JP6747428B2 - 制御装置、発電制御装置および制御システム - Google Patents

制御装置、発電制御装置および制御システム Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、発電装置を制御する発電制御装置および制御システムに関する。
太陽光発電装置や風力発電装置などの再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置(以下、「再エネ電源」と称す)が接続された電力系統が知られている。
再エネ電源が接続された電力系統では、電力供給が電力需要を上回る場合、再エネ電源等の発電装置の出力(電力供給)を抑制する必要がある。
特許文献1には、電力系統に接続されたPV(Photovoltaic power generation:太陽光発電)装置の出力を抑制する電力系統制御システムが記載されている。
この電力系統制御システムは、PV装置の定格出力に基づいて、複数のPV装置をグループ分けする。そして、この電力系統制御システムは、電力需給バランスを満足させるために、グループ単位でPV装置の出力を抑制する。
特許第5460622号公報
PV装置等の発電装置では、静的なパラメータ(Staticなパラメータ、固定的なパラメータ)である定格出力が同じであっても、状況(例えば、発電装置の稼働状況)に応じて、状態(例えば、出力状態)が異なる場合がある。
このため、特許文献1に記載の電力系統システムのように、静的なパラメータを用いて出力制御対象の発電装置を決定する場合、状況によっては、適切ではない発電装置が出力制御対象として用いられる可能性がある。この場合、効率よく発電装置の出力を制御することが困難になるという課題が生じる。
本発明の目的は、上記課題を解決可能な制御装置、発電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、発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する通信部と、を備え、
前記発電に関連する情報は、出力制御時間帯における経過時間であり、
前記決定部は、同一エリア内の少なくとも一部の前記発電装置が複数の分散グループに分散するように前記複数の分散グループを決定し、前記複数の分散グループの中から前記経過時間に応じて前記発電装置群を設定する
または、本発明の制御装置は、発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する通信部と、を備え、
前記発電に関連する情報は、前記発電装置の発電量の予測精度であり、
前記決定部は、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置の前記精度の平均が目標精度以上となるように、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置を決定し、
前記通信部は、前記決定された一部の発電装置に前記出力制御情報を送信する。
または、本発明の制御装置は、発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する通信部と、を備え、
前記発電に関連する情報は、前記発電装置が属するエリアでの過去の電力需要であり、
前記決定部は、前記過去の電力需要が少ない前記発電装置群を設定し、複数の発電装置を前記過去の電力需要に応じて複数の前記発電装置群に分類し、必要出力制御量を各発電装置群に対して当該発電装置群が属するエリアの過去の電力需要に応じて割り振り、前記発電装置群ごとに前記割り振られた出力制御量を満たすように出力制御対象の発電装置を決定し、
前記通信部は、前記出力制御対象の発電装置に前記出力制御情報を送信する。
本発明の制御システムは、複数の発電装置に対応する複数の発電制御装置と、前記発電制御装置と通信する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する第1通信部とを備え、
前記発電制御装置は、
対応する前記発電装置の前記出力制御情報を受信する第2通信部と、
前記出力制御情報に基づいて対応する前記発電装置の出力を制御する制御部とを備え、
前記発電に関連する情報は、出力制御時間帯における経過時間であり、
前記決定部は、同一エリア内の少なくとも一部の前記発電装置が複数の分散グループに分散するように前記複数の分散グループを決定し、前記複数の分散グループの中から前記経過時間に応じて前記発電装置群を設定する
または、本発明の制御システムは、複数の発電装置に対応する複数の発電制御装置と、前記発電制御装置と通信する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する第1通信部とを備え、
前記発電制御装置は、
対応する前記発電装置の前記出力制御情報を受信する第2通信部と、
前記出力制御情報に基づいて対応する前記発電装置の出力を制御する制御部とを備え、
前記発電に関連する情報は、前記発電装置の発電量の予測精度であり、
前記決定部は、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置の前記精度の平均が目標精度以上となるように、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置を決定し、
前記第1通信部は、前記決定された一部の発電装置に前記出力制御情報を送信する。
または、本発明の制御システムは、複数の発電装置に対応する複数の発電制御装置と、前記発電制御装置と通信する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する第1通信部とを備え、
前記発電制御装置は、
対応する前記発電装置の前記出力制御情報を受信する第2通信部と、
前記出力制御情報に基づいて対応する前記発電装置の出力を制御する制御部とを備え、
前記発電に関連する情報は、前記発電装置が属するエリアでの過去の電力需要であり、
前記決定部は、前記過去の電力需要が少ない前記発電装置群を設定し、複数の発電装置を前記過去の電力需要に応じて複数の前記発電装置群に分類し、必要出力制御量を各発電装置群に対して当該発電装置群が属するエリアの過去の電力需要に応じて割り振り、前記発電装置群ごとに前記割り振られた出力制御量を満たすように出力制御対象の発電装置を決定し、
前記第1通信部は、前記出力制御対象の発電装置に前記出力制御情報を送信する。
本発明によれば、効率よく発電装置の出力を制御することが可能になる。
図1Aは、本発明の第1実施形態の発電制御装置Aを示した図である。 図1Bは、発電制御装置Aの動作を説明するためのフローチャートである。 図2は、本発明の第2実施形態の制御装置Bを示した図である。 図3は、制御装置Bの動作を説明するためのフローチャートである。 図4は、発電装置を制御する制御装置BBの一例を示した図である。 図5は、本発明の第3実施形態の制御システム100を示した図である。 図6は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。 図7Aは、処理部1bを含む制御装置1が、各PV装置3から各PV装置3の位置情報を受信する場合の動作例を示した図である。 図7Bは、区分時間帯ごとに抑制の割合を決定する例を示した図である。 図8は、本発明の第4実施形態の制御システム100Aを示した図である。 図9は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。 図10は、制御システム100Aの動作の一例を説明するための図である。 図11は、本発明の第5実施形態の制御システム100Bを示した図である。 図12は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。 図13は、処理部1bBを含む制御装置1Bが各PV装置3の過去の出力抑制量を各PV装置3から受信する場合の動作例を示した図である。 図14は、本発明の第6実施形態の制御システム100Cを示した図である。 図15は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。 図16は、制御システム100Cの動作の一例を説明するための図である。 図17は、本発明の第7実施形態の制御システム100Dを示した図である。 図18は、制御装置1Dの動作を説明するためのフローチャートである。 図19は、本発明の第8実施形態の制御システム100Eを示した図である。 図20は、制御装置1Eの動作を説明するためのフローチャートである。 図21は、制御装置1Eの動作を説明するための図である。 図22は、本発明の第9実施形態の制御システム100Fを示した図である。 図23は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。 図24は、処理部1bFを含む制御装置1Fが蓄積部7の有無やSoCを各PV装置3から受信する場合の動作例を示した図である。 図25は、本発明の第10実施形態の制御システム100Gを示した図である。 図26は、本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図27は、時間毎クラスタと制御クラスタの一例を示した図である。 図28は、本発明の第11実施形態の制御システム100Hを示した図である。 図29は、本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図30は、時間毎クラスタと制御クラスタの一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1Aは、本発明の第1実施形態の発電制御装置Aを示した図である。
発電制御装置Aは、電力系統の送配電線に接続された発電装置を制御する。つまり、発電制御装置Aは発電装置内に備えていてもよい。以下、発電制御装置Aにて制御される発電装置を「制御対象の発電装置」と称す。
制御対象の発電装置は、所定発電装置の一例である。
制御対象の発電装置は、電力系統の送配電線に接続された複数の発電装置のいずれかである。
複数の発電装置の各々は、例えば、再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置(再エネ電源)である。再エネ電源としては、太陽光発電装置、風力発電装置、小水力発電装置、地熱発電装置、潮力発電装置、バイオマス発電装置などがある。以下、特に太陽光発電装置を「PV装置」と称し、風力発電装置を「WT(Wind Turbine)装置」と称す。また、複数の発電装置の各々は、再エネ電源以外の燃料電池やガスタービン発電装置など、出力抑制が必要な時間帯に発電電力の抑制が可能であれば、如何なる発電装置でもよい。
本実施形態では、複数の発電装置として、PV装置を用いるものとする。このため、制御対象の発電装置はPV装置となる。PV装置は、天候に応じて発電量が変動する発電装置の一例である。
発電制御装置Aは、通信部A1と、制御部A2と、を含む。
通信部A1は、制御対象の発電装置を制御するための出力制御情報を受信する。出力制御情報としては、例えば、制御対象の発電装置の出力を「0」(ゼロ)にする出力抑制情報を用いてもよい。以下、出力制御情報として、制御対象の発電装置の出力を「0」にする出力抑制情報、出力制御の開始時刻情報、及び終了時刻情報、を用いるものとする。
通信部A1は、例えば、外部装置が送信した出力制御情報を受信する。
外部装置は、複数の発電装置(複数のPV装置)の出力制御を行う時刻よりも以前の任意の時刻(例えば、前日の9時、あるいは12時間前、3時間前、1時間前等)において、発電装置の地理的位置(緯度経度情報で特定される住所)の天候の予測値に基づいて複数のグループに分類する。外部装置は、出力制御を行う3時間前に、例えば、外部サイトからGPV(Grid Point Value)データを取得して各発電装置の位置の天候の予測値を把握する。
本実施形態では、外部装置は、複数の発電装置を、発電装置の位置に最も近いGrid Point(格子点、例えば5km間隔のメッシュ)における全雲量(0〜100%の発生割合で表されており、その数値)の予測値に基づいて複数のグループに分類する。発電装置の位置に最も近いGrid Pointにおける全雲量の予測値は、状況(例えば、発電に関連する情報)の一例である。
外部装置は、複数のグループの中から制御グループを決定する。制御グループは、発電装置群の一例である。
本実施形態では、外部装置は、複数のグループの中から全雲量が少ないグループ(例えば、全雲量0%〜30%)を優先的に制御グループとして決定する。全雲量が少ないグループに属する発電装置(PV装置)は、全雲量が多いグループに属する発電装置よりも確率的に発電出力が大きくなる。このため、出力抑制効果の高い発電装置(出力抑制されないと出力が大きくなるPV装置)を含むグループを、優先的に制御グループとして決定する。
外部装置は、制御グループに属する1以上の発電装置の出力制御情報を送信する。本実施形態では、制御グループに制御対象の発電装置が属しているものとする。このため、外部装置は、制御対象の発電装置の出力制御情報を送信する。
通信部A1は、制御対象の発電装置の出力制御情報を受信する。
制御部A2は、通信部A1が受信した出力制御情報に基づいて、制御対象の発電装置の出力を制御する。
次に、動作を説明する。
図1Bは、発電制御装置Aの動作を説明するためのフローチャートである。
通信部A1は、出力制御開始時刻よりも前のタイミング(例えば、出力制御開始時刻の1時間前)で、外部装置が送信した制御対象の発電装置の出力制御情報を受信する(ステップS201)。なお、出力制御開始時刻よりも前のタイミングは、出力制御開始時刻の1時間前に限らず適宜変更可能である。続いて、通信部A1は、出力制御情報を制御部A2に出力する。
制御部A2は、出力制御情報を受信すると、該出力制御情報に基づいて、出力制御開始時刻から出力制御終了時刻までの間、制御対象の発電装置の出力を制御する(ステップS202)。本実施形態では、制御部A2が、出力制御情報に基づいて、制御対象の発電装置から電力系統へ出力される電力を「0」に抑制する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、通信部A1は、全雲量の予測値に応じて決定された制御グループに属する、制御対象の発電装置の出力制御情報を受信する。制御部A2は、出力制御情報に基づいて制御対象の発電装置の出力を制御する。
例えば、制御対象の発電装置の位置の天候が晴れであり、制御対象の発電装置が制御グループとなる全雲量の少ないグループに属する場合、制御対象の発電装置の出力を抑制可能にする。一方、制御対象の発電装置の位置の天候が悪く、制御対象の発電装置が制御グループとなる全雲量の少ないグループに属さない場合、制御対象の発電装置の出力を抑制しない。
したがって、制御グループに属する発電装置は、発電装置の地理的位置の天候の予測値に応じて切り替わり、出力制御を行う時刻において、出力抑制の効果が確率的に高い発電装置(同じような状態の発電装置)の出力を制御できる。よって、効率よく発電装置の出力を制御可能になる。また、出力抑制の効果が高い発電装置の出力を制御するため、少ない数の発電装置で効率よく出力制御を行うことが可能になる。この出力抑制の効率は、天候予測の精度に依存する。よって、天候予測の精度が高いタイミングの予測値を用いることが望ましく、基本的な傾向として、天候予測を行う時刻は、出力制御を行う時刻に近いほど予測精度が高くなるため望ましい。但し、天候の状況によっては、必ずしも時刻が近ければ精度が高くなるというわけでもないため、複数の時刻における天候予測値を用いる等の組み合わせも有効である。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
