(57)【要約】【課題】分散型発電設備の売電効率を向上する。【解決手段】実施形態に係る分散型発電設備は、発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、発電した電力を商用電力系統へ送電する発電機と、発電機を駆動する原動機と、発電機から商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、デマンド時間内に商用電力系統へ送電される送電電力の電力量の第１目標値を設定する目標電力量設定器と、デマンド時間内の送電電力の電力量が第１目標値に一致するように、構内設備に供給された電力の変動に応じて、送電電力の第２目標値を設定する送電電力量制御装置と、送電電力を検出する送電電力検出器と、送電電力が第２目標値に一致するように原動機を制御する送電電力コントローラと、を備える。【選択図】図１
2020010423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、
発電した電力を前記商用電力系統へ送電する発電機と、
前記発電機を駆動する原動機と、
前記発電機から前記商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、
デマンド時間内に前記商用電力系統へ送電される前記送電電力の電力量の第１目標値を設定する目標電力量設定器と、
前記デマンド時間内の前記送電電力の電力量が前記第１目標値に一致するように、前記構内設備に供給された電力の変動に応じて、前記送電電力の第２目標値を設定する送電電力量制御装置と、
前記送電電力を検出する送電電力検出器と、
前記送電電力が前記第２目標値に一致するように前記原動機を制御する送電電力コントローラと、
を備える、分散型発電設備。
【請求項２】
前記送電電力量制御装置は、次式を満たすように前記第２目標値を設定する、
第２目標値＝（Ｐｗ1−Ｐａ）／（Ｔ−ｔａ）
Ｐｗ１：デマンド時間内に送電される送電電力量の第１目標値？
Ｐａ：時間ｔａの間に商用電力系統に送電された送電電力の電力量
Ｔ：デマンド時間
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
請求項１に記載の分散型発電設備。
【請求項３】
前記送電電力量制御装置は、前記デマンド時間を複数の単位時間に分割し、前記単位時間が経過するごとに、前記第２目標値を設定する、
請求項２に記載の分散型発電設備。
【請求項４】
発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、
発電した電力を前記商用電力系統へ送電する発電機と
前記発電機を駆動する原動機と、
前記発電機から前記商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、
デマンド時間内に前記商用電力系統へ送電される前記送電電力の電力量の目標値を設定する目標電力量設定器と、
前記デマンド時間内の前記送電電力の電力量が前記電力量の目標値に一致するように、前記構内設備に供給された電力の変動に応じて、前記発電機の発電電力の目標値を設定する送電電力量制御装置と、
前記発電電力を検出する発電電力検出器と、
前記発電電力が前記発電電力の目標値に一致するように前記原動機を制御する発電電力コントローラと、
を備える、分散型発電設備。
【請求項５】
前記送電電力量制御装置は、次式を満たすように前記発電電力の目標値を設定する、
Ｐｔ３＝（Ｐｗ１＋Ｐｗ２−Ｐａ）／（Ｔ−ｔａ）
Ｐｔ３：時刻ｔａでの発電電力の目標値
Ｐｗ１：デマンド時間内に商用電力系統に送電する電力量の目標値
Ｐｗ２：デマンド時間内の負荷電力量
Ｐａ：時刻ｔａまでに商用電力系統に送電された送電電力の電力量
Ｔ：デマンド時間
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
請求項４に記載の分散型発電設備。
【請求項６】
前記送電電力量制御装置は、前記デマンド時間を複数の単位時間に分割し、分割された単位時間が経過するごとに、前記発電電力の目標値を設定する、
請求項５に記載の分散型発電設備。
【請求項７】
発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に連系して送電する分散型発電設備であって、
発電した電力を前記商用電力系統へ送電する発電機と
前記発電機を駆動する原動機と、
前記発電機から前記商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、
デマンド時間内に前記商用電力系統へ送電される前記送電電力の電力量の第１目標値を設定する目標電力量設定器と、
前記デマンド時間内の前記送電電力の電力量が前記第１目標値に一致するように前記原動機を制御する送電電力量制御装置と、
を備える、分散型発電設備。
【請求項８】
前記送電電力量制御装置は、前記第２目標値と前記構内設備に供給する電力との合計が前記発電機の最大出力電力を超える場合、前記構内設備を制御して前記構内設備に供給される電力を低減させる、
