JP7266000B2 - 系統制約調整支援装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、系統制約調整支援装置および方法に関する。

電力系統の運用基準を緩和し、接続可能な電源容量を複数の発電事業者に対して機会均等に配分することを目的に、電力系統における複数の故障想定に対して行う安定化のための制御条件を満たす複数の運用基準緩和策を策定し、前記複数の緩和策から公平性を根拠として運用基準緩和策を選択する技術が特開２０１９－１３９５２７号公報（特許文献１）に記載されている。

この公報には、「前記電力系統における複数の故障想定に対して、前記電力系統の安定化を維持する制御が規定された系統安定化制御テーブルに関する系統安定化システム制御テーブルデータを前記入力データに属するデータとして用い、前記系統安定化システム制御テーブルデータで規定された制御条件を満たす運用基準緩和策を前記複数の運用基準緩和策として作成することを特徴とする市場対応信頼度管理方法」という記載がある。

特開２０１９－１３９５２７号公報

特許文献１では、系統安定化のための制約である想定故障に対する制御条件を満たす運用基準緩和策の作成を行っている。この想定故障は、系統断面の状態に依存せずに想定されており、ある特定期間中において電力系統の負荷が低い場合や、系統構成から発生、影響し得ない故障があり、それを想定した制御条件は不要となる場合がある。

しかし、特許文献１では、特定時刻における系統断面を想定しないため、不要な制御条件を除いた運用基準緩和策を作成できない。つまり、系統断面の状態に応じて、不要な制御条件を取り除くことで動的に制約条件を取捨選択し、より費用を削減できる運用基準緩和策を作成できない問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、需給設備系統の系統断面に含まれる設備の制約緩和を行うことでコスト低減を図ることが可能な系統制約調整支援装置および方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従う系統制約調整支援装置は、特定時刻の需給設備系統を示す系統断面に含まれる設備に対する制約を、特定期間中に適用する運用ルールにより一時的に調整する系統制約調整支援装置であって、系統断面に含まれる設備のリソースの使用状態から、制約を緩和することにより運用状態の改善が見込まれる制約緩和目的設備を特定する制約緩和候補選定手段と、制約緩和目的設備の制約により制限を受けているリソースに対して、制約緩和目的設備以外で制限を加える依存先設備を設備間の接続関係から特定する制約依存先設備特定手段と、制約緩和目的設備及び依存先設備のそれぞれに対して設備に適用される運用制約ルールと運用制約に加え、依存先設備の情報を保持する制約調整表を作成し、運用制約ルールに適用可能な調整用運用ルールを調整用運用ルール管理表から検索する調整用運用ルール検索手段と、依存先のない運用制約に対しては、調整用運用ルールを適用することで制約調整表を更新し、依存先の存在する運用制約に対しては、制約緩和分配表を用いて制約調整表を更新する制約調整手段とを備える。

本発明によれば、需給設備系統の系統断面に含まれる設備の制約緩和を行うことでコスト低減を図ることが可能な系統制約調整支援装置および方法を実現することができる。

実施例１の概要を説明する図であって、電力系統の設備構成の一例を示す図である。 実施例１の概要を説明する図であって、電力系統の運用制約に対する予約済み容量の一例を示す図である。 実施例１の概要を説明する図であって、系統断面の一例を示す図である。 実施例１の概要を説明する図であって、電力系統の動的制約緩和の一例を示す図である。 実施例１に係る系統制約調整支援装置の概略構成を示す図である。 実施例１に係る系統制約調整処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る将来系統断面情報管理表の一例を示す図である。 実施例１に係る制約調整候補設備管理表の一例を示す図である。 実施例１に係る設備ごと制約調整表の一例を示す図である。 実施例１に係る調整用運用ルール管理表の一例を示す図である。 実施例１に係る制約調整候補選定処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る制約依存先特定処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る運用ルール追加済み制約調整表の一例を示す図である。 実施例１に係る依存関係制約調整処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る設備ごと制約緩和分配表の一例を示す図である。 実施例２に係る系統制約調整支援装置の概略構成を示す図である。 実施例２に係る業務連携制約調整効果比較表の一例を示す図である。 実施例２に係る業務連携制約調整処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施例２に係る業務連携による制約調整表の一例を示す図である。 実施例３に係る系統制約調整支援装置の概略構成を示す図である。 実施例３に係る系統制約調整支援装置に表示される制約調整画面の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

なお、実施例を説明する図において、同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

以下の説明では、「テーブル」、「リスト」、「キュー」等の表現にて各種情報を説明することがあるが、各種情報は、これら以外のデータ構造で表現されていてもよい。データ構造に依存しないことを示すために「ＸＸテーブル」、「ＸＸリスト」等を「ＸＸ情報」と呼ぶことがある。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ＩＤ」、「番号」等の表現を用いるが、これらについてはお互いに置換が可能である。

また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、１つのテーブルは、２以上のテーブルに分割されてもよいし、２以上のテーブルの全部又は一部が１つのテーブルであってもよい。

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

以下、図面を参照して、実施例を説明する。
本実施例では、系統断面の状態であるリソース使用割合の情報を入力として、制約緩和により設備費用や運用コストの改善が見込まれる緩和目的設備を導出し、その制約緩和を行うために系統断面に適用可能な運用ルールと、運用ルールが適用される緩和目的設備以外の設備を系統構成および設備の接続関係から検索し、運用ルールの適用可否判定と、運用ルールが適用可能な場合に設備の制約を緩和する制約調整を行うことができる。

