(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の需給調整市場向けに適用される調整力を供出可能なように自家用発電機のガバナフリー運転を制御する制御装置であって、
電力系統における周波数を取得する取得部と、
前記取得部により取得された周波数に応じて、前記自家用発電機の発電電力又は前記電力系統からの受電電力を制御するための目標値であって、前記電力系統に対する調整力の供出に必要な前記目標値を作成する作成部と、
前記作成部により作成された前記目標値を、前記自家用発電機に出力する出力部と、
を備え、
前記作成部は、前記自家用発電機の発電電力又は前記電力系統からの受電電力を計測して得られた計測値と、前記自家用発電機が前記調整力の予め定められた応動時間以内で増加又は減少可能な電力量の値とに基づいて、前記目標値を作成する
制御装置。
【請求項２】
前記予め定められた応動時間は、１０秒である
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記自家用発電機に対して後付け可能な構造とされている
請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記周波数には、前記電力系統から得られる系統周波数、又は、前記自家用発電機の回転数から得られる構内周波数が用いられる
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記作成部は、前記発電電力を制御する際に、前記周波数が閾値の下限より低い場合、前記発電電力が増加するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の上限より高い場合、前記発電電力が減少するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の下限以上で前記閾値の上限以下である場合、前記調整力を供出可能なように前記目標値を作成する
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記作成部は、前記目標値が発電電力上限値より大きくなる場合、前記発電電力が前記発電電力上限値まで減少するように前記目標値を作成し、前記目標値が発電電力下限値より小さくなる場合、前記発電電力が前記発電電力下限値まで増加するように前記目標値を作成する
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記作成部は、前記受電電力を制御する際に、前記周波数が閾値の下限より低い場合、前記受電電力が減少するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の上限より高い場合、前記受電電力が増加するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の下限以上で前記閾値の上限以下である場合、前記調整力を供出可能なように前記目標値を作成する
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記作成部は、前記目標値が受電電力上限値より大きくなる場合、前記受電電力が前記受電電力上限値まで減少するように前記目標値を作成し、前記目標値が受電電力下限値より小さくなる場合、前記受電電力が前記受電電力下限値まで増加するように前記目標値を作成する
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された制御装置と、
前記制御装置により、電力の需給調整市場向けに適用される調整力を供出可能なように制御される自家用発電機と、
を備えた自家用発電システム。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の制御装置が備える各部として機能させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、自家用発電システム、及び制御プログラムに関し、詳しくは、自家用発電機を用いて需給調整市場向けの調整力を供出可能な制御装置、自家用発電システム、及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスタービンの運転制御では、出力一定運転が求められるため、負荷制限によって常時の回転速度変化に対して出力が変化しないように負荷制限（ロードリミット）運転を行うようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０３８９７２号公報
