JP5178783B2 - 電力需給調整システム及び電力需給調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、負荷及び分散型電源を含む電力系統における電力の需給を調整するシステム
及び方法に関する。

今後、地球温暖化への対策として新エネルギーの利用が急速に広まると考えられる。実際に、新エネルギーの１つである太陽光発電に関しては、売電価格が上昇したことにより、普及率が高くなりつつある。太陽光発電等の分散型電源の普及率が高くなってくると、発電量が増加して負荷による消費電力を上回ることにより、余剰電力が配電線に供給される逆潮流等の問題が発生する。

そこで、分散型電源の大量導入に伴う問題に対しては、様々な解決手法が提案されている。例えば、特許文献１には、電力系統の周波数の変動を検知して、太陽光発電設備等の出力を制御することができる電力供給システムが開示されている。また、特許文献２には、複数の電力需給家が、電力需給制御機器により相互接続されて構成され、従来の電力系統に拠らず自立できるとともに、従来の電力系統との並存もできる電力システムが開示されている。

特許第４３６９４５０号公報 国際公開２００８／０４７４００号パンフレット

しかしながら、特許文献１の電力供給システムは、周波数の変動に応じて出力を制御することで、折角設置した分散型電源の出力を抑制してしまうため、分散型電源の出力を最大限に有効利用できないことがある。

また、特許文献２の電力システムは、電力需給家に備えられた電力需給制御機器により自身が電力不足か否かを判断し、余剰電力を他の電力需給家から受給するか、又は、他の電力需給家に供給する。これらの電力需給制御機器による情報の送受信は、その情報量が多くなると発生するトラフィック障害により、多大な時間を要することがあると考えられる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、分散型電源の導入に際して電力系統の安定化を図ることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、上位系統から系統電力を受電し、配電線に送電するとともに、前記配電線からの余剰電力を付設の蓄電池に充電する変電所と、前記配電線に連系する変圧器と、所定の施設に設置され、前記変圧器に接続される、電力を消費する負荷及び発電を行う分散型電源を含む電力機器と、を含む複数の電力系統における電力の需給を調整するシステム（電力需給調整システム）であって、前記施設ごとに設置される子局装置と、前記変圧器ごとに設置され、各子局装置と通信可能な中継局装置と、前記変電所ごとに設置され、各中継局装置と通信可能な親局装置と、を備え、前記子局装置が、前記施設に設置される前記電力機器が必要な電力の合計である施設電力を計算し、計算した前記施設電力を前記中継局装置に送信し、前記中継局装置が、各子局装置から前記施設電力を受信し、受信した各施設電力の合計を負荷電力合計として算出し、前記負荷電力合計を前記親局装置に送信し、前記親局装置が、各中継局装置から前記負荷電力合計を受信し、受信した各負荷電力合計の合計を総合負荷電力合計として算出する手段と、前記総合負荷電力合計が前記系統電力より大きい場合に、前記蓄電池から前記配電線への放電を指示する手段と、前記総合負荷電力合計が前記系統電力より大きく、かつ、前記総合負荷電力合計から前記系統電力を減算した値である不足電力が前記蓄電池からの放電電力より大きい場合に、前記不足電力から前記放電電力を減算した値を融通電力として求め、その融通電力の出力を要請する要請メッセージを、当該親局装置と通信可能な他の親局装置に送信する手段と、を備え、前記他の親局装置が、当該親局装置から前記要請メッセージを受信した場合に、当該他の親局装置が設置された変電所に付設の蓄電池から前記配電線への放電を指示することを特徴とする。

この構成によれば、分散型電源による余剰電力は、変圧器及び配電線を通じて変電所に付設された蓄電池に充電されて、捨てられることなく有効に利用される。一方、電力機器が施設全体として必要な電力が大きく、系統電力だけで賄えない場合には、当該変電所の蓄電池から放電される。それでも電力が不足するときには、他の変電所の蓄電池から融通される。また、親局装置は各中継局装置と通信可能であり、中継局装置は各子局装置と通信可能なので、親局装置と、子局装置との間のデータ送受信が円滑に行われる。以上によれば、分散型電源の導入に際して電力系統の安定化を図ることができる。

また、本発明の上記電力需給調整システムにおいて、前記他の親局装置が、前記親局装置から前記要請メッセージを受信した場合に、当該蓄電池の蓄電電力が前記融通電力以上のときに、当該蓄電池から前記配電線への放電を指示し、当該蓄電池の蓄電電力が前記融通電力未満のときに、電力融通ができない旨を示す融通不可メッセージを前記親局装置に送信し、前記親局装置が、前記他の親局装置から前記融通不可メッセージを受信した場合に、前記負荷による消費電力の低減を指示する指示メッセージを前記中継局装置経由で前記子局装置に送信し、前記子局装置が、前記親局装置から前記中継局装置経由で前記指示メッセージを受信した場合に、前記負荷を抑制又は遮断することとしてもよい。

