JP2015159662A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】交流線の目標周波数が、電力需要者にとって好ましい値に決定され、且つ、所定の蓄電量範囲で各蓄電装置の蓄電量を均等化できるような電力供給システムを提供する。
【解決手段】蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、目標周波数が、交流線１での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲内に制限され、蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、蓄電装置４の蓄電量の変化に対する目標周波数の変化率の絶対値が相対的に大きく設定されている基準変化率領域が設定され、当該基準変化率領域に対応する蓄電装置４の蓄電量の範囲よりも小蓄電量側及び大蓄電量側に、蓄電装置４の蓄電量の変化に対する目標周波数の変化率の絶対値が、基準変化率領域での目標周波数の変化率の絶対値と比べて相対的に小さい第１の小変化率領域及び第２の小変化率領域が設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、蓄電装置と交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、複数個の自己システムが電気的に直列接続されるように、一つの自己システムが有する蓄電装置と他の一つの自己システムが有する交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を自己システム同士の間に備える電力供給システムに関する。

従来から、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、その蓄電装置と交流線とを接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備えるような電力供給システムが提案されている。例えば、特許文献１（国際公開第２０１０／１０３６５０号）に記載の電力供給システムは、複数個の自己システムが電気的に直列接続されるように、一つの自己システムが有する蓄電装置と他の一つの自己システムが有する交流線とを接続する連繋インバータ装置を自己システム同士の間に備えている。更に、複数個の自己システムのそれぞれの自立インバータ装置を、交流線での電力の電圧が目標電圧となるように及び交流線での電力の周波数が蓄電装置の蓄電量に応じて決定する目標周波数となるように動作させ、及び、一つの連繋インバータ装置を介して電気的に接続されている二つの自己システムに関して、目標周波数の高い方の自己システムから目標周波数の低い方の自己システムへ電力を供給するように連繋インバータ装置の動作を制御している。つまり、各自己システムの交流線での電力の周波数は蓄電装置の蓄電量を反映した値となっているので、連繋インバータ装置は、電気的に接続されている二つの自己システムに関して、各交流線の周波数を検出するだけで、何れの自己システムの蓄電装置の蓄電量が多いのかを知ることができる。そして、その検出した周波数の値の大小に応じて、各自己システム間で電力の融通を行うことで、各自己システムの蓄電装置の蓄電量の均等化を図ることができる。

国際公開第２０１０／１０３６５０号

特許文献１の図６には、蓄電装置の蓄電量と目標周波数との間の関係例が記載されている。しかし、特許文献１に記載されているのは、蓄電装置の蓄電量の変化と目標周波数の変化とが線形の関係にある場合の一般的な例であり、実際に電力供給システムを運用する場合において具体的にどのような観点から目標周波数を決定すれば良いのかまでは記載されていない。

例えば、交流線に対して接続されている電力需要者の電力消費装置は、本来、商用電力系統から供給される電力によって動作することを前提としている。つまり、電力消費装置は、商用電力系統から供給される電力の周波数に応じて動作するように設計されている。そのため、供給される電力の周波数が変化すると、厳密には電力消費装置の動作状態も変化することとなる。従って、交流線に対して接続されている電力需要者の電力消費装置を正常に動作させるという観点で目標周波数を決定することが必要になる。

