特許 6987331 電力制御装置、電力制御方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6987331

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】電力制御装置、電力制御方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20211213BHJP

   G06Q 50/06 20120101ALI20211213BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20211213BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/38 120

   G06Q50/06

   H02J3/00 170

   H02J3/46

【請求項の数】13

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2021-559581(P2021-559581)

(86)(22)【出願日】2020年1月20日

(86)【国際出願番号】JP2020001642

【審査請求日】2021年10月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平田 飛仙

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−３４４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１７５９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−７３１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５８３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−４３１９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

Ｇ０６Ｑ ５０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電力設備のうち、発電出力を制御する前の個々の前記電力設備における発電出力の確率密度分布を推定する第１の分布推定部と、
前記第１の分布推定部によって推定された個々の前記電力設備における発電出力の確率密度分布を用いて、個々の前記電力設備に対して設定された制御値に基づいて制御された場合における発電出力の確率密度分布を推定する第２の分布推定部と、
前記第２の分布推定部によって推定された個々の前記電力設備における発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の前記電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布を推定する第３の分布推定部と、
前記第３の分布推定部によって推定された複数の前記電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の前記電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって複数の前記電力設備全体における合計発電出力が前記目標値を満たさないと判定された場合に、複数の前記電力設備全体における合計発電出力が前記目標値を満たす可能性を高めるように、個々の前記電力設備に対する前記制御値を算出する制御値算出部と、
を備えたことを特徴とする電力制御装置。

【請求項2】

前記第１の分布推定部は、日射量の実績および発電出力の実績に基づいて、個々の前記電力設備における発電出力の変動分布を推定すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項3】

前記第１の分布推定部は、日射量の実績および発電出力特性に基づいて、個々の前記電力設備における発電出力の変動分布を推定すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項4】

前記第１の分布推定部は、発電出力の実績に基づいて、個々の前記電力設備における発電出力の変動分布を推定すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項5】

前記第３の分布推定部は、個々の前記電力設備における発電出力を条件とした条件付確率の和として確率密度分布の和を算出することにより、複数の前記電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布を推定すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項6】

前記第３の分布推定部は、相関度合いを表す関数による重み付けによって、個々の前記電力設備における発電出力の確率密度を補正することにより確率密度分布の和を算出すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項7】

前記判定部は、合計発電出力が前記目標値を超える確率が閾値以下であるという第１の判定条件を満たし、かつ、発電出力の期待値を最大化するという第２の判定条件に基づいて、複数の前記電力設備全体における合計発電出力が前記目標値を満たすか否かを判定すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項8】

前記判定部は、目標値を超える合計発電出力の期待値が閾値以下であるという第１の判定条件を満たし、かつ、発電出力の期待値を最大化するという第２の判定条件に基づいて、複数の前記電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かを判定すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項9】

前記制御値算出部は、個々の前記電力設備における定格出力に応じて前記制御値を更新すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項10】

前記制御値算出部は、個々の前記電力設備における現在時刻の発電量に応じて前記制御値を更新すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項11】

前記制御値算出部は、個々の前記電力設備における発電出力の超過量に応じて前記制御値を更新すること
を特徴とする請求項１記載の電力制御装置。

【請求項12】

第１の分布推定部が、複数の電力設備のうち、発電出力を制御する前の個々の前記電力設備における発電出力の確率密度分布を推定するステップと、
第２の分布推定部が、前記第１の分布推定部によって推定された個々の前記電力設備における発電出力の確率密度分布を用いて、個々の前記電力設備に対して設定された制御値に基づいて制御された場合における発電出力の確率密度分布を推定するステップと、
第３の分布推定部が、前記第２の分布推定部によって推定された個々の前記電力設備における発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の前記電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布を推定するステップと、
判定部が、前記第３の分布推定部によって推定された複数の前記電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の前記電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かを判定するステップと、
制御値算出部が、前記判定部によって複数の前記電力設備全体における合計発電出力が前記目標値を満たさないと判定された場合に、複数の前記電力設備全体における合計発電出力が前記目標値を満たす可能性を高めるように、個々の前記電力設備に対する前記制御値を算出するステップと、
を備えたことを特徴とする電力制御方法。

【請求項13】

コンピュータを、
請求項１から請求項１１のいずれか１項記載の電力制御装置
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数の電力設備を制御する電力制御装置、電力制御方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、太陽光発電または風力発電などの再生可能エネルギーを利用した発電設備が大量に導入されている。しかしながら、再生可能エネルギーを利用した発電設備における発電出力は、風力または日射量といった気象条件に応じて大きく変動する。このため、実際の発電出力が想定された発電出力を上回って電力の供給が過剰になると、再生可能エネルギーを利用した発電設備における発電出力が抑制されることがある。以下、特に明記しない限り、再生可能エネルギーを利用した発電設備を、単に「発電設備」と記載する。

