JP5233477B2 - 分散電源系統の制御方式 - Google Patents
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Description
電力系統は、集中管理型の制御が行われている。集中管理型とはメインコンピュータと複数台のサブコンピュータで構成され、メインコンピュータにおいて、負荷需要予測から各発電機の最適スケジューリングを計算し、それぞれに指令を与えることにより、各発電機の最適コストの実現や経済性を加味した系統運用などを行う制御方式のことをいう。
上記の集中管理型による電力系統の制御に対し、自律分散システムはサブコンピュータのみで構成され、メインコンピュータの役割をサブコンピュータ(分散コンピュータ)に分散させ、サブコンピュータ同士の通信による協調動作を行い、分散電源系統の経済的運用などを図る。
一般的な電力系統に自律分散システムを適用したときのモデルは図13のように、分散された電源区間毎に分散システム101,102,103が配置され、各分散システム101,102,103が互いに隣接するシステムと通信を行い、電源区間内の発電機の運転台数制御を行っている。各分散システムの主な機能としては、実機の発電機に制御指令を送信する発電機制御機能A、他の分散システムの情報(系統に並列しているリソース情報、ロケーション情報など)が参照可能な機器情報管理機能B、他の分散システムとの協調処理により、各分散システムの最適な発電出力量を算出する発電量割り当て処理機能Cがある(例えば、非特許文献1参照)。
上記の自律分散システムでは、サブコンピュータは、各発電機のコストを重視し、発電機の最適出力を求めようとするが、実際には、各発電機の台数制御により、系統全体で効率良い最適な出力を算出することができる。台数制御とは系統全体で経済性運転、環境性運転など目的に合わせた運転を行うために、機器ごとに起動/停止制御、出力抑制・促進制御などによる稼動設備を最適化することをいう。
投入台数の増段時と減段時の出力を固定した方式である。一般的に系統の周波数や電圧の基準となるベース機器が存在する。この電源では頻繁に電源の入り切りを行うことはないため、この方式を採用し、一台目として投入される。また、2台目以降、運転効率の良い発電機を投入することで、系統全体でコスト重視の運転方式を実現することができる。
(b)先発先停方式
起動した機器順に停止する台数制御方式である。この方式では、同容量の複数台の機器において、運転時間を均一化することができ、これにより、機器の機械的寿命が均一化できるメリットがある。また、稼動し続ける機器がないため、メンテナンスも停止している間に容易に行うことができる。
増段時は運転時間(稼働時間累計)が最も少ない機器から起動し、減段時は運転時間が最も多い機器を停止する。この台数制御方式は先発先停方式と同様の増減段状況となる。
コンピュータは、各発電機の台数制御に際し、発電機の起動/停止制御には以下の制御条件の一部または全部について対応可能としている。
運転対象機器がコントローラからの起動または停止命令に反した場合、および警告発生の場合、次順位の機器を起動または停止させる。
各機器に対して、最小ON時間(OFF状態からON状態になったときの状態を変えることができない最低限の時間)、最小OFF時間(ON状態からOFF状態になったときの状態を変えることができない最低限の時間)を設定し、機器が頻繁に起動/停止することを防止する。
運転台数の増減段時に、一時的に負荷状況が不安定となるため、一定時間の増段減段を行わない。
温度や電力需要急変による計画外負荷に対応するため、強制的に増段減を行う。
電力系統における周波数や電圧の基準となる発電機を停止しない。
明電時報、2008年 No.1、第7頁、4.2マルチエージェントを用いた分散電源制御 明電時報、2004年 No.3、「モバイルエージェントによる分散電源系統制御技術
一般的に、発電機の特性は0から100パーセントで稼動する種類は少なく、50から100などのように稼動範囲が限られている。また、OFF状態からON状態となるときのモード(動作モード1)、ON状態からOFF状態となるときのモード(動作モード2)が存在し、ヒステリシス特性のような稼動範囲が設定される。図18に一般的な発電機特性を示す。ただし、図中の発電機では、稼動範囲は動作モード1のときm〜100、動作モード2のときはn〜100となっている。(n<m)
