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JP2005304118A - Controller and control method of distributed energy system - Google Patents

Controller and control method of distributed energy system Download PDF

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JP2005304118A
JP2005304118A JP2004113317A JP2004113317A JP2005304118A JP 2005304118 A JP2005304118 A JP 2005304118A JP 2004113317 A JP2004113317 A JP 2004113317A JP 2004113317 A JP2004113317 A JP 2004113317A JP 2005304118 A JP2005304118 A JP 2005304118A
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optimal
operation plan
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energy
optimum
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Application number
JP2004113317A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Takeuchi
章 竹内
Mitsuru Kudo
満 工藤
Yasushi Hiraoka
靖史 平岡
Akira Nakazawa
朗 中澤
Masahito Maruyama
雅人 丸山
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To create and revise the optimal operation schedule of a distributed energy system efficiently in real time with small computational complexity. <P>SOLUTION: An optimal operation scheduling section 22 repeats processing for evaluating a set or revised operation schedule and storing the operation schedule and an evaluation value in an optimal search information storing section 23 until predetermined termination conditions are satisfied while searching and evaluating the operation schedule, and selects an optimal operation schedule when the termination conditions are satisfied while shifting a schedule start time by a current time. An optimal search rule operating section 24 provides an optimal operation schedule search rule to optimal operation scheduling section 22 from the information in the optimal search information storing section 23 or limits a search range. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数のエネルギー発生装置および複数のエネルギー貯蔵装置を有し、電力系統とエネルギー負荷に接続された分散型エネルギーシステムの制御装置および制御方法に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for a distributed energy system having a plurality of energy generation devices and a plurality of energy storage devices and connected to an electric power system and an energy load.

複数の分散電源システムのエネルギーを有効に利用し低コストな運用制御を行う方法として、特許文献1に記載されている分散型エネルギーコミュニティーシステムとその制御方法がある。これは、制御センタが、分散電源システムの制御装置から通信線を介して燃料電池の発電量と蓄電池のエネルギー貯蔵量と負荷の電力消費量のデータを受信して、各分散電源システムに発電電力値および受送電電力値を指令して、電力需要の日負荷特性が異なる複数の分散電源システム間において電力線を介しての電力需給を補完制御するシステムである。   As a method of performing low-cost operation control by effectively using the energy of a plurality of distributed power supply systems, there is a distributed energy community system described in Patent Document 1 and a control method thereof. This is because the control center receives data on the power generation amount of the fuel cell, the energy storage amount of the storage battery, and the power consumption amount of the load from the control device of the distributed power source system via the communication line, and the generated power is sent to each distributed power source system. This is a system for commanding a value and a received / transmitted power value and complementarily controlling power supply and demand through a power line between a plurality of distributed power systems having different daily load characteristics of power demand.

また、発電計画を作成する方法としては、従来から用いられてきた数理計画法の他に、非特許文献1に記載されているような、タブーサーチや遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティック手法がある。近年では、分散電源の普及等に伴い非線形や不連続な特性および制約条件を考慮する必要性が高まり、メタヒューリスティック手法は関数形に依らず比較的高速に大域的最適解の高精度な近似解を求めることができるため、発電計画等に用いられるようになってきた。
特開2002−44870号公報 電気学会技術報告第923号「電力系統へのメタヒューリスティックス応用技術」p33〜p34
Further, as a method for creating a power generation plan, there are metaheuristic methods such as tabu search and genetic algorithm as described in Non-Patent Document 1, in addition to the mathematical programming method that has been used conventionally. In recent years, with the spread of distributed power sources, etc., the need to consider nonlinear and discontinuous characteristics and constraints has increased, and the metaheuristic method is a high-speed approximate solution of the global optimal solution at a relatively high speed regardless of the function form. Therefore, it has come to be used for power generation planning.
JP 2002-44870 A IEEJ Technical Report No. 923 "Metaheuristics Application Technology to Power Systems" p33-p34

上述した従来の電力需要供給制御システムの制御方法は、分散電源の数が増加するに従い低コストな最適運用計画の算出に要する計算量が増大し、また蓄電池等のエネルギー蓄積装置が有する制約条件等が複雑になるに従い最適運用計画の探索が困難になるため、得られる運用計画の最適解としての精度が悪くなるといった問題があった。   The control method of the above-described conventional power supply and demand control system increases the amount of calculation required to calculate a low-cost optimal operation plan as the number of distributed power sources increases, and also includes the constraint conditions of energy storage devices such as storage batteries. Since the search for the optimal operation plan becomes difficult as the complexity of the system becomes complicated, there is a problem that the accuracy as the optimal solution of the obtained operation plan is deteriorated.

また、多数の制御可能な分散電源を有するコミュニティーを対象とし、需要電力等の変動が大きいため最適運用スケジュールをリアルタイムに作成しながら制御を行う必要がある場合においては、限られた時間内では局所的な探索で終わってしまう場合がある等の問題が生じるため、大域的最適解を常時安定して得るための工夫が必要であった。   Targeting a community with a large number of controllable distributed power sources, and when there is a large fluctuation in demand power, etc., it is necessary to perform control while creating an optimal operation schedule in real time. Therefore, it is necessary to devise in order to always obtain a global optimum solution stably.

