(57)【要約】【課題】  事前の電力需要機器の抑制により、電力需要機器の大量停止と自家発電設備の停止を回避し、自立運転への移行を良好に行い得るマイクログリッド運用装置及びマイクログリッド運用方法を提供する。【解決手段】  マイクログリッド運用装置１０は、計測データから現在のマイクログリッドの系統状態を予測する現在系統状態予測部２３と、少なくともマイクログリッドの系統内の電力需要機器３２毎に格納される周波数変動及び／又は電圧変動を含む脱落条件に基づき自立運転時における脱落を判定し、周波数変動及び／又は電圧変動を用いて使用可能な電力が大きくなるように抑制する電力需要機器を選定し、当該選定された電力需要機器の抑制を自立運転移行前に行う制御方式策定部２７と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクログリッドを商用系統との連系運転から自立運転に無停電で移行するための装置であって、計測データから現在のマイクログリッドの系統状態を予測する現在系統状態予測部と、少なくともマイクログリッドの系統内の電力需要機器毎に格納される周波数変動及び／又は電圧変動を含む脱落条件に基づき自立運転時における脱落を判定し、前記周波数変動及び／又は電圧変動を用いて使用可能な電力が大きくなるように抑制する電力需要機器を選定し、当該選定された電力需要機器の抑制を自立運転移行前に行う制御方式策定部と、を備えることを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクログリッド運用装置において、
周波数変動及び／又は電圧変動による前記電力需要機器の脱落条件を、電力需要機器の種類及び使用電力量と紐づけて格納する電力需要機器脱落条件データベースと、
少なくとも、前記現在系統状態予測部による現在のマイクログリッドの系統状態に基づき、自立運転時における周波数変動及び／又は電圧変動を求める自立時域内系統状態計算部と、を備えることを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記自立時域内系統状態計算部により求められる自立運転時における周波数変動及び／又は電圧変動と、前記電力需要機器脱落条件データベースに格納される周波数変動及び／又は電圧変動による前記電力需要機器の脱落条件に基づき、電力需要機器の脱落を判定する機器脱落判定部を有することを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクログリッド運用装置において、
電力需要機器毎に、抑制可否及び脱落可否を示すデータを格納すると共に、前記抑制可否を示すデータは前記電力需要機器に対する抑制可能な時間を含む電力需要機器抑制条件データベースを備え、
前記制御方式策定部は、前記自立時域内系統状態計算部により求められる自立運転時における周波数変動及び／又は電圧変動と、前記電力需要機器抑制条件データベースに格納される前記抑制可否及び脱落可否を示すデータに基づき、抑制する電力需要機器を選定することを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項５】
請求項３に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記制御方式策定部は、自立運転への移行時における周波数変動及び／又は電圧変動が大きな点に接続される電力需要機器を、抑制する電力需要機器として選定することを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項６】
請求項３に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記制御方式策定部は、自立運転への移行時における周波数変動によって脱落し易い電力需要機器を、抑制する電力需要機器として選定することを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項７】
請求項３に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記制御方式策定部は、自立運転への移行時における電圧変動によって脱落し易い電力需要機器を、抑制する電力需要機器として選定することを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項８】
請求項３に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記制御方式策定部は、自立運転への移行時における使用電力量の変動が大きい電力需要機器を、抑制する電力需要機器として選定することを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記機器脱落判定部は、前記電力需要機器脱落条件データベースに格納される周波数変動及び／又は電圧変動による前記電力需要機器の脱落条件に基づき、電力需要機器としての誘導電動機の脱落判定を行うことを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項１０】
請求項４乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載のマイクログリッド運用装置において、
前記機器脱落判定部は、前記電力需要機器脱落条件データベースに格納される周波数変動及び／又は電圧変動による前記電力需要機器の脱落条件に基づき、電力需要機器としてのインバータの脱落判定を行うことを特徴とするマイクログリッド運用装置。
【請求項１１】
マイクログリッドを商用系統との連系運転から自立運転に無停電で移行するための方法であって、計測データから現在のマイクログリッドの系統状態を予測し、少なくともマイクログリッドの系統内の電力需要機器毎に格納される周波数変動及び／又は電圧変動を含む脱落条件に基づき自立運転時における脱落を判定し、前記周波数変動及び／又は電圧変動を用いて使用可能な電力が大きくなるように抑制する電力需要機器を選定し、当該選定された電力需要機器の抑制を自立運転移行前に行うことを特徴とするマイクログリッド運用方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマイクログリッド運用方法において、
