JPH0458263B2 - - Google Patents
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- JPH0458263B2 JPH0458263B2 JP57215596A JP21559682A JPH0458263B2 JP H0458263 B2 JPH0458263 B2 JP H0458263B2 JP 57215596 A JP57215596 A JP 57215596A JP 21559682 A JP21559682 A JP 21559682A JP H0458263 B2 JPH0458263 B2 JP H0458263B2
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は電力系統の有効電力制御装置に係り、
特に複数の火力発電機の燃料使用量の制約条件を
考慮して総総燃料費を最小とするように、各火力
発電機出力を実時間制御する機能を有した有効電
力制御装置に関する。
特に複数の火力発電機の燃料使用量の制約条件を
考慮して総総燃料費を最小とするように、各火力
発電機出力を実時間制御する機能を有した有効電
力制御装置に関する。
大規模な電力系統を運用する際には、前日段階
の負荷の日変化実績から翼日の負荷の日変化を予
測し、どれだけの発電機を使つてそれらの負荷配
分をどのように行うかという運用計画計算を行
い、更に当日に於ては、その日の負荷実績に合わ
せてより短い周期の負荷変動に対する発電有効電
力を制御し、負荷と発電力の均衡を図つている。
このうち、前日の運用計画計算は経済負荷配分
(ELD)装置により行われ、当日制御は負荷周波
数制御(LFC)装置及ぴ経済負荷配分制御
(EDC)装置により行われる。このうち、当日制
御に関しては、系統負荷Lを、第1図に示すよう
に数分程度以下の短周期で変動するフリンジ分F
と、それ以上の長周期で変動しベース負荷的なサ
ステンド分Sとに分離し、フリンジ分FをLFC
装置、サステンド分SをEDC装置によつて制御
している。
の負荷の日変化実績から翼日の負荷の日変化を予
測し、どれだけの発電機を使つてそれらの負荷配
分をどのように行うかという運用計画計算を行
い、更に当日に於ては、その日の負荷実績に合わ
せてより短い周期の負荷変動に対する発電有効電
力を制御し、負荷と発電力の均衡を図つている。
このうち、前日の運用計画計算は経済負荷配分
(ELD)装置により行われ、当日制御は負荷周波
数制御(LFC)装置及ぴ経済負荷配分制御
(EDC)装置により行われる。このうち、当日制
御に関しては、系統負荷Lを、第1図に示すよう
に数分程度以下の短周期で変動するフリンジ分F
と、それ以上の長周期で変動しベース負荷的なサ
ステンド分Sとに分離し、フリンジ分FをLFC
装置、サステンド分SをEDC装置によつて制御
している。
LFC装置は通常、系統周波数及び連系線潮流
(又はその片方)の基準値を守るようなフイード
バツク制御系を構成してにいるが、本発明でもこ
の部分は従来と同様であるので、詳細な説明は省
略する。
(又はその片方)の基準値を守るようなフイード
バツク制御系を構成してにいるが、本発明でもこ
の部分は従来と同様であるので、詳細な説明は省
略する。
一方、EDC装置では一定時間(数分〜5,6
分)先行時点の負荷(サステンド分)を予測し、
それより火力発電対象負荷を求め、それを並列火
力ユニツトに最経済的に配分し、指令を送出す
る。この負荷配分量は、等増分燃料費の法則と呼
ばれる方法を用いて決定される。これは等λ法と
も呼ばれるが、以下これについてその要点を説明
する。
分)先行時点の負荷(サステンド分)を予測し、
それより火力発電対象負荷を求め、それを並列火
力ユニツトに最経済的に配分し、指令を送出す
る。この負荷配分量は、等増分燃料費の法則と呼
ばれる方法を用いて決定される。これは等λ法と
も呼ばれるが、以下これについてその要点を説明
する。
一般に、火力発電機の燃料費特性は、次式のよ
うに出力の2次式により十分な精度で表わされる
ことが知られている。
うに出力の2次式により十分な精度で表わされる
ことが知られている。
Fj=kj(aj+bjGj+cjGj 2)
=kj・Qj,(j=1,2,…) ……(1)
ただしこの式はj火力発電機に関するもので、
Fjはその燃料費、Gjは出力、aj,bj,cjは特性係
数、Qjは燃料使用量、kjは燃料単価である。この
ような燃料費特性を持つ火力発電機(j=1,
2,3,…)に対し、送電損失PLをも考慮し、
出力Gjの総和が、所要出力と送電損失の和にな
るように、ラグランジユの未定数法を用いて総燃
料費最小となる各火力発電機出力を計算すると次
の電力協調方程式が導かれる。
Fjはその燃料費、Gjは出力、aj,bj,cjは特性係
数、Qjは燃料使用量、kjは燃料単価である。この
ような燃料費特性を持つ火力発電機(j=1,
2,3,…)に対し、送電損失PLをも考慮し、
出力Gjの総和が、所要出力と送電損失の和にな
るように、ラグランジユの未定数法を用いて総燃
料費最小となる各火力発電機出力を計算すると次
の電力協調方程式が導かれる。
dFj/dGj/1−∂PL/∂Gjλ,(j=1,2,…)……
(2) ここでλはラグランジユの未定定数、dFj/
