JP6894283B2 - 発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法に関する。

工場などの建物にある空調など大型設備は、家庭用の空調と比較して大きな電力を消費する。このような工場においては、消費電力をまかなうために買電電力とは別に、発電機を運転させる場合がある。発電機を運転させることにより、建物全体が消費する電力が、買電電力の契約電力を超えないように制御することができ、建物における光熱費の増大を抑制する。反面、発電機を運転させることにより燃料費などのコストが発生するが、特許文献１には、発電機を効率よく運転させることができる発電機運転制御方法が開示されている。

特開２００５−３３３７７３号公報

このような大型設備は、例えば、日中の勤務時間など必要な時間帯に運転され、夜間には運転されない等、一日の中で負荷電力の変動（負荷変動）が大きくなる形態で運用されることがある。図７は、大型設備の一日の負荷変動の一例を示す第１図である。図７は、横軸に時間、縦軸に負荷電力をそれぞれ示す。図７に示すように、大型設備が運転される時間帯（時間軸上で「運転」と記載された時間帯）においては負荷電力が高い高負荷の状態になる。一方、大型設備を待機させる時間帯（時間軸上で「待機」と記載された時間帯）においては、負荷電力が低い低負荷の状態になる。
このような負荷変動が大きい建物において、負荷変動に関わらず発電機を運転させてしまうと、高負荷の状態となる時間帯には発電機が継続的に発電できる電力量の上限を出力する定格出力で発電機を運転させることができるが、低負荷の状態となる時間帯には定格出力よりも低い出力で発電機を運転させることとなってしまう。また、ディーゼル発電機等の発電機では、定格出力よりも低い出力で発電機を運転させた状態が継続すると、発電機の故障の原因となり得る。また、発電機においては、定格出力または定格出力付近で発電機を運転させた場合が最も発電の効率がよい運転となる。一方で、定格出力よりも低い出力で発電機を運転させると、発電量に対する燃料の消費量が増加する等、発電の効率が悪い運転となる。このため、発電機を運転させる場合には、定格出力または定格出力付近で発電機を運転させることが望ましい。
このため、低負荷の状態となる時間帯においても発電機を定格出力または定格出力付近で運転させることができるように、買電電力の目標値（買電目標値）を低く設定することが考えられるが、買電目標値は一日を通して一定の値に設定されるため、高負荷の状態となる時間帯において、発電機が負荷変動分の電力を供給しきれなくなる可能性がある。また、低負荷の状態となる時間帯において発電機を停止させることができるように、買電目標値を高く設定することが考えられるが、買電目標値と契約電力の差が小さくなるため、買電電力が契約電力を超過しやすくなる。買電電力が契約電力を超えた場合、予め契約電力に応じて決められている支払料金に違約金等の追加料金が課せられる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、契約電力を順守した上で効率よく発電機を運転することができる発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法を提供することである。

上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の発電機運転制御装置は、負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部と、前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測部と、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、買電電力の目標値を示す買電目標値を決定する買電目標決定部と、前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンと前記買電目標決定部が決定した買電目標値との比較結果に基づいて、発電機を制御する発電機制御部と、を備え、契約電力を超えない大きさの買電電力を前記負荷電力予測部が予測した前記負荷電力の変動パターンに基づく負荷電力から引いて求めた電力を前記発電機に前記発電機出力として発電させた場合、（１）前記発電機の負荷率が最低負荷率を下回らず、かつ、（２）前記発電機出力が前記発電機の定格出力を超えないときに、前記買電目標決定部は、前記買電電力を前記買電目標値に決定し、前記負荷電力の変動パターンに基づいて、所定時間毎の前記負荷電力の平均値である平均負荷電力を算出し、前記発電機制御部は、前記平均負荷電力が前記買電目標値以上である場合、前記発電機を運転させ、前記平均負荷電力が前記買電目標値未満である場合、前記発電機を停止させる。

また、本発明の一実施形態の発電機運転制御方法は、負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部を備える発電機運転制御装置が、前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測工程と、前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力の変動パターンと発電機の負荷率とに基づいて、買電電力の目標値を示す買電目標値を決定する買電目標決定工程と、前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力と前記買電目標決定工程により決定された買電目標値との比較結果に基づいて発電機を制御する発電機制御工程と、を行い、契約電力を超えない大きさの買電電力を前記負荷電力予測工程により予測した前記負荷電力の変動パターンに基づく負荷電力から引いて求めた電力を発電機出力として前記発電機に出力させた場合、（１）前記発電機の負荷率が最低負荷率を下回らず、かつ、（２）前記発電機出力が前記発電機の定格出力を超えないときに、前記買電目標決定工程は、前記買電電力を前記買電目標値に決定し、前記負荷電力の変動パターンに基づいて、所定時間毎の前記負荷電力の平均値である平均負荷電力を算出し、前記発電機制御工程は、前記平均負荷電力が前記買電目標値以上である場合、前記発電機を運転させ、前記平均負荷電力が前記買電目標値未満である場合、前記発電機を停止させる。

以上説明したように、この発明によれば、契約電力を順守した上で効率よく発電機を運転させることができる発電機運転制御装置、及び発電機運転制御方法を提供することができる。

