(57)【要約】【課題】分散電源全体で売電できる発電量が有る場合でも、定量的に管理されていないため、効果的な売電ができないという問題がある。【解決手段】送配電系統１１０は送電系統３４と配電系統４１を有し、給電指令装置２０により制御され電力の安定供給が確保されている。通信網１８は、給電指令装置２０と、分散電源５０と、電力取引所１４と、分散電源制御装置１０と、電力を購入する需要者端末１６と、に接続されており、必要な情報交換が可能となっている。分散電源制御装置１０は、分散電源ＤＢ１２を有し、通信網１８を通じて複数の分散電源５０と、電力取引所１４と、逆潮流を円滑に行うために給電指令装置２０と、通信を行いながら分散電源５０に情報を通知して発電を実行させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力取引所の商品となる所定時間毎の電力を供給するために、通信網に接続された一つまたは複数の分散電源の発電量情報を取得し、取得した情報に基づいて各分散電源の発電量を送配電系統に供給させる分散電源制御装置を有する分散電源制御システムにおいて、
各分散電源の発電電力量と希望売電金額と系統連系情報との少なくとも一つを取得する情報取得手段と、
各商品における各分散電源の情報を記憶する発電量記憶手段と、
発電量記憶手段で記憶した各分散電源の情報から各商品として供給可能な発電量予測値を算出する発電量予測手段と、
発電量予測値に基づき電力取引所で取引される各商品に通信網を介して入札し、電力取引所で約定された約定電力量と約定金額を取得する入札手段と、
入札手段で取得した約定電力の発電を各分散電源に指示する発電指示手段と、
各分散電源から送配電系統に供給させる発電量を監視し、発電量が不足する場合は分散電源に対して警告を発生する発電監視手段と、
発電実績に応じて対価を支払う料金精算手段と、
を備えることを特徴とする分散電源制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の分散電源制御システムにおいて、
発電量予測手段は、余力を含む発電量を各分散電源の情報から各商品の供給可能な発電量予測値として算出することを特徴とする分散電源制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分散電源制御システムにおいて、
さらに、入札手段で入札した各商品を確保するために発電監視手段から現在の発電量を取得し、不足を検知した場合には、予備として確保した発電量を用いて代替え発電量を分散電源に指示する調整手段を有することを特徴とする分散電源制御システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の分散電源制御システムにおいて、
入札手段は、取得した約定電力量と予め記憶されている分散電源の系統連系情報の少なくとも一つを、送配電系統を管理する給電指令装置に送信することを特徴とする分散電源制御システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の分散電源制御システムにおいて、
発電監視手段は、分散電源からの発電量を監視するとともに給電指令装置に発電量を送信することを特徴とする分散電源制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御システムに関し、特に分散電源で発電した電力を電力取引所にて取り扱えるものとするために、複数の分散電源を制御する分散電源制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼル発電機、ガスエンジン発電機などを利用した熱電併給システム、太陽光発電および風力発電などの分散電源の設置が増加しつつある。さらに、非特許文献１に示されているように平成１７年４月から電力取引所における電力取引が始まり、分散電源における余剰電力の取引の可能性も期待されているところである。
【０００３】
分散電源の余剰電力を分散電源が設置された需要家以外にて活用するには、分散電源を送配電系統へ接続（以下、系統連系という）することが必要となる。日本においては、各地域ごとに一般電気事業者が送配電系統を持ち、沖縄県および離島を除いて、近隣のいずれかの送配電系統と交流にて接続されている。また、東日本の５０Ｈｚの送配電系統と西日本の６０Ｈｚの送配電系統は、数箇所の周波数変換所により、直流を介して接続している。
【０００４】
以下、送配電系統について図１の右側に示す送配電系統１１０を用いて説明する。送配電系統１１０は、電圧の高低や輸送する電力量の多少により、大きく分けて送電系統３４と配電系統４１の２つから構成される。
【０００５】
