特許ウォッチ

公開番号2024040551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-26
出願番号2022144964
出願日2022-09-13
発明の名称電力制御装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H02J 3/00 20060101AFI20240318BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】太陽電池と蓄電池によって構成されている発電システムが発電した電力を送電ネットワークによって拠点間で送電するときの送電電力を、事前計画にしたがって正確に制御することができる技術を提供する。
【解決手段】本発明に係る電力制御装置は、送電ネットワークによって送電することを予定していた計画電力と、実際に送電した実績電力との間の差分に基づき、蓄電池が充放電する電力を計算するとともに、太陽電池が発電する必要がある電力を計算する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
太陽電池と蓄電池によって構成されている発電システムが発電した電力を送電ネットワークによって拠点間で送電するときの送電電力を制御する電力制御装置であって、
前記送電電力を計算する演算部を備え、
前記演算部は、前記送電を実施する送電期間において前記発電システムが前記送電ネットワークに対して出力することを予定していた電力を表す計画電力を取得し、
前記演算部は、前記送電期間において前記発電システムが前記送電ネットワークに対して出力した電力を表す実績電力を取得し、
前記演算部は、前記送電期間における前記計画電力と前記実績電力との間の差分に基づき、前記蓄電池が充電または放電する電力を計算し、
前記演算部は、前記差分に基づき、前記送電期間において前記太陽電池が発電する必要がある電力を計算する
ことを特徴とする電力制御装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記演算部は、前記送電期間における電力需要を取得し、
前記演算部は、前記太陽電池の出力電圧と前記太陽電池の出力電流を乗算した結果から前記電力需要を減算することにより、前記実績電力を計算し、
前記演算部は、前記計画電力のほうが前記実績電力よりも大きい場合、前記計画電力と前記実績電力との間の差分を、前記蓄電池が放電する電力として決定する
ことを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記送電期間における電力需要を取得し、
前記演算部は、前記太陽電池の出力電圧と前記太陽電池の出力電流を乗算した結果から前記電力需要を減算することにより、前記実績電力を計算し、
前記演算部は、前記実績電力が前記計画電力以上である場合、前記実績電力と前記計画電力との間の差分に基づき、前記蓄電池が充電する電力を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記実績電力と前記計画電力との間の第１差分を計算し、
前記演算部は、前記太陽電池が発電することができる最大電力と前記太陽電池が実際に発電した実発電電力との間の第２差分を計算し、
前記演算部は、前記第２差分を前記第１差分に対して加算することにより、前記蓄電池が充電する電力を決定する
ことを特徴とする請求項３記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記太陽電池の動作電流を変化させながら、
前記最大電力を、前記太陽電池が標準日射量と標準温度の下で動作していると仮定した場合における値へ換算した、換算最大電力と、
前記実発電電力を、前記太陽電池が標準日射量と標準温度の下で動作していると仮定した場合における値へ換算した、換算実発電電力と、
が互いに一致するように収束計算を実施し、
前記演算部は、前記収束計算の過程において得られた前記太陽電池の動作電流を用いて前記第２差分を計算する
ことを特徴とする請求項４記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記太陽電池の短絡電流に対する前記太陽電池の動作電流の第１比率を変化させながら前記収束計算を実施することにより、前記換算最大電力と前記換算実発電電力が一致する前記第１比率を求め、
前記演算部は、前記太陽電池が前記標準日射量と前記標準温度において最大電力点で動作した場合における、前記太陽電池の短絡電流に対する前記太陽電池の動作電流の第２比率を求め、
前記演算部は、前記収束計算によって求めた前記第１比率と、前記第２比率とを用いることにより、前記換算実発電電力を計算し、
前記演算部は、前記換算最大電力と、前記第１および第２比率を用いて計算した前記換算実発電電力との間の第３比率を計算し、
前記演算部は、前記太陽電池の出力電流と前記太陽電池の出力電圧に対して前記第３比率を適用することにより、前記第２差分を計算する
ことを特徴とする請求項５記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記太陽電池の出力電圧と前記太陽電池の出力電流を用いて、前記太陽電池に対する想定日射量を計算し、
前記演算部は、前記太陽電池の温度を推定した結果を想定温度として特定し、
前記演算部は、前記想定日射量と前記想定温度を用いて前記太陽電池の発電量を予測することにより、前記計画電力を計算する
ことを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記演算部は、前記太陽電池の出力電圧と前記太陽電池の出力電流を、前記太陽電池が標準日射量と標準温度の下で動作していると仮定した場合における値へ換算した、換算標準電流と換算標準電圧へ換算し、
前記演算部は、前記太陽電池が前記標準日射量と前記標準温度の下で動作しているときの標準電流と、前記換算標準電流との間の差分が収束するまで、前記換算を繰り返すことにより、前記想定日射量と前記想定温度を特定する
