(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機器と、当該発電機器により蓄電される直流蓄電装置と、当該直流蓄電装置を交流電力消費機器による交流系統に接続するための自系統連系用インバータと、当該インバータを制御する制御系から構成される蓄電システムを備えた電力需給家による交流の自律分散型の電力システムにおいて、前記直流蓄電装置の蓄電量（kWh）の変化に応じて前記インバータの出力周波数を前記制御系によって連続的に可変制御することを特徴とする交流の自律分散型の電力システム。
【請求項２】
請求項１の自律分散型電力システムによる隣接する電力需給家同士における一方の電力需給家の直流蓄電装置と自系統連系用インバータの間と他方の電力需給家の交流系統とを、制御系を備えた隣接系統連系用インバータを介して相互に接続し、接続した系統の出力周波数を比較して各々の直流蓄電装置の蓄電量の過不足を判断し、出力周波数が高い系統から低い系統へ連系線潮流が流れるように前記隣接系統連系用インバータの制御系により制御することを特徴とする交流の自律分散型の電力システム。
【請求項３】
請求項２の自律分散型電力システムにおいて、自系統連系用インバータの出力周波数と隣接系統連系用インバータで検出される隣接系統の周波数との大小関係に基づいて、前記隣接系統連系用インバータの連系線潮流を制御することを特徴とする交流の自律分散型の電力システム。
【請求項４】
電力需給家には、複数の電力需給家を集合し隣接系統連系用インバータを介して相互に接続した電力需給家の群を含む請求項２又は３の交流の自律分散型の電力システム。
【請求項５】
電力需給制御機器として設ける自系統連系用インバータの制御部、又は、隣接系統連系用インバータの制御部に、動作不能乃至通電不能な不感帯を設定し、出力周波数又は出力電圧を、任意に設定したり変更できる基準レベルに基づいて当該インバータの制御部を作動させる請求項２〜４のいずれかの交流の自律分散型の電力システム。
【請求項６】
自系統連系用インバータにおいては、直流蓄電装置の蓄電量を前記インバータの出力周波数の変化と関係付け、蓄電量の減少が一定範囲内であるときは前記インバータの出力周波数を変化させない制御をする請求項５の交流の自律分散型の電力システム。
【請求項７】
隣接系統連系用インバータでは、一方の系統と他方の系統の出力周波数を比較し、周波数の差異が一定範囲内にあるときは、当該一定範囲を不感帯に設定して連系線潮流を流さないように制御する請求項５の交流の自律分散型の電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流系統の電力消費機器と、発電機器と、自系統連系用インバータを有する直流蓄電装置による蓄電システムとを備えた電力需給家における交流の自律分散型電力システムと、前記と同じ機器と蓄電システムを備えた複数の電力需給家が、隣接系統連系用インバータを電力需給制御機器として相互に接続し、複数の電力需給家の間で過不足電力を融通する交流の自律分散型電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力系統（電力システム）は、図８に示すように、大規模発電所９１を頂点とし電力需要家９２を裾野とする「放射状系統」が基本である。図８では、複数の送電系統を確保するために、一部で「ループ系統」が導入されている。この種の電力系統は、広域（たとえば数万ｋｍ２）であり、かつ大規模（数十ＧＷ）に、単一システムとして構成されている。【０００３】
一方、近年、ソーラー発電、燃料電池による系統連系型の分散発電システム（たとえば、特許文献１〜３など参照）が注目されている。系統連系型の分散発電システムは、通常、従来の放射状の電力系統の末端領域あるいは末端に近い局所領域に構築されるもので、従来の電力系統との連系を前提としている。
【特許文献１】特開平６−３２７１４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８８２公報