請求項１から３の何れか一項に記載の分散型発電設備。
【請求項９】
前記送電電力量制御装置は、前記発電電力の目標値が前記発電機の最大出力電力を超える場合、前記構内設備を制御して前記構内設備に供給される電力を低減させる、
請求項４から６の何れか一項に記載の分散型発電設備。
【請求項１０】
発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、
デマンド時間内に前記商用電力系統へ送電される送電電力の目標電力量を設定する目標電力量設定手段と、
前記デマンド時間内の前記送電電力の電力量が前記目標電力量に一致するように、前記構内設備に供給される電力の変動に応じて、目標送電電力を設定する送電電力量制御手段と、
前記送電電力が前記目標送電電力に一致するように、発電機を制御する発電制御手段と、
を備える送電電力量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、送電電力量制御装置及び分散型発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の自由化に伴い、商用電力系統を有する電力会社に売電をする独立系発電事業者が増えている。独立系発電事業者は、バイオマス発電所、廃棄物発電所等の分散型発電設備を用いて発電を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５３９０号公報
【０００４】
電力会社との売電契約によっては、デマンド時間内に商用電力系統に送電する送電電力の電力量が予め規定されている。送電電力の電力量が、売電契約によって決められた規定電力量に満たないときには、違約金の支払い義務が発生することがある。上記デマンド時間は、例えば３０分とか１時間といった時間単位で設定されている。また、契約条件によっては、規定電力量を超過して送電された送電電力に対しては、買取義務が発生せず、独立系発電事業者に料金が支払われないこともある。
【０００５】
独立系発電事業者の多くは、発電した発電電力の一部を自社の構内設備で消費し、余剰電力を電力会社に売電する。また、独立系発電事業者の多くは、発電電力量に対して、自社の構内設備で消費される消費電力量の比率が高い。したがって、商用電力系統に送電可能な送電電力量は、構内設備の消費電力量の変動の影響を受けて、大きく変動する。
【０００６】
そのため、従来の分散型発電設備では、商用電力系統へ送電される送電電力が不足することがないように、構内設備の消費電力量の変動を考慮した発電が行われていた。したがって、商用電力系統への送電電力の電力量が、規定電力量を大きく超えてしまうことがあった。規定電力量をこえる超過分には、電力会社による買取義務が生じないため、分散型発電設備による売電効率が低下することがあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、売電効率を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本実施形態に係る分散型発電設備は、発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、発電した電力を商用電力系統へ送電する発電機と、発電機を駆動する原動機と、発電機から商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、デマンド時間内に商用電力系統へ送電される送電電力の電力量の第１目標値を設定する目標電力量設定器と、デマンド時間内の送電電力の電力量が第１目標値に一致するように、構内設備に供給された電力の変動に応じて、送電電力の第２目標値を設定する送電電力量制御装置と、送電電力を検出する送電電力検出器と、送電電力が第２目標値に一致するように原動機を制御する送電電力コントローラと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る分散型発電設備の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る分散型発電設備の動作を説明するための図である。
【図３】従来技術に係る分散型発電設備の動作を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態に係る分散型発電設備の動作を説明するための図である。
【図５】変形例１に係る分散型発電設備の動作を説明するための図である。
【図６】変形例２に係る分散型発電設備の動作を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態に係る分散型発電設備の構成図である。
【図８】第３の実施形態に係る分散型発電設備の構成図である。
【図９】第４の実施形態に係る分散型発電設備の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
