JP5951747B2 - 電力系統制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統制御装置に関する。

近年、太陽光発電や風力発電の普及に伴い、複数の事業者が同一の電力系統に対して電力供給を行うケースが増加している。電力系統の運用にあたっては、瞬時、瞬時で電力の需要量と供給量を一致させる必要があるため、複数の事業者で電力系統を運用する際には、各事業者が誤差の少ない電力供給計画を立案することが要請される。

このような背景にあって、各事業者に対して、３０分毎に、電力供給量の計画値と、実際に供給した電力供給量の実績値を一致させることが要請されるようになっており、これを達成するためのマネージメントシステムも、種々検討がなされている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−２４６４８１号公報

しかし、電力系統の運用にあたっては、電力の需要量と供給量をバランスさせることのみならず、下位系統の配電線における電圧変動等も考慮する必要があり、画一的に、電力系統の上位系統における発電機の発電量を増減させるという制御を行うだけでは、電力品質の悪化を招くこととなる。又、単位時間ごとに電力の供給量の増減を行うため、一定の制御応答性が求められる。

そこで、本発明は、上記の問題点を解消するとともに、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差を調整可能とする電力系統制御装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、配電線に供給する電力供給量を監視し、各単位時間が経過する前の第１のタイミングで、当該単位時間において前記配電線に供給している電力供給量の実績値と、当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値と、に基づいて、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する計画誤差算出部と、前記配電線の各地点の電圧を監視する電圧監視部と、各単位時間あたりの前記配電線に供給する電力供給量の実績値が、対応する単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値に近づくように、前記第１のタイミング後、当該単位時間内に、前記計画誤差となり得る電力供給量を補うように複数の蓄電池を充放電させる調整指示部と、を備え、前記調整指示部は、前記複数の蓄電池夫々の充放電可能量及び前記配電線への接続位置と、前記配電線の各地点の電圧と、前記計画誤差となり得る電力供給量と、に基づいて、前記複数の蓄電池を充放電させたときの前記配電線の各地点の電圧が所定の許容範囲に収まるように、当該単位時間内に前記計画誤差となり得る電力供給量を補うための調整計画を算出し、当該調整計画に従って前記複数の蓄電池を充放電させることを特徴とする電力系統制御装置である。
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明に係る電力系統制御装置によれば、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差をなくす、又は少量に低減することができる。特に、配電線に接続された複数の蓄電池を利用して当該計画誤差の調整を行うことから、配電線の電圧の許容範囲からの逸脱を確実に防止するとともに、迅速な調整を行うことができる。

本発明の第１実施形態における電力系統の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力系統の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力系統制御装置の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力系統制御装置のデータ構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力系統制御装置のデータ構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力系統制御装置のデータ構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における単位時間あたりの電力供給量の計画誤差について説明する図である。 本発明の第１実施形態における単位時間あたりの電力供給量の計画誤差について説明する図である。 本発明の第１実施形態における電力系統制御装置の動作フローを示す図である。 本発明の第１実施形態における電力系統制御装置の動作フローを示す図である。 本発明の第２実施形態における単位時間あたりの電力供給量の計画誤差について説明する図である。 本発明の第２実施形態における単位時間あたりの電力供給量の計画誤差について説明する図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係る電力系統制御装置は、各単位時間（例えば、３０分間隔）あたりの配電線に供給する電力供給量の計画値と配電線に供給した電力供給量の実績値とを一致させるため、各単位時間の経過前（例えば、３０分間うちの２０分経過後）に、その単位時間における発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出し、当該計画誤差となり得る電力供給量を、配電線に接続された複数の蓄電池を充放電させることにより補うものである。特に、本実施形態に係る電力系統制御装置は、登録システムにより、電力系統内の各地点に設置された顧客の保有する電気自動車の充放電の制御を可能として、これらを用いて上記した計画誤差となり得る電力供給量を補うことにより、配電線の電圧の許容範囲からの逸脱を確実に防止することができる（詳細は後述する）。

尚、単位時間は、一の事業者が電力供給量に発電計画に対して計画誤差を発生させた場合に、他の事業者がその計画誤差を補うことができる時間が設定され、具体的には、一時間以内の時間（例えば、３０分間）が設定される。但し、当該単位時間は、適宜変更可能である。