【特許文献３】特開２００２−４４８７０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、図８に示した従来の電力系統構造では、電力の移送が大量で長距離に亘り、かつ、常時連続して行われる（「同時同量則」）ため損失が多く、また、太陽エネルギー・風力エネルギー等の再生可能なエネルギー由来の発電では、その再生可能エネルギーが遍在しているため、これらのエネルギーを利用した大規模発電所を構築しにくい。【０００５】
本発明の発明者らは、上記の問題点を解消することを目的として、ＷＯ/2008/047400として国際公開された自律分散型電力システムに関する発明を先に提案している。【０００６】
本発明の目的は、直流蓄電装置に蓄電される電力を自系統連系インバータで変換した交流電力を交流系統の電力消費機器で需要し、かつ、そのための電力の供給もできる電力需給家の自律分散型電力システム、或は、そのような電力システムを夫々に備えて接続された複数の電力需給家が、従来の電力系統に依拠することなく自立できる交流の自律分散型電力システムを提供することにある。なお、このことは本発明システムが、従来の電力系統と並存することを排除する趣旨ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明電力システムの第一の構成は、発電機器と、当該発電機器により蓄電される直流蓄電装置と、当該直流蓄電装置を交流電力消費機器による交流系統に接続するための自系統連系用インバータと、当該インバータを制御する制御系から構成される蓄電システムを備えた電力需給家による交流の自律分散型の電力システムにおいて、前記直流蓄電装置の蓄電量（kWh）の変化に応じて前記インバータの出力周波数を前記制御系によって連続的に可変制御することを特徴とするものである。
【０００８】
上記の本発明電力システムでは、隣接する電力需給家同士における一方の電力需給家の直流蓄電装置と自系統連系用インバータの間と他方の電力需給家の交流系統とを、制御系を備えた隣接系統連系用インバータを介して相互に接続し、接続した系統の出力周波数を比較して各々の直流電力装置の蓄電量の過不足を判断し、出力周波数が高い系統から低い系統へ連系線潮流が流れるように前記隣接系連系用インバータの制御系により制御することができる。【０００９】
また、上記の本発明電力システムでは、複数の電力需給家を集合し隣接系統連系用インバータを介して相互に接続した電力需給家の群を含む区分された群単位で、上記と同様に過不足蓄電量の融通（やり取り）を行う制御をすることができる。【００１０】
さらに上記の本発明電力システムでは、自系統連系用インバータの出力周波数と隣接系統連系用インバータで検出される隣接系統の周波数との大小関係に基づいて、前記隣接系統連系用インバータの連系線潮流を制御することができる。この点は自群系統連系用インバータと隣接群系統連系用インバータについても同様である。
ここで、電力需給制御機器として設ける自系統連系用インバータの制御部、又は、隣接系統連系用インバータの制御部に、任意に設定及び変更できる動作不能乃至通電不能な不感帯を基準レベルとして設定し、周波数又は連系線潮流を、前記基準レベルに基づいて前記インバータの制御部を作動させることができる。【００１１】
また、上記不感帯の設定の仕方としては、一例として、自系統連系用インバータにおいては、直流蓄電装置の蓄電量を前記インバータの出力周波数の変化と関係付けて、蓄電量の減少が一定範囲内であるときは、前記インバータの出力周波数を変化させない制御を行えばよい。【００１２】
隣接系統連系用インバータでは、一方の系統と他方の系統の周波数を比較し、周波数の差異が一定範囲内にあるときは、これを不感帯に設定して連系線潮流を流さないように制御する。
以上に述べた設定する不感帯に基づいた制御は、区分された複数の電力需給家の群の間においても上記と同様に適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、自系統連系用インバータの出力周波数に、各電力需給家における蓄電装置の電力量（kWh）の多寡を反映させることにより、特別な通信回路を設けることなく、系統内の電源機器や需給家に対して電力需給状況を伝達することができるという利点がある。【００１４】
