JP6398439B2 - 運転計画生成装置、運転計画生成方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本実施形態に係る運転計画生成装置100は、図4に示すように、発電機1(G1)(発電設備1(G1)とも記す)、発電機2(G2)(発電設備2(G2)とも記す)、負荷L(負荷設備Lとも記す)、太陽光発電機PV、蓄電池B(蓄電設備Bとも記す)が、送電線路Tを介して接続されて構成される電力系統1000における発電機1(G1)、発電機2(G2)及び蓄電池Bの運転計画を生成する装置である。
Subject to g1(x, u, z) = 0 (2)
g2(x, u, z) = 0 (3)
h(x, u, z) ≦0 (4)
ここで、xは電圧解、uは操作量、zは操作量により従属的に決まる変数(発電機Gの無効電力や変圧器タップ値など)である。
発電機Gの有効電力出力の発電コストを算出するための目的関数は、例えば以下の式(5)のように定式化される。
次に制約条件について説明する。上述した様に、制約条件には等式制約と不等式制約とが含まれる。本実施形態では、等式制約の例として潮流方程式を含み、不等式制約の例として、電圧の上下限制約や送電線路Tの潮流制約、設備容量制約等を含む。
(b)発電機Gの無効電力出力値上下限制約
(c)発電機Gの有効電力出力変化率上下限制約
(d)蓄電池Bの有効電力出力値上下限制約
(e)蓄電池Bの無効電力出力値上下限制約
(f)蓄電池BのSOC上下限制約
(g)調相設備容量上下限制約
(h)変圧器タップ変動幅上下限制約
(i)変圧器移相角上下限制約
(j)運転計画生成対象期間中の蓄電池BのSOC(充電率制約条件とも記す)。
第1の方法では、運転計画生成装置100は、毎日の日電力量(電力消費量の予測値の1日の合計値)の比から充電率制約条件のSOCを定める。つまり、運転計画生成装置100は、1週間の負荷データ(電力消費量の予測値)から各曜日間の日電力量の比率を算出し、これらの比から充電率制約条件のSOCを定める。なお各曜日の日電力量の比率を算出する際には、運転計画生成装置100は、平日と休祝日とに分けて算出する。
K2= PL2/( PL1+ PL2+…+ PL5) (11)
K3= PL3/( PL1+ PL2+…+ PL5) (12)
K4= PL4/( PL1+ PL2+…+ PL5) (13)
K5= PL5/( PL1+ PL2+…+ PL5) (14)
ただし、K1+K2+K3+K4+K5=1となる。
K7= PL7/( PL6+ PL7) (16)
ただし、 K6+K7 =1となる。
そして、毎日の計画終端時(月曜日から日曜日の各日の終了時点)のSOC目標値(SOC1 からSOC7)は、各曜日間の日電力量の比率K1…K7を用いて、式(18)〜(24)により算出することができる。
SOC2= SOC1−K2(SOC0−SOCmin) (19)
SOC3= SOC2−K3(SOC0−SOCmin) (20)
SOC4= SOC3−K4(SOC0−SOCmin) (21)
SOC5= SOC4−K5(SOC0−SOCmin) (22)
SOC6= SOC5+K6(SOC7−SOCmin) (23)
SOC7= SOC6+K7(SOC7−SOCmin) (24)
ただし、上述した様に、K1+K2+K3+K4+K5=1、K6+K7 =1となる。
第2の方法では、運転計画生成装置100は、発電機Gの発電コストを求めるための目的関数を、制約条件を満たしつつ最小化するように最適化計算を行うことにより、運転計画生成対象期間内の各日のSOC目標値を計算する。
次に、本実施形態に係る運転計画生成装置100が、図5に示した充電率制約条件を含む様々な制約条件を満たしつつ、発電コストFcostに関する目的関数を最小化するように最適潮流計算を行う場合の処理の流れを示すフローチャートを図6に示す。
このようにして本実施形態に係る運転計画生成装置100が、図5に示した充電率制約条件を含む制約条件を満たしつつ、発電コストFcostに関する目的関数を最小化するように生成した1週間分の運転計画を、図7及び図8に示す。
上記実施形態では、運転計画の対象期間が月曜日から日曜日までの1週間であり、充電率制約条件の中で、各日の7日分の開始時点及び終了時点における蓄電池Bの充電率を定め、しかも、平日の場合は、開始時点の充電率である第1充電率よりも終了時点の充電率である第2充電率の方が小さくなるように蓄電池Bの充電率を定め、休祝日の場合は、第1充電率よりも第2充電率の方が大きくなるように蓄電池Bの充電率を定める場合について説明したが、充電率制約条件において充電率を定めるタイミングや充電率の値は、適宜変更することができる。
101 取得部
102 運転計画算出部
110 CPU
120 メモリ
130 通信装置
140 記憶装置
150 入力装置
160 出力装置
170 記録媒体読取装置
600 制御プログラム
700 データ記憶部
800 記録媒体
1000 電力系統
B 蓄電池
G 発電機
L 負荷
PV 太陽光発電機
S 調相設備
T 送電線路
Claims (9)