また、特許文献１では、電力融通制御を行うことで各自己システムの蓄電装置の蓄電量を均等化できるとしても、どのような値の蓄電量で各自己システムの蓄電装置の蓄電量を均等化できるかが不明である。そのため、ある二つの自己システム間では、非常に小さい値の蓄電量で各蓄電装置の蓄電量が均衡し、別の二つの自己システム間では非常に大きい値の蓄電量で各蓄電装置の蓄電量が均衡するといったことも起こり得る。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、交流線の目標周波数が、電力需要者にとって好ましい値に決定され、且つ、所定の蓄電量範囲で各蓄電装置の蓄電量を均等化できるような電力供給システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電力供給システムの特徴構成は、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、前記蓄電装置と前記交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、
複数個の前記自己システムが電気的に直列接続されるように、一つの前記自己システムが有する前記蓄電装置と他の一つの前記自己システムが有する前記交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を前記自己システム同士の間に備える電力供給システムであって、
前記自立インバータ装置に対して電力品質制御を行わせ、前記連繋インバータ装置に対して電力融通制御を行わせる制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記電力品質制御として、一つの前記自己システムが有する前記自立インバータ装置に対して、当該一つの自己システムにおいて、前記交流線での電力の電圧が目標電圧となるように及び前記交流線での電力の周波数が前記蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数となるように前記交流線への電力供給を行わせ、並びに、
前記電力融通制御として、一つの前記自己システムに向けて他の前記自己システムから前記相互接続線を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線を構成する第１相互接続線と第２相互接続線との間に設けられる前記連繋インバータ装置に対して、当該一つの自己システム及び当該他の自己システムのそれぞれにおける前記交流線での前記目標周波数に基づいて、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させ、
複数個の前記自己システムの夫々において、
前記自立インバータ装置は、前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の関係式に従って前記蓄電装置の前記蓄電量に応じた前記目標周波数を決定し、
前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の前記関係式において、
前記目標周波数が、前記交流線での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲内に制限され、
前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の前記関係式において、前記蓄電装置の前記蓄電量の変化に対する前記目標周波数の変化率の絶対値が相対的に大きく設定されている基準変化率領域が設定され、当該基準変化率領域に対応する前記蓄電装置の前記蓄電量の範囲よりも小蓄電量側及び大蓄電量側に、前記蓄電装置の前記蓄電量の変化に対する前記目標周波数の変化率の絶対値が、前記基準変化率領域での前記目標周波数の変化率の絶対値と比べて相対的に小さい第１の小変化率領域及び第２の小変化率領域が設定されている点にある。

上記特徴構成によれば、目標周波数を決定するとき、その範囲が、交流線での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲内に制限される。その結果、交流線に接続される電力需要者の装置の動作に支障が生じないようにできる。

また、電力融通制御が行われるとき、連繋インバータ装置は、二つの自己システムのそれぞれにおける交流線での目標周波数（実際の交流線での電力の周波数もそれぞれの目標周波数と同じと見なしてよい）に基づいて、蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させる。つまり、双方の自己システムでの交流線での電力の周波数が対比された上で、電力を供給する側の自己システムになるのか、或いは、電力を受け取る側の自己システムになるのかが決定される。そのため、電力を供給する側の自己システムではその蓄電装置の蓄電量の減少が進み、電力を受け取る側の自己システムではその蓄電装置の蓄電量の減少は抑制される或いは蓄電量が増加する。

但し、本特徴構成では、蓄電装置の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、蓄電装置の蓄電量の変化に対する目標周波数の変化率の絶対値が相対的に大きく設定されている基準変化率領域が設定され、当該基準変化率領域に対応する蓄電装置の蓄電量の範囲よりも小蓄電量側及び大蓄電量側に、蓄電装置の蓄電量の変化に対する目標周波数の変化率の絶対値が、基準変化率領域での目標周波数の変化率の絶対値と比べて相対的に小さい第１の小変化率領域及び第２の小変化率領域が設定されている。つまり、蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域では、蓄電量の大小変化があるとその変化が目標周波数の変化に大きく反映されるため、電力融通制御において電力の融通を受ける側になるのか或いは電力を供給する側になるのかが蓄電量の大小変化に応じて代わり易くなる。即ち、電力の融通を受ける側になるのか或いは電力を供給する側になるのかが入れ替わり易くなり、この基準変化率領域に対応する蓄電量の範囲内で蓄電量の均衡が図られるようになる。

これに対して、蓄電量が相対的に小さい方の小変化率領域では、電力融通制御によって電力の供給を受けて蓄電装置の蓄電量が増加しても、その蓄電量の増加変化に対して目標周波数が大きくは変化しないため、そのまま電力の供給を受け続けることになる。そして、蓄電装置の蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域へと戻るように移行する。同様に、蓄電量が相対的に大きい方の小変化率領域では、電力融通制御によって他の自己システムへの電力の供給を行って蓄電装置の蓄電量が減少しても、その蓄電量の減少変化に対して目標周波数が大きく変化しないため、そのまま他の自己システムへの電力の供給を行い続けることになる。そして、蓄電装置の蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域へと戻るように移行する。

