JP2021193861A - Energy management system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、エネルギーマネジメントシステムに関する。 This disclosure relates to an energy management system.
マイクログリッド等のエネルギー供給システムでは、域内における電力需要を満たすため、域内の発電設備として再生可能エネルギー発電設備と火力発電設備とが併用されることがある。また、域内における電力需要を満たすため、域内の発電設備による発電電力と系統(グリッド)から購入した買電電力が併用されることがある。 In energy supply systems such as microgrids, renewable energy power generation equipment and thermal power generation equipment may be used together as power generation equipment in the region in order to meet the power demand in the region. In addition, in order to meet the power demand in the region, the power generated by the power generation equipment in the region and the purchased power purchased from the grid may be used together.
特許文献1には、コジェネレーションシステム(火力発電設備)及び太陽光発電装置(再生可能エネルギー発電設備)を含むエネルギー供給システム、及び、これを管理するための制御装置が開示されている。この制御装置は、エネルギー供給対象(工場等)における電力需要及び熱需要を満たすように、域内における電力需要予測や太陽光発電装置による発電電力予測等に基づいて、コジェネレーションシステムによる発電電力量(発電量)、及び、系統からの買電電力量(買電量)等を決定するようになっている。 Patent Document 1 discloses an energy supply system including a cogeneration system (thermal power generation facility) and a photovoltaic power generation device (renewable energy power generation facility), and a control device for managing the energy supply system. This control device is based on the power demand forecast in the region and the power generation forecast by the solar power generation device so as to meet the power demand and heat demand in the energy supply target (factory, etc.), and the amount of power generated by the cogeneration system ( The amount of power generation) and the amount of power purchased from the grid (the amount of power purchased) are determined.
特許文献1記載のエネルギー供給システムの制御装置では、系統からの買電量は、域内の電力需要のうち、域内での発電量では足りない不足分を補うように決定される。したがって、域内での消費電力量全体に占める再生可能エネルギー発電電力量の比率(再生可能エネルギー利用率)が低くなる可能性があり、この場合、環境負荷が大きくなる。 In the control device of the energy supply system described in Patent Document 1, the amount of power purchased from the grid is determined so as to make up for the shortage of the power demand in the region, which is insufficient for the amount of power generation in the region. Therefore, the ratio of the amount of renewable energy power generation to the total amount of power consumption in the region (renewable energy utilization rate) may be low, and in this case, the environmental load becomes large.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、マイクログリッドでの消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすいエネルギーマネジメントシステムを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide an energy management system that can easily improve the renewable energy utilization rate in terms of power consumption in a microgrid.
本発明の少なくとも一実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムは、
少なくとも第1再生可能エネルギー発電装置が接続されたグリッドに接続され、且つ、火力発電設備および前記第1再生可能エネルギー発電装置とは異なる第2再生可能エネルギー発電装置を含むマイクログリッドのエネルギー管理を行うためのエネルギーマネジメントシステムであって、
前記第2再生可能エネルギー発電装置の発電量予測結果に基づいて、前記マイクログリッドにおける電力需要を満たし、且つ、前記マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成可能な前記グリッドからの計画買電量を含む前記マイクログリッドの運用計画を立案するための運用計画生成部を備える。
The energy management system according to at least one embodiment of the present invention is
Energy management of a microgrid that is connected to a grid to which at least the first renewable energy power generation device is connected and includes a thermal power generation facility and a second renewable energy power generation device different from the first renewable energy power generation device. It is an energy management system for
Based on the power generation amount prediction result of the second renewable energy power generation device, the planned power purchase amount from the grid that can satisfy the power demand in the microgrid and achieve the target utilization rate of the renewable energy in the microgrid. It is provided with an operation plan generation unit for formulating an operation plan of the microgrid including.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、マイクログリッドでの消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすいエネルギーマネジメントシステムが提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided an energy management system that easily improves the renewable energy utilization rate in terms of power consumption in a microgrid.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. No.
(マイクログリッドの構成)
図1は、一実施形態に係るエネルギーマネジメントシステムの管理対象となるマイクログリッドの概略構成図である。図1に示すマイクログリッド2は、配電ライン5を有し、該配電ライン5によって連系点3を介してグリッド(系統)4に接続されている。また、マイクログリッド2は、熱移送ライン9を介して熱供給網8に接続されている。
(Composition of microgrid)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microgrid to be managed by the energy management system according to the embodiment. The microgrid 2 shown in FIG. 1 has a distribution line 5, and is connected to the grid (system) 4 via the interconnection point 3 by the distribution line 5. Further, the microgrid 2 is connected to the heat supply network 8 via the
グリッド4は、マイクログリッド2の管理者とは別の電力事業者によって管理される、マイクログリッド2の域外の電力系統である。グリッド4には、第1再生可能エネルギー発電装置6が接続されている。ここで、グリッド4には、さらに図示しない他の発電源が接続されていてもよい。すなわち、グリッド4は、マイクログリッド2(需要者)に対して、第1再生可能エネルギー発電装置6による発電電力(再生可能エネルギー由来の電力)を含む電力を供給可能である。需要者のグリッドからの買電電力における再生可能エネルギー由来の電力の比率(以下、再生可能エネルギー比率という。)や電力量は、通常、需要者と、グリッドを管理する電力事業者との間の契約で規定される。
The
第1再生可能エネルギー発電装置6は、太陽光、風力、水力、地熱等の再生可能エネルギーを用いて電力を生成する装置であり、例えば、太陽光発電装置又は風力発電装置であってもよい。 The first renewable energy power generation device 6 is a device that generates electric power using renewable energy such as solar power, wind power, hydraulic power, and geothermal power, and may be, for example, a solar power generation device or a wind power generation device.
マイクログリッド2は、それぞれ配電ライン5に接続される火力発電設備12、第2再生可能エネルギー発電装置14、及び、蓄電装置16を含む。
The microgrid 2 includes a thermal
火力発電設備12は、石油、石炭、天然ガス、又は廃棄物等の燃料の反応熱エネルギーを電力へ変換する火力発電装置を含む設備である。火力発電装置は、燃料の反応熱エネルギーを介して駆動されるように構成されたタービン(ガスタービン又は蒸気タービン等)又はエンジン(ガスエンジン等)と、該タービン又はエンジンによって駆動されるように構成された発電機と、を含んでいてもよい。火力発電装置で生成された電力は、配電ライン5に送られる。
The thermal
火力発電設備12は、火力発電装置で発生する熱を回収する熱回収装置(ボイラや給湯器等)を含んでもよい。すなわち、火力発電設備12は、電力及び熱を生成可能なコジェネレーション設備であってもよい。図1に示すように、コジェネレーション設備(火力発電設備12)で生成された電力は配電ライン5に送出されるようになっている。また、コジェネレーション設備で生成された熱は、熱媒体(後述)を介して、熱移送ライン9に送出されるようになっている。
The thermal
第2再生可能エネルギー発電装置14は、第1再生可能エネルギー発電装置6とは異なる再生可能エネルギー発電装置である。すなわち、第2再生可能エネルギー発電装置14と第1再生可能エネルギー発電装置6とは、配電ライン5及び連系点3を介して隔てられている。第2再生可能エネルギー発電装置14は、太陽光、風力、水力、地熱等の再生可能エネルギーを用いて電力を生成する装置であり、例えば、太陽光発電装置又は風力発電装置であってもよい。 The second renewable energy power generation device 14 is a renewable energy power generation device different from the first renewable energy power generation device 6. That is, the second renewable energy power generation device 14 and the first renewable energy power generation device 6 are separated from each other via the distribution line 5 and the interconnection point 3. The second renewable energy power generation device 14 is a device that generates electric power using renewable energy such as solar power, wind power, hydraulic power, and geothermal power, and may be, for example, a solar power generation device or a wind power generation device.
