(57)【要約】【課題】電力系統に多数の分散型電源が接続されるような状況でも電力系統の需給バランスを効率よく調整できるようにする。【解決手段】超伝導状態に保持した超伝導体３を送電線に２介在させて送電を行い、超伝導体３の少なくとも一部を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった部分において電力系統に生じた余剰電力を消費させることにより電力系統の需給バランスを調整する。具体的には、冷媒４に浸すことにより超伝導状態に保持した超伝導体３を送電線２に介在させて送電を行い、超伝導体３のうち余剰電力の大きさに応じた体積分を冷媒の外に露出させることにより体積分を常伝導状態に相転移させ、余剰電力をこの体積分において消費させることにより電力系統の需給バランスを調整するようにする。超伝導体３としては、例えばＹ（イットリウム）系の高温超伝導体を用いる。
2013014795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導状態に保持した超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体の少なくとも一部を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった部分において電力系統に生じた余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電力調整方法であって、冷媒に浸すことにより超伝導状態に保持した超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた体積分を前記冷媒の外に出すことにより前記体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電力調整方法であって、冷媒に浸すことにより超伝導状態に保持した複数の超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を前記冷媒の外に出すことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電力調整方法であって、前記超伝導体の夫々を、夫々の高さを段階的に変えた状態で前記冷媒に浸すことにより前記超伝導体の夫々を超伝導状態に保持し、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を、高い位置にある前記超伝導体から順に前記冷媒の外に出していくことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項５】
請求項３又は４のいずれか一項に記載の電力調整方法であって、複数の前記超伝導体の夫々を、前記冷媒が供給される複数の小室の夫々に個別に収容し、前記小室の上方に開口を設け、前記超伝導体が前記小室の内外を移動する際に前記開口を開放し、それ以外の場合は前記開口を封止するように機能する蓋体を設けることを特徴とする電力調整方法。
【請求項６】
請求項３又は４のいずれか一項に記載の電力調整方法であって、複数の前記超伝導体の夫々を、前記冷媒が供給される環状に配置された複数の小室の夫々に個別に収容することを特徴とする電力調整方法。
【請求項７】
請求項１に記載の電力調整方法であって、複数の超伝導体の夫々を複数の小室の夫々に個別に収容し、前記小室の夫々に冷媒を供給することにより前記超伝導体を超伝導状態に保持して送電を行い、前記小室の冷媒の量を前記余剰電力の大きさに応じて調節することにより、前記超伝導体の前記余剰電力の大きさに応じた体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電力調整方法であって、前記超伝導体のうち常伝導状態に相転移した部分において発生した熱を熱源として用いる再熱機を設けることを特徴とする電力調整方法。
【請求項９】
送電線に介在される超伝導体と、前記超伝導体の少なくとも一部を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった部分において電力系統に生じた余剰電力を消費させることにより電力系統の需給バランスを調整する制御装置と、を備えることを特徴とする電力調整装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力調整装置であって、前記超伝導体を超伝導状態に保持するための冷媒が収容される冷媒槽を備え、前記制御装置は、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた体積分を前記冷媒の外に出すことにより前記体積部分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力調整装置であって、複数の前記超伝導体