本発明の目的は、分散型エネルギーシステムの最適運用計画をリアルタイムに、少ない計算量で効率的に作成および修正する制御装置および制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a control device and a control method for efficiently creating and correcting an optimum operation plan of a distributed energy system in real time with a small amount of calculation.

上記目的を達成するために、本発明の分散型エネルギーシステムの制御装置は、
最適探索情報格納部と、
設定された、あるいは変更された運用計画を評価し、該運用計画と評価値を最適探索情報格納部に格納する処理を、所定の終了条件が満たされるまで、運用計画の探索と評価を行いながら繰り返し、前記終了条件が満たされると、最適な運用計画を選定することを、計画の開始時間を現在時刻により推移させながら行う最適運用計画作成部と、
最適探索情報格納部の情報から、最適運用計画作成部に、最適運用計画探索の指針を与えあるいは探索範囲を限定させる最適探索法則演算部を有する。
In order to achieve the above object, a control device for a distributed energy system according to the present invention provides:
An optimal search information storage unit;
While evaluating the set or changed operation plan and storing the operation plan and the evaluation value in the optimum search information storage unit while searching and evaluating the operation plan until a predetermined end condition is satisfied Repeatedly, when the end condition is satisfied, an optimum operation plan creation unit that selects an optimum operation plan while changing the start time of the plan according to the current time,
An optimum search rule calculation unit is provided that gives the optimum operation plan creation unit a guideline for optimum operation plan search or limits the search range from the information in the optimum search information storage unit.

本発明は、分散エネルギーシステムの最適運用計画を作成する際に、計画の開始時間を現在時刻により推移させながら再スケジューリングを行い、この計画の作成および修正の際に、最適探索過程の情報を保存しておき、以降の最適探索において有効利用することを特徴とするものである。   The present invention performs rescheduling while changing the start time of the plan according to the current time when creating the optimum operation plan of the distributed energy system, and saves information of the optimum search process when creating and correcting the plan. In addition, it is characterized in that it is effectively used in the subsequent optimum search.

また、所定のタイミングにより最適探索情報をクリアする、あるいは所定の時間間隔毎にこの情報を用いない最適探索を行うことによって、曜日や季節により変動する需要および発電予測等の最新の情報に対応した解を探索でき、また局所解に留まることを防ぐことができる。   In addition, by clearing the optimal search information at a predetermined timing or performing an optimal search that does not use this information at predetermined time intervals, it corresponds to the latest information such as demand and power generation prediction that fluctuates depending on the day of the week and season The solution can be searched, and it can be prevented that the solution remains in the local solution.

最適運用計画の開始時間を現在時刻により推移させながら再スケジューリングの繰り返しを所定の時間間隔毎に行い、この最適運用計画を作成および修正した際の最適探索過程の情報を保存しておき、以降の最適探索において有効利用することによって、コスト最小化等の目的に対応した最適解を効率的に得るための法則を学習することができる。   Re-scheduling is repeated at predetermined time intervals while changing the start time of the optimal operation plan according to the current time, and the information on the optimal search process when this optimal operation plan is created and corrected is saved. By effectively using the optimum search, it is possible to learn a law for efficiently obtaining an optimum solution corresponding to the purpose such as cost minimization.

したがって、短時間で多数のエネルギー発生装置やエネルギー貯蔵装置をスケジューリングする場合においても、良質な解である出力指令スケジュールを安定的に高速に求めることができ、最適運用計画を少ない計算量で効率的に作成することが可能となる。   Therefore, even when scheduling a large number of energy generators and energy storage devices in a short time, an output command schedule that is a high-quality solution can be obtained stably and quickly, and an optimum operation plan can be efficiently calculated with a small amount of calculation. Can be created.

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。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態による、分散型エネルギーシステムおよびその制御装置の構成を示している。   FIG. 1 shows the configuration of a distributed energy system and its controller according to an embodiment of the present invention.

エネルギーシステム11,12,・・・,1n(nは2以上)は各コミュニティ(地区、ビル等)に設置されており、エネルギー発生装置として太陽電池11と燃料電池12、エネルギー貯蔵装置として蓄電池13と蓄熱装置14、エネルギー負荷として電力負荷15と熱負荷16を含んでいる。太陽電池11、燃料電池12、蓄電池13、および電力負荷15は、電力線3により商用電源である電力系統2に接続され、また燃料電池12は熱配管17を通して貯湯槽等の蓄熱装置14と熱負荷16に接続されている。なお、エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置は以上に挙げたものに限定されるものではない。 Energy systems 1 1 , 1 2 ,..., 1 n (n is 2 or more) are installed in each community (district, building, etc.), and solar cells 11, fuel cells 12, energy storage devices as energy generation devices. The storage battery 13 and the heat storage device 14 are included, and the power load 15 and the heat load 16 are included as energy loads. The solar cell 11, the fuel cell 12, the storage battery 13, and the power load 15 are connected to the power system 2 that is a commercial power source through the power line 3, and the fuel cell 12 is connected to the heat storage device 14 such as a hot water tank and the heat load through the heat pipe 17. 16 is connected. The energy generator and the energy storage device are not limited to those described above.

