(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御方法において、
外部から受電した受電量の単位時間毎の受電量を示す受電電力値を計測し、
計測した受電電力値の最低値に基づいて受電量の目標値を変更する
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項２】
外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御システムにおいて、
外部から受電した単位時間毎の受電量を示す受電電力値を計測する手段と、
計測した受電電力値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較する比較手段と、
該比較手段による比較により、所定期間に受電電力値が最低受電電力値以下にならなかったと判断した場合に、受電量の目標値を低くする手段と
を備えることを特徴とする電力制御システム。
【請求項３】
前記比較手段による比較により、受電電力値が最低受電電力値以下であると判断した場合に、受電量の目標値を高くする手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の電力制御システム。
【請求項４】
外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御システムにおいて、
発電機の制御を行う制御装置と、
該制御装置に公衆通信網を介して接続し、受電量の目標値を管理する管理装置と
を備え、
前記制御装置は、
外部から受電した単位時間毎の受電量を示す受電電力値を受け付ける手段と、
受け付けた受電電力値を前記管理装置へ送信する手段と
を備え、
前記管理装置は、
受信した受電電力値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較する手段と、
比較した結果に基づき受電量の目標値を変更する変更目標値を導出する手段と、
導出した変更目標値を前記制御装置へ送信する手段と
を備え、
前記制御装置は、更に、
受信した変更目標値に基づき、受電量を変更目標値に近づけるべく発電量を制御する手段を備える
ことを特徴とする電力制御システム。
【請求項５】
外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給するシステムにて、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電機を制御する制御装置において、
外部から受電した単位時間毎の受電量を計測した受電電力値を受け付ける手段と、
受け付けた受電電力値の最低値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較する手段と、
比較した結果に基づいて受電量の目標値を変更する手段と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項６】
外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給するシステムにて、コンピュータに、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電機を制御させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、外部から受電した単位時間毎の受電量を計測した受電電力値を受け付けた場合に、受け付けた受電電力値の最低値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較させる手順と、
コンピュータに、比較した結果に基づき受電量の目標値を変更させる手順と
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御方法、その方法を適用した電力制御システム、そのシステムに用いられる制御装置、及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムに関し、特に外部から購入する電力とコージェネレーション設備等の自家発電機を用いて発電した電力とを併用し、電力負荷の電力消費量の変動を見越した上で、自家発電機にて発電した電力の使用率を向上させる電力制御方法、電力制御システム、制御装置、及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーション設備等の自家発電機にて発電した電力及び電力会社から受電する電力を電力負荷へ供給すべく複数の電力系統を連係させて運転する場合、発電量が電力負荷へ供給する量を上回り、電力会社側へ発電した電力が流れる逆潮流が発生しないように、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値を設定し、設定した最低受電電力値を確保すべく発電量の制御が行われる。
【０００３】
