(57)【要約】【課題】  系統に繋がれている各発電機に対する最適負荷配分を計算する。【解決手段】  系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定部１０と、系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択部１１と、発電合計を設定する発電合計設定部１２と、設定部１０で設定された情報と、発電合計設定部１２により設定された発電合計に基づき、発電機選択部１１により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算部１３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定手段と、
上記系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択手段と、
発電合計を設定する発電合計設定手段と、
上記設定手段で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定手段により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算手段とを備えることを特徴とする負荷配分検出装置。
【請求項２】
上記演算手段は、
上記設定手段で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定手段により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第１の結果と、
上記第１の結果が得られた後、上記設定手段で設定された発電機関連情報を変更し、当該変更後の発電機関連情報と、上記発電合計に基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第２の結果とを比較し、その差分を算出することを特徴とする請求項１記載の負荷配分検出装置。
【請求項３】
上記演算手段は、
上記設定手段で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定手段により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第１の結果と、
上記第１の結果が得られた後、上記発電合計設定手段により設定された発電合計を変更し、当該変更後の発電合計と、上記発電機関連情報とに基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第２の結果とを比較し、その差分を算出することを特徴とする請求項１記載の負荷配分検出装置。
【請求項４】
上記演算手段は、
上記設定手段で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定手段により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第１の結果と、
上記第１の結果が得られた後、上記発電機関連情報と、上記発電合計に基づき、上記発電機選択手段により新たに並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第２の結果とを比較し、その差分を算出することを特徴とする請求項１記載の負荷配分検出装置。
【請求項５】
上記系統には、発電機出力変化により単位出力あたりの燃料費用が変動する発電機と、単位出力あたりの燃料単価が一定の発電機が繋がれており、
上記発電機選択手段は、上記系統に繋がれている各発電機の中から任意の発電機を並列又は解列する発電機を選択することを特徴とする請求項１記載の負荷配分検出装置。
【請求項６】
上記発電機選択手段により並列選択及び解列選択されている発電機の中から、計算対象とする発電機を一台又は複数台選択する計算対象発電機選択手段と、
上記計算対象発電機選択手段により選択された発電機に対して、複数断面の演算に関するパラメータを設定するパラメータ設定手段とを備え、
上記演算手段は、上記発電合計設定手段により設定された上記発電合計と、上記パラメータ設定手段により設定された複数断面の演算に関するパラメータに基づいて、上記計算対象発電機選択手段により選択された上記計算対象発電機に対し、最適となる負荷配分を複数断面ごとに算出することを特徴とする請求項１記載の負荷配分検出装置。
【請求項７】
上記演算手段により演算された結果に基づいて、経済効果を算出する経済効果算出手段を備え、
上記演算手段は、上記発電合計設定手段により設定された上記発電合計と、上記パラメータ設定手段により設定された複数断面の演算に関するパラメータに基づいて、上記計算対象発電機選択手段により選択された上記計算対象発電機に対し、上記複数断面の演算に関するパラメータが設定された場合と、上記複数断面の演算に関するパラメータが設定されなかった場合の最適負荷配分をそれぞれ演算し、演算結果を上記経済効果算出手段に供給することを特徴とする請求項６記載の負荷配分検出装置。
【請求項８】
上記パラメータ設定手段は、所定の期間を定め、当該期間における発電出力を設定する発電出力設定手段を有することを特徴とする請求項６記載の負荷配分検出装置。
【請求項９】
上記パラメータ設定手段は、上記計算対象発電機選択手段で選択された上記計算対象発電機を並列又は解列する期間を設定する期間設定手段を有することを特徴とする請求項６記載の負荷配分検出装置。
【請求項１０】
深夜下げ代を設定する深夜下げ代設定手段と、
火力予備力を設定する火力予備力設定手段と、
火力カーブを設定する火力カーブ設定手段とを備え、
上記演算手段は、上記発電合計設定手段により設定された上記発電合計と、上記パラメータ設定手段により設定された複数断面の演算に関するパラメータと、上記深夜下げ代設定手段により設定された深夜下げ代と、上記火力予備力設定手段により設定された火力予備力と、上記火力カーブ設定手段により設定された火力カーブに基づいて、上記計算対象発電機選択手段により選択された上記計算対象発電機に対し、最適となる負荷配分を複数断面ごとに算出することを特徴とする請求項６記載の負荷配分検出装置。
【請求項１１】
