JP2005020829A - Method and system for electric power transaction - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力小売事業者が、顧客となる需要家に対し需要電力を供給する電力取引方法及び電力取引システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、工場等の大規模電力ユーザでは、停電対策用等のために自家発電設備を持っており、停電時以外にもこの自家発電設備から自設備に電力を供給して、買電電力の低減化を計っていた。ところで、近年、規制緩和により電力供給事業に対する他業界からの新規参入が認められるようになってきた。このため、大型の自家発電設備を有する電力ユーザが余剰電力を他の電力ユーザに供給することが行われるようになり、このような電力供給システムに関する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような、電力供給システムでは、不特定多数の電力ユーザの中の任意のユーザ(オーダを行ったユーザ)に対し、電力供給者が最も条件のよい(価格の低い)電力を買ってきて売るよう構成されている。この場合、ベースとなる発電所(上記特許文献の符号4)の運転計画が立て難く、刻々と変化する発電需要家(上記特許文献の符号F1〜Fn)の都合により、発電所を効率的に運転できない。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−186181号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の電力供給システムでは、発電所を高効率で運転することが難しいなどの課題がある。
【0006】
本発明の目的は、ほぼ一定の基盤電力と需要電力の変化に対応する同時同量調整電力とを組み合わせて需要家に供給することにより、需要電力の変化に的確に対応でき、効率よい発電機運転が可能となる電力取引方法及び電力取引システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による電力取引方法は、電力小売事業者が、顧客となる需要家に対し需要電力を供給する電力取引方法であって、前記需要家に供給する電力は、ほぼ一定の基盤電力と、需要電力の変化に対応する調整電力とであり、調整電力は一定時間ごとの需要電力に対し同量の電力を供給する同時同量調整電源から供給し、前記電力小売業者は、需要家の取引用変成器の計測値を通信回線を介して入手し、需要家への電力販売料金を決定し、前記同時同量調整電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値を通信回線により入手して需要家へ供給する電力の購入料金を決定することを特徴とする。
【0008】
また、本発明の電力取引方法では、需要家に供給する電力は、基盤電力及び調整電力に加えて自然界のエネルギーに基づく再生可能エネルギー電源を用い、電力小売業者は、再生可能エネルギー電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値をも通信回線により入手して再生可能エネルギー電源からの電力購入料金を決定する。
【0009】
さらに本発明の電力取引方法では、需要家は、同時同量調整電源からの調整電力を託送料金を要しない電力線により直接的に供給される発電需要家と、それ以外の一般需要家とである。
【0010】
本発明による電力取引システムは、ほぼ一定の基盤電力を供給可能な基盤電力発電設備を擁する電力ネットワークに接続され、需要電力の変化に対し、一定時間ごとの需要電力と同量の電力を供給する同時同量調整電源と、前記電力ネットワークに接続された需要家と、需要家の取引用変成器の計測値を通信回線を介して入手し、前記同時同量調整電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値を通信回線により入手するデータセンタとを備え、電力小売事業者は、前記データセンタに入手された各値により、需要家への電力販売料金及び需要家に供給される電力の購入料金を決定することを特徴とする。
【0011】
また、本発明の電力取引システムでは、データセンタは需要家の過去の需要実績から特定日における負荷の時間的推移を予測し、この予測値から同時同量調整電源が一定時間ごとに負担する負荷の時間的推移を求め、この求めた値を同時同量調整電源への出力目標値とする。
【0012】
また、本発明の電力取引システムでは、同時同量調整電源は原動機駆動による発電設備で構成され、且つこの同時同量発電設備は複数設けられ、これら同時同量発電設備の各定格出力、この定格出力に対する実際の出力の割合である出力比が任意の値であるときの各効率、各同時同量発電設備の運転/停止状態がそれぞれ通信回線によりデータセンタに入力されており、データセンタは、要求される出力目標値を満足するために運転される、同時同量発電設備全体の燃料消費量が最小となる出力比を求めて対応する同時同量発電設備を運転制御する。
【0013】
また、本発明の電力取引システムでは、同時同量調整電源は原動機駆動による発電設備で構成され、且つこの同時同量発電設備は複数設けられ、これら同時同量発電設備の各定格出力、この定格出力に対する実際の出力の割合である出力比が任意の値であるときの各効率、各同時同量発電設備の運転/停止状態がそれぞれ通信回線によりデータセンタに入力されており、データセンタは、要求される出力目標値を満足するために定格出力で運転される同時同量発電設備の複数の組み合わせから、この組み合わされた同時同量発電機による総出力と前記要求される出力目標値との差が最小の組合せを決定し、対応する同時同量発電設備を運転制御する。
【0014】
また、本発明の電力取引システムでは、電力ネットワークには、自然界のエネルギーに基づく再生可能エネルギー電源が接続され、データセンタは、この再生可能エネルギー電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値も通信回線により入手する。
【0015】
さらに、本発明の電力取引システムでは、需要家は、同時同量調整電源からの調整電力が、電力ネットワークを経ることなく、直接的に供給される発電需要家と、それ以外の一般需要家とである。
【0016】
これらの発明では、電力小売事業者が、顧客となる需要家に対し需要電力を供給する際、需要家に対しほぼ一定の基盤電力と、需要電力の変化に対応する調整電力とを供給する。調整電力は一定時間ごとの需要電力に対し同量の電力を供給する同時同量調整電源から供給する。電力小売業者は、需要家及び発電事業者の取引用変成器の計測値を通信回線を介して入手し、需要家への電力販売料金と、需要家へ供給する電力の購入料金を決定する。このため、需要家の需要電力の変化に対応した電力を提供でき、しかも、発電設備を高効率で運転することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電力取引方法及び電力取引システムの一実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【0018】
図1は、電力取引方法の概念を示す概念図である。
【0019】
図1において、11は電力小売事業者(以下PPS事業者と呼ぶ)で、大規模発電設備を有する電力事業者12及び同時同量調整電源13を有する発電事業者14から電力を購入し、需要家15及び16に対し必要とする電力を販売する。電力小売事業者11は、需要家15及び16から、販売した電力に相当する代金を得、かつ電力事業者12や発電事業者14には購入した電力に相当する代金を支払う。
