JP3809327B2

JP3809327B2 - Power supply method and system

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Publication number: JP3809327B2
Application number: JP2000241142A
Authority: JP
Inventors: 康則大野; 倫行内山; 菊男梅垣; 浩有田; 実叶井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: JP2002058159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、需要家の要求に合わせて電力の供給を行う技術に係り、特に、需要家の特定のニーズに合わせた品質で電力の供給を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、需要家において消費する電力の大部分は、一般電気事業者（電力会社）により供給されている。その場合、料金については、電気供給約款に基づき、契約種別による基本料金と電力量料金（使用電力量による）の合計により算出される。一方、需要家が高品質の電力を要する場合には、無停電電源、自家発電設備等を需要家側で設置しなければならなかった。
【０００３】
従来、停電時には、重要な負荷のみを、無停電電源、自家発電設備等を用いて保護することが行われてきた。例えば、高品質の電力を必要とする需要家の一つである、情報通信機器を多数設置したビルなどにおいては、電圧低下、停電等に起因する、機器でのデータの喪失の問題がある。また、そればかりでなく、情報通信機器からの多量の熱を排除するための空調の停止も、機器の損傷に繋がる可能性がある。このため、必要とされる無停電電源、自家発電設備等の容量はますます大きくなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般電気事業者による電力供給は、需要家が等しくサービスを受けられるという利点がある。反面、需要家側の特定のニーズにあった品質の電力を個別に供給することには適していない。すなわち、プロセス工場など、特に高品質の電力が必要な場合は、需要家側で無停電電源、自家発電設備等を設置しなければならない。そのため、多額の初期投資を必要とするばかりでなく、運転、メンテナンス（維持管理）等のために、かなりの費用がかかるという問題がある。
【０００５】
また、資源の有効利用と環境への影響の低減とを図るため、需要家施設内に、コジェネレーション発電設備を保有することが行われるようになってきている。しかし、この場合も、需要家において、多額の初期投資を必要とするほか、運転およびメンテナンスを行う技術者の確保が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、需要家の負担を軽減した態様で、需要家のニーズに合わせた電力の供給が行える電力供給に関する技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送配電系統に接続される複数の需要家のそれぞれに対して予め定められた範囲内で電力を供給するため、発電を行って負荷装置に電力を供給すると共に、送配電系統との間で電力の送受を行う機器を各需要家に設置すると共に、各需要家での電力の需給状態に関する情報を収集してそれに基づいて、各需要家での電力需給状態を制御する集中管理センタを設置し、かつ、各需要家に、それぞれの機器の運転制御を行うと共に、需給状態を表す情報および運転制御のための情報を前記集中管理センタとの間で授受するための制御装置を設置する。そして、各需要家の制御装置から、需要家構内での発電量、送配電系統からの受電量、同系統への送電量に関する情報を、前記集中管理センタに送り、集中管理装置は、前記送られた情報に基づいて、各需要家での発電量、および、送配電系統を介して売買する電力の売買量を決定すると共に、それぞれの需要家に電力需給状態を制御するための情報を生成して送信し、かつ、需要家ごとの消費電力に基づいて課金処理を行う。
また、本発明は、各需要家での電力の需給状態を検出すると共に、供給される電力についての品質特性を示す情報を検出するモニタ装置を需要家に設置すると共に、電力の品質を補償するための電力品質補償装置を、高い品質が要求される需要家に設置し、モニタ装置で検出される品質特性を示す情報に基づいて制御信号を出力して電力品質補償装置を制御する。
そして、本発明は、電力品質補償装置が設置されている需要家から電力品質補償装置の運転状態を示す情報を前記集中管理センタに送り、集中管理センタにおいて、受信した電力品質補償装置の運転状態を示す情報に基づいて、電力品質補償サービスに対する課金処理をさらに行う構成とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。実施形態の説明に先立ち、本発明による電力供給サービスの基本的概念について説明する。
【０００９】
本発明では、サービス提供者が、顧客との間で締結した電力供給サービス契約に基づいて、電力供給サービスを実行するものである。そして、本発明は、典型的な態様として、このような契約に基づく電力供給サービスに適用することができる。そのために、発電装置、系統連系装置およびモニタ装置と、制御装置とを用いて、発電装置で発電した電力、および／または、系統からの電力を負荷装置に提供する。この際、発電装置運転技術、系統連系装置技術、発電装置および系統連系装置の状態データ収集技術、負荷装置の状態データ収集技術、オープン型通信技術等を利用して、各需要家での電力需給状態を把握すると共に、電力需給状態を目的の状態とするよう制御を行う。
【００１０】
具体的には、契約業者の一方である契約者Ｂ（サービス提供者）は、発電設備、系統連系装置、需要家側モニタ装置、制御装置を、契約者Ａ（顧客）が所有する需要家構内に導入する。これにより、契約者Ｂは、あらかじめ定められた品質の電力を、契約最大電力量を限度として、契約者Ａに供給する。上述のモニタ装置および制御装置を用いて、供給電力量を記録し、これに基づき、契約で定められた単価を用いて算出された使用料金が決定される。契約者Ａは、これに基づいて契約者Ｂに支払いを行う。また、万が一、契約の品質の電力を供給できない場合には、予め定められた額により、補償金を確定し、契約者Ｂが契約者Ａに支払うようにする。
【００１１】
具体的には、次のようにして行う。まず、契約者Ａ（通常は複数）の所有する構内に、発電装置、系統連系装置、モニタ装置および制御装置を導入する。そして、導入されたモニタ装置、制御装置を通じて収集された、発電装置により発電された電力量、送配電系統から受電する電力量、送配電系統に送りだす電力量、電圧変動、周波数、高調波含有率等のデータを、通信手段を用いて、契約者Ｂが所有する集中管理センタに送る。契約者Ａから送られた情報とオープン型通信手段によって得られる情報に基づき、演算処理装置により、契約者Ｂ構内における電力需要を予測するとともに、送配電系統から受電（買電）する場合の購入料金、電力託送料金、あるいは、余剰電力の売価を考慮し、契約者Ｂにおける発電量を決定する。定期的メンテナンスのほか、故障等の不定期にメンテナンスが必要となる場合は、買電の量を増やす、あるいは、契約者Ｂが管理する、その他の契約者Ａに導入した発電設備での発電量を増やす等の対策を行う。
【００１２】
故障等の情報は、集中管理センタに集められており、速やかに復旧作業に向かうことができる。
【００１３】
また、負荷装置が多くの高調波を発生する場合には、高調波を補償するための装置を導入することにより対応する。すなわち、集中管理センタに集められた、契約者Ａ構内における電力品質のデータに基づき、電力品質補償装置を制御し、契約で定められた電力品質を満足するようにする。
【００１４】
課金処理は、集中管理センターに配置された、電力情報データベース、コスト情報データベースのデータに基づき、料金算出期間における使用電力量から、請求料金を算出し、表示装置に表示する。これに基づき料金の徴収が行われる。
【００１５】
以上により、契約者Ａ（顧客）に、初期投資、および、運転・メンテナンスを行うことなく、自身の特定ニーズにあった品質の電力供給が受けられる、電力供給方法と料金処理方法を提供する。
【００１６】
なお、このサービスを実施する際に、サービス事業者は、発電設備、系統連系装置、モニタ装置、制御装置等をサービス事業者自身の資産を用いるか、または、第三者の資産を借用することにより運用するかを選択できることは言うまでもない。また、発電設備、系統連系装置、モニタ装置、制御装置等の一部が、契約者Ａの資産である場合であってもよい。それを借用して運用することも可能である。
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に、本発明が適用されるシステムの構成の概要を示す。図１には、需要家１〜３と、送配電設備所有者が所有する送配電系統９０と、サービス提供者の集中管理センタ７０とが示される。
【００１９】
