專利名稱：熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)以及熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)以及熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法。
背景技術(shù)：
近年，地球溫室效應(yīng)和資源枯竭的問題日益顯現(xiàn)，人們對(duì)能源的有效利用的關(guān)注正在提高。特別是在地球溫室效應(yīng)的觀點(diǎn)上，規(guī)定了意在消減CO2的京都協(xié)議書已生效，日本從2008年到2012年期間需要消減相當(dāng)于1990年的6％的CO2排放量?；谶@樣的背景，設(shè)置在用戶旁邊的分散電源因?yàn)榭梢宰鳛橛脩裟軌虬岩酝蠢玫膹U熱和發(fā)電產(chǎn)生的電力一同利用的熱電同時(shí)供給系統(tǒng)使用，所以從能源的有效利用的觀點(diǎn)出發(fā)期待這種系統(tǒng)的普及。
當(dāng)未來分散電源普及開來時(shí)，設(shè)想將出現(xiàn)以下2個(gè)課題，(1)根據(jù)實(shí)際負(fù)載高效率地運(yùn)行分散電源，(2)在向配電系統(tǒng)有反向電流的情況下維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)。
在以下的專利文獻(xiàn)1所述的“家庭用熱電聯(lián)供系統(tǒng)”中提出了這樣的系統(tǒng)，即，在由許多用戶構(gòu)成的電力網(wǎng)絡(luò)中，通過根據(jù)各用戶的電力需要以及熱需要有選擇地使設(shè)置在各用戶中的分散電源運(yùn)行，并且在用戶之間融通以分散電源發(fā)出的電力，高效率地向電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶提供電力和熱。
另外，在以下的專利文獻(xiàn)2所述的“在配電系統(tǒng)中的電力品質(zhì)維持支援方法以及系統(tǒng)”中提出了這樣的系統(tǒng)，即，在配電系統(tǒng)的電壓脫離容許值的情況下，通過用基于模擬計(jì)算結(jié)果的指令值控制特定用戶的分散電源和系統(tǒng)控制器，把系統(tǒng)電壓維持在容許值的范圍內(nèi)。
特開2003-134674號(hào)公報(bào) 特開2004-274812號(hào)公報(bào)如果采用專利文獻(xiàn)1，則通過使設(shè)置在電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶中的家庭用熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的某幾臺(tái)在高輸出下運(yùn)轉(zhuǎn)，并將在有關(guān)用戶中未消耗的電量提高給其他用戶，從而能夠高效率地向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的用戶提供電力和熱能。
一般，來自高壓系統(tǒng)的電力經(jīng)由架桿式變壓器提供給低壓配電系統(tǒng)。此時(shí)，配電系統(tǒng)的電壓根據(jù)電力事業(yè)法被規(guī)定收集在101±6V范圍中?？墒牵?dāng)在各家庭中沒有分散電源的情況下，或者即使在各家庭中設(shè)置了分散電源但不允許向配電系統(tǒng)有反向電流的情況下，如圖10所示，配電系統(tǒng)的電壓從架桿式變壓器向末端的用戶逐漸降低。此時(shí)，通過適度地設(shè)定緊接變壓器之后的送出電壓值、一臺(tái)變壓器能夠負(fù)擔(dān)的用戶數(shù)以及配電線路的長度和粗細(xì)(或者條數(shù))，把配電系統(tǒng)的電壓設(shè)計(jì)在容許范圍內(nèi)。
但是，當(dāng)在如專利文獻(xiàn)1這樣從分散電源向配電系統(tǒng)有反向電流的情況下，有可能發(fā)生這種情況，即，根據(jù)運(yùn)行的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的選擇方法，如圖11(運(yùn)行有斜線標(biāo)記的分散電源設(shè)備)所示，發(fā)生配電系統(tǒng)的電壓脫離容許范圍那樣的事件，使電力品質(zhì)降低。在圖11中，1101是控制裝置，1102是通信網(wǎng)絡(luò)線路，1103是配電線路，1104是用戶，1105是分散電源設(shè)備，1106是熱水管線，1107是電力線。
另一方面，根據(jù)專利文獻(xiàn)2，在配電系統(tǒng)的電壓脫離容許值的情況下，通過用基于模擬計(jì)算結(jié)果的指令值控制用戶的分散電源和系統(tǒng)控制器，能夠把配電系統(tǒng)的電壓維持在容許范圍內(nèi)。
但是，這種情況下，因?yàn)闉榱司S持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)而優(yōu)先控制分散電源或者系統(tǒng)控制器，所以是在不充分考慮用戶的能源需求，特別是熱能需求下來運(yùn)行各設(shè)備。其結(jié)果，從能源供給這一點(diǎn)看，將產(chǎn)生不能有效利用廢熱，能源消耗量增大或者成本增加的問題。另外，在確認(rèn)了配電系統(tǒng)的電壓測定值已脫離容許值后，為了實(shí)時(shí)控制分散電源或者系統(tǒng)控制器維持電壓品質(zhì)，分散電源、系統(tǒng)控制器頻繁起動(dòng)·停止，對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生時(shí)滯。
