JP6669164B2 - 制御装置および制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力需給調整装置を制御する制御装置、機器制御装置および制御システムに関する。
電力需給調整を行う手法として、蓄電池等の電力需給調整装置を用いる手法が知られている。
特許文献1には、複数の蓄電池を用いて電力需給調整を行う電力系統制御システムが記載されている。
特許文献1に記載の電力系統制御システムでは、階層型需給制御装置が、管理下(下位層)の複数の蓄電池の各々から蓄電池の情報(例えば、充電効率や残容量)を受信する。
階層型需給制御装置は、管理下の各蓄電池の情報を集約する。
階層型需給制御装置は、集約した蓄電池の情報である集約蓄電池情報を上位装置に送信し、その後、上位装置から、集約した蓄電池に関する制御情報を受信する。
階層型需給制御装置は、受信した制御情報と管理下の各蓄電池の情報とに基づいて、管理下の各蓄電池の制御情報を生成する。
階層型需給制御装置は、管理下の各蓄電池の制御情報を用いて、管理下の各蓄電池の充放電を制御する。
特許第5460622号公報
特許文献1に記載の電力系統制御システムにおいて、例えば、階層型需給制御装置は、一定時間ごとに、管理下の全ての蓄電池に関する集約蓄電池情報を更新し、更新後の集約蓄電池情報を上位装置に送信する手法が考えられる。
この場合、階層型需給制御装置は、一定時間内に管理下の全ての蓄電池の情報を受信できないと、これら管理下の全ての蓄電池に関する新たな集約蓄電池情報を生成できなくなる。集約蓄電池情報は、蓄電池を制御する制御情報を生成する際に用いられる。そのため、新たな集約蓄電池情報を生成できないと、管理下の蓄電池を用いた精度のよい電力需給調整を行えなくなるという課題が生じる。この課題は、電力需給調整装置が蓄電池である場合に限らず、電力需給調整装置が蓄電池と異なる装置(例えば、発電装置、電気機器、電気自動車)である場合にも生じる。
本発明の目的は、上記課題を解決可能な制御装置、機器制御装置および制御システムを提供することである。
本発明の制御装置は、複数の電力需給調整装置に関する状態情報を受信したタイミングで、前記状態情報に基づいて前記複数の電力需給調整装置の各々の動作制御情報を設定する設定部と、
前記動作制御情報を対応する前記電力需給調整装置に送信する送信部とを備え、
前記設定部は、所定数の電力需給調整装置からの前記受信が完了するごとに前記動作制御情報を設定し、前記複数の電力需給調整装置に関する状態情報の受信に要する時間に応じて、前記動作制御情報を設定するタイミングと前回の受信に要した時間に応じた前記動作制御情報を設定するタイミングとの時間間隔を制御する
本発明の制御システムは、電力系統に接続された電力需給調整装置の動作を制御する第1制御装置と、前記第1制御装置と通信する第2制御装置と、を含み、
前記第1制御装置は、
前記電力需給調整装置に関する状態を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記電力需給調整装置に関する状態を示す状態情報を、前記第2制御装置に送信し、前記第2制御装置から前記電力需給調整装置の動作を制御する動作制御情報を受信する通信部と、
保持している動作制御情報を前記通信部にて受信された動作制御情報と置き換え、前記動作制御情報に基づいて、前記電力需給調整装置の動作を制御する制御部と、を含み、
前記第2制御装置は、
複数の前記電力需給調整装置に関する状態情報を受信したタイミングで、前記状態情報に基づいて前記複数の電力需給調整装置の各々の動作制御情報を設定する設定部と、
前記動作制御情報を対応する前記電力需給調整装置に送信する送信部と、を含み、
前記設定部は、所定数の電力需給調整装置からの前記受信が完了するごとに前記動作制御情報を設定し、前記複数の電力需給調整装置に関する状態情報の受信に要する時間に応じて、前記動作制御情報を設定するタイミングと前回の受信に要した時間に応じた前記動作制御情報を設定するタイミングとの時間間隔を制御する
本発明によれば、複数の電力需給調整装置を用いた精度の良い電力需給調整を実行することが可能になる。
図1は、本発明の第1実施形態の制御装置Aを示した図である。 図2は、制御装置Aの動作を説明するためのフローチャートである。 図3は、本発明の第2実施形態の制御装置Cを示した図である。 図4は、動作制御情報の一例を示した図である。 図5は、電力需給調整装置Dの送信動作を説明するためのフローチャートである。 図6は、制御装置Cの動作を説明するためのフローチャートである。 図7は、電力需給調整装置Dが動作制御情報を受信したときの動作を説明するためのフローチャートである。 図8Aは,電力需給調整装置Dが動作制御情報に基づいて蓄電池R2を制御する動作を説明するためのフローチャートである。 図8Bは、機器制御装置D1の他の例を示した図である。 図9は、本発明の第3実施形態を採用した電力制御システム1000を示した図である。 図10は、給電指令部2と電力制御装置7と複数の機器制御装置8の一例を示した図である。 図11Aは、放電時の蓄電池分配率曲線202aの一例を表す図である。 図11Bは、充電時の蓄電池分配率曲線202bの一例を表す図である。 図12Aは、DR1充放電利得線の一例を示した図である。 図12Bは、DR2充放電利得線の一例を示した図である。 図13は、機器制御装置8が使用情報を決定する動作を説明するためのフローチャートである。 図14は、PES導出動作を説明するためのシーケンス図である。 図15は、DR1把握動作を説明するためのシーケンス図である。 図16は、DR1分担動作を説明するためのシーケンス図である。 図17は、第1ローカル充放電利得線800Aの一例を示した図である。 図18は、充放電制御動作を説明するためのシーケンス図である。 図19は、DR2把握動作を説明するためのシーケンス図である。 図20は、DR2分担動作を説明するためのシーケンス図である。 図21は、第2ローカル充放電利得線800Bの一例を示した図である。 図22は、充放電制御動作を説明するためのシーケンス図である。 図23は、第3実施形態および比較例を示した図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の制御装置Aを示す図である。
制御装置Aは、電力の送配電網に接続された複数の電力需給調整装置を制御する。送配電網は、電力系統に含まれる。以下、「複数の電力需給調整装置」を「E台の電力需給調整装置」とも称す。ここで、Eは2以上の整数である。
電力需給調整装置は、送配電網での電力の需給バランスを調整する。電力需給調整装置は、例えば、自装置での電力需要(電力消費)と電力供給(例えば放電や発電)を調整して送配電網での電力の需給バランスを調整する。なお、電力需給調整装置は、電力供給量を調整せずに電力需要量を調整して電力の需給バランスを調整する装置や機器でもよい。
電力需給調整装置は、例えば、蓄電池、エアコン、電気温水器、ヒートポンプ給湯器、ポンプ、冷凍機である。なお、電力需給調整装置は、蓄電池、エアコン、電気温水器、ヒートポンプ給湯器、ポンプ、冷凍機に限らず適宜変更可能である。例えば、電力需給調整装置には、電気自動車を用いてもよい。
制御装置Aは、生成部A1と、送信部A2と、を含む。
生成部A1は、設定部の一例である。
生成部A1は、E台の電力需給調整装置に関する状態情報を受信したタイミングで、該E台の電力需給調整装置の状態情報に基づいて、E台の電力需給調整装置の各々の消費電力を指示する消費電力情報を設定する。
消費電力情報は、電力需給調整装置の動作を制御するための動作制御情報の一例である。
電力需給調整装置が充放電可能な蓄電池である場合、電力需給調整装置の最大消費電力は最大充電電力を意味し、電力需給調整装置の最小消費電力は、最大放電電力を意味する。
電力需給調整装置の状態情報の一例としては、電力需給調整装置の最大消費電力および最小消費電力がある。
生成部A1は、E台の電力需給調整装置を管理下に置いている。生成部A1は、E台の電力需給調整装置の識別情報を保持している。
生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々の最大消費電力および最小消費電力を示す情報の受信完了に応じて、それらの情報に基づき、E台の電力需給調整装置の各々の消費電力情報を生成する。
一例として、生成部A1は、制御装置Aに割り当てられた割当消費電力を、各電力需給調整装置の消費電力が該電力需給調整装置の最大消費電力以下であり、最小消費電力以上となる範囲内で、E台の電力需給調整装置の各々に分配する。生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々について、その電力需給調整装置に分配された消費電力を表す消費電力情報を生成する。
本実施形態において、生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々の最大消費電力および最小消費電力の受信が完了するごとに、受信した各々の最大消費電力および最小消費電力に基づいて、E台の電力需給調整装置の各々の消費電力情報を生成する。
また、生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々の最大消費電力および最小消費電力の受信に要する時間に応じて、その受信に要する時間に応じた消費電力情報の生成(設定)タイミングと、前回の受信に要した時間に応じた消費電力情報の生成(設定)タイミングとの時間間隔を制御する。
例えば、生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々の最大消費電力および最小消費電力の受信に要する時間が長くなるほど、該時間間隔を長くする。
送信部A2は、生成部A1が生成して設定した各消費電力情報を、その消費電力情報に対応する電力需給調整装置に送信する。
次に、本実施形態の動作を説明する。
図2は、制御装置Aの動作を説明するためのフローチャートである。
本実施形態では、E台の電力需給調整装置の各々が、自装置の状態情報(最大消費電力および最小消費電力)を制御装置Aに送信するものとする。このとき、E台の電力需給調整装置の各々は、自装置の状態情報と自装置の識別情報とを制御装置Aに送信する。
生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々の状態情報および識別情報の受信が完了したか否かを判定する(ステップS201)。
生成部A1は、保持済みの各々の識別情報と同一の識別情報を、ステップS201の実行中に新たにE台の電力需給調整装置から状態情報と共に受信した場合、E台の電力需給調整装置の各々の状態情報および識別情報の受信が完了したと判定する。
生成部A1は、E台の電力需給調整装置の各々の状態情報および識別情報の受信が完了すると、E台の電力需給調整装置の各々の状態情報に基づいて、E台の電力需給調整装置の各々の消費電力情報を生成する(ステップS202)。
ステップS202において、生成部A1は、まず、各電力需給調整装置の消費電力が、その電力需給調整装置の最大消費電力以下であり、その電力需給調整装置の最小消費電力以上となる範囲内で、制御装置Aの割当消費電力を各電力需給調整装置に分配する。
続いて、生成部A1は、各電力需給調整装置について、分配された消費電力を表す消費電力情報を生成する。
なお、制御装置Aの割当消費電力が、電力需給調整装置の最大消費電力の総和よりも大きい場合、生成部A1は、例えば、電力需給調整装置の各々の消費電力として、各々の最大消費電力を表す消費電力情報を生成する。
続いて、生成部A1は、各電力需給調整装置の消費電力情報を送信部A2に出力する。