系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定工程と、
上記系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択工程と、
発電合計を設定する発電合計設定工程と、
上記設定工程で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定工程により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択工程により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算工程とを備えることを特徴とする演算方法。
【請求項１２】
系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定工程と、
上記系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択工程と、
発電合計を設定する発電合計設定工程と、
上記設定工程で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定工程により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択工程により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算工程とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統に繋がれている発電機ごとの最適負荷配分を算出する負荷配分検出装置及び方法並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
系統に繋がれている発電機の並解列の状況に応じて各発電機の出力を最経済とするための演算手法として、等増分燃料費法が知られている。等増分燃料費法は、各発電機の燃料費用特性を２次近似式で表し、この２次近似式を発電機出力で微分し、微分により得られた増分燃料費が各発電機で等しくなるように発電出力を調整することによりトータル燃料費用を最小にする手法である。
【０００３】
また、系統に繋がれている発電機の中に、燃料消費量の制約を有する発電機が含まれる場合には、発電機燃料費補正係数の調整と、等増分燃料費法の演算を繰り返すことにより、燃料消費量の制約を満たし、かつ最経済となる各発電機の出力を求める方法が用いられている。
【０００４】
また、このような等増分燃料費法を利用して各発電機の経済的負荷配分を算出する手法は、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−６０００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ある断面において、各発電機が最経済となる出力を決定したい場合、あるいは、ある発電機の出力の上下限制約を満たし、かつ各発電機が最経済となる出力を決定したい場合に、上述した等増分燃料費法を用いた際には、以下に列挙するような問題がある。なお、断面とは、単位時間を表しており、例えば、１時間を表している。
１．ある発電機を並解列するというイベントを設定した場合、その経済効果や、燃料消費量の変化や、ガス排出量の変化についての演算を行うことが困難である。
２．並解列されている発電機の中に、燃料消費量に制約がある発電機が含まれている場合の上述した１．の各種演算が困難である。
３．ある発電機の出力を指定した場合（作業などで出力を一定時間固定すること）、あるいは上下限の指定をした場合（トラブルなどで一定時間出力に上下限制約を設けること）、その経済効果や、燃料消費量の変化や、ガス排出量の変化についての演算を行うことが困難である。
４．並解列されている発電機の中に、ある期間一定の単価で契約し、事前の通告により出力を決定する発電機などの単位出力あたりの燃料費用が一定の発電機（固定単価発電機）を含んでいる場合に、最経済となる各発電機出力の演算が困難である。
５．火力発電機により発生する電力を揚水発電機により発生する電力に置き換える必要がある場合に、その経済効果の演算を行うことが困難である。
６．排ガス（ＣＯ２（二酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物））の排出量及び発電機の並解列等のイベントによる変化量の演算を行うことが困難である。
【０００７】
そこで、本願発明では、上述した問題点を解決するために、単位出力あたりの燃料費用が変動する変動単価発電機と、単位出力あたりの燃料費用が変動しない固定単価発電機とが混在して並解列されている各発電機に対する一断面又は複数断面における最適負荷配分の計算及び各種経済効果の演算を、等増分燃料費法を用いて簡易に行うことを目的とする負荷配分検出装置及び方法並びにプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る負荷配分検出装置は、上述の課題を解決するために、系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定手段と、上記系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択手段と、発電合計を設定する発電合計設定手段と、上記設定手段で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定手段により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択手段により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算手段とを備える。
【０００９】