この動的な制約調整により、選択可能な運用ルールについて、系統断面の状態に応じて、計画／運用業務のコスト削減するための取捨選択が可能となる他、電力制度改革や法律改正で、運用ルールが追加された場合にも、系統断面の状態に応じて、追加された運用ルールに対応するように制約調整を行い、計画／運用業務を電力制度改革や法律改正に対応させていくことができる。

以降では、系統断面に対する制約調整の例を示した後に動的な制約調整を実現する系統緩和支援装置の例を示す。

図１に制約調整の対象となる設備を含む電力系統と電力系統に含まれる各種設備の例を示す。

電力系統を構成する設備には、太陽光発電所、火力発電所といった発電設備、一般家庭や工場といった電力を消費する需要家設備（負荷設備）、発電設備から負荷設備に電力を送るための送電設備、電圧および送電ルートの変更を行う変電設備、から構成される。それぞれの設備を一意に特定するため、発電設備にはＧ０１～Ｇ０４、負荷設備にはＣ０１およびＣ０２、送電線にはＬ０１～Ｌ０８、変電設備にはＴ０１～Ｔ０３のＩＤが付与される。

図１に示す電力系統を構成する設備には、電力の安定供給を目的として、送電のための各種パラメータが設定されている。その例を図２に示す。

電力を流すための物理的な最大量である設備限界、電力を安定供給するための運用上の送電限界である運用制約、発電設備の最大発電量、負荷設備の最大消費量、最大発電量および最大消費量から導出される各種設備に流す可能性のある電力量を予約した予約済容量、等がある。電力系統を施設した際に、図２で示す予約済容量および運用制約を設計し、この制約に従って運用することで電力の安定供給を実現する。

図３には、時刻Ｔにおける電力系統の設備構成と状態を示す系統断面の例を示す。

図３では、負荷設備Ｃ１が１２０ＭＷ、負荷設備Ｃ２が１００ＭＷ、の合計２２０ＭＷの電力を消費しており、これに対して、発電設備は需給をバランスするためＧ０１で３０ＭＷ、Ｇ０２で３０ＭＷ、Ｇ０３で１００ＭＷ、Ｇ０４で６０ＭＷ、の合計２２０ＭＷの電力を発電している。各発電設備での発電量は、発電設備の最大発電量および最小発電量、発電設備から負荷設備の間の送電線および変電設備の運用制約、発電設備の発電コストから決まる。なお、最小発電量とは火力発電所などに存在するパラメータであり、一定値以下の発電量の場合、発電量を増加させるためのコストが高いため、最小発電量以下とならないように運用される。

例えば、発電設備Ｇ０１およびＧ０２が太陽光発電所、Ｇ０３が１００ＭＷ発電で固定の火力発電所、Ｇ０４が出力を増減可能な火力発電所の場合とする。太陽光発電所は化石燃料を使わないため、発電コストが安いため、発電設備Ｇ０１と発電設備Ｇ０２を最大発電量まで利用し、不足分を火力発電所Ｇ０４で補う。その場合、例えば、発電設備Ｇ０１で５０ＭＷ、Ｇ０２で３０ＭＷ、Ｇ０３で１００ＭＷ、Ｇ０４で４０ＭＷとなる。

しかし、発電設備Ｇ０１が接続する変電設備Ｔ０１は運用制約が１６０ＭＷであるのに対して、送電量が１８０ＭＷとなり、制約違反となる。これを回避するため、例えば、発電設備Ｇ０１の発電量を３０ＭＷに低減し、発電コストの高い発電設備Ｇ０４の発電量を４０ＭＷから６０ＭＷに増やす運用を行う。

本実施例の動的な制約調整を実現すると、例えば、図３で示す負荷設備の電力消費量が大きい場合に、一時的に変電設備Ｔ０１の運用制約を１６０ＭＷから１８０ＭＷに、変電設備Ｔ０２の運用制約を２６０ＭＷから２８０ＭＷに緩和し、発電設備Ｇ０１の発電量を３０ＭＷから５０ＭＷに増加し、発電設備Ｇ０４の発電量を６０ＭＷから４０ＭＷに低減できる。

この場合の電力系統の運用制約と予約済容量の一時的な値は図４のようになる。この一時的な運用ルール追加と動的な制約緩和による制約調整により、発電コストの低い発電設備Ｇ０１での発電量を増大させ、発電コストの高い発電設備Ｇ０４での発電量を低減させる効果を得ることができる。

以降では、上述した一時的な運用ルール追加と制約緩和による動的な制約調整を行い、各種計画/運用業務向けに系統断面の最適化を実現する系統制約調整支援装置の例を示す。

本実施例における系統制約調整支援装置の構成例は図５である。

系統制約調整支援装置５０１は需給予測装置５０２から電力系統の需給予測を受信することで将来の系統断面を作成し、系統断面の制約調整を行った制約調整済み系統断面を最適化計算装置５０３に送付することで設備費用や運用コストを低減する最適な系統状態を導出する。

本実施例の系統制約調整支援装置５０１は、メモリ５１１と、ＣＰＵ５１２と、通信装置５１３と、ハードディスクなどの記憶装置５１４と、入力装置５１５と、表示装置５１６とを備える一般的なコンピュータを用いて実現することができる。