実施形態の運転制御装置１の構成図である。 実施形態の運転制御装置１が予測した負荷電力の変動パターンの一例を示す図である。 実施形態の買電目標決定部１４の構成図である。 実施形態の運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第１図である。 実施形態の運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第２図である。 実施形態の運転制御装置１が行う処理の流れを示すフローチャートである。 大型設備の負荷電力の変動の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることがある。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下、実施形態の発電機運転制御装置（以下、単に「運転制御装置」という）１を、図面を参照して説明する。

図１は、運転制御装置１の構成図である。図１に示すように、運転制御装置１は、記憶部１０と、負荷電力予測部１２と、買電目標決定部１４と、発電機制御部１６と、を備える。
記憶部１０は、実績情報記憶部１００と、季節情報記憶部１０１と、生産情報記憶部１０２と、電力情報記憶部１０３と、を備える。
実績情報記憶部１００には、過去の負荷電力に関する情報（実績情報）が記憶される。実績情報記憶部１００には、工場などの建物における過去の負荷電力の、時系列の変化（変動パターン）が記憶される。負荷電力の変動パターンは、例えば、一日の負荷電力の変動を１秒単位で示す変動パターンである。実績情報記憶部１００には、負荷電力の変動パターンが、その変動パターンであった日の日付とともに記憶される。
季節情報記憶部１０１には、過去の外気温や湿度などの情報（季節情報）が記憶される。季節情報記憶部１０１には、季節情報が、その日付とともに記憶される。
生産情報記憶部１０２には、過去に工場で生産された製品の生産数や、設備を稼働した時間等の情報（生産情報）が記憶される。生産情報記憶部１０２には、生産情報が、その日付とともに記憶される。

電力情報記憶部１０３には、電力に関する情報が記憶される。
電力情報記憶部１０３には、電力に関する情報として、発電機２についての情報（発電機情報）が含まれる。発電機情報には、発電機２の定格出力Ａ、および最低負荷率が含まれる。定格出力Ａは、発電機２が継続的に出力することができる電力の上限のことである。最低負荷率は、定格出力Ａに対する出力電力の割合であって、発電機２に許容される負荷率のうち下限の値である。つまり、最低負荷率を下回るような状態で発電機２を運転させると、発電機２が故障する可能性が高まる。最低負荷率は、発電機２を製造したメーカが推奨するものであってもよいし、メーカが推奨する範囲内でユーザが独自に設定した値であってもよい。一般に、発電機に許容される最低負荷率は５０〜８０［％］である。
また、電力情報記憶部１０３には、電力に関する情報として、電力会社からの買電についての情報（電力情報）が含まれる。電力情報には、契約電力、および買電目標値Ｙが含まれる。契約電力は、使用者に応じて決められた買電電力における一定時間あたりの平均電力の上限である。買電目標値Ｙは、日ごとに設定される買電電力の上限を示す値である。買電目標値Ｙは、その日の負荷電力の変動パターンに応じて設定される。例えば、工場の休業日等、負荷電力が一日を通して低いと見込まれる日の買電目標値Ｙは、低く設定される。また、工場の繁忙期など一日を通して負荷電力の高いと見込まれる日の買電目標値Ｙは、高く設定される。また、買電目標値Ｙは、契約電力を超えない範囲で設定される。
電力情報記憶部１０３では、買電目標値Ｙが負荷電力の変動パターンに応じて設定されることから、候補となる複数の買電目標値Ｙを記憶する。例えば、契約電力が３００［ｋＷ］である場合、買電目標値Ｙ（買電目標値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・）は、それぞれ買電目標値Ｙ１＝３００［ｋＷ］、買電目標値Ｙ２＝２００［ｋＷ］、買電目標値Ｙ３＝１００［ｋＷ］、・・・等が電力情報記憶部１０３に記憶される。

負荷電力予測部１２は、実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する。具体的には、まず、負荷電力予測部１２は、翌日に予測される季節情報（以下、予測季節情報という）、および翌日に予測される生産情報（以下、予測生産情報という）を取得する。負荷電力予測部１２は、例えば、ネットワークを介して得られる天気予報や予想気温等の情報に基づいて、予測季節情報を取得する。また、負荷電力予測部１２は、例えば、運転制御装置１に接続される図示しないキーボードやマウスなどの外部入力装置を介してユーザなどから入力された生産情報を予測生産情報として取得する。

また、負荷電力予測部１２は、予測季節情報に基づいて、季節情報記憶部１０１を参照する。具体的には、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１に記憶された季節情報の中から、予測季節情報と一致、または類似する季節情報に対応する日の日付を取得する。
また、負荷電力予測部１２は、予測生産情報に基づいて、生産情報記憶部１０２を参照する。具体的には、負荷電力予測部１２は、生産情報記憶部１０２に記憶された生産情報の中から、予測生産情報と一致、または類似する生産情報に対応する日の日付を取得する。