また、本発明に係る演算方法は、上述の課題を解決するために、系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定工程と、上記系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択工程と、発電合計を設定する発電合計設定工程と、上記設定工程で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定工程により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択工程により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算工程とを備える。
【００１０】
さらに、本発明に係るプログラムは、上述の課題を解決するために、系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定工程と、上記系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択工程と、発電合計を設定する発電合計設定工程と、上記設定工程で設定された発電機関連情報と、上記発電合計設定工程により設定された発電合計に基づき、上記発電機選択工程により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算工程とをコンピュータに実行させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、発電機関連情報を設定することにより、単位出力あたりの燃料費用が変動する変動単価発電機と、単位出力あたりの燃料費用が変動しない固定単価発電機とが混在して並解列されている各発電機に対する一断面における最適負荷配分の計算及び各種経済効果の演算を行うことができる。また、本発明では、複数断面における最適負荷配分の計算及び各種経済効果の演算をも行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る負荷配分検出装置及び方法並びにプログラムは、系統に繋がれている複数の発電機を選択的に並列接続又は解列接続した場合において、並列接続されている各発電機に対する最適負荷配分についてのシミュレーションを行うことを目的としている。以下に、本発明の実施の形態としての負荷配分検出装置及び方法並びにプログラムについて詳細に説明する。
【００１３】
負荷配分検出装置１は、図１に示すように、系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定部１０と、系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択部１１と、発電合計を設定する発電合計設定部１２と、設定部１０で設定された情報と、発電合計設定部１２により設定された発電合計に基づき、発電機選択部１１により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算部１３とを備える。
【００１４】
なお、系統に繋がれている発電機は、単位出力あたりの燃料費用が変動する発電機（以下、変動単価発電機という。）と、単位出力あたりの燃料費用が一定の発電機（以下、固定単価発電機という。）が混在しているものとする。
【００１５】
設定部１０は、系統に繋がれているすべての変動単価発電機と固定単価発電機に対して必要な発電機関連情報の設定を行う。設定部１０は、系統に繋がれている変動単価発電機ごとに、主として、図２に示すように、発電機の出力上下限値を設定する出力上下限値設定部２０と、熱出力特性定数（ａ，ｂ，ｃ）を設定する熱出力特性定数設定部２１と、燃料単価を設定する燃料単価設定部２２と、発電機所内電力定数を設定する発電機所内電力定数設定部２３と、その他発電関連費用を設定するその他費用設定部２４と、ガス（ＣＯ２（二酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物））排出量を設定するガス排出量特定定数設定部２５とを備えている。
【００１６】
ここで、出力上下限値設定部２０により行われる設定について詳述する。変動単価発電機は、季節ごとの温度変化に応じて出力値が変化するため、出力上下限値設定部２０では、季節毎（例えば、夏期、冬期、春・秋期の３期毎）に最大値（Ｐｍａｘ）と最小値（Ｐｍｉｎ）を設定する。また、変動単価発電機により発電された電力は、発電機自身で使用する所内電力にも用いられるため、発電端での電力と、送電端の出力では異なる。
【００１７】
したがって、出力上下限値設定部２０では、発電端の電力に基づき、発電機所内電力定数設定部２３の設定値により送電端の出力を算出し、最適負荷配分計算に用いている。
【００１８】
また、燃料単価設定部２２について詳述する。変動単価発電機は、発電の際に使用する燃料が種々あり、例えば、ＬＮＧ、重油、原油、都市ガス、ＬＰＧ及び石炭がある。燃料単価設定部２２では、各燃料に対して適宜燃料単価を設定することができる。
【００１９】
また、設定部１０は、図２に示すように、系統に繋がれている固定単価発電機ごとに、発電単価を設定する発電単価設定部２６を備える。また、出力上下限値設定部２０は、変動単価発電機と固定単価発電機の発電機の出力上下限値を設定する。
【００２０】
発電機選択部１１は、系統に繋がれているすべての変動単価発電機と固定単価発電機を対象として、初期状態としての並解列を設定する。
【００２１】
発電合計設定部１２は、発電機選択部１１により並列選択した発電機による発電合計を設定する。
【００２２】
演算部１３は、設定手段１０により設定された情報と、発電合計設定部１２により設定された発電合計に基づいて、発電機選択部１１により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する。
【００２３】
また、負荷配分検出装置１は、さらに、図１に示すように、複数断面の最適負荷配分計算を行うために各種のパラメータを設定する複数断面設定部１４を有する。負荷配分検出装置１は、例えば、複数断面設定部１４により１時間平均の発電合計を１日の需要変化に合わせて、例えば、２４点指定することで、１日の最経済となる各発電機出力変化、燃料費用、燃料消費量、ガス排出量及び上げ下げ余力等の演算を行うことができる。なお、複数断面設定部１４は、需要変化に合わせて模擬（シミュレーション）したい場合には、発電合計を詳細に設定することができ、例えば、３０分単位、５分単位などの単位時間で発電合計を設定することができる。なお、断面とは、単位時間を表しており、例えば、１断面は、１時間を表す。したがって、断面は、昼間（午前１０時〜午後１８時）や深夜（午前３時〜午前７時）を断面の一単位としても良い。
