(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散電源を制御する分散電源制御装置であって、
前記分散電源が接続された配電系統の電圧を調整する電圧調整装置と通信可能に接続された通信部と、
所定の場合に、前記電圧調整装置により前記配電系統の電圧を所定の電圧に調整するための指令値を生成し、前記指令値を前記通信部から前記電圧調整装置へ送信させる指令値生成部と、
を備え、
前記電圧調整装置により前記配電系統を前記所定の電圧にさせることで、前記分散電源から前記配電系統へ供給する発電量を制御させるものであり、
前記指令値生成部は、前記電圧調整装置により前記配電系統の電圧を上昇させた場合に、前記配電系統の電圧上昇を所定期間内で相殺すべく、前記電圧調整装置に他の指令値を前記通信部を介して与えることで、前記配電系統の電圧を低下させる、
分散電源制御装置。
【請求項２】
前記分散電源は、予め設定された閾値と前記配電系統の電圧とを比較することで、前記配電系統へ供給する発電量を自律的に制御する、
請求項１に記載の分散電源制御装置。
【請求項３】
前記所定の場合とは、前記分散電源から前記配電系統に供給する発電量の抑制が指示された場合であり、
前記指令値生成部は、前記電圧調整装置により前記配電系統を前記所定の電圧にさせることで、前記分散電源から前記配電系統へ供給する発電量を抑制させる、
請求項２に記載の分散電源制御装置。
【請求項４】
前記所定の場合とは、前記配電系統が前記分散電源から受け入れ可能な発電量よりも、前記分散電源の発電量の推定値の方が大きいと判定され、前記分散電源から前記配電系統に供給する発電量の抑制が指示された場合である、
請求項３に記載の分散電源制御装置。
【請求項５】
前記電圧調整装置の操作量による前記配電系統の電圧変化と指令値との関係を事前に評価する評価部をさらに備え、
前記指令値生成部は、前記分散電源から前記配電系統に供給する発電量の抑制が指示された場合の発電量抑制指示を実現するように、前記評価部による評価データを用いて前記指令値を生成する、
請求項４に記載の分散電源制御装置。
【請求項６】
前記指令値が前記電圧調整装置に与えられる前に、前記分散電源の前記閾値を変更可能である、
請求項２に記載の分散電源制御装置。
【請求項７】
前記分散電源には、通信ネットワークに接続された第１分散電源と、通信ネットワークに接続されていない第２分散電源とが接続されており、
前記第１分散電源は、分散電源を運用する分散電源運用装置から前記通信ネットワークを介して指示される発電量抑制指示に従って、指示された時間に指示された量だけ発電量を抑制できるようになっている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の分散電源制御装置。
【請求項８】
前記発電量抑制指示は、前記分散電源運用装置から出力されるものであり、
前記分散電源は、予め設定された閾値と前記配電系統の電圧とを比較することで、前記配電系統へ供給する発電量を自律的に抑制するようになっており、
前記所定の場合とは、前記分散電源から前記配電系統に供給する発電量の抑制が指示された場合であり、
前記第１分散電源は、前記分散電源運用装置が前記発電量抑制指示を出力する際に、前記分散電源運用装置から受信する指示に従って前記閾値を変更することで、前記第１分散電源の発電量の抑制量を低下させる、
請求項７に記載の分散電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源制御装置および分散電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電などのように再生可能エネルギである自然エネルギを利用した分散電源が増加しつつある。しかし、自然エネルギを利用する分散電源は、天気や風向きなどで発電量が大きく異なるため、大量の分散電源を電力系統に連系させると、分散電源の発電量が急変したときに、需給平衡が崩れ、電力余剰が発生するおそれがある。電力余剰が発生すると、電力系統に繋がる発電機の回転周波数が上昇し、電力の安定供給が難しくなり、電力品質が低下するおそれがある。
【０００３】
そこで電力系統の電力品質を安定化すべく、火力発電所の発電量を下げて、需給調整力を確保する。しかし、火力発電所の発電量が安定運転できる最低発電量まで低下した場合は、それ以上の需給調整力を確保することができない。このため、火力発電所の発電量が最低発電量まで低下したときに、好天や風に恵まれて分散電源の発電量が増加すると、電力余剰が発生する。
【０００４】
したがって、電力余剰が発生した場合は、分散電源の発電量を抑制させるように運用する必要がある（特許文献１）。特許文献１には、各分散電源に対して発電許容量を指示することで、各分散電源の発電量を抑制する方法が記載されている。
【０００５】
なお、太陽光発電の発電量を推定するために日射量を推定することが考えられる。衛星画像等のデータを用いた日射量推定方法としては、例えば、橋本篤、小林隆久、田村英寿、平口博丸：「太陽光発電出力予測のための衛星画像データを用いた日射量推定・予測モデルの開発」、電力中央研究所報告．研究報告．Ｎ１３００３、（２０１３．８）に記載されている。さらに、日射量から太陽光発電の出力を推定する技術に関しては、例えば、新山政和、松本孝俊、麻生照雄：「太陽光発電出力予測推定システムの開発」、平成２６年電気学会全国大会、Ｎｏ．６−１０３、ｐｐ．１９５−１９６（２０１４）に記載されている。また、配電系統における電圧分布を推定する計算方法としては、例えば、電気学会論文誌．Ｂ、電力・エネルギー部門誌Ｖｏｌ．１３０（２０１０）、Ｎｏ．１１、ｐｐ．９８１−９８８に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２６２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力系統に連系する分散電源には、通信ネットワークを介して通信可能であり、発電量を遠隔制御可能な分散電源もあれば、通信ネットワークには接続されていない分散電源もある。発電量を遠隔から随時調整可能な分散電源と、事前に設定された発電量抑制計画に基づいて発電量を抑制する分散電源とが混在する電力系統であっても、各分散電源を管理する発電事業者間で不公平とならないように、各分散電源において抑制する発電量や抑制時間を割り当てる必要がある。さらに、自然環境重視の観点からは、分散電源を可能な限り積極的に利用するのが好ましいため、分散電源で抑制する発電量はできるだけ少ないことが望まれる。
