JP5457857B2 - 電力システムおよび電力伝送方法、並びに電力受電装置 - Google Patents
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しかしながら、前記したように、需要者は、配電された電力の発電方法を知ることができなかったため、配電された電力がどのようなエネルギーを利用して発電されたかについても知ることができなかった。
ここで、認識信号の電圧の大きさは、発電部により発電された電力の大きさに比例している。よって、算出部により算出される対比値は、使用される電力において、それぞれの認識信号が有する電圧の比であって、発電部ごとに発電された電力の比である。
したがって、算出部が算出した対比値を表示部が表示すれば、消費した電力において、電力を発電した発電部についてと、その発電部ごとが発電した電力の占める割合を認識することができる。
しかしながら、請求項2に記載の発明によれば、変電部から需要所に配電する場合に、認識方法を暗号化して配電するため、前記する認識情報が電磁波として漏れることがあっても、その情報内容を知られる危険を小さくすることができる。
ここで、認識信号の電圧の大きさは、発電部により発電された電力の大きさに比例している。よって、算出部により算出される対比値は、使用される電力において、それぞれの認識信号が有する電圧の比であって、発電部ごとに発電された電力の比である。
したがって、算出部が算出した対比値を表示部が表示すれば、消費した電力において、電力を発電した発電部についてと、その発電部ごとが発電した電力の占める割合を認識することができる。
そして、認識信号ごとの電圧の上昇値を対比させて、算出した対比値は、消費される電力において、それぞれの認識信号が有する電圧の比であって、各発電方法別に発電された電力の比である。
したがって、算出する工程により算出された対比値を表示することにより、消費した電力がいずれの発電方法により発電された電力であるかについてと、発電方法ごとに発電された電力の占める割合を認識することができる。
ひいては、CO2を発生する火力発電を使用していないこと、つまり、グリーンエネルギーのみを使用して発電を行なっていることを需要者が認識することができ、「CO2Zero Emission」についての証明が可能となる。
電力システム1は、需要所で消費される電力を発電するとともに、需要所において、その発電された電力を受電するとともに、受電した電力における発電方法の種別とその発電された電力が占める割合とを表示するための機構である。
具体的に、実施形態の電力システム1は、図1に示すように、発電するとともに発電された電力に認識信号を入力し、送電線15を介して変電部20への送電を行う発電部10と、送電された電力における電圧の昇圧・降圧を行い、需要所2に配電線16を介して配電を行う変電部20と、需要所2に配電された電力から認識信号を読み取り、使用する電力がいずれの発電部10により発電された電力であるかを認識する受電部30とから構成される。
図1に示すように、発電部10は複数からなり、変電部20に電力を送電するために、様々な発電方法により発電している。本実施形態においては、火力により発電を行う火力発電部10Aと、水車が回転する力により発電する水力発電部10Bと、ウランが核分裂するときに出す熱エネルギーを利用する原子力発電部10Cとの複数の発電部10を備えている。
また、火力発電部10Aと水力発電部10Bと原子力発電部10Cのそれぞれは、図2に示すように、各々の発電方法により発電を行う発電装置11と、その発電装置11により発電された電力に認識信号を入力する認識信号入力部12とを備えている。
以下において、火力発電部10Aと水力発電部10Bと原子力発電部10Cの詳細について説明する。
ここで、認識信号入力部12Aが入力する認識信号Aは、図2に示すように、y1=Asinxt(V)であり、認識信号入力部12Bが入力する認識信号Bは、y2=Bsin2xt(V)であり、認識信号入力部12Cが入力する認識信号Cは、y3=Csin3xt(V)であって、それぞれ周波数が異なる。なお、xは角速度を示し、tは時間を示す。
また、認識信号A〜Cの電圧値A、B、C(V)は、各発電装置11により発電された電力の大きさに比例している。なお、図2に示す認識信号A〜Cを示す図は、y1のみを示したものであって、認識信号A〜Cが入力される電力w1〜w3における電圧を無視したものである。以降、認識信号を示す図において、入力される電力の電圧を無視して図示する。また、発電装置11A〜11Cから発電される電力は低周波であるため、これと区別するため、認識信号A、B、Cは高周波であることが望ましい。