【0003】

例えば、特許文献１には、複数の発電設備にそれぞれ備えられたパワーコンディショナを管理する出力抑制管理装置が記載されている。パワーコンディショナは、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するとともに、発電設備における発電出力を制御する。出力抑制管理装置は、複数のパワーコンディショナによって制御された各発電量の総和であるトータル発電電力がトータル発電電力上限値を超えないように発電量制限値を設定する。複数のパワーコンディショナのそれぞれは、出力抑制管理装置によって設定された発電量制限値に基づいて、発電設備における発電出力を抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２０７８６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された出力抑制管理装置は、複数の発電設備の発電出力を抑制制御する際に、制御対象となる個々の発電設備の発電出力上限値の合計が複数の発電設備全体の発電出力上限値を超えないように制御する。一方で、個々の発電設備の発電出力は、時々刻々と変化するため、個々の発電設備に設定された発電出力上限値を下回る場合がある。この場合、複数の発電設備全体の発電出力は、個々の発電設備における発電出力上限値の合計よりも小さくなるため、複数の発電設備全体の発電出力上限値を下回り過剰な抑制となるという課題があった。この課題を、特許文献１に記載された電力制御によって解決を図ると、個々の発電設備における時々刻々の発電出力の変化に追従可能なリアルタイムな制御が必要である。

【0006】

本開示は上記課題を解決するものであり、個々の電力設備における電力のリアルタイム制御に限定されずに、発電出力の抑制による発電機会の損失を低減することができる電力制御装置、電力制御方法およびプログラムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る電力制御装置は、複数の電力設備のうち、発電出力を制御する前の個々の電力設備における発電出力の確率密度分布を推定する第１の分布推定部と、第１の分布推定部によって推定された個々の電力設備における発電出力の確率密度分布を用いて、個々の電力設備に対して設定された制御値に基づいて制御された場合における発電出力の確率密度分布を推定する第２の分布推定部と、第２の分布推定部によって推定された個々の電力設備における発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布を推定する第３の分布推定部と、第３の分布推定部によって推定された複数の電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かを判定する判定部と、判定部によって複数の電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たさないと判定された場合に、複数の電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たす可能性を高めるように、個々の電力設備に対する制御値を算出する制御値算出部とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、発電出力を制御する前の個々の電力設備における発電出力の確率密度分布を用いて、個々の電力設備に対して設定された制御値に基づいて制御された場合における発電出力の確率密度分布が推定され、個々の電力設備における発電出力の確率密度分布に基づいて複数の電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布が推定される。複数の電力設備全体における合計発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かが判定される。複数の電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たさないと判定された場合に、複数の電力設備全体における合計発電出力が目標値を満たす可能性を高めるように、個々の電力設備に対する制御値が算出される。これにより、本開示に係る電力制御装置は、個々の電力設備における電力のリアルタイム制御に限定されずに、発電出力の抑制による発電機会の損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る電力制御装置を備えた発電制御システムの構成を示すブロック図である。

【図2】実施の形態１に係る電力制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】実施の形態１に係る電力制御方法を示すフローチャートである。

【図4】個々の発電設備における発電出力の変動分布を推定する処理の概要を示す図である。

【図5】図５Ａは、個々の発電設備３における発電出力の変動分布と制御値との関係を示す図であり、図５Ｂは、図５Ａに示した時刻Ｘにおける個々の発電設備における制御後の発電出力の確率密度分布を示す図であり、図５Ｃは、複数の発電設備全体における合計の発電出力の確率密度分布を示す図である。

【図6】発電出力の変動分布を示す表である。

【図7】図７Ａは、制御値（１）に基づいた発電設備（１）および発電設備（２）における発電出力の制御の概要を示す図であり、図７Ｂは、制御値（２）に基づいた発電設備（１）および発電設備（２）における発電出力の制御の概要を示す図である。

【図8】図８Ａは、実施の形態１に係る電力制御装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図であり、図８Ｂは、実施の形態１に係る電力制御装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電力制御装置２を備えた発電制御システム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、発電制御システム１は、電力制御装置２と複数の発電設備３を備えている。電力制御装置２は、個々の発電設備３において発電される電力（以下、発電出力と記載する）を制御することで、複数の発電設備３全体における合計の発電出力を制御する。

