(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを入力とする複数の非制御型発電設備と、電気式蓄熱設備、蓄電設備、出力制御が可能でかつ排熱を蓄積する手段を有する熱電併給型発電設備の少なくともいずれかを備えた複数の需要家とを有する系統協調型変動抑制システムにおいて、
前記非制御型発電設備の発電出力値と、気象情報と、系統事業者からの系統制約値とから前記非制御型発電設備の、吸収すべき出力変動分を算出する要吸収出力変動量算出手段と、
前記算出された、吸収すべき出力変動分に対し、出力変動の吸収先である、各需要家に設置された前記各設備が吸収可能な変動吸収量を、該設備の運転に関する設備情報を用いて算出する変動吸収可能量算出手段と、
前記算出された、吸収すべき出力変動分を各需要家に送信する変動量割当手段と、
送信されてきた、吸収すべき出力変動分に合わせて、当該需要家に設置された前記各設備の出力を調整する設備出力調整手段と、を有し、
前記各需要家が、出力変動吸収への協力の可否、可の場合は吸収可能な変動量および／または協力可能時間帯を申告する手段を有することを特徴とする系統協調型変動抑制システム。
【請求項２】
前記変動吸収可能量算出手段はさらに、当該需要家の過去の出力変動吸収への協力度および/または当該需要家に設置された前記各設備の出力変動に対する耐性情報を用いて、前記各需要家に設置された設備が吸収すべき出力変動分を算出する、請求項１記載の系統協調型変動抑制システム。
【請求項３】
前記要吸収出力変動量算出手段は、前記非制御型発電設備の発電出力値として、予測に基づく発電出力値を用いる、請求項１または２に記載の系統協調型変動抑制システム。
【請求項４】
自然エネルギーを入力とする複数の非制御型発電設備と、電気式蓄熱設備、蓄電設備、出力制御が可能でかつ排熱を蓄積する手段を有する熱電併給型発電設備の少なくともいずれかを備えた複数の需要家とを有する系統協調型変動抑制システムにおいて、
前記非制御型発電設備の発電出力値と、気象情報と、系統事業者からの系統制約値とから前記非制御型発電設備の、吸収すべき出力変動分を算出する要吸収出力変動量算出手段と、
前記算出された、吸収すべき出力変動分に対し、出力変動の吸収先である、各需要家に設置された前記各設備が吸収可能な変動吸収量を、該設備の運転に関する設備情報を用いて算出する変動吸収可能量算出手段と、
前記算出された、吸収すべき出力変動分を各需要家に送信する変動量割当手段と、
送信されてきた、吸収すべき出力変動分に合わせて、当該需要家に設置された前記各設備の出力を調整する設備出力調整手段と、を有し、
さらに、前記各需要家に設置された設備の、出力変動吸収分の算出に必要な時間を考慮して定められた所定の時刻における蓄熱量または蓄電量を算出する手段と、前記設備が賄うべき熱需要量または電力需要量を予測する手段と、前記所定の時刻における蓄熱量または蓄電量と前記予測された熱需要量または電力需要量より所定の目標時刻における目標蓄熱量または目標蓄電量を算出する手段と、前記目標蓄熱量または目標蓄電量を満足しつつ可能な変動吸収分を算出する手段を有する系統協調型変動抑制システム。
【請求項５】
発電出力の予測または熱または電力の需要予測に関し、所定の時刻毎に予測と実績とのずれを照合し、前記ずれ量またはずれ量の推移が所定の基準値を超えた場合かまたは予測に使用した説明変数が所定の基準値を超えて変化した場合に再予測する手段と、再予測に基づき、変動吸収量を前記各需要家に設置された設備に再割当する手段とを有する、請求項４に記載の系統協調型変動抑制システム。
【請求項６】
前記非制御型発電設備が風力発電設備または太陽光発電設備である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の系統協調型変動抑制システム。
【請求項７】
前記電気式蓄熱設備が給湯用電気式熱源設備または空調用電気式熱源設備である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の系統協調型変動抑制システム。
【請求項８】
前記熱電併給発電設備がエンジン式発電設備または燃料電池式発電設備と蓄熱材料または蓄熱設備とにより構成される、請求項１から請求項７のいずれかに記載の系統協調型変動抑制システム。
【請求項９】
自然エネルギーを入力とする複数の非制御型発電設備と、電気式蓄熱設備、蓄電設備、出力制御が可能でかつ排熱を蓄積する手段を有する熱電併給型発電設備の少なくともいずれかを備えた複数の需要家とを有する系統協調型変動抑制システムにおける出力変動抑制方法であって、
