專利名稱：電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電力供應(yīng)和需求控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及執(zhí)行控制以便保持電功率流恒定的裝置和方法，尤其是涉及控制供 應(yīng)-需求平衡的電力供應(yīng)和需求(供應(yīng)-需求)控制裝置以及電力供應(yīng)和需求(供應(yīng)-需 求)控制方法。
背景技術(shù)：
存在稱為微電網(wǎng)等的小規(guī)模電力系統(tǒng)，其使用安裝在指定區(qū)域中的多種類型的分 布式電源——包括引擎發(fā)電機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)、電力存儲系統(tǒng)、燃料電池和光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā) 電或其它自然能發(fā)電裝置——向該指定區(qū)域中的客戶供應(yīng)電力。當(dāng)小規(guī)模電力系統(tǒng)連接到電力公司的商用電力系統(tǒng)時，包括兩種方法中的任一 種，即，一種是涉及從商用電力系統(tǒng)接收功率的前向電功率流，而另一種是涉及向商用電力 系統(tǒng)提供功率的反向電功率流。在每種方法中，需要在小規(guī)模電力系統(tǒng)中執(zhí)行分布式電源 的電力供應(yīng)和需求控制，以便保持在電力系統(tǒng)中在任何給定位置處的電功率流(電能)恒 定，或保持小規(guī)模電力系統(tǒng)中負(fù)載功率和功率輸出之間的偏差恒定。為了實現(xiàn)多個分布式電源的電力供應(yīng)和需求控制，必須估計負(fù)載功率，計算將保 持估計負(fù)載功率與功率輸出之間的偏差恒定的分布式電源的這樣的總功率輸出，并將總功 率輸出作為功率輸出目標(biāo)分配在分布式電源之間。例如，專利文件1 (日本專利公布號2004-48852)公開了一種發(fā)電規(guī)劃方法，其用 于對從多個發(fā)電機(jī)組所構(gòu)成的發(fā)電機(jī)組群到一個或多個客戶的客戶群的電力供應(yīng)規(guī)劃每 個發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)生的功率的量，以便優(yōu)化預(yù)定估計值，同時滿足限制條件整個客戶群的總 接收功率將被適應(yīng)且由整組發(fā)電機(jī)組群產(chǎn)生的所規(guī)劃的功率的總量的總儲備容量將等于 或高于預(yù)定總儲備容量。進(jìn)一步地，如果小規(guī)模系統(tǒng)包括自然能發(fā)電裝置的功率輸出被日照、有風(fēng)的情況、 或其它自然情況影響的所述自然能發(fā)電裝置，則必須通過考慮功率輸出的估計值和自然能 發(fā)電裝置的負(fù)載功率的估計值來計算除了自然能發(fā)電裝置以外的分布式電源的總功率輸出ο例如，專利文件2 (日本專利公布號2004-289918)公開了用于根據(jù)天氣信息來實 現(xiàn)發(fā)電估計的方法。該方法通過收集關(guān)于陽光和風(fēng)力的信息提前一天或?qū)崟r地估計在每個 區(qū)域中光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的功率的數(shù)量。功率輸出需求值被發(fā)到分布式電源以執(zhí)行電力供應(yīng)和需求控制，以便保持在電力 系統(tǒng)中在任何給定位置處的電功率流(電能)恒定，或保持在小規(guī)模電力系統(tǒng)中的負(fù)載功 率和功率輸出之間的偏差恒定。具體地，根據(jù)負(fù)載的估計和自然能發(fā)電裝置的功率輸出來 計算目標(biāo)系統(tǒng)中的分布式電源的總功率輸出，且使用經(jīng)濟(jì)負(fù)載調(diào)度(在下文中簡稱為ELD) 來對每個分布式電源確定功率輸出需求值，以便獲得較高的節(jié)省并實現(xiàn)總功率輸出。用于保持在電力系統(tǒng)中在任何給定位置處的電功率流恒定的規(guī)則包括稱為供 應(yīng)-需求平衡的規(guī)則，其涉及估計在給定量的時間內(nèi)多少實際電能從目標(biāo)電能偏離，且必須在小規(guī)模電力系統(tǒng)中控制分布式電源的輸出，以便實現(xiàn)所需的供應(yīng)-需求平衡。在小規(guī)模電力系統(tǒng)中，如在中等或大規(guī)模電力系統(tǒng)的情況下，如果在負(fù)載功率 (實際值)的估計值和實際值之間或在自然能發(fā)電裝置的功率輸出的估計值和實際值之間 有任何差異，則必須通過修改有助于功率控制的發(fā)電裝置的功率輸出命令來實現(xiàn)在任何給 定位置處的供應(yīng)-需求平衡，以便消除該差異。按照當(dāng)負(fù)載功率(實際值)的估計值和實際值之間、或自然能發(fā)電裝置的功率輸 出的估計值和實際值之間產(chǎn)生任何差異時可以多么快地實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡，來評估在供 應(yīng)-需求平衡中的性能，且已知大的電力公司通常通過實現(xiàn)30分鐘供應(yīng)-需求平衡來供應(yīng) 電力。然而，小規(guī)模電力系統(tǒng)例如微電網(wǎng)由于對自然能發(fā)電裝置的依賴性并由于受限的 需求而在發(fā)電中經(jīng)受大的波動。因此，小規(guī)模電力系統(tǒng)比中等或大規(guī)模電力系統(tǒng)更難以在 短時間段內(nèi)實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡。因此，小規(guī)模電力系統(tǒng)例如微電網(wǎng)需要具有比中等或 大規(guī)模電力系統(tǒng)的供應(yīng)-需求平衡性能高的供應(yīng)-需求平衡性能的電力供應(yīng)和需求(供 應(yīng)-需求)控制裝置以及電力供應(yīng)和需求(供應(yīng)-需求)控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到在上述常規(guī)技術(shù)中遇到的情況，本發(fā)明的目的是提供一種電力供應(yīng)和需求 控制裝置以及電力供應(yīng)和需求控制方法，其可以在小規(guī)模電力系統(tǒng)中確保大約每幾十分鐘 在任何給定位置處的電能的供應(yīng)-需求平衡，以及確保當(dāng)負(fù)載功率(實際值)的估計值和 實際值之間、或自然能發(fā)電裝置的功率輸出的估計值和實際值之間產(chǎn)生任何差異時，在較 短周期內(nèi)實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡。接著，為了解決上面的問題，如在所附權(quán)利要求中描述的，本發(fā)明在一方面提供了 一種電力供應(yīng)和需求控制裝置，其調(diào)節(jié)具有從連接在電力系統(tǒng)中的多個分布式電源可調(diào)節(jié) 的功率輸出的分布式電源的功率輸出，從而保持在電力系統(tǒng)中的分布式電源的總功率輸出 和負(fù)載功率之間的偏差恒定，該電力供應(yīng)和需求控制裝置包括發(fā)電規(guī)劃單元，其計算每個分布式電源一天的功率輸出和在電功率流測量位置處 任意設(shè)定的電功率流的目標(biāo)；第一控制單元，其產(chǎn)生用于使總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制信 號；以及第二控制單元，其產(chǎn)生用于執(zhí)行控制以在比第一控制單元的控制周期短的周期上 使總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制信號，其中，第一控制單元包括第一供應(yīng)-需求平衡控制單元，其校正由發(fā)電規(guī)劃單元計算的電功率流目標(biāo)，以 便消除在電力系統(tǒng)中的分布式電源的總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差，從而確保在電功 率流測量位置處在給定的時間量內(nèi)電能的供應(yīng)-需求平衡，負(fù)載功率估計單元，其估計負(fù)載功率，不可變輸出估計單元，其估計具有從安裝在電力系統(tǒng)中的分布式電源不可調(diào)節(jié)的 功率輸出的不可變輸出電壓的功率輸出，功率要求計算單元，其根據(jù)第一供應(yīng)-需求平衡控制單元所校正的電功率流的目標(biāo)值、負(fù)載功率估計單元所產(chǎn)生的估計負(fù)載功率值和不可變輸出估計單元所產(chǎn)生的不可變 輸出電源的估計功率輸出值來計算總功率輸出的所需值，以及ELD單元，其根據(jù)功率要求計算單元所計算的總功率輸出的所需值來確定經(jīng)濟(jì)負(fù) 載調(diào)度，并產(chǎn)生針對多個分布式電源的相應(yīng)的功率輸出命令值，第二控制單元包括第二供應(yīng)-需求平衡控制單元，其校正并輸出由第一供應(yīng)-需求平衡控制單元校 正的電功率流目標(biāo)，以便消除在電力系統(tǒng)中分布式電源的總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏 差，并確保在比第一供應(yīng)-需求平衡控制單元所確保的供應(yīng)-需求平衡期更短的時期內(nèi)的 供應(yīng)-需求平衡，以及短周期輸出分配單元，其在具有可調(diào)節(jié)的輸出的分布式電源之間分配由第二供 應(yīng)-需求平衡控制單元請求的控制量。