(57)【要約】 【課題】余剰揚水、供給力揚水、経済揚水などの各種目的に対して揚水発電所を常に適切に運用すること。【解決手段】夜間などの余剰電力を用いて下部ダムから上部ダムに揚水し、昼間の電力需要が大きい時に上部ダムから下部ダムに水を落として揚水発電する際に、週末の余剰電力が多い時に下部ダムから上部ダムに揚水した時に揚水発電所の発電可能電力量カーブの上限電力量を超えないように、平日の昼間の揚水発電量を増加させ、その増加分に対して需要カーブの矢印で示すように昼間の火力発電を抑制させることにより、適切な揚水発電運用を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１日の電力需要の中で電力需要が大きい第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、余剰電力がある第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、
電力需要が周期性をもって変化する際の１周期に相当する期間内を通して、前記第２の時間帯の揚水を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないように、前記期間内の前記第１の時間帯の火力発電出力を抑制させることで前記第１の時間帯の揚水発電の発電量を増加させることを特徴とする揚水発電運用方法。
【請求項２】
前記第１の時間帯は昼間の時間帯で、前記第２の時間帯は夜間の時間帯で、前記１周期に相当する期間は月曜日から始まる１週間であり、前記第２の時間帯で実施する揚水を終了した時点の前記揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないようにする日は翌月曜日であることを特徴とする請求項１記載の揚水発電運用方法。
【請求項３】
電力需要が大きい第１の時間帯と、余剰電力がある第２の時間帯が交互に繰り返し生じる中で、前記第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、前記第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、
前記第２の時間帯の揚水を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないように、前記第１の時間帯の火力発電出力を抑制させることで前記第１の時間帯の揚水発電の発電量を増加させることを特徴とする揚水発電運用方法。
【請求項４】
前記揚水発電所の発電可能電力量の上限値とは、上部ダムの水位の上限値、あるいは、下部ダムの水位の下限値に達した時の、上部ダムに蓄えられる発電のために使用可能な水量に相当することを特徴とする請求項１乃至３記載の揚水発電運用方法。
【請求項５】
前記第１の時間帯において揚水発電所が発電している時間帯は、火力発電出力の増分単価を前記期間内を通して一定にすることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の揚水発電運用方法。
【請求項６】
１日の電力需要の中で電力需要が大きい第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、余剰電力がある第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、
電力需要が周期性をもって変化する際の１周期に相当する期間内を通して、前記第１の時間帯の発電を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないように、前記期間内の前記第２の時間帯の火力発電出力を増加させることで前記第２の時間帯の揚水発電の揚水量を増加させることを特徴とする揚水発電運用方法。
【請求項７】
前記第１の時間帯は昼間の時間帯で、前記第２の時間帯は夜間の時間帯で、前記１周期に相当する期間は月曜日から始まる１週間であり、前記第１の時間帯で実施する発電を終了した時点の前記揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないようにする日は金曜日であることを特徴とする請求項６記載の揚水発電運用方法。
【請求項８】
電力需要が大きい第１の時間帯と、余剰電力がある第２の時間帯が交互に繰り返し生じる中で、前記第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、前記第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、
前記第１の時間帯の発電を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないように、前記第２の時間帯の火力発電出力を増加させることで前記第２の時間帯の揚水発電の揚水量を増加させることを特徴とする揚水発電運用方法。
【請求項９】
前記揚水発電所の発電可能電力量の下限値とは、上部ダムの水位の下限値、あるいは、下部ダムの水位の上限値に達した時の、上部ダムに残っている発電のために使用可能な水量に相当することを特徴とする請求項６乃至８記載の揚水発電運用方法。
【請求項１０】
前記第２の時間帯において揚水発電所が揚水している時間帯は、火力発電出力の増分単価を前記期間内を通して一定にすることを特徴とする請求項６乃至９いずれかに記載の揚水発電運用方法。
【請求項１１】
前記揚水発電所の発電可能電力量が上限値および／または下限値から離れていて運用幅に余裕があり、かつ、［第２の時間帯の火力発電の増分単価÷揚水効率＜第１の時間帯の火力発電の増分単価］の関係が成立する場合、予測電力需要に基づいて、［第２の時間帯の火力発電の増分単価÷揚水効率＝第１の時間帯の火力発電の増分単価］の関係が成立することを最終目標として可能な限り両者の値を近接させ、第２の時間帯の火力発電出力を増加し、それに伴って増加した前記揚水発電所の発電可能電力量の分だけ第１の時間帯の火力発電出力を抑制することを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の揚水発電運用方法。
【請求項１２】
前記第１の時間帯の揚水発電所が発電している時間帯、前記第２の時間帯の揚水発電所が揚水している時間帯は、それぞれの時間帯において火力発電出力の増分単価を前記期間内を通して一定にすることを特徴とする請求項１１記載の揚水発電運用方法。
【請求項１３】