前記非制御型発電設備の発電出力値と、気象情報と、系統事業者からの系統制約値とから前記非制御型発電設備の、吸収すべき出力変動分を算出するステップと、
前記算出された、吸収すべき出力変動分に対し、出力変動の吸収先である、各需要家に設置された前記各設備が吸収可能な変動吸収量を、該設備の運転に関する設備情報を用いて算出するステップと、
前記算出された、吸収すべき出力変動分を各需要家に送信するステップと、
送信されてきた、吸収すべき出力変動分に合わせて、当該需要家に設置された前記各設備の出力を調整するステップと、
前記各設備が吸収可能な変動吸収量の算出に先立って、前記各需要家の申告手段から、出力変動吸収への協力の可否、可の場合は吸収可能な変動量および／または協力可能時間帯の申告を前記設備情報の制約条件として受け付けるステップと
を有する、系統協調型変動抑制システムにおける出力変動抑制方法。
【請求項１０】
自然エネルギーを入力とする複数の非制御型発電設備と、電気式蓄熱設備、蓄電設備、出力制御が可能でかつ排熱を蓄積する手段を有する熱電併給型発電設備の少なくともいずれかを備えた複数の需要家とを有する系統協調型変動抑制システムにおける出力変動抑制方法であって、
前記非制御型発電設備の発電出力値と、気象情報と、系統事業者からの系統制約値とから前記非制御型発電設備の、吸収すべき出力変動分を算出するステップと、
前記算出された、吸収すべき出力変動分に対し、出力変動の吸収先である、各需要家に設置された前記各設備が吸収可能な変動吸収量を、該設備の運転に関する設備情報を用いて算出するステップと、
前記算出された、吸収すべき出力変動分を各需要家に送信するステップと、
送信されてきた、吸収すべき出力変動分に合わせて、当該需要家に設置された前記各設備の出力を調整するステップと、を有し、
さらに、前記各需要家に設置された設備の、出力変動吸収分の算出に必要な時間を考慮して定められた所定の時刻における蓄熱量または蓄電量を算出し、前記設備が賄うべき熱需要量または電力需要量を予測し、前記所定の時刻における蓄熱量または蓄電量と前記予測された熱需要量または電力需要量より所定の目標時刻における目標蓄熱量または目標蓄電量を算出し、前記目標蓄熱量または目標蓄電量を満足しつつ可能な変動吸収分を算出するステップを有する、系統協調型変動抑制システムにおける出力変動抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の非制御型発電設備と、電気式蓄熱設備または蓄電設備または出力制御が可能でかつ排熱を蓄積する手段を有する熱電併給型発電設備の少なくともいずれかを備えた複数の需要家とを有する系統協調型変動抑制システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化対策として、化石燃料を使用しない自然エネルギーによる発電設備が脚光を浴びている。なかでも風力発電設備や太陽光発電設備は技術的に完成度が高く、今後の増設が期待されている。
【０００３】
前記発電設備は、自然のエネルギーである風力や太陽光を電力に変換するものである。該発電設備は、入力である風や太陽光等の自然エネルギーの変動従って発電出力が変動するが、効率を落とすことなく人為的に出力を一定に制御することが困難である。該当する発電設備としては、風力や太陽光の他に波力や潮汐力等を利用した発電がある。以降このような発電設備を「非制御型発電設備」と呼ぶことにする。
【０００４】
非制御型発電設備の出力変動は、電力需給バランスの観点や電力系統の安定確保の観点から、何らかの方法で吸収する必要があるが、これまでは電力系統の慣性や電力系統内に設けられた調整用発電設備の出力を調整することより対処してきた。
【非特許文献１】総合資源エネルギー調査新エネルギー部会  第１１回新エネルギー部会  資料５−２  風力発電系統連系対策小委員中間報告副題：平成１６年７月２７日中間報告に盛り込まれた対策のレビュー結果  Ｐ．３３他
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自然エネルギーによる発電設備の増加により、電力系統で扱う電力に対する非制御型発電設備の出力が占める割合が増加し、その出力変動を吸収しきれない状態に近づきつつある。非制御型発電設備による発電出力変動量が調整発電設備による調整能力を上回れば、電力系統における周波数維持が困難となり、正常な電力系統の運用が不可能となる。特に夜間においては、需給の関係から稼動する調整用発電設備の容量が少なく、さらなる自然エネルギーを原動力とする発電設備の導入が困難となりつつある。
【０００６】
