(57)【要約】【課題】負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減する。【解決手段】ＡＲ計算部１１は、系統周波数偏差Δｆおよび連系線潮流変動ΔＰｔを入力として、ＡＲを計算し、出力配分比率決定部１２Ａは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲに基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率を決定し、出力配分部１３は、出力配分比率決定部１２Ａで決定された出力変化速度に応じた出力配分の比率に基づいて、出力変化速度に応じた出力配分を決定し、出力配分部１４は、出力配分比率決定部１２Ａで決定されたメリットオーダに応じた出力配分の比率に基づいて、メリットオーダに応じた出力配分を決定し、出力配分指令値決定部１５は、各出力配分部１３、１４で決定された出力配分値を入力として、各調整力電源への出力配分指令値を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷周波数制御に用いられる地域要求量を計算するＡＲ計算部と、
前記ＡＲ計算部で計算された地域要求量についての経済性に応じた出力配分の比率を決定する出力配分比率決定部と、
前記出力配分比率決定部で決定された比率に基づいて、調整力電源についての前記経済性に応じた出力配分を決定する第１出力配分部とを備える負荷周波数制御装置。
【請求項２】
前記出力配分比率決定部は、電力系統の周波数変動に基づいて、前記経済性に応じた出力配分の比率を決定する請求項１に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項３】
前記出力配分比率決定部は、前記地域要求量の大きさに基づいて、前記経済性に応じた出力配分の比率を決定する請求項１に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項４】
前記経済性に応じた出力配分は、メリットオーダに応じた出力配分である請求項１に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項５】
前記出力配分比率決定部は、前記ＡＲ計算部で計算された地域要求量について、系統周波数が許容範囲に収まるようにしつつ前記メリットオーダに応じた出力配分の比率を決定する請求項４に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項６】
前記第１出力配分部は、前記メリットオーダに応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、前記メリットオーダに応じて調整力電源に出力を配分する請求項５に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項７】
前記出力配分比率決定部は、前記ＡＲ計算部で計算された地域要求量についての経済性に応じた出力配分の比率と、出力変化速度に応じた出力配分の比率とを決定し、
前記出力変化速度に応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、各調整力電源の出力変化速度に応じた割合で前記調整力電源の出力配分を決定する第２出力配分部を備える請求項６に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項８】
前記出力配分比率決定部は、前記負荷周波数制御で想定される負荷変動時間よりも短い周期で前記経済性に応じた出力配分の比率を更新する請求項２に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項９】
前記出力配分比率決定部は、今回の出力配分時以前の所定範囲の時間帯での前記周波数変動の最大値に基づいて、前記経済性に応じた今回の出力配分の比率を決定する請求項２に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項１０】
電力系統の周波数変動と前記経済性に応じた出力配分の比率との関係を示す出力配分比率関数が登録された出力配分比率関数データベースをさらに備え、
前記出力配分比率決定部は、前記出力配分比率関数データベースの参照結果に基づいて、前記経済性に応じた出力配分の比率を決定する請求項７に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項１１】
前記出力配分比率決定部は、前記ＡＲ計算部で計算された地域要求量についての経済性に応じた出力配分の比率と、調整力電源の配分係数に応じた出力配分の比率とを決定し、
前記配分係数に応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、各調整力電源の配分係数に応じた割合で前記調整力電源の出力配分を決定する第２出力配分部をさらに備える請求項１に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項１２】
前記出力配分比率決定部は、前記ＡＲ計算部で計算された地域要求量についての経済性に応じた出力配分の比率と、調整力電源のＬＦＣ（Ｌｏａｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）基準値に応じた出力配分の比率とを決定し、
前記ＬＦＣ基準値に応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、前記ＬＦＣ基準値との差分に応じて前記調整力電源の出力配分を決定する第２出力配分部をさらに備える請求項１に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項１３】
前記出力配分比率決定部は、再エネ出力に基づいて、前記経済性に応じた出力配分の比率を決定する請求項１に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項１４】
