JP6910017B2 - 自家発電出力抑制緩和装置及び自家発電出力抑制緩和方法 - Google Patents
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Description
ここで、従来の電力管理システムでは、電力供給が過多となった際に、需要家に対して逆潮流分を抑える出力抑制がなされる場合がある。この場合には、需要家は、自家発電した電力を、逆潮流させることを抑制し、抑制した分の電力を自家消費する。
この出力抑制は、電力需要が増加すれば緩和される場合がある。しかし、工場の停止が続く連休や、気候が比較的穏やかな春や秋の端境期には、電力需要が増加しない場合がある。このような場合には、一旦出力抑制がなされると、電力需要が簡単には増加しないことにより、出力抑制が緩和されにくくなる。
このように、電力需要が増加しにくい場合には、出力抑制が緩和されにくいという課題がある。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、出力抑制が緩和されやすくすることを目的とする。
以下、図面を参照して、本発明に係る自家発電出力抑制緩和装置の第一実施形態について説明する。
図1から図4を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る自家発電出力抑制緩和装置1の構成の一例を示す図である。図2は、需要家が備える負荷Mの一例を示す図である。図3は、電力の流れの一例を示す図である。図4は、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置1が備える機能を示すブロック図である。
なお、この実施形態に記載されている構成部品の個数等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1に示すように、自家発電出力抑制緩和装置1は、一般送配電事業者と接続される。一般送配電事業者とは、管轄する地域の電力の需要と電力の供給とが一致するように調整することで、電力を安定して供給する事業者のことである。また、自家発電出力抑制緩和装置1は、自家発電を行わない需要家Aが持つHEMS(Home Energy Management System)サーバーと、自家発電を行わない需要家Bが持つHEMSサーバーと、自家発電を行う需要家Cが持つHEMSサーバーと、自家発電行わない需要家Dが持つHEMSサーバーと、ネットワークを介して接続されている。また、自家発電を行わない需要家と、自家発電を行う需要家とを区別をしない場合には、需要家と総称する。なお、ここではHEMSサーバーと、自家発電出力抑制緩和装置1とが接続される場合について説明するが、コントローラーだけの機能を持ったHEMSコントローラーが接続されてもよい。
負荷Mを制御することには、例えば、指定された時刻に負荷Mを起動することや、負荷Mを停止することや、負荷Mが持つ特定の機能を稼働させることが含まれる。また、HEMSサーバーは、接続された負荷Mそれぞれの消費電力量などの負荷Mについての情報を記憶しており、要求に応じて接続されている負荷Mの情報を送信する。
抑制信号SUP1は、自家発電を行う需要家が発電する最大電力を抑制する情報として、需要家が保有する発電設備容量のうち何%まで発電してよいかを指定する抑制率の情報が含まれる。例えば、抑制率が”50”(%)を示す抑制信号SUP1を”5”(kW)の電力を発電できる自家発電を行う需要家が受信する場合、抑制信号SUP1を受信した自家発電を行う需要家が発電する最大電力は”2.5”(kW)になる。
より具体的には、抑制率が”80”(%)を示す抑制信号SUP1を、”3”(kW)の自家発電を行う需要家Xと、”2”(kW)の自家発電を行う需要家Yとがそれぞれ受信する場合、抑制信号SUP1を受信する自家発電を行う需要家Xが発電する最大電力は”2.4”(kW)と、抑制信号SUP1を受信する自家発電を行う需要家Yが発電する最大電力は”1.6”(kW)とになる。
また、消費電力算出部101は、記憶部20から、負荷Mについての情報を取得する。また、消費電力算出部101は、抑制信号SUP1が示す抑制率と、記憶部20から取得した負荷Mについての情報と、記憶部20から取得した発電設備容量の情報と、に基づいて、消費電力の増加分を算出する。さらに、消費電力算出部101は、算出した消費電力の増加分に基づいて、消費電力増加指示信号CMDを算出する。
