JP2019092275A - 電力管理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】様々な地域に設置された蓄電装置等の電力を、商用電力系統ではない電力自営線を介して電力需要に供給し、電力を有効活用することができる電力管理システムを提供する。【解決手段】発明の電力管理システム1は、商用系統2の電力を供給する配電線3に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線4の電力を変換して負荷102に電力供給する電力変換部101と、前記負荷の負荷電力情報を算出する算出部103と、前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記電力変換部の出力電力を制御する制御部105と、を備えるようにした。【選択図】図1
Description
本発明は、家、ビル、工場等の需要家における電力管理システムに関する。
近年、家、ビル、工場等の需要家の電力システムにおいて、リチウムイオン電池、鉛電池、ナトリウム・硫黄電池、レドックスフロー電池等の電池や、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタからなる蓄電装置を設置し、電力を効率良く利用する方法が提案されている。これらの蓄電装置は、通常、電力変換装置を介して商用電力系統と接続されている。
また、鉄道システムにおいては、蓄電装置が、鉄道のき電線に接続されて、電力の有効活用に利用されている例がある。例えば、特許文献1には、電車の減速時に生じる回生電力をき電線に接続された蓄電池に充電して有効に利用する手段が開示されている。
一般に、需要家に設置された蓄電池装置は、その需要家の受電電力のピークを抑制するために使用されるか、または、停電時における非常用電源として使用されるなど、一般に、その使用範囲はその需要家内に限定されている。このため、蓄電池装置の有効活用が困難であった。これは、需要家から商用電力系統への逆潮流ができないためである。
上記の特許文献1のように、商用電力系統以外にも蓄電装置が接続されており、蓄電装置を使った回生電力の有効活用は既に知られている。
しかし、この蓄電装置は回生電力活用を目的として設置された蓄電装置であり、その蓄電装置に蓄えられた電力は電車の力行やその蓄電装置を備えた駅等の負荷への利用に限定されていた。
しかし、この蓄電装置は回生電力活用を目的として設置された蓄電装置であり、その蓄電装置に蓄えられた電力は電車の力行やその蓄電装置を備えた駅等の負荷への利用に限定されていた。
本発明は、様々な地域に設置された蓄電装置等の電力を、商用電力系統ではない電力自営線を介して電力需要に供給し、電力を有効活用することができる電力管理システムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の電力管理システムは、商用系統の電力を供給する配電線に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線の電力を変換して負荷に電力供給する電力変換部と、前記負荷の負荷電力情報を算出する算出部と、前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記電力変換部の出力電力を制御する制御部と、を備えるようにした。
本発明の電力管理システムによれば、電力を有効活用することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
≪第1実施形態≫
図1は、第1実施形態の電力管理システム1の構成を示す図である。
第1実施形態の電力管理システム1は、商用系統2に接続する配電線3に並列に接続され、電力自営線4(電力線)の電力を変換して配電線3に電力供給する電力変換部101と、配電線3から電力供給される負荷102と、負荷102の要求電力を算出して負荷電力情報として出力する算出部103と、電力自営線4の電圧情報を検出して自営線情報として出力する検出部104と、を設けている。
なお、実施形態の説明においては、電力変換部101や算出部103と商用系統2との接続経路を配電線3と記す。
≪第1実施形態≫
図1は、第1実施形態の電力管理システム1の構成を示す図である。
第1実施形態の電力管理システム1は、商用系統2に接続する配電線3に並列に接続され、電力自営線4(電力線)の電力を変換して配電線3に電力供給する電力変換部101と、配電線3から電力供給される負荷102と、負荷102の要求電力を算出して負荷電力情報として出力する算出部103と、電力自営線4の電圧情報を検出して自営線情報として出力する検出部104と、を設けている。
なお、実施形態の説明においては、電力変換部101や算出部103と商用系統2との接続経路を配電線3と記す。
そして、電力管理システム1は、算出部103が出力する負荷102の負荷電力情報と、検出部104が出力する自営線情報とが入力されて、電力変換部101に電力指令を出力する制御部105を有している。
この構成により、負荷102に、商用系統2または電力自営線4から並列に電力供給を行い、この際の電力供給の供給割合を制御部105により制御する。つまり、電力変換部101は電力指令に応じて電力自営線4から電力供給し、負荷102の負荷電力に対する不足分は商用系統2から供給されるので、電力指令に応じて電力変換部101からの供給電力と商用系統2からの供給電力の比率が変わる。
この構成により、負荷102に、商用系統2または電力自営線4から並列に電力供給を行い、この際の電力供給の供給割合を制御部105により制御する。つまり、電力変換部101は電力指令に応じて電力自営線4から電力供給し、負荷102の負荷電力に対する不足分は商用系統2から供給されるので、電力指令に応じて電力変換部101からの供給電力と商用系統2からの供給電力の比率が変わる。
詳しくは、電力変換部101は、例えば、特開2012−75299号公報等に記載されている、交流電源から直流に変換(整流)し、半導体スイッチとこれを制御するマイコン等により、直流を速度に応じた任意の周波数の交流に変換する(インバータ)装置である。電力変換部101のマイコンが、制御部105の出力する電力指令に従ってPWM等の動作状態を変えて出力電力を制御する。
配電線3には、単相交流、三相交流のいずれの送電でもよく、電力自営線4は、直流、単相交流、三相交流のいずれの送電でもよい。
また、負荷102は、例えば、建物が備える空調設備や照明設備など、電力を消費する様々な機器が含まれる。
また、負荷102は、例えば、建物が備える空調設備や照明設備など、電力を消費する様々な機器が含まれる。
電力自営線4には、図示されていない他系統の電力管理システムに接続しており、以下に詳細を説明する制御部105により、他系統の電力管理システムから電力自営線4を介して負荷102に電力供給される。つまり、制御部105が、電力管理システム1と他系統の電力管理システムとの間の電力融通を制御する。
図2は、制御部105の構成を示す図である。
制御部105は、電力補正部1051と電力指令演算部1052と電力融通動作指令部1053と、から構成される。
詳細は後述するが、電力補正部1051は、自営線情報として電力自営線4の電圧情報が入力され、これに基づいて後述する電力指令演算部1052の電力補正指令を出力する。
また、電力指令演算部1052は、負荷102の負荷電力情報と、電力補正指令と、後述する電力融通動作指令部1053の電力融通動作指令に基づいて電力変換部101に通知する電力指令を出力する。
制御部105は、電力補正部1051と電力指令演算部1052と電力融通動作指令部1053と、から構成される。
詳細は後述するが、電力補正部1051は、自営線情報として電力自営線4の電圧情報が入力され、これに基づいて後述する電力指令演算部1052の電力補正指令を出力する。
また、電力指令演算部1052は、負荷102の負荷電力情報と、電力補正指令と、後述する電力融通動作指令部1053の電力融通動作指令に基づいて電力変換部101に通知する電力指令を出力する。
電力融通動作指令部1053は、電力管理システムで電力融通動作を行うか否かを指示する電力融通動作指令を電力指令演算部1052へ出力する。この電力融通動作指令部1053は、図示しない上位システムからの指令に従って電力融通動作指令を出力する。
次に、電力補正部1051と、電力指令演算部1052と、電力融通動作指令部1053の動作を詳細に説明する。
電力補正部1051は、自営線情報として入力された電力自営線4の電圧が所定の値より大きい場合には、電力指令演算部1052の出力する電力指令を大きくする電力補正指令を出力する。そして、電力補正部1051は、電力自営線4の電圧が所定の値より小さい場合には、電力指令演算部1052の出力する電力指令を小さくする電力補正指令を出力する。電力自営線4の電圧が所定範囲の場合には、電力補正部1051は、電力指令演算部1052の出力する電力指令を維持する電力補正指令を出力する。
ここで、電力指令は電力自営線4から配電線3へ向かう電力を正とする。
電力補正部1051は、自営線情報として入力された電力自営線4の電圧が所定の値より大きい場合には、電力指令演算部1052の出力する電力指令を大きくする電力補正指令を出力する。そして、電力補正部1051は、電力自営線4の電圧が所定の値より小さい場合には、電力指令演算部1052の出力する電力指令を小さくする電力補正指令を出力する。電力自営線4の電圧が所定範囲の場合には、電力補正部1051は、電力指令演算部1052の出力する電力指令を維持する電力補正指令を出力する。
ここで、電力指令は電力自営線4から配電線3へ向かう電力を正とする。
電力指令演算部1052は、電力融通動作指令が電力融通動作を行う指示である場合には、電力変換部101が負荷102が消費する電力に等しい電力を、電力自営線4から配電線3へ出力するように電力指令を出力する。このとき、電力補正部1051が出力する電力補正指令があればその補正指令に応じて電力指令を補正する。
また、配電線3から商用系統2への逆潮流を発生させないように、電力指令演算部1052は、電力変換部101への電力指令を負荷102の負荷電力以下となる範囲に制限する機能を備える。
一方、電力指令演算部1052は、電力融通動作指令部1053が出力する電力融通動作指令が電力融通動作を行わない指示である場合には、電力指令演算部1052は電力指令として“0”を出力し、電力変換部101が電力出力しないようにする。これにより、電力自営線4から配電線3への電力供給が行われなくする。
