JP2022099688A - サーバ、電力管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力網が自立運転から連系運転に切り替わるときに、電力網の電力が不安定になることを抑制する。【解決手段】サーバが、リソース管理部と、第１切替部とを備える。リソース管理部は、第１電力網に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースを管理するように構成される。第１切替部は、第１電力網を自立運転から第２電力網との連系運転に切り替える際に、複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定し（Ｓ３１）、第２電力網の電力に対して第１電力網の電力が同期するように、マスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御（Ｓ３４）を行なった後、第２電力網に対して第１電力網を並列させる（Ｓ３７）。第１切替部は、複数の電力調整リソースのうち、第１電力網と第２電力網との接続点に近い電力調整リソースを優先的に、マスタとして選ぶ（Ｓ３１）。【選択図】図７

Description

本開示は、電力網に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースを管理するサーバ、及び電力管理方法に関する。

たとえば、特開２０２０－０２８１９８号公報（特許文献１）には、マイクログリッドに電気的に接続可能な複数の電力調整リソース（詳しくは、分散型電源、負荷、及びフライホイール付き誘導機）を用いてマイクログリッドの需給管理を行なう方法が開示されている。

特開２０２０－０２８１９８号公報

上記特許文献１に記載される方法では、平常時には、マイクログリッドが連系運転され、外部の電力網（詳しくは、大規模な商用電力系統）からマイクログリッドへ電力が供給される。一方で、外部の電力網が停電した時には、マイクログリッドが自立運転に切り替わり、マイクログリッドに接続される負荷の停止によって、マイクログリッドの需給バランスが調整される。

外部の電力網が停電から復旧すると、マイクログリッドは連系運転に戻る。しかしながら、マイクログリッドが自立運転から連系運転に切り替わるときに、マイクログリッドの電力と外部の電力網の電力とは必ずしも同期していない。このため、外部の電力網に対してマイクログリッドが並列（接続）されるときに、マイクログリッドの電力が不安定になることがある。上記特許文献１では、こうした課題について何ら検討されていない。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力網が自立運転から連系運転に切り替わるときに、電力網の電力が不安定になることを抑制することである。

本開示に係るサーバは、第１電力網の電力管理を行なうように構成される。第１電力網は、第２電力網に並列及び解列可能に構成される。サーバは、リソース管理部と、第１切替部とを備える。リソース管理部は、第１電力網に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースを管理するように構成される。第１切替部は、第１電力網を自立運転から第２電力網との連系運転に切り替える際に、複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定し、第２電力網の電力に対して第１電力網の電力が同期するように、マスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を行なった後、第２電力網に対して第１電力網を並列させるように構成される。第１切替部は、複数の電力調整リソースのうち、第１電力網と第２電力網との接続点に近い電力調整リソースを優先的に、マスタとして選ぶように構成される。

以下、第１電力網と第２電力網との接続点を、「連系点」とも称する。連系点から電力調整リソースまでの距離を、「連系点距離」とも称する。第１電力網を自立運転から連系運転に切り替えることを「連系切替」とも称する。第１電力網を連系運転から自立運転に切り替えることを「自立切替」とも称する。

上記サーバでは、第２電力網に対して第１電力網が並列（接続）する前に、マスタスレーブ制御が行なわれて、第２電力網の電力に対して第１電力網の電力が同期する。しかも、上記サーバは、連系点に近い電力調整リソースを優先的にマスタとして選ぶ。

電力調整リソースが連系点から離れるほど、連系点から電力調整リソースまでの電線が長くなる。連系点から遠い電力調整リソースによって第１電力網の電力を第２電力網の電力に合わせる場合、連系点から電力調整リソースまでの電線インダクタンスが大きくなるため、第１電力網の電力と第２電力網の電力との間にずれが生じやすくなる。このため、連系点から遠い電力調整リソースをマスタとするマスタスレーブ制御よりも、連系点に近い電力調整リソースをマスタとするマスタスレーブ制御のほうが、第１電力網の電力と第２電力網の電力との同期を高い精度で行なうことができる。

上記のサーバは、第１電力網の電力と第２電力網の電力との同期を高い精度で行なった後、第２電力網に対して第１電力網を並列させる。これにより、第１電力網が自立運転から連系運転に切り替わるときに、第１電力網の電力が不安定になることが抑制される。

なお、マスタスレーブ制御におけるマスタの数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。マスタスレーブ制御においては、複数のマスタが協調して第１電力網の周波数及び電圧を定めるように動作してもよい。マスタの数は、１以上４以下であってもよい。スレーブの数はマスタの数よりも多い。スレーブの数は、５以上であってもよいし、３０以上であってもよいし、１００以上であってもよい。マスタスレーブ制御においては、マスタによって定められた周波数及び電圧に従って各スレーブが運転されてもよい。

上記第１切替部は、電力調整リソースの通信性能及び出力性能を用いてマスタを選ぶように構成されてもよい。

上記第１切替部は、電力調整リソースの連系点距離（接続点からの距離）に加えて、電力調整リソースの通信性能及び出力性能を考慮して、マスタを選ぶ。また、電力調整リソースの通信性能及び出力性能は、電力調整リソースの種類によって異なる。前述したマスタスレーブ制御において、マスタの連系点距離、通信性能、及び出力性能は同期の精度に影響する。マスタの連系点距離が短いほど、同期の精度が高くなる傾向がある。マスタの通信性能が高いほど、同期の精度が高くなる傾向がある。マスタの出力性能が高いほど、同期の精度が高くなる傾向がある。上記の構成によれば、連系切替時の状況に応じて適切なマスタを選び、同期の精度を高めやすくなる。

上記第１切替部は、同期指令に対して応動可能な電力調整リソースから、通信速度が第１閾値を下回る電力調整リソースと、最大出力電力が第２閾値を下回る電力調整リソースとを除外し、残った電力調整リソースのうち、連系点に最も近い１つの電力調整リソースを、マスタとして選ぶように構成されてもよい。

上記の構成では、通信速度が低すぎる電力調整リソースと、最大出力電力が低すぎる電力調整リソースとが、マスタの候補から除外される。そして、通信速度及び最大出力電力の各々が十分高く、かつ、連系点距離が最も短い電力調整リソースがマスタとして選択される。このように選ばれたマスタを用いてマスタスレーブ制御が実行されることで、前述の同期が高い精度で行なわれやすくなる。

上記複数の電力調整リソースは、電動車両を含んでもよい。電動車両を活用することで、十分な電力調整リソースを確保しやすくなる。電動車両は移動するため、電動車両の連系点距離は変わり得る。連系点に近いＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）に接続された電動車両をマスタとするマスタスレーブ制御を実行することで、前述の同期を高い精度で行なうことができる。

なお、電動車両は、当該車両に搭載された電力貯蔵装置から供給される電力を用いて走行するように構成される車両である。電動車両には、ＥＶ（電気自動車）及びＰＨＶ（プラグインハイブリッド車両）のほか、ＦＣＶ（燃料電池車）、レンジエクステンダーＥＶなども含まれる。電力貯蔵装置は、電力を貯蔵可能に構成されていればよく、貯蔵方式は任意である。電力貯蔵装置は、電力（電気エネルギー）をそのまま貯蔵してもよいし、他のエネルギー（たとえば、エネルギー源としての液体燃料又は気体燃料）に変換して貯蔵してもよい。電力貯蔵装置の例としては、二次電池、燃料電池、ＰｔＧ（Power to Gas）機器が挙げられる。

上記複数の電力調整リソースは、定置式の蓄電装置をさらに含んでもよい。上記第１切替部は、マスタが電動車両である場合には、上記マスタスレーブ制御を行なう前に、複数の電力調整リソースに含まれる１以上の電力調整リソースのユーザに対して第１電力網の需要低減を要請するように構成されてもよい。

電動車両は、定置式の蓄電装置と比べて容量（ｋＷｈ）が小さい傾向がある。第１電力網の需要に対してマスタの容量が不足していると、マスタスレーブ制御で第１電力網の電力を安定化することができない可能性がある。そこで、上記の構成では、マスタが電動車両である場合には、マスタスレーブ制御を行なう前に、１以上の電力調整リソースのユーザに対して第１電力網の需要低減を要請する。この要請により第１電力網の需要が低減されることで、第１電力網の需要に対してマスタの容量が不足することが抑制される。

なお、上記の要請は、ＥＭＳ（Energy Management System）へ送られてもよいし、電力調整リソースのユーザ端末へ送られてもよい。電力調整リソースのユーザ端末は、予め電力調整リソースのユーザに紐付けてサーバに登録されてもよい。電力調整リソースのユーザ端末は、電力調整リソースに設置された端末であってもよいし、ユーザが携帯する携帯端末であってもよい。