を超伝導状態に保持するための冷媒が収容される冷媒槽を備え、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を前記冷媒の外に出すことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力調整装置であって、前記超伝導体の夫々を、夫々の高さを段階的に変えた状態で前記冷媒に浸すことにより前記超伝導体の夫々を超伝導状態に保持し、前記制御装置は、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を、高い位置にある前記超伝導体から順に前記冷媒の外に出していくことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２のいずれか一項に記載の電力調整装置であって、複数の前記超伝導体の夫々を個別に収容し、前記冷媒が供給される複数の小室を備え、前記小室の上方には開口が設けられ、前記超伝導体が前記小室の内外を移動する際にのみ前記開口を開放し、それ以外の場合は前記開口を封止するように機能する蓋体を設けたことを特徴とする電力調整装置。
【請求項１４】
請求項１１又は１２のいずれか一項に記載の電力調整装置であって、前記複数の小室は環状に配置されていることを特徴とする電力調整装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の電力調整装置であって、複数の超伝導体の夫々が個別に収容される複数の小室を備え、前記制御装置は、前記小室の夫々に冷媒を供給することにより前記超伝導体を超伝導状態に保持して送電を行い、前記小室の冷媒の量を前記余剰電力の大きさに応じて調節することにより、前記超伝導体の前記余剰電力の大きさに応じた体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１６】
請求項９乃至１５のいずれか一項に記載の電力調整装置であって、前記超伝導体のうち常伝導状態に相転移した部分において発生した熱を熱源として用いる再熱機を備えることを特徴とする電力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統における電力調整方法、及び電力調整装置に関し、とくに電力系統の需給バランスを効率よく調整できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電力自由化、地球温暖化対策、自然エネルギーの利用促進などを背景として分散型電源の導入が進んでいるが、電力系統に分散型電源を接続した場合、電力系統の需給バランスの調整が問題となる。【０００３】
特許文献１には、分散型電源が接続された電力系統の需給バランスを調整することを目的として、電力の需要及び供給を行う電力需給家が電力需給制御機器により相互接続されて構成された電力システムにおいて、電力不足／余剰を判断し、予測される天候、電力需要の予測、熱需要の予測、各需給家による設定値等に基づき発電機器を制御することが記載されている。【０００４】
また特許文献２には、太陽光発電設備等のＡＦＣ機能を有しない分散電源に系統の周波数を検知する手段を設け、検知された周波数にもとづき太陽光発電設備等の出力を制御することにより、電力供給システムの自動運転を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００８／０４７４００号
【特許文献２】特開２００８−１７６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後、分散型電源の導入が進んで多数の分散型電源が電力系統に接続する状況になった場合には、ＬＦＣ（Load Frequency Control：負荷周波数制御）やＧＦ（Governor Free：ガバナ・フリー）の調整量が不足して需給バランスの調整が困難となることが予想される。需給バランスの調整方法として、遠隔から個々の分散型電源を制御して電力系統の需給バランスを適性に保つことなども検討されているが、これを実現しようとすれば大規模なシステムを構築する必要があり、多額の費用が発生する。また遠隔からの分散型電源の制御に際しては、電力系統の運用者側と需給家側との間で情報交換や調整を行う必要があり、運用時の煩雑さが問題となる。【０００７】
本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、電力系統の需給バランスを効率よく調整することを可能とする、電力系統における電力調整方法、及び電力調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一つは、超伝導状態に保持した超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体の少なくとも一部を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった部分において電力系統に生じた余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することとする。【０００９】
