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公開番号2025083198
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2023196960
出願日2023-11-20
発明の名称電力需給調整システム及び電力需給調整方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02J 13/00 20060101AFI20250523BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約
【課題】正確な電力需給調整を行う電力需給調整システムを提供する。
【解決手段】実施形態による電力需給調整システムは、交流電源から供給される交流電力を整流した直流電力をき電回路に供給する変電所の受電電力量を調整するシステムであって、需給調整実施時間帯における調整電力および基準値を含む需給調整指令と、変電所の負荷電力予測値とを取得し、変電所の負荷電力予測値と調整電力および基準値に基づく目標受電電力との差である充放電電力値を算出し、前記充放電電力値に基づく目標電力量を用いて、交流電源に対する負荷を調整する調整量を生成する需給調整装置と、蓄電媒体を含み、需給調整実施時間帯において、き電回路の電圧と調整量と蓄電媒体の充電状態とに基づき、き電回路からの回生電力を蓄電媒体に充電するとともにき電線へ蓄電媒体の放電電力を供給する蓄電装置と、を備える。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
交流電源から供給される交流電力を整流した直流電力をき電回路に供給する変電所の受電電力量を調整するシステムであって、
需給調整実施時間帯における調整電力および基準値を含む需給調整指令と、前記変電所の負荷電力予測値とを取得し、前記変電所の前記負荷電力予測値と前記調整電力および前記基準値に基づく目標受電電力との差である充放電電力値を算出し、前記充放電電力値に基づく目標電力量を用いて、前記交流電源からの受電電力量を調整する調整量を生成する需給調整装置と、
蓄電媒体を含み、前記需給調整実施時間帯において、前記き電回路の電圧と前記調整量と前記蓄電媒体の充電状態とに基づき、前記き電回路からの回生電力を前記蓄電媒体に充電するとともに前記き電回路へ前記蓄電媒体の放電電力を供給する蓄電装置と、
を備える電力需給調整システム。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
交流電源から供給される交流電力を整流した直流電力をき電回路に供給する変電所の受電電力量を調整するシステムであって、
需給調整実施時間帯における目標受電電力を含む需給調整指令と、前記変電所の負荷電力予測値とを取得し、前記変電所の前記負荷電力予測値と前記目標受電電力との差である充放電電力値を算出し、前記充放電電力値に基づく目標電力量を用いて、前記交流電源からの受電電力量を調整する調整量を生成する需給調整装置と、
蓄電媒体を含み、前記需給調整実施時間帯において、前記き電回路の電圧と前記調整量と前記蓄電媒体の充電状態とに基づき、前記き電回路からの回生電力を前記蓄電媒体に充電するとともに前記き電回路へ前記蓄電媒体の放電電力を供給する蓄電装置と、
を備える電力需給調整システム。
【請求項３】
前記電力需給調整システムは、前記交流電源の受電電力を計測する上位制御装置と通信可能であって、
前記需給調整装置は、前記受電電力の計測値に基づいて生成された前記変電所の負荷電力の予測値である前記負荷電力予測値を、前記上位制御装置から取得する、請求項１または請求項２に記載の電力需給調整システム。
【請求項４】
前記需給調整装置は、前記需給調整実施時間帯および前記調整量の値に応じた制御テーブル選択指令を出力し、
前記蓄電装置は、前記蓄電媒体の充電状態に対する、前記蓄電媒体の充電を行う前記き電回路の電圧、および、前記蓄電媒体の充電状態に対する、前記蓄電媒体の放電を行う前記き電回路の電圧を含むテーブルを複数備え、前記制御テーブル選択指令に応じて選択した前記テーブルを用いて、前記蓄電媒体の充電状態と前記き電回路の電圧とに応じて、前記き電回路から供給される電力を前記蓄電媒体に充電するとともに前記き電回路へ前記蓄電媒体から放電された電力を供給する、請求項３記載の電力需給調整システム。
【請求項５】
前記蓄電装置は、前記需給調整実施時間帯において、前記蓄電媒体の充電状態に対する、前記蓄電媒体の充電を行う前記き電回路の電圧の下限値、および、前記蓄電媒体の充電状態に対する、前記蓄電媒体の放電を行う前記き電回路の電圧の上限値の少なくとも一方を、前記調整量に応じて調整する、請求項４記載の電力需給調整システム。
【請求項６】
前記交流電源の受電電力量は、前記交流電源から前記き電回路に供給される電力量と前記変電所に含まれる他の交流負荷で消費される電力量との合算である、請求項１または請求項２記載の電力需給調整システム。
【請求項７】
前記蓄電媒体は二次電池である、請求項１または請求項２記載の電力需給調整システム。
【請求項８】
複数の前記変電所を備えたシステムであって、
前記負荷電力予測値は、複数の前記変電所が前記交流電源から受電した受電電力の計測値に基づいて生成される、請求項３に記載の電力需給調整システム。
【請求項９】
交流電源から供給される交流電力を整流した直流電力をき電回路に供給する変電所の受電電力量を調節する方法であって、