前記再エネ出力と前記経済性に応じた出力配分の比率との関係を示す出力配分比率関数が登録された出力配分比率関数データベースと、
再エネ出力の値が登録された再エネ出力データベースをさらに備え、
前記出力配分比率決定部は、前記出力配分比率関数データベースおよび前記再エネ出力データベースの参照結果に基づいて、前記経済性に応じた出力配分の比率を決定する請求項１３に記載の負荷周波数制御装置。
【請求項１５】
プロセッサにより実行される負荷周波数制御方法であって、
前記プロセッサは、
負荷周波数制御に用いられる地域要求量を計算し、
前記計算した地域要求量についての経済性に応じた出力配分の比率を決定し、
前記経済性に応じた出力配分の比率に基づいて、調整力電源についての前記経済性に応じた出力配分を決定する負荷周波数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に適用可能な負荷周波数制御装置および負荷周波数制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において負荷変動などにより需給アンバランスが発生すると、周波数変動が発生する。負荷周波数制御（Ｌｏａｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下、ＬＦＣと言う）では、数分〜２０分程度の負荷変動（再生可能エネルギー（以下、再エネと言う）変動を含む）に対して、中央給電指令所で負荷変動量を計算し、この負荷変動量に追従する発電量を各発電機に指令することで、系統周波数を許容範囲に抑制する。この負荷変動量を地域要求量（Ａｒｅａ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ：以下、ＡＲと言うことがある）と定義し、このＡＲを満たすように発電機に対し出力指令することで、需給平衡を保つことができる。
【０００３】
出力指令は、全ての発電機に出されるわけでなく、短周期で出力を変更できる発電機（以下、ＬＦＣ対象発電機と言う）に対して出される。なお、通常の運用では、数分〜２０分程度の負荷変動の調整力（以下、ＬＦＣ調整力と言う）は、系統容量の１〜２％程度が確保される。連系された各電力系統では、主に以下の２つのＬＦＣ方式が採用される。
【０００４】
第１のＬＦＣ方式は、定周波数制御方式（Ｆｌａｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下、ＦＦＣ方式と言う）である。ＦＦＣ方式では、系統周波数偏差Δｆを検出し、系統周波数偏差Δｆを低減すべくＬＦＣ対象発電機に対して発電機出力指令を送ることで、周波数を規定値に保つ。
【０００５】
第２のＬＦＣ方式は、周波数バイアス連系線潮流制御方式（Ｔｉｅ  Ｌｉｎｅ  Ｂｉａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、以下、ＴＢＣ方式と言う）である。ＴＢＣ方式では、系統周波数偏差Δｆと連系線潮流偏差ΔＰｔを検出し、系統周波数偏差Δｆと連系線潮流偏差ΔＰｔで定まる値を低減すべくＬＦＣ対象発電機に対して発電機出力指令を送ることで、自エリア内の周波数を規定値に保つ。ＴＢＣ方式におけるＡＲは以下の（１）式で算出される。（１）式において、Ｋは系統定数である。なお、ＦＦＣ方式では、ＴＢＣ方式の（１）式から周波数偏差Δｆを省略することでＡＲが算出される。
【０００６】
ＡＲ＝−Ｋ×Δｆ＋ΔＰｔ・・・（１）
【０００７】
（１）式で算出したＡＲを出力変化速度ごとなどに火力発電機または水力発電機に分担させることで、需給バランスを取る。ここで、太陽光発電および風力発電などによる再エネが電力系統に大量に導入され、それに伴う需給アンバランスが大きくなると、周波数変動を防止できない恐れがある。
【０００８】
また、調整力の取引を行う需給調整市場が創設されると、一般送配電事業者は、この需給調整市場において調整力を調達することになる。また、その運用においては、出力変化速度ごとでなく、メリットオーダに基づいて調整力を発動する仕組みが設けられる可能性がある。メリットオーダ方式によるＡＲ配分では、燃料コストに基づく優先順位を基にＬＦＣ対象発電機にＡＲを配分する。調整力の上げ方向については燃料コストの安い順にＡＲを配分し、調整力の下げ方向については燃料コストの高い順にＡＲを配分する。ただし、メリットオーダに基づく配分では、ＡＲを配分する発電機の台数が減少し、周波数変動が増加する可能性がある。
【０００９】
電力系統の負荷周波数制御方法として、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１によると、電力系統負荷周波数制御システムにおいて、地域要求量ＡＲを計算して各発電機Ｇ１〜Ｇｎに配分する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２０９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、メリットオーダ方式によるＡＲ配分に言及しておらず、系統周波数を管理目標値以内に保持しつつ燃料コストを低減できない可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減可能な負荷周波数制御装置および負荷周波数制御装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、第１の観点に係る負荷周波数制御装置は、負荷周波数制御に用いられる地域要求量を計算するＡＲ計算部と、前記ＡＲ計算部で計算された地域要求量についての経済性に応じた出力配分の比率を決定する出力配分比率決定部と、前記出力配分比率決定部で決定された比率に基づいて、調整力電源についての前記経済性に応じた出力配分を決定する第１出力配分部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