(57)【要約】本発明にかかる電力ネットワークシステム（１０Ａ）は、電力の送受電を行う電力ルータ（８１）を含む電力セル（Ｌ３１）と、複数の電力セル（Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ２）を制御する管理サーバ（５２Ｂ）とを備える。電力ルータ（８１）は、複数のレグ（８１１〜８１５）の運転を制御する第１の制御装置（８１９）を備える。複数のレグは、内部の接続先と接続される第１のレグ（８１４）と、外部の接続先と接続される第２のレグ（８１１、８１２、８１３、８１５）とを含む。第１のレグは、第１の制御装置からの指示に従って運転し、第２のレグは、第２の制御装置からの指示に従って運転する。
2014203520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の送受電を行う電力ルータを含む電力セルを複数備える電力ネットワークシステムであって、
前記電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記電力ネットワークシステムは、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置をさらに備え、
前記複数の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１のレグは、前記第１の制御装置からの指示に従って運転し、
前記第２のレグは、前記第２の制御装置からの指示に従って運転する
ことを特徴とする電力ネットワークシステム。
【請求項２】
前記第２の制御装置は、
前記第２のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置は、
前記電力セル内の状態を判断して前記第１のレグの運転を制御し、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項３】
前記第１の制御装置は、
前記第１のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開しない私的レグとし、前記第２のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開する公開レグとして設定した第１の管理情報を保持し、
前記第２の制御装置は、
前記第２のレグを前記私的レグとして設定した第２の管理情報を保持する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項４】
前記電力セルと前記第２の制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する第３の制御装置を有し、
前記複数の電力変換レグは、前記グループの外部の接続先と接続された第３のレグをさらに含み、
前記第２の制御装置は、
前記第３の制御装置からの指示に応じて、前記第３のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置は、
前記第２の制御装置からの指示に従って前記第３のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項５】
前記第１の制御装置は、
前記第１のレグの運転の制御を行った後に、前記第２の制御装置へ所定の要求を送信し、
前記第２の制御装置は、
前記第１の制御装置から受信した前記所定の要求に応じて、前記第１の制御装置へ前記第２のレグの運転を制御させる指示を送信する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項６】
前記第１の管理情報及び前記第２の管理情報には、
前記第３のレグが前記公開レグとしてさらに設定され、
前記第３の制御装置は、
前記第３のレグに関する情報を含む第３の管理情報を保持する
ことを特徴とする請求項３に従属する請求項４に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項７】
電力の送受電を行う第１の電力ルータを備える第１の電力セルの電力を融通する電力融通方法であって、
前記第１の電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第１の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第１の電力変換レグと、
前記複数の第１の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記複数の第１の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１の制御装置は、通信ネットワークを介して第２の制御装置と接続され、
前記第１の制御装置が、
前記第１の電力セル内の電力の過不足を検出し、
前記第１のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第１の過不足情報を含む第１の電力融通要求を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第２の制御装置が、
前記第１の制御装置から前記第１の電力融通要求を受信し、
前記第１の電力融通要求に含まれる第１の過不足情報に基づいて前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第２のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する
ことを特徴とする電力融通方法。
【請求項８】
第２の電力セルが、電力の送受電を行う第２の電力ルータを備え、
前記第２の制御装置が、前記第２の電力ルータが備える第３の制御装置と、前記通信ネットワークを介してさらに接続され、
前記第２の電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第２の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第２の電力変換レグと、
前記複数の第２の電力変換レグの運転を制御する前記第３の制御装置と、を備え、
前記複数の第２の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第３のレグと、
前記外部の接続先と接続される第４のレグとを含み、
前記第２の制御装置が、
前記第２のレグの運転を制御させる指示により前記第１の電力セルの電力の過不足を解消できない場合に、前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第４のレグの運転を制御させる指示を前記第３の制御装置へ送信し、
前記第３の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第４のレグの運転を制御すると共に、前記第２の電力セル内の状態を判断して前記第３のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の電力融通方法。
【請求項９】
前記第１の電力セルと前記第２の電力セルと前記第２の制御装置とを含むグループを管理する第４の制御装置が、前記第２の制御装置と前記通信ネットワークを介してさらに接続され、
前記複数の第１の電力変換レグ又は前記複数の第２の電力変換レグの少なくともいずれかは、前記グループの外部の接続先と接続される第５のレグをさらに含み、
前記第２の制御装置が、
前記第１の制御装置から前記第１の電力融通要求を受信し、
前記第２のレグの運転を制御すること及び前記第２の電力セルの融通可能な電力を融通することによっても前記第１の電力セルの電力の過不足を解消できない場合、当該解消できない過不足の電力を示す第２の過不足情報を含めた第２の電力融通要求を前記第４の制御装置へ送信し、
前記第４の制御装置が、
前記第２の制御装置から前記第２の電力融通要求を受信し、
前記第２の電力融通要求に含まれる第２の過不足情報に基づいて前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第５のレグの運転を制御させる指示を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第２の制御装置が、
前記第４の制御装置から受信した指示に応じて、前記第５のレグが属する前記第１又は前記第３の制御装置へ、前記第５のレグの運転を制御させる指示を送信し、
前記第１又は前記第３の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第５のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の電力融通方法。
【請求項１０】
電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータであって、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記複数の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１の制御装置は、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置から受信する指示に従って前記第２のレグの運転を制御し、
前記電力セル内の状態を判断して前記第１のレグの運転を制御する
ことを特徴とする電力ルータ。
【請求項１１】
前記第１の制御装置は、
前記第１のレグの運転の制御を行った後に、前記第２の制御装置へ所定の要求を送信し、
前記電力セルと前記第２の制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する第３の制御装置から、当該第２の制御装置を経由して、前記第２のレグの運転を制御させる指示を受信し、
前記受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１０に記載の電力ルータ。
【請求項１２】
前記電力ルータは、
前記第１のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開しない私的レグとし、前記第２のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開する公開レグとして設定した第１の管理情報を記憶する記憶装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電力ルータ。
【請求項１３】
前記第１の制御装置は、
自身の属する電力セル内の電力の過不足を検出し、
前記第１の管理情報を参照して、前記私的レグとして設定された前記第１のレグを選択し、
前記検出された電力の過不足を解消するように、前記選択された第１のレグの運転を制御し、
前記第１のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第１の過不足情報を含む第１の電力融通要求を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第１の電力融通要求を受理した前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグ運転を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項１４】
前記第１の制御装置は、
他の電力セルにおける過不足の電力を示す第２の過不足情報を含み前記第２のレグの運転を制御させる指示を、前記第２の制御装置から受信した場合、前記第２のレグの運転を制御し、
前記第２のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、前記他の電力セルにおける電力の過不足を解消するように、前記第１のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１３に記載の電力ルータ。
【請求項１５】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理する制御装置であって、
前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、当該制御装置の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び当該制御装置の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備え、
前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信し、
前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１６】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータを制御する制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記電力セル内の状態を判断し、前記複数の電力変換レグのうち前記内部の接続先と接続される第１のレグの運転を制御する処理と、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置から、前記複数の電力変換レグのうち前記外部の接続先と接続される第２のレグの運転を制御させる指示を受信する処理と、
前記指示に従って前記第２のレグの運転を制御する処理と、
を前記第１の制御装置に実行させる、電力ルータの制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理し、
前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、自身の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び自身の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備える制御装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグに対する運転の制御の指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
を前記制御装置に実行させる、制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムに関し、特に、複数の電力セルを管理するための電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド（登録商標）という電力ネットワークシステムが提案されている（特許文献１：特許４７８３４５３号、非特許文献１：デジタルグリッドコンソーシアムのウェブサイト参照、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｇｉｔａｌｇｒｉｄ．ｏｒｇ／）。デジタルグリッド（登録商標）とは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家やビル、商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有する場合もある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。【０００３】