入力装置５１５は、キーボードやマウスなどのコンピュータに指示を入力するための装置であり、プログラム起動などの指示を入力する。表示装置５１６は、ディスプレイなどであり、系統制約調整支援装置５０１による処理の実行状況や実行結果などを表示する。ＣＰＵ５１２は、メモリ５１１に格納される各種プログラムを実行する。通信装置５１３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを介して、他の装置と各種データやコマンドを交換する。他の装置とは、将来の系統断面を生成する際に必要となる電力需要量と供給量を予測する需給予測装置５０２や、系統断面の制約調整を行った制約調整済み系統断面を入力として設備費用や運用コストを低減する最適な系統状態を導出する最適化計算装置５０３や、電力系統５０５の運用を行う系統運用システム５０４や、電力系統５０５などである。

記憶装置５１４は、系統制約調整支援装置５０１を実行するための各種プログラム５２１、系統断面作成や制約調整の際に参照する設備構成、設備に適用されている運用ルールおよび制約、を情報として含む系統設備情報５２２、制約調整の際に参照される調整用運用ルール５２３、系統断面に含まれる設備と制約およびリソース消費量を管理する系統断面情報管理表５２４、設備間の制約依存関係を考慮して制約調整を行うための制約調整表５２５、設備の接続関係から制約緩和の分配量を計算するための制約緩和分配表５２６を保存する。

メモリ５１１は、系統制約調整支援装置５０１が処理を実行する各種プログラム５２１を保持する。

系統制約調整支援装置５０１が持つＣＰＵ５１２は、記憶装置５１４に格納されたプログラム５２１と各種データをメモリ５１１に読み出して実行する。プログラム５２１には、将来断面作成部５３１、制約調整部５３２が含まれる。また、将来断面作成部５３１は、系統設備情報収集部５４１、需給予測収集部５４２、系統断面作成部５４３から構成される。制約調整部５３２は、調整用運用ルール管理部５５１、制約調整候補選定部５５２、制約依存先特定部５５３、運用ルール検索部５５４、制約緩和分配部５５５、制約・運用ルール更新断面作成部５５６から構成される。

図６は、計画／運用業務において、時刻Ｔにおける将来断面を作成し、将来断面に対する最適な状態を最適化計算装置５０３で導出する前処理として、将来断面の作成および制約調整を行う処理フローである。

図６に示す処理フローは、図５に示す系統制約調整支援装置５０１が時刻Ｔにおける将来断面作成のリクエスト受信を契機として開始し、制約調整を完了した時刻Ｔにおける将来断面を出力して処理を完了する。以降では、本処理フローにより系統制約調整の概要を示した後に、各処理部の詳細を説明する。

まず、将来断面作成部５３１が時刻Ｔにおける将来断面作成のリクエストを受信した際に、系統設備情報収集部５４１が時刻Ｔにおける電力系統５０５の設備情報を記憶装置５１４から読み出し、需給予測収集部５４２が通信装置５１３を介して需給予測装置５０２より、時刻Ｔにおける負荷設備ごとの電力需要と、発電設備ごとの電力供給と、の予測値を収集する。

処理６０１では、これらの設備情報とその時刻Ｔにおける状態情報である需給予測を用いて将来断面を作成する。その後、処理６０２では、制約調整部５３２が作成した将来断面を受信し、制約調整候補選定部５５２が後述する制約調整候補選定フローにより将来の系統断面において制約緩和を行う制約緩和目的設備を選定する。なお、処理６０２では、制約調整候補選定フローにより制約緩和目的設備を選定する他、制約緩和目的の設備について入力装置５１５を介して指定してもよいし、全ての設備を制約緩和目的の設備として制約調整の対象としてもよい。

処理６０３では、後述する制約調整候補選定フローの一部処理において、制約緩和目的設備に対する制約緩和目標量を見積もる。続いて、処理６０４に進み、制約依存先特定部５５３が後述する制約依存先特定フローにより、処理６０２で選定した制約緩和目的設備の制約が依存する設備とその制約を特定し、制約緩和目的設備とともに図９に示す設備ごと制約調整表５２５を作成する。

次に、処理６０５では、運用ルール検索部５５４が、後述する調整用運用ルール検索フローにより、設備ごと制約調整表５２５に記載される制約を調整する調整用運用ルール５２３を検索し、他設備に依存しない制約を調整する。処理６０６では、制約緩和分配部５５５が図９の設備ごと制約調整表５２５および図１５の設備ごと制約緩和分配表５２６を用い、後述する依存関係制約調整フローに従って、図９の設備ごと制約調整表５２５を、図１３に示す運用ルール追加済み制約調整表５２５へ更新する制約調整を行う。

処理６０７では、制約緩和量が緩和目標量を達成しているか確認し、達成していれば処理６０８に進み、達成していなければ処理６０４に戻り、制約調整処理を繰り返す。なお、この繰り返し処理において制約緩和量が更新されない場合は、処理６０８に進むことや、制約調整不可として表示装置５１６に運用ルール追加済み制約調整表５２５を表示する例外処理を加えても良い。

処理６０８では、運用ルール追加済み制約調整表５２５を用いて処理６０１で作成した将来系統断面の制約更新と、制約更新した設備に付随する情報として運用ルールを追加し、制約調整後将来系統断面を作成して処理を終了する。