このように、第１の小変化率領域及び基準変化率領域及び第２の小変化率領域が、蓄電装置の蓄電量が増加するに伴って順に設定されていることで、各自己システムの蓄電装置の蓄電量が、基準変化率領域に対応する蓄電量の範囲内で均衡するようになる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記関係式は、前記目標周波数が、大蓄電量側で前記蓄電装置の前記蓄電量の増加に従って前記上限目標周波数又は前記下限目標周波数に収束し、小蓄電量側で前記蓄電装置の前記蓄電量の減少に従って前記下限目標周波数又は前記上限目標周波数に収束する関係式である点にある。

上記特徴構成によれば、蓄電装置の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、目標周波数は、大蓄電量側で上限目標周波数又は下限目標周波数に収束し、小蓄電量側で下限目標周波数又は上限目標周波数に収束する。つまり、この関係式を用いて目標周波数を決定することにより、上限目標周波数と下限目標周波数との間で目標周波数を最大限変化させることができる。

本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記蓄電装置の寿命を考慮して決定される前記蓄電装置の前記蓄電量に関する目標運用領域が、目標下限蓄電量と、当該目標下限蓄電量よりも大きい目標上限蓄電量との間の領域に規定され、
前記蓄電装置の前記蓄電量に関する前記目標下限蓄電量と前記目標上限蓄電量との間の領域が前記基準変化率領域に対応する点にある。

交流線に対して接続されている蓄電装置は、充電と放電とを繰り返すことで劣化が進行するが、特定の蓄電量の範囲で充電と放電とを繰り返していれば、その劣化速度が遅くなる、即ち、寿命が長くなることが知られている。従って、蓄電装置が、できるだけその蓄電量の範囲で充電と放電とを繰り返しながら使用されるようにするという観点で目標周波数を決定できれば好ましい。
そこで、本特徴構成では、蓄電装置の寿命を考慮して決定される蓄電装置の蓄電量に関する目標運用領域が、目標下限蓄電量と、当該目標下限蓄電量よりも大きい目標上限蓄電量との間の領域に規定され、蓄電装置の蓄電量に関する目標下限蓄電量と目標上限蓄電量との間の領域が基準変化率領域に対応するようにしている。その結果、上述したように、蓄電装置の蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域（目標運用領域）へと戻るようになり、或いは、蓄電装置の蓄電量が目標運用領域から外れることが抑制されるようになる。つまり、蓄電装置が、その蓄電装置の寿命が長くなるような蓄電量の範囲内（目標運用領域内）で使用されるようになる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の前記関係式において、前記目標周波数は、前記蓄電装置の前記蓄電量の関数で決定する周波数変動値を前記交流線の基準周波数に対して加算して導出される点にある。

上記特徴構成によれば、目標周波数を、蓄電装置の蓄電量の関数で決定する周波数変動値を交流線の基準周波数に対して加算して導出する場合において、目標周波数が、交流線での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下となるように、その周波数変動値が、下限変動値以上であり且つ上限変動値以下の範囲内に制限される。

本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記交流線での電力の周波数品質の観点から設定される前記上限目標周波数及び前記下限目標周波数の間の範囲は、前記交流線に接続されている装置を正常に動作させるために設定されている範囲である点にある。

上記特徴構成によれば、交流線に接続される装置が正常に動作することが担保される。

電力供給システムの構成を示す図である。 蓄電装置の蓄電量と目標周波数の周波数変動値との関係を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る電力供給システムについて説明する。
図１は、電力供給システムの構成を示す図である。この電力供給システムは、複数の電力需要者Ｄが接続されている交流線１と、蓄電装置４と、蓄電装置４と交流線１との間を自己接続線２を用いて接続する自立インバータ装置５とを有する自己システム１０を複数個備え、複数個の自己システム１０が電気的に直列接続されるように、一つの自己システム１０が有する蓄電装置４と他の一つの自己システム１０が有する交流線１との間を相互接続線３を用いて接続する連繋インバータ装置９を自己システム１０同士の間に備える。自己接続線２は、自立インバータ装置５と蓄電装置４とを接続するための第１自己接続線２ａ（２）と、自立インバータ装置５と交流線１とを接続するための第２自己接続線２ｂ（２）とで構成される。相互接続線３は、連繋インバータ装置９と蓄電装置４とを接続するための第１相互接続線３ａ（３）と、連繋インバータ装置９と交流線１とを接続するための第２相互接続線３ｂ（３）とで構成される。また、電力供給システムは、自立インバータ装置５に対して電力品質制御を行わせ、連繋インバータ装置９に対して電力融通制御を行わせる制御装置Ｃを備える。図１では、自己システム１０Ａ（１０）と自己システム１０Ｂ（１０）という二つの自己システム１０が連繋インバータ装置９を介して接続されている状態を例示しているが、電力供給システムが備える自己システム１０の数に制限は無い。

