(57)【要約】【課題】再エネ発電装置が新規に連系をする際の連系を容易にすると共に、既存の再エネ発電装置の発電電力の売電機会を公平化する。【解決手段】再エネ発電装置が接続された配電系統の変圧器または再エネ発電装置を制御するための構成として、配電系統に接続された再エネ発電装置についての情報を含む配電系統の系統状態マップを作成する系統状態マップ作成部１０２と、配電系統に接続された再エネ発電装置の地点および容量情報ならびに過去気象データと、系統状態マップ作成部が作成した系統状態マップで示された各地点の系統状態の情報と、予め用意された公平性指標とに基づいて、理想電圧分布を算出する理想電圧分布算出部１０４と、理想電圧分布算出部が算出した理想電圧分布に基づいて、変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力を算出する必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６を備える。【選択図】図２
2020195252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギー発電装置が接続された配電系統の変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置と通信を行って、前記変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置を制御する系統制御装置であって、
前記配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置についての情報を含む前記配電系統の系統状態マップを作成する系統状態マップ作成部と、
前記配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置の地点および容量情報ならびに過去気象データと、前記系統状態マップ作成部が作成した系統状態マップで示された各地点の系統状態の情報と、予め用意された公平性指標とに基づいて、理想電圧分布を算出する理想電圧分布算出部と、
前記理想電圧分布算出部が算出した理想電圧分布に基づいて、前記変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力を算出する必要有効電力・無効電力調整力決定部と、を備え、
前記必要有効電力・無効電力調整力決定部が算出した前記変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力に基づいて、前記配電系統の変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置を制御する
系統制御装置。
【請求項２】
前記理想電圧分布算出部は、前記配電系統に接続された既存の再生可能エネルギー発電装置の出力実績と、気象データを加味した新規の再生可能エネルギー発電装置の出力想定から、任意の時刻断面毎の理想電圧分布を算出する
請求項１に記載の系統制御装置。
【請求項３】
前記理想電圧分布算出部が算出する際に使用する前記公平性指標は、容量比率に基づくルーレット選択による指標である
請求項１に記載の系統制御装置。
【請求項４】
前記理想電圧分布算出部が算出する際に使用する前記公平性指標は、過去の出力実績に基づく輪番選択による指標である
請求項１に記載の系統制御装置。
【請求項５】
前記変圧器のタップ位置を変更後、系統電圧が変動を繰り返す振動状態になった場合、前記配電系統に接続された周辺の再生可能エネルギー発電装置に対して、出力抑制を通知する
請求項１に記載の系統制御装置。
【請求項６】
前記配電系統に接続された他の系統制御装置と取引を実行した上で、必要有効電力および無効電力の調整力を再算出する
請求項５に記載の系統制御装置。
【請求項７】
再生可能エネルギー発電装置が接続された配電系統の変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置と通信を行って、前記変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置を制御する１つまたは複数の系統制御装置を備える系統制御システムであって、
前記系統制御装置の少なくとも１つは、
前記配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置についての情報を含む前記配電系統の系統状態マップを作成する系統状態マップ作成部と、
前記配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置の地点および容量情報ならびに過去気象データと、前記系統状態マップ作成部が作成した系統状態マップで示された各地点の系統状態の情報と、予め用意された公平性指標とに基づいて、理想電圧分布を算出する理想電圧分布算出部と、
前記理想電圧分布算出部が算出した理想電圧分布に基づいて、前記変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力を算出する必要有効電力・無効電力調整力決定部と、を備え、
前記必要有効電力・無効電力調整力決定部が算出した前記変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力に基づいて、前記配電系統の変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置を制御する
系統制御システム。
【請求項８】
再生可能エネルギー発電装置が接続された配電系統の変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置を制御する系統制御方法において、
前記配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置についての情報を含む前記配電系統の系統状態マップを作成する系統状態マップ作成処理と、
前記配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置の地点および容量情報ならびに過去気象データと、前記系統状態マップ作成処理により作成した系統状態マップで示された各地点の系統状態の情報と、予め用意された公平性指標とに基づいて、理想電圧分布を算出する理想電圧分布算出処理と、