周波数変動及び／又は電圧変動による前記電力需要機器の脱落条件を電力需要機器の種類及び使用電力量と紐づけて格納する電力需要機器脱落条件データベースを参照し、自立運転時における電力需要機器の脱落を判定することを特徴とするマイクログリッド運用方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクログリッド運用方法において、
電力需要機器毎に、抑制可否及び脱落可否を示すデータを格納すると共に、前記抑制可否を示すデータは前記電力需要機器に対する抑制可能な時間を含む電力需要機器抑制条件データベースを参照し、
自立運転時における周波数変動及び／又は電圧変動と、前記電力需要機器抑制条件データベースに格納される前記抑制可否及び脱落可否を示すデータに基づき、抑制する電力需要機器を選定することを特徴とするマイクログリッド運用方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のマイクログリッド運用方法において、
自立運転への移行時における周波数変動及び／又は電圧変動が大きな点に接続される電力需要機器を、抑制する電力需要機器として選定することを特徴とするマイクログリッド運用方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載のマイクログリッド運用方法において、
自立運転への移行時における周波数変動によって脱落し易い電力需要機器を、抑制する電力需要機器として選定することを特徴とするマイクログリッド運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクログリッド運用装置及びマイクログリッド運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力系統の停電リスクが増大したことに伴い、マイクログリッドを自立運用することにより、当該地域で電力供給を継続するニーズが高まっている。マイクログリッドの自立運用とは、マイクログリッドと電力系統との連系点の遮断器を開放し、マイクログリッド内の発電機を電力供給源としてマイクログリッド地域内への電力供給を継続することである。一般的に、マイクログリッドは電力系統が健全状態である間は連系点の遮断器を閉じている。そして、この間、マイクログリッドで消費される電力は、外部系統からの供給電力とマイクログリッド内の発電機からの供給電力でまかなわれる。ここで、電力系統が突然停電した場合を考える。このとき、マイクログリッドは、電力系統との連系点の遮断器を開き、マイクログリッド地域と商用系統（電力系統）を遮断することにより自立運用へ移行する。しかし、自立運用移行直後には、外部系統（商用系統）から供給されていた電力が喪失されること、及び電力需要機器の使用電力が変動することにより、マイクログリッド内の周波数と電圧が大きく変動する。この周波数と電圧の変動が原因で、マイクログリッド内の電力需要機器が停止し、電圧と周波数の変動を増幅させ、自家発電設備が停止するという課題がある。
【０００３】
マイクログリッドの自立運用移行直後の周波数と電圧の変動を小さくするための技術の一例として、非特許文献１に記載される技術が提案されている。非特許文献１には、マイクログリッドの自立移行準備として、外部系統（商用系統）との連系点潮流がゼロになるように発電機（自家発電設備）を制御し、かつ蓄電池で自立移行直後の需給バランスを補償する技術が記載されている。本技術の適用により、マイクログリッド内の発電機（自家発電設備）に対する電力需要の急変を小さくすることができるため、マイクログリッドの自立運用直後において発電機が停止しないというメリットがある。  
また、同様の技術として特許文献１に示す技術が提案されている。特許文献１には、遠雷までの距離を雷が生じる電磁波を遠雷検知装置により測定し、遠雷が自家発電設備に所定距離まで接近したら、自家発電設備の発電電力が負荷電力より大きくなるように、複数の負荷のうち負荷遮断を行った後に電力系統と解列して自家発電設備を単独運転するものが開示されている。また、特許文献１では、自立運転判断装置は、雷が所定距離まで接近すると自家発電設備の自家発発電と負荷電力を比較し、自家発発電が負荷電力よりも小さい場合には負荷遮断装置に負荷遮断指令を与え、一方、自家発発電が負荷電力よりも大きい場合は、自立運転判断装置が解列制御装置へ解列制御指令を与え、予め設定された優先順位の低い負荷から順に負荷を遮断する旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―００６４１４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ  Ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ―Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ）”Ｓｍａｒｔ  Ｇｒｉｄ  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ（Ｖｏｌｕｍｅ:５,Ｉｓｓｕｅ:２  ），ｐｐ５３９―５４９，０６．１１．２０１３