【特許文献２】特開平９−３２４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１及び特許文献２に記載された従来技術はいずれも、出力一定運転を行うことができる。しかしながら、ガバナフリー運転には対応していないため、ガバナフリー運転によって提供される調整力（所謂一次調整力）を柔軟に変更することができないという制限を受ける。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、ガバナフリー運転をすることができなかった自家用発電機であっても、ガバナフリー運転を可能とし、電力の需給調整市場向けの調整力を供出することができる制御装置、自家用発電システム、及び制御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】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１態様に係る制御装置は、電力の需給調整市場向けに適用される調整力を供出可能なように自家用発電機を制御する制御装置であって、電力系統における周波数を取得する取得部と、前記取得部により取得された周波数に応じて、前記自家用発電機の発電電力又は前記電力系統からの受電電力を制御するための目標値であって、前記電力系統に対する調整力の供出に必要な前記目標値を作成する作成部と、前記作成部により作成された前記目標値を、前記自家用発電機に出力する出力部と、を備えている。
【０００７】
第１態様に係る制御装置によれば、ガバナフリー運転をすることができなかった自家用発電機に対して、ガバナフリー運転を可能とし、電力の需給調整市場向けの調整力を供出することができる。
【０００８】
また、第２態様に係る制御装置は、第１態様に係る制御装置において、前記自家用発電機に対して後付け可能な構造とされている。
【０００９】
第２態様に係る制御装置によれば、既存の自家用発電機に後付けすることができる。
【００１０】
また、第３態様に係る制御装置は、第１態様又は第２態様に係る制御装置において、前記作成部が、前記自家用発電機の発電電力又は前記電力系統からの受電電力を計測して得られた計測値と、前記自家用発電機が一定時間以内で増加又は減少可能な電力量の値とに基づいて、前記目標値を作成する。
【００１１】
第３態様に係る制御装置によれば、調整力の供出に必要な目標値を作成することができる。
【００１２】
また、第４態様に係る制御装置は、第１態様〜第３態様のいずれか１の態様に係る制御装置において、前記周波数には、前記電力系統から得られる系統周波数、又は、前記自家用発電機の回転数から得られる構内周波数が用いられる。
【００１３】
第４態様に係る制御装置によれば、電力系統における周波数として、系統周波数又は構内周波数を用いることができる。
【００１４】
また、第５態様に係る制御装置は、第１態様〜第４態様のいずれか１の態様に係る制御装置において、前記作成部が、前記発電電力を制御する際に、前記周波数が閾値の下限より低い場合、前記発電電力が増加するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の上限より高い場合、前記発電電力が減少するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の下限以上で前記閾値の上限以下である場合、前記調整力を供出可能なように前記目標値を作成する。
【００１５】
第５態様に係る制御装置によれば、発電電力を制御する際に、電力系統における周波数に応じて、適切な目標値を作成することができる。
【００１６】
また、第６態様に係る制御装置は、第５態様に係る制御装置において、前記作成部が、前記目標値が発電電力上限値より大きくなる場合、前記発電電力が前記発電電力上限値まで減少するように前記目標値を作成し、前記目標値が発電電力下限値より小さくなる場合、前記発電電力が前記発電電力下限値まで増加するように前記目標値を作成する。
【００１７】
第６態様に係る制御装置によれば、目標値が発電電力上限値又は発電電力下限値を超えることがなく、適切な目標値を作成することができる。
【００１８】
また、第７態様に係る制御装置は、第１態様〜第４態様のいずれか１の態様に係る制御装置において、前記作成部が、前記受電電力を制御する際に、前記周波数が閾値の下限より低い場合、前記受電電力が減少するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の上限より高い場合、前記受電電力が増加するように前記目標値を作成し、前記周波数が前記閾値の下限以上で前記閾値の上限以下である場合、前記調整力を供出可能なように前記目標値を作成する。
【００１９】
第７態様に係る制御装置によれば、受電電力を制御する際に、電力系統における周波数に応じて、適切な目標値を作成することができる。
【００２０】
また、第８態様に係る制御装置は、第７態様に係る制御装置において、前記作成部が、前記目標値が受電電力上限値より大きくなる場合、前記受電電力が前記受電電力上限値まで減少するように前記目標値を作成し、前記目標値が受電電力下限値より小さくなる場合、前記受電電力が前記受電電力下限値まで増加するように前記目標値を作成する。
【００２１】