蓄電装置16は、マイクログリッド2における発電電力(火力発電設備12又は第2再生可能エネルギー発電装置14等による発電電力)のうち余剰電力を蓄電するように構成される。蓄電装置16は、グリッド4からの電力を蓄電する構成であってもよい。また、蓄電装置16は、蓄電電力を放電して配電ライン5に送出することが可能である。
The
マイクログリッド2の電力は、配電ライン5を介して、配電ライン5に接続される需要家10(例えば工場)に対して供給されるようになっている。配電ライン5を介して需要家10に供給される電力は、マイクログリッド2域内で発電された電力、グリッド4から供給された電力、又はこれらがミックスされた電力である。
The electric power of the microgrid 2 is supplied to the consumer 10 (for example, a factory) connected to the distribution line 5 via the distribution line 5. The electric power supplied to the
マイクログリッド2は、それぞれ熱移送ライン9に接続されるヒートポンプ18及び蓄熱装置19をさらに含む。熱移送ライン9は、熱媒体を介して熱を移送するように構成される。なお、熱媒体は水であってもよく、温水、冷水のいずれでもよい。
The microgrid 2 further includes a
ヒートポンプ18は、熱移送ライン9の熱媒体を所望の温度帯に加熱又は冷却するように構成される。ヒートポンプ18の構成機器(圧縮機等)は、マイクログリッド2の配電ライン5から供給される電力によって駆動されるように構成されていてもよい。ヒートポンプ18で加熱又は冷却された熱媒体(温水又は冷水等)は、熱移送ライン9又は蓄熱装置19に送出されるようになっている。
The
蓄熱装置19は、ヒートポンプ18からの熱媒体(温水又は冷水等)の熱エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた熱エネルギーを、熱媒体を介して熱移送ライン9に送出するように構成される。
The
エネルギーマネジメントシステム20は、マイクログリッド2における電力エネルギー又は熱エネルギーの管理を行うように構成される。エネルギーマネジメントシステム20は、マイクログリッド2を構成する上述の各機器を制御するように構成されていてもよい。
The
(エネルギーマネジメントシステムの構成)
図2は、一実施形態に係るエネルギーマネジメントシステム20の概略構成図である。図2に示すように、エネルギーマネジメントシステム20は、運用計画生成部24と、運用実績算出部30と、評価結果生成部32と、画面データ生成部34と、を備える。また、運用計画生成部24は、計画買電量決定部25と、負荷決定部26と、を備える。
(Structure of energy management system)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
なお、エネルギーマネジメントシステム20は、プロセッサ(CPU又はGPU等)、及び記憶装置(ROM,RAM又は外部記憶装置等)を備えた計算機を含む。そして、メモリ(主記憶装置)にロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作(演算等)することで、エネルギーマネジメントシステム20が備える上記の各機能部を実現する。換言すれば、上記のプログラムは、計算機に上記の各機能部を実現させるためのソフトウェアである。
The
運用計画生成部24は、マイクログリッド2の運用計画を立案するように構成される。この運用計画は、規定期間(例えば翌日(1日間))の運用計画であってもよい。なお、この運用計画に基づいて、マイクログリッド2を構成する機器(火力発電設備12、第2再生可能エネルギー発電装置14、蓄電装置16等)が運転されるようになっていてもよく、あるいは、上述の運用計画に基づいてグリッド4からの受電又はグリッド4への給電が制御されるようになっていてもよい。
The operation
マイクログリッド2の運用計画は、グリッド4からの計画買電量(即ち、グリッド4からマイクログリッド2に供給される電力量;以下、単に計画買電量ともいう。)を含む。上述の運用計画は、マイクログリッド2を構成する火力発電設備12の火力発電装置の負荷(すなわち発電量)、及び/又は、マイクログリッド2を構成する蓄電装置16の充電量及び放電量を含んでいてもよい。また、上述の運用計画は、マイクログリッド2における再生可能エネルギー目標利用率(以下、再エネ目標利用率ともいう。)、及び、グリッド4からマイクログリッド2への供給電力(買電電力)における再生可能エネルギー比率(以下、系統電力再エネ比率ともいう。)を含んでいてもよい。
The operation plan of the microgrid 2 includes the planned power purchase amount from the grid 4 (that is, the amount of electric power supplied from the
運用計画生成部24は、マイクログリッド2における電力需要の予測値(以下、電力需要予測値ともいう。)、マイクログリッド2における再生可能エネルギー発電装置(第2再生可能エネルギー発電装置14等)による発電量の予測値(以下、再エネ発電量予測値ともいう。)、上述の再エネ目標利用率、及び、上述の系統電力再エネ比率を入力として受け取るように構成される。また、運用計画生成部24は、マイクログリッド2における熱需要予測値(以下、熱需要予測値ともいう。)を入力として受け取るように構成されていてもよい。運用計画生成部24は、これらの入力に基づいて、上述の運用計画を立案するように構成されていてもよい。なお、運用計画生成部24は、これらの入力を記憶装置又は入力装置から受け取るように構成されていてもよい。記憶装置又は入力装置は、マイクログリッド2から離れた遠隔地に設けられていてもよい。
The operation
電力需要予測値は、マイクログリッド2における電力需要実測値及び外気温度センサ等の実測値等を用いて算出されるものであってもよいし、過去のデータに基づく相関分析や機械学習を用いた予測から導き出されてもよい。熱需要予測値は、マイクログリッド2における熱需要実測値及び外気温度センサ等の実測値等を用いて算出されるものであってもよいし、過去のデータに基づく相関分析や機械学習を用いた予測から導き出されてもよい。再エネ発電量予測値は、気象予測データ等を用いて算出されるものであってもよい。運用計画生成部24は、上述の規定期間(例えば翌日(1日間))における電力需要予測値、熱需要予測値、又は再エネ発電量予測値を取得するように構成されていてもよい。
The power demand forecast value may be calculated using the power demand actual measurement value in the microgrid 2 and the actual measurement value of the outside air temperature sensor, etc., or correlation analysis or machine learning based on past data is used. It may be derived from the prediction. The heat demand forecast value may be calculated using the heat demand actual measurement value in the microgrid 2 and the actual measurement value of the outside air temperature sensor, etc., or correlation analysis or machine learning based on past data is used. It may be derived from the prediction. The predicted value of the amount of renewable energy power generation may be calculated using weather forecast data or the like. The operation
再エネ目標利用率は、マイクログリッド2の管理者等により予め決定された値であり、例えば、運用計画の対象期間である上述の規定期間(例えば1日間)よりも長い期間(例えば1年間)を通して達成を目指す再生可能エネルギー発電電力の目標利用率である。 The renewable energy target utilization rate is a value predetermined by the administrator of the microgrid 2 or the like, and is, for example, a period longer (for example, one year) than the above-mentioned specified period (for example, one day) which is the target period of the operation plan. This is the target utilization rate of renewable energy power generation that we aim to achieve through.
