(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の負荷と１つ以上の発電設備が接続された配電線における発電量を推定する発電量推定装置であって、
前記配電線の第１の位置の計測電圧である第１の電圧値と、前記第１の位置の有効電力の計測値である第１の有効電力と、前記配電線の第２の位置の計測電圧である第２の電圧値と、前記第２の位置の有効電力の計測値である第２の有効電力とを受信する通信部と、
前記負荷ごとの前記第１の位置から当該負荷の接続位置までのインピーダンスに関する情報である第１のインピーダンス情報および当該負荷の契約情報を記憶し、前記第１のインピーダンス情報を前記契約情報に基づき重みづけした加重平均を計算して負荷中心点のインピーダンスとして算出する負荷中心算出部と、
前記発電設備ごとの前記第１の位置から当該発電設備の接続位置までのインピーダンスに関する情報である第２のインピーダンス情報および当該発電設備の発電容量に関する情報である発電容量情報を記憶し、前記第２のインピーダンス情報を前記発電容量情報に基づき重みづけした加重平均を計算して発電中心点のインピーダンスとして算出する発電中心算出部と、
前記配電線の前記第１の電圧値、前記第２の電圧値、前記第１の有効電力、前記第２の有効電力、前記負荷中心点のインピーダンス、前記発電中心点のインピーダンスおよび前記発電設備の発電量を関係づける計算式を予め記憶し、当該計算式、前記通信部が受信した前記第１の電圧値、前記第２の電圧値、前記第１の有効電力および前記第２の有効電力、前記負荷中心算出部が前記契約情報に基づき算出した前記負荷中心点のインピーダンス、並びに前記発電中心算出部が前記発電容量に基づき算出した前記発電中心点のインピーダンスに基づき、前記発電設備の発電量を算出する発電量算出部と、
を備えることを特徴とする発電量推定装置。
【請求項２】
前記発電量算出部が記憶する前記計算式は、前記発電設備の発電量と前記配電線における負荷電力との差が前記第２の有効電力と前記第１の有効電力との差に等しいとの条件に基づき作成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の発電量推定装置。
【請求項３】
前記契約情報は、契約電力を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発電量推定装置。
【請求項４】
前記契約情報は、契約種別を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の発電量推定装置。
【請求項５】
前記契約種別ごとの利用率の時間特性を保持し、
前記負荷中心算出部は、前記時間特性と契約電力に基づいて前記負荷ごとの負荷電力を求め、前記負荷ごとの前記接続位置および前記負荷電力に基づいて、前記負荷中心点のインピーダンスを求めることを特徴とする請求項４に記載の発電量推定装置。
【請求項６】
前記契約情報は、業種を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項７】
前記業種ごとの利用率の時間特性を業種時間特性として保持し、
前記負荷中心算出部は、前記業種時間特性と契約電力に基づいて前記負荷ごとの負荷電力を求め、前記負荷ごとの前記接続位置および前記負荷電力に基づいて、前記負荷中心点のインピーダンスを求めることを特徴とする請求項６に記載の発電量推定装置。
【請求項８】
前記第１の位置を前記配電線の上流側の端点とし、前記第２の位置を前記配電線の下流側の端点とすることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項９】
前記第１の位置を前記配電線の配電区間の上流側の端点とし、前記第２の位置を前記配電区間の下流側の端点とすることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項１０】
前記負荷を需要家単位の負荷とすることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項１１】
前記負荷を柱上トランス単位の負荷とすることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項１２】