此外，為了解決上面的問題，如在所附權(quán)利要求中描述的，本發(fā)明還在另一方面提 供了一種電力供應(yīng)和需求控制方法，其用于調(diào)節(jié)具有從連接在電力系統(tǒng)中的多個分布式電 源可調(diào)節(jié)的功率輸出的分布式電源的功率輸出，從而保持在電力系統(tǒng)中的分布式電源的總 功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定，該電力供應(yīng)和需求控制方法包括發(fā)電規(guī)劃步驟，其計算每個分布式電源一天的功率輸出和在電功率流測量位置處 提前設(shè)定的電功率流的目標(biāo)；第一控制步驟，其產(chǎn)生用于使總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制信 號；以及第二控制步驟，其產(chǎn)生用于執(zhí)行控制以在比第一控制步驟的控制周期短的周期上 使總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制信號，其中，第一控制步驟包括第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟，其校正由發(fā)電規(guī)劃步驟所計算的電功率流目標(biāo)， 以便消除在電力系統(tǒng)中的分布式電源的總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差，從而確保在電 功率流測量位置處在給定的時間量內(nèi)電能的供應(yīng)-需求平衡，負(fù)載功率估計步驟，其估計負(fù)載功率，不可變輸出估計步驟，其估計具有從安裝在電力系統(tǒng)中的分布式電源估計不可調(diào) 節(jié)的功率輸出的不可變輸出電源的功率輸出，功率要求計算步驟，其根據(jù)第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟所校正的電功率流的目 標(biāo)值和不可變輸出估計步驟所產(chǎn)生的不可變輸出電源的估計功率輸出值來計算總功率輸 出的所需值，以及ELD步驟，其根據(jù)功率要求計算步驟所計算的總功率輸出的所需值來確定經(jīng)濟(jì)負(fù) 載調(diào)度，并產(chǎn)生針對多個分布式電源的相應(yīng)的功率輸出命令值，第二控制步驟包括第二供應(yīng)-需求平衡控制步驟，其校正并輸出第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟所校 正的電功率流目標(biāo)，以便消除在分布式電源的總功率輸出和電力系統(tǒng)的負(fù)載功率之間的偏 差，并確保在比第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟所確保的供應(yīng)-需求平衡期更短的時期內(nèi)的 供應(yīng)-需求平衡，以及短周期輸出分配步驟，其在具有可調(diào)節(jié)的功率輸出的分布式電源之間分配在第二供應(yīng)-需求平衡控制步驟中計算的控制量。此外，被提供給上述特征的根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電力供應(yīng) 和需求控制方法包括在實施方式的描述中稍后在本文所述的很多優(yōu)選實施方式。根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電力供應(yīng)和需求控制方法執(zhí)行控制， 以便確保在包括本發(fā)明所應(yīng)用的電力系統(tǒng)和另一電力系統(tǒng)之間的鏈接點的任何給定位置 處大于每幾十分鐘電能的供應(yīng)-需求平衡，以及確保在較短的周期(大約每幾分鐘)中的 供應(yīng)-需求平衡。因此，根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電力供應(yīng)和需求控制 方法與常規(guī)電力供應(yīng)和需求控制裝置和方法比較可以提高供應(yīng)-需求平衡性能。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)和需求控制裝置1如何應(yīng)用于電力系統(tǒng)2的實 例的說明圖。圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置的配 置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置的長 周期供應(yīng)-需求平衡控制單元的配置的結(jié)構(gòu)圖。圖4是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置的短 周期供應(yīng)-需求平衡控制單元的配置的結(jié)構(gòu)圖。圖5是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置的配 置的結(jié)構(gòu)圖。圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置的配 置的結(jié)構(gòu)圖。圖7包括圖7A到7D，其是示出鏈接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值如何被根據(jù)本發(fā)明的第 三實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置校正的實例的說明圖。圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置的短 周期供應(yīng)-需求平衡控制單元的配置的結(jié)構(gòu)圖。圖9包括圖9A和9B，其是示出功率要求如何被根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的電力 供應(yīng)和需求控制裝置校正的實例的說明圖。
具體實施例方式下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)和需求控制裝置和電力供應(yīng)和需求控 制方法。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)和需求控制裝置1如何應(yīng)用于電力系統(tǒng)2的實 例的說明圖。圖1所示的電力供應(yīng)和需求控制裝置1執(zhí)行對被稱為微電網(wǎng)等的小規(guī)模電力系統(tǒng) 2的電力供應(yīng)和需求控制。電力供應(yīng)和需求控制裝置1所應(yīng)用的小規(guī)模電力系統(tǒng)2在鏈接 點4與另一電力系統(tǒng)(外部電力系統(tǒng))3連接。電力供應(yīng)和需求控制裝置1在鏈接點4檢 測功率流(電能)，根據(jù)所檢測的功率流的檢測值來控制安裝在電力系統(tǒng)2中的多個分布式 電源61到6m和71到7n (其中“m”和“η”是等于或大于2的可選整數(shù))中的具有可控制的功率輸出的分布式電源(在下文中稱為分布式可變輸出電源)61到6m的功率輸出，從而 實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡控制。將在下面的單獨的實施方式中描述電力供應(yīng)和需求控制裝置1的細(xì)節(jié)。參考數(shù)字71到7η表示分布式電源(分布式不可變輸出電源)，其功率輸出不能被 可變地控制。這些電源包括例如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和其它自然能發(fā)電裝置(在下文中稱 為自然能電源)。參考數(shù)字8表示連接在電力系統(tǒng)2中的負(fù)載消耗設(shè)備，其受到功率供應(yīng)和 需求控制。第一實施方式將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電力供應(yīng)和 需求控制方法(在下文中分別稱為第一電力供應(yīng)和需求控制裝置以及第一電力供應(yīng)和需 求控制方法)。圖2是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置(第一 電力供應(yīng)和需求控制裝置)IA的配置的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，電力供應(yīng)和需求控制裝置IA包括發(fā)電規(guī)劃單元10Α、長周期控制單元 20Α和短周期控制單元30Α。在圖2所示的電力供應(yīng)和需求控制裝置IA中，長周期控制單 元20Α又包括長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21Α、功率要求計算單元22、負(fù)載功率計算單 元23、自然能輸出估計單元M和ELD單元25。另一方面，短周期控制單元30Α包括短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31Α和短周 期輸出分配單元32。電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的發(fā)電規(guī)劃單元IOA根據(jù)圖1所示的電力系統(tǒng)2的 過去負(fù)載功率和來自自然能電源7的功率輸出的過去記錄來計算每個分布式可變輸出電 源61到6m—天的規(guī)劃功率輸出值以及在鏈接點4處的目標(biāo)功率(功率流目標(biāo))的規(guī)劃值。 