在上述的以往技術(shù)中，因?yàn)閺呐c低壓配電系統(tǒng)連接的各家庭的分散電源有效地提供電力和熱，以及維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)這兩點(diǎn)相互有不良影響，所以不能使兩者同時(shí)實(shí)現(xiàn)。另外，為了使兩者同時(shí)實(shí)現(xiàn)，需要分別測定為了高效率地提供來自分散電源的電力和熱所需要的各家庭的電量，和為了維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)所需要的各家庭的電壓。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠一邊高品質(zhì)地維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)，一邊有效地提供電力和熱的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)以及熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法。
本發(fā)明的一個(gè)特征在于對(duì)向用戶提供電力以及熱，并且連接在配電線路上的多個(gè)熱電聯(lián)供設(shè)備進(jìn)行控制的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其具備需要電力預(yù)測計(jì)算單元，計(jì)算用戶的需要電力的預(yù)測值；配電線路記錄單元，記錄配電線路的阻抗；運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元，根據(jù)用戶的儲(chǔ)熱水量或者熱水需要計(jì)算運(yùn)行優(yōu)先順序；運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元計(jì)算出運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合；電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)需要電力預(yù)測值計(jì)算單元計(jì)算出的各用戶的需要電力的預(yù)測值、配電線路記錄單元記錄的配電線路的阻抗以及運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合，計(jì)算出配電線路的電壓在規(guī)定的容許值范圍內(nèi)的運(yùn)行組合。
本發(fā)明的其他特征記載在用于實(shí)施發(fā)明的最佳方式欄中。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可以一邊高品質(zhì)地維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)一邊高效率地提供電力和熱的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)以及熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的分散電源設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的控制設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的系統(tǒng)的控制流程。
圖5是用于說明確定分散電源運(yùn)行狀態(tài)的方法的概念圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的系統(tǒng)的控制流程。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的系統(tǒng)的控制流程。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的系統(tǒng)的控制流程。
圖10是表示使用了以往技術(shù)時(shí)的低壓配電系統(tǒng)電壓分布的概念圖(其一)。
圖11是表示使用了以往技術(shù)時(shí)的低壓配電系統(tǒng)電壓分布的概念圖(其二)。
圖12是表示使用了本發(fā)明的低壓配電系統(tǒng)電壓分布的概念圖。
圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施例的電壓計(jì)算方法圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)圖示的實(shí)施方式詳細(xì)說明本發(fā)明的家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
(實(shí)施例1)圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)由作為用戶的多個(gè)家庭1；被設(shè)置在各家庭中，產(chǎn)生電力和熱的分散電源設(shè)備2；連接各家庭間的配電線路3；控制各分散電源設(shè)備的運(yùn)行的控制設(shè)備4；測定流入或者流出各家庭的電量的電力傳感器5；測定緊接架桿式變壓器之后的送出電壓的電壓傳感器6構(gòu)成。分散電源設(shè)備和控制設(shè)備由通信網(wǎng)絡(luò)線路7連接，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、控制指令的交換。另外，在分散電源設(shè)備中產(chǎn)生的電力和熱水，通過電力線8和熱水管線9提供給有關(guān)家庭。在分散電源設(shè)備中發(fā)出的電力中，對(duì)于在該家庭未消耗的剩余電力，經(jīng)由配電線路3提供給周圍的家庭。
分散電源設(shè)備2如圖2所示其構(gòu)成包含產(chǎn)生電力的發(fā)電部10；用和發(fā)電同時(shí)產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行熱交換生成熱水并儲(chǔ)存的儲(chǔ)熱水槽11；根據(jù)來自控制設(shè)備的運(yùn)行指令部(以后說明)的指令掌管該分散電源設(shè)備的運(yùn)行控制的控制部12；顯示分散電源的運(yùn)行狀態(tài)，通知給用戶的顯示部13；輸入用戶的信息、指示的輸入部14；對(duì)在分散電源設(shè)備中測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存的記錄部15。而且，在發(fā)電部10中產(chǎn)生的廢熱經(jīng)由排熱管線16被送到儲(chǔ)熱水槽11。在此，發(fā)電部10例如使用引擎等發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池等。
