(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された複数の分散電源に対して、それぞれの前記分散電源が出力すべき有効電力および無効電力を算出する電力配分装置であって、
それぞれの前記分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの前記分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する出力推定部と、
予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を、前記出力範囲に基づいて演算する演算部と
を備えており、
前記制約条件は、前記分散電源のそれぞれが将来に出力する電力を前記出力範囲内において変動し得る不確実なパラメータとして含む、
電力配分装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記不確実なパラメータを含む前記制約条件を満たすように潮流方程式を解くことによって、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を演算する、
請求項１に記載の電力配分装置。
【請求項３】
電力系統に接続された複数の分散電源に対して、それぞれの前記分散電源が出力すべき有効電力および無効電力を算出する電力配分装置であって、
それぞれの前記分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの前記分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する出力推定部と、
予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を、前記出力範囲に基づいて演算する演算部と
を備えており、
前記目的条件は、前記電力系統における送電損失と、それぞれの前記分散電源の電力に対する出力抑制量との合計を最小にするという条件を含む、
電力配分装置。
【請求項４】
前記演算部は、予め定められた前記目的条件および前記制約条件を満たすことができる、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を、前記出力範囲内の少なくとも２つの出力状態に基づいて演算する、請求項１から３の何れか一項に記載の電力配分装置。
【請求項５】
それぞれの前記分散電源は、それぞれのインバータを介して前記電力系統に接続されており、
前記制約条件は、それぞれのインバータと前記電力系統との間の接続点における電圧が、予め定められた下限値以上、予め定められた上限値以下となるという条件を含む、
請求項１から４の何れか一項に記載の電力配分装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記出力範囲内において前記不確実なパラメータの仮値を複数選び、前記不確実なパラメータがいずれの仮値となる場合においても、前記制約条件を満たすことができ、かつ目的条件として与えられる目的関数の値が最大となる場合を最小化する分散電源の前記有効電力の解および前記無効電力の解を演算する、
請求項２に記載の電力配分装置。
【請求項７】
前記出力推定部は、予め定められた期間における前記分散電源の出力変化量の標準偏差に基づいて、前記出力範囲を推定する
請求項１から６のいずれか一項に記載の電力配分装置。
【請求項８】
前記分散電源の過去の動作履歴は、前記分散電源の出力電力の実績値と、前記分散電源の出力が抑制されていたか否かを示す情報とを含み、
前記出力推定部は、前記分散電源の出力が抑制されていた期間においては、前記出力電力の実績値に代えて、予め定められた関係式から算出した実績推定値を用いて、前記出力範囲を推定する
請求項１から７のいずれか一項に記載の電力配分装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力配分装置として機能させるためのプログラム。
【請求項１０】
コンピュータにより、電力系統に接続された複数の分散電源に対して、出力すべき有効電力および無効電力を算出する電力配分方法であって、
それぞれの分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの前記分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する出力推定段階と、
予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を、前記出力範囲に基づいて演算する演算段階と
を備えており、
前記制約条件は、前記分散電源のそれぞれが将来に出力する電力を前記出力範囲内において変動し得る不確実なパラメータとして含む、
電力配分方法。
【請求項１１】
前記演算段階において、前記不確実なパラメータを含む前記制約条件を満たすように潮流方程式を解くことによって、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を演算する、
請求項１０に記載の電力配分方法。
【請求項１２】
