(57)【要約】【課題】  上空に滞空させた凧型飛行体が受ける風力エネルギーを電力に変換する発電システムに於いて、電力受容設備の電力需要が満たされるように安定的に電力を供給できるようにすること。【解決手段】  本発明のシステムでは、別々の場所にて設置された発電装置が上空に滞空する凧型飛行体、地上に設置される発電機及び両者を作動的に連結するテザーを含み、凧型飛行体の上昇時に牽引されるテザーが発電機の回転子を回転して発電し、電力供給制御手段が、一つの発電装置の供給可能電力が電力受容設備の要求する目標電力を満たすときは、その発電装置から電力受容設備へ電力を供給し、電力受容設備の目標電力が一つの発電装置の供給可能電力を超えるときには、更に、別の発電装置からの電力が電力受容設備へ供給されるように電力供給を制御する。【選択図】図５
2020094521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上空に滞空させた凧型飛行体が受ける風力のエネルギーから変換して得られた電力を少なくとも一つの場所に供給する発電システムであって、
複数の別々の場所に設置された発電装置にして、それぞれが、上空に滞空させられる凧型飛行体と、地上に設置される発電機と、一端が前記凧型飛行体に連結され他端が前記発電機の回転子に作動的に連結された回転体上に巻きつけられたテザーとを含み、上空の気流による風力を受けた前記凧型飛行体の上昇に伴って前記テザーが牽引されて前記回転体から巻き出されて前記回転子が回転されることにより前記発電機が電力を出力する発電装置と、
少なくとも一つの電力を受容又は消費する電力受容設備と、
前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々へ電力を送電する送電網と
前記送電網を介した前記発電装置の各々から前記少なくとも一つの電力受容設備の各々への電力の供給を制御する電力供給制御手段と
を含み、
前記電力供給制御手段が、前記電力受容設備のうちの任意の一つの電力受容設備にて要求される電力である目標電力が前記複数の発電装置のうちの一つの発電装置の供給可能な電力である供給可能電力で満たされるときには、前記一つの発電装置から前記送電網を通じて前記一つの電力受容設備へ電力を供給し、前記一つの電力受容設備の前記目標電力が前記一つの発電装置の供給可能電力を超えるときには、前記一つの電力受容設備の前記目標電力が満たされるように、前記一つの発電装置からの電力に加えて、前記複数の発電装置のうちの別の一つ又は複数の発電装置からの電力が前記送電網を通じて前記一つの電力受容設備へ供給されるように前記発電装置の各々から前記少なくとも一つの電力受容設備の各々への電力の供給を制御するシステム。
【請求項２】
請求項１のシステムであって、前記電力供給制御手段が、前記電力受容設備の一つへ電力を送電する発電装置として、前記発電装置の各々のうちから前記電力受容設備の一つまでの送電距離が最も短い発電装置を選択し、前記電力受容設備の一つの目標電力が前記選択された発電装置の供給可能電力を上回るときには、前記電力受容設備の一つまでの送電距離が次に短い発電装置を選択するシステム。
【請求項３】
請求項２のシステムであって、前記電力供給制御手段が、前記発電装置のうちのいずれかから前記電力受容設備の一つへ供給される電力の総量が前記電力受容設備の各々の目標電力を満たすように、前記発電装置の各々のうちの前記電力受容設備の一つまでの送電距離が短い方から順に前記電力受容設備の一つへ電力を供給する発電装置を選択するシステム。
【請求項４】
請求項１のシステムであって、前記電力供給制御手段が、前記発電装置の各々の電力の供給先として、前記少なくとも一つの電力受容設備のうち、前記発電装置の各々からの送電距離が最も短くなる電力受容設備を優先的に選択するシステム。
【請求項５】
請求項１のシステムであって、前記電力供給制御手段が、前記発電装置の各々の最大発生可能電力と前記少なくとも一つの電力受容設備の各々の目標電力とに基づいて、前記電力受容設備の各々へそれぞれの前記目標電力に相当する電力が前記発電装置の各々から供給されるよう前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への電力の配分を決定するシステム。
【請求項６】
請求項５のシステムであって、前記電力供給制御手段が、前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への供給される電力の送電距離の総距離が最も短くなるように前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への電力の配分を決定するシステム。
【請求項７】
請求項５のシステムであって、前記電力供給制御手段が、前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への送電される電力の損失が最小となるように前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への電力の配分を決定するシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかのシステムであって、前記発電装置の各々に於いて、前記凧型飛行体が上空の最大風速又は最大動圧の観測される高度の上下の前記最大風速又は最大動圧に１未満の正係数を乗じて得られた風速又は動圧が観測される高度の間にて上昇及び下降させられるシステム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかのシステムであって、前記凧型飛行体が偏西風又は貿易風の発生高度域にて上昇及び下降させられるシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかのシステムであって、前記凧型飛行体が地上約１１ｋｍの高度を含む上下約３ｋｍの範囲の高度域にて上昇及び下降させられるシステム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかのシステムであって、前記凧型飛行体の各々に各凧型飛行体の滞空する空中領域の風速を検出する風速検出手段が設けられ、前記検出された風速の各々に基づいて対応する前記発電装置に於ける最大発生可能電力を推定する最大発生可能電力推定手段が設けられるシステム。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかのシステムであって、前記凧型飛行体の各々に各凧型飛行体の滞空する空中領域の気流動圧を検出する気流動圧検出手段が設けられ、前記検出された気流動圧の各々に基づいて対応する前記発電装置に於ける最大発生可能電力を推定する最大発生可能電力推定手段が設けられるシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかのシステムであって、前記発電装置の各々の凧型飛行体のピッチ姿勢角を制御して前記凧型飛行体の受ける揚力の大きさを制御するピッチ姿勢角制御手段が設けられるシステム。