電力系統への影響を抑えつつ、非制御型発電設備をさらに導入するためには、夜間のように調整用発電設備の余力の少ない時間帯に、非制御型発電設備を解列したり、同発電設備の直近に蓄電設備を設け、出力の変動を平準化する方法が提案されている。
【０００７】
しかし、解列による方法では、その分当該発電設備稼働率が低下する。また、蓄電設備による出力変動の緩和手法では、蓄電設備への追加の設備投資が必要で、特に３０分以上の長周期変動を吸収するためには、非制御型発電設備の定格出力に近い能力を有する蓄電設備が必要となり、追加の投資や蓄電池劣化時の交換費用の負担が極めて大きくなる。このように前記両手法共に、発電コストの大幅な上昇や投資回収を困難にするという問題があり、実質的に新たな非制御型発電設備の導入を阻害する要因となっている。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題を解決するためになされたもので、大幅な追加投資や稼動率の低下を招くことなく、風力や太陽光発電に代表される非制御型発電設備の出力変動を緩和し、電力系統に悪影響を与えないようにしつつ、同発電設備のさらなる導入の促進を図る系統協調型変動抑制システムおよび出力変動抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため、本発明の系統協調型変動抑制システムは、非制御型発電設備の発電出力値と、気象情報と、系統事業者からの系統制約値とから非制御型発電設備の、吸収すべき出力変動分を算出する要吸収出力変動量算出手段と、算出された、吸収すべき出力変動分に対し、出力変動の吸収先である、各需要家に設置された各設備が吸収可能な変動吸収量を、該設備の運転に関する設備情報を用いて算出する変動吸収可能量算出手段と、算出された、吸収すべき出力変動分を各需要家に送信する変動量割当手段と、送信されてきた、吸収すべき出力変動分に合わせて、当該需要家に設置された各設備の出力を調整する設備出力調整手段とを有する。
【００１０】
ここで、非制御型発電設備の出力の変動分を吸収するにあたり、調整用発電所による系統安定化の概念とは、変動分を直接系統内の発電量で調整するのではなく、主に需要家内に設置されることの多い、電気式蓄熱設備または熱電併給型発電設備または蓄電設備の時間的な設備余力を利用して、非制御型発電設備の発電出力変動を相殺する方向に、需要家内に設置されることの多い前記設備の電力需要を変化させて系統安定化に寄与させる点が異なる。
【００１１】
また、時間的な設備余力とは、電気式蓄熱設備または熱電併給型発電設備または蓄電設備はエネルギー蓄積機能があるため、需要が発生する前の所定の時刻に必要な蓄熱量または蓄電量を満足すれば、瞬時的には熱源機等の出力を変化させても需要家に影響を及ぼさない、すなわち瞬時的に見れば余力が存在することを意味するものとする。
【００１２】
本発明の実施態様によれば、系統協調型変動抑制システムは、出力変動吸収への協力の可否、可の場合は吸収可能な変動量および／または協力可能時間帯を申告する手段を有する。協力可能量等を吸収先である需要家が予め申告することにより、故障や保守による設備停止や協力可能量の変動等を割当てに反映でき、より正確な制御が可能となる。
【００１３】
本発明の実施態様によれば、変動吸収可能量算出手段はさらに、当該需要家の過去の出力変動吸収への協力度および/または当該需要家に設置された各設備の出力変動に対する耐性情報を用いて、各需要家に設置された設備が吸収すべき出力変動分を算出する。変動吸収分の割当て量算定にあたって、データベースに蓄積した各需要家の過去の出力変動吸収への貢献量や回数、各設備の繰り返し寿命等の変動耐性情報を考慮することにより、特定設備に過大な変動吸収負担が重ならないように割当てることができる。
【００１４】
本発明の実施態様によれば、要吸収出力変動量算出手段は、非制御型発電設備の発電出力値として、予測に基づく発電出力値を用いる。変動吸収対象である非制御型発電設備の出力変動を、発電予測に基づく出力とすることにより、予め時間帯別必要吸収量を設定することができる。これにより、変動を吸収する側の時間的設備余力を算定しやすくなり、必要蓄熱量または必要蓄電量確保のための安全マージン、すなわち運転余力を変動吸収に振り分けることができるので、結果として対応可能な変動吸収量を増やすことができる。
【００１５】