《第１の実施形態》
本実施形態に係る分散型発電設備は、商用電力系統に連系し、発電した電力を自社内の構内設備に供給するとともに余剰発電電力を、商用電力系統に送電する装置である。本実施形態に係る送電電力量制御装置は、分散型発電設備を構成する装置である。送電電力量制御装置は、デマンド時間内に商用電力系統に送電する電力量が目標とする電力量になるように、分散型発電設備全体を制御する。ここでは、デマンド時間を１時間として説明する。以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、第１の実施形態に係る分散型発電設備１００の構成図である。分散型発電設備１００は、構内設備３００に電力を供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統２００に送電する設備である。
【００１２】
図１に示されるように、分散型発電設備１００は、原動機１０、発電機２０、送電電力検出器３０、送電電力量検出器３１、送電電力コントローラ５０、目標電力量設定器６０、送電電力量制御装置７０を備える。
【００１３】
原動機１０は、熱エネルギーや自然エネルギー等を力学的エネルギーに変換する。原動機１０の動力源としては、廃棄物や廃棄物由来の燃料（バイオガス、バイオエタノール等）を燃焼させて得た熱エネルギー等が使用される。前述の燃料が重油やＬＮＧ等の化石燃料であってもよいし、原動機１０がその他の原動力（風力、水力エネルギー等）によるものであってもよい。ここでは、原動機１０が、廃棄物等の燃焼による熱エネルギーを使用して動作するタービンである場合について説明する。タービンは廃棄物の燃焼ガスによるガスタービンと、ボイラー等で廃棄物を燃焼し発生させた蒸気による蒸気タービンなどがある。原動機１０は、後述する送電電力コントローラ５０による制御の下、熱エネルギーの供給を受けて回転し、発電機２０を駆動する。
【００１４】
発電機２０は、原動機１０によって駆動されることで発電する。発電機２０は、例えば、三相交流電力を発電する同期発電機、誘導発電機等である。
【００１５】
送電電力検出器３０は、分散型発電設備１００から商用電力系統２００に送電される送電電力Ｐ３を検出する。送電電力検出器３０は、交流電力計を備える。送電電力検出器３０は、送電電力Ｐ３の瞬時値を検出する。送電電力検出器３０は、検出した電力に応じたデータを、送電電力コントローラ５０に随時供給する。
【００１６】
送電電力量検出器３１は、分散型発電設備１００から商用電力系統２００に送電される送電電力量Ｐｗ３を検出する。送電電力量検出器３１は、交流電力計を備え、交流電力計で計測した電力を積分することにより送電電力量Ｐｗ３を検出する。送電電力量検出器３１は、検出した電力量に応じたデータを、送電電力量制御装置７０に随時供給する。送電電力量検出器３１は、デマンド時間の開始時刻を指定するリセット信号を送電電力量制御装置７０から受信し、デマンド時間のスタート時刻の電力量を０にリセットして送電電力量Ｐｗ３の検出を開始する。
【００１７】
送電電力コントローラ５０は、送電電力検出器３０が検出する送電電力Ｐ３の値が後述する送電電力量制御装置７０が設定した送電電力の目標値Ｐｔに一致するように原動機１０を制御する。送電電力コントローラ５０は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータで構成することができる。送電電力コントローラ５０は、ＲＯＭに記憶された制御用アプリケーションソフトに基づいて動作する。
【００１８】
発電機２０が発電する電力をＰ１、構内設備３００が消費する負荷電力をＰ２、商用電力系統２００に送電される送電電力をＰ３とすると、１式が成立する。
Ｐ３＝Ｐ１−Ｐ２                        （１式）
【００１９】
送電電力コントローラ５０は、送電電力Ｐ３の値が送電電力の目標値Ｐｔに一致するように原動機１０を制御する。
【００２０】
例えば、送電電力の目標値Ｐｔが１０ｋＷに設定されているとする。構内設備３００で消費される負荷電力Ｐ２が１０ｋＷである場合、商用電力系統２００に送電される送電電力Ｐ３を１０ｋＷにするために、送電電力コントローラ５０は、発電電力Ｐ１の値を２０ｋＷと算出する。そして、送電電力コントローラ５０は、２０ｋＷの発電に必要な原動機出力となる熱エネルギーが原動機１０に供給されるように原動機１０等を制御する。発電機２０の発電する電力と原動機１０に供給する熱エネルギーとの関係は予め実験等で求め、データ化してメモリに記憶しておく。
【００２１】
送電電力コントローラ５０は、送電電力Ｐ３の値が送電電力の目標値Ｐｔより大きい場合、原動機１０に供給される熱エネルギーを減らすように原動機１０等を制御する。また、送電電力コントローラ５０は、送電電力Ｐ３の値が送電電力の目標値Ｐｔより小さい場合、原動機１０に供給される熱エネルギーを増やすように原動機１０等を制御する。このように、送電電力コントローラ５０は、原動機１０、発電機２０、送電電力検出器３０、送電電力コントローラ５０からなる第１の制御ループの制御を行う。