【0020】
なお、発電事業者14は、上記同時同量調整電源13の他に、風力発電に代表される自然界のエネルギーを用いた再生可能エネルギー電源(以下、RPS電源と呼ぶ)17を有するものであってもよい。
【0021】
同時同量調整電源13は、例えば、工場設備を有する大口需要家の構内に設置する。この同時同量調整電源13を構内に設けた需要家16を、発電設備を有することから発電需要家と呼び、その他の需要家15を一般需要家と呼ぶ。発電需要家16は、同時同量調整電源13を構内に設置したことから、この同時同量調整電源13を管理する発電事業者14から、借地料やユーティリティ使用量を受ける。また、構内に同時同量調整電源13を設置したため、その発生電力を外部の電力ネットワークを経ることなく直接的に入手でき、後述する託送料が不要になるというメリットも生じる。
【0022】
同時同量調整電源13は、詳細を後述するように、需要家15,16の負荷変動に追従して供給電力を変化させるものであるから、機動/停止が容易で負荷追従性に優れ、低負荷時の効率低下が少ない、例えば、ディーゼルエンジンやガスエンジンなどのレシプロエンジン駆動による発電設備を用いる。このほか、二次電池などを用いてもよい。
【0023】
次に、図2により、上記電力取引を可能にする電力系統設備を説明する。
【0024】
19は電力ネットワークで、現状では電力会社が所有する既設の送電線や配電線が用いられる。この電力ネットワーク19には、電力事業者12の発電設備20、発電事業者14の有する同時同量調整電源13及びRPS電源17、一般需要家15の負荷21、発電需要家16の負荷22が接続されている。
【0025】
電力事業者12の発電設備20は、図1で示した電力小売事業者11の顧客である一般需要家15及び発電需要家16が要求する需要電力に対し、ほぼ一定の基盤電力を供給可能な大規模な発電設備である。
【0026】
この基盤電力発電設備20は、開閉器251,252、変圧器26、供給電力測定用の取引用変成器(以下、MOFと呼ぶ)26を介して電力ネットワーク19に接続する。また、風力発電などによるRPS電源17も、開閉器291,292、変圧器30、MOF31(供給電力測定用)を介して電力ネットワーク19に接続する。
【0027】
同時同量調整電源13は、発電事業者14のMOF32(供給電力測定用)を経た後、開閉器331,332を介して、発電需要家16の負荷23に接続している。また、この負荷23及び同時同量調整電源13は、発電需要家16の変圧器34、開閉器333、MOF35(使用電力測定用)を介して電力ネットワーク19とも接続している。
【0028】
一般需要家15の負荷22は、開閉器361,362、変圧器37、MOF38(使用電力計測用)を介して、電力ネットワーク19に接続している。
【0029】
次に、図3を参照して、電力取引を行なうための情報系の構成を説明する。
【0030】
40は通信回線、例えば、インターネット回線網で、同時同量調整電源13及びRPS電源17に設けられたMOF31,32(いずれも負荷側への供給電力計測用)、及び一般需要家15及び発電需要家16に設けられたMOF38,35(いずれも、負荷の使用電力計測用)が、対応する通信用の制御装置41を介して接続されている。このインターネット回線網40には、PPS事業者11及び発電事業者14と共に、これらの指示或いは要求により所定の情報処理を行うデータセンタ42が接続されている。
【0031】
データセンタ42は、需要家15,16から、MOF38,35の計測値をインターネット回線網40を介して入手し、同時同量調整電源13及びRPS電源17のMOF32,31の計測値をインターネット回線網40を介して入手する。
【0032】
PPS事業者11は、データセンタ42に入手された各値により、需要家15,16への電力販売料金及び需要家に供給される発電需要家14などからの電力購入料金を決定する。決定された各種料金は、PPS業者13からインターネット回線網40を通じて需要家15,16や発電事業者14などに通知される。
【0033】
ここで、PPS事業者11が、顧客である一般需要家15や発電事業家16に供給する電力は、ほぼ一定の基盤電力と、需要電力の変化に対応する調整電力とである。すなわち、需要家15,16からの需要に応じて供給する電力の合計値は、図5において曲線Dに示す値である。曲線Dは、1日24時間の使用電力の推移を表しており、夜間の時間帯は比較的低く、午前中及び午後に相当する時間帯は高くなる。この曲線は、季節や天候、曜日などによって変化するが、大略は同等の形態を成す。
【0034】
そこで、この曲線Dで示す需要変化に対応し、これらの値より低い、ほぼ一定値の基盤となる電力を、ベースロード電源A,Bとして、図2で示した基盤電力発電設備20から供給する。RPS電源17からも、ベースロード電源A,Bと共に、需要家15,16に電力が供給されるが、RPS電源17は、自然界のエネルギーによっているため発電電力が小さく、一定の出力が得られないため、図5では波線Cで表される。このRPS電源17からの電力は、必要とする需要家15,16に、予め決めておいた割合で売電する。
【0035】
曲線Dで示した電力需要の変化に対し、ベースロード電源A,B及びRPS電源17からの電力で不足する分を、調整電力として同時同量調整電源13から供給してまかなう。
【0036】
PPS事業者11は、顧客の電力デマンドと、それに対する電力購入量を一致させるために、データセンタ42に対してベースロード電源A,B及びRPS電源17からの電力Cなどで不足する電力デマンドを同時同量デマンドとしてインターネット回線網40通じて伝える。データセンタ42では、複数(1〜n)の同時同量調整電源13の総発電コストが最小となる、すなわち、最も効率がよくなるようにそれぞれの同時同量調整電源13を運転する。この際、発電需要家16の電力・熱デマンド及びその予測値から、各同時同量調整電源13の運転計画を立てる。
【0037】
ここで、同時同量調整電源13とは、一定時間(現行30分)ごとの需要電力に対し同量の電力を供給することにより、需要電力の変化に追従し、需要家15,16の需要に対して過不足なく電力を供給するものである。
【0038】
このように同時同量調整電源13を運転するには、需要家15,16の、1日における需要電力の時間的推移(以下、需要パターンと呼ぶ)を予測する必要がある。データセンタ42は、需要家15,16の過去の需要実績から特定日における負荷の時間的推移を予測する。そして、この予測値から同時同量調整電源13が一定時間(30分)ごとに負担する負荷の時間的推移を求め、この求めた値を同時同量調整電源への出力目標値とする。
【0039】
次に、複数(1〜n)設けられた同時同量調整電源13を最適運転制御する手法について説明する。
【0040】
一般に、レシプロエンジンによる発電設備、或いはガスタービンや蒸気タービンを用いた火力発電設備のいずれであっても、発電効率は定格出力の場合が最もよく、出力を下げるほど悪くなっていく。この中で、ディーゼルエンジンやガスエンジンなどのレシプロエンジンでは、出力を下げることによる効率の低下は、図6で示すように、出力が定格の50%程度までは比較的緩やかである。また、負荷の調整を行なうには起動/停止が容易で、出力変化に対して上述のように効率の低下が少ないレシプロエンジンによる発電が適している。そこで、同時同量調整電源13には、上述のような特性を有するレシプロエンジンによる発電設備を用いることとして以下説明する。
【0041】
先ず、複数(1〜n)のレシプロエンジンによる発電設備(同時同量調整電源13)について、以下に示すような変数を定義する。
【0042】
【数1】
ここで
G1,G2,…Gn :発電設備の定格出力
η1(x),η2(x),…ηn(x):出力x時の効率
