(57)【要約】【課題】揚水発電機を運転計画による経済効果を定量的に算出する経済効果算出装置を提供する。【解決手段】発電機関連情報を設定する発電機関連情報設定部１１０と、火力カーブを生成する火力カーブ生成部１２０と、揚水指定断面と揚水指定量とを設定するとともに揚発指定断面と揚発指定量とを設定する揚水発電機運転設定部１３０と、火力カーブに基づき第１の燃料費用を算出する第１の燃料費用算出部１４０と、揚水指定量及び揚発指定量に応じて火力カーブを補正する火力カーブ補正部１５０と、補正された火力カーブに基づき第２の燃料費用を算出する第２の燃料費用算出部１６０と、第１の燃料費用と第２の燃料費用算出手段で算出された第２の燃料費用とに基づいて揚発と揚水とによる経済効果を算出する経済効果算出部１７０とを備える。【選択図】  図３
2008125152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統に繋がれている火力発電機ごとに発電機関連情報を設定する発電機関連情報設定手段と、
上記火力発電機の深夜下げ代と火力予備力とをそれぞれ指定し、上記指定した深夜下げ代と火力予備力と、上記発電機関連情報設定手段により設定された上記発電機関連情報とに基づいて火力カーブを生成する火力カーブ生成手段と、
指定された時間断面に揚水するための消費電力量を設定する揚水指定量設定手段と、
指定された時間断面に揚発する発電電力量を設定する揚発指定量設定手段と、
上記火力カーブ生成手段により生成された上記火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第１の燃料費用を算出する第１の燃料費用算出手段と、
上記揚水指定量設定手段で設定された揚水指定断面での揚水指定量及び上記揚発指定量設定手段で設定された揚発指定断面での揚発指定量に応じて、上記火力カーブ生成手段により生成された上記火力カーブを補正する火力カーブ補正手段と、
上記火力カーブ補正手段により補正された火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第２の燃料費用を算出する第２の燃料費用算出手段と、
上記第１の燃料費用算出手段で算出された上記第１の燃料費用と上記第２の燃料費用算出手段で算出された上記第２の燃料費用とに基づいて、揚発と揚水とによる経済効果を算出する経済効果算出手段とを備える経済効果算出装置。
【請求項２】
上記火力カーブ補正手段は、上記揚発指定断面での上記火力カーブの発電合計から上記揚発指定量を減算するとともに、増分燃料費が最小である時間断面の上記火力カーブの発電合計に上記揚発指定量を揚水効率で除した電力量を加算して、上記火力カーブを補正することを特徴とする請求項１記載の経済効果算出装置。
【請求項３】
上記火力カーブ補正手段は、上記揚発指定断面での上記火力カーブの発電合計を最低になるまで抑制可能な火力抑制可能量が上記揚発指定量よりも小さいか否かを判断し、上記揚発指定断面での火力抑制可能量が上記揚発指定量よりも小さいとき、上記揚発指定断面での上記火力カーブの発電合計から上記揚発指定断面での火力抑制可能量を減算し、増分燃料費が最小である時間断面の上記火力カーブの発電合計に上記揚発指定断面での火力抑制可能量を揚水効率で除した電力量を加算し、増分燃料費が最大である時間断面の上記火力カーブの発電合計に下記式で算出される損失量を加算して、上記火力カーブを補正することを特徴とする請求項１記載の経済効果算出装置。
（損失量）＝（（揚発指定量）−（揚発指定断面での火力抑制可能量））×（１／（揚水効率）―１）
【請求項４】
上記火力カーブ補正手段は、上記揚発指定断面での上記火力カーブの発電合計が最低まで抑制されているか否かを判断し、上記揚発指定断面での上記火力カーブの発電合計が最低まで抑制されているとき、増分燃料費が最大である時間断面の上記火力カーブの発電合計に下記式で算出される損失量を加算して、上記火力カーブを補正することを特徴とする請求項１記載の経済効果算出装置。
（損失量）＝（揚発指定量）×（１／（揚水効率）―１）
【請求項５】
上記火力カーブ補正手段は、上記揚水指定断面での上記火力カーブの発電合計に上記揚水指定量を加算するとともに、増分燃料費が最大である時間断面での上記火力カーブの発電合計から上記揚水指定量に揚水効率で乗じた電力量を減算して、上記火力カーブを補正することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の経済効果算出装置。
【請求項６】
上記火力カーブ補正手段は、上記揚水指定断面での上記火力カーブの発電合計を最大になるまで焚き上げ可能な火力焚上可能量が上記揚水指定量よりも小さいか否かを判断し、上記揚水指定断面での火力焚上可能量が上記揚水指定量よりも小さいとき、上記揚水指定断面での上記火力カーブの発電合計に上記揚水指定断面での火力焚上可能量を加算し、増分燃料費が最大である時間断面での上記火力カーブの発電合計から上記揚水指定断面での火力焚上可能量に揚水効率で乗じた電力量を減算し、増分燃料費が最小である時間断面での上記火力カーブの発電合計に下記式で算出される損失量を加算して、上記火力カーブを補正することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の経済効果算出装置。
（損失量）＝（（揚水指定量）−（揚水指定断面での火力焚上可能量））×（１／（揚水効率）―１）
【請求項７】
上記火力カーブ補正手段は、上記揚水指定断面での火力カーブの発電合計が最大まで焚き上げられているか否かを判断し、上記揚水指定断面での上記火力カーブの発電合計が最大になるまで焚き上げられているとき、増分燃料費が最小である時間断面の上記火力カーブの発電合計に下記式で算出される損失量を加算して、上記火力カーブを補正することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の経済効果算出装置。
（損失量）＝（揚水指定量）×（１／（揚水効率）―１）
【請求項８】
系統に繋がれている火力発電機ごとに発電機関連情報が設定され、上記火力発電機の深夜下げ代と火力予備力と上記発電機関連情報とに基づいて火力カーブが生成され、指定された時間断面に揚水するための消費電力量が設定され、指定された時間断面に揚発する発電電力量が設定され、これらの設定された情報に基づいて、揚発及び揚水による経済効果を算出する経済効果算出方法において、
