JP2002058159A - 電力供給方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】需要家の負担を軽減した態様で、需要家のニー
ズに合わせた電力の供給が行える電力供給に関する技術
を提供する。 【解決手段】 需要家１構内に設置された発電装置１０
により発電される電力量、送配電系統９０からの受電
量、同系統への送電量、電力の品質に関するのデータ
を、モニタ装置３０、および、通信手段６０を通じて、
集中管理センタ７０に収集する。集中管理センタ７０に
おいて、需要家の需要電力を予測することにより、需要
家構内の運転条件を決定し、通信手段を介して運転する
とともに、必要に応じメンテナンスを行うとともに、上
述した各電力のデータおよび電力品質のデータに基づ
き、使用電力量と電力品質に応じて請求料金を算出し
て、出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、需要家の要求に合
わせて電力の供給を行う技術に係り、特に、需要家の特
定のニーズに合わせた品質で電力の供給を行う技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、需要家において消費する電力の大
部分は、一般電気事業者（電力会社）により供給されて
いる。その場合、料金については、電気供給約款に基づ
き、契約種別による基本料金と電力量料金（使用電力量
による）の合計により算出される。一方、需要家が高品
質の電力を要する場合には、無停電電源、自家発電設備
等を需要家側で設置しなければならなかった。

【０００３】従来、停電時には、重要な負荷のみを、無
停電電源、自家発電設備等を用いて保護することが行わ
れてきた。例えば、高品質の電力を必要とする需要家の
一つである、情報通信機器を多数設置したビルなどにお
いては、電圧低下、停電等に起因する、機器でのデータ
の喪失の問題がある。また、そればかりでなく、情報通
信機器からの多量の熱を排除するための空調の停止も、
機器の損傷に繋がる可能性がある。このため、必要とさ
れる無停電電源、自家発電設備等の容量はますます大き
くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般電気事業者による
電力供給は、需要家が等しくサービスを受けられるとい
う利点がある。反面、需要家側の特定のニーズにあった
品質の電力を個別に供給することには適していない。す
なわち、プロセス工場など、特に高品質の電力が必要な
場合は、需要家側で無停電電源、自家発電設備等を設置
しなければならない。そのため、多額の初期投資を必要
とするばかりでなく、運転、メンテナンス（維持管理）
等のために、かなりの費用がかかるという問題がある。

【０００５】また、資源の有効利用と環境への影響の低
減とを図るため、需要家施設内に、コジェネレーション
発電設備を保有することが行われるようになってきてい
る。しかし、この場合も、需要家において、多額の初期
投資を必要とするほか、運転およびメンテナンスを行う
技術者の確保が難しいという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、需要家の負担を軽減した
態様で、需要家のニーズに合わせた電力の供給が行える
電力供給に関する技術を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、送配電系統に接続される複数の需要家の
それぞれに対して予め定められた範囲内で電力を供給す
るため、発電を行って負荷装置に電力を供給すると共
に、送配電系統との間で電力の送受を行う機器を各需要
家に設置すると共に、各需要家での電力の需給状態に関
する情報を収集してそれに基づいて、各需要家での電力
需給状態を制御する集中管理センタを設置し、かつ、各
需要家に、それぞれの機器の運転制御を行うと共に、需
給状態を表す情報および運転制御のための情報を前記集
中管理センタとの間で授受するための制御装置を設置す
る。そして、各需要家の制御装置から、需要家構内での
発電量、送配電系統からの受電量、同系統への送電量に
関する情報を、前記集中管理センタに送り、集中管理装
置は、前記送られた情報に基づいて、各需要家での発電
量、および、送配電系統を介して売買する電力の売買量
を決定すると共に、それぞれの需要家に電力需給状態を
制御するための情報を生成して送信し、かつ、需要家ご
との消費電力に基づいて課金処理を行う。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。実施形態の説明に先立ち、本発明による電力
供給サービスの基本的概念について説明する。

【０００９】本発明では、サービス提供者が、顧客との
間で締結した電力供給サービス契約に基づいて、電力供
給サービスを実行するものである。そして、本発明は、
典型的な態様として、このような契約に基づく電力供給
サービスに適用することができる。そのために、発電装
置、系統連系装置およびモニタ装置と、制御装置とを用
いて、発電装置で発電した電力、および／または、系統
からの電力を負荷装置に提供する。この際、発電装置運
転技術、系統連系装置技術、発電装置および系統連系装
置の状態データ収集技術、負荷装置の状態データ収集技
術、オープン型通信技術等を利用して、各需要家での電
力需給状態を把握すると共に、電力需給状態を目的の状
態とするよう制御を行う。

【００１０】具体的には、契約業者の一方である契約者
Ｂ（サービス提供者）は、発電設備、系統連系装置、需
要家側モニタ装置、制御装置を、契約者Ａ（顧客）が所
有する需要家構内に導入する。これにより、契約者Ｂ
は、あらかじめ定められた品質の電力を、契約最大電力
量を限度として、契約者Ａに供給する。上述のモニタ装
置および制御装置を用いて、供給電力量を記録し、これ
に基づき、契約で定められた単価を用いて算出された使
用料金が決定される。契約者Ａは、これに基づいて契約
者Ｂに支払いを行う。また、万が一、契約の品質の電力
を供給できない場合には、予め定められた額により、補
償金を確定し、契約者Ｂが契約者Ａに支払うようにす
る。