コンピュータにより、電力系統に接続された複数の分散電源に対して、出力すべき有効電力および無効電力を算出する電力配分方法であって、
それぞれの分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの前記分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する出力推定段階と、
予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの前記分散電源の前記有効電力および前記無効電力を、前記出力範囲に基づいて演算する演算段階と
を備えており、
前記目的条件は、前記電力系統における送電損失と、それぞれの前記分散電源の電力に対する出力抑制量との合計を最小にするという条件を含む、
電力配分方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力配分装置、電力配分方法、およびプログラムに関する。
【０００２】
分散電源による最大の発電電力を予測した値と、機器の定格容量とから無効電力制御可能量を予測する技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術は、予測された無効電力制御可能量に基づいて潮流計算を実行して、分散電源から出力される無効電力だけで電圧を安定化させることができるか否かを判断している。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２０１３−７４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電力系統において、分散電源が導入された場合において、送電損失の低減を図りつつ、電力および電圧を維持することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、電力配分装置を提供する。電力配分装置は、電力系統に接続された複数の分散電源に対して、それぞれの分散電源が出力すべき有効電力および無効電力を算出してよい。電力配分装置は、出力推定部および演算部を備えてよい。出力推定部は、それぞれの分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定してよい。演算部は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源の有効電力および無効電力を、出力範囲に基づいて演算してよい。
【０００５】
演算部は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源の有効電力および無効電力を、出力範囲内の少なくとも２つの出力状態に基づいて演算してよい。
【０００６】
それぞれの分散電源は、それぞれのインバータを介して電力系統に接続されてよい。制約条件は、それぞれのインバータと電力系統との間の接続点における電圧が、予め定められた下限値以上、予め定められた上限値以下となるという条件を含んでよい。
【０００７】
制約条件は、分散電源のそれぞれが将来に出力する電力を出力範囲内において変動し得る不確実なパラメータとして含んでよい。演算部は、不確実なパラメータを含む制約条件を満たすように潮流方程式を解くことによって、それぞれの分散電源の有効電力および無効電力を演算してよい。
【０００８】
演算部は、出力範囲内において不確実なパラメータの仮値を複数選んでよい。演算部は、不確実なパラメータがいずれの仮値となる場合においても制約条件を満たすことができ、かつ予め定められた目的条件として与えられる目的関数の値が最大化または最小化する、分散電源の有効電力の解および無効電力の解を演算してよい。
【０００９】
目的条件は、電力系統における送電損失と、それぞれの分散電源の電力に対する出力抑制量との合計を最小にするという条件を含んでよい。
【００１０】
出力推定部は、予め定められた期間における分散電源の出力変化量の標準偏差に基づいて、出力範囲を推定してよい。
【００１１】
分散電源の過去の動作履歴は、分散電源の出力電力の実績値と、分散電源の出力が抑制されていたか否かを示す情報とを含んでよい。出力推定部は、分散電源の出力が抑制されていた期間においては、出力電力の実績値に代えて、予め定められた関係式から算出した実績推定値を用いて、出力範囲を推定してよい。
【００１２】
本発明の第２の態様においては、プログラムを提供する。プログラムは、コンピュータを、上述した電力配分装置として機能させてよい。
【００１３】
発明の第３の態様においては、電力配分方法を提供する。電力配分方法は、コンピュータにより、電力系統に接続された複数の分散電源に対して、出力すべき有効電力および無効電力を算出してよい。電力配分方法は、出力推定段階および演算段階を備えてよい。出力推定段階は、それぞれの分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定してよい。演算段階は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源の有効電力および無効電力を、出力範囲に基づいて演算してよい。
