特開 2023-77780 電力制御システム、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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023077780

(43)【公開日】2023-06-06

(54)【発明の名称】電力制御システム、電力制御方法、および、プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/46 20060101AFI20230530BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230530BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20230530BHJP

【ＦＩ】

H02J3/46

H02J3/38 110

H02J13/00 311A

H02J13/00 311R

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021191211

(22)【出願日】2021-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 一徳

(72)【発明者】

【氏名】久保田 雅之

(72)【発明者】

【氏名】渡並 洋介

(72)【発明者】

【氏名】難波 巧

(72)【発明者】

【氏名】志賀 慶明

【テーマコード（参考）】

5G064

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G064AC05

5G064CB12

5G064DA02

5G066HA15

5G066HB02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高い応動性能と低運用コストを実現可能な電力制御システム、電力制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】電力制御システム１は、外部装置から、電力出力がステップ状に変化する応動指令値を含む応動指令を取得する取得部２５１と、過渡制御モードにおいて、応動指令値の変化時点から所定応動時間で応動出力が応動指令値に到達するようにそれぞれのリソースＡ～Ｄの出力配分を決定して複数のリソースを制御する過渡制御部２５２と、定常制御モードにおいて、応動出力が応動指令値と一致するように夫々のリソースの出力配分を決定して複数のリソースを制御する定常制御部２５３と、持替制御モードにおいて、応動出力を維持しながら電力出力の持ち替えを行うように夫々のリソースの出力配分を決定して複数のリソースを制御する持替制御部２５４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部装置から、電力出力に関してステップ状に変化する応動指令値を含む応動指令を取得する取得部と、
前記応動指令値の変化時点から、電力を出力する複数のリソースによる応動出力が前記応動指令値に到達するまでの過渡制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの出力変化速度に基づいて、前記応動指令値の変化時点から所定応動時間で前記応動出力が前記応動指令値に到達するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する過渡制御部と、
前記応動出力が定常状態である間の定常制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの運用順位と出力変化範囲に基づいて、前記応動出力が前記応動指令値と一致するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する定常制御部と、
前記過渡制御モードから前記定常制御モードに移行するとき、および、前記定常制御モードから別の前記定常制御モードに移行するときに経由する持替制御モードにおいて、前記応動出力を維持しながら電力出力の持ち替えを行うようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する持替制御部と、を備える電力制御システム。

【請求項2】

前記持替制御部は、
前記持替制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの最大出力変化速度に基づいて、出力を変更するそれぞれの前記リソースが出力を変更するために必要な時間のうち最も長い時間を持替時間とし、出力を変更するすべての前記リソースが前記持替時間で出力を変更するように前記リソースの出力配分を決定する、請求項１に記載の電力制御システム。

【請求項3】

前記定常制御部は、
前記定常制御モードにおいて、前記リソースのうち蓄電池のＳＯＣ（State of Charge）の計測情報に基づいて、前記蓄電池による所定時間の出力を可能とするように、それぞれの前記リソースの出力配分を決定する、請求項１または請求項２に記載の電力制御システム。

【請求項4】

前記持替制御部は、
前記持替制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの使用時間帯を含むリソース使用計画に基づいて、前記応動出力を維持しながら、出力を停止する前記リソースと出力を開始する前記リソースを入れ替えるようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力制御システム。

【請求項5】

それぞれの前記リソースへの制御指令に対する出力の追従結果を計測することによって、それぞれの前記リソースの実際の出力変化速度を推定する推定部を、さらに備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力制御システム。

【請求項6】

前記過渡制御モードにおける応動出力可能量と、前記定常制御モードにおける応動出力可能量と、のうち小さいほうを、複数の前記リソースによる実際の応動出力可能量と推定する推定部を、さらに備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力制御システム。

【請求項7】

外部装置から、電力出力に関してステップ状に変化する応動指令値を含む応動指令を取得する取得ステップと、
前記応動指令値の変化時点から、電力を出力する複数のリソースによる応動出力が前記応動指令値に到達するまでの過渡制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの出力変化速度に基づいて、前記応動指令値の変化時点から所定応動時間で前記応動出力が前記応動指令値に到達するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する過渡制御ステップと、
前記応動出力が定常状態である間の定常制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの運用順位と出力変化範囲に基づいて、前記応動出力が前記応動指令値と一致するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する定常制御ステップと、
前記過渡制御モードから前記定常制御モードに移行するとき、および、前記定常制御モードから別の前記定常制御モードに移行するときに経由する持替制御モードにおいて、前記応動出力を維持しながら電力出力の持ち替えを行うようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する持替制御ステップと、を含む電力制御方法。

