JP2008067469A - 二次電池を用いた電力系統制御装置と方法、発電計画装置、リアルタイム制御装置、および電力系統制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の能力を有効活用して需給制御と送電損失低減制御の両方を統合した総合的な制御を実現し、トータルの制御効果を向上する。
【解決手段】電力系統制御装置３０は、取得部３０１、統合制御配分決定部３０２、制御部３０３、表示部３０４を備える。取得部３０１は、各二次電池２０の充電量を取得するとともに、電力系統１０の電圧、電流などの系統状態に関する系統状態情報を取得する。統合制御配分決定部３０２は、取得された充電量や、系統状態、予定運転スケジュールなどの情報を用いて、二次電池２０の出力配分を変化させた場合の需給制御への効果と送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、二次電池２０の運転スケジュールまたは充放電量を決定する。制御部３０３は、決定された運転スケジュールまたは充放電量の制御指令を、対応する二次電池２０の二次電池制御システム２１に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力系統を制御するための技術に関するものであり、特に、電力を使用する需要家（以下、単に需要家という。）側に設けられ、需要家に寄与するために充放電を行う二次電池を用いて電力系統を制御するための技術に関するものである。

需要家が導入する二次電池は、その導入目的に沿って需要家側で制御され、運用されている。この二次電池は、本質的に、需要家に寄与するために充放電を行うものであることから、二次電池の制御は、需要家構内の情報だけを取り込んで、その情報を元に導入目的を実現するように実施されている。そのため、二次電池の能力からすると、他の目的に十分貢献できる可能性を残している。以下にはまず、従来の二次電池の基本的な機能について説明する。

（１．二次電池の基本的な機能）
一般的に、電力会社と需要家の間における電気料金契約は、年間を通して需要家の最大需要を超過しない契約電力値で行われる。一方、需要家が契約電力値を超過して受電した場合には、需要家には、ペナルティーとして電力会社から割増料金が課せられる。したがって、需要家が電気料金抑制のために二次電池を導入する場合の具体的な目的としては、契約電力値を超過しないように最大電力を抑制して余分なペナルティーを徴収されないようにすること、負荷平準化を図ることにより契約電力値自体を下げて安い契約にすること、二次電池の電力を電力会社に売電して利益を得ること、などが考えられる。

（１−１．需要家の最大需要を抑制する機能）
図１４は、需要家における１日の需要カーブの一例を示す図である。一般的に、需要家は、１年間を通して最大需要Ｄ_maxが契約電力値を超過しないように電力会社と契約電力値Ｆを決定している。しかし、図１５に示すように、設備増強等による需要家側の負荷の増加によって最大需要Ｄ_maxが契約電力値Ｆを超過した場合には、電力会社から需要家に対して通常の料金に加えてペナルティー（割増料金）が課せられることになるため、電気料金が増大する。

図１６は、二次電池を含む従来の需要家構内系統の構成例を示すブロック図である。この図１６において、Ｌ１〜Ｌｎは負荷、１０は電力系統、２０は二次電池、２１はこの二次電池２０の制御を担当する二次電池制御システムである。図１６に示すように、需要家構内の負荷Ｌ１〜Ｌｎは、電力系統１０に対して、配電線２２と遮断器２３を介して接続されており、二次電池２０は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２４を介して負荷Ｌ１〜Ｌｎと並列に接続されている。

二次電池２０を制御する二次電池制御システム２１は、予定運転スケジュールデータベース（ＤＢ）２１ａを保持しており、この予定運転スケジュールデータベース２１ａに予め保存された予定運転スケジュールデータに基づき、二次電池２０を制御する。すなわち、二次電池制御システム２１は、配電線２２から遮断器２３を介して送電される受電端の電力を検出器２５によって取り込み、設定された基準電力との比較を行いながら、例えば、図１７に示すようなピークカット用の運転スケジュールで二次電池２０を制御する。これにより、図１８に示すように、同じ設備状況においても契約電力値Ｆを超過しないような需要Ｄに制御可能である。

なお、検出器２５は、電力系統１０との連係点での電圧および電流を計測し、その計測結果を二次電池制御システム２１に与えるとともに、系統事故による異常を検出した場合に、遮断器２３を開放し、需要家構内系統を電力系統１０から切り離す。

図１６では、説明の簡略化の観点から、単一の二次電池２０とそれを制御する単一の二次電池制御システム２１のみが示されているが、実際には、特定の需要家構内系統に複数の二次電池２０とそれらを個別に制御する複数の二次電池制御システム２１が設置される場合も多い。

しかしながら、図１７に示すように、一般には、二次電池２０は、昼間の需要の高い時間帯に放電する傾向があり、全体としては二次電池２０自体が保有するエネルギーは十分に残っている状態であることが多い。

（１−２．需要家の負荷平準化機能）
また、需要家は、ペナルティー（割増料金）を回避する等の目的で、年間最大需要（ピーク）を上回る値の電力を契約電力値Ｆとして電力会社と契約しているが、一般的には、契約電力値Ｆが低ければ低いほど電気料金は低下する。したがって、年間を通して最大電力を低減できれば、契約電力値Ｆを下げて電気料金を低減することが可能である。また、電気料金は時間帯別に異なっており、一般的には昼間が高く、夜間が安価に設定されている。そのため、同じ電気を使用するにしても、夜間に多く使用して昼間の使用量を抑制することによってさらに電気料金を低減することが可能である。

これらの観点から、従来、図１６に示す二次電池制御システム２１により二次電池２０を制御して負荷の平準化を行うことで、電気料金の低減を図っている。すなわち、電気料金が安くなる時間帯になった時点で二次電池２０の充電を開始し、電気料金が高くなる時間帯では二次電池２０の充電を中止して受電端の電力を検出器２５によって検出し、設定された電力以上になった時点で二次電池２０の放電を開始する。

このような制御を行うことにより、二次電池２０の出力は、図１９に示すようになり、図２０に示すように、同じ設備状況においても負荷の平準化が実現可能であり、契約電力を旧契約電力値Ｆ_oldから新契約電力値Ｆ_newに低下させるとともに、昼間の電力を抑制することができる。

しかしながら、図１９に示すように、一般に、二次電池２０はある時間帯では動作しておらず、二次電池２０自体が保有するエネルギーは残っている状態である。また、二次電池２０の運転時間に対する出力比特性の一例を図２１に示すが、この図２１から、図１９のような運転パターンで二次電池２０を使用していても、短時間であれば二次電池２０をさらに有効に活用することが可能であることがわかる。図２１の例では、１時間であれば定格出力の２倍の出力、１０分であれば３倍の出力、３秒であれば５倍の出力、がそれぞれ得られる。

（１−３．電力供給者への売電機能）
二次電池２０を導入する需要家の目的は、前述したような最大需要Ｄ_maxを抑制する機能、需要家の負荷平準化機能以外にも様々である。しかしながら、いずれにしても、図１７や図２１に示すような二次電池２０本来の能力を使い切っていない場合が多くある。

そこで、図２２に示すように、二次電池２０の使用されていない出力部分を活用し、それに加えて、図２１に示すような二次電池２０の短時間高出力能力をも活用して、余剰電力を電力供給者である電力会社に売電することにより、需要家側だけでなく電力系統側にとってもメリットを得ることができると考えられる。

（２．基本的な電力流通設備）
図２３は、電力系統の一般的な概略構成例を示すブロック図である。この図２３に示すように、一般的な電力系統１０においては、火力発電所１０１、水力発電所１０２、原子力発電所１０３などの発電所で電気が生産され、送電線１１０を通じて１次または２次の配電用変電所１１１〜１１５に送電される。そして、これらの変電所１１１〜１１５から配電線１２０を通じて需要家に供給され、消費されるという流通経路となっている。