第８態様に係る制御装置によれば、目標値が受電電力上限値又は受電電力下限値を超えることがなく、適切な目標値を作成することができる。
【００２２】
更に、上記目的を達成するために、第９態様に係る自家用発電システムは、第１態様〜第８態様のいずれか１の態様に係る制御装置と、前記制御装置により、電力の需給調整市場向けに適用される調整力を供出可能なように制御される自家用発電機と、を備えている。
【００２３】
第９態様に係る自家用発電システムによれば、第１態様〜第８態様のいずれか１の態様に係る制御装置と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
更に、上記目的を達成するために、第１０態様に係る制御プログラムは、コンピュータを、第１態様〜第８態様のいずれか１の態様に係る制御装置が備える各部として機能させる。
【００２５】
第１０態様に係る制御プログラムによれば、第１態様〜第８態様のいずれか１の態様に係る制御装置と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳述したように、本発明によれば、ガバナフリー運転をすることができなかった自家用発電機であっても、ガバナフリー運転を可能とし、電力の需給調整市場向けの調整力を供出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る自家用発電システムの構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る制御装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る電力系統の周波数と自家用発電機の発電電力との関係の一例を示すグラフである。
【図５】（Ａ）第１の実施形態に係る自家用発電機の発電電力上限側の制御の一例を示すグラフである。（Ｂ）第１の実施形態に係る自家用発電機の発電電力下限側の制御の一例を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態に係る制御プログラムによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る電力系統の周波数と電力系統からの受電電力との関係の一例を示すグラフである。
【図８】（Ａ）第２の実施形態に係る電力系統からの受電電力上限側の制御の一例を示すグラフである。（Ｂ）第２の実施形態に係る電力系統からの受電電力下限側の制御の一例を示すグラフである。
【図９】第２の実施形態に係る制御プログラムによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。
【００２９】
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る自家用発電システム９０の構成の一例を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態に係る自家用発電システム９０は、一般送配電事業者が管理対象とする電力系統８０に接続されている。自家用発電システム９０は、発電事業者によって管理又は運用される。
【００３１】
本実施形態に係る自家用発電システム９０は、制御装置１０と、発電機制御盤２０と、自家用発電機３０と、を備えている。
【００３２】
自家用発電機３０は、例えば、ガスタービン、ガスエンジン、又は燃料電池等を用いて発電を行うコージェネレーションシステムあるいは蓄電池として構成されている。
【００３３】
発電機制御盤２０は、自家用発電機３０の発電電力を制御するための指令値を出力する。なお、発電機制御盤２０は、自家用発電機３０と一体で構成されていてもよい。
【００３４】
制御装置１０は、電力の需給調整市場向けに適用される調整力を供出可能なように自家用発電機３０の発電電力を制御する。制御装置１０は、既存の自家用発電機３０に対して後付け可能な構造とされている。図１の例では、発電機制御盤２０と自家用発電機３０とが別体であるため、制御装置１０は発電機制御盤２０に対して後付けされる。自家用発電機３０は、発電機制御盤２０を介して、外部の制御装置１０からの信号に基づいて制御される。
【００３５】
電力系統８０には、一例として、基準周波数が５０Ｈｚ、（５０±０．２）Ｈｚの範囲で変動する交流の商用電力系統が適用される。なお、基準周波数は５０Ｈｚに限定されるものではなく、電力系統８０の構成に応じて、他の周波数を取り得る。同様に、変動範囲についても±０．２Ｈｚに限定されるものではなく、電力系統８０の構成に応じて、他の範囲を取り得る。
【００３６】
電力系統８０は、電力需要の変動周期に応じて、（１）ガバナフリー（Governor Free：ＧＦ）、（２）負荷周波数制御（Load Frequency Control：ＬＦＣ）、（３）経済負荷配分制御（Economic load Dispatching Control：ＥＤＣ）に基づく電源からの調整力を組み合わせることで、周波数が維持される。電力自由化により、一般送配電事業者は、この調整力を公募か市場で発電事業者等から調達することが見込まれる。