前記理想電圧分布算出処理により算出した理想電圧分布に基づいて、前記変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力を算出する必要有効電力・無効電力調整力決定処理と、
前記必要有効電力・無効電力調整力決定処理により算出した前記変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力に基づいて、前記配電系統の変圧器または前記再生可能エネルギー発電装置を制御する制御処理と、を含む
系統制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統制御装置、系統制御システムおよび系統制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の配電系統では、太陽光発電装置の系統連系が増大しているが、太陽光発電装置の発電量が増加すると、太陽光発電装置の設置点の配電系統の電圧が上昇するという現象がある。この現象を回避するために、太陽光発電装置には自端子電圧が規定電圧より上昇した場合に、太陽光発電装置の発電量を抑制する機能が備えられている。この機能により、太陽光発電装置の発電量が制限されることになる。
【０００３】
他方、配電系統の電圧は、配電用変電所に設置された変圧器、配電線上に設置された電圧調整器や柱上変圧器によるタップ位置の設定により、低圧需要家に対して規定範囲内の電圧に設定されている。すなわち、配電用変電所に設置された変圧器（負荷時タップ切替変圧器ＬＲＴ：Load Ratio Control Transformer）のタップ切替、配電線上に設置された自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）などのタップ切替、および柱上変圧器によるタップ位置の設定を連携させることで、配電系統の電圧を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９０６６５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先に述べた太陽光発電装置における発電量の抑制を回避するための一つの手法としては、配電系統に接続された電圧調整装置により、配電系統の電圧を制御することが考えられる。
電圧を制御は、負荷時タップ切替変圧器ＬＲＴ、自動電圧調整器ＳＶＲ、柱上変圧器等での制御が考えられる。
ここで、現状では地域の脆弱な電力系統に対し、太陽光発電や風力発電など大量の再生可能エネルギー（以下「再エネ」と略称する場合もある）が導入されているが、再エネの導入は先着順であり、新規の再エネは不利な条件で導入されたり、売電できないなどの問題が発生したりする。
また、各地点の必要となる有効電力Ｐや無効電力Ｑの調整力を算出することができないため、再エネおよび配電設備である変圧器を協調させて制御することができていない。
【０００６】
特許文献１には、変電所単位で予測した需要を元に、最適な潮流制御量を算出し、電力系統を制御する手法についての記載がある。ここで、特許文献１に記載された手法では、変電所単位で予測演算を行うための時間を要するので、電力系統の制御において適切な制御を可能とするために、複数の制御候補を予め算出しておき、系統条件の変化に基づき制御候補を切り替えるようにしている。
【０００７】
ところが、特許文献１に記載された技術は、送電系統を対象としており、配電系統を対象としていない。特許文献１に記載された技術を配電系統に適用する場合には、低圧需要家の太陽光発電のように急速に拡大する再エネ発電装置に対して、中央給電指令所単位ですべての情報を収集する必要がある。したがって、特許文献１に記載された技術を配電系統に適用することは、事実上不可能である。
よって、先に導入した再エネ発電装置が有利であるといった状況を解決することは困難である。現状では、先着で再エネ発電装置を連系した需要家のみが再エネ発電電力の売電により利益を得て、後発で再エネ発電装置を連系した需要家は、再エネ出力が十分にできず、売電収益が得られないものである。
【０００８】
さらには、先着で再エネ発電装置を連系した需要家の再エネ発電電力が、後発の再エネ発電装置の連系により、電圧調整がうまくいかなくなり、結果として不要な出力抑制がかかる等により、より大きな問題へ発展することもある。従来は、こうした問題への対処には、現場の配電系統における調査と調整が必須であり、多岐にわたる調整が必要な場合には、膨大な時間とコスト、マンパワーがかかることになる。
【０００９】
本発明は、再エネ発電装置が新規に連系をする際の連系を容易にすると共に、既存の再エネ発電装置の発電電力を売電する機会を公平にするための系統制御装置、系統制御システムおよび系統制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、再生可能エネルギー発電装置が接続された配電系統の変圧器または再生可能エネルギー発電装置と通信を行って、変圧器または再生可能エネルギー発電装置を制御する系統制御装置である。
そして、系統制御装置は、配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置についての情報を含む配電系統の系統状態マップを作成する系統状態マップ作成部と、配電系統に接続された再生可能エネルギー発電装置の地点および容量情報ならびに過去気象データと、系統状態マップ作成部が作成した系統状態マップで示された各地点の系統状態の情報と、予め用意された公平性指標とに基づいて、理想電圧分布を算出する理想電圧分布算出部と、理想電圧分布算出部が算出した理想電圧分布に基づいて、変圧器のタップ位置または各地点の必要有効電力および無効電力の調整力を算出する必要有効電力・無効電力調整力決定部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配電系統に接続された変圧器と再生可能エネルギー発電装置との協調制御が可能となるため、既存の再生可能エネルギー発電装置