【０００８】
遠隔制御可能な分散電源の場合は、必要に応じて発電量の抑制をその都度指示すればよいが、遠隔制御できない分散電源の発電量も抑制しないと不公平が生じる。そこで、遠隔制御できない分散電源の発電量を抑制するために、発電抑制の時期や抑制する発電量を含む計画を事前に分散電源に設定しておくことが考えられる。例えば、日本の場合、春や秋は気候が穏やかであるため、空調装置の使用頻度は少ない。したがって、例えば電力需要が低い春や秋の日中は、発電量を通常よりも低下させるといった計画情報を分散電源に記憶させておく。これにより、通信ネットワークを介して制御することのできない分散電源であっても、ある程度は発電量を抑制することができる。
【０００９】
しかし、当初の電力需給予測が気象の急変動などで大きく外れた場合、事前の計画にしたがって発電するだけでは、発電量の抑制量が不十分となり、電力余剰の発生を防止できない可能性がある。電力余剰の生じる可能性を低下させるためには、事前計画での抑制量を多めに設定する必要がある。しかし、気象変化などに対応すべく、発電の抑制量を多めに設定すると、遠隔制御できない分散電源を十分に利用できない可能性が高まり、自然環境保護の観点からは好ましくない。
【００１０】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、通信によって発電量の抑制を直接指示できない分散電源に対しても、発電量を必要に応じて適宜抑制することができるようにした分散電源制御装置および分散電源制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく、本発明に従う分散電源制御装置は、分散電源を制御する分散電源制御装置であって、分散電源が接続された配電系統の電圧を調整する電圧調整装置と通信可能に接続された通信部と、所定の場合に、電圧調整装置により配電系統の電圧を所定の電圧に調整するための指令値を生成し、指令値を通信部から電圧調整装置へ送信させる指令値生成部と、を備え、電圧調整装置により配電系統を所定の電圧にさせることで、分散電源から配電系統へ供給する発電量を制御させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電圧調整装置へ指令値を送信することで、電圧調整装置により配電系統の電圧を所定の電圧に調整し、この結果、分散電源から配電系統へ供給する発電量を間接的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】分散電源を有する電力系統を含むシステム構成図。
【図２】分散電源を運用する分散電源運用装置の機能構成を示す説明図。
【図３】分散電源制御装置のハードウェア構成図。
【図４】分散電源制御装置の機能構成を示す説明図。
【図５】分散電源が配電系統の電圧に基づいて自律的に発電量を制御する処理を示すフローチャート。
【図６】分散電源が設定されたスケジュールに基づいて発電量を制御する処理を示すフローチャート。
【図７】分散電源制御処理の全体を示すフローチャート。
【図８】電圧調整装置による配電系統の電圧調整を評価する評価データ計算処理を示すフローチャート。
【図９】他の実施例に係り、遠隔制御可能な分散電源の閾値を変更する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、通信可能な分散電源４Ａと通信不能な分散電源４Ｂとが混在している状況下において、配電系統の電圧を意図的に調整することで、通信不能な分散電源４Ｂから配電系統に流入する発電量（電力）を間接的に抑制する。
【００１５】
そこで、本実施形態に係る分散電源制御装置１は、後述のように、例えば、分散電源発電量推定部１１０、分散電源設備情報と配電系統設備情報を記憶するデータ保持部１５０、追加抑制量評価部１２０、操作量指令値計算部１３０、出力部１４０を備える。
【００１６】
追加抑制量評価部１２０は、電圧調整装置５の操作量変更による配電系統９Ｂでの電力抑制量を解析して評価する。操作量指令値計算部１３０は、希望の発電量抑制量を達成するために電圧調整装置５に送信して操作量を変更するための指令値を計算する。出力部１４０は、操作量指令値を電圧調整装置へ送信する。
【００１７】
本実施形態の分散電源制御装置１は、電圧調整装置５への操作量指令値を変更することで、配電系統９Ｂの電圧を変更する。分散電源４Ａ，４Ｂは、配電系統９Ｂとの連系点の電圧に基づいて発電量（分散電源から配電系統に流入する電力）を自律的に変化させる制御機能を備えている。
【００１８】
分散電源制御装置１が電圧調整装置５を介して配電系統９Ｂの電圧を変化させることで、通信ネットワークに接続されていない分散電源４Ｂの自律的な発電制御機能を作動させることができる。この結果、通信ネットワークを介して直接指示することのできない分散電源４Ｂから配電系統へ供給される発電量を、間接的に制御することができる。
【００１９】
このように本実施形態によれば、分散電源の発電量過剰による電力系統の需給不平衡の発生が予測される場合に、通信による遠隔操作ができない分散電源４Ｂの発電量を、電力系統連系点の電圧制御によって抑制できる。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、図１を用いて電力系統とシステムの全体構成を説明し、図２を用いて分散電源運用装置の構成を説明する。さらに、図３，図４を用いて分散電源制御装置の構成を説明する。さらに、図５，図６を用いて分散電源における発電制御処理を説明し、図８，図９で分散電源制御装置における制御処理を説明する。