===電力系統の構成===
以下、図１を参照して本実施形態に係る電力系統の構成の一例について説明する。

本実施形態に係る電力系統は、発電機１００、電圧調整用変圧器２００、需要家群３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄ、電力系統制御装置４００、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２、計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を備えて構成される。そして、上位系統の発電機１００で発電された電力が、電圧調整用変圧器２００、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２等を介して各地点の需要家群３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄに供給される。又、本実施形態に係る電力系統においては、電力系統制御装置４００が、電力系統における電力供給量、及び各地点の電圧を監視し、顧客の有する電気自動車に積載された蓄電池を利用して、計画誤差となり得る電力供給量を調整する。

発電機１００は、例えば、火力発電所に設置された発電機であり、ボイラーで発生させた蒸気により、タービンを回転させて発電を行い、発電した電力を、送電線を介して電圧調整用変圧器２００に送電する。発電機１００は、燃料の量を変更することで発電量が変更される。又、発電機１００は、ガバナフリー運転、負荷周波数制御（Load Frequency Control:ＬＦＣ）、経済負荷配分制御（Economic load Dispatching Control:ＥＤＣ）により、電力需要量の変動に応じて電力系統の周波数が基準値（例えば、６０Ｈｚ）になるようにフィードバック制御を行っている。尚、図１中では、本実施形態に係る電力系統においては、発電機１００は、一の発電機として表しているが、電力系統に電力を供給する発電機は、原子力発電や水力発電によって発電を行う発電機を複数組み合わせたものであってもよい。

電圧調整用変圧器２００は、例えば、負荷時タップ切換器付変圧器であり、発電機１００からの特別高圧の電力（例えば、１１０ｋＶ）を受電し、高電圧（例えば、６６００Ｖ）の電力に変圧して、高圧母線ＬＬを介して高圧配電線Ｌ１、Ｌ２に送電する。尚、図１中では、高圧配電線としてＬ１、Ｌ２のみを示しているが、電圧調整用変圧器２００からは、下位系統に向けて、２本に限らず複数の高圧配電線が延設される構成となっている。電圧調整用変圧器２００は、需要電力量等に基づいて、時間帯ごとに二次側に出力する目標電圧が設定され、当該目標電圧となるようにタップ切換により変圧比を変更して、下位系統の高圧配電線Ｌ１、Ｌ２の電圧を調整する。

高圧配電線Ｌ１、Ｌ２は、夫々、電圧調整用変圧器２００の下位系統の配電線で、電圧調整用変圧器２００の二次側の高圧母線ＬＬから分岐して、各地域に電柱により延設されている。高圧配電線Ｌ１は、Ａ地点、Ｂ地点、Ｃ地点に接続された需要家群３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃに変電所から受電した高電圧を送電する。又、同様に、高圧配電線Ｌ２は、Ｄ地点に接続された需要家群３００Ｄに変電所から受電した高電圧を送電する。尚、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２は、三相交流の電力が送電される３本の線路を省略したものである。図中では、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２のみを表しているが、電力系統内にはこれら以外にも複数の高圧配電線が延設されている。

計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、夫々、高圧母線ＬＬ、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２のＡ地点、Ｂ地点、Ｃ地点、Ｄ地点付近に設置され、各地点における電圧を計測する。そして、計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、その計測データを、ＬＡＮ等の通信回線を通じて、電力系統制御装置４００に送信する（以下では、計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、及びその他の地点に設置された計測装置を総称して、「計測装置Ｔ」と言う。）。尚、計測装置Ｔは、高圧配電線Ｌの電圧をｖ相とｗ相の線間に接続した計器用変圧器を介して、低電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換回路を介してデジタル情報として取得して、当該地点の電圧を計測している。

需要家群３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄは、夫々、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２のＡ地点、Ｂ地点、Ｃ地点、Ｄ地点から分岐し、送電された電力を使用する、電力会社と契約した顧客群である。需要家群３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄは、夫々、柱上変圧器３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄ、低圧配電線３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄ、需要家３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄ、蓄電装置３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄ、太陽光発電装置３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄを備えて構成される（以下では、需要家群３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄ、及びその他の電圧調整用変圧器２００の下位系統の需要家群を総称して、「需要家群３００」と言う。又、需要家群の各構成についても総称して、「柱上変圧器３０１」、「低圧配電線３０２」、「需要家３０３」、「蓄電装置３０４」、「太陽光発電装置３０５」と言う。）。