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれかのシステムであって、前記発電装置の各々の凧型飛行体の形状を制御して前記凧型飛行体の受ける揚力の大きさを制御する凧型飛行体形状制御手段が設けられるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電システムに係り、より詳細には、テザー（係留綱、係留索）にて係留された状態にて滞空する凧型飛行体が受ける風力を電力に変換する風力発電システムに係る。なお、本明細書に於いて、凧型飛行体とは、風力により上空に飛揚させられてテザーにて係留された状態にて滞空し、空中にて静止できる凧、カイト、パラグライダなどの構造を有する構造体を言うものとする。
【背景技術】
【０００２】
従前より、凧、気球、飛行船、航空機、人工衛星などの上空に滞空する飛行体を飛揚して風力発電を行う構成が種々提案されている（特許文献１〜１０）。一つの態様として、例えば、特許文献１−３等に示されている如く、上空に滞空させた飛行体の翼上に風車が回転軸に取り付けられた回転式の発電機を搭載し、風車を回転する風力を電力に変換する方式にて発電する構成が知られている。また、特許文献４、５には、上空に滞空させた飛行体をテザーにて地上に配置された発電機の回転軸に連結し、飛行体が風力で空中を旋回する際の回転力を電力に変換する方式にて発電する構成が開示されている。更に、特許文献６−１０などには、地上に配置された発電機の回転子に作動的に連結された回転体に巻き付け可能なテザーを飛行体に連結し、上空にて風の揚力が飛行体を上昇させるとき、滞空構造体に連結されたテザーが回転体から巻き出される際の回転力を電力に変換する方式にて発電する構成が開示されている。そのような構成に於いて、特許文献９、１０には、地上の発電機の回転軸に二つの凧がそれぞれテザーを介して連結され、それらが交互に上昇下降を繰り返すことにより、連続的に発電機の回転軸が回転され発電が達成される構成が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２７５１００
【特許文献２】特表２０１５−５０７５６９
【特許文献３】特表２０１７−５３５９２１
【特許文献４】特表２００９−５４２９５５
【特許文献５】特表２０１５−５３０９５４
【特許文献６】特表２０１２−５１５８７７
【特許文献７】特表２０１７−５３４８０１
【特許文献８】特表２０１８−５０２７９９
【特許文献９】特開２００４−２３２４６１
【特許文献１０】特表２００９−５０９０９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、地上から高度約１１ｋｍの上下数ｋｍ（３ｋｍ程度）の範囲の偏西風或いは貿易風といった強い気流が常に流れている高高度域へ凧型飛行体を飛揚し、かかる凧型飛行体を「滞空性プラットフォーム」或いは「マザーシップ（母船）」として気流エネルギーによる風力発電等の基盤（ベース、ステーション）に利用するシステムが検討されている。特に、凧型飛行体は、その飛揚及び滞空のためのエネルギーとして、主として高高度域に流れる偏西風或いは貿易風等の気流エネルギーを利用することとなるので、省エネルギーの観点から極めて有利である。
【０００５】
上記の如く、上空の強い気流をエネルギー源として凧型飛行体を用いて発電する構成に於いては、端的に述べれば、凧型飛行体を係留するテザーの地上側の端を発電機に連結し（典型的には、テザーが発電機の回転子に作動的に連結された回転体（リール）に巻き付けられる。）、凧型飛行体が気流を受けて上昇する際の上昇エネルギー（風力エネルギー）がその上昇に伴うテザーの伸長を介して電気エネルギーに変換される（典型的には、発電機の回転子に連結された回転体に巻き付けられたテザーの巻き出しによって発電機の回転子が回転させられる。）。このような凧型飛行体が上昇時に受ける風力を電力への変換する形式の発電の場合、得られる電力は、凧型飛行体に生ずる揚力によって決定され、かかる揚力は、凧型飛行体の滞空する領域の風速（気流の強さ）、その変動量、向き等の風況に依存して変化するところ、風況は、時々刻々、時間帯、日或いは季節によって変動するので、一箇所の凧型飛行体を用いた発電装置（凧型飛行体がテザーを介して発電機に連結された装置）から得られる電力も風況の変動と共に変動してしまうこととなる。そうすると、一箇所の凧型飛行体の発電装置のみでは、或る場所の電力需要を常に賄うことができない、即ち、目標電力を達成できない、といったことが起き得る。この点に関し、或る一箇所の発電装置では、目標電力を得るには十分な風力が得られなくとも、通常、各地の風況は場所毎に種々に別々に変動するので、例えば、複数の場所で風力、即ち、凧型飛行の得られる揚力、を観測すれば、或る場所では、風力が低減している一方で、別の場所では、風力が増加しているといったことが起き得る。従って、異なる複数の場所に凧型飛行体を用いた発電装置を設置し、それぞれの発電装置からの電力にて共通の電力需要を賄えるように電力を送電するシステムを構築しておけば、或る場所の風況が変動するなどしてその場所の発電装置の供給可能な電力が低下しても、その低下分を別の場所の発電装置の供給電力を用いて電力需要を満たすことが可能となる。そのためには、複数の発電装置の設置された場所に於ける風況に応じた各発電装置の供給可能な電力が把握できるようになっていることも必要であろう。
【０００６】
かくして、本発明の一つの課題は、上空に凧型飛行体を滞空させて凧型飛行体が受ける風力エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置（以下、「発電装置」という場合には、特に断らない限り、凧型飛行体を利用した発電装置を言うものとする。）を含む発電システムであって、異なる複数の場所に配置された発電装置が共通の電力を受容又は消費する設備（電力受容設備）へ電力を供給できるよう構成され、それぞれの発電装置の設置された場所の風況に基づいて、共通の電力受容設備の電力需要を満たせるように複数の発電装置が協働して安定的に電力を供給できるよう構成されたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記の課題は、上空に滞空させた凧型飛行体が受ける風力のエネルギーから変換して得られた電気エネルギーを少なくとも一つの場所に供給する発電システムであって、