- 発電設備、負荷設備及び蓄電設備を備えて構成される電力系統における前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を生成する運転計画生成装置であって、
前記発電設備の発電コストを算出するための目的関数、及び前記発電設備及び前記蓄電設備の運転に関する制約条件を取得する取得部と、
前記運転計画の対象期間中における前記負荷設備の電力消費量の予測値に基づいて、前記制約条件を満たしつつ前記目的関数の値を最小にするような、前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を算出する運転計画算出部と、
を備え、
前記制約条件には、前記対象期間中の特定期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率である第1充電率と、前記特定期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率である第2充電率とが、異なるように、前記蓄電設備の充電率を定めた充電率制約条件が含まれ、
前記特定期間は、日を単位とする平日のみあるいは休祝日のみからなる1日以上の期間であり、
前記充電率制約条件には、前記特定期間が平日のみからなる場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が小さくなるように前記蓄電設備の充電率が定められ、前記特定期間が休祝日のみからなる場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が大きくなるように前記蓄電設備の充電率が定められる
ことを特徴とする運転計画生成装置。 - 請求項1に記載の運転計画生成装置であって、
前記運転計画の対象期間は1週間であり、
前記特定期間は1日であり、
前記運転計画の対象期間には、前記1週間の各日に対応する7つの前記特定期間が含まれる
ことを特徴とする運転計画生成装置。 - 請求項2に記載の運転計画生成装置であって、
前記特定期間が平日である場合には、当該特定期間の前記第1充電率と前記第2充電率との差分は、前記対象期間内の全平日の前記電力消費量の合計値と、当該特定期間における前記電力消費量の合計値と、の比率に基づいて定められ、
前記特定期間が休祝日である場合には、当該特定期間の前記第1充電率と前記第2充電率との差分は、前記対象期間内の全休祝日の前記電力消費量の合計値と、当該特定期間における前記電力消費量の合計値と、の比率に基づいて定められる
ことを特徴とする運転計画生成装置。 - 請求項2または3に記載の運転計画生成装置であって、
前記対象期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率と、前記対象期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率と、が等しくなるように、前記対象期間内の前記各特定期間における充電率の変化量が定められる
ことを特徴とする運転計画生成装置。 - 発電設備、負荷設備及び蓄電設備を備えて構成される電力系統における前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を生成する運転計画生成装置であって、
前記発電設備の発電コストを算出するための目的関数、及び前記発電設備及び前記蓄電設備の運転に関する制約条件を取得する取得部と、
前記運転計画の対象期間中における前記負荷設備の電力消費量の予測値に基づいて、前記制約条件を満たしつつ前記目的関数の値を最小にするような、前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を算出する運転計画算出部と、
を備え、
前記制約条件には、前記対象期間中の特定期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率である第1充電率と、前記特定期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率である第2充電率とが、異なるように、前記蓄電設備の充電率を定めた充電率制約条件が含まれ、
前記充電率制約条件には、前記特定期間における前記電力消費量の予測値の合計値が所定値よりも大きい場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が小さくなるように前記蓄電設備の充電率が定められ、前記特定期間における前記電力消費量の予測値の合計値が前記所定値以下の場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が大きくなるように前記蓄電設備の充電率が定められる
ことを特徴とする運転計画生成装置。 - 発電設備、負荷設備及び蓄電設備を備えて構成される電力系統における前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を生成する運転計画生成装置の制御方法であって、