それぞれ顧客である契約者Ａ（１、２、３、…、ｎ）と、サービス提供事業者である契約者Ｂとの間のサービス提供契約に基づいて、電力提供サービスが行われる。ただし、図１では、簡単のため、需要家１〜３のみを示しているが、実際には、さらに多数の需要家の存在が予定される。需要家１〜３は、同一の顧客でも、異なる顧客でもよい。
【００２０】
送配電系統９０は、送配電事業者の管理下にある送配電のための設備を有する。すなわち、送配電線９２ａ、９２ｂと、変電設備９３ａ、９３ｂと、送電設備９４とを有する。送配電線９２ａ、９２ｂは、変電設備９３ａ、９３ｂと、送電設備９４とにより連系されている。送配電事業者は、前述したサービス提供事業者と同一主体であっても、また、異なる主体であってもよい。ここでは、異なる主体として説明する。送配電系統９０には、図示していないが、発電所が接続されることが想定される。
【００２１】
需要家については、図５に示すように、それぞれの需要家１０１についての、最大負荷１０２と、連系電圧１０３と、設置されている発電機の容量１０４ａおよび台数１０４ｂとが設定される。このデータは、集中管理センタ７０において保存されている。図５に示す例では、需要家１、３、５においては２２ｋＶ、需要家２、４では６６ｋＶで、それぞれ系統に連系されている。
【００２２】
契約者Ａの所有する需要家構内１には、１以上の発電装置１０と、発電装置用開閉装置１５と、１以上の負荷装置５と、供給される電力を負荷装置５に適した電圧に変換する電圧変換装置２５と、構内側と系統側との連系を取る系統連系装置２０と、送配電系統との電力のやりとりを監視するモニタ装置３０と、発電装置１０および負荷装置５の状態を監視する負荷／発電装置状態監視装置３９とが配置される。
【００２３】
発電装置用開閉装置１５と、電圧変換装置２５と、系統連系装置２０とは、構内電力配線３ａにより接続される。電圧変換装置２５より負荷側については、複数に分岐した構内電力配線（給電線）３ｂが設けられている。図１では、一つの構内電力配線（給電線）３ｂのみを示している。
【００２４】
また、需要家構内１には、電力品質補償装置８０と、制御装置５０とが配置される。これらは、第１の構内通信線４１により接続される。また、負荷装置５との間では、第２の構内通信線４２により接続される。
需要家構内１には、系統との間で授受される電力量を計測する電力量計９１が設置される。そして、前述した制御装置５０は、一般通信線４５に接続され、情報の授受を行う。
【００２５】
発電装置１０としては、例えば、ガスタービン発電機を用いることができる。もちろん、これに限定されない。他の種類の発電装置を用いることが可能である。各需要家に設置されている発電機の容量と台数は、例えば、前述した図５に示される。各需要家構内１に、いずれも複数の発電装置１０が設置される。もちろん、これに限定されない。なお、図１では、簡単のため発電装置１０の一部については記載を省略している。
【００２６】
発電装置用開閉装置１５は、事故時または停止時に、発電装置１０を構内電力配線３ａから切離す。この切り離しは、制御装置５０から第１の構内通信線４１を介して指示される。構内電力配線３ａは、本実施形態では、系統連系装置２０により、電力量計９１を経て、送配電線９２ａ（２２ｋＶ）、９２ｂ（６６ｋＶ）に接続される。
【００２７】
系統連系装置２０は、図示していないが、変圧器、開閉器、遮断器、継電器、単独運転検出装置を有する。この系統連系装置２０は、系統について定められている系統連系ガイドラインに基づいて、機器の制御が可能である。例えば、系統連系装置２０は、継電器が以上を検出したときの遮断器の開路、および、事故除去後の閉路を、当該系統連携装置独自で行う。また、需要家構内の発電量と負荷装置の消費電力とがバランスしている状態から、負荷装置の消費電力の増加が予想される場合、集中管理センタ７０からの信号（指令）が、制御装置５０を経て、系統連系装置２０に伝達されると、系統連系装置２０は、開閉器を動作させて、構内の発電装置１０を送配電系統９０に連系させる。
【００２８】
系統連系装置２０の変圧器の２次側（負荷側）電圧は、いずれも６．６ｋＶである。発電装置１０で発生した電力は、電圧変換装置２５で変換されて、構内電力配線（給電線）３ｂを経て、需要家構内１にある負荷装置５に供給される。負荷装置５に供給される電圧は２００Ｖである。負荷装置５で必要とする消費電力量と、発電装置１０での発電電力量の大小により、配電系統から買電する場合、または、余剰電力を送配電系統に売電する場合がある。
【００２９】
モニタ装置３０は、需要家での電流、電圧の動きをモニタすると共に、各種特性量の算出を行う。送配電系統９０と連系する点での電力のやり取りは、需要家構内１に設置されたモニタ装置３０で検出される。同モニタ装置３０では、電圧変動、周波数、高調波含有率等の情報も採取され、構内通信線４１により、需要家側制御装置５０に送られる。
【００３０】
負荷／発電装置状態監視装置３９は、負荷装置５および発電装置１０のそれぞれに対応して設けられ、発電装置１０に関する情報、および、負荷装置５の運転状態の情報をそれぞれ収集して、構内通信線４２および構内通信線４１により、需要家側制御装置５０に送る。なお上記構内通信線設置する代わりに、電力線に信号をのせて通信を行う、すなわち電力線搬送を用いても良い。
【００３１】
需要家側制御装置５０に集められた情報は、一般通信線４５、オープン型通信ネットワーク６０を経て、集中管理センタ７０に送られる。
【００３２】
なお、高い電力品質が要求される契約者Ｂ（顧客）の場合は、需要家構内１に電力品質補償装置８０を設置する。具体的には、電圧低下に備えた蓄電装置、高調波対策のための、受動・能動フィルター等である。電力品質補償装置８０の運転状態に関する情報は、構内通信線４１を経て、需要家側制御装置５０に送られる。需要家側制御装置５０には、モニタ装置３０で測定した電力品質特性（詳しくは後述する）、および、電力品質補償装置８０の運転状態から、電力品質補償装置制御信号を出し、同装置の制御を行う。この情報処理機能は、需要家側制御装置５０に予めインストールされたプログラムを実行することで実現される。
【００３３】
電力品質補償装置８０の運転状態に関する情報は、需要家側制御装置５０から、集中管理センタ７０に送られる。集中管理センタの監視者が、必要と判断する場合は、電力品質補償装置８０の運転パラメータの設定を、集中管理センタ７０から、遠隔で行うこともできる。
【００３４】
なお、送配電設備所有者が所有する、送配電線９２ａ、９２ｂは、変電設備９３ａ、９３ｂおよび送電設備９４により、連系されているため、電力の融通が行える。例えば、図１に示す「需要家２」、「需要家３」で発電した電力の一部を、送配電系統９０を介して「需要家１」に託送し、「需要家１」において使用することが可能である。
【００３５】
図２は、モニタ装置３０の機能構成を示すブロック図である。モニタ装置３０は、その機能として、電圧・電流波形を検出するセンサー部３１と、一定時間収録されたアナログデータをデジタル化して記録するデータ収録部３２と電力品質特性を求める演算処理部３３と、演算処理の結果を、一時的に、または、恒久的に記憶するためのメモリ部３４と、演算により得られた電力品質特性のデータを、需要家側通信装置３０に情報を送るための通信機能部３５とを有する。センサー部３１は、検出した電圧・電流波形をアナログ／ディジタル変換してディジタルデータとすると共に、演算処理部３３において扱えるデータとする機能をも備える。
【００３６】
このモニタ装置３０は、前述した各機能を実現するためのハードウエア資源として、図示していないが、コンピュータと、通信装置、センサ等の周辺機器とを有する。すなわち、各種機能を実現するための処理をプログラムにしたがって実行する中央演算処理装置と、中央演算処理装置が実行するプログラム、各種データを記憶するメモリおよび記憶装置と、通信を行うための通信装置と、各種センサと、それからの信号をコンピュータ内に取り込むための回路とを有する。
【００３７】
図３は、モニタ装置での処理を示すフローチャートである。
【００３８】
モニタ装置３０では、まず、電力品質を評価する時間間隔τを設定する（ステップ１１０１）。すなわち、この時間間隔τは、同時同量の原則を満たし得る時間間隔τとして、予めプログラムに組み込まれており、プログラムはτタイマを設定する。
【００３９】
演算処理部３３は、センサー部３１で検出され、ディジタルデータに変換された電圧・電流時間波形をデータ収録部３２に記録させる（ステップ１１０２）。なお、本実施形態では、評価すべき電力品質を考慮し、データ収録部３２に収録されるデジタルデータのデータ長を、１４ビットとしている。
【００４０】
モニタ装置３０は、電力品質を評価するタイミング（τの整数倍）に至ったかを判断し、そのタイミングに至ったと判定すると（ステップ１１０３）、演算処理部３３は、データ収録部３２からデータを取り込んで、電圧変動（電圧レベル、継続時間、頻度）、周波数、高調波含有率、有効・無効電力の算出を行う（ステップ１１０４）。また、演算処理部３３は、前時間ステップでの電力量と上記（ステップ１１０４）で算出された電力量とから、設定時間間隔τでの全電力量を算出する（ステッ１１０５）。
【００４１】