本発明の実施態様によれば、系統協調型変動抑制システムは、各需要家に設置された設備の、出力変動吸収分の算出に必要な時間を考慮して定められた所定の時刻における蓄熱量または蓄電量を算出する手段と、前記設備が賄うべき熱需要量または電力需要量を予測する手段と、前記所定の時刻における蓄熱量または蓄電量と前記予測された熱需要量または電力需要量より所定の目標時刻における目標蓄熱量または目標蓄電量を算出する手段と、前記目標蓄熱量または目標蓄電量を満足しつつ可能な変動吸収分を算出する手段を有する。変動吸収可能量の算出にあたって、蓄熱量や蓄電量を把握し、需要家内の熱または電力需要を予測することにより、目標時刻の必要蓄熱量または蓄電量をより正確に算出することができる。これにより、変動吸収対象設備の出力変動範囲や出力の変化率、およびこれらの接続可能な時間をより正確に算定できるため、これらを組合わせることにより、必要吸収量に合致した吸収特性を実現するとともに、正確かつ大きな変動吸収量を確保でき、システム全体で見れば、吸収可能な出力変動量を増やすことができる。
【００１６】
本発明の実施態様によれば、系統協調型変動抑制システムは、発電出力の予測または熱または電力の需要予測に関し、所定の時刻毎に予測と実績とのずれを照合し、前記ずれ量またはずれ量の推移が所定の基準値を超えた場合かまたは予測に使用した説明変数が所定の基準値を超えて変化した場合に再予測する手段と、再予測に基づき、変動吸収量を前記各需要家に設置された設備に再割当する手段とを有する。発電出力の予測値や需要家内での熱または電力の需要予測値と実測値とを照合し、ずれを基に予測を修正するか、または予測に用いた予報値等がある規定を超えて変更となった場合に予測を修正することにより、予測精度を向上させることができる。修正した予測に基づき変動吸収量を再割当てすることにより、変動抑制効果を向上させることができる。
【００１７】
本発明の実施態様によれば、非制御型発電設備が風力発電設備である。この場合、複数を一括して必要吸収分を求めることにより、単体毎に吸収する場合に比べ、重ね合わせの効果により微少変動成分の減少が期待できるため、より効率的に出力変動を吸収することが可能となる。
【００１８】
本発明の実施態様によれば、非制御型発電設備が太陽光発電設備である。この場合、発電設備は需要家近くに設置されることが多いことから、比較的直近で変動を吸収することができ、系統への影響を和らげる効果がより高くなる。
【００１９】
本発明の実施態様によれば、電気式蓄熱設備が給湯用電気式熱源設備や空調用電気式熱源設備である。これらは、主に夜間に蓄熱を行うものが多くある。これらは一般的に朝までに蓄熱が完了していればよく、途中で出力を変化させても支障が少ないことから、夜間の電力需要調整として積極的に活用しやすく、調整発電所の余力の小さい夜間に効果的に変動を吸収することができる。
【００２０】
本発明の実施態様によれば、熱電併給発電設備がエンジン式発電設備または燃料電池式発電設備と蓄熱材料または蓄熱設備とにより構成される。熱電併給型発電設備としてエンジン式発電設備または燃料電池式発電設備を用い、複数台数の合計として所定の変動吸収となるよう運転台数や機器の特性を考慮した発電出力調整を行うことにより、同発電設備のエネルギー効率を損なうことなく変動吸収を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、風力や太陽光発電に代表される非制御型発電設備の出力変動を、需要家に設置された電気式蓄熱設備や蓄電設備、制御可能な熱電併給型発電設備の時間的余力を利用して吸収することにより、新たに大幅な追加投資をすることなく電力系統への悪影響を防止できる。これにより、非制御型発電設備の効率を下げることなく、非制御型発電設備のさらなる導入の促進を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成を示している。
【００２４】
本実施形態の系統協調型変動抑制システムは複数の需要家１1，１2，…，１nと複数の非制御型発電設備２1，２2，…，２mと制御センタ３で構成されている。
【００２５】
需要家１1は一般電力負荷１１と蓄電設備１３と熱電併給型発電設備１４とを備え、需要家１2は一般電力負荷１１と電気式蓄熱設備１２と蓄電設備１３を備え、需要家１3は一般電力負荷１１と熱電併給型発電設備１４を備え、需要家１4は一般電力負荷１１と蓄電設備１３を備え、・・・、需要家１nは一般電力負荷１１と電気式蓄熱設備１２を備え、これらと非制御型発電設備２1〜２mは電力系統４で接続されている。また、制御センタ３と各需要家１1〜１nと非制御型発電設備２1〜２mは通信回線５によって互いに接続されている。ここで、一般電力負荷１１とは電気式蓄熱設備１２以外の電力負荷設備を指す。
【００２６】
図２は制御センタ３と需要家１1〜１nの構成を示している。制御センタ３は要吸収出力変動量算出部３１Ａと変動吸収可能量算出部３２Ａと登録設備情報データベース３３Ａと変動量割当部３４Ａを有し、各需要家１1〜１nは設備出力調整・充放電量調整部２１を有している。
