(57)【要約】【課題】揚水式発電所における揚水量は、揚水可能時間だけをパラメータとし、揚水可能時間の大きな発電所から順次揚水しているため、安定した供給バランスが確保できず、また、火力発電機の余分な焚き増しが発生していた。【解決手段】各発電所毎の翌日のピーク等価時間を含む複数の要素を設定し、各要素に重要度を考慮した係数を持たせて発電所毎の総合順位を算出する。総合順位１位の発電所に揚水機１台を割り当てる。割り当てられた１位の揚水機を除いて再度総合順位の１位を算出し、以下順次１位を算出して揚水計画を作成する。【選択図】  図１
2005065405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の揚水式発電所の設備データをもとに揚水計画作成装置を介して揚水計画を作成するものにおいて、
前記発電所毎に翌日のピーク等価時間を含む複数の要素を設定し、この要素に重要度を考慮した重み係数を持たせて発電所毎の総合順位を求め、総合順位１位の発電所に揚水機１台を割り当て、当該１位の揚水機を除いて再度発電所毎の総合順位を求め、この配分順位１位のものから順次揚水機として投入するよう揚水計画を作成することを特徴とした揚水式発電設備の揚水計画作成方法。
【請求項２】
前記要素は、ピーク等価時間、揚水計画時間帯における揚水可能時間、揚水計画時間帯における揚水可能台数、揚水計画での揚水台数、及び揚水待機時間であることを特徴とした請求項１記載の揚水式発電設備の揚水計画作成方法。
【請求項３】
前記要素における重み係数は、各要素における一対比較行列から求めたことを特徴とした請求項１又は２記載の揚水式発電設備の揚水計画作成方法。
【請求項４】
前記各発電所では各要素において、それぞれの一対比較行列を用いて重要度の比率を算出することを特徴とした請求項１乃至３記載の揚水式発電設備の揚水計画作成方法。
【請求項５】
複数の揚水式発電所の設備データをもとに揚水計画作成装置を介して揚水計画を作成するものにおいて、
前記発電所における発電可能電力量を翌日の発電可能出力で除した値で定まるピーク等価時間を含む複数要素が設定される要素設定手段と、この要素設定手段に設定された各要素に対する重要度比率値を演算する要素ウエイト算出手段と、前記発電所毎に前記各要素が設定される発電所毎要素設定手段と、この設定された発電所毎の各要素に対する重要度比率値を演算する発電所ウエイト算出手段と、前記要素ウエイト算出手段によって求った重要度比率値と発電所ウエイト算出手段により求めた重要度比率値を用いて各発電所の総合重要度を演算し、総合重要度の大きい発電所順に配分順位を作成する総合順位作成手段とを備えたことを特徴とした揚水式発電設備の揚水計画作成装置。
【請求項６】
前記要素設定手段に設定された要素は、ピーク等価時間、揚水計画時間帯における揚水可能時間、揚水計画時間帯における揚水可能台数、揚水計画での揚水台数、及び揚水待機時間であることを特徴とした請求項５記載の揚水式発電設備の揚水計画作成装置。
【請求項７】
前記要素ウエイト算出手段における重要度比率値算出は、各要素の一対比較行列にて算出することを特徴とした請求項５又は６記載の揚水式発電設備の揚水計画作成装置。
【請求項８】
前記発電所ウエイト算出手段における重要度比率値算出は、発電所毎における各要素の一対比較行列にて算出することを特徴とした請求項５乃至７記載の揚水式発電設備の揚水計画作成装置。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれかをコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揚水式水力発電所における揚水計画作成方法とその装置及び揚水計画作成プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
揚水式水力発電所では、電力需要が少ない深夜や休日などに火力や原子力等の余剰電力を用いて下部調整池の水を上部調整池に揚水し、需要の多い昼間などにその水を使用して発電を行っている。この揚水式水力発電所は、ピーク負荷対応能力を備えた電源であると共に負荷変動への追従性のよさから、系統の周波数調整としての役割も担っている。
