(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023122762
(43)【公開日】2023-09-05
(54)【発明の名称】電力利用設備およびその制御器
(51)【国際特許分類】
H02J 3/46 20060101AFI20230829BHJP
H02J 3/32 20060101ALI20230829BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20230829BHJP
H02J 3/14 20060101ALI20230829BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20230829BHJP
【ＦＩ】
H02J3/46
H02J3/32
H02J3/38 110
H02J3/14
H02J7/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022026450
(22)【出願日】2022-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】市川 崇
(72)【発明者】
【氏名】梅津 佑介
(72)【発明者】
【氏名】崎元 謙一
(72)【発明者】
【氏名】杉本 和繁
(72)【発明者】
【氏名】野口 直樹
(72)【発明者】
【氏名】友藤 大輔
(72)【発明者】
【氏名】谷村 和彦
【テーマコード（参考）】
5G066
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G066HA15
5G066HB02
5G066HB07
5G066HB09
5G066JB03
5G503AA01
5G503AA05
5G503AA07
5G503BA01
5G503BB01
(57)【要約】
【課題】 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およびその制御器を提供する。
【解決手段】 電力利用設備は、外部電力系統と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、接続点における授受電力を計測する電力計測器と、接続点を介して前記外部電力系統と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、電力出力装置および電力変換器を制御する制御器と、を備える。制御器は、電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、授受電力目標値から授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、第１電力偏差に基づいて、授受電力が授受電力目標値となるように蓄電器の充放電による電力変換器からの第１出力電力を制御し、第１出力電力が所定の設定値になるように電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
【選択図】図１
【解決手段】 電力利用設備は、外部電力系統と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、接続点における授受電力を計測する電力計測器と、接続点を介して前記外部電力系統と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、電力出力装置および電力変換器を制御する制御器と、を備える。制御器は、電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、授受電力目標値から授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、第１電力偏差に基づいて、授受電力が授受電力目標値となるように蓄電器の充放電による電力変換器からの第１出力電力を制御し、第１出力電力が所定の設定値になるように電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、
前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、
前記接続点を介して前記外部電力系統に接続される電力変換器と、
前記電力変換器に接続される蓄電器と、
前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、
前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、
前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、
前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する、電力利用設備。
前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、
前記接続点を介して前記外部電力系統に接続される電力変換器と、
前記電力変換器に接続される蓄電器と、
前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、
前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、
前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、
前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する、電力利用設備。
【請求項2】
前記蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出器を備え、
前記制御器は、
所定の充電状態目標値から充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、
前記所定の設定値を前記充電状態補正値に応じた値に設定する、請求項１に記載の電力利用設備。
前記制御器は、
所定の充電状態目標値から充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、
前記所定の設定値を前記充電状態補正値に応じた値に設定する、請求項１に記載の電力利用設備。
【請求項3】
前記制御器は、
前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、
前記充電状態偏差が前記第１参照値未満の第２参照値未満である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成し、
前記充電状態偏差が前記第２参照値以上かつ前記第１参照値未満の所定の範囲内である場合に、前記充電状態補正値をぜロとし、
前記充電状態補正値がゼロである場合、前記所定の設定値をゼロに設定する、請求項２に記載の電力利用設備。
前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、
前記充電状態偏差が前記第１参照値未満の第２参照値未満である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成し、
前記充電状態偏差が前記第２参照値以上かつ前記第１参照値未満の所定の範囲内である場合に、前記充電状態補正値をぜロとし、
前記充電状態補正値がゼロである場合、前記所定の設定値をゼロに設定する、請求項２に記載の電力利用設備。
【請求項4】
前記制御器は、
前記授受電力を積算して得られる授受電力量および前記授受電力目標値を積算して得られる授受電力量目標値を算出し、前記授受電力量の前記授受電力量目標値に対する電力量偏差を算出し、
前記電力量偏差に基づいて電力補正値を生成し、
前記第１電力偏差に前記電力補正値を加算して前記第１電力偏差を補正する、請求項１から３の何れかに記載の電力利用設備。
前記授受電力を積算して得られる授受電力量および前記授受電力目標値を積算して得られる授受電力量目標値を算出し、前記授受電力量の前記授受電力量目標値に対する電力量偏差を算出し、
前記電力量偏差に基づいて電力補正値を生成し、
前記第１電力偏差に前記電力補正値を加算して前記第１電力偏差を補正する、請求項１から３の何れかに記載の電力利用設備。
【請求項5】
前記制御器は、前記設定値から前記第1出力電力を差し引いた第２電力偏差が所定の第１しきい値以上である場合、前記第２出力電力を減少させる減少指令を生成し、前記第２電力偏差が前記第１しきい値より小さい第２しきい値未満である場合、前記第２出力電力を増加させる増加指令を生成し、前記第２電力偏差が前記第２しきい値以上かつ前記第１しきい値未満である場合、前記第２出力電力を維持させる維持指令を生成する、請求項１から４の何れかに記載の電力利用設備。
【請求項6】
前記電力授受要求値は、所定の第１単位時間内に出力を変化させることを要求する第１受電抑制要求量、および、前記第１単位時間より短い第２単位時間ごとの第２受電抑制要求量を含み、
前記制御器は、前記第１単位時間および前記第２単位時間より短い第３単位時間ごとに、前記第２単位時間ごとに予め定められる受電電力計画値から前記第１受電抑制要求量および前記第２受電抑制要求量を差し引いて前記授受電力目標値を算出する、請求項１から５の何れかに記載の電力利用設備。
前記制御器は、前記第１単位時間および前記第２単位時間より短い第３単位時間ごとに、前記第２単位時間ごとに予め定められる受電電力計画値から前記第１受電抑制要求量および前記第２受電抑制要求量を差し引いて前記授受電力目標値を算出する、請求項１から５の何れかに記載の電力利用設備。
【請求項7】
前記授受電力目標値は、予め定められた第２単位時間ごとの売電電力目標値を含む、請求項１から６の何れかに記載の電力利用設備。
【請求項8】
外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記接続点を介して前記外部電力系統に接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、を備えた電力利用設備において、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器であって、
前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、
前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、
前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、
前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する、制御器。
前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、
前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、
前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、