ところが受電した電力及び発電した電力が供給される電力負荷の消費電力は常に変動しており、電力負荷の負荷変動が大きい場合、発電機の発電量の制御が電力負荷の負荷変動に追従することができず、過剰の発電を行って受電量が最低受電電力値を下回り、更には発電量が消費電力を上回って発電した電力を受電側へ送る逆潮流が発生する場合も考えられるため、最低受電電力値から十分に高い余裕を見越した値を受電量の目標値とし、受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する受電一定制御が行われる。
【０００４】
図７は受電一定制御時の発電量及び受電量の経時変化を例示するグラフである。
図７では横軸に時間をとり、縦軸に発電量及び受電量を示す電力量をとって、その経時的な変化を示すものであり、一点鎖線が受電量を示し、実線が発電量及び受電量の合計である電力負荷へ供給する電力量を示しており、実線と一点鎖線との差が発電量を示している。
【０００５】
ｔ1 からｔ2 及びｔ3 からｔ4 における緩やかな負荷変動においては、発電機の制御による発電量の変化が負荷変動に追従しているため、受電量が目標値付近で一定となっているが、ｔ5 、ｔ6 、及びｔ7 の時点においては、負荷変動が急激であるため、発電機の制御による発電量の変化が負荷変動に追従していくことができず、受電量が一時的に変化している。
【０００６】
特にｔ6 及びｔ7 の時点では、受電量が急激に低下し、最低受電電力値付近まで達しており、状況によっては受電量が負の値、即ち逆潮流が発生する場合があることを示している。
受電量が最低受電電力を下回る変動、更には逆潮流を防止するためには、受電量の目標値を高めに設定する必要があり、しかも発電機の追従性能は機械毎に差があり、また負荷変動の状況によって大きく異なるため、最低受電電力値から十分に高い余裕を見越した値を受電量の目標値とすることが通例となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら受電量の目標値を高めに設定するということは、発電機の発電量を低下させて受電量を向上させることであり、電力負荷に供給する電力において、受電による高価な電力の比率を高く、発電による安価な電力の比率を低くするため、エネルギコストの高騰を引き起こすという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、所定期間中における受電電力値が最低受電電力値以下とならなかった場合に受電量の目標値を低くし、受電電力値が最低受電電力値以下となった場合に受電量の目標値を高くするというように受電一定制御における受電量の目標値を動的に変更することで、エネルギコストを低減し、しかも逆潮流を抑制することが可能な電力制御方法、その方法を適用した電力制御システム、そのシステムに用いられる制御装置、及びその装置を実現するためのコンピュータプログラムの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電力制御方法は、外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御方法において、外部から受電した受電量の単位時間毎の受電量を示す受電電力値を計測し、計測した受電電力値の最低値に基づいて受電量の目標値を変更することを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る電力制御システムは、外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御システムにおいて、外部から受電した単位時間毎の受電量を示す受電電力値を計測する手段と、計測した受電電力値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較する比較手段と、該比較手段による比較により、所定期間に受電電力値が最低受電電力値以下にならなかったと判断した場合に、受電量の目標値を低くする手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る電力制御システムは、第２発明において、前記比較手段による比較により、受電電力値が最低受電電力値以下であると判断した場合に、受電量の目標値を高くする手段を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る電力制御システムは、外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給し、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電量を制御する電力制御システムにおいて、発電機の制御を行う制御装置と、該制御装置に公衆通信網を介して接続し、受電量の目標値を管理する管理装置とを備え、前記制御装置は、外部から受電した単位時間毎の受電量を示す受電電力値を受け付ける手段と、受け付けた受電電力値を前記管理装置へ送信する手段とを備え