JP7242466B2 - 電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法 - Google Patents
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Description
[概略]
本実施形態の電力需給制御システムは、ある時間帯における需要インバランス量Imdと供給インバランス量Imsを合算して算出するエリアインバランス量Imが0となるように電力系統内に供給する複数の電源の出力電力の調整を行う。
図1を参照して本実施形態の一例として、電力需給制御システムについて説明する。なお、本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについて同一の番号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置や部材についてそれぞれを説明する場合に、共通する番号にアルファベットの添え字を付けることで区別する。
図1に、本実施形態にかかる電力需給制御システムを示す。電力需給制御システムは、電力系統9aに接続された複数の電源1(以下、個々の例では発電設備あるいは発電装置と記載)、自然エネルギー発電設備(自然e発電と記載)2a~n、P0、ΔPT、ΔF等の検出装置3、制御装置4を有する。電力系統9aは、連系線9cを介し他の電力系統9b(以下、他系統9bと総称する)に接続される。また、各電源1は、検出用の信号線7および制御用の信号線8にて制御装置4に接続される。検出装置3が、請求項における検出部である。
ΔF.周波数偏差
ΔPT.他系統9bとの連系線潮流偏差
P0.電力系統9aの融通電力
電源1は、電力を供給する電力供給設備である。電源1a~nは、一般送配電業者が、予め需給調整市場において電力系統の電力の需給調整用として調達した電源である。例えば、電源としては、デマンドレスポンスDR、仮想発電所と呼ばれるバーチャルパワープラントVPP、蓄電池も含まれる。図1では、電源1aは、出力変化速度の速い、例えば水力機等の高速機により構成される。電源1bは、出力変化速度のやや遅い、例えば石油火力機等の中速機により構成される。電源1cは、出力変化速度の極めて遅い、デマンドレスポンスDR、バーチャルパワープラントVPPにより構成される。
自然エネルギー発電設備2a~nは、自然エネルギーを用いて発電し電力系統9aに電力を供給する電力供給設備である。自然エネルギー発電設備2a~nとしては、太陽光発電装置、風力発電装置が挙げられる。自然エネルギー発電設備2a~nは、制御装置4にデータb1a~n(自然エネルギー発電設備2a~nごとの発電電力値)を送信する。なお、自然エネルギー発電設備2a~nは、任意の個数である。
検出装置3は、電力系統9aの電気量を検出する測定装置である。検出装置3は、電力系統9aに配置される。検出装置3は、電力系統9aに関する周波数偏差ΔF、他系統9bとの連系線9cにおける連系線潮流偏差量ΔPTを検出し、電力系統9aの融通電力P0の設定を行う。検出装置3は、周波数偏差ΔF、連系線潮流偏差ΔPT、電力系統9aの融通電力P0を制御装置4に送信する。
制御装置4は需給制御に関する以下の演算を行う。
(i) エリアインバランス量Imを算出する。
(ii)メリットオーダーリストを作成する。
(iii )エリアインバランス量Imを電源1a~nに対して分配し、各電源においてEDC制御を行う配分量Ima~nを算出する。
エリアインバランス量算出部48は、所定の周期におけるエリアインバランス量を算出する。所定周期とは、例えば、5分周期、15分周期、30分周期である。ここで、説明のためにエリアインバランス量を算出する周期を30分とする。
リアルタイムEDC算出部49は、エリアインバランス量算出部48が算出したエリアインバランス量の周期と、電力需給制御装置が行う経済負荷配分制御(EDC)周期と一致させる。そして、EDC周期に合わせたエリアインバランス量を電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達したで電力設備に関するメリットオーダーリストに基づいて配分する。
本実施形態の電力需給制御システムの動作の概要を、制御装置4の動作に基づき説明する。図6に、電力需給制御システムの動作フローを示す。図6に示すプログラムは、制御装置4に内蔵される。図6に示すプログラムは、請求項における電力需給制御プログラムである。制御装置4は、下記の手順にて動作および演算を行う。
ステップS201では、需要インバランス算出部48aは、計画データ設定部52から取り込んだ電力需要の計画値と、需要予測計算部から取り込んだ電力需要の予測値とから、12:00~12:30の需要インバランス量Imdを算出する。
ステップS202では、供給インバランス算出部48bは、計画データ設定部52から取り込んだ電力供給の計画値と、供給予測計算部から取り込んだ電力供給の予測値とから、12:00~12:30の供給インバランス量Imsを算出する。
ステップS203では、エリアインバランス量算出部48は、12:00~12:30における需要インバランス量Imdと、12:00~12:30の供給インバランス量Imsとから12:00~12:30のエリアインバランス量Imを算出する。算出されたエリアインバランス量ImはリアルタイムEDC算出部49に入力される。
ステップS204では、EDC周期に合わせたエリアインバランス量を電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達したで電力設備に関するメリットオーダーリストに基づいて配分し、配分量Ima~nを算出する。算出された配分量Ima~nは、各目標値作成部43a~nに入力される。
ステップS205では、リアルタイムEDC算出部49からの配分量Ima~nに基づき、各目標値作成部43a~nが、配分された配分量Ima~nを解消するための指令値(瞬時値)を発電目標値d1a~nとして算出する。