天候の情報は、全雲量に限らず、例えば、上層雲量、中層雲量、下層雲量、天気、日射量、降水量、気温、湿度、風速、風向等の、再エネ電源の発電量予測に関係する情報が考えられ、適宜変更可能である。
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態の制御装置Bを示した図である。
制御装置Bは、例えば、第1実施形態で説明した外部装置の一例として機能する。つまり、制御装置Bは、発電制御装置とは異なる、出力制御情報を複数の発電装置に送信する外部装置に設けてもよい。
制御装置Bは、決定部B1と、通信部B2と、を含む。
決定部B1は、電力系統の送配電線に接続されている複数の発電装置のうち、少なくとも一部を含む制御グループを状況に応じて決定する。本実施形態でも、複数の発電装置としてPV装置を用いる。なお、複数の発電装置は、第1実施形態で説明したように適宜変更可能である。
通信部B2は、制御グループに属する発電装置の出力制御情報を送信する。出力制御情報としては、第1実施形態(変形例を含む)で説明した出力制御情報を用いるものとする。
次に、本実施形態の動作を説明する。
図3は、制御装置Bの動作を説明するためのフローチャートである。
なお、決定部B1は、各発電装置の位置を示す情報を予め保持しているものとする。
決定部B1は、出力制御開始時刻よりも前のタイミング(例えば、出力制御開始時刻の3時間前)に、各発電装置の位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量の予測値のデータを外部サイトから受信する。
続いて、決定部B1は、電力系統の送配電線に接続されている複数の発電装置のうち、少なくとも一部を含む制御グループを状況に応じて決定する(ステップS301)。
ステップS301では、例えば、決定部B1は、複数の発電装置を、発電装置の位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量の予測値に基づいて複数のグループに分類する。決定部B1は、複数のグループの中で全雲量が少ないグループを優先的に制御グループとして決定する。
続いて、決定部B1は、出力制御開始時刻よりも前のタイミング(例えば、出力制御開始時刻の1時間前)で、制御グループに属する少なくとも一部の発電装置の出力制御情報を通信部B2から送信する(ステップS302)。
ステップS302では、例えば、決定部B1は、まず、制御グループに属する発電装置のうち、出力制御(出力抑制)が未実施の発電装置を、出力制御対象の発電装置として決定する。続いて、決定部B1は、出力制御対象の発電装置の出力制御情報(出力制御の開始時刻及び出力制御の終了時刻の情報を含む)を、例えば、出力制御開始時刻の30分前または1時間前に、通信部B2から送信する。
出力制御対象の発電装置は、自装置の出力制御情報を受信すると、出力制御の開始時刻に合わせて自装置から電力系統へ出力される電力を「0」に抑制し、出力制御の終了時刻まで抑制を継続する。出力制御対象の発電装置の一例としては、例えば、第1実施形態(変形例を含む)で説明した「発電制御装置」と「制御対象の発電装置」とを含む発電装置がある。
なお、上述した処理では、各発電装置の位置の天候(全雲量を含む)のデータによっては、特定の発電装置で集中的に出力抑制される場合が想定される。このため、決定部B1は、以下のような処理を更に実行してもよい。
決定部B1は、発電装置ごとに、出力制御情報が送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを保持する。例えば、決定部B1は、各発電装置に対して、出力抑制の実施済みを示す実施済(1)、または出力抑制の未実施を示す未実施(0)のいずれか一方を設定する。
決定部B1は、初期段階では、全ての発電装置に対して未実施(0)を設定する。
そして、決定部B1は、ステップS301で制御グループに属することになった発電装置について未実施(0)を実施済(1)に変更する。
そして、決定部B1は、次回の決定動作以降、制御グループの決定処理(ステップS301)を開始する前に、実施済(1)が設定されている発電装置を各グループから除外し、その後、制御グループの決定処理(ステップS301)を実行する。
その際、全ての発電装置に実施済(1)が設定された場合、決定部B1は、全ての発電装置について実施済(1)を未実施(0)に変更する。
実施データ(実施済(1)及び未実施(0))を用いた発電装置の選択処理を行うと、各発電装置における出力抑制の公平性が向上する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、決定部B1は、複数の発電装置を、それぞれの位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量の予測値に基づいて複数のグループに分類する。決定部B1は、複数のグループの中で雲量が少ないグループを優先的に制御グループとして決定する。通信部B2は、制御グループに属する発電装置(制御グループに属する1以上の発電装置)の出力制御情報を送信する。
このため、制御グループに属する発電装置は、発電装置の位置の天候に応じて切り替わり、その時点の状況で、出力抑制の効果が確率的に高い発電装置(同じような状態の発電装置)の出力を制御可能になる。よって、効率よく発電装置の出力を制御できる。また、出力抑制の効果が高い発電装置の出力を制御するため、少ない数の発電装置で効率よく出力制御を行うことができる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
本実施形態においても、出力制御情報は、発電装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象の発電装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
本実施形態においても、天候の情報は、全雲量に限らず、例えば、上層雲量、中層雲量、下層雲量、天気、日射量、降水量、気温、湿度、風速、風向等の、再エネ電源の発電量予測に関係する情報が考えられ、適宜変更可能である。
また、制御装置は発電装置を直接制御してもよい。
図4は、発電装置を制御する制御装置BBの一例を示した図である。図4において、図2に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御装置BBは、決定部B1と、制御部B3と、を含む。
制御部B3は、決定部B1が決定した制御グループに属する発電装置のうち、少なくとも一部の出力を制御する。例えば、制御部B3は、決定部B1が決定した出力制御対象の発電装置を直接制御する。一例として、制御部B3は、出力制御対象の発電装置からの出力を「0」にする。
この変形例によれば、制御装置BBが出力制御対象の発電装置を直接制御可能になる。また、制御装置BBは、複数の発電装置の出力を、遠隔地の外部装置から制御することができる。
次に、第1および第2実施形態(変形例を含む)の変形例を説明する。
発電装置としてPV装置の代わりにWT装置を用いる場合、グループを決定する際に用いる状況(発電に関連する情報)としては、発電装置の位置の雲量の代わりに、発電装置の位置に最も近いGrid Point(格子点)における地上面や気圧面の風速と風向の予測値を用いる。このとき風速や風向としては、WT装置の風車の高さに最も近い気圧面の風速や風向を用いることが望ましい。
また、第1および第2実施形態(変形例を含む)において、状況(発電に関連する情報)は、発電装置の位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量や風速に限らず、適宜変更可能である。例えば、状況(発電に関連する情報)として、発電装置の契約容量、(1)発電装置の位置や該位置に最も近いGrid Point(格子点)における天候予測値、(2)発電装置の予測発電量、(3)発電装置の過去の出力抑制量、(4)発電装置の予測発電量の予測精度や信頼区間、(5)発電装置の送配電線に対する連系点の電圧や、連系点より上流の送配電線部分の電圧、(6)発電装置の出力変動に応じた送配電線の電圧変動量、(7)発電装置の出力電力を蓄積可能な蓄積部の蓄積レベル、(8)出力制御時間帯における制御実施経過時間、(9)発電装置が属するエリアにおける過去の電力需要履歴や未来の電力需要予測値、を用いてもよい。
ここで、雲量などの天候情報と上記(1)〜(9)の各々は、動的指標(時間的に変化する指標)の一例である。
第1および第2実施形態(変形例を含む)において、状況に応じて、複数の発電装置を、複数のグループに分類する際、状況(発電に関連する情報)として、上記(1)、(2)、(4)、(9)を用いて、制御対象の発電装置の発電量予測値を把握することで、より精度の高い出力制御を実施できる。あるいは、上記(7)を用いて、効率的に蓄積部へ充電することで無駄な出力抑制(すなわち発電電力の廃棄)を防止できる。そのため、再エネ発電電力の利用効率を向上できる。
また、状況(発電に関連する情報)として、上記(5)、(6)を用いて発電装置の出力制御実施時の電力系統に対する影響を把握した上で出力制御を実施することで、あるいは上記(8)を用いて発電装置の出力制御実施時の電力系統に対する悪影響を緩和した出力制御を実施することで、電力系統の安定性を向上できる。
さらに、状況(発電に関連する情報)として上記(3)を用いて、発電装置の過去の出力抑制量を把握した上で出力制御を実施することで、出力制御の公平性を保証する制御が可能となる。
以下、詳細について第3〜11実施形態を用いて説明する。
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態の制御システム100を示した図である。
制御システム100は、同一カテゴリの再エネ電源としてPV(太陽光発電)装置を想定し、複数のPV装置を、それぞれの位置と最も近いGrid Point(格子点)における全雲量の予測値に基づいて複数のグループ(以下、「グループ」を「クラスタ」と称す)に分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力を制御する。
制御システム100は、制御装置1と、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100は、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。図5では、発電制御装置2がPV装置3と1対1で対応する例を示しているが、発電制御装置2とPV装置3との対応関係は1対1に限らず、1対2や1対多など適宜変更可能である。
PV装置3は、発電装置および再エネ電源の一例である。
各PV装置3は、電力系統4の送配電線に接続されている。
制御システム100にて出力制御が行われていない状況において、各PV装置3が電力系統4に出力する電力の上限値は、事前に契約によって決められている。以下、契約によって決められている出力電力の上限値を「契約容量[W]」と称す。
各PV装置3は、太陽光を直流電流(電力)に変換する太陽光パネルと、PCS(Power Conditioning System)と、を含む。PCSは、太陽光パネルからの直流電力を交流電力に変換し、また、その交流電力のレベルを調整する。
電力系統4には、火力発電所4aや揚水式発電所4b等を含む。電力系統4には負荷5も接続されている。図5では、負荷5を、電力系統4から供給された電力を消費する複数の機器(電力需要発生装置)を仮想的に統合した仮想負荷(需要家)として示している。また、電力系統4には、PV装置3以外の不図示の再エネ電源(例えば、WT装置や地熱発電)、不図示の原子力発電所および不図示の水力発電所等が接続されているものとする。
制御装置1は、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1は、通信部1aと、処理部1bと、を含む。
通信部1aは、各発電制御装置2、火力発電所4a、揚水式発電所4bおよび気象予測装置6と通信する。
通信部1aは、例えば、以下のような通信を行う。
通信部1aは、火力発電所4aおよび揚水式発電所4bの実際の発電量を示す情報を受信する。通信部1aは、火力発電所4aに対して発電に関する指示を送信する。通信部1aは、揚水式発電所4bに発電や揚水運転(発電に用いる水をポンプでくみ上げる運転)に関する指示を送信する。
通信部1aは、気象予測装置6から、各PV装置3の位置に最も近いGrid Point(格子点)における天候(全雲量を含む)のデータを受信する。
通信部1aは、処理部1bが決定した各PV装置3の出力を制御するための出力制御情報を、その出力制御対象となるPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する。
処理部1bは、決定部の一例である。
処理部1bは、複数のPV装置3を、PV装置3の位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量に応じて複数のグループに分類する。処理部1bは、複数のグループの中で全雲量が少ないグループを優先的に制御グループとして決定する。処理部1bは、制御グループに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
各発電制御装置2に対応するPV装置3は、それぞれ所定発電装置の一例である。よって、発電制御装置2ごとに所定発電装置が存在することになる。
各発電制御装置2は、通信部2aと、制御部2bと、を含む。
通信部2aは、制御装置1と通信する。
通信部2aは、制御装置1から出力制御情報を受信する。なお、出力制御情報の受信形態としては、制御装置1からプッシュ(Push)送信された出力制御情報を発電制御装置2が受動的に受信する形態、あるいは発電制御装置2が能動的に制御装置1をプル(Pull)すること(出力制御情報をリクエストすること)で出力制御情報を受信する形態がある。
制御部2bは、出力制御情報に基づいてPV装置3の出力を制御する。
なお、発電制御装置2は、対応するPV装置3に内蔵されていてもよい。発電制御装置2が内蔵されたPV装置3は、発電機器や発電装置の一例となる。
次に、動作を説明する。
今、優先給電規定に則って、まず、再エネ電源以外の電力供給量を抑制し、揚水式発電のポンプくみ上げ(揚水運転)による需要創出を行った後でも、11時〜15時の時間帯にPV装置3に起因する余剰電力の発生が予測されたとする。この場合、11時〜15時の時間帯が、出力が抑制される出力抑制時間帯となる。11時〜15時は、出力制御時間帯の一例である。なお、出力抑制時間帯は、11時〜15時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bは、まず、出力抑制時間帯を、1時間ごとに分割して区分時間帯Ttjを決定する。今回は、11時からの各区分時間帯がTt0、Tt1、Tt2、Tt3となる。ここで、区分時間帯の長さは1時間に限らず適宜変更可能である。
処理部1bは、各区分時間帯の開始時刻の1時間前に決定動作を実行する。ここで、1時間は所定時間の一例である。なお、所定時間は1時間に限らず適宜変更可能である。例えば、所定時間は、3時間でもよく、30分や15分でもよい。