この構成によれば、他の親局装置が親局装置から融通電力の出力要請を受けた際に、変電所の蓄電池に十分な電力があれば、その電力を融通し、蓄電池の電力が不十分であれば、融通できない旨を親局装置に通知する。親局装置は、融通不可の通知を受けて、負荷の消費電力を低減する指示を中継局装置経由で子局装置に出し、子局装置は指示に応じて負荷の抑制又は遮断を行う。これによれば、他の電力系統に電力の融通を要請しても、十分な融通を受けられない場合には、負荷を抑制又は遮断することにより、電力系統の安定化を図ることができる。

また、本発明の上記電力需給調整システムにおいて、前記子局装置のうち、前記中継局装置に送信した前記施設電力が大きい子局装置に対して、優先して前記指示メッセージが送信されることとしてもよい。

この構成によれば、負荷による消費電力を低減する指示は、電力機器の負荷電力が大きい施設の子局装置に優先して出されるので、効果的に負荷の消費電力が低減され、電力系統の速やかな安定化を期待することができる。

なお、本発明は、電力需給調整方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、分散型電源の導入に際して電力系統の安定化を図ることができる。

分散型電源需給調整システム１の構成を示す図である。 分散型電源需給調整システム１の概要を示す図である。 子局２のハードウェア構成を示す図である。 中継局３のハードウェア構成を示す図である。 ＰＣＳ４のハードウェア構成を示す図である。 子局２の記憶部２５及び中継局３の記憶部３３に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は子局２の記憶部２５に記憶される電力データ２５Ａの構成を示し、（ｂ）は中継局３の記憶部３３に記憶される子局電力データ３３Ａの構成を示す。 ＰＣＳ４の記憶部４５に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は中継局電力データ４５Ａの構成を示し、（ｂ）は配変電力データ４５Ｂの構成を示す。 分散型電源需給調整システム１の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施の形態に係る分散型電源需給調整システムは、負荷や分散型電源を含む電力機器が連系する電力系統において電力の需給を調整するシステムであり、通信装置として、配電用変電所に設置されたＰＣＳ（親局）と、変圧器に設置された中継局と、需要家宅に設置された子局とが連携して、分散型電源の余剰電力を蓄電池に充電し、負荷の電力不足に対して当該電力系統内外の蓄電池から電力を融通し、電力の融通ができないときには負荷の抑制又は遮断を行うものである。

≪システムの構成と概要≫
図１は、分散型電源需給調整システム１の構成を示す図である。分散型電源需給調整システム１の配電系統において、配電用変電所（配変）には変圧器ＴＲが設置され、変圧器ＴＲの２次側から配電線が延設される。配電線には連系点において顧客用の変圧器ｔｒが接続され、変圧器ｔｒには顧客宅（需要家宅）の電力機器として単独の負荷Ｌ、又は、負荷Ｌ、インバータＩＶ（Inverter）、蓄電池ｂ及び太陽光発電装置ＰＶ（Photovoltaic）の組合せが接続される。なお、変圧器ｔｒは、例えば、１台で約１０〜２０世帯を賄う。また、配電用変電所は、例えば、１箇所で数百程度の世帯を賄う。

負荷Ｌは、変圧器ｔｒ又は蓄電池ｂから電力を供給され、供給された電力を消費する。インバータＩＶは、太陽光発電装置ＰＶで発電された直流電力及び蓄電池ｂに蓄電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷Ｌに供給する。蓄電池ｂは、太陽光発電装置ＰＶで発電された電力を蓄電する。太陽光発電装置ＰＶは、太陽光により発電する装置である。

負荷Ｌ、インバータＩＶ、蓄電池ｂ、太陽光発電装置ＰＶ等の電力機器は、必ずしも個人の顧客宅に限ることなく、企業や公共の施設に設置されていてもよい。また、１以上の電力機器が、設置場所に限ることなく、グループとして管理されていてもよい。

上記配電系統の構成に対して、通信装置として子局２、中継局３及びＰＣＳ４が設けられる。配電用変電所ごとに、親局（制御装置）であるＰＣＳ（Power Control Server）４、インバータＩＶ及び大容量の蓄電池Ｂが設置され、顧客用の変圧器ｔｒに中継局３が設置される。さらに、負荷Ｌや太陽光発電装置ＰＶのある顧客宅に子局２が設置される。子局２は、太陽光発電装置ＰＶ等の分散型電源がなく、負荷Ｌだけが設置された顧客宅にも置かれる。ＰＣＳ４のうち、配電用変電所＃１に設置されるものをＰＣＳ＃１とし、配電用変電所＃２に設置されるものをＰＣＳ＃２とする。なお、太陽光発電装置ＰＶに限ることなく、顧客宅に他の分散型電源（例えば、風力発電装置等）が設置されてもよい。また、子局２は、顧客宅に限ることなく、施設ごと、又は、グループごとに設置されていてもよい。

分散型電源需給調整システム１は、従来の分散型電源転送遮断システムをベースにした応用版として構成され、負荷Ｌだけの顧客宅に子局２を新設し、その子局２と、中継局３との間に通信線を新設する。