電力需要者Ｄは、交流線１から供給される電力を消費する電力消費装置６を有する。或いは、電力需要者Ｄは、電力消費装置６に加えて、発電装置７を有してもよい。電力消費装置６としては、例えば照明装置や空調装置などの一般的な装置だけでなく、その動作のために電力を消費する様々な装置を利用できる。発電装置７としては、太陽光や風力などの自然エネルギを利用して発電する太陽光発電装置や風力発電装置や、燃料を利用して発電する燃料電池などの様々な装置を利用できる。尚、図１に示すように、自己システム１０において、交流線１に発電装置７が単体で接続される場合もある。また、交流線１に接続される電力需要者Ｄの数や、その電力需要者Ｄが備える電力消費装置６や発電装置７の数や組み合わせは図示した例に限定されない。

蓄電装置４は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの蓄電池（化学電池）を利用できる。

自立インバータ装置５及び連繋インバータ装置９は、入力される電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して出力できる電力変換装置である。例えば、自立インバータ装置５及び連繋インバータ装置９は、半導体スイッチング素子などを有する回路部（図示せず）、及び、その半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御部（図示せず）などで構成される。そして、それらの半導体スイッチング素子のオン・オフが切り換えられることで、入力電力から出力電力への電力変換動作が行われる。

制御装置Ｃは、上記自立インバータ装置５及び上記連繋インバータ装置９の動作を制御可能な装置である。例えば、制御装置Ｃは、情報の入出力機能及び記憶機能及び演算処理機能などを有する装置である。尚、制御装置Ｃの機能は、自立インバータ装置５及び連繋インバータ装置９の夫々が有する制御部（図示せず）の何れか一つがマスター制御部として機能し、他の制御部がマスター制御部と情報通信を行いながらスレーブ制御部として機能することにより実現することができる。或いは、制御装置Ｃの機能は、自立インバータ装置５及び連繋インバータ装置９の夫々が有する制御部（図示せず）とは別に設けられ、それらの制御部と情報通信可能に構成されるマスター制御部によって実現することができる。

そして、制御装置Ｃは、それぞれの自己システム１０内での電力品質制御と、複数の自己システム１０の間での電力融通制御とを行う。電力品質制御は、自己システム１０の交流線１での電力の品質を一定に保つことを目的とする制御である。電力融通制御は、各自己システム１０の蓄電装置４の蓄電量の均等化を目的とする制御である。

電力品質制御について補足すると、交流線１の電力は、電力需要者Ｄの電力消費装置６によって消費されるが、電力消費装置６は、通常、この電力供給システムとは別の外部の商用電力系統から供給される電力によって動作することを前提としている。つまり、電力消費装置６は、商用電力系統から供給される電力の周波数に応じて動作するように設計されている。そのため、電力消費装置６に対して供給される電力の周波数が異なれば、厳密にはそれらの装置の動作も異なってしまう。従って、それぞれの自己システム１０の交流線１での電力の周波数を所定範囲内に保つという電力品質制御を行う必要がある。

そこで、電力品質制御として、制御装置Ｃは、一つの自己システム１０が有する自立インバータ装置５に対して、その一つの自己システム１０において、交流線１での電力の電圧が目標電圧となるように及び交流線１での電力の周波数が蓄電装置４の蓄電量に応じて決定される目標周波数となるように交流線１への電力供給を行わせる。

電力融通制御について補足すると、各自己システム１０では、交流線１の電力品質を維持する機能は、蓄電装置４を利用した自立インバータの電力品質制御によって担われるが、その電力品質制御が実施されることで蓄電装置４の蓄電量がどの程度増減するのかは、複数の自己システム１０の間で様々である。そのため、時間経過に伴って、各自己システム１０の蓄電装置４の蓄電量に差異が生じることがある。このような場合、蓄電装置４の蓄電量が多い自己システム１０から、蓄電装置４の蓄電量が少ない自己システム１０へ、電力の融通を行うことができれば、各自己システム１０間での蓄電装置４の蓄電量の均等化のために好ましい。