【００１１】具体的には、次のようにして行う。まず、
契約者Ａ（通常は複数）の所有する構内に、発電装置、
系統連系装置、モニタ装置および制御装置を導入する。
そして、導入されたモニタ装置、制御装置を通じて収集
された、発電装置により発電された電力量、送配電系統
から受電する電力量、送配電系統に送りだす電力量、電
圧変動、周波数、高調波含有率等のデータを、通信手段
を用いて、契約者Ｂが所有する集中管理センタに送る。
契約者Ａから送られた情報とオープン型通信手段によっ
て得られる情報に基づき、演算処理装置により、契約者
Ｂ構内における電力需要を予測するとともに、送配電系
統から受電（買電）する場合の購入料金、電力託送料
金、あるいは、余剰電力の売価を考慮し、契約者Ｂにお
ける発電量を決定する。定期的メンテナンスのほか、故
障等の不定期にメンテナンスが必要となる場合は、買電
の量を増やす、あるいは、契約者Ｂが管理する、その他
の契約者Ａに導入した発電設備での発電量を増やす等の
対策を行う。

【００１２】故障等の情報は、集中管理センタに集めら
れており、速やかに復旧作業に向かうことができる。

【００１３】また、負荷装置が多くの高調波を発生する
場合には、高調波を補償するための装置を導入すること
により対応する。すなわち、集中管理センタに集められ
た、契約者Ａ構内における電力品質のデータに基づき、
電力品質補償装置を制御し、契約で定められた電力品質
を満足するようにする。

【００１４】課金処理は、集中管理センターに配置され
た、電力情報データベース、コスト情報データベースの
データに基づき、料金算出期間における使用電力量か
ら、請求料金を算出し、表示装置に表示する。これに基
づき料金の徴収が行われる。

【００１５】以上により、契約者Ａ（顧客）に、初期投
資、および、運転・メンテナンスを行うことなく、自身
の特定ニーズにあった品質の電力供給が受けられる、電
力供給方法と料金処理方法を提供する。

【００１６】なお、このサービスを実施する際に、サー
ビス事業者は、発電設備、系統連系装置、モニタ装置、
制御装置等をサービス事業者自身の資産を用いるか、ま
たは、第三者の資産を借用することにより運用するかを
選択できることは言うまでもない。また、発電設備、系
統連系装置、モニタ装置、制御装置等の一部が、契約者
Ａの資産である場合であってもよい。それを借用して運
用することも可能である。

【００１７】次に、本発明の実施形態について図面に基
づいて説明する。

【００１８】図１に、本発明が適用されるシステムの構
成の概要を示す。図１には、需要家１〜３と、送配電設
備所有者が所有する送配電系統９０と、サービス提供者
の集中管理センタ７０とが示される。

【００１９】それぞれ顧客である契約者Ａ（１、２、
３、…、ｎ）と、サービス提供事業者である契約者Ｂと
の間のサービス提供契約に基づいて、電力提供サービス
が行われる。ただし、図１では、簡単のため、需要家１
〜３のみを示しているが、実際には、さらに多数の需要
家の存在が予定される。需要家１〜３は、同一の顧客で
も、異なる顧客でもよい。

【００２０】送配電系統９０は、送配電事業者の管理下
にある送配電のための設備を有する。すなわち、送配電
線９２ａ、９２ｂと、変電設備９３ａ、９３ｂと、送電
設備９４とを有する。送配電線９２ａ、９２ｂは、変電
設備９３ａ、９３ｂと、送電設備９４とにより連系され
ている。送配電事業者は、前述したサービス提供事業者
と同一主体であっても、また、異なる主体であってもよ
い。ここでは、異なる主体として説明する。送配電系統
９０には、図示していないが、発電所が接続されること
が想定される。

【００２１】需要家については、図５に示すように、そ
れぞれの需要家１０１についての、最大負荷１０２と、
連系電圧１０３と、設置されている発電機の容量１０４
ａおよび台数１０４ｂとが設定される。このデータは、
集中管理センタ７０において保存されている。図５に示
す例では、需要家１、３、５においては２２ｋＶ、需要
家２、４では６６ｋＶで、それぞれ系統に連系されてい
る。

【００２２】契約者Ａの所有する需要家構内１には、１
以上の発電装置１０と、発電装置用開閉装置１５と、１
以上の負荷装置５と、供給される電力を負荷装置５に適
した電圧に変換する電圧変換装置２５と、構内側と系統
側との連系を取る系統連系装置２０と、送配電系統との
電力のやりとりを監視するモニタ装置３０と、発電装置
１０および負荷装置５の状態を監視する負荷／発電装置
状態監視装置３９とが配置される。

【００２３】発電装置用開閉装置１５と、電圧変換装置
２５と、系統連系装置２０とは、構内電力配線３ａによ
り接続される。電圧変換装置２５より負荷側について
は、複数に分岐した構内電力配線（給電線）３ｂが設け
られている。図１では、一つの構内電力配線（給電線）
３ｂのみを示している。