【００１４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における電力配分装置の構成の一例を示す図である。
【図２】電力配分装置による電力配分方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】出力分布推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】簡易的な系統を有する構成例の一例である。
【図６】簡易的な系統における解の一例を示す図である。
【図７】簡易的な系統における解の他の例を示す図である。
【図８】簡易的な系統における解の他の例を示す図である。
【図９】発明の効果を示す事例の系統構成を示す図である。
【図１０】発明の効果の一例を示す図である。
【図１１】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態における電力配分装置の構成の一例を示す図である。一例において、電力配分装置１００は、電力系統２に接続された複数の分散電源１０−１および１０−２に対して、それぞれの分散電源１０−１および１０−２が出力すべき有効電力および無効電力を算出する。分散電源１０−１は、インバータ１１−１を介して連系点１２−１において電力系統２に接続される。分散電源１０−２は、インバータ１１−２を介いて連系点１２−２において電力系統２に接続される。なお、従来電源２０（系統電源）が連系点１２−３において電力系統２に接続されていてもよい。
【００１８】
電力系統２は、送電系統であってよく、配電系統であってもよい。分散電源１０−１および１０−２（分散電源１０と総称する場合がある）は、風力発電機および太陽光発電機等の再生可能エネルギーであってよく、燃料電池または蓄電池であってもよい。本例では、分散電源１０は、太陽光発電機である。
【００１９】
インバータ１１−１および１１−２（インバータ１１と総称する場合がある）は、分散電源１０による電力を変換して電力系統２との間で電力を出力する電力変換部である。インバータ１１−１および１１−２は、ＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）とも呼ばれる。
【００２０】
電力配分装置１００は、電力計測値取得部１１０、動作履歴データベース１２０、出力推定部１３０、情報取得部１４０、演算部１５０、および指令部１６０を含む。電力計測値取得部１１０は、分散電源１０−１および１０−２によって発電された出力電力（発電電力）の計測値を取得する。出力電力は、変流器（ＣＴ）および計器用変成器（ＶＴ）によって計測されてよい。電力計測値取得部１１０によって得られた分散電源１０−１および１０−２の各出力電力の実績値が、動作履歴として、時系列で動作履歴データベース１２０に記憶される。動作履歴には、分散電源１０−１および１０−２の各出力電力の実績値と、分散電源１０−１および１０−２の出力が抑制されていたか否かを示す情報とを含んでよい。
【００２１】
出力推定部１３０は、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの分散電源１０−１および１０−２が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する。情報取得部１４０は、演算部１５０による演算に必要な各種の情報を取得する。具体的には、情報取得部１４０は、系統情報、分散電源１０についての情報、および運用条件についての情報を取得してよい。
【００２２】
演算部１５０は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源１０−１および１０−２が出力すべき有効電力Ｐおよび無効電力Ｑを、出力範囲に基づいて演算する。指令部１６０は、それぞれの分散電源１０−１および１０−２が出力すべき有効電力ＰＤおよび無効電力ＱＤを分散電源１０−１および１０−２に指令する。
【００２３】
本実施形態の電力配分装置１００は、特開２０１３−７４６６８号公報等の技術と異なり、予め定められた制約条件が、出力範囲内において変動し得る不確実なパラメータを含む。不確実なパラメータは、分散電源１０−１および１０−２のそれぞれによって将来に出力される有効電力ＰＤＵであってよい。有効電力ＰＤＵは、出力抑制（出力制限）を受けていない場合の有効電力である。演算部１５０は、不確実なパラメータを含む制約条件を解が満たすように潮流方程式を解くことによって、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の有効電力ＰＤおよび無効電力ＱＤを演算する。特開２０１３−７４６６８号公報等の技術は、予測された最大の出力電力（発電電力）をインバータ定格容量の限界まで外部に出力するものであり、電力系統２の送電損失および分散電源１０−１および１０−２の出力抑制機会の増加などを考慮していない。
【００２４】
一般に、分散電源１０−１および１０−２からの無効電力供給は連系点における電圧を下げる効果がある。しかしながら、無効電力供給は、電圧変動の増大、送電損失の増加、および出力抑制量の増加が生じる場合があり、経済性および電力品質に影響を与える。本発明の実施形態による電力配分装置１００は、電圧が適正範囲内に収まる等のすべての制約条件を考慮した上で、送電損失および出力抑制量などを最小化できる電力配分を実現する。
