JP6287306B2 - 電力推定装置、電力推定方法、および、プログラム - Google Patents
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Description
また下記特許文献2には、計測した電力から太陽光発電装置の出力カーブ及び負荷カーブの推定を可能にする技術が開示されているが、太陽光発電設備の導入量が分からないと上記した出力カーブ及び負荷カーブを推定できないものである。
特許文献1に開示された技術には、以下のような課題1及び2がある。すなわち、
課題1:推定誤差を生じさせない為に負荷の力率が一定であることを仮定している。
また上記した特許文献2に開示された技術には、以下の課題3がある。すなわち、
課題3:太陽光発電設備の導入量が分からないと適用できない。
課題4:無効電力を調整する電圧調整機器があると適用できない。
ところで配電系統につながる負荷は、様々なものがあり、必ずしも力率が一定でない。したがって、上記した特許文献1に開示の技術は、力率が一定の時間ごとに計算する窓枠を設定し、該窓枠内において推定することで、上記課題1をクリアしている。しかし、窓枠を設定し該窓枠内において推定するようにすると独立成分分析の復元行列を用いるためのデータが少なくなり、推定精度が低くなるという問題がある。そもそも、配電系統において計測できる有効電力と無効電力は、通常は十数分〜数十分間隔であり、力率が一定であっても計測データが少ないのでは、推定精度が低くなるという問題が常に発生する。
1もしくは複数の有効電力および無効電力を計測する計測手段と、
該計測手段で計測されるデータであって太陽光発電出力がないときのデータを抽出する手段と、
無効電力から有効電力を導出するための換算式、もしくは、無効電力から有効電力を出力するための換算テーブルを作成する手段と、
作成された前記換算式又は前記換算テーブルに基づいて太陽光発電装置が出力する有効電力値を推定する手段と、
該有効電力値及び別途計測した日射量とから太陽光発電装置の設備容量値を推定する手段と、
前記推定した太陽光発電装置の設備容量値と推定対象日の日射量とに基づいて太陽光発電装置が出力する有効電力値を求めるともに該太陽光発電装置が出力する有効電力値と前記計測手段が計測した推定対象日の有効電力値とから負荷が消費する有効電力値を推定する手段と、を備えることを特徴とする。
1もしくは複数の有効電力および無効電力を計測するステップ、
該ステップで計測されるデータであって太陽光発電出力がないときのデータを抽出するステップ、
無効電力から有効電力を導出するための換算式、もしくは、無効電力から有効電力を出力するための換算テーブルを作成するステップ、
作成された記換算式又は前記換算テーブルに基づいて太陽光発電装置が出力する有効電力値を推定するステップ、
該有効電力値及び別途計測した日射量とから太陽光発電装置の設備容量値を推定するステップ、および、
前記推定した太陽光発電装置の設備容量値と推定対象日の日射量とに基づいて太陽光発電装置が出力する有効電力値を求めるともに該太陽光発電装置が出力する有効電力値と前記計測手段が計測した推定対象日の有効電力値とから負荷が消費する有効電力値を推定するステップ、を含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係る配電系統の構成例を示す図である。本構成例については、以下に示す参考例を先に説明し、その後で詳しく説明することにする。
図2は、本発明の参考例に係る配電系統の構成例を示す図である。図2に示す本発明の参考例に係る配電系統では、計測した電力の値(電力データ)から太陽光発電装置が出力する有効電力及び負荷が消費する有効電力を推定するものである。
入力部11は、配電系統に備えられた電力計P1及び電力計P2で計測された有効電力と無効電力の値を取り込む。図示していないが、外部(例えば、気象庁等)により提供される、気象情報・暦情報も取り込めるようにしており、また、必要に応じて、担当者(図示せず)が入力部11から上記情報を直接入力することもできる。
出力部13は、メモリ部12に蓄積された情報を画面に表示したり、紙等に印刷して出力する。また出力部13は、電力推定装置10内の各機能部14〜16で処理し蓄積した情報を外部(図示せず)に出力する。
抽出条件2:推定対象日から過去y日以内の日(例えば、y=30とする)
抽出条件3:推定対象日と平日/休日の区分が同じ日
抽出条件4:t1時〜t2時(例えば、t1=10,t2=16とする)