前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する、制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発電機等の電力出力装置を備え、外部電力系統に電力の授受が可能となるように接続される電力利用設備およびその制御器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、商用電力系統等の外部電力系統を管轄する電気事業者が、外部電力系統からの電力を利用する工場等の電力利用設備に対して、外部電力系統から電力利用設備に供給される電力、すなわち受電電力を抑制する等の要請を行うことがある。これに対して、受電電力を抑制した電力利用設備は、例えば電力料金の割引等の電気事業者から対価の支払いを受ける。このような取引は、ディマンドリスポンス（Demand Response）によるネガワット取引と称される。
【0003】
また、電力利用設備として、原動機発電機や蓄電池等の電力出力装置を備えた電力利用設備が知られている。このような電力利用設備において、ネガワット取引を行う場合、電力利用設備は、電力出力装置が出力する電力を増やすことで、外部電力系統から電力利用設備に供給される電力の抑制量、すなわちディマンドリスポンスの要求量を賄うことが可能となる。以下では、ディマンドリスポンスの要求をＤＲ要求と略記する。
【0004】
しかし、負荷へ供給される電力は負荷の状況に応じて変化する。このため、外部電力系統に対する授受電力を適切に制御して、抑制量がＤＲ要求量を下回らないようにするには、負荷の状況に応じて電力出力装置の出力電力を制御する必要が生じる。
【0005】
下記特許文献１および２には、需給要求に対して電力出力装置の出力電力を制御する態様が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－１６０９４９号公報
【特許文献2】国際公開第２０１５／０９８０８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献１および２の制御態様では、様々な種類の電力出力装置を備えた電力利用設備の制御に容易に適用ができない。また、上記のような課題は、ＤＲ要求に伴う電力出力装置の制御だけでなく、売電等の電力出力装置の様々な制御状況においても生じ得る。
【0008】
そこで、本開示の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、電力出力装置を備えた電力利用設備において、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およびその制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一態様における電力利用設備は、外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記接続点を介して前記外部電力系統に接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、前記接続点において計測された授受電力を取得し、前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
【0010】
本開示の他の態様に係る制御器は、外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記接続点を介して前記外部電力系統に接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、を備えた電力利用設備において、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器であって、前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、電力出力装置を備えた電力利用設備において、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。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【0014】
図１は、本開示の一実施の形態に係る電力利用設備を含む電力システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、電力利用設備１は、外部電力系統４と接続点３０を介して接続されている。電力利用設備１は、複数の電力出力装置２０を備えている。図１の例では３つの電力出力装置２０が存在する。複数の電力出力装置２０は、接続点３０を介して、外部電力系統４に接続されている。電力利用設備１に設けられる負荷５も、接続点３０を介して外部電力系統４に接続されている。また、電力利用設備１は、接続点３０における授受電力ＲＰを計測する電力計測器８を備えている。
【0015】
これにより、電力利用設備１は、接続点３０を介して外部電力系統４と電力の授受が可能となる。すなわち、電力利用設備１は、外部電力系統４からの電力を受電して負荷５に電力を供給することができる。また、複数の電力出力装置２０から出力された電力を負荷５に供給する、または、外部電力系統４に送電、すなわち売電することも可能である。
【0016】
さらに、電力利用設備１は、接続点３０を介して外部電力系統４に接続される電力変換器９１を備えている。電力変換器９１には、蓄電器９２が接続される。電力変換器９１は、蓄電器９２に蓄えられた電力を放電することにより外部電力系統４に電力を供給し、外部電力系統４の電力を蓄電器９２に供給することにより、蓄電器９２を充電する。蓄電器９２は、例えば２次電池またはキャパシタ等である。電力利用設備１は、蓄電器９２の充電状態を検出する充電状態検出器９３を備えている。なお、充電状態は、以下の説明および図面ではＳＯＣ（State Of Charge）とも表記される。
【0017】
複数の電力出力装置２０および電力変換器９１の接続位置は、電力利用設備１内の系統である限り制限されない。すなわち、複数の電力出力装置２０および電力変換器９１は、外部電力系統４に対して接続点３０を介して電力の授受を行えればよい。
【0018】
電力利用設備１は、複数の電力出力装置２０および電力変換器９１を制御する制御器６を備えている。なお、これに代えて、制御器６は、電力利用設備１とは独立して設けられてもよい。また、制御器６は、複数の電力出力装置２０のそれぞれを制御する複数の電力出力装置制御器と、各電力出力装置制御器に制御指令を与える上位の制御器とを含んでもよい。制御器６は、例えばマイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを備えている。例えば、制御器６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等のメインメモリ、ストレージ、通信インターフェイス等を備えている。制御器６のストレージには、制御プログラムや各種データが記憶される。
【0019】
外部電力系統４は、例えば商用電力系統である。電力利用設備１は、例えば工場である。電力出力装置２０は、例えば発電機や電力変換装置を備えた燃料電池である。発電機には、例えば、蒸気タービン、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等の原動機発電機が含まれる。電力出力装置２０は、例えば２次電池、キャパシタ等の蓄電器でもよい。複数の電力出力装置２０は、発電効率、発電コスト、および応答性能等が異なる複数種類の発電機や、蓄電器、燃料電池を組み合わせて構成されていてもよい。
【0020】
以下では、ネガワット取引時における制御器６の制御態様を例示する。以下の例では、例えばアグリゲータ等の他の電力管理システム７から制御器６に送られる電力授受要求値ＲＱＴおよび電力計測器８で計測された授受電力ＲＰ等に基づいて、電力変換器９１から出力される第１出力電力を制御するための第１指令ＳＣ１を生成し、電力出力装置２０から出力される第２出力電力を調整するための第２指令ＳＣ２を生成する態様を例示する。
【0021】
電力授受要求値ＲＱＴは、受電電力計画値ＢＬに対する複数の要求成分を含む。なお、以下の例において、電力授受要求値および制御器６の制御の基準となる時間的な区分として、第１単位時間、第２単位時間および第３単位時間を用いて説明する。例えば、第１単位時間は４５分であり、第２単位時間は３０分であり、第３単位時間は１５分であるが、この組み合わせに限られない。
【0022】
複数の要求成分は、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２を含む。第１受電抑制要求量ＲＱ１は、第２単位時間ごとに発令され、指令を受けてから第１単位時間内に出力を変化させることを要求する要求成分である。第２受電抑制要求量ＲＱ２は、第１単位時間より長い時間前に発令される第２単位時間ごとの要求成分である。例えば、第１受電抑制要求量ＲＱ１は、三次調整力－２による要求量に相当し、第２受電抑制要求量ＲＱ２は、ＤＲ要求量に相当する。第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２は、互いに独立した要求成分である。第１受電抑制要求量ＲＱ１は、第２受電抑制要求量ＲＱ２より短い時間単位で授受電力ＲＰの評価が行われる。第１受電抑制要求量ＲＱ１の評価に関する単位時間は、第３単位時間以下の第４単位時間である。第４単位時間は、例えば５分である。
【0023】
まず先に、第２受電抑制要求量ＲＱ２について説明する。図２は、ネガワット取引におけるディマンドリスポンスを例示する模式的なグラフである。図２のグラフにおける横軸は、時刻を示し、縦軸は、需要電力を示す。図２において、第１受電抑制要求量ＲＱ１は考慮されていない。
【0024】
制御器６のストレージには、受電電力計画値ＢＬのデータが記憶されている。受電電力計画値ＢＬは、第２単位時間ごとの受電電力計画値を示している。受電電力計画値ＢＬは、例えば、１日を第２単位時間ごとの時間帯に分け、直近の数日間の第２単位時間ごとの需要量の実績値を、第２単位時間帯ごとに平均したものを基準に作成されてもよい。ただし、受電電力計画値ＢＬの決定方法は特に限定されず、種々の方法が想定される。第２単位時間は、上述の通り、例えば３０分であるが、特に限定されない。
【0025】
受電電力計画値ＢＬのデータは、予めディマンドリスポンスの要求者であるアグリゲータ等の他の電力管理システム７に送られる。以下、本明細書では、ディマンドリスポンスをＤＲと省略する場合がある。電力管理システム７は、電力利用設備１から送られる受電電力計画値ＢＬに基づいて第２受電抑制要求量ＲＱ２を対応する電力利用設備１の制御器６に送信する。制御器６に送信される第２受電抑制要求量ＲＱ２のデータは、対象の時間帯を示すＤＲ要求期間ＴＤＲの情報を含む。図２の例では、１２時から１７時の間に第２受電抑制要求量ＲＱ２分の需要抑制が要請されている。なお、受電電力計画値ＢＬのデータは、過去の需要量を基に、電力管理システム７が計算し、電力利用設備１に通知する場合もある。
【0026】
電力管理システム７は、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて接続点３０における授受電力である実需要ＲＬを監視する。接続点３０における実需要ＲＬは、電力計測器８が計測する授受電力ＲＰに一致する。なお、本実施の形態において、実需要ＲＬすなわち授受電力ＲＰは、電力利用設備１が外部電力系統４から電力供給を受ける場合を正の値とする。電力管理システム７は、電力利用設備１における実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬから第２受電抑制要求量ＲＱ２を差し引いた電力となっているか、すなわち、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいてＲＰ＝ＢＬ－ＲＱ２となっているか否かを判定する。電力管理システム７は、実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬから第２受電抑制要求量ＲＱ２分抑制されている場合、ディマンドリスポンスを達成していると判定し、電力利用設備１に対して所定の対価を付与する。電力管理システム７は、実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬから第２受電抑制要求量ＲＱ２分抑制されていない場合、ディマンドリスポンスを達成していないと判定し、電力利用設備１に対して所定のペナルティを要求する。
