WO2016189756A1 - 発電制御装置、制御装置、制御方法および記録媒体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power generation control device, a control device, a control method, and a recording medium.
- Patent Document 1 describes a power system control system that suppresses the output of a PV (Photovoltaic power generation) device connected to the power system.
- the power system control system groups a plurality of PV devices based on the rated output of the PV devices. And this electric power system control system suppresses the output of a PV apparatus per group in order to satisfy electric power supply-demand balance.
- An object of the present invention is to provide a power generation control device, a control device, a control method, and a recording medium that can solve the above-described problems.
- the power generation control device of the present invention includes a communication unit that receives an output upper limit value in a power generation device group and a predicted power generation amount of each power generation device belonging to the power generation device group, the output upper limit value, and power generation in each power generation device. And a determining unit that determines a first output upper limit value of each of the power generation devices that makes a total sum of outputs of the power generation devices equal to or less than the output upper limit value based on a predicted amount.
- the power generation control device of the present invention is based on a communication unit that receives an output upper limit value in the power generation device group, an output upper limit value in the power generation device group, and a predetermined outputable capacity of each power generation device. And a determination unit that determines a first output upper limit value of each of the power generation devices that makes a total sum of outputs of the power generation devices equal to or less than the output upper limit value.
- the control method of the present invention receives the output upper limit value in the power generation device group and the predicted power generation amount of each power generation device belonging to the power generation device group, and outputs the output upper limit value and the power generation prediction amount of each power generation device. Based on this, the first output upper limit value of each of the power generators is set so that the total sum of the outputs of the power generators is less than or equal to the output upper limit value.
- the recording medium of the present invention includes a reception procedure for receiving an output upper limit value in a power generation device group and a predicted power generation amount of each power generation device belonging to the power generation device group, and the output upper limit value and each power generation device. And a determination procedure for determining a first output upper limit value of each of the power generation devices that makes a total sum of outputs of each of the power generation devices equal to or less than the output upper limit value based on the predicted power generation amount of The computer-readable recording medium.
- FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
- the power generation output suppression system using renewable energy in the first embodiment includes a power generation control device A.
- the power generation control device A includes a communication unit A1 and a control unit A2.
- the power generation control device A can communicate with a plurality of renewable energy sources in the power system pipe under its jurisdiction.
- the “renewable power source” means a power generation device (renewable power generation device) that generates power using renewable energy.
- the plurality of renewable energy sources is an example of a power generation device group.
- the communication unit A1 outputs a probability distribution (for example, a probability density function) regarding the output upper limit value M in a power generation device group constituted by a plurality of renewable energy power sources and the predicted power generation amount of each renewable energy power source belonging to the power generation device group. And receive.
- a probability distribution for example, a probability density function
- the output upper limit value M in the power generation device group is also referred to as “output upper limit value M” or “M”.
- the probability distribution is generated for each renewable energy source by a prediction device (not shown) using the power generation history of the renewable energy source.
- the prediction device transmits each probability distribution to the communication unit A.
- the prediction device is managed by, for example, an electric power company.
- the prediction device may not be managed by the power company, and may be incorporated in the power generation control device A.
- the probability distribution indicates the average value ⁇ of the power generation prediction amount of the renewable energy power source and the variance value ⁇ of the power generation prediction amount of the renewable energy power source.
- the average value ⁇ of the power generation prediction amount of the renewable energy power source is also referred to as “average value ⁇ ” or “ ⁇ ”
- the variance value ⁇ of the power generation prediction amount of the renewable energy power source is also referred to as “dispersion value ⁇ ” or “ ⁇ ”.
- the control unit A2 is an example of a determination unit. Based on the output upper limit value M and the probability distribution, the control unit A2 determines the output upper limit value (first output upper limit value) of each renewable energy power source so that the sum of the outputs of each renewable energy power source is less than or equal to the output upper limit value M. To do. For example, the control unit A2 determines the output upper limit value (first output upper limit value) of each renewable energy source based on the output upper limit value M, the average value ⁇ and the variance value ⁇ of each renewable energy source.
- control unit A2 reduces the difference in the degree of output suppression between the respective renewable energy power sources based on the output upper limit value M and the probability distribution, and makes the total sum of the outputs of the respective renewable energy power sources equal to or lower than the output upper limit value M.
- the output upper limit value (second output upper limit value) of each renewable energy power source is determined.
- control unit A2 determines the output upper limit value (second output upper limit value) of each renewable energy source based on the output upper limit value M, the average value ⁇ and the variance value ⁇ of each renewable energy source.
- the control unit A2 determines a value obtained by subtracting an adjustment value that increases as the variance value ⁇ increases from the average value ⁇ as an output upper limit value (permissible power generation amount) of the renewable energy power source. .