【００２４】また、需要家構内１には、電力品質補償装
置８０と、制御装置５０とが配置される。これらは、第
１の構内通信線４１により接続される。また、負荷装置
５との間では、第２の構内通信線４２により接続され
る。需要家構内１には、系統との間で授受される電力量
を計測する電力量計９１が設置される。そして、前述し
た制御装置５０は、一般通信線４５に接続され、情報の
授受を行う。

【００２５】発電装置１０としては、例えば、ガスター
ビン発電機を用いることができる。もちろん、これに限
定されない。他の種類の発電装置を用いることが可能で
ある。各需要家に設置されている発電機の容量と台数
は、例えば、前述した図５に示される。各需要家構内１
に、いずれも複数の発電装置１０が設置される。もちろ
ん、これに限定されない。なお、図１では、簡単のため
発電装置１０の一部については記載を省略している。

【００２６】発電装置用開閉装置１５は、事故時または
停止時に、発電装置１０を構内電力配線３ａから切離
す。この切り離しは、制御装置５０から第１の構内通信
線４１を介して指示される。構内電力配線３ａは、本実
施形態では、系統連系装置２０により、電力量計９１を
経て、送配電線９２ａ（２２ｋＶ）、９２ｂ（６６ｋ
Ｖ）に接続される。

【００２７】系統連系装置２０は、図示していないが、
変圧器、開閉器、遮断器、継電器、単独運転検出装置を
有する。この系統連系装置２０は、系統について定めら
れている系統連系ガイドラインに基づいて、機器の制御
が可能である。例えば、系統連系装置２０は、継電器が
以上を検出したときの遮断器の開路、および、事故除去
後の閉路を、当該系統連携装置独自で行う。また、需要
家構内の発電量と負荷装置の消費電力とがバランスして
いる状態から、負荷装置の消費電力の増加が予想される
場合、集中管理センタ７０からの信号（指令）が、制御
装置５０を経て、系統連系装置２０に伝達されると、系
統連系装置２０は、開閉器を動作させて、構内の発電装
置１０を送配電系統９０に連系させる。

【００２８】系統連系装置２０の変圧器の２次側（負荷
側）電圧は、いずれも６．６ｋＶである。発電装置１０
で発生した電力は、電圧変換装置２５で変換されて、構
内電力配線（給電線）３ｂを経て、需要家構内１にある
負荷装置５に供給される。負荷装置５に供給される電圧
は２００Ｖである。負荷装置５で必要とする消費電力量
と、発電装置１０での発電電力量の大小により、配電系
統から買電する場合、または、余剰電力を送配電系統に
売電する場合がある。

【００２９】モニタ装置３０は、需要家での電流、電圧
の動きをモニタすると共に、各種特性量の算出を行う。
送配電系統９０と連系する点での電力のやり取りは、需
要家構内１に設置されたモニタ装置３０で検出される。
同モニタ装置３０では、電圧変動、周波数、高調波含有
率等の情報も採取され、構内通信線４１により、需要家
側制御装置５０に送られる。

【００３０】負荷／発電装置状態監視装置３９は、負荷
装置５および発電装置１０のそれぞれに対応して設けら
れ、発電装置１０に関する情報、および、負荷装置５の
運転状態の情報をそれぞれ収集して、構内通信線４２お
よび構内通信線４１により、需要家側制御装置５０に送
る。なお上記構内通信線設置する代わりに、電力線に信
号をのせて通信を行う、すなわち電力線搬送を用いても
良い。

【００３１】需要家側制御装置５０に集められた情報
は、一般通信線４５、オープン型通信ネットワーク６０
を経て、集中管理センタ７０に送られる。

【００３２】なお、高い電力品質が要求される契約者Ｂ
（顧客）の場合は、需要家構内１に電力品質補償装置８
０を設置する。具体的には、電圧低下に備えた蓄電装
置、高調波対策のための、受動・能動フィルター等であ
る。電力品質補償装置８０の運転状態に関する情報は、
構内通信線４１を経て、需要家側制御装置５０に送られ
る。需要家側制御装置５０には、モニタ装置３０で測定
した電力品質特性（詳しくは後述する）、および、電力
品質補償装置８０の運転状態から、電力品質補償装置制
御信号を出し、同装置の制御を行う。この情報処理機能
は、需要家側制御装置５０に予めインストールされたプ
ログラムを実行することで実現される。

【００３３】電力品質補償装置８０の運転状態に関する
情報は、需要家側制御装置５０から、集中管理センタ７
０に送られる。集中管理センタの監視者が、必要と判断
する場合は、電力品質補償装置８０の運転パラメータの
設定を、集中管理センタ７０から、遠隔で行うこともで
きる。

【００３４】なお、送配電設備所有者が所有する、送配
電線９２ａ、９２ｂは、変電設備９３ａ、９３ｂおよび
送電設備９４により、連系されているため、電力の融通
が行える。例えば、図１に示す「需要家２」、「需要家
３」で発電した電力の一部を、送配電系統９０を介して
「需要家１」に託送し、「需要家１」において使用する
ことが可能である。

