JP7259923B2 - 電力管理システム - Google Patents
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Description
図1に示すように、電力管理システム1は、マイクログリッド100に用いられる。マイクログリッド100は、発電設備110と負荷設備120と需要家130とこれらを接続する送電網と、を含む。マイクログリッド100では、発電設備110が出力する電力を、負荷設備120及び需要家130が消費する。以下の説明において、このような電力の供給と需要との関係を、いわゆる「地産地消」と称する。電力管理システム1は、発電設備110の発電電力と負荷設備120の負荷電力とを制御する。
電力管理システム1は、日射量測定装置2と、電力系統接続装置3と、制御装置4と、を有する。
負荷指令部21は、負荷設備120のための負荷指令φ1を生成する。負荷指令部21は、前処理部10から見込み発電電力θ8を受ける。負荷指令部21は、見込み発電電力θ8に基づいて、制御指令φとしての負荷指令φ1を生成する。そして、負荷指令部21は、負荷指令φ1を負荷設備120に出力する。
見込み発電電力θ8+最低購入電力θ7min=要求負荷電力θ3d+固定負荷電力θ4c…(1)
見込み発電電力θ8≦要求負荷電力θ3d…(2)
見込み発電電力θ8>要求負荷電力θ3d…(3)
台数指令部22は、発電設備110の台数制御を行う。台数制御における発電設備110の実発電電力θ1は、電力を出力する発電ユニット111の数によって制御する。つまり、台数制御では、電力を出力する発電ユニット111の数を制御することにより、電力のバランスを保つ。
上述したように、台数制御では、発電設備110から出力する電力は、電力を出力する発電ユニット111の数(稼働台数)に応じていた。つまり、台数制御では、マイクログリッド100内の発電電力と負荷電力とのバランスを取るために、発電ユニット111の稼働台数を制御している。この場合、発電の利用効率の観点からすると、台数制御だけでは十分でない場合も生じ得る。一方、電力管理システム1では、発電の利用効率の観点については、上述した負荷制御を行うことにより、いわゆる「地産」に見合った「地消」を実現しているので、利用効率の向上を担保している。そして、容量制御では、発電設備110から出力する電力は、個々の発電ユニット111における出力割合に応じる。つまり、容量制御では、個々の発電ユニット111における出力割合を制御することにより、電力のバランスを保つ。
蓄電指令部24は、蓄電装置121のための蓄電指令φ4を生成する。蓄電指令部24は、購入電力測定部3cから購入電力θ7を受ける。蓄電指令部24は、購入電力θ7に基づいて、蓄電指令φ4を生成する。そして、蓄電指令部24は、蓄電指令φ4を蓄電装置121に出力する。蓄電指令部24は、購入電力θ7と充電閾値T7eと放電閾値T7fとを用いて、蓄電指令φ4を出力する。
評価指令部25は、蓄電装置121のための制御指令φを生成する。評価指令部25は、前処理部10から平均差分θ14を受ける。評価指令部25は、平均差分θ14に基づいて、評価指令φ5を生成する。そして、評価指令部25は、評価指令φ5を蓄電装置121に出力する。
次に、制御装置4において実行される処理の流れについて説明する。図8に示すように、制御装置4の処理は、第1処理としての工程S10と、第2処理としての工程S20と、第3処理としての工程S30と、を含む。第1処理は、負荷指令φ1を出力する。第2処理は、台数指令φ2、容量指令φ3及び蓄電指令φ4の少なくとも一つを出力する。第3処理は、評価指令φ5を出力する。
ところで、従来の太陽光発電装置を含む発電設備は、発電設備の出力の全量を電力系統へ逆潮流させる、または、発電設備を含むマイクログリッド内で発電設備の出力の全量を消費していた。また、近年は、太陽光発電装置を含む発電設備の数が増加している。その結果、新規な発電設備と電力系統との系統連系及び逆潮流が難しくなりつつある。さらに、電力系統の安定化の観点から、発電設備に対して強制的に出力抑制(全遮断)を要求されることも生じる。このような場合には、従来の発電設備を全量発電(100%の稼働)とするか、全停止(0%の稼働)の何れかとするしかなかった。
2 日射量測定装置
3 電力系統接続装置
4 制御装置
10 前処理部
11 予測部
12 係数部
13 補正部
14 評価部
15 評価差分部
20 指令生成部
21 負荷指令部
22 台数指令部
23 容量指令部
24 蓄電指令部
25 評価指令部
110 発電設備
111 発電ユニット(太陽光発電装置)
120 負荷設備
121 蓄電装置
122 水素製造装置
123 熱発生装置
200 電力系統
T7e 充電閾値
T7f 放電閾値
θ1 実発電電力
θ3,θ4 負荷電力
θ5 日射量
θ7 購入電力
θ8 見込み発電電力
θ12 補正発電電力
θ13 移動平均電力
θ14 平均差分
φ 制御指令
Claims (12)
- 太陽光発電装置を含む発電設備が出力する実発電電力と、前記発電設備に接続され且つ前記発電設備からのエネルギを貯蔵又は供給する負荷設備が消費する負荷電力と、を調整する電力管理システムであって、
前記太陽光発電装置に隣接して設けられ、前記太陽光発電装置が受ける日射量を測定する日射量測定装置と、
前記負荷設備のための指令を含む制御指令を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記制御指令の生成に用いる情報を出力する前処理部と、