電力系統に接続された負荷周波数制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の負荷周波数制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図２の出力配分比率決定部で参照される周波数変動と出力変化速度に応じた出力配分比率との関係の一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、図３の出力配分比率決定時の周波数変動の参照方法の一例を示す図、図５（ｂ）は、図３の出力配分比率決定時の周波数変動の参照方法のその他の例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、出力変化速度に応じた出力配分比率とメリットオーダに応じた出力配分比率に基づく発電機ごとの出力配分の一例を示す図、図６（ｂ）は、出力変化速度に応じた出力配分比率とメリットオーダに応じた出力配分比率に基づく発電機ごとの出力配分のその他の例を示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、第４実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図９の出力配分比率決定部で参照される再エネ出力と出力配分比率との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、第１実施形態に係る電力系統に接続された負荷周波数制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１において、負荷周波数制御装置１０Ａは、例えば、計算機システムで構成される。負荷周波数制御装置１０Ａは、電力系統２０の負荷変動などに起因する周波数変動を抑制する負荷周波数制御を行う。このとき、負荷周波数制御装置１０Ａは、数分〜２０分程度の負荷変動に対して負荷変動量を計算し、この負荷変動量に追従する調整力を各調整力電源に指令することで、系統周波数を許容範囲に抑制することができる。本明細書では、負荷周波数制御における出力配分の分配先を調整力電源と言う。調整力電源は、発電機、蓄電池およびデマンドレスポンスの少なくともいずれか１つから選択することができる。
【００１８】
負荷周波数制御装置１０Ａは、負荷変動量を定義したＡＲについての経済性に応じた出力配分の比率を決定し、その決定した比率に基づいて、調整力電源についての経済性に応じた出力配分を決定する。経済性に応じた出力配分は、例えば、メリットオーダに応じた出力配分である。メリットオーダに応じた出力配分では、負荷周波数制御装置１０Ａは、コストに基づく優先順位を基に調整力電源にＡＲを配分する。このとき、負荷周波数制御装置１０Ａは、調整力の上げ方向についてはコストの安い順にＡＲを配分し、調整力の下げ方向についてはコストの高い順にＡＲを配分することができる。ここで言うコストは、調整力電源の燃料コストの他、調達コストを含んでもよい。
【００１９】
負荷周波数制御装置１０Ａは、出力部２１、入力部２２、通信部２３、プロセッサ２４、メモリ２５および記憶装置２６を備える。表示部２１、入力部２２、通信部２３、プロセッサ２４、メモリ２５および記憶装置２６は、バス２７を介して接続されている。
【００２０】
表示部２１は、負荷周波数制御装置１０Ａで扱われるパラメータおよび負荷周波数制御装置１０Ａでの処理結果などを表示する。表示部２１は、ディスプレイ装置であってもよいし、ディスプレイ装置とともにプリンタ装置または音声出力装置などを用いてもよい。
【００２１】
入力部２２は、負荷周波数制御装置１０Ａを動作させるための各種条件などを入力する。入力部２２は、キーボードおよびマウスなどを使用できる他、タッチパネルまたは音声指示装置などの少なくともいずれか一つを備えるようにしてもよい。
【００２２】
通信部２３は、通信ネットワーク３００に接続するための回路および通信プロトコルを備える。通信ネットワーク３００は、インターネットなどのＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、ＷｉＦｉまたはイーサネット（登録商標）などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、ＷＡＮとＬＡＮが混在していてもよい。
【００２３】
プロセッサ２４は、コンピュータプログラムを実行し、記憶装置２６に記憶されている各種データベース内のデータの検索、処理結果の表示指示、電力系統２０の負荷周波数制御に関する処理などを行う。プロセッサ２４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよいし、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよい。プロセッサ２４は、シングルコアロセッサであってもよいし、マルチコアロセッサであってもよい。プロセッサ２４は、処理の一部または全部を行うハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ））を備えていてもよい。プロセッサ２４は、ニューラルネットワークを備えていてもよい。プロセッサ２４は、１つまたは複数の半導体チップとして構成してもよいし、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。
【００２４】
メモリ２５は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）として構成され、コンピュータプログラムおよび計算結果データを記憶したり、各処理に必要なワークエリアをプロセッサ２４に提供したりする。
【００２５】