制約調整候補選定部５５２では、将来系統断面の設備とその状態を一覧にした将来系統断面情報管理表（図７）を用いて、制約緩和目的設備を選定するとともに制約緩和目標量の見積を行う。具体的には、将来系統断面の各設備に設定された設備限界７０４と運用制約７０５、および需給予測装置５０２から受信した需給予測を入力とした潮流計算により導出される各設備のリソース消費量７０６を用いる。本実施例では、発電設備を対象に制約緩和目的設備を選定する際の処理フローを図１１により説明する。

まず、処理１１０１では、将来の系統断面に含まれる設備情報と時刻Ｔにおける状態情報を読み込み、図７に示す将来系統断面情報管理表を作成する。将来系統断面情報管理表は、設備を一意に示すＩＤ７０１、各設備の種類を示す設備種類７０２、各設備の接続先を示すＴｏ７０３、各設備において電力を発電量、流量、消費量、のいずれかの限界値を示す設備限界７０４、運用上の限界値である運用制約７０５、時刻Ｔにおける発電量、流量、消費量、のいずれかであるリソース消費量７０６から構成される。

将来系統断面情報管理表を作成した後、処理１１０２では、将来系統断面情報管理表に含まれる各設備の設備種類を順番に確認する。設備種類が発電設備であれば、その設備を制約緩和目的確認設備として処理１１０４に進み、存在しなければ処理１１０２に戻る。

処理１１０４では、制約緩和目的確認設備に対して、運用制約とリソース消費量の差分を計算する。差分が０であれば、処理１１０６に進み、０でなければ処理１１０２に戻る（処理１１０５）。処理１１０６では、制約緩和目的確認設備を制約緩和目的設備とする。その後、処理１１０７では、設備限界と運用制約の差分を緩和目標量とする。その後、処理１１０８では発電設備を全て確認した場合には処理を終了し、未確認の発電設備が存在すれば、処理１１０２に戻り処理を継続する。なお、系統断面に含まれる設備であれば、本処理フローを用いて発電設備以外の設備も対象として制約緩和目的設備を選定しても良い。

制約依存先特定部５５３では、将来系統断面情報管理表に含まれる時刻Ｔにおける将来断面の発電量、流量、消費量の運用制約情報および各設備の接続先であるＴｏ７０３の情報を用いて、図１１に示す制約調整候補選定フローで選定した制約緩和目的設備のリソース消費量を上昇させるために、制約緩和が必要な依存先設備を特定し、後述する 図９に示す設備ごと制約調整表５２５を作成する。

本実施例では、制約調整候補選定部５５２により発電設備Ｇ０１が制約緩和目的設備として選定されたとして、その制約依存先の依存先設備を特定する処理フローを図１２により説明する。

まず、処理１２０１では、図７に示す将来系統断面情報管理表を取得する。次に処理１２０２では、将来系統断面情報管理表を用いて制約緩和候補として選定した設備を示す行を接続元行とする。続いて、接続元行のＴｏ７０３に記録される情報を取得する(処理１２０３)。Ｔｏ７０３に記録される情報が存在すれば、処理１２０４に進み、存在しなければ処理を終了する（処理１２０４）。処理１２０５では、接続元行のＴｏ７０３に記録される情報がＩＤ７０１に記録されるＩＤと一致する接続先行を特定する。例えば、制約調整候補となる発電設備が１行目のＧ０１の場合、Ｔｏ７０３にはＬ０１が記録されており、Ｌ０１がＩＤに記録される２行目を接続先行として特定する。

続いて、処理１２０６では、この接続先行に含まれる情報のうち、運用制約とリソース消費量の差分を計算する。差分が０であれば処理１２０８に進み、差分が０でなければ、この接続先行を接続元行として、処理１２０２に戻り、制約依存先を探索する処理を継続する（処理１２０７）。処理１２０８では、差分が０である設備について、設備ごと制約調整表５２５を作成する。その後、この接続先行を接続元行として、処理１２０２に戻り、制約依存先を探索する処理を継続する。

図９に示す制約調整表５２５は、具体的には、運用制約ルール９０１、運用制約９０２、依存先９０３、の情報を保持する表である。

運用制約ルールは、対象設備に対して、運用上の制約である運用制約を規定する根拠となるルールである。例えば、リスク回避は、安全率として設備限界に０．８を乗じた量を運用制約とする。二重化は、設備を二重化し、片方の設備が使用不可となった場合にも通常運用時の能力を担保するために各設備の５０％を運用制約とする。制約依存は、接続先において電力を流せる量の上限に依存して運用制約を決める。これらの各設備に設定される運用制約ルール９０１と運用制約９０２、運用制約ルールが制約依存の場合には接続先となる依存先９０３を作成し、この表を後述する調整用運用ルール検索フローおよび制約緩和分配フローで操作することで制約調整を行う。以降では、図９に示す設備ごと制約調整表５２５の作成例を説明する。

制約調整表５２５は、図１１で示した制約調整候補選定フローで選定した制約緩和目的設備、将来系統断面情報管理表、系統設備情報、需給予測を元に計算した電力系統上の電力の流れである潮流を元に作成する。例えば、発電設備Ｇ０１が制約緩和目的設備として選定された場合、まずＧ０１に関する制約調整表５２５を作成する。その後、系統設備情報５２２を参照し、対象設備の運用制約９０２を決定する運用ルールの有無を確認する。存在すれば運用制約ルール９０１に追記し、それに従って決定される運用制約９０２の値を記載する。なお、運用ルールの具体例は後述する図１０の運用ルール１００１であり、運用制約の値は後述する図１０の制約計算式１００４により導くことができる。