図6は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。
処理部1bは、通信部1aを介して、気象予測装置6から、直後の区分時間帯における各PV装置3の位置に最も近いGrid Point(格子点)の天候(全雲量や風速を含む)のデータを、受信する(ステップS601)。
ステップS601では、例えば、処理部1bは、通信部1aを介して、直後の区分時間帯における各PV装置3の位置に最も近いGrid Point(格子点)の天候のデータを気象予測装置6に要求し、その応答(天候のデータ)を、通信部1aを介して受信する。
続いて、処理部1bは、天候のデータが示す各PV装置3の位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量に基づいて、複数のPV装置3をクラスタ化する(ステップS602)。
ステップS602では、例えば、処理部1bは、全雲量(0%〜100%)に基づいて各PV装置3を複数のクラス(例えば100クラス)に分類する。この際、処理部1bは、さらに雲量が不明を意味する1つのクラスを加えてもよい。ここで、複数のクラスの数は適宜変更可能である。続いて、処理部1bは、各クラスに対して、雲量が少ないほど順位が高くなる優先順位を設定する。この際、雲量不明のクラスには最も低い優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、決定動作を行う前に予め実行しておいてもよい。処理部1bは、各PV装置3を、PV装置3の位置の雲量が属するクラスに分類する。共通のクラスに属するPV装置3にて1つのクラスタが形成される。このため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
続いて、処理部1bは、優先順位が高い順に選択したクラスタで構成されるクラスタ群にて出力抑制できる抑制総量予測値ΣPm_total[W]が、直後の区分時間帯Ttjにおいて必要な抑制総量Qtotal[W]の値以上になるまで、クラスタを1以上で、かつ最小数だけ選択する(ステップS603)。ここで選択されるクラスタを「制御クラスタ」と称す。
続いて、処理部1bは、制御クラスタに属するPV装置3の出力制御情報と、直後の区分時間帯Ttjを示す区分時間帯情報Ijとを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS604)。
発電制御装置2では、制御部2bは、対応するPV装置3の出力制御情報及び区分時間帯情報Ijを受信すると、該出力制御情報及び区分時間帯情報Ijを保持する。
発電制御装置2では、区分時間帯情報Ijが示す開始時刻になると、区分時間帯情報Ijが示す終了時刻になるまで、対応するPV装置3から電力系統4へ出力される電力を、出力制御情報にしたがって「0」(ゼロ)に抑制する。
なお、上述した処理では、各PV装置3の位置の天候(雲量を含む)のデータによっては、特定のPV装置3が集中的に出力抑制される場合が想定される。このため、処理部1bは、以下のような処理を更に行ってもよい。
処理部1bは、PV装置3ごとに、出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを保持する。例えば、処理部1bは、各PV装置3に対して、出力抑制の実施済みを示す実施済(1)、または出力抑制の未実施を示す未実施(0)のいずれか一方を設定する。
処理部1bは、初期段階では、全てのPV装置3に対して未実施(0)を設定する。
そして、処理部1bは、ステップS603で制御クラスタに属することになったPV装置3について未実施(0)を実施済(1)に変更する。
そして、処理部1bは、次回の決定動作以降、制御クラスタの決定処理(ステップS603)を開始する前に、実施済(1)が設定されているPV装置3を各クラスタから除外し、その後、制御クラスタの決定処理(ステップS603)を実行する。
その際、抑制総量予測値ΣPm_total[W]の不足が生じた場合、または全てのPV装置3に実施済(1)が設定されている場合、処理部1bは、全てのPV装置3について実施済(1)を未実施(0)に変更する。
実施済(1)と未実施(0)を用いたPV装置の選択処理を行うと、各PV装置3における出力抑制の公平性が向上する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bは、複数のPV装置3を、それぞれの位置に最も近いGrid Point(格子点)における全雲量に基づいて複数のクラスタに分類する。処理部1bは、複数のクラスタの中で雲量が少ないクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。そのため、制御クラスタに属するPV装置3は、PV装置3の位置の天候の予測値に応じて切り替わり、出力制御を行う時刻において、出力抑制の効果が確率的に高いPV装置3(同じような状態のPV装置3)の出力を制御可能になる。よって、効率よくPV装置3の出力を制御可能になる。また、出力抑制効率の高いPV装置3の出力を制御するため、少ない数のPV装置3で効率よく出力抑制を行うことが可能になる。
また、実施データ(実施済(1)及び未実施(0))を用いたPV装置3の選択処理を行うと、各PV装置3における出力抑制の公平性が向上する。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
PV装置3の代わりにWT装置を用いてもよい。
この場合、処理部1bは、天候のデータが示す各WT装置に最も近いGrid Point(格子点)における地上面や気圧面の風速の予測値に基づいて複数のWT装置をクラスタ化する。
例えば、処理部1bは、気象庁の風速階級(「12」:32.7m/s以上〜「0」:0.3m/s未満)に応じた複数クラス(「12」〜「0」)を設定する。ここで、複数のクラスの数は適宜変更可能である。
続いて、処理部1bは、各クラスに対して、風速が速いほど順位が高くなる優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、決定動作を行う前に、予め実行しておいてもよい。そして、処理部1bは、各WT装置を、WT装置の位置の風速が属するクラスに分類する。但し、WT装置の位置の風速が、WT装置のカットアウト風速以上である場合、そのWT装置は除外する。共通のクラスに属するWT装置にて1つのクラスタが形成される。このため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
その後、上述したステップS602から後の処理を実行する。
この場合も、出力抑制時において出力抑制効率の高いWT装置(同じような状態の発電装置)が含まれるクラスタを優先的に制御クラスタとして決定可能になる。このため、効率よく発電装置の出力を制御可能になる。また、出力抑制効率の高いWT装置の出力を制御するため、少ない数のWT装置で効率よく出力抑制を行うことができる。
また、処理部1bは、複数のクラスタのうち、優先順位の高い(最も高い)クラスタと、優先順位の低い(最も低い)クラスタとの組み合わせを、優先的に制御クラスタとして決定してもよい。この場合、各PV装置間や各WT装置における出力抑制の公平性の向上が可能となる。
処理部1bは、PV装置やWT装置の位置を、PV装置やWT装置から受信してもよい。
図7Aは、処理部1bを含む制御装置1が、各PV装置3から各PV装置3の位置情報を受信する場合の動作例を示した図である。
この場合、処理部1bは、各PV装置3から各PV装置3の位置情報を受信する(図7A左上)(位置情報は、固定情報であるため、何度も受信する必要はなく、予め取得した位置情報を用いることも可能)。続いて、処理部1bは、天候データを受信する(図7A右上)。続いて、処理部1bは、全雲量の予測値(0%〜100%)に基づいて複数のPV装置3のクラスタ化を実行する(図7A左下)。続いて、処理部1bは、複数のクラスタの中で、雲量の少ないクラスタ(クラスタ2)を制御クラスタとして決定し、出力抑制を実行する(図7A右下)。
また、処理部1bは、例えば、11〜12時の抑制量を80%、12〜13時の抑制量を90%、13〜14時の抑制量を100%にするなど、時間ごとにPV装置3の出力抑制量を変えてもよい。
本実施形態では、出力制御を実施する時間帯ごとに、PV装置3の位置の天候予測値(該当する区分時間帯に対する予測値)に基づいて制御クラスタを決定する。これに対して、処理部1bは、最初の区分時間帯に対して決定された制御クラスタを、その区分時間帯を含む出力抑制時間帯の全ての期間において継続して制御クラスタとして決定してもよい。この場合、制御クラスタは、出力抑制時間帯ごとに決定されることになる。
また、制御クラスタが出力抑制時間帯で固定される状況において、各区分時間帯で必要な抑制総量Qtotal[W]が変動する可能性がある場合、処理部1bは、以下のようにして、制御クラスタおよび出力制御情報を決定する。
処理部1bは、区分時間帯(例えば1時間の時間帯)ごとに、必要抑制総量Qtotal[W]を定め、区分時間帯ごとに抑制率Pを求める。
ここで、抑制率Pは、
「抑制率P=対象となる区分時間帯のQtotal/抑制量が最大となる区分時間帯のQtotal」である。
続いて、処理部1bは、抑制量が最大となる区分時間帯のQtotal≦抑制総量予測値ΣPm_total[W]を満たすように、複数のクラスタの中から優先順位毎に制御クラスタを決定する。
そして、処理部1bは、区分時間帯ごとに、制御クラスタに属するPV装置(発電装置)の発電量を抑制率Pに基づいて制御する。
例えば、抑制総量予測値ΣPm_total=抑制量が最大となる区分時間帯のQtotalである場合、処理部1bは、以下のように動作する。
処理部1bは、抑制率P=1となる区分時間帯では、制御クラスタに属する全てのPV装置(発電装置)の出力を「0」にする出力制御情報を通信部1aから送信する。また、処理部1bは、抑制率P=0.5となる区分時間帯では、制御クラスタに属する全てのPV装置(発電装置)の出力電力を契約容量の50%(半分)にするための出力制御情報を通信部1aから送信する。
図7Bは、区分時間帯ごとに抑制の割合を決定する例を示した図である。なお、図7Bでは、制御クラスタに属するPV装置3を単に「PV」と記載している。
図7Bでは、制御クラスタに属する各PV装置3の出力電力のうち、11〜12時の時間帯では契約容量の80%が抑制され、12〜13時の時間帯では契約容量の90%が抑制され、13〜14時の時間帯では契約容量の100%が抑制(全停止)される。
この変形例は、後述する各実施形態においても、制御クラスタが出力抑制時間帯において固定され、各区分時間帯で必要な抑制総量Qtotal[W]が変動する可能性がある場合に、適用可能である。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や、出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第4実施形態)
図8は、本発明の第4実施形態の制御システム100Aを示した図である。図8において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Aは、複数のPV装置3をPV装置3の予測発電量に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第4実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Aは、制御装置1Aと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Aは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Aは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Aは、通信部1aと、処理部1bAと、を含む。
処理部1bAは、決定部の一例である。
処理部1bAは、複数のPV装置3を、それぞれの予測発電量に基づいて複数のクラスタ(グループ)に分類する。処理部1bAは、複数のクラスタの中で予測発電量が多いクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bAは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。なお、PV装置3の予測発電量は、例えば公知技術を用いて予測されたPV装置3の発電量である。
次に、動作を説明する。
本実施形態においても、第3実施形態と同様に11時〜15時を出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜15時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bAは、まず、出力抑制時間帯を、1時間ごとに区分して区分時間帯Ttjを決定する。今回は、11時からの各区分時間帯はTt0、Tt1、Tt2、Tt3となる。ここで、区分時間帯の長さは1時間に限らず適宜変更可能である。
処理部1bAは、各区分時間帯の開始時刻の30分前に決定動作を実行する。ここで、30分は所定時間の一例である。なお、所定時間は30分に限らず適宜変更可能である。例えば、所定時間は、3時間でもよく、1時間でもよく、15分でもよい。
図9は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。図9において、図6に示した処理と同様の処理には同一の符号を付与してある。以下、本実施形態における決定動作について、図6に示した処理と異なる点を中心に説明する。
処理部1bAは、直後の区分時間帯における各PV装置3の予測発電量を取得する(ステップS901)。
ステップS901では、例えば、処理部1bAは、各発電制御装置2に対して、直後の区分時間帯における発電制御装置2に対応するPV装置3の予測発電量を要求する。
各発電制御装置2では、制御部2bは、通信部2aを介して受信した該要求に応じて、対応するPV装置3の発電履歴を基に、直後の区分時間帯における対応するPV装置3の予測発電量を算出する。そして、処理部1bAは、その算出結果を通信部2aから制御装置1Aに送信する。処理部1bAは、その算出結果(PV装置3の予測発電量)を、通信部1aを介して受信する。
ここで、処理部1bAが各PV装置3の発電履歴を保持している場合、処理部1bAは、区分時間帯における各PV装置3の予測発電量を算出してもよい。
各PV装置3の発電履歴が存在しない場合(例えば初期動作時)、処理部1bAは、各PV装置3の予測発電量としてデフォルト値を用いてもよい。
なお、各PV装置3の予測発電量の算出方法は、上述した方法に限らず、公知の種々の発電量予測の方法に変更可能である。
続いて、処理部1bAは、各PV装置3の予測発電量に基づいて複数のPV装置3をクラスタ化する(ステップS902)。
ステップS902では、例えば、処理部1bAは、まず取りうる範囲の予測発電量を、以下の(1)〜(4)の4つのクラスに分類する。(1)500kWh以上、(2)500kWh未満〜50kWh以上、(3)50kWh未満〜10kWh以上、(4)10kWh未満。ここで、複数のクラスの区分けおよび数は適宜変更可能である。