系統電力再エネ比率は、通常、グリッド4を管理する電力事業者との契約で規定される値であり、契約に応じて変更されることもあり得るが、典型的には固定値である。
The grid power re-energy ratio is usually a value specified in a contract with an electric power company that manages the
幾つかの実施形態では、運用計画生成部24は、第2再生可能エネルギー発電装置の発電量予測結果(即ち、上述の再エネ発電量予測値)に基づいて、マイクログリッド2における電力需要(例えば、上述の電力需要予測値)を満たし、且つ、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの目標利用率(即ち、上述の再エネ目標利用率)を達成可能な、グリッド4からの計画買電量を含むマイクログリッド2の運用計画を立案するように構成される。
In some embodiments, the operation
上述したように、グリッド4からの買電電力における再生可能エネルギー比率(系統電力再エネ比率)や電力量は、通常、グリッド4を管理する電力事業者との契約で規定されている。上述の実施形態によれば、マイクログリッド2における再エネ発電量の予測値に基づいて、マイクログリッド2における電力需要を満たすように、かつ、マイクログリッド2における再エネ目標利用率を達成可能となるように、グリッド4からの計画買電量を含む運用計画を立案する。したがって、このように立案した運用計画に基づいてマイクログリッド2を運用することにより、マイクログリッド2における再エネ目標利用率を達成しやすくなる。これにより、マイクログリッド2での消費電力量の全体における再生可能エネルギー利用率(再エネ利用率)を向上しやすくすることができる。
As described above, the renewable energy ratio (system power renewable energy ratio) and the amount of power in the power purchased from the
一実施形態では、運用計画生成部24の計画買電量決定部25は、マイクログリッド2の電力需要予測値、マイクログリッド2における再エネ目標利用率、及び、系統電力再エネ比率に基づいて、運用計画の一部であるグリッド4からの計画買電量を算出するように構成される。計画買電量決定部25は、これらに加えて、マイクログリッド2における再エネ発電量予測値、及び/又は、後述するように算出される火力発電設備12の負荷(又は発電量)に基づいて、計画買電量を算出するようになっていてもよい。
In one embodiment, the planned power purchase
上述の実施形態によれば、マイクログリッド2における電力需要予測値、マイクログリッド2における再エネ目標利用率、及び、グリッド4からの系統電力再エネ比率に基づいて、マイクログリッド2の計画買電量を適切に算出することができる。よって、このように算出した計画買電量を含む運用計画に基づいてマイクログリッド2を運用することにより、該マイクログリッド2における再エネ目標利用率を達成しやすくなる。
According to the above-described embodiment, the planned power purchase amount of the microgrid 2 is determined based on the power demand forecast value in the microgrid 2, the target re-energy utilization rate in the microgrid 2, and the grid power re-energy ratio from the
一実施形態では、運用計画生成部24は、負荷決定部26により、マイクログリッド2の火力発電設備12の負荷(又は発電量)を決定するように構成される。負荷決定部26は、マイクログリッド2における電力需要(電力需要予測値)に基づいて、火力発電設備12の負荷を決定するように構成されていてもよい。あるいは、火力発電設備12がコジェネレーション設備である場合には、マイクログリッド2における熱需要(熱需要予測値)に基づいて、火力発電設備12の負荷を決定するように構成されていてもよい。
In one embodiment, the operation
一実施形態では、運用計画生成部24は、上述のように算出された計画買電量及び火力発電設備12の負荷、及び、再エネ発電量予測値に基づいて、蓄電装置16の充電量及び放電量を算出するように構成されていてもよい。
In one embodiment, the operation
運用実績算出部30は、グリッド4からの買電量の実績を含むマイクログリッド2の運用実績を算出するように構成される。この運用実績は、再エネ目標利用率の達成を目指す期間(例えば1年間)の起算日から、運用計画生成部24によるグリッド4の運用計画生成時(運用計画の対象期間である1日間(翌日)の前の日等)までの運用実績であってもよい。
The operation
上述の運用実績は、この運用実績の算出対象期間中の、マイクログリッド2における火力発電設備12の発電量(実績値)、マイクログリッド2における第2再生可能エネルギー発電装置14による発電量(実績値)、及び、グリッド4からの買電量(実績値)を含んでいてもよく、あるいは、これらの1日あたりの平均値を含んでいてもよい。運用実績算出部30は、火力発電設備12及び第2再生可能エネルギー発電装置14等から負荷又は発電量の実績値を示す信号を継続的又は断続的に受け取るように構成され、これらの信号に基づいて、上述の運用実績を算出するように構成されていてもよい。
The above-mentioned operation results are the amount of power generated by the thermal
また、上述の運用実績は、この運用実績の算出対象期間中の、マイクログリッド2における全消費電力に示す再生可能エネルギー利用率(以下、再エネ利用率ともいう。)を含んでいてもよい。運用実績算出部30は、マイクログリッド2における火力発電設備12の発電量(実績値)、マイクログリッド2における第2再生可能エネルギー発電装置14による発電量(実績値)、グリッド4からの買電量(実績値)、及び、系統電力再エネ比率に基づいて、マイクログリッド2における上述の再エネ利用率を算出するようになっていてもよい。
Further, the above-mentioned operation results may include a renewable energy utilization rate (hereinafter, also referred to as a renewable energy utilization rate) indicating the total power consumption in the microgrid 2 during the calculation target period of the operation results. The operation
評価結果生成部32は、マイクログリッド2の運用実績と運用計画との差を示す運用評価結果を生成するように構成される。
The evaluation
一実施形態では、評価結果生成部32により生成される運用評価結果は、マイクログリッド2の運用計画における再生可能エネルギーの利用量とマイクログリッド2の運用実績における再生可能エネルギーの利用量との差又は大小関係を示すものであってもよい。ここで、再生可能エネルギーの利用量とは、第1再生可能エネルギー発電装置6による発電電力及び第2再生可能エネルギー発電装置14による発電電力を含む再生可能エネルギー由来の電力量を意味する。なお、運用計画における再生可能エネルギーの利用量とは、運用計画におけるマイクログリッド2の電力需要と、再エネ目標利用率との積であってもよい。あるいは、上述の運用評価結果は、マイクログリッド2の運用計画における再エネ目標利用率と、マイクログリッド2の運用実績における再エネ利用率との差又は大小関係を示すものであってもよい。
In one embodiment, the operation evaluation result generated by the evaluation
画面データ生成部34は、評価結果生成部32が生成した運用評価結果を表示装置36(表示端末)に表示するための画面データを生成するように構成される。画面データ生成部34により生成される画面データは、上述の運用計画における再生可能エネルギーの利用量と上述の運用実績における再生可能エネルギーの利用量との差又は大小関係を示すものであってもよく、あるいは、上述の運用計画における再エネ目標利用率と、上述の運用実績における再エネ利用率との差又は大小関係を示すものであってもよい。
The screen
ここで、図3は、一実施形態に係る画面データの表示画像の一例を示す図である。図3に示す例では、表示画像40の左側部分41に、上述の運用計画における再生可能エネルギーの利用量と上述の運用実績における再生可能エネルギーの利用量との大小関係が示されている。図示する例では、上述の大小関係が上皿天秤のイラストによって示されており、運用実績における再生可能エネルギー利用量が運用計画を上回れば、図3に示すように右側の皿が下側になるように天秤が傾く図柄が表示され、これにより環境性能が良好であることが示される。一方、運用実績における再生可能エネルギー利用量が運用計画を下回れば、左側の皿が下側になるように天秤が傾く図柄が表示され、これにより環境性能よりは経済性能が良好であること(すなわち、マイクログリッド2で消費された電力において、コストメリットに優れる火力発電由来の電力量が比較的多いこと)が示される。なお、再生可能エネルギーの利用量が増えることによって、経済性が良好になるケースが想定される場合は、図3とは異なる図柄が用いられる。
Here, FIG. 3 is a diagram showing an example of a display image of screen data according to an embodiment. In the example shown in FIG. 3, the
また、図3に示す表示画像40の右側部分42には、ある規定期間(例えば1日間)における電力需要の運用計画における予測値、及び、運用実績における実績値のそれぞれの時間変化を示すグラフが示されている。
Further, in the
上述の実施形態によれば、評価結果生成部32により、マイクログリッド2の運用実績と運用計画との差を示す運用評価結果を生成するようにしたので、例えば、運用評価結果を示す画像を表示装置36に表示することにより、該運用評価結果に基づいてマイクログリッド2における再生可能エネルギーの目標利用率の達成状況を容易に把握することができる。あるいは、上述の評価結果生成部32による運用評価結果をマイクログリッド2の運用計画の立案に活用したりすることができる。これにより、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの目標利用率をより達成しやすくすることができる。
According to the above-described embodiment, the evaluation
幾つかの実施形態では、計画買電量決定部25(運用計画生成部24)は、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの利用率が増加するよう、火力発電設備12の負荷を下げてグリッド4からの買電量を増やすように計画買電量を決定するように構成される。
In some embodiments, the planned power purchase amount determination unit 25 (operation plan generation unit 24) reduces the load of the thermal
例えば一実施形態では、運用計画生成部24は、評価結果生成部32による運用評価結果に基づいて、運用実績における再生可能エネルギー利用量が運用計画を上回っている状況であるときには、経済優先モードでマイクログリッド2を運用するように運用計画を立案するとともに、運用実績における再生可能エネルギー利用量が運用計画を下回っている状況であるときには、経済優先モードでの運用よりも、火力発電設備12の負荷が低く、グリッド4からの計画買電量が増大された環境優先モードでマイクログリッド2を運用するように、計画買電量を含む運用計画を立案(又は修正)するように構成されていてもよい。
For example, in one embodiment, the operation
ここで、図4及び図5は、それぞれ、運用計画の対象期間である規定期間(ここでは1日間)における、マイクログリッド2の運用計画に基づく電力の電源構成、及び、マイクログリッド2における電力需要の一例を示すチャートである。図4は、上述の経済優先モードでの運用計画における電力を示し、図5は、上述の環境優先モードでの運用計画における電力を示す。なお、図4及び図5のチャートにおいて、曲線Dは、マイクログリッド2における電力需要を示し、符号102は火力発電設備12による発電電力、104はグリッド4からの買電電力、106は第2再生可能エネルギー発電装置14による発電電力、108は蓄電装置16から供給される電力を示す。また、符号110a及び110bは、第2再生可能エネルギー発電装置14による発電電力のうち、需要を超える余剰分の電力であり、蓄電装置16に貯えられる電力である。
