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公開番号2025147568
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024047882
出願日2024-03-25
発明の名称制御設計支援方法、および、制御設計支援装置
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02J 3/00 20060101AFI20250930BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のエネルギー設備を備えたエネルギー供給システムの制御ロジックを短期間かつ低コストで生成する。
【解決手段】実システムの制御ロジックの設計を支援する制御設計支援方法であって、実システムを構成する各設備の仕様データを取り込むことで、各設備の負荷配分を決定する第一制御ロジックを制御シミュレータ内に作成する第一ステップと、制約条件の予測誤差の変動特性を解析することにより、第一制御ロジック内の制御パラメータを決定する第二ステップと、制約条件の過去データまたは模擬データと、運転計画に基づく各設備の負荷配分を、制御シミュレータを用いてシミュレーションする第三ステップと、第三ステップで有効性が検証された仕様データと制御パラメータを実システムの制御装置に設定することで、実システムの各設備の負荷配分を決定するための第二制御ロジックを構築する第四ステップと、を有する制御設計支援方法。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
需要に応じた負荷を供給する実システムの制御ロジックの設計を支援する制御設計支援方法であって、
前記実システムを構成する各設備の仕様データを取り込むことで、各設備の負荷配分を決定する第一制御ロジックを制御シミュレータ内に作成する第一ステップと、
制約条件の予測誤差の変動特性を解析することにより、前記第一制御ロジック内の制御パラメータを決定する第二ステップと、
前記制約条件の過去データまたは模擬データと、運転計画に基づく各設備の負荷配分を、前記制御シミュレータを用いてシミュレーションする第三ステップと、
前記第三ステップで有効性が検証された前記仕様データと前記制御パラメータを前記実システムの制御装置に設定することで、前記実システムの各設備の負荷配分を決定するための第二制御ロジックを構築する第四ステップと、
を有することを特徴とする制御設計支援方法。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
請求項１に記載の制御設計支援方法において、
前記仕様データとは、各設備が物理的に稼働可能な負荷範囲または容量範囲を示すデータであることを特徴とする制御設計支援方法。
【請求項３】
請求項２に記載の制御設計支援方法において、
前記第二ステップでは、周波数フィルタを用いて前記制約条件の予測誤差を高周波成分と低周波成分に分解し、前記高周波成分の振幅に基づいて前記制御パラメータを決定することを特徴とする制御設計支援方法。
【請求項４】
請求項３に記載の制御設計支援方法において、
前記負荷とは電力であり、前記各設備とは電力を供給する電力設備であり、前記制約条件とは電力需要と太陽光発電設備の発電量であり、前記有効性とは停電が発生しないことであり、前記制御パラメータとは各設備の仕様データに対するマージン量のデータであることを特徴とする制御設計支援方法。
【請求項５】
需要に応じた負荷を供給する実システムの制御ロジックの設計を支援する制御設計支援装置であって、
前記実システムを構成する各設備の仕様データに基づき各設備の負荷配分を決定する第一制御ロジックを実装した制御シミュレータと、
制約条件の予測誤差の変動特性を解析することにより、前記第一制御ロジック内の制御パラメータを決定する制御パラメータ決定部と、を有し、
前記制御シミュレータは、前記制約条件の過去データまたは模擬データと、運転計画に基づき、各設備の負荷配分をシミュレーションし、
前記制御パラメータ決定部は、前記シミュレーションにて有効性が検証された前記仕様データと前記制御パラメータを前記実システムの制御装置に設定することで、前記実システムの各設備の負荷配分を決定するための第二制御ロジックを構築することを特徴とする制御設計支援方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を供給する電力設備、熱を供給する熱設備、電力と熱の双方を供給する熱電設備、などのエネルギー設備を複数備えたエネルギー供給システムにおける各設備のエネルギー負荷配分の計画に対し、各種の実測値に基づき実際のエネルギー負荷配分をリアルタイムに調整するための制御ロジックを構築する、制御設計支援方法、および、制御設計支援装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の脱炭素化の流れに伴い、二酸化炭素の排出を抑制しながら電力需要や熱需要にも応えることができるエネルギー供給システムが求められている。この種のエネルギー供給システムは、通常、多様なエネルギー設備を組み合わせることで実現される。エネルギー供給システムに組み込まれる電力設備としては、例えば、太陽光／風力などの再生可能エネルギーを利用した発電設備や、これと併用されることが多い蓄電池などの蓄放電設備が知られている。また、エネルギー供給システムに組み込まれる熱電設備または熱設備としては、二酸化炭素を排出するものとして、ガスエンジン／ボイラなどが知られており、二酸化炭素を排出しないものとして、水素混焼エンジン／水素ボイラ／燃料電池などが知られている。また、水素を消費する熱電設備と併用されることが多い設備としては、電力を消費して水から水素を製造する水電解装置が知られている。