図1と図2により説明した第1実施形態の電力管理システム1では、配電線3を介して商用系統2から、あるいは電力自営線4を介して他系統から、負荷102へ電力を供給することができる。すなわち、負荷102への電力供給の経路が複数になることで電力供給信頼度を向上することができる。
また、第1実施形態の電力管理システム1の電力変換部101が、電力自営線4から配電線3へ電力供給すると、その電力供給の分だけ商用系統2から負荷102へ供給される電力が低減する。すなわち、算出部103が検出する負荷102の負荷電力に基づいて、制御部105が電力変換部101に電力指令を与えることで、商用系統2から負荷102へ供給する電力を調整することができる。
また、第1実施形態の電力管理システム1では、制御部105は、検出部104が検出する電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部101に与える電力指令を補正するので、電力自営線4から配電線3へ、電力自営線4の供給可能電力以上の電力が供給されることがない。
また、制御部105は、電力自営線4に余剰電力が蓄積されたりすることを防止し、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した電力供給の安定化を図ることができる。
また、制御部105は、電力自営線4に余剰電力が蓄積されたりすることを防止し、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した電力供給の安定化を図ることができる。
なお、第1実施形態の電力管理システム1では、電力自営線4の電圧情報に基づいて、電力変換部101に与える電力指令を補正しているが、電力自営線4の周波数情報に基づいて、電力変換部101に与える電力指令を補正してもよい。
次に、図3により、第1実施形態の電力管理システム1の動作波形を説明する。
図3は、負荷102の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷102への供給電力の時間変化を示したものである。なお、ここでは簡単のため、送電における損失や電力変換部における損失は無視する。
図3は、負荷102の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷102への供給電力の時間変化を示したものである。なお、ここでは簡単のため、送電における損失や電力変換部における損失は無視する。
まず、時間0では、負荷102の負荷電力は“0”で、電力変換部101も動作していないものとする。また、電力自営線4には電力供給され、所定電圧が出力されている。
時間T1で負荷102の負荷電力が0からP1になると、商用系統2から配電線3を介した負荷102への供給電力がP1になる。
時間T1で負荷102の負荷電力が0からP1になると、商用系統2から配電線3を介した負荷102への供給電力がP1になる。
次に、時間T2で、電力変換部101が電力自営線4の電力変換動作を開始し、電力自営線4から配電線3へ負荷102の負荷電力に等しい電力P1の電力供給を開始する。
電力変換部101が電力供給を開始すると、商用系統2から負荷102への供給電力は0になる。
電力変換部101が電力供給を開始すると、商用系統2から負荷102への供給電力は0になる。
次に、時間T3で負荷102の負荷電力がP1からP2に増加すると、電力変換部101は電力自営線4から配電線3へ負荷102の負荷電力に等しい電力P2を供給する。このとき、商用系統2から負荷102への供給電力は0を維持されている。
時間T4で、電力自営線4の電力不足により電力自営線4の電圧が所定値VLより小さくなると、電力補正部1051(図2参照)が電力補正指令を出力し、電力指令演算部1052(図2参照)の出力する電力指令が小さくなる。このため、電力変換部101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力は、小さくなる。
電力自営線4は、電力変換部101への電力供給が低下するため電圧が上昇し、時間T5で、電力自営線4の電圧が所定値VLを越える。これにより、電力補正部1051は電力補正指令の出力を停止し、電力指令演算部1052は、この時の電力指令を維持する。
この結果、電力変換部101は、電力自営線4から配電線3へその時供給している電力P3を維持する。
この結果、電力変換部101は、電力自営線4から配電線3へその時供給している電力P3を維持する。
時間T4から、電力変換部101が配電線3へ供給する電力が低下するので、これを補うように、商用系統2から負荷102への供給電力が増加する。そして、時間T5で、電力自営線4から配電線3への電力供給がP3になると、商用系統2から負荷102へ負荷電力の不足分のP2-P3の電力供給を行う。
電力自営線4に電力余剰が発生して、時間T6から、電力自営線4の電圧が上昇し、時間T7において、電力自営線4の電圧が所定値VU以上になる。このとき、電力補正部1051が電力補正指令を出力し、電力指令演算部1052の出力する電力指令が大きくなる。
これにより、電力変換部101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力は、電力P3より大きくなる。電力自営線4の電圧は、供給電力が増加すると電圧下降する。
これにより、電力変換部101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力は、電力P3より大きくなる。電力自営線4の電圧は、供給電力が増加すると電圧下降する。
時間T8において、電力変換部101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力が負荷102の負荷電力P2に到達すると、商用系統2への逆潮流を発生させないように、電力変換部101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力は、負荷102の負荷電力である電力P2に制限する。
時間T7から、電力変換部101が配電線3へ供給する電力を増加させるので、商用系統2から負荷102への供給電力が低下する。そして、時間T8で、電力自営線4から配電線3への電力供給がP2になると、電力供給はなくなる。
以上のように、電力変換部101が供給する電力に応じて、商用系統2から負荷102へ供給される電力を調整することができ、電力変換部101が供給する電力が大きいほど、商用系統2から供給される電力を低減することができる。すなわち、電力自営線4を介して他系統の余剰電力を有効活用することができる。
また、電力自営線4の電圧情報に基づいて、電力変換部101が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
また、電力自営線4の電圧情報に基づいて、電力変換部101が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
次に、図4により、制御部105の動作フローの一例を説明する。フローは、所定周期で行われる処理を示している。
まず、ステップS40で、制御部105は、上位システムから電力融通動作の指令の有無を判定し、指令がある場合には(S40の有)、ステップS41に進み、指令がない場合には(S40の無)、ステップS42に進む。
まず、ステップS40で、制御部105は、上位システムから電力融通動作の指令の有無を判定し、指令がある場合には(S40の有)、ステップS41に進み、指令がない場合には(S40の無)、ステップS42に進む。
ステップS41で、制御部105は、電力自営線の電圧として自営線情報を取得する。
そして、制御部105は、取得した電力自営線の電圧が、VUより大きいか、VLより小さいか、VL以上VU以下であるかを判定する(S43)。
そして、制御部105は、取得した電力自営線の電圧が、VUより大きいか、VLより小さいか、VL以上VU以下であるかを判定する(S43)。
電力自営線の電圧が、VLより小さい場合には(S43の<VL)、電力補正指令を減少に設定し(ステップS44)、ステップS47に進む。VL以上VU以下の場合には(S43のVL≦、≦VU)、電力補正指令を無しに設定し(ステップS45)、ステップS47に進む。VUより大きい場合には(S43の>VU)、電力補正指令を増加に設定し(ステップS46)、ステップS47に進む。
ステップS47で、制御部105は、負荷102の負荷電力として負荷電力情報を取得する。
そして、ステップS48で、制御部105は、負荷電力と電力補正指令から電力指令を演算し、ステップS49に進む。
そして、ステップS48で、制御部105は、負荷電力と電力補正指令から電力指令を演算し、ステップS49に進む。
詳しくは、制御部105は、電力変換部101の出力電力が負荷102の負荷電力に等しくなる値を電力指令の初期値とする。そして、負荷電力に変化がない場合で、電力補正指令が増加の場合には、出力電力が増加するように電力指令を増加し、電力補正指令が減少の場合には、出力電力が減少するように電力指令を減少する。電力補正指令がなしのときには、電力指令を維持する。
負荷102の負荷電力が変わった場合には、変わった負荷電力に等しい電力変換部101の出力電力を指示する電力指令に再設定する。
負荷102の負荷電力が変わった場合には、変わった負荷電力に等しい電力変換部101の出力電力を指示する電力指令に再設定する。
ステップS42で、制御部105は、電力変換部101が電力出力しないように電力指令を“0”に設定し、ステップS49に進む。
ステップS49で、制御部105は、電力指令を電力変換部101に通知する。
以上の処理を繰り返すことで、制御部105は、図3で説明した制御を行うことができる。
ステップS49で、制御部105は、電力指令を電力変換部101に通知する。
以上の処理を繰り返すことで、制御部105は、図3で説明した制御を行うことができる。
図5は、第1実施形態のより具体的な実施形態として、電気鉄道のき電線を電力自営線4に適用した場合の構成を示す図である。ここで、鉄道のき電線5は直流、単相交流のいずれでもよい。
電力変換部101が供給する電力に応じて、商用系統2から負荷102へ供給される電力を調整することができ、電力変換部101が供給する電力が大きいほど、商用系統2から供給される電力を低減することができる。すなわち、き電線5を介してき電線5に接続する電力源の余剰電力を有効活用することができる。
また、き電線5の電圧情報に基づいて、電力変換部101が供給する電力を調整することで、き電線5の電圧を所定の範囲に維持し、き電線5の安定化を図ることができる。
また、き電線5の電圧情報に基づいて、電力変換部101が供給する電力を調整することで、き電線5の電圧を所定の範囲に維持し、き電線5の安定化を図ることができる。