そして、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１から取得した日付と、生産情報記憶部１０２から取得した日付とに基づいて、季節情報記憶部１０１に記憶された実績情報の中から、翌日に予測される負荷電力の変動パターン（予測変動パターン）を取得する。例えば、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１と生産情報記憶部１０２からそれぞれ取得した日付に共通する日付があれば、その日付に対応する日の負荷電力の変動パターンを予測変動パターンとする。例えば、負荷電力予測部１２は、それぞれ取得した日付に共通する日付がなければ、類似する範囲を広げ、季節情報記憶部１０１に記憶された季節情報の中から、予測季節情報類似する季節情報に対応する日の日付を、再度、取得する。また、生産情報についても同様に、負荷電力予測部１２は、類似する範囲を広げ、生産情報記憶部１０２に記憶された生産情報の中から、予測生産情報類似する生産情報に対応する日の日付を、再度取得する。そして、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１と生産情報記憶部１０２のそれぞれから取得した日付に共通する日付があれば、その日付に対応する日の負荷電力の変動パターンを予測変動パターンとする。

負荷電力予測部１２は、このようにして、負荷電力の変動パターンを予測する。なお、上記において、負荷電力予測部１２は、季節情報記憶部１０１と生産情報記憶部１０２のそれぞれから取得した日付に共通する日付に基づいて、実績情報記憶部１００に記憶される過去の負荷電力の変動パターンから予測変動パターンを取得したが、これに限定されることはない。負荷電力予測部１２は、例えば、過去の負荷電力の変動パターンとその日付、およびその日付に対応する季節情報、生産情報それぞれを人工知能により機械学習させた予測モデルを生成してもよい。この場合、負荷電力予測部１２は、予測季節情報と予測生産情報等を当該予測モデルに入力して得られる予測パターンを、負荷電力の予測変動パターンとして出力する。

ここで、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の予測変動パターンについて、図２を用いて説明する。図２は、運転制御装置１が予測した負荷電力の変動パターンの一例を示す図である。図２の横軸は時間、縦軸は負荷電力をそれぞれ示す。図２に示す負荷電力の予測変動パターンの例では、８時から９時までの間に負荷電力が約３４０［ｋＷ］から４００［ｋＷ］付近まで増加する。９時から９時半までは負荷電力は４００［ｋＷ］前後の値で保持され、ほとんど変化が生じない。９時半ごろに負荷電力が４００［ｋＷ］から３４０［ｋＷ］程度まで減少して８時ごろの負荷電力水準に戻り、その後は１２時過ぎまで３４０［ｋＷ］〜３５０［ｋＷ］の間で推移し、負荷電力の変化がほとんど生じない。１３時ごろには負荷電力が２００［ｋＷ］程度となり、１３時以降１７時過ぎまで負荷電力はそのまま２００［ｋＷ］前後の値で、ほとんど変化が生じない。

図２に示すような負荷電力の予測変動パターンの場合、例えば、買電目標値を１００［ｋＷ］に設定したとすると、負荷電力が１００［ｋＷ］を超過した分の電力は、発電機２から供給する。この場合、８時から９時までの間は、２４０［ｋＷ］から３００［ｋＷ］の電力を発電機２から供給する。同様に、９時から９時半までは負荷電力は３００［ｋＷ］、９時半から１２時過ぎまでは２４０［ｋＷ］から２５０［ｋＷ］程度、１３時から１７時までは１００［ｋＷ］の電力をそれぞれ発電機２から供給する。発電機２の定格出力Ａが１００［ｋＷ］であった場合、８時から１２時過ぎまでの時間帯において電力の供給が不足してしまう。発電機２の定格出力Ａが３００［ｋＷ］であった場合、８時から１２時過ぎまでの時間帯において電力の供給を賄うことができるが、１３時から１７時までは負荷率Ｃが、１／３（約３３％）の低負荷の運転となってしまう。一方、買電目標値を４５０［ｋＷ］に設定したとすると、全ての時間帯において買電電力により電力の供給を賄うことができ、発電機２を運転させる必要がなくなってしまう。このため、本実施形態の運転制御装置１は、買電目標決定部１４により負荷電力の予測変動パターンにおける変動電力に対して、発電機２を効率よく運転させることができるように適正な買電目標値を決定する。そして、運転制御装置１は、決定した買電目標値と、負荷電力の予測変動パターンとの比較結果に基づいて、発電機を制御する。

図３は、買電目標決定部１４の構成図である。図３に示すように、買電目標決定部１４は、算出部１４０と、決定部１４１とを備える。
算出部１４０は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、所定時間毎（ここでは、３０分毎）の平均の負荷電力を算出する。例えば、算出部１４０は、以下の（１）式に示すように、３０分間に相当する負荷電力の変動パターンのデータを全て加算した値を、加算したデータの数で除算する加算平均により、平均の負荷電力（平均負荷電力）Ｘを算出する。ここで、Ｎは自然数、Ｐ（Ｎ）は予測負荷電力の変動パターンにおけるＮ番目の負荷電力［ｋＷ］、をそれぞれ示す。

