(57)【要約】【課題】本発明は、発電部から需要部１へ電力を託送する電気事業に用いられ、多くの自家発電需要家１ａに対して電力の託送を行う場合でも、自家発電設備２０の管理を簡素化して管理コストの甚大化を防ぎ、更に、できるだけ発電計画どおりに電力を確保することができる電力需給管理システム５０を実現することを目的とする。【解決手段】複数の自家発電設備２０からなる自家発電設備群Ａを一の発電部として、発電部からの給電により複数の自家発電需要部１ａを含む需要部１の電力需要の少なくとも一部である給電対象電力需要を満足させるように、各発電部の発電計画を作成する発電計画手段５６を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部から需要部へ電力を託送する電気事業に用いられる電力需給管理システムであって、
複数の自家発電需要部が所有する複数の自家発電設備からなる自家発電設備群を一の前記発電部として、前記発電部からの給電により前記複数の自家発電需要部を含む需要部の電力需要の少なくとも一部である給電対象電力需要を満足させるように、各発電部の発電計画を作成する発電計画手段を備えた電力需給管理システム。
【請求項２】
前記発電計画手段で前記自家発電設備群に対して作成した発電計画に基づいて、前記各自家発電設備に対して一定の発電指令を発信する自家発電設備群管理手段を備えた請求項１に記載の電力需給管理システム。
【請求項３】
前記自家発電設備群管理手段が、前記各自家発電設備に対して前記発電指令を発信した後に、前記各自家発電設備の発電量を監視して、前記各自家発電設備に発信された前記発電指令に対する前記各自家発電設備の応答性を判定する請求項２に記載の電力需給管理システム。
【請求項４】
前記自家発電設備群管理手段が、前記各自家発電設備の前記発電指令に対する応答の可否に関する応答可否情報を認識し、前記応答可否情報を参照して作成した発電指令を前記各自家発電設備に対して発信する請求項２又は３に記載の電力需給管理システム。
【請求項５】
前記発電計画手段が、前記給電対象電力需要に対して、前記自家発電設備群からなる発電部の発電計画を作成した後に、前記自家発電設備群以外の発電部の発電計画を作成する請求項１から４の何れか１項に記載の電力需給管理システム。
【請求項６】
前記発電計画手段が、前記給電対象電力需要に対して、前記自家発電設備群以外の発電部の発電計画を作成した後に、前記自家発電設備群からなる発電部の発電計画を作成する請求項１から４の何れか１項に記載の電力需給管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電部から需要部へ電力を託送する電気事業に用いられる電力需給管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力市場の部分自由化により、特定規模電気事業者は、自由化対象の大口の需要家（特定規模需要家：原則使用規模２，０００ＫＷ以上で２０ＫＶ特別高圧送電線から受電する需要家）に小売託送することが可能となった。
【０００３】
よって、需要家における電力調達形態としては、従来からある一般電気事業者（以下、「電力会社」と呼ぶ。）及び新規参入した特定規模電気事業者の何れか一方から電力を調達する形態の他に、例えば、需要家の電力需要の一部分に対しては、上記特定規模電気事業者から託送される比較的安価な電力を調達し、需要家の電力需要の前記特定規模電気事業者からの調達分を差し引いた不足分に対しては、上記電力会社から給電される電力を調達するという部分供給形態を採用することが可能である。
【０００４】
後者の電力小売託送のルールでは、特定規模電気事業者は、電力託送実施日の前日の正午までに、電力託送実施日の０時から２４時までの給電量を、送電線を運営管理する電力会社等に申告する必要がある。従って、特定規模電気事象者は、電力託送実施日の前日の正午までの適当な時期に、電力託送実施日における発電設備の発電量に関する発電計画を作成し、電力託送実施日において、前日に作成した発電計画に基づいて、発電設備の発電量を制御する必要がある。
【０００５】
