JP2023013243A - 電力利用設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、電力出力装置の応答性を考慮することなく、電力利用設備の外部電力系統に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる電力利用設備を提供する。【解決手段】 電力利用設備は、外部電力系統と所定の第１接続点を介して接続される少なくとも１つの電力出力装置と、第１接続点より外部電力系統側の第２接続点に接続される電力変換器と、電力変換器に接続される蓄電器と、制御器と、を備える。制御器は、第１電力偏差に基づいて、電力出力装置からの出力電力を増減する第１指令を生成する第１指令生成部と、授受電力目標値から授受電力を差し引いた第２電力偏差に基づいて、出力電力を調整する第２指令を生成する第２指令生成部とを含む。第２指令生成部は、第２電力偏差が電力授受要求値に基づいて定められる上限値を超えた場合、蓄電器を充電する充電指令を生成し、下限値未満の場合、蓄電器から放電する放電指令を生成する。【選択図】図１

Description

本開示は、発電機等の電力出力装置を備え、外部電力系統に電力の授受が可能となるように接続される電力利用設備に関する。

近年、商用電力系統等の外部電力系統を管轄する電気事業者が、外部電力系統からの電力を利用する工場等の電力利用設備に対して、外部電力系統から電力利用設備に供給される電力（受電電力）を抑制する等の要請を行うことがある。これに対して、受電電力を抑制した電力利用設備は、電気事業者から対価の支払い（例えば電力料金の割引等）を受ける。このような取引は、ディマンドリスポンス（Demand Response）によるネガワット取引と称される。

また、電力利用設備として、原動機発電機や蓄電池等の電力出力装置を備えた電力利用設備が知られている。このような電力利用設備において、ネガワット取引を行う場合、電力利用設備は、電力出力装置が出力する電力を増やすことで、外部電力系統から電力利用設備に供給される電力の抑制量（ディマンドリスポンスの要求量。以下、ＤＲ要求量）を賄うことが可能となる。

しかし、負荷へ供給される電力は負荷の状況に応じて変化する。このため、外部電力系統に対する授受電力を適切に制御する（抑制量がＤＲ要求量を下回らないようにする）には、負荷の状況に応じて電力出力装置の出力電力を制御する必要が生じる。

このような観点から、下記特許文献１では、蓄電池を備えたシステムにおいてディマンドリスポンスの要求（ＤＲ要求）が行われた場合に、実受電電力に受電電力バイアス値を加算してネガワット取引時の仮想受電電力を算出し、実受電電力に代えてその仮想受電電力に基づいて蓄電池から出力されるシステム出力の指令値を生成している。

しかし、特許文献１では、ＤＲ要求の有無で制御態様を切り替える必要が生じる。また、特許文献１では、蓄電池から出力されるシステム出力の指令値（電力値）を算出している。このため、システム出力の現在値を計測する必要が生じる。このため、複数の電力出力装置を備えた電力利用設備においては、個々の出力値を計測し、個々の指令値を算出する必要が生じる。

また、特許文献１の態様を、蓄電池の代わりに原動機発電機等の発電機を用いた電力利用設備に適用しようとした場合、システム出力の指令値を算出する際に、応答の遅い原動機発電機の応答性を考慮した指令値にする必要が生じる。応答性を考慮しないと、指令値に発電機の出力が追従できなくなり、制御が発散してしまう恐れがある。また、特性の異なる複数の電力出力装置を備えた電力利用設備においては、それぞれの応答性を考慮する必要が生じ、特許文献１の態様をそのようなシステムに適用することは容易ではない。

これに関し、下記特許文献２には、複数の発電機のそれぞれの特性を考慮した制御態様が開示されているが、複数の発電機に対して個別に制御が必要であることは変わらず、発電機ごとに制御パラメータの設計を行う必要が生じる。

特開２０１８－１６０９４９号公報 国際公開第２０１５／０９８０８３号

以上のように、特許文献１および２の制御態様では、様々な種類の電力出力装置を備えた電力利用設備の制御に容易に適用ができない。また、上記のような課題は、ＤＲ要求に伴う電力出力装置の制御だけでなく、売電等の電力出力装置の様々な制御状況においても生じ得る。

さらに、需給調整市場における取引において、例えば、三次調整力－２と呼ばれるような、より短い単位時間での電力需給要求が求められる場合がある。

そこで、本開示の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、電力出力装置を備えた電力利用設備において、簡単な構成で、電力出力装置の応答性を考慮することなく、電力利用設備の外部電力系統に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる電力利用設備を提供することにある。

本開示の一態様における電力利用設備は、外部電力系統と所定の第１接続点を介して電力の授受を行うように接続される少なくとも１つの電力出力装置と、前記第１接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記第１接続点より前記外部電力系統側の第２接続点に、前記外部電力系統と電力の授受を行うように接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、所定の電力授受要求値を取得し、前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成する目標値生成部と、前記第１接続点において計測された授受電力を取得し、前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出する電力偏差算出部と、前記第１電力偏差に基づいて、前記電力出力装置からの出力電力を増減する第１指令を生成する第１指令生成部と、前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第２電力偏差に基づいて、前記蓄電器の充放電により前記電力変換器からの出力電力を調整する第２指令を生成する第２指令生成部と、を含み、前記第１指令生成部は、前記第１電力偏差が所定の第１しきい値以上である場合、前記出力電力を減少させる減少指令を生成し、前記第１電力偏差が前記第１しきい値以下の第２しきい値未満である場合、前記出力電力を増加させる増加指令を生成し、前記第２指令生成部は、前記第２電力偏差が前記電力授受要求値に基づいて定められる上限値を超えた場合に、前記蓄電器を充電する充電指令を生成し、前記第２電力偏差が前記電力授受要求値に基づいて定められる下限値未満の場合に、前記蓄電器から放電する放電指令を生成する。

本開示によれば、電力出力装置を備えた電力利用設備において、簡単な構成で、電力出力装置の応答性を考慮することなく、電力利用設備の外部電力系統に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる。

図１は、本開示の一実施の形態に係る電力利用設備を含む電力システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、ネガワット取引におけるディマンドリスポンスを例示する模式的なグラフである。 図３は、図２に示すディマンドリスポンスにおいて受電電力計画値と実需要とに差が生じた場合の例を示す模式的なグラフである。 図４は、需給調整市場における三次調整力－２を例示する模式的なグラフである。 図５は、図１に示す制御器の制御ブロックの構成を示すブロック図である。 図６は、図５に示す目標値生成部、電力偏差算出部および第１指令生成部の構成例を示すブロック図である。 図７は、図３に示すディマンドリスポンスにおいて本実施の形態における授受電力制御を行った場合の模式的なグラフである。 図８は、図５に示す電力偏差補正部の構成例を示すブロック図である。 図９は、図５に示す第２指令生成部の構成例を示すブロック図である。 図１０は、図５に示す充電状態補正部の構成例を示すブロック図である。 図１１は、本実施の形態において電力出力装置の出力電力を売電する場合を示すグラフである。 図１２は、図８に示す補正値生成部の入出力関係の他の例を示す図である。 図１３は、図１０に示す補正値算出部の入出力関係の他の例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

図１は、本開示の一実施の形態に係る電力利用設備を含む電力システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、電力利用設備１は、複数の電力出力装置２ｉを備えている。ここで、ｉ＝１，２，…ｍである。図１の例では３つの電力出力装置２ｉが存在するため、ｍ＝３である。複数の電力出力装置２ｉは、第１接続点３１を介して、外部電力系統４に接続されている。第１接続点３１には、電力利用設備１に設けられる負荷５も接続されている。また、電力利用設備１は、第１接続点３１における授受電力ＲＰ１を計測する電力計測器８を備えている。

これにより、電力利用設備１は、第１接続点３１を介して外部電力系統４と電力の授受が可能となる。すなわち、外部電力系統４からの電力を受電して負荷５に電力を供給することができる。また、複数の電力出力装置２ｉから出力された電力を負荷５に供給する、または、外部電力系統４に送電（売電）することも可能である。

さらに、電力利用設備１は、第１接続点３１より外部電力系統４側の第２接続点３２において外部電力系統４に接続される電力変換器９１を備えている。電力変換器９１には、蓄電器９２が接続される。電力変換器９１は、蓄電器９２に蓄えられた電力を放電することにより外部電力系統４に電力を供給し、外部電力系統４の電力を蓄電器９２に供給することにより、蓄電器９２を充電する。蓄電器９２は、例えば２次電池またはキャパシタ等である。電力利用設備１は、蓄電器９２の充電状態を検出する充電状態検出器９３を備えている。なお、充電状態は、以下の説明および図面ではＳＯＣ（State Of Charge）とも表記される。

電力利用設備１は、複数の電力出力装置２ｉおよび電力変換器９１を制御する制御器６を備えている。なお、これに代えて、制御器６は、電力利用設備１とは独立して設けられてもよい。また、制御器６は、複数の電力出力装置２ｉのそれぞれを制御する複数の電力出力装置制御器と、各電力出力装置制御器に制御指令を与える上位の制御器とを含んでもよい。制御器６は、例えばマイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを備えている。例えば、制御器６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等のメインメモリ、ストレージ、通信インターフェイス等を備えている。制御器６のストレージには、制御プログラムや各種データが記憶される。

なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、または手段（…部）は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、または手段はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

外部電力系統４は、例えば商用電力系統である。電力利用設備１は、例えば工場である。電力出力装置２ｉは、例えば発電機である。発電機には、例えば、蒸気タービン、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等の原動機発電機が含まれる。電力出力装置２ｉは、例えば２次電池、キャパシタ等の蓄電器でもよい。複数の電力出力装置２ｉは、発電効率、発電コスト、および応答性能等が異なる複数種類の発電機を含んでいてもよい。さらに、複数の電力出力装置２ｉは、発電機と蓄電器とを両方含んでいてもよい。

なお、第１接続点３１には、制御器６とは独立した発電設備が接続されていてもよい。このような発電設備は、例えば太陽光発電設備等の再生可能エネルギーを利用した発電設備である。このような発電設備は発電電力を調整することができないため、制御器６の制御対象とはしない。なお、再生可能エネルギーとは、太陽光、水力、風力、地熱等の自然エネルギーを意味する。また、原動機発電機等、制御器６により発電電力が調整可能な電力出力装置であっても、制御器６の制御対象ではない電力出力装置が存在してもよい。

以下では、ネガワット取引時における制御器６の制御態様を例示する。以下の例では、例えばアグリゲータ等の他の電力管理システム７から制御器６に送られる電力授受要求値ＲＱＴおよび電力計測器８で計測された授受電力ＲＰ１等に基づいて、電力出力装置２ｉからの出力電力を増減する第１指令ＳＣ１および電力変換器９１からの出力電力を調整する第２指令ＳＣ２を生成する態様を例示する。

電力授受要求値ＲＱＴは、受電電力計画値ＢＬに対する複数の要求成分を含む。なお、以下の例において、電力授受要求値および制御器６の制御の基準となる時間的な区分として、第１単位時間、第２単位時間および第３単位時間を用いて説明する。例えば、第１単位時間は４５分であり、第２単位時間は３０分であり、第３単位時間は１５分であるが、この組み合わせに限られない。

