(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線における電圧の許容範囲の上限値である許容電圧上限値を記憶する手段と、
前記配電線の各地点に設置された電圧計から、当該各地点において計測された電圧値を取得する手段と、
前記配電線の電圧抑制対策が必要な時間である対策時間を取得する手段と、
取得した前記電圧値の少なくとも１つが前記許容電圧上限値より大きい場合に、前記許容電圧上限値より大きい電圧値から前記許容電圧上限値を減算して電圧降下を算出し、その電圧降下のために前記配電線に連系させるべき電気給湯器を選定し、当該電気給湯器の消費電力の合計及び取得した前記対策時間に基づいて、前記配電線の当該地点における電圧値を許容範囲内にするのに必要な湯沸しの水量を計算する手段と、
前記電気給湯器の各タンクに残っている水の量である残水量を取得する手段と、
取得した前記残水量に基づいて、前記湯沸しの水量を各電気給湯器に配分する手段と、
前記湯沸しの水量を配分した各電気給湯器に湯沸しを指示する手段と、
を備えることを特徴とする電圧抑制処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧抑制処理装置であって、
前記湯沸しの水量を各電気給湯器に配分する手段は、
前記配電線に連系する分散型電源又は前記配電線に系統電力を送電する変電所の近傍の電気給湯器を優先的に選定する
ことを特徴とする電圧抑制処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電圧抑制処理装置であって、
翌日の気象情報、電力需要及び配電線の状態に基づいて、翌日に分散型電源により前記配電線の電圧値が前記許容電圧上限値より大きくなる時間帯、地点及び電圧値を予測する手段と、
予測した結果に基づいて、翌日に必要な湯沸しの水量を計算し、翌日に湯沸しを行うべき電気給湯器を選定し、選定した各電気給湯器に前記湯沸しの水量を配分する手段と、
前記湯沸しの水量を配分した各電気給湯器に水の確保を指示する手段と、
をさらに備えることを特徴とする電圧抑制処理装置。
【請求項４】
コンピュータにより、配電線の電圧の抑制処理を行う方法であって、
前記コンピュータは、
前記配電線における電圧の許容範囲の上限値である許容電圧上限値を記憶するステップと、
前記配電線の各地点に設置された電圧計から、当該各地点において計測された電圧値を取得するステップと、
前記配電線の電圧抑制対策が必要な時間である対策時間を取得するステップと、
取得した前記電圧値の少なくとも１つが前記許容電圧上限値より大きい場合に、前記許容電圧上限値より大きい電圧値から前記許容電圧上限値を減算して電圧降下を算出し、その電圧降下のために前記配電線に連系させるべき電気給湯器を選定し、当該電気給湯器の消費電力の合計及び取得した前記対策時間に基づいて、前記配電線の当該地点における電圧値を許容範囲内にするのに必要な湯沸しの水量を計算するステップと、
前記電気給湯器の各タンクに残っている水の量である残水量を取得するステップと、
取得した前記残水量に基づいて、前記湯沸しの水量を各電気給湯器に配分するステップと、
前記湯沸しの水量を配分した各電気給湯器に湯沸しを指示するステップと、
を実行することを特徴とする電圧抑制処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電圧抑制処理方法であって、
前記コンピュータは、
前記湯沸しの水量を各電気給湯器に配分するステップにおいて、
前記配電線に連系する分散型電源又は前記配電線に系統電力を送電する変電所の近傍の電気給湯器を優先的に選定する
ことを特徴とする電圧抑制処理方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の電圧抑制処理方法であって、
前記コンピュータは、
翌日の気象情報、電力需要及び配電線の状態に基づいて、翌日に分散型電源により前記配電線の電圧値が前記許容電圧上限値より大きくなる時間帯、地点及び電圧値を予測するステップと、
予測した結果に基づいて、翌日に必要な湯沸しの水量を計算し、翌日に湯沸しを行うべき電気給湯器を選定し、選定した各電気給湯器に前記湯沸しの水量を配分するステップと、
前記湯沸しの水量を配分した各電気給湯器に水の確保を指示するステップと、
をさらに実行することを特徴とする電圧抑制処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置により配電線の電圧が上昇した時に、その電圧を抑制する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、地球温暖化対策の一環として、自然エネルギーによる発電電力の買取制度に呼応するように、太陽光発電装置を自宅に設置する人が増えている。太陽光発電装置は、天候により発電量が変化するとともに、発電時に配電線の電圧を上昇させてしまうことが多くある。一方、太陽光発電装置のインバータの交流側電圧が規定値まで上昇すると、太陽光発電装置自体が発電を抑制するようになっており、発電能力があるにもかかわらず、発電できない状態が発生することがある。
【０００３】
そこで、それらの解決手法として、以下のような技術が提案されている。  
（１）特許文献１「太陽光発電装置及びその制御方法」
太陽光発電装置のインバータ部の交流電圧が規定値以上になった場合、インバータ部と、負荷（電気温水器、鉛蓄電池等の二次電池や燃料電池等の可逆発電装置を含む電力貯蔵装置）との間に設けた通電制御器により、負荷の入り切りや電気容量を制御する。  