【００２２】
目標電力量設定器６０は、デマンド時間内に商用電力系統２００に送電する送電電力量の目標値Ｐｗ１を設定する。目標電力量設定器６０は、例えば、キーボード等のコンピュータの入力装置で構成される。ユーザは、目標値Ｐｗ１として売電契約に基づいた値を入力する。目標値Ｐｗ１は、例えば、１０ｋＷｈ、２０ｋＷｈ、・・・のように入力される。入力された目標値Ｐｗ１は、メモリに記憶される。
【００２３】
送電電力量制御装置７０は、デマンド時間内に商用電力系統２００に送電される送電電力量Ｐｗ３の値が送電電力量の目標値Ｐｗ１に一致するように送電電力の目標値Ｐｔを設定し、送電電力コントローラ５０に供給する。送電電力量制御装置７０は、物理的にはコンピュータで構成することができる。送電電力量制御装置７０は、送電電力コントローラ５０と同一のコンピュータで構成することもできる。送電電力量制御装置７０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御用アプリケーションソフトに基づいて動作する。
【００２４】
構内設備３００で消費される負荷電力Ｐ２が随時変化するので、商用電力系統２００に送電される送電電力Ｐ３も随時変化する。送電電力量制御装置７０は、デマンド時間内に送電される送電電力量Ｐｗ３の値が送電電力量の目標値Ｐｗ１に一致するように、負荷電力Ｐ２の変化に応じて送電電力の目標値Ｐｔを随時設定し、送電電力コントローラ５０に供給する。詳細は後述する。このように、送電電力量制御装置７０は、原動機１０、発電機２０、送電電力量検出器３１、送電電力コントローラ５０、送電電力量制御装置７０からなる第２の制御ループの制御を行う。
【００２５】
上述のように、分散型発電設備１００は、送電電力コントローラ５０、原動機１０、発電機２０、送電電力検出器３０からなる第１の制御ループと、送電電力量制御装置７０、送電電力量検出器３１を含む第２の制御ループを有している。第１の制御ループは、制御パラメータとして送電電力を使用している。第２の制御ループは、制御パラメータとして送電電力量を使用している。
【００２６】
次に、上記の構成を有する分散型発電設備１００の動作について説明する。最初に、構内設備３００で消費される負荷電力Ｐ２が一定である場合について図２を参照しながら説明する。
【００２７】
送電電力量制御装置７０は、次式を満たすように初期の送電電力の目標値Ｐｔ１を設定し、送電電力コントローラ５０に供給する。目標値Ｐｔ１は、第２の制御ループにより制御がかかる前の送電電力の目標値である。
Ｐｗ１＝Ｐｔ１×Ｔ                                    （２式）
Ｐｗ１：デマンド時間内に商用電力系統２００に送電する電力量の目標値
Ｐｔ１：初期の送電電力の目標値
Ｔ：デマンド時間
【００２８】
第１の制御ループによって制御される以前において、送電電力コントローラ５０は、送電電力の目標値Ｐｔ１に負荷電力Ｐ２を加算した発電電力Ｐ１を発電機２０が発電するように原動機１０を制御する。負荷電力Ｐ２の初期値は、予め設定しておく。原動機１０は、供給された熱エネルギーに基づいて回転し、発電機２０の回転子を回転させる。発電機２０は、回転子の回転に基づいて電力を発電する。
【００２９】
送電電力検出器３０は、商用電力系統２００に送電される送電電力Ｐ３を検出し、測定値を送電電力コントローラ５０に随時供給する。送電電力Ｐ３の測定値が供給されることにより第１の制御ループによる制御が開始される。送電電力コントローラ５０は、送電電力検出器３０が検出した送電電力Ｐ３の値が送電電力量制御装置７０が設定した送電電力の目標値Ｐｔ１に一致するように原動機１０を制御する。負荷電力Ｐ２の変動がない場合、送電電力Ｐ３の値は送電電力の目標値Ｐｔ１に一致する。送電電力コントローラ５０は、原動機１０に供給する制御信号を一定に維持する。
【００３０】
送電電力量検出器３１は、商用電力系統２００に送電される送電電力量Ｐｗ３を検出し、測定値を送電電力量制御装置７０に随時供給する。送電電力量Ｐｗ３の測定値が供給されることにより、第２の制御ループによる制御が開始される。送電電力量検出器３１は、デマンド時間ごとに計測した送電電力量Ｐｗ３の値をリセットする。図２に示されるように、負荷電力Ｐ２の変動がないので、デマンド時間の終了時刻ｔ２における送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じになる。送電電力量制御装置７０は、送電電力コントローラ５０に供給する送電電力の目標値Ｐｔの値を一定に維持する。送電電力量検出器３１が検出する送電電力量Ｐｗ３を表すグラフは、図２に示されるように、のこぎり波のような形状で変化する。
【００３１】
次に、構内設備３００で消費される負荷電力Ｐ２がデマンド時間内に増加した場合について説明する。
【００３２】