複数の要求成分は、第１単位時間ごとの第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２単位時間ごとの第２受電抑制要求量ＲＱ２を含む。例えば、第１受電抑制要求量ＲＱ１は、三次調整力－２による要求量に相当し、第２受電抑制要求量ＲＱ２は、ＤＲ要求量に相当する。第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２は、互いに独立した要求成分である。

まず先に、第２受電抑制要求量ＲＱ２について説明する。図２は、ネガワット取引におけるディマンドリスポンスを例示する模式的なグラフである。図２のグラフにおける横軸は、時刻を示し、縦軸は、需要電力を示す。図２において、第１受電抑制要求量ＲＱ１は考慮されていない。

制御器６のストレージには、受電電力計画値ＢＬのデータが記憶されている。受電電力計画値ＢＬは、第２単位時間ごとの授受電力計画値を示している。受電電力計画値ＢＬは、例えば、１日を第２単位時間ごとの時間帯に分け、直近の数日間の第２単位時間ごとの需要量の実績値を、第２単位時間帯ごとに平均したものを基準に作成されてもよい。ただし、受電電力計画値ＢＬの決定方法は特に限定されず、種々の方法が想定される。第２単位時間は、上述の通り、例えば３０分であるが、特に限定されない。

受電電力計画値ＢＬのデータは、予めディマンドリスポンスの要求者であるアグリゲータ等の他の電力管理システム７に送られる。以下、本明細書では、ディマンドリスポンスをＤＲと省略する場合がある。電力管理システム７は、電力利用設備１から送られる受電電力計画値ＢＬに基づいて第２受電抑制要求量ＲＱ２を対応する電力利用設備１の制御器６に送信する。制御器６に送信される第２受電抑制要求量ＲＱ２のデータは、対象の時間帯を示すＤＲ要求期間ＴＤＲの情報を含む。図２の例では、１２時から１７時の間に第２受電抑制要求量ＲＱ２分の需要抑制が要請されている。なお、受電電力計画値ＢＬのデータは、過去の需要量を基に、電力管理システム７が計算し、電力利用設備１に通知する場合もある。

電力管理システム７は、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおける電力利用設備１の外部電力系統４との接続点である第３接続点３０における授受電力である実需要ＲＬを監視する。第３接続点３０は、第１接続点３１および第２接続点３２より外部電力系統４側に位置する。電力変換器９１と外部電力系統４との間の電力の授受がない場合、第３接続点３０における実需要ＲＬは、第１接続点３１における授受電力ＲＰ１に一致する。なお、本実施の形態において、実需要ＲＬおよび授受電力ＲＰ１は、電力利用設備１が外部電力系統４から電力供給を受ける場合を正の値とする。電力管理システム７は、電力利用設備１における実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬから第２受電抑制要求量ＲＱ２を差し引いた電力となっているか、すなわち、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいてＲＰ＝ＢＬ－ＲＱ２となっているか否かを判定する。電力管理システム７は、実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬから第２受電抑制要求量ＲＱ２分抑制されている場合、ディマンドリスポンスを達成していると判定し、電力利用設備１に対して所定の対価を付与する。電力管理システム７は、実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬから第２受電抑制要求量ＲＱ２分抑制されていない場合、ディマンドリスポンスを達成していないと判定し、電力利用設備１に対して所定のペナルティを要求する。

上記のように、受電電力計画値ＢＬは、例えば過去の実需要ＲＬの実績値等に基づいて設定される。しかし、実際の負荷５の需要は日々変化するため、ディマンドリスポンス実施時における負荷５の需要が受電電力計画値ＢＬに一致するとは限らない。したがって、第２受電抑制要求量ＲＱ２分の電力を単に電力出力装置２ｉで追加出力するだけではディマンドリスポンスを達成できない場合が生じ得る。

図３は、図２に示すディマンドリスポンスにおいて受電電力計画値と実需要とに差が生じた場合の例を示す模式的なグラフである。図３の例では、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて電力利用設備１で必要とされる電力は、実需要ＲＬとして示されており、受電電力計画値ＢＬより増加している。この場合、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて、受電電力計画値ＢＬに対して第２受電抑制要求量ＲＱ２分の電力を電力出力装置２ｉから追加出力しただけでは、授受電力ＲＰ１を、受電電力計画値ＢＬに対して予め想定していた仮想需要である授受電力目標値ＲＰｏまで抑制することができない。すなわち、受電電力計画値ＢＬに対する実際の需要の増加分（ＲＬ―ＢＬ）だけ第２受電抑制要求量ＲＱ２を抑制できていない結果となる。図３における斜線領域がＤＲ要求に対して未達成の電力量を表している。

このように、ＤＲ要求に対する電力出力装置２ｉの出力調整は、実需要ＲＬに応じて行う必要が生じる。このため、本実施の形態における制御器６は、後述する図５に示す目標値生成部６０、電力偏差算出部６１、第１指令生成部６２、および電力偏差補正部６３を制御ブロックまたは制御回路として備えている。

次に、第１受電抑制要求量ＲＱ１について説明する。図４は、需給調整市場における三次調整力－２を例示する模式的なグラフである。図４のグラフにおける横軸は、時刻を示し、縦軸は、需要電力を示す。図４は、受電電力計画値ＢＬの変動がなく、ＤＲ要求がない、すなわち第２受電抑制要求量ＲＱ２が０である場合を示している。

前述の通り、電力管理システム７は、電力利用設備１から送られる受電電力計画値ＢＬに基づいて第２受電抑制要求量ＲＱ２を対応する電力利用設備１の制御器６に送信する。電力利用設備１は、このような計画値に基づいて授受電力の調整を行うことで外部電力系統４における電力の同時同量（balancing）を実現するように動作する。

一方で、送配電事業者においても需要予測等をもとに策定した発電計画に基づき系統運用を行っている。しかし、太陽光発電などによる発電量の変化や、想定以上の気温上昇による電力消費の増加などによって、電力の実需給が予測から外れる場合がある。そのような場合、送配電事業者は、電力管理システム７を介して一部の需要家に対し、例えば、三次調整力－２と呼ばれる、受電電力を抑制するような差分電力要求を出すことがある。電力管理システム７は、三次調整力－２における要求として、要求時点から第１単位時間後に、対応する電力利用設備１における受電電力計画値から授受電力を所定の要求量増減させることを要求する。本実施の形態では、所定の要求量を第１受電抑制要求量ＲＱ１と表記する。

本実施の形態において、制御器６は、第３単位時間ごとに差分電力要求の有無を監視する。第３単位時間は、第１単位時間および第２単位時間より短い時間に設定される。例えば、第１単位時間が４５分であり、第２単位時間が３０分である場合、第３単位時間は、両者の最大公約数である１５分に設定される。

本実施の形態においては、基準時刻を［ｎ］とし、基準時刻［ｎ］から第３単位時間後の時刻を［ｎ＋１］とし、時刻［ｎ＋１］から第３単位時間後の時刻を［ｎ＋２］とし、時刻［ｎ＋２］から第３単位時間後の時刻を［ｎ＋３］とする。時刻［ｎ＋２］は、基準時刻［ｎ］から第２単位時間後の時刻に等しく、時刻［ｎ＋３］は、基準時刻から第１単位時間後の時刻に等しい。さらに、基準時刻［ｎ］において生じた差分電力要求における第１受電抑制要求量ＲＱ１をＲＱ１［ｎ＋３］と表記する。

図４には、１０：００において第１受電抑制要求量ＲＱ１が第１の値Ｐ１から第１の値Ｐ１より大きい第２の値Ｐ２に変化している例が示されている。基準時刻［ｎ］を１０：００とすると、時刻［ｎ－１］までの差分電力要求における第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｊ］（ｊ＝…，ｎ－１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２）は、何れもＰ１である。このため、仮に基準時刻［ｎ］において第１受電抑制要求量ＲＱ１が変化しなければ、時刻［ｎ＋２］、すなわち、１０：３０までの授受電力目標値ＲＰｏは、ＲＰｏ＝ＢＬ－Ｐ１となる。

しかし、基準時刻［ｎ］である１０：００に第１受電抑制要求量ＲＱ１が第１の値Ｐ１から第１の値Ｐ１より大きい第２の値Ｐ２に変化したため、対応する電力利用設備１においては、基準時刻［ｎ］から第１単位時間後の時刻［ｎ＋３］、すなわち、１０：４５までに、受電電力計画値ＢＬから第２の値Ｐ２分の受電抑制を行う必要が生じる。このため、制御器６は、基準時刻［ｎ］以降の授受電力目標値ＲＰｏを、受電電力計画値ＢＬから第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］＝Ｐ２を差し引いた値に設定する。

また、差分電力要求に対しては、許容差ＴＩが設定されている。許容差ＴＩは、例えば、差分電力要求の上下１０％の範囲に設定される。図４の例において、制御器６は、基準時刻［ｎ］までは、実需要ＲＬが、第１の値Ｐ１に基づく授受電力目標値ＲＰｏ１（ＲＰｏ１＝ＢＬ－Ｐ１）を中心とする許容差ＴＩ範囲内、すなわち、上限値ＵＬ１と下限値ＬＬ１との間の範囲となるように出力電力の調整を行う必要がある。また、制御器６は、時刻［ｎ＋３］以降は、実需要ＲＬが、第２の値Ｐ２に基づく授受電力目標値ＲＰｏ２（ＲＰｏ２＝ＢＬ－Ｐ２）を中心とする許容差ＴＩ範囲内、すなわち、上限値ＵＬ２と下限値ＬＬ２との間の範囲となるように、出力電力の調整を行う必要がある。なお、上限値は、差分電力要求の上限値、すなわち、需要電力を抑制する抑制量の上限値を意味し、図４における需要電力としては授受電力目標値ＲＰｏの許容最小値となる。同様に、下限値は、差分電力要求の下限値、すなわち、需要電力を抑制する抑制量の下限値を意味し、図４における需要電力としては授受電力目標値ＲＰｏの許容最大値となる。

また、基準時刻［ｎ］から時刻［ｎ＋３］までの期間は、制御器６は、差分電力要求の移行期間として基準時刻［ｎ］までの下限値ＬＬ１と時刻［ｎ＋３］からの上限値ＵＬ２との間の範囲となるように出力電力の調整を行う。

ここで、差分電力要求時における授受電力目標値ＲＰｏへの追従性は、ＤＲ要求に対する授受電力目標値ＲＰｏへの追従性に比べて、より短期間での追従性が求められる。例えば、ＤＲ要求に対しては３０分単位での追従性が求められる一方、差分電力要求に対しては５分単位での追従性が求められる。そのため、電力出力装置２ｉの出力調整だけでは、差分電力要求の許容範囲を外れてしまう恐れがある。そこで、本実施の形態では、電力変換器９１および蓄電器９２を用いてより短時間での電力調整を可能としている。

このため、本実施の形態における制御器６は、後述する図５に示す目標値生成部６０、制限範囲生成部６４、第２指令生成部６５、および充電状態補正部６６を制御ブロックまたは制御回路として備えている。