【００２１】
図１は、分散電源の接続された配電系統を含むシステム全体を示す説明図である。図１は、それぞれ後述するように、例えば、分散電源制御装置１、分散電源運用装置２、データ供給装置３，６、分散電源４Ａ，４Ｂ、電圧調整装置５、配電系統状態計測装置７、発電所８、送電系統（送電網）９Ａ、配電系統（配電網）９Ｂを含む。
【００２２】
先に電力系統の構成を説明する。在来型の発電所（例えば火力発電所）８で発電した電力は、送電系統９Ａを介して配電変電所（図示せず）へ送られ、配電変電所から複数の配電系統９Ｂを介して、電力の需要家Ｃに供給される。配電系統９Ｂには、電圧調整装置５が設けられている。
【００２３】
電圧調整装置５は、配電系統９Ｂの電圧を許容範囲内で調整する装置である。電圧調整装置５は、通信ネットワークＣＮ３を介して分散電源制御装置１に接続されている。電圧調整装置５としては、例えば、配電用変電所で用いられる負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio Control Transformer）を用いることができる。ＬＲＴは、配電線への送り出し電圧を変更する機能を有する。この送り出し電圧変更機能は、配電系統９Ｂの配電線の電圧推定値を入力として、電圧分布が適正範囲内に収まるように変圧器のタップ比を切り替えて、配電線の送り出し電圧を変更する。
【００２４】
ＬＲＴに代えて、高圧自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）や、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）のような他の電圧調整装置を用いることもできる。高電圧自動電圧調整器（ＳＶＲ）とは、配電線に直列に挿入された変圧器である。静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）とは、配電線に並列に接続され、無効電力を供給することによって電圧を制御する機能を持つ装置である。なお、図中では、電圧調整装置５を一つだけ示すが、実際には複数の配電系統（配電線）９Ｂのそれぞれに電圧調整装置５が設けられている。
【００２５】
配電系統９Ｂには、電圧調整装置５の下流側に位置して、少なくとも一つの（通常は複数の）分散電源４が接続されている。本実施例の分散電源４とは、例えば、太陽光発電装置、風力発電装置のような自然エネルギを利用して発電する装置である。分散電源４には、通信ネットワークＣＮ１に接続された「第１分散電源」としての分散電源４Ａと、通信ネットワークＣＮ１に接続されていない「第２分散電源」としての分散電源４Ｂとが含まれる。分散電源４Ａ，４Ｂを区別しない場合、分散電源４と呼ぶ。
【００２６】
分散電源４は、後述のように、電圧を適正範囲に維持するための自律的電圧制御機能（電圧抑制機能）を備える。分散電源４は、事前に設定された閾値にしたがって、配電系統９Ｂへ供給する発電量（電力）を制御する。
【００２７】
さらに、通信機能を有する分散電源４Ａは、分散電源運用装置２からの指示にしたがって、発電量を制御することができる。これに対し、遠隔制御のための通信機能を持たない分散電源４Ｂは、後述のように、事前に設定されたスケジュールにしたがって、発電量を調整することができる。
【００２８】
なお、分散電源４Ｂは、分散電源運用装置２による遠隔制御を受信するための通信機能は備えていないが、分散電源４Ｂの近くの端末からの通信を受信するための近距離無線通信機能は備えてもよい。分散電源４Ｂを保守する作業員は、携帯型の通信端末を用いて、周囲の分散電源４Ｂに対して閾値やスケジュールを設定することができる。
【００２９】
ところで分散電源４の配電系統９Ｂへの接続位置によって、分散電源４の発電量と配電線の電圧上昇との相関が異なる。このため、分散電源４には、電圧上昇時にできるだけ公平に発電量が抑制されるように、電圧の閾値がそれぞれ設定されている。例えば、分散電源４に設定する閾値は、その接続場所に応じて、低圧２００Ｖ配電系統の適正上限である２２２Ｖでもよいし、または２１８Ｖでもよい。
【００３０】
分散電源制御装置１は、電圧調整装置５を介して配電系統９Ｂの電圧を調整することで、通信機能を持たない分散電源４Ｂから配電系統９Ｂへ供給される発電量を制御するための装置である。分散電源制御装置１の構成と機能は、図３，図４で後述する。
【００３１】
分散電源運用装置２は、分散電源４Ａの運用を管理する装置である。分散電源運用装置２は、発電量の推定値や電力需要の推定値などから配電系統９Ｂの電力需給状態を予測し、分散電源４Ａの発電量を通信ネットワークＣＮ１を介して遠隔制御する。分散電源運用装置２の機能構成は、図２で後述する。
【００３２】
データ供給装置３は、分散電源運用装置２に対して、分散電源４Ａの運用管理に必要なデータを供給する装置である。データ供給装置３は、通信ネットワークＣＮ２を介して分散電源運用装置２に接続されている。データ供給装置３は、例えば、電力系統を管理する管理装置でもよいし、その管理装置からのデータを記憶する記憶装置でもよい。
【００３３】
他のデータ供給装置６は、電圧調整装置５へ出力する指令値を計算するために使用するデータ（例えば気象データ）を供給する装置である。データ供給装置６は、通信ネットワークＣＮ４を介して分散電源制御装置１に接続されている。データ供給装置６は、例えば気象データを配信するサーバでもよいし、気象データを記憶する記憶装置でもよい。気象データには、気象予報データと、過去の気象データを含む。
【００３４】
配電系統状態計測装置７は、配電系統９Ｂの状態（電圧や周波数等）を計測し、計測結果（図４に示す配電系統状態計測データＤ４）を分散電源制御装置１に送信する。配電系統状態計測装置７は、通信ネットワークＣＮ３を介して分散電源制御装置１に接続されている。
【００３５】
