JP6052053B2 - エネルギー最適計画作成方法と最適制御装置 - Google Patents
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Description
a.需給バランスを実現する需給制御は、需要予測から作成する運転計画にしたがって発電を行うと共に、需要と供給と差分を調整する出力制御を行う。その際の計画期間は1日から数日である。
b.「運転計画作成」は、「電力・熱需要予測」結果と「自然エネルギー出力予測」結果から各新エネルギー電源の最適運転計画を作成する。
c.「負荷追従制御」は、運転計画で作成した運転パターンに従った各新エネルギー電源の運転/停止並びに出力制御を行うと共に、負荷変動に追従した出力制御を行う。
d.「短時間負荷予測」は、予備発電力が不足状態となったことを検出して運転パターンの修正を行う。
エネルギー需要作成部によって作成された電力・ガスによる一次エネルギー価格の変動時間帯を前記所定期間内で短期間に区分し、熱需要総量算出部によって短期間区分の区分毎を更に時間区分して時間区分帯毎の電力・熱需要総量を抽出し、熱需要総量算出部により電力・熱需要総量より契約電力対策分を減算することで熱需要総量を求め、ガス需要コスト算出部で熱需要総量に対するコストを算出した後にガス使用期待量を求めると共に、
熱需要設定部により前記短期間区分および時間区分毎のガス使用期待量を総計して所定期間内でのガス使用量下限制約と比較し、ガス使用期待量が少ないときにガス強制使用量を熱需要分だけに割り当て、割り当てられたガス使用期待量とガス強制使用量を配分して消費目標設定部による消費目標値とすることを特徴としたものである。
前記エネルギー最適運転計画作成装置に格納されたデータを基に電力・ガスの
価格の変動時間帯を前記所定期間内での短期間,時間帯で区分してエネルギー需要予想を作成するエネルギー需要作成部と、
エネルギー需要作成部により作成された時間帯区分毎のコージェネレーション利用によるエネルギー総量を算出するエネルギー総量算出部と、
エネルギー総量算出部で算出された実績を基に所定期間内の短期間毎に、エネルギー需要作成部で作成された時間帯区分毎のエネルギー総量を抽出し、各時間帯区分毎のエネルギー総量から前記コージェネレーション利用による契約電力対策分を引いて熱需要総量を算出する熱需要総量算出部と、
算出された熱需要総量に対し、コージェネレーションとボイラ利用以外の電力利用による熱機器による単位出力コスト、およびコージェネレーションとボイラ利用時の単位出力コストをそれぞれ算出する熱需要コスト算出部と、
熱需要コスト算出部で算出された各時間帯でのガス使用コストと電気設備使用時のコスト比較を行い、ガス使用有利のときのガス使用量を期待量とし所定期間内の短期間毎・時間帯毎に求めて所定期間の需要量設定値とするガス使用期待量算出部と、
ガス使用期待量算出部で算出された短期間毎・時間帯毎のガス使用期待量を総計して前記所定期間内でのガス使用量下限制約と比較し、ガス使用期待量の総計が少ないときにガス強制使用量を熱需要分に割り当てる熱需要設定部と、
前記ガス使用期待量とガス強制使用量の何れかを選択し、選択された量を強制使用量の目標値として設定する消費目標設定部を備えたことを特徴としたものである。
なお、蓄電池総量が存在してない場合には、時間別価格帯調整部13の機能は不要であることは勿論である。
図6は12〜14の機能部によって作成された年間の月毎エネルギー需要予想図で、図6で7月と9月が2回表示されている部分は、7月の途中からピークカットなどの夏季料金の価格変更が発生し、9月の途中まで夏季価格が継続することを示している。なお、PVは自然エネルギーを太陽光発電量で示している。
エネルギー総量算出部14でのコージェネレーション利用等による契約電力対策分を差し引いて熱需要総量を算出する。ただし、電力需要からは当該時間帯の太陽光発電量PV等の自然エネルギーに基づく発電量は予め差し引いておく。実績値のないときには仮想値を用いる。
熱廃棄運転によるガス消費の配分は次の手順で計算する。
A.図8で示す効率表から計算に使用する変換効率を選択する。