（２−１．電力系統の特徴）
電力系統は、熱エネルギーや運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、輸送、分配、消費するシステムであるが、他のエネルギー供給システムと異なり、電気エネルギーは貯蔵が困難であるために、消費量の変化に応じて生産量を量的にも時間的にも合わせるようにコントロールする必要がある。

また、電気は、社会活動や生産活動において不可欠なものとなっており、この電気を生産輸送、分配、消費する電力系統には、周波数の変動が少ない、電圧の変動が少ない、停電が少ないなどの良質の電気を経済的に供給する社会的使命がある。この使命を果たすために、発電所、変電所、配電系統などの個々の構成要素単位の制御を行うと同時に、電力系統全体を把握して最適に制御することが重要であり、個々の制御と全体の制御とを調和させる必要がある。

（２−２．電力系統運用の概要）
電力系統の運用を大別すると、以下に説明するように、需給運用と系統運用の二つに分けられる。

まず、電力系統の需給運用とは、時々刻々と変動する電力需要に対して電力供給力を確保し、バランスをとることによって、安定な周波数を維持し、火力、水力、原子力などの電源や他の電力会社との電力融通を総合的に組合わせて、最も経済的に運用するものである。この需給運用のための機能としては、発電機出力などをオンラインで制御する「需給制御」、予めスケジュール出力値を作成しておく「需給計画」（あるいは「発電計画」とも言う）等の機能が実施されている。

一方、電力系統の系統運用とは、発電所で発生した電力を消費地まで円滑に輸送するとともに適正電圧を維持できるように、送電・変電設備を制御し、電力系統を総合的・経済的に運用するものである。例えば、一般に電力系統の構成は、設備計画の段階で需要を予測し、各送電線の負荷バランスから計画断面で送電損失が最小となるような系統構成としている（「送電損失低減電圧スケジュール作成」）。しかし、負荷は時々刻々と変化しており、電力流通設備の送電損失を最小にする系統構成を実現するためには、負荷状況に合わせたオンラインでの系統制御（「送電損失低減制御」）が必要になる。

特開２００３−２４３０１７ 小向敏彦、色川彰一、加藤政一著「セメスター大学講義電力システムエ学」、丸善株式会社、１９９９年発行 関根泰次著「電力系統工学（改定第１版）」、電気書院、１９８５年発行

上述したように、従来、需要家が設置している二次電池の能力は、必ずしも十分に有効活用されているとは言えず、余力を残している。一方、電力系統側では、上述したような制御が行われているが、電力系統をより効率的に制御するには、需要家側の二次電池の余力を利用することが考えられる。

また、上記特許文献１には、オンラインによって二次電池の充放電能力（以下、「制御余力」とも称する）をリアルタイムで把握する技術が開示されている。しかしながら、この技術は、二次電池の能力を最大限に活用して電力系統を制御するものではない。

また、二次電池の能力を系統制御に適用する場合、需給制御や送電損失低減制御などの個々の目的に絞って出力配分することでも一定の効果が予想されるが、需給制御と送電損失低減制御の両方の制御を統合した総合的な制御を行い、トータルの制御効果を高めることができれば、さらに大きな効果が期待できる。例えば、二次電池の出力を単一目的だけの制御に使用した場合、十分な出力余力がある場合に、その余力を他の目的に使うことで系統制御のさらなる最適化が図れるものと期待される。

しかしながら、このためには、二次電池と電力系統からなる複雑なシステムにおいて、二次電池の限りある能力を需給制御と送電損失低減制御という効果の異なる制御にどのように配分したらよいか、という課題を解決しなければならない。それと同時に、需給制御による電力系統の発電力の低減による効果と、送電損失低減制御による送電損失低減という異なる効果をいかに総合的に判断するかという課題も解決しなければならない。しかも、制御はリアルタイムで行う関係上、簡便で高速な手法が必要である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、二次電池の能力を有効活用して需給制御と送電損失低減制御の両方を統合した総合的な制御を実現し、トータルの制御効果を向上することにより、電力系統の効率的制御・最適運用が可能な、二次電池を用いた電力系統制御装置と方法、および電力系統制御システムを提供することである。

本発明は、二次電池の充放電能力に関する情報および電力系統の系統状態に関する情報を用いて、二次電池の出力配分を変化させた場合における需給制御と送電損失低減制御の両方の効果に関する評価を行って二次電池の運転スケジュールまたは充放電量を決定し、決定内容に基づいて二次電池を制御するようにしたものである。

本発明の二次電池を用いた電力系統制御装置は、電力を使用する需要家側に設けられ、前記需要家に電力を供給する電力系統に接続されるとともに、前記需要家に寄与するために充放電を行う二次電池を制御することで、前記電力系統の制御を行う電力系統制御装置において、取得部、決定部、制御部を備えたことを特徴としている。

ここで、取得部は、前記二次電池の充放電能力に関する充放電能力情報および前記電力系統の系統状態に関する系統情報を取得する部分である。決定部は、前記取得部により取得した充放電能力情報、系統状態情報を用いて、前記二次電池の出力配分を変化させた場合の、前記電力系統における効率的な電力バランスをとるための需給制御への効果と、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、前記二次電池の運転スケジュールまたは充放電量を決定する部分である。制御部は、前記決定部により決定した運転スケジュールまたは充放電量に基づいて前記二次電池を制御する部分である。

また、本発明の二次電池を用いた電力系統制御方法は、上記の電力系統制御装置の特徴を、方法の観点から把握したものである。また、本発明の発電計画装置およびリアルタイム制御装置は、上記の電力系統制御装置の特徴を、運転スケジュール計画を作成する機能を実現する装置および二次電池をリアルタイム制御する機能を実現する装置、の観点からそれぞれ把握したものである。また、本発明の二次電池を用いた電力系統制御システムは、上記の電力系統制御装置の特徴を、上記の発電計画装置およびリアルタイム制御装置を用いて電力系統の制御を実現するシステムの観点から把握したものである。

本発明によれば、二次電池の出力配分を変化させた場合における需給制御と送電損失低減制御の両方の効果に関する評価を行って二次電池の運転スケジュールまたは充放電量を決定し、決定内容に基づいて二次電池を制御することにより、二次電池の能力を有効活用して需給制御と送電損失低減制御の両方を統合した総合的な制御を実現し、トータルの制御効果を向上できるため、電力系統の効率的制御・最適運用が可能である。

以下には、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１６、図２３に示した従来技術と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本発明による制御対象となる電力系統の構成例を示すブロック図である。この図１に示すように、本発明による制御対象となる電力系統１０においてはまず、火力発電所１０１、水力発電所１０２、原子力発電所１０３などの発電所からの電力が、送電線１１０を通じて１次または２次の配電用変電所１１１〜１１５に送電され、さらに、これらの変電所１１１〜１１５から配電線１２０を通じて需要家１３１〜１３４に供給されるようになっている。

そして、１次または２次の配電用変電所１１１〜１１５や、需要家１３１〜１３４の設備構内に二次電池２０１〜２０４が分散配置されている。図中では、一例として、変電所１１２に二次電池２０１が配置され、需要家１３２〜１３４に二次電池２０２〜２０４がそれぞれ配置された場合が示されている。また、配電線１２０には、開閉器１４１や区分開閉器１４２が適宜設けられている。なお、配電線１２０や開閉器１４１、区分開閉器１４２を示す符号の末尾に記載されたアルファベット「ａ」〜「ｉ」は、個々の構成要素の別を示すために便宜上付加されたものである。

各二次電池２０１〜２０４の設置箇所には、図示しない中央給電指令所などの制御所との間に通信手段が設けられており、制御所からの出力調整信号を受けて、各箇所用の出力調整を行うことで電力系統へ貢献するようにしている。また、二次電池２０２〜２０４を設置した需要家１３２〜１３４については、電力会社が設置している光ファイバケーブルなどの通信手段を兼用することで、情報を送受信する場合もある。