記憶装置２６は、大容量の記憶容量を有する記憶デバイスであり、例えば、ハードディスク装置やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）である。記憶装置２６は、各種プログラムの実行ファイルやプログラムの実行に用いられるデータを保持することができる。記憶装置２６は、出力配分比率関数データベースＤＢ１および出力配分指令値データベースＤＢ２を保持することができる。また、記憶装置２６は、負荷周波数制御プログラムを保持することができる。負荷周波数制御プログラムは、負荷周波数制御装置１０Ａにインストール可能なソフトウェアであってもよいし、負荷周波数制御装置１０Ａにファームウェアとして組み込まれていてもよい。
【００２６】
出力配分比率関数データベースＤＢ１は、出力配分比率関数を格納する。出力配分比率関数は、ＡＲに応じて出力される調整力のうち、経済性に応じた出力配分の比率（出力配分重み）を与える関数である。経済性に応じた出力配分の比率は、例えば、電力系統の周波数変動の関数で与えることができる。出力配分指令値データベースＤＢ２は、各調整力電源への出力配分指令値を格納する。
【００２７】
負荷周波数制御装置１０Ａは、通信ネットワーク３００を介して、電力系統２０の計測情報などにアクセスすることができる。電力系統２０は、複数の発電機２３Ａ〜２３Ｄおよび負荷２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｄ〜２５Ｆが、母線（ノード）２１Ａ〜２１Ｆ、変圧器２２Ａ〜２２Ｄおよび送電線路（ブランチ）２４Ａ〜２４Ｅなどを介して相互に連系されたシステムである。ここで言う発電機２３Ａ〜２３Ｄは、例えば、火力発電機、水力発電機または原子力発電機である。ノード２１Ａ〜２１Ｆには、電力系統２０の保護、制御および監視のための各種の計測器が設置されている。また、各ノード２１Ａ〜２１Ｄには、蓄電池２６Ａ〜２６Ｄおよび再エネ発電機２７Ａ〜２７Ｄが接続されている。再エネ発電機２７Ａ〜２７Ｄは、例えば、太陽光発電機、太陽熱発電機または風力発電機である。
【００２８】
負荷周波数制御装置１０Ａは、必要に応じて、計測器で検知した信号などに、通信ネットワーク３００を介してアクセスし、系統周波数偏差Δｆおよび連系線潮流偏差ΔＰｔを取得することができる。
【００２９】
プロセッサ２４が負荷周波数制御プログラムをメモリ２５に読み出し、負荷周波数制御プログラムを実行することにより、負荷周波数制御に用いられるＡＲを計算し、そのＡＲについてのメリットオーダに応じた出力配分の比率を決定し、その決定した出力配分の比率に基づいて、調整力電源についてのメリットオーダに応じた出力配分を決定することができる。
【００３０】
メリットオーダに応じた出力配分の比率を決定では、プロセッサ２４は、出力配分比率関数データベースＤＢ１を参照することができる。このとき、プロセッサ２４は、周波数変動の増大に伴って、メリットオーダに応じた出力配分の比率を小さくすることができる。
【００３１】
これにより、周波数変動が大きい場合は、周波数変動の抑制の寄与が大きな配分先への出力配分の比率を大きくすることができ、系統周波数を管理目標値以内に保持することができる。周波数変動の抑制の寄与が大きな配分先は、例えば、出力変化速度が速い発電機である。一方、周波数変動が小さい場合は、コスト低減の寄与が大きな配分先への出力配分の比率を大きくすることができ、コストを低減することができる。
【００３２】
さらに、プロセッサ２４は、メリットオーダに応じた出力配分の比率に基づく地域要求量が満たされるように、メリットオーダに応じて調整力電源の出力配分を決定する。出力配分は、発電機２３Ａ〜２３Ｄ、蓄電池２６Ａ〜２６Ｄおよびデマンドレスポンスに割り当てることができる。プロセッサ２４は、各調整力電源への出力配分を決定すると、各調整力電源への出力配分指令値を出力配分指令値データベースＤＢ２に格納する。
【００３３】
ＡＲの計算には、ＦＦＣ方式を用いてもよいし、ＴＢＣ方式を用いてもよい。ＴＢＣ方式では、（１）式からＡＲを計算することができる。ＦＦＣ方式では、ＴＢＣ方式の（１）式から周波数偏差Δｆを省略することでＡＲを計算することができる。なお、系統周波数偏差Δｆおよび連系線潮流偏差ΔＰｔのうち、系統周波数偏差Δｆのみを用いてＡＲを計算するようにしてもよい。
【００３４】
負荷周波数制御プログラムの実行は、複数のプロセッサやコンピュータに分担させてもよい。あるいは、プロセッサ２４は、通信ネットワーク３００を介してクラウドコンピュータなどに負荷周波数制御プログラムの全部または一部の実行を指示し、その実行結果を受け取るようにしてもよい。
【００３５】
また、図１では、負荷周波数制御装置１０Ａが、出力配分比率関数データベースＤＢ１および出力配分指令値データベースＤＢ２を保持する例を示したが、出力配分比率関数データベースＤＢ１および出力配分指令値データベースＤＢ２の少なくともいずれか１つをクラウドサーバに保持させるようにしてもよい。
【００３６】
図２は、第１実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、“○○部は”と動作主体を記した場合、図１のプロセッサ２４がプログラムである○○部を読み出し、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）にロードした上で○○部の機能を実現するものとする。
【００３７】
図２において、負荷周波数制御装置１０Ａは、出力配分比率関数データベースＤＢ１、出力配分指令値データベースＤＢ２、ＡＲ計算部１１、出力配分比率決定部１２Ａ、出力配分部１３Ａ、１４および出力配分指令値決定部１５を備える。
【００３８】
ＡＲ計算部１１は、系統周波数偏差Δｆおよび連系線潮流変動ΔＰｔを入力として、ＡＲを計算し、出力配分比率決定部１２Ａに出力する。ＡＲ計算部１４は、ＡＲの計算に（１）式を用いることができる。なお、ＡＲの計算では、系統周波数偏差Δｆおよび連系線潮流偏差ΔＰｔのうち、両方を用いるようにしてもよいし、どちらか一方を用いるようにしてもよい。
【００３９】