【００２５】
本発明の実施形態による電力配分装置１００は、分散電源１０−１および１０−２の出力分布推定の技術と、ロバスト最適化に基づく最適潮流計算とを併用する。ロバスト最適化とは、問題を定義するデータが不正確あるいは不確実な場合にも、信頼できる結果を返すような最適化問題のモデリング技法およびその解法を意味する。ロバスト最適化は，問題を定義するデータが存在する集合を仮定して、その中における最悪のケースの最適化という形で定式化する。具体的には、演算部１５０は、得られた出力分布に含まれるいかなる出力が分散電源１０−１および１０−２から供給されたとしても、連系点における電圧が必ず電圧適正範囲等に収まるような解を算出する。
【００２６】
図２は、電力配分装置１００による電力配分方法の一例を示すフローチャートである。図２に示される電力配分方法は、コンピュータにより、電力系統２に接続された複数の分散電源１０−１および１０−２が出力すべき有効電力および無効電力を算出する。
【００２７】
情報取得部１４０は、系統情報および分散電源１０の情報を取得する（ステップＳ１０）。情報取得部１４０は、評価対象となる電力系統２の全てのノードの系統情報を取得する。系統情報には、系統の構成、各発電機の情報、および、負荷における有効電力および無効電力の情報を含んでよい。情報取得部１４０は、運用のための情報を取得する。運用のための情報には、電圧適正範囲についての情報が含まれてよい。情報取得部１４０は、分散電源１０の情報として出力定格等の情報を取得してよい。情報取得部１４０は、オンラインにより各種の情報を取得してもよく、オフラインにより各種の情報を取得してもよい。
【００２８】
出力推定部１３０は、分散電源１０−１および１０−２出力分布を推定する（ステップＳ２０）。出力推定部１３０は、分散電源１０−１および１０−２の過去の区間Ｔにおける有効電力出力の実績値（過去履歴）から，任意の時間区間（例えば１０秒）における出力変化量を抽出する。そして、出力推定部１３０は、出力変化量の標準偏差σを算出する。算出された標準偏差σは、動作履歴データベース１２０に記憶されてよい。
【００２９】
出力推定部１３０は、出力分布幅を設定する（ステップＳ３０）。出力推定部１３０は、現在の値より任意の期間後（例えば１０秒先）の将来において、分散電源１０−１および１０−２が出力できる電力の出力範囲を推定する。出力推定部１３０は、上記の標準偏差σに任意の定数を乗算し、乗算結果を現在の時刻の移動平均値に足し加える。すなわち、出力推定部１３０は、予め定められた期間後の出力範囲（出力分布幅）＝区間Ｔから現在までの移動平均値±（定数）×出力変化量（差分値）の標準偏差という式により、出力範囲を計算してよい。信頼区間を９５％としたい場合には定数が２に設定される。信頼区間を９９％にしたい場合には定数が３に設定される。以上のように、出力推定部１３０は、予め定められた期間における分散電源１０−１および１０−２の出力変化量の標準偏差に基づいて、出力範囲を推定する。
【００３０】
演算部１５０は、最適潮流計算を含む演算を実行する（ステップＳ４０）。演算部１５０は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の有効電力および無効電力を、出力範囲に基づいて演算する。出力推定部１３０によって出力範囲（出力分布幅）が得られた場合に，演算部１５０は、出力範囲内の任意の出力があった場合において，確実に制約条件を満たす解を算出するために、ロバスト最適化に基づく最適潮流計算を行う。
【００３１】
図２のステップＳ２０およびステップＳ３０における処理は、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの分散電源１０−１および１０−２が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する出力推定段階に相当する。ステップＳ４０における処理は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の有効電力および無効電力を、出力範囲に基づいて演算する演算段階に相当する。
【００３２】
図３は、出力分布推定処理の一例を示すフローチャートである。図３は、図２のステップＳ２０のサブルーチンであってよい。出力推定部１３０は、分散電源１０の過去の動作履歴を取得する（ステップＳ２１）。過去の動作履歴には、分散電源１０の出力電力の実績値と、分散電源１０の出力が抑制されていたか否かを示す情報とを含んでよい。
【００３３】
出力推定部１３０は、分散電源１０が出力抑制されていなかった期間においては（ステップＳ２２：ＮＯ）、出力電力の実績値を用いて出力分布を推定する（ステップＳ２３）。一方、分散電源１０が出力抑制されていた期間においては、実際の出力実績値が得られない場合がある。したがって、出力推定部１３０は、分散電源１０が出力抑制されていた期間においては（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、関係式から実績推定値を算出する（ステップＳ２４）。そして、出力推定部１３０は、関係式によって算出された実績推定値を用いて出力分布を推定する（ステップＳ２５）。関係式は、出力抑制されている期間の出力実績値を推定により補完するため、過去の日射量と出力抑制なしの場合の出力実績値の履歴より、あらかじめ作成された推定モデルであってよい。推定モデルは日射量を変数としてもよく、日射量以外の気温または他の気象条件を変数としてもよい。