前記揚水発電の発電量および揚水量を１日あたり２４点の予測電力需要を用いて算出することを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の揚水発電運用方法。
【請求項１４】
前記火力発電出力は等λ法により経済負荷配分することを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の揚水発電運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力、火力及び揚水発電などの各種発電所の出力を電力需要に応じて制御することにより需要に応じた電力を供給する給電システムに係り、特に揚水発電運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の需給は常に変化するため、電力の需要に応じて電力を電力系統に供給するために発電所の出力調整を行うことが従来からなされている（例えば特許文献１参照）。その際、原子力発電所などの出力変化不可のベース電源を多く保有し、且つ、電力の需給調整に用いられる揚水発電所を多く保有する電力系統では揚水発電所の適切な運用が火力発電所の出力調整と共に電力の需給バランスを保持する重要なファクターとなっている。このようにベース電源が大きい電力系統では、夜間に電力の余剰が発生するため、この余剰電力を用いて揚水発電所をポンプとして動作させ、下部のダムから上部ダムへ水を汲み上げておき、昼間の電力需要が大きい時に、上部ダムの水を下部のダムに流して発電することが行われている。
【０００３】
週末などの休日夜間は特に電力需要が低く余剰電力が多いため、休日前には上部ダムに揚水（ポンプ）する十分な水を下部ダムに蓄えておかなければ、余剰電力を有効に使用することができなくなる。また、下部ダムに十分に水を蓄えると言うことは上部ダムに揚水される水を受け入れるだけの十分な空き容量を作ることと同じである。このため、平日に火力発電所の出力を抑制して揚水発電所の発電量を増やし、上部ダムから下部ダムへの水の移行を促進させることが必要である。このような揚水発電所の運用は週間単位での計画となるのが通常である。
【０００４】
図２０は余剰揚水を用いた一般的な揚水発電所の運用例を示した図であり、図２０（Ａ）は電力の需要カーブを示しており、図２０（Ｂ）は揚水発電所の発電可能電力量カーブを示している。揚水発電所の発電可能電力量カーブは上部ダムの貯水量カーブに対応し、貯水量が多いほど発電可能電力量が多くなる関係にある。図２０（Ｂ）の発電可能電力量カーブは、電力需要が高くなく昼間の揚水発電量が少なく、夜間の余剰電力による揚水量が多い状況を示している。このような場合、平日は勿論、休日の余剰電力により夜間下部ダムから上部ダムに揚水される水量が、昼間の発電で上部ダムから下部ダムに移行する水の量よりも常に多い。それ故、揚水発電所の発電可能電力量カーブは週末に向かって次第に高くなり、上限電力量を逸脱してしまう。
【０００５】
図２１は供給力揚水を用いた揚水発電所の一般的な運用例を示した図であり、図２１  （Ａ）は電力の需要カーブを示しており、図２１（Ｂ）は揚水発電所の発電可能電力量カーブを示している。図２１（Ｂ）の発電可能電力量カーブでは、電力の高需要状態に対応するため、昼間の揚水発電所の発電分担分が多いことを示し、夜間も需要が高いため、余剰電力が少ない状況を示している。このような場合、余剰電力により下部ダムから上部ダムに揚水される水の量が少なく、逆に発電で上部ダムから下部ダムに移行する水の量が多い。それ故、揚水発電所の発電可能電力量カーブは週末に向かって次第に低くなり、下限電力量を逸脱してしまう。
【特許文献１】特開２００３−９３９１号公報  （第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図２０、図２１に示したような揚水発電所の運用方法では、火力発電所の出力調整などによる揚水発電量や上部ダムへの水の揚水量を調整するなどの考慮がなされておらず、上限電力量或いは下限電力量を逸脱する。また、揚水発電所は余剰揚水や供給力揚水の他に、電力の発電単価をできるだけ低減するために揚水発電所を積極的に利用させる経済揚水を行う必要があるが、このような場合に揚水発電所を適切に運用しなければならない。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、余剰揚水、供給力揚水、経済揚水などの各種目的に対して揚水発電所を常に適切に運用することができる揚水発電運用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するため、１日の電力需要の中で電力需要が大きい第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、余剰電力がある第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、電力需要が周期性をもって変化する際の１周期に相当する期間内を通して、前記第２の時間帯の揚水を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないように、前記期間内の前記第１の時間帯の火力発電出力を抑制させることで前記第１の時間帯の揚水発電の発電量を増加させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記第１の時間帯は昼間の時間帯で、前記第２の時間帯は夜間の時間帯で、前記１周期に相当する期間は月曜日から始まる１週間であり、前記第２の時間帯で実施する揚水を終了した時点の前記揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないようにする日は翌月曜日であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、電力需要が大きい第１の時間帯と、余剰電力がある第２の時間帯が交互に繰り返し生じる中で、前記第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、前記第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、前記第２の時間帯の揚水を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないように、前記第１の時間帯の火力発電出力を抑制