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公開番号2024166962
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023083410
出願日2023-05-19
発明の名称需給計画装置および需給計画方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類H02J 3/00 20060101AFI20241122BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】実際の系統運用状態を反映した運用制約条件を加味した網羅的な検証シナリオの生成と処理時間の低減を両立することができる需給計画装置を提供する。
【解決手段】各種の運用制約条件を満たした上で運用計画を策定する需給計画装置200であって、過去時点における運用実績の情報を含む過去実績情報および過去時点において設定された制約情報の情報を含む過去制約情報に基づき、過去実績情報と過去制約情報を比較評価する過去実績評価部と、過去実績評価部の過去実績評価結果に基づき、各種の運用制約条件の組み合わせとして規定される検証シナリオを生成するシナリオ生成部17と、を備える。需給計画装置200は、さらに、過去運用実績を反映した過去時点における運用制約を含む推定制約情報を算出し、算出された過去時点における推定制約情報に基づき、将来時点の推定制約情報を算出する制約条件推定部15を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
各種の運用制約条件を満たした上で運用計画を策定する需給計画装置であって、
過去時点における運用実績の情報を含む過去実績情報および過去時点において設定された制約情報の情報を含む過去制約情報に基づき、前記過去実績情報と前記過去制約情報を比較評価する過去実績評価部と、
前記過去実績評価部の過去実績評価結果に基づき、各種の運用制約条件の組み合わせとして規定される検証シナリオを生成するシナリオ生成部と、を備える
ことを特徴とする需給計画装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記過去実績情報は、指定された過去情報のデータ期間、過去情報の取得日時、過去情報の対象設備、過去情報の対象エリアのいずれか1つ以上の条件を満たす過去情報を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の需給計画装置。
【請求項３】
前記過去実績評価部は、指定期間におけるｋＷｈ制約、指定期間における計画停止制約のいずれか１つ以上の制約項目を含む制約条件について前記過去実績情報と前記過去制約情報を比較評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の需給計画装置。
【請求項４】
前記過去実績評価部は、前記過去実績情報から算出された平均値、上限値、下限値、度数分布のいずれか1つ以上を含む統計的な評価指標値を用いて前記過去実績情報と前記過去制約情報を比較評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の需給計画装置。
【請求項５】
前記需給計画装置は、さらに、前記過去実績評価部において算出した過去実績情報の評価値と前記過去制約情報に基づき、前記過去運用実績を反映した過去時点における運用制約を含む推定制約情報を算出する制約条件推定部を備え、
前記シナリオ生成部は、前記制約条件推定部で算出された推定制約情報に基づき、各種の運用制約条件の組み合わせとして規定される検証シナリオを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の需給計画装置。
【請求項６】
前記制約条件推定部は、算出された過去時点における推定制約情報に基づき、将来時点の推定制約情報を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の需給計画装置。
【請求項７】
前記制約条件推定部は、制約項目の過去実績情報との適合度を用いて、過去時点における運用制約を含む推定制約情報を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の需給計画装置。
【請求項８】
前記需給計画装置は、前記過去時点および前記将来時点の推定制約情報に基づき、各制約項目の設定値の増減における上下限および変化幅、制約の考慮対象となる期間の増減における開始時間、終了時間、および期間長の上下限および変化幅、制約の考慮対象となる期間の年度、季節、曜日、平休日種別、時刻のいずれか1つ以上を含む制約変更情報を生成する制約変更条件生成部をさらに備え、
前記シナリオ生成部は、前記推定制約情報及び前記制約変更情報に基づき、前記推定制約情報及び前記制約変更情報を加味した需給計画を策定する
ことを特徴とする請求項６に記載の需給計画装置。
【請求項９】
前記需給計画装置は、前記検証シナリオに含まれる制約情報に基づき、前記制約情報を加味した需給計画を策定する計画策定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項６に記載の需給計画装置。
【請求項１０】
各種の運用制約条件を満たした上で運用計画を策定する需給計画方法であって、
過去時点における運用実績の情報を含む過去実績情報および過去時点において設定された制約情報の情報を含む過去制約情報に基づき、前記過去実績情報と前記過去制約情報を比較評価する過去実績評価ステップと、
前記過去実績評価ステップにおいて算出した過去実績情報の評価値と前記過去制約情報に基づき、前記過去運用実績を反映した過去時点における運用制約を含む推定制約情報を算出する制約条件推定ステップと、