【0027】
上記のように、受電電力計画値ＢＬは、例えば過去の実需要ＲＬの実績値等に基づいて設定される。しかし、実際の負荷５の需要は日々変化するため、ディマンドリスポンス実施時における負荷５の需要が受電電力計画値ＢＬに一致するとは限らない。したがって、第２受電抑制要求量ＲＱ２分の電力を単に電力出力装置２０で追加出力するだけではディマンドリスポンスを達成できない場合が生じ得る。
【0028】
図３は、図２に示すディマンドリスポンスにおいて受電電力計画値と実需要とに差が生じた場合の例を示す模式的なグラフである。図３の例では、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて電力利用設備１で必要とされる電力は、実需要ＲＬとして示されており、受電電力計画値ＢＬより増加している。この場合、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて、受電電力計画値ＢＬに対して第２受電抑制要求量ＲＱ２分の電力を電力出力装置２０から追加出力しただけでは、授受電力ＲＰを、受電電力計画値ＢＬに対して予め想定していた仮想需要である授受電力目標値ＲＰｏまで抑制することができない。すなわち、受電電力計画値ＢＬに対する実際の需要の増加分（ＲＬ―ＢＬ）だけ第２受電抑制要求量ＲＱ２を抑制できていない結果となる。図３における斜線領域がＤＲ要求に対して未達成の電力量を表している。
【0029】
次に、第１受電抑制要求量ＲＱ１について説明する。図４は、需給調整市場における三次調整力－２を例示する模式的なグラフである。図４のグラフにおける横軸は、時刻を示し、縦軸は、需要電力を示す。図４は、受電電力計画値ＢＬの変動がなく、ＤＲ要求がない、すなわち第２受電抑制要求量ＲＱ２が０である場合を示している。
【0030】
前述の通り、電力管理システム７は、電力利用設備１から送られる受電電力計画値ＢＬに基づいて第２受電抑制要求量ＲＱ２を対応する電力利用設備１の制御器６に送信する。電力利用設備１は、このような計画値に基づいて授受電力の調整を行うことで外部電力系統４における電力の同時同量（balancing）を実現するように動作する。
【0031】
一方で、送配電事業者においても需要予測等をもとに策定した発電計画に基づき系統運用を行っている。しかし、太陽光発電等による発電量の変化や、想定以上の気温上昇による電力消費の増加などによって、電力の実需給が予測から外れる場合がある。そのような場合、送配電事業者は、電力管理システム７を介して一部の需要家に対し、例えば、三次調整力－２と呼ばれる、受電電力を抑制するような差分電力要求を出すことがある。電力管理システム７は、三次調整力－２における要求として、要求時点から第１単位時間後に、対応する電力利用設備１における受電電力計画値から授受電力を所定の要求量増減させることを要求する。本実施の形態では、所定の要求量を第１受電抑制要求量ＲＱ１と表記する。
【0032】
本実施の形態において、制御器６は、第３単位時間ごとに差分電力要求の有無を監視する。第３単位時間は、第１単位時間および第２単位時間より短い時間に設定される。例えば、第３単位時間は、第１単位時間と第２単位時間との公約数に設定されてもよい。例えば、第１単位時間が４５分であり、第２単位時間が３０分である場合、第３単位時間は、両者の最大公約数である１５分に設定される。
【0033】
本実施の形態においては、基準時刻を［ｎ］とし、基準時刻［ｎ］から第３単位時間後の時刻を［ｎ＋１］とし、時刻［ｎ＋１］から第３単位時間後の時刻を［ｎ＋２］とし、時刻［ｎ＋２］から第３単位時間後の時刻を［ｎ＋３］とする。時刻［ｎ＋２］は、基準時刻［ｎ］から第２単位時間後の時刻に等しく、時刻［ｎ＋３］は、基準時刻から第１単位時間後の時刻に等しい。さらに、基準時刻［ｎ］において生じた差分電力要求における第１受電抑制要求量ＲＱ１をＲＱ１［ｎ＋３］と表記する。
【0034】
図４には、１０：００において第１受電抑制要求量ＲＱ１が第１の値Ｐ１から第１の値Ｐ１より大きい第２の値Ｐ２に変化している例が示されている。基準時刻［ｎ］を１０：００とすると、時刻［ｎ－１］までの差分電力要求における第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｊ］（ｊ＝…，ｎ－１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２）は、何れもＰ１である。このため、仮に基準時刻［ｎ］において第１受電抑制要求量ＲＱ１が変化しなければ、時刻［ｎ＋２］、すなわち、１０：３０までの授受電力目標値ＲＰｏは、ＲＰｏ＝ＢＬ－Ｐ１となる。
【0035】
しかし、基準時刻［ｎ］である１０：００に第１受電抑制要求量ＲＱ１が第１の値Ｐ１から第１の値Ｐ１より大きい第２の値Ｐ２に変化したため、対応する電力利用設備１においては、基準時刻［ｎ］から第１単位時間後の時刻［ｎ＋３］、すなわち、１０：４５までに、受電電力計画値ＢＬから第２の値Ｐ２分の受電抑制を行う必要が生じる。このため、制御器６は、基準時刻［ｎ］以降の授受電力目標値ＲＰｏを、受電電力計画値ＢＬから第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］＝Ｐ２を差し引いた値に設定する。
【0036】
また、差分電力要求に対しては、許容差ＴＩが設定されている。許容差ＴＩは、例えば、差分電力要求の上下１０％の範囲に設定される。図４の例において、制御器６は、基準時刻［ｎ］までは、実需要ＲＬが、第１の値Ｐ１に基づく授受電力目標値ＲＰｏ１（ＲＰｏ１＝ＢＬ－Ｐ１）を中心とする許容差ＴＩ範囲内、すなわち、上限値ＵＬ１と下限値ＬＬ１との間の範囲となるように出力電力の調整を行う必要がある。また、制御器６は、時刻［ｎ＋３］以降は、実需要ＲＬが、第２の値Ｐ２に基づく授受電力目標値ＲＰｏ２（ＲＰｏ２＝ＢＬ－Ｐ２）を中心とする許容差ＴＩ範囲内、すなわち、上限値ＵＬ２と下限値ＬＬ２との間の範囲となるように、出力電力の調整を行う必要がある。なお、上限値は、差分電力要求の上限値、すなわち、需要電力を抑制する抑制量の上限値を意味し、図４における需要電力としては授受電力目標値ＲＰｏの許容最小値となる。同様に、下限値は、差分電力要求の下限値、すなわち、需要電力を抑制する抑制量の下限値を意味し、図４における需要電力としては授受電力目標値ＲＰｏの許容最大値となる。
【0037】
また、基準時刻［ｎ］から時刻［ｎ＋３］までの期間は、制御器６は、差分電力要求の移行期間として基準時刻［ｎ］までの下限値ＬＬ１と時刻［ｎ＋３］からの上限値ＵＬ２との間の範囲となるように出力電力の調整を行う。
【0038】
ここで、差分電力要求時における授受電力目標値ＲＰｏへの追従性は、ＤＲ要求に対する授受電力目標値ＲＰｏへの追従性に比べて、より短期間での追従性が求められる。例えば、ＤＲ要求に対しては３０分単位での追従性が求められる一方、差分電力要求に対しては５分単位での追従性が求められる。
【0039】
このように、ＤＲ要求および差分電力要求に対する電力利用設備１の出力調整は、実需要ＲＬに応じて行う必要が生じる。しかし、電力出力装置２０の出力調整だけでは、差分電力要求の許容差を外れてしまう恐れがある。そこで、本実施の形態では、電力変換器９１および蓄電器９２を用いてより短時間での電力調整を可能としている。
【0040】
本実施の形態では、授受電力ＲＰが授受電力目標値ＲＰｏとなるように、蓄電器９２の充放電による電力変換器９１からの第１出力電力を制御した上で、当該第１出力電力が後述する所定の設定値になるように電力出力装置２０の出力調整を行う。すなわち、電力出力装置２０から出力される第２出力電力が第１出力電力に追従して調整されることにより、短い時間における電力変動に対しては応答速度の速い第１出力電力により出力調整され、より長い時間における電力変動に対しては第２出力電力により出力調整される。
【0041】
図５は、図１に示す制御器の制御ブロックの構成を示すブロック図である。上述したように、制御器６のストレージには、予め受電電力計画値ＢＬの情報が記憶されている。制御器６は、電力計測器８により計測された接続点３０における授受電力ＲＰの情報を取得する。さらに、電力管理システム７は、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２を制御器６に送信する。制御器６は、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２の情報を取得し、ストレージに記憶する。より具体的には、制御器６のストレージには、計画値テーブルが記憶される。計画値テーブルは、第３単位時間ごとの時刻と、各時刻に対応する受電電力計画値ＢＬ、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２とが対応付けられたデータセットを有している。計画値テーブルの各データは、第３単位時間の刻み幅で展開され、ストレージに記憶される。
【0042】
上述したように、第１受電抑制要求量ＲＱ１に関して、制御器６は、時刻［ｎ］の時点で時刻［ｎ］から第１単位時間後の時刻［ｎ＋３］における値を取得する。したがって、時刻［ｎ］における計画値テーブルは、時刻［ｎ＋３］までの第１受電抑制要求量ＲＱ１の値を含んでいる。
【0043】
なお、計画値テーブルは、差分電力要求の有効または無効を示すデータを含んでもよい。差分電力要求に対する電力調整を行う時間帯を予め電力管理システム７に登録しておくことにより、電力利用設備１は、登録した時間帯内に限って差分電力要求に対する電力調整を行うことが可能となる。仮に、登録した時間帯外に差分電力要求が生じても当該電力利用設備１は、差分電力要求を行わない。差分電力要求の有効または無効を示すデータは、差分電力要求が登録した時間帯内に生じたかどうかのチェックを行い得る。
【0044】
本実施の形態における制御器６は、上述したＤＲ要求および差分電力要求に基づいて電力出力装置２０および電力変換器９１を制御するために、目標値生成部６０、電力偏差算出部６１、第１指令生成部６２、電力偏差補正部６３、設定値生成部６４、および第２指令生成部６５を制御ブロックまたは制御回路として備えている。
【0045】
まず、電力変換器９１に対する第１指令ＳＣ１の制御系について説明する。図６は、図５に示す目標値生成部、電力偏差算出部および第１指令生成部の構成例を示すブロック図である。目標値生成部６０は、受電電力計画値ＢＬから第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２を差し引いて授受電力目標値ＲＰｏを算出する。なお、基準時刻［ｎ］における差分電力要求は、第１単位時間後の時刻［ｎ＋３］に第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］の受電抑制を行うものであるが、上述の通り、基準時刻［ｎ］の時点で授受電力目標値ＲＰｏに組み込まれる。すなわち、基準時刻［ｎ］における授受電力目標値ＲＰｏは、ＲＰｏ＝ＢＬ［ｎ］－ＲＱ２［ｎ］－ＲＱ１［ｎ＋３］となる。