出力配分比率決定部１２Ａは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲについてのメリットオーダに応じた出力配分の比率を決定する。さらに、出力配分比率決定部１２Ａは、メリットオーダに応じた出力配分の比率から、出力変化速度に応じた出力配分の比率を決定する。このとき、出力配分比率決定部１２Ａは、メリットオーダに応じた出力配分と出力変化速度に応じた出力配分との合計を、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲに一致させることができる。
【００４０】
ここで、出力配分比率決定部１２Ａは、電力系統２０の周波数変動に基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率を変化させることができる。この周波数変動は、系統周波数偏差Δｆで与えることができる。このとき、出力配分比率決定部１２Ａは、出力配分比率関数データベースＤＢ１を参照し、周波数変動と出力配分比率との関係を示す出力配分比率関数に従って、メリットオーダに応じた出力配分の比率を、周波数変動に応じて変化させることができる。
【００４１】
なお、出力配分比率決定部１２Ａは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲの大きさに基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率を変化させるようにしてもよい。このとき、出力配分比率関数データベースＤＢ１には、ＡＲの大きさと出力配分比率との関係を示す出力配分比率関数を登録することができる。
【００４２】
あるいは、出力配分比率決定部１２Ａは、連系線潮流偏差ΔＰｔに基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率を変化させるようにしてもよい。このとき、出力配分比率関数データベースＤＢ１には、連系線潮流偏差ΔＰｔと出力配分比率との関係を示す出力配分比率関数を登録することができる。
【００４３】
出力配分部１３Ａは、出力配分比率決定部１２Ａで決定された出力変化速度に応じた出力配分の比率に基づいて、出力変化速度に応じた調整力電源への出力配分を決定する。例えば、出力変化速度に応じた出力配分の比率をＨ１とすると、出力変化速度に応じた調整力電源への出力配分の合計Ｄ１は、Ｄ１＝Ｈ１×ＡＲで与えることができる。そして、出力配分部１３Ａは、この出力配分の合計Ｄ１を満たすように、個々の調整力電源への出力変化速度に応じた出力配分を決定することができる。
【００４４】
出力配分部１４は、出力配分比率決定部１２Ａで決定されたメリットオーダに応じた出力配分の比率に基づいて、メリットオーダに応じた調整力電源への出力配分を決定する。例えば、メリットオーダに応じた出力配分の比率をＨ２とすると、メリットオーダに応じた調整力電源への出力配分の合計Ｄ２は、Ｄ２＝Ｈ２×ＡＲで与えることができる。そして、出力配分部１４は、この出力配分の合計Ｄ２を満たすように、個々の調整力電源へのメリットオーダに応じた出力配分を決定することができる。
【００４５】
出力配分指令値決定部１５は、各出力配分部１３Ａ、１４で決定された出力配分値を入力として、各調整力電源への出力配分指令値を決定し、出力配分指令値データベースＤＢ２に格納する。
【００４６】
なお、上述した出力配分の指令方法（指令値またはパルス）について、配分対象および指令値の送信方法は多数あるが、特定のシステムに限定されない。
【００４７】
図３は、図２の負荷周波数制御装置の処理を示すフローチャートである。
図３において、ステップＳ１では、図２のＡＲ計算部１１は、系統周波数偏差Δｆおよび連系線潮流変動ΔＰｔに基づいて、ＡＲを計算する。
【００４８】
次に、ステップＳ２では、出力配分比率決定部１２Ａは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲと、外部から入力された系統周波数偏差Δｆと、出力配分比率関数データベースＤＢ１に格納されている出力配分比率関数に基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率と、出力変化速度に応じた出力配分の比率を決定する。このとき、出力配分比率決定部１２Ａは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲについて、系統周波数が許容範囲に収まるようにしつつメリットオーダに応じた出力配分の比率を決定することができる。
【００４９】
次に、ステップＳ３では、出力配分部１４は、出力配分比率決定部１２Ａで決定されたメリットオーダに応じた出力配分の比率に基づいて、個々の調整力電源へのメリットオーダに応じた出力配分を決定する。
【００５０】
このとき、出力配分部１４は、メリットオーダに応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、メリットオーダに応じて各調整力電源の出力配分を決定することができる。メリットオーダに応じて各調整力電源の出力配分を決定する場合、調整力の上げ方向については、各調整力電源に割り当て可能な制約の範囲内において、コストの安い各調整力電源から順に調整力を割り当てることができる。調整力の下げ方向については、各調整力電源に割り当て可能な制約の範囲内において、コストの高い各調整力電源から順に調整力を割り当てることができる。
【００５１】
次に、ステップＳ４では、出力配分部１３Ａは、出力配分比率決定部１２Ａで決定された出力変化速度に応じた出力配分の比率に基づいて、個々の調整力電源への出力変化速度に応じた出力配分を決定する。
【００５２】
このとき、出力配分部１３Ａは、各調整力電源に割り当て可能な制約の範囲内において、出力変化速度に応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、各調整力電源の出力変化速度に応じた割合で各調整力電源の出力配分を決定することができる。
【００５３】