送信部A2は、各電力需給調整装置の消費電力情報を受け付けると、各消費電力情報を、その消費電力情報に対応する電力需給調整装置に送信する(ステップS203)。
各電力需給調整装置は、消費電力情報を受信すると、その消費電力情報に示された消費電力で電力を消費する。このため、電力需給調整装置は、消費電力情報にて動作が制御される。
ステップS203の処理が完了すると、生成部A1は、再びステップS201を実行する。このため、ステップS201〜S203の処理が繰り返される。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、生成部A1は、管理下のE台の電力需給調整装置の最大消費電力および最小消費電力を受信したタイミングで、それら最大消費電力および最小消費電力に基づいてE台の電力需給調整装置の各々の消費電力情報を生成する。送信部A2は、各消費電力情報を、その消費電力情報に対応する電力需給調整装置に送信する。
そのため、管理下のE台の電力需給調整装置の最大消費電力および最小消費電力を一定時間内に受信できなくても、E台の電力需給調整装置の動作を制御する消費電力情報を生成して送信できる。よって、管理下の電力需給調整装置を用いた精度の良い電力需給調整が実行可能になる。
例えば、E台の電力需給調整装置の間で最大消費電力および最小消費電力の送信タイミングがばらついていても、E台の電力需給調整装置の消費電力情報を生成して送信することが可能になる。
また、生成部A1は、管理下のE台の電力需給調整装置の最大消費電力および最小消費電力の受信が完了するごとに、それら最大消費電力および最小消費電力に基づいて、E台の電力需給調整装置の消費電力情報を生成する。
このため、E台の電力需給調整装置の最新の最大消費電力および最新の最小消費電力に基づいて、E台の電力需給調整装置の消費電力情報が更新可能になる。
また、生成部A1は、ステップS201の実行時間(受信に要する時間)に応じて、そのステップS201に対応する電力消費量情報の生成(設定)タイミングと、前回のステップS201に対応する電力消費量情報の生成(設定)タイミングと、の時間間隔を制御する。
本実施形態では、生成部A1は、ステップS201の実行時間が長くなるほど、そのステップS201に対応する消費電力情報の生成(設定)タイミングと、前回のステップS201に対応する消費電力情報の生成(設定)タイミングと、の時間間隔を長くする。
このため、例えば、E台の電力需給調整装置における送信タイミング(時間間隔)を、そのばらつきに応じて変更することが可能になる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
本実施形態では、電力需給調整装置の状態情報として、電力需給調整装置の最大消費電力および最小消費電力を用いたが、電力需給調整装置が蓄電池の場合、電力需給調整装置の状態情報には、SOC(State of Charge)を用いてもよい。
この場合、各電力需給調整装置が同一構成であると仮定すると、生成部A1は以下のように動作する。
生成部A1は、電力需給調整装置のSOCが小さいほど、電力需給調整装置に分配する消費電力の値を大きくする。
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態の制御装置Cを含む電力制御システムを示した図である。
まず、電力制御システムの概要を説明する。
電力制御システムは、制御装置Cと、複数の電力需給調整装置Dと、を含む。
制御装置Cは、電力系統R1に接続された複数の電力需給調整装置Dを制御する。制御装置Cは、複数の電力需給調整装置Dを管理下に置いている。例えば、制御装置Cは、複数の電力需給調整装置Dの識別情報を保持している。電力系統R1は、連系線R3を介して、他の電力系統R4と接続されている。
電力需給調整装置Dは、電力系統R1における電力の需給バランスを調整する。電力需給調整装置Dは、例えば、蓄電池R2の電力需要(例えば、充電)と電力供給(例えば、放電)を制御することで電力系統R1における電力の需給バランスを調整する。
電力需給調整装置Dは、蓄電池R2の充放電可能容量を制御装置Cに送信する。以下、「蓄電池R2の充放電可能容量」を単に「充放電可能容量」とも称す。このとき、電力需給調整装置Dは、充放電可能容量と共に、自装置の識別情報を制御装置Cに送信する。
充放電可能容量は、電力需給調整装置Dの状態情報の一例である。充放電可能容量は、例えば、蓄電池R2の保有者が契約等により供出することを申し出た蓄電池の容量であってもよく、蓄電池R2のSOCを用いて特定してもよい。
蓄電池R2のSOCを用いて充放電可能容量を特定する手法としては、例えば、蓄電池R2におけるSOCと充放電可能容量との対応関係を示すテーブルを用いて、SOCから充放電可能容量を特定する手法がある。このテーブルは、例えば、電力需給調整装置D内の制御部D1cで保持される。このテーブルには、例えば、SOCが0.5のときに充放電可能容量が最大となり、SOCが0.5から離れるほど充放電可能容量が小さくなる関係を示したテーブルを用いる。この場合、SOCも電力需給調整装置Dの状態情報の一例となる。
制御装置Cは、管理下にある全ての電力需給調整装置Dから充放電可能容量を受信するまで待機する。
制御装置Cは、管理下にある全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量の受信が完了すると、各充放電可能容量に基づいて、電力需給調整装置Dごとに、電力需給調整装置Dの動作を制御するための動作制御情報を生成する。ここで、制御装置Cは、管理下にある全ての電力需給調整装置Dの識別情報を充放電可能容量と共に受信した場合、管理下にある全ての電力需給調整装置Dから充放電可能容量を受信したと判定する。
図4は、動作制御情報の一例を示した図である。
図4に示した動作制御情報は、電力系統R1における電力の周波数偏差(以下、単に「周波数偏差」とも称す)の積分値と、蓄電池R2の調整電力量(LFC(Load Frequency Control:負荷周波数制御)調整電力量)と、の関係を表す。
この動作制御情報は、電力需給調整装置DにLFC調整処理を実行させるための動作制御情報である。
正の値の調整電力量(LFC調整電力量)は、蓄電池R2の充電を意味する。負の値の調整電力量(LFC調整電力量)は、蓄電池R2の放電を意味する。周波数偏差は、式「電力系統R1の電力の周波数」−「電力系統R1の電力の基準周波数(例えば50Hz)」を用いて算出される。電力系統R1の基準周波数は、機器制御装置D1内の制御部D1cに記憶されている。
制御装置Cは、例えば、蓄電池R2の調整電力量(図4参照)が、蓄電池R2の充放電可能容量以下となるように、動作制御情報を生成する。
制御装置Cは、各動作制御情報を、対応する電力需給調整装置Dに送信する。
電力需給調整装置D(例えば、後述する制御部D1c)は、動作制御情報を受信すると、その動作制御情報を保持する。電力需給調整装置D(例えば、制御部D1c)は、動作制御情報を受信したとき、それ以前に受信した動作制御情報を保持している場合は、該保持している動作制御情報を新たに受信した動作制御情報に置き換える。この置き換えは、「上書き保存」や「置き換え保持」を意味する。
電力需給調整装置Dは、新たに受信した動作制御情報を保持すると、周期T2で、電力系統R1の周波数を検出する。周期T2は、例えば0.5秒〜1秒である。なお、周期T2は、0.5秒〜1秒に限らない。
電力需給調整装置D(例えば、制御部D1c)は、式「電力系統R1の電力の周波数」−「電力系統R1の電力の基準周波数」を用いて周波数偏差を算出する。続いて、電力需給調整装置D(例えば、制御部D1c)は、周波数偏差の積分値を算出する。
電力需給調整装置D(例えば、制御部D1c)は、保持している動作制御情報(図4参照)を用いて、周波数偏差の積分値に対応する調整電力量(以下「対応調整電力量」と称す)を特定する。
電力需給調整装置Dは、対応調整電力量で蓄電池R2の充電や放電を制御する。この制御にてLFC調整処理が実行される。
なお、電力系統R1の状態(周波数)の検出動作は、後述する検出部D1bにて実行される。また、動作制御情報と電力系統R1の周波数偏差の積分値とに基づいて蓄電池R2の動作を制御する動作は、制御部D1cにて実行される。
次に、電力制御システムの詳細について説明する。
まず、制御装置Cについて説明する。
制御装置Cは、生成部C1と通信部C2とを含む。
通信部C2は、送信部の一例である。通信部C2は、各電力需給調整装置Dと通信する。例えば、通信部C2は、電力需給調整装置Dから充放電可能容量を受信する。また、通信部C2は、電力需給調整装置Dに動作制御信号を送信する。
生成部C1は、管理下にある全ての電力需給調整装置Dから充放電可能容量を受信するまで待機する。
生成部C1は、管理下にある全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量の受信が完了すると、それらの充放電可能容量に基づいて、各電力需給調整装置Dの動作制御情報を生成する。この動作制御情報の生成手法は、上述した制御装置Cが動作制御情報を生成する手法と同様である。
次に、電力需給調整装置Dについて説明する。
電力需給調整装置Dは、機器制御装置D1と蓄電池R2とを含む。電力需給調整装置Dは、例えば、蓄電装置としても機能する。機器制御装置D1は、制御装置の一例である。機器制御装置D1は、通信部D1aと検出部D1bと制御部D1cとを含む。
通信部D1aは、通信手段の一例である。通信部D1aは、制御装置Cと通信する。例えば、通信部D1aは、蓄電池R2の充放電可能容量を識別情報と共に制御装置Cに送信する。また、通信部D1aは、制御装置Cから動作制御情報を受信する。制御装置Cは、外部装置の一例である。
検出部D1bは、検出手段の一例である。検出部D1bは、電力系統R1の電力の周波数(系統周波数)を検出する。
制御部D1cは、制御手段の一例である。制御部D1cは、機器制御装置D1および蓄電池R2を制御する。例えば、制御部D1cは、検出部D1bの検出結果を用いて周波数偏差の積分値を算出する。
また、制御部D1cは、動作制御情報と周波数偏差の積分値とに基づいて、蓄電池R2の動作(充電や放電)を制御する。この蓄電池R2の動作を制御する手法は、上述した電力需給調整装置Dが蓄電池R2の動作を制御する手法と同様である。
次に、本実施形態の動作を説明する。
まず、電力需給調整装置Dが充放電可能容量を送信する動作を説明する。
図5は、電力需給調整装置Dが充放電可能容量を送信する動作を説明するためのフローチャートである。
電力需要調整装置Dにおいて、制御部D1cは、蓄電池R2のSOCを検出する(ステップS501)。
続いて、制御部D1cは、蓄電池R2のSOCと充放電可能容量との対応関係を示すテーブルを用いて、SOCから充放電可能容量を特定する(ステップS502)。なお、このテーブルは、制御部D1cに予め保持されているとする。
続いて、制御部D1cは、充放電可能容量を、自装置の識別情報と共に通信部D1aを介して制御装置Cに送信する(ステップS503)。
制御部D1cは、ステップS501〜S503の一連の動作を繰り返す。この一連の動作の時間間隔は、電力需給調整装置Dごとに予め決まっていてもよく、決まっていなくてもよい。
次に、制御装置Cの動作を説明する。
図6は、制御装置Cの動作を説明するためのフローチャートである。
制御装置Cにおいて、通信部C2は、各電力需給調整装置Dから充放電可能容量および識別情報を受信すると、それら充放電可能容量および識別情報を生成部C1に出力する。
生成部C1は、制御装置Cの管理下にある全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量の受信が完了するまで待機する(ステップS601)。
