JPH11285152A - 電力需給調整装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、時刻又は気象条件（気温，湿
度，天候等）と各地域の需要電力量との関係に基づいて
電力を需要する地域及び電力を供給する地域を予め特定
することにより、広域地域間での電力の需給を可能にす
ることにある。 【解決手段】上記課題を解決するために、本発明の電力
需給調整装置は、複数の地域にわたって電力の需要及び
供給を調整するものであって、時刻又は気象条件と各地
域の需要電力量との関係に基づいて電力を需要する地域
及び電力を供給する地域を予め特定する演算部１２を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電力送電系
統が各々独立的に運用されている地域の電力需給調整装
置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、日本国内における電力の需要及び
供給は、予め区分された地域（北海道，東北地方，関東
地方，北陸地方，中部地方，関西地方，中国地方,九州
地方等)毎に、独立に管理されている。つまり、各地域
毎に電力会社が配置され、その電力会社が担当地域の需
要電力量に応じて発電し電力を供給している。但し、一
部の隣接する電力会社間では、特に夏場の電力の大消費
時間帯等に、余裕のある側から多少の電力融通を可能と
する緊急時救援がなされている。

【０００３】尚、本発明の技術思想に近い先行技術とし
て、特開平10−21200 号公報には、仕事生成量がランダ
ムかつ非常に速く増減するとき、仕事生成量の統計的性
質を利用することによって、実態に合った融通量を高速
に、かつ一方的な依存が発生しないように決定する手法
が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】各電力会社は各々独立
に、最大需要電力量を発電できるだけの発電設備を有し
ている。しかしながら、最大需要電力量が確定的ではな
いため、過剰に発電設備を要する。一方、最大需要電力
量を示すのは、例えば、夏季の平日の昼間と限定されて
いる。つまり、それ以外の時間帯，季節においては、電
力を必要とせず、一部の発電設備を停止するか低負荷運
転（部分負荷運転）を行っている。

【０００５】本発明の目的は、時刻又は気象条件（気
温，湿度，天候等）と各地域の需要電力量との関係に基
づいて電力を需要する地域及び電力を供給する地域を予
め特定することにより、広域地域間での電力の需給を可
能にする電力需給調整装置及びその方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力需給調整装置は、複数の地域にわたっ
て電力の需要及び供給を調整するものであって、時刻又
は気象条件と各地域の需要電力量との関係に基づいて電
力を需要する地域及び電力を供給する地域を予め特定す
る演算部を有する。

【０００７】又は、上記目的を達成するために、本発明
の電力需給調整方法は、各管理単位の電力送電系統全体
の需要側の時刻帯負荷の負荷需要パターン情報を事前に
集め、該管理単位の電力送電系統内での発電可能容量と
の見合いにおいて、供給予備能力の大きい電力送電系統
から供給予備能力の小さい電力送電系統に電力を融通す
る。そして、好ましくは、発電可能容量との見合いの演
算と共に、電力系統相互の接続情報と通流電力限界情報
から、どの接続部を経由して融通するのかを決定し、そ
のパスに従って、供給予備能力の大きい電力送電系統か
ら供給予備能力の小さい電力送電系統に電力を融通す
る。また、好ましくは、発電可能容量との見合いの演算
と共に、電力系統相互の接続情報と通流電力限界情報と
送電遅れ時間とを評価した先行送電時間情報から、経由
する電力系統を選択しその選択された電力系統のパスに
従って、供給予備能力の大きい電力送電系統から供給予
備能力の小さい電力送電系統に電力を融通する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【０００９】地域毎に管理されている電力需給（電力の
需要及び供給）を、地域毎の立地上の特徴を考慮して、
時間（時刻）帯電力等の対応関係として表現し、任意の
時点での各地域の電力の供給予備能力の状況を把握し、
二以上の地域間の電力の融通量を決め、それを電力受け
渡し接続部を有する全部の地域相互に割り付け統括的に
電力需給調整を扱う。

【００１０】つまり、地球上の高緯度にある発電管理地
域の負荷のパターン（需要電力量の時間的変化等）とし
て、季節・時刻・天候（降雪日と日照日）等の諸般の地
域固有の条件で、ある程度の固定的特性を有する。ま
た、低緯度にある発電管理地域においても、その地域の
特性的な傾向があり、高緯度地域の傾向とは大きく差が
ある。一方、東部の地域と西部の地域においても日照時
間帯の相違があることから、電力の需要傾向には差があ
るといえる。