【非特許文献２】伊藤俊之：ガスエンジンの運転安定性向上に資する電力貯蔵の効果的な組合せおよび制御方法に関する研究：早稲田打学大学院環境エネルギー研究科博士学位論文、ｐｐ２３−ｐｐ２５、２０１２年２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１及び特許文献１に記載される構成では、電力需要機器の脱落についての判定は行っておらず、電力需要機器の脱落により、電圧及び／又は周波数が変動し、更なる電力需要機器の脱落と自家発電設備の停止が生じる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、事前の電力需要機器の抑制により、電力需要機器の大量停止と自家発電設備の停止を回避し、自立運転への移行を良好に行い得るマイクログリッド運用装置及びマイクログリッド運用方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るマイクログリッド運用装置は、マイクログリッドを商用系統との連系運転から自立運転に無停電で移行するための装置であって、計測データから現在のマイクログリッドの系統状態を予測する現在系統状態予測部と、少なくともマイクログリッドの系統内の電力需要機器毎に格納される周波数変動及び／又は電圧変動を含む脱落条件に基づき自立運転時における脱落を判定し、前記周波数変動及び／又は電圧変動を用いて使用可能な電力が大きくなるように抑制する電力需要機器を選定し、当該選定された電力需要機器の抑制を自立運転移行前に行う制御方式策定部と、を備えることを特徴とする。  
また、本発明に係るマイクログリッド運用方法は、マイクログリッドを商用系統との連系運転から自立運転に無停電で移行するための方法であって、計測データから現在のマイクログリッドの系統状態を予測し、少なくともマイクログリッドの系統内の電力需要機器毎に格納される周波数変動及び／又は電圧変動を含む脱落条件に基づき自立運転時における脱落を判定し、前記周波数変動及び／又は電圧変動を用いて使用可能な電力が大きくなるように抑制する電力需要機器を選定し、当該選定された電力需要機器の抑制を自立運転移行前に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、事前の電力需要機器の抑制により、電力需要機器の大量停止と自家発電設備の停止を回避し、自立運転への移行を良好に行い得るマイクログリッド運用装置及びマイクログリッド運用方法を提供することが可能となる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、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】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すマイクログリッド運用装置の機能ブロック図及びそれを備えるマイクログリッドシステムの構成図である。
【図３】マイクログリッドの構成例である。
【図４】マイクログリッドの連系運転状態とマイクログリッドの自立運転を示す図である。
【図５】電力需要機器の脱落条件の一例を説明する図である。
【図６】図１に示す電力需要機器脱落条件データベースのデータ構造を示す図である。
【図７】マイクログリッド運転可能領域を示す図である。
【図８】図２に示すマイクログリッド運用装置を構成する制御方式策定部の処理フローを示す図である。
【図９】比較例のマイクログリッドにおける周波数変動の時間変化を示す図である。
【図１０】本実施例に係るマイクログリッド運用装置を用いた場合のマイクログリッドにおける周波数変動の時間変化を示す図である。
【図１１】比較例及び本実施例における運転継続する電力需要機器及び自家発電設備の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
先ず、本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用装置が適用されるマイクログリッドの構成について説明する。  
図３は、マイクログリッドの構成例である。図３に示すように、マイクログリッド地域系統１００は、自家発電設備１１０、自家発電設備を保護する保護装置１２０、複数の電力需要機器群（Ｌ００１，Ｌ００２，Ｌ００３，Ｌ００４）、電力需要機器群Ｌ００１を保護する保護装置１２１、電力需要機器群Ｌ００２を保護する保護装置１２２、電力需要機器群Ｌ００３を保護する保護装置１２３、電力需要機器群Ｌ００４を保護する保護装置１２４、商用系統（電力系統）２００に接続される連系線１４０、及び、連系線１４０を介して商用系統（電力系統）２００への接続又は切断を行う遮断器１３０を備える。  
Ｎはノードであることを示し、ノードＮ００４は電力需要機器群Ｌ００１に接続され、ノードＮ００４とノードＮ００３との間に電力需要機器群Ｌ００１を保護する保護装置１２１が配されている。ノードＮ００６は電力需要機器群Ｌ００２に接続され、ノードＮ００６とノードＮ００５との間に電力需要機器群Ｌ００２を保護する保護装置１２２が配されている。また、ノードＮ００８は電力需要機器群Ｌ００３に接続され、ノードＮ００８とノードＮ００７との間に電力需要機器群Ｌ００３を保護する保護装置１２３が配されている。ノードＮ０１０は電力需要機器群Ｌ００４に接続され、ノードＮ０１０とノードＮ００９との間に電力需要機器群Ｌ００４を保護する保護装置１２４が配されている。ノードＮ０１２は連系線１４０に接続され、ノードＮ０１２とノードＮ０１１の間に遮断器１３０が配されている。また、ノードＮ００１は自家発電設備を保護する保護装置１２０を介して自家発電設備１１０に接続されている。なお、図３では、説明を簡略化するため、各需要機器群（Ｌ００１，Ｌ００２，Ｌ００３，Ｌ００４）は、電力変動特性と、電圧と周波数の変動に対する停止条件とが同一である場合を想定する。
【００１３】
図４は、マイクログリッドの連系運転状態とマイクログリッドの自立運転を示す図である。図４の上図に示すように、ノードＮ０１１と連系線１４０に接続されるノードＮ０１２との間に配される遮断器１３０が閉じているとき、マイクログリッド地域系統１００は商用系統（電力系統）２００と連系して運転する連系運転の状態にある。連系運転時における電力の供給源は、連系線１４０を介した商用系統（電力系統）２００からの買電と、自家発電設備１１０による発電の２つである。一方、図４の下図に示すように、ノードＮ０１１と連系線１４０に接続されるノードＮ０１２との間に配される遮断器１３０が開いているとき、マイクログリッド地域系統１００は商用系統（電力系統）２００から自立して運転する自立運転の状態にある。自立運転時においては、連系線１４０を介した商用系統（電力系統）２００からの買電が不可能なため、電力の供給源は自家発電設備１１０による発電のみとなる。