上記電動車両は、燃料電池車であってもよい。環境に優しい燃料電池車を活用することで、第１電力網におけるクリーンエネルギーの割合を増やしやすくなる。

上記サーバは、第１電力網を連系運転から自立運転に切り替える際に、複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定する第２切替部をさらに備えてもよい。上記第２切替部は、複数の電力調整リソースのうち、容量が大きい電力調整リソースを優先的に、マスタとして選ぶように構成されてもよい。

上記構成では、自立切替の際、容量が大きい電力調整リソースが優先的にマスタとして選ばれる。大容量のマスタによって前述のマスタスレーブ制御を行なうことで、第１電力網の電力を安定化しやすくなる。上記構成によれば、自立運転において第１電力網の電力を安定化しやすくなる。

上記第１切替部は、第１電力網が自立運転しているときの第１電力網の調整力に基づいて、第１電力網を自立運転から連系運転に切り替えるタイミングを決定するように構成されてもよい。

電力コストの観点からは、連系運転よりも自立運転のほうが有利である。一方で、第１電力網の調整力（複数の電力調整リソースによる調整力を含む）が不足すると、第１電力網の電力の質が低下しやすくなり、第１電力網における自立運転の維持が困難になる。上記のサーバは、第１電力網の調整力に基づいて連系切替のタイミングを決定するため、適切なタイミングで連系切替を行ないやすい。

上記第１電力網は、マイクログリッドであってもよい。上記第２電力網は、電気事業者が提供する商用電力系統であってもよい。複数の電力調整リソースの各々は、電力変換回路を備えてもよい。上記マスタスレーブ制御では、第１電力網に電気的に接続されたマスタが電力変換回路によって電圧制御を行なうとともに、第１電力網に電気的に接続されたスレーブが電力変換回路によって電流制御を行なってもよい。

上記構成によれば、サーバによってマイクログリッドが適切に運転されやすくなる。また、マスタによる電圧制御とスレーブによる電流制御とによって、前述した連系切替時のマスタスレーブ制御による同期が適切に行なわれやすくなる。

本開示に係る電力管理方法は、第１電力網の電力管理を行なう方法であって、第１電力網を自立運転から第２電力網との連系運転に切り替える際に、第１電力網に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定することと、マスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を、第２電力網の電力に対して第１電力網の電力が同期するように行なうことと、マスタスレーブ制御による同期が行なわれた後、第２電力網に対して第１電力網を並列させることとを含む。上記マスタ及びスレーブの決定においては、複数の電力調整リソースのうち、第１電力網と第２電力網との接続点に近い電力調整リソースが優先的に、マスタとして選ばれる。

上記電力管理方法でも、前述のサーバと同様、連系切替前に上記マスタスレーブ制御により高い精度で同期が行なわれる。これにより、連系切替に起因して第１電力網が不安定になることが抑制される。

本開示によれば、電力網が自立運転から連系運転に切り替わるときに、電力網の電力が不安定になることを抑制することが可能になる。

本開示の実施の形態に係る電力システムの概略的な構成を示す図である。 本開示の実施の形態に係るサーバの構成要素を機能別に示す機能ブロック図である。 図１に示したマイクログリッドの連系運転中にサーバによって実行される電力調整制御を示すフローチャートである。 図１に示した受変電設備（連系点）周辺における電力調整リソースの配置の第１の例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理方法において、自立切替時のマスタ選定における優先順位を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理方法において、図１に示したマイクログリッドの自立運転中にサーバによって実行される電力調整制御を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態に係る電力管理方法において、サーバによって実行される連系切替に係る処理を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態に係る電力管理方法において、連系切替時のマスタ選定における優先順位の第１の例を示す図である。 図１に示した受変電設備（連系点）周辺における電力調整リソースの配置の第２の例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電力管理方法において、連系切替時のマスタ選定における優先順位の第２の例を示す図である。 図８に示した連系切替時のマスタ選定における優先順位の変形例を示す図である。 図６に示した処理の変形例を示す図である。 図７に示した処理の変形例を示す図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。以下では、エネルギー管理システム（Energy Management System）を、「ＥＭＳ」と表記する。また、分散型エネルギーリソース（Distributed Energy Resource）を、「ＤＥＲ」と表記する。また、車両に搭載された電子制御ユニット（Electronic Control Unit）を、「ＥＣＵ」と表記する。

図１は、本開示の実施の形態に係る電力システムの概略的な構成を示す図である。図１を参照して、電力システム１は、電力系統ＰＧと、マイクログリッドＭＧと、サーバ１００，２００と、ＤＥＲ群５００と、受変電設備５０１とを含む。

サーバ１００は、マイクログリッドＭＧの需給を管理するコンピュータである。サーバ１００は、マイクログリッドＭＧの管理者に帰属する。サーバ１００は、ＣＥＭＳ（Community ＥＭＳ）サーバに相当する。マイクログリッドＭＧは、１つの街（たとえば、スマートシティ）全体に電力を供給する電力網である。マイクログリッドＭＧにおいて複数のＤＥＲをネットワーク化するための電力線は、自営電力線であってもよい。マイクログリッドＭＧは、電力系統ＰＧに並列及び解列可能に構成される。マイクログリッドＭＧは、本開示に係る「第１電力網」の一例に相当する。

サーバ２００は、電力系統ＰＧの需給を管理するコンピュータである。電力系統ＰＧは、図示しない発電所及び送配電設備によって構築される電力網である。この実施の形態では、電力会社が発電事業者及び送配電事業者を兼ねる。電力会社は、一般送配電事業者に相当し、電力系統ＰＧ（商用電力系統）を保守及び管理する。電力会社は、電力系統ＰＧの管理者に相当する。サーバ２００は、電力会社に帰属する。この実施の形態では、電力会社、電力系統ＰＧが、それぞれ本開示に係る「電気事業者」、「第２電力網」の一例に相当する。

受変電設備５０１は、マイクログリッドＭＧの連系点（受電点）に設けられ、電力系統ＰＧとマイクログリッドＭＧとの並列（接続）／解列（切離し）を切替え可能に構成される。受変電設備５０１は、マイクログリッドＭＧと電力系統ＰＧとの接続点に位置する。

マイクログリッドＭＧが電力系統ＰＧと接続された状態で連系運転しているときには、受変電設備５０１は、電力系統ＰＧから交流電力を受電し、受電した電力を降圧してマイクログリッドＭＧへ供給する。マイクログリッドＭＧが電力系統ＰＧから切り離された状態で自立運転しているときには、電力系統ＰＧからマイクログリッドＭＧへの電力供給は行なわれない。受変電設備５０１は、高圧側（一次側）の開閉装置（たとえば、区分開閉器、断路器、遮断器、及び負荷開閉器）、変圧器、保護リレー、計測機器、及び制御装置を含んで構成される。サーバ１００は、マイクログリッドＭＧに関する情報（たとえば、電力波形）を受変電設備５０１から受信するとともに、受変電設備５０１へ並列／解列を指示するように構成される。

サーバ１００は、サーバ２００及びＤＥＲ群５００の各々と通信可能に構成される。通信プロトコルは、ＯｐｅｎＡＤＲであってもよい。ＤＥＲ群５００は、マイクログリッドＭＧに電気的に接続可能な複数のＤＥＲを含む。サーバ１００は、ＤＥＲ群５００に含まれる複数のＤＥＲを管理するように構成される。サーバ１００は、サーバ２００から電力系統ＰＧの需給調整を要請されたときに、ＤＥＲ群５００に対してＤＲ（デマンドレスポンス）を実施してもよい。また、サーバ１００は、需給調整市場の要請に応じてＤＥＲ群５００に対してＤＲを実施してもよい。また、サーバ１００は、マイクログリッドＭＧの需給調整を行なうために、ＤＥＲ群５００に対してＤＲを実施してもよい。

ＤＥＲ群５００に含まれる複数のＤＥＲはマイクログリッドＭＧを介して相互に電気的に接続されている。ＤＥＲ群５００は、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）２０と、住宅３０と、商業施設４０と、工場５０と、ＥＳＳ（Energy Storage System）６０と、ＦＣＳ（Fuel Cell System）７０と、発電機８０と、自然変動電源９０とを含む。これらの各々が、ＤＥＲとして機能し得る。

ＤＥＲ群５００は、ＥＶ（Electric Vehicle）１１Ａ，１１ＢとＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）１２Ａ，１２Ｂとをさらに含む。ＥＶＳＥ２０は、車両（たとえば、ＥＶ又はＦＣＶ）と電気的に接続された状態でＤＥＲとして機能する。たとえば、ＥＶＳＥ２０の充電コネクタが車両のインレットに挿入（プラグイン）されることによって、ＥＶＳＥ２０と車両とが電気的に接続される。ＥＶ１１Ａ，１１ＢとＦＣＶ１２Ａ，１２Ｂとの各々は、本開示に係る「電動車両」の一例に相当する。