図５は、図１に示す制御器の制御ブロックの構成を示すブロック図である。上述したように、制御器６のストレージには、予め受電電力計画値ＢＬの情報が記憶されている。制御器６は、電力計測器８により計測された第１接続点３１における授受電力ＲＰ１の情報を取得する。さらに、電力管理システム７は、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２を制御器６に送信する。制御器６は、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２の情報を取得し、ストレージに記憶する。より具体的には、制御器６のストレージには、計画値テーブルが記憶される。計画値テーブルは、第３単位時間ごとの時刻と、各時刻に対応する受電電力計画値ＢＬ、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２とが対応付けられたデータセットを有している。計画値テーブルの各データは、第３単位時間の刻み幅で展開され、ストレージに記憶される。

上述したように、第１受電抑制要求量ＲＱ１に関して、制御器６は、時刻［ｎ］の時点で時刻［ｎ］から第１単位時間後の時刻［ｎ＋３］における値を取得する。したがって、時刻［ｎ］における計画値テーブルは、時刻［ｎ＋３］までの第３単位時間ごとの第１受電抑制要求量ＲＱ１の値を含んでいる。

なお、計画値テーブルは、差分電力要求の有効または無効を示すデータを含んでもよい。差分電力要求に対する電力調整を行う時間帯を予め電力管理システム７に登録しておくことにより、電力利用設備１は、登録した時間帯内に限って差分電力要求に対する電力調整を行うことが可能となる。仮に、登録した時間帯外に差分電力要求が生じても当該電力利用設備１は、差分電力要求を行わない。差分電力要求の有効または無効を示すデータは、差分電力要求が登録した時間帯内に生じたかどうかのチェックを行い得る。

制御器６は、上述したＤＲ要求および差分電力要求に基づいて電力出力装置２ｉおよび電力変換器９１を制御するために、目標値生成部６０、電力偏差算出部６１、第１指令生成部６２、電力偏差補正部６３、制限範囲生成部６４、第２指令生成部６５、および充電状態補正部６６を備えている。

まず、電力出力装置２ｉに対する第１指令ＳＣ１の制御系について説明する。図６は、図５に示す目標値生成部、電力偏差算出部および第１指令生成部の構成例を示すブロック図である。目標値生成部６０は、受電電力計画値ＢＬから第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２を差し引いて授受電力目標値ＲＰｏを算出する。なお、基準時刻［ｎ］における差分電力要求は、第１単位時間後の時刻［ｎ＋３］に第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］の受電抑制を行うものであるが、上述の通り、基準時刻［ｎ］の時点で授受電力目標値ＲＰｏに組み込まれる。すなわち、基準時刻［ｎ］における授受電力目標値ＲＰｏは、ＲＰｏ＝ＢＬ［ｎ］－ＲＱ２［ｎ］－ＲＱ１［ｎ＋３］となる。

電力偏差算出部６１は、所定の授受電力目標値ＲＰｏから、計測した授受電力ＲＰ１を差し引いた第１電力偏差ΔＲＰを算出する。なお、後述するように、第１電力偏差ΔＲＰは、ＲＰｏ－ＲＰ１に、電力偏差補正部６３において算出される電力補正値ＲＰｃが加算され、充電状態補正部６６において算出されるＳＯＣ補正値ＳＯＣｃが減算された値となるが、ひとまず電力補正値ＲＰｃおよびＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは考慮しない。

第１指令生成部６２は、電力偏差算出部６１で算出された第１電力偏差ΔＲＰに基づいて電力出力装置２ｉの出力電力を増減する第１指令ＳＣ１を生成する。第１指令生成部６２で生成される第１指令ＳＣ１は、増加指令ＳＣ１ｕ、減少指令ＳＣ１ｄおよび維持指令ＳＣ１ｍを含む状態指令である。本明細書において、状態指令とは、電力出力装置２ｉを出力増加状態、出力減少状態または出力維持状態の何れかの電力出力状態にするための指令であり、具体的な電力出力目標値を含まない概念として定義される。

増加指令ＳＣ１ｕは、電力出力装置２ｉに対して、出力電力（瞬時値）を増加させる（出力増加状態にする）指令である。例えば、電力出力装置２ｉが原動機発電機である場合、増加指令ＳＣ１ｕは、原動機のガバナに発電電力を増加させる指令である。また、減少指令ＳＣ１ｄは、電力出力装置２ｉに対して、出力電力（瞬時値）を減少させる（出力減少状態にする）指令である。例えば、電力出力装置２ｉが原動機発電機である場合、減少指令ＳＣ１ｄは、原動機のガバナに発電電力を低減させる指令である。また、維持指令ＳＣ１ｍは、電力出力装置２ｉに対して、出力電力（瞬時値）を維持させる（出力維持状態にする）指令である。例えば、電力出力装置２ｉが原動機発電機である場合、維持指令ＳＣ１ｍは、原動機のガバナに発電電力を維持させる指令である。

図６には、第１指令生成部６２における指令生成態様がグラフとして模式的に示されている。図６に示すように、第１指令生成部６２は、第１電力偏差ΔＲＰが所定の第１しきい値Ｔ１以上である場合、減少指令ＳＣ１ｄを生成し、第１電力偏差ΔＲＰが第１しきい値Ｔ１より小さい第２しきい値Ｔ２未満である場合、増加指令ＳＣ１ｕを生成する。さらに、第１指令生成部６２は、第１電力偏差ΔＲＰが第２しきい値Ｔ２以上かつ第１しきい値Ｔ１未満である場合、維持指令ＳＣ１ｍを生成する。

例えば、第１しきい値Ｔ１が所定の正の値に設定され、第２しきい値Ｔ２が第１しきい値Ｔ１と同じ大きさの負の値に設定される。これに代えて、第１しきい値Ｔ１が所定の正の値に設定され、第２しきい値Ｔ２が第１しきい値Ｔ１と異なる大きさの負の値に設定されてもよい。また、第１電力偏差ΔＲＰに所定のオフセット値が与えられる場合、第１しきい値Ｔ１および第２しきい値Ｔ２は、いずれも正の値またはいずれも負の値としてもよい。

第１指令生成部６２で生成された第１指令ＳＣ１は、複数の電力出力装置２ｉのそれぞれに送られる。このとき、複数の電力出力装置２ｉのそれぞれに送られる第１指令ＳＣ１は、共通の指令である。すなわち、電力出力装置２ｉの出力特性等に応じて第１指令ＳＣ１を個別にカスタマイズする必要はない。

第１指令生成部６２から出力される第１指令ＳＣ１は、例えば、連続して出力されるパルスによって構成されてもよい。この場合、増加指令ＳＣ１ｕは、例えば正のパルスである出力増加パルスを連続して出力する状態として構成される。また、減少指令ＳＣ１ｄは、例えば負のパルスである出力減少パルスを連続して出力する状態として構成される。また、維持指令ＳＣ１ｍは、パルスを出力しない状態として構成される。これに代えて、パルスの振幅または幅が異なる３つのパルスをこれらの状態指令ＳＣ１ｕ，ＳＣ１ｄ，ＳＣ１ｍに割り当ててもよい。

このような第１指令ＳＣ１を受信した各電力出力装置２ｉは、その第１指令ＳＣ１の内容に応じた出力制御を行う。増加指令ＳＣ１ｕを受信している間、電力出力装置２ｉは、出力を上げ続ける。減少指令ＳＣ１ｄを受信している間、電力出力装置２ｉは、出力を下げ続ける。維持指令ＳＣ１ｍを受信している間、電力出力装置２ｉは、出力を維持し続ける。例えば、電力出力装置２ｉが発電機である場合、第１指令ＳＣ１に応じてガバナの出力を調整する。

このとき、各電力出力装置２ｉは、各自の応答性に合わせて出力制御を行う。例えば、応答が速い電力出力装置２ｉは、増加指令ＳＣ１ｕに対して高いレートで出力を増加させる。応答が遅い電力出力装置２ｉは、増加指令ＳＣ１ｕに対して低いレートで出力を増加させる。このため、複数の電力出力装置２ｉにおいて原動機の種類が異なったり、応答性が異なったりしていても、制御器６は、各電力出力装置２ｉの応答性を考慮することなく、一の（共通する）第１指令ＳＣ１を出力すればよい。

図７は、図３に示すディマンドリスポンスにおいて本実施の形態における授受電力制御を行った場合の模式的なグラフである。図７において、受電電力計画値ＢＬ、および電力管理システム７が要求する第２受電抑制要求量ＲＱ２は、図３と同じである。また、図７においても、図３と同様に、ＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて電力利用設備１で必要とされる電力である実需要ＲＬが、受電電力計画値ＢＬより増加している。

本実施の形態によれば、計測される授受電力ＲＰ１が授受電力目標値ＲＰｏ（＝ＢＬ－ＲＱ２）に一致するように制御される。すなわち、電力利用設備１における実需要ＲＬが受電電力計画値ＢＬより増えると、その増加分の電力を補うように、電力出力装置２ｉの出力電力が増加する。この結果、受電電力計画値ＢＬに対してＤＲ要求期間ＴＤＲにおいて電力出力装置２ｉが負担した電力は、第２受電抑制要求量ＲＱ２に、受電電力計画値ＢＬに対する実需要ＲＬの偏差分を加えた電力ＲＱｃとなる。このときの電力量は、図７における斜線領域で示される。

図７からも明らかなように、上記構成によれば、授受電力ＲＰ１の授受電力目標値ＲＰｏとの第１電力偏差ΔＲＰに応じて電力出力装置２ｉが出力する電力を増減させることにより、電力利用設備１における負荷の変動状況にかかわらず、授受電力ＲＰ１を授受電力目標値ＲＰｏに維持することができる。

また、複数の電力出力装置２ｉが第１接続点３１に接続されているにもかかわらず、電力出力装置２ｉの出力電力を個別に計測する必要がないため、電力利用設備１におけるシステム構成を簡単にすることができる。さらに、上述したように、電力出力装置２ｉに対する第１指令ＳＣ１は、単純な増加指令ＳＣ１ｕ、減少指令ＳＣ１ｄまたは維持指令ＳＣ１ｍだけであり、制御器６において電力出力装置２ｉの応答性等を考慮して制御調整を行う必要がない。

このような第１指令ＳＣ１に対して電力出力装置２ｉにおいて、応答速度の速い電力出力装置２ｉは速く応答し、応答速度の遅い電力出力装置２ｉは遅く応答するため、複数の電力出力装置２ｉとして応答性の異なる電力出力装置２ｉが設けられていても、複数の電力出力装置２ｉ間で自動的に応答性に応じた出力電力の分担を行うことができる。言い換えると、応答性の異なる複数の電力出力装置２ｉを共通の第１接続点３１に接続して、電力の分担調整を簡単に行うことができる。応答性の異なる複数の電力出力装置２ｉとして、異なる種類の発電機が接続されてもよいし、発電機と蓄電池とが接続されてもよい。