複数の別々の場所に設置された発電装置にして、それぞれが、上空に滞空させられる凧型飛行体と、地上に設置される発電機と、一端が前記凧型飛行体に連結され他端が前記発電機の回転子に作動的に連結された回転体上に巻きつけられたテザーとを含み、上空の気流による風力を受けた前記凧型飛行体の上昇に伴って前記テザーが牽引されて前記回転体から巻き出されて前記回転子が回転されることにより前記発電機が電力を出力する発電装置と、
少なくとも一つの電力を受容又は消費する電力受容設備と、
前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々へ電力を送電する送電網と
前記送電網を介した前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への電力の供給を制御する電力供給制御手段と
を含み、
前記電力供給制御手段が、前記電力受容設備のうちの任意の一つの電力受容設備にて要求される電力である目標電力が前記複数の発電装置のうちの一つの発電装置の供給可能な電力である供給可能電力で満たされるときには、前記一つの発電装置から前記送電網を通じて前記一つの電力受容設備へ電力を供給し、前記一つの電力受容設備の前記目標電力が前記一つの発電装置の供給可能電力を超えるときには、前記一つの電力受容設備の前記目標電力が満たされるように、前記一つの発電装置からの電力に加えて、前記複数の発電装置のうちの別の一つ又は複数の発電装置からの電力が前記送電網を通じて前記一つの電力受容設備へ供給されるように前記発電装置の各々から前記電力受容設備の各々への電力の供給を制御するシステムよって達成される。
【０００８】
上記のシステムの構成に於いて、個々の「発電装置」は、上記の如く、上空に滞空させられる「凧型飛行体」、地上に配置される「発電機」及びこれらを連結する「テザー」を含み、凧型飛行体の上昇時に凧型飛行体によりテザーが牽引されて回転体から巻き出されることにより回転体が回転し、これに連結された発電機の回転子が回転駆動され、発電機に於いて、回転子の回転エネルギーが電気エネルギーに変換される（回転仕事率が電力に変換される。）。ここに於いて、「発電機」は、任意の形式の回転発電機、例えば、種々の形式の同期発電機、誘導発電機或いは直流発電機であってよく、上記の回転子が回転することにより、発電機の出力端子から電力が出力される機器であってよい。「凧型飛行体」は、既に触れた如く、風力により空中に飛揚させられてテザーにて係留された状態にて滞空し、空中にて静止できる凧、カイト、パラグライダなどの構造を有する任意の構造体であってよい。「テザー」は、上記の凧型飛行体を上空に係留することのできる任意の材質から成る綱状又は縄状の部材であってよい。テザーの巻き付けられる回転体（リール）は、発電機の回転子上に直接的に装着されるか、歯車機構或いはプーリ機構等の調速機構を介して、回転子に作動的に連結されてよい。また、上記のシステムの構成に於いて、「電力受容設備」は、電力を受容して消費又は蓄電する任意の設備であってよく、例えば、住居、工場、事業所などの施設や移動体（車両）等へ電力を供給するための設備であってよい。「送電網」は、この電力設備の分野で任意の発電装置又は発電設備（発電所等）から任意の電力受容設備へ送配電するために通常使用されているものであってよい。「電力供給制御手段」は、各発電装置の供給可能電力又は最大発生可能電力と各電力受容設備の目標電力とを監視して、上記の如く、各電力受容設備の目標電力が満たされるように各発電装置から各電力受容設備への送電経路の切換を実行する手段であり、任意の形式のコンピュータの作動と継電器及び配電設備とにより実現されてよい。
【０００９】
上記の本発明の発電システムによれば、複数の、凧型飛行体を用いた発電装置が送電網を通じて個々の電力受容設備へ電力を送出できるように構成されているので、或る電力受容設備の要求する電力（目標電力）を一つの発電装置の供給可能な電力で賄うことができない事態が生じても、別の発電装置にて得られる電力を追加することで、目標電力の供給が達成され、これにより、個々の発電装置にて供給可能な電力が風況に依存して変動する状況に於いても、より安定的に電力需要を満たすことが可能となる。
【００１０】
上記の本発明の発電システムに於ける発電装置の構成に於いて、より具体的には、凧型飛行体は、空中に於いて、それが気流から受ける風力に応じて、上昇と下降を交互に繰り返すように運動させられ、上記の如く、凧型飛行体の上昇時に、テザーが回転体から巻き出され、発電機の回転子を回転して発電し、凧型飛行体の下降時には、テザーが回転体に巻き取られることとなる。なお、凧型飛行体の下降時には、凧型飛行体はその自重で降下するので、テザーには張力が発生せず、エネルギーを殆ど消費せずに（回転体を回転させるための必要最低限のエネルギー消費のみで）回転体上に巻き取ることが可能である（従って、凧型飛行体の下降時には発電は実行されず、発電機からは電力が出力されない。）。そして、凧型飛行体の上昇及び下降は、上空に滞空する凧型飛行体の姿勢（ピッチ姿勢角）を制御することにより、或いは、凧型飛行体の一部の形状を変更することにより（凧型飛行体の尾部の向きを変更するなど）、凧型飛行体が気流を受けて生ずる空気力を制御することによって達成可能である。凧型飛行体のピッチ姿勢角制御により凧型飛行体の上昇及び下降を達成する場合には、凧型飛行体の前方及び後方のそれぞれの部位にテザーを連結し、それぞれのテザーの張力又は長さのバランスを調整することにより、凧型飛行体のピッチ姿勢角が変更され、これにより、凧型飛行体に於いて上向きに発生する揚力の大きさが調節されることとなる。一方、凧型飛行体の一部の形状の変更により、凧型飛行体の上昇及び下降を達成する場合には、凧型飛行体に於いて、尾部の向きを変更するアクチュエータを搭載し、凧型飛行体に於いて上向きに発生する揚力の大きさが増減するようアクチュエータを駆動して尾部の向きが変更されてよい。
【００１１】
ところで、上空に於いて偏西風或いは貿易風といった強い気流が常に流れている高高度域は、既に触れた如く、地上からの高度約１１ｋｍを中心とした前後約３ｋｍの範囲であることが分っており、凧型飛行体をその気流の範囲で上昇（及び下降）させれば、大きな電力が得られることが期待される。従って、本発明のシステムに於いて、凧型飛行体は、偏西風或いは貿易風の発生高度範囲にて上昇及び下降させられるよう制御されてよい。具体的には、凧型飛行体に風速を測定する風速測定手段又は気流の動圧を測定する動圧測定手段が設けられ、風速測定手段又は動圧測定手段により最大風速が得られる最大風速高度又は最大動圧が得られる最大動圧高度を検出し、最大風速高度又は最大動圧高度よりも低く最大風速高度又は最大動圧高度に１未満の正係数を乗じて得られる風速又は動圧が検出される高度と最大風速高度又は最大動圧高度よりも高く最大風速高度又は最大動圧高度に１未満の正の係数を乗じて得られる風速又は動圧が検出される高度との間にて凧型飛行体が上昇及び下降するように凧型飛行体に発生する揚力が制御されてよい。