生成部C1は、保持済みの各々の識別情報と同一の識別情報の全てをステップS601の実行中に新たに充放電可能容量と共に受信した場合、管理下にある全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量の受信が完了したと判定する。
生成部C1は、全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量の受信が完了すると、各充放電可能容量に基づいて、電力需給調整装置D毎に動作制御情報を生成する(ステップS602)。この動作制御情報は、周波数偏差の積分値と、電力需給調整装置D内の蓄電池R2での調整電力量と、の関係を表す(図4参照)。
ステップS602において、生成部C1は、電力需給調整装置D内の蓄電池R2の調整電力量(図4参照)の絶対値が、その蓄電池R2の充放電可能容量以下となるように、電力需給調整装置D毎の動作制御情報を生成する。
さらに、生成部C1は、充放電可能容量が大きい電力需給調整装置Dほど、その電力需給調整装置Dに対応する動作制御情報において、調整電力量の絶対値の最大値を大きくする。
さらに、生成部C1は、制御装置Cが受け持つ電力調整量(例えば、電力会社から委任された電力調整量や、電力市場で落札した電力調整量)に応じて動作制御情報を変更する。例えば、生成部C1は、ある周波数偏差の積分値における各蓄電池R2の調整電力量(図4参照)の総量が、その周波数偏差の積分値に対して制御装置Cが受け持つ電力調整量と一致するように、電力需給調整装置Dごとに動作制御情報を生成する。
続いて、生成部C1は、各電力需給調整装置Dに、その電力需給調整装置Dに対応する動作制御情報を送信する処理を、通信部C2に実行させる(ステップS603)。
制御装置Cは、ステップS603の処理が完了すると、再びステップS601〜S603の処理を実行する。そのため、ステップS601〜S603の一連の処理が繰り返される。
次に、電力需給調整装置Dが動作制御情報を受信したときの動作を説明する。
図7は、電力需給調整装置Dが動作制御情報を受信したときの動作を説明するためのフローチャートである。
通信部D1aは、動作制御情報を受信すると(ステップS701)、その動作制御情報を制御部D1cに出力する。
制御部D1cは、動作制御情報を受信すると、過去に受信済みの動作制御情報を保持しているか否かを判定する(ステップS702)。
制御部D1cは、過去に受信済みの動作制御情報を保持している場合、過去に受信済みの動作制御情報を、今回受信した動作制御情報に置き換える(ステップS703)。制御部D1cは、ステップS703の処理を実行することで、過去に受信済みの動作制御情報を削除し、今回受信した動作制御情報を保持する。
一方、制御部D1cは、過去に受信済みの動作制御情報を保持していない場合、今回受信した動作制御情報を保持する(ステップS704)。
次に、電力需給調整装置Dが動作制御情報に基づいて蓄電池R2を制御する動作を説明する。
図8Aは、電力需給調整装置Dが動作制御情報に基づいて蓄電池R2を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
電力需給調整装置D内の機器制御装置D1は、周期T2で以下に示す動作を繰り返す。
検出部D1bは、電力系統R1の電力の周波数を検出する(ステップS801)。続いて、検出部D1bは、電力系統R1の電力の周波数を制御部D1cに出力する。
制御部D1cは、電力系統R1の周波数を受信すると、式「電力系統R1の電力の周波数」−「電力系統R1の電力の基準周波数」を用いて周波数偏差を算出する。続いて、制御部D1cは、周波数偏差の積分値を算出する(ステップS802)。
続いて、制御部D1cは、保持している動作制御情報(図4参照)を用いて、周波数偏差の積分値に対応する調整電力量(対応調整電力量)を特定する(ステップS803)。
続いて、制御部D1cは、対応調整電力量で蓄電池R2の充電や放電を制御する(ステップS804)。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、生成部C1が、管理下の全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量の受信完了に応じたタイミングで、それら充放電可能容量に基づいて各電力需給調整装置Dの動作制御情報を生成する。通信部C2は、各動作制御情報を、その動作制御情報に対応する電力需給調整装置Dに送信する。
そのため、生成部C1は、管理下の全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量を予め設定された固定時間内に受信できなくても、各電力需給調整装置Dの動作制御情報を生成して送信できる。よって、管理下の電力需給調整装置を用いた精度のよい電力需給調整を実行可能になる。
また、電力需給調整装置Dは、最新の充放電可能容量に応じた動作制御情報と、周波数偏差の積分値と、に基づいて、周期T2で、蓄電池R2の動作が制御可能になる。動作制御情報は、最新の充放電可能容量に対応しているため、高い精度で蓄電池R2の動作を制御することが可能になる。
なお、複数の電力需給調整装置Dにおける充放電可能容量の送信タイミングにバラツキがある場合、このバラツキに起因して動作制御情報の生成間隔が長くなってしまうことが考えられる。しかしながら、蓄電池R2の充放電可能容量の変化は、周波数偏差の積分値の変化ほど速くない。そのため、受信済みの動作制御情報を使い続けても、ある程度の精度で蓄電池R2の動作を制御可能になる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
生成部C1は、ステップS601の実行時間が、予め設定された最小実行時間よりも短い場合、ステップS601の実行開始後、該最小実行時間が経過してから、ステップS602以降の処理を実行してもよい。
この場合、例えば、各充放電可能容量の変化がほとんどない状況で、同じような動作制御情報を繰り返し生成することが抑制される。
本実施形態(変形例を含む)では、電力需給調整装置Dが、動作制御情報と周波数偏差の積分値とに基づいて蓄電池R2を制御したが、周波数偏差の積分値の代わりに、周波数偏差と連系線R3の潮流に基づいて決定した指標を用いてもよい。この場合、動作制御情報として、指標と、処理対象の電力需給調整装置D内の蓄電池R2の調整電力量と、の関係を表す動作制御情報を用いる。例えば、図4に示した周波数偏差の積分値の欄が指標の欄となる。指標は、調節電力量に関する指標の一例である。
指標は、周期T2で、所定の装置(例えば、給電指令部または制御装置C)にて生成される。
指標は、例えば、以下のようにして決定される。
(A)連系線R3を介して電力が電力系統R1から他の電力系統R4に供給されている場合:
連系線R3を介して電力系統R1から他の電力系統R4に供給される電力に、所定の係数(正の値)を乗算する。この乗算結果と周波数偏差との加算値の積分値を指標として決定する。なお、加算値は、周波数偏差を連系線R3の潮流で補正した補正周波数偏差を意味する。
(B)連系線R3を介して電力が他の電力系統R4から電力系統R1に供給されている場合:
連系線R3を介して他の電力系統R4から電力系統R1に供給されている電力に、上述した所定の係数を乗算する。この乗算結果を周波数偏差から減算した値の積分値を、指標として決定する。なお、減算値は、周波数偏差を連系線R3の潮流で補正した補正周波数偏差を意味する。
所定の装置は、指標を周期T2で生成するごとに、その指標を、片方向通信または双方向通信(例えば、1対Nの双方向通信)を用いて、各電力需給調整装置Dに送信する。
電力需給調整装置Dは、通信部D1aにより、その指標を片方向通信または双方向通信(例えば、1対Nの双方向通信)を用いて受信して把握する。通信部D1aは、受信した指標を制御部D1cに出力する。この場合、通信部D1aは把握手段および把握部を兼ねる。
なお、通信部D1aと異なる通信部が、指標を片方向通信または双方向通信(例えば、1対Nの双方向通信)を用いて受信して把握してもよい。
図8Bは、通信部D1aと異なる通信部D1dが指標を片方向通信または双方向通信(例えば、1対Nの双方向通信)を用いて受信して把握する機器制御装置D1の例を示した図である。図8Bにおいて、図3に示したものと同一構成のものには同一符号を付与してある。通信部D1dは、把握手段の一例である。
制御部D1cは、周期T2で、以下に示す動作を繰り返す。
制御部D1cは、通信部D1aから指標を受信すると、保持している動作制御情報を用いて、指標に対応する調整電力量(対応調整電力量)を特定する。
続いて、制御部D1cは、対応調整電力量で蓄電池R2の充電や放電を制御する。
指標は、電力系統R1を調べても入手できない情報である。機器制御装置D1は、所定の装置から送信される指標を受信することで、電力系統R1を調べても入手できない指標を得ることができる。
また、指標には、連系線R3の潮流が反映されている。このため、電力系統全体の需給調整量に対応する情報として、指標は周波数偏差の積分値よりも精度が高い。したがって、精度のよい電力需給調整を行うことが可能になる。
上述した指標を用いる場合、検出部D1bは省略してもよい。
本実施形態では、生成部C1が管理下にある全ての電力需給調整装置Dから充放電可能容量を受信するまで待つ例を示した。
しかしながら、生成部C1は、管理下の全ての電力需給調整装置Dのうち、所定の割合(例えば、全体の7割)の電力需給調整装置Dから充放電可能容量を受信したタイミングで、それらの充放電可能容量に基づいて、該所定の割合の電力需給調整装置Dの動作制御情報を設定してもよい。所定の割合は、全体の7割に限らず適宜変更可能である。
この場合、生成部C1は、所定の割合の電力需給調整装置Dからの充放電可能容量を、処理対象の電力需給調整装置Dからの充放電可能容量として決定する。そして、生成部C1は、残りの電力需給調整装置D(処理対象外の電力需給調整装置D)の充放電可能容量として、過去に受信した処理対象外の電力需給調整装置Dの充放電可能容量の中で最も新しい充放電可能容量を決定する。生成部C1は、この動作を行うことで、全ての電力需給調整装置Dの充放電可能容量を認識する。
以下、生成部C1は、上述したように全ての電力需給調整装置Dの動作制御情報を設定し、その中の該所定の割合の電力需給調整装置Dの動作制御情報を、該所定の割合の電力需給調整装置Dへ通信部C2を介して送信する。
この場合、充放電可能容量を送信しなかった、または、充放電可能容量を送信したが、その充放電可能容量が制御装置Cに届かなかった電力需給調整装置Dにおいて、制御部D1cは、例えば、制御部D1cに保存されている過去の動作制御情報と周波数偏差の積分値(または指標)とに基づいて、周期T2で蓄電池R2の動作を制御する。ここで、電力需給調整装置D(例えば、制御部D1c)が充放電可能容量を送信しない状況としては、電力需給調整装置D(例えば、制御部D1c)が意図的に充放電可能容量を送信しない状況と、通信障害等の発生により意図せずに充放電可能容量を送信しない(できない)状況とがある。
また、生成部C1は、管理下の全ての電力需給調整装置Dのうち、所定の割合の電力需給調整装置D(処理対象の電力需給調整装置D)から充放電可能容量を受信したタイミングで、その充放電可能容量に基づいて、該所定の割合の電力需給調整装置Dの動作制御情報を設定する場合、以下のように動作してもよい。
生成部C1は、処理対象外の電力需給調整装置Dの充放電可能容量を用いることなく、処理対象の電力需給調整装置Dから受信した充放電可能容量を用いて、処理対象の電力需給調整装置Dの動作制御情報を生成する。
この場合、生成部C1は、処理対象の電力需給調整装置Dごとに、処理対象の電力需給調整装置D内の蓄電池R2での調整電力量(図4参照)の絶対値が、その蓄電池R2の充放電可能容量以下となるように、動作制御情報を生成する。