【0046】
電力偏差算出部６１は、所定の授受電力目標値ＲＰｏから、計測した授受電力ＲＰを差し引いた第１電力偏差ΔＲＰを算出する。なお、後述するように、第１電力偏差ΔＲＰは、ＲＰｏ－ＲＰに、電力偏差補正部６３において算出される電力補正値ＲＰｃが加算された値となるが、ひとまず電力補正値ＲＰｃは考慮しない。
【0047】
第１指令生成部６２は、電力偏差算出部６１で算出された第１電力偏差ΔＲＰに基づいて電力変換器９１から出力される第１出力電力の指令値として第１指令ＳＣ１を生成する。第１指令ＳＣ１は、授受電力ＲＰが授受電力目標値ＲＰｏとなるように蓄電器９２を充放電するための電力指令値である。
【0048】
図７は、図６に示す第１指令生成部の一構成例を示すブロック図である。図７に示すように、第１指令生成部６２は、反転器６２１、上下限リミッタ６２２および積分器６２３を含む。反転器６２１は、第１電力偏差ΔＲＰの正負を反転させる。なお、反転器６２１は、第１電力偏差ΔＲＰの正負を反転させる際に所定のゲインを付与し得る。反転した第１電力偏差ΔＲＰは、上下限リミッタ６２２が適用される。上下限リミッタ６２２が出力する値は、第１電力偏差ΔＲＰに対して所定の範囲に出力が制限されるとともに、第１電力偏差ΔＲＰが正の値の場合に、負の値を出力し、第１電力偏差ΔＲＰが負の値の場合に、正の値を出力する。上下限リミッタ６２２の出力は、積分器６２３で積分され、積分された値が第１指令ＳＣ１として出力される。
【0049】
第１指令ＳＣ１は、蓄電器９２に充電させる場合、負の値となり、蓄電器９２から放電させる場合、正の値となるように定義されている。したがって、第１指令生成部６２は、第１電力偏差ΔＲＰが正の値、すなわち、授受電力目標値ＲＰｏが授受電力ＲＰに対して大きい場合、授受電力ＲＰを増やすために、負の値の第１指令ＳＣ１を生成し、蓄電器９２に充電させる。また、第１指令生成部６２は、第１電力偏差ΔＲＰが負の値、すなわち、授受電力目標値ＲＰｏが授受電力ＲＰに対して小さい場合、授受電力ＲＰを減らすために、正の値の第１指令ＳＣ１を生成し、蓄電器９２から放電させる。
【0050】
なお、第１指令生成部６２は、図７の例に限られない。図８は、図６に示す第１指令生成部の他の構成例を示すブロック図である。図８に示す第１指令生成部６２Ｂは、図７に示す第１指令生成部６２における反転器６２１、上下限リミッタ６２２および積分器６２３に加えて、アンチリセットワインドアップ用上下限リミッタ６２４および２つの減算器６２５，６２６を含む。以下では、図７の例と同じ上下限リミッタ６２２を第１リミッタ６２２と称し、アンチリセットワインドアップ用上下限リミッタ６２４を第２リミッタ６２４と称する。
【0051】
積分器６２３の出力は、第２リミッタ６２４に入力され、所定の上下限値に制限される。第２リミッタ６２４の上下限値は、第１リミッタ６２２の上下限値とは独立して設定され得る。第２リミッタ６２４の出力は、第１指令ＳＣ１として出力される。さらに、第２リミッタ６２４の出力は、減算器６２５により積分器６２３の出力、すなわち、第２リミッタ６２４の入力から減算されて積分器６２３の入力側にフィードバックされる。減算器６２６は、第１リミッタ６２２の出力から減算器６２５の出力を減算する。減算器６２６の出力が積分器６２３に入力される。
【0052】
電力変換器９１の電力変換能力に基づいて、第１指令ＳＣ１の上下限値が設定され得る。当該上下限値に応じて第２リミッタ６２４における上下限値が設定される。第１指令生成部６２Ｂにおいては、積分器６２３の出力が第２リミッタ６２４の上下限値を超えた場合に、当該超えた方向への積分動作が停止される。これにより、第１電力偏差ΔＲＰに基づく操作量が第１指令ＳＣ１の上下限値を超えた場合に、電力変換器９１に出力される操作量を制限するとともに、積分器６２３において当該上下限値を超える方向の積分の実行を停止させる。この結果、第１電力偏差ΔＲＰが反転した場合でも第１電力偏差ΔＲＰに応じた第１指令ＳＣ１を高い応答速度で出力することができる。
【0053】
次に、電力出力装置２０に対する第２指令ＳＣ２の制御系について説明する。図９は、図５に示す第２指令生成部の構成例を示すブロック図である。第２指令ＳＣ２の生成に関して電力変換器９１は、第１指令ＳＣ１に基づいて出力する第１出力電力の値Ｐｄを制御器６にフィードバックする。第２指令生成部６５は、電力変換器９１から送られる第１出力電力の値Ｐｄを取得する。第２指令生成部６５は、取得した第１出力電力が所定の設定値Ｐｓになるように電力出力装置２０から出力される第２出力電力を調整するための第２指令ＳＣ２を生成する。
【0054】
第２指令生成部６５は、減算器６５１と、指令選択器６５２と、を含む。減算器６５１は、後述する設定値生成部６４で生成される設定値Ｐｓから第１出力電力の値Ｐｄを差し引いた第２電力偏差ΔＰを生成する。指令選択器６５２は、第２電力偏差ΔＰに応じた第２指令ＳＣ２を出力する。なお、第１出力電力の値Ｐｄは、蓄電器９２からの放電に基づく第１出力電力の場合に正の値をとり、蓄電器９２への充電に基づく第１出力電力の場合に負の値をとる。
【0055】
第２指令生成部６５で生成される第２指令ＳＣ２は、増加指令ＳＣ２ｕ、減少指令ＳＣ２ｄおよび維持指令ＳＣ２ｍを含む状態指令である。本明細書において、状態指令とは、電力出力装置２０を出力増加状態、出力減少状態または出力維持状態の何れかの電力出力状態にするための指令であり、具体的な電力出力目標値を含まない概念として定義される。
【0056】
増加指令ＳＣ２ｕは、電力出力装置２０に対して、出力電力の瞬時値を増加させて出力増加状態にする指令である。例えば、電力出力装置２０が原動機発電機である場合、増加指令ＳＣ２ｕは、原動機のガバナに発電電力を増加させる指令である。また、減少指令ＳＣ２ｄは、電力出力装置２０に対して、出力電力の瞬時値を減少させて出力減少状態にする指令である。例えば、電力出力装置２０が原動機発電機である場合、減少指令ＳＣ２ｄは、原動機のガバナに発電電力を低減させる指令である。また、維持指令ＳＣ２ｍは、電力出力装置２０に対して、出力電力の瞬時値を維持させて出力維持状態にする指令である。例えば、電力出力装置２０が原動機発電機である場合、維持指令ＳＣ２ｍは、原動機のガバナに発電電力を維持させる指令である。
【0057】
図９には、指令選択器６５２における指令生成態様がグラフとして模式的に示されている。図９に示すように、指令選択器６５２は、第２電力偏差ΔＰが所定の第１しきい値Ｔ１以上である場合、減少指令ＳＣ２ｄを生成し、第２電力偏差ΔＰが第１しきい値Ｔ１より小さい第２しきい値Ｔ２未満である場合、増加指令ＳＣ２ｕを生成する。さらに、指令選択器６５２は、第１電力偏差ΔＲＰが第２しきい値Ｔ２以上かつ第１しきい値Ｔ１未満である場合、維持指令ＳＣ２ｍを生成する。
【0058】
例えば、第１しきい値Ｔ１が所定の正の値に設定され、第２しきい値Ｔ２が第１しきい値Ｔ１と同じ大きさの負の値に設定される。これに代えて、第１しきい値Ｔ１が所定の正の値に設定され、第２しきい値Ｔ２が第１しきい値Ｔ１と異なる大きさの負の値に設定されてもよい。また、第２電力偏差ΔＰに所定のオフセット値が与えられる場合、第１しきい値Ｔ１および第２しきい値Ｔ２は、いずれも正の値またはいずれも負の値としてもよい。
【0059】
第２指令生成部６５で生成された第２指令ＳＣ２は、複数の電力出力装置２０のそれぞれに送られる。このとき、複数の電力出力装置２０のそれぞれに送られる第２指令ＳＣ２は、共通の指令である。すなわち、電力出力装置２０の出力特性等に応じて第２指令ＳＣ２を個別にカスタマイズする必要はない。
【0060】
第２指令生成部６５から出力される第２指令ＳＣ２は、例えば、連続して出力されるパルスによって構成されてもよい。この場合、増加指令ＳＣ２ｕは、例えば正のパルスである出力増加パルスを連続して出力する状態として構成される。また、減少指令ＳＣ２ｄは、例えば負のパルスである出力減少パルスを連続して出力する状態として構成される。また、維持指令ＳＣ２ｍは、パルスを出力しない状態として構成される。これに代えて、パルスの振幅または幅が異なる３つのパルスをこれらの状態指令ＳＣ２ｕ，ＳＣ２ｄ，ＳＣ２ｍに割り当ててもよい。
【0061】
このような第２指令ＳＣ２を受信した各電力出力装置２０は、その第２指令ＳＣ２の内容に応じた出力制御を行う。増加指令ＳＣ２ｕを受信している間、電力出力装置２０は、出力を上げ続ける。減少指令ＳＣ２ｄを受信している間、電力出力装置２０は、出力を下げ続ける。維持指令ＳＣ２ｍを受信している間、電力出力装置２０は、出力を維持し続ける。例えば、電力出力装置２０が発電機である場合、第２指令ＳＣ２に応じてガバナの出力を調整する。
【0062】
このとき、各電力出力装置２０は、各自の応答性に合わせて出力制御を行う。例えば、応答が速い電力出力装置２０は、増加指令ＳＣ２ｕに対して高いレートで出力を増加させる。応答が遅い電力出力装置２０は、増加指令ＳＣ２ｕに対して低いレートで出力を増加させる。このため、複数の電力出力装置２０において原動機の種類が異なったり、応答性が異なったりしていても、制御器６は、各電力出力装置２０の応答性を考慮することなく、共通する一の第２指令ＳＣ２を出力すればよい。
【0063】
ここで、第２指令ＳＣ２を生成するための基準となる所定の設定値Ｐｓは、蓄電器９２のＳＯＣに応じた値に設定される。以上のように、本実施の形態では、授受電力ＲＰの変動に応じて電力変換器９１が主体的に制御され、蓄電器９２の充放電による電力変換器９１の第１出力電力による電力調整が行われる。蓄電器９２の充放電による電力調整をいつでも実行可能とするためには、蓄電器９２のＳＯＣが基準値から逸脱した状態とならないようにすることが望ましい。すなわち、例えば、ＳＯＣが過剰に高い過充電の状態になると、外部電力系統４から蓄電器９２への充電が行えない。また、例えばＳＯＣが過剰に低い過放電の状態になると、蓄電器９２から外部電力系統４への放電が行えない。
【0064】
そこで、本実施の形態においては、設定値生成部６４が充電状態検出器９３で検出されたＳＯＣ検出値ＳＯＣｄに基づいて第２電力偏差ΔＰの元になる設定値Ｐｓを生成する。図１０は、図５に示す設定値生成部の構成例を示すブロック図である。設定値生成部６４は、減算器６４１と、補正値算出部６４２と、を含む。減算器６４１は、所定のＳＯＣ目標値ＳＯＣｏからＳＯＣ検出値ＳＯＣｄを差し引いてＳＯＣ偏差ΔＳＯＣを算出する。ＳＯＣ目標値ＳＯＣｏは、制御器６のストレージに予め記憶される。
【0065】
補正値算出部６４２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣからＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを算出する。補正値算出部６４２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが所定の第１参照値Ｒ１以上である場合に、蓄電器９２を充電する充電補正値ＳＯＣｃｃをＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして生成する。また、補正値算出部６４２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが第１参照値Ｒ１以下の所定の第２参照値Ｒ２未満である場合に、蓄電器９２から放電する放電補正値ＳＯＣｃｄをＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして生成する。充電補正値ＳＯＣｃｃは、負の値であり、放電補正値ＳＯＣｃｄは、正の値である。補正値算出部６４２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが第２参照値Ｒ２以上かつ第１参照値Ｒ１未満である場合、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、０を出力する。すなわち、この場合には、蓄電器９２のＳＯＣ補正に関わる充放電は行われない。