この利点により各電力需給家に制御可能な電源（ディーゼル発電機など）を導入した場合には、そのAFC運転（周波数制御運転）が可能となる一方、例えば、大口需要がある電力需給家に負荷制限（デマンドサイドマネジメント）を果たすことも可能になる。【００１５】
一方、隣接系統連系用インバータの制御において、例えば系統Ａと系統Ｂとの周波数を比較し、周波数が高い系統（Ａ又はＢ）から周波数が低い系統（Ｂ又はＡ）へ連係線潮流を流せば、両系統Ａ，Ｂの蓄電装置の電力量は平準化される。【００１６】
因みに、周波数は交流系統においてはグローバルな変数であるから、周波数を検出することにより、特別な通信回線を要することなく、自系統端の情報のみで制御が可能になるのである。連系線潮流制御の具体策の一例としては、両系統の周波数差に比例した潮流の大きさを設定しておき、潮流の方向は、周波数高の系統から周波数低の系統への流れの方向を正の極性とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の実施の形態例について、図を参照して説明する。
添付した図において、図１は本発明電力システムの構成の第一例を示すブロック図、図２は本発明電力システムの構成の第二例を示すブロック図、図３は図１，図２の電力システムにおける一つの電力需給家の請求項１の発明に対応した実施の形態例を説明するためのブロック図、図４は請求項２の発明に対応した隣接する電力需給家同士の接続形態例を説明するためのブロック図、図５は図４の接続形態における制御系の実施形態例を説明するためのブロック図、図６は蓄電池電力量に基づく垂下特性を示す線図、図７はニューラルネットワークの工程図を示すブロック図、図８は従来の電力系統を説明するためのブロック図である。【００１８】
図１，図２に例示した本発明電力システム１は、一例として５つの電力需給家１１〜１５が、図１では電力需給家１１を中心として他の電力需給家１２〜１５が放射状に接続され、図２では各電力需給家１１〜１５がカスケード接続されて、相互に接続されている。
各電力需給家１１〜１５は、それぞれ、図３に例示するように再生可能エネルギーを利用した少なくとも１つの発電機器１０１と、ＮＡＳ電池等の直流蓄電機器１０２と、複数の負荷（交流電気機器、以下、「交流系統」ともいう）１０３と、電力需給制御機器の一例として前記蓄電装置１０２と交流系統１０３の間に配置した自系統連係用インバータ１０４を備えている。なお、前記インバータ１０４の制御系は、図における当該インバータ１０４のブロックに含まれているものとする。この点は、後述するインバータ１５４，１６４においても同じである。また、本発明電力システムに連系できる電力需給家は、図１〜図３に示されない他の電力需給家でも、前記電力需給家１１〜１５と同様の機器１０１〜１０４を備えており、各機器は枝状の屋内配線に接続されているものとする。
ここで、図示される各電力需給家１１〜１５のすべて、或は、図示しないが本発明電力システムに連系される任意の電力需給家では、発電機器１０１、又は／及び、蓄電機器１０２を、トラック等の荷台に搭載して、或は、搭載可能に設置しておき、必要が生じた場合に前記発電機器１０１や蓄電機器１０２を、他の電力需給家へ指し向け、そこで電力の受け渡しを行うようにすることもできる。【００１９】
本発明では、各電力需給家間は疎結合している。すなわち、図１，図２に例でいえば各電力需給家１１〜１５は、基本的には自律型であり、電力不足が生じたときに他の電力需給家から電力の供給を受け、電力余剰が生じたときに他の電力需給家に電力を供給することができるように結合されている。【００２０】
本発明における電力需給家１１〜１５は、たとえば、一般家屋、集合住宅、小・中・大の各規模の工場、低層・中層・高層の各層のビルディング等である。また、これら一般家屋、集合住宅等の電力需給家が複数集合した電力需給家の群も、本発明の電力需給家１１〜１５又はそれらのいずれかとして扱う。