【００３７】
オフィス、工場、一般家庭等における電力需要は時々刻々と変動する。電力系統８０の電力需要が電力供給を超過すると、電力系統８０の周波数は基準周波数（例えば、５０Ｈｚ）よりも低下し、逆に、電力供給が電力需要を超過すると周波数は基準周波数より上昇する。調整力とは、時々刻々と変動する需要と供給とをバランスさせるためのものであり、調整力が理想的に提供された場合には、周波数は基準周波数に一致する。
【００３８】
短周期の需要変動に対しては、一般に、発電事業者が管理又は運用する発電機で自律的に行われるガバナフリー運転が適用される。ガバナフリー運転とは、需要変動に起因する発電機の回転速度の変化に対して、当該回転速度を一定に保つように、入力量（燃料供給量等）を制御する運転のことをいう。
【００３９】
本実施形態に係る調整力は、上記（１）のガバナフリー運転により提供される調整力であり、所謂一次調整力と呼ばれるものである。この一次調整力の要件は、応動時間が１０秒以内、継続時間が５分以内、供出可能量が１０秒以内で出力変化可能な量として検討されている。本実施形態に係る自家用発電機３０は、上記のガバナフリー運転に対応していないが、制御装置１０を後付けすることで、ガバナフリー運転に対応することが可能とされる。
【００４０】
次に、図２及び図３を参照して、第１の実施形態に係る制御装置１０の具体的な構成について説明する。
【００４１】
図２は、第１の実施形態に係る制御装置１０の電気的な構成の一例を示すブロック図である。
【００４２】
図２に示すように、本実施形態に係る制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１４と、記憶部１５と、周波数センサ１６と、周波数換算部１７と、通信部１８と、を備えている。
【００４３】
ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４は、バスを介して各々接続されている。Ｉ／Ｏ１４には、記憶部１５と、周波数センサ１６と、周波数換算部１７と、通信部１８と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、Ｉ／Ｏ１４を介して、ＣＰＵ１１と相互に通信可能とされる。
【００４４】
記憶部１５としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等が用いられる。記憶部１５には、制御装置１０の動作を制御するための制御プログラム１５Ａが記憶される。なお、この制御プログラム１５Ａは、ＲＯＭ１２に記憶されていてもよい。
【００４５】
制御プログラム１５Ａは、例えば、制御装置１０に予めインストールされていてもよい。制御プログラム１５Ａは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、制御装置１０に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、光磁気ディスク、ＨＤＤ、ＤＶＤ-ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。
【００４６】
周波数センサ１６は、電力系統８０の系統周波数を計測する。また、周波数換算部１７は、自家用発電機３０の回転数（回転速度）を構内周波数に換算する。制御装置１０は、周波数センサ１６及び周波数換算部１７のうち少なくとも一方を備えていればよい。また、周波数センサ１６及び周波数換算部１７は、制御装置１０の外部に設けられていてもよい。
【００４７】
通信部１８は、発電機制御盤２０と通信可能に接続するための通信インターフェースであり、通信方式は、有線通信でもよいし、無線通信でもよい。
【００４８】
ところで、上述したように、自家用発電機３０はガバナフリー運転に対応していないため、ガバナフリー運転によって提供される一次調整力を柔軟に変更することができないという制限を受ける。
【００４９】
このため、本実施形態に係る制御装置１０のＣＰＵ１１は、記憶部１５に記憶されている制御プログラム１５ＡをＲＡＭ１３に書き込んで実行することにより、図３に示す各部として機能する。
【００５０】
図３は、第１の実施形態に係る制御装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【００５１】
図３に示すように、本実施形態に係る制御装置１０のＣＰＵ１１は、取得部１１Ａ、作成部１１Ｂ、及び出力部１１Ｃとして機能する。
【００５２】
本実施形態に係る取得部１１Ａは、電力系統８０における周波数を取得する。ここでいう周波数は、電力系統８０から得られる系統周波数でもよいし、自家用発電機３０の回転数（回転速度）等から得られる構内周波数でもよい。なお、系統周波数は周波数センサ１６から取得され、構内周波数は周波数換算部１７から取得される。また、取得部１１Ａは、入力信号を取得する。ここでいう入力信号は、自家用発電機３０の発電電力を計測して得られる計測値を表す信号である。
