JP7131971B2 - 電力系統安定化システムおよび電力系統安定化方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態の電力系統安定化システムを含む電力システム1の構成図である。図1に示す電力システム1は、図14に示す電力システムと比較すると、自動給電システムEMSが追加され、中央演算装置110に代えて、中央演算装置110-1を備える点で異なる。したがって、以下では、主に、自動給電システムEMSおよび中央演算装置110-1を中心に説明する。
瞬動予備力の目標値(上げ代)T_SR_R=ΣPLmax × S_SR_R …(1)
瞬動予備力の目標値(下げ代)T_SR_L=ΣPLmax × S_SR_L …(2)
運転予備力の目標値(上げ代)T_OR_R=ΣPLmax × S_OR_R …(3)
運転予備力の目標値(下げ代)T_OR_L=ΣPLmax × S_OR_L …(4)
瞬動予備力(上げ代)SR_R(i)=PGmax(i) - PG(i) …(5)
瞬動予備力(下げ代)SR_L(i)=PG(i) - PGmin(i) …(6)
運転予備力(上げ代)OR_R(i)=LFCmax(i) - PG(i) …(7)
運転予備力(下げ代)OR_L(i)=PG(i) - LFCmin(i) …(8)
ここで、PGmax(i)は最高出力[MW]を示し、PGmin(i)は最低出力[MW]を示し、LFCmax(i)はLFC上限[MW]を示し、LFCmin(i)はLFC下限[MW]を示し、PG(i)は発電機出力[MW]を示す。また、iは発電機番号(i=1~N)を示し、Nは発電機数を示す。なお、LL運転の場合、最大出力は、負荷制限値で制限される。そのため、計算部115b-1は、瞬動予備力(上げ代)を(9)式で求める(例えば、非特許文献5、p1150、p1251参照)。
瞬動予備力(上げ代)SR_R(i)=77M(i) - PG(i) …(9)
ここで、77M(i)は、負荷制限値[MW]を示す。
瞬動予備力の現在値(上げ代)P_SR_R=ΣSR_R(i),i=1~N …(10)
瞬動予備力の現在値(下げ代)P_SR_L=ΣSR_L(i),i=1~N …(11)
運転予備力の現在値(上げ代)P_OR_R=ΣOR_R(i),i=1~N …(12)
運転予備力の現在値(下げ代)P_OR_L=ΣOR_L(i),i=1~N …(13)
以下では、説明の便宜上、上げ方向の予備力(上げ代)を確保する作用についてのみ説明するが、下げ方向の予備力(下げ代)を確保する作用は、上げ方向と極性が異なるのみで同様に実現できる。
{δi(t)-δs(t)}≧δk …(14)
{δi(t)-δs(t)}≧δk かつ {ωi(t)-ωs(t)}≧ωk …(15)
ここで、δi、ωiは、電力系統Eの発電機の内部位相角と角速度を示す。また、δs、ωsは、基準となる発電機の内部位相角と角速度を示す。また、(14)、(15)式において、iは発電機番号(i=1~N)を示し、Nは発電機数を示す。また、tは過渡安定度計算におけるシミュレーション時間を示し、δk、ωkはしきい値を示す。
AEi’=AEi×Ci …(16)
ここで、AEiは、発電機iの補正前の電制効果指標を示し、AEi’は、発電機iの補正後の電制効果指標を示し、Ciは、発電機iの重み係数を示す。電制機選択部114d-1は、電制効果指標AEが近い発電機(例えば、指標の差が所定範囲内の発電機)が複数存在する場合に、運用面を考慮した選択優先順位を反映して電制機を選択してもよい。運用面を考慮した選択優先順位を反映するとは、例えば、発電機において原子力発電機よりも火力発電機が優先して選択されるように重み係数を付与することである。また、電制機選択部114d-1は、例えば、同じ火力発電機でも発電コストの高い火力発電機を優先したり、電制された後に短時間で再起動できる発電機を優先して、選択されるように重み係数を付与してもよい。そして、電制機選択部114d-1は、ステップS906の処理により得られる補正された電制効果指標AEが大きい方から選択優先順位を設定し、選択優先順位と、予備力計算部115-1により計算された各発電機の予備力とを対応付けて、電制機の候補を選択優先順位の高い順に並べたテーブル(選択優先順位テーブル)を生成する(ステップS908)。
瞬動予備力の減少分R_SR_R = R_SR_R + SR_R(j) …(17)
運転予備力の減少分R_OR_R = R_OR_R + OR_R(j) …(18)
なお、予備力の減少分は、図5のステップS350に示すように、設定処理部114-1の最初の処理で(19)式および(20)式を用いて初期化されている。
瞬動予備力減少分の初期化R_SR_R = 0 …(19)
運転予備力減少分の初期化R_OR_R = 0 …(20)
予備力の充足判定式{P_SR_R - R_SR_R > T_SR_R} かつ {P_OR_R -R_OR-R > T_OR_R} …(21)
例えば、電制機選択部114d-1は、(21)式の条件が成立するときは選択優先順位jの発電機を電制機に追加した場合でも、予備力が目標値を充足する(確保できる)と判定し、(21)式の条件が成立しないときは予備力が不足する(確保できない)と判定する。
瞬動予備力の減少分R_SR_R = R_SR_R - SR_R(j) …(22)
運転予備力の減少分R_OR_R = R_OR_R - OR_R(j) …(23)
次に、電制機選択部114d-1は、ステップS712の処理に戻って、次の選択優先順位の発電機を評価する。
次に、第2の実施形態の電力系統安定化システム10について説明する。以下の説明において、第1の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。
