JPWO2016027380A1 - 需給制御装置、需給制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
===電力系統===
以下、図1乃至図3を参照して、本実施形態に係る需給制御装置によって制御される電力系統について説明する。尚、図1の電力系統は例えば離島等の僻地に設けられることとする。
また、時刻t+1における蓄電池4の出力Sを、式(3)で表わされる値とすることで受給バランスが満足される。
===需給制御装置の動作===
<<全体制御動作>>
図4を参照して、需給制御装置7の全体制御動作について説明する。尚、図4の動作の制御を行う主体は制御部7Cである。
図5を参照して、電力系統1に並列されている内燃力発電装置2の発電電力の出力値が最低目標値より大きい常時における、図4のステップS101の詳細について説明する。尚、図5の動作の制御を行う主体は制御部7Cである。
つまり、蓄電池4が放電を停止する条件として、電力の供給側である内燃力発電装置2の調整出力ΣDGctl及び再生可能エネルギー発電装置3の発電出力REと、電力の需要側である負荷5の総需要Lと、の差が零になるように、内燃力発電装置2は負荷周波数制御されて調整出力ΣDGctlを出力する。
つまり、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力RE及び負荷5の総需要Lを考慮しつつ、蓄電池4が一定の出力Sfixで放電するように、内燃力発電装置2は負荷周波数制御されて調整出力ΣDGctlを出力する。
つまり、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力RE及び負荷5の総需要Lを考慮しつつ、内燃力発電装置2が最低出力ΣDGminを出力するように、蓄電池4は負荷周波数制御されて調整出力Sctlを出力する。
このように、内燃力発電装置2及び蓄電池4が負荷5に対する電力の供給を分担しながら、蓄電池4を放電することができる。
再生可能エネルギー発電装置3の発電出力の変動に応じて、電力系統1に対する内燃力発電装置2の並列及び解列を制御する図4のステップS102の詳細について説明する。
ここで、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力が急速に低下したとしても、再生可能エネルギー発電装置3に対して例えば20%の発電出力が最低限期待される場合、εREはこの20%の発電出力を表すことになる。尚、εREは見込みの値であるため、式(8)(9)から省略してもよい。
式(10)に含まれるΔREiは、式(11)で表される。
+ΔREiは、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力が現在出力から定格出力まで増加することを表している。つまり、+ΔREiは、内燃力発電装置2の発電出力の下げ代を表している。よって、式(10)は、内燃力発電装置2の発電出力が最低目標値の状態で、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力が定格出力まで増加して内燃力発電装置2の下げ代がなくなり、蓄電池4が定格出力まで充電したにも関わらず、内燃力発電装置2及び再生可能エネルギー発電装置3から負荷5へ供給される電力が余剰であることを表している。そこで、式(10)の条件が成立すると、需給制御装置7は、電力系統1に対して、既に並列されている内燃力発電装置2の中から一の内燃力発電装置2を解列するための指令を出力する。一の内燃力発電装置2は、この指令に応じて電力系統1から解列される。こうして、電力系統1に並列される内燃力発電装置2の台数はN台からN−1台に減少する。しかし、N−1台の内燃力発電装置2の発電出力を定格出力まで増加させても、負荷5に対する電力の供給量が不足するような「上げ代不足」になってはならない。
式(12)に含まれるΔREdは、式(13)で表される。
−ΔREdは、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力が現在出力から零になることを表している。つまり、−ΔREdは、内燃力発電装置2の発電出力の上げ代を表している。よって、式(12)は、電力系統1に並列されている内燃力発電装置2の台数がN台からN−1台に減少したと仮定し、内燃力発電装置2の発電出力が定格出力の状態で、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力が零になって内燃力発電装置2の上げ代がなくなり、蓄電池4の定格出力を負荷5に供給することで、内燃力発電装置2及び再生可能エネルギー発電装置3から負荷5へ供給される電力が余剰であることを表している。