【００１４】
ここで、連系運転時において突然商用系統（電力系統）２００が停電した場合を想定する。商用系統（電力系統）２００が停電すると、マイクログリッド地域系統１００は遮断器１３０を開き、自立運転に移行する。自立運転に移行した時、マイクログリッド地域系統１００内の電圧と周波数が大きく変動する。この電圧及び周波数の変動は以下の３つの要因により生ずる。  
（１）急な買電電力の喪失  
（２）電力需要機器の使用電力量の変動  
（３）電圧及び周波数変動による電力需要機器の脱落
これら３つの要因を解消するため、本実施例では以下の２つの特徴を有する電力需要機器を、商用系統（電力系統）２００が停電する前に抑制する方法を用いる。  
（ａ）使用電力量の変動が大きい電力需要機器  
（ｂ）脱落し易い電力需要機器  
これら上記（ａ）及び（ｂ）の２つの特徴を有する電力需要機器を事前に抑制することで、事前に買電電力量を減らし、上記要因（１）に示した自立運転への移行時の急な買電電力の喪失による電圧及び周波数の変動を抑制できる。また、上記要因（２）に示した電力需要機器の使用電力量の変動、及び上記要因（３）による電力需要機器の脱落によるマイクログリッド地域系統１００内での更なる電圧及び周波数の変動を抑制することが可能となる。
【００１５】
例えば、図３に示す電力需要機器群Ｌ００１が脱落し易い電力需要機器群であり、且つ、電力需要機器群Ｌ００４（図３）が使用電力量の変動が大きい電力需要機器群である場合、電力需要機器群Ｌ００１及び電力需要機器群Ｌ００４に属する複数の電力需要機器の中から抑制すべき電力需要機器を選択する。なお、電力需要機器群Ｌ００１及び電力需要機器群Ｌ００４に属する全ての電力需要機器を抑制すると、マイクログリッド地域系統１００内の電圧及び周波数の変動を小さくでき、電力需要機器及び自家発電設備１１０の停止リスクが小さくなる。しかし、この場合、利用できる電力需要機器の量が少なくなってしまう。一方、電力需要機器群Ｌ００１及び電力需要機器群Ｌ００４に属する複数の電力需要機器のうち、抑制する電力需要機器が少ないと、利用できる電力需要機器の量は多くなるものの、マイクログリッド地域系統１００内の電圧及び周波数の変動が大きくなり、電力需要機器及び自家発電設備１１０の停止リスクが大きくなる。
【００１６】
図１は本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用装置の概略構成図である。図１に示すように、マイクログリッド運用装置１０は、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置１１、キーボードやマウス等の入力装置１２、ＣＰＵ１３、通信装置１４、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１５、電力需要機器特性データベース１６、電力需要機器脱落条件データベース１７、電力需要機器抑制条件データベース１８、マイクログリッド域内系統解析データベース１９、及び、プログラムデータ格納データベース２０を備え、これらは内部バス２１を介して相互に接続されている。
【００１７】
ここで、ＣＰＵ１３は、内部バス２１を介してプログラムデータ格納データベース２０より各種プログラムを読み出し実行し表示すべき画像データの指示、或は、内部バス２１を介して詳細後述する各種データベースに格納されるデータの検索等を行う。ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１５は、電力需要機器の特性データ、電力需要機器の脱落条件データや電力需要機器の抑制条件データ、マイクログリッド地域系統１００内の系統解析モデルデータや制御方式の決定結果、自立運転への移行後の電圧及び周波数波形の演算結果を表すデータ等、を一時的に格納するメモリである。ＣＰＵ１３は、ＲＡＭ１５に格納されるこれらのデータに基づき、必要な画像データを生成して、内部バス２１を介して表示装置１１へ上記画像データを転送する。表示装置１１は、ＣＰＵ１３より転送された画像データを図示しない表示画面に表示する。
【００１８】
電力需要機器特性データベース１６は、各電力需要機器群（Ｌ００１〜Ｌ００４）を構成する電力需要機器毎の電圧、周波数による消費電力特性と、ある時間幅が経過した時（所定時間経過時）の電力変動量の実績データを示すデータを格納する。  
電力需要機器脱落条件データベース１７は、周波数変動及び／又は電圧変動による電力需要機器の脱落条件を、電力需要機器の種類及び使用電力量と紐づけて格納している。電力需要機器の脱落条件は、電圧及び／又は周波数の条件によって電力需要機器毎に異なる。電力需要機器の脱落条件の一例として、一般用低圧三相かご形誘導電動機の電圧と周波数毎の運転可能領域を図５に示す。図５は非特許文献２に記載のものである。図５では、例えば、定格周波数６０Ｈｚを基準とした場合、６０Ｈｚを１.００として正規化した値を示している。斜線部の外側の領域、すなわち、周波数（ｐ.ｕ.）が０.９５から１.０３であり、且つ、電圧（ｐ.ｕ.）が０.９０から１.１０の境界領域では、短時間であれば電力需要機器を運転しても良い領域である。また、斜線部の領域、すなわち、周波数（ｐ.ｕ.）が０.９８から１.０２であり、且つ、電圧（ｐ.ｕ.）が０.９５から１.０５の領域内では、常に電力需要機器を運転継続する領域である。
【００１９】
電力需要機器抑制条件データベース１８は、電力需要機器毎に、抑制可否及び脱落可否を示すデータを格納する。抑制可否を示すデータとして、例えば、電力需要機器に対する抑制可能な時間が含まれる。  
マイクログリッド域内系統解析データベース１９は、線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などのマイクログリッド地域系統１００内の電力系統を構成する設備に関するデータを格納している。これらのデータを用いることで、マイクログリッド地域系統１００内の電力系統の潮流計算や自家発電設備１１０の挙動計算が可能となり、自立運転への移行時の周波数変動及び／又は電圧変動を把握することができる。  