本発明によれば、電力系統に余剰電力が生じていない状態では効率よく送電を行うことができ、また電力系統に余剰電力が生じている状態では送電線として機能させている超伝導体に余剰電力を消費させることができる。このように本発明によれば、簡素な構成にて電力系統の需給バランスを効率よく調整することができる。【００１０】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、冷媒に浸すことにより超伝導状態に保持した超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた体積分を前記冷媒の外に出すことにより前記体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の電力を調整することとする。【００１１】
本発明によれば、冷媒の外に露出させる体積分の量を加減することで、余剰電力に相当する電力を正確に超伝導体に消費させることができる。このように本発明によれば、簡素な構成にて電力系統の需給バランスを正確に調整することができる。【００１２】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、冷媒に浸すことにより超伝導状態に保持した複数の超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を前記冷媒の外に出すことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することとする。【００１３】
本発明によれば、冷媒の外に露出させる超伝導体の数を加減することで余剰電力に相当する電力を超伝導体に消費させることができる。またこのように、本発明では、超伝導体の全体を冷媒に浸すか、もしくは超伝導体の全体を冷媒の外に出すことにより、超伝導体の全体を超伝導状態又は常伝導状態のいずれか一方の状態に（二値的に）保持するので、バルクな超伝導体の一部を常伝導状態に相転移させる場合のように、常伝導状態の部分で発生した熱によって冷媒が蒸発したり、発生した熱によって超伝導状態の部分が常伝導状態に相転移したりすることがなく、安定して電力系統の需給バランスを調整することができる。【００１４】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、前記超伝導体の夫々を、夫々の高さを段階的に変えた状態で前記冷媒に浸すことにより前記超伝導体の夫々を超伝導状態に保持し、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を、高い位置にある前記超伝導体から順に前記冷媒の外に出していくことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することとする。【００１５】
本発明によれば、超伝導体の全体を上下に移動させるだけで、超伝導体を超伝導状態又は常伝導状態に相転移させることができる。【００１６】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、複数の前記超伝導体の夫々を、前記冷媒が供給される複数の小室の夫々に個別に収容し、前記小室の上方に開口を設け、前記超伝導体が前記小室の内外を移動する際に前記開口を開放し、それ以外の場合は前記開口を封止するように機能する蓋体を設けることとする。【００１７】
本発明によれば、超伝導体を冷媒から出し入れする際における小室内外の熱の出入りを防ぐことができ、冷媒の蒸発を防ぐことができる。【００１８】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、複数の前記超伝導体の夫々を、前記冷媒が供給される環状に配置された複数の小室の夫々に個別に収容することとする。【００１９】
本発明によれば、小室の設置スペースを減らすことができ、設置場所の選択肢を増やすことができる。【００２０】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、複数の超伝導体の夫々を複数の小室の夫々に個別に収容し、前記小室の夫々に冷媒を供給することにより前記超伝導体を超伝導状態に保持して送電を行い、前記小室の冷媒の量を前記余剰電力の大きさに応じて調節することにより、前記超伝導体の前記余剰電力の大きさに応じた体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の電力を調整することとする。【００２１】
