(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された電力需要家内の配電系統に接続された電力消費手段の消費電力を左右する物理量の目標値を設定する消費電力関連物理量目標値設定手段と、
前記電力需要家の配電系統に接続された電力消費手段の消費電力測定値を入力する電力測定値入力手段と、
前記消費電力関連物理量目標値設定手段により設定した目標値と前記電力測定値入力手段で入力した消費電力測定値を用いて、発電手段の発電出力設定値を演算する発電出力設定値演算手段と、
前記発電出力設定値演算手段により求めた発電出力設定値を発電出力指令値として出力する発電出力指令値出力手段と
を具備することを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
電力系統に接続された電力需要家内の配電系統に接続された電力消費手段の消費電力を左右する物理量の目標値を設定する消費電力関連物理量目標値設定手段と、
前記電力需要家の配電系統の単数または複数の電気量を入力し、入力した電気量から電力計算値を演算し、演算した電力計算値に対する平均化、平滑化、一次遅れ、または積算の処理を施して得られる電力処理値を生成する電力処理値生成手段と、
前記消費電力関連物理量目標値設定手段により設定した目標値と前記電力処理値生成手段により生成された電力処理値とを用いて、発電手段の発電出力設定値を演算する発電出力設定値演算手段と、
周波数を測定する周波数測定手段と、
前記周波数測定手段により測定された周波数測定値と前記発電出力設定値演算手段により求めた発電出力設定値を用いて発電出力指令値を演算する発電出力指令値演算手段と、
前記発電出力指令値演算手段により求めた発電出力指令値を出力する発電出力指令値出力手段と
を具備することを特徴とする電力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力制御装置において、さらに、調定率を設定する調定率設定手段を有し、前記発電出力指令値演算手段は、調定率と周波数測定値を用いて発電出力指令値を演算することを特徴とする電力制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電力制御装置において、前記電力処理値生成手段は、
前記電力需要家の配電系統の単数または複数の電気量を入力する電気量入力手段と、
前記電気量入力手段により入力した電気量から電力計算値を演算する電力演算手段と、
前記電力演算手段により演算された電力計算値に対する平均化、平滑化、一次遅れ、または積算の処理を施して得られる電力処理値を出力する電力計算値処理手段と、
を有し、
前記発電出力設定値演算手段は、前記消費電力関連物理量目標値設定手段で設定した目標値と前記電力計算値処理手段により求めた電力処理値とを用いて、前記発電手段の発電出力設定値を演算する、
ことを特徴とする電力制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力制御装置において、単数または複数の電気量のうち、少なくとも一つが電流又は電圧であることを特徴とする電力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力制御装置において、前記電力演算手段は、少なくとも電流及び電圧の測定値を用いて電力計算値を演算することを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記消費電力関連物理量目標値設定手段の代わりに電力指令値を入力する電力指令値入力手段を有し、前記発電出力設定値演算手段は、目標値の代わりに電力指令値を用いて、前記発電手段の発電出力設定値を演算することを特徴とする電力制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電力制御装置において、さらに、電力増加または減少指令受信前の消費電力を記憶する電力記憶手段を備え、また、電力指令値を入力する電力指令値入力手段の代わりに電力増加指令値または減少指令値を入力する電力増減指令値入力手段を備え、電力処理値の代わりに電力記憶値を用い、前記発電出力設定値演算手段は、電力指令値の代わりに電力増加指令値または減少指令値を用いて、前記発電手段の発電出力設定値を演算することを特徴とする電力制御装置。
【請求項９】
電力系統に接続された電力需要家内の配電系統に接続された電力消費手段と同一配電系統に接続された発電手段を制御する電力制御方法において、
前記電力消費手段の消費電力を左右する物理量の目標値を設定する消費電力関連物理量目標値設定工程と、