させることで前記第１の時間帯の揚水発電の発電量を増加させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記揚水発電所の発電可能電力量の上限値とは、上部ダムの水位の上限値、あるいは、下部ダムの水位の下限値に達した時の、上部ダムに蓄えられる発電のために使用可能な水量に相当することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記第１の時間帯において揚水発電所が発電している時間帯は、火力発電出力の増分単価を前記期間内を通して一定にすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、１日の電力需要の中で電力需要が大きい第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、余剰電力がある第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、電力需要が周期性をもって変化する際の１周期に相当する期間内を通して、前記第１の時間帯の発電を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないように、前記期間内の前記第２の時間帯の火力発電出力を増加させることで前記第２の時間帯の揚水発電の揚水量を増加させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記第１の時間帯は昼間の時間帯で、前記第２の時間帯は夜間の時間帯で、前記１周期に相当する期間は月曜日から始まる１週間であり、前記第１の時間帯で実施する発電を終了した時点の前記揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないようにする日は金曜日であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、電力需要が大きい第１の時間帯と、余剰電力がある第２の時間帯が交互に繰り返し生じる中で、前記第１の時間帯に上部ダムの水を下部ダムに落として発電し、前記第２の時間帯に下部ダムの水を上部ダムに揚水する揚水発電運用方法であって、前記第１の時間帯の発電を終了した時点の揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないように、前記第２の時間帯の火力発電出力を増加させることで前記第２の時間帯の揚水発電の揚水量を増加させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記揚水発電所の発電可能電力量の下限値とは、上部ダムの水位の下限値、あるいは、下部ダムの水位の上限値に達した時の、上部ダムに残っている発電のために使用可能な水量に相当することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記第２の時間帯において揚水発電所が揚水している時間帯は、火力発電出力の増分単価を前記期間内を通して一定にすることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記揚水発電所の発電可能電力量が上限値および／または下限値から離れていて運用幅に余裕があり、かつ、［第２の時間帯の火力発電の増分単価÷揚水効率＜第１の時間帯の火力発電の増分単価］の関係が成立する場合、予測電力需要に基づいて、［第２の時間帯の火力発電の増分単価÷揚水効率＝第１の時間帯の火力発電の増分単価］の関係が成立することを最終目標として可能な限り両者の値を近接させ、第２の時間帯の火力発電出力を増加し、それに伴って増加した前記揚水発電所の発電可能電力量の分だけ第１の時間帯の火力発電出力を抑制することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記第１の時間帯の揚水発電所が発電している時間帯、前記第２の時間帯の揚水発電所が揚水している時間帯は、それぞれの時間帯において火力発電出力の増分単価を前記期間内を通して一定にすることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記揚水発電の発電量および揚水量を１日あたり２４点の予測電力需要を用いて算出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記火力発電出力は等λ法により経済負荷配分することを特徴とする。  
【００２２】
このように本発明では、余剰電力が大きく、夜間（第２の時間帯）などの余剰電力を用いて下部ダムから上部ダムに揚水し、昼間（第１の時間帯）の電力需要が大きい時に上部ダムから下部ダムに水を落として揚水発電する運用を行う場合、特に週末の余剰電力は大きいため、１週間を通して揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないように、平日の昼間の揚水発電量を増加させ、その増加分に対して昼間の火力発電を、等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ抑制させて、適切な揚水発電運用を行うことができる。その際、例えば揚水発電所の発電可能電力量が下限値から離れていて運用幅に余裕があり、且つ、［夜間の火力発電の発電増分単価／揚水効率］が昼間の火力発電の発電増分単価より安い場合、［夜間の火力発電の発電増分単価／揚水効率（例えば約７０％）］が昼間の火力発電の発電増分単価と等しくなるように或いは、両者の値ができるだけ近接するように、夜間のコストの安い火力発電出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ増加させ、その結果増加した揚水発電所の発電可能電力量の分だけ、昼間のコストの高い火力発電出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ減少させることで、火力燃料費用を下げることができる。このとき、例えば、揚水発電所が発電および揚水運転中の火力出力の増分単価を、１週間を通してそれぞれの時間帯で一定にして、また例えば、１日あたり２４点の予想需要に基づいて検討した場合、最も経済的な揚水発電運用を行うことができる。但し、上記揚水効率とは揚水に用いた電力量と、この揚水を用いて発電した電力量との比のことで、総合揚水効率のことである。
【００２３】