各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。（すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。）
図３７に電力ネットワークシステム１０の例を示す。図３７において、基幹系統１１は大規模発電所１２からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル２１−２４が配置されている。各電力セル２１−２４は、家３１やビル３２などの負荷や、発電設備３３、３４や、電力貯蔵設備３５、を有している。発電設備としては、太陽光発電パネル３３や風力発電機３４などが例として挙げられる。電力貯蔵設備とは蓄電池３５などのことである。本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。【０００４】
さらに、各電力セル２１−２４は、他の電力セルや基幹系統１１と接続されるための接続口（接続ポート）となる電力ルータ４１−４４を備えている。電力ルータ４１−４４は複数のレグ（ＬＥＧ）を有している。（紙幅の都合上、図３７中ではレグの符号を省略した。電力ルータ４１−４４に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。）
ここで、レグとは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。【０００５】
すべての電力ルータ４１−４４は通信網５１によって管理サーバ５０に繋がっており、管理サーバ５０によってすべての電力ルータ４１−４４は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ５０は各電力ルータ４１−４４に対し、各レグに付されたアドレスを用いてレグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ４１−４４を介し、電力セル間での電力融通が行われる。【０００６】
電力セル間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備３３、３４や一つの電力貯蔵設備３５を複数の電力セルで共有することができるようになる。電力セル間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。【０００７】
また、特許文献２には、電力線を介して階層的に接続された複数の管理サーバ（サブ管理サーバ、エリアサーバ及びセンタサーバ）を備える電力分配システムに関する技術が開示されている。サブ管理サーバは、各住居の電力メータにより検針された消費電力情報及び余剰電力情報を集約する。エリアサーバは、複数のサブ管理サーバの上層に位置し、各サブ管理サーバからの消費電力情報及び余剰電力情報を集約する。センタサーバは、複数のエリアサーバの上層に位置し、各エリアサーバからの消費電力情報及び余剰電力情報を集約する。そのため、センタサーバは、全ての住居の電力供給を一括管理する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７８３４５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８３０８６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】デジタルグリッドコンソーシアム、［平成２５年４月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｇｉｔａｌｇｒｉｄ．ｏｒｇ／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電力ルータによって複数の電力セルを非同期に接続できればその利点は非常に大きいものであるので、早期に電力ルータを実用化することが期待されている。【００１１】
ここで、上述したデジタルグリッドが普及し、家庭やビルなどに電力ルータが導入された場合を考える。上記電力セルが大規模である場合には、電力セルに含まれる電力ルータ（及びレグ）の個数は非常に多くなり得る。このような多数の電力ルータを管理する管理サーバの処理量は膨大になるため、当該管理サーバの運用が困難となり得る。また、特許文献２には電力分配システムにおいて電力供給を管理する管理サーバを階層化することが記載されている。しかしながら、電力ルータを単純に階層化した場合、階層をまたがって送電する際に、１つ以上の電力ルータを介して送電することになるため、電力ルータで発生する電力ロスを無視できなくなる。【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、電力のロスを増大させることなく電力ネットワークの拡張性を高めるための電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラム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】
【００１３】
本発明の第１の態様にかかる電力ネットワークシステムは、
電力の送受電を行う電力ルータを含む電力セルを複数備える電力ネットワークシステムであって、
前記電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記電力ネットワークシステムは、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置をさらに備え、
前記複数の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１のレグは、前記第１の制御装置からの指示に従って運転し、
前記第２のレグは、前記第２の制御装置からの指示に従って運転する
ことを特徴とする。【００１４】
本発明の第２の態様にかかる電力融通方法は、
電力の送受電を行う第１の電力ルータを備える第１の電力セルの電力を融通する電力融通方法であって、
前記第１の電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第１の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第１の電力変換レグと、
前記複数の第１の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記複数の第１の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１の制御装置は、通信ネットワークを介して第２の制御装置と接続され、
前記第１の制御装置が、
前記第１の電力セル内の電力の過不足を検出し、
前記第１のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第１の過不足情報を含む第１の電力融通要求を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第２の制御装置が、
前記第１の制御装置から前記第１の電力融通要求を受信し、
前記第１の電力融通要求に含まれる第１の過不足情報に基づいて前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第２のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する
ことを特徴とする。【００１５】
本発明の第３の態様にかかる電力ルータは、
電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータであって、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記複数の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１の制御装置は、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置から受信する指示に従って前記第２のレグの運転を制御し、
前記電力セル内の状態を判断して前記第１のレグの運転を制御する
ことを特徴とする。【００１６】
本発明の第４の態様にかかる制御装置は、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理する制御装置であって、
前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、当該制御装置の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び当該制御装置の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備え、
前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信し、
前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する
ことを特徴とする。【００１７】
本発明の第５の態様にかかる電力ルータの制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータを制御する制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記電力セル内の状態を判断し、前記複数の電力変換レグのうち前記内部の接続先と接続される第１のレグの運転を制御する処理と、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置から、前記複数の電力変換レグのうち前記外部の接続先と接続される第２のレグの運転を制御させる指示を受信する処理と、
前記指示に従って前記第２のレグの運転を制御する処理と、
を前記第１の制御装置に実行させる。【００１８】
本発明の第６の態様にかかる制御装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理し、
前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、自身の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び自身の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備える制御装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグに対する運転の制御の指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
を前記制御装置に実行させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、電力のロスを増大させることなく電力ネットワークの拡張性を高めるための電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の各実施の形態にかかる電力ルータの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の各実施の形態にかかる電力ルータの内部構成を詳しく示すブロック図である。
【図３】電力ルータを基幹系統、負荷および各種分散型電源に接続した一例を示す図である。
【図４】電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。
【図５】電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。
【図６】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図７】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図８】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図９】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図１０】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１１】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１２】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１３】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１４】ＡＣスルーレグを利用した接続例を示す図である。
【図１５】電力ルータ同士の接続において、組み合わせのパターンをまとめた図である。
【図１６】４つの電力ルータを相互に接続した場合の一例を挙げる。
【図１７】複数の電力ルータをバス接続した様子の一例を示す図である。
【図１８】電力ルータ間に基幹系統が介在した接続形態の一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態１にかかる電力ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３１に含まれる電力ルータの構成とその接続先を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３１の管理テーブルの例を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３２に含まれる電力ルータの構成とその接続先を示すブロック図である。
【図２３】本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３２の管理テーブルの例を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３３に含まれる電力ルータの構成とその接続先を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３３の管理テーブルの例を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態１にかかる管理サーバの構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の実施の形態１にかかる内部セルＬ２の管理テーブルの例を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態１にかかる根セルＬ１の管理テーブルの例を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態１にかかる各レグの電気的な接続関係を模式的に示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態１にかかるセルの階層構成と通信制御の階層構造を模式的に示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態１にかかるセルの階層構成とコントローラによる制御指示が可能なレグを模式的に示す図である。