典型的には、発電機器１０１は、ソーラー発電器、燃料電池、ＮＡＳ電池等のＤＣ電源（以下、直流蓄電装置ともいう）である。発電機器１０１としては、太陽光発電や風力発電、マイクロ水力発電やバイオマス発電のような再生エネルギー発電システムが使用されることが多いが、ガスエンジン方式，ガスタービン方式，燃料電池方式などによるコ・ジェネレーションシステム（以下、この明細書ではコ・ジェネという）が用いられることもある。なお、一部の発電機器やバイオマス発電機器、コ・ジェネはＡＣ電源であるので、変換することなくそのまま交流系統に使用できるが、その出力をＡＣ／ＤＣ変換して直流蓄電装置１０２に貯え、ＤＣ電源として使用することができる。
さらに、発電機器１０１、及び／又は、蓄電装置１０２には、図示しないが、フライホイールユニットを用いることもできる。蓄電機器１０２には、蓄電池と電気二重層コンデンサを組合せた蓄電機器を含む。交流系統の負荷１０３は、商用交流電源で駆動される電灯、空調機、冷蔵庫、電磁調理器、炊飯器等のＡＣ機器である。【００２１】
本発明において、各電力需給家における電力の需用，供給を制御するために設けられる電力需給制御機器として、図３の例では、自系統連系用インバータ１０４を用いている。そして、本発明の各電力需給家に備えられた蓄電装置１０２の一例である図２のＮＡＳ電池システム（蓄電池１０２とインバータ１０４）は、当該電力需給家における電力需給を制御するために、インバータ１０４の周波数と電圧を次のように制御する。
すなわち、上記ＮＡＳ電池システム（１０２，１０４）は、ＣＶＣＦモード（定電圧制御・定周波数制御モード）で運転する。ＣＶＣＦモードでは、ＮＡＳ電池のインバータ出力電圧の周波数が独立変数として任意に設定可能であるから、この周波数を当該電力需給家の定格周波数として、発電機器システム１０１の基準周波数とする。
そうすれば、周波数維持、即ち、当該電力需給家における電力需給の制御は、当該ＮＡＳ電池システムのみで行い、発電機器１０１は最大出力での運転をすればよい。【００２２】
一方、ＮＡＳ電池システム（１０２，１０４）のＣＶＣＦモードでの運転では、インバータ１０４の出力電圧の大きさも制御可能であるから、例えば、出力電圧維持、即ち、無効電力制御は、ＮＡＳ電池システムの制御とともに制御機能を備えた発電機器１０１も協調して制御する。具体的には、発電機器１０１や蓄電機器１０２の定格容量に応じた垂下率特性を考慮した制御分担とする。【００２３】
上記の電力需給についての制御が、各電力需給家において可能であることによって、例えば、図１，図２の電力需給家１１において電力余剰が生じたとき、具体例として負荷１０３の電力使用量が低減しかつ蓄電機器１０２が満充電あるいは満充電に近くなったことがインバータ１０４が具備する制御系に検出されたら、発電機器１０１が生成する電力を、隣接系統連系用インバータ１６４を介して電力が不足している他の電力需給家に供給する。
この電力供給においては、余剰電力のある電力需給家の当該発電機器１０１、又は、蓄電機器１０２を電力不足の電力需給家の傍に移動させて電力供給するようにもできる。
一方、電力需給制御機器として各電力需給家間に設けた隣接系統連系用インバータ１６４は、一例として電力需給家１１において電力不足が生じたとき、たとえば負荷１０３の電力使用量が急増したことを、前記インバータ１６４の周波数又は／及び電圧の制御部で検出し、電力余剰が生じている他の電力需給家１２〜１５のいずれかに電力需給制御機器として設けた隣接系統連系用インバータ１６４を介して電力授受部に電力の供給を受けて負荷１０３を駆動し、あるいは蓄電機器１０２に蓄電することができる。【００２４】
次に、電力需給家１１と電力需給家１５の間における過不足電力の受け渡しの例を、図４により説明する。