前記配電系統の消費電力測定値を入力する電力測定値入力工程と、
消費電力関連物理量目標値設定工程により設定した目標値と電力測定値入力工程で入力した消費電力測定値を用いて、発電手段の発電出力設定値を演算する発電出力設定値演算工程と、
発電出力設定値演算工程により求めた発電出力設定値を発電出力指令値として出力する発電出力指令値出力工程と
を含むことを特徴とする電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力系統に接続された電力需要家（一般家庭を含む）に設置された発電装置の電力制御装置および電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に、電力需給のアンバランスが生ずると周波数が変化する。従来は、主に、火力発電所や水力発電所の発電設備が、周波数変化に応じて出力を増減し、周波数を調整していた。近年、風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギーが増加するとともに、需要家内に設置される自家発電設備が増加している。将来、電力系統内の火力発電所や水力発電所の比率が低下すると、電力系統の周波数調整能力が減少し、周波数変動が大きくなるおそれがある。
【０００３】
また、電力需給のアンバランス対策の一つとして、二次電池の充放電による周波数変動抑制が考案されている。また、近年、スマートグリッド関連の技術として、需要家の消費電力調整が考案されている。これらの方法は、発電設備を増やさずに、電力系統の需給アンバランスを抑制する方法として期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献の方式は、二次電池に接続された電力変換装置の入出力制御により、電力系統の周波数を制御しようというものである。しかし、電力系統の全容量に対し、電力変換装置および二次電池の容量が小さい場合、ほとんど、電力系統の周波数を制御することはできない。他の要因により、電力系統の周波数が基準周波数に戻らない場合、二次電池は、全放電または満充電状態となり、その後、機能しなくなる。
【０００６】
消費電力調整の場合、消費電力ピーク値抑制が主目的で、周波数調整を目的とした制御は、考えられていない。また、負荷脱落等により、電力系統内の発電電力が余剰となり、系統周波数が増加する場合には、対応できない。
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、電力系統から見た需要家の消費電力の変動を抑制することにより、電力系統の周波数安定化や電圧安定化に寄与する、電力制御装置および電力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】
【０００８】
実施形態の電力制御装置は、電力系統に接続された電力需要家内の配電系統に接続された電力消費手段の消費電力を左右する物理量の目標値を設定する消費電力関連物理量目標値設定手段と、前記電力需要家の配電系統に接続された電力消費手段の消費電力測定値を入力する電力測定値入力手段と、前記消費電力関連物理量目標値設定手段により設定した目標値と前記電力測定値入力手段で入力した消費電力測定値を用いて、発電手段の発電出力設定値を演算する発電出力設定値演算手段と、前記発電出力設定値演算手段により求めた発電出力設定値を発電出力指令値として出力する発電出力指令値出力手段とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
電力系統から見た需要家の消費電力の変動を抑制することにより、電力系統の周波数安定化や電圧安定化に寄与する、電力制御装置および電力制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態によるシステム構成の例（電力制御装置を分電盤外部に設置した例）を示す図。
【図２】同実施形態による電力制御装置の内部構成例を示す図。
【図３】第２の実施形態によるシステム構成の例（電力制御装置を分電盤に内蔵した例）を示す図。
【図４】同実施形態による電力制御装置の内部構成例を示す図。
【図５】発電出力指令値演算機能の例（調定率が１０％、発電出力設定値が５００Ｗの場合の例）を説明するための図。
【図６】発電出力指令値演算機能の例（調定率が１０％、発電出力設定値が６００Ｗの場合の例）を説明するための図。
【図７】発電出力指令値演算機能の例（調定率が１０％、発電出力設定値が２００Ｗの場合の例）を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