上記火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第１の燃料費用を算出し、
上記設定された揚水指定断面での揚水指定量と上記設定された揚発指定断面での揚発指定量とに応じて上記火力カーブを補正し、
上記補正された火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第２の燃料費用を算出し、
上記第１の燃料費用と上記第２の燃料費用とに基づいて、揚発及び揚水による経済効果を算出する経済効果算出方法。
【請求項９】
系統に繋がれている火力発電機ごとに発電機関連情報が設定され、上記火力発電機の深夜下げ代と火力予備力と上記発電機関連情報とに基づいて火力カーブが生成され、指定された時間断面に揚水するための消費電力量が設定され、指定された時間断面に揚発する発電電力量が設定され、これらの設定された情報に基づいて、揚発及び揚水による経済効果を算出する経済効果算出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
上記火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第１の燃料費用を算出し、
上記設定された揚水指定断面での揚水指定量と上記設定された揚発指定断面での揚発指定量とに応じて上記火力カーブを補正し、
上記補正した火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第２の燃料費用を算出し、
上記第１の燃料費用と上記第２の燃料費用とに基づいて、揚発及び揚水による経済効果を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統に繋がれている火力発電機の発電に関して、揚発及び揚水による経済効果を算出する経済効果算出装置、経済効果算出方法、及びこの経済効果を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
系統に繋がれている火力発電機の運転は、各火力発電機により消費される燃料費用が全体として最小（以下、最経済と呼ぶ。）となるように計画される。火力発電機の運転費用が最経済となるように各発電機で消費される燃料を演算する手法として、次に示すような等増分燃料費法がある。等増分燃料費法は、各発電機の燃料費用特性を二次近似式で表し、この二次近似式を発電機出力で微分し、この微分により算出された増分燃料費が各発電機で等しくなるように発電出力を調整することにより全体として燃料費用を最小にする手法である。
【０００３】
また、火力発電機で発電する電力量は、揚水発電機の運転計画によって変化する。揚水発電機は、火力発電機等で発電された電力を利用して下の調整池に蓄えられた水を上の調整池に汲み上げ（以下、揚水と呼ぶ。）、上の調整池から下の調整池へ放水して発電（以下、揚発と呼ぶ。）する発電機である。一般的に、揚水発電機の経済運転は、増分燃料費が小さい深夜の時間帯（以下、深夜帯と呼ぶ。）において経済コストの安価な火力発電機を焚き増し、揚水するとともに増分燃料費が大きい昼間の時間帯（以下、昼間帯と呼ぶ。）において揚発することで、経済コストの高価な火力発電機で発電される発電量を抑制するように計画されている。なお、揚水発電機の平均的な発電効率（以下、揚水効率と呼ぶ。）は、概ね７０％である。
【０００４】
揚水発電機の運転は、火力発電機で発電される電力を利用するため、火力発電機の運転費用に大きな影響を与える。したがって、揚水発電機の運転計画には、火力発電機の運転計画と適切に連携させて経済性を追求すること、すなわち、最経済となるように火力発電機の運転を計画することが必要となる。
【０００５】
また、揚水発電機は、例えば点検などの試運転として、任意の時間帯で揚水及び揚発を行う場合がある。このような場合にも、揚水発電機の運転は、経済性をできるだけ損なわないように計画する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、増分燃料費の最小値に対する増分燃料費の最大値の比率が揚水効率より小さいときに、増分燃料費が小さい時間帯で揚水電力を増加させ、増分燃料費が大きい時間帯で揚発電力を増加させて、火力発電機の燃料費用を最小化する技術が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２１１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、最経済となるように発電機の運転計画を計画するが、揚水発電機の運転計画に応じた経済効果を定量的に算出することができなかった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、揚水及び揚水による経済効果を定量的に算出する経済効果算出装置、経済効果算出方法、及びこの算出処理をコンピュータに実行させるプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る発電に関する経済効果算出装置は、上述の課題を解決するために、系統に繋がれている火力発電機ごとに発電機関連情報を設定する発電機関連情報設定手段と、上記火力発電機の深夜下げ代と火力予備力とをそれぞれ指定し、上記指定した深夜下げ代と火力予備力と、上記発電機関連情報設定手段により設定された上記発電機関連情報とに基づいて火力カーブを生成する火力カーブ生成手段と、指定された時間断面に揚水するための消費電力量を設定する揚水指定量設定手段と、指定された時間断面に揚発する発電電力量を設定する揚発指定量設定手段と、上記火力カーブ生成手段により生成された上記火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第１の燃料費用を算出する第１の燃料費用算出手段と、上記揚水指定量設定手段で設定された揚水指定断面での揚水指定量及び上記揚発指定量設定手段で設定された揚発指定断面での揚発指定量に応じて、上記火力カーブ生成手段により生成された上記火力カーブを補正する火力カーブ補正手段と、上記火力カーブ補正手段により補正された火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第２の燃料費用を算出する第２の燃料費用算出手段と、上記第１の燃料費用算出手段で算出された上記第１の燃料費用と上記第２の燃料費用算出手段で算出された上記第２の燃料費用とに基づいて、揚発と揚水とによる経済効果を算出する経済効果算出手段とを備える。
【００１１】