【００１１】上述の地域差の前提があるものの、各管理
地域単位の電力の送電ネットワークは基本的には接続さ
れているにも関わらず、ビジネス環境としての責任限界
の明確化等の制約によって、独立的運営・運用を骨子と
した状況が、例えば、日本国内での実際である。従っ
て、電力の瞬時最大需要電力量を各地域毎に賄いうるだ
けの発電容量を設備投資計画として予算計上することに
なっている。

【００１２】本発明の実施の形態では、上記の需要負荷
帯域の有意なる差を各管理地域単位の上位の統括管理単
位に知らしめ、事前に、または、オンラインでその統括
側で認識している各地域毎の発電許容容量との差分、即
ち供給予備能力を、ある一定の時間間隔毎に、または、
時刻毎に演算し、予め設定する所定のしきい値を超えた
場合に余裕の大きい電力供給管理地域の給電指令所に対
して、余裕の小さい電力供給管理地域への給電融通を指
示する。この時、複雑に組まれた送電ネットワークのど
この系統を通流させるのかが良いかの判断をする必要が
あるが、より高電圧の基幹ネットワークを最初にその運
用を図るようにすれば、その許容通流範囲において地域
間の融通が可能である。

【００１３】特に気象情報での一日の気温変動傾向が比
較的に高い確率で予想しうる場合においては、事前予測
としての負荷の需要変動状況もある程度推定可能なの
で、統括側からの各地域給電への融通指令を早めに発信
することが可能である。

【００１４】図１に、本発明の電力需給調整装置の制御
ブロック図を示す。図１中、１１は二以上の地域間の電
力の需給を調整する電力需給調整装置、１２は演算部、
１３は記憶部、１４は入出力部、１５は地域・１の電力
需給を管理する電力需給管理装置（例えば、中央給電指
令所）、１６は地域・２の電力需給を管理する電力需給
管理装置、１７は地域・３の電力需給を管理する電力需
給管理装置、１８は電力需給管理装置１５〜１６から電
力需給調整装置１１に出力される情報信号、１９は電力
需給調整装置１１から電力需給管理装置１５〜１６に出
力される情報信号を示す。

【００１５】電力需給調整装置１１は、各地域の電力需
給調整装置１５〜１７から情報信号１８として、例え
ば、日変化負荷パターン、当日の最大可能発電電力、隣
接地域間系統接続の有無及び可能通流電流値（電力潮流
の許容値）、送・配電設備の保守や近隣の需要家の電力
消費の動態条件等からの隣接地域間電力融通制約、ま
た、揚水・水力発電所や、ＳＭＥＳ(Superconducting M
agnetic Energy Storage）、フライホイール等に代表さ
れる地域内緊急時予備調整電源の容量や地点，起動条件
の情報を入力する。そして、演算部１２において、情報
信号１８に基づいて演算処理し、情報信号１９として、
例えば、地域間電力融通パターンや、場合により地域間
電力融通量の精算情報を各地域に各地域の電力需給調整
装置１５〜１７発信する。

【００１６】演算部１２においては、以下のような観点
で演算処理を行う。

【００１７】図２に、各地域の需要電力量の時間的変動
を示す。また、図３に、各地域の相対位置関係を示す。
図２，図３中、Ｐ〜Ｖは電力を送電する電力幹線系統を
示す。

【００１８】各地域の電力発電設備の容量がその地域の
最大需要プラス一定電力を賄うに足る設備容量であると
仮定すると、地域・２が最も大きな電力を必要とする地
域であり、この一日に関していえば、供給予備能力の最
も小さい地域である。

