(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系する自家用発電設備がその発電電力を電力系統に逆送し、電力系統を介して前記自家用発電設備からの発電電力を需要家に供給する電力託送システム用発電電力制御装置において、前記自家用発電設備設置の電力量計により計量された前記自家用発電設備が電力系統に逆送した送電電力量と、前記需要家の電力量計により計量された前記需要家が受電した受電電力量とを基に、所定単位時間毎の時間区間における前記受電電力量と前記送電電力量を一致させるため、前記所定単位時間毎の時間区間内を所定のサンプリングで区切るサンプリング設定手段と、前記サンプリング設定手段にて設定された区間毎の前記受電電力量と前記送電電力量に基づき、今回の区間における受電電力量と送電電力量の差分を次回の区間にて補うために該差分を次回の区間幅で平均化して次回の発電電力指令の補正とする第１の補正手段と、前回の区間における受電電力量と今回の区間における受電電力量とから決まる受電電力の変化率によって受電電力の変動に対する発電電力指令の補正とする第２の補正手段とを設け、今回の区間の受電電力量を区間幅で平均化した値に前記第１の補正手段による補正値と前記第２の補正手段による補正値を加算し、次回の区間における発電電力指令とすることを特徴とする電力託送システム用発電電力制御装置。
【請求項２】
受電電力の変動が大きい場合には、次回の区間の幅を短くするように前記サンプリング設定手段にて設定することを特徴とする請求項１記載の電力託送システム用発電電力制御装置。
【請求項３】
電力系統に連系する自家用発電設備がその発電電力を電力系統に逆送し、電力系統を介して前記自家用発電設備からの発電電力を需要家に供給する電力託送システム用発電電力制御装置において、前記自家用発電設備設置の電力量計により計量された前記自家用発電設備が電力系統に逆送した送電電力量と、前記需要家の電力量計により計量された前記需要家が受電した受電電力量を基に、所定単位時間毎の区間時間における前記受電電力量と前記送電電力量を一致させるために前記所定単位時間毎の時間区間内を所定のサンプリングで区切るサンプリング設定手段と、前記サンプリング設定手段にて設定された区間毎の前記受電電力量と前記送電電力量に基づき、今回および前回までの区間の前記受電電力量と前記送電電力量から受電電力量の移動平均値と送電電力量の移動平均値を取得し、今回の受電電力量の移動平均値および送電電力量の移動平均値の差分を次回の区間にて補うために該差分を区間幅で平均化して次回の発電電力指令の補正とする第１の補正手段と、前回の受電電力量の移動平均値と今回の受電電力量の移動平均値とから決まる受電電力の変化率によって受電電力の変動に対する発電電力指令の補正とする第２の補正手段とを設け、今回の受電電力量の移動平均値を区間幅で平均化した値に前記第１の補正手段による補正値と前記第２の補正手段による補正値を加算し、次回の区間における発電電力指令とすることを特徴とする電力託送システム用発電電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定規模電気事業者による自家用発電設備からの電力託送システムにおける発電電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電力小売部門の自由化に伴い電力系統に連系している自家用発電設備の発電電力を電力会社の送電ネットワークを介して別の場所の需要家に供給する電力託送を行うことが可能となった。（現時点においては、特別高圧需要家との制限あり。）この電力託送によって需要家に電力を供給する事業を特定規模電気事業と言い、この事業を行うものを特定規模電気事業者と言う。特定規模電気事業者は、契約した需要家が必要とする電力を発電あるいは調達して供給する義務が生じ、送電電力量と需要家受電電力量を一致させることが求められている。具体的には３０分間毎の電力量が一致していれば良いとされている。これを同時同量と言う。