送電系統３４は、例えば，数十万から数百万ｋＷの電力を発電する発電所２８、発電された電力を５００ｋＶまたは２７５ｋＶの超高圧にて送受電する超高圧変電所２４、大電力を送電する超高圧送電線２６、送電電圧を各電圧階級（１５４，６６ｋＶ）に降圧して送電する一次変電所２２や中間変電所３２および１５４ｋＶまたは６６ｋＶ送電線３０などから構成される。
【０００６】
配電系統４１は、例えば、配電用変電所３８（受電電圧は６６ｋＶ，２２ｋＶが主体）からの６．６ｋＶ級配電線４２、柱上変圧器４４、各需要家１６への引込線４５などから構成される。
【０００７】
さらに、分散電源５０は、大きいものでは数万ｋＷの汽力発電機から数ｋＷの太陽光発電機や燃料電池まで出力の幅があり、また、需要家負荷の規模に応じて、系統連系するのが送電系統３４か配電系統４１か、連系する電圧階級をどれにするかなどが定まる。
【０００８】
発電所２８も含めた送配電系統１１０は、需要家に適切な電力を供給するため、需要家１６の負荷変動（消費電力の変動）に合わせて運用を行うが、分散電源５０においては、それを設置した需要家負荷に電力供給を行う運用が一般的であり、その余剰電力を需要家以外の需要地点にて活用するという具体的な構成を伴った運用形態については提案がされておらず、問題があった。
【０００９】
このような問題を解決するために、分散電源５０を集中管理して送配電系統のピーク時に合わせて最大出力で送配電系統に逆潮流させるシステムが特許文献１に開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１２９４９９号公報
【非特許文献１】理事長  菅野  明、有限責任中間法人 日本卸電力取引所、 “取引ガイド Ver 1.40”、[online]、日本卸電力取引所（Japan Electric Power Exchange，略称 JEPX）、［平成１５年３月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jepx.org/guide.htm＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に示される分散電源の普及が更に進んだ場合、分散電源の余剰電力の取引要請が強まるだろうが、送配電系統への逆潮流を無制限に認めると、送配電系統の運用に支障を生じかねず、余剰電力の取引ニーズと送配電系統の的確運用の調和が更に重要になると予想される。送配電系統の的確運用とは、具体的には適切な電圧・周波数で需要家に電力を供給することであり、需要にあわせて発電所の発電出力を調整するとともに、送配電系統の電力潮流がその電力輸送限界を超過しないように（過負荷にならないように）管理することであり、一般電気事業者が実施している。
【００１２】
分散電源は、個々の容量は一般に小さいが、数的には非常に多く、取引できる最低単位を揃えるためには、ある程度のまとまった数の分散電源を管理・運用することが必要になる。この管理・運用がうまく機能しないと、電力取引所での入札ができないばかりか、逆潮流さえ認められかねないという問題がある。また、分散電源の余剰電力は、余剰電力であるが故の不確実性があり、計画のとおりに発電（売電）できないリスクもあり、予備電源などが必要という問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決することを目的の一つとし、本発明に係る分散電源制御システムは、電力取引所の商品となる所定時間毎の電力を供給するために、通信網に接続された一つまたは複数の分散電源の発電量情報を取得し、取得した情報に基づいて各分散電源の発電量を送配電系統に供給させる分散電源制御装置を有する。
【００１４】
本発明に係る分散電源制御システムは、各分散電源の発電電力量と希望売電金額と系統連系情報との少なくとも一つを取得する情報取得手段と、各商品における各分散電源の情報を記憶する発電量記憶手段と、発電量記憶手段で記憶した各分散電源の情報から各商品として供給可能な発電量予測値を算出する発電量予測手段と、発電量予測値に基づき電力取引所で取引される各商品に通信網を介して入札し、電力取引所で約定された約定電力量と約定金額を取得する入札手段と、入札手段で取得した約定電力の余剰発電量を各分散電源に指示する発電指示手段と、各分散電源から送配電系統に供給させる発電量を監視し、余剰発電量が不足する場合は分散電源に対して警告を発生する発電監視手段と、発電実績に応じて対価を支払う料金精算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る分散電源制御システムにおいて、発電量予測手段は、余力を含む発電量を各分散電源の情報から各商品の供給可能な発電量予測値として算出することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る分散電源制御システムにおいて、入札手段で入札した各商品を確保するために発電監視手段から現在の発電量を取得し、不足を検知した場合には、予備として確保した発電量に基づき代替発電を分散電源に