dGjは増分燃料費、1/(1−∂PL/∂Gj)はペナ
ルテイ係数と呼ばれ、各発電機j=1,2,…に
対し、式(2)の左辺が等しい値λとなるように負荷
を配分すれば、総燃料費が最小になることを意味
している。例えば、4台の火力発電機系(j=1
〜4)を仮定し、その増分燃料費特性(ペナルテ
イ係数を乗じたもの)が、第2図の曲線201〜
204で表わされるものとすると、各発電機のλ
値が皆等しく、かつ各発電機出力Gjの合計(4 〓j-1 )
がその時点の負荷に等しくなるようなλの値を見
出せば、それにより最も経済的な負荷配分が得ら
れれる。なお、ELD装置に於ても、前日段階で
その時の負荷実績から翌日負荷予測を行い、予測
負荷のうち、火力対象分について、やはりこの等
λ法により負荷配分を行に、各発電機の日単位の
運転計画を得ている。
(2) ここでλはラグランジユの未定定数、dFj/
dGjは増分燃料費、1/(1−∂PL/∂Gj)はペナ
ルテイ係数と呼ばれ、各発電機j=1,2,…に
対し、式(2)の左辺が等しい値λとなるように負荷
を配分すれば、総燃料費が最小になることを意味
している。例えば、4台の火力発電機系(j=1
〜4)を仮定し、その増分燃料費特性(ペナルテ
イ係数を乗じたもの)が、第2図の曲線201〜
204で表わされるものとすると、各発電機のλ
値が皆等しく、かつ各発電機出力Gjの合計(4 〓j-1 )
がその時点の負荷に等しくなるようなλの値を見
出せば、それにより最も経済的な負荷配分が得ら
れれる。なお、ELD装置に於ても、前日段階で
その時の負荷実績から翌日負荷予測を行い、予測
負荷のうち、火力対象分について、やはりこの等
λ法により負荷配分を行に、各発電機の日単位の
運転計画を得ている。
以上のように、ELD装置、EDC装置ともに等
λ法にて負荷配分を行つているが、これには次の
ような問題点がある。近年、化石燃料の供給条件
の悪化、公害規制の強化等により、燃料使用量を
制約される火力発電機が増加している。この制約
を受けているものを燃料制約火力と呼ぶと、この
燃料制約火力は、長期的に決められた燃料使用計
画を遵守して運用する必要がある。この燃料計画
は週間、月間というオーダーで達成されれば良い
のであるが、そのためには、毎日の火力発電機の
運用に於ても燃料使用計画をできるだけ遵守する
方向で運用する必要がある。しかし、従来の
ELD,EDC装置では、燃料使用量は考慮してい
ない。そこで、前日計画計算を行うELD装置で
は、燃料制約火力については1度計算したスケジ
ユールをくり返し修理し、燃料使用量量制約を遵
守するようにし、燃料使用量制約を受けない火力
発電機(フリー火力と呼ぶ)については従来通り
の等λ法にて負荷配分を行い、運用スケジユール
を得ていた。しかし、実時間制御を行うEDC装
置の場合には、このようなくり返し計算は不可能
である。このため、従来は、燃料制約火力の燃量
使用量を監視し、燃料使用量の予定量からの偏差
が過大となつた場合は、当該発電機をEDC装置
による制御から外し、需給状況の変動とは無関係
な、燃料使用量補正運転を行つていた。しかし、
この方法では、燃料使用量補正運転を行つている
間は負荷変動に対する調整力が減少するという問
題がある。
λ法にて負荷配分を行つているが、これには次の
ような問題点がある。近年、化石燃料の供給条件
の悪化、公害規制の強化等により、燃料使用量を
制約される火力発電機が増加している。この制約
を受けているものを燃料制約火力と呼ぶと、この
燃料制約火力は、長期的に決められた燃料使用計
画を遵守して運用する必要がある。この燃料計画
は週間、月間というオーダーで達成されれば良い
のであるが、そのためには、毎日の火力発電機の
運用に於ても燃料使用計画をできるだけ遵守する
方向で運用する必要がある。しかし、従来の
ELD,EDC装置では、燃料使用量は考慮してい
ない。そこで、前日計画計算を行うELD装置で
は、燃料制約火力については1度計算したスケジ
ユールをくり返し修理し、燃料使用量量制約を遵
守するようにし、燃料使用量制約を受けない火力
発電機(フリー火力と呼ぶ)については従来通り
の等λ法にて負荷配分を行い、運用スケジユール
を得ていた。しかし、実時間制御を行うEDC装
置の場合には、このようなくり返し計算は不可能
である。このため、従来は、燃料制約火力の燃量
使用量を監視し、燃料使用量の予定量からの偏差
が過大となつた場合は、当該発電機をEDC装置
による制御から外し、需給状況の変動とは無関係
な、燃料使用量補正運転を行つていた。しかし、
この方法では、燃料使用量補正運転を行つている
間は負荷変動に対する調整力が減少するという問
題がある。
また、従来のELD,EDC装置では、式(1)で示
した各発電機の燃料費特性を示す係数aj,bj,cj
を、情報入出力装置(例えばCRTなど)から年
に1回程度修正しているだけであり、各発電機の
構成機器の磨耗、汚損等による効率の悪化および
定期点検、修理等による効率の向上などによる燃
料費特性の時間的変化が殆んど考慮されていな
い。つまり、従来の装置では各発電機の燃料費特
性の変化に対応していなかつたため、常に経済的
な負荷の配分が行われているとは言えない欠点が
あつた。
した各発電機の燃料費特性を示す係数aj,bj,cj
を、情報入出力装置(例えばCRTなど)から年