変電部20は、図3に示すように、火力発電部10A、水力発電部10B、原子力発電部10Cから送電される電力w1〜w3を受けて合成する合成部21と、合成後の電力Wの変電を行う変圧部22と、変電後の電力W1を暗号化する暗号化部23とを備える。
また、三相変圧器により変電を行うため、合成部21で合成された電力Wは、位相が120度ずつずれた三相交流波の電力W1〜W3に変換される。
そして、合成部21によって合成された電力Wに入力されている認識信号Dも電圧比(A:B:C)を保ったまま、変電される。
具体的には、電力W1に入力される認識信号D1は、Y1=A´sinXt+B´sin2Xt+C´sin3Xt(V)となる。また、電力W2に入力される認識信号D2は、Y2=A´sin(Xt−2π/3)+B´sin(2Xt−2π/3)+C´sin(3XT−2π/3)(V)となる。また、電力W3に入力される認識信号D3は、Y3=A´sin(Xt−4π/3)+B´sin(2Xt−4π/3)+C´sin(3Xt−4π/3)(V)という信号になる。なお、A´、B´、C´(V)は変圧後の電圧を示し、Xは変圧後の角速度を示す。
ハッシュ値生成部24は、電力W1に入力された認識信号D1を基にハッシュ関数により生成されたハッシュ値αの生成を行う。
また、第1変調部25は、図3に示すように、ハッシュ値生成部24により得られたハッシュ値α分だけ、Y1=A´sinXt+B´sin2Xt+C´sin3Xt(V)の位相を遅らせて認識信号D1を変調し、認識信号D1´(Y1=A´sin(Xt−α)+B´sin(2Xt−α)+C´sin(3Xt−α)(V))を生成する。
送信部26は、ハッシュ値生成部24により生成されたハッシュ値αを、受信部31aに送信する。また、送信方法は、受信部31aにハッシュ値を送信できれば、特に限定されるものでなく、有線若しくは無線であってもよい。
受電部30は、図4に示すように、配電線16を介して、配電される電力W1〜W3のうち電力W1に入力される認識信号D1´の複号化を行う複号化部31と、複合化された認識信号D1から認識信号A〜Cを読み取る信号読取部32と、電力W1における各発電部10から発電された各電力w1〜w3が占める割合を算出する算出部35と、算出部35により算出された電力w1〜w3が占める割合を表示部36とを備える。なお、受電部30は、特許請求の範囲に記載される「電力受電装置」に相当する構成である。
第2変調部31bは、受信部31aが受信したハッシュ値αを基に、図4に示すように、認識信号D1´(Y1=A´sin(Xt−α)+B´sin(2Xt−α)+C´sin(3Xt−α)(V))の位相を早めて変調し、認識信号D1(Y1=A´sinXt+B´sin2Xt+C´sin3Xt(V))を生成する。
ここで、認識信号入力部12A〜12Cにより入力された認識信号A〜Cは、変圧部22により変調している。よって、火力発電共振回路部は、変調後の認識信号Aであるy1(=sinXt)に対応する共振回路であり、また、火力発電共振回路部は、変調後の認識信号Bであるy2(=sin2Xt)に対応する共振回路であり、原子力発電共振回路部は、変調後の認識信号Cであるy3(=sin3Xt)に対応する共振回路である。
これによれば、例えば、電力W1に変調後の認識信号A(y1=sinXt)が入力されていれば、火力発電共振回路部が共振し、変調後の認識信号Aであるy1の電圧が上昇する。ここで、上昇する電圧値は、変調後の認識信号Aであるy1の電圧値Aの大きさに比例する。なお、共振回路部33の末端側には、図4に示すように、電源装置が設けられており、この電源装置に電気機器製品を電気的接続することにより、電力を使用することができる。
なお、共振回路部33は、構成する火力発電共振回路部と火力発電共振回路部と原子力発電共振回路部が、変調後の認識信号A〜Cを共振させることができるように、予め認識信号A〜Cを共振させるため共振数のデータとそのデータを記憶する記憶部を備えていてもよい。
具体的には、共振回路部33を構成する火力発電共振回路部と水力発電共振回路部と、原子力発電共振回路部とで計測された電圧V1〜V3の値から、電力W1の電圧V0の値を引き、共振回路部で共振により上がった電圧V1´〜V3´を算出する。次に、電圧V1´〜V3´の対比を行う。
これにより、電力W1に入力された認識信号A〜Cの電圧値の対比値である、A´:B´:C´(V)を算出することができる。そして、この対比値であるA´:B´:C´は、火力発電部10Aと水力発電部10Bと原子力発電部10Cとが発電する電力w1〜w3に比例している。つまり、算出部35により算出された対比値は、電力W1の中で、電力w1〜w3のそれぞれが占める割合である。
まず、火力発電部10Aにおける火力発電装置11Aが発電を行う。同様に、水力発電部10Bにおける水力発電装置11Bと、と原子力発電部10Cにおける原子力発電装置11Cにより発電を行う。