最初に、第１の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態によるシステム構成の例（電力制御装置を分電盤外部に設置した例）を示す図である。図２は、同実施形態による電力制御装置の内部構成例を示す図である。
【００１４】
図１は、電力系統に接続された電力需要家内の配電系統１１に、開閉装置１３を介して電力消費手段および発電手段が接続され、電力消費手段が電灯２１、テレビ２２、冷蔵庫２３およびエアコン２４、発電手段が電気温水器付きの燃料電池システム３０であり、電力制御装置４０を分電盤１２の外部に設置した例を示している。電力消費手段は、一般的に、コンセント等の接続手段を介して配電線に接続されるが、接続手段の図は省略している。燃料電池システム３０は、電力制御装置４０から供給される発電出力指令値に従って、内部に備える燃料電池（本体）３２、温水器用電熱器３３、電力変換器３４を制御することで、発電出力を調整する。
【００１５】
電力制御装置４０は、図２に示すように、電力需要家の消費電力目標値を設定する電力目標値設定部６１と、配電系統１１の消費電力測定値を入力する電力測定値入力部６２と、電力目標値設定部６１により設定した消費電力目標値と電力測定値入力部６２で入力した消費電力測定値を用いて、燃料電池システム３０の発電出力設定値を演算する発電出力演算部６３と、発電出力設定値演算部６３により求めた発電出力設定値を発電出力指令値として出力する発電出力指令値出力部６４と、を有する。
【００１６】
各構成要素は、機能単位に構成を示したものであり、実際の装置においては、一つの機能が複数の要素から構成されても良いし、複数の機能を有した要素から構成されても良い。図２では、電力目標値設定部が電力制御装置に内蔵されている例を示したが、電力目標値設定部は、電力制御装置の外部にあっても良い。
【００１７】
電力測定値入力部６２は、電力測定値を入力し、発電出力設定値演算部６３に出力する。発電出力設定値演算部６３は、電力測定値入力部６２により入力された電力測定値と電力目標値設定部６１に設定されている電力目標値とを用いて、発電出力設定値を求め、発電出力指令値出力部６４に出力する。発電出力指令値出力部６４は、求めた発電出力指令値を燃料電池システム３０の制御部３１へ出力する。発電電力を基準にすると、電力目標値が正の場合、消費電力＜発電出力となり、需要家は、電力系統に電力を供給する。電力目標値が負の場合、消費電力＞発電出力となり、需要家は、電力系統から電力を受電する。
【００１８】
上述の例では、発電電力を基準にした場合について説明したが、消費電力を基準にしても良い。消費電力を基準にすると、電力目標値が正の場合、消費電力＞発電出力となり、需要家は、電力系統から電力を受電する。電力目標値が負の場合、消費電力＜発電出力となり、需要家は、電力系統に電力を供給する。
【００１９】
第１の実施形態によれば、電力系統内の需要家の消費電力が変動し、発電出力と消費電力にアンバランスが生じ、電力系統の周波数が変化すると、需要家内の電力消費手段の消費電力変動に合わせ、需要家内の発電手段が発電出力を調整するので、電力系統から見た需要家の電力は、電力目標値に保たれる。そのため、電力系統の周波数、電圧を安定化することができる。
【００２０】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。
【００２１】
図３は、第２の実施形態によるシステム構成の例（電力制御装置を分電盤に内蔵した例）を示す図。図４は、同実施形態による電力制御装置の内部構成例を示す図である。
【００２２】
図３、図４は、電力制御装置４０は分電盤内に内蔵され、消費電力指令値がスマートメータ５０から電力制御装置４０に入力され、電力制御装置４０は電気量として電流および電圧を入力する例で、電力設定値の代わりに電力指令値を用い、電力測定値の代わりに電圧、電流から求められる後述する電力処理値を用い、電圧から周波数測定値を求め、周波数測定値と調定率を用いて、発電出力指令値を求めるようにした例を示している。
【００２３】
すなわち、電力制御装置４０は、図４に示すように、電力需要家の電力指令値を入力する電力指令値入力部５１と、配電系統１１の単数または複数の電気量、例えば電流および電圧をそれぞれ入力する電流入力部４１および電圧入力部４２と、電流入力部４１および電圧入力部４２にそれぞれ入力した電流および電圧から、配電系統１１の電力を演算する電力演算部４３と、電力演算部４３により演算して得られた電力計算値に対して平均化、平滑化、一次遅れ、積算などの調整を施して得られる電力処理値を出力する電力計算値処理部４４と、電力計算値処理部４４により求めた電力処理値と電力指令値入力部５１により入力した電力指令値との電力差から発電出力設定値を演算する発電出力設定値演算部４５と、配電系統１１の電気量、例えば電圧から周波数を測定する周波数測定部４６と、後述する調定率を設定する調定率設定部４８と、発電出力設定値演算部４５により求めた発電出力設定値と、調定率設定部４８で設定されている電力調定率とを用いて、発電出力指令値を演算する発電出力指令値演算部４７と、発電出力指令値演算部４７により求めた発電出力指令値を燃料電池システム３０へ出力する発電出力指令値出力部４９と、を有する。