、前記管理装置は、受信した受電電力値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較する手段と、比較した結果に基づき受電量の目標値を変更する変更目標値を導出する手段と、導出した変更目標値を前記制御装置へ送信する手段とを備え、前記制御装置は、更に、受信した変更目標値に基づき、受電量を変更目標値に近づけるべく発電量を制御する手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る制御装置は、外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給するシステムにて、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電機を制御する制御装置において、外部から受電した単位時間毎の受電量を計測した受電電力値を受け付ける手段と、受け付けた受電電力値の最低値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較する手段と、比較した結果に基づいて受電量の目標値を変更する手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係るコンピュータプログラムは、外部から受電する電力及び発電機にて発電した電力を電力負荷へ供給するシステムにて、コンピュータに、外部からの受電量を目標値に近づけるべく発電機を制御させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、外部から受電した単位時間毎の受電量を計測した受電電力値を受け付けた場合に、受け付けた受電電力値の最低値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値を示す最低受電電力値と比較させる手順と、コンピュータに、比較した結果に基づき受電量の目標値を変更させる手順とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明ではコージェネレーション設備等の自家発電機にて発電した安価な電力及び電力会社から購入する高価な商用電力を電力負荷へ供給すべく複数の電力系統を連係させて、受電量を目標値に近づける受電一定制御にて運転する場合に、受電電力値及び最低受電電力値を比較した結果に基づいて、受電量の目標値を変更することにより、受電量の目標値を通常の初期値より低く設定することが可能で、発電機の発電による安価な電力の比率を高め、エネルギコストを低減し、しかも逆潮流を抑制した適正な受電量の目標値設定を行うことが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における電力制御システムの構成を示すブロック図である。
図中１はコージェネレーション設備等の自家発電を行う発電機であり、発電機１は発電側遮断器２ａを介して主電力線３へ電力を供給しており、発電側遮断器２ａ及び主電力線３の間には、発電側の電圧及び電流を検出する発電電圧計４ａ及び発電電流計５ａが配設されている。
【００１７】
発電電圧計４ａ及び発電電流計５ａが検出した電圧及び電流の値は、発電量を計測する発電電力計６ａへ送られ、発電電力計６ａでは受け付けた電圧値及び電流値に基づいて発電量を計測し、計測した発電量は本発明の制御装置７へ送られる。
そして発電機１から供給される電力とは別に、商用電力として電力会社からも電力を受電し、受電側遮断器２ｂを介して主電力線３へ供給しており、また受電遮断器２ｂ及び主電力線３の間には、受電側の電圧及び電流を検出する受電電圧計４ｂ及び受電電流計５ｂが配設されている。
【００１８】
受電電圧計４ｂ及び受電電流計５ｂが検出した電圧及び電流の値は、受電量を計測する受電電力計６ｂへ送られ、受電電力計６ｂでは受け付けた電圧値及び電流値に基づいて受電量を計測し、計測した受電量は制御装置７へ送られる。
主電力線３には、負荷側遮断器２ｃ，２ｃ，…を介して電力負荷が配設されており、発電機１にて発電した電力及び受電した電力により稼働する。
【００１９】
制御装置７は、装置全体を制御する制御部７１を備え、制御部７１は、プログラム及びデータ等の情報を記録する記録部７２にファームウェアとして記録されている本発明のコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったプログラムを動作させることにより、発電電力受付部７３により受け付けた発電量及び受電電力受付部７４により受け付けた受電量に基づいて、受電量を受電目標値に近づけるべく受電一定制御を行うための発電目標値を決定し、決定した発電目標値を、発電目標値指示部７５により発電機１へ送る処理がなされる。
さらに制御装置７は時間を計時する計時部７６を備えている。
【００２０】
制御装置７から発電目標値を受け付けた発電機１は、発電量が発電目標値に近づくように制御される。