ステップS24では、ステップS23で算出されたデータd1a~n(発電目標値)が、目標値作成部43から出力部42に送出される。
ステップS207では、データd1(発電目標値)が、出力部42から各電源1に送出される。
次に、経済負荷配分制御(EDC)の動作について説明する。図1~6に示したように、リアルタイムEDC算出部49は、エリアインバランス量算出部48から受信したエリアインバランス量Imに基づいて、電源1ごとに配分量Ima~nを算出する。
(1)本実施形態によれば、電力系統においてエリアインバランスが生じた場合に、生じたエリアインバランス量をメリットオーダーリストに基づいて、各電力設備に対して配分する。これにより、エリアインバランス量Imが生じた場合にでも、需給調整市場により調整用の需給調整力を確保することから、市場参加者に対する系統運用者の中立性の立場により、メリットオーダーによる需給・周波数調整を行うのみではなく、各商品によるエリアインバランス量を過不足させずに配分することが可能となり、制御性能を悪化させることなく需給運用を行うことができる。
[1.概要]
本実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同様の構成とし、メリットオーダーリストの作成方法、配分量Ima~nの決定方法を変更したものである。
以下では、メリットオーダーリストの詳細な作成方法、及び配分量Ima~nの配分方法について説明する。
(1)現在出力が計画値より大きく、現在出力を基準とする場合
(2)現在出力が計画値より小さく、現在出力を基準とする場合
(3)現在出力が計画値より大きく、計画値を基準とする場合
(4)現在出力が計画値より小さく、計画値を基準とする場合
図8は、現在出力よりも計画値の方が小さい場合であるが、図9のように、現在出力と計画値の関係が逆であっても、上げ調整量、下げ調整量は、計画値に依存しないため、図8と同様となる。
図12は、エリアインバランス量Imが正(余剰)の場合の各電源1a~nにおいて現在出力を基準としたメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。
本実施形態では、複数の決定方法においてメリットオーダーリストを作成した。これにより、前記実施形態の効果に加えて、メリットオーダーによる需給・周波数調整の需給運用を選択することができ、柔軟な運用を可能とする。
(1)前記各実施形態では、各目標値作成部43において配分された配分量Ima~nから換算された指令値(瞬時値)に基づいて発電目標値d1a~nを算出した。しかしながら、発電目標値d1a~nの算出方法は、これに限らない。例えば、配分された配分量Ima~nに対応する調整力を、全て電力量で算出しても良い。そして、この電力量を瞬時値に変換し、発電目標値d1a~nとしても良い。
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。
2…自然エネルギー発電設備
3…検出装置
4…制御装置
7…信号線
8…信号線
9a…電力系統
9b…他系統
9c…連系線
41…入力部
42…出力部
43…目標値作成部
44…AR算出部
45…AR平滑部
46…AR配分部
47…総需要算出部
48…エリアインバランス量算出部
48a…需要インバランス算出部
48b…供給インバランス算出部
49…リアルタイムEDC算出部
50a…需要予測計算部
50b…供給予測計算部
51…自然e予測計算部
52…計画データ算出部
60…エリアインバランス量周期変換部
61…メリットオーダーリスト作成部
62…調整電力量配分部
Claims (10)
- 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御装置であって、
系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出部と、
前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の出力調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成部と、
前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分部と、
を備え、
前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が正の場合に、
前記電源の発電計画値から運転可能な最小出力までを調整力とし、
各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成し、
前記電源は、エリアインバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したエリアインバランス量に基づいて出力の調整を行うことを特徴とする電力需給制御装置。 - 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御装置であって、
系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出部と、
前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の出力調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成部と、
前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分部と、
を備え、
前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が負の場合に、
前記電源の発電計画値から運転可能な最大出力までを調整力とし、
各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成し、