図１には、ＥＶ及びＦＣＶを２台ずつしか示していないが、ＤＥＲ群５００に含まれる車両の数は任意であり、１０台以上であってもよいし、１００台以上であってもよい。ＤＥＲ群５００は、個人が所有する車両（ＰＯＶ）を含んでもよいし、ＭａａＳ（Mobility as a Service）車両を含んでもよい。ＭａａＳ車両は、ＭａａＳ事業者が管理する車両である。また、ＤＥＲ群５００に含まれるＥＶＳＥ２０、住宅３０、商業施設４０、工場５０、ＥＳＳ６０、ＦＣＳ７０、発電機８０、及び自然変動電源９０の各々の数も任意である。

ＥＶ１１Ａ及び１１Ｂの各々は、ＥＣＵ１０ａ及び通信装置Ｃ１を備える。ＥＣＵ１０ａは車載機器を制御するように構成される。ＥＶ１１Ａ及び１１Ｂの各々は通信装置Ｃ１を介してサーバ１００と無線通信を行なうように構成される。また、ＥＶ１１Ａ、ＥＶ１１Ｂはそれぞれ蓄電装置Ｂ１１、蓄電装置Ｂ１２を備える。蓄電装置Ｂ１２の容量（ｋＷｈ）及び最大出力電力（ｋＷ）は、それぞれ蓄電装置Ｂ１１の容量（ｋＷｈ）及び最大出力電力（ｋＷ）よりも小さい。蓄電装置Ｂ１１及びＢ１２の各々に蓄えられた電力は、ＥＶの走行用モータ（図示せず）を駆動するために使用されたり、ＥＶに搭載された機器で消費されたりする。

ＦＣＶ１２Ａ及び１２Ｂの各々は、ＥＣＵ１０ｂと、発電装置Ｈ２と、蓄電装置Ｂ２とを備える。ＥＣＵ１０ｂは車載機器を制御するように構成される。発電装置Ｈ２は、水素を貯留する水素タンクと、水素と酸素との化学反応によって発電する燃料電池と（いずれも図示せず）を含む。燃料電池は、水素タンクから供給される水素を使って発電を行なう。発電装置Ｈ２によって発電された電力は、ＦＣＶの走行用モータ（図示せず）を駆動するために使用されたり、ＦＣＶに搭載された機器で消費されたり、蓄電装置Ｂ２に蓄えられたりする。ＦＣＶのユーザは、街の中に設置された水素ステーション（図示せず）で水素を補給できる。また、ＦＣＶ１２Ａ、ＦＣＶ１２Ｂはそれぞれ通信装置Ｃ２１、通信装置Ｃ２２を備える。ＦＣＶ１２Ａは通信装置Ｃ２１を介してサーバ１００と無線通信を行なうように構成される。ＦＣＶ１２Ｂは通信装置Ｃ２２を介してサーバ１００と無線通信を行なうように構成される。通信装置Ｃ２２の通信速度は、通信装置Ｃ２１の通信速度よりも低い。

ＤＥＲ群５００は、複数のＥＶＳＥ２０（たとえば、街に整備された充電インフラストラクチャ）を含む。ＥＶＳＥ２０は、車両ユーザが所定の認証を行なうことによって利用できる公共のＥＶＳＥである。認証の方式は、充電カード方式であってもよいし、通信による認証（たとえば、Plug and Charge）であってもよい。

ＤＥＲ群５００は、複数の住宅３０（たとえば、街に住む人々の家）を含む。住宅３０は、各種の家庭用電気機械器具（たとえば、照明器具、空調設備、調理器具、情報機器、テレビ、冷蔵庫、及び洗濯機）を含む。また、住宅３０は、充放電器（たとえば、家庭用ＥＶＳＥ）と、自然変動電源（たとえば、屋根に設置される太陽光パネル）と、ＥＳＳと、ＦＣＳと、コージェネレーションシステム（たとえば、自家発電時に発生する熱を利用した給湯機、又はヒートポンプ給湯機）との少なくとも１つを備えてもよい。住宅３０におけるエネルギーの需給は、たとえば図示しないＨＥＭＳ（HOME ＥＭＳ）によって管理されている。マイクログリッドＭＧと各住宅３０とは電力授受可能に接続されている。この実施の形態では、サーバ１００と各住宅３０とがＨＥＭＳを介して通信する。

商業施設４０は、たとえば、オフィスビルと、商店とを含む。商店の例としては、デパート、ショッピングセンタ、スーパーマーケット、又はコンビニエンスストアが挙げられる。商業施設４０に含まれる各施設におけるエネルギーの需給は、たとえば図示しないＢＥＭＳ（Building ＥＭＳ）によって管理されている。ＢＥＭＳは、施設ごと個別にエネルギーの需給を管理してもよいし、複数の施設におけるエネルギーの需給をまとめて管理してもよい。商業施設４０に含まれる各施設とマイクログリッドＭＧとは電力授受可能に接続されている。この実施の形態では、サーバ１００がＢＥＭＳを介して商業施設４０と通信する。

工場５０は、たとえば自動車製造工場であってもよいし、他の工場であってもよい。工場５０は、たとえば、生産ラインと、空調用の集中熱源とを含む。また、工場５０は、自然変動電源（たとえば、太陽光発電設備又は風力発電設備）と、ＥＶＳＥと、ＥＳＳと、ＦＣＳと、発電機（たとえば、ガスタービン発電機又はディーゼル発電機）と、コージェネレーションシステムとの少なくとも１つを備えてもよい。工場５０におけるエネルギーの需給は、たとえば図示しないＦＥＭＳ（Factory ＥＭＳ）によって管理されている。マイクログリッドＭＧと工場５０とは電力授受可能に接続されている。この実施の形態では、サーバ１００と工場５０とがＦＥＭＳを介して通信する。

ＥＳＳ６０は、マイクログリッドＭＧに対して充放電可能に構成される定置式の蓄電装置である。ＥＳＳ６０としては、たとえば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、レドックスフロー電池、又はＮＡＳ（ナトリウム硫黄）電池が採用されてもよい。自然変動電源９０によって発電された余剰電力がＥＳＳ６０に蓄えられてもよい。

ＦＣＳ７０は、水素と酸素との化学反応によって発電する定置式の燃料電池を含む。ＦＣＳ７０は水素タンク７１と接続され、水素タンク７１は水素生成装置７２と接続されている。ＦＣＳ７０は、水素タンク７１から供給される水素を使って発電し、発電した電力をマイクログリッドＭＧに対して供給するように構成される。水素生成装置７２は、水素を生成し、生成した水素を水素タンク７１へ供給する。水素生成方法としては任意の方法を採用可能である。たとえば、水素生成装置７２において、副生水素法、水分解法、化石燃料改質法、バイオマス改質法、又はＩＳ（ヨウ素／硫黄）プロセスのような公知の方法が採用されてもよい。水素生成装置７２は、マイクログリッドＭＧから供給される電力を使って水素を生成してもよいし、自然変動電源９０によって発電された余剰電力を使って水素を生成してもよい。サーバ１００は、水素タンク７１内の水素残量が所定値を下回らないように、水素生成装置７２を制御してもよい。

発電機８０は、化石燃料を用いて発電する定置式の発電機である。発電機８０は、たとえばガスタービン発電機又はディーゼル発電機であってもよい。発電機８０は、非常用の電源として使用されてもよい。

自然変動電源９０は、気象条件によって発電出力が変動する電源であり、発電した電力をマイクログリッドＭＧへ出力する。自然変動電源９０によって発電された電力は、変動性再生可能エネルギー（ＶＲＥ）に相当する。自然変動電源９０は、たとえば太陽光発電設備及び風力発電設備を含む。

サーバ１００は、プロセッサ１１０と、記憶装置１２０と、通信装置１３０とを含んで構成される。プロセッサ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。記憶装置１２０は、各種情報を保存可能に構成される。記憶装置１２０には、プロセッサ１１０に実行されるプログラムのほか、プログラムで使用される情報（たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ）が記憶されている。通信装置１３０は、各種通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）を含む。サーバ１００は、通信装置１３０を通じて外部と通信するように構成される。

サーバ１００は、マイクログリッドＭＧに接続されるＤＥＲ群５００を制御することにより、ＤＥＲ群５００をＶＰＰ（仮想発電所）として機能させる。より具体的には、サーバ１００は、ＩｏＴ（モノのインターネット）を利用したエネルギーマネジメント技術により、ＤＥＲ群５００を遠隔・統合制御することによってあたかも１つの発電所のように機能させる。ＤＥＲ群５００に含まれる各ＤＥＲは、本開示に係る「電力調整リソース」の一例に相当する。

