(57)【要約】【課題】電力を供給するコージェネレーションシステム等の小規模の複数の発電設備から供給される電力が、電力負荷にて有効に消費することが可能な発電設備の運転決定装置及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】運転方法決定装置１は、計測計にて計測された電圧及び電流並びそれらの位相差に基づいて電力負荷へ供給すべき電力の有効電力及び無効電力を求め（ステップＳ１）、求めた供給すべき有効電力及び無効電力に基づいて各発電設備毎に発電し供給すべき電力として有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定し（ステップＳ２）、決定した有効電力の供給量及び無効電力の供給量に基づいて各発電設備を運転させる制御信号を夫々の発電設備へ送出する（ステップＳ３）。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定する運転方法決定装置において、
供給すべき電力の有効電力及び無効電力を求める手段と、
求めた供給すべき有効電力及び無効電力に基づいて、前記各発電設備の有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定する決定手段と、
決定した有効電力の供給量及び無効電力の供給量に基づいて前記各発電設備を運転させる手段と
を備えることを特徴とする発電設備の運転方法決定装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記各発電設備の有効電力の供給量の合計値と、前記各発電機から供給する有効電力の供給量の合計値及び無効電力の供給量の合計値の平方和の平方根との比の値が所定値になるように決定すべくなしてあることを特徴とする請求項１に記載の発電設備の運転方法決定装置。
【請求項３】
前記発電設備はコージェネレーションシステムを用いた発電設備を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電設備の運転方法決定装置。
【請求項４】
電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定する運転方法決定装置において、
供給すべき電力及び力率を求める手段と、
求めた供給すべき電力及び力率に基づいて、前記発電設備毎に供給する電力及び力率を決定する手段と、
決定した電力及び力率に基づいて前記各発電設備を運転させる手段と
を備えることを特徴とする発電設備の運転方法決定装置。
【請求項５】
電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、供給すべき電力の有効電力及び無効電力を求めさせる手順と、
コンピュータに、前記各発電設備の有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定させる手順と、
コンピュータに、決定した有効電力の供給量及び無効電力の供給量に基づいて前記各発電設備を運転させる手順と
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定する発電設備の運転方法決定装置及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムに関し、特にコージェネレーションシステム等の発電設備の運転方法を決定する発電設備の運転方法決定装置及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力等のエネルギを供給する供給事業に対する競争原理の導入に伴い、複数のエネルギ供給者が生成するエネルギと複数のエネルギ需用者が消費するエネルギとの需給マッチングをとる様々なエネルギ需給マッチング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９９７７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１に示された従来の方法では、エネルギ供給者からエネルギ需用者へ供給するエネルギが電力である場合に、電力負荷にて実際に消費される有効電力と、該有効電力及び電力負荷にて実際には使われないが電力の安定に用いられる無効電力の平方和の平方根との比である力率がエネルギ供給者毎に一定であるため、必ずしもエネルギ需用者側へ供給される電力が有効に用いられるとは限らないという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、供給すべき有効電力及び無効電力を求め、求めた供給すべき有効電力及び無効電力に基づき個々の発電設備から供給する有効電力及び無効電力を個別に決定することにより、有効に利用することができる力率を加味した電力を供給させるべく発電設備を運転させることが可能な発電設備の運転方法決定装置及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムの提供を目的とする。