また、１日の電力需要が大きく、余剰電力による揚水では昼間（第１の時間帯）の供給力が不足するため、夜間（第２の時間帯）の火力発電出力を増加させてその電力を用いて下部ダムから上部ダムに揚水する際に、例えば金曜日の揚水発電終了後に揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないように、平日の夜間の火力発電出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ増加させ、それに伴い揚水発電可能電力量が増加することで、揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないような適切な揚水発電運用を行うことができる。その際、揚水発電所の発電可能電力量が上限値から離れていて運用幅に余裕があり、且つ、［夜間の火力発電の発電増分単価／揚水効率］が昼間の火力発電の発電増分単価より安い場合、［夜間の火力発電の発電増分単価／揚水効率（例えば約７０％）］が昼間の火力発電の発電増分単価と等しくなるように或いは、両者の値ができるだけ近接するように、夜間のコストの安い火力発電出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ増加させ、その結果増加した揚水発電所の発電可能電力量の分だけ、昼間のコストの高い火力発電出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ減少させることで、火力燃料費用を下げることができる。このとき、例えば、揚水発電所が発電および揚水運転中の火力出力の増分単価を、１週間を通してそれぞれの時間帯で一定にして、また例えば、１日あたり２４点の予想需要に基づいて検討した場合、最も経済的な揚水発電運用を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、揚水発電所の発電可能電力量が上下限値を逸脱しないように、昼間または夜間の火力発電の調整量に対応する揚水発電の発電量及び揚水量を調整することにより、余剰揚水、供給力揚水の各種目的に対して揚水発電所を常に適切に運用することができる。また、余剰揚水、供給力揚水の検討が収束した後、揚水発電所の発電可能電力量が上下限値に対して余裕（池運用の余裕）がある場合、且つ［夜間の火力発電増分単価／揚水効率］が昼間の火力発電増分単価より安い場合、［夜間の火力発電増分単価／揚水効率］が昼間の火力発電増分単価と等しくなるように、或いは両者の値ができるだけ近接するように昼間のコストの高い火力発電出力を抑制させ、夜間のコストの低い火力発電出力を増加させることで、最も経済的な電源運用計画を作成することができる。
更に、上記の余剰、供給力、経済揚水計算において１日当たり２４点需要カーブを使用することで、揚水発電所の揚水量や発電量が実際に則して精度良く算出できるため、経済的な運用計算結果を得ることができる。
また、上記の余剰、供給力、経済揚水計算における火力出力の調整については、等λ法を用いて経済負荷配分することで火力燃料費用を極限まで節約した電源運用計画を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
余剰揚水、供給力揚水、経済揚水などの各種目的に対して揚水発電所を常に適切に運用する目的を、夜間（第２の時間帯）などの余剰電力を用いて下部ダムから上部ダムに揚水
し、昼間（第１の時間帯）の電力需要が大きい時に上部ダムから下部ダムに水を落として揚水発電する際に、以下のような例に示す場合に達成できる。
（１）週末の余剰電力が多い時、下部ダムから上部ダムへの揚水量が多くなるため、揚水発電所の発電可能電力量が上限値を超えないように、平日昼間の揚水発電所の発電量を増加させ、その増加分に対して昼間の火力発電を抑制させる揚水運用を行う場合。
（２）上記（１）において、揚水発電所が発電中の火力増分単価を、期間中一定にする場合。
（３）１日の電力需要が大きく、揚水発電所を供給力対応として使用する時に、上部ダムから下部ダムに多くの水を落として発電するため、夜間の火力発電を増加させてその電力を用いて下部ダムから上部ダムに多く揚水する際に、例えば金曜日の揚水発電終了後に揚水発電所の発電可能電力量が下限値を割り込まないように、平日夜間の火力発電を増加させて、揚水発電可能量を増加させる揚水運用を行う場合。
（４）上記（３）において、揚水発電所が発電中の火力増分単価を、期間中一定にする場合。
（５）池運用に余裕がある場合で、且つ、［夜間の火力発電の増分単価／揚水効率］が昼間の火力増分単価より安い場合、［夜間の火力発電の発電増分単価／揚水効率］が昼間の火力発電の発電増分単価と等しくなるように、或いは両者の値ができるだけ近接するように、夜間のコストの安い火力発電出力を増加させ、昼間のコストの高い火力発電出力を抑制させる揚水運用を行う場合。
（６）上記に示した（１）乃至（５）いずれかの例を１日あたり２４点需要を用いて運用計算する場合。
（７）上記に示した（１）乃至（６）いずれかの例における火力発電の出力調整を、等λ法を用いて経済負荷配分する場合。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明する図であり、図１  （Ａ）は電力の需要カーブを示しており、図１（Ｂ）は揚水発電所の発電可能電力量カーブを示している。この場合の揚水発電所の運用は余剰揚水による水を用いて発電するものとなる。図１（Ａ）に示す需要カーブは夜間の余剰電力が多い状況を示しており、昼間の火力発電出力を抑制することで揚水発電所の発電分担分を増加させている。この運用を考慮するには、まず週末（土〜月曜朝）の余剰電力により揚水される電力量を予め把握しておく。これは、週末（土〜月曜朝）の余剰電力と揚水発電所の揚水量より容易に算出することができる。次に揚水発電所の上限電力量を逸脱しないように、翌月曜日の目標電力量を設定する。この目標電力量に向けて、週末の余剰揚水で揚水される分、週末には上限電力量までの十分な空き容量を確保しなければならないが、この上限電力量までの空き容量確保のため、平日（月〜金）の火力発電の昼間出力を図１（Ａ）に示すように抑制し、抑制した分、昼間の揚水発電所の発電量を増加させる。これにより、揚水発電所の発電可能電力量カーブが矢印で示すように金曜日に向けて下がって行き、図２０のような余剰揚水による上限電力量の逸脱が解消される。
【００２７】