また、図２は、図１に示すような電力系統を制御対象として本発明を適用した第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は本発明に係る電力系統制御装置を設けた需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御装置の各機能を実現する装置構成を示すブロック図である。

図２（ａ）に示すように、本実施形態の電力系統制御装置３０には、電力系統１０の状態変化に迫従して二次電池２０の制御を行う制御機能３１と、二次電池２０の運転スケジュールを計画する計画機能３２が実装されている。そして、この制御機能３１と計画機能３２を実現するために、電力系統制御装置３０は、図２（ｂ）に示すように、取得部３０１、統合制御配分決定部３０２、制御部３０３、および表示部３０４を備えている。各部の詳細は次の通りである。

電力系統制御装置３０の取得部３０１は、各二次電池２０の充電量を、充放電能力（制御余力）に関する充放電能力情報として各二次電池２０の二次電池制御システム２１から取得する。なお、図２（ａ）においては、説明の簡略化の観点から、電力系統制御装置３０を、単一の二次電池制御システム２１のみに接続した例が示されているが、実際には、電力系統制御装置３０は、複数の二次電池２０を個別に制御する複数の二次電池制御システム２１と同様に接続可能であり、この場合には、取得部３０１は、複数の二次電池２０の充電量を取得する。

取得部３０１はまた、電力系統１０の電圧、電流などの系統状態に関する系統状態情報を、電力系統１０の各所に設けられた各検出器（図示せず）から取得する。取得部３０１はまた、予め作成された二次電池２０の既存の予定運転スケジュールを、二次電池制御システム２１に保持された予定運転スケジュールデータベース（ＤＢ）２１ａから取得する。

電力系統制御装置３０の統合制御配分決定部３０２は、取得部３０１によって取得された充電量や、系統状態、予定運転スケジュールなどの情報を用いて、二次電池２０の出力配分を変化させた場合の需給制御への効果と送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、二次電池２０の運転スケジュールまたは充放電量を決定する。ここで、「需給制御」は、電力系統における効率的な電力バランスをとるための制御であり、「送電損失低減制御」は、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する制御である。

電力系統制御装置３０の制御部３０３は、統合制御配分決定部３０２によって決定された運転スケジュールまたは充放電量の制御指令を、対応する二次電池２０の二次電池制御システム２１に出力する。

電力系統制御装置３０の表示部３０４は、統合制御配分決定部３０２によって決定された決定内容、すなわち、新たな運転スケジュールまたは新たな充放電量の運転パターンなどを表示する。また、統合制御配分決定部３０２によって何等の変更も決定されない場合には、その旨を示すアラームを表示する。

一方、二次電池制御システム２１は、予定運転スケジュールデータベース２１ａに予め保存された予定運転スケジュールデータに基づき、担当する二次電池２０を制御するが、本発明に係る電力系統制御装置３０に接続されているため、既存の予定運転スケジュールデータよりも、電力系統制御装置３０から出力された制御指令を優先して、二次電池２０を制御する。これにより、二次電池制御システム２１は、電力系統制御装置３０に応動しながら、需要家の最大需要の抑制、および負荷Ｌ１〜Ｌｎへの負荷平準化を実施する。

なお、電力系統制御装置３０を動作主体として把握すれば、この二次電池制御システム２１は、電力系統制御装置３０から送られる制御指令を、ＤＣ／ＡＣコンバータ２４を通じて二次電池２０に送るためのインタフェースとして用いられている。

また、本明細書中において、二次電池制御システム２１は、各二次電池２０を直接的にそれぞれ制御するための個々の制御機能単位を意味している。これは、例えば、単一のハードウェア装置で複数の二次電池２０を制御する場合には、当該装置が、複数の二次電池制御システム２１として機能するものとみなすものである。また逆に、二次電池制御システム２１は、複数のハードウェア装置から構成されたシステムでもよい。

（作用）
以上のような構成を有する第１の実施形態の電力系統制御装置３０は、図２（ａ）に示す制御機能３１および計画機能３２をそれぞれ実現する制御動作および計画動作を行う。以下には、図３〜図５を参照しながら、これらの動作についてそれぞれ説明する。

（制御動作）
図３は、本実施形態の電力系統制御装置３０による制御動作の概略を示すフローチャートである。この図３に示すように、まず、取得部３０１によって、電力系統１０の各所に設けられた各検出器（図示せず）から電力系統１０の系統状態（電圧、電流）が取得され（Ｓ１１）、各二次電池２０の二次電池制御システム２１から当該二次電池２０の充電量が取得される（Ｓ１２）。

これらの取得した情報は、取得部３０１から統合制御配分決定部３０２へと送られ、統合制御配分決定部３０２によって、Ｓ１２において取得された二次電池２０の充電量が、仮想発電量として設定される（Ｓ１３）。ここで、「最大発電量＝二次電池の放電可能量」である。

そして、統合制御配分決定部３０２では、Ｓ１１で取得された系統状態と、Ｓ１３で設定された仮想発電量に基づいて、統合制御効果最適化処理が行われる（Ｓ１４）。Ｓ１４におけるこの統合制御効果最適化処理は、二次電池の出力配分（発電量）を変化させた場合の、電力系統１０における効率的な電力バランスをとるための需給制御への効果と、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を、異なる出力配分（発電量）毎に繰り返し行うとともに、二次電池毎に繰り返し行うことにより、最適の出力配分を求める処理である。

図４は、この統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）の一例を示すフローチャートである。この図４に示すように、統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）において、統合制御配分決定部３０２では、図３のＳ１１で取得された系統状態と、図３のＳ１３で設定された仮想発電量とに基づいて、選択した二次電池毎に（Ｓ１４１）、当該二次電池の発電量を変化させる毎（Ｓ１４２）に、目的関数による評価結果が計算される（Ｓ１４３）。

そして、この評価結果が最適解である場合（Ｓ１４４のＹＥＳ）には、その二次電池の出力配分である発電量の運転パターンが、新たな運転パターンとして保存される（Ｓ１４５）。

ここで、目的関数は、それぞれ効果の異なる需給制御と送電損失低減制御を統合して同質に評価できるものとする必要がある。本実施形態では、一例として、コスト削減額を用いた目的関数について説明するが、目的関数には、変換係数などの他の手法を同様に用いることが可能である。

具体的な一例としては、まず、「需給制御によるコスト削減効果」ｏ１と「送電損失低減制御によるコスト削減効果」ｏ２を、それぞれ次の式（１）、（２）で定義する。
ｏ１＝Ｍａｘ（二次電池による発電出力持ち替えの燃料費削減、二次電池による予備力肩代わりによる発電機停止による燃料費削減） … 式（１）
ｏ２＝送電損失削減による発電力の削減効果がもたらす燃料費削減 … 式（２）

そして、「需給制御によるコスト削減効果」ｏ１と「送電損失低減制御によるコスト削減効果」ｏ２の両方を用いた目的関数、すなわち、次の式（３）により表現される目的関数ｏを用いて、最大にする評価を行うことで、需給制御と送電損失低制御を統合して、総合的に最適な配分を決定することができる。
ｏ＝ｏ１＋ｏ２ … 式（３）

このようなＳ１４１〜Ｓ１４５に至る一連の処理の後、同じ二次電池について繰り返し処理を行う場合（Ｓ１４６のＹＥＳ）には、二次電池の発電量を変化させた状態で（Ｓ１４２）、Ｓ１４３〜Ｓ１４５の処理が繰り返される。