【０００６】
【課題が解決するための手段】
第１発明に係る発電設備の運転方法決定装置は、電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定する運転方法決定装置において、供給すべき電力の有効電力及び無効電力を求める手段と、求めた供給すべき有効電力及び無効電力に基づいて、前記各発電設備の有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定する決定手段と、決定した有効電力の供給量及び無効電力の供給量に基づいて前記各発電設備を運転させる手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る発電設備の運転方法決定装置は、第１発明において、前記決定手段は、前記各発電設備の有効電力の供給量の合計値と、前記各発電機から供給する有効電力の供給量の合計値及び無効電力の供給量の合計値の平方和の平方根との比の値が所定値になるように決定すべくなしてあることを特徴とする。
【０００８】
第３発明に係る発電設備の運転方法決定装置は、第１発明又は第２発明において、前記発電設備はコージェネレーションシステムを用いた発電設備を含むことを特徴とする。
【０００９】
第４発明に係る発電設備の運転方法決定装置は、電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定する運転方法決定装置において、供給すべき電力及び力率を求める手段と、求めた供給すべき電力及び力率に基づいて、前記発電設備毎に供給する電力及び力率を決定する手段と、決定した電力及び力率に基づいて前記各発電設備を運転させる手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第５発明に係るコンピュータプログラムは、電力を供給する複数の発電設備の運転方法を決定させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、供給すべき電力の有効電力及び無効電力を求めさせる手順と、コンピュータに、前記各発電設備の有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定させる手順と、コンピュータに、決定した有効電力の供給量及び無効電力の供給量に基づいて前記各発電設備を運転させる手順とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる運転方法決定装置及びコンピュータプログラムでは、個々の発電設備から供給する有効電力及び無効電力を個別に決定することにより、各発電機の特性に応じて有効電力及び無効電力の比率を決定することが可能であり、しかも供給すべき電力の力率を所定値にすることにより、電力負荷にて効率的に用いることが可能な力率に調整した電力を供給することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の運転方法決定装置を用いたシステムを示すブロック図である。
図１中１は、サーバコンピュータを用いた本発明の運転方法決定装置であり、運転方法決定装置１は、店舗、病院、公共施設及び工場等の施設又は地域内に設置されたコージェネレーションシステムを用いた複数の発電設備２、２、…の運転方法を決定している。
なおここでいう運転方法の決定とは、発電し供給する電力及びその力率、即ち有効電力の供給量及び無効電力の供給量の決定をいう。
コージェネレーションシステムとは、ガスエンジン発電機等のエネルギ生成機関を有し、天然ガス等の一次的なエネルギを燃料として発電を行い、電気及び熱等の二次的なエネルギを生成して、生成したエネルギを各種エネルギ負荷へ供給するシステムである。
コージェネレーションシステムを用いた発電設備２、２、…では、運転方法決定装置１により決定された方法に基づいて発電を行い、発電により得られた電力を電力負荷３、３、…へ供給する。
なお本発明にて用いられる発電設備２、２、…は、比較的小規模の施設にて用いられる自家発電設備を想定しており、発電した電力の一部は施設内に夫々設置された電力負荷３、３、…にて消費される。
電力負荷３、３、…には、一般電気事業者である電力業者が管理する外部発電設備４からも電力母線ＥＬを介してエネルギとして商用電力が供給されている。
【００１３】
運転方法決定装置１は、本発明のコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を記録したＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体ＲＥＣから各種情報を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ等の補助記憶手段１２、補助記憶手段１２により読み取った各種情報を記録するハードディスク等の記録手段１３を備えている。