前記運転計画生成装置は、前記運転計画の対象期間中の特定期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率である第1充電率と、前記特定期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率である第2充電率とが、互いに異なるように、前記蓄電設備の充電率を定めた充電率制約条件を含む、前記発電設備及び前記蓄電設備の運転に関する制約条件を満たしつつ、前記発電設備の発電コストを算出するための目的関数を最小にするように前記運転計画を生成し、
前記特定期間は、日を単位とする平日のみあるいは休祝日のみからなる1日以上の期間であり、
前記充電率制約条件には、前記特定期間が平日のみからなる場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が小さくなるように前記蓄電設備の充電率が定められ、前記特定期間が休祝日のみからなる場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が大きくなるように前記蓄電設備の充電率が定められる
ことを特徴とする運転計画生成方法。 - 発電設備、負荷設備及び蓄電設備を備えて構成される電力系統における前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を生成する運転計画生成装置の制御方法であって、
前記運転計画生成装置は、前記運転計画の対象期間中の特定期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率である第1充電率と、前記特定期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率である第2充電率とが、互いに異なるように、前記蓄電設備の充電率を定めた充電率制約条件を含む、前記発電設備及び前記蓄電設備の運転に関する制約条件を満たしつつ、前記発電設備の発電コストを算出するための目的関数を最小にするように前記運転計画を生成し、
前記充電率制約条件には、前記特定期間における前記負荷設備の電力消費量の予測値の合計値が所定値よりも大きい場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が小さくなるように前記蓄電設備の充電率が定められ、前記特定期間における前記電力消費量の予測値の合計値が前記所定値以下の場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が大きくなるように前記蓄電設備の充電率が定められる
ことを特徴とする運転計画生成方法。 - 発電設備、負荷設備及び蓄電設備を備えて構成される電力系統における前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を生成する運転計画生成装置に、
前記運転計画の対象期間中の特定期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率である第1充電率と、前記特定期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率である第2充電率とが、互いに異なるように、前記蓄電設備の充電率を定めた充電率制約条件を含む、前記発電設備及び前記蓄電設備の運転に関する制約条件を満たしつつ、前記発電設備の発電コストを算出するための目的関数を最小にするように前記運転計画を生成する手段
を実現するためのプログラムであり、
前記特定期間は、日を単位とする平日のみあるいは休祝日のみからなる1日以上の期間であり、
前記充電率制約条件には、前記特定期間が平日のみからなる場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が小さくなるように前記蓄電設備の充電率が定められ、前記特定期間が休祝日のみからなる場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が大きくなるように前記蓄電設備の充電率が定められる
ことを特徴とするプログラム。 - 発電設備、負荷設備及び蓄電設備を備えて構成される電力系統における前記発電設備及び前記蓄電設備の運転計画を生成する運転計画生成装置に、
前記運転計画の対象期間中の特定期間の開始時点における前記蓄電設備の充電率である第1充電率と、前記特定期間の終了時点における前記蓄電設備の充電率である第2充電率とが、互いに異なるように、前記蓄電設備の充電率を定めた充電率制約条件を含む、前記発電設備及び前記蓄電設備の運転に関する制約条件を満たしつつ、前記発電設備の発電コストを算出するための目的関数を最小にするように前記運転計画を生成する手段
を実現するためのプログラムであり、
前記充電率制約条件には、前記特定期間における前記負荷設備の電力消費量の予測値の合計値が所定値よりも大きい場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が小さくなるように前記蓄電設備の充電率が定められ、前記特定期間における前記電力消費量の予測値の合計値が前記所定値以下の場合には、前記第1充電率よりも前記第2充電率の方が大きくなるように前記蓄電設備の充電率が定められる
ことを特徴とするプログラム。
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