【００３５】図２は、モニタ装置３０の機能構成を示す
ブロック図である。モニタ装置３０は、その機能とし
て、電圧・電流波形を検出するセンサー部３１と、一定
時間収録されたアナログデータをデジタル化して記録す
るデータ収録部３２と電力品質特性を求める演算処理部
３３と、演算処理の結果を、一時的に、または、恒久的
に記憶するためのメモリ部３４と、演算により得られた
電力品質特性のデータを、需要家側通信装置３０に情報
を送るための通信機能部３５とを有する。センサー部３
１は、検出した電圧・電流波形をアナログ／ディジタル
変換してディジタルデータとすると共に、演算処理部３
３において扱えるデータとする機能をも備える。

【００３６】このモニタ装置３０は、前述した各機能を
実現するためのハードウエア資源として、図示していな
いが、コンピュータと、通信装置、センサ等の周辺機器
とを有する。すなわち、各種機能を実現するための処理
をプログラムにしたがって実行する中央演算処理装置
と、中央演算処理装置が実行するプログラム、各種デー
タを記憶するメモリおよび記憶装置と、通信を行うため
の通信装置と、各種センサと、それからの信号をコンピ
ュータ内に取り込むための回路とを有する。

【００３７】図３は、モニタ装置での処理を示すフロー
チャートである。

【００３８】モニタ装置３０では、まず、電力品質を評
価する時間間隔τを設定する（ステップ１１０１）。す
なわち、この時間間隔τは、同時同量の原則を満たし得
る時間間隔τとして、予めプログラムに組み込まれてお
り、プログラムはτタイマを設定する。

【００３９】演算処理部３３は、センサー部３１で検出
され、ディジタルデータに変換された電圧・電流時間波
形をデータ収録部３２に記録させる（ステップ１１０
２）。なお、本実施形態では、評価すべき電力品質を考
慮し、データ収録部３２に収録されるデジタルデータの
データ長を、１４ビットとしている。

【００４０】モニタ装置３０は、電力品質を評価するタ
イミング（τの整数倍）に至ったかを判断し、そのタイ
ミングに至ったと判定すると（ステップ１１０３）、演
算処理部３３は、データ収録部３２からデータを取り込
んで、電圧変動（電圧レベル、継続時間、頻度）、周波
数、高調波含有率、有効・無効電力の算出を行う（ステ
ップ１１０４）。また、演算処理部３３は、前時間ステ
ップでの電力量と上記（ステップ１１０４）で算出され
た電力量とから、設定時間間隔τでの全電力量を算出す
る（ステッ１１０５）。

【００４１】以上、算出された電力品質に関する情報
を、通信機能部３５を介して、需要家側制御装置５０に
伝送する（ステップ１１０６）。演算処理部３３は、演
算処理が終了したデータ収録部３２のデータを更新する
（ステップ１１０７）。モニタ装置３０は、以上の処理
を繰り返し行う。

【００４２】図４は、需要家側制御装置の詳細を示すブ
ロック図である。需要家側制御装置５０は、その機能と
して、構内の電力の状態を示す各種状態信号の入力を受
け付ける状態信号受信部５１と、構内の機器に対して電
力の供給に関する制御を行うための制御信号を出力する
制御信号発生部５２と、入力された各種状態信号に基づ
いて制御信号を生成すると共に、需要家の状態を集中管
理センタ７０に報告する処理を行う演算処理部５３と、
各種信号等を記憶するメモリ部５４と、集中管理センタ
７０との通信を行う通信機能部５３とを備える。

【００４３】制御装置５０は、前述した各機能を実現す
るためのハードウエア資源として、図示していないが、
コンピュータと、通信装置、信号入出力ための機器とを
有する。すなわち、各種機能を実現するための処理をプ
ログラムにしたがって実行する中央演算処理装置と、中
央演算処理装置が実行するプログラム、各種データを記
憶するメモリおよび記憶装置と、通信を行うための通信
装置と、各種信号の入出力に用いられるインタフェース
回路とを有する。

【００４４】状態信号受信部５１には、電力品質特性デ
ータＳ１、発電装置状態信号Ｓ２（＃１〜＃ｍ）、電力
品質補償装置状態信号Ｓ３、負荷装置状態信号Ｓ４（＃
１〜＃ｎ）の信号が入力される。負荷装置状態信号Ｓ４
の中には、負荷装置５での消費電力が含まれている。こ
の負荷装置状態信号は、需要予測のベースデータとな
る。これらの信号は、負荷／発電装置状態監視装置３９
により検出され、制御装置５０に送られる。

【００４５】電力品質特性データＳ１〜負荷装置状態信
号Ｓ４（＃１〜＃ｎ）の各種信号は、演算処理部５３に
おいてそれぞれを用いて電力供給状態の分析が行われ
る。その結果に基づき、制御信号Ｓ５〜Ｓ７が生成され
る。具体的には、発電装置制御信号（＃１〜＃ｍ）、電
力品質補償装置制御信号Ｓ６、負荷装置制御信号Ｓ７
（＃１〜＃ｎ）を発して、それぞれの装置の制御を行
う。

【００４６】制御の結果は、電力品質特性データを含
む、その他の各種状態信号Ｓ１〜Ｓ４と共に、通信機能
部５５から集中管理センタ７０に報告される。ただし、
負荷装置５の制御については、通常電力料金とは別に、
追加料金を課金する処理を行う。

