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公開番号2025007459
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108880
出願日2023-06-30
発明の名称予測方法及びシミュレーション装置
出願人国立大学法人宮崎大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/00 20060101AFI20250109BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】主電源及び補助電源を備える電力供給システムのランニングコストを低減する予測方法及びシミュレーション装置を提供する。
【解決手段】電力供給システム1は、再生可能エネルギで発電を行う主電源から需要家に供給される第1電力量yの予測誤差が確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、第1電力量の推定値と供給する電力を調整可能な補助電源から需要家に供給される第2電力量x(r)の推定値との組み合わせを複数組生成し、第2電力量の推定値を補助電源で発電するのに要する第1コストと予測需要電力量に対して第1電力量がとり得る値と第2電力量の推定値との合計である合計電力量が不足した場合のペナルティを示す第2コストを算出する。第1コストと第2コストとの合計に応じて大きくなるランニングコストの期待値が最小となる組み合わせに係る第2電力量の推定値に基づいて、パラメータの値を算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
再生可能エネルギで発電を行う主電源から需要家に供給される単位時間当たりの第１電力量と、供給する電力を調整可能な補助電源から前記需要家に供給される単位時間当たりの第２電力量との合計である合計電力量が、前記需要家の単位時間当たりの予測需要電力量と等しくなるように、前記第２電力量を決定するパラメータをシミュレーション装置によって予測する予測方法であって、
前記第１電力量の予測誤差が確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、前記第１電力量の初期予測値と前記予測需要電力量とに基づいて、前記第１電力量の推定値と前記第２電力量の推定値との組み合わせを複数組生成し、
前記組み合わせ毎に、前記第２電力量の推定値を前記補助電源で発電するのに要する第１コストを算出し、
前記組み合わせ毎に、前記第１電力量の推定値からのずれが前記確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、前記第１電力量の推定値に基づいて、前記第１電力量が取り得る値を複数算出し、前記第１電力量が取り得る値毎に、前記予測需要電力量に対して前記合計電力量が不足した場合のペナルティを示す第２コストを算出し、
前記第１コストと前記第２コストとの合計に応じて大きくなるランニングコストの期待値が最小となる前記組み合わせに係る前記第２電力量の推定値に基づいて、前記パラメータの値を算出する、
予測方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記補助電源の電力供給に用いられる燃料の単価と、前記補助電源の発電効率と、前記第２電力量の推定値と、に基づいて、前記第１コストを算出する、
請求項１に記載の予測方法。
【請求項３】
前記第１電力量が取り得る値に基づく前記合計電力量が前記予測需要電力量に対して不足している場合、その不足量に比例する値を前記第２コストとして算出し、
前記第１電力量が取り得る値に基づく前記合計電力量が前記予測需要電力量に対して不足していない場合、前記第２コストを０とする、
請求項１に記載の予測方法。
【請求項４】
前記補助電源は燃料電池であり、前記パラメータは燃料電池の負荷率であり、
前記第１コストと、前記第２コストと、前記負荷率の増加に応じて大きくなる第３コストとの合計に応じて大きくなるランニングコストの期待値が最小となる前記組み合わせに係る前記第２電力量の推定値に基づいて、前記パラメータの値を算出する、
請求項１に記載の予測方法。
【請求項５】
所定の時間幅を有する時間帯ごとに前記燃料電池の負荷率を算出し、
着目する時間帯の前記負荷率が１つ前の時間帯の前記負荷率に比べ増加している場合、その増加量に比例する値を前記第３コストとして算出し、
着目する時間帯の前記負荷率が１つ前の時間帯に比べ増加していない場合、前記第３コストを０とする、
請求項４に記載の予測方法。
【請求項６】
前記主電源は、太陽光発電装置である、
請求項１に記載の予測方法。
【請求項７】
再生可能エネルギで発電を行う主電源から需要家に供給される単位時間当たりの第１電力量と、供給する電力を調整可能な補助電源から前記需要家に供給される単位時間当たりの第２電力量との合計である合計電力量が、前記需要家の単位時間当たりの予測需要電力量と等しくなるように、前記第２電力量を決定するパラメータを予測するシミュレーション装置であって、
前記第１電力量の予測誤差が確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、前記第１電力量の初期予測値と前記予測需要電力量とに基づいて、前記第１電力量の推定値と前記第２電力量の推定値との組み合わせを複数組生成する推定値算出部と、
