JP5492501B2 - 電力供給制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、太陽光発電や風力発電など発電量が天候により左右されやすい発電所を含む複数の発電所から電力を供給する電力系統における各発電所からの電力供給量を制御するシステムに関する。
従来より、電力会社は火力発電所や原子力発電所等の複数の発電所において発電された電力を需要家へと供給している。この際、各発電所における総発電量が需要家の総需要量と略等しくなることが好ましい。このため、図３に示すように、例えば、気温の上昇にともなう冷房使用量の増加などにより需要家の電力使用量が増加した場合には、これに応じて、各発電所から供給される発電量を増加するように制御している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４―４８８５２号公報
近年、地球環境への配慮から太陽光発電や風力発電が行われている。このような自然エネルギーを利用した発電所を含む場合にも、上記の制御方法により電力供給を制御することが考えられる。しかしながら、自然エネルギーを利用した発電所における発電量は、天候の影響を非常に受け易く、制御することが困難である。例えば、太陽光発電所では、図４に示すように、曇りから晴れになると発電量が急激に増加する。
上述の電力供給の制御方法では、火力発電所や原子力発電所などの発電量を制御可能な発電所の電力供給の制御を対象としており、太陽光発電所や風力発電所など天候の影響を受けやすい発電所の電力供給の制御は想定していない。このため、例えば、上述のように発電量が急増した場合には、需要家への電力供給系統に系統動揺が生じてしまうという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、自然エネルギーを利用した発電所を含む複数の発電所から需要家へ電力を供給する電力系統における系統動揺の発生を抑えることである。
本発明の電力供給制御システムは、太陽光発電所又は風力発電所を含む複数の発電所から需要家への電力を供給する電力供給系統における各発電所からの電力供給を制御するシステムであって、
蓄電設備と、
将来の天気に関する情報を示す天気予報情報を取得する天気情報取得手段と、
単位時間当たりの電力使用量を予測する電力使用量予測手段と、
前記天気情報取得手段が取得した天気予報情報に基づき、前記太陽光発電所又は風力発電所の単位時間当たりの発電量を予測する発電量予測手段と、
前記予測した単位時間当たりの電力使用量と前記予測した単位時間当たりの発電量とを比較し、前記予測した単位時間当たりの発電量が前記予測した単位時間当たりの電力使用量に比べて所定の度合い以上に急増すると判定された場合に、前記太陽光発電所又は風力発電所から前記需要家への電力供給が遮断されるように前記電力供給系統を切り替えるとともに、前記需要家への供給が遮断された太陽光発電所又は風力発電所からの電力が前記蓄電設備へ供給されるように前記電力供給系統を切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記予測した単位時間当たりの電力使用量と前記予測した単位時間当たりの発電量とを比較し、前記予測した単位時間当たりの発電量が前記予測した単位時間当たりの電力使用量に比べて所定の度合い以上に急減すると判定された場合に、前記蓄電設備に蓄電された電力も前記需要家へ供給されるように前記電力供給系統を切り替えてもよい。
本発明によれば、天気予報情報に基づき、太陽光発電所又は風力発電所における単位時間当たりの発電量が所定の度合以上に急増するか否かを判定し、単位時間当たりの発電量が急増すると判定した場合には、これら発電所からの電力供給を遮断することとしたため、需要家への電力供給系統における系統動揺を防止できる。
本実施形態の電力供給制御システムの構成を示す図である。 本実施形態のシステムにより電力供給を制御する流れを示すフローチャートである。 従来の方法により火力発電や原子力発電における発電量を制御した場合の気温、発電量、電力使用量の関係を示すグラフである。 従来の方法により太陽光発電や風力発電を含む発電所における発電量を制御した場合の気温、発電量、電力使用量の関係を示すグラフである。
以下、本発明の電力供給制御システムの一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の電力供給制御システム１の構成を示す図である。本実施形態の電力供給制御システム１は、火力発電所１０、原子力発電所１１、太陽光発電所１２、及び風力発電所１３において発電された電力の需要家２１０への供給を制御するためのシステムである。各発電所１０〜１３において発電された電力は供給側電力線２０〜２３を通じ、需要家側電力線２４に統合されて各需要家２１０へと供給される。各需要家２１０には電力計２２０が設置されており、電力計２２０により各需要家２１０における電力使用量が測定される。なお、開閉器４０〜４３は、夫々、供給側電力線２０〜２３に設けられている。
