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公開番号2025026072
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131426
出願日2023-08-10
発明の名称電力系統解析装置、電力系統解析方法、およびプログラム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/00 20060101AFI20250214BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】将来における再生可能エネルギーの電力系統への導入の検討を支援することが可能な電力系統解析装置を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る電力系統解析装置は、シナリオデータと気象データを取得するデータ取得部と、将来断面における電力供給エリアの再生可能エネルギー発電量を算出する再生可能エネルギー出力算出部と、将来断面における電力供給エリアのエネルギー需要量を算出するエネルギー需要算出部と、他の発電設備の発電量を算出する電源出力算出部と、系統解析モデルを構築する系統解析モデル構築部と、系統解析モデルを用いて電力系統の潮流値を計算し、潮流値に基づく送電の安定度を計算し、潮流値の計算結果を示すベクトルデータをグルーピングし、ベクトルデータのグループと安定度との関係を評価するデータ解析部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力系統の解析条件に関する時系列データを示すシナリオデータと、前記電力系統の電力供給エリアの気象データと、を取得するデータ取得部と、
前記気象データを用いて、将来断面における前記電力供給エリアの再生可能エネルギー発電量を算出する再生可能エネルギー出力算出部と、
前記シナリオデータまたは前記気象データを用いて、将来断面における前記電力供給エリアのエネルギー需要量を算出するエネルギー需要算出部と、
前記再生可能エネルギー発電量および前記エネルギー需要量に基づいて、再生可能エネルギー発電装置を除く他の発電設備の発電量を算出する電源出力算出部と、
前記再生可能エネルギー発電量、前記エネルギー需要量、および前記他の発電設備の発電量に基づいて、前記電力系統を解析するための系統解析モデルを構築する系統解析モデル構築部と、
前記系統解析モデルを用いて前記電力系統の潮流値を計算する潮流解析を行い、前記潮流値に基づく送電の安定度を計算する安定度解析を行い、各将来断面の前記潮流値の計算結果を示すベクトルデータをグルーピングし、前記ベクトルデータのグループと前記安定度との関係を評価するデータ解析部と、
を備える、電力系統解析装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記ベクトルデータは、前記電力系統のノードの位相、有効電力、無効電力、および調相設備から投入される無効電力と、前記電力系統のブランチの有効電力潮流、無効電力潮流、有効電力損失、無効電力損失、相差角と、前記電力系統に設置される発電機の稼働容量と、の少なくとも１つを含む、請求項１記載の電力系統解析装置。
【請求項３】
前記再生可能エネルギー発電装置が、複数の風力発電装置であり、
前記複数の風力発電装置のいずれかの前記再生可能エネルギー発電量が設備容量を超える場合、前記再生可能エネルギー出力算出部は、
前記電力供給エリア内の地点の風速が所定のカットイン風速以上かつ所定の定格風速以下である条件を満たす他の風力発電装置に、前記設備容量に対する超過分の発電量を案分可能か否かを判定し、
前記他の風力発電装置に前記超過分の発電量を案分できない場合、前記風速が前記所定のカットイン風速よりも小さいかまたは前記所定の定格風速よりも大きい風力発電装置を前記超過分の発電量の案文対象に追加する、請求項２に記載の電力系統解析装置。
【請求項４】
前記電源出力算出部は、前記系統解析モデルの模擬対象とする電力系統の連系線と、前記系統解析モデルの模擬対象外の外部系統と接続される連系線の容量とを制約条件として前記発電量を算出し、
前記電力系統が前記外部系統と複数本の連系線で接続される場合、前記データ解析部は、前記複数本の連系線の本数と同じ数の仮想負荷を模擬し、各連系線容量の比率に応じて前記電力系統と前記外部系統との間における連系線潮流値を案分して、各仮想負荷の有効電力負荷を算出する、請求項１記載の電力系統解析装置。
【請求項５】
前記気象データが、気象再解析データである、請求項１に記載の電力系統解析装置。
【請求項６】
電力系統の解析条件に関する時系列データを示すシナリオデータと、前記電力系統の電力供給エリアの気象データと、を取得し、
前記気象データを用いて、将来断面における前記電力供給エリアの再生可能エネルギー発電量を算出し、
前記シナリオデータまたは前記気象データを用いて、将来断面における前記電力供給エリアのエネルギー需要量を算出し、
前記再生可能エネルギー発電量および前記エネルギー需要量に基づいて、再生可能エネルギー発電装置を除く他の発電設備の発電量を算出し、
前記再生可能エネルギー発電量、前記エネルギー需要量、および前記他の発電設備の発電量に基づいて、前記電力系統を解析するための系統解析モデルを構築し、
前記系統解析モデルを用いて前記電力系統の潮流値を計算する潮流解析を行い、
前記潮流値に基づく送電の安定度を計算する安定度解析を行い、
各将来断面の前記潮流値の計算結果を示すベクトルデータをグルーピングし、前記ベクトルデータのグループと前記安定度との関係を評価する、
電力系統解析方法。
【請求項７】
電力系統の解析条件に関する時系列データを示すシナリオデータと、前記電力系統の電力供給エリアの気象データと、を取得する処理と、