なお上記の抽出条件に含めていないが、雨天時のデータ及び又は夜間(例えば、21時〜3時)のデータ(これらのデータは日射量が期待できないときのデータ)を抽出することは必須であるので、敢えて上記抽出条件に記載していない。また上記“休日”は“祝日”を含んでも構わないが、ここで示す“平日/休日”とは、例えば工場の稼働日を指す。一般の“祝日”であっても工場が稼動している場合は、“平日”とみなして良い。
負荷が消費する有効電力推定値=a0 + a1 × 無効電力計測値 ・・・式1
上記式1において、a0は定数、a1は係数である。
太陽光発電装置が出力する有効電力推定値=
負荷が消費する有効電力推定値−有効電力計測値 ・・・式2
上記式1は太陽光発電出力がない雨天時等のデータから導出したが、式2は太陽光発電出力がない雨天時等のデータである必要はない。
図3Bにおいて、まず、図2に示す入力部11に入力されたデータの入力処理を行う(ステップS1)。次いで、ステップS2では、図3Aに示す類似日抽出処理部14により類似日抽出処理を行う。類似日抽出処理の内容は上述したのでここでは再説しない。
図1に示す本発明の実施形態に係る配電系統の構成例と、図2に示す本発明の参考例に係る配電系統の構成例との違いは、図1に示す本発明の実施形態に係る配電系統の構成例では、配電線が2系統(図示例ではAおよびB)に分かれ、且つ、配電線の一方、図示例ではA系統、に無効電力補償装置200が設けられて無効電力の調整が行われる場合、および、系統のいずれか一方における開閉器が動作した場合に開閉器S5(300)を介することで開閉器の動作により遮断された箇所より下流にあるユーザの負荷に開閉器S5(300)を経由して開閉器が動作していない系統から電力を融通することができ、これらの場合のいずれであっても正確な推定結果を得られるようにしたものである。なお上記参考例と同様に、変電所には発電所(不図示)から送電線を介して送電が行われる。
太陽光発電装置の設備容量推定値(m2)=
太陽光発電装置が出力する有効電力推定値(kW)/日射量(kW/m2) ・・式3
ただし、日射量は0より大である。
太陽光発電装置が出力する有効電力推定値=
太陽光発電装置の設備容量推定値の平均値×日射量 ・・・式4
なお、日射量は、日射量を計測する計測装置から得られる値でもよいし、外部(例えば、気象庁等)が提供する気象予報の情報から推定される値でもよい。
負荷が消費する有効電力推定値=
有効電力計測値 + 太陽光発電装置が出力する有効電力推定値 ・・・式5
次に、図7を用いて本発明の実施形態に係る電力推定装置(実施例1)の動作を説明する。図7においてはステップを“S”と略記する。また図1及び図6を適宜参照するものとする。
図8は、本発明の実施形態に係る電力推定装置(実施例2)の構成を示す図である。図8に示す本発明の実施例2では、日射量から太陽光発電出力を推定する手法を採用するものであって、実施例2では、上記した実施例1で示すような有効電力と無効電力の計測データのばらつきが大きくなったり、不連続になったりする場合でも、精度よく推定することができるようにしたものである。
そして図8には、本発明の実施例2で信頼性検定部175が新たに追加(詳細については後述する)されているが、その他の処理部は、上記した実施例1と同じであるため、詳細な説明を割愛する。
太陽光発電装置の設備容量推定値(m2)=
太陽光発電装置が出力する有効電力推定値(kW)/日射量(kW/m2) ・・式6
ただし、日射量は0より大である。
第2推定処理部(設備容量)170が上記の式6で求めた「太陽光発電装置の設備容量推定値」には、図4の計測データや日射量の計測データにばらつきがあるために誤差が少なからず含まれている。特に日射量が小さい時や、変動が大きい日に設備容量のバラつきが大きくなる傾向がある。そこで、本発明の実施例2では、信頼性検定部175を用いて、算出する1日の設備容量のバラつきが小さいデータから、設備容量を推定できるようにする。
Step21: 一日の終わりにオフラインにてPV発電量推定と日射量計測値から各時刻の設備
容量を算出する。
Step23: データベースの中から設備容量の標準偏差が小さい日を抽出し、平均値をとる
ことで設備容量の推定値として算出する。
太陽光発電装置が出力する有効電力推定値2=
太陽光発電装置の設備容量推定値×日射量 ・・・・・式7
ここで太陽光発電装置が出力する有効電力推定値2は、実施例2で求めた推定値である。