以上、算出された電力品質に関する情報を、通信機能部３５を介して、需要家側制御装置５０に伝送する（ステップ１１０６）。演算処理部３３は、演算処理が終了したデータ収録部３２のデータを更新する（ステップ１１０７）。モニタ装置３０は、以上の処理を繰り返し行う。
【００４２】
図４は、需要家側制御装置の詳細を示すブロック図である。需要家側制御装置５０は、その機能として、構内の電力の状態を示す各種状態信号の入力を受け付ける状態信号受信部５１と、構内の機器に対して電力の供給に関する制御を行うための制御信号を出力する制御信号発生部５２と、入力された各種状態信号に基づいて制御信号を生成すると共に、需要家の状態を集中管理センタ７０に報告する処理を行う演算処理部５３と、各種信号等を記憶するメモリ部５４と、集中管理センタ７０との通信を行う通信機能部５３とを備える。
【００４３】
制御装置５０は、前述した各機能を実現するためのハードウエア資源として、図示していないが、コンピュータと、通信装置、信号入出力ための機器とを有する。すなわち、各種機能を実現するための処理をプログラムにしたがって実行する中央演算処理装置と、中央演算処理装置が実行するプログラム、各種データを記憶するメモリおよび記憶装置と、通信を行うための通信装置と、各種信号の入出力に用いられるインタフェース回路とを有する。
【００４４】
状態信号受信部５１には、電力品質特性データＳ１、発電装置状態信号Ｓ２（＃１〜＃ｍ）、電力品質補償装置状態信号Ｓ３、負荷装置状態信号Ｓ４（＃１〜＃ｎ）の信号が入力される。負荷装置状態信号Ｓ４の中には、負荷装置５での消費電力が含まれている。この負荷装置状態信号は、需要予測のベースデータとなる。これらの信号は、負荷／発電装置状態監視装置３９により検出され、制御装置５０に送られる。
【００４５】
電力品質特性データＳ１〜負荷装置状態信号Ｓ４（＃１〜＃ｎ）の各種信号は、演算処理部５３においてそれぞれを用いて電力供給状態の分析が行われる。その結果に基づき、制御信号Ｓ５〜Ｓ７が生成される。具体的には、発電装置制御信号（＃１〜＃ｍ）、電力品質補償装置制御信号Ｓ６、負荷装置制御信号Ｓ７（＃１〜＃ｎ）を発して、それぞれの装置の制御を行う。
【００４６】
制御の結果は、電力品質特性データを含む、その他の各種状態信号Ｓ１〜Ｓ４と共に、通信機能部５５から集中管理センタ７０に報告される。ただし、負荷装置５の制御については、通常電力料金とは別に、追加料金を課金する処理を行う。
【００４７】
ここで、負荷装置５の制御を要しない場合には、負荷装置、負荷装置群で使用される電力量を負荷／発電装置状態監視装置３９で検出し、需要家側制御装置５０に送る。この電力量が需要予測のベースデータとなる。
【００４８】
また、契約者Ａ（顧客）の要求する電力品質によっては、電力品質補償装置の設置が不要な場合がある。この場合は、図４において、電力品質補償装置状態信号の受信および電力品質補償装置制御信号の発生が不要となる。
【００４９】
需要家内の各種機器設備の遠隔監視を行うための主な監視・診断項目を、図６に示す。すなわち、監視対象２０１と、それに対応する監視・診断項目２０２とが示される。図６に示す例は、ガスタービン発電機を使用した場合の監視項目である。
【００５０】
ガスタービン発電器は、ガスタービンと回転機とを有する。そのため、ガスタービンでは、燃焼異常や高温部材の劣化が、また、回転機では、異常振動、絶縁異常がそれぞれ重要な監視項目となる。また、受配電設備・連系装置では、絶縁物の劣化、単独運転検出等が重要な監視項目である。
【００５１】
各監視項目に対応するモニタにおいて収集されたデータは、需要家側制御装置５０に集められ、さらに、一般通信線４５、オープン型通信ネットワーク６０を経て、集中管理センタ７０に送られる。これにより、需要家内の機器設備は、集中管理センタ７０の監視者により、常時遠隔監視できることとなり、信頼性の高い運転ができる。
【００５２】
図７は、集中管理センタ７０における主要機器を示すブロック図である。集中管理センタ７０には、需要家側通信装置から送られてくる情報を受取る通信装置７１と、運転・メンテナンス計画、電力品質評価、課金処理等の各種処理を行うための演算処理装置７２と、指示等の入力を受け付ける入力装置７３と、表示装置７４とを有する。演算処理装置７２には、データを記憶してデータベース７５〜７８を構成するための記憶装置が接続される。
【００５３】
演算処理装置７２は、表示装置７４に、発電設備動作状況、開閉装置状況、電力フロー、負荷装置状態（負荷の制御を行う場合のみ）、運転指示、メンテナンス指示等を表示させる。演算処理の結果は、データベースに格納され、必要に応じ、データベースから、データを取り出して、別の演算処理に利用される。データベースとしては、運転情報データベース７５、メンテナンス情報データベース７６、電力情報データベース７７、コスト情報データベース７８がある。運転情報データベース７５には、顧客が要求する電力品質、発電装置１０の運転状況、負荷装置５の運転状況等の運転に関する情報が各需要家ごとに格納される。メンテナンス情報データベース７６には、需要家構内に設置した各種機器についての、定期点検の予定などのメンテナンス時期、メンテナンス履歴情報、部品等の交換記録等のメンテナンスに関する各種データが格納される。電力情報データベース７７には、過去における負荷の稼働パターンを統計処理したデータ等の各種電力需要に関する情報が格納される。コスト情報データベース７８には、電力の使用料金を決定するための各種データが格納される。演算処理装置７２は、コンピュータで構成され、図示していないが、中央演算装置、メモリ、プログラムを記憶する記憶装置７２０（図８参照）等を有する。
【００５４】
図８は、集中管理センタ７０における演算処理内容を模式的に示すブロック図である。演算処理装置７２は、記憶装置７２０に格納される各種プログラムを実行することで、運転計画７２１、メンテナンス計画７２２、電力品質評価７２３、課金処理７２４の各種処理機能を実現する。運転計画７２２では、需要家構内に設置した発電装置１０による発電電力量を決定するとともに、購入電力量を決定する。これを実現するため、発電装置１０の運転制御、および、系統連系装置２０の制御を行う。メンテナンス計画７２２は、各需要家からの機器のトラブルに関する情報、定期点検の予定等に基づき、メンテナンスの手順を決定、表示する。電力品質評価７２３は、電力品質が契約を満足するものであることを確認するもので、課金の基礎となる。課金処理７２４は、電力品質データに基づき、料金を確定し、表示させるものである。上述した演算処理には、それぞれ関連のデータベース（運転情報、メンテナンス情報、電力情報、コスト情報）を利用する。
【００５５】
なお、モニタ装置３０で収集されたデータを、需要家側制御装置５０で演算処理した結果に基づき、電力品質補償装置８０の制御が行える場合、例えば、同装置の制御パラメータの設定で済む場合には、需要家構内で処理され、購入電力量との関連で制御を行う必要がある場合は、集中管理センタ７０の演算処理装置７２で処理される。
【００５６】
ここで、電力品質に関わる問題として、高調波、無効電力、瞬時電圧低下がある。ここで、高調波については、モニタ装置３０で収集されたデータにおいて、高調波成分が所定の割合を超える場合、電力品質補償装置８０の制御により、電力品質補償装置８０の一部を構成する直列リアクトル付コンデンサを挿入する。これにより、高調波の流出を低減することができる。一方、瞬時電圧低下については、次のような場合に起こり得る。すなわち、託送または電力購入を行うため、集中管理センタ７０の演算処理装置７２で得られた信号（指令）に基づき、送配電系統への連系を行う。その際、瞬時電圧低下を起こさないよう、必要に応じ、電力貯蔵装置を用いる。この電力貯蔵装置も、電力品質補償装置の一部を構成する。
【００５７】
図９は、運転計画策定の基本概念を示す図である。契約者Ａ（顧客）の使用電力量に基づき、オープン型通信手段６０を通じて得られる、全体・地域使用電力量、電力変動価格、気候・気象情報、燃料価格等を考慮し、予測演算処理７２５を実行することにより、契約者Ａにおける需要電力量、発電コスト、買電コスト、売電価格の予想値を算出する。
【００５８】
各需要家における需要予測処理７２５は、電力情報データベース７７に蓄積されている、過去の負荷パターンを統計処理したものをベースとし、全体・地域使用電力量、電力変動価格、気候・気象情報、燃料価格をパラメータとして予測計算を行う。各パラメータについては、それらの影響度を、予測値と実績値の差を少なくするように、徐々に修正する処理を繰り返し行うアルゴリズムにより、比較的正確に需要予測をすることができる。
【００５９】
具体的には、例えば、次のように行う。
ａ．季節、曜日、天気など、予測対象日と条件が近い負荷パターンを、データベースから抽出する。
ｂ．ａの負荷パターンの平均をとり、基本的な予測負荷パターン（F₀(t)、0≦ｔ≦24hr.）とする。
ｃ．ｂで求めた基本的な予測負荷パターンに、当日における契約者Ａ全体の電力消費量（負荷）のトレンド、近隣地域での使用電力量とそのトレンド、気温とそのトレンド、などによる補正を加える。
【００６０】
最終的な予測負荷パターンF(t) ( 0≦ｔ≦24hr.) は、次式で与えられる。
【００６１】
【数１】