【請求項8】

コンピュータを、
外部装置から、電力出力に関してステップ状に変化する応動指令値を含む応動指令を取得する取得部と、
前記応動指令値の変化時点から、電力を出力する複数のリソースによる応動出力が前記応動指令値に到達するまでの過渡制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの出力変化速度に基づいて、前記応動指令値の変化時点から所定応動時間で前記応動出力が前記応動指令値に到達するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する過渡制御部と、
前記応動出力が定常状態である間の定常制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの運用順位と出力変化範囲に基づいて、前記応動出力が前記応動指令値と一致するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する定常制御部と、
前記過渡制御モードから前記定常制御モードに移行するとき、および、前記定常制御モードから別の前記定常制御モードに移行するときに経由する持替制御モードにおいて、前記応動出力を維持しながら電力出力の持ち替えを行うようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する持替制御部と、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】

本発明の実施形態は、電力制御システム、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、太陽光や風力などの再生可能エネルギーを利用する電源設備の導入が拡大している。再生可能エネルギーを利用する電源設備は出力変動を伴うので、電力系統の需給バランスを調整する調整力の重要性が増している。

【0003】

また、分散電源、分散蓄電池等の分散リソースを利用したＶＰＰ（Virtual Power Plant：仮想発電所）の運用で調整力を創出することも求められる。その場合、応答特性の異なる複数の分散リソースの出力を高精度に調整する電力制御が必要である。例えば、従来技術で、複数の分散リソースを利用して電力調整の指令に対する応動出力を可能にする手法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－８３２９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

また、電力安定供給のための調整力を安定的、効率的に確保するため、調整力を取引する電力需給調整市場が開設されている。そして、電力需給調整市場の電力商品の要件に合わせて、ステップ状（階段状）の応動指令に対して所定応動時間以内に応動し、かつ、所定継続時間の間、継続して応動出力を提供することが必要である。

【0006】

一方で、応答特性や制御性に優れる分散リソースは一般に運用コストが高いため、低運用コストのリソースを含むリソース運用順位（リソースの運用の優先順位）に基づく分散リソースの運用が求められる。つまり、確実性の高い調整力を実現するとともに経済性にも優れた運用を実現することが必要である。

【0007】

また、分散リソース（以下、単に「リソース」ともいう。）同士で出力の持ち替えを行う場合、一般に、リソースごとの出力変化速度が異なるため、過渡的な応動出力の変動が生じる。

【0008】

そこで、本発明の実施形態は、高い応動性能と低運用コストを実現可能な電力制御システム、電力制御方法、および、プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態の電力制御装置は、外部装置から、電力出力に関してステップ状に変化する応動指令値を含む応動指令を取得する取得部と、前記応動指令値の変化時点から、電力を出力する複数のリソースによる応動出力が前記応動指令値に到達するまでの過渡制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの出力変化速度に基づいて、前記応動指令値の変化時点から所定応動時間で前記応動出力が前記応動指令値に到達するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する過渡制御部と、前記応動出力が定常状態である間の定常制御モードにおいて、それぞれの前記リソースの運用順位と出力変化範囲に基づいて、前記応動出力が前記応動指令値と一致するようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する定常制御部と、前記過渡制御モードから前記定常制御モードに移行するとき、および、前記定常制御モードから別の前記定常制御モードに移行するときに経由する持替制御モードにおいて、前記応動出力を維持しながら電力出力の持ち替えを行うようにそれぞれの前記リソースの出力配分を決定して複数の前記リソースを制御する持替制御部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態の電力制御システムを含む全体構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態のリソースに関する情報を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態の電力制御システムにおける制御モードの移行図である。

【図4】図４は、第１実施形態の各リソースの運用コストと出力量を示すグラフである。

【図5】図５は、第１実施形態のリソース出力のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図6】図６は、第１実施形態の電力制御システムによる処理を示すフローチャートである。

【図7】図７は、第２実施形態の発電機を含む全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の電力制御システム、電力制御方法、および、プログラムの実施形態（第１実施形態、第２実施形態）について、図面を参照して説明する。

