JP5494282B2 - 火力発電機の運転計画立案装置 - Google Patents

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Description

本発明は、昼間における電力系統の電力需要に対して所定の予備力を確保するように火力発電機の運転計画を立案する火力発電機の運転計画立案装置に関する。
1日の電力系統の電力需要は昼間に最大となり深夜に最低となるが、その昼夜格差は大きい。昼間の最大電力需要においても、安定して電力が供給できるように、1日の電力需要を想定し、一定の予備力を確保できるように火力発電機の運転計画を立案している。この運転計画は週間単位等で作成しているが、特に週明け等の電力需要の急変時への対応が重要である。電力需要に対応するのは揚水発電機を除いては、火力発電機の起動停止による出力変動で対応している。
火力発電機は停止期間が長いと、その分起動までの期間も長くなる。例えば1日の停止では1日で起動可能であるが、2日の停止では起動に2日〜3日の時間を要するので、1日の電力需要の変動に対応するには、予め火力発電機の運転計画を立案しておくことが必要となる。
ここで、深夜の需要が最小となるときの深夜下げ代と昼間の需要が最大となるときの火力予備力とが最適なものとなるように、昼間の電力供給に必要な揚水発電所の発電電力量(揚発容量)を確保し、揚発容量が設備容量限界(揚発容量限界)を超えないように、しかも火力発電機の燃料費用が最も小さくなる条件を満たすように、深夜下げ代と火力予備力とを算出するようにしたものがある。
特開特開2007−124765号公報
しかし、火力発電機を立ち上げるには、1日〜3日の時間を要するので、1日〜3日前の電力需要の想定を元に火力発電機の運転計画を立案する必要がある。そのため、例えば火力発電機の起動後に需要想定が下方修正された場合、結果的に火力発電機を多めに起動することになるなど、起動する火力発電機の台数を必要最小限に抑えられないこともあり得る。
多めに火力発電機を立ち上げた場合には、立ち上げた火力発電機を定格運転した場合には電力が余剰となるので、定格出力よりも低出力で運転することになる。そうすると効率が悪くなり、また、無駄な起動停止が増加することになり、発電原価増の要因となる。
本発明の目的は、昼間の電力需要に対する一定の予備力を確保しながら火力運転台数を最適化できる火力発電機の運転計画立案装置を提供することである。
請求項1の発明に係る火力発電機の運転計画立案装置は、運用日の日付及び昼間の対象時間帯が入力されると電力系統の電力需要量データに基づいて運用日の対象時間帯の想定電力需要量を算定する想定電力需要量算定手段と、運用日の日付及び昼間の対象時間帯が入力されると電力系統に連系される火力発電機の予備力データに基づいて運用日の対象時間帯の所要予備力を算定する予備力算定手段と、前記運用日の対象時間帯毎に利用可能な蓄電池の容量を予め記憶する記憶装置と、電力系統に連系される火力発電機毎の運転履歴に基づいて前記火力発電機毎に起動所要期間を算定する起動時間算定手段と、前記予備力算定手段で算定された所要予備力と前記記憶装置に予め記憶された利用可能な蓄電池の容量との差分を修正予備力として前記運用日の対象時間帯毎に算定する修正予備力算定手段と、前記想定電力需要量算定手段で算定された想定電力需要量と前記修正予備力算定手段で算定された修正予備力とを加算し前記運用日の対象時間帯毎の所要発電量として算定する所要発電量算定手段と、前記電力系統に連系される火力発電機及び前記起動時間算定手段で算定された前記火力発電機毎の起動所要期間に基づいて前記所要発電量算定手段で算定された前記運用日の対象時間帯毎の所要発電量を満たすように前記火力発電機の運転計画を算定する運転計画算定手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2の発明に係る火力発電機の運転計画立案装置は、請求項1の発明において、前記利用可能な蓄電池に予め充電する充電量を見直した運転計画を立案する運転計画見直し手段を設けたことを特徴とする。