【0066】
例えば、第１参照値Ｒ１が所定の正の値に設定され、第２参照値Ｒ２が第１参照値Ｒ１と同じ大きさの負の値に設定される。これに代えて、第１参照値Ｒ１が所定の正の値に設定され、第２参照値Ｒ２が第１参照値Ｒ１と異なる大きさの負の値に設定されてもよい。
【0067】
なお、補正値算出部６４２は、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして０を出力している状態から充電補正値ＳＯＣｃｃまたは放電補正値ＳＯＣｃｄを出力するように切り替えるしきい値である第１参照値Ｒ１および第２参照値Ｒ２と、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして充電補正値ＳＯＣｃｃまたは放電補正値ＳＯＣｃｄを出力している状態から０に切り替えるしきい値である第３参照値Ｒ３および第４参照値Ｒ４との間に、ヒステリシス特性を持たせている。
【0068】
すなわち、充電補正値ＳＯＣｃｃを出力している状態からＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを０に切り替える第３参照値Ｒ３は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０より大きく第１参照値Ｒ１より小さい値に設定される。同様に、放電補正値ＳＯＣｃｄを出力している状態からＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを０に切り替える第４参照値Ｒ４は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０より小さく第２参照値Ｒ２より大きい値に設定される。これにより、頻繁にＳＯＣ補正値ＳＯＣｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。ただし、補正値算出部６４２は、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃの切り替えにおいてヒステリシス特性を有していなくてもよい。
【0069】
上述したように、第１指令ＳＣ１および第１出力電力の正負は、蓄電器９２に充電させる場合、負の値となり、蓄電器９２から放電させる場合、正の値となるように定義されている。第２指令ＳＣ２の正負は、電力出力装置２０が外部電力系統４に電力を出力する場合に正の値となるように定義されている。そのため、蓄電器９２の充放電に基づいて正負が定められているＳＯＣ補正値ＳＯＣｃと、電力出力装置２０の出力方向に基づいて正負が定められている第２指令ＳＣ２とは、同じ符号である。したがって、設定値生成部６４は、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃをそのまま設定値Ｐｓとして生成する。なお、設定値Ｐｓは、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃに所定のゲインを掛けた値としてもよい。
【0070】
このようにして生成された設定値Ｐｓは、第２指令生成部６５に入力される。例えば、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃが充電補正値ＳＯＣｃｃである場合、設定値Ｐｓが負の値となる。これにより、第２指令ＳＣ２が増加指令ＳＣ２ｕになり易くなる、または、第２指令ＳＣ２が減少指令ＳＣ２ｄになり難くなる。このため、授受電力ＲＰに対して電力出力装置２０からの第２出力電力が促進される。これにより、外部電力系統４から電力利用設備１へ電力を受ける側を正とする授受電力ＲＰは、授受電力目標値ＲＰｏより低くなり易くなる。したがって、第１指令生成部６２は、授受電力目標値ＲＰｏの変動にかかわらず、蓄電器９２を充電するような第１指令ＳＣ１を生成し易くなり、蓄電器９２が充電される。
【0071】
一方、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃが放電補正値ＳＯＣｃｄである場合、設定値Ｐｓが正の値となる。これにより、第２指令ＳＣ２が減少指令ＳＣ２ｄになり易くなる、または、第２指令ＳＣ２が増加指令ＳＣ２ｕになり難くなる。このため、授受電力ＲＰに対して電力出力装置２０からの第２出力電力が抑制される。これにより、授受電力ＲＰは、授受電力目標値ＲＰｏを超え易くなる。したがって、第１指令生成部６２は、授受電力目標値ＲＰｏの変動にかかわらず、授受電力ＲＰの蓄電器９２を放電するような第１指令ＳＣ１を生成し易くなり、蓄電器９２が放電される。
【0072】
本実施の形態において、設定値生成部６４は、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃがゼロである場合、設定値Ｐｓをゼロに設定する。すなわち、蓄電器９２のＳＯＣが第２参照値Ｒ２以上かつ第１参照値Ｒ１未満の適正範囲である場合、第２指令生成部６５は、第１出力電力がゼロになるように電力出力装置２０から出力される第２出力電力を調整するような第２指令ＳＣ２を生成する。
【0073】
図１１は、図３に示すディマンドリスポンスにおいて本実施の形態における授受電力制御を行った場合の模式的なグラフである。図１１において、受電電力計画値ＢＬ、および電力管理システム７が要求する第２受電抑制要求量ＲＱ２は、図３と同じである。また、図１１においても、図３と同様に、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて電力利用設備１で必要とされる電力である実需要ＲＬが、受電電力計画値ＢＬより増加している。
【0074】
上記構成によれば、授受電力ＲＰの授受電力目標値ＲＰｏに対する第１電力偏差ΔＲＰに応じて蓄電器９２の充放電による電力変換器９１の第１出力電力が制御される。さらに、電力変換器９１の第１出力電力の変動分を電力出力装置２０が蓄電器９２の代わりに負担するように、電力出力装置２０の第２出力電力が調整される。
【0075】
例えば、電力利用設備１における実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬより増えると、その増加分の電力を補うように、蓄電器９２が放電することにより電力変換器９１からの第１出力電力が増加する。さらに、電力変換器９１からの第１出力電力の増加分を蓄電器９２の代わりに負担するように、電力出力装置２０からの第２出力電力が増加する。この結果、図１１において、受電電力計画値ＢＬに対してＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて電力出力装置２０が負担した電力は、第２受電抑制要求量ＲＱ２に、受電電力計画値ＢＬに対する実需要ＲＬの偏差分を加えた電力ＲＱｃとなる。このときの電力量は、図１１における斜線領域で示される。
【0076】
一方、より短い時間単位での授受電力ＲＰの評価が行われる第１受電抑制要求量ＲＱ１は、電力出力装置２０の応答速度のみでは対応できない場合があるため、応答速度の速い蓄電器９２が負担する。したがって、電力出力装置２０だけでは対応できない応答速度の速い電力変動にも対応することができる。
【0077】
これにより、電力出力装置２０を備えた電力利用設備１において、簡単な構成で、電力出力装置２０の応答性を考慮することなく、電力利用設備１の外部電力系統４に対する授受電力ＲＰを種々の需給要求に対応させることができる。また、結果的に電力出力装置２０が応答可能な電力変動は電力出力装置２０が負担するため、蓄電器９２の蓄電容量を、電力出力装置２０の応答速度、電力利用設備１に接続される負荷５の変動または受電電力計画値ＢＬ等を考慮した必要最小限に抑えることができる。
【0078】
また、本実施の形態における制御を実現するために必要な電力計側点は、授受電力ＲＰを計測する接続点３０のみであり、それ以外の位置での電力計測は不要である。したがって、追加の設備工事等を行うことなく既存の電力利用設備１においても本実施の形態における制御を容易に適用することができる。
【0079】
また、図１１からも明らかなように、上記構成によれば、授受電力ＲＰの授受電力目標値ＲＰｏとの第１電力偏差ΔＲＰに応じて蓄電器９２が出力する電力を増減させることにより、電力利用設備１における負荷の変動状況にかかわらず、授受電力ＲＰを授受電力目標値ＲＰｏに維持することができる。
【0080】
また、複数の電力出力装置２０が接続点３０を介して外部電力系統４に接続されているにもかかわらず、電力出力装置２０の出力電力を個別に計測する必要がないため、電力利用設備１におけるシステム構成を簡単にすることができる。さらに、上述したように、電力出力装置２０に対する第２指令ＳＣ２は、単純な増加指令ＳＣ２ｕ、減少指令ＳＣ２ｄまたは維持指令ＳＣ２ｍだけであり、制御器６において電力出力装置２０の応答性等を考慮して制御調整を行う必要がない。
【0081】
このような第２指令ＳＣ２に対して電力出力装置２０において、応答速度の速い電力出力装置２０は速く応答し、応答速度の遅い電力出力装置２０は遅く応答するため、複数の電力出力装置２０として応答性の異なる電力出力装置２０が設けられていても、複数の電力出力装置２０間で自動的に応答性に応じた出力電力の分担を行うことができる。言い換えると、応答性の異なる複数の電力出力装置２０を共通の接続点３０を介して外部電力系統４に接続して、電力の分担調整を簡単に行うことができる。応答性の異なる複数の電力出力装置２０として、異なる種類の発電機が接続されてもよいし、発電機、蓄電池、または燃料電池が組み合わされて接続されてもよい。
【0082】
さらに、複数の電力出力装置２０として、例えば定格近くで出力している余力の少ない電力出力装置と、余力の多い電力出力装置とが存在する場合、増加指令ＳＣ２ｕに対して、余力の少ない電力出力装置は定格以上の電力は出力しないため、自動的に余力の多い電力出力装置に負担する出力電力を増やすような分担を行うことができる。
【0083】
以上より、本実施の形態によれば、電力出力装置２０を備えた電力利用設備１において、簡単な構成で、電力出力装置２０の応答性を考慮することなく、電力利用設備１の外部電力系統４に対する授受電力ＲＰが授受電力目標値ＲＰｏとなるように適切に制御することができる。
【0084】
また、第２指令生成部６５は、第２指令ＳＣ２を生成するために、各電力出力装置２０の出力電力または負荷の消費電力を取得する必要がない。すなわち、本実施の形態における電力利用設備１は、電力出力装置２０の出力電力を個別に計測する、または、負荷の消費電力を計測する構成は不要である。したがって、電力利用設備１におけるシステム構成を簡単にすることができる。さらに、電力利用設備１における機器構成の変更が必要となった場合であっても、制御を変更することなく対応することができる。
【0085】
また、蓄電器９２のＳＯＣの値に応じて電力出力装置２０からの第２出力電力を調整するための基準となる設定値Ｐｓが変化することにより、接続点３０での授受電力ＲＰが受電電力計画値ＢＬに対する各要求成分を満足し、かつ、蓄電器９２のＳＯＣをＳＯＣ目標値ＳＯＣｏに近づけるように、第２出力電力が調整される。これにより、蓄電器９２のＳＯＣをＳＯＣ目標値ＳＯＣｏに基づく所定範囲内に維持することができる。このため、蓄電器９２に対して充放電を行う装置を別途用いることなく、蓄電器９２を用いた電力調整を継続することができる。このことによっても、蓄電器９２の蓄電容量を低減することができる。