【００２７】
要吸収出力変動量算出部３１Ａは非制御型発電設備２1〜２mの発電出力値（現在値、時間または分単位の近い過去の履歴、年や季節単位の履歴）と、気象情報（天気概況、風速、温度または温度分布等で、予報値の他、現在値や過去値（例えば、１時間前の値））を説明変数として、例えば重回帰法により、発電出力の予測値（時刻別推移）を推定し、これと、系統事業者６からの系統制約値を比較し、例えば系統制約値からの逸脱分を要吸収出力変動分と定める。ここで、「系統制約値」とは、接続先系統において許容される発電機の出力変動幅や出力変化率を指す。例えば風力発電の場合、発電の出力変動は、接続した系統の電圧や周波数の擾乱を招く。この擾乱の度合いは、出力変動幅のみでなく、当該系統の設計容量、日々や時間帯別の取扱い容量、当該系統を管理する調整発電所の当該日時の調整能力、または当該調整発電所までの距離、他の系統との連系点までの距離等により変化する。このように、系統制約値は固定ではなく、当該日時の系統の運用条件により変化する。
【００２８】
変動吸収可能量算出部３２Ａは、要吸収出力変動量算出部３１Ａで求められた要吸収出力変動分に対し、変動の吸収先である、需要家１1〜１nに設置された電気式蓄熱設備１２または蓄電設備１３または熱電併給型発電設備１４に関する、登録設備情報データベース３３Ａの登録情報、例えば単位時間当たりの許容出力変動幅や最大定格、最小運転可能出力、部分負荷効率特性等の設備情報を制約条件として、例えばタブサーチや遺伝的アルゴリズムを用いて最適化問題を解き、各設備が吸収すべき時刻別の変動量を求める。この際の評価関数としては、例えばコストが最小やエネルギー使用量が最小等を本システムの運営目的に応じて選択する。なお、発電出力変動の履歴を基に、例えばある１時間内でつじつまを合わせる等、後追いで出力変動を吸収する方法もある。系統の条件によっては、このような後追い吸収が許容できる場合も想定される。この場合、発電出力の予測は必須ではない。
【００２９】
変動量割当部３４Ａは変動吸収可能量算出部３２Ａで求められた変動量（割当て値）を各需要家１1〜１nに送信する。各需要家１1〜１nに設けられた設備出力調整・充放電量調整部２１は、例えば電気式蓄熱設備１２の場合は、熱源機の出力を調整し、その消費電力を割当て値に合うよう変化させ、蓄電設備１３の場合は、割当て値に合うよう充電または放電電力を調整する。さらに、熱電併給型発電設備１４の場合は、発電出力を変化させ、併設された一般電力負荷１１と合計した消費電力の変動が割当て値に合うように調整する。
【００３０】
前記割当てでは、制約条件として設備の特性を挙げているが、これに限定されるものはなく、例えば燃料または電力の季節や時間帯別の料金や最大受電電力等の情報を制約条件に加えてもよい。また、評価関数として、個々の需要家単位ではなく、本発明の系統強調型変動抑制システム全体でコストが最小またはエネルギー使用量が最小となるように割当ててもよい。
【００３１】
ここで、変動吸収量の各需要家への割り振りの概念を図３により説明する。まず、各需要家から得られたあるいは予め登録された出力許容範囲（図３（１）の斜線部）を単位時間毎に分割し、単位出力ブロックを求める（図３（２））。この「単位出力ブロック」は、所定の時間単位別の出力の組合わせに使用可能な単位出力のことで、これらをブロック時間単位別に、予め求めてある必要変動吸収量に合うように組立てる。拠出可能な出力変動量は、例えば、所定の時間単位ｔ01（時刻ｔ0からｔ1の間）では、需要家がＡ01を２個分、需要家ＢがＢ01を２個分、需要家ＣはＣ01を３個分である。制御センタ３では、前記７個のブロックを組合わせて時間単位ｔ01で満たさなければならない合計出力値を算出する。このような処理を繰り返し、図３（３）に示すように、必要な時間帯（図３の例では、時刻ｔ0からｔ4まで）の変動吸収のためのパターンを作り出し、結果を各需要家Ａ、Ｂ、Ｃに割り振る（図３（４））。図３（４）中、太線は各需要家Ａ、Ｂ、Ｃの出力曲線である。
【００３２】
変動吸収のためのパターンを作り出すための単位出力ブロックの組合わせ方は幾通りかあるが、例えば「コスト最低」、「エネルギー消費最低」のような目標を定め、かつ各需要家の特性、例えば出力変動を繰り返してよいか否か等の制約を考慮した上で、最適化問題を解くことにより求める。例えば、図３の例では、出力変動に向かない需要家Ａの出力の変化が少ない結果となっており、逆にもともと許容出力範囲が広く、出力変化の繰り返しに強い需要家Ｃの出力が大きく変化する結果となっている。