ここで、火力発電装置11Aにより発電された電力w1は、100万kWであるとし、水力発電装置11Bにより発電された電力w2は、60万kWとし、原子力発電装置11Cにより発電された電力w3は、40万kWとする。
つぎに、認識信号入力部12A〜12Cは、電力w1〜w3に、認識信号A〜Cを入力する。ここで、火力発電装置11Aと水力発電装置11Bと原子力発電装置11Cが発電した電力量の比は、5:3:2である。よって、認識信号Aは、y1=5sinxt(V)であり、認識信号Bは、y2=3sin2xt(V)であり、認識信号Cは、y3=2sin3xt(V)となる。
つぎに、火力発電部10Aと水力発電部10Bと原子力発電部10Cにおいて発電された電力w1〜w3は、図3に示すように、変電部20の合成部21に送電される。そして、合成部21が電力w1〜w3を合成し、電力Wが生成される。
ここで、総電力はW200万kWであり、電力w1〜w3のそれぞれが占める割合は、w1:w2:w3=5:3:2である。また、認識信号A〜Cの合成後の認識信号Dは、Y=5sinxt+3sin2xt+2sin3xt(V)となる。
つぎに、変圧部22により、電力Wを変電し、電力W1〜W3の三相交流を生成する。また、電力Wに入力された認識信号Dも電圧比を保ったまま変電される。ここで、電力W1に入力された認識信号D1は、Y1=5gsinXt+3gsin2Xt+2gsin3Xt(V)となる。なお、認識信号D1に示される「g」は変数である。また、電力W2、W3に入力される認識信号D2、D3の説明は省略する。
次に、暗号化部23のハッシュ値生成部24は、電力W1に入力された認識信号D1から、ハッシュ値αを算出する。そして、第1変調部25が電力W1に入力された認識信号D1のハッシュ値αの分だけ、位相を遅れるように変調するとともに、送信部26は、ハッシュ値αを受信部31aに送信を行う。これにより、電力W1に入力された認識信号D1´は、Y1´=5gsin(Xt−α)+3gsin(2Xt−α)+2gsin(3Xt−α)(V)となる。
変電部20により変電された電力W1〜W3は、配電線16を介して、受電部30の複号化部31に配電される。
まず、第2変調部31bは、配電された電力W1〜W3を受電する。また、受信部31aは、送信部26から送信されたハッシュ値αを受信し、ハッシュ値αを第2変調部31bに送信する。
そして、第2変調部31bは、配電された電力W1に入力された認識信号D1´を、ハッシュ値αを基に変調を行う。これにより、電力W1に入力された認識信号D1´は、Y1=5gsinXt+3gsin2Xt+2gsin3Xt(V)となる。
そして、信号読取部32の共振回路部33は、電力W1に入力された入力認識信号D1を共振回路において共振させる。
具体的には、共振回路部33の火力発電共振回路において、Y1の5gsinXtに相当する波形が共振し、共振回路部33の水力発電共振回路において、Y2の3gsin2Xtに相当する波形が共振し、共振回路部33の原子力発電共振回路において、Y3の2gsin3Xtに相当する波形が共振することとなる。
電圧計測部34は、電力D1の電圧V0を計測するとともに、共振回路部33の火力発電共振回路と水力発電共振回路と原子力発電共振回路の電圧V1〜V3を計測する。ここで、図5に示すように、電圧V0は100Vであり、電圧V1は200Vであり、電圧V2は160Vであり、電圧V3は140Vである。
算出部35は、電圧計測部34により計測された電圧V0〜V4を基に、共振による電圧の上昇値を算出する。具体的には、共振した場合の電圧V1〜V3の値から共振していない状態の電圧値であるV0の値を引いて共振による上昇値V1´〜V3´を求める。なお、上昇値V1´〜V3´は、図5に示すように、上昇値V1´は100Vであり、上昇値V2´は60Vであり、上昇値V3´は40Vである。
つぎに、算出部35は、共振により上昇値V1´〜V3´を対比し、対比値を求める。なお、対比値は、図5に示すように、V1´:V2´:V3´=5:3:2である。
以上より、算出部35によって、認識信号A〜Cの設定された電圧A´:B´:C´(V)の比を導出することができる。
そして、算出部35に算出された対比値(A:B:C=5:3:2)を表示部36に表示する。
これにより、火力発電部10Aで発電された電力が5割を占めることを認識することが可能となる。また、消費した電力の発電に使用したエネルギーが化石燃料であることを認識することが可能となる。
また、利用者は、発電方法を知ることができるため、使用する電力に利用されたエネルギーについても知ることが可能となり、使用する電力がCO2を発生する火力発電により発電された電力を使用しているか否かについての認識が可能となる。