上記発電計画を行うための電力需給管理システムは、電力託送実施日の０時から２４時までにおける需要家（需要部）の電力需要である予測電力需要を、公知の手法を用いて予測し、このように予測した予測電力需要に基づいて、電力託送実施日において発電設備（発電部）の計画発電量を決定する発電計画手段として機能するコンピュータで構成される。
【０００６】
また、前述の特定規模電気事業者による電力事業において、需要家に、主に需要家の電力需要を補うように構成されたコジェネレーションシステム等の自家発電設備が設置される場合がある。そして、このように需要家に自家発電設備が設けられる場合に、電気事業者は、電力需給管理システムにおいて、自社で管理する自社管理発電設備に対する発電計画以外に、需要家に設置された自家発電設備に対しても発電計画を実行するなどして集中管理し、需要家に設置された自家発電設備の余剰電力を他の需要家に託送するなどして、全体的な経済性及び省エネルギ性を最適とするような電気事業を実現することができると考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
コジェネレーションシステムのような自家発電設備は、経済性及び省エネルギ性等の観点から、ある程度普及すると考えられる。よって、電気事業において自家発電設備を設置した自家発需要家を含む需要家に対して電力を託送する場合には、電力需給管理システムの管理対象となる自家発電設備の数が非常に多くなり、自家発電設備の発電計画等を行うための管理コストが甚大化して、電力事業のコストメリットが相殺されてしまう可能性がある。
また、上記のような自家発電設備は、数が多いことに加えて、出力制御の応答性が鈍いため、前日に計画した発電計画どおりに電力を確保できない可能性がある。
【０００８】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、多くの自家発電需要家に対して電力の託送を行う場合でも、自家発電設備の管理を簡素化して管理コストの甚大化を防ぎ、更に、できるだけ発電計画どおりに電力を確保することができる電力需給管理システムを実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る電力需給管理システムの第一特徴構成は、発電部から需要部へ電力を託送する電気事業に用いられる電力需給管理システムであって、
複数の自家発電需要部が所有する複数の自家発電設備からなる自家発電設備群を一の前記発電部として、前記発電部からの給電により前記複数の自家発電需要部を含む需要部の電力需要の少なくとも一部である給電対象電力需要を満足させるように、各発電部の発電計画を作成する発電計画手段を備えた点にある。
【００１０】
即ち、上記第一特徴構成の電力需給管理システムによれば、上記複数の自家発電需要部を含む需要部に対して電力を売買する電気事業を実施するに、上記発電計画手段により、上記複数の自家発電設備からなる自家発電設備群を一の発電部として取り扱い、需要部の電力需要の整形化部分又はその整形化部分以外の調整部分等の上記給電対象電力需要を、その自家発電設備群を含む発電部の発電電力により満足させると仮定して、各発電部の発電計画を容易に作成することができる。
【００１１】
本発明に係る電力需給管理システムの第二特徴構成は、上記第一特徴構成に加えて、前記発電計画手段で前記自家発電設備群に対して作成した発電計画に基づいて、前記各自家発電設備に対して一定の発電指令を発信する自家発電設備群管理手段を備えた点にある。
【００１２】
即ち、上記第二特徴構成の電力需給管理システムによれば、上記自家発電設備群管理手段により、一の発電部としてみなされた自家発電設備群に対して作成された発電計画に対して、その自家発電設備群を構成する各自家発電設備の負担割合を一律に決定するように、各自家発電設備の一定の発電指令を作成し、その発電指令を各自家発電設備に対して発信することで、自家発電設備群の発電量を上記発電計画に合ったものとすることができ、更に、自家発電設備を個々に管理することなく、複数を一括して一の発電部として管理するので、管理コストをできるだけ小さく抑えることができる。
【００１３】
本発明に係る電力需給管理システムの第三特徴構成は、上記第二特徴構成に加えて、前記自家発電設備群管理手段が、前記各自家発電設備に対して前記発電指令を発信した後に、前記各自家発電設備の発電量を監視して、前記各自家発電設備に発信された前記発電指令に対する前記各自家発電設備の応答性を判定する点にある。