【０００３】
現在の系統連系する自家用発電設備の基本的な構成は図５に示すように、発電機１、原動機２、調速機３、発電コントローラ４、自動電圧調整装置（ＡＶＲ）５から成り、遮断機６を介して構内系統に接続され構内負荷８に電力供給し、さらに遮断機９を介して電力系統と連系されている。また、保護装置として発電機異常を保護する発電機保護装置１０、電力系統との連系保護のための系統連系保護装置１１が設置されている。この系統連系する自家用発電設備において発電機出力の制御は発電コントローラ４により行われ、発電指令に追従させるため調速機３を動作させ、発電機出力が制御される。ここで発電電力制御は、逆潮流あり連系の場合、自家用発電設備の稼働率を考慮すると、発電効率の良いポイントにおける発電電力一定制御が行われることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電力系統へ電力を送り出す逆潮流ありの系統連系において、発電電力一定制御を行った場合、逆潮流となる電力（逆送電力）は構内負荷で消費した残りの電力であり、これは成り行き任せとなる。この逆送電力を託送することを考える場合、現状の成り行き任せでは特定規模電気事業者としての同時同量を満たすことは不可能である。この同時同量を解決するためには、発電コントローラを同時同量を満たすための制御に変更するか、そのための制御装置の追加設置が必要となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に基づき、発電コントローラに組み入れるか、発電コントローラに対して上位から指令を与えることで同時同量を満たす電力託送システム用発電電力制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、請求項１に記載の発明は、電力系統に連系する自家用発電設備がその発電電力を電力系統に逆送し、電力系統を介して前記自家用発電設備からの発電電力を需要家に供給する電力託送システム用発電電力制御装置において、前記自家用発電設備設置の電力量計により計量された前記自家用発電設備が電力系統に逆送した送電電力量と、前記需要家の電力量計により計量された前記需要家が受電した受電電力量とを基に、所定単位時間毎の時間区間における前記受電電力量と前記送電電力量を一致させるため、前記所定単位時間毎の時間区間内を所定のサンプリングで区切るサンプリング設定手段と、前記サンプリング設定手段にて設定された区間毎の前記受電電力量と前記送電電力量に基づき、今回の区間における受電電力量と送電電力量の差分を次回の区間にて補うために該差分を次回の区間幅で平均化して次回の発電電力指令の補正とする第１の補正手段と、前回の区間における受電電力量と今回の区間における受電電力量とから決まる受電電力の変化率によって受電電力の変動に対する発電電力指令の補正とする第２の補正手段とを設け、今回の区間の受電電力量を区間幅で平均化した値に前記第１の補正手段による補正値と前記第２の補正手段による補正値を加算し、次回の区間における発電電力指令とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電力託送システム用発電電力制御装置において、受電電力の変動が大きい場合には、次回の区間の幅を短くするように前記サンプリング設定手段にて設定することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、電力系統に連系する自家用発電設備がその発電電力を電力系統に逆送し、電力系統を介して前記自家用発電設備からの発電電力を需要家に供給する電力託送システム用発電電力制御装置において、前記自家用発電設備設置の電力量計により計量された前記自家用発電設備が電力系統に逆送した送電電力量と、前記需要家の電力量計により計量された前記需要家が受電した受電電力量を基に、所定単位時間毎の区