【0011】

発電設備３は、電力制御装置２によって電力が制御される電力設備である。また、発電設備３は、再生可能エネルギーを利用した発電設備であり、発電設備３周辺の気象条件などに応じて発電出力が不確定に変動する。以下、複数の発電設備３全てが太陽光発電設備であるものとして説明する。

【0012】

個々の発電設備３において発電された電力は、商用電力系統４に供給される。図１に示すように、商用電力系統４が発電設備３ごとに接続されてもよいし、複数の発電設備３が１つの連系点で商用電力系統４に接続されてもよい。また、個々の発電設備３は、通信ネットワーク５を介して電力制御装置２と接続されている。通信ネットワーク５は、双方向の通信回線であり、例えば、インターネット、ケーブルテレビネットワーク、一般公衆回線、無線回線またはイーサネット（登録商標）などで構成される。

【0013】

電力制御装置２は、電力抑制管理装置６から第１の制御情報を取得し、取得した第１の制御情報に基づいて、複数の発電設備３における発電出力を制御する。電力抑制管理装置６は、商用電力系統４を管理して運営する電力系統運用者、あるいは、複数の発電事業者を集約するアグリゲータなどが管理する外部の管理装置である。第１の制御情報には、複数の発電設備３全体における合計の発電出力の目標値が含まれる。

【0014】

個々の発電設備３は、図１に示すように、発電装置３１および制御装置３２を備える。発電装置３１は、太陽光発電パネルを用いて太陽光から直流電力を発電する装置である。制御装置３２は、発電装置３１によって発電された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を負荷または商用電力系統４に出力する。また、制御装置３２は、電力制御装置２から受信した第２の制御情報に基づいて、発電設備３における発電出力を制御する。第２の制御情報には、個々の発電設備３における発電出力の制御に用いられる制御値が含まれる。

【0015】

図２は、電力制御装置２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、電力制御装置２は、第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６を備える。

【0016】

第１の分布推定部２１は、発電出力の抑制制御前の個々の発電設備３における発電出力の変動分布を推定する。発電出力の変動分布とは、推定対象期間において推定される個々の発電設備３における発電出力の時間的な変動を示す分布であり、発電出力の抑制制御が行われる前の発電出力の確率密度分布である。推定対象期間は、発電出力を推定したい未来の期間である。例えば、推定対象期間は、現在から３０分先または１時間先の期間といった時分単位の期間であってもよいし、１週間先、１ヶ月先または１年先の期間といった年月日単位の期間であってもよい。個々の発電設備３における発電出力の変動分布は、個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布の推定に用いられる。

【0017】

第２の分布推定部２２は、第１の分布推定部２１によって推定された個々の発電設備３における発電出力の変動分布を用いて、個々の発電設備３に対して設定された制御値に基づいて制御される発電出力の確率密度分布を推定する。個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布は、推定対象期間において、制御値算出部２５によって算出された制御値に基づいて個々の発電設備３において制御された場合に推定される発電出力の確率密度分布である。

【0018】

第３の分布推定部２３は、第２の分布推定部２２によって推定された個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布を推定する。複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布とは、第２の分布推定部２２によって発電設備３ごとに推定された発電出力の確率密度分布の和である。

【0019】

判定部２４は、第３の分布推定部２３によって推定された複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かを判定する。例えば、合計発電出力が目標値を満たすか否かは、合計発電出力が目標値を超える確率が一定の割合以下であるという判定条件を満たすか否かで判定される。

【0020】

制御値算出部２５は、個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布の推定に用いられる制御値を算出する。さらに、制御値算出部２５は、判定部２４によって複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標値を満たさないと判定された場合、複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標値を満たす可能性を高めるように、個々の発電設備３に対する制御値を算出する。

【0021】

通信部２６は、受信部２６Ａおよび送信部２６Ｂを備えている。受信部２６Ａは、外部装置から情報を受信する。例えば、受信部２６Ａは、通信ネットワーク５を介して、発電設備３、または、気象情報を管理する外部装置から情報を受信する。また、受信部２６Ａは、通信ネットワーク（通信ネットワーク５あるいはこれとは別の通信ネットワーク）を介して電力抑制管理装置６から情報を受信する。発電設備３周辺の気象情報、個々の発電設備３における発電出力を示す情報および第１の制御情報は、受信部２６Ａによって受信される。

【0022】

送信部２６Ｂは、通信ネットワーク５を介して外部装置へ情報を送信する。例えば、送信部２６Ｂは、通信ネットワーク５を介して個々の発電設備３へ第２の制御情報を送信する。なお、電力制御装置２は、通信部２６を備えていなくてもよい。この場合、電力制御装置２は、電力制御装置２とは別に設けられた通信装置を介して、外部装置と情報のやり取りを行う。