まず、第２の制御ループを有していない従来技術に係る分散型発電設備の動作について説明する。図３は、時刻ｔｘにおいて、負荷電力Ｐ２が増加した場合の従来技術に係る分散型発電設備の動作を説明するための図である。図３に示されるように、時刻ｔｘで負荷電力Ｐ２が増加すると、増加した電力だけ商用電力系統２００に送電される送電電力Ｐ３は減少する。従来技術に係る分散型発電設備は、発電機を制御して、送電電力Ｐ３の値が目標値Ｐｔ１になるように発電電力Ｐ１を増加させる。この制御により、時刻ｔｙには送電電力Ｐ３の値は目標値Ｐｔ１と等しくなる。
【００３３】
送電電力量Ｐｗ３を表すグラフは、送電電力Ｐ３の変化に伴って図３に示されるように変化する。点線は、負荷電力Ｐ２の変動がない場合の送電電力量Ｐｗ３の変化を表す目標値カーブである。負荷電力Ｐ２が増加した時刻ｔｘにおいて、送電電力量Ｐｗ３の値は、点線で示す目標値カーブよりも小さくなる。時刻ｔｙにおける送電電力Ｐ３の値は、負荷電力Ｐ２が増加する前と同じ電力に戻る。しかし、送電電力量Ｐｗ３を示すグラフは、目標値カーブと平衡状態になるだけで、目標値カーブに重なることはない。したがって、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１に達しないことになる。つまり、契約違反の状態が生じる。
【００３４】
商用電力系統に送電する電力量が不足しないように構内設備の負荷電力Ｐ２の電力変動を考慮して多めの電力を送電した場合、負荷電力Ｐ２が増加しないデマンド時間に送電する電力量が過剰となる。
【００３５】
従来技術に係る分散型発電設備は、送電電力を制御パラメータとする第１の制御ループを有しているので、負荷電力Ｐ２が増加しても送電電力Ｐ３を送電電力の目標値Ｐｔに一致させることができる。しかし、従来技術に係る分散型発電設備は、送電電力量を制御パラメータとする第２の制御ループを有していないので、デマンド時間内に送電する電力量を目標値Ｐｗ１に一致させることができない。
【００３６】
次に、本実施形態に係る分散型発電設備１００の動作について説明する。図４は、時刻ｔｘにおいて負荷電力Ｐ２が増加した場合の分散型発電設備１００の動作を説明するための図である。時刻ｔｘで負荷電力Ｐ２が増加すると、増加した電力だけ商用電力系統２００に送電される送電電力Ｐ３は減少する。この減少に伴い、時刻ｔｘにおける送電電力量Ｐｗ３の値は、点線で示す目標値カーブよりも小さくなる。
【００３７】
送電電力量制御装置７０は、デマンド時間内の送電電力量Ｐｗ３の値が送電電力の目標値Ｐｗ１になるように、送電電力の目標値Ｐｔ１を修正して送電電力コントローラ５０に供給する。このように第２の制御ループによって修正された目標値を第２目標値Ｐｔ２と呼ぶこととする。
【００３８】
送電電力量制御装置７０は、任意の時刻ｔｙまでに送電電力量Ｐｗ３の値が点線で示す目標値カーブに一致するように第２目標値Ｐｔ２を随時設定する。時刻ｔｘから時刻ｔｙまでの時間を短くするほど、発電機２０の出力電力を急激に増加させる必要がある。
【００３９】
具体的には、送電電力量制御装置７０は、次式を満たすように送電電力の第２目標値Ｐｔ２を設定する。
Ｐｔ２＝（Ｐｗ１・ｔｙ／Ｔ−Ｐａ）／（ｔｙ−ｔａ）              （３式）
Ｐｔ２：時刻ｔａでの送電電力の第２目標値
Ｐｗ１：デマンド時間内に商用電力系統２００に送電する電力量の目標値
ｔｙ：デマンド時間の開始時刻からＰｗ３の増減を回復するまでの時間
Ｔ：デマンド時間
Ｐａ：時刻ｔａまでに送電された送電電力の電力量
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
【００４０】
Ｐｗ１・ｔｙ／Ｔは、図４に点線で示す負荷電力Ｐ２の変動がない場合の目標値カーブにおいて、時刻ｔｙまでに送電される送電電力の電力量である。
【００４１】
送電電力量制御装置７０は、３式に基づいて求めた送電電力の第２目標値Ｐｔ２を送電電力コントローラ５０に随時供給する。送電電力量制御装置７０は、例えば、０．１秒、１秒、１０秒といった短い間隔で第２目標値Ｐｔ２を更新する。この制御により、図４に示す負荷電力Ｐ２の増加により発生した送電電力量の不足分を表す面積Ｓ１と、送電電力量の不足分を解消するために送電される送電電力の電力量を表す面積Ｓ２とが同じになる。時刻ｔｙにおいて、送電電力量Ｐｗ３の値は、目標値カーブに一致する。したがって、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じ値になる。このように、分散型発電設備１００は、送電電力量を制御パラメータとする第２の制御ループを有しているので、デマンド時間内に送電される送電電力の電力量Ｐｗ３を目標値Ｐｗ１に一致させることができる。したがって、契約違反となる状態は生じない。
【００４２】
負荷電力Ｐ２が減少した場合は、上述した逆の制御が行われ、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じ値になる。これにより、商用電力系統２００に送電する電力量の無駄を削減するができ、分散型発電設備の売電効率を向上することができる。また、送電電力量の不足を生じない安定した売電が可能になる。