【０００３】
また、エネルギー供給システムを構成するエネルギー設備の組み合わせに対する顧客要求も多様化しているが、特性の異なる各種設備を組み込むと、エネルギー供給システムを制御するための制御ロジックの設計も複雑化する。
【０００４】
ここで、エネルギー供給システムの制御ロジックを例示する文献として、特許文献１が知られている。例えば、同文献の要約書には、課題として「簡単な構成で、電力出力装置の応答性を考慮することなく、電力利用設備の外部電力系統に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる電力利用設備を提供する。」との記載があり、解決手段として「電力利用設備は、外部電力系統と所定の第１接続点を介して接続される少なくとも１つの電力出力装置と、第１接続点より外部電力系統側の第２接続点に接続される電力変換器と、電力変換器に接続される蓄電器と、制御器と、を備える。制御器は、第１電力偏差に基づいて、電力出力装置からの出力電力を増減する第１指令を生成する第１指令生成部と、授受電力目標値から授受電力を差し引いた第２電力偏差に基づいて、出力電力を調整する第２指令を生成する第２指令生成部とを含む。第２指令生成部は、第２電力偏差が電力授受要求値に基づいて定められる上限値を超えた場合、蓄電器を充電する充電指令を生成し、下限値未満の場合、蓄電器から放電する放電指令を生成する。」との記載がある。
【０００５】
このように、特許文献１では、第１電力偏差に基づき電力出力装置に出力電力の増減を指令し、第２電力偏差が所定の上限値を超えた場合は蓄電器に充電を指令し、下限値未満の場合は蓄電器に放電を指令する、という制御ロジックにより、電力出力装置の応答性を考慮することなく、電力利用設備の外部電力系統に対する授受電力を種々の需給要求に対応させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２３－１３２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、複数の電力設備の負荷配分を決めるときの負荷の上下限設定値を、電力需要の最大値や最小値といった振れ幅のみで決定しており、再生可能エネルギー発電設備が含まれるときの電力供給側の変動特性、あるいは、電力需要の変動特性を考慮してはいない。そのため、上下限の設定値を必要以上に余裕をもって設定する必要があり、結果的に各電力設備が取り得る負荷範囲を狭めざるを得なかった。また、特許文献１では、複数の電力設備で構成される電力システムの設計を高速化するための工夫については、特段の記載がなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、エネルギーの供給側や需要側の変動特性を考慮し、各エネルギー設備の負荷配分の上下限設定値を適正化することで、複数のエネルギー設備を備えたエネルギー供給システムの制御ロジックを短期間かつ低コストで生成する、制御設計支援方法、および、制御設計支援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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の制御設計支援方法は、需要に応じた負荷を供給する実システムの制御ロジックの設計を支援するものであって、前記実システムを構成する各設備の仕様データを取り込むことで、各設備の負荷配分を決定する第一制御ロジックを制御シミュレータ内に作成する第一ステップと、制約条件の予測誤差の変動特性を解析することにより、前記第一制御ロジック内の制御パラメータを決定する第二ステップと、前記制約条件の過去データまたは模擬データと、運転計画に基づく各設備の負荷配分を、前記制御シミュレータを用いてシミュレーションする第三ステップと、前記第三ステップで有効性が検証された前記仕様データと前記制御パラメータを前記実システムの制御装置に設定することで、前記実システムの各設備の負荷配分を決定するための第二制御ロジックを構築する第四ステップと、を有するものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の制御設計支援方法、および、制御設計支援装置によれば、複数のエネルギー設備を備えたエネルギー供給システムの制御ロジックを短期間かつ低コストで生成することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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