Ｘ＝１／Ｎ×｛Ｐ（１）＋Ｐ（２）＋・・・＋Ｐ（Ｎ）｝ ［ｋＷ］ ・・・（１）

また、算出部１４０は、買電目標値Ｙを設定する。ここでは、算出部１４０が、電力情報記憶部１０３に記憶された買電目標値Ｙを設定する場合について説明するが、ここで設定する買電目標値Ｙは、契約電力を超えない電力を示す値であれば、任意の値であってよい。
算出部１４０は、電力情報記憶部１０３を参照し、複数の買電目標値Ｙのうちいずれか１つ（ここでは、買電目標値Ｙ１とする）を取得する。
算出部１４０は、買電目標値Ｙ１に対して、必要な発電機２の出力（発電機出力Ｂ）を試算する。具体的には、算出部１４０は、以下の（２）式に示すように、発電機出力Ｂを算出する。ここで、Ｘは平均負荷電力［ｋＷ］、Ｙ１は買電目標値［ｋＷ］をそれぞれ示す。

Ｂ＝Ｘ−Ｙ１ ［ｋＷ］ ・・・（２）

また、算出部１４０は、算出した発電機出力Ｂの負荷率Ｃを算出する。具体的には、算出部１４０は、以下の（３）式に示すように、負荷率Ｃを算出する。ここで、Ｂは発電機出力［ｋＷ］、Ａは発電機２の定格出力［ｋＷ］をそれぞれ示す。

Ｃ＝Ｂ／Ａ×１００ ［％］ ・・・（３）

算出部１４０は、負荷電力の変動パターンから求めた３０分毎の平均負荷電力Ｘのすべてについて、上記（２）式に示す発電機出力Ｂ，および上記（３）式に示す負荷率Ｃを算出する。
また、算出部１４０は、買電目標値Ｙ１とは異なる買電目標値Ｙ（例えば、買電目標値Ｙ２）を設定し、その買電目標値Ｙ２についても同様に、平均負荷電力Ｘと、発電機出力Ｂと、負荷率Ｃとを算出する。

算出部１４０が算出する平均負荷電力Ｘと、発電機出力Ｂと、負荷率Ｃとについて図４を用いて説明する。図４は、運転制御装置１が行う発電機２の制御の一例を示す第１図である。図４は、左から「時間帯」、「平均負荷電力Ｘ［ｋＷ］」、および「必要な発電機出力Ｂ［ｋＷ］、負荷率Ｃ［％］」のそれぞれの項目がある。また、図４における「必要な発電機出力Ｂ［ｋＷ］、負荷率Ｃ［％］」の項目には、「買電目標値Ｙ１＝３００［ｋＷ］」、「買電目標値Ｙ２＝２００［ｋＷ］」、「買電目標値Ｙ３＝１００［ｋＷ］」のそれぞれの項目がある。

図４に示す例では、「時間帯」には、８時から１６時５９分までの時間帯を３０分ごとに区切った時間帯が示される。「平均負荷電力Ｘ［ｋＷ］」には、上記（１）式に基づいて算出部１４０により算出された時間帯それぞれの平均負荷電力が、示される。「必要な発電機出力Ｂ［ｋＷ］、負荷率Ｃ［％］」の「買電目標値Ｙ１＝３００［ｋＷ］」には、買電目標値を３００［ｋＷ］とした場合の発電機出力Ｂと負荷率Ｃとがそれぞれ示される。同様に、買電目標値Ｙ２＝２００［ｋＷ］」には、買電目標値を２００［ｋＷ］とした場合の発電機出力Ｂと負荷率Ｃとがそれぞれ示される。また、買電目標値Ｙ３＝１００［ｋＷ］」には、買電目標値を１００［ｋＷ］とした場合の発電機出力Ｂと負荷率Ｃとがそれぞれ示される。つまり、図４に示す例では、算出部１４０により、３０分ごとに平均負荷電力が算出され、算出された平均負荷電力に対し、買電目標値を３００［ｋＷ］、２００［ｋＷ］、１００［ｋＷ］とした場合のそれぞれの発電機出力Ｂと負荷率Ｃが算出されている。なお、図４に示す例では、発電機２の定格出力Ａは、２００［ｋＷ］としている。

図４の例で、「平均負荷電力Ｘ［ｋＷ］」は、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、約３４０［ｋＷ］から４００［ｋＷ］までの間の値となる。この場合、買電目標値を３００［ｋＷ］に設定した場合、発電機出力Ｂは、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、約４０［ｋＷ］から１００［ｋＷ］までの間の値となる。このときの負荷率Ｃは、図４に示すように、約２０［％］から５０［％］となる。また、買電目標値を２００［ｋＷ］に設定した場合、発電機出力Ｂは、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、約１４０［ｋＷ］から２００［ｋＷ］までの間の値となる。このときの負荷率Ｃは、約７０［％］から１００［％］となる。また、買電目標値を１００［ｋＷ］に設定した場合、発電機出力Ｂは、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、約２４０［ｋＷ］から２００［ｋＷ］までの間の値となる。このときの負荷率Ｃは、約１２０［％］から１５０［％］となる。