【図３２】本発明の実施の形態１にかかる葉セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図３３】本発明の実施の形態１にかかる電力融通要求を受信した内部セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図３４】本発明の実施の形態１にかかる電力融通要求を受信した根セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図３５】本発明の実施の形態１にかかる運転指示を受信した要求元の子セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図３６】本発明の実施の形態１にかかる電力セル間の電力融通処理の流れを説明するためのシーケンス図である。
【図３７】電力ネットワークシステムのシステム概要を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。尚、以下における「接続相手」はレグの接続先を指すものとする。
【００２２】
まず、本発明の各実施の形態に共通する電力ルータの構成について説明する。
図１は、電力ルータ１００の概略構成を示す図である。
また、図２は、電力ルータ１００の内部構成をやや詳しく示す図である。
電力ルータ１００は、概略、直流母線１０１と、複数のレグ１１０−１６０と、制御部１９０と、を備えている。
【００２３】
電力ルータ１００は直流母線１０１を有し、この直流母線１０１に複数のレグ１１０−１６０が並列に接続されている。直流母線１０１は直流電力を流すためのものであり、直流母線１０１の電圧が所定の一定を保つようにコントロールされる。
（直流母線１０１の電圧がどのようにして一定に保たれるのかは後述する。）
各レグ１１０−１６０を介して電力ルータ１００は外部に繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線１０１にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相の違いが無関係になり、電力セル同士を非同期で接続することができるようになる。ここでは、直流母線１０１は、図２に示すように、平滑コンデンサ１０２を有する並列型であるとする。直流母線１０１には電圧センサ１０３が接続されており、この電圧センサ１０３によって検出された直流母線１０１の電圧値は制御部１９０に送られる。また、制御部１９０は、通信バス１０４を介してレグ１１０−１６０の動作状態（外部への送電動作、外部への受電動作など）を制御することにより、直流母線１０１の電圧を所定の一定値に維持する。
【００２４】
次に、レグ１１０−１６０について説明する。複数のレグ１１０−１６０が直流母線に対して並列に設けられている。図１においては、６つのレグ１１０−１６０を示した。６つのレグ１１０−１６０を、図１に示すように、第１レグ１１０、第２レグ１２０・・・第６レグ１６０とする。なお、図１では、紙幅の都合上、第１レグ１１０はレグ１と示し、第２レグ１２０はレグ２のように示している。また、図２においては、第３レグ１３０、第４レグ１４０、第５レグ１５０及び第６レグ１６０を省略している。
【００２５】
第１レグ１１０から第５レグ１５０は同じ構成であるのに対し、第６レグ１６０は電力変換部を有していないという点で第１から第５レグ１１０−１５０と異なっている。まずは、第１レグ１１０から第５レグ１５０の構成について説明する。第１レグ１１０から第５レグ１５０は同じ構成であるので、代表して第１レグ１１０の構成を説明する。第１レグ１１０は、電力変換部１１１と、電流センサ１１２と、開閉器１１３と、電圧センサ１１４と、接続端子１１５と、を備えている。電力変換部１１１は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線１０１には直流電力が流れているので、電力変換部１１１は、直流母線１０１の直流電力を定められた周波数および電圧の交流電力に変換して、接続端子１１５から外部に流す。あるいは、電力変換部１１１は、接続端子１１５から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線１０１に流す。
【００２６】
電力変換部１１１は、インバータ回路の構成を有する。具体的には、図２に示すように、電力変換部１１１は、トランジスタＱ１〜Ｑ６及びダイオードＤ１〜Ｄ６を有する。トランジスタＱ１〜Ｑ３の一端は、高電位側電源線に接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ３の他端は、それぞれトランジスタＱ４〜Ｑ６の一端と接続される。トランジスタＱ４〜Ｑ６の他端は、低電位側電源線に接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ６の高電位側端子には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６のカソードが接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ６の低電位側端子には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６のアノードが接続される。
【００２７】
トランジスタＱ１とトランジスタＱ４との間のノード、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５との間のノード、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６との間のノードのそれぞれからは、たとえばトランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフのタイミングを適宜制御することで、３相交流の各相が出力される。
【００２８】
以上のように、電力変換部１１１は、トランジスタとダイオードとで構成される６つの逆並列回路を３相ブリッジ接続した構成を有している。トランジスタＱ１とトランジスタＱ４との間のノード、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５との間のノード、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６との間のノードから引き出され、これらのノードと接続端子とを結ぶ配線を支線ＢＬと称する。三相交流であるので、一のレグは三つの支線ＢＬを有する。
【００２９】
ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。また、トランジスタＱ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの、各種の能動式電力変換素子を用いることができる。
【００３０】
電力の向きや交流電力の周波数等は制御部１９０によって制御される。すなわち、トランジスタＱ１〜Ｑ６のスイッチングは、制御部１９０によって制御される。制御部１９０による運転制御は後述する。
【００３１】
電力変換部１１１と接続端子１１５との間には開閉器１１３が配設されている。この開閉器１１３の開閉によって、支線ＢＬが開閉され、すなわち、外部と直流母線１０１とが遮断されたり、接続されたりする。また、支線ＢＬの電圧は電圧センサ１１４によって検出され、支線ＢＬを流れる電流の電流値は電流センサ１１２で検出される。開閉器１１３の開閉動作は制御部１９０によって制御され、電圧センサ１１４および電流センサ１１２による検出値は制御部１９０に出力される。
【００３２】
上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池３５のような直流を使用するものである場合もある。（例えば図１中の第３レグ１３０は蓄電池３５に接続している。）
この場合の電力変換とは、ＤＣ−ＤＣ変換ということになる。したがって、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がＤＣ−ＤＣ変換部であるＤＣ−ＤＣ変換専用のレグを設けるようにしてもよい。すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、ＡＣ−ＤＣ変換専用のレグとＤＣ−ＤＣ変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。
【００３３】
第１レグ１１０から第５レグ１５０の構成は以上の通りである。
【００３４】
次に、第６レグ１６０について説明する。第６レグ１６０には、電力変換部がなく、すなわち、第６レグ１６０の接続端子１６５は、直流母線１０１に繋がっているわけではない。第６レグ１６０は、第５レグ１５０の支線ＢＬに接続されているのである。第６レグ１６０の内部配線についても、支線ＢＬと称することとする。第６レグ１６０の支線ＢＬは、第５レグ１５０に対し、第５レグ１５０の接続端子１５５と開閉器１５３との間に接続されている。
【００３５】
第６レグ１６０は、開閉器１６３と、電圧センサ１６４と、電流センサ１６２と、接続端子１６５と、を備える。第６レグ１６０の支線ＢＬは、開閉器１６３を介して、第５レグ１５０の支線ＢＬに繋がっている。すなわち、第６レグ１６０の接続端子１６５が第５レグ１５０の接続端子１５５に接続されている。第６レグ１６０の接続端子１６５と第５レグ１５０の接続端子１５５との間には開閉器１６３があるだけで、第６レグ１６０は電力変換器を持たないので、第６レグ１６０の接続端子１６５と第５レグ１５０の接続端子１５５との間では何等の変換も受けずに電力が導通することになる。そこで、第６レグ１６０のように電力変換器を持たないレグのことをＡＣスルーレグと称することがある。
【００３６】
電流センサ１６２および電圧センサ１６４は、支線ＢＬの電流値および電圧値を検出し、制御部１９０に出力する。開閉器１６３の開閉動作は制御部１９０で制御される。
【００３７】
（レグの運転モードについて）
第１レグ１１０から第５レグ１５０は電力変換器１１１−１５１を有しており、電力変換器内のトランジスタＱ１〜Ｑ６は制御部１９０によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。
ここで、電力ルータ１００は、電力ネットワーク１０のノードにあって、基幹系統１１、負荷３０、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、各レグ１１０−１６０の接続端子１１５−１６５がそれぞれ基幹系統１１や負荷３０、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によって各レグ１１０−１６０の役割は異なるものであり、各レグ１１０−１６０が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。
レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
本発明者らは、レグの運転モードとして３種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
レグの運転モードとしては、
マスターモードと、
自立モードと、
指定電力送受電モードと、がある。
以下、順番に説明する。
【００３８】
（マスターモード）
マスターモードとは、系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであり、直流母線１０１の電圧を維持するための運転モードである。図１では、第１レグ１１０の接続端子１１５が基幹系統１１に接続されている例を示している。図１の場合、第１レグ１１０は、マスターモードとして運転制御され、直流母線１０１の電圧を維持する役目を担うことになる。直流母線１０１には他の多くのレグ１２０−１５０が接続されているところ、レグ１２０−１５０から直流母線１０１に電力が流入することもあれば、レグ１２０−１５０から電力が流出することもある。マスターモードとなるレグ１１０は、直流母線１０１から電力が流出して直流母線１０１の電圧が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手（ここでは基幹系統１１）から補てんする。または、直流母線１０１に電力が流入して直流母線１０１の電圧が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手（ここでは基幹系統１１）に逃がす。このようにして、マスターモードとなるレグ１１０は、直流母線１０１の電圧を維持するのである。
したがって、一の電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線１０１の電圧が一定に維持されなくなるからである。逆に、一の電力ルータにおいて二つ以上のレグがマスターモードで運転されてもよいが、やはり、マスターモードのレグは一つの電力ルータには一つであった方がよい。
また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。
【００３９】
以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。
【００４０】
マスターレグの運転制御について説明する。
マスターレグを起動させる際には次のようにする。
まず、開閉器１１３を開（遮断）状態にしておく。この状態で接続端子１１５を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統１１である。
電圧センサ１１４によって接続先の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部１１１から出力されるように、電力変換部１１１の出力を調整する。すなわち、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器１１３を投入し、電力変換部１１１と基幹系統１１とを接続する。この時点では、電力変換部１１１の出力と基幹系統１１の電圧とが同期しているため、電流は流れない。
【００４１】
マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
直流母線１０１の電圧を電圧センサ１０３によって測定する。直流母線１０１の電圧が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ１１０から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ１１０を介して直流母線１０１から基幹系統１１に向けて送電が行われるようにする。）なお、直流母線１０１の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。
【００４２】
一方、直流母線１０１の電圧が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ１１０が基幹系統１１から受電できるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ１１０を介して基幹系統１１から直流母線１０１に送電が行われるようにする。）このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線１０１の電圧が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。