そこで、電力融通制御として、制御装置Ｃは、一つの自己システム１０に向けて他の自己システム１０から相互接続線３を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線３を構成する第１相互接続線３ａ（３）と第２相互接続線３ｂ（３）との間に設けられる連繋インバータ装置９に対して、当該一つの自己システム１０及び当該他の自己システム１０のそれぞれにおける交流線１での目標周波数に基づいて、蓄電装置４の蓄電量が相対的に大きい自己システム１０から、蓄電装置４の蓄電量が相対的に小さい自己システム１０へと電力を融通させる。

例えば、図１に示したように、一つの連繋インバータ装置９を介して電気的に接続されて互いに隣接している二つの自己システム１０Ａ、１０Ｂに関して、その一つの連繋インバータ装置９は、それぞれの蓄電装置４の蓄電量に応じて決定されている目標周波数に基づいて、蓄電装置４の蓄電量が相対的に大きい自己システム１０から、蓄電装置４の蓄電量が相対的に小さい自己システム１０へと電力を融通する。具体的には、連繋インバータ装置９は、自己システム１０Ａの交流線１の周波数ｆＡに関する情報と、自己システム１０Ｂの交流線１の周波数ｆＢに関する情報とを取得してそれらの値を比較し、蓄電装置４の蓄電量が相対的に大きい自己システム１０から、蓄電装置４の蓄電量が相対的に小さい自己システム１０へと電力を融通する。ここで、連繋インバータ装置９が取得する交流線１の周波数に関する情報は、各自己システム１０Ａ、１０Ｂの交流線１での実際の電力の周波数（＝目標周波数）を検出して得た値であってもよく、或いは、その目標周波数を決定する自立インバータ装置５から伝達される目標周波数値であってもよい。

次に、上述した電力品質制御において、目標周波数がどのようにして決定されるのかを説明する。
本実施形態では、自立インバータ装置５は、交流線１での電力の周波数が蓄電装置４の蓄電量が大きくなるにつれて高くなる関係で決定される目標周波数となるように制御する。この関係式の例としては、蓄電装置４の蓄電量の関数で決定する周波数変動値（例えば蓄電量が大きいほど周波数変動値が大きくなる関係など）を交流線１の基準周波数（例えば６０Ｈｚ）に対して加算して得られる値を目標周波数とするようなものがある。この場合、目標周波数：ｆと、基準周波数：ｆ０と、周波数変動値：Δｆとの関係は以下の（数式１）で表すことができる。

ｆ＝ｆ０＋Δｆ ・・・・・・・・・・（数式１）

図２は、本実施形態での蓄電装置４の蓄電量：ＳＯＣと目標周波数の周波数変動値：Δｆとの間の関係式を示す図である。目標周波数：ｆは、基準周波数：ｆ０と周波数変動値：Δｆとの和で決定されるので、図２に示す関係式は、蓄電装置４の蓄電量：ＳＯＣと目標周波数：ｆとの間の関係式を示しているとも言える。図２において、横軸は、蓄電装置４の蓄電量：ＳＯＣ（％）であり、縦軸は、周波数変動値：Δｆ（Ｈｚ）である。本実施形態では、Δｆは、図２からも分るように正の値及び負の値を取る。

図２に示すように、蓄電装置４の蓄電量：ＳＯＣと目標周波数の周波数変動値：Δｆとの間の関係式において、自立インバータ装置５は、目標周波数の周波数変動値：Δｆを、交流線１での電力の周波数品質の観点から設定される下限周波数変動値以上であり且つ上限周波数変動値以下の範囲内に制限する。目標周波数：ｆは、基準周波数：ｆ０と周波数変動値：Δｆとの和で決定されるので、図２に示す関係式は、目標周波数：ｆが、交流線１での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲内に制限されていることを表している。また、この関係式において、目標周波数は、大蓄電量側で蓄電装置４の蓄電量の増加に従って上限目標周波数に収束し、小蓄電量側で蓄電装置４の蓄電量の減少に従って下限目標周波数に収束する。つまり、この関係式を用いて目標周波数を決定することにより、上限目標周波数と下限目標周波数との間で目標周波数を最大限変化させることができる。

このように、自立インバータ装置５が交流線１での電力の周波数を意図的に変化させるとしても、その周波数の変化範囲は、交流線１での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数（＝基準周波数と下限周波数変動値との和）以上であり且つ上限目標周波数（＝基準周波数と上限周波数変動値との和）以下の範囲内に制限される。その結果、交流線１に接続される装置の動作にその品質面から支障が生じないようにできる。
例えば、交流線１の電力を消費して動作する電力消費装置６は、本来、商用電力系統から供給される電力によって動作することを前提としているため、供給される電力の周波数が変化すると、厳密にはその電力消費装置の動作状態も変化してしまう。ところが、本実施形態のように、自立インバータ装置５が変化させる交流線１の電力の周波数範囲を下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲内に制限しておくことで、交流線１に接続される電力消費装置６が正常に動作することが担保される。
また、交流線１に電力を供給する発電装置７が、交流線１での電力の周波数が正常ではないと判定するとその発電装置７自身を交流線１から解列させる又は交流線１への電力供給を停止させる保護制御を行うように構成されている場合がある。つまり、発電装置７が正常に交流線１への電力供給を行わなくなる場合がある。そのような場合であっても、自立インバータ装置５が変化させる交流線１の電力の周波数範囲を、発電装置７が交流線１での電力の周波数を正常であると判定する範囲（即ち、上述した下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲）に制限しておくことで、上述した発電装置７の保護制御が実行されることがないようにできる。

加えて、図２に示す、蓄電装置４の蓄電量と周波数変動値との間の関係式（即ち、蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式）において、蓄電装置４の蓄電量の変化に対する目標周波数の変化率の絶対値が相対的に大きく設定されている基準変化率領域が設定され、その基準変化率領域に対応する蓄電装置４の蓄電量の範囲よりも小蓄電量側及び大蓄電量側に、蓄電装置４の蓄電量の変化に対する目標周波数の変化率の絶対値が、基準変化率領域での目標周波数の変化率の絶対値と比べて相対的に小さい第１の小変化率領域及び第２の小変化率領域が設定されている。但し、蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、目標周波数は、蓄電装置４の蓄電量の変化に対して単調に変化する。

蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式において上述のような第１の小変化領域及び大変化領域及び第２の小変化領域の設定を行った場合、以下のような利点がある。
先ず、電力融通制御が行われるとき、連繋インバータ装置９は、二つの自己システム１０のそれぞれにおける交流線１での目標周波数（実際の交流線１での電力の周波数もそれぞれの目標周波数と同じと見なしてよい）に基づいて、蓄電装置４の蓄電量が相対的に大きい自己システム１０から、蓄電装置４の蓄電量が相対的に小さい自己システム１０へと電力を融通させる。つまり、双方の自己システム１０での交流線１での電力の周波数が対比された上で、電力を供給する側の自己システム１０になるのか、或いは、電力を受け取る側の自己システム１０になるのかが決定される。

そのため、電力を供給する側の自己システム１０ではその蓄電装置４の蓄電量の減少が更に進み、電力を受け取る側の自己システム１０ではその蓄電装置４の蓄電量の減少は抑制される或いは蓄電量が増加する。
但し、本実施形態では、上述したように、蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、第１の小変化率領域及び基準変化率領域及び第２の小変化率領域が、蓄電装置４の蓄電量が増加するに伴って順に設定されている。つまり、蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域では、蓄電装置４の蓄電量の大小変化があるとその変化に伴って目標周波数も大きく変化する。このように、目標周波数が大きく変化するということは、目標周波数の比較結果に基づく電力融通制御において、電力の融通を受ける側になるのか或いは電力を供給する側になるのかが代わり易くなるということである。即ち、電力の融通を受ける側になるのか或いは電力を供給する側になるのかが入れ替わり易くなり、隣接する自己システム１０間で各蓄電装置４の蓄電量の均衡が図られるようになる。

これに対して、蓄電装置４の蓄電量が上記基準変化率領域と比べて相対的に小さい又は大きい小変化率領域（第１の小変化率領域又は第２の小変化率領域）では、蓄電装置４の蓄電量の増減変化が目標周波数の変化には大きく反映されない。例えば、蓄電量が相対的に小さい側の小変化率領域では、電力融通制御において他の自己システム１０から電力の供給を受けて自身の蓄電装置４の蓄電量が増加しても、目標周波数は大きく変化しない。その結果、電力融通制御において他の自己システム１０から電力の供給を受け続けることになり、その後、蓄電装置４の蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域へと戻る。
同様に、蓄電量が相対的に大きい側の小変化率領域では、電力融通制御において他の自己システム１０への電力の供給を行って自身の蓄電装置４の蓄電量が減少しても、目標周波数が大きく変化しない。その結果、電力融通制御において他の自己システム１０へ電力の供給を行い続けることになり、その後、蓄電装置４の蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域へと戻る。

以上のように、蓄電装置４の蓄電量が小変化率領域にある場合には、電力融通制御によって蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域へと戻り易くなる。また、蓄電装置４の蓄電量が基準変化率領域にある場合には、電力融通制御によって電力の融通を受ける側になるのか或いは電力を供給する側になるのかが代わり易くなる（即ち、蓄電装置４の蓄電量が基準変化率領域内に留まるようになる）。従って、第１の小変化率領域及び基準変化率領域及び第２の小変化率領域が、蓄電装置４の蓄電量が増加するに伴って順に設定されていることで、各自己システム１０の蓄電装置４の蓄電量が、基準変化率領域に対応する蓄電量の範囲内で均衡するようになる。

更に、図２に示すように、蓄電装置４の蓄電量と目標周波数との間の関係式において、蓄電装置４の蓄電量に関する目標下限蓄電量と目標上限蓄電量との間の領域が上記基準変化率領域に対応するように設定されている。ここで、蓄電装置４の寿命を考慮して決定される蓄電装置４の蓄電量に関する目標運用領域が、目標下限蓄電量と、当該目標下限蓄電量よりも大きい目標上限蓄電量との間の領域に規定される。本実施形態では、上述したように、蓄電装置４の蓄電量が小変化率領域にある場合には、電力融通制御によって蓄電量が相対的に中間にある上記基準変化率領域へと戻り易くなり、蓄電装置４の蓄電量が基準変化率領域にある場合には、電力融通制御によって蓄電量が基準変化率領域内に留まるようになる。そして、この基準変化率領域は、蓄電装置４の寿命を考慮して決定される蓄電装置４の蓄電量に関する目標運用領域に対応する。つまり、蓄電装置４の蓄電量が目標運用領域から外れることが抑制され、或いは、蓄電装置４の蓄電量が目標運用領域内へと引き戻され易くなる。その結果、蓄電装置４の寿命が長くなるような蓄電量の範囲内（目標運用領域内）で使用されるようになる。

この目標運用領域は、蓄電装置４の種類毎に設定される。例えば、蓄電装置４は、特定の蓄電量の範囲で充電と放電とを繰り返していれば、その劣化速度が遅くなる、即ち、寿命が長くなることが知られている。そして、そのような長寿命化を達成できる蓄電量の範囲は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池など、蓄電装置４の種類毎に異なる。従って、蓄電装置４の種類毎に、その長寿命化を達成できる蓄電量の範囲を目標運用領域に設定すればよい。

＜別実施形態＞
上記実施形態では、図２に示したような蓄電装置４の蓄電量と目標周波数（周波数変動値）との間の関係式を例示したが、図２は単に例示目的で示した関係式であり、適宜変更可能である。
例えば、図２に示した関係式は、蓄電装置４の蓄電量が大きくなるにつれて目標周波数が単調に高くなる関係であったが、これとは逆に、蓄電装置４の蓄電量が大きくなるにつれて目標周波数が単調に低くなる関係であってもよい。このような関係の場合、図２に示した関係式は、目標周波数が、大蓄電量側で蓄電装置４の蓄電量の増加に従って下限目標周波数に収束し、小蓄電量側で蓄電装置４の蓄電量の減少に従って上限目標周波数に収束する関係式となる。
また、図２では、蓄電装置４の蓄電量と目標周波数（周波数変動値）との間の関係式を、基準変化率領域を中心とした点対称の曲線で規定したが、非対称な曲線で蓄電装置４の蓄電量と目標周波数（周波数変動値）との間の関係式を規定してもよい。更に、図２に示した関係式において、蓄電装置４の蓄電量変化に対する目標周波数（周波数変動値）の変化率の大きさも、適宜変更可能である。