また図４の例で、「平均負荷電力Ｘ［ｋＷ］」は、１２時２９分から１６時５９分までのそれぞれの時間帯において、約１８０［ｋＷ］から２００［ｋＷ］までの間の値となる。この場合、買電目標値を３００［ｋＷ］に設定した場合、発電機出力Ｂは、１２時２９分から１６時５９分までのそれぞれの時間帯において、約−１２０［ｋＷ］から−１００［ｋＷ］までの間の値となる。つまり、発電機出力Ｂが負の値となる。これは、上記（２）式によれば平均負荷電力Ｘが、買電目標値Ｙを下回っていることを示している。つまり、発電機出力Ｂが負の値となる場合には、その時間帯における平均負荷電力Ｘは買電目標値Ｙを超えない買電電力で賄える。従って、この場合には、発電機２を運転させる必要がない。つまり、発電機２を効率よく運転させる目安となる負荷率Ｃを考慮する必要がない。このため、算出部１４０は、発電機出力Ｂが負の値となる場合には、負荷率Ｃを算出しない。

また、買電目標値を２００［ｋＷ］に設定した場合、発電機出力Ｂは、１２時２９分から１６時５９分までのそれぞれの時間帯において、約−２０［ｋＷ］から０［ｋＷ］までの間の値となる。つまり、発電機出力Ｂが負の値となるため、買電目標値を３００［ｋＷ］に設定した場合と同様に、算出部１４０は、負荷率Ｃを算出しない。買電目標値を１００［ｋＷ］に設定した場合、発電機出力Ｂは、１２時２９分から１６時５９分までのそれぞれの時間帯において、約８５［ｋＷ］から１００［ｋＷ］までの間の値となる。このときの負荷率Ｃは、図４に示すように、約４０［％］から５０［％］となる。

決定部１４１は、算出部１４０が算出した結果に基づいて、買電目標値Ｙを決定する。上述した通り、買電目標値を３００［ｋＷ］に設定した場合、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、負荷率Ｃは、約２０［％］から５０［％］となる。一般的な発電機の最低負荷率は５０〜８０［％］である。このことから、決定部１４１は、買電目標値を３００［ｋＷ］に設定した場合、負荷率が低すぎると判断する。つまり、決定部１４１は、買電目標値を３００［ｋＷ］に設定した場合、発電機２の負荷率が低いことから発電機２を効率よく運転させることができないと判断する。この場合、決定部１４１は、買電目標値Ｙを３００［ｋＷ］に決定しない。

また、買電目標値を１００［ｋＷ］に設定した場合、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、負荷率Ｃは、約１２０［％］から１５０［％］となる。つまり、負荷率Ｃが１００［％］を超えている。これは、発電機２を定格出力Ａ（＝２００［ｋＷ］）で運転させた場合でも電力が足りないことを示す。このことから、決定部１４１は、買電目標値を１００［ｋＷ］に設定した場合、買電目標値を守れないと判断する。この場合、決定部１４１は、買電目標値Ｙを１００［ｋＷ］に決定しない。

また、買電目標値を２００［ｋＷ］に設定した場合、８時から１２時２９分までのそれぞれの時間帯において、負荷率Ｃは、約７０［％］から１００［％］となる。この場合の負荷率Ｃは、発電機２に許容される最も低い負荷率Ｃ（最低負荷率）で７０％であり、一般的な最低負荷率５０〜８０［％］の範囲内である。つまり、発電機２を運転させた場合に、効率よく運転させることができる。また、発電機２に許容される最も高い負荷率Ｃは約１００［％］、つまり定格出力Ａであり、負荷率Ｃは１００％を超えない。このため、買電電力から供給される電力が買電目標値を上回ることはなく、買電目標値は守られる。このことから、決定部１４１は、買電目標値を２００［ｋＷ］に設定した場合、発電機２を効率よく運転させることができ、かつ、買電目標値を守れると判断する。この場合、決定部１４１は、買電目標値Ｙを２００［ｋＷ］に決定する。

このように、買電目標決定部１４は、算出部１４０により負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、３０分毎の平均負荷電力Ｘを算出する。また、買電目標決定部１４は、契約電力を超えない電力を買電目標値Ｙとして設定し、平均負荷電力Ｘから買電目標値Ｙを引いた電力を、発電機２に出力させる発電機出力Ｂとする。そして、買電目標決定部１４は、決定部１４１により、発電機２に発電機出力Ｂを出力させた場合の負荷率Ｃが適正である場合、設定した買電目標値Ｙを、予測された負荷電力の変動パターンに対する買電目標値Ｙとして決定する。ここで、負荷率Ｃが適正であるとは、発電機２の負荷率Ｃが最低負荷率を下回らず、かつ、平均負荷電力Ｘから発電機出力Ｂが発電機２の定格出力Ａを超えない場合である。

図１に戻り、発電機制御部１６は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターン、及び買電目標決定部１４が決定した買電目標値Ｙとの比較結果に基づいて発電機２を制御する。具体的には、発電機制御部１６は、平均負荷電力Ｘが買電目標値Ｙ以上である時間帯には、発電機２を運転させる。また、発電機制御部１６は、平均負荷電力Ｘが買電目標値Ｙ未満である時間帯には、発電機２を停止させる。図４の例では、発電機制御部１６は、買電目標値Ｙが２００［ｋＷ］に決定された場合、８時から１２時５９分まで、発電機２を運転させる。また、この場合、発電機制御部１６は、１３時から１６時５９分まで、発電機２を停止させる。