【００４３】
（自立モード）
自立モードとは、管理サーバ５０から指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する運転モードである。
例えば負荷３０などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。
図１では、第２レグ１２０の接続端子１２５が負荷３０に接続されている例を示している。第２レグ１２０が自立モードとして運転制御され、負荷３０に電力を供給することになる。
また、第４レグ１４０や第５レグ１５０のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとして第４レグ１４０や第５レグ１５０を自立モードで運転する場合もある。
または、第４レグ１４０や第５レグ１５０のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとして第４レグ１４０や第５レグ１５０を自立モードで運転する場合もある。
また、図に示していないが、負荷３０に代えて、第２レグを発電設備に接続する場合も第２レグを自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。
【００４４】
自立モードで運転されるレグを自立レグと称することにする。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。
【００４５】
自立レグの運転制御について説明する。
まず開閉器１２３を開（遮断）にしておく。接続端子１２５を負荷３０に接続する。管理サーバ５０から電力ルータ１００に対し、負荷３０に供給すべき電力（電圧）の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部１９０は、指示された振幅および周波数の電力（電圧）が電力変換部１２１から負荷３０に向けて出力されるようにする。（すなわち、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフパターンを決定する。）この出力が安定するようになったら、開閉器１２３を投入し、電力変換部１２１と負荷３０とを接続する。あとは、負荷３０で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ１２０から負荷３０に流れ出すようになる。
【００４６】
（指定電力送受電モード）
指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
図１では、第４レグ１４０および第５レグ１５０が他の電力ルータと接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。
または、第３レグ１３０は蓄電池３５に接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を蓄電池３５に向けて送電して、蓄電池３５を充電するというようなことが行われる。
また、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。
【００４７】
指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。
【００４８】
指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。
【００４９】
指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。
（説明には、第５レグ１５０に付した符号を使用する。）
電圧センサ１５４によって接続相手の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ５０から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換器１５１が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ１５２によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換器１５１を調整する。（電力変換部１５１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。）
【００５０】
以上の説明により、同じ構成である第１レグから第５レグが運転制御の仕方によって３パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。
【００５１】
（接続制約）
運転モードの違いによってレグの働きが違ってくるので、接続相手の選択と運転モードの選択との間には自ずと制約が発生する。すなわち、接続相手が決まれば選択できる運転モードが決まり、逆に、運転モードが決まれば選択できる接続相手が決まる。（接続相手が変われば、それに合わせてレグの運転モードを変更する必要がある。）
可能な接続組み合わせのパターンを説明する。
【００５２】
以後の説明にあたって、図中の表記を図３のように簡略化する。
すなわち、マスターレグをＭで表す。
自立レグをＳで表す。
指定電力送受電レグをＤで表す。
ＡＣスルーレグをＡＣで表す。
また、必要に応じてレグの肩に「＃１」のように番号を付してレグを区別することがある。
また、図３以降では、図面ごとに系統立てた符号を付すが、必ずしも図面を跨がって同じ要素に同じ符号を付しているわけではない。
例えば、図３の符号２００と図４の符号２００とが全く同じものを指しているわけではない。
【００５３】
図３に示した接続組み合わせはいずれも可能な接続である。第１レグ２１０がマスターレグとして基幹系統１１に接続されている。これは既に説明した通りである。
第２レグ２２０が自立レグとして負荷３０に接続されている。これも既に説明した通りである。
第３レグ２３０および第４レグ２４０が指定電力送受電レグとして蓄電池３５に接続されている。これも既に説明した通りである。
【００５４】
第５レグ２５０はＡＣスルーレグである。ＡＣスルーレグ２５０が他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグと繋がり、ＡＣスルーレグ２５０は第４レグ２４０の接続端子２４５を介して蓄電池３５に繋がっている。ＡＣスルーレグ２５０は電力変換部を持たないのであるから、この接続関係は、他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグが蓄電池３５に直接に繋がっていることと等価になる。このような接続が許されることは理解されるであろう。
【００５５】
第６レグ２６０は、指定電力送受電レグとして基幹系統１１に繋がっている。第６レグ２６０を介して基幹系統１１から決まった電力を受電するとすれば、このような接続が許容されるのは理解されるであろう。
なお、第１レグ２１０がマスターレグとなっていることの関係でいうと、第６レグ２６０による受電電力が直流母線２０１の定格維持に足りなければ、マスターレグ２１０は、基幹系統１１から必要な電力を受電することになる。逆に、第６レグ２６０による受電電力が直流母線２０１の定格維持に必要な量を超過してしまった場合、マスターレグ２１０は、過剰な電力を基幹系統１１に逃がすことになる。
【００５６】
次に、電力ルータ同士を接続する場合を説明する。電力ルータ同士を接続するということは、一の電力ルータのレグと他の電力ルータのレグとを接続するということである。レグ同士を接続する場合、組み合わせられる運転モードには制約がある。
【００５７】
図４および図５に示す接続の組み合わせはいずれも可能な組み合わせの例である。図４においては、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第２電力ルータ２００のマスターレグ２２０は、基幹系統１１に繋がり、これにより第２電力ルータ２００の直流母線２０１の電圧が定格に維持されるものとする。
【００５８】
図４において、第１電力ルータ１００から負荷３０に対して電力供給を行うと、直流母線１０１の電圧が下がることになる。マスターレグ１１０は、直流母線１０１の電圧を維持するように接続相手から電力を調達する。すなわち、マスターレグ１１０は、足りない分の電力を第２電力ルータ２００の自立レグ２１０から引き込むことになる。第２電力ルータ２００の自立レグ２１０は、接続相手（ここではマスターレグ１１０）から要求される分の電力を送出する。第２電力ルータ２００の直流母線２０１では、自立レグ２１０から電力を送出した分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ２２０によって基幹系統１１から補てんされる。このようにして、第１電力ルータ１００は、必要な分の電力を第２電力ルータ２００から融通してもらえる。
【００５９】
このように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とを接続したとしても、マスターレグ１１０と自立レグ２１０とで役割が整合しているので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図４のようにマスターレグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。
【００６０】
図５においては、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第３電力ルータ３００のマスターレグ３２０と第４電力ルータ４００のマスターレグ４２０とはそれぞれ基幹系統１１に繋がっており、これにより、第３電力ルータ３００および第４電力ルータ４００のそれぞれの直流母線３０１、４０１は定格の電圧を維持するものとする。
【００６１】
ここで、管理サーバ５０からの指示によって第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０は指定の電力を受電するように指示されているものとする。指定電力送受電レグ３１０が第４電力ルータ４００の自立レグ４１０から指定の電力を引き込むようにする。第４電力ルータ４００の自立レグ４１０は、接続相手（ここでは指定電力送受電レグ３１０）から要求される分の電力を送出する。第４電力ルータ４００の直流母線４０１では、自立レグ４１０から送出した電力分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ４２０によって基幹系統１１から補てんされる。
【００６２】
このように、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とを接続したとしても、指定電力送受電レグ３１０と自立レグ４１０とで役割が整合するので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図５のように指定電力送受電レグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。
【００６３】
なお、第３電力ルータ３００が第４電力ルータ４００から電力を融通してもらう場合を例に説明したが、逆に、第３電力ルータ３００から第４電力ルータ４００に向けて電力を融通する場合でも同じように不都合が無いことは理解されるであろう。
【００６４】
このようにして、第３電力ルータ３００と第４電力ルータ４００との間で指定電力を融通し合うことができるわけである。
【００６５】
電力変換部を有するレグ同士を直接に接続する場合には、図４と図５とに挙げた２パターンだけが許される。
すなわち、マスターレグと自立レグとを接続する場合と、指定電力送受電レグと自立レグとを接続する場合と、だけが許される。
【００６６】
次に、互いに接続できない組み合わせを挙げる。
図６から図９は、互いに接続してはいけないパターンである。
図６、図７、図８を見てわかるように、同じ運転モードのレグ同士を接続してはいけない。
例えば、図６の場合、マスターレグ５１０及び６１０同士を接続している。
マスターレグは、運転動作の説明で前述したように、接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
ここで、接続相手もマスターレグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、マスターレグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
従って、マスターレグ同士を接続できないのである。
またさらに、次のような理由もある。
マスターレグは、直流母線の電圧を維持するために接続相手から電力を引き込まなければならない。（あるいは、直流母線の電圧を維持するために、過剰な電力は接続相手に逃がさなければならない。）マスターレグ同士が接続されてしまっては、互いに接続相手の要求を満たすことはできない。（仮にマスターレグ同士を接続してしまうと、両方の電力ルータで直流母線の電圧を維持できなくなる。すると、それぞれの電力セル内で停電などの不具合が発生するかもしれない。）このように、マスターレグ同士では互いの役割が衝突してしまうので（整合しないので）、マスターレグ同士を接続してはいけない。
【００６７】
図７では、指定電力送受電レグ同士を接続しているが、これも成り立たないことは理解できるであろう。
前記マスターレグと同じことであるが、運転動作の説明で前述したように、指定電力送受電レグも接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
ここで、接続相手も指定電力送受電レグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、指定電力送受電レグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
従って、指定電力送受電レグ同士を接続できないのである。
またさらに、次のような理由もある。
仮に、一方の指定電力送受電レグ５１０が送電すべき指定送電電力と、他方の指定電力送受電レグ６１０が受電すべき指定受電電力と、を一致させたとしても、このような指定電力送受電レグ同士を接続してはいけない。例えば、一方の指定電力送受電レグ５１０が指定送電電力を送電しようとして電力変換部を調整するとする。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧を高くする。）その一方、他方の指定電力送受電レグ６１０が指定受電電力を受電しようと電力変換部を調整する。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧が低くなるようにする。）同時にこのような調整動作が両方の指定電力送受電レグ５１０、６１０で行われてしまっては、互いに制御不能に陥ってしまうことは理解されるであろう。
【００６８】
図８では、自立レグ同士を接続しているが、このような接続はしてはいけない。
自立レグは自ら電圧・周波数を作り出すものである。
仮に自立レグ同士を繋いだ状態で２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相のいずれかが少しでも乖離すると、２つの自立レグの間に意図しない電力が流れてしまうことになる。
２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相を完全に一致させ続けるというのは無理なのであり、したがって、自立レグ同士を接続していけない。