図４に例示した他の電力需給家１５は、発電機器１５１と、直流蓄電機器１５２と、電力需給制御機器としての自系統連系用インバータ１５４と交流電気機器１５３を備えているものとする。発電機器１５１は、典型的にはコ・ジェネやバイオマス発電設備を含む火力，水力，風力等の中小規模設備であり、直流蓄電機器１５２は、典型的には二次電池であるが、二次電池と電気二重層コンデンサを組合せたものもある。図４の電力需給家１５は、自系統連系用インバータ１５４を介して、自系統の交流系統１５３に電力を供給でき、この点は図３の電力需給家１１と同様である。また、図４の電力需給家１５は、電力需給家１１のほか、他の電力需給家１２〜１４との間でも電力の供給を受けることが可能である。この電力需給家１１と同１５における電力の受け渡しは、図４に示すように隣接系統連系用インバータ１６４を介してなされるが、先に述べたように電力需給家１１の移動可能な発電機器１０１や蓄電機器１０２を、当該電力需給家１５に持ち込むことによっても行うことができる。【００２５】
図４において、電力需給家１５が電力需給家１１との間でやり取りする電力は、例えば、発電機器１５１により生成した電力または蓄電機器１５２に蓄電された電力であり、電力需給家１５が電力需給家１１から供給される電力は蓄電機器１５２に蓄電される。
本発明電力システムでは、各電力需給家での隣接系統連系用インバータ１６４を介しての電力授受（受け渡し）において、各電力需給家におけるコ・ジェネやバイオマス発電機を含む複数の発電機器を、予測される天候，電力需要の予測，熱需要の予測などに基づく値、或は、各電力需給家による設定値などに基づいて自動的にも手動的にも制御することができる。
さらに、各電力需給家１１〜１５は、他の電力需給家における各々の隣接系統連系用インバータ１６４から情報（周波数又は電圧）を参照し、かつ、当該各電力需給家で予測される電力消費量に基づいて、各電力需給家１１〜１５の間に設けた隣接系統連系用インバータ１６４の動作条件を設定又は変更することができる。【００２６】
図４に例示した各発電機器１０１，１５１において、例えばソーラー発電器はコンディショナーにより、燃料電池やマイクロ・コ・ジェネレータはパワーコンディショナーなどにより、個々の発電機器ごとに個々に制御されるものでもよい。
本発明電力システムでは、電力需給制御機器として機能する隣接系統連系用インバータ１６４により各発電機器１０１，１５１に共通した制御要素を統括的に制御し、個々の発電機器１０１，１５１に固有の制御要素は個々に制御することにより、一括りの電力需給家１１や同１５における発電機器１０１や１５１を、全体として最適に制御することができる。【００２７】
因みに、従来のソーラー発電器や燃料電池等の各発電機機器は、夫々のパワーコンディショナーにより、フル出力の制御と系統の接続を制御するだけであったが、本発明では、各発電機器の出力をゼロからフル出力の間で、フライホイールユニット等を利用して需給される電力を平準化し、個々の電力需給家における自系統連系用インバータ１０４，１５４により自在に制御することができるように構成している。【００２８】
なお、上記の蓄電機器１０２や同１５２は、ＤＣ電源として典型的には二次電池、例えばＮＡＳ電池を単独で用いるが、本発明電力システムでは、蓄電機器１０２，１５２に蓄電池（二次電池）と電気二重層コンデンサを併用し、自系統連系用インバータ１０４，１５４を介して自系統の交流電気機器に電力を供給することができる。【００２９】
ここで、前記の蓄電池と電気二重層コンデンサを併用すると、例えば蓄電特性や放電特性に応じた使い分けをする制御などを、自系統連系用インバータ１０４，１５４によって制御することにより、各電力需給家における電力の需要態様の多様化、或は、各需給家における電力の供給態様の多様化に合理的に対応することができる。
また、電力需給家１１に備えられた負荷１０３（交流系統）としての各種の電気機器は、従来は、単純に個別に電力を投入，遮断（ＯＮ，ＯＦＦ）することにより、個々に運転されている。この点は、他の電力需給家１２〜１５についても同じである。【００３０】
しかし、本発明電力システムでは、一例として当該電力需給家１１における負荷１０３を構成する個々の電気機器、例えば、冷蔵庫，エアコン，ＴＶなどを、自系統連系用インバータ１０４の制御部に起動優先順や起動電力の大きさ（大きい順、又は、その逆順）などを設定しておき、例えば起動の順序（又は、遮断の順序）を、設定した順に、或は、起電力が大きい順になどとなるように制御することにより、消費電力の平準化を図ることが可能になる。