また、発電機制御部１６は、発電機２を運転させる場合の指令値Ｚを決定する。ここで、指令値Ｚは、発電機２に出力させる電力を示す値である。例えば、発電機制御部１６は、発電機２の指令値Ｚを定格出力Ａ（＝２００［ｋＷ］）とする。あるいは、発電機制御部１６は、最低負荷率を下回らない範囲で、各時間帯における発電機出力Ｂの値に応じて、発電機２の指令値Ｚを変化させてもよい。この場合、発電機制御部１６は、各時間帯における負荷電力の変動に応じて発電機２に発電させる電力を、柔軟に設定することができる。

図５は、発電機制御部１６が行う発電機２の制御の一例を示す第２図である。図５は、発電機制御部１６が各時間帯において、発電機２の指令値Ｚを変化させる場合の一例を示す。図５の例では、発電機２の定格出力Ａを２００［ｋＷ］とし、最低負荷率を７０［％］としている。つまり、発電機制御部１６は、発電機２を運転させる場合、最低でも１４０（＝２００［ｋＷ］×０．７）［ｋＷ］の指令値Ｚとする。
図５には、「条件」と、「発電機の指令値Ｚ」とのそれぞれの項目がある。「条件」には発電機出力Ｂの範囲を示す。また、「発電機の指令値Ｚ」には、発電機制御部１６が決定する発電機２への指令値Ｚを示す。
図５に示す例では、発電機出力Ｂが１４０［ｋＷ］以下である場合、発電機制御部１６は、指令値Ｚを１４０［ｋＷ］とする。また、発電機出力Ｂが１４０［ｋＷ］より大きく１５０［ｋＷ］以下である場合、発電機制御部１６は、指令値Ｚを１５０［ｋＷ］とする。つまり、図５に示す例では、発電機出力Ｂを１４０［ｋＷ］から２００［ｋＷ］の範囲内で、１０［ｋＷ］毎に分類し、発電機出力Ｂがどの範囲であるかに応じて、指令値Ｚを１０［ｋＷ］刻みで決定する。

ここで、運転制御装置１が行う発電機２の運転を制御する処理の流れについて、図６を用いて説明する。図６は、運転制御装置１が行う処理の流れを示すフローチャートである。
まず、処理を行う前提として、記憶部１０の電力情報記憶部１０３には発電機２の定格出力Ａ、最低負荷率、契約電力、および、複数の買電目標値Ｙ（買電目標値Ｙ１、Ｙ２、・・・）が記憶されているものとする。

負荷電力予測部１２は、翌日の負荷電力の変動パターンを予測する。買電目標決定部１４は、負荷電力予測部１２が予測した翌日の負荷電力の変動パターンを取得する（ステップＳ１）。買電目標決定部１４の算出部１４０は、取得した負荷電力の変動パターンにおける各時間の負荷電力を、所定時間毎に平均して、平均負荷電力Ｘを算出する（ステップＳ２）。算出部１４０は、まず、買電目標値をＫ［ｋＷ］（Ｋは契約電力を超えない自然数）に設定する（ステップＳ３）。そして、算出部１４０は、買電目標値ＹＫに対する負荷率Ｃを算出する（ステップＳ４）。決定部１４１は、算出部１４０が算出した負荷率Ｃが、すべての時間帯において１００％以下となるか否かを判定する（ステップＳ５）。
決定部１４１は、すべての時間帯において負荷率Ｃが１００％以下である場合（ステップＳ５、ＹＥＳ）、負荷率Ｃが、すべての時間帯において最低負荷率を上回るか否かを判定する（ステップＳ６）。すべての時間帯において負荷率Ｃが最低負荷率を上回る場合（ステップＳ６、ＹＥＳ）、決定部１４１は、買電目標値を、Ｋ［ｋＷ］に決定する（ステップＳ７）。
発電機制御部１６は、発電機２を運転させる場合、決定された買電目標値Ｙに対して算出された発電機出力Ｂに基づいて、発電機２への指令値Ｚを決定する（ステップＳ８）。そして、本フローチャートを終了させる。

一方、決定部１４１は、ステップＳ５において、負荷率Ｃが１００％を超える時間帯がある場合（ステップＳ５、ＮＯ）、買電目標値をＫ［ｋＷ］よりも大きい値（例えば、Ｋ＋１００［ｋＷ］）に設定し（ステップＳ９）、ステップＳ４に戻る。
また、決定部１４１は、ステップＳ６において、負荷率Ｃが最低負荷率を下回る時間帯がある場合（ステップＳ６、ＮＯ）、買電目標値をＫ［ｋＷ］よりも小さい値（例えば、Ｋ−１００［ｋＷ］）に設定し（ステップＳ１０）、ステップＳ４に戻る。