複数の前記配電線の太陽光発電量を推定対象とし、
前記複数の配電線のうち第１の配電線については、前記複数の配電線のうち前記第１の配電線以外の１つ以上の配電線である第２の配電線における太陽光発電量の推定結果と前記第１の配電線に接続する太陽光発電設備の発電容量とに基づいて太陽光発電量を推定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項１３】
複数の前記配電線の太陽光発電量を推定対象とし、
前記配電線ごとに前記太陽光発電量を推定し、推定した前記太陽光発電量と該配電線に接続する太陽光発電設備の発電容量とに基づいて発電効率を求め、２つ以上の前記配電線の前記発電効率の平均値である平均発電効率を求め、前記複数の配電線のうち前記第１の電圧値、前記第１の有効電力、前記第２の電圧値および前記第２の有効電力を計測しない前記配電線については、該配電線に接続する太陽光発電設備の発電容量と前記平均発電効率とに基づいて太陽光発電量を推定することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の発電量推定装置。
【請求項１４】
複数の負荷と１つ以上の発電設備が接続された配電線における発電量を推定する発電量推定方法であって、
前記配電線の第１の位置の計測電圧である第１の電圧値と、前記第１の位置の有効電力の計測値である第１の有効電力と、前記配電線の第２の位置の計測電圧である第２の電圧値と、前記第２の位置の有効電力の計測値である第２の有効電力とを受信する通信ステップと、
前記負荷ごとの前記第１の位置から当該負荷の接続位置までのインピーダンスに関する情報である第１のインピーダンス情報および当該負荷の契約情報を記憶し、前記第１のインピーダンス情報を前記契約情報に基づき重みづけした加重平均を計算して負荷中心点のインピーダンスとして算出する負荷中心算出ステップと、
前記発電設備ごとの前記第１の位置から当該発電設備の接続位置までのインピーダンスに関する情報である第２のインピーダンス情報および当該発電設備の発電容量に関する情報である発電容量情報を記憶し、前記第２のインピーダンス情報を前記発電容量情報に基づき重みづけした加重平均を計算して発電中心点のインピーダンスとして算出する発電中心算出ステップと、
前記配電線の前記第１の電圧値、前記第２の電圧値、前記第１の有効電力、前記第２の有効電力、前記負荷中心点のインピーダンス、前記発電中心点のインピーダンスおよび前記発電設備の発電量を関係づける計算式を予め記憶し、当該計算式、受信した前記第１の電圧値、前記第２の電圧値、前記第１の有効電力および前記第２の有効電力、前記契約情報に基づき算出した前記負荷中心点のインピーダンス、並びに前記発電容量に基づき算出した前記発電中心点のインピーダンスに基づき、前記発電設備の発電量を算出する発電量算出ステップと、
を含むことを特徴とする発電量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電量推定装置および発電量推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電系統は、一般に高圧系統（通常は６６００Ｖ）と低圧系統（例えば１００Ｖ〜２００Ｖ）とから構成され、一般需要家の受電端はこの低圧系統に接続されている。電力事業者は、一般需要家の受電端の電圧を適正範囲（例えば１００Ｖの受電の場合、電圧を９５Ｖ〜１０７Ｖ）に維持することが義務付けられている。そのため、電力事業者は、高圧系統に接続された電圧制御機器（例えば、ＬＲＴ（Load  Ratio  Control  Transformer：負荷時タップ切替器付変圧器）またはＳＶＲ（Step  Voltage  Regulator：ステップ電圧調整器）等）の制御量を調整すること（例えばタップを操作すること）により、一般需要家の受電端での電圧維持を図っている。なお、以下では、特に断らない限り、配電系統はその高圧系統を指すものとする。【０００３】
昨今、配電系統へは住宅用やメガソーラー等、大小様々な太陽光発電システムが連系されてきており、配電線（もしくは配電区間）単位での太陽光発電量の把握が系統運用に必須となりつつある。配電線内の複数の位置でサンプリング計測した太陽光発電量や、配電線単位で計測した日射量から、配電線単位の太陽光発電量を推定することが考えられるが、これらの方法では、計測設備や通信設備の設置および管理を要する。一方で、配電系統内での適正電圧維持のために、配電線の電圧を大まかに把握することは急務と考えられており、配電線の送り出しと末端付近にはセンサーを設置して、電圧／電流／有効電力／無効電力等を計測することが計画されている。【０００４】