【0086】
また、本実施の形態において、設定値生成部６４は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが第２参照値Ｒ２以上かつ第１参照値Ｒ１未満である場合、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして０を出力する。すなわち、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０ではない場合であっても、第２出力電力の基準となる設定値Ｐｓの補正は行わない。このような設定値Ｐｓの補正を行わない不感帯領域を作ることにより、蓄電器９２のＳＯＣ補正に関わる充放電が頻繁に行われることを抑制できる。
【0087】
ここで、本実施の形態において、第２指令生成部６５は、第２電力偏差ΔＰが第２しきい値Ｔ２以上かつ第１しきい値Ｔ１未満である場合、維持指令ＳＣ２ｍを生成する。すなわち、第２電力偏差ΔＰが０ではない場合であっても、電力出力装置２０から出力される出力電力が維持される。このような増加指令も減少指令も出ない不感帯領域を作ることにより、電力出力装置２０からの出力電力を頻繁に変化することを抑制できる。
【0088】
その一方で、第２電力偏差ΔＰが第１しきい値Ｔ１と第２しきい値Ｔ２との間で維持された場合に、第２電力偏差ΔＰが残り続けることになる。残った第２電力偏差ΔＰは、蓄電器９２が負担し続けることになる。そこで、制御器６は、授受電力ＲＰだけでなく、授受電力量に基づいた制御も行う。より具体的には、制御器６の電力偏差補正部６３は、授受電力量に基づく電力補正値を生成し、その電力補正値ＲＰｃを用いて第１電力偏差ΔＲＰを補正する。このとき、第１電力偏差ΔＲＰは、ＲＰｏ＋ＲＰｃ－ＲＰとなる。
【0089】
図１２は、図５に示す電力偏差補正部の構成例を示すブロック図である。図１２に示されるように、電力偏差補正部６３は、電力量偏差算出部６３１および補正値生成部６３２を備えている。電力量偏差算出部６３１は、授受電力ＲＰを積算して得られる授受電力量ＲＥおよび授受電力目標値ＲＰｏを積算して得られる授受電力量目標値ＲＥｏを算出し、授受電力量ＲＥの授受電力量目標値ＲＥｏに対する電力量偏差ΔＲＥを算出する。
【0090】
本実施の形態において、電力量偏差算出部６３１は、授受電力量算出部６３３および授受電力量目標値算出部６３４を備えている。授受電力量算出部６３３は、計測された授受電力ＲＰを積算して授受電力量ＲＥを算出する。授受電力量目標値算出部６３４は、授受電力目標値ＲＰｏを積算して授受電力量目標値ＲＥｏを算出する。授受電力量算出部６３３および授受電力量目標値算出部６３４は、いずれも積分器を含む。すなわち、授受電力量算出部６３３は、入力される瞬時値である授受電力ＲＰを積分する。同様に、授受電力量目標値算出部６３４は、入力される瞬時値である授受電力目標値ＲＰｏを積分する。
【0091】
電力量偏差算出部６３１は、授受電力量目標値ＲＥｏから授受電力量ＲＥを差し引いて電力量偏差ΔＲＥを算出する。補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥから電力補正値ＲＰｃを生成する。より詳しくは、補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥが所定の第１基準値Ｃ１以上である場合、第１電力偏差ΔＲＰが増加するような電力補正値ＲＰｃを生成し、電力量偏差ΔＲＥが第１基準値Ｃ１より小さい第２基準値Ｃ２未満である場合、第１電力偏差ΔＲＰが減少するような電力補正値ＲＰｃを生成する。本実施の形態において、第１基準値Ｃ１は、所定の正の値に設定され、第２基準値Ｃ２は、第１基準値Ｃ１と同じ大きさの負の値に設定される。
【0092】
例えば、第２電力偏差ΔＰが０より大きく第１しきい値Ｔ１より小さい値が維持された場合、電力量偏差ΔＲＥは、第２単位時間内において単調増加する。電力量偏差ΔＲＥが第１基準値Ｃ１を超えると、補正値生成部６３２は、第１電力偏差ΔＲＰが増加するような電力補正値ＲＰｃを生成する。例えば、電力補正値ＲＰｃとして所定の正のオフセット値Ｐｃｈが与えられる。オフセット値Ｐｃｈの大きさは、特に限定されないが、例えば第１しきい値Ｔ１以上としてもよい。
【0093】
第１電力偏差ΔＲＰが増加することにより、第１指令ＳＣ１に基づいて出力される電力変換器９１の第１出力電力は負の値になり易くなる。この結果、第２電力偏差ΔＰは、第１しきい値Ｔ１を超える、または、超え易くなる。したがって、第２指令生成部６５は、減少指令ＳＣ２ｄを出力する、または、出力し易くなる。この結果、第１電力偏差ΔＲＰが減少する。
【0094】
第２電力偏差ΔＰが０より小さく第２しきい値Ｔ２より小さい値が維持された場合も同様である。電力量偏差ΔＲＥが第２基準値Ｃ２を下回ると、補正値生成部６３２は、第１電力偏差ΔＲＰが減少するような電力補正値ＲＰｃを生成する。例えば、電力補正値ＲＰｃとして所定の負のオフセット値Ｐｃｌが与えられる。
【0095】
第１電力偏差ΔＲＰが減少することにより、第１指令ＳＣ１に基づいて出力される電力変換器９１の第１出力電力は正の値になり易くなる。この結果、第２電力偏差ΔＰは、第２しきい値Ｔ２を下回る、または、下回り易くなる。したがって、第２指令生成部６５は、増加指令ＳＣ２ｕを出力する、または、出力し易くなる。この結果、第１電力偏差ΔＲＰが増加する。
【0096】
このような構成によれば、計測された授受電力ＲＰに基づく第１電力偏差ΔＲＰに、授受電力量ＲＥに基づく電力補正値ＲＰｃを加えることにより、授受電力ＲＰの瞬時値だけを制御した場合に生じ得る微小な偏差の蓄積を補正することができる。したがって、ディマンドリスポンスの達成率の評価または判定に用いられる第２単位時間ごとの授受電力量ＲＥが授受電力量目標値ＲＥｏとなるように適切に制御することができる。これにより、ディマンドリスポンスの達成率を高くすることができる。
【0097】
なお、本実施の形態において、補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥが第２基準値Ｃ２以上かつ第１基準値Ｃ１未満である場合、電力補正値ＲＰｃを０とする。すなわち、この場合は電力量による補正が行われない。さらに、補正値生成部６３２は、電力補正値ＲＰｃとして０を出力している状態から所定のオフセット値Ｐｃｈ，Ｐｃｌを出力するように切り替えるしきい値である第１基準値Ｃ１および第２基準値Ｃ２と、電力補正値ＲＰｃとして所定のオフセット値Ｐｃｈ，Ｐｃｌを出力している状態から０に切り替えるしきい値である第３基準値Ｃ３および第４基準値Ｃ４との間に、ヒステリシス特性を持たせている。
【0098】
すなわち、正のオフセット値Ｐｃｈを出力している状態から電力補正値ＲＰｃを０に切り替える第３基準値Ｃ３は、電力量偏差ΔＲＥが０より大きく第１基準値Ｃ１より小さい値に設定される。同様に、負のオフセット値Ｐｃｌを出力している状態から電力補正値ＲＰｃを０に切り替える第４基準値Ｃ４は、電力量偏差ΔＲＥが０より小さく第２基準値Ｃ２より大きい値に設定される。これにより、頻繁に電力補正値ＲＰｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。ただし、補正値生成部６３２は、電力補正値ＲＰｃの切り替えにおいてヒステリシス特性を有していなくてもよい。
【0099】
［シミュレーション結果］
以下に、本実施の形態における制御態様のシミュレーション結果を示す。本シミュレーションでは、実施例として、図１に示される構成において、電力出力装置２０を発電機とし、各値を以下のように設定した。
・発電機定格出力：７５００ｋＷ
・蓄電器定格出力：５００ｋＷ
・負荷における電力変動：６５００ｋＷから１２０００ｋＷの間で変動
・第１受電抑制要求量：０ｋＷから１０００ｋＷの間で変動
・受電電力計画値：５５００ｋＷで一定
・授受電力目標値：４５００ｋＷから５５００ｋＷの間で変動
以下に、本実施の形態における制御態様のシミュレーション結果を示す。本シミュレーションでは、実施例として、図１に示される構成において、電力出力装置２０を発電機とし、各値を以下のように設定した。
・発電機定格出力：７５００ｋＷ
・蓄電器定格出力：５００ｋＷ
・負荷における電力変動：６５００ｋＷから１２０００ｋＷの間で変動
・第１受電抑制要求量：０ｋＷから１０００ｋＷの間で変動
・受電電力計画値：５５００ｋＷで一定
・授受電力目標値：４５００ｋＷから５５００ｋＷの間で変動
【0100】
図１６は、一シミュレーションにおける負荷の電力変動を示すグラフである。また、図１７は、本シミュレーションにおける第１受電抑制要求量の変化を示すグラフである。また、図１８は、本シミュレーションにおける授受電力目標値の変化を示すグラフである。
【0101】
本シミュレーションにおいて、授受電力目標値ＲＰｏの変化は、第１受電抑制要求量ＲＱ１の変動分のみである。上述の通り、授受電力ＲＰは、電力利用設備１が外部電力系統４から電力供給を受ける場合を正の値とする。第１受電抑制要求量ＲＱ１は、受電電力計画値ＢＬに対して授受電力ＲＰを減らす量を示すものである。したがって、本シミュレーショにおける授受電力目標値ＲＰｏのグラフは、図１８に示すように、受電電力計画値ＢＬから第１受電抑制要求量ＲＱ１を差し引いたものとなる。
【0102】
このような授受電力目標値ＲＰｏの変化に対して本実施の形態における制御態様により授受電力ＲＰを追従させるシミュレーションを行った。図１９は、実施例において本シミュレーションを行った場合の授受電力の変化を示すグラフである。図２０は、比較例において本シミュレーションを行った場合の授受電力の変化を示すグラフである。図２０の比較例のグラフは、実施例の構成のうち、蓄電器９２を備えていない、すなわち、電力出力装置２０である発電機からの第２出力電力のみで電力調整を行う場合について同様のシミュレーションを行った結果を示す。なお、図１９に示す授受電力ＲＰ＿ｅおよび図２０に示す授受電力ＲＰ＿ｃは、何れも５分毎の平均値をグラフにしたものである。
【0103】
上述したように、第１受電抑制要求量ＲＱ１の例として挙げられる差分電力要求に対しては、許容差ＴＩが設定されている。許容差ＴＩを、差分電力要求の上下１００ｋＷの範囲に設定した場合、図１９および図２０に示されるように、授受電力目標値ＲＰｏに対して上限値ＵＬおよび下限値ＬＬが設定される。なお、図４のグラフと同様に、図１９および図２０のグラフは、差分電力要求の上限値ＵＬを授受電力ＲＰについての許容最小値とし、差分電力要求の下限値ＬＬを授受電力ＲＰについての許容最大値としている。電力利用設備１は、授受電力ＲＰが授受電力目標値ＲＰｏに応じて定められる上限値ＵＬおよび下限値ＬＬの間の許容差ＴＩ内となることが求められる。
【0104】
図２０に示すように、比較例におけるシミュレーション結果では、授受電力ＲＰ＿ｃは、かろうじて許容差ＴＩ内に収まっている。しかし、例えば１８５分経過時付近等において授受電力ＲＰ＿ｃが授受電力目標値ＲＰｏから目に見えて外れている箇所が散見される。このため、負荷変動が図１６に示す本シミュレーションよりも大きい場合には、許容差ＴＩを超える恐れがある。
【0105】
一方、図１９に示すように、実施例におけるシミュレーション結果では、授受電力ＲＰ＿ｅは、授受電力目標値ＲＰｏからほとんど外れることなく追従していることが分かる。したがって、本実施例においては、負荷変動がより大きくなっても、許容差ＴＩ内で対応できると推察される。