- the control unit A2 determines an output upper limit value (permitted power generation amount) based on the predicted minimum power generation amount specified from the probability distribution. As an example, the control unit A2 determines a value that is within a predetermined value within a range that is less than or equal to the predicted minimum power generation specified from the probability distribution, and determines an output upper limit value of the renewable energy power source. Determined as (permitted power generation amount). On the other hand, in the case of FIG. 2B, the prediction accuracy of the power generation amount is lower than that in the case of FIG. For this reason, for example, in the situation where the average value ⁇ is the same in the cases of FIG. 2A and FIG. 2B, the output upper limit value in the case of FIG. 2B is the same as that in FIG.
- the control unit A2 determines an output upper limit value lower than the output upper limit value in the case of FIG. As an example, the control unit A2 outputs a value at which a difference from the predicted minimum power generation amount is larger than the predetermined value within a range equal to or less than the predicted minimum power generation amount specified from the probability distribution. Amount).
- FIG. 3 is a diagram for explaining an output suppression process using the power generation control device A.
- the electric power company predicts the demand amount (electric power demand amount) of all consumers in the jurisdiction of the electric power system under the jurisdiction for the time zone from 0:00 to 24:00 on the next day (steps). S301).
- the power company may predict the power generation amount by grouping renewable energy power sources. The grouping is performed based on, for example, the contracted capacity of the renewable energy power source, the region, or the power generation history.
- the demand amount of the consumer is predicted using a history of the demand amount of the customer.
- the prediction of the amount of power generated by the renewable energy power source is performed using the power generation history of the renewable energy power source.
- the prediction time can be changed as appropriate.
- the total number of renewable energy sources is “N”
- the identification information of the renewable energy sources is “n” (n is 1,..., N).
- renewable energy is used in the time zone from 10:00 to 11:00 on the next day even after generating demand by controlling output of thermal power generation and pumping pumping (pumping operation) in accordance with priority power supply regulations. Suppose that the generation of surplus power due to the generated power is predicted.
- the electric power company determines that output suppression (power generation suppression) is necessary for all renewable energy sources, and decides to implement output suppression for all renewable energy sources on the next day at the previous day (step S302). . If surplus power caused by renewable energy sources is eliminated by controlling pumping of thermal power generation and pumped-storage power generation in accordance with the priority power supply regulations, implementation of output suppression at the next day's renewable energy power source I will be sent off.
- the power company calculates the total output upper limit value of the entire renewable energy power source in the time zone from 10:00 to 11:00 on the next day, and sets the value as M (step S303).
- the total output upper limit value M of the entire renewable energy source means a target value for eliminating surplus power caused by the renewable energy source. If the total output of the entire renewable energy source is equal to the total output upper limit M of the entire renewable energy source, surplus power caused by the renewable energy source is eliminated.
- the communication unit A1 acquires the total output upper limit value M of the entire renewable energy power source and the prediction information of the amount of power generation expected to be generated from 10 o'clock to 11 o'clock the next day with each renewable energy source n. For example, when the communication device (not shown) of the power company transmits the total output upper limit value M and the above-described prediction device transmits the prediction information of each renewable energy source n, the communication unit A1 receives the communication device A1 from the communication device of the power company. The total output upper limit value M is received, and the prediction information of each renewable energy source n is received from the prediction device. The communication unit A1 outputs the total output upper limit value M and the prediction information of each renewable energy source n to the control unit A2.
- the prediction information includes not only the predicted value of the power generation amount but also a random variable X n on a probability space ( ⁇ , P) having the predicted value as an expected value.
- Prediction information is an example of a probability distribution for a predicted power generation amount of a renewable energy power source.
- control unit A2 transmits the output upper limit value and suppression time zone information (in this case, information indicating the time zone from 10:00 to 11:00 on the next day) from the communication unit A1 for each renewable energy power source. (Step S305).
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a renewable energy power source.
- the renewable energy power source B includes a power generation unit B1 and a control device B2.
- the power generation unit B1 and the control device B2 may be built in the same housing or may be separate.
- the power generation unit B1 is a device that generates power using renewable energy such as a PV device or a wind power generation device.
- the control device B2 includes a communication unit B2a and a control unit B2b.
- the communication unit B2a is an example of a reception unit, and receives the output upper limit value and the suppression time zone information transmitted from the power generation control device A.
- the control unit B2b receives the output upper limit value and the suppression time zone information via the communication unit B2a.
- Control part B2b performs control which suppresses the output of electric power generation part B1 below the output upper limit in the suppression time slot
- the output suppression of each renewable energy source B is implemented by setting the output upper limit value of itself (renewable energy source B).