なお電力負荷へ供給される電力の量と発電量との差は、受電により賄われるが、電力負荷の消費電力より発電量が大きい場合、電力の超過分が電力会社へ流れる逆潮流が発生するので、これを防止するため、単位時間毎の受電量の下限の基準値を最低受電電力値として設定している。
【００２１】
次に本発明の実施の形態１における電力制御システムにて用いられる発電機１の基本的な運用パターンの例を、図２に示すグラフを用いて説明する。
図２では横軸に時間をとり、縦軸に発電量及び受電量を示す電力量をとって、その経時的な変化を示すものであり、一点鎖線が受電量を示し、実線が発電量及び受電量の合計である電力負荷へ供給する電力量を示しており、実線と一点鎖線との差が発電量を示している。
【００２２】
ｔ1 において、電力負荷が稼働し始めると、電力負荷への供給は先ず受電電力のみで賄われる。
制御装置７では、受電電力計６ｂから受け付けた受電量を監視しており、電力負荷の消費電力が上昇し、受電量が発電機１の定格出力の５０％程度となるｔ2 の時点にて発電機１を起動し、受電量が目標値になるように発電量を制御する受電一定制御による運転を開始させる。
【００２３】
さらに電力負荷の消費電力が上昇し、発電機１の発電量が発電能力の定格出力に到達した時点ｔ3 から、発電機１は定格出力で発電を行い、発電量の不足分を受電量にて補う発電一定制御による運転が開始され、ｔ4 及びｔ5 を経て、電力負荷の消費電力が下降し、受電量が目標値に達したｔ6 の時点から受電一定制御による運転を再開する。
そしてｔ6 からｔ7 及びｔ8 を経てｔ9 までは受電一定制御による運転が行われ、ｔ9 からｔ10及びｔ11を経てｔ12までは発電一定制御による運転が行われ、ｔ12からは受電一定制御による運転が行われる。
また電力負荷の消費電力が発電機１の定格出力の３０％程度となるｔ13の時点で発電機１を停止し、電力負荷は受電のみで稼働する。
【００２４】
次に本発明の実施の形態１における電力制御システムの受電一定制御時の処理を図３に示すフローチャートを用いて説明する。
制御装置７では、発電電圧計４ａ及び発電電流計５ａ並びに発電電力計６ａにて計測された単位時間毎の発電量を示す発電電力値と、受電電圧計４ｂ及び受電電流計５ｂ並びに受電電力計６ｂにて計測された単位時間毎の受電量を示す受電電力値とを受け付け、受け付けた発電電力値及び受電電力値に基づいて、発電機１を制御している。
【００２５】
そして受電一定制御を開始後、時間の計時を開始し（Ｓ１０１）、受電電力値を受け付け（Ｓ１０２）、受け付けた受電電力値を、単位時間毎の受電量の下限の基準値として設定されている最低受電電力値と比較し（Ｓ１０３）、受電電力値が最低受電電力値以下であると判断した場合（Ｓ１０４：Ｙ）、受電量の目標値が所定量分だけ高くなるように再設定し（Ｓ１０５）、計時している時間をリセットして（Ｓ１０６）、ステップＳ１０２に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ１０４において、受電電力値が最低受電電力値以下でないと判断した場合（Ｓ１０４：Ｎ）、計時している時間が所定時間（所定期間）に到達しているか判別し（Ｓ１０７）、所定時間に達していると判断した場合（Ｓ１０８：Ｙ）、受電量の目標値が所定量分だけ低くなるように再設定して（Ｓ１０９）、ステップＳ１０６へ進み、以降の処理を繰り返す。
ステップＳ１０８において、所定時間に達していないと判断した場合（Ｓ１０８：Ｎ）、ステップＳ１０２に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００２７】
図４は本発明の実施の形態１における電力制御システムの受電一定制御時における受電量の目標値の変化を例示したグラフである。
図４（ａ）では横軸に時間をとり、縦軸に受電量を示す電力量をとって、その経時的な変化を示すものであり、実線が本発明の電力制御システムにおける受電量の目標値の変化を示し、破線が従来の電力制御システムにおける受電量の目標値の変化を示している。
なお図４（ａ）中に示される円内のグラフを拡大した図が図４（ｂ）であり、図４（ｂ）中では、実際の受電量を示す受電電力値を細線で示している。
【００２８】
従来の受電量の目標値は、最低受電電力値から十分に高い余裕を見越した値が受電量の目標値として設定されており、設定された目標値が動的に変化することはない。
本発明の受電量の目標値は、初期値としては従来と同様の値が設定されているが、時間と共に最低受電電力値付近まで下降し、途中から上昇下降を繰り返している。
上昇下降を繰り返しているのは、図４（ｂ）に示すように受電電力値が最低受電電力値以下となった場合に、目標値が高く変更されるためである。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、制御装置７をインターネット等の公衆通信網に接続し、外部のサービス事業体が管理するサーバコンピュータを受電量の目標値を管理する管理装置として用い、目標値を遠隔操作する形態である。
【００３０】
図５は本発明の実施の形態２における電力制御システムの構成を示すブロック図である。