【００６２】
G₁、G₂、G₃…の各関数は、予測値と実績値の差が小さくなるよう修正されていく。
【００６３】
演算処理装置７２は、運転計画処理７２１として、上述の需要予測で得られた予想値に加えて、発電装置定期点検計画、装置トラブル情報等を考慮することにより、運転する発電装置の特定、および、発電装置出力の確定、ならびに、購入電力量、売却電力量の確定、および、電力供給コストの算出を行う。なお、本運転計画策定は、電力の同時同量の原則が成立するのに十分な頻度で行われる。
【００６４】
次に、本実施形態における電力供給の運用例について説明する。図１の発電では、ガスタービンが用いられている。ガスタービンは、定格での運転では良好な運転効率が得られる。しかし、定格に満たない運転をすると、効率が低くなる。このため、本実施形態の運用例での運転では、定格で運転するか、停止するかのいずれかとした。なお、ガスタービン発電機を起動して、定格運転をするまでに要する時間は約１０分である。
【００６５】
図１０に、図１示す需要家１における、１日の負荷変動と、当該需要家１に設置した発電機出力の変化を示している。図１において、グラフの上側には、発電機出力Ｇと、負荷の消費電力Ｌとを示し、グラフ下型には、送配電系統９０を介して託送される託送電力Ｓを示す。託送電力Ｓのカーブのうち、プラス側は他の需要家へ託送する電力で、マイナスは他の需要家から託送を受ける電力である。託送されるのは、図１０の場合には、同日の最大負荷の約１５％程度となっている。
【００６６】
図１１は、需要家１から需要家５全体の１日の負荷変動Ｌと、発電機の出力合計Ｇの変化とを示したものである。負荷Ｌと発電機出力Ｇは、ほぼバランスしている。通常の負荷の状態では、４０００ｋＷ発電機２台分程度の余力がある。これは発電装置のトラブルや定期点検に備えるものである。
【００６７】
図１２は、料金請求のフローチャート図である。演算処理装置７２により、課金処理７２４（図８参照）が実行され、料金が決定される。
【００６８】
演算処理装置７２は、契約者Ａと契約者Ｂの間で予め決定された契約内容に基づいて、入力装置７３を介して、料金種別の選択、電力品質の選択、最大電力の設定入力を受け付ける（ステップ１２０１）。料金種別については、使用電力量あたりの料金単価を固定にする方式（Ａ）と、電力供給コストに合わせて変動させる方式（Ｂ）とのいずれかを選択するようにしている。なお、必要とされる電力品質によって、初期投資や運転・保守費用が異なるため、上述の単価も異なる。また、個別の料金の算出にあたっては、料金算出期間の設定を受け付ける（ステップ１２０２）。料金算出期間としては、例えば、１日、１ヶ月等の適宜の単位で算出できる。もちろん、固定的に定めることもできる。演算処理装置７２は、入力されたこれらの設定値を、内蔵するメモリに格納する。
【００６９】
メモリに格納されているデータに基づき、この期間の使用電力量を算出する（ステップ１２０３）。料金種別として、Ｂ（変動）を選択した場合（ステップ１２０４）は、料金算出期間中の電力供給コストを算出（ステップ１２０５）し、それに基づき変動料金単価を算出する（ステップ１２０７）。
【００７０】
変動の場合の料金設定は、変動料金単価と使用電力量に基づく場合、および、変動料金にプレミアムを設ける場合がある。それぞれ次のように行う。
【００７１】
（ａ）変動料金単価に基づく場合
【００７２】
【数２】