本発明によれば、送電線や超伝導体を移動させることなく超伝導体を常伝導状態に相転移させることができる。このため、送電線や超伝導体の電気的性質に与えることなく需給バランスを調整することができる。【００２２】
本発明の他の一つは、上記電力調整方法であって、前記超伝導体のうち常伝導状態に相転移した部分において発生した熱を熱源として用いる再熱機を設けることとする。【００２３】
本発明によれば、常伝導状態に相転移した部分で発生した熱を、再熱機を用いて有効に利用することができる。【００２４】
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】
【００２５】
本発明によれば、電力系統の需給バランスを効率よく調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】電力調整装置１の概略的な構成を示す図である。
【図２】制御装置１０のハードウエア構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る電力調整装置１の構成及び機能を示す図である。
【図４】電力調整装置１が行う処理を説明するフローチャートである。
【図５】余剰電力を消費することにより生じた熱を再利用する仕組みを説明する図である。
【図６】第２実施形態に係る電力調整装置１の構成及び機能を説明する図である。
【図７】小室５５に設けた蓋体７１の構成及び機能を説明する図である。
【図８】冷媒槽５の形体の一例を示す図である。
【図９】第３実施形態に係る電力調整装置１の構成及び機能を説明する図である。
【図１０】電力調整装置１の電力系統への応用例を示す図である。
【図１１】電力調整装置１の電力系統への応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[第１実施形態]
図１に第１実施形態として説明する電力調整装置１の概略的な構成を示している。この電力調整装置１は、例えば、送電線２を含んで構成され、多数の分散型電源が接続している電力系統の需給バランスの調整に用いられる。電力調整装置１は、例えば、発電所や変電所などに設けられる。
【００２８】
同図に示しているように、本実施形態に係る電力調整装置１は、電力系統を構成している送電線２に介在される超伝導体３、この超伝導体３とこの超伝導体３を冷却するための冷媒４とが収容される略直方体形状の冷媒槽５、冷媒槽５に冷媒４を供給する冷媒供給源６、冷媒供給源６から冷媒槽５への冷媒４の供給を制御するためのバルブ７（開閉弁）、超伝導体３を上下に移動させる位置調節機構８、送電線２に介在される遮断器９、及び制御装置１０などを含んで構成されている。
【００２９】
送電線２は、例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金などを素材とする、硬銅より線、中空より線、鋼心アルミより線などである。
【００３０】
超伝導体３は、超伝導転移温度（Ｔｃ）（以下、転移温度と称する。）よりも低い温度に冷却すると常伝導状態から超伝導状態に相転移する性質を有する物質であり、例えば、希土類系（Ｙ（イットリウム）系（電力中央研究所報告，電力輸送，総合報告：Ｈ０５，平成１９年５月，財団法人電力中央研究所，「ＳＮ転移型超電導源流器の電力系統導入のための特性評価に関する研究」を参照）等）やビスマス系（Ｂｉ系）の酸化物高温超伝導体、ニオブ−チタン（Ｎｂ−Ｔｉ）やニオブ３スズ（Ｎｂ３Ｓｎ）などの金属超伝導体である。超伝導体３は、電力調整装置１の構成や規模、超伝導体３の素材の性質などに応じて、線状、薄膜状、コイル状等、様々な形態を取り得る。
【００３１】
冷媒４は、超伝導体３を転移温度よりも低い温度に冷却する物質であり、例えば、液体窒素や液体ヘリウムなどである。
【００３２】
冷媒槽５は、例えば、クライオスタットであり、外部から冷媒槽５の内部への熱の侵入を防ぐための断熱構造（例えば、二重構造（デュワー構造））を有する。冷媒槽５には、冷媒４が冷媒供給源６から供給される。
【００３３】
冷媒供給源６は、冷媒４を貯蔵するタンク、冷媒４を冷媒槽５に送液するためのポンプ、冷媒４を冷却する冷却装置などを含む。バルブ７は、冷媒供給源６から冷媒槽５への冷媒４の供給を制御する。後述するように、バルブ７の開閉は制御装置１０によって制御される。
【００３４】
位置調節機構８は、超伝導体３の近傍の送電線２の所定位置を支持して超伝導体３を上下に移動させるための支持部８１、油圧機構や空気圧機構などを動力源として支持部８１を上下に移動させる駆動部８２を有する。また支持部８１と送電線２の接合部には碍子等の絶縁材を介在させている。
【００３５】
遮断器９は、例えば、電力系統に異常が発生した際に送電線２を流れる電流を遮断する。後述するように、遮断器９の開閉は制御装置１０によって制御される。
【００３６】