x1,x2,…xn:各発電設備の出力比 x=実際の出力/定格出力
(xは発電設備の性質上、実際には0.5≦x≦1.0の範囲で運転される。)
y1,y2,…y2:運転停止を表す変数 y=0(停止時)、y=1(運転時)
発電設備全体を最も効率よく運転するには次の2通りの手法がある。
【0043】
第1の手法としては、発電設備全体で消費する燃料消費量を最小にする。すなわち、要求される出力目標値を満足するために運転される、同時同量発電設備全体の燃料消費量が最小となる出力比を求めて対応する同時同量発電設備を運転制御する。ここで、目標とする発電出力をYとして、次式で示す問題を解けばよい。
【0044】
【数2】
第2の手法として、定格出力で運転される同時同量発電設備の組合せを選ぶ。発電設備の効率は図6で示したように定格出力で運転した場合が最もよくなるので、要求される出力目標値を満足するために定格出力で運転される同時同量発電設備の組合せを選ぶ。すなわち、複数の組み合わせから、組み合わされた同時同量発電機による総出力と出力目標値との差が最小の組合せを決定し、対応する同時同量発電設備を運転制御する。この場合も、目標とする発電出力をYとして、次式で示す問題を解けばよい。
【0045】
【数3】
これらの問題は、コンピュータを使用することにより簡単に演算して解くことができる。
【0046】
上記第2の手法について具体例を説明する。最も簡単な例として、すべての発電設備の定格出力が同じで、効率も同等であるものとする。
【0047】
この場合には
G=G1=G2=・・・=Gn ・・・(3)
なので、起動すべき発電機の台数jは
【数4】
なるjの最小値を求めることであるから(Y/G)を切り上げた値がjの最小値であり、運転すべきエンジン台数の最小値である。なお、多数のエンジンを動かす場合、故障に備えてjの最小値+1で運転する場合が多い。
【0048】
また、発電設備の原動機がディーゼルエンジンやガスエンジンなどのレシプロエンジンの場合、各発電設備に対して負荷をどのように割り振っても燃料消費量に殆ど差がでない。以下、この理由を説明する。
【0049】
レシプロエンジンの場合、発電に要する燃料の消費量Cは次式で表される。
【0050】
C=a・G+b・G・x ・・・(5)
上式において、a,bは定数、Gは発電機の定格出力、xは発電機の定格出力に対する出力比である。すべて同じ形式のエンジンが使用されている場合は、全体の燃料消費率は、エンジン起動台数をj、発電する電力をYとすると次式のように求められ、出力比xによらない。言い換えると負荷の負担割合によらない。
【0051】
【数5】
エンジンの形式が異なる場合は、(5)式のa,bの値に多少の差がある。また、エンジンを運転した時間によってもa,bの値は変わってくる。すなわち、運転を長い間継続すると潤滑油の劣化や機械自体の磨耗などによって効率が全体に悪くなって行くため、a,bの値が徐々に増大する。
【0052】
したがって、使用年数や運転時間、形式などが異なる発電装置を前述のように最適運転するためには、データセンタ42に、図4で示すような発電設備データベース42Aを設ける。この発電設備データベース42Aには、1〜nまでの各発電設備13の定格出力G、効率η(50%)、η(100%)、定数a,b、運転時間t、出力変化率などの数値が蓄積されている。
【0053】
このほかデータセンタ42には、データベースとして、発電需要家用データベース42B、一般需要家用データベース42C、PPS用データベース42Dなどが設けられている。
【0054】
発電需要家用データベース42Bには、1〜mまでの各発電需要家16が有する発電機台数や、番号、年間負荷パターン、気温などのデータが蓄積されている。また、一般需要家用データベース42Cには、1〜lまでの一般需要家の、年間負荷パターンや、気温などのデータが蓄積されている。さらに、PPSデータベース42Dには、データセンタ42が所管する1〜oまでのPPS事業者が管轄する発電所データや顧客データ、負荷パターンデータなどが蓄積されている。
【0055】
次に、データセンタに42による、同時同量調整電源13の最適運転計画の一例を説明する。
【0056】
データセンタ42では、まず、類似日の負荷パターンを抽出する。すなわち、データセンタ42に設けられた発電需要家用データベース42Bや一般需要家用データベース42Cに蓄積されている、一般需要家15及び発電需要家16の年間負荷パターン及び気象予報データから、同じ季節、同じ気温、同じ曜日の負荷パターンを選定し、これをその日の負荷パターンとする。
【0057】
これら顧客毎の負荷パターンからPPS事業者11の負荷パターンを算出する。なお、顧客毎の負荷パターンが得られない場合は、PPS事業者11の過去データから算出してもよい。
【0058】
算出されたPPS事業者11の負荷パターン(図5の曲線D)から、PPS事業者11が調達可能なベースロード電源A,BおよびRPS電源17の供給電力C(予測値)を引くと同時同量調整電源13の予想負荷パターンが求まる。
【0059】
次に、発電需要家16の負荷パターンおよび、電力ネットワーク19を管理する電力会社との託送契約に基づく制約から、起動しなければならない発電設備のスケジュールを決める。発電設備を同一箇所で選択できる場合は効率η( 100% )が高い方を選ぶ。このようにして選択された発電設備は起動させるので、前記(2)式におけるそれぞれのyをy=1とする。
【0060】
次に、(2)式の演算を行い、(2)式を満足していない場合は、(2)式が満足するように起動すべき発電設備を決めていく。このときも、効率η( 100% )が高い順から選定していく。効率η( 100% )が同じ場合には運転時間の少ないほうから起動させるようにスケジューリングする。
【0061】
なお、発電設備データベース42Aにおけるη( 100% ) ,η( 50% ),a,bの値は、発電機の出力および燃料消費量を常時測定しておき、インターネット回線網40を介して随時更新する。また、燃料消費量をオンライン測定できない場合は、メンテナンススケジュールと運転時間とから計算により求め更新すればよい。
【0062】
発電設備(同時同僚調整電源13)の運転スケジュールは上述のようにして決まる。次に、実際の運転中における負荷の割り当て例を説明する。
【0063】
目標とする発電機出力をYとすると、前述のようにして求めた同時同量電源13の負荷パターンを微分して負荷変化率を求める。次に、その時点の負荷変化率を満たすようにハーフロードで運転するべきエンジンを選定する。すなわち、次式を満足するように運転するべきエンジンを選定する。
【0064】
【数6】
ただし
y=0,1 z=0,1
ここで、yは既に動いているエンジンについてはy=1とし、停止しているエンジンはy=0とする。zはハーフロード運転するエンジンについてはz=1とし、フルロード運転するエンジンはz=0とする。なお、ハーフロード運転するものはη( 100% )が悪い順から選んで行く。
【0065】
このように、同時同量調整電源13の最適運転計画が立てられ、一般需要家15および発電需要家16の需要電力に対し、それを満足する電力供給が行われる。このような電力取引を、発電事業家14の管理する同時同量調整電源13を構内に設置した発電需要家16についてみると、図2で示した発電需要家16のMOF35と、その構内に設けられた同意時同量調整電源13のMOF32からは、それぞれ30分毎の電力量計測値が、図3で示したインターネット回線網40を通じてデータセンタ42に入力される。
【0066】
ここで、発電需要家16のMOF35の計測値をA、構内に設けられた同時同量調整電源13のMOF32の値をBとする。また、発電需要家16から電力ネットワーク19への電力送り出しを−、電力ネットワーク19からの流れ込みを+とする。さらに、発電需要家16の負荷23が、構内の同時同量調整電源13の電力を使った量をYとする。