【００６９】
図９においては、マスターレグと指定電力送受電レグとを接続している。
これまでの説明から、これも成り立たないことは理解できるであろう。マスターレグ５１０が直流母線５０１の電圧を維持するように接続相手に対して電力を送受電しようとしても、指定電力送受電レグ６１０はマスターレグ５１０の要求に応じて送受電しない。したがって、マスターレグ５１０は直流母線５０１の電圧を維持できない。また、指定電力送受電レグ６１０が接続相手（５１０）に指定電力を送受電しようとしても、マスターレグ５１０は指定電力送受電レグ６１０の要求に応じて送受電しない。したがって、指定電力送受電レグ６１０は接続相手（ここではマスターレグ５１０）に指定電力を送受電することはできない。
【００７０】
ここまでは、電力変換部を有するレグ同士を接続する場合を考えたが、ＡＣスルーレグを考慮にいれると、図１０から図１３のパターンも可能である。ＡＣスルーレグとは、電力変換部を有していないことから、単なるバイパスである。したがって、図１０や図１３のように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１１に繋がるというのは、マスターレグ１１０が基幹系統１１に直結していることと本質的に変わりがない。同じように、図１２や図１３のように、第１電力ルータ１００の指定電力送受電レグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１１に繋がるというのは、指定電力送受電レグ１１０が基幹系統１１に直結していることと本質的に変わりがない。
【００７１】
それでも、ＡＣスルーというのは設けておくと便利である。例えば、図１４のように、第１電力ルータ１００から基幹系統１１までの距離が非常に長く、第１電力ルータ１００を基幹系統１１に接続するためにはいくつかの電力ルータ２００、３００を経由しなければならないという場合が考えられる。
仮にＡＣスルーレグが無いとすると、図４で示したように、一または複数の自立レグを経由しなければならなくなる。電力変換部をもつレグを経由すると、交流電力から直流電力への変換および直流電力から交流電力への変換を経由することになる。電力変換にはやはり数％とはいえどもエネルギーロスが発生するので、単に基幹系統に接続するためだけに複数回の電力変換を必要とするのは効率が悪い。
したがって、電力ルータに電力変換部を有さないＡＣスルーレグを設けておくことには意味があるのである。
【００７２】
ここまでに説明したことを図１５にまとめた。また、図１６に、４つの電力ルータ１００−４００を相互に接続した場合の一例を挙げる。いずれの接続関係もこれまでの説明中に登場したので、一つ一つの接続先を細かく説明することはしないが、いずれも許容される接続関係であることは理解されるであろう。
【００７３】
ここで、電力ルータと接続相手とを繋ぐ接続線について補足しておく。
電力ルータ同士を繋ぐ接続線を送電線と称するとすると、送電線は基幹系統の一部となっていてもよいし、基幹系統から切り離されていてもよい。
（図１６においては、基幹系統の一部となっている送電線に７１Ａの符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に７１Ｂの符号を付した。）
すなわち、基幹系統に対して複数の電力ルータが接続されていてもよい。このように基幹系統を介して二以上の電力ルータを接続することにより、複数の電力ルータ間で基幹系統を介した電力融通が可能となり、融通される電力の過不足を基幹系統で補填するようにもできる。その一方、基幹系統を介さないで二以上の電力ルータ同士を接続してもよい。
また、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ接続線を配電線７２と称するとすると、配電線７２は基幹系統１１から切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ配電線７２は基幹系統１１に繋がらない。
【００７４】
また、図１７に図示するように、電力ルータ１００−４００をバス接続のようにして接続するようにしてもよい。
各レグの運転モードについては説明を省略するが、電力融通の方向とこれまでに説明した接続制約とを考慮して適切に各レグの運転モードを選択しなければならないことはもちろんである。
なお、図１７において、基幹系統１１を、蓄電池や発電設備などの分散型電源に代えてもよいことはもちろんである。すなわち、複数の電力ルータを分散型電源にバス接続してもよい。
【００７５】
また、図１８に示す例は、二つの電力ルータ１００、２００を基幹系統１１に接続した接続形態の一例である。
図１８において、基幹系統１１を分散型電源に代えてもよい。
【００７６】
これまで説明したように、電力ルータの接続相手としては、基幹系統、蓄電池や発電設備を含む分散型電源、および、他の電力ルータが挙げられるところ、本明細書および特許請求の範囲においてこれらを電力系統と称する。
【００７７】
電力ルータにより、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築することができる。そして、本実施形態に説明した接続制約に従うことによって、互いの役割が矛盾しないようにレグ同士を接続していくことができる。これにより、電力ネットワークシステムを拡張し、また、全体を安定的に運用することができるようになる。
【００７８】
（本発明の課題）
以下に本発明によって実現したいことを説明する。
電力ネットワークシステムを拡張する場合には、管理サーバが多数の電力ルータ及びレグを集中管理することとなり得る。それ故、管理サーバの処理能力の制約からシステムの拡張は限定的となり得る。その制約を回避するために、電力セルを階層化することが考え得る。しかしながら、電力セルを単純に階層化すると、電力を送電する際に経由する電力ルータ及びレグの段数が増えるため、電力のロスが増加し得るという課題がある。
そこで、本発明者は鋭意研究の末、レグ同士の電気的な接続を階層化せずに平面的に行い、レグの制御をツリー構造で階層化する手法を見出した。
【００７９】
＜発明の実施の形態１＞
本発明の実施の形態１で用いる電力セルについて説明する。本発明の実施の形態１にかかる電力ネットワークシステムは、複数の電力セルを階層化したものである。ここで、各電力セルは、葉セル、内部セル、又は根セルのいずれかに分類されるものとする。階層構造において、ある電力セルの1レベル下に位置し、その電力セルに包含される電力セルを、子セルと呼ぶ。また、階層構造において、ある電力セルの1レベル上に位置し、その電力セルを包含する電力セルを、親セルと呼ぶ。葉セルは、階層構造の末端であって、子セルを有さない。葉セルの親セルは内部セル又は根セルである。また、レグ及び当該レグを備える電力ルータは、必ず葉セルに属する。つまり、レグへの物理的な制御は、葉セルに属する電力ルータ及び電力ルータ内の制御部（第１の制御装置の一例）により行われる。
【００８０】
内部セルは親セルと子セルの両方を有する。内部セルの親セルは、他の内部セル又は根セルである。内部セルの子セルは、他の内部セル又は葉セルである。内部セルは、レグ及び電力ルータを有さず、管理サーバを有する。内部セルが有する管理サーバは、子セルを介して自身の管理対象のレグを制御する。尚、自身の管理対象のレグの意味については後述する。
【００８１】
根セルは、階層構造の最上位に位置し、親セルを有さない。根セルの子セルは葉セル又は内部セルである。電力ネットワークシステムにおいて根セルはただ１つ存在する。内部セルと同様に、根セルは、レグ及び電力ルータを有さず、管理サーバを有する。根セルが有する管理サーバは、子セルを介して自身の管理対象のレグを制御する。
【００８２】
図１９は、本発明の実施の形態１にかかる電力ネットワークシステム１０Ａの全体構成を示すブロック図である。尚、以下の図において、実線が電力の接続関係を示し、破線が通信の接続関係を示すものとする。電力ネットワークシステム１０Ａは、基幹系統１１と接続され、最上位の階層に位置する電力セルである根セルＬ１を備える。
【００８３】
根セルＬ１は、内部セルＬ２及び葉セルＬ３３を子セルとして有する。また、根セルＬ１は、負荷Ｌ１Ａ、負荷Ｌ１Ｂ及び分散型電源Ｌ１Ｃも有する。根セルＬ１の管理サーバ５２Ａは、通信網５１Ａを介して、負荷Ｌ１Ａ、負荷Ｌ１Ｂ、分散型電源Ｌ１Ｃ、内部セルＬ２及び葉セルＬ３３を制御する。
【００８４】
内部セルＬ２は、葉セルＬ３１及び葉セルＬ３２を子セルとして有する。また、内部セルＬ２は、分散型電源Ｌ２Ａ及び負荷Ｌ２Ｂも有する。内部セルＬ２の管理サーバ５２Ｂは、通信網５１Ｂを介して、分散型電源Ｌ２Ａ、負荷Ｌ２Ｂ、葉セルＬ３１及び葉セルＬ３２を制御する。管理サーバ５２Ｂは、管理サーバ５２Ａと通信網５１Ａを介して接続される。尚、通信網５１Ａと通信網５１Ｂは同一であっても構わない。
【００８５】
葉セルＬ３１は、複数のレグを有する電力ルータ８１と、分散型電源Ｌ３１Ａを備える電力セルである。図２０は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３１に含まれる電力ルータ８１の構成と、そのレグの接続先を示すブロック図である。電力ルータ８１は、直流母線８１０１と、通信バス８１０４と、レグ８１１〜８１５と、記憶部８１８と、制御部８１９とを備える。レグ８１１〜８１５は、直流母線８１０１を介してそれぞれが接続されている。また、レグ８１１〜８１５は、通信バス８１０４を介して制御部８１９と接続されている。
【００８６】
レグ８１１は、基幹系統１１と接続されている。レグ８１２は、根セルＬ１の管理下の負荷Ｌ１Ａと接続されている。レグ８１３は、内部セルＬ２の管理下の分散型電源Ｌ２Ａと接続されている。レグ８１４は、葉セルＬ３１の管理下の分散型電源Ｌ３１Ａと接続されている。レグ８１５は、葉セルＬ３２の管理下の電力ルータ８２（後述）と接続されている。
【００８７】
記憶部８１８は、プログラム８１８１と、管理テーブル８１８２とを記憶する記憶装置である。プログラム８１８１は、本実施の形態１にかかる電力ルータの葉セルにおける後述する電力融通処理が実装されたコンピュータプログラムである。制御部８１９は、記憶部８１８に格納されたプログラム８１８１を読み出し、実行することで、電力融通処理を行う。
【００８８】
管理テーブル８１８２は、電力ルータ８１が備える各レグについて、そのレグの情報を親セル（ここでは内部セルＬ２）へ開示するか否かの設定を管理するテーブルである。「開示する」と設定されたレグは、親セルからの制御の指示を受け得るレグである。但し、各レグに対する最終的な運転制御は、制御部８１９により行われる。以後、「開示する」と設定されたレグを「公開（public）レグ」、「開示しない」と設定されたレグを「私的（private）レグ」と呼ぶ。電力ルータが備えるレグのうち、自身の電力セル（ここでは葉セルＬ３１）の管理下にないレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、公開レグとして設定される。また、電力ルータが備えるレグのうち、自身の電力セルの管理下にあるレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、私的レグとして設定される。レグの接続先が変更されたことを契機として、そのレグの公開設定を変更しても構わない。電力セルにおける公開レグ及び私的レグの個数や割合は、その電力セル内の分散型電源や負荷の個数、電力融通の状況などに応じて適宜設定される。
【００８９】
管理テーブル８１８２は、電力ルータ８１の各レグの接続先の情報をさらに含んでも構わない。あるレグが私的レグの場合、そのレグの接続先の識別情報（電力セル、負荷、分散型電源など）を管理テーブル８１８２に含めることができる。さらに、管理テーブル８１８２は、各レグの接続先における融通可能な電力の情報を含んでも構わない。
【００９０】
図２１は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３１の管理テーブル８１８２の例を示す図である。レグ８１４のみが自身の電力セル（葉セルＬ３１）の管理下にある接続先（分散型電源Ｌ３１Ａ）と接続されているので、レグＩＤ“４”のレグの公開設定が「私的」になっている。一方、レグ８１１、８１２、８１３及び８１５の接続先は自身の電力セルの管理下にないので、レグＩＤ“１”、“２”、“３”、“５”のレグの公開設定が「公開」になっている。
【００９１】
図２０に戻り説明を続ける。制御部８１９は、通信バス８１０４を介してレグ８１１〜８１５を直接的に運転制御する。制御部８１９は、通信網５１Ｂを介して親セル（内部セルＬ２）の管理サーバ５２Ｂと接続されている。制御部８１９は，管理サーバ５２Ｂからレグに対する運転制御の指示（運転指示）を受信すると、管理テーブル８１８２を参照し、そのレグの公開設定が「公開」になっているか否かを判定する。その判定が真であれば、制御部８１９は、当該指示に従って当該レグを運転制御する。また、制御部８１９は、管理テーブル８１８２において「私的」に設定されているレグについては、制御部８１９自身の判断により運転制御する。尚、制御部８１９は、少なくとも自身が属する電力セルである葉セルＬ３１の状態を判断して、「私的」に設定されているレグの運転を制御する。
【００９２】
制御部８１９は、管理サーバ５２Ｂへ所定の要求を送信してもよい。ここで、所定の要求とは、後述する電力融通要求であってもよいが、これに限定されない。
【００９３】
制御部８１９は、自身の電力セル（葉セルＬ３１）内の電力の過不足を検出する。ここで、電力の過不足とは、電力ルータ８１の各レグを通じて電力ルータ８１に流入する電力と、電力ルータ８１から流出する電力に差異が発生している状態、もしくは将来、差異が発生することが見込まれる状態、を意味する。例えば、電力需要が増加して電力が不足する場合や、発電電力が需要を上回って供給過剰になる場合である。
【００９４】
制御部８１９は、電力の過不足が解消されるように、私的レグまたは私的レグの接続先、もしくはそれらの両方を制御する。例えば、分散型電源Ｌ３１Ａの発電電力を調整する。私的レグまたは私的レグの接続先を制御しても電力の過不足を解消できない場合（もしくは将来、解消できないことが見込まれる場合）、制御部８１９は、電力の融通を要求するために、第１の電力融通要求を親セル（内部セルＬ２）の管理サーバ５２Ｂへ送信する。この第１の電力融通要求は、私的レグまたは私的レグの接続先を制御した後における電力の過不足を示す、第１の過不足情報を含む。その後、制御部８１９は、第１の電力融通要求を受理した管理サーバ５２Ｂから公開レグに対する運転指示を受信し、当該指示に従って当該レグを運転制御する。
【００９５】
制御部８１９は、自身の電力セル（葉セルＬ３１）内で電力の過不足が生じていない場合であっても、他の電力セルで電力の過不足が生じている場合に、公開レグに対する運転指示を管理サーバ５２Ｂから受信し得る。この運転指示は、他の電力セルにおける電力の過不足を示す、第２の過不足情報を含む。制御部８１９は、当該指示で指定された公開レグを運転制御する。
【００９６】