に1回程度修正しているだけであり、各発電機の
構成機器の磨耗、汚損等による効率の悪化および
定期点検、修理等による効率の向上などによる燃
料費特性の時間的変化が殆んど考慮されていな
い。つまり、従来の装置では各発電機の燃料費特
性の変化に対応していなかつたため、常に経済的
な負荷の配分が行われているとは言えない欠点が
あつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、当日の負荷変動に合わせてEDC装置によ
り各火力発電機に負荷配分を行う際に、燃料使用
量を制約されている火力発電機に対しては、
ELDの運転スケジユールと調和を取る形で燃料
使用量制約をも考慮した経済負荷配分制御を行い
得る有効電力制御装置を提供するにあり、又発電
機の使用油量と発電機出力はオンライン入力する
ことで、燃料費特性の最新の係数を求めて常に経
済的に負荷の配分を行えるようにした有効電力制
御装置を提供するにある。
くし、当日の負荷変動に合わせてEDC装置によ
り各火力発電機に負荷配分を行う際に、燃料使用
量を制約されている火力発電機に対しては、
ELDの運転スケジユールと調和を取る形で燃料
使用量制約をも考慮した経済負荷配分制御を行い
得る有効電力制御装置を提供するにあり、又発電
機の使用油量と発電機出力はオンライン入力する
ことで、燃料費特性の最新の係数を求めて常に経
済的に負荷の配分を行えるようにした有効電力制
御装置を提供するにある。
本発明は、EDC装置の負荷配分に当つては、
燃料制約を受けた発電機に対しては、その制約条
件を含めてラグランジユの未定定数法により最適
な負荷配分を行うようにしたことを特徴としてお
り、その場合の個々の未定定数は前日のELD装
置のオフライン計算の結果を利用するようにした
ものであり、また各発電機の使用油量と発電機出
力をオンラインで入力して常に最新の燃料費特性
を求めるための計算手段を備えたことを特徴とす
るものである。
燃料制約を受けた発電機に対しては、その制約条
件を含めてラグランジユの未定定数法により最適
な負荷配分を行うようにしたことを特徴としてお
り、その場合の個々の未定定数は前日のELD装
置のオフライン計算の結果を利用するようにした
ものであり、また各発電機の使用油量と発電機出
力をオンラインで入力して常に最新の燃料費特性
を求めるための計算手段を備えたことを特徴とす
るものである。
以下、本発明を詳細に説明する。まず、燃料制
約を考慮した時の、ラグランジユの未定数法によ
る負荷配分の方法について述べる。燃料制約は、
相当長時間でみてその制約条件を満していればよ
いので、1日の運転時間帯をi=1,2,……,
TとT個に分割して考え、また、発電機をj=1
〜1のN台とする。この時j発電機のi時刻にお
ける燃料使用料をQj(i)、燃料費をFj(i)=kjQj(i)、
(kjは燃料単価)、出力をGj(i)と表わすと、燃料使
用量の制約条件はT 〓i=1 Qj(i)=QjT,j=1〜N ……(3) で表わされる。ただしQjTはj発電機の1日の使
用量として制約条件から予め算出された値であ
る。一方時刻iにおける電力の総需要Pr(i)、送電
損失PL(i)に対し、従来と同様に Pr(i)+PL(i)=N 〓j=1 Gj(i),i=1〜T ……(4) であるから、これらの条件を満す最小総燃料費を
求めるための目的関数をIとすると、 I=N 〓j=1 T 〓i=1 Fj(i)+T 〓i=1 λ(i)(Pr(i)+PL(i)−N 〓j=1 Gj(i)) ……(5) となる。但しλ(i),μjはラグランジユの未定定数
である。従つて式(5)をGj(i)で偏微分して0とお
くと、 ∂I/∂Gj(i)=(1−μj/kj)∂Fj(i)/∂Gj(i) −λ(i)(1−PL(i)/∂Gj(i))=0……(6) 即ち、 λ(i)=(1−μj/kj)∂Fj(i)/∂Gj(i)/(1−∂PL
(i)/∂Gj(i)) =ξj∂Fj(i)/∂Gj(i)/(1−∂PL(i)/∂Gj(i))
……(7) 但し、ξj=1−μj/kjである。この式(7)は、従来 の式(2)と比べてみると明らかなように、従来の電
力協調方程式をξjにより補正した形式となつてい
る。言い換えれば、ξjにて増分燃料費(∂Fj(i)/
∂Gj(i))を補正すれば、等λ法にて燃料使用量を
も考慮した負荷配分を行える。
約を考慮した時の、ラグランジユの未定数法によ
る負荷配分の方法について述べる。燃料制約は、
相当長時間でみてその制約条件を満していればよ
いので、1日の運転時間帯をi=1,2,……,
TとT個に分割して考え、また、発電機をj=1
〜1のN台とする。この時j発電機のi時刻にお
ける燃料使用料をQj(i)、燃料費をFj(i)=kjQj(i)、
(kjは燃料単価)、出力をGj(i)と表わすと、燃料使
用量の制約条件はT 〓i=1 Qj(i)=QjT,j=1〜N ……(3) で表わされる。ただしQjTはj発電機の1日の使
用量として制約条件から予め算出された値であ
る。一方時刻iにおける電力の総需要Pr(i)、送電
損失PL(i)に対し、従来と同様に Pr(i)+PL(i)=N 〓j=1 Gj(i),i=1〜T ……(4) であるから、これらの条件を満す最小総燃料費を