また、下記特許文献１には、太陽光発電装置の上流で有効電力、無効電力を計測して、独立成分分析により太陽光発電出力を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７０２３６号公報
【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、上記の日射量等を計測して配電線単位の太陽光発電量を推定する方法では、計測設備や通信設備の設置および管理を要するという問題がある。また、上記特許文献１に記載の推定方法は、過去の測定値の独立成分分析した結果を用いて近似曲線を求めて太陽光発電出力を推定するため、推定誤差が大きくなる可能性があるという問題がある。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、計測設備や通信設備の増加を抑えて、精度良く太陽光発電量を推定することができる発電量推定装置および発電量推定方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の負荷と１つ以上の太陽光発電設備が接続された高圧系統の配電線における太陽光発電量を推定する発電量推定装置であって、前記配電線の第１の位置の計測電圧である第１の電圧値と、前記第１の位置の有効電力の計測値である第１の有効電力と、前記配電線の第２の位置の計測電圧である第２の電圧値と、前記第２の位置の有効電力の計測値である第２の有効電力とを受信する通信部と、前記負荷ごとの接続位置および契約情報と、前記第１の電圧値と、前記第２の電圧値と、前記第１の有効電力と、前記第２の有効電力とを保持する記憶部と、前記記憶部から読み出した前記負荷ごとの前記接続位置および前記契約情報に基づいて、負荷中心点のインピーダンスを求める負荷中心算出部と、前記太陽光発電設備ごとの接続位置および発電容量に基づいて、発電中心点のインピーダンスを求める発電中心算出部と、前記負荷中心点のインピーダンスと、前記発電中心点のインピーダンスと、前記第１および前記第２の電圧値と、前記第１および前記第２の有効電力とに基づいて前記太陽光発電量を推定する発電量算出部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、計測設備や通信設備の増加を抑えて、精度良く太陽光発電量を推定することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる実施の形態の配電系統電圧制御システムの構成の一例を示した図である。
【図２】図２は、配電系統管理装置の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態の計算機システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、発電量推定手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、負荷中心点と発電中心点と送り出し電圧と末端電圧との関係の概念を示す図である。
【図６】図６は、契約情報の一例を示す図である。
【図７】図７は、契約種別ごとの電力消費のプロファイルの平均値の概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる発電量推定装置および発電量推定方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる実施の形態の配電系統電圧制御システムの構成の一例を示した図である。図１において、電圧制御機器７は、例えば変電所に設置された配電用変圧器としてのＬＲＴ（Load  Ratio  Control  Transformer：負荷時タップ切替器付変圧器）である。電圧制御機器７の二次側には母線８が接続されている。母線８には例えば２本の配電線９−１，９−２が並列に接続されている。配電線９−１，９−２は、高圧系統（電圧レベルが６６００Ｖ）の配電線である。