- the output upper limit value of each renewable energy source is given as follows.
- Control unit A2 based on the total output upper limit value M of the whole renewable energy source, will determine the output upper limit value r n to be supplied to the renewable energy source.
- the output upper limit value r n is also referred to as “r n ”. Since power producers want to ensure as much as possible power output, the output sum of the renewable energy power after suppression, to match the total output upper limit value M of the whole renewable energy power source that may be determined each output upper limit value r n become.
- This solution is the optimal output upper limit value r n of each renewable energy source.
- r n the optimal output upper limit value of each renewable energy source.
- the minimum value of the total output is the sum of the predicted minimum outputs of the respective renewable energy power sources specified from the prediction information (probability distribution).
- the maximum value of the total output is the sum of the predicted maximum outputs of the respective renewable energy power sources specified from the prediction information (probability distribution).
- ⁇ n “(minimum output value of power generation device n) ⁇ n ”
- the control unit A2 sets ⁇ n so that the difference in the degree of output suppression between the respective renewable energy power sources becomes small. The setting of ⁇ n will be described in detail in step 2 described later.
- ⁇ n is an average value ⁇ of the renewable energy source n
- ⁇ n is a variance value ⁇ of the renewable energy source n.
- the optimal value of r n is given by: Where ⁇ n in ii. Any positive number that satisfies Where i Is an example of an adjustment value.
- Step 2 For power generation companies, it is an important issue whether or not they have received fair output control compared to others. Therefore, the power generation equipment utilization rate based on the annual average power generation by region: Is used to evaluate the fairness among the generators.
- the power generation device means a renewable energy power source.
- the evaluation target date is limited to the day on which the suppression is performed.
- the power generation device utilization rate is an example of a ratio of the power generation amount of the power generation device in a state where the output is suppressed to the power generation amount of the power generation device in a state where the output is not suppressed.
- the power generation device utilization rate means the degree of output suppression of the power generation device.
- control part A2 adjusts (alpha) n so that the dispersion
- the adjustment method may use a minimum dispersion condition or another adjustment index. By this method, it is possible to ensure or improve fairness without affecting the reduction of the suppression amount.
- the output suppression system of the power generation device that generates power using renewable energy according to the present embodiment determines the output level of each power generation device in consideration of the predictability of the power generation amount, This has the effect of avoiding the risk of a sudden drop in power generation.
- the minimum expected power loss after the suppression is Given in. here, Is the optimum output upper limit for each power generator. For example, the distribution of each X n is Meet against Think if you follow. However, And The minimum value in this case is It becomes.
- the power generation output suppression system using renewable energy includes means for determining a suppression level for each renewable energy power source using a predicted power generation probability distribution of the renewable energy power source. This system is based on a threshold value determined by the shape of the predicted probability distribution (the sum of the predicted minimum outputs of each renewable energy power source), and the fairness of the total suppression amount M is greater than or less than that threshold. Suppression control that switches the priority of improvement and suppression amount minimization is implemented. According to the present embodiment, power generation opportunities increase for power generation companies. This is because the minimum expected value is theoretically guaranteed from the viewpoint of minimizing the amount of suppression, and the amount of power generation after suppression is maximized by taking into account the uncertainty of the power generation of the renewable energy power source in the advance planning.
- FIG. 5 is a block diagram showing a power generation control device Aa according to the second embodiment of the present invention.
- the power generation control device Aa includes a communication unit A1 and a control unit A2a.
- the control unit A2a is an example of a determination unit.
- the control unit A2a has a new function to be described later in addition to the function of the control unit A2 shown in FIG.
- the second embodiment will be described below with a focus on new functions.
- the control unit A2 determines the output upper limit value of each renewable energy power source using the probability distribution of power generation prediction as shown in Equations 4 to 9.
- the reliability of the probability distribution of power generation prediction is low, it is assumed that it is difficult to determine the output upper limit value of each renewable energy power source using the probability distribution as shown in the first embodiment.
- the low reliability of the probability distribution corresponds to a large distribution variance ⁇ , Is the case with the least reliability.
- the output upper limit of each renewable energy source is Given in. In Equation 22, only the average value ⁇ (the predicted power generation amount of the power generation device) and the total output upper limit value M, which are predicted values, are used, and information on the variance value ⁇ is not included.
- the control unit A2a when the minimum dispersion value ⁇ among the dispersion values ⁇ of the plurality of renewable energy sources is equal to or greater than a predetermined value, the control unit A2a does not use the dispersion value ⁇ and uses the total output upper limit value M and the average value ⁇ . Is used to determine the output upper limit value of each renewable energy source according to Equation 22.