図１に示すように、本実施形態の電力供給制御システム１は、開閉器４０〜４６と、蓄電設備５０と、制御装置１００と、制御装置１００とネットワーク２００を介して接続された天気予報サーバ３００とを備える。太陽光発電所１２及び風力発電所１３から供給側電力線２２，２３と別個に蓄電用電力線３０，３１が延びており、これら蓄電用電力線３０，３１は蓄電設備５０へ接続されている。そして、蓄電設備５０から出力電力線３２が延びており、この出力電力線３２は需要家側電力線２４に統合されている。蓄電用電力線３０，３１には、夫々、開閉器４４，４５が取り付けられており、また、出力電力線３２には開閉器４６が取付けられている。
天気予報サーバ３００は、将来の天気、気温、及び風速などの天気に関する情報を示す天気予報情報が記録され、この天気予報情報は逐次更新されている。
蓄電設備５０は、蓄電用電力線３０、３１に設けられた開閉器４４，４５が閉成状態となると、太陽光発電所１２及び風力発電所１３から蓄電用電力線３０，３１を介して供給された電力を蓄電する。また、出力電力線３２に設けられた開閉器４６が閉成状態となると、出力電力線３２を介して蓄電された電力を放出する。
制御装置１００は、発電量取得部１１０と、電力使用量予測部１２０と、電力使用量取得部１３０と、制御部１４０と、発電量予測部１５０と、天気情報取得部１６０とを備えてなる。
発電量取得部１１０は、各発電所１０〜１３と通信可能に接続されており、各発電所１０〜１３における現在の発電量に関する発電量情報を取得する。
電力使用量取得部１３０は、各需要家２１０に設置された電力計２２０により測定された電力使用量をネットワーク２００を介して取得する。
天気情報取得部１６０は、ネットワーク２００を介して天気予報サーバ３００により予測された天気予報情報を取得する。
電力使用量予測部１２０は、天気情報取得部１６０が取得した天気予報情報と、電力使用量取得部１３０が取得した電力使用量とに基づき、所定の時間後（例えば、１０分後）における単位時間当たりの予測電力使用量を求める。すなわち、例えば、夏場において気温の上昇が予測された場合には、気温の上昇幅に応じた冷房の使用による電力使用量の増加量を予測して、単位時間当たりの予測電力使用量を求める。また、例えば、冬場において気温の低下が予測された場合には、暖房による電力使用量が増加を考慮し、気温の低下幅に応じた暖房の使用による電力使用量の増加量を予測して、単位時間当たりの予測電力使用量を求める。これら気温の変化と単位時間当たりの電力使用量の増減量については、過去のデータに基づき予め決定しておけばよい。
また、発電量予測部１５０は、発電量取得部１１０が取得した太陽光発電所１２及び風力発電所１３における現在の発電量に関する発電量情報と、天気情報取得部１６０が取得した天気予報情報とに基づき、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における所定の時間後の発電量を予測する。すなわち、例えば、所定の時間後、日射量が減少すると予測される場合（晴れから曇りや雨に変わる場合など）には、太陽光発電所１２における発電量が減少するとし、日射量が増加すると予測される場合（曇りや雨から晴れに変わる場合など）には太陽光発電所１２における発電量が増加すると予測する。また、所定の時間後の風量が増加すると予測される場合には、風力発電所１３における発電量が増加すると予測し、風量が減少すると予測される場合には、風力発電所１３における発電量が減少すると予測する。そして、上記の予測に基づき、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における所定の時間後の単位時間当たりの発電量を算出する。なお、これら発電所１２，１３における発電量の増減量については、過去のデータに基づき予め決定しておけばよい。
そして、上記の算出結果に基づき、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における単位時間当たりの予測総発電量を算出する。
制御部１４０は、各開閉器４０〜４６と通信可能に接続されており、制御信号を送信することで各開閉器４０〜４６の閉成状態と開放状態とを切り替えることができる。