(2)順序固定方式による台数制御の動作例
上記のような特性の発電機が複数台存在し、それらを順序固定方式による台数制御を行うことを考える。例として、3台の発電機が負荷の要求に対して電力供給を行うとき、各発電機の特性を表1のように設定すると、図19のような動作特性になる。
電力系統の集中管理型制御の場合、発電機の台数制御にはメインコンピュータによって集中管理されるため、系統運用の経済性(効率)、環境性の要求から系統構成の変更や系統運用条件を変更する場合には、メインコンピュータ側で集中管理する情報を使用してメインコンピュータ側で一括して対応することができる。
前記各分散システムは、
電源区間内の発電機に制御指令を送信する発電機制御手段と、
搭載する共有メモリに保存される他の分散システムの情報を参照可能にし、該共有メモリ内に増段、減段候補となる発電機を優先順位付けした発電機リストを作成し、それを更新、並び替えしておく機器情報管理手段と、
他の分散システムとの協調処理により、各分散システムの最適な発電出力量を算出する発電量割り当て処理手段と、
前記共有メモリに更新・並び替えされている増段、減段候補の発電機リストに従って発電機を増段、減段制御する台数制御処理手段とを備えたことを特徴とする。
前記台数制御処理手段は、前記発電機リストに優先設定された発電機を先発先停方式で増段および減段制御することを特徴とする。
前記台数制御処理手段は、前記発電機リストに優先設定された発電機を稼働時間積算方式で増段および減段制御することを特徴とする。
前記台数制御処理手段は、前記発電機リストに優先設定された発電機を順序固定方式で増段および減段制御することを特徴とする。
前記台数制御処理手段は、発電機の台数制御に際して、前記増段待機リストおよび減段待機リストに挙げられた発電機の増減段の適否を監視、判断する手段を備えたことを特徴とする。
前記台数制御処理手段は、発電機の台数制御に際して、前記無視リストに登録された発電機を除いて増減段処理を行う手段を備えたことを特徴とする。
本発明は、自律分散システムを適用した分散電源系統の制御方式として、系統構成や運用条件の動的な変化にも、柔軟にかつ適確に発電機台数制御ができる方式を提案する。
先発先停方式を実現するにあたり、上記の更新指標は発電機の起動回数もしくは稼働時間とする。起動回数が指標の場合は、増段時および減段時は起動回数が少ない機器から優先される。それに対して、稼働時間を指標とした場合は、稼働時間が少ないものから優先されるように設定を行う。共有メモリ内の割り当ての概略図を図2に示す。リスト内の各セルには分散システムのIDと稼動範囲容量の情報が含まれており、他の分散システムと比較参照し、優先順位を付け、並び替えを行う。
負荷要求量取得プログラムは系統に接続されている負荷の全要求量を取得する。
共有メモリに登録されている分散システムのIDを参照し、連系または解列された分散システムの有無、各分散システムの増段状態、減段状態や生存の確認を問い合わせる。
系統を構成する機器に変化があったかを判断する。
構成に変化があった場合、共有メモリに書き込まれているリストを更新する。ただし、採用する台数制御の方式により、更新・並び替えの指標は異なり、その指標を元に更新される。
各発電機出力量の算出を行う。各分散システムは共有メモリの登録されているID、増段リスト、減段リストを参照し、通信相手を決定し、最適出力量を求める。
稼働時間積算方式の共有メモリ内の構成内容は、先発先停方式と変わらない。共有メモリ内に増段リストおよび減段リストを作成し、それらに分散システムのIDと、更新・並び替えの指標となる起動回数や稼働時間を登録する。先発先停方式とは更新・並び替えの方法が異なる。
実施形態1で述べたシステムに再起動・停止防止制御の機能を追加する。追加するにあたり、共有メモリ内に増段待機リスト、減段待機リストを作成する。共有メモリの概略図を図4に、リスト登録のサイクルを図5に示す。
本実施形態は、実施形態2で述べたシステムに渋滞時スキップ制御の機能を追加する。
本実施形態ではP2P方式のプロトコルを採用した自律分散システムのアーキテクチャに機器構成の動的な変化に対応する順序固定方式の台数制御の適用を行う。
負荷要求量取得プログラムは系統に接続されている負荷の全要求量を取得する。
共有メモリに登録されている分散システムのIDを参照し、連系または解列された分散システムの有無、各分散システムの増段状態、減段状態や生存の確認を問い合わせる。
系統を構成する機器に変化があったかを判断する。