なお、系統電力Ｐ_Ｓは、上位系統の変電所（図示せず）から配電用変電所に送電される電力を示す。総合負荷電力Ｐ_Ｌは、変圧器ｔｒの１次側における負荷電力の合計である。顧客子局総合負荷電力Ｐ_Ｘは、顧客宅における負荷電力の合計である。顧客負荷電力Ｐ_ＬＬは、顧客宅の負荷Ｌの消費電力である。顧客ＰＶ電力Ｐ_ＰＶは、顧客宅の太陽光発電装置ＰＶの発電電力である。電力不足分蓄電池放電力Ｐ_Ｂは、配電変電所の蓄電池Ｂから放電される不足分の電力である。最大蓄電池容量Ｐ_ＢＭＡＸは、配電変電所の蓄電池Ｂに蓄電されている電力である。顧客設置蓄電池電力Ｐ_ＢＢは、顧客宅の蓄電池ｂにおける蓄電電力である。

ここで、顧客子局総合負荷電力Ｐ_Ｘは、次の式１により計算される。
Ｐ_Ｘ＝Ｐ_ＬＬ−Ｐ_ＰＶ−Ｐ_ＢＢ ・・・ 式１

子局２以下、つまり、顧客宅では従来通りの太陽光発電装置ＰＶ及びパワコンが設置されている。さらに、太陽光発電装置ＰＶの余剰出力は、顧客の蓄電池ｂに優先して充電される。それでも余った電力は、逆潮流として配電線を通じて配電用変電所まで到達し、ＰＣＳ４の制御により、インバータＩＶで交流から直流に変換された後、蓄電池Ｂに充電されて、電力会社により買電されることになる。式１は、顧客負荷電力Ｐ_ＬＬから顧客ＰＶ電力Ｐ_ＰＶ及び蓄電池ｂの電力Ｐ_ＢＢを引いた電力を表す。そして、蓄電池ｂが充電されておらず、雨や夜間等のため太陽光発電装置ＰＶが発電していない場合は、Ｐ_Ｘ＝Ｐ_ＬＬとなる。

図２は、分散型電源需給調整システム１の概要を示す図であり、各通信装置の役割及び相互関係を示す。子局２は、顧客負荷電力Ｐ_ＬＬ等から電力情報を生成し、中継局３に送信する。中継局３は、変圧器ｔｒの配下にある複数の顧客宅の子局２と通信可能であり、各子局２から電力情報を受信し、各電力情報に含まれる負荷電力を集約し、集約した負荷電力の情報をＰＣＳ４に送信する。ＰＣＳ４は、配電用変電所の配電線に連系する複数の変圧器ｔｒの中継局３と通信可能であり、各中継局３から負荷電力情報を受信し、各負荷電力情報に含まれる負荷電力を集約し、集約した負荷電力の情報を他のＰＣＳ４に送信する。一方、他のＰＣＳ４から負荷電力情報を受信する。ＰＣＳ４間においては、電力不足に関する情報を交換して、電力を融通し合うとともに、過負荷の対象となる子局２には負荷Ｌの抑制又は遮断の指令を出す。

図３は、子局２のハードウェア構成を示す図である。子局２は、通信部２１、入力部２２、出力部２３、処理部２４及び記憶部２５を備え、各部がバス２６を介してデータを送受信可能なように接続されている。通信部２１は、通信線を介して中継局３と通信を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。入力部２２は、処理部２４からの指示により負荷Ｌ、太陽光発電装置ＰＶ及び蓄電池ｂから電力データを取得する部分であり、例えば、電力計とのインタフェースアダプタ等によって実現される。出力部２３は、処理部２４からの指示により負荷Ｌの抑制又は遮断を指示する部分であり、例えば、開閉器とのインタフェースアダプタ等によって実現される。処理部２４は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うととともに、子局２全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部２５は、処理部２４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置によって実現される。

図４は、中継局３のハードウェア構成を示す図である。中継局３は、通信部３１、処理部３２及び記憶部３３を備え、各部がバス３４を介してデータを送受信可能なように接続されている。通信部３１は、通信線を介して子局２及びＰＣＳ４と通信を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ等によって実現される。処理部３２は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うととともに、中継局３全体の制御を行うものであり、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部３３は、処理部３２からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ等の不揮発性記憶装置によって実現される。

図５は、ＰＣＳ４のハードウェア構成を示す図である。ＰＣＳ４は、通信部４１、入力部４２、出力部４３、処理部４４及び記憶部４５を備え、各部がバス４６を介してデータを送受信可能なように接続されている。通信部４１は、通信線を介して中継局３及び他のＰＣＳ４と通信を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ等によって実現される。入力部４２は、処理部４４からの指示により蓄電池Ｂの電力データを取得する部分であり、例えば、電力計とのインタフェースアダプタ等によって実現される。出力部４３は、処理部４４からの指示により蓄電池Ｂからの放電等を指示する部分であり、例えば、蓄電池Ｂとのインタフェースアダプタ等によって実現される。処理部４４は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うととともに、ＰＣＳ４全体の制御を行うものであり、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部４５は、処理部４４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ等の不揮発性記憶装置によって実現される。