き電線5を介して負荷102へ融通する電力としては、き電線5に接続する電力供給源から融通する電力だけでなく、き電線5に在線している電車の回生電力を利用することもできる。
本実施形態ではき電線5の電圧を自営線情報として、電力変換部101が供給する電力を調整してもよいし、き電線5の周波数を自営線情報として、電力変換部101が供給する電力を調整してもよい。
本実施形態ではき電線5の電圧を自営線情報として、電力変換部101が供給する電力を調整してもよいし、き電線5の周波数を自営線情報として、電力変換部101が供給する電力を調整してもよい。
電気鉄道のき電線5を電力自営線4(図1参照)に適用することは、第1実施形態の限らず、後述する他の実施形態においても同様に適用できる。
≪第2実施形態≫
第1実施形態では、電力変換部101により電力自営線4から負荷102に電力供給する負荷側の電力管理システムを説明したが、次に、電力供給側の実施形態を説明する。
図6は、第2実施形態の電力管理システムの構成を示す図である。
第1実施形態では、電力変換部101により電力自営線4から負荷102に電力供給する負荷側の電力管理システムを説明したが、次に、電力供給側の実施形態を説明する。
図6は、第2実施形態の電力管理システムの構成を示す図である。
図6の電力管理システム11は、電力管理システムの負荷側サイト(以下、Aサイトと記す)110と、電力管理システムの電力供給側サイト(以下、Bサイトと記す)111から構成されている。
Aサイト110とBサイト111は、電力自営線4に並列に接続され、Bサイト111からAサイト110に電力自営線4を介して電力が融通(供給)される。また、Aサイト110とBサイト111は、配電線3を介して商用系統2に並列に接続している。
Aサイト110とBサイト111は、電力自営線4に並列に接続され、Bサイト111からAサイト110に電力自営線4を介して電力が融通(供給)される。また、Aサイト110とBサイト111は、配電線3を介して商用系統2に並列に接続している。
まず、Aサイト110とBサイト111の構成を説明する。
Aサイト110は、図1に示した電力管理システム1と同じ構成となっている。具体的には、同じ名称のブロック(符号の数値差が1000のもの)は、同じ機能を有するものである。
Aサイト110は、図1に示した電力管理システム1と同じ構成となっている。具体的には、同じ名称のブロック(符号の数値差が1000のもの)は、同じ機能を有するものである。
Bサイト111は、蓄電装置1112の出力を電力変換して電力自営線4に電力供給する電力変換部1111と、電力自営線4の電圧情報を検出して自営線情報として出力する検出部1114と、Aサイト110の算出部1103が算出した負荷1102の要求電力を示す負荷電力情報と検出部1114が検出する自営線情報とが入力されて、電力変換部1111に電力指令を出力する制御部1115と、から構成される。
蓄電装置1112は、再生エネルギー発電や自家発電の電力を蓄える蓄電池で、商用系統2に接続されていない。
この構成により、電力変換部1111は、制御部1115の電力指令に従って、蓄電装置1112の出力を電力変換して電力自営線4に電力供給する。
蓄電装置1112は、再生エネルギー発電や自家発電の電力を蓄える蓄電池で、商用系統2に接続されていない。
この構成により、電力変換部1111は、制御部1115の電力指令に従って、蓄電装置1112の出力を電力変換して電力自営線4に電力供給する。
制御部1105および制御部1115は、図2の制御部105と同じ構成になっている。
制御部1105は、電力変換部1101が出力する電力が算出部1103の負荷電力情報(負荷1102の負荷電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1104の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)に応じて、電力指令を増減する制御を行う。
制御部1105は、電力変換部1101が出力する電力が算出部1103の負荷電力情報(負荷1102の負荷電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1104の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)に応じて、電力指令を増減する制御を行う。
また、制御部1115は、電力変換部1111が出力する電力が算出部1103の負荷電力情報(負荷1102の負荷電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1114の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)が低下すると電力指令を増加し、自営線情報が増加すると電力指令を低減する制御を行う。
これにより、負荷1102の負荷電力を蓄電装置1112から電力自営線4を介して供給するとともに、電力自営線4の電力負荷による電圧変動を抑制する。
これにより、負荷1102の負荷電力を蓄電装置1112から電力自営線4を介して供給するとともに、電力自営線4の電力負荷による電圧変動を抑制する。
次に、図6の電力管理システム11の動作を説明する。
Aサイト110とBサイト111が電力自営線4に並列接続された電力管理システム11の構成において、負荷1102が消費する電力に等しい電力を電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給するように制御部1105が電力指令を出力し、負荷1102が消費する電力に等しい電力を電力変換部1111が蓄電装置1112から電力自営線4へ供給するように制御部1115が電力指令を出力する。
Aサイト110とBサイト111が電力自営線4に並列接続された電力管理システム11の構成において、負荷1102が消費する電力に等しい電力を電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給するように制御部1105が電力指令を出力し、負荷1102が消費する電力に等しい電力を電力変換部1111が蓄電装置1112から電力自営線4へ供給するように制御部1115が電力指令を出力する。
負荷1102の負荷電力が増加すると、制御部1115は、負荷電力情報に基づいて電力指令を増加し、電力変換部1111が蓄電装置1112から電力自営線4へ供給する電力を増加する。このとき、制御部1105も、同様に、電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を増加する。
したがって、負荷1102の負荷電力が増加した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1112から電力供給することができる。
したがって、負荷1102の負荷電力が増加した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1112から電力供給することができる。
負荷1102の負荷電力が減少すると、制御部1115は、負荷電力情報に基づいて電力指令を減少し、電力変換部1111が蓄電装置1112から電力自営線4へ供給する電力を減少する。このとき、制御部1105も、同様に、電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を減少する。
したがって、負荷1102の負荷電力が減少した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1112から電力供給することができる。
したがって、負荷1102の負荷電力が減少した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1112から電力供給することができる。
第2実施形態の電力管理システム11では、配電線3を介して商用系統2から、あるいは電力自営線4を介してBサイト111の蓄電装置1112から、負荷1102へ電力を供給することができる。すなわち、負荷1102への電力供給の経路が複数になることで電力供給信頼度を向上することができる。
また、検出部1104が検出する電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、制御部1105が電力変換部1101に与える電力指令を補正し、検出部1114が検出する電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、制御部1115が電力変換部1111に与える電力指令を補正することで、電力自営線4から配電線3へ供給可能電力以上の電力が供給されたり、あるいは電力自営線4に余剰電力が蓄積されたりすることを防止し、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した電力融通の安定化を図ることができる。
Aサイト110については、第1実施形態と同様の構成であるので、第1実施形態と同様の効果を有することはいうまでもない。
なお、第2実施形態の電力管理システム11では、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1101に与える電力指令を補正しているが、電力自営線4の周波数を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1101に与える電力指令を補正してもよい。
次に、図7により、第2実施形態の電力管理システム11のBサイト111からAサイト110に電力自営線4を介して電力供給する際の動作波形を説明する。
図7は、負荷1102の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、蓄電装置1112から電力自営線4への供給電力と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷1102への供給電力の時間変化を示したものである。なお、ここでは簡単のため、送電における損失や電力変換部における損失は無視する。
図7は、負荷1102の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、蓄電装置1112から電力自営線4への供給電力と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷1102への供給電力の時間変化を示したものである。なお、ここでは簡単のため、送電における損失や電力変換部における損失は無視する。