を維持しつつ、新規の再生可能エネルギー発電装置による売電機会を確保することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態例に係る配電系統の例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態例に係る系統制御装置の処理構成例を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態例に係る系統制御装置のハードウェア構成例を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態例に係る系統制御装置のメモリに格納されているデータの例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態例に係る系統制御装置の不揮発性記憶媒体に格納されているデータの例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態例に係る新規再生可能エネルギー発電装置ＤＢの例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態例に係る気象データＤＢの例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態例に係る再生可能エネルギー発電装置の発電量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施の形態例に係る系統状態マップ作成処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施の形態例に係る再エネ発電量公平性指標の例を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態例に係る公平性算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施の形態例に係る理想電圧分布算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施の形態例に係る変圧器タップ位置決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施の形態例に係る必要有効電力無効電力調整力決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施の形態例に係る変圧器設定値ＤＢの例を示す説明図である。
【図１６】本発明の一実施の形態例に係る新規再エネ出力量ＤＢの例を示す説明図である。
【図１７】本発明の一実施の形態例に係る新規系統制御装置の登録処理の流れを示すシーケンス図である。
【図１８】本発明の一実施の形態例に係る新規系統制御装置が既存系統制御装置と連携処理の流れを示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する）を、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
［配電系統の構成］
図１は、本例が適用される配電系統１０００の構成例を示す。配電系統１０００は、変電所１１００で変圧した電力が、配電線１４００を介して需要家の負荷１５００、１８００に供給される。
ここで、配電線１４００の途中には、開閉器１２００、自動電圧調整器（ＳＶＲ）１３００が接続されている。自動電圧調整器（ＳＶＲ）１３００は、自動的に電圧を調整する。
また、需要家の負荷１８００には、柱上変圧器１７００で低圧（２００Ｖまたは１００Ｖ）に変圧した電力が供給される。本例の柱上変圧器１７００では、負荷時タップ切替変圧器（ＬＲＴ）が使用され、タップ切替で変圧する電圧を調整することができる。
【００１５】
また、本例の配電系統１０００には、太陽光発電装置１６００が接続されている。この太陽光発電装置１６００は、負荷１５００が設置された需要家側に接続されているものである。
太陽光発電装置１６００から配電線１４００へ逆潮流することにより、電力を配電系統１０００へ提供することで売電することが可能である。こうした電力の流れは、有効電力Ｐならびに無効電力Ｑからなり、電力潮流と呼ばれる。この電力潮流が配電線１４００を通過することにより、配電線１４００のインピーダンスによって、電圧降下や電圧上昇が発生する。
【００１６】
そして、本例の配電系統１０００では、変電所１１００、自動電圧調整器（ＳＶＲ）１３００、太陽光発電装置１６００、および柱上変圧器１７００に、それぞれ個別に系統制御装置１００が設置され、系統制御装置１００が出力電圧などを制御している。例えば、変電所１１００、自動電圧調整器（ＳＶＲ）１３００、および柱上変圧器１７００は、系統制御装置１００からの指令によるタップ切替で変圧する際の出力電圧を変更することができる。また、太陽光発電装置１６００では、発電電力の配電線１４００への出力量が系統制御装置１００により制御される。
【００１７】
それぞれの系統制御装置１００は、通信網を介してデジタルデータの双方向通信が可能である。また、各系統制御装置１００は、通信網を介して、系統制御装置１００を連携させるサーバ（系統制御装置連携サーバ）２００と双方向通信が可能である。サーバ２００から系統制御装置１００には、各種データが供給される。
なお、図１では説明を簡単にするために、太陽光発電装置１６００や柱上変圧器１７００は１個ずつ示すが、実際には配電系統１０００には、太陽光発電装置１６００や柱上変圧器１７００が複数設置されている。
【００１８】
［系統制御装置の構成］
図２は、系統制御装置１００の全体構成を示すブロック図である。
系統制御装置１００は、新規再生可能エネルギー発電装置データベース１１０、既存再生可能エネルギー発電装置データベース１２０、変圧器データベース１３０、気象データのデータベース１４０、および再生可能エネルギー発電量公平性指標蓄積部１５０に蓄積されるデータを取得する。これらのデータベース１２０〜１４０や公平性指標蓄積部１５０は、それぞれの系統制御装置１００が保持してもよいが、例えばサーバ２００（図１）が保持し、サーバ２００との通信で取得されるようにする。なお、以下の説明や図面では、データベースは「ＤＢ」と略称する。