より具体的には、負荷Mについての情報として、需要家の情報として”A”と、負荷の情報として”α”と、電力増の情報として”1500”(W)と、稼働可能時間の情報として”120”(分)と、優先度の情報として”1”とが互いに関連付けられて記憶されている。また、負荷Mについての情報として、需要家の情報として”A”と、負荷の情報として”β”と、電力増の情報として”500”(W)と、稼働可能時間の情報として”180”(分)と、優先度の情報として”2”とが互いに関連付けられて記憶されている。この場合、負荷Mについての情報は、需要家Aは負荷αと負荷βを備えており、負荷αは1500(W)の電力を消費し、120(分)稼働可能であり、負荷βよりも優先して稼働可能であることを示し、負荷βは500(W)の電力を消費し、180(分)稼働可能であり、負荷αよりも稼働の優先度が低いことを示している。
また、負荷Mについての情報として、需要家の情報として”B”と、負荷の情報として”γ”と、電力増の情報として”50”(W)と、稼働可能時間の情報として”360”(分)と、優先度の情報として”1”とが互いに関連付けられて記憶されている。さらに、需要家の情報として”C”と、負荷の情報として”Δ”と、電力増の情報として”200”(W)と、稼働可能時間の情報として”300”(分)と、優先度の情報として”3”とが互いに関連付けられて記憶されている。
記憶部20に記憶されている負荷Mは、電力小売会社等と需要家との事前契約に従って選択されたものや、一時的に稼働させてもよい負荷Mを需要家が選択したものである。
第2の抑制信号SUP2を受信する自家発電を行う需要家は、発電する電力を第2の抑制信号SUP2が示す抑制率に基づいて抑制する。
具体的には、抑制信号送信部104は、”80”(%)を抑制率として示す第2の抑制信号SUP2を、自家発電を行う需要家Cに対して送信する。第2の抑制信号SUP2を受信した自家発電を行う需要家Cは、発電する最大電力を、第2の抑制信号SUP2が示す抑制率に基づいて、保有する発電設備容量の”80”(%)に抑制する。つまり、第2の抑制信号SUP2を受信した自家発電を行う需要家Cが発電する最大電力は”3.2”(kW)である。
次に、図7を参照して、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置1の動作の一例について説明する。図7は、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置1の動作の一例を示す流れ図である。
次に、図8及び図9を参照して、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置1の動作の一例について説明する。図8は、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置1と一般送配電事業者と需要家との接続関係、信号の流れ及び需要家で変化する電力の変化の一例を示す図である。図9は、増加指示信号送信部102が送信した消費電力増加指示信号CMDの一例を示す図である。
自家発電を行う需要家Cは”1”(kW)の電力を消費している。また、自家発電を行う需要家Cが発電する最大電力は”4”(kW)である。さらに、自家発電を行う需要家Cが発電する電気の抑制量は”0”(kW)である。
自家発電出力抑制緩和装置1は、一般送配電事業者から抑制信号SUP1を受信する。抑制信号SUP1が示す抑制率として”50”(%)が指定されている。
さらに、記憶部20には、発電設備容量の情報として、自家発電を行う需要家の情報として”C”と、保有する発電設備容量の情報として”4”(kW)とが互いに関連付けられて記憶されている。
消費電力算出部101は、優先度が高く消費電力が抑制量に近い需要家Aの負荷αを選択する。消費電力算出部101は、増加する負荷の消費電力として”1.5”(kW)と算出する。さらに、消費電力算出部101は、需要家Aに対して、負荷αを13:00から15:00まで稼働させる消費電力増加指示信号CMD1を算出する。
抑制信号算出部103は、消費電力算出部101が算出した、増加する負荷の消費電力の”1.5”(kW)と、発電設備容量の情報に含まれる保有する発電設備容量の情報”4”(kW)と、第1の抑制信号SUP1が示す抑制率の”50”(%)に基づいて、第2の抑制信号SUP2を算出する。第2の抑制信号SUP2が示す抑制率は、増加する負荷の消費電力を、発電設備容量の情報に含まれる保有する発電設備容量の情報を合計した値により除算することで算出した値と、第1の抑制信号SUP1が示す抑制率を加算することで算出できる。つまり、第2の抑制信号SUP2が示す抑制率は”87.5”(%)である。
自家発電を行う需要家Cは、第2の抑制信号SUP2を受信し、発電する最大電力を”4”(kW)から”3.5”(kW)に変更する。
自家発電を行わない需要家Aは、消費電力増加指示信号CMD1を受信し、負荷αを13:00から15:00まで稼働させる。自家発電を行わない需要家Aが消費する電力は、13:00から15:00の間にかけて”1”(kW)から”2.5”(kW)となる。消費電力増加指示信号CMDを受けていない自家発電を行わない需要家B及び自家発電を行わない需要家Dの消費電力は増加しない。
