JP7001152B2 - 制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定手段と、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画手段と、
を有し、
前記残量変化モデル決定手段は、
前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定する制御装置が提供される。
前記制御装置と、前記制御装置が決定した充放電計画に基づき充放電する蓄電システムと、を有する電力管理システムが提供される。
コンピュータが、
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定工程と、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画工程と、
を実行し、
前記残量変化モデル決定工程では、
前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定する制御方法が提供される。
コンピュータを、
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定手段、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画手段、
として機能させ、
前記残量変化モデル決定手段は、
前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定するプログラムが提供される。
まず、図1を用いて、本実施形態の電力管理システムの全体像及び概要を説明する。図示するように、電力管理システムは、制御装置100と、複数の蓄電システム400とを有する。制御装置100と複数の蓄電システム400各々は通信回線を介して繋がり、通信可能になっている。通信回線については、専用線、インターネット、VPN(Virtual Private Network)などの通信回線の占有形態および有線回線、無線回線などの通信回線の物理形態など形態は問わずいずれでも実施可能である。
本実施形態の制御装置100は、第1の実施形態の制御装置100と同様の構成を有する。そして、本実施形態の制御装置100は、構成がより具体化される。以下、詳細に説明する。
当該サービスに参加した電力需要家の蓄電システム400は、電力系統の周波数を基準周波数に保つために、電力系統の周波数変動(例:周波数偏差)に応じた充放電を実行する。具体的には、微小変動分を調整するガバナフリー、短周期成分を調整する負荷周波数制御(LFC:Load Frequency Control)などの周波数調整がある。なお、当該サービスは、予め各蓄電システム400の充放電の上限値[W]を定めておく。そして、各蓄電システム400は、上限値以下の範囲で、当該サービスに応じた充放電を実行する。周波数変動に応じて決定された充放電の値[W]が上限値以下の場合には、蓄電システム400は決定された値で充放電を実行する。一方、周波数変動に応じて決定された充放電の値が上限値を超える場合には、蓄電システム400は上限値で充放電を実行する。周波数変動に応じて充放電の値を決定する手段は特段制限されず、あらゆる技術を採用できる。
当該サービスに参加した電力需要家の蓄電システム400は、常に充電残量が所定の電力量[Wh]以上となるように制御される。すなわち、充電残量が所定の電力量を下回らないように、蓄電システム400の充放電が制御される。
当該サービスに参加した電力需要家の蓄電システム400は、各電力需要家の需要電力[W]が予め定めた上限を超えると、超えた分を放電することで、需要電力が予め定めた上限を超えないようにする。本実施形態の需要電力は、分電盤を介して電力系統から各電力需要家の設備に供給される電力と定義される。例えば、各電力需要家の設備内で動作する負荷(電子・電気機器等)による消費電力[W]と、蓄電システム400の充電電力[W]とを足した電力が、需要電力となる。当該サービスに参加した電力需要家は、需要電力を予め定めた上限以下に抑えることができる。
当該サービスに参加した電力需要家の蓄電システム400は、時間帯毎に異なる買電電力単価[/kWh]に基づき決定されたタイミングで、充放電を実行する。具体的には、蓄電システム400は、買電電力単価が相対的に高い時間帯に放電し、買電電力単価が相対的に安い時間帯に充電する。当該サービスに参加した電力需要家は、買電電力料金を低く抑えることができる。
「Cmax_i」:蓄電システム400の充電残量の上限である。充電残量がCmax_iを超えないように、エネルギーサービスに応じた充放電計画が算出される。Cmax_iは、0[Wh]より大、定格容量以下の範囲で各電力需要家が決定する。
「Cmin_i」:蓄電システム400の充電残量の下限である。充電残量がCmin_iを下回らないように、エネルギーサービスに応じた充放電計画が算出される。Cmin_iは0[Wh]以上、定格容量より小の範囲で各電力需要家が決定する。なお、Cmin_i<Cmax_iである。Cmin_iが、バックアップサービスで常時確保される電力量となる。
「Dmax_i」:各蓄電システム400を所有する電力需要家の需要電力の上限である。上述の通り、需要電力は、分電盤を介して電力系統から各電力需要家の設備に供給される電力である。ピークカットサービスで予め定める上限が、Dmax_iである。Dmax_iは、電力会社との契約内容等に基づき、各電力需要家が決定する。
「Dmin_i」:各蓄電システム400を所有する電力需要家の需要電力の下限である。各電力需要家が決定する。Dmin_iを0以上の値とすることで、逆潮流は発生しないようにできる。なお、Dmin_i<Dmax_iである。
「cprc_i,t」:各蓄電システム400を所有する電力需要家が電力会社から購入する電力の単価[/kWh]である。データ取得部170は、複数の子時間帯各々における値を取得する。当該前提は、添え字「t」がつく他のパラメタにおいても同様である。
「cinc_i,t」:周波数調整サービスで説明した確保周波数調整力Pfr_i,tに応じて電力需要家が受け取る対価である。
「Dprd_i,t」:各蓄電システム400を所有する電力需要家の消費電力[W]の予測値の時間変化である。本実施形態の消費電力は、各電力需要家の設備内で動作する負荷(電子・電気機器等)により消費される電力と定義される。消費電力は、例えば天気、気温、月、曜日、過去の消費電力実績等に基づき予測することができるが、当該技術は広く知られているのでここでの説明は省略する。