制御装置4は各エネルギーシステム11〜1nに通信線5を介して接続され、エネルギー発生装置である燃料電池12およびエネルギー貯蔵装置である蓄電池13に接続された電力負荷15の負荷電力を計測し、一方気象予報やエネルギー価格、イベント等に関する情報をインターネット等から得て、これらの情報を用いて、太陽電池11の発電量、電力負荷15の需要、および熱負荷16である給湯需要を予測し、この予測結果を用いて燃料電池12と蓄電池13の最適運用計画、すなわち燃料電池12の発電、蓄電池13の充放電の指令スケジュールを作成し、発電量と充放電量の制御を行う。この指令スケジュールは例えば1日単位あるいは現時刻またはその所定時間経過後から24時間先まで作成され、所定の時間間隔毎、例えば1時間毎に随時更新される。 The control device 4 is connected to each energy system 1 1 to 1 n via the communication line 5 and measures the load power of the power load 15 connected to the fuel cell 12 that is an energy generation device and the storage battery 13 that is an energy storage device. On the other hand, information on weather forecasts, energy prices, events, and the like is obtained from the Internet and the like, and the amount of power generated by the solar cell 11, the demand for the power load 15, and the demand for hot water supply as the heat load 16 are predicted using these pieces of information. Then, using this prediction result, an optimum operation plan for the fuel cell 12 and the storage battery 13, that is, a command schedule for power generation of the fuel cell 12 and charge / discharge of the storage battery 13 is created, and the power generation amount and the charge / discharge amount are controlled. This command schedule is created, for example, in units of one day, the current time, or 24 hours after the predetermined time has elapsed, and is updated at predetermined time intervals, for example, every hour.

制御装置4は上記の機能を果すために、通信部21と最適運用計画作成部22と最適探索情報格納部23と最適探索法則演算部24を有している。通信部21は気象予報やエネルギー価格、イベント等に関する情報をインターネットより取得し、最適運用計画作成部22に渡し、また最適運用計画作成部22で作成された指令スケジュールを通信線5を介して各エネルギーシステム11〜1nの燃料電池12と蓄電池13に送信する。 The control device 4 includes a communication unit 21, an optimum operation plan creation unit 22, an optimum search information storage unit 23, and an optimum search law calculation unit 24 in order to perform the above functions. The communication unit 21 acquires information on weather forecasts, energy prices, events, and the like from the Internet, passes them to the optimum operation plan creation unit 22, and sends the command schedule created by the optimum operation plan creation unit 22 to each of the communication schedules 5 via the communication line 5. It transmits to the fuel cell 12 and the storage battery 13 of the energy system 1 1 to 1 n .

最適運用計画探索部22は、電力、熱負荷需要を予測し、設定された、あるいは変更された運用計画をシステム全体のエネルギーコストを基に評価し、該運用計画と評価値を最適探索情報格納部23に格納する処理する処理を所定の終了条件が満たされるまで、運用計画を変更しながら繰り返し、前記終了条件が満たされると、最適な運用計画を選定し、各燃料電池12、蓄電池13に出力する処理等を行なう。   The optimum operation plan search unit 22 predicts power and heat load demand, evaluates the set or changed operation plan based on the energy cost of the entire system, and stores the operation plan and the evaluation value in the optimum search information. The processing to be stored in the unit 23 is repeated while changing the operation plan until a predetermined end condition is satisfied. When the end condition is satisfied, an optimum operation plan is selected, and each fuel cell 12 and storage battery 13 is selected. Perform output processing.

最適探索法則演算部24は最適探索情報格納部23の情報から、最適運用計画作成部22に、最適運用計画探索の指針を与えあるいは探索範囲を限定させる。   The optimum search law calculation unit 24 gives the optimum operation plan creation unit 22 a guide for optimum operation plan search or limits the search range from the information in the optimum search information storage unit 23.

図2は図1中の制御装置4における全体の処理の流れを示している。   FIG. 2 shows the overall processing flow in the control device 4 in FIG.