【００２４】
各構成要素は、機能単位に構成を示したものであり、実際の装置においては、一つの機能が複数の要素から構成されても良いし、複数の機能を有した要素から構成されても良い。
【００２５】
電流入力部４１は電流を入力し、電流測定値を電力演算部４３に出力する。電圧入力部４２は電圧を入力し、電圧測定値を電力演算部４３に出力する。電力演算部４３は、電流測定値と電圧測定値とから電力計算値を求め、その電力計算値を電力計算値処理部４４に出力する。図４では、電流と電圧とを用いて電力計算値を求める例を示したが、その他の電気量を用いて電力計算値を求めても良い。また、電力制御装置の外部で求めた電力値を電力計算値の代わりに用いても良い。外部で求めた電力値を用いる場合、電流入力部４１、電圧入力部４２、電力演算部４３は、不要になる。
【００２６】
電力計算値処理部４４は、電力計算値を入力し、その電力計算値を発電出力設定値演算部に適した値、例えば、平均値などを計算し、その結果を電力処理値として出力する。処理方法としては、平均化の他に、平滑化、一次遅れ、積算など、用途に応じて様々な方法が考えられる。
【００２７】
電力指令値入力部５１は、スマートメータ５０から出力される電力指令値を入力し、発電出力設定値演算部４５に出力する。図４では、スマートメータ５０からの電力指令値が入力される例を示したが、スマートメータ５０以外から電力指令値を入力しても良い。前述の図２に示されるように電力制御装置４０の内部に電力目標値を設定する電力目標値設定部を設け、電力指令値の代わりに電力目標値を用いるようにしても良い。
【００２８】
発電出力設定値演算部４５は、電力処理値と電力指令値とを用いて、発電出力設定値を求め、発電出力指令値演算部４７に出力する。
【００２９】
周波数測定部４６は、配電系統１１の電圧から周波数を求め、これを周波数測定値として発電出力指令値演算部４７に出力する。図４では、電圧から周波数を求める例を示したが、電圧以外の電気量から周波数を求めても良い。また、電力制御装置４０の外部で求めた周波数値を周波数測定値として用いても良い。外部で求めた周波数値を用いる場合、周波数測定部４６は不要になる。
【００３０】
調定率設定部４８は、設定された調定率を発電出力指令値演算部４７に出力する。図４では、電力制御装置４０内に調定率設定部４８を有する例を示したが、電力制御装置４０の外部から調定率を発電出力指令値演算部４７に入力するようにしても良い。外部から調定率を入力する場合、調定率設定部４８は不要になる。
【００３１】
発電出力指令値演算部４７は、発電出力設定値と調定率と周波数測定値を用い、発電出力指令値を求め、発電出力指令値出力部４９に出力する。発電出力指令値出力部４９は、発電出力指令値を燃料電池システム３０の制御部３１へ出力する。
【００３２】
なお、電力制御装置４０は、さらに、例えば電力増加指令または減少指令受信前の消費電力を記憶する電力記憶手段（図示せず）を備え、また、電力需要家の電力指令値を入力する電力指令値入力部５１の代わりに電力需要家の電力増加指令値または減少指令値を入力する電力増減指令値入力手段（図示せず）を備え、前記発電出力設定値演算部４５は、電力処理値の代わりに電力記憶値を用い、電力指令値の代わりに電力増加指令値または減少指令値を用いて、発電出力設定値を演算するように変形実施してもよい。
【００３３】
図５は、本実施形態による電力制御装置の発電出力指令値演算部の演算機能の一例を説明するための図である。縦軸は周波数、横軸は発電出力指令値、太い実線が周波数と発電出力指令値の関係、一点鎖線が発電出力設定値、点線が基準周波数である。発電出力設定値（基準出力）が５００Ｗ、最大出力が１０００Ｗ、基準周波数が５０Ｈｚ、調定率が１０％の例を示す。なお、調定率は、以下の式で表される。
【００３４】
調定率（％）
＝［（ｆ２−ｆ１）／基準周波数］／［（Ｐ１−Ｐ２）／最大出力］×１００（％）
Ｐ１＝周波数ｆ１における出力
Ｐ２＝周波数ｆ２における出力
・「具体例１」
図３、図４、図５および以下の仮定条件を用いて、本実施形態による電力制御装置４０の動作の２番目の例を説明する。図３に示した各要素の状態を以下のとおりと仮定して説明する。便宜上、電気回路に損失がなく、負荷の力率が１の場合について説明する。なお、電力の符号は、消費電力を基準に説明する。
