JP5612920B2 - 多端子型電力変換装置と電力システムならびにその制御プログラム - Google Patents
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Description
第1に、BTB型連系装置では連系する電力系統の数の2乗に比例するオーダーの連系装置が必要となる。
第2に、その間で協調制御をおこなう必要があるが、これは変換器数の増大のみならず、設置時期やメーカーの異なる装置間での協調制御という困難な課題を生み出す。
第3に、複数の電力系統を連続して電力融通する場合、電力が通過するだけの電力系統では電力変換が2度行われ、変換損失が大きくなるという問題がある。
第4に、電力母線に故障が発生すると、その電力系統を経由する電力融通ルートはすべて停止し、健全な電力系統にまで波及するという問題がある。
第1に、複数の電力系統間で電力融通を行うためには、ネットワークのルートが増えるにつれ、通信システムも複雑化し、高額な初期投資と保守費用が必要となる。
第2に、信頼度を維持しなければならない通信ルートや通信機器が膨大になり、改造や新増設と対応が困難になる。
第3に、任意の電力機器から別の電力系統内の任意の電力機器に電力を融通するという新しいコンセプトを実現することは、従来の通信方法では、設備対応の困難さや初期投資の大きさ、保守コストの増大といった課題がある。
第1に、このような電力融通を行う際、従来の方法では、中央指令装置が必要であり、中央に情報を集める手段と、その通信回路、さらに指令を発信する手段が必要である。
第2に、電源系統の信頼性の重要さに鑑み、二重化などの措置が必要である。
第3に、分散した複数の電力系統システムが常に再編され増大していくような新しい電力システムにおいては、このような従来の方法では膨大な設備投資と間断のない保守対応が発生し、ネットワーク管理者の負担が膨大になる。
(1)高速通信回線で時刻同期をとる。
(2)GPSや電波時計など外部の時計データを元に該当電力変換器の制御回路の時刻を合わせる。
(3)電力回路を流れる電流波形や、電力回路に印加される電圧波形を使って同期をとる。
(2)の方法は、GPSや電波時計のデータが取得できなかった場合、信頼性が落ちる。またデータ取得は連続ではなく、通常間欠的に行われるため、取得と取得の間は、自己の持つ時計機能で時刻を判定する必要がある。このため、やはり信頼性が高いとは言えない。インターネットの世界では、Network Time Protcol(NTP)が知られている手順であるが、通信回線の遅れ分を補正して同期をとっており、その誤差の信頼性は十分とはいえない。
(3)の方法は、電力回路を流れる電流も電圧も光と同じ速度で伝搬しているので、時刻のずれは基本的に考えなくてもよく、優れた方法であるといえる。しかし、この電流波形や電圧波形(以下、電気波形と呼ぶ)の伝達しうる情報量は小さく、電力変換の開始時刻、終了時刻、電力変換の大きさ、価格、発電ソース、電力送電元、経由地等の情報を十分に伝えきれない。
課題は、電気の識別を行い、その記録を一元管理できるようにすることである。
課題は、すべての電力機器に共通のソフトウェアとし常に最新のものになるような電力システムを提供することにある。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の多端子型電力変換器において、前記電力貯蔵装置に貯蔵された第1の電力と同量の第2の電力が他の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵されている場合、前記電力取引用記録装置に記録された前記第1の電力の電力融通プロファイルを前記データターミナルエンドで受信した前記第2の電力の電力融通プロファイルに書き換え、前記他の多端子型電力変換器の電力取引用記録装置に記録された前記第2の電力の電力融通プロファイルを前記データターミナルエンドから送信された前記第1の電力の電力融通プロファイルに書き換えることにより、前記多端子型電力変換器間で前記第1の電力と前記第2の電力との交換が可能なことを特徴とする。