続いて、処理部1bAは、各クラスに対して、予測発電量が多いほど順位が高くなるように優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、決定動作前に予め実行しておいてもよい。
そして、処理部1bAは、各PV装置3を、PV装置3の予測発電量が属するクラスに分類する。共通のクラスに属するPV装置3によって1つのクラスタが形成される。このため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
その後、処理部1bAは、ステップS603〜S604の処理を実行する。発電制御装置2は、区分時間帯情報Ijが示す開始時刻になると、該区分時間帯情報Ijが示す終了時刻になるまで対応するPV装置3から電力系統4へ出力する電力を出力制御情報に基づいて「0」に抑制する。
なお、処理部1bAは、第3実施形態で説明したように、各PV装置3に対して出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを用いて出力制御対象のPV装置3を決定してもよい。
例えば、処理部1bAは、PV装置3ごとに、出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを保持する。例えば、処理部1bAは、各PV装置3に対して、出力抑制の実施済みを示す実施済(1)、または出力抑制の未実施を示す未実施(0)のいずれか一方を設定する。
処理部1bAは、初期段階では、全てのPV装置3に対して未実施(0)を設定する。
そして、処理部1bAは、ステップS603で制御クラスタに属することになったPV装置3について未実施(0)を実施済(1)に変更する。
そして、処理部1bAは、次回の決定動作以降、制御クラスタの決定処理(ステップS603)を開始する前に、実施済(1)が設定されているPV装置3を各クラスタから除外し、その後、制御クラスタの決定処理(ステップS603)を実行する。
その際、抑制総量予測値ΣPm_total[W]の不足が生じた場合、または、全てのPV装置3に実施済(1)が設定されている場合、処理部1bAは、全てのPV装置3について実施済(1)を未実施(0)に変更する。
実施データ(実施済(1)及び未実施(0))を用いたPV装置の選択処理を行うと、各PV装置3における出力抑制の公平性が向上する。
図10は、制御システム100Aの動作の一例を説明するための図である。
制御装置1A内の処理部1bAは、各PV装置3に出力抑制予告(上述した「要求」として機能する)を送信する(図10左上)。続いて、処理部1bAは、各PV装置3から予測発電量を受信する(図10右上)。続いて、処理部1bAは、予測発電量に基づいてPV装置3のクラスタ化を実行する(図10左下)。続いて、処理部1bAは、複数のクラスタの中で、予測発電量の多いクラスタ(クラスタ1)を制御クラスタとして決定し、出力抑制を実行する(図10右下)。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bAは、複数のPV装置3を、それぞれの予測発電量に基づいて複数のクラスタに分類する。処理部1bAは、複数のクラスタの中で予測発電量が多いクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bAは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
このため、出力抑制時において発電量が多いと推定された出力抑制効率の高いPV装置(同じような状態の発電装置)が含まれるクラスタを優先的に制御クラスタとして決定可能になる。このため、効率よく発電装置の出力を制御可能になる。また、出力抑制効率の高いPV装置3の出力を制御するため、少ない数のPV装置3で効率よく出力抑制を行うことが可能になる。
なお、発電量が少ないと予想されたPV装置3を制御しても、発電量が少ないため、出力抑制できる発電量が少なく、適切に出力抑制を行うことができない。そのため、本実施形態のように、発電量が多いと予想されたPV装置3の出力を制御することで効率よく制御することができる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
処理部1bAは、制御クラスタとして未選択のクラスタの中から制御クラスタを1つずつ選択していく際、未選択のクラスタの中で、クラスタ内の全てのPV装置3の予測発電量を積算した値が、必要な出力抑制量(=区分時間帯Ttjにおいて必要な抑制総量Qtotal)に近い値を有するクラスタ(以下、「該当クラスタ」と称す)を優先的に制御グループとして決定してもよい。この該当クラスタに属するPV装置3の発電を完全に抑制することで所望のQtotalを実現することができる。この場合、処理部1bAは、該当クラスタに属するPV装置3のいずれか1つを、出力抑制対象のPV装置として選択し、該当クラスタに属するPV装置3については、その出力抑制対象のPV装置にのみ出力制御情報を通信部1aから送信する。
また、処理部1bAは、複数のクラスタの中で予測発電量が多いクラスタおよび予測発電量が少ないクラスタを優先的に制御クラスタとして決定してもよい。
例えば、処理部1bAは、制御クラスタから選択されたPV装置3全体の抑制総量予測値ΣPm_totalが区分時間帯Ttjにおいて必要な抑制総量Qtotal以上になるまで、予測発電量が最も大きいクラスタからPV装置3を1つ選択した後、予測発電量が最も小さいクラスタからPV装置3を1つ選択する動作を、繰り返してもよい。
この場合、予測発電量が小さいクラスタの選択回数を増やすことができるため、出力抑制の公平性の向上を図ることができる。
複数のPV装置3は、複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第5実施形態)
図11は、本発明の第5実施形態の制御システム100Bを示した図である。図11において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Bは、複数のPV装置3をそれぞれの過去の出力抑制量に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第5実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Bは、制御装置1Bと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Bは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Bは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Bは、通信部1aと、処理部1bBと、を含む。
処理部1bBは、決定部の一例である。
処理部1bBは、複数のPV装置3を、それぞれの過去の出力抑制量に基づいて複数のクラスタ(グループ)に分類する。処理部1bBは、複数のクラスタの中で過去の出力抑制量が少ないクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bBは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
次に、動作を説明する。
本実施形態においても、第3実施形態と同様に11時〜15時の時間帯を出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜15時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bBは、まず、出力抑制時間帯を、1時間ごとに分割して区分時間帯Ttjを決定する。今回は、11時からの各区分時間帯がTt0、Tt1、Tt2、Tt3となる。ここで、区分時間帯の長さは1時間に限らず適宜変更可能である。
処理部1bBは、各区分時間帯の開始時刻の30分前に決定動作を実行する。ここで、30分は所定時間の一例である。なお、所定時間は30分に限らず適宜変更可能である。例えば、所定時間は、1時間でもよく、15分でもよい。
図12は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。図12において、図6に示した処理と同様の処理には同一の符号を付与してある。以下、本実施形態での決定動作について、図6に示した処理と異なる点を中心に説明する。
なお、処理部1bBは、各PV装置3に対して過去に実施した出力抑制の履歴を保持しているものとする。
出力抑制の履歴には、PV装置3ごとに「出力抑制時間」と「契約容量に対する抑制比率」とを備える。
契約容量に対する抑制比率Rは、「0≦R≦1」で定義される。例えば、PV装置3が出力を完全に停止している場合にはR=1となり、PV装置3が契約容量に対して出力を50%に抑制している場合にはR=0.5となり、PV装置3が出力抑制していない場合にはR=0となる。
処理部1bBは、各PV装置3の過去の出力抑制総量を算出する(ステップS1201)。
ステップS1201では、例えば、処理部1bBは、出力抑制の履歴を用いて、PV装置3ごとに、
出力抑制総量=出力抑制時間×契約容量に対する抑制比率
、を算出する。
続いて、処理部1bBは、各PV装置3の過去の出力抑制総量に基づいて、複数のPV装置3をクラスタ化する(ステップS1202)。
ステップS1202では、例えば、処理部1bBは、まず、算出された各PV装置3の過去の出力抑制総量の範囲(最も小さい値〜最も大きい値まで)を基に、過去の出力抑制総量の多さにしたがって複数のクラスに分類する。ここで、複数のクラスの数は適宜変更可能である。
続いて、処理部1bBは、各クラスに対して、過去の出力抑制総量が少ないほど順位が高くなるように優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、予め実行しておいてもよい。
そして、処理部1bBは、各PV装置3を、それぞれの過去の出力抑制総量が属するクラスに分類する。共通のクラスに属するPV装置3によって1つのクラスタが形成される。このため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
以下、処理部1bBは、ステップS603〜S604を実行する。また、発電制御装置2では、区分時間帯情報Ijが示す開始時刻になると、区分時間帯情報Ijが示す終了時刻になるまで対応するPV装置3から電力系統4へ出力される電力を出力制御情報に基づいて「0」に抑制する。
ここで、本実施形態のクラスタは、契約容量や設置場所が異なるPV装置3の集合体から構成される。このため、処理部1bBは、電力系統4の状況(送配電線の電圧や送電容量などの物理的制約)を考慮して、各クラスタから、電力系統4の安定性に影響を与えるPV装置3を除外したり、制御クラスタ内のPV装置3の出力抑制量を調整したりしてもよい。
例えば、処理部1bBは、PV装置3の座標情報(位置情報)を記憶し、同じエリアに属する複数のPV装置3の一部については、そのエリアで電力供給不足を招かないように、クラスタから除外したり、出力抑制量を調整したりする。これにより電力の送配電損失を低減することが可能となる。
また、本実施形態では、初期状態において、全てのPV装置3の過去の出力抑制量が「0」で等しいため、処理部1bBは、例えば、過去の出力抑制量以外の基準でクラスタ化や制御クラスタを決定する。
例えば、処理部1bBは、初期動作時には、地理的に離れたPV装置3をランダムに選定し、その選定されたPV装置3で構成されるクラスタを制御クラスタとして決定する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bBは、複数のPV装置3を、PV装置3の過去の出力抑制総量に基づいて複数のクラスタに分類する。処理部1bBは、複数のクラスタの中で過去の出力抑制総量が少ないクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。
このため、出力抑制時において過去の出力抑制量が少ないPV装置(同じような状態の発電装置)が含まれるクラスタを優先的に制御クラスタとして決定される。よって、PV装置間での出力抑制総量のばらつきを低減することができ、各PV装置3における出力抑制の不公平を是正することができる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
処理部1bBは、各PV装置3の過去の出力抑制総量を各PV装置3から受信してもよい。この場合、各PV装置3は、自装置の出力抑制履歴を保持し、その出力抑制履歴を用いて、自装置の過去の出力抑制総量を算出する。ここで、各PV装置3が保持する出力抑制履歴には、例えば、自装置の「出力抑制時間」と「契約容量に対する抑制比率」とを備える。
なお、出力抑制履歴は、「出力抑制時間」、「契約容量に対する抑制比率」、だけでなく、「抑制期間全体での実際の発電量」、「出力抑制を実施した回数や日にち」など、出力抑制に関連するパラメータであれば、どのような情報でもよい。
図13は、処理部1bBを含む制御装置1Bが各PV装置3の過去の出力抑制総量を各PV装置3から受信する場合の動作例を示した図である。
この場合、処理部1bBは、各PV装置3に出力抑制予告を送信する(図13左上)。続いて、処理部1bBは、各PV装置3から抑制期間内の過去の出力抑制総量を受信する(図13右上)。ここで、抑制期間とは、例えばPV装置3間での不公平性を評価する上での評価期間であり、4月1日を初日とする1年間などが該当する。続いて、処理部1bBは、過去の出力抑制総量に基づいてPV装置3のクラスタ化を実行する(図13左下)。続いて、処理部1bBは、複数のクラスタの中で、過去の出力抑制総量の少ないクラスタ(クラスタ3)を制御クラスタとして決定し、出力抑制を実行する(図13右下)。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や、出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第6実施形態)
図14は、本発明の第6実施形態の制御システム100Cを示した図である。図14において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Cは、複数のPV装置3を、それぞれの発電量の予測結果の精度に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第6実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Cは、制御装置1Cと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Cは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Cは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Cは、通信部1aと、処理部1bCと、を含む。
処理部1bCは、決定部の一例である。
処理部1bCは、複数のPV装置3を、ぞれぞれの発電量の予測結果の精度(以下、単に「精度」と称す)に基づいて複数のクラスタ(グループ)に分類する。処理部1bCは、複数のクラスタの中で精度の高いクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bCは、決定した一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