【0106】
以上のように、上記実施の形態における電力利用設備１の制御態様によれば、電力利用設備１の外部電力系統４に対する授受電力ＲＰを、より短い時間における電力変動である第１受電抑制要求量ＲＱ１を含む種々の需給要求に対応させることができることが分かる。
【0107】
［他の実施の形態］
上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行するための態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造または機能の詳細を実質的に変更できる。
上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行するための態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造または機能の詳細を実質的に変更できる。
【0108】
例えば、上記実施の形態においては、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２が何れも受電電力計画値ＢＬに対して外部電力系統４から電力利用設備１に供給される電力を抑制する量である場合を例示したが、第１受電抑制要求量ＲＱ１または第２受電抑制要求量ＲＱ２が受電電力計画値ＢＬに対して受電電力を増大する量である場合であっても、上記実施の形態における構成によって同様に制御可能である。
【0109】
また、上記実施の形態においては、外部電力系統４から電力利用設備１に電力が供給される場合の制御態様、すなわち、受電電力の制御態様を例示したが、電力利用設備１の電力出力装置２０の出力電力が外部電力系統４に供給される場合の制御態様、すなわち、売電電力の制御態様についても、上記実施の形態を適用可能である。
【0110】
電力出力装置２０が電力利用設備１の需要電力以上の発電を行い、余剰電力を系統へ逆潮流させることにより、電気事業者へ売電する取引が存在する。この場合、事前に電気事業者と計画した電力である売電計画値を系統へ逆潮流させる必要がある。
【0111】
このような場合にも、負荷５へ供給される電力の変化に対して、外部電力系統４に対する授受電力ＲＰを適切に制御する、言い換えると、売電計画値とずれないようにするには、負荷５の状況に応じて電力出力装置２０の出力電力を制御する必要が生じる。すなわち、電力利用設備１における売電電力の制御についても、ＤＲ要求に伴う受電電力の制御と同様の課題が生じる。
【0112】
例えば、上記構成をそのまま利用し、授受電力が売電電力となる場合には、授受電力ＲＰを負の値として扱うことで同様の制御を行うことができる。図１３は、本実施の形態において電力出力装置の出力電力を売電する場合を示すグラフである。図２のグラフと同様に、需要電力すなわち受電電力が正の値となり、売電電力は負の値となっている。
【0113】
図１３のグラフにおいて、授受電力ＲＰは、外部電力系統４に供給される売電電力となるため負の値で推移する。図１３のグラフは、期間ＴＳにおいて小売電気事業者等から売電要求量ＲＱ２分の売電要求があった場合を示している。この場合、期間ＴＳにおける授受電力目標値ＲＰｏは、第２単位時間ごとの売電要求量である売電電力目標値ＲＱ２である。すなわち、ＲＰｏ＝ＲＱ２（＜０）である。したがって、電力偏差算出部６１から出力される第１電力偏差ΔＲＰは、ΔＲＰ＝ＲＱ２－ＲＰ（ＲＱ２，ＲＰ＜０）となる。第１指令生成部６２は、この第１電力偏差ΔＲＰに応じて第１指令ＳＣ１を生成する。
【0114】
上記構成によって、授受電力ＲＰが売電電力目標値ＲＱ２に等しい授受電力目標値ＲＰｏに一致するように制御される。さらに、第２指令生成部６５により、第１出力電力が所定の設定値Ｐｓになるように電力出力装置２０から出力される第２出力電力が調整される。したがって、電力利用設備１の外部電力系統４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。また、この場合においても、電力偏差補正部６３により、電力量に基づいて第１電力偏差ΔＲＰに補正を行うことにより、より適切な制御を実現することができる。
【0115】
このように、上記実施の形態においては、接続点３０における授受電力が外部電力系統４から電力を供給する場合、すなわち、正の値をとる場合および外部電力系統４に電力を供給する場合、すなわち、負の値をとる場合の何れについても同じ制御態様で制御可能である。したがって、例えば夜間は売電を行い、昼間は受電を行う等受電電力が正の値にも負の値にもなる電力利用設備１にも適用可能である。
【0116】
なお、接続点３０における授受電力が外部電力系統４に電力を供給する場合を正の値とし、外部電力系統４から電力を供給する場合を負の値としても同様の制御を行うことができる。
【0117】
また、上記実施の形態では、第１のしきい値Ｔ１と第２のしきい値Ｔ２とが異なる値に設定される態様を例示したが、第１のしきい値Ｔ１と第２のしきい値Ｔ２とは同じ値、例えば０に設定されてもよい。この場合、第２指令生成部６５は、第２指令ＳＣ２として共通のしきい値以上の場合に減少指令ＳＣ２ｄを生成し、共通のしきい値未満の場合に増加指令ＳＣ２ｕを生成する。すなわち、維持指令ＳＣ２ｍは生成されない。
【0118】
同様に、上記実施の形態では、補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥが第２基準値Ｃ２以上かつ第１基準値Ｃ１未満である場合に電力補正値ＲＰｃを０とし、補正を行わない態様を例示したが、これに限られない。例えば、第１基準値Ｃ１と第２基準値Ｃ２とが同じ値に設定されてもよい。この場合、電力偏差補正部６３は、常に有意の電力補正値ＲＰｃ（≠０）を出力する。
【0119】
あるいは、第１基準値Ｃ１および第２基準値Ｃ２が互いに異なる値に設定され、その間にヒステリシス特性を持たせてもよい。図１４は、図１２に示す補正値生成部の入出力関係の他の例を示す図である。図１４においては、図１２に示される構成のうち、補正値生成部６３２Ｂのみを図示しているが、電力偏差補正部６３のその他の構成は、図１２に示す構成と同様である。
【0120】
図１４に示す補正値生成部６３２Ｂは、入力される電力量偏差ΔＲＥの値に応じて、正のオフセット値Ｐｃｈまたは負のオフセット値Ｐｃｌの何れかを出力する。補正値生成部６３２Ｂは、正のオフセット値Ｐｃｈを出力している状態から電力量偏差ΔＲＥが０より小さい第２基準値Ｃ２未満になった場合に、出力する電力補正値ＲＰｃを負のオフセット値Ｐｃｌに切り替える。さらに、補正値生成部６３２Ｂは、負のオフセット値Ｐｃｌを出力している状態から電力量偏差ΔＲＥが０より大きい第１基準値Ｃ１以上になった場合に、出力する電力補正値ＲＰｃを正のオフセット値Ｐｃｈに切り替える。
【0121】
このような構成によっても、頻繁に電力補正値ＲＰｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。
【0122】
また、上記実施の形態では、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを算出するための第１参照値Ｒ１と第２参照値Ｒ２とが異なる値に設定される態様を例示したが、第１参照値Ｒ１と第２参照値Ｒ２とは同じ値（例えば０）に設定されてもよい。この場合、補正値算出部６４２は、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして共通のしきい値以上の場合に充電補正値ＳＯＣｃｃを出力し、共通のしきい値未満の場合に放電補正値ＳＯＣｃｄを出力する。すなわち、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは０になることはない。
【0123】
あるいは、第１参照値Ｒ１および第２参照値Ｒ２が互いに異なる値に設定され、その間にヒステリシス特性を持たせてもよい。図１５は、図１０に示す補正値算出部の入出力関係の他の例を示す図である。図１５においては、図１０に示す構成のうち、補正値算出部６４２Ｂのみを図示しているが、設定値生成部６４のその他の構成は、図１０に示す構成と同様である。
【0124】
図１５に示す補正値算出部６４２Ｂは、入力されるＳＯＣ偏差ΔＳＯＣの値に応じて、充電補正値ＳＯＣｃｃまたは放電補正値ＳＯＣｃｄの何れかを出力する。補正値算出部６４２Ｂは、正の充電補正値ＳＯＣｃｃを出力している状態からＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０より小さい第２参照値Ｒ２未満になった場合に、出力するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを負の放電補正値ＳＯＣｃｄに切り替える。さらに、補正値算出部６４２Ｂは、負の放電補正値ＳＯＣｃｄを出力している状態からＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０より大きい第１参照値Ｒ１以上になった場合に、出力するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを正の充電補正値ＳＯＣｃｃに切り替える。
【0125】
このような構成によっても、頻繁にＳＯＣ補正値ＳＯＣｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。
【0126】
また、上記実施の形態において、電力量偏差算出部６３１が、授受電力ＲＰから授受電力量ＲＥを算出し、授受電力目標値ＲＰｏから授受電力量目標値ＲＥｏを算出し、授受電力量目標値ＲＥｏから授受電力量ＲＥを差し引くことで電力量偏差ΔＲＥを生成する構成を例示した。これに代えて、電力量偏差算出部６３１は、授受電力目標値ＲＰｏから授受電力ＲＰを差し引いた値を積分することにより電力量偏差ΔＲＥを算出してもよい。
【0127】
また、上記実施の形態では、電力出力装置２０が、第２電力偏差ΔＰに応じた第２指令ＳＣ２に基づいて電力を出力する態様を説明したが、電力出力装置２０は、第２電力偏差ΔＰに応じた第２指令ＳＣ２に加えて、それ以外の制御信号に基づいて制御されてもよい。例えば、制御器６またはその他の制御器において燃料費が最も安くなるような負荷配分を算出および設定し、そのような負荷配分となるような制御指令を電力出力装置２０に入力してもよい。そのような制御指令に基づいて電力出力装置２０が制御されている状態で、さらに制御器６から増加指令ＳＣ２ｕを受信した場合、電力出力装置２０は、現在の出力電力をさらに増加させるようにしてもよい。
【0128】
また、上記実施の形態における制御態様は、予めＤＲ要求が行われる期間として設定されたＤＲ要求期間ＴＤＲの間だけ適用され、それ以外の場合には、上記制御を行わなくてもよい。すなわち、電力利用設備１は、上記実施の形態における制御態様とそれ以外の制御態様とを適宜切り替え可能に構成されてもよい。この場合、ＤＲ要求期間ＴＤＲおよび差分電力要求の有効期間以外の期間は、例えば、燃料費等が最適となる運用パターンで電力出力装置２０の出力電力を設定してもよい。これに代えて、ＤＲ要求期間ＴＤＲか否かにかかわらず、第１指令ＳＣ１を用いた電力変換器９１の制御および第２指令ＳＣ２を用いた電力利用設備１の制御を行ってもよい。また、差分電力要求の有効期間か否かにかかわらず、第１指令ＳＣ１を用いた電力変換器９１の制御および第２指令ＳＣ２を用いた電力利用設備１の制御を行ってもよい。
【0129】