【００７３】
（ｂ）変動料金にプレミアムを設ける場合
変動料金単価はについては、（ａ）と同じ計算を行う。
【００７４】
【数３】

【００７５】
ここで、プレミアム料金は、燃料費の上昇、消費電力量の増加に対応するための、コスト高の電力の購入など、コストアップにつながるリスクを評価して設定する。
【００７６】
一方、Ａ（固定）を選択した場合（ステップ１２０４）は、電力品質に応じた固定料金単価を求め（ステップ１２０６）、請求料金は次式で算出する。（ステップ１２０８）
【００７７】
【数４】

【００７８】
料金単価は、契約条件に従い、固定あるいは変動の単価を使用する。請求料金は、表示装置にて表示される（ステップ１２０９）。これに基づき、料金の請求がなされる。
【００７９】
なお、固定料金の場合は、全てのコストアップのリスクが、電力供給者の負担となる。一方、変動料金の場合は、コストアップのリスクの大半を需要家（電力供給を受ける）側で負担することになるため、需要家の電力購入の費用を、固定料金の場合より低く抑えられる可能性がある。
【００８０】
図１の実施例では、全ての需要家に発電装置１５を設置している。しかし、需要家によっては、設置場所等の関係で発電装置を設置しない場合もあり得る。
【００８１】
また、集中監視センタ７０は、図１の実施例では、各需要家とは別の場所に設けてある。しかし、ある需要家に隣接あるいは需要家の構内に設けても良い。
【００８２】
以上のように、本発明によれば、契約者Ａ（顧客）について次の利点が挙げられる。
ａ）初期投資が不要となる。
ｂ）契約者Ａが必要とする品質の電力が得られる。
ｃ）運転、メンテナンスの要員を確保する必要がない。
ｄ）リプレースの計画、投資が不要となる。
【００８３】
一方、契約者Ｂ（サービス提供業者）について次の利点が挙げられる。
ｅ）比較的長期にわたり、安定なビジネスが可能となる。
ｆ）通信を活用した、遠隔運転、メンテナンスを行うことにより、少ない人員で効率的に運転、メンテナンスを行える。
ｇ）複数の契約者Ａの構内に配置している発電設備を一括して運用することにより、原価低減および収益の確保ができる。
【００８４】
また、社会全体に対して、次の利点が挙げられる。
ｈ）省資源につながるコジェネレーション発電、再生可能エネルギー発電の利用が容易になる。
ｉ）電力需要のピーク時に、契約者Ｂの管理する発電装置を最大限稼動させることにより、既存の発電設備にかかる負担を軽減する。
【００８５】
これらの利点は、定期的にモニタリングをしている電力品質特性データから得られる需要予測に基づき、運転・メンテナンスができ、また、上述の電力品質特性データに基づいて料金請求が可能になることによって達成される。
【００８６】
このように、本発明によれば、需要家は、初期投資を行うこと、および、運転・メンテナンスを行うこと等に対する負担が軽減された状態で、当該需要家の特定ニーズにあった品質の電力供給を受けることができる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、需要家の負担を軽減した態様で、需要家のニーズに合わせた電力の供給が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力供給技術の構成の概要を模式的に示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態で用いることができる、需要家側の制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態において用いることができるモニタ装置での処理を示すフローチャート図。
【図４】本発明の実施形態において用いることができる制御装置の詳細を示すブロック図。
【図５】本発明の実施形態において需要家の負荷、連系電圧および発電機容量の構成例を説明する説明図。
【図６】本発明の実施形態において監視対象および監視項目の一例を示す説明図。
【図７】本発明の実施形態において用いることができる集中管理センタのハードウエアシステム構成の一例を示すブロック図。
【図８】前記集中管理センタにおいて実現される機能構成の一例を模式的に示す説明図。
【図９】前記集中管理センタにおいて事項される運転計画策定の基本概念を示す説明図。
【図１０】本発明の実施形態における一需要家での運用結果の一例を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施形態におけるサービスを受ける全需要家全体での運用結果の一例を示すグラフ。
【図１２】料金決定のための処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…需要家構内、３…構内電力配線、５…負荷装置、１０…発電装置、１５…発電装置用開閉装置、２０…系統連系装置、３０…モニタ装置、４１…構内通信線、５０…需要家側制御装置、４５…一般通信線、６０…オープン型通信ネットワーク、７０…集中管理センタ、８０…電力品質補償装置、９１…電力量計、９２ａ，９２ｂ…送配電線、９３ａ，９３ｂ…変電設備、９４…送電設備[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for supplying power in accordance with a demand of a consumer, and more particularly, to a technique for supplying power with a quality that meets a specific need of a consumer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, most of the power consumed by consumers is supplied by general electric utilities (electric power companies). In this case, the charge is calculated by the sum of the basic charge based on the contract type and the electricity charge (depending on the amount of power used) based on the electricity supply agreement. On the other hand, when a consumer needs high-quality power, an uninterruptible power supply, a private power generation facility, etc. had to be installed on the consumer side.
[0003]
Conventionally, at the time of a power failure, only an important load has been protected using an uninterruptible power supply, a private power generation facility, or the like. For example, in a building where a large number of information communication devices are installed, which is one of the consumers who require high-quality power, there is a problem of data loss in the devices due to a voltage drop, a power failure, or the like. Not only that, but also stopping air conditioning to remove a large amount of heat from information and communication equipment can lead to equipment damage. For this reason, the capacity of uninterruptible power supplies, private power generation facilities, and the like that are required is increasing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Electricity supply by general electric utilities has the advantage that consumers can receive services equally. On the other hand, it is not suitable for supplying power of quality that meets the specific needs of customers. That is, when a high-quality electric power is required particularly in a process factory, an uninterruptible power supply, a private power generation facility, etc. must be installed on the customer side. Therefore, not only a large initial investment is required, but there is a problem that a considerable cost is required for operation, maintenance (maintenance management) and the like.
[0005]
In addition, in order to effectively use resources and reduce the impact on the environment, cogeneration power generation facilities have been owned in customer facilities. However, in this case as well, there are problems that a large amount of initial investment is required in the consumer, and it is difficult to secure engineers for operation and maintenance.
[0006]
The objective of this invention is providing the technique regarding the electric power supply which can supply the electric power according to the needs of a consumer in the aspect which reduced the burden of the consumer.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to supply electric power within a predetermined range to each of a plurality of consumers connected to the power transmission / distribution system, the present invention performs power generation to supply power to the load device, Centralized management that controls the power supply and demand status of each consumer based on the information collected about the power supply and demand status of each customer. A control device for installing a center and controlling the operation of each device to each consumer and exchanging information indicating the supply and demand status and information for operation control with the centralized management center Install. Then, information on the power generation amount in the customer premises, the power reception amount from the transmission / distribution system, and the power transmission amount to the same system is sent from the control device of each consumer to the central management center, and the central management device Based on the obtained information, the amount of power generated by each consumer and the amount of power sold and sold via the transmission / distribution system are determined, and information for controlling the power supply / demand status is generated for each consumer. And charging processing is performed based on the power consumption of each consumer.
  In addition, the present invention detects a power supply / demand state of each consumer, installs a monitor device for detecting information indicating quality characteristics of the supplied power, and compensates the power quality. Therefore, the power quality compensator is installed in a consumer that requires high quality, and the power quality compensator is controlled by outputting a control signal based on information indicating the quality characteristic detected by the monitor device.
  AndThe present invention sends information indicating the operating state of the power quality compensator from the customer where the power quality compensator is installed to the central management center, and the central management center displays the received operating state of the power quality compensator. Based on the information shown, the billing process for the power quality compensation service is further performed..
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Prior to the description of the embodiments, the basic concept of the power supply service according to the present invention will be described.
[0009]
In the present invention, the service provider executes the power supply service based on the power supply service contract concluded with the customer. And this invention can be applied to the electric power supply service based on such a contract as a typical aspect. For this purpose, the power generation device, the grid interconnection device, the monitor device, and the control device are used to provide the load device with the power generated by the power generation device and / or the power from the system. At this time, using power generation equipment operation technology, grid interconnection device technology, power generation device and grid interconnection device status data collection technology, load device status data collection technology, open communication technology, etc. The power supply / demand state is grasped, and control is performed so that the power supply / demand state becomes a target state.
[0010]
Specifically, the contractor B (service provider) as one of the contractors is a customer who owns the power generation facility, the grid interconnection device, the customer side monitoring device, and the control device by the contractor A (customer). Install on campus. As a result, the contractor B supplies the contractor A with power of a predetermined quality up to the maximum contracted power amount. Using the monitor device and the control device described above, the amount of supplied power is recorded, and based on this, the usage fee calculated using the unit price determined in the contract is determined. Contractor A pays contractor B based on this. In the unlikely event that the contract quality power cannot be supplied, a compensation amount is determined by a predetermined amount so that the contractor B pays the contractor A.
[0011]
Specifically, this is performed as follows. First, a power generation device, a grid interconnection device, a monitoring device, and a control device are introduced into a premises owned by a contractor A (usually a plurality). And the amount of power generated by the power generation device, the amount of power received from the transmission / distribution system, the amount of power sent to the transmission / distribution system, the voltage fluctuation, the frequency, and the harmonic content rate collected through the introduced monitoring device and control device Are sent to the centralized management center owned by the contractor B using the communication means. Based on the information sent from the contractor A and the information obtained by the open communication means, the calculation processing device predicts the power demand in the contractor B premises and purchases when receiving power from the transmission / distribution system (power purchase) The amount of power generation in the contractor B is determined in consideration of the charge, the power consignment charge, or the selling price of surplus power. In addition to periodic maintenance, if maintenance is required irregularly, such as breakdowns, increase the amount of electricity purchased, or the amount of power generated by other power generation equipment installed by Contractor A managed by Contractor B Take measures such as increasing
[0012]
Information on failures and the like is collected in the central management center, and can be promptly restored.
[0013]
In addition, when the load device generates a large number of harmonics, this is dealt with by introducing a device for compensating the harmonics. That is, the power quality compensator is controlled based on the power quality data collected in the central management center on the contractor A premises so as to satisfy the power quality defined in the contract.
[0014]
In the billing process, the billing fee is calculated from the amount of power used in the fee calculation period based on the data in the power information database and the cost information database arranged in the central management center, and displayed on the display device. Charges are collected based on this.
[0015]
As described above, the power supply method and the charge processing method are provided so that the contractor A (customer) can receive the power supply having the quality that meets the specific needs without initial investment and operation / maintenance.
[0016]
When implementing this service, the service provider uses the service provider's own assets, such as power generation facilities, grid interconnection devices, monitoring devices, and control devices, or borrows third party assets. Needless to say, it is possible to select whether to operate the system. In addition, a part of the power generation facility, the grid interconnection device, the monitoring device, the control device, and the like may be the assets of the contractor A. It is also possible to borrow and operate it.
[0017]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows an outline of a system configuration to which the present invention is applied. FIG. 1 shows consumers 1 to 3, a transmission / distribution system 90 owned by a transmission / distribution facility owner, and a central management center 70 of a service provider.
[0019]
A power provision service is performed based on a service provision contract between a contractor A (1, 2, 3,..., N) as a customer and a contractor B as a service provider. However, in FIG. 1, only the customers 1 to 3 are shown for the sake of simplicity, but in reality, there are more consumers scheduled. The consumers 1 to 3 may be the same customer or different customers.
[0020]
The power transmission / distribution system 90 has facilities for power transmission / distribution under the control of the power transmission / distribution company. That is, the power transmission / distribution lines 92a and 92b, the substation facilities 93a and 93b, and the power transmission facility 94 are provided. The transmission / distribution wires 92a and 92b are interconnected by substation facilities 93a and 93b and a power transmission facility 94. The power transmission / distribution company may be the same entity as the service provider, or may be a different entity. Here, it demonstrates as a different main body. Although not shown, the power transmission / distribution system 90 is assumed to be connected to a power plant.
[0021]
For the consumers, as shown in FIG. 5, the maximum load 102, the interconnection voltage 103, the capacity 104a and the number 104b of the installed generators are set for each customer 101. This data is stored in the central management center 70. In the example shown in FIG. 5, the