每個分布式可變輸出電源61到6m —天的規(guī)劃功率輸出值以及在鏈接點4處的規(guī)劃功率流 目標(biāo)值以例如30分鐘的預(yù)定時間間隔被計算。發(fā)電規(guī)劃單元IOA將計算值，即，每個分布式可變輸出電源61到6m的一天的規(guī)劃 功率輸出值以及在鏈接點4處的規(guī)劃功率流目標(biāo)值輸出到長周期控制單元20A。更具體地， 分布式可變輸出電源61到6m —天的規(guī)劃功率輸出值從發(fā)電規(guī)劃單元IOA被發(fā)送到ELD單 元25，而在鏈接點4處的規(guī)劃功率流目標(biāo)值從發(fā)電規(guī)劃單元IOA發(fā)送到長周期供應(yīng)-需求 平衡控制單元21。長周期控制單元20A的長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A根據(jù)鏈接點4處的規(guī) 劃功率流目標(biāo)值和在鏈接點4檢測到的功率流的測量值(檢測值)按需要校正鏈接點4的 功率流目標(biāo)，從而實現(xiàn)在例如大約30分鐘的周期中的供應(yīng)-需求平衡。功率流目標(biāo)的所計 算的校正值(在下文中稱為長周期校正值)被發(fā)送到功率要求計算單元22和短周期控制 單元30A的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A。功率要求計算單元22根據(jù)從長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A接收的功率流 目標(biāo)的長周期校正值、從負(fù)載功率估計單元23接收的估計值(在下文中稱為估計負(fù)載功率 值)、和從自然能輸出估計單元M接收的估計值(在下文中稱為估計自然能輸出值)，來計 算由分布式可變輸出電源61到6m(圖1所示)產(chǎn)生的所需功率的總量。估計負(fù)載功率值是圖1所示的負(fù)載消耗設(shè)備8的負(fù)載功率的估計值。進(jìn)一步地，估計自然能輸出值是圖1所示的自然能電源71到7m的估計輸出值。負(fù)載功率估計單元23具有估計負(fù)載消耗設(shè)備8 (圖1所示)的負(fù)載功率的能力。 負(fù)載功率估計單元使用這個能力來計算估計負(fù)載功率值，并將這樣計算的估計負(fù)載功 率值發(fā)送到功率要求計算單元22。另一方面，自然能輸出估計單元M具有估計自然能電源71到7m(圖1)的輸出的 能力。自然能輸出估計單元M使用這個能力來計算估計自然能輸出值，并將這樣計算的估 計自然能輸出值發(fā)送到功率要求計算單元22。一些已知的技術(shù)可以用于在負(fù)載功率估計單元23中估計負(fù)載功率值的計算和所 計算的估計值的可靠性的計算，以及在自然能輸出估計單元M中估計自然能輸出值的計 算和所計算的估計值的可靠性的計算，其中已知的技術(shù)包括通過應(yīng)用使用用于估計的過去 變量的線性組合的預(yù)測模型的方法，例如在日本專利申請?zhí)?007-113031 (日本專利申請 公布號2008-2717123)中描述的方法。ELD單元25確定每個分布式可變輸出電源61到6m的功率輸出，以便根據(jù)分布式 可變輸出電源61到6m的功率輸出(在一天內(nèi))的規(guī)劃值、和由分布式可變輸出電源61到 6m產(chǎn)生的所需功率的總量來保持鏈接點4(圖1所示)處的電功率流(電能)恒定，其中功 率輸出的規(guī)劃值從發(fā)電規(guī)劃單元IOA接收，且所需功率的量由功率要求計算單元22計算。ELD單元25確定相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m的功率輸出，以便實現(xiàn)較大 的節(jié)約并提供所需的總功率輸出。接著，ELD單元25將相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到 6m的確定的功率輸出值發(fā)送到短周期控制單元30A的短周期輸出分配單元32。為了實現(xiàn)在比長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A所設(shè)定的周期短的周期上(例 如，在大約5分鐘的周期內(nèi))的供應(yīng)-需求平衡以確保供應(yīng)-需求平衡，短周期控制單元 30A的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A根據(jù)從長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A接 收的鏈接點4的功率流目標(biāo)的長周期校正值和在鏈接點4檢測到的功率流的測量值(檢測 值)按需要校正鏈接點4的功率流目標(biāo)。功率流目標(biāo)的所計算的校正值(在下文中被稱為 短周期校正值)被發(fā)送到短周期輸出分配單元32。短周期輸出分配單元32根據(jù)從長周期控制單元20A的ELD單元25接收的相應(yīng)的 分布式可變輸出電源61到6m的功率輸出值、和從短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A接 收的短周期校正值，來確定相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m的功率輸出值。也就是說，短周期輸出分配單元32確定相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m的功 率輸出，以便功率流目標(biāo)將匹配在短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A中計算的短周期校 正值，同時維持從ELD單元25接收的在分布式可變輸出電源61到6m中的功率輸出分配比； 并將確定的功率輸出作為命令值輸出到相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m。接著，將參考圖3和4來更詳細(xì)地描述長周期控制單元20A的長周期供應(yīng)_需求 平衡控制單元21A和短周期控制單元30A的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A。圖3是示意性示出長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A的配置的結(jié)構(gòu)圖，而圖4 是示意性示出短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A的配置的結(jié)構(gòu)圖。圖3和4中所示的正 ⑴和負(fù)㈠符號指示在鏈接點4(圖1)處的功率流的方向，其中購電方向(沿著進(jìn)入電力 系統(tǒng)2的流的方向)被表示為正的。如圖3所示，長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A包括長周期校正值計算單元27，如果在鏈接點4檢測到的功率流的測量值偏離從發(fā)電規(guī)劃單元IOA接收的鏈接點4的功率 流目標(biāo)的規(guī)劃值，則長周期校正值計算單元27計算鏈接點4的功率流目標(biāo)的長周期校正 值。為了在設(shè)定的長周期上實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡，長周期校正值計算單元27執(zhí)行控制，以 便在周期(在下文中稱為校正周期)1/10到1/3長周期上校正鏈接點4的功率流目標(biāo)。圖3所示的長周期校正值計算單元27包括長周期變化平均值計算單元觀和采樣 /保持單元四，長周期變化平均值計算單元觀計算在鏈接點4處的規(guī)劃功率流目標(biāo)值和實 際檢測值之間的偏差，并計算在預(yù)先設(shè)定的校正周期上的平均值，采樣/保持單元四在設(shè) 定的校正周期中執(zhí)行采樣保持過程。針對圖3所示的長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A 設(shè)定大約5分鐘的校正周期，從而實現(xiàn)30分鐘供應(yīng)-需求平衡。圖4所示的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A配置成類似于圖3所示的長周期 供應(yīng)-需求平衡控制單元21A，并執(zhí)行實質(zhì)上與長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A中的 過程相同的過程，僅在更短的周期用于實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡方面不同。也就是說，短周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元31A包括短周期校正值計算單元37，其又包括短周期變化平均值計 算單元35和采樣/保持單元36。圖4所示的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A使用比 長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A的校正周期(例如，5分鐘)短的任何時間段(例如， 1分鐘)。接著，將描述第一電力供應(yīng)和需求控制方法。例如當(dāng)圖2所示的第一電力供應(yīng)和需求控制裝置IA執(zhí)行電力供應(yīng)和需求控制程 序(在下文中稱為第一電力供應(yīng)和需求控制程序)時，第一電力供應(yīng)和需求控制方法被執(zhí) 行。