プログラムデータ格納データベース２０には、系統解析モデル作成プログラムＰＲ１、系統計算プログラムＰＲ２、需要機器（電力需要機器）制御方法決定プログラムＰＲ３を格納する。これらのプログラムは、内部バス２１を介して必要に応じてＣＰＵ１３により読み出され実行される。
【００２０】
図２は、図１に示すマイクログリッド運用装置の機能ブロック図及びそれを備えるマイクログリッドシステムの構成図である。図２に示すように、マイクログリッド運用装置１０は、現在系統状態予測部２３、機器需要変動予測部２４、自立時域内系統状態計算部２５、機器脱落判定部２６、制御方式策定部２７、電力需要機器特性データベース１６、電力需要機器脱落条件データベース１７、電力需要機器抑制条件データベース１８、マイクログリッド域内系統解析データベース１９、及び、マイクログリッド運転可能領域データベース２２を備える。このマイクログリッド運用装置１０、指令送信３１、電力需要機器３２、発電機３３、再生可能エネルギー３４、センサ３５、遮断器１３０、及び連系線１４０にて、マイクログリッドシステムが構成される。ここで、発電機３３及び再生可能エネルギー３４は、上述の図３に示した自家発電設備１１０を構成する。再生可能エネルギー３４として、例えば、太陽光発電装置、風量発電装置、或はバイオマス発電装置などが用いられる。また、発電機３３として、例えば、コジェネレーションなどが用いられる。
【００２１】
現在系統状態予測部２３は、センサ３５により計測され収集される、電力需要機器３２、発電機３３、再生可能エネルギー３４の有効電力出力、無効電力出力、接続端の電圧、電流などのデータに基づき、現在のマイクログリッド地域系統１００の電圧分布及び潮流状態を求める。現在系統状態予測部２３は、求めた現在のマイクログリッド地域系統１００の電圧分布及び潮流状態を自立時域内系統状態計算部２５へ出力する。なお、現在系統状態予測部２３は、例えば、図１に示したＣＰＵ１３が、内部バス２１を介してプログラムデータ格納データベース２０に格納される系統計算プログラムＰＲ２を読み出し実行することで実現される。
【００２２】
機器需要変動予測部２４は、電力需要機器特性データベース１６に格納されている、ある時間幅が経過した時（所定時間経過時）の電力変動量の実績データに基づき、更なるある時間幅後（更なる所定時間経過後）の電力需要機器毎の電力変動を予測し、予測した更なるある時間幅後（更なる所定時間経過後）の電力需要機器毎の電力変動を自立時域内系統状態計算部２５へ出力する。
【００２３】
自立時域内系統状態計算部２５は、機器需要変動予測部２４より入力される更なるある時間幅後（更なる所定時間経過後）の電力需要機器毎の電力変動、電力需要機器特性データベース１６に格納された電力需要機器毎の電圧と周波数特性、マイクログリッド域内系統解析データベース１９に格納される線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などのマイクログリッド地域系統１００内の電力系統を構成する設備に関するデータ、及び、現在系統状態予測部２３より入力される現在のマイクログリッド地域系統１００の電圧分布及び潮流状態に基づき、自立運転への移行時における電圧、周波数の変動を単位時間刻み毎に（所定の周期で）過渡計算する。自立時域内系統状態計算部２５は、求めた単位時間刻み毎（所定の周期）の自立運転への移行時における電圧、周波数の変動を、機器脱落判定部２６及び制御方式策定部２７へ出力する。
【００２４】
機器脱落判定部２６は、自立時域内系統状態計算部２５より入力される単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の電圧と周波数変動、及び、電力需要機器脱落条件データベース１７に電力需要機器の種類及び使用電力量と紐づけて格納されている周波数変動及び／又は電圧変動による電力需要機器の脱落条件に基づき電力需要機器の脱落を判定する。脱落と判定された電力需要機器のデータは、自立時域内系統状態計算部２５へ出力され、自立時域内系統状態計算部２５における上述の処理に反映される。すなわち、自立時域内系統状態計算部２５は、機器脱落判定部２６より入力される電力需要機器の脱落データに対応する電力需要機器の使用電力量をゼロとして、次の単位時間刻みにおける電圧、周波数の変動の計算を実行する。なお、機器脱落判定部２６は、自立時域内系統状態計算部２５と並列に処理を実行する。
【００２５】
制御方式策定部２７は、自立時域内系統状態計算部２５より入力される単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の電圧と周波数変動、及び、電力需要機器抑制条件データベース１８に格納される電力需要機器毎の抑制可否と脱落可否を示すデータに基づき、自立運転への移行前に抑制する電力需要機器を求める。
【００２６】
ここで、電力需要機器脱落条件データベース１７のデータ構造について説明する。図６は、図１に示す電力需要機器脱落条件データベース１７のデータ構造を示す図である。図６に示すように、電力需要機器脱落条件データベース１７は、図３に示した電力需要機器群を特定する「記号」欄、電力需要機器群に属する電力需要機器の種類を示す「電力需要機器の種類」欄、電力需要機器群に属する電力需要機器の使用電力量を示す「使用電力量」欄、及び、電力需要機器群に属する電力需要機器の脱落条件を示す「脱落条件」欄をテーブル形式にて格納している。例えば、電力需要機器群Ｌ００１については、「記号」欄には「Ｌ００１」、「電力需要機器の種類」欄には「インバータａ」、「使用電力量」欄には「０.５４ＭＷ」、及び「脱落条件」欄には自立運転への移行時における脱落を回避し得る周波数変動Δｆの取り得る範囲（許容される周波数変動幅）として「―０.３０Ｈｚ＜Δｆ＜＋０.３０Ｈｚ」が格納されている。なお、ここでは、電力需要機器群Ｌ００１について、説明を簡略化するため、インバータａとのみ記載しているが、実際には、電力需要機器群Ｌ００１は、インバータａが複数設置されている。これは、他の電力需要機器群についても同様である。