【００２４】
複数断面設定部１４は、発電機選択部１１により並列選択及び解列選択されている発電機の中から、計算対象とする発電機を一台又は複数台選択する計算対象発電機選択部３０と、計算対象発電機選択部３０により選択された発電機と、計算対象発電機以外の発電機（以下、非計算対象発電機という。）に対して、複数断面の演算に関するパラメータを設定するパラメータ設定部３１とを備える。
【００２５】
このような構成の場合には、演算部１３は、発電合計設定部１２により設定された発電合計と、パラメータ設定部３１により設定された複数断面の演算に関するパラメータに基づいて、計算対象発電機選択部３０により選択された計算対象発電機に対し、最適となる負荷配分を複数断面ごとに算出する。
【００２６】
また、パラメータ設定部３１は、図３に示すように、計算対象発電機に対して、所定の期間を定め、当該期間における発電出力を設定する第１の発電出力設定部４０と、計算対象発電機選択部３０で選択された計算対象発電機を並列又は解列する期間を設定する第２の期間設定部４１と、経済効果を計算するために与えるイベントを設定するイベント設定部４２と、非計算対象発電機において、設定対象となる発電機を選択する発電機選択部４３と、非計算対象発電機の並列、解列又は出力指定を選択する並列、解列又は出力指定選択部４４と、非計算対象発電機に対して所定の期間を定める第２の期間設定部４５と、出力指定されている非計算対象発電機の発電機出力を設定する第２の発電出力設定部４６とを有する。
【００２７】
また、負荷配分検出装置１は、さらに、図１に示すように、演算部１３により演算された結果に基づいて、経済効果を算出する経済効果算出部１５を備える。
【００２８】
このような構成の場合には、演算部１３は、発電合計設定部１２により設定された発電合計と、パラメータ設定部３１により設定された複数断面の演算に関するパラメータに基づいて、計算対象発電機選択部３０により選択された計算対象発電機に対し、複数断面の演算に関するイベントが設定された場合と、複数断面の演算に関するイベントが設定されなかった場合の最適負荷配分をそれぞれ演算し、演算結果を経済効果算出部１５に供給する。経済効果算出部１５は、演算結果を所定の表示形式によって表示部１６に表示する。
【００２９】
＜１断面の最適負荷配分計算＞
ここで、本発明に係る負荷配分検出装置１による１断面における最適負荷配分計算について説明する。
【００３０】
負荷配分検出装置１は、発電合計設定部１２により発電合計を設定し、並列選択されている全発電機の出力合計が発電合計になり、かつ燃料費用が最小となる演算を行う。
【００３１】
ここで、各発電機の出力値の計算について説明する。ある発電機の燃料費用Ｆは、（１）式で表される。
【００３２】
Ｆ＝Ｃｔ×（ａ×Ｐ２＋ｂ×Ｐ＋ｃ）・・・（１）
但し、Ｃｔは、燃料単価を示し、Ｐは、発電機出力を示し、ａ，ｂ，ｃは、熱出力特性定数を示している。なお、燃料単価Ｃｔは、燃料単価設定部２２により設定され、熱出力特定整数は、熱出力特性定数設定部２１により設定される。
【００３３】
また、増分燃料費λは、（１）式をＰで微分したものであり、（２）式で表される。
【００３４】
λ＝ｄＦ／ｄＰ＝Ｃｔ×（２ａＰ＋ｂ）・・・（２）
したがって、燃料費用は、この増分燃料費λを各発電機で等しくなるように出力させることによって最小となる。
【００３５】
また、燃料費用が最小となる発電機出力Ｐは、（２）式を変形し（３）式で求めることができる。
【００３６】
Ｐ＝（λ−Ｃｔ×ｂ）／（２×Ｃｔ×ａ）・・・（３）
また、発電機出力の合計Ｐｇと発電合計を合わせる手法は（４）式により行う。
【００３７】
Ｐｇ＝Σ（λ−Ｃｔｉ×ｂｉ）／（２×Ｃｔｉ×ａｉ）×Ｕｉ・・・（４）
但し、ａｉ，ｂｉは、発電機ｉの熱出力特性定数を示し、Ｃｔｉは、発電機ｉの燃料単価を示し、Ｕｉは、発電機ｉの並列台数を示している。また、Ｕｉは、発電機ｉがすべて解列選択されている場合には「０」になる。
【００３８】
また、負荷配分検出装置１は、発電機出力合計Ｐｇと設定した発電合計が等しくなるように（４）式の増分燃料費λを調整することにより、燃料費用が最小となる各発電機の出力を算出する。なお、負荷配分検出装置１では、増分燃料費λの調整において、発電機出力が上限あるいは下限に達したときには、発電機出力をその値とし、算出対象から除外する。
【００３９】
また、燃料費特性を２次近似式で表した発電機（変動単価発電機）と固定単価発電機が混在する場合の燃料費用合計Ｆは、（５）式で表される。
【００４０】
Ｆ＝ΣＦｉ＋ΣＣｊ×Ｐｊ・・・（５）
但し、Ｆｉは、変動単価発電機ｉの燃料費用を示し、Ｃｊは、固定単価発電機ｊの発電単価を示し、Ｐｊは、固定単価発電機ｊの出力を示している。
【００４１】
また、固定単価発電機が含まれる場合は、等増分燃料費法では、最適負荷配分計算ができない。本願発明に係る負荷配分検出装置１では、（５）式の燃料費用合計Ｆが最小となる固定単価発電機の出力値を求めることにより固定単価発電機が混在した場合であっても最適負荷配分の計算を可能にしている。ここで、図４に示すフローチャートにしたがって、固定単価発電機の出力値を求める手順について説明する。
【００４２】
演算部１３は、固定単価発電機の出力を発電合計を賄える範囲で固定単価が高い発電機を優先して出力を下げた状態とし（ステップＳ１）、固定単価が安価な順に固定単価発電機の出力を上昇させ（ステップＳ２）、当該上昇に応じて、変動単価発電機の合計出力を減少させる（ステップＳ３）。ここで、ステップＳ２の工程において、出力を上昇させる刻み幅（ピッチ）は、設定を適宜変更することができるものとする。なお、ピッチを小さく設定すると、固定単価発電機の最適負荷配分値を詳細に設定できるが、計算時間が膨大になる。したがって、目的に応じてピッチを適宜設定するのが好ましい。なお、ステップＳ３の工程では、変動単価発電機の合計出力を「Ｐｉｇ」とし、発電合計を「Ｌ」とし、固定単価発電機の合計出力を「Ｐｊｇ」とすると、（６）式により変動単価発電機の合計出力を減少させる。