求めるための目的関数をIとすると、 I=N 〓j=1 T 〓i=1 Fj(i)+T 〓i=1 λ(i)(Pr(i)+PL(i)−N 〓j=1 Gj(i)) ……(5) となる。但しλ(i),μjはラグランジユの未定定数
である。従つて式(5)をGj(i)で偏微分して0とお
くと、 ∂I/∂Gj(i)=(1−μj/kj)∂Fj(i)/∂Gj(i) −λ(i)(1−PL(i)/∂Gj(i))=0……(6) 即ち、 λ(i)=(1−μj/kj)∂Fj(i)/∂Gj(i)/(1−∂PL
(i)/∂Gj(i)) =ξj∂Fj(i)/∂Gj(i)/(1−∂PL(i)/∂Gj(i))
……(7) 但し、ξj=1−μj/kjである。この式(7)は、従来 の式(2)と比べてみると明らかなように、従来の電
力協調方程式をξjにより補正した形式となつてい
る。言い換えれば、ξjにて増分燃料費(∂Fj(i)/
∂Gj(i))を補正すれば、等λ法にて燃料使用量を
も考慮した負荷配分を行える。
ところで、この補正係数ξjは、一般には発電機
ごとに異つた値となるので、その決定はλ(i),ξj
を種々の値に選んでくり返し試行錯誤を行う必要
がある。しかし、従来装置で説明したように、
ELD装置は前日にこの計算をオフラインで通常
1時間単位で行つているので、本発明ではこの結
果を利用してEDC装置によるオンライン制御を
可能としている。即ち、ELD計算に於ては、電
力の需給バランスを取るために、必ず何台かの燃
料制約のないフリー火力が残されている。そして
このフリー火力の発電機ではμj=0,∂ξj=1で
ある。そこで、1つの方法は、ELD計算で求め
られたフリー火力の増分燃料費λと燃料制約火力
のλの比をもつてξjとするものである。例えば、
火力発電機4台系を考え、火力発電機1,2をフ
リー火力、火力発電機3,4を燃料制約火力であ
るとする。この4台系に対するELD計算結果は、
第3図のように、フリー火力のみ等λ配分(λ=
λM)を行い、燃料制約火力3,4は異なるλ値
λ3,λ4を持つ結果を得る。ここで、火力発電機
3,4についても、第4図の燃料費特性403,
404を、点線で示した特性405,406のよ
うに修正すれば、等λ法と同一手順にて、燃料制
約を考慮した負荷配分値を得ることができる。こ
の修正は、火力発電機3,4の増分燃料費特性式
にそれぞれξ3=λM/λ3,ξ4=λM/λ4を補正係数
として乗じれば良い。即ち、以上述べた補正係数
ξjを各時刻iごと(通常1時間単位)にELD計算
結果より予め求めておき、これにより各時刻i=
1,2,…毎に増分燃料費特性を修正した電力協
調方程式を求めれば、等λ法と見かけ上同一手順
で燃料使用量量制約を考慮した負荷配分を行え
る。そしてこの修正は、式(1)の特性係数bj,cjを
(ajは関与しない) bjM=λM/λjbj,cjM=λM/λjcj ……(8) によりbjM,cjMに変換することである。
ごとに異つた値となるので、その決定はλ(i),ξj
を種々の値に選んでくり返し試行錯誤を行う必要
がある。しかし、従来装置で説明したように、
ELD装置は前日にこの計算をオフラインで通常
1時間単位で行つているので、本発明ではこの結
果を利用してEDC装置によるオンライン制御を
可能としている。即ち、ELD計算に於ては、電
力の需給バランスを取るために、必ず何台かの燃
料制約のないフリー火力が残されている。そして
このフリー火力の発電機ではμj=0,∂ξj=1で
ある。そこで、1つの方法は、ELD計算で求め
られたフリー火力の増分燃料費λと燃料制約火力
のλの比をもつてξjとするものである。例えば、
火力発電機4台系を考え、火力発電機1,2をフ
リー火力、火力発電機3,4を燃料制約火力であ
るとする。この4台系に対するELD計算結果は、
第3図のように、フリー火力のみ等λ配分(λ=
λM)を行い、燃料制約火力3,4は異なるλ値
λ3,λ4を持つ結果を得る。ここで、火力発電機
3,4についても、第4図の燃料費特性403,
404を、点線で示した特性405,406のよ
うに修正すれば、等λ法と同一手順にて、燃料制
約を考慮した負荷配分値を得ることができる。こ
の修正は、火力発電機3,4の増分燃料費特性式
にそれぞれξ3=λM/λ3,ξ4=λM/λ4を補正係数
として乗じれば良い。即ち、以上述べた補正係数
ξjを各時刻iごと(通常1時間単位)にELD計算
結果より予め求めておき、これにより各時刻i=
1,2,…毎に増分燃料費特性を修正した電力協
調方程式を求めれば、等λ法と見かけ上同一手順
で燃料使用量量制約を考慮した負荷配分を行え
る。そしてこの修正は、式(1)の特性係数bj,cjを
(ajは関与しない) bjM=λM/λjbj,cjM=λM/λjcj ……(8) によりbjM,cjMに変換することである。
以上の補正係数ξjの決定方法と、それにもとづ
く等λ法による負荷配分法は、ELD装置の前日
予測の計算単位時間(通常1時間)毎に、燃料制
約の条件を満しながらEDC装置による負荷配分
を最適化するものであつた。従つてELD装置に
よる予測と当日の実際の負荷変動が大きく違わな
ければ、この方法で燃料制約下の最適負荷配分が
可能となる。そこで更に簡単な別の方法も考えら
れる。まず式(1)の燃料特性式を式(7)へ代入し、式
(8)に対応する補正を行うと、 とかける。但しλM(i)は前述の方法で最適化を行