【００３３】
なお、出力許容範囲の代わりに、各需要家から得られたあるいは予め登録された出力許容変化率を単位時間毎に分割し、単位出力変化率を求め、これらをブロック時間単位別に、予め求めてある必要変動吸収量に合うように組立ててもよい。「単位出力変化率」は、所定の時間単位別の出力の組合わせに使用可能な単位変化率のことである。
【００３４】
［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態における制御センタ３と需要家１1〜１nの構成を示している。本実施形態では各需要家１1〜１nに申告部２２をさらに有し、制御センタ３は図２での変動吸収可能量算出部３２Ａの代りに変動吸収可能量算出部３２Ｂを備えている。各需要家１1〜１nでは、設備のメンテナンスや故障、さらには行事の影響（催しにより熱や電気の負荷が普段よりも大幅に変化する）により、設備の予め登録された許容値等が変わる場合がある。これを割当て値に反映させるために、変動吸収可能量算出部３２Ｂによる変動吸収可能量の算出に先立って、申告部２２によって変動吸収への協力の可否、変動吸収への協力可能量、協力可能時間帯等を申告情報として予め制御センタ３に申告する。制御センタ３の変動吸収可能量算出部３２Ｂはこの申告情報を第１の実施形態で述べた制約条件に加えて各需要家１1〜１nの設備に割当てる時間帯別の変動吸収量を算出する。
【００３５】
［第３の実施形態］
図５は本発明の第３の実施形態における制御センタ３と需要家１1〜１nの構成を示している。本実施形態では、登録設備情報・貢献度データベース３３Ｂに第１、第２の実施形態で述べた制約条件に加えて、各需要家１1〜１nの過去の変動吸収への貢献量（ＫＷ・Ｈ）や回数、各設備の変動に対する繰り返し寿命等の変動耐性情報が登録されている。変動吸収可能量算出部３２Ｃは、登録設備情報・貢献度データベース３３Ｂに登録されているこれらの情報を制約条件として、第２の実施形態と同様に、例えばタブサーチや遺伝的アルゴリズムを用いて最適化問題を解き、各設備が吸収すべき時刻別の変動量を求める。変動量割当部３４Ｂは変動吸収可能量算出部３２Ｃで求められた変動量（割当て値）を各需要家１1〜１nに送信するとともに、割当てた変動吸収量を履歴として登録設備情報・貢献度データベース３３Ｂに保存する。
【００３６】
本実施形態において、需要家１1〜１nの過去の貢献量や回数、各設備の繰り返し寿命等の変動耐性情報を考慮するのは、例えば設備に調整余力があっても特定の蓄電設備に深い充放電を頻繁に強いると設備劣化が進むことや、出力変更に伴うヒートサイクルによる熱源機や蓄熱設備の劣化を考慮する等、それぞれの設備の特性を考慮し、特定の設備に過大な変動吸収負担が重ならないようにするためである。
【００３７】
［第４の実施形態］
図６は本発明の第４の実施形態における制御センタ３と需要家１1〜１nの構成図である。本実施形態では、制御センタ３は、第３の実施形態における制御センタ３において、発電量予測部３５をさらに有し、要吸収出力変動量算出部３１Ａの代りに要吸収出力変動量算出部３１Ｂを有している。発電量予測部３５は非制御型発電設備２1〜２mの出力と、データベース３５Ａに蓄積した、天気予報、風速や風向および／または日射量等の気象情報、発電出力の履歴等を説明変数として、ニューラルネット法や重回帰法等により予測発電出力を算出する。なお、最適な説明変数は、当該設備の種類だけでなく設置位置によっても変わる場合があるので、上記例に限らず他に適切な説明変数があればそれを用いる。要吸収出力変動量算出部３１Ｂは予測発電出力値と系統事業者６からの系統制約値とから、第１から第３の実施形態と同様にして、吸収すべき発電出力変動分を算出する。他は第３の実施形態と同じである。
【００３８】
［第５の実施形態］
図７は本発明の第５の実施形態における制御センタ３と需要家１1〜１nの構成を示している。制御センタ３の構成は第４の実施形態における制御センタ３の構成と同じである。需要家１1〜１nは設備出力量調整・充放電量調節部２１と申告部２２に加えて、データベース２３と現在蓄熱・蓄電量算出部２４と熱・電力需要予測部２５と目標蓄電蓄熱量算出部２６と協力可能量算出部２７を有している。
【００３９】
