としてユニット処理システムＵＭ側に送信するように構成されている。

そして、ユニット処理システムＵＭは、上記熱需要量監視処理（ステップ＃１７）において、このように夫々のコジェネレーション装置Ｃｏ側から受信した実個別熱需要量の、上述した予測処理（ステップ＃１１）で予測した予測データ予測個別熱需要量に対する偏差を求め、その偏差が許容値以上である場合には、上記乖離が有ると判定し、逆に、その偏差が許容値未満である場合には、上記乖離が無いと判定すると共に、この熱需要量監視処理（ステップ＃１７）を所定のタイミングで繰り返し実行する。

そして、上記のような実個別熱需要量の予測熱需要量に対する乖離は、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの発生熱により賄われる実個別熱需要量の割合の低下を招き、結果、ユニットＵ内におけるエネルギ効率の低下の原因となる。

そこで、ユニット処理システムＵＭは、上記熱需要量監視処理（ステップ＃１７）で上記乖離が有ると判定した場合には、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの計画個別発電量を調整する個別発電量調整処理（ステップ＃１８）を実行する。
具体的に、上記個別発電量調整処理（ステップ＃１８）では、ユニットＵの実際のユニット受電量を計画ユニット受電量に維持したままで、実個別熱需要量が予測個別熱需要量に対して高い側に乖離した需要部３のコジェネレーション装置Ｃｏの計画発電量を増加すると共に、実個別熱需要量が予測個別熱需要量に対して低い側に乖離した需要部３のコジェネレーション装置Ｃｏの計画発電量を減少する形態で、夫々のコジェネレーション装置Ｃｏの計画個別発電量が調整される。
よって、このような個別発電量調整処理（ステップ＃１８）を実行することで、実個別熱需要量の予測熱需要量に対する乖離に起因するユニットＵ内におけるユニット熱調達コストの高騰が抑制される。

更に、電力グリッドシステム１００は、当日において、上記ユニット処理システムＵＭによる上記熱需要量監視処理（ステップ＃１７）で上記乖離が有ると判定した場合に、上述した前日の計画処理と同様の、予測処理（ステップ＃１９）、情報作成処理（ステップ＃２０）、ユニット受電量計画処理（ステップ＃２１）、及び、個別発電量計画処理（ステップ＃２２）を、グリッド処理システムＧＭ及び夫々のユニット処理システムＵＭにより再実行する。そして、コジェネレーション装置Ｃｏは、前日に受信した計画個別発電量を、新たに受信した計画個別発電量により更新し、当該受信した計画個別発電量に対して実際の個別発電量を一致させるように運転制御を継続する。

そして、この当日の再実行により夫々のコジェネレーション装置Ｃｏに送信された計画個別発電量は、当日における実個別熱需要量が反映されて求めた予測個別熱需要量に基づいて計画されたものとなるので、夫々の需要部３における実個別熱需要量の予測熱需要量に対する乖離が抑制され、当該乖離による電力グリッドＧ全体のエネルギコストの高騰が抑制される。

本発明に係る電力グリッドシステムは、コジェネレーション装置を設置した需要部の複数が互いに電力融通可能な形態で電力系統に接続されてなる電力グリッドにおいて、処理速度の低下やシステムの煩雑化等の問題を抑制した合理的な構成で、電力グリッド全体のエネルギコストの最適化を図るべく、将来の実行時における電力グリッド内の夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を計画することができる電力グリッドシステムとして有効に利用可能である。

需要部の電力及び熱の形態を示す模式図電力グリッドの形態を示す模式図電力グリッドシステムにより実行される計画処理のフロー図ユニット受電量コスト情報として作成されるデータテーブルを示す図電力調達コスト情報として作成されるデータテーブルを示す図

符号の説明

１：電力系統
３：需要部
１００：電力グリッドシステム
Ｃｏ：コジェネレーション装置
ＤＢ：需要量データベース
Ｇ：電力グリッド
ＧＭ：グリッド処理システム（グリッド処理部）
Ｕ：ユニット
ＵＭ：ユニット処理システム（ユニット処理部）