同じ二次電池に関する繰り返し処理を終了した時点（Ｓ１４６のＮＯ）で、全ての二次電池の処理が完了していない場合、すなわち、未処理の二次電池が残っている場合（Ｓ１４７のＮＯ）には、その未処理の二次電池の中から、次に処理する二次電池が新たに選択され（Ｓ１４１）、この新たな二次電池を対象に、Ｓ１４２〜Ｓ１４６までの処理が同様に繰り返される。

このようにして、電力系統１０に配置された全ての二次電池について、Ｓ１４２〜Ｓ１４６までの処理を行うことにより、全ての二次電池における運転パターンの組合せが全てチェックされる。そして、全ての二次電池について、Ｓ１４２〜Ｓ１４６までの処理が完了した時点（Ｓ１４７のＹＥＳ）で、統合制御配分決定部３０２は、統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）を終了し、図３のＳ１５に進む。

図３のＳ１５において、統合制御配分決定部３０２では、以上のような統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）により、全ての二次電池における運転パターンの組合せを全てチェックした結果について、需給制御と送電損失低減制御との統合制御を最適化する目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られたか否かの判定が行われる。

このＳ１５の判定において、需給制御と送電損失低減制御との統合制御を最適化する目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られた場合（Ｓ１５のＹＥＳ）には、その新たな運転パターンの制御指令が、制御部３０３から、対応する二次電池２０の二次電池制御システム２１へと出力される。これにより、二次電池２０は、この運転パターンにしたがって運転するように二次電池制御システム２１によって制御される（Ｓ１６）。

また、需給制御と送電損失低減制御との統合制御を最適化する目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られない場合（Ｓ１５のＮＯ）には、運転パターンの変更がない旨を示すアラームが、表示部３０４により表示され、電力系統１０の運転員に通知される（Ｓ１７）。以上のようなＳ１１〜Ｓ１７の動作を継続する（Ｓ１８のＹＥＳ）ことによって、二次電池の制御による電力系統１０の常時監視制御を実現できる。

なお、以上の制御動作の説明においては、最適解を得るための最適化手法の一例を示したが、最適化手法はこれに限定されず、他の任意の最適化手法を同様に使用可能であり、その場合にも、同様の二次電池の制御による電力系統１０の常時監視制御を実現できる。

すなわち、以上の制御動作のうち、統合制御配分決定部３０２による統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）は、一般的に、電力系統制御装置３０の一部を構成するＣＰＵなどのハードウェアを、この処理のために特化されたプログラムによって制御することで実現されるため、このプログラムの内容を適宜変更することにより、他の任意の最適化手法を同様に実現可能である。

（計画動作）
図５は、本実施形態の電力系統制御装置３０による計画動作の概略を示すフローチャートである。この図５に示すように、電力系統制御装置３０によって二次電池２０の運転計画を立案する場合には、まず、取得部３０１によって、各二次電池２０の二次電池制御システム２１から当該二次電池２０の充電量と運転スケジュールとが取得される（Ｓ２１）。

さらに、取得部３０１によって、運転計画を立案するために選択した時間帯毎に（Ｓ２２）、当該時間帯の電力系統１０の運転計画データ（需要予測に基づく電力系統への電力供給スケジュールまたは過去の計画動作で更新した最新の運転スケジュール）が電力系統１０から取得される（Ｓ２３）。

次に、Ｓ２１で取得された二次電池２０の運転スケジュールから、統合制御配分決定部３０２によって、当該時間帯における各二次電池２０の運転スケジュールがそれぞれ抽出される（Ｓ２４）。統合制御配分決定部３０２では、抽出された運転スケジュールから、各二次電池２０の当該運転スケジュールでの充放電量が仮想発電量として設定される（Ｓ２５）。ここで、「最大発電量＝二次電池の放電可能量」である。

そして、統合制御配分決定部３０２では、Ｓ２３で取得された当該時間帯における電力系統１０の運転スケジュールと、Ｓ２５で設定された仮想発電量に基づいて、統合制御効果最適化処理が行われる（Ｓ１４）。この統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）の内容は、図４に示しており、統合制御を実現する目的関数の考え方も含めて、制御動作の一部として前述した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。

また、統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）に続いて、Ｓ１５において、統合制御配分決定部３０２により、需給制御と送電損失低減制御との統合制御を最適化する目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られたか否かの判定が行われる点も、図３に示した制御動作におけるＳ１５と同様である。

このＳ１５の判定において、需給制御と送電損失低減制御との統合制御を最適化する目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られた場合（Ｓ１５のＹＥＳ）には、統合制御配分決定部３０２において、その運転パターンが各二次電池２０の新しい運転スケジュールとして更新される。そして、統合制御配分決定部３０２によって、当該二次電池２０の発電量として増加した分が充電量から減算され、新たな充電量が算出される（Ｓ２６）。

需給制御と送電損失低減制御との統合制御を最適化する目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られない場合（Ｓ１５のＮＯ）には、運転スケジュールの変更がない旨を示すアラームが、表示部３０４により表示され、電力系統１０の運転員に通知される（Ｓ２７）。

以上のようなＳ２２〜Ｓ２７の処理は、運転計画として必要とする時間帯の数だけ繰り返される（Ｓ２８のＮＯ→Ｓ２２）。例えば、時間帯の幅を１時間単位として運転計画を作成する場合、運転計画が翌日の計画作成であれば、２４時間分の処理として、Ｓ２２〜Ｓ２７の処理が２４回繰り返し行われ、また、ｎ時間先の計画作成であれば、ｎ時間分の処理として、Ｓ２２〜Ｓ２７の処理がｎ回繰り返し行われることになる。

そして、以上のような繰り返し処理の結果として、運転計画の作成が終了する（Ｓ２８のＹＥＳ）と、制御部３０３から二次電池制御システム２０に対して、新しい運転スケジュールが出力される（Ｓ２９）。

電力系統制御装置３０は、以上のような計画動作による運転スケジュールの立案を、予め定められた時間に、あるいは、定期的にｎ時間先の計画補正時などに開始するように構成されている。したがって、Ｓ２１〜Ｓ２９の一連の処理による運転スケジュールの立案の後に、引き続き、新たな運転スケジュールの立案が必要な場合（Ｓ３０のＹＥＳ）には、再びＳ２１〜Ｓ２９の処理が繰り返される。

なお、図５に示した計画動作は一例にすぎず、例えば、Ｓ２６で変化した発電機の運転スケジュール計画を考慮して、Ｓ２３で次時間以降の運転スケジュール計画データを再計算する等、種々の変形例が考えられる。また、最適化手法についても、他の任意の最適化手法を同様に使用可能であることは、制御動作について前述したとおりである。

（効果）
以上のような第１の実施形態によれば、二次電池の出力配分を変化させた場合における需給制御と送電損失低減制御の両方の効果に関する評価を行って二次電池の制御および運転スケジュールの立案を行うことができる。したがって、二次電池の本来の目的を実現すると同時に、二次電池の能力を有効活用して需給制御と送電損失低減制御の両方を統合した総合的な制御を実現し、トータルの制御効果を向上できるため、電力系統の効率的制御・最適運用が可能であり、多様な電力系統への貢献が可能となる。

すなわち、従来は、需要地域から離れた場所にあった発電機のみを制御することで、電力系統を制御していたが、本実施形態では、需要地域に近い場所に設置されている二次電池の制御を通じて、電力系統の需給制御と送電損失低減制御の両方を統合した総合的な制御を実現することで、従来に比べてより大きな効果が得られ、電力系統１０の制御をこれまで以上に容易に実現することが可能となる。

なお、本実施形態において、制御機能３１および計画機能３２が電力系統制御装置３０に、実装された場合について説明したが、変形例として、これらの機能の一部または全部を、二次電池制御システム２１に実装するようにしてもよい。また、本実施形態においては、二次電池の充電量または充放電量を仮想発電量として設定し、仮想発電機として取り扱うことで、二次電池の運転パターンを最適化する場合について説明したが、電力系統の発電機とともに一括的に取り扱って最適化することも可能である。