図１９に戻り説明を続ける。葉セルＬ３２は、複数のレグを有する電力ルータ８２と、分散型電源Ｌ３２Ａを備える電力セルである。図２２は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３２に含まれる電力ルータ８２の構成と、そのレグの接続先を示すブロック図である。電力ルータ８２は、直流母線８２０１と、通信バス８２０４と、レグ８２１〜８２５と、記憶部８２８と、制御部８２９とを備える。電力ルータ８２の構成は上述した電力ルータ８１とほぼ同じであるため、共通部分についての説明を省略する。電力ルータ８２と電力ルータ８１の違いは、各レグの接続先である。レグ８２１は、葉セルＬ３１の管理下の電力ルータ８１と接続されている。レグ８２２は、葉セルＬ３２の管理下の分散型電源Ｌ３２Ａと接続されている。レグ８２３は、内部セルＬ２の管理下の負荷Ｌ２Ｂと接続されている。レグ８２４は、根セルＬ１の管理下の負荷Ｌ１Ｂと接続されている。レグ８２５は、葉セルＬ３３の管理下の電力ルータ８３（後述）と接続されている。
【００９７】
図２３は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３２の管理テーブル８２８２の例を示す図である。レグ８２２のみが自身の電力セル（葉セルＬ３２）の管理下にある接続先（分散型電源Ｌ３２Ａ）と接続されているので、レグＩＤ“２”のレグの公開設定が「私的」になっている。一方、レグ８２１、８２３、８２４及び８２５の接続先は自身の電力セルの管理下にないので、レグＩＤ“１”、“３”、“４”、“５”のレグの公開設定が「公開」になっている。
【００９８】
図１９に戻り説明を続ける。葉セルＬ３３は、複数のレグを有する電力ルータ８３と、負荷Ｌ３３Ａを備える電力セルである。図２４は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３３に含まれる電力ルータ８３の構成と、そのレグの接続先を示すブロック図である。電力ルータ８３は、直流母線８３０１と、通信バス８３０４と、レグ８３１〜８３４と、記憶部８３８と、制御部８３９とを備える。電力ルータ８３の構成は上述した電力ルータ８１とほぼ同じであるため、共通部分についての説明を省略する。電力ルータ８３と電力ルータ８１の違いは、各レグの接続先である。レグ８３１は、葉セルＬ３２の管理下の電力ルータ８２と接続されている。レグ８３２は、根セルＬ１の管理下の分散型電源Ｌ１Ｃと接続されている。レグ８３３は、葉セルＬ３３の管理下の負荷Ｌ３３Ａと接続されている。レグ８３４は、基幹系統１１と接続されている。制御部８３９は、通信網５１Ａを介して親セル（根セルＬ１）の管理サーバ５２Ａと接続されている。制御部８３９は管理サーバ５２Ａから運転指示を受信すると、当該指示で指定された公開レグを運転制御する。
【００９９】
図２５は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルＬ３３の管理テーブル８３８２の例を示す図である。レグ８３３のみが自身の電力セル（葉セルＬ３３）の管理下にある接続先（負荷Ｌ３３Ａ）と接続されているので、レグＩＤ“３”のレグの公開設定が「私的」になっている。一方、レグ８３１、８３２及び８３４の接続先は自身の電力セルの管理下にないので、レグＩＤ“１”、“２”、“４”のレグの公開設定が「公開」になっている。
【０１００】
本発明の実施の形態１にかかる管理サーバ５２Ａ及び５２Ｂについて説明する。図１９を参照すると、管理サーバ５２Ｂ（第２の制御装置の一例）は、内部セルＬ２に属し、内部セルＬ２の子セルである葉セルＬ３１及びＬ３２と、内部セルＬ２内の分散型電源Ｌ２Ａと負荷Ｌ２Ｂを制御する。
【０１０１】
管理サーバ５２Ａ（第３の制御装置の一例）は、根セルＬ１に属し、根セルＬ１の子セルである内部セルＬ２及び葉セルＬ３３と、根セルＬ１内の負荷Ｌ１Ａ、負荷Ｌ１Ｂと分散型電源Ｌ１Ｃを制御する。
【０１０２】
図２６は、本発明の実施の形態１にかかる管理サーバ５２Ｂの構成を示すブロック図である。管理サーバ５２Ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５２１と、通信部５２３と、記憶装置５２４とを備える。記憶装置５２４は、ＯＳ（不図示）、プログラム５２４１及び管理テーブル５２４２を格納する。ここで、プログラム５２４１は、本発明の実施の形態１にかかる内部セルにおける後述する電力融通処理が実装されたコンピュータプログラムである。
【０１０３】
管理テーブル５２４２は、管理サーバ５２Ｂの管理対象のレグに関する情報を格納する。具体的には、管理テーブル５２４２は、各レグについて、そのレグが属する子セルのＩＤと、その子セルにおけるレグＩＤと、そのレグの公開設定を格納する。ここで、管理サーバ５２Ｂの管理対象となるレグは、子セル（ここでは葉セルＬ３１及びＬ３２）における公開レグである。換言すると、子セルの私的レグは、管理サーバ５２Ｂの管理対象とならない。公開設定は、前述した葉セルＬ３１の管理テーブル８１８２のものと同じである。すなわち、管理サーバ５２Ｂの管理対象のレグの情報を親セル（ここでは根セルＬ１）に開示する場合は公開設定を「公開」とし、開示しない場合は「私的」とする。管理サーバ５２Ｂの管理対象のレグのうち、自身の電力セル（ここでは内部セルＬ２）の管理下にないレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、公開レグとして設定される。また、管理サーバ５２Ｂの管理対象のレグのうち、自身の電力セルの管理下にあるレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、私的レグとして設定される。管理テーブル５２４２は、管理テーブル８１８２などと同様に、管理サーバ５２Ｂの管理対象の各レグの接続先の情報をさらに含んでも構わない。あるレグが私的レグの場合、そのレグの接続先の識別情報（電力セル、負荷、分散型電源など）を管理テーブル５２４２に含めることができる。さらに、管理テーブル５２４２は、各レグの接続先における融通可能な電力の情報を含んでも構わない。
【０１０４】
図２７は、本発明の実施の形態１にかかる内部セルＬ２の管理テーブル５２４２の例を示す図である。内部セルＬ２の管理サーバ５２Ｂの管理対象のレグは、子セルである葉セルＬ３１におけるレグＩＤが“１”、“２”、“３”、“５”であるレグと、同じく子セルである葉セルＬ３２におけるレグＩＤが“１”、“３”、“４”、“５”であるレグ、である。管理対象のレグのうち、葉セルＬ３１におけるレグＩＤが“３”、“５”であるレグと、葉セルＬ３２におけるレグＩＤが“１”、“３”であるレグの接続先は、自身の電力セル（内部セルＬ２）の管理下にあるため、これら４つのレグの公開設定が「私的」になっている。一方、管理対象のレグのうち、葉セルＬ３１におけるレグＩＤが“１”、“２”であるレグと、葉セルＬ３２におけるレグＩＤが“４”、“５”であるレグの接続先は自身の電力セルの管理下にないので、これら４つのレグの公開設定が「公開」になっている。
【０１０５】
図２６に戻り説明を続ける。ＣＰＵ５２１は、記憶装置５２４に格納されたプログラム５２４１を読み出し、実行することで、電力融通処理を行う。通信部５２３は、通信網５１Ｂを介して電力ルータ８１、分散型電源Ｌ２Ａ、負荷Ｌ２Ｂ及び電力ルータ８２と通信を行う。また、通信部５２３は、通信網５１Ａを介して管理サーバ５２Ａと通信を行う。
【０１０６】
管理サーバ５２Ｂは、電力ルータ８１の制御部８１９などと同様に、自身の電力セル（内部セルＬ２）内の電力の過不足が解消されるように、私的レグまたは私的レグの接続先、もしくはそれらの両方を制御する。例えば、分散型電源Ｌ２Ａの発電電力や、負荷Ｌ２Ｂの消費電力を調整したり、葉セルＬ３１とＬ３２の間で電力融通を行ったりしてもよい。例えば、分散型電源Ｌ２Ａを制御する場合、分散型電源Ｌ２Ａは葉セルＬ３１の公開レグ（葉セルＬ３１におけるレグＩＤ“３”、すなわちレグ８１３）に接続されているので、管理サーバ５２Ｂは葉セルＬ３１の制御部８１９に向けて、その公開レグを対象とした運転指示を送信してもよい。
【０１０７】
私的レグまたは私的レグの接続先を制御しても電力の過不足を解消できない場合（もしくは将来、解消できないことが見込まれる場合）、管理サーバ５２Ｂは、電力融通を要求するために、第１の電力融通要求を親セル（根セルＬ１）の管理サーバ５２Ａへ送信する。この第１の電力融通要求は、私的レグまたは私的レグの接続先を制御した後における電力の過不足を示す、第１の過不足情報を含む。その後、管理サーバ５２Ｂは、第１の電力融通要求を受理した管理サーバ５２Ａからレグに対する運転指示を受信したら、管理テーブル５２４２を参照し、そのレグの公開設定が「公開」になっているか否かを判定する。その判定が真であれば、管理サーバ５２Ｂは、管理テーブル５２４２を参照して、そのレグの子セルＩＤと、子セル内でのレグＩＤを取得し、その子セルＩＤに対応する子セル（ここでは葉セルＬ３１かＬ３２のどちらか）の制御部に向けて、子セル内でのレグＩＤに対応する公開レグを対象とする運転指示を送信する。
【０１０８】
管理サーバ５２Ｂは、自身の電力セル（内部セルＬ２）内で電力の過不足が生じていない場合であっても、他の電力セルで電力の過不足が生じている場合に、公開レグに対する運転指示を管理サーバ５２Ａから受信し得る。この運転指示は、他の電力セルにおける電力の過不足を示す、第２の過不足情報を含む。
【０１０９】
根セルＬ１の管理サーバ５２Ａの構成は、上述した管理サーバ５２Ｂと同一であるため、図示を省略する。但し、管理サーバ５２Ａが有するプログラム５２４１は、本発明の実施の形態１にかかる根セルＬ１における後述する電力融通処理が実装されたコンピュータプログラムである。
【０１１０】
図２８は、本発明の実施の形態１にかかる根セルＬ１の管理テーブル５２４２の例を示す図である。根セルＬ１の管理サーバ５２Ａの管理対象のレグは、子セルである内部セルＬ２におけるレグＩＤが“１”、“２”、“７”、“８”であるレグと、同じく子セルである葉セルＬ３３におけるレグＩＤが“１”、“２”、“４”であるレグ、である。根セルは親セルを有しないため、管理サーバ５２Ａの管理テーブル５２４２の公開設定は意味を持たず、管理テーブル５２４２に含まれる全てのレグが「私的」であるとみなされる。そのため、公開設定は全て「私的」であってもよく、管理テーブル５２４２が公開設定に関する情報を含まなくてもよい。
【０１１１】
管理サーバ５２Ａは、管理サーバ５２Ｂと同様に、自身の電力セル（根セルＬ１）内の電力の過不足が解消されるように、私的レグまたは私的レグの接続先、もしくはそれらの両方を制御する。例えば、負荷Ｌ１Ａの消費電力や、分散型電源Ｌ１Ｃの発電電力を調整したり、内部セルＬ２と葉セルＬ３３の間で電力融通を行ったり、基幹系統１１を利用したりしてもよい。例えば、負荷Ｌ１Ａを制御する場合、負荷Ｌ１Ａは内部セルＬ２の公開レグ（内部セルＬ２におけるレグＩＤ“２”）に接続されているので、管理サーバ５２Ａは内部セルＬ２の管理サーバ５２Ｂに向けて、その公開レグを対象とした運転指示を送信してもよい。さらに、負荷Ｌ１Ａは葉セルＬ３１の公開レグ（葉セルＬ３１におけるレグＩＤ“２”、すなわちレグ８１２）に接続されているので、その運転指示を受信した管理サーバ５２Ｂは葉セルＬ３１の制御部８１９に向けて、その公開レグを対象とした運転指示を送信する。
【０１１２】
根セルは親セルを有しないため、管理サーバ５２Ａは私的レグまたは私的レグの接続先を制御して電力の過不足を解消する必要がある。
【０１１３】
以上を整理すると、図２９〜図３１のようになる。図２９は、本発明の実施の形態１にかかる各レグの電気的な接続関係を模式的に示す図である。各レグの電気的な接続関係が平面的であることが見て取れる。すなわち、電力セルの個数と電力ルータの台数との間に制約はなく、１つの電力ルータを複数の電力セルで共有することができる。従って、電力ネットワークシステムが大規模化して階層が深くなったとしても、電力ルータの台数の増加を抑制し、電力ルータによる電力ロスの発生を低減することができる。特に、３階層以上にする場合に、より大きな効果を奏する。
【０１１４】
図３０は、本発明の実施の形態１にかかる通信の階層構造を模式的に示す図である。通信の階層構造はツリーであって、レグに対する運転指示はツリーの上から下の方向に伝播する。最下層の各電力ルータ内の制御部を第１の制御装置とし、中間層の管理サーバ５２Ｂを第２の制御装置とし、最上位層の管理サーバ５２Ａを第３の制御装置とする。尚、第３の制御装置から第１の制御装置への直接の通信は行われない（必ず第２の制御装置を経由する）。
【０１１５】
図３１は、本発明の実施の形態１にかかるレグと、レグを制御する制御装置（第１〜第３の制御装置のいずれか）との関係を模式的に示す図である。計１４個のレグが存在するが、第３の制御装置である管理サーバ５２Ａは７個のレグを制御し、第２の制御装置である管理サーバ５２Ｂは４個のレグを制御すればよい。
【０１１６】
このように、本発明の実施の形態１では、電力ネットワークシステム内の各レグを、最下層の第１の制御装置のみが制御する第１のレグと、中間層の第２の制御装置が第１の制御装置を介して制御する第２のレグとに分別する。第２の制御装置は第２のレグを管理するだけでよいため、第２の制御装置の処理負荷が低減され、大規模な電力ネットワークシステムが実現される。一方で、電気的な接続関係は階層的でなく平面的である。例えば、葉セルＬ３１に属するレグ８１２は、２レベルの上の階層に位置する根セルＬ１の管理下にある負荷Ｌ１Ａに、ダイレクトに接続されている。仮に、電気的な接続関係も階層構造にするのであれば、レグ８１２と負荷Ｌ１Ａの間に電力ルータを挿入することになるが、そうしてしまうと電力ルータのコストや電力ルータで発生する電力ロスが問題になる。本発明の実施の形態１は、電気的な接続を階層化しないことで、それらの問題を回避する。
【０１１７】
また、上述したように、内部セル及び根セルに属する管理サーバの管理テーブルは、子セルにおける公開レグのみを含み、子セル以下の私的レグを含まない。そのため、内部セル又は根セルに属する管理サーバは、下位の階層での私的レグを自身の管理対象外とすることができる。よって、管理サーバが管理すべきレグの個数が抑制され、管理サーバの処理負荷が低減されて、大規模な電力ネットワークシステムが実現される。
【０１１８】
続いて、本発明の実施の形態１にかかる電力ネットワークシステム１０Ａの応用例として、電力セル間の電力融通処理について説明する。以下の説明では、葉セルＬ３１における制御部８１９等と、内部セルＬ２における管理サーバ５２Ｂと、根セルＬ１における管理サーバ５２Ａのそれぞれを、「制御装置」と称する。
【０１１９】
図３２は、本発明の実施の形態１にかかる葉セルの制御装置の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここでは、葉セルＬ３１を例にとり説明する。葉セルＬ３２や葉セルＬ３３における処理も葉セルＬ３１と同様である。
【０１２０】
ステップＳ２１：自セル内の電力の過不足を判定する。
制御装置は、自身の電力セルの私的レグと私的レグの接続先における需給バランスが維持されているか（あるいは将来、維持される見込みであるか）どうかを判定する。例えば、ある私的レグに接続されている負荷の消費電力が増加したとする。このとき、別の私的レグに接続されている分散型電源が、その消費電力の増加に自動的に追従して出力を増加させることができれば、制御装置は需給バランスが維持されると判定する。一方、その分散型電源が、その消費電力の増加に自動的に追従できない場合、または、その消費電力の増加に耐えられる能力を有していない場合、制御装置は需給バランスが維持されないと判定する。
【０１２１】