次に、動作を説明する。
本実施形態においても、第3実施形態と同様に11時〜15時の時間帯を出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜15時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bCは、まず、出力抑制時間帯を、1時間ごとに分割して区分時間帯Ttjを決定する。今回は、11時からの各区分時間帯はTt0、Tt1、Tt2、Tt3となる。ここで、区分時間帯の長さは1時間に限らず適宜変更可能である。
処理部1bCは、各区分時間帯の開始時刻の30分前に決定動作を実行する。ここで、30分は所定時間の一例である。なお、所定時間は30分に限らず適宜変更可能である。例えば、所定時間は、1時間でもよく、15分でもよい。
図15は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。
なお、処理部1bCは、PV装置3ごとに、実際の発電量P[W]と発電量予測値PPredict[W]を保持しているものとする。処理部1bCは、PV装置3ごとに、発電量の予測結果の精度を評価するための予測誤差ACCを算出する(ステップS1501)。
ステップS1501では、例えば、処理部1bCは、PV装置3ごとに、
予測誤差ACC
=|実際の発電量P[W]−発電量予測値PPredict[W]|/実際の発電量P[W]
、を算出する。
予測誤差ACCは、予測精度が高いほど、値が小さくなる。
このとき、処理部1bCは、まず、予測誤差ACCを各区分時間帯の開始時刻の1時間前から24時間前まで1時間毎に計算し、その平均値を最終的な予測誤差ACCとする。なお、本実施形態では、PV装置3が制御対象であるため、処理部1bCは、日没の時間帯を計算から除外し、発電量予測値としては、予測対象時刻に対して常に3時間前の予測値を用いる。
続いて、処理部1bCは、各PV装置3の予測誤差ACCに基づいて複数のPV装置3をクラスタ化する(ステップS1502)。
ステップS1502では、例えば、処理部1bCは、全PV装置3で取りうる範囲の予測誤差において、誤差の低さ(=精度の高さ)に基づいて各PV装置3を複数のクラスに分類する。ここで、複数のクラスの数は適宜変更可能である。
続いて、処理部1bCは、各クラスに対して、予測誤差が低い(精度が高い)ほど順位が高くなるような優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、決定動作前に予め実行しておいてもよい。
そして、処理部1bCは、各PV装置3を、それぞれの予測誤差ACCが属するクラスに分類する。共通のクラスに属するPV装置3によって1つのクラスタが形成される。このため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
続いて、処理部1bCは、各PV装置3に対して、選択済(1)または未選択(0)のいずれか一方を設定する。処理部1bCは、初期段階では、全てのPV装置3に対して未選択(0)を設定する。
続いて、処理部1bCは、複数のクラスタの中で予測誤差が低いクラスタから、未選択(0)が設定されているPV装置3の中で、発電量予測値が大きい順に、N台のPV装置3を選択する。即ちn番目のPV装置3の発電量予測値をPnPredictとすると、処理部1bCは、
ΣPnPredict≧Qtotal
となるまでN台のPV装置3を選択する。ここで、Qtotal[W]は、区分時間帯Ttjにおいて必要な抑制総量Qtotal[W]である。この選択されたN台のPV装置3の全ての発電量を0にしたとき、削減できる発電量はΣPnPredictであるため、ΣPnPredictは、抑制総量予測値ΣPm_total[W]と等しい。そして、処理部1bCは、選択されたPV装置3の未選択(0)を選択済(1)に変更する(ステップS1503)。ここで、複数のクラスタの中で予測誤差が低いクラスタは、制御クラスタの一例である。
続いて、処理部1bCは、選択されたPV装置3の出力制御情報と、直後の区分時間帯Ttjを示す区分時間帯情報Ijとを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS1504)。
なお、抑制総量予測値ΣPm_total[W]に不足が生じた場合、または全てのPV装置3に選択済(1)が設定されている場合、処理部1bCは、全てのPV装置3について選択済(1)を未実施(0)に変更する。
図16は、制御システム100Cの動作の一例を説明するための図である。
制御装置1C内の処理部1bCは、各PV装置3の発電量の予測精度(予測誤差)に基づいてPV装置3のクラスタ化を実行する(図16左)。続いて、処理部1bCは、複数のクラスタの中で、精度の高いクラスタ(クラスタ1)を制御クラスタとして決定し、出力抑制を実行する(図16右)。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bCは、複数のクラスタの中で発電量予測値の予測精度の高い(予測誤差の低い)クラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。そのため、抑制総量予測値ΣPm_total[W]の精度を向上させることが可能になり、精度のよい効率的な出力制御が可能になる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
発電量の予測精度の最も高いクラスタと共に、制御クラスタとして発電量の予測精度が最も低いクラスタからも一部のPV装置3を、予測精度(制御精度)の平均が、ある目標精度以上となるように選択することが可能である。この場合、目標値以上の予測精度(制御精度)を維持しつつ、予測精度の高いクラスタと予測精度の低いクラスタとを制御クラスタに含むため、各クラスタの出力抑制の公平性の向上を図ることが可能になる。
発電量の予測精度のかわりに、発電量予測の信頼区間の幅を用いることも可能である。この場合、発電量予測の精度が高い状態は、信頼区間の幅が狭いことに相当し、発電量予測の精度が低い状態は、信頼区間の幅が広いことに相当する。なお、発電量予測の信頼区間の幅とは、ある確率Xで、その範囲の発電量になると予測される幅を指す。ここでいう幅とは、発電量予測値をP[W]とするとき、P±ΔPの「±ΔP」のことである。信頼区間は、過去の予測誤差の履歴から導かれる。
よって、上記実施形態で、予測誤差の値のかわりに信頼区間の幅の値を用いることで同様の制御が可能になる。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第7実施形態)
図17は、本発明の第7実施形態の制御システム100Dを示した図である。図17において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Dは、複数のPV装置3を、それぞれの連系電圧値に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第7実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Dは、制御装置1Dと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Dは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Dは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Dは、通信部1aと、処理部1bDと、を含む。
処理部1bDは、決定部の一例である。
処理部1bDは、複数のPV装置3を、それぞれの連系電圧値に基づいて複数のクラスタ(グループ)に分類する。処理部1bDは、複数のクラスタの中でPV装置3の連系電圧値が基準値よりも大きいクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bDは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
次に、動作を説明する。
図18は、制御装置1Dの動作を説明するためのフローチャートである。
本実施形態においては、11時〜14時の時間帯が出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜14時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
制御部2bは、各PV装置3について、それぞれが連系する送配電線の連系電圧Vを継続的に測定している。
PV装置3が、例えば6600Vの配電線へ柱上変圧器を介して低圧連系している場合、連系電圧は101±6V、202±20Vの範囲に維持されなければならず、PV装置3の連系電圧Vが高いほど、PV装置3の出力抑制による送配電線の安定化の効果が大きい。
処理部1bDは、通信部1aおよび2aを介して、各制御部2bから、それぞれの連系電圧値を継続的に収集する。
なお、連系電圧Vの測定は、制御部2bではなく、PV装置3自身が行ってもよい。
処理部1bDは、各PV装置3の連系電圧Vに基づいて、複数のPV装置3をクラスタ化する(ステップS1801)。
ステップS1801では、例えば、処理部1bDは、まず、全てのPV装置3で取りうる範囲の連系電圧Vにおいて、電圧カテゴリ毎(100V、200V等)の値に基づいて、各PV装置3を複数のクラスに分類する。ここで、複数のクラスの数は適宜変更可能である。
続いて、処理部1bDは、電圧カテゴリ毎の各クラスに対して、連系電圧Vが大きいほど順位が高くなるように優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、予め実行しておいてもよい。
そして、処理部1bDは、各PV装置3を、それぞれの連系電圧Vの値が属するクラスに電圧カテゴリ毎に分類する。電圧カテゴリ毎に、共通のクラスに属するPV装置3によって1つのクラスタが形成される。このため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
処理部1bDは、出力抑制を開始する11時の30分前(10時30分)に、例えば、電圧カテゴリ200Vの場合は基準電圧202Vよりも高い電圧状態のPV装置3を、また電圧カテゴリ100Vの場合は基準電圧101Vよりも高い電圧状態のPV装置3を、より高い電圧カテゴリに属するクラスタから優先して、必要抑制総量Qtotal[W]≦抑制総量予測値ΣPm_total[W]を満たす最小の台数だけ、連系電圧Vの優先順位の順に選択する(ステップS1802)。
なお、ステップS1802の開始タイミングは、出力抑制時間帯の開始時刻の30分前に限らず、出力抑制時間帯の開始時刻よりも、ステップS1802と後述するステップS1803に要する時間以上前のタイミングであればよい。
続いて、処理部1bDは、選択されたPV装置3の出力制御情報と、出力抑制時間帯を示す出力抑制時間帯情報とを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS1803)。
発電制御装置2は、出力制御情報と出力抑制時間帯情報とを受信し、出力抑制時間帯の時刻になると、上述した実施形態で説明したように、対応するPV装置3の出力を抑制する。
各発電制御装置2の制御部2bは、連系電圧Vを周期T4(T4=1秒程度)で継続的に計測している。
処理部1bDは、出力抑制時間帯の開始時刻になると、周期T3(T3=1分程度)で、各PV装置3の発電量情報と、制御クラスタ内及び制御対象外クラスタ内のPV装置群の連系電圧値Vを継続的に収集する。周期T3は1分に限らず、周期T4以上の時間であれば適宜変更可能である。例えば、処理部1bDは、これらの情報を、各発電制御装置2や、各PV装置3に対応して設けられた測定部(不図示)から収集する。
処理部1bDは、抑制開始後、時間T2(T2=30分)が経過した時点で、各クラスタ内の各PV装置3について連系電圧Vの値(=時間T2内での最終電圧)を確認する。ここで、時間T2は、30分に限らず、例えばT3以上であればよい。
続いて、処理部1bDは、抑制対象のPV装置3のうち、連系電圧Vが下限基準値以上であり、上限基準値未満のPV装置3に対しては、出力抑制を維持する。ここで、下限基準値は、例えば、電圧カテゴリ200Vの場合192Vであり、電圧カテゴリ100Vの場合96Vである。また、上限基準値は、例えば、電圧カテゴリ200Vの場合212Vであり、電圧カテゴリ100Vの場合106Vである。
また、処理部1bDは、抑制対象のPV装置3のうち、連系電圧Vが上限基準値以上のPV装置3に対しては、抑制量を増やす。
また、処理部1bDは、抑制対象のPV装置3のうち、連系電圧Vが下限基準値未満のPV装置3に対しては抑制を中止する。このとき、処理部1bDは、他のクラスタのうち、より高い電圧カテゴリに属するクラスタから優先して、連系電圧値が基準値(101Vや202V)よりも高い電圧状態のPV装置3の中から連系電圧Vの高い順に、新たにPV装置3を選択する。この際、処理部1bDは、出力抑制を中止したPV装置3による抑制量を超えるまで、新たなPV装置3を選択する。そして、処理部1bDは、その新たに選択したPV装置3を、T2後(12時)からの抑制対象のPV装置3とする(ステップS1804)。
続いて、処理部1bDは、ステップS1804の結果を反映した、選択されたPV装置3の出力制御情報と、出力抑制時間帯を示す出力抑制時間帯情報とを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS1805)。
処理部1bDは、ステップS1804およびステップS1805の処理を、出力抑制時間帯の終了時刻である14時まで継続する(ステップS1806)。
なお、処理部1bDは、第3実施形態で説明したように、各PV装置3に対して出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを用いて、出力制御対象のPV装置3を決定してもよい。
例えば、処理部1bDは、PV装置3ごとに、出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを保持する。例えば、処理部1bDは、各PV装置3に対して、出力抑制の実施済みを示す実施済(1)、または出力抑制の未実施を示す未実施(0)のいずれか一方を設定する。
処理部1bDは、初期段階では、全てのPV装置3に対して未実施(0)を設定する。
そして、処理部1bDは、ステップS1802やステップS1804で抑制対象となったPV装置3(制御クラスタに属することになったPV装置3)について未実施(0)を実施済(1)に変更する。
そして、処理部1bDは、次回のステップS1802やステップS1804の処理を開始すると、実施済(1)が設定されているPV装置3を各クラスタから除外し、その後、ステップS1802やステップS1804の処理を実行する。
その際、抑制総量予測値ΣPm_total[W]の不足が生じた場合、または全てのPV装置3に実施済(1)が設定された場合、処理部1bDは、全てのPV装置3について実施済(1)を未実施(0)に変更する。
実施済(1)と未実施(0)を用いたPV装置の選択処理を行うと、各PV装置3における出力抑制の公平性が向上する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bDは、複数のPV装置3を、それぞれの連系電圧Vに基づいて複数のクラスタに分類する。処理部1bDは、複数のクラスタの中で連系電圧Vが高いクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bDは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