【００１４】
一般に、各自家発電設備に対して自家発電設備群内において一定の発電指令を発信しても、例えば、定格出力に近い状態で運転されている自家発電設備は、受信した発電指令に応答して発電量を変更できない場合がある。
【００１５】
そこで、上記第三特徴構成の電力需給管理システムによれば、上記自家発電設備群管理手段により、例えば、各自家発電設備の発電量の変化状態等を通信回線等を介して監視して、各自家発電設備が発電指令に応答して実際に出力変更したか否かの応答性を判定することができ、自家発電設備が応答して発電量を変更しなかった場合に、発電計画どおりに発電できず、同時同量を達成できない可能性があるとして、例えば、自家発電設備以外の自社管理発電設備の出力を変更する等の異常処理を即座に実行することができる。
【００１６】
本発明に係る電力需給管理システムの第四特徴構成は、上記第二乃至第三の何れかの特徴構成に加えて、前記自家発電設備群管理手段が、前記各自家発電設備の前記発電指令に対する応答の可否に関する応答可否情報を認識し、前記応答可否情報を参照して作成した発電指令を前記各自家発電設備に対して発信する点にある。
【００１７】
即ち、上記第四特徴構成の電力需給管理システムによれば、上記自家発電設備群管理手段が、予め各自家発電設備から、自家発電設備の出力や、定期点検又は異常により出力低下又は停止しているなどの異常状態等の、上記発電指令に対する応答の可否を認識可能な応答可否情報を収集しておき、その応答可否情報を参考にして、自家発電設備群内において応答可能な自家発電設備の発電指令を作成することができ、比較的確実に自家発電設備群の発電量を発電計画どおりとすることができる。
【００１８】
本発明に係る電力需給管理システムの第五特徴構成は、上記第一乃至第四の何れかの特徴構成に加えて、前記発電計画手段が、前記給電対象電力需要に対して、前記自家発電設備群からなる発電部の発電計画を作成した後に、前記自家発電設備群以外の発電部の発電計画を作成する点にある。
【００１９】
即ち、上記第五特徴構成の電力需給管理システムによれば、先ず、前記自家発電設備群からなる発電部の給電により、前記給電対象電力需要の例えば一定の部分を満足させるように、前記自家発電設備群に対する発電計画を作成することで、自家発電設備群を安定且つ効率良く運転することができる。更に、自家発電設備群の発電計画を作成した後に、前記自家発電設備群以外の発電部の給電により、前記自家発電設備群の給電により満足させれない前記給電対象電力需要の比較的不定形な残部を満足させるように、前記自家発電設備群以外の比較的応答性がよい自社管理発電設備等の発電部の発電計画を作成することができ、発電計画どおりに電力を確保することができる。
【００２０】
本発明に係る電力需給管理システムの第六特徴構成は、上記第一乃至第四の何れかの特徴構成に加えて、前記発電計画手段が、前記給電対象電力需要に対して、前記自家発電設備群以外の発電部の発電計画を作成した後に、前記自家発電設備群からなる発電部の発電計画を作成する点にある。
【００２１】
即ち、上記第六特徴構成の電力需給管理システムによれば、先ず、前記自家発電設備群以外の比較的安定して発電可能な自社管理発電設備等の発電部の給電により、前記給電対象電力需要のできるだけ全部を満足させるように、前記自家発電設備群以外の発電部に対する発電計画を作成することで、給電対象電力需要の殆どを安定して供給することができる。更に、自家発電設備群以外の発電部の発電計画を作成した後に、前記自家発電設備群からなる発電部の給電により、前記自家発電設備群以外の発電部給電により満足させれない前記給電対象電力需要の比較的小さな残部を満足させるように、前記自家発電設備群の発電計画を作成することで、できるだけリアルタイム市場等の外部から電力を調達することなく、その残部を満足させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電力需給管理システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、特定規模電気事業者（以下、「ＰＰＳ」（Ｐｏｗｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒ  ａｎｄ  Ｓｕｐｐｌｉｅｒ）と呼ぶ。）が管理する自社管理発電設備１１（発電部の一例）で発電した電力を、需要家１（需要部の一例）へ、電力会社が運営管理する送電線５を利用して託送する電力小売託送事業の様子を示した説明図である。
