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公開番号2025108029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2024001620
出願日2024-01-10
発明の名称エネルギ運用計画装置及びエネルギ運用計画方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類H02J 3/00 20060101AFI20250715BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】通信遅れなど電力機器の周囲環境の影響や出力応答性などの性能や外的要因を含めた上で、適正なエネルギ運用計画を作成できるようにする。
【解決手段】電力機器性能に関する電力機器情報及び/又は運用状態に関する電力機器状態情報を取得して、各電力機器の運用計画を作成する。そして、電力機器性能や運用状態に基づき、送信される計画指令値に対する電力機器の電力出力の応答を電力機器の周囲環境の影響を含めた機器出力応答モデルとして生成する。この機器出力応答モデルに基づき計画指令値に対する電力機器の電力出力の応答を予測しながら、電力機器の運用計画よりも短い時間刻みで電力機器の周囲環境の影響を補償し、運用計画との運用制約を満たすように計画指令値を生成して各電力機器に送信する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
電力機器性能に関する電力機器情報及び／又は運用状態に関する電力機器状態情報を格納した計画情報部と、
前記計画情報部での計画作成に必要な情報を入力として、各電力機器の運用計画を作成する運用計画作成部と、
前記計画情報部の電力機器性能や運用状態に基づき、送信される計画指令値に対する電力機器の電力出力の応答を電力機器の周囲環境の影響を含めた機器出力応答モデルとして生成する機器出力応答モデル部と、
前記機器出力応答モデルに基づき計画指令値に対する電力機器の電力出力の応答を予測しながら、電力機器の運用計画よりも短い時間刻みで電力機器の周囲環境の影響を補償し、運用計画との運用制約を満たすように計画指令値を生成して各電力機器に送信する運用計画指令部と、を備えた
エネルギ運用計画装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記機器出力応答モデル部は、
前記運用計画指令部が生成した計画指令値を電力機器に送信し、電力機器の電力出力を検出して、前記電力機器を運用する間に、前記機器出力応答モデルを調整することで、電力機器の詳細な性能又は状態が不明な場合においても電力機器の出力応答特性を推定する
請求項１に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項３】
前記運用計画作成部は、
電力機器の将来の電力出力を予測しながら計画指令値を生成するにあたり、将来の時刻で運用制約を違反することが判明した場合に、運用制約の違反量に応じた余裕を確保するように前記運用計画を更新する
請求項２に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項４】
前記運用計画指令部は、
複数の電力機器のいずれかで電力出力が変動する場合に、計画指令値の対象期間中に電力出力が増加変動又は減少変動したシナリオを想定し、期間中の変動発生前の計画指令値は各変動シナリオで同一とし、想定したシナリオのそれぞれに対して運用制約を満たすように計画指令値を生成する
請求項１に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項５】
前記機器出力応答モデル部での前記機器出力応答モデルに基づいて電力機器の想定仕様及び／又は電力市場の設定量を校正する想定性能補正部と、
調整規約内の最大又は最小調整時の調整指令シナリオを生成する外部指令シナリオ生成部と、を備え、
前記運用計画指令部は、前記調整指令シナリオを考慮して計画指令を生成する
請求項２に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項６】
外部システムが制御可能な機器種別及び／又は特性を把握する外部運用計画連携部と、
前記外部システムが制御可能な機器種別の中から当該エネルギ運用計画装置が扱う電力機器を統合して制御することで模擬可能な機種種別を選択し、選択した機種種別に応じたモデル定数を設定する機器集合出力応答モデル部と、を備え、
前記機器集合出力応答モデルが算定した出力応答モデルに従うように電力機器を制御する
請求項５に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項７】
当該エネルギ運用計画装置とそのエネルギ運用計画装置が統合して制御する複数の電力機器を、前記機器集合出力応答モデル部が生成する機器集合出力応答モデル通りに応答する電力機器と見なし、１つ以上のエネルギ運用計画装置が上位のエネルギ運用計画装置又は外部の事業者のシステムに制御される
請求項６に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項８】
前記機器出力応答モデル部は、最適化問題で前記機器出力応答モデルが定義可能な非線形関数を活用して、機器出力応答モデルを構築する
請求項１に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項９】
前記機器出力応答モデルのモデル定数、又は前記機器出力応答モデルを活用した計画指令値に対する電力機器の電力出力を画面表示する
請求項１に記載のエネルギ運用計画装置。
【請求項１０】
電力機器性能に関する電力機器情報及び／又は運用状態に関する電力機器状態情報を格納する電力機器状態情報格納処理と、