Here, FIGS. 4 and 5 show the power source configuration of the electric power based on the operation plan of the microgrid 2 and the electric power demand in the microgrid 2 in the specified period (here, one day) which is the target period of the operation plan, respectively. It is a chart which shows an example. FIG. 4 shows the electric power in the operation plan in the above-mentioned economic priority mode, and FIG. 5 shows the electric power in the operation plan in the above-mentioned environment priority mode. In the charts of FIGS. 4 and 5, curve D indicates the power demand in the microgrid 2,
図4に示すように、経済優先モードでの運用の一例では、規定期間(1日間)の全期間を通して、火力発電設備12を一定の負荷で運転し、火力発電設備12による発電電力102をマイクログリッド2における一定のベースロード(直線Bで示す)とする。また、第2再生可能エネルギー106による発電が可能な時間帯には、第2再生可能エネルギー106での発電を行い電力需要Dの一部を賄う。また、蓄電装置16の蓄電量に応じて、電力需要Dの一部を、蓄電装置16からの放電電力により賄う。そして、電力需要Dの残りをグリッド4からの買電電力で賄う。電力需要Dのピーク時間帯(例えば昼間等)には比較的多量の買電量、それ以外の時間帯(例えば夜間等)には比較的少量の買電量となるように、計画買電量が決められる。
As shown in FIG. 4, in an example of operation in the economic priority mode, the thermal
一方、環境優先モードでの運用の一例では、規定期間(1日間)のうち一部の期間(例えば電力需要Dのピーク時間帯)にのみ、火力発電設備12を上述のベースロード(直線B)と同等の負荷で運転し、それ以外の時間帯では、火力発電設備12の負荷を低減させて火力発電設備12による発電量を減らす。第2再生可能エネルギー106については、上述の経済優先モードと同様に、発電が可能な時間帯には第2再生可能エネルギー106での発電を行い電力需要Dの一部を賄う。また、蓄電装置16の蓄電量に応じて、電力需要Dの一部を、蓄電装置16からの放電電力により賄う。そして、電力需要Dの残りをグリッド4からの買電電力で賄う。ここで、電力需要Dのピーク時間帯(例えば昼間等)における買電量は経済優先モードの場合と同等とし、それ以外の時間帯(例えば夜間等)には経済優先モードよりも買電量が多くなるように、計画買電量が決められる。このようにして、火力発電設備12による発電量を比較的少なくするとともに、グリッド4からの買電量を比較的多くすることにより、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの利用率を増加させることができる。
On the other hand, in an example of operation in the environment priority mode, the thermal
また、例えば一実施形態では、計画買電量決定部25(運用計画生成部24)は、再生可能エネルギーの市場価格(再エネ市場価格)に基づき計画買電量を決定するようにしてもよい。具体的には、例えば、再エネ市場価格が規定値以下に下落したときに、火力発電設備12の負荷を下げるとともにグリッド4からの買電量を増やすように、計画買電量を決定するようにしてもよい。なお、運用計画生成部24は、再エネ市場価格のデータを記憶装置又は入力装置から受け取るように構成されていてもよい。
Further, for example, in one embodiment, the planned power purchase amount determination unit 25 (operation plan generation unit 24) may determine the planned power purchase amount based on the market price of renewable energy (renewable energy market price). Specifically, for example, when the renewable energy market price falls below the specified value, the planned power purchase amount is determined so as to reduce the load of the thermal
再エネ市場価格は時刻に応じて変動する場合がある。ここで、図8は、系統電力における再エネ比率と経済性との関係を模式的に示すグラフである。図8中の近似直線110は、通常時における前述の関係を示し、近似直線112は、通常時よりも再エネ市場価格が下落したときの前述の関係を示す。図8に示すように、通常は、系統電力の再エネ比率と経済性(又はグリッド2からの買電電力の価格の安さ)とは反比例の関係にあるが(近似直線110参照)、時間帯によっては、再生可能エネルギーの市場投入が過剰となって再エネ市場価格が下落し、図中の近似直線112で示すように、再エネ比率がある程度高いほうが(図7では再エネ比率r0以上のとき)経済性が高くなることがある。
The renewable energy market price may fluctuate depending on the time of day. Here, FIG. 8 is a graph schematically showing the relationship between the renewable energy ratio and the economic efficiency in the grid power. The approximate
そこで、再エネ市場価格が規定値以下に下落したときに、火力発電設備12による発電量を比較的少なくするとともに、グリッド4からの買電量を比較的多くすることにより、マイクログリッド2において、コストダウンを図りながら、再生可能エネルギーの利用率を増加させることができる。
Therefore, when the renewable energy market price falls below the specified value, the amount of power generated by the thermal
上述の実施形態では、例えば環境優先モードでの運用や再エネ市場価格が下落したときに、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの利用率が増加するよう、火力発電設備12の負荷を下げてグリッド4からの買電量を増やすように、計画買電量を含むマイクログリッド2の運用計画が立案される。したがって、例えば、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの利用率が目標利用率よりも下回る場合等において、上述のように立案された運用計画に基づく運用を行うことで、上述の目標利用率をより達成しやすくすることができる。これにより、マイクログリッド2での消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすくすることができる。
In the above-described embodiment, the load of the thermal
一実施形態では、計画買電量決定部25(運用計画生成部24)は、蓄電装置16からマイクログリッド2に供給される電力量が規定範囲内に収まるように、グリッド4からの計画買電量を決定するように構成される。
In one embodiment, the planned power purchase amount determination unit 25 (operation plan generation unit 24) determines the planned power purchase amount from the
再生可能エネルギーによる発電量は天候等に影響を受けるため、該発電量の予測精度は通常100%より低く、マイクログリッド2での再生可能エネルギー発電量が予測を下回ることで、蓄電装置16への蓄電量が想定以下の量となる場合がある。この点、上述の構成によれば、マイクログリッド2を構成する蓄電装置16から供給される電力量が規定範囲内(例えば、蓄電装置の全容量の80%以上の電力量をマイクログリッド2に供給しない範囲内)に収まるように計画買電量を決定するようにしたので、この決定に従い買電することで、マイクログリッド2において電力需要Dを割り込むリスクを排除することができる。よって、マイクログリッド2における再生可能エネルギー発電量が予測を下回った場合であっても、蓄電装置16の電力をマイクログリッド2への供給電力として用いることができる。したがって、マイクログリッド2における電力需要を適切に満たしながら、再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。
Since the amount of power generated by renewable energy is affected by the weather and the like, the prediction accuracy of the amount of power generation is usually lower than 100%, and the amount of power generated by renewable energy in the microgrid 2 is lower than the prediction, so that the
一実施形態では、運用計画生成部24は、グリッド4からの買電電力により電力需要の一部を賄いながら、第2再生可能エネルギー発電装置14による発電電力の少なくとも一部(例えば、図4又は図5に示す符号110a及び110bの部分)を、蓄電装置16に蓄電するように構成されていてもよい。
In one embodiment, the operation
この場合、蓄電装置16における蓄電量を上述の規定範囲内に維持しやすくなる。よって、マイクログリッド2における電力需要を適切に満たしながら、再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。
In this case, it becomes easy to maintain the amount of electricity stored in the
一実施形態では、火力発電設備12はコジェネレーション設備であり、負荷決定部26は、マイクログリッド2における熱需要に基づいて火力発電設備12(コジェネレーション設備)の負荷を決定するように構成される。そして、計画買電量決定部25(運用計画生成部24)は、上述のように決定された負荷での火力発電設備12の運転により得られる電力の電力需要に対する電力不足量の少なくとも一部を賄うことが可能であり、且つ、再エネ目標利用率を達成可能であるグリッド4からの計画買電量を算出するように構成される。
In one embodiment, the thermal
ここで、図6は、上述の実施形態に係る運用計画生成部24による運用計画立案の一例を示すフローチャートである。図6に示す実施形態では、まず、負荷決定部26は、マイクログリッド2における熱需要に基づいてコジェネレーション設備の負荷を決定する(S20)。次に、S20で決定された負荷でのコジェネレーション設備の運転によりマイクログリッド2の熱供給(供給熱)と熱需要のバランスが取れているか(すなわち過不足があるか)否かを判断する(S40)。ここで、「バランスが取れている」とは熱供給と熱需要が等しいことを指すが、事前に設定された許容範囲内の差であれば「バランスが取れている」と判定してもよい。
Here, FIG. 6 is a flowchart showing an example of operation plan planning by the operation
ステップS40でマイクログリッド2の熱供給と熱需要のバランスが取れている(過不足がない)と判断された場合(S40でYes)は、次のステップS60(後述)に進む。 When it is determined in step S40 that the heat supply and the heat demand of the microgrid 2 are balanced (there is no excess or deficiency) (Yes in S40), the process proceeds to the next step S60 (described later).