【００５３】
本実施形態に係る作成部１１Ｂは、取得部１１Ａにより取得された周波数に応じて、自家用発電機３０の発電電力を制御するための目標値を作成する。この目標値は、電力系統８０に対する調整力の供出に必要な値である。具体的に、一次調整力の場合、上述したように、１０秒以内での応動が検討されている。この目標値は、入力信号により表される計測値と、自家用発電機３０が一定時間（例えば、１０秒）以内で増加又は減少可能な電力量の値とに基づいて算出される。この電力量の値は、自家用発電機３０の仕様によって適宜決定される値である。なお、目標値の作成は、例えば、一定の間隔で常時行われるものとする。
【００５４】
本実施形態に係る出力部１１Ｃは、作成部１１Ｂにより作成された目標値を、発電機制御盤２０に出力する。そして、発電機制御盤２０は、制御装置１０から入力を受け付けた目標値を指令値として自家用発電機３０に出力する。
【００５５】
図４は、第１の実施形態に係る電力系統８０の周波数と自家用発電機３０の発電電力との関係の一例を示すグラフである。図４において、縦軸は自家用発電機３０の発電電力を示し、横軸は電力系統８０の周波数を示す。
【００５６】
図４に示すように、作成部１１Ｂは、電力系統８０における周波数が閾値下限（例えば、４９．８Ｈｚ）より低い場合、自家用発電機３０の発電電力が増加するように目標値を作成する。作成部１１Ｂは、電力系統８０における周波数が閾値上限（例えば、５０．２Ｈｚ）より高い場合、自家用発電機３０の発電電力が減少するように目標値を作成する。作成部１１Ｂは、電力系統８０における周波数が閾値下限以上で閾値上限以下である場合、調整力を供出可能なように目標値を作成する。具体的に、供出する調整力の分だけ自家用発電機３０の発電電力に余力を持たせるか、自家用発電機３０の稼働率に応じて、発電電力の増加ないし減少の一方のみを行わせるかを切り替えるようにしてもよい。例えば、稼働率が１００％であれば、発電電力を減少させる制御のみ、稼働率が５０％であれば、発電電力を増加させる制御のみを行う。
【００５７】
図５（Ａ）は、第１の実施形態に係る自家用発電機３０の発電電力上限側の制御の一例を示すグラフである。図５（Ｂ）は、第１の実施形態に係る自家用発電機３０の発電電力下限側の制御の一例を示すグラフである。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、縦軸は自家用発電機３０の発電電力を示し、横軸は電力系統８０の周波数を示す。
【００５８】
図５（Ａ）に示すように、作成部１１Ｂは、自家用発電機３０の発電電力の目標値が発電量上限Ｇｍａｘより大きくなる場合、自家用発電機３０の発電電力が発電量上限Ｇｍａｘまで減少するように目標値を作成する。また、図５（Ｂ）に示すように、作成部１１Ｂは、自家用発電機３０の発電電力の目標値が発電量下限Ｇｍｉｎより小さくなる場合、自家用発電機３０の発電電力が発電量下限Ｇｍｉｎまで増加するように目標値を作成する。
【００５９】
次に、図６を参照して、第１の実施形態に係る制御装置１０の作用について説明する。
【００６０】
図６は、第１の実施形態に係る制御プログラム１５Ａによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００６１】
まず、ＣＰＵ１１により記憶部１５に記憶されている制御プログラム１５Ａが起動され、以下に示す各ステップが実行される。
【００６２】
図６のステップ１００では、ＣＰＵ１１が、電力系統８０における周波数を取得する。具体的に、周波数は、上述したように、電力系統８０から得られる系統周波数でもよいし、自家用発電機３０の回転数（回転速度）等から得られる構内周波数でもよい。
【００６３】
ステップ１０１では、ＣＰＵ１１が、ステップ１００で取得した、電力系統８０における周波数が閾値下限（例えば、４９．８Ｈｚ）より低いか否かを判定する。電力系統８０における周波数が閾値下限より低いと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップ１０２に移行し、電力系統８０における周波数が閾値下限以上であると判定した場合（否定判定の場合）、ステップ１０３に移行する。
【００６４】
ステップ１０２では、ＣＰＵ１１が、自家用発電機３０の発電電力が増加するように目標値を作成し、ステップ１０６に移行する。
【００６５】
一方、ステップ１０３では、ＣＰＵ１１が、ステップ１００で取得した、電力系統８０における周波数が閾値上限（例えば、５０．２Ｈｚ）より高いか否かを判定する。電力系統８０における周波数が閾値上限より高いと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップ１０４に移行し、電力系統８０における周波数が閾値上限以下であると判定した場合（否定判定の場合）、ステップ１０５に移行する。
【００６６】