柱上変圧器３０１は、高圧側に高圧配電線Ｌ１（又はＬ２）が接続され、低圧側に低圧配電線３０２が接続され、高圧配電線Ｌ１（又はＬ２）から受電した高圧（６６００Ｖ）の電力を、低圧（１００Ｖ）の電力に変圧して低圧配電線３０２に送電する。

需要家３０３は、例えば、家電製品、誘導型電動機を電力負荷として有するとともに、蓄電装置３０４を有している。そして、需要家３０３は、低圧配電線３０２に接続され、低電圧の電力を電力負荷又は蓄電装置３０４に使用する構成となっている。尚、蓄電装置３０４は、例えば、顧客が有する電気自動車により構成される。

又、太陽光発電装置３０５は、太陽光を受けて発電を行う装置であり、低圧配電線３０２に接続され、インバータ装置（図示せず）を介して、発電した電力を低圧配電線３０２に供給する構成となっている。太陽光発電装置３０５は、電力事業者の管理下にあるもの、他の事業者が保有するもの、顧客が保有するもの等がある。尚、柱上変圧器３０１の変圧比は固定されており、太陽光発電装置３０５からの電力の供給により、低圧配電線３０２又は高圧配電線Ｌ１、Ｌ２に電圧の上昇が生じた場合、需要家３０３の使用する電圧も上昇し、使用する家電製品に電気的に悪影響を及ぼすことになる。

電力系統制御装置４００は、電力系統に供給する電力供給量を、例えば、発電機１００から取得した電力の周波数の偏差（調整量）等に基づいて監視し、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２又は低圧配電線３０２に接続された複数の蓄電池（例えば、顧客の有する電気自動車）を充放電させることにより、電力系統における単位時間あたりの（例えば、３０分間隔）電力供給量の計画誤差を調整する（以下では、高圧配電線Ｌ１、Ｌ２、低圧配電線３０２、及び電力系統内のその他の配電線を総称して「配電線」とも言う）。尚、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差を調整するとは、当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値、即ち発電計画と、当該単位時間において実際に供給した電力供給量の実績値を略一致させることを意味する。

そして、本実施形態に係る電力系統制御装置４００は、顧客の有する電気自動車に積載される蓄電池等の蓄電装置３０４を有効活用するため、それらの充放電を電力系統制御装置４００に委ねる旨の登録を顧客に行わせ、当該登録内容に則して、電力系統制御装置４００がそれらの充放電を自由に行うことが可能となるように構成している。

又、本実施形態に係る電力系統制御装置４００は、これらの複数の蓄電装置３０４に充放電させる際、計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５から取得した各地点の電圧に基づいて、各地点の電圧が許容範囲（低圧配電線３０２における電圧が１０１Ｖ±６Ｖを表す。以下同じ。）を超えないように制御する。尚、電力系統制御装置４００の構成及び動作の詳細は後述する。

===蓄電装置の構成===
以下、図２を参照して、本実施形態に係る蓄電装置３０４の構成の一例について説明する。

本実施形態に係る蓄電装置３０４は、顧客宅に設置され、顧客の保有する電気自動車Ｂに積載された蓄電池を充放電する装置であり、充放電制御装置Ｐ、電気自動車Ｂ、配電装置Ｍにより構成される。尚、図２の実線ＬＬは、電力線を表し、低圧配電線３０２と電気自動車Ｂの間の電力の経路を表す。又、破線Ｓは、信号の経路を表し、充放電制御装置Ｐと電気自動車Ｂ及び配電装置Ｍがデータ通信することを表す。

電気自動車Ｂに対する電力の充電及び放電は、充放電制御装置Ｐ、配電装置Ｍを介して行われ、配電装置Ｍにより、低圧配電線３０２から供給される電力を任意の割合で、充放電制御装置Ｐに配電したり、家電製品Ｒ１〜Ｒ３へと配電したりする。そして、充放電制御装置Ｐが中心となって、例えばＬＡＮからなる通信回線を介して、無線通信により電気自動車Ｂ、配電装置Ｍとデータ通信し、それらの制御を行うことで、電気自動車Ｂへの充電及び放電が制御される。