次に、ステップＳ５では、出力配分指令値決定部１５は、メリットオーダに応じた各調整力電源への出力配分値と、出力変化速度に応じた各調整力電源への出力配分値を加味した出力配分指令値を調整力電源ごとに決定する。
【００５４】
図４は、図２の出力配分比率決定部で参照される周波数変動と出力変化速度に応じた出力配分比率との関係の一例を示す図である。
図４において、図２の出力配分比率関数データベースＤＢ１は、出力配分比率関数を保持する。この出力配分比率関数は、周波数変動の増大に従って、メリットオーダに応じた出力配分の比率を減少させる。
【００５５】
例えば、出力配分比率関数は、周波数変動が０．００Ｈｚの場合、比率を０．０に設定する。比率が０．０の場合、出力変化速度に応じた出力配分の比率が０％、メリットオーダに応じた出力配分の比率が１００％であることを示す。出力配分比率関数は、周波数変動が０．００Ｈｚより大きく、０．１０Ｈｚより小さい場合、０．０より大きく、１．０より小さい比率に設定する。比率が０．０より大きく、１．０より小さい場合、出力変化速度に応じた出力配分の比率と、メリットオーダに応じた出力配分の比率の和が１００％となる。出力配分比率関数は、周波数変動が０．１０Ｈｚ以上の場合、比率を１．０に設定する。比率が１．０の場合、出力変化速度に応じた出力配分の比率が１００％、メリットオーダに応じた出力配分の比率が０％であることを示す。
【００５６】
なお、出力配分比率決定部１２Ａは、図４の出力配分比率関数に参照結果に基づいて、出力変化速度に応じた出力配分の比率と、リットオーダに応じた出力配分の比率が比率を決定してもよいし、周波数が閾値を超えた場合に出力変化速度に応じた出力配分の比率を０％から１００％、メリットオーダに応じた出力配分の比率を１００％から０％に切替えてもよい。
【００５７】
図５（ａ）は、図３の出力配分比率決定時の周波数変動の参照方法の一例を示す図、図５（ｂ）は、図３の出力配分比率決定時の周波数変動の参照方法のその他の例を示す図である。
【００５８】
図５（ａ）において、図２の出力配分比率決定部１２Ａは、周波数変動を監視する。出力配分比率決定部１２Ａは、周波数変動の瞬時値に基づいて、出力変化速度に応じた出力配分の比率と、メリットオーダに応じた出力配分の比率を決定する。このとき、出力配分比率決定部１２Ａは、周波数変動が大きければ、出力変化速度に応じた出力配分の比率を増加させ、周波数変動が小さければ、メリットオーダに応じた出力配分の比率を増加させる。
【００５９】
例えば、出力配分比率決定部１２Ａは、時刻ｔ１における周波数変動を参照して、出力配分比率を決定するものとすると、時刻ｔ１における周波数変動は０．１であるので、周波数変動が０．１に対応する出力配分比率を図４の出力配分比率関数から取得する。図４の出力配分比率関数では、周波数変動が０．１に対応する出力配分比率は１．０であるので、出力配分比率決定部１２Ａは、出力変化速度に応じた出力配分の比率を１００％、メリットオーダに応じた出力配分の比率を０％とする。
【００６０】
また、例えば、出力配分比率決定部１２Ａは、時刻ｔ２における周波数変動を参照して、出力配分比率を決定するものとすると、時刻ｔ２における周波数変動は０であるので、周波数変動が０に対応する出力配分比率を図４の出力配分比率関数から取得する。図４の出力配分比率関数では、周波数変動が０に対応する出力配分比率は０．０であるので、出力配分比率決定部１２Ａは、出力変化速度に応じた出力配分の比率を０％、メリットオーダに応じた出力配分の比率を１００％とする。
【００６１】
さらに、例えば、出力配分比率決定部１２Ａは、時刻ｔ３における周波数変動を参照して、出力配分比率を決定するものとすると、時刻ｔ３における周波数変動は０．０５であるので、周波数変動が０．０５に対応する出力配分比率を図４の出力配分比率関数から取得する。図４の出力配分比率関数では、周波数変動が０．０５に対応する出力配分比率は０．９であるので、出力配分比率決定部１２Ａは、出力変化速度に応じた出力配分の比率を９０％、メリットオーダに応じた出力配分の比率を１０％とする。
【００６２】
このとき、出力配分比率決定部１２Ａは、ＬＦＣで想定される数分〜２０分程度の負荷変動時間よりも短い周期で出力配分比率を更新することができる。例えば、出力配分比率決定部１２Ａは、５秒周期で出力配分比率を更新することができる。
【００６３】
一方、図５（ｂ）に示すように、出力配分比率決定部１２Ａは、今回の出力配分時ｔ１１以前の所定範囲の時間帯Ｐ１１での周波数変動の最大値ｆｍａｘに基づいて、メリットオーダに応じた今回の出力配分の比率を決定するようにしてもよい。例えば、今回の出力配分の決定に用いる時間帯Ｐ１１での周波数変動の最大値ｆｍａｘが０．１であるものとすると、出力配分比率決定部１２Ａは、周波数変動が０．１に対応する出力配分比率を図４の出力配分比率関数から取得する。図４の出力配分比率関数では、周波数変動が０．１に対応する出力配分比率は１．０であるので、出力配分比率決定部１２Ａは、出力変化速度に応じた出力配分の比率を１００％、メリットオーダに応じた出力配分の比率を０％とする。
【００６４】
なお、時間帯Ｐ１１の幅は、ＬＦＣで想定される数分〜２０分程度の負荷変動時間に基づいて設定することができる。
【００６５】
図６（ａ）は、出力変化速度に応じた出力配分比率とメリットオーダに応じた出力配分比率に基づく発電機ごとの出力配分の一例を示す図、図６（ｂ）は、出力変化速度に応じた出力配分比率とメリットオーダに応じた出力配分比率に基づく発電機ごとの出力配分のその他の例を示す図である。
【００６６】
図６（ａ）において、図２の出力配分比率決定部１２Ａは、例えば、メリットオーダに応じた出力配分の比率を６０％、出力変化速度に応じた出力配分の比率を４０％に決定したものとする。
【００６７】
このとき、例えば、出力配分部１４は、メリットオーダに応じてＡＲの６０％だけ出力を調整力電源に配分した後に、出力配分部１３Ａは、出力変化速度に応じてＡＲの４０％だけ出力を調整力電源に配分する。
【００６８】