間時間における前記受電電力量と前記送電電力量を一致させるために前記所定単位時間毎の時間区間内を所定のサンプリングで区切るサンプリング設定手段と、前記サンプリング設定手段にて設定された区間毎の前記受電電力量と前記送電電力量に基づき、今回および前回までの区間の前記受電電力量と前記送電電力量から受電電力量の移動平均値と送電電力量の移動平均値を取得し、今回の受電電力量の移動平均値および送電電力量の移動平均値の差分を次回の区間にて補うために該差分を区間幅で平均化して次回の発電電力指令の補正とする第１の補正手段と、前回の受電電力量の移動平均値と今回の受電電力量の移動平均値とから決まる受電電力の変化率によって受電電力の変動に対する発電電力指令の補正とする第２の補正手段とを設け、今回の受電電力量の移動平均値を区間幅で平均化した値に前記第１の補正手段による補正値と前記第２の補正手段による補正値を加算し、次回の区間における発電電力指令とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項１ないし請求項３に記載の発明によると、逆潮流ありで系統連系している自家用発電設備が、電力系統を介して需要家に対し電力託送を行う場合に、需要家設置の電力量計と発電所設置の電力量計の計量値を基に、所定の単位時間での需要家の受電電力量に発電所の送電電力量を追従させることで同時同量とする電力量制御を行う電力託送システム用発電電力制御装置を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態（請求項１対応）の電力託送システム用発電電力制御装置の構成図である。
【００１１】
本実施形態は図５の従来の発電電力システムに、さらに次の構成を加えたものである。すなわち、自家用発電設備１００から電力系統３００へ送電する送電電力量を検出する電力量計１３と、電力系統３００から需要家２００が受電する受電電力量を検出する電力量計２３と、電力量計１３で検出した送電電力量と、電力量計２３で検出した受電電力量に基づき、発電コントローラ４に対して同時同量を満たすための発電指令を与える電力託送用発電電力制御装置１２を新たに設置したものである。
【００１２】
また、電力系統３００を介して託送された電力は、遮断機２２を介して負荷２１に供給されることになる。さらに、電力量計２３で検出された需要家の受電電力量の情報を電力託送用発電電力制御装置１２へ伝達するために、通信手段として、例えば、電話回線等既設の通信設備を活用することが考えられる。
【００１３】
図２は図１の電力託送システム用発電電力制御装置による発電電力制御を説明するグラフである。
３０分間の需要家受電電力量と自家用発電設備送電電力量を一致させる同時同量を満たすため、図２のように３０分の時間を例えば５分毎に区切り、このサンプリングでもって需要家受電電力量と自家発電設備送電電力量を取得することで自家用発電設備の電力指令を決定し、発電電力を制御する。図２中のＰＬは需要家受電電力の推移を表している。
【００１４】
今回のサンプリング区間がｔｎ、前回のサンプリング区間がｔｂ、次回のサンプリング区間がｔａとする。Ｐｂは前回のサンプリング区間（ｔｂの区間）におけるＰＬの推移から決まる需要家受電電力量の平均値である。同様に、Ｐｒｎは、今回のサンプリング区間における送電電力を表している。ｔｎの区間において需要家受電電力量と自家用発電設備からの送電電力量には（Ｐｎ−Ｐｒｎ）×ｔｎの差が生じている。同時同量を実現する上ではこの差分を埋める必要があるので、差分に相当する電力量を次回の区間に上乗せするために差分を次回の区間幅（ｔａ）で平均化して電力指令に対する補正値（第１の補正）とする。つまり、（Ｐｎ−Ｐｒｎ）×ｔｎ／ｔａであるが、ｔｎ＝ｔａのため（Ｐｎ−Ｐｒｎ）が第１の補正となる。
【００１５】