【0012】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の電力制御システム１を含む全体構成図である。電力制御システム１は、電力を出力する複数のリソース４（以下、「リソースＡ」などともいう。）と接続され、配分演算装置２と、制御演算装置３と、を備える。

【0013】

制御演算装置３は、複数の制御器３１（制御器Ａ～Ｅ）を備える。制御器３１は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、あるいは、制御回路などのハードウェアによって実現されてもよい。制御器３１は、接続されたリソース４に対してリソース制御指令ｕｉを送信して制御し、また、リソース４から出力に関する情報を受信する。そして、すべてのリソース４による出力によって応動量（応動出力）が決まる。

【0014】

配分演算装置２は、例えば、コンピュータ装置であり、記憶部２１と、入力部２２と、表示部２３と、通信部２４と、処理部２５と、を備える。

【0015】

記憶部２１は、各種情報を記憶する手段であり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などによって実現される。記憶部２１は、電力制御に関する各種情報を記憶する。

【0016】

入力部２２は、ユーザによる情報入力手段であり、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル等によって実現される。

【0017】

表示部２３は、情報表示手段であり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によって実現される。

【0018】

通信部２４は、外部装置との通信を行うための通信インターフェースである。

【0019】

ここで、図２は、第１実施形態のリソース４に関する情報を示す図である。図２に示すように、リソース４に関する情報として、リソース名、上限ｋＷ、下限ｋＷ、上げｋＷ／ｓ、下げｋＷ／ｓ、初期リソース運用順位、リソース使用計画の項目がある。

【0020】

上限ｋＷ、下限ｋＷは、出力変化範囲の上限と下限である。
上げｋＷ／ｓは、出力上昇時の最大出力変化速度である。
下げｋＷ／ｓは、出力下降時の最大出力変化速度である。

【0021】

初期リソース運用順位は、初期のリソース４の運用の優先順位である。また、初期リソース運用順位を含めて、リソース運用順位は、リソース４の運用にかかる低コスト順、環境負荷の小さい順などとすることができる。ここでは、運用の優先順位の高いほうから順に、リソースＡ、リソースＢ、リソースＣ、リソースＤとなっている。なお、リソース運用順位は、リソース使用計画と連動して入れ替えを行う。

【0022】

リソース使用計画は、使用時間帯に制約があるリソース４の使用予定時間帯である。例えば、リソースＢの使用予定時間帯は、０～５０分である。また、リソースＥの使用予定時間帯は、５０分以降である。

【0023】

図１に戻って、処理部２５は、各種演算処理を行う手段であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実現される。処理部２５は、取得部２５１と、過渡制御部２５２と、定常制御部２５３と、持替制御部２５４と、推定部２５５と、を備える。なお、以下において、処理部２５における各部２５１～２５５以外の処理については、動作主体を処理部２５として説明する。

【0024】

取得部２５１は、電力制御システム１の内外から各種情報を取得する。取得部２５１は、例えば、外部装置（不図示）から、電力出力に関してステップ状に変化する応動指令値を含む応動指令を取得する。また、取得部２５１は、リソース４の出力の上限ｋＷや運用継続時間に関する状態量の計測値を、リソース４のフィードバック制御のために取得する。例えば、リソース４が蓄電池である場合、ＳＯＣ（State of Charge）が下限になると放電を継続できなくなるため、ＳＯＣの計測値や推定情報をフィードバック制御のために取得する。

【0025】

以下、図３を併せて参照する。図３は、第１実施形態の電力制御システム１における制御モードの移行図である。

【0026】

過渡制御部２５２は、応動指令Ｒｓ（応動指令値）の変化時点から、複数のリソース４による応動出力が応動指令値に到達するまでの過渡制御モードＭ１（図３）において、それぞれのリソース４の出力変化速度に基づいて、応動指令Ｒｓの変化時点から所定応動時間で応動出力が応動指令値に到達するようにそれぞれのリソース４の出力配分（リソース配分指令ｒｉ）を決定して複数のリソース４を制御する（リソース配分指令ｒｉを出力する）。

【0027】

定常制御部２５３は、応動出力が定常状態である間の定常制御モードＭ０（図３）において、それぞれのリソース４の運用順位と出力変化範囲に基づいて、応動出力が応動指令値と一致するようにそれぞれのリソース４の出力配分（リソース配分指令ｒｉ）を決定して複数のリソース４を制御する（リソース配分指令ｒｉを出力する）。