在分散電源設(shè)備中，測定運(yùn)行時(shí)間和發(fā)電量、儲(chǔ)水槽量等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)線路7隨時(shí)向控制裝置的監(jiān)視部(以后說明)發(fā)送。另外，分散電源設(shè)備內(nèi)的各裝置間通過分散電源設(shè)備通信線路17連接，根據(jù)需要進(jìn)行各種測定數(shù)據(jù)、指令等的信息的交換。當(dāng)在各用戶中發(fā)生住戶外出·不在家或者有客人來訪等和日常生活不同的狀況時(shí)，在輸入部14中輸入信息。在控制部12中，根據(jù)該輸入值和過去的數(shù)據(jù)，預(yù)測一天的消耗電量和消耗熱水量。例如，以是平常日還是者公休日、或是某一季節(jié)這些基本信息為基礎(chǔ)參照過去的數(shù)據(jù)，在那一日有住戶外出·不在家或者有客人來訪的情況下，根據(jù)來自輸入部的輸入信息加以修正，預(yù)測消耗電量和消耗熱水量。
計(jì)算消耗電量與消耗熱水量的預(yù)測量的方法，例如考慮以下的方法。預(yù)先將過去的消耗電量和消耗熱水量、氣溫的數(shù)據(jù)用季節(jié)、平常日、公休日進(jìn)行平均化來整理。在該日是夏天的平常日時(shí)，把在過去夏天平常日的消耗電量和消耗熱水量的平均數(shù)據(jù)作為基本預(yù)測值。進(jìn)而，當(dāng)該日的氣溫比平均值高的情況下，因?yàn)轭A(yù)想由于空調(diào)等電力消耗將增多，所以修正提高消耗電量的基本預(yù)測值。另外，在該日是冬天的平常日時(shí)，把在過去冬天平常日的消耗電量和消耗熱水量的平均數(shù)據(jù)作為基本預(yù)測值。進(jìn)而，當(dāng)該日的氣溫比平均值低的情況下，因?yàn)轭A(yù)想熱水的使用量將增多，所以修正提高消耗熱水量的基本預(yù)測值。進(jìn)而，當(dāng)該日有客人來訪的情況下，因?yàn)轭A(yù)想由于空調(diào)等電力消耗和熱水的使用量將增加，所以通過從輸入部輸入該信息，修正提高消耗電量和消耗熱水量的基本預(yù)測值。
控制設(shè)備4如圖3所示，其構(gòu)成包含監(jiān)視各種測定數(shù)據(jù)的監(jiān)視部18；根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)計(jì)算推定在各家庭中的電壓的系統(tǒng)狀態(tài)推定部19；根據(jù)全分散電源設(shè)備的測定數(shù)據(jù)確定分散電源設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)優(yōu)先順序的優(yōu)先順序計(jì)算部20；根據(jù)來自系統(tǒng)狀態(tài)推定部和優(yōu)先級(jí)計(jì)算部的信息，向各分散電源設(shè)備發(fā)出運(yùn)行狀態(tài)的指令的運(yùn)行司令部21；除了送到監(jiān)視部的數(shù)據(jù)外，還保存配電線路的阻抗等的數(shù)據(jù)的全體記錄部22。在監(jiān)視部18中除了上述各分散電源設(shè)備的測定數(shù)據(jù)外，還通過通信網(wǎng)絡(luò)線路7發(fā)送由電力傳感器測定的電力測定值、由電壓傳感器測定的電壓測定值。另外，控制設(shè)備內(nèi)的各裝置之間由控制設(shè)備通信線路23進(jìn)行連接，根據(jù)需要進(jìn)行各種測定數(shù)據(jù)、指令等信息的交換。
另外，配電線路3經(jīng)由架桿式變壓器與高壓系統(tǒng)相連接，能夠從高壓系統(tǒng)接受與各家庭的全部消耗電量和分散電源設(shè)備的全部電量的差相當(dāng)?shù)碾娏┙o。
在控制設(shè)備4的系統(tǒng)狀態(tài)推定部19中，根據(jù)由電力傳感器測定的電力測定值和由電壓傳感器測定的電壓測定值、全體記錄部22的數(shù)據(jù)庫，通過配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算來推定配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許范圍的分散電源設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的組合。
用圖13說明測定配電系統(tǒng)的電壓的例子。配電系統(tǒng)的電壓例如用以下那樣的計(jì)算式來進(jìn)行計(jì)算。(使用假定V從1p.u.開始無變化時(shí)的近似式)首先，計(jì)算P(n)＝Pg(i)-Pl(i)Q(n)＝Qg(i)-Ql(i)接著，從i＝n-1到1順序計(jì)算下式。
P(i)＝P(i+1)-R(i+1)·P(i+1)+Pg(i)-Pl(i)Q(i)＝Q(i+1)-X(i+1)·Q(i+1)+Qg(i)-Ql(i)根據(jù)以上的結(jié)果，從i＝n-1到1順序計(jì)算下式。
V(i)＝V(i-1)+R(i)·P(i)+X(i)·Q(i)在控制設(shè)備4的優(yōu)先順序計(jì)算部20中，根據(jù)送到監(jiān)視部18的數(shù)據(jù)，確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序。
在此所使用的數(shù)據(jù)例如有各分散電源的儲(chǔ)熱水量和運(yùn)行時(shí)間、用戶的消耗電量和消耗熱水量的預(yù)測值等。作為確定分散電源設(shè)備的優(yōu)先順序的方法，例如可以列舉這樣的方法，即從滿足分散電源設(shè)備的生成熱水量在各用戶的消耗熱水量的預(yù)測值以下，并且一日的運(yùn)行時(shí)間在規(guī)定時(shí)間以下這種條件的分散電源設(shè)備中，以儲(chǔ)熱水槽的儲(chǔ)熱水量從少到多的順序來確定運(yùn)行優(yōu)先順序。具體地說，考慮以下那樣的方法。