前記電源は、エリアインバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したエリアインバランス量に基づいて出力の調整を行うことを特徴とする電力需給制御装置。 - 電力系統における電気的な変化量を検出する検出部により検出された前記変化量に基づいて地域要求電力量を算出するAR算出部と、
前記地域要求電力量のうちEDC制御により担保可能な成分を抽出するAR平滑化部と、
を備え、
調整電力量配分部は、前記エリアインバランス量に加えて前記地域要求電力量のうちEDC制御により担保可能な成分を各電源に対して配分することを特徴とする請求項1または2に記載の電力需給制御装置。 - エリアインバランス量算出部は、所定の時間帯における前記電力系統での電力需要量の計画値と、前記時間帯における前記電力系統での電力需要量の予測値との差分より算出される需要インバランスと、前記時間帯における前記電力系統での電力供給量の計画値と、前記時間帯における前記電力系統での電力供給量の予測値との差分より算出される供給インバランスとを算出し、
前記電力系統に対する需要インバランスと前記電力系統における供給インバランスとを合算し前記エリアインバランス量を算出することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の電力需給制御装置。 - 前記調整電力量配分部は、前記電源の変化速度制約、及び上下限制約の範囲でエリアインバランス量を各電源に対して配分することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電力需給制御装置。
- 前記調整電力量配分部は、前記電源の変化速度制約、及び上下限制約を考慮し、各電源に対する配分量の計算において現在の出力を基準として配分することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電力需給制御装置。
- 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御方法であって、
系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出ステップと、
前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、
前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、
を含み、
前記メリットオーダーリスト作成ステップでは、エリアインバランス量が正の場合に、
前記電源の発電計画値から運転可能な最小出力までを調整力とし、
各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成し、
前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行うことを特徴とする電力需給制御方法。 - 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御方法であって、
系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出ステップと、
前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、
前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、
を含み、
前記メリットオーダーリスト作成ステップでは、エリアインバランス量が負の場合に、
前記電源の発電計画値から運転可能な最大出力までを調整力とし、
各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成し、
前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行うことを特徴とする電力需給制御方法。 - 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御プログラムであって、
コンピュータに、
系統におけるエリアインバランス量を算出させるエリアインバランス量算出ステップと、
前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、
前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、
を実行させ、
前記メリットオーダーリスト作成ステップでは、エリアインバランス量が正の場合に、
前記電源の発電計画値から運転可能な最小出力までを調整力とし、
各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成し、
前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行わせることを特徴とする電力需給制御プログラム。 - 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御プログラムであって、
コンピュータに、
系統におけるエリアインバランス量を算出させるエリアインバランス量算出ステップと、
前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、
前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、
を実行させ、
前記メリットオーダーリスト作成ステップでは、エリアインバランス量が負の場合に、
前記電源の発電計画値から運転可能な最大出力までを調整力とし、
各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成し、
前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行わせることを特徴とする電力需給制御プログラム。
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