【００４３】
Ｐｉｇ＝Ｌ−Ｐｊｇ・・・（６）
そして、演算部１３は、変動単価発電機の最小燃料費用を等増分燃料費法により求め、固定単価発電機と変動単価発電機の合計燃料費用と固定単価発電機の出力値を記憶する（ステップＳ４）。ここで、ステップＳ４の工程では、変動単価発電機の最小燃料費用を「Ｆｉ」とし、固定単価発電機の燃料費用を「Ｆｊ」とすると、固定単価発電機と変動単価発電機の合計燃料費「Ｆ」を（７）式により求める。
【００４４】
Ｆ＝Ｆｉ＋Ｆｊ・・・（７）
演算部１３は、ステップＳ２乃至ステップＳ４の各工程を全固定単価発電機の出力上限、又は全変動単価発電機の出力下限になるまで繰り返し行う。そして、演算部１３は、全固定単価発電機の出力上限になったかどうか、又は全変動単価発電機の出力下限になったかどうかを確認し（ステップＳ５）、記憶した合計燃料費用と固定単価発電機の出力値から、合計燃料費用Ｆが最小となる固定単価発電機の出力値を求める（ステップＳ６）。
【００４５】
また、本発明に係る負荷配分検出装置１は、発電機出力調整量を見分けやすいように、ある発電合計で最適負荷配分計算を行った結果を各発電機の出力の下限から上限の幅を１００パーセントとし、棒グラフで出力位置を表示部１６に表示する機能を備えている。
【００４６】
また、演算部１３は、設定部１０で設定された発電機関連情報と、発電合計設定部１２により設定された発電合計に基づき、発電機選択部１１により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第１の結果と、当該第１の結果が得られた後、発電機関連情報を変更し、又は発電合計を変更し、又は発電機の並列選択を変更して、並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出して得られた第２の結果を比較し、その差分を演算することもできる。
【００４７】
また、負荷配分検出装置１では、演算部１３の演算処理によって得られた、並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分の結果を視覚的に明確化するために、例えば、発電機ごとに負荷配分を棒グラフで表示し、さらに、上述のように、第１の結果と第２の結果を比較し、その差分を演算した場合には、当該差分に基づいて棒グラフの長さを変化させ、当該変化した部分について色分けをして表示することにより、需要変化に対して出力調整すべき発電機が判別しやすくする構成であっても良い。
【００４８】
ここで、設定部１０による発電端及び送電端の切り替えについて説明する。設定部１０では、発電端と送電端とを適宜選択できる機能を有しており、当該機能の選択によって、発電端からの発電合計又は送電端からの発電合計を設定できる。
【００４９】
送電端からの発電合計による計算では、発電端の値から所内電力を差し引き、発電機の送電端出力を求めている。所内電力は、発電端出力の２次関数として基本設定データに格納しておき、（８）式により求める。
【００５０】
所内電力＝Ｐ×{ａｓ×（Ｐ／ＰＭＡＸ）２＋ｂｓ×（Ｐ／ＰＭＡＸ）＋ｃｓ}・・・（８）
但し、Ｐは、発電端出力を示し、ＰＭＡＸは、発電端定格出力を示し、ａｓ，ｂｓ，ｃｓは、所内電力定数を示している。
【００５１】
つぎに、燃料消費量の計算について説明する。
【００５２】
負荷配分検出装置１では、燃料別の購入単価を基本設定データに格納し、当該格納された基本設定データを参照し、（９）式により燃料消費量を求める。
【００５３】
燃料消費量＝燃料費用／購入単価・・・（９）
つぎに、ガス排出量の計算について説明する。
【００５４】
負荷配分検出装置１は、ガス排出量を発電機出力の関数として計算する。負荷配分検出装置１は、発電機出力の２次関数で表した定数ａｇ，ｂｇ，ｃｇを基本設定データに格納しておき、発電機出力あたりのガス排出量を計算している（（１０）式）。
【００５５】
また、負荷配分検出装置１は、３種類の排ガス（ＣＯ２（二酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物））の定数設定を可能としている。なお、定数を２次関数としたのは、脱硝装置の性能等で１次関数の設定だけではガス排出量特性を十分近似できない場合を考慮している。
【００５６】
ガス排出量（Ｋｇ）＝ａｇ×Ｐ２＋ｂｇ×Ｐ＋ｃｇ・・・（１０）
但し、Ｐは、発電端出力（ＭＷ）を示し、ａｇ，ｂｇ，ｃｇは、ガス排出量特性定数を示している。
【００５７】
＜複数断面の最適負荷配分計算＞
上述した１断面の計算では、その断面における最経済となる発電機出力を決定することはできるが、ある時間領域での需給バランスを加味した計算を行うには不十分である。
【００５８】
そこで、本発明に係る負荷配分検出装置１は、複数断面設定部１４により複数断面の最適負荷配分計算のためのパラメータを設定することにより、複数断面の計算を行い、需要変化に合った複数断面の発電合計を設定することにより、需給バランスを加味した最適負荷配分が可能となる。
【００５９】
また、負荷配分検出装置１は、複数設定した各断面の発電合計に対して、最適負荷配分計算をそれぞれ行い、最経済となる発電機出力の変化、ある時間領域での燃料費用の合計等の演算を行うことができる。
【００６０】
ここで、パラメータ設定部３１の機能について説明する。パラメータ設定部３１は、発電合計の時間幅を任意に設定でき、詳細な需要変化に対する計算を可能としている。
【００６１】
また、パラメータ設定部３１は、発電機選択部１１の発電機状態（並列又は解列）及び設定部１０の発電機出力上下限値に対し、断面毎に変更することができ、ある断面から並列している発電機を解列したり、或いは出力を固定したりするなどの設定（以下、バランス変更設定という。）を行うことができる。
【００６２】
このようにして、負荷配分検出装置１は、所定の時間領域における最適負荷配分計算が可能となり、当該時間領域における燃料消費量の制約を加味した計算を行うことも可能となる。
【００６３】
ここで、燃料消費量の制約を加味した計算処理について、図５に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００６４】