下面將參考圖2描述第一電力供應(yīng)和需求控制程序的單獨的處理步驟。在第一電力供應(yīng)和需求控制程序中，首先，第一電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的發(fā) 電規(guī)劃單元IOA執(zhí)行發(fā)電規(guī)劃步驟，從而計算每個分布式可變輸出電源61到6m —天的規(guī) 劃功率輸出值以及在鏈接點4處的規(guī)劃功率流目標(biāo)值。這個發(fā)電規(guī)劃步驟包括計算分布 式可變輸出電源的規(guī)劃功率輸出值；以及計算規(guī)劃功率流目標(biāo)值。一旦發(fā)電規(guī)劃步驟完成，長周期控制單元20A就執(zhí)行包括長周期校正值計算步 驟、功率要求計算步驟和ELD步驟的長周期供應(yīng)-需求平衡控制過程。長周期供應(yīng)-需求 平衡控制步驟當(dāng)被執(zhí)行時確定相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m的功率輸出，其將被控 制以便在預(yù)先確定的長周期上實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡?，F(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述長周期供應(yīng)-需求平衡控制步驟。首先，長周期供應(yīng)-需求 平衡控制單元21A執(zhí)行長周期校正值計算步驟以計算所需的功率流目標(biāo)的長周期校正值， 以便根據(jù)在計算規(guī)劃功率流目標(biāo)值的步驟中計算的規(guī)劃功率流目標(biāo)值和功率流的測量值 (檢測值)來校正鏈接點4的功率流目標(biāo)。接著，功率要求計算單元22執(zhí)行功率要求計算步驟來根據(jù)在長周期校正值計算 步驟中計算的功率流目標(biāo)的長周期校正值以及根據(jù)估計負(fù)載功率值和估計自然能輸出值 來計算由分布式可變輸出電源61到6m產(chǎn)生的所需功率的總量。接著，ELD單元25執(zhí)行ELD步驟來根據(jù)在功率要求計算步驟中計算的由分布式可 變輸出電源61到6m產(chǎn)生的所需功率的總量和在發(fā)電規(guī)劃步驟中計算的每個分布式可變輸 出電源61到6m的一天的規(guī)劃功率輸出值來確定分布式可變輸出電源61到6m的相應(yīng)的功率輸出。
長周期供應(yīng)-需求平衡控制步驟一旦完成，短周期控制單元30A就執(zhí)行包括短周 期校正值計算步驟和短周期輸出分配步驟的短周期校正值計算步驟。短周期供應(yīng)-需求平衡控制步驟當(dāng)被執(zhí)行時確定相應(yīng)的分布式可變輸出電源61 到6m的功率輸出，其被控制，以便在預(yù)定的短周期上實現(xiàn)短周期供應(yīng)-需求平衡?，F(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述短周期供應(yīng)-需求平衡控制步驟。首先，短周期供應(yīng)-需求 平衡控制單元31A執(zhí)行短周期校正值計算步驟來計算所需功率流目標(biāo)的短周期校正值，以 便根據(jù)在長周期校正值計算步驟中計算的功率流目標(biāo)的長周期校正值和功率流的測量值 (檢測值)來校正鏈接點4的功率流目標(biāo)。接著，短周期輸出分配單元32執(zhí)行短周期輸出分配步驟，從而根據(jù)在短周期校正 值計算步驟中計算的鏈接點4的功率流目標(biāo)的短周期校正值和在ELD步驟中計算的相應(yīng)的 分布式可變輸出電源61到6m的功率輸出值來確定相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m的 功率輸出，并接著將所確定的功率作為命令值輸出到相應(yīng)的分布式可變輸出電源61到6m。根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，長周期控制單元20A和短周期控制單元30A可以按 分層方式執(zhí)行供應(yīng)-需求平衡控制。具體地，長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A每5分 鐘校正一次目標(biāo)功率，以確保例如30分鐘供應(yīng)-需求平衡，而短周期供應(yīng)-需求平衡控制 單元31A每1分鐘校正一次目標(biāo)功率，以實現(xiàn)例如5分鐘供應(yīng)-需求平衡。因此，第一實施 方式確保短周期控制單元30A進(jìn)一步在短時間段內(nèi)實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡，而長周期控制單 元20A在長周期內(nèi)(例如，在30分鐘周期內(nèi))實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡。也就是說，第一實施方 式與常規(guī)電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電力供應(yīng)和需求控制方法比較可以提高供應(yīng)-需 求平衡性能。附帶地，雖然在本實施方式中，由長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A和短周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元31A設(shè)定的供應(yīng)-需求平衡周期和校正周期作為例子被描述為30 分鐘和5分鐘或5分鐘和1分鐘，供應(yīng)-需求平衡周期的設(shè)定值不限于上述值，只要長周期 的設(shè)定值比短周期的設(shè)定值大。這類似地適用于稍后描述的其它實施方式。第二實施方式將參考圖5描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置以及電 力供應(yīng)和需求控制方法(在下文中分別稱為第二電力供應(yīng)和需求控制裝置以及第二電力 供應(yīng)和需求控制方法)。圖5是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置(第二 電力供應(yīng)和需求控制裝置)IB——更具體地，第二電力供應(yīng)和需求控制裝置IB的長周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元21B和短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31B——的配置的結(jié)構(gòu)圖。圖5所示的第二電力供應(yīng)和需求控制裝置IB配備有長周期供應(yīng)-需求平衡控制 單元21B和短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31B，而不是第一實施方式的長周期控制單元 20A的長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A和短周期控制單元30A的短周期供應(yīng)-需求平 衡控制單元31A，但其它方面實質(zhì)上與第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置IA相同。 因此，將集中于長周期控制單元20B和短周期控制單元30B來描述該第二實施方式。實質(zhì)上 與圖2所示的第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的部件相同的部件由與電力供 應(yīng)和需求控制裝置IA的相應(yīng)部件相同的參考數(shù)字表示，且其中重復(fù)的描述將在本文省略。圖5所示的第二電力供應(yīng)和需求控制裝置IB包括沒有在圖5示出的發(fā)電規(guī)劃單元10A、長周期控制單元20B和短周期控制單元30B。長周期控制單元20B又包括長周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元21B、功率要求計算單元22、負(fù)載功率估計單元23、自然能輸出估計 單元M和ELD單元25，而短周期控制單元30B包括短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31B和 短周期輸出分配單元32。如圖5所示，長周期控制單元20B的長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21B除了包 括長周期校正值計算單元27以外還包括長周期設(shè)定單元41，其設(shè)定用于實現(xiàn)供應(yīng)-需求平 衡的周期(在下文中稱為長周期)和用于在設(shè)定的長周期上實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡的校正周 期(在下文中稱為長校正周期)，長周期校正值計算單元27又包括長周期變化平均值計算 單元28和采樣/保持單元四。另一方面，短周期控制單元30B的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31B除了包括 短周期校正值計算單元37以外還包括短周期設(shè)定單元43，其設(shè)定用于實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡 的周期(在下文中稱為短周期)和用于在設(shè)定的短周期上實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡的校正周期 (在下文中稱為短校正周期)，短周期校正值計算單元37又包括短周期變化平均值計算單 元35和采樣/保持單元36。