【００２７】
また、図６に示すように、電力需要機器群Ｌ００２については、「記号」欄には「Ｌ００２」、「電力需要機器の種類」欄には「誘導電動機」、「使用電力量」欄には「０.２５ＭＷ」、及び「脱落条件」欄には「―０.３０Ｈｚ＜Δｆ＜＋０.１８Ｈｚ」が格納されている。電力需要機器群Ｌ００３については、「記号」欄には「Ｌ００３」、「電力需要機器の種類」欄には「インバータｂ」、「使用電力量」欄には「０.７０ＭＷ」、及び「脱落条件」欄には「―０.４２Ｈｚ＜Δｆ＜＋０.４２Ｈｚ」が格納されている。電力需要機器群Ｌ００４については、「記号」欄には「Ｌ００４」、「電力需要機器の種類」欄には「その他」、「使用電力量」欄には「０.５１ＭＷ」、及び「脱落条件」欄には「脱落しない」が格納されている。
【００２８】
なお、図６では、「脱落条件」として、自立運転への移行時における脱落を回避し得る周波数変動Δｆの取り得る範囲（許容される周波数変動幅）を規定する場合を一例として示すが、これに限られず、自立運転への移行時における脱落を回避し得る電圧変動の取り得る範囲（許容される電圧変動幅）を脱落条件として規定しても良い。「脱落条件」として、許容される周波数変動幅及び許容される電圧変動幅の双方を規定することが望ましく、許容される周波数変動幅又は許容される電圧変動幅の一方のみを規定する構成としても良い。
【００２９】
ここで、図２に戻り、マイクログリッド運転可能領域データベース２２は、自家発電設備１１０が運転継続可能な電圧及び周波数範囲及び、自立運転への移行時において取り得る電圧及び周波数の運転状態を格納する。また、マイクログリッド運転可能領域データベース２２は、上述の自立時域内系統状態計算部２５により求められた自立運転への移行時における最も過酷な電圧、周波数の値、及び、制御方式策定部２７により求められた自立運転への移行前に抑制する電力需要機器を抑制し、マイクログリッド地域系統１００を制御したときの最も過酷な電圧と周波数の値を格納している。図７は、マイクログリッド運転可能領域を示す図である。図７では、周波数を横軸に電圧を縦軸に取り、斜線部の領域にて、自家発電設備運転可能領域４１を示している。制御前最過酷条件４２、すなわち、自立運転への移行前にマイクログリッド運用装置１０による制御を行わない場合においては、自家発電設備運転可能領域４１内から逸脱する。これに対し、制御後最過酷条件４３、すなわち、自立運転への移行前にマイクログリッド運用装置１０による制御を実行した場合においては、自家発電設備運転可能領域４１内に収まることが示されている。
【００３０】
次にマイクログリッド運用装置１０を構成する制御方式策定部２７の処理フローについて説明する。図８は、図２に示すマイクログリッド運用装置を構成する制御方式策定部の処理フローを示す図である。  
図８に示すように、ステップＳ１０１では、制御方式策定部２７は、自立時域内系統状態計算部２５より、自立運転への移行時における単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の周波数変動及び電圧変動を取得する。
【００３１】
ステップＳ１０２では、制御方式策定部２７は、自立運転への移行前に抑制する対象となる電力需要機器を選定する。ここで、抑制対象となる電力需要機器は、以下の４つの特徴のうち、何れかの特徴を有する電力需要機器である。  
（１）電圧、周波数の変動が大きな点に接続されている電力需要機器  
（２）電圧変動によって脱落し易い電力需要機器  
（３）周波数変動によって脱落し易い電力需要機器  
（４）使用電力量の変動が大きい電力需要機器
ステップＳ１０３では、制御方式策定部２７は、ステップＳ１０２にて選定された抑制対象となった電力需要機器から、抑制する電力需要機器組み合わせを決定する。ここで、決定された抑制する電力需要機器組み合わせ数Ｎは、Ｎ＝１，２，・・・ｍとする。  
次に、制御方式策定部２７は抑制する電力需要機器の組み合わせ数Ｎに「１」を設定し（ステップＳ１０４）、当該組み合わせに対応する電力需要機器に対し、抑制の指令送信３１（図２）を出力する。
【００３２】
マイクログリッド地域系統１００を制御した後、自立時域内系統状態計算部２５は、機器需要変動予測部２４より入力される更なるある時間幅後（更なる所定時間経過後）の電力需要機器毎の電力変動、電力需要機器特性データベース１６に格納された電力需要機器毎の電圧と周波数特性、マイクログリッド域内系統解析データベース１９に格納される線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などのマイクログリッド地域系統１００内の電力系統を構成する設備に関するデータ、及び、現在系統状態予測部２３より入力される現在のマイクログリッド地域系統１００の電圧分布及び潮流状態に基づき、自立運転への移行時における電圧、周波数の変動を単位時間刻み毎に（所定の周期で）過渡計算する。制御方式策定部２７は、自立時域内系統状態計算部２５よりマイクログリッド地域系統１００の制御後の単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の周波数変動及び電圧変動を取得する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
ステップＳ１０６では、制御方式策定部２７は、ステップＳ１０５にて取得されたマイクログリッド地域系統１００の制御後の単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の周波数変動及び電圧変動が、電力需要機器抑制条件データベース１８に格納される、電力需要機器毎の抑制可否及び脱落可否を示すデータ（条件）に違反していないか判定する。換言すれば、制御方式策定部２７は機器抑制条件の制約を判定する。判定の結果、抑制可否及び脱落可否を示すデータ（条件）に違反している場合、ステップＳ１０７にて、抑制する電力需要機器組み合わせ数Ｎを「Ｎ＝Ｎ＋１」（１インクリメント）しステップＳ１０５へ戻り、再びステップＳ１０５及びステップＳ１０６の処理を実行する。一方、判定の結果、抑制可否及び脱落可否を示すデータ（条件）に違反していない場合には、ステップＳ１０８へ進む。