図２は上記の揚水発電所の運用を行うための余剰揚水計算方法を示したフローチャートである。最大需要と最小需要の１日あたり２点の予想需要を用いて以下の計算を行う。まず、ステップ１０１にて、最小需要時の揚水動力（ｋＷ）から、揚水動力に応じた平均揚水時間を乗じることで揚水動力量を算出し、これに揚水効率（約７０％）を乗じることで、発電換算値（余剰揚水により揚水された発電可能電力量）を算出する。
【００２８】
ステップ１０２にて、週末の余剰揚水量を考慮しつつ、月曜の初期電力量と翌月曜朝の目標電力量を決定する。これらの値と週末の余剰揚水により揚水される発電可能電力量から、金曜日の揚水発電終了時の目標電力量が算出される。
【００２９】
ステップ１０３にて、金曜日の揚水発電終了時の目標電力量に向けて、上下限電力量を考慮しつつ、月〜金曜日に揚水発電所の発電量を分担する。発電分担量を季節の需要カーブ形状を考慮したピーク等価時間で除することにより、最大時の揚水発電投入電力ｋＷ  （これは火力発電の抑制出力ｋＷに対応）を算出する。各曜日に揚水発電所の発電電力量を分担するにあたっては、火力発電出力が抑制出力ｋＷによりが経済的な配分となるよう留意する。表計算ソフトを用いて概算している。
【００３０】
本実施形態によれば、翌月曜日の目標電力量を設定し、それに向けて火力発電の昼間出力を抑制して揚水発電所の昼間の発電量を増加させることにより、揚水発電所の上限電力量を越えることなく、余剰電力を有効に用いた適切な揚水発電所の運用を行うことができる。
【実施例２】
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明する図であり、図３  （Ａ）は電力の需要カーブを示しており、図３（Ｂ）は揚水発電所の発電可能電力量カーブを示している。この場合の揚水発電所の運用は、高い需要に対して揚水発電所が供給力となるように発電するものとなる。図３（Ａ）に示す需要カーブは昼間の電力需要が多い状況を示しており、昼間の揚水発電所の出力を増加させて高い電力需要に対応している。従って、図２１のように何も対策をしない場合は、上部ダムから下部ダムに移行する水量が多くなり、揚水発電所の下限電力量を割り込んでしまう。そこで、夜間の火力発電出力を図３（Ａ）の矢印のように増加させ、この増加分を用いて夜間の揚水発電所の揚水量を増加させ、図３（Ｂ）のように金曜日に下限電力量を割り込まないようにする。即ち、下限電力量を割り込まなくなるまで、夜間の火力発電出力を増加させるが、その増加分は夜間の揚水量の増加分に対応する。これにより図２１のような供給力発電による下限電力量割れが解消される。
【００３２】
図４は上記の揚水発電所の運用を行うための供給力揚水計算方法を示したフローチャートである。最大時需要と最小時需要の１日あたり２点の予想需要を用いて以下の計算を行う。まず、ステップ２０１にて、最小需要時の揚水動力（ｋＷ）から、揚水動力に応じた平均揚水時間を乗じることで揚水動力量を算出し、これに揚水効率（約７０％）を乗じることで、発電換算値（余剰揚水により揚水された発電可能電力量）を算出する。
【００３３】
ステップ２０２にて、揚水発電所の供給力発電による下限電力量割れ、および週末の余剰揚水量を考慮しつつ、月曜の初期電力量と金曜の揚水発電終了時の目標電力量を決定する。
【００３４】
ステップ２０３にて、金曜日の揚水発電終了時の目標電力量に向けて、上下限電力量を考慮しつつ、夜間の火力発電の出力（ｋＷ）を増加させ、揚水動力（ｋＷ）を増加させることで揚水発電所の発電可能電力量を確保し、下限電力量を割り込まないようにする。表計算ソフトを用いて概算している。
【００３５】
本実施形態によれば、金曜日の揚水発電所の発電終了時に下限電力量を割り込まず、且つ、翌月曜日の上限電力量を超えないように、夜間の火力発電の出力を増加させて、その増加分で、揚水発電所の発電可能電力量を増加させることにより、下限電力量を割り込むことなく、高い電力需要時の供給力として揚水発電所を適切に運用することができる。
【００３６】
なお、夜間の火力発電の出力を増加させる際に、発電単価が低い火力発電の出力を増加させることにより、火力燃料費を低く抑え、経済的な運用を図ることができる。
【実施例３】
【００３７】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明する図である。図５
（Ａ）は電力の需要カーブを示しており、図５（Ｂ）は揚水発電所の発電可能電力量カーブを示している。上記に示した第１の実施形態の余剰揚水運用検討後に、火力発電の燃料費が最も経済的になるような経済揚水運用を行うことができる。これは、夜間安価な火力発電を増出力することで揚水量を増加させ、それにより増加した発電可能電力量の分、昼間の需要ピークに揚水発電所の発電を増やすことで高価な火力発電の出力を抑制し、トータルの火力発電運転費用の低減を図る揚水発電運用方法のことである。
【００３８】
この経済揚水運用は、揚水効率を考慮した夜間の火力発電増分単価と昼間の火力発電増分単価との間で、等λ法を用いて昼間と夜間の火力発電出力を経済負荷配分することで火力燃料費を最も経済的とするための運用計算である。経済揚水運用は、以下の条件を全て満たしている時に実施可能となる。（１）揚水運用検討後に、まだ図６に示すように揚水発電所の発電可能電力量カーブの運用幅に余裕があること。（２）［夜間の火力発電増分単価／揚水効率（約７０％）］が、昼間の火力発電増分単価より安いこと。これら２条件が成立し、［夜間の火力発電増分単価／揚水効率（約７０％）＝昼間の火力発電増分単価］となった時に、火力燃料費用が最も経済的になる。
【００３９】
そこで、可能な限り［夜間の火力発電増分単価／揚水効率＝昼間の火力発電増分単価］となるよう、これを最終目標とし、図５（Ａ）に示すように夜間の火力発電出力を増加し（矢印ａ）、その結果増加した揚水発電所の発電可能電力量の分だけ、昼間の火力発電出力を抑制することにより（矢印ｂ）、図５（Ａ）に示すような揚水発電所の分担電力量が得られ、経済的な火力運転費用での運用結果が得られる。この場合は余剰揚水運用に対して経済揚水運用を適用した例であるが、上下限電力量の範囲内で可能な限り行われる計算なので、図５（Ｂ）に示すような揚水発電所の発電可能電力量カーブが得られ、翌月曜日の電力量が上下限電力量を逸脱することはない。
【００４０】