パラメータ設定部３１は、ステップＳ１０において、燃料消費量制約値に対し、その許容幅を設定する。
【００６５】
パラメータ設定部３１は、ステップＳ１１において、燃料消費量制約を発電機ごとに設定する場合には、その発電機を選択する。なお、ＬＮＧ及び原油等の特定の燃料を使用するすべての発電機を対象として制約を与える場合、当該設定は不要であるので、その場合には、本工程はスキップされる。また、本工程においては、さらに１断面以上の需要合計及び燃料消費量制約値の設定を行う。
【００６６】
パラメータ設定部３１は、ステップＳ１２において、燃料消費量が制約値の制約幅内に入る燃料単価の補正係数を計算する。最経済負荷配分を行うと、燃料単価が高い発電機は出力が下がり、低い発電機は出力が上がる。そこで、制約により燃料消費量が抑制方向の発電機は、燃料単価に正の係数を加算し、一方、燃料消費量が増消費傾向の発電機は、燃料単価に負の係数を加算することで、燃料消費量を調整し、制約幅内に入る補正係数を繰り返し計算により決定する。
【００６７】
パラメータ設定部３１は、ステップＳ１３において、ステップＳ１２の工程により算出された補正係数により燃料消費量制約を有する発電機の燃料単価を補正し、所定の演算を行う。
【００６８】
負荷配分検出装置１は、ステップＳ１４において、ステップＳ１３の工程により演算された結果を表示する。
【００６９】
負荷配分検出装置１では、最適負荷配分計算は、燃料単価が補正係数分変更され、最適負荷配分が行われ、各発電機の出力が確定した後、燃料単価をもとの値に戻し、燃料費用を求めることで、燃料消費量制約を加味した最適負荷配分計算を行う。
【００７０】
また、負荷配分検出装置１は、昼間と深夜の２断面において、深夜特定の火力発電機を最低出力から焚き上げ揚水し、昼間揚発により火力発電機を抑制する経済的な火力予備力のレベルを計算する（経済揚水計算）機能を備えている。なお、設定においては、深夜全発電機を最低出力とし経済揚水計算対象の発電機を焚き上げる断面と、昼間の断面及び深夜全発電機を最低出力とする断面と、昼間の断面の、合計４断面の設定を行う。また、昼間の断面は、火力予備力の大きめな発電合計とする。
【００７１】
また、負荷配分検出装置１は、昼間の発電合計を単位（設定）量ずつ大きくしながら最適負荷配分計算を行い、深夜に経済揚水計算対象の発電機を焚き上げ、焚き上げた分の電力に揚水効率を乗じた分を昼間発電機合計から抑制する場合（前２断面）と、深夜すべての発電機を最低出力とした場合（後２断面）の燃料費用を比較することで経済揚水対象発電機を焚き上げることによる経済揚水が成り立つ火力予備力のレベルを求めることができる。
【００７２】
＜経済効果の計算＞
ここで、経済効果の計算について説明する。
【００７３】
また、負荷配分検出装置１は、上述のように複数の断面の発電合計を設定し、ある発電機の並解列などのイベントが無い場合と、イベントが有る場合とで最適負荷配分計算を行い、燃料費用の差分から経済効果を求める機能を備えている。
【００７４】
ここで、経済効果の計算処理の手順について、図６に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００７５】
複数断面設定部１４は、ステップＳ２０において、計算対象発電機選択部３０によって、イベントによる経済効果を計算する発電機（以下、計算対象発電機という。）を選択する。なお、本工程では、複数台の計算対象発電機を設定することも可能である。
【００７６】
複数断面設定部１４は、ステップＳ２１において、パラメータ設定部３１によって、計算対象発電機のイベント内容を設定する。ここで、具体的なイベント内容について説明する。なお、計算対象発電機が複数台の場合は、それぞれ個別にイベント内容の設定が可能である。
【００７７】
イベント設定項目は、並解列設定項目と、日間起動停止（DSS、Daily Startup and shutdown）項目と、出力指定項目と、出力上下限指定項目と、停止・起動費項目とから構成される。
【００７８】
並解列設定項目は、イベントを途中断面から起こさせる場合、並解列開始及び終了時刻を設定する。また、ＡＣＣ（Advanced Combined Cycle）などの各軸同一特性の発電機の場合には、並解列の複数軸設定も可能である。
【００７９】
DSS項目は、開始時刻と終了時刻を設定する。なお、DSS項目の設定は、任意であって、一日の中での発電機の並解列を日々繰り返す際に設定する。
【００８０】
出力指定項目は、開始・終了時刻と出力値を設定する。本項目を設定することにより、その間の出力が一定となる。
【００８１】
出力上下限指定項目は、開始時刻と終了時刻の出力値を設定し、上限あるいは下限を選択する。本項目を設定することにより、開始時刻と終了時刻の間の出力の上限あるいは下限が変更される。
【００８２】
停止・起動費項目は、停止起動費を設定する。本項目は、並解列設定項目及びDSS項目における経済効果に対して、さらに停止起動費を加味したい場合に設定する項目である。
【００８３】
また、複数断面設定部１４は、ステップＳ２２において、断面ごとに発電合計を設定する。なお、発電合計の設定を「火力発電機が分担する出力合計」とする場合には、１日（２４時間）では、深夜が最低値となり、昼間が最大値となる。また、季節ごとに発電機の出力は変動するものであり、例えば、夏では、冷房需要により１５時頃の昼間が最大となる。このように、ほぼ１日（季節）の中において、発電機の出力の変化が想定できることから、負荷配分検出装置１では、発電合計を簡易に作成する機能を備えている。なお、この機能を以下では、火力カーブ作成機能という。
【００８４】
ここで、火力カーブ作成機能について説明する。火力発電機は、通常１日の中で深夜が最も出力を抑制し、昼間が焚きあがる。したがって、負荷配分検出装置１は、火力カーブ作成機能において、深夜下げ代（火力機合計出力の１日の最低と発電機最低までの幅）と、昼間の火力予備力（火力機合計出力の１日の最大と発電機最大までの幅）を設定するのみで一日を２４断面とする複数断面の発電合計を一日以上作成する。この火力発電機が分担する複数断面の需要合計は、以下、総称して火力カーブという。