ステップ１０４では、ＣＰＵ１１が、自家用発電機３０の発電電力が減少するように目標値を作成し、ステップ１０６に移行する。
【００６７】
一方、ステップ１０５では、ＣＰＵ１１が、電力系統８０における周波数が閾値下限以上で閾値上限以下である場合、調整力を供出可能なように目標値を作成し、ステップ１０６に移行する。具体的には、上述したように、供出する調整力の分だけ自家用発電機３０の発電電力に余力を持たせるか、自家用発電機３０の稼働率に応じて、発電電力の増加ないし減少の一方のみを行わせるかを切り替えるようにしてもよい。
【００６８】
ステップ１０６では、ＣＰＵ１１が、ステップ１０２又はステップ１０４又はステップ１０５で作成した目標値を、発電機制御盤２０に出力し、本制御プログラム１５Ａによる一連の処理を終了する。
【００６９】
このように本実施形態によれば、ガバナフリー運転をすることができなかった自家用発電機であっても、ガバナフリー運転を可能とし、発電電力を制御対象として、電力の需給調整市場向けの調整力を供出することができる。
【００７０】
[第２の実施形態]
上記第１の実施形態では、自家用発電機の発電電力を制御する形態について説明した。本実施形態では、自家用発電機の発電電力に代えて、電力系統からの受電電力を制御する形態について説明する。
【００７１】
本実施形態に係る自家用発電機３０は、電力系統８０から一定値以上の電力を受電しており、受電電力一定制御が行われる。この場合、自家用発電機３０の発電電力は、受電電力に追従して制御される。つまり、受電電力が減少すれば、発電電力も減少し、受電電力が増加すれば、発電電力も増加する。
【００７２】
本実施形態に係る制御装置は、上記第１の実施形態で説明した制御装置１０と同様の構成を有しているものとし、その繰り返しの説明は省略し、上述の図３を参照して、相違点のみを説明する。
【００７３】
本実施形態に係る作成部１１Ｂは、取得部１１Ａにより取得された周波数に応じて、電力系統８０からの受電電力を制御するための目標値を作成する。この目標値は、電力系統８０に対する調整力の供出に必要な値である。具体的に、一次調整力の場合、上述したように、１０秒以内での応動が検討されている。この目標値は、入力信号により表される計測値と、自家用発電機３０が一定時間（例えば、１０秒）以内で増加又は減少可能な電力量の値とに基づいて算出される。この入力信号は、電力系統８０からの受電電力を計測して得られる計測値を表す信号である。この電力量の値は、自家用発電機３０の仕様によって適宜決定される値である。なお、目標値の作成は、発電電力を制御する場合と同様に、例えば、一定の間隔で常時行われるものとする。
【００７４】
本実施形態に係る出力部１１Ｃは、作成部１１Ｂにより作成された目標値を、発電機制御盤２０に出力する。そして、発電機制御盤２０は、制御装置１０から入力を受け付けた目標値を指令値として自家用発電機３０に出力する。
【００７５】
図７は、第２の実施形態に係る電力系統８０の周波数と電力系統８０からの受電電力との関係の一例を示すグラフである。図７において、縦軸は電力系統８０からの受電電力を示し、横軸は電力系統８０の周波数を示す。
【００７６】
図７に示すように、作成部１１Ｂは、電力系統８０における周波数が閾値下限（例えば、４９．８Ｈｚ）より低い場合、電力系統８０からの受電電力が減少するように目標値を作成する。作成部１１Ｂは、電力系統８０における周波数が閾値上限（例えば、５０．２Ｈｚ）より高い場合、電力系統８０からの受電電力が増加するように目標値を作成する。作成部１１Ｂは、電力系統８０における周波数が閾値下限以上で閾値上限以下である場合、調整力を供出可能なように目標値を作成する。具体的に、供出する調整力の分だけ受電電力に余力を持たせるか、受電電力に応じて、受電電力の増加ないし減少の一方のみを行わせるかを切り替えるようにしてもよい。例えば、受電電力が上限値に近ければ、受電電力を減少させる制御のみ、受電電力が下限値に近ければ、受電電力を増加させる制御のみを行う。
【００７７】
図８（Ａ）は、第２の実施形態に係る自家用発電機３０の受電電力上限側の制御の一例を示すグラフである。図８（Ｂ）は、第２の実施形態に係る自家用発電機３０の受電電力下限側の制御の一例を示すグラフである。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、縦軸は電力系統８０からの受電電力を示し、横軸は電力系統８０の周波数を示す。
【００７８】
図８（Ａ）に示すように、作成部１１Ｂは、電力系統８０からの受電電力の目標値が受電量上限Ｒｍａｘより大きくなる場合、電力系統８０からの受電電力が受電量上限Ｒｍａｘまで減少するように目標値を作成する。また、図８（Ｂ）に示すように、作成部１１Ｂは、電力系統８０からの受電電力の目標値が受電量下限Ｒｍｉｎより小さくなる場合、電力系統８０からの受電電力が受電量下限Ｒｍｉｎまで増加するように目標値を作成する。
【００７９】
次に、図９を参照して、第２の実施形態に係る制御装置１０の作用について説明する。
【００８０】