前記前処理部が出力した情報に基づいて、前記制御指令を出力する指令生成部と、を有し、
前記前処理部は、前記日射量に基づいて、前記発電設備が出力可能と予想される電力を見込み発電電力として出力する予測部を含み、
前記指令生成部は、前記見込み発電電力に基づいて、前記負荷電力を増減させる指令を含む前記制御指令を前記負荷設備に出力する負荷指令部を含み、
前記負荷指令部は、前記負荷電力を前記見込み発電電力以上とし且つ前記負荷電力と需要家の固定負荷電力との和を前記見込み発電電力と最低購入電力との和に等しくする指令を含む前記制御指令を前記負荷設備に出力し、
前記需要家は、前記発電設備が出力する電力を消費し、
前記最低購入電力は、前記発電設備からの電力が前記発電設備に接続されている電力系統へ逆潮流しない最低の負荷である、電力管理システム。 - 前記負荷設備は、複数の負荷設備のそれぞれであり、
前記負荷指令部は、前記複数の負荷設備のうち一部の前記負荷設備が停止状態の場合、稼働中の前記負荷設備に前記制御指令を出力する、請求項1に記載の電力管理システム。 - 前記発電設備及び前記負荷設備を電力系統に接続すると共に前記電力系統へ流出する逆潮流電力を測定する電力系統接続装置を備え、
前記負荷指令部は、前記逆潮流電力と逆潮流閾値とに基づいて、前記制御指令を出力する、請求項1又は2に記載の電力管理システム。 - 前記逆潮流閾値は、前記実発電電力を前記発電設備において稼働中の前記太陽光発電装置の台数で除した値に応じて設定される、請求項3に記載の電力管理システム。
- 前記負荷設備は、前記実発電電力を利用して水素を製造する水素製造装置及び前記実発電電力を利用して熱を発生する熱発生装置の少なくとも一方を有し、
前記制御指令は、前記水素の製造量を調整する指令及び前記熱の発生量を調整する指令の少なくとも一方を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の電力管理システム。 - 前記発電設備及び前記負荷設備を電力系統に接続すると共に前記電力系統から流入する購入電力を測定する電力系統接続装置を備え、
前記指令生成部は、前記購入電力に基づいて、前記制御指令を出力する台数指令部を含み、
前記台数指令部は、前記購入電力に基づいて、稼働状態である前記太陽光発電装置の台数を決定する指令を含む前記制御指令を前記発電設備に出力する、請求項1~5のいずれか一項に記載の電力管理システム。 - 前記前処理部は、
前記発電設備が有する全ての前記太陽光発電装置の台数を、稼働中の前記太陽光発電装置の台数で除した値である係数を出力する係数部と、
前記実発電電力に前記係数を乗じることにより、補正された前記実発電電力である補正発電電力を出力する補正部と、
所定期間における前記補正発電電力を評価する評価電力を出力する評価部と、
前記補正発電電力と前記評価電力との差分である評価差分を出力する評価差分部と、を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の電力管理システム。 - 前記評価電力は、前記補正発電電力の前記所定期間における移動平均値である、請求項7に記載の電力管理システム。
- 前記負荷設備は、蓄電装置を有し、
前記指令生成部は、前記評価差分に基づいて、前記制御指令を出力する評価指令部を含み、
前記評価指令部は、前記補正発電電力が前記評価電力よりも大きいことを前記評価差分が示す場合に、前記蓄電装置に充電させる指令、又は、前記補正発電電力が前記評価電力よりも小さいことを前記評価差分が示す場合に、前記蓄電装置から放電させる指令を含む前記制御指令を前記蓄電装置に出力する、請求項7に記載の電力管理システム。 - 前記負荷設備は、蓄電装置を有し、
前記発電設備及び前記負荷設備を電力系統に接続すると共に前記電力系統から流入する購入電力を測定する電力系統接続装置を備え、
前記指令生成部は、前記購入電力に基づいて、前記制御指令を出力する蓄電指令部を含み、
前記蓄電指令部は、前記購入電力が充電閾値よりも小さい場合に第1蓄電指令を前記蓄電装置に出力し、又は、前記購入電力が放電閾値よりも大きい場合に第2蓄電指令を前記蓄電装置に出力し、
前記第1蓄電指令は、前記蓄電装置を第1充電速度で充電動作させた後に、前記蓄電装置を前記第1充電速度よりも遅い第2充電速度で充電動作させる指令であり、
前記第2蓄電指令は、前記蓄電装置を第1放電速度で放電動作させた後に、前記蓄電装置を前記第1放電速度よりも遅い第2放電速度で放電動作させる指令である、請求項1~9のいずれか一項に記載の電力管理システム。 - 前記発電設備及び前記負荷設備を電力系統に接続すると共に前記電力系統から流入する購入電力を測定する電力系統接続装置を備え、
前記指令生成部は、前記購入電力に基づいて、前記制御指令を出力する容量指令部を含み、
前記容量指令部は、前記購入電力が容量閾値よりも小さい場合に、前記発電設備を第1出力速度で出力動作させた後に、前記発電設備を前記第1出力速度よりも遅い第2出力速度で出力動作させる指令を含む前記制御指令を前記発電設備に出力する、請求項1~6のいずれか一項に記載の電力管理システム。 - 前記容量指令部は、前記購入電力が前記容量閾値よりも大きい場合に、前記太陽光発電装置が発生した全ての電力を前記実発電電力として出力させる指令を含む前記制御指令を前記発電設備に出力する、請求項11に記載の電力管理システム。
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