前記組み合わせ毎に、前記第２電力量の推定値を前記補助電源で発電するのに要する第１コストを算出する第１コスト算出部と、
前記組み合わせ毎に、前記第１電力量の推定値からのずれが前記確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、前記第１電力量の推定値に基づいて、前記第１電力量が取り得る値を複数算出し、前記第１電力量が取り得る値毎に、前記予測需要電力量に対して前記合計電力量が不足した場合のペナルティを示す第２コストを算出する第２コスト算出部と、
前記第１コストと前記第２コストとの合計に応じて大きくなるランニングコストの期待値が最小となる前記組み合わせに係る前記第２電力量の推定値に基づいて、前記パラメータの値を算出するパラメータ算出部と、
を備えるシミュレーション装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、予測方法及びシミュレーション装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
持続的な社会の実現のため、太陽光発電（ＰＶ；PhotoVoltaic）等の再生可能エネルギの活用が求められている。しかし、太陽光発電の発電量は変動が大きいため、その出力の不安定さを補う必要がある。そこで、特許文献１に開示されているように、太陽光発電と、例えば燃料電池とを組み合わせ、需要家が消費する需要電力量に見合う電力を供給するため、太陽光発電の電力不足を、燃料電池の電力で補う電力供給システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－０７５３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力供給のランニングコストを考慮すると、主電源（太陽光発電）から供給される電力量をできるだけ大きくし、補助電源（燃料電池）から供給される電力量を小さくするのが望ましい。また、ランニングコストを抑えるためには、補助電源で用いられる燃料の量を、必要最低限のものとするのが望ましい。このような背景から、ランニングコストを適切に削減するために、補助電源から供給される電力量を、前もって見積もっておく必要がある。
【０００５】
本発明は、上記実情の下になされたものであり、主電源及び補助電源を備える電力供給システムのランニングコストを低減することができる予測方法及びシミュレーション装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る予測方法は、
再生可能エネルギで発電を行う主電源から需要家に供給される単位時間当たりの第１電力量と、供給する電力を調整可能な補助電源から前記需要家に供給される単位時間当たりの第２電力量との合計である合計電力量が、前記需要家の単位時間当たりの予測需要電力量と等しくなるように、前記第２電力量を決定するパラメータをシミュレーション装置によって予測する予測方法であって、
前記第１電力量の予測誤差が確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、前記第１電力量の初期予測値と前記予測需要電力量とに基づいて、前記第１電力量の推定値と前記第２電力量の推定値との組み合わせを複数組生成し、
前記組み合わせ毎に、前記第２電力量の推定値を前記補助電源で発電するのに要する第１コストを算出し、
前記組み合わせ毎に、前記第１電力量の推定値からのずれが前記確率分布に従うものと仮定した乱数計算により、前記第１電力量の推定値に基づいて、前記第１電力量が取り得る値を複数算出し、前記第１電力量が取り得る値毎に、前記予測需要電力量に対して前記合計電力量が不足した場合のペナルティを示す第２コストを算出し、
前記第１コストと前記第２コストとの合計に応じて大きくなるランニングコストの期待値が最小となる前記組み合わせに係る前記第２電力量の推定値に基づいて、前記パラメータの値を算出する。
【０００７】
前記補助電源の電力供給に用いられる燃料の単価と、前記補助電源の発電効率と、前記第２電力量の推定値と、に基づいて、前記第１コストを算出する、
こととしてもよい。
【０００８】
前記第１電力量が取り得る値に基づく前記合計電力量が前記予測需要電力量に対して不足している場合、その不足量に比例する値を前記第２コストとして算出し、
前記第１電力量が取り得る値に基づく前記合計電力量が前記予測需要電力量に対して不足していない場合、前記第２コストを０とする、
こととしてもよい。
【０００９】
前記補助電源は燃料電池であり、前記パラメータは燃料電池の負荷率であり、
前記第１コストと、前記第２コストと、前記負荷率の増加に応じて大きくなる第３コストとの合計に応じて大きくなるランニングコストの期待値が最小となる前記組み合わせに係る前記第２電力量の推定値に基づいて、前記パラメータの値を算出する、
こととしてもよい。
【００１０】
所定の時間幅を有する時間帯ごとに前記燃料電池の負荷率を算出し、
着目する時間帯の前記負荷率が１つ前の時間帯の前記負荷率に比べ増加している場合、その増加量に比例する値を前記第３コストとして算出し、
着目する時間帯の前記負荷率が１つ前の時間帯に比べ増加していない場合、前記第３コストを０とする、
こととしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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