（２）特許文献２「貯湯式給湯装置およびプログラム」
気象予測情報に応じて、貯湯タンク内の残湯量が、利用者が昼間に使う一定湯量以下の場合、その一定湯量まで深夜時間帯に湯を沸かし、日中に太陽光発電装置の発電電力を利用して残りの湯を沸かす。また、貯湯タンク内に一定湯量以上ある場合、深夜時間帯には湯を沸かさず、日中に太陽光発電電力を利用して残りの湯を沸かす。これにより、利用者の利便を損なうことなく、深夜電力の利用を削減し、省エネルギーを目指す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４２４００号公報
【特許文献２】特開２００８-２７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の先行技術には、以下のような課題が残されている。  
（１）特許文献１「太陽光発電装置及びその制御方法」
太陽光発電装置のインバータ部の交流側電圧が規定値まで上昇した場合、太陽光発電電力を家庭内の負荷に通電することにより、配電線の電圧上昇を抑制することは可能と考えるが、太陽光発電による売電を継続する技術ではない。  
（２）特許文献２「貯湯式給湯装置およびプログラム」
太陽光発電電力を宅内の電気給湯器に活用することにより、配電線の電圧上昇を抑制することは可能と考えるが、太陽光発電による売電を継続する技術ではない。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、分散型電源による配電線の電圧上昇を抑制するとともに、分散型電源の発電電力の売電を継続することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、電圧抑制処理装置であって、配電線における電圧の許容範囲の上限値である許容電圧上限値を記憶する手段と、前記配電線の各地点に設置された電圧計から、当該各地点において計測された電圧値を取得する手段と、前記配電線の電圧抑制対策が必要な時間である対策時間を取得する手段と、取得した前記電圧値の少なくとも１つが前記許容電圧上限値より大きい場合に、前記許容電圧上限値より大きい電圧値から前記許容電圧上限値を減算して電圧降下を算出し、その電圧降下のために前記配電線に連系させるべき電気給湯器を選定し、当該電気給湯器の消費電力の合計及び取得した前記対策時間に基づいて、前記配電線の当該地点における電圧値を許容範囲内にするのに必要な湯沸しの水量を計算する手段と、前記電気給湯器の各タンクに残っている水の量である残水量を取得する手段と、取得した前記残水量に基づいて、前記湯沸しの水量を各電気給湯器に配分する手段と、前記湯沸しの水量を配分した各電気給湯器に湯沸しを指示する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、配電線に連系する電気給湯器に湯沸しをさせて、配電線から負荷に流れる電流を増加させることにより、配電線電圧の上昇を抑制することができる。そして、負荷として電気給湯器を用いることにより、そのタンク内に残っている水の量に応じて、湯沸しによる消費電力量を調整することができ、必要な対策時間だけ継続する電圧降下が得られる。また、例えば、ある需要家宅に設置された太陽光発電等の分散型電源による電力に起因して配電線電圧が上昇した場合でも、他の需要家宅の電気給湯器が上昇分の電力量を消費し、配電線電圧を抑制するので、分散型電源による電力を宅外に給電し、売電を継続することができる。
また、各タンクに現在残っている水の量を取得し、それに基づいて必要な水量を配分された電気給湯器で湯沸しを行うことにより、配電線電圧の抑制に必要な量の水を沸かすことができ、ひいては、精度よく電圧を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の上記電圧抑制処理装置において、前記湯沸しの水量を各電気給湯器に配分する手段は、前記配電線に連系する分散型電源又は前記配電線に系統電力を送電する変電所の近傍の電気給湯器を優先的に選定することとしてもよい。  
この構成によれば、分散型電源の近傍の電気給湯器で湯沸しを行うと、分散型電源の発電電力により上昇した配電線電圧をその場ですぐに降下させられる。また、変電所の近傍の電気給湯器で湯沸しを行うと、系統電力の送電元付近で配電線電圧を抑えることになり、送電元付近から末端までの配電線全体の電圧を降下させられる。これによれば、電圧抑制に効果的な箇所にある電気給湯器を選定し、湯沸しを指示することにより、効率的に電圧抑制対策の処理を実行することができる。
【００１１】
また、本発明の上記電圧抑制処理装置において、翌日の気象情報、電力需要及び配電線の状態に基づいて、翌日に分散型電源により前記配電線の電圧値が前記許容電圧上限値より大きくなる時間帯、地点及び電圧値を予測する手段と、予測した結果に基づいて、翌日に必要な湯沸しの水量を計算し、翌日に湯沸しを行うべき電気給湯器を選定し、選定した各電気給湯器に前記湯沸しの水量を配分する手段と、前記湯沸しの水量を配分した各電気給湯器に水の確保を指示する手段と、をさらに備えることとしてもよい。  
この構成によれば、前日において翌日（当日）の配電線電圧の抑制に必要になるであろう水量を確保することにより、当日の配電線電圧の上昇に速やかに対処することができる。
【００１２】