さらに、複数の電力出力装置２ｉとして、例えば定格近くで出力している余力の少ない電力出力装置と、余力の多い電力出力装置とが存在する場合、増加指令ＳＣ１ｕに対して、余力の少ない電力出力装置は定格以上の電力は出力しないため、自動的に余力の多い電力出力装置に負担する出力電力を増やすような分担を行うことができる。

以上より、本実施の形態によれば、電力出力装置２ｉを備えた電力利用設備１において、簡単な構成で、電力出力装置２ｉの応答性を考慮することなく、電力利用設備１の外部電力系統４に対する授受電力ＲＰ１が授受電力目標値ＲＰｏとなるように適切に制御することができる。

また、第１指令生成部６２は、第１指令ＳＣ１を生成するために、各電力出力装置２ｉの出力電力または負荷の消費電力を取得する必要がない。すなわち、本実施の形態における電力利用設備１は、電力出力装置２ｉの出力電力を個別に計測する、または、負荷の消費電力を計測する構成は不要である。したがって、電力利用設備１におけるシステム構成を簡単にすることができる。さらに、電力利用設備１における機器構成の変更が必要となった場合であっても、制御を変更することなく対応することができる。

ここで、本実施の形態において、第１指令生成部６２は、第１電力偏差ΔＲＰが第２しきい値Ｔ２以上かつ第１しきい値Ｔ１未満である場合、維持指令ＳＣ１ｍを生成する。すなわち、第１電力偏差ΔＲＰが０ではない場合であっても、電力出力装置２ｉから出力される出力電力が維持される。このような増加指令も減少指令も出ない不感帯領域を作ることにより、電力出力装置２ｉからの出力電力を頻繁に変化することを抑制できる。

その一方で、第１電力偏差ΔＲＰが第１しきい値Ｔ１と第２しきい値Ｔ２との間で維持された場合に、第１電力偏差ΔＲＰが残り続けることになる。そこで、制御器６は、授受電力ＲＰ１だけでなく、授受電力量に基づいた制御も行う。より具体的には、制御器６の電力偏差補正部６３は、授受電力量に基づく電力補正値を生成し、その電力補正値ＲＰｃを用いて第１電力偏差ΔＲＰを補正する。このとき、第１電力偏差ΔＲＰは、ＲＰｏ＋ＲＰｃ－ＲＰ１となる。

図８は、図５に示す電力偏差補正部の構成例を示すブロック図である。図８に示されるように、電力偏差補正部６３は、電力量偏差算出部６３１および補正値生成部６３２を備えている。電力量偏差算出部６３１は、授受電力ＲＰ１を積算して得られる授受電力量ＲＥ１および授受電力目標値ＲＰｏを積算して得られる授受電力量目標値ＲＥｏを算出し、授受電力量ＲＥ１の授受電力量目標値ＲＥｏに対する電力量偏差ΔＲＥを算出する。電力量偏差算出部６３１は、授受電力量ＲＥ１を得るための授受電力ＲＰ１の積算および授受電力量目標値ＲＥｏを得るための授受電力目標値ＲＰｏの積算を、第２単位時間ごとにリセットする。

本実施の形態において、電力量偏差算出部６３１は、授受電力量算出部６３３および授受電力量目標値算出部６３４を備えている。授受電力量算出部６３３は、計測された授受電力ＲＰ１を積算して授受電力量ＲＥ１を算出する。授受電力量目標値算出部６３４は、授受電力目標値ＲＰｏから後述するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを減算した値を積算して授受電力量目標値ＲＥｏを算出する。

授受電力量算出部６３３および授受電力量目標値算出部６３４は、いずれも積分器を含む。すなわち、授受電力量算出部６３３は、入力される授受電力ＲＰ１（瞬時値）を積分する。授受電力量算出部６３３には、第２単位時間ごとにリセット信号Ｓｒが入力される。電力偏差補正部６３は、タイマ６３５を備え、第２単位時間ごとにリセット信号Ｓｒを出力する。授受電力量算出部６３３は、リセット信号Ｓｒを受信するごとに積分結果をリセットする。この結果出力された積分値は、授受電力ＲＰ１が第２単位時間分積算された授受電力量ＲＥ１となる。

同様に、授受電力量目標値算出部６３４は、入力される授受電力目標値ＲＰｏからＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを減算したＳＯＣ補正後の授受電力目標値ＲＰｏ－ＳＯＣｃ（瞬時値）を積分する。授受電力量目標値算出部６３４にも、タイマ６３５から第２単位時間ごとに出力されるリセット信号Ｓｒが入力される。授受電力量目標値算出部６３４は、リセット信号Ｓｒを受信するごとに積分結果をリセットする。この結果出力された積分値は、ＳＯＣ補正後の授受電力目標値ＲＰｏ－ＳＯＣｃが第２単位時間積算された授受電力量目標値ＲＥｏとなる。

本実施の形態において、リセット信号Ｓｒの周期は、第２単位時間であり、電力管理システム７による第２受電抑制要求量ＲＱ２の更新タイミングに等しい。これにより、電力量による電力調整を、電力管理システム７がディマンドリスポンスの達成に関する評価を行うタイミングに合わせることができる。

電力量偏差算出部６３１は、授受電力量目標値ＲＥｏから授受電力量ＲＥ１を差し引いて電力量偏差ΔＲＥを算出する。補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥから電力補正値ＲＰｃを生成する。より詳しくは、補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥが所定の第３しきい値Ｔ３以上である場合、第１電力偏差ΔＲＰが増加するような電力補正値ＲＰｃを生成し、電力量偏差ΔＲＥが第３しきい値Ｔ３より小さい第４しきい値Ｔ４未満である場合、第１電力偏差ΔＲＰが減少するような電力補正値ＲＰｃを生成する。本実施の形態において、第３しきい値Ｔ３は、所定の正の値に設定され、第４しきい値Ｔ４は、第３しきい値Ｔ３と同じ大きさの負の値に設定される。

例えば、第１電力偏差ΔＲＰが０より大きく第１しきい値Ｔ１より小さい値が維持された場合、電力量偏差ΔＲＥは、第２単位時間内において単調増加する。電力量偏差ΔＲＥが第３しきい値Ｔ３を超えると、補正値生成部６３２は、第１電力偏差ΔＲＰが増加するような電力補正値ＲＰｃを生成する。例えば、電力補正値ＲＰｃとして所定の正のオフセット値Ｐｃｈが与えられる。オフセット値Ｐｃｈの大きさは、特に限定されないが、例えば第１しきい値Ｔ１以上としてもよい。

オフセット値Ｐｃｈの大きさが第１しきい値Ｔ１の大きさより大きい場合、第１指令生成部６２に入力される補正後の第１電力偏差ΔＲＰは、第１しきい値Ｔ１を超える、または、超え易くなる。したがって、第１指令生成部６２は、減少指令ＳＣ１ｄを出力する、または、出力し易くなる。この結果、第１電力偏差ΔＲＰが減少する。

第１電力偏差ΔＲＰが０より小さく第２しきい値Ｔ２より小さい値が維持された場合も同様である。電力量偏差ΔＲＥが第４しきい値Ｔ４を下回ると、補正値生成部６３２は、第１電力偏差ΔＲＰが減少するような電力補正値ＲＰｃを生成する。例えば、電力補正値ＲＰｃとして所定の負のオフセット値Ｐｃｌが与えられる。

オフセット値Ｐｃｌの大きさが第２しきい値Ｔ２の大きさより大きい場合、第１指令生成部６２に入力される補正後の第１電力偏差ΔＲＰは、第２しきい値Ｔ２を下回る、または、下回り易くなる。したがって、第１指令生成部６２は、増加指令ＳＣ１ｕを出力する、または、出力し易くなる。この結果、第１電力偏差ΔＲＰが増加する。

このような構成によれば、計測された授受電力ＲＰ１に基づく第１電力偏差ΔＲＰに、授受電力量ＲＥ１に基づく電力補正値ＲＰｃを加えることにより、授受電力ＲＰ１の瞬時値だけを制御した場合に生じ得る微小な偏差の蓄積を補正することができる。したがって、ディマンドリスポンスの達成率の評価、判定に用いられる第２単位時間ごとの授受電力量ＲＥ１が授受電力量目標値ＲＥｏとなるように適切に制御することができる。これにより、ディマンドリスポンスの達成率を高くすることができる。

なお、本実施の形態において、補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥが第４しきい値Ｔ４以上かつ第３しきい値Ｔ３未満である場合、電力補正値ＲＰｃを０とする。すなわち、この場合は電力量による補正が行われない。さらに、補正値生成部６３２は、電力補正値ＲＰｃとして０を出力している状態から所定のオフセット値Ｐｃｈ，Ｐｃｌを出力するように切り替えるしきい値である第３しきい値Ｔ３および第４しきい値Ｔ４と、電力補正値ＲＰｃとして所定のオフセット値Ｐｃｈ，Ｐｃｌを出力している状態から０に切り替えるしきい値である第５しきい値Ｔ５および第６しきい値Ｔ６との間に、ヒステリシス特性を持たせている。

すなわち、正のオフセット値Ｐｃｈを出力している状態から電力補正値ＲＰｃを０に切り替える第５しきい値Ｔ５は、電力量偏差ΔＲＥが０より大きく第３しきい値Ｔ３より小さい値に設定される。同様に、負のオフセット値Ｐｃｌを出力している状態から電力補正値ＲＰｃを０に切り替える第６しきい値Ｔ６は、電力量偏差ΔＲＥが０より小さく第４しきい値Ｔ４より大きい値に設定される。

これにより、頻繁に電力補正値ＲＰｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。

次に、電力変換器９１に対する第２指令ＳＣ２の制御系について説明する。上述の通り、制御器６のストレージに記憶される計画値テーブルは、差分電力要求に伴う第３単位時間ごとの第１受電抑制要求量ＲＱ１のデータを含んでいる。また、制御器６のストレージには、差分電力要求の許容差ＴＩの値が記憶される。

制限範囲生成部６４は、第１受電抑制要求量ＲＱ１の第１単位時間における最大値ＲＱ１ＭＡＸから上限値ＵＬを生成する。上述したように、基準時刻［ｎ］において制御器６が取得した第１受電抑制要求量ＲＱ１は、第１単位時間後の第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］である。したがって、基準時刻［ｎ］において、計画値テーブルは、第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ］，ＲＱ１［ｎ＋１］，ＲＱ１［ｎ＋２］，ＲＱ１［ｎ＋３］のデータを含んでいる。制限範囲生成部６４は、基準時刻［ｎ］から時刻［ｎ＋３］までの間の第１受電抑制要求量ＲＱ１のうちの最大値ＲＱ１ＭＡＸを抽出する。制限範囲生成部６４は、抽出した第１単位時間における第１受電抑制要求量ＲＱ１の最大値ＲＱ１ＭＡＸに許容差ＴＩを加算したものから基準時刻［ｎ］において取得した第１受電抑制要求量ＲＱ１の値、すなわち、基準時刻［ｎ］から第１単位時間後の第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］を差し引いて上限値ＵＬを算出する。