【００３４】
ステップＳ１０８では、制御方式策定部２７は、抑制する電力需要機器の組み合わせ数Ｎがｍに達したか否かを判定する。判定の結果、抑制する電力需要機器の組み合わせ数Ｎがｍ未満の場合、ステップＳ１０７へ進み、上述のように再び、ステップＳ１０５からステップＳ１０８の処理を実行する。一方、判定の結果、抑制する電力需要機器の組み合わせ数Ｎがｍに達した場合、ステップＳ１０９へ進む。
【００３５】
ステップＳ１０９では、制御方式策定部２７は、抑制した電力需要機器の使用電力量の総和を求め、抑制した電力需要機器と共に図示しない記憶部に格納する。なお、求めた抑制した電力需要機器の使用電力量の総和と抑制した電力需要機器を、マイクログリッド運転可能領域データベース２２の所定の記憶領域に格納するよう構成しても良い。
【００３６】
ステップＳ１１０では、制御方式策定部２７は、図示しない記憶部又はマイクログリッド運転可能領域データベース２２の所定の記憶領域に格納される、抑制した電力需要機器の使用電力量の総和が最小となる、自立運転への移行前に抑制する電力需要機器の組み合わせを、自立運転への移行時におけるマイクログリッド地域系統１００の制御方式として決定する。  
図８に示す、マイクログリッド運用装置１０を構成する制御方式策定部２７による処理フローにより、自立運転への移行時における電力需要機器の抑制量を最小にして、脱落を回避すべき電力需要機器の脱落、或は自家発電設備１１０の停止を回避し得るマイクログリッド地域系統１００の制御方式を作成できる。  
なお、上述のステップＳ１０２において抑制対象機器として選定可能な電力需要機器としては、例えば、家電製品を例とした場合、照明、エアコン等であり、冷蔵庫等は常時稼働させる必要があるため抑制対象機器から除外される。  
また、ステップＳ１０１では、制御方式策定部２７が、自立時域内系統状態計算部２５より、自立運転への移行時における単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の周波数変動及び電圧変動を取得する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、制御方式策定部２７が、自立時域内系統状態計算部２５より、自立運転への移行時における単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の周波数変動のみを取得する構成としても良い。また、これに代えて、制御方式策定部２７が、自立時域内系統状態計算部２５より、自立運転への移行時における単位時間刻み毎（所定の周期）の各電力需要機器端の電圧変動のみを取得する構成としても良い。
【００３７】
図９は、比較例のマイクログリッドにおける周波数変動の時間変化を示す図であり、図１０は、本実施例に係るマイクログリッド運用装置を用いた場合のマイクログリッドにおける周波数変動の時間変化を示す図である。図９及び図１０のいずれにおいても、マイクログリッド地域系統１００は、上述の図３に示したマイクログリッドの構成例を想定している。図６に示すように、電力需要機器脱落条件データベース１７には、電力需要機器群Ｌ００１の使用電力量は０.５４ＭＷであり、電力需要機器群Ｌ００２の使用電力量は０.２５ＭＷであり、電力需要機器群Ｌ００３の使用電力量は０.７０ＭＷであり、電力需要機器群Ｌ００４の使用電力量は０.５１ＭＷである。従って、電力需要機器群Ｌ００１〜Ｌ００４の使用電力量の総和は２.００ＭＷであり、商用系統（電力系統）２００から連系線１４０を介して０．４０ＭＷの電力を買電し、１．６０ＭＷの電力を自家発電設備１１０の発電でまかなっているとする。
【００３８】
図９では、横軸に時間、縦軸に周波数変動を取り、電力需要機器の抑制をすることなく自立運転へ移行した場合の、比較例における周波数変動の時間変化を示している。図９に示すように、自立運転への移行後、周波数変動Δｆが―３.０Ｈｚまで低下している。図６に示す電力需要機器脱落条件データベース１７に格納される、自立運転への移行時における脱落を回避し得る周波数変動Δｆの取り得る範囲（許容される周波数変動幅）としての「脱落条件」のうち、電力需要機器群Ｌ００１の脱落条件である「―０.３０Ｈｚ＜Δｆ＜＋０.３０Ｈｚ」及び電力需要機器群Ｌ００２の脱落条件である「―０.３０Ｈｚ＜Δｆ＜＋０.１８Ｈｚ」の範囲外であることから、電力需要機器群Ｌ００１に属するインバータａ及び電力需要機器群Ｌ００２に属する誘導電動機が脱落している。これら、電力需要機器群Ｌ００１に属するインバータａ及び電力需要機器群Ｌ００２に属する誘導電動機の脱落により、周波数変動が急激に上昇し、基準より４．２Ｈｚ大きくなっている。この周波数変動の上昇により、電力需要機器群Ｌ００３の脱落条件である「―０.４２Ｈｚ＜Δｆ＜＋０.４２Ｈｚ」の範囲外であることから、電力需要機器群Ｌ００３に属するインバータｂが脱落している。この電力需要機器群Ｌ００３に属するインバータｂの脱落により、周波数変動は更に上昇しており、自家発電設備１１０が停止して自立運転への移行に失敗する虞がある。
【００３９】
次に図１０では、横軸に時間、縦軸に周波数変動を取り、脱落し易い電力需要機器である電力需要機器群Ｌ００１に属するインバータａを事前に停止する制御をして、自立運転へ移行した場合の、本実施例に係るマイクログリッド運用装置１０を用いた場合の周波数変動の時間変化を示している。図１０に示されるように、自立運転へ移行前に、事前に脱落し易い電力需要機器である電力需要機器群Ｌ００１に属するインバータａを停止（電力需要機器の抑制）したことにより、周波数変動が小さく抑えられ、電力需要機器の脱落を防止でき、自立運転への移行ができていることがわかる。
【００４０】