≪データの構成≫
図６は、子局２の記憶部２５及び中継局３の記憶部３３に記憶されるデータの構成を示す図である。図６（ａ）は、子局２の記憶部２５に記憶される電力データ２５Ａの構成を示す。電力データ２５Ａは、子局２が設置された顧客宅の電力機器に関する電力のデータであり、負荷電力２５Ａ１、ＰＶ電力２５Ａ２、蓄電池電力２５Ａ３及び顧客電力２５Ａ４を含む。負荷電力２５Ａ１は、負荷Ｌの消費電力であり、顧客負荷電力Ｐ_ＬＬに相当する。ＰＶ電力２５Ａ２は、太陽光発電装置ＰＶの発電電力であり、顧客ＰＶ電力Ｐ_ＰＶに相当する。蓄電池電力２５Ａ３は、蓄電池ｂにおける蓄電電力であり、顧客設置蓄電池電力Ｐ_ＢＢに相当する。顧客電力２５Ａ４は、顧客宅における電力機器の負荷電力の合計であり、顧客子局総合負荷電力Ｐ_Ｘに相当する。なお、顧客電力２５Ａ４は、［負荷電力２５Ａ１−ＰＶ電力２５Ａ２−蓄電池電力２５Ａ３］により算出、設定され、正値であれば系統電力の供給が必要であり、負値であれば余剰電力が発生していることになる。

図６（ｂ）は、中継局３の記憶部３３に記憶される子局電力データ３３Ａの構成を示す。子局電力データ３３Ａは、中継局３の配下にある各子局２から受信した電力情報を記憶したものであり、子局ＩＤ３３Ａ１及び顧客電力３３Ａ２を含む、子局２ごとのレコードからなる。子局ＩＤ３３Ａ１は、子局２に固有のＩＤであり、中継局３において電力情報を区別し、また、負荷Ｌの抑制又は遮断の指示を出すべき子局２を特定するのに用いられる。顧客電力３３Ａ２は、顧客宅における電力機器の負荷電力の合計であり、電力データ２５Ａの顧客電力２５Ａ４と同じであり、顧客子局総合負荷電力Ｐ_Ｘに相当する。なお、子局電力データ３３Ａの最後のレコードは、子局ＩＤ３３Ａ１が「合計」になっていて、顧客電力３３Ａ２には各子局２の顧客電力の合計（負荷電力合計）が設定される。この顧客電力の合計は、変圧器ｔｒの１次側における負荷電力の合計ΣＰ_Ｘであり、総合負荷電力Ｐ_Ｌに相当する。

図７は、ＰＣＳ４の記憶部４５に記憶されるデータの構成を示す図である。図７（ａ）は、中継局電力データ４５Ａの構成を示す。中継局電力データ４５Ａは、ＰＣＳ４の配下にある各中継局３から受信した電力情報を記憶したものであり、中継局ＩＤ４５Ａ１及び変圧器電力４５Ａ２を含む、中継局３ごとのレコードからなる。中継局ＩＤ４５Ａ１は、中継局３に固有のＩＤであり、ＰＣＳ４において電力情報を区別し、また、負荷Ｌの抑制又は遮断の指示を出すべき中継局３を特定するのに用いられる。変圧器電力４５Ａ２は、変圧器ｔｒの１次側における負荷電力の合計であり、子局電力データ３３Ａの顧客電力３３Ａ２の合計と同じであり、総合負荷電力Ｐ_Ｌに相当する。なお、中継局電力データ４５Ａの最後のレコードは、中継局ＩＤ４５Ａ１が「合計」になっていて、変圧器電力４５Ａ２には各中継局３の変圧器電力の合計が設定される。この変圧器電力の合計は、配電線につながるすべての負荷電力の合計であり、総合負荷電力Ｐ_Ｌの合計ΣＰ_Ｌに相当する。

図７（ｂ）は、配変電力データ４５Ｂの構成を示す。配変電力データ４５Ｂは、ＰＣＳ４の設置された配電用変電所の電力に関するデータであり、系統電力４５Ｂ１、総合負荷電力合計４５Ｂ２、蓄電池蓄電電力４５Ｂ３及び蓄電池放電電力４５Ｂ４を含む。系統電力４５Ｂ１は、上位の変電所から配電用変電所に供給される電力であり、系統電力Ｐ_Ｓに相当する。総合負荷電力合計４５Ｂ２は、配電線につながるすべての負荷電力の合計であり、中継局電力データ４５Ａの変圧器電力４５Ａ２の合計と同じであり、総合負荷電力Ｐ_Ｌの合計ΣＰ_Ｌに相当する。蓄電池蓄電電力４５Ｂ３は、蓄電池Ｂに蓄電されている電力であり、最大蓄電池容量Ｐ_ＢＭＡＸに相当する。蓄電池放電電力４５Ｂ４は、電力不足を補うために蓄電池Ｂから放電される電力であり、先に設定されている蓄電池蓄電電力４５Ｂ３を超えることはなく、電力不足分蓄電池放電力Ｐ_Ｂに相当する。