因?yàn)閺母鞣稚㈦娫串?dāng)前的儲(chǔ)熱水量中減去各家庭今后(例如，設(shè)定為10個(gè)小時(shí)等)的消耗熱水量所得的值越小，越需要快速向儲(chǔ)熱水槽儲(chǔ)存熱水，所以以該值從小到大的順序設(shè)定分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序。進(jìn)而，當(dāng)存在多個(gè)在儲(chǔ)熱水量中沒有大的差異(例如，設(shè)定為±10％等)的分散電源的情況下，提高運(yùn)行時(shí)間少的分散電源的優(yōu)先順序。
和專利文獻(xiàn)1的不同點(diǎn)在于，相對(duì)在基于專利文獻(xiàn)1的分散電源的運(yùn)行中，如圖11所示那樣系統(tǒng)電壓有時(shí)脫離容許值的情況，在本發(fā)明中將系統(tǒng)電壓收集到容許值內(nèi)。
在控制設(shè)備4的運(yùn)行司令部21中，根據(jù)在系統(tǒng)狀態(tài)推定部19中計(jì)算出的配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許范圍的分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的組合以及在優(yōu)先順序計(jì)算部20中計(jì)算出的運(yùn)行優(yōu)先順序這2個(gè)結(jié)果，最終確定分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
圖4表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的系統(tǒng)的控制流程。用電壓傳感器測定緊接架桿式變壓器之后的送出電壓，用電力傳感器測定流入或者流出各家庭的電量(S1)，在控制設(shè)備的系統(tǒng)狀態(tài)推定部中以該測定值為基礎(chǔ)，通過配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算來求配電系統(tǒng)的電壓推定值(S3)。
除了該電壓推定值外，還把在各分散電源設(shè)備中的測定數(shù)據(jù)(S2)，例如，分散電源設(shè)備的儲(chǔ)熱水量和運(yùn)行時(shí)間、儲(chǔ)藏量、各用戶的熱水消耗量的預(yù)測等，經(jīng)常送到控制設(shè)備的監(jiān)視部18，在用監(jiān)視部18進(jìn)行監(jiān)視(S4)的同時(shí)，用全體記錄部22保存。在此，在監(jiān)視部18中，當(dāng)監(jiān)視數(shù)據(jù)超過了規(guī)定條件的情況下，例如，當(dāng)電壓推定值超過了電壓容許值時(shí)或者分散電源設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間超過了設(shè)定值的情況下，分散電源設(shè)備的生成熱水量超過了消耗熱水量的推定值的情況下等，重新估算各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(S5)。另外，也可以在事前設(shè)定的每一特定時(shí)間重新估算分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
在重新估算各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的情況下，進(jìn)入以下的步驟。用電壓傳感器測定緊接架桿式變壓器之后的送出電壓，用電壓傳感器測定流入或者流出各家庭的電量(S6)，在控制設(shè)備的運(yùn)行司令部21中，以該測定值為基礎(chǔ)確定分散電源設(shè)備的總發(fā)電量(運(yùn)行臺(tái)數(shù))(S8)。
理想的是，通過用分散發(fā)電設(shè)備的額定輸出×運(yùn)行臺(tái)數(shù)確定總發(fā)電量，分散電源以成為高效率的額定輸出來運(yùn)行。在此，來自系統(tǒng)電力的購入電量是從全家庭的總消耗電量中減去分散電源設(shè)備的總發(fā)電量所得的值。根據(jù)該運(yùn)行臺(tái)數(shù)，在控制設(shè)備的系統(tǒng)狀態(tài)推定部19中，使用配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算，推定在運(yùn)行該臺(tái)數(shù)的分散電源設(shè)備時(shí)，通過怎樣的分散電源設(shè)備的組合，配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許范圍(S10)。
在此，也可以使用消耗電量的預(yù)測值來預(yù)測事前設(shè)定的特定時(shí)間中的電壓，推定該電壓值進(jìn)入容許范圍的分散電源設(shè)備的組合。這種情況下，不需要在特定時(shí)間內(nèi)重新估計(jì)運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)有分散電源設(shè)備的起動(dòng)·停止次數(shù)頻繁，對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生時(shí)滯的情況。
另一方面，在控制設(shè)備的優(yōu)先順序計(jì)算部20中，根據(jù)各分散電源設(shè)備的預(yù)測數(shù)據(jù)(S7)，確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序。