前記制約条件推定ステップで算出された推定制約情報に基づき、各種の運用制約条件の組み合わせとして規定される検証シナリオを生成するシナリオ生成ステップと、
前記検証シナリオに含まれる制約情報に基づき、前記制約情報を加味した需給計画を策定する計画策定ステップと、を有する
ことを特徴とする需給計画方法。
（【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、需給計画装置および需給計画方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統は、多くの発電機、負荷、送配電機器および制御装置から構成されている。電力系統を安定かつ低コストで運用するため、時々刻々と変動する電力需要に対して、電力の供給量のバランスを保つための需給計画の策定が必要となる。天候に依存して出力が大きく変動する再生可能エネルギー電源を大量に導入しつつ高効率な系統運用を実現するため、各国において市場主導型の電力系統運用への移行が進められている。
【０００３】
電力系統運用を実現するための必要機能として、次世代の中央給電指令所におけるセキュリティ制約付き発電機起動停止計画（ＳＣＵＣ：Security Constrained Unit Commitment）およびセキュリティ制約付き経済配分（ＳＣＥＤ：Security Constrained Economic Dispatch）機能があり、広域メリットオーダーと各種運用制約を充足する発電起動停止計画および出力配分を策定することが可能である。前記のＳＣＵＣ／ＳＣＥＤ機能において発電計画を求めるための最適化問題として、目的関数は運用コスト最小化、遵守すべき運用制約は発電ユニット制約（出力上下限、出力変化速度、最小起動停止時間など）、系統制約（潮流制約など）が設定される。
【０００４】
今般、燃料備蓄量不足や想定外の需要変動などを原因とした需給逼迫（ｋＷｈ制約）や、気象急変による再生可能エネルギーの長期出力低下（ＤＤＤ：Dark Doldrums、または風力発電タービンの凍結など）が発生している。また、再生可能エネルギー、分散型電源、ＥＶ、ＢＥＳＳの導入量増大に伴い、電力消費傾向・変動トレンドの事前想定が困難となり、かつ事故時の影響が複雑化していく傾向にある。
【０００５】
前記２点を背景として、系統の長期安定運用を担う責任者（日本国内では一般送配電事業者）が長期的な安定運用への投資と説明責任を果たすため、月間・年間以上の長期制約を検討範囲とする計画策定、および各種の想定外変動を加味した複数の検証シナリオを考慮した計画策定による事前対策検証が必要となる。ここで検証シナリオとは、電力需給状況や設備運用特性などに基づき、電力系統の運用において満たすべき制約条件を定義した情報を指す。上記の検証シナリオにより定義される制約条件を満たしつつ、コスト最小化などの指標に基づく最適な需給計画が策定される。
【０００６】
前記の背景の元、電力系統を運用する事業者が様々な生じ得る系統状態を想定した上で最適な電力系統の運用方法を決定するための需給計画技術が考案されている。例えば、特許文献１には、「電力系統の設備計画の策定のために評価される複数の評価対象設備から１つの設備を選択設備として選択し、電力系統の系統構成を示す系統構成情報を用いて選択設備の存在の有無を変更した系統構成を示す変更系統構成情報を作成する構成変更反映部、を備える。優先度算出装置は、変更系統構成情報と負荷量を用いて潮流計算を行う潮流計算部と、潮流計算の結果を用いて、電力系統を構成する設備であって選択設備以外の設備である他設備への影響の度合いを選択設備の更新の優先度として算出する優先度算出部と、を備え、優先度算出装置は、選択設備を変更することにより、複数の評価対象設備のそれぞれの優先度を算出する。」という記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２１－１９１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、太陽光発電や風力発電に代表される再生可能エネルギーが系統に大量導入されつつある。それらの再生可能エネルギーは急峻かつ事前想定困難な発電出力変動を伴い、この結果として、電力需給状況が大きく変化する可能性がある。また、火力発電機の運用においては、天然ガスや石油などの資源産出国の政治情勢、燃料輸送や貯蔵施設におけるトラブル、燃料価格高騰・調達困難を起因としてｋＷｈ制約の観点で発電可能量に影響が生じる事象が発生している。さらに、気象予報から乖離した想定外の気象状況による電力需要増加に発電機の作業停止の時期が重なることにより、供給力不足による需給逼迫が発生する可能性がある。
【０００９】
前記の系統運用状況を考慮し、網羅的なシナリオ検証に基づく事前対策とともに、実際の運用状態に伴い今後の系統運用において想定されるシナリオを随時更新する必要がある。ここで、機械的に検証シナリオを設定すると、目的に対してシナリオが過剰になることによる計画策定の計算時間増大、またはシナリオ不足により重要シナリオの検証漏れが生じる恐れがある。以上の観点より、検証目的および実際の運用状態を反映した過不足のない検証シナリオの生成・抽出が必要となる。
【００１０】
特許文献１に記載の技術では、ある１つの設備の故障有無に対する影響を評価するため、複数設備故障の組合せや設備故障以外の過酷事象など、事前に規定されていない系統状態の評価が困難であり、または評価ケースの入力の労力が増大するため、網羅的なシナリオ検証の実現が困難である。また、シナリオ設定において実際の運用状態に基づく制約条件を反映しないため、系統運用状態の変化により検証が必要となるシナリオの検証漏れや、実情を反映しない不要なシナリオ検証に計算リソースを消費する恐れがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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