- the control unit A2a When the minimum dispersion value ⁇ is less than the predetermined value among the dispersion values ⁇ of a plurality of renewable energy sources, the control unit A2a outputs the upper limit of the output of each renewable energy source as shown in the first embodiment. Determine the value.
- the output suppression system of the power generation device that generates power using renewable energy according to the present embodiment determines the output level of each power generation device in consideration of the prediction of the power generation amount, This has the effect of avoiding the risk of power generation loss.
- control unit A2a may always determine the output upper limit value of each renewable energy power source according to Equation 22.
- the communication unit A1 may receive the total output upper limit value M and the average value ⁇ of each renewable energy power source.
- the average value ⁇ of each renewable energy power source is an example of the predicted power generation amount of each renewable energy power source.
- the predicted power generation amount of each renewable energy power source received by the communication unit A1 is the average of each renewable energy power source.
- a simple predicted power generation amount of each renewable energy source may be used.
- FIG. 6 is a block diagram showing a power generation control device Ab of the third embodiment of the present invention.
- the power generation control device Ab includes a communication unit A1 and a control unit A2b.
- the control unit A2b is an example of a determination unit.
- the control unit A2b has a new function to be described later in addition to the function of the control unit A2a shown in FIG.
- the third embodiment will be described focusing on new functions.
- the control unit A2b determines the output upper limit value of each renewable energy power source as the total output upper limit value M in advance. Based on the contracted capacity M n of renewable energy n Determine according to The contracted capacity of the renewable energy power source n is an example of a predetermined outputable capacity of the renewable energy power source. The control unit A2b holds previously contracted capacity M n of each renewable energy power n.
- the rated output of each renewable energy source n may be used instead of the contracted capacity Mn of each renewable energy source n.