請求項3の発明に係る火力発電機の運転計画立案装置は、請求項2の発明において、前記運転計画見直し手段は、運用日の前日または運用日の当日において、前記利用可能な蓄電池に予め充電する充電量を見直した運転計画を立案することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、運用日の対象時間帯毎に利用可能な蓄電池の容量を予め記憶しておき、運用日の対象時間帯毎の電力需要の所要予備力と利用可能な蓄電池の容量との差分を修正予備力として算定し、電力系統に連系される火力発電機が修正予備力を満たすように火力発電機の運転計画を算定するので、利用可能な蓄電池の容量分だけ電力需要の所要予備力が軽減される。従って、必要な予備能力を確保しながら火力発電機の運転台数を適正化でき、全体として運転効率を向上できる。
請求項2の発明によれば、利用可能な蓄電池に予め充電する充電量を見直しできるので、当初の運転計画通りの火力発電機の運転台数で予備力を確保できる。
請求項3の発明によれば、利用可能な蓄電池への充電は、運用日の前日の夜間または運用日の当日の朝に充電可能であるので、運用日の前日または運用日の当日においても見直しが可能である。
本発明の実施形態に係る火力発電機の運転計画立案装置の構成図。 ある一日の電力需要量である日負荷曲線の一例を示すグラフ。 本発明の他の実施形態に係る火力発電機の運転計画立案装置の構成図。
以下、本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の実施形態に係る火力発電機の運転計画立案装置の構成図である。運転計画立案装置は、電力系統の昼間の需要が最大となるときの予備力を火力発電機の出力で確保する際の火力発電機の運転計画を立案するものであり、例えば、直近の1週間の火力発電機の運転計画を立案するには、入力装置11から直近の1週間の運用日の日付x及び昼間の対象時間帯yを演算制御装置12に入力する。昼間の対象時間帯yは、例えば、電力需要が増大する午前10時から18時までの1時間おきの時間帯である。
演算制御装置12の想定電力需要量算定手段13は、1週間の運用日の日付x及び夜間の対象時間帯yが入力されると、記憶装置14の電力需要量データベース15に予め記憶されている電力需要量データAを読み込み、その電力需要量データAに基づいて、直近の1週間の各運用日における昼間の対象時間帯yの想定電力需要量aを算定する。電力需要量データベース15に予め格納されている電力需要量実績データAは、例えば、過去数年間の電力需要量実績データを基に予め求められたデータである。
すなわち、季節や曜日によって夜間の対象時間帯の電力需要量が異なるので、想定電力需要量算定手段13は、過去数年間の電力需要量実績データを基に予め求められた電力需要量データAに基づき、直近の1週間の各運用日における夜間の対象時間帯の想定電力需要量aを算定することになる。
また、演算制御装置12の予備力算定手段16は、運用日の日付x及び昼間の対象時間帯yが入力されると、記憶装置14の予備力データベース17に予め記憶されている予備力データBを読み込み、その予備力データBに基づいて直近の1週間の各運用日における昼間の対象時間帯yの所要予備力bを算定する。予備力データベース17に予め記憶されている予備力データBは、例えば、起動中の火力発電機の発電余力や起動可能な火力発電機の情報などである。
次に、修正予備力算定手段18は、予備力算定手段16で算定された各対象時間帯yの所要予備力bを入力すると、記憶装置14の利用可能蓄電池データベース19に予め記憶されている利用可能蓄電池データCを読み込み、該当する日付xの対象時間帯yにおける利用可能な蓄電池の容量cを取り出す。そして、予備力算定手段16で算定された所要予備力bから利用可能な蓄電池の容量cを減算し、その差分を各運用日の昼間の対象時間帯y毎の修正予備力dとして算定する。