前記気象データを用いて、将来断面における前記電力供給エリアの再生可能エネルギー発電量を算出する処理と、
前記シナリオデータまたは前記気象データを用いて、将来断面における前記電力供給エリアのエネルギー需要量を算出する処理と、
前記再生可能エネルギー発電量および前記エネルギー需要量に基づいて、再生可能エネルギー発電装置を除く他の発電設備の発電量を算出する処理と、
前記再生可能エネルギー発電量、前記エネルギー需要量、および前記他の発電設備の発電量に基づいて、前記電力系統を解析するための系統解析モデルを構築する処理と、
前記系統解析モデルを用いて前記電力系統の潮流値を計算する潮流解析を行う処理と、
前記潮流値に基づく送電の安定度を計算する安定度解析を行う処理と、
各将来断面の前記潮流値の計算結果を示すベクトルデータをグルーピングし、前記ベクトルデータのグループと前記安定度との関係を評価する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力系統解析装置、電力系統解析方法、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電力広域的運営推進機関（ＯＣＣＴＯ：Organization for Cross-regional Coordination of Transmission Operators）のマスタープランは、再生可能エネルギーの導入量や偏重などから複数のシナリオを想定して費用対効果の観点から必要な設備増強策を提言している。しかし、再生可能エネルギーおよび需要の不確実性(出力変動や偏重など)や、それに起因して発生し得る系統課題(慣性力の低下・偏重、安定度など)の定量的な把握は、今後の検討課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－９４４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、将来における再生可能エネルギーの電力系統への導入の検討を支援することが可能な電力系統解析装置、電力系統解析方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る電力系統解析装置は、電力系統の解析条件に関する時系列データを示すシナリオデータと、電力系統の電力供給エリアの気象データと、を取得するデータ取得部と、
気象データを用いて、将来断面における電力供給エリアの再生可能エネルギー発電量を算出する再生可能エネルギー出力算出部と、
シナリオデータまたは気象データを用いて、将来断面における電力供給エリアのエネルギー需要量を算出するエネルギー需要算出部と、
再生可能エネルギー発電量およびエネルギー需要量に基づいて、再生可能エネルギー発電装置を除く他の発電設備の発電量を算出する電源出力算出部と、
再生可能エネルギー発電量、エネルギー需要量、および他の発電設備の発電量に基づいて、電力系統を解析するための系統解析モデルを構築する系統解析モデル構築部と、
系統解析モデルを用いて電力系統の潮流値を計算する潮流解析を行い、潮流値に基づく送電の安定度を計算する安定度解析を行い、各将来断面の潮流値の計算結果を示すベクトルデータをグルーピングし、ベクトルデータのグループと安定度との関係を評価するデータ解析部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本実施形態によれば、将来における再生可能エネルギーの電力系統への導入の検討を支援することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態に係る電力系統解析装置の概略的な構成を示すブロック図である。
系統解析ベースモデルデータの対象設備のダイアグラムである。
ある一つの将来断面におけるノードデータの一例を示す図である。
ある一つの将来断面におけるブランチデータの一例を示す図である。
ある一つの将来断面におけるトランスデータの一例を示す図である。
ある一つの将来断面における発電機データの一例を示す図である。
第１実施形態に係る電力系統解析装置による電力系統の解析動作の手順を示すフローチャートである。
風速を発電量に換算する方法の一例を説明するための図である。
再生可能エネルギー発電量が設備容量を超える場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。
ノードの潮流計算結果の一例を示す図である。
ブランチの潮流計算結果の一例を示す図である。
潮流計算結果のクラスタリングの一例を示す図である。
電力系統の安定度の評価結果の一例を示す図である。
本変形例に係る電力系統の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。下記の実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電力系統解析装置の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示す電力系統解析装置１は、データ取得部１０と、演算部２０と、記憶部３０と、データ出力部４０と、を備える。電力系統解析装置１は、電力系統における将来断面（将来時刻）の潮流計算結果を、電力供給の安定度に対応付けて解析する。以下、各部について説明する。
【００１０】
データ取得部１０は、シナリオデータＤ１１、再生可能エネルギー導入量データＤ１２、気象データＤ１３、発電機諸元データＤ１４、および系統解析ベースモデルデータＤ１５等を取得する。例えば、データ取得部１０は、これらのデータを外部機関や外部システムからネットワークを介して取得する。ここで、各データについて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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