【００４７】ここで、負荷装置５の制御を要しない場合
には、負荷装置、負荷装置群で使用される電力量を負荷
／発電装置状態監視装置３９で検出し、需要家側制御装
置５０に送る。この電力量が需要予測のベースデータと
なる。

【００４８】また、契約者Ａ（顧客）の要求する電力品
質によっては、電力品質補償装置の設置が不要な場合が
ある。この場合は、図４において、電力品質補償装置状
態信号の受信および電力品質補償装置制御信号の発生が
不要となる。

【００４９】需要家内の各種機器設備の遠隔監視を行う
ための主な監視・診断項目を、図６に示す。すなわち、
監視対象２０１と、それに対応する監視・診断項目２０
２とが示される。図６に示す例は、ガスタービン発電機
を使用した場合の監視項目である。

【００５０】ガスタービン発電器は、ガスタービンと回
転機とを有する。そのため、ガスタービンでは、燃焼異
常や高温部材の劣化が、また、回転機では、異常振動、
絶縁異常がそれぞれ重要な監視項目となる。また、受配
電設備・連系装置では、絶縁物の劣化、単独運転検出等
が重要な監視項目である。

【００５１】各監視項目に対応するモニタにおいて収集
されたデータは、需要家側制御装置５０に集められ、さ
らに、一般通信線４５、オープン型通信ネットワーク６
０を経て、集中管理センタ７０に送られる。これによ
り、需要家内の機器設備は、集中管理センタ７０の監視
者により、常時遠隔監視できることとなり、信頼性の高
い運転ができる。

【００５２】図７は、集中管理センタ７０における主要
機器を示すブロック図である。集中管理センタ７０に
は、需要家側通信装置から送られてくる情報を受取る通
信装置７１と、運転・メンテナンス計画、電力品質評
価、課金処理等の各種処理を行うための演算処理装置７
２と、指示等の入力を受け付ける入力装置７３と、表示
装置７４とを有する。演算処理装置７２には、データを
記憶してデータベース７５〜７８を構成するための記憶
装置が接続される。

【００５３】演算処理装置７２は、表示装置７４に、発
電設備動作状況、開閉装置状況、電力フロー、負荷装置
状態（負荷の制御を行う場合のみ）、運転指示、メンテ
ナンス指示等を表示させる。演算処理の結果は、データ
ベースに格納され、必要に応じ、データベースから、デ
ータを取り出して、別の演算処理に利用される。データ
ベースとしては、運転情報データベース７５、メンテナ
ンス情報データベース７６、電力情報データベース７
７、コスト情報データベース７８がある。運転情報デー
タベース７５には、顧客が要求する電力品質、発電装置
１０の運転状況、負荷装置５の運転状況等の運転に関す
る情報が各需要家ごとに格納される。メンテナンス情報
データベース７６には、需要家構内に設置した各種機器
についての、定期点検の予定などのメンテナンス時期、
メンテナンス履歴情報、部品等の交換記録等のメンテナ
ンスに関する各種データが格納される。電力情報データ
ベース７７には、過去における負荷の稼働パターンを統
計処理したデータ等の各種電力需要に関する情報が格納
される。コスト情報データベース７８には、電力の使用
料金を決定するための各種データが格納される。演算処
理装置７２は、コンピュータで構成され、図示していな
いが、中央演算装置、メモリ、プログラムを記憶する記
憶装置７２０（図８参照）等を有する。

【００５４】図８は、集中管理センタ７０における演算
処理内容を模式的に示すブロック図である。演算処理装
置７２は、記憶装置７２０に格納される各種プログラム
を実行することで、運転計画７２１、メンテナンス計画
７２２、電力品質評価７２３、課金処理７２４の各種処
理機能を実現する。運転計画７２２では、需要家構内に
設置した発電装置１０による発電電力量を決定するとと
もに、購入電力量を決定する。これを実現するため、発
電装置１０の運転制御、および、系統連系装置２０の制
御を行う。メンテナンス計画７２２は、各需要家からの
機器のトラブルに関する情報、定期点検の予定等に基づ
き、メンテナンスの手順を決定、表示する。電力品質評
価７２３は、電力品質が契約を満足するものであること
を確認するもので、課金の基礎となる。課金処理７２４
は、電力品質データに基づき、料金を確定し、表示させ
るものである。上述した演算処理には、それぞれ関連の
データベース（運転情報、メンテナンス情報、電力情
報、コスト情報）を利用する。

【００５５】なお、モニタ装置３０で収集されたデータ
を、需要家側制御装置５０で演算処理した結果に基づ
き、電力品質補償装置８０の制御が行える場合、例え
ば、同装置の制御パラメータの設定で済む場合には、需
要家構内で処理され、購入電力量との関連で制御を行う
必要がある場合は、集中管理センタ７０の演算処理装置
７２で処理される。

【００５６】ここで、電力品質に関わる問題として、高
調波、無効電力、瞬時電圧低下がある。ここで、高調波
については、モニタ装置３０で収集されたデータにおい
て、高調波成分が所定の割合を超える場合、電力品質補
償装置８０の制御により、電力品質補償装置８０の一部
を構成する直列リアクトル付コンデンサを挿入する。こ
れにより、高調波の流出を低減することができる。一
方、瞬時電圧低下については、次のような場合に起こり
得る。すなわち、託送または電力購入を行うため、集中
管理センタ７０の演算処理装置７２で得られた信号（指
令）に基づき、送配電系統への連系を行う。その際、瞬
時電圧低下を起こさないよう、必要に応じ、電力貯蔵装
置を用いる。この電力貯蔵装置も、電力品質補償装置の
一部を構成する。