【0023】

図３は、実施の形態１に係る電力制御方法を示すフローチャートであり、電力制御装置２が複数の発電設備３における発電出力を制御する一連の処理を示している。まず、第１の分布推定部２１は、発電制御システム１により管理される複数の発電設備３のうち、個々の発電設備３における発電出力の変動分布を推定する（ステップＳＴ１）。通信部２６は、通信ネットワーク５を介して、推定対象期間において推定された個々の発電設備３周辺の気象情報を外部装置から受信する。第１の分布推定部２１は、発電設備３周辺の気象情報に基づいて、個々の発電設備３における発電出力の変動分布を推定する。

【0024】

なお、第１の分布推定部２１は、発電設備３周辺の気象情報を用いずに、個々の発電設備３における至近の発電出力実績等から発電出力の変動分布を推定してもよい。個々の発電設備３において発電出力の抑制制御が開始されると、第１の分布推定部２１は、至近の発電出力実績を用いて制御前の発電出力の変動分布を推定することができなくなる。この場合、第１の分布推定部２１は、気象情報を用いて制御前の発電出力の変動分布を推定する。気象情報としては発電設備３が存在する地点の気象情報が最も好ましい。このため、気象情報の入手先は、外部の気象サーバだけでなく、発電設備３自身が備える観測装置であってもよい。

【0025】

例えば、第１の分布推定部２１は、過去の気象情報と、発電設備３ごとの発電出力の実績情報とが対応付けられたデータベースを備えている。第１の分布推定部２１は、通信部２６によって受信された気象情報に基づいて推定対象期間における気象要素を推定し、データベースから、気象要素の推定値に対応した発電出力の実績情報を抽出する。第１の分布推定部２１は、推定対象期間における気象要素の推定値と発電出力の実績情報とに基づいて、推定対象期間における時刻ごとの発電出力の実績値を特定することで、個々の発電設備３における発電出力の変動分布を推定する。なお、データベースは、電力制御装置２とは別に設けられた外部装置が備えてもよい。外部装置は、例えば、気象情報管理装置、発電出力実績管理装置、または、発電出力予測装置などである。

【0026】

図４は、個々の発電設備３における発電出力の変動分布を推定する処理の概要を示す図である。図４における上側の図は、日射量の実績値に対応する発電出力の実績値を示すグラフである。発電出力の実績値分布Ａは、推定対象期間と同一または類似した条件における過去の日射量の実績値から得られた発電出力の実績値の分布である。なお、日射量の実績値は、近傍の日射量計測値から推定された日射量の推定値の実績値、あるいは、日射量予報値の実績値等であってもよい。また、曲線Ａ１は、実績値分布Ａにおける発電出力の実績値の平均値を示す曲線である。曲線Ａ１は、実施の形態１に係る電力制御装置２に用いられるデータではないが、説明の便宜として示している。

【0027】

図４における下側の図は、推定対象期間における発電出力の変動分布を示すグラフである。発電出力の変動分布Ｂは、推定対象期間における各時刻に対応する発電出力の分布の推定値である。第１の分布推定部２１は、図４における上側のグラフに基づいて、発電出力の推定対象時刻ごとに対応する日射量の推定値を特定し、特定した日射量の推定値に対応した発電出力の分布を取得することによって、推定対象期間における発電出力の変動分布Ｂを、発電設備３ごとに算出する。また、曲線Ｂ１は、変動分布Ｂにおける曲線Ａ１に対応する曲線である。曲線Ｂ１は、曲線Ａ１と同様に、実施の形態１に係る電力制御装置２に用いられるデータではないが、説明の便宜として示している。

【0028】

第１の分布推定部２１は、事前に定義された発電設備３の発電出力特性に基づいて、発電出力の変動分布を推定してもよい。例えば、第１の分布推定部２１は、図４における上側の図に相当する、過去の日射量の予測値と過去の日射量の実績値とを取得し、日射量の予測値に対する日射量の実績値の分布を算出する。第１の分布推定部２１には、発電設備３ごとに事前に定義された発電出力特性が設定される。発電設備３の発電出力特性は、気象要素と発電出力の関係を示す情報であり、例えば、太陽光パネルのパネル特性または設備容量、パネルの設置角等を用いて物理的なモデルによって算出される、あるいは、機械学習等によってあらかじめ推定された係数を用いて算出される。このように設定された発電出力特性により、推定対象期間における気象要素の予測値から上記日射量の実績値の分布を用いて算出される日射量の分布の推定値を、発電出力の実績値に相当する値に変換することで、推定対象期間における発電出力の変動分布が推定される。
また、第１の分布推定部２１は、発電出力の実績値から発電出力の変動分布を推定してもよい。例えば、第１の分布推定部２１は、図４における上側の図に相当する過去の発電出力の実績値から、各時刻における発電出力の実績値に対する、当該時刻から一定時間後の発電出力の実績値の分布を算出する。このように算出された発電出力の実績値の分布を用いることで、現在時刻における発電出力の実績値から推定対象期間における発電出力の変動分布が推定される。

