JP6582758B2 - 発電計画作成装置、発電計画作成プログラム及び発電計画作成方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る発電計画作成装置が適用される電力系統の構成例を示す図である。
図1の発電計画作成装置1は、気象サーバ5から気象予報を取得し、再生可能エネルギー利用発電設備3で発生する発電電力と、負荷設備4で消費する電力を予測する。また、発電計画作成装置1は、通信ネットワーク100を介して発電設備2、3及び負荷設備4の電力計測値(実績値)を取得する。本実施形態に係る発電計画作成装置1は、こうして得られる負荷設備4や再生可能エネルギー発電設備3についての電力の予測値及び実績値を用いて、電力系統の内燃力発電設備2の発電計画を作成する。そして、この中から最適な発電計画を判断し、最適な発電計画を、通信ネットワーク100を介して需給制御システム6や内燃力発電設備2宛に送信する。
図2に示すように、本実施形態に係る発電計画作成装置1は、負荷予測部11、再生可能利用発電電力予測部12、負荷データベース13、気象データベース14、再生可能利用発電電力データベース15、予測誤差算出部16、供給電力シナリオ作成部17、発電計画算出部18、発電機データベース19、発電計画評価部20及び発電計画出力部21を有する。
図3は、発電計画作成装置1による処理フローを示す図である。発電計画作成装置1は、予め設定された所定のタイミングで、あるいは利用者からの指示にしたがって、図3に示す一連の処理を開始する。
図4(a)に示すように、設例では、1日(24時間)を範囲として1時間間隔で負荷電力の予測値を求めている。これにより、24個の予測値を得る。
図4(b)に示すように、設例では、図4(a)の負荷電力の予測値と同様に、再生可能利用発電電力の予測値についても、1日(=24時間)を範囲として1時間間隔で当該予測値を求めている。これにより、再生可能利用発電電力に関しても、24個の予測値を得る。
図5は、算出した予測誤差の平均値及び標準偏差を例示する図である。図5においては、負荷電力または再生可能利用発電電力のいずれかについて算出した予測誤差の平均値及び標準偏差を例示する。
まず、ステップS11で、シナリオ数Iを設定する。シナリオ数Iについては、先に図2を参照して述べたように、任意の数を設定可能である。
負荷電力の予測誤差と再生可能利用発電電力の予測誤差とは、互いに独立している。このことから、予測誤差が正規分布にしたがう場合には、内燃力発電設備2が供給すべき電力、すなわち、負荷電力の予測値から再生可能利用発電電力の予測値を減算して得られる電力予測値の誤差についても、正規分布にしたがう。したがって、内燃力発電設備2が供給すべき電力は、ステップS3でそれぞれ求めた負荷電力及び再生可能利用発電電力の予測誤差の平均値及び標準偏差から算出することが可能である。
(内燃力発電設備の電力予測値の予測誤差を含めた確率分布の平均m)
=(負荷電力の予測値−再生可能利用発電電力の予測値)+(負荷電力の予測誤差の平均−再生可能利用発電電力の予測誤差の平均)
そして、内燃力発電設備2の電力予測値が確率分布の平均mに一致する場合、m±σ(σは標準偏差)の場合、m±2σの場合、…の各場合の有効電力を、内燃力発電設備2が供給すべき電力のシナリオとして設定する。なお、標準偏差σは、負荷電力及び再生可能利用発電電力の予測誤差の標準偏差をσ1、σ2とすると、σ=(σ12+σ22)1/2より求めることができる。
以下の実施例においては、シナリオ数I=5の場合を例に説明する。
図7においては、所定の時間範囲(24時間)において、内燃力発電設備2が供給すべき供給電力、すなわち、電力予測値が各時間断面でどのように変化するかを表した5本のグラフを示す。これは、先の説明と同様に電力予測値を上記の確率分布の平均m、標準偏差σとすると、上から順にm+2σ、m+σ、m、m−σ、m−2σの場合に対応するグラフである。
なお、<4><5>の発電機の最小連続停止/運転時間の制約は、内燃力発電機の種類によっては不要のこともある。
上記の問題の解法としては、メタヒューリスティック手法を用いることができる。より具体的には、遺伝的アルゴリズム(GA)とその改良手法、シミュレーティッドアニーリング(SA、焼きなまし法)とその改良手法、タブサーチ(TS)とその改良手法等を用いることができる。
図9は、作成される発電計画を例示する図である。図9の発電計画は、図8(b)の5とおりのシナリオにそれぞれ対応している。シナリオ1〜5のそれぞれにおいて起動する発電機は丸印で、停止させる発電機は符合「−」で表している。
発電計画評価部20は、複数とおりの(設例では5とおりの)シナリオの全てについて作成した発電計画より、複数台の(設例では4台の)発電機(内燃力発電設備2)それぞれの起動確率を評価する。そして、起動確率が所定のしきい値以上の発電設備を起動させ、起動確率が当該しきい値未満の発電設備は停止させる起動停止計画を、最適な発電計画とする。
P(G1)=nkidou(G1)/N×100(%)=2/5×100(%)=40(%)
となる。発電機G2、G3、G4についても同様に、以下の計算式によりそれぞれの起動確率を得る。
P(G2)=nkidou(G2)/N×100(%)=4/5×100(%)=80(%)
P(G3)=nkidou(G3)/N×100(%)=3/5×100(%)=60(%)
P(G4)=nkidou(G4)/N×100(%)=1/5×100(%)=20(%)
このように、発電機G1〜G4それぞれの起動確率を算出し、起動確率が50%以上の場合は、その発電機は起動とし、起動確率が50%未満の場合は、その発電機は停止とする。こうして、最適な発電計画を作成する。