そして記録手段１３から本発明のコンピュータプログラムＰＧ及びデータ等の各種情報を読み取り、情報を一時的に記憶するＲＡＭ１４に記憶させてコンピュータプログラムＰＧに含まれる各種手順をＣＰＵ１１により実行することで、サーバコンピュータは、本発明の運転方法決定装置１として動作する。
また記録手段１３には、各発電設備２、２、…の仕様等の運転方法の決定に必要な各種情報が記録されている。
さらに運転方法決定装置１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐｒｉｖａｔｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）  等の通信網ＮＷに接続する通信手段１５を備え、通信手段１５により、各発電設備２にて生成され電力負荷３、３、…へ供給される電力の電圧及び電流を計測する計測計Ｍ及び各発電設備２、２、…に接続し、電圧値及び電流値並びに制御信号等の各種情報を送受信する。
【００１４】
発電設備２は、設備全体を制御する制御手段２１、運転により発電を行う発電手段２２、運転方法決定装置１と通信網ＮＷを介して通信する通信手段２３、及び発電手段２２にて発電した電力を電力負荷３、３、…へ供給すべく電力母線ＥＬに接続する接続手段２４を備えており、通信手段２３にて運転方法決定装置１から制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて発電手段２２を運転し、発電により生成した電力を接続手段２４から電力負荷３、３、…へ供給する。
なお発電手段２２には、発電される電力の周波数を制御する速度設定器２２１及び速度設定器２２１から速度制御信号を受けて運転速度を制御するガバナ２２２、並びに発電される電力の出力を制御する電圧設定器２２３及び電圧設定器２２３から電圧制御信号を受けて電圧を制御するＡＶＲ２２４を備えている。
そして発電設備２では、運転方法決定装置１から受信した制御信号に基づく制御手段２１の制御により、速度設定器２２１からガバナ２２２へ送られる速度制御信号にて発電する電力の出力を制御し、電圧設定器２２３からＡＶＲ２２４へ送られる電圧制御信号にて発電する電力の力率を制御する。
なお発電設備２の電圧及び電流の積が電力となる割合は力率ｃｏｓθを用いて示され、力率ｃｏｓθは、有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを用いて下記の式１で示される様に、有効電力の供給量と、有効電力の供給量及び無効電力の供給量の平方和の平方根との比の値である。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
次に本発明の運転方法決定装置１の処理について説明する。
図２は本発明の運転方法決定装置１の処理を示すフローチャートである。
運転方法決定装置１は、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、計測計Ｍにて計測された電圧及び電流並びそれらの位相差に基づいて電力負荷３、３、…へ供給すべき電力の有効電力及び無効電力を求め（ステップＳ１）、求めた供給すべき有効電力及び無効電力に基づいて各発電設備２、２、…毎に発電し供給すべき電力として有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定する（ステップＳ２）。
なおステップＳ２の有効電力の供給量及び無効電力の供給量の決定に際し、電力負荷３、３、…にて消費される電力の力率を所定値にする必要があるので、各発電設備２、２、…の有効電力の供給量の合計値と、各発電設備２、２、…から供給する有効電力の供給量の合計値及び無効電力の供給量の合計値の平方和の平方根との比の値は、所定値となるように下記の式２に従い決定される。
【００１７】
【数２】
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【００１８】
またステップＳ１として、供給すべき電力及び力率を求め、ステップＳ２として、求めた供給すべき電力及び力率に基づいて各発電設備２、２、…毎に供給する電力及び力率を決定するようにしても良い。
【００１９】
そして運転方法決定装置１は、ＲＡＭ１４に記憶させたコンピュータプログラムＰＧを実行するＣＰＵ１１の制御により、決定した有効電力の供給量及び無効電力の供給量に基づいて各発電設備２、２、…を運転させる制御信号を夫々の発電設備２、２、…へ送出する（ステップＳ３）。
【００２０】
このように本発明の運転方法決定装置１では、一般電気事業者にて管理される大規模発電設備が、力率一定で運転し、調相設備にて有効電力及び無効電力を調整しているのに対し、コージェネレーションシステム等の小規模な発電設備２、２、…を用いて個々の発電設備の有効電力及び無効電力を夫々の設備の特性に応じて制御し、全体としての力率を一定にするところに特徴があり、大規模発電設備による電力供給と比べて柔軟な運転を行うことができる。
【００２１】
次にステップＳ２にて決定される各発電設備２、２、…毎の有効電力の供給量及び無効電力の供給量の制限事項について説明する。