【００１９】図２中、電力偏差ΔＡが地域・１と地域・
３との需要電力量偏差であり、電力偏差ΔＢが地域・１
と地域・２との需要電力量偏差である。この日一日の時
刻毎の電力偏差が、地域の需要特性で大きく変動するこ
とを意味し、例えば、図３に示す各地域の位置の相対関
係を前提に、北方の高緯度地域・２においては、寒冷な
気象条件があるとして地域特有の暖房需要のための電力
消費が大きい。一方、南方の低緯度地域・３においては
上記の逆の傾向を有し、午前中の冷房需要がかなり大き
いとかの事情があるとする。この地域・２と地域・３と
の関係は、夏季と冬季とで逆転し、夏季においては地域
・３の冷房需要のため、地域・２に比較して地域・３の
電力消費が大きくなることもある。また、地球上の経度
差として、より東方にある地域・３は電力の日変化需要
曲線の特徴として、より早い時刻でのピーク電力時間帯
を持ち、西方の地域・２は遅い時刻にピークを持つ。地
域・１は、地域・２と地域・３との中間的傾向と考え
る。更に、緯度・経度の差を考慮するほどの違いがな
く、もっと近隣の地域を想定しても、地域・２に工業地
帯があったり、各産業の中核地帯があって、地域・３に
は、地域・２で働く人の住宅地帯があるような場合で
も、電力需要の日変化が上述の傾向を有することもあ
る。

【００２０】図３に示す各地域内と地域間の電力幹線系
統Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖは、図示の交点において
電気的に接続可能なものとする。送電電圧の差がある場
合には、連携のための変圧器を持つものとする。ここ
で、二以上の地域を横断する電力幹線系統は、ＰとＱで
ある。

【００２１】地域・１から地域・３は各々その管内の発
電所群を持ち、通常は隣接する地域との電力の往来はな
く、自己完結型の需給バランスで発電所群を運転してい
る。そして余程の電力の逼迫状態がない限り、電力幹線
系統Ｐ，Ｑを介しての送受はない。現在の日本国内も同
様の状況にある。所在地の地点を限定しないが、この地
域・１から地域・３を全領域とする全地域の電力需要・
供給調整装置を考え、この装置と各地域の中央給電指令
所との間を信号回線で結ぶ。これは専用回線である必要
性はないが、一般の通信回線より信頼性の高いものとす
るのが、電力供給の重要性を考えると好ましい。

【００２２】図４〜図６を参照して、上記の演算処理の
アルゴリズムについて詳細に説明する。図４は、各地域
の供給予備電力と適正予備電力の時間的変化を示す。図
５は地域・３から地域・１への電力融通パターンを示
す。図６は融通量評価によって得る予備能力評価を示
す。図４中、Ｘ１〜Ｘ３は各地域のある日の発電可能容
量、Ｙ１〜Ｙ３は同日同地域の電力負荷の予想消費パタ
ーン、Ｗ１〜Ｗ３はＸｎからＹｎを差し引いたもので、
予備電力（供給予備電力）を示す。尚、各地域のある日
の発電可能容量Ｘ１〜Ｘ３及び同日同地域の電力負荷の
予想消費パターンＹ１〜Ｙ３は、情報信号１８の一部を
成すものである。

【００２３】図２の日変化に対応して、時刻毎のＷｎは
図４の曲線で示され、図４中の破線で示す各地域の適正
予備電力値（これは必ずしも固定ではないが、ここでは
一定値とする。）が、この値との相互関係においてクロ
スする場合が、予備能力の極端に小さい時間帯を持つこ
とを意味する。図４においては、Ｗ２即ち地域・２が、
時刻午後零時から午後５時頃まで電力の逼迫した時間帯
である。一方、地域・３は余裕が大きく、地域・１は、
常時かろうじて適正な予備能力を持っている。図４の状
況を集約情報として持つ電力需給調整装置１１は、地域
間の電力融通によって、地域・２の状況改善を図るた
め、予備能力の大きい地域・３から地域・２への融通パ
ターンを決定する。ここで融通する側の地域・３の適正
予備能力を割り込まないことは当然の条件である。

【００２４】この融通電力パターンを図５に示す。この
パターンを決定する際の演算は、図６に示す想定予備能
力評価がベースとなる。即ち、この図６では、各地域の
予備能力がすべて適正予備電力（通常は７〜１０％程度
とされる。）を上回る状態推定曲線である。また、この
時、地域・３から地域・１への電力融通経路の選択も重
要な決定事項の一つであり、図３の電力幹線系統Ｐ，
Ｑ，Ｕの内、Ｐのみでの送電か、Ｐ，Ｕ，Ｑ全部を用い
ての送電であるかを決定する。制約のない無条件であれ
ば電力需給調整装置側の任意で良いが、電力幹線系統Ｕ
または電力幹線系統Ｑにおいての障害やケーブル容量の
不足などの制約があれば幹線Ｐのみでの送電とする。