【００５７】図９は、運転計画策定の基本概念を示す図
である。契約者Ａ（顧客）の使用電力量に基づき、オー
プン型通信手段６０を通じて得られる、全体・地域使用
電力量、電力変動価格、気候・気象情報、燃料価格等を
考慮し、予測演算処理７２５を実行することにより、契
約者Ａにおける需要電力量、発電コスト、買電コスト、
売電価格の予想値を算出する。

【００５８】各需要家における需要予測処理７２５は、
電力情報データベース７７に蓄積されている、過去の負
荷パターンを統計処理したものをベースとし、全体・地
域使用電力量、電力変動価格、気候・気象情報、燃料価
格をパラメータとして予測計算を行う。各パラメータに
ついては、それらの影響度を、予測値と実績値の差を少
なくするように、徐々に修正する処理を繰り返し行うア
ルゴリズムにより、比較的正確に需要予測をすることが
できる。

【００５９】具体的には、例えば、次のように行う。 ａ． 季節、曜日、天気など、予測対象日と条件が近い
負荷パターンを、データベースから抽出する。 ｂ． ａの負荷パターンの平均をとり、基本的な予測負
荷パターン（F₀(t)、0≦ｔ≦24hr.）とする。 ｃ． ｂで求めた基本的な予測負荷パターンに、当日に
おける契約者Ａ全体の電力消費量（負荷）のトレンド、
近隣地域での使用電力量とそのトレンド、気温とそのト
レンド、などによる補正を加える。

【００６０】最終的な予測負荷パターンF(t) ( 0≦ｔ≦
24hr.) は、次式で与えられる。

【００６１】

【数１】

【００６２】G₁、G₂、G₃…の各関数は、予測値と実績値
の差が小さくなるよう修正されていく。

【００６３】演算処理装置７２は、運転計画処理７２１
として、上述の需要予測で得られた予想値に加えて、発
電装置定期点検計画、装置トラブル情報等を考慮するこ
とにより、運転する発電装置の特定、および、発電装置
出力の確定、ならびに、購入電力量、売却電力量の確
定、および、電力供給コストの算出を行う。なお、本運
転計画策定は、電力の同時同量の原則が成立するのに十
分な頻度で行われる。

【００６４】次に、本実施形態における電力供給の運用
例について説明する。図１の発電では、ガスタービンが
用いられている。ガスタービンは、定格での運転では良
好な運転効率が得られる。しかし、定格に満たない運転
をすると、効率が低くなる。このため、本実施形態の運
用例での運転では、定格で運転するか、停止するかのい
ずれかとした。なお、ガスタービン発電機を起動して、
定格運転をするまでに要する時間は約１０分である。

【００６５】図１０に、図１示す需要家１における、１
日の負荷変動と、当該需要家１に設置した発電機出力の
変化を示している。図１において、グラフの上側には、
発電機出力Ｇと、負荷の消費電力Ｌとを示し、グラフ下
型には、送配電系統９０を介して託送される託送電力Ｓ
を示す。託送電力Ｓのカーブのうち、プラス側は他の需
要家へ託送する電力で、マイナスは他の需要家から託送
を受ける電力である。託送されるのは、図１０の場合に
は、同日の最大負荷の約１５％程度となっている。

【００６６】図１１は、需要家１から需要家５全体の１
日の負荷変動Ｌと、発電機の出力合計Ｇの変化とを示し
たものである。負荷Ｌと発電機出力Ｇは、ほぼバランス
している。通常の負荷の状態では、４０００ｋＷ発電機
２台分程度の余力がある。これは発電装置のトラブルや
定期点検に備えるものである。

【００６７】図１２は、料金請求のフローチャート図で
ある。演算処理装置７２により、課金処理７２４（図８
参照）が実行され、料金が決定される。

【００６８】演算処理装置７２は、契約者Ａと契約者Ｂ
の間で予め決定された契約内容に基づいて、入力装置７
３を介して、料金種別の選択、電力品質の選択、最大電
力の設定入力を受け付ける（ステップ１２０１）。料金
種別については、使用電力量あたりの料金単価を固定に
する方式（Ａ）と、電力供給コストに合わせて変動させ
る方式（Ｂ）とのいずれかを選択するようにしている。
なお、必要とされる電力品質によって、初期投資や運転
・保守費用が異なるため、上述の単価も異なる。また、
個別の料金の算出にあたっては、料金算出期間の設定を
受け付ける（ステップ１２０２）。料金算出期間として
は、例えば、１日、１ヶ月等の適宜の単位で算出でき
る。もちろん、固定的に定めることもできる。演算処理
装置７２は、入力されたこれらの設定値を、内蔵するメ
モリに格納する。

【００６９】メモリに格納されているデータに基づき、
この期間の使用電力量を算出する（ステップ１２０
３）。料金種別として、Ｂ（変動）を選択した場合（ス
テップ１２０４）は、料金算出期間中の電力供給コスト
を算出（ステップ１２０５）し、それに基づき変動料金
単価を算出する（ステップ１２０７）。