制御装置１０は、通信手段５０を介して電力事業者等が運営する中央制御室や給電指令所などに設けられている情報処理装置３０から送られてくる指示（以下、調整指示と称する。）に基づき、バルブ７、位置調節機構８、及び遮断器９を制御する。通信手段５０は、例えば、専用線、インターネット、公衆通信網などである。
【００３７】
図２は制御装置１０のハードウエア構成である。同図に示すように、制御装置１０は、中央処理装置１１、記憶装置１２、通信回路１３、制御回路１４などを備えている。中央処理装置１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等を用いて構成されている。記憶装置１２は、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等）やハードディスクドライブ等を用いて構成されている。通信回路１３は、情報処理装置３０との間で通信（無線又は有線）を行う。制御回路１４は、バルブ７、位置調節機構８、及び遮断器９を制御する。
【００３８】
図３は第１実施形態に係る電力調整装置１の構成及び機能を説明する図である。同図に示すように、余剰電力の調整（消費）を行っていない状態では（同図における通常状態（ａ））、超伝導体３の全体が冷媒４に浸っている。このため、超伝導体３の全体は転移温度よりも低い温度に保持され、超伝導体３の全体が超伝導状態になっている。従って、超伝導体３における電気抵抗はゼロであり、この状態では送電線２に超伝導体３が介在していることによる送電線２の電力損失はゼロである。
【００３９】
一方、余剰電力の調整を行っている状態では（同図における調整中の状態（ｂ））、超伝導体３の一部の体積分が冷媒４の外に露出し、この露出部分は転移温度を超える温度になっている。このため、この体積分はクエンチ（quench）されて常伝導状態になっている。従って、この状態では、上記体積分における電気抵抗によって電力が消費される。
【００４０】
同図において、制御装置１０は、情報処理装置３０から送られてくる調整指示に応じて位置調節機構８を制御し、超伝導体３の冷媒４からの露出量（超伝導体３の高さ）を調節する。情報処理装置３０は、電力系統の現在の需給バランスに応じて、調整指示の内容（消費すべき電力量）を決定する。例えば、情報処理装置３０は、ＬＦＣ（Load Frequency Control：負荷周波数制御）やＧＦ（Governor Free：ガバナ・フリー）の必要調整量に応じて、調整指示の内容（消費すべき電力量）を決定する。
【００４１】
図４は、電力調整装置１が情報処理装置３０から送られてくる調整指示に応じて行う処理を説明するフローチャートである。同図に示すように、まず情報処理装置３０が、電力系統の現在の需給バランスに応じて調整指示を生成し（Ｓ４１１）、生成した調整指示を制御装置１０に送信する（Ｓ４１２）。
【００４２】
制御装置１０は、上記調整指示を受信すると（Ｓ４２１）、受信した調整指示に応じて位置調節機構８を制御し、超伝導体３の冷媒４からの露出量（超伝導体３の高さ位置）を調節する（Ｓ４２２）。
【００４３】
露出量の調節が完了すると、制御装置１０は完了報告を情報処理装置３０に送信し（Ｓ４２３）、情報処理装置３０が上記完了報告を受信する（Ｓ４１３）。尚、この完了報告には、超伝導体３の電気抵抗の実測値や、超伝導体３において消費される電力量の実測値などの情報を含ませてもよい。例えば中央制御室や給電指令所ではこれらの情報を用いて電力調整装置１の動作を監視することができる。
【００４４】
以上に説明した処理は、例えば、需給バランスの調整が必要となった場合（例えばＬＦＣやＧＦの調整量が不足する場合）などに随時行われる。また需給バランスの調整が不要になった場合は、超伝導体３の全体を超電導状態に相転移させるための調整指示が情報処理装置３０から制御装置１０に送られる。
【００４５】
以上に説明したように、本実施形態の電力調整装置１によれば、電力系統に余剰電力が生じていない場合には、超伝導体３の全体を超伝導状態に保持することにより超伝導体３の全体を電気抵抗がゼロの送電線２として機能させ、一方、電力系統に余剰電力が生じている場合には、超伝導体３の少なくとも一部（体積分）を常伝導状態に保持して余剰電力を消費させる。このように、本実施形態の電力調整装置１によれば、電力系統に余剰電力が生じていない場合は超伝導体３の全体を超伝導状態に保持して効率よく送電を行うことができる。また電力系統に余剰電力が生じている場合は超伝導体３において余剰電力を消費させることができる。従って、本実施形態の電力調整装置１によれば、簡素な構成で電力系統の需給バランスの調整を効率よく行うことができる。
【００４６】
ところで、以上に説明した仕組みでは、超伝導体３で余剰電力が消費されることにより熱（ジュール熱）が発生するが、この熱は、例えば、図５に示すように熱交換器４０（再熱機）に取り込んで再利用（例えば火力発電所等の熱源として用いる）するようにしてもよい。また本実施形態の電力調整装置１は、例えば、短絡事故等の発生時に送電線２を流れる故障電流を抑制する限流器として機能させてもよい。