【００８５】
また、昼間の発電合計を一日の中で火力最大出力時の火力予備力１点のみでは設定しきれない場合には、複数点において最大時の発電合計に対する比率を設定することで、昼間帯に最大時発電合計から大きく抑制されている時間帯がある場合でも作成することができる。例えば、日曜日の火力カーブで点灯帯のみ発電合計を大きくするようにできる。
【００８６】
負荷配分検出装置１は、このような火力カーブ作成機能を活用することにより、容易かつ短時間で経済効果の計算を行うことができる。
【００８７】
また、火力作成機能により作成した火力カーブによる計算では、実際には、需給バランスを詳細に積み上げて作成した発電合計（この発電合計は、需要に対する他の発電方式（例えば、水力発電）の分担も考慮して求めた火力の分担を指している。）ではないため、燃料費用の計算結果に誤差を生じるが、経済効果は、計算対象発電機のバランス変更による燃料費用の差分を計算することから、火力カーブの誤差による影響は小さくなり、現状の需要想定精度から勘案すると、将来の需給バランス計画による経済効果を計算するには、十分な結果が得られるものと考えられる。
【００８８】
また、複数断面設定部１４は、ステップＳ２３において、計算対象発電機以外のバランス変更を設定する。本工程によって、１日の合計燃料費用の誤差縮小が図られる。
【００８９】
複数断面設定部１４は、ステップＳ２４において、計算対象発電機のイベントの有無、すなわち、イベントが実行される前と後の、それぞれにおける最適負荷配分計算を行い、経済効果を求める。
【００９０】
負荷配分検出装置１は、ステップＳ２５において、ステップＳ２４により求めた経済効果を表示部１６に表示する。
【００９１】
なお、ステップＳ２４の工程における経済効果の計算では、火力予備力が「０」での発電機解列など深夜下げ代あるいは火力予備力が負になる場合がある。この場合における処理の詳細については、後述するが、負荷配分検出装置１では、深夜下げ代あるいは火力予備力が負となる電力を揚水あるいは揚発の電力に置き換えることで火力発電機のみの経済計算を可能としている。
【００９２】
＜深夜下げ代が「０」の火力カーブ処理＞
深夜下げ代が「０」の火力カーブ処理について以下に説明する。
【００９３】
深夜下げ代が並解列経済計算を行う計算対象発電機の最低出力より大きい場合、並列計算では、計算対象発電機の最適負荷配分による出力分について、他の発電機を最適負荷配分により抑制し、また、解列計算では、計算対象発電機の出力分について、他の発電機を最適負荷配分により焚き上げればよい。
【００９４】
また、深夜下げ代が「０」、すなわち全発電機を最低出力にする経済計算で計算対象発電機を並列する場合、深夜の発電合計は、計算対象発電機の出力分大きくなる。発電合計が大きくなった分の電力は、揚水電力量が増加することになり、その電力は、需要が高い時間帯で揚発として使用することによって、火力発電機を抑制することになる。
【００９５】
また、経済計算では、深夜における発電合計増加分の電力に揚水効率（通常は、７０パーセント程度であり任意で設定可能）を乗じた電力（以下、揚発換算電力という。）を増分燃料費又は発電合計の大きい箇所から差し引く処理を行う（以下、第１の処理という。）。計算対象発電機を解列する場合は、発電合計が、計算対象発電機の最低出力分小さくなり、揚発換算電力分増分燃料費又は需要合計が大きい時間帯で加算する。増分燃料費又は発電合計の大きい時間帯とは、揚発が入っている時間帯ということであり、火力カーブ作成機能では、ピークの発電合計に対する一定レベル以上の発電合計の箇所としている（以下、第２の処理という。）。
【００９６】
また、発電合計の加算により火力予備力が「０」以上に補正される場合は、発電合計を発電機合計出力上限値（火力予備力が「０」の需要合計値）とし、超過した電力分に揚発効率を除した電力（以下、揚水換算電力という。）を発電合計の小さい箇所に加算する処理を行う（以下、第３の処理という。）。
【００９７】
また、発電合計が大きい箇所又は小さい箇所の判別は、増分燃料費又は発電合計で行っており、いずれかを選択できる。なお、経済性の計算は、本来、増分燃料費により判別すべきであるが、計算に長時間を要することになるため、発電合計値による判別を選択可能としている。
【００９８】
揚発換算電力を加算する増分燃料費又は発電合計が大きい時間帯は、上述した第２の処理を行うが、その時間帯の断面別加算量は、各断面均等値としている。また、加算により火力予備力０の発電合計値を超過した電力量は、上述した第３の処理を行う。
【００９９】
また、計算対象発電機の出力指定経済計算などで深夜の発電合計に変化を与える場合であっても、上述と同様の処理となる。
【０１００】
＜深夜下げ代が計算対象発電機最低出力以下の火力カーブ処理＞
つぎに、深夜下げ代が計算対象発電機最低出力以下の火力カーブ処理について説明する。
【０１０１】
深夜下げ代が「０」でない場合、発電合計の値は、揚水必要量を確保する発電機出力レベルにあるものと考え、発電機解列の場合は、発電合計を変えず、他の発電機が最適負荷配分により焚き上げる処理となる。
【０１０２】
また、計算対象発電機を並列することにより発電機合計最低出力より発電合計が小さくなる場合は、発電機合計最低出力が発電合計を超過する分の揚発換算電力を増分燃料費又は発電合計の大きい箇所から差し引く処理を行う。
【０１０３】
さらに、計算対象発電機の出力指定経済計算などで発電機合計最低出力が発電合計を上回る場合も、上述と同様の処理を行う。
【０１０４】
＜解列計算で火力予備力が計算対象発電機上限出力以下の火力カーブ処理＞
つぎに、解列計算で火力予備力が計算対象発電機上限出力以下の火力カーブ処理について説明する。
【０１０５】
火力予備力が計算対象発電機上限出力以下では、その解列により火力予備力が負となり最適負荷配分ができない。
【０１０６】
この場合には、火力予備力不足分を揚発で対応し、使用した分を揚水することになることから、火力予備力不足分の揚水換算電力を増分燃料費又は発電合計の小さい箇所に加算する処理を行う。
【０１０７】
