(57)【要約】【課題】  急激な負荷変動に対しても発電電力量と電力負荷量とを釣り合わせることが可能な電力供給システムを提供する。【解決手段】  熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置４と、太陽光発電装置３と、熱電併給装置４、太陽光発電装置３及び商用電力系統１の内の少なくとも１つから電力の供給を受ける電力負荷装置５と、熱電併給装置４の運転を制御する制御手段Ｈとが設けられている電力供給システムであって、太陽光発電装置３の発電電力量を予測する発電電力量予測手段１６が設けられ、制御手段Ｈが、電力負荷装置５の予測電力負荷量を発電電力量予測手段１６によって予測された発電電力量から減算して導出される不足電力量に相当する電力を、熱電併給装置４によって発生させるように熱電併給装置４の運転を制御するように構成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置と、太陽光発電装置と、前記熱電併給装置、前記太陽光発電装置及び商用電力系統の内の少なくとも１つから電力の供給を受ける電力負荷装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する制御手段とが設けられている電力供給システムであって、
前記太陽光発電装置の発電電力量を予測する発電電力量予測手段が設けられ、
前記制御手段が、前記電力負荷装置の予測電力負荷量を前記発電電力量予測手段によって予測された発電電力量から減算して導出される不足電力量に相当する電力を、前記熱電併給装置によって発生させるように前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されている電力供給システム。
【請求項２】
前記発電電力量予測手段が、情報通信回線を介して提供される気象予測情報に基づいて前記太陽光発電装置の発電電力量を予測するように構成されている請求項１記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記太陽光発電装置の発電電力量を測定する発電電力量測定手段が設けられ、
前記発電電力量予測手段が、前記発電電力量測定手段によって測定された実際の発電電力量に基づいて予測発電電力量データを補正して前記太陽光発電装置の将来の発電電力量を予測するように構成されている請求項１記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置と、太陽光発電装置と、前記熱電併給装置、前記太陽光発電装置及び商用電力系統の内の少なくとも１つから電力の供給を受ける電力負荷装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する制御手段とが設けられている電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる電力供給システムとしては、太陽光発電装置と熱電併給装置とで発生された電力を電力負荷装置に供給するように構成され、電力負荷装置の電力負荷量と太陽光発電装置及び熱電併給装置の発電電力量とが一致するように熱電併給装置が制御され、或いは、電力負荷装置の電力負荷量と太陽光発電装置及び熱電併給装置の発電電力量と電力貯蔵装置の充放電量とが一致するように熱電併給装置及び電力貯蔵装置が制御されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３３７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の電力供給システムでは、太陽光発電装置の発電電力量が不明であり、どの程度の大きさの余剰電力量又は不足電力量が発生するのかが不明であるので、余剰電力量及び不足電力量を調節するのに十分な大容量の電力貯蔵装置を設けなければならない。また、不足電力量を熱電併給装置の発電制御によって調節することもできるが、急激な負荷変動には追従できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽光発電装置の発電電力量が変動したとしても、太陽光発電装置及び熱電併給装置の発電電力量と電力負荷装置の電力負荷量とを釣り合わせるような運転が可能な電力供給システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る電力供給システムの第１特徴構成は、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置と、太陽光発電装置と、前記熱電併給装置、前記太陽光発電装置及び商用電力系統の内の少なくとも１つから電力の供給を受ける電力負荷装置と、前記熱電併給装置から熱の供給を受ける熱負荷装置と、前記熱電併給装置の運転を制御する制御手段とが設けられている電力供給システムであって、前記太陽光発電装置の発電電力量を予測する発電電力量予測手段が設けられ、前記制御手段が、前記電力負荷装置の予測電力負荷量を前記発電電力量予測手段によって予測された発電電力量から減算して導出される不足電力量に相当する電力を、前記熱電併給装置によって発生させるように前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されている点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成によれば、制御手段が、予測された発電電力量から電力負荷装置の予測電力負荷量を減算して導出される不足電力量に相当する電力を、熱電併給装置によって発生させるように熱電併給装置の運転を制御するように構成されているので、熱電併給装置が発生するべきものとして予測された熱電併給装置の発電電力量の精度は高く、その発電電力量を発生させるために熱電併給装置が計画的に運転されることになる。そして、予測された熱電併給装置の発電電力量の精度は高いので、太陽光発電装置の実際の発電電力量に誤差が生じたとしても、熱電併給装置の運転計画に小幅な変更を施すことで対応することができる。