さらに、生成部C1は、充放電可能容量が大きい処理対象の電力需給調整装置Dほど、動作制御情報において調整電力量の絶対値の最大値を大きくする。
さらに、生成部C1は、制御装置Cが受け持つ電力調整量に応じて動作制御情報を変更する。例えば、生成部C1は、ある周波数偏差の積分値における各処理対象の電力需給調整装置D内の蓄電池R2における調整電力量(図4参照)の総量が、その周波数偏差の積分値に対して制御装置Cが受け持つ電力調整量と一致するように、処理対象の電力需給調整装置Dごとに動作制御情報を生成する。
本実施形態において、蓄電池R2の代わりに、電力需要量を調整して電力の需給バランスを調整する装置や機器(例えば、エアコン、電気温水器、ヒートポンプ給湯器、ポンプ、冷凍機、電気自動車)を用いてもよい。この場合、充放電可能容量の代わりに、電力消費可能容量を用いればよい。
本実施形態において、蓄電池R2の代わりに、太陽光発電機や風力発電機などの出力抑制機能を備えた再生可能エネルギー源を用いてもよい。この場合、充放電可能容量の代わりに、最大発電可能容量の推定値を用いればよい。
(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態を採用した電力制御システム1000を示した図である。
電力制御システム1000は、火力発電機1と、給電指令部2と、電力系統3と、連系線4と、配電用変圧器5と、電力線6と、電力制御装置7と、複数の機器制御装置8と、複数の蓄電池9と、複数の負荷10と、を含む。電力制御装置7は、制御装置の一例である。
火力発電機1、給電指令部2、電力系統3、連系線4、配電用変圧器5および電力線6は、電力会社で保有されている。
電力制御装置7は、PPS(Power Producer and Supplier:特定規模電気事業者)で保有される装置である。なお、電力制御装置7はアグリゲータで保有してもよい。
機器制御装置8、蓄電池9および負荷10は、各需要家で保有される装置である。各需要家は、一般家庭でもよく、ビル等の建物でもよい。
火力発電機1、配電用変圧器5および電力線6は、電力系統3に含まれる。電力系統3には、再生可能電源(太陽光発電機)111と再生可能電源(風力発電機)112が接続されている。
図9では、1つの再生可能電源111および1つの再生可能電源112を示しているが、実際には、複数の再生可能電源111および複数の再生可能電源112が電力系統3に接続されている。
検出部111aは、再生可能電源111の発電量を検出する。通信部111bは、検出部111aの検出結果を、電力制御装置7に通知する。検出部111aと通信部111bは、再生可能電源111ごとに設けられている。
検出部112aは、再生可能電源112の発電量を検出する。通信部112bは、検出部112aの検出結果を、電力制御装置7に通知する。検出部112aと通信部112bは、再生可能電源112ごとに設けられている。
蓄電池9は、電力需給調整装置の一例である。蓄電池9は、電力系統3に接続されている。負荷10は、例えば家電機器である。
まず、電力制御システム1000が有する機能の概要について説明する。
電力会社側の給電指令部2は、電力需給調整処理の要求(デマンド)を、PPS側の電力制御装置7に送信する。
PPS側の電力制御装置7は、給電指令部2から電力会社のデマンドを受け付ける。
電力制御装置7は、蓄電池9を制御するための動作制御情報を機器制御装置8毎に生成する。このとき、電力制御装置7は、蓄電池9の状態情報(例えば、残り容量やSOC)と、デマンドに応じた電力需給調整処理(例えばLFC)の内容と、を反映した動作制御情報を生成する。
本実施形態では、電力制御装置7が、全ての機器制御装置8の状態情報の受信完了に応じて、全ての機器制御装置8に対応する動作制御情報を生成する。
デマンドが「第1LFC要求」である場合、電力制御装置7は、電力系統3の周波数偏差の積分値を用いて蓄電池9の動作を制御する第1LFC調整処理(以下、「DRアプリ1」とも称す)を実行するための第1LFC動作制御情報を生成する。
デマンドが「第2LFC要求」である場合、電力制御装置7は、指標を用いて蓄電池9の動作を制御する第2LFC調整処理(以下「DRアプリ2」とも称す)を実行するための第2LFC動作制御情報を生成する。ここで、指標は、第2実施形態の変形例で説明した指標と同様である。
以下では、各蓄電池9が、DRアプリ1〜2に割り当てられているものとする。
電力制御装置7は、受け付けたデマンドを機器制御装置8に送信する。
電力制御装置7は、機器制御装置8に対して、動作制御情報を、時間間隔をあけて繰り返し送信する。
電力制御装置7は、機器制御装置8に対して、指標を、時間間隔をあけて繰り返し送信する。
ここで、動作制御情報の送信間隔は、指標の送信間隔よりも長いことが望ましい。
機器制御装置8は、デマンドを受信すると、そのデマンドに応じて、そのデマンドに対応する電力需給調整処理で用いる使用情報(電力系統3の周波数と指標のいずれと、デマンドに応じた動作制御情報)を決定する。
機器制御装置8は、使用情報を用いて蓄電池9の動作を制御することで、デマンドに応じた電力需給調整処理(DRアプリ1〜2)を実行する。デマンドに応じた電力需給調整処理は、デマンドに対する応答(以下「レスポンス」とも称す)を意味する。
次に、電力制御システム1000の構成について説明する。
火力発電機1は、発電機の一例である。給電指令部2は、電力制御装置7と通信する。給電指令部2は、デマンド(第1LFC要求、第2LFC要求)を電力制御装置7に送信する。電力系統3は、電力を需要家側へ供給するシステムである。電力系統3は、火力発電機1から出力された発電電力の電圧を配電用変圧器5で所定電圧に変圧する。電力系統3は、所定電圧の電力を需要家側へ供給する。
連系線4は、電力系統3と他の電力系統13とを接続する。
電力制御装置7は、給電指令部2から電力会社のデマンド(第1LFC要求、第2LFC要求)を受信する。
電力制御装置7は、DRアプリ1〜2の各々について動作制御情報を作成する。
電力制御装置7は、受け付けたデマンドを機器制御装置8に送信する。電力制御装置7は、機器制御装置8に対して、動作制御情報を、時間間隔をあけて繰り返し送信する。電力制御装置7は、機器制御装置8に対して、指標を、時間間隔をあけて繰り返し送信する。
機器制御装置8は、電力制御装置7から受信したデマンドに応じて、そのデマンドに対応する電力需給調整処理で用いる使用情報を決定する。機器制御装置8は、使用情報を用いて蓄電池9の動作を制御する。
図10は、給電指令部2と電力制御装置7と複数の機器制御装置8の一例を示した図である。図10において、図9に示したものと同一構成のものには同一符号を付与している。図10では、通信ネットワーク12を省略している。図10では、機器制御装置8に蓄電池9が内蔵されているが、機器制御装置8には蓄電池9が内蔵されていなくてもよい。蓄電池9が内蔵された機器制御装置8は、蓄電装置の一例となる。
まず、機器制御装置8について説明する。
機器制御装置8は、蓄電池9の動作を制御する。機器制御装置8は、検出部801および802と、通信部803と、決定部804と、制御部805と、を含む。
検出部801は、蓄電池9のSOCを検出する。蓄電池9のSOCは、0〜1の範囲の値となる。蓄電池9のSOCは、蓄電池9の状態情報を表す。蓄電池9の状態情報は、蓄電池9のSOCに限らず、適宜変更可能である。例えば、蓄電池9の状態情報には、蓄電池9のセル温度、電流量や電圧を用いてもよい。
検出部802は、電力系統3の周波数を検出する。検出部802は、機器制御装置8の内部にあってもよく、外部にあってもよい。検出部802が機器制御装置8の外部にある場合、制御部805は、検出部802の検出結果を受け付けることで電力系統3の周波数を検出(受信)する。
通信部803は、受付部、受信部または送受信部の一例である。通信部803は、電力制御装置7と通信する。
通信部803は、電力制御装置7から、デマンドと動作制御情報と指標を受信する。
例えば、通信部803は、電力制御装置7から双方向通信、例えば、MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)を用いて送信されたデマンドを受信する。なお、通信部803は、電力制御装置7からブロードキャスト等の片方向通信で送信されたデマンドを受信してもよい。
通信部803は、電力制御装置7からブロードキャスト等の片方向通信で送信された指標を受信する。通信部803は、電力制御装置7から双方向通信、例えば、MQTTを用いて送信された指標を受信してもよい。
通信部803は、電力制御装置7から双方向通信、例えばMQTTを用いて送信された動作制御情報を受信する。
決定部804は、通信部803が受信したデマンドに応じて使用情報を決定する。
制御部805は、決定部804が決定した使用情報を用いて、蓄電池9の充放電動作を制御する。
制御部805は、電力制御装置7から動作制御情報を取得する情報入手動作(送受信処理)と、動作制御情報を用いて蓄電池9の充放電動作を制御する制御動作(電池動作制御処理)と、を実行する。
制御部805は、情報入手動作を、時間間隔をあけて繰り返し実行する。
制御部805は、制御動作を、情報入手動作の時間間隔よりも短い時間間隔で繰り返し実行してもよい。
例えば、電力系統3の周波数の検出および指標の送信と受信を、周期Tlで繰り返し実行する。
なお、制御動作の動作時間間隔は、一定でなくてもよい。
機器制御装置8、蓄電池9および負荷10は、各需要家で保有される装置である。なお、機器制御装置8及び蓄電池9は、電力制御装置7を備えるPPSやアグリゲータが保有し、それらを各需要家の負荷10として利用できるように配置してもよい。この場合、機器制御装置8と蓄電池9の実質的な所有者であるPPSやアグリゲータは機器制御装置8や蓄電池9を自由に制御可能であるが、所定の契約を結ぶことにより需要家も負荷10の制御などに機器制御装置8や蓄電池9を利用することができる。
次に、電力制御装置7について説明する。
電力制御装置7は、N台の機器制御装置8およびN個の蓄電池9を管理下に置いている。例えば、N台の機器制御装置8およびN個の蓄電池9は、PPSから電力が供給される需要家で保有されている。ここで、Nは2以上の整数である。電力制御装置7は、通信部701と、データベース702と、把握部703と、制御部704と、を含む。把握部703と制御部704は、生成部705に含まれる。
通信部701は、各機器制御装置8、給電指令部2、通信部111bおよび通信部112bと通信する。例えば、通信部701は、各機器制御装置8から蓄電池9のSOCおよびID(Identification)を受信する。また、通信部701は、通信部111bおよび112bから再生可能電源111および112の発電量を示す情報を受信する。
データベース702には、各蓄電池9の情報が格納される。
また、データベース702には、通信部701が受信した蓄電池9のSOCから蓄電池9の充放電可能容量を求めるために用いる蓄電池分配率曲線が保存される。また、データベース702には、充放電可能容量を求めるために用いる各蓄電池9の定格出力P(n)も保存される。蓄電池9の定格出力P(n)には、蓄電池9に接続された不図示のパワーコンディショナー(AC/DCコンバータ)の定格出力を用いる。
図11A、11Bは、蓄電池分配率曲線の一例を示した図である。図11Aは、放電時の蓄電池分配率曲線202aの一例を表す図である。図11Bは、充電時の蓄電池分配率曲線202bの一例を表す図である。
把握部703は、DRアプリ1〜2の各々について、電力系統3における電力需給を調整するために電力制御装置7の管理下にあるN個の蓄電池9で分担される電力量(以下、「DR1分担電力量」〜「DR2分担電力量」と称す)を把握する。各分担電力量は、電力系統の状況の一例である。