現在蓄熱・蓄電量算出部２４は、変動吸収分の割当ての算定に必要な時間を考慮して定められる所定の時刻、つまり割り振り予定時刻から各種の算定、需要予測計算または割り振り等の処理に必要な時間を遡った時刻や、予測の精度を考慮して（何時間までの蓄電量を予測に組み込むか等）定められる時刻における蓄熱量や蓄電量（以降、便宜上現在蓄熱量、現在蓄電量と記す）を算出する。なお、上記時刻は、処理に支障を及ぼさない範囲で変化させてもよく、上記時刻そのものを最適化の対象（何時定めれば、良い結果が得られるかを演算し変化させる）としてもよい。また、精度上支障がなければ予め固定した時刻としてもよい。熱・電力需要予測部２５は、データベース２３の過去の需要、気温等の情報から、上記時刻に需要家１1〜１nの熱または電力の需要を予測する。目標蓄電蓄熱量算出部２６は現在蓄熱量、現在蓄電量と需要予測結果から、上記所定の時刻における必要蓄熱量または蓄電量を算出する。協力可能量算出部２７は、これに基づき各設備が協力可能な出力変動範囲や出力の変化率、およびこれらの協力可能な時間を算定し、申告部２２を介して制御センタ３へ申告する。ここで、現在蓄熱量は例えば蓄熱媒体として水等の液体を利用する場合は、所定の液位における温度を、また蓄熱媒体として建物躯体を利用する場合は、予め定めた部位の温度を計測することにより求めることができる。また、現在蓄電量は、過去の充放電電流の積算値から求めることができる。また、電力や熱の需要予測は、例えば過去の３０日間の需要履歴、平日と休日の違いを示すパラメータや予測する時間帯の天気予報や気温、湿度の予報値またはこれらの履歴を説明変数として、重回帰法やニューラルネット法により求める。なお、前記の説明変数はあくまで例であり、設備構成や予測する対象、例えば空調用の熱か給湯用の熱か等の違いによっても、最適な変数が異なるので、予測に適した変数を選ぶ。また、図７では、現在蓄熱量または現在蓄電量の算出から、熱または電力の需要予測、目標時刻における必要蓄熱量または蓄電量の算出、およびこれらに基づき前記協力可能な出力変動範囲の各量を需要家内で算出し制御センタ３へ申告しているが、これらの機能の一部または全部を制御センタ３内にて実行してもよい。この場合、協力可能変動量の申告に代えて、前記算出に必要なデータを制御センタ３へ申告すればよい。
【００４０】
［第６の実施形態］
図８は、本発明の第６の実施形態の変動吸収可能量算出部３２Ｃにおける、予測の修正と変動吸収量の再割当てに関する処理のフローチャートである。
【００４１】
発電出力の予測値や需要家内での熱または電力の需要予測値と実測値とを照合し、ずれ量またはずれ量の推移を求め、その値が予め定めた基準値を超えた場合や、先の予測に用いた説明変数、例えば天気予報や気温や湿度、または風向、風速等の予報値が、予め定めた基準値を超えて変更となった場合に再度予測をやり直し（ステップ１０１−１０３）、この新たな予測値を基に必要に応じて変動吸収の再割当てを実施する（ステップ１０４）。なお、システム全体を通しての制御フローは第５の実施形態で示した図７と同じであるが、所定の時刻毎に予測結果の検証を行い、必要な場合に再予測しかつその結果を基に再割当てを行う機能が第５の実施形態に追加された点が異なる。また、本実施形態におけるシステム構成は、第１の実施形態で示した図２と同様でよい。
【００４２】
［第７の実施形態］
図９は、本発明の第７の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成図である。本実施形態では、非制御型発電設備２1〜２mとして風力発電設備または太陽光発電設備を用いている。風力発電設備の場合は、調整発電所能力が下がる夜間の変動吸収制御が主となり、夜間蓄熱式の設備による変動吸収が主となる。また、太陽光発電の場合は昼間の制御となるため、昼間の稼動率が高くなる蓄電設備や熱電併給型発電設備による調整が主となり易い。なお、制御フローは、先に述べた第１から第６の実施形態で示した図２から図８のいずれでもよい。
【００４３】
［第８の実施形態］
図１０は、本発明の第８の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成図である。本実施形態では、電気式蓄熱設備１２として、給湯用電気式熱源設備および空調用電気式熱源設備を用いている。給湯用電気式熱源設備の具体例としては、電気ヒータを熱源とするいわゆる電気温水器やヒートポンプ式温水器等があげられる。また、空調熱源設備の具体例としては、氷蓄熱槽や冷温水槽等の蓄熱槽と同蓄熱槽に温熱または冷熱を供給する電気式冷凍機またはヒートポンプからなる冷房または暖房設備のほか、蓄熱材と電気ヒータとを組み合わせた蓄熱式電気暖房器具や蓄熱式電気床暖房、さらに建物躯体を蓄熱媒体として同躯体に温熱または冷熱を供給する電気式冷房または暖房設備も、本実施形態に言う電気式蓄熱設備１２の空調熱源設備に該当する。
【００４４】
上記の例の中で、特に電気ヒータを用いた熱源機は、入り切りや出力調整範囲等の制約が少なく制御に適している。
【００４５】