まず、時間0では、負荷1102の負荷電力は“0”で、電力変換部1101と電力変換部1111も動作していないものとする。また、電力自営線4には電力供給され、所定電圧が出力されている。
時間T1で負荷1102の負荷電力が0からP1になると、商用系統2から配電線3を介した負荷1102への供給電力がP1になる。
時間T1で負荷1102の負荷電力が0からP1になると、商用系統2から配電線3を介した負荷1102への供給電力がP1になる。
次に、時間T2で、電力変換部1111が蓄電装置1112の電力変換動作を開始し、蓄電装置1112から電力自営線4へ負荷1102の負荷電力に等しい電力P1の電力供給を開始する。そして、電力変換部1101が電力自営線4の電力変換動作を開始し、電力自営線4から配電線3へ負荷1102の負荷電力に等しい電力P1の電力供給を開始する。
電力変換部1101が電力供給を開始すると、商用系統2から負荷1102への供給電力は0になる。
電力変換部1101が電力供給を開始すると、商用系統2から負荷1102への供給電力は0になる。
次に、時間T3で負荷1102の負荷電力がP1からP2に増加すると、電力変換部1111は蓄電装置1112から電力自営線4へ負荷1102の負荷電力に等しい電力P2を供給する。そして、電力変換部1101は電力自営線4から配電線3へ負荷1102の負荷電力に等しい電力P2を供給する。このとき、商用系統2から負荷1102への供給電力は0を維持されている。
時間T4で、電力自営線4の電力不足により電力自営線4の電圧が所定値VL以下になると、電力変換部1101は、電力自営線4から配電線3へ供給する電力を小さくする。そして、電力変換部1111は、蓄電装置1112から電力自営線4へ供給する電力を大きくする。その結果、電力自営線4の電圧が上昇し、時間T5で電力自営線4の電圧が所定値VLを超える。
電力自営線4の電圧が所定値VLを超えると、制御部1105と制御部1115の電力指令補正が停止し、電力変換部1101は電力自営線4から配電線3へその時供給している電力P3を維持し、電力変換部1111は蓄電装置1112から電力自営線4へその時供給している電力P4を維持する。電力変換部1101の供給不足分として供給される、商用系統2から負荷1102への供給電力は、P2とP3の差分である電力P2-P3となる。
時間T6から電力自営線4の電圧が上昇し、時間T7において電力自営線4の電圧が所定値VU以上になったとすると、電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力が大きくなり、電力変換部1111が蓄電装置1112から電力自営線4へ供給する電力が小さくなる。
その結果、電力自営線4の電圧が下降する。
その結果、電力自営線4の電圧が下降する。
時間T8において、電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力が負荷1102の負荷電力がP2に到達すると、商用系統2への逆潮流を発生させないように、電力変換部1101が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を負荷1102の負荷電力である電力P2に制限する。
以上のように、電力変換部1101が供給する電力に応じて、商用系統2から負荷1102へ供給される電力を調整することができ、電力変換部1101が供給する電力が大きいほど、商用系統2から供給される電力を低減することができる。すなわち、電力自営線4を介して蓄電装置1112の余剰電力を有効活用することができる。
また、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1101および電力変換部1111が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
また、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1101および電力変換部1111が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
次に、図8により、制御部1115の動作フローの一例を説明する。フローは、所定周期で行われ、制御部1115は、図7で説明した制御を行うことができる。
制御部1115と制御部1105の処理フローは、電力指令を通知する電力変換部の出力先が異なるため、電力自営線の電圧値により決める電力補正指令の増減が異なる。
制御部1105の処理フローは、第1実施形態の制御部105(図1、図4参照)と同じ処理を行い、制御部1115とは、電力補正指令の増減が逆になる。
つまり、制御部1115は、電力自営線4の電圧が高くなると電力補正指令を減少にして、電力変換部1111の出力電力を減少させ、電力自営線4の電圧が低くなると電力補正指令を増加にして、電力変換部1111の出力電力を増加させる。
制御部1105の処理フローは、第1実施形態の制御部105(図1、図4参照)と同じ処理を行い、制御部1115とは、電力補正指令の増減が逆になる。
つまり、制御部1115は、電力自営線4の電圧が高くなると電力補正指令を減少にして、電力変換部1111の出力電力を減少させ、電力自営線4の電圧が低くなると電力補正指令を増加にして、電力変換部1111の出力電力を増加させる。
詳細には、図8の処理フローのステップS84で、電力自営線の電圧がVLより小さい場合において、電力補正指令を増加に設定する処理を行い、ステップS86で、電力自営線の電圧がVUより大きい場合において、電力補正指令を減少に設定する処理を行う。
図8の処理フローにおいて、ステップS84とステップS86以外は、図4の処理フローと同じため、ここでは説明しない。
図8の処理フローにおいて、ステップS84とステップS86以外は、図4の処理フローと同じため、ここでは説明しない。
≪第3実施形態≫
次に、第2実施形態の電力管理システム11における蓄電装置1112を商用系統2に接続するようにした構成を説明する。
図9は、第3実施形態の電力管理システム12の構成を示す図である。
次に、第2実施形態の電力管理システム11における蓄電装置1112を商用系統2に接続するようにした構成を説明する。
図9は、第3実施形態の電力管理システム12の構成を示す図である。
電力管理システム12は、電力管理システムの負荷側サイト(以下、Aサイトと記す)120と、電力管理システムの電力供給側サイト(以下、Bサイトと記す)121から構成されている。
Aサイト120とBサイト121は、電力自営線4に並列に接続され、Bサイト121からAサイト120に電力自営線4を介して電力が融通(供給)される。
また、Aサイト120とBサイト121は、配電線3を介して商用系統2に並列に接続している。
Aサイト120とBサイト121は、電力自営線4に並列に接続され、Bサイト121からAサイト120に電力自営線4を介して電力が融通(供給)される。
また、Aサイト120とBサイト121は、配電線3を介して商用系統2に並列に接続している。
まず、Aサイト120とBサイト121の構成を説明する。
Aサイト120は、図1に示した電力管理システム1や図6に示した電力管理システム11のAサイト110と同じ構成となっている。具体的には、同じ名称のブロック(図1と符号の数値差が1100のものと、図6と符号の数値差が100のもの)は、同じ機能を有するものである。
Aサイト120は、図1に示した電力管理システム1や図6に示した電力管理システム11のAサイト110と同じ構成となっている。具体的には、同じ名称のブロック(図1と符号の数値差が1100のものと、図6と符号の数値差が100のもの)は、同じ機能を有するものである。
Bサイト121は、図6のBサイト111の蓄電装置1112が商用系統2に電力供給(逆潮流)できるようにしたものである。このため、Bサイト121は、蓄電装置1212の出力側に、商用系統2の配電線3に並列接続する電力変換部1216を設けた。
さらに、Bサイト121は、電力変換部1216の出力を電力変換して電力自営線4に電力供給する電力変換部1211と、電力自営線4の電圧を検出して自営線情報する検出部1214と、Aサイト120の算出部1203が算出した負荷1202の要求電力を示す負荷電力情報と検出部1214が検出する自営線情報とが入力されて、電力変換部1211と電力変換部1216に電力指令を出力する制御部1215と、から構成される。
さらに、Bサイト121は、電力変換部1216の出力を電力変換して電力自営線4に電力供給する電力変換部1211と、電力自営線4の電圧を検出して自営線情報する検出部1214と、Aサイト120の算出部1203が算出した負荷1202の要求電力を示す負荷電力情報と検出部1214が検出する自営線情報とが入力されて、電力変換部1211と電力変換部1216に電力指令を出力する制御部1215と、から構成される。
この構成により、制御部1215の電力指令に従って、電力変換部1216が蓄電装置1212の出力を電力変換して配電線3に出力し、電力変換部1211が配電線3の電力を電力変換して電力自営線4に電力供給する。
制御部1205と制御部1215とは、図2の制御部105と同じ構成になっている。
制御部1205は、電力変換部1201が出力する電力が算出部1203の負荷電力情報(負荷1202が要求する電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1204の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)に応じて、電力指令を増減する制御を行う。
また、制御部1215は、電力変換部1216が出力するが算出部1203の負荷電力情報(負荷1202が要求する電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1214の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)が低下すると電力指令を増加し、自営線情報が増加すると電力指令を低減する制御を行う。
これにより、電力自営線4の負荷変動による電圧変動を抑制する。
制御部1205は、電力変換部1201が出力する電力が算出部1203の負荷電力情報(負荷1202が要求する電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1204の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)に応じて、電力指令を増減する制御を行う。
