JP2014014223A - 電力制御システム、サーバ装置、電力需要設備用の制御装置及び電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑える。
【解決手段】電力制御システムは、電力系統網２へ逆潮流させる電力を発生させる畜エネルギー装置３５を有する複数の電力需要設備２０と、これら電力需要設備２０による逆潮流を制御するサーバ装置１０とを備えている。サーバ装置１０は、逆潮流を許可する電力需要設備２０を決定すると共に、決定した電力需要設備２０に対して逆潮流を許可する許可情報を送信するための制御を行うサーバ制御部１４を有している。電力需要設備２０は、許可情報を受信すると、畜エネルギー装置３５から電力を逆潮流させる制御を行う逆潮流制御部３６を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力系統網に逆潮流させる電力を制御する電力制御システム及び電力制御方法、並びに、この電力制御システムに含まれるサーバ装置及び電力需要設備用の制御装置に関する。

近年、電力系統網側から電力の供給を受ける住宅や工場等（電力需要設備）に、電源機器が設置されるケースが増加している。電源機器としては、太陽光発電装置や、燃料電池発電装置、蓄電池等があり、このような電源機器によって生じる電力は、この電源機器が設置されている住宅等において消費されるだけではなく、電力系統網側へ逆潮流される。

しかし、電力系統網に接続される逆潮流可能な住宅等が増加し、住宅等それぞれが自由に逆潮流を行うと、系統電圧が管理範囲の上限を超えてしまうおそれがあることから、系統電圧が管理範囲の上限を超えるような場合には、住宅等による逆潮流は制限される仕組みとなっている。
つまり、電気事業法施行規則によれば、系統電圧を１０１Ｖ±６ｖや２０２Ｖ±２０Ｖの範囲内に収める必要がある。そして、前記のような電源機器が設置されている住宅等には、逆潮流を制御するパワーコンディショナも設置されており、このパワーコンディショナには、系統電圧が管理範囲の上限を超えるような場合に、出力を抑制する機能が備えられている。

また、このような逆潮流を制限する制御を行うシステムとして、隣接する住宅等の逆潮流電力を検出する機能を備えているシステム（特許文献１参照）が提案されており、隣接する住宅間で、一斉に、電力系統網側との接続を切り離す解列処理と、電力系統網側と接続する連係処理とを切り替えて行うことにより、系統電圧が管理範囲の上限値を超えることを抑制しようとしている。

特開２００６−１８０６６０号公報

特許文献１に記載のシステムのように、各住宅において、系統電圧が管理範囲の上限値を超えることを抑制しようとしても、電力系統網に逆潮流を行う住宅が多数接続されていると、変電所に近い側の住宅が逆潮流を行うことによって、変電所から離れる程、系統電圧が上昇し（図８参照）、管理範囲の上限に達しやすくなる。
したがって、変電所から離れている住宅等のパワーコンディショナでは、逆潮流が抑制される制御が頻繁に行われ、このような住宅等では、逆潮流する機会が、変電所に近い住宅と比べると少なくなり、不公平になることがある。

そこで、本発明は、各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑制することを目的とする。

（１）本発明は、電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する複数の電力需要設備と、これら電力需要設備による逆潮流を制御するサーバ装置とを備えた電力制御システムであって、前記サーバ装置は、逆潮流を許可する電力需要設備を決定すると共に、決定した電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報を送信するための制御を行うサーバ制御部を有し、前記電力需要設備は、前記許可情報を受信すると、前記電源部から電力を逆潮流させる制御を行う逆潮流制御部を有することを特徴とする。

本発明の電力制御システムによれば、サーバ装置によって、逆潮流を許可する電力需要設備が決定されると、その電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報が送信され、この許可情報を受けた電力需要設備が逆潮流を行うため、逆潮流の機会が変電所からの距離と関係なくなり、各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑えることが可能となる。

（２）また、前記逆潮流制御部は、逆潮流を要請するための要請情報を前記サーバ装置に送信するための制御を行い、前記サーバ制御部は、前記要請情報を取得すると、当該要請情報を送信した電力需要設備の中から逆潮流を許可する電力需要設備を決定するのが好ましい。
この場合、複数の電力需要設備それぞれは、逆潮流を要請するための要請情報を送信し、サーバ制御部は、要請信号を送信した電力需要設備の中から逆潮流を許可する電力需要設備を決定し、決定した電力需要設備に逆潮流を許可する。

（３）また、前記逆潮流制御部は、逆潮流可能となる電力量の情報を含む前記要請情報を生成し、前記サーバ制御部は、前記要請情報を取得すると、前記電力量の情報に基づいて、逆潮流を許可する電力需要設備を決定するのが好ましい。
この場合、サーバ制御部は、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、電力需要設備によって逆潮流可能となる電力量を考慮することができる。

（４）また、前記サーバ制御部は、逆潮流の開始タイミングの情報を含む前記許可情報を生成するのが好ましく、この場合、電力需要設備が行う逆潮流の開始タイミングを指定することができる。
（５）また、この（４）に記載の電力制御システムにおいて、前記逆潮流制御部は、前記サーバ装置との時刻のずれを判定すると共に、このずれを解消した開始タイミングで逆潮流を開始するのが好ましい。
複数の電力需要設備間で逆潮流の開始タイミングがばらつくと、系統電圧が不安定となることがあるが、逆潮流を行う電力需要設備がサーバ装置と同期し、逆潮流の開始タイミングが指定されることで、系統電圧が不安定となるのを抑えることができる。

（６）また、前記サーバ制御部は、逆潮流させる電力量を指定する情報を含む前記許可情報を生成し、前記逆潮流制御部は、前記許可情報を取得すると、指定された電力量の逆潮流を実行する制御を行うのが好ましい。
この場合、電力系統網側へ逆潮流させる電力量が制限されている場合に、一つの電力需要設備が独占して多くの電力量を逆潮流させるのではなく、他の電力需要設備に対しても逆潮流させる機会を増やすことができる。
（７）または、前記逆潮流制御部は、予め定められている電力量の逆潮流を実行する制御を行うのが好ましい。
この場合、電力需要設備は、許可情報を受けると、予め定められている電力量の逆潮流を実行することが可能となる。また、この場合、サーバ制御部において、逆潮流させる電力量を定める処理が不要となり、制御は簡単となる。

（８）また、前記サーバ制御部は、前記許可情報を送信した前記電力需要設備については、次回以降、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、その決定の優先順位を下げるのが好ましく、この場合、逆潮流の機会が与えられる電力需要設備が偏るのを防ぎ、他の電力需要設備に対しても逆潮流の機会が与えられる。

（９）また、前記（２）（３）に記載の電力制御システムにおいて、前記サーバ制御部は、前記要請情報を送信してきた電力需要設備のうち、逆潮流を許可しなかった電力需要設備については、次回以降、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、その決定の優先順位を上げるのが好ましい。
この場合、逆潮流の機会が与えられる電力需要設備が偏るのを防ぎ、他の電力需要設備に対しても逆潮流の機会が与えられる。

（１０）また、前記サーバ制御部は、所定の時刻における電力系統網の電圧位相を計測し、当該所定の時刻と当該電圧位相との情報を含む前記許可情報を生成し、前記逆潮流制御部は、前記サーバ装置と同期する時間を基準とした前記所定の時刻における電力系統網の電圧位相を計測し、この計測した電圧位相と、前記許可情報に含まれている前記電圧位相とを比較し、これら電圧位相の差を解消したタイミングで逆潮流を開始するのが好ましい。
この場合、各電力需要設備において、逆潮流の開始タイミングを微調整することが可能となる。

（１１）また、前記電源部は、電力の蓄電及び放電が可能であるキャパシタを含むのが好ましく、この場合、電源部を安価に構成することが可能である。

（１２）また、本発明は、電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する複数の電力需要設備それぞれが行う逆潮流を制御するサーバ装置であって、逆潮流を許可する電力需要設備を決定すると共に逆潮流を許可する許可情報を生成するサーバ制御部と、決定された電力需要設備に対して前記許可情報を送信するサーバ通信部とを有していることを特徴とする。
本発明のサーバ装置によれば、サーバ制御部によって、逆潮流を許可する電力需要設備が決定されると、その電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報が、サーバ通信部によって送信される。これにより、この許可情報を受けた電力需要設備が逆潮流を行うことが可能となり、逆潮流の機会が変電所からの距離と関係なくなり、各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑えることが可能となる。

（１３）また、本発明は、電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する電力需要設備が行う逆潮流を、当該電力系統網側を管理するサーバ装置から送信される情報に基づいて制御する電力需要設備用の制御装置であって、前記サーバ装置から送信された、逆潮流を許可する許可情報を受信する通信部と、前記許可情報が受信されると、前記電源部から電力を逆潮流させる制御を行う逆潮流制御部とを有することを特徴とする。
本発明の電力需要設備用の制御装置によれば、サーバ装置から送信された逆潮流を許可する許可情報を受信すると、電源部から電力を電力系統網へ逆潮流させる制御が行われることから、逆潮流の機会が変電所からの距離と関係なくなり、各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑えることが可能となる。

（１４）また、本発明は、電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する複数の電力需要設備による逆潮流の制御を、当該電力需要設備と通信可能なサーバ装置及び当該電力需要設備が連携して行う電力制御方法であって、前記サーバ装置は、逆潮流を許可する電力需要設備を決定すると共に、決定した電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報を送信し、前記電力需要設備は、前記許可情報を受信すると、前記電源部から電力を逆潮流させる制御を行うことを特徴とする。
本発明の電力制御方法によれば、サーバ装置によって、逆潮流を許可する電力需要設備が決定されると、その電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報が送信され、この許可情報受けた電力需要設備が逆潮流を行うため、逆潮流の機会が変電所からの距離と関係なくなり、各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑えることが可能となる。

本発明によれば、各電力需要設備に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑えることが可能となる。

本発明の電力制御システムの概略構成を示す説明図である。 変電所から延びる電力線に接続され、電力系統網側へ逆潮流を行う電力需要設備の説明図である。 逆潮流の制御方法を説明するフロー図である。 ２つの電力需要設備と、サーバ装置との間で行われる処理の説明図である。 各時間スロットにおける畜エネルギー装置の電力量を表している説明図である。 各時間スロットにおける畜エネルギー装置の電力量を表している説明図である。 サーバ装置と電力需要設備との間で行われる信号の送受信を説明する説明図である。 変電所からの距離によって系統電圧が上昇することを示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔１．システムの全体構成〕
図１は、本発明の電力制御システムの概略構成を示す説明図である。この電力制御システムは、複数の電力需要設備２０と、これら電力需要設備２０を管理するサーバ装置１０と、電力線３を有する電力系統網２と、通信線７を有する通信網６とを含む。図１中、破線は通信線７を示し、実線は電力線３を示す。

電力系統網２には、複数の発電所５が発電した電力が供給され、電力系統網２の電力が変電所４を通じて各電力需要設備２０に供給される。電力需要設備２０には、住宅、ビル及び工場等が含まれる。発電所５は、火力発電所、水力発電所、大規模太陽光発電所、原子力発電所等が含まれる。そして、電力需要設備２０それぞれは、電力系統網２へ逆潮流させる電力を発電又は放電することにより生む電源部を有している。この電源部については後に説明する。

そして、通信網６により、発電所５、サーバ装置１０及び電力需要設備２０間で、各種の情報の通信が行われる。この通信方式は、例えば、光ファイバや電話回線等を利用した通信である。

サーバ装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等のコンピュータからなり、ＣＰＵを有する中央処理ユニット１１と、通信インタフェースからなる通信部１２と、ハードディスク等からなる記憶部１３とを備えている。サーバ装置１０にインストールされているコンピュータプログラムを中央処理ユニット１１が実行することで、この中央処理ユニット１１は、後に説明するサーバ制御部１４としての機能を有することができる。サーバ装置１０（サーバ制御部１４）は、複数の電力需要設備２０による逆潮流を制御する機能を有している。

各電力需要設備２０は、電力系統網２と電力線３を介して接続される分電盤２１、パワーコンディショナ３０及び発電機を備えている。この発電機としては、例えば、太陽光発電機２３、風力発電機２４があり、これらは小規模のものである。なお、発電機は、太陽光発電機２３と風力発電機２４との内の一方であってもよい。
電力需要設備２０に設置される電気機器等の負荷２２の電力は、分電盤２１から供給される。

パワーコンディショナ３０は、電力需要設備２０用の制御装置であり、通信インタフェースからなる通信部３１、ＣＰＵを有する中央処理装置３２、ＡＣ／ＤＣ変換器３３、ＤＣ／ＤＣ変換器３４及び畜エネルギー装置３５を有している。畜エネルギー装置３５は、蓄電池とすることが可能であるが、多くの蓄電を必要としない場合は、蓄電池に比べて小容量であるキャパシタ（スーパーキャパシタ）とすることもでき、キャパシタの場合、蓄電池よりも安価にパワーコンディショナ３０を構成することができる。

畜エネルギー装置３５は、発電機２３，２４によって発電された電力を一時的に蓄電することができ、また、この畜エネルギー装置３５に蓄電されている電力を電力系統網２側へ逆潮流させることができる。また、発電機２３，２４によって発電された電力を、直接的に、電力系統網２側へ逆潮流させることもできる。このように、畜エネルギー装置３５は、逆潮流させる電力を放電することにより生む電源部となり、また、発電機２３，２４は、逆潮流させる電力を発電することにより生む電源部となる。

そして、このような畜エネルギー装置３５、発電機２３，２４による電力を逆潮流させる制御を、中央処理装置３２が実行する。つまり、パワーコンディショナ３０にインストールされているコンピュータプログラムを中央処理装置３２が実行することで、この中央処理装置３２は、逆潮流制御部３６としての機能を有することができる。なお、以下では、逆潮流させる電力は、畜エネルギー装置３５から供給される電力として説明する。

〔２．電力制御システムによる逆潮流の制御の概略〕
図２は、変電所（配電用変電所）４から延びる電力線３に接続され、電力系統網２側へ逆潮流を行う電力需要設備２０の説明図である。
電力系統網２において、変電所４から各電力需要設備２０側へと延びる電力線３に、多くの電力需要設備２０が接続されており、これら電力需要設備２０それぞれが自由に逆潮流を行うと、変電所４から離れた電力線３の系統電圧は、電力系統網２の管理電圧の上限を超えるおそれがあり（図８参照）、この場合、変電所４から離れている電力需要設備２０では、変電所４に近い電力需要設備２０よりも、逆潮流を行う機会が減ってしまう。そこで、サーバ装置１０（図１参照）は、これら逆潮流が可能である電力需要設備２０と通信を行い、これら電力需要設備２０による逆潮流の実行を、以下のようにして統制する。

すなわち、管理エリア内の多数の電力需要設備２０の中から、サーバ制御部１４は、逆潮流を許可する電力需要設備２０を決定する。そして、逆潮流の許可を決定した電力需要設備２０に対して逆潮流を許可する許可情報を生成し、この許可情報を、通信部１２を通じて送信するための制御を行う。許可情報を送信するための制御には、例えば、決定した電力需要設備２０が許可情報を取得できるように、許可情報の他に決定した電力需要設備２０の識別情報を送信信号に含める制御を行う。この識別情報に基づいて、各電力需要設備２０は、自身が許可されたことを判定することが可能となる。

サーバ装置１０の通信部１２から送信された許可情報を、許可が決定された電力需要設備２０の通信部３１が受信すると、逆潮流制御部３６は、畜エネルギー装置３５、発電機２３，２４のいずれかにより発生させた電力を逆潮流させるための制御を行う。

本実施形態では、逆潮流を許可する電力需要設備２０の決定は、以下のようにして行われる。
各電力需要設備２０の逆潮流制御部３６は、自己の畜エネルギー装置３５の蓄電量（電力量）を監視し、電力量に余剰がある場合、畜エネルギー装置３５が逆潮流可能な状態にあると判定する。このように、畜エネルギー装置３５が逆潮流可能な状態にあると判定した場合、逆潮流制御部３６は、逆潮流を要請するための要請情報を生成し、この要請情報をサーバ装置１０に送信するための制御を行う。要請情報を送信するための制御には、例えば、自己（電力需要設備２０）の識別情報を送信信号（要請情報）に含める制御を行う。この識別情報に基づいて、サーバ装置１０のサーバ制御部１４は、逆潮流が可能な状態にある電力需要設備２０を判別することが可能となる。

そして、電力需要設備２０の通信部３１から送信された要請情報は、サーバ装置１０の通信部１２が受信する。なお、このように要請情報を送信する電力需要設備２０は、同時間帯に複数存在すると考えられる。
要請情報を受信したサーバ装置１０のサーバ制御部１４は、この要請情報を取得すると、この要請情報を送信した電力需要設備２０の中から逆潮流を許可する電力需要設備２０を決定する。なお、サーバ制御部１４は、電力系統網２が受け入れ可能な逆潮流電力量を監視する処理を繰り返し行っており、この受け入れ可能な逆潮流電力量に基づいて、逆潮流を許可する電力需要設備２０及びその逆潮流電力量を決定する。
以上のように、複数の電力需要設備２０それぞれは、畜エネルギー装置３５が逆潮流可能な状態にあると、要請情報を送信する。そして、要請情報を受信したサーバ制御部１４は、この要請信号を送信した複数の電力需要設備２０の中から、逆潮流を許可する電力需要設備２０を決定し、決定した電力需要設備２０に逆潮流を許可する。

〔３．電力制御システムによる逆潮流の制御の具体例〕
図３は、逆潮流の制御方法を説明するフロー図であり、各電力需要設備２０による処理を示している。逆潮流制御部３６は、畜エネルギー装置３５の蓄電量を監視し（ステップＳ１）、畜エネルギー装置３５において逆潮流可能な電力量が存在しているか否かを判定する（ステップＳ２）。逆潮流可能な電力量が有ると判定すると、逆潮流制御部３６は、要請情報を含む信号（以下、要請信号という）を通信部３１からサーバ装置１０へ送信する（ステップＳ３）。

逆潮流制御部３６は、サーバ装置１０から許可情報を受信したか否かについて判定する（ステップＳ４）。逆潮流制御部３６は、この判定を、予め設定されている時間（タイムアウト時間）について、繰り返し行う（ステップＳ５）。つまり、逆潮流制御部３６は、タイマー機能を有しており、予め設定されている時間（タイムアウト時間）内に許可情報を受信できなかった場合（ステップＳ５でＹＥＳの場合）、タイムアウト処理として、本実施形態では、ステップＳ１に戻る処理を、逆潮流制御部３６は行う。

なお、サーバ装置１０側において、要請信号（要請情報）を受信すると、サーバ制御部１４は、逆潮流を許可する電力需要設備２０を決定すると共に、逆潮流を許可することを示す許可情報を含む信号（以下、許可信号という）を、決定した電力需要設備２０へ送信する。また、本実施形態では、サーバ制御部１４は、逆潮流の開始タイミングの情報を含む許可情報を生成する。逆潮流の開始タイミングの情報とは、逆潮流を開始させる時刻の情報である。さらに、許可信号には、許可信号を送信する時刻（予定時刻）の情報を含ませる。

そして、前記タイムアウト時間に到達する前に、許可信号（許可情報）を受信することができた場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）、逆潮流制御部３６は、許可されている所定の電力量分の逆潮流を実行する制御を行う。これにより、許可信号を受信した電力需要設備２０では、畜エネルギー装置３５から所定の電力量の逆潮流が実行される（ステップＳ７）。

図４は、サーバ装置１０と、２つの電力需要設備２０−１，２０−２との間で行われる処理の説明図である。
第１の電力需要設備２０−１において、逆潮流制御部３６は、自己の畜エネルギー装置３５の電力量（残量）を監視し（図４のＢ１）、逆潮流可能な電力量が有ると判定できた場合（図４のＢ２）、要請信号をサーバ装置１０へ送信する（図４のＢ３）。なお、本実施形態では、逆潮流制御部３６は、逆潮流可能となる電力量の情報を含む要請情報を生成し、この要請情報を含む要請信号をサーバ装置１０へ送信する。
また、別の第２の電力需要設備２０−２おいて、逆潮流制御部３６は、自己の畜エネルギー装置３５の電力量（残量）を監視し（図４のＢ１０１）、逆潮流可能な電力量が有ると判定できた場合（図４のＢ１０２）、逆潮流可能となる電力量の情報を含む要請情報を生成し、この要請情報を含む要請信号をサーバ装置１０へ送信する（図４のＢ１０３）。

このようにして、複数の電力需要設備２０−１，２０−２から要請信号が送信され、サーバ装置１０において、この信号に含まれている要請情報が収集される。そして、これら要請情報に基づいて、サーバ制御部１４は、既定の割当方式により、逆潮流を許可する電力需要設備を決定し、その電力需要設備に対して許可信号を送信する（図４のＢ４、Ｂ１０４）。なお、図４の場合、双方の電力需要設備２０−１，２０−２に対して許可信号が送信されている。また、前記「既定の割当方式」については、後に説明する。

第１の電力需要設備２０−１において、逆潮流制御部３６は、許可信号中の許可情報を取得すると、許可された電力量分を逆潮流するための制御を実行する（図４のＢ５）。なお、前記「逆潮流するための制御」には、後に説明するが、逆潮流を開始するタイミングを設定する制御が含まれる。そして、電力需要設備２０−１の畜エネルギー装置３５から、所定のタイミングで、許可された電力量分の逆潮流が開始される（図４のＢ６）。
また、別である第２の電力需要設備２０−２おいて、逆潮流制御部３６は、許可信号中の許可情報を取得すると、許可された電力量分を逆潮流するための制御を実行する（図４のＢ１０５）。そして、電力需要設備２０−２の畜エネルギー装置３５から、所定のタイミングで、許可された電力量分の逆潮流が開始される（図４のＢ１０６）。

〔４．「既定の割当方式」（その１）について〕
図５は、横軸を時間スロット（ｔ０〜ｔ５）とし、各時間スロットにおける畜エネルギー装置３５の電力量を表している説明図である。なお、この時間スロットは、図３のステップＳ１からＳ７が実行可能となる時間として設定している。
図５中のクロスハッチは、各時間スロットに逆潮流を実行した電力量を示しており、シングルハッチは、時間スロット毎で畜エネルギー装置３５が蓄積している電力量であって、逆潮流していない残り電力量を示している。

また、この図５では、説明を容易とするために、逆潮流する電力量及び蓄積される電力量を、ブロックとして表示しており、ブロックの一つを、逆潮流する電力量の基本単位及び蓄積する電力量の基本単位としている。以下、一個のブロックを「１電力量」とし、二個のブロックを「２電力量」・・・ｎ個のブロックを「ｎ電力量」と定義する。時刻ｔ０では、電力需要設備２０−１の畜エネルギー装置３５は「１電力量」を蓄積している。
さらに、図５では、時間スロット毎の、新たな電力の蓄積量を「蓄積０」「蓄積１」「蓄積２」・・・「蓄積ｍ」等として示している。ｍは自然数であり、このｍはブロックの数である。電力需要設備２０それぞれでは、不定期に様々な量の電力量が蓄積される。

また、この実施形態では、畜エネルギー装置３５に少なくとも「２電力量」の蓄積がある場合、逆潮流制御部３６は、逆潮流可能な電力量が有ると判定することができる（図３のＳ２でＹＥＳ、図４のＢ２，Ｂ１０２）。

図５において、時間スロットｔ１では、電力需要設備２０−１，２０−２それぞれにおいて、畜エネルギー装置３５に少なくとも「２電力量」の蓄積があることから、電力需要設備２０−１，２０−２それぞれからサーバ装置１０へ要請信号が送信される。また、この要請信号の要請情報には、逆潮流可能となる電力量の情報を含ませる。電力需要設備２０−１からの要請情報には「３電力量」の情報が含まれ、電力需要設備２０−２からの要請情報には「２電力量」の情報が含まれる。

そして、サーバ制御部１４は、電力需要設備２０−１，２０−２それぞれから要請信号を受けるが、電力需要設備２０−１に対してのみ逆潮流を許可し、許可情報を生成し、送信し、この電力需要設備２０−１は、許可情報を受信して「２電力量」について逆潮流を行っている。これは、例えば、要請情報に含まれている逆潮流可能となる電力量の情報に基づくことができる。つまり、逆潮流可能となる電力量が多い電力需要設備（２０−１）を優先させることができる。このように、サーバ制御部１４は、逆潮流可能となる電力量の情報を含む要請情報を取得すると、その電力量の情報に基づいて、逆潮流を許可する電力需要設備を決定することができる。
なお、要請信号を送信した全ての電力需要設備（２０−１，２０−２）に対して許可信号を送信しない理由は、電力需要設備（２０−１，２０−２）からの逆潮流電力量が、電力系統網２が受け入れ可能となる総逆潮流電力量を超えないように、サーバ制御部１４が管理しているためである。

図５の実施形態では、逆潮流させる電力量が予め設定されている。つまり、各電力需要設備２０に逆潮流させる電力量は一定である。本実施形態では、各電力需要設備２０が逆潮流させる電力量は（最大で）常に「２電力量」であり、逆潮流制御部３６は、予め定められている電力量である「２電力量」の逆潮流を実行する制御を行う。この場合、許可情報を受けると、予め定められている電力量（「２電力量」）の逆潮流を各電力需要設備２０は実行することから、サーバ制御部１４において、逆潮流させる電力量を定める処理が不要となり、制御は簡単となる。

次の時間スロットｔ２では、電力需要設備２０−２において、畜エネルギー装置３５に少なくとも「２電力量」の蓄積があることから、電力需要設備２０−２から要請信号がサーバ装置１０へ送信される。サーバ制御部１４は、この電力需要設備２０−２に対して逆潮流を許可し、許可情報を生成し、送信し、電力需要設備２０−２は、「２電力量」について逆潮流を行っている。

さらに次の時間スロットｔ３では、電力需要設備２０−１，２０−３それぞれにおいて、畜エネルギー装置３５に「２電力量」の蓄積があることから、電力需要設備２０−１，２０−３それぞれから要請信号がサーバ装置１０へ送信される。サーバ制御部１４は、電力需要設備２０−１，２０−３それぞれから要請信号を受けたが、電力需要設備２０−３に対してのみ逆潮流を許可し、許可情報を生成し、送信し、この電力需要設備２０−３は、「２電力量」について逆潮流を行っている。

このように電力需要設備２０−１ではなく、電力需要設備２０−３のみに対して、逆潮流を許可する割当を行っている。つまり、サーバ制御部１４は、時間スロットｔ１において既に逆潮流を許可し許可情報を送信した電力需要設備２０−１については、次回以降である時間スロットｔ３において、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、その決定の優先順位を下げる処理を行う。この処理によれば、逆潮流の機会が与えられる電力需要設備が偏るのを防ぎ、他の電力需要設備にも逆潮流の機会が与えられる。

〔５．「既定の割当方式」（その２）について〕
図６は、図５により説明した逆潮流の割当方式と異なる他の割当方式を説明する図であるが、図６の各表示項目等は、図５と同様である。
しかし、この図６に示す実施形態では、畜エネルギー装置３５に少なくとも「１電力量」の蓄積がある場合、逆潮流制御部３６は、逆潮流可能な電力量が有ると判定することができる（図３のＳ２でＹＥＳ、図４のＢ２，Ｂ１０２）。また、図６に示す実施形態では、各電力需要設備２０も逆潮流させる電力量は、予め設定されておらず、サーバ装置１０によって指定される。つまり、逆潮流させる電力量は可変である。ただし、逆潮流させる電力量の最大値は制限されており、この例では「２電力量」を最大としている。

図６の時間スロットｔ１では、電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３それぞれにおいて、畜エネルギー装置３５に少なくとも「１電力量」の蓄積があることから、電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３それぞれから要請信号がサーバ装置１０へ送信される。サーバ制御部１４は、電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３それぞれから要請信号を受けるが、電力需要設備２０−１，２０−２に対してのみ逆潮流を許可し、許可情報を生成し、送信し、電力需要設備２０−１，２０−２それぞれは、「１電力量」について逆潮流を行っている。

なお、このサーバ制御部１４は、逆潮流させる電力量を指定する情報を含む許可情報を生成し、送信している。この例では、電力需要設備２０−１，２０−２それぞれに対して、逆潮流させる電力量を「１電力量」と指定している。そして、この許可情報を受信した電力需要設備２０−１，２０−２それぞれの逆潮流制御部３６は、許可情報を取得すると、指定された「１電力量」の逆潮流を実行する制御を行う。
この制御によれば、電力系統網２側へ逆潮流させる電力量の最大値が制限されている場合、例えば、「２電力量」を最大値として制限している場合、一つの電力需要設備（例えば設備２０−１）が独占して多くの電力量を逆潮流させるのではなく、他の電力需要設備（例えば２０−２）も分散させて逆潮流させることができ、できるだけ多くの電力需要設備に対して逆潮流させる機会を増やすことが可能となる。
なお、要請信号を送信した全ての電力需要設備（２０−１，２０−２，２０−３）に対して許可信号を送信しない理由は、電力需要設備（２０−１，２０−２，２０−３）からの逆潮流電力量が、電力系統網２が受け入れ可能となる総逆潮流電力量を超えないように、サーバ制御部１４が管理しているためである。

時間スロットｔ１において電力需要設備２０−３は要請信号を送信したにもかかわらず、許可情報を取得することができなかったため（図３のステップＳ５のＹＥＳ）、この後の時間スロットｔ２では、電力需要設備２０−３は優先される。
つまり、時間スロットｔ２では、電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３それぞれから要請信号が送信されているが、サーバ制御部１４は、時間スロットｔ１において要請情報を送信してきた電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３のうち、逆潮流を許可しなかった電力需要設備２０−３については、次回以降である時間スロットｔ２において、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、その決定の優先順位を上げる処理を行う。

そこで、時間スロットｔ２では、サーバ制御部１４は、優先される電力需要設備２０−３の他に、電力需要設備２０−１に対してのみ逆潮流を許可し、許可情報を生成し、送信し、電力需要設備２０−１，２０−３それぞれは、指定された「１電力量」について逆潮流を行っている。この処理によれば、逆潮流の機会が与えられる電力需要設備（２０−１，２０−２）が偏るのを防ぎ、他の電力需要設備（２０−３）にも逆潮流の機会が与えられる。
なお、この時間スロットｔ２において電力需要設備２０−２は要請信号を送信したにもかかわらず、許可情報を取得することができなかったため（図３のステップＳ５のＹＥＳ）、この後の時間スロットｔ３では、電力需要設備２０−２は優先される。

時間スロットｔ３では、電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３それぞれにおいて、畜エネルギー装置３５に少なくとも「１電力量」の蓄積があることから、電力需要設備２０−１，２０−２，２０−３それぞれから要請信号がサーバ装置１０へ送信される。サーバ制御部１４は、優先される電力需要設備２０−２の他、電力需要設備２０−３に対して逆潮流を許可し、許可情報を生成し、送信し、電力需要設備２０−２，２０−３それぞれは、「１電力量」について逆潮流を行う。

〔６．「逆潮流するための制御」について〕
前記のとおり、逆潮流制御部３６が行う「逆潮流するための制御」には、逆潮流を開始するタイミングを設定する制御が含まれる。この制御の具体例を説明する。図７は、サーバ装置１０と電力需要設備２０との間で行われる要請信号及び許可信号の送受信を説明する説明図である。

電力需要設備２０が要請信号を送信した時刻ｔｓは「９時１４分５８秒００」であり、許可信号を受信した時刻ｔｒは「９時１５分０２秒００」であったとする。なお、これら時刻ｔｓ、ｔｒは、電力需要設備２０の時計に基づく時刻である。
これに対して、サーバ装置１０が要請信号を受信した時刻Ｔｒは「９時１５分０１秒００」であり、許可信号を送信した時刻Ｔｓは「９時１５分０２秒００」であったとする。なお、これら時刻Ｔｒ、Ｔｓは、サーバ装置１０の時計に基づく時刻である。
そして、サーバ装置１０の時計と電力需要設備２０の時計とはそれぞれ独立しているため、両者間には時刻のズレが生じていることがある。

そこで、逆潮流制御部３６は、サーバ装置１０と電力需要設備２０との間の信号の送受信の遅延時間σを、次の式（１）により求める。
σ＝（ｔｒ−ｔｓ）−（Ｔｓ−Ｔｒ） ・・・ （１）
図７の場合、遅延時間σは、以下のとおりとなる。
σ＝（９時１５分０２秒００−９時１４分５８秒００）
−（９時１５分０２秒００−９時１５分０１秒００）
＝３秒

実際にはトラフィック状態によって送信と受信とに要する時間は同じとはならないが、ここでは、送信と受信とに要するそれぞれの時間は等しいとすると、片道の遅延時間はσの半分である１．５秒となる。なお、前記のとおり、トラフィック状態によって送受信に要する時間は変化することから、この遅延時間σについては、複数回計測し、平均値を採用するのが好ましい。

また、サーバ装置１０が送信する許可信号には、この許可信号を送信する時刻Ｔｓ（予定時刻）の情報「９時１５分０２秒００」が含まれている。
そこで、逆潮流制御部３６は、受信した許可信号に含まれる情報の中から許可信号の送信時刻Ｔｓを取得し、この送信時刻Ｔｓに前記片道の遅延時間を加算することにより、サーバ装置１０と時刻を同期させる処理を行うことができる。
つまり、図７の場合、送信時刻Ｔｓ「９時１５分０２秒００」に片道の遅延時間である「１．５秒」を加算すると「９時１５分０３秒５０」となる。この算出した時刻「９時１５分０３秒５０」（期待値）と、実際に電力需要設備２０が許可信号を受信した時刻ｔｒ「９時１５分０２秒００」（実測値）とを比較すると、電力需要設備２０（逆潮流制御部３６）は、自己の時計が、サーバ装置１０の時計と比べて、１．５秒遅れていることの判断が可能となる。

そして、逆潮流制御部３６は、この１．５秒遅れている時間のずれを解消する処理を行い、サーバ装置１０と同期させる。
そして、サーバ制御部１４によって生成され送信された許可情報には、逆潮流の開始タイミングの情報（逆潮流を開始させる時刻の情報）が含まれていることから、サーバ装置１０と同期させた時計に基づいて、許可情報で指示されている開始タイミングで、逆潮流制御部３６は、逆潮流を開始させる。例えば、逆潮流の開始タイミングとして「９時１５分０５秒００」とする情報が、許可情報に含まれている場合、逆潮流が許可された電力需要設備２０は、サーバ装置１０と同期させた時計を基準として、この「９時１５分０５秒００」に逆潮流を実際に開始する。
このように、逆潮流制御部３６は、サーバ装置１０との時刻のずれを判定すると共に、このずれを解消した開始タイミングで逆潮流を開始する制御を行う。

以上より、電力需要設備２０からの逆潮流により、電力系統網２の系統電圧が不安定とならないように、サーバ制御部１４は、所定のタイミングで、複数の電力需要設備２０それぞれから逆潮流が行われるように制御を行う必要があるが、前記のとおり、サーバ装置１０と各電力需要設備２０との間で同期しておらず、複数の電力需要設備間で逆潮流の開始タイミングがばらつくと、系統電圧が不安定となるおそれがある。そこで、本実施形態のように、各電力需要設備２０がサーバ装置１０と同期し、許可情報により指定された逆潮流の開始タイミングに基づいて逆潮流を行うことで、系統電圧が不安定となるのを抑えることができる。

また、前記のような逆潮流制御部３６が有する同期機能によって同期される時刻を更に微調整する機能、つまり、逆潮流の開始タイミングを微調整する機能も、逆潮流制御部３６は有している。
ここで、電力系統網２の周波数を５０Ｈｚとする場合、１秒間に５０回の正弦波が波打つこととなる。つまり、１つの正弦波で見ると、１８０°の電圧位相がずれた場合、これを時間に換算すると０．０１秒のずれに相当する。

サーバ制御部１４は、許可情報に、この許可信号を送信する時刻Ｔｓ（予定時刻）の情報「９時１５分０２秒００」の他に、この時刻Ｔｓにおける系統電圧（電力線３）の位相の情報も含めて生成し、送信する。
これに対して、電力需要設備２０においても、系統電圧（電力線３）の位相を計測することができる。そして、逆潮流制御部３６は、許可信号を取得し、片道の遅延時間（１．５秒）を算出すると、この遅延時間（１．５秒）を解消する時刻における位相、つまり、遅延時間（１．５秒）前の時刻における位相を求め、この求めた位相と、許可情報に含まれていた系統電圧の位相とを比較する。
そして、この比較した位相に応じて、電力需要設備２０の時計を補正する。例えば、比較した結果、位相が１８０°遅れていた場合、０．０１秒早く逆潮流を開始する。つまり、逆潮流の開始タイミングとして「９時１５分０５秒００」とする情報が許可情報に含まれているが、サーバ装置１０と同期させた時計に基づいて、０．０１秒早い「９時１５分０４秒９９」に逆潮流を開始する制御を逆潮流制御部３６は行う。

このように、サーバ制御部１４は、許可信号を送信する時刻Ｔｓ（所定の時刻）における電力系統網２の電圧位相を計測し、この時刻Ｔｓ及び計測した電圧位相の情報を含む許可情報を生成する。そして、逆潮流制御部３６は、サーバ装置１０と同期する時間を基準とした時刻Ｔｓ（所定の時刻）における電力系統網２の電圧位相を計測し、この計測した電圧位相と、許可情報に含まれている電圧位相とを比較し、これら電圧位相の差を解消したタイミングで逆潮流を開始する制御を行う。この制御により、電力需要設備２０において、逆潮流の開始タイミングを微調整することが可能となる。

〔７．本実施形態に係る電力制御システム〕
以上の構成を備えている電力制御システムによれば、サーバ装置１０によって、逆潮流を許可する電力需要設備２０が決定されると、その電力需要設備２０に対して逆潮流を許可する許可情報が送信され、この許可情報を受けた電力需要設備２０が逆潮流を行うため、例えば、逆潮流の機会が変電所４からの距離と関係なくなり、各電力需要設備２０に対する逆潮流の機会が不公平となるのを抑えることが可能となる（不公平が是正される）。
そして、電力系統網２に逆潮流可能となる電力需要設備２０をサーバ装置１０が管理していることで、電力系統網２の電力系統の安定化を図ることができ、また、系統電圧を管理範囲内に抑えるために、電力系統網２側に例えば揚水発電所やＮＡＳ電池等の大型の電力貯蔵設備を設置する必要がなくなる。

今回開示した各実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態では、電力需要設備２０が備えている発電機を、太陽光発電機及び風力発電機として説明したが、これ以外であってもよい。
また、サーバ装置と各電力需要設備との間における情報の通信方式に関して、本実施形態では、光ファイバや電話回線等を利用する場合を説明したが、この通信方式は、インターネットを用いた通信等、その他の方式を採用することができ、電力線通信や無線通信を用いても良い。

２：電力系統網 １０：サーバ装置 １２：通信部（サーバ通信部） １４：サーバ制御部 ２０：電力需要設備 ２３：太陽光発電機（電源部） ２４：風力発電機（電源部） ３０：パワーコンディショナ（電力需要設備用の制御装置） ３１：通信部 ３５：畜エネルギー装置（電源部） ３６：逆潮流制御部

Claims (14)

1. 電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する複数の電力需要設備と、これら電力需要設備による逆潮流を制御するサーバ装置とを備えた電力制御システムであって、
   前記サーバ装置は、逆潮流を許可する電力需要設備を決定すると共に、決定した電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報を送信するための制御を行うサーバ制御部を有し、
   前記電力需要設備は、前記許可情報を受信すると、前記電源部から電力を逆潮流させる制御を行う逆潮流制御部を有することを特徴とする電力制御システム。
2. 前記逆潮流制御部は、逆潮流を要請するための要請情報を前記サーバ装置に送信するための制御を行い、
   前記サーバ制御部は、前記要請情報を取得すると、当該要請情報を送信した電力需要設備の中から逆潮流を許可する電力需要設備を決定する請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記逆潮流制御部は、逆潮流可能となる電力量の情報を含む前記要請情報を生成し、
   前記サーバ制御部は、前記要請情報を取得すると、前記電力量の情報に基づいて、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する請求項２に記載の電力制御システム。
4. 前記サーバ制御部は、逆潮流の開始タイミングの情報を含む前記許可情報を生成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力制御システム。
5. 前記逆潮流制御部は、前記サーバ装置との時刻のずれを判定すると共に、このずれを解消した開始タイミングで逆潮流を開始する請求項４に記載の電力制御システム。
6. 前記サーバ制御部は、逆潮流させる電力量を指定する情報を含む前記許可情報を生成し、
   前記逆潮流制御部は、前記許可情報を取得すると、指定された電力量の逆潮流を実行する制御を行う請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力制御システム。
7. 前記逆潮流制御部は、予め定められている電力量の逆潮流を実行する制御を行う請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力制御システム。
8. 前記サーバ制御部は、前記許可情報を送信した前記電力需要設備については、次回以降、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、その決定の優先順位を下げる請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力制御システム。
9. 前記サーバ制御部は、前記要請情報を送信してきた電力需要設備のうち、逆潮流を許可しなかった電力需要設備については、次回以降、逆潮流を許可する電力需要設備を決定する際、その決定の優先順位を上げる請求項２又は３に記載の電力制御システム。
10. 前記サーバ制御部は、所定の時刻における電力系統網の電圧位相を計測し、当該所定の時刻と当該電圧位相との情報を含む前記許可情報を生成し、
    前記逆潮流制御部は、前記サーバ装置と同期する時間を基準とした前記所定の時刻における電力系統網の電圧位相を計測し、この計測した電圧位相と、前記許可情報に含まれている前記電圧位相とを比較し、これら電圧位相の差を解消したタイミングで逆潮流を開始する請求項１〜９のいずれか一項に記載の電力制御システム。
11. 前記電源部は、電力の蓄電及び放電が可能であるキャパシタを含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電力制御システム。
12. 電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する複数の電力需要設備それぞれが行う逆潮流を制御するサーバ装置であって、
    逆潮流を許可する電力需要設備を決定すると共に逆潮流を許可する許可情報を生成するサーバ制御部と、
    決定された電力需要設備に対して前記許可情報を送信するサーバ通信部と、を有していることを特徴とするサーバ装置。
13. 電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する電力需要設備が行う逆潮流を、当該電力系統網側を管理するサーバ装置から送信される情報に基づいて制御する電力需要設備用の制御装置であって、
    前記サーバ装置から送信された、逆潮流を許可する許可情報を受信する通信部と、
    前記許可情報が受信されると、前記電源部から電力を逆潮流させる制御を行う逆潮流制御部と、を有することを特徴とする電力需要設備用の制御装置。
14. 電力系統網へ逆潮流させる電力を発生させる電源部を有する複数の電力需要設備による逆潮流の制御を、当該電力需要設備と通信可能なサーバ装置及び当該電力需要設備が連携して行う電力制御方法であって、
    前記サーバ装置は、逆潮流を許可する電力需要設備を決定すると共に、決定した電力需要設備に対して逆潮流を許可する許可情報を送信し、
    前記電力需要設備は、前記許可情報を受信すると、前記電源部から電力を逆潮流させる制御を行うことを特徴とする電力制御方法。

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