需給調整実施時間帯における調整電力および基準値を含む需給調整指令と、前記変電所の負荷電力予測値とを取得し、前記変電所の前記負荷電力予測値と前記調整電力および前記基準値に基づく目標受電電力との差である充放電電力値を算出し、前記充放電電力値に基づく目標電力量を用いて、前記交流電源からの受電電力量を調整する調整量を生成し、
前記需給調整実施時間帯において、前記き電回路の電圧と前記調整量と蓄電媒体の充電状態とに基づき、前記き電回路からの回生電力を前記蓄電媒体に充電するとともに前記き電回路へ前記蓄電媒体の放電電力を供給する、電力需給調整方法。
【請求項１０】
交流電源から供給される交流電力を整流した直流電力をき電回路に供給する変電所の受電電力量を調節する方法であって、
需給調整実施時間帯における目標受電電力を含む需給調整指令と、前記変電所の負荷電力予測値とを取得し、前記変電所の前記負荷電力予測値と前記目標受電電力との差である充放電電力値を算出し、前記充放電電力値に基づく目標電力量を用いて、前記交流電源からの受電電力量を調整する調整量を生成し、
前記需給調整実施時間帯において、前記き電回路の電圧と前記調整量と蓄電媒体の充電状態とに基づき、前記き電回路からの回生電力を前記蓄電媒体に充電するとともに前記き電回路へ前記蓄電媒体の放電電力を供給する、電力需給調整方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力需給調整システム及び電力需給調整方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電力を安定的に供給するためには、電力供給区域において周波数制御および需給バランス調整を行う需給調整力の確保が欠かせない。需給調整力は、時々刻々と変化する電力需要（消費）に対して供給（発電）を一致させるための電力供給力である。近年、需給調整力の取引を可能にする需給調整市場が創設された。需給調整市場で要求される電力の需給計画にしたがって需給調整力を提供するための様々な手法が提案されている。
【０００３】
電気鉄道で鉄道車両（いわゆる電車）に電気を送る方式の１つに、例えば直流饋電システムがある。この直流饋電システムを採用する鉄道では、回生失効や架線電圧降下対策のために、蓄電池（以下「蓄電素子」と称す）、電力変換器および制御装置を含む電気鉄道用の変電設備と直流饋電システムとを接続し、蓄電素子を充放電することで架線からの回生率の向上や、架線電圧の安定化を図っている。
【０００４】
一方で、近年、太陽光・風力発電などの分散電源の普及に伴い、交流系統の送配電において電力供給区域の周波数制御・需給バランス調整を行うために必要となる調整力が必要となる状況が散見されてきた。
【０００５】
従来、蓄電要素と、当該蓄電要素を充放電する電力変換器とを有する蓄電装置を饋電システムに接続し、蓄電装置を統括する上位制御装置からの指令により充放電することで需給調整能力を提供することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開2023-023565号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方で、蓄電池を統括する上位制御装置から、蓄電装置への充放電制御の指令は、蓄電池の充放電電力値で与えられる場合がある。この時、蓄電装置の充放電は与えられた充放電電力値に基づき行われるが、列車負荷の有無やその大きさにより、直流き電システム内へ指令値通りの電力が充放電できるかどうかは状況によって異なる。場合によっては、上位制御装置からの指令値通りの出力が行えず、単位時間あたりの蓄電装置の充放電電力量は目標値と乖離してしまい、正確な需給調整能力を供出することが難しかった。
【０００８】
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、正確な電力需給調整を行う電力需給調整システム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】
【０００９】
実施形態による電力需給調整システムは、交流電源から供給される交流電力を整流した直流電力をき電回路に供給する変電所の受電電力量を調整するシステムであって、需給調整実施時間帯における調整電力および基準値を含む需給調整指令と、前記変電所の負荷電力予測値とを取得し、前記変電所の前記負荷電力予測値と、前記調整電力および前記基準値に基づく目標受電電力との差である充放電電力値を算出し、前記充放電電力値に基づく目標電力量を用いて、前記交流電源からの受電電力量を調整する調整量を生成する需給調整装置と、蓄電媒体を含み、前記需給調整実施時間帯において、前記き電回路の電圧と前記調整量と前記蓄電媒体の充電状態とに基づき、前記き電回路からの回生電力を前記蓄電媒体に充電するとともに前記き電線へ前記蓄電媒体の放電電力を供給する蓄電装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本実施形態の電力需給調整システムの一構成例を概略的に示した図である。
図２は、図１に示す電力需給調整システムの需給調整装置の位置構成例を概略的に示す図である。
図３は、下げＤＲが実行される際にき電電圧－ＳＯＣ制御で用いられる放電開始電圧・充電開始電圧－ＳＯＣのテーブルの一例を概略的に示す図である。
図４は、上げＤＲが実行される際にき電電圧－ＳＯＣ制御で用いられる放電開始電圧・充電開始電圧－ＳＯＣのテーブルの一例を概略的に示す図である。
図５は、第１実施形態の電力需給調整システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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