図２は、サーバ１００の構成要素を機能別に示す機能ブロック図である。図１とともに図２を参照して、サーバ１００は、第１運転部１１１と、第１切替部１１２と、第２運転部１１３と、第２切替部１１４と、情報管理部１１７とを含む。たとえば、図１に示したプロセッサ１１０と、プロセッサ１１０により実行される記憶装置１２０内のプログラムとによって、上記各部が具現化される。ただしこれに限られず、これら各部は、専用のハードウェア（電子回路）によって具現化されてもよい。この実施の形態に係るサーバ１００は、本開示に係る「サーバ」の一例に相当する。

サーバ１００は、通信装置１３０を通じて、携帯端末１０及びＤＥＲの各々と通信するように構成される。

ＤＥＲ群５００に含まれる各ＤＥＲのユーザは、携帯端末１０を携帯している。図２には、１つの携帯端末１０のみを示しているが、携帯端末１０は各ＤＥＲユーザに携帯される。この実施の形態では、携帯端末１０として、タッチパネルディスプレイを具備するスマートフォンを採用する。ただしこれに限られず、携帯端末１０としては、任意の携帯端末を採用可能であり、タブレット端末、ウェアラブルデバイス（たとえば、スマートウォッチ）、又は電子キーなども採用可能である。携帯端末１０には所定のアプリケーションソフトウェア（以下、単に「アプリ」と称する）がインストールされており、携帯端末１０は、そのアプリを通じてサーバ１００と情報のやり取りを行なうように構成される。

情報管理部１１７は、サーバ１００に登録された各ユーザの情報（以下、「ユーザ情報」とも称する）と、サーバ１００に登録された各車両の情報（以下、「車両情報」とも称する）と、サーバ１００に登録された各定置式ＤＥＲの情報（以下、「リソース情報」とも称する）とを管理するように構成される。ユーザ情報、車両情報、リソース情報は、それぞれユーザごと、車両ごと、ＤＥＲごとに識別情報（ＩＤ）で区別されて記憶装置１２０に記憶されている。この実施の形態に係る情報管理部１１７は、本開示に係る「リソース管理部」の一例に相当する。

サーバ１００に登録された各車両は、ＥＶＳＥ２０と接続されることによって、ＤＥＲとして機能し得る。ＥＶＳＥ２０と接続された車両をサーバ１００が無線通信で遠隔操作することにより、車両をＤＥＲとして機能させる。車両情報は、車両スペック（たとえば、蓄電装置の容量及び充放電性能）と、車両の位置と、車載バッテリの残量（たとえば、ＳＯＣ（State Of Charge））とを含む。車両の位置及び状態（たとえば、ＳＯＣ）は、各車両に搭載された各種センサによって取得され、各車両からサーバ１００へ送信される。各車両は、所定周期で最新の車両の位置及び状態を逐次送信してもよいし、蓄積したデータ（車両の位置及び状態）を所定タイミングで（たとえば、走行終了時又は充電コネクタ接続時に）まとめて送信してもよい。

サーバ１００には、ＥＶＳＥ２０と、住宅３０と、商業施設４０と、工場５０と、ＥＳＳ６０と、ＦＣＳ７０と、発電機８０と、自然変動電源９０とが、定置式ＤＥＲとして登録されている。リソース情報は、各定置式ＤＥＲの位置、状態、及びスペック（たとえば、最大出力電力、容量、及び通信速度）を含む。たとえば、ＥＶＳＥ２０の状態には、車両接続の有無が含まれる。そして、ＥＶが接続されたＥＶＳＥ２０の状態には、そのＥＶの状態（たとえば、ＥＣＵの作動／停止状態、蓄電装置のＳＯＣ、及び蓄電装置の充放電電力）が含まれる。また、ＦＣＶが接続されたＥＶＳＥ２０の状態には、そのＦＣＶの状態（たとえば、ＥＣＵの作動／停止状態、発電装置の水素残量、発電装置の発電電力及び発電余力、蓄電装置のＳＯＣ、並びに蓄電装置の充放電電力）が含まれる。住宅３０、商業施設４０、及び工場５０の各々の状態には、消費電力が含まれる。ＥＳＳ６０の状態には、制御系の作動／停止状態と、ＳＯＣと、充放電電力とが含まれる。ＦＣＳ７０及び発電機８０の各々の状態には、制御系の作動／停止状態と、発電電力と、発電余力とが含まれる。このうち、ＦＣＳ７０の状態には、水素タンク７１内の水素残量がさらに含まれる。自然変動電源９０の状態には、発電電力が含まれる。サーバ１００は、各定置式ＤＥＲとの通信により、リソース情報を取得できる。

ユーザ情報には、ユーザが携帯する携帯端末１０の通信アドレスと、ユーザに帰属する車両の車両ＩＤと、ユーザに帰属する定置式ＤＥＲのリソースＩＤと、電気料金と、インセンティブ情報（たとえば、インセンティブ獲得額）とが含まれる。

サーバ１００に登録された各ユーザは、マイクログリッドＭＧの管理者（以下、「ＭＧ管理者」とも称する）との間で、マイクログリッドＭＧの電力を使用するための契約を締結している。この契約に従い、マイクログリッドＭＧから供給される電力を使用したユーザ（需要家）は所定の電気料金をＭＧ管理者に支払う義務を負う。一方で、ＭＧ管理者からの要請（たとえば、ＤＲ）に応じてマイクログリッドＭＧの電力調整を行なったＤＥＲユーザは、契約で予め決められたインセンティブをＭＧ管理者から受け取る権利を獲得する。情報管理部１１７は、マイクログリッドＭＧの電力調整を行なったＤＥＲユーザに与えるインセンティブを管理する。インセンティブは、一般通貨であってもよいし、街の中だけで使用できる仮想通貨であってもよい。

ＤＥＲ群５００に含まれる各ＤＥＲは、発電型ＤＥＲと蓄電型ＤＥＲと負荷型ＤＥＲとに大別される。

発電型ＤＥＲでは、自然エネルギー（たとえば、太陽光又は風力）又は燃料（たとえば、軽油、天然ガス、又は水素）を用いて発電機が発電を行ない、発電された電力が電力変換回路を経てマイクログリッドＭＧへ出力される。蓄電型ＤＥＲでは、蓄電装置とマイクログリッドＭＧとの間での電力のやり取りが電力変換回路を介して行なわれる。各ＤＥＲにおける電力変換回路は、サーバ１００からの制御信号に従って動作し、所定の電力変換を行なうように構成される。この実施の形態では、電力変換回路がインバータ及びＰＬＬを含む。また、電力変換回路は、ＤＥＲとマイクログリッドＭＧとの接続／遮断を切り替えるリレーを含んでもよい。

たとえば、図１に示したＤＥＲ群５００において、ＥＳＳ６０は蓄電型ＤＥＲとして機能する。また、ＦＣＳ７０、発電機８０、及び自然変動電源９０の各々は、発電型ＤＥＲとして機能する。自然変動電源９０の発電電力は基本的には気象条件によって決まるが、自然変動電源９０の発電出力を制限することは可能である。

ＥＶ（たとえば、図１に示したＥＶ１１Ａ及び１１Ｂ）は蓄電型ＤＥＲとして機能する。ＥＶは、マイクログリッドＭＧと接続される蓄電装置の充放電を行なうことによって蓄電型ＤＥＲとして機能する。ＦＣＶ（たとえば、図１に示したＦＣＶ１２Ａ及び１２Ｂ）は、発電型ＤＥＲとして機能する。ＦＣＶは、発電装置によって発電した電力をマイクログリッドＭＧへ出力することによって発電型ＤＥＲとして機能する。また、ＦＣＶは、蓄電型ＤＥＲとして機能するように構成されてもよい。蓄電装置の容量及び充放電性能が十分であれば、ＦＣＶは蓄電型ＤＥＲとしても機能し得る。電力変換回路は、車両（たとえば、ＥＶ又はＦＣＶ）に搭載されてもよいし、ＥＶＳＥ２０に搭載されてもよい。たとえば、車両からＤＣ方式のＥＶＳＥ２０へ直流電力が出力され、ＥＶＳＥ２０に内蔵されるインバータによってＤＣ／ＡＣ変換が行なわれてもよい。また、車両が備える蓄電装置から放電される電力に対して車載インバータがＤＣ／ＡＣ変換を行ない、変換後の交流電力が車両からＡＣ方式のＥＶＳＥへ出力されてもよい。