図４の例において、ＲＱ１［ｎ］＝ＲＱ１［ｎ＋１］＝ＲＱ１［ｎ＋２］＝Ｐ１であり、ＲＱ１［ｎ＋３］＝Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）である。このため、基準時刻［ｎ］における最大値ＲＱ１ＭＡＸは、Ｐ２である。したがって、基準時刻［ｎ］における上限値ＵＬは、Ｐ２＋ＴＩ－Ｐ２＝ＴＩとなる。前述した通り、上限値ＵＬは、需要電力を抑制する上限値を意味し、図４における需要電力としては授受電力目標値ＲＰｏの許容最小値となる。したがって、図４の基準時刻［ｎ］における上限値ＵＬは、ＵＬ２となる。

同様に、制限範囲生成部６４は、第１受電抑制要求量ＲＱ１の第１単位時間における最小値ＲＱ１ＭＩＮから下限値ＬＬを生成する。基準時刻［ｎ］において、制限範囲生成部６４は、基準時刻［ｎ］から時刻［ｎ＋３］までの間の第１受電抑制要求量ＲＱ１のうちの最小値ＲＱ１ＭＩＮを抽出する。制限範囲生成部６４は、抽出した第１単位時間における第１受電抑制要求量ＲＱ１の最小値ＲＱ１ＭＩＮにから許容差ＴＩを減算したものから基準時刻［ｎ］において取得した第１受電抑制要求量ＲＱ１の値、すなわち、基準時刻［ｎ］から第１単位時間後の第１受電抑制要求量ＲＱ１［ｎ＋３］を差し引いて下限値ＬＬを算出する。

図４の例において、基準時刻［ｎ］における最小値ＲＱ１ＭＩＮは、Ｐ１である。したがって、基準時刻［ｎ］における下限値ＬＬは、Ｐ１－ＴＩ－Ｐ２＝－（ＴＩ＋Ｐ２－Ｐ１）となる。前述した通り、下限値ＬＬは、需要電力を抑制する下限値を意味し、図４における需要電力としては授受電力目標値ＲＰｏの許容最大値となる。したがって、図４の基準時刻［ｎ］における下限値ＬＬは、ＬＬ１となる。

同様に、例えば、図４の例において、時刻［ｎ＋４］における最大値ＲＱ１ＭＡＸは、時刻［ｎ＋１］から時刻［ｎ＋４］までの第１受電抑制要求量ＲＱ１の最大値であるＰ２である。したがって、時刻［ｎ＋４］における上限値ＵＬは、Ｐ２＋ＴＩ－Ｐ２＝ＴＩとなる。すなわち、図４の時刻［ｎ＋４］における上限値ＵＬもＵＬ２となる。また、時刻［ｎ＋４］における最小値ＲＱ１ＭＩＮは、時刻［ｎ＋１］から時刻［ｎ＋４］までの第１受電抑制要求量ＲＱ１の最小値であるＰ２である。したがって、時刻［ｎ＋４］における下限値ＬＬは、Ｐ２－ＴＩ－Ｐ２＝－ＴＩとなる。すなわち、図４の時刻［ｎ＋４］における下限値ＬＬはＬＬ２となる。

このようにして、制限範囲生成部６４は、第３単位時間ごとの各時刻において上限値ＵＬおよび下限値ＬＬを生成する。生成された上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、制御器６のストレージに記憶される。図４の例において、基準時刻［ｎ］までの上限値および下限値の組み合わせは（ＵＬ１，ＬＬ１）である。同様に、基準時刻［ｎ］から時刻［ｎ＋３］までの上限値および下限値の組み合わせは、（ＵＬ２，ＬＬ１）である。同様に、時刻［ｎ＋３］以降の上限値および下限値の組み合わせは、（ＵＬ２，ＬＬ２）である。

図９は、図５に示す第２指令生成部の構成例を示すブロック図である。第２指令生成部６５は、目標値生成部６０で生成された授受電力目標値ＲＰｏ、電力計測器８で計測された授受電力ＲＰ１、制限範囲生成部６４で生成された上限値ＵＬおよび下限値ＬＬに基づいて第２指令ＳＣ２を生成する。

第２指令生成部６５は、授受電力目標値ＲＰｏから授受電力ＲＰ１を差し引いて第２電力偏差ΔＰを算出する減算器６５１と、減算器６５１から出力される第２電力偏差ΔＰを上限値ＵＬおよび下限値ＬＬと比較して第２指令として出力する出力電力指令値ＤＰｏを算出する指令値算出部６５２と、を含む。

授受電力目標値ＲＰｏから授受電力ＲＰ１を差し引いた値である第２電力偏差ΔＰは、ΔＰ＝ＲＰｏ－ＲＰ１で表される。第２電力偏差ΔＰは、電力偏差補正部６３および充電状態補正部６６で生成される各補正値により補正される前の第１電力偏差ΔＲＰに等しい。

指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰと上限値ＵＬおよび下限値ＬＬとを比較する。上述の通り、上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、第３単位時間ごとに更新される。第２電力偏差ΔＰが上限値ＵＬより大きい場合、指令値算出部６５２は、蓄電器９２を充電するような出力電力指令値ＤＰｏを算出する。このときの出力電力指令値は、蓄電器９２が放電する方向、すなわち、電力変換器９１を介して外部電力系統４に電力を出力する方向を正とすると、－（ΔＰ－ＵＬ）で表される。

指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰが下限値ＬＬより小さい場合、蓄電器９２から放電するような出力電力指令値ＤＰｏを生成する。このときの出力電力指令値ＤＰｏは、蓄電器９２が放電する方向を正とすると、ＤＰｏ＝－（ΔＰ－ＬＬ）で表される。指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰが上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間である場合、出力電力指令値ＤＰｏを０とする。

第２指令生成部６５は、指令値算出部６５２が算出した出力電力指令値ＤＰｏを含む第２指令ＳＣ２を生成し、電力変換器９１に出力する。なお、第２指令生成部６５は、出力電力指令値ＤＰｏが０である場合、第２指令ＳＣ２を生成しないようにしてもよい。

図４の例では、時刻［ｎ－２］である９：３０の時点で需要電力がＵＬ１を下回っている。この場合、第２電力偏差ΔＰは、許容差ＴＩより大きい正の値ΔＰ［ｎ－２］となる。したがって、指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰがこのときの上限値ＵＬ１より大きいと判定し、出力電力指令値ＤＰｏ＝－（ΔＰ[ｎ－２]－ＵＬ１）＜０を算出する。第２指令生成部６５は、この出力電力指令値ＤＰｏ分を蓄電器９２に充電するような第２指令ＳＣ２を生成する。

また、図４の例では、時刻［ｎ＋５］である１１：１５の時点で需要電力がＬＬ２を上回っている。この場合、第２電力偏差ΔＰは、許容差ＴＩより大きい負の値ΔＰ［ｎ＋５］となる。したがって、指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰがこのときの下限値ＬＬ２より小さいと判定し、出力電力指令値ＤＰｏ＝－（ΔＰ[ｎ＋５]－ＬＬ２）＞０を算出する。第２指令生成部６５は、この出力電力指令値ＤＰｏ分を蓄電器９２に放電するような第２指令ＳＣ２を生成する。

例えば、図４の例において、ＲＰｏ１，ＲＰｏ２，ＴＩ，ＲＰ１［ｎ－２］，ＲＰ１［ｎ＋５］の各値を、以下の値とする。なお、ＲＰ１［ｎ－２］は、時刻［ｎ－２］における授受電力であり、ＲＰ１［ｎ＋５］は、時刻［ｎ＋５］における授受電力である。
ＲＰｏ１＝１０ＭＷ
ＲＰｏ２＝９ＭＷ
ＴＩ＝０．１ＭＷ
ＲＰ１［ｎ－２］＝９．７ＭＷ
ＲＰ１［ｎ＋５］＝９．３ＭＷ

このとき、時刻［ｎ－２］における第２電力偏差ΔＰ［ｎ－２］は、０．３ＭＷであり、許容差ＴＩ＝０．１ＭＷより大きい。したがって、指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰがこのときの上限値ＵＬ１より大きいと判定し、出力電力指令値ＤＰｏ＝－（ΔＰ[ｎ－２]－ＵＬ１）＝－（０．３ＭＷ－０．１ＭＷ）＝－０．２ＭＷを算出する。これにより、第２指令ＳＣ２は、蓄電器９２を０．２ＭＷ充電するように電力変換器９１を制御する充電指令となる。

同様に、時刻［ｎ＋５］における第２電力偏差ΔＰ［ｎ＋５］は、－０．３ＭＷであり、許容差ＴＩ＝－０．１ＭＷより小さい。したがって、指令値算出部６５２は、第２電力偏差ΔＰがこのときの下限値ＬＬ２未満であると判定し、出力電力指令値ＤＰｏ＝－（ΔＰ[ｎ＋５]－ＬＬ２）＝－（－０．３ＭＷ－（－０．１ＭＷ））＝０．２ＭＷを算出する。これにより、第２指令ＳＣ２は、蓄電器９２を０．２ＭＷ放電するように電力変換器９１を制御する放電指令となる。

このように、本実施の形態によれば、差分電力要求等の授受電力目標値ＲＰｏの変動に伴って、電力出力装置２ｉの出力電力が増減し、第２単位時間ごとの授受電力目標値ＲＰｏの達成を実現する。さらに、本実施の形態によれば、第２単位時間より短い時間単位での授受電力ＲＰ１の変動に対して、蓄電器９２を用いた電力補償が行われる。この結果、第３接続点３０での授受電力が受電電力計画値ＢＬに対する各要求成分を満足させることができる。したがって、簡単な構成で、電力出力装置２ｉの応答性を考慮することなく、電力利用設備１の外部電力系統４に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる。

また、蓄電器９２を用いた電力補償の際、電力出力装置２ｉの出力調整の結果、すなわち、第１接続点３１における授受電力ＲＰ１が差分電力要求の許容差を超えた場合に、その超えた分を蓄電器９２において補償するように電力変換器９１が制御される。したがって、蓄電器９２の容量を、電力出力装置２ｉの応答速度、電力利用設備１に接続される負荷５の変動または受電電力計画値ＢＬ等を考慮した必要最小限に抑えることができる。

なお、図４の例では、継続して差分電力要求が生じている例を示しているが、差分電力要求が生じていない場合、または、差分電力要求が無効に設定されている期間は、電力変換器９１に対する制御は行われなくてもよい。これにより、蓄電器９２に対する充放電の回数または頻度が低減することができる。したがって、充放電に伴う電力の損失を抑制し、蓄電器９２の劣化を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態では、電力出力装置２ｉに対する出力電力の調整では対応し切れない、短い時間単位での授受電力ＲＰ１の変動が蓄電器９２により補償される。蓄電器９２による電力補償をいつでも実行可能とするためには、蓄電器９２のＳＯＣが基準値から逸脱した状態とならないようにすることが望ましい。すなわち、例えば、ＳＯＣが過剰に高い過充電の状態になると、外部電力系統４から蓄電器９２への充電が行えない。また、例えばＳＯＣが過剰に低い過放電の状態になると、蓄電器９２から外部電力系統４への放電が行えない。