発電設備Ｇ０１に対する運用ルール有無を確認した後、発電設備Ｇ０１の運用制約を決定する依存先設備の有無を確認する。依存先設備は電力の流れである潮流の情報を用い、依存元設備から電力が流れる先にある設備を特定する。例えば、発電設備Ｇ０１の先にある設備である変電所Ｔ０１を特定する。依存先設備が特定されれば、依存先設備Ｔ０１の制約調整表５２５を作成するとともに依存元設備である発電設備Ｇ０１の制約調整表５２５の運用制約ルール９０１に制約依存、依存先９０３にＴ０１を入力する。運用制約９０２の値については、依存先設備Ｔ０１の制約調整表５２５を作成した後に入力する。以上の処理をＴ０１の依存先設備のＴ０２のように依存先設備が存在しなくなるまで繰り返す。

その後、制約調整表５２５にいて運用制約ルール９０１が制約依存である運用制約９０２の値を決定する。具体的には、依存先設備が存在しないＴ０２を起点設備とし、Ｔ０２の実際の運用制約として、運用制約９０２の最小値である２６０を採用する。この値を後述する図１５の制約緩和分配表５２６を参照し、制約依存元の設備に分配する。例えば、Ｔ０２に制約が依存する設備はＴ０１、Ｔ０３が存在するとし、Ｔ０１に１６０、Ｔ０３には１００が分配されることが制約緩和分配表５２６に記されているとする。これに従い、Ｔ０１の制約調整表５２５において制約依存に該当する運用制約９０２の値は１６０と入力する。Ｔ０１を依存先設備とするＧ０１も同様に、他の依存元設備としてＧ０２、Ｇ０３と制約の値を分配し、３０がＧ０１の制約依存における運用制約９０２の値として入力する。

運用ルール検索部５５４では、図１２に示す制約依存先特定フローで作成した設備ごと制約調整表５２５の運用制約を緩和することが可能な運用ルールを図１０に示す調整用運用ルール管理表から検索し、各設備の運用ルールとして追加または更新することで運用制約を緩和した図１３に示す運用ルール追加済み制約調整表５２５を作成する。以上の処理フローを図１４により説明する。

まず、運用ルール検索部５５４は、図１２の制約依存先特定フローで生成した図９に示す設備ごと制約調整表５２５を全て受信する（処理１４０１）。続いて、処理１４０２では、制約調整表５２５の依存先がなしと記載される制約調整表５２５を調整中制約調整表５２５として取得する。処理１４０３では、調整中制約調整表５２５の運用制約の値が最も低い運用制約ルールを特定する。なお、該当行が複数存在する場合には、それぞれの行に対して以降の処理を実行する。処理１４０５では、該当行の運用制約ルールが制約依存か否かを判定する。制約依存でなければ、処理１４０５に進み、制約依存であれば、処置１４０８に進む。

処理１４０５では、調整用運用ルール管理部５５１が管理する図１０に示す調整用運用ルール管理表を読み込み、調整中制約調整表５２５の運用制約ルールと一致する制約緩和対象の行を運用ルール候補行として特定する。その後、処理１４０６では、運用ルール候補行に記載の制約計算式１００４により、運用制約を計算し、その計算結果を緩和制約として調整中制約調整表５２５に追記するとともに、運用ルール候補行の運用ルールを緩和手法に追記する。これら緩和制約と緩和手法を追記した制約調整表５２５を図１３に示す運用ルール追加済み制約調整表５２５とする。

その後、処理１４０７では、この運用ルール追加済み制約調整表５２５を作成した設備を依存先として持つ制約調整表５２５が存在するか確認する。存在すれば、制約調整表５２５を調整中制約調整表５２５として、処理１４０３に戻る（処理１４０８）。存在しなければ処理を終了する。具体的には、図１３に示す運用ルール追加済み制約調整表５２５の設備Ｔ０２に対して、二重化の緩和制約に３４０、緩和手法に電制が追加されて、制約緩和した場合、Ｔ０２を依存先として持つＴ０１が調整中制約調整表５２５となる。

処理１４０９以降では、制約緩和分配部５５５が制約依存先で緩和した運用制約を依存元の運用制約として分配する。具体的には、処理１４０９では、調整中制約調整表５２５の依存先の運用ルール追加済み制約調整表５２５を対象に、緩和制約の最小値と運用制約の最小値の差分を計算する。具体的には、図１３に示す運用ルール追加済み制約調整表５２５の設備Ｔ０１に対して、運用制約の最小値が１６０、緩和制約の最小値が２２０のためその差分６０が依存元の運用制約として分配される可能性のある制約緩和量である。この処理により制約依存先の制約緩和量が計算される。

続いて、制約依存先には複数の制約依存先が存在する場合があるため、調整中制約調整表５２５が示す制約依存元における緩和制約を計算する。具体的には、図１５に示す設備ごと制約緩和分配表５２６を用いて、制約緩和量の分配量を計算する。