なお、本発明は、電圧抑制処理方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分散型電源による配電線の電圧上昇を抑制するとともに、分散型電源の発電電力の売電を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】配電系統システム１の構成を示す図である。
【図２】電圧抑制処理装置７の機能ブロック構成及びその周辺の装置構成を示す図である。
【図３】電圧抑制処理装置７の記憶部７５に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は電力需要データベース７５Ａの構成を示し、（ｂ）は配電線系統データベース７５Ｂの構成を示し、（ｃ）は配電線作業計画データベース７５Ｃの構成を示す
【図４】電圧抑制処理装置７の処理を示すフローチャートである。
【図５】配電系統システム１の構成例を示す図である。
【図６】電力抑制対策の前後における高圧配電線３の電圧を示す図であり、（ａ）は対策前の配電線電圧を示し、（ｂ）は対策後の配電線電圧を示す。
【図７】電圧抑制対策のスケジュール例を示す図である。
【図８】電気温水器６１の実施例を示す図であり、（ａ）は電気温水器の例１を示し、（ｂ）は電気温水器の例２を示す。
【図９】エコキュート６２の実施例を示す図である。
【図１０】通信機能付き電力量計の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施の形態に係る配電系統システムは、太陽光発電装置等の分散型電源が連系している配電線の電圧が上昇したときに、その配電線に電気給湯器を負荷として接続し、余剰電力を消費させるものである。そのとき、配電線系統や電力需要の状況に基づいて、電圧抑制に効果がある地点の電気給湯器を、優先的に接続対象として選定する。これによれば、分散型電源による配電線の電圧上昇を抑制するとともに、電圧上昇が発生しても分散型電源による発電及び売電を継続させることができる。
【００１６】
≪システムの構成と概要≫
図１は、配電系統システム１の構成を示す図である。配電系統システム１は、変電所が系統電力を送電する配電線、その配電線に連系する負荷及び分散型電源を含む配電系統に関するシステムであり、変電所２、高圧配電線３、計測装置４、柱上変圧器ＴＲ、低圧線５、顧客宅６、太陽光発電装置ＰＶ、電圧抑制処理装置７、ネットワーク８及び気象情報サーバ９を備える。変電所２は、発電所又は他の変電所（図示せず）からの電力を受電し、高電圧（例えば、６６００Ｖ）を高圧配電線３に送電する。高圧配電線３は、変電所２に接続され、鉄塔等により延設されることにより、変電所２から受電した高電圧を各地域に配電する。計測装置４は、鉄塔等に設置され、高圧配電線３の各地点における電圧、電流、電力等を計測し、その計測データを電圧抑制処理装置７に送信する。
【００１７】
柱上変圧器ＴＲは、高圧側に高圧配電線３が接続され、低圧側に低圧線５が接続され、例えば、６６００Ｖの高電圧と、１００Ｖの低電圧とを相互に変圧する。低圧線５は、柱上変圧器ＴＲの低圧側と、顧客宅６とを接続する低圧配電線及び引込線であり、柱上変圧器ＴＲから顧客宅６の負荷へ電力を供給し、一方、顧客宅６の分散型電源から柱上変圧器ＴＲへ電力を送電する。顧客宅６は、電力会社との間で電力使用や売電の契約を交わしている顧客の住宅であり、系統電力を消費する家電機器等の負荷や、発電を行う太陽光発電装置ＰＶ等の分散型電源が設置される。なお、顧客宅６の中には、負荷の１つとして、電気温水器６１やエコキュート６２（図２参照、「エコキュート」は登録商標）等の電気給湯器を備える住宅がある。
【００１８】
電圧抑制処理装置７は、高圧配電線３の電圧が上昇したときに、顧客宅６の電気給湯器の電源を投入して、電力を消費するように処理する装置であり、計測装置４、顧客宅６に備えられた電気給湯器に接続するとともに、インターネット等のネットワーク８経由で気象情報サーバ９に接続する。気象情報サーバ９は、今後の気象予測情報を電圧抑制処理装置７に送信する。
【００１９】
図２は、電圧抑制処理装置７の機能ブロック構成及びその周辺の装置構成を示す図である。電圧抑制処理装置７には、計測装置４、ネットワーク８、電気温水器６１及びエコキュート６２が通信可能に接続される。
【００２０】
電圧抑制処理装置７は、通信部７１、表示部７２、入力部７３、処理部７４及び記憶部７５を備え、各部がバス（図示せず）を介してデータを送受信可能なように構成される。外部の装置との間でデータを送受信する通信部７１として、計測データ受信部７１Ａ、気象予測情報受信部７１Ｂ、電気給湯器送信部７１Ｃ及び電気給湯器受信部７１Ｄが設けられる。計測データ受信部７１Ａは、計測装置４から高圧配電線３の電流、電圧、電力等の計測データを受信し、電圧抑制対策量計算部７４Ａに出力するとともに、処理部７４経由で電力需要データベース７５Ａに記憶する。気象予測情報受信部７１Ｂは、ネットワーク８を介して気象予測情報を受信し、電圧抑制対策量計算部７４Ａ及び電圧上昇予測地点計算部７４Ｄに出力する。電気給湯器送信部７１Ｃは、対策指令部７４Ｃ及び確保水量配分計算部７４Ｆから指令データを取得し、電気温水器６１及びエコキュート６２に送信する。電気給湯器受信部７１Ｄは、電気温水器６１及びエコキュート６２から残水量データや水温の計測値、湯温の設定値を受信し、対策可能顧客選定部７４Ｂに出力する。
【００２１】
表示部７２は、処理部７４からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部７３は、オペレータがデータ（例えば、高圧配電線３に関する作業予定のデータ）を入力する部分であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。