つた時の等λ値で、これは各時刻i毎に一般には
異る。またLjはペナルテイ係数であるが、∂PL/
∂Gj(i)は普通1に比べて十分小さく、ここではLj
は一定値とする。式(9)から各時点iのj発電機の
出力Gj(i)は Gj(i)=λM(i)/Lj−bjM/2CjM ……(10) であるので、j発電機の1日の発電量GjTは、1
つの時点の時間幅をΔt(通常1時間)とすると GjT=T 〓i=1 Gj(i)Δt =T 〓i=1 λM(i)/Lj−bjM/2CjMΔt =λM/LjbjM/2CjM ……(11) 但し、 τ=T 〓i=1 Δt=1日 λ−M=1/τT 〓i=1 λM(i)Δt=λM(i)の1日平均 となる。一方、前日のELD計算では、式(8)によ
る燃料特性の補正は行わずにλjを各時間i毎にλj
(i)として求めており、このままでj発電機の出力
を式(10),(11)と同様に計算してみると、 Gj(i)=λj(i)/Lj−bj/2Cj ……(12) GjT=T 〓i=1 Gj(i)Δt =T 〓i=1 λj(i)/Lj−bj/2Cj =λj/Lj−bj/2Cjτ ……(13) 但し λ−j=1/τT 〓j=1 λj(i)Δt=λj(i)の1日平均 である。そこで式(13)の分母、分子にλ−M/λ−jを乗
じて GjT=λ/−M/Lj−(λM/λj)bj/2(λM/λj)cj
・τ…(14) と変形し、これと式(11)を比べてみると、 ξj=bjM/bj=cjM/cj=λ/−M/λj ……(15) と考えても、j発電機の1日の総発電量GjTに関
する限りは全く同じになることがわかる。以上か
ら、燃料費特性を、式(8)による各時点毎の補正の
代りに、式(15)、即ち前日のELD計算で算出され
たフリー火力の各時点のλ値λM(i)の平均値λ−M
と、燃料制約火力の各時点のλ値λj(i)の平均値λ−
jとの比によつて補正しても、1日の総発電量に
関する限りは、式(8)による補正と同じ結果を得ら
れる。但し式(15)のξjによる補正を用いた時には、
この値は1日中一定であるので、1日の平均負荷
から大きくずれた負荷の時点では、燃料使用量の
最適化という点からの誤差は大きくなる。
く等λ法による負荷配分法は、ELD装置の前日
予測の計算単位時間(通常1時間)毎に、燃料制
約の条件を満しながらEDC装置による負荷配分
を最適化するものであつた。従つてELD装置に
よる予測と当日の実際の負荷変動が大きく違わな
ければ、この方法で燃料制約下の最適負荷配分が
可能となる。そこで更に簡単な別の方法も考えら
れる。まず式(1)の燃料特性式を式(7)へ代入し、式
(8)に対応する補正を行うと、 とかける。但しλM(i)は前述の方法で最適化を行
つた時の等λ値で、これは各時刻i毎に一般には
異る。またLjはペナルテイ係数であるが、∂PL/
∂Gj(i)は普通1に比べて十分小さく、ここではLj
は一定値とする。式(9)から各時点iのj発電機の
出力Gj(i)は Gj(i)=λM(i)/Lj−bjM/2CjM ……(10) であるので、j発電機の1日の発電量GjTは、1
つの時点の時間幅をΔt(通常1時間)とすると GjT=T 〓i=1 Gj(i)Δt =T 〓i=1 λM(i)/Lj−bjM/2CjMΔt =λM/LjbjM/2CjM ……(11) 但し、 τ=T 〓i=1 Δt=1日 λ−M=1/τT 〓i=1 λM(i)Δt=λM(i)の1日平均 となる。一方、前日のELD計算では、式(8)によ
る燃料特性の補正は行わずにλjを各時間i毎にλj
(i)として求めており、このままでj発電機の出力
を式(10),(11)と同様に計算してみると、 Gj(i)=λj(i)/Lj−bj/2Cj ……(12) GjT=T 〓i=1 Gj(i)Δt =T 〓i=1 λj(i)/Lj−bj/2Cj =λj/Lj−bj/2Cjτ ……(13) 但し λ−j=1/τT 〓j=1 λj(i)Δt=λj(i)の1日平均 である。そこで式(13)の分母、分子にλ−M/λ−jを乗
じて GjT=λ/−M/Lj−(λM/λj)bj/2(λM/λj)cj
・τ…(14) と変形し、これと式(11)を比べてみると、 ξj=bjM/bj=cjM/cj=λ/−M/λj ……(15) と考えても、j発電機の1日の総発電量GjTに関
する限りは全く同じになることがわかる。以上か
ら、燃料費特性を、式(8)による各時点毎の補正の
代りに、式(15)、即ち前日のELD計算で算出され
たフリー火力の各時点のλ値λM(i)の平均値λ−M
と、燃料制約火力の各時点のλ値λj(i)の平均値λ−
jとの比によつて補正しても、1日の総発電量に
関する限りは、式(8)による補正と同じ結果を得ら
れる。但し式(15)のξjによる補正を用いた時には、
この値は1日中一定であるので、1日の平均負荷
から大きくずれた負荷の時点では、燃料使用量の
最適化という点からの誤差は大きくなる。
以上が、本発明の燃料制約を考慮した時の負荷
配分の方法であるが、次に、この方法を用いた本
発明の装置の実施例を第4図により説明する。同
図に於て、負荷の実績値を短期負荷予測装置30
2に入力し、現時点uよりΔu発行した時点u+
Δuの負荷(サステンド分)を予測する。ここで
ΔuはEDC装置の制御周期である。この短期負荷