【０００３】
したがって、この揚水式水力発電所では、電力供給力バランスを図るために需給計画を予め作成し、揚水式発電所毎に揚水目標時間を作成して発電機の運転を行っている。
なお、電力系統の需給計画を作成するものとしては、特許文献１のようなものが公知となっている。
【特許文献１】特開２０００ー１８４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
揚水目標時間作成に当たっては、夜間帯における揚水式水力発電所における揚水量は発電機毎に配分して作成されるが、その場合、発電所毎の揚水可能時間を唯一の指標として発電所毎の揚水時間を算出し、その大きい順に分配順序を決定している。このため、翌日作業のために発電ができない発電所でも、揚水可能時間が長ければ他の発電所よりも優先して揚水計画を立ててしまい、そのような場合には、せっかく汲み上げた水が発電に生かせなくなる等も生じる場合がある。
【０００５】
また、発電所毎の揚水可能時間を唯一の指標として発電所毎の揚水時間を算出することにより、小型機や揚水待機時間の短い発電機が連続して並列し、周波数調整が困難となる等の問題を有していた。
【０００６】
なお、上記した特許文献１には、昼間の需給計画を作成することは記載されているが、主として夜間に実行されるような揚水計画の作成については開示されてないものである。
【０００７】
本発明が目的とするところは、経済効率を高め、周波数調整面やトラブル発生時の対応及び翌日以降の需給調整等を考慮した揚水式発電設備の計画作成方法とその装置及び揚水計画作成プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１は、複数の揚水式発電所の設備データをもとに揚水計画作成装置を介して揚水計画を作成するものにおいて、
前記発電所毎に翌日のピーク等価時間を含む複数の要素を設定し、この要素に重要度を考慮した重み係数を持たせて発電所毎の総合順位を求め、総合順位１位の発電所に揚水機１台を割り当て、当該１位の揚水機を除いて再度発電所毎の総合順位を求め、この配分順位１位のものから順次揚水機として投入するよう揚水計画を作成することを特徴としたものである。
【０００９】
本発明の第２は、前記要素は、ピーク等価時間、揚水計画時間帯における揚水可能時間、揚水計画時間帯における揚水可能台数、揚水計画での揚水台数、及び揚水待機時間であることを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の第３は、前記要素における重み係数は、各要素における一対比較行列から求めたことを特徴としたものである。
【００１１】
本発明の第４は、前記各発電所では各要素において、それぞれ各要素毎の一対比較行列を用いて重要度の比率を算出することを特徴としたものである。
【００１２】
本発明の第５は、複数の揚水式発電所の設備データをもとに揚水計画作成装置を介して揚水計画を作成するものにおいて、
前記発電所における発電可能電力量を翌日の発電可能出力で除した値で定まるピーク等価時間を含む複数要素が設定される要素設定手段と、この要素設定手段に設定された各要素に対する重要度比率値を演算する要素ウエイト算出手段と、前記発電所毎に前記各要素が設定される発電所毎要素設定手段と、この設定された発電所毎の各要素に対する重要度比率値を演算する発電所ウエイト算出手段と、前記要素ウエイト算出手段によって求った重要度比率値と発電所ウエイト算出手段により求めた重要度比率値を用いて各発電所の総合重要度を演算し、総合重要度の大きい発電所順に配分順位を作成する総合順位作成手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１３】
本発明の第６は、前記要素設定手段に設定された要素は、ピーク等価時間、揚水計画時間帯における揚水可能時間、揚水計画時間帯における揚水可能台数、揚水計画での揚水台数、及び揚水待機時間であることを特徴としたものである。