最終控制設(shè)備的運(yùn)行司令部21根據(jù)各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序和配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算結(jié)果，確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(S11)。
作為各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的確定方法，為了盡可能地運(yùn)行分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序高的設(shè)備，例如可以列舉以下的方法。在此，作為具體例子，考慮使6臺(tái)中的3臺(tái)分散電源設(shè)備運(yùn)行的圖5所示那樣的情形。在圖5一并表示分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序和進(jìn)入電壓容許范圍的分散電源的組合。首先，把運(yùn)行優(yōu)先順序第1的分散電源設(shè)備是否運(yùn)行作為判斷材料，而組合(A)和(B)剩下作為候補(bǔ)。接著，把運(yùn)行優(yōu)先順序第2的分散電源設(shè)備是否運(yùn)行作為判斷材料，選擇組合(A)。在該情形中，雖然在此進(jìn)行最終確定，但在未達(dá)到最終確定的情況下，可以一邊使運(yùn)行優(yōu)先順序的位序向下一邊繼續(xù)重復(fù)該作業(yè)。
在上述的實(shí)施例中，在運(yùn)行中的分散電源設(shè)備中發(fā)出的電力經(jīng)由配電線路提供給各家庭。其結(jié)果，由于以高效率的額定輸出運(yùn)行分散電源設(shè)備，所以與僅按照所需要的電力在各家庭中使分散電源單獨(dú)運(yùn)行的情況相比，作為系統(tǒng)整體可以實(shí)現(xiàn)高效率能源供給。
在此，說明本實(shí)施例的效果。各家庭的平均發(fā)電量一般是0.3～0.5kW左右。因此，當(dāng)在各家庭中使電力容量1kW的分散電源單獨(dú)運(yùn)行的情況下，將變成以在0.3～0.5kW左右的輸出(相對(duì)額定輸出是30～50％)來運(yùn)行，從而效率變差。另一方面，例如當(dāng)在10座房子的家庭中使用分散電源的情況下，因?yàn)橄碾娏φw上變?yōu)?～5kW左右，所以如果選擇3～5臺(tái)分散電源運(yùn)行，則能夠始終以額定輸出來運(yùn)行分散電源。
另外，與此同時(shí)，對(duì)于低壓配電系統(tǒng)的電壓，例如，能夠防止產(chǎn)生如圖11所示那樣脫離容許范圍的情況，電壓能夠以圖12所示的形式那樣維持在容許范圍內(nèi)。在此，在各用戶中因?yàn)榭梢灾粶y定流入或者流出的電量即可，因此不需要以維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)為目的而進(jìn)行電壓測定。
隨之，當(dāng)一臺(tái)架桿式變壓器上承擔(dān)的用戶數(shù)多的情況下或配電線路長度長或者線徑細(xì)(或者條數(shù)少)的情況下，因?yàn)榕潆娤到y(tǒng)的電壓變動(dòng)容易受到各用戶的電力需要或各分散電源的發(fā)電量影響，所以增強(qiáng)通常設(shè)備成為必要，但因?yàn)榧词乖谶@種情況下也能夠維持電力品質(zhì)，所以能夠抑制配電系統(tǒng)的設(shè)備投資。進(jìn)而，因?yàn)榧词咕o接架桿式變壓器之后的送出電壓有一些變化，也能夠維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)，所以電力公司不需要嚴(yán)格管理緊接架桿式變壓器之后的送出電壓。其結(jié)果，電力公司能夠抑制為此的管理費(fèi)和設(shè)備投資。
將專利文獻(xiàn)2和本實(shí)施例作比較，在專利文獻(xiàn)2中只考慮維持電力品質(zhì)，確定分散電源的運(yùn)行條件，完全沒有考慮來自分散電源的廢熱利用。因此，在專利文獻(xiàn)2中，與消耗熱量無關(guān)系地運(yùn)行分散電源，從分散電源排出的熱量剩余、不足的可能性變得很高。即，來自分散電源的廢熱與本發(fā)明相比不能有效地利用。
(實(shí)施例2)圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。在圖6的實(shí)施例中，電力傳感器和電壓傳感器的設(shè)置位置和實(shí)施例1(圖1)不同。在該實(shí)施例中，設(shè)置有在緊接架桿式變壓器之后的位置上測定電量的電力傳感器和在設(shè)置于各家庭中的測定點(diǎn)上測定電壓的電壓傳感器。
圖7表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的系統(tǒng)的控制流程。在實(shí)施方式2中，由于用設(shè)置在各家庭中的電壓傳感器測定配電系統(tǒng)的電壓(S1)，所以只需把用該電壓傳感器測定的電壓測定值通過通信網(wǎng)絡(luò)線路轉(zhuǎn)送到控制設(shè)備的監(jiān)視部，在監(jiān)視部中實(shí)時(shí)監(jiān)視即可(S3)。
另外，在控制設(shè)備的系統(tǒng)狀態(tài)推定部19中，根據(jù)用電力傳感器測定的緊接架桿式變壓器之后的電量和用設(shè)置在各家庭中的電壓傳感器測定的電壓，來推定在各家庭中的電量(S5)。
進(jìn)而，計(jì)算在各家庭中消耗的全部電量，確定分散電源的運(yùn)行臺(tái)數(shù)(S7)。具體地說，用以下的方法確定全部電量、分散電源的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。分散電源的運(yùn)行臺(tái)數(shù)例如在10座房子的各個(gè)家庭中，設(shè)置有電力容量1kW的分散電源，當(dāng)在10座房子的家庭中消耗的全部電量合計(jì)是4.5kW的情況下，只要使4臺(tái)分散電源運(yùn)行即可。這種情況下，在分散電源中產(chǎn)生發(fā)電量是4kW，從系統(tǒng)電力中接受剩余的0.5kW的供給。