consumers

1, 3, and 5 are 22 kV, and the

consumers

2 and 4 are 66 kV, which are connected to the system.
[0022]
In the customer premises 1 owned by the contractor A, one or more power generators 10, a power generator switching device 15, one or more load devices 5, and the supplied power are set to voltages suitable for the load devices 5. A voltage conversion device 25 for conversion, a grid interconnection device 20 that links the premises and the grid side, a monitor device 30 that monitors the exchange of power with the power transmission and distribution system, the power generation device 10 and the load device 5. A load / power generation device state monitoring device 39 for monitoring the state is arranged.
[0023]
The power generator switch 15, the voltage converter 25, and the grid interconnection device 20 are connected to each other through the local power wiring 3 a. On the load side with respect to the voltage conversion device 25, a plurality of local power wirings (feed lines) 3b branched are provided. In FIG. 1, only one local power wiring (feed line) 3b is shown.
[0024]
In addition, a power quality compensation device 80 and a control device 50 are arranged in the customer premises 1. These are connected by a first local communication line 41. In addition, the load device 5 is connected by the second local communication line 42.
A watt-hour meter 91 that measures the amount of electric power exchanged with the grid is installed in the customer premises 1. The control device 50 described above is connected to the general communication line 45 to exchange information.
[0025]
As the power generation device 10, for example, a gas turbine generator can be used. Of course, it is not limited to this. Other types of power generators can be used. The capacity and number of generators installed in each consumer are shown in FIG. 5 described above, for example. A plurality of power generators 10 are installed in each customer premises 1. Of course, it is not limited to this. In FIG. 1, the description of a part of the power generation device 10 is omitted for simplicity.
[0026]
The power generator switch 15 disconnects the power generator 10 from the premises power wiring 3a at the time of an accident or stop. This disconnection is instructed from the control device 50 via the first local communication line 41. In the present embodiment, the local power wiring 3a is connected to the transmission / distribution electric wires 92a (22 kV) and 92b (66 kV) via the watt-hour meter 91 by the grid interconnection device 20.
[0027]
Although not shown, the grid interconnection device 20 includes a transformer, a switch, a circuit breaker, a relay, and an isolated operation detection device. The grid interconnection device 20 is capable of controlling devices based on grid interconnection guidelines established for the grid. For example, the grid interconnection device 20 performs the circuit breaker open circuit when the relay detects the above and the closed circuit after the accident removal by the grid interconnection apparatus. Further, when an increase in power consumption of the load device is expected from a state where the power generation amount in the customer premises and the power consumption of the load device are balanced, a signal (command) from the central management center 70 is sent to the control device. When the power is transmitted to the grid interconnection device 20 via 50, the grid interconnection device 20 operates the switch to link the on-premises power generation device 10 to the power transmission / distribution system 90.
[0028]
The secondary side (load side) voltage of the transformer of the grid interconnection device 20 is 6.6 kV. The electric power generated in the power generation device 10 is converted by the voltage conversion device 25 and supplied to the load device 5 in the customer premises 1 through the premises power wiring (feed line) 3b. The voltage supplied to the load device 5 is 200V. Depending on the amount of power consumed by the load device 5 and the amount of power generated by the power generation device 10, power may be purchased from the power distribution system, or surplus power may be sold to the power transmission / distribution system.
[0029]
The monitor device 30 monitors current and voltage movements at the consumer and calculates various characteristic quantities. The exchange of power at the point connected to the power transmission / distribution system 90 is detected by the monitor device 30 installed in the customer premises 1. The monitoring device 30 also collects information such as voltage fluctuation, frequency, harmonic content, etc., and sends it to the customer-side control device 50 via the local communication line 41.
[0030]
The load / power generation device state monitoring device 39 is provided corresponding to each of the load device 5 and the power generation device 10, and collects information on the power generation device 10 and information on the operation state of the load device 5, and performs on-premises communication It is sent to the customer side control device 50 by the line 42 and the local communication line 41. Instead of installing the on-premises communication line, communication may be performed by putting a signal on the power line, that is, power line carrier may be used.
[0031]
Information collected by the customer-side control device 50 is sent to the central management center 70 via the general communication line 45 and the open communication network 60.
[0032]
In the case of a contractor B (customer) that requires high power quality, the power quality compensation device 80 is installed in the customer premises 1. Specifically, it is a power storage device in preparation for a voltage drop, a passive / active filter for harmonics countermeasures, and the like. Information on the operating state of the power quality compensation device 80 is sent to the customer-side control device 50 via the local communication line 41. The customer-side control device 50 outputs a power quality compensation device control signal from the power quality characteristics (described later in detail) measured by the monitor device 30 and the operating state of the power quality compensation device 80, and controls the device. I do. This information processing function is realized by executing a program installed in the customer-side control device 50 in advance.
[0033]
Information relating to the operating state of the power quality compensation device 80 is sent from the consumer side control device 50 to the central management center 70. If the supervisor of the central management center determines that it is necessary, the operation parameters of the power quality compensation device 80 can be set remotely from the central management center 70.
[0034]
The transmission / distribution wires 92a, 92b owned by the owner of the transmission / distribution facility are interconnected by the substation facilities 93a, 93b and the power transmission facility 94, so that power can be accommodated. For example, a part of the electric power generated by “customer 2” and “customer 3” shown in FIG. 1 is transferred to “customer 1” via the transmission / distribution system 90 and used in “customer 1”. It is possible.
[0035]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the monitor device 30. The monitor device 30 includes, as its function, a sensor unit 31 that detects a voltage / current waveform, a data recording unit 32 that digitizes and records analog data recorded for a certain period of time, an arithmetic processing unit 33 that calculates power quality characteristics, A communication unit for sending information to the customer side communication device 30 about the memory unit 34 for temporarily or permanently storing the result of the calculation process and the data of the power quality characteristic obtained by the calculation Part 35. The sensor unit 31 has a function of converting the detected voltage / current waveform into digital data by performing analog / digital conversion and converting the detected voltage / current waveform into data that can be handled by the arithmetic processing unit 33.
[0036]
Although not shown, the monitor device 30 includes a computer and peripheral devices such as a communication device and a sensor as hardware resources for realizing the functions described above. That is, a central processing unit that executes processes for realizing various functions according to a program, a program executed by the central processing unit, a memory and a storage device that store various data, and a communication device that performs communication , Various sensors and a circuit for taking signals from the sensors into the computer.
[0037]
FIG. 3 is a flowchart showing processing in the monitor device.
[0038]
The monitor device 30 first sets a time interval τ for evaluating the power quality (step 1101). That is, this time interval τ is incorporated in the program in advance as a time interval τ that can satisfy the principle of the same amount simultaneously, and the program sets a τ timer.
[0039]
The arithmetic processing unit 33 causes the data recording unit 32 to record the voltage / current time waveform detected by the sensor unit 31 and converted into digital data (step 1102). In the present embodiment, the data length of the digital data recorded in the data recording unit 32 is 14 bits in consideration of the power quality to be evaluated.
[0040]
The monitor device 30 determines whether the timing for evaluating the power quality has been reached (integer multiple of τ). If the monitor device 30 determines that the timing has been reached (step 1103), the arithmetic processing unit 33 captures data from the data recording unit 32. Thus, voltage fluctuation (voltage level, duration, frequency), frequency, harmonic content, and active / reactive power are calculated (step 1104). Further, the arithmetic processing unit 33 calculates the total power amount at the set time interval τ from the power amount at the previous time step and the power amount calculated at the above (Step 1104) (Step 1105).
[0041]
As mentioned above, the information regarding the calculated electric power quality is transmitted to the consumer side control apparatus 50 via the communication function part 35 (step 1106). The arithmetic processing unit 33 updates the data in the data recording unit 32 for which the arithmetic processing has been completed (step 1107). The monitor device 30 repeats the above processing.
[0042]
FIG. 4 is a block diagram showing details of the consumer side control device. The customer-side control device 50 has, as its function, a state signal receiving unit 51 that receives input of various state signals indicating the state of power on the premises, and a control signal for performing control related to power supply to the equipment on the premises. Control signal generation unit 52 that outputs the control signal, the arithmetic processing unit 53 that generates a control signal based on the input various state signals, and reports the state of the consumer to the central management center 70, various signals, and the like And a communication function unit 53 that communicates with the centralized management center 70.
[0043]
The control device 50 includes a computer, a communication device, and a signal input / output device (not shown) as hardware resources for realizing the functions described above. That is, a central processing unit that executes processes for realizing various functions according to a program, a program executed by the central processing unit, a memory and a storage device that store various data, and a communication device that performs communication And an interface circuit used for input / output of various signals.
[0044]
The state signal receiving unit 51 includes power quality characteristic data S1, power generator state signals S2 (# 1 to #m), power quality compensation device state signals S3, and load device state signals S4 (# 1 to #n). Entered. The load device state signal S4 includes power consumption in the load device 5. This load device state signal becomes base data for demand prediction. These signals are detected by the load / power generation device state monitoring device 39 and sent to the control device 50.
[0045]
Various signals of the power quality characteristic data S1 to the load device state signal S4 (# 1 to #n) are analyzed in the power supply state by using each of them in the arithmetic processing unit 53. Based on the result, control signals S5 to S7 are generated. Specifically, a power generator control signal (# 1 to #m), a power quality compensation device control signal S6, and a load device control signal S7 (# 1 to #n) are issued to control each device.
[0046]
The result of the control is reported from the communication function unit 55 to the central management center 70 together with other various status signals S1 to S4 including the power quality characteristic data. However, for the control of the load device 5, a process of charging an additional charge is performed separately from the normal power charge.
[0047]
Here, when the control of the load device 5 is not required, the load / power generation device state monitoring device 39 detects the amount of power used by the load device and the load device group and sends it to the consumer-side control device 50. This amount of power is the base data for demand prediction.
[0048]
Further, depending on the power quality requested by the contractor A (customer), it may be unnecessary to install a power quality compensation device. In this case, in FIG. 4, it is not necessary to receive the power quality compensator state signal and to generate the power quality compensator control signal.
[0049]
FIG. 6 shows main monitoring / diagnostic items for remote monitoring of various equipment in the consumer. That is, the monitoring target 201 and the corresponding monitoring / diagnostic item 202 are shown. The example shown in FIG. 6 is a monitoring item when a gas turbine generator is used.
[0050]
The gas turbine generator includes a gas turbine and a rotating machine. Therefore, combustion abnormalities and deterioration of high temperature members are important monitoring items in the gas turbine, and abnormal vibrations and insulation abnormalities are important monitoring items in the rotating machine. In addition, in power distribution / distribution facilities and interconnection devices, deterioration of insulators, detection of isolated operation, and the like are important monitoring items.
[0051]
Data collected in the monitor corresponding to each monitoring item is collected in the consumer side control device 50 and further sent to the centralized management center 70 via the general communication line 45 and the open communication network 60. As a result, the equipment in the customer can be remotely monitored all the time by the supervisor of the central management center 70, and the operation can be performed with high reliability.
[0052]
FIG. 7 is a block diagram showing main devices in the central management center 70. The central management center 70 includes a communication device 71 that receives information transmitted from the customer side communication device, an arithmetic processing device 72 for performing various processes such as an operation / maintenance plan, power quality evaluation, and billing processing, An input device 73 that receives an input of an instruction and the like and a display device 74 are provided. The arithmetic processing device 72 is connected to a storage device for storing data and configuring the databases 75 to 78.
[0053]
The arithmetic processing device 72 causes the display device 74 to display the power generation facility operation status, switchgear status, power flow, load device status (only when controlling the load), operation instruction, maintenance instruction, and the like. The result of the arithmetic processing is stored in a database, and if necessary, data is extracted from the database and used for another arithmetic processing. The database includes an operation information database 75, a maintenance information database 76, a power information database 77, and a cost information database 78. In the operation information database 75, information related to operation such as power quality requested by the customer, the operation status of the power generation device 10, the operation status of the load device 5 is stored for each consumer. The maintenance information database 76 stores various data related to maintenance, such as maintenance timing such as scheduled periodic inspections, maintenance history information, and part replacement records for various devices installed in the customer premises. The power information database 77 stores information related to various power demands such as data obtained by statistically processing the operation pattern of the load in the past. The cost information database 78 stores various data for determining the power usage fee. The arithmetic processing unit 72 is configured by a computer and includes a central processing unit, a memory, a storage device 720 (see FIG. 8) for storing a program, and the like (not shown).
[0054]
FIG. 8 is a block diagram schematically showing the calculation processing contents in the central management center 70. The arithmetic processing unit 72 implements various processing functions of an operation plan 721, a maintenance plan 722, a power quality evaluation 723, and a billing process 724 by executing various programs stored in the storage device 720. In the operation plan 722, the amount of power generated by the power generation apparatus 10 installed in the customer premises is determined, and the purchased power amount is determined. In order to realize this, operation control of the power generation device 10 and control of the grid interconnection device 20 are performed. The maintenance plan 722 determines and displays a maintenance procedure based on information about troubles of equipment from each customer, a schedule for periodic inspection, and the like. The power quality evaluation 723 confirms that the power quality satisfies the contract, and is the basis for charging. The charging process 724 determines and displays a charge based on the power quality data. For the above-described arithmetic processing, related databases (operation information, maintenance information, power information, cost information) are used.
[0055]
In addition, when control of the power quality compensation apparatus 80 can be performed based on the result of arithmetic processing of the data collected by the monitor apparatus 30 by the consumer side control apparatus 50, for example, when setting of control parameters of the apparatus is sufficient Is processed at the customer premises, and when it is necessary to perform control in relation to the amount of purchased power, it is processed by the arithmetic processing unit 72 of the centralized management center 70.
[0056]
Here, problems related to power quality include harmonics, reactive power, and instantaneous voltage drop. Here, with respect to the harmonics, when the harmonic component exceeds a predetermined ratio in the data collected by the monitor device 30, the series constituting a part of the power quality compensation device 80 is controlled by the power quality compensation device 80. Insert a reactor capacitor. Thereby, the outflow of harmonics can be reduced. On the other hand, the instantaneous voltage drop can occur in the following cases. That is, in order to perform consignment or power purchase, based on a signal (command) obtained by the arithmetic processing unit 72 of the central management center 70, connection to the power transmission / distribution system is performed. At that time, an electric power storage device is used as necessary so as not to cause an instantaneous voltage drop. This power storage device also forms part of the power quality compensation device.
[0057]
FIG. 9 is a diagram showing the basic concept of the operation plan formulation. Based on the amount of power used by the contractor A (customer), the prediction calculation processing 725 is performed in consideration of the total / regional power consumption, power fluctuation price, climate / weather information, fuel price, etc. obtained through the open communication means 60. By executing, the expected value of the amount of power demand, power generation cost, power purchase cost, and power sale price for the contractor A is calculated.
[0058]
The demand forecasting process 725 for each consumer is based on the statistical processing of past load patterns accumulated in the power information database 77, and the total / regional power consumption, power fluctuation price, climate / weather information, fuel Predictive calculation is performed using price as a parameter. For each parameter, it is possible to predict demand relatively accurately by an algorithm that repeatedly performs a process of gradually correcting the influence level so as to reduce the difference between the predicted value and the actual value.
[0059]
Specifically, for example, it is performed as follows.
a. Load patterns, such as seasons, days of the week, weather, etc., that are similar in conditions to the prediction target days, are extracted from the database.
b. a average of the load patterns of a, the basic predicted load pattern (F₀(t), 0 ≦ t ≦ 24 hr.).
c. The basic predicted load pattern obtained in b is corrected by the trend of the power consumption (load) of the entire contractor A on the day, the amount of power used and its trend in the neighboring area, the temperature and its trend, and the like.
[0060]
The final predicted load pattern F (t) (0 ≦ t ≦ 24hr.) Is given by the following equation.
[0061]
[Expression 1]