なお、図１に示す通信接続の構成は一例であり、本実施例は図１に示す通信接続例に限定されない。例えば、通信ネットワークＣＮ１，ＣＮ２，ＣＮ３，ＣＮ４を共通の通信ネットワークとして構成してもよい。通信ネットワークＣＮ３を、電圧調整装置５と分散電源制御装置１を接続する通信ネットワークと、配電系統状態計測装置７と分散電源制御装置１を接続する通信ネットワークに分けても良い。さらに、通信ネットワークＣＮ２と通信ネットワークＣＮ４を共通の通信ネットワークとし、通信ネットワークＣＮ１，ＣＮ３と区別してもよい。
【００３６】
図２を用いて、分散電源運用装置２の機能構成を説明する。分散電源運用装置２は、許容総発電量データＤ１１と、分散電源発電量予測データＤ１２、抑制電力量推定データＤ１３を入力とする。
【００３７】
許容総発電量データＤ１１は、在来型の発電設備８による調整力が分散電源４に許容する発電量である。分散電源発電量予測データＤ１２は、分散電源４の出力（発電量）の予測値である。抑制電力量推定データＤ１３は、電力の需給を適正範囲に収めるために、分散電源４で抑制すべき発電量の推定値である。
【００３８】
許容総発電量データＤ１１は、当該データが想定した日時における総需要の予想値と、同じ日時における在来の発電設備８（火力発電所、原子力発電所、水力発電所等）の起動停止計画とに基づいて計算される。すなわち、制御対象時点で起動している発電設備８において電力系統の安定運用のために最小限必要な総発電量と、その制御対象時点における総需要の予測値との差が、分散電源４に許容する発電量である。
【００３９】
分散電源発電量予測データＤ１２は、制御対象時点における日射量予測データや風向風速の予測データ等から計算される。
【００４０】
抑制電力量推定データＤ１３は、過去に実施した抑制指令により抑制された電力（分散電源から配電系統へ供給された電力）の推定値である。抑制電力量推定データＤ１３は、抑制対象の分散電源４Ａの出力と、日射量等から推定された発電量予測値との差として、求めることができる。
【００４１】
分散電源運用装置２の機能を説明する。分散電源運用装置２は、例えば、抑制電力量計画部２１と計画結果出力部２２、追加抑制希望量計算部２３を含む。
【００４２】
抑制電力量計画部２１は、入力データＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３を用いて、制御対象時刻における分散電源４の出力予測値が許容総発電量を上回る分を抑制するように、計画を策定する。
【００４３】
抑制電力量計画部２１は、過去の実績であるデータＤ１３も踏まえて、対象の分散電源４Ａに対してできるだけ公平に抑制が実施されるような計画を立てる。抑制配分設定データＤ２は、その計画の結果である。
【００４４】
抑制配分設定データＤ２は、計画結果出力部２２に入力される。計画結果出力部２２は、分散電源４Ａと分散電源運用装置２とを接続する通信ネットワークＣＮ１を介して、抑制配分設定データＤ２を分散電源４Ａへ送信する。通信ネットワークＣＮ１に代えて、例えば、電話やファクシミリ等の通信手段を用いて、抑制配分設定データＤ２を分散電源４Ａへ通知してもよい。
【００４５】
上述のように抑制計画である抑制配分設定データＤ２は、分散電源の出力予測や総電力需要等の予測に基づいて指令される。分散電源４Ａは、設定データＤ２に含まれる指定日時に、指定された発電抑制を実施する。
【００４６】
一方、抑制電力量計画部２１は、抑制配分設定データＤ２を追加抑制希望量計算部２３にも入力する。追加抑制希望量計算部２３は、抑制配分設定データＤ２だけでは発電量の抑制が不十分な場合に、追加で抑制すべき発電量を計算する機能である。
【００４７】
追加抑制希望量計算部２３は、設定データＤ２の想定する日時に近づいた時点で、抑制計画を見直す。追加抑制希望量計算部２３は、分散電源発電量予測データＤ１２の予測が更新され、その最新の予測が当初の想定を予測誤差を超えて増加した際に、即ち、データＤ１２の最新予測が、データＤ１２の更新時点で想定される予測誤差を上回って増加した際に、追加が必要となる抑制量Ｄ１を計算する。
【００４８】
許容総発電量データＤ１１が変化した場合も、抑制する発電量の追加が必要となる場合がある。許容総発電量データＤ１１が変化する場合とは、例えば、配電系統９Ｂの総電力需要が減少した場合、保守等のために発電設備８の構成に変化が生じた場合である。追加抑制希望量計算部２３は、許容総発電量データＤ１１の変化に対応すべく、追加抑制希望量データＤ１を計算する。追加抑制希望量データＤ１は、分散電源運用装置２から通信ネットワークＣＮ１を介して分散電源制御装置１に送信される。
【００４９】
分散電源制御装置１は、事前に取得した抑制配分設定データＤ２と、後から取得した追加抑制希望量データＤ１と、気象データＤ３と、配電系統状態計測データＤ４等を入力として、後述のように、電圧調整装置５の操作量を制御するための指令値データＤ７を計算する。操作量指令値データＤ７は、遠隔制御できない分散電源４Ｂに対して発電量を間接的に抑制させるための指示であり、「指令値」に対応する。以下、操作量指令値データＤ７を指令値データＤ７と略記する場合がある。
【００５０】
図３を用いて、分散電源制御装置１のハードウェア構成の例を説明する。分散電源制御装置１は、例えば、演算処理部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１１と、メモリ１２と、記憶部１３と、表示部１４と、入力部１５と、通信部１６を備えており、それら各装置１１〜１６はバス１７を介して接続されている。
【００５１】
ＣＰＵ１１は、一つまたは複数の半導体チップとして構成してもよいし、または、計算機サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。メモリ１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）として構成され、記憶部１３から読みだされたプログラムデータＤ８を記憶したり、各処理に必要な計算結果データを記憶したりする。