請求項6に係る発明は、電力システムであって、請求項1乃至5のいずれかに記載の複数の多端子型電力変換器を備え、第1の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵された第1の電力と同量の第2の電力が第2の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵され、前記第1の多端子型電力変換器と前記第2の多端子型電力変換器との間で前記第1の電力と前記第2の電力との交換を行う場合、前記第1の多端子型電力変換器と前記第2の多端子型電力変換器との間で前記第1の電力の電力融通プロファイルと前記第2電力の電力融通プロファイルとを前記データターミナルエンドを介して相互に送受信し、前記第1の多端子型電力変換器の電力取引用記録装置に記録された前記第1の電力の電力融通プロファイルを前記第2の電力の電力融通プロファイルに書き換え、前記第2の多端子型電力変換器の電力取引用記録装置に記録された前記第2の電力の電力融通プロファイルを前記第1の電力の電力融通プロファイルに書き換えることにより、前記第1の電力と前記第2の電力との交換を行うことを特徴とする。
まず、多端子型のAC−DC変換器群を、ACs−DC−ACs(sは複数のAC端子を示す)と表す。このシステム構成が、変電所構内に一体型のシステムとして設置されるため、複数の変換器の直流電圧、電流、制御角などの運転状況の把握や、集中的な制御や保護が容易になる。全変換器を一括で起動停止したり、個々に起動・停止したり、変換器間で電力の過不足が生じないようにする協調制御方式、電力の流れが反転する際に協調して制御する潮流反転方式、故障や事故が起きた時に全体を集中保護するシステムなどが一か所で集中管理できるという利点がある。
また、新たな送電線や、直流連系線を設置することなく、既存の交流送電線に多端子型電力変換装置の外部端子を直接接続することで、隣接する複数の電力系統に対し、電圧、周波数、位相が異なる場合でも、任意の大きさの有効電力を能動的に、1つの系統から複数の系統へ同時に送受したり、複数の系統から複数の系統に送受したりできるようになる。
さらに、電力用半導体素子を使用することにより、従来の遮断器に比べて電力の遮断速度が飛躍的に速まる。これにより、太陽光発電や風力発電が電力需要の大部分を賄うような状況になった場合でも、電力系統を細分化し、電力系統間の接続部に本発明の多端子型電力変換装置を使用することにより、連鎖大停電を引き起こす可能性を小さくすることができる。
まず、多端子型電力変換装置の各入力端子を、中央演算処理装置で統合制御できることにより、接続先の電力系統間の電力融通を統合管理できることにある。
また、別な電力系統間に設置された多端子型電力変換装置との間でも通信回線を通じて、協調制御を行うことができ、多数の電力系統から構成される電力ネットワーク制御を分散型協調制御することができるようになることである。
さらに、情報処理用アドレスに、動的アドレス付加方式を用いていれば、多端子型電力変換装置の起動・停止・更新・新増設・廃止などの変化に対し、通信制御部が自動認識を行うことにより、自動的に新しいIPアドレスを付加してくれるのでネットワーク技術者の負担が軽減される。他方、静的アドレス付加方式を用いていれば、多端子型電力変換装置の起動・停止・更新・新増設・廃止などの変化に対し、通信制御部が自動認識を行うこと機器の運転状況が把握しやすくなる。各方式の採用により、電力ネットワーク構成の変更や増大に対し柔軟に対応できるようになる。
このほか、二つの電力系統間で電力融通取引が発生したとき、その電力変換関連情報と取引関連情報を関連付けて記録することにより、一つの電力融通行為を他の電力融通行為と明示的に区別することが可能になる。
まず、多端子型電力変換装置の任意の二つの入出力端子がそれぞれ接続している二つの電力系統間で同期をとることができた場合、その入出力端子間を直接接続することで、電力変換部分をバイパスすることができ、電力変換損失を削減することができる。
また、停止した電力変換部分を無電圧化して修理や更新を行うことができる。
さらに、同期系統と非同期系統を簡単に切り替えることができるようになり、複数の電力系統の電力ルーティングネットワーク構成を柔軟に変更し、より最適な構成としていくことができる。