- the communication unit A1 cannot receive the probability distribution of the predicted power generation amount of each renewable energy power source, the communication unit A1 cannot receive the probability distribution of the predicted power generation amount of each renewable energy power source for a predetermined period. The case where the entire probability distribution of the predicted power generation amount of the renewable energy power source cannot be received is included. Further, even when a part of the probability distribution is missing, or when the probability distribution is abnormal (different from the probability distribution), the communication unit A1 predicts the power generation of each renewable energy source. It is included when the probability distribution of quantity cannot be received.
- the control unit A2b determines the output upper limit of each energy source as shown in the second embodiment. Determine the value.
- the output suppression system for a power generation device (renewable power source) that generates power using renewable energy determines the output level of each power generation device based on the contracted capacity of each renewable energy power source and the total output upper limit M. is doing. For this reason, as long as there is no sudden change in weather, etc., there is an effect that it is possible to maintain a stable total power generation amount to a certain extent even when the prediction of the power generation amount is not available.
- control unit A2b may always determine the output upper limit value of each renewable energy power source according to Equation 23.
- the communication unit A1 may receive the total output upper limit value M.
- the power generation control devices A, Aa, Ab may be realized by a computer.
- the computer reads and executes the program recorded on the computer-readable recording medium, and executes the function of the power generation control device A.
- the recording medium is, for example, a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory).
- the recording medium is not limited to the CD-ROM and can be changed as appropriate.
- control units A2, B2b, A2a, A2b may be realized by a processor.
- A, Aa, Ab Power generation control device A1 Communication unit A2, A2a, A2b Control unit B Renewable power source B1 Power generation unit B2 Control device B2a Communication unit B2b Control unit
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Abstract
Description
再エネ電源が接続された電力系統では、電力需要を電力供給が上回る場合、再エネ電源等の発電装置の出力(電力供給)を抑制する必要が生じる。
特許文献1には、電力系統に接続されたPV(Photovoltaic power generation:太陽光発電)装置の出力を抑制する電力系統制御システムが記載されている。
この電力系統制御システムは、PV装置の定格出力に基づいて、複数のPV装置をグループ分けする。そして、この電力系統制御システムは、電力需給バランスを満足させるために、グループ単位でPV装置の出力を抑制する。
図1は、本発明の第1実施形態を示すブロック図である。図1に示されるように、第1実施形態における再生可能エネルギーを用いた発電の出力抑制システムは、発電制御装置Aを含む。発電制御装置Aは、通信部A1と、制御部A2と、を備える。発電制御装置Aは、管轄する電力系統管内の複数の再エネ電源と通信可能である。ここで「再エネ電源」は、再生可能エネルギーを用いて発電を行う発電装置(再エネ発電装置)を意味する。複数の再エネ電源は、発電装置群の一例である。
通信部A1は、複数の再エネ電源にて構成される発電装置群における出力上限値Mと、該発電装置群に属する各再エネ電源の発電予測量についての確率分布(例えば、確率密度関数)と、を受信する。以下、再エネ電源の発電予測量についての確率分布を、単に「確率分布」とも称する。また、発電装置群における出力上限値Mを「出力上限値M」または「M」とも称する。