【００２５】上記を実施した結果が図６の曲線に近い運
用実績となることで、当該電力需給調整装置の機能を果
たしたことになり、各地域毎の供給予備電力に余裕を生
み、従来からの地域内のみでの新設発電所増設計画をス
ローダウンさせることに効果的であり、各発電所の負荷
を平準化する。さらに、高効率運転の継続が可能であ
り、大気への有害（汚染）物質，ＣＯ₂ 排出量の低減に
効果がある。つまり、商業用の発電設備は、定格運転
（定格負荷）状態で最高発電効率を達成するように設計
されており、低負荷になるほど発電効率が低下する傾向
にある。つまり、発電設備の負荷が低下するほど、発電
量に対する大気への有害(汚染)物質やＣＯ₂排出量の割
合が大きくなる。

【００２６】さらに、地域間の電力の送受に関与する送
電設備を限定し、自地域内の各需要家への電圧変動や周
波数変動に制限をかけ、制約条件として当該電力需給調
整装置に情報を吸い上げること、また、電力融通上の融
通料金の回収によって、地域・１内での売電単価を下げ
る事も可能になる。

【００２７】図７に、本発明の電力需給調整方法の演算
フロー図を示す。これは、１日に１回演算をする場合の
例である。尚、時間単位の演算処理を行う場合は図７に
示したフロー図を時間単位で起動すればよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、時刻又は気象状況（気
温，湿度，天候等）と需要電力量との関係に基づいて電
力を需要する地域及び電力を供給する地域を特定するこ
とにより、予め区分された地域間での電力の需給を行う
ことができるという効果を奏する。

【００２９】そして、予め区分された地域間での電力の
需給を行うことにより、各地域の負荷率が平準化され、
供給予備能力の拡大となるため、過剰な新設発電設備の
建設を抑制でき、かつ、例年の電力の逼迫時期における
予備能力の低下の心配を払拭できる。

【００３０】さらに、低負荷運転の発電設備を低減する
ことにより、発電量に対するＣＯ₂発生量の割合を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力需給調整装置の制御ブロック図。

【図２】各地域の需要電力量の時間的変動。

【図３】各地域の相対位置関係。

【図４】各地域の供給予備電力と適正予備電力の時間的
変化。

【図５】地域・３から地域・１への電力融通パターン。

【図６】融通量評価によって得る予備能力評価。

【図７】本発明の電力需給調整方法の演算フロー図

【符号の説明】

１１…電力需給調整装置、１２…演算部、１３…記憶
部、１４…入出力部、１５〜１７…電力需給管理装置、
１８，１９…情報信号、Ｐ〜Ｖ…電力幹線系統、Ｘ１〜
Ｘ３…発電可能容量、Ｙ１〜Ｙ３…電力負荷の予想消費
パターン、Ｗ１〜Ｗ３…予備電力。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の地域にわたって電力の需要及び供給
   を調整する電力需給調整装置において、 時刻又は気象条件と各地域の需要電力量との関係に基づ
   いて電力を需要する地域及び電力を供給する地域を予め
   特定する演算部を有することを特徴とする電力需給調整
   装置。
2. 【請求項２】各管理単位の電力送電系統全体の需要側の
   時刻帯負荷の負荷需要パターン情報を事前に集め、該管
   理単位の電力送電系統内での発電可能容量との見合いに
   おいて、供給予備能力の大きい電力送電系統から供給予
   備能力の小さい電力送電系統に電力を融通することを特
   徴とする電力需給調整方法。
3. 【請求項３】発電可能容量との見合いの演算と共に、電
   力系統相互の接続情報と通流電力限界情報から、どの接
   続部を経由して融通するのかを決定し、そのパスに従っ
   て、供給予備能力の大きい電力送電系統から供給予備能
   力の小さい電力送電系統に電力を融通することを特徴と
   する請求項２に記載の電力需給調整方法。
4. 【請求項４】発電可能容量との見合いの演算と共に、電
   力系統相互の接続情報と通流電力限界情報と送電遅れ時
   間とを評価した先行送電時間情報から、経由する電力系
   統を選択しその選択された電力系統のパスに従って、供
   給予備能力の大きい電力送電系統から供給予備能力の小
   さい電力送電系統に電力を融通する請求項３に記載の電
   力需給調整方法。