但是，因?yàn)榉稚㈦娫吹倪\(yùn)行臺(tái)數(shù)也依賴于各家庭的消耗熱量，所以假設(shè)在消耗熱量少的時(shí)期，還可以考慮減少3kW的分散電源的發(fā)電量，接受1.5kW的來自系統(tǒng)電力的供給。
其后，和實(shí)施例1一樣，在運(yùn)行該臺(tái)數(shù)的分散電源設(shè)備的情況下，推定用怎樣的分散電源設(shè)備的組合來運(yùn)行，配電系統(tǒng)的電壓才進(jìn)入容許范圍內(nèi)。
另一方面，在控制設(shè)備的優(yōu)先順序計(jì)算部20中，根據(jù)各分散電源設(shè)備的測定數(shù)據(jù)(S6)，確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序(S8)。
最終，在控制設(shè)備的運(yùn)行司令部21中，根據(jù)各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序和配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算結(jié)果，確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(S10)。
而且，雖然本實(shí)施例的情況未被記載在圖7的控制流程中，但通過比較配電系統(tǒng)電壓的測定值和推定值，并通過修正保存在全體記錄部22中的配電線路的阻抗等的數(shù)據(jù)，能夠提高配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算的精度。
在實(shí)施例2中，能夠期待和實(shí)施例1一樣的效果。在此，由于在各用戶中只需測定電壓即可，因此不需要以提供來自分散電源的高效率電力和熱為目的測定電量。
(實(shí)施例3)圖8表示本發(fā)明的實(shí)施例3中的系統(tǒng)的控制流程。而且，此時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和圖1一樣。
至實(shí)施例3的S7和S8為止的步驟和實(shí)施例1一樣。其后，根據(jù)在控制設(shè)備的優(yōu)先順序計(jì)算部中確定的各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序(S9)，從分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序高的組合開始，順序地在控制設(shè)備的系統(tǒng)狀態(tài)推定部中推定配電系統(tǒng)的電壓是否進(jìn)入容許范圍內(nèi)(S10)。在配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許范圍內(nèi)之前持續(xù)進(jìn)行該過程，并檢測配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許范圍內(nèi)的分散電源設(shè)備的組合，最終確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(S11)。
在實(shí)施例3中，可以期待和其他實(shí)施例一樣的效果。另外，和實(shí)施例1不同，在控制設(shè)備的配電系統(tǒng)推定計(jì)算中，因?yàn)椴恍枰虑坝?jì)算配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許范圍內(nèi)的全部的組合，所以致使計(jì)算時(shí)間縮短。
另外，對(duì)于實(shí)施例3，即使在測定緊接架桿式變壓器之后的位置上的電量和在各家庭的測定點(diǎn)上的電壓的、圖6所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，也只需在圖7的步驟S7和S8之后，組合圖8的控制流程的S10～S11即可。
(實(shí)施例4)圖9表示本發(fā)明的實(shí)施例4中的系統(tǒng)的控制流程。而且，此時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和圖6一樣。
至實(shí)施例4的S5前的步驟和實(shí)施例2一樣。其后，根據(jù)在控制設(shè)備的優(yōu)先順序計(jì)算部20中確定的各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序(S6)，由控制設(shè)備的運(yùn)行司令部21暫時(shí)確定各分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使分散電源設(shè)備運(yùn)行(S7)。其結(jié)果，如果由電壓傳感器測定的測定值在容許值內(nèi)(S8)，則直接繼續(xù)運(yùn)行。但是，如果由電壓傳感器測定的測定值不在容許值內(nèi)(S8)，則根據(jù)各分散電源設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序的結(jié)果，接著選擇優(yōu)先順序高的組合，臨時(shí)確定運(yùn)行狀態(tài)，使分散電源設(shè)備運(yùn)行(S7)。通過重復(fù)該操作，最終確定低壓配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)入容許值內(nèi)的分散電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
在實(shí)施例4中，能夠期待和其他的實(shí)施例同樣的效果。另外，和實(shí)施例2不同，因?yàn)椴恍枰獙?shí)施配電系統(tǒng)狀態(tài)推定計(jì)算，所以不需要控制設(shè)備的系統(tǒng)狀態(tài)推定部。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，通過考慮低壓配電系統(tǒng)內(nèi)的用戶的電力以及熱需要，向各用戶高效率提供電力以及熱的同時(shí)，還可以維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)，能夠使兩者同時(shí)發(fā)揮作用。