まず、多端子型電力変換装置の入出力端子の接続先電力系統に事故があって、その端子を緊急停止した場合、接続された電力貯蔵装置が共通母線に必要な電力を供給・吸収することで、共通母線電圧を安定化し、電気的変動を他の入出力端子を及ぼさないようにすることが可能になる。
また、多端子型電力変換装置の共通母線が直流の場合、電力貯蔵装置が一般的に、充電量が少なくなると端子電圧が下がり、充電量が多くなると端子電圧が上がる特性を持っているため、電力貯蔵装置の直流電圧と共通母線の直流電圧が一致するように設計しておくことにより、自動的に電力貯蔵装置の充電状態を一定の値に保つことができる。
さらに、多端子型電力変換装置の共通母線が直流の場合、電力貯蔵装置により母線電圧を維持するように設計することができ、入出力制御端子の制御を共通母線電圧制御と有効電力制御に区別したり、端子ごとに切り替えたりする必要がなくなり、すべて有効電力制御とすることができる。
多端子型電力変換装置全体が多数の引き出し可能なキャビネット群で構成される一体型キュービクル構成となっている場合、
まず、入出力端子を停止し、キャビネットを引き出すことにより、引き出した回路を無電圧とすることができ、電気的な作業安全確保をはかることができる。
また、キャビネットを引き出すことにより、点検・ロック・交換などに必要な作業スペースを確保することができ、物理的な作業安全確保をはかることができる。
さらに、引き出すことにより、情報ネットワークも切断されるように設計されている場合は、他の多端子型電力変換器に当該回路が使用不能になったことを、自動的に伝えることができる。
第1に、巨大化した同期電力系統を、一気に改変するのではなく、本発明の多端子型電力変換装置を段階的に導入し、部分的に非同期接続に代えていくことにより、無理なく細分型電力システムに移行して行ける。
第2に、その際に新たな送電線や、直流連系線を多数建設する必要がなく、既設の交流送電線を利用できる上、後述するようにその稼働率を飛躍的に上げることができる。
第3に、これらにより、細分化した電力系統内の変動をその中で抑制して他の系統に影響を与えないようにできるうえ、必要に応じて、複数の電力系統から計画的電力供給を受けることができる。
第4に、いずれかの電力系統で事故が起きても、その影響が連鎖的に拡大し、広域停電に発展するメカニズムを本発明の多端子型電力変換装置で遮断することができる。
これらにより、大量の再生可能エネルギー電源を導入し、化石燃料依存から脱却するための電力システムの基礎を構築することができる。
第1に、電力取引要求を、インターネットメールのようにやり取りできるため、中央市場型に限らず、インターネットで実現されているオークション、媒介取引、個別取引などの電力取引が可能になる。
第2に、多端子型電力変換装置により複数の電力系統を経由しながら電力を能動的に、送電元から受電先へ送り届けることができる。
第3に、電力取引要求と融通電力に関する情報は、経由した多端子型電力変換装置の記憶装置に関連付けて記録され、電力損失の把握など含め、電力市場取引の基礎データとすることが可能になる。
第4に、複数の電力取引を組み合わせ、送電量を圧縮する電力圧縮融通や、時間要素と発電要素を電力貯蔵装置でシフト制御することにより、実際に電力を融通しない仮想取引や、他の価値を付加した証書取引、天候予想などを組み合わせた先物取引、これらを組み合わせたデリバティブなどの電力派生型金融商品を生み出すことができる。
第1に、発展途上国では、すでに地域単位で、電圧も周波数も異なる分散型電力系統が成立しているので、近隣の電力系統との間に短距離の送電線を設置して多端子型電力変換装置の入出力端子を介して接続すれば相互に非同期な電力融通を開始することができる。
第2に、非同期接続であれば、必要に応じて増設して行くことができ、地域単位の電力系統規模の成長度合いに見合った非同期融通設備の段階的構築が可能になる。
第3に、他の電力系統からの融通ルートが増加するにつれ、自電力系統での電圧・周波数調整のための供給予備電源設備を過剰に保有しなくて済むようになる。
第4に、以上のような発展方法により、発展途上国においては、大規模発電所と長距離送電線による従来型の電源開発ではなく、分散型電力系統の非同期連系ネットワークが構築され、太陽光発電や風力発電のような自然エネルギーを大量導入しても、大規模連鎖停電を起こさない信頼性の高い電力システムを構築できる。