【００７０】変動の場合の料金設定は、変動料金単価と
使用電力量に基づく場合、および、変動料金にプレミア
ムを設ける場合がある。それぞれ次のように行う。

【００７１】（ａ）変動料金単価に基づく場合

【００７２】

【数２】

【００７３】（ｂ）変動料金にプレミアムを設ける場合 変動料金単価はについては、（ａ）と同じ計算を行う。

【００７４】

【数３】

【００７５】ここで、プレミアム料金は、燃料費の上
昇、消費電力量の増加に対応するための、コスト高の電
力の購入など、コストアップにつながるリスクを評価し
て設定する。

【００７６】一方、Ａ（固定）を選択した場合（ステッ
プ１２０４）は、電力品質に応じた固定料金単価を求め
（ステップ１２０６）、請求料金は次式で算出する。
（ステップ１２０８）

【００７７】

【数４】

【００７８】料金単価は、契約条件に従い、固定あるい
は変動の単価を使用する。請求料金は、表示装置にて表
示される（ステップ１２０９）。これに基づき、料金の
請求がなされる。

【００７９】なお、固定料金の場合は、全てのコストア
ップのリスクが、電力供給者の負担となる。一方、変動
料金の場合は、コストアップのリスクの大半を需要家
（電力供給を受ける）側で負担することになるため、需
要家の電力購入の費用を、固定料金の場合より低く抑え
られる可能性がある。

【００８０】図１の実施例では、全ての需要家に発電装
置１５を設置している。しかし、需要家によっては、設
置場所等の関係で発電装置を設置しない場合もあり得
る。

【００８１】また、集中監視センタ７０は、図１の実施
例では、各需要家とは別の場所に設けてある。しかし、
ある需要家に隣接あるいは需要家の構内に設けても良
い。

【００８２】以上のように、本発明によれば、契約者Ａ
（顧客）について次の利点が挙げられる。 ａ）初期投資が不要となる。 ｂ）契約者Ａが必要とする品質の電力が得られる。 ｃ）運転、メンテナンスの要員を確保する必要がない。 ｄ）リプレースの計画、投資が不要となる。

【００８３】一方、契約者Ｂ（サービス提供業者）につ
いて次の利点が挙げられる。 ｅ）比較的長期にわたり、安定なビジネスが可能とな
る。 ｆ）通信を活用した、遠隔運転、メンテナンスを行うこ
とにより、少ない人員で効率的に運転、メンテナンスを
行える。 ｇ）複数の契約者Ａの構内に配置している発電設備を一
括して運用することにより、原価低減および収益の確保
ができる。

【００８４】また、社会全体に対して、次の利点が挙げ
られる。 ｈ）省資源につながるコジェネレーション発電、再生可
能エネルギー発電の利用が容易になる。 ｉ）電力需要のピーク時に、契約者Ｂの管理する発電装
置を最大限稼動させることにより、既存の発電設備にか
かる負担を軽減する。

【００８５】これらの利点は、定期的にモニタリングを
している電力品質特性データから得られる需要予測に基
づき、運転・メンテナンスができ、また、上述の電力品
質特性データに基づいて料金請求が可能になることによ
って達成される。

【００８６】このように、本発明によれば、需要家は、
初期投資を行うこと、および、運転・メンテナンスを行
うこと等に対する負担が軽減された状態で、当該需要家
の特定ニーズにあった品質の電力供給を受けることがで
きる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、需要家の負担を軽減し
た態様で、需要家のニーズに合わせた電力の供給が行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電力供給技術の構成の概要を模式
的に示すブロック図。

【図２】本発明の実施形態で用いることができる、需要
家側の制御装置の機能構成を示すブロック図。

【図３】本発明の実施形態において用いることができる
モニタ装置での処理を示すフローチャート図。

【図４】本発明の実施形態において用いることができる
制御装置の詳細を示すブロック図。

【図５】本発明の実施形態において需要家の負荷、連系
電圧および発電機容量の構成例を説明する説明図。

【図６】本発明の実施形態において監視対象および監視
項目の一例を示す説明図。

【図７】本発明の実施形態において用いることができる
集中管理センタのハードウエアシステム構成の一例を示
すブロック図。

【図８】前記集中管理センタにおいて実現される機能構
成の一例を模式的に示す説明図。

【図９】前記集中管理センタにおいて事項される運転計
画策定の基本概念を示す説明図。

【図１０】本発明の実施形態における一需要家での運用
結果の一例を示すグラフ。

【図１１】本発明の実施形態におけるサービスを受ける
全需要家全体での運用結果の一例を示すグラフ。

【図１２】料金決定のための処理手順を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１…需要家構内、３…構内電力配線、５…負荷装置、１
０…発電装置、１５…発電装置用開閉装置、２０…系統
連系装置、３０…モニタ装置、４１…構内通信線、５０
…需要家側制御装置、４５…一般通信線、６０…オープ
ン型通信ネットワーク、７０…集中管理センタ、８０…
電力品質補償装置、９１…電力量計、９２ａ，９２ｂ…
送配電線、９３ａ，９３ｂ…変電設備、９４…送電設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅垣 菊男 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 有田 浩 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 叶井 実 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 Ｆターム(参考） 5G064 AA07 AB03 AC01 AC05 AC08 CB10 DA01 5G066 AA05 AA20 AE03 AE07 AE09