【0029】

なお、個々の発電設備３における発電出力の変動分布が事前に推定されている場合は、ステップＳＴ２における個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布の推定には、事前に推定された変動分布が用いられる。すなわち、個々の発電設備３における発電出力の変動分布が事前に推定されている場合、図３の一連の処理において、ステップＳＴ１の処理が実行されずにステップＳＴ２の処理が実行される。

【0030】

第２の分布推定部２２は、第１の分布推定部２１によって推定された個々の発電設備３における発電出力の変動分布と制御値算出部２５によって設定された制御値に基づいて、当該制御値で発電出力が制御された場合における個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布を推定する（ステップＳＴ２）。
まず、制御値算出部２５が、通信部２６によって受信された第１の制御情報から複数の発電設備３全体における合計の発電出力の目標値を抽出し、抽出した目標値に基づいて、制御値の初期値を算出する。

【0031】

例えば、制御値算出部２５は、複数の発電設備３全体における合計の定格出力に対する個々の発電設備３における定格出力の比を目標値に乗算することで、個々の発電設備３に対する制御値の初期値を算出する。また、制御値算出部２５は、複数の発電設備３全体における現在の合計の発電出力に対する個々の発電設備３における現在の発電出力の比を目標値に乗算することで、個々の発電設備３に対する制御値の初期値を算出することもできる。制御値算出部２５によって算出された個々の発電設備３に対する制御値の初期値は、第２の分布推定部２２に設定される。

【0032】

図５Ａは、個々の発電設備３における発電出力の変動分布と制御値との関係を示す図である。図５Ａにおいて、分布Ｂおよび曲線Ｂ１は、図４と同じである。図５Ｂは、図５Ａに示した時刻Ｘにおける個々の発電設備３における制御後の発電出力の確率密度分布を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂにおける制御値は、制御値算出部２５によって算出された個々の発電設備３に対する制御値である。

【0033】

第２の分布推定部２２は、変動分布Ｂにおける各時刻の発電出力の変動分布を、例えばヒストグラムとして取得する。変動分布Ｂに制御値を超える発電出力が含まれていた場合に、第２の分布推定部２２は、制御値を超えた分だけ発電出力を抑制することにより制御値を下回るように制御された場合の発電出力を推定し、この抑制された発電出力に対応した頻度を抑制後の発電出力に対応した頻度へと付け替えることで、制御後の発電出力の変動分布を表すヒストグラムを算出し、発電出力の確率密度分布とする。図５Ｂに示す曲線Ｃは、前記発電出力の確率密度分布を示したものである。第２の分布推定部２２は、ヒストグラムの代わりに、既知の分布関数を用いてもよい。また、ヒストグラムとして算出された確率密度分布に対して、既知の分布関数による近似または平滑化等の処理が実施されてもよい。

【0034】

次に、第３の分布推定部２３は、第２の分布推定部２２によって推定された個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布を推定する（ステップＳＴ３）。図５Ｃは、複数の発電設備３全体における合計の発電出力の確率密度分布を示す図である。第３の分布推定部２３は、発電設備３ごとに推定された発電出力の確率密度分布の和を算出する。複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布には、図５Ｃにおいて符号Ｄ１で示すように、目標値を超える発電出力の確率が存在する可能性がある。

【0035】

確率密度分布の和の算出においては、発電設備３間の発電出力が無相関であると仮定して、個々の発電設備３の発電出力を条件とした、条件付確率の和として確率密度分布の和を算出する。または、発電設備３間の発電出力に相関があると仮定して、相関度合いを表す関数による重み付けにより、個々の発電設備３の発電出力の確率密度を補正して確率密度分布の和を算出してもよい。