【００１４】
本発明の第７は、前記要素ウエイト算出手段における重要度比率値算出は、各要素の一対比較行列にて算出することを特徴としたものである。
【００１５】
本発明の第８は、前記発電所ウエイト算出手段における重要度比率値算出は、発電所毎における各要素の一対比較行列にて算出することを特徴としたものである。
【００１６】
本発明の第９は、上記した第１乃至第４のいずれかを用いてプログラムであることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり、本発明によれば、発電所における発電可能電力量（ＭＷｈ）を翌日の発電可能出力（ＭＷ）で除した値で定まるピーク等価時間を含む要素を設定し、この要素に重要度を補正する係数を持たせて発電所毎の順位を決め、総合順位１位のものより揚水計画に割り当てるようにしたもので、次のような効果を有するものである。
（１）１日を通して安定した供給バランスが確保できることにより、火力発電機の余分な焚き増し等が抑制されて揚水時の揚水動力量が削減され、且つ、発電換算効率の高い揚水機を活用することができるため、経済性に優れたものである。（２）各要素の設定時に、発電機トラブル対応の容易さや、周波数調整の容易さ等のように所望の評価内容に基づいて設定できるため、周波数調整やトラブル発生時対応が容易となるものである。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例を示す揚水計画作成装置の構成図を示したものである。１は送受信部で、揚水計画作成装置１０と広域に分散する複数の発電所間とで伝送路を介して信号の授受を行う。２は設備データ記憶部で、各発電所における設備データが記憶されている。３は入力部で、キーボードやマウス等の入力手段と表示手段を有している。４は要素毎の重み設定手段で、揚水計画を作成する上で考慮すべき要素（従属関係にない評価項目）や予め設定された要素毎の重み係数等が設定され記憶されている。
【００１９】
要素は評価内容によって決められ、その内容としては、例えば発電可能電力量、揚水計画の容易さ、発電機トラブル対応の容易さ、電源の分散性及び周波数調整の容易さ等の評価に基づく。そして、この評価項目によって決められた要素としては、ここではＡ．ピーク等価時間、Ｂ．揚水可能時間、Ｃ．揚水可能台数、Ｄ．目標台数、Ｅ．揚水待機時間の５要素が決められて入力部３より入力される。
【００２０】
揚水計画を作成する場合、翌日のピーク等価時間を考慮しないと、翌日以降の揚水発電所の発電可能電力量が偏ってしまい需給調整が困難となる惧れがある。また、全ての揚水式水力発電所が健全であるとは限らないので、揚水機を分散配置することや、容易な周波数調整を可能とすること等を考慮して要素が決定されるが、補正値を含めた要素毎の重みは次のように設定される。
【００２１】
Ａのピーク等価時間は、翌日の発電必要量の重要度を示すものである。この要素は翌日の発電可能電力量（ＭＷｈ）の最大値を当日の残り可能量（ＭＷｈ）と発電電力量に換算した揚水計画量（ＭＷｈ）の合計で除算した補正値を係数として掛けることによりもとめ、翌日の発電可能可能量が少ないほど重要な要素となる。
【００２２】
Ｂの揚水可能時間は、揚水計画時間帯での揚水可能時間で揚水計画のしやしさを示すものである。この要素は、要素可能時間が大きいほど重要な要素となる。
【００２３】
Ｃの揚水可能台数は、揚水計画時間帯での揚水可能台数で、揚水計画のしやしさを示すものである。この要素は揚水計画台数が多い時ほど大きくなる補正値を係数として掛けることにより、揚水計画後の揚水残り可能台数が少ないほど重要な要素となる。
【００２４】
Ｄの設定台数は、揚水計画での揚水予定台数（発電所に対する優先度となる）で、電源の分散性を示すものである。この要素は、揚水計画台数が少ない時ほど大きくなる補正値を係数として掛けることにより揚水計画台数が少ないほど重要な要素となる。
【００２５】
Ｅの揚水待機時間は、文字通りの揚水待機時間で、周波数調整のしやしさを示すものである。この要素は、Ｄの設定台数と同様に揚水計画台数が少ない時ほど大きくなる補正値を係数として掛けることにより揚水計画台数が少ないほど重要な要素となる。