（第２の実施形態）
（構成）
図６は、本発明を適用した第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は本発明に係る電力系統制御装置を設けた需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御装置の各機能を実現する装置構成を示すブロック図である。

図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る電力系統制御装置３０の構成の特徴は、第１の実施形態における統合制御配分決定部３０２（図２（ｂ））を、需給制御配分決定部３０２１と送電損失低減制御配分決定部３０２２に分割した点である。

ここで、需給制御配分決定部３０２１は、需給制御への効果が最大となる二次電池の出力配分を求める部分であり、送電損失低減制御配分決定部３０２２は、送電損失低減制御への効果が最大となる二次電池の出力配分を求める部分である。そして、これらの需給制御配分決定部３０２１と送電損失低減制御配分決定部３０２２、取得部３０１、および制御部３０３の間におけるデータの受渡し関係は、取得部３０１→需給制御配分決定部３０２１→送電損失低減制御配分決定部３０２２→制御部３０３、となっている。なお、本実施形態の他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

（作用）
以上のような構成を有する第２の実施形態の電力系統制御装置３０は、図６（ａ）に示す制御機能３１および計画機能３２をそれぞれ実現する制御動作および計画動作を行う。

前述した第１の実施形態の制御動作および計画動作において、需給制御と送電損失低減制御の２つの制御を統合して、総合的に配分を決定する処理を行ったのに対して、本実施形態の制御動作および計画動作の特徴は、需給制御への効果を評価して配分を決定する処理を最初に行い、続いて、送電損失低減制御への効果を評価して配分を決定する処理を行う点である。以下には、このような特徴を有する本実施形態の電力系統制御装置の動作について説明する。

（制御動作）
図７は、本実施形態の電力系統制御装置３０による制御動作の概略を示すフローチャートである。この図７に示すように、Ｓ１１〜Ｓ１３の一連の処理、すなわち、取得部３０１によって、電力系統１０の系統状態（電圧、電流）を取得し（Ｓ１１）、二次電池２０の充電量を取得して（Ｓ１２）、仮想発電量を設定する（Ｓ１３）までの処理は、第１の実施形態と同様である。

ただし、本実施形態では、統合制御配分決定部３０２が、需給制御配分決定部３０２１と送電損失低減制御配分決定部３０２２に分割されているため、仮想発電量の設定（Ｓ１３）は、後続のＳ１４Ａの処理を行う需給制御配分決定部３０２１によって行われる。

Ｓ１１〜Ｓ１３の処理に続いて、需給制御配分決定部３０２１では、第１の実施形態の統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）の代わりに、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）が行われる。この需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）は、目的関数として、「需給制御によるコスト削減効果」のみを用いる点で、第１の実施形態の統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）と異なる。言い換えれば、この需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）は、図４に示す統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）のうち、目的関数による評価（Ｓ１４３）に用いる目的関数のみを変更したものである。

需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）の具体的な一例としては、前記式（１）で定義される「需給制御によるコスト削減効果」ｏ１を目的関数として用いて、最大にする評価を行うことで、需給制御による効果の最適化を図る。

また、この需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）に続いて、Ｓ１５Ａにおいて、需給制御配分決定部３０２１により、目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られたか否かの判定が行われる点も、需給制御配分決定部３０２１と統合制御配分決定部３０２の差異を除けば、第１の実施形態のＳ１５と同様であるが、Ｓ１５Ａにおいて判定される「目的」が、需給制御を最適化する目的である点で異なる。

そして、このＳ１５Ａにおいて、目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られた場合（Ｓ１５ＡのＹＥＳ）に、その新たな運転パターンの制御指令が、制御部３０３から出力される（Ｓ１６Ａ）点、および、目的が達成できる新たな運転パターンが得られない場合（Ｓ１５ＡのＮＯ）に、運転パターンの変更がない旨を示すアラームが、表示部３０４により表示される（Ｓ１７Ａ）点も、第１の実施形態のＳ１６、Ｓ１７の処理と同様である。

Ｓ１４Ａ〜Ｓ１７Ａの処理に続いて、送電損失低減制御配分決定部３０２２により、需給制御による最適化後の二次電池の余力を用いて、送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）が行われる。この送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）においては、目的関数として、「送電損失低減制御によるコスト削減効果」のみを用いる。

すなわち、この送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）は、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）と同様に、図４に示す統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）のうち、目的関数による評価（Ｓ１４３）に用いる目的関数のみを変更したものである。また、送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）において、二次電池の変化後の発電量選択（Ｓ１４２）で用いる二次電池の発電量については、Ｓ１６Ａで変更された値を初期値として用いることになる。

送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）の具体的な一例としては、前記式（２）で定義される「送電損失低減制御によるコスト削減効果」ｏ２を目的関数として用いて、最大にする評価を行うことで、電池余力を送電損失低減制御に適用した最適化を図る。

また、この送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）に続いて、Ｓ１５Ｂにおいて、送電損失低減制御配分決定部３０２２により、目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られたか否かの判定が行われる点も、送電損失低減制御配分決定部３０２２と統合制御配分決定部３０２の差異を除けば、第１の実施形態のＳ１５と同様であるが、Ｓ１５Ｂにおいて判定される「目的」が、送電損失低減制御を最適化する目的である点で異なる。

このＳ１５Ｂの判定結果に応じて、新たな運転パターンの制御指令が制御部３０３から出力される（Ｓ１６Ｂ）か、あるいは、運転パターンの変更がない旨を示すアラームが表示部３０４により表示される（Ｓ１７Ｂ）点も、第１の実施形態のＳ１６、Ｓ１７の処理と同様であり、また、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）後のＳ１５Ａの判定結果に応じたＳ１６Ａ、Ｓ１７Ａの処理と同様である。

以上のようなＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ１４Ａ〜Ｓ１７Ａ、Ｓ１４Ｂ〜Ｓ１７Ｂの動作を継続する（Ｓ１８のＹＥＳ）ことによって、二次電池の制御による電力系統１０の常時監視制御を実現できる。

なお、以上の制御動作の説明においては、「需給制御によるコスト削減効果」の最適解、および「送電損失低減制御によるコスト削減効果」の最適解をそれぞれ得るための最適化手法の一例を示したが、最適化手法はこれに限定されず、他の任意の最適化手法を同様に使用可能である。

本発明で使用可能な他の「需給制御によるコスト削減効果」の最適化手法としては、例えば、よく知られた発電計画手法に基づくものや、最適潮流計算に基づくもの、二次電池余力と潮流の制約を制約条件として、必要な周波数制御容量と二次電池出力との差の絶対値：ＡＢＳ（（周波数制御必要量）−Σ（二次電池出力））を最小化する方法など、種々の方法がある。

また、送電損失低減制御についても、最適潮流計算に基づくもの、図８に示すロスミニ計算手法等、各種の最適化手法が使用可能である。また、有効電力だけを用いた送電損失低減や電池のインバータ余力を活用して無効電力を用いた送電損失低減、あるいは、有効・無効電力を最適に活用した方法など、種々の方法が使用可能である。

（送電損失低減制御の最適化手法の一例：ロスミニ計算手法）
図８は、送電損失低減制御の最適化手法の一例として、ロスミニ計算手法の概略を示すフローチャートである。以下には、補足として、図７に示す送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）にこのロスミニ計算手法を使用した場合について簡単に説明する。

まず、監視点の電圧、無効電力、発電機の電圧、無効電力、調相設備（電力用コンデンサ、分路リアクトルなど）の投入状態、負荷時タップ切替変圧器のタップ位置や、送電損失計算の対象となる端子電圧、線路潮流のデータ収集を行う（Ｓ４１）。次に、図７のＳ１２で取得された二次電池２０の充電量と、Ｓ１３で設定された仮想発電量とを用いて、発電機の無効出力、調相設備の投入・開放および変圧器タップなどロスミニ計算対象の電圧、調相設備の変化に対する監視点や送電損失対象線路の電圧、無効電力の変化比率を計算する（Ｓ４２）。