図１１は、上述の比較例及び本実施例における運転継続する電力需要機器及び自家発電設備の状態を示す図である。図１１に示すように、電力需要機器の抑制をすることなく自立運転へ移行した比較例においては、自家発電設備１１０が停止し、マイクログリッド地域系統１００内における電力の供給源が喪失する。これにより、電力需要機器群Ｌ００１〜Ｌ００４に属する全ての電力需要機器は、使用不可能となる。これに対し本実施例では、電力需要機器群Ｌ００１に属するインバータａを事前に停止する制御をして、自立運転へ移行することにより、電力需要機器群Ｌ００１に属するインバータａの使用電力量である０.５４ＭＷが抑制され、残りの電力需要機器群Ｌ００２〜Ｌ００４に属する電力需要機器の使用電力量の総和である１.４６ＭＷが、運転継続される自家発電設備１１０より給電される。
【００４１】
なお、図１０に示したように、自立運転への移行後において周波数変動の時間変化が低く安定している場合において、マイクログリッド運用装置１０を構成する制御方式策定部２７が、上述の図８に示す処理フローを再度実行することにより、自立運転時において、それまで抑制対象機器とされていた電力需要機器のうちいずれかを再接続するよう構成しても良い。この場合、例えば、ステップＳ１０３にて予め設定された電力需要機器の組み合わせを追加しステップＳ１１０までの処理を実行する、或は、電力需要機器の組み合わせの総数を増加し、ステップＳ１０３〜ステップＳ１１０までの処理を実行することにより、抑制対象機器となる電力需要機器を減少させ、再接続させる電力需要機器を求める構成とすれば良い。
【００４２】
以上のとおり本実施例によれば、事前の電力需要機器の抑制により、電力需要機器の大量停止と自家発電設備の停止を回避し、自立運転への移行を良好に行い得るマイクログリッド運用装置及びマイクログリッド運用方法を提供することが可能となる。  
また、本実施例によれば、自立運転への移行時における電力需要機器の抑制量を最小にして、脱落を回避すべき電力需要機器の脱落、或は自家発電設備の停止を回避し得るマイクログリッド地域系統の制御方式を作成できる。  
【実施例２】
【００４３】
本実施例では、上述の図８に示したマイクログリッド運用装置１０を構成する制御方式策定部２７の処理フローのうち、ステップＳ１０３における抑制対象機器の組み合わせ（抑制する電力需要機器の組み合わせ）を決定する、機器選定方法が上述の実施例１と異なる。その他の構成は上述の実施例１と同様であり、また、図８に示すステップＳ１０２及びステップＳ１０３以外の各ステップについては実施例１と同様であるため、以下では説明を省略する。
【００４４】
図８に示した上述の実施例１においては、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３を制御方式策定部２７が実行する構成としたが、本実施例では、制御方式策定部２７は、ステップＳ１０１実行後に次に示すスッテプＳ１０３を実行する。ステップＳ１０３では、制御方式策定部２７は、抑制対象とすべき電力需要機器の組み合わせとして、取り得る全ての制御機器の組み合わせを決定する。ここで、「取り得る全ての制御機器の組み合わせ」とは、電力需要機器の使用電力量が自家発電設備の定格出力を下回るような、全ての制御機器の組合せである。自家発電設備の定格出力を上回る制御機器の組合せを、抑制対象とすべき電力需要機器の組み合わせから除外する理由は、マイクログリッド地域系統１００内の需要電力が自家発電設備の定格出力を超える場合、マイクログリッド地域系統１００内の需給バランスが崩壊し、自家発電設備が停止するためである。
【００４５】
以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、抑制機器の組合せ（抑制する電力需要機器の組み合わせ）を最適に決定することが可能となる。これにより、以降の計算で使用電力が最大となり、且つマイクログリッド地域系統内の停電を防止し得るマイクログリッド運用方法を決定することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は上記した実施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。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・マイクログリッド運用装置
１１・・・表示装置
１２・・・入力装置
１３・・・ＣＰＵ
１４・・・通信装置
１５・・・ＲＡＭ
１６・・・電力需要機器特性データベース
１７・・・電力需要機器脱落条件データベース
１８・・・電力需要機器抑制条件データベース
１９・・・マイクログリッド域内系統解析データベース
２０・・・プログラムデータ格納データベース
２１・・・内部バス
２２・・・マイクログリッド運転可能領域データベース
２３・・・現在系統状態予測部
２４・・・機器需要変動予測部
２５・・・自立時域内系統状態計算部
２６・・・機器脱落判定部
２７・・・制御方式策定部
３１・・・指令送信
３２・・・電力需要機器
３３・・・発電機
３４・・・再生可能エネルギー
３５・・・センサ
４１・・・自家発電設備運転可能領域
４２・・・制御前最過酷条件
４３・・・制御後最過酷条件
１００・・・マイクログリッド地域系統
１１０・・・自家発電設備
１２０，１２１，１２２，１２３，１２４・・・保護装置
１３０・・・遮断器
１４０・・・連系線
２００・・・商用系統
Ｎ・・・ノード
Ｌ・・・電力需要機器群
【図１】
2019221006.tif 000003
【図２】
2019221006.tif 000004
【図３】
2019221006.tif 000005
【図４】
2019221006.tif 000006
【図５】
2019221006.tif 000007
【図６】
2019221006.tif 000008
【図７】
2019221006.tif 000009
【図８】
2019221006.tif 000010
【図９】
2019221006.tif 000011
【図１０】
2019221006.tif 000012
【図１１】
2019221006.tif 000013