また、制御部1215は、電力変換部1216が出力するが算出部1203の負荷電力情報(負荷1202が要求する電力)の電力値となる電力指令を、電力指令の初期値とし、検出部1214の自営線情報(電力自営線4の電圧情報)が低下すると電力指令を増加し、自営線情報が増加すると電力指令を低減する制御を行う。
これにより、電力自営線4の負荷変動による電圧変動を抑制する。
また、制御部1205と制御部1215とは、電力自営線4を介してBサイト121からAサイト120に電力供給する際に、電力変換部1201と電力変換部1216の電力出力が、商用系統2(配電線3)に供給(逆潮流)されないように制御する。
次に、図9の電力管理システム12の動作概要を説明する。
Aサイト120とBサイト121が電力自営線4に並列接続された電力管理システム12の構成においては、制御部1205は、電力変換部1201が負荷1202の負荷電力に等しい電力を電力自営線4から配電線3へ供給するように、電力指令を電力変換部1201に出力する。そして、制御部1215は、電力変換部1216が負荷1202の負荷電力に等しい電力を蓄電装置1212から配電線3へ供給するように、電力指令を電力変換部1216に出力する。さらに、制御部1215は、負荷1202の負荷電力に等しい電力を配電線3から電力自営線4へ供給するように、電力指令を電力変換部1211に出力する。
Aサイト120とBサイト121が電力自営線4に並列接続された電力管理システム12の構成においては、制御部1205は、電力変換部1201が負荷1202の負荷電力に等しい電力を電力自営線4から配電線3へ供給するように、電力指令を電力変換部1201に出力する。そして、制御部1215は、電力変換部1216が負荷1202の負荷電力に等しい電力を蓄電装置1212から配電線3へ供給するように、電力指令を電力変換部1216に出力する。さらに、制御部1215は、負荷1202の負荷電力に等しい電力を配電線3から電力自営線4へ供給するように、電力指令を電力変換部1211に出力する。
負荷1202の負荷電力が増加すると、制御部1215は、負荷電力情報に基づいて電力指令を増加し、電力変換部1216と電力変換部1211が蓄電装置1212から電力自営線4へ供給する電力を増加する。このとき、制御部1205も、同様に、電力変換部1201が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を増加する。
したがって、負荷1202の負荷電力が増加した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1212から電力供給することができる。
したがって、負荷1202の負荷電力が増加した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1212から電力供給することができる。
負荷1202の負荷電力が減少すると、制御部1215は、負荷電力情報に基づいて電力指令を減少し、電力変換部1216と電力変換部1211が蓄電装置1212から電力自営線4へ供給する電力を減少する。このとき、制御部1205も、同様に、電力変換部1201が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を減少する。
したがって、負荷1202の負荷電力が減少した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1212から電力供給することができる。
したがって、負荷1202の負荷電力が減少した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1212から電力供給することができる。
ここで、電力自営線4で電圧変動が生じた場合の動作を説明する。
電力自営線4の電圧変動は、検出部1204の自営線情報に基づいて制御部1205が電力補正した電力指令を電力変換部1201に通知するとともに、検出部1214の自営線情報に基づいて制御部1215が電力補正した電力指令を電力変換部1211に通知することで制御する。
電力自営線4の電圧変動は、検出部1204の自営線情報に基づいて制御部1205が電力補正した電力指令を電力変換部1201に通知するとともに、検出部1214の自営線情報に基づいて制御部1215が電力補正した電力指令を電力変換部1211に通知することで制御する。
具体的には、電力自営線4の電圧が所定の電圧範囲より小さくなると、制御部1205は、電力変換部1201の出力電力が小さくなるように電力指令を通知して、電力自営線4の電圧が増加するように制御する。そして、制御部1215は、電力変換部1211の出力電力が大きくなるように電力指令を通知して、電力自営線4の電圧が増加するように制御する。
電力自営線4の電圧が所定の電圧範囲より大きくなると、制御部1205は電力変換部1201の出力電力を大きくし、制御部1215は、電力変換部1211の出力電力が小さくなるように制御する。
これにより、電力自営線4の電圧が一定によるように制御されて、電圧変動を抑制できる。
電力自営線4の電圧が所定の電圧範囲より大きくなると、制御部1205は電力変換部1201の出力電力を大きくし、制御部1215は、電力変換部1211の出力電力が小さくなるように制御する。
これにより、電力自営線4の電圧が一定によるように制御されて、電圧変動を抑制できる。
第3実施形態の電力管理システム12は、検出部1204が検出する電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、制御部1205が電力変換部1201に与える電力指令を補正し、検出部1214が検出する電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、制御部1215が電力変換部1211と電力変換部1216に与える電力指令を補正することで、電力自営線4から配電線3へ供給可能電力以上の電力が供給されたり、あるいは電力自営線4に余剰電力が蓄積されたりすることを防止し、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した電力融通の安定化を図ることができる。
第3実施形態の電力管理システム12は、第2実施形態の電力管理システム11に、蓄電装置1112を商用系統2に接続するようにした構成となっている。したがって、電力自営線4により蓄電装置1212から負荷1202に電力供給を行う構成については同じであるので、第2実施形態と同様の効果のもつ。
なお、第3実施形態の電力管理システム12では、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1201と電力変換部1211と電力変換部1216に与える電力指令を補正しているが、電力自営線4の周波数を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1201と電力変換部1211と電力変換部1216に与える電力指令を補正してもよい。
次に、図10により、第3実施形態の電力管理システム12でBサイト121からAサイト120に電力自営線4を介して電力供給する際の動作波形を説明する。
図10は、負荷1202の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、蓄電装置1212から配電線3への供給電力と、配電線3から電力自営線4への供給電力と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷1102への供給電力の時間変化を示したものである。なお、ここでは簡単のため、送電における損失や電力変換部における損失は無視する。
図10は、負荷1202の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、蓄電装置1212から配電線3への供給電力と、配電線3から電力自営線4への供給電力と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷1102への供給電力の時間変化を示したものである。なお、ここでは簡単のため、送電における損失や電力変換部における損失は無視する。
第3実施形態の電力管理システム12は、第2実施形態の電力管理システム11に電力変換部1216を追加した構成になっている。Bサイト121の蓄電装置1212から電力変換部1216と電力変換部1211を介して電力自営線4に電力供給される場合には、電力変換部1216と電力変換部1211が同じ電力変換しているので、電力変換部1216の出力変化と電力変換部1211の出力とは同じになる。
このため、図10の蓄電装置1212から配電線3への供給電力の波形と、配電線3から電力自営線4への供給電力の動作波形は同一となり、これらは、図7の蓄電装置1112から電力自営線4への供給電力の動作波形と同じである。
このため、図10の蓄電装置1212から配電線3への供給電力の波形と、配電線3から電力自営線4への供給電力の動作波形は同一となり、これらは、図7の蓄電装置1112から電力自営線4への供給電力の動作波形と同じである。
また、図10の負荷1202の負荷電力と、電力自営線4の電圧と、電力自営線4から配電線3への供給電力と、商用系統2から負荷1102への供給電力の動作波形も、図7と同じである。
第3実施形態の電力管理システム12でも、電力変換部1201が供給する電力に応じて、商用系統2から負荷1202へ供給される電力を調整することができ、電力変換部1201が供給する電力が大きいほど、商用系統2から供給される電力を低減することができる。すなわち、電力自営線4を介して蓄電装置1212の余剰電力を有効活用することができる。
また、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1201と電力変換部1211が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
また、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1201と電力変換部1211が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
≪第4実施形態≫
次に、第3実施形態の電力管理システム12におけるBサイト121に負荷を設けるようにした構成を説明する。
さらに、第4実施形態の電力管理システム13は、第2実施形態の電力管理システム11の制御部(図6の1105、1115)や第3実施形態の電力管理システム12の制御部(図9の1205、1215)を統合する構成を説明する。なお、制御部を統合する構成は、第4実施形態に限らず、第2実施形態や第3実施形態でも可能な構成である。