従って、太陽光発電装置の発電電力量が変動したとしても、太陽光発電装置及び熱電併給装置の発電電力量と電力負荷装置の電力負荷量とを釣り合わせるような運転が可能な電力供給システムが提供されることになる。
【０００８】
本発明に係る電力供給システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記発電電力量予測手段が、情報通信回線を介して提供される気象予測情報に基づいて前記太陽光発電装置の発電電力量を予測するように構成されている点にある。
【０００９】
上記第２特徴構成によれば、太陽光発電装置に照射される日光を遮る可能性のある雲の動きなどを精度良く予測することのできる気象予測情報に基づいて太陽光発電装置の発電電力量を予測するように構成されているので、それに伴って導出される、熱電併給装置が発生する必要のある発電電力量の精度も相対的に高めることが可能となる。
【００１０】
本発明に係る電力供給システムの第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記太陽光発電装置の発電電力量を測定する発電電力量測定手段が設けられ、前記発電電力量予測手段が、前記発電電力量測定手段によって測定された実際の発電電力量に基づいて予測発電電力量データを補正して前記太陽光発電装置の将来の発電電力量を予測するように構成されている点にある。
【００１１】
上記第３特徴構成によれば、発電電力予測手段が、発電電力測定手段によって測定された実際の発電電力量に基づいて予測発電電力量データを補正して太陽光発電装置の将来の発電電力量を予測するように構成されているので、予測発電電力量データと実際の発電電力量との間の誤差を補正して、将来の発電電力量を正確に予測することが可能となり、それに伴って導出される、熱電併給装置が発生する必要のある発電電力量の精度も相対的に高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の第１実施形態の電力供給システムについて説明する。
図１に示す電力供給システムには、商用電力系統１に連系されている太陽光発電装置３及び電源装置としての熱電併給装置４と、商用電力系統１、太陽光発電装置３及び熱電併給装置４の内の少なくとも１つから電力の供給を受ける電力負荷装置５と、熱電併給装置４の運転を制御する制御手段としての制御部Ｈとが設けられている。
【００１３】
太陽光発電装置３は、商用電力系統１及び電力負荷装置５に接続されている負荷系統２に対してインバータ７を介して接続されている。
熱電併給装置４は、排熱を発生するエンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備えたガスエンジンコージェネレーション装置や、発電運転を行いながら熱を排出する燃料電池発電装置によって構成され、発電電力は負荷系統２を介して電力負荷装置５に供給され、排熱は熱媒貯留部８にて蓄熱されて、給湯や暖房などの負荷を有する熱負荷装置６へと供給される。また、熱媒貯留部８に貯えられている熱量が小さいときには、補助加熱装置１４で発生された熱を熱負荷装置６に対して供給することもできる。この補助加熱装置１４は、燃料を消費して熱を発生させる例えばボイラなどの装置である。そして、熱負荷装置６に対しては、熱電併給装置４の排熱を回収して熱媒貯留部８に貯められている熱、余剰電力回収ヒータ１０を用いて余剰電力量を熱に変換して熱媒貯留部８に貯められている熱又は補助加熱装置１４によって発生された熱が供給される。
【００１４】
また、太陽光発電装置３及び熱電併給装置４での発電電力量が電力負荷装置５の消費電力量よりも大きいときには、その余剰電力量を回収して熱に変換して熱媒貯留部８に蓄熱させる逆潮流防止装置９が設けられている。具体的には、制御部Ｈは、負荷系統２に設けられたカレントトランスＣＴにおいて、商用電力系統１への逆潮流が発生しているか否かを監視し、余剰電力量が商用電力系統１へと逆潮流しないように余剰電力回収用ヒータ１０の消費電力量を調節している。
【００１５】
更に、太陽光発電装置３の発電電力量を予測することのできる発電電力量予測手段１６を一つの機能として備えた制御部Ｈは、通信部１１及びインターネットなどの情報通信回線１２を介して気象予測情報提供部１３と通信可能に接続されている。気象予測情報提供部１３は、広域的及び局所的な実際の気象予測情報を解析して将来の気象を広域的及び局所的に予測し、情報通信回線１２を介してその気象予測情報を配信可能な装置である。従って、発電電力量予測手段１６は、情報通信回線１２を介して提供された、時系列的な日射量や雲量などの気象予測情報に基づいて、太陽光発電装置３の時系列的な発電電力量を予測することが可能である。
【００１６】
制御部Ｈは、実際の使用状況に基づいて、１日分の過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている１日分の過去負荷データから、その日１日分の予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
【００１７】
前記データ更新処理について説明を加えると、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷量、熱負荷としての給湯熱負荷量と暖房熱負荷量があったかの１日分の過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【００１８】