【0028】

また、定常制御部２５３は、定常制御モードＭ０において、リソース４のうち蓄電池のＳＯＣの計測情報に基づいて、蓄電池による所定時間の出力を可能とするように、それぞれのリソース４の出力配分を決定する。

【0029】

持替制御部２５４は、過渡制御モードＭ１から定常制御モードＭ０に移行するとき、および、定常制御モードＭ０から別の定常制御モードＭ０に移行するときに経由する持替制御モードＭ２（図３）において、応動出力を維持しながら電力出力の持ち替えを行うようにそれぞれのリソース４の出力配分（リソース配分指令ｒｉ）を決定して複数のリソース４を制御する（リソース配分指令ｒｉを出力する）。

【0030】

また、持替制御部２５４は、持替制御モードＭ２において、それぞれのリソース４の最大出力変化速度に基づいて、出力を変更するそれぞれのリソース４が出力を変更するために必要な時間のうち最も長い時間を持替時間とし、出力を変更するすべてのリソース４がその持替時間ちょうどで出力を変更するようにリソース４の出力配分を決定する。

【0031】

また、持替制御部２５４は、持替制御モードＭ２において、それぞれのリソース４の使用時間帯を含むリソース使用計画に基づいて、応動出力を維持しながら、出力を停止するリソース４と出力を開始するリソースを入れ替えるようにそれぞれのリソース４の出力配分を決定する。

【0032】

推定部２５５は、それぞれのリソース４への制御指令に対する出力の追従結果を計測することによって、それぞれのリソース４の実際の出力変化速度を推定する。

【0033】

また、推定部２５５は、過渡制御モードにおける応動出力可能量（図４（ｂ）のＲ１）と、定常制御モードにおける応動出力可能量（図４（ｃ）のＲ２）と、のうち小さいほうを、複数のリソース４による実際の応動出力可能量と推定する。

【0034】

制御演算装置３は、配分演算装置２から受信したリソース配分指令ｒｉに応じてそれぞれのリソース４の出力をフィードバック制御する。つまり、制御演算装置３は、リソース配分指令ｒｉと、リソース４が出力したリソース出力ｙｉの計測情報と、に基づいてリソース４の出力をフィードバック制御する。制御演算装置３は、リソース４にリソース制御指令ｕｉを出力する。制御演算装置３における制御器３１は、リソース配分指令ｒｉに対してリソース出力ｙｉが追従するよう構成したフィードバック制御系を用い、例えば、定常偏差に補償することが可能な積分演算を含む。例えば、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を用いることができる。また、追従性を向上するためにフィードフォワード制御を併用してもよい。

【0035】

次に、配分演算装置２における制御モードの遷移の詳細について、図３を参照して説明する。定常制御モードＭ０において、調整力の応動指令Ｒｓのステップ状の変化時に、過渡制御モードＭ１に遷移し、所定応動時間ＴＲ経過後は持替制御モードＭ２に遷移する。持替制御モードＭ２において、持替時間Ｔ２経過後は定常制御モードＭ０に遷移する。

【0036】

また、定常制御モードＭ０において、リソース４の出力範囲の変化を検出したとき、あるいは、リソース使用計画で規定されたリソース４の入れ替えタイミングで、持替制御モードＭ２に遷移し、持替時間Ｔ２経過後は定常制御モードＭ０に遷移する。

【0037】

次に、図４を参照して、各リソース４の運用コストと出力量について説明する。図４は、第１実施形態の各リソースの運用コストと出力量を示すグラフである。なお、図５のシミュレーションにおいて初期にリソースＥは不使用なので、図４ではリソースＥを除外している。

【0038】

図４（ａ）は、応答速度や出力継続時間等による制約が無い場合のリソースＡ～Ｄの出力量と運用コストを示す。

【0039】

図４（ｂ）は、過渡制御モードＭ１において使用可能なリソースＡ～Ｄの出力量と運用コストを示す。具体的には、以下の通りである。過渡制御モードＭ１では、応動指令Ｒｓのステップ変化幅（ステップ状の変化時の変化の大きさ）と各リソース４の出力変化速度に基づいて、調整力応動が求められる所定応動時間ＴＲで応答可能なリソース出力変化量に応じて、図４（ｂ）に示すようにリソース運用順位を反映したメリットオーダー方式で各リソース出力配分を算出する。つまり、リソースＡは、運用コストが低いが、応答性能も低いので、限られた所定応動時間ＴＲで使用可能な出力量は、時間制約がない場合の出力量（図４（ａ）参照）よりも小さくなっている。