【００４７】
[第２実施形態]
図６は第２実施形態に係る電力調整装置１の構成及び機能を説明する図である。同図に示すように、第２実施形態の電力調整装置１では、送電線２で連結した複数の超伝導体３を介在させている。冷媒槽５には、隔壁６０によって区画された複数の小室５５が設けられており、超伝導体３の夫々は各小室５５に個別に収容されている。
【００４８】
同図に示すように、超伝導体３の夫々は、夫々の高さを段階的に変えた状態で保持されている。連結された複数の超伝導体３の全体は、その両端に位置する超伝導体３に接続している送電線２を位置調節機構８の支持部８１によって支持することにより保持されており、支持部８１を上下に移動させることにより複数の超伝導体３の全体の高さ位置を調節することができる。そのため、支持部８１を上下に移動させて超伝導体３の全体を上下に移動させることにより、超伝導体３の夫々を、超伝導状態から常伝導状態に、もしくは常伝導状態から超伝導状態に、順次相転移させることができる。
【００４９】
同図には示していないが、各隔壁６０には、上下方向に所定の長さでスリットが形成されている。このスリットは超伝導体３を上下に移動させた際に送電線２の通り道となる。また第１実施形態と同様に、本実施形態においても、前述した冷媒供給源６、バルブ７、遮断器９、及び情報処理装置３０と通信可能に接続された制御装置１０が設けられている。  
【００５０】
同図に示すように、位置調節機構８の支持部８１を上昇させていくと、高い位置に存在する超伝導体３から順に冷媒４の外に露出していく（通常状態（ａ）→調整中の状態（ｂ））。一方、位置調節機構８の支持部８１を下降させていくと、低い位置に存在する超伝導体３から順に冷媒４に浸されていく（調整中の状態（ｂ）→通常状態（ａ））。
【００５１】
尚、支持部８１の移動は、個々の超伝導体３の全体が完全に冷媒４に浸るかもしくは完全に冷媒４の外に露出するかのいずれかの状態になるように段階的（二値的）に行うようにしてもよい。
【００５２】
ここで第１実施形態における電力調整装置１のように、バルクな超伝導体３の一部（体積分）を常伝導状態に相転移させた場合には、冷媒４から露出して常伝導状態となっている部分で発生した熱（余剰電力が消費されることにより発生した熱）が超伝導状態の部分に伝達され、超伝導状態に保持すべき部分が常伝導状態に相転移してしまう可能性がある。また上記熱は冷媒４にも伝達されるので、冷媒４を無駄に消費してしまうことになる。
【００５３】
本実施形態のように、個々の超伝導体３をその全体が完全に冷媒４に浸るかもしくは完全に冷媒４の外に露出するかのいずれかの状態になるように段階的（二値的）に上下させた場合には上記のような問題が生じない。また各超伝導体３は隔壁６０によって区画された小室５５内に個別に収容されているので、ある超伝導体３が常伝導状態に保持されている場合でも、他の超伝導体３への熱の伝達を防ぐことができる。
【００５４】
各小室５５の上部開口には、例えば、図７に示すような蓋体７１を設けてもよい。蓋体７１は、例えば、上部開口の縁部に蝶番や弾性機構を用いて支持するようにする。また同図に示すように、超伝導体３を小室５５に出入りさせる際は蓋体７１が小室５５の上部開口を開放し、それ以外の場合は蓋体７１が上部開口を封止するようにしてもよい。このようにすれば、超伝導体３を冷媒４から出し入れする際の小室５５の内外の熱の出入りを防ぐことができ、冷媒４の蒸発をより確実に防ぐことができる。
【００５５】
図８に示すように、冷媒槽５は、各小室５５が環状に配置された全体形状としてもよい。同図に示すように、この例では、冷媒槽５の内部をその面が冷媒槽５の中心軸を通るように配置した隔壁６０によって区画することにより、上下面が扇状を呈する複数の小室５５を形成している。冷媒槽５をこのような形態とした場合には、例えば、冷媒槽５の設置スペースを削減することができ、電力調整装置１の設置場所の選択肢が増えることになる。
【００５６】
常伝導状態となっている部分において発生した熱は熱交換器（再熱機）に取り込んで再利用するようにしてもよい。また電力調整装置１は、例えば、短絡事故等の発生時に送電線２を流れる故障電流を抑制する限流器として機能させてもよい。
【００５７】
[第３実施形態]
図９は、第３実施形態に係る電力調整装置１の構成及び機能を説明する図である。第１実施形態及び第２実施形態では、位置調節機構８によって超伝導体３の位置を変化させることにより、超伝導体３の全部又は一部を超伝導状態又は常伝導状態に相転移させていたが、本実施形態では超伝導体３の位置は変えずに超伝導体３を相転移させる。
【００５８】