【００２２】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリ上のプログラムを実行することにより電圧抑制処理装置７全体の制御を行う処理部７４のモジュールとして、電圧抑制対策量計算部７４Ａ、対策可能顧客選定部７４Ｂ、対策指令部７４Ｃ、電圧上昇予測地点計算部７４Ｄ、事前確保水量計算部７４Ｅ及び確保水量配分計算部７４Ｆが設けられる。
【００２３】
電圧抑制対策量計算部７４Ａは、当日に計測データ受信部７１Ａから取得した、高圧配電線３のある地点における電圧が基準値を超えているときに、その電圧を抑制して基準値以内にするために必要な対策量（開閉器区間ごとの電圧）を計算し、対策可能顧客選定部７４Ｂに出力する。
【００２４】
対策可能顧客選定部７４Ｂは、電圧抑制対策量計算部７４Ａから電圧抑制に必要な対策量を取得し、その対策量を湯沸しで実現する際に必要な水の量を計算するとともに、電気給湯器受信部７１Ｄから各電気給湯器の残水量を取得し、湯沸しに必要な水の量と、実際の残水量とに基づいて、電圧抑制の対策が実施可能な顧客宅６を選定する。例えば、同じ柱上変圧器ＴＲ配下のグループであるＡ群の顧客宅６の電気給湯器だけでは対策が不十分である場合には、別の群の顧客宅６にも対策実施の対象範囲を広げる。別の群は、Ａ群の近くであって、基本的には太陽光発電装置ＰＶが多く設置されている箇所が選定されるが、太陽光発電装置ＰＶが分散している場合には、例えば、変電所２の近くも選定の候補になる。そのとき、配電線系統データベース７５Ｂを参照する。
【００２５】
また、対策可能顧客選定部７４Ｂは、電気給湯器受信部７１Ｄから各電気給湯器における水温の計測値及び湯温の設定値を取得し、「湯温の設定値＜タンク内の水温＋２０℃」であった場合、湯温の設定値を「タンク内の水温＋２０℃」とするように電気給湯器に変更指令を送信する。２０℃は、水を湯にする際の温度上昇分である。
【００２６】
対策指令部７４Ｃは、対策可能顧客選定部７４Ｂから対策が可能な顧客宅６及びその水量の配分、変更が必要な湯温の設定値（電気給湯器への変更指令）を取得し、電気給湯器送信部７１Ｃを介して、電気温水器６１及びエコキュート６２に対策指令を発行する。
【００２７】
電圧上昇予測地点計算部７４Ｄは、気象予測情報受信部７１Ｂから取得した、翌日の気象情報や各データベースに基づいて、翌日に電圧が基準値を超えて上昇すると予測される、高圧配電線３上の地点及び時間帯を計算し、上昇した電圧を基準値以内に抑制するために必要な対策量を計算し、事前確保水量計算部７４Ｅに出力する。事前確保水量計算部７４Ｅは、電圧上昇予測地点計算部７４Ｄから翌日の電圧抑制に必要な対策量を取得し、その対策量を湯沸しで実現する際に事前に確保すべき水の量を計算する。確保水量配分計算部７４Ｆは、事前確保水量計算部７４Ｅから確保すべき水の量を取得し、電気給湯器ごとに確保すべき水の量の配分を計算し、電気給湯器送信部７１Ｃを介して、電気温水器６１及びエコキュート６２に確保指令を発行する。
【００２８】
処理部７４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする記憶部７５には、電力需要データベース７５Ａ、配電線系統データベース７５Ｂ及び配電線作業計画データベース７５Ｃが設けられる。その詳細は、別途説明する。
【００２９】
電気温水器６１及びエコキュート６２は、各顧客宅６に設けられる電気給湯器であり、太陽光発電装置ＰＶの設置された顧客宅６でなくてもよい。電気温水器６１は、残った水を深夜に全量沸かすのが主流である。エコキュート６２は、数百リットルの容量のタンクを備え、夜間でも日中でも１リットル単位で水を沸かすことができる。従って、例えば、最初に電気温水器６１の水を全量沸かし、その後、エコキュート６２でリットル単位に調整する方法をとることにより、精度よく電力消費ができ、ひいては、精度よく高圧配電線３の電圧抑制ができる。
【００３０】
図２に示すように、電気温水器６１は、通信部６１Ａ、電力量計６１Ｂ、残水量計測部６１Ｃ、水温計測部６１Ｄ及び湯温設定部６１Ｅを備える。通信部６１Ａは、電圧抑制処理装置７との間でデータの送受信を行う部分である。電力量計６１Ｂは、電気温水器６１で消費される電力量を計測するとともに、電圧抑制処理装置７からの指令を受けて、残水量の確保、湯沸かしの開始及び終了、設定された湯温の保持を制御する。残水量計測部６１Ｃは、電気温水器６１のタンク内に残っている水の量を計測し、電圧抑制処理装置７に通知する。水温計測部６１Ｄは、タンク内の水温を計測し、電圧抑制処理装置７に通知する。湯温設定部６１Ｅは、湯温の設定値を記憶し、電圧抑制処理装置７からの指令に応じて変更し、現時点の湯温の設定値を電圧抑制処理装置７に通知する。
【００３１】
エコキュート６２は、通信部６２Ａ、電力量計６２Ｂ、残水量計測部６２Ｃ、装置状態認識部６２Ｄ、水温計測部６２Ｅ及び湯温設定部６２Ｆを備える。通信部６２Ａは、電圧抑制処理装置７との間でデータの送受信を行う部分である。電力量計６２Ｂは、エコキュート６２で消費される電力量を計測するとともに、電圧抑制処理装置７からの指令を受けて、残水量の確保、湯沸かしの開始及び終了、設定された湯温の保持を制御する。残水量計測部６２Ｃは、エコキュート６２のタンク内に残っている水の量を計測し、電圧抑制処理装置７に通知する。装置状態認識部６２Ｄは、エコキュート６２の稼動・停止状態を認識し、電圧抑制処理装置７に通知する。水温計測部６２Ｅは、タンク内の水温を計測し、電圧抑制処理装置７に通知する。湯温設定部６２Ｆは、湯温の設定値を記憶し、電圧抑制処理装置７からの指令に応じて変更し、現時点の湯温の設定値を電圧抑制処理装置７に通知する。