そこで、本実施の形態においては、充電状態補正部６６が充電状態検出器９３で検出されたＳＯＣ検出値ＳＯＣｄに基づいて第１電力偏差ΔＲＰを補正するためのＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを生成する。図１０は、図５に示す充電状態補正部の構成例を示すブロック図である。充電状態補正部６６は、減算器６６１と、補正値算出部６６２と、を含む。減算器６６１は、所定のＳＯＣ目標値ＳＯＣｏからＳＯＣ検出値ＳＯＣｄを差し引いてＳＯＣ偏差ΔＳＯＣを算出する。ＳＯＣ目標値ＳＯＣｏは、制御器６のストレージに予め記憶される。

補正値算出部６６２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣからＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを算出する。補正値算出部６６２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが所定の第１参照値Ｒ１以上である場合に、蓄電器９２を充電する充電補正値ＳＯＣｃｃをＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして生成する。また、補正値算出部６６２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが第１参照値Ｒ１以下の所定の第２参照値Ｒ２未満である場合に、蓄電器９２から放電する放電補正値ＳＯＣｃｄをＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして生成する。補正値算出部６６２は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが第２参照値Ｒ２以上かつ第１参照値Ｒ１未満である場合、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、０を出力する。すなわち、この場合には、蓄電器９２のＳＯＣ補正に関わる充放電は行われない。

例えば、第１参照値Ｒ１が所定の正の値に設定され、第２参照値Ｒ２が第１参照値Ｒ１と同じ大きさの負の値に設定される。これに代えて、第１参照値Ｒ１が所定の正の値に設定され、第２参照値Ｒ２が第１参照値Ｒ１と異なる大きさの負の値に設定されてもよい。

本実施の形態において、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、第３単位時間ごとに更新される。言い換えると、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、第３単位時間の間、同じ値に保持される。そのために、充電状態補正部６６は、補正値保持部６６３およびタイマ６６４を含む。補正値保持部６６３は、補正値算出部６６２の出力を第３単位時間保持する。

タイマ６６４は、第３単位時間ごとに保持信号Ｓｈを出力する。補正値保持部６６３には、第３単位時間ごとに保持信号Ｓｈが入力される。補正値保持部６６３は、第１タイミングにおける保持信号Ｓｈを受信してから第３単位時間経過後の第２タイミングにおいて次の保持信号Ｓｈを受信するまで、第１タイミングにおける補正値算出部６６２の出力を、充電状態補正部６６が出力するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして保持する。この結果、充電状態補正部６６が出力するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、第３単位時間ごとに更新される値となる。

このようにして生成されたＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、電力偏差算出部６１および電力偏差補正部６３に入力される。電力偏差算出部６１は、授受電力目標値ＲＰｏからＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを減算する。例えば、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃが充電補正値ＳＯＣｃｃである場合、第１電力偏差ΔＲＰがＳＯＣ補正値ＳＯＣｃにより減少する。これにより、第１指令ＳＣ１が増加指令ＳＣ１ｕになり易くなる、または、第１指令ＳＣ１が減少指令ＳＣ１ｄになり難くなる。このため、電力出力装置２ｉからの出力電力が促進される。

この結果、外部電力系統４から電力利用設備１へ電力を受ける側を正とする授受電力ＲＰ１は、授受電力目標値ＲＰｏより低くなり易くなる。そのため、第２指令生成部６５における第２電力偏差ΔＰ（＝ＲＰｏ－ＲＰ１）が上限値ＵＬを超え易くなる。上述の通り、第２電力偏差ΔＰが上限値ＵＬを超えた場合、指令値算出部６５２は、蓄電器９２を充電するような出力電力指令値ＤＰｏを算出し、蓄電器９２が充電される。

一方、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃが放電補正値ＳＯＣｃｄである場合、第１電力偏差ΔＲＰがＳＯＣ補正値ＳＯＣｃにより増加する。これにより、第１指令ＳＣ１が減少指令ＳＣ１ｄになり易くなる、または、第１指令ＳＣ１が増加指令ＳＣ１ｕになり難くなる。このため、電力出力装置２ｉからの出力電力が抑制される。

この結果、授受電力ＲＰ１は、授受電力目標値ＲＰｏを超え易くなる。そのため、第２指令生成部６５における第２電力偏差ΔＰ（＝ＲＰｏ－ＲＰ１）が下限値ＬＬより低くなり易くなる。上述の通り、第２電力偏差ΔＰが下限値ＬＬより低くなった場合、指令値算出部６５２は、蓄電器９２から放電するような出力電力指令値ＤＰｏを算出し、蓄電器９２が放電される。

このように、蓄電器９２のＳＯＣの値に応じて、電力出力装置２ｉからの出力電力を調整することにより、第３接続点３０での授受電力が受電電力計画値ＢＬに対する各要求成分を満足し、かつ、蓄電器９２のＳＯＣをＳＯＣ目標値ＳＯＣｏに近づけるように、電力変換器９１が動作する。これにより、蓄電器９２のＳＯＣをＳＯＣ目標値ＳＯＣｏに基づく所定範囲内に維持することができる。このため、蓄電器９２に対して充放電を行う装置を別途用いることなく、蓄電器９２を用いた電力調整を継続することができる。さらに、蓄電器９２の蓄電容量を低減することができる。

また、本実施の形態において、充電状態補正部６６は、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが第２参照値Ｒ２以上かつ第１参照値Ｒ１未満である場合、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして０を出力する。すなわち、ＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０ではない場合であっても、ＳＯＣによる第１電力偏差ΔＲＰの補正は行わない。このようなＳＯＣ補正を行わない不感帯領域を作ることにより、蓄電器９２のＳＯＣ補正に関わる充放電が頻繁に行われることを抑制できる。

ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、電力偏差補正部６３にも入力される。すなわち、授受電力量目標値算出部６３４は、授受電力目標値ＲＰｏからＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを減算した値を積算して授受電力量目標値ＲＥｏを生成する。このように、授受電力量目標値ＲＥｏも、授受電力目標値ＲＰｏを、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを用いて補正した値から生成される。

このように、授受電力量ＲＥ１に基づく電力補正値ＲＰｃを生成する際にも、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを考慮することにより、蓄電器９２のＳＯＣを適切に制御することができる。

［他の実施の形態］
上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行するための態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造または機能の詳細を実質的に変更できる。

例えば、上記実施の形態においては、第１受電抑制要求量ＲＱ１および第２受電抑制要求量ＲＱ２が何れも受電電力計画値ＢＬに対して外部電力系統４から電力利用設備１に供給される電力を抑制する量である場合を例示したが、第１受電抑制要求量ＲＱ１または第２受電抑制要求量ＲＱ２が受電電力計画値ＢＬに対して受電電力を増大する量である場合であっても、上記実施の形態における構成によって同様に制御可能である。

また、上記実施の形態においては、外部電力系統４から電力利用設備１に電力が供給される場合の制御態様、すなわち、受電電力の制御態様を例示したが、電力利用設備１の電力出力装置２ｉの出力電力が外部電力系統４に供給される場合の制御態様、すなわち、売電電力の制御態様についても、上記実施の形態を適用可能である。

電力出力装置２ｉが電力利用設備１の需要電力以上の発電を行い、余剰電力を系統へ逆潮流させることにより、電気事業者へ売電する取引が存在する。この場合、事前に電気事業者と計画した電力である売電計画値を系統へ逆潮流させる必要がある。

このような場合にも、負荷５へ供給される電力の変化に対して、外部電力系統４に対する授受電力ＲＰ１を適切に制御する、言い換えると、売電計画値とずれないようにするには、負荷５の状況に応じて電力出力装置２ｉの出力電力を制御する必要が生じる。すなわち、電力利用設備１における売電電力の制御についても、ＤＲ要求に伴う受電電力の制御と同様の課題が生じる。

例えば、上記構成をそのまま利用し、授受電力が売電電力となる場合には、授受電力ＲＰ１を負の値として扱うことで同様の制御を行うことができる。図１１は、本実施の形態において電力出力装置の出力電力を売電する場合を示すグラフである。図２のグラフと同様に、需要電力（受電電力）が正の値となり、売電電力は負の値となっている。

図１１のグラフにおいて、授受電力ＲＰ１は、売電電力（外部電力系統４に供給される電力）となるため負の値で推移する。図１１のグラフは、期間ＴＳにおいて小売電気事業者等から売電要求量ＲＱ２分の売電要求があった場合を示している。この場合、期間ＴＳにおける授受電力目標値ＲＰｏは、第２単位時間ごとの売電要求量（売電電力目標値）ＲＱ２である（ＲＰｏ＝ＲＱ２（＜０））。したがって、電力偏差算出部６１から出力される第１電力偏差ΔＲＰは、ΔＲＰ＝ＲＱ２－ＲＰ１（ＲＱ２，ＲＰ１＜０）となる。第１指令生成部６２は、この第１電力偏差ΔＲＰに応じて第１指令ＳＣ１を生成する。

上記構成によって、授受電力ＲＰ１が売電要求量ＲＱ２に等しい授受電力目標値ＲＰｏに一致するように制御される。また、この場合においても、電力偏差補正部６３により、電力量に基づいて第１電力偏差ΔＲＰに補正を行うことにより、より適切な制御を実現することができる。さらに、第２指令生成部６５により、授受電力目標値ＲＰｏと授受電力ＲＰ１との差分に応じて蓄電器９２を充放電するための第２指令ＳＣ２が生成される。したがって、電力利用設備１の外部電力系統４に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる。

このように、上記実施の形態においては、第３接続点３０における授受電力が外部電力系統４から電力を供給する場合、すなわち、正の値をとる場合および外部電力系統４に電力を供給する場合、すなわち、負の値をとる場合の何れについても同じ制御態様で制御可能である。したがって、例えば夜間は売電を行い、昼間は受電を行う等受電電力が正の値にも負の値にもなる電力利用設備１にも適用可能である。

なお、第３接続点３０における授受電力が外部電力系統４に電力を供給する場合を正の値とし、外部電力系統４から電力を供給する場合を負の値としても同様の制御を行うことができる。

また、上記実施の形態では、第１のしきい値Ｔ１と第２のしきい値Ｔ２とが異なる値に設定される態様を例示したが、第１のしきい値Ｔ１と第２のしきい値Ｔ２とは同じ値（例えば０）に設定されてもよい。この場合、第１指令生成部６２は、第１指令ＳＣ１として共通のしきい値以上の場合に減少指令ＳＣ１ｄを生成し、共通のしきい値未満の場合に増加指令ＳＣ１ｕを生成する。すなわち、維持指令ＳＣ１ｍは生成されない。

同様に、上記実施の形態では、補正値生成部６３２は、電力量偏差ΔＲＥが第４しきい値Ｔ４以上かつ第３しきい値Ｔ３未満である場合に補正を行わない（電力補正値ＲＰｃを０とする）態様を例示したが、これに限られない。例えば、第３しきい値Ｔ３と第４しきい値Ｔ４とが同じ値に設定されてもよい。この場合、電力偏差補正部６３は、常に有意の電力補正値ＲＰｃ（≠０）を出力する。