把握部703は、以下のようにDR1分担電力量を把握する。
把握部703は、データベース702内の蓄電池分配率曲線を用いて、N個の蓄電池9のSOCからN個の蓄電池9にて構成される蓄電池群(以下、単に「蓄電池群」と称す)の充放電可能容量を導出する。以下、蓄電池群の充放電可能容量を「調整可能総容量PES」と称す。
把握部703は、調整可能総容量PESを通信部701から給電指令部2に送信する。その後、把握部703は、調整可能総容量PESが反映されたDR1分担電力量を表すDR1分担電力量情報を、給電指令部2から通信部701を介して受信する。把握部703は、DR1分担電力量情報を用いてDR1分担電力量を把握する。
本実施形態では、DR1分担電力量情報として、DR1充放電利得線を用いる。DR1充放電利得線は、DR1最大分担電力量を表すLFC割り当て容量LFCES-DR1と、周波数偏差の積分値の最大値(閾値)Δfmax(±Δfmaxがあるが、以後、簡単のため±を省略する)と、を表す。
“周波数偏差の積分値の最大値”は、系統周波数の基準周波数に対するずれ量(周波数偏差)の積分値の閾値として用いられる。
また“周波数偏差の積分値の最大値”は、DRアプリ1を実行するN個の蓄電池9の総出力LFCES-DR1で対応できる“周波数偏差の積分値の最大の振れ量”を意味する。周波数偏差の積分値が、周波数偏差の積分値の最大値(閾値)以上の値になった場合、LFCES-DR1による対応が困難になる。
図12Aは、DR1充放電利得線の一例を示した図である。DR1充放電利得線の詳細については後述する。
DR1充放電利得線は、周波数偏差の積分値と、蓄電池群の出力(DRアプリ1を実行するN個の蓄電池9の総出力)と、の関係を示す。
制御部704は、DR1充放電利得線が示す周波数偏差の積分値と蓄電池群の出力との関係を満たすように、DRアプリ1を実行する各蓄電池9のDR1分担情報を生成する。DR1分担情報は、第1LFC動作制御情報の一例でもある。
本実施形態では、制御部704は、DRアプリ1を実行する蓄電池9のSOCと、DR1充放電利得線と、に基づいて、DRアプリ1を実行する各蓄電池9のDR1分担情報(DR1分担係数K1と周波数偏差の積分値の最大値Δfmax)を生成する。制御部704は、DR1分担情報を、通信部701を介してDRアプリ1を実行する各機器制御装置8に送信する。DR1分担係数K1は、DRアプリ1を実行する蓄電池9の分担割合が高くなるほど大きな値とする。
把握部703は、以下のようにDR2分担電力量を把握する。
把握部703は、データベース702内の蓄電池分配率曲線を用いて、蓄電池群の充放電可能容量(調整可能総容量PES)を導出する。ここで用いる蓄電池分配率曲線は、DR1分担電力量を導出する際に用いる蓄電池分配率曲線と必ずしも同じでなくてもよい。
把握部703は、調整可能総容量PESを通信部701から給電指令部2に送信する。その後、把握部703は、調整可能総容量PESが反映されたDR2分担電力量を表すDR2分担電力量情報を、給電指令部2から通信部701を介して受信する。把握部703は、DR2分担電力量情報を用いてDR2分担電力量を把握する。
本実施形態では、DR2分担電力量情報として、DR2充放電利得線を用いる。DR2充放電利得線は、DR2最大分担電力量を表すLFC割り当て容量LFCES-DR2と、指標の最大値(閾値)i1max(±i1maxがあるが、以後、簡単のため±を省略する)と、を表す。
“指標の最大値”は、指標の閾値として用いる。
また、“指標の最大値”は、DRアプリ2を実行するN個の蓄電池9の総出力LFCES-DR2で対応できる“指標の最大の振れ量”を意味する。指標が、指標の最大値(閾値)以上の値になった場合、LFCES-DR2による対応が困難になる。
図12Bは、DR2充放電利得線の一例を示した図である。DR2充放電利得線の詳細については後述する。
DR2充放電利得線は、指標と、蓄電池群の出力(DRアプリ2を実行するN個の蓄電池9の総出力)と、の関係を示す。
制御部704は、DR2充放電利得線が示す指標と蓄電池群の出力との関係を満たすように、DRアプリ2を実行する各蓄電池9のDR2分担情報を生成する。DR2分担情報は、第2LFC動作制御情報の一例でもある。
本実施形態では、制御部704が、DRアプリ2を実行する蓄電池9のSOCと、DR2充放電利得線と、に基づいて、DRアプリ2を実行する各蓄電池9のDR2分担情報(DR2分担係数K2と指標の最大値i1max)を生成する。制御部704は、DR2分担情報を、通信部701を介してDRアプリ2を実行する各機器制御装置8に送信する。DR2分担係数K2は、DRアプリ2を実行する蓄電池9の分担割合が高くなるほど大きな値とする。
次に、給電指令部2について説明する。
給電指令部2は、周波数計201と、潮流検出部202と、通信部203と、制御部204と、を含む。
周波数計201は、電力系統3の周波数を検出する。
潮流検出部202は、連系線4での潮流を検出する。
通信部203は、電力制御装置7と通信する。
例えば、通信部203は、電力制御装置7から調整可能総容量PESを受信する。また、通信部203は、DR1充放電利得線およびDR2充放電利得線を電力制御装置7に送信する。
制御部204は、給電指令部2の動作を制御する。
例えば、制御部204は、通信部203を介して電力制御装置7に種々のデマンドを送信する。
また、制御部204は、周波数計201の検出結果と潮流検出部202の検出結果を用いて指標を生成する。指標の生成手法は、第2実施形態の変形例で説明した手法と同様である。制御部204は、指標を、通信部203を介して電力制御装置7に送信する。電力制御装置7において、制御部704は、通信部701を介して指標を受信すると、指標を通信部701から各機器制御装置8へ送信する。
また、制御部204は、以下のようにして、DR1充放電利得線およびDR2充放電利得線を生成する。
まず、DR1充放電利得線(DR1分担電力量情報)の生成手法について説明する。
制御部204は、周波数計201で検出された系統周波数を用いて、発電所の出力補正量である地域要求量(Area Requirement:AR)を計算する。制御部204は、地域要求量ARと、制御対象となる火力発電機1のLFC調整容量と、調整可能総容量PESと、を用いて、LFC容量を導出する。制御部204は、火力発電機1のLFC調整容量を不図示の火力発電機制御部から入手する。調整可能総容量PESは、通信部203から制御部204に供給される。
制御部204は、火力発電機1に対して、LFC容量のうち、急な変動成分を除いた容量を割り当てる。制御部203は、蓄電池群に対して、残りのLFC容量LFCES-DR1(ただし、LFCES-DR1<=PES)を割り当てる。例えば、制御部204は、LFC容量のうち、周期が10秒以下の変動成分を通過させ、周期が10秒よりも長い変動成分を通過させないハイパスフィルタを用いて、LFC容量から急な変動成分(容量LFCES-DR1)を抽出する。
もしくは、制御部204は、予め設定された比率(既定値)に従って、LFC容量を火力発電機1と蓄電池群とに割り振る。
制御部204は、容量LFCES-DR1をLFC割り当て容量LFCES-DR1として扱う。
制御部204は、LFC割り当て容量LFCES-DR1と、予め設定された周波数偏差の積分値の最大値(閾値)Δfmaxと、を表すDR1充放電利得線(図15A参照)を生成する。
制御部204は、DR1充放電利得線を、通信部202を介して電力制御装置7に送信する。
次に、DR2充放電利得線(DR2分担電力量情報)の生成手法について説明する。
DR2充放電利得線(DR2分担電力量情報)の生成手法は、DR1充放電利得線(DR1分担電力量情報)の生成手法と同様である。
次に、動作を説明する。
[1]機器制御装置8が使用情報を決定する動作
図13は、機器制御装置8が使用情報を決定する動作を説明するためのフローチャートである。
電力制御装置7内の制御部704は、給電指令部2からデマンド(電力会社のデマンド)を受信すると、そのデマンドを、通信部701を介して機器制御装置8に送信する。
機器制御装置8において、通信部803は、デマンドを受信すると(ステップS1101)、そのデマンドを決定部804に出力する。
なお、各デマンドには、デマンドが要求するDRアプリの実行時間帯を示す時間帯情報が付加されている。
決定部804は、デマンドを受け付けると、該デマンドに応じて、該デマンドにて特定されるDRアプリで使用する使用情報を決定する(ステップS1102)。
ステップS1102において、デマンドが「第1LFC要求」である場合、決定部804は、第1LFC動作制御情報と電力系統3の周波数とを使用情報として決定する。デマンドが「第2LFC要求」である場合、決定部804は、第2LFC動作制御情報と指標とを使用情報として決定する。
決定部804は、使用情報の決定結果と、デマンド(時間帯情報付きデマンド)と、を制御部805に出力する。
制御部805は、使用情報の決定結果とデマンドとを受け付けると、該使用情報の決定結果とデマンドとを保持する。
[2]DRアプリ1(第1LFC調整処理)の実行動作
まず、DRアプリ1の実行動作の概要を説明する。
(2-1)電力制御装置7は、N個の蓄電池9のSOCを機器制御装置8から受信し、N個の蓄電池9のSOCを収集する。
(2-2)電力制御装置7は、N個の蓄電池9のSOCの受信を完了するごとに、N個の蓄電池9のSOCに基づいて調整可能総容量PESを導出する。
(2-3)続いて、電力制御装置7は、調整可能総容量PESを導出するごとに、給電指令部2へ最新の調整可能総容量PESを送信する。
(2-4)給電指令部2は、調整可能総容量PESを受信するごとに、蓄電池群に対する第1LFC割り当て容量LFCES-DR1(LFCES-DR1<=PES)を計算する。
(2-5)給電指令部2は、第1LFC割り当て容量LFCES-DR1を計算するごとに、LFC割り当て容量LFCES-DR1と周波数偏差の積分値の最大値Δfmaxとを用いて、DR1充放電利得線を作成する。そして、給電指令部2は、電力制御装置7へDR1充放電利得線を送信する。
(2-6)電力制御装置7は、給電指令部2から受信した最新のDR1充放電利得線に従ってDR1分担係数K1を計算する。
(2-7)続いて、電力制御装置7は、機器制御装置8(例えば、処理対象の機器制御装置8)へDR1分担情報(DR1分担係数K1と周波数偏差の積分値の最大値Δfmax)を送信する。
(2-8)各機器制御装置8は、DR1分担係数K1と周波数偏差の積分値の最大値Δfmaxとに基づいて、蓄電池9の充放電動作を規定する第1ローカル充放電利得線を計算する。第1ローカル充放電利得線については後述する。
(2-9)各機器制御装置8は、第1ローカル充放電利得線と電力系統3の周波数とを用いて、蓄電池9の充放電動作を制御する。
次に、DRアプリ1(第1LFC調整処理)の実行動作の詳細を説明する。
まず、電力制御装置7が、DRアプリ1を実行する蓄電池9のSOCに基づいて調整可能総容量PESを導出する動作(以下、「PES導出動作」と称す)を説明する。
調整可能総容量PESの導出には、蓄電池9の定格出力P(n)等の情報(パワーコンディショナの出力値、蓄電池容量、使用可能なSOC範囲(例えば30%〜90%の範囲等))が必要となる。これらは基本的に静的な情報であるため、本実施形態では、予め電力制御装置7が各機器制御装置8からこれらの情報を入手済みであるとする。
図14は、PES導出動作を説明するためのシーケンス図である。図14では、説明を簡略化するため、機器制御装置8の数を1としている。
電力制御装置7の通信部701は、各機器制御装置8にSOCを要求する旨の情報要求を送信する(ステップS1201)。