一方、ステップS40でマイクログリッド2の熱供給と熱需要のバランスが取れていない(過不足がある)と判断され(S40でNo)、かつ、マイクログリッド2での熱需要が熱供給に対して不足している場合(S42でYes)、ヒートポンプ18により熱をマイクログリッド2に供給し(S44)、次のステップS60に進む。ステップS40でマイクログリッド2の熱供給と熱需要のバランスがとれていない(過不足がある)と判断され(S40でNo)、かつ、マイクログリッド2での熱供給が熱需要を超過している場合(S42でNo)、余剰の熱を蓄熱装置19に貯える。その結果、余剰の熱が蓄熱装置19の蓄熱容量を下回るか否かを判定し(S48)、余剰の熱が蓄熱容量を下回る場合には(S48でYes)、次のステップS60に進む。一方、余剰の熱が蓄熱容量以上である場合には(S48でNo)、コジェネレーション設備の負荷を、コジェネレーション設備による熱生成量が減少するように調整し(S49)、ステップS40に戻る。
On the other hand, in step S40, it is determined that the heat supply and heat demand of the microgrid 2 are not balanced (there is an excess or deficiency) (No in S40), and the heat demand in the microgrid 2 is relative to the heat supply. If there is a shortage (Yes in S42), heat is supplied to the microgrid 2 by the heat pump 18 (S44), and the process proceeds to the next step S60. In step S40, it is determined that the heat supply and heat demand of the microgrid 2 are not balanced (there is an excess or deficiency) (No in S40), and the heat supply in the microgrid 2 exceeds the heat demand. In the case (No in S42), excess heat is stored in the
ステップS60では、コジェネレーション設備の運転によりマイクログリッド2の電力供給と電力需要のバランスが取れているか(すなわち過不足があるか)否かを判断する(S60)。ステップS60でマイクログリッド2の電力供給と電力需要のバランスが取れている(過不足がない)と判断された場合(S60でYes)は、このフローを終了する。すなわち、グリッド4からの受電(買電)は行わないように計画買電量を決定する。ここで、「バランスが取れている」とは電力供給と電力需要が等しいことを指すが、事前に設定された許容範囲内の差であれば「バランスが取れている」と判定してもよい。
In step S60, it is determined whether or not the power supply and the power demand of the microgrid 2 are balanced (that is, whether there is excess or deficiency) by operating the cogeneration facility (S60). When it is determined in step S60 that the power supply and the power demand of the microgrid 2 are balanced (there is no excess or deficiency) (Yes in S60), this flow ends. That is, the planned power purchase amount is determined so that the power is not received (purchased) from the
一方、ステップS60でマイクログリッド2の電力供給と電力需要のバランスが取れていない(過不足がある)と判断され(S60でNo)、かつ、マイクログリッド2での電力需要が電力供給に対して不足している場合(S62でYes)、グリッド4からの電力(買電電力)を受電するように、計画買電量を決定し(ステップS64)、このフローを終了する。ステップS60でマイクログリッド2の電力供給と電力需要のバランスが取れていない(過不足がある)と判断され(S60でNo)、かつ、マイクログリッド2での電力供給が電力需要を超過している場合(S62でNo)、コジェネレーション設備及び/又は第2再生可能エネルギー発電設備による発電量が低下するように、コジェネレーション設備及び/又は第2再生可能エネルギー発電設備の負荷を調整し(S66)、ステップS40に戻る。 On the other hand, in step S60, it is determined that the power supply and the power demand of the microgrid 2 are not balanced (there is an excess or deficiency) (No in S60), and the power demand in the microgrid 2 is relative to the power supply. If there is a shortage (Yes in S62), the planned power purchase amount is determined so as to receive the power (power purchase power) from the grid 4 (step S64), and this flow ends. In step S60, it is determined that the power supply and the power demand of the microgrid 2 are not balanced (there is an excess or deficiency) (No in S60), and the power supply in the microgrid 2 exceeds the power demand. In the case (No in S62), the load of the cogeneration facility and / or the second renewable energy power generation facility is adjusted so that the amount of power generated by the cogeneration facility and / or the second renewable energy power generation facility is reduced (S66). , Return to step S40.
上述の実施形態によれば、マイクログリッド2における熱需要に基づいて決定される負荷での火力発電設備12(コジェネレーション設備)の運転で得られる電力の電力需要に対する電力不足量を賄うように、グリッド4からの計画買電量を算出するようにしたので、マイクログリッド2における熱需要を満たしながら、マイクログリッド2における再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。これにより、マイクログリッド2での消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすくすることができる。
According to the above-described embodiment, the power shortage for the power demand of the power obtained by the operation of the thermal power generation facility 12 (cogeneration facility) at the load determined based on the heat demand in the microgrid 2 is covered. Since the planned power purchase amount from the
一実施形態では、火力発電設備12はコジェネレーション設備であり、負荷決定部26は、計画買電量決定部25により決定された計画買電量に基づいて、火力発電設備12(コジェネレーション設備)の負荷を決定するように構成される。負荷決定部26は、計画買電量に加え、蓄電装置16の蓄電量に基づいて、火力発電設備12(コジェネレーション設備)の負荷を決定するように構成されてもよい。負荷決定部26は、計画買電量及び/又は蓄電装置16の蓄電量の変更に応じ、火力発電設備12の負荷を変更するように構成されていてもよい。
In one embodiment, the thermal
ここで、図7は、上述の実施形態に係る運用計画生成部24による運用計画立案の一例を示すフローチャートである。図7に示す実施形態では、まず、計画買電量決定部25は、マイクログリッド2の電力需要予測値、マイクログリッド2における再エネ目標利用率、及び、系統電力再エネ比率に基づいて、グリッド4からの計画買電量を算出(決定)する(S70)。すなわち、ステップS70では、上述の再エネ目標利用率を到達するために設定される再エネ利用率を満たすように、マイクログリッド2の電力需要予測値や系統電力再エネ比率に基づいて計画買電量が算出される。
Here, FIG. 7 is a flowchart showing an example of operation plan planning by the operation
次に、負荷決定部26は、マイクログリッド2における需要電力を満たすように、ステップS70で決定された計画買電量に基づきコジェネレーション設備の負荷を決定する(S72)。なお、ステップS72では、負荷決定部26は、計画買電量に加え、蓄電装置16の蓄電量に基づいて、コジェネレーション設備の負荷を決定してもよい。
Next, the
次に、ステップS72で決定された負荷でのコジェネレーション設備の運転によりマイクログリッド2の熱供給(供給熱)と熱需要のバランスが取れているか(すなわち過不足があるか)否かを判断する(S74)。ステップS74でマイクログリッド2の熱供給と熱需要のバランスが取れている(過不足がない)と判断された場合(S74でYes)は、次のステップS82(後述)に進む。ここで、「バランスが取れている」とは熱供給と熱需要が等しいことを指すが、事前に設定された許容範囲内の差であれば「バランスが取れている」と判定してもよい。 Next, it is determined whether or not the heat supply (heat supply heat) of the microgrid 2 and the heat demand are balanced (that is, whether there is excess or deficiency) by operating the cogeneration facility with the load determined in step S72. (S74). When it is determined in step S74 that the heat supply and the heat demand of the microgrid 2 are balanced (there is no excess or deficiency) (Yes in S74), the process proceeds to the next step S82 (described later). Here, "balanced" means that the heat supply and the heat demand are equal, but if the difference is within a preset allowable range, it may be determined to be "balanced". ..
一方、ステップS74でマイクログリッド2の熱供給と熱需要のバランスが取れていない(過不足がある)と判断され(S74でNo)、かつ、マイクログリッド2での熱需要が熱供給に対して不足している場合(S76でYes)、ヒートポンプ18により熱をマイクログリッド2に供給し(S78)、次のステップS82に進む。ステップS74でマイクログリッド2の熱供給と熱需要のバランスが取れていない(過不足がある)と判断され(S74でNo)、かつ、マイクログリッド2での熱供給が熱需要を超過している場合(S76でNo)、余剰の熱を蓄熱装置19に貯え、次のステップS82に進む。
On the other hand, in step S74, it is determined that the heat supply and heat demand of the microgrid 2 are not balanced (there is an excess or deficiency) (No in S74), and the heat demand in the microgrid 2 is relative to the heat supply. If there is a shortage (Yes in S76), heat is supplied to the microgrid 2 by the heat pump 18 (S78), and the process proceeds to the next step S82. In step S74, it is determined that the heat supply and heat demand of the microgrid 2 are not balanced (there is an excess or deficiency) (No in S74), and the heat supply in the microgrid 2 exceeds the heat demand. In the case (No in S76), excess heat is stored in the
ステップS82では、マイクログリッド2の需要電力に占める再エネ利用率が変更されたか否かを判定する。例えば、マイクログリッド2における再エネ目標利用率を達成するために、再エネ利用率がより高い値に変更されることがある。このように、マイクログリッド2における再エネ利用率が変更された場合(S82でYes)、ステップS70に戻り、変更後の再エネ利用率を満たすように計画買電量を再度決定し、変更後の計画買電量に基づいて、後続のステップ(ステップS72〜)を繰り返し実行する。 In step S82, it is determined whether or not the renewable energy utilization rate in the demand power of the microgrid 2 has been changed. For example, the renewable energy utilization rate may be changed to a higher value in order to achieve the renewable energy target utilization rate in the microgrid 2. In this way, when the re-energy utilization rate in the microgrid 2 is changed (Yes in S82), the process returns to step S70, the planned power purchase amount is determined again so as to satisfy the changed re-energy utilization rate, and the changed power purchase amount is determined again. Subsequent steps (steps S72 to) are repeatedly executed based on the planned power purchase amount.