【００３５】
電灯          ：１００Ｗ（１Ａ）
テレビ        ：２００Ｗ（２Ａ）
冷蔵庫        ：３００Ｗ（３Ａ）
エアコン      ：４００Ｗ（４Ａ）
電圧          ：１００Ｖ
電力指令値    ：５００Ｗ
この例では、電流測定値が１０Ａ、電圧測定値が１００Ｖ、電力計算値が１０００Ｗ（消費）となる。ここでは、便宜上、電力計算値＝電力処理値として説明する。
【００３６】
発電出力設定値は、以下の式で計算され、５００Ｗとなる。
【００３７】
発電出力設定値＝電力処理値−電力指令値＝１０００Ｗ−５００Ｗ＝５００Ｗ
系統周波数と発電出力指令値の関係は、図５で示される。まず、系統周波数が５０Ｈｚの場合の動作を説明する。系統周波数が５０Ｈｚのときの発電出力指令値は、発電出力設定値と同じ値、すなわち、５００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に５００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計電力（＝消費電力−発電出力＝１０００Ｗ−５００Ｗ）は、５００Ｗとなり、電力指令値どおりの値になる。
【００３８】
次に、系統周波数が５１Ｈｚに上昇した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一とする。系統周波数が５１Ｈｚのときの発電出力指令値は３００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に３００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、７００Ｗとなり、電力指令値５００Ｗに比べ２００Ｗ大きくなるので、系統周波数上昇を抑制する側に働く。
【００３９】
次に、系統周波数が４９Ｈｚに低下した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が４９Ｈｚの場合、発電出力指令値は７００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に７００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、３００Ｗとなり、電力指令値５００Ｗに比べ２００Ｗ小さくなるので、系統周波数低下を抑制する側に働く。
【００４０】
・「具体例２」
図３、図４、図６および以下の仮定条件を用いて、本実施形態による電力制御装置４０の２番目の動作例を説明する。図３に示した各要素の状態を以下のとおりと仮定して説明する。便宜上、電気回路に損失がなく、負荷の力率が１の場合について説明する。
【００４１】
電灯          ：１００Ｗ（１Ａ）
テレビ        ：２００Ｗ（２Ａ）
冷蔵庫        ：３００Ｗ（３Ａ）
エアコン      ：４００Ｗ（４Ａ）
電圧          ：１００Ｖ
電力指令値    ：４００Ｗ
この例では、電流測定値が１０Ａ、電圧測定値が１００Ｖ、消費電力計算値が１０００Ｗとなる。
【００４２】
発電出力設定値は、以下の式で計算され、６００Ｗとなる。
【００４３】
発電出力設定値＝消費電力計算値−電力指令値＝１０００Ｗ−４００Ｗ＝６００Ｗ
系統周波数と発電出力指令値の関係は、図６で示される。図５と図６の違いは、発電出力設定値（一点鎖線）の位置と、周波数と発電出力指令値の関係（太い実線）の位置である。
【００４４】
まず、系統周波数が５０Ｈｚの場合の動作を説明する。系統周波数が５０Ｈｚのときの発電出力指令値は６００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に６００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、４００Ｗで消費電力指令値どおりの値になる。
【００４５】
次に、系統周波数が５１Ｈｚに上昇した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が５１Ｈｚのときの発電出力指令値は４００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に４００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、６００Ｗとなり、消費電力指令値４００Ｗに比べ２００Ｗ大きくなるので、系統周波数上昇を抑制する側に働く。
【００４６】