【００５２】
記憶部１３は、例えばフラッシュメモリデバイスやハードディスクドライブとして構成されている。記憶部１３は、分散電源４Ｂの発電量抑制に使用するための、データＤ５，Ｄ６およびプログラムデータＤ８を記憶する。
【００５３】
ＣＰＵ１１は、記憶部１３に格納されたプログラムデータＤ８をメモリ１２に読込み、その読み込んだプログラムデータＤ８を実行することで、分散電源制御装置１としての機能１１〜１４（図３で後述）を実現する。ＣＰＵ１１は、操作量指令値データＤ７を計算して、メモリ１２へ記憶する。
【００５４】
入力部１５は、システム管理者等のユーザが分散電源制御装置１に情報を入力するための装置である。入力部１５は、例えば、キーボードスイッチ、マウス等のポインティング装置、タッチパネル、音声指示装置、視線移動と瞬きの検知による非接触型入力装置等の少なくともいずれか一つを備えて構成できる。
【００５５】
表示部１４は、分散電源制御装置１からユーザへ情報を提示する装置である。表示部１４は、ディスプレイとして構成される。ディスプレイに加えて、またはディスプレイの代わりに、プリンタや音声合成出力装置などの他の情報出力装置を用いてもよい。
【００５６】
通信部１６は、通信ネットワークＣＮ３，ＣＮ４に接続するための、通信回路および通信プロトコルを備える。メモリ１２に格納された操作量指令値データＤ７は、通信部１６から通信ネットワークＣＮ３を介して電圧調整装置５に送信される。
【００５７】
なお、図３のハードウェア構成は例示であり、分散電源制御装置１は、図３に示すハードウェア構成と異なる構成であってもよい。例えば、複数のコンピュータ装置を連携させることで分散電源制御装置１を構成してもよい。さらに、分散電源制御装置１と分散電源運用装置２を、一つのコンピュータとして構成してもよい。
【００５８】
図４を用いて、分散電源制御装置１の機能構成を説明する。分散電源制御装置１は、例えば、分散電源発電量推定部１１０と、追加抑制量評価部１２０と、操作量指令値計算部１３０と、出力部１４０と、データ保持部１５０を備える。データＤ４，Ｄ５，Ｄ６については後述する。
【００５９】
分散電源発電量推定部１１０は、抑制配分設定データＤ２と、気象データＤ３と、データ保持部１５から参照する分散電源設備データＤ５とを用いて、各分散電源４の発電量推定データＤ９を計算する。
【００６０】
追加抑制量評価部１２０は、電圧調整装置５の操作量を変更することで、分散電源の発電量が抑制される量をシミュレーション処理等で評価する。追加抑制量評価部１２０は、抑制配分設定データＤ２と、配電系統状態計測データＤ４と、分散電源の発電量推定データＤ９と、分散電源設備データＤ５と、配電系統設備データＤ６と、を用いて、追加抑制量評価データＤ１０を計算し、出力する。
【００６１】
詳しくは、追加抑制量評価部１２０は、配電線９Ｂの電圧分布の推定計算と、その電圧分布に対する分散電源の発電量の時間軸シミュレーションとを組み合わせることで、図７で後述するように電圧調整装置５の操作量を変更したときの、追加抑制量評価データＤ１０を出力する。
【００６２】
換言すれば、追加抑制量評価部１２０は、電圧調整装置５の操作量変更による配電系統９Ｂの電圧分布計算と、系統電圧変化時における分散電源の自律的な発電量抑制機能の応答とを解析する。つまり、追加抑制量評価部１２０は、例えば電圧調整装置５のタップをどの程度変更すると、分散電源の自律的な制御が発動されて発電量が抑制されるかを評価する。
【００６３】
操作量指令値計算部１３０は、分散電源運用装置２から取得した追加抑制希望量データＤ１と、配電系統設備データＤ６と、追加抑制量評価データＤ１０とを入力として、電圧調整装置５の操作量を指令する指令値データＤ７を出力する。操作量指令値計算部１３０は、追加抑制希望量データＤ１を達成するように、追加抑制量評価データＤ１０を用いて、電圧調整装置５の操作量指令値データＤ７を計算する。
【００６４】
出力部１４０は、操作量指令値データＤ７を通信部１６から通信ネットワークＣＮ３を介して、電圧調整装置５へ送信する。通信ネットワークＣＮ３は、従来から存在する制御用の通信線を含むことができる。
【００６５】
電圧調整装置５は、分散電源制御装置１から操作量指令値データＤ７を受信すると、そのデータＤ７に基づいて配電系統９Ｂの電圧を調整する。各分散電源４は、配電系統（配電線）９Ｂとの接続点における電圧を測定し、その電圧値が各分散電源４に設定された閾値を超えたときに、分散電源４から配電系統９Ｂへ供給する発電量を抑制する。これにより、分散電源４の需給不平衡が解消する方向に作用するため、配電系統９Ｂの周波数が安定化し、電力品質が維持される。
【００６６】
ここで、配電系統状態計測データＤ４は、配電系統状態計測装置７によって計測されたデータである。計測データＤ４としては、例えば、配電自動化システムで計測された配電用変電所における変圧器バンクや、センサ付開閉器で計測された配電線中の有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電流Ｉ、配電自動化システムで計測された配電線中での開閉器の開閉状態等が含まれる。需要家設備に設置されたいわゆるスマートメータで計測した有効電力計測データを、配電系統状態計測データＤ４に含めてもよい。
【００６７】
過去の配電系統状態計測データＤ４は、記憶部１３に保存することができる。追加抑制量評価部１２０は、配電系統の電圧分布を推定する際に、パラメータおよび初期値を算出するためのデータとして、過去の配電系統状態計測データを参照してもよい。
【００６８】
分散電源設備データＤ５は、例えば、分散電源の定格容量と、分散電源が直流電源の場合はインバータに関する情報と、発電量の抑制についての契約内容とを含む。インバータに関する情報には、例えば、インバータの皮相電力容量および種類（電圧上昇時の抑制方法等、電圧上昇時に自律的抑制を始める電圧の閾値）が含まれる。発電量の抑制についての契約内容には、例えば、発電量を抑制する日数の上限値、発電量抑制時の優先順位等が含まれる。分散電源設備データＤ５は、分散電源の管理者が分散電源を電力系統に接続する際に、送配電事業者に対して申請する設備情報から得ることができる。分散電源設備データＤ５を適宜更新する機能やサービスを、分散電源制御装置１の内部または外部に設けても良い。