そして、監視点電圧、連系線無効潮流の許容範囲に収めるために、電力系統１０全体の偏差φの大きさを判定する関数として、以下に示す式（４）を定義し、この値を減少させるように調整する（Ｓ４３）。ここで、ΔＥ_i：ｉ監視点の電圧または無効電力潮流の偏差である。
φ＝ΣΔＥ_i … 式（４）

続いて、監視点の電圧または無効電力が許容範囲に入るか、あるいは、以下に示す式（５）を満足するようになるまで計算を繰り返す（Ｓ４４のＮＯ、Ｓ４５）。ここで、ε：十分小さな定数、φ_old：直前計算で得られた偏差、φ_new：新たに計算された偏差である。
φ_old−φ_new＜ε … 式（５）

そして、監視点の電圧または無効電力が許容範囲に入るか、あるいは、上記式（５）を満足するようになった場合（Ｓ４４のＹＥＳ）には、以下に示す式（６）にしたがって、送電損失Ｌが最小になるように計算を行う（Ｓ４６）。ここで、Ｒ：抵抗、Ｐ：有効電力、Ｑ：無効電力、Ｖ：電力である。
Ｌ＝Σ（Ｐ＊Ｐ＋Ｑ＊Ｑ）×Ｒ／Ｖ² … 式（６）

さらに、監視点の電圧または無効電力潮流が許容範囲を超えないようにしながら、以下に示す式（７）を満足するようになるまでＳ４６の計算を繰り返す（Ｓ４７のＮＯ、Ｓ４８）。ここで、ε：十分小さな定数、Ｌ_old：直前計算で得られた損失、Ｌ_new：新たに計算された損失である。
Ｌ_old−Ｌ_new＜ε … 式（７）

そして、上記式（７）を満足するようになった場合（Ｓ４７のＹＥＳ）には、発電配分が決定される。また、該時間の二次電池２０の充放電量が二次電池２０の最適運転スケジュールとなる。

上記の計算を定周期（例えば１分程度）で実施し、オンラインにて調整機器を制御する処理を行うとともに、送電損失制御を最適化する目的を達成できる二次電池出力量を二次電池制御システムに対して出力する（Ｓ４９）。

その後、次に制御をするタイミングまで時間待ちを行い（Ｓ５０）、次のタイミングにおいて再び制御計算を行う場合（Ｓ５１のＹＥＳ）には、Ｓ４１に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、次のタイミングにおいて制御計算を行わない場合（Ｓ５１のＮＯ）には、処理を終了する。

（計画動作）
図９は、本実施形態の電力系統制御装置３０による計画動作の概略を示すフローチャートである。この図９に示すように、Ｓ２１〜Ｓ２５の一連の処理、すなわち、二次電池２０の充電量と運転スケジュールを取得し（Ｓ２１）、運転計画を立案するための時間帯毎（Ｓ２２）に当該時間帯の電力系統１０の運転計画データを取得し（Ｓ２３）、二次電池２０の運転スケジュールから当該時間帯の運転スケジュールを抽出し（Ｓ２４）、仮想発電量を設定する（Ｓ２５）までの処理は、第１の実施形態と同様である。

ただし、本実施形態では、統合制御配分決定部３０２が、需給制御配分決定部３０２１と送電損失低減制御配分決定部３０２２に分割されているため、仮想発電量の設定（Ｓ２５）は、本実施形態の前述した制御動作と同様に、需給制御配分決定部３０２１によって行われる。

Ｓ２１〜Ｓ２５の処理に続いて、需給制御配分決定部３０２１では、第１の実施形態の統合制御効果最適化処理（Ｓ１４）の代わりに、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）が行われる。この需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）は、本実施形態の前述した制御動作における需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）と同様である。また、この需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）に続いて、Ｓ１５Ａにおいて、需給制御配分決定部３０２１により、目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られたか否かの判定が行われる点も、本実施形態の前述した制御動作におけるＳ１５Ａと同様である。

そして、このＳ１５Ａにおいて、目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られた場合（Ｓ１５ＡのＹＥＳ）に、その運転パターンにより二次電池２０の運転スケジュールが更新され、発電量の増加分により新たな充電量が算出される点（Ｓ２６Ａ）、および、目的が達成できる新たな運転パターンが得られない場合（Ｓ１５ＡのＮＯ）に、運転スケジュールの変更がない旨を示すアラームが、表示部３０４により表示される点（Ｓ２７Ａ）は、第１の実施形態のＳ２６、Ｓ２７の処理と同様である。

Ｓ１４Ａ、Ｓ１５Ａ、Ｓ２６Ａ、Ｓ２７Ａの処理に続いて、送電損失低減制御配分決定部３０２２により、需給制御による最適化後の二次電池の余力を用いて、送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）が行われる。この送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）は、本実施形態の前述した制御動作における送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）と同様である。また、この送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）に続いて、Ｓ１５Ｂにおいて、送電損失低減制御配分決定部３０２２により、目的が達成できる二次電池の新たな運転パターンが得られたか否かの判定が行われる点も、本実施形態の前述した制御動作におけるＳ１５Ｂと同様である。

そして、このＳ１５Ｂの判定結果に応じて、新たな運転パターンにより二次電池２０の運転スケジュールが更新され、発電量の増加分により新たな充電量が算出される（Ｓ２６Ｂ）か、あるいは、運転スケジュールの変更がない旨を示すアラームが表示部３０４により表示される点（Ｓ２７Ｂ）は、第１の実施形態のＳ２６、Ｓ２７の処理と同様であり、また、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）後のＳ１５Ａの判定結果に応じたＳ１６Ａ、Ｓ１７Ａの処理と同様である。

以上のようなＳ２１〜Ｓ２５、Ｓ１４Ａ、Ｓ１５Ａ、Ｓ２６Ａ、Ｓ２７Ａ、Ｓ１４Ｂ、Ｓ１５Ｂ、Ｓ２６Ｂ、Ｓ２７Ｂ、の処理は、運転計画として必要とする時間帯の数だけ繰り返される（Ｓ２８のＮＯ→Ｓ２２）。

そして、以上のような繰り返し処理の結果として、運転計画の作成が終了する（Ｓ２８のＹＥＳ）と、制御部３０３から二次電池制御システム２０に対して、新しい運転スケジュールが出力される（Ｓ２９）。

さらに、Ｓ２１〜Ｓ２５、Ｓ１４Ａ、Ｓ１５Ａ、Ｓ２６Ａ、Ｓ２７Ａ、Ｓ１４Ｂ、Ｓ１５Ｂ、Ｓ２６Ｂ、Ｓ２７Ｂ、Ｓ２８、Ｓ２９の一連の処理による運転スケジュールの立案の後に、引き続き、新たな運転スケジュールの立案が必要な場合（Ｓ３０のＹＥＳ）には、再び同じ一連の処理が繰り返される。

（効果）
以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、二次電池の統合制御の出力配分決定にあたって、まず、需給制御への効果を評価して配分を決定する処理を行い、続いて、送電損失低減制御への効果を評価して配分を決定する処理を行うことにより、両方の効果を評価して総合的な配分を決定する場合に比べて、簡易かつ高速に統合制御を行えるという利点がある。本実施形態は、特に、需給制御によるコスト低減効果が送電損失低減制御による効果より支配的になるケースに対して、最適制御に近い配分を実現可能である。