【００１９】
系統制御装置１００は、再生可能エネルギー発電量算出部１０１、系統状態マップ作成部１０２、公平性算出部１０３、理想電圧分布算出部１０４、変圧器タップ位置決定部１０５、および必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６を備える。
【００２０】
再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、新規再生可能エネルギー発電装置ＤＢ１１０から、配電系統１０００に新規に接続された再生可能エネルギー発電装置についてのデータを取得する。また、再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、気象データＤＢ１４０から、予想される日射量や温度などの気象データを取得する。
そして、再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、配電系統１０００に新規に接続された再生可能エネルギー発電装置での発電量を、気象データを使って予想する。再生可能エネルギー発電量算出部１０１が予想した新規再生可能エネルギー発電装置の発電量データは、系統状態マップ作成部１０２に供給される。
【００２１】
系統状態マップ作成部１０２は、既存再生可能エネルギー発電装置ＤＢ１２０から、既存の再生可能エネルギー発電装置のデータを取得し、変圧器ＤＢ１３０から、配電系統１０００が備える変圧器のデータを取得する。
そして、系統状態マップ作成部１０２は、新規再生可能エネルギー発電装置の発電量データと、既存再生可能エネルギー発電装置のデータと、変圧器のデータとを使って、系統状態マップを作成する。系統状態マップ作成部１０２が作成した系統状態マップは、公平性算出部１０３に供給される。
【００２２】
公平性算出部１０３は、再生可能エネルギー発電量公平性指標蓄積部１５０が蓄積した再生可能エネルギー発電量公平性指標のデータを取得する。
そして、公平性算出部１０３は、再生可能エネルギー発電量公平性指標のデータを使って、公平性を持った系統状態を算出する。公平性算出部１０３で算出された系統状態のデータは、理想電圧分布算出部１０４に供給される。
【００２３】
理想電圧分布算出部１０４は、公平性算出部１０３で算出された系統状態のデータに基づいて、公平性を持った系統状態における配電系統１０００の各箇所の理想電圧分布を算出する。理想電圧分布算出部１０４で算出された理想電圧分布のデータは、変圧器タップ位置決定部１０５に供給される。
変圧器タップ位置決定部１０５は、理想電圧分布のデータに基づいて、各変圧器のタップ位置を決定する。変圧器タップ位置決定部１０５で決定されたタップ位置のデータは、必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６に供給される。
【００２４】
必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６は、必要有効電力と無効電力の調整力を決定する。そして、必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６で決定された必要有効電力と無効電力の調整力に基づいて、新規再生可能エネルギー発電装置の出力量が算出される。算出された新規再生可能エネルギー発電装置の出力量は、新規再生可能エネルギー発電装置出力量蓄積部１７０に蓄積され、この蓄積データにより新規再生可能エネルギー発電装置に出力量が指示される。
また、変圧器タップ位置決定部１０５で決定されたタップ位置のデータは、変圧器設定値蓄積部１６０に蓄積され、この蓄積データにより変圧器に対してタップ位置が指示される。
【００２５】
図３は、系統制御装置１００のハードウェア構成例を示す。系統制御装置１００は、ハードウェアとして、ＣＰＵ（中央制御ユニット）１９１、メモリ１９２、不揮発性記憶媒体１９３、第１通信制御部１９４、第２通信制御部１９５、通信部１９６、１９７、およびこれらを接続するバスを備える。
【００２６】
通信部１９６は、変電所１１００、自動電圧調整器１３００、柱上変圧器１７００などの変圧器と接続され、第１通信制御部１９４による制御下で、タップ位置などの制御信号を送信する。
通信部１９７は、第２通信制御部１９５による制御下で、ネットワークを介して接続された他の系統制御装置１００や系統制御装置連携サーバ２００と通信を行う。
【００２７】
ＣＰＵ１９１は、メモリ１９２や不揮発性記憶媒体１９３が記憶したプログラムやデータに基づいた演算処理を実行して、図２に示す構成の各処理部１０１〜１０６での処理を実行させる。
【００２８】
図４は、メモリ１９２に格納されているデータを示す。
メモリ１９２には、自・他系統制御装置１００のアドレスなどのデータ３０５、系統制御装置に連携する機器種別や仕様などのデータ３０６、および配電系統のネットワークトポロジー（ノード・ブランチの連結情報，ブランチのインピーダンス）などの系統ネットワークデータ３０７が格納されている。また、メモリ１９２には、学習プログラム用のパラメータ３０８、学習結果データ３０９、公平性プログラム３０２、潮流計算プログラム３０３、および学習プログラム３０４が格納されている。さらに、メモリ１９２には、系統制御装置の電源投入時に、不揮発性記憶媒体１９３からＯＳ３０１がコピーされ、このコピーされたＯＳ３０１により各プログラムが実行される。
【００２９】
図５は、不揮発性記憶媒体１９３に格納されているデータを示す。不揮発性記憶媒体１９３には、メモリ１９２と同様に、自・他系統制御装置１００のアドレスなどのデータ４０５、および系統制御装置１００に連携する機器種別や仕様などの機器データ４０６が格納されている。また、不揮発性記憶媒体１９３には、配電系統のネットワークトポロジー（ノード・ブランチの連結情報，ブランチのインピーダンス）などの系統ネットワークデータ４０７、学習プログラム用のパラメータ４０８、および学習結果データ４０９が格納されている。さらに、不揮発性記憶媒体１９３には、公平性プログラム４０２、潮流計算プログラム４０３、および学習プログラム４０４が格納されている。さらにまた、不揮発性記憶媒体１９３には、系統制御装置への電源投入時に呼び出されるＯＳ４０１も格納されている。