このため、連系電圧の規定値(101±6Vや202±20Vなど)を逸脱させることなく、電力系統4の安定性に貢献するPV装置3の出力抑制を実現できる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
PV装置3の連系電圧Vは、PV装置3が連系している送配電線の上流側(変電所に近い側)の任意の連系点の電圧Vでもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第8実施形態)
図19は、本発明の第8実施形態の制御システム100Eを示した図である。図19において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Eは、複数のPV装置3を、それぞれの出力変動量に応じた送配電線の電圧変動量(以下、「PV装置3に応じた電圧変動量」と称す)に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第8実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Eは、制御装置1Eと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Eは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Eは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Eは、通信部1aと、処理部1bEと、を含む。
処理部1bEは、決定部の一例である。
処理部1bEは、複数のPV装置3を、それぞれの電圧変動量に基づいて複数のクラスタ(グループ)に分類する。処理部1bEは、複数のクラスタの中でPV装置3に応じた電圧変動量が小さいクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bEは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
次に、動作を説明する。
図20は、制御装置1Eの動作を説明するためのフローチャートである。図21は、制御装置1Eの動作を説明するための図である。
本実施形態においては、11時〜14時の時間帯が出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜14時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
各制御部2bは、各PV装置3について、それぞれの出力電力Pの変化に対する送配電線の電圧Vの変化の比率を表す|dV|/|dP|値を継続的に算出している。そして、各制御部2bは、各通信部2aから、その算出結果を継続的に処理部1bEに送信する。なお、処理部1bEが、各PV装置3の出力電力Pの変化に対する送配電線の電圧Vの変化の比率を表す|dV|/|dP|値を継続的に算出してもよい。|dV|/|dP|値が小さいほど、送配電線に対するPV装置3の出力抑制の影響が小さくなる。処理部1bDは、これらの算出に必要な情報を、例えば、各発電制御装置2や、各PV装置3に対応して設けられた測定部(不図示)から取得する。
処理部1bEは、各PV装置3の|dV|/|dP|値に基づいて、複数のPV装置3をクラスタ化する(ステップS2001)。
ステップS2001では、例えば、処理部1bEは、まず、全てのPV装置3で取りうる範囲の|dV|/|dP|値において、その値に基づいて各PV装置3を複数のクラスに分類する。ここで、複数のクラスの数は適宜変更可能である。
続いて、処理部1bEは、各クラスに対して、|dV|/|dP|値が小さいほど順位が高くなるように優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、予め実行しておいてもよい。
そして、処理部1bEは、各PV装置3を、それぞれの|dV|/|dP|値が属するクラスに分類する。共通のクラスに属するPV装置3によって1つのクラスタが形成される。そのため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
処理部1bEは、出力抑制を開始する11時の30分前(10時30分)に、PV装置3が、例えば6600Vの電力系統へ低圧連系している場合、連系電圧値が101V、202V、6600V等の電圧よりも高い電圧状態のPV装置3に加えて、更に|dV|/|dP|を用いてクラスタ化したPV装置3を、必要抑制総量Qtotal[W]≦抑制総量予測値ΣPm_total[W]の式を満たす最小の台数だけ、|dV|/|dP|の優先順位順に選択する(ステップS2002)。
なお、ステップS2002の開始タイミングは、出力抑制時間帯の開始時刻の30分前に限らず、出力抑制時間帯の開始時刻よりも、ステップS2002と後述するステップS2003に要する時間以上前のタイミングであればよい。
続いて、処理部1bEは、選択されたPV装置3の出力制御情報と、出力抑制時間帯を示す出力抑制時間帯情報とを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS2003)。
発電制御装置2は、出力制御情報と出力抑制時間帯情報とを受信し、出力抑制時間帯の時刻になると、上述した実施形態で説明したように、対応するPV装置3の出力を抑制する。
そして、処理部1bEは、出力抑制時間帯の開始時刻になると、周期T3(T3=1分程度)で、各PV装置3の発電量情報と、制御クラスタ内及び制御対象外クラスタ内のPV装置群の電圧値を継続的に収集する。周期T3は1分に限らず適宜変更可能である。例えば、処理部1bEは、これらの情報を、各発電制御装置2や、各PV装置3に対応して設けられた測定部(不図示)から収集する。
処理部1bEは、抑制開始後、時間T2(T2=30分)が経過した時点で、各クラスタ内の各PV装置3についてT2間の電圧変動幅ΔVvar =(時間T2内での最終電圧−時間T2内での初期電圧)を求める。ここで、時間T2は、30分に限らず、例えばT3以上であればよい。
続いて、処理部1bEは、抑制対象のPV装置3のうち、ΔVvarが規定値(例えば、抑制開始段階の電圧に対して、±1%以下等)以下のPV装置3については出力抑制を維持する。また、処理部1bEは、抑制対象のPV装置3のうち、ΔVvarが規定値を超えており、ΔVvarが+側に大きいPV装置3については、抑制量を増やす。さらに、処理部1bEは、抑制対象のPV装置3のうち、ΔVvarが規定値を超えており、ΔVvarが−側に大きいPV装置3については、抑制を中止し、連系電圧値が101V、202V、6600V等よりも高い、他のクラスタのPV装置3の中から|dV|/|dP|の小さい順に新たにPV装置3を選択し、T2後(12時)からの抑制対象のPV装置3とする(ステップS2004)。
続いて、処理部1bEは、ステップS2004の結果を反映した、選択されたPV装置3の出力制御情報と、出力抑制時間帯を示す出力抑制時間帯情報とを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS2005)。
処理部1bEは、ステップS2004およびステップS2005の処理を、出力抑制時間帯の終了時刻である14時まで継続する(ステップS2006)。
本実施形態では、電圧変動量が大きいクラスタを優先的に選ぶことで、電力系統の安定性に貢献するPV装置3の出力抑制を実現できる。
なお、処理部1bEは、電圧変動が小さいPV装置3を優先的に選択してよい。
また、処理部1bEは、電圧変動に応じてPV装置3を選択し、当該PV装置3の電圧変動の大きさに基づいて以下のように抑制量を設定する。
処理部1bEは、ΔVvarが規定値(例えば、抑制開始段階の電圧に対して、±1%以下等)以下のPV装置3に対しては出力抑制を維持する。
処理部1bEは、ΔVvarが規定値を超えており、ΔVvarが+側に大きいPV装置3については抑制量を増やす。
処理部1bEは、ΔVvarが−側に大きいPV装置3については抑制を中止する。
なお、処理部1bEは、第3実施形態で説明したように、各PV装置3に対して出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを用いて、出力制御対象のPV装置3を決定してもよい。
例えば、処理部1bEは、PV装置3ごとに、出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを保持する。例えば、処理部1bEは、各PV装置3に対して、出力抑制の実施済みを示す実施済(1)、または出力抑制の未実施を示す未実施(0)のいずれか一方を設定する。
処理部1bEは、初期段階では、全てのPV装置3に対して未実施(0)を設定する。
そして、処理部1bEは、ステップS2002やステップS2004で抑制対象となったPV装置3(制御クラスタに属することになったPV装置3)について未実施(0)を実施済(1)に変更する。
そして、処理部1bEは、次回のステップS2002やステップS2004を開始すると、実施済(1)が設定されているPV装置3を各クラスタから除外し、その後、ステップS2002やステップS2004を実行する。
その際、抑制総量予測値ΣPm_total[W]の不足が生じた場合、または全てのPV装置3に実施済(1)が設定されている場合、処理部1bEは、全てのPV装置3について実施済(1)を未実施(0)に変更する。
実施データ(実施済(1)及び未実施(0))を用いたPV装置の選択処理を行うと、各PV装置3における出力抑制の公平性が向上する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bEは、複数のPV装置3を、それぞれの電圧変動量に基づいて複数のクラスタに分類する。処理部1bEは、複数のクラスタの中でPV装置3の電圧変動量が小さいクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bEは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
このため、連系電圧の規定値を逸脱させることなく、電力系統4の安定性に貢献するPV装置3の出力抑制を実現できる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第9実施形態)
図22は、本発明の第9実施形態の制御システム100Fを示した図である。図22において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
本実施形態では、複数のPV装置3の少なくとも一部に、PV装置3の出力エネルギーを蓄積可能な蓄積部7が接続されている。蓄積部7は、例えば、PV装置3の出力を蓄積する蓄電装置(例えば蓄電池)、またはPV装置3の出力を熱に変換して蓄積する蓄熱装置(例えばヒートポンプ給湯器)である。以下、蓄積部7として蓄電装置を用いるものとする。
制御システム100Fは、複数のPV装置3を、PV装置3に接続された蓄積部7の蓄積レベルに基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。蓄積レベルの一例としては、SoC(State of Charge)が挙げられる。
以下、第9実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Fは、制御装置1Fと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Fは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Fは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Fは、通信部1aと、処理部1bFと、を含む。
処理部1bFは、決定部の一例である。
処理部1bFは、複数のPV装置3を、それぞれに接続された蓄積部7の蓄積レベルに基づいて複数のクラスタ(グループ)に分類する。処理部1bFは、複数のクラスタの中で蓄積レベルが低いクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bFは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
次に、動作を説明する。
本実施形態においても、第3実施形態と同様に11時〜15時の時間帯が出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜15時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bFは、まず、出力抑制時間帯を、1時間ごとに分割して区分時間帯Ttjを決定する。今回は、11時からの各区分時間帯はTt0、Tt1、Tt2、Tt3となる。ここで、区分時間帯の長さは1時間に限らず適宜変更可能である。
処理部1bFは、各区分時間帯の開始時刻の5分前に決定動作を実行する。ここで、5分は所定時間の一例である。なお、所定時間は5分に限らず適宜変更可能である。例えば、所定時間は、30分でもよく、15分でもよいが、所定時間の経過に従って蓄積レベルの状態が変わる可能性があるため、できるだけ短い時間が望ましい。
図23は、本実施形態での決定動作を説明するためのフローチャートである。
ここで、処理部1bFは、各PV装置3に蓄積部7が接続(併設)されているか否かを示す蓄積部情報を保持しているものとする。なお、処理部1bFは、蓄積部情報を外部装置から取得してもよい。
処理部1bFは、蓄積部情報を参照して、複数のPV装置3を、蓄積部7が接続されているPV装置群(以下、「併設ありクラスタ」と称す)と、蓄積部7が接続されていないPV装置群(以下、「併設なしクラスタ」と称す)とに分類する(ステップS2301)。
続いて、処理部1bFは、併設ありクラスタに属するPV装置3を、現時点の蓄積部7のSoCに基づいて、PV装置3のSoCに応じた4つのクラスに分類する(ステップS2302)。例えば、処理部1bFは、併設ありクラスタに属するPV装置3を、25%未満クラス、25%以上〜50%未満クラス、50%以上〜75未満%クラスおよび75%以上クラスに分類する。なお、各クラスのSOCの範囲およびクラス数は上述した範囲や数に限らず適宜変更可能である。
続いて、処理部1bFは、各クラスに対して、蓄積部7のSoCの値が小さいほど順位が高くなるように優先順位を設定する。なお、クラスの設定および優先順位の設定は、予め実行しておいてもよい。共通のクラスに属するPV装置3によって1つのクラスタが形成される。そのため、クラスに対して設定された優先順位は、そのクラスに対応するクラスタの優先順位も意味する。
以下、「25%未満クラス」に対応するクラスタを「25%未満クラスタ」と称し、「25%以上〜50%未満クラス」に対応するクラスタを「25%以上〜50%未満クラスタ」と称し、「50%以上〜75未満%クラス」に対応するクラスタを「50%以上〜75未満%クラスタ」と称し、「75%以上クラス」に対応するクラスタを「75%以上クラスタ」と称す。
