【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既知の分散電源に関するデータをもとに、それらのデータに関する確率分布を使用して、未知の分散電源に関するデータを推定して、分散電源の総合的な解析を可能とする分散電源解析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池貯蔵システムや太陽光発電システム，風力発電システム，マイクロガスタービンシステムなどの分散電源導入による電力系統への各種影響を評価するために、個別の分散電源については個々の分散電源をモデル化して解析評価を行っていた。
【０００３】
また、従来は多くの分散電源導入による電力系統への各種影響を評価するためには、既存の分散電源の設置容量や出力に、容量比や出力比等を乗じて概略的な評価を行っていた。
【０００４】
ところで、近年電池貯蔵システムやマイクロガスタービンシステムなどの比較的その出力を制御し易い分散電源をはじめ、太陽光発電システムや風力発電システムといった自然エネルギーを利用しているものがあり、その出力が日射量や風速といった自然エネルギー源に大きく依存する分散電源の導入が進められている。
【０００５】
これら多種多様な分散電源導入による系統への影響評価は益々重要となってきており、そのためにいろいろな評価が行われている。 しかし今後導入予定の分散電源や既に導入されていても風速や日射量などの気象条件，出力変動などのデータが入手困難な分散電源など、未知の分散電源については、主に電気的，機械的な条件をもとに推定したデータを使用した評価が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、太陽光発電システムや風力発電システムといった自然エネルギーを利用した分散電源の設置箇所やその出力変動は、電気的，機械的条件の他に地理的条件や気象条件などに大きく依存する。
【０００７】
また、電池貯蔵システムやマイクロガスタービンシステムなどの自然エネルギーに依存しにくい分散電源についても、大規模電源が遠隔地に多いのに対して、電力需要の多い都市部などへの導入が多くなることが予想されるなど、その分布も地理的条件に依存している場合も多い。 従来の技術では、このような多数の分散電源が系統に与える影響を効率的に検討するのは難しい。 また、従来の技術は入手できるデータが少数の場合、これをもとに比較的高精度の解析結果を得るための手段に欠けている。
【０００８】
本発明の目的は、以上のような問題点を解決するために提案されたものであり、既存の分散電源に関する限られたデータをもとに、多種多様な分散電源の電力系統への導入時に系統に与える各種影響を総合的に解析することができるシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達するために、既知の分散電源に関する少数のデータ、例えば設置点距離や、設置点容量，出力変動，エネルギー源変動などをもとに、これらのデータに関する確率分布や地図情報等を使用して、当該データが入手困難な分散電源や今後導入が予定されている分散電源などの未知の分散電源に関する確率的に確からしいデータを作成して、多種多様な分散電源の電力系統への導入による系統への各種影響評価を行う分散電源解析システムを提供することにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の分散電源解析システムの実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の分散電源解析システムの第１の実施の形態を示したもので、メインフレーム等の大型コンピュータ，ワークステーション又はパソコン等で構築されるシステム内の処理手順を示したものである。 分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１はＥＭＴＰやＥＭＴＤＣなどの既存の瞬時値解析手法より解析を行うための解析データを複数収録したデータ集であり、ハードウェアとしてはハードディスク又はメモリ中にデータベースとして設けられている。 ユーザーはデータのある分散電源に関して、分散電源瞬時値解析ライブラリに収録されたデータを組み合わせてモデルを作成し電力系統に及ぼす出力変動を計算する。 確率分布モデル作成ツール１０２のソフトウェアは、データがある少数の分散電源設置点（ノード）のデータを基にして、データのない設置点に対して確率的に確からしい出力変動データを生成することにより、分散電源が多数設置された電力系統を解析するための確率分布モデル１０３を作成する。 確率分布モデル１０３を用いて、Ｙ法のような既存の実効値解析手法により解析を実行し、影響の大きい設置点の分散電源については、分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１に結果をフィードバックして、より詳細な検討を行うことができる。
【００１２】
図２は、本発明の分散電源解析システムの第２の実施の形態を示したものであり、図１と同一符号のものは同一機能，構成を有するものである。 典型変動モデル１０４は実効値解析手法で解析するためのデータで、各分散電源に対する典型的な変動データや確率分布モデルの例であり、ユーザーが実際に本発明によりデータを作成したり、データの意味を調べたりするのに役立つデータ集である。 簡易評価テーブル１０５は分散電源が系統へ与える影響をより簡易的に評価するための情報をテーブルとして纏めたデータ集である。 地図情報システム１０６は系統図や風の状況マップ等のエネルギー分布等の情報を地図情報と重ね合わせるために使用する。
【００１３】
図３は、本発明の分散電源解析システムの第３の実施の形態を示す。 送電線データテーブル１０７は、電力系統において、分散電源が設置される、または設置を想定するノードを示す記号と、ノード間の距離とノード間の送電線定数をテーブル化したデータである。 分散電源設置容量データ１０８は、データのある分散電源に関して、ノード名と設置容量を関連付けたデータテーブルである。 確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに送電線データテーブル１０７と分散電源設置容量データ１０８を入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を計算し、この距離を確率変数として、分散電源に関するデータがないノードに対して、設置容量に関する確率分布関数を用いて、確率的に確からしい分散電源設置容量分布データ１１０を計算出力する。 分散電源出力変動データ１１１は、データがある分散電源に関して、ノード名と出力変動データを関連付けたデータテーブルである。 分散電源出力変動データ１１１を確率分布作成モジュール１０９に入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、分散電源に関するデータがないノードに対して、出力変動に関する確率分布関数を用いて、確率的に確からしい分散電源出力変動分布データ１１２を計算する。
【００１４】