通常、送電線は2回線で1組とされ、1回線が遮断された時でも100%の電力が送電できるように、それぞれの送電線が100%定格となっている。従って2回線運用時は、それぞれ50%運用となり、設備利用率は最大50%となる。しかも、同期系統では送電線のインピーダンスの分布により、電力潮流が一義的に定まってしまう。これをここでは受動的電力潮流と呼ぶ。送電線の定格容量は、長期見通しにおける電力潮流分布で想定される受動的な最大潮流をもとに設計するため、定格を満たす潮流が流れることはまれであり、年間を通じた設備の平均稼働率は50%を大幅に下回る。一方、電力変換装置は、能動的に必要な大きさと方向の電力潮流を流すことができる。
したがって、本発明の多端子型電力変換装置の入出力端子を2回線送電線のそれぞれの回線に独立に接続することにより、以下の効果が見込める。
まず、多端子型電力変換装置の入出力端子は独立にかつ能動的に目的とする大きさの電力を送電線に送り込むことができるので設備利用率をそれぞれ最大100%まで上げることができる。
また、独立接続箇所ごとに2回線の入力ができるので、別ルートからそれぞれ100%ずつ、合わせて200%の電力を受け取ることが可能になる。
さらに、電力変換器により能動的に電力を送り込めるので年間を通じた2回線送電設備の平均稼働率を最大200%まで上げることが可能となる。
第1に、重畳型電力送電の発明の効果は、他の電力系統に送る電力に上乗せして他の電力系統を経由して目的の変電所に電力を送ることができることにより、目的の電力系統までの直通の送電ルートがなくても必要な電力を送ることができる。
第2に、タイムシェアリング送電の発明による効果は、個々の電力系統に送る電力の総和が電力変換器の容量の大きさに制限される重畳型電力送電に比べて、タイムシェアリング送電の場合には一つ一つの電力を電力変換器の最大定格容量まで大きくすることができる。
第3に、複数ルート送電の発明による効果は、同期系統の場合にはループ電流や横流が発生し、送電ネットワークのインピーダンスによってきまる受動的な電力配分になってしまうのに対し、本発明の多端子型電力変換装置を用いれば、多数の系統から一つの電力系統に送られる電力がそれぞれ非同期であるので、お互いに干渉せずにすべてを受け取ることができ、能動的に電力を送りこめる。
第4に、電力圧縮融通の発明は、複数の電力系統間における多数の電力融通要求の時間的制約や大きさの制約を調整することにより、実際の電力変換量を圧縮することができる。これにより電力システム全体の電力変換ならびに電力融通に伴う電力損失を小さくすることができる。
第5に、仮想電力取引の発明は、電力変換装置を使用することにより、送電線が接続していない電力系統間や、あるいは送電線が接続していても実際の送電を行わない方法で電力を融通できる。これにより証書取引、先物取引やこれらを組み合わせた派生金融商品を生み出すことができる。
まず、通常の同期系統では発電機とは別に専用の無効電力供給装置が必要であったが、本発明の多端子型電力変換装置は、一つの装置で有効電力と無効電力の双方を供給することできる。
また、通常の同期系統では、複数のコンデンサーを段階的に投入する無効電力供給装置が主流であったが、本発明の多端子型電力変換装置は、無段階の無効電力供給装置として機能し、系統の電圧維持を精度よく行うことができる。
さらに、本発明の多端子型電力変換装置は、有効電力と無効電力の大きさと方向を、独立に、自在に、供給することができ、電力システムの安定化を図ることができる。
まず、巨大な同期系統を多端子型電力変換装置で非同期に分離するので、小さな送電事故を起点とする連鎖型大規模停電を抑制することができる。
また、変動の多い自然エネルギー電源による電圧変動、周波数変動に起因する部分的系統停止を起点とする連鎖型大規模停電を抑制することができる。
さらに、連鎖型大規模停電を抑制できるために自然エネルギー導入量を拡大することができ、よって化石燃料依存度を低減し、温室効果ガスの削減に寄与することができる。
第1に、あらかじめ時刻同期用電子情報で、後ほど送られてくる時刻同期用電気波形の持つ意味を伝えておくことにより、該当電気波形を検出した際の動作の準備をしておくための時間的余裕を確保することができる。