また、起動電力の大きな電気機器１０３が起動されるときは、その起動時の電力を、電気二重層コンデンサを備えた蓄電池やフライホイールユニットから供給するように、電力需給制御部を作動させることができる。
さらに、予測し難い一般家庭の電力需要やそのピーク時に対しては、各家庭の冷蔵庫やエアコンなどの電気機器１０３に、例えば２時間程度当該機器１０３の運転が可能なバッテリ等の蓄電機器（図示せず）を搭載しておき、需要ピーク時の電力不足を当該電力需要家の内部において補うようにすることができる。この手法も、消費電力の平準化に寄与する。【００３１】
上記のように起動時の優先順など制御することなどにより消費電力の平準化ができると、各電気機器１０３の起動時にインバータ１０４の制御部や各電気機器１０３に流れ易い過大電流を分散制御できるから、当該インバータ１０４自体や各電気機器、或はそれらの間を繋ぐ配線などの配線部品の寿命を延ばすことができる。【００３２】
また、図５に例示するように、電力需給家１１の周波数と電力需給家１５の周波数を連系線潮流制御回路１７０で検出し、この検出結果に基づいて隣接系統連系用インバータ１６４を制御することにより、連係線潮流に脈動を生じない、或は、脈動を生じにくくする制御が可能になるから、個々の電力需給家における電気機器のより安定した動作を確保する上でも有用である。
さらには、各電力需給家間での電力需給の制御と使用するＤＣ電力のＡＣ化によって、例えばＴＶの待機状態やその他の機器の待機運転の不要化を図ることができるので、無駄な電力消費を抑止できる。【００３３】
ここで、図４，図５に例示した電力需給家１１と同１５を隣接系統連系用インバータ１６４によって連系する目的は、各電力需給家１１と同１５に設置されている直流蓄電機器１０２，１５３と自系統連系用のインバータ１０４，１５４による直流蓄電機器、例えば、ＮＡＳ電池システムの充電電力量を、両電力需給家１１と同１５の間で平準化することである。この連系により、一方の電力需給家１１又は同１５内で発生する可能性がある電力供給支障を事前に回避し、電流需給の信速性を向上させることができる。このことは、上記以外の電力需給家間においても同様である。【００３４】
次に、隣接系統間での連系線潮流の制御態様について、具体的には、どちらの電力需給家の方向へどれだけの電力を流すかについては、ＮＡＳ電池システム１０２，１０４などに付随して配備した隣接系統連系用インバータ１６４によって実行する。【００３５】
この実施例では、連系用潮流は、ＮＡＳ電池（蓄電機器の一例、以下、同じ）の充電電力量が多い方から少ない方へ流れるように制御する。このためには連系用インバータ１６４の隣接する電力需給家におけるＮＡＳ電池の充電電力量を検出して把握する必要がある。ここでは、ＮＡＳ電池の充電電力量の多寡は、各ＮＡＳ電池に付設した各自系統連系用インバータの発生電圧の周波数を検出し、これに反映させる。即ち、充電電力量が多い場合には、その電力需給家の定格周波数を高めに設定し、逆に少ない場合にはその電力需給家の定格周波数を低めに設定する。【００３６】
上記のような制御態様を採れば、隣接系統連系用インバータの制御において、一の電力需給家と他の電力需給家の周波数を比較し、周波数高側の電力需給家から周波数低側の電力需給家へ潮流を流せばよい。周波数は、交流系統におけるグローバルな変数であるから、これを検出して制御することにより特別な通信回線を要することなく、自系端の情報（周波数）のみで制御できることになる。因みに、連系線潮流の大きさは、一案として両電力需給家の周波数差に比例するように設定する。【００３７】
図６に直流蓄電池の電力量に基づく垂下特性を模式的に示す。
図６において、縦軸（Ｙ軸）が自系統連系インバータの周波数設定値、横軸（Ｘ軸）が蓄電池の充電電力量（ｋＷｈ）であるとき、垂下特性が基準電力量を示す点を通る右上り（左下り）の特性線で描かれたとすると、電力量が目標（基準電力）よりも多い場合にはインバータの周波数を高側に設定し、電力量が目標（基準電力）よりも少ない場合にはインバータの周波数を低側に設定する。【００３８】
上記のような蓄電池電力量に基づく垂下特性により各電力需給家の自系統連系用インバータを制御すると、各電力需給家が備えた蓄電池容量に応じた電力量に平準化することが可能になる。