まず、気象予報、売買電力価格情報等を通信部21で受信する(ステップ101)。次に、これらの情報を基に、現在の次の時間帯から24時間先までの電力、熱負荷の需要および太陽電池11の発電量を予測する(ステップ102)。次に、初期解である指令スケジュールを設定する(ステップ103)。この初期解は前回の探索で最適解として得られた指令スケジュールを用いて作成する。次に、指令スケジュールの解の集合を評価する(ステップ104)。本実施形態では、エネルギーコストを目的関数とし、この目的関数の値(評価値)が最小となるスケジュールを最適解とする。エネルギーコストは、電力コストや燃料コスト等からなる。電力コストは、エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置をスケジュール通りに運転したときの供給電力とエネルギー負荷の需要予測電力との差、および系統電力の価格から算出する。燃料コストは燃料電池12の効率特性、起動特性、応答特性等をモデル化し、発電電力目標パターンにおける発電電力に対する燃料流量から算出する。蓄電池13の充放電ロス、蓄熱装置14の放熱ロス等を考慮してそれらの入出力特性をモデル化し、その残容量を算出しておき、蓄電池13や貯湯槽のスケジュール期間における入出力量のバランスをとるために、蓄電量や貯湯量のスケジュール開始時と終了時の差分を充電コストや貯湯コストのペナルティー関数として目的関数に加算する。また、蓄電池13の過充電や過放電等は、制約条件として扱うか、同様にペナルティー関数として加算してもよい。この評価結果に基づき、最適探索情報を最適探索情報格納部23に格納し、あるいは最適探索情報格納部23中の既存の情報と置き換える(ステップ105)。最適探索情報とは、最適探索の過程で評価した解(出力指令スケジュール)の評価値(目的関数の値)が良いものの情報であり、この解と評価値の他、後述するテーブルデータベースとして格納しておくこともできる。続いて、最適化手法を用いて次に評価するスケジュールを決定する(ステップ107)。最適化手法としては、タブーサーチや遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティック手法を適用することができる。以上のステップ104、105、107を繰り返し、計算時間や繰り返し回数等による最適探索終了条件を満たすまでに得られた最良な評価値の解であるスケジュールに従い(ステップ106,108)、各エネルギーシステム11〜1nの燃料電池12、蓄電池13の出力を指令する(ステップ109)。最適探索が一旦終了すると、最適探索情報格納部23内の最適探索情報の一部消去あるいはクリアを行う(ステップ110)。次に、予測情報の修正が有れば、修正を行なってステップ103に戻る(ステップ111,112)。 First, a weather forecast, electric power purchase price information, etc. are received by the communication part 21 (step 101). Next, based on these pieces of information, the power, the demand for heat load, and the power generation amount of the solar cell 11 from the current next time zone to 24 hours ahead are predicted (step 102). Next, a command schedule which is an initial solution is set (step 103). This initial solution is created using the command schedule obtained as the optimal solution in the previous search. Next, the set of solutions for the command schedule is evaluated (step 104). In the present embodiment, the energy cost is an objective function, and the schedule that minimizes the value (evaluation value) of the objective function is the optimal solution. The energy cost includes an electric power cost and a fuel cost. The power cost is calculated from the difference between the supply power when the energy generating device and the energy storage device are operated according to the schedule and the demand predicted power of the energy load, and the price of the grid power. The fuel cost is calculated from the fuel flow rate relative to the generated power in the generated power target pattern by modeling the efficiency characteristics, start-up characteristics, response characteristics, etc. of the fuel cell 12. The input / output characteristics are modeled in consideration of charging / discharging loss of the storage battery 13, heat dissipation loss of the heat storage device 14, etc., and the remaining capacity is calculated to balance the input / output amount in the schedule period of the storage battery 13 and hot water tank. For this purpose, the difference between the start and end of the schedule of the amount of stored electricity and the amount of hot water is added to the objective function as a penalty function of the charge cost and hot water storage cost. Further, overcharge, overdischarge, etc. of the storage battery 13 may be treated as a constraint condition or added as a penalty function in the same manner. Based on the evaluation result, the optimum search information is stored in the optimum search information storage unit 23 or replaced with the existing information in the optimum search information storage unit 23 (step 105). The optimal search information is information on the evaluation value (objective function value) of the solution (output command schedule) evaluated in the optimal search process, and is stored as a table database (to be described later) in addition to the solution and the evaluation value. You can also keep it. Subsequently, a schedule to be evaluated next is determined using an optimization method (step 107). As an optimization method, a metaheuristic method such as tabu search or a genetic algorithm can be applied. The above steps 104, 105, and 107 are repeated, and according to a schedule that is a solution of the best evaluation value obtained until the optimum search end condition is satisfied according to the calculation time and the number of repetitions (steps 106 and 108), each energy system 1 The outputs of the 1 to 1 n fuel cells 12 and the storage battery 13 are commanded (step 109). Once the optimum search is completed, the optimum search information in the optimum search information storage unit 23 is partially erased or cleared (step 110). Next, if the prediction information is corrected, the correction is made and the process returns to step 103 (steps 111 and 112).