利用可能蓄電池データベース19に予め記憶されている利用可能蓄電池データCは、昼間において電力系統運用者が自由に充放電制御できる蓄電池の情報であり、例えば、蓄電池を有した需要家との契約により、電力系統運用者が昼間の対象時間帯yにおいて利用できる蓄電池の容量が予め記憶されている。
修正予備力算定手段18で算定された修正予備力dは、所要発電量算定手段20に入力される。所要発電量算定手段20には想定電力需要量算定手段13で算定された想定電力需要量aも入力され、所要発電量算定手段20は想定電力需要量aと修正予備力dとを加算し、運用日の対象時間帯y毎の所要発電量eとして算定し、運転計画算定手段21に出力される。
一方、起動時間算定手段22は、記憶装置14の発電機運転履歴データベース23から発電機運転履歴データDを入力し、電力系統に連系される火力発電機毎の発電機運転履歴データDに基づいて、火力発電機毎に起動所要期間fを算定し、運転計画算定手段21に出力する。前述したように、火力発電機は停止期間が長いと、その分起動までの期間も長くなるので、起動時間算定手段22は発電機運転履歴データDに基づいて、火力発電機毎に起動所要期間fを算定する。
運転計画算定手段21は、修正予備力算定手段18で算定された修正予備力d及び起動時間算定手段22で算定された火力発電機毎に起動所要期間fに基づいて、系統に連系される火力発電機が各運用日の中の対象時間帯y毎の所要発電量eを満たすように、火力発電機の運転計画を算定する。運転計画算定手段21で算定された運転計画は出力装置24に出力される。
この算定された運転計画は、利用可能な蓄電池の容量分だけ電力需要の予備力が軽減された運転計画である。従って、火力発電機の運転台数を軽減することができ、全体として電力系統の火力発電機の運転効率を向上できる。
図2は、ある一日の電力需要量である日負荷曲線の一例を示すグラフである。図2に示すように、電力需要量S1は夜間は少なく昼間に多くなる。昼間において、特に14時前後に最大需要電力Spとなる。この最大需要電力Spに対して、一定割合の予備力S2が設定される。
電力需要量S1は午前7時前後から増大するので、それに対応して火力発電機を順次起動していくことになる。そして、電力需要量S1のうち需要量が大きい午前10時から午後18時の間を予備力確保の対象時間帯yとし、この対象時間帯yにおいて、電力系統運用者が利用できる蓄電池から放電を行い、電力需要量S1の一部を負担する。これにより、予備力S2を保ちつつ火力発電機の運転台数を軽減できる。
図3は、本発明の他の実施形態に係る火力発電機の運転計画立案装置の構成図である。この他の実施形態は、図1に示した実施形態に対し、利用可能な蓄電池に予め充電する運転計画を見直しする運転計画見直し手段25を追加して設けたものである。図1と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
運転計画は、例えば1週間単位で立案される場合、運用日の直前になって火力発電機のトラブルが発生してしまうと、当初の計画通りに火力発電機を起動できなくなることがある。そのような場合、予備力の確保のために、運転計画見直し手段25により、利用可能な蓄電池に予め充電する充電量の見直しを行う。
入力装置11から運転計画見直し手段25に対し、計画立案時の状況から変化した状況変化情報gを入力する。状況変化情報gは、例えば、予定していた火力発電機が起動できなくなったことの情報、天気予報の変更情報、前日の実績電力需要量や前日の実績予備力が計画通りでなかったことの情報などである。
運転計画見直し手段25は状況変化情報gを入力すると、想定電力需要量算定手段13及び予備力算定手段16を起動し、想定電力需要量算定手段13は状況変化に伴って変化する想定電力需要量を算定し、予備力算定手段16は状況変化に伴って変化する所要予備力を算出する。例えば、想定電力需要量は天気予報の変更情報で変化し、所要予備力は発電機のトラブル情報で変化する。
運転計画見直し手段25は、算定された想定電力需要量や所要予備力に基づいて、減少すると予想される予備力の分だけ、利用可能な蓄電池に予め充電しておく運転計画を算定する。