【0040】

なお、例えば、各リソース４の出力変化速度情報の確度に合わせて、所定応動時間ＴＲに対して、実際には所定応動時間ＴＲより短い時間で応動可能とするように時間的な余裕を持たせるようにリソース出力配分を算出してもよい。

【0041】

また、図４（ｃ）は、定常制御モードＭ０において使用可能なリソースＡ～Ｄの出力量と運用コストを示す。具体的には、以下の通りである。定常制御モードＭ０では、各リソース４の出力変化範囲に合わせて（各リソース４の出力変化速度は考慮しない）、図４（ｃ）に示すようにメリットオーダー方式でリソース出力配分を算出する。ここで、蓄電池であるリソースＢに対しては、ＳＯＣ残量の計測情報に基づいて、出力すべき所定時間でＳＯＣが下限を下回らないリソース出力に留めるようなリソース出力配分に置き換える。つまり、リソースＢの出力量は、図４（ａ）、（ｂ）の場合と比べて小さくなっている。

【0042】

なお、配分演算装置２において、蓄電池の温度計側部や電池劣化計測部によって計測されるデータに基づいて蓄電池の放電効率を考慮して、蓄電池の出力量を調整してもよい。

【0043】

また、各リソース制御指令ｕｉの増方向への変化の余地を確保するように、リソース出力の上限ｋＷより５％～１０％程度小さい値にして算出したリソース出力配分としてもよい。

【0044】

また、持替制御モードＭ２では、過渡制御モードＭ１の終了時点（持替制御モードＭ２の開始時点）のリソース出力配分ｒｉと移行先の定常制御モードＭ０のリソース出力配分ｒｉに基づいて、各リソース４の最大出力変化速度に基づいて、出力を変更するそれぞれのリソース４が出力を変更するために必要な時間のうち最も長い時間を持替時間Ｔ２とする。つまり、持替時間Ｔ２は、持替開始時と持替終了時のリソース出力配分状況により毎回異なる時間となりえる。そして、出力を変更するすべてのリソース４が持替時間Ｔ２ちょうどで出力を変更するようにリソース４のリソース出力配分ｒｉを決定して出力する。

【0045】

次に、図５を参照して、リソース出力のシミュレーション結果について説明する。図５は、第１実施形態のリソース出力のシミュレーション結果を示すグラフである。図５の上段は応動量を示し、図５の下段は各リソース４の出力（リソース出力）を示す。

【0046】

まず、時刻１０分に応動指令が０ｋＷから５０００ｋＷにステップ状に変化する。そして、時刻１０～１５分の（ａ）過渡制御モードＭ１（過度応動）において、５分（所定応動時間ＴＲ）で５０００ｋＷの応動出力となるようにリソースＡ～リソースＤの出力を制御している。つまり、所定応動時間ＴＲ以内で応動指令まで出力変化することができないがリソース運用順位が最も高いリソースＡを最大限出力変化させながら、他のリソースＢ、Ｃ、Ｄと合わせて所定応動時間ＴＲで応動指令に追従させている。リソースＢは時刻１４分に出力開始している。

【0047】

次に、時刻１５～２４分の（ｂ）持替制御モードＭ２（持替応動）において、応動量を維持しながら、リソースＡが最大出力になり、リソース運用順位に応じてリソースＢ、Ｃ、Ｄの出力を下げるように制御している。リソースＤは出力無しとなる。なお、リソースＡは最大限出力変化させた場合に２３．３３３…分に最大出力に達するが、説明の簡素化のため、本実施形態では２４分に最大出力に達するものとして説明する。

【0048】

時刻２４～３０分は、（ｃ）定常制御モードＭ０（定常応動）となっていて、リソースＡ、Ｂ、Ｃが一定の出力を維持している。

【0049】

また、リソースＢは蓄電池で、時刻３０分にＳＯＣ低下を計測し、時刻３０～３２分は（ｄ）持替制御モードＭ２（持替応動）となり、応動量を維持しながら、リソースＢの出力を下げて、その分、リソースＣの出力を増やして、出力を持ち替えている。