制御部１４０は、発電量予測部１５０により予測された各発電所１０〜１３における単位時間当たりの予測総発電量と、電力使用量予測部１２０により予測された単位時間当たりの予測電力使用量とを比較し、単位時間当たりの予測総発電量が単位時間当たりの予測電力使用量に比べて所定の度合以上に急増すると判定された場合（例えば、単位時間当たりの予測総発電量と単位時間当たりの予測電力使用量との差が予め設定された閾値よりも大きく、かつ、火力発電所１０および原子力発電所１１の発電量を即座に変更できない場合）には、太陽光発電所１２及び風力発電所１３からの供給側電力線２２、２３に設置された開閉器４２、４３、４６を開放状態へ切り替えるとともに、蓄電用電力線３０、３１に設けられた開閉器４４、４５を閉成状態へ切り替える。これにより、太陽光発電所１２及び風力発電所１３からの電力供給が急激に増加しても、これら発電所１２，１３から供給される電力は蓄電設備５０へ送られて蓄電される。このため、電力供給の急激な上昇による系統動揺を防止できる。
また、発電量予測部１５０により予測された単位時間当たりの予測総発電量が、電力使用量予測部１２０により予測された単位時間当たりの予測電力使用量に比べて所定の度合以上に急減すると判定された場合（例えば、単位時間当たりの予測電力使用量と単位時間当たりの予測総発電量との差が予め設定された閾値よりも大きく、かつ、火力発電所１０および原子力発電所１１の発電量を即座に変更できない場合）には、太陽光発電所１２及び風力発電所１３からの供給側電力線２２、２３に設置された開閉器４２、４３を閉成状態に切り替え、開閉器４４、４５を開放状態に切り替えるとともに、蓄電設備５０から延びる出力電力線３２の開閉器４６を閉成状態へと切り替える。これにより、各発電所１０〜１３からの電力供給に加えて、蓄電設備５０から電力が供給されることとなり、少量の電力需要量の増加であれば、火力発電所１０や原子力発電所１１による発電量を増加させることなく対応することができる。
なお、制御装置１００としては、パーソナルコンピュータ等の計算機を用いることができ、各機能部１１０〜１６０は、ＣＰＵにより計算機のメモリに記録されたプログラムを実行することにより実現される。
以下、本実施形態のシステム１により電力供給を制御する流れについて図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ＳＴＥＰ１０において、天気情報取得部１６０によりネットワーク２００を介して、天気予報サーバより天気予報情報を取得する。次に、ＳＴＥＰ１２において、取得した天気予報情報が天気又は風速が変化する予報であるか否かを判定する。ＳＴＥＰ１２において、天気が変化する予報である、又は風速が変化する予報であると判定された場合には、ＳＴＥＰ１４，２４に進む。また、ＳＴＥＰ１２において、天気及び風速が変化する予報ではないと判定された場合には、ＳＴＥＰ１０に戻る。
次に、ＳＴＥＰ１４において、発電量取得部１１０により、各発電所１０〜１３における現在の発電量を取得する。
また、ＳＴＥＰ２０において、発電量予測部１５０により、天気予報情報及び発電量情報に基づき、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における単位時間当たりの予測発電量を算出する。そして、ＳＴＥＰ２２において、火力発電所１０及び原子力発電所１１における現在の発電量と、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における単位時間当たりの予測発電量とに基づき、単位時間当たりの予測総発電量を算出する。
また、これらＳＴＥＰ１４〜ＳＴＥＰ２２の工程と並行して、ＳＴＥＰ２４において、電力使用量取得部１３０により、ネットワーク２００を介して、需要家２１０における総電力使用量を取得する。
次に、ＳＴＥＰ２６において、電力使用量予測部１２０により、天気予報情報と、電力使用量とに基づき、単位時間当たりの予測電力使用量を求める。
次に、ＳＴＥＰ３０において、ＳＴＥＰ２２において算出した単位時間当たりの予測総発電量と、ＳＴＥＰ２６において算出した単位時間当たりの予測電力使用量とを比較する。ＳＴＥＰ３０における比較の結果、単位時間当たりの予測総発電量が単位時間当たりの予測電力使用量に比べて急増すると判定された場合には、ＳＴＥＰ３２において、制御部１４０により、開閉器４２，４３、４６を開放状態に切り替えるとともに、開閉器４４，４５を閉成状態に切り替える。これにより、太陽光発電所１２及び風力発電所１３において発電された電力は蓄電設備５０に蓄電されることとなり、天候の変化により太陽光発電所１２及び風力発電所１３における発電量が急激に増加しても、需要家２１０へ供給される電力は急激に増加することがなく、系統動揺を防止できる。