本発明は、交流線１の目標周波数が、電力需要者Ｄにとって好ましい値に決定され、且つ、所定の蓄電量範囲で各蓄電装置４の蓄電量を均等化できるような電力供給システムに利用できる。

１ ：交流線
２ ：自己接続線
２ａ ：第１自己接続線
２ｂ ：第２自己接続線
３ ：相互接続線
４ ：蓄電装置
５ ：自立インバータ装置
６ ：電力消費装置
７ ：発電装置
９ ：連繋インバータ装置
１０ ：自己システム
１０Ａ ：自己システム
１０Ｂ ：自己システム
Ｃ ：制御装置
Ｄ ：電力需要者
ｆＡ ：周波数
ｆＢ ：周波数

Claims (5)

1. 複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、前記蓄電装置と前記交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、
   複数個の前記自己システムが電気的に直列接続されるように、一つの前記自己システムが有する前記蓄電装置と他の一つの前記自己システムが有する前記交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を前記自己システム同士の間に備える電力供給システムであって、
   前記自立インバータ装置に対して電力品質制御を行わせ、前記連繋インバータ装置に対して電力融通制御を行わせる制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記電力品質制御として、一つの前記自己システムが有する前記自立インバータ装置に対して、当該一つの自己システムにおいて、前記交流線での電力の電圧が目標電圧となるように及び前記交流線での電力の周波数が前記蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数となるように前記交流線への電力供給を行わせ、並びに、
   前記電力融通制御として、一つの前記自己システムに向けて他の前記自己システムから前記相互接続線を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線を構成する第１相互接続線と第２相互接続線との間に設けられる前記連繋インバータ装置に対して、当該一つの自己システム及び当該他の自己システムのそれぞれにおける前記交流線での前記目標周波数に基づいて、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させ、
   複数個の前記自己システムの夫々において、
   前記自立インバータ装置は、前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の関係式に従って前記蓄電装置の前記蓄電量に応じた前記目標周波数を決定し、
   前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の前記関係式において、前記目標周波数が、前記交流線での電力の周波数品質の観点から設定される下限目標周波数以上であり且つ上限目標周波数以下の範囲内に制限され、
   前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の前記関係式において、前記蓄電装置の前記蓄電量の変化に対する前記目標周波数の変化率の絶対値が相対的に大きく設定されている基準変化率領域が設定され、当該基準変化率領域に対応する前記蓄電装置の前記蓄電量の範囲よりも小蓄電量側及び大蓄電量側に、前記蓄電装置の前記蓄電量の変化に対する前記目標周波数の変化率の絶対値が、前記基準変化率領域での前記目標周波数の変化率の絶対値と比べて相対的に小さい第１の小変化率領域及び第２の小変化率領域が設定されている電力供給システム。
2. 前記関係式は、前記目標周波数が、大蓄電量側で前記蓄電装置の前記蓄電量の増加に従って前記上限目標周波数又は前記下限目標周波数に収束し、小蓄電量側で前記蓄電装置の前記蓄電量の減少に従って前記下限目標周波数又は前記上限目標周波数に収束する関係式である請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記蓄電装置の寿命を考慮して決定される前記蓄電装置の前記蓄電量に関する目標運用領域が、目標下限蓄電量と、当該目標下限蓄電量よりも大きい目標上限蓄電量との間の領域に規定され、
   前記蓄電装置の前記蓄電量に関する前記目標下限蓄電量と前記目標上限蓄電量との間の領域が前記基準変化率領域に対応する請求項１又は２に記載の電力供給システム。
4. 前記蓄電装置の前記蓄電量と前記目標周波数との間の前記関係式において、前記目標周波数は、前記蓄電装置の前記蓄電量の関数で決定する周波数変動値を前記交流線の基準周波数に対して加算して導出される請求項１〜３の何れか一項に記載の電力供給システム。
5. 前記交流線での電力の周波数品質の観点から設定される前記上限目標周波数及び前記下限目標周波数の間の範囲は、前記交流線に接続されている装置を正常に動作させるために設定されている範囲である請求項１〜４の何れか一項に記載の電力供給システム。

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