図3に、図2における最適探索情報の格納(ステップ105)の一例を示す。最適探索情報格納部23に空きが有る場合には、評価した近傍解(出力指令スケジュール)とその評価値を格納する(ステップ201,202)。最適探索情報格納部23は、探索毎に領域を決めることにより、前回までの探索における情報もしばらくの間活用できる。最適探索情報格納部23に空きが無い場合に、この最適探索情報格納部23における現在の探索の割当て領域に、評価した解の評価値よりも悪い解が存在する場合には、最も評価値の悪い解とその評価値を、ここで評価した解と評価値に置き換えていく(ステップ203,204)。このようにして、需要および発電予測等が変更されている場合があるため、探索毎に評価値が高い上位何パターンかのスケジュールが最適探索情報格納部23の割当て領域に格納されている意味がある。   FIG. 3 shows an example of storing optimal search information (step 105) in FIG. If there is a vacancy in the optimum search information storage unit 23, the evaluated neighborhood solution (output command schedule) and its evaluation value are stored (steps 201 and 202). The optimum search information storage unit 23 can also use information in previous searches for a while by determining a region for each search. If there is no space in the optimum search information storage unit 23, and there is a solution worse than the evaluation value of the evaluated solution in the allocation area of the current search in the optimum search information storage unit 23, the most evaluated value The bad solution and its evaluation value are replaced with the solution and the evaluation value evaluated here (steps 203 and 204). Since demand and power generation prediction may be changed in this way, there is a meaning that schedules of some top patterns having high evaluation values for each search are stored in the allocation area of the optimum search information storage unit 23. is there.

図4に、最適探索情報から探索法則を演算(ステップ113)の一例を示す。このように、最適スケジューリング時間範囲の全時間帯と、制御対象となる燃料電池や蓄電池全ての組合せについて(ステップ303〜306)、最適探索情報格納部23に蓄積された解のうち各時間帯での出力指令値が各範囲内に入っている比率を演算していき(ステップ301)、その結果を最適探索情報格納部23に設けられたテーブルデータベースに登録・更新する(ステップ302)。ここで、「各範囲」は出力指令値をいくつかの段階にわけた出力範囲である。例えば、最適探索情報格納部23に蓄積された解が1000あり、そのうち時間帯tの燃料電池iの出力指令値が定格出力の95〜100%のスケジュール(解)が100あったとすると、「時間帯tでの燃料電池iの出力指令値が95〜100%の範囲内に入っている比率」は100/1000=0.1となる。   FIG. 4 shows an example of calculating the search law from the optimum search information (step 113). As described above, for all combinations of the optimum scheduling time range and all the fuel cells and storage batteries to be controlled (steps 303 to 306), the solutions accumulated in the optimum search information storage unit 23 are in each time zone. The ratio of the output command values within the respective ranges is calculated (step 301), and the result is registered / updated in the table database provided in the optimum search information storage unit 23 (step 302). Here, “each range” is an output range in which the output command value is divided into several stages. For example, if there are 1000 solutions accumulated in the optimum search information storage unit 23 and there is 100 schedules (solutions) in which the output command value of the fuel cell i in the time zone t is 95 to 100% of the rated output, “time The ratio of the output command value of the fuel cell i in the band t within the range of 95 to 100% is 100/1000 = 0.1.

図5に、図2における最適探索情報を有効に活用する例として、最適化手法にタブーサーチを適用した場合の探索範囲を絞り込む方法を示す。タブーサーチにおいては、解を評価した後、前回評価した解のうち最も評価値の高いスケジュールを次の近傍の始点に設定し、前々回からこの解への調整の属性をタブーリストに登録する(ステップ401)。あるいは、他の最適化手法の場合には、評価値が良い解ほど選ばれやすくなるように、確率的に決定してもよい。また、前記近傍とは、例えば、何処かの時間帯の発電量や充放電量等の指令値を1ステップだけ増減させたスケジュールである。また、タブーリストは局所解を脱出するために設けられた機能であり、既に通過した解に戻ることを避けるためのメモリである。ここでは、近傍として調整した時間帯における燃料電池12や蓄電池13の増減方向等を格納しておくようにすればよい。   FIG. 5 shows a method for narrowing the search range when the tabu search is applied to the optimization method as an example of effectively utilizing the optimum search information in FIG. In tabu search, after evaluating a solution, the schedule with the highest evaluation value among the previously evaluated solutions is set as the start point of the next neighborhood, and the attribute of adjustment to this solution is registered in the tabu list from the previous time (step 401). Alternatively, in the case of another optimization method, it may be determined probabilistically so that a solution with a better evaluation value is easily selected. Moreover, the said vicinity is the schedule which increased / decreased command values, such as the electric power generation amount in some time slot | zones, and charge / discharge amount, only 1 step, for example. The tabu list is a function provided to escape from the local solution, and is a memory for avoiding returning to the already passed solution. Here, the increase / decrease direction of the fuel cell 12 and the storage battery 13 in the time zone adjusted as the vicinity may be stored.