つまり、自家発電を行わない需要家Aが”1.5”(kW)の需要を創出したことにより、抑制信号SUP1が示す抑制率の”50”(%)よりも抑制の程度が小さい、抑制率が”87.5”(%)を示す第2の抑制信号SUP2を自家発電を行う需要家Cに送信することで、出力抑制を緩和することができる。
ここまでは抑制信号SUP1と増加する消費電力量とに基づいて、抑制信号SUP1よりも抑制の程度が小さい抑制率を示す第2の抑制信号SUP2を算出する構成について、第1実施形態として説明した。次に、本発明の第2実施形態について、図10を参照して説明する。図10は、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置10の一例を示す図である。なお、上述した第1実施形態と同様の構成および動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第2実施形態では、消費電力増加指示信号CMDにより増加する消費電力の情報を、需要家から収集し、抑制信号SUP1が示す抑制率と発電設備容量の情報とから算出される抑制量と、増加する消費電力の情報とが一致するように制御を行う。
自家発電出力抑制緩和装置10は、収集部1050を備える。
収集部1050は、需要家が消費電力増加指示信号CMDを受信した結果として負荷Mが稼働し、増加した消費電力の情報を収集する。
さらに、消費電力算出部1010は、第1の消費電力増加計画に基づいて、需要家に対して負荷Mを稼働させるための、消費電力増加指示信号CMD−Fを算出する。また、消費電力算出部1010は、収集部1050が収集した、消費電力増加指示信号CMD−Fにより増加した消費電力の情報と、抑制量と、補正計画とに基づいて、消費電力増加指示信号CMD−Sを算出する。
次に、図11を参照して、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置10の動作の一例について説明する。図11は、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置10の動作の一例を示す流れ図である。
次に、図12から図15を参照して、本実施形態における自家発電出力抑制緩和装置10の動作の一例について説明する。図12は、消費電力算出部1010が算出した第1の消費電力増加計画の一例である。図13は、消費電力算出部1010が算出した補正計画の一例である。図14は、本実施形態における第1の消費電力増加計画実行時の信号の流れ及び需要家において変化する電力量の変化の一例を示す図である。図15は、本実施形態における補正計画実行後の信号の流れ及び需要家において変化する電力量の変化の一例を示す図である。
自家発電を行う需要家Cは”1”(kW)の電力を消費している。また、自家発電を行う需要家Cが発電する最大電力は”4”(kW)である。さらに、自家発電を行う需要家Cの抑制量は”0”(kW)である。
自家発電出力抑制緩和装置10は、一般送配電事業者から抑制信号SUP1を受信する。抑制信号SUP1が示す抑制率として”50”(%)が指定されている。
消費電力算出部1010は、記憶部20から、負荷Mについての情報を取得する。
記憶部20には、需要家の情報として”A”と、負荷の情報として”α”と、電力増の情報として”1000”(W)と、稼働可能時間の情報として”120”(分)と、優先度の情報として”1”とが互いに関連付けられて記憶されている。記憶部20には、負荷Mについての情報として、需要家の情報として”A”と、負荷の情報として”β”と、電力増の情報として”500”(W)と、稼働可能時間の情報として”180”(分)と、優先度の情報として”2”とが互いに関連付けられて記憶されている。記憶部20には、負荷Mについての情報として、需要家の情報として”B”と、負荷の情報として”γ”と、電力増の情報として”500”(W)と、稼働可能時間の情報として”360”(分)と、優先度の情報として”1”とが互いに関連付けられて記憶されている。記憶部20には、負荷Mについての情報として、需要家の情報として”D”と、負荷の情報として”ε”と、電力増の情報として”200”(W)と、稼働可能時間の情報として”300”(分)と、優先度の情報として”3”とが互いに関連付けられて記憶されている。
さらに、記憶部20には、発電設備容量の情報として、自家発電を行う需要家の情報として”C”と、保有する発電設備容量の情報として”4”(kW)とが互いに関連付けられて記憶されている。
消費電力算出部1010は、抑制信号SUP1が示す抑制率と、発電設備容量の情報とに基づいて、抑制量として”2”(kW)を算出する。