構成に変化があった場合、共有メモリに書き込まれているリストを更新する。
発電機出力量の最適化を行う。各分散システムは共有メモリの登録されているID、増段リスト、減段リストを参照し、通信を行う。
本実施形態は、実施形態5で述べたシステムに、再起動・停止防止制御の機能を追加する。追加するにあたり、共有メモリ内に増段待機リスト、減段待機リストを作成する。共有メモリの概略図を図10に、リスト登録のサイクルを図11に示す。
本実施形態は、実施形態6で述べたシステムに、渋滞時スキップ制御の機能を追加する。
A 発電機制御機能
B 機器情報管理機能
C 発電量割り当て処理機能
D 台数制御処理機能
E 異常検知処理機能
Claims (7)
- 分散された電源区間毎にそれぞれ分散システムを配置し、各分散システム互いに隣接する分散システムと通信を行って電源区間内の発電機を制御する、自律分散システムを適用した分散電源系統の制御方式であって、
前記各分散システムは、
電源区間内の発電機に制御指令を送信する発電機制御手段と、
搭載する共有メモリに保存される他の分散システムの情報を参照可能にし、該共有メモリ内に増段、減段候補となる発電機を優先順位付けした発電機リストを作成し、それを更新、並び替えしておく機器情報管理手段と、
他の分散システムとの協調処理により、各分散システムの最適な発電出力量を算出する発電量割り当て処理手段と、
前記共有メモリに更新・並び替えされている増段、減段候補の発電機リストに従って発電機を増段、減段制御する台数制御処理手段とを備えたことを特徴とする分散電源系統の制御方式。 - 前記機器情報管理手段は、前記発電機リストの更新指標として、発電機の起動回数が指標の場合は増段時および減段時は起動回数が少ない機器から優先設定し、発電機の稼働時間が指標の場合は稼働時間が少ないものから優先設定する手段を備え、
前記台数制御処理手段は、前記発電機リストに優先設定された発電機を先発先停方式で増段および減段制御することを特徴とする請求項1に記載の分散電源系統の制御方式。 - 前記機器情報管理手段は、前記発電機リストの更新指標として、発電機の起動回数が指標の場合は増段時は起動回数が少ない機器から優先設定し、減段時は起動回数が多い機器から優先設定し、発電機の稼働時間が指標の場合は稼働時間が多いものから優先設定する手段を備え、
前記台数制御処理手段は、前記発電機リストに優先設定された発電機を稼働時間積算方式で増段および減段制御することを特徴とする請求項1に記載の分散電源系統の制御方式。 - 前記機器情報管理手段は、前記発電機リストの更新指標として、発電機の起動回数が指標の場合は増段時および減段時は起動回数が少ない機器から優先設定し、発電機の稼働時間が指標の場合は稼働時間が少ないものから優先設定する手段を備え、
前記台数制御処理手段は、前記発電機リストに優先設定された発電機を順序固定方式で増段および減段制御することを特徴とする請求項1に記載の分散電源系統の制御方式。 - 前記機器情報管理手段は、増段直後の決められた時間内は減段することができない発電機を前記共有メモリ内に登録した増段待機リストと、ある一定時間は増段することができない発電機を前記共有メモリ内に登録した減段待機リストを作成しておき、
前記台数制御処理手段は、発電機の台数制御に際して、前記増段待機リストおよび減段待機リストに挙げられた発電機の増減段の適否を監視、判断する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の分散電源系統の制御方式。 - 前記機器情報管理手段は、前記増段待機リストおよび減段待機リストの更新指標として、それぞれの待機リストに挙げられる発電機の待機残り時間の少ないものから優先的に選択する手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載の分散電源系統の制御方式。
- 前記共有メモリ内に設ける無視リストに、各発電機についてそれが正常であるか、異常であるかを登録しておく異常検知処理手段を備え、
前記台数制御処理手段は、発電機の台数制御に際して、前記無視リストに登録された発電機を除いて増減段処理を行う手段を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の分散電源系統の制御方式。
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