同図に示すように、本実施形態の電力調整装置１では、送電線２に複数の超伝導体３を介在させている。また各超伝導体３を複数の小室５５の夫々に個別に収容するようにしている。各小室５５には冷媒供給源６が接続されている。各小室５５には、バルブ７を介して冷媒供給源６から冷媒４が供給される。同図では省略しているが、第１実施形態と同様、前述した遮断器９、及び情報処理装置３０と通信可能に接続された制御装置１０が設けられている。
【００５９】
同図に示すように、本実施形態においては、制御装置１０が、情報処理装置３０からの調整指示に応じてバルブ７の開閉を制御することにより各小室５５の冷媒４の量を調節し、各小室５５に収容されている超伝導体３の全部又は一部を超伝導状態又は常伝導状態に相転移させる（通常状態（ａ）→調整中の状態（ｂ）、もしくは通常状態（ｂ）→調整中の状態（ａ））。このため、超伝導体３を移動させることなく超伝導体３を超伝導状態又は常伝導状態に相転移させることができる。従って、超伝導体３を移動させるための仕組みを設ける必要がなく、小室５５への冷媒４の供給量を制御するだけで需給バランスの調整を行うことができる。また本実施形態では、送電線２や超伝導体３の位置を変化させないため、電力系統の需給バランスの調整に際し送電線２や超伝導体３の電気的性質に与える影響も少ない。
【００６０】
常伝導状態となっている部分において発生した熱は熱交換器（再熱機）に取り込んで再利用するようにしてもよい。また電力調整装置１は、例えば、短絡事故等の発生時に送電線２を流れる故障電流を抑制する限流器として機能させてもよい。
【００６１】
[応用例]
図１０に示すように、第１乃至第３実施形体で説明した電力調整装置１は、需給家（負荷９１、分散型電源９２（化石エネルギー、自然エネルギー、廃熱等を利用する発電設備）、蓄電池９３を含む）側に設けられている分散型電源９２からの逆潮流に起因して電力系統に生じる電圧変動の抑制に用いることができる。この例では、変電所９５（又は発電所）と需給家とを結ぶ送電線２から分岐する各配電線２１（支線）に電力調整装置１を介在させ、分散型電源９２から配電線２１に流れ込む逆潮流に起因して生じる電圧変動を抑制するようにしている。尚、同図のような配置とした場合には、電力調整装置１を短絡事故等の発生時に配電線２１を流れる故障電流を抑制するための限流器として機能させることもできる。
【００６２】
また図１１に示すように、電力調整装置１は、例えば、樹枝状（常開ループ）配電系統の常開点に設置してループコントローラ（ＬＰＣ）として機能させることもできる。電力調整装置１をループコントローラとして機能させる場合には、樹枝状配電系統に多数の分散型電源９２が接続されている場合でも、電力系統に生じる電圧変動を抑制して需給バランスを適切に調整することができる。また同図のような配置とした場合には、電力調整装置１を短絡事故等の発生時に送電線２（又は配電線２１）を流れる故障電流を抑制するための限流器として機能させることもできる。
【００６３】
以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１  電力調整装置、２  送電線、２１  配電線、３  超伝導体、４  冷媒、５  冷媒槽、７  バルブ、８  位置調節機構、８１  支持部、８２  駆動部、１０  制御装置、３０  情報処理装置、５５  小室、６０  隔壁、７１  蓋体、９１  負荷、９２  分散型電源、
【図１】
2013014795.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年5月11日(2012.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒に浸すことにより超伝導状態に保持した超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた体積分を前記冷媒の外に出すことにより前記体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電力調整方法であって、冷媒に浸すことにより超伝導状態に保持した複数の超伝導体を送電線に介在させて送電を行い、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を前記冷媒の外に出すことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電力調整方法であって、前記超伝導体の夫々を、夫々の高さを段階的に変えた状態で前記冷媒に浸すことにより前記超伝導体の夫々を超伝導状態に保持し、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を、高い位置にある前記超伝導体から順に前記冷媒の外に出していくことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の電力を調整することを特徴とする電力調整方法。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか一項に記載の電力調整方法であって、複数の前記超伝導体の夫々を、前記冷媒が供給される複数の小室の夫々に個別に収容し、前記小室の上方に開口を設け、前記超伝導体が前記小室の内外を移動する際に前記開口を開放し、それ以外の場合は前記開口を封止するように機能する蓋体を設ける