図13に示すように、補正計画は、需要家Dの負荷εを選択したことを示している。
さらに、消費電力算出部1010は、第1の消費電力増加計画に基づいて、需要家Aが備える負荷αを、13:00から15:00まで稼働させ、負荷βを12:30から15:30まで稼働させる消費電力増加指示信号CMD−F1を算出する。また、消費電力算出部1010は、第1の消費電力増加計画に基づいて、需要家Bが備える負荷γを、10:00から16:00まで稼働させる消費電力増加指示信号CMD−F2を算出する。
抑制信号送信部1040は、自家発電を行う需要家Cに対して、第2の抑制信号SUP2を送信する。自家発電を行う需要家Cは、第2の抑制信号SUP2を受信し、抑制量を”0”(W)のままにする。
つまり、抑制量の”2”(kW)に対して、需要家A及び需要家Bが”2”(kW)の需要を創出することにより、自家発電を行う需要家Cは、発電する電力量を抑制する必要が無い。
需要家Aは、消費電力増加指示信号CMD−F1を受信し、負荷αを13:00から15:00まで稼働させ、負荷βを12:30から15:30まで稼働させる。しかし、負荷αの準備ができておらず稼働が出来なかった為、需要家Aが消費する電力は12:30から15:30の間にかけて”1”(kW)から”1.5”(kW)に増加する。
需要家Bは、消費電力増加指示信号CMD−F2を受信し、負荷γを10:00から16:00まで稼働させる。需要家Bが消費する電力は10:00から16:00の間にかけて”2”(kW)から”2.5”(kW)に増加する。
消費電力増加指示信号CMD−Fを受けていない需要家Cと、需要家Dとの消費電力は増加しない。
消費電力算出部1010は、収集部1050が収集した消費電力増加指示信号CMD−Fにより増加した消費電力が、第1の消費電力増加計画において想定していた”2”(kW)よりも少ない”1”(kW)であったため、補正計画から第1の消費電力増加計画において想定していた”2”(kW)に増加する消費電力が近くなるように負荷Mを算出する。消費電力算出部1010は、補正計画から算出した負荷Mに基づいて、需要家Dに対して負荷εを稼働させる消費電力増加指示信号CMD−S1を算出する。
増加指示信号送信部1020は、消費電力算出部1010が算出した消費電力増加指示信号CMD−S1を、需要家Dに対して送信する。
需要家Dは、消費電力増加指示信号CMD−S1を受信した結果、消費する電力は”2”(kW)から”2.2”(kW)に増加する。
消費電力算出部1010は、消費電力増加指示信号CMD−Sにより増加した消費電力の情報と、消費電力増加指示信号CMD−Fにより増加した消費電力の情報と、発電設備容量の情報と、抑制信号SUP1とに基づいて、第3の抑制信号SUP3によって抑制する抑制率を算出する。具体的には、消費電力増加指示信号CMD−Sにより増加した消費電力として”0.2”(kW)と、消費電力増加指示信号CMD−Fにより増加した消費電力の情報として”1”(kW)と、発電設備容量の情報に含まれる保有する発電設備容量の情報として”4”(kW)と、第1の抑制信号SUP1が示す抑制率の”50”(%)から、第3の抑制信号SUP3が示す抑制率として、”80”%を算出する。
抑制信号算出部1030は、消費電力算出部1010が算出した”80”(%)を抑制率として示す、第3の抑制信号SUP3を算出する。
抑制信号送信部1040は、第3の抑制信号SUP3を、自家発電を行う需要家Cに対して送信する。
自家発電を行う需要家Cは、第3の抑制信号SUP3を受信した結果、発電する最大電力は”3.2”(kW)である。
つまり、抑制量の”2”(kW)に対して、需要家が”1.2”(kW)の需要を創出したことにより、自家発電を行う需要家Cが抑制する電力を”0.8”(kW)まで、緩和することができる。
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、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Claims (3)
- 電力を消費することにより稼働する機器である負荷のうち、自家発電出力抑制緩和装置を含む外部装置からの指示に基づいて消費電力を増加可能な第1負荷と、配電線を通して他の需要家に電力を供給可能な自家発電設備とを備える第1の需要家と、自家発電設備を備えず、前記負荷のうち、前記外部装置からの指示に基づいて消費電力を増加可能な第2負荷を備える第2の需要家とがそれぞれ接続される電力配電系統において、当該電力配電系統の電力供給が電力需要に対して過多である場合に、前記第1の需要家において自家発電される電力量を抑制する抑制信号を前記第1の需要家に送信するとともに、電力供給の過多を減少させるために、前記第1負荷及び前記第2負荷による消費電力を増加させるための指示である消費電力増加指示信号を前記第1の需要家及び前記第2の需要家に送信する自家発電出力抑制緩和装置であって、