【0067】
この場合、A<0(−:電力送り出し)であればY=A−Bであり、A>0(+:電力流れ込み)であればY=bとなる。このように、発電需要家16の構内に同時同量調整電源13を設置した場合、発電需要家16が消費する電力の一部は、物理的に電力会社の電力ネットワーク19を通らない。これに対し、一般需要家15は、電力会社が管理する電力ネットワーク19を必ず通らなければならず、電力量に応じた託送料金を電力会社に支払わなければならない。
【0068】
発電需要家16は、上述のように、消費電力の一部は電力ネットワーク19を通らずに、図2で示すように、構内の電路を通じて同時同量調整電源13から直接的に電力の供給を受けるので、その分、託送料金が発生せず、しかも電力ネットワーク19上での電力損失も生じないというメリットが生じる。
【0069】
このメリットは、同時同量電源13を有する発電事業者14、PPS事業者11、発電需要家16で分け合うのが合理的である。発電需要家16に対する託送料金がC円/kwhとすると、この30分間の託送を行わなかったことによるメリットはC×Y円となる。
【0070】
データセンタ42は、この値及び予め契約で決めておいた比率で分けたそれぞれのメリット金額をインターネット回線網40でPPS事業者11、発電需要家16、発電事業者14に通知する。この取引は発電通知をもって完了したものとみなし、PPS事業者11は、発電需要家16への料金請求および発電事業者14への料金支払いに反映させる。この業務は、もちろんデータセンタ42に代行させてもよい。
【0071】
また、発電事業者14が、前述した同時同量調整電源13の最適運転を行う場合、効率の観点や環境上の制約などで、ある発電需要家16に設置した同時同量調整電源13の一部もしくは全部を停止させたことにより、発電需要家16の需要電力より構内の発電電力が少なくなることがある。このような場合でも、元来PPS事業者11が発電需要家16に対して必要な電力を売ることになっているので問題はない。すなわち、発電事業者14は、PPS事業者11が電力会社との託送契約の範囲内で、他の同時同量調整電源13の起動、停止、出力調整を行えるためで、全体として、最も効率よい運転パターンを選択できる。
【0072】
また、同時同量調整電源13は、一般に大規模な需要家16の構内に設置されるので使用電力の調整範囲が大きくなる、すなわち、需要家の電力使用量をαとし、発電設備の発電能力をβとすると、調整電力範囲Xは−α≦X≦βとなり、図7(a)(b)で示すように、全体として電力を大きく調整することができる。このため、大規模で高効率のベースロード電源を採用することができる。
【0073】
また、同時同量電源設備13を需要家16に設置することで、熱も供給することができ、送電ロスもないことから、ベースロード電源も含めた全体のエネルギー利用効率を高めることができる。
【0074】
また、ベースロード電源は、図5で示したように、出力一定、定格出力で使用できるので、高効率で運転できる。
【0075】
さらにディーゼルエンジンやガスエンジンなどのレシプロエンジンおよび2次電池などで構成された同時同量調整電源を台数制御できるので、最も効率よく運転することができる。
【0076】
【発明の効果】
本発明によれば、ほぼ一定の基盤電力と需要電力の変化に対応する同時同量調整電力とを組み合わせて需要家に供給することにより、需要電力の変化に的確に対応でき、効率よい発電機運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電力取引方法の一実施の形態を示す概念説明図である。
【図2】同上一実施の形態における電力系の構成を示す図である。
【図3】同上一実施の形態における通信系の構成を示す図である。
【図4】同上一実施の形態におけるデータセンタ内のデータベースを示す図である。
【図5】需要電力と供給電力との関係を説明する図である。
【図6】レシプロエンジンの効率を出力と対応させて示す図である。
【図7】本発明の一実施の形態による電力調整範囲を説明する図である。
【符号の説明】
11 電力小売事業者
12 電力事業者
13 同時同量調整電源
14 発電事業者
15 一般需要化
16 発電需要家
17 再生可能エネルギー電源
19 電力ネットワーク
31,32,35,38 取引用変成器
40 通信回線
42 データセンタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power trading method and a power trading system in which a power retailer supplies demand power to a customer as a customer.
[0002]
[Prior art]
Generally, large-scale power users in factories have private power generation facilities for power outage countermeasures, etc., and supply power from this private power generation facility to the self-equipment even during power outages to reduce purchased power I was trying to make it. By the way, in recent years, new entry from other industries in the power supply business has been recognized due to deregulation. For this reason, an electric power user having a large private power generation facility has come to supply surplus electric power to other electric power users, and a proposal regarding such an electric power supply system has been made (for example, see Patent Document 1). ).
[0003]
In such an electric power supply system, the electric power supplier buys and sells electric power with the most favorable condition (low price) to an arbitrary user (user who has made an order) among an unspecified number of electric power users. It is configured as follows. In this case, it is difficult to make an operation plan for the base power plant (reference numeral 4 in the above-mentioned patent document), and the power plant is efficiently configured for the convenience of power generation consumers (reference numerals F1 to Fn in the above-mentioned patent document) that change every moment. I can't drive.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-186181 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, the conventional power supply system has problems such as difficulty in operating a power plant with high efficiency.