【００３０】
［新規再生可能エネルギー発電装置ＤＢの構成］
図６は、新規再生可能エネルギー発電装置ＤＢ１１０に蓄積されるデータの構成例を示す。
新規再生可能エネルギー発電装置ＤＢ１１０は、配電系統１０００に新規に接続される再生可能エネルギー発電装置に固有の識別番号（ＩＤ）１１１と、配電線１４００に接続される電柱位置を示す電柱番号１１２と、再生可能エネルギー発電装置の発電容量１１３、力率の設定値１１４とを情報として持つ。これらのデータ１１１〜１１４は、各系統制御装置１００のメモリ１９２および不揮発性記憶媒体１９３に格納される。
【００３１】
［気象データＤＢの構成］
図７は、気象データＤＢ１４０に蓄積されるデータの構成例を示す。
気象データＤＢ１４０に保持される気象データは、市町村、住所、緯度経度、メッシュなどの地域情報１４１、時間帯情報１４２、日射量情報１４３、および気温情報１４４を１レコードとするデータである。すなわち、気象データＤＢ１４０は、過去数十年分の実際に観測したデータを持つ。つまり、気象データＤＢ１４０に蓄積されている気象データは、配電系統１０００が設置された地域の過去数十年分のデータになる。
【００３２】
気象データＤＢ１４０が持つ気象データは、気象庁などが気象衛星などによって観測したデータの他に、ＩｏＴ機器，携帯電話，またはスマートフォンのアプリケーションなどを経由したローカルな気象データであってもよい。
【００３３】
［再生可能エネルギー発電量算出部の処理］
図８は、再生可能エネルギー発電量算出部１０１が行う再生可能エネルギー発電量算出処理の流れを示すフローチャートである。
新規の再生可能エネルギー発電装置は、設置場所での発電実績がないため、発電量がどのくらいになるのかは、設置時点では不明である。このため、系統連系したい特定地域において、どれだけの再エネ発電量となるのかを、図７に示す気象データＤＢ１４０を用いて生成する。つまり、気象データＤＢ１４０に蓄積されている複数年の日射量データから、１年間の平均日射量カーブを生成する。
【００３４】
すなわち、再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、特定地域の気象データから、１年間の日射量を取得し（ステップＳ１１）、特定地域の気象データから、１年間の気温を取得する（ステップＳ１２）。
さらに、再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、発電量を算出する新規再生可能エネルギー発電装置についての情報を、新規再生可能エネルギー発電装置ＤＢ１１０から抽出する（ステップＳ１３）。
【００３５】
そして、再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、［再エネ有効電力（ｔ）＝日射量（ｔ）＊再エネ容量＊力率］の式により、該当する発電装置の有効電力を算出する（ステップＳ１４）。
さらに、再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、［再エネ無効電力(t)＝日射量＊再エネ容量＊sqrt（１−力率^2）］の式により、該当する発電装置の無効電力を算出する（ステップＳ１５）。
このようにして再生可能エネルギー発電量算出部１０１は、新規の再生可能エネルギー発電装置の有効電力と無効電力を算出する。
【００３６】
［系統状態マップ作成部の処理］
図９は、系統状態マップ作成部１０２での系統状態マップ作成処理の流れを示すフローチャートである。
まず、系統状態マップ作成部１０２は、特定地域の負荷量を１年分参照する（ステップＳ２１）。次に、系統状態マップ作成部１０２は、特定地域の再生可能エネルギーの有効電力と、再生可能エネルギーの無効電力を１年分参照する（ステップＳ２２）。さらに、系統状態マップ作成部１０２は、特定地域の配電系統の配電線１４００のインピーダンスを参照する（ステップＳ２３）。
【００３７】
その後、系統状態マップ作成部１０２は、取得した有効電力、無効電力、およびインピーダンスを使って、潮流計算を実施する（ステップＳ２４）。
これにより、系統状態マップ作成部１０２は、特定地域の配電線１４００における１年間の電圧、電流値、有効電力、無効電力データを得ることができる（ステップＳ２５）。
なお、ステップＳ２４での潮流計算としては、いわゆる電力方程式を用いた逐次計算による求め方が適用可能である。あるいは、簡易的に感度計算に基づいて潮流計算を行うようにしてもよい。潮流計算を行うためのプログラムは、例えば系統制御装置連携サーバ２００からそれぞれの系統制御装置１００に送られ、それぞれの系統制御装置１００によって実行される。
【００３８】
［再生可能エネルギー発電量公平性指標と公平性算出処理］
図１０は、再生可能エネルギー発電量公平性指標蓄積部１５０が蓄積した再生可能エネルギー発電量公平性指標の例を示す。
ここでの公平性指標とは、系統連系する再生可能エネルギーの出力に不公平がないようにするためのアルゴリズムを示す。再生可能エネルギーの出力に関する公平性の担保は、公平性アルゴリズムを系統制御装置１００で実行することにより実現される。
【００３９】
本例の場合、図１０に示すように、用意された複数の公平性アルゴリズムの各々に対して、重み係数と公平性プログラムが対応しており、系統制御装置連携サーバ２００から、系統制御装置１００間で合意された公平性指標に基づき、各々の系統制御装置１００に１つの公平性プログラムが配信される。
具体的には、図１０に示すように、再生可能エネルギー発電量公平性指標蓄積部１５０には、公平性指標ＩＤ１５１と、公平性アルゴリズム名称１５２と、重み係数１５３と、公平性プログラム１５４との記憶領域が用意されている。
【００４０】
そして、系統制御装置１００は、いずれかの公平性アルゴリズムを選択して実行する。図１０は、容量比率ルーレット選択を行うアルゴリズムと、出力実績比率輪番選択を行うアルゴリズムに対応した公平性プログラムを格納した例を示している。
【００４１】