確率分布は、再エネ電源ごとに、再エネ電源の発電履歴を用いて予測装置(不図示)にて生成される。予測装置は、各確率分布を通信部Aに送信する。予測装置は、例えば電力会社にて管理される。なお、予測装置は、電力会社に管理されていなくてもよく、また、発電制御装置Aに内蔵されてもよい。
確率分布にて、再エネ電源の発電予測量の平均値μと、再エネ電源の発電予測量の分散値σが、一意に特定される。このため、確率分布は、再エネ電源の発電予測量の平均値μと、再エネ電源の発電予測量の分散値σを示すことになる。以下、再エネ電源の発電予測量の平均値μを「平均値μ」または「μ」とも称し、再エネ電源の発電予測量の分散値σを「分散値σ」または「σ」とも称する。
制御部A2は、決定部の一例である。
制御部A2は、出力上限値Mと確率分布とに基づいて、各再エネ電源の出力の総和を出力上限値M以下にする各再エネ電源の出力上限値(第1出力上限値)を決定する。例えば、制御部A2は、出力上限値Mと、各再エネ電源の平均値μおよび分散値σと、に基づいて、各再エネ電源の出力上限値(第1出力上限値)を決定する。
また、制御部A2は、出力上限値Mと確率分布とに基づいて、各再エネ電源間の出力抑制の度合いの差を小さくしかつ各再エネ電源の出力の総和を出力上限値M以下にする、各再エネ電源の出力上限値(第2出力上限値)を決定する。例えば、制御部A2は、出力上限値Mと、各再エネ電源の平均値μおよび分散値σと、に基づいて、各再エネ電源の出力上限値(第2出力上限値)を決定する。
・第1の例
図2(a)の場合、図2(b)の場合に比べて、確率分布の幅が狭い(分散値σが小さい)ので、再エネ電源が平均値μで発電する確率は、図2(b)の場合より高い。このため、制御部A2は、各再エネ電源において、平均値μから、分散値σが大きいほど大きくなる調整値を差し引いた値を、再エネ電源の出力上限値(許可発電量)として決定する。
・第2の例
制御部A2は、確率分布から特定される予測最低発電量を基準に出力上限値(許可発電量)を決定する。一例をあげると、制御部A2は、確率分布から特定される予測最低発電量以下の範囲内で、該予測最低発電量からの差が所定値以内となる値を、再エネ電源の出力上限値(許可発電量)として決定する。
一方、図2(b)の場合は、図2(a)の場合に比べて発電量の予測精度が低くなる。このため、例えば、図2(a)と図2(b)の場合で平均値μが同一である状況で、図2(b)の場合に、図2(a)の場合と同じ出力上限値が決定されても、出力上限値に従って計画どおりに発電できないおそれがある。よって、制御部A2は、図2(b)の場合、図2(a)の場合の出力上限値よりも低い出力上限値を決定する。一例をあげると、制御部A2は、確率分布から特定される予測最低発電量以下の範囲内で、該予測最低発電量からの差が該所定値よりも大きくなる値を出力上限値(許可発電量)として決定する。
図3は、発電制御装置Aを用いた出力抑制処理を説明するための図である。
電力会社は、翌日の0時から24時までの時間帯について、管轄する電力系統管内の全需要家の需要量(電力需要量)と、全再エネ電源それぞれの発電量の予測を行う(ステップS301)。なお、ステップS301において、電力会社は、再エネ電源をグルーピングして発電量を予測してもよい。グルーピングは、例えば、再エネ電源の契約容量、地域または発電履歴に基づいて行われる。需要家の需要量の予測は、需要家の需要量の履歴を用いて行われる。また、再エネ電源の発電量の予測は、再エネ電源の発電履歴を用いて行われる。予測を行う時刻は適宜変更可能である。ここで、再エネ電源の総数を「N」とし、再エネ電源の識別情報を「n」(nは1,・・・,N)とする。
再エネ電源が接続された電力系統において再エネ電源による電力供給量を抑制する場合、優先給電規定に則って、まず再エネ電源以外の電力供給量を抑制する必要がある。
ここで、優先給電規定に則り火力発電等の出力抑制や揚水式発電のポンプくみ上げ(揚水運転)による需要創出を行った後でも、翌日の10時から11時の時間帯で再生可能エネルギーを用いた発電に起因する余剰電力の発生が予測されたとする。
このとき電力会社は、全再エネ電源での出力抑制(発電抑制)が必要であると判断し、前日の段階で翌日に全再エネ電源において出力抑制を実施することを決定する(ステップS302)。なお、優先給電規定に則り火力発電や揚水式発電のポンプくみ上げを制御することで、再エネ電源に起因する余剰電力が解消される場合には、翌日の再エネ電源での出力抑制の実施は見送られる。
ここで、予測情報は、発電量の予測値だけではなく、予測値を期待値として持つ確率空間(Ω,P)上の確率変数Xnも含むものとする。予測情報は、再エネ電源の発電予測量についての確率分布の一例である。
制御部A2は、通信部A1から受けた情報をもとに、それぞれの再エネ電源nの出力上限値を計算する(ステップS304)。
再エネ電源Bは、発電部B1と制御装置B2とを含む。発電部B1と制御装置B2は、同一の筐体に内蔵されてもよいし、別々でもよい。発電部B1は、PV装置や風力発電装置等の再生可能エネルギーを用いて発電する装置である。制御装置B2は、通信部B2aと制御部B2bとを含む。通信部B2aは、受信部の一例であり、発電制御装置Aから送信された出力上限値および抑制時間帯情報を受信する。制御部B2bは、通信部B2aを介して出力上限値および抑制時間帯情報を受信する。制御部B2bは、抑制時間帯情報が示す抑制時間帯において、発電部B1の出力を、その出力上限値以下に抑える制御を行う。各再エネ電源Bの出力抑制は、自己(再エネ電源B)の出力上限値が設定されることで実施される。
制御部A2は、再エネ電源全体の総出力上限値Mに基づいて、各再エネ電源に与える出力上限値rnを決定することになる。しかしながら、翌日の発電量が正確に分からないため、再エネ電源によっては出力が出力上限値rnに達しない状況も起こり得る。以下、出力上限値rnを「rn」とも称する。
発電事業者はできるだけ発電出力を確保したいので、抑制後の再エネ電源の出力総和が、再エネ電源全体の総出力上限値Mに一致するように各出力上限値rnを決めればよいことになる。
例えば、確率変数が互いに独立であり、全ての確率密度関数が有界開区間を台として持つと仮定すれば、ラグランジュ未定乗数法を用いて、一意に決まる最適解を導出するアルゴリズムを得ることができる。