図９は、第２の実施形態に係る制御プログラム１５Ａによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００８１】
まず、ＣＰＵ１１により記憶部１５に記憶されている制御プログラム１５Ａが起動され、以下に示す各ステップが実行される。
【００８２】
図９のステップ１１０では、ＣＰＵ１１が、電力系統８０における周波数を取得する。具体的に、周波数は、上述したように、電力系統８０から得られる系統周波数でもよいし、自家用発電機３０の回転数（回転速度）等から得られる構内周波数でもよい。
【００８３】
ステップ１１１では、ＣＰＵ１１が、ステップ１１０で取得した、電力系統８０における周波数が閾値下限（例えば、４９．８Ｈｚ）より低いか否かを判定する。電力系統８０における周波数が閾値下限より低いと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップ１１２に移行し、電力系統８０における周波数が閾値下限以上であると判定した場合（否定判定の場合）、ステップ１１３に移行する。
【００８４】
ステップ１１２では、ＣＰＵ１１が、電力系統８０からの受電電力が減少するように目標値を作成し、ステップ１１６に移行する。
【００８５】
一方、ステップ１１３では、ＣＰＵ１１が、ステップ１１０で取得した、電力系統８０における周波数が閾値上限（例えば、５０．２Ｈｚ）より高いか否かを判定する。電力系統８０における周波数が閾値上限より高いと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップ１１４に移行し、電力系統８０における周波数が閾値上限以下であると判定した場合（否定判定の場合）、ステップ１１５に移行する。
【００８６】
ステップ１１４では、ＣＰＵ１１が、電力系統８０からの受電電力が増加するように目標値を作成し、ステップ１１６に移行する。
【００８７】
一方、ステップ１１５では、ＣＰＵ１１が、電力系統８０における周波数が閾値下限以上で閾値上限以下であるため、調整力を供出可能なように目標値を作成し、ステップ１１６に移行する。具体的には、上述したように、供出する調整力の分だけ受電電力に余力を持たせるか、受電電力に応じて、受電電力の増加ないし減少の一方のみを行わせるかを切り替えるようにしてもよい。
【００８８】
ステップ１１６では、ＣＰＵ１１が、ステップ１１２又はステップ１１４又はステップ１１５で作成した目標値を、発電機制御盤２０に出力し、本制御プログラム１５Ａによる一連の処理を終了する。
【００８９】
このように本実施形態によれば、ガバナフリー運転をすることができなかった自家用発電機であっても、ガバナフリー運転を可能とし、受電電力を制御対象として、電力の需給調整市場向けの調整力を供出することができる。
【００９０】
以上、上記実施形態として、制御装置及び自家用発電システムを例示して説明したが、実施形態は、制御装置が備える各部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、このプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体の形態としてもよい。
【００９１】
その他、上記実施形態で説明した制御装置及び自家用発電システムの構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。
【００９２】
また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０  制御装置
１１  ＣＰＵ
１１Ａ  取得部
１１Ｂ  作成部
１１Ｃ  出力部
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  Ｉ／Ｏ
１５  記憶部
１５Ａ  制御プログラム
１６  周波数センサ
１７  周波数換算部
１８  通信部
２０  発電機制御盤
３０  自家用発電機
８０  電力系統
９０  自家用発電システム
【要約】
【課題】ガバナフリー運転をすることができなかった自家用発電機であっても、ガバナフリー運転を可能とし、電力の需給調整市場向けの調整力を供出することができる制御装置、自家用発電システム、及び制御プログラムを提供する。
【解決手段】制御装置１０は、電力の需給調整市場向けに適用される調整力を供出可能なように自家用発電機３０を制御する。制御装置１０は、電力系統８０における周波数を取得する取得部と、取得部により取得された周波数に応じて、自家用発電機３０の発電電力又は電力系統８０からの受電電力を制御するための目標値であって、電力系統８０に対する調整力の供出に必要な目標値を作成する作成部と、作成部により作成された目標値を、自家用発電機３０に出力する出力部と、を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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