具体的には、充放電制御装置Ｐ、電気自動車Ｂ、配電装置Ｍは、夫々、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、夫々の装置の記憶部に記憶されたコンピュータプログラムに従って装置を制御する（以下、「制御部」と言う）。そして、電気自動車Ｂ、配電装置Ｍは、充放電制御装置Ｐからの制御信号に応じて、制御部を充電モード、放電モード、又は停止モードへと切り替えられる構成となっている。尚、蓄電装置３０４は、配電装置Ｍから充放電制御装置Ｐに供給する電力に基づいて充電速度を調整し、電気自動車Ｂから放電するセルの数により放電速度を調整することができる。

＝電気自動車＝
電気自動車Ｂは、例えば、複数のセルから構成される蓄電池、複数のセルの電圧を監視する電圧検知回路、蓄電池と電力線ＬＬの間の電気的接続を入切するスイッチ回路を備え、制御部により、バス（図示せず）を介して、それらが制御される。蓄電池は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、複数のセルにより合計２０ｋＷｈの電力量を充電することができる。尚、充放電制御装置Ｐと電気自動車Ｂは、着脱式プラグ（図示せず）により、低圧配電線３０２から配電装置Ｍ及び充放電制御装置Ｐに延設する電力線ＬＬが接続され、電力の充電及び放電が可能となる。

このとき、電気自動車Ｂの制御部は、電圧検知回路を介して複数のセル夫々の電圧を監視し、複数のセル夫々の電圧に基づいて、スイッチ回路を制御し、充放電するセルを選択するとともに、その充放電の度合を制御する。又、電気自動車Ｂは、複数のセル夫々の電圧に基づいて、現在の残蓄電量を計測して、充放電制御装置Ｐに当該データを送信可能な構成となっている。

＝配電装置＝
配電装置Ｍは、低圧配電線３０２から供給される電力、及び電気自動車Ｂから供給される電力を任意の割合で配電する分電盤である。配電装置Ｍは、通常時（停止モードのとき）、配電線３０２から供給される電力を家電製品Ｒ１〜Ｒ３へと送電する。そして、配電装置Ｍは、制御部に制御されるスイッチ回路を備え、配電装置Ｍの制御部は、充放電制御装置Ｐからの充電制御信号を受信するのに応じて、充電モードに切り替え、スイッチ回路を制御して、低圧配電線３０２から供給される電力を任意の割合で、充放電制御装置Ｐに配電する。又、配電装置Ｍの制御部は、充放電制御装置Ｐから放電制御信号を受信するのに応じて、放電モードに切り替え、スイッチ回路を制御して、充放電制御装置Ｐから供給される電力を任意の割合で、低圧配電線３０２に送電したり、家電製品Ｒ１〜Ｒ３へ配電する。

＝充放電制御装置＝
充放電制御装置Ｐは、電気自動車Ｂ、配電装置Ｍを制御することで、電気自動車Ｂの充放電を制御するパワーコンディショナーである。充放電制御装置Ｐは、交流電力と直流電力を双方向に変換する双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を有するインバータを備え、制御部の制御により、充電モードでは、配電装置Ｍから供給される交流電力を直流電力に変換して、電気自動車Ｂに供給し、放電モードでは、電気自動車Ｂから供給される直流電力を交流電力に変換して、配電装置Ｍに送電する。そして、充放電制御装置Ｐは、通信回線（例えば、ＬＡＮ回線）を介して、配電装置Ｍ、電気自動車Ｂとデータ通信し、配電装置Ｍ及び電気自動車Ｂに対して制御信号を送信し、これらの装置を制御する。

又、充放電制御装置Ｐは、通信回線（例えば、ＬＡＮ回線）を介して、電力系統制御装置４００とデータ通信し、電気自動車Ｂに積載された蓄電池の充放電の制御を電力系統制御装置４００に委ねる旨の登録処理（以下、「登録部Ｐ１」と言う）、及び、電力系統制御装置４００からの充放電指示に対する受付処理（以下、「指示受付部Ｐ２」と言う）を可能とする。尚、登録部Ｐ１、指示受付部Ｐ２は、コンピュータプログラムに従って行う制御部の機能の一部である。

具体的には、登録部Ｐ１は、蓄電装置３０４の充放電の制御を電力系統制御装置４００へ委ねる充放電可能日時と充放電可能量を、電力系統制御装置４００に登録する機能である。登録部Ｐ１は、顧客から充放電可能日時及び充放電可能量に係る内容の入力を受け付け、電力系統制御装置４００に対して、当該内容を送信することにより、電力系統制御装置４００に蓄電装置３０４の充放電の制御を委ねる充放電可能日時及び充放電可能量を記憶させる（登録内容の一例については、後述する図４Ｃを参照）。尚、充放電制御装置Ｐは、当該機能を実現するため、蓄電装置３０４の基本特性、例えば、最大充電可能量（ｋＷｈ）、充電速度（ｋＷｈ／ｈ）、放電速度（ｋＷｈ／ｈ）、電力系統内における蓄電池の接続位置に関するデータを有するとともに、蓄電装置３０４の現状、例えば、現在の蓄電池の残蓄電量、現在充放電が可能か否か（着脱式プラグが接続されているか）に関するデータを有し、登録部Ｐ１は、これらのデータを、所定のタイミングで電力系統制御装置４００に送信する。

又、指示受付部Ｐ２は、顧客及び電力系統制御装置４００から、蓄電装置３０４（電気自動車Ｂ）の充放電の指示を受け付け、当該内容に基づいて、電気自動車Ｂを充放電させる機能である。指示受付部Ｐ２は、例えば、充放電の指示画面を表示させ、顧客に、蓄電装置３０４の充放電の指示内容を入力させることにより顧客からの充放電の指示を受け付ける。又、指示受付部Ｐ２は、電力系統制御装置４００からの充放電の制御信号を待ち受け、電力系統制御装置４００からの充放電の制御信号があった場合に、当該内容に基づいて、制御部に充放電させる。尚、指示受付部Ｐ２は、電力系統制御装置４００からの指示に基づいて充放電を行った場合と、顧客からの指示に基づいて充放電を行った場合とで識別し得るように、充放電履歴データを記憶するようにしてもよい。そして、例えば、電力系統制御装置４００からの指示に基づいて充放電を行った対価は、顧客からの指示に基づいて充放電を行った対価よりも、顧客にとって優位となるよう設定して、顧客に電力系統制御装置４００への登録を誘引するものとしてもよい。

===電力系統制御装置の構成===
以下、図３、図４Ａ〜図４Ｃ、図５Ａ〜図５Ｂ、図６を参照して、本実施形態における電力系統制御装置４００の構成の一例について説明する。

図３に、本実施形態に係る電力系統制御装置４００の構成の一例を示す。本実施形態に係る電力系統制御装置４００は、電力系統における単位時間あたりの電力供給量の計画誤差を調整する装置である。そして、電力系統制御装置４００は、制御部４１０、記憶部４２０、通信部４３０、入力部４４０、表示部４５０を備えるコンピュータである。

制御部４１０は、バス（図示せず）を介して、記憶部４２０、通信部４３０、入力部４４０、表示部４５０を構成するハードウェアとデータ通信を行うとともに、それらの動作を制御する。又、制御部４１０は、登録受付部４１１、供給電力監視部４１２、電圧監視部４１３、計画誤差算出部４１４、調整指示部４１５の機能を有する（詳細は後述する）。制御部４１０は、例えば、ＣＰＵが記憶部４２０に記憶されたコンピュータプログラム４２５を実行することにより実現される。

記憶部４２０は、発電計画データ４２１、供給電力データ４２２、蓄電装置データ４２３、電力系統データ４２４、電力系統制御装置４００を制御するコンピュータプログラム４２５、及び演算処理の中間データを記憶する領域（図示せず）を有する（詳細は後述する）。

通信部４３０は、通信回線５００を介して、計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、蓄電装置３０４（充放電制御装置Ｐ）、発電機１００とデータ通信する。通信部４３０は、例えば、通信コントローラによって構成され、ＬＡＮ（通信回線５００）を介して、これらの装置とデータ通信する。尚、通信部４３０は、電力系統制御装置４００が外部機器とデータ通信するためのインターフェイスであり、ＰＬＣ、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＮＩＣ(Network Interface Card)等、任意の通信方式で、外部機器とデータ通信する装置であってよく、複数の通信装置を用いて外部機器に応じて異なる通信方式を用いてもよい。尚、電力系統制御装置４００は、ＬＡＮ（通信回線５００）等を介して、計測装置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、蓄電装置３０４（充放電制御装置Ｐ）、発電機１００とデータ通信するため、記憶部４２０に、これらの装置の通信アドレスを記憶しておく。

入力部４４０は、電力系統制御装置４００の使用者がデータを入力した場合、記憶部４２０に当該入力内容を記憶させる。入力部４４０は、例えば、キーボードによって構成される。