【００１３】
配電線９−１は、その一端が遮断器６−１を介して母線８に接続されている。配電線９−１には、配電線９−１の電圧および潮流を計測する電圧潮流計測装置（計測装置）５−１，５−３がそれぞれ設置されている。配電線９−２は、その一端が遮断器６−２を介して母線８に接続されている。配電線９−２には、配電線９−２の電圧および潮流を計測する電圧潮流計測装置（計測装置）５−２，５−４がそれぞれ設置されている。電圧潮流計測装置５−１，５−２は、それぞれ配電線９−１，９−２の送り出し（上流側の端点）に配置されている。電圧潮流計測装置５−３，５−４は、それぞれ配電線９−１，９−２の末端（下流側の端点）に配置されている。電圧潮流計測装置５−１〜５−４は、電圧、および潮流等を例えば一定周期（例えば１秒ごと）に計測し、計測した結果の所定時間（例えば１分間）の平均値を計測情報として送信する。電圧潮流計測装置５−１〜５−４は通信機能を有し、通信ネットワーク２に接続されている。電圧潮流計測装置５−１〜５−４は、通信ネットワーク２を介して、例えば定期的に計測情報を配電系統管理装置１に送信する。
【００１４】
配電線９−１には、負荷３−１〜３−３、太陽光発電設備４−１〜４−３、コンデンサ１００が接続されている。負荷３−１は、例えば、需要家単位の負荷を示す。または、柱上トランス等、１つ以上の需要家をひとかたまりとしたものの負荷であってもよい。なお、配電線９−１に接続される負荷、太陽光発電設備およびコンデンサの数は、図１の例に限定されない。また、コンデンサ１００は、配電線９−１における負荷でもある。また、負荷３−１〜３−３内にコンデンサが含まれていてもよい。また、図１では、図の簡略化のため配電線９−２に接続される負荷、太陽光発電設備およびコンデンサを省略しているが、配電線９−２にも負荷、太陽光発電設備およびコンデンサが接続される。
【００１５】
配電系統管理装置１（発電量推定装置）は、配電系統を管理する装置であり、管理の対象とする系統範囲を所管する営業所または制御所などに設置することができる。
【００１６】
本実施の形態の配電系統電圧制御システムでは、配電系統の適正電圧を維持する電圧制御を行っている。この電圧制御の方法はどのような方法を用いてもよいが、例えば、通信ネットワーク２に接続される集中制御装置が、電圧制御を行う形式が考えられる。電圧潮流計測装置５−１〜５−４は、上記の電圧制御のために設置される。電圧潮流計測装置５−１〜５−４により計測された有効電力（Ｐ）と電圧（Ｖ）は、上記の電圧制御に用いられる。
【００１７】
本実施の形態では、このように、電圧制御のために設置された電圧潮流計測装置５−１〜５−４の計測データを活用して、配電線単位での太陽光発電量の推定を行う。図２は、本実施の形態の配電系統管理装置１の構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態の配電系統管理装置１は、負荷・発電中心算出部１１、負荷・発電量算出部１２、発電効率算出部１３、発電量推定部１４、通信部１５、記憶部１６および平均処理部１７を備える。
【００１８】
配電系統管理装置１は、具体的には、計算機システム（コンピュータ）である。この計算機システム上で需給計画プログラムが実行されることにより、計算機システムが配電系統管理装置１として機能する。図３は、本実施の形態の計算機システムの構成例を示す図である。図３に示すように、この計算機システムは、制御部１０１と入力部１０２と記憶部１０３と表示部１０４と通信部１０５と出力部１０６とを備え、これらはシステムバス１０７を介して接続されている。
【００１９】
図３において、制御部１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等であり、本実施の形態の需給計画プログラムを実行する。入力部１０２は、例えばキーボードやマウスなどで構成され、計算機システムのユーザーが、各種情報の入力を行うために使用する。記憶部１０３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory），ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの各種メモリおよびハードディスクなどのストレージデバイスを含み、上記制御部１０１が実行すべきプログラム，処理の過程で得られた必要なデータ，などを記憶する。また、記憶部１０３は、プログラムの一時的な記憶領域としても使用される。表示部１０４は、ＬＣＤ（液晶表示パネル）などで構成され、計算機システムのユーザーに対して各種画面を表示する。通信部１０５は、通信ネットワーク２との接続の機能を有し、通信ネットワーク２を介して、電圧潮流計測装置５−１〜５−４から計測データを受信する。なお、図３は、一例であり、計算機システムの構成は図３の例に限定されない。