図２には示していないが、マイクログリッドＭＧの電力を消費する電気機器も、ＤＥＲ（負荷型ＤＥＲ）として機能し得る。マイクログリッドＭＧと接続される電気機器の電力負荷が大きくなるほどマイクログリッドＭＧの電力消費量は大きくなる。たとえば、図１に示した住宅３０と商業施設４０と工場５０との各々における需要家は、電気機器の電力負荷を調整することによって、マイクログリッドＭＧの需給調整を行なうことができる。

サーバ１００において、第１運転部１１１は、マイクログリッドＭＧの連系運転中に、マイクログリッドＭＧの調整力として機能するＤＥＲを制御する。以下では、マイクログリッドＭＧの調整力として機能するＤＥＲを、「調整力ＤＥＲ」とも称する。より具体的には、第１運転部１１１は、マイクログリッドＭＧの連系運転中に、調整力ＤＥＲによってマイクログリッドＭＧの電流制御を行なう。調整力ＤＥＲは、たとえばインバータ及びＰＬＬ（Phase Locked Loop）を含む電力変換回路を内蔵する。第１運転部１１１は、マイクログリッドＭＧに常時接続されているＥＳＳ６０、ＦＣＳ７０、及び発電機８０の少なくとも１つを、上記調整力ＤＥＲとして採用してもよい。また、第１運転部１１１は、ＤＲを実施することにより、住宅３０、商業施設４０、工場５０、及びＥＶＳＥ２０（より特定的には、車両と接続されたＥＶＳＥ２０）の少なくとも１つを上記調整力ＤＥＲとして採用してもよい。

この実施の形態では、第１運転部１１１が、調整力ＤＥＲのＰＬＬを用いて電力系統ＰＧの電圧波形の振幅及び位相を検出し、マイクログリッドＭＧの電力が電力系統ＰＧの電力に同期するように調整力ＤＥＲのインバータを制御する。第１運転部１１１は、調整力ＤＥＲのインバータによって交流電流を制御し、電流検出値をフィードバックしながら、マイクログリッドＭＧに流れる電流を目標値に追従させる。第１運転部１１１は、マイクログリッドＭＧに流れる電流を有効電流成分と無効電流成分とに分けて、有効電流成分及び無効電流成分の各々が目標値に近づくように、調整力ＤＥＲのインバータの出力電圧を制御してもよい。

第１切替部１１２は、マイクログリッドＭＧの連系切替時（すなわち、マイクログリッドＭＧを自立運転から電力系統ＰＧとの連系運転に切り替える際）に、ＤＥＲ群５００の中からマスタ及びスレーブを決定し、電力系統ＰＧの電力に対してマイクログリッドＭＧの電力が同期するように、マスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を行なった後、電力系統ＰＧに対してマイクログリッドＭＧを並列させるように構成される。第１切替部１１２は、マスタ及びスレーブの各々に同期指令を送ることにより、電力系統ＰＧの電力に対してマイクログリッドＭＧの電力が同期するように上記マスタスレーブ制御を実行する。

この実施の形態に係る第１切替部１１２は、連系点（受変電設備５０１）から所定距離以内の範囲に存在するＥＳＳ６０、ＦＣＳ７０、及びＥＶＳＥ２０（より特定的には、車両と接続されたＥＶＳＥ２０）の中から、所定の優先順位に従って１つのマスタを選ぶ。詳細は後述するが、第１切替部１１２は、連系点（受変電設備５０１）に近いＤＥＲを優先的にマスタとして選ぶように構成される（図８参照）。ただし、第１切替部１１２は、同期指令に対して応動可能でないＤＥＲ（たとえば、制御系の起動が同期指令に間に合わないＤＥＲ）をマスタ候補から除外する。また、第１切替部１１２は、通信性能及び出力性能の少なくとも一方が十分でないＤＥＲも、マスタ候補から除外する。第１切替部１１２は、マスタ候補（除外されなかったＤＥＲ）のうち、マスタとして選ばれなかった全てのＤＥＲ（すなわち、優先順位が２位以下のＤＥＲ）を、スレーブとする。また、マスタ候補以外にも同期指令に対して応動可能なＤＥＲがあれば、マスタ候補以外のＤＥＲをスレーブとしてもよい。

第１切替部１１２による上記マスタスレーブ制御では、マイクログリッドＭＧに電気的に接続されたマスタが電力変換回路（インバータを含む）によって電圧制御を行なうとともに、マイクログリッドＭＧに電気的に接続された各スレーブが電力変換回路（インバータを含む）によって電流制御を行なう。マスタは電圧制御で運転される。電圧制御は、ＣＶＣＦ（Constant Voltage Constant Frequency）制御であってもよい。定電圧かつ定周波数の交流電力がマスタから出力されるように第１切替部１１２がマスタを制御することで、マイクログリッドＭＧの周波数及び電圧を定めることができる。各スレーブは、マスタによって定められた周波数及び電圧に従って電流制御で運転される。

第２切替部１１４は、マイクログリッドＭＧの自立切替時（すなわち、マイクログリッドＭＧを連系運転から自立運転に切り替える際）に、ＤＥＲ群５００の中からマスタ及びスレーブを決定するように構成される。この実施の形態に係る第２切替部１１４は、連系点（受変電設備５０１）から所定距離以内の範囲に存在するＥＳＳ６０、ＦＣＳ７０、及びＥＶＳＥ２０（より特定的には、車両と接続されたＥＶＳＥ２０）の中から、所定の優先順位に従って１つのマスタを選ぶ。詳細は後述するが、第２切替部１１４は、ＤＥＲ群５００の中から、容量が大きいＤＥＲを優先的にマスタとして選ぶように構成される（図５参照）。ただし、第２切替部１１４は、後述する調整指令に対して応動可能でないＤＥＲ（たとえば、制御系の起動が調整指令に間に合わないＤＥＲ）をマスタ候補から除外する。第２切替部１１４は、マスタ候補（除外されなかったＤＥＲ）のうち、マスタとして選ばれなかった全てのＤＥＲ（すなわち、優先順位が２位以下のＤＥＲ）を、スレーブとする。また、マスタ候補以外にも調整指令に対して応動可能なＤＥＲがあれば、マスタ候補以外のＤＥＲをスレーブとしてもよい。

第２運転部１１３は、マイクログリッドＭＧの自立運転中に調整力ＤＥＲを制御する。より具体的には、第２運転部１１３は、第２切替部１１４によって決定されたマスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を、マイクログリッドＭＧの自立運転中に実行する。たとえば、第２運転部１１３は、マスタ及びスレーブの各々に調整指令を送ることにより、マイクログリッドＭＧの電力を安定させるように上記マスタスレーブ制御を実行する。このマスタスレーブ制御でも、前述した第１切替部１１２によるマスタスレーブ制御（同期のための制御）と同様、マイクログリッドＭＧに電気的に接続されたマスタが電力変換回路によって電圧制御を行なうとともに、マイクログリッドＭＧに電気的に接続された各スレーブが電力変換回路によって電流制御を行なう。マスタは、たとえばＣＶＣＦ制御で運転される。各スレーブは、マスタによって定められた周波数及び電圧に従って電流制御で運転される。

第２運転部１１３は、マイクログリッドＭＧの自立運転中に、マスタ及びスレーブの少なくとも一方を変更してもよい。第２運転部１１３は、たとえばマスタ及びスレーブの少なくとも一方が調整指令に対して応動できない状態になる前にマスタ及びスレーブの少なくとも一方を変更してもよい。また、第２運転部１１３は、マイクログリッドＭＧの自立運転中に、必要に応じてスレーブの数を増減してもよい。第２運転部１１３は、たとえばＤＲによってスレーブを増やしてもよい。

図３は、マイクログリッドＭＧの連系運転中にサーバ１００によって実行される電力調整制御を示すフローチャートである。図１及び図２とともに図３を参照して、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１１では、電力系統ＰＧ（外部グリッド）に、たとえば停電のような不具合が発生したか否かを、第２切替部１１４が判断する。電力系統ＰＧが正常である場合（Ｓ１１にてＮＯ）には、第２切替部１１４は、連系運転を継続するために、処理をＳ１２に進める。

Ｓ１２では、マイクログリッドＭＧの電力が電力系統ＰＧ（外部グリッド）の電力と同期するように、第１運転部１１１が調整力ＤＥＲを電流制御で運転する。第１運転部１１１は、調整力ＤＥＲによってマイクログリッドＭＧの電流（ひいては、マイクログリッドＭＧの需給バランス）を調整する。マイクログリッドＭＧの連系運転中は、Ｓ１２の処理による電力調整が、サーバ１００によって繰り返し実行される。