【００３２】
≪データの構成≫
図３は、電圧抑制処理装置７の記憶部７５に記憶されるデータの構成を示す図である。図３（ａ）は、電力需要データベース７５Ａの構成を示す。電力需要データベース７５Ａは、高圧配電線３における電力需要に関するデータベースであり、計測データ７５Ａ１及び対策時間７５Ａ２を記憶する。計測データ７５Ａ１は、各計測装置４から受信した電圧、電流、電力等の計測値データである。対策時間７５Ａ２は、高圧配電線３の電圧抑制対策に必要な時間を示し、例えば、２時間が設定される。各タンクの湯沸しを順次行うか、並行して実施するかによって、各タンクの水量に基づく湯沸し全体の時間も変わるので、対策時間７５Ａ２が決まれば湯沸しスケジュールの調整が必要になるし、湯沸しスケジュールが確定していれば対策時間７５Ａ２が計算できる。
【００３３】
図３（ｂ）は、配電線系統データベース７５Ｂの構成を示す。配電線系統データベース７５Ｂは、高圧配電線３及びその配下に関するデータベースであり、低圧許容範囲７５Ｂ１、配電線インピーダンス７５Ｂ２、変圧器変圧比７５Ｂ３、顧客宅データ７５Ｂ４及び稼動配電線経路７５Ｂ５を記憶する。低圧許容範囲７５Ｂ１は、柱上変圧器ＴＲの低圧側における電圧許容範囲を示し、例えば、１０１±６Ｖ、又は、１０１±３Ｖの範囲が設定される。配電線インピーダンス７５Ｂ２は、高圧配電線３上の各地点間のインピーダンスを示し、これらにより、変電所２から各地点までのインピーダンスを計算することができる。変圧器変圧比７５Ｂ３は、各柱上変圧器ＴＲの変圧比（例えば、６６００Ｖ／１００Ｖ）である。顧客宅データ７５Ｂ４は、各顧客宅６の電気給湯器（電気温水器６１及びエコキュート６２）の有無、有のときの電気給湯器の容量、太陽光発電装置ＰＶの有無、有のときの発電容量を記憶する。なお、顧客宅データ７５Ｂ４は、高圧配電線３上の接続位置（柱上変圧器ＴＲの連系点）ごとに分類される。稼動配電線経路７５Ｂ５は、現時点で実際に稼動している配電線の経路を示し、随時最新の状態が更新、設定される。例えば、高圧配電線３Ａ及び３Ｂがあって、顧客宅６Ｃが通常使っている高圧配電線３Ａに事故が発生した場合には、高圧配電線３Ｂを用いるようになる。このとき、稼動中の配電線の経路が変更され、変電所２から顧客宅６Ｃまでの配電ルートが変わるので、電圧降下が変化する。従って、常時最新の配電線経路を把握しておく必要がある。
【００３４】
図３（ｃ）は、配電線作業計画データベース７５Ｃの構成を示す。配電線作業計画データベース７５Ｃは、高圧配電線３における作業計画に関するデータベースであり、作業予定７５Ｃ１及び当日変更内容７５Ｃ２を記憶する。作業予定７５Ｃ１は、高圧配電線３の開閉器区間ごとに作業予定を示す。当日変更内容７５Ｃ２は、作業予定７５Ｃ１のうち、当日に変更が発生した内容が速やかに更新される。
【００３５】
≪システムの処理≫
図４は、電圧抑制処理装置７の処理を示すフローチャートである。本処理は、電圧抑制処理装置７において、主として処理部７４が、通信部７１経由で他の装置との間でデータを送受信し、記憶部７５のデータを参照、更新しながら、高圧配電線３の電圧抑制を行うものである。
【００３６】
まず、処理対象日の前日において、電圧抑制処理装置７は、翌日（すなわち、処理対象日の当日）の何時頃に、高圧配電線３上のどの地点で電圧上昇が発生するかを予測する（Ｓ４０１）。詳細には、電力需要データベース７５Ａ（前日及び過去の計測データ７５Ａ１）、配電線系統データベース７５Ｂ（低圧許容範囲７５Ｂ１の上限値、稼動配電線経路７５Ｂ５の高圧配電線３の状態、顧客宅データ７５Ｂ４の太陽光発電装置ＰＶの発電容量等）、配電線作業計画データベース７５Ｃ（翌日の作業予定７５Ｃ１）及び気象情報サーバ９からの気象予測情報に基づいて、翌日の配電線電圧の上昇が発生する時間帯及び地点を予測する。このとき、オームの法則を基礎原理とした潮流及び電圧の計算方法が用いられる。例えば、電力需要が少なくなり、一方、日射量が多くなることにより、余剰電力が増加し、高圧配電線３の電圧値が上限値を超えると推測される場合に、その時間帯、地点及び電圧値を推定する。
【００３７】
次に、電圧抑制処理装置７は、高圧配電線３上のうち、予測した地点に基づいて、どの地点の電気給湯器にどのくらいの水の量を確保すべきかを計算し、各々の電気温水器６１及びエコキュート６２に配分確保指令を出力する（Ｓ４０２）。すなわち、太陽光発電装置ＰＶにより高圧配電線３の電圧が上昇するであろう、翌日の時間帯に沸かすべき水の量を、例えば、電圧上昇の予測地点の周辺に位置する電気給湯器において事前に確保する。そのとき、高圧配電線３の電圧抑制対策への協力を承諾した顧客宅６に対して、契約プランや料金メニューを作成して、事前に水の確保を依頼する。
【００３８】
例えば、４００Ｌのタンクを持っているが、毎日湯を３００Ｌしか使っていない顧客宅６とは、タンク内に常時１００Ｌの水を残しておいてもらい、その代わりに電力料金の割引を行うといった契約をする。そして、そのような契約を１００軒の顧客宅６としている場合に、前日に８０００Ｌの水量が必要であると予測したときには、８０軒の顧客宅６には事前に１００Ｌ沸かす予定及び水の確保を改めて依頼する旨を連絡し、予測した必要水量では足りなくなった場合に備えて、２０軒の顧客宅６に対しても水を沸かす可能性があり、１００Ｌの水の確保を依頼する旨を連絡する。