指示する調整手段を有することを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、本発明に係る分散電源制御システムにおいて、入札手段は、取得した約定電力量と予め記憶されている分散電源の系統連系情報の少なくとも一つを、送配電系統を管理する給電指令装置に送信することを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、本発明に係る分散電源制御システムにおいて、発電監視手段は、分散電源からの発電量を監視するとともに給電指令装置に発電量を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明を用いることにより、分散電源の余剰電力を電力取引所で扱うことが可能なまとまった電力量と品質とすることが可能となり、その余剰電力を需要家以外の需要地点にて活用するという具体的な構成を伴った運用形態を構築できるという効果がある。
【００２０】
また、分散電源の発電量を定量的に把握でき、管理された逆潮流が可能となり、送配電系統における的確運用と供給される電力の品質を確保することが可能となるという効果がある。
【００２１】
さらに、分散電源の売電電力量を事前に予測することが可能となり、分散電源を有効に活用することで、事故発生などの非常時や、予測値以上の需要発生による電力不足時の対応のために、必要以上の発電余剰を確保する必要がなくなるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２３】
図１は、送配電系統１１０上に接続された本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００の全体構成を示す構成図である。送配電系統１１０は送電系統３４と配電系統４１を有しており、給電指令装置２０をはじめとする図示しない各種制御装置により制御され電力の安定供給が確保されている。また、給電指令装置２０と分散電源５０は、送配電系統１１０に接続されると共に通信網１８にも接続されている。
【００２４】
さらに、通信網１８は、電力取引所１４、分散電源制御装置１０などにも接続されており、必要な情報交換が可能となっている。
【００２５】
分散電源制御装置１０は、分散電源制御部１１と分散電源データベース１２（以下、ＤＢと略す。）を有し、通信網を通じて複数の分散電源５０と、電力取引所１４と、逆潮流を円滑に行うために給電指令装置２０と、通信を行いながら分散電源に情報を通知して処理を実行させることができる。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００の情報の流れを示す模式図である。分散電源制御装置１０は、分散電源５０に独自予想情報と希望発電量を含む発電量を通知し、余剰発電情報を入手する。次に、分散電源制御装置１０は、入手した余剰発電情報に応じて電力取引所１４に入札し、電力取引所１４と需要者端末１６との売買が確定し、確定した情報を取得する。さらに、取得した発電量を分散電源５０と給電指令装置２０に送信する。
【００２７】
分散電源制御装置１０は、内部に５つのサブデータベースを備える分散電源ＤＢ１２を有している。５つのサブデータベースは、（１）発電計画ＤＢ６０、（２）売電電力予測ＤＢ６２、（３）実績発電量ＤＢ６４、（４）余剰発電指令ＤＢ６６、及び（５）分散電源系統連系ＤＢ６８である。以下、各種ＤＢの機能を説明する。
【００２８】
（１）発電計画ＤＢ６０
電力取引所で扱われる電力と料金を、過去の実績、気象条件、経済活動などに基づいて数週間先まで独自予測した発電計画を格納するＤＢである。以下に述べるその他のＤＢの基礎情報として独自に予測した発電計画が使用される。
【００２９】
（２）売電電力予測ＤＢ６２
当日、翌日、翌々日の売電電力量と料金単価を予測するＤＢであり、この独自予測情報と予備発電を含めた希望発電量を分散電源５０の所有者へ提供し、余剰発電電力の確保に用いる。
【００３０】
（３）実績発電量ＤＢ６４
売電電力予測値に対する実際に集めた余剰電力や料金単価及び売電金額などの実績を格納するＤＢである。格納された情報は、売電の精算に用いられる他、発電計画ＤＢの基礎情報として使用されると共に、後述する余力発電量の算出にも用いられる。
【００３１】
（４）余剰発電指令ＤＢ６６
電力取引所で確定した売電電力を達成させるために、電力受渡し時に調整した指令を格納するＤＢである。
【００３２】
（５）分散電源系統連系ＤＢ６８
分散電源の場所、種別、制御方式、定格出力、系統連系の接続情報などを格納するＤＢであり、系統連系時の逆潮流に関する情報として利用される。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００と接続される分散電源を有する需要家１６の一例を示す構成図である。需要家１６は、買電電力計５４ａと、売電電力計５４ｂと、需要家が操作する需要家操作部７４と、分散電源を制御する制御部７２と、通信網１８と売電電力計５４ｂと制御部７２に接続された通信部７０と、ディーゼル発電機７８と、を備えている。なお、ディーゼル発電機７８の替わりにガスエンジンなどを利用した熱電併給システム又は燃料電池を用いても好適である。