【0036】

判定部２４は、複数の発電設備３全体における合計の発電出力の確率密度分布に基づいて、合計の発電出力が目標条件を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ４）。判定部２４は、曲線Ｄに基づいて、目標条件の判定に必要な指標を算出し、目標条件が達成されているか否かを判定する。目標条件は、例えば、図５Ｃに示した確率密度分布において、合計の発電出力が目標値を超える確率を指標として、これが閾値以下であるという第１の判定条件を満たし、かつ図５Ｃに示した確率密度分布において、発電出力の値に応じて重み付けを行い、重み付けされた発電出力の期待値を指標として、発電出力を最大化するという第２の判定条件に基づいて判定される。または、第１の判定条件を、図５Ｃに示した確率密度分布において、目標値を超えた発電出力の値に応じて重み付けを行い、重み付けされた目標値を超えた発電出力の期待値を指標として、これが閾値以下であるか否かという判定条件としてもよい。特に、蓄電池が併設された設備、または、電力量のインバランス調整を目的とした制御においては、設備全体の目標値は、例えば、３０分コマの積算値等で与えられるため、瞬時的には符号Ｄ１で示す目標値を超える発電出力の確率が積極的に許容される。

【0037】

複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標条件を満たすと判定した場合（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、判定部２４は、ステップＳＴ２において確率密度分布の推定に用いられた制御値を、個々の発電設備３における発電出力の制御に用いる制御値として確定する（ステップＳＴ５）。判定部２４は、発電設備３ごとに確定された制御値を、通信部２６に出力する。通信部２６は、制御値を含む第２の制御情報を、通信ネットワーク５を介して個々の発電設備３に送信する。第２の制御情報に含まれる制御値に基づいて、発電設備３における発電出力が制御される。なお、通信部２６は、制御情報生成装置に制御値を送信し、制御情報生成装置が、第２の制御情報を生成し、個々の発電設備３に送信してもよい。制御情報生成装置は電力制御装置２が備えてもよいし、電力制御装置２とは別に設けられた外部装置であってもよい。

【0038】

複数の発電設備３全体における合計の発電出力が目標条件を満たさないと判定した場合（ステップＳＴ４；ＮＯ）、判定部２４は、制御値の変更に用いるパラメータを制御値算出部２５に出力する。制御値算出部２５は、判定部２４から入力したパラメータに基づいて、個々の発電設備３に対する制御値を変更する（ステップＳＴ６）。変更後の制御値を用いて、ステップＳＴ１からの一連の処理が実行される。制御値の変更は、複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標条件を満たすまで繰り返される。または、目標条件を満たすことができない場合であっても、指定された回数を繰り返した後、あるいは、指定の時刻まで繰り返した後に処理を打ち切って、当該時点までの制御値のうち、最も目標条件に近いものが目標条件を満たしたとみなしてもよい。この場合においても、複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標条件を満たすと判定される（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）。

【0039】

制御値の変更に用いるパラメータは、例えば、合計発電出力が目標値を超える確率とこれに対応する判定条件の閾値との差分である。制御値算出部２５は、判定部２４から入力された合計の発電出力が目標値を超える確率と判定条件の閾値との差分に基づいて、合計発電出力が目標値を超える確率が超過している場合には、個々の発電設備３に対する制御値を、より多くの出力が抑制される方向へ変更し、合計発電出力が目標値を超える確率が超過していない場合には、個々の発電設備３に対する制御値を、より多くの抑制が解除される方向へ変更する。

【0040】

個々の発電設備３に対する制御値の変更は、個々の発電設備３における定格容量に応じて配分される。または、個々の発電設備３に対する制御値の変更は、個々の発電設備３における現在時刻における発電量に応じて配分されるか、あるいは、第１の分布推定部２１から入力された個々の発電設備３における発電出力の変動分布を用いて、個々の発電設備３における制御値（変更前の制御値）に対する発電出力の超過量に応じて配分されてもよい。特に、個々の発電設備３における超過量を均等にすることで、発電出力の期待値が最大化される。

【0041】

定格出力がともに１０ＭＷである発電設備（Ａ）および発電設備（Ｂ）に対して、発電設備（Ａ）および発電設備（Ｂ）全体における合計発電出力を、定格出力から２０％抑制された１６ＭＷ（目標値）に制御する場合を例に挙げて説明する。また、このときの発電出力の変動分布は、発電設備（Ａ）および発電設備（Ｂ）ともに図６に示す確率密度分布に従うものと仮定する。この場合、従来の電力制御装置は、発電設備（Ａ）および発電設備（Ｂ）における最大出力（制御値）を８ＭＷに抑制することで、全体における合計発電出力を１６ＭＷ以下に抑制する。