しかし、図２のＰＬに示すように需要家受電電力が変動（この図では増加傾向）していると、第１の補正のように差分を次回の区間で補正しているだけでは差分が必ず残り、それも大きな差分となる可能性がある。これに対して、需要家受電電力量の平均値が前回（ｔｂの区間）のＰｂから今回（ｔｎの区間）のＰｎへ変動しているように、今回から次回（ｔａの区間）へも同様の変動が生じると想定して、ＰｂからＰｎへの変化率に従った補正を施す。これを第２の補正とする。前回のＰｂから今回のＰｎへの変化率をＡとすると、
Ａ＝（Ｐｎ−Ｐｂ）／（（ｔｂ＋ｔｎ）／２）
と記述することができる。
【００１６】
今回から次回の時間にこの変化率をあてはめると、Ａ×（（ｔｎ＋ｔａ）／２）にて補正量が決定される。ｔｂ＝ｔｎ＝ｔａなので、第２補正は、（Ｐｎ−Ｐｂ）となる。よって、次回のサンプリング区間（ｔａ）における電力指令値は、今回の需要家受電電力の平均値Ｐｎをベースとし、第１の補正値と第２の補正値を加算することで得られる。図２中のＰｒａが次回のサンプリング区間（ｔａ）における電力指令値を示している。
【００１７】
このような電力指令の決定は、電力託送用発電電力制御装置１２をマイクロコンピュータ等で構成することにより実現できるものであり、サンプリングを決定する手段を設けておけばサンプリングを５分に限定せず、同時同量の制御精度を上げるためにもっと短いサンプリングに設定することが可能となる。
【００１８】
図３は本発明の第２の実施形態（請求項２対応）の電力託送システムにおける発電電力の制御を説明するためのグラフである。
本実施の形態は、図２の実施の形態において前回の需要家受電電力量と今回の需要家受電電力量の差分が大きい場合には需要家受電電力の急激な変動が予測されるため、サンプリングの時間幅を短くすることで需要家受電電力の変動に追従しやすくするものである。
【００１９】
図３における図２と同じ記号の意味は、図２と同じである。区間ｔｂからｔｎの間で需要家受電電力量が大きく変化した場合、図３に示すように例えばサンプリングをｔｎの５分からｔａでは２．５分へと短くする。ｔｎは今回のサンプリング区間であり、次回のサンプリング区間ｔａをｔｎより短くし、ｔａにおける電力指令値Ｐｒａ２をｔａの幅に基づいて決定する。ｔｎの区間において需要家受電電力量と自家用発電設備からの送電電力量には（Ｐｎ−Ｐｒｎ）×ｔｎの差が生じている。図２の実施の形態と同様に、差分に相当する電力量を次回の区間に上乗せするために差分を次回の区間幅（ｔａ）で平均化する第１の補正は、（Ｐｎ−Ｐｒｎ）×ｔｎ／ｔａとなり、今の場合、（Ｐｎ−Ｐｒｎ）×２となる。
【００２０】
さらに第２の補正は、図２の実施の形態と同様に、前回のＰｂから今回のＰｎへの変化率は、Ａ＝（Ｐｎ−Ｐｂ）／（（ｔｂ＋ｔｎ）／２）であり、補正量は、
Ａ×（（ｔｎ＋ｔａ）／２）＝（Ｐｎ−Ｐｂ）×（ｔｎ＋ｔａ）／（ｔｂ＋ｔｎ）にて決定される。今の場合、ｔｂ＝ｔｎ、ｔａ＝ｔｎ／２なので、第２の補正は、（Ｐｎ−Ｐｂ）×３／４となる。
このようにサンプリングの時間幅を変え、それに応じた補正量を設定することで、需要家受電電力が急激に変動しても追従しやすくなる。
【００２１】
本実施形態は、図２の実施の形態と同様に電力託送用発電電力制御装置１２をマイクロコンピュータ等で構成すれば、前回の需要家受電電力量と今回の需要家受電電力量の差分に基づいて、サンプリングを決定する手段におけるサンプリング設定の変更は実現できることである。
【００２２】
図４は本発明の第３の実施形態（請求項３対応）の電力託送システムにおける発電電力の制御を説明するためのグラフである。
図２の実施の形態でも触れたように短いサンプリング区間にすることが同時同量の制御精度を上げることに寄与できると考えられる。しかし、需要家受電電力が短時間で上下した場合は、制御系にとってノイズ的な外乱になりかねない。目的はあくまで３０分間の需要家受電電力量と自家用発電設備送電電力量を一致させることにあるので、移動平均を取ることで需要家受電電力の短時間の上下動を相殺して緩やかに捉えて頻繁に発電指令の急な上げ指令や下げ指令を出さないようにする。
【００２３】