【００６９】
配電系統設備データＤ６には、例えば、電圧調整装置５についての情報と、配電線のネットワーク構成の情報と、配電線および変圧器のインピーダンスに関する情報等を含むことができる。電圧調整装置５についての情報には、例えば、配電用変電所のＬＲＴの制御方式、タップ数、インピーダンス等が含まれる。
【００７０】
図５は、分散電源４が自律的に発電量を制御する処理のフローチャートである。分散電源４は、配電系統９Ｂと分散電源４とが接続された連系点の電圧である自端電圧Ｖｄを取得する（Ｓ１０）。
【００７１】
分散電源４は、自端電圧Ｖｄが予め設定された上限閾値ＴｈＨを超えたか判定する（Ｓ１１）。分散電源４は、自端電圧Ｖｄが上限市来ＴｈＨを超えたと判定すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、発電量を低下させる（Ｓ１２）。分散電源４は、自端電圧Ｖｄが上限閾値ＴｈＨを超えていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ１０へ戻る。
【００７２】
一方、分散電源４は、自端電圧Ｖｄが予め設定された下限閾値ＴｈＬを下回ったか判定する（Ｓ１３）。分散電源４は、自端電圧Ｖｄが下限閾値ＴｈＬを下回ったと判定すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、発電量の自発的抑制（自律的抑制）を解除し、発電量を上昇させる（Ｓ１４）。分散電源４は、自端電圧Ｖｄが下限閾値ＴｈＬ以上の場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１０へ戻る。分散電源４は、配電系統９Ｂの連系点の電圧Ｖｄが所定範囲に入るように（ＴｈＬ≦Ｖｄ≦ＴｈＨ）、発電量を段階的に増加または減少させる。
【００７３】
図６は、分散電源４が分散電源運用装置２から受信したスケジュールにしたがって発電量を抑制する処理を示すフローチャートである。本処理は、遠隔制御可能な分散電源４Ａにより実施される。
【００７４】
分散電源４Ａは、図２で述べたように、分散電源運用装置２から抑制配分設定データＤ２を受信し、メモリなどに保存する（Ｓ２０）。分散電源４Ａは、内蔵したカレンダやタイマにより、または外部のタイムサーバから取得する時間情報により、抑制配分設定データＤ２で指示された発電量の抑制開始日時が到来したか監視する（Ｓ２１）。
【００７５】
分散電源４Ａは、発電量の抑制開始日時が到来すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、抑制配分設定データＤ２で指示された通り、発電量を低下させる（Ｓ２２）。分散電源４Ａは、抑制配分設定データＤ２で指示された抑制期間が終了するまで（Ｓ２３：ＮＯ）、ステップＳ２１へ戻り、発電量の抑制を継続する。
【００７６】
分散電源４Ａは、配分設定データＤ２で指定された抑制期間が終了すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、発電量の抑制を解除し、発電量の抑制を開始する前の値（初期値）まで、発電量を増加させる（Ｓ２４）。
【００７７】
図７は、分散電源制御装置１の実施する全体処理を示すフローチャートである。まず、簡単に流れを説明する。分散電源制御装置１は、分散電源設備データＤ５と配電系統設備データＤ６とを取得して記憶する（Ｓ３０）。分散電源制御装置１は、追加抑制希望量データＤ１と、抑制配分設定データＤ２と、気象データＤ３と、配電系統状態計測データＤ４とを受信し（Ｓ３１）、各分散電源４の発電量の推定値を計算する（Ｓ３２）。
【００７８】
分散電源制御装置１は、抑制配分設定データＤ２と、配電系統状態計測データＤ４と、ステップＳ３２で計算した分散電源の発電量の推定値Ｄ９とを用いて、電圧調整装置５の操作量変更による追加抑制量を評価する（Ｓ３３）。追加抑制量を評価して評価データＤ１０を得る処理の詳細は、図８で後述する。
【００７９】
分散電源制御装置１は、電圧調整装置５の操作量変更による追加抑制量の評価結果Ｄ１０を用いて、追加抑制希望量データＤ１だけ総抑制量が増加するような、各電圧調整装置５の操作量指令値Ｄ７を計算する（Ｄ３４）。操作量指令値データＤ７は、分散電源制御装置１から各電圧調整装置５へ送信される。
【００８０】
図７の処理を詳細に説明する。分散電源制御装置１は、分散電源設備データＤ５と配電系統設備データＤ６とが予め設定されていない場合、分散電源設備データＤ５と配電系統設備データＤ６とを入力部１５や通信部１６から取得する（Ｓ３０）。分散電源設備データＤ５と配電系統設備データＤ６とが分散電源制御装置１に予め設定されている場合、それらデータＤ５，Ｄ６をそのまま使用してもよいし、修正して使用してもよい。
【００８１】
分散電源制御装置１は、追加抑制希望量データＤ１と、抑制配分設定データＤ２と、気象データＤ３、配電系統状態計測データＤ４を受信する。そして、分散電源制御装置１は、分散電源発電量推定データＤ９を計算して出力する（Ｓ３２）。
【００８２】
分散電源４が太陽光発電である場合、その発電量の推定値Ｄ９は、衛星画像データ等を用いて日射量を推定し、推定した日射量と、発電設備の情報（パネルの面積、設置角度、電力変換効率等）等とを用いることで計算できる。
【００８３】
分散電源制御装置１は、抑制配分設定データＤ２と、配電系統状態計測データＤ４と、分散電源設備データＤ５と、配電系統設備データＤ６と、分散電源発電量推定データＤ９とを用いて、電圧調整装置５の操作量変更シナリオに対する分散電源４の発電量の変化をシミュレーションによって解析する（Ｓ３３）。なお、全ての電圧調整装置５についてシミュレーションするのではなく、操作する電圧調整装置５を一部の電圧調整装置５に限定したり、解析する操作量変更シナリオの数を低減したりしてもよい。これにより、ステップＳ３３の計算に要する時間を短縮できる。