また、本発明に係る経済効果算出方法は、上述した経済効果算出装置により、揚発及び揚水による経済効果を算出する方法である。
【００１２】
また、本発明に係るプログラムは、上述した経済効果算出装置による一連の処理が行われ、揚発及び揚水による経済効果を算出する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、火力カーブに基づき等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第１の燃料費用を算出し、揚水指定量及び揚発指定量に基づいて火力カーブを補正し、補正した火力カーブに基づき等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第２の燃料費用を算出し、第１の燃料費用と上記第２の燃料費用とに基づいて揚発と揚水とによる経済効果を算出するので、揚水発電機の運転計画による経済効果を容易かつ定量的に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、平均的な１日の日負荷曲線を示す図である。火力発電機の多くは、図１に示すように、単位時間断面で需要変動に追随するように運転している。すなわち、火力発電機は、電力の需要が少ない深夜帯（例えば、午前２時〜午前６時）に最低出力で運転し、明け方から徐々に焚き上げ、昼間帯（例えば、午前１１時〜午後７時）に最大出力で運転する。また、火力発電機の運転は、最経済となるように、発電効率の高い、すなわち単位発電量に応じて増加する燃料費用（以下、増分燃料費と呼ぶ。）がより小さい火力発電機を優先的に使用して発電するように計画される。このため、火力発電機全体での増分燃料費は、電力需要の少ない深夜帯で最小となり、電力需要のピーク時である昼間帯で最大となる。
【００１５】
また、揚水発電機は、増分燃料費が最も小さい深夜帯で揚水し、増分燃料費が最も大きい昼間帯で揚発を行うことで火力発電機の運転費用を低減して、火力発電機の運転が最経済となるように通常計画されている。
【００１６】
また、揚水発電機は、例えば点検などの試運転として、任意の時間帯で揚水及び揚発を行う場合がある。このような場合にも、揚水発電機の運転は、経済性をできるだけ損なわないように計画する必要がある。
【００１７】
そこで、本実施形態では図２に示すような演算装置１を用いて、揚水発電機の運転計画に応じた経済効果を算出するものとする。すなわち、演算装置１は、汎用的なプロセッサを有するコンピュータであって、所定の情報がユーザによって入力される入力部２と、入力部２により入力された情報に基づいて所定の演算を行う演算部３と、演算部３により演算された結果を出力する出力表示部４とにより構成される。入力部２は、例えば、キーボードなどのユーザにより操作可能なインタフェースである。演算部３は、演算プロセッサと記憶媒体とを備える情報処理装置である。出力表示部４は、ＣＲＴなどのユーザに視認可能な表示装置である。本発明が適用された演算装置１に、プログラムがインストールされることによって、経済効果を算出することができる。
【００１８】
以下では、経済効果を算出する処理を実行させるプログラムがインストールされた演算装置１を経済効果算出装置１００とし、この経済効果算出装置１００の構成とその動作に関して説明する。
【００１９】
＜全体構成＞
経済効果算出装置１００は、図３に示すように、火力発電機の関連情報を設定する発電機関連情報設定部１１０と、火力カーブを生成する火力カーブ生成部１２０と、揚水発電機運転の運転計画を設定する揚水発電機運転設定部１３０と、火力カーブに応じた燃料費用を算出する第１の燃料費用算出部１４０と、火力カーブを補正する火力カーブ補正部１５０と、補正された火力カーブに応じた燃料費用を算出する第２の燃料費用算出部１６０と、揚水発電機の運転計画に応じた経済効果を算出する経済効果算出部１７０と、火力発電機の並解列を設定する発電機状態設定部１８０とを備える。
【００２０】
発電機関連情報設定部１１０は、系統に繋がれている火力発電機ごとに発電機関連情報を設定する。なお、系統に繋がれている各火力発電機は、単位出力当たりの燃料費用が変動する発電機（以下、変動単価発電機と呼ぶ。）と、単位出力当たりの燃料費用が一定の発電機（以下、固定単価発電機と呼ぶ。）とが混在しているものとする。
【００２１】
火力カーブ生成部１２０は、発電機関連情報設定部１１０により設定された発電機関連情報に基づいて火力カーブを生成する。ここで、火力カーブは、火力発電機の発電合計を複数の時間断面指定して、火力発電機の発電合計の変化を模擬したものである。なお、火力カーブ生成部１２０は、後述する火力カーブ簡易生成機能に従って、火力カーブを生成する。
【００２２】
揚水発電機運転設定部１３０は、揚水発電機の運転計画を設定する。すなわち、揚水発電機運転設定部１３０は、揚発する時間断面（以下、揚発指定断面と呼ぶ。）と、この揚発指定断面で発電する電力量（以下、揚発指定量と呼ぶ。）とを設定する。また、揚水発電機運転設定部１３０は、揚水する時間断面（以下、揚水指定断面と呼ぶ。）と、この揚水指定断面で消費される電力量（以下、揚水指定量と呼ぶ。）とを設定する。ここで、揚水発電機運転設定部１３０で設定される各情報は、例えば、入力部２を介してユーザ操作によって任意に指定される情報である。
【００２３】
第１の燃料費用算出部１４０は、火力カーブ生成部１２０により生成された火力カーブに基づき、後述する等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第１の燃料費用を算出する。
【００２４】
火力カーブ補正部１５０は、経済性をできるだけ損なわないように、揚水発電機運転設定部１３０によって設定された情報に応じて、火力カーブ生成部１２０により生成された火力カーブを補正する補正処理を行う。なお、具体的な補正処理に関しては後述する。
【００２５】
第２の燃料費用算出部１６０は、火力カーブ補正部１５０により補正された火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って第２の燃料費用を算出する。
【００２６】
経済効果算出部１７０は、第１の燃料費用算出部１４０で算出された第１の燃料費用と、第２の燃料費用算出部１６０で算出された第２の燃料費用とに基づいて、揚水発電機運転設定部１３０により設定された揚水発電機の運転計画に応じた経済効果を算出する。なお、経済効果算出装置１００は、経済効果の算出結果を出力表示部４に表示することで、この算出結果に関する情報をユーザに提供する。