【００１２】
上記の本発明の発電システムに於いて、電力供給制御手段は、上記の如く、一つの電力受容設備の目標電力が一つの発電装置の供給可能電力で満たされるときには、その一つの発電装置から送電網を通じてその一つの電力受容設備へ電力を供給し、一つの電力受容設備の目標電力が一つの発電装置の供給可能電力を超えるときには、別の一つ又は複数の発電装置からの電力が送電網を通じてその一つの電力受容設備へ供給されるように、各発電装置から各電力受容設備への電力供給（電力の配分）を制御する（ここに於いて、発電装置の「供給可能電力」とは、その発電装置に於いて最大に発生可能な電力（最大発生可能電力）から既にいずれかの電力受容設備へ供給するよう設定されている電力や損失を差し引いた利用可能な電力をいうものとする。）。上記の電力供給の制御に関して、より詳細には、一つの態様に於いて、各電力受容設備へ電力を供給する発電装置としては、各電力受容設備までの送電距離が最も短くなる発電装置（最短の発電装置）が選択されてよい。そして、各電力受容設備の目標電力が最短の発電装置の供給可能電力だけでは満たされないときには、次に送電距離が短くなる発電装置から順々に選択されてよい。例えば、或る電力受容設備の目標電力に最短の発電装置の供給可能電力が満たないときに、次に近い発電装置からその電力受容設備へ電力が供給され、それでも、その電力受容設備に供給される電力が目標電力に達しない場合には、かかる目標電力が満たされるまで、更に、順々に近い発電装置から電力がその電力受容設備へ供給されるよう送電経路が制御される。かかる構成によれば、送電距離をできるだけ短くすることができるので、電力に送電に於いて生ずる損失をできるだけ低く抑えることが可能となる。また、各発電装置の電力の供給先は、それぞれからの送電距離が最も短くなる電力受容設備が優先的に選択されてよい。例えば、或る発電装置から電力を送電する場合には、送電距離が最も短くなる電力受容設備が最初に選択され、その発電装置の最大発生可能電力のうちの選択された電力受容設備の目標電力に相当する電力がその電力受容設備へ送電され、発電装置に於ける残りの電力がその他の電力受容設備への供給可能電力とされてよい。上記の電力供給の制御に於いて、より具体的には、時々刻々に、システムの送電網に接続されている各電力受容設備の目標電力と各発電装置の最大発生可能電力及び／又は供給可能電力とが監視され、電力の送電距離の総距離（送電距離の合算値）が最も短くなるように、或いは、システム全体の電力の損失が最小となるように、各発電装置から各電力受容設備への電力の配分が決定されてよい。
【００１３】
上記の構成に於いて、各電力受容設備の目標電力は、各設備で使用される電気機器の消費電力又は蓄積電力を任意の手法により推定又は計測して決定されてよい。各発電装置の最大発生可能電力は、各発電装置の凧型飛行体の受ける揚力の大きさに依存し、かかる揚力は、気流の風速又は動圧により決定される。従って、既に触れた如く、凧型飛行体に於いて風速を測定する風速測定手段又は気流の動圧を測定する動圧測定手段が設けられ、検出された風速又は動圧の値に基づいて、各発電装置の最大供給可能電力が推定されてよい。各発電装置の供給可能電力は、最大発生可能電力から既に電力受容設備への割り当てが設定されている電力分と損失を差し引いた値として推定される。
【発明の効果】
【００１４】
かくして、上記の本発明の発電システムに於いては、共通の電力受容設備へ複数の凧型飛行体を用いた発電装置から電力が送電できるように送電網が配備され、電力供給制御手段によって、上記の如く、電力受容設備の目標電力を一つの発電装置の供給可能な電力で賄うことができないときには、別の発電装置にて得られる電力を供給することで、目標電力の供給が達成される。通常、凧型飛行体を用いた発電装置の場合には、原理的に、凧型飛行体の滞空する上空の風況の変動によって（及び凧型飛行体の上昇時と下降時との間に於いて）得られる電力の変動が不可避であるところ、本発明に於いては、凧型飛行体の飛揚される場所の上空の風況は場所毎に別々に変動するものであり、従って、一箇所の発電装置から供給できる電力が十分でない或いはその余力がないときがあっても、別の場所の発電装置に於いては供給可能電力が確保でき得ることに着目し、上記の如く、一つの電力受容設備の目標電力が一つの発電装置の供給可能電力を超えるときには、別の一つ又は複数の発電装置からの電力が送電網を通じて一つの電力受容設備へ供給されるようにして、より安定的な目標電力の供給の達成が図られることとなる。かかるシステムの構成によれば、また、省エネルギーの観点から極めて有利な高高度域に流れる偏西風或いは貿易風の気流エネルギーを利用した風力発電がより広範に普及することが期待される。
【００１５】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける発電装置の凧型飛行体と発電機の模式図である。図１（Ｂ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける発電装置の制御装置の制御構成をブロック図の形式で示した図である。図１（Ｃ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける凧型飛行体の上昇・下降範囲を説明する図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける凧型飛行体の揚力を調節するピッチ姿勢制御を説明する図であり、図２（Ｂ）は、凧型飛行体のピッチ姿勢角に対する揚力の変化を模式的に表した図であり、図２（Ｃ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける凧型飛行体の揚力を調節する形状変更制御を説明する図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける凧型飛行体が滞空させられる上空領域である偏西風又は貿易風の発生範囲に於ける風速分布、気流動圧分布を模式的に描いた図である。
【図４】図４は、本発明の発電システムの実施形態に於ける凧型飛行体の上昇と下降との切換制御の処理過程をフローチャートの形式にて示した図である。
【図５】図５（Ａ）は、本発明の発電システムの実施形態のシステムの構成の概念図である。図５（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の発電システムの実施形態に於ける電力供給制御（電力の配分）の態様の例を模式的に示した図である。