【００８４】
ここで、図８を用いて、ステップＳ３３の詳細を説明する。分散電源制御装置１は、抑制配分設定データＤ２と、配電系統状態計測データＤ４と、分散電源設備データＤ５と、配電系統設備データＤ６と、分散電源発電量推定データＤ９とを、メモリ１２に読み込む（Ｓ３３０）。
【００８５】
分散電源制御装置１は、ステップＳ３３０で読み込んだデータを基に、配電系統の電圧分布推定シミュレーションモデル内で、需要家の電力負荷と、分散電源の発電量と、電圧調整装置の操作量の初期値を設定する（Ｓ３３１）。
【００８６】
分散電源制御装置１は、電圧調整装置５に対する操作量変更シナリオを一つ選択する（Ｓ３３２）。例えば、ＬＲＴのタップを１つ変更するといったシナリオである。
【００８７】
分散電源制御装置１は、設定した配電系統のパラメータと、操作量変更シナリオにおける電圧分布とを計算する（Ｓ３３３）。
【００８８】
分散電源制御装置１は、推定した電圧分布が全ての分散電源４の上限閾値ＴｈＨ以下であるか判定する（Ｓ３３４）。分散電源制御装置１は、推定した電圧分布が全ての分散電源の上限閾値ＴｈＨ以下ではない場合（Ｓ３３４）、分散電源の電圧調整用の応答を解析するため、ステップＳ３３５へ進む。
【００８９】
分散電源制御装置１は、各分散電源について、電圧に応じた発電量の変更量を、シミュレーション時間を単位時間ずつ進めながら計算して、発電量を変更する（Ｓ３３５）。そして、分散電源制御装置１は、ステップＳ３３３へ戻る。
【００９０】
これに対し、分散電源制御装置１は、ステップＳ３３３で推定した電圧分布が全ての分散電源の上限閾値ＴｈＨ以下である場合（Ｓ３３４：ＹＥＳ）、全ての操作量変更シナリオについて解析したか判定する（Ｓ３３６）。分散電源制御装置１は、未解析のシナリオが残っている場合（Ｓ３３６：ＮＯ）、ステップＳ３３２へ戻る。分散電源制御装置１は、予め用意された全ての操作量変更シナリオについて解析すると（Ｓ３３６：ＹＥＳ）、本処理を終了し、図７へ移る。
【００９１】
図７に戻る。分散電源制御装置１は、図８で述べた処理により、電圧調整装置の操作量変更による追加抑制量評価データＤ１０を計算してに出力する（Ｓ３３）。
【００９２】
次に、分散電源制御装置１は、追加抑制希望量データＤ１と、配電系統設備データＤ６と、追加抑制量評価データＤ１０とを用いて、電圧調整装置５毎の操作量指令値を計算する（Ｓ３４）。操作量指令値データＤ７の算出方法の例を説明する。分散電源制御装置１は、例えば、追加抑制希望量データＤ１で要求された抑制量を確保するという制約の下で、配電系統設備データＤ６で参照した電圧調整装置５の操作可能範囲内で、各電圧調整装置５の操作量を決定する。このような最適化問題を解くことで、操作量指令値データＤ７を計算することができる。
【００９３】
ここで、電圧調整装置５の操作量変更による追加抑制量評価データＤ１０は、電圧調整装置５の操作量変更に対する追加抑制量の感度係数として用いることができる。目的関数を、操作量を変更する電圧調整装置５の台数の最小化として、電圧調整機器の劣化を低減しもよいし、目的関数を、電圧調整装置５ごとの抑制量の差分の絶対値の最小化として、抑制の負担を公平化してもよい。例えば、ＬＲＴのタップを離散の決定変数として、整数計画問題として解くことができる。最適化問題の解法としては、遺伝アルゴリズム（ＧＡ：Genetic Algorithm）などを用いてもよい。
【００９４】
最後に、分散電源制御装置１は、ステップＳ３４で計算した操作量指令値データＤ７を、通信部１６および通信ネットワークＣＮ３を介して、各電圧調整装置５へ送信する（Ｓ５５）。
【００９５】
このように構成される本実施例では、以下の作用効果を奏する。本実施例では、各電圧調整装置５は、操作量指令値データＤ７に基づいて電圧を調整する。これにより各分散電源４は、配電系統９Ｂとの接続点における電圧Ｖｄを測定し、それぞれに設定された上限閾値ＴｈＨに従って、発電量を自律的に抑制する。なお、分散電源運用装置２が、追加抑制希望量データＤ１分だけの抑制量が得られないことを検出した場合、追加抑制希望量データＤ１を計算し直して、再び分散電源制御装置１に入力してもよい。
【００９６】
本実施例では、電圧調整装置５を介して配電系統９Ｂの電圧を変化させることで、通信ネットワークに接続されていない分散電源４Ｂの自律的な発電制御機能を作動させることができる。この結果、通信ネットワークを介して直接指示することのできない分散電源４Ｂから配電系統へ供給される発電量を、間接的に制御することができる。
【００９７】
この結果、複数の分散電源４が連系する電力系統の需給を適切に調整することができ、電力品質を一定の範囲に保持することができる。さらに、本実施例では、遠隔制御可能な分散電源４Ａばかりが発電量の抑制対象となり、不公平が生じるのを軽減できる。従って、本実施例の分散電源制御装置１を分散電源管理システムへ導入することで、各分散電源の事業者を公平に扱うことができ、分散電源管理システムへの信頼が向上する。
【実施例２】
【００９８】
第２実施例を説明する。本実施例は第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との相違を中心に説明する。本実施例では、第１実施例において、需給調整を目的とした抑制が許可された分散電源４と、抑制が許可されていない分散電源４とが混在している場合を考える。例えば契約等により、需給調整時に発電量抑制が許可された分散電源と許可されていない分散電源とが混在する場合がある。
【００９９】
そこで、本実施例では、発電量を抑制する期間において、発電量抑制が許可されていない分散電源の上限閾値を基準値よりも高めておくと共に、発電量抑制が許可されている分散電源の上限閾値を基準値よりも下げておく。これにより、発電量抑制が許可された分散電源の発電量から先に抑制することができ、発電量抑制が許可されていない分散電源において発電量が抑制されるのを防止できる。