【００２７】
発電機状態設定部１８０は、系統に繋がれている火力発電機に対して並列選択、解列選択又は出力指定を行う。例えば、夜間起動停止（ＤＳＳ、Daily Startup and Shutdown）で解列される火力発電機がある場合は、深夜帯と昼間帯とで火力発電機の並解列状態及び出力抑制などの発電状態が異なる。よって、ＤＳＳで解列される火力発電機があるときに、発電機状態設定部１８０は、この解列に応じて発電状態の設定を行う（以下、このような設定をバランス変更設定と呼ぶ。）。
【００２８】
＜発電機関連情報設定部の構成＞
発電機関連情報設定部１１０の構成とその動作に関して詳述する。
【００２９】
発電機関連情報設定部１１０は、図４に示すように、系統に繋がれている各変動単価発電機の出力上下限値を設定する出力上下限値設定部１１１と、各火力発電機の熱出力特性定数（ａ，ｂ，ｃ）を設定する熱出力特性定数設定部１１２と、各火力発電機の燃料単価を設定する燃料単価設定部１１３と、各火力発電機所内の電力特性定数を設定する発電機所内電力特性定数設定部１１４と、その他発電関連費用を設定するその他費用設定部１１５と、各火力発電機から排出されるガス排出量の特性を設定するガス排出量特性定数設定部１１６とから構成されている。
【００３０】
出力上下限値設定部１１１は、季節ごとの温度変化に応じて変動単価発電機の出力が変化するため、次のように各値を設定する。すなわち、出力上下限値設定部１１１は、季節ごと（例えば、夏季、冬季、春秋季の３つの期間ごと）に、変動単価発電機で発電される電力量の上限値と下限値とを設定する。
【００３１】
熱出力特性定数設定部１１２は、各火力発電機の熱出力特性定数（ａ，ｂ，ｃ）を設定する。なお、熱出力特性定数（ａ，ｂ，ｃ）は、各発電機で消費される燃料費用を算出するときに用いられる。
【００３２】
燃料単価設定部１１３は、各火力発電機の燃料単価を設定する。また、燃料の種類は、例えば、ＬＮＧ、重油、原油、都市ガス、ＬＰＧ及び石炭がある。よって、燃料単価設定部１１３は、このような燃料の種類に応じて、適宜燃料単価を設定することができる。なお、燃料単価は、各火力発電機の燃料費用を算出するときに用いられる。
【００３３】
発電機所内電力特性定数設定部１１４は、各火力発電機所内の電力特性定数を設定する。ここで、所内電力とは、変動単価発電機が発電する際に、その発電機自体で消費される電力である。よって、各変動単価発電機の送電端での出力電力値は、発電端での発電電力値と異なる。なお、算出された各変動単価発電機の送電端の出力電力値は、第１の燃料費用及び第２の燃料費用を算出するときに用いられる。
【００３４】
その他費用設定部１１５は、燃料以外の各火力発電機が発電するときに必要となる費用を設定する。
【００３５】
ガス排出量特性定数設定部１１６は、各火力発電機から排出されるガスの排出量特性を設定する。各火力発電機から排出されるガスは、例えば、ＣＯ２（二酸化炭素）、ＮＯＸ（窒素酸化物）、ＳＯＸ（硫黄酸化物）などである。
【００３６】
以上のようにして発電機関連情報設定部１１０によって設定された各火力発電機の発電機関連情報は、第１の燃料費用、第２の燃料費用、及び経済効果などを算出する際に用いられる。
【００３７】
＜火力カーブ生成部＞
火力カーブ生成部１２０が行う処理について詳述する。
【００３８】
上述したように、火力カーブは、火力発電機の発電合計が複数の時間断面指定されて、火力発電機の合計出力の変化を模擬したものである。火力カーブ生成部１２０は、例えば、１時間当たりの発電合計を２４断面指定すると、１日の火力発電機の合計出力変化を模擬した図５に示すような火力カーブを生成する。火力カーブ生成部１２０は、次に示す火力カーブ簡易生成機能に従って各時間断面の発電合計を設定することにより、火力カーブを生成する。なお、火力カーブを生成するために必要な各断面の発電合計値は、電力需要と発電計画から通常決定される。
【００３９】
火力カーブ簡易生成機能は、一般的に想定される需要の変化を用いて火力カーブを簡易的に生成する。ここで、一般的に想定される需要の変化は次の通りである。すなわち、火力カーブの各時間断面の発電合計を全て火力発電機が分担するとき、１日当たりの電力需要は、深夜帯で最小となるとともに昼間帯で最大となるように変化する。例えば、夏季での電力需要は、冷房需要によって午後３時が最大となる。このように、１日単位及び季節単位に応じて電力需要が変化をすることが想定可能である。
【００４０】
そこで、このような電力需要の変化に注目して、火力カーブ簡易生成機能は、火力発電機の発電合計を１日の中で、深夜最低時が深夜下げ代により最低出力となり、昼間最大時が火力予備力による最高出力となり、その他の時間が深夜下げ代と火力予備力との比率で求まるように設定する。ここで、深夜下げ代とは、深夜帯の需要が最小となる時間断面において、正常な出力電圧を供給するために最低限必要となる最低抑制余力である。また、火力予備力とは、昼間帯の需要が最大となる時間断面において正常な出力電圧を供給するために最低限必要となる最低焚上余力である。火力カーブ生成部１２０は、火力カーブ簡易生成機能により、深夜下げ代と火力予備力とを指定するのみで複数断面の発電合計を生成する。
【００４１】
なお、火力カーブ生成部１２０は、火力カーブ簡易生成機能に従い、１日当たり２４断面で最大７日間の火力カーブを生成するものとする。また、火力カーブ生成部１２０は、昼間帯での時間断面の発電合計を火力予備力のみでは設定しきれないときに、複数ポイント（例えば、１日６ポイント）において最大時の発電合計に対する比率を設定することにより火力カーブの形状を合わせこむ機能を備えている。
【００４２】
図５は、火力カーブ簡易生成機能により生成される火力カーブＰｔを模式的に示した図である。ここで、昼間帯の時間断面での火力焚上可能量Ｐｕは、火力発電機の上限出力値から火力カーブＰｔを減算した電力量である。また、深夜帯の時間断面での火力抑制可能量Ｐｄは、この時間断面での火力カーブＰｔの発電合計から、火力発電機の下限出力値を減算した電力量である。
【００４３】
すなわち、ある時間断面での火力焚上可能量とは、その時間断面での火力カーブの発電合計を最高まで焚き上げ可能な電力量である。また、ある時間断面での火力抑制可能量とは、その時間断面での火力カーブの発電合計を最低まで抑制可能な電力量である。
【００４４】
＜等増分燃料費法による最適負荷配分計算＞
次に、等増分燃料費法による最適負荷配分処理について説明する。