電力系統ＰＧに不具合（たとえば、停電）が発生した場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）には、第２切替部１１４は、連系運転から自立運転へ切り替えるために、処理をＳ１３に進める。Ｓ１３では、第２切替部１１４がＤＥＲ群５００の中からマスタ及びスレーブを決定する。以下、図４及び図５を用いて、自立切替時のマスタ選定の一例について説明する。以下の説明では、Ｓ１３の処理タイミングにおいて、図４に示す各ＤＥＲが、サーバ１００からの調整指令に対して応動可能な状態になっているものとする。

図４は、受変電設備５０１（連系点）周辺におけるＤＥＲの配置の第１の例を示す図である。図４に示される各電力調整リソース（以下、単に「Ｒ」と表記する）は、ＤＥＲ群５００に含まれる。Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、及びＲ２４の各々は、図１に示したＥＶＳＥ２０にＥＶ又はＦＣＶが接続されることによって形成されている。Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４は、それぞれ図１に示したＦＣＶ１２Ｂ、ＥＶ１１Ａ、ＦＣＶ１２Ａ、ＥＶ１１Ｂを含む。Ｒ６１及びＲ６２の各々は、図１に示したＥＳＳ６０に相当する。Ｒ７１及びＲ７２の各々は、図１に示したＦＣＳ７０に相当する。

図４を参照して、各ＤＥＲの連系点距離（受変電設備５０１からの距離）は、短いほうから、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ７１、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ２３、Ｒ７２、Ｒ２４の順である。

図５は、図４に示した各ＤＥＲについて、自立切替時のマスタ選定における優先順位を示す図である。図５中のＲ２１～Ｒ２４、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２は、図４と同じである。図５において、「距離」は連系点距離を意味し、「出力」は最大出力電力を意味する。図５中のＡ～Ｈは、高い方／大きい方／長い方から、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの順である。

図５を参照して、図４に示した各ＤＥＲの容量（ｋＷｈ）は、大きい方から、Ｒ６２（Ａ）、Ｒ７１（Ｂ）、Ｒ６１（Ｃ）、Ｒ７２（Ｄ）、Ｒ２１／Ｒ２２／Ｒ２３（Ｅ）、Ｒ２４（Ｆ）の順である。

図４及び図５とともに図３を参照して、第２切替部１１４（図２）は、Ｓ１３において、最も容量が大きいＲ６２を、マスタとして選択する。第２切替部１１４は、記憶装置１２０（図２）内のリソース情報を参照して、各ＤＥＲの容量を取得することができる。また、第２切替部１１４は、Ｓ１３において、マスタとして選ばれなかったＲ２１～Ｒ２４、Ｒ６１、Ｒ７１、及びＲ７２を、スレーブとする。さらに、第２切替部１１４は、図４に示されていないＤＥＲをスレーブとして追加してもよい。

再び図１及び図２とともに図３を参照して、Ｓ１３の処理後、第２切替部１１４は、Ｓ１４において、マイクログリッドＭＧを連系運転から自立運転に切り替える。より具体的には、第２切替部１１４は、受変電設備５０１の遮断器によってマイクログリッドＭＧを解列させる。これにより、電力系統ＰＧからマイクログリッドＭＧが切り離される。また、第２切替部１１４は、マイクログリッドＭＧの電力制御モードを、電力系統ＰＧと同期をとる電流制御から、マスタスレーブ制御へ切り替える。Ｓ１４の処理が実行されると、図３に示す一連の処理が終了し、以下に説明する図６に示す処理が開始される。

図６は、マイクログリッドＭＧの自立運転中にサーバ１００によって実行される電力調整制御を示すフローチャートである。図１及び図２とともに図６を参照して、Ｓ２１では、不具合が発生した電力系統ＰＧ（外部グリッド）が復旧したか否かを、第１切替部１１２が判断する。電力系統ＰＧがまだ復旧していない場合（Ｓ２１にてＮＯ）には、第１切替部１１２は、自立運転を継続するために、処理をＳ２３に進める。

Ｓ２３では、第２運転部１１３が、図３のＳ１３で決定されたマスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を実行する。第２運転部１１３は、マスタ及びスレーブの各々に調整指令を送ることにより、マイクログリッドＭＧの電力を安定させるようにマスタ及びスレーブを制御する。マスタは、たとえばＣＶＣＦ制御で運転される。各スレーブは、マスタによって定められた周波数及び電圧に従って電流制御で運転される。マイクログリッドＭＧの自立運転中は、Ｓ２３の処理による電力調整が、サーバ１００によって繰り返し実行される。なお、第２運転部１１３は、必要に応じてマスタ及びスレーブの少なくとも一方を変更してもよい。また、第２運転部１１３は、必要に応じてスレーブの数を増減してもよい。

電力系統ＰＧが復旧した場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）には、第１切替部１１２が、Ｓ２２において、マイクログリッドＭＧの調整力が十分か否かを判断する。たとえば、マイクログリッドＭＧの電力の質を所定水準以上に保つための調整力ＤＥＲが確保されていれば、Ｓ２２においてＹＥＳと判断される。他方、上記調整力ＤＥＲが確保されていなければ、Ｓ２２においてＮＯと判断される。Ｓ２２においてＹＥＳと判断された場合には、第１切替部１１２は、自立運転を継続するために、処理をＳ２３に進める。Ｓ２２においてＮＯと判断された場合には、第１切替部１１２は、自立運転から連系運転へ切り替えるために、処理をＳ２４に進める。

このように、第１切替部１１２は、マイクログリッドＭＧが自立運転しているときのマイクログリッドＭＧの調整力に基づいて、マイクログリッドＭＧを自立運転から連系運転に切り替えるタイミングを決定する。第１切替部１１２は、マイクログリッドＭＧの調整力に基づいて自立運転を継続可能か否かを判断し、自立運転を継続可能な場合には自立運転を継続する。こうすることで、連系切替の回数を低減できる。

Ｓ２４では、以下に説明する図７に示す処理が実行される。図７は、サーバ１００によって実行される連系切替に係る処理を示すフローチャートである。図１及び図２とともに図７を参照して、Ｓ３１では、第１切替部１１２がＤＥＲ群５００の中からマスタ及びスレーブを決定する。以下、図４及び図８を用いて、連系切替時のマスタ選定の第１の例について説明する。以下の説明では、Ｓ３１の処理タイミングにおいて、図４に示す各ＤＥＲが、サーバ１００からの同期指令に対して応動可能な状態になっているものとする。

図８は、図４に示した各ＤＥＲについて、連系切替時のマスタ選定における優先順位を示す図である。図８中のＲ２１～Ｒ２４、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２は、図４と同じである。図８中のＡ～Ｈは、図５と同じである。

図４、図７、及び図８を参照して、図４に示すＤＥＲ（同期指令に対して応動可能なＤＥＲ）がマスタ候補である場合、第１切替部１１２（図２）は、図７のＳ３１において、そのマスタ候補（すなわち、Ｒ２１～Ｒ２４、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２）から、通信速度が第１閾値を下回るＤＥＲと、最大出力電力（ｋＷ）が第２閾値を下回るＤＥＲとを除外する。この実施の形態では、第１閾値が、Ｃよりも高く、かつ、Ｂよりも低い速度である。このため、通信速度がＣであるＲ２１は、マスタ候補から除外される。また、第２閾値は、Ｃよりも大きく、かつ、Ｂよりも小さい。このため、最大出力電力がＣであるＲ２４は、マスタ候補から除外される。第１切替部１１２は、記憶装置１２０（図２）内のリソース情報を参照して、各ＤＥＲの通信速度及び最大出力電力を取得することができる。

続けて、第１切替部１１２（図２）は、残ったマスタ候補（すなわち、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２）のうち、受変電設備５０１（連系点）に最も近いＲ２２を、マスタとして選ぶ。第１切替部１１２は、記憶装置１２０（図２）内のリソース情報（たとえば、各ＤＥＲの緯度及び経度）に基づいて、各ＤＥＲの連系点距離を取得することができる。連系点距離が短いほどマスタ選定の優先順位は高くなる。

次に、図９及び図１０を用いて、連系切替時のマスタ選定の第２の例について説明する。以下の説明では、図７のＳ３１の処理タイミングにおいて、図９に示す各ＤＥＲが、サーバ１００からの同期指令に対して応動可能な状態になっているものとする。

図９は、受変電設備５０１（連系点）周辺におけるＤＥＲの配置の第２の例を示す図である。図９の例は、Ｒ２２及びＲ２３が形成されていないこと以外は図４の例と同じである。

図１０は、図９に示した各ＤＥＲについて、連系切替時のマスタ選定における優先順位を示す図である。図１０中のＡ～Ｆは、高い方／大きい方／長い方から、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順である。