以上説明したように、本実施形態の運転制御装置１においては、実績情報記憶部１００（「記憶部」の一例）が、過去における様々な負荷電力の変動パターン（「負荷電力に関する実績情報」の一例）をそれぞれ記憶する。また、負荷電力予測部１２が、過去の負荷電力の変動パターンに基づいて、翌日の負荷電力の変動パターンを予測する。また、買電目標決定部１４が、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、買電電力の目標値である買電目標値Ｙを決定する。また、発電機制御部１６が、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンと、買電目標決定部１４が決定した買電目標値Ｙとの比較結果に基づいて、発電機２を制御する。

これにより、本実施形態の運転制御装置１は、効率よく発電機２を運転させることができる。運転制御装置１は、予測した負荷電力の変動パターンに応じて、買電目標値Ｙを決定することができ、運転制御装置１は、予測された負荷電力の変動パターンと、決定された買電目標値Ｙを比較することにより、負荷電力が買電目標値Ｙを上回れば、発電機２を運転させ、負荷電力が買電目標値Ｙを下回れば、発電機２を停止させることができる。このため、本実施形態の運転制御装置１は、必要な場合に発電機２を運転させ、必要でない場合に発電機２を停止させることができるためである。

また、本実施形態の運転制御装置１においては、買電目標決定部１４は、平均負荷電力Ｘ（「負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づく負荷電力」の一例）から買電目標値Ｙ１（「契約電力を超えない電力」の一例）を引いた電力を、発電機２に出力させる電力を示す発電機出力Ｂとした場合、発電機出力Ｂを発電機２に発電させた場合における発電機２の負荷率Ｃが最低負荷率を下回らず、かつ、発電機出力Ｂが発電機２の定格出力Ａを超えないときに、買電目標値Ｙ１を買電目標値Ｙに決定する。

これにより、本実施形態の運転制御装置１は、契約電力を順守した上で、効率よく発電機２を運転させることができる。運転制御装置１においては、買電目標決定部１４が、平均負荷電力Ｘから買電目標値Ｙ１引いた電力である発電機出力Ｂを算出することができ、買電目標決定部１４は、発電機出力Ｂを発電機２に出力させた場合の負荷率Ｃを算出することができる。買電目標決定部１４は、負荷率Ｃが最低負荷率を下回るような低負荷の状態で発電機２を運転させることがなく、かつ、必要な発電機出力Ｂが発電機２の定格出力Ａを超えないような買電目標値Ｙ１を、買電目標値Ｙに決定することができるためである。つまり、運転制御装置１は、発電機２に低負荷の運転をさせることなく、かつ、買電電力から供給される電力が買電目標値Ｙを超えないような、適切な買電目標値Ｙを決定することができるためである。

また、本実施形態の運転制御装置１においては、買電目標決定部１４は、負荷電力予測部１２が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、３０分毎（「所定時間毎」の一例）の平均負荷電力Ｘ（「負荷電力の平均値である平均電力」の一例）を算出し、発電機制御部１６は、買電目標決定部１４が算出した３０分毎の平均負荷電力Ｘ、および買電目標決定部１４が算出した買電目標値Ｙを比較して発電機２を運転させるか停止させるかを決定する。これにより、本実施形態の転制御装置１は、２つの値（平均負荷電力Ｘと買電目標値Ｙ）を比較するという簡単な処理を行うことで、発電機２の運転を制御することができ、効率よく発電機２を運転させることができる。運転制御装置１においては、３０分ごとの平均負荷電力Ｘを算出することができ、発電機制御部１６が、平均負荷電力Ｘと買電目標値Ｙを比較することにより、発電機２を運転させるか停止させるかを決定することができるためである。

また、本実施形態の運転制御装置１においては、発電機制御部１６は、発電機２を運転させる場合、平均負荷電力Ｘから買電目標決定部１４が決定した買電目標値Ｙを引いた電力に基づいて、発電機２への指令値Ｚを決定する。これにより、本実施形態の運転制御装置１においては、効率よく発電機２を運転させることができるだけでなく、必要な電力を発電機２から出力させることができる。運転制御装置１は、平均負荷電力Ｘから買電目標決定部１４が決定した買電目標値Ｙを引いた電力、つまり、発電機２により電力を賄う必要がある電力に基づいて、発電機２への指令値Ｚを決定することができるためである。

