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公開番号2024161736
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-20
出願番号2023076715
出願日2023-05-08
発明の名称熱電制御システム、及び熱電制御シミュレーションプログラム
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02J 3/46 20060101AFI20241113BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】制御特性の異なる複数種類の熱電設備に対して、負荷追従を行うための設備全体の制御ロジックを自動で構築できるシステムを提供する。
【解決手段】本発明による熱電制御システムは、複数の熱電設備31～33を制御する複数の制御モジュール121～123を備える制御部1と、設備31～33の負荷追従優先度を格納する負荷追従優先度設定部6とを備える。制御モジュール122は、設備32の計画負荷の値を入力するとともに、上位優先度の設備31の制御モジュール121から負荷補正値を入力し、負荷補正値を用いて計画負荷の値を補正して調整後の負荷を求め、調整後の負荷を設備32の負荷レンジに合わせるレンジリミッタ処理を実行し、レンジリミッタ処理後の調整後の負荷を、設備32の負荷要求値として出力するとともに、調整後の負荷が負荷レンジを超える値を負荷補正値として、下位優先度の設備33の制御モジュール123に出力する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
発電設備と熱供給設備の少なくとも一方を含む複数の設備を制御する制御部と、
前記設備のそれぞれについての、負荷追従に対する優先度を格納する負荷追従優先度設定部と、
を備え、
前記制御部は、前記設備のそれぞれを制御する複数の制御モジュールを備え、
前記制御モジュールは、
前記設備の計画された負荷である計画負荷の値を入力するとともに、前記優先度が上位の前記設備を制御する前記制御モジュールから、前記負荷を補正するための値である負荷補正値を入力し、
前記負荷補正値を用いて前記計画負荷の値を補正することで、調整後の負荷を求め、
前記調整後の負荷を、前記制御モジュールが制御する前記設備の負荷レンジに合わせるレンジリミッタ処理を実行し、
前記レンジリミッタ処理をした後の前記調整後の負荷を、前記設備の負荷要求値として出力するとともに、前記調整後の負荷が前記負荷レンジを超える値を、前記負荷補正値として、前記優先度が下位の前記設備を制御する前記制御モジュールに出力する、
ことを特徴とする熱電制御システム。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記負荷追従優先度設定部は、
前記負荷の需要の実際値と前記計画負荷の値との差分と、
前記設備が再生可能エネルギー設備である場合の前記設備の発電量と前記負荷の需要の実際値との差分と、
前記設備が蓄電池である場合の前記設備の蓄電量と、
前記設備が運転する時間帯と、
前記設備が発電設備である場合の前記設備の発電効率と、
前記設備の前記負荷追従の運転を行った累積時間と、
の情報のうち少なくとも１つに応じて、前記優先度を変える、
請求項１に記載の熱電制御システム。
【請求項３】
表示装置を備え、
前記表示装置は、前記設備のそれぞれについて、現在の前記優先度を表示する、
請求項１に記載の熱電制御システム。
【請求項４】
表示装置を備え、
前記表示装置は、
前記情報のうち、前記負荷追従優先度設定部が前記優先度を変えるのに用いた値を表示するとともに、
前記情報のうち少なくとも１つから決定された前記設備の運転モードを表示する、
請求項２に記載の熱電制御システム。
【請求項５】
コンピュータに、請求項１に記載の熱電制御システムの、前記制御部の機能と、前記負荷追従優先度設定部の機能と、前記制御モジュールの機能とを実現させるための熱電制御シミュレーションプログラム。
【請求項６】
制御応答モデルが、前記負荷要求値と前記設備の制御信号とに対する前記設備の応答を出力し、
前記制御応答モデルが出力した前記応答を入力値とする、
請求項５に記載の熱電制御シミュレーションプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力設備や熱供給設備を用いて電力や熱を供給する制御システムと、この制御システムの動作をシミュレーションするためのシミュレーションプログラムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の脱炭素化の流れに伴い、熱電を供給するために使用される設備が多様化している。このような設備の例には、ガスエンジンやボイラなどの従来からある熱電設備の他に、太陽光発電設備や風力発電設備などの再生可能エネルギー設備、再生可能エネルギーの変動を吸収するために併用されることが多い蓄電池、燃料として二酸化炭素を排出しない水素を用いる水素混焼エンジンと水素ボイラと燃料電池、及び水電解装置などの水素の製造設備などが挙げられる。顧客の要求に応じて使用される設備が多様化すると、その設備を制御するためのシステムも複雑化する。以下では、再生可能エネルギーを「再エネ」とも呼ぶ。
【０００３】
熱電供給の制御では、リアルタイムで変わる需要に応じて、設備の負荷（例えば、電力供給量や熱供給量）を変えることが必要である。熱の供給の場合、ヘッダーに熱を保有できるため、需給のミスマッチに対する余裕がある。これに対し、電力の供給では、需給にミスマッチが発生すると電源設備が電力を遮断する、すなわち停電になることがある。このため、電力供給での負荷追従（電力の供給が需要に合うように、設備の負荷を需要に追従させて運転すること）は、熱供給での場合と比較すると重要である。
【０００４】
負荷の応答特性は、熱電設備によって異なる。例えば、蓄電池は、ガスエンジンに比べて応答が速く、電力需要の周波数の高い変動にも対応できる。しかし、蓄電池は、蓄電量に限界があるため、常時、負荷追従に使うことができない。また、設備によって発電・熱供給の容量が異なるので、負荷追従に対応できる範囲も設備ごとに異なる。このため、負荷配分を決定する制御ロジックは、このような各設備の特性を踏まえた上で構築する必要がある。
【０００５】
上述したように、近年では設備が多様化し、顧客によって設備構成が大きく変わることから、熱電設備の制御ロジックは、設備を構成する都度、構築されることが多い。これによって、エンジニアリングの増大に伴う高コスト化と納期の長期化がもたらされている。
【０００６】
このような課題に対し、各設備の特性を踏まえた上で、負荷追従に対する制御方法を一般化しておき、自動で制御ロジックを構築できるような技術が望まれている。
【０００７】
複数種類の発電設備を利用して電力を供給する従来の制御方法の例は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された制御方法では、補償するべき負荷変動を周波数解析して複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域の負荷変動をそれぞれ分散型電源（例えば、ガスエンジン、マイクロガスタービン、及び二次電池）のいずれかに分担させて補償する。この方法により、負荷変動に対する追従性能が異なる複数種類の発電設備を統合的に制御することによって、負荷変動を補償することができる。
【０００８】
また、従来の技術には、複数の発電設備に対する負荷配分を最適化によって求める運用方法がある。これは、電力需要と再エネ設備の発電量との予測値を条件として、コストやＣＯ２の排出量が最小となる負荷を最適化によって求め、この負荷（計画負荷）に基づいて発電設備を運用する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００６－２４６５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された制御方法などの従来技術では、補償するべき負荷変動は、負荷変動の周波数に応じて各発電設備に分担させることができるが、負荷変動の大きさまでも補償するものではない。例えば、太陽光発電設備や風力発電設備などの再エネ設備は、天候の状況によって発電量が大きく変動するので、他の発電設備は、この変動を補償するように発電量を調整する必要がある。しかし、従来の技術では、このような負荷変動の大きさの補償は、考慮されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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