あるいは、第３しきい値Ｔ３および第４しきい値Ｔ４が互いに異なる値に設定され、その間にヒステリシス特性を持たせてもよい。図１２は、図８に示す補正値生成部の入出力関係の他の例を示す図である。図１２においては、図８のうち、補正値生成部６３２Ｂのみを図示しているが、電力偏差補正部６３のその他の構成は、図８に示す構成と同様である。

図１２に示す補正値生成部６３２Ｂは、入力される電力量偏差ΔＲＥの値に応じて、正のオフセット値Ｐｃｈまたは負のオフセット値Ｐｃｌの何れかを出力する。補正値生成部６３２Ｂは、正のオフセット値Ｐｃｈを出力している状態から電力量偏差ΔＲＥが０より小さい第４しきい値Ｔ４未満になった場合に、出力する電力補正値ＲＰｃを負のオフセット値Ｐｃｌに切り替える。さらに、補正値生成部６３２Ｂは、負のオフセット値Ｐｃｌを出力している状態から電力量偏差ΔＲＥが０より大きい第３しきい値Ｔ３以上になった場合に、出力する電力補正値ＲＰｃを正のオフセット値Ｐｃｈに切り替える。

このような構成によっても、頻繁に電力補正値ＲＰｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。

また、上記実施の形態では、ＤＲ要求量または売電要求量ＲＱ２の単位時間である第２単位時間と電力量偏差算出部６３１に送られるリセット信号Ｓｒの送信間隔とが同じ場合を例示したが、それらは互いに異なっていてもよい。例えば、リセット信号Ｓｒの送信間隔は、第２単位時間の整数倍の値等としてもよい。

また、上記実施の形態では、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを算出するための第１参照値Ｒ１と第２参照値Ｒ２とが異なる値に設定される態様を例示したが、第１参照値Ｒ１と第２参照値Ｒ２とは同じ値（例えば０）に設定されてもよい。この場合、補正値算出部６６２は、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃとして共通のしきい値以上の場合に充電補正値ＳＯＣｃｃを出力し、共通のしきい値未満の場合に放電補正値ＳＯＣｃｄを出力する。すなわち、ＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは０になることはない。ただし、この場合でも、補正値保持部６６３によりＳＯＣ補正値ＳＯＣｃは、第３単位時間保持される。

あるいは、第１参照値Ｒ１および第２参照値Ｒ２が互いに異なる値に設定され、その間にヒステリシス特性を持たせてもよい。図１３は、図１０に示す補正値算出部の入出力関係の他の例を示す図である。図１３においては、図１０のうち、補正値算出部６６２Ｂのみを図示しているが、充電状態補正部６６のその他の構成は、図１０に示す構成と同様である。

図１３に示す補正値算出部６６２Ｂは、入力されるＳＯＣ偏差ΔＳＯＣの値に応じて、充電補正値ＳＯＣｃｃまたは放電補正値ＳＯＣｃｄの何れかを出力する。補正値算出部６６２Ｂは、正の充電補正値ＳＯＣｃｃを出力している状態からＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０より小さい第２参照値Ｒ２未満になった場合に、出力するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを負の放電補正値ＳＯＣｃｄに切り替える。さらに、補正値算出部６６２Ｂは、負の放電補正値ＳＯＣｃｄを出力している状態からＳＯＣ偏差ΔＳＯＣが０より大きい第１参照値Ｒ１以上になった場合に、出力するＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを正の充電補正値ＳＯＣｃｃに切り替える。

このような構成によっても、頻繁にＳＯＣ補正値ＳＯＣｃの値が切り替わるのを防止し、安定した制御を行うことができる。

また、上記実施の形態では、充電状態補正部６６の補正値保持部６６３におけるＳＯＣ補正値の保持間隔を第３単位時間としている例を示したが、これに限られない。例えば、タイマ６６４からの保持信号Ｓｈの送信間隔は、第３単位時間の整数倍の値等としてもよい。

また、上記実施の形態において、電力量偏差算出部６３１が、授受電力ＲＰ１から授受電力量ＲＥ１を算出し、授受電力目標値ＲＰｏおよびＳＯＣ補正値ＳＯＣｃから授受電力量目標値ＲＥｏを算出し、授受電力量目標値ＲＥｏから授受電力量ＲＥ１を差し引くことで電力量偏差ΔＲＥを生成する構成を例示した。これに代えて、電力量偏差算出部６３１は、授受電力目標値ＲＰｏからＳＯＣ補正値ＳＯＣｃを減算し、さらに授受電力ＲＰ１を差し引いた値を積分することにより電力量偏差ΔＲＥを算出してもよい。

また、上記実施の形態では、電力出力装置２ｉが、第１電力偏差ΔＲＰに応じた第１指令ＳＣ１に基づいて電力を出力する態様を説明したが、電力出力装置２ｉは、第１電力偏差ΔＲＰに応じた第１指令ＳＣ１に加えて、それ以外の制御信号に基づいて制御されてもよい。例えば、制御器６またはその他の制御器において燃料費が最も安くなるような負荷配分を算出および設定し、そのような負荷配分となるような制御指令を電力出力装置２ｉに入力してもよい。そのような制御指令に基づいて電力出力装置２ｉが制御されている状態で、さらに制御器６から増加指令ＳＣ１ｕを受信した場合、電力出力装置２ｉは、現在の出力電力をさらに増加させるようにしてもよい。

また、上記実施の形態における第１指令ＳＣ１に基づく制御態様は、予めＤＲ要求がお行われる期間として設定されたＤＲ要求期間ＴＤＲの間だけ）適用され、それ以外の場合には、第１指令ＳＣ１を用いた電力利用設備１の制御を行わなくてもよい。同様に、上記実施の形態における第２指令ＳＣ２に基づく制御態様は、差分電力要求が有効であると予め設定された期間にのみ適用され、それ以外の場合には、第２指令ＳＣ２を用いた電力利用設備１の制御を行わなくてもよい。すなわち、電力利用設備１は、上記実施の形態における制御態様とそれ以外の制御態様とを適宜切り替え可能に構成されてもよい。この場合、ＤＲ要求期間ＴＤＲおよび差分電力要求の有効期間以外の期間は、例えば、燃料費等が最適となる運用パターンで電力出力装置２ｉの出力電力を設定してもよい。これに代えて、ＤＲ要求期間ＴＤＲか否かにかかわらず、第１指令ＳＣ１を用いた電力利用設備１の制御を行ってもよい。また、差分電力要求の有効期間か否かにかかわらず、第２指令ＳＣ２を用いた電力利用設備１の制御を行ってもよい。

上記実施の形態においては、第１指令生成部６２および第２指令生成部６５が一の制御器６に含まれる態様を例示したが、第１の制御器に第１指令生成部６２が含まれ、第２の制御器に第２指令生成部６５が含まれてもよい。制御器６のその他の構成、すなわち、目標値生成部６０、電力偏差算出部６１、電力偏差補正部６３、制限範囲生成部６４、または充電状態補正部６６は、第１の制御器または第２の制御器の何れかに含まれてもよいし、これらの制御器とは異なる第３の制御器に含まれてもよい。

また、第１接続点３１に接続される電力出力装置２ｉの数は、１つでも２以上でもよい。また、上述したように第１接続点３１に接続される電力出力装置２ｉは、発電機または蓄電器等、種々の電力出力装置が適用され得る。電力出力装置２ｉとして蓄電器が適用される場合には、単に発電するだけでなく電力出力装置２ｉである蓄電器に充電することも可能である。複数の電力出力装置２ｉが第１接続点３１に接続される場合には、同様の応答性を有する電力出力装置２ｉが接続されてもよいし、応答性の異なる電力出力装置２ｉが接続されてもよい。

電力変換器９１に接続される蓄電器９２は、特に限定されない。例えば、蓄電器９２は、２次電池でもよいし、キャパシタでもよい。

また、上記実施の形態においては、充電状態補正部６６により蓄電器９２のＳＯＣを所定範囲に維持するように動作する態様を例示したが、充電状態補正部６６はなくてもよい。その場合、例えば、電力利用設備１は、蓄電器９２のＳＯＣを所定範囲内に維持するように蓄電器９２を充放電する充放電システムを別途備えてもよい。この充放電システムは、第１指令ＳＣ１および第２指令ＳＣ２による制御系統とは別の制御系統で動作してもよい。

［本開示のまとめ］
本開示の一態様に係る電力利用設備は、外部電力系統と所定の第１接続点を介して電力の授受を行うように接続される少なくとも１つの電力出力装置と、前記第１接続点における授受電力を計測する電力計測器と、前記第１接続点より前記外部電力系統側の第２接続点に、前記外部電力系統と電力の授受を行うように接続される電力変換器と、前記電力変換器に接続される蓄電器と、前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、所定の電力授受要求値を取得し、前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成する目標値生成部と、前記第１接続点において計測された授受電力を取得し、前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた値から第１電力偏差を算出する電力偏差算出部と、前記第１電力偏差に基づいて、前記電力出力装置からの出力電力を増減する第１指令を生成する第１指令生成部と、前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第２電力偏差に基づいて、前記蓄電器の充放電により前記電力変換器からの出力電力を調整する第２指令を生成する第２指令生成部と、を含み、前記第１指令生成部は、前記第１電力偏差が所定の第１しきい値以上である場合、前記出力電力を減少させる減少指令を生成し、前記第１電力偏差が前記第１しきい値以下の第２しきい値未満である場合、前記出力電力を増加させる増加指令を生成し、前記第２指令生成部は、前記第２電力偏差が前記電力授受要求値に基づいて定められる上限値を超えた場合に、前記蓄電器を充電する充電指令を生成し、前記第２電力偏差が前記電力授受要求値に基づいて定められる下限値未満の場合に、前記蓄電器から放電する放電指令を生成する。

上記構成によれば、差分電力要求等の授受電力目標値の変動に伴って、電力出力装置の出力電力が増減し、第２単位時間ごとの授受電力目標値の達成を実現する。さらに、上記構成によれば、第２単位時間より短い時間単位での授受電力の変動に対して、蓄電器を用いた電力補償が行われる。この結果、第３接続点での授受電力が受電電力計画値に対する各要求成分を満足させることができる。したがって、簡単な構成で、電力出力装置の応答性を考慮することなく、電力利用設備の外部電力系統に対する授受電力を種々の需給要求に対応させることができる。

前記制御器は、前記電力授受要求値から前記上限値および前記下限値を生成する制限範囲生成部を含み、前記制限範囲生成部は、前記電力授受要求値に含まれる所定の要求成分の第１単位時間における最大値から前記上限値を生成し、前記要求成分の前記第１単位時間における最小値から前記下限値を生成してもよい。

前記電力利用設備は、蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出器を備え、前記制御器は、所定の充電状態目標値から前記充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、前記第１電力偏差から前記充電状態補正値を減算して前記第１電力偏差を補正する充電状態補正部を含み、前記充電状態補正部は、前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記充電状態偏差が前記第１参照値以下の第２参照値以下である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成してもよい。