【図６】図６は、本発明の発電システムの実施形態に於ける電力配分制御の処理過程をフローチャートの形式にて示した図である。
【符号の説明】
【００１７】
１ａ…発電装置の上空に滞空させられる構成（上空部）
１ｂ…発電装置の地上に配置させられる構成（地上部）
１０…凧型飛行体
１０ａ…センサ群
１０ｔ、ｂ…形状変更用アクチュエータ
１１…テザーバランス調整器
１２…テザー
１２ｆ…前方テザー
１２ｒ…後方テザー
１４…回転体（リール）
１５…リール軸
１６…回転制御器
１７…回転子軸
１８…発電機
１９…出力調節器（変圧器）
Ｌ…揚力
Ｔ…テザー張力
Ｄ…抗力
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。
【００１９】
凧型飛行体を用いた発電装置の構成と作動
（１）発電装置の構成
本実施形態の発電システムに於いては、上記の如く、複数の、凧型飛行体を用いた発電装置が送電網へ連結され、それらの発電装置が協働して安定的に電力を供給できるよう構成される。個々の発電装置は、図１（Ａ）に模式的に描かれている如く、上空部１ａと地上部１ｂとから構成される。
【００２０】
同図を参照して、まず、上空部１ａは、上空にて気流Ｗによって飛揚され滞空させられる凧型飛行体１０を含む。凧型飛行体１０は、その前方部位及び後方部位にて、地上部１ｂから延在するテザー１２からテザーバランス調整器１１にて分岐した前方テザー１２ｆ及び後方テザー１２ｒに、それぞれ、連結され、テザー１２によって地上部１ｂに対して係留されてよい。テザーバランス調整器１１は、後に説明される如く、凧型飛行体にその重力ｍｇとテザー張力Ｔとに対抗して作用する空気力（揚力Ｌ及び抗力Ｄ）を増減すべく、前方テザー１２ｆと後方テザー１２ｒの張力及び／又は長さのバランスを調節して凧型飛行体１０のピッチ姿勢角αを調節するようになっていてよい（ピッチ姿勢角制御手段）。或いは、別の態様として、後に説明する図２（Ｃ）に描かれている如く、凧型飛行体に作用する空気力の増減のために、凧型飛行体１０の尾部の向きを変更する（凧型飛行体の形状を変更する）アクチュエータ１０ｔ、１０ｂが設けられていてもよい（凧型飛行体形状制御手段）。また、凧型飛行体１０には、それが受ける気流の風速（Ｖ）、動圧（1/2ρＶ２）及び／又は凧型飛行体１０の高度を検出するためのセンサ群１０ａが設けられ、各センサの検出値は、任意の形式の通信手法によって信号Ｉとして、地上部１ｂの制御装置２０へ送信されるようになっていてよい。更に、図示していないが、地上部１ｂの制御装置２０からの制御指令に従って、テザーバランス調整器１１若しくはアクチュエータ１０ｔ、１０ｂの作動を制御するための制御装置や、センサ群１０ａ及びテザーバランス調整器１１若しくはアクチュエータ１０ｔ、１０ｂ並びに制御装置等を駆動するためのエネルギーを供給するバッテリ或いは太陽電池などが、凧型飛行体１０に搭載されていてよい。
【００２１】
本実施形態のシステムの発電装置の地上部１ｂは、凧型飛行体１０に連結され上空から延在してくるテザー１２が巻き付けられたリール（回転体）１４と、リール１４の回転を制御する回転制御器１６と、回転制御器１６を介してリール１４に回転子が作動的に連結された発電機１８と、（発電）出力調節器１９と、制御装置２０とを含む。かかる構成に於いて、より詳細には、リール１４のリール軸１５が回転制御器１６に連結され、後に説明される如く、凧型飛行体１０が上空にて気流の風力により高度を上げる際（上昇時）には、テザー１２が上方へ牽引されることによってテザー１２が巻き出される方向にリール１４が回転され、その回転が回転制御器１６に伝達され、回転制御器１６は、任意の手法にて調速し（通常は、増速。制動機能を有していてもよい。）、その回転が回転子軸１７を通じて、発電機１８の回転子へ伝達され、発電機１８に於いて、回転エネルギーが電気エネルギーへ変換される。そして、発電機１８の出力端子Ｏは、通常の態様にて（例えば、通常の風力発電の場合と同様の態様にて）、変圧器や任意の電流制御装置或いは整流器などの出力調節器１９へ接続され、発電機１８にて得られた電気エネルギーが通常の態様にて電力Ｐとして後に説明される送電網へ供給される。一方、凧型飛行体１０が上空にて高度を下げる際（下降時）には、凧型飛行体１０の下降速度に合わせて、テザー１２が弛（たる）まないようにテザー１２を巻き取る方向にリール１４が回転されてテザー１２がリール１４上に巻き付けられる。かかるリール１４によるテザー１２の巻き取りは、回転制御器１６と発電機１８との作動的連結が解除されるか、発電機１８が発電せずに自由回転するようにして（例えば、界磁電流をオフにするなどして）、回転制御器１６に別途備えられた電動機（図示せず）の回転によってリール１４を回転することによって達成されてもよく、或いは、発電機１８を電動機として発電時とは逆方向に回転させて回転制御器１６を介してリール１４を回転することによって達成されてもよい。なお、凧型飛行体１０の下降時に於いては、テザー１２が弛む方向に下降してくるので、上記のいずれの手法に於いてもテザー１２の巻き取りのためのリール１４の回転に要するエネルギーは、実質的には、リール１４を回転させるだけのエネルギーであってよく、凧型飛行体１０の上昇時に於ける発電機１８の発電量に比して大幅に少なくなることは理解されるべきである。
【００２２】
上記の凧型飛行体１０の上昇・下降のための制御、回転制御器１６、発電機１８等の作動制御は、制御装置２０からの制御指令に従って実行されてよい。制御装置２０は、通常の態様にて、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、記憶装置、入出力装置（Ｉ／Ｏ）が装備されたコンピュータであってよく、記憶装置は、本発電装置に於ける各処理を実行する各プログラムを記憶したメモリと、各処理中に使用されるワークメモリと、揚力係数及びその他のデータを記憶するデータメモリを含んでいてよい。制御装置２０による発電装置の制御の構成に於いては、図１（Ｂ）を参照して、まず、凧型飛行体１０に備えられた風速センサ、動圧センサ及び／又は高度センサなどを含むセンサ群１０ａからの検出値を参照して、後に説明される態様にて、凧型飛行体１０を上昇させるか下降させるか、即ち、上昇モードと下降モードのいずれを実行するかが決定される（モード決定部）。そして、この決定に基づいて、凧型飛行体１０にて発生させる揚力調節を実行するための凧型飛行体１０に於けるテザーバランス調整器１１又はアクチュエータ１０ｔ、１０ｂへの制御指令が生成され、テザーバランス調整器１１又はアクチュエータ１０ｔ、１０ｂを駆動する制御器へ与えられ、これにより、凧型飛行体１０に於ける揚力が調節されることとなる。