確率変数Xnが従う確率分布関数をFnとし、その逆関数をGnとする。このとき、関数
rn=Gn(λM)と定めれば、このrnは期待損失を最小にする。
制御部A2は、通信部A1から受けた発電予測の予測情報と総出力上限値Mをもとに、総出力上限値Mの値が再エネ電源の総出力の最低値(確率100%でこれ以上は発電すると想定される発電量のうちで最も高い値)と最高値(確率100%でこれ以上は発電しないと想定される発電量のうちで最も低い値)の間にあれば、λMを計算し、rn=Gn(λM)によって再エネ電源ごとの出力上限値(第1出力上限値)を算出する。なお、総出力の最低値は、予測情報(確率分布)から特定される各再エネ電源の予測最低出力の総和である。また、総出力の最高値は、予測情報(確率分布)から特定される各再エネ電源の予測最高出力の総和である。
一方、総出力上限値Mの値が総出力の最低値よりも低い場合は、制御部A2は、
ここで、αnの設定手法について簡単に説明する。制御部A2は、各再エネ電源間の出力抑制の度合いの差が小さくなるようにαnを設定する。このαnの設定については、後述するステップ2で詳しく説明する。
続いて、出力上限値rnの計算を進めるため、各Xnの分布が、
このとき、Mの値に応じて、rnの最適値は次のように与えられる:
ここで、iの
発電事業者にとっては、他と比べて公平に出力抑制を受けたか否かは重要な問題である。そこで、地域毎の年間平均発電量を基準とする発電装置利用率:
そして、制御部A2は、(ステップ1)において、各発電装置における発電装置利用率の過去平均の分散が次の抑制実施日で減少するようαnを調整する。なお、調整の仕方は、分散最小条件を用いてもよいし、別の調整指標を用いてもよい。この手法によって、抑制量低減に影響しない形で、公平性の確保または向上が可能となる。
本実施形態の再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置(再エネ電源)の出力抑制システムは、発電量の予測の当たり易さも考慮して各発電装置の出力レベルを決定しているため、天候などにより突然発電量が落ちるリスクを回避する効果を奏する。
以下、効果の例について述べる。
一般的な場合に、抑制実施後の発電損失期待値の最小値は、
この場合の最小値は、前記式から、
特に、下側信頼区間幅が予測値の20%で、単純な三角型の確率密度関数を仮定したとき、抑制対象時間帯全体で概ねMが予測総出力の90%であれば、発電損失は
本システムは、使用する予測確率分布型によらず動作可能であり、非常に汎用性の高いシステムとなっている。
本実施形態によれば、発電事業者にとって売電機会が増える。これは、事前計画において再エネ電源の発電の不確実性を確率分布の形で考慮することで、抑制量最小化の観点で理論的に期待値最小が保証され、抑制後の発電量最大化を精度よく実現できるためである。
また、本実施形態によれば、発電事業者間、あるいは一発電事業者が所持する複数の電源間で、公平性の高い発電が可能になる。これは、十分な信頼度を反映した信頼区間をもって閾値を設定することにより、公平性と抑制量最小化を切り分けて抑制を実施することができるためである。
図5は、本発明の第2実施形態の発電制御装置Aaを示したブロック図である。図5において、図1に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
発電制御装置Aaは、通信部A1と制御部A2aとを含む。制御部A2aは、決定部の一例である。制御部A2aは、図1に示した制御部A2が有する機能の他に、後述する新たな機能も備える。以下、新たな機能を中心に第2実施形態を説明する。
しかしながら、発電予測の確率分布の信頼性が低い場合には、第1実施形態で示したように、確率分布を用いて各再エネ電源の出力上限値を決定することは困難であると想定される。
ここで、確率分布の信頼性が低いということは、分布の分散σが大きいことに相当し、
数22では、予測値である平均値μ(発電装置の発電予測量)と総出力上限値Mだけが用いられており、分散値σの情報は入っていない。
このため、制御部A2aは、複数の再エネ電源の分散値σの中で最小の分散値σが所定値以上の場合には、分散値σを用いることなく総出力上限値Mと平均値μを用いて数22に従って、各再エネ電源の出力上限値を決定する。なお、複数の再エネ電源の分散値σの中で最小の分散値σが該所定値未満の場合には、制御部A2aは、第1実施形態で示したように各再エネ電源の出力上限値を決定する。
本実施形態の再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置(再エネ電源)の出力抑制システムは、発電量の予測を考慮して各発電装置の出力レベルを決定しているため、天候などにより突然発電量が落ちるリスクを回避する効果を奏する。
図6は、本発明の第3実施形態の発電制御装置Abを示したブロック図である。図6において、図1に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
発電制御装置Abは、通信部A1と制御部A2bとを含む。制御部A2bは、決定部の一例である。制御部A2bは、図5に示した制御部A2aが有する機能の他に、後述する新たな機能も備える。以下、新たな機能を中心に第3実施形態を説明する。
ここで、発電予測値の大きさは、基本的には、再エネ電源の出力容量についての契約容量(契約出力容量)や定格出力に比例する確率が高い。このため、契約容量や定格出力を用いて出力上限値の設定を行えば、数21で算出される設定値に近い値を得ることが可能になる。
そこで、制御部A2bは、通信部A1が各再エネ電源の発電予測量の確率分布(発電予測量)を受信できない場合、各再エネ電源の出力上限値を、総出力上限値Mと予め定められている再エネ電源nの契約容量Mnに基づいて、
再エネ電源nの契約容量は、予め定められている再エネ電源の出力可能容量の一例である。なお、制御部A2bは、予め各再エネ電源nの契約容量Mnを保持している。また、各再エネ電源nの契約容量Mnの代わりに各再エネ電源nの定格出力が用いられてもよい。