各機器制御装置8において、制御部805は、通信部803を介してSOCを要求する旨の情報要求を受信すると、検出部801に蓄電池9のSOCを検出させる(ステップS1202)。
続いて、制御部805は、検出部801が検出したSOCを、IDと共に通信部803を介して電力制御装置7に送信する(ステップS1203)。以下、IDを「1」から「N」の通し番号(n)として説明する。
電力制御装置7は、N個の機器制御装置8の全てからIDが付加されたSOC(以下「SOC(n)」と称す)を受信するまで待機する。電力制御装置7は、N個の機器制御装置8の全てからSOC(n)を受信すると、調整可能総容量PESを導出する(ステップS1204)。
電力制御装置7及び各機器制御装置8は、ステップS1201〜S1204の動作(PES導出動作)を繰り返す。
次に、ステップS1204(調整可能総容量PESの導出)について説明する。
電力制御装置7の通信部701は、各機器制御装置8からSOC(n)を繰り返し収集する。
続いて、把握部703は、SOC(n)とデータベース702内の蓄電池分配率曲線202aおよび202bを用いて、蓄電池9ごとに、放電時の蓄電池分配率α放電(n)および充電時の蓄電池分配率α充電(n)を導出する。
本実施形態では、例えば、蓄電池分配率曲線202a、202bとして、図11A、11Bに示したものを、蓄電池9の定格出力P(n)等の情報(パワーコンディショナの出力値、蓄電池容量)に応じて変更した曲線を用いる。
なお、蓄電池分配率曲線は、上記したものに限定されるものではなく、デマンドおよびDRアプリに応じて適宜変更可能である。
続いて、把握部703は、放電時の蓄電池分配率α放電(n)と、充電時の蓄電池分配率α充電(n)と、データベース702内の、総数N個の蓄電池9の各々の定格出力P(n)と、数1および数2で示した数式と、を用いてPES,放電とPES,充電とを導出する。
Figure 0006669164
Figure 0006669164
続いて、把握部703は、PES,放電とPES,充電とのうち、値の小さい方を調整可能総容量PESとして採用する。
次に、電力制御装置7が給電指令部2と通信することでDR1充放電利得線を把握する動作(以下「DR1把握動作」と称す)を説明する。
図15は、DR1把握動作を説明するためのシーケンス図である。
給電指令部2の制御部204は、周波数計201にて検出された系統周波数を用いて、地域要求量ARを計算する(ステップS1701)。
続いて、制御部204は、不図示の火力発電機制御部から火力発電機1のLFC調整容量を収集する(ステップS1702)。
一方、電力制御装置7の通信部701は、最新の調整可能総容量PESを、給電指令部2に送信する(ステップS1703)。
給電指令部2の通信部203は、電力制御装置7の通信部701から送信された最新の調整可能総容量PESを受信する。通信部203は、その最新の調整可能総容量PESを制御部204に出力する。
制御部204は、最新の調整可能総容量PESを受け付けると、地域要求量ARと、火力発電機1のLFC調整容量と、最新の調整可能総容量PESと、を用いて、LFC容量を導出する。続いて、制御部204は、火力発電機1に対して、LFC容量のうち、急な変動成分を除いた容量を割り当てる。続いて、制御部204は、DRアプリ1を実行する蓄電池群に対して、残りのLFC容量LFCES-DR1(但し、LFCES-DR1<=PES)を、LFC割り当て容量LFCES-DR1として割り当てる(ステップS1704)。
制御部204は、EDC(Economic load dispatching control)成分の受け持ち分も考慮しながら、経済性も考慮して、火力発電機1に対するLFC容量の割り当てと、LFC割り当て容量LFCES-DR1の比率を決める。
続いて、制御部204は、LFC割り当て容量LFCES-DR1と、予め定められた周波数偏差の積分値の最大値Δfmaxと、を表すDR1充放電利得線(図12A参照)を生成する(ステップS1705)。
図12Aに示したDR1充放電利得線は、周波数偏差の積分値Δfに対する蓄電池群(DRアプリ1を実行する蓄電池9)の充放電量を表している。DR1充放電利得線は、「LFC割り当て容量LFCES-DR1<=調整可能総容量PES」の範囲内において、LFC割り当て容量LFCES-DR1の大小(LFCES-DR1やLFCES-DR1’)に応じて、線400Aになったり線400Bになったりと変化する。
続いて、制御部204は、DR1充放電利得線を通信部203から電力制御装置7に送信する(ステップS1706)。
電力制御装置7及び給電指令部2は、ステップS1701〜S1706の動作(DR1把握動作)を繰り返す。
なお、電力制御装置7の把握部703は、通信部701を介してDR1充放電利得線を受信し、最新の充放電利得線を保持する。
次に、DR1分担情報の生成、DR1分担情報の各機器制御装置8に対する送信、各機器制御装置8がDR1分担情報に基づいて蓄電池9の動作を制御するためのローカル充放電利得線を導出する動作(以下、「DR1分担動作」と称す)について説明する。
図16は、DR1分担動作を説明するためのシーケンス図である。図16では、説明を簡略化するため、DRアプリ1を実行する機器制御装置8の数を1としている。
電力制御装置7の制御部704は、最新の充放電利得線に示されたLFC割り当て容量LFCES-DR1と、最新の調整可能総容量PESと、数3に示した数式と、を用いて、DR1分担係数K1を導出する(ステップS1801)。
Figure 0006669164
続いて、制御部704は、DR1分担係数K1と、最新のDR1充放電利得線に示された周波数偏差の積分値の最大値Δfmaxと、を示すDR1分担情報を、通信部701を介してDRアプリ1を実行する機器制御装置8に送信する(ステップS1802)。なお、DR1分担係数K1は、数3で特定される値に限らない。例えば、電力需給の逼迫時には、強制的に限界に近い出力を示す値(例えば0.97)を、DR1分担係数K1として用いてもよい。限界に近い出力を示す値は、0.97に限らず適宜変更可能である。
本実施形態では、ステップS1802において以下の処理が実行される。
制御部704は、DRアプリ1を実行する蓄電池9(SOCが受信された蓄電池9)ごとに、把握部703が導出した最新の放電時の蓄電池分配率α放電(n)および充電時の蓄電池分配率α充電(n)のうち、小さい値の方を蓄電池分配率α(n)として特定する。
続いて、制御部704は、DRアプリ1を実行する蓄電池9(SOCが受信された蓄電池9)ごとに、蓄電池分配率α(n)と、データベース702に保持されている定格出力P(n)と、を表す動作関連情報を生成する。
続いて、制御部704は、各動作関連情報にDR1分担情報を付加する。
続いて、制御部704は、動作関連情報に対応する機器制御装置8に、動作関連情報が付加されたDR1分担情報を、通信部701を介して送信する。動作関連情報が付加されたDR1分担情報は、第1LFC動作制御情報の一例でもある。
DRアプリ1を実行する機器制御装置8において、制御部805は、通信部803を介して動作関連情報付きDR1分担情報を受信する。
制御部805は、動作関連情報付きDR1分担情報と、数4に示した数式と、を用いて、ローカル充放電利得係数G1(n)を導出する(ステップS1803)。
Figure 0006669164
なお、数4の数式内の値は、動作関連情報付きDR1分担情報に示されている。
続いて、制御部805は、ローカル充放電利得係数G1(n)と、動作関連情報付きDR1分担情報に示された周波数偏差の積分値の最大値Δfmaxと、を用いて、図17に示した第1ローカル充放電利得線800Aを導出する(ステップS1804)。
図17に示した第1ローカル充放電利得線800Aは、周波数偏差の積分値Δfが−Δfmax≦Δf≦Δfmaxの範囲において、原点0を通り、傾きがローカル充放電利得係数G1(n)の直線となる。また、第1ローカル充放電利得線800Aは、周波数偏差の積分値ΔfがΔf<−Δfmaxの範囲において、「−K1・α(n)・P(n)」(マイナスの符号は放電を表す)の一定値となる。また、第1ローカル充放電利得線800Aは、周波数偏差の積分値ΔfがΔfmax<Δfの範囲において、「K1・α(n)・P(n)」の一定値となる。
電力制御装置7およびDRアプリ1を実行する各機器制御装置8は、ステップS1801〜S1804の処理を繰り返す。
DRアプリ1を実行する各機器制御装置8において、制御部805は、通信部803を介して動作関連情報付きDR1分担情報を受信し、最新の動作関連情報付きDR1分担情報を保持する。
次に、DRアプリ1を実行する機器制御装置8が動作関連情報付きDR1分担情報と系統周波数とに基づいて蓄電池9の充放電を制御する動作(以下、「DR1充放電制御動作」と称す)について説明する。
なお、電力制御装置7の制御部704は、時間帯情報に示されたDRアプリ1の開始時刻になると、通信部701を介して、DRアプリ1を実行する機器制御装置8に、動作周期T2-Aを示すDR1実行間隔情報を送信する。動作周期T2-Aは、例えば1秒である。DRアプリ1を実行する機器制御装置8の制御部805は、通信部803を介してDR1実行間隔情報を受信すると、DR2実行間隔情報を保持する。
図18は、充放電制御動作を説明するためのシーケンス図である。
DRアプリ1を実行する機器制御装置8において、制御部805は、検出部802に系統周波数を検出させる(ステップS2001)。
続いて、制御部805は、検出部802の検出結果から系統周波数の基準周波数(50Hz)を減算し、その減算結果を積分することで、周波数偏差の積分値Δfを算出する(ステップS2002)。
続いて、制御部805は、周波数偏差の積分値Δfとローカル充放電利得線とに従って、DRアプリ1を実行する蓄電池9の充電量または放電量を算出する(ステップS2003)。
ステップS2003において、制御部805は、周波数偏差の積分値Δfの絶対値が周波数偏差の積分値の最大値(閾値)Δfmax以下である場合、ローカル充放電利得係数G1(n)に周波数偏差の積分値Δfを乗算した値(G1(n)・Δf)の絶対値を、調整電力量として算出する。
一方、周波数偏差の積分値Δfの絶対値が周波数偏差の積分値の最大値Δfmaxよりも大きい場合、制御部805は、分担係数K1と蓄電池分配率α(n)と定格出力P(n)とを互いに乗算した値(K1・α(n)・P(n))を、調整電力量として算出する。
ここでは、図17において充電側と放電側でG1(n)の傾きが同じとなる点対称の例を示したが、実際には、点対称ではない場合も想定される。その場合も、上述した場合と同じような考え方でG1(n)を決定する。
続いて、制御部805は、周波数偏差の積分値Δfが正の値である場合、DRアプリ1を実行する蓄電池9に調整電力量だけ充電動作を実行させる。また、制御部805は、周波数偏差の積分値Δfが負の値である場合、DRアプリ1を実行する蓄電池9に調整電力量だけ放電動作を実行させる(ステップS2004)。
各機器制御装置8は、ステップS2001〜S2004の処理を、DR1実行間隔情報で示された周期T2-Aで繰り返す。その結果、毎回、周波数偏差の積分値の値は変化することになり、その都度、G1(n)・Δfに応じた充放電が実施される。
このため、周波数偏差の積分値は周期T2-A(=1秒)でその都度変化するが、DR1分担情報が更新されるまで、同じDR1分担情報を用いて蓄電池9の充放電動作が行われる。
[3]DRアプリ2(第2LFC調整処理)の実行動作
まず、DRアプリ2の実行動作の概要を説明する。
(3-1)電力制御装置7は、N個の蓄電池9のSOCを機器制御装置8から受信してN個の蓄電池9のSOCを収集する。
(3-2)電力制御装置7は、N個の蓄電池9のSOCの受信を完了するごとに、N個の蓄電池9のSOCに基づいて調整可能総容量PESを導出する。