ここで、蓄積部7の蓄積レベルの測定は、蓄積部7自身が行ってもよく、蓄積部7が接続されているPV装置3が行ってもよく、蓄積部7を制御する発電制御装置2の制御部2bが行ってもよい。本実施形態では、制御部2bが、蓄積部7の蓄積レベルを測定し、通信部2aを介して制御装置1Fの処理部1bFに情報を伝達する。
なお、余剰電力の充電は、今回は簡単のため充電レートとして、Cレート0.5の充電を想定する(2時間でSoCが0%から100%に到達する速度)。充電レートは、本来、抑制が必要な発電量(kW値)によって決定すべきものであり、充電レートによって満充電に到達するまでの時間が変わる。
続いて、処理部1bFは、必要抑制総量Qtotal[W]≦抑制総量予測値ΣPm_total[W]を満たすように、抑制対象のPV装置3を、25%未満クラスタ、25%以上〜50%未満クラスタ、50%以上〜75未満%クラスタおよび75%以上クラスタの順に選択する。
ここで、抑制総量予測値ΣPm_total[W]は、選択されたPV装置3の抑制総量予測値である。
25%未満クラスタ、25%以上〜50%未満クラスタ、50%以上〜75未満%クラスタおよび75%以上クラスタの全てのPV装置3を選択しても、抑制総量予測値ΣPm_total[W]が必要抑制総量Qtotal[W]に満たない場合、処理部1bFは、併設なしクラスタに属するPV装置3の中から、予測発電量の大きい順にPV装置3を抑制対象に加えていく(ステップS2303)。
続いて、処理部1bFは、選択されたPV装置3の出力制御情報と、直後の区分時間帯Ttjを示す区分時間帯情報Ijとを、通信部1aから、そのPV装置3に対応する発電制御装置2に送信する(ステップS2304)。
発電制御装置2では、制御部2bは、対応するPV装置3の出力制御情報及び区分時間帯情報Ijを受信すると、該出力制御情報及び区分時間帯情報Ijを保持する。
蓄積部7が併設されたPV装置3に対応する発電制御装置2では、制御部2bは、区分時間帯情報Ijが示す開始時刻になると、蓄積部7のSoCが90%以上になるまでPV装置3の出力抑制を行わず、PV装置3で発電された電力を電力系統4へ出力せずに蓄積部7に充電させる。なお、蓄積部7のSoCが90%に到達すると、制御部2bは、PV装置3で発電される電力を「0」に抑制する。
一方、蓄積部7が併設されていないPV装置3に対応する発電制御装置2では、制御部2bは、区分時間帯情報Ijが示す開始時刻になると、該区分時間帯情報Ijが示す終了時刻になるまで対応するPV装置3で発電される電力を(電力系統4へ出力される電力)を「0」に抑制する。
なお、処理部1bFは、第3実施形態で説明したように、各PV装置3に対して出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを用いて、出力制御対象のPV装置3を決定してもよい。
例えば、処理部1bFは、PV装置3ごとに、出力制御情報を送信済み(出力抑制を実施済み)であるか否かを示す実施データを保持する。例えば、処理部1bFは、各PV装置3に対して、出力抑制の実施済みを示す実施済(1)、または出力抑制の未実施を示す未実施(0)のいずれか一方を設定する。
処理部1bFは、初期段階では、全てのPV装置3に対して未実施(0)を設定する。
そして、処理部1bFは、ステップS2303で抑制対象となったPV装置3(制御クラスタに属することになったPV装置3)について未実施(0)を実施済(1)に変更する。
そして、処理部1bFは、次回のステップS2303を開始するに、実施済(1)が設定されているPV装置3を各クラスタから除外し、その後、ステップS2303を実行する。
その際、抑制総量予測値ΣPm_total[W]の不足が生じた場合、または全てのPV装置3に実施済(1)が設定されている場合、処理部1bFは、全てのPV装置3について実施済(1)を未実施(0)に変更する。
実施データ(実施済(1)及び未実施(0))を用いたPV装置3の選択処理を行うと、各PV装置3における出力抑制の公平性が向上する。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bFは、複数のPV装置3を、それぞれに接続された蓄積部7の蓄積レベルに基づいて複数のクラスタに分類する。処理部1bFは、複数のクラスタの中で蓄積レベルが低いクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。処理部1bFは、制御クラスタに属する少なくとも一部のPV装置3の出力制御情報を通信部1aから送信する。
このため、抑制が必要な電力を可能な限り廃棄することなく蓄積することが可能であり、効率的に電力抑制を行うことができる。また、再エネ電力の有効活用による経済性の向上や、蓄電設備を持つ(投資額の大きい)需要家の収益性の向上が期待できる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
蓄積部として蓄熱装置を用いる場合、蓄積レベルとして、例えば蓄積温度(例えば、ヒートポンプ給湯器では残湯量に相当する)を用いる。
蓄積部の代わりに電力負荷を用いてもよい。電力負荷の一例は、PV装置3に併設される、エアーコンディショナーやテレビジョン受像機等の電気機器である。この場合、PV装置3は、負荷の電力需要量以下で発電を行い、該電力需要量を超える発電電力のみ抑制することになる。
処理部1bFは、各PV装置に関する蓄積部7の有無やSoCを、それらの情報を保持する各PV装置3、または発電制御装置2から受信してもよい。
図24は、処理部1bFを含む制御装置1Fが蓄積部7の有無やSoCを各PV装置3から受信する場合の動作例を示した図である。
この場合、処理部1bFは、各PV装置3に出力抑制予告を送信する(図24左上)。続いて、処理部1bFは、各PV装置3から蓄積部7の有無やSoCを受信する(図24右上)。続いて、処理部1bFは、蓄積部7の有無とそのSoCに基づいてPV装置3のクラスタ化を実行する(図24左下)。続いて、処理部1bFは、複数のクラスタの中で、SoCのレベルが低いクラスタ(クラスタ3)を優先的に制御クラスタとして決定し、出力抑制を実行する(図24右下)。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第10実施形態)
図25は、本発明の第10実施形態の制御システム100Gを示した図である。図25において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Gは、複数のPV装置3の少なくとも一部を、出力制御時間帯(出力抑制時間帯)における制御実施経過時間(以下、単に「経過時間」と称す)に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第10実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Gは、制御装置1Gと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Gは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Gは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Gは、通信部1aと、処理部1bGと、を含む。
処理部1bGは、決定部の一例である。
処理部1bGは、同一エリア内の少なくとも一部のPV装置3が、地理的に離れた複数のクラスタ(グループ)に分かれるように複数の分散クラスタを決定する。処理部1bGは、複数の分散クラスタの中から制御実施経過時間に応じて制御クラスタを決定する。
次に、動作を説明する。
図26は、本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。図26において、図6に示した処理と同様の処理には同一の符号を付与してある。
本実施形態では、11時〜17時の時間帯が出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜17時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bGは、予め複数のPV装置3の少なくとも一部を、1時間ごとに切り替え可能な6つの時間毎クラスタCT1~CT6に分類する(ステップS2601)。時間毎クラスタCT1~CT6は、分散クラスタの一例である。時間毎クラスタCT1~CT6は、それぞれ、11時〜12時、12時〜13時、13時〜14時、14時〜15時、15時〜16時、16時〜17時の各時間帯(区分時間帯)に対応する。
ここで、ステップS2601の一例を説明する。
処理部1bGは、住所や系統情報等(例:市町村別、連系している変電所毎)で管理エリア(PV装置3が位置するエリア)をL個に分割する。
そして、処理部1bGは、各エリアに番号1~Lを付与する。
続いて、処理部1bGは、各時間帯の条件A「必要抑制総量Qtotal[W]≦抑制総量予測値ΣPm_total[W]」を満たすまで、各PV装置3を、エリア1、エリア2の順に、エリア内の抑制量予測値が大きい順にPV装置3を1台ずつ選択し、6つの時間毎クラスタに、CT1、CT2・・・CT6、CT1、CT2・・・の順番で繰り返し割り当てる。具体的には、処理部1bGは、エリア1の抑制量予測値が最も大きいPV装置3をCT1にクラスタ化し、次に、エリア2の抑制量予測値が最も大きいPV装置3をCT2にクラスタ化し、・・・という手法を実行する。
このため、例えば、同じエリアに属する複数のPV装置3が、別々の時間毎クラスタに割り当てられる。
処理部1bGは、途中で上記条件Aを満たす時間毎クラスタができたら、その時間毎クラスタを飛ばして、順々に上述した割り当て処理を実行する。最終的に、全時間毎クラスタにおいて、上記条件Aがそれぞれ満たされているものとする。
処理部1bGは、6つの時間毎クラスタの全てが条件Aを満たす時点で、選択されたPV装置3に、選択済み(1)のID(識別情報)を付与し、選択されていないPV装置3に、未選択(0)のIDを付与する。
処理部1bGは、出力抑制時間帯における制御実施経過時間に基づいて、時間毎クラスタCT1~CT6を1つずつ順番に制御クラスタとして決定する。その後、ステップS604を実行する。
後日、出力抑制を行う際、処理部1bGは、未選択(0)のIDが付与されたPV装置3を対象にして、上述したステップS2601〜ステップS604の処理を実行する。
未選択(0)のIDが付与されたPV装置3が無くなった場合、処理部1bGは、PV装置3に付与されている選択済み(1)のIDを未選択(0)のIDに変更し、再び、上述したように抑制量予測値が大きい順にPV装置3を時間毎クラスタに割り付けていく。
図27は、時間毎クラスタと制御クラスタの一例を示した図である。なお、図27では、PV装置3を、単に「PV」と示している。
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、処理部1bGは、制御実施経過時間に基づいて制御クラスタを変更する。このため、電力系統4に対するPV装置3の出力抑制の影響を各時間帯に分散できる。
また、処理部1bGは、同一エリア内の少なくとも一部のPV装置3が地理的に離れた複数のクラスタに分散するように複数の分散クラスタを決定する。処理部1bGは、複数の分散クラスタの中から経過時間に基づいて制御クラスタを決定する。
その結果、経過時間に基づいて変更する制御クラスタには、常に地理的に離れたPV装置3が含まれる。よって、電力系統4に対するPV装置3の出力抑制の影響を地理的に分散でき、再エネ電源の均し効果という電力変動の平準化の効用を維持ししつつ、PV装置3の出力抑制が実施可能になる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
(第11実施形態)
図28は、本発明の第11実施形態の制御システム100Hを示した図である。図28において、図5に示したものと同一構成のものには同一の符号を付与してある。
制御システム100Hは、複数のPV装置3の少なくとも一部を、PV装置3が属するエリアにおける過去の電力需要に基づいて複数のクラスタに分類し、クラスタ単位で、PV装置3の出力抑制を実行する。
以下、第11実施形態について第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御システム100Hは、制御装置1Hと、複数の発電制御装置2と、を含む。
制御システム100Hは、複数の発電制御装置2に対応する複数のPV装置3を制御する。
制御装置1Hは、電力会社やアグリゲータの管理下にある。
制御装置1Hは、通信部1aと、処理部1bHと、を含む。
処理部1bHは、決定部の一例である。
処理部1bHは、複数のPV装置3の少なくとも一部を、それぞれが属するエリアにおける過去の電力需要に基づいて複数のクラスタに分類し、複数のクラスタの中で過去の電力需要が少ないクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。
次に、動作を説明する。
図29は、本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。図29において、図6に示した処理と同様の処理には同一の符号を付与してある。
本実施形態では、11時〜17時の時間帯が出力抑制時間帯であるとする。なお、出力抑制時間帯は、11時〜17時に限らず、PV装置3に起因する余剰電力の発生が予測される時間帯であれば、どの時間帯でもよい。
処理部1bHは、予め複数のPV装置3の少なくとも一部を、1時間ごとに切り替え可能な6つの時間毎クラスタCT1~CT6に分類する(ステップS2901)。時間毎クラスタCT1~CT6は、分散クラスタの一例である。時間毎クラスタCT1~CT6は、それぞれ、11時〜12時、12時〜13時、13時〜14時、14時〜15時、15時〜16時、16時〜17時の各時間帯(区分時間帯T1〜T6)に対応する。
ここで、ステップS2901の一例を説明する。
1.処理部1bHは、住所や系統情報等(例:住宅/オフィス/工場、変電所毎)に基づき管理エリア(PV装置3が位置するエリア)をL個に分割する。各エリアに含まれるPV装置3にて構成されるクラスタは、グループの一例である。
2.続いて、処理部1bHは、L個のエリア毎に、区分時間帯T1の総電力需要履歴D(例えば、抑制対象の日と同じ曜日の直近(1週間前の同じ時間帯など)の総電力需要履歴D)を基に、エリア毎の日間需要比率RT1を算出する。
ここで、エリア毎の日間需要比率RT1は、各エリアにおける、
日間需要比率RT1=区分時間帯の総電力需要DT1/一日の総電力需要DAll
、とする。
続いて、処理部1bHは、必要抑制総量Qtotal[W]≦抑制総量予測値ΣPm_total [W]を満たすまで、日間需要比率RT1の小さいエリアに属するPV装置3の中から、予測発電量の大きい順にPV装置3を選択する。
3.上記2で選択されたPV装置3にて時間毎クラスタCT1が決定される。
処理部1bHは、その後、次の区分時間帯T2についても、上記2以下のプロセスを行って時間毎クラスタCT2を決定し、最終的に時間毎クラスタCT6が決定されるまで上記2以下のプロセスを繰り返す。
なお、日間需要比率RT1は、各エリアの1日の総需要を100%としたとき、該当時間帯の需要が1日の中で相対的に大きい時間帯か小さい時間帯かを評価する指標である。住宅街などは日中の需要が小さくなる傾向があり、商業地区などは日中の需要が下がらない傾向がある等を反映することができる。