【００３４】
図４は、演算処理の一例を示すフローチャートである。図４は図２のステップＳ４０のサブルーチンであってよい。予め、制約条件が設定されてよい（ステップＳ４１）。演算部１５０は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の有効電力ＰＤおよび無効電力ＱＤを解として演算する。特に、制約条件は、出力範囲内において変動し得る不確実なパラメータを含んでよい。不確実なパラメータは、分散電源１０−１および１０−２のそれぞれが将来に出力可能な抑制前の有効電力ＰＤであってよい。演算部１５０は、不確実なパラメータを含む制約条件を解が満たすように潮流方程式を解くことによって、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の有効電力および無効電力を演算してよい。
【００３５】
目的条件は、電力系統２における送電損失と、それぞれの分散電源１０−１および１０−２の電力に対する出力抑制量との合計を最小にするという条件を含んでよい。
【００３６】
演算部１５０は、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源の有効電力および無効電力を、出力範囲内の少なくとも２つの出力状態に基づいて演算してよい。これは、予想した出力範囲内における最大値のみに基づいて演算する特開２０１３−７４６６８号公報等の技術と異なる。具体的には、一例において、演算部１５０は、出力範囲内において不確実なパラメータの仮値を複数選ぶ（ステップＳ４２）。演算部１５０は、不確実なパラメータの仮値に対応する目的条件および制約条件を追加する（ステップＳ４３）。
【００３７】
演算部１５０は、各仮値にそれぞれ対応した目的条件および制約条件を同時に満たす分散電源１０−１および１０−２の有効電力の解および無効電力の解を最適解とする（ステップＳ４４）。
【００３８】
以下、簡易的な系統を有する構成例を参照して、演算処理の内容を説明する。図５は、簡易的な系統を有する構成例の一例である。図５に示される構成例においては、従来電源２０が送電線４を介して分散電源１０および負荷３０に接続されている。すなわち、従来電源２０一台に一つの負荷３０が接続されており、負荷ノードに一つの分散電源１０が接続されている。この電力系統２において、最適化問題は、以下のように定式化される。
【００３９】
目的条件  ｍｉｎ  Ｐ＋ｗｅ                                （１ａ）
制約条件  Ｐ＝（Ｖ１Ｖ２）ｓｉｎδ／Ｘ                    （１ｂ）
Ｑ＝（Ｖ１Ｖ２）ｃｏｓδ／Ｘ−Ｖ２２／Ｘ        （１ｃ）
Ｐ＝  ＰＬ−ＰＤ                                （１ｄ）
Ｖ２ｍｉｎ≦Ｖ２≦Ｖ２ｍａｘ                  （１ｅ）
ＰＤＵｍｉｎ≦ＰＤＵ≦ＰＤＵｍａｘ            （１ｆ）
ＰＤｍｉｎ≦ＰＤ≦ＰＤｍａｘ                  （１ｇ）
ＱＤｍｉｎ≦ＱＤ≦ＱＤｍａｘ                  （１ｈ）
０≦ｅ                                        （１ｉ）
ＰＤＵ−ＰＤ≦ｅ                              （１ｊ）
ＰＤ２＋ＱＤ２≦ＳＤ２                        （１ｋ）
【００４０】
ここで、ｗはペナルティ係数で正の大きな実数である。従来電源２０が所在するノード１における電圧をＶ１、負荷３０および分散電源１０が接続されるノード２における電圧をＶ２とする。またノード２における有効電力をＰ、無効電力をＱ、電圧位相をδとする。さらに負荷をＰＬとする。式（１ｂ）および式（１ｃ）は送電線のインピーダンスをＸとした場合の潮流方程式である。また分散電源１０の出力抑制（出力制限）なしの有効電力をＰＤＵとし、出力抑制ありの有効電力をＰＤとし、出力抑制量（出力制御量）をｅとする。なおＰＤＵは不確実なパラメータであり、あらかじめ定められた範囲内（式１ｆ）となることが予見できる。
【００４１】