[0062]
G₁, G₂, G_ThreeEach function of ... is corrected so that the difference between the predicted value and the actual value becomes smaller.
[0063]
As the operation plan processing 721, the arithmetic processing device 72 considers the power generation device periodic inspection plan, device trouble information, etc. in addition to the predicted value obtained in the above demand prediction, and identifies the power generation device to be operated, and The power generator output is determined, the purchased power amount and the sold power amount are determined, and the power supply cost is calculated. This operation plan is formulated with sufficient frequency so that the principle of the same amount of power is established.
[0064]
Next, an operation example of power supply in the present embodiment will be described. In the power generation shown in FIG. 1, a gas turbine is used. A gas turbine can obtain good operating efficiency when operating at rated power. However, if the operation is less than the rating, the efficiency is lowered. For this reason, in the operation in the operation example of the present embodiment, the operation is performed at the rated value or stopped. The time required for starting the gas turbine generator and performing the rated operation is about 10 minutes.
[0065]
FIG. 10 shows the daily load fluctuation in the customer 1 shown in FIG. 1 and the change in the output of the generator installed in the customer 1. In FIG. 1, the generator output G and the power consumption L of the load are shown on the upper side of the graph, and the consignment power S that is entrusted via the power transmission / distribution system 90 is shown on the lower side of the graph. Among the curves of the consignment power S, the plus side is the electric power to be consigned to other consumers, and the minus is the electric power to be consigned from other consumers. In the case of FIG. 10, the consignment is about 15% of the maximum load on the same day.
[0066]
FIG. 11 shows the daily load fluctuation L from the customer 1 to the customer 5 as a whole and the change in the total output G of the generator. The load L and the generator output G are almost balanced. In a normal load state, there is a margin of about 4000 kW generators. This is to prepare for troubles and periodic inspections of the power generator.
[0067]
FIG. 12 is a flowchart for billing. The billing process 724 (see FIG. 8) is executed by the arithmetic processing unit 72 to determine the fee.
[0068]
The arithmetic processing device 72 accepts a charge type selection, power quality selection, and maximum power setting input via the input device 73 based on the contract details determined in advance between the contractor A and the contractor B. (Step 1201). As for the charge type, either the method (A) for fixing the unit price per electric power consumption (A) or the method (B) for changing according to the power supply cost is selected. In addition, since the initial investment and the operation / maintenance cost differ depending on the required power quality, the above-mentioned unit price also differs. In calculating individual charges, a setting of a charge calculation period is accepted (step 1202). The charge calculation period can be calculated in an appropriate unit such as one day or one month. Of course, it can also be fixedly determined. The arithmetic processing unit 72 stores these input set values in a built-in memory.
[0069]
Based on the data stored in the memory, the power consumption during this period is calculated (step 1203). When B (variation) is selected as the charge type (step 1204), the power supply cost during the charge calculation period is calculated (step 1205), and the variable charge unit price is calculated based on this (step 1207).
[0070]
In the case of a change, the charge setting may be based on the change charge unit price and the amount of power used, or in some cases a premium is provided for the change charge. Each is performed as follows.
[0071]
(A) When based on variable unit price
[0072]
[Expression 2]

[0073]
(B) When premiums are set for variable charges
For the variable unit price, the same calculation as in (a) is performed.
[0074]
[Equation 3]

[0075]
Here, the premium fee is set by evaluating a risk that leads to an increase in cost, such as purchase of high-cost power to cope with an increase in fuel cost and an increase in power consumption.
[0076]
On the other hand, when A (fixed) is selected (step 1204), a fixed unit price corresponding to the power quality is obtained (step 1206), and the charge is calculated by the following equation. (Step 1208)
[0077]
[Expression 4]

[0078]
The unit price of the charge uses a fixed or variable unit price according to the contract conditions. The billing fee is displayed on the display device (step 1209). Based on this, a fee is charged.
[0079]
In the case of a fixed charge, all the cost increase risks are borne by the power supplier. On the other hand, in the case of variable charges, most of the risk of cost increase will be borne by the consumer (received power supply), so the cost of purchasing power by the consumer can be kept lower than in the case of fixed charges. There is sex.
[0080]
In the embodiment of FIG. 1, the power generation device 15 is installed in all consumers. However, depending on the customer, the power generation device may not be installed due to the installation location or the like.
[0081]
Further, in the embodiment of FIG. 1, the central monitoring center 70 is provided at a place different from each customer. However, it may be provided adjacent to a certain consumer or on the premises of the consumer.
[0082]
As described above, according to the present invention, the following advantages can be given to the contractor A (customer).
a) No initial investment is required.
b) Electric power having the quality required by the contractor A can be obtained.
c) It is not necessary to secure personnel for operation and maintenance.
d) No need for replacement plan or investment.
[0083]
On the other hand, the following advantages can be cited for the contractor B (service provider).
e) Stable business is possible over a relatively long period of time.
f) Remote operation and maintenance using communication enable efficient operation and maintenance with a small number of personnel.
g) It is possible to reduce costs and secure profits by collectively operating the power generation facilities arranged on the premises of a plurality of contractors A.
[0084]
In addition, the following advantages can be cited for the whole society.
h) Use of cogeneration power generation and renewable energy power generation leading to resource saving becomes easy.
i) Reduce the burden on the existing power generation equipment by operating the power generation device managed by the contractor B to the maximum at the peak of power demand.
[0085]
These advantages are that operation and maintenance can be performed based on the demand forecast obtained from the power quality characteristic data that is regularly monitored, and charging can be made based on the power quality characteristic data described above. Achieved.
[0086]
As described above, according to the present invention, the customer can reduce the burden on the initial investment and the operation / maintenance, and the power of the quality that meets the specific needs of the customer. Can be supplied.
[0087]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the supply of electric power according to a consumer's needs can be performed in the aspect which reduced the burden of the consumer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an outline of a configuration of a power supply technique according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a consumer-side control device that can be used in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing processing in a monitor device that can be used in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing details of a control device that can be used in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a consumer's load, interconnection voltage, and generator capacity in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a monitoring target and a monitoring item in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a hardware system configuration of a central management center that can be used in the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an example of a functional configuration realized in the central management center.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a basic concept of operation plan formulation that is dealt with in the centralized management center.
FIG. 10 is a graph showing an example of an operation result at one consumer in the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing an example of operation results for all consumers who receive services in the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for determining a fee.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Customer premises, 3 ... In-house power wiring, 5 ... Load apparatus, 10 ... Power generation apparatus, 15 ... Switch apparatus for power generation apparatuses, 20 ... Grid connection apparatus, 30 ... Monitor apparatus, 41 ... In-house communication line, 50 ... Customer side control device, 45 ... General communication line, 60 ... Open communication network, 70 ... Centralized management center, 80 ... Power quality compensation device, 91 ... Electricity meter, 92a, 92b ... Transmission and distribution lines, 93a, 93b ... Substation equipment, 94 ... Power transmission equipment