【0042】

しかしながら、発電設備（Ａ）と発電設備（Ｂ）がおかれた気象条件の違いによって、例えば、発電設備（Ａ）における発電出力は９ＭＷであるが、発電設備（Ｂ）における発電出力は７ＭＷであるという状態が発生し得る。このとき、全体における合計発電出力は１６ＭＷとなり、全体の目標値を満たすが、従来の電力制御装置では、発電設備（Ａ）において８ＭＷを上回った発電出力は抑制される。このため、発電設備（Ａ）および発電設備（Ｂ）全体における合計発電出力は１５ＭＷとなり、全体の目標値１６ＭＷに対して過剰に抑制される。例えば、図６に示す確率密度分布の条件下では、このように過剰な抑制が行われる確率は１４％と計算される。

【0043】

これに対して、電力制御装置２は、第１の分布推定部２１によって図６に示した発電設備における発電出力の変動分布を推定することにより、発電設備における発電出力の不確定な変動を制御値の決定に反映する。例えば、図６に示す確率密度分布の条件下で、発電設備（Ａ）と発電設備（Ｂ）の最大出力（制御値）を８ＭＷにした際には、全体の目標値を超過する確率は０％であり、全体における合計発電出力の期待値は１３．８ＭＷであると計算される。一方で、発電設備（Ａ）と発電設備（Ｂ）の最大出力（制御値）を９ＭＷにした場合には、全体の目標値を超過する確率は５％であり、全体における合計発電出力の期待値は１４．０ＭＷであると計算される。従って、判定部２４における目標条件として全体の目標値の超過確率において５％の超過を許容する場合は、発電設備（Ａ）と発電設備（Ｂ）の最大出力（制御値）を９ＭＷとする制御が採用されるので、従来の電力制御装置による制御値と比較して０．２ＭＷの発電出力の増加が期待される。なお、発電設備における発電出力の不確定な変動を制御値の決定に反映する効果は、合計する発電設備が多くなるほど顕著になり、上記と同じ条件下で、発電設備が１０台であれば、全体の目標値を超過する確率は０．１％となり、僅少なリスクを許容することで発電出力の期待値を高めることが可能となる。

【0044】

図７Ａは、制御値（１）に基づいた発電設備（１）および発電設備（２）における発電出力の制御の概要を示す図である。図７Ａの左側上方に示すグラフは、発電設備（１）における発電出力の変動分布であり、図７Ａの左側下方に示すグラフは、発電設備（２）における発電出力の変動分布である。図７Ａの右側に示すグラフは、発電設備（１）および発電設備（２）全体における合計の発電出力の変動分布である。前述したものと同様に、定格出力がともに１０ＭＷである発電設備（１）および発電設備（２）に対して、発電設備（１）および発電設備（２）全体における合計発電出力を、定格出力から２０％抑制された１６ＭＷ（目標値（Ａ））に制御する場合を示している。制御値（１）は、前述した従来の電力制御装置によって設定された最大出力（制御値）（８ＭＷ）である。

【0045】

発電設備（１）と発電設備（２）がおかれた気象条件の違いによって、発電設備（１）における発電出力は９ＭＷであるが、発電設備（２）における発電出力は７ＭＷであるという状態が発生し得る。このとき、全体における合計発電出力は１６ＭＷとなり、全体の目標値（Ａ）を満たすが、従来の電力制御装置では、発電設備（１）において８ＭＷを上回った発電出力は抑制される。このため、発電設備（１）および発電設備（２）全体における合計発電出力は１５ＭＷとなり、全体の目標値（Ａ）１６ＭＷに対して過剰に抑制される。

【0046】

図７Ｂは、制御値（２）に基づいた発電設備（１）および発電設備（２）における発電出力の制御の概要を示す図である。図７Ｂの左側上方に示すグラフは、発電設備（１）における発電出力の変動分布であり、図７Ｂの左側下方に示すグラフは、発電設備（２）における発電出力の変動分布である。図７Ｂの右側に示すグラフは、発電設備（１）および発電設備（２）全体における合計の発電出力の変動分布である。また、制御値（２）は、判定部２４における目標条件として全体の目標値の超過確率において５％の超過を許容する場合に、電力制御装置２によって設定された発電設備（１）と発電設備（２）の最大出力（９ＭＷ）である。発電設備（１）と発電設備（２）の制御値（２）を９ＭＷとした場合、従来の電力制御装置による制御値と比較して０．２ＭＷの発電出力の増加が期待される。すなわち、図７Ｂに示すように、発電設備（１）および発電設備（２）全体における合計の発電出力は、目標値（Ａ）近くに増加する。