制御装置７は、公衆通信網ＮＷに接続する通信部７７を有しており、公衆通信網ＮＷには、サーバコンピュータを用いた管理装置８が接続されている。
管理装置８は、装置全体を制御するＣＰＵ８１、管理装置８用のコンピュータプログラム及びデータ等の情報を記録する記録手段８２、情報を一時的に記憶するＲＡＭ８３、時間を計時する計時手段８４、並びに公衆通信網ＮＷに接続する通信手段８５を備えている。
なお図１に示す構成要素と同様の構成要素については、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。
【００３１】
次に本発明の実施の形態２における電力制御システムの受電一定制御時の処理を図６に示すフローチャートを用いて説明する。
制御装置７では、受電電力値を受け付け（Ｓ２０１）、受け付けた受電電力値を管理装置８へ送信する（Ｓ２０２）。
【００３２】
管理装置８では、受電電力値を受信し（Ｓ２０３）、受信した受電電力値の送信元の制御装置７を特定して、特定した制御装置７に対応付けて記録されている最低受電電力値と、受信した受電電力値を比較し（Ｓ２０４）、比較した結果に基づき受電量の目標値を変更する変更目標値を導出し（Ｓ２０５）、導出した変更目標値を制御装置７へ送信する（Ｓ２０６）。
ステップＳ２０４〜Ｓ２０５の詳細な処理については、実施の形態１におけるステップＳ１０３〜Ｓ１０９の処理を参照するものとし、その説明を省略する。
【００３３】
制御装置７では、変更目標値を受信し（Ｓ２０７）、受信した変更目標値を目標値として再設定し（Ｓ２０８）、変更目標値に近づけるべく発電量を制御する。
なお管理装置８にて導出する変更目標値としては、目標値とすべき数値を導出する場合、受電電力値と共に現状の目標値を送信するか、管理装置８側で目標値を記録しておく必要があるため、目標値そのものではなく、加減幅を導出し、制御装置７にて導出された加減幅に基づき目標値を変更するようにして管理装置８の処理負荷を軽減するようにしてもよい。
【００３４】
また実施の形態１のステップＳ１０７に対応する所定時間到達を判別する処理については、管理装置８にて受信した受電電力値を時間と対応付けて、都度記録しておくようにしてもよいが、管理装置８の記録容量を鑑み、制御装置７にて計時を行い、計時した時間情報を含ませた受電電力値を送信することが望ましい。
【００３５】
前記実施の形態では、受電量の目標値を予め設定されている所定量分増減させる形態を示したが、本発明はこれに限らず、目標値が大きい領域では、減少幅を大きく、増加幅を小さくし、目標値が小さい領域では、増加幅を大きく、減少幅を小さくするというように増減幅が状況に応じて変化するようにしてもよく、更には受電電力値の動きに基づいて都度適正な増減幅を算出するというように詳細な制御を行うようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る電力制御方法、電力制御システム、制御装置、及びコンピュータプログラムでは、コージェネレーション設備等の自家発電機にて発電した安価な電力及び電力会社から購入する高価な商用電力を電力負荷へ供給すべく複数の電力系統を連係させて、受電量を目標値に近づける受電一定制御にて運転する場合に、受電電力値及び最低受電電力値を比較した結果に基づいて、受電量の目標値を変更することにより、受電量の目標値を通常の初期値より低く設定することが可能で、発電機の発電による安価な電力の比率を高め、エネルギコストを低減し、しかも逆潮流を抑制した適正な受電量の目標値設定を行うことが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電力制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電力制御システムにて用いられる発電機の基本的な運用パターンを例示するグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１における電力制御システムの受電一定制御時の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１における電力制御システムの受電一定制御時における受電量の目標値の変化を例示したグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２における電力制御システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２における電力制御システムの受電一定制御時の処理を示すフローチャートである。
【図７】受電一定制御時の発電量及び受電量の経時変化を例示するグラフである。
【符号の説明】
１  発電機
７  制御装置
８  管理装置
ＮＷ  公衆通信網
【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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