なお、制御フローは、先に述べた第１から第６の実施形態で示した図２、図４から図８のいずれでもよい。
【００４６】
［第９の実施形態］
図１１は、本発明の第９の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成図である。本実施形態では、出力制御可能な熱電併給型発電設備１４として、エンジン式発電設備または燃料電池式発電設備を用いている。
【００４７】
本実施形態では吸収すべき出力変動分の割当て結果を基に、一般負荷１１の変動分を考慮して発電出力を変更し、割当てられた吸収量に相当する見かけ上の負荷変動を発生させる。なお、熱電併給型発電設備１４に接続された一般負荷１１の消費電力が発電出力より小さく、余剰分を電力系統に放出する、いわゆる逆潮流となる事態も想定されるが、発電コストまたは系統事業者との協議上問題なければ系統に対し電力を供給してもよい。また、前記逆潮流が許されない場合は、当該条件を制約条件に含めて割当て量を算出する。
【００４８】
エンジン式発電設備は、頻繁な起動および停止が可能であるが部分負荷時の効率が低いため、定格出力付近での運転とし運転台数を変化させて全体として出力を調整する。また、燃料電池式発電設備の場合は、頻繁な起動停止に向かないことから、単機毎の発電出力の調整を主にとし、加えて一定の起動および停止回数の制約を設けた上で運転台数の制御を行い、全体として発電出力を調整する。
【００４９】
なお、制御フローは、先に述べた第１から第６の実施形態で示した図２、図４から図８のいずれでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による系統協調型変動抑制システムにおける制御センタと需要家の構成を示す図である。
【図３】変動吸収量の各需要家への割り振りの概念を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による系統協調型変動抑制システムにおける制御センタと需要家の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による系統協調型変動抑制システムにおける制御センタと需要家の構成を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態による系統協調型変動抑制システムにおける制御センタと需要家の構成を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施形態による系統協調型変動抑制システムにおける制御センタと需要家の構成を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施形態における変動吸収可能量算出部３２Ｃの予測の修正と変動吸収量の再割当てに関する処理のフローチャートである。
【図９】本発明の第８の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第９の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第１０の実施形態による系統協調型変動抑制システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１1〜１n    需要家
２1〜２m    非制御型発電設備
３    制御センタ
４    電力系統
５    通信回線
６    系統事業者
１１    一般電力負荷
１２    電気式蓄熱設備
１３    蓄電設備
１４    熱電併給型発電設備
２１    設備出力量調整・充放電量調整部
２２    申告部
２３    データベース
２４    現在蓄熱・蓄電量算出部
２５    熱・電力需要予測部
２６    目標蓄電蓄熱量算出部
２７    協力可能量算出部
３１Ａ，３１Ｂ    要吸収出力変動量算出部
３２Ａ，３２Ｂ、３２Ｃ    変動吸収可能量算出部
３３Ａ、３３Ｂ    データベース
３４Ａ，３４Ｂ    変動量割当部
３５    発電出力予測部
３５Ａ    データベース
３５Ｂ    発電出力予測部
１０１〜１０４    ステップ
【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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【図１０】
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【図１１】
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