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送配電系統に接続される複数の需要家の
   それぞれに対して予め定められた範囲内で電力を供給す
   る電力供給方法において、 発電を行って負荷装置に電力を供給すると共に、送配電
   系統との間で電力の送受を行う機器を各需要家に設置す
   ると共に、各需要家での電力の需給状態に関する情報を
   収集してそれに基づいて、各需要家での電力需給状態を
   制御する集中管理センタを設置し、かつ、各需要家に、
   それぞれの機器の運転制御を行うと共に、需給状態を表
   す情報および運転制御のための情報を前記集中管理セン
   タとの間で授受するための制御装置を設置し、 需要家構内での発電量、送配電系統からの受電量、同系
   統への送電量に関する情報を、各需要家の前記制御装置
   から受信して前記集中管理センタにおいて収集し、 前記収集した情報に基づいて、各需要家での発電量、お
   よび、送配電系統を介して売買する電力の売買量を決定
   すると共に、それぞれの需要家に電力需給状態制御のた
   めの情報を生成して送信し、かつ、需要家ごとの消費電
   力に基づいて課金処理を行うことを特徴とする電力供給
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力供給方法におい
   て、 前記電力需給状態制御のための情報には、需要家に設置
   されている複数台の発電装置の内、いずれを運転状態と
   し、いずれを停止させるかについての情報を含むことを
   特徴とする電力供給方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電力供給方法におい
   て、 前記電力需給状態を制御するための情報の生成は、各需
   要家についての需要予測値に基づくものであることを特
   徴とする電力供給方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の電力供給方法におい
   て、 前記電力需給状態の制御として、いずれかの需要家で発
   電された電力を、送配電系統を介して他の需要家に送電
   する託送を含むことを特徴とする電力供給方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電力供給方法におい
   て、 前記複数の需要家のいずれかに、電力の品質を補償する
   ための装置が設置される場合には、当該需要家から電力
   品質を補償するための装置の運転状態を示す情報を前記
   集中管理センタに送り、 集中管理センタにおいて、受信した電力の品質を補償す
   るため装置の運転状態を示す情報に基づいて、電力品質
   補償サービスに対する課金処理をさらに行うことを特徴
   とする電力供給方法。
6. 【請求項６】 送配電系統に接続される複数の需要家の
   それぞれに対して予め定められた範囲内で電力を供給す
   るサービスを実行する電力供給システムにおいて、 各需要家に設置され、発電を行って負荷装置に電力を供
   給すると共に、送配電系統との間で電力の送受を行う機
   器と、 各需要家での電力の需給状態に関する情報を収集してそ
   れに基づいて、各需要家での電力需給状態を制御する集
   中管理センタと、 各需要家に設置され、前記機器の運転制御を行うと共
   に、需給状態を表す情報および運転制御のための情報を
   前記集中管理センタとの間で授受するための制御装置と
   を有し、 各需要家の制御装置は、 それぞれ、需要家構内での発電量、送配電系統からの受
   電量、同系統への送電量に関する、需要家の状態情報を
   検出する手段と、 前記検出した需要家の状態情報を、前記集中管理センタ
   に送信する手段と、 前記集中管理センタから送られる制御情報を受信する手
   段と、 受信した制御情報に基づいて、前記機器の運転を制御す
   る手段とを有し、 前記集中管理センタは、 前記各制御装置から送信された需要家の状態情報を受信
   する手段と、 前記受信した需要家の状態情報に基づいて、各需要家で
   の発電量、および、送配電系統を介して売買する電力の
   売買量を決定すると共に、それぞれの需要家に電力需給
   状態制御のための情報を生成する手段と、 生成した制御情報を各需要家の制御装置に送信する手段
   と、 需要家ごとに、その消費電力に基づいて課金処理を行う
   手段とを有することを特徴とする電力供給システム。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電力供給システムにお
   いて、 前記機器には、１以上の発電装置を含み、各発電装置
   は、それぞれ個別に、運転および停止が行えることを特
   徴とする電力供給システム。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の電力システムにおい
   て、 前記機器には、系統との連系を行う系統連系装置と、各
   需要家での電力の需給状態を検出するモニタ装置とがさ
   らに含まれることを特徴とする電力供給システム。
9. 【請求項９】 請求項８のいずれか一項に記載の電力供
   給システムにおいて、 電力の品質を補償するための電力品質補償装置をさらに
   備え、 前記モニタ装置は、供給される電力についての品質特性
   を示す情報を検出する機能を有し、 前記制御装置は、 前記モニタ装置で検出される品質特性を示す情報に基づ
   いて前記電力品質補償装置を制御する制御信号を出力す
   る手段とをさらに有すること、 を特徴とする電力供給システム。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の電力供給システムに
    おいて、 前記制御装置は、前記電力品質補償装置の運転状態に関
    する情報を、前記集中管理センタに送信する手段をさら
    に有し、 集中管理センタは、受信した電力品質補償装置の運転状
    態に関する情報に基づいて、電力品質補償サービスに対
    する課金処理を行う手段をさらに有することを特徴とす
    る電力供給システム。