≪システムの処理≫
図８は、分散型電源需給調整システム１の処理を示すフローチャートである。本処理は、分散型電源需給調整システム１の各通信装置（子局２、中継局３及びＰＣＳ４）において、主として処理部が、通信部により他の通信装置とデータを送受信し、記憶部のデータを参照、更新しながら、配電用変電所間に亘って余剰電力の蓄電、不足電力の給電、負荷の抑制や遮断等を行うものである。以下では、特に、配電用変電所＃１の配下にある電力機器に対する制御について説明するが、配電用変電所＃２の配下についても同様である。

まず、ＰＣＳ＃１側において、子局２が上位の中継局３に電力情報を送信する（Ｓ８０１）。送信される電力情報には、子局ＩＤ及び顧客電力２５Ａ４（顧客子局総合負荷電力Ｐ_Ｘ）が含まれる。子局２は、事前に入力部２２を通じて負荷電力２５Ａ１、ＰＶ電力２５Ａ２及び蓄電池電力２５Ａ３の最新値を取得し、顧客電力２４Ａ４を計算しておく。

次に、中継局３が、配下の各子局２から電力情報を受信し、集約し、上位のＰＣＳ＃１に送信する（Ｓ８０２）。送信される電力情報には、中継局ＩＤ及び顧客電力３３Ａ２の合計（総合負荷電力Ｐ_Ｌ＝ΣＰ_Ｘ）が含まれる。中継局３は、子局２ごとに受信した電力情報の顧客電力３３Ａ２をそれぞれ記憶し、記憶した顧客電力３３Ａ２を合計する。

そして、ＰＣＳ＃１は、配下の各中継局３から電力情報を受信し、集約する（Ｓ８０３）。詳細には、中継局３ごとに受信した電力情報に含まれる顧客電力３３Ａ２の合計（総合負荷電力Ｐ_Ｌ）をそれぞれ変圧器電力４５Ａ２として記憶し、記憶した変圧器電力４５Ａ２を合計する。その合計値（ΣＰ_Ｌ）を総合負荷電力合計４５Ｂ２として記憶部４５に記憶する。このとき、入力部４２を通じて系統電力４５Ｂ１及び蓄電池蓄電電力４５Ｂ３の最新値を記憶部４５に記憶しておく。以下、ＰＣＳ＃１及びＰＣＳ＃２により、配変電力データ４５Ｂに応じた制御を行う。

まず、ＰＣＳ＃１は、系統電力４５Ｂ１（Ｐ_Ｓ）が総合負荷電力合計４５Ｂ２（ΣＰ_Ｌ）より小さいか否かを判定する（Ｓ８０４）。系統電力４５Ｂ１が総合負荷電力合計４５Ｂ２より小さければ（Ｓ８０４のＹＥＳ）、上位系統の変電所から送電される系統電力Ｐ_Ｓが、配電用変電所＃１の配下にある負荷Ｌ全体に対して十分でなく、電力不足になっているということなので、ＰＣＳ＃１の制御により、配電用変電所＃１の蓄電池ＢからインバータＩＶを経て放電が行われる（Ｓ８０５）。このとき、ＰＣＳ＃１は、蓄電池Ｂから放電された電力を蓄電池放電電力４５Ｂ４（Ｐ_Ｂ）として記憶部４５に記憶する。

蓄電池Ｂが放電した後、ＰＣＳ＃１は、電力不足分（ΣＰ_Ｌ−Ｐ_Ｓ）が蓄電池放電電力４５Ｂ４（Ｐ_Ｂ）より大きいか否かを判定する（Ｓ８０６）。電力不足分（不足電力）が蓄電池放電電力４５Ｂ４より大きければ（Ｓ８０６のＹＥＳ）、配電用変電所＃１の蓄電池Ｂから放電を行ってもまだ電力が足りないということなので、配電用変電所＃２側のＰＣＳ＃２へ融通電力の出力を要請するメッセージ（要請メッセージ）を送信する（Ｓ８０７）。そのメッセージには、ＰＣＳ＃１の蓄電池Ｂから放電した後の電力不足分（融通電力）が含まれる。一方、電力不足分が蓄電池放電電力４５Ｂ４より大きくなければ（Ｓ８０６のＮＯ）、配電用変電所＃１の蓄電池Ｂから電力不足分だけの放電が行われたということなので、配電用変電所＃１配下の系統は安定していることになる（Ｓ８０８）。なお、蓄電池Ｂから電力不足分を超える電力が放電されることはない。