ここで、多数ある近傍解の集合のうち、評価する近傍解を絞り込む(ステップ403〜411)。まず当然ながら、燃料電池や蓄電池の最大あるいは最小出力、出力変化に関する制約等から出力可能であるものに限定する(ステップ104)。次に、タブーリストの例の場合は、タブーリストに登録された禁止された調整方向への近傍である場合は排除する(ステップ405)。最後に、本発明の特徴である最適探索情報格納部23のデータベースを用いた最適探索法則により絞り込む(ステップ406)。最適探索情報格納部23に蓄積されている解のうち、各時間帯の燃料電池および蓄電池の出力指令値が各範囲内に入っている比率が所定値以下であれば、次の解の候補である近傍から排除することにより、評価する近傍解を絞り込むことができるため計算量を大幅に削減することができる。また、乱数等を用いて、この比率の値に応じて確率的に近傍から排除するように、すなわち比率が小さい程排除されやすくなるようにしてもよい。   Here, the neighborhood solutions to be evaluated are narrowed down among a large number of neighborhood solutions (steps 403 to 411). First of course, the fuel cell or storage battery is limited to those that can output due to the maximum or minimum output of the fuel cell or the storage battery, restrictions on output change, and the like (step 104). Next, in the case of an example of a taboo list, if it is a vicinity in the prohibited adjustment direction registered in the taboo list, it is excluded (step 405). Finally, the search is narrowed down by the optimum search rule using the database of the optimum search information storage unit 23 which is a feature of the present invention (step 406). Of the solutions stored in the optimum search information storage unit 23, if the ratio of the fuel cell and storage battery output command values within each range within the respective ranges is less than or equal to a predetermined value, the next solution candidate By excluding from a certain neighborhood, the neighborhood solution to be evaluated can be narrowed down, so that the amount of calculation can be greatly reduced. Alternatively, random numbers or the like may be used so as to be probabilistically excluded from the vicinity according to the value of the ratio, that is, it may be more easily excluded as the ratio is smaller.

また、最適探索法則のもう一つの適用方法として、初期解の生成方法がある。例えば、最適解候補の中で各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率が最大であるものを組合せることにより探索開始時の初期解を生成する。複数の初期解からスタートする遺伝的アルゴリズム等の場合には、各時間帯における各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力範囲をランダムに選択して、初期スケジュールを作成してもよい。最適探索情報として格納されている最適解候補における出力指令値は、頻繁に現れるもの程、高い確率で初期解に採用されることになるので、最適探索情報を有効に活用している。また、以上の解は、一定時間それまでの最適解が更新されない場合に、探索パラメータを変更して、探索を再開する際の近傍の始点となる解として採用してもよい。   Another application method of the optimal search law is an initial solution generation method. For example, the initial solution at the start of the search can be obtained by combining the optimal solution candidates that have the maximum ratio of the output command value of each energy generator and energy storage device in each range within each range. Generate. In the case of a genetic algorithm starting from a plurality of initial solutions, an initial schedule may be created by randomly selecting the output ranges of each energy generating device and energy storage device in each time zone. Since the output command value in the optimum solution candidate stored as the optimum search information is more frequently used in the initial solution as it appears more frequently, the optimum search information is effectively utilized. Further, the above solution may be adopted as a solution that becomes a starting point of the neighborhood when the search parameter is changed and the search is restarted when the optimum solution up to that time is not updated.

図6に、図2における最適探索情報の消去方法の一例を示す。このように、最適解候補は探索後所定の時間を経過した場合に消されるという条件を追加すれば、最新の需要予測等に対応した最適スケジュールの候補が格納される。また、この例のように、探索条件を所定のタイミングや評価条件の変更により、全ての記録領域をクリアしてもよい。一定時間でクリアするのは、ある時間帯のある燃料電池や蓄電池の出力指令値が固定された探索になるようなことや、局所解に留まるようなことを防ぐためである。例えば一日一回、深夜のしばらく需要変動等が生じにくい時間帯に、最適探索情報を用いないで、時間をかけた最適探索によりスケジューリングしてもよい。評価条件としては、電力および燃料価格パターンが大幅に変更された場合、需要予測や発電予測が大幅に変更になった場合、特定の燃料電池や蓄電池が故障したりメンテナンスしたりする場合等が考えられる。   FIG. 6 shows an example of the optimum search information erasing method in FIG. Thus, if the condition that the optimal solution candidate is deleted when a predetermined time has elapsed after the search is added, the optimal schedule candidate corresponding to the latest demand prediction or the like is stored. Further, as in this example, all the recording areas may be cleared by changing the search condition at a predetermined timing or evaluation condition. The reason for clearing in a certain time is to prevent a search in which the output command value of a fuel cell or storage battery in a certain time zone is fixed or stay in a local solution. For example, scheduling may be performed once a day by a time-optimal search without using the optimum search information in a time zone in which a demand fluctuation or the like hardly occurs for a while at midnight. Evaluation conditions may include cases where the power and fuel price patterns have changed significantly, demand forecasts or power generation forecasts have changed significantly, specific fuel cells or storage batteries have failed, or have been maintained. It is done.