[0006]
An object of the present invention is to provide an efficient generator capable of accurately responding to a change in demand power by supplying a customer with a combination of a substantially constant base power and a simultaneous and same amount of adjusted power corresponding to a change in demand power. An object of the present invention is to provide a power trading method and a power trading system that can be operated.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The power trading method according to the present invention is a power trading method in which a power retailer supplies demand power to a customer who is a customer, and the power supplied to the consumer is substantially constant base power and demand. The adjusted power corresponding to the change in power is supplied from a simultaneous and same amount adjusting power source that supplies the same amount of power to the demand power for every fixed time. Obtain the measured value of the transformer through the communication line, determine the electricity sales fee to the consumer, and obtain the measured value of the transformer for the transaction of the power generation company having the same amount of power supply for adjustment through the communication line. And determining the purchase price of the power supplied to the consumer.
[0008]
In the power trading method of the present invention, the power supplied to the consumer uses a renewable energy power source based on natural energy in addition to the base power and the regulated power, and the power retailer generates power having the renewable energy power source. The measurement value of the business transformer is also obtained through the communication line, and the power purchase fee from the renewable energy power source is determined.
[0009]
Further, in the power trading method of the present invention, the consumers are a power generation consumer that is directly supplied with the regulated power from the simultaneous same amount regulated power supply through a power line that does not require a consignment fee, and other general consumers. .
[0010]
The power trading system according to the present invention is connected to a power network having a base power generation facility capable of supplying a substantially constant base power, and supplies the same amount of power as the demand power per fixed time in response to a change in demand power. A transaction of a power generation company having the simultaneous equal amount adjustment power source, a consumer connected to the power network, and a measurement value of the consumer's transaction transformer via a communication line and having the simultaneous equal amount adjustment power source A data center that obtains the measured value of the transformer for power transmission via a communication line, and the electric power retailer uses the values obtained in the data center to sell the electric power to the consumer and the electric power supplied to the consumer. The purchase price is determined.