図６は、図５に示された簡易的な系統における解の一例を示す図である。図６において、横軸は、ノード２における有効電力Ｐを示し、縦軸は、ノード２における電圧Ｖ２を示す。図６におけるＰＶ曲線２０１、２０２は、ＰＬ＝４の場合における、ＰとＶ２の関係を示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは解を表す。図６では、ＰＶ曲線として、分散電源１０の無効電力ＱＤ＝０の場合のＰＶ曲線２０１と、分散電源１０の無効電力ＱＤ＝−０．１８の場合のＰＶ曲線２０２の２通りを表示している。図６に示される例は、出力制限なしのときの分散電源１０の有効電力ＰＤＵの値によっては、電圧上限（Ｖ２≦１．１ｐ.ｕ）を逸脱するケースである。ロバスト解としては、分散電源１０の不確実な出力範囲０≦ＰＤＵ≦１のすべてにおいて電圧制約（１≦Ｖ２≦１．１ｐ.ｕ）を満たす必要がある。なお、Ｐ＝ＰＬ−ＰＤ、ＰＤＵ−ＰＤ≦ｅ、０≦ｅ、ＰＬ＝４なので、出力範囲０≦ＰＤＵ≦１は、３≦Ｐ≦４に対応する。電圧制約を満たす方法としては，有効電力ＰＤＵに対して出力制限をかける方法と、無効電力ＱＤを電力系統２に供給して電圧を下げる方法とがある。目的関数（１ａ）より、出力制限量ｅはできるだけ少ない方が良い。ただし、無効電力ＱＤの出力は容量制約（式１ｋ）により制限される。したがって無効電力ＱＤをわずかに出力できる分だけ出力制限をかけた解，すなわち最悪値をＰＤＵ＝１（Ｐ＝３）と想定して、図６のＢのように、ＰＤ＝０．９８２８、ＱＤ＝−０．１８とした場合が、ロバスト解として算出される。
【００４２】
図６に示されるとおり、演算部１５０は、分散電源１０の有効電力ＰＤおよび無効電力ＱＤを、ＰＤＵの出力範囲（０≦ＰＤＵ≦１）の少なくとも２つの出力状態、すなわち、ＰＤＵ＝１の場合およびＰＤＵ＝０の場合に基づいて演算してよい。
【００４３】
図７は、簡易的な系統における解の他の例を示す図である。図７において、横軸は、ノード２における有効電力Ｐを示し、縦軸は、ノード２における電圧Ｖ２を示す。図７におけるＰＶ曲線２０３、２０４は、ＰＬ＝６の場合における、ＰとＶ２の関係を示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは解を表す。図７では、ＰＶ曲線として、分散電源１０の無効電力ＱＤ＝０．１８の場合のＰＶ曲線２０３と、分散電源１０の無効電力ＱＤ＝０の場合のＰＶ曲線２０４の２通りを表示している。図７に示される例は、出力制限なしのときの分散電源１０の有効電力ＰＤＵの値によっては、電圧下限（１≦Ｖ２）を逸脱するケースである。ロバスト解としては、分散電源１０の不確実な出力範囲０≦ＰＤＵ≦１のすべてにおいて電圧制約（１≦Ｖ２≦１．１ｐ.ｕ）を満たす必要がある。なお、Ｐ＝ＰＬ−ＰＤ、ＰＤＵ−ＰＤ≦ｅ、０≦ｅ、ＰＬ＝６なので、出力範囲０≦ＰＤＵ≦１は、５≦Ｐ≦６に対応する。図７に示される例では、図７のＡに示されるように、出力抑制量ｅが最小であり、電圧が電圧適正範囲内にあるという電圧制約を満たすＰＤ＝０．９８１９、ＱＤ＝０．１８がロバスト解として算出される。
【００４４】
図８は、簡易的な系統における解の他の例を示す図である。図８において、横軸は、ノード２における有効電力Ｐを示し、縦軸は、ノード２における電圧Ｖ２を示す。図８におけるＰＶ曲線２０５、２０６は、ＰＬ＝６の場合における、ＰとＶ２の関係を示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは解を表す。図８では、ＰＶ曲線として、分散電源１０の無効電力ＱＤ＝０．１９の場合のＰＶ曲線２０５と、分散電源１０の無効電力ＱＤ＝０の場合のＰＶ曲線２０６の２通りを表示している。図８は、電圧制約（電圧適正範囲）を図７の場合（１≦Ｖ２≦１．１ｐ.ｕ）の半分（１≦Ｖ２≦１．０５ｐ.ｕ）になるように狭くした場合である。図８に示される場合では、電圧が電圧上限、下限のどちらか、あるいは同時に両方を逸脱する可能性がある。電圧制約を満たすには，出力制限を課した上で電圧上昇をもたらす無効電力を電力系統２に供給することが考えられる。図８に示される例では、図８のＡに示されるように、ＰＤ＝０．６７１５、ＱＤ＝０．１９とした解が、ロバスト解として算出される。
【００４５】
図７および図８のように、本実施形態の電力配分装置１００によれば、制約条件は、それぞれのインバータと電力系統との間の接続点における電圧Ｖ２が、予め定められた下限値以上、予め定められた上限値以下となるという条件を含んでよい。これにより、電圧が電圧上限を逸脱しないように制御することができるのみならず、電圧が電圧下限を逸脱しないように制御することもできる。また、電圧が電圧上限および電圧下限を逸脱しないように制御することもできる。
【００４６】
分散電源１０が複数あり、電力系統がより複雑な場合においても、演算部１５０は、出力範囲内において不確実なパラメータであるＰＤＵの仮値を複数選び、不確実なパラメータＰＤＵがいずれの仮値となる場合においても、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる分散電源１０の有効電力ＰＤの解および無効電力ＱＤの解を演算してよい。演算部１５０は、出力範囲内において不確実なパラメータの仮値を複数選び、不確実なパラメータがいずれの仮値となる場合においても、制約条件を満たすことができ、かつ目的条件として与えられる目的関数の値が複数の仮値の中で最大となるものを最小化する分散電源の有効電力の解および無効電力の解を演算してよい。本例と異なり、目的関数の内容によっては、演算部１５０は、目的関数の値が最大化する分散電源の有効電力の解および無効電力の解を演算してもよい。
【００４７】
以下、複数の分散電源１０の運用最適化問題について説明する。分散電源の不確実なパラメータをｙ、決定変数(分散電源の有効電力指令値、無効電力指令値など)をｕ、状態変数（電圧の大きさ、電圧位相，有効電力，無効電力など）をｘとすると、電力系統の潮流方程式は