【００２０】
ここで、本実施の形態の発電量推定プログラムが実行可能な状態になるまでの計算機システムの動作例について説明する。上述した構成をとる計算機システムには、例えば、ＣＤ（Compact  Disc）−ＲＯＭ／ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）−ＲＯＭドライブ（図示せず）にセットされたＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭから、発電量推定プログラムが記憶部１０３にインストールされる。そして、発電量推定プログラムの実行時に、記憶部１０３から読み出された発電量推定プログラムが記憶部１０３の所定の場所に格納される。この状態で、制御部１０１は、記憶部１０３に格納されたプログラムに従って、本実施の形態の発電量推定処理を実行する。
【００２１】
なお、本実施例においては、ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭを記録媒体として、発電量推定処理を記述したプログラム（発電量推定プログラム）を提供しているが、これに限らず、計算機システムの構成、提供するプログラムの容量などに応じて、例えば、通信部１０５を経由してインターネットなどの伝送媒体により提供されたプログラムを用いることとしてもよい。
【００２２】
図２の負荷・発電中心算出部１１、負荷・発電量算出部（発電量算出部）１２、発電効率算出部１３および発電量推定部１４は、図３の制御部１０１に含まれる。図２の記憶部１６は、図３の記憶部１０３の一部である。図２の通信部１５は、図３の通信部１０５に相当する。なお、ここでは、負荷・発電中心算出部１１が負荷中心点を求める負荷中心点算出部としての機能と発電中心点を求める発電中心点算出部としての機能とを備える構成としたが、負荷中心点算出部と発電中心点算出部を個別に備えてもよい。
【００２３】
次に、本実施の形態の発電量推定方法について説明する。以下では、配電線９−１について、配電線単位での太陽光発電量の総量を推定する例を説明するが、配電線９−２についても同様に太陽光発電量の総量を推定することができる。配電系統管理装置１の記憶部１６には、配電系統設備データ、系統構成データ、契約データおよびセンサー計測データが格納される。
【００２４】
配電系統設備データは、負荷の利用率特性、負荷３−１〜３−３、コンデンサ１００および太陽光発電設備４−１〜４−３の接続位置、太陽光発電設備４−１〜４−３のパネル（発電パネル）の容量、配電線抵抗情報、配電線リアクタンス情報等の情報を含む。系統構成データは、遮断器６−１，６−２が開であるか閉であるか等の情報を含む。配電系統設備データ、系統構成データは、あらかじめ記憶部１６に格納されており、設備等が変更となる際には、運用者等が計算機システムの入力部１０２から変更した情報を入力することにより、記憶部１６内のデータが更新される。
【００２５】
契約データは、需要家ごとまたは１つ以上の需要家を集約した単位（例えば柱上トランス単位）ごとの契約電力、契約種別、業種等の情報を含む。契約データについては、配電系統設備データ、系統構成データと同様にあらかじめ記憶部１６に格納されていてもよい。または、配電系統管理装置１が、図２に示すように、契約内容を管理する契約管理装置１０から契約データを取得して、記憶部１６に格納するようにしてもよい。
【００２６】
センサー計測データは、通信ネットワーク２を介して電圧潮流計測装置５−１〜５−４から受信した計測データ、または受信した計測データの一定時間（例えば、３０分）分の平均値である。平均した結果を格納する場合は、平均処理部１７が、計測点（電圧潮流計測装置５−１〜５−４）ごとに、通信部１５から受信した計測データの一定時間の平均値を求め、記憶部１６に計測データとして格納する。なお、本実施の形態では、発電量の推定のために有効電力と電圧を使用する。このため、これら以外の計測データは記憶部１６に格納しなくてもよい。