【０１００】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様に、需給不平衡を解消することができ、、電力系統の周波数の安定化に資する。
【０１０１】
なお、発電量の抑制期間のみ上限閾値ＴｈＨを下げて、小さい電圧上昇幅に対して自律的な発電量抑制機能を反応させることで、電圧上昇による需要家の消費電力の変動を小さくできる。配電系統９Ｂの電圧により、需要家での消費電力が変動するためである。
【０１０２】
このように、小さい電圧上昇幅に対して自律的な発電量抑制機能を発動させることで、需要家での消費電力の変動を小さくしながら、遠隔制御できない分散電源４Ｂの発電量を間接的に抑制することができる。
【０１０３】
なお、上限閾値ＴｈＨを事前計画値に基づいて抑制期間のみ変更する機能を分散電源４に付加した場合、送配電事業者および小売事業者が分散電源の発電量を買い取るときの価格を高くするサービスを設けてもよい。
【０１０４】
本実施例における分散電源制御装置の実現例を説明する。例えば、第１実施例の分散電源制御装置１は、過去の追加抑制希望データＤ１、抑制配分設定データＤ２、気象データＤ３、配電系統状態計測データＤ４、分散電源設備データＤ５、配電系統設備データＤ６を用いて、抑制配分設定データＤ２で指定された抑制計画日における分散電源４の上限閾値を計算する。
【０１０５】
分散電源制御装置１は、各分散電源４の上限閾値ＴｈＨを含む事前計画データを、記憶部１３に保存された分散電源設備データＤ５に反映させる。
【０１０６】
上限閾値ＴｈＨの事前計画データは、通信ネットワークＣＮ１を介して分散電源４Ａに自動的に送信して設定することができる。または、上限閾値ＴｈＨの事前計画を、電話やファクシミリ、電子メールなどの連絡手段を介して、分散電源の管理者へ通知することもできる。管理者は、手動または自動的に、管理下の分散電源の上限閾値を変更することができる。
【実施例３】
【０１０７】
第３実施例を説明する。第１実施例では、分散電源４Ｂの自律的な発電量抑制を発動させて電力需給を調整するために、配電系統９Ｂの電圧を意図的に上昇させるが、この場合、需要家の消費電力が増加してしまう。そこで、本実施例では、発電量の抑制期間に配電系統９Ｂの電圧を上昇させた場合、別の期間において、電圧調整装置５により配電系統９Ｂの電圧を低下させる。
【０１０８】
本実施例の分散電源制御装置１は、配電系統状態計測データＤ４等を用いて、電圧調整装置５による電圧上昇により需要家の消費電力が増加した量を推定する。そして、分散電源制御装置１は、発電量抑制を実施しない日において、消費電力の推定増加量を相殺するために、電圧調整装置５により配電系統９Ｂの電圧を低下させる。
【０１０９】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、需要家での消費電力の変動を小さくしつつ、遠隔制御できない分散電源４Ｂの発電量を抑制できる。本実施例は、第２実施例と結合することもできる。
【実施例４】
【０１１０】
図９を用いて第４実施例を説明する。本実施例では、発電量の追加抑制を開始する前に、遠隔制御可能な分散電源４Ａの上限閾値ＴｈＨを事前に高めておく。図９は、分散電源運用装置２の実行する上限閾値ＴｈＨの制御処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
分散電源運用装置２は、第１実施例で述べたように、抑制対象日（抑制計画日、抑制期間の開始日時）が近づくと、発電量の追加抑制をすべきか判断する（Ｓ４０）。
【０１１２】
分散電源運用装置２は、追加抑制すると判定した場合（Ｓ４１）、遠隔制御可能な分散電源４Ａが自律的な発電量抑制処理を開始しないように、その上限閾値ＴｈＨを計算する（Ｓ４１）。分散電源運用装置２は、ステップＳ４１で計算した上限閾値ＴｈＨを通信ネットワークＣＮ１を介して、分散電源４Ａへ送信する（Ｓ４２）。
【０１１３】
分散電源４Ａは、分散電源運用装置２から上限閾値ＴｈＨを受信すると、その上限閾値ＴｈＨを設定する（Ｓ４３）。
【０１１４】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例によれば、追加抑制の開始前に、分散電源４Ａの上限閾値ＴｈＨを自動的に設定変更することができ、分散電源４Ａが自律的な発電量抑制処理を行うのを防止できる。この結果、遠隔制御可能な分散電源４Ａが追加抑制に参加する頻度を制御でき、分散電源４Ａの管理者（事業者）と分散電源４Ｂの管理者（事業者）の間の不公平感を軽減できる。本実施例は、第１〜第３実施例のいずれとも結合させることができる。
【０１１５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。上述の実施形態において、添付図面に図示した構成例に限定されない。本発明の目的を達成する範囲内で、実施形態の構成や処理方法は適宜変更することが可能である。
【０１１６】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１：分散電源制御装置、２：分散電源運用装置、４Ａ，４Ｂ：分散電源、５：電圧調整装置、７：配電系統状態計測装置、８：発電設備、９Ａ，９Ｂ：電力系統、１１０：分散電源発電量推定部、１２０：追加抑制量評価部、１３０：操作量指令値計算部、１４０：出力部
【図１】
0006616720.tif 000002
【図２】
0006616720.tif 000003
【図３】
0006616720.tif 000004
【図４】
0006616720.tif 000005
【図５】
0006616720.tif 000006
【図６】
0006616720.tif 000007
【図７】
0006616720.tif 000008
【図８】
0006616720.tif 000009
【図９】
0006616720.tif 000010