最適運用計画の開始時間を現在時刻により推移させながら、再スケジューリングの繰り返しを比較的短時間の時間間隔毎に行う場合、最適な解であるスケジュールは、前回までの最適探索過程で演算したスケジュールと類似したスケジュールが最適解の近似解である場合が多いと考えられるため、探索過程を有効利用することにより良質な解を高速に求めることができる。   When re-scheduling is repeated at relatively short time intervals while changing the start time of the optimal operation plan according to the current time, the schedule that is the optimal solution is the schedule calculated in the optimal search process up to the previous time. Since it is considered that a similar schedule is often an approximate solution of the optimal solution, a high-quality solution can be obtained at high speed by effectively using the search process.

本発明の一実施形態の分散型エネルギーシステムとその制御装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a distributed energy system and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. 図1のシステムにおける制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the control apparatus in the system of FIG. 図2における最適探索情報の格納方法の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a method for storing optimum search information in FIG. 2. 図2における最適探索情報から探索法則を演算する方法の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a method for calculating a search rule from optimum search information in FIG. 2. 図2における最適探索情報により探索範囲を絞り込む方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the method of narrowing down a search range with the optimal search information in FIG. 図2における最適探索情報の消去方法の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a method for deleting optimum search information in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

1〜1n エネルギーシステム
2 電力系統
3 電力線
4 制御装置
5 通信線
11 太陽電池
12 燃料電池
13 蓄電池
14 蓄熱装置
15 電力負荷
16 熱負荷
17 熱配管
21 通信部
22 最適運用計画作成部
23 最適探索情報格納部
24 最適探索法則演算部
101〜113,201〜204,301〜306,401〜411,501〜504 ステップ
1 1 to 1 n energy system 2 power system 3 power line 4 control device 5 communication line 11 solar cell 12 fuel cell 13 storage battery 14 heat storage device 15 power load 16 heat load 17 heat pipe 21 communication unit 22 optimum operation plan creation unit 23 optimum search Information storage unit 24 Optimal search law calculation unit 101-113, 201-204, 301-306, 401-411, 501-504 steps

Claims (12)