予測手法は従来と同様の方法によるものとする。
短期負荷予測値を得たならばば、EDC装置30
1では、第5図に示すフローチヤートのようにし
て負荷配分を行い、EDC指令値を送出する。
配分の方法であるが、次に、この方法を用いた本
発明の装置の実施例を第4図により説明する。同
図に於て、負荷の実績値を短期負荷予測装置30
2に入力し、現時点uよりΔu発行した時点u+
Δuの負荷(サステンド分)を予測する。ここで
ΔuはEDC装置の制御周期である。この短期負荷
予測手法は従来と同様の方法によるものとする。
短期負荷予測値を得たならばば、EDC装置30
1では、第5図に示すフローチヤートのようにし
て負荷配分を行い、EDC指令値を送出する。
ステツプ20;短期負荷予測を装置302から
取込む。
取込む。
ステツプ21;水力対象負荷を計算する。即
ち、短期負荷予測値より火力以外の発電力、融通
電力等火力以外の発電力を差引いて、火力対象負
荷を得る。
ち、短期負荷予測値より火力以外の発電力、融通
電力等火力以外の発電力を差引いて、火力対象負
荷を得る。
ステツプ22;増分燃料費特性を補正する。即
ち、式(8)又は(15)で与えられる補正係数ξjを増分燃
料費特性式に乗じて補正する。但しフリー火力は
ξj=1とする。
ち、式(8)又は(15)で与えられる補正係数ξjを増分燃
料費特性式に乗じて補正する。但しフリー火力は
ξj=1とする。
ξj・∂Fj(i)/∂Gj(i)=ξj・bj+2ξjcjGj(i)
=bjM+2CjMGj(i)
続いて以下のステツプで等λ法による負荷配分
を行う。
を行う。
ステツプ23;λに適当な初期値を与える。
ステツプ24;λ値より次式に従い各火力発電
機出力を計算する。
機出力を計算する。
Gj(i)=λ/Lj−bjM/∂cjM
ステツプ25;全火力発電所の出力Gj(i)を合
計し、総発電量を求める。
計し、総発電量を求める。
ステツプ26;求めた総発電量とステツプ21
で得た火力対象負荷を比較し、バランンスしてい
た場合は負荷配分計算を終えステツプ29へ移
る。
で得た火力対象負荷を比較し、バランンスしてい
た場合は負荷配分計算を終えステツプ29へ移
る。
ステツプ27;ステツプ26で発電量が不足し
ていた場合は、λの値を増加させ、ステツプ26
へ戻る。
ていた場合は、λの値を増加させ、ステツプ26
へ戻る。
ステツプ29;負荷配分値を得たら、それを各火
力発電機のベース出力指令値として送出する。
力発電機のベース出力指令値として送出する。
以上のようなEDC装置301の処理に必要な
各種のデータ、補正係数、需給条件等は、ELD
装置303にて、前日段階で計算した結果を用い
る。一方、LFC装置304では系統周波数、連
系線潮流の基準値よりの偏差より、従来と同様に
してLFC指令値を作成する。このLFC指令値は
EDC指令値に重畳され、通信装置305〜30
7を経て、各発電所308〜310に伝えられ
る。
各種のデータ、補正係数、需給条件等は、ELD
装置303にて、前日段階で計算した結果を用い
る。一方、LFC装置304では系統周波数、連
系線潮流の基準値よりの偏差より、従来と同様に
してLFC指令値を作成する。このLFC指令値は
EDC指令値に重畳され、通信装置305〜30
7を経て、各発電所308〜310に伝えられ
る。
これらの計算の基礎となる燃料費特性は燃料費
特性算出手段311にて発電実績値及び、燃料消
費実績値より計算され、その結果はEDC装置3
01及びELD装置に転送される。この燃料費特
性算出手段の実施例を第6図に示す。同図に於
て、各発電機の燃料費特性は、オンライン入力さ
れた発電機出力Gjと燃料使用量Qjおよび図示し
ないCRT、キーボード等を使つて人(運用者)
が入力した単位燃料当りの発熱量α、使用燃料単
価kjから処理ブロツク10(計算機)で以下のよ
うに計算される。処理ブロツク10に於る処理は
第7図のフローチヤートに示されている。まず、
ステツプ101で油量取込処理、燃料費特性の計
算処理の判定を行う。定期点検、修正等により各
発電機の最新の熱量消費特性を求める場合は、ス
テツプ102に移る。ステツプ102では、人
(運用者)がCRT等から指定した発電機jの燃料
使用量Qjおよび発電機出力Gjをオンラインで入
力し、開始から終了までの時間から単位時間当り
のこれらのデータの平均値を計算する。このよう
な処理はn(複数)回くり返し行われ、その後ス
テツプ103に移る。ステツプ103では、ステ
ツプ102で得られたb個の燃料使用量と発電機
出力の組、及びCRT等から入力された単位発熱
量αから熱量消費特性を表わす係数β0,β1,β2…
を最小二乗法を用いて計算する。計算式は下記と
なる。
特性算出手段311にて発電実績値及び、燃料消
費実績値より計算され、その結果はEDC装置3
01及びELD装置に転送される。この燃料費特
性算出手段の実施例を第6図に示す。同図に於
て、各発電機の燃料費特性は、オンライン入力さ
れた発電機出力Gjと燃料使用量Qjおよび図示し
ないCRT、キーボード等を使つて人(運用者)
が入力した単位燃料当りの発熱量α、使用燃料単
価kjから処理ブロツク10(計算機)で以下のよ
うに計算される。処理ブロツク10に於る処理は
第7図のフローチヤートに示されている。まず、
ステツプ101で油量取込処理、燃料費特性の計