上記構成によれば、蓄電器の充電状態の値に応じて、電力出力装置からの出力電力を調整することにより、電力授受要求値に含まれる要求成分を満足し、かつ、蓄電器の充電状態を充電状態目標値に近づけるように、電力変換器が動作する。これにより、蓄電器の充電状態を充電状態目標値に基づく所定範囲内に維持することができる。このため、蓄電器に対して充放電を行う装置を別途用いることなく、蓄電器を用いた電力調整を継続することができる。さらに、蓄電器の蓄電容量を低減することができる。

前記制御器は、前記第１電力偏差に電力補正値を加算して前記第１電力偏差を補正する電力偏差補正部を備え、前記電力偏差補正部は、前記授受電力を積算して得られる授受電力量および前記授受電力目標値を積算して得られる授受電力量目標値を算出し、前記授受電力量の前記授受電力量目標値に対する電力量偏差を算出する電力量偏差算出部と、前記電力量偏差から前記電力補正値を生成する補正値生成部と、を備え、前記電力量偏差算出部は、前記授受電力量を得るための前記授受電力の積算および前記授受電力量目標値を得るための前記授受電力目標値の積算を、予め定められた積算時間ごとにリセットしてもよい。このような構成によれば、計測された授受電力に基づく第１電力偏差に、授受電力量に基づく電力補正値を加えることにより、授受電力の瞬時値だけを制御した場合に生じ得る微小な偏差の蓄積を補正することができる。したがって、第２単位時間ごとの授受電力量が授受電力量目標値となるように適切に制御することができる。

前記電力利用設備は、前記蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出器を備え、前記制御器は、所定の充電状態目標値から前記充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、前記第１電力偏差から前記充電状態補正値を減算して前記第１電力偏差を補正する充電状態補正部を含み、前記充電状態補正部は、前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記充電状態偏差が前記第１参照値以下の第２参照値未満である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記授受電力量は、前記授受電力から前記充電状態補正値を減算した値を積算してもよい。

前記第１参照値と前記第２参照値とは異なる値であり、前記充電状態補正部は、前記充電状態偏差が前記第２参照値以上かつ前記第１参照値未満である場合、前記充電状態補正値を０としてもよい。充電状態偏差が０ではない場合であっても、充電状態に応じた第１電力偏差の補正を行わない不感帯領域を作ることにより、蓄電器の充電状態の補正に関わる充放電が頻繁に行われることを抑制できる。

前記補正値生成部は、前記電力量偏差が所定の第３しきい値以上である場合、前記第１電力偏差が増加するような前記電力補正値を生成し、前記電力量偏差が前記第３しきい値以下の第４しきい値未満である場合、前記第１電力偏差が減少するような前記電力補正値を生成してもよい。これによれば、電力量偏差に基づく補正値の生成においても、電力出力装置の出力電力を計測する必要がないため、電力利用設備におけるシステム構成を簡単にすることができる。

前記第３しきい値と前記第４しきい値とは異なる値であり、前記補正値生成部は、前記電力量偏差が前記第４しきい値以上かつ前記第３しきい値未満である場合、前記電力補正値を０としてもよい。

前記第１しきい値と前記第２しきい値とは異なる値であり、前記第１指令生成部は、前記第１電力偏差が前記第２しきい値以上かつ前記第１しきい値未満である場合、前記出力電力を維持させる維持指令を生成してもよい。これにより、出力電力に対する指令として、減少指令および増加指令に、維持指令を加えることにより、電力出力装置からの出力電力をより安定化させることができる。これにより、出力電力に対する指令として、減少指令および増加指令に、維持指令を加えることにより、電力出力装置からの出力電力をより安定化させることができる。

前記電力授受要求値は、所定の第１単位時間ごとの第１受電抑制要求量、前記第１単位時間より短い第２単位時間ごとの第２受電抑制要求量を含み、前記電力偏差算出部は、前記第１単位時間および前記第２単位時間より短い第３単位時間ごとに、前記第２単位時間ごとに予め定められる授受電力計画値から前記第１受電抑制要求量および前記第２受電抑制要求量を差し引いて前記授受電力目標値を算出してもよい。あるいは、前記授受電力目標値は、予め定められた第２単位時間ごとの売電電力目標値を含んでもよい。

前記電力利用設備は、複数の前記電力出力装置を備え、前記複数の電力出力装置は、共通の前記第１接続点を介して、前記外部電力系統に接続されてもよい。

前記電力出力装置は、発電機を含んでもよい。また、前記電力出力装置は、蓄電器を含んでもよい。

１ 電力利用設備
２ｉ（ｉ＝１，２，３，…） 電力出力装置
４ 外部電力系統
６ 制御器
８ 電力計測器
３０ 第３接続点
３１ 第１接続点
３２ 第２接続点
６０ 目標値生成部
６１ 電力偏差算出部
６２ 第１指令生成部
６３ 電力偏差補正部
６４ 制限範囲生成部
６５ 第２指令生成部
６６ 充電状態（ＳＯＣ）補正部
９１ 電力変換器
９２ 蓄電器
９３ 充電状態（ＳＯＣ）検出器
６３１ 電力量偏差算出部
６３２ 補正値生成部

Claims (14)

1. 外部電力系統と所定の第１接続点を介して電力の授受を行うように接続される少なくとも１つの電力出力装置と、
   前記第１接続点における授受電力を計測する電力計測器と、
   前記第１接続点より前記外部電力系統側の第２接続点に、前記外部電力系統と電力の授受を行うように接続される電力変換器と、
   前記電力変換器に接続される蓄電器と、
   前記電力出力装置および前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、
   前記制御器は、
   所定の電力授受要求値を取得し、前記電力授受要求値に基づいて授受電力目標値を生成する目標値生成部と、
   前記第１接続点において計測された授受電力を取得し、前記授受電力目標値から、取得した前記授受電力を差し引いた第１電力偏差を算出する電力偏差算出部と、
   前記第１電力偏差に基づいて、前記電力出力装置からの出力電力を増減する第１指令を生成する第１指令生成部と、
   前記授受電力目標値から前記授受電力を差し引いた第２電力偏差に基づいて、前記蓄電器の充放電により前記電力変換器からの出力電力を調整する第２指令を生成する第２指令生成部と、
   を含み、
   前記第１指令生成部は、前記第１電力偏差が所定の第１しきい値以上である場合、前記出力電力を減少させる減少指令を生成し、前記第１電力偏差が前記第１しきい値以下の第２しきい値未満である場合、前記出力電力を増加させる増加指令を生成し、
   前記第２指令生成部は、前記第２電力偏差が前記電力授受要求値に基づいて定められる上限値を超えた場合に、前記蓄電器を充電する充電指令を生成し、前記第２電力偏差が前記電力授受要求値に基づいて定められる下限値未満の場合に、前記蓄電器から放電する放電指令を生成する、電力利用設備。
2. 前記制御器は、前記電力授受要求値から前記上限値および前記下限値を生成する制限範囲生成部を含み、
   前記制限範囲生成部は、前記他の電力管理システムから取得される前記電力授受要求値に含まれる所定の要求成分の第１単位時間における最大値から前記上限値を生成し、前記要求成分の前記第１単位時間における最小値から前記下限値を生成する、請求項１に記載の電力利用設備。
3. 前記蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出器を備え、
   前記制御器は、所定の充電状態目標値から前記充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、前記第１電力偏差から前記充電状態補正値を減算して前記第１電力偏差を補正する充電状態補正部を含み、
   前記充電状態補正部は、前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記充電状態偏差が前記第１参照値以下の第２参照値未満である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成する、請求項１または２に記載の電力利用設備。
4. 前記制御器は、前記第１電力偏差に電力補正値を加算して前記第１電力偏差を補正する電力偏差補正部を備え、
   前記電力偏差補正部は、
   前記授受電力を積算して得られる授受電力量および前記授受電力目標値を積算して得られる授受電力量目標値を算出し、前記授受電力量の前記授受電力量目標値に対する電力量偏差を算出する電力量偏差算出部と、
   前記電力量偏差から前記電力補正値を生成する補正値生成部と、を備え、
   前記電力量偏差算出部は、前記授受電力量を得るための前記授受電力の積算および前記授受電力量目標値を得るための前記授受電力目標値の積算を、予め定められた積算時間ごとにリセットする、請求項１から３の何れかに記載の電力利用設備。
5. 前記蓄電器の充電状態を検出する充電状態検出器を備え、
   前記制御器は、所定の充電状態目標値から前記充電状態の検出値を差し引いた充電状態偏差に基づいて充電状態補正値を生成し、前記第１電力偏差から前記充電状態補正値を減算して前記第１電力偏差を補正する充電状態補正部を含み、
   前記充電状態補正部は、前記充電状態偏差が所定の第１参照値以上である場合に、前記蓄電器を充電する充電補正値を前記充電状態補正値として生成し、前記充電状態偏差が前記第１参照値以下の第２参照値未満である場合に、前記蓄電器から放電する放電補正値を前記充電状態補正値として生成し、
   前記授受電力量は、前記授受電力から前記充電状態補正値を減算した値を積算する、請求項４に記載の電力利用設備。
6. 前記第１参照値と前記第２参照値とは異なる値であり、
   前記充電状態補正部は、前記充電状態偏差が前記第２参照値以上かつ前記第１参照値未満である場合、前記充電状態補正値を０とする、請求項３または５に記載の電力利用設備。
7. 前記補正値生成部は、前記電力量偏差が所定の第３しきい値以上である場合、前記第１電力偏差が増加するような前記電力補正値を生成し、前記電力量偏差が前記第３しきい値以下の第４しきい値未満である場合、前記第１電力偏差が減少するような前記電力補正値を生成する、請求項４または５に記載の電力利用設備。
8. 前記第３しきい値と前記第４しきい値とは異なる値であり、
   前記補正値生成部は、前記電力量偏差が前記第４しきい値以上かつ前記第３しきい値未満である場合、前記電力補正値を０とする、請求項７に記載の電力利用設備。
9. 前記第１しきい値と前記第２しきい値とは異なる値であり、
   前記指令生成部は、前記第１電力偏差が前記第２しきい値以上かつ前記第１しきい値未満である場合、前記出力電力を維持させる維持指令を生成する、請求項１から８の何れかに記載の電力利用設備。
10. 前記電力授受要求値は、所定の第１単位時間ごとの第１受電抑制要求量、前記第１単位時間より短い第２単位時間ごとの第２受電抑制要求量を含み、
    前記電力偏差算出部は、前記第１単位時間および前記第２単位時間より短い第３単位時間ごとに、前記第２単位時間ごとに予め定められる授受電力計画値から前記第１受電抑制要求量および前記第２受電抑制要求量を差し引いて前記授受電力目標値を算出する、請求項１から９の何れかに記載の電力利用設備。
11. 前記授受電力目標値は、予め定められた第２単位時間ごとの売電電力目標値を含む、請求項１から１０の何れかに記載の電力利用設備。
12. 複数の前記電力出力装置を備え、
    前記複数の電力出力装置は、共通の前記第１接続点を介して、前記外部電力系統に接続されている、請求項１から１０の何れかに記載の電力利用設備。
13. 前記電力出力装置は、発電機を含む、請求項１から１２の何れかに記載の電力利用設備。
14. 前記電力出力装置は、蓄電器を含む、請求項１から１３の何れかに記載の電力利用設備。
    

Images