[0011]
Further, in the power trading system of the present invention, the data center predicts the temporal transition of the load on a specific day from the past demand record of the customer, and the load that the simultaneous same amount adjustment power supply bears at regular intervals from this predicted value. And the obtained value is set as an output target value to the simultaneous equal amount power supply.
[0012]
Further, in the power trading system of the present invention, the simultaneous equal amount adjusting power source is composed of a power generation facility driven by a prime mover, and a plurality of the simultaneous equal amount power generation facilities are provided. The efficiency when the output ratio, which is the ratio of the actual output to the output, is an arbitrary value, and the operation / stop state of each simultaneous equal amount power generation facility is input to the data center via the communication line. An output ratio that minimizes the fuel consumption of the entire simultaneous equal amount power generation facility that is operated to satisfy the required output target value is obtained, and the corresponding simultaneous equal amount power generation facility is operated and controlled.
[0013]
Further, in the power trading system of the present invention, the simultaneous equal amount adjusting power source is composed of a power generation facility driven by a prime mover, and a plurality of the simultaneous equal amount power generation facilities are provided. The efficiency when the output ratio, which is the ratio of the actual output to the output, is an arbitrary value, and the operation / stop state of each simultaneous equal amount power generation facility is input to the data center via the communication line. In order to satisfy the required output target value, the total output by the combined simultaneous equal amount generator and the required output target value are selected from a plurality of combinations of simultaneous equal amount power generation facilities operated at the rated output. The combination with the smallest difference is determined, and the corresponding simultaneous generation equipment is operated and controlled.
[0014]
Further, in the power trading system of the present invention, a renewable energy power source based on natural energy is connected to the power network, and the data center is a measured value of a transaction transformer of a power generation company having this renewable energy power source. Is also obtained through a communication line.
[0015]
Furthermore, in the power trading system according to the present invention, the consumer is a power generation consumer in which the regulated power from the simultaneous equal amount regulated power supply is directly supplied without going through the power network, and other general consumers. It is.
[0016]
In these inventions, when a power retailer supplies demand power to a customer who is a customer, the power retailer supplies almost constant base power and adjusted power corresponding to a change in demand power to the customer. The regulated power is supplied from the same regulated power supply that supplies the same amount of power to the demand power at regular intervals. The electric power retailer obtains the measured values of the transaction transformers of the consumer and the power generation company through the communication line, and determines the electric power sales fee for the consumer and the purchase fee for the electric power to be supplied to the consumer. For this reason, the electric power corresponding to the change of the demand electric power of the consumer can be provided, and the power generation facility can be operated with high efficiency.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a power trading method and a power trading system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a concept of a power trading method.
[0019]
In FIG. 1, 11 is an electric power retailer (hereinafter referred to as a PPS operator), which purchases electric power from a
[0020]
The
[0021]
The simultaneous equal amount
[0022]
As will be described in detail later, the simultaneous equal amount adjusting
[0023]
Next, with reference to FIG. 2, the power system facility that enables the power transaction will be described.
[0024]
[0025]
The
[0026]
The infrastructure
[0027]
The simultaneous equal amount adjusting
[0028]
The
[0029]
Next, with reference to FIG. 3, the configuration of an information system for conducting power transactions will be described.
[0030]
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
Here, the power supplied by the
[0034]
Therefore, in response to the demand change indicated by the curve D, the base power sources A and B are supplied from the base
[0035]
For the change in power demand indicated by the curve D, the shortage of power from the base load power supplies A and B and the
[0036]
The
[0037]
Here, the simultaneous equal amount adjusting
[0038]
In order to operate the simultaneous
[0039]
Next, a method for performing optimal operation control of a plurality (1 to n) of simultaneous simultaneous adjustment power supplies 13 will be described.
[0040]
In general, in any power generation facility using a reciprocating engine or a thermal power generation facility using a gas turbine or a steam turbine, the power generation efficiency is best at the rated output, and becomes worse as the output is lowered. Among these, in a reciprocating engine such as a diesel engine or a gas engine, the reduction in efficiency due to the reduction in output is relatively moderate until the output reaches about 50% of the rating as shown in FIG. Further, in order to adjust the load, power generation by a reciprocating engine that is easy to start / stop and has little decrease in efficiency as described above is suitable. Therefore, the simultaneous equal amount adjusting
[0041]
First, variables as shown below are defined for a power generation facility (simultaneous same amount adjustment power supply 13) by a plurality (1 to n) of reciprocating engines.
[0042]
[Expression 1]
here
G1, G2, ... Gn : Rated output of power generation equipment
η1 (x), Η2 (x), ... ηn (x): Efficiency at output x
x1, X2, ... xn: Output ratio of each power generation equipment x = Actual output / Rated output
(X is actually operated in the range of 0.5 ≦ x ≦ 1.0 due to the nature of the power generation equipment.)
y1, Y2, ... y2: Variable indicating operation stop y = 0 (during stop), y = 1 (during operation)
There are the following two methods for the most efficient operation of the entire power generation facility.
[0043]
As a first method, the amount of fuel consumed by the entire power generation facility is minimized. In other words, the corresponding simultaneous equal amount power generation equipment is operated and controlled by obtaining an output ratio that minimizes the fuel consumption of the entire simultaneous equal amount power generation equipment that is operated to satisfy the required output target value. Here, if the target power generation output is Y, the problem represented by the following equation may be solved.