(計画買電量の算出方法の例)
以下、運用計画生成部24による計画買電量の算出方法の幾つかの具体例について説明する。
(Example of calculation method of planned power purchase amount)
Hereinafter, some specific examples of the method of calculating the planned power purchase amount by the operation
(a)マイクログリッド2における再生可能エネルギー発電電力を最大限活用する場合
マイクログリッド2における電力需給バランス、および、マイクログリッド2における再エネ目標利用率Xr*を数式化すれば下式(1)(2)が得られる。
Pd*−Pr*−Pth=Pg (1)
Pg=(Xr*×Pd*−Pr*)/xgr (2)
上記式中、Pd*はマイクログリッド2における電力需要計画値であり、Pgはグリッド4からの計画買電量であり、Pr*はマイクログリッド2の再エネ発電量予測値であり、Pthはマイクログリッド2の火力発電設備12(コジェネレーション設備等)による発電量(火力発電量)であり、Xr*はマイクログリッド2における再エネ目標利用率であり、xgrはグリッド4からの買電電力における系統電力再エネ比率である。上記(1)(2)の連立方程式を2変数(Pg,Pth)について解くことで、電力需給バランスを満たし、且つ、再エネ目標利用率Xr*を満たすPgが求まる。
(A) When maximizing the use of renewable energy generated power in the microgrid 2 If the power supply-demand balance in the microgrid 2 and the renewable energy target utilization rate Xr * in the microgrid 2 are mathematically expressed, the following equation (1) ( 2) is obtained.
Pd * -Pr * -Pth = Pg (1)
Pg = (Xr * × Pd * -Pr *) / xgr (2)
In the above formula, Pd * is the planned power demand value in the microgrid 2, Pg is the planned power purchase amount from the
(b)算出された計画買電力の修正
算出された運用計画(Pg,Pth)に基づいて日々運用を行っていくと、マイクログリッド2における再エネ目標利用率Xr*と実績再エネ利用率Xrとの偏差ΔXrが大きくなっていく可能性がある。ΔXrが許容できないレベルになってくると、環境優先モードでの運転に移行し、上記(1)(2)の連立方程式の解(Pg,Pth)に基づく運用計画を修正する必要がある場合がある。
(B) Correction of calculated planned power purchase power When daily operation is performed based on the calculated operation plan (Pg, Pth), the re-energy target utilization rate Xr * and the actual re-energy utilization rate Xr in the microgrid 2 are performed. There is a possibility that the deviation ΔXr from the above will increase. When ΔXr reaches an unacceptable level, it may be necessary to shift to operation in the environment priority mode and revise the operation plan based on the solutions (Pg, Pth) of the simultaneous equations in (1) and (2) above. be.
例えば、ΔXrの大きさに応じた修正量をPgに対して加えて、
Pg’=Pg(1+ΔXr/Xr*) (3)
Pth’=Pth−(Pg’−Pg) (4)
の修正により得られる(Pg’,Pth’)にて運用を行う。上記式中、Pg’は修正後の計画買電量であり、Pth’は修正後の火力発電量である。
For example, by adding a correction amount according to the magnitude of ΔXr to Pg,
Pg'= Pg (1 + ΔXr / Xr *) (3)
Pth'= Pth- (Pg'-Pg) (4)
Operate with (Pg', Pth') obtained by modifying. In the above formula, Pg'is the modified planned power purchase amount, and Pth'is the modified thermal power generation amount.
(c)蓄電装置16(バッテリ)の併用
蓄電装置16を併用する場合、電力需要計画値Pd*及び計画買電量Pgは、下記式(5)(6)で表すことができる。
Pd*−Pr*−Pth−Pbat=Pg (5)
Pg=(Xr*×Pd*−Pr*−Pbat)/xgr (6)
上記式中、Pbatは蓄電装置16からの充放電量である。なお、Pr*とPbatは互いに重複しない電力である。すなわち、Pr*はある時点の再エネ発電量予測値を示し、Pbatは当該時点以前に蓄電装置16に蓄電された電力に基づく放電量を示す。
なお、蓄電装置16に蓄電された電力は再生可能エネルギー由来であると考え、式(6)の分子に再エネ分として「Pbat」を考慮する。
(C) Combined use of power storage device 16 (battery) When the
Pd * -Pr * -Pth-Pbat = Pg (5)
Pg = (Xr * × Pd * -Pr * -Pbat) / xgr (6)
In the above formula, Pbat is the amount of charge / discharge from the
It should be noted that the electric power stored in the
ここで、蓄電装置16の充放電量Pbatは、蓄電装置16の蓄電量SOCがリミット値SOClimを超えないという制約下で可変なパラメータとして扱う。
即ち、下記式(7)を満たすようなPbat_limを算出し、Pbat_limを超過しない範囲内でPbatは可変である。
Pbat_lim=(SOClim−SOC(t))/Δt (7)
Here, the charge / discharge amount Pbat of the
That is, Pbat_lim that satisfies the following equation (7) is calculated, and Pbat is variable within a range that does not exceed Pbat_lim.
Pbat_lim = (SOClim-SOC (t)) / Δt (7)
火力発電量Pthが原則ベースロードであるという前提で、上記(5)(6)の連立方程式を2変数(Pg,Pbat)について解くことで、電力需給バランスを満たし、且つ、再エネ目標利用率Xr*を満たす計画買電量Pgが求まる。 By solving the simultaneous equations of (5) and (6) above for two variables (Pg, Pbat) on the premise that the thermal power generation amount Pth is the base load in principle, the power supply-supply balance is satisfied and the target utilization rate of renewable energy is satisfied. The planned power purchase amount Pg that satisfies Xr * can be obtained.
(d)火力発電設備がコジェネレーション設備である場合
火力発電設備12がコジェネレーション設備である場合、火力発電設備12(コジェネレーション設備)の負荷Hcは下記式(8)で表される。
Hc=Hd*−Hg (8)
上記式中、Hd*は熱需要計画値であり、Hgは熱供給網8からの供給熱である。
上記(8)式から、熱需要Hd*を満たす火力発電設備12(コジェネレーション設備)の負荷Hcを算出する。
(D) When the thermal power generation facility is a cogeneration facility When the thermal
Hc = Hd * -Hg (8)
In the above formula, Hd * is the heat demand planned value, and Hg is the heat supplied from the heat supply network 8.
From the above equation (8), the load Hc of the thermal power generation facility 12 (cogeneration facility) that satisfies the heat demand Hd * is calculated.
火力発電設備12(コジェネレーション設備)の負荷Hcは、火力発電設備12の電気的出力である火力発電量Pthと相関があるため、下記式(9)によりPthが求まる。
Pth=f(Hc) (9)
電力需給バランス、および、再エネ目標利用率Xr*を数式化すれば下式(10)(11)が得られる。
Pd*−Pr*−Pth−Pbat=Pg (10)
Pg=(Xr*×Pd*−Pr*−Pbat)/xgr (11)
Since the load Hc of the thermal power generation facility 12 (cogeneration facility) correlates with the thermal power generation amount Pth which is the electrical output of the thermal
Pth = f (Hc) (9)
The following equations (10) and (11) can be obtained by formulating the power supply-demand balance and the renewable energy target utilization rate Xr *.