通信部A1が各再エネ電源の発電予測量の確率分布を受信できない場合には、通信部A1が各再エネ電源の発電予測量の確率分布を所定期間受信できない場合や、通信部A1が各再エネ電源の発電予測量の確率分布の全てを受信できない場合が含まれる。また、確率分布の一部が欠落している場合や、確率分布が異常な状態(確率分布とは異なるものになっているもの)である場合も、通信部A1が各再エネ電源の発電予測量の確率分布を受信できない場合に含まれるとする。
なお、通信部A1が各再エネ電源の発電予測量の確率分布(発電予測量)を受信した場合には、制御部A2bは、第2実施形態で示したように各再エネ電源の出力上限値を決定する。
本実施形態の再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置(再エネ電源)の出力抑制システムは、各再エネ電源の契約容量と総出力上限値Mに基づいて、各発電装置の出力レベルを決定している。このため、急激な天候の変化などが無い限りは、発電量の予測が手に入らない場合においても、ある程度安定的な総発電量を維持できる効果を奏する。
A1 通信部
A2、A2a、A2b 制御部
B 再エネ電源
B1 発電部
B2 制御装置
B2a 通信部
B2b 制御部
Claims (17)
- 発電装置群における出力上限値と、前記発電装置群に属する各発電装置の発電予測量と、を受信する通信部と、
前記出力上限値と前記各発電装置の発電予測量とに基づいて、前記各発電装置の出力の総和を前記出力上限値以下にする前記各発電装置の第1出力上限値を決定する決定部とを備える発電制御装置。 - 前記各発電装置の発電予測量は、前記各発電装置の発電予測量の確率分布にて特定される前記各発電装置の発電予測量の平均値である請求項1に記載の発電制御装置。
- 前記通信部は、さらに、前記発電装置ごとに、当該発電装置の発電予測量の確率分布にて特定される発電予測量の分散値を受信し、
前記決定部は、前記発電装置群における出力上限値と、前記各発電装置の発電予測量の平均値および分散値に基づいて、前記各発電装置の第1出力上限値を決定する請求項2に記載の発電制御装置。 - 前記決定部は、前記発電装置ごとに、当該発電装置の発電予測量の平均値から、当該発電装置の発電予測量の分散値と前記発電装置群における出力上限値とに応じた調整値を差し引いた値を、当該発電装置の前記第1出力上限値として決定する請求項3に記載の発電制御装置。
- 前記決定部は、前記発電装置群に属する複数の発電装置の中で前記分散値が大きい発電装置ほど、前記調整値を大きくする請求項4に記載の発電制御装置。
- 前記決定部は、前記複数の発電装置の発電予測量の分散値の中で最小の分散値が所定値以上の場合には、前記分散値を用いることなく前記発電装置群における出力上限値と前記各発電装置の発電予測量の平均値とに基づいて、前記各発電装置の第1出力上限値を決定する請求項3から5のいずれか1項に記載の発電制御装置。
- 前記決定部は、さらに、前記発電装置群における出力上限値と、前記各発電装置の発電予測量の平均値および分散値とに基づいて、前記各発電装置間の出力抑制の度合いの差を小さくしかつ前記各発電装置の出力の総和を前記出力上限値以下にする前記各発電装置の第2出力上限値を決定する請求項3から6のいずれか1項に記載の発電制御装置。
- 前記通信部は、前記各発電装置の発電予測量の確率分布を受信し、
前記決定部は、前記発電装置群における出力上限値が、前記確率分布から特定される前記各発電装置の予測最低出力の総和よりも低い場合に、前記各発電装置の第2出力上限値を決定する請求項7に記載の発電制御装置。 - 前記決定部は、前記発電装置群における出力上限値が、前記確率分布から特定される前記各発電装置の予測最低出力の総和と前記確率分布から特定される前記各発電装置の予測最高出力の総和との間の値である場合に、前記各発電装置の第1出力上限値を決定する請求項8に記載の発電制御装置。
- 前記発電装置の出力抑制の度合いは、出力抑制のされていない状況での当該発電装置の発電量に対する、出力抑制のされている状況での当該発電装置の発電量の比である請求項7から9のいずれか1項に記載の発電制御装置。
- 前記決定部は、前記通信部が前記各発電装置の発電予測量を受信できない場合、前記発電装置群における出力上限値と、予め定められている前記各発電装置の出力可能容量と、に基づいて、前記各発電装置の第1出力上限値を決定する請求項1から10のいずれか1項に記載の発電制御装置。
- 前記各発電装置の出力可能容量は、前記各発電装置の契約出力容量である請求項11に記載の発電制御装置。
- 前記通信部は、前記各発電装置の第1出力上限値または第2出力上限値を前記各発電装置に送信する請求項7から12に記載の発電制御装置。
- 発電装置群における出力上限値を受信する通信部と、
前記発電装置群における出力上限値と、予め定められている前記各発電装置の出力可能容量と、に基づいて、前記各発電装置の出力の総和を前記出力上限値以下にする前記各発電装置の第1出力上限値を決定する決定部とを備える発電制御装置。 - 請求項13に記載の発電制御装置から前記第1出力上限値または前記第2出力上限値を受信する受信部と、
発電部の出力を受信した出力上限値以下に抑える制御部とを備える制御装置。 - 発電装置群における出力上限値と、前記発電装置群に属する各発電装置の発電予測量と、を受信し、
前記出力上限値と前記各発電装置の発電予測量とに基づいて、前記各発電装置の出力の総和を前記出力上限値以下にする前記各発電装置の第1出力上限値を決定する制御方法。 - コンピュータに、
発電装置群における出力上限値と、前記発電装置群に属する各発電装置の発電予測量と、を受信する受信手順と、
前記出力上限値と前記各発電装置の発電予測量とに基づいて、前記各発電装置の出力の総和を前記出力上限値以下にする前記各発電装置の第1出力上限値を決定する決定手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15893389 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 15574532 Country of ref document: US |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15893389 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |