JP2009095215A - 水電気分解のための電力流通制御システム、余剰電力の有効活用方法並びにその機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、商用周波数の異なる二電気事業者１ａ，１ｂが供給する電力供給領域Ａ，Ｂの境界線Ｘ，Ｙに隣接して設置する水電気分解処理を行う水素処理施設１０３において、二電気事業者１ａ，１ｂから選択的に余剰電力の供給を受けるシステム、その方法並びにその機器を提供する。
【解決手段】
水素処理施設の電力需要場所１０３を商用周波数６０Ｈｚの電力受電場所ＩＩと商用周波数５０Ｈｚの電力受電場所Ｉ、および周波数５０／６０Ｈｚの内部選択切替え電力授受場所ＩＩＩに三区分し、５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９を経て商用周波数６０Ｈｚの電力受電場所ＩＩと商用周波数５０Ｈｚの電力受電場所Ｉを内部連携することにより、三区分する電力受電場所Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩに、余剰電力の大きい電力会社１ａ，１ｂの電力を選択的に受電する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気事業者の電力供給系統に加わる不平衡負荷変動を低減する電力流通制御システム、その余剰電力を有効活用する方法並びにその機器に関する。

従来、水電気分解により水素を発生し、発生した水素をエネルギー源として利用する純水電気分解システムが研究されてきた。一方、電気事業者が電力を供給する電力系統は、最大発電量と最大負荷の間に電力安定供給のための電力供給余裕率を保持する必要があり、負荷変動率が大きいと、電力流通利用効率が低下した。

また、現在技術水準における水電気分解効率７０％以上は、水素発生効率としてあまり低い値ではないが、価格対抗する化石燃料に比較すると、設備利用率、流通取り扱い性などの点から、水素生産並びに流通価格が高価であり、経済的な水素流通システムを構築することが困難であった。

この発明が解決しようとする第一の問題点は、余剰電力領域と不足電力領域を発生する現在の電気事業者電力網の存在にある。この発明は、水素処理機器を階級分けし、余剰電力を一秒間単位に利用し、また、水素処理施設を利用し、電力系統の余剰電力領域から不足電力領域に余剰電力を流通し、電力平衡をはかる電力流通制御システムと水素燃料発電システムを組合わせたシステムを構築することを課題とする。

この発明が解決しようとする第二の問題点は、交流商用周波数５０Ｈｚと交流商用周波数６０Ｈｚの異なる交流周波数により電力を供給する二個の電力網間において、電力融通する場合、周波数変換することが必要なことである。周波数変換することなく、５０Ｈｚ、または６０Ｈｚの受電周波数において受電電力を利用し、周波数両用機器を使用し、水素処理施設内において、購入した余剰電力を質の異なるエネルギーに変換し、貯蔵し、貯蔵したエネルギーを電力に変換し、電力不足系統に電気エネルギーとして供給することにより、周波数が異なる電力供給系統間の余剰電力と不足電力の格差を縮小することを課題とする。

この発明が解決しようとする第三の問題点は、正午から十三時の間など、毎日の所定時間に、定期的に発生する電力系統の余剰電力の問題である。正午から十三時の間の電力、および深夜電力を水素処理施設内に有効に蓄積し、蓄積したエネルギーを有効活用する負荷を造成すれば、電力需給の両者にとって、有用なことである。この発明は、急速に変化し、動的に発生する瞬時余剰電力を有効活用する電力負荷の造成を課題とする。

この発明が解決しようとする第四の問題点は、正確な時計を基準に電力負荷を電力系統に選択的に接続し、または、正確な時間に電力系統から電力負荷を離脱させる技術の開発である。この発明は、正確な時間に電力負荷を制御する通信制御システムの構築を課題とする。

この発明が解決しようとする第五の問題点は、上記の課題を解決し、更に水素エネルギーを利用するシステムを構築するとき、水素エネルギー利用技術やシステムを安全に管理する管理システムが現在存在しないことである。この発明は、今後も発展を続ける水素エネルギー利用形態に対応し、水素エネルギー加工・利用設備を承認し、確認し、水素・電気料金を精算する水素流通管理業者の設立を提案することを課題とする。

問題を解決するための手段

上記第一の課題である水素処理機器を階級分けする技術は、水素処理機器を時分割管理し、運用するための基準を定め、その運用基準により水素処理機器を階級分けする。水素処理施設が二個の異なる電力系統から受電する場合、二個の電力系統間の電力余裕率を平衡化させるため、階級分けした水素処理機器を時分割に電力供給系統に接続する電力流通システムを構築する。

上記第二の課題である、商用周波数の異なる電力系統に接続する水素処理施設の場合、二個の周波数の異なる電力系統間の負荷平衡をはかるため、この発明は、商用周波数５０Ｈｚの電力を受電する５０Ｈｚ受電設備と、商用周波数６０Ｈｚの電力を受電する６０Ｈｚ受電設備と、商用周波数６０Ｈｚ、および商用周波数５０Ｈｚの電力を切替え状態に内部流通する５０／６０Ｈｚ電力授受設備を備える。５０／６０Ｈｚ電力授受設備に接続する負荷は、可変周波数負荷など、周波数変換機能を備えた二周波数５０／６０Ｈｚに対応する負荷とする。５０Ｈｚ受電設備と、６０Ｈｚ受電設備は、受電自動開閉器を経てそれぞれ商用周波数５０Ｈｚ、または商用周波数６０Ｈｚの電力系統に接続する。５０／６０Ｈｚ電力授受設備は、二個の区分自動開閉器を経て５０Ｈｚ受電設備と６０Ｈｚ受電設備に切替え可能に接続する。
水素処理施設を利用し、周波数５０Ｈｚ電力系統と、周波数６０Ｈｚ電力系統間において電力融通する方法は、

二個の電力系統の電力負荷が平衡状態にあり、受電設備が５０Ｈｚ電力供給領域内にあるとき、区分自動開閉器は、５０／６０Ｈｚ電力授受設備を５０Ｈｚ受電設備に接続し、５０／６０Ｈｚ電力授受設備と５０Ｈｚ受電設備を５０Ｈｚ電力系統に接続する。６０Ｈｚ受電設備は、６０Ｈｚ電力系統に接続する。受電設備は、５０Ｈｚ電力系統から多くの電力を受電する。

二個の電力系統の電力負荷が平衡状態にあり、受電設備が６０Ｈｚ電力供給領域内にあるとき、区分自動開閉器は、５０／６０Ｈｚ電力授受設備を６０Ｈｚ受電設備に接続し、５０／６０Ｈｚ電力授受設備と６０Ｈｚ受電設備を６０Ｈｚ電力系統に接続する。５０Ｈｚ受電設備は、５０Ｈｚ電力系統に接続する。受電設備は、６０Ｈｚ電力系統から多くの電力を受電する。

５０Ｈｚ電力供給領域内にある受電設備が接続する５０Ｈｚ電力系統が過負荷状態のとき、区分自動開閉器は、５０／６０Ｈｚ電力授受設備を５０Ｈｚ受電設備側から６０Ｈｚ受電設備側に切り替え、５０Ｈｚ電力系統の負荷を低減し、５０Ｈｚ電力系統と６０Ｈｚ電力系統の負荷平衡をはかる。

５０Ｈｚ電力供給領域内にある受電設備が５０／６０Ｈｚ周波数変換器を備えている場合、定常状態において、５０／６０Ｈｚ周波数変換器を不動作状態にし、区分自動開閉器は、５０／６０Ｈｚ電力授受設備と５０Ｈｚ受電設備を５０Ｈｚ電力系統に接続する。６０Ｈｚ受電設備は、６０Ｈｚ電力系統に接続する。５０Ｈｚ電力系統は、６０Ｈｚ電力系統よりも多くの電力を供給する。

５０Ｈｚ電力供給領域内にある受電設備が５０／６０Ｈｚ周波数変換器を備えている場合、接続する５０Ｈｚ電力系統が過負荷状態になると、５０Ｈｚ電力系統に接続する受電自動開閉器を開放する。５０／６０Ｈｚ電力授受設備は、直接６０Ｈｚ電力系統に接続し、周波数６０Ｈｚの電力を受電する。５０／６０Ｈｚ周波数変換器が起動すると、５０／６０Ｈｚ周波数変換器は、６０Ｈｚ電力系統から受電する周波数６０Ｈｚの電力を周波数５０Ｈｚに変換し、５０Ｈｚ受電設備に供給する。受電設備は、全電力を６０Ｈｚ電力系統から受電する。この場合、５０／６０Ｈｚ電力授受設備は、５０Ｈｚ電源から直接６０Ｈｚ電源に接続を切替え、５０／６０Ｈｚ周波数変換器の出力容量を節減する。

５０／６０Ｈｚ周波数変換器の電力変換容量に余裕がある場合、５０Ｈｚ受電設備を５０Ｈｚ電力領域に接続する受電自動開閉器を閉路することにより、５０／６０Ｈｚ周波数変換器を５０Ｈｚ電力系統に接続し、５０／６０Ｈｚ周波数変換器を経て６０Ｈｚ電力系統の電力を電力不足状態の５０Ｈｚ電力系統に供給し、６０Ｈｚ電力系統と、５０Ｈｚ電力系統の負荷平衡をはかる。

６０Ｈｚ電力供給領域内にある受電設備が５０／６０Ｈｚ周波数変換器を備えている場合は、５０Ｈｚ電力供給領域内にある受電設備と同様の手順により受電自動開閉器および区分自動開閉器を開閉制御する。

５０／６０Ｈｚ周波数変換器を備える受電設備に自家用発電設備を含むとき、外部指令信号により、自家用発電設備の発電電力を５０Ｈｚ電力系統、または６０Ｈｚ電力系統に選択的に供給する。

上記第三の課題である電力系統負荷の動的変動による余剰電力を有効活用するため、水素処理施設は、電力負荷機器の運用特性から、負荷機器の運転時間単位を一秒間単位負荷、一分間単位負荷、および十五分間単位負荷に階級分けする。一秒間単位負荷は、純水分解装置など、電力供給時間窓を一秒間単位に周期的に繰返しても、電力損失変動と時間当たり水素生産量の変動が少ない負荷とする。一分間単位負荷は、流体圧縮機など、起動時間を必要とし、ある程度の運転時間窓を必要とするが、連続運転を行わなくても、所望の運転目的を達成する負荷とする。十五分間単位負荷は、ある程度、長時間連続運転を行わないと、所望の運転目的を達成できない負荷とする。

上記第四の課題である正確な時間に、自動開閉器の開閉制御を行うため、および電力系統の負荷状態変動に即応し、階級分けした運転時間窓決定負荷の電源開閉制御を行うため、受電設備に電力制御節点を接続する。電力制御節点は、全地球測位システムが送信する時間信号と位置情報を受信する受信機を備え、全地球測位システムが送信する正確な時間信号と、緯度および経度を基準に自動開閉器の位置を地図上に決定し、階級分けした運転時間窓において、電力負荷の電源開閉制御を行う。

上記第五の課題である、水素エネルギー利用システムを健全且つ安全に運営するため、電気事業者と水素処理施設管理者間の電力需給契約を代行し、電力需給契約に基づく水素処理施設管理を代理仲介する水素流通管理業者を設立する。水素流通管理業者が設置する水素流通管理業者機器は、水素処理施設に設置する電力制御節点が自動開閉器を開閉制御するために必要な機能を検査する手順を記憶し、対話形式に必要な検査事項の手順を実行し、水素処理施設の設備を承認し、確認し、水素流通料金と電力料金を精算する。

発明の効果

この発明は、水素処理施設を利用し、周波数５０／６０Ｈｚの電力系統相互間を含め、電力系統間において発生する発電電力量と最大負荷間に発生する動的余剰電力の有効利用をはかろうとするもので、水素処理施設を利用し、一部の電力を周波数５０Ｈｚまたは周波数６０Ｈｚにおいて周波数変換することなく、水素処理施設内に異質のエネルギーとして蓄積することにより、余剰電力と不足電力を平衡させることができ、また、水素処理施設の設置を全国的に展開し、面状に水素処理施設の電力設備を配設するならば、電気事業者は、細かな電力平衡政策を計画し、実行可能となり、電力系統の有効運営計画の立案を可能とし、水素エネルギーの有効活用を促進することができる利点がある。

水素流通管理業者が設置する水素流通管理業者機器は、水素処理施設に設置する電力制御節点が自動開閉器を開閉制御するために必要な機能を検査する手順を記憶し、対話形式に必要な検査事項の手順を実行し、水素処理施設の設備を承認し、確認し、水素流通料金と電力料金を精算することにより、水素処理施設を設置し、管理する人の負担を軽減し、水素エネルギー利用システムの健全性を維持し、電気事業者の電力安定供給に貢献する。

図１は、本発明の第一実施例である水素処理施設など、電力需要場所１０３を示す。電力需要場所１０３は、同一電力商用周波数により電力供給する異なる電気事業者の電力供給領域Ａ，Ｂ、または同一電気事業者が供給する二系統の電力系統の電力供給境界Ｘ，Ｙに近接する電力供給領域Ｂに位置する。水素流通管理業者は、電力を供給する電気事業者と水素処理施設を管理する水素処理施設管理者間の電力流通に関する代理契約を締結する。また、水素流通管理業者と水素処理施設管理者は、水素処理施設管理者が設置する電力需要場所１０３内に配設する受電自動開閉器１０４，１０５、および区分自動開閉器１０６，１０７を選択的に自動開閉し、電力需要場所１０３を経て、電気事業者の電力系統に対し電力流通する契約を締結する。

電力需要場所１０３は、電力供給領域Ａの変電所Ａ１が供給する電力系統に電力需要場所１０３の引込み第一支柱１０１を建設し、引込み第一支柱１０１を財産並びに責任分界点とし、受電自動開閉器１０４を電力供給領域Ａの引込み第一支柱１０１に接続する。受電自動開閉器１０５は、電力供給領域Ｂの引込み第一支柱１０２を財産並びに責任分界点とし、変電所Ｂ１が供給する電力系統に接続する。
電力供給領域Ａと電力供給領域Ｂに電力を供給する電気事業者１ａ，１ｂと電力需給契約を締結するために、電力需要場所１０３をＡ領域ＩＩ、Ｂ領域Ｉ、およびＡ／Ｂ領域ＩＩＩに区分する。Ａ／Ｂ領域ＩＩＩを区分する区分自動開閉器１０６，１０７は、受電自動開閉器１０４，１０５に接続し、Ａ／Ｂ領域ＩＩＩをＢ領域Ｉ、およびＡ領域ＩＩから切離すことを可能にする。

電力需要場所１０３は、電力制御節点３０を配設し、電力制御節点３０は、分布資源位置表示番地ＵＲＬによりインタネット通信網を経て水素流通管理業者機器２０に接続し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７の開閉を制御する信号を受信する。

電力需要場所１０３に設置する電力制御節点３０は、全地球測位システムと通信する受信機を備え、全地球測位システムが送信する位置情報を基準に水素流通管理業者機器２０が発生する接続点符合化番地ＵＲＩ＝ｚｚｚを定義し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７に独特の暗号化した全地球規模符合化識別番地ＵＲＩＤを割り当てる。電力制御節点３０は、電力潮流中央制御器２２（図４参照）から受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７に対応する全地球規模符合化識別番地ＵＲＩＤと開閉指令情報を受信すると、所定の事象の状態が発生することを条件に、全地球規模符合化識別番地ＵＲＩＤに対応する 受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を開閉制御する。

電力供給領域Ａ，Ｂの電力系統が定常負荷状態のとき、電力需要場所１０３は、区分自動開閉器１０７を開放し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６を閉路することにより、電力供給領域Ａの電力をＡ領域ＩＩに受電し、電力供給領域Ｂの電力をＢ領域Ｉ、およびＡ／Ｂ領域ＩＩＩに受電する。

電力供給領域Ｂの電力系統が過負荷状態になり、閾値以上に達すると、水素流通管理業者機器２０は、インタネット通信網を経て電力制御節点３０に電力供給領域Ｂの過負荷状態信号を送信する。電力制御節点３０は、接点開放中の区分自動開閉器１０７を閉路し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を経て電力供給領域Ａ，Ｂ間に流通電流を供給する。電力制御節点３０は、受電自動開閉器１０５を開放すると、電力供給領域Ａは、電力需要場所１０３の電力負荷に全電力を供給し、過負荷状態の電力供給領域Ｂの電力系統の負荷を低減する。
過負荷状態の電力供給領域Ｂに存在する多数の電力需要場所１０３が、受電電力を電力供給領域Ａ側に切替えると、電力供給領域Ｂの負荷を大幅に低減することができる。

電力供給領域Ｂが異常な過負荷のとき、電力需要場所１０３の接点開放中の区分自動開閉器１０７を閉路し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を経て電力供給領域Ａの電力を電力供給領域Ｂに流通供給する作業において、電気事業者は、受電自動開閉器１０５の閉路を継続する要求情報を水素流通管理業者機器２０に送信し、電力制御節点３０に通報することにより、電力供給領域Ｂ内の過負荷状態を解消するために、受電自動開閉器１０５を経て電力供給領域Ａの電力を電力供給領域Ｂ内に臨時に送電することができる。

図２は、本発明の第二実施例である５０／６０Ｈｚ両用電力設備を備えた電力需要場所１０３を示す。電力需要場所１０３は、５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩを区画し、商用周波数５０Ｈｚの電力と、商用周波数６０Ｈｚの電力を５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに選択的に切替え供給する。
５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに設置する５０／６０Ｈｚ両用電力負荷設備は、インバータ装置を備えた周波数変換回転電機、直流純水電気分解水素発生器、温水器、熱交換器、蓄電池充電器、コンデンサ充電器など、電力エネルギーを蓄積可能な装置、または電力エネルギーを他のエネルギー発生物質に変換する機器または装置とし、熱交換器は、液体水素の蒸発熱を利用し、液体空気を発生するコンプレッサや、水素燃料を燃焼し、液体空気の加熱膨張特性を利用し、発電する水素燃焼発電装置の付属設備を含むものとする。

電力需要場所１０３は、電気事業者の６０Ｈｚ電力供給領域Ａと５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの電力供給境界Ｘ，Ｙに近接する５０Ｈｚ電力供給領域Ｂに位置する。水素流通管理業者は、電力需要場所１０３を管理する水素処理施設管理者を代行し、電力供給領域Ａ，Ｂに電力を供給する電気事業者と、５０／６０Ｈｚ電力流通に関する代理契約を締結する。また、水素流通管理業者は、水素処理施設管理者が設置する電力需要場所１０３内に配設する受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７、または変換器用自動開閉器１１０，１１１を選択的に自動開閉し、電力需要場所１０３を経て電気事業者に電力流通する契約を締結する。

電力需要場所１０３は、６０Ｈｚ電力供給領域Ａの変電所Ａ１が供給する電力系統に電力需要場所１０３の引込み第一支柱１０１を建設し、引込み第一支柱１０１を財産並びに責任分界点とし、受電自動開閉器１０４を６０Ｈｚ電力供給領域Ａの引込み第一支柱１０１に接続する。受電自動開閉器１０５は、５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの引込み第一支柱１０２を財産並びに責任分界点とし、変電所Ｂ１が供給する電力系統に接続する。
電力需要場所１０３は、５０Ｈｚ領域Ｉ、６０Ｈｚ領域ＩＩ、および５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに区分し、区分自動開閉器１０６，１０７は、受電自動開閉器１０４，１０５に接続し、５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに周波数５０Ｈｚ、または周波数６０Ｈｚの電力を選択的に供給することを可能にする。

電力需要場所１０３は、インタネット通信網を経て水素流通管理業者の水素流通管理業者機器２０と無線または有線通信経路を経て接続する電力制御節点３０を配設する。水素流通管理業者機器２０は、電力制御節点３０に受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７、並びに変換器用自動開閉器１１０，１１１の開閉を制御する制御信号を送信する。
電力制御節点３０は、全地球測位システムと通信する受信機を備え、全地球測位システムが送信する時間情報を基準に水素流通管理業者機器２０が発生する受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７、並びに変換器用自動開閉器１１０，１１１の開閉時間を決定し、開閉制御する。

電力供給領域Ａ，Ｂの電力系統が定常負荷状態のとき、電力需要場所１０３は、変換器用自動開閉器１１０，１１１、区分自動開閉器１０７を開放し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６を閉路することにより、６０Ｈｚ電力供給領域Ａの電力を６０Ｈｚ領域ＩＩに受電し、５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの電力を５０Ｈｚ領域Ｉと５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに受電する。５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩは、電力周波数５０Ｈｚにおいて定常運転する。

５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの電力系統が過負荷状態になり、閾値以上に達すると、水素流通管理業者機器２０は、インタネット通信網を経て電力制御節点３０に５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの過負荷状態信号を送信する。電力制御節点３０は、接点開放中の変換器用自動開閉器１１０を閉路し、周波数変換器１０９を起動する。周波数変換器１０９の電圧が定格電圧に達すると、変換器用自動開閉器１１１を閉路する。６０Ｈｚ電力供給領域Ａは、変換器用自動開閉器１１１、周波数変換器１０９を経て周波数５０Ｈｚの出力電圧を５０Ｈｚ領域Ｉと５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに供給する。
受電自動開閉器１０５を開放すると、電力需要場所１０３は、６０Ｈｚ電力供給領域Ａから全負荷電力を受電し、過負荷状態の５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの負荷を低減する。

周波数変換器１０９の出力に余裕がある場合、受電自動開閉器１０５を開放することなく、周波数変換器１０９から周波数５０Ｈｚの電力を５０Ｈｚ電力供給領域Ｂに供給し、５０Ｈｚ電力供給領域Ｂは、電力需要場所１０３から逆送される電力を５０Ｈｚ電力供給領域Ｂ内の他の電力需要場所に供給し、過負荷状態を低減する。

更に５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの電力需要が過負荷になると、電力制御節点３０は、区分自動開閉器１０６を開放し、区分自動開閉器１０７を閉路することにより、６０Ｈｚ領域ＩＩから５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩの配電母線１０８に周波数６０Ｈｚの電力を直接供給し、周波数変換器１０９の全電力を５０Ｈｚ領域Ｉと５０Ｈｚ電力供給領域Ｂに供給し、５０Ｈｚ電力供給領域Ｂの過負荷状態を低減する。
電力需要場所１０３の配電母線１０８に接続する絶縁自動開閉器１１２は、常時閉路自動開閉器とし、定常状態において、区分自動開閉器１０６、または区分自動開閉器１０７を選択的に開閉し、周波数６０Ｈｚまたは周波数５０Ｈｚの電力を５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに供給する。
正午など、急変する電力供給領域Ａと電力供給領域Ｂの両方の余剰電力を活用するとき、電力制御節点３０は、絶縁自動開閉器１１２を開放する。受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を閉路すると、絶縁自動開閉器１１２は、配電母線１０８を配電母線１０８ａと配電母線１０８ｂに二区分し、電気的に絶縁した５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに周波数５０Ｈｚの電力供給領域Ｂと周波数６０Ｈｚの電力供給領域Ａから異なる周波数の電力を供給し、急増する電力供給領域Ａと電力供給領域Ｂの両方の余剰電力を有効に活用する。
５０／６０Ｈｚ両用電力設備を備えた電力需要場所１０３を電力供給領域Ａ，Ｂの電力供給境界Ｘ，Ｙに沿い、広く、多数分散配置し、周波数変換器１０９が変換する周波数５０Ｈｚ電力と周波数６０Ｈｚ電力を電力供給領域Ａ，Ｂ間に流通させ、電力供給領域Ａ，Ｂ間の負荷の不均衡を解消する。この場合、電力需要場所１０３の５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩは、電力供給領域Ａと電力供給領域Ｂのうち、余剰電力の大きい電力供給領域から直接受電し、周波数変換器１０９が変換する電力量を節減する。

５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩが水素燃料発電装置Ｇを備えている場合、水素燃料発電装置Ｇは、周波数５０Ｈｚの発電電力を、過負荷状態の５０Ｈｚ領域Ｉに供給し、５０Ｈｚ電力供給領域Ｂに供給する電力を増加する。

図３は、本発明の電気事業者１ａと電気事業者１ｂ間における電力融通方法説明図、図４は、電力流通制御システム２１を構成する水素流通管理業者機器２０と電力制御節点３０の機能構成図を示す。

図４において、電力制御節点３０と水素流通管理業者機器２０は、インタネット通信網１２に接続し、相互に通信可能な無線通信機２６，３８、または有線通信機を経て、相互に通信する。水素流通管理業者は、電気事業者１ａ，１ｂの二電力系統から電力需要場所１０３に電力を引入れ、電力需要場所１０３を経由し、電力系統の負荷変動に対応し、業として二系統の電力系統間に電力融通する契約を電気事業者１ａ，１ｂと締結する。

図３において、水素流通管理業者は、衛星通信システム１１が送信する位置情報を基準に電気事業者１ａ，１ｂが供給する主要電力系統を地図上に図形化し、電力需要場所１０３に配設する電力制御節点３０の位置を地図上に記録する。
水素流通管理業者は、電力需要場所１０３に配設する電力制御節点３０の位置を地図上に記録する場合、電力制御節点３０を三階級に階級分けする。電力制御節点３０が接続する二電力系統の商用周波数が異なる場合、その電力制御節点３０を階級Ａとし、同一周波数の二電力系統に接続する電力制御節点３０を階級Ｂとする。その他の電力制御節点３０を階級Ｃとする。

水素流通管理業者は、一秒間単位負荷を接続する電力制御節点３０を階級Ａ１，Ｂ１、一分間単位負荷を接続する場合は、階級Ａ２，Ｂ２、十五分間単位負荷を接続する場合は、階級Ａ３，Ｂ３に階級分けする。
水素流通管理業者は、水素流通管理業者機器２０に電力潮流状態監視・契約器２８を設け、電力潮流状態監視・契約器２８は、電力制御節点３０が接続する二電力系統の過去の最大負荷曲線１ａＬ，１ｂＬと最大供給電力量１ａｐｍａｘ，１ｂｐｍａｘを基準に、電力制御節点３０ごとに二電力系統の供給余裕電力と不足電力を計算する。
承認・管理装置２７は、電気事業者１ａ，１ｂの二電力系統に接続要求する電力制御節点３０の処理能力を検査する。

二電力系統に接続要求する電力制御節点３０が承認・管理装置２７に登録申請すると、承認・管理装置２７は、所定申請内容記述欄を含む申請様式を電力制御節点３０に送信する。電力制御節点３０は、申請様式の空欄に、全地球測位システム受信機３６が受信する、衛星通信システム１１が配信する位置・経度情報を記入すると、承認・管理装置２７は、電力制御節点３０の位置を地図上の電力系統に重畳して表示し、電力供給境界線Ｘ−Ｙから電力制御節点３０までの距離を測定し、境界線までの距離の閾値と比較する。
電力供給境界線Ｘ−Ｙから電力制御節点３０までの距離が閾値以上のとき、承認・管理装置２７は、電力制御節点３０を階級Ｃに区分し、以後の電力制御節点３０が申請する申請項目の審査を中止し、コンピュータ処理作業を節減する。

電力供給境界線Ｘ−Ｙから電力制御節点３０までの距離が閾値以内のとき、承認・管理装置２７は、電力制御節点３０が申請する、電力需要場所１０３の位置と機器や装置の名称から電力制御節点３０を階級分けする。
電力制御節点３０が商用周波数５０Ｈｚと商用周波数６０Ｈｚの電力系統に接続し、一秒間単位負荷を配設するとき、階級Ａ１とし、商用周波数５０Ｈｚまたは商用周波数６０Ｈｚの単一電力系統に接続するとき、階級Ｂ１に決定する。
承認・管理装置２７は、階級分けし、決定した電力制御節点３０の認証条件を認証・確認・精算制御器２３に送出し、認証・確認・精算制御器２３は、電力制御節点３０が定めたインタネット通信規約による分布資源位置表示番地ＵＲＬと、衛星通信システム１１から受信した位置情報を符合化した接続点符合化番地ＵＲＩを対応させ、データベース２４に記憶する。
電力潮流状態監視・契約器２８は、電気事業者１ａ，１ｂと契約する制約条件内において、現在電力系統の予想最大負荷状態を監視し、予想負荷状態に対する現在電力系統情報を電力潮流中央制御器２２に送出する。

電力潮流中央制御器２２は、電力系統から受信する電力系統単位の負荷情報を集計し、現在最大負荷に対する電気事業者１ａ，１ｂの最大供給電力量１ａｐｍａｘ，１ｂｐｍａｘの差の余裕電力を監視する。電力潮流中央制御器２２は、電気事業者１ａ，１ｂと締結した契約内容を基準に、階級Ａ，Ｂ，Ｃの三階級に区分してデータベース２４に登録した電力制御節点３０の機器種別と時分割単位時間を読み出す。
電力潮流中央制御器２２は、電力制御節点３０の機器種別と時分割単位時間に対応し、電力制御節点３０が接続する電気事業者１ａ，１ｂが運営する電力系統の余剰電力、不足電力状態を支援するための制御条件を決定し、電力制御節点３０を時分割に制御するための最適電力流通制御信号を発生し、最適電力流通制御信号を電力制御節点３０に送信する。

電力制御節点３０は、電気事業者１ａ，と電気事業者１ｂ間における融通電力ａ３ｂ，ｂａの融通を中継し、または電力制御節点３０が発電する電力３ａを電気事業者１ａ，１ｂに販売電力として供給する。また、電気事業者１ａ，１ｂの余剰電力ａ３，ｂ３を購入し、電力需要場所１０３内において、貯蔵電力、空気圧、液化水素、液体空気または電気分解により生産する水素に加工し、または変換し、貯蔵する。
電力制御節点３０は、電力潮流中央制御器２２が送出する電力供給領域Ａ，Ｂの余剰電力情報を基準に、一秒間、一分間または十五分間を単位に機器または装置の運転プログラムを決定し、決定した手順により選択する機器または装置に電気事業者１ａ，１ｂから購入する余剰電力ａ３，ｂ３を割り当て、電力需要場所１０３の経済的な運用と、電気事業者１ａ，１ｂの電力安定供給に協力する。

電力需要場所１０３の配電系統構成図 周波数５０Ｈｚと周波数６０Ｈｚの異周波数領域Ａ，Ｂに接続する電力需要場所１０３の配電系統構成図 電気事業者１ａ，１ｂと電力制御節点３０間において融通する融通電力ａ３ｂ，ｂａ、購入する余剰電力ａ３，ｂ３および供給する発電電力３ａと電力系統最大負荷曲線１ａＬ，１ｂＬの相関経時特性図 電力流通制御システム２１の機能構成図

符号の説明

１ａ 電気事業者
１ｂ 電気事業者
３ａ 電力制御節点３０が発電する電力
１１ 衛星通信システム
１２ インタネット通信網
２０ 水素流通管理業者機器
２１ 電力流通制御システム
２２ 電力潮流中央制御器
２３ 認証・確認・精算制御器
２４ データベース
２６ 無線通信機
２７ 承認・管理装置
２８ 電力潮流状態監視・契約器
３０ 電力制御節点
３２ 小形コンピュータ
３６ 全地球測位システム受信機
３７ クロック信号発生器
３８ 無線通信機
１０１ 電力供給領域Ａの引込み第一支柱
１０２ 電力供給領域Ａの引込み第一支柱
１０３ 電力需要場所
１０４ 受電自動開閉器
１０５ 受電自動開閉器
１０６ 区分自動開閉器
１０７ 区分自動開閉器
１０８ 配電母線
１０８ａ 配電母線
１０８ｂ 配電母線
１０９ 周波数変換器
１１０，１１１ 変換器用自動開閉器
１１２ 絶縁自動開閉器
Ａ 電力供給領域
ａ３ 余剰電力
ａ３ｂ 融通電力
Ｂ 電力供給領域
ｂ３ 余剰電力
ｂａ 融通電力
Ａ，Ｂ，Ｃ 電力制御節点３０の階級
Ｇ 水素燃料発電装置
Ｘ−Ｙ 電力供給境界
ＵＲＩ 接続点符合化番地
ＵＲＩＤ 全地球規模符合化識別番地
ＵＲＬ 分布資源位置表示番地
Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ 電力需要場所１０３を三区分する電力需要領域

Claims (7)

1. 電気事業者１ｂの電力供給領域Ｂ内に位置する電力需要場所１０３は、電力制御節点３０を配設し、電力制御節点３０は、全地球測位システム受信機３６により衛星通信システム１１と通信し、電力需要場所１０３の地図上の位置と正確な時間情報を受信し、電力需要場所１０３に配設する受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７に独特の全地球規模識別番地ＵＲＩＤを割当て、衛星通信システム１１の時間情報に同期するクロック信号発生器３７は、正確な時間情報をコンピュータ３２に送信し、電力制御節点３０は、水素流通管理業者機器２０の電力潮流中央制御器２２が送信する制御情報により、全地球規模識別番地ＵＲＩＤによる受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を開閉制御する開閉指令信号を発生し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を閉路すると、電気事業者１ｂの電力供給領域Ｂと他の電気事業者１ａの電力供給領域Ａ、または同一電気事業者が供給する電力供給系統Ａと他の電力供給系統Ｂにより構成する二個の電力供給領域Ａ，Ｂから同時に、電力需要場所１０３を三区画するＡ領域Ｉ、Ｂ領域ＩＩおよびＡ／Ｂ領域ＩＩＩに電力を供給し、電力供給系統Ａと他の電力供給系統Ｂ間が負荷不平衡状態のとき、電力供給系統Ａと他の電力供給系統Ｂは、電力需要場所１０３の受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を経て相互に電力融通可能な電気回路構成とし、または受電自動開閉器１０５を開放すると、電力供給領域ＡからＡ領域Ｉ、Ｂ領域ＩＩおよびＡ／Ｂ領域ＩＩＩに全電力を供給し、または受電自動開閉器１０４を開放すると、電力供給領域ＢからＡ領域Ｉ、Ｂ領域ＩＩおよびＡ／Ｂ領域ＩＩＩに全電力を供給し、または受電自動開閉器１０４，１０５を閉路し、区分自動開閉器１０７を閉路、区分自動開閉器１０６を開放すると、Ｂ領域ＩＩおよびＡ／Ｂ領域ＩＩＩに電力供給領域Ａから電力を供給し、Ａ領域Ｉに電力供給領域Ｂから電力を供給し、または受電自動開閉器１０４，１０５を閉路し、区分自動開閉器１０６を閉路、区分自動開閉器１０７を開放すると、Ａ領域Ｉ、Ａ／Ｂ領域ＩＩＩに電力供給領域Ｂから電力を供給し、Ｂ領域ＩＩに電力供給領域Ａから電力を供給することにより、電力供給領域Ａと、電力供給領域Ｂから受電する電力量の割合を調整可能にする電力流通制御システム。
2. 電気事業者１ａの商用周波数６０Ｈｚの電力供給領域Ａと、電気事業者１ｂの商用周波数５０Ｈｚの電力供給領域Ｂの境界線Ｘ−Ｙに近接位置し、電力供給領域Ｂ内に位置する電力需要場所１０３の電力供給領域Ａに接続する受電自動開閉器１０４を閉路すると、電力需要場所１０３の６０Ｈｚ領域ＩＩに電力を供給し、電力供給領域Ｂに接続する受電自動開閉器１０５を閉路すると、電力需要場所１０３の５０Ｈｚ領域１に電力供給領域Ｂの電力を供給し、絶縁自動開閉器１１２の開放状態において区分する区分配電線１０８ａ，１０８ｂの両端に配設する区分自動開閉器１０６と区分自動開閉器１０７を閉路すると、区分配電線１０８ａ，１０８ｂにそれぞれ周波数６０Ｈｚと周波数５０Ｈｚの交流電力を供給する電源供給回路において、５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９の電力入出力回路に変換器用自動開閉器１１０，１１１を配設し、変換器用自動開閉器１１０，１１１を同時に閉路すると、５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９は、変換器用自動開閉器１１０から周波数６０Ｈｚの電力を入力し、または変換器用自動開閉器１１１から周波数５０Ｈｚの電力を入力し、５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９の出力を制御する同期信号により、５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９は、入力した電力を選択した出力回路に送電可能とし、電力供給領域Ａと、電力供給領域Ｂの通常の過負荷状態においては、過負荷の電源に接続する受電自動開閉器１０４または受電自動開閉器１０５を開放し、過負荷の電源から負荷を切離し、余剰電力のある電力供給領域Ａ、または電力供給領域Ｂから選択的に電力を受電することにより、過負荷状態の電力供給領域の負荷を低減し、５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９は、受電自動開閉器１０４または受電自動開閉器１０５を開放することにより無電圧状態になる５０Ｈｚ領域Ｉ、または６０Ｈｚ領域ＩＩに電力を供給し、更に、電力供給領域Ａ、または電力供給領域Ｂが過負荷になると、電気事業者１ａ，１ｂが５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９の出力容量の範囲内に過負荷領域を限定することを条件に、電気事業者１ａ，１ｂの要求により、電力制御節点３０は、電力供給領域に接続する受電自動開閉器１０４，１０５、および５０／６０Ｈｚ周波数変換器１０９の入出力端部に接続する変換器用自動開閉器１１０，１１１を閉路し、商用周波数５０Ｈｚと商用周波数６０Ｈｚにおいて電力を供給する電力供給領域Ａと、電力供給領域Ｂ間に融通電力を供給し、電力供給領域Ａと、電力供給領域Ｂ間の不平衡負荷状態を軽減する電力流通制御システム。
3. 電力需要場所１０３は、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７により受電領域を５０Ｈｚ領域Ｉ、６０Ｈｚ領域ＩＩ、５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに区分することにより、区分自動開閉器１０７を開放し、受電自動開閉器１０４，１０５、および区分自動開閉器１０６を閉路すると、５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩは、直接電力供給領域Ｂから周波数５０Ｈｚの電力の供給を受け、電力供給領域Ａの負荷を低減し、逆に、区分自動開閉器１０６を開放し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０７を閉路すると、５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩは、直接電力供給領域Ａから商用周波数６０Ｈｚの電力の供給を受け、電力供給領域Ｂの負荷を低減することを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
4. 電力需要場所１０３の配電母線１０８に接続する絶縁自動開閉器１１２は、常時閉路自動開閉器とし、区分自動開閉器１０６、または区分自動開閉器１０７を選択的に開閉すると、５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩの配電母線１０８に周波数６０Ｈｚまたは周波数５０Ｈｚの電力を選択的に供給し、電力制御節点３０が絶縁自動開閉器１１２を開放し、受電自動開閉器１０４，１０５および区分自動開閉器１０６，１０７を閉路すると、絶縁自動開閉器１１２は、配電母線１０８を配電母線１０８ａと配電母線１０８ｂに二区分し、電気的に絶縁した５０／６０Ｈｚ領域ＩＩＩに周波数５０Ｈｚの電力供給領域Ｂと周波数６０Ｈｚの電力供給領域Ａから異なる周波数の電力を受電し、電力供給領域Ａと電力供給領域Ｂの両方の余剰電力を活用可能にすることを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
5. 電力制御節点３０は、小形コンピュータ３２、記憶装置３３、表示器３４、キーボード３５を使用し、デジタル符合化データ情報を識別し、データを入力し、情報を表示することにより論理的なデータ情報処理が可能な装置とし、全地球測位システム受信機３６は、外部の衛星通信システム１１と通信し、受信した現在時間信号をクロック発生器３７に送出し、電力制御節点３１の位置情報を小形コンピュータ３２に送出し、小形コンピュータ３２は、無線通信機３８がインタネット通信網１２を経て受信する、水素流通管理業者機器２０の無線通信機２６が送信する符合化データ制御情報を評価し、電力需給計画器３９において電力制御計画情報を発生し、その電力制御計画情報を記憶装置３３に記憶し、電力需給計画器３９は、クロック発生器３７が発生する時間情報に一致した時間に計画事象が発生すると、小形コンピュータ３２に計画事象発生信号を送出し、小形コンピュータ３２は、記憶装置３３に記憶した、電力流通業者機器２１の符合化データ制御情報と、計画事象発生信号が一致するとき、開閉制御器インタフェース４０に指令制御信号を送出し、状態検出器インタフェース４１は、状態変化信号を小形コンピュータ３２に送出し、小形コンピュータ３２は、電力量計４２の計量電力量値の変化と状態変化信号を監視することにより、計画事象を健全に運営することを特徴とする電力流通制御システム。
6. 電力需要場所１０３に配設する電力負荷設備について、その電力負荷設備の運転特性を基準に、一秒間単位負荷、一分間単位負荷、および十五分間単位負荷に階級分けし、運転時間窓決定負荷とし、電力系統の余剰電力が短時間に変動する場合、一秒間単位負荷を設定した時間窓に対応し、電源に接続し、緩やかに電力系統の余剰電力が変化する場合、その余剰電力の変化に対応し、一秒間単位負荷、一分間単位負荷、および十五分間単位負荷を組合わせ、集合負荷曲線を余剰電力変化曲線に近似させることによる、余剰電力の有効活用方法。
7. 電力需要場所１０３は、電力エネルギーを蓄積可能な装置、電力エネルギーを水素など他のエネルギー物質に変換する装置、空気や水素などの気体を液化し、貯蔵する装置を階級分けし、直流純水電気分解水素発生器、温水器、熱交換器、蓄電池充電器、コンデンサ充電器を一秒間単位負荷に決定し、５０／６０Ｈｚインバータ装置を備えた空気圧縮機、電動機など回転電機を一分間単位負荷に決定し、その他の負荷を十五分間単位負荷に決定する、余剰電力を有効活用するための運転時間単位に階級分けした機器。