図１５の設備ごと制約緩和分配表５２６は特定の設備に対して、制約が依存する設備と、各設備に分配される制約をまとめた表である。例えば、電力量に関する設備ごと制約緩和分配表５２６を作成する場合、電力の流れである潮流から、Ｔ０１に電力を流す全設備Ｇ０１、Ｇ０２、Ｇ０３がＴ０１の制約緩和分配表５２６の分配設備として登録する。これら分配設備の運用制約はその合計値の上限がＴ０１の運用制約かつ設備限界を超えないルールおよび他の分配ルールに従って決定される。他の分配ルールは例えば安定性を重視し、火力発電であるＧ０３の運用制約の値をできる限り大きくすること、火力発電以外の発電設備に対しては公平に分配すること、などである。Ｔ０１の運用制約が１６０である場合、分配ルールに従い、火力発電である設備Ｇ０３にその設備限界である１００まで運用制約を分配し、残りの太陽光発電設備である設備Ｇ０１とＧ０２にはそれぞれ３０の運用制約を分配する。

処理１４１０では、図１５に示す制約依存先の設備ごとの制約緩和分配表５２６を読み込み、各分配設備に対して分配上限を上限値として制約緩和量を分配する。分配方法は例えば、設備ごと制約調整表５２５に存在する設備に対して分配上限および設備限界を上限として制約緩和量を分配する。もしくは、設備ごと制約調整表５２５に存在する設備が複数の場合には、分配上限および設備限界を上限として制約緩和量を均等に分配する。等がある。処理１４１１では、分配処理により更新された値を緩和制約、依存先に登録した運用ルールを緩和手法として調整中制約調整表５２５を更新し、処理１４０７に進む。

なお、分配上限は設備管理者が設備ごとに事前に設定しても良いし、調整用運用ルール５２３に応じて設備ごとに計算しても良い。例えば、問題発生時に再生可能エネルギー電源の離脱を条件とする運用ルールであれば、再生可能エネルギーが接続される設備を特定し、その設備から離脱できる電力の最大量を分配上限とする。

従って、本実施例によれば、需給設備系統の系統断面に含まれる設備の制約緩和を行うことでコスト低減を図ることが可能となる。

具体的には、本実施例によれば、系統断面の状態によって適用可能な運用ルールが変わり、それに伴って制約緩和策も変わる場合において、設備費用や運用コストを低減する効果のある制約緩和対象の設備を特定し、系統断面において制約緩和するための条件である運用ルールおよび影響を受ける設備を特定して系統断面の制約調整を行うことができる。この動的な制約調整により、制約調整しない場合に比べて、より計画／運用コストを低減する最適系統状態を最適化計算装置５０３により計算することが可能となり、その最適系統状態へと変化させるための計画／運用を立案できる。つまり、選択可能な運用ルールについて、系統断面の状態に応じて、計画／運用業務のコスト削減するための取捨選択が可能となる他、電力制度改革や法律改正で、運用ルールが追加された場合にも、系統断面の状態に応じて、追加された運用ルールに対応するように制約調整を行い、計画／運用業務を電力制度改革や法律改正に対応させていくことができる。

なお、本実施例の将来系統断面は電力系統５０５の設備構成計画や需給予測を元に作成するため、複数の計画案や需給予測値に変動がある場合には、将来系統断面の候補が複数作成されることとなる。その場合、複数の将来系統断面候補に対して、制約調整を行ってもよいし、通信装置５１３を介して将来系統断面の候補に確度等の指標を付与し、指標が一定値を超えた将来系統断面や指標が高い順番に一定数の将来系統断面を対象に制約調整を行ってもよい。また、複数の将来系統断面候補に対して、制約調整した結果を記憶装置５１４に記憶し、計画案や需給予測値をキーとして検索可能としてもよい。

本実施例では、実施例１において特定の計画／運用業務にかかるコストを低減するために運用ルールを検索して制約調整する際に、他業務のコスト低減のために提案される制約調整案を取捨選択する例を示す。本実施例により、制度改革や運用ルールの変更、系統状態が変化する環境においても、業務連携により、複数業務全体での計画／運用コスト低減が可能となる。

なお、以下の説明において、実施例１と共通する構成要素については適宜説明を省略するとともに、参照符号を図中に明示しない。

図１６は本実施例における他業務と連携する系統制約調整支援装置５０１の例である。他業務と連携する系統制約調整支援装置５０１は、図５の系統制約調整支援装置５０１に制約調整候補管理部１６３１を追加した装置である。

制約調整候補管理部１６３１は、他業務制約調整案および採用した際のコストの増減情報を受け取る他業務制約調整案受信部１６４１、他業務制約調整案を適用した場合の系統断面を作成する調整案適用済み系統断面作成部１６４２、調整案適用済み系統断面に対して、最適化計算を行った結果として得られる計画／運用コストを評価する調整案適用済み系統断面評価部１６４３から構成される。これらの機能部は他業務制約調整装置と通信装置５１３を介して情報交換を行い、図１７に示す業務連携制約調整効果比較表を生成する。

以下、図１７に示す業務連携制約調整効果比較表を生成するための処理フローを図１９により説明する。

本処理フローは、系統断面作成部５４３が系統設備情報５２２および需給予測から将来系統断面を作成した契機で、将来系統断面を入力として開始する。

まず、処理１９０１では、将来系統断面を受信する。その後、処理１９０２では、通信装置５１３を介し、将来系統断面に含まれる各設備に対する制約調整案を他業務制約調整装置１６０１より検索する。この際、系統制約調整支援装置５０１は図１８に示す業務連携による制約調整表５２５を持つこととする。業務連携による制約調整表５２５の生成方法は後述する。