（第３の実施形態）
（構成）
図１０は、本発明を適用した第３の実施形態を示す図であり、（ａ）は本発明に係る電力系統制御装置を設けた需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御装置の各機能を実現する装置構成を示すブロック図である。

図１０（ｂ）に示すように、本実施形態に係る電力系統制御装置３０の構成の特徴は、第２の実施形態における需給制御配分決定部３０２１と送電損失低減制御配分決定部３０２２、取得部３０１、および制御部３０３の間におけるデータの受渡し関係において、需給制御配分決定部３０２１と送電損失低減制御配分決定部３０２２を入れ替えて、取得部３０１→送電損失低減制御配分決定部３０２２→需給制御配分決定部３０２１→制御部３０３、としたものである。なお、本実施形態の他の構成は第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

（作用）
以上のような構成を有する第３の実施形態の電力系統制御装置３０は、図１１（ａ）に示す制御機能３１および計画機能３２をそれぞれ実現する制御動作および計画動作を行う。

本実施形態の制御動作および計画動作の特徴は、第２の実施形態とは逆に、送電損失低減制御への効果を評価して配分を決定する処理を最初に行い、続いて、需給制御への効果を評価して配分を決定する処理を行う点である。以下には、このような特徴を有する本実施形態の電力系統制御装置による動作のうち、第２の実施形態と異なる部分のみについて説明する。

（制御動作）
図１１は、本実施形態の電力系統制御装置３０による制御動作の概略を示すフローチャートである。この図１１に示すように、Ｓ１１〜Ｓ１３の一連の処理は、第２の実施形態と同様であるが、本実施形態において、仮想発電量の設定（Ｓ１３）は、後続のＳ１４Ｂの処理を行う送電損失低減制御配分決定部３０２２によって行われる。

すなわち、本実施形態においては、Ｓ１１〜Ｓ１３の処理に続いて、送電損失低減制御配分決定部３０２２により、送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）が行われ、送電損失低減制御による効果の最適化が図られた後、この処理結果に対する判定処理（Ｓ１５Ｂ）が行われる。この判定結果に応じて、新たな運転パターンの制御指令が制御部３０３から出力される（Ｓ１６Ｂ）か、あるいは、運転パターンの変更がない旨を示すアラームが表示部３０４により表示される（Ｓ１７Ｂ）点は、第２の実施形態のＳ１６Ｂ、Ｓ１７Ｂの処理と同様である。

Ｓ１４Ｂ〜Ｓ１７Ｂの処理に続いて、需給制御配分決定部３０２１により、送電損失低減制御による最適化後の二次電池の余力を用いて、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）が行われ、電池余力を需給制御に適用した最適化が図られた後、この処理結果に対する判定処理（Ｓ１５Ａ）が行われる。この判定結果に応じて、新たな運転パターンの制御指令が制御部３０３から出力される（Ｓ１６Ａ）か、あるいは、運転パターンの変更がない旨を示すアラームが表示部３０４により表示される（Ｓ１７Ａ）点は、第２の実施形態のＳ１６Ａ、Ｓ１７Ａの処理と同様である。

（計画動作）
図１２は、本実施形態の電力系統制御装置３０による計画動作の概略を示すフローチャートである。この図１２に示すように、Ｓ２１〜Ｓ２５の一連の処理は、第２の実施形態と同様であるが、本実施形態において、仮想発電量の設定（Ｓ２５）は、本実施形態の前述した制御動作と同様に、送電損失低減制御配分決定部３０２２によって行われる。

すなわち、Ｓ２１〜Ｓ２５の処理に続いて、送電損失低減制御配分決定部３０２２により、送電損失低減制御効果最適化処理（Ｓ１４Ｂ）が行われ、送電損失低減制御による効果の最適化が図られた後、この処理結果に対する判定処理（Ｓ１５Ｂ）が行われる。この判定結果に応じて、新たな運転パターンにより二次電池２０の運転スケジュールが更新され、発電量の増加分により新たな充電量が算出される（Ｓ２６Ｂ）か、あるいは、運転スケジュールの変更がない旨を示すアラームが表示部３０４により表示される（Ｓ２７Ｂ）点は、第２の実施形態のＳ２６Ｂ、Ｓ２７Ｂの処理と同様である。

Ｓ１４Ｂ、Ｓ１５Ｂ、Ｓ２６Ｂ、Ｓ２７Ｂの処理に続いて、需給制御配分決定部３０２１により、送電損失低減制御による最適化後の二次電池の余力を用いて、需給制御効果最適化処理（Ｓ１４Ａ）が行われ、電池余力を需給制御に適用した最適化が図られた後、この処理結果に対する判定処理（Ｓ１５Ａ）が行われる点は、本実施形態の前述した制御動作と同様である。そして、この判定結果に応じて、新たな運転パターンにより二次電池２０の運転スケジュールが更新され、発電量の増加分により新たな充電量が算出される（Ｓ２６Ａ）か、あるいは、運転スケジュールの変更がない旨を示すアラームが表示部３０４により表示される（Ｓ２７Ａ）点は、第２の実施形態のＳ２６Ａ、Ｓ２７Ａの処理と同様である。

（効果）
以上のような第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、二次電池の統合制御の出力配分決定にあたって、まず、送電損失低減制御への効果を評価して配分を決定する処理を行い、続いて、需給制御への効果を評価して配分を決定する処理を行うことにより、両方の効果を評価して総合的な配分を決定する場合に比べて、簡易かつ高速に統合制御を行えるという利点がある。本実施形態は、特に、送電損失低減制御によるコスト低減効果が需給制御による効果より支配的になるケースに対して、最適制御に近い配分を実現可能である。

（第４の実施形態）
（構成）
図１３は、本発明を適用した第４の実施形態を示す図であり、（ａ）は本発明に係る電力系統制御システムを設けた需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御システムのシステム構成を示すブロック図である。

図１３（ａ）に示すように、本実施形態に係る電力系統制御システム４０は、計画機能を実現する発電計画装置４１と制御機能を実現するリアルタイム制御装置４２から構成されている。すなわち、前述した第１〜第３の実施形態では，制御機能３１と計画機能３２を同一の電力系統制御装置３０に実装した場合を例に説明したが，本実施形態では、制御機能３１と計画機能３２を別の装置にそれぞれ実装している。

ここで、図１３（ｂ）に示すように、発電計画装置４１は、二次電池の出力配分を含めた運転スケジュール計画を事前に作成してリアルタイム制御装置４２に転送する装置であり、取得部３０１、統合制御配分決定部３０２、および表示部３０４を備えている。

また、リアルタイム制御装置４２は、発電計画装置４１から転送された運転スケジュール計画に基づき、時々刻々と変化する系統状態に応じてリアルタイムに制御指令を決定し、出力する装置であり、取得分３０１、統合制御配分決定部３０２、制御部３０３、および表示部３０４に加えて、転送された運転スケジュール計画を保存する運転スケジュール計画データベース（ＤＢ）４２ａを備えている。

（作用）
以上のような構成を有する第４の実施形態に係る電力系統制御システム４０の動作は次の通りである。

すなわち、計画機能を持つ発電計画装置４１により、二次電池の運転スケジュール計画を事前（例えば前日）に立案し、制御機能を持つリアルタイム制御装置４２に転送して、運転スケジュール計画データベース４２ａに保存しておく。そして、制御機能を持つリアルタイム制御装置４２は、運転スケジュール計画データベース４２ａに保存された運転スケジュール計画に基づき、時々刻々と変化する系統状態に応じて、需給制御と送電損失低減制御の２つの制御を統合して総合的に配分を決定し、二次電池制御システム２１に対してリアルタイムに制御指令を出力することにより、二次電池制御システム２１を通じて二次電池２０の制御を行う。