本実施形態によれば、余剰揚水運用検討が収束し、経済揚水可能条件を満たす場合、可能な限り［夜間の火力発電増分単価／揚水効率（約７０％）＝昼間の火力発電増分単価］となるよう、これを最終目標とし、夜間の火力発電出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ増加させ、その結果、揚水発電所の発電可能電力量が増えた分だけ昼間の火力発電出力を、これも等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ抑制することによって、火力燃料費用が最も経済的になる揚水運用を行うことができる。
【００４１】
なお、第２の実施形態で説明した供給力揚水運用についても、それが収束後に、図７に示すような揚水発電所の発電可能電力量カーブの運用幅に余裕があること、且つ［夜間の火力発電増分単価／揚水効率（約７０％）］が、昼間の火力発電増分単価より安いことを条件に、本実施形態の経済揚水運用を適用して同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４２】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る揚水発電運用方法を実施するための余剰揚水計算を示したフローチャートである。ステップ３０１にて、月曜朝の揚水発電所の初期電力量を図９の揚水発電所の発電可能電力量カーブに示すように設定し、ステップ３０２にて、翌月曜朝の目標電力量を同図９に示すように設定する。その後、ステップ３０３にて、設定した初期値と目標値の区間において、揚水発電所の発電可能電力量が目標値に達するまで、１日あたり２４点の予想需要を利用して、揚水発電所が発電中の火力発電の発電増分単価が週間を通して一定となるよう、等λ法を用いて火力発電の出力を経済負荷配分を行いつつ抑制する計算を行う。
【００４３】
ステップ３０４にて、この計算の結果に従って揚水発電所を運用すると発電可能電力量の上下限範囲内に収束するか否かを判定し、収束する場合はステップ３０５に進み、火力発電の出力の抑制量が大きく、更に運用停止火力の追加が可能である場合は、ステップ３０６にて運転を停止する火力発電を追加し、ステップ３１０にて揚水を織り込まない火力配分計算を行った後、ステップ３０３の処理に戻る。またステップ３０５にて運用停止火力の追加が可能でない場合は余剰揚水計算を終了する。ステップ３０４にて、収束しなかった場合はステップ３０７にて揚水発電量不足による未収束であるかを判定し、そうである場合はステップ３０８にて追加揚水発電計算を実施してステップ３０４の処理に戻る。そうでない場合はステップ３０９にて発電計画を再検討する。
【００４４】
ここで、ステップ３０３の最大増分単価一定計算に用いた二分法について説明する。まず、符号を以下のように定義する。ａ：揚水運用を考慮する前の火力発電増分単価の最大値＋１（円）、ｂ：０（円）、ε：許容誤差・・・１０△−７〜１０△−９程度、Ａ：変数、Ｂ：変数、Ｃ：変数とし、初期値Ａ＝ａ（円）、Ｂ＝ｂ（円）とし、以下のように計算する。
【００４５】
｜Ａ−Ｂ｜＜ε  ｏｒ  火力抑制限界となるまで計算を繰り返す。・・・（１）
Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２（円）で火力発電出力を等λ法により経済負荷配分（ＥＬＤ）する。図１９は等λ法に用いる各火力発電ユニットの増分単価曲線を示した図で、この曲線から出力を計算する。
等λ法により、各火力発電ユニットの増分単価曲線から出力を算出する。
ｆ（ｃ）：上記価格で火力発電分担した結果から、揚水発電所のポンプ量、発電量を算出し、揚水発電所の目標発電可能電力量値に対して得られた結果。
もし、ｆ（ｃ）＝目標値ならば、計算終了。・・・（２）
（２）ではなく、もし、ｆ（ｃ）＞目標値（まだ目標値に対して上側に逸脱）ならば    Ａ→Ｃ（円）に置き換える。・・・（３）
（２）でも（３）でもない場合（目標値に対して下側に逸脱）はＢ→Ｃ（円）に置き    換える。
（１）に戻り再計算する。
【００４６】
次にステップ３０８の揚水発電所追加発電計算処理（区間を通して最大増分単価一定処埋ができなくなった場合の処理）について説明する。但し、符号の定義は上記に同じ。
計算方法は二分法を用い、以下の如くである。
｜Ａ−Ｂ｜＜ε  となるまで計算を繰り返す。・・・（１）
もし揚発可能最大ｋＷ＜計算した揚発ｋＷの時間であれば・・・（２）
→揚発ｋＷ＝揚発可能最大ｋＷとし、火力発電の出力を等λ法により経済負荷配        分（ＥＬＤ）する。
（２）でない時間の場合は
→Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２（円）で火力発電出力を等λ法により経済負荷配分（ＥＬ        Ｄ）する。
もし、｜Ａ−Ｂ｜＜εであれば、計算終了・・・（３）
（３）ではなく、もし、ｆ（ｃ）＜目標値（まだ目標値に対して下側に逸脱）ならばＡ  →Ｃ（円）に置き換える。・・・（４）
（３）でも（４）でもない場合（目標値に対して上側に逸脱）はＢ→Ｃ（円）に置き換える。
（１）に戻り再計算する。
【００４７】
上記の余剰揚水計算結果を用いて、揚水発電所の運用を行うと、揚水発電所発電中における火力発電の出力は、週間を通して増分単価が一定となるように等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ抑制されるため、需要カーブは図１０に示すようになると共に、揚水発電所の発電可能電力量カーブは図１１に示すようになる。
【００４８】
本実施形態によれば、１日あたり２４点の予想需要を利用して、揚水発電所が発電中の火力発電増分単価が週間を通して一定となるように、等λ法を用いて火力発電出力を経済負荷配分を行いつつ抑制することによって、揚水発電所の余剰揚水運用の精度を向上させて、的確な余剰揚水運用を行うことができる。
【実施例５】
【００４９】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明するフローチャートである。ステップ４０１にて、月曜朝の揚水発電所の発電可能電力量の初期電力量を図１３の揚水発電所の発電可能電力量カーブに示すように設定し、ステップ４０２にて、翌月曜朝の目標電力量を同図１３に示すように設定する。その後、ステップ４０３にて、設定した初期値と目標値の区間において、揚水発電所の発電可能電力量が目標値に達するまで、１日あたり２４点の予想需要を利用して、揚水発電所が揚水運転中の火力発電増分単価が週間を通して一定となるように、等λ法を用いて火力発電出力を経済負荷配分を行いつつ増加する計算を行う。
【００５０】