そして第4推定処理部(負荷)190は、次の式8を用いて負荷が消費する有効電力推定値を算出する。
負荷が消費する有効電力推定値2=
有効電力計測値 + 太陽光発電装置が出力する有効電力推定値2・・・式8
ここで負荷が消費する有効電力推定値2は、実施例2で求めた推定値である。
100 電力推定装置
110 入力部
120 メモリ部
130 出力部
140 類似日抽出処理部
150 換算式導出処理部
160 第1推定処理部
170 第2推定処理部(設備容量)
175 信頼性検定部
180 第3推定処理部(PV出力)
190 第4推定処理部(負荷)
200 無効電力補償装置
270 バス
300 開閉器S5
Claims (6)
- 複数の太陽光発電装置及び複数の負荷が接続された配電系統における、前記太陽光発電装置が出力する有効電力値及び前記負荷が消費する有効電力値を推定する電力推定装置であって、
前記配電系統の所定地点で有効電力値および無効電力値を定期的に計測する計測手段と、
該計測手段による計測値の中から、前記太陽光発電装置の出力がないときの計測値であって且つ所定の条件を満たす計測値を抽出する抽出手段と、
該抽出手段によって抽出された計測値に基づいて、前記計測手段によって計測された無効電力値から前記負荷が消費する有効電力値を導出するための換算式、もしくは、前記計測手段によって計測された無効電力値から前記負荷が消費する有効電力値を出力するための換算テーブルを作成する作成手段と、
前記作成手段によって作成された前記換算式又は前記換算テーブルを用いて導出された前記負荷が消費する有効電力値と、前記計測手段によって計測された有効電力値とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する有効電力値を推定する第1の推定手段と、
該第1の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置が出力する有効電力値と、別途計測した日射量とから、前記太陽光発電装置の設備容量値を推定する第2の推定手段と、
前記第2の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置の設備容量値と、推定対象日の日射量とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値を推定する第3の推定手段と、
該第3の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値と、前記計測手段によって計測された前記推定対象日の有効電力値とから、前記負荷が消費する前記推定対象日の有効電力値を推定する第4の推定手段と、
を備えることを特徴とする電力推定装置。 - 請求項1記載の電力推定装置において、
前記抽出手段によって抽出される、前記所定の条件を満たす計測値は、気象条件及び暦条件(季節,平日か休日若しくは曜日のいずれか又はこれらの条件の組合せ)のうちの1つもしくは複数の条件が前記推定対象日のものと類似する日の計測値であることを特徴とする電力推定装置。 - 請求項1または2に記載の電力推定装置において、
前記第2の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置の設備容量値を蓄積する記憶手段と、
該記憶手段に蓄積された前記太陽光発電装置の設備容量値を平均化して、前記太陽光発電装置の設備容量値の平均値を求める平均化手段と、
を更に備え、
前記第3の推定手段は、前記平均化手段で求められた前記太陽光発電装置の設備容量値の平均値と、前記推定対象日の日射量とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値を推定する、ことを特徴とする電力推定装置。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電力推定装置において、
前記第2の推定手段によって過去に推定された前記太陽光発電装置の設備容量値の信頼性を検定し、信頼性の高い前記太陽光発電装置の設備容量値を算出する信頼性検定手段、を更に備え、
前記第3の推定手段は、前記信頼性検定手段によって算出された、信頼性の高い前記太陽光発電装置の設備容量値と、前記推定対象日の日射量とから、信頼性の高い、前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値を推定し、