【００４３】
なお、上記の説明では、３式に基づいて送信電力の第２目標値Ｐｔ２を求める方法を説明したが、第２目標値Ｐｔ２の求め方をこれに限定する必要はない。図４に示すＳ１の面積とＳ２の面積とが同じになるように第２目標値Ｐｔ２を設定すればよい。
【００４４】
（変形例１）
変形例１では、第１の実施形態で説明した時刻ｔｙとデマンド時間の終了時刻ｔ２とを一致させる場合について説明する。
【００４５】
変形例１に係る送電電力量制御装置７０は、次式を満たすように送電電力の第２目標値Ｐｔ２を設定する。
Ｐｔ２＝（Ｐｗ１−Ｐａ）／（Ｔ−ｔａ）              （４式）
Ｐｔ２：時刻ｔａでの送電電力の第２目標値
Ｐｗ１：デマンド時間内に商用電力系統２００に送電する電力量の目標値
Ｐａ：時刻ｔａまでに商用電力系統に送電された送電電力の電力量
Ｔ：デマンド時間
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
【００４６】
送電電力量制御装置７０は、４式に基づく送電電力の第２目標値Ｐｔ２を送電電力コントローラ５０に随時供給する。この制御により、図５に示す負荷電力Ｐ２の増加により発生した送電電力量の不足分を表す面積Ｓ１と、送電電力量の不足分を解消するために送電される送電電力の電力量を表す面積Ｓ２とが同じになる。したがって、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じ値になる。
【００４７】
変形例１に係る分散型発電設備１００は、デマンド時間の終了時刻ｔ２まで時間をかけてゆっくり送電電力量Ｐｗ３を送電電力量の目標値Ｐｗ１に一致させる。したがって、発電電力Ｐ１の増減を抑制することができる。
【００４８】
（変形例２）
第１の実施形態および変形例１では、送電電力量制御装置７０が、０．１秒、１秒、１０秒といった短い間隔で送電電力の第２目標値Ｐｔ２を更新する場合について説明した。この場合、制御する間隔を短くするほど演算処理の負荷が大きくなり、高精度のＣＰＵ等を使用する必要がある。変形例２では、デマンド時間を複数の単位時間に分割し、単位時間が経過するごとに送電電力の第２目標値Ｐｔ２を更新する技術について説明する。分割数は、２，４，８・・・と任意である。ここでは、デマンド時間を２つに分割する場合について説明する。
【００４９】
図６に示されるように、２つに分割した後半の時間区分の開始時刻をｔｍとする。図６に示される例では、時刻ｔｍの前に負荷電力Ｐ２が増加している。負荷電力Ｐ２の増加に伴って、送電電力Ｐ３は減少する。送電電力量制御装置７０は、時刻ｔｍまでに商用電力系統２００に送電された送電電力量Ｐｗ３の値を使用して、送電電力の第２目標値Ｐｔ２を計算する。
【００５０】
具体的には、変形例２に係る送電電力量制御装置７０は、４式を満たすように送電電力の第２目標値Ｐｔ２を設定する。ただし、４式において、ｔａをｔｍに置き換える。変形例１に係る送電電力量制御装置７０は、第２目標値Ｐｔ２を随時更新していたが、変形例２に係る送電電力量制御装置７０は、時刻ｔｍ、ｔ２においてのみ、第２目標値Ｐｔ２を更新する。
【００５１】
送電電力量制御装置７０は、４式に基づく送電電力の第２目標値Ｐｔ２を送電電力コントローラ５０に時刻ｔｍ、ｔ２にのみ供給する。この制御により、図６に示す負荷電力Ｐ２の増加により発生した送電電力量の不足分を表す面積Ｓ１と、送電電力量の不足分を解消するために送電される送電電力の電力量を表す面積Ｓ２とが同じになる。したがって、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じ値になる。これにより、商用電力系統２００に送電する電力量の無駄を削減することができ、分散型発電設備の売電効率を向上することができる。また、送電電力量の不足を生じない安定した売電が可能になる。
【００５２】
変形例２に係る分散型発電設備１００は、制御処理回数を減らしているので、送電電力量制御装置７０の制御演算の負荷を軽減することができる。
【００５３】
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００５４】
図７は、第２の実施形態に係る分散型発電設備１００の構成図である。第２の実施形態に係る分散型発電設備１００は、送電電力検出器３０及び送電電力コントローラ５０に替えて、発電電力検出器３２及び発電電力コントローラ５１を備える。
【００５５】
送電電力量制御装置７０は、デマンド時間内に商用電力系統２００に送電される送電電力の電力量が送電電力量の目標値Ｐｗ１に一致するように、構内設備３００に供給される負荷電力Ｐ２の変動に応じて、発電電力の目標値を設定し、発電電力コントローラ５１に供給する。
【００５６】
具体的には、送電電力量制御装置７０は、次式に基づいて発電電力の目標値を設定する。
Ｐｔ３＝｛（Ｐｗ１＋Ｐｗ２）・ｔｙ／Ｔ−Ｐａ｝／（ｔｙ−ｔａ）    （５式）
Ｐｔ３：時刻ｔａでの発電電力の目標値