容量比率ルーレット選択を行うアルゴリズムの場合には、系統制御装置１００は、発電容量の大きい上位の所定数（例えば１０位まで）の発電装置に対して、重み係数を掛けた後の補正後容量に対して容量比率を算出し、ルーレット選択を行う。そして、出力量を下げる処理を実行する。
出力実績比率輪番選択を行うアルゴリズムの場合には、系統制御装置１００は、既存の再生可能エネルギー発電装置の過去出力実績と、新規の再生可能エネルギー発電装置の出力推定値から出力比率を算出する。そして、出力比率が大きいほど輪番的に出力量を下げる処理を行う。
【００４２】
図１１は、公平性算出部１０３での公平性算出処理の流れを示すフローチャートである。
この公平性算出処理では、図１０で説明した公平性指標に基づき、実際に公平性が算出される。
すなわち、まず系統制御装置１００は、再生可能エネルギー発電量公平性指標からいずれか１つのアルゴリズムを選択する（ステップＳ３１）。この選択は、系統制御装置１００自身が行ってもよいが、系統制御装置連携サーバ２００からの指示で行うようにしてもよい。
【００４３】
次に、公平性算出部１０３は、選択した公平性指標ＩＤが容量比率ルーレット選択か否かを判断する（ステップＳ３２）。このステップＳ３２の判断で、容量比率ルーレット選択の場合（ステップＳ３２のＹｅｓ）、公平性算出部１０３は、０〜１の間に容量比率にもとづき，再生可能エネルギー発電装置毎の区分を決定する（ステップＳ３３）。次に、公平性算出部１０３は、０〜１の間で乱数を生成する（ステップＳ３４）。
そして、該当する区間に乱数が生成されていた場合には、公平性算出部１０３は、その該当する再生可能エネルギー発電装置から配電系統への出力の下げ量や電圧の上げ分を決定する（ステップＳ３５）。
【００４４】
また、ステップＳ３２の判断で、容量比率ルーレット選択でない場合（ステップＳ３２のＮｏ）、公平性算出部１０３は、選択した公平性指標ＩＤが出力実績比率輪番選択か否かを判断する（ステップＳ３６）。このステップＳ３６の判断で、出力実績比率輪番選択の場合（ステップＳ３６のＹｅｓ）、公平性算出部１０３は、各時間断面毎に、再生可能エネルギー発電装置の発電量（発電出力）が大きいものから順番にソーティングする（ステップＳ３７）。その後、再生可能エネルギー発電装置の発電量が多い順に、該当する再生可能エネルギー発電装置から配電系統への出力の下げ量や電圧の上げ分を決定する（ステップＳ３８）。
ステップＳ３６の判断で、出力実績比率輪番選択でない場合には（ステップＳ３６のＮｏ）、さらに別のアルゴリズムの処理に移る。なお、図１１では別のアルゴリズムは省略する。
【００４５】
［理想電圧分布算出処理］
図１２は、理想電圧分布算出部１０４での理想電圧分布算出処理の流れを示すフローチャートである。
まず、理想電圧分布算出部１０４は、再生可能エネルギー発電装置の出力が大きい順に電圧調整器で調整可能な電圧ΔＶを算出する（ステップＳ４１）。その上で、理想電圧分布算出部１０４は、系統状態マップ作成部１０２で得た電圧値に、電圧ΔＶを加算して補正することで、理想電圧分布とする（ステップＳ４２）。この理想電圧分布は、各時間断面毎に存在している。
【００４６】
［変圧器タップ決定処理］
図１３は、変圧器タップ位置決定部１０５での変圧器タップ決定処理の流れを示すフローチャートである。
まず、変圧器タップ位置決定部１０５は、図１２で説明した各時間断面毎の理想電圧分布を取得する（ステップＳ５１）。ここでは、複数の時間断面の理想電圧分布を一括で取得する場合と、時間断面毎に個別に取得する場合のいずれでもよい。
次に、変圧器タップ位置決定部１０５は、各時間断面毎の理想電圧に対し、最も電圧誤差が小さくなるような変圧器タップ位置を探索する（ステップＳ５２）。系統制御装置１００は、探索した変圧器タップ位置を、該当する変圧器に設定する指示を行う。
なお、変圧器タップは、電圧比率を離散的に変えることから、理想電圧分布に対して変圧器タップ位置探索後に反映した電圧分布は、理想電圧分布と外れてくることになる。
【００４７】
［必要有効電力・無効電力調整力決定処理］
図１４は、必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６での必要有効電力・無効電力調整力決定処理の流れを示すフローチャートである。
まず、必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６は、各時間断面毎の電圧上下限余裕量を算出する（ステップＳ６１）。
次に、必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６は、各電圧上下限余裕量から、再生可能エネルギー発電装置が調整可能な有効電力および無効電力を算出する（ステップＳ６２）。
さらに、必要有効電力・無効電力調整力決定部１０６は、各時間断面で連系可能な再生可能エネルギー発電装置の発電量を算出する（ステップＳ６３）。系統制御装置１００は、算出した発電量を該当する再生可能エネルギー発電装置に指示する。
【００４８】
図１５は、変圧器設定値蓄積部１６０に蓄積されるデータの例を示す。
変圧器設定値のデータは、ＩＤ１６１、配電系統に配置されている変圧器（ＳＶＲや柱上変圧器）の電柱番号１６２、１６３、変圧器容量１６４、変圧器タップ位置１６５、日・時間帯１６６から構成される。
【００４９】
ここで、変圧器がＳＶＲの場合には、ＳＶＲ１次側電柱と２次側電柱の二つの間に存在する場合が多いので、図１５に示すように電柱番号の値が２つ必要となる。変圧器タップ位置１６５は、日や時間帯に応じて自動的に切り替えることを想定している。変圧器タップ位置１６５は、図１３に示した変圧器タップ決定処理により算出された値であり、変圧器設定値蓄積部１６０に蓄積される。この変圧器設定値蓄積部１６０に蓄積されたタップ位置は、系統制御装置１００から該当する変圧器に指示され、変圧器でそのタップ位置が設定される。
【００５０】
［新規再生可能エネルギー出力量の例］
図１６は、新規再生可能エネルギー発電装置出力量蓄積部１７０に蓄積されるデータの例を示す。新規再生可能エネルギー発電装置出力量蓄積部１７０に蓄積されるデータは、ＩＤ１７１、配電系統に配置されている電柱番号１７２、連系可能容量１７３、力率１７４、日・時間帯１７５から構成される。図１４に示した処理で算出した各時間断面で連系可能な再生可能エネルギー発電装置の発電量が、連系可能容量１７３の欄に格納される。この新規再生可能エネルギー発電装置出力量蓄積部１７０に蓄積された連系可能容量１７３は、新規の再生可能エネルギー発電装置に指示され、その連系可能容量１７３の配電系統への出力が行われる。