表示部４５０は、制御部４１０により演算処理された結果（例えば、充放電させている蓄電装置３０４等）を電力系統制御装置４００の使用者に識別可能に表示する。表示部４５０は、例えば、液晶ディスプレイによって構成される。

=データ構成=
ここで、図４Ａ〜図４Ｃを参照して、記憶部４２０が有する発電計画データ４２１、供給電力データ４２２、蓄電装置データ４２３、電力系統データ４２４について説明する。

発電計画データ４２１は、発電機１００等で発電を行って配電線に供給する予定の電力供給量の計画値に関するデータにより構成される。図４Ａに、発電計画データ４２１の一例をグラフ化して示す。発電計画データ４２１は、例えば、計画日時と対応付けて、１０分間隔で、発電機１００等から配電線に供給する電力供給量の計画値としてテーブル形式で記憶されている。

発電機１００等から配電線に供給する電力供給量の計画値とは、各日時における発電機１００の発電量等、発電機１００が配電線に供給する予定である電力供給量を示す値である。発電計画データ４２１の電力供給量の計画値は、電力需要量の予測値に応じて発電機を稼働させるための準備として、予め（例えば、１日前に）算出される。尚、当該配電線に供給する発電装置が発電機１００以外にない場合は、電力供給量の計画値は、電力需要量の予測値を用いてもよい。尚、電力系統における電力需要量の予測値は、過去の電力需要量のデータ（例えば、昨年の同月同日における電力需要量）、気温等の気象予測データ、曜日等に基づいて、周知の方法で算出することができる。

尚、電力供給量の計画値は、複数の電力供給事業者で電力系統を安定的に運用するために、一又は複数の電力供給事業者が、自らが電力供給する予定であるとして他の電力供給事業者等に対して告知するものでもある。そのため、電力系統内に太陽光発電装置等の複数の発電機を設置している場合には、電力供給量の計画値は、自らの管理下にある複数の発電機夫々で発電して配電線に電力供給する計画値を加算した値として算出及び設定される。このとき、太陽光発電装置等、自然エネルギーを利用して発電を行う発電機の場合、当該発電機による電力供給量の計画値は、当該発電機が発電する発電量の予測値として算出する。

供給電力データ４２２は、日時と対応付けて記憶された、配電線に供給した電力供給量の実績値に関するデータにより構成される。図４Ｂに、供給電力データ４２２の一例をグラフ化して示す。供給電力データ４２２は、例えば、日時と対応付けて、１分間隔で、発電機１００が配電線に供給した電力供給量の実績値がテーブル形式で記憶されている。

配電線に供給した電力供給量の実績値とは、各日時における発電機１００の発電量（Ｗ・ｓ）等、発電機１００が実際に配電線に供給した電力供給量を示す値である。又、電力系統内に太陽光発電装置等、複数の発電機が設置されている場合には、当該電力供給量の実績値は、複数の発電機が配電線に供給した電力供給量の実績値を加算した値として算出される。尚、当該配電線に供給する発電装置が発電機１００以外にない場合は、電力供給量の実績値は、電力需要量の実績値に関するデータを用いてもよい。

電力供給量の実績値は、例えば、供給電力監視部４１３が発電機１００から電力の周波数の偏差（調整量）等を取得することにより、逐次（例えば、１分間隔）更新される。又、電力系統内に太陽光発電装置等の分散型電源が接続されている場合には、供給電力監視部４１３がこれらの太陽光発電装置等から発電量の実績値を取得して、発電機１００が発電した電力量の実績値と加算することにより、全体としての電力供給量の実績値が算出される。

蓄電装置データ４２３は、「蓄電装置３０４の基本特性に関するデータ」、及び、「顧客の登録内容に関するデータ」により構成される。図４Ｃに、蓄電装置データ４２３の一例を示す。蓄電装置データ４２３は、配電線に接続された蓄電池を制御する蓄電装置３０４ごとに、蓄電装置ＩＤと関連付けられて、その基本特性に関するデータ、及び顧客の登録内容に関するデータがテーブル形式で記憶されている。尚、蓄電装置３０４は、顧客から登録されたものに加えて、事業者が保有する蓄電装置等も含んでよく、その場合、当該蓄電装置は、任意の充放電可能日時に充放電の制御が可能なものとして格納する。

「蓄電装置３０４の基本特性に関するデータ」は、例えば、通信アドレス情報、接続位置、限界充電量、充放電速度に関するデータである。ここで、通信アドレス情報は、配電線に接続された蓄電池を制御する蓄電装置３０４（充放電制御装置Ｐ）の通信アドレスを表し、蓄電装置３０４（充放電制御装置Ｐ）と通信接続するために用いられる。又、接続位置は、制御対象の蓄電池の配電線における接続位置を表す。限界充電量は、蓄電池が充電し得る容量を表し、蓄電装置３０４から残蓄電量が送信されてきたとき、充放電可能な容量を算出するために用いられる。充放電速度は、蓄電装置３０４の蓄電池を充放電する際の速度を表し、調整指示部４１５が調整計画を算出する際に用いられる。尚、蓄電装置３０４の充放電速度は、可変のものと一定値に固定されているものがあり、可変のものについては、電力系統制御装置４００から当該充放電速度を変更し得る構成となっている。

又、「顧客の登録内容に関するデータ」は、例えば、充放電可能日時、残蓄電量、充放電可能量に関するデータである。ここで、充放電可能日時とは、電力系統制御装置４００に、蓄電装置３０４の充放電の制御を委ねる日時を表す。即ち、当該日時においては、充放電制御装置Ｐの指示受付部Ｐ２が、電力系統制御装置４００からの制御信号に応じて、蓄電装置３０４が充放電の制御を行うことを表し、これにより、電力系統制御装置４００は、当該蓄電装置３０４を調整可能な対象として識別する。又、充放電可能量とは、電力系統制御装置４００が充放電の制御が可能な電力量を表す。本実施形態では、登録部Ｐ１が残蓄電量を送信することにより、限界充電量との差分により充放電可能量が算出される構成としている。尚、登録部Ｐ１から送信する登録内容は、電力系統制御装置４００が蓄電装置３０４を調整する際に、充放電制御ができる充放電可能日時及び充放電可能量を認識できればよく、その登録態様は任意である。例えば、予め、曜日ごとに、充放電可能日時、充放電可能量を登録しておく態様であってもよいし、充放電可能量（電気自動車Ｂの残蓄電量）だけを、毎日、別途、自動送信して、一日の所定の時間帯だけを充放電可能日時として登録してもよい。

電力系統データ４２４は、「電力系統」、「各地点における配電線の目標電圧」、「各地点における配電線の現在の電圧」に関するデータにより構成される。より詳細には、「電力系統」に関するデータは、最上流の発電機１００から各地点の需要家３０３に電力を送電する現在の電力系統に関するデータ、当該電力系統における配電線の線路インピーダンスに関するデータ、太陽光発電装置３０５の設置位置や発電能力、柱上変圧器３０２の配電線における設置位置及び変圧比等に関するデータを備える。又、「各地点における配電線の目標電圧」に関するデータは、配電線の各地点（Ａ地点、Ｂ地点、Ｃ地点、Ｄ地点等）から分岐する低圧配電線３０２における電圧が許容範囲（１０１Ｖ±６Ｖ）を超えないようにするため、計測装置Ｔの設置位置等で計測される電圧について、基準とする電圧の範囲を意味する。又、「各地点における配電線の現在の電圧」に関するデータは、電圧監視部４１３が配電線の各地点に設置された計測装置Ｔから取得した現在の電圧に関するデータである。

=機能構成=
ここで、制御部４１０が有する登録受付部４１１、供給電力監視部４１２、電圧監視部４１３、計画誤差算出部４１４、調整指示部４１５の機能について説明する。

制御部４１０は、配電線に供給する電力供給量を監視し、各単位時間が経過する前に、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値と、当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値と、に基づいて、各単位時間あたりの配電線に供給する電力供給量の実績値が、対応する単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値に近づくように、配電線に接続された複数の蓄電池を充放電させる。制御部４１０は、登録受付部４１１、供給電力監視部４１２、電圧監視部４１３、計画誤差算出部４１４、調整指示部４１５の構成により、当該制御を可能とする。尚、これらの機能を用いた一連の動作フローについては、図７を参照して後述する。

登録受付部４１１は、充放電制御装置Ｐの登録部Ｐ１からの登録要求を受け付けて、登録要求があった場合には、当該登録要求をした充放電制御装置Ｐに対応する蓄電装置ＩＤと関連付けて蓄電装置データ４２３に登録内容として記憶する機能である。尚、登録内容については上記した通りであるから、ここでの説明は省略する。