【００４５】
まず、各発電機の出力値の計算について説明する。ある発電機の燃料費用Ｆは、次に示す（１）式で表される。
Ｆ＝Ｃｔ×（ａ×Ｐ２＋ｂ×Ｐ＋ｃ）・・・（１）式
但し、Ｃｔは燃料単価を示し、Ｐは発電機の出力電力を示す。また、ａ，ｂ，ｃは熱出力特性定数を示している。上述したように、燃料単価Ｃｔは燃料単価設定部１１３により設定され、熱出力特性定数ａ，ｂ，ｃは熱出力特性定数設定部１１２により設定される。
【００４６】
また、増分燃料費λは、（１）式をＰで微分したものであり、次に示す（２）式で表される。
λ＝ｄＦ／ｄＰ＝Ｃｔ×（２ａＰ＋ｂ）・・・（２）式
【００４７】
燃料費用は、この増分燃料費用λを各発電機で等しくなるように各火力発電機を運転させることによって最小となる。
【００４８】
また、燃料費用が最小となる発電機の出力電力Ｐは、（２）式を変形して、次に示す（３）式で求めることができる。
Ｐ＝（λーＣｔ×ｂ）／（２×Ｃｔ×ａ）・・・（３）式
【００４９】
また、発電機出力の合計Ｐｇと発電合計をあわせる手法は、次に示す（４）式により行う。
Ｐｇ＝Σ（（λーＣｔｉ×ｂｉ）／（２×Ｃｔｉ×ａｉ）×Ｕｉ）・・・（４）式
但し、ａｉ，ｂｉは発電機ｉの熱出力特性定数を示し、Ｃｔｉは発電機ｉの燃料単価を示し、Ｕｉは発電機ｉの並列台数を示している。例えば、Ｕｉは、発電機ｉが全て解列選択されているときに「０」となる。
【００５０】
また、等増分燃料費法による最適負荷配分処理では、発電機出力合計Ｐｇと設定した発電合計が等しくなるように（４）式の増分燃料費λを調整することにより、燃料費用が最小となる各発電機の出力を算出する。なお、本実施形態の最適負荷配分処理では、増分燃料費λの調整において、発電機出力が上限あるいは下限に達したときには、発電機出力をその値とし、算出対象から除外する。
【００５１】
また、燃料費特性を２次近似式で表した変動単価発電機と固定単価発電機が混在するときの燃料費用合計Ｆｓは、次に示す（５）式で表される。
Ｆｓ＝ΣＦｉ＋ΣＣｊ×Ｐｊ・・・（５）式
但し、Ｆｉは変動単価発電機ｉの燃料費用を示し、Ｃｊは固定単価発電機ｊの発電単価を示し、Ｐｊは固定単価発電機ｊの出力電力を示している。
【００５２】
本実施形態において、経済効果算出装置１００では、第１の燃料費用算出部１４０及び第２の燃料費用算出部１６０が、上述したような等増分燃料費法による最適負荷配分を行って、第１の燃料費用及び第２の燃料費用をそれぞれ算出する。
【００５３】
＜火力カーブ補正部＞
火力カーブ補正部１５０が行う動作について次に説明する。
【００５４】
まず、揚水発電機運転設定部１３０で設定された揚発運転に応じた火力カーブの補正処理を具体例を用いて説明する。本具体例は、図６に示すように、揚発指定断面が昼間帯に設定されたときの補正処理である。
【００５５】
火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面において揚発を行うことによって火力発電機の出力が抑制されたものとして、揚発指定断面での火力カーブＰｔの発電合計から揚発指定量Ｐａを減算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は火力カーブＰｔを矢印Ａ１方向に下げる補正を行う。さらに、火力カーブ補正部１５０は、揚発で使用した電力を増分燃料費が最小となる深夜帯で揚水するものとして、深夜帯での増分燃料費又は発電合計が等しくなるようにして、深夜帯での火力カーブＰｔの発電合計に深夜焚上補正量Ｐｃ２を加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ａ２方向に上げる補正を行う。ここで、揚発指定量Ｐａに揚水効率で除した電力量が、深夜焚上補正量Ｐｃ２として計算される。
【００５６】
すなわち、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力カーブの発電合計から揚発指定量を減算し、増分燃料費が最小である時間断面での火力カーブの発電合計に揚発指定量に揚水効率を除した電力量を加算する補正を行う。
【００５７】
次に、揚水発電機運転設定部１３０で設定された揚水運転に応じた火力カーブの補正処理を具体例を用いて説明する。本具体例は、図７に示すように、揚水指定断面を深夜帯に設定されたときの補正処理である。
【００５８】
火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面において揚水を行うために火力発電機が焚き上げられたものとして、揚水指定断面での火力カーブＰｔの発電合計に揚水指定量Ｐｂを加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｂ１方向に上げる補正を行う。さらに、火力カーブ補正部１５０は、揚水した電力量を増分燃料費が最大となる昼間帯で揚発するものとして、昼間帯での増分燃料費又は発電合計が等しくなるようにして、昼間帯での火力カーブＰｔの発電合計から昼間抑制補正量Ｐｃ３を減算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、昼間帯における時間断面の火力カーブＰｔを矢印Ｂ２方向に下げる補正を行う。ここで、揚水指定量Ｐｂに揚水効率で乗じた電力量が、昼間抑制補正量Ｐｃ３として算出される。
【００５９】
すなわち、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力カーブの発電合計に揚水指定量を加算し、増分燃料費が最大である時間断面での火力カーブの発電合計から揚水指定量に揚水効率で乗じた電力量を減算する補正を行う。
【００６０】
なお、図６及び図７に示した具体例は、通常計画される揚水発電機の運転に応じて火力カーブを補正したものである。このような通常の運転計画に対して、揚水発電機は、任意の時間断面で試運転を行う場合がある。任意の時間断面に指定断面が設定された場合、火力カーブ補正部１５０は、指定断面での火力抑制可能量及び火力焚上可能量を考慮しないと、火力カーブの補正処理が行えない場合がある。指定断面での火力抑制可能量及び火力焚上可能量を考慮した火力カーブ補正処理に関しては、次に示すフローチャートの各処理工程の中で説明する。
【００６１】
＜経済効果算出装置全体の処理工程＞
次に、経済効果算出装置１００の各処理部が行う処理工程を、図８に示すフローチャートに従って説明する。
【００６２】