次に、系統周波数が４９Ｈｚに低下した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が４９Ｈｚのときの発電出力指令値は８００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に８００Ｗという指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、２００Ｗとなり、消費電力指令値４００Ｗに比べ２００Ｗ小さくなるので、系統周波数低下を抑制する側に働く。
【００４７】
・「具体例３」
図３、図４、図７および以下の仮定条件を用いて、本実施形態による電力制御装置４０の３番目の動作例を説明する。図３に示した各要素の状態を以下のとおりと仮定して説明する。
【００４８】
電灯          ：１００Ｗ（１Ａ）
テレビ        ：２００Ｗ（２Ａ）
冷蔵庫        ：３００Ｗ（３Ａ）
エアコン      ：４００Ｗ（４Ａ）
電圧          ：１００Ｖ
電力指令値    ：８００Ｗ
この例では、電流測定値が１０Ａ、電圧測定値が１００Ｖ、消費電力計算値が１０００Ｗとなる。
【００４９】
発電出力設定値は、以下の式で計算され、２００Ｗとなる。
【００５０】
発電出力設定値＝消費電力計算値−電力指令値＝１０００Ｗ−８００Ｗ＝２００Ｗ
系統周波数と発電出力指令値の関係は、図７で示される。図５と図７の違いは、発電出力設定値（一点鎖線）の位置と、周波数と発電出力指令値の関係（太い実線）の位置である。
【００５１】
まず、系統周波数が５０Ｈｚの場合の動作を説明する。系統周波数が５０Ｈｚのときの発電出力指令値は２００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に２００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、８００Ｗで消費電力指令値どおりの値になる。
【００５２】
次に、系統周波数が５１．５Ｈｚに上昇した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が５１．５Ｈｚのときの発電出力指令値は−１００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に−１００Ｗという発電出力指令値が出力される。燃料電池システム３０は、マイナスの出力を出せないので、温水器用電熱器で１００Ｗを消費する。指令値どおりの電力を温水器用電熱器が消費すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、１１００Ｗとなり、消費電力指令値８００Ｗに比べ３００Ｗ大きくなるので、系統周波数上昇を抑制する側に働く。
【００５３】
次に、系統周波数が４８．５Ｈｚに低下した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が４８．５Ｈｚのときの発電出力指令値は５００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に５００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると仮定すると、需要家の合計消費電力（＝消費電力−発電出力）は、５００Ｗとなり、電力指令値８００Ｗに比べ３００Ｗ小さくなるので、系統周波数低下を抑制する側に働く。
【００５４】
上述の例では、便宜上、系統周波数と発電出力指令値の関係を示す図（図５、図６、図７）から発電出力指令値を求める方法を説明したが、実際の装置では、図の代わりに、計算式、数値表、数値列などから発電出力指令値を求めても良い。
【００５５】
発電装置として燃料電池システム３０を例に説明したが、燃料電池システム３０以外の発電装置でも良い。
【００５６】
・「具体例４」
図３、図４、図６および以下の仮定条件を用いて、本実施形態による電力制御装置４０の動作の４番目の例を説明する。具体例１〜３は、消費電力＞発電電力の場合の例を示したものであるが、具体例４は、発電出力＞消費電力の場合の例を示している。図３に示した各要素の状態を以下のとおりと仮定して説明する。便宜上、電気回路に損失がなく、負荷の力率が１の場合について説明する。
【００５７】
電灯          ：１００Ｗ（１０Ａ）
テレビ        ：    ０Ｗ（停止：０Ａ）
冷蔵庫        ：３００Ｗ（３Ａ）
エアコン      ：    ０Ｗ（停止：０Ａ）
電圧          ：１００Ｖ
電力指令値    ：−２００Ｗ
この例では、電流測定値が４Ａ、電圧測定値が１００Ｖ、消費電力計算値が４００Ｗとなる。