火力カーブ作成機能を使用した経済効果の計算では、設定した深夜下げ代と火力予備力の値から火力カーブを作成し、計算対象発電機のイベントがない場合とイベントがある場合の燃料費用の差から経済効果を求めており、全断面の発電機並列などイベントによっては、イベント後で深夜下げ代と火力予備力の値が設定値から変化する。
【０１０８】
この設定した深夜下げ代と火力予備力の値をイベント後とし、イベント前の深夜下げ代と火力予備力を変化させる計算は、パラメータ設定部３１で設定することで次の処理により可能としている。
【０１０９】
これは、火力カーブを作成する際、イベントを需給バランスに反映した深夜下げ代と火力予備力で火力カーブを作成し、イベントの有無による経済効果計算を行うことで、設定した深夜下げ代と火力予備力をイベント後の値とすることが可能である。
【０１１０】
＜燃料消費量に制約を有する場合の経済効果の計算＞
つぎに、燃料消費量に制約を有する場合の経済効果の計算について説明する。
【０１１１】
燃料消費量制約を加味した計算は、次の２種類が実施可能である。
１．燃料消費量制約を有する発電機に対し、事前に計算した補正係数を燃料単価に加算する計算
２．燃料消費量制約を有する発電機の燃料消費量制約を満たした経済効果の計算
１．の計算では、事前に計算した燃料単価補正係数を全ての最適負荷配分計算で使用し、燃料消費量が制約された計算が行われる。
【０１１２】
２．の計算では、経済効果のイベントが実行される前と後の最適負荷配分計算を行う前に、燃料消費量制約を満たすよう燃料単価補正係数を計算し、燃料単価に補正係数を加算した最適負荷配分計算を行うことで燃料消費量制約を満たした計算となる。
【０１１３】
また、燃料消費量制約幅を狭めることで、特性の発電機の燃料消費量を固定した経済効果の計算も可能となる。なお、２．の計算では、繰り返し計算により計算時間を要するが、１．の計算では、事前に補正係数を計算するため、燃料制約を加味した最適負荷配分を高速に処理することが可能である。
【０１１４】
このようにして、本発明に係る負荷配分検出装置１は、系統に繋がれている各発電機に対して、発電機関連情報を設定する設定部１０と、系統に繋がれている各発電機の中から並列及び解列する発電機を選択する発電機選択部１１と、発電合計を設定する発電合計設定部１２と、設定部１０で設定された情報と、発電合計設定部１２により設定された発電合計に基づき、発電機選択部１１により並列選択されている各発電機に最適となる負荷配分を算出する演算部１３とを備えることにより、単位出力あたりの燃料費用が変動する変動単価発電機と、単位出力あたりの燃料費用が変動しない固定単価発電機とが混在して並解列されている各発電機に対する一断面及び複数断面における最適負荷配分の計算及び各種経済効果の演算を行うことができる。また、本発明に係る負荷配分検出装置１は、系統に接続されている複数の発電機に対して、並解列の選択を行い、ＤＳＳの設定又は出力指定等の各種の設定を行うことにより、最も経済効果の高い発電機を選び出す計算を行う機能を有しており、例えば、経済効果の計算対象とする発電機を選択（１台以上）し、ＤＳＳの設定（ＤＳＳ対象発電機のみ）及び深夜下げ代と火力予備力の設定をすることで、選択された発電機の経済効果を１台ごとに計算し、選択された発電機すべての計算が終了した後、経済効果が高い順に発電機を順次並列あるいは解列する計算を行い、経済効果が最も高くなる並解列発電機の選定とその累積経済効果の計算を可能としている。なお、ＤＳＳあるいは出力指定の設定においても同様に累積経済効果の計算を行うことが可能である。
【０１１５】
また、負荷配分検出装置１は、経済効果のみでなく燃料別消費量や、ガス別排出量の計算を行うことができるので、計算対象発電機に対して任意のイベントを実行し、その結果から、ＣＯ２排出量にどのような変化を与えるか等の計算も可能である。
【０１１６】
また、本発明では、上述で説明した負荷配分検出装置１による一連の処理は、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。また、当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配付されても良いし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配付されても良い。
【０１１７】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明に係る負荷配分検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す負荷配分検出装置に備えられている設定部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す負荷配分検出装置に備えられているパラメータ設定部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る負荷配分検出装置により固定単価発電機の出力を求める手順について説明するためのフローチャートである。
【図５】燃料消費量の制約を加味した計算処理について説明するためのフローチャートである。
【図６】経済効果の計算処理の手順について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１  負荷配分検出装置、１０  設定部、１１  発電機選択部、１２  発電合計設定部、１３  演算部、１４  複数断面設定部、１５  経済効果算出部、１６  表示部、２０  出力上下限値設定部、２１  熱出力特性定数設定部、２２  燃料単価設定部、２３  発電機所内電力定数設定部、２４  その他費用設定部、２５  ガス排出量特定定数設定部、２６  発電単価設定部、３０  計算対象発電機選択部、３１  パラメータ設定部、４０  第１の発電出力設定部、４１  第２の期間設定部、４２  イベント設定部、４３  発電機選択部、４４  並列、解列又は出力指定選択部、４５  第２の期間設定部、４６  第２の発電出力設定部
【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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