【００２７】
図４は、本実施の形態の発電量推定手順の一例を示すフローチャートである。配電系統管理装置１は、図４に示す手順による発電量推定は、一定周期（例えば、３０分周期）で実施してもよいし、保守等の作業で発電量を把握する必要がある場合に実施してもよく、任意のタイミングで実施することができる。負荷は配電線９−１の各所に分散して連系しているが、それらの力率はほぼ一律と看做すことができる。このため、負荷による電圧降下は、負荷中心点（配電線上の負荷の重心）に全ての負荷を集中させたモデルで算出することができる。同様に発電中心点（配電線上の太陽光発電の重心）に全ての太陽光発電を集中させたモデルで太陽光発電による電圧上昇を算出することができる。図５は、負荷中心２０と発電中心２１と送り出し電圧と末端電圧との関係の概念を示す図である。
【００２８】
まず、負荷・発電量推定部１１は、配電系統設備データ、系統構成データおよび契約データに基づいて、負荷中心点および発電中心点を算出する（ステップＳ１）。具体的には、負荷中心点については、配電線９−１に接続される負荷（負荷３−１〜３−３、コンデンサ１００）の接続位置（電圧潮流計測装置５−１の計測点からの負荷３−１〜３−３までの抵抗（インピーダンス）または距離）、配電線９−１に接続される負荷ごとの契約容量、負荷利用率特性とに基づいて、負荷中心点を算出する。
【００２９】
配電線９−１の電圧潮流計測装置５−１の計測点（第１の位置）における計測電圧を送り出し電圧Ｖａとし、電圧潮流計測装置５−３の計測点（第２の位置）における計測電圧を末端電圧Ｖｂとする。また、電圧潮流計測装置５−１の計測点における有効電力の計測値をＰａ、電圧潮流計測装置５−３の計測点における有効電力の計測値をＰｂとする。配電線９−１に接続される負荷の総数をＮとし、配電線９−１に接続される負荷のうちｉ番目の負荷の契約電力をＰＩiとし、電圧潮流計測装置５−１の計測点からの距離をＩiとすると、送り出し電圧Ｖａの計測点（電圧潮流計測装置５−１の設置位置）から負荷中心点までの距離Ｌｃは、以下の式（１）で算出することができる。なお、以下の式（１）のΣはｉ＝１からｉ＝Ｎまでの和を示す。
Ｌｃ＝Σ（ＰＩi×Ｉi）／Σ（ＰＩi）        …（１）
【００３０】
配電線抵抗情報は抵抗値が配電線の長さに比例すると近似した場合に、配電線の長さから抵抗値を求めるための比例定数であり、配電線リアクタンス情報は、リアクタンス値が配電線の長さに比例すると近似した場合に、配電線の長さからリアクタンスを求めるための比例定数である。
【００３１】
送り出し電圧Ｖａの計測点から距離がＬｃとなる点が負荷中心点となる。負荷中心点の抵抗ＲＬおよびリアクタンスＸＬは、配電線抵抗情報および配電線リアクタンス情報とＬｃに基づいて算出することができる。
【００３２】
配電線９−１内の発電中心点は、太陽光発電設備４−１〜４−３のうちのｉ番目の設備の電圧潮流計測装置５−１の計測点からの距離をＲi、パネル容量をＰｓiとすると、送り出し電圧Ｖａの計測点から発電中心点までの距離Ｌｇは、以下の式（２）で算出することができる。なお、Ｍを配電線９−１内の太陽光発電設備４−１〜４−３の数とし、以下の式（２）のΣはｉ＝１からｉ＝Ｍまでの和を示す。
Ｌｇ＝Σ（Ｐｓi×Ｒi）／Σ（Ｐｓi）        …（２）
【００３３】
送り出し電圧Ｖａの計測点から負荷中心点までの距離がＬｇとなる点が発電中心点となる。発電中心点の抵抗ＲＧは、配電線抵抗情報とＬｇに基づいて算出することができる。
【００３４】
次に、負荷中心点、発電中心点、送り出し電圧および末端電圧に基づいて、負荷と発電量を求める（ステップＳ２）。具体的には、次の３つの量について立式し、３つの式を連立方程式として解くことにより、配電線９−１単位での負荷電力ＰＬと発電量ＰＧを求める。
（ａ）配電線の送り出し電圧と末端電圧の計測値の電圧差Ｖｄｉｆｆ
Ｖｄｉｆｆ＝Ｖｂ−Ｖａ−Ｖｑｃ              …（３）
ただし、Ｖｄｉｆｆは末端電圧の上昇側をプラスと定義する。Ｖｑｃは、配電線９−１のコンデンサによる電圧上昇分
（ｂ）負荷による電圧降下および発電による電圧上昇
Ｖｄｉｆｆ＝ＰＧ×ＲＧ  −（ＰＬ×ＲＬ  ＋  ＱＬ×ＸＬ）