前記電力機器状態情報格納処理での計画作成に必要な情報を入力として、各電力機器の運用計画を作成する運用計画作成処理と、
前記電力機器状態情報での電力機器性能や運用状態に基づき、送信される計画指令値に対する電力機器の電力出力の応答を電力機器の周囲環境の影響を含めた機器出力応答モデルとして生成する機器出力応答モデル生成処理と、
前記機器出力応答モデルに基づき計画指令値に対する電力機器の電力出力の応答を予測しながら、電力機器の運用計画よりも短い時間刻みで電力機器の周囲環境の影響を補償し、運用計画との運用制約を満たすように計画指令値を生成して各電力機器に送信する運用計画指令処理と、を含む
エネルギ運用計画方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ運用計画装置及びエネルギ運用計画方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
複数のエネルギ設備を有する事業者や、エネルギ設備の運用計画を調整可能な事業者などでは、エネルギ運用計画を立案することが行われている。このエネルギ運用計画は、電力系統に接続された電力機器の最適な運用を実現するために、将来状況の予測値に基づいて電力機器の将来運用の指針や発電出力を示した運用計画を作成するものである。
【０００３】
すなわち、エネルギ運用計画は、計画期間の各時刻における将来状況の予測値に基づいて、各発電機や電力系統の運用上の制約を充足した上で、電力機器の運転・停止状態及び発電出力を決定するものである。これにより、運用コストを最小化又は発電による収益を最大化することができる。この計画の時間刻みは、概ね30分刻みであり、計画が対象とする運用期間の前日には作成され、以後当日の状況に応じて調整される。なお、計画の作成方法の一例として、非特許文献１に記載された技術がある。
また、電力機器を電力系統に連携するにあたり、電力機器の運用状態を事前に電力系統運用者に報告する義務があるため、作成した計画は運用日の前日までに電力系統運用者に送付される。なお、送付した計画から発電量などの電力出力が逸脱するほど、インバランス料金として罰金が課されるため、経済的な運用を実現するためには、計画での発電量に従った電力機器の運用をする必要がある。
【０００４】
30分刻みで作成される計画の発電量は、計画に従って電力機器を運用するにあたり、実際の発電出力30分の平均値に対する目標値として扱われる。これに対して、実際の電力機器の発電量の30分平均値を計画値通りの出力とするためには、30分刻みの計画値に基づき、常時、短い時間刻みの計画指令値を算出して、時々刻々と運用される電力機器の指令値とする必要がある。この短い時間刻みの計画指令値に従って電力機器が発電出力するため、計画指令値は、30分平均値が計画と等しいだけでなく、電力機器の応答の速さなどと比べて、より詳細な機器仕様を満たす必要がある。このように、電力運用計画や計画指令値を活用することで、電力機器は常時、適切な運用がなされている。
【０００５】
近年、積極的に導入されている太陽光発電や風力発電機など再生可能エネルギでは、天候に応じて発電量の出力が変動するため、実際の電力機器の発電量は、事前に電力系統運用者に提出した計画値と同量の発電量にならないことがある。このため、再生可能エネルギの出力変動に応じて、発電出力が制御可能な蓄電池や燃料電池などにより発電機の発電出力を調整することで、複数の電力機器の合計電力出力を計画通りとするバーチャルパワープラント(ＶＰＰ：Virtual Power Plant)などが導入されている。
【０００６】
このような、複数の電力機器で構成して所望の電力を得る方法として、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載の技術は、計画指令値通りに各電力機器を制御するにあたって、計画指令値と特定の電力機器の電力出力が乖離した場合に、機器の優先順に従って各電力機器の指令値を、乖離した時点から将来まで補正するものである。この特許文献１に記載された技術によると、定期的又は乖離時に、計画指令値が更新されるため、常に状況に応じた適切な計画指令値となり、実際の電力機器の発電量を計画値通りに運用することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
吉川元庸、澤敏之、中島宏、木下光夫、榑林芳之、中田祐司、「火力・揚水発電所の運用計画作成手法」、電学論B、114巻、12号(1994)
【特許文献】
【０００８】
ＷＯ２０２１／００１９６３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された技術では、特定の電力機器の電力出力が計画指令値と乖離した場合、乖離が生じた以後の計画指令値を補正することで複数の電力機器の合計電力出力の期間平均値が計画値通りとした。一方で、再生可能エネルギの出力が急峻にかつ予期せず変動した場合には、事前に急峻な変動を補償可能できるように、高速な出力応答が可能な電力機器の出力余裕を確保しておく必要がある。特に計画値に対して電力出力の期間平均値を等しくするにあたり、期間内の最終時点で急峻な変化が生じた場合には、最終時点までの時間的な猶予の無さから、計画値通りにならずインバランス料金が徴収される可能性がある。
【００１０】
近年に導入が進んでいる自己託送やバーチャルパワープラントでは、遠方での電力機器も対象とされている。このような場合には、計画指令値を遠方機器に送信する過程で通信遅れが生じるため、計画指令値の送信遅れにより、遠方の機器の電力出力が増加する場合がある。遅れが大きな場合には、実際の電力機器の発電量が計画指令値通りにならないため、電力出力の期間平均値が計画値と等しくならない可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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