【００３４】
図４は、本発明の実施形態に係る分散電源制御装置１０と接続される電力取引所１４で扱われる商品を説明する説明図である（出典：非特許文献１“取引ガイド”）。取引の単位として、１日を３０分単位に４８時間帯に分割してそれぞれでの取引電力を商品とし、４８商品が設けられている。
【００３５】
電力取引所１４の取引単位時間の最小取引電力は５００ｋＷｈであるため、本実施形態における分散電源制御装置１０は複数の分散電源を制御して最小量以上の発電量を確保する。また、必要な商品のみ売買が可能であり、例えば、「１４時００分から１４時３０分の売りと１６時００分から１６時３０分の買い」を行うことが可能である。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００と接続される電力取引所１４で処理される入札処理（約定処理）の概要を説明する説明図である。約定（やくじょう）とは、注文が執行され売買が成立することを示し、特に証券業界の用語である。株式など、注文を出しても値段などが合わずに、執行されたものの約定に至らない場合もあることから“取引”とは区別されている。
【００３７】
電力取引所１４は、約定処理を実施する日の入札受付締切り後に約定の処理を行い、図５に示すように、参加者の入札したデータを積み上げ、「売り」の量・価格線と「買い」の量・価格線を作成し、その交点の価格を約定価格、量を約定量とする。なお、約定は一日に数回の頻度で実施されている。
【００３８】
図５に示すように、左下から右上に伸びる量・価格線が「売り」であり、右下から左上に伸びる量・価格線が「買い」である。交点では、買いが１３に対し、売りが１２しかないため。買いは一部のみの約定となる。この場合の処理は、約定価格より高い買いの指定（この場合Ａの８．５０円／ｋＷｈ／ｈで７，０００ｋＷｈの買い）の量を確定する。残りの量（この場合、１２から７を減じて５）を、その価格における指定量に応じて按分する。つまり、需要者Ａの約定量は、８．１０円／ｋＷｈより高価格で入札し、確定した７，０００ｋＷｈ／ｈとなる。また、需要者Ｂの約定量は、（１２−７）×（６÷６）＝５，０００ｋＷｈ／ｈとなる。
【００３９】
図６は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００の制御処理全体の流れを示すフローチャート図である。図に示したようにステップＳ１０からＳ１６は、主なサブルーチン処理である。処理が開始されると、最初に余剰電力情報を複数の分散電源５０より取得するサブルーチンを実行し（ステップＳ１０）、取得した情報より余剰電力の合計値を基にして電力取引所１４へ入札を行うサブルーチンを実行し（ステップＳ１２）、入札が確定後に電力の受渡を行うサブルーチン（ステップＳ１４）を実行した後に、料金の精算と分散電源ＤＢの更新を行い（ステップＳ１６）、メインルーチンの最初に戻る。以下、各サブルーチンを説明する。
【００４０】
図７は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００の余剰電力情報収集サブルーチン処理の流れを示すフローチャート図である。最初に取引の予測値である売電電力予測値を全分散電源５０に提供する（ステップＳ２０）。ステップＳ２２からＳ２８は繰り返し処理を示しており、分散電源制御装置１０が担当する分散電源ｎ個に対して過去の実績に基づいて独自予測値を通知し（ステップＳ２４）、余剰電力量と、希望料金、商品名等を取得する（ステップＳ２６）。この処理を全分散電源ｎ個に対して実行する。
【００４１】
次に、分散電源ｎ個の商品別及び希望料金別の余剰電力の集計を実行し（ステップＳ３０）、さらに、電力受渡し量が不足した場合の弁済を避けるために、余力発電量を決定し（ステップＳ３２）、これらを加味した商品の決定を行う（ステップＳ３４）。
【００４２】
図８は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００の入札サブルーチン処理の流れを示すフローチャート図である。ステップＳ３８からＳ５０は、一日当たり３回の約定後実行される繰り返し処理である。最初に、余剰電力情報収集サブルーチン処理Ｓ１０で決定された商品を基に、電力取引所１４に入札を行い（ステップＳ４０）、電力取引所１４から確定情報を入手（ステップＳ４２）する。
【００４３】