まず、過去負荷データについて説明すると、過去負荷データは、電力負荷量データ、給湯熱負荷量データ、暖房熱負荷量データの３種類の負荷データからなり、図２に示すように、１日分の過去負荷データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、１日分の過去負荷データは、２４時間のうち１時間を単位時間として、単位時間当たりの電力負荷量データの２４個、単位時間当たりの給湯熱負荷量データの２４個、及び、単位時間当たりの暖房熱負荷量データの２４個から構成されている。
【００１９】
上述のような過去負荷データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの電力負荷量及び熱負荷量（給湯熱負荷量及び暖房熱負荷量）の夫々を計測し、その計測した負荷データを記憶する状態で１日分の実負荷データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分の実負荷データが１週間分記憶されると、曜日ごとに、過去負荷データと実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい過去負荷データを求めて、その求めた新しい過去負荷データを記憶して、過去負荷データを更新するように構成されている。
【００２０】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、過去負荷データのうち日曜日に対応する過去負荷データＤ１ｍと、実負荷データのうち日曜日に対応する実負荷データＡ１とから、下記の〔数式１〕により、日曜日に対応する新しい過去負荷データＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた過去負荷データＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
尚、下記の〔数式１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する過去負荷データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実負荷データとし、Ｋは、０．７５の定数であり、Ｄ１（ｍ＋１）を、新しい過去負荷データとする。
【００２１】
〔数式１〕
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝
【００２２】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷量、給湯熱負荷量、暖房熱負荷量が予測されているかの１日分の予測負荷データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの７つの過去負荷データのうち、その日の曜日に対応する過去負荷データと前日の実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷量、給湯熱負荷量、暖房熱負荷量が予測されているかのその日１日分の予測負荷データを求めるように構成されている。
【００２３】
月曜日１日分の予測負荷データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、曜日ごとの７つの過去負荷データＤ１ｍ〜Ｄ７ｍと曜日ごとの７つの実負荷データＡ１〜Ａ７とが記憶されているので、月曜日に対応する過去負荷データＤ２ｍと、前日の日曜日に対応する実負荷データＡ１とから、下記の〔数式２〕により、月曜日の１日分の予測負荷データＢを求める。
そして、１日分の予測負荷データＢは、図３に示すように、１日分の予測電力負荷量データ、１日分の予測給湯熱負荷量データ、１日分の予測暖房熱負荷量データからなり、図３の（イ）は、１日分の予測電力負荷量を示しており、図３の（ロ）は、１日分の予測暖房熱負荷量を示しており、図３の（ハ）は、１日分の予測給湯熱負荷量を示している。
尚、下記の〔数式２〕において、Ｄ２ｍを、月曜日に対応する過去負荷データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実負荷データとし、Ｑは、０．２５の定数であり、Ｂは、予測負荷データとする。
【００２４】
〔数式２〕
Ｂ＝（Ｄ２ｍ×Ｑ）＋｛Ａ１×（１−Ｑ）｝
【００２５】
次に、制御部Ｈが行う熱電併給装置４の発電運転制御について図４のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１００において制御部Ｈは、日付が変わって午前０時になると、気象予測情報提供部１３から配信される気象予測情報に基づいて、発電電力量予測手段１６が太陽光発電装置３の例えば２４時間という判定対象期間内の時系列的な発電電力量を予測するようにする。次にステップ１０２において制御部Ｈは、上述のように導出された電力負荷装置５の予測電力負荷量を、ステップ１００において予測された太陽光発電装置３の発電電力量から減算して導出して、その差である不足電力量に相当する熱電併給装置４の時系列的な必要発電電力量を導出する。そして、ステップ１０４において制御部Ｈは、導出された時系列的な必要発電電力量を発電するように熱電併給装置４の運転を制御する。その結果、電力負荷装置５の実際の電力負荷量が予測電力負荷量から逸脱したとしても、又は、太陽光発電装置３の実際の発電電力量が予測発電電力量から逸脱したとしても、太陽光発電装置３の実際の発電電力量から電力負荷装置５の実際の発電電力量を減算して導出される不足電力量は、ステップ１０２において導出された熱電併給装置４の必要発電電力量から大きく逸脱しない可能性が高くなる。
【００２６】
従って、太陽光発電装置３、熱電併給装置４及び電力負荷装置５の電力需給関係において、大きな余剰電力量及び不足電力量が発生しないようにすることができる。また、制御部Ｈは、余剰電力量が発生したときには逆潮流防止装置９を用いてその余剰電力量を熱に変換して熱媒貯留部８で蓄熱し、不足電力量が発生したときには商用電力系統１から買電するように構成されている。