そこで、式(10)の他に式(12)の条件も成立したときに、需給制御装置7は、電力系統1に対して、既に並列されている内燃力発電装置2の中から一の内燃力発電装置2を解列するための指令を出力するようにした方がよい。一の内燃力発電装置2は、この指令に応じて電力系統1から解列される。こうして、電力系統1に並列される内燃力発電装置2の台数はN台からN−1台に減少するが、N−1台の内燃力発電装置2の下げ代及び上げ代は確保される。尚、式(10)(12)は、再生可能エネルギー発電装置3の発電出力が変動して最低出力や定格出力になったとき、電力系統1に対して内燃力発電装置2を新たに並列や解列せずに、負荷5に対する電力の供給量が余剰又は不足になることがないかを判定するための式と言える。
再生可能エネルギー発電装置3の発電出力RE(現在出力)によって負荷5に対する電力の供給量が確保され、発電出力REを考慮すると式(12)の条件が成立する場合、需給制御装置7は、電力系統1から内燃力発電装置2を1台解列するための指令を出力する。
再生可能エネルギー発電装置3の発電出力REを考慮した未来(例えば数分後)の出力変動分布から未来の発電電力RE’を予想し、発電電力RE’によって負荷5に対する電力の供給量が確保され、発電出力RE’を考慮すると式(12)の条件が成立する場合、需給制御装置7は、電力系統1から内燃力発電装置2を1台解列するための指令を出力する。
内燃力発電装置2の下げ代の不足分ΔPdは、式(10)を基にして式(14)で表される。
内燃力発電装置2において上げ代の確保よりも下げ代の確保を優先する。つまり、式(12)の条件の成立に関わらず、式(10)の条件が成立すると、需給制御装置7は、電力系統1から内燃力発電装置2を1台解列するための指令を出力する。
再生可能エネルギー発電装置3の発電出力REが急速に低下した場合に最低限期待される出力εREを見込んだ上で、発電出力RE(現在出力)によって負荷5に対する電力の供給量が確保され、発電出力REを考慮すると式(12)の条件が成立する場合、需給制御装置7は、電力系統1から内燃力発電装置2を1台解列するための指令を出力する。
再生可能エネルギー発電装置3の台数が減少すると式(10)(12)の条件がともに成立する可能性が高まることから、需給制御装置7は、式(10)(12)の条件がともに成立するまで、電力系統1から再生可能エネルギー発電装置3を1台ずつ解列するための指令を出力する。尚、再生可能エネルギー発電装置3の解列順は、例えば定格出力の小さい順であるものとする。
需給制御装置7は、電力系統1に対して並列又は解列される内燃力発電装置2の台数を制御した結果、電力系統1に並列されている内燃力発電装置2の台数が予め定められた最低台数又は解列不可台数の何れか一方であって、且つ、電力系統1に並列されている内燃力発電装置2の各発電電力の出力値が予め定められた最低目標値を下回るような場合、内燃力発電装置2の各発電電力の出力値が最低目標値を下回らないように、蓄電池4に対して再生可能エネルギー発電装置3の発電出力を充電させる制御を行う必要がある。
図6乃至図8を参照して、図4のステップS105の詳細について一の制御方法を用いて説明する。尚、図6の動作の制御を行う主体は制御部7Cである。
図9及び図10を参照して、図4のステップS105の詳細について他の制御方法を用いて説明する。尚、図9の動作の制御を行う主体は制御部7Cである。
需給制御装置7は、蓄電池4が負荷周波数制御を行った結果、蓄電池4の出力Sが予め定められた負の値−ε未満であるか否かを判定する(S403)。蓄電池4の出力Sが−ε以上である場合(S403:NO)、蓄電池4の放電量が−εに相当する量に達していないため、需給制御装置7は、蓄電池4が充電を行いながら負荷周波数制御を行うための指令を継続して出力する(S402)。一方、蓄電池4の出力Sが−ε未満である場合(S403:YES)、蓄電池4の放電量が−εに相当する量に達しているため、需給制御装置7は、蓄電池4の充放電を停止するための指令を出力する(S404)。ステップS404の指令が出力されると、蓄電池4が充放電を停止し、蓄電池4の出力Sは零になる。従って、蓄電池4による負荷周波数制御は停止する。そして、需給制御装置7は、内燃力発電装置2の発電出力が最低目標値に固定された状態を解除し、内燃力発電装置2による負荷周波数制御を再開するための指令を出力する(S405)。ステップS405の指令が出力されると、内燃力発電装置2による負荷周波数制御が再開され、内燃力発電装置2の発電出力は負荷周波数制御に応じて変化することになる。
2 内燃力発電装置
3 再生エネルギー発電装置
4 蓄電池