Pd * -Pr * -Pth-Pbat = Pg (10)
Pg = (Xr * × Pd * -Pr * -Pbat) / xgr (11)
Pthは上記式(9)により既知であるから、上記(10)(11)の連立方程式を2変数(Pg,Pbat)について解くことで、熱需要および電力需給バランスを満たし、且つ、再エネ目標利用率Xr*を満たす計画買電量Pgが求まる。
なお、上記(c)で述べたとおり、蓄電装置16の充放電量Pbatは、蓄電装置16の蓄電量SOCがリミット値SOClimを超えないという制約下で可変なパラメータとして扱う。
Since Pth is known by the above equation (9), by solving the simultaneous equations of the above (10) and (11) for two variables (Pg, Pbat), the heat demand and the power supply and demand balance are satisfied, and the renewable energy target is achieved. The planned power purchase amount Pg that satisfies the utilization rate Xr * can be obtained.
As described in (c) above, the charge / discharge amount Pbat of the
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るエネルギーマネジメントシステム(20)は、
少なくとも第1再生可能エネルギー発電装置(6)が接続されたグリッド(4)に接続され、且つ、火力発電設備(12)および前記第1再生可能エネルギー発電装置とは異なる第2再生可能エネルギー発電装置(14)を含むマイクログリッド(2)のエネルギー管理を行うためのエネルギーマネジメントシステムであって、
前記第2再生可能エネルギー発電装置の発電量予測結果に基づいて、前記マイクログリッドにおける電力需要を満たし、且つ、前記マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成可能な前記グリッドからの計画買電量を含む前記マイクログリッドの運用計画を立案するための運用計画生成部(24)を備える。
(1) The energy management system (20) according to at least one embodiment of the present invention is
A second renewable energy power generation device that is connected to a grid (4) to which at least the first renewable energy power generation device (6) is connected and is different from the thermal power generation facility (12) and the first renewable energy power generation device. It is an energy management system for performing energy management of the microgrid (2) including (14).
Based on the power generation amount prediction result of the second renewable energy power generation device, the planned power purchase amount from the grid that can satisfy the power demand in the microgrid and achieve the target utilization rate of the renewable energy in the microgrid. It is provided with an operation plan generation unit (24) for formulating an operation plan of the microgrid including the above.
グリッドからの買電電力における再生可能エネルギー比率は、通常、グリッドを管理する電力事業者との契約で規定されている。上記(1)の構成によれば、マイクログリッドを構成する第2再生可能エネルギー発電装置による発電量予測に基づいて、マイクログリッドにおける電力需要を満たすように、かつ、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成可能となるように、グリッドからの計画買電量を含む運用計画を立案する。したがって、このように立案した運用計画に基づいてマイクログリッドを運用することにより、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。これにより、マイクログリッドでの消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすくすることができる。 The ratio of renewable energy in the electricity purchased from the grid is usually specified in the contract with the electric power company that manages the grid. According to the configuration of (1) above, the target of renewable energy in the microgrid is to be satisfied with the power demand in the microgrid based on the power generation amount prediction by the second renewable energy power generation device constituting the microgrid. Develop an operation plan that includes the planned amount of electricity purchased from the grid so that the utilization rate can be achieved. Therefore, by operating the microgrid based on the operation plan formulated in this way, it becomes easier to achieve the target utilization rate of renewable energy in the microgrid. As a result, it is possible to easily improve the renewable energy utilization rate in terms of power consumption in the microgrid.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記エネルギーマネジメントシステムは、
前記マイクログリッドの運用実績と前記運用計画との差を示す運用評価結果を生成するための評価結果生成部(32)を備える。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The energy management system is
It is provided with an evaluation result generation unit (32) for generating an operation evaluation result showing a difference between the operation result of the microgrid and the operation plan.
上記(2)の構成によれば、マイクログリッドの運用実績と前記運用計画との差を示す運用評価結果を生成するようにしたので、例えば、該運用評価結果に基づいてマイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率の達成状況を把握したり、該運用評価結果をマイクログリッドの運用計画の立案に活用したりすることができる。したがって、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率をより達成しやすくすることができる。 According to the configuration of (2) above, the operation evaluation result showing the difference between the operation result of the microgrid and the operation plan is generated. Therefore, for example, the renewable energy in the microgrid is generated based on the operation evaluation result. It is possible to grasp the achievement status of the target utilization rate of the above, and to utilize the operation evaluation result for the formulation of the operation plan of the microgrid. Therefore, it is possible to more easily achieve the target utilization rate of renewable energy in the microgrid.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、
前記エネルギーマネジメントシステムは、
前記運用評価結果に基づき、前記マイクログリッドの前記運用計画における前記再生可能エネルギーの利用量と、前記運用実績における前記再生可能エネルギーの利用量との大小関係を示す表示端末(36)の画面データを生成するための画面データ生成部(34)
を備える。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
The energy management system is
Based on the operation evaluation result, the screen data of the display terminal (36) showing the magnitude relationship between the amount of the renewable energy used in the operation plan of the microgrid and the amount of the renewable energy used in the operation result is displayed. Screen data generation unit for generation (34)
To prepare for.
上記(3)の構成によれば、運用評価結果に基づき、マイクログリッドの運用計画における再生可能エネルギーの利用量と、運用実績における再生可能エネルギーの利用量との大小関係を示す画面データを生成する。したがって、該画面データを表示端末に表示することにより、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率の達成状況を把握することができ、あるいは、該達成状況を考慮してマイクログリッドの運用計画の立案に活用したりすることができる。したがって、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率をより達成しやすくすることができる。 According to the configuration of (3) above, based on the operation evaluation result, screen data showing the magnitude relationship between the amount of renewable energy used in the operation plan of the microgrid and the amount of renewable energy used in the operation results is generated. .. Therefore, by displaying the screen data on the display terminal, it is possible to grasp the achievement status of the target utilization rate of renewable energy in the microgrid, or to formulate an operation plan of the microgrid in consideration of the achievement status. Can be used for. Therefore, it is possible to more easily achieve the target utilization rate of renewable energy in the microgrid.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
前記運用計画生成部は、前記マイクログリッドの前記電力需要の予測値と、前記マイクログリッドにおける前記再生可能エネルギーの前記目標利用率と、前記グリッドからの供給電力における再生可能エネルギー比率とに基づいて、前記計画買電量を算出するように構成される。
(4) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (3) above,
The operation plan generation unit is based on the predicted value of the power demand of the microgrid, the target utilization rate of the renewable energy in the microgrid, and the renewable energy ratio in the power supplied from the grid. It is configured to calculate the planned power purchase amount.
上記(4)の構成によれば、マイクログリッドにおける電力需要の予測値、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率、及び、グリッドからの供給電力における再生可能エネルギー比率に基づいて、マイクログリッドの計画買電量を適切に算出することができる。よって、このように算出した計画買電量を含む運用計画に基づいてマイクログリッドを運用することにより、該マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。これにより、マイクログリッドでの消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすくすることができる。 According to the configuration of (4) above, the plan of the microgrid is based on the predicted value of the power demand in the microgrid, the target utilization rate of the renewable energy in the microgrid, and the ratio of the renewable energy in the power supplied from the grid. The amount of electricity purchased can be calculated appropriately. Therefore, by operating the microgrid based on the operation plan including the planned power purchase amount calculated in this way, it becomes easy to achieve the target utilization rate of renewable energy in the microgrid. As a result, it is possible to easily improve the renewable energy utilization rate in terms of power consumption in the microgrid.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
前記運用計画生成部は、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの利用率が増加するよう、火力発電設備の負荷を下げてグリッドからの買電量を増やすように計画買電量を決定するように構成される。
(5) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (4) above,
The operation plan generation unit is configured to determine the planned power purchase amount so as to reduce the load of the thermal power generation facility and increase the power purchase amount from the grid so that the utilization rate of the renewable energy in the microgrid increases.
上記(5)の構成によれば、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの利用率が増加するよう、火力発電設備の負荷を下げてグリッドからの買電量を増やすように、計画買電量を含むマイクログリッドの運用計画が立案される。したがって、例えば、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの利用率が目標利用率よりも下回る場合等において、上述のように立案された運用計画に基づく運用を行うことで、上述の目標利用率をより達成しやすくすることができる。 According to the configuration of (5) above, the microgrid including the planned power purchase amount is used to reduce the load of the thermal power generation equipment and increase the power purchase amount from the grid so that the utilization rate of renewable energy in the microgrid increases. An operation plan is drafted. Therefore, for example, when the utilization rate of renewable energy in the microgrid is lower than the target utilization rate, the above-mentioned target utilization rate can be further achieved by performing the operation based on the operation plan formulated as described above. Can be made easier.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの構成において、
前記火力発電設備は、前記マイクログリッドに電力および熱を供給可能なコジェネレーション設備であり、
前記エネルギーマネジメントシステムは、
前記マイクログリッドにおける熱需要に基づいて、前記火力発電設備の負荷を決定するように構成された負荷決定部(26)を備え、
前記運用計画生成部は、前記負荷での前記火力発電設備の運転により得られる電力の前記電力需要に対する電力不足量の少なくとも一部を賄うことが可能であり、且つ、前記目標利用率を達成可能である前記グリッドからの前記計画買電量を算出するように構成される。
(6) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (5) above,
The thermal power generation facility is a cogeneration facility capable of supplying electric power and heat to the microgrid.