B.一次エネルギーにガスを使用する機器を選択し、効率順に並べる。
C.電力変換効率の良い順に機器を選択する。
D.選択した機器を、年間を通して電気料金の高い時刻で、且つ熱需要設定部18の電熱運転で使用していない時刻を選び稼動する。電気料金の高額な順に1年間の全時間帯の稼動の可否を調べ、可能なときの稼動時には稼動分のガス量を該当月・時間帯ガス配分量に加算する。年間ガス使用量の下限制約を満たしたら、次のステップに移る。1年分の稼動可否の調べが終わったら、次の電力変換効率の良い機器を選択してこのDの手順に移り、これを繰り返す。
なお、上記における月毎の区切りは目安であり、その増減は任意に決定される。
月内で季節により一次エネルギーの価格変動がある場合には、その変動が優先される。
a.図8で示す効率表から計算に使用する変換効率を選択する。
b.一次エネルギーにガスを使用する機器を選択し、効率順に並べる。
c.変換効率の良い順に機器を選択する。
d.選択した機器を時刻毎の枠内で運転したときの電気出力Opと熱出力OHと変換コストUcを(1)式〜(3)式よって求める。
ただし、Op(kWh):当該機器の季節・時間区分内の電気エネルギー出力、Up:当該機器の最大電気出力(kWh)、Sp:電力需要残量。
ただし、OH(kWh):当該機器の季節・時間区分内の熱エネルギー出力、SH:熱需要残量。
…… ……(3)式
ただし、Rp(%):選択した変換効率(電気)、RH(%):選択した変換効率(熱)、
Uc(¥):当該機器の変換コスト(一次エネルギーコスト)、CH(¥):ガス単価で、選択した変換効率(電気Rp、熱RH)での一次エネルギー使用量。
e.対象の月枠の熱需要利用量を満たさないときは、月枠の電熱需要残量を計算(Sp=Sp−Op、SH=SH−OH)して次のエネルギー効率の良いガス機器を選んでcに戻る。このとき、変換コストを求める式は後述の「季節区分・時間区分毎のエネルギー単位の計算」の(d)の5式に基づく。
f.エネルギー単位EUの計算は(4)式による。
EU=ΣUc/(Op+OH) ……(4)式
(2)電気を最大量使用したときのエネルギー単位の計算について
(a).図8で示す効率表から計算に使用する変換効率を選択する。
(b).一次エネルギーに電気を使用する機器を選択し、効率順に並べる。
(c).変換効率の良い順に機器を選択する。
(d).選択した機器を各季節・時間区分の枠内で運転したときの熱エネルギー出力OHを(2)式で算出した後、(5)式に基づいて変換コストUc(¥)を求める。
Uc=(100*OH/RH)*CH ……(5)式
(e).対象の季節・時間枠のエネルギー利用量を満たさないときは、残量を計算して(c)に戻る。電気機器がないときには、熱出力のあるガス機器を選択して(c)に戻る。このとき、変換コストを求める式は前記「季節区分・時間区分毎のエネルギー単位の計算」のeに記載の計算式に基づく。
(f).エネルギー単位EUの計算は(6)式による。
上記のように、エネルギー最適運転計画作成装置1によって作成される最適計画で、例えば消費目標設定部19により設定される消費目標値は、該当月における単純平均にはならない。すなわち、雨降りなどによる日照不足や負荷変動に伴って最適計画作成時点とは異なるエネルギー消費の変化が生じる。このため、本発明では年間ガス使用計画に基づき、以下で述べる制約で毎日のエネルギー設備の最適運転を実施する。
また、同様に天候や休日などにより熱需要が変化し、最適化運転によるガス使用量が目標値と異なったときには、その差分を翌日に加算する。
2… 入力部
3… 表示部
4… 記憶部
5… 運転制御部
11… 制御部
12… エネルギー需要作成部
13… 時間別価格帯調整部
14… エネルギー総量算出部
15… 熱需要総量算出部
16… 熱需要コスト算出部
17… ガス使用期待量算出部
18… 熱需要設定部
19… 消費目標設定部
Claims (5)
- エネルギー消費設備のエネルギー源として電力、自然エネルギーおよびガスの供給源を有し、所定期間内でのガス使用量下限制約の有する購入ガス量の消費を基にエネルギー最適運転計画作成装置によってエネルギー運転計画を作成する方法において、