ここで、葉セルの制御装置である制御部８１９等は、電力ルータ８１の直流母線８１０１の電圧を電圧センサ等により参照することでも、需給バランスが維持されているかどうかをリアルタイムに把握できる。制御部８１９等は、直流母線８１０１の電圧が所定の閾値よりも下回っていたら電力が不足していると判断し、所定の閾値よりも上回っていたら電力が過剰であると判断する。
【０１２２】
ステップＳ２２：自セル内に電力の過不足があるか否かで分岐する。
制御装置は、ステップＳ２１において電力の過不足がないと判定していたら、電力融通処理を終了する。一方、電力の過不足があると判定していたら、ステップＳ２３へ進む。
【０１２３】
ステップＳ２３：自身の電力セル内で電力の過不足を解消するように努める。
制御装置は、自身の電力セルの私的レグまたは私的レグの接続先、あるいは、それらの両方を制御し、ステップＳ２１で検出された電力の過不足を解消しようとする。つまり、制御装置は、自セル内で電力を融通する。その際、私的レグを使用し、公開レグは使用しない。例として、電力の不足を解消する場合について考える。制御装置は、私的レグに接続されている分散型電源に対し、通信網（通信網５１Ａや通信網５１Ｂ）を介して、出力を上昇させるように指令を発行してもよい。また、私的レグに接続されている負荷に対し、消費電力を減らすように指示してもよい。さらに、制御装置は、私的レグの運転内容を変更してもよい。具体的には、その私的レグが自立モードで運転していれば電圧や周波数を調整し、指定電力送受電モードで運転していれば指定電力を調整する。電力が過剰のときも同様に処理する。
【０１２４】
ステップＳ２４：自セル内の電力の過不足が解消したか否かを判定する。
制御装置（制御部８１９等）は、自セル内の電力融通により電力の過不足を解消できるか否かを判定する。過不足を解消できる場合、電力融通処理を終了する。解消できない場合、ステップＳ２５へ進む。
【０１２５】
ステップＳ２５：親セルへ電力融通要求を送信する。
制御装置は、親セルの制御装置に向けて電力融通要求を送信する。具体的には、ステップＳ２３の処理で解消した分の電力を除いた過不足の電力を示す情報、すなわち過不足情報を生成し、その過不足情報を含む電力融通要求を送信する。本ステップで電力融通処理は終了となる。
【０１２６】
図３３は、本発明の実施の形態１にかかる内部セルの制御装置の処理の流れを説明するためのフローチャートである。葉セルの制御装置の処理（図３２）との違いを中心に説明する。
【０１２７】
ステップＳ２０：子セルの制御装置から電力融通要求を受信する。
内部セルの制御装置である管理サーバ５２Ｂは、子セルにおいて電力の過不足が発生しているとき、その子セルの制御装置から電力融通要求を受信する。この電力融通要求は、その子セルにおける電力の過不足を示す、過不足情報を含む。その後、管理サーバ５２Ｂは、子セルにおける電力の過不足も考慮して、需給バランスが維持されるかを判定する（ステップＳ２１）。
【０１２８】
ステップＳ２３において、内部セルの制御装置は、私的レグを制御する（つまり、私的レグの運転内容を変更する）際、その私的レグを持つ子セルの制御装置に対して、通信網（通信網５１Ａや通信網５１Ｂ）を介して、運転指示を発行する。
【０１２９】
図３４は、本発明の実施の形態１にかかる根セルの制御装置の処理の流れを説明するためのフローチャートである。内部セルの制御装置の処理（図３３）との違いを中心に説明する。
【０１３０】
根セルの制御装置である管理サーバ５２Ａは、親セルを持たないため、電力の過不足を必ず解消しなければならない。そのため、ステップＳ２３において、外部の電力取引市場や基幹系統１１を利用してもよい。本ステップで電力融通処理は終了となる。
【０１３１】
図３５は、本発明の実施の形態１にかかる運転指示を受信した子セルにおける指示実行処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【０１３２】
ステップＳ４１：親セルから運転指示を受信する。
制御装置（制御部８１９または管理サーバ５２Ｂ）は、公開レグに対する運転指示を親セルから受信する。この運転指示は、電力の過不足を示す過不足情報と、対象の公開レグのレグＩＤを少なくとも含む。
【０１３３】
ステップＳ４２：葉セルかどうか判定する。
運転指示を受信した電力セルが葉セルであればステップＳ４３へ、葉セルでなければステップＳ４４へ、遷移する。
【０１３４】
ステップＳ４３：対象の公開レグを制御する。
運転指示を受信した制御装置（制御部８１９等）は、その運転指示に含まれる過不足情報に従って、対象の公開レグを運転制御する。本ステップで指示実行処理は終了となる。このとき必要に応じて、制御部８１９等は、（運転指示に含まれない）私的レグを運転制御してもよい。
【０１３５】
ステップＳ４４：子セルへ運転指示を送信する。
運転指示を受信した制御装置（管理サーバ５２Ｂ）は、対象の公開レグを持つ子セルの制御装置に、運転指示を送信する。具体的には、管理サーバ５２Ｂは、管理テーブル５２４２を参照し、親セルから受信した運転指示に含まれる、対象の公開レグのレグＩＤに対応する、子セルＩＤと、子セル内のレグＩＤを得る。例えば、管理テーブル５２４２の内容が図２７に示すものであって、管理サーバ５２Ｂが親セルからレグＩＤ“７”の公開レグに対する運転指示を受信していたら、子セルＩＤは“Ｌ３２”に、子セル内のレグＩＤは“４”になる。管理サーバ５２Ｂが運転指示を送信する先は、得られた子セルＩＤに対応する子セルの制御装置である。上の例では、セルＩＤ“Ｌ３２”すなわち葉セルＬ３２の制御装置（制御部８２９）が、運転指示の送信先となる。管理サーバ５２Ｂが子セルに送信する運転指示に含める過不足情報は、親セルから受信した運転指示に含まれる過不足情報と同じである。管理サーバ５２Ｂが子セルに送信する運転指示に含める、対象の公開レグのレグＩＤは、管理テーブル５２４２の参照によって得た、子セル内のレグＩＤに等しい。本ステップで指示実行処理は終了となる。
【０１３６】
図３６は、本発明の実施の形態１にかかる電力セル間の電力融通処理の流れを説明するためのシーケンス図である。ここでは、葉セルＬ３１内で電力の過不足が発生し、最終的に、葉セルＬ３２及びＬ３３から不足電力が供給されること、又は、葉セルＬ３２及びＬ３３において余剰電力が消費されることで、電力の過不足が解消されるケースを中心に説明する。但し、電力融通処理はこのケースに限定されない。
【０１３７】
はじめに、電力ルータ８１内の制御部８１９は、葉セルＬ３１内の電力の過不足を検出し、解消を試みる（ステップＳ１１）。このとき、制御部８１９は、私的レグを運転制御してもよい（不図示）。葉セルＬ３１内で電力の過不足を解消できない場合、制御部８１９は、親セルである内部セルＬ２の管理サーバ５２Ｂへ電力融通要求を送信する（ステップＳ１２）。
【０１３８】
次に、管理サーバ５２Ｂは、葉セルＬ３１から電力融通要求を受信し、内部セルＬ２内で電力の過不足の解消を試みる（ステップＳ１３）。この際、管理サーバ５２Ｂは、必要に応じて子セルである葉セルＬ３１と葉セルＬ３２の制御装置（制御部８１９と制御部８２９）へ運転指示を送信する（ステップＳ１４２）。ここでは、葉セルＬ３２の制御部８２９に運転指示を送信したと仮定する。葉セルＬ３２の制御部８２９は、その指示に従ってレグを運転制御する（ステップＳ１４３）。内部セルＬ２内で電力の過不足を解消できない場合、管理サーバ５２Ｂは、親セルである根セルＬ１の管理サーバ５２Ａへ電力融通要求を送信する（ステップＳ１４１）。
【０１３９】
次に、管理サーバ５２Ａは、内部セルＬ２から電力融通要求を受信し、根セルＬ１内で電力の過不足の解消を試みる（ステップＳ１５）。この際、管理サーバ５２Ａは、子セルである葉セルＬ３３及び内部セルＬ２の制御装置（制御部８３９と管理サーバ５２Ｂ）のそれぞれへ運転指示を送信してもよい（ステップＳ１６１及びＳ１６２）。
【０１４０】
最後に、管理サーバ５２Ｂは、親セルである根セルＬ１の管理サーバ５２Ａから運転指示を受信し、必要に応じて、子セルである葉セルＬ３１及びＬ３２の制御装置（制御部８１９と制御部８２９）のそれぞれへ運転指示を送信する（ステップＳ１７１及びＳ１７２）。親セルから運転指示を受信した各電力ルータの制御部８１９、８２９及び８３９は、その指示に従ってレグを運転制御する（ステップＳ１８１、Ｓ１８２及びＳ１８３）。
【０１４１】
尚、本発明の実施の形態１にかかる電力融通方法は、少なくとも次の処理が含まれていればよい。すなわち、まず、例えば制御部８１９が、第１の電力セル（例えば、葉セルＬ３１）内の電力の過不足を検出し、第１のレグ（例えば、レグ８１４）を運転制御することにより電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第１の過不足情報を含む第１の電力融通要求を例えば管理サーバ５２Ｂへ送信する。次に、管理サーバ５２Ｂが、制御部８１９から第１の電力融通要求を受信し、第１の電力融通要求に含まれる第１の過不足情報に基づいて第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、第２のレグ（例えば、レグ８１３）を運転制御させる指示（言い換えると、第２のレグの運転を制御させる指示）を制御部８１９へ送信する。そして、制御部８１９が、管理サーバ５２Ｂから受信した指示に従って第２のレグを運転制御する。尚、上記の処理において、制御部８１９を制御部８３９、第１の電力セルを葉セルＬ３３、第１のレグをレグ８３３、管理サーバ５２Ｂを管理サーバ５２Ａ、第２のレグをレグ８３２としてもよい。
【０１４２】
また、上記電力融通方法は、次の処理を含んでいても良い。すなわち、管理サーバ５２Ｂが、第２のレグの運転制御の指示により第１の電力セルの電力の過不足を解消できない場合に、第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、第４のレグ（例えば、レグ８２１）を運転制御させる指示（言い換えると、第４のレグの運転を制御させる指示）を例えば制御部８２９へ送信する。次に、制御部８２９が、管理サーバ５２Ｂから受信した指示に従って第４のレグを運転制御すると共に、自身の判断により第３のレグ（例えば、レグ８２２）を運転制御する。尚、第３のレグに関して、制御部８２９は、少なくとも自身が属する電力セルである葉セルＬ３２の状態を判断して、第３のレグの運転を制御する。
【０１４３】
さらに、上記電力融通方法は、次の処理を含んでいても良い。すなわち、管理サーバ５２Ｂが、制御部８１９から第１の電力融通要求を受信し、第２のレグを運転制御すること及び第２の電力セルの融通可能な電力を融通することによっても第１の電力セルの電力の過不足を解消できない場合、当該解消できない過不足の電力を示す第２の過不足情報を含めた第２の電力融通要求を管理サーバ５２Ａへ送信する。次に、管理サーバ５２Ａが、管理サーバ５２Ｂから第２の電力融通要求を受信し、第２の電力融通要求に含まれる第２の過不足情報に基づいて第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、第５のレグ（例えば、レグ８１１）を運転制御させる指示（言い換えると、第５のレグの運転を制御させる指示）を管理サーバ５２Ｂへ送信する。そして、管理サーバ５２Ｂが、管理サーバ５２Ａから受信した指示に応じて、第５のレグが属する制御部８１９へ、当該第５のレグを運転制御させる指示を送信する。その後、制御部８１９が、管理サーバ５２Ｂから受信した指示に従って第５のレグを運転制御する。
【０１４４】
以上のことから、本発明の実施の形態１により、電力のロスを増大させることなく電力ネットワークの拡張性を高めることができる。また、各制御装置は、自セル内で電力の過不足の解消を試みた上で、解消できなかった場合にのみ上位の制御装置へ電力融通要求を行うことから、電力融通を必要最小単位で行うことが可能である。
【０１４５】
尚、上記の電力融通処理において、例えば、図３２又は図３３のステップＳ２３では、制御装置が、自身の電力セル内で私的レグや私的レグの接続先を制御して電力融通を行ったものの、電力の過不足を解消できなかった場合、親セルへ電力融通要求を送信している。しかし、制御装置の処理は必ずしもこれに限定されない。
【０１４６】
＜その他の実施形態＞
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【０１４７】
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【０１４８】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１４９】
この出願は、２０１３年６月２０日に出願された日本出願特願２０１３−１２９５１３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１５０】
１０  電力ネットワークシステム
１０Ａ  電力ネットワークシステム
１１  基幹系統
１２  大規模発電所
２１  電力セル
２２  電力セル
２３  電力セル
２４  電力セル
３０  負荷
３１  家
３２  ビル
３３  太陽光発電パネル
３４  風力発電機
３５  電力貯蔵設備（蓄電池）
４１  電力ルータ
４２  電力ルータ
４３  電力ルータ
４４  電力ルータ
５０  管理サーバ
５１  通信網
１００  （第１）電力ルータ
１０１  直流母線
１０２  平滑コンデンサ
１０３  電圧センサ
１０４  通信バス
１１０  レグ
１１１  電力変換部
Ｑ１〜Ｑ６  トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
１１２  電流センサ
１１３  開閉器
１１４  電圧センサ
１１５  接続端子
１２０  レグ
１２１  電力変換部
１２２  電流センサ
１２３  開閉器
１２４  電圧センサ
１２５  接続端子
１３０  レグ
１３５  接続端子
１４０  レグ
１４５  接続端子
１５０  レグ
１５１  電力変換部
１５２  電流センサ
１５３  開閉器
１５４  電圧センサ
１５５  接続端子
１６０  レグ
１６２  電流センサ
１６３  開閉器
１６４  電圧センサ
１６５  接続端子
１９０  制御部
２００  第２電力ルータ
２０１  直流母線
２１０  第１レグ（自立レグ）
２２０  第２レグ（マスターレグ）
２３０  第３レグ
２４０  第４レグ
２４５  接続端子
２５０  第５レグ
２６０  第６レグ
３００  第３電力ルータ
３０１  直流母線
３１０  指定電力送受電レグ
３２０  マスターレグ
３５０  ＡＣスルーレグ
３６０  マスターレグ
４００  第４電力ルータ
４０１  直流母線
４１０  自立レグ
４２０  マスターレグ
５００  第５電力ルータ
５０１  直流母線
５１０  レグ
６００  第６電力ルータ
６０１  直流母線
６１０  レグ
７１Ａ  送電線
７１Ｂ  送電線
７２  配電線
ＢＬ  支線
Ｌ１  根セル
Ｌ１Ａ  負荷
Ｌ１Ｂ  負荷
Ｌ１Ｃ  分散型電源
５１Ａ  通信網
５２Ａ  管理サーバ
５２１  ＣＰＵ
５２３  通信部
５２４  記憶装置
５２４１  プログラム
５２４２  管理テーブル
Ｌ２  内部セル
Ｌ２Ａ  分散型電源
Ｌ２Ｂ  負荷
５１Ｂ  通信網
５２Ｂ  管理サーバ
Ｌ３１  葉セル
Ｌ３１Ａ  分散型電源
８１  電力ルータ
８１０１  直流母線
８１０４  通信バス
８１１  レグ
８１２  レグ
８１３  レグ
８１４  レグ
８１５  レグ
８１８  記憶部
８１８１  プログラム
８１８２  管理テーブル
８１９  制御部