Claims

コジェネレーション装置を設置した需要部の複数が互いに電力融通可能な形態で電力系統に接続されてなる電力グリッドにおいて、将来において夫々の前記コジェネレーション装置の運転制御を実行する実行時に対して、夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を計画する電力グリッドシステムであって、
前記電力グリッドに対応付けて設けられたグリッド処理部と、前記コジェネレーション装置を設置した需要部を１以上含むユニットを複数設定して当該夫々のユニットに対応付けて設けられた複数のユニット処理部とを、互いに通信可能な状態で備えると共に
前記ユニット処理部が、夫々の前記需要部の過去における個別電力需要量及び個別熱需要量を、実個別電力需要量及び実個別熱需要量として格納する需要量データベースを備え、
前記実行時の前の計画時に、
前記ユニット処理部が、前記需要量データベースに格納されている前記実個別電力需要量及び前記実個別熱需要量に基づいて夫々の前記需要部の前記実行時における個別電力需要量及び個別熱需要量を予測個別電力需要量及び予測個別熱需要量として予測する予測処理を実行し、
夫々の前記需要部の前記実行時における個別受電量の合計であるユニット受電量と、夫々の前記需要部の前記実行時における個別熱調達コストの合計であるユニット熱調達コストとの関係を、前記予測個別電力需要量及び前記予測個別熱需要量に基づいて前記実行時におけるユニット受電量コスト情報として作成して、当該作成したユニット受電量コスト情報を前記グリッド処理部側に送信する情報作成処理を実行し、
夫々の前記ユニット処理部側から前記ユニット受電量コスト情報を受信した前記グリッド処理部が、当該受信したユニット受電量コスト情報を用いて求められる前記電力グリッド全体のエネルギコストを最適化するための夫々の前記ユニットのユニット受電量を、前記実行時における計画ユニット受電量として計画して、当該計画した計画ユニット受電量を対応する前記ユニット処理部側に送信するユニット受電量計画処理を実行し、
前記グリッド処理部側から前記計画ユニット受電量を受信した前記ユニット処理部が、当該受信した計画ユニット受電量に前記実行時における前記ユニット受電量を一致させるための夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を、前記実行時における計画個別発電量として計画して、当該計画した計画個別発電量を対応する前記コジェネレーション装置側に送信する個別発電量計画処理を実行するように構成されており、
前記ユニット処理部が、前記実行時において、夫々の前記需要部の実際の個別熱需要量を実個別熱需要量として監視し、当該実個別熱需要量の前記予測個別熱需要量に対する乖離の有無を判定する熱需要量監視処理を実行するように構成され、
前記乖離が有ると判定した場合に、前記乖離を解消するように前記計画個別発電量を調整するように構成されている電力グリッドシステム。
前記ユニットとして、前記コジェネレーション装置を設置した需要部を複数含むユニットが設定されている請求項１に記載の電力グリッドシステム。
前記ユニット処理部が、前記情報作成処理において、夫々の前記コジェネレーション装置の前記実行時における運転パターンを複数想定し、夫々の前記運転パターンにおける前記ユニット受電量と前記ユニット熱調達コストとを示すデータテーブルを、前記ユニット受電量コスト情報として作成すると共に、前記個別発電量計画処理において、前記ユニット受電量コスト情報を参照し、前記計画ユニット受電量に対応する前記運転パターンでの夫々の前記コジェネレーション装置の個別発電量を、前記計画個別発電量に決定するように構成されている請求項１又は２に記載の電力グリッドシステム。
前記ユニット処理部が、前記実行時において、
前記乖離が有ると判定した場合に、当該実行時に対して、前記予測処理、前記情報作成処理、前記ユニット受電量計画処理、及び、前記個別発電量計画処理を再実行するように構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の電力グリッドシステム。
前記ユニット処理部が、前記実行時において、前記乖離が有ると判定した場合に、前記ユニットの実際のユニット受電量を計画ユニット受電量に維持したままで、前記ユニット内の夫々の前記コジェネレーション装置の計画個別発電量を調整する個別発電量調整処理を実行するように構成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の電力グリッドシステム。