また、モード決定部により決定されたモードの情報は、リール回転制御部へ与えられ、リール回転制御部は、モードが上昇モードであるときには、上記の如く、リール１４の回転が回転制御器１６を介して適当な回転速に調節されて発電機１８へ伝達されるように、回転センサにより検出されるリール１４の回転速度と発電機１８に於ける発電状態（発電機１８の出力、電圧、電流、周波数等）とを参照して、回転制御器１６と発電機１８との作動を制御する。かかる発電時の制御の態様は、例えば、通常の風力発電の場合と同様に実行されてよい。一方、モードが下降モードであるときには、リール回転制御部は、上記の如く、凧型飛行体１０の下降に合わせてテザー１２が弛まないように、凧型飛行体１０の高度変化を参照しつつ、回転制御器１６の電動機又は発電機１８へ制御指令を与え、これにより、テザー１２が巻き取るべく、リール１４が回転される。更に、制御装置２０は、凧型飛行体１０の上昇モード時に於いて、風速センサ又は動圧センサの検出値から推定される凧型飛行体１０に作用する揚力に基づいて、発電機１８にて得られる最大発生可能電力を推定し、その情報（発生電力情報）が後に説明される電力配分管理システムへ送信されるようになっていてよい。
【００２３】
（２）発電装置の作動
図１（Ｃ）を参照して、「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、地上から高度約１１ｋｍを略中心として上下約３ｋｍの範囲に於いては、偏西風或いは貿易風といった強い気流が常に流れているので、本実施形態のシステムに於ける発電装置に於いては、そのような強い気流の風力が凧型飛行体１０を上昇させる作用を電力エネルギーに変換することが試みられる。作動に於いては、より具体的には、図示の如く、凧型飛行体１０が先ず気流の発生帯域の下方領域Ｈｌに配置され、そこに於いて、凧型飛行体１０の自重ｍｇよりも大きい揚力Ｌ（気流による空気力）を発生させ、その上昇作用によって凧型飛行体１０が気流の発生帯域の上方領域Ｈｕまで上昇させられる（上昇モード）。その間、凧型飛行体１０を連結されたテザー１２が地上部１ｂのリール１４から巻き出されるとともにリール１４を回転させるので、その回転エネルギーが発電機１８によって電気エネルギーへ変換されることとなる。そして、凧型飛行体１０が気流の発生帯域の上方領域Ｈｕに達すると、気流による揚力Ｌが凧型飛行体１０の自重ｍｇよりも小さくなるよう凧型飛行体１０の姿勢又は形状が変更され、そうすると、凧型飛行体１０は、その自重ｍｇによって気流の発生帯域の下方領域Ｈｌまで下降することとなる。その間、地上部１ｂのリール１４が（上昇モード時とは逆方向に）回転されて、凧型飛行体１０と共に下降してきたテザー１２がリール１４に巻き取られ、凧型飛行体１０が気流の発生帯域の下方領域Ｈｌに配置された最初の状態に戻ることとなる。かくして、上記の如く、凧型飛行体１０は高度Ｈｌ〜Ｈｕの間のストローク長Ｓｔｒに亙って上昇と下降とが繰り返され、これにより、凧型飛行体１０の上昇時に風力による発電が実行されることとなる。
【００２４】
凧型飛行体１０に於いて発生させる揚力は、既に触れた如く、いくつかの手法にて調節することが可能である。一つの態様に於いては、図２（Ａ）に模式的に描かれている如く、凧型飛行体１０の前方部位と後方部位とに連結された前方テザー１２ｆと後方テザー１２ｒとの張力Ｔｆ、Ｔｒ或いはテザーバランス調整器１１までのそれぞれのテザーの長さを調節することによって、凧型飛行体１０に作用する揚力Ｌが調節される。この場合、具体的には、凧型飛行体１０に発生する揚力は、ピッチ姿勢角に対して、図２（Ｂ）に模式的に描かれている如く増減するので、上昇モードに於いて凧型飛行体１０に揚力を発生させる場合には、凧型飛行体１０のピッチ姿勢角を（過大となって失速しない範囲にて）増大すべく、図２（Ａ）上段に描かれている如く、凧型飛行体１０の前方がその後方に対して高くなるように、前方テザー１２ｆと後方テザー１２ｒの張力及び／又は長さが調節される。一方、下降モードに於いて凧型飛行体１０に揚力を低減させる場合には、図２（Ａ）下段に描かれている如く、凧型飛行体１０の前方がその後方に対して低くなるように、前方テザー１２ｆと後方テザー１２ｒの張力及び／又は長さが調節される。なお、前方テザー１２ｆと後方テザー１２ｒの調節は、上記の如く、制御装置２０の制御指令に従ったテザーバランス調整器１１の作動により適宜実行されてよい（例えば、テザーバランス調整器１１は、制御指令に従って、前方テザー１２ｆと後方テザー１２ｒをそれぞれ小型のリールに於いて巻き出し及び巻き取りすることにより、それらの長さ及び／又は張力を調節するようになっていてよい。）。また、別の態様として、図２（Ｃ）に描かれている如く、アクチュエータ１０ｔ、１０ｂを作動して、凧型飛行体１０の尾部の向きを変更し、凧型飛行体１０に作用する揚力Ｌが調節されるようになっていてもよい。この場合、上昇モードに於いて凧型飛行体１０に揚力を発生させる際には、凧型飛行体１０の上面に配置されるアクチュエータ１０ｔを伸展させ、凧型飛行体１０の下面に配置されるアクチュエータ１０ｂを収縮させて、凧型飛行体１０の尾部が下向きに変形させられ、これにより、揚力を増大することが可能となる。一方、下降モードに於いて凧型飛行体１０に揚力を低減させる際には、凧型飛行体１０の上面に配置されるアクチュエータ１０ｔを収縮させ、凧型飛行体１０の下面に配置されるアクチュエータ１０ｂを伸展させて、凧型飛行体１０の尾部が上向きに変形させられ、これにより、揚力を低減することが可能となる。なお、いずれの手法に於いても、上昇モードと下降モードとの間の切換えのためのピッチ姿勢角の変更又は凧型飛行体１０の形状の変更にはある程度の時間を要し、また、上昇と下降との方向転換時点に於いては、凧型飛行体１０の移動速度は、実質的に０であることが好ましいので、図１（Ｃ）に模式的に描かれている如く、上昇モードと下降モードのそれぞれの終端に近い領域Ｃ１、Ｃ２に於いて、モードの切換のための作動が実行されてよい。
【００２５】
上記の凧型飛行体１０に於いて、気流によって与えられる揚力Ｌは、
Ｌ＝ＣＬ・１／２・ρＶ２・Ａ      …（１）
［ここに於いて、ＣＬは、揚力係数、ρは、空気密度、Ｖは、風速、Ａは、凧型飛行体１０の風を受ける面積である。］
にて表され、凧型飛行体１０の上昇モードに於いて得られるエネルギーＥは、
Ｅ＝（Ｌ−ｍｇ）・Ｓｔｒ      …（２）
