JP4348450B2 - 可制御負荷の消費電力制御方法及び可制御負荷制御システム - Google Patents
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Description
第1の手段は、系統運用者と可制御負荷間で通信手段を介して情報をリアルタイムに授受することなく、可制御負荷が対象とする温度やその設定温度などの情報を取得して規定時間tlimitまでに投入する必要がある規定エネルギーeestを推定して将来平均消費電力ptar=(eest-∫p dt)/(tlimit-t)を算出し、また電力系統の周波数偏差を計測して、前記周波数偏差が規定範囲内の場合は前記将来平均消費電力に近づくように、前記周波数偏差が規定範囲外の場合は前記周波数偏差を抑制するように、前記可制御負荷の消費電力を制御することを特徴とする可制御負荷の消費電力制御方法である。
図1は本実施形態の発明に係る可制御負荷制御システムの構成を示す図である。
同図において、1は可制御負荷4が対象(例えば、空気調和機設置室内の空気、電気温水器の湯、冷蔵庫内の庫内空気等)とする温度を測定する温度センサ2やその設定温度などの情報を取得し、電力系統6の周波数偏差を計測する検出手段、3は可制御負荷4の温度センサ2や設定温度などの取得した情報に基づいて、規定時間tlimitまでに投入する必要がある規定エネルギーeestを推定して将来平均消費電力ptar=(eest-∫p dt)/(tlimit-t)を算出し、前記将来平均消費電力と前記検出手段1によって計測された周波数偏差から可制御負荷4における消費電力を決定する制御手段、4は、例えば、空調機、温水器、冷蔵庫等の可制御負荷、5は可制御負荷制御システム、6は電力系統である。
同図に示すように、この可制御負荷4は、例えば、総発電電力と給電力需要のバランスを監視し維持するための指令を出す中央給電指令所等の系統運用者との間でリアルタイムに情報交換を行うための通信手段を有さない負荷である。
制御手段3において、Δf>Δfhのときは消費電力をα(pmax-pmin)だけ増し、Δf<Δflのときは消費電力をα(pmax-pmin)だけ減らし、Δfl≦Δf≦Δfhかつp<ptarなら消費電力をβ(pmax-pmin)だけ増し、Δfl≦Δf≦Δfhかつp>ptarなら消費電力をβ(pmax-pmin)だけ減らすことを決定する。そして可制御負荷4は制御手段3からの指令どおりに消費電力を設定する。この一連の操作を規定時間間隔毎に繰り返す。以上の制御の流れ図を図2に示す。
計算に取り上げたモデル系統の系統容量を150MWとし、この値を%MW単位の基準とする。システムの基準周波数を50Hzとする。定格消費電力2.6 kW の可制御負荷が 5000 台導入されているとする。その総容量は系統容量の約 9% に相当する 13 MW である。全ての可制御負荷による総消費電力、その他の全ての負荷による総消費電力、調整発電ユニットの出力、経済負荷配分運転出力を、それぞれParc、 Pload、 Padj、 Pedcとする。このとき、モデル系統の周波数偏差は(1)式で表される。ここに、KLは負荷周波数特性定数で、KL=2%MW/%Hzとした。
一般モードでは、周波数偏差に関係なく、室内温度を設定温度に近づけるように動作する。すなわち一般モードでは、周波数偏差による消費電力調節を行わない従来の空気調和機と同じように電力消費をする。
また、Δfl≦Δf≦Δfhであるときは、消費電力p が ptar(t)より小さい場合は 5 秒毎に消費電力を 0.1Δp だけ増し、大きい場合は 5 秒毎に消費電力を 0.1Δp だけ減らす。
ただし、周波数偏差に関係なく、γ(t)=0 になったら消費電力を pminに、γ(t)=1 になったら消費電力を pmaxとして、時刻tがt0+tlimitになるまでその状態を維持する。
Padj の変化量 ΔPadj はガバナフリー運転分 Pgov と負荷周波数調整分 Plfcの和となる(ΔPadj=Pgov+Plfc)。ガバナフリー運転は、発電機周波数特性定数 KG=5%MW/%Hzで行う。負荷周波数制御は(4)式で行うが、Δf は 5 秒前の値を用いる。なお、以上で用いたΔは差分の意である。
また、αやβの値は、系統の規模と可制御負荷の普及率を考慮して決定する必要があり、普及率が高くなると変更する必要が生じる。この調節は手動または通信手段により行われることになるが、その変更は頻繁に行うものではなく、リアルタイムの通信手段は不要である。
2 温度センサ
3 制御手段
4 可制御負荷
5 可制御負荷制御システム
6 電力系統
Claims (2)
- 電力系統に接続され規定時間tlimit内に規定のエネルギーeestを投入する可制御負荷と、可制御負荷の電力消費に応じた状態変数の変化値およびその状態変数の閾値の情報を取得し、電力系統の周波数偏差を計測する検出手段と、時刻tに可制御負荷の上記情報に基づいて、任意の時刻t0から任意に設定した規定時間tlimit内に投入する必要がある規定エネルギーeestを推定して
将来平均消費電力ptar=(eest-∫pdt)/(tlimit-(t−t0))
を算出し、前記将来平均消費電力と前記検出手段によって計測された周波数偏差Δfから可制御負荷における消費電力を決定する制御手段からなり、
前記制御手段は、前記可制御負荷の消費電力p、その消費電力に応じて変化する状態変数の値およびその状態変数の設定値の情報を取得して制御単位となる時刻t0からの規定時間tlimit内に前記可制御負荷に投入する必要がある規定エネルギーeestを推定し,
将来平均消費電力ptar=(eest-∫p dt)/ (tlimit-(t−t0))
および
将来平均消費電力比率γ=(ptar-pmin)/(pmax-pmin)
および
周波数偏差管理目標値kから
周波数偏差の規定下限値Δfl=-kγおよび上限値Δfh=k(1-γ)を算出し、
前記周波数偏差Δfが、Δf>Δfhの場合、前記可制御負荷の消費電力をα(pmax-pmin)増やし,
前記周波数偏差Δfが、Δf<Δflの場合、前記可制御負荷の消費電力をα(pmax-pmin)減らし、
前記周波数偏差ΔfがΔfl≦Δf≦Δfhの場合で且つp>ptarであれば、消費電力pをβ(pmax-pmin)減らし、
前記周波数偏差ΔfがΔfl≦Δf≦Δfhの場合で且つp<ptarであれば、消費電力pをβ(pmax-pmin)増やすように制御する
ことを特徴とする可制御負荷の消費電力制御方法。
但し、周波数偏差管理目標値kは正の値とし、係数αは1未満の正の値とし、係数βは1未満の正の値とする。 - 電力系統に接続され規定時間tlimit内に規定のエネルギーeestを投入する可制御負荷と、可制御負荷の電力消費に応じた状態変数の変化値およびその状態変数の閾値の情報を取得し、電力系統の周波数偏差を計測する検出手段と、可制御負荷の上記情報に基づいて、任意に設定した規定時間tlimit内に投入する必要がある規定エネルギーeestを推定して
将来平均消費電力ptar=(eest-∫p dt)/ (tlimit-(t−t0))
を算出し、前記将来平均消費電力と前記検出手段によって計測された周波数偏差から可制御負荷における消費電力を決定する制御手段からなり、
前記制御手段は、前記請求項1記載の可制御負荷の消費電力制御方法を実行するように構成されていることを特徴とする可制御負荷制御システム。
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