【００２３】
上記電力小売託送事業において、需要家１の一部である複数の自家発電需要家１ａには、図２に示すように、ガス供給管３０から供給されたガスを消費して運転されて発電するコジェネレーションシステム等の自家発電設備２０が設置されている。
また、この自家発電設備２０で発電した電力の内、その自家発電需要家１ａの電力消費部２８で消費される電力以外の余剰電力は、送電線５に逆潮流されて他の需要家１側に託送可能とされている。
【００２４】
従って、ＰＰＳは、需要家１の電力需要の全部又はその一部である給電対象電力需要を、自社管理発電設備１１で発電した電力と、自家発電需要家１ａの自家発電設備２０で発電した電力とにより満足させるように、電力託送を実施する。
【００２５】
尚、上記給電対象電力需要が、需要家１の電力需要の一部である場合には、その他のインバランス電力を、電力会社や他のリアルタイム市場等からの買電により満足させることができる。
【００２６】
また、自家発電需要家１ａに設けられている自家発電設備２０の運転制御を行うための制御部２１は、インターネットやプライベートネットワーク等の公知の通信ネットワーク６に接続されたコンピュータで構成されて、ＰＰＳが運営管理する電力需給管理システム（以下、本システムと呼ぶ。）５０との間で所定の情報についての通信可能に構成されている。
【００２７】
詳しくは、制御部２１は、自家発電設備２０の発電量、及び自家発電設備２０に設けられている各種センサの出力情報の他に、電力メータ２３で計測された送電線５とその間の送受電量、ブレーカ等の保安設備２４の状態情報、ガスメータ３１で計測された自家発電設備２０及びその他のガス消費部２９でのガス消費量等の各種情報を収集し、通信ネットワーク６を介して本システム５０に送信可能に構成され、更に、詳細については後述するが、上記本システム５０から通信ネットワーク６を介して受信した発電指令に基づいて、自家発電設備２０の出力制御を実行可能に構成されている。
【００２８】
また、上記のような制御部２１を備えた自家発電設備２０を設置していない無発電需要家１ｏにおいても、図３に示すように、通信ネットワーク６に接続されたコンピュータで構成された通信部３５が設けられ、その通信部３５は、少なくとも電力メータ２３で計測された受電量の情報を収集し、通信ネットワークを介して本システム５０に送信可能に構成されている。
【００２９】
ＰＰＳが運営管理する本システム５０は、上記のような電力小売託送を行う場合に、自社管理発電設備１１の制御部１２、自家発電需要家１ａに設けられた自家発電設備２０の制御部２１、及び、無発電需要家１ｏに設けられた通信部３５との間で通信を行って、自社管理発電設備１１及び自家発電設備２０の発電計画及び発電指令を実行するため演算処理及び情報通信処理可能なコンピュータで構成されている。
【００３０】
本システム５０は、図１に示すように、通信ネットワーク６を介して上記制御部１２，２１及び通信部３５等との間で通信可能な通信手段５２と、各種データを格納した不揮発性の記憶手段６０とを備えたコンピュータで構成されている。また、本システム５０は、所定のプログラムを実行することにより、後述の需給管理手段５４、自家発電設備群管理手段５７、及び、自社管理発電設備管理手段５８として機能するように構成されている。
【００３１】
上記記憶手段６０には、需要家１の電力需要実績、自家発電設備２０の発電実績、自社発電設備１１の発電実績等の実績データを格納した実績データベースと、各需要家１の属性等に関する需要家情報、自家発電設備２０の定格出力及び後述の応答可否情報等に関する自家発電設備情報、各需要家１とＰＰＳ及び電力会社との間で契約した電力料金等に関する電力契約情報等の基本データを格納した基本データベース等が割り当てられている。
尚、上記記憶手段６０は、本システム５０との間で通信線を介して情報通信可能に構成された外部記憶装置で構成しても構わない。
【００３２】