【００３９】
当日になると、電圧抑制処理装置７は、高圧配電線３の各地点に設置された計測装置４から電圧値を取得し、高圧配電線３に電圧上昇が発生しているか否かを監視する（Ｓ４０３）。例えば、柱上変圧器ＴＲの高圧側の各計測電圧を変圧器変圧比７５Ｂ３により低圧側に換算した各電圧値のうち、少なくとも１つが１０７Ｖ（低圧許容範囲７５Ｂ１の上限値）を超えたか否かをチェックする。電圧上昇が発生していなければ（Ｓ４０３のＮＯ）、各計測装置４から取得した電圧値の監視を継続する（Ｓ４０３）。電圧上昇が発生していれば（Ｓ４０３のＹＥＳ）、電力需要データベース７５Ａ（対策時間７５Ａ２）、配電線系統データベース７５Ｂ（配電線インピーダンス７５Ｂ２、稼動配電線経路７５Ｂ５）、配電線作業計画データベース７５Ｃ（当日変更内容７５Ｃ２）、高圧配電線３における電圧及び電流の計測データに基づいて、電圧上昇の抑制に必要な対策量（電圧値）を計算する（Ｓ４０４）。このとき、対策量の計算は、潮流計算等の技術を用いて、開閉器区間ごとに行われる。
【００４０】
次に、電圧抑制処理装置７は、電圧抑制の対策量に応じて沸かすべき水の量があるか否かを確認するために、前日に配分確保指令を出した電気温水器６１及びエコキュート６２から現在タンク内に残っている水の量、水温の計測値及び湯温の設定値を取得する（Ｓ４０５）。そして、配電線系統データベース７５Ｂ（顧客宅データ７５Ｂ４）に基づいて、電圧上昇の抑制に効果がある地点（例えば、太陽光発電装置ＰＶが設置されている顧客宅６又はその周辺）の電気給湯器（電気温水器６１及びエコキュート６２）を選定する（Ｓ４０６）。続いて、その選定結果に基づいて、対象になった電気給湯器の電源の入切を制御する（Ｓ４０７）。電気給湯器を負荷として高圧配電線３に接続することにより、高圧配電線３から負荷へ流れる電流を増加させて、高圧配電線３の電圧上昇を抑制することができる。
【００４１】
例えば、当日１４時に残っている水の量を一括して受信し、前日に水の使用を連絡した８０軒の方を優先して湯を沸かす指示を出し、足りなければ、その不足分を、前日に水の確保を連絡した２０軒に沸かす指示を出す。そのとき、例えば、２０軒の中で、残水量が多い順に沸かす指示を出すことにより、効率的に電圧抑制の処理を行うことができる。
【００４２】
その後、電圧抑制対策の効果を確認するとともに、新たな電圧上昇の発生を検出するために、Ｓ４０３の電圧上昇チェックに戻る。
【００４３】
なお、Ｓ４０５で取得した、電気給湯器のタンク内における水温の計測値及び湯温の設定値に関しては、それらの差が２０℃より小さければ、差が２０℃になるように湯温の設定値を変更する指令を電気給湯器に発行する。
【００４４】
≪実施例≫
図５は、配電系統システム１の構成例を示す図である。高圧配電線３上には、各柱上変圧器ＴＲの連系点としてＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点及びＥ点が設けられ、各柱上変圧器ＴＲ配下にある顧客宅６のグループをそれぞれＡ群、Ｂ群、Ｃ群、Ｄ群及びＥ群とする。Ｂ点の上流側には、ＳＶＣ（Static Var Compensator）が設けられる。ＳＶＣは、静止型無効電力補償装置とも呼ばれ、負荷状態において無効電力を連続的に変化させて、応答速度の速い無効電力補償を行う。ここでは、高圧配電線３の途中で電圧を上昇させる役割を果たす。なお、各配電線のインピーダンスを以下に示す。  
・変電所２〜Ａ点：１３２Ω
・Ａ点〜ＳＶＣ  ：  ６６Ω
・ＳＶＣ〜Ｂ点  ：  ６６Ω
・Ｂ点〜Ｃ点    ：１３２Ω
・Ｃ点〜Ｄ点    ：１３２Ω
・Ｄ点〜Ｅ点    ：１３２Ω
【００４５】
図６は、電力抑制対策の前後における高圧配電線３の電圧を示す図である。図６（ａ）は、対策前の配電線電圧を示す。図６（ｂ）は、対策後の配電線電圧を示す。
【００４６】
以下、図５及び図６を参照しながら、当日に行われる電圧抑制処理装置７の処理の実施例を説明する。
【００４７】
（Ｓ１）高圧配電線３に設置されている計測装置４の電圧測定値から、Ａ点の電圧値が６８２０Ｖであることを推定する。これは、配電線の途中に何もなければ、電圧は一様に（一定の傾きで）降下又は上昇することによる。すなわち、図６（ａ）のグラフにおいて、変電所２における送り出し電圧６７００Ｖと、計測装置４の計測電圧Ｘとを結ぶ直線を下流側に延長したときに、その延長線と、Ａ点を通る垂直線とが交わる点が示す電圧値（高圧側：６８２０Ｖ）を特定する。そして、柱上変圧器ＴＲの低圧側は、変圧器変圧比７５Ｂ３により１０７．２Ｖ（＝６８２０×１００／６３６０）と推定される。
【００４８】
（Ｓ２）そこで、Ａ点の低圧側を１０５Ｖ（低圧許容範囲７５Ｂ１の上限値）に調整する。すなわち、柱上変圧器ＴＲの高圧側は、変圧器変圧比７５Ｂ３により６６８０Ｖ程度（≒６６７８＝１０５×６３６０／１００）に調整する。これにより、Ａ点の電圧降下に必要な対策量は、１４０Ｖ（＝６８２０−６６８０）となる。すなわち、１４０Ｖ程度の電圧降下を発生させる負荷が必要になる。なお、通常１０１±６Ｖの範囲内に収まるように電圧調整するが、今回の目標は１０１±３Ｖ程度になるように記載する。
【００４９】
（Ｓ３）電力需要データベース７５Ａ（対策時間７５Ａ２）と、配電線系統データベース７５Ｂ（顧客宅データ７５Ｂ４の電気給湯器容量、稼動配電線経路７５Ｂ５）と、配電線作業計画データベース７５Ｃ（当日変更内容７５Ｃ２）とから、対策に必要な水量を算出する。
【００５０】
なお、以下に計算手順の例を示す。  