なお、本実施形態においては、算出部１４０が負荷率Ｃを算出する際の買電目標値Ｙを、１００［ｋＷ］、２００［ｋＷ］、３００［ｋＷ］として順に算出する場合について説明した。つまり、買電目標値Ｙの探索範囲を１００［ｋＷ］〜３００［ｋＷ］とした。しかしながら、買電目標値Ｙの探索範囲は、これに限定されることはない。買電目標値Ｙの探索範囲は、０［ｋＷ］から契約電力までの範囲であれば、どんな範囲であってもよい。
また、本実施形態においては、算出部１４０が負荷率Ｃを算出する際の買電目標値Ｙを、１００［ｋＷ］毎に増減させた値（１００［ｋＷ］、２００［ｋＷ］、３００［ｋＷ］）として算出する場合について説明した。つまり、買電目標値Ｙの刻みを１００［ｋＷ］とした。しかしながら、買電目標値Ｙの刻みは、これに限定されることはない。買電目標値Ｙの刻みは、０［ｋＷ］から契約電力までの範囲を複数に分割できる刻みであれば任意の値であってよい。例えば、買電目標値Ｙの刻みは、１０［ｋＷ］であってもよいし、５０［ｋＷ］であってもよいし、１５０［ｋＷ］であってもよい。
また、買電目標値Ｙの探索範囲と刻みはユーザが設定するようにしてよい。例えば、運転制御装置１は、電力情報記憶部１０３に、ユーザが選択した探索範囲と刻みに基づく複数の買電目標値Ｙを記憶させる。これにより、本実施形態の運転制御装置１は、ユーザ側で選択した探索範囲と刻みによる複数の買電目標値Ｙのうちから、適切な買電目標値Ｙを決定することができる。または、運転制御装置１は、電力情報記憶部１０３に、買電目標値Ｙの上限Ｙｍａｘと、下限Ｙｍｉｎと、刻みＹｉｎｃ（Ｙｉｎｃは正の値とする）を記憶させる。そして、算出部１４０は、まず、買電目標値Ｙの上限Ｙｍａｘと、下限Ｙｍｉｎとの間の値にある電力Ｋ［ｋＷ］について、負荷率Ｃを算出し、負荷率Ｃが１００［％］を超える場合に電力Ｋ［ｋＷ］＋Ｙｉｎｃ［ｋＷ］の電力について負荷率Ｃを算出し、負荷率Ｃが最低負荷率を下回る場合には、電力Ｋ［ｋＷ］‐Ｙｉｎｃ［ｋＷ］の電力について負荷率Ｃを算出するようにしてもよい。ただし、この場合において、算出部１４０は、電力Ｋ［ｋＷ］＋Ｙｉｎｃ［ｋＷ］が、上限Ｙｍａｘをこえないときに当該負荷率Ｃを算出する。また、算出部１４０は、電力Ｋ［ｋＷ］‐Ｙｉｎｃ［ｋＷ］が、下限Ｙｍｉｎを下回らないときに当該負荷率Ｃを算出する。

上述した実施形態における運転制御装置１の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１…発電機運転制御装置、２…発電機、１０…記憶部、１００…実績情報記憶部、１０１…季節情報記憶部、１０２…生産情報記憶部、１０３…電力情報記憶部、１２…負荷電力予測部、１４…買電目標決定部、１４０…算出部、１４１…決定部、１６…発電機制御部。

Claims (3)

1. 負荷電力に関する実績情報を記憶する記憶部と、
   前記実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測部と、
   前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンに基づいて、買電電力の目標値を示す買電目標値を決定する買電目標決定部と、
   前記負荷電力予測部が予測した負荷電力の変動パターンと前記買電目標値との比較結果に基づいて、発電機を制御する発電機制御部と、を備え、
   契約電力を超えない大きさの買電電力を前記負荷電力予測部が予測した前記負荷電力の変動パターンに基づく負荷電力から引いて求めた電力を前記発電機に前記発電機出力として発電させた場合、（１）前記発電機の負荷率が最低負荷率を下回らず、かつ、（２）前記発電機出力が前記発電機の定格出力を超えないときに、前記買電目標決定部は、前記買電電力を前記買電目標値に決定し、前記負荷電力の変動パターンに基づいて、所定時間毎の前記負荷電力の平均値である平均負荷電力を算出し、
   前記発電機制御部は、前記平均負荷電力が前記買電目標値以上である場合、前記発電機を運転させ、前記平均負荷電力が前記買電目標値未満である場合、前記発電機を停止させる、
   発電機運転制御装置。
2. 前記発電機制御部は、前記発電機を運転させる場合、前記平均負荷電力から前記買電目標値を引いた電力に基づいて、前記発電機への指令値を決定する、
   請求項１に記載の発電機運転制御装置。
3. 記憶部を備える発電機運転制御装置が、前記記憶部に記憶する負荷電力に関する実績情報に基づいて、負荷電力の変動パターンを予測する負荷電力予測工程と、
   前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力の変動パターンと発電機の負荷率とに基づいて、買電電力の目標値を示す買電目標値を決定する買電目標決定工程と、
   前記負荷電力予測工程により予測された負荷電力と前記買電目標値との比較結果に基づいて発電機を制御する発電機制御工程と、を行い、
   契約電力を超えない大きさの買電電力を前記負荷電力予測工程により予測した前記負荷電力の変動パターンに基づく負荷電力から引いて求めた電力を発電機出力として前記発電機に出力させた場合、（１）前記発電機の負荷率が最低負荷率を下回らず、かつ、（２）前記発電機出力が前記発電機の定格出力を超えないときに、前記買電目標決定工程は、前記買電電力を前記買電目標値に決定し、前記負荷電力の変動パターンに基づいて、所定時間毎の前記負荷電力の平均値である平均負荷電力を算出し、
   前記発電機制御工程は、前記平均負荷電力が前記買電目標値以上である場合、前記発電機を運転させ、前記平均負荷電力が前記買電目標値未満である場合、前記発電機を停止させる、
   発電機運転制御方法。

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