「ΔDprd_i,t」:各蓄電システム400を所有する電力需要家の消費電力[W]の予測値Dprd_i,tの誤差幅[W]である。当該誤差幅を算出する技術は広く知られているのでここでの説明は省略する。
「Pmax_i」:各蓄電システム400の充放電出力の上限[W]である。充放電出力がPmax_iを超えないように、エネルギーサービスに応じた充放電計画が算出される。Pmax_iは、0[W]より大、定格出力以下の範囲で各電力需要家が決定する。
「Pmin_i」:各蓄電システム400の充放電出力の下限[W]である。充放電出力がPmin_iを下回らないように、エネルギーサービスに応じた充放電計画が算出される。Pmin_iは、0[W]以上、定格出力より小の範囲で各電力需要家が決定する。なお、Pmin_i<Pmax_iである。Pmin_iは基本的には「0」である。
「edchg_i」:各蓄電システム400の放電効率である。edchg_iは0以上1以下の範囲となる。
「echg_i」:各蓄電システム400の充電効率である。echg_iは0以上1以下の範囲となる。
「一定周期毎に24時間先までの蓄電システム400の充放電計画を行う。」
「決定変数は子時間帯毎に算出する。」
「買電電力単価は、時間区分毎(例:昼間の時間区分と夜間の時間区分)に異なり得る。」
「ピークカットサービスに参加している場合、需要電力が予め設定した閾値(Dmax_i)以下となるように蓄電システム400が放電することでピークシフトを行う。」
「ピークシフトのための放電を行う子時間帯以外の子時間帯は、その他のエネルギーサービスに応じた充放電が可能である。」
「ピークシフトのための放電を行う子時間帯は、その他のエネルギーサービスに応じた充放電が不可である。」
「ピークシフトのための電力確保はピークシフトのための放電を行う子時間帯以外で行い、ピークシフトのための放電が実行できない状態(残量不足)とならないようにする。」
「コスト管理サービスでは、周波数調整によって生じる充電残量の変化を考慮した充電残量の管理を行う。」
「周波数調整サービスによる確保周波数調整力Pfr_i,tに応じた対価(cinc_i,t)から、買電電力単価(cprc_i,t)に基づき算出される各電力需要家が電力会社に支払う電気料金を引いた各電力需要家の経済的利得を最大化する。」
「各子時間帯における各電力需要家の確保周波数調整力Pfr_i,tを足し合わせた確保総周波数調整力が、予め設定した各子時間帯における確保総周波数調整力の下限値以上となるようにする。」
「複数の蓄電システム400各々の各タイミングの放電電力が、蓄電システム400各々を所有する複数の電力需要家各々の各タイミングの需要電力を超えない(逆潮流防止)。」
「大文字のτ(以下、「T」と示す)」:子時間帯の識別番号の集合である。
「N」は蓄電システム400の識別番号の集合である。
「Smin_t」:各子時間帯における確保総周波数調整力の下限値[W]である。
「j」:ピークシフトのための放電が連続する時間をひとまとめにし、各々に付した識別番号である。図6の例の場合、j=1であるPS時間帯1と、j=2であるPS時間帯2が示されている。
「Nps_i」:ピークシフトのための放電を行うPS時間帯jの集合である。
「k」:買電電力単価が互いに異なる時間帯各々に付した識別番号である。図6の例の場合、k=1である料金時間帯1と、k=2である料金時間帯2と、k=3である料金時間帯3とが示されている。
「Ntou_i」:買電電力単価が互いに異なる料金時間帯kの集合である。
「Tfr_i」:第iの蓄電システム400が周波数調整サービスのための充放電を行う子時間帯の番号の集合である。
「Tps_i,j」:第iの蓄電システム400がピークシフトのための放電を行うPS時間帯jに含まれる子時間帯の識別番号の集合である。
「Ttou_i,k」:第iの蓄電システム400の料金時間帯kに含まれる子時間帯の識別番号の集合である。
「tps,start_i,j」:第iの蓄電システム400がピークシフトのための放電を行うPS時間帯jに含まれる子時間帯の中の時系列順が最初の子時間帯の識別番号である。
「tps,end_i,j」:第iの蓄電システム400がピークシフトのための放電を行うPS時間帯jに含まれる子時間帯の中の時系列順が最後の子時間帯の識別番号である。
「pchg_i,t」:第iの蓄電システム400が第tの子時間帯において周波数調整サービス以外の目的で充電することを許可するか否かを示す値(バイナリ値)である。「0」は充電を許可しないことを意味する。
「pdchg_i,t」:第iの蓄電システム400が第tの子時間帯において周波数調整サービス以外の目的で放電することを許可するか否かを示す値(バイナリ値)である。「0」は放電を許可しないことを意味する。
「ccloss_i,t」:残量変化モデル決定部120が決定した残量変化モデルのパラメタである。
1. エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定手段と、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画手段と、
を有する制御装置。
2. 1に記載の制御装置において、
前記残量変化モデル決定手段は、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定する制御装置。
3. 2に記載の制御装置において、
前記残量変化モデル決定手段は、前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、前記残量変化モデルを決定する制御装置。
4. 1から3のいずれかに記載の制御装置において、
前記第1のエネルギーサービスは、予め定められた充放電の上限値以下の範囲で、前記蓄電システムに充放電させるサービスである制御装置。
5. 4に記載の制御装置において、
前記第1のエネルギーサービスは、電力系統の周波数変動に応じて前記蓄電システムに充放電させる周波数調整サービスである制御装置。
6. 1から5のいずれかに記載の制御装置において、
前記残量変化モデルは、線形関数又は区分線形関数である制御装置。
7. 1から6のいずれかに記載の制御装置において、
前記運転計画手段は、前記エネルギーサービスに基づき決定される制約条件の下で、複数の前記蓄電システム各々を所有する複数の電力需要家の利益を表す関数を最大化する変数を求める数理計画問題を解くことで、前記充放電計画を算出する制御装置。