例えば、状況変化情報gが運用日の前日の夕方に発生した場合には、前日の夕方に運転計画見直し手段25を起動する。そして、運用日当日の予備力が通常の予備力より小さいと算定された場合には、減少すると予想される予備力の分だけ、運用日の前日の夜間に蓄電池に充電するようにする。
また、状況変化情報gが運用日の前日の朝に発生した場合には、当時の朝に運転計画見直し手段25を起動する。そして、運用日当日の予備力が通常の予備力より小さいと算定された場合には、減少すると予想される予備力の分だけ、運用日の当日の午前中(例えば午前10以前)に蓄電池に充電するようにする。
本発明の実施形態によれば、運用日の対象時間帯毎に利用可能な蓄電池の容量を予め記憶しておき、運用日の対象時間帯毎の電力需要の所要予備力と利用可能な蓄電池の容量との差分を修正予備力として算定し、電力系統に連系される火力発電機が修正予備力を満たすように火力発電機の運転計画を算定するので、利用可能な蓄電池の容量分だけ電力需要の所要予備力が軽減される。従って、必要な予備能力を確保しながら火力発電機の運転台数を適正化でき、全体として運転効率を向上できる。
また、運転計画を立案したときから状況変化があったときは、その状況変化に基づき、利用可能な蓄電池に予め充電する充電量を見直し、状況変化により変化した予備力を蓄電池で確保するので、当初の運転計画通りの火力発電機の運転台数で予備力を確保できる。
また、利用可能な蓄電池への充電は、運用日の前日の夜間または運用日の当日の朝に充電可能であるので、運用日の前日の夕方または運用日の当日の早朝においても、利用可能な蓄電池に予め充電する充電量の見直しが可能である。
11…入力装置、12…演算制御装置、13…想定電力需要量算定手段、14…記憶装置、15…電力需要量データベース、16…予備力算定手段、17…予備力データベース、18…修正予備力算定手段、19…利用可能蓄電池データベース、20…所要発電量算定手段、21…運転計画算定手段、22…起動時間算定手段、23…発電機運転履歴データベース、24…運転計画見直し手段

Claims (3)

  1. 運用日の日付及び昼間の対象時間帯が入力されると電力系統の電力需要量データに基づいて運用日の対象時間帯の想定電力需要量を算定する想定電力需要量算定手段と、
    運用日の日付及び昼間の対象時間帯が入力されると電力系統に連系される火力発電機の予備力データに基づいて運用日の対象時間帯の所要予備力を算定する予備力算定手段と、
    前記運用日の対象時間帯毎に利用可能な蓄電池の容量を予め記憶する記憶装置と、
    電力系統に連系される火力発電機毎の運転履歴に基づいて前記火力発電機毎に起動所要期間を算定する起動時間算定手段と、
    前記予備力算定手段で算定された所要予備力と前記記憶装置に予め記憶された利用可能な蓄電池の容量との差分を修正予備力として前記運用日の対象時間帯毎に算定する修正予備力算定手段と、
    前記想定電力需要量算定手段で算定された想定電力需要量と前記修正予備力算定手段で算定された修正予備力とを加算し前記運用日の対象時間帯毎の所要発電量として算定する所要発電量算定手段と、
    前記電力系統に連系される火力発電機及び前記起動時間算定手段で算定された前記火力発電機毎の起動所要期間に基づいて前記所要発電量算定手段で算定された前記運用日の対象時間帯毎の所要発電量を満たすように前記火力発電機の運転計画を算定する運転計画算定手段とを備えたことを特徴とする火力発電機の運転計画立案装置。
  2. 前記利用可能な蓄電池に予め充電する充電量を見直した運転計画を立案する運転計画見直し手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の火力発電機の運転計画立案装置。
  3. 前記運転計画見直し手段は、運用日の前日または運用日の当日において、前記利用可能な蓄電池に予め充電する充電量を見直した運転計画を立案することを特徴とする請求項2記載の火力発電機の運転計画立案装置。
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