【0050】

時刻３２～５０分は、（ｅ）定常制御モードＭ０（定常応動）となっていて、リソースＡ、Ｂ、Ｃが一定の出力を維持している。

【0051】

また、リソース使用計画（図２）でリソースＢの使用終了とリソースＥの使用開始がともに時刻５０分になっているので、リソースＥの出力変化範囲を踏まえ、時刻５０～５２分の（ｆ）持替制御モードＭ２（持替応動）において、応動量を維持しながら、リソースＢ、Ｃの出力を下げて、その分の出力をリソースＥで持ち替えている。

【0052】

時刻５２～６０分は、（ｇ）定常制御モードＭ０（定常応動）となっていて、リソースＡ、Ｅが一定の出力を維持している。

【0053】

次に、時刻６０分に応動指令が５０００ｋＷから７５００ｋＷにステップ状に変化する。そして、時刻６０～６５分の（ｈ）過渡制御モードＭ１（過度応動）において、５分（所定応動時間ＴＲ）で７５００ｋＷの応動出力となるようにリソースＣ、Ｄ、Ｅの出力を増加している。

【0054】

次に、時刻６５～６７分の（ｉ）持替制御モードＭ２（持替応動）において、応動量を維持しながら、リソース運用順位に応じて、リソースＣの出力を上げて、リソースＤの出力を下げるように制御している。リソースＤは出力無しとなる。

【0055】

時刻６７分以降は、（ｊ）定常制御モードＭ０（定常応動）となっていて、リソースＡ、Ｃ、Ｅが一定の出力を維持している。

【0056】

次に、図６を参照して、第１実施形態の電力制御システム１による処理について説明する。図６は、第１実施形態の電力制御システム１による処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、例えば、応動指令Ｒｓの取得をトリガーとして開始される。

【0057】

まず、ステップＳ１において、処理部２５は、各種データの取得と設定を行う。具体的には、取得部２５１は、以下のデータを取得する。
・所定応動時間ＴＲ
・所定継続時間ＴＣ
・リソース上限ｋＷ、下限ｋＷ
・リソース出力変化速度

【0058】

また、処理部２５は、経過時間Ｔを初期値の０に設定する。また、取得部２５１は、電力の調整力の応動指令（指令値）Ｒｓの初期値の０を取得する。

【0059】

次に、ステップＳ２において、取得部２５１は、以下のデータを取得する。
・経過時間Ｔ
・応動指令Ｒｓ
・使用リソース
・リソース出力変化範囲
・リソース運用順位

【0060】

次に、ステップＳ３において、処理部２５は、経過時間Ｔが所定経過時間ＴＣを超えているか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ７に進み、Ｎｏの場合はステップＳ４に進む。

【0061】

ステップＳ７において、取得部２５１は、応動指令Ｒｓの終端値の０を取得する。

【0062】

次に、ステップＳ８において、過渡制御部２５２は、過渡制御用のリソース出力配分を算出し、リソース配分指令ｒｉを出力する。

【0063】

次に、ステップＳ９において、制御演算装置３の制御器３１は、所定応動時間ＴＲの間、接続されたリソース４に対して、リソース配分指令ｒｉに応じたリソース制御指令ｕｉを送信して過渡制御を行う。

【0064】

ステップＳ４において、処理部２５は、応動指令Ｒｓが変化したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１０に進み、Ｎｏの場合はステップＳ５に進む。

【0065】

次に、ステップＳ１０において、過渡制御部２５２は、過渡制御用のリソース出力配分を算出し、リソース配分指令ｒｉを出力する（図５の（ｈ）参照）。

【0066】

次に、ステップＳ１１において、制御演算装置３の制御器３１は、所定応動時間ＴＲの間、接続されたリソース４に対して、リソース配分指令ｒｉに応じたリソース制御指令ｕｉを送信して過渡制御を行う。

【0067】

次に、ステップＳ１２において、定常制御部２５３は、定常制御用のリソース出力配分と持替時間Ｔ２を算出し、リソース配分指令ｒｉを出力する。

【0068】

次に、ステップＳ１３において、定常制御部２５３は、持替時間Ｔ２が０を超えているか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１４に進み、Ｎｏの場合はステップＳ１４をスキップしてステップＳ２に戻る。

【0069】

ステップＳ１４において、制御演算装置３の制御器３１は、持替時間Ｔ２の間、接続されたリソース４に対して、リソース配分指令ｒｉに応じたリソース制御指令ｕｉを送信して持替制御を行う。

【0070】

ステップＳ５において、処理部２５は、使用リソースの入れ替えがあるか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１２に進み、Ｎｏの場合はステップＳ６に進む。