第2に、複数の多端子型電力変換器に、協調した時刻同期用電子情報を伝えておくことにより、複数の電力変換器の電力変換動作を同期させて行うことができるため、複数の多端子型電力変換器を経由して電力を遠方に融通することができる。
第3に、電気波形と電子情報の組み合わせによることにより、電気波形はシンプルなものでよくなり、使用可能な電気波形とその実現方法の自由度が高まる。
第4に、電気波形と電子情報の組み合わせによることにより、電子情報の時間的制約が小さくなり、使用可能なデータ回線や通信手段の自由度が高まる。
第5に、電気波形と電子情報の組み合わせによることにより、送電線などの電気回路の健全性を、電子情報で知ることができ、逆に電子情報回路の健全性を電気波形で知ることができ、回路と情報の健全性自己診断が自動化できる。
第6に、電気波形と電子情報の双方とも手法の自由度が高まるため、通信事業者や電力変換器メーカーの事業参入機会が拡大し健全な競争が生まれる。
まず、時刻同期用電気波形が電流の場合、多端子型電力変換装置の電力変換器そのもので作り出すことができ、大きさ、位相、タイミングを組み合わせて多様な電気波形を作ることができる。
また、電気波形信号授受の段階で、電力変換器とその制御システムの動作確認を行うことになるので、異常を速やかに検出し、事故を未然に防ぐことができる。
さらに、制御システムを含む電力変換器の電力変換用設備が、そのまま電気波形作成設備を兼ねるため、追加設備が不要となり経済性が高い。
第1に、時刻同期用電気波形が電圧の場合、電流リアクトルやACフィルターなどをバイパスする回路を追加すれば、多端子型電力変換装置の電力変換器そのもので作り出すことができる。
第2に、電力変換器で作られた電圧情報は、数kHzから十数kHzの周波数を持ち、電流による電気波形に比べて、情報量を多くすることができる。
第3に、電力変換器以外の設備で時刻同期用電気波形を作る場合は、送電線に電圧波形を付加する装置を追加すれば、より情報量の多い電気波形とすることができる。
第4に、電力変換器以外の設備で時刻同期用電気波形を作る場合は、時刻同期用電子情報も同じ送電線を使うことができ、電子情報用通信路を新たに設置する必要がなくなる。
第5に、送電線が高電圧であるため、電子情報のセキュリティが高まる。
電力変換器以外の設備が電力線搬送通信設備の場合は、送電線に高周波電圧波形を乗せて作成する場合は、設備と制御を共通化できるメリットがある。電力線搬送方式の場合、通信路と電線路を物理的に同じものにすることができ、新しい電線路ができても新たな通信路を施設する必要がなくなるうえ、線路の健全性の確認が自動的に行えるなどのメリットもある。
まず、あらゆるユーザーや事業者が、電力の売買に関して銀行通帳のような取引簿や複式簿記のような仕訳を通じ、他の電力取引と区別して、電力の取引を記録することができるようになる。
また、この記録可能性により、電力を識別することができるようになるため、電力そのものの価値に加え、風力発電や太陽光発電、石油火力、原子力など発電ソースの違い、発電事業者の違い、貯蔵事業者の違いから生まれる付加的な価値を有するようになる。
さらに、CO2価値、RPS価値、グリーン電力価値、など政策的につくられる価値も有するようになる。
その他に、これらの電力価値、付加的価値、政策的価値に加え、それらの価値から派生するデリバティブ商品、天候や風況予想と組み合わせた保険商品も価値を生み出し、それらの取引市場が生まれる可能性がある。
まず、電力量を正確に測定するためのハードウェア市場が生まれ、それを収集し、電力損失を加味して一元管理する認定するソフトウェア市場が生まれる。
また、多様な電力取引を決済し、電力損失を最小化して利益につなげるようなサービスを提供する組織とそのビジネスが生まれる。これは、金融における銀行機能のような形態になる。
さらに、電力取引の市場に加えて、その付加価値を分離して取引する市場が生まれる。これは金融における証券機能のような形態になる。
まず、多端子型電力変換装置全体システムを制御するプログラムは、従来のような一品生産主義にとってかわり、標準化が行われ、学習効果を得て、より優れた製品に成長していくことにより、大きな経済効果が生まれる。