長周期設(shè)定單元41配備有作為人機(jī)接口的輸入元件和顯示元件(在圖5中都沒 有示出)。用戶可以通過輸入元件設(shè)定或改變長周期和長校正周期。此外，通過視覺地檢查 顯示在顯示元件上的消息，用戶可以學(xué)習(xí)關(guān)于長周期和長校正周期在被請求時是否被設(shè)定 或改變的結(jié)果。長周期設(shè)定單元41具有接受被請求設(shè)定或改變的長周期和長校正周期的輸入的 能力、確定長周期和長校正周期的請求值是否是有效的能力、如果長周期和長校正周期的 請求值是有效的則傳輸將輸入值設(shè)定為新的設(shè)定值的命令的能力、如果長周期和長校正周 期的請求值是無效的則拒絕設(shè)定請求的能力、以及報告設(shè)定或改變長周期和長校正周期的 的結(jié)果的能力。也就是說，當(dāng)長周期的新值被輸入時，長周期設(shè)定單元41從短周期設(shè)定單元43獲 取短周期的當(dāng)前設(shè)定值。接著，長周期設(shè)定單元41比較新的長周期值與所獲取的值。如果 所輸入的長周期值大于短周期的所獲取的當(dāng)前設(shè)定值，則長周期設(shè)定單元41確定所接受 的請求值在可允許的范圍內(nèi)，并將命令值輸出到長周期變化平均值計算單元觀，因而指示 長周期變化平均值計算單元觀將輸入值設(shè)定為新的長周期值。當(dāng)從長周期設(shè)定單元41接收到命令值時，長周期變化平均值計算單元觀將命令 值設(shè)定為新的長周期值。同時，顯示元件顯示處理結(jié)果、報告所接受的請求值已被長周期變 化平均值計算單元觀設(shè)定為用于實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡的長周期值。進(jìn)一步地，當(dāng)長校正周期的新值被輸入時，長周期設(shè)定單元41從短周期設(shè)定單元 43獲取短校正周期的當(dāng)前設(shè)定值。接著，長周期設(shè)定單元41比較新的長校正周期值與所 獲取的值。如果所輸入的長周期值大于短周期的所獲取的當(dāng)前設(shè)定值，則長周期設(shè)定單元 41確定所接受的請求值在可允許的范圍內(nèi)，并將命令值輸出到采樣/保持單元29，因而指 示采樣/保持單元四將輸入值設(shè)定為新的長周期校正值。當(dāng)從長周期設(shè)定單元41接收到命令值時，采樣/保持單元四將命令值設(shè)定為新 的長周期校正值。同時，顯示元件顯示處理結(jié)果、報告請求值已被采樣/保持單元四設(shè)定 為長周期校正值。
另一方面，如果作為新的設(shè)定值被輸入的值(長周期值和長周期校正值)的至少 一個被確定為在可允許的范圍之外，即，如果最近輸入的長周期值小于短周期的所獲取的 當(dāng)前設(shè)定值(長周期短于短周期)或如果最近輸入的長周期校正值小于短周期的所獲取的 當(dāng)前設(shè)定值，則長周期設(shè)定單元根據(jù)輸入值是有效的請求值來拒絕新值的設(shè)定，且不傳輸 命令值。同時，顯示元件顯示處理結(jié)果，報告輸入值是無效的請求值。如在長周期設(shè)定單元41的情況中的，短周期設(shè)定單元43配備有作為人機(jī)接口的 輸入元件和顯示元件(在圖5中都沒有示出)。用戶可以通過輸入元件設(shè)定或改變短周期 和短校正周期，且通過顯示元件用戶可以學(xué)習(xí)關(guān)于短周期和短校正周期在被請求時是否被 設(shè)定或改變的結(jié)果。此外，短周期設(shè)定單元43獲得相當(dāng)于長周期設(shè)定單元41的那些能力的能力。具 體地，當(dāng)短周期的新值被輸入時，短周期設(shè)定單元43從長周期設(shè)定單元41獲取長周期的當(dāng) 前設(shè)定值。接著，短周期設(shè)定單元43比較新的短周期值與所獲取的值。如果所輸入的短周 期值小于短周期的所獲取的當(dāng)前設(shè)定值，則短周期設(shè)定單元43確定所接受的請求值在可 允許的范圍內(nèi)，并將命令值輸出到短周期變化平均值計算單元35，從而指示短周期變化平 均值計算單元35將輸入值設(shè)定為新的短周期值。當(dāng)從短周期設(shè)定單元43接收到命令值時，短周期變化平均值計算單元35將命令 值設(shè)定為新的短周期值。同時，顯示元件顯示處理結(jié)果、報告所接受的請求值已被短周期變 化平均值計算單元35設(shè)定為用于實現(xiàn)供應(yīng)-需求平衡的短周期值。同時，當(dāng)短校正周期的新值被輸入時，短周期設(shè)定單元43從長周期設(shè)定單元41獲 取長校正周期的當(dāng)前設(shè)定值。接著，短周期設(shè)定單元43比較新的短校正周期其與所獲取的 值。如果所輸入的短周期校正值大于長周期的所獲取的當(dāng)前設(shè)定值，則短周期設(shè)定單元43 確定所接受的請求值在可允許的范圍內(nèi)，并將命令值輸出到采樣/保持單元36，從而指示 采樣/保持單元36將輸入值設(shè)定為新的短周期校正值。另一方面，如果作為新的設(shè)定值被輸入的值(短周期值和短周期校正值)的至少 一個被確定為在可允許的范圍之外，即，如果最近輸入的短周期值大于長周期的所獲取的 當(dāng)前設(shè)定值(短周期長于長周期)或如果最近輸入的短周期校正值大于長校正周期的所獲 取的當(dāng)前設(shè)定值，則短周期設(shè)定單元根據(jù)輸入值是有效的請求值來拒絕新值的設(shè)定，且不 傳輸命令值。同時，顯示元件顯示處理結(jié)果，報告輸入值是無效的請求值。如上所述被配置成允許用戶根據(jù)情況改變長周期、長校正周期、短周期和短校正 周期，除了提供與第一電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的優(yōu)點相同的優(yōu)點以外，第二電力供應(yīng) 和需求控制裝置IB還使更適當(dāng)?shù)目刂颇軌蝽憫?yīng)于情況的改變而被執(zhí)行。接著，將描述第二電力供應(yīng)和需求控制方法。除了用戶被允許根據(jù)情況改變長周 期、長校正周期、短周期和短校正周期且所改變的長周期、長校正周期、短周期和短校正周 期在任何這樣的改變之后被使用以外，第二電力供應(yīng)和需求控制方法實質(zhì)上類似于第一電 力供應(yīng)和需求控制方法。改變長周期、長校正周期、短周期和短校正周期的過程如關(guān)于長周期設(shè)定單元41 和短周期設(shè)定單元43描述的那樣。本發(fā)明的第二實施方式允許長周期、長校正周期、短周期和短校正周期在用戶請 求時被改變。在任何這樣的改變之后，基于所改變的長周期、長校正周期、短周期和短校正周期來執(zhí)行長周期供應(yīng)-需求平衡控制步驟和短周期供應(yīng)-需求平衡控制步驟，實現(xiàn)比第 一實施方式中更靈活的供應(yīng)-需求平衡控制。此外，因為通過鏈接點4的電能可以被調(diào)節(jié)到可選的所需供應(yīng)-需求平衡性能，本 發(fā)明是可適用的，而不限于可預(yù)定的電力系統(tǒng)。也就是說，本發(fā)明適用于在所需供應(yīng)-需求 平衡性能上變化的各種小規(guī)模電力系統(tǒng)。附帶地，長校正周期和短校正周期的設(shè)定可以通過輸入長周期和短周期分別作為 參考的值或輸入比來執(zhí)行。進(jìn)一步地，長周期設(shè)定單元41和短周期設(shè)定單元43的安裝位 置不限于上面描述的那些，并且可以被自由地選擇，只要上述能力可以被實現(xiàn)。此外，長周 期設(shè)定單元41和短周期設(shè)定單元43具有單獨的人機(jī)接口(輸入元件和顯示元件)并不總 是必需的。第三實施方式將參考圖6和7來描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置以 及電力供應(yīng)和需求控制方法(在下文中分別稱為第三電力供應(yīng)和需求控制裝置以及第三 電力供應(yīng)和需求控制方法)。圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置(第三 電力供應(yīng)和需求控制裝置)IC—更具體地，第三電力供應(yīng)和需求控制裝置IC的發(fā)電規(guī)劃 單元IOC和長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21C——的配置的結(jié)構(gòu)圖。第三電力供應(yīng)和需求控制裝置IC配備有發(fā)電規(guī)劃單元IOC和長周期供應(yīng)-需求 平衡控制單元21C，而不是長周期控制單元20A的發(fā)電規(guī)劃單元IOA和長周期供應(yīng)-需求平 衡控制單元21A，但其它方面實質(zhì)上與第一實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置IA相同。 因此，將集中于發(fā)電規(guī)劃單元IOC和長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21C來描述該實施方 式。實質(zhì)上與電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的部件相同的部件由與第一實施方式的電力供 應(yīng)和需求控制裝置IA的相應(yīng)部件相同的參考數(shù)字表示，且其中重復(fù)的描述將在本文省略。