Ｓ８０４において系統電力４５Ｂ１が総合負荷電力合計４５Ｂ２より小さくなければ（Ｓ８０４のＮＯ）、ＰＣＳ＃１は、系統電力４５Ｂ１が総合負荷電力合計４５Ｂ２より大きいか否かを判定する（Ｓ８０９）。系統電力４５Ｂ１が総合負荷電力合計４５Ｂ２より大きければ（Ｓ８０９のＹＥＳ）、余剰電力が発生しているということなので、その余剰電力がＰＣＳ＃１の制御により、配電用変電所＃１のインバータＩＶを経て蓄電池Ｂに充電される（Ｓ８１０）。系統電力４５Ｂ１が総合負荷電力合計４５Ｂ２より大きくなければ（Ｓ８０９のＮＯ）、系統電力４５Ｂ１が総合負荷電力合計４５Ｂ２と等しいということなので、配電用変電所＃１配下の系統は安定していることになる（Ｓ８１１）。

Ｓ８０７の後、ＰＣＳ＃２は、ＰＣＳ＃１から出力要請のメッセージを受信する（Ｓ８２１）。そこで、ＰＣＳ＃２側からＰＣＳ＃１側へ給電すべきか否かを判定する（Ｓ８２２）。この判定では、以下の２つの条件Ｃ１及びＣ２のいずれか１つが成立すれば、給電すべきとする。なお、ＰＣＳ＃２の電力不足分、系統電力、総合負荷電力、蓄電池蓄電電力、蓄電池放電電力は、ＰＣＳ＃１の処理と同様にして取得されるものとする。

（Ｃ１）ＰＣＳ＃２系統電力＝ＰＣＳ＃２総合負荷電力 かつ ＰＣＳ＃２蓄電池蓄電電力＞ＰＣＳ＃１電力不足分
ＰＣＳ＃２側の系統が安定していて、かつ、ＰＣＳ＃２の蓄電池Ｂの蓄電電力がＰＣＳ＃１の電力不足分より大きければ、ＰＣＳ＃１へ給電する。この場合には、問題なく十分に給電できる。

（Ｃ２）ＰＣＳ＃２蓄電池放電電力＝ＰＣＳ＃２電力不足分 かつ ＰＣＳ＃２蓄電池蓄電電力−ＰＣＳ＃２蓄電池放電電力＞ＰＣＳ＃１電力不足分
ＰＣＳ＃２の蓄電池ＢからＰＣＳ＃２の電力不足分を放電した後、その蓄電池の残電力がＰＣＳ＃１の電力不足分より大きければ、ＰＣＳ＃１へ給電する。この場合、問題なく十分に給電できる。

ＰＣＳ＃１へ給電すべきであれば（Ｓ８２２のＹＥＳ）、ＰＣＳ＃２の指示により配電用変電所＃２の蓄電池ＢからＰＣＳ＃１側へ放電が行われる（Ｓ８２３）。このとき、ＰＣＳ＃１側は電力不足になっていて、ＰＣＳ＃２側はＰＣＳ＃１側と比較すると系統が安定しているので、ＰＣＳ＃２の蓄電池Ｂから放電すれば、その放電電力は自然にＰＣＳ＃１側へ流れることになる。そして、蓄電池Ｂが放電した後、その放電電力がＰＣＳ＃１の電力不足分と等しいか否かを判定する（Ｓ８２４）。等しければ（Ｓ８２４のＹＥＳ）、ＰＣＳ＃２側からの給電によりＰＣＳ＃１側の系統が安定したことになる。続いて、ＰＣＳ＃２側に関して、蓄電池蓄電電力−蓄電池放電電力、すなわち、蓄電池残電力が電力不足分以上か否かを判定する（Ｓ８２５）。蓄電池残電力が電力不足分以上であれば（Ｓ８２５のＹＥＳ）、蓄電池ＢからＰＣＳ＃１側へ放電した後の残電力によりＰＣＳ＃２側の電力不足分を賄えるということなので、ＰＣＳ＃２側の系統も安定していることになる。従って、ＰＣＳ＃１側及びＰＣＳ＃２側の両方の系統が安定していることになる（Ｓ８２６）。

Ｓ８２２においてＰＣＳ＃１側へ給電すべきでなければ（Ｓ８２２のＮＯ）、ＰＣＳ＃１は、その旨（融通不可メッセージ）をＰＣＳ＃２から受けて、配下において電力不足分が大きい負荷Ｌを抑制又は遮断する（Ｓ８２７）。Ｓ８２４においてＰＣＳ＃２の放電電力がＰＣＳ＃１の電力不足分と等しくなければ（Ｓ８２４のＮＯ）、ＰＣＳ＃２の放電電力がＰＣＳ＃１の電力不足分より小さいということなので、ＰＣＳ＃１は、その旨（融通不可メッセージ）をＰＣＳ＃２から受けて、配下において電力不足分が大きい負荷Ｌを抑制又は遮断する（Ｓ８２７）。Ｓ８２５においてＰＣＳ＃２の蓄電池残電力が電力不足分より小さければ（Ｓ８２５のＮＯ）、ＰＣＳ＃２の電力不足分を賄えないということなので、ＰＣＳ＃２は配下において電力不足分が大きい負荷Ｌを抑制又は遮断する（Ｓ８２７）。