ステップ４０４にて、この計算の結果に従って揚水発電所を運用すると、目標電力量に収束するかどうかを判定し、収束する場合は供給力揚水計算処理を終了する。収束しない場合はステップ４０５にて、揚水不足による未収束かどうかを判定し、そうでない場合は発電計画を再検討する。揚水不足による未収束である場合はステップ４０６にて追加揚水計算を実施して、ステップ４０４の処理に戻る。この追加揚水計算では、図１４に示すように揚水可能最大ｋＷ（ＭＡＸ値に満たない）とならない時間帯のみ、各時間を通して増分単価一定となるように、等λ法を用いて火力発電の出力を経済負荷配分を行いつつ増加させる
【００５１】
ここで、ステップ４０３の最小増分単価一定計算に用いた二分法ついて説明する。まず、符号を以下のように定義する。ａ：０（円）、ｂ：揚水運用を考慮する前の火力発電の発電増分単価の最大値＋１（円）、ε：許容誤差・・・１０△−７〜１０△−９程度、Ａ：変数、Ｂ：変数、Ｃ：変数とし、初期値Ａ＝ａ（円）、Ｂ＝ｂ（円）とし、以下のように計算する。
【００５２】
｜Ａ−Ｂ｜＜ε  ｏｒ  夜間増分単価一定限界となるまで計算を繰り返す。・・・      （１）
Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２（円）で火力発電出力を等λ法により経済負荷配分（ＥＬＤ）      する。
ｆ（ｃ）：上記価格で火力発電分担した結果から、揚水発電所のポンプ量、発電量      を算出し、揚水発電所の目標発電可能電力量値に対して得られた結果。
もし、｜Ａ−Ｂ｜＜εであれば、計算終了。・・・（２）
（２）ではなく、もし、ｆ（ｃ）＜目標値（まだ目標値に対して下側に逸脱）なら      ばＡ→Ｃ（円）に置き換える。・・・（３）
（２）でも（３）でもない場合（目標値に対して上側に逸脱）はＢ→Ｃ（円）に置      き換える。
（１）に戻り再計算する。
【００５３】
次にステップ４０６の追加揚水計算処理に用いた二分法について説明する。但し、符号の定義は上記と同じである。
｜Ａ−Ｂ｜＜εとなるまで計算を繰り返す。・・・（１）
もし揚水可能最大ｋＷ＜揚水ｋＷの時間であれば・・・（２）
→揚水ｋＷ＝揚水可能最大ｋＷとし、火力発電出力を等λ法により経済負荷配分      （ＥＬＤ）する。
（２）でない時間の場合は
→Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２（円）で火力発電出力を等λ法により経済負荷配分（ＥＬＤ
）する。
もし、｜Ａ−Ｂ｜＜εであれば、計算終了。・・・（３）
（３）ではなく、もし、ｆ（ｃ）＜目標値（まだ目標値に対して下側に逸脱）なら      ばＡ→Ｃ（円）に置き換える。・・・（４）
（３）でも（４）でもない場合（目標値に対して上側に逸脱）はＢ→Ｃ（円）に置き換える。
（１）に戻り再計算する。
【００５４】
上記の供給力揚水計算結果を用いて、揚水発電所の運用を行うと、週間を通して揚水運転中の火力発電増分単価が一定となるように、等λ法を用いて火力発電出力が経済負荷配分を行いつつ増加されるため、需要カーブは図１５に示すようになると共に、揚水発電所の発電可能電力量カーブは図１６に示すようになる。
【００５５】
本実施形態によれば、１日あたり２４点の予想需要を利用して、揚水運転中の火力発電増分単価が週間を通して一定となるよう等λ法を用いて火力発電出力を経済負荷配分を行いつつ増加させることによって、揚水発電所の供給力揚水運用の精度を向上させて、的確な運用を行うことができる。
【実施例６】
【００５６】
図１７は、本発明の第６の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明するフローチャートである。上記に示した第４の実施形態の余剰揚水運用検討後に、火力発電の燃料費が最も経済的になるように経済揚水運用を行うことができる。これは、夜間に安価な火力発電の出力を、等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ増加し揚水量を増加させ、その分昼間の揚水発電を増加することで高価な火力発電の出力を、これも等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ抑制し、その結果、トータルの火力運転費用の低減を図る揚水発電所運用方法のことである。
【００５７】
ステップ５０１で、図８に示した余剰揚水計算を行って、それが収束したら、ステップ５０２にて、揚水発電所の発電可能電力量カーブの運用幅に余裕があり、且つ、［夜間の火力発電増分単価／揚水効率（約７０％）］が昼間の火力発電増分単価より安いと言う条件を満たしているかどうかを判定し、満たしていない場合はステップ５０４にて余剰揚水計算の収束値を用いた運用を行う。その場合の揚水発電所の発電可能電力量カーブは図１１に示す如くである。
【００５８】
ステップ５０２にて、上記条件が満たされた場合はステップ５０３にて経済揚水計算を実施し、その結果を用いて、揚水発電所の経済揚水運用を図１８に示すように行う。この経済揚水運用では、週をとおして、可能な限り［夜間の火力発電の発電増分費用単価／揚水効率＝昼間の火力発電の発電増分費用単価］となるよう、これを最終目標とし、夜間の火力発電の出力を等λ法を用いて経済不可配分を行いつつ増加させ、昼間の火力発電の出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ抑制し、その結果、火力運転費用を最も経済的なものとすることができる。この場合も、揚水発電所の発電可能電力量カーブは図１８（Ｂ）に示す如く、上限電力量と下限電力量の範囲にある。
【００５９】
ここで、ステップ５０３の経済揚水計算について説明する。これは、最小増分単価の増分を二分法にて変動させ、それに対応して最大増分単価を二分法にて収束算出することを繰り返す（経済揚水が成立する最小増分単価の最大を求める）。まず、計算に用いる符号を以下のように定義する。Ｍａｘ：他の揚水運用計算後の最大増分単価、Ｍｉｎ：他の揚水運用計算後の最小増分単価、ａ：Ｍａｘ＋１（円）、ｂ：０（円）、ｄ：最小増分単価に追加する価格の初期値＝（［Ｍａｘ］−［Ｍｉｎ］）／２、ε：許容誤差・・・１０△−７〜１０△−９程度、Ａ：変数、Ｂ：変数、Ｃ：変数、Ｄ：変数、Ｙ：変数、初期値Ａ＝ａ（円）、Ｂ＝ｂ（円）、Ｄ＝ｄ（円）とすると、経済揚水処埋計算は以下の如くである。
【００６０】
＊  最小増分単価増加処理
Ｄ＜εとなるまで計算を繰り返す。・・・（１）
最小増分単価をＹ＝Ｍｉｎ＋Ｄに設定
初期値Ａ＝ａ（円）、Ｂ＝ｂ（円）を設定