【００５８】
発電出力設定値は、以下の式で計算され、６００Ｗとなる。
【００５９】
発電出力設定値＝消費電力計算値−電力指令値＝４００Ｗ−（−２００Ｗ）＝６００Ｗ
系統周波数と発電出力指令値の関係は、図６で示される。まず、系統周波数が５０Ｈｚの場合の動作を説明する。系統周波数が５０Ｈｚのときの発電出力指令値は、６００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に６００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の消費電力（＝消費電力−発電出力＝４００Ｗ−６００）は、−２００Ｗとなり、電力指令値どおりの値になる。消費電力が−２００Ｗということは、需要家が＋２００Ｗの電力を供給することを意味する。
【００６０】
次に、系統周波数が５１Ｈｚに上昇した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が５１Ｈｚのときの発電出力指令値は４００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に４００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の消費電力（＝消費電力−発電出力＝４００Ｗ−４００Ｗ）は、０Ｗとなり、電力指令値−２００Ｗに比べ２００Ｗ大きくなり、系統周波数上昇を抑制する側に働く。
【００６１】
次に、系統周波数が４９Ｈｚに低下した場合の動作を説明する。系統周波数以外の条件は、上記と同一と仮定する。系統周波数が４９Ｈｚのときの発電出力指令値は８００Ｗとなり、発電出力指令値出力部４９から燃料電池システム３０の制御部３１に８００Ｗという発電出力指令値が出力される。指令値どおりの出力を燃料電池システム３０が出力すると、需要家の消費電力（＝消費電力−発電出力＝４００Ｗ−８００Ｗ）は、−４００Ｗとなり、電力指令値−２００Ｗに比べ−２００Ｗ小さく、系統周波数低下を抑制する側に働く。消費電力が−４００Ｗということは、需要家が＋４００Ｗの電力を供給することを意味する。
【００６２】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態で得られる効果に加え、電力系統の周波数変動に応じて需要家内の発電手段が発電出力を調整するため、電力系統の周波数変動を抑制することができ、より効果的に電力系統の周波数安定化を図ることができる。
【００６３】
なお、前述の第１，第２の実施形態で示した消費電力制御装置４０の構成例（図２、図４）では、電力需要家の消費電力目標値（例えば、エアコンなどの電力消費手段に対する消費電力目標値）を設定する電力目標値設定部６１（もしくは電力指令値を入力する電力目標値入力部５１）を設ける場合を例示したが、これに限定されるものではない。設定する目標値（もしくは入力する指令値）は、電力消費手段の「消費電力目標値」に限らず、電力消費手段の「消費電力を左右する物理量の目標値」（例えば、エアコンなどの電力消費手段の温度目標値）とすることができる。すなわち、前述の消費電力目標値設定部６１（もしくは電力目標値入力部５１）は、電力消費手段の消費電力を左右する物理量の目標値を設定する消費電力関連物理量目標値設定部（もしくは当該物理量の目標値を入力する消費電力関連物理量目標値入力部）として実現することができる。
【００６４】
以上詳述したように、少なくとも１つの実施形態によれば、電力系統から見た需要家の電力変動を抑制することにより、電力系統の周波数安定化や電圧安定化に寄与する、電力制御装置および電力制御方法を提供することができる。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１１…配電系統、１２…分電盤、１３…開閉装置、２１…電灯、２２…テレビ、２３…冷蔵庫、３１…エアコン、３０…燃料電池システム、３１…制御部、３２…燃料電池（本体）、３３…温水器用電熱器、３４…電力変換器、４０…電力制御装置、４１…電流入力部、４２…電圧入力部、４３…電力演算部、４４…電力計算値処理部、４５…発電出力設定値演算部、４６…周波数測定部、４７…発電出力指令値演算部、４８…調定率設定部、４９…発電出力指令値出力部、５１…電力指令値入力部、６１…電力目標値設定部、６２…電力測定値入力部、６３…発電出力演算部、６４…発電出力指令値出力部。
【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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