各電力需給家の周波数に蓄電池の充電電力量の大小を反映させると、同一の電力需給家内ではどこで検出しても同じであるから、特別な通信回線を要することなく、各電力需要家内の電源や負荷に対して電力の需給状況の情報を伝達することができる。これによって、各電力需給家における電源側や負荷側での電力需給の制御が可能になるのである。【００３９】
以上に述べた本発明電力システムの特徴をまとめると、次の通りである。
まず、各電力需給家においては、 (1)自然エネルギー発電機器（太陽光，風力，マイクロ水車など）は、利用するエネルギーを最大限に電力変換するような運転制御をする。 (2)電力貯蔵手段たるＮＡＳ電池などは、ＣＶＣＦモードで運用する。（3）ＣＶＣＦモードにおける設定周波数は、ＮＡＳ電池などの蓄電機器の充電電力量に応じて可変できるようにする。具体的には、充電電力量が目標値（基準値）より多いときは、定格周波数より高めに設定し、逆に目標値より少ない場合には、定格周波数より低めに設定する。【００４０】
各電力需給家の複数を連系して制御するため、本発明では、電力貯蔵手段たる蓄電機器に自系統連系用インバータのほかに隣接系統連系用インバータを備える構成とした。隣接系統連系用インバータに連系された２つの電力需給家間においては、両者の周波数を検出し、周波数差に応じた連系電力の制御を行う。即ち、周波数が高めの電力需給家から低めの電力需給家へ電力を融通する。【００４１】
本発明においては、各電力需給家における蓄電機器の蓄電（充電）電力量についての基準値（目標電力値）、或は、自系統連系用インバータに設定する基準周波数（目標周波数）には、ある幅の不感帯を設定することにより、連系潮流が両電力需給家の間で過剰な回数乃至は過剰な頻度で電力融通（電力の受け渡し）のために流れることがないようにする。【００４２】
このための手法、つまり、不感帯の設定には、以下に説明する手法を採ることができるので、次にこの手法について述べる。【００４３】
本発明電力システムにおける潮流方向の決定をする基準となる充電電力量（又は周波数）は、図７に例示した制御ブロックのニューラルネットワークによって予測値を得る。即ち、まず、各電力需給家の翌日の総発電量，最大電力需要量，総電力需要量を予測する。この予測について、以下に説明する。【００４４】
まず、翌日の各電力需給家の「太陽電池総発電量」と「日最大電力需要量」及び「日総電力需要量」を推定（予測）する。推定には当該各需給家の地域およびその隣接地域の翌日の天気予報と過去の天気情報及び、「太陽電池総発電量」，「日最大電力需要量」，「日総電力需要量」の各実績，カレンダー情報（曜日，祝祭日）、理論日射量データを階層型ニューラルネットワークに入力することで行う。
ニューラルネットワークは、各電力需給家の地域及び周辺地域の気候パターンと、地域の総発電量，電力需要の実績のデータ組み合わせをパターンとして学習し、翌日の天気予想パターンを過去のパターンと照合することで非線型補間推定をするものである。
このパターン学習は、毎日観測データを用いてモデルを更新を行うので推定精度も日々向上を続ける。また、各電力需給家の各地域内の環境変化（太陽電池総容量，需要家の変化，長期的な気象変動，中期的な異常気象など）に対しても自立的なモデル更新により対応する。なお、各電力需要家の地域内における各需給家データベースの構築も不要である。【００４５】
上記予測は、次の手順で実行する。
(i)   発電量及び電力需要量を予測するニューラルネットワークモデルを準備する（存在しない場合は、ダミーデータで仮モデルを作成する）。このモデルに過去の実績データ、及び、翌日の天気予報、及び、カレンダー情報、及び、当日の快晴時の日射量（理論値）を入力する。（このとき、予測精度向上のため当該地域だけではなく、近隣地域の天気情報も付加することが望ましい）
(ii)  総発電量，最大電力需要量，総電力需要量を予測する。（パターン照合による非線型補間推定）
(iii) ニューラルネットワーク再学習のための実績データを収集する。