図3のステップS6で、上記のように最適な発電計画を算出すると、処理をステップS7へと移行させる。ステップS7では、発電計画出力部21が、算出された最適な発電計画を、通信ネットワーク100を介して内燃力発電設備2のそれぞれの制御部に送信するとともに、需給制御システム6にも送信する。需給制御システム6は、受信した発電計画にしたがって、各内燃力発電設備2のリアルタイム制御を行う。
2 内燃力発電設備
3 再生可能エネルギー利用発電設備
4 負荷設備
Claims (5)
- 再生可能エネルギー利用発電設備を含む電力系統において、複数台から構成される内燃力発電設備の発電計画を作成する発電計画作成装置であって、
前記電力系統内の負荷電力を予測する負荷予測部と、
前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力を予測する再生可能利用発電電力予測部と、
前記電力系統内の負荷電力及び前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力の予測値と実績値の予測誤差を用いて、前記複数台の内燃力発電設備が供給すべき電力を表す電力シナリオを複数とおり作成するシナリオ作成部と、
前記複数とおりの電力シナリオのそれぞれに対して前記内燃力発電設備を効率的に起動させるための発電計画を複数作成する発電計画算出部であって、前記電力シナリオが表す電力を供給する際の発電コストを最小化するように前記内燃力発電設備ごとに起動および停止のいずれかを設定してこれを前記発電計画とする発電計画算出部と、
前記発電計画算出部が作成した発電計画に基づき、前記複数とおりの電力シナリオの全てに対し各内燃力発電設備が起動と設定されている割合を示す起動確率を算出して、算出した前記起動確率が所定のしきい値以上であるか否かに基づき、前記複数台の内燃力発電設備の中から起動させるべき内燃力発電設備を決定して、これを最適な発電計画とする評価部と、
前記評価部で得られた最適な発電計画を出力する発電計画出力部と、
を備えることを特徴とする発電計画作成装置。 - 前記シナリオ作成部は、前記負荷電力及び前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力の予測誤差の平均値及び標準偏差を用いて、前記内燃力発電設備が供給すべき電力を複数とおり設定して、前記複数とおりの電力シナリオを作成する、ことを特徴とする請求項1記載の発電計画作成装置。
- 前記シナリオ作成部は、前記負荷電力の予測値から前記再生可能利用発電電力の予測値を減算して得られる値に、前記負荷電力の前記予測誤差の平均値から前記再生可能利用発電電力の前記予測誤差の平均値を減算して得られる値を加算して、これを前記内燃力発電設備の電力予測値の予測誤差を含めた確率分布の平均として、前記電力シナリオを作成する、ことを特徴とする請求項2記載の発電計画作成装置。
- 再生可能エネルギー利用発電設備を含む電力系統において、複数台から構成される内燃力発電設備の発電計画を作成する発電計画作成処理を情報処理装置に実行させるための発電計画作成プログラムであって、
前記電力系統内の負荷電力を予測し、
前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力を予測し、
前記電力系統内の負荷電力及び前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力の予測値と実績値の予測誤差を用いて、前記複数台の内燃力発電設備が供給すべき電力を表す電力シナリオを複数とおり作成し、
前記複数とおりの電力シナリオのそれぞれに対して前記内燃力発電設備を効率的に起動させるための発電計画を複数作成することであって、前記電力シナリオが表す電力を供給する際の発電コストを最小化するように前記内燃力発電設備ごとに起動および停止のいずれかを設定してこれを前記発電計画とし、
前記作成した発電計画に基づき、前記複数とおりの電力シナリオの全てに対し各内燃力発電設備が起動と設定されている割合を示す起動確率を算出して、算出した前記起動確率が所定のしきい値以上であるか否かに基づき、前記複数台の内燃力発電設備の中から起動させるべき内燃力発電設備を決定して、これを最適な発電計画とし、
前記最適な発電計画を出力する、
ことを特徴とする発電計画作成プログラム。 - 再生可能エネルギー利用発電設備を含む電力系統において、複数台から構成される内燃力発電設備の発電計画を作成する発電計画作成方法であって、
前記電力系統内の負荷電力を予測し、
前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力を予測し、
前記電力系統内の負荷電力及び前記再生可能エネルギー利用発電設備の発電電力の予測値と実績値の予測誤差を用いて、前記複数台の内燃力発電設備が供給すべき電力を表す電力シナリオを複数とおり作成し、
前記複数とおりの電力シナリオのそれぞれに対して前記内燃力発電設備を効率的に起動させるための発電計画を複数作成することであって、前記電力シナリオが表す電力を供給する際の発電コストを最小化するように前記内燃力発電設備ごとに起動および停止のいずれかを設定してこれを前記発電計画とし、
前記作成した発電計画に基づき、前記複数とおりの電力シナリオの全てに対し各内燃力発電設備が起動と設定されている割合を示す起動確率を算出して、算出した前記起動確率が所定のしきい値以上であるか否かに基づき、前記複数台の内燃力発電設備の中から起動させるべき内燃力発電設備を決定して、これを最適な発電計画とし、
前記最適な発電計画を出力する、
ことを特徴とする発電計画作成方法。
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