[0044]
[Expression 2]
As a second method, a combination of simultaneous power generation facilities operating at rated output is selected. The efficiency of the power generation facility is best when it is operated at the rated output as shown in FIG. 6, and therefore, a combination of the same amount of power generation facilities operated at the rated output is selected in order to satisfy the required output target value. That is, the combination having the smallest difference between the total output by the combined simultaneous amount generator and the output target value is determined from a plurality of combinations, and the corresponding simultaneous amount generator is operated and controlled. In this case as well, the target power generation output is Y, and the problem expressed by the following equation may be solved.
[0045]
[Equation 3]
These problems can be easily calculated and solved by using a computer.
[0046]
A specific example of the second method will be described. As the simplest example, it is assumed that all the power generation facilities have the same rated output and the same efficiency.
[0047]
In this case
G = G1= G2= ... = Gn ... (3)
So, the number of generators j to start up is
[Expression 4]
The value obtained by rounding up (Y / G) is the minimum value of j, which is the minimum value of the number of engines to be operated. When many engines are operated, in many cases, the engine is operated with the minimum value of j + 1 in preparation for a failure.
[0048]
Further, when the prime mover of the power generation facility is a reciprocating engine such as a diesel engine or a gas engine, there is almost no difference in fuel consumption regardless of how the load is allocated to each power generation facility. Hereinafter, the reason will be described.
[0049]
In the case of a reciprocating engine, the fuel consumption C required for power generation is expressed by the following equation.
[0050]
C = a · G + b · G · x (5)
In the above equation, a and b are constants, G is the rated output of the generator, and x is the output ratio to the rated output of the generator. When the same type of engine is used, the total fuel consumption rate is obtained by the following equation, where j is the number of starting engines and Y is the power to be generated, and does not depend on the output ratio x. In other words, it does not depend on the load share.
[0051]
[Equation 5]
When the engine types are different, there is a slight difference in the values of a and b in equation (5). Also, the values of a and b vary depending on the time the engine is operated. That is, if the operation is continued for a long time, the efficiency deteriorates as a whole due to deterioration of the lubricating oil or wear of the machine itself, and the values of a and b gradually increase.
[0052]
Therefore, in order to optimally operate the power generation devices having different years of use, operation time, and format as described above, the
[0053]
In addition, the
[0054]
In the power
[0055]
Next, an example of the optimum operation plan of the simultaneous equal amount
[0056]
In the
[0057]
The load pattern of the
[0058]
When subtracting the supply power C (predicted value) of the base load power sources A and B and the
[0059]
Next, the schedule of the power generation equipment to be activated is determined from the load pattern of the
[0060]
Next, the calculation of the formula (2) is performed, and if the formula (2) is not satisfied, the power generation equipment to be started is determined so that the formula (2) is satisfied. Again, the efficiency η( 100% )Select in descending order. Efficiency η( 100% )If they are the same, schedule them to be started from the one with the shorter operating time.
[0061]
Note that η in the power
[0062]
The operation schedule of the power generation facility (simultaneous colleague adjusting power supply 13) is determined as described above. Next, an example of load allocation during actual operation will be described.
[0063]
When the target generator output is Y, the load change rate is obtained by differentiating the load pattern of the simultaneous same
[0064]
[Formula 6]
However,
y = 0,1 z = 0,1
Here, y is y = 1 for an engine that is already running, and y = 0 for a stopped engine. z is set to z = 1 for an engine that performs a half-load operation, and z = 0 for an engine that performs a full-load operation. Note that η( 100% )Choose from the worst.
[0065]
In this way, the optimum operation plan of the simultaneous equal
[0066]
Here, it is assumed that the measured value of the
[0067]
In this case, if A <0 (−: power delivery), Y = A−B, and if A> 0 (+: power flow in), Y = b. As described above, when the simultaneous equal
[0068]
As described above, the
[0069]
It is reasonable to share this merit with the
[0070]
The
[0071]
In addition, when the
[0072]
In addition, since the simultaneous equal amount adjusting
[0073]
Further, by installing the same amount
[0074]
Further, as shown in FIG. 5, the base load power supply can be used at a constant output and a rated output, so that it can be operated with high efficiency.
[0075]
In addition, since the number of simultaneous and same amount adjusting power sources composed of reciprocating engines such as diesel engines and gas engines and secondary batteries can be controlled, the most efficient operation is possible.
[0076]
【The invention's effect】
According to the present invention, an efficient generator capable of accurately responding to a change in demand power by supplying a customer with a combination of a substantially constant base power and a simultaneous equal amount of adjusted power corresponding to a change in demand power. Driving is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram showing an embodiment of a power trading method according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a power system in the same embodiment as above.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a communication system in the same embodiment as above.
FIG. 4 is a diagram showing a database in the data center according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between demand power and supply power.
FIG. 6 is a diagram showing efficiency of a reciprocating engine in association with output.
FIG. 7 is a diagram illustrating a power adjustment range according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Electricity retailers
12 Electric power companies
13 Simultaneous power adjustment
14 Power generation companies
15 General demand
16 Power generation customers
17 Renewable energy power supply
19 Power network
31, 32, 35, 38 Transformer for trading
40 Communication line
42 Data Center
Claims (9)
前記需要家に供給する電力は、ほぼ一定の基盤電力と、需要電力の変化に対応する調整電力とであり、
調整電力は一定時間ごとの需要電力に対し同量の電力を供給する同時同量調整電源から供給し、
前記電力小売業者は、需要家の取引用変成器の計測値を通信回線を介して入手し、需要家への電力販売料金を決定し、前記同時同量調整電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値を通信回線により入手して需要家へ供給する電力の購入料金を決定する
ことを特徴とする電力取引方法。An electric power retailer is an electric power transaction method for supplying electric power to customers who are customers,
The power supplied to the consumer is a substantially constant base power and a regulated power corresponding to a change in demand power,
Regulated power is supplied from the same amount of regulated power supply that supplies the same amount of power to the demand power at regular intervals.