ＰＣＳ４（ＰＣＳ＃１又はＰＣＳ＃２）が負荷Ｌを抑制又は遮断する際の手順は、以下のようになる。まず、ＰＣＳ４は、記憶部４５の中継局電力データ４５Ａを参照して、変圧器電力４５Ａ２が最も大きい中継局ＩＤ４５Ａ１を優先的に特定し、その中継局ＩＤ４５Ａ１の中継局３に対して、負荷Ｌによる消費電力を低減する指示（負荷低減の指示メッセージ）を出す。次に、ＰＣＳ４から負荷低減の指示を受けた中継局３は、記憶部３３の子局電力データ３３Ａを参照して、顧客電力３３Ａ２の最も大きい子局ＩＤ３３Ａ１を優先的に特定し、その子局ＩＤ３３Ａ１の子局２に負荷低減の指示を出す。なお、ＰＣＳ４から中継局３への負荷低減の指示、中継局３から子局２への負荷低減の指示は、変圧器電力４５Ａ２や顧客電力３３Ａ２の大きい順に優先順位を付けて行われる。例えば、指示メッセージの送信がＮＧであれば、次の順位の中継局３や子局２に送信する。

そして、中継局３から負荷低減の指示を受けた子局２は、負荷Ｌを抑制するか、又は、遮断する。負荷Ｌを抑制する際には、例えば、ピークシフトやピークカットを用いて負荷Ｌによる消費電力を平準化する方法や、コンビニエンスストアの店内ライトや公共施設のデジタルサイネージといった負荷Ｌのうち、人がいないため不要な照明や表示広告を消す方法等がある。負荷Ｌを遮断する際には、例えば、変圧器ｔｒから対象の負荷Ｌにつながる電力線上の開閉器を開路にする。

さらに、ＰＣＳ４は、負荷Ｌの抑制又は遮断を実施した後に、電力系統が安定するか否かを判断しておく。そして、負荷低減しても需給バランスがよくならない（系統が安定しない）と判断した場合には、負荷低減を指示すると同時に上位系統の変電所に調整電力を要求する。

なお、上記実施の形態では、図１に示す分散型電源需給調整システム１内の各通信装置を機能させるために、処理部（ＣＰＵ）で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る分散型電源需給調整システム１が実現されるものとする。この場合、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、分散型電源が大量に導入された場合にも、電力系統の安定化を図ることができる。そして、各分散型電源で発電される余剰電力を、電源の抑制や遮断等の制御により停止するのではなく、余剰分を蓄電し、電力不足のフィーダに送ること等により、全体として効率よく利用することができる。また、子局２−中継局３−ＰＣＳ４の通信システムにより、メッセージやデータの伝送速度が速く、送受信が円滑に行われる。

≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、上記実施の形態では、２つのＰＣＳ４間で電力不足に関する情報を交換するように説明したが、３以上のＰＣＳ４間であってもよい。この場合、１のＰＣＳ４が情報を送信し、他のＰＣＳ４がその情報を受信した後、図８のＳ８２２の条件を満たしたいずれかのＰＣＳ４から給電を受けてもよいし、当該条件のうち、よりよい条件を満たしたＰＣＳ４から給電を受けてもよい。よりよい条件とは、条件Ｃ１、Ｃ２を満たす中でも、ＰＣＳ４の蓄電池Ｂから電力不足分を放電した後に、より多くの電力が残る方がよいと言える。

１ 分散型電源需給調整システム（電力需給調整システム）
２ 子局（子局装置）
２４ 処理部
２５ 記憶部
２５Ａ４ 顧客電力（施設電力）
３ 中継局（中継局装置）
３２ 処理部
３３ 記憶部
３３Ａ２ 顧客電力の合計（負荷電力合計）
４ ＰＣＳ（親局装置、他の親局装置）
４４ 処理部
４５ 記憶部
４５Ｂ１ 系統電力
４５Ｂ２ 総合負荷電力合計
４５Ｂ３ 蓄電池蓄電電力（蓄電電力）
４５Ｂ４ 蓄電池放電電力（放電電力）
Ｂ 蓄電池
Ｌ 負荷（電力機器）
ＰＶ 太陽光発電装置（分散型電源、電力機器）
ＴＲ 変圧器

Claims (6)