図７、図９、及び図１０を参照して、図９に示すＤＥＲ（同期指令に対して応動可能なＤＥＲ）がマスタ候補である場合には、図７のＳ３１において、まず、そのマスタ候補（すなわち、Ｒ２１、Ｒ２４、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２）から、通信速度が第１閾値を下回るＲ２１と、最大出力電力（ｋＷ）が第２閾値を下回るＲ２４とが除外される。そして、残ったマスタ候補（すなわち、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２）のうち、受変電設備５０１（連系点）に最も近いＲ７１が、マスタとして選ばれる。

再び図１及び図２とともに図７を参照して、第１切替部１１２は、Ｓ３１において、連系点周辺に存在する複数のＤＥＲの中から上述のようにマスタを選ぶ。また、第１切替部１１２は、Ｓ３１において、マスタとして選ばれなかったマスタ候補（すなわち、優先順位が２位以下のＤＥＲ）を、スレーブとする。さらに、第１切替部１１２は、マスタ候補以外のＤＥＲをスレーブとして追加してもよい。

第１切替部１１２は、Ｓ３２において電力系統ＰＧの電圧波形を取得し、Ｓ３３において電圧波形の振幅及び位相を取得する。Ｓ３４では、第１切替部１１２が、Ｓ３１で決定されたマスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を実行する。第１切替部１１２は、マスタ及びスレーブの各々に同期指令を送ることにより、電力系統ＰＧの電力に対してマイクログリッドＭＧの電力が同期するようにマスタ及びスレーブを制御する。マスタは、たとえばＣＶＣＦ制御で運転される。各スレーブは、マスタによって定められた周波数及び電圧に従って電流制御で運転される。

Ｓ３５では、第１切替部１１２が、電力系統ＰＧの電力とマイクログリッドＭＧの電力との位相差が所定の許容値Ｔｈ１１以下であるか否かを判断する。また、Ｓ３６では、第１切替部１１２が、電力系統ＰＧの電力とマイクログリッドＭＧの電力との振幅差（電圧差）が所定の許容値Ｔｈ１２以下であるか否かを判断する。Ｓ３５及びＳ３６のいずれかでＮＯ（差が許容値を超える）と判断されている期間においては、Ｓ３２～Ｓ３６が繰り返され、位相差及び振幅差が小さくなるようにマスタスレーブ制御（Ｓ３４）が実行される。そして、Ｓ３５及びＳ３６の両方でＹＥＳと判断されると、処理がＳ３７に進む。Ｓ３５及びＳ３６の両方でＹＥＳと判断されることは、マスタスレーブ制御による同期が完了したことを意味する。

Ｓ３７では、第１切替部１１２が、マイクログリッドＭＧを自立運転から連系運転に切り替える。より具体的には、第１切替部１１２は、受変電設備５０１の遮断器（連系遮断器）を投入することで、電力系統ＰＧに対してマイクログリッドＭＧを並列させる。また、第１切替部１１２は、マイクログリッドＭＧの電力制御モードを、マスタスレーブ制御から、電力系統ＰＧと同期をとる電流制御へ切り替える。Ｓ３７の処理が実行されると、処理は図６のフロー（Ｓ２４）に戻り、図６に示す一連の処理が終了する。そして、マイクログリッドＭＧが連系運転を開始することに伴い、前述した図３の処理が開始される。

以上説明したように、この実施の形態に係る電力管理方法は、マイクログリッドＭＧに電気的に接続可能な複数のＤＥＲを用いてマイクログリッドＭＧの電力管理を行なう方法であって、図７に示したＳ３１、Ｓ３４、及びＳ３７を含む。Ｓ３１では、サーバ１００が、マイクログリッドＭＧを自立運転から電力系統ＰＧとの連系運転に切り替える際に、マイクログリッドＭＧに電気的に接続可能な複数のＤＥＲの中からマスタ及びスレーブを決定する。Ｓ３１においては、複数のＤＥＲのうち、連系点（マイクログリッドＭＧと電力系統ＰＧとの接続点）に近いＤＥＲが優先的に、マスタとして選ばれる。Ｓ３４では、サーバ１００が、電力系統ＰＧの電力に対してマイクログリッドＭＧの電力が同期するように、マスタ及びスレーブによるマスタスレーブ制御を行なう。マスタスレーブ制御による同期が行なわれた後、サーバ１００が、Ｓ３７において、電力系統ＰＧに対してマイクログリッドＭＧを並列させる。

上記方法によれば、マイクログリッドＭＧが自立運転から連系運転に切り替わるときに、マイクログリッドＭＧの電力が不安定になることが抑制される。

上記実施の形態では、図３のＳ１３と図７のＳ３１との各々において、連系点周辺に存在する複数のＤＥＲの中からマスタが選ばれている。しかし、図３のＳ１３においては、連系点から離れた位置に存在するＤＥＲが、マスタとして選ばれてもよい。たとえば、連系点から離れた位置に大容量のＤＥＲが存在する場合には、図３のＳ１３において、その大容量のＤＥＲが、マスタとして選ばれてもよい。

図３のＳ１３と図７のＳ３１との少なくとも一方において、複数のマスタが選ばれてもよい。複数のマスタは、たとえば図５又は図８に示される優先順位が高い順に選ばれてもよい。そして、マスタスレーブ制御において、複数のマスタが協調してマイクログリッドＭＧの周波数及び電圧を定めるように動作してもよい。

図６のＳ２３と図７のＳ３４との少なくとも一方において、マスタスレーブ制御に用いられるＤＥＲの種類は適宜変更可能である。サーバ１００は、住宅３０に設置されたＥＶＳＥ、ＥＳＳ、及びＦＣＳの少なくとも１つをマスタスレーブ制御に用いてもよい。また、サーバ１００は、工場５０に設置されたＥＶＳＥ、ＥＳＳ、及びＦＣＳの少なくとも１つをマスタスレーブ制御に用いてもよい。

上記実施の形態では、連系点距離として、連系点から電力調整リソースまでの地理的な距離が採用されている。しかしこれに限られず、連系点から電力調整リソースまでの電線（送電線及び配電線）の長さが、連系点距離として採用されてもよい。また、上記実施の形態ではルールベースのプログラムが採用されている。しかし、第１切替部１１２は、ビッグデータを用いて統計的に学習して得た関係式に基づき、ＤＥＲ群５００に含まれる各ＤＥＲの連系点距離、通信性能、及び出力性能を総合的に評価し、評価結果が良いＤＥＲを優先的に、マスタとして選んでもよい。関係式の代わりに、ＡＩ（人工知能）を用いた機械学習により得た学習済みモデルを用いてもよい。

上記実施の形態では、サーバ１００が無線通信で電動車両（ＥＶ及びＦＣＶ）を遠隔操作することにより、電動車両をＤＥＲとして機能させる。しかしこれに限られず、ＤＥＲ群５００に含まれる電動車両は、サーバ１００と無線通信を行なうための通信装置を備えなくてもよい。サーバ１００は、ＥＶＳＥ２０を通じて有線通信で電動車両を遠隔操作することにより、電動車両をＤＥＲとして機能させてもよい。一般に、有線通信の通信速度は無線通信の通信速度よりも速い。たとえば、図４に示したＥＶ１１Ａ，１１ＢとＦＣＶ１２Ａ，１２Ｂとの各々がＥＶＳＥ２０を通じてサーバ１００と有線通信を行なうように構成されることで、図４に示したＲ２１～Ｒ２４の各々の通信速度が「Ａ」になってもよい。

図１１は、図８に示した連系切替時のマスタ選定における優先順位の変形例を示す図である。図１１中のＲ２１～Ｒ２４、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２は、図４と同じである。図１１中のＡ～Ｈは、基本的には図８と同じである。ただし、この変形例では、Ｒ２１～Ｒ２４の各々の通信速度がＡである。図１１を参照して、この変形例では、連系切替時のマスタ選定において、最大出力電力がＣであるＲ２４が、マスタ候補から除外される。そして、残ったマスタ候補（すなわち、Ｒ２１～Ｒ２３、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ７１、及びＲ７２）のうち、受変電設備５０１（連系点）に最も近いＲ２１が、マスタとして選ばれる。

図６に示した処理では、電力系統ＰＧが復旧してもマイクログリッドＭＧの調整力が不十分になるまでは自立運転が継続される。しかしこれに限られず、電力系統ＰＧが復旧した直後に連系切替が行なわれてもよい。また、電力系統ＰＧの復旧直後は再度不具合が発生する可能性があるため、電力系統ＰＧが安定するまで自立運転を継続してもよい。

図１２は、図６に示した処理の変形例を示す図である。図１２に示す処理は、Ｓ２２（図６）に代えてＳ２２Ａを採用していること以外は、図６に示した処理と同じである。以下、Ｓ２２Ａについて説明する。