Ｐｗ１：デマンド時間内に商用電力系統２００に送電する電力量の目標値
Ｐｗ２：デマンド時間内の負荷電力量
ｔｙ：デマンド時間の開始時刻からＰｗ３の増減を回復するまでの時間
Ｔ：デマンド時間
Ｐａ：時刻ｔａまでに商用電力系統に送電された送電電力の電力量
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
【００５７】
（Ｐｗ１＋Ｐｗ２）・ｔｙ／Ｔは、負荷電力Ｐ２の変動がない場合の目標値カーブにおいて、時刻ｔｙまでに発電される電力量である。
【００５８】
第１の実施形態では、送電電力を制御パラメータとして第１の制御ループを構成していたが、第２の実施形態では、発電電力を制御パラメータとして第１の制御ループを構成している。送電電力量制御装置７０及び送電電力量検出器３１を含めた第２の制御ループの制御についての説明は、３式を５式に置き換える以外は第１の実施形態と同じである。この構成により、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じ値になる。これにより、商用電力系統２００に送電する電力量の無駄を削減することができ、分散型発電設備の売電効率を向上することができる。また、送電電力量の不足を生じない安定した売電が可能になる。
【００５９】
（変形例３）
変形例３に係る送電電力量制御装置７０は、次式に基づいて発電電力の目標値を設定する。その他は、第２の実施形態の説明と同じである。
【００６０】
Ｐｔ３＝（Ｐｗ１＋Ｐｗ２−Ｐａ）／（Ｔ−ｔａ）              （６式）
Ｐｔ３：時刻ｔａでの発電電力の目標値
Ｐｗ１：デマンド時間内に商用電力系統２００に送電する電力量の目標値
Ｐｗ２：デマンド時間内の負荷電力量
Ｐａ：時刻ｔａまでに商用電力系統に送電された送電電力の電力量
Ｔ：デマンド時間
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
【００６１】
（変形例４）
変形例４に係る分散型発電設備１００は、デマンド時間を複数の単位時間に分割し、単位時間が経過するごとに発電電力の目標値を更新する。デマンド時間を２つに分割し、２つに分割した後半の時間区分の開始時刻をｔｍとする。変形例４に係る送電電力量制御装置７０は、６式のｔａをｔｍに置き換えてＰｔ３を設定する。
【００６２】
《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態を図面に基づいて説明する。第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００６３】
図８は、第３の実施形態に係る分散型発電設備１００の構成図である。第３の実施形態に係る分散型発電設備１００は、送電電力検出器３０及び送電電力コントローラ５０を備えていない。したがって、送電電力検出器３０及び送電電力コントローラ５０を含む第１の制御ループを有していない点で第１の実施形態と異なる。第３の実施形態に係る分散型発電設備１００は、第１の制御ループを有していないので、第１の実施形態に係る分散型発電設備１００と比較すると、商用電力系統２００の周波数変動等の外乱に対する送電電力の安定性が劣る。
【００６４】
第３の実施形態に係る分散型発電設備１００は、原動機１０、発電機２０、送電電力量検出器３１及び送電電力量制御装置７０からなる第２の制御ループを有している。第２の制御ループの制御についての説明は第１の実施形態と同じである。第３の実施形態に係る分散型発電設備１００は第２の制御ループを有しているので、デマンド時間の終了時刻ｔ２において、送電電力量Ｐｗ３の値は、送電電力量の目標値Ｐｗ１と同じ値になる。これにより、商用電力系統２００に送電する電力量の無駄を削減することができ、分散型発電設備の売電効率を向上することができる。また、送電電力量の不足を生じない安定した売電が可能になる。
【００６５】
《第４の実施形態》
次に、第４の実施形態を図面に基づいて説明する。第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００６６】
図９は、第４の実施形態に係る分散型発電設備１００の構成図である。第４の実施形態に係る分散型発電設備１００の送電電力量制御装置７０は、構内設備３００の負荷電力Ｐ２を制御する点で上述した実施形態と異なる。第４の実施形態に係る送電電力量制御装置７０は、送電電力の目標値Ｐｔと構内設備３００に供給する負荷電力Ｐ２との合計が発電機２０の最大出力電力を超える場合、構内設備３００を制御して構内設備３００で消費される負荷電力Ｐ２を低減させる。
【００６７】
例えば、構内設備３００が空調装置である場合、送電電力量制御装置７０は、空調装置の温度設定を強制的に変更して空調装置の負荷電力Ｐ２を削減する。また、構内設備３００が複数台の空調装置である場合、送電電力量制御装置７０は、優先順位の低い空調装置を強制的に停止させる制御を行う。もしくは、送電電力量制御装置７０は、複数の空調装置を時分割で運転させることにより、全体の負荷電力Ｐ２を削減するように制御する。