圖6所示的第三電力供應(yīng)和需求控制裝置IC包括發(fā)電規(guī)劃單元10C、長周期控制 單元20C (在圖6中，只有長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21C被示出，而其它部件被省略) 和沒有在圖6示出的短周期控制單元30C。如圖6所示，發(fā)電規(guī)劃單元IOC配備有長周期偏 差量接收單元45和鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46，并配置成使得鏈接點功率流目標(biāo) 規(guī)劃校正單元46將根據(jù)從長周期偏差量接收單元45接收的偏差量信息來更新鏈接點規(guī)劃 的功率流目標(biāo)值(數(shù)據(jù))47。另一方面，長周期控制單元20C包括長周期供應(yīng)-需求控制單元21C、功率要求計 算單元22、負(fù)載功率估計單元23、自然能輸出估計單元M和ELD單元25。長周期供應(yīng)-需 求平衡控制單元21C還包括長周期校正值計算單元27和長周期偏差量累積單元48，其累積 在長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21C中輸入的功率流目標(biāo)(規(guī)劃值)與鏈接點4處的功 率流的檢測值之間的差異作為數(shù)據(jù)。也就是說，當(dāng)與圖3所示的長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A比較時，長周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元21C還包括長周期偏差量累積單元48。在如上配置的第三電力供應(yīng)和需求控制裝置IC中，長周期供應(yīng)-需求平衡控制單 元21C的長周期偏差量累積單元48累積長周期偏差量以及長周期供應(yīng)-需求平衡控制單 元21C的每個控制周期的日期和時間信息(在下文中，所累積的數(shù)據(jù)在這里被稱為長周期偏差量數(shù)據(jù))。在長周期偏差量累積單元48中累積的長周期偏差量數(shù)據(jù)被發(fā)送到發(fā)電規(guī)劃 單元IOC的長周期偏差量接收單元45，并用于校正對于下一長周期(例如，下一 30分鐘) 的規(guī)劃發(fā)電值或?qū)τ诘诙斓囊?guī)劃發(fā)電值。當(dāng)從長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21C的長周期偏差量累積單元48接收到長 周期偏差量數(shù)據(jù)時，長周期偏差量接收單元45將所接收的長周期偏差量數(shù)據(jù)發(fā)送到鏈接 點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46。鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46根據(jù)從長周期偏差量 接收單元45接收的長周期偏差量數(shù)據(jù)來更新鏈接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值47的信息。也就是說，鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46在被記錄在鏈接點規(guī)劃的功率流 目標(biāo)值47中的特定時隙內(nèi)校正鏈接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值，以便減小長周期偏差。一旦鏈 接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值47被校正，長周期控制單元20C和短周期控制單元30A就執(zhí)行控 制計算，以便根據(jù)在所校正的鏈接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值來確定相應(yīng)的分布式可變輸出電 源61到6m的功率輸出。在下文中，將給出由鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46使用來校正鏈接點規(guī)劃 的功率流目標(biāo)值47的校正方法的描述。圖7A到7D是概述鏈接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值47的校正的說明圖。例如，如果自然能發(fā)電裝置71到7η的輸出開始不同于如圖7A所示的發(fā)電規(guī)劃單 元IOC所產(chǎn)生的自然能發(fā)電裝置71到7η的估計輸出值，或如果電力系統(tǒng)2的負(fù)載功率開始 不同于如圖7Β所示的發(fā)電規(guī)劃單元IOC所估計的負(fù)載功率，則在鏈接點4處檢測到的電功 率流和由發(fā)電規(guī)劃單元IOC對鏈接點4規(guī)劃的電功率流目標(biāo)之間出現(xiàn)偏差(長周期偏差)， 如圖7C所示。長周期偏差在長周期偏差量累積單元48中累積，并通過發(fā)電規(guī)劃單元IOC的長周 期偏差量接收單元45從長周期偏差量累積單元48發(fā)送到鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元 46。鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46通過使用積分器等在對應(yīng)于長周期的30分鐘內(nèi)對 鏈接點4處的電功率流和發(fā)電規(guī)劃單元IOC所規(guī)劃的電功率流目標(biāo)之間的偏差求積分來計 算積分(由圖7C中的Sl所示)。發(fā)電規(guī)劃單元IOC所規(guī)劃的對于下一 30分鐘的目標(biāo)值的初始規(guī)劃值被校正了等 于鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46所計算的30分鐘積分Sl的量，如圖7D所示。具體 地，所校正的規(guī)劃值被確定為使得在圖7D中由tl、t2、初始規(guī)劃值(tl到t2都包括)和所 校正的規(guī)劃值(tl到t2都包括)包圍的面積(其對應(yīng)于校正量)將在面積上等于圖7C所 示的面積Si。接著，將描述第三電力供應(yīng)和需求控制方法。例如當(dāng)圖6所示的第三電力供應(yīng)和需求控制裝置執(zhí)行電力供應(yīng)和需求控制程序 (在下文中稱為第三電力供應(yīng)和需求控制程序)時，第三電力供應(yīng)和需求控制方法被執(zhí)行。 下面將參考圖6描述第三電力供應(yīng)和需求控制程序的單獨的處理步驟。除了上面描述的第一電力供應(yīng)和需求控制程序的步驟以外，第三電力供應(yīng)和需求 控制程序還包括累積長周期偏差的長周期偏差量累積步驟、接收在長周期偏差量累積步驟 中累積的長周期偏差量數(shù)據(jù)的長周期偏差量接收步驟、以及根據(jù)在長周期偏差量接收步驟 中接收的長周期偏差量數(shù)據(jù)來在特定的時隙內(nèi)校正鏈接點規(guī)劃的功率流目標(biāo)值的鏈接點 功率流目標(biāo)規(guī)劃校正步驟。
長周期偏差量累積步驟、長周期偏差量接收步驟以及鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正 步驟獨立于第三電力供應(yīng)和需求控制程序來執(zhí)行。長周期偏差量累積步驟、長周期偏差量接收步驟以及鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正 步驟的執(zhí)行主體和執(zhí)行順序如圖6所示。具體地，長周期偏差量累積單元48執(zhí)行長周期偏 差量累積步驟，接著長周期偏差量接收單元45執(zhí)行長周期偏差量接收步驟，且接著鏈接點 功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46執(zhí)行鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正步驟，因此鏈接點4的功率流 被校正。根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式，因為可根據(jù)通過鏈接點4的電功率(檢測值)和發(fā) 電規(guī)劃單元IOC所規(guī)劃的電功率流目標(biāo)(規(guī)劃值)來提前校正發(fā)電規(guī)劃單元IOC所計算 的鏈接點功率目標(biāo)，以便減小電力系統(tǒng)2的總功率輸出和負(fù)載功率之間的差異，長周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元21C的供應(yīng)-需求平衡控制性能可以提高。附帶地，長周期偏差量接收單元45、鏈接點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46和長周期 偏差量累積單元48的安裝位置不限于上面描述的那些，并且可以被自由地選擇，只要上述 能力可以被實現(xiàn)。例如，長周期偏差量累積單元48可以安裝在發(fā)電規(guī)劃單元IOC而不是長 周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21C中。第四實施方式將參考圖8和9來描述根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置以 及電力供應(yīng)和需求控制方法(在下文中分別稱為第四電力供應(yīng)和需求控制裝置以及第四 電力供應(yīng)和需求控制方法)。圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置(第四 電力供應(yīng)和需求控制裝置)ID——更具體地，第四電力供應(yīng)和需求控制裝置ID的長周期控 制單元20D和短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31D——的配置的結(jié)構(gòu)圖。第四電力供應(yīng)和需求控制裝置ID配備有長周期控制單元20D和短周期控制單元 30D的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31D，而不是前面的實施方式的長周期控制單元20A 和短周期控制單元30A的短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31A，但其它方面實質(zhì)上與第一實 施方式的電力供應(yīng)和需求控制裝置IA相同。因此，將通過集中于長周期控制單元20D和短 周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31D來描述本實施方式。實質(zhì)上與電力供應(yīng)和需求控制裝置 IA的部件相同的部件由與電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的相應(yīng)部件相同的參考數(shù)字表示， 且其中重復(fù)的描述將在本文省略。圖8所示的第四電力供應(yīng)和需求控制裝置ID包括發(fā)電規(guī)劃單元10A、長周期控制 單元20D和短周期控制單元30D。如圖8所示，第四電力供應(yīng)和需求控制裝置ID的長周期 控制單元20D除了長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A、功率要求計算單元22、負(fù)載功率估 計單元23、自然能輸出估計單元M和ELD單元25以外還包括短周期偏差量接收單元52和 功率要求校正單元53。短周期控制單元30D包括短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31D和短周期輸出分配 單元32。如圖8所示，短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元31D除了包括短周期校正值計算單 元37以外還包括短周期偏差量累積單元51，其累積從長周期控制單元20D輸出的鏈接點4 的功率流目標(biāo)(校正值)與在鏈接點4實際檢測到的電功率流(檢測值)之間的差異作為 數(shù)據(jù)，短周期校正值計算單元37又包括短周期變化平均值計算單元35和采樣/保持單元36。短周期偏差量數(shù)據(jù)用于校正由長周期控制單元20D的功率要求計算單元計算的功率要 求。在不同于電力供應(yīng)和需求控制裝置IA的部件中，短周期偏差量累積單元51和短 周期偏差量接收單元52不同于圖6所示的長周期偏差量累積單元48和長周期偏差量接收 單元45 (在第三實施方式中被描述)，因為短周期偏差量而不是長周期偏差量被累積并接 收。否則，短周期偏差量累積單元51和短周期偏差量接收單元52實質(zhì)上與長周期偏差量 累積單元48和長周期偏差量接收單元45相同。也就是說，短周期偏差量累積單元51和短 周期偏差量接收單元52累積并接收短周期偏差量，被提供給分別與長周期偏差量累積單 元48和短周期偏差量接收單元45相同的能力。功率要求校正單元53根據(jù)從短周期偏差量接收單元52接收的短周期偏差量數(shù) 據(jù)，在特定時隙內(nèi)校正功率要求計算單元22所計算的功率要求，以便減小短周期偏差。功 率要求被校正，長周期控制單元20D (更具體地，ELD單元2 和短周期控制單元30D (更具 體地，短周期輸出分配單元3 執(zhí)行控制計算，以便根據(jù)所校正的功率要求確定相應(yīng)的分 布式可變輸出電源61到6m的功率輸出。接著，將描述長周期控制單元20D的功率要求校正單元53所執(zhí)行的功率要求校正方法。圖9A和9B是概述功率要求校正單元53所執(zhí)行的功率要求校正的說明圖。如在第三實施方式中描述的，如果自然能發(fā)電裝置71到7η引起與由發(fā)電規(guī)劃單 元IOC(見圖7)產(chǎn)生的自然能發(fā)電裝置71到7η的估計輸出值的差異，或如果電力系統(tǒng)2 的負(fù)載功率引起與發(fā)電規(guī)劃單元IOC(見圖7Β)所估計的負(fù)載功率的差異，則偏差(短周期 偏差)出現(xiàn)在鏈接點4檢測到的電功率流和由長周期控制單元20D的長周期供應(yīng)-需求平 衡控制單元21Α校正的鏈接點4的電功率流目標(biāo)(校正值)之間。短周期偏差在短周期偏差量累積單元51中被累積，并通過發(fā)電規(guī)劃單元IOA的短 周期偏差量接收單元52從短周期偏差量累積單元51發(fā)送到功率要求校正單元53。功率要 求校正單元53使用積分器或類似物對偏差求積分，如上面在第三實施方式中描述的鏈接 點功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元46的情況中的。也就是說，功率要求校正單元53通過對短周期偏差求積分來計算積分(由圖9Α 中的S2指示)，短周期偏差是從長周期控制單元20D輸出的鏈接點4的功率流目標(biāo)(校正 值)和在相應(yīng)于短周期的5分鐘內(nèi)在鏈接點4檢測到的電功率流(檢測值)之間的差異。由發(fā)電規(guī)劃單元IOA規(guī)劃的對于下一 5分鐘的目標(biāo)值的初始規(guī)劃值被校正了功率 要求校正單元53所計算的等于5分鐘積分S2的量，如圖9Β所示。具體地，所校正的功率 要求被確定成使得由圖9Β所示的t3、t4、初始規(guī)劃值(t3到t4都包括)和所校正的規(guī)劃 值(t3到t4都包括)包圍的區(qū)域(對應(yīng)于校正的量)在尺寸上等于圖9A所示的面積S2。接著，將描述第四電力供應(yīng)和需求控制方法。例如當(dāng)圖8所示的第四電力供應(yīng)和 需求控制裝置執(zhí)行電力供應(yīng)和需求控制程序(在下文中稱為第四電力供應(yīng)和需求控制程 序)時，第四電力供應(yīng)和需求控制方法被執(zhí)行。下面將參考圖8描述第四電力供應(yīng)和需求控制程序的單獨的處理步驟。除了上面描述的第一電力供應(yīng)和需求控制程序的步驟以外，第四電力供應(yīng)和需求 控制程序還包括累積短周期偏差的短周期偏差量累積步驟、接收在短周期偏差量累積步驟中累積的短周期偏差量數(shù)據(jù)的短周期偏差量接收步驟、以及根據(jù)在短周期偏差量接收步驟 中接收的短周期偏差量數(shù)據(jù)來在特定的時隙內(nèi)校正功率要求(由分布式可變輸出電源61 到6m產(chǎn)生的所需功率的總量)的功率要求校正步驟。短周期偏差量累積步驟、短周期偏差 量接收步驟和功率要求校正步驟獨立于第一電力供應(yīng)和需求控制程序來執(zhí)行。短周期偏差量累積步驟、短周期偏差量接收步驟和功率要求校正步驟的執(zhí)行主體 和執(zhí)行順序如圖8所示。具體地，短周期偏差量累積單元51執(zhí)行短周期偏差量累積步驟， 接著短周期偏差量接收單元52執(zhí)行短周期偏差量接收步驟，且接著功率要求校正單元53 執(zhí)行功率要求校正步驟，因此從功率要求計算單元22在ELD單元25中輸入的功率輸出值 被校正。根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式，因為根據(jù)通過鏈接點4的電功率和由長周期控制單 元20D的長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元21A校正的電功率流目標(biāo)(校正值)之間的偏差 的增加或減小趨勢來校正由功率要求計算單元22計算并由ELD單元25輸入的功率輸出 值，以便減小電力系統(tǒng)2的總功率輸出和負(fù)載功率之間的差異，短周期供應(yīng)-需求平衡控制 單元31D的供應(yīng)-需求平衡控制性能提高了。附帶地，短周期偏差量累積單元51、短周期偏差量接收單元52和功率要求校正 單元53的安裝位置不限于上面描述的那些，并且可以被自由地選擇，只要上述能力可以被 實現(xiàn)。例如，短周期偏差量累積單元51可以安裝在長周期控制單元IOD而不是短周期供 應(yīng)-需求平衡控制單元31D中。如上所述，因為本發(fā)明執(zhí)行控制，以便確保大約每幾十分鐘在可選的給定位置 (例如，本發(fā)明所應(yīng)用的電力系統(tǒng)2和其它電力系統(tǒng)之間的鏈接點4)處的供應(yīng)-需求平衡 以及確保在較短的周期中的供應(yīng)-需求平衡(大約每幾分鐘)，本發(fā)明甚至在被應(yīng)用于在發(fā) 電中遭受大波動的小規(guī)模電力系統(tǒng)例如微電網(wǎng)時也可以有效地確保供應(yīng)-需求平衡。此外，因為長周期、長校正周期、短周期和短校正周期可以在用戶要求時被改變， 本發(fā)明實現(xiàn)了靈活的供應(yīng)-需求平衡控制。此外依然，因為可以根據(jù)通過鏈接點4的電功率(檢測值)和鏈接點4的電功率 流目標(biāo)(規(guī)劃值)之間的偏差的增加或減小趨勢來提前校正鏈接點4的電功率流目標(biāo)，以 便減小電力系統(tǒng)2的總功率輸出和負(fù)載功率之間的差異，長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元 的供應(yīng)-需求平衡控制性能可以提高。