Ｌ３２  葉セル
Ｌ３２Ａ  分散型電源
８２  電力ルータ
８２０１  直流母線
８２０４  通信バス
８２１  レグ
８２２  レグ
８２３  レグ
８２４  レグ
８２５  レグ
８２８  記憶部
８２８２  プログラム
８２８２  管理テーブル
８２９  制御部
Ｌ３３  葉セル
Ｌ３３Ａ  負荷
８３  電力ルータ
８３０１  直流母線
８３０４  通信バス
８３１  レグ
８３２  レグ
８３３  レグ
８３４  レグ
８３８  記憶部
８３８３  プログラム
８３８３  管理テーブル
８３９  制御部
【図１】
2014203520.tif 000003
【図２】
2014203520.tif 000004
【図３】
2014203520.tif 000005
【図４】
2014203520.tif 000006
【図５】
2014203520.tif 000007
【図６】
2014203520.tif 000008
【図７】
2014203520.tif 000009
【図８】
2014203520.tif 000010
【図９】
2014203520.tif 000011
【図１０】
2014203520.tif 000012
【図１１】
2014203520.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2014203520.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
2014203520.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月5日(2015.11.5)
【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】
電力の送受電を行う電力ルータを含む電力セルを複数備える電力ネットワークシステムであって、
前記電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記電力ネットワークシステムは、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置をさらに備え、
前記複数の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１のレグは、前記第１の制御装置からの指示に従って運転し、
前記第２のレグは、前記第２の制御装置からの指示に従って運転する
ことを特徴とする電力ネットワークシステム。
【請求項２】
前記第２の制御装置は、
前記第２のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置は、
前記電力セル内の状態を判断して前記第１のレグの運転を制御し、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項３】
前記第１の制御装置は、
前記第１のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開しない私的レグとし、前記第２のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開する公開レグとして設定した第１の管理情報を保持し、
前記第２の制御装置は、
前記第２のレグを前記私的レグとして設定した第２の管理情報を保持する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項４】
前記電力セルと前記第２の制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する第３の制御装置を有し、
前記複数の電力変換レグは、前記グループの外部の接続先と接続された第３のレグをさらに含み、
前記第２の制御装置は、
前記第３の制御装置からの指示に応じて、前記第３のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置は、
前記第２の制御装置からの指示に従って前記第３のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項５】
前記第１の制御装置は、
前記第１のレグの運転の制御を行った後に、前記第２の制御装置へ所定の要求を送信し、
前記第２の制御装置は、
前記第１の制御装置から受信した前記所定の要求に応じて、前記第１の制御装置へ前記第２のレグの運転を制御させる指示を送信する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項６】
前記第１の管理情報及び前記第２の管理情報には、
前記第３のレグが前記公開レグとしてさらに設定され、
前記第３の制御装置は、
前記第３のレグに関する情報を含む第３の管理情報を保持する
ことを特徴とする請求項３に従属する請求項４に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項７】
電力の送受電を行う第１の電力ルータを備える第１の電力セルの電力を融通する電力融通方法であって、
前記第１の電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第１の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第１の電力変換レグと、
前記複数の第１の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記複数の第１の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１の制御装置は、通信ネットワークを介して第２の制御装置と接続され、
前記第１の制御装置が、
前記第１の電力セル内の電力の過不足を検出し、
前記第１のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第１の過不足情報を含む第１の電力融通要求を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第２の制御装置が、
前記第１の制御装置から前記第１の電力融通要求を受信し、
前記第１の電力融通要求に含まれる第１の過不足情報に基づいて前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第２のレグの運転を制御させる指示を前記第１の制御装置へ送信し、
前記第１の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する
ことを特徴とする電力融通方法。
【請求項８】
第２の電力セルが、電力の送受電を行う第２の電力ルータを備え、
前記第２の制御装置が、前記第２の電力ルータが備える第３の制御装置と、前記通信ネットワークを介してさらに接続され、
前記第２の電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第２の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第２の電力変換レグと、
前記複数の第２の電力変換レグの運転を制御する前記第３の制御装置と、を備え、
前記複数の第２の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第３のレグと、
前記外部の接続先と接続される第４のレグとを含み、
前記第２の制御装置が、
前記第２のレグの運転を制御させる指示により前記第１の電力セルの電力の過不足を解消できない場合に、前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第４のレグの運転を制御させる指示を前記第３の制御装置へ送信し、
前記第３の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第４のレグの運転を制御すると共に、前記第２の電力セル内の状態を判断して前記第３のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の電力融通方法。
【請求項９】
前記第１の電力セルと前記第２の電力セルと前記第２の制御装置とを含むグループを管理する第４の制御装置が、前記第２の制御装置と前記通信ネットワークを介してさらに接続され、
前記複数の第１の電力変換レグ又は前記複数の第２の電力変換レグの少なくともいずれかは、前記グループの外部の接続先と接続される第５のレグをさらに含み、
前記第２の制御装置が、
前記第１の制御装置から前記第１の電力融通要求を受信し、
前記第２のレグの運転を制御すること及び前記第２の電力セルの融通可能な電力を融通することによっても前記第１の電力セルの電力の過不足を解消できない場合、当該解消できない過不足の電力を示す第２の過不足情報を含めた第２の電力融通要求を前記第４の制御装置へ送信し、
前記第４の制御装置が、
前記第２の制御装置から前記第２の電力融通要求を受信し、
前記第２の電力融通要求に含まれる第２の過不足情報に基づいて前記第１の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第５のレグの運転を制御させる指示を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第２の制御装置が、
前記第４の制御装置から受信した指示に応じて、前記第５のレグが属する前記第１又は前記第３の制御装置へ、前記第５のレグの運転を制御させる指示を送信し、
前記第１又は前記第３の制御装置が、
前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第５のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の電力融通方法。
【請求項１０】
電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータであって、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、
前記複数の電力変換レグは、
前記内部の接続先と接続される第１のレグと、
前記外部の接続先と接続される第２のレグとを含み、
前記第１の制御装置は、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置から受信する指示に従って前記第２のレグの運転を制御し、
前記電力セル内の状態を判断して前記第１のレグの運転を制御する
ことを特徴とする電力ルータ。
【請求項１１】
前記第１の制御装置は、
前記第１のレグの運転の制御を行った後に、前記第２の制御装置へ所定の要求を送信し、
前記電力セルと前記第２の制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する第３の制御装置から、当該第２の制御装置を経由して、前記第２のレグの運転を制御させる指示を受信し、
前記受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１０に記載の電力ルータ。
【請求項１２】
前記電力ルータは、
前記第１のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開しない私的レグとし、前記第２のレグを前記第２の制御装置へ情報を公開する公開レグとして設定した第１の管理情報を記憶する記憶装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電力ルータ。
【請求項１３】
前記第１の制御装置は、
自身の属する電力セル内の電力の過不足を検出し、
前記第１の管理情報を参照して、前記私的レグとして設定された前記第１のレグを選択し、
前記検出された電力の過不足を解消するように、前記選択された第１のレグの運転を制御し、
前記第１のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第１の過不足情報を含む第１の電力融通要求を前記第２の制御装置へ送信し、
前記第１の電力融通要求を受理した前記第２の制御装置から受信した指示に従って前記第２のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項１４】
前記第１の制御装置は、
他の電力セルにおける過不足の電力を示す第２の過不足情報を含み前記第２のレグの運転を制御させる指示を、前記第２の制御装置から受信した場合、前記第２のレグの運転を制御し、
前記第２のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、前記他の電力セルにおける電力の過不足を解消するように、前記第１のレグの運転を制御する
ことを特徴とする請求項１３に記載の電力ルータ。
【請求項１５】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理する制御装置であって、
前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、当該制御装置の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び当該制御装置の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備え、
前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信し、
前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１６】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する第１の制御装置と、を備え、電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータを制御する制御プログラムであって、
前記電力セル内の状態を判断し、前記複数の電力変換レグのうち前記内部の接続先と接続される第１のレグの運転を制御する処理と、
前記電力セルの一又は複数を制御する第２の制御装置から、前記複数の電力変換レグのうち前記外部の接続先と接続される第２のレグの運転を制御させる指示を受信する処理と、
前記指示に従って前記第２のレグの運転を制御する処理と、
を前記第１の制御装置に実行させる、電力ルータの制御プログラム。
【請求項１７】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理し、
前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、自身の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び自身の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備える制御装置の制御プログラムであって、
前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグに対する運転の制御の指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
を前記制御装置に実行させる、制御プログラム。
【国際調査報告】
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