5 負荷
7 需給制御装置
7C 制御部
Claims (10)
- 負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御が行われ、前記負荷に電力を供給する第1発電装置と、再生可能エネルギーを用いて前記負荷に電力を供給する第2発電装置と、前記第2発電装置の発電電力を充電する蓄電池と、が接続される電力系統において、前記蓄電池の充電を制御する需給制御装置であって、
前記第1発電装置の出力値が最低目標値まで下降していない場合、前記蓄電池の充電レベルが第1充電レベル以上であるか否かを判定する判定部と、
前記蓄電池の充電レベルが前記第1充電レベル以上である場合、前記第1発電装置及び前記蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、前記蓄電池を放電させる第1制御部と、
を備えたことを特徴とする需給制御装置。 - 複数の前記第1発電装置のうち前記電力系統に並列されている前記第1発電装置の各定格出力値と、前記電力系統に並列されている前記第1発電装置が起動されるまで前記負荷に電力を連続して供給可能な前記蓄電池の出力値と、の第1加算値が、前記負荷の総需要に対して不足している場合、前記複数の第1発電装置のうち前記電力系統から解列されている所定の第1発電装置を並列させる第2制御部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の需給制御装置。 - 前記第1発電装置の並列を現状に対して抑制する場合、前記第1充電レベルは前記第1充電レベルより大きい第2充電レベルに変更される
ことを特徴とする請求項2に記載の需給制御装置。 - 前記第1制御部は、前記負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように、前記第1発電装置及び前記蓄電池を用いて負荷周波数制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の需給制御装置。 - 前記第1制御部は、前記第1発電装置の出力値を前記最低目標値に固定するとともに、前記負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように、前記蓄電池の充電を制御しながら負荷周波数制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の需給制御装置。 - 前記第1制御部は、前記蓄電池の充電量を一定量放電させるとともに、前記負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように、前記第1発電装置を用いて負荷周波数制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の需給制御装置。 - 前記第1発電装置は、内燃力発電装置である
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の需給制御装置。 - 負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御が行われ、前記負荷に電力を供給する第1発電装置と、再生可能エネルギーを用いて前記負荷に電力を供給する第2発電装置と、前記第2発電装置の発電電力を充電する蓄電池と、が接続される電力系統において、前記蓄電池の充電を制御する需給制御方法であって、
前記第1発電装置の出力値が最低目標値まで下降していない場合、前記蓄電池の充電レベルが第1充電レベル以上であるか否かを判定し、
前記蓄電池の充電レベルが前記第1充電レベル以上である場合、前記第1発電装置及び前記蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、前記蓄電池を放電させる
ことを特徴とする需給制御方法。 - 複数の前記第1発電装置のうち前記電力系統に並列されている前記第1発電装置の各定格出力値と、前記電力系統に並列されている前記第1発電装置が起動されるまで前記負荷に電力を連続して供給可能な前記蓄電池の出力値と、の第1加算値が、前記負荷の総需要に対して不足している場合、前記複数の第1発電装置のうち前記電力系統から解列されている所定の第1発電装置を並列させる
ことを特徴とする請求項8に記載の需給制御方法。 - 前記第1発電装置の並列を現状に対して抑制する場合、前記第1充電レベルは前記第1充電レベルより大きい第2充電レベルに変更される
ことを特徴とする請求項9に記載の需給制御方法。
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