ステップＳ１において、火力カーブ生成部１２０は、火力カーブ簡易生成機能に従って指定された深夜下げ代と火力予備力と、発電機関連情報設定部１１０により設定された発電機関連情報とに基づいて火力カーブを生成する。
【００６３】
ステップＳ２において、発電状態設定部１８０は、時間帯別バランス変更設定処理、すなわち系統に繋がれている火力発電機の各断面の発電機状態（並列、解列又は出力指定）の設定を行う。
【００６４】
ステップＳ３において、揚水発電機運転設定部１３０は、揚発指定断面とその揚発指定量、又は揚水指定断面とその揚水指定量を設定する。
【００６５】
ステップＳ４において、第１の燃料費用算出部１４０は、火力カーブ生成部１２０により生成された火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って、第１の燃料費用を算出する。
【００６６】
ステップＳ５において、火力カーブ補正部１５０は、揚水発電機運転設定部１３０で設定された情報に応じて、火力カーブ生成部１２０により生成された火力カーブを補正する。なお、火力カーブ補正部１５０の具体的な処理工程に関しては、後述する。
【００６７】
ステップＳ６において、第２の燃料費用算出部１６０は、火力カーブ補正部１５０によって補正された火力カーブに基づき、等増分燃料費法による最適負荷配分を行って、第２の燃料費用を算出する。
【００６８】
ステップＳ７において、経済効果算出部１７０は、第１の燃料費用と第２の燃料費用との差分から揚水発電機の運転計画に応じた経済効果を求める。すなわち、経済効果算出装置１００は、揚水発電機の運転計画に応じた燃料費用の変化を算出する。また、経済効果算出部１７０は、この燃料費用の変化結果を出力表示部４に表示する。よって、経済効果算出装置１００は、揚水発電機の運転計画に応じた燃料費用の変化という定量的な評価指標をユーザに提供することができる。
【００６９】
また、本処理工程において、経済効果算出部１７０は、発電機関連情報に基づいて、揚水発電機運転設定部１３０によって設定された揚水発電機の運転計画に応じた次に示す各変化量を算出して、出力表示部４を介してユーザに視認可能に表示する。すなわち、経済効果算出部１７０は、燃料別消費量、燃料別発電量、及びガス排出量の変化をそれぞれ算出する。同様にして、経済効果算出部１７０は、火力カーブの断面毎の各発電機個別の発電量、燃料消費量、及びガス排出量の変化をそれぞれ算出する。
【００７０】
このようにして、経済効果算出部１７０は、揚水発電機運転設定部１３０によって設定された揚水発電機の運転計画に応じた燃料費用の変化、すなわち経済効果に加えて、この運転計画による燃料消費量とガス排出量との影響を定量的かつ容易に算出することができる。
【００７１】
次に、上述したステップＳ５における火力カーブ補正部１５０の具体的な処理工程に関して図９を参照して説明する。
【００７２】
ステップＳ１１において、火力カーブ補正部１５０は、昼間焚上補正量と深夜焚上補正量と昼間抑制補正量との各値を全て「０」に設定する。各補正量については、後段の処理行程において説明する。
【００７３】
ステップＳ１２において、火力カーブ補正部１５０は、補正量を設定していない指定断面があるか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、補正量を設定していない揚発指定断面又は揚水指定断面があるとき、ステップＳ１３に進み、補正量を設定していない揚発指定断面又は揚水指定断面がいずれもないとき、ステップＳ１６に進む。
【００７４】
ステップＳ１３において、火力カーブ補正部１５０は、補正量の計算対象となる指定断面が揚発指定断面であるか、又は揚水指定断面であるかを判断する。火力カーブ補正部１５０は、対象指定断面が揚発指定断面であるとき、ステップＳ１４に進み、対象指定断面が揚水指定断面であるとき、ステップＳ１５に進む。
【００７５】
ステップＳ１４において、火力カーブ補正部１５０は、設定された揚発指定断面とその揚発指定量とに応じて各補正量を設定し、ステップＳ１２に戻る。なお、具体的な処理内容に関しては後述する。
【００７６】
ステップＳ１５において、火力カーブ補正部１５０は、設定された揚水指定断面とその揚水指定量とに応じて各補正量を計算して、ステップＳ１２に戻る。なお、具体的な処理内容に関しては後述する。
【００７７】
ステップＳ１６において、火力カーブ補正部１５０は、昼間焚上補正量が「０」であるか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、昼間焚上補正量が「０」でないとき、ステップＳ１７に進み、昼間焚上補正量が「０」であるとき、ステップＳ１８に進む。
【００７８】
ステップＳ１７において、火力カーブ補正部１５０は、昼間焚上補正量に応じて火力カーブを補正する。具体的には、火力カーブ補正部１５０は、昼間帯での増分燃料費又はその発電合計が一定になるように、昼間帯での火力カーブの発電合計を昼間焚上補正量分増加させる。なお、全ての時間断面において昼間焚上補正量に応じた発電合計の補正を設定することができないとき、火力カーブ補正部１５０は、昼間焚上補正量のうち補正できない電力量に揚水効率で除した電力量を深夜焚上補正量に加算する。
【００７９】
ステップＳ１８において、火力カーブ補正部１５０は、深夜焚上補正量が「０」であるか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、深夜焚上補正量が「０」でないとき、ステップＳ１９に進み、深夜焚上補正量が「０」であるとき、ステップＳ２０に進む。
【００８０】
ステップＳ１９において、火力カーブ補正部１５０は、深夜焚上補正量に応じて火力カーブを補正する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、深夜帯での増分燃料費又はその発電合計が一定になるように、深夜帯での火力カーブの発電合計に深夜焚上補正量を加算する。
【００８１】
ステップＳ２０において、火力カーブ補正部１５０は、昼間抑制補正量が「０」であるか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、昼間抑制補正量が「０」であるとき、ステップＳ２０に進み、昼間抑制補正量が「０」でないとき、火力カーブ補正部１５０で行う処理工程を終了する。
【００８２】
ステップＳ２１において、火力カーブ補正部１５０は、昼間抑制補正量に応じて火力カーブを補正する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、昼間帯での増分燃料費又はその発電合計が一定になるように、昼間での火力カーブの発電合計から昼間抑制補正量を減算する。