次に、第3の実施形態の電力系統安定化システム10について説明する。以下の説明において、第2の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。
瞬動予備力の目標値(上げ代)T_SR_R=ΣPLmax×(S_SR_R+α×K1) …(24)
瞬動予備力の目標値(下げ代)T_SR_L=ΣPLmax×(S_SR_L+α×K2) …(25)
運転予備力の目標値(上げ代)T_OR_R=ΣPLmax×(S_OR_R+α×K3) …(26)
運転予備力の目標値(下げ代)T_OR_L=ΣPLmax×(S_OR_L+α×K4) …(27)
ここで、αは、例えば、総発電量に対する再生可能エネルギー発電の割合である。また、K1~K4は、例えば、再生可能エネルギー発電の出力変動のリスクを考慮した度合いを調整する整定値である。整定値K1~K4は、中央演算装置110-3に予め設定されていてもよく、自動給電システムEMSから定周期等の所定のタイミングに取得してもよい。
次に、第4の実施形態の電力系統安定化システムについて説明する。第4の実施形態では、第3の実施形態と同様の電力系統安定化システム10を用いて説明するものとする。第4の実施形態において、電力系統安定化システム10の設定処理部114-2は、再生可能エネルギー発電の最大急変量を推定し、推定した最大急変量に基づいて、電制機を選択する。
再エネ出力の変化幅(増加方向)ΔPRE_R=ΣPREmax-ΣPRE …(28)
再エネ出力の変化幅(減少方向)ΔPRE_L=ΣPRE …(29)
ここで、ΣPREは、再生可能エネルギー発電の出力の現在値[MW]を示し、ΣPREmaxは、再生可能エネルギー発電の設備容量[MW]を示す。
瞬動予備力の目標値(上げ代)
T_SR_R=ΣPLmax×S_SR_R+ΔPRE_R×K1 …(30)
瞬動予備力の目標値(下げ代)
T_SR_L=ΣPLmax×S_SR_L+ΔPRE_L×K2 …(31)
運転予備力の目標値(上げ代)
T_OR_R=ΣPLmax×S_OR_R+ΔPRE_R×K3 …(32)
運転予備力の目標値(下げ代)
T_OR_L=ΣPLmax×S_OR_L+ΔPRE_L×K4 …(33)
ここで、K1~K4は、再生可能エネルギー発電の出力の急変リスクを反映させる度合いを調整する整定値である。整定値K1~K4は、中央演算装置110-3に予め設定されていてもよく、自動給電システムEMSから定周期等の所定のタイミングで取得してもよい。設定処理部114-2は、想定事故種別ごとに、上述した予備力の計算結果に基づいて選択した電制機を制御テーブルに設定する。
Claims (5)
- 周波数調整を含む給電運用業務を行う自動給電システムから最大需要と予備力設定値とを取得して予備力目標値を計算する予備力計算部と、
予め想定される想定事故種別ごとに、電力系統に電力を供給する複数の制御対象のうち、前記電力系統から解列する制御対象を設定した制御テーブルを作成する設定処理部と、
前記電力系統で発生した事故に対応する事故種別を検出する事故種別検出部と、
前記事故種別検出部により検出された事故種別と、前記設定処理部により設定された制御テーブルとを照合し、前記事故種別と合致する想定事故種別に対応付けられた制御対象を、前記電力系統から解列する制御対象として決定する制御対象決定部と、
前記制御対象決定部により決定された制御対象を前記電力系統から解列する制御を行う制御部と、を備え、
前記設定処理部は、前記想定事故種別ごとに、前記複数の制御対象のうち、前記電力系統から解列する制御対象の候補に対する選択優先順位を設定し、設定した選択優先順位にしたがって、前記電力系統から切り離した後に前記予備力目標値を充足する予備力を確保できる制御対象を選択する、
電力系統安定化システム。 - 警報情報を出力する警報出力部を更に備え、
前記設定処理部は、前記複数の制御対象の候補のうち、少なくとも一つを前記電力系統から解列した後に、前記予備力目標値を充足する予備力が確保できないと判定された場合に、前記警報出力部に警報情報を出力させる、
請求項1に記載の電力系統安定化システム。 - 前記設定処理部は、前記想定事故種別に対応付けられた制御対象を前記電力系統から解列した後に確保する予備力を、前記電力系統に電力を供給する全発電機の総発電量に対する再生可能エネルギー発電の割合に基づいて設定する、
請求項1または2に記載の電力系統安定化システム。 - 前記設定処理部は、前記想定事故種別に対応付けられた制御対象を前記電力系統から解列した後に確保する予備力を、前記電力系統に電力を供給する再生可能エネルギー発電の最大急変量を推定し、推定した最大急変量に基づいて設定する、
請求項1または2に記載の電力系統安定化システム。 - 電力系統安定化システムが、
周波数調整を含む給電運用業務を行う自動給電システムから最大需要と予備力設定値とを取得して予備力目標値を計算し、
予め想定される想定事故種別ごとに、電力系統に電力を供給する複数の制御対象のうち、前記電力系統から解列する制御対象を設定した制御テーブルを作成し、
前記電力系統で発生した事故に対応する事故種別を検出し、
検出された前記事故種別と、設定された前記制御テーブルとを照合し、前記事故種別と合致する想定事故種別に対応付けられた制御対象を、前記電力系統から解列する制御対象として決定し、
決定された前記制御対象を前記電力系統から解列する制御を行い、
更に、前記制御テーブルを作成する場合に、前記想定事故種別ごとに、前記複数の制御対象のうち、前記制御対象の候補に対する選択優先順位を設定し、設定した選択優先順位にしたがって、前記電力系統から切り離した後に前記予備力目標値を充足する予備力を確保できる制御対象を選択する、
電力系統安定化方法。
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