電力母線ＥＬを含む電力系統では、有効電力の許容量及び無効電力の許容量は特性として予め決まっている。
ここで当該電力系統における運用上の有効電力の許容量を制限有効電力Ｐｒとし、無効電力の許容量を制限無効電力Ｑｒとした場合、各発電設備２、２、…から供給される有効電力及び無効電力は下記の式３及び式４に示す制限に基づいて決定される。
【００２２】
Ｐｒ  ＞Ｐｏ  ＋ΣＰｉ  −ΣＰｊ      ……（３）
但し、Ｐｒ  ：制限有効電力
Ｐｏ  ：当該電力系統での有効電力の最大需要量
ΣＰｉ  ：各発電設備２、２、…から供給される有効電力Ｐｉ１、Ｐｉ２、
Ｐｉ３、…の合計値
ΣＰｊ  ：各電力負荷３、３、…にて消費される有効電力Ｐｊ１、Ｐｊ２、
Ｐｊ３、…の合計値
【００２３】
Ｑｒ  ＞Ｑｏ  ＋ΣＱｉ  −ΣＱｊ      ……（４）
但し、Ｑｒ  ：制限無効電力
Ｑｏ  ：当該電力系統での無効電力の最大需要量
ΣＱｉ  ：各発電設備２、２、…から供給される無効電力Ｑｉ１、Ｑｉ２、
Ｑｉ３、…の合計値
ΣＱｊ  ：各電力負荷３、３、…にて消費される無効電力Ｑｊ１、Ｑｊ２、
Ｑｊ３、…の合計値
【００２４】
なおＰｏ  及びＱｏ  は夫々当該電力系統での有効電力の最大需要量及び無効電力の最大需要量であり、上記の式３及び式４は、電力負荷３、３、…にて消費する電力以上に電力が供給されて電力母線ＥＬ側へ電力が送られるというトラブルを防止するための制限を示している。
図３は制限電力及び最大需要量の関係を示すグラフである。
図３（ａ）は、横軸に時間をとり縦軸に有効電力の値を取って制限有効電力Ｐｒ  及び有効電力の最大需要量Ｐｏ  の経時変化を示したグラフである。
図３（ａ）に示すように制限有効電力は、電力系統により決定しているため一定しているが、有効電力の最大需要量Ｐｏ  は経時的に変化する。
そこで運転方法決定装置１では、グラフ中矢印にて示す制限有効電力Ｐｒ  と有効電力の最大需要量Ｐｏ  との差より、発電設備２、２、…から供給される有効電力と電力負荷３、３、…にて消費される有効電力との差の方が小さくなる様に有効電力の供給量を制限しなければならない。
このことは式３を変形した下記の式５として示すことができる。
【００２５】
Ｐｒ  −Ｐｏ  ＝ΣＰｉ  −ΣＰｊ      ……（５）
【００２６】
図３（ｂ）は、横軸に時間をとり縦軸に無効電力の値を取って制限無効電力Ｑｒ  及び無効電力の最大需要量Ｑｏ  の経時変化を示したグラフである。
図３（ｂ）に示すように制限無効電力は、電力系統により決定しているため一定しているが、無効電力の最大需要量Ｑｏ  は経時的に変化する。
そこで運転方法決定装置１では、グラフ中矢印にて示す制限無効電力Ｑｒ  と無効電力の最大需要量Ｑｏ  との差より、発電設備２、２、…から供給される無効電力と電力負荷３、３、…にて消費される無効電力との差の方が小さくなる様に無効電力の供給量を制限しなければならない。
このことは式４を変形した下記の式６として示すことができる。
【００２７】
Ｑｒ  −Ｑｏ  ＝ΣＱｉ  −ΣＱｊ      ……（６）
【００２８】
このようにして運転方法決定装置１では、式２、式５及び式６を考慮して、また各発電設備２、２、…の特性を考慮して発電能力が高く、また力率の変更が容易な設備から順に運転方法、ここでは有効電力の供給量及び無効電力の供給量を決定する。
【００２９】
前記実施の形態では、発電設備としてコージェネレーションシステムにより発電する設備を用いる形態を示したが、本発明はこれに限らず一般電気事業者が管理する電力母線ＥＬに接続し託送運転を行う小規模な様々の発電設備を用いることが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る発電設備の運転方法決定装置及びコンピュータプログラムでは、電力を供給するコージェネレーションシステム等の複数の発電設備に対し、発電し供給すべき有効電力及び無効電力を求め、求めた供給すべき有効電力及び無効電力に基づき個々の発電設備から供給する有効電力及び無効電力を個別に決定することにより、有効に利用することができる力率を加味した電力を供給させるべく発電設備を運転させることが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法決定装置を用いたシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の運転方法決定装置の処理を示すフローチャートである。
【図３】制限電力及び最大需要量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  運転方法決定装置
２  発電設備
３  電力負荷
４  外部発電設備
ＥＬ  電力母線
ＮＷ  通信網
ＰＧ  コンピュータプログラム
ＲＥＣ  記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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