【００８３】
続いて、図９に示したステップＳ１４で行う具体的な処理内容に関して図１０を参照して説明する。
【００８４】
ステップＳ１４１において、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量が揚発指定量以上であるか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量が揚発指定量以上であるとき、ステップＳ１４２に進み、揚発指定断面での火力抑制可能量が揚発指定量よりも小さいとき、ステップＳ１４３に進む。
【００８５】
ステップＳ１４２において、火力カーブ補正部１５０は、上述の図６に示した処理を行う。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面の発電合計から揚発指定量を減算する。また、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定量に揚水効率で除した電力量を深夜焚上補正量に加算する。
【００８６】
ステップＳ１４３において、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量の値が「０」であるか否かを判断する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力カーブの発電合計が最低まで抑制されているか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量の値が「０」ではないとき、ステップＳ１４４へ進み、揚発指定断面での火力抑制可能量の値が「０」であるとき、ステップＳ１４５へ進む。
【００８７】
ステップＳ１４４において、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量が揚発指定量よりも小さい条件下において、揚発指定量に応じた各補正量を計算する。本処理工程では、図１１に示す具体例を参照して説明する。
【００８８】
まず、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力カーブＰｔの発電合計から、揚発指定断面での火力抑制可能量Ｐｄを減算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｃ１方向補正する。そして、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量Ｐｄに揚水効率で除した値を深夜焚上補正量Ｐｃ２に加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｃ２方向に補正する。さらに、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面において、揚発指定量Ｐａから火力抑制可能量Ｐｄを減算した不足電力量を揚水するとともにこの揚水した電力量分を用いて揚発するものとし、この運転によって生じる以下の（６）式で示される損失量を昼間焚上補正量Ｐｃ１に加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｃ３方向に補正する。
（損失量）＝（（揚発指定量）−（揚発指定断面での火力抑制可能量））×（１／（揚水効率）−１）・・・（６）式
【００８９】
ステップＳ１４５において、火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面での火力抑制可能量の値が「０」である条件下で、揚発指定量に応じた各補正量を設定する。本処理工程では、図１２に示す具体例を参照して説明する。
【００９０】
火力カーブ補正部１５０は、揚発指定断面において、揚発指定量Ｐａと同量の揚水を行うとともにこの揚水した電力量で揚発する運転を行い、この運転によって生じた以下の（７）式で示される損失量を昼間焚上補正量Ｐｃ１に加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｄ方向に補正する。
（損失量）＝（揚発指定量）×（１／（揚水効率）−１）・・・（７）式
このように、火力カーブ補正部１５０は、ステップＳ１４２、Ｓ１４４、及びＳ１４５からなる３つの条件にそれぞれ分けて、揚発指定量に応じた各補正量を設定してステップＳ１４の処理を終了する。
【００９１】
続いて、ステップＳ１５で行う具体的な処理内容に関して図１３を参照して説明する。
【００９２】
ステップＳ１５１において、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面において、火力焚上可能量が揚水指定量以上あるか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力焚上可能量が揚水指定量以上であるとき、ステップＳ１５２に進み、揚水指定断面での火力焚上可能量が揚水指定量よりも小さいとき、ステップＳ１５３に進む。
【００９３】
ステップＳ１５２において、火力カーブ補正部１５０は、図７に示した処理を行う。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力カーブの発電合計に揚水指定量を加算する。また、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定量を揚水効率で乗じた値を昼間抑制補正量に加算する。
【００９４】
ステップＳ１５３において、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力焚上可能量の値が「０」であるか否かを判断する。すなわち、揚水指定断面での火力カーブの発電合計が最大まで焚き上げられているか否かを判断する。火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力焚上可能量の値が「０」ではないとき、ステップＳ１５４へ進み、揚水指定断面での火力焚上可能量の値が「０」であるとき、ステップＳ１５５へ進む。
【００９５】
ステップＳ１５４において、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力焚上可能量が揚水指定量よりも小さい条件下において、揚水指定量に応じた各補正量を算出する。本処理工程では、図１４に示す具体例を参照して次の通りに説明する。