Ｈ（ｕ，ｘ，ｙ）＝０                                                    （２）
と表すことができる。また電圧や発電機などの制約は，一般的に
Ｇ（ｕ，ｘ，ｙ）≦０                                                    （３）
と表すことができる。目的関数は同様に一般的に
ｍｉｎ  ｆ（ｕ，ｘ，ｙ）                                                （４）
で表すことができる。すると、解くべき最適化問題は、きわめて一般的なロバスト最適化問題
目的条件  ｍｉｎ  ｆ（ｕ，ｘ，ｙ）                                  （５ａ）
制約条件  Ｇ（ｕ，ｘ，ｙ）≦０                                      （５ｂ）
Ｈ（ｕ，ｘ，ｙ）＝０                                      （５ｃ）
ｕ∈Ｕ，ｘ∈Ｘ，ｙ∈Ｙ
として定式化することができる。ここで状態変数ｘは不確実なパラメータｙの影響をうけるため、ｍｉｎ−ｍａｘ問題となり、以下のように書き換えられる。
目的条件  ｍｉｎ  ｍａｘ  ｆ（ｕ，ｘ，ｙ）                          （６ａ）
制約条件  Ｇ（ｕ，ｘ，ｙ）≦０                                      （６ｂ）
Ｈ（ｕ，ｘ，ｙ）＝０                                      （６ｃ）
ｕ∈Ｕ，ｘ∈Ｘ，ｙ∈Ｙ
ここで新しいスカラー変数σを導入して，さらに以下のように書き換える。スカラー変数σは、ｆの最大値を意味する。
目的条件  ｍｉｎ  σ                                                （７ａ）
制約条件  ｆ（ｕ，ｘ，ｙ）−σ≦０                                  （７ｂ）
Ｇ（ｕ，ｘ，ｙ）≦０                                      （７ｃ）
Ｈ（ｕ，ｘ，ｙ）＝０                                      （７ｄ）
ｕ∈Ｕ，ｘ∈Ｘ，ｙ∈Ｙ
問題(７)の無限個あるｙ∈Ｙを有限個（Ｐ個）のｙＰに緩和すると，以下の緩和問題
目的条件  ｍｉｎ  σ                                                （８ａ）
制約条件  ｆ（ｕ，ｘＰ，ｙＰ）−σ≦０                              （８ｂ）
Ｇ（ｕ，ｘＰ，ｙＰ）≦０                                  （８ｃ）
Ｈ（ｕ，ｘＰ，ｙＰ）＝０                                  （８ｄ）
ｕ∈Ｕ，ｘＰ∈Ｘ，ｙＰ∈Ｙ
となる。これは通常の非線形計画法で解くことができる。
【００４８】
実際には、式８ｂが目的関数として、式８ｄが潮流方程式として、電力配分装置１００に実装されてよい。これにより、複数の分散電源１０を含む実際の電力系統２においても、本実施形態の電力配分装置１００を適用することができる。なお、電力配分装置１００は、分散電源１０の出力分布推定とロバスト最適化に基づく最適潮流計算の併用により解を演算するものであればよく、式１から式８で説明した場合に限定されない。
【００４９】
以上のように構成される電力配分装置１００によって電力配分を実行した場合の効果について説明する。図９は、発明の効果を示す事例の系統構成を示す図である。図９に示されるように、従来電源２０がノード４において変圧器３３を介してノード１に接続されている。ノード１には、無限バス３２が接続されている。ノード１には、配線によってノード２と接続されており、ノード２はノード３と接続されている。ノード２には、分散電源１０−１が接続されている。ノード３には、分散電源１０−２が接続されている。従来電源２０が接続されるノード４において、電力は０．４＋０．２ｊとなっている。ここで、実部が有効電力であり、虚部が無効電力を意味する。分散電源１０−１が接続されるノード２において、電力は０．４＋０．２ｊである。分散電源１０−１が接続されるノード３において、電力は０．４＋０．２ｊである。ノード４とノード１との間、ノード１とノード２とのの間、ノード２とノード３との間の電気抵抗は０．００３とし、リアクタンスは０．００６とした。
【００５０】
図１０は、発明の効果の一例を示す図である。図１０は、図９に示される電力系統２におけて時刻ごとの電圧を示している。図１０において、１日の負荷変動，太陽光出力変動は、実際のデータを用いた。図１０の横軸は時刻を示しており、図１０の縦軸は、電力系統２のノード１における電圧（pu 単位系）を示す。具体的には、図１０は、１日の電圧変化を示している。
【００５１】
図１０の上欄は、本発明による有効電力及び無効電力出力の配分に基づく分散電源群の運転を実行しない場合を示す。図１０の下欄は、本発明による有効電力及び無効電力出力の配分に基づく分散電源群の運転を実行した場合を示す。