複数のエネルギー発生装置と複数のエネルギー貯蔵装置を有し、複数のエネルギー負荷と電力系統とに接続された分散型エネルギーシステムの前記エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の最適な出力指令スケジュールである最適な運用計画を求め、出力する、分散型エネルギーシステムの制御装置において、
最適探索情報格納部と、
設定された、あるいは変更された運用計画を評価し、該運用計画と評価値を最適探索情報格納部に格納する処理を、所定の終了条件が満たされるまで、運用計画の探索と評価を行いながら繰り返し、前記終了条件が満たされると、最適な運用計画を選定することを、計画の開始時間を現在時刻により推移させながら行う最適運用計画作成部と、
前記最適探索情報格納部の情報から、前記最適運用計画作成部に、最適運用計画探索の指針を与えあるいは探索範囲を限定させる最適探索法則演算部と
を有することを特徴とする分散型エネルギーシステムの制御装置。
An optimal output command schedule of the energy generator and energy storage device of a distributed energy system having a plurality of energy generation devices and a plurality of energy storage devices and connected to a plurality of energy loads and a power system; In a distributed energy system controller that obtains and outputs an operation plan,
An optimal search information storage unit;
While evaluating the set or changed operation plan and storing the operation plan and the evaluation value in the optimum search information storage unit while searching and evaluating the operation plan until a predetermined end condition is satisfied Repeatedly, when the end condition is satisfied, an optimum operation plan creation unit that selects an optimum operation plan while changing the start time of the plan according to the current time,
An optimal search law calculation unit that gives an optimal operation plan search guideline to the optimal operation plan creation unit from the information in the optimal search information storage unit or limits the search range. Control device.
前記最適運用計画作成部は、前記運用計画である出力指令スケジュールを前記評価値が良いものから所定数のみ最適解候補として前記最適探索情報格納部に蓄積および修正していく、請求項1記載の分散型エネルギーシステムの制御装置。   The said optimal operation plan preparation part accumulate | stores and correct | amends the output command schedule which is the said operation plan in the said optimal search information storage part only as the optimal solution candidate from the thing with the said favorable evaluation value. Control device for distributed energy system. 前記最適探索法則演算部は、前記最適解候補の中で各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率を計算し、前記最適探索情報格納部に格納する、請求項2記載の分散型エネルギーシステムの制御装置。   The optimal search law calculation unit calculates a ratio of output command values of each energy generation device and energy storage device in each time zone among the optimal solution candidates, and the optimal search information storage unit The control apparatus for a distributed energy system according to claim 2, which is stored in 前記最適運用計画作成部は、前記各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率が所定値以下の出力指令スケジュールについては、評価を省略あるいは確率的に限定する、請求項3記載のエネルギーシステムの制御装置。   The optimal operation plan creation unit omits or evaluates the evaluation of the output command schedule in which the output command value of each energy generating device and energy storage device in each time zone is within a range of a predetermined value or less. The control device of the energy system according to claim 3, wherein the control device is limited. 前記最適運用計画作成部は、前記各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率が高いものを組合せることにより探索開始時の初期解を生成する、請求項3記載の分散型エネルギーシステムの制御装置。   The optimum operation plan creation unit generates an initial solution at the start of a search by combining the output command values of each energy generation device and energy storage device in each time zone that have a high ratio within each range. The control apparatus for a distributed energy system according to claim 3. 前記最適運用計画作成部は、所定のタイミングにより前記最適探索情報格納部の情報をクリアする、あるいは所定の時間間隔毎に前記最適探索情報格納部の情報を用いない最適探索を行う、請求項1から5記載のいずれかに記載の分散型エネルギーシステムの制御装置。   The optimal operation plan creation unit clears the information in the optimal search information storage unit at a predetermined timing, or performs an optimal search without using the information in the optimal search information storage unit at predetermined time intervals. The control apparatus of the distributed energy system in any one of Claims 5-5. 複数のエネルギー発生装置と複数のエネルギー貯蔵装置を有し、複数のエネルギー負荷と電力系統とに接続された分散型エネルギーシステムの前記エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の最適な出力指令スケジュールである最適な運用計画を求め、出力する、分散型エネルギーシステムの制御方法において、
設定された、あるいは変更された運用計画を評価し、該運用計画と評価値を最適探索情報格納部に格納する処理を、所定の終了条件が満たされるまで、運用計画の探索と評価を行いながら繰り返し、前記終了条件が満たされると、最適な運用計画を選定することを、計画の開始時間を現在時刻により推移させながら行う最適運用計画作成ステップと、
前記最適探索情報格納部の情報から、前記最適運用計画作成ステップに、最適運用計画探索の指針を与えあるいは探索範囲を限定させる最適探索法則演算ステップと
を有することを特徴とする分散型エネルギーシステムの制御方法。
An optimal output command schedule of the energy generator and energy storage device of a distributed energy system having a plurality of energy generation devices and a plurality of energy storage devices and connected to a plurality of energy loads and a power system; In a control method for a distributed energy system that obtains and outputs an operation plan,
While evaluating the set or changed operation plan and storing the operation plan and the evaluation value in the optimum search information storage unit while searching and evaluating the operation plan until a predetermined end condition is satisfied Repetitively, when the end condition is satisfied, an optimum operation plan creation step is performed in which an optimum operation plan is selected while the start time of the plan is changed according to the current time;
An optimum search law calculation step for giving an optimum operation plan search guideline or limiting a search range to the optimum operation plan creation step from the information of the optimum search information storage unit. Control method.
前記最適運用計画作成ステップは、前記運用計画である出力指令スケジュールを前記評価値が良いものから所定数のみ最適解候補として前記最適探索情報格納部に蓄積および修正していくことを含む、請求項7記載の分散型エネルギーシステムの制御方法。   The optimal operation plan creation step includes accumulating and correcting an output command schedule, which is the operation plan, in the optimal search information storage unit as a predetermined number of optimal solution candidates from those having a good evaluation value. 8. A control method of a distributed energy system according to 7. 前記最適探索法則演算ステップは、前記最適解候補の中で各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率を計算し、前記最適探索情報格納部に格納することを含む、請求項8記載の分散型エネルギーシステムの制御方法。   The optimal search law calculation step calculates a ratio of output command values of each energy generation device and energy storage device in each time zone among the optimal solution candidates, and the optimal search information storage unit The method for controlling a distributed energy system according to claim 8, comprising storing in a storage system. 前記最適運用計画作成ステップは、前記各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率が所定値以下の出力指令スケジュールについては、評価を省略あるいは確率的に限定することを含む、請求項9記載のエネルギーシステムの制御方法。   In the optimum operation plan creation step, evaluation is omitted or probability is not evaluated for an output command schedule in which the output command value of each energy generating device and energy storage device in each time zone is within a certain range. The method for controlling an energy system according to claim 9, further comprising: 前記最適運用計画作成ステップは、前記各時間帯の各エネルギー発生装置およびエネルギー貯蔵装置の出力指令値が各範囲内に入っている比率が高いものを組合せることにより探索開始時の初期解を生成することを含む、請求項9記載の分散型エネルギーシステムの制御方法。   The optimal operation plan creation step generates an initial solution at the start of a search by combining the output command values of the energy generators and energy storage devices in each time zone that have a high ratio of being in each range. The method for controlling a distributed energy system according to claim 9, comprising: 前記最適運用計画作成部は、所定のタイミングにより前記最適探索情報格納部の情報をクリアする、あるいは所定の時間間隔毎に前記最適探索情報格納部の情報を用いない最適探索を行う、請求項7から11記載のいずれかに記載の分散型エネルギーシステムの制御方法。   The optimal operation plan creation unit clears the information in the optimal search information storage unit at a predetermined timing, or performs an optimal search without using the information in the optimal search information storage unit at predetermined time intervals. The control method of the distributed energy system in any one of Claims 11-11.
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