図４は、本発明の分散電源解析システムの第４の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 分散電源用エネルギー変動データ１１３は、分散電源への入力エネルギーの変動に関するデータがあるノードに関して、ノード名とエネルギー変動データを関連付けたデータテーブルである。 送電線データテーブル１０７と分散電源用エネルギー変動データ１１３を確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、エネルギー変動データがないノードに対して、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、エネルギー変動に関する確率分布を用いて、確率的に確からしいエネルギー変動分布データ１１４を計算する。 エネルギー変動分布データ１１４を分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した解析モデルに入力し、解析を実行することによって、分散電源出力変動分布データ１１２を得ることができる。
【００１５】
図５は、本発明の分散電源解析システムの第５の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 分散電源用エネルギー変動データ１１３を分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した解析モデルに入力し、解析を実行することによって、エネルギー変動データのあるノードにおける分散電源出力変動データ１１１を得る。 この分散電源出力変動データ１１１と送電線データテーブル１０７を確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、分散電源に関するデータがないノードに対して、出力変動に関する確率分布関数を用いて、確率的に確からしい分散電源出力変動分布データ１１２を計算する。
【００１６】
図６は本発明の分散電源解析システムの第６の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 送電線データテーブル１０７と、風速変動のデータがあるノードに関する風速変動データ１１５を、確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、風速変動データのないノードに対して、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、風速変動に関する確率分布を用いて、確率的に確からしい風速変動分布データ１１６を計算する。 風速変動分布データ１１６を分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した風力発電システム解析モデルに入力し、解析を実行することによって、風力発電システムの出力変動分布データ１１２ａを得ることができる。
【００１７】
図７は本発明の分散電源解析システムの第７の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 風速変動データ１１５を、分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した風力発電システム解析モデルに入力し、解析を実行することによって、風速変動データのあるノードにおける出力変動データ１１１ａを得る。 出力変動データ１１１ａと送電線データテーブル１０７を確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、分散電源に関するデータがないノードに対して、風力発電設備の出力変動に関する確率分布関数を用いて、確率的に確からしい風力発電出力変動分布データ１１２ｂを得ることができる。
【００１８】
図８は本発明の分散電源解析システムの第８の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 風速変動データ１１５が入手できないような場合、平均風速１１７から風速出現分布を推定するためのレーレ確率分布のような確率分布作成モジュール１１８のソフトウェアに入力すると、風速変動データ１１５ａを得ることができる。 また、さらに送電線データテーブル１０７を入力することにより、風速変動分布データ１１６ａを得ることができる。
【００１９】
図９は本発明の分散電源解析システムの第９の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 送電線データテーブル１０７と、日射量変動のデータがあるノードに関する日射量変動データ１１９を、確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、日射量変動データのないノードに対して、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、日射量変動に関する確率分布を用いて、確率的に確からしい日射量変動分布データ１２０を計算する。 日射量変動分布データ１２０を分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した太陽光発電システム解析モデルに入力し、解析を実行することによって、太陽光発電システムの出力変動分布データ１１２ｃを得ることができる。
【００２０】
図１０は本発明の分散電源解析システムの第１０の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 日射量変動データ１１９を、分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した太陽光発電システム解析モデルに入力し、解析を実行することによって、日射量変動データのあるノードにおける出力変動データ１１１ｂを得る。 出力変動データ１１１ｂと送電線データテーブル１０７を確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、分散電源に関するデータがないノードに対して、太陽光発電設備の出力変動に関する確率分布関数を用いて、確率的に確からしい太陽光発電出力変動分データ１１２ｄを得ることができる。
【００２１】
図１１は本発明の分散電源解析システムの第１１の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 日射量変動データ１１９が入手できないような場合、季節や天気，時間などの気象情報１２１から、日射量変動を推定するための確率分布作成モジュール１１８ａのソフトウェアに入力すると、日射量変動データ１１９ａを得ることができる。 また、さらに送電線データテーブル１０７を入力することにより、日射量変動分布データ１２０ａを得ることができる。
【００２２】
図１２は本発明の分散電源解析システムの第１２の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 送電線データテーブル１０７とマイクロガスタービンの設置容量のデータがあるノードに関する設置容量データ１２２とある時刻における運転または停止の状態に関するデータ１２３を確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、確率的に確からしいマイクロガスタービン出力変動分布データ１１２ｅを得ることができる。
【００２３】