＝  ＰＧ×ＲＧ  −  ＰＬ×（ＲＬ  ＋  α×ＸＬ）    …（４）
ただし、α＝ＱＬ／ＰＬであるとし、あらかじめ数値を定めておく（例えば、α＝０．．１）
（ｃ）負荷電力と発電量の合計と計測した有効電力
Ｐｂ−Ｐａ＝ＰＧ−ＰＬ                …（５）
【００３５】
以上の式（３）〜（５）より、以下の式（６）が得られる。
Ｖｄｉｆｆ＝ＰＧ×ＲＧ  
−  （ＰＧ＋Ｐａ−Ｐｂ）×（ＲＬ  ＋  α×ＸＬ）  …（６）
【００３６】
式（６）より、以下のように、ＰＧを求めることができる。
ＰＧ＝（Ｖｄｉｆｆ−（Ｐｂ−Ｐａ）×（ＲＬ  ＋  α×ＸＬ））／（ＲＧ−ＲＬ  −  α×ＸＬ）        …（７）
【００３７】
なお、Ｖｑｃは、例えば、太陽光発電の無い夜間の計測データに基づいて事前に求めておく。コンデンサ接続量は昼と夜で変わらないため、コンデンサによる電圧上昇は一定である。配電線９−１内にコンデンサが無い場合には、上記式（３）においてＶｑｃを考慮しなくてよい。
【００３８】
なお、上記の式は、太陽光発電の平均力率を１００％とした場合の式であるが、平均力率を１００％としない場合には、負荷中心点のＸＬと同様に、発電中心点についてもリアクタンスＸＧを求めて負荷中心点と同様にリアクタンスと無効電力を考慮する。
【００３９】
なお、Ｖａ，Ｖｂ，Ｐａ，Ｐｂについては、上述したように一定時間の平均値を保持するようにしてもよいし、計測データそのままを保持していてもよい。計測データそのままを保持する場合は、ステップＳ２の計算の前に、保持している計測データに基づいて一定時間の平均値を求め、これらの平均値をＶａ，Ｖｂ，Ｐａ，Ｐｂとして用いることができる。
【００４０】
次に、発電効率算出部１３は、発電量とパネル容量の合計との比を取り、発電効率を求める（ステップＳ３）。発電効率算出部１３は、発電効率が０％〜１００％の範囲を逸脱する場合、発電効率が０％〜１００％の範囲となるよう補正する。なお、ここでは、太陽光発電以外の発電は負荷に含めて考える。
【００４１】
配電系統管理装置１は、自身が管理する全ての配電線（例えば、同一変電所管轄の全ての配電線）のうち電圧潮流計測装置の設置されている配電線について上記のステップＳ１〜ステップＳ３を実施して、同様に配電線ごとに、発電量と発電効率を求める。
【００４２】
発電量推定部１４は、配電線ごとの発電効率を用いてパネル容量の加重平均により平均発電効率を求める。そして、発電量推定部１４は、電圧潮流計測装置の設置されていない配電線について発電量を推定する（ステップＳ４）。具体的には、発電量推定部１４は、電圧潮流計測装置の設置されていない配電線内の太陽光発電設備のパネル容量と平均発電効率を乗算して発電量の推定値を求める。
【００４３】
なお、自身が管理する全ての配電線のうち電圧潮流計測装置の設置されている配電線が無い場合には、ステップＳ３、４を実施しなくてよい。本実施の形態では、上記のように、配電線に設置されている電圧潮流計測装置の計測データと設備データを用いて太陽光発電量を推定できるため、日射計等、新たな計測・通信設備の設置／管理が不要となり、設備投資を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、配電線単位で太陽光発電量を推定したが、これに限らず電圧潮流計測装置が設置されている配電線内において、任意の２つの計測点の計測データを用いて同様に、計測点間における太陽光発電量を推定できる。例えば、配電区間単位で電圧潮流計測装置が設置されている場合、配電区間ごとに太陽光発電量を推定することができる。
【００４５】
上記の例では、上記式（１）に示すように、負荷中心点を求める際に、負荷ごとの契約電力を用いたが、以下に説明するように、より詳細な契約情報を用いて負荷中心点を求めることもできる。例えば、契約情報として、契約電力の他に契約種別、業種等を考慮することが考えられる。そして、契約データとして負荷ごとの図６に示す契約情報を保持しておく。図６は、契約情報の一例を示す図である。契約種別としては、例えば、通常契約、深夜電力契約、時間帯により料金が異なる契約等があり、契約種別により１日のうちの時間帯ごとの消費電力に一定の傾向がある。図７は、契約種別ごとの電力消費のプロファイルの平均値の概念を示す図である。
【００４６】