＊  最大増分単価一定計算処理
｜Ａ−Ｂ｜＜ε  ｏｒ  火力抑制限界となるまで計算を繰り返す。・・・（２）        Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２（円）で火力発電の出力を等λ法により経済負荷配分（ＥＬ        Ｄ）する。
ｆ（ｃ）：上記価格で火力発電分担した結果から、揚水発電所のポンプ量、発電        量を算出し、揚水発電所の目標発電可能電力量値に対して得られた結果。
もし、ｆ（ｃ）＝目標値範囲内ならば、最大増分単価一定計算終了。・・・（３        ）
（２）ではなく、もし、ｆ（ｃ）＞目標値（まだ目標値に対して上側に逸脱）
ならばＡ→Ｃ（円）に置き換える。・・・（４）
（３）でも（４）でもない場合（目標値に対して下側に逸脱）はＢ→Ｃ（円）に        置き換える。
＊  （２）に戻り再計算する。
もし、ＯＲ条件で・・・・・・・・・・・・（５）
＊  ｆ（ｃ）が目標値範囲を逸脱（目標範囲は、目標±許容電力量）
＊  ［夜間の火力発電増分単価／揚水効率］＞昼間の火力発電の発電増分単価
＊  発電電力量曲線が、上下限範囲を逸脱
→Ｄ＝Ｄ／２に置き換える。
（５）ではない場合は  →Ｄ＝Ｄのまま
＊  （１）に戻り再計算する。
【００６１】
本実施形態によれば、余剰揚水運用計算が収束し、経済揚水可能条件を満たす場合、週を通して可能な限り［夜間の火力発電増分単価／揚水効率＝昼間の火力発電増分単価］となるよう、これを最終目標として、夜間の火力発電の出力を等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ増加し、それにより増加した揚水発電所の発電可能電力量の分、昼間の火力発電の出力を、これも等λ法を用いて経済負荷配分を行いつつ抑制することによって、火力燃料費用が最も経済的になる揚水運用を行うことができる。特に、２４時間需要カーブを使用することで、揚水発電所のポンブ量や発電量に精確さが増し、精度の高い余剰揚水運用を行うことができ、経済性を向上させることができる。また、週間を通して昼間や夜間の火力発電増分単価を一定となるように等λ法を用いて経済負荷配分する火力運用を行い、さらに、夜間の揚水効率を考慮した火力発電増分単価と昼間の火力発電増分単価との間において、等λ法によって経済負荷配分する出力調整計算をすることで、最大限の経済的な効果を得ることができる。
【００６２】
尚、第５の実施形態に示した供給力揚水運用についても、それが収束後に本実施形態の経済揚水運用を適用して同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明する図である。
【図２】図１に示した揚水発電所の運用を行うための余剰揚水計算方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明する図である。
【図４】図３に示した揚水発電所の運用を行うための供給力揚水計算方法を示したフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明する図である。
【図６】余剰状態での図４に示した揚水発電所の運用を行うための条件例を示した図である。
【図７】供給力状態での図４に示した揚水発電所の運用を行うための条件例を示した図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明するフローチャートである。
【図９】図８に示した余剰揚水計算における初期値と目標値を説明するための揚水発電所の発電可能電力量カーブを示した特性図である。
【図１０】図８に示した余剰揚水計算に従った揚水発電運用を行った際の需要カーブを示した図である。
【図１１】図８に示した余剰揚水計算に従った揚水発電運用を行った際の揚水発電所の発電可能電力量カーブを示した図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明するフローチャートである。
【図１３】図１２に示した供給力揚水計算における初期値と目標値を説明するための揚水発電所の発電可能電力量カーブを示した特性図である。
【図１４】図１２に示した供給力揚水計算における追加揚水計算の実施を説明する図である。
【図１５】図１２に示した供給力揚水計算に従った揚水発電運用を行った際の需要カーブを示した図である。
【図１６】図１２に示した供給力揚水計算に従った揚水発電運用を行った際の揚水発電所の発電可能電力量カーブを示した図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る揚水発電運用方法を説明するフローチャートである。
【図１８】図１７に示した経済揚水発電を行った場合の需要カーブと揚水発電所の発電可能電力量カーブを示した図である。
【図１９】火力発電ユニットの増分単価曲線を示した図である。
【図２０】余剰運用時の、第１の時間帯において火力発電の出力を抑制しない場合の揚水発電運用例を説明する図である。
【図２１】供給力運用時の、第２の時間帯において火力発電の出力を増加しない場合の揚水発電運用例を説明する図である。
【図１】
2006288008.tif 000003
【図２】
2006288008.tif 000004
【図３】
2006288008.tif 000005
【図４】
2006288008.tif 000006
【図５】
2006288008.tif 000007
【図６】
2006288008.tif 000008
【図７】
2006288008.tif 000009
【図８】
2006288008.tif 000010
【図９】
2006288008.tif 000011
【図１０】
2006288008.tif 000012
【図１１】
2006288008.tif 000013
【図１２】
2006288008.tif 000014
【図１３】
2006288008.tif 000015
【図１４】
2006288008.tif 000016
【図１５】
2006288008.tif 000017
【図１６】
2006288008.tif 000018
【図１７】
2006288008.tif 000019
【図１８】
2006288008.tif 000020
【図１９】
2006288008.tif 000021
【図２０】
2006288008.tif 000022
【図２１】
2006288008.tif 000023