つまり、実施形態の電力システム1によれば、グリーンエネルギーのみを使用していることを需要者が認識できるとともに、CO2Zero Emissionを証明することが可能となる。
たとえば、表示装置36には、使用する家庭用電気機械器具の消費する電力が入力されると、算出部が算出した対比値から、その家庭用電気機械器具の発電方法別の消費電力を算出し表示する機能を有していてもよい。
この場合、認識信号入力部12A〜12Cは、認識信号Aの周波数と認識信号B、Cとが異なる周波数であって、かつ、認識信号B、Cが同じ周波数であればよい。また、共振回路部33は、認識信号Aと、認識信号B、Cとの2種類に共振できればよい。
2 需要所
10、10A〜10C 発電部
11、11A〜11C 発電装置
12、12A〜12C 認識信号入力部
15 送電線
16 配電線
20 変電部
21 合成部
22 変圧部
23 暗号化部
24 ハッシュ値生成部
25 第1変調部
26 送信部
30 受電部
31 複号化部
31a 受信部
31b 第2変調部
32 信号読取部
33 共振回路部
34 電圧計測部
35 算出部
36 表示部
Claims (5)
- 複数の発電部と、電力線を介して前記発電部のそれぞれから送電される電力を合成するとともに変電し、電力を消費する需要所に電力を配電する変電部と、電力線を介して需要所に配電される電力を受電する受電部と、を備える電力システムであって、
前記発電部のそれぞれは、
前記複数の発電部のうち、いずれの発電部で発電された電力であるかを示すため、前記変電部に送電する電力の大きさに比例した電圧値を有し、かつ、前記発電部ごとに異なる周波数を有する認識信号を、前記変電部に送電する電力に入力する認識信号入力部を備え、
前記受電部は、
共振回路部を用いて、電力に入力された認識信号を共振させるとともに、共振により上昇した電圧値を計測する信号読取部と、
受電した電力において、前記発電部のそれぞれが発電した電力の割合である対比値を、計測した前記電圧値から算出する算出部と、
前記算出部が算出した対比値を表示する表示部と、を備えることを特徴とする電力システム。 - 前記変電部は、前記認識信号を暗号化する暗号化部を備えるとともに、
前記受電部は、暗号化した前記認識信号を複号化する複号化部を備えることを特徴とする請求項1に記載の電力システム。 - 複数の発電部が、変電部に送電する電力に、前記複数の発電部のうち、いずれの発電部で発電された電力であるかを示すため、認識信号を入力する認識信号入力部を有し、前記認識信号入力部が、変電部に送電する電力の大きさに比例した電圧値で、かつ、前記発電部ごとに異なる周波数を有する認識信号を、前記発電部のそれぞれが発電した電力に入力するとともに、前記変電部が、前記認識信号を入力した電力を合成するとともに変電し、電力を消費する需要所に配電した電力を受電する電力受電装置において、
共振回路部を用いて受電した電力に入力された認識信号を共振させるとともに、共振により上昇した電圧値を計測する信号読取部と、
受電した電力において、前記発電部のそれぞれが発電した電力の割合である対比値を、計測した前記電圧値から算出する算出部と、
前記算出部が算出した対比値を表示する表示部と、を備えることを特徴とする電力受電装置。 - 複数の発電方法により電力を発電する発電工程と、
前記発電工程により発電された電力を合成する電力合成工程と、
前記電力合成工程により合成した電力を変電する変電工程と、
前記変電工程により変電した電力を消費する需要所に電力を配電する配電工程と、
前記配電工程により配電した電力を前記需要所で受電する受電工程と、を含む電力伝送方法において、
前記発電工程は、
前記複数の発電方法のうち、いずれの方法により発電された電力であるかを示すため、前記発電した電力の大きさに比例した電圧値を有するとともに、かつ、発電方法ごとに異なる周波数を有する認識信号を、前記発電工程により発電された電力に入力する工程を含み、
前記受電工程は、
共振回路部を用いて配電された電力に入力された前記認識信号を共振させる工程と、
前記共振により上昇した電圧値を計測する工程と、
配電された電力において、前記発電方法ごとに発電した電力の割合である対比値を、前記計測した電圧値から算出する工程と、
前記算出する工程で算出された対比値を表示する工程と、を備えることを特徴とする電力伝送方法。 - 前記認識信号が入力した電力を合成するとともに変電する工程において、
前記変電した電力に入力する認識信号を暗号化する工程を含み、
配電された電力に入力された前記認識信号の周波数に共振させる工程において、
前記共振させる認識信号を複号化する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の電力伝送方法。
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