【００６８】
なお、第２の実施形態に係る分散型発電設備１００の場合、送電電力量制御装置７０は、発電電力の目標値が発電機２０の最大出力電力を超える場合、構内設備３００を制御して負荷電力Ｐ２を削減する。
【００６９】
上記の説明では、目標電力量設定器６０が、デマンド時間内に商用電力系統２００に送電される送電電力量の目標値Ｐｗ１を設定すると説明したが、送電電力量の目標値Ｐｗ１は、送電電力量制御装置７０が有する制御プログラムの中で規定されていてもよい。
【００７０】
また、第１の実施形態での説明では、送電電力コントローラ５０が、構内設備３００の負荷電力Ｐ２を考慮して原動機１０に供給される熱エネルギーを制御する説明をした。しかし、送電電力量制御装置７０が負荷電力Ｐ２を考慮して送電電力の目標値Ｐｔを設定するようにしてもよい。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１０…原動機
２０…発電機
３０…送電電力検出器
３１…送電電力量検出器
３２…発電電力検出器
５０…送電電力コントローラ
５１…発電電力コントローラ
６０…目標電力量設定器
７０…送電電力量制御装置
１００…分散型発電設備
２００…商用電力系統
３００…構内設備
【図１】
2020010423.tif 000003
【図２】
2020010423.tif 000004
【図３】
2020010423.tif 000005
【図４】
2020010423.tif 000006
【図５】
2020010423.tif 000007
【図６】
2020010423.tif 000008
【図７】
2020010423.tif 000009
【図８】
2020010423.tif 000010
【図９】
2020010423.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月25日(2019.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するため、本実施形態に係る分散型発電設備は、発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、発電した電力を、構内設備と商用電力系統へ送電する発電機と、発電機を駆動する原動機と、発電機から商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、デマンド時間内に商用電力系統へ送電される送電電力の電力量の第１目標値を設定する目標電力量設定器と、送電電力量検出器に検出されるデマンド時間内の送電電力の電力量が第１目標値に一致するように、構内設備に供給された電力の変動に応じて、送電電力の第２目標値を設定する送電電力量制御装置と、送電電力を検出する送電電力検出器と、送電電力検出器に検出される送電電力のみに基づいて、送電電力が第２目標値に一致するように原動機を制御する送電電力コントローラと、を備え、発電電力の検出及び発電電力に基づく制御を不要とした。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電した電力を構内設備に供給するとともに余剰発電電力を商用電力系統に送電する分散型発電設備であって、
発電した電力を、前記構内設備と前記商用電力系統へ送電する発電機と、
前記発電機を駆動する原動機と、
前記発電機から前記商用電力系統に送電される送電電力の電力量を検出する送電電力量検出器と、
デマンド時間内に前記商用電力系統へ送電される前記送電電力の電力量の第１目標値を設定する目標電力量設定器と、
前記送電電力量検出器に検出される前記デマンド時間内の前記送電電力の電力量が前記第１目標値に一致するように、前記構内設備に供給された電力の変動に応じて、前記送電電力の第２目標値を設定する送電電力量制御装置と、
前記送電電力を検出する送電電力検出器と、
前記送電電力検出器に検出される前記送電電力のみに基づいて、前記送電電力が前記第２目標値に一致するように前記原動機を制御する送電電力コントローラと、
を備え、発電電力の検出及び発電電力に基づく制御を不要とした分散型発電設備。
【請求項２】
前記送電電力量制御装置は、次式を満たすように前記第２目標値を設定する、
第２目標値＝（Ｐｗ1−Ｐａ）／（Ｔ−ｔａ）
Ｐｗ１：デマンド時間内に送電される送電電力量の第１目標値
Ｐａ：時間ｔａの間に商用電力系統に送電された送電電力の電力量
Ｔ：デマンド時間
ｔａ：デマンド時間の開始からの経過時間
請求項１に記載の分散型発電設備。
【請求項３】
前記送電電力量制御装置は、前記デマンド時間を複数の単位時間に分割し、前記単位時間が経過するごとに、前記第２目標値を設定する、
請求項２に記載の分散型発電設備。
【請求項４】
前記送電電力量制御装置は、前記第２目標値と前記構内設備に供給する電力との合計が前記発電機の最大出力電力を超える場合、前記構内設備を制御して前記構内設備に供給される電力を低減させる、
請求項１から３の何れか一項に記載の分散型発電設備。