次に、第3実施形態の電力管理システム12におけるBサイト121に負荷を設けるようにした構成を説明する。
さらに、第4実施形態の電力管理システム13は、第2実施形態の電力管理システム11の制御部(図6の1105、1115)や第3実施形態の電力管理システム12の制御部(図9の1205、1215)を統合する構成を説明する。なお、制御部を統合する構成は、第4実施形態に限らず、第2実施形態や第3実施形態でも可能な構成である。
図11は、第4実施形態の電力管理システム13の構成を示す図である。
電力管理システム13は、電力管理システムの負荷側サイト(以下、Aサイトと記す)130と、電力管理システムの電力供給側サイト(以下、Bサイトと記す)131から構成されている。
Aサイト130とBサイト131は、電力自営線4に並列に接続され、Bサイト131からAサイト130に電力自営線4を介して電力が融通(供給)される。
また、Aサイト130とBサイト131は、配電線3を介して商用系統2に並列接続している。
電力管理システム13は、電力管理システムの負荷側サイト(以下、Aサイトと記す)130と、電力管理システムの電力供給側サイト(以下、Bサイトと記す)131から構成されている。
Aサイト130とBサイト131は、電力自営線4に並列に接続され、Bサイト131からAサイト130に電力自営線4を介して電力が融通(供給)される。
また、Aサイト130とBサイト131は、配電線3を介して商用系統2に並列接続している。
まず、Aサイト130とBサイト131の構成を説明する。
Aサイト130は、図1に示した電力管理システム1や、図6に示した電力管理システム11のAサイト110や、図9に示した電力管理システム12のAサイト120と同じ構成となっている。具体的には、同じ名称のブロック(図1と符号の数値差が1200のものと、図6と符号の数値差が200のものと、図9と符号の数値差が100のもの)は、同じ機能を有するものである。
Aサイト130は、図1に示した電力管理システム1や、図6に示した電力管理システム11のAサイト110や、図9に示した電力管理システム12のAサイト120と同じ構成となっている。具体的には、同じ名称のブロック(図1と符号の数値差が1200のものと、図6と符号の数値差が200のものと、図9と符号の数値差が100のもの)は、同じ機能を有するものである。
Bサイト131は、蓄電装置1312の電力を電力自営線4を介してAサイト130の負荷1302に供給するともに、これと同時に、蓄電装置1312の電力を負荷1318に供給するようにしたものである。このため、Bサイト131には、負荷1318の負荷電力を算出して負荷電力情報として出力する算出部1317を設けた。
さらに、Bサイト131は、配電線3に並列接続して配電線3の電力を電力変換して電力自営線4に電力供給する電力変換部1311と、配電線3に並列接続して蓄電装置1312の出力を電力変換し、負荷1318と電力変換部1311に電力供給する電力変換部1316と、電力自営線4の電圧を検出し自営線情報として出力する検出部1314と、から構成した。
そして、電力管理システム13は、算出部1303が算出した負荷1302の要求電力を示す負荷電力情報と、算出部1317が算出した負荷1318の負荷電力情報と、検出部1304が検出した電力自営線4の電圧を示す自営線情報と、検出部1314が検出した電力自営線4の電圧を示す自営線情報と、を入力して、電力変換部1301と電力変換部1311と電力変換部1316へ電力指令を出力する統括制御部132を有している。
次に、図12により、統括制御部132の構成を説明する。
統括制御部132は、Aサイト130とBサイト131のそれぞれについて、図2で説明した制御部105の構成が設けられ、統合されている。
以下は、第4実施形態のAサイト130とBサイト131を統合して制御する場合について説明するが、これに限らず複数の制御部105の構成を設けて、複数のサイトの制御を行うことができる。
統括制御部132は、Aサイト130とBサイト131のそれぞれについて、図2で説明した制御部105の構成が設けられ、統合されている。
以下は、第4実施形態のAサイト130とBサイト131を統合して制御する場合について説明するが、これに限らず複数の制御部105の構成を設けて、複数のサイトの制御を行うことができる。
電力融通動作指令部1325は、Aサイト130とBサイト131に共通に設けられ、
Aサイト130とBサイト131との間で電力融通動作を行うか否かを指示する電力融通動作指令を電力指令演算部1322と電力指令演算部1324へ出力する。この電力融通動作指令部1325は、図示しない上位システムからの指令に従って電力融通動作指令を出力する。
Aサイト130とBサイト131との間で電力融通動作を行うか否かを指示する電力融通動作指令を電力指令演算部1322と電力指令演算部1324へ出力する。この電力融通動作指令部1325は、図示しない上位システムからの指令に従って電力融通動作指令を出力する。
まず、Aサイト130に係る構成を説明する。
電力指令演算部1322は、電力融通動作指令と後述する電力補正指令と算出部1303で算出した負荷1302の負荷電力情報が入力され、電力変換部1301が電力自営線4の電力を電力変換して配電線3に供給する際の電力指令を出力する。
電力指令演算部1322は、電力融通動作指令と後述する電力補正指令と算出部1303で算出した負荷1302の負荷電力情報が入力され、電力変換部1301が電力自営線4の電力を電力変換して配電線3に供給する際の電力指令を出力する。
詳しくは、電力指令演算部1322は、電力融通動作指令が電力融通動作を実行する指示である場合には、電力変換部1301の出力電力が負荷1302の負荷電力情報に相当する電力となる電力指令を、電力指令の初期値に設定し、後述する“出力の増加”、“出力の減少”、または、”出力の維持”の電力補正指令に基づいて電力指令を補正して、電力変換部1301に出力する。
一方、電力指令演算部1322は、電力融通動作指令が電力融通動作を実行しない指示である場合には、電力変換部1301が出力しないように電力指令として“0”を出力する。
一方、電力指令演算部1322は、電力融通動作指令が電力融通動作を実行しない指示である場合には、電力変換部1301が出力しないように電力指令として“0”を出力する。
電力補正部1321は、検出部1304が検出した電力自営線4の電圧を自営線情報として入力し、電圧範囲を判定して電力補正指令を設定し、電力指令演算部1322に通知する。
詳しくは、電力補正部1321は、電力自営線4の電圧が所定範囲の値より大きい場合は、電力変換部1301の出力電力を大きくするために、電力指令演算部1322の電力指令を大きくする指示である“出力の増加”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲の値より小さい場合は、電力変換部1301の出力電力を小さくするために、電力指令演算部1322の電力指令を小さくする指示である“出力の減少”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲内の場合は、電力変換部1301の出力電力を維持するために、電力指令演算部1322の電力指令を出力維持する指示である“出力の維持”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲の値より小さい場合は、電力変換部1301の出力電力を小さくするために、電力指令演算部1322の電力指令を小さくする指示である“出力の減少”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲内の場合は、電力変換部1301の出力電力を維持するために、電力指令演算部1322の電力指令を出力維持する指示である“出力の維持”の電力補正指令を設定する。
次に、Bサイト131に係る構成を説明する。
電力指令演算部1324は、電力融通動作指令と後述する電力補正指令と算出部1303で算出した負荷1302の負荷電力情報が入力され、電力変換部1311が配電線3の電力を電力変換して電力自営線4に供給する際の電力指令を出力する。
電力指令演算部1324は、電力融通動作指令と後述する電力補正指令と算出部1303で算出した負荷1302の負荷電力情報が入力され、電力変換部1311が配電線3の電力を電力変換して電力自営線4に供給する際の電力指令を出力する。
詳しくは、電力指令演算部1324は、電力融通動作指令が電力融通動作を実行する指示である場合には、負荷1302の負荷電力情報に相当する電力を電力変換部1311が出力する電力指令を電力指令の初期値に設定し、後述する“出力の増加”、“出力の減少”、または、”出力の維持”の電力補正指令に基づいて電力指令を補正して、電力変換部1311に出力する。
一方、電力指令演算部1324は、電力融通動作指令が電力融通動作を実行しない指示である場合には、電力変換部1311が出力しないように電力指令として“0”を出力する。
一方、電力指令演算部1324は、電力融通動作指令が電力融通動作を実行しない指示である場合には、電力変換部1311が出力しないように電力指令として“0”を出力する。
電力補正部1323は、検出部1314が検出した電力自営線4の電圧を自営線情報として入力し、電圧範囲を判定して電力補正指令を設定し、電力指令演算部1324に通知する。
詳しくは、電力補正部1323は、電力自営線4の電圧が所定範囲の値より大きい場合は、電力変換部1311の出力電力を小さくするために、電力指令演算部1324の電力指令を小さくする指示である“出力の減少”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲の値より小さい場合は、電力変換部1311の出力電力を大きくするために、電力指令演算部1324の電力指令を大きくする指示である“出力の増加”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲内の場合は、電力変換部1311の出力電力を維持するために、電力指令演算部1324の電力指令を出力維持する指示である”出力の維持”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲の値より小さい場合は、電力変換部1311の出力電力を大きくするために、電力指令演算部1324の電力指令を大きくする指示である“出力の増加”の電力補正指令を設定する。
電力自営線4の電圧が所定範囲内の場合は、電力変換部1311の出力電力を維持するために、電力指令演算部1324の電力指令を出力維持する指示である”出力の維持”の電力補正指令を設定する。