ことを特徴とする電力調整方法。
【請求項５】
請求項２又は３のいずれか一項に記載の電力調整方法であって、複数の前記超伝導体の夫々を、前記冷媒が供給される環状に配置された複数の小室の夫々に個別に収容する
ことを特徴とする電力調整方法。
【請求項６】
請求項１に記載の電力調整方法であって、複数の超伝導体の夫々を複数の小室の夫々に個別に収容し、前記小室の夫々に冷媒を供給することにより前記超伝導体を超伝導状態に保持して送電を行い、前記小室の冷媒の量を前記余剰電力の大きさに応じて調節することにより、前記超伝導体の前記余剰電力の大きさに応じた体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の電力を調整する
ことを特徴とする電力調整方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力調整方法であって、前記超伝導体のうち常伝導状態に相転移した部分において発生した熱を熱源として用いる再熱機を設ける
ことを特徴とする電力調整方法。
【請求項８】
送電線に介在される超伝導体と、前記超伝導体を超伝導状態に保持するための冷媒が収容される冷媒槽と、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた体積分を前記冷媒の外に出すことにより前記体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の需給バランスを調整する制御装置と、を備えることを特徴とする電力調整装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力調整装置であって、複数の前記超伝導体を超伝導状態に保持するための冷媒が収容される冷媒槽を備え、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を前記冷媒の外に出すことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力調整装置であって、前記超伝導体の夫々を、夫々の高さを段階的に変えた状態で前記冷媒に浸すことにより前記超伝導体の夫々を超伝導状態に保持し、前記制御装置は、前記超伝導体のうち前記余剰電力の大きさに応じた数の前記超伝導体を、高い位置にある前記超伝導体から順に前記冷媒の外に出していくことにより前記超伝導体を常伝導状態に相転移させ、常伝導状態となった前記超伝導体において前記余剰電力を消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０のいずれか一項に記載の電力調整装置であって、複数の前記超伝導体の夫々を個別に収容する、前記冷媒が供給される複数の小室を備え、前記小室の上方には開口が設けられ、前記超伝導体が前記小室の内外を移動する際にのみ前記開口を開放し、それ以外の場合は前記開口を封止するように機能する蓋体を設けた
ことを特徴とする電力調整装置。
【請求項１２】
請求項９又は１０のいずれか一項に記載の電力調整装置であって、前記複数の小室は環状に配置されていることを特徴とする電力調整装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の電力調整装置であって、複数の超伝導体の夫々が個別に収容される複数の小室を備え、前記制御装置は、前記小室の夫々に冷媒を供給することにより前記超伝導体を超伝導状態に保持して送電を行い、前記小室の冷媒の量を前記余剰電力の大きさに応じて調節することにより、前記超伝導体の前記余剰電力の大きさに応じた体積分を常伝導状態に相転移させ、前記余剰電力を前記体積分において消費させることにより電力系統の需給バランスを調整することを特徴とする電力調整装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の電力調整装置であって、前記超伝導体のうち常伝導状態に相転移した部分において発生した熱を熱源として用いる再熱機を備えることを特徴とする電力調整装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明によれば、送電線や超伝導体を移動させることなく超伝導体を常伝導状態に相転移させることができる。このため、送電線や超伝導体の電気的性質に影響を与えることなく需給バランスを調整することができる。
【国際調査報告】
2013014795.tif 000014
2013014795.tif 000015