算処理の判定を行う。定期点検、修正等により各
発電機の最新の熱量消費特性を求める場合は、ス
テツプ102に移る。ステツプ102では、人
(運用者)がCRT等から指定した発電機jの燃料
使用量Qjおよび発電機出力Gjをオンラインで入
力し、開始から終了までの時間から単位時間当り
のこれらのデータの平均値を計算する。このよう
な処理はn(複数)回くり返し行われ、その後ス
テツプ103に移る。ステツプ103では、ステ
ツプ102で得られたb個の燃料使用量と発電機
出力の組、及びCRT等から入力された単位発熱
量αから熱量消費特性を表わす係数β0,β1,β2…
を最小二乗法を用いて計算する。計算式は下記と
なる。
αQj=n
〓i=0
βiGj i
=β0+β1P+β2P2+…… ……(16)
ここでmは近似式の次数であるが、前述したよ
うに燃料費特性を二次式とした時にはm=2であ
る。これによつてボイラー特性が最新のものにい
つでも保たれる。更に、使用燃料単価kj、単位発
熱量α(使用する油により異る)等の変化要因は、
CRT等からその都度入力し、最新の燃料費特性
をステツプ104で計算する。ステツプ104で
は、ステツプ103で計算した熱量消費特性をベ
ースとしてCRT等から入力された使用燃料単価
kjおよび単位発熱量αから式(1)の燃料費特性Fjを
表わす係数aj,bj,cjを計算する。計算式は下記
となる。
うに燃料費特性を二次式とした時にはm=2であ
る。これによつてボイラー特性が最新のものにい
つでも保たれる。更に、使用燃料単価kj、単位発
熱量α(使用する油により異る)等の変化要因は、
CRT等からその都度入力し、最新の燃料費特性
をステツプ104で計算する。ステツプ104で
は、ステツプ103で計算した熱量消費特性をベ
ースとしてCRT等から入力された使用燃料単価
kjおよび単位発熱量αから式(1)の燃料費特性Fjを
表わす係数aj,bj,cjを計算する。計算式は下記
となる。
以上の各発電機の燃料費特性Fjの計算結果を
EDC,ELD装置へ転送する処理がステツプ10
5である。第8図は、第7図の油量取込処理にお
ける発電機出力Gjと取込開始s、終了指示eの
タイミングを示したもので、これが出力Gj=P1,
P2,……Poに対応してn回くり返され、この各
出力P1,P2,……に対応した燃料使用量Qj=O1,
O2,……との関係が第9図に示されている。こ
れらのデータをもとに、発電機固有の式(16)で表わ
される熱量消費特性が最小二乗法を用いて計算さ
れる。
EDC,ELD装置へ転送する処理がステツプ10
5である。第8図は、第7図の油量取込処理にお
ける発電機出力Gjと取込開始s、終了指示eの
タイミングを示したもので、これが出力Gj=P1,
P2,……Poに対応してn回くり返され、この各
出力P1,P2,……に対応した燃料使用量Qj=O1,
O2,……との関係が第9図に示されている。こ
れらのデータをもとに、発電機固有の式(16)で表わ
される熱量消費特性が最小二乗法を用いて計算さ
れる。
以上の実施例から明らかなように、本発明によ
れば、前日のデータをもとにしたELD装置によ
る運転スケジユールと調和の取れた形で、燃料使
用量制約を考慮した経済負荷配分を行うことがで
きるので、火力発電機の燃料管理を容易にすると
いう効果があり、又、この経済負荷配分を行う際
に基礎情報となる、火力発電機の燃料費特性をオ
ンラインで修正できるので、負荷配分を、系統の
実態に合せて正確に行えるという効果がある。
れば、前日のデータをもとにしたELD装置によ
る運転スケジユールと調和の取れた形で、燃料使
用量制約を考慮した経済負荷配分を行うことがで
きるので、火力発電機の燃料管理を容易にすると
いう効果があり、又、この経済負荷配分を行う際
に基礎情報となる、火力発電機の燃料費特性をオ
ンラインで修正できるので、負荷配分を、系統の
実態に合せて正確に行えるという効果がある。
第1図は負荷変動の変動周期別の成分の説明
図、第2図は等λ法による負荷配分法の説明図、
第3図は燃料制約を考慮した本発明の負荷配分法
の説明図、第4図は本発明の一実施例を示す図、
第5図は第4図の実施例に於るEDC装置の処理
フローを示す図、第6図及び第7図は第4図の実
施例に於る燃料費特性算出手段のより詳細な実施
例とその処理フローを示す図、第8図及び第9図
は第6図の実施例に於る熱量消費特性算出法の説
明図である。 201〜204…各火力発電機の増分燃料費特
性、301…経済負荷配分制御(EDC)装置、
302…短期負荷予測装置、303…経済負荷配
分(ELD)装置、304…負荷周波数制御
(LFC)装置、308〜310…火力発電機1、
311…燃料費特性計算装置、401〜404…
各火力発電機の増分燃料費特性、405〜406
…各火力発電所の補正された増分燃料費特性。
図、第2図は等λ法による負荷配分法の説明図、
第3図は燃料制約を考慮した本発明の負荷配分法
の説明図、第4図は本発明の一実施例を示す図、
第5図は第4図の実施例に於るEDC装置の処理
フローを示す図、第6図及び第7図は第4図の実
施例に於る燃料費特性算出手段のより詳細な実施
例とその処理フローを示す図、第8図及び第9図
は第6図の実施例に於る熱量消費特性算出法の説
明図である。 201〜204…各火力発電機の増分燃料費特