另外，當(dāng)在一臺(tái)架桿式變壓器上承擔(dān)的用戶數(shù)多的情況下或配電線路長度長或者線徑細(xì)(或者條數(shù)少)的情況下，因?yàn)榕潆娤到y(tǒng)的電壓變動(dòng)容易受到各用戶的電力需要或各分散電源的發(fā)電量影響，所以必須增強(qiáng)通常設(shè)備，但因?yàn)榧词乖谀菢拥那闆r下也能夠維持電力品質(zhì)，因此能夠抑制配電系統(tǒng)的設(shè)備投資，進(jìn)而，因?yàn)榧词咕o接架桿式變壓器之后的送出電壓有一些變化，也能夠維持配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)，所以電力公司不需要嚴(yán)格管理緊接架桿式變壓器之后的送出電壓。其結(jié)果，電力公司能夠抑制為此的管理費(fèi)和設(shè)備投資。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)向用戶提供電力以及熱，并且與配電線路連接的多個(gè)熱電聯(lián)供設(shè)備進(jìn)行控制的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，該熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)的特征在于，具備需要電力預(yù)測值計(jì)算單元，計(jì)算上述各用戶的需要電力的預(yù)測值；配電線路記錄單元，記錄上述配電線路的阻抗；運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元，根據(jù)用戶的儲(chǔ)熱水量或者熱水需要計(jì)算出運(yùn)行優(yōu)先順序；運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)上述運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元計(jì)算出運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合；電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)上述需要電力預(yù)測值計(jì)算單元計(jì)算出的各用戶的需要電力的預(yù)測值、上述配電線路記錄單元記錄的配電線路的阻抗以及上述運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合，計(jì)算出配電線路的電壓成為規(guī)定的容許值范圍內(nèi)的運(yùn)行組合。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于上述運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元將儲(chǔ)熱水量少或者熱水需要高的熱電聯(lián)供設(shè)備的運(yùn)行順序提高。
3.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于上述電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元根據(jù)由上述配電線路記錄單元記錄的配電線路的阻抗，計(jì)算按由上述運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的、進(jìn)行運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合運(yùn)行時(shí)的配電線路的電壓，并計(jì)算出上述計(jì)算出的電壓成為規(guī)定的容許值范圍之內(nèi)的運(yùn)行組合。
4.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于上述需要電力預(yù)測值計(jì)算單元根據(jù)控制對(duì)象期間的氣象信息以及過去的電力需要的統(tǒng)計(jì)信息來計(jì)算各用戶的需要電力的預(yù)測值。
5.一種對(duì)向用戶提供電力以及熱，并且與配電線路連接的多個(gè)熱電聯(lián)供設(shè)備進(jìn)行控制的熱點(diǎn)聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，該熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)的特征在于，具備需要電力預(yù)測值計(jì)算單元，計(jì)算上述用戶的需要電力的預(yù)測值；配電線路記錄單元，記錄上述配電線路的阻抗；運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元，根據(jù)用戶的儲(chǔ)熱水量或者熱水需要計(jì)算運(yùn)行優(yōu)先順序；運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)上述運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元對(duì)運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合進(jìn)行計(jì)算；電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)由上述需要電力預(yù)測值計(jì)算單元計(jì)算出的各用戶的需要電力的預(yù)測值、由上述配電線路記錄單元記錄的配電線路的阻抗以及由上述運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合，計(jì)算出配電線路的電壓成為規(guī)定的容許值范圍內(nèi)的運(yùn)行組合；控制單元，根據(jù)由上述電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的配電線路的電壓成為規(guī)定的容許值以內(nèi)的運(yùn)行組合，控制各熱電聯(lián)供設(shè)備的發(fā)電量。