（効果）
以上のような第４の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、計画機能に特化した発電計画装置４１と、制御機能に特化したリアルタイム制御装置４２を組合せてシステム化したことにより、それぞれの機能をより効率よく実現できるため、二次電池のリアルタイム制御を通じて、電力系統の最適かつリアルタイムな統合制御が可能となる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。すなわち、図面に示したシステム構成、装置構成やフローチャートは一例にすぎず、具体的な構成や処理の流れは適宜選択可能である。また、本発明で使用する二次電池や二次電池制御システムの具体的な構成も何等制限されない。

本発明による制御対象となる電力系統の構成例を示すブロック図。 本発明を適用した第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御装置の各機能を実現する装置構成を示すブロック図。 第１の実施形態の電力系統制御装置による制御動作の概略を示すフローチャート。 図３に示す統合制御効果最適化処理の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態の電力系統制御装置による計画動作の概略を示すフローチャート。 本発明を適用した第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御装置の各機能を実現する装置構成を示すブロック図。 第２の実施形態の電力系統制御装置による制御動作の概略を示すフローチャート。 送電損失低減制御の最適化手法の一例として、ロスミニ計算手法の概略を示すフローチャート。 第２の実施形態の電力系統制御装置による計画動作の概略を示すフローチャート。 本発明を適用した第３の実施形態を示す図であり、（ａ）は需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御装置の各機能を実現する装置構成を示すブロック図。 第３の実施形態の電力系統制御装置による制御動作の概略を示すフローチャート。 第３の実施形態の電力系統制御装置による計画動作の概略を示すフローチャート。 本発明を適用した第４の実施形態を示す図であり、（ａ）は需要家構内系統の構成例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す電力系統制御システムのシステム構成を示すブロック図。 需要家における１日の需要カーブの一例を示す図。 需要家における１日の最大需要が契約電力値を超過した場合の需要カーブの一例を示す図。 二次電池を含む従来の需要家構内系統の構成例を示すブロック図。 二次電池の出力例を示す図。 二次電池により出力変動を抑えた状態の一例を示す図。 二次電池の出力例を示す図。 二次電池の導入による契約電力値の変更例を示す図。 二次電池の出力特性を示す図。 二次電池の潜在能力の一例を示す図。 電力系統の一般的な概略構成例を示すブロック図。

符号の説明

Ｌ１〜Ｌｎ…負荷
１０…電力系統
１０１…火力発電所
１０２…水力発電所
１０３…原子力発電所
１１０…送電線
１１１〜１１５…変電所
１２０，１２０ａ〜１２０ｉ…配電線
１３１〜１３４…需要家
１４１ａ〜１４１ｄ…開閉器
１４２ａ，１４２ｂ…区分開閉器
２０１〜２０４…二次電池
２０…二次電池
２１…二次電池制御システム
２１ａ…予定運転スケジュールデータベース
２２…配電線
２３…遮断器
２４…ＤＣ／ＡＣコンバータ
２５…検出器
３０…電力系統制御装置
３１…制御機能
３２…計画機能
３０１…取得部
３０２…統合制御配分決定部
３０３…制御部
３０４…表示部
３０２１…需給制御配分決定部
３０２２…送電損失低減制御配分決定部
４０…電力系統制御システム
４１…発電計画装置
４２…リアルタイム制御装置
４２ａ…運転スケジュール計画データベース

Claims (7)

1. 電力を使用する需要家側に設けられ、前記需要家に電力を供給する電力系統に接続されるとともに、前記需要家に寄与するために充放電を行う二次電池を制御することで、前記電力系統の制御を行う電力系統制御装置において、
   前記二次電池の充放電能力に関する充放電能力情報および前記電力系統の系統状態に関する系統情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得した充放電能力情報および系統状態情報の少なくとも一方を用いて、前記二次電池の出力配分を変化させた場合の、前記電力系統における効率的な電力バランスをとるための需給制御への効果と、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、前記二次電池の運転スケジュールまたは充放電量を決定する決定部と、
   前記決定部により決定した運転スケジュールまたは充放電量に基づいて前記二次電池を制御する制御部
   を備えたことを特徴とする二次電池を用いた電力系統制御装置。
2. 前記決定部は、前記需給制御への効果が最大となる前記二次電池の出力配分を求める第１の処理を行い、続いて、二次電池の残りの充放電余力を前記送電損失低減制御に配分する第２の処理を行うように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池を用いた電力系統制御装置。
3. 前記決定部は、前記送電損失低減制御への効果が最大となる前記二次電池の出力配分を求める第１の処理を行い、続いて、二次電池の残りの充放電余力を前記需給制御に配分する第２の処理を行うように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池を用いた電力系統制御装置。
4. 電力を使用する需要家側に設けられ、前記需要家に寄与するために充放電を行う二次電池の出力配分を含めた運転スケジュール計画を作成する発電計画装置において、
   前記二次電池の充放電能力に関する充放電能力情報および二次電池の既存の運転スケジュールに関する運転スケジュール情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得した充放電能力情報および運転スケジュール情報を用いて、前記二次電池の出力配分を変化させた場合の、前記電力系統における効率的な電力バランスをとるための需給制御への効果と、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、前記二次電池の運転スケジュールおよび充放電量を決定することで、二次電池の出力配分を含めた運転スケジュール計画を作成する決定部
   を備えたことを特徴とする発電計画装置。
5. 電力を使用する需要家側に設けられ、前記需要家に電力を供給する電力系統に接続されるとともに、前記需要家に寄与するために充放電を行う二次電池をリアルタイム制御することで、前記電力系統のリアルタイム制御を行うリアルタイム制御装置において、
   前記二次電池の充放電能力に関する充放電能力情報および前記電力系統の系統状態に関する系統状態情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得した充放電能力情報および系統状態情報を用いて、前記二次電池の出力配分を変化させた場合の、前記電力系統における効率的な電力バランスをとるための需給制御への効果と、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、前記二次電池の充放電量の運転パターンを決定する決定部と、
   前記決定部により決定した充放電量の運転パターンに基づいて前記二次電池をリアルタイム制御する制御部
   を備えたことを特徴とするリアルタイム制御装置。
6. 電力を使用する需要家側に設けられ、前記需要家に電力を供給する電力系統に接続されるとともに、前記需要家に寄与するために充放電を行う二次電池を制御することで、前記電力系統の制御を行う電力系統制御システムにおいて、
   請求項４に記載の発電計画装置と、請求項５に記載のリアルタイム制御装置を備え、発電計画装置により事前の運転スケジュール計画の作成を行い、作成した運転スケジュール計画に基づき、リアルタイム制御装置により系統状態に応じた前記二次電池のリアルタイム制御を行うように構成された
   ことを特徴とする二次電池を用いた電力系統制御システム。
7. 電力を使用する需要家側に設けられ、前記需要家に電力を供給する電力系統に接続されるとともに、前記需要家に寄与するために充放電を行う二次電池を制御することで、前記電力系統の制御を行う電力系統制御装置による電力系統制御方法において、
   前記電力系統制御装置は、
   制御に必要な情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得した情報に基づき、前記二次電池の運転スケジュールまたは充放電量を決定する決定部と、
   前記決定部により決定した運転スケジュールまたは充放電量に基づいて前記二次電池を制御する制御部を備え、
   前記取得部により、前記二次電池の充放電能力に関する充放電能力情報および前記電力系統の系統状態に関する系統情報を取得し、
   前記決定部により、前記取得部により取得した充放電能力情報および系統状態情報を用いて、前記二次電池の出力配分を変化させた場合の、前記電力系統における効率的な電力バランスをとるための需給制御への効果と、送配電電圧を許容範囲内に維持しながら送配電損失を低減する送電損失低減制御への効果との両方に関する評価を行うことにより、前記二次電池の運転スケジュールまたは充放電量を決定する
   ことを特徴とする二次電池を用いた電力系統制御方法。

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