此外依然，因為根據(jù)通過鏈接點4的電功率(檢測值)和鏈接點4的電功率流目標(biāo) (校正值)之間的偏差的增加或減小趨勢來校正從功率要求計算單元22計算被輸入到ELD 單元25的功率輸出值(分布式可變輸出電源61到6m所產(chǎn)生的所需功率的總量的值)，以 便減小電力系統(tǒng)2的總功率輸出和負(fù)載功率之間的差異，短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元 31D的供應(yīng)-需求平衡控制性能可以提高。應(yīng)注意，本發(fā)明不限于上述實施方式，且可以進(jìn)行很多其它變化和更改，而不偏離 所附權(quán)利要求的范圍。例如，本發(fā)明可以使用在上面的實施方式中公開的部件的不同組合或刪除在實施 方式中公開的一些部件來以各種形式實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種電力供應(yīng)和需求控制裝置，其調(diào)節(jié)連接在電力系統(tǒng)中的多個分布式電源中具有 可調(diào)節(jié)的功率輸出的分布式電源的功率輸出，從而保持在所述電力系統(tǒng)中的所述分布式電 源的總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定，所述電力供應(yīng)和需求控制裝置包括發(fā)電規(guī)劃單元，其計算每個分布式電源一天的功率輸出和在電功率流測量位置處任意 設(shè)定的電功率流的目標(biāo)；第一控制單元，其產(chǎn)生用于使所述總功率輸出和所述負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制 信號；以及第二控制單元，其產(chǎn)生用于執(zhí)行控制以在比所述第一控制單元的控制周期短的周期上 使所述總功率輸出和所述負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制信號， 其中，所述第一控制單元包括第一供應(yīng)-需求平衡控制單元，其校正由所述發(fā)電規(guī)劃單元所計算的電功率流目標(biāo)， 以便消除在所述電力系統(tǒng)中的所述分布式電源的總功率輸出和所述負(fù)載功率之間的偏差， 從而確保在所述電功率流測量位置處在給定的時間量內(nèi)電能的供應(yīng)-需求平衡， 負(fù)載功率估計單元，其估計所述負(fù)載功率，不可變輸出估計單元，其估計安裝在所述電力系統(tǒng)中的所述分布式電源中具有不可調(diào) 節(jié)的功率輸出的不可變輸出電源的功率輸出，功率要求計算單元，其根據(jù)所述第一供應(yīng)-需求平衡控制單元所校正的電功率流的目 標(biāo)值、所述負(fù)載功率估計單元所產(chǎn)生的估計負(fù)載功率值、和所述不可變輸出估計單元所產(chǎn) 生的不可變輸出電源的估計功率輸出值，來計算所述總功率輸出的所需值，以及ELD單元，其根據(jù)所述功率要求計算單元所計算的總功率輸出的所需值來確定經(jīng)濟(jì)負(fù) 載調(diào)度，并產(chǎn)生針對所述多個分布式電源的相應(yīng)的功率輸出命令值；以及 所述第二控制單元包括第二供應(yīng)-需求平衡控制單元，其校正并輸出由所述第一供應(yīng)-需求平衡控制單元校 正的電功率流目標(biāo)，以便消除在所述電力系統(tǒng)中的所述分布式電源的總功率輸出和負(fù)載功 率之間的偏差，并確保在比所述第一供應(yīng)-需求平衡控制單元所確保的供應(yīng)-需求平衡時 段更短的時段內(nèi)的供應(yīng)-需求平衡，以及短周期輸出分配單元，其在具有所述可調(diào)節(jié)的輸出的分布式電源之間分配由所述第二 供應(yīng)-需求平衡控制單元請求的控制量。
2.如權(quán)利要求1所述的電力供應(yīng)和需求控制裝置，還包括第一供應(yīng)-需求平衡控制周期設(shè)定單元，其任意設(shè)定由所述第一供應(yīng)-需求平衡控制 單元所使用的控制周期，以確保供應(yīng)-需求平衡；以及第二供應(yīng)-需求平衡控制周期設(shè)定單元，其將所述第二供應(yīng)-需求平衡控制單元的控 制周期任意設(shè)定在比所述第一供應(yīng)-需求平衡控制周期設(shè)定單元所設(shè)定的控制周期短的 范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電力供應(yīng)和需求控制裝置，還包括第一偏差量累積單元，其記錄所述功率流目標(biāo)和在所述電功率流測量位置處測量的電 功率流之間的偏差，并將所記錄的結(jié)果發(fā)送到所述發(fā)電規(guī)劃單元；第一偏差量接收單元，其接收從所述第一偏差量累積單元發(fā)送的偏差量；以及 功率流目標(biāo)規(guī)劃校正單元，其根據(jù)從所述第一偏差量接收單元接收的偏差量來校正所述功率流目標(biāo)的計算結(jié)果。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電力供應(yīng)和需求控制裝置，還包括第二偏差量累積單元，其記錄所校正的電功率流目標(biāo)和在所述電功率流測量位置處的 所測量的電功率流之間的偏差，并且發(fā)送所記錄的結(jié)果到所述第一控制單元，所述電功率 流目標(biāo)根據(jù)從所述第一供應(yīng)-需求平衡控制單元輸出的控制信號被校正；第二偏差量接收單元，其接收從所述第二偏差量累積單元發(fā)送的偏差量；以及 功率要求校正單元，其根據(jù)從所述第二偏差量接收單元接收的偏差量來校正由所述功 率要求計算單元所計算的總功率輸出的所需值。
5.一種電力供應(yīng)和需求控制方法，其用于調(diào)節(jié)連接在電力系統(tǒng)中的多個分布式電源中 具有可調(diào)節(jié)的功率輸出的分布式電源的功率輸出，從而保持在所述電力系統(tǒng)中的分布式電 源的總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差恒定，所述電力供應(yīng)和需求控制方法包括發(fā)電規(guī)劃步驟，其計算每個分布式電源一天的功率輸出和在電功率流測量位置處提前 設(shè)定的電功率流的目標(biāo)；第一控制步驟，其產(chǎn)生用于使所述總功率輸出和所述負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制 信號；以及第二控制步驟，其產(chǎn)生用于執(zhí)行控制以在比所述第一控制步驟的控制周期短的周期上 使所述總功率輸出和所述負(fù)載功率之間的偏差恒定的控制信號， 其中，所述第一控制步驟包括第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟，其校正由所述發(fā)電規(guī)劃步驟所計算的電功率流目標(biāo)， 以便消除在所述電力系統(tǒng)中的所述分布式電源的總功率輸出和負(fù)載功率之間的偏差，從而 確保在所述電功率流測量位置處在給定的時間量內(nèi)電能的供應(yīng)-需求平衡， 負(fù)載功率估計步驟，其估計所述負(fù)載功率，不可變輸出估計步驟，其估計安裝在所述電力系統(tǒng)中的所述分布式電源中具有不可調(diào) 節(jié)的功率輸出的不可變輸出電源的功率輸出，功率要求計算步驟，其根據(jù)所述第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟所校正的功率流的目標(biāo) 值、和所述不可變輸出估計步驟所產(chǎn)生的不可變輸出電源的估計功率輸出值，來計算所述 總功率輸出的所需值，以及ELD步驟，其根據(jù)所述功率要求計算步驟所計算的總功率輸出的所需值來確定經(jīng)濟(jì)負(fù) 載調(diào)度，并產(chǎn)生針對所述多個分布式電源的相應(yīng)的功率輸出命令值；以及 所述第二控制步驟包括第二供應(yīng)-需求平衡控制步驟，其校正并輸出所述第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟所校 正的電功率流目標(biāo)，以便消除在所述電力系統(tǒng)的所述分布式電源的總功率輸出和所述負(fù)載 功率之間的偏差，并確保在比所述第一供應(yīng)-需求平衡控制步驟所確保的供應(yīng)-需求平衡 時段更短的時段內(nèi)的供應(yīng)-需求平衡，以及短周期輸出分配步驟，其在具有可調(diào)節(jié)的功率輸出的分布式電源之間分配在所述第二 供應(yīng)-需求平衡控制步驟中計算的控制量。
全文摘要
一種電力供應(yīng)和需求控制裝置包括發(fā)電規(guī)劃單元，其計算多個分布式電源一天的功率輸出和與另一電力系統(tǒng)的鏈接點的功率流目標(biāo)；長周期控制單元，其具有長周期供應(yīng)-需求平衡控制單元，每幾分鐘執(zhí)行一次控制以便確保在鏈接點處在給定量的時間內(nèi)電能的供應(yīng)-需求平衡，以便執(zhí)行控制以使發(fā)電規(guī)劃單元所計算的總功率輸出和電力系統(tǒng)中的負(fù)載功率恒定；以及短周期控制單元，其具有短周期供應(yīng)-需求平衡控制單元，每幾秒鐘執(zhí)行類似的控制。在電力供應(yīng)和需求控制裝置中，長周期控制單元和短周期控制單元以分層的方式執(zhí)行供應(yīng)-需求平衡控制，以確定分布式電源的輸出分配。
文檔編號H02J3/00GK102047524SQ20098011911
公開日2011年5月4日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者小林武則, 荻田能弘, 西昭憲, 鳥羽廣次 申請人:株式會社東芝