6.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于上述運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算單元將儲(chǔ)熱水量少或者熱水需要高的熱電聯(lián)供設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)先順序提高。
7.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于上述電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元根據(jù)由上述配電線路記錄單元記錄的配電線路的阻抗，計(jì)算按由上述運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合運(yùn)行時(shí)的配電線路的電壓，并計(jì)算出上述計(jì)算出的電壓達(dá)到規(guī)定的容許值范圍之內(nèi)的運(yùn)行組合。
8.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于上述需要電力預(yù)測值計(jì)算單元根據(jù)控制對(duì)象期間的氣象信息以及過去的電力需要的統(tǒng)計(jì)信息來計(jì)算需要電力的預(yù)測值。
9.一種對(duì)向用戶提供電力以及熱，并且與配電線路連接的多個(gè)熱電聯(lián)供設(shè)備進(jìn)行控制的熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法，該熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法的特征在于，具備需要電力預(yù)測值計(jì)算步驟，用計(jì)算單元計(jì)算上述用戶的需要電力的預(yù)測值；配電線路記錄步驟，把上述配電線路的阻抗記錄在記錄單元中；運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算步驟，用計(jì)算單元根據(jù)用戶的儲(chǔ)熱水量或者熱水需要計(jì)算運(yùn)行優(yōu)先順序；運(yùn)行組合計(jì)算步驟，用計(jì)算單元根據(jù)上述運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算步驟對(duì)運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合進(jìn)行計(jì)算；電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算步驟，根據(jù)由上述需要電力預(yù)測值計(jì)算步驟計(jì)算出的各用戶的需要電力的預(yù)測值、由上述配電線路記錄步驟記錄的配電線路的阻抗、由上述運(yùn)行組合計(jì)算步驟計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合，用計(jì)算單元計(jì)算配電線路的電壓達(dá)到規(guī)定的容許值范圍內(nèi)的運(yùn)行組合。
10.如權(quán)利要求9所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制方法，其特征在于在上述運(yùn)行優(yōu)先順序計(jì)算步驟中，把儲(chǔ)熱水量少或者熱水需要高的熱電聯(lián)供設(shè)備的運(yùn)行順序提高。
11.如權(quán)利要求9所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于在上述電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算步驟中，根據(jù)由上述配電線路記錄步驟記錄的配電線路的阻抗，計(jì)算在由上述運(yùn)行組合計(jì)算步驟計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合下運(yùn)行時(shí)的配電線路的電壓，并計(jì)算出上述計(jì)算出的電壓達(dá)到規(guī)定的容許值范圍之內(nèi)的運(yùn)行組合。
12.如權(quán)利要求9所述的熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于在上述需要電力預(yù)測值計(jì)算步驟中，根據(jù)控制對(duì)象期間的氣象信息以及過去的電力需要的統(tǒng)計(jì)信息來計(jì)算需要電力的預(yù)測值。
全文摘要
在設(shè)置于與低壓配電系統(tǒng)連接的各用戶中，并且提供電力和熱的分散電源中，高效率地提供電力和熱的同時(shí)，把低壓配電系統(tǒng)的電壓收集到容許值內(nèi)，維持電力品質(zhì)。本發(fā)明提供一種熱電聯(lián)供設(shè)備控制系統(tǒng)，其具備電壓容許范圍內(nèi)運(yùn)行組合計(jì)算單元，根據(jù)由需要電力預(yù)測計(jì)算單元計(jì)算出的各用戶的需要電力的預(yù)測值、配電線路記錄單元記錄的配電線路的阻抗以及由運(yùn)行組合計(jì)算單元計(jì)算出的運(yùn)行的熱電聯(lián)供設(shè)備的組合，計(jì)算出配電線路的電壓達(dá)到規(guī)定的容許值的范圍內(nèi)的運(yùn)行組合。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK1941536SQ20061014142
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者小村昭義, 渡邊雅浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所