また、多端子型電力変換装置の入出力端子、電力変換回路、制御回路、通信回路、計測回路、保護回路のドライバーソフトウェアが開発されることにより、異なる製品でも多端子型電力変換装置に組み込むことができるようになり、多数の事業者の事業参入機会が拡大する。
さらに、複数の多端子型電力変換装置を連系協調して制御するプログラムは、連鎖停電事故防止のようなハード面から、電力取引のようなソフト面まで幅広い内容を取り扱うものとなり、すそ野の広い産業を生み出す。
まず、電力システムを制御するプログラムが、多くの事業者が開発することによって、ばらばらなものになりがちであるのに対し、基本オペレーティングシステムを共通にすることにより、全体システムを同じ思想を持って制御できるようになる。
また、基本オペレーティングシステムとドライバーの組み合わせにより、電力用機器から家電製品まで幅広い産業に共通の最低限のオペレーションプロトコルが一元管理できる基盤ができる。
さらに、通信システムを通じて、基本オペレーティングシステムとドライバーのバージョンアップを図り、つねに最新の技術を取り込める仕組みを構築できる。
図2(A−1)入出力端子過電流保護回路:各入出力端子において個々の設定電流以上に電流が流れた時に、A入出力端子においてはゲートブロックと遮断器開操作、B入出力端子においては遮断器開操作を行う入出力端子保護回路。
図2(A−2)直流母線保護回路:各A入出力端子の直流部に直流電流計を設置し全端子電流総和がゼロでなくなった時に、時限を以て全電力変換器のゲートブロックを行う電力変換器直流母線保護回路。
図2(A−3)多端子型電力変換装置保護回路:電力系統の接続する各入出力端子受電部に電力計を設置し全端子電力総和がゼロでなくなった時に、時限を以て入出力端子全遮断器を開操作する多端子型電力変換装置保護回路。
図2(B−1)、図2(B-2)は、事故時の入出力端子切り替えを例示している。図2(B−1)のように1番上の端子から2番目の端子に電力融通を行っているとき、図2(B-2)のように、一番上の端子が、過電流などを含む事故を起こした時、速やかにこの回路の電力変換器のゲートブロックをかけて電力を停止し、4番目の端子から2番目の端子に電力を供給するように切り替えることができる。さらに、事故のあった入出力端子だけを遮断器8や断路器9で切り離し、他の入出力端子で電力融通を継続することが可能である。事故のあった入出力端子も、復旧次第、運転再開が可能なシステムとなっている。ゲートブロックだけで異常が復旧する場合には、不要な遮断を行わずに初期状態に戻すことが可能である。
これらにより共通母線に必要な電力を供給したり、過剰な電力を吸収したりすることができる。
図7では、上から4番目の入出力端子が多端子型電力変換装置1から引き出されている状態を示す。
断路器は、引き出すことで断路することを兼ねる構造としてもよい。遮断器はゲートブロックで代用することも可能であり、その場合図中の断路器9と遮断器8は不要とすることもできる。
これは上流から下流へ電力を流す同期系統の際に上流が停電しているのにもかかわらず、下流に電圧があって、作業員が気付かずに感電する事故があることから問題になる現象である。
本発明が提案する電力システムでは、電力供給ルートが複数あるので、単独運転になりにくく、各電力系統が同期していなくても電力を融通できる非同期連系となっているので、上流にも下流にも電圧がある。作業安全は無電圧確認という原則で実施すればよい。
I=ΔV/jωL=(V−V・ejθ)/jωL
となり、ノードcに流入する複素電力は、ノードa、b、dの3方向から同じ大きさのI
が流れ込むので以下の通りとなる。
P+jQ=V・3・I* (ただし、I*はIの共役複素数)
=V・3・V(1−e−jθ)/(−jωL)
=3・(V2/ωL)・j(e−jθ−1)
=3・(V2/ωL)・sinθ+j・3・(V2/ωL)・(cosθ-1)
とすると、その両端にΔVの電圧差が発生する。すなわち、Vinv=Vx・e(jωct+φ)、Vc=V・ejωct、ΔV=Vc−Vinvとすれば、
リアクトルLを流れる電流Iは、
I=ΔV/jωL= (V−Vx・ejφ)/ jωL
また、授受できる電力は、
P+jQ=V・I*
=V・(V−Vx・ejφ)/(−jωL)
=V・Vx・sinφ/ωL+j・(V2−V・Vx・cosφ) /ωL
となる。