The power retailer obtains the measurement value of the consumer's transaction transformer via a communication line, determines the electricity sales fee to the consumer, A power trading method, comprising: obtaining a measured value of a transformer through a communication line and determining a purchase price of power to be supplied to a consumer.
電力小売業者は、再生可能エネルギー電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値をも通信回線により入手して再生可能エネルギー電源からの電力購入料金を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力取引方法。The power supplied to the consumer uses a renewable energy power source based on natural energy in addition to the base power and the regulated power,
The electric power retailer obtains the measured value of the transaction transformer of the power generation company having the renewable energy power source through the communication line and determines the power purchase fee from the renewable energy power source. The power trading method described in 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の電力取引方法。The consumer is a power generation consumer that is directly supplied with a regulated power from the same amount of regulated power supply through a power line that does not require a consignment fee, and another general consumer according to claim 1. The described power trading method.
ほぼ一定の基盤電力を供給可能な基盤電力発電設備を擁する電力ネットワークに接続され、需要電力の変化に対し、一定時間ごとの需要電力と同量の電力を供給する同時同量調整電源と、
前記電力ネットワークに接続された需要家と、
需要家の取引用変成器の計測値を通信回線を介して入手し、前記同時同量調整電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値を通信回線により入手するデータセンタとを備え、
前記電力小売事業者は、前記データセンタに入手された各値により、需要家への電力販売料金及び需要家に供給される電力の購入料金を決定する
ことを特徴とする電力取引システム。A power trading system in which a power retailer supplies power to customers who are customers.
A simultaneous power supply that is connected to a power network having a base power generation facility capable of supplying a substantially constant base power, and that supplies the same amount of power as the demand power per fixed time in response to changes in demand power;
A consumer connected to the power network;
A data center for obtaining a measurement value of a consumer transformer via a communication line, and a data center for obtaining a measurement value of the transaction transformer of a power generation company having the above-mentioned simultaneous equal amount adjustment power source,
The power retailer determines a power sales fee for a consumer and a purchase fee for power supplied to the consumer based on each value obtained in the data center.
ことを特徴とする請求項4に記載の電力取引システム。The data center predicts the temporal transition of the load on a specific day from the past demand record of the customer, obtains the temporal transition of the load borne by the simultaneous equal amount power supply at regular intervals from this predicted value, The power trading system according to claim 4, wherein the output value is a target value for output to the simultaneous equal amount power supply.
これら同時同量発電設備の各定格出力、この定格出力に対する実際の出力の割合である出力比が任意の値であるときの各効率、各同時同量発電設備の運転/停止状態がそれぞれ通信回線によりデータセンタに入力されており、
データセンタは、要求される出力目標値を満足するために運転される、同時同量発電設備全体の燃料消費量が最小となる出力比を求めて対応する同時同量発電設備を運転制御する
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電力取引システム。The simultaneous equal amount adjustment power source is composed of a power generation facility driven by a prime mover, and a plurality of simultaneous equal amount power generation facilities are provided,
Each rated output of these simultaneous equal power generation facilities, each efficiency when the output ratio, which is the ratio of the actual output to this rated output, is an arbitrary value, and the operation / stop state of each simultaneous equal power generation facility is a communication line Entered in the data center,
The data center shall be operated to satisfy the required output target value, and the operation of the corresponding simultaneous power generation equipment shall be controlled by obtaining an output ratio that minimizes the fuel consumption of the entire simultaneous power generation equipment. The power trading system according to claim 4 or 5, wherein
これら同時同量発電設備の各定格出力、この定格出力に対する実際の出力の割合である出力比が任意の値であるときの各効率、各同時同量発電設備の運転/停止状態がそれぞれ通信回線によりデータセンタに入力されており、
データセンタは、要求される出力目標値を満足するために定格出力で運転される同時同量発電設備の複数の組み合わせから、この組み合わされた同時同量発電機による総出力と前記要求される出力目標値との差が最小の組合せを決定し、対応する同時同量発電設備を運転制御する
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電力取引システム。The simultaneous equal amount adjustment power source is composed of a power generation facility driven by a prime mover, and a plurality of simultaneous equal amount power generation facilities are provided,
Each rated output of these simultaneous equal power generation facilities, each efficiency when the output ratio, which is the ratio of the actual output to this rated output, is an arbitrary value, and the operation / stop state of each simultaneous equal power generation facility is a communication line Entered in the data center,
The data center determines the total output of the combined simultaneous amount generator and the required output from a plurality of combinations of the simultaneous amount generators operated at the rated output to satisfy the required output target value. 6. The power trading system according to claim 4 or 5, wherein a combination having a minimum difference from the target value is determined, and the corresponding simultaneous power generation equipment is operated and controlled.
データセンタは、この再生可能エネルギー電源を有する発電事業者の取引用変成器の計測値も通信回線により入手する
ことを特徴とする請求項4に記載の電力取引システム。Renewable energy power sources based on natural energy are connected to the power network,
5. The power trading system according to claim 4, wherein the data center also obtains a measured value of a power transformer for a power generation company having the renewable energy power source through a communication line.
ことを特徴とする請求項4に記載の電力取引システム。5. The consumer is a power generation consumer that is directly supplied with the regulated power from the simultaneous same amount regulated power supply without going through the power network, and other general consumers. The power trading system described in 1.
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- 2003-06-24 JP JP2003179223A patent/JP2005020829A/en active Pending
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