【0071】

ステップＳ６において、処理部２５は、リソース４の出力範囲が変化するか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１２に進み、Ｎｏの場合はステップＳ２に進む。

【0072】

ステップＳ５、Ｓ６の後のステップＳ１２～Ｓ１４では、上述と同様に、リソース４の出力配分を変更する必要があるときは持替制御が行われる。

【0073】

このように、第１実施形態の電力制御システム１によれば、上述のような過渡制御と定常制御と持替制御を組み合わせることで、高い応動性能と低運用コストを実現できる。つまり、応動指令における所定応動時間を基準に応動が遅いリソース４（リソースＡ）を含む場合でも、所定応動時間以内に応動出力を応動指令に追従させることができる。また、持替制御によって、応動出力を維持しながら、リソース運用順位に沿って複数のリソース４による電力の持ち替えを行うことができる。

【0074】

また、持替制御において、それぞれのリソース４の最大出力変化速度に基づいて、出力を変更するそれぞれのリソース４が出力を変更するために必要な時間のうち最も長い時間を持替時間とし、出力を変更するすべてのリソース４がその持替時間で出力を変更するようにリソース４の出力配分を決定する。これにより、簡潔な処理で、調整力の応動出力が応動指令から逸脱しないように維持することができる。

【0075】

また、定常制御において、リソース４に蓄電池が含まれている場合は、蓄電池のＳＯＣの計測情報に基づいて、蓄電池による所定時間の出力を可能とするように、それぞれのリソース４の出力配分を決定する。これにより、蓄電池の性能を踏まえたリソース４の出力配分を実現できる。つまり、過渡制御時には蓄電池による最大ｋＷ応動を行うとともに、定常制御時にはＳＯＣに応じて他のリソース４に出力配分を持ち替える運用を実現することができる。

【0076】

また、制御演算装置３は、出力変化速度が相対的に小さいリソース４に対して、リソース出力変化速度の入力情報より数％程度の速い出力変化速度となるように、リソース制御指令ｕｉを出力してもよい。このリソース制御指令ｕｉへのリソース出力の追従性を計測することによって、実際のリソース出力変化速度を推定することができる。これにより、以降の応動出力の制御精度を向上させることができる。

【0077】

また、過渡制御モードにおける応動出力可能量と、定常制御モードにおける応動出力可能量と、のうち小さいほうを、複数のリソース４による実際の応動出力可能量と推定する。これにより、この応動出力可能量の推定値を、電力需給調整市場での入札等において用いることができる。つまり、入札前に、入札可能量を正確に知ることができる。

【0078】

また、蓄電池のように数秒単位の高速応動が可能なリソース同士の持替においては、持替時間の最小時間（３０～６０秒程度）を設けて、調整力の応動出力を安定的に維持しながら移行させることができる。

【0079】

また、受電量を抑制することで調整力を提供する需要家リソースに対して、受電量のベースラインとする受電量パターンをリソース出力０とし、受電量の抑制量をリソース出力とすることで、需要家リソースを含めたアグリゲーション制御を同様に実現することができる。

【0080】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の事項については、重複する説明を適宜省略する。図７は、第２実施形態の発電機５４を含む全体構成図である。本発明は、図７で示すような発電所に適用できる。

【0081】

発電所は、フランシス水車５３と発電機５４との組を複数保有する。導水路５１と水圧鉄管５２を経由して移動した水がフランシス水車５３に入り、発電機５４によって発電が行われる。発電に使われた水は放水路５５に流れ出る。

【0082】

そして、第１実施形態におけるリソース出力配分と同様に、複数の発電機５４の出力配分を高効率運用となるようにすることができる。

【0083】

つまり、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様に過渡制御、定常制御、持替制御を組み合わせることで、所定応動時間内の過渡的な応動と高効率の出力配分の運用を両立することができる。

【0084】

本実施形態の電力制御システム１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（FD）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。

【0085】

また、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、当該プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、当該プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。

【0086】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0087】

１…電力制御システム、２…配分演算装置、３…制御演算装置、４…リソース、２１…記憶部、２２…入力部、２３…表示部、２４…通信部、２５…処理部、５１…導水路、５２…水圧鉄管、５３…フランシス水車、５４…発電機、５５…放水路、２５１…取得部、２５２…過渡制御部、２５３…定常制御部、２５４…持替制御部、２５５…推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】