（１）まず、電力需要データベース７５Ａから電圧抑制が必要な時間（対策時間）を取得する。ここでは、対策時間を２Ｈとする。  
（２）電圧抑制対策への協力を承諾した顧客の電気給湯器の消費電力及びタンク内の水量を取得する。  
（３）消費電力に基づく電圧シミュレーションを実施し、必要な電圧降下を満たす、Ａ〜Ｄ群の電気給湯器を系統に接続するパターンを導き出す。  
（４）導き出したパターンに基づく消費電力の合計及び対策時間から、対策に必要な水量を算出する。  
水量＝消費電力の合計×対策時間×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
消費電力の合計を１４ＫＷと想定すれば、必要な水量は約１２００Ｌ（≒１２０４Ｌ）となる。なお、湯沸しにおいては、温度を２０℃上昇させることにしている。これは、水温は２０℃前後であり、使用している湯の平均温度は４０℃であるため、水を湯にするためには、その差である２０℃の温度上昇が必要になるからである。
【００５１】
（Ｓ４）電圧抑制対策への協力を承諾した顧客宅６の電気給湯器に残っている水の量を取得し、群ごとに合計する。（Ａ群：８００Ｌ、Ｂ群：４００Ｌ、Ｃ群：４００Ｌ、Ｄ群：７００Ｌ）
（Ｓ５）変電所２の送り出し電圧を６７００Ｖとして、電圧シミュレーションを開始する。変電所２の送り出し電圧は、時間帯ごとに変化するが、この時間帯では６７００Ｖとする。各インピーダンスは、配電線インピーダンス７５Ｂ２により計算する。電圧降下は、変電所２〜Ａ点のインピーダンスと、各群の消費電力の電流換算値とを掛けることで求める。
【００５２】
［例］
変電所２〜Ａ点のインピーダンス１３２Ωと、Ａ群の消費電力９．３ＫＷとから、Ａ点で１０３．９Ｖの電圧降下Ｅ（高圧側）が発生する。  
Ｅ＝Ｒ×Ｉ＝１３２×９３００／（√３×６８２０）≒１０３．９［Ｖ］
変電所２〜Ａ点のインピーダンス１３２Ωと、Ｂ群の消費電力２ＫＷとから、Ａ点で２３．１Ｖの電圧降下Ｅ（高圧側）が発生する。  
Ｅ＝Ｒ×Ｉ＝１３２×２０００／（√３×６６００）≒２３．１［Ｖ］
変電所２〜Ａ点のインピーダンス１３２Ωと、Ｃ群の消費電力２ＫＷとから、Ａ点で２３．２Ｖの電圧降下Ｅ（高圧側）が発生する。  
Ｅ＝Ｒ×Ｉ＝１３２×２０００／（√３×６５８０）≒２３．２［Ｖ］
【００５３】
以上から、Ａ点で合計１５０．２Ｖの電圧降下が見込める。なお、対策時間２Ｈ分の電力量に見合う水量が各群ともに確保されていることを確認する。例えば、Ａ群に関して、以下に示す。  
必要な水量＝消費電力の合計×対策時間×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
＝９．３ＫＷ×２Ｈ×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
＝７９９．８≦８００Ｌ
次に、Ｂ群に関して、以下に示す。  
必要な水量＝消費電力の合計×対策時間×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
＝２ＫＷ×２Ｈ×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
＝１７２≦４００Ｌ
次に、Ｃ群に関して、以下に示す。  
必要な水量＝消費電力の合計×対策時間×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
＝２ＫＷ×２Ｈ×８６０ｋｃａｌ÷２０℃
＝１７２≦４００Ｌ
【００５４】
（Ｓ６）Ａ、Ｂ、Ｃ群の対象給湯器に、電源投入制御を行い、湯を沸かす。  
（Ｓ７）２時間経過後、（Ｓ１）〜（Ｓ６）を繰り返しているうちに、陽も落ちて、電圧上昇が発生しなくなる。  
（Ｓ８）翌日のために、電力需要データベース７５Ａ（当日の計測データ７５Ａ１）と、配電線作業計画データベース７５Ｃ（翌日の作業予定７５Ｃ１）とに基づいて、事前に確保する水量を計算し、顧客宅６へ配分データを送信する。  
例えば、天候も、配電線系統も、当日と同様ならば、Ａ群に８００Ｌ、Ｂ群及びＣ群に２００Ｌを確保するようにデータを送信する。Ｂ群、Ｃ群の残り２００Ｌずつは、予備配分とし、「もしかしたら、使用するかも知れません。」という意味で確保する。このとき、今日の２００Ｌずつを使用した顧客宅６は予備配分に回すことで、同じ群内の顧客の公平感を維持する。  
（Ｓ９）翌日を迎えて、（Ｓ１）から処理する。
【００５５】
なお、同じ群内にある電気給湯器に対する水の配分は、例えば、次のように行われる。  
・Ａ群の顧客宅Ａ１は、４ＫＷヒータで２００Ｌの水が事前に用意されている。  
・Ａ群の顧客宅Ａ２は、５．３ＫＷヒータで２００Ｌの水が事前に用意されている。  
・Ａ群の顧客宅Ａ３は、４ＫＷヒータで２００Ｌの水が事前に用意されている。  
・Ａ群の顧客宅Ａ４は、５．３ＫＷヒータで２００Ｌの水が事前に用意されている。
【００５６】
そして、図７に示すスケジュールで対策が実施される。すなわち、２時間の対策時間のうち、前半の１時間は、顧客宅Ａ１及びＡ２の電気給湯器に電源を投入し、合計４００Ｌの水を沸かす。次に、後半の２時間は、顧客宅Ａ３及びＡ４の電気給湯器に電源を投入し、合計４００Ｌの水を沸かす。これによれば、２時間で８００Ｌの水を沸かしたことになり、所定の電圧抑制の効果を奏する。
【００５７】