実績データを収集し、ニューラルネットワーク再学習の準備をする。実績データとは、当日を含む過去一定期間の各種実績データ（発電量，最大電力，総電力，天気，カレンダー情報，理論快晴時日射量）である。
(iv)  ニューラルネットワークにバックプロパゲーション（誤差逆伝搬法）を用いて再学習させる。
(v)   更新したニューラルネットワークで、翌日の総発電量，最大電力需要量，総電力需要量を予測する。
以下、(i)〜(v)の繰返して予測データの精度を上げる。【００４６】
上記のようにして、各電力需給家における翌日の総発電量，最大電力需要量，総電力量の予測値（データ）が得られたら、各電力需給家ごとに、基準となる充電電力量（目標値）を夫々に求め、さらに各目標値の前後に幅を持たせた不感帯を設定する。【００４７】
以上に述べた本発明電力システムにおける各電力需給家１１，１５などは、夫々が備えた電力需給制御機器となる隣接系統連系用インバータ１６４をノードとして他の電力需給家の間で、電力ネットワークが形成されている。従って、自系統連系用インバータ１０４（１５４），隣接系統連系用インバータ１６４は、各電力需給家１１，１５の間での電力のやり取りを制御する機能を備えている。【００４８】
ところで、図１，図２に例示した本発明電力システムでは、電力需給家の適宜複数を集めた群を、電力需給家１１〜１５又はそれらのいずれかとして扱うことができる。この電力需給家群としては、たとえば、数十戸〜１万戸程度を想定している。また、電力需給家群としては「町」単位、「市」単位、「県」単位などで形成することもできる。【００４９】
図示しないが、電力需給家群同士は、隣接系統連系用インバータを介して相互に接続される。相互接続には、電力需給家群が、上，下方向で階層化された接続がある。【００５０】
電力需給家群の各上位階層と下位階層との接続も、隣接系統連系用インバータを介して相互に階層接続される。【００５１】
本発明の実施形態では、図示しないが、各電力需給家が、分枝状に接続されている場合もあれば、星状に接続した接続パターン、或は、網状に接続したパターン、更には、これらを複合した態様で接続したパターンを採ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、複数の電力需給家が、隣接系統連系用インバータを介して相互接続されて構成され、しかも、接続される各電力需給家間に、情報伝達用の通信線を要せず、従来公知の既存電力系統に拠らない自律型の電力システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明電力システムの構成の第一例を示すブロック図。
【図２】本発明電力システムの構成の第二例を示すブロック図。
【図３】図１，図２の電力システムを構成する一つの電力需給家の請求項１の発明に対応した実施の形態例を説明するためのブロック図。
【図４】請求項２の発明に対応した隣接する電力需給家同士の接続形態例を説明するためのブロック図。
【図５】図４の接続形態における制御系の実施形態例を説明するためのブロック図。
【図６】蓄電池電力量に基づく垂下特性を示す線図。
【図７】ニューラルネットワークの工程図を示すブロック図。
【図８】従来の電力系統を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
【００５４】
１                              本発明電力システム
１１，１２，１３，１４、１５    電力需給家
１０４，１６４                  連系用インバータ
１０１                          発電機器
１０２                          蓄電機器（ＮＡＳ電池など）
１０３                          負荷（交流系統）
【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】
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【図８】
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