The energy management system is
A load determination unit (26) configured to determine the load of the thermal power generation facility based on the heat demand in the microgrid is provided.
The operation plan generation unit can cover at least a part of the power shortage for the power demand of the power obtained by operating the thermal power generation facility under the load, and can achieve the target utilization rate. It is configured to calculate the planned power purchase amount from the grid.
上記(6)の構成によれば、マイクログリッドにおける熱需要に基づいて決定される負荷での火力発電設備の運転で得られる電力の電力需要に対する電力不足量を賄うように、グリッドからの計画買電量を算出するようにしたので、マイクログリッドにおける熱需要を満たしながら、マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。これにより、マイクログリッドでの消費電力量における再生可能エネルギー利用率を向上しやすくすることができる。 According to the configuration of (6) above, a planned purchase from the grid is made so as to cover the power shortage for the power demand of the power obtained by operating the thermal power generation facility with the load determined based on the heat demand in the microgrid. Since the amount of electricity is calculated, it becomes easier to achieve the target utilization rate of renewable energy in the microgrid while satisfying the heat demand in the microgrid. As a result, it is possible to easily improve the renewable energy utilization rate in terms of power consumption in the microgrid.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、
前記運用計画生成装置は、前記マイクログリッドにおける余剰電力を蓄電するための蓄電装置(16)から前記マイクログリッドに供給される電力量が規定範囲内に収まるように、前記グリッドからの前記計画買電量を決定するように構成される。
(7) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (6) above,
The operation plan generation device has the planned power purchase amount from the grid so that the amount of power supplied to the microgrid from the power storage device (16) for storing surplus power in the microgrid is within a specified range. Is configured to determine.
再生可能エネルギーによる発電量は天候等に影響を受けるため、該発電量の予測精度は通常100%より低く、マイクログリッドでの再生可能エネルギー発電量が予測を下回ることで、蓄電装置への蓄電量が想定以下の量となる場合がある。この点、上述の構成によれば、マイクログリッドを構成する蓄電装置から供給される電力量が規定範囲内(例えば、蓄電装置の全容量の80%以上の電力量をマイクログリッドに供給しない範囲内)に収まるように計画買電量を決定するようにしたので、この決定に従い買電することで、マイクログリッドにおいて電力需要を割り込むリスクを排除することができる。よって、マイクログリッドにおける再生可能エネルギー発電量が予測を下回った場合であっても、蓄電装置の電力をマイクログリッドへの供給電力として用いることができる。したがって、マイクログリッドにおける電力需要を適切に満たしながら、再生可能エネルギーの目標利用率を達成しやすくなる。 Since the amount of power generated by renewable energy is affected by the weather, etc., the prediction accuracy of the amount of power generation is usually lower than 100%, and the amount of power generated by renewable energy on the microgrid is lower than the prediction, so that the amount of power stored in the power storage device May be less than expected. In this regard, according to the above configuration, the amount of power supplied from the power storage device constituting the microgrid is within the specified range (for example, within the range in which 80% or more of the total capacity of the power storage device is not supplied to the microgrid. ), The planned amount of electricity purchased is determined, so by purchasing electricity according to this decision, the risk of interrupting the electricity demand in the microgrid can be eliminated. Therefore, even when the amount of renewable energy power generation in the microgrid is lower than expected, the power of the power storage device can be used as the power supply to the microgrid. Therefore, it becomes easier to achieve the target utilization rate of renewable energy while appropriately satisfying the power demand in the microgrid.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modification of the above-mentioned embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In the present specification, an expression representing a relative or absolute arrangement such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial". Strictly represents not only such an arrangement, but also a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
Further, in the present specification, the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also within a range in which the same effect can be obtained. , The shape including the uneven portion, the chamfered portion, etc. shall also be represented.
Further, in the present specification, the expression "comprising", "including", or "having" one component is not an exclusive expression excluding the existence of another component.
2 マイクログリッド
3 連系点
4 グリッド
5 配電ライン
6 第1再生可能エネルギー発電装置
8 熱供給網
9 熱移送ライン
10 需要家
12 火力発電設備
14 第2再生可能エネルギー発電装置
16 蓄電装置
18 ヒートポンプ
19 蓄熱装置
20 エネルギーマネジメントシステム
24 運用計画生成部
25 計画買電量決定部
26 負荷決定部
30 運用実績算出部
32 評価結果生成部
34 画面データ生成部
36 表示装置
40 表示画像
41 左側部分
42 右側部分
101a,101b 第2再生可能エネルギー発電装置の発電電力の余剰分
102 火力発電設備の発電電力
104 買電電力
106 第2再生可能エネルギーの発電電力
108 蓄電装置の放電電力
B ベースロード
D 電力需要
2 Microgrid 3 Interconnection points 4 Grid 5 Distribution line 6 1st renewable energy power generation device 8
Claims (7)
前記第2再生可能エネルギー発電装置の発電量予測結果に基づいて、前記マイクログリッドにおける電力需要を満たし、且つ、前記マイクログリッドにおける再生可能エネルギーの目標利用率を達成可能な前記グリッドからの計画買電量を含む前記マイクログリッドの運用計画を立案するための運用計画生成部を備える
エネルギーマネジメントシステム。 Energy management of a microgrid that is connected to a grid to which at least the first renewable energy power generation device is connected and includes a thermal power generation facility and a second renewable energy power generation device different from the first renewable energy power generation device. It is an energy management system for
Based on the power generation amount prediction result of the second renewable energy power generation device, the planned power purchase amount from the grid that can satisfy the power demand in the microgrid and achieve the target utilization rate of the renewable energy in the microgrid. An energy management system including an operation plan generation unit for formulating an operation plan for the microgrid including.
請求項1に記載のエネルギーマネジメントシステム。 The energy management system according to claim 1, further comprising an evaluation result generation unit for generating an operation evaluation result indicating a difference between the operation results of the microgrid and the operation plan.
備える請求項2に記載のエネルギーマネジメントシステム。 In order to generate screen data of a display terminal showing a magnitude relationship between the amount of renewable energy used in the operation plan of the microgrid and the amount of renewable energy used in the operation results based on the operation evaluation result. The energy management system according to claim 2, further comprising a screen data generation unit of the above.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のエネルギーマネジメントシステム。 The operation plan generation unit is based on the predicted value of the power demand of the microgrid, the target utilization rate of the renewable energy in the microgrid, and the renewable energy ratio in the power supplied from the grid. The energy management system according to any one of claims 1 to 3, which is configured to calculate the planned power purchase amount.
請求項1乃至4の何れか一項に記載のエネルギーマネジメントシステム。 The operation plan generation unit reduces the load of the thermal power generation facility so that the utilization rate of renewable energy in the microgrid increases, and the planned purchase amount from the grid increases from the planned power purchase amount. The energy management system according to any one of claims 1 to 4, which is configured to determine the amount of electricity.
前記マイクログリッドにおける熱需要に基づいて、前記火力発電設備の負荷を決定するように構成された負荷決定部を備え、
前記運用計画生成部は、前記負荷での前記火力発電設備の運転により得られる電力の前記電力需要に対する電力不足量の少なくとも一部を賄うことが可能であり、且つ、前記目標利用率を達成可能である前記グリッドからの前記計画買電量を算出するように構成された
請求項1乃至5の何れか一項に記載のエネルギーマネジメントシステム。 The thermal power generation facility is a cogeneration facility capable of supplying electric power and heat to the microgrid.
A load determination unit configured to determine the load of the thermal power generation facility based on the heat demand in the microgrid is provided.
The operation plan generation unit can cover at least a part of the power shortage for the power demand of the power obtained by operating the thermal power generation facility under the load, and can achieve the target utilization rate. The energy management system according to any one of claims 1 to 5, which is configured to calculate the planned power purchase amount from the grid.
請求項1乃至6の何れか一項に記載のエネルギーマネジメントシステム。 The operation plan generation unit is configured to determine the planned power purchase amount from the grid so that the amount of power supplied from the power storage device for storing surplus power to the microgrid is within a specified range. The energy management system according to any one of claims 1 to 6.
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