【００５１】
［新規系統制御装置の登録処理］
図１７は、新規に接続された系統制御装置１００の登録処理の流れを示すシーケンス図である。
この新規系統制御装置の登録処理は、系統制御装置連携サーバ２００と、新規の系統制御装置１００との間でのやり取りで実行される。図１７では、新規に接続された系統制御装置１００を、新規系統制御装置１００ａとして示す。
【００５２】
まず、新規系統制御装置１００ａは、太陽光発電装置（ＰＶ）や、変圧器（ＳＶＲ，柱上変圧器など）といった配電系統への接続装置を認証する（ステップＳ１０１）。その後、新規系統制御装置１００ａは、系統制御装置連携サーバ２００に系統制御装置認証申請を送信する（ステップＳ１０２）。
この系統制御装置認証申請を受信した系統制御装置連携サーバ２００は、新規系統連系地点を登録し（ステップＳ１０３）、新規系統制御装置１００ａに系統制御装置認証通知を送信する（ステップＳ１０４）。この系統制御装置認証通知を受信した新規系統制御装置１００ａは、自身の系統連系地点が決定する（ステップＳ１０５）。
【００５３】
その後、系統制御装置連携サーバ２００が、既存系統制御装置リストを新規系統制御装置１００ａへ通知すると（ステップＳ１０６）、新規系統制御装置１００ａは、他の系統制御装置の地点を取得し、不揮発性記憶媒体１９３に保存する（ステップＳ１０７）。
次に、系統制御装置連携サーバ２００が、配電系統情報を新規系統制御装置１００ａへ通知すると（ステップＳ１０８）、新規系統制御装置１００ａは配電系統情報を取得し、不揮発性記憶媒体１９３に保存する（ステップＳ１０９）。
【００５４】
次に、系統制御装置連携サーバ２００が、潮流計算プログラム通知すると（ステップＳ１１０）、新規系統制御装置１００ａは、潮流計算プログラムを取得し、不揮発性記憶媒体１９３に保存する（ステップＳ１１１）。
さらに、系統制御装置連携サーバ２００が、公平性指標を通知すると（ステップＳ１１２）、新規系統制御装置１００ａは、公平性指標を決定し（ステップＳ１１３）、承認を系統制御装置連携サーバ２００に返却する（ステップＳ１１４）。なお、ステップＳ１１３で決定した公平性指標は、揮発性記憶媒体１９３に保存される。
【００５５】
さらにまた、系統制御装置連携サーバ２００がハンチングなどの過剰制御判定指標として、不感帯および不感時間を通知すると（ステップＳ１１５）、新規系統制御装置１００ａは、過剰制御判定指標を決定し、不揮発性記憶媒体１９３に保存する（ステップＳ１１６）。
【００５６】
［新規系統制御装置が既存系統制御装置と連携処理する例］
図１８は、新規系統制御装置１００ａが既存の系統制御装置１００と連携処理をする流れを示すシーケンス図である。図１８では、既存の系統制御装置１００を、既存系統制御装置１００ｂ，１００ｃ，１００ｄとして示す。ここでは、既存系統制御装置１００ｂは太陽光発電装置と接続され、既存系統制御装置１００ｃは下位変圧器（柱上変圧器）と接続され、既存系統制御装置１００ｄは上位変圧器（ＬＲＴなど）と接続される。
【００５７】
まず、新規系統制御装置１００ａは、再生可能エネルギー発電装置出力量を算出すると（ステップＳ１２１）、系統制御装置連携サーバ２００に系統状態マップの作成依頼を行う（ステップＳ１２２）。
この系統状態マップの作成依頼を受信した系統制御装置連携サーバ２００は、系統状態マップを作成し（ステップＳ１２３）、さらに理想電圧分布を算出する（ステップＳ１２４）。作成した理想電圧分布は、通信網で接続されたすべての系統制御装置１００ａ〜１００ｄに通知する（ステップＳ１２５）。
【００５８】
さらに、系統制御装置連携サーバ２００は、変圧器タップ位置を決定する（ステップＳ１２６）。決定した変圧器タップ位置は、通信網で接続されたすべての系統制御装置１００ａ〜１００ｄに通知する（ステップＳ１２７）。
その後、既存系統制御装置１００ｂは、現在の有効電力および無効電力を新規系統制御装置１００ａに通知する（ステップＳ１２８）。
【００５９】
新規系統制御装置１００ａは、接続する太陽光発電装置の有効電力・無効電力を決定する（ステップＳ１２９）と同時に、既存の系統制御装置１００ｂに有効電力・無効電力の調整を要請する（ステップＳ１３０）。その際には、系統制御装置１００ａ内で、公平性算出部１０３により、事前に調整すべき再生可能エネルギーの接続地点を計算している。そこではじめて新規太陽光発電装置の系統連系が可能となる。
図１８の例では、ステップＳ１３０での要請後に、系統制御装置１００ａから承認の通知を受信し（ステップＳ１３１）、新規系統制御装置１００ａは、新規の再生可能エネルギー（太陽光発電装置）の出力量を決定する（ステップＳ１３２）。
【００６０】
このようにして系統連系が行われるが、もしも新規太陽光発電装置の系統連系ができない場合には、新規系統制御装置１００ａの近くの変圧器（下位変圧器）の系統制御装置１００ｃに対して、新規系統制御装置１００ａがタップ位置調整依頼をする（ステップＳ１３３）。このとき、タップ位置が理想電圧分布に基づき計算されており、その値もあわせて依頼の際に送信される。この依頼を受け取った既存系統制御装置１００ｃは、タップ位置を下位変圧器に指示し、下位変圧器（柱上変圧器）のタップ位置を変更する（ステップＳ１３４）。
【００６１】
また、太陽光発電装置が接続された新規系統制御装置１００ａと既存系統制御装置１００ｂは、接続する太陽光発電装置の有効電力・無効電力を、他の既存系統制御装置１００ｃに適時送信する（ステップＳ１３５）。この有効電力・無効電力の送信は、例えば１分間隔、あるいは３０秒間隔で行う。
【００６２】
この状態で、下位変圧器と接続した系統制御装置１００ｃが、再生可能エネルギーの有効電力・無効電力の変動および電圧変動量が不感帯・不感時間の逸脱を感知し、ハンチング発生を判定した場合（ステップＳ１３６）、再調整依頼が行われる。すなわち、ハンチング発生を判定した系統制御装置１００ｃは、太陽光発電装置が接続された新規系統制御装置１００ａと既存系統制御装置１００ｂに対して、有効電力・無効電力再調整依頼を行う（ステップＳ１３７）。