図１及び図２とともに図１２を参照して、電力系統ＰＧ（外部グリッド）が復旧すると（Ｓ２１にてＹＥＳ）、第１切替部１１２が、Ｓ２２Ａにおいて、復旧から所定時間経過したか否かを判断する。復旧から所定時間経過していない場合（Ｓ２２ＡにてＮＯ）には、第１切替部１１２は、自立運転を継続するために、処理をＳ２３に進める。復旧から所定時間経過した場合（Ｓ２２ＡにてＹＥＳ）には、第１切替部１１２は、自立運転から連系運転へ切り替えるために、処理をＳ２４に進める。

上記の変形例のように、サーバ１００は、電力系統ＰＧの復旧から所定時間が経過するまで自立運転を継続してもよい。そして、電力系統ＰＧの復旧から所定時間が経過すると、サーバ１００が連系切替を行なってもよい。

図７のＳ３１で決定されたマスタが電動車両（たとえば、ＥＶ又はＦＣＶ）である場合には、第１切替部１１２が、同期のためのマスタスレーブ制御を行なう前に、マイクログリッドＭＧに関して下げＤＲを実施してもよい。下げＤＲは、需要家に需要低減を要請するＤＲ（デマンドレスポンス）である。図１３は、図７に示した処理の変形例を示す図である。この変形例では、図７に示した処理のＳ３１とＳ３２との間に、図１３に示すＳ４１～Ｓ４３が追加される。以下、Ｓ４１～Ｓ４３について説明する。

図１及び図２とともに図１３を参照して、Ｓ３１の処理後、第１切替部１１２は、Ｓ４１において、Ｓ３１で決定されたマスタが電動車両であるか否かを判断する。マスタが電動車両ではない場合（Ｓ４１にてＮＯ）には、処理はＳ３２（図７参照）に進む。マスタが電動車両である場合（Ｓ４１にてＹＥＳ）には、第１切替部１１２は、Ｓ４２において、マイクログリッドＭＧに関して下げＤＲを実施する。第１切替部１１２は、下げＤＲにより、ＤＥＲ群５００に含まれる１以上のＤＥＲのユーザ（需要家）に対してマイクログリッドＭＧの需要低減を要請する。下げＤＲによってマイクログリッドＭＧの需要をどのくらい低減するかは、マスタの容量（ｋＷｈ）に応じて決定されてもよい。マイクログリッドＭＧの需要低減を要請する下げＤＲ信号は、サーバ１００から、ＤＥＲを管理するＥＭＳへ送られてもよいし、ＤＥＲのユーザ端末（たとえば、携帯端末１０）へ送られてもよい。Ｓ４３では、第１切替部１１２が、下げＤＲによるマイクログリッドＭＧの需要低減が完了したかを判断する。Ｓ４２で実施される下げＤＲが完了すると（Ｓ４３にてＹＥＳ）、処理はＳ３２（図７参照）に進む。

上記の変形例では、マスタが電動車両である場合には、第１切替部１１２が、同期のためのマスタスレーブ制御を行なう前に、ＤＥＲ群５００に含まれる１以上のＤＥＲのユーザに対してマイクログリッドＭＧの需要低減を要請する。マスタスレーブ制御による同期が行なわれる前にマイクログリッドＭＧの需要が低減されることで、マスタの容量不足に起因して同期精度が低下することが抑制される。

サーバ１００は、他のサーバと連携してＤＥＲ群５００を制御してもよい。ＤＥＲ群５００に含まれるＤＥＲをグループ分けして、グループごとにサーバ（たとえば、グループ内のＤＥＲを管理するサーバ）を設けてもよい。たとえばＥＭＳごとに、ＥＭＳを制御するサーバが設けられてもよい。そして、サーバ１００が、グループごとのサーバを介して、ＤＥＲ群５００を制御してもよい。

電力調整リソースとして採用される電動車両の構成は、上記実施の形態に示した構成に限られない。たとえば、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）を、電力調整リソースとして採用してもよい。電動車両は、非接触充電可能に構成されてもよい。電動車両は、乗用車に限られず、バス又はトラックであってもよい。電動車両は、自動運転可能に構成されてもよいし、飛行機能を備えてもよい。ＤＥＲ群５００は、無人で走行可能な電動車両（たとえば、無人搬送車（ＡＧＶ）又は農業機械）を含んでもよい。

電力調整リソースは、図１に示したＤＥＲに限られない。たとえば、電力調整リソースとして、フライホイール付き誘導機が採用されてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電力システム、１０ 携帯端末、２０ ＥＶＳＥ、３０ 住宅、４０ 商業施設、５０ 工場、６０ ＥＳＳ、７０ ＦＣＳ、７１ 水素タンク、７２ 水素生成装置、８０ 発電機、９０ 自然変動電源、１００，２００ サーバ、１１０ プロセッサ、１１１ 第１運転部、１１２ 第１切替部、１１３ 第２運転部、１１４ 第２切替部、１１７ 情報管理部、１２０ 記憶装置、１３０ 通信装置、５００ ＤＥＲ群、５０１ 受変電設備、ＭＧ マイクログリッド、ＰＧ 電力系統。

Claims (10)

1. 第１電力網の電力管理を行なうサーバであって、
   前記第１電力網は、第２電力網に並列及び解列可能に構成され、
   前記サーバは、
   前記第１電力網に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースを管理するリソース管理部と、
   前記第１電力網を自立運転から前記第２電力網との連系運転に切り替える際に、前記複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定し、前記第２電力網の電力に対して前記第１電力網の電力が同期するように、前記マスタ及び前記スレーブによるマスタスレーブ制御を行なった後、前記第２電力網に対して前記第１電力網を並列させる第１切替部とを備え、
   前記第１切替部は、前記複数の電力調整リソースのうち、前記第１電力網と前記第２電力網との接続点に近い電力調整リソースを優先的に、前記マスタとして選ぶように構成される、サーバ。
2. 前記第１切替部は、前記電力調整リソースの通信性能及び出力性能を用いて、前記マスタを選ぶように構成される、請求項１に記載のサーバ。
3. 前記第１切替部は、同期指令に対して応動可能な電力調整リソースから、通信速度が第１閾値を下回る電力調整リソースと、最大出力電力が第２閾値を下回る電力調整リソースとを除外し、残った電力調整リソースのうち、前記接続点に最も近い１つの電力調整リソースを、前記マスタとして選ぶように構成される、請求項２に記載のサーバ。
4. 前記複数の電力調整リソースは、電動車両を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のサーバ。
5. 前記複数の電力調整リソースは、定置式の蓄電装置をさらに含み、
   前記第１切替部は、前記マスタが前記電動車両である場合には、前記マスタスレーブ制御を行なう前に、前記複数の電力調整リソースに含まれる１以上の電力調整リソースのユーザに対して前記第１電力網の需要低減を要請するように構成される、請求項４に記載のサーバ。
6. 前記電動車両は、燃料電池車である、請求項４又は５に記載のサーバ。
7. 前記サーバは、前記第１電力網を連系運転から自立運転に切り替える際に、前記複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定する第２切替部をさらに備え、
   前記第２切替部は、前記複数の電力調整リソースのうち、容量が大きい電力調整リソースを優先的に、前記マスタとして選ぶように構成される、請求項１～６のいずれか一項に記載のサーバ。
8. 前記第１切替部は、前記第１電力網が自立運転しているときの前記第１電力網の調整力に基づいて、前記第１電力網を自立運転から連系運転に切り替えるタイミングを決定するように構成される、請求項１～７のいずれか一項に記載のサーバ。
9. 前記第１電力網は、マイクログリッドであり、
   前記第２電力網は、電気事業者が提供する商用電力系統であり、
   前記複数の電力調整リソースの各々は、電力変換回路を備え、
   前記マスタスレーブ制御では、前記第１電力網に電気的に接続された前記マスタが前記電力変換回路によって電圧制御を行なうとともに、前記第１電力網に電気的に接続された前記スレーブが前記電力変換回路によって電流制御を行なう、請求項１～８のいずれか一項に記載のサーバ。
10. 第１電力網の電力管理を行なう方法であって、
    前記第１電力網を自立運転から第２電力網との連系運転に切り替える際に、前記第１電力網に電気的に接続可能な複数の電力調整リソースの中からマスタ及びスレーブを決定することと、
    前記マスタ及び前記スレーブによるマスタスレーブ制御を、前記第２電力網の電力に対して前記第１電力網の電力が同期するように行なうことと、
    前記マスタスレーブ制御による同期が行なわれた後、前記第２電力網に対して前記第１電力網を並列させることと、
    を含み、
    前記マスタ及びスレーブの決定においては、前記複数の電力調整リソースのうち、前記第１電力網と前記第２電力網との接続点に近い電力調整リソースが優先的に、前記マスタとして選ばれる、電力管理方法。

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