ことを特徴とする請求項７記載の電力制御装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記太陽電池の出力電圧と前記太陽電池の出力電流を用いて、前記太陽電池に対する想定日射量を計算し、
前記演算部は、日射量の計測値を取得し、
前記演算部は、前記想定日射量と前記計測値との間の対応関係を学習し、
前記演算部は、前記学習した前記対応関係に対して、新たに取得した前記計測値を適用することにより、前記太陽電池に対して照射された日射量を予測した結果を予測日射量として特定し、
前記演算部は、前記予測日射量を用いて前記太陽電池の発電量を予測することにより、前記計画電力を計算する
ことを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記演算部は、前記送電期間における前記太陽電池の予測発電量から前記送電期間における電力需要を減算することにより、前記計画電力の候補値を計算し、
前記演算部は、前記太陽電池の発電能力を抑制する割合を表す係数を前記計画電力に対して乗算した結果を用いて、前記計画電力と前記実績電力との間の差分を計算し、
前記演算部は、前記計画電力と前記実績電力との間の差分を、前記蓄電池が放電することによって補うことができる前記係数を探索し、
前記演算部は、前記探索した前記係数を用いて、前記蓄電池が放電する電力を計算する
ことを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池と蓄電池によって構成されている発電システムが発電した電力を送電ネットワークによって拠点間で送電するときの送電電力を制御する技術に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
自己託送は、発電設備を備える事業者などが、その発電設備によって発電された電力を拠点間において送電する際に、電力事業者が有する送電網を利用するものである。自己託送を実施する際には、託送を開始する前（例えば前日）までに、運営機関（例：電力広域的運営推進機関：ＯＣＣＴＯ）に対して送電計画を提出する必要がある。さらに自己託送を実施している間は、所定時間間隔（例：３０分）ごとに、あらかじめ計画した通りの電力を送電する必要がある。事前計画に対して実際の送電電力が逸脱した（インバランス）場合、ペナルティを課せられるのが一般的である。
【０００３】
下記特許文献１は、『余剰電力を計画値通りに自己託送することができる電力監視制御装置を提供する。』ことを課題として、『電力監視制御装置（１０）は、所定の託送期間の期間内における託送実績値が実績値上限閾値に達したか否かを判定する実績値判定部（１４）と、前記託送期間の期間内における前記託送実績値が前記実績値上限閾値に達した場合に、対象機器の託送抑制制御を行う制御部（１６）とを備える。』という技術を記載している（要約参照）。
【０００４】
下記特許文献２は、『日射量予測技術ならびに蓄電池管理技術が内包する予測誤差の発生を考慮した上で、設備する蓄電池の最小限容量の合理的評価手法や、小容量蓄電池の最適な充放電制御ロジックを提供する。』ことを課題として、『蓄電設備管理装置１は、所定のデータベース５を参照することで予測した需要電力予想値と再生可能エネルギーによる発電電力予測値に基づき余剰電力予測値が発生する託送時間帯を特定し、前記託送時間帯が所定値以上の複数の単位時間にわたる場合、前記託送時間帯を１または複数の前記単位時間からなる複数の時間区分に分割し、前記時間区分毎に託送電力が一定となるように蓄電設備の充放電計画を策定し、策定した前記充放電計画を所定の記憶部４に記憶する充放電計画策定部２を備える。』という技術を記載している（要約参照）。
【０００５】
特願２０２０－１２７９０８は、自己託送に関するものではないが、太陽電池の動作特性を、標準日射量と標準温度の下における値へ換算することにより、太陽電池に対する日射量を推定する手法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１４１７６９号公報
特開２０２０－０５８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自己託送によって送電する電力を発電する発電システムが、例えば太陽電池と蓄電池によって構成されている場合について考える。自己託送を実施している間において、事前計画に準拠しながら送電するためには、太陽電池が託送予定電力を超えて発電したとき、発電量を最大電力点よりも小さくなるように抑制するとともに、余剰発電量を蓄電池の充電へ宛てることが必要である。すなわち、発電システムからの発電量が事前計画した託送予定電力を超えたとき、発電量を最大電力点よりも抑制するように太陽電池に対して指示するとともに、蓄電池に対して充電動作を指示することになる。
【０００８】
このとき、太陽電池が最大電力点から抑制して発電した電力と、蓄電池に対して充電する充電電力は、バランスしていることが必要である。しかし太陽電池のＩＶ特性（出力電圧と出力電流との間の関係）は、様々な要因によって変動するので、最大電力点からの抑制量を正確に把握することは、必ずしも容易ではない。電力抑制量が不明であれば、蓄電池の充電に宛てる充電電力を正確に指示することも困難となる。これにより、事前計画に遵守することが困難となる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池と蓄電池によって構成されている発電システムが発電した電力を送電ネットワークによって拠点間で送電するときの送電電力を、事前計画にしたがって正確に制御することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電力制御装置は、送電ネットワークによって送電することを予定していた計画電力と、実際に送電した実績電力との間の差分に基づき、蓄電池が充放電する電力を計算するとともに、太陽電池が発電する必要がある電力を計算する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許