【００６３】
このステップＳ１３７での有効電力・無効電力再調整依頼でもハンチング発生や電圧逸脱が回避しないと判定した場合には（ステップＳ１３８）、系統制御装置１００ｃは、上位変圧器に接続された系統制御装置１００ｄに対してタップ値変更依頼を行う（ステップＳ１３９）。タップ値変更依頼を受信した系統制御装置１００ｄは、ＬＲＴなどの上位変圧器のタップ位置を変更する（ステップＳ１４０）。
【００６４】
このような配電系統の制御が行われることで、地域の電力系統に必要となる有効電力Ｐと無効電力Ｑの調整力が算出され、配電系統の電力系統との協調制御が可能となる。そして、既存の再生可能エネルギーの出力を概ね維持しつつ、新規の再生可能エネルギーが出力可能になる。したがって、再生可能エネルギーの売電機会の均等化を図ることができる。
特に本例の場合には、柱上変圧器のタップ位置の変更を制御できることで、低圧需要家に供給される電圧を適正な電圧に維持しながら、配電系統での再生可能エネルギーの出力量を調整することができ、再生可能エネルギーの出力状況に応じた最適な制御が可能になる。
【００６５】
また、図１８のステップＳ１３６以降に示したように、下位変圧器のタップ位置を変更後、系統電圧が変動を繰り返す振動状態になった場合、周辺の再生可能エネルギー発電装置（ここでは新規の再エネ発電装置）に対して、出力抑制を通知することで、新規の再生可能エネルギー発電装置の接続によって配電系統が好ましくない状態になることを防ぐことができるようになる。
さらに、このような場合に、配電系統に接続された他の系統制御装置と取引を実行した上で、必要有効電力および無効電力の調整力を再算出することで、適切な配電系統の制御が可能になる。具体的には、図１８のステップＳ１３９に示すように、上位変圧器に対してタップ位置調整を依頼して、配電系統を適切な状態にできるようになる。
【００６６】
［変形例］
なお、本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００６７】
例えば、系統制御装置連携サーバ２００と系統制御装置１００とで構成される制御系のシステムは、ブロックチェーン等の分散型データベースをベースとしたスマートコントラクトにより実装することが可能である。また、系統制御装置連携サーバ２００は、電力系統のデータを備えていることから、例えば電力事業者や送配電事業者が備え持つサーバとしてもよい。あるいは、系統制御装置連携サーバ２００が自治体単独で電力系統のデータを備え持つようにしてもよい。
【００６８】
また、図１に示すシステム全体の構成では、変圧器が設置された箇所と、太陽光発電装置が設置された箇所に、それぞれ個別に１台ずつ系統制御装置１００を設置し、それぞれの系統制御装置１００が、個別に変圧器のタップ位置や太陽光発電装置の出力量を制御するようにした。これに対して、１つの系統制御装置１００が、周辺の複数箇所の柱上変圧器などをまとめて制御する構成としてもよい。
また、図２に示す系統制御装置１００が備える構成の一部または全てをサーバ２００が備えるようにして、サーバ２００での演算結果に基づいて、系統制御装置１００が個別の変圧器や太陽光発電装置を制御するようにしてもよい。
【００６９】
また、図２や図３などの構成図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【００７０】
また、各実施の形態例で説明した構成は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラムなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、光ディスク等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００…系統制御装置、１００ａ…新規系統制御装置、１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…既存系統制御装置、１０１…再生可能エネルギー発電量算出部、１０２…系統状態マップ作成部、１０３…公平性算出部、１０４…理想電圧分布算出部、１０５…変圧器タップ位置決定部、１０６…必要有効電力・無効電力調整力決定部、１１０…新規再生可能エネルギー発電装置データベース、１２０…既存再生可能エネルギー発電装置データベース、１３０…変圧器データベース、１４０…気象データのデータベース、１５０…再生可能エネルギー発電量公平性指標蓄積部、１６０…変圧器設定値蓄積部、１７０…新規再生可能エネルギー発電装置出力量蓄積部、１９１…ＣＰＵ（中央制御ユニット）、１９２…メモリ、１９３…不揮発性記憶媒体、１９４…第１通信制御部、１９５…第２通信制御部、１９６，１９７…通信部、２００…サーバ、１０００…配電系統、１１００…変電所、１２００…遮断器、１３００…自動電圧調整器（ＳＶＲ）、１４００…配電線、１５００…需要家の負荷、１６００…太陽光発電装置、１７００…柱上変圧器、１８００…需要家の負荷
【図１】
2020195252.tif 000003
【図２】
2020195252.tif 000004
【図３】
2020195252.tif 000005
【図４】
2020195252.tif 000006
【図５】
2020195252.tif 000007
【図６】
2020195252.tif 000008
【図７】
2020195252.tif 000009
【図８】
2020195252.tif 000010
【図９】
2020195252.tif 000011
【図１０】
2020195252.tif 000012
【図１１】
2020195252.tif 000013
【図１２】
2020195252.tif 000014
【図１３】
2020195252.tif 000015
【図１４】
2020195252.tif 000016
【図１５】
2020195252.tif 000017
【図１６】
2020195252.tif 000018
【図１７】
2020195252.tif 000019
【図１８】
2020195252.tif 000020