この発明により、電力線上に現れる電気波形の持つ比較的少ない情報と、その意味を説明する多量の電子情報とを組み合わせて、複数の電力変換器を同時に同じ大きさで動作させたり、停止させたり、途中で大きさを変更させたりすることが可能になる。
この電圧と直列リアクトルを挟んで接続される電力系統との間で周波数を同期させ、若干の位相差を付けることにより、目的の電流を送り込んだり、引き込んだりすることができる。
このパーツは、3種類あり、出力のみのパーツ、入力のみのパーツ、入出力を持ち損失を有するパーツ(融通パーツと呼ぶ)である。
図21では、電力系統1から、出力が出るところを、出力パーツで表し、変換器での損失を融通パーツで表し、送電線での損失を融通パーツで表し、電力系統2への入力を入力パーツで表している。
これらのパーツ表記により、ある電力融通ルートでの電力融通は、単純なパーツの和で表されるので、複数の電力融通が重なり合うケースにおける損失の分担もパーツに分離することで容易に表記できる。
まず、これは、多数の多端子型電力変換装置が連系して協調動作する「電力システム」の共通のソフトウェアとなる。
また、適宜リモートバージョンアップすることにより経済性と利便性上の課題も解決するプログラムを提供するものとなる。
さらに、電力取引の基本となる、電力量計の校正と異常検出手続きは、基本オペレーティングシステムの根幹アルゴリズムとなる。
そのほか、電力損失最小化アルゴリズムも基本オペレーティングシステムの根幹となる。
3 電力系統
4 電力機器単独系統
5 基幹電力系統
6 電力母線
7 連系電線路
8 遮断器
9 断路器
10 双方向電力変換器
11 電力線搬送バイパス付変圧器
12 電力機器制御端末装置
13 電力線搬送通信端局
14 IPアドレス
15 BTB型電力変換器
16 電圧・電流・電力・電力量測定器
17 キャパシター
18 共通直流母線
19 リアクトル
20 電力系統ノード
21 電力系統リンク
22 送電線
61 発電装置
62 電力貯蔵装置
101 運転状態双方向電力変換器
102 停止状態双方向電力変換器
161 電力取引用記録装置
201 A入出力端子
202 B入出力端子
203 共通直流母線
Claims (6)
- 双方向に電力変換する複数の自励式電力変換器と、
前記各自励式電力変換器を通過する電圧・電流を測定する電圧・電流測定器と、
前記自励式電力変換器の一方の端子同士を並列に接続する共通母線と、
前記自励式電力変換器に接続された電力貯蔵装置と、
前記自励式電力変換器を介して前記電力貯蔵装置に貯蔵された電力の電力量情報および前記貯蔵された電力の電力融通プロファイルを、前記自励式電力変換器を識別する識別子と関連付けて記録する電力取引用記録装置と、
他の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵された電力の電力量情報および前記他の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵された電力の電力融通プロファイルおよび前記識別子を示す信号を受信するデータターミナルエンドと、
前記データターミナルエンドにおいて受信した前記信号に含まれる前記識別子に対応する前記自励式電力変換器を含む場合、前記信号に従って、前記電力を送受電するように前記識別子に対応する前記自励式電力変換器を制御し、前記記録された電力融通プロファイルを前記他の多端子型電力変換器の電力融通プロファイルに書き換えるよう前記電力取引用記録装置を制御する電力制御システムと、
を備え、前記電力制御システムは、前記電圧・電流測定器で測定された測定値に基づき電圧・電流を算出し、前記共通母線に流入する電力と前記共通母線から送出する電力との総和がゼロとなるよう複数の前記自励式電力変換器を協調して制御し、前記自励式電力変換器の他方の端子が接続された接続先との間で非同期に電力融通するように前記自励式電力変換器を制御することを特徴とする多端子型電力変換器。 - 前記電力融通プロファイルは、取引日時、取引量、発電エネルギー源、発電事業者、貯蔵事業者、価格、電力損失、CO2価値、RPS価値およびグリーン電力価値の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の多端子型電力変換器。