【００９６】
まず、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力カーブＰｔの発電合計に火力焚上可能量Ｐｕを加える。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力カーブＰｔを矢印Ｅ１方向に補正する。また、火力カーブ補正部１５０は、火力焚上可能量Ｐｕに揚水効率で乗じた値を昼間抑制補正量Ｐｃ３に加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｅ２方向に補正する。また、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面において、揚水指定量Ｐｂから揚水指定断面での火力焚上可能量Ｐｕを減算した焚上不足電力量分を揚発するとともにこの揚発した電力量分を用いて揚水するものとし、この運転によって生じる以下の（８）式で示される損失量を深夜焚上補正量Ｐｃ２に加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｅ３方向に補正する。
（損失量）＝（（揚水指定量）−（揚水指定断面での火力焚上可能量））×（１／（揚水効率）−１）・・・（８）式
【００９７】
ステップＳ１５５において、火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面での火力焚上可能量の値が「０」である条件下において揚水指定量に応じた各補正量を設定する。本処理工程では、図１５に示す具体例を参照して次の通りに説明する。
【００９８】
火力カーブ補正部１５０は、揚水指定断面において、揚水指定量Ｐｂと同量の揚発を行うとともにこの揚発した電力で揚水する運転を行い、この運転によって生じた以下の（９）式で示される損失量を深夜焚上補正量Ｐｃ２に加算する。すなわち、火力カーブ補正部１５０は、火力カーブＰｔを矢印Ｆ方向に補正する。
（損失量）＝（揚水指定量）×（１／（揚水効率）−１）・・・（９）式
このように、火力カーブ補正部１５０は、ステップＳ１４２、Ｓ１４４、及びＳ１４５からなる３つの条件にそれぞれ分けて、設定した揚水指定量に応じた各補正量を設定してステップＳ１４の処理を終了する。
【００９９】
以上のように、経済効果算出装置１００は、ステップＳ４において第１の燃料費用を算出し、ステップＳ５において火力カーブを補正し、ステップＳ６において第２の燃料費用を算出し、ステップＳ７において揚水発電機の運転による経済効果を算出する。また、火力カーブ補正部１５０は、火力発電機の運転が最経済となるように揚水発電機の運転が計画されるときに限らず、任意の時間断面に揚水及び揚発が指定されたときも、ステップＳ１４及びＳ１５において、指定断面での火力抑制可能量及び火力焚上可能量を考慮して火力カーブを補正する。このようにして、経済効果算出装置１００は、任意の時間断面に揚水発電機の運転が計画されても、この運転計画に応じた経済効果を、定量的且つ容易に算出することができる。
【０１００】
また、本実施形態では、経済効果算出装置１００が行う一連の処理を、ソフトウェアで実行するが、専用のハードウェアによって実行するようにしても良い。また、経済効果算出装置１００が行う一連の処理をコンピュータに実行させるプログラムは、記憶媒体に固定されても良いし、ネットワークを介して拡布される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】平均的な１日の日負荷曲線を示した図である。
【図２】演算装置の構成を示したブロック図である。
【図３】経済効果算出装置の構成を示したブロック図である。
【図４】経済効果算出装置に備えられている発電機関連情報設定部の構成を示したブロック図である。
【図５】火力カーブ生成部で生成される火力カーブを模式的に示した図である。
【図６】火力カーブ補正部が揚発指定量に応じて補正する処理を模式的に示した図である。
【図７】火力カーブ補正部が揚発指定量に応じて補正する処理を模式的に示した図である。
【図８】経済効果算出装置が行う処理工程を示したフローチャートである。
【図９】火力カーブ補正部が行う処理工程を示したフローチャートである。
【図１０】火力カーブ補正部が揚発指定量に応じて各補正量を算出する処理工程を示したフローチャートである。
【図１１】火力カーブ補正部が揚発指定量に応じて補正する処理を模式的に示した図である。
【図１２】火力カーブ補正部が揚発指定量に応じて補正する処理を模式的に示した図である。
【図１３】火力カーブ補正部が揚水指定量に応じて各補正量を算出する処理工程を示したフローチャートである。
【図１４】火力カーブ補正部が揚水指定量に応じて補正する処理を模式的に示した図である。
【図１５】火力カーブ補正部が揚水指定量に応じて補正する処理を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  演算装置、２  入力部、３  演算部、４  出力表示部、１００  経済効果算出装置、１１０  発電機関連情報設定部、１１１  出力上下限値設定部、１１２  熱出力特性定数設定部、１１３  燃料単価設定部、１１４  発電機所内電力特性定数設定部、１１５  その他費用設定部、１１６  ガス排出量特性定数設定部、１２０  火力カーブ生成部、１３０  揚水発電機運転設定部、１４０  第１の燃料費用算出部、１５０  火力カーブ補正部、１６０  第２の燃料費用算出部、１７０  経済効果算出部、１８０  発電機状態設定部
【図１】
2008125152.tif 000003
【図２】
2008125152.tif 000004
【図３】
2008125152.tif 000005
【図４】
2008125152.tif 000006
【図５】
2008125152.tif 000007
【図６】
2008125152.tif 000008
【図７】
2008125152.tif 000009
【図８】
2008125152.tif 000010
【図９】
2008125152.tif 000011
【図１０】
2008125152.tif 000012
【図１１】
2008125152.tif 000013
【図１２】
2008125152.tif 000014
【図１３】
2008125152.tif 000015
【図１４】
2008125152.tif 000016
【図１５】
2008125152.tif 000017