契約情報は、需要家ごとの値を用いる場合は、需要家ごとの契約情報をそのまま用いることができるが、柱上トランス単位で１つの負荷と考える場合には、柱上トランスに接続される各需要家の契約情報の平均値等を用いる。
【００４７】
例えば、契約種別ごとに、電力消費のプロファイルの平均値を時刻ｔの関数Ｐｆj（ｔ）として求めておく。ｊは契約種別を識別する番号とする。平均値を求める際には、契約電力で正規化して利用率として求めておく。そして、式（１）の替わりに、式（８）に基づいて負荷中心点を求める。なお、Ａiは、ｉ番目の負荷の契約電力とする。ｊ（ｉ）は、ｉ番目の負荷の契約種別の番号を示す。
Ｌｃ＝Σ（Ａi×Ｐｆj(i)（ｔ）×Ｉi）／Σ（Ａi×Ｐｆi(i)（ｔ））
…（８）
【００４８】
Ｐｆi（ｔ）は、時刻ｔの関数として求めておいてもよいし、一定時間（例えば１時間）刻みの値をテーブルとして保持し、テーブルを参照してＰｆi（ｔ）の値を求めるようにしてもよい。また、同様にＰｆj（ｔ）として季節変化についても考慮するようにしてもよい。例えば、Ｍを月（１月〜１２月のいずれか）として、１か月ごとの季節補正係数をＳ（Ｍ）として、上記の分母と分子のＡi×Ｐｆi(i)（ｔ）にＳ（Ｍ）をそれぞれ乗じるようにしてもよい。
【００４９】
同様に、業種ごとに、電力消費のプロファイルの平均値を時刻ｔの関数Ｐｈj（ｔ）として求めておき、ｊ（ｉ）は、ｉ番目の負荷の業種の番号を示すとして、以下の式（９）により負荷中心点を求めてもよい。業種としては、工場等、住宅、商業等の種別が考えられる。また、契約種別と同様に季節補正係数を乗じるようにしてもよい。
Ｌｃ＝Σ（Ａi×Ｐｈj(i)（ｔ）×Ｉi）／Σ（Ａi×Ｐｈi(i)（ｔ））
…（９）
【００５０】
また、契約種別と業種の両方を考慮するようにしてもよい。例えば、上記（８）のＰｆi(i)（ｔ）の替わりに、Ｐｆi(i)（ｔ）×Ｐｈj(i)（ｔ）を用いるようにしてもよい。この場合、さらに、季節補正係数を乗じるようにしてもよい。
【００５１】
以上のように、本実施の形態では、設備データを用いて負荷中心点および発電中心点を算出し、配電線の設置されている２点の電圧潮流計測装置の計測データと負荷中心点および発電中心点とに基づいて、太陽光発電量を推定するようにした。このため、日射計等、新たな計測・通信設備の設置／管理が不要となり、設備投資を抑制することができる。さらに、契約種別や業種ごとに利用率の時間変化を考慮して、負荷中心点を算出することにより、より精度よく太陽光発電量を推定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる発電量推定装置および発電量推定方法は、配電系統電圧制御システムに有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  配電系統管理装置、２  通信ネットワーク、３−１〜３−３  負荷、４−１〜４−３  太陽光発電設備、５−１〜５−４  電圧潮流計測装置、６−１，６−２  遮断器、７  電圧制御機器、８  母線、９−１，９−２  配電線、１０  契約管理装置、１１  負荷・発電中心算出部、１２  負荷・発電量算出部、１３  発電効率算出部、１４  発電量推定部、１５，１０５  通信部、１６，１０３  記憶部、２０  負荷中心、２１  発電中心、１００  コンデンサ、１０１  制御部、１０２  入力部、１０４  表示部、１０６  出力部。
【要約】
負荷と太陽光発電設備が接続された高圧系統の配電線における太陽光発電量を推定する発電量推定装置であって、配電線の上流側の端点の電圧値Ｖａと有効電力Ｐａと、下流側の端点の電圧値Ｖｂと有効電力Ｐｂとを受信する通信部１５と、負荷ごとの接続位置および契約情報に基づいて、負荷中心点のインピーダンスを求め、太陽光発電設備ごとの接続位置および発電容量に基づいて、発電中心点のインピーダンスを求める負荷・発電中心算出部１１と、負荷中心点のインピーダンスと、発電中心点のインピーダンスと、Ｖａ、Ｖｂ、Ｐａ、Ｐｂとに基づいて太陽光発電量を推定する負荷・発電量算出部１２と、を備える。【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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