性、301…経済負荷配分制御(EDC)装置、
302…短期負荷予測装置、303…経済負荷配
分(ELD)装置、304…負荷周波数制御
(LFC)装置、308〜310…火力発電機1、
311…燃料費特性計算装置、401〜404…
各火力発電機の増分燃料費特性、405〜406
…各火力発電所の補正された増分燃料費特性。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 その燃料使用量が制約された燃料制約火力発
電機を含む電力系統の有効電力を制御する装置に
於て、電力系統の系統周波数と連系線潮流の基準
値を遵守するように各火力発電機を制御する負荷
周波数制御装置と、現時点より予め定められた短
い時間後の負荷を予測する短期負荷予測装置と、
該装置により予測された短期負荷予測値を全火力
発電機の燃料使用量が最小となるように燃料量特
性にもとづき各火力発電機へ負荷配分する経済負
荷配分制御装置と、前日の運転実績から当日の1
日の負荷を制御単位時間毎に予測し、該単位時間
毎に予測した負荷予測値を全火力発電機の燃料使
用量が最小となるように燃料量特性にもとづき各
発電機へ負荷配分しかつ当日の運転スケジユール
を出力する経済負荷配分装置とを備えるととも
に、上記経済負荷配分装置は、上記燃料制約火力
発電機に対してその燃料制約条件を満す範囲で、
上記制御単位時間毎に上記負荷配分を行い、上記
経済負荷配分制御装置を、上記経済負荷配分制御
装置により負荷配分を行う時に求められた増分燃
料量特性値を用いて各火力発電機の燃料費特性を
補正し、該補正した燃料費特性にもとづいてすべ
ての火力発電機が燃料制約を受けないとして上記
短期予測値に対する負荷配分を行うように構成し
たことを特徴とする有効電力制御装置。 2 前記経済負荷配分制御装置は、前記経済負荷
配分装置によつて制御単位時間毎に算出された、
燃料制約を受けないフリー火力発電機の増分燃料
費燃料値の、前記燃料制約火力発電機の増分燃料
費特性値に対する比を、該燃料制約火力発電機の
燃料費特性に乗ずることによつて制御単位時間毎
に該特性を補正するようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の有効電力制御装置。 3 前記経済負荷配分制御装置は、前記経済負荷
配分装置によつて制御単位時間毎に算出された、
燃料制約を受けないフリー火力発電機の増分燃料
費特性値の1日間の平均値の、前記燃料制約火力
発電機の増分燃料費特性値の1日間の平均値に対
する比を、該燃料制約火力発電機の燃料費特性に
乗ずることによつて該特性を補正するようにした
ことを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の
有効電力制御装置。 4 各火力発電機の燃料使用量及び出力をオンラ
インで取込んでその火力発電機の特性を示す熱量
消費特性を算出する機能と、人手によつて入力さ
れた使用燃料の単位発熱量と単価と上記熱量消費
特性とから前記燃料費特性を算出する機能とを有
した燃料費特性算出手段を設け、該手段により更
新された最新の燃料費特性にもとづいて前記すべ
ての負荷配分を行うように構成したことを特徴と
する、特許請求の範囲第1項記載の有効電力制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215596A JPS59106827A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 有効電力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215596A JPS59106827A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 有効電力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59106827A JPS59106827A (ja) | 1984-06-20 |
| JPH0458263B2 true JPH0458263B2 (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=16675045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215596A Granted JPS59106827A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 有効電力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59106827A (ja) |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP57215596A patent/JPS59106827A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59106827A (ja) | 1984-06-20 |
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