図８は、電気温水器６１の実施例を示す図である。図８（ａ）は、電気温水器の例１を示す。流量計ＱＦ１は、タンク内に給水した水の量を計測し、１時間ごとに給水実績データを残水量計測部に送信する。流量計ＱＦ２は、タンクから使用した湯の量を計測し、１時間ごとに使用実績データを残水量計測部に送信する。残水量計測部は、流量計ＱＦ１から給水実績データを受信し、流量計ＱＦ２から使用実績データを受信し、給水実績データから使用実績データを減算することにより、タンク内に残っている水の量（残水量）を算出し、通信部に出力する。通信部は、残水量計測部からタンク内の残水量を取得し、電圧抑制処理装置７に送信する。
【００５８】
図８（ｂ）は、電気温水器の例２を示す。残水量の計算方法及び送信方法は、図８（ａ）の例１と同様である。例１との相違点としては、タンク内に設けられたモータの回転によってＩＨヒータが上下に移動することにより、例えば、５〜１０リットル単位の湯沸しを実現することができる。タンクの直径を小さくすることにより、１リットル単位の湯沸しも可能になる。
【００５９】
図９は、エコキュート６２の実施例を示す図である。湯沸しの原理としては、まず、タンクの下部にある水（水温２０℃程度）を給湯熱交換器に循環ポンプにより送出する。給湯熱交換器には、圧縮機により圧縮され、高温になった気体が通っており、その気体により給湯熱交換器を通過する水を湯（湯温４０〜９０℃）にする。循環ポンプにより給湯熱交換器へ送出する水量を調整することにより、１リットル単位での湯沸しが可能になる。なお、残水量の計算方法及び送信方法は、図８（ａ）の電気温水器の例１と同様である。
【００６０】
通信機能付電力量計は、エコキュートの稼動停止状況を、離れた場所にある電圧抑制処理装置７に送信する。一方、電圧抑制処理装置７から稼動指令を受信した場合には、強制的に湯を沸かす。そして、タンク内の湯が設定温度になったときに、湯沸しを停止する。
【００６１】
図１０は、通信機能付き電力量計の実施例を示す図である。通信機能付き電力量計は、電源と、電気給湯器との間に接続され、受信部により稼動指令又は停止指令を外部から受信し、電気給湯器への給電をＯＮ又はＯＦＦにする。また、送信部により稼動状況を外部に送信する。なお、電気給湯器の機能によって給電をＯＮ又はＯＦＦにすることも可能である。
【００６２】
なお、上記実施の形態では、図２に示す電圧抑制処理装置７内の各部を機能させるために、処理部７４で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る電圧抑制処理装置７が実現されるものとする。この場合、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。
【００６３】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、太陽光発電装置ＰＶによる高圧配電線３の電圧上昇を抑制するとともに、太陽光発電装置ＰＶによる売電を継続することができる。
【００６４】
詳細には、高圧配電線３の電圧上昇を抑制する対策のために、電気温水器６１やエコキュート６２等の電気給湯器を活用するので、電圧抑制の対策にかかる費用を軽減できるとともに、太陽光発電装置ＰＶの発電及び宅外への給電を制限することなく、発電電力の売電を継続することができる。そして、電気給湯器を活用することにより、上昇した電圧を精度よく抑制することができるので、太陽光発電装置ＰＶの発電電力が大きくなっても、高圧配電線３の電圧を適正な値に維持し、運用することができる。
【００６５】
さらに、太陽光発電装置ＰＶの発電電力量が予測できるので、系統電力を供給する火力発電所等の稼動を調整し、燃料費を削減することが可能である。次に、電気給湯器で沸かすための水を事前に確保するのに協力頂いた顧客宅６に対して、料金割引等を実施することにより、太陽光発電装置ＰＶの設置者以外にもメリットが生じる。そして、配電線電圧の上昇を抑制する対策費用の一部を、太陽光発電装置ＰＶの設置者に負担してもらい、その負担金を電圧抑制対策に協力した電気給湯器の顧客宅６に対して支払うことにより、両者の負担のバランスをとることができる。
【００６６】
≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、上記実施の形態では、太陽光発電装置ＰＶについて説明したが、他の分散型電源であってもよく、例えば、風力発電装置や太陽熱発電装置等であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１      配電系統システム
２      変電所
３      高圧配電線（配電線）
４      計測装置（電圧計）
５      低圧線
６１    電気温水器（電気給湯器）
６２    エコキュート（電気給湯器）
７      電圧抑制処理装置
７４    処理部
７５    記憶部
７５Ａ  電力需要データベース（電力需要）
７５Ｂ  配電線系統データベース（配電線の状態）
７５Ｃ  配電線作業計画データベース（配電線の状態）
７５Ｂ１  低圧許容範囲（許容電圧上限値）
９      気象情報サーバ（気象情報）
【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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【図７】
0005394351.tif 000008
【図８】
0005394351.tif 000009
【図９】
0005394351.tif 000010
【図１０】
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