上記実施の形態においては、第１指令生成部６２および第２指令生成部６５が一つの制御器６に含まれる態様を例示したが、第１の制御器に第１指令生成部６２が含まれ、第１の制御器とは異なる第２の制御器に第２指令生成部６５が含まれてもよい。制御器６のその他の構成、すなわち、目標値生成部６０、電力偏差算出部６１、電力偏差補正部６３、または設定値生成部６４は、それぞれ、第１の制御器または第２の制御器の何れかに含まれてもよいし、これらの制御器とは異なる第３の制御器に含まれてもよい。
【0130】
また、接続点３０を介して外部電力系統４に接続される電力出力装置２０の数は、１つでも２以上でもよい。また、上述したように接続点３０を介して外部電力系統４に接続される電力出力装置２０は、発電機または蓄電器等、種々の電力出力装置が適用され得る。電力出力装置２０として蓄電器が適用される場合には、単に発電するだけでなく電力出力装置２０である蓄電器に充電することも可能である。複数の電力出力装置２０が接続点３０を介して外部電力系統４に接続される場合には、同様の応答性を有する電力出力装置２０が接続されてもよいし、応答性の異なる電力出力装置２０が接続されてもよい。
【0131】
また、制御器６とは独立した発電設備が接続点３０を介して外部電力系統４に接続されていてもよい。このような発電設備は、例えば太陽光発電設備等の再生可能エネルギーを利用した発電設備である。このような発電設備は発電電力を調整することができないため、制御器６の制御対象とはしない。なお、再生可能エネルギーとは、太陽光、水力、風力、地熱等の自然エネルギーを意味する。また、原動機発電機等、制御器６により発電電力が調整可能な電力出力装置であっても、制御器６の制御対象ではない電力出力装置が存在してもよい。
【0132】
電力変換器９１に接続される蓄電器９２は、特に限定されない。例えば、蓄電器９２は、２次電池でもよいし、キャパシタでもよい。
【0133】
また、上記実施の形態においては、設定値生成部６４により蓄電器９２のＳＯＣを所定範囲に維持するような設定値Ｐｓが設定される態様を例示したが、設定値生成部６４は、蓄電器９２のＳＯＣを考慮せずに所定の固定値、例えば０等を設定値Ｐｓとして設定してもよい。その場合、例えば、電力利用設備１は、蓄電器９２のＳＯＣを所定範囲内に維持するように蓄電器９２を充放電する充放電システムを別途備えてもよい。この充放電システムは、第１指令ＳＣ１および第２指令ＳＣ２による制御系統とは別の制御系統で動作してもよい。
【0134】
なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、または手段（…部）は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、または手段はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアまたはプロセッサの構成に使用される。
【0135】
［本開示のまとめ］
本開示の一態様に係る電力利用設備は、外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記接続点を介して前記外部電力系統と接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
本開示の一態様に係る電力利用設備は、外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記接続点を介して前記外部電力系統と接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
【0136】
上記構成によれば、授受電力の授受電力目標値に対する第１電力偏差に応じて蓄電器の充放電による電力変換器の第１出力電力が制御される。さらに、電力変換器の第１出力電力の変動分を電力出力装置が蓄電器の代わりに負担するように、電力出力装置の第２出力電力が調整される。したがって、電力出力装置だけでは対応できない応答速度の速い電力変動にも対応することができる。これにより、電力出力装置を備えた電力利用設備において、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。また、結果的に電力出力装置が応答可能な電力変動は電力出力装置が負担するため、蓄電器の蓄電容量を、電力出力装置の応答速度、電力利用設備に接続される負荷の変動または受電電力計画値等を考慮した必要最小限に抑えることができる。
【0137】
本開示の上記構成によれば、上記特許文献１および２では解決できない上記課題を解決できる。
【0138】
例えば、上記特許文献１では、蓄電池を備えたシステムにおいてＤＲ要求が行われた場合に、実受電電力に受電電力バイアス値を加算してネガワット取引時の仮想受電電力を算出し、実受電電力に代えてその仮想受電電力に基づいて蓄電池から出力されるシステム出力の指令値を生成している。
【0139】
しかし、特許文献１では、ＤＲ要求の有無で制御態様を切り替える必要が生じる。また、特許文献１では、蓄電池から出力されるシステム出力の指令値となる電力値を算出している。このため、システム出力の現在値を計測する必要が生じる。このため、複数の電力出力装置を備えた電力利用設備においては、個々の出力値を計測し、個々の指令値を算出する必要が生じる。
【0140】
また、特許文献１の態様を、蓄電池の代わりに原動機発電機等の発電機を用いた電力利用設備に適用しようとした場合、システム出力の指令値を算出する際に、応答の遅い原動機発電機の応答性を考慮した指令値にする必要が生じる。応答性を考慮しないと、指令値に発電機の出力が追従できなくなり、制御が発散してしまう恐れがある。また、特性の異なる複数の電力出力装置を備えた電力利用設備においては、それぞれの応答性を考慮する必要が生じ、特許文献１の態様をそのようなシステムに適用することは容易ではない。
【0141】
これに関し、上記特許文献２には、複数の発電機のそれぞれの特性を考慮した制御態様が開示されているが、複数の発電機に対して個別に制御が必要であることは変わらず、発電機ごとに制御パラメータの設計を行う必要が生じる。
【0142】
以上のように、特許文献１および２の制御態様では、様々な種類の電力出力装置を備えた電力利用設備の制御に容易に適用ができない。また、上記のような課題は、ＤＲ要求に伴う電力出力装置の制御だけでなく、売電等の電力出力装置の様々な制御状況においても生じ得る。
【0143】
これに対し、本開示の上記構成によれば、ＤＲ要求の有無で制御態様を切り替える必要がない。また、システム出力の現在値を計測する必要がなく、複数の電力出力装置に対して個別に制御を行う必要がない。にもかかわらず、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、例えば、三次調整力－２と呼ばれるような、より短い単位時間での電力需給要求にも対応させることができる。
【0144】
前記蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出器を備え、前記制御器は、所定の充電状態目標値から充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、前記所定の設定値を、前記充電状態補正値に応じた値に設定してもよい。蓄電器の充電状態の値に応じて電力出力装置からの第２出力電力を調整するための基準となる設定値が変化することにより、接続点での授受電力が各要求成分を満足し、かつ、蓄電器の充電状態を充電状態目標値に近づけるように、第２出力電力が調整される。これにより、蓄電器の充電状態を充電状態目標値に基づく所定範囲内に維持することができる。このため、蓄電器に対して充放電を行う装置を別途用いることなく、蓄電器を用いた電力調整を継続することができる。
【0145】
前記制御器は、前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記充電状態偏差が前記第１参照値未満の第２参照値未満である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記充電状態偏差が前記第２参照値以上かつ前記第１参照値未満の所定の範囲内である場合に、前記充電状態補正値をゼロとし、前記充電状態補正値がゼロである場合、前記所定の設定値をゼロに設定してもよい。
【0146】
前記制御器は、前記授受電力を積算して得られる授受電力量および前記授受電力目標値を積算して得られる授受電力量目標値を算出し、前記授受電力量の前記授受電力量目標値に対する電力量偏差を算出し、前記電力量偏差に基づいて電力補正値を生成し、前記第１電力偏差に前記電力補正値を加算して前記第１電力偏差を補正してもよい。このような構成によれば、計測された授受電力に基づく第１電力偏差に、授受電力量に基づく電力補正値を加えることにより、授受電力の瞬時値だけを制御した場合に生じ得る微小な偏差の蓄積を補正することができる。
【0147】
前記制御器は、前記設定値から前記第1出力電力を差し引いた第２電力偏差が所定の第１しきい値以上である場合、前記第２出力電力を減少させる減少指令を生成し、前記第２電力偏差が前記第１しきい値より小さい第２しきい値未満である場合、前記第２出力電力を増加させる増加指令を生成し、前記第２電力偏差が前記第２しきい値以上かつ前記第１しきい値未満である場合、前記第２出力電力を維持させる維持指令を生成してもよい。
【0148】
これにより、第２出力電力に対する指令として、減少指令および増加指令に、維持指令を加えることにより、電力出力装置の第２出力電力をより安定化させることができる。
【0149】
前記電力授受要求値は、所定の第１単位時間内に出力を変化させることを要求する第１受電抑制要求量、前記第１単位時間より短い第２単位時間ごとの第２受電抑制要求量を含み、前記制御器は、前記第１単位時間および前記第２単位時間より短い第３単位時間ごとに、前記第２単位時間ごとに予め定められる受電電力計画値から前記第１受電抑制要求量および前記第２受電抑制要求量を差し引いて前記受電電力目標値を算出してもよい。前記授受電力目標値は、予め定められた第２単位時間ごとの売電電力目標値を含んでもよい。
【0150】
本開示の他の態様に係る制御器は、外部電力系統と接続点を介して電力の授受を行う少なくとも１つの電力出力装置と、前記接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記接続点を介して前記外部電力系統と接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、を備えた電力利用設備において、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器であって、前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成し、前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出し、前記第１電力偏差に基づいて、前記授受電力が前記授受電力目標値となるように前記蓄電器の充放電による前記電力変換器からの第１出力電力を制御し、前記第１出力電力が所定の設定値になるように前記電力出力装置から出力される第２出力電力を調整する。
【符号の説明】
【0151】
１ 電力利用設備
４ 外部電力系統
６ 制御器
８ 電力計測器
２０ 電力出力装置
３０ 接続点
９１ 電力変換器
９２ 蓄電器
９３ 充電状態（ＳＯＣ）検出器
４ 外部電力系統
６ 制御器
８ 電力計測器
２０ 電力出力装置
３０ 接続点
９１ 電力変換器
９２ 蓄電器
９３ 充電状態（ＳＯＣ）検出器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