また、ＳＴＥＰ３０における比較の結果、単位時間当たりの予測総発電量が単位時間当たりの予測電力使用量に比べて急減すると判定された場合には、ＳＴＥＰ３４において、制御部１４０により、開閉器４２、４３，４６を閉成状態に切り替えるとともに、開閉器４４，４５を開放状態に切り替える。これにより、各発電所１０〜１３における発電電力に加えて蓄電設備５０からも電力が供給されることとなる。これにより、太陽光発電所１２や風力発電所１３における発電量が急減してもこれに対応することができる。なお、ＳＴＥＰ３０において、予測電力使用量と予測総発電量が略同程度の場合には、開閉器４２〜４６の切換は行わない。
以上説明したように、本実施形態によれば、天気予報サーバ３００から取得した天気予報情報に基づき、太陽光発電所１２や風力発電所１３による発電量が急増すると予測される場合には、これら発電所１２，１３における発電電力が蓄電設備５０に蓄電されるように開閉器４２〜４６を切り替えるため、系統動揺を防止できる。また、太陽光発電所１２や風力発電所１３による発電量が急減すると予測される場合には、発電所１０〜１３における発電電力に加えて、蓄電設備５０に蓄電された電力も電力が供給されるため、発電量の減少に対応することができる。
また、蓄電設備５０に余剰な電力を蓄電することにより、余剰電力を有効利用することができる。
なお、本実施形態では、単位時間当たりの予測電力使用量及び予測総発電量を算出し、これらの比較の結果に基づき、開閉器４２〜４６の切換を行うものとしたが、天気予報情報のみに基づき開閉器４２〜４６を切り替えることとしてもよい。
すなわち、天気予報情報が曇りや雨から晴れに変わる予報である場合や風速が増加する予報である場合には、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における単位時間当たりの発電量が所定の度合以上に急増すると判定して、開閉器４２，４３、４６を開放状態に切り替えるとともに、開閉器４４，４５を閉成状態に切り替え、これら発電所１２，１３における発電電力を蓄電設備５０において蓄電し、天気予報情報が晴れから曇りや雨に変わる予報である場合や風速が低下する予報である場合には、太陽光発電所１２及び風力発電所１３における単位時間当たりの発電量が所定の度合以上に急減すると判定し、開閉器４２，４３、４６を閉成状態に切り替えるとともに、開閉器４４，４５を開放状態に切り替える。かかる方法によっても、天候変化による系統動揺を防止できるとともに、発電量の減少に対応することができる。
１０ 火力発電所 １１ 原子力発電所
１２ 太陽光発電所 １３ 風力発電所
２０、２２ 供給側電力線 ２４ 需要家側電力線
３０ 蓄電用電力線 ３２ 出力電力線
４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６ 開閉器
５０ 蓄電設備
１００ 制御装置 １１０ 発電量取得部
１１５ 制御情報取得部 １２０ 電力使用量予測部
１３０ 電力使用量取得部 １４０ 制御部
１５０ 発電量予測部 １６０ 天気情報取得部
２００ ネットワーク ２１０ 需要家
２２０ ネットワーク ３００ 天気予報サーバ

Claims (2)

  1. 太陽光発電所又は風力発電所を含む複数の発電所から需要家への電力を供給する電力供給系統における各発電所からの電力供給を制御するシステムであって、
    蓄電設備と、
    将来の天気に関する情報を示す天気予報情報を取得する天気情報取得手段と、
    単位時間当たりの電力使用量を予測する電力使用量予測手段と、
    前記天気情報取得手段が取得した天気予報情報に基づき、前記太陽光発電所又は風力発電所の単位時間当たりの発電量を予測する発電量予測手段と、
    前記予測した単位時間当たりの電力使用量と前記予測した単位時間当たりの発電量とを比較し、前記予測した単位時間当たりの発電量が前記予測した単位時間当たりの電力使用量に比べて所定の度合い以上に急増すると判定された場合に、前記太陽光発電所又は風力発電所から前記需要家への電力供給が遮断されるように前記電力供給系統を切り替えるとともに、前記需要家への供給が遮断された太陽光発電所又は風力発電所からの電力が前記蓄電設備へ供給されるように前記電力供給系統を切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする電力供給制御システム。
  2. 請求項１記載の電力供給制御システムであって、
    前記制御手段は、前記予測した単位時間当たりの電力使用量と前記予測した単位時間当たりの発電量とを比較し、前記予測した単位時間当たりの発電量が前記予測した単位時間当たりの電力使用量に比べて所定の度合い以上に急減すると判定された場合に、前記蓄電設備に蓄電された電力も前記需要家へ供給されるように前記電力供給系統を切り替えることを特徴とする電力供給制御システム。
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