本システム５０に構成された自家発電設備群管理手段５７は、詳細な構成については後述するが、複数の自家発電需要家１ａに設置された複数の自家発電設備２０からなる自家発電設備群Ａを１つの発電部として取り扱って管理する自家発電設備群管理機能を有する群管理部５７ａからなり、上記のような自家発電設備群Ａが、地域毎に複数設けられている場合には、例えば、上記群管理部５７ａを複数の自家発電設備群Ａを管理するように構成したり、複数の自家発電設備群Ａの夫々に対応して複数の群管理部５７ａを設けることができる。また、複数の群管理部５４を設ける場合には、夫々の群管理部５７ａを別のコンピュータで構成しても構わない。
また、上記のような自家発電設備群Ａは、地域の他に、自家発電設備２０の種類、容量、利用形態（パターン運転、調整運転）等により分類されたものでも構わない。
【００３３】
本システム５０に構成された自社管理発電設備管理手段５８は、詳細な構成については後述するが、自社管理発電設備１１の夫々を管理する自社管理発電設備管理機能を有する。
【００３４】
また、本システム５０に構成された需給管理手段５４は、需要家１の電力託送実施日における電力需要を、需要家１の過去の電力需要実績等を用いて予測するための需要予測部５５と、その需要予測部５５で予測した電力託送実施日における電力需要に基づいて、自社管理発電設備１１及び一の発電部として取り扱われる自家発電設備群Ａの電力託送実施日における給電により需要部１の電力需要の少なくとも一部である給電対象電力需要を満足させるように、電力託送実施日における自社管理発電設備１１の計画発電量、及び、自家発電設備群Ａの計画発電量を、上記自社管理発電設備１１の発電可能範囲内、及び、自家発電設備群Ａの発電可能範囲内で決定する発電計画手段としての発電量決定部５６とからなり、上記需要予測部５５及び発電量決定部５６により発電計画処理が実行される。そして、上記需要予測部５５及び発電量決定部５６が、需要部１の電力需要、電力託送実施日における自社管理発電設備１１の計画発電量、及び、自家発電設備群Ａの計画発電量を管理する需給管理機能として機能する。
【００３５】
即ち、本システム５０においては、図４に示すように、需給管理手段５４による需給管理機能に対して、自家発電設備群管理手段５７による自家発電設備群管理機能、及び、自社管理発電設備管理手段５８による自社管理発電設備管理機能が夫々階層的に対応して構成され、更に、自家発電設備群管理手段５７による自家発電設備群管理機能が、夫々の自家発電設備群における自家発電設備２０に対応して構成され、自社管理発電設備管理手段５８による自社管理発電設備管理機能が、夫々の自社管理発電設備１１に対応して構成されている。
【００３６】
また、需給管理手段５４は、自家発電設備２０及び自社管理発電設備１１の発電量が、需要家１の電力需要に対して不足している場合に、その不足分であるインバランス電力を、電力会社や他のリアルタイム市場等の電力市場Ｍからの買電により調達したり、逆に、需要家１の電力需要に対して余剰がある場合には、その余剰分を電力市場Ｍに対して売却するための処理を実行する電力対応機能を有することができる。
【００３７】
上記需給管理手段５４の発電量決定部５６は、具体的には、下記の夫々の給電計画手法で需要部１の給電対象電力需要に対する各計画発電量を決定することができる。
【００３８】
第１の給電計画手法としては、先ず、上記自家発電設備群Ａ以外の発電部の一例である自社管理発電設備１１のみの送電により給電対象電力需要を満足させるように、自社管理発電設備１１の計画発電量を決定し、次に、足りない部分を、一の発電部として取り扱われる上記自家発電設備群Ａからの送電により満足させるように、自家発電設備群Ａの計画発電量を決定することができる。
【００３９】
第２の給電計画手法としては、自家発電設備群Ａを一の発電部として取り扱い、給電対象電力需要の一定の部分を自家発電設備群Ａからの送電により満足させ、残部を自社管理発電設備１１の計画発電量で満足させるように、各計画発電量を決定することができる。
また、この手法において、給電対象電力需要の内の、自家発電設備群Ａの送電により満足する分は、一定量であっても構わないが、事前に、夫々の自家発電設備２０の運転出力を、自家発電需要家１ａの電力需要や熱需要等に基づいて電主運転及び熱主運転等を行うように計画しておき、そのときの各自家発電設備２０の発電量の総和を、上記自家発電設備群Ａの送電により満足する分の電力需要としても構わない。