エネルギー需要作成部によって作成された電力・ガスによる一次エネルギー価格の変動時間帯を前記所定期間内で短期間に区分し、熱需要総量算出部によって短期間区分の区分毎を更に時間区分して時間区分帯毎の電力・熱需要総量を抽出し、熱需要総量算出部により電力・熱需要総量より契約電力対策分を減算することで熱需要総量を求め、ガス需要コスト算出部で熱需要総量に対するコストを算出した後にガス使用期待量を求めると共に、
熱需要設定部により前記短期間区分および時間区分毎のガス使用期待量を総計して所定期間内でのガス使用量下限制約と比較し、ガス使用期待量が少ないときにガス強制使用量を熱需要分だけに割り当て、割り当てられたガス使用期待量とガス強制使用量を配分して消費目標設定部による消費目標値とすることを特徴としたエネルギー最適計画作成方法。 - エネルギー消費設備のエネルギー源として電力、自然エネルギーおよびガスの供給源を有し、所定期間内でのガス使用量下限制約の有する購入ガス量消費を基にエネルギー最適運転計画作成装置によってエネルギー運転計画を作成するものにおいて、
前記エネルギー最適運転計画作成装置に格納されたデータを基に電力・ガスの
価格の変動時間帯を前記所定期間内での短期間,時間帯で区分してエネルギー需要予想を作成するエネルギー需要作成部と、
エネルギー需要作成部により作成された時間帯区分毎のコージェネレーション利用によるエネルギー総量を算出するエネルギー総量算出部と、
エネルギー総量算出部で算出された実績を基に所定期間内の短期間毎に、エネルギー需要作成部で作成された時間帯区分毎のエネルギー総量を抽出し、時間帯区分毎のエネルギー総量から前記コージェネレーション利用による契約電力対策分を引いて熱需要総量を算出する熱需要総量算出部と、
算出された熱需要総量に対し、コージェネレーションとボイラ利用以外の電力利用による熱機器による単位出力コスト、およびコージェネレーションとボイラ利用時の単位出力コストをそれぞれ算出する熱需要コスト算出部と、
熱需要コスト算出部で算出された各時間帯でのガス使用コストと電気設備使用時のコスト比較を行い、ガス使用有利のときのガス使用量を期待量とし所定期間内の短期間毎・時間帯毎に求めて所定期間の需要量設定値とするガス使用期待量算出部と、
ガス使用期待量算出部で算出された短期間毎・時間帯毎のガス使用期待量を総計して前記所定期間内でのガス使用量下限制約と比較し、ガス使用期待量の総計が少ないときにガス強制使用量を熱需要分に割り当てる熱需要設定部と、
前記ガス使用期待量とガス強制使用量の何れかを選択し、選択された量を強制使用量の目標値として設定する消費目標設定部を備えたことを特徴とするエネルギー最適運転計画作成装置。 - エネルギー消費系統に利用可能な蓄電池の存在時に時間別価格帯調整部を設け、前記エネルギー需要作成部で作成されたエネルギー需要予想の最低電力価格帯で蓄電池をフル充電し、充電時の蓄電池効率を考慮した電力価格がコージェネレーションの発電コストよりも安価なときに最高電力価格帯でフル放電(放電量=充電量*充電効率*放電効率)するようエネルギー需要予想を修正することを特徴とした請求項2記載のエネルギー最適運転計画作成装置。
- 強制使用量を目標値としてエネルギー消費機器の運転を実行する運転制御部を設け、運転制御部はエネルギー消費機器による消費データを入力し、入力された消費データ量が当該短期間の強制使用量の目標値に到達しなかったときには、未到達分を次の短期間の強制使用量の目標値に加算して運転を行うことを特徴とした請求項2又は3記載のエネルギー最適運転計画作成装置。
- 前記熱需要設定部での所定期間内における時間毎にガス強制使用量を割り当てで、熱需要設定部は、選択機器を所定期間通じて電気料金の高い時間で、且つ電熱運転で使用していない時間を選んで稼動し、電気料金の高額な順に所定期間内の全時間の稼動可否を調べ、稼動可能時に稼動分のガス量を短期間区分の時間帯ガス分配量に加算することを特徴とした請求項2乃至4記載のエネルギー最適運転計画作成装置。
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