続いて、処理１９０３では、各設備に対する制約調整案を将来系統断面に適用し、調整案適用済み系統断面作成部１６４２で管理する。なお、ここでの適用とは、将来系統断面の制約を緩和または強化といった調整を行うことである。この際、制約調整案を１案のみ適用した調整案適用済み系統断面を複数作成してもよいし、制約調整案を組み合わせで複数適用した調整案適用済み系統断面を複数作成してもよい。

処理１９０４では、処理１９０３で作成した複数の調整案適用済み系統断面および調整案を適用しない系統断面を最適化計算装置５０３で最適化し、各系統断面の計画／運用コストを算出する。続いて、処理１９０５では、調整案適用済み系統断面評価部１６４３が調整案適用済み系統断面の計画／運用コストと調整案を適用しない系統断面の計画／運用コストの差分と、業務連携による制約調整表５２５に含まれる業務連携コスト見積りを合計し、業務連携した際の計画／運用コストの見積り量を評価可能とする。

本実施例では、他業務制約調整装置１６０１が業務連携による制約調整表５２５を保持することを前提としている。業務連携による制約調整表５２５（図１８）は、各業務において設備の運用状況、使用状況等から制約を調整することで、複数業務の計画／運用コストを合計した全体コストを低減できる案である。この案は各業務単独では、制約調整ができず、他の業務と連携することで制約調整が可能となる。そのため、業務連携を前提とした制約調整案となる。

その作成方法は、例えば、送電ロスを低減するために各送電線の送電量を調整する運用業務において、ある特定の送電線の送電量を現在の設備制約を超えて増やすとより送電ロス削減が見込まれる場合が頻出した際、その設備と送電量の増加量と送電ロス低減量の見込み量を計算しておく。このように運用や計画業務において、自業務で調整できない制約を調整することで自業務の改善が見込まれる場合を検出し、業務連携による制約調整表５２５に記録しておく。この業務連携による制約調整表５２５には、設備ＩＤ、設備制約、調整量、改善量、を記録する。

本実施例では、実施例１において、制約調整前の系統断面と運用ルールを適用し、制約調整した結果の系統断面を出力する装置および画面例を示す。本実施例により、特定時刻における制約調整および運用ルールの適用状況および、それに伴う電力系統５０５の運用状態を確認することができる。

図２０は、制約調整結果を確認する系統制約調整支援装置５０１の例である。図５で示す系統制約調整支援装置５０１に制約調整結果確認部２０３１を追加した装置である。制約調整結果確認部２０３１は制約・運用ルール表示部２０４１、系統断面シミュレーション部２０４２から構成される。

図２１は、本実施例における系統断面、運用ルールおよび制約調整の結果を出力する確認画面例である。本確認画面は、系統制約調整支援装置５０１が通信装置５１３を介して、表示装置５１６に各種データを送付することで画面を構成する。以降では、本画面例を用いて、制約調整した結果の系統断面を出力し、計画／運用業務担当者が確認を行う例を説明する。

画面上部は制約調整前の系統断面および制約調整後の複数の系統断面の情報一覧を表示する領域であり、期間を指定し、系統構成ボタン２１０１を押下することで指定した期間中に計画されている系統構成を画面利用者に選択させる機能を提供する。また、需給予測ボタン２１０２を押下することで、指定した期間中の需給予測を画面利用者に選択させる機能を提供する。これら系統構成と需給予測が選択された状態で断面生成ボタン２１０３を押下することで、制約調整前の系統断面および制約調整後の複数の系統断面を生成し、制約調整済み系統断面一覧表２１０４を表示する。

制約調整済み系統断面一覧表２１０４は、ＩＤ、制約調整の有無、適用される運用ルール、制約調整内容の情報を持つ他、１列目にはチェックボックスによる選択機能を有する。このチェックボックスを選択すると、画面下部の領域に、対象となる制約調整済み系統断面に関して、系統構成とリソース使用状況を示す系統状態図２１０５と制約調整済み系統断面一覧表２１０４に記載された運用ルール、制約調整内容の他、その系統状態にかかる計画／運用コスト２１０６が追加される。この画面下部の領域は、複数の系統状態図２１０５および計画／運用コスト２１０６を表示可能であり、並べて比較および確認できる機能を提供する。

画面中央には、画面上部の領域で設定した期間から任意の時刻を選択可能とするスライダバー２１０７が設置される。このスライダバーを動かすことで任意の時刻を選択した場合には、系統断面シミュレーション部２０４２により、需給予測および制約調整済み系統断面を入力として系統状態を計算し、表示する。系統状態を表示する場合には、制約調整した設備に対して、制約調整前の運用制約、制約調整後の運用制約、現在のリソース使用量を表示し確認できる機能を提供する。また、系統断面シミュレーション部で計算したスライダバーで指定した時刻における計画／運用コストを現在、画面上部で指定した期間通算の計画／運用コストを期間通算、として表示し比較および確認できる機能も提供する。

なお、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。

一例として、上述した各実施例の系統制約調整支援装置５０１は電力系統５０５に適用されていたが、これ以外にも、ガス系統、水道系統などの需給設備系統にも適用可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。