であり、風速Ｖ、気流動圧１／２・ρＶ２と共に増大する。従って、発電装置に於いて、できるだけ大きいエネルギーを得るには、（揚力係数ＣＬが最大となるように凧型飛行体のピッチ姿勢角又は形状を調整した上で）できるだけ気流の風速或いは動圧の高い領域にて凧型飛行体１０を上昇（及び下降）させることが好ましい。この点に関し、偏西風或いは貿易風といった強い気流の発生範囲に於いて、風速或いは動圧は、図３（Ａ）、（Ｂ）に模式的に描かれている如く、最大風速Ｖmax又は最大動圧１／２・ρＶ２maxの発生高度から上下方向に徐々に低減する分布を有している。そこで、実施の態様に於いては、凧型飛行体１０は、最大風速又は最大動圧の発生高度を挟んで、上下方向に於いて、風速又は動圧が最大風速又は最大動圧に１未満の正係数ｋ、例えば、０．９、を乗じて得られる値となる高度の間にて上昇及び下降するように、より具体的には、センサ群１０ａによって（最大風速又は最大動圧）×ｋが検出される上下の高度（モード切換高度）にて、凧型飛行体１０の上昇・下降モードの切換が実行されるようになっていてよい。（なお、既に述べた如く、モードの切換には時間を要するので、凧型飛行体１０は、上記のモード切換高度を或る程度越えて移動するようになっていてよい。）
【００２６】
図４を参照して、本実施形態の個々の発電装置に於ける凧型飛行体１０の上昇・下降制御は、例えば、次のように実行されてよい。まず、凧型飛行体１０は、上昇モードに設定され、これにより揚力を受けて、上空へ飛揚される（ステップ１）。なお、凧型飛行体１０が上空に飛揚されている間に於いては、センサ群によって凧型飛行体１０の受ける気流の風速の計測が実行される。そして、計測された風速が最大風速となったか否か（計測値（ノイズや過渡的な変動等を除いた平均的な値）が増大から低減へ転じた時点に於いて最大風速が検出されたとしてよい。）が検査され（ステップ２）、風速が最大風速となる高度が検出された後も上昇モードが継続される。しかる後、凧型飛行体１０が更に上昇を続ける間に、計測された風速が最大風速に１未満の正係数ｋを乗じて得られた値を下回ったとき（ステップ３）、凧型飛行体１０が気流の上限近傍に到達したと判断し、凧型飛行体１０は下降モードに設定され、凧型飛行体１０の移動速度が０になると、凧型飛行体１０の下降が開始される（ステップ４）。そして、計測された風速が最大風速となったか否かが検査され（ステップ５）、風速が最大風速となる高度が検出された後も下降モードは継続され、計測された風速が最大風速に１未満の正係数ｋを乗じて得られた値を下回ったとき（ステップ６）、凧型飛行体１０が気流の下限近傍に到達したと判断し、凧型飛行体１０は上昇モードに設定され（リターン、ステップ１）、かくして、上昇と下降のサイクルが繰り返されることとなる。なお、図４に於いては、風速に代えて、気流の動圧を計測し、計測値がモードの切換のための判定（ステップ２，３、５、６）に使用されてよい。
【００２７】
本実施形態の個々の発電装置に於いて、発電機にて実質的に得られる出力電力Ｐは、凧型飛行体１０の上昇速度ｖを用いて、
Ｐ＝（Ｌ−ｍｇ）・ｖ      …（３）
により与えられる。既に述べた如く、揚力Ｌは、凧型飛行体１０の受ける風速又は動圧と揚力係数ＣＬとによって決定され、揚力係数ＣＬは、ピッチ姿勢角（又は凧型飛行体の形状）によって決定されるので、或る風況条件に於ける出力電力Ｐは、ピッチ姿勢角（又は凧型飛行体の形状）と凧型飛行体１０の上昇速度ｖを調節することによって決定される。この点に関し、発電機として同期機又は誘導機が採用される場合には、出力電圧の周波数がその回転子の回転数に対応し、回転子の回転数は、凧型飛行体１０の上昇速度ｖによって決定されるので、結局、凧型飛行体１０の上昇速度ｖは、出力電圧の周波数が所望の値となる速度ｖｒとなるように調節されることとなる。かくして、個々の発電装置の最大発生可能電力Ｐｇは、揚力Ｌを最大値Ｌmaxとなるようにピッチ姿勢角（又は凧型飛行体の形状）に制御したときに
Ｐｇ＝（Ｌmax−ｍｇ）・ｖｒ      …（４）
にて与えられる。また、発電機として直流機やインバータ発電機が採用される場合には、上昇速度ｖは、発電機或いは凧型飛行体に於いて許容可能な又は発生可能な最大値ｖｒｍに設定されてもよい。その場合には、個々の発電装置の最大発生可能電力Ｐｇは、
Ｐｇ＝（Ｌmax−ｍｇ）・ｖｒｍ      …（５）
にて与えられる。凧型飛行体１０の上昇速度ｖの制御は、任意の手法にて、例えば、通常の風力発電の場合の同様に、発電機のインピーダンスを調節するなどによって達成されてよい。
【００２８】
発電システムに於ける電力配分管理（電力供給制御）
上記の説明から理解される如く、本実施形態の個々の発電装置に於いて、その出力電力は、凧型飛行体１０の受ける気流の強さに依存し、また、凧型飛行体１０の上昇モードの実行中にしか発生しない。従って、一つ又は一箇所の発電装置のみでは、或る電力受容設備の要求する電力を常に安定的に供給できるわけではない。そこで、本実施形態の発電システムでは、既に触れた如く、複数の、異なる場所に設置された発電装置の出力電力が送電網へ供給され、それらの発電装置が協働して安定的に電力受容設備の電力需要を賄うことができるよう構成される。
【００２９】
（１）発電システムの構成
図５（Ａ）に示されている如く、本実施形態の発電システムに於いては、少なくとも一つの電力受容設備（Ｃ１〜Ｃ３）が接続された送電網Ｎｐに、複数の異なる場所に設置された発電装置（Ｅ１〜Ｅ５）が、それぞれ、電力を供給可能な態様にて接続される。電力受容設備は、既に触れた如く、住居、工場、事業所などの施設、移動体（車両）等、充電池等へ電力を供給するための設備であってよい。そして、各発電装置Ｅｉから各々の時々刻々の最大発生可能電力Ｐｇｉの情報が、各電力受容設備Ｃｉから各々にて時々刻々に要求される目標電力Ｐｒｉの情報が、それぞれ、電力配分管理システム（電力供給制御手段）へ提供され、電力配分管理システムは、受信した最大発生可能電力Ｐｇｉ情報と目標電力Ｐｒｉ情報とに基づいて、各発電装置Ｅｉから各電力受容設備Ｃｉへ分配供給される電力を決定し、その配分に従って、送電網の配線を切換える制御指令を送電網の接続ポイントＣＰへ送信する。送電網を通じた電力配分管理システムの上記の処理の実行は、分散型電源を含む電力系統の制御に於いて通常使用されるコンピュータにより為されてよい。本システムの各部に於ける構成及び作動は、プログラムに従ったコンピュータの作動により実現されることは理解されるべきである。送電網は、この分野に於いて通常使用される送電網システムが使用されてよい。
【００３０】
（２）電力分配の態様