例えば、ＡＲの配分先が発電機Ａ〜Ｅであるものとする。このとき、各発電機Ａ〜Ｅの発電コストＭＡ〜ＭＥは、ＭＡ＜ＭＢ＜ＭＣ＜ＭＤ＜ＭＥであるものとする。また、各発電機Ａ〜Ｅの出力変化速度ＶＡ〜ＶＥは、ＶＡ＝ＶＢ＝ＶＣ＝ＶＤ＝ＶＥであるものとする。また、各発電機Ａ〜Ｅに分配可能な制約値が、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲの４０％分であるものとする。
【００６９】
このとき、例えば、出力配分部１４は、発電コストが最も安い発電機ＡにＡＲの４０％分を割り当てる。さらに、出力配分部１４は、発電コストが２番目に安い電機ＢにＡＲの２０％分を割り当てる。次に、出力配分部１３Ａは、ＡＲの４０％分を発電機Ｂ〜Ｅに均等に分配することで、ＡＲの１０％分を各発電機Ｂ〜Ｅに割り当てる。
【００７０】
また、図６（ｂ）において、出力配分比率決定部１２Ａは、例えば、メリットオーダに応じた出力配分の比率を２０％、出力変化速度に応じた出力配分の比率を８０％に決定したものとする。
【００７１】
このとき、例えば、出力配分部１４は、メリットオーダに応じてＡＲの２０％だけ調整力電源に出力を配分した後に、出力配分部１３Ａは、出力変化速度に応じてＡＲの８０％だけ調整力電源に出力を配分する。
【００７２】
例えば、ＡＲの配分先が発電機Ａ〜Ｅであるものとする。このとき、各発電機Ａ〜Ｅの発電コストＭＡ〜ＭＥは、ＭＡ＜ＭＢ＜ＭＣ＜ＭＤ＜ＭＥであるものとする。また、各発電機Ａ〜Ｅの出力変化速度ＶＡ〜ＶＥは、ＶＡ＜ＶＢ＜ＶＣ＜ＶＤ＜ＶＥであるものとする。また、各発電機Ａ〜Ｅに分配可能な制約値が、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲの４０％分であるものとする。
【００７３】
このとき、例えば、出力配分部１４は、発電コストが最も安い発電機ＡにＡＲの２０％分を割り当てる。次に、出力配分部１３Ａは、ＡＲの８０％分を各発電機Ａ〜Ｅの出力変化速度ＶＡ〜ＶＥに応じた割合で分配する。例えば、各発電機Ａ〜Ｅの出力変化速度ＶＡ〜ＶＥの比が１：２：３：４：５であるものとする。
【００７４】
このとき、出力配分部１３Ａは、発電機Ａへの配分割合を８０×１／（１＋２＋３＋４＋５）＝５．３％と計算し、発電機Ｂへの配分割合を８０×２／（１＋２＋３＋４＋５）＝１０．７％と計算し、発電機Ｃへの配分割合を８０×３／（１＋２＋３＋４＋５）＝１６％と計算し、発電機Ｄへの配分割合を８０×４／（１＋２＋３＋４＋５）＝２１％と計算し、発電機Ｅへの配分割合を８０×５／（１＋２＋３＋４＋５）＝２７％と計算する。
【００７５】
そして、出力配分部１３Ａは、ＡＲの５．３％分を発電機Ａに割り当て、ＡＲの１０．７％分を発電機Ｂに割り当て、ＡＲの１６％分を発電機Ｃに割り当て、ＡＲの２１％分を発電機Ｄに割り当て、ＡＲの２７％分を発電機Ｅに割り当てる。
【００７６】
なお、メリットオーダに応じて出力を配分した後に、出力変化速度に応じて出力を配分する場合、制約値（容量制約および出力変化速度制約）を超過する発電機が存在する場合がある。この場合、超過分を制約値以下の発電機に再配分してもよい。また、両者の出力配分を合計する順番は逆でもよいし、両者の出力配分を並列に決定した後に合計してもよい。
【００７７】
以上説明したように、上述した第１実施形態によれば、系統周波数が許容範囲に収まるように出力変化速度に応じて調整力を調整力電源に割り当てつつ、メリットオーダに応じて調整力を調整力電源に割り当てることが可能となり、負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減することができる。
【００７８】
図７は、第２実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
図７において、負荷周波数制御装置１０Ｂは、図２の負荷周波数制御装置１０Ａの出力配分比率決定部１２Ａおよび出力配分部１３Ａの代わりに、出力配分比率決定部１２Ｂおよび出力配分部１３Ｂを備える。
【００７９】
出力配分比率決定部１２Ｂは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲと、外部から入力された系統周波数偏差Δｆと、出力配分比率関数データベースＤＢ１に格納されている出力配分比率関数に基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率と、配分係数に応じた出力配分の比率を決定する。各調整力電源への配分係数は、予め設定することができる。なお、出力配分比率決定部１２Ｂは、出力変化速度が配分係数に置き換えられた部分以外は図２の出力配分比率決定部１２Ａと同様に動作する。
【００８０】
出力配分部１３Ｂは、出力配分比率決定部１２Ｂで決定された配分係数に応じた出力配分の比率に基づいて、各調整力電源への配分係数に応じた出力配分を決定する。
【００８１】
以上説明したように、上述した第２実施形態によれば、系統周波数が許容範囲に収まるように配分係数に応じて調整力を調整力電源に割り当てつつ、メリットオーダに応じて調整力を調整力電源に割り当てることが可能となり、負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減することができる。
【００８２】
図８は、第３実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
図８において、負荷周波数制御装置１０Ｃは、図２の負荷周波数制御装置１０Ａの出力配分比率決定部１２Ａおよび出力配分部１３Ａの代わりに、出力配分比率決定部１２Ｃおよび出力配分部１３Ｃを備える。
【００８３】
出力配分比率決定部１２Ｃは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲと、外部から入力された系統周波数偏差Δｆと、出力配分比率関数データベースＤＢ１に格納されている出力配分比率関数に基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率と、ＬＦＣ基準値に応じた出力配分の比率を決定する。なお、出力配分比率決定部１２Ｃは、出力変化速度がＬＦＣ基準値に置き換えられた部分以外は図２の出力配分比率決定部１２Ａと同様に動作する。