また、自社管理発電設備１１の計画発電量を決定する際に、給電対象電力需要の全てを満足させれなかった場合には、再度上記自家発電設備群Ａの計画発電量を修正しても構わない。
【００４０】
第３の給電計画手法としては、自家発電設備群Ａを一の発電部として取り扱い、自家発電設備群Ａ及び自社管理設備１１の運転効率等が最適となるように、各計画発電量を同時に決定することができる。
【００４１】
更に、上記発電量決定部５６は、自社管理発電設備１１の計画発電量、及び、自家発電設備群Ａの計画発電量を決定した後に、自社管理発電設備１１の制御部１２、及び、自家発電需要家１ａに設けられた自家発電設備２０の制御部２１に対して、通信により、発電指令を送出する。
【００４２】
具体的には、自社管理発電設備１１に対しては、電力託送実施日の前日等に、上記発電量決定部５６で決定した計画発電量そのものが、自社管理発電設備群管理手段５８を通じて、発電指令として、自社管理発電設備１１の制御部１２に送出される。すると、制御部１２は、電力託送実施日における自社管理設備１１の発電量を、受け取った発電指令に従ったものとするように制御する。
【００４３】
一方、自家発電設備２０に対しては、上記発電量決定部５６で決定した自家発電設備群Ａの計画発電量が、一旦、上記自家発電設備群管理手段５７の群管理部５７ａに送出される。そして、群管理部５７ａは、受け取った自家発電設備群Ａの計画発電量に基づいて、送電線５に発電した電力を送電可能な複数の自家発電設備２０の出力変更割合又は定格出力に対する運転出力割合等を一律で決定して、各自家発電設備２０の発電指令を作成し、各自家発電設備２０の制御部２１にその発電指令を送出する。すると、制御部２１においては、電力託送実施日における自家発電設備２０の発電量を、受け取った発電指令に従ったものとするように制御する。
【００４４】
また、自家発電設備群管理手段５７の群管理部５７ａは、事前に各自家発電設備２０の制御部２１から、各自家発電設備２０が正常状態又は異常状態であるか等の発電指令に対する応答の可否に関する応答可否情報を収集しておき、その前記応答可否情報を参照して、自家発電設備群Ａの計画発電量を、応答可能な自家発電設備２０のみで一律の発電指令を作成することができ、このように構成することで、確実に自家発電設備群Ａの発電量を発電計画どおりとすることができる。
【００４５】
このようにして、発電計画及び発電指令を行うことで、自家発電設備群Ａの発電量を上記発電計画に合ったものとすることができ、更に、自家発電設備２０を個々に管理することなく、複数を一括して一の発電部として管理するので、管理コストをできるだけ小さく抑えることができる。
【００４６】
また、自家発電設備群管理手段５７の群管理部５７ａは、各自家発電設備２０に対して前記発電指令を発信した後の、電力託送実施日において、各制御部２１から、各自家発電設備２０の発電量に関する情報を通信ネットワーク６を介して収集して、各自家発電設備２０が、前日に送出した発電指令どおりに運転されているか否か認識し、発電指令に対する各自家発電設備２０の応答性を判定するように構成されている。そして、本システム５０は、このような判定結果により、各自家発電設備２０の運転状態及び異常状態、及び、各自家発電設備２０の発電余裕量を認識することができ、それを、後の発電計画及びその修正等に反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力需給管理システムの概略構成及び電力託送状態を示す図
【図２】自家発電需要家の様子を説明する図
【図３】無発電需要家の様子を説明する図
【図４】電力需給管理システムが有する機能の対応関係を示す図
【符号の説明】
１：需要家
１ａ：自家発電需要家
１ｏ：無発電需要家
５：送電線
６：通信ネットワーク
１１：自社管理発電設備
２０：自家発電設備
５０：電力需給管理システム
５４：需給管理手段
５６：発電量決定部（発電計画手段）
５７：自家発電設備群管理手段
５８：自社管理発電設備管理手段
６０：記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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