【0047】

また、実施の形態１に係る電力制御装置２の機能を実現するハードウェア構成は、以下の通りである。電力制御装置２における第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６の各機能は、処理回路によって実現される。すなわち、電力制御装置２は、図３に示すステップＳＴ１からステップＳＴ６までの処理を実行するための処理回路を備えている。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

【0048】

図８Ａは電力制御装置２の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図８Ｂは電力制御装置２の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、入力インタフェース１００は、電力制御装置２へ入力される情報を中継するインタフェースである。出力インタフェース１０１は、電力制御装置２から出力される情報を中継するインタフェースである。

【0049】

処理回路が図８Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１０２である場合、処理回路１０２は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものが該当する。電力制御装置２における第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６の各機能は、別々の処理回路によって実現されてもよいし、これらの機能がまとめて１つの処理回路によって実現されてもよい。

【0050】

処理回路が図８Ｂに示すプロセッサ１０３である場合、電力制御装置２における第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６の機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０４に記憶される。

【0051】

プロセッサ１０３は、メモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、電力制御装置２における第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６の機能を実現する。例えば、電力制御装置２は、プロセッサ１０３によって実行されるときに、図３に示したフローチャートにおけるステップＳＴ１からステップＳＴ６までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するメモリ１０４を備える。これらのプログラムは、第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６の手順または方法をコンピュータに実行させる。メモリ１０４は、コンピュータを、第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

【0052】

メモリ１０４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。

【0053】

電力制御装置２における第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４、制御値算出部２５および通信部２６の機能の一部が専用のハードウェアによって実現され、一部がソフトウェアまたはファームウェアによって実現されてもよい。例えば、通信部２６は、専用のハードウェアである処理回路１０２によって機能が実現され、第１の分布推定部２１、第２の分布推定部２２、第３の分布推定部２３、判定部２４および制御値算出部２５は、プロセッサ１０３がメモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能が実現される。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにより上記機能を実現することができる。

【0054】

以上のように、実施の形態１に係る電力制御装置２において、発電出力を制御する前の個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布を用いて、個々の発電設備３に対して設定された制御値に基づいて制御された場合における発電出力の確率密度分布が推定され、個々の発電設備３における発電出力の確率密度分布に基づいて複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布が推定される。複数の発電設備３全体における合計発電出力の確率密度分布に基づいて、複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標値を満たすか否かが判定される。複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標値を満たさないと判定された場合に、複数の発電設備３全体における合計発電出力が目標値を満たす可能性を高めるように、個々の電力設備に対する制御値が算出される。これにより、電力制御装置２は、個々の発電設備３における電力のリアルタイム制御に限定されずに、発電出力の抑制による発電機会の損失を低減することができる。

【0055】

これまで発電設備３における発電出力の抑制制御について説明したが、実施の形態１に係る電力制御方法は、発電設備３における発電出力を増加させる制御に対しても適用可能である。この場合、個々の発電設備３は、制御値を下回っていた場合、制御値の発電出力となるように増加制御される。

【0056】

また、これまで電力設備が発電設備３である場合について説明したが、デマンドレスポンスなどの電力負荷を制御する場合においても同様に電力制御することが可能である。この場合、複数の電力設備全体における合計の電力負荷が目標値を満たすように、個々の電力設備における電力負荷が制御される。電力負荷の制御においても制御値に対して抑制させる場合と増加させる場合がある。

【0057】

なお、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本開示に係る電力制御装置は、例えば、再生可能エネルギーを利用した複数の電力設備の電力制御に利用可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 発電制御システム、２ 電力制御装置、３ 発電設備、４ 商用電力系統、５ 通信ネットワーク、６ 電力抑制管理装置、２１ 第１の分布推定部、２２ 第２の分布推定部、２３ 第３の分布推定部、２４ 判定部、２５ 制御値算出部、２６ 通信部、２６Ａ 受信部、２６Ｂ 送信部、３１ 発電装置、３２ 制御装置、１００ 入力インタフェース、１０１ 出力インタフェース、１０２ 処理回路、１０３ プロセッサ、１０４ メモリ。

【要約】

電力制御装置（２）は、個々の発電設備（３）における発電出力の確率密度分布を推定する第１の分布推定部（２２）と、複数の発電設備（３）全体における合計の発電出力の確率密度分布を推定する第２の分布推定部（２３）と、複数の発電設備（３）全体における合計の発電出力が目標値を満たすか否かを判定する判定部（２４）と、複数の発電設備（３）全体における合計の発電出力が目標値を満たさないと判定された場合に、複数の発電設備（３）全体における合計の発電出力が目標値を満たす可能性を高めるように、個々の発電設備（３）に対する制御値を算出する制御値算出部（２５）を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】