図１３は本発明の分散電源解析システムの第１３の実施形態を示したものであり、前述の実施形態と同一符号のものは同一の機能，構成を有するものである。 送電線データテーブル１０７と電池貯蔵システムの設置容量のデータがあるノードに関する設置容量データ１２２ａと放電運転または充電運転の状態の分布、または放電運転から充電運転への切換えを行うシステムの分布、または充電運転から放電運転へ切換えを行うシステムの分布に関するデータ１２４を確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアに入力すると、指定した基準ノードから各ノードまでの距離を確率変数として、確率的に確からしい電池貯蔵システム出力変動分布データ１１２ｆを得ることができる。
【００２４】
図１４は本発明の分散電源解析システムの第１４の実施形態を示す。 図１４は、各種確率分布データを作成するまでの処理を示すフローチャートの例のひとつである。 ステップ２０１では、ノード及び系統の送電線に関するデータを準備する。 ステップ２０２では、ステップ２０１で準備したデータをもとに、送電線データテーブル１０７を作成する。 ステップ２０３では、確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアにより、分散電源の設置容量分布データ１１０を生成する。 ステップ２０４では、確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアにより、エネルギー変動分布データ１１４を生成する。 ステップ２０５では、取り扱う系統のノード数の大小により、以下の処理を変更する。 ノード数が少ない場合は、ステップ２０６にて、与えられた各ノード毎に、設置容量分布データ１１０とエネルギー変動分布データ１１４を分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した解析モデルに入力し、解析を実行することによって出力変動分布データ１１２を生成する。 ステップ２０５でノード数が多い場合は、ステップ２０７で、指定した基準ノードにおける設置容量データ及びエネルギー変動データを分散電源瞬時値解析ライブラリ１０１で作成した解析モデルに入力し、解析を実行することによって、出力変動データ１１１を生成する。 ステップ２０８では、出力変動データ１１１と設置容量分布データ１１０をもとに、確率分布作成モジュール１０９のソフトウェアで、指定した基準ノード以外のノードの出力変動分布データ１１２を生成する。 そしてステップ２０９では、ステップ２０６や２０８にて求めた各ノードの出力変動分布データ１１２をもとに、分散電源の系統への影響を評価するためのデータを生成する。
【００２５】
尚、本発明のシステム及びその方法は、大型コンピュータ，ワークステーション、又はパソコン等のハードウェアで構築されたシステム上で処理できるが、更には各データ、およびモジュールのソフトウェア等をインターネット等の通信手段を介して接続して処理を行うことも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、多数の分散電源導入時に、電力系統へ与える各種影響を検討する場合、少数の限られた分散電源に関するデータしか存在しなくても、確率的に妥当な水準で実データを有していない分散電源に対して解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る解析システム構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る解析システム構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる分散電源設置容量分布および出力変動分布の作成手順を示す説明図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる分散電源用エネルギー変動分布の作成手順とそれをもとにした分散電源の出力変動データ作成手順を示す説明図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る分散電源瞬時値解析ライブラリによる分散電源出力変動データ作成と確率分布作成モジュールによる分散電源出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる風速変動分布データの作成手順とそれをもとにした分散電源の出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る分散電源瞬時値解析ライブラリによる風力発電出力変動データ作成と確率分布作成モジュールによる風力発電出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる風速変動データ作成および風速変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる日射量変動分布データの作成手順とそれをもとにした太陽光発電の出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図１０】本発明の第１０の実施形態に係る分散電源瞬時値解析ライブラリによる太陽光発電出力変動データ作成と確率分布作成モジュールによる太陽光発電出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図１１】本発明の第１１の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる日射量変動データ作成および日射量変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図１２】本発明の第１２の実施形態に係る確率分布作成モジュールによるマイクロガスタービン出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図１３】本発明の第１３の実施形態に係る確率分布作成モジュールによる電池貯蔵システム出力変動分布データ作成手順を示す説明図。
【図１４】各種確率分布データを作成するまでの処理を示す流れ図。
【符号の説明】
１０１…分散電源瞬時値解析ライブラリ、１０２…確率分布モデル作成ツール、１０３…確率分布モデル、１０４…分散電源典型変動モデル、１０５…簡易評価テーブル、１０６…地図情報システム、１０７…送電線データテーブル、１０８…分散電源設置容量データ、１０９…確率分布作成モジュール、１１０…分散電源設置容量分布データ、１１１…分散電源出力変動データ、１１１ａ…風力発電出力変動データ、１１１ｂ…太陽光発電出力変動データ、１１２…分散電源出力変動分布データ、１１２ａ，１１２ｂ…風力発電出力変動分布データ、１１２ｃ，１１２ｄ…太陽光発電出力変動分布データ、１１２ｅ…マイクロガスタービン出力変動分布データ、１１２ｆ…電池貯蔵システム出力変動分布データ、１１３…分散電源用エネルギー変動データ、１１４…エネルギー変動分布データ、１１５，１１５ａ…風速変動データ、１１６，１１６ａ…風速変動分布データ、１１７…平均風速、１１８，１１８ａ…確率分布作成モジュール、１１９，１１９ａ…日射量変動データ、１２０，１２０ａ…日射量変動分布データ、１２１…気象情報、１２２…マイクロガスタービン設置容量データ、１２３…マイクロガスタービン運転状態データ、１２４…電池貯蔵システム充放電状態データ。