【００２６】
５は要素毎ウエイト算出手段で、定められた要素Ａ〜Ｅの一対比較行列からウエイトＡ’〜Ｅ’を求める。この要素毎ウエイト算出手段５は、要素Ａ〜Ｅの重み係数に、場合によっては補正値を掛け、一対比較行列からウエイトＡ’〜Ｅ’を求める。すなわち、Ａ’＝Ａ行の幾何平均／Σ行の幾何平均で求め、このＡ’は他の重み係数に対するピーク等価時間のウエイト（重要度の比率）となる。なお、Ｂ’についてもＢ’＝Ｂ行の幾何平均／Σ行の幾何平均で求め、以下同様にしてＣ〜Ｅについて求める。
【００２７】
６は発電所毎重み設定手段で、要素毎重み設定手段４で設定された要素毎に発電所毎の重要度を設定するが、発電所別の重み設定値は次のような考え方で決める。
【００２８】
ピーク等価時間算出用としてピーク等価目標を定める。この等価目標としては、例えば調整池における満水時の６５〜７５％程度を目標として任意に設定可能であり、この目標値は発電所毎に固定される。
【００２９】
Ａのピーク等価時間は、翌日のピーク等価目標から揚水計画計算時点のピーク等価時間を減算した値とする。揚水計画中に変動が生じる場合には、（ピーク等価目標「Ｈ」）−（当日の残可能量電力量「ＭＷｈ」）＋揚水計画量「ＭＷｈ」／（翌日の発電可能出力「ＭＷ」）で求める。
【００３０】
Ｂの揚水可能時間は、発電終了時の揚水可能時間から揚水計画時間＋補正時間を減算した値とし、揚水計画中に変動が生じる場合は、揚水計画時間を見直して再度計算する。ここでの補正時間は、揚水可能時間ぎりぎりまで揚水計画を作成しないための余裕量で、必ずしも必要とはしない。
【００３１】
Ｃの揚水可能台数は、その時点の揚水可能台数から揚水計画台数を減算した値とする。
【００３２】
Ｄの設定台数は、揚水計画台数が１発電所に偏らないように設定し、発電所毎に固定される。
【００３３】
Ｅの揚水待機時間は、揚水待機時間の長さから設定され、例えば、待機時間が０〜５分の場合には０．１とし、待機時間６〜１０分の場合には１の如く発電所毎に固定される。
【００３４】
７は発電所毎ウエイト算出手段で、このウエイト算出部７は、各要素に対する発電所ａ，ｂ…毎のウエイトを一対比較行列にて算出する。例えば要素Ａについては、行列Ａ”（ａ’，ｂ’…）を算出するが、その場合、ａ’＝ａ行の幾何平均／Σ行の幾何平均の演算でａ’を求め、ａ’はピーク等価に関したａ発電所のウエイト（重要度の比率）とする。
同様に要素Ｂ〜Ｅに対しても一対比較行列を作成し、ウエイト（行列Ｂ”〜Ｅ”）を求める。
【００３５】
８は総合重要度作成手段で、要素毎ウエイト算出部５において求めた要素の一対比較行列Ａ’〜Ｅ’と、発電所毎ウエイト算出部７において発電所毎に設定された各要素要素に対する重みの一対比較行列から求めたウエイト（行列Ａ”〜Ｅ”の当該発電所）の積を要素毎に加算して各発電所の総合重要度を求める。
すなわち、
ａ発電所の総合重要度＝Ａ’×（Ａ”のａ行）＋Ｂ’×（Ｂ”のａ行）＋Ｃ’×（Ｃ”のａ行）＋Ｄ’×（Ｄ”のａ行）＋Ｅ’×（Ｅ”のａ行）としてａ発電所の総合重要度を求める。以下同様にしてｂ，ｃ…の各発電所の重要度を演算し、総合重要度の大きい順に配分順位を作成する。
【００３６】
図２は総合重要度の大きい配分順位を算出するための概略のフローを示したものである。
ステップＳ１で揚水計画作成のための要素（重み係数）を設定する。この設定に当たっては、設備データ記憶部２に格納されたデータを参照しながら発電可能電力量や揚水計画の容易さ等の評価内容をもとに決定され、ここではＡ〜Ｅの５つの要素が設定される。各要素のうち、特に発電可能電力量を翌日の発電可能出力で除した量として定義したピーク等価時間の概念を導入したことは翌日の発電所毎の発電計画を作成する上で重要な要素となっている。
【００３７】
ステップＳ２では、Ｓ１で設定された各要素の一対比較行列からウエイトを算出するもので、この算出は要素毎ウエイト算出手段５によって行われる。ステップＳ３では、発電所毎の重要度を算出するが、その際Ｓ１で設定された要素毎の重み係数を用いて発電所毎ウエイト算出手段６において実行される。ステップＳ４では、各要素に対する発電所毎のウエイトを算出する。例えば要素Ａについては、要素Ａの一対比較行列で算出する。