1. 上位系統から系統電力を受電し、配電線に送電するとともに、前記配電線からの余剰電力を付設の蓄電池に充電する変電所と、
   前記配電線に連系する変圧器と、
   所定の施設に設置され、前記変圧器に接続される、電力を消費する負荷及び発電を行う分散型電源を含む電力機器と、
   を含む複数の電力系統における電力の需給を調整するシステムであって、
   前記施設ごとに設置される子局装置と、
   前記変圧器ごとに設置され、各子局装置と通信可能な中継局装置と、
   前記変電所ごとに設置され、各中継局装置と通信可能な親局装置と、
   を備え、
   前記子局装置は、前記施設に設置される前記電力機器が必要な電力の合計である施設電力を計算し、計算した前記施設電力を前記中継局装置に送信し、
   前記中継局装置は、各子局装置から前記施設電力を受信し、受信した各施設電力の合計を負荷電力合計として算出し、前記負荷電力合計を前記親局装置に送信し、
   前記親局装置は、
   各中継局装置から前記負荷電力合計を受信し、受信した各負荷電力合計の合計を総合負荷電力合計として算出する手段と、
   前記総合負荷電力合計が前記系統電力より大きい場合に、前記蓄電池から前記配電線への放電を指示する手段と、
   前記総合負荷電力合計が前記系統電力より大きく、かつ、前記総合負荷電力合計から前記系統電力を減算した値である不足電力が前記蓄電池からの放電電力より大きい場合に、前記不足電力から前記放電電力を減算した値を融通電力として求め、その融通電力の出力を要請する要請メッセージを、当該親局装置と通信可能な他の親局装置に送信する手段と、
   を備え、
   前記他の親局装置は、当該親局装置から前記要請メッセージを受信した場合に、当該他の親局装置が設置された変電所に付設の蓄電池から前記配電線への放電を指示する
   ことを特徴とする電力需給調整システム。
2. 請求項１に記載の電力需給調整システムであって、
   前記他の親局装置は、
   前記親局装置から前記要請メッセージを受信した場合に、当該蓄電池の蓄電電力が前記融通電力以上のときに、当該蓄電池から前記配電線への放電を指示し、当該蓄電池の蓄電電力が前記融通電力未満のときに、電力融通ができない旨を示す融通不可メッセージを前記親局装置に送信し、
   前記親局装置は、
   前記他の親局装置から前記融通不可メッセージを受信した場合に、前記負荷による消費電力の低減を指示する指示メッセージを前記中継局装置経由で前記子局装置に送信し、
   前記子局装置は、
   前記親局装置から前記中継局装置経由で前記指示メッセージを受信した場合に、前記負荷を抑制又は遮断する
   ことを特徴とする電力需給調整システム。
3. 請求項２に記載の電力需給調整システムであって、
   前記子局装置のうち、前記中継局装置に送信した前記施設電力が大きい子局装置に対して、優先して前記指示メッセージが送信される
   ことを特徴とする電力需給調整システム。
4. 上位系統から系統電力を受電し、配電線に送電するとともに、前記配電線からの余剰電力を付設の蓄電池に充電する変電所と、
   前記配電線に連系する変圧器と、
   所定の施設に設置され、前記変圧器に接続される、電力を消費する負荷及び発電を行う分散型電源を含む電力機器と、
   を含む複数の電力系統において、
   前記施設ごとに設置される子局装置と、
   前記変圧器ごとに設置され、各子局装置と通信可能な中継局装置と、
   前記変電所ごとに設置され、各中継局装置と通信可能な親局装置と、
   が電力の需給を調整する方法であって、
   前記子局装置が、前記施設に設置される前記電力機器が必要な電力の合計である施設電力を計算し、計算した前記施設電力を前記中継局装置に送信するステップと、
   前記中継局装置が、各子局装置から前記施設電力を受信し、受信した各施設電力の合計を負荷電力合計として算出し、前記負荷電力合計を前記親局装置に送信するステップと、
   前記親局装置が、各中継局装置から前記負荷電力合計を受信し、受信した各負荷電力合計の合計を総合負荷電力合計として算出するステップと、
   前記親局装置が、前記総合負荷電力合計が前記系統電力より大きい場合に、前記蓄電池から前記配電線への放電を指示するステップと、
   前記親局装置が、前記総合負荷電力合計が前記系統電力より大きく、かつ、前記総合負荷電力合計から前記系統電力を減算した値である不足電力が前記蓄電池からの放電電力より大きい場合に、前記不足電力から前記放電電力を減算した値を融通電力として求め、その融通電力の出力を要請する要請メッセージを、当該親局装置と通信可能な他の親局装置に送信するステップと、
   前記他の親局装置が、当該親局装置から前記要請メッセージを受信した場合に、当該他の親局装置が設置された変電所に付設の蓄電池から前記配電線への放電を指示するステップと、
   を実行することを特徴とする電力需給調整方法。
5. 請求項４に記載の電力需給調整方法であって、
   前記他の親局装置は、
   前記親局装置から前記要請メッセージを受信した場合に、当該蓄電池の蓄電電力が前記融通電力以上のときに、当該蓄電池から前記配電線への放電を指示し、当該蓄電池の蓄電電力が前記融通電力未満のときに、電力融通ができない旨を示す融通不可メッセージを前記親局装置に送信し、
   前記親局装置は、
   前記他の親局装置から前記融通不可メッセージを受信した場合に、前記負荷による消費電力の低減を指示する指示メッセージを前記中継局装置経由で前記子局装置に送信し、
   前記子局装置は、
   前記親局装置から前記中継局装置経由で前記指示メッセージを受信した場合に、前記負荷を抑制又は遮断する
   ことを特徴とする電力需給調整方法。
6. 請求項５に記載の電力需給調整方法であって、
   前記子局装置のうち、前記中継局装置に送信した前記施設電力が大きい子局装置に対して、優先して前記指示メッセージが送信される
   ことを特徴とする電力需給調整方法。

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