次に、得られた確定情報から各分散電源５０への細分通知を行うためにステップＳ４４からステップＳ４９は分散電源ｎ個に対して繰り返し処理となる。ステップＳ４６は、各分散電源に確定情報を通知する。さらに、予備電源として確保するための余力発電量の通知（ステップＳ４８）処理を実行する。全ての繰り返し処理が終了すると、電力の受渡し監視処理に移る。
【００４４】
図９は、本発明の実施形態に係る分散電源制御システム１００の電力受渡しサブルーチン処理の流れを示すフローチャート図である。確定した発電時刻になると、分散電源５０は約定量にて余剰発電を開始するので、商品の電力受渡し毎に電力受渡しサブルーチンが実行される。
【００４５】
電力受渡しサブルーチン処理が実行されると、最初に分散電源ｎ個に対して発電電力を監視する繰り返し処理が実行される（ステップＳ５１〜Ｓ５６）。ステップＳ５１からＳ５６の繰り返し処理において、分散電源制御装置１０は、発電量の監視を各分散電源の売電電力計５４ｂの値を通信部７０から取得する（ステップＳ５２）。もし、電力不足を検知すると、分散電源５０の制御部７２に警告を通知し、需要家操作部７４に対して警告が表示されると共に、実績発電量ＤＢ６４へ不足量と時刻情報を格納する（ステップＳ５４）。
【００４６】
ステップＳ５８で電力不足が判定されると、分散電源制御装置１０は予め設定された予備電源を稼働するための通知を行う（ステップＳ６０）。もし、電力不足が検出されないときは、余剰発電のキャンセルを通知して余分な発電を抑える（ステップＳ６２）。さらに、電力受渡しが継続している場合は、再度電力受渡しサブルーチンが実行される。
【００４７】
以上、上述したように、本発明の実施形態により、出力の小さな分散電源５０であっても電力取引所１４で扱える程度にまとまった電力量と品質とすることができ、分散電源の発電量を定量的に把握できることで、電力系統の運用にも支障を与えないという効果がある。さらに、分散電源制御装置１０が分散電源の出力調整を瞬時に行い、かつ、給電指令装置２０に対して発電量を通知することでさらに安定した送配電が可能という効果もある。
【００４８】
なお、本実施形態では各分散電源の余剰発電電力を活用する実施形態を示したが、特に余剰電力に限定するものではなく、発電を目的にする分散電源に用いても好適に処理できるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】送配電系統に接続された本発明の実施形態に係る分散電源制御システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムの情報の流れを示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムと接続される分散電源を有する需要家の一例を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る分散電源制御装置と接続される電力取引所で扱われる４８商品を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムと接続される電力取引所で処理される約定処理の概要を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムの制御処理全体の流れを示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムの余剰電力情報収集サブルーチン処理の流れを示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムの入札サブルーチン処理の流れを示すフローチャート図である。
【図９】本発明の実施形態に係る分散電源制御システムの電力受渡しサブルーチン処理の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  分散電源制御装置、１１  分散電源制御部、１２  分散電源ＤＢ、１４  電力取引所、１６  需要家、１８  通信網、２０  給電指令装置、２２  一次変電所、２４  超高圧変電所、２６  超高圧送電線、２８  発電所、３０  送電線、３２  中間変電所、３４  送電系統、３８  配電用変電所、４１  配電系統、４２  配電線、４４  柱上変圧器、４５  引込線、５０  分散電源、５４ａ  買電電力計、５４ｂ  売電電力計、６０  発電計画ＤＢ、６２  売電電力予測ＤＢ、６４  実績発電量ＤＢ、６６  余剰発電指令ＤＢ、６８  分散電源系統連系ＤＢ、７０  通信部、７２  制御部、７４  需要家操作部、７６  ディーゼル発電機、１００  分散電源制御システム、１１０  送配電系統。
【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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【図９】
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