【００３８】
ステップＳ５では、Ｓ２において要素Ａ〜Ｅの一対比較行列によって求められたウエイトと、Ｓ４において求められた各要素に対する発電所毎のウエイトを用いて各発電所の総合重要度を求め、その重要度の大きい発電所順に配分の順序が決められる。
【００３９】
図３はある日における揚水計画表を示したもので、横軸に時刻を、縦軸に出力（周波数、調整用の増出力を含む）をとったものである。また、線イは固定供給力＋火力発電最低出力、線ロは需要予測、線ハは需要予測＋揚水計画（ＭＷ）、線ニは揚水計画（ＭＷ）である。すなわち、斜線で示す部分が翌日の電力量にするための揚水量となり、そのために揚水計画曲線ニが作成される。
【００４０】
図４〜図６は揚水計画作成のための具体例を示したものである。
各図において縦軸に広域に分散された発電所ａ，ｂ…をとり、横軸に前述した要素Ａ〜Ｅとピーク等価時間の算出用に使用されるピーク目標をとっている。また、各要素に対する初期値、補正値及び係数が設定されている。また、各図において、（ａ）図の各設定値に基づいて算出されたものが（ｂ）図である。
【００４１】
例えば、図４（ａ）における発電所ａでは、ピーク等価目標は５時間と設定され、ピーク等価不足時間３．９（ＭＷｈ／ＭＷ）、揚水時間２６．９（Ｈ）、可能台数４台、設定台数２台、待機時間５分としたとき、演算された各要素の数値及び総合重要度は（ｂ）図のようになり、ａ発電所の総合重要度は０．０８６となる。以下同様にして発電所ｂ，ｃ…を順次見て行くと、総合重要度は発電所ｅが０．１１９と最も高く、総合順位は１位となる。
【００４２】
総合順位１位の発電所ｅに１台の揚水機割り当てを計画する。総合順位１位の発電所ｅに１台割り当てられたことにより、当該発電所のピーク等価時間までの不足分、揚水可能時間、揚水可能台数が変化する。そこで、これらの変化値（ピーク等価時間、揚水時間、可能台数）を訂正し、且つ、補正値及び係数を修正して再度総合順位を算出したものが図５である。
なお、係数の修正は、初期値（設定値）×補正値とし、また、補正値の算出方法は各要素でそれぞれ異なるが、例えばピーク等価時間については、（満水時の発電可能量合計「ＭＷｈ」）／（当日の残可能量合計「ＭＷｈ」＋発電換算した揚水計画量「ＭＷｈ」の各発電所合計）で算出される。
【００４３】
図５の時点での演算された総合重要度は、発電所ｃの０．０９８が最も高く、２回目の演算結果による総合順位は発電所ｃが１位となっている。したがって、この発電所ｃの揚水可能台数３台のうちから１台を揚水機として計画し、前記同様にして総合順位を算出したものが図６である。
【００４４】
図６での配分順位では、発電所ａが総合順位１位であるので、この発電所ａを１台計画して次の総合順位算出のための演算を実行する。
以下同様にして、図３で示す時刻に対する揚水計画を作成し、その結果に基づき揚水計画作成装置の送受信部１を介して該当する各発電所に対して計画指令を出力する。    
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】総合順位算出のための概略フロー
【図３】需要予測及び時刻に対する揚水計画曲線。
【図４ａ】揚水計画設定図。
【図４ｂ】揚水計画設定に基づく演算結果図。
【図５ａ】揚水計画設定図。
【図５ｂ】揚水計画設定に基づく演算結果図。
【図６ａ】揚水計画設定図。
【図６ｂ】揚水計画設定に基づく演算結果図。
【符号の説明】
【００４６】
１…送受信部  
２…設備データ記憶部  
３…入力部  
４…要素設定手段  
５…要素ウエイト算出手段  
６…発電所毎要素設定手段  
７…発電所ウエイト算出手段  
８…総合順位作成手段  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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