図４中の記号で図２中の記号と同じ記号は同じ意味であり、図４では例えばサンプリングを１分間として、５区間（５分間）にて移動平均を取得している。Ｐｂｈは前回のサンプリング区間（ｔｂ）までの需要家受電電力量の移動平均値である。同様に、Ｐｎｈは今回のサンプリング区間（ｔｎ）までの需要家受電電力量の移動平均値である。Ｐｒｎｈは、今回のサンプリング区間までの送電電力量の移動平均値を表している。ｔｎのタイミングにおける移動平均値の取得により、需要家受電電力量の移動平均値と自家用発電設備からの送電電力量の移動平均値から、需要家受電電力量と自家用発電設備からの送電電力量には（Ｐｎｈ−Ｐｒｎｈ）×ｔｎの差が生じている。同時同量を実現する上ではこの差分を埋める必要があるので、差分に相当する電力量を次回の区間に上乗せするために差分を次回の区間幅（ｔａ）で平均化して電力指令に対する補正値（第１の補正）とする。つまり、（Ｐｎｈ−Ｐｒｎｈ）×ｔｎ／ｔａであるが、ｔｎ＝ｔａのため（Ｐｎｈ−Ｐｒｎｈ）が第１の補正となる。
【００２４】
しかし、図４のＰＬに示すように需要家受電電力が変動（この図では増加傾向）していると第１の補正のように差分を次回の区間で補正しているだけでは差分が必ず残り、それも大きな差分となる可能性がある。これに対して、需要家受電電力量の移動平均値が前回のＰｂｈから今回のＰｎｈへ変動しているように、今回から次回（ｔａまでの移動平均）へも同様の変動が生じると想定して、ＰｂｈからＰｎｈへの変化率に従った補正を施す。これを第２の補正とする。前回のＰｂｈから今回のＰｎｈへの変化率をＡ２とすると、
Ａ２＝（Ｐｎｈ−Ｐｂｈ）／（（ｔｂ＋ｔｎ）／２）
と記述することができる。
【００２５】
今回から次回の時間にこの変化率をあてはめると、Ａ×（（ｔｎ＋ｔａ）／２）にて補正量が決定される。ｔｂ＝ｔｎ＝ｔａなので、第２の補正は、（Ｐｎｈ−Ｐｂｈ）となる。よって、次回のサンプリング区間（ｔａ）における電力指令値は、今回までの需要家受電電力の移動平均Ｐｎｈをベースとし、第１の補正値と第２の補正値を加算することで得られる。図４中のＰｒａ３が次回のサンプリング区間（ｔａ）における電力指令値を示している。このようにサンプリング区間を短く設定した場合においては、移動平均を取ることで需要家受電電力の短時間の上下動を相殺して緩やかに捉えて頻繁に発電指令の急な上げ指令や下げ指令を出さないようにして電力追従が可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、逆潮流ありで系統連系している自家用発電設備が、電力系統を介して需要家に対し電力託送を行う場合に、需要家設置の電力量計と発電所設置の電力量計の計量値を基に、所定の単位時間での需要家の受電電力量に発電所の送電電力量を追従させることで同時同量とする電力量制御を行う電力託送システム用発電電力制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である電力託送システム用発電電力装置の構成図。
【図２】図１の第１の実施形態の動作を説明するためのグラフ。
【図３】本発明の第２の実施形態の動作を説明するためのグラフ。
【図４】本発明の第３の実施形態の動作を説明するためのグラフ。
【図５】従来の発電電力制御装置による逆潮流運転を行う自家用発電設備の構成図。
【符号の説明】
１…発電機、２…原動機、３…調速機、４…発電コントローラ、５…ＡＶＲ、６，７，９，２２…遮断機、８，２１…負荷、１０…発電機保護装置，１１…系統連系保護装置、１２…電力託送用発電電力制御装置、１３，２３…電力量計、１００…自家用発電設備、２００…需要家、３００…電力系統。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003753946.tif 000005
【図５】
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