(3-3)続いて、電力制御装置7は、調整可能総容量PESを導出するごとに、給電指令部2へ最新の調整可能総容量PESを送信する。
(3-4)給電指令部2は、調整可能総容量PESを受信するごとに、蓄電池群に対するLFC割り当て容量LFCES-DR2(LFCES-DR2<=PES)を計算する。
(3-5)給電指令部2は、LFC割り当て容量LFCES-DR2を計算するごとに、周波数偏差を連系線4の潮流で補正した補正周波数偏差の積分値である指標の最大値i1maxと、LFC割り当て容量LFCES-DR2と、を用いてDR2充放電利得線を作成する。そして、給電指令部2は、電力制御装置7へDR2充放電利得線を送信する。
(3-6)電力制御装置7は、給電指令部2から受信した最新のDR2充放電利得線に従ってDR2分担係数K2を計算する。
(3-7)続いて、電力制御装置7は、機器制御装置8(例えば、処理対象の機器制御装置8)へDR2分担情報(DR2分担係数K2と指標の最大値i1max)を送信する。
(3-8)各機器制御装置8は、DR2分担係数K2と指標の最大値i1maxとに基づいて、蓄電池9の充放電動作を規定する第2ローカル充放電利得線を計算する。第2ローカル充放電利得線については後述する。
(3-9)各機器制御装置8は、第2ローカル充放電利得線と、受信した指標と、を用いて、蓄電池9の充放電動作を制御する。
次に、DRアプリ2(第2LFC調整処理)の実行動作の詳細を説明する。
まず、電力制御装置7が、DRアプリ2を実行する蓄電池9のSOCに基づいて調整可能総容量PESを導出する動作を説明する。
このPES導出動作は、上述したDRアプリ1のPES導出動作を、以下のように読み替えることで説明できる。
「DRアプリ1」を「DRアプリ2」に読み替える。
次に、電力制御装置7が給電指令部2と通信してDR3充放電利得線を把握する動作(以下「DR3把握動作」と称す)を説明する。
図19は、DR2把握動作を説明するためのシーケンス図である。
給電指令部2の制御部204は、周波数計201で検出された系統周波数と、潮流検出部202で検出された連系線4における潮流と、を用いて、地域要求量AR-1を計算する(ステップS2101)。
続いて、制御部205は、不図示の火力発電機制御部から火力発電機1のLFC調整容量を収集する(ステップS2102)。
一方、電力制御装置7の通信部701は、最新の調整可能総容量PESを、給電指令部2に送信する(ステップS2103)。
給電指令部2の通信部203は、電力制御装置7の通信部701から送信された最新の調整可能総容量PESを受信する。通信部203は、その最新の調整可能総容量PESを制御部204に出力する。
制御部204は、最新の調整可能総容量PESを受け付けると、地域要求量AR-1と、火力発電機1のLFC調整容量と、最新の調整可能総容量PESと、を用いて、LFC容量を導出する。続いて、制御部204は、火力発電機1に対して、LFC容量のうち、急な変動成分を除いた容量を割り当てる。続いて、制御部204は、DRアプリ2を実行する蓄電池群に対して、残りのLFC容量LFCES-DR2(但し、LFCES-DR2<=PES)を、LFC割り当て容量LFCES-DR2として割り当てる(ステップS2104)。
制御部204は、EDC成分の受け持ち分も考慮しながら、経済性も考慮して、火力発電機1に対するLFC容量の割り当てと、LFC割り当て容量LFCES-DR2の比率を決める。
続いて、制御部204は、LFC割り当て容量LFCES-DR2と、予め設定された指標の最大値i1fmaxと、を表すDR2充放電利得線(図12B参照)を生成する(ステップS2105)。
図12Bに示したDR2充放電利得線は、指標に対する蓄電池群(DRアプリ2を実行する蓄電池9)の充放電量を表している。DR2充放電利得線は、「LFC割り当て容量LFCES-DR2<=調整可能総容量PES」の範囲内において、LFC割り当て容量LFCES-DR2の大小(LFCES-DR2やLFCES-DR2’)に応じて、線400Cになったり線400Dになったりと変化する。
続いて、制御部204は、DR2充放電利得線を通信部203から電力制御装置7に送信する(ステップS2106)。
電力制御装置7及び給電指令部2は、ステップS2101〜S2106の動作(DR2把握動作)を繰り返す。
なお、電力制御装置7の把握部703は、通信部701を介してDR2充放電利得線を受信し、最新のDR2充放電利得線を保持する。
次に、DR2分担情報の生成、DR2分担情報の各機器制御装置8に対する送信、各機器制御装置8がDR2分担情報に基づいて蓄電池9の動作を制御するための第2ローカル充放電利得線を導出する動作(以下「DR2分担動作」と称す)を説明する。
図20は、DR2分担動作を説明するためのシーケンス図である。図20では、説明を簡略化するため、DRアプリ2を実行する機器制御装置8の数を1としている。
電力制御装置7の制御部704は、最新のDR2充放電利得線に示されたLFC割り当て容量LFCES-DR2と、最新の調整可能総容量PESと、数5に示した数式と、を用いて、DR2分担係数K2を導出する(ステップS2201)。
Figure 0006669164
続いて、制御部704は、DR2分担係数K2と、最新のDR2充放電利得線に示された指標の最大値i1maxと、を示すDR2分担情報を、通信部701を介してDRアプリ2を実行する各機器制御装置8に送信する(ステップS2202)。なお、DR2分担係数K2は、数5にて特定される値に限らない。例えば、電力需給の逼迫時には、強制的に限界に近い出力を示す値(例えば0.97)を、DR2分担係数K2として用いてもよい。限界に近い出力を示す値は、0.97に限らず適宜変更可能である。
ここで、制御部704は、SOCを受信していない蓄電池9に対応する機器制御装置8については、ステップS2202の処理を実行しない。
本実施形態では、ステップS2202において以下の処理が実行される。
制御部704は、DRアプリ2を実行する蓄電池9ごとに、把握部703が導出した最新の放電時の蓄電池分配率α放電(n)および充電時の蓄電池分配率α充電(n)のうち、小さい方の値を蓄電池分配率α(n)として特定する。
続いて、制御部704は、DRアプリ2を実行する蓄電池9ごとに、蓄電池分配率α(n)と、データベース702に保持されている定格出力P(n)と、を表す動作関連情報を生成する。
続いて、制御部704は、各動作関連情報にDR2分担情報を付加する。
続いて、制御部704は、動作関連情報に対応する機器制御装置8に、動作関連情報が付加されたDR2分担情報を、通信部701を介して送信する。動作関連情報が付加されたDR2分担情報は、第2LFC動作制御情報の一例でもある。
DRアプリ2を実行する各機器制御装置8において、制御部805は、通信部803を介して動作関連情報付きDR2分担情報を受信する。
制御部805は、動作関連情報付きDR2分担情報と、数6に示した数式と、を用いて、ローカル充放電利得係数G2(n)を導出する(ステップS2203)。
Figure 0006669164
なお、数6の数式内の値は、動作関連情報付きDR2分担情報に示されている。
続いて、制御部805は、ローカル充放電利得係数G2(n)と、動作関連情報付きDR2分担情報に示された指標の最大値i1maxと、を用いて、図21に示した第2ローカル充放電利得線800Bを導出する(ステップS2204)。
図21に示した第2ローカル充放電利得線800Bは、指標が−i1max≦指標≦i1maxの範囲において、原点0を通り、傾きがローカル充放電利得係数G2(n)の直線となる。また、第2ローカル充放電利得線800Bは、指標が指標<−i1maxの範囲において、「−K2・α(n)・P(n)」(マイナスの符号は放電を表す)の一定値となる。また、第2ローカル充放電利得線800Bは、指標がi1max<指標の範囲において、「K2・α(n)・P(n)」の一定値となる。
電力制御装置7およびDRアプリ2を実行する各機器制御装置8は、ステップS2201〜S2204の処理を繰り返す。
DRアプリ2を実行する各機器制御装置8において、制御部805は、通信部803を介して動作関連情報付きDR2分担情報を受信し、最新の動作関連情報付きDR2分担情報を保持する。
次に、DRアプリ2を実行する機器制御装置8が動作関連情報付きDR2分担情報と指標とに基づいて蓄電池9の充放電を制御する動作(以下「DR2充放電制御動作」と称す)を説明する。
なお、電力制御装置7の制御部704は、時間帯情報に示されたDRアプリ2の開始時刻になると、通信部701を介して、DRアプリ2を実行する機器制御装置8に、動作周期T3第2LFCを示すDR2実行間隔情報を送信する。動作周期T3第2LFCは、例えば1秒である。DRアプリ2を実行する機器制御装置8の制御部805は、通信部803を介してDR2実行間隔情報を受信すると、DR2実行間隔情報を保持する。
図22は、充放電制御動作を説明するためのシーケンス図である。
DRアプリ2を実行する機器制御装置8は、通信部803を介して電力制御装置7から送信された指標を受信する(ステップS2401)。
続いて、制御部805は、通信部803で受信した指標と第2ローカル充放電利得線とに従って、DRアプリ2を実行する蓄電池9の充電量または放電量を算出する(ステップS2402)。
ステップS2402において、制御部805は、指標の絶対値が指標の最大値(閾値)i1max以下である場合、ローカル充放電利得係数G2(n)に指標を乗算した値(G2(n)・指標)の絶対値を、調整電力量として算出する。
一方、指標の絶対値が指標の最大値i1maxよりも大きい場合、制御部805は、分担係数K2と蓄電池分配率α(n)と定格出力P(n)とを互いに乗算した値(K2・α(n)・P(n))を、調整電力量として算出する。
ここでは、図21において充電側と放電側でG2(n)の傾きが同じとなる点対称な例を示したが、実際には、点対称ではない場合も想定される。その場合も、上述した場合と同じような考え方でG2(n)は決定される。
続いて、制御部805は、指標が正の値である場合、DRアプリ2を実行する蓄電池9に調整電力量だけ充電動作を実行させる。また、制御部805は、指標が負の値である場合、DRアプリ2を実行する蓄電池9に調整電力量だけ放電動作を実行させる(ステップS2403)。
各機器制御装置8は、ステップS2401〜S2403の処理を、DR2実行間隔情報で示された周期T3第2LFCで繰り返す。その結果、毎回、指標の値は変化することになり、その都度、G2(n)・指標に応じた充放電が実施される。
なお、本実施形態では、指標を導出する例を示したが、指標は、本実施形態で示した導出方法に限らず、給電指令部が別の手法で導出した指標を用いてもよい。例えば、米国のISO(Independent System Operator)であるPJMが配信するLFC信号等と類似の指標が考えられる。
つまり、指標は周期T3第2LFCでその都度変化するが、DR2分担情報が更新されるまで同じDR2分担情報を用いて、蓄電池9の充放電動作が行われる。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、生成部705は、N個の蓄電池9のSOCの受信の完了に応じたタイミングで、それらSOCに基づいて、N個の蓄電池9の各々の動作関連情報付きDR1分担情報を生成する。そして、通信部701は、各蓄電池9に対応する機器制御装置8に、対応する動作関連情報付きDR1分担情報を送信する。
このため、例えば、N個の蓄電池9のSOCを一定時間内に受信できなくても、N個の蓄電池9の各々の動作関連情報付きDR1分担情報を生成して送信できる。よって、管理下の蓄電池を用いた精度の良い電力需給調整が実行可能になる。
例えば、N個の蓄電池9でSOCの送信タイミングがばらついていても、N個の蓄電池9の動作関連情報付きDR1分担情報を生成して送信可能になる。