【００５２】
発明による有効電力及び無効電力出力の配分に基づく分散電源群の運転を実行することによって、本発明の電力配分方法による処理がない場合に比べて、電圧が電圧上限を逸脱する頻度を低減することができる。本発明の電力配分方法による処理によれば、電圧が電圧上限以内の条件を満たす。
【００５３】
また、発明による有効電力及び無効電力出力の配分に基づく分散電源群の運転を実行することによって、電圧の最小値と最大値の差分である電圧変動幅を小さくすることができる。図１０に示される例では、本発明の処理を実行する場合は、本発明の処理を実行しない場合に比べて電圧変動幅を２分の１以下とすることができ、さらに電圧高めの運用ができている。これは本発明の処理を実行する場合は、処理を実行しない場合に比べて送電損失が小さい運用であることを意味している。
【００５４】
以上のように、本発明によれば、分散電源１０が導入された電力系統２における適正な電圧維持と、電力系統２の送電損失の低減および分散電源１０の出力抑制機会の削減を実現することができる。特に、本発明によれば、分散電源１０の出力分布推定とロバスト最適化に基づく最適潮流計算の併用により，分散電源１０の不確実な出力変動があった場合でも、全ての制約条件を陽に考慮した上で，送電損失が低減する分散電源１０の有効電力および無効電力の配分を実現することができる。
【００５５】
図１１は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る方法または当該方法の段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
【００５６】
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
【００５７】
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
【００５８】
通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
【００５９】
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
【００６０】
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【００６１】
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【００６２】
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたは図３から図５に示されるデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【００６３】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、および図３から図５に示されるデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【００６４】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
２・・・電力系統、４・・・送電線、１０・・・分散電源、１１・・・インバータ、２０・・・従来電源、３０・・・負荷、３２・・・無限バス、３３・・・変圧器、１００・・・電力配分装置、１１０・・・電力計測値取得部、１２０・・・動作履歴データベース、１３０・・・出力推定部、１４０・・・情報取得部、１５０・・・演算部、１６０・・・指令部、２０１・・・ＰＶ曲線、２０２・・・ＰＶ曲線、２０３・・・ＰＶ曲線、２０４・・・ＰＶ曲線、２０５・・・ＰＶ曲線、２０６・・・ＰＶ曲線、２２００・・・コンピュータ、２２０１・・・ＤＶＤ−ＲＯＭ、２２１０・・・ホストコントローラ、２２１２・・・ＣＰＵ、２２１４・・・ＲＡＭ、２２１６・・・グラフィックコントローラ、２２１８・・・ディスプレイデバイス、２２２０・・・入／出力コントローラ、２２２２・・・通信インタフェース、２２２４・・・ハードディスクドライブ、２２２６・・・ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、２２３０・・・ＲＯＭ、２２４０・・・入／出力チップ、２２４２・・・キーボード
【要約】
【課題】電力系統において、分散電源が導入された場合において、送電損失の低減を図りつつ、電力電圧を維持する。
【解決手段】電力系統に接続された複数の分散電源に対して、それぞれの分散電源が出力すべき有効電力および無効電力を算出する電力配分装置は、それぞれの分散電源の過去の動作履歴に基づいて、それぞれの分散電源が将来に出力できる電力の出力範囲を推定する出力推定部と、予め定められた目的条件および制約条件を満たすことができる、それぞれの分散電源の有効電力および無効電力を、出力範囲に基づいて演算する演算部とを備える。
【選択図】図１【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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