Claims

送配電系統に接続される複数の需要家のそれぞれに対して予め定められた範囲内で電力を供給する電力供給方法において、
発電を行って負荷装置に電力を供給すると共に、送配電系統との間で電力の送受を行う機器と、各需要家での電力の需給状態を検出すると共に、供給される電力についての品質特性を示す情報を検出するモニタ装置と、を需要家に設置すると共に、
電力の品質を補償するための電力品質補償装置を、高い品質が要求される需要家に設置し、
各需要家での電力の需給状態に関する情報を収集して、それに基づいて、各需要家での電力需給状態を制御する集中管理センタを設置し、かつ、
各需要家に、それぞれの機器の運転制御を行うと共に、需給状態を表す情報および運転制御のための情報を前記集中管理センタとの間で授受するための制御装置を設置し、
前記モニタ装置で検出される品質特性を示す情報に基づいて制御信号を出力して前記電力品質補償装置を制御し、
需要家構内での発電量、送配電系統からの受電量、同系統への送電量に関する情報を、各需要家の前記制御装置から受信して前記集中管理センタにおいて収集し、
前記収集した情報に基づいて、各需要家での発電量、および、送配電系統を介して売買する電力の売買量を決定すると共に、それぞれの需要家に電力需給状態制御のための情報を生成して送信し、かつ、需要家ごとの消費電力に基づいて課金処理を行うと共に、
前記電力品質補償装置が設置されている需要家から該電力品質補償装置の運転状態を示す情報を前記集中管理センタに送り、
集中管理センタにおいて、受信した電力品質補償装置の運転状態を示す情報に基づいて、電力品質補償サービスに対する課金処理をさらに行うこと
を特徴とする電力供給方法。In the power supply method for supplying power within a predetermined range to each of a plurality of consumers connected to the power transmission and distribution system,
While generating power and supplying power to the load device, it also detects the supply and demand status of the equipment that transmits and receives power to and from the transmission and distribution system, and the power supply and demand status of each consumer, and the quality characteristics of the supplied power And a monitor device for detecting information indicating the
Install a power quality compensator to compensate for the quality of power in consumers who require high quality,
Collect information on the power supply / demand status of each customer, and based on that, install a centralized management center that controls the power supply / demand status of each customer, and
A control device is installed in each consumer to control the operation of each device, and to exchange information with the centralized management center for information indicating the supply and demand status and information for operation control.
Control the power quality compensator by outputting a control signal based on information indicating quality characteristics detected by the monitor device,
Information on the amount of power generation at the customer premises, the amount of power received from the transmission and distribution system, and the amount of power transmitted to the same system is received from the control device of each customer and collected at the centralized management center,
Based on the collected information, the amount of power generated by each consumer and the amount of power sold / purchased via the transmission / distribution system are determined, and information for controlling the power supply / demand state is generated for each consumer. And sending a bill based on the power consumption of each consumer ,
Sending information indicating the operating state of the power quality compensation device from the customer where the power quality compensation device is installed to the centralized management center,
A power supply method characterized by further performing billing processing for the power quality compensation service based on the received information indicating the operating state of the power quality compensation device in the central management center .

請求項１に記載の電力供給方法において、
前記電力需給状態制御のための情報には、需要家に設置されている複数台の発電装置の内、いずれを運転状態とし、いずれを停止させるかについての情報を含むことを特徴とする電力供給方法。The power supply method according to claim 1,
The information for controlling the power supply / demand state includes information on which one of a plurality of power generators installed in a consumer is in an operating state and which is to be stopped. Method.

請求項１に記載の電力供給方法において、
前記電力需給状態を制御するための情報の生成は、各需要家についての需要予測値に基づくものであることを特徴とする電力供給方法。The power supply method according to claim 1,
The generation of information for controlling the power supply and demand state is based on a demand prediction value for each consumer, and the power supply method is characterized in that:

請求項１に記載の電力供給方法において、
前記電力需給状態の制御として、いずれかの需要家で発電された電力を、送配電系統を介して他の需要家に送電する託送を含むことを特徴とする電力供給方法。The power supply method according to claim 1,
The electric power supply method characterized by including the consignment which transmits the electric power generated by any consumer to another consumer via a transmission / distribution system as control of the said electric power supply-demand state.

送配電系統に接続される複数の需要家のそれぞれに対して予め定められた範囲内で電力を供給するサービスを実行する電力供給システムにおいて、In a power supply system that executes a service for supplying power within a predetermined range to each of a plurality of consumers connected to a power transmission and distribution system,
各需要家に設置され、発電を行って負荷装置に電力を供給すると共に、送配電系統との間で電力の送受を行う機器と、Equipment installed at each consumer, generating power and supplying power to the load device, and transmitting and receiving power to and from the power transmission and distribution system;
各需要家での電力の需給状態に関する情報を収集してそれに基づいて、各需要家での電力需給状態を制御する集中管理センタと、A centralized management center that collects information on the power supply and demand status of each customer and controls the power supply and demand status of each customer based on the information;
各需要家に設置され、前記機器の運転制御を行うと共に、需給状態を表す情報および運転制御のための情報を前記集中管理センタとの間で授受するための制御装置と、A control device that is installed in each consumer, performs operation control of the equipment, and transmits and receives information for supply and demand information and information for operation control with the centralized management center,
高い品質が要求される需要家に設置される、電力の品質を補償するための電力品質補償装置と、を有し、A power quality compensator for compensating the quality of power installed in a consumer that requires high quality,
前記機器には、系統との連系を行う系統連系装置と、各需要家での電力の需給状態を検The equipment includes a grid interconnection device for interconnection with the grid, and the power supply / demand status of each consumer. 出するモニタ装置とがさらに含まれ、かつ、And a monitoring device to be released, and
前記モニタ装置は、供給される電力についての品質特性を示す情報を検出する機能を有し、The monitor device has a function of detecting information indicating quality characteristics about the supplied power,
各需要家の制御装置は、Each consumer's control device
それぞれ、需要家構内での発電量、送配電系統からの受電量、同系統への送電量に関する、需要家の状態情報を検出する手段と、A means for detecting customer status information regarding the amount of power generated in the customer premises, the amount of power received from the transmission and distribution system, and the amount of power transmitted to the system,
前記検出した需要家の状態情報を、前記集中管理センタに送信する手段と、Means for transmitting the detected consumer status information to the centralized management center;
前記集中管理センタから送られる制御情報を受信する手段と、Means for receiving control information sent from the central management center;
受信した制御情報に基づいて、前記機器の運転を制御する手段と、Means for controlling the operation of the device based on the received control information;
前記モニタ装置で検出される品質特性を示す情報に基づいて前記電力品質補償装置を制御する制御信号を出力する手段と、を有し、Means for outputting a control signal for controlling the power quality compensator based on information indicating quality characteristics detected by the monitor device;
前記集中管理センタは、The central management center
前記各制御装置から送信された需要家の状態情報を受信する手段と、Means for receiving customer status information transmitted from each control device;
前記受信した需要家の状態情報に基づいて、各需要家での発電量、および、送配電系統を介して売買する電力の売買量を決定すると共に、それぞれの需要家に電力需給状態制御のための情報を生成する手段と、Based on the received consumer status information, the amount of power generated by each consumer and the amount of power sold and traded via the transmission / distribution system are determined, and each customer is controlled for power supply and demand status. Means for generating the information of
生成した制御情報を各需要家の制御装置に送信する手段と、Means for transmitting the generated control information to the control device of each consumer;
需要家ごとに、その消費電力に基づいて課金処理を行う手段と、を有し、Each consumer has means for performing billing processing based on the power consumption,
前記制御装置は、前記電力品質補償装置の運転状態に関する情報を、前記集中管理センタに送信する手段をさらに有し、The control device further includes means for transmitting information related to the operating state of the power quality compensation device to the centralized management center,
集中管理センタは、受信した電力品質補償装置の運転状態に関する情報に基づいて、電力品質補償サービスに対する課金処理を行う手段をさらに有することThe central management center further includes means for performing a charging process for the power quality compensation service based on the received information on the operating state of the power quality compensation device.
を特徴とする電力供給システム。Power supply system characterized by

請求項５に記載の電力供給システムにおいて、The power supply system according to claim 5, wherein
前記機器には、１以上の発電装置を含み、各発電装置は、それぞれ個別に、運転および停止が行えることを特徴とする電力供給システム。The apparatus includes one or more power generators, and each power generator can be individually operated and stopped.