【００８４】
出力配分部１３Ｃは、出力配分比率決定部１２Ｃで決定されたＬＦＣ基準値に応じた出力配分の比率に基づいて、各調整力電源へのＬＦＣ基準値に応じた出力配分を決定する。このとき、出力配分部１３Ｃは、ＡＲ配分後の出力がＬＦＣ基準値に沿うように出力配分することができる。例えば、出力配分部１３Ｃは、ＬＦＣ基準値に応じた出力配分の比率で割り当てられた地域要求量が満たされるように、各調整力電源ごとのＬＦＣ基準値との差分に応じて各調整力電源の出力配分を決定することができる。
【００８５】
以上説明したように、上述した第３実施形態によれば、系統周波数が許容範囲に収まるようにＬＦＣ基準値に応じて調整力を調整力電源に割り当てつつ、メリットオーダに応じて調整力を調整力電源に割り当てることが可能となり、負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減することができる。
【００８６】
図９は、第４実施形態に係る負荷周波数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
図９において、負荷周波数制御装置１０Ｄは、図２の負荷周波数制御装置１０Ａの出力配分比率決定部１２Ａおよび出力配分部１３Ａの代わりに、出力配分比率決定部１２Ｄおよび出力配分部１３Ｄを備える。また、負荷周波数制御装置１０Ｄは、図２の出力配分比率関数データベースＤＢ１の代わりに、再エネ出力データベースＤＢ３および出力配分比率関数データベースＤＢ４を備える。
【００８７】
再エネ出力データベースＤＢ３は、再エネ出力の予測値を格納する。出力配分比率関数データベースＤＢ４は、再エネ出力と出力配分比率との関係を示す出力配分比率関数を格納する。
【００８８】
出力配分比率決定部１２Ｄは、ＡＲ計算部１１で計算されたＡＲと、再エネ出力データベースＤＢ３に格納されている再エネ出力の予測値と、出力配分比率関数データベースＤＢ１に格納されている出力配分比率関数に基づいて、メリットオーダに応じた出力配分の比率と、出力変化速度に応じた出力配分の比率を決定する。
【００８９】
出力配分部１３Ｄは、出力配分比率決定部１２Ｄで決定された出力変化速度に応じた出力配分の比率に基づいて、各調整力電源への出力変化速度に応じた出力配分を決定する。このとき、出力配分部１３Ｄは、図２の出力配分部１３Ａと同様に動作することができる。
【００９０】
図１０は、図９の出力配分比率決定部で参照される再エネ出力と出力配分比率との関係の一例を示す図である。
図１０において、図９の出力配分比率関数データベースＤＢ４に格納された出力配分比率関数は、再エネ出力の増大に従って、メリットオーダに応じた出力配分の比率を減少させる。
【００９１】
例えば、出力配分比率関数は、再エネ出力が０．０［％］の場合、比率を０．０に設定する。比率が０．０の場合、出力変化速度に応じた出力配分の比率が０％、メリットオーダに応じた出力配分の比率が１００％であることを示す。出力配分比率関数は、再エネ出力が０．０［％］より大きく、１０．０［％］より小さい場合、０．０より大きく、１．０より小さい比率に設定する。比率が０．０より大きく、１．０より小さい場合、出力変化速度に応じた出力配分の比率と、メリットオーダに応じた出力配分の比率の和が１００％となる。出力配分比率関数は、再エネ出力が１０．０［％］の場合、比率を１．０に設定する。比率が１．０の場合、出力変化速度に応じた出力配分の比率が１００％、メリットオーダに応じた出力配分の比率が０％であることを示す。
【００９２】
図９の出力配分比率決定部１２Ｄは、再エネ出力データベースＤＢ３を参照することにより、再エネ出力の予測値を取得する。そして、出力配分比率決定部１２Ｄは、出力配分比率関数データベースＤＢ４を参照することにより、再エネ出力の予測値に対応した出力配分比率を取得し、メリットオーダに応じた出力配分の比率と、出力変化速度に応じた出力配分の比率を決定する。
【００９３】
以上説明したように、上述した第４実施形態によれば、再エネ出力を指標として用いた場合においても、出力変化速度に応じた調整力とメリットオーダに応じた調整力との間で出力配分比率を決定することが可能となり、負荷変動に応じた周波数変動を抑制しつつ、コストを低減することができる。
【００９４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除または置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能および処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
ＤＢ１、ＤＢ４  出力配分比率関数データベース、ＤＢ２  出力配分指令値データベース、ＤＢ３  再エネ出力データベース、２０  電力系統、１０Ａ〜１０Ｄ  負荷周波数制御装置、１１  ＡＲ計算部、１２Ａ〜１２Ｄ  出力配分比率決定部、１３Ａ〜１３Ｄ、１４  出力配分部、１５  出力配分指令値決定部、２１  表示部、２２  入力部、２３  通信部、２４  プロセッサ、２５  メモリ、２６  記憶装置、２７  バス、３００  通信ネットワーク
【図１】
2020162255.tif 000003
【図２】
2020162255.tif 000004
【図３】
2020162255.tif 000005
【図４】
2020162255.tif 000006
【図５】
2020162255.tif 000007
【図６】
2020162255.tif 000008
【図７】
2020162255.tif 000009
【図８】
2020162255.tif 000010
【図９】
2020162255.tif 000011
【図１０】
2020162255.tif 000012