前記第1の需要家において自家発電される電力量を抑制する第1の抑制信号を受信するとともに、前記第1の需要家が備える自家発電設備の発電設備容量に対して許容される発電量の割合を示す抑制率のうち、受信した前記第1の抑制信号が示す第1の抑制率に基づいて、前記第1負荷と、前記第2負荷とを含む複数の負荷のうちから少なくとも前記第2負荷を含んで、稼働させる負荷を選択することにより、選択された負荷による消費電力の増加分を算出する消費電力算出部と、
前記消費電力算出部が算出する前記増加分に基づく前記消費電力増加指示信号を、選択された前記第2負荷を備える前記第2の需要家を少なくとも含む送信対象の需要家に対して送信する増加指示信号送信部と、
前記第1の抑制信号が示す前記第1の抑制率と、前記消費電力算出部が算出する前記増加分とに基づいて、前記第1の抑制信号が示す前記第1の抑制率よりも抑制率が大きく抑制の程度が小さい第2の抑制率を算出する抑制信号算出部と、
前記第1の需要家に対して、前記第1の抑制信号に代えて、前記第2の抑制率を示す第2の抑制信号を送信する抑制信号送信部と、
を備え、
前記第1負荷よりも前記第2負荷の選択の優先度があらかじめ高く設定されており、
前記消費電力算出部は、稼働させる負荷を選択する際に、前記優先度に基づいて前記第1負荷よりも前記第2負荷を優先的に選択する、
自家発電出力抑制緩和装置。 - 前記消費電力増加指示信号により増加した消費電力の情報を、前記第1負荷又は前記第2負荷を備える需要家から収集する収集部を更に備え、
前記消費電力算出部は、前記収集部が収集する前記消費電力の情報に基づいて、第2の増加分を算出し、
前記増加指示信号送信部は、前記消費電力算出部が算出する前記第2の増加分に基づく消費電力増加信号を、前記第1負荷又は前記第2負荷を備える需要家に対して送信し、
前記抑制信号算出部は、前記消費電力算出部が算出する前記増加分と、前記第2の増加分と、前記第1の需要家の発電設備容量の情報と、前記第1の抑制信号とに基づいて、第3の抑制信号を算出し、
前記抑制信号送信部は、前記第1の需要家に前記第3の抑制信号を送信する、
請求項1に記載の自家発電出力抑制緩和装置。 - 電力を消費することにより稼働する機器である負荷のうち、自家発電出力抑制緩和装置を含む外部装置からの指示に基づいて消費電力を増加可能な第1負荷と、配電線を通して他の需要家に電力を供給可能な自家発電設備とを備える第1の需要家と、自家発電設備を備えず、前記負荷のうち、前記外部装置からの指示に基づいて消費電力を増加可能な第2負荷を備える第2の需要家とがそれぞれ接続される電力配電系統において、当該電力配電系統の電力供給が電力需要に対して過多である場合に、前記第1の需要家おいて自家発電される電力量を抑制する抑制信号を前記第1の需要家に送信するとともに、電力供給の過多を減少させるために、前記第1負荷及び前記第2負荷による消費電力を増加させるための指示である消費電力増加指示信号を前記第1の需要家及び前記第2の需要家に送信する方法であって、
自家発電出力抑制緩和装置のコンピュータが、前記第1の需要家において自家発電される電力量を抑制する第1の抑制信号を受信するとともに、前記第1の需要家が備える自家発電設備の発電設備容量に対して許容される発電量の割合を示す抑制率のうち、受信した前記第1の抑制信号が示す第1の抑制率に基づいて、前記第1負荷と、前記第2負荷とを含む複数の負荷のうちから少なくとも前記第2負荷を含んで、稼働させる負荷を選択することにより、選択された負荷による消費電力の増加分を算出する消費電力算出ステップと、
前記コンピュータが、前記消費電力算出ステップにおいて算出される前記増加分に基づく前記消費電力増加指示信号を、選択された前記第2負荷を備える前記第2の需要家を少なくとも含む送信対象の需要家に対して送信する増加指示信号送信ステップと、
前記コンピュータが、前記第1の抑制信号が示す前記第1の抑制率と、前記消費電力算出ステップにおいて算出される前記増加分とに基づいて、前記第1の抑制信号が示す前記第1の抑制率よりも抑制率が大きく抑制の程度が小さい第2の抑制率を算出する抑制信号算出ステップと、
前記コンピュータが、前記第1の需要家に対して、前記第1の抑制信号に代えて、前記第2の抑制率を示す第2の抑制信号を送信する抑制信号送信ステップと、
を有し、
前記第1負荷よりも前記第2負荷の選択の優先度があらかじめ高く設定されており、
前記消費電力算出ステップにおいて、稼働させる負荷を選択する際に、前記優先度に基づいて前記第1負荷よりも前記第2負荷を優先的に選択する、
自家発電出力抑制緩和方法。
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