8. 7に記載の制御装置において、
前記変数は、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値、その他の前記エネルギーサービスに応じた充電電力及び/又は充電電力量、及び、その他の前記エネルギーサービスに応じた放電電力及び/又は放電電力量を含む制御装置。
9. 7又は8に記載の制御装置において、
複数の前記電力需要家の前記利益は、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値に対する対価、及び、買電電力単価に基づき定義される制御装置。
10. 7から9のいずれかに記載の制御装置において、
前記制約条件は、「複数の前記蓄電システム各々の各タイミングの放電電力が、前記蓄電システム各々を所有する複数の電力需要家各々の各タイミングの需要電力を超えない」を含む制御装置。
11. 1から10のいずれかに記載の制御装置において、
前記運転計画手段は、充放電効率、充放電出力の上限、充放電出力の下限、充電残量下限値、充電残量上限値及び現在の充電残量の中の少なくとも一部に基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する制御装置。
12. 1から11のいずれかに記載の制御装置において、
前記運転計画手段は、消費電力予測値の時間変化、前記消費電力予測値の誤差の時間変化、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値に対する対価、買電電力単価及び買電する電力の上限値の中の少なくとも一部に基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する制御装置。
13. 1から12のいずれかに記載の制御装置において、
前記エネルギーサービスは、電力系統の周波数変動に応じて前記蓄電システムに充放電させる周波数調整サービス、前記蓄電システムに所定の電力量を常時充電させておくバックアップサービス、需要電力が閾値を超えると前記蓄電システムに放電させるピークカットサービス、及び、時間帯毎に異なる買電電力単価に基づき前記蓄電システムに充放電させるタイミングを決定するコスト管理サービスの中の少なくとも2つを含む制御装置。
14. 1から13のいずれかに記載の制御装置と、
前記制御装置が決定した充放電計画に基づき充放電する蓄電システムと、
を有する電力管理システム。
15. コンピュータが、
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定工程と、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画工程と、
を実行する制御方法。
16. コンピュータを、
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定手段、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画手段、
として機能させるプログラム。
Claims (8)
- エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定手段と、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画手段と、
を有し、
前記残量変化モデル決定手段は、
前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定する制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置において、
前記第1のエネルギーサービスは、予め定められた充放電の上限値以下の範囲で、前記蓄電システムに充放電させるサービスである制御装置。 - 請求項2に記載の制御装置において、
前記第1のエネルギーサービスは、電力系統の周波数変動に応じて前記蓄電システムに充放電させる周波数調整サービスである制御装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置において、
前記残量変化モデルは、線形関数又は区分線形関数である制御装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置において、
前記運転計画手段は、前記エネルギーサービスに基づき決定される制約条件の下で、複数の前記蓄電システム各々を所有する複数の電力需要家の利益を表す関数を最大化する変数を求める数理計画問題を解くことで、前記充放電計画を算出する制御装置。 - 請求項5に記載の制御装置において、
前記変数は、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値、その他の前記エネルギーサービスに応じた充電電力及び/又は充電電力量、及び、その他の前記エネルギーサービスに応じた放電電力及び/又は放電電力量を含む制御装置。 - コンピュータが、
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定工程と、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画工程と、
を実行し、
前記残量変化モデル決定工程では、
前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定する制御方法。 - コンピュータを、
エネルギーサービスに応じた充放電を行う複数の蓄電システム各々の第1の前記エネルギーサービスに応じた充放電に基づく充電残量の時間変化を推定する残量変化モデルを決定する残量変化モデル決定手段、
複数の前記蓄電システム各々の前記残量変化モデルに基づき、複数の前記蓄電システム各々の充放電計画を算出する運転計画手段、
として機能させ、
前記残量変化モデル決定手段は、
前記蓄電システムごとに、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電の上限値と、前記第1のエネルギーサービスに応じた充放電に基づく単位時間毎の前記充電残量の変化量の実績に基づき、単位時間毎の前記充電残量の変化量を推定する前記残量変化モデルを決定するプログラム。
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