本実施形態の発電システムに於ける電力分配に於いては、一つの態様に於いて、図５（Ｂ）に模式的に描かれている如く、一つの電力受容設備（Ｃａ）の目標電力（Ｐｒａ）が一つの発電装置（Ｅａ）の最大発生可能電力（Ｐｇａ）を超えないときには、その一つの発電装置（Ｅａ）の出力電力が電力受容設備（Ｃａ）へ供給されてよい（一つの発電装置（Ｅａ）から供給すべき電力が最大発生可能電力（Ｐｇａ）に満たない場合には、その発電装置から出力される電力を低減すべく、凧型飛行体の揚力Ｌ又は上昇速度ｖが調節されてもよいし、或いは、余剰電力が蓄電池等に充電されてもよい。）。一方、電力受容設備（Ｃｂ）の目標電力（Ｐｒｂ）が一つの発電装置（Ｅｃ）の最大発生可能電力（Ｐｇｃ）を超えるときには、更に別の発電装置（Ｅｄ）からも電力受容設備（Ｃｂ）へ電力が供給されるようになっていてよい。この際、各電力受容設備へ電力を供給する発電装置には、できるだけ電力送電距離を短くして電力損失を低く抑えるために、各電力受容設備から最も近い発電装置が選択され（図示の例では、電力受容設備Ｃａについては、発電装置Ｅａであり、電力受容設備Ｃｂについては、発電装置Ｅｃである。）、それだけでは、電力受容設備の目標電力が満たされない場合に次に近い発電装置からも電力が供給されるようになっていてよい（図示の例では、電力受容設備Ｃｂに対する発電装置Ｅｄがそれに対応する。）。なお、電力の供給先のない発電装置（Ｅｂ）は、休止していてよい。また、一つの発電装置（Ｅｄ）に於いて、供給する電力が最大発生可能電力を超えなければ、複数の電力受容設備へ電力を供給するようになっていてよい。
【００３１】
かくして、時間の経過後、それまで一つの電力受容設備（Ｃａ）へ電力を供給していた一つの発電装置（Ｅａ）に於いて、上空の風況が変化したり、凧型飛行体の下降モードが始まるなどして、その発電装置（Ｅａ）の最大発生可能電力（Ｐｇａ）が電力受容設備（Ｃａ）の目標電力（Ｐｒａ）を満たすことができなくなったときには、図５（Ｃ）に例示されている如く、その電力受容設備（Ｃａ）に対して、上記と同様に、次に近い発電装置（Ｅｂ）からも電力が供給されるようになっていてよい。また、各地の風況の変化や電力受容設備の目標電力の変化によって、一つの電力受容設備（Ｃｂ）にそれまで供給されていた電力（発電装置Ｅｃの最大発生可能電力と発電装置Ｅｄの供給可能電力Ｐｇｄ−ΔＰｇｄ）だけでは、そこに於ける目標電力（Ｐｒｂ）が賄いきれなくなった場合には、余力のある発電装置（Ｅｂ）から追加の電力が供給されるようになっていてよい。
【００３２】
本実施形態の発電システムに於ける電力分配管理システムの具体的な作動に於いては、図６に例示した処理が時々刻々に（所定のサイクル時間毎に）反復して実行されてよい。より詳細には、まず、各発電装置の凧型飛行体の受ける気流の強さ（風速又は動圧）を参照して、上記の式（４）又は（５）に基づいて推定された各発電装置の最大発生可能電力値Ｐｇｉが収集される（ステップ１０）。ここに於いて、揚力係数ＣＬは、ピッチ姿勢角や凧型飛行体の形状をパラメータとして予め実験的に測定された値が用いられてよい。空気密度ρは、気圧（静圧）の計測値に基づいて算出されてよい。上昇速度ｖは、発電機の仕様に基づいて設定されてよい。なお、最大発生可能電力値Ｐｇｉの推定は、各発電装置に於いて為されてもよく、電力分配管理システムに於いて為されてもよい。次いで、各電力受容設備に於いて検出される目標電力値Ｐｒｉが収集される（ステップ１１）。目標電力値Ｐｒｉの収集は、任意の手法にて、例えば、各電力受容設備にて現に消費又は受容されている電力を測定することにより、或いは、各電力受容設備にて使用される機器のそれぞれの消費電力情報を予め集計しておくことにより達成されてよい。そして、各発電装置の最大発生可能電力値Ｐｇｉの総和ΣＰｇｉが各電力受容設備の目標電力値Ｐｒｉの総和ΣＰｒｉよりも大きいか否かが判定される（ステップ１２）。ここに於いて、ΣＰｇｉ≧ΣＰｒｉが成立しているときには、そのまま、電力の配分の決定処理が実行される（ステップ１３）。
【００３３】
かかる電力配分決定処理に於いては、上記に於いて説明された態様の如く、発電装置の各々の最大発生可能電力と電力受容設備の各々の目標電力とに基づいて、電力受容設備の各々へそれぞれの目標電力に相当する電力が発電装置の各々から供給されるように、発電装置の各々から電力受容設備の各々への電力の配分が決定される。具体的なアルゴリズムの一つの形態に於いては、まず、発電装置の各々の電力の供給先として、電力受容設備のうちの発電装置の各々からの送電距離が最も短くなる電力受容設備を優先的に選択され、次に、供給されることとなる電力が目標電力に満たない電力受容設備に対して、供給可能電力が残っている発電装置のうちで最も近い発電装置の電力が割り当てられ、かかる割り当て処理が全ての電力受容設備の目標電力が満たされるまで反復されるようになっていてよい。また、具体的なアルゴリズムの他の形態に於いては、発電装置の各々から電力受容設備の各々への供給される電力の送電距離の総距離が最も短くなる発電装置の各々から電力受容設備の各々への電力の配分の組み合わせが算定されるようになっていてよい（種々の組み合わせの中から、送電距離の総距離が最も短くなるものを選択することにより達成可能である。）。更に、具体的なアルゴリズムの別の形態に於いては、発電装置の各々から電力受容設備の各々への送電される電力の損失が最小となる発電装置の各々から電力受容設備の各々への電力の配分の組み合わせが算定されるようになっていてよい（種々の組み合わせの中から、（配分される電力）×（送電距離）の和が最小となるものを選択することにより達成可能である。）。
【００３４】
上記のステップ１２に於いて、ΣＰｇｉ≧ΣＰｒｉが成立しなかったときには、全発電装置のその時点の発電能力では、電力受容設備の目標電力の全てを賄うことができないこととなるので、その旨の警告が発せられるようになっていてよい（ステップ１５）。その後、電力配分の決定処理（ステップ１３）では、一部の電力受容設備に於いて、供給される電力が目標電力を下回るように選択するか、全体的に電力受容設備へ供給される電力が目標電力を下回るように選択して、上記と同様に電力配分が決定されてよい。
【００３５】
上記の如く電力の配分が決定されると、その配分が達成されるよう、送電網の接続ポイントＣＰに対して制御指令が与えられ、送電経路が設定される（ステップ１４）。なお、各発電装置に於いては、それぞれに割り当てられた供給電力が発生電力と一致するように、凧型飛行体に発生する揚力又は上昇速度が調節されてよい。
【００３６】
かくして、上記の本実施形態に於いては、複数の凧型飛行体を用いた発電装置から送電網へ接続された電力受容設備へ協働的に電力を送電できるようにシステムを構築することにより、一つ又は一箇所の発電装置に於ける供給可能電力が風況の変化や凧型飛行体の下降モードの開始などによって低下しても、風況の異なる場所に配置され或いは上昇モードにある別の発電装置から送電網へ供給されることによって電力受容設備の要求する電力を安定的に供給することが可能となることが期待される。
【００３７】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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