負荷電力補償演算部1326と加算部1327は、Bサイト131の負荷1318に、蓄電装置1312の電力を供給するための処理部である。
負荷電力補償演算部1326は、算出部1317が算出した負荷1318の要求する電力を示す負荷電力情報が入力され、電力変換部1316が負荷1318の負荷電力に相当する電力を出力するように電力指令を出力する。
負荷電力補償演算部1326は、算出部1317が算出した負荷1318の要求する電力を示す負荷電力情報が入力され、電力変換部1316が負荷1318の負荷電力に相当する電力を出力するように電力指令を出力する。
電力変換部1316は、蓄電装置1312の出力を電力変換して、電力自営線4と負荷1318に電力供給する。
このため、電力変換部1316には、電力自営線4に電力を供給するために電力変換部1311に通知される電力指令と、負荷電力補償演算部1326で求めた負荷1318に電力を供給する電力指令を加算部1327で加算した電力指令が通知される。
これにより、蓄電装置1312の電力は、電力変換部1316で合わせて電力変換されて配電線3に供給され、配電線3を介して負荷1318と電力自営線4に分散して供給される。
このため、電力変換部1316には、電力自営線4に電力を供給するために電力変換部1311に通知される電力指令と、負荷電力補償演算部1326で求めた負荷1318に電力を供給する電力指令を加算部1327で加算した電力指令が通知される。
これにより、蓄電装置1312の電力は、電力変換部1316で合わせて電力変換されて配電線3に供給され、配電線3を介して負荷1318と電力自営線4に分散して供給される。
また、統括制御部132は、電力自営線4を介してBサイト131からAサイト130に電力供給する際に、電力変換部1301と電力変換部1316の電力出力が、商用系統2(配電線3)に供給(逆潮流)されないように制御する。
次に、図11の電力管理システム13の動作を説明する。
Aサイト130とBサイト131が電力自営線4に並列接続された電力管理システム13の構成においては、負荷1302が消費する電力に等しい電力を電力変換部1301が電力自営線4から配電線3へ供給するように、統括制御部132は電力指令を電力変換部1301に出力する。そして、電力変換部1316が負荷1302の消費する電力に等しい電力を蓄電装置1312から配電線3へ供給するように、統括制御部132は電力指令を電力変換部1316に出力する。さらに、統括制御部132は、負荷1302の消費する電力に等しい電力を配電線3から電力自営線4へ供給するように電力指令を電力変換部1311に出力する。
Aサイト130とBサイト131が電力自営線4に並列接続された電力管理システム13の構成においては、負荷1302が消費する電力に等しい電力を電力変換部1301が電力自営線4から配電線3へ供給するように、統括制御部132は電力指令を電力変換部1301に出力する。そして、電力変換部1316が負荷1302の消費する電力に等しい電力を蓄電装置1312から配電線3へ供給するように、統括制御部132は電力指令を電力変換部1316に出力する。さらに、統括制御部132は、負荷1302の消費する電力に等しい電力を配電線3から電力自営線4へ供給するように電力指令を電力変換部1311に出力する。
負荷1302の負荷電力が増加すると、統括制御部132は、負荷電力情報に基づいて電力指令を増加し、電力変換部1316と電力変換部1311が蓄電装置1312から電力自営線4へ供給する電力を増加する。このとき、統括制御部132は、同様に、電力変換部1301が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を増加する。
したがって、負荷1302の負荷電力が増加した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1312から電力供給することができ、電力自営線4の電圧変動を抑制できる。
したがって、負荷1302の負荷電力が増加した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1312から電力供給することができ、電力自営線4の電圧変動を抑制できる。
負荷1302の負荷電力が減少すると、統括制御部132は、負荷電力情報に基づいて電力指令を減少し、電力変換部1316と電力変換部1311が蓄電装置1212から電力自営線4へ供給する電力を減少する。このとき、統括制御部132は、同様に、電力変換部1301が電力自営線4から配電線3へ供給する電力を減少する。
したがって、負荷1302の負荷電力が減少した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1312から電力供給することができ、電力自営線4の電圧変動を抑制できる。
したがって、負荷1302の負荷電力が減少した場合でも、電力自営線4を介して蓄電装置1312から電力供給することができ、電力自営線4の電圧変動を抑制できる。
負荷1318に供給される電力は、統括制御部132が、この分を加算した電力指示を行うので、電力変換部1316におこなうので、電力自営線4を介してBサイト131からAサイト130に電力供給する動作に影響がない。
ここで、電力自営線4で電圧変動が生じた場合の動作を説明する。
電力自営線4で電圧変動は、検出部1304の自営線情報に基づいて統括制御部132が電力補正した電力指令を電力変換部1301に通知するとともに、検出部1314の自営線情報に基づいて統括制御部132が電力補正した電力指令を電力変換部1311に通知することで制御する。
電力自営線4で電圧変動は、検出部1304の自営線情報に基づいて統括制御部132が電力補正した電力指令を電力変換部1301に通知するとともに、検出部1314の自営線情報に基づいて統括制御部132が電力補正した電力指令を電力変換部1311に通知することで制御する。
具体的には、電力自営線4の電圧が所定の電圧範囲より小さくなると、統括制御部132は、電力変換部1301の出力電力が小さくなるように電力指令を電力変換部1301に通知して、電力自営線4の電圧が増加するように制御する。そして、統括制御部132は、電力変換部1311の出力電力が大きくなるように電力指令を通知して、電力自営線4の電圧が増加するように制御する。
電力自営線4の電圧が所定の電圧範囲より大きくなると、統括制御部132は電力変換部1301の出力電力を大きくし、統括制御部132は、電力変換部1311の出力電力が小さくなるように電力変換部1311に通知して電力自営線4の電圧を制御する。
これにより、電力自営線4の電圧が一定によるように制御されて、電圧変動を抑制できる。
電力自営線4の電圧が所定の電圧範囲より大きくなると、統括制御部132は電力変換部1301の出力電力を大きくし、統括制御部132は、電力変換部1311の出力電力が小さくなるように電力変換部1311に通知して電力自営線4の電圧を制御する。
これにより、電力自営線4の電圧が一定によるように制御されて、電圧変動を抑制できる。
第4実施形態の電力管理システム13でも、電力変換部1301が供給する電力に応じて、商用系統2から負荷1302へ供給される電力を調整することができ、電力変換部1301が供給する電力が大きいほど、商用系統2から供給される電力を低減することができる。すなわち、電力自営線4を介して蓄電装置1312の余剰電力を有効活用することができる。
また、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1301と電力変換部1311が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
また、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1301と電力変換部1311が供給する電力を調整することで、電力自営線4の電圧を所定の範囲に維持し、電力自営線4を介した他系統との電力融通の安定化を図ることができる。
また、第4実施形態の電力管理システム13は、第3実施形態に負荷1318を追加した構成になっているが、電力自営線4により蓄電装置1312から負荷1302に電力供給を行うことについては同じであるので、第3実施形態と同様の効果をもつ。
なお、第4実施形態の電力管理システム13では、電力自営線4の電圧を示す自営線情報に基づいて、電力変換部1301、電力変換部1311および電力変換部1316に与える電力指令を補正しているが、電力自営線4の周波数を示す自営線情報に基づいて、電力指令を補正しても良い。
≪第5実施形態≫
次に、図13により、第1実施形態の電力管理システム1において、商用系統2との接続状態によって動作制御する構成を説明する。
図13の第5実施形態の電力管理システム14は、電力管理システム1(図1参照)に系統情報検出部1406を追加した構成となっている。
次に、図13により、第1実施形態の電力管理システム1において、商用系統2との接続状態によって動作制御する構成を説明する。
図13の第5実施形態の電力管理システム14は、電力管理システム1(図1参照)に系統情報検出部1406を追加した構成となっている。
電力変換部1401と算出部1403と検出部1404は、電力管理システム1の電力変換部101と算出部103と検出部104と同じ機能になっている。
系統情報検出部1406は、商用系統2に接続して商用系統2の送電状態(電圧、周波数等)を検出して系統情報として出力する。
制御部1405は、系統情報検出部1406の系統情報と、算出部1403の負荷電力情報と、検出部1404の自営線情報が入力され、電力変換部1401の電力指令を出力する。
系統情報検出部1406は、商用系統2に接続して商用系統2の送電状態(電圧、周波数等)を検出して系統情報として出力する。
制御部1405は、系統情報検出部1406の系統情報と、算出部1403の負荷電力情報と、検出部1404の自営線情報が入力され、電力変換部1401の電力指令を出力する。
次に、制御部1405の動作を詳細に説明する。
制御部1405は、系統情報に応じて、電力管理システム14が商用系統2の送電に同期して運転する連系運転モード(第1運転モード)と、商用系統2が停電の場合や電力管理システム14が商用系統2から切り離されている自立運転モード(第2運転モード)とを切り替える。
制御部1405は、系統情報に応じて、電力管理システム14が商用系統2の送電に同期して運転する連系運転モード(第1運転モード)と、商用系統2が停電の場合や電力管理システム14が商用系統2から切り離されている自立運転モード(第2運転モード)とを切り替える。
具体的には、系統情報の送電電圧が所定範囲にない場合や、系統情報の送電周波数が所定範囲にない場合に、商用系統2が停電あるいは電力管理システム14が解列されたと判定する。
これにより、連系運転モードでは、第1実施形態の電力管理システム1と同様に、電力変換部1401は商用系統2の電圧に同期して供給する電力を制御し、配電線3を介して商用系統2から、あるいは電力自営線4を介して他系統から、負荷1402へ電力を供給する。
自立運転モードでは、電力変換部1401は、商用系統2の送電に同期する必要がないので、負荷1402に電力を供給するために配電線3の電圧が所定値になるように制御する。
自立運転モードでは、電力変換部1401は、商用系統2の送電に同期する必要がないので、負荷1402に電力を供給するために配電線3の電圧が所定値になるように制御する。
電力管理システム14は、商用系統2が停電等の状況の場合には、自立運転モードで電力変換部1401が配電線3の電圧を制御するようにしたので、商用系統2の状況変化に関わらず、負荷1402に安定に電力を供給することができる。
電力管理システム14が、系統情報検出部1406の系統情報に応じて、連系運転モードと自立運転モードとを切り替えるようにすることは、第1実施形態の電力管理システム1に限らず、第2実施形態から第4実施形態の構成に適用することもできる。
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
1 電力管理システム
2 商用系統
3 配電線
4 電力自営線(電力線)
101、1101、1201、1211、1216、1301、1311、1316、1401 電力変換部(第1電力変換部、第2電力変換部、第3電力変換部)
102、1102、1202、1302、1318,1402 負荷(第1負荷、第2負荷)
103、1103、1203、1303、1317、1403 算出部(第1算出部、第2算出部)
104、1104、1114、1204、1214、1304、1314、1404 検出部(第1検出部、第2検出部)
105、1105、1115、1205、1215、1405 制御部(第1制御部、第2制御部)
132 統括制御部
1051 電力補正部
1051 電力指令演算部
1051 電力融通動作指令部
2 商用系統
3 配電線
4 電力自営線(電力線)
101、1101、1201、1211、1216、1301、1311、1316、1401 電力変換部(第1電力変換部、第2電力変換部、第3電力変換部)
102、1102、1202、1302、1318,1402 負荷(第1負荷、第2負荷)
103、1103、1203、1303、1317、1403 算出部(第1算出部、第2算出部)
104、1104、1114、1204、1214、1304、1314、1404 検出部(第1検出部、第2検出部)
105、1105、1115、1205、1215、1405 制御部(第1制御部、第2制御部)
132 統括制御部
1051 電力補正部
1051 電力指令演算部
1051 電力融通動作指令部
Claims (14)
- 商用系統の電力を供給する配電線に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線の電力を変換して負荷に電力供給する電力変換部と、
前記負荷の負荷電力情報を算出する算出部と、
前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記電力変換部の出力電力を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。 - 請求項1に記載の電力管理システムにおいて、さらに、
前記電力線の電圧あるいは周波数の状態を示す電力線情報を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記電力線情報に応じて前記電力変換部に電力指令を通知し、出力電力を制御する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 請求項1または請求項2に記載の電力管理システムにおいて、
前記電力変換部の出力電力の変化に応じて、前記配電線から前記負荷に供給される電力が変化する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 商用系統の電力を供給する配電線に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線の電力を変換して負荷に電力供給する第1電力変換部と、
前記負荷の負荷電力情報を算出する算出部と、
前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記第1電力変換部の出力電力を制御する第1制御部と、
前記電力線に並列接続し、蓄電装置の電力を変換して前記電力線に電力供給する第2電力変換部と、
前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記第2電力変換部の出力電力を制御する第2制御部と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。 - 商用系統の電力を供給する配電線に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線の電力を変換して負荷に電力供給する第1電力変換部と、
前記負荷の負荷電力情報を算出する算出部と、
前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記第1電力変換部の出力電力を制御する第1制御部と、
前記配電線に並列接続し、蓄電装置の電力を変換して前記配電線に電力供給する第3電力変換部と、
前記電力線に並列接続し、前記配電線の電力を変換して前記電力線に電力供給する第2電力変換部と、
前記算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記第2電力変換部と前記第3電力変換部の出力電力を制御する第2制御部と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。 - 請求項4または請求項5に記載の電力管理システムにおいて、
前記電力線の電圧あるいは周波数の状態を示す電力線情報を検出し、前記第1制御部に通知する第1検出部と、
前記電力線の電圧あるいは周波数の状態を示す電力線情報を検出し、前記第2制御部に通知する第2検出部と、をさらに備え、
前記第1制御部は、前記第1検出部で検出した電力線情報に応じて前記第1電力変換部に電力指令を通知し、出力電力を制御し、
前記第2制御部は、前記第2検出部で検出した電力線情報に応じて前記第2電力変換部に電力指令を通知し、出力電力を制御する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 請求項4から請求項6のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記第1電力変換部の出力電力の変化に応じて、前記配電線から前記負荷に供給される電力が変化する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 商用系統の電力を供給する配電線に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線の電力を変換して第1負荷に電力供給する第1電力変換部と、
前記第1負荷の負荷電力情報を算出する第1算出部と、
前記配電線に並列接続し、蓄電装置の電力を変換して前記配電線に電力供給する第3電力変換部と、
前記電力線に並列接続し、前記配電線の電力を変換して前記電力線に電力供給する第2電力変換部と、
前記配電線に並列接続する前記第1負荷とは異なる負荷である第2負荷の負荷電力情報を算出する第2算出部と、
前記第1算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記第1電力変換部の出力電力を制御するとともに、前記第2算出部で算出した負荷電力情報に基づいて前記第2電力変換部と前記第3電力変換部の出力電力を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。 - 請求項8に記載の電力管理システムおいて、
前記電力線の電圧あるいは周波数の状態を示す電力線情報を検出する第1検出部と第2検出部を、さらに備え、
前記制御部は、前記第1検出部で検出した電力線情報に応じて前記第1電力変換部に電力指令を通知し、出力電力を制御するとともに、
前記第2検出部で検出した前記電力線情報に応じて、前記第2電力変換部および前記第3電力変換部に電力指令を通知し、出力電力を制御する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 請求項8から請求項9のいずれかに記載の電力管理システムにおいて、
前記第1電力変換部の出力電力の変化に応じて、前記配電線から前記第1負荷に供給される電力が変化する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 商用系統の電力を供給する配電線に並列接続し、前記商用系統とは別の電力線の電力を変換して負荷に電力供給する電力変換部と、
前記負荷の負荷電力情報を算出する算出部と、
前記電力線の状態を示す電力線情報を検出する検出部と、
前記商用系統の情報を検出する系統情報検出部と、
前記算出部で算出した負荷電力情報と前記検出部で検出した電力線情報と前記系統情報検出部で検出した系統情報とに基づいて前記電力変換部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電力管理システム。 - 請求項11に記載の電力管理システムにおいて、
前記電力変換部は電力線の電力を変換して負荷に電力供給する第1運転モードと、前記配電線の電圧を制御する第2運転モードとを有し、
前記制御部は、前記系統情報に応じて前記第1運転モードと前記第2運転モードを切り替える
ことを特徴とする電力管理システム。 - 請求項11または請求項12に記載の電力管理システムにおいて、
前記系統情報検出部は前記商用系統の電圧あるいは周波数を検出する
ことを特徴とする電力管理システム。 - 請求項1、4、5、8、または11のいずれか一項に記載の電力管理システムにおいて、
前記電力線は、鉄道のき電線である
ことを特徴とする電力管理システム。
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