処理部1bHは、6つの時間毎クラスタを決定した時点で、選択されたPV装置3に、選択済み(1)のIDを時間帯ごとに付与し、選択されていないPV装置3に、未選択(0)のIDを付与する。
処理部1bHは、出力抑制時間帯における経過時間に基づいて時間毎クラスタCT1~CT6を1つずつ順番に制御クラスタとして決定する(ステップS2902)。その後、ステップS604を実行する。
後日、出力抑制を行う際、処理部1bHは、再び日間充電比率RT1の小さいエリアを選定し、そこに属するPV装置3のうち、時間帯毎に未選択(0)のIDが付与されたPV装置3を対象にして、上述した各ステップを実行する。
未選択(0)のIDが付与されたPV装置3が無くなった場合、処理部1bHは、PV装置3に付与されている選択済み(1)のIDを未選択(0)のIDに変更し、再び、上述したように抑制量予測値が大きい順にPV装置3を時間毎クラスタに割り当てていく。
図30は、時間毎クラスタと制御クラスタの一例を示した図である。なお、図30では、PV装置3を、単に「PV」と示している。
次に、本実施形態の効果を説明する。
処理部1bHは、複数のPV装置3を、それぞれが属するエリアにおける過去の電力需要に基づいて複数のクラスタに分類し、複数のクラスタの中で過去の電力需要が少ないクラスタを優先的に制御クラスタとして決定する。
このため、確率的に電力需要が少ないエリアのPV装置3を重点的に出力抑制対象とすることができ、電圧逸脱防止などローカルな電力系統の安定性に貢献することが可能であり、配電損失の抑制等により効率的な電力運用を行うことができる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
本実施形態では、出力抑制に用いるPV装置3が選択されないエリアや、出力抑制に用いないPV装置3が生じる可能性がある。
よって、出力抑制の公平性のために、処理部1bHは、状況によっては、電力需要の多いエリアからも制御クラスタに属するPV装置3を選択することが望ましい。
以下にその例を示す。
方法(1):処理部1bHは、日間需要比率Rが最も小さいエリアから第1所定数(例えば2つ)PV装置3を選択した後、日間需要比率Rが最も大きいエリアから第2所定数(例えば1つ)PV装置3を選択する。なお、第1所定数は「2」に限らず第2所定数よりも大きい数であればよい。第2所定数は「1」に限らず適宜変更可能である。
この場合、処理部1bHは、複数のPV装置3を過去の電力需要に基づいて複数のグループ(エリアグループ)に分類し、該グループの中で過去の電力需要が少ないグループおよび過去の電力需要が多いグループを優先的に制御クラスタとして決定することになる。
以降、処理部1bHは、この選択を繰り返す。この際、処理部1bHは、日間需要比率Rを考慮して、エリアから選択するPV装置3の数に重みづけを行う。
方法(2):処理部1bHは、各エリアの日間需要比率Rを求めた後、各エリアで最低1つの抑制対象となるPV装置3が選択されるように各エリアに要求抑制量を割り振り、エリアごとに抑制対象となるPV装置を選択する。例えば、3つのエリアがある場合、処理部1bHは、需要の少ない順に各エリアに総抑制量の60%、30%、10%を割り振る。
この場合、処理部1bHは、複数のPV装置3を過去の電力需要に基づいて複数の制御クラスタに分類する。そして、処理部1bHは、必要出力制御量を、各制御クラスタに対して、制御クラスタのエリアの過去の電力需要に応じて割り振る。処理部1bHは、制御クラスタごとに割り振られた出力制御量を満たすように出力制御対象のPV装置3を決定する。処理部1bHは、出力制御対象のPV装置3に出力制御情報を通信部1aから送信する。
複数のPV装置3は複数の発電装置の一例である。複数の発電装置は、PV装置と異なる発電装置で構成されていてもよく、複数種類の発電装置で構成されていてもよい。
出力制御情報は、制御対象のPV装置の出力を「0」にするための情報に限らず、例えば、制御対象のPV装置の出力の上限値を規定する情報や出力抑制の継続時間など、出力抑制時間に関連する情報に適宜変更可能である。
第3〜11実施形態(各変形例を含む)において、第2実施形態の変形例で示したように、制御装置が発電装置を直接制御してもよい。
この場合、第3〜11実施形態(各変形例を含む)において、決定部が決定した出力制御対象のPV装置3を直接制御する制御部が、通信部の代わりに用いられる。一例として、この制御部は、出力制御対象のPV装置3からの出力を「0」にする。この場合、制御装置が出力制御対象のPV装置3を直接制御可能になる。
また、上述した実施形態において、決定部B1および処理部1b、1bA〜1bHはそれぞれ設定部の一例である。
また、上述した各実施形態では、各グループ(クラスタ)を形成し、各グループ(クラスタ)に対して同じ出力制御情報を送信する。つまりPV装置が多数あったとしても、所定の条件によりグループ(クラスタ化)することで制御対象の種類を少なくすることができるため、出力制御情報の設定が容易となる。
なお、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・少ない」とは、(1)他のPV装置と比較して少ない、(2)所定値より少ない、(3)他のPV装置を平均した値より少ない、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が少ないPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
また、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・速い」とは、(1)他のPV装置と比較して速い、(2)所定値より速い、(3)他のPV装置を平均した値より速い、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が速いPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
また、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・多い」とは、(1)他のPV装置と比較して多い、(2)所定値より多い、(3)他のPV装置を平均した値より多い、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が多いPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
また、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・高い」とは、(1)他のPV装置と比較して高い、(2)所定値より高い、(3)他のPV装置を平均した値より高い、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が高いPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
また、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・大きい」とは、(1)他のPV装置と比較して大きい、(2)所定値より大きい、(3)他のPV装置を平均した値より大きい、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が大きいPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
また、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・小さい」とは、(1)他のPV装置と比較して小さい、(2)所定値より小さい、(3)他のPV装置を平均した値より小さい、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が小さいPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
また、上記実施形態および特許請求の範囲において使用する「・・・低い」とは、(1)他のPV装置と比較して低い、(2)所定値より低い、(3)他のPV装置を平均した値より低い、または(4)動的指標の数や大きさに応じて各PV装置に順番をつけて、動的指標が低いPV装置から優先的に選択する、という意味を有する。
上記実施形態において、発電制御装置A、2、制御装置B、BB、1、1A〜1Hは、それぞれ、コンピュータにて実現されてもよい。この場合、コンピュータは、コンピュータにて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、発電制御装置A、2、制御装置B、BB、1、1A〜1Hが備える機能を実現する。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20日に出願された特願2015−057495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 発電制御装置
A1 通信部
A2 制御部
B、BB 制御装置
B1 決定部
B2、B3 通信部
100、100A〜100G 制御システム
1、1A〜1H 制御装置
1a 通信部
1b、1bA〜1bH 処理部
2 発電制御装置
2a 通信部
2b 制御部
3 PV装置
4 電力系統
4a 火力発電所
4b 揚水式発電所
5 負荷
6 気象予測装置

Claims (8)

  1. 発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
    前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する通信部と、を備え、
    前記発電に関連する情報は、出力制御時間帯における経過時間であり、
    前記決定部は、同一エリア内の少なくとも一部の前記発電装置が複数の分散グループに分散するように前記複数の分散グループを決定し、前記複数の分散グループの中から前記経過時間に応じて前記発電装置群を設定する、制御装置。
  2. 発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
    前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する通信部と、を備え、
    前記発電に関連する情報は、前記発電装置の発電量の予測精度であり、
    前記決定部は、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置の前記精度の平均が目標精度以上となるように、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置を決定し、
    前記通信部は、前記決定された一部の発電装置に前記出力制御情報を送信する、制御装置。
  3. 発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
    前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する通信部と、を備え、
    前記発電に関連する情報は、前記発電装置が属するエリアでの過去の電力需要であり、
    前記決定部は、前記過去の電力需要が少ない前記発電装置群を設定し、複数の発電装置を前記過去の電力需要に応じて複数の前記発電装置群に分類し、必要出力制御量を各発電装置群に対して当該発電装置群が属するエリアの過去の電力需要に応じて割り振り、前記発電装置群ごとに前記割り振られた出力制御量を満たすように出力制御対象の発電装置を決定し、
    前記通信部は、前記出力制御対象の発電装置に前記出力制御情報を送信する、制御装置。
  4. 前記発電に関連する情報は、前記発電装置の予測発電量であり、
    前記決定部は、前記予測発電量が多い前記発電装置群を設定する、請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。
  5. 前記決定部は、前記発電装置の発電履歴に基づいて前記予測発電量を生成する、請求項に記載の制御装置。
  6. 複数の発電装置に対応する複数の発電制御装置と、前記発電制御装置と通信する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
    前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する第1通信部とを備え、
    前記発電制御装置は、
    対応する前記発電装置の前記出力制御情報を受信する第2通信部と、
    前記出力制御情報に基づいて対応する前記発電装置の出力を制御する制御部とを備え、
    前記発電に関連する情報は、出力制御時間帯における経過時間であり、
    前記決定部は、同一エリア内の少なくとも一部の前記発電装置が複数の分散グループに分散するように前記複数の分散グループを決定し、前記複数の分散グループの中から前記経過時間に応じて前記発電装置群を設定する、制御システム。
  7. 複数の発電装置に対応する複数の発電制御装置と、前記発電制御装置と通信する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
    前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する第1通信部とを備え、
    前記発電制御装置は、
    対応する前記発電装置の前記出力制御情報を受信する第2通信部と、
    前記出力制御情報に基づいて対応する前記発電装置の出力を制御する制御部とを備え、
    前記発電に関連する情報は、前記発電装置の発電量の予測精度であり、
    前記決定部は、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置の前記精度の平均が目標精度以上となるように、前記発電装置群に属する前記一部の発電装置を決定し、
    前記第1通信部は、前記決定された一部の発電装置に前記出力制御情報を送信する、制御システム。
  8. 複数の発電装置に対応する複数の発電制御装置と、前記発電制御装置と通信する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    発電に関連する情報に応じて発電装置群を設定する決定部と、
    前記発電装置群に含まれる発電装置の少なくとも一部に出力制御情報を送信する第1通信部とを備え、
    前記発電制御装置は、
    対応する前記発電装置の前記出力制御情報を受信する第2通信部と、
    前記出力制御情報に基づいて対応する前記発電装置の出力を制御する制御部とを備え、
    前記発電に関連する情報は、前記発電装置が属するエリアでの過去の電力需要であり、
    前記決定部は、前記過去の電力需要が少ない前記発電装置群を設定し、複数の発電装置を前記過去の電力需要に応じて複数の前記発電装置群に分類し、必要出力制御量を各発電装置群に対して当該発電装置群が属するエリアの過去の電力需要に応じて割り振り、前記発電装置群ごとに前記割り振られた出力制御量を満たすように出力制御対象の発電装置を決定し、
    前記第1通信部は、前記出力制御対象の発電装置に前記出力制御情報を送信する、制御システム。
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