- 前記データターミナルエンドは、前記電力貯蔵装置に貯蔵された電力の電力量情報および前記貯蔵された電力の前記電力融通プロファイルを示す信号であって、前記他の多端子型電力変換器が前記他の電力貯蔵装置の電力取引用記録装置に記録された前記他の多端子型電力変換器の電力融通プロファイルを前記電力融通プロファイルに書き換えるための信号を、前記識別子に基づき前記他の多端子型電力変換器のデータターミナルエンドへ送信することを特徴とする請求項1又は2に記載の多端子型電力変換器。
- 前記電力貯蔵装置に貯蔵された第1の電力と同量の第2の電力が他の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵されている場合、前記電力取引用記録装置に記録された前記第1の電力の電力融通プロファイルを前記データターミナルエンドで受信した前記第2の電力の電力融通プロファイルに書き換え、前記他の多端子型電力変換器の電力取引用記録装置に記録された前記第2の電力の電力融通プロファイルを前記データターミナルエンドから送信された前記第1の電力の電力融通プロファイルに書き換えることにより、前記多端子型電力変換器間で前記第1の電力と前記第2の電力との交換が可能なことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の多端子型電力変換器。
- 双方向に電力変換する複数の自励式電力変換器と、
前記自励式電力変換器を通過する電圧・電流を測定する電圧・電流測定器と、
前記自励式電力変換器の一方の端子同士を並列に接続する共通母線と、
前記自励式電力変換器を介して他の多端子型電力変換器に送電する送電電力と他の多端子型電力変換器から受電する受電電力との取引日時および取引量を含む電力融通プロファイルを、前記自励式電力変換器を識別する識別子と関連付けて記録する電力取引用記録装置と、
他の多端子型電力変換器の前記電力融通プロファイルおよび前記識別子を示す信号を受信するデータターミナルエンドと、
前記データターミナルエンドにおいて受信した前記信号に含まれる前記識別子に対応する前記自励式電力変換器を含む場合、前記信号に従って、前記識別子に対応する前記自励式電力変換器を制御する電力制御システムであって、前記電力融通プロファイルおよび前記識別子に基づき、同一時刻に同一の他の多端子型電力変換器に対して前記送電電力と前記受電電力との両方が存在すると判定できた場合、前記送電電力と前記受電電力との差分についてのみ送電又は受電するよう前記自励式電力変換器を制御する電力制御システムと、
を備え、前記電力制御システムは、前記電圧・電流測定器で測定された測定値に基づき電圧・電流を算出し、前記共通母線に流入する電力と前記共通母線から送出する電力との総和がゼロとなるよう複数の前記自励式電力変換器を協調して制御し、前記自励式電力変換器の他方の端子が接続された接続先との間で非同期に電力融通するように前記自励式電力変換器を制御することを特徴とする多端子型電力変換器。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の複数の多端子型電力変換器を備え、
第1の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵された第1の電力と同量の第2の電力が第2の多端子型電力変換器の電力貯蔵装置に貯蔵され、前記第1の多端子型電力変換器と前記第2の多端子型電力変換器との間で前記第1の電力と前記第2の電力との交換を行う場合、前記第1の多端子型電力変換器と前記第2の多端子型電力変換器との間で前記第1の電力の電力融通プロファイルと前記第2電力の電力融通プロファイルとを前記データターミナルエンドを介して相互に送受信し、前記第1の多端子型電力変換器の電力取引用記録装置に記録された前記第1の電力の電力融通プロファイルを前記第2の電力の電力融通プロファイルに書き換え、前記第2の多端子型電力変換器の電力取引用記録装置に記録された前記第2の電力の電力融通プロファイルを前記第1の電力の電力融通プロファイルに書き換えることにより、前記第1の電力と前記第2の電力との交換を行うことを特徴とする電力システム。
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