次に、本実施形態を比較例と対比して説明する。
図23は、第3実施形態および比較例を示した図である。図23(a)が比較例に対応し、図23(b)が第3実施形態に対応する。
なお、図23では、蓄電池9のSOCの送信、および、動作関連情報付きDR1分担情報の送信に関する部分を示している。以下では、「動作関連情報付きDR1分担情報」を「動作制御情報」と称す。
図23(a)及び(b)では、機器制御装置8の数を「4」とし、4台の機器制御装置8を機器制御装置81〜84で示している。また、図23(a)及び(b)では、比較例として送信タイミング500-1〜500-4における電力制御装置7の動作を示し、第3実施形態として送信タイミング500-1〜5003における電力制御装置7の動作を示している。なお、図23(a)及び(b)では、説明を簡略化するため、比較例の構成においても、第3実施形態と同様の符号を付与している。
まず、図23(a)で示す比較例について説明する。
機器制御装置81〜84は、それぞれ、固定周期T1第1LFC(例えば15分)で、対応する蓄電池9のSOC81b〜84bを電力制御装置7に送信する。
電力制御装置7は、周期T1第1LFCの間に、機器制御装置81〜84の全てから蓄電池9のSOCを受信した場合、機器制御装置81〜84に、蓄電池9のSOCに応じた動作制御情報81a〜84aを送信する。電力制御装置7は、周期T1第1LFCで、動作制御情報の送信処理を実行する。
機器制御装置81〜84は、周期T1第1LFCで電力制御装置7から受信した動作制御情報81a〜84aと、周期T2-A(例えは1秒)で取得した系統周波数(周波数偏差の積分値)と、に基づいて、周期T2-Aで、対応する蓄電池9の充放電をそれぞれ制御する。
例えば、期間505-1では、以下のような動作が実行される。
機器制御装置81〜84は、対応する蓄電池9のSOC81b-1〜84b-1を電力制御装置7にそれぞれ送信する。
電力制御装置7は、機器制御装置81〜84から蓄電池9のSOC81b-1〜84b-1を受信すると、機器制御装置81〜84に各々の蓄電池9のSOCに対応した動作制御情報81a-2〜84a-2を送信する。
期間505-1に続く期間505-2において、機器制御装置81〜84は、動作制御情報81a-2〜84a-2と、周期T2-Aで取得した系統周波数(周波数偏差の積分値)と、に基づいて、周期T2-Aで、対応する蓄電池9の充放電をそれぞれ制御する。
しかしながら、この比較例では、電力制御装置7は、周期T1第1LFCの間に、機器制御装置81〜84のうち、少なくともいずれか1つから蓄電池9のSOCを受信できない場合、動作制御信号の生成処理および配信処理を実行しない。なお、電力制御装置7が、周期T1第1LFCの間に機器制御装置81〜84のうち、少なくともいずれか1つから蓄電池9のSOCを受信できない原因としては、例えば、電力制御装置7と機器制御装置81〜84の通信路の混雑度の違いに起因する通信時間の差や、機器制御装置81〜84の処理負荷の違いに起因する応答時間の差が考えられる。
このため、機器制御装置81〜84のうち、少なくともいずれか1つから蓄電池9のSOCを受信できない状況が連続して発生すると、いずれの動作制御情報も更新されなくなる。そのため、精度のよい電力需給調整を実行できなくなる問題が生じる。
一方、第3実施形態(図23(b)参照)では、電力制御装置7が、各蓄電池9のSOCの受信が完了するごとに、各蓄電池9の動作制御情報を生成して送信する。
このため、図23(b)で示すように、動作制御情報の送信間隔(期間506-1、506-2)が動的に変化する。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
本実施形態では、生成部705が、N個の機器制御装置8の全てからSOCを受信するまで待機する例を示した。
しかしながら、生成部705は、N個の機器制御装置8のうち、所定の割合(例えば、全体の7割)の機器制御装置8からSOCを受信したタイミングで、そのSOCに基づいて、該所定の割合の機器制御装置8内の蓄電池の動作制御情報を設定(生成)してもよい。なお、所定の割合は、全体の7割に限らず適宜変更可能である。
この場合、生成部705は、所定の割合の機器制御装置8から受信したSOCを、処理対象の蓄電池9のSOCとして決定する。そして、生成部705は、残りの蓄電池9(処理対象外の蓄電池9)のSOCとして、過去に受信した処理対象外の蓄電池9のSOCの中で最も新しいSOCを用いる。生成部705は、この動作を行うことで、全ての蓄電池9のSOCを認識する。
以下、生成部705は、上述したようにN個の蓄電池9の動作制御情報を設定(生成)し、所定の割合の機器制御装置8内の蓄電池9の動作制御情報を、該所定の割合の機器制御装置8へ通信部701を介して送信する。
この場合、SOCを送信しなかった、または、SOCを送信したが、そのSOCが電力制御装置7に届かなかった機器制御装置8では、制御部805が、例えば、制御部805で保存している過去の動作制御情報と、周波数偏差の積分値または指標と、に基づいて、動作周期T2-Aや周期T3第2LFCで蓄電池R2の動作を制御する。ここで、機器制御装置8がSOCを送信しない状況としては、機器制御装置8が意図的にSOCを送信しない状況と、通信障害等の発生により意図せずにSOCを送信しない(できない)状況とがある。
また、生成部705は、N個の機器制御装置8のうち、所定の割合(例えば、全体の7割)の機器制御装置8からSOCを受信したタイミングで、そのSOCに基づいて、該所定の割合の機器制御装置8内の蓄電池の動作制御情報を設定(生成)する場合、以下のように動作してもよい。
生成部705は、処理対象外の蓄電池9のSOCを用いることなく、処理対象の蓄電池9のSOCを用いて、該蓄電池9の動作制御情報を生成する。
この場合、生成部705は、本来N台であるはずの蓄電池9が、所定の割合の数「N-a」に変更されたと判定し、N台の蓄電池9で行う上記動作を「N-a」台の蓄電池で実行する。
また、他の変形例として、DRアプリ1とDRアプリ2のいずれか一方のみを実行する構成を用いてもよい。なお、DRアプリ2を実行し、DRアプリ1を実行しない場合、検出部801は省略してもよい。
電力需給調整処理は、LFCに限らず適宜変更可能である。例えば、電力需給調整処理として、電力のピークカットを実行するピークカット処理やGF(Governor Free:ガバナフリー)調整処理を用いてもよい。例えば、GF調整処理を採用する場合、上述した「指標」や「周波数偏差の積分値」の代わりに「周波数偏差」を用いればよい。
また、蓄電池9(需要家側)から電力系統3に対する放電(逆潮流)が禁止されている場合、制御部805は、蓄電池9の放電電力を需要家の負荷10の電力消費量の範囲内で放電させる。負荷10で蓄電池9の放電電力を消費することで、電力系統3に対する電力需要が減少する。
蓄電池9(需要家側)から電力系統3に対する放電(逆潮流)が禁止されていない場合、制御部805は、蓄電池9の放電電力を電力系統3へ供給してもよい。
上記実施形態において、制御装置A、C、機器制御装置D1、8、電力制御装置7は、それぞれコンピュータで実現してもよい。この場合、コンピュータは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを読込み実行することで、制御装置A、C、機器制御装置D1、8、または電力制御装置7の機能を実行する。記録媒体は、例えば、CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)である。記録媒体は、CD-ROMに限らず適宜変更可能である。
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
また、本願発明について実施形態を参照して説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。
この出願は、2015年 3月30日に出願された特願2015−068857号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
A、C 制御装置
A1、C1 生成部
A2 送信部
C2 通信部
D 電力需給調整装置
D1 機器制御装置
D1a 通信部
D1b 検出部
D1c 制御部
R1 電力系統
R2 蓄電池
R3 連系線
R4 他の電力系統
1000 電力制御システム
1 火力発電所
2 給電指令部
201 周波数計
202 潮流検出部
203 通信部
204 制御部
3 電力系統
4 連系線
5 配電用変圧器
6 電力線
7 電力制御装置
701 通信部
702 データベース
703 把握部
704 制御部
705 生成部
8 機器制御装置
801、802 検出部
803 通信部
804 決定部
805 制御部
9 蓄電池
10 負荷
111 再生可能電源(太陽光発電機)
112 再生可能電源(風力発電機)

Claims (6)

  1. 複数の電力需給調整装置に関する状態情報を受信したタイミングで、前記状態情報に基づいて前記複数の電力需給調整装置の各々の動作制御情報を設定する設定部と、
    前記動作制御情報を対応する前記電力需給調整装置に送信する送信部とを備え、
    前記設定部は、所定数の電力需給調整装置からの前記受信が完了するごとに前記動作制御情報を設定し、前記複数の電力需給調整装置に関する状態情報の受信に要する時間に応じて、前記動作制御情報を設定するタイミングと前回の受信に要した時間に応じた前記動作制御情報を設定するタイミングとの時間間隔を制御する制御装置。
  2. 前記設定部は、前記複数の電力需給調整装置に関する状態情報の受信に要する時間が長くなるほど前記時間間隔を長くする請求項に記載の制御装置。
  3. 前記動作制御情報は、前記対応する電力需給調整装置の動作と、電力需給調整量に関する調整量情報と、の関係を特定する、請求項1または2に記載の制御装置。
  4. 前記設定部は、前記電力需給調整装置における前記調整量情報の入手周期よりも長い周期で、前記動作制御情報を生成する請求項に記載の制御装置。
  5. 前記送信部は、前記設定部が前記動作制御情報を設定するごとに、前記動作制御情報を前記対応する電力需給調整装置に送信する、請求項に記載の制御装置。
  6. 電力系統に接続された電力需給調整装置の動作を制御する第1制御装置と、前記第1制御装置と通信する第2制御装置と、を含み、
    前記第1制御装置は、
    前記電力需給調整装置に関する状態を検出する検出部と、
    前記検出部で検出された前記電力需給調整装置に関する状態を示す状態情報を、前記第2制御装置に送信し、前記第2制御装置から前記電力需給調整装置の動作を制御する動作制御情報を受信する通信部と、
    保持している動作制御情報を前記通信部にて受信された動作制御情報と置き換え、前記動作制御情報に基づいて、前記電力需給調整装置の動作を制御する制御部と、を含み、
    前記第2制御装置は、
    複数の前記電力需給調整装置に関する状態情報を受信したタイミングで、前記状態情報に基づいて前記複数の電力需給調整装置の各々の動作制御情報を設定する設定部と、
    前記動作制御情報を対応する前記電力需給調整装置に送信する送信部と、を含み、
    前記設定部は、所定数の電力需給調整装置からの前記受信が完了するごとに前記動作制御情報を設定し、前記複数の電力需給調整装置に関する状態情報の受信に要する時間に応じて、前記動作制御情報を設定するタイミングと前回の受信に要した時間に応じた前記動作制御情報を設定するタイミングとの時間間隔を制御する制御システム。
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