また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。

上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。

５０１…系統制約調整支援装置、５０２…需給予測装置、５０３…最適化計算装置、５０４…系統運用システム、５０５…電力系統、５２２…系統設備情報、５２３…調整用運用ルール、５２４…系統断面情報管理表、５２５…制約調整表、５２６…制約緩和分配表、５３１…将来断面作成部、５３２…制約調整部、５４１…系統設備情報収集部、５４２…需給予測収集部、５４３…系統断面作成部、５５１…調整用運用ルール管理部、５５２…制約調整候補選定部、５５３…制約依存先特定部、５５４…運用ルール検索部、５５５…制約緩和分配部、５５６…運用ルール更新断面作成部、１６０１…他業務制約調整装置、１６３１…制約調整候補管理部、１６４１…他業務制約調整案受信部、１６４２…系統断面作成部、１６４３…系統断面評価部、２０３１…制約調整結果確認部、２０４１…運用ルール表示部、２０４２…系統断面シミュレーション部

Claims (7)

1. 特定時刻の需給設備系統を示す系統断面に含まれる設備に対する制約を、特定期間中に適用する運用ルールにより一時的に調整する系統制約調整支援装置であって、
   前記系統断面に含まれる前記設備のリソースの使用状態から、前記制約を緩和することにより運用状態の改善が見込まれる制約緩和目的設備を特定する制約緩和候補選定手段と、
   前記制約緩和目的設備の制約により制限を受けている前記リソースに対して、前記制約緩和目的設備以外で制限を加える依存先設備を前記設備間の接続関係から特定する制約依存先設備特定手段と、
   前記制約緩和目的設備及び前記依存先設備のそれぞれに対して前記設備に適用される運用制約ルールと運用制約に加え、前記依存先設備の情報を保持する制約調整表を作成し、前記運用制約ルールに適用可能な調整用運用ルールを調整用運用ルール管理表から検索する調整用運用ルール検索手段と、
   依存先のない前記運用制約に対しては、前記調整用運用ルールを適用することで前記制約調整表を更新し、依存先の存在する前記運用制約に対しては、制約緩和分配表を用いて前記制約調整表を更新する制約調整手段と、
   を備えることを特徴とする系統制約調整支援装置。
2. 請求項１に記載の系統制約調整支援装置であって、
   前記制約緩和候補選定手段により、前記制約緩和目的設備を特定した際に、前記制約緩和目的設備の制約により制限を受けている前記リソースに対する制限が存在しない場合に発揮できる能力から前記制約の緩和の目標量を見積もる緩和目標量見積手段と、
   制約調整の結果、前記目標量に未達の場合に、前記設備間の接続関係から、制約調整済み以外の前記依存先設備を特定し、前記目標量に到達するまで制約調整を繰り返す繰り返し制約調整手段と、
   を備えることを特徴とする系統制約調整支援装置。
3. 請求項１に記載の系統制約調整支援装置であって、
   他業務で生成された制約調整案を受信する手段と、
   前記制約調整案を元にこの制約調整案を適用した前記系統断面と業務連携による前記制約調整表を作成する調整案適用済み系統断面作成手段と、
   前記調整案適用済み系統断面を前提として業務を実行した場合の計画／運用コスト変化を連携元業務および連携先業務の両方で試算し、総コスト変化として算出する調整案適用済み系統断面評価手段と、
   を備えることを特徴とする系統制約調整支援装置。
4. 請求項１に記載の系統制約調整支援装置であって、
   前記系統断面を構成する前記設備とその状態に加えて、特定時刻における前記制約の内容と追加された前記調整用運用ルールを表示する制約・運用ルール表示手段を備えることを特徴とする系統制約調整支援装置。
5. 請求項１に記載の系統制約緩和支援装置であって、
   任意時刻における制約調整前と調整後の前記系統断面に対して、需給予測を用いて前記各設備の前記リソースの使用状況をシミュレーションし、特定時刻の計画／運用コストと指定された期間通算の総コストを算出し、表示する系統断面シミュレーション手段を備えることを特徴とする系統制約調整支援装置。
6. 請求項１に記載の系統制約緩和支援装置であって、
   前記需給設備系統は電力系統であることを特徴とする系統制約調整支援装置。
7. 特定時刻の需給設備系統を示す系統断面に含まれる設備に対する制約を、特定期間中に適用する運用ルールにより一時的に調整する系統制約調整支援装置による系統制約調整支援方法であって、
   前記系統断面に含まれる前記設備のリソースの使用状態から、前記制約を緩和することにより運用状態の改善が見込まれる制約緩和目的設備を特定し、
   前記制約緩和目的設備の制約により制限を受けている前記リソースに対して、前記制約緩和目的設備以外で制限を加える依存先設備を前記設備間の接続関係から特定し、
   前記制約緩和目的設備及び前記依存先設備のそれぞれに対して前記設備に適用される運用制約ルールと運用制約に加え、前記依存先設備の情報を保持する制約調整表を作成し、前記運用制約ルールに適用可能な調整用運用ルールを調整用運用ルール管理表から検索し、
   依存先のない前記運用制約に対しては、前記調整用運用ルールを適用することで前記制約調整表を更新し、依存先の存在する前記運用制約に対しては、制約緩和分配表を用いて制約調整表を更新する、
   ことを特徴とする系統制約調整支援方法。
   
   

Images