前記第4の推定手段は、前記第3の推定手段によって推定された、信頼性の高い前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値と、前記計測手段によって計測された前記推定対象日の有効電力値とから、信頼性の高い、前記負荷が消費する前記推定対象日の有効電力値を推定する、
ことを特徴とする電力推定装置。 - 複数の太陽光発電装置及び複数の負荷が接続された配電系統における、前記太陽光発電装置が出力する有効電力値及び前記負荷が消費する有効電力値を推定する電力推定装置による電力推定方法であって、
前記配電系統の所定地点で有効電力値および無効電力値を定期的に計測する計測ステップ、
該計測ステップによる計測値の中から、前記太陽光発電装置の出力がないときの計測値であって且つ所定の条件を満たす計測値を抽出する抽出ステップ、
該抽出ステップによって抽出された計測値に基づいて、前記計測ステップによって計測された無効電力値から前記負荷が消費する有効電力値を導出するための換算式、もしくは、前記計測ステップによって計測された無効電力値から前記負荷が消費する有効電力値を出力するための換算テーブルを作成する作成ステップ、
前記作成ステップによって作成された前記換算式又は前記換算テーブルを用いて導出された前記負荷が消費する有効電力値と、前記計測ステップによって計測された有効電力値とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する有効電力値を推定する第1の推定ステップ、
該第1の推定ステップによって推定された前記太陽光発電装置が出力する有効電力値と、別途計測した日射量とから、前記太陽光発電装置の設備容量値を推定する第2の推定ステップ、および、
前記第2の推定ステップによって推定された前記太陽光発電装置の設備容量値と、推定対象日の日射量とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値を推定する第3の推定ステップ、
該第3の推定ステップによって推定された前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値と、前記計測ステップによって計測された前記推定対象日の有効電力値とから、前記負荷が消費する前記推定対象日の有効電力値を推定する第4の推定ステップ、
を含むことを特徴とする電力推定方法。 - 複数の太陽光発電装置及び複数の負荷が接続された配電系統における、前記太陽光発電装置が出力する有効電力値及び前記負荷が消費する有効電力値を推定する電力推定装置のコンピュータを、
前記配電系統の所定地点で有効電力値および無効電力値を定期的に計測する計測手段と、
該計測手段による計測値の中から、前記太陽光発電装置の出力がないときの計測値であって且つ所定の条件を満たす計測値を抽出する抽出手段と、
該抽出手段によって抽出された計測値に基づいて、前記計測手段によって計測された無効電力値から前記負荷が消費する有効電力値を導出するための換算式、もしくは、前記計測手段によって計測された無効電力値から前記負荷が消費する有効電力値を出力するための換算テーブルを作成する作成手段と、
前記作成手段によって作成された前記換算式又は前記換算テーブルを用いて導出された前記負荷が消費する有効電力値と、前記計測手段によって計測された有効電力値とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する有効電力値を推定する第1の推定手段と、
該第1の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置が出力する有効電力値と、別途計測した日射量とから、前記太陽光発電装置の設備容量値を推定する第2の推定手段と、
前記第2の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置の設備容量値と、推定対象日の日射量とに基づいて、前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値を推定する第3の推定手段と、
該第3の推定手段によって推定された前記太陽光発電装置が出力する前記推定対象日の有効電力値と、前記計測手段によって計測された前記推定対象日の有効電力値とから、前記負荷が消費する前記推定対象日の有効電力値を推定する第4の推定手段と、
として機能させるためのプログラム。
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