【００２７】
＜第２実施形態＞
図５に示す第２実施形態の電力供給システムは、発電電力量測定手段１５によって測定された太陽光発電装置３の実際の発電電力量に基づいて、予め設定されている時系列的な予測発電電力量を補正して、太陽光発電装置３の将来の発電電力量を予測するように構成されている点で上記実施形態と異なる。以下に図５、図６及び図７を参照して第２実施形態の電力供給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の説明は省略する。
【００２８】
図５に示すように、制御部Ｈの一つの機能として設けられている発電電力量予測手段１６は、発電電力量測定手段１５によって測定された太陽光発電装置３の実際の発電電力量に基づいて、図７の一点鎖線で示すように予め設定されている時系列的な予測発電電力量データを保有している。図７に示す予測発電電力量データは、日の出時及び日の入り時の発電電力量を最低発電電力量とし、正午の発電電力量としたときの正規分布で定めたものである。そして、最低発電電力量は０Ｗｈであり、最高発電電力量は太陽光発電装置３が設置されている緯度経度、太陽光発電装置３が備える太陽電池パネルの太陽に対する傾きなどの設置姿勢、太陽光発電装置３の定格出力などによって定められる値である。
【００２９】
図６のステップ２００において制御部Ｈは、日付が変わって午前０時になると、上述した予測発電電力量データを用いて太陽光発電装置３の例えば２４時間という判定期間内の時系列的な発電電力量を予測する。次にステップ２０２において制御部Ｈは、上述のように導出された電力負荷装置５の予測電力負荷量を、ステップ２００において予測された太陽光発電装置３の発電電力量から減算して導出し、その差である不足電力量に相当する熱電併給装置４の時系列的な必要発電電力量を導出する。そして、ステップ２０４において制御部Ｈは、導出された時系列的な必要発電電力量を発電するように熱電併給装置４の運転を制御する。その結果、電力負荷装置５の実際の電力負荷量が予測電力負荷量から逸脱したとしても、又は、太陽光発電装置３の実際の発電電力量が予測発電電力量から逸脱したとしても、太陽光発電装置３の実際の発電電力量から電力負荷装置５の実際の発電電力量を減算して導出される不足電力量は、ステップ２０２において導出された熱電併給装置４の必要発電電力量から大きく逸脱しない可能性が高くなる。
【００３０】
その後、ステップ２０６において制御部Ｈは、例えば時刻ｔになったとき、発電電力量測定手段１５によって測定された太陽光発電装置３の実際の発電電力量に基づいて、予め設定されている予測発電電力量データを補正する。例えば、図７に一点鎖線で示す太陽光発電装置３の予測発電電力量はＰｐであり、時刻ｔにおいて発電電力量測定手段１５が測定した太陽光発電装置の実際の発電電力量Ｐｒであったとき、発電電力量予測手段１６は、一点鎖線で設定されていた時系列的な予測発電電力量データを、その予測データの曲線傾向を維持したまま、破線で示す曲線へと予測発電電力量データを全体的に縮小するように補正し、その補正後の曲線を将来の発電電力量として予測する。次に、ステップ２０８において制御部Ｈは、補正された時系列的な発電電力量を発電するように熱電併給装置４の運転を制御する。そして制御部Ｈは、上述のステップ２０６及びステップ２０８の制御を時間経過と共に（例えば１時間毎に）繰り返し行う。
【００３１】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、電源装置として熱電併給装置を用いた場合について説明したが、他の様々な発電機などを用いることができる。
【００３２】
＜２＞
上記第１実施形態において、発電電力量予測手段１６が気象予測情報提供部１３から配信される気象予測情報に基づいて太陽光発電装置３の時系列的な発電電力量を予測する時刻は、上述した午前０時に限定されない。例えば、気象予測情報提供部１３において気象予測情報が更新される度に、発電電力量予測手段１６がその配信を受けて、時系列的な発電電力量を再予測して、制御部Ｈがその予測された時系列的な発電電力量の大きさに基づいて熱電併給装置４の運転制御を行うようにしてもよい。
【００３３】
＜３＞
上記第２実施形態において、予測発電電力量データとして、日の出時及び日の入り時の発電電力量を最低発電電力量とし、正午の発電電力量を最高発電電力量としたときの正規分布の曲線を用いたが、他の予測発電電力量データを用いてもよい。例えば、発電電力量予測手段１６が上記第２実施形態において説明した気象予測情報に基づいて太陽光発電装置３の時系列的な発電電力量を予測し、その予測された時系列的な発電電力量の値を上記予測発電電力量データとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態の電力供給システムの機能ブロック図
【図２】データ更新処理を説明する図
【図３】時系列的なデータを示す図
【図４】第１実施形態の発電運転制御のフローチャート
【図５】第２実施形態の電力供給システムの機能ブロック図
【図６】第２実施形態の発電運転制御のフローチャート
【図７】予測発電電力量データと補正後の予測発電電力量データとを示すグラフ
【符号の説明】
【００３５】
１  商用電力系統
３  太陽光発電装置
４  熱電併給装置
５  電力負荷装置
１６  発電電力量予測手段
Ｈ  制御部（制御手段）
【図１】
2005278338.tif 000003
【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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