供給電力監視部４１２は、配電線に供給している電力供給量を監視する機能である。

具体的には、供給電力監視部４１２は、例えば、発電機１００から電力の周波数の偏差（又は、発電機の周波数調整量）等を逐次（例えば、１分間隔）取得して、これに基づいて配電線に供給している電力供給量を算出する。そして、供給電力監視部４１２は、当該電力供給量を、配電線に供給している電力供給量の実績値として記憶部４２０に格納する。

発電機１００から配電線に供給する電力供給量は、電力系統内において所定の周波数及び電圧（例えば、６０Ｈｚ、低圧配電線３０２における電圧が１０１±６Ｖ）が維持されるように、瞬時、瞬時の電力需要量に応じて設定されるため、その実績値は、発電計画データ４２３の配電線に供給する電力供給量の計画値とは計画誤差が生じ得る。そこで、本実施形態に係る電力系統制御装置４００は、供給電力監視部４１２により、逐次、配電線に供給している電力供給量を監視して、計画誤差算出部４１４、調整指示部４１５により、単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値と実績値の計画誤差を調整する構成とする。

尚、供給電力監視部４１２が、発電機から配電線に供給している電力供給量を監視する方法は任意であり、発電機１００から出力する電流及び電圧を計測する計測装置から取得して、その電流及び電圧の積により算出してもよいし、各需要家宅３０３に設置された電力量計から使用している電力量を逐次取得して、その電力量を加算することにより算出してもよい。又、太陽光発電装置等、複数の発電機により配電線に供給している場合は、供給電力監視部４１２は、夫々の発電機の発電量を加算することにより、配電線に供給している電力供給量を算出してもよい。又、他の計測装置が、配電線に供給している電力供給量を計測している場合、計画誤差算出部４１４が演算処理する際に、当該電力供給量の測定データを取得する構成としてもよい。

電圧監視部４１３は、配電線の各地点の電圧を監視する機能である。

具体的には、電圧監視部４１３は、配電線の各地点に設置された計測装置Ｔから、所定のタイミング（例えば、１分間隔）で、配電線の各地点の電圧を取得し、記憶部４２０に格納する。配電線の各地点の電圧は、後述する調整指示部４１５が、蓄電装置３０４の充放電を制御する際に、当該充放電により、配電線の各地点の電圧が許容範囲を超えないようにするために参照される。尚、太陽光発電装置３０５等の分散型電源が電力系統内に設置されていない場合は、配電線の各地点の電圧は、電圧調整用変圧器２００から出力する電流の変動量等から推定することによって監視してもよい。

計画誤差算出部４１４は、各単位時間が経過する前に、当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値と、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値と、に基づいて、当該単位時間において、発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する機能である。

図５Ａ、図５Ｂに、単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量について説明する図を示す。図５Ａ、図５Ｂ中の横軸は単位時間中（図中では３０分間を単位時間として表す）における経過時間、縦軸は各時刻（例えば、１分間隔）における電力供給量の計画値Ｐ１と実績値Ｐ２の差分値を表す。即ち、図５Ａ、図５Ｂ中の斜線領域は、単位時間において、電力供給量の計画値Ｐ１と実績値Ｐ２の差分値の累計であり、図５Ａでは、発電計画に対して実際の電力供給量の方が多く、単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量は不足電力量Ｑとして算出され、図５Ｂでは、発電計画に対して実際の電力供給量の方が少なく、単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量は余剰電力量Ｑとして算出されていることを表す。

本実施形態に係る電力系統制御装置４００の計画誤差算出部４１４は、３０分間における電力供給量の計画値と実績値とが略同一となるようにするべく、３０分間のうちの２０分経過時（調整開始タイミングｔ１）における３０分間のうちの２０分間における電力供給量の計画値Ｐ１と実績値Ｐ２の差分値の累計（不足電力量Ｑ、又は余剰電力量Ｑ）を、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量として算出する。そして、不足電力量Ｑが算出された場合、当該不足電力量Ｑと同量の放電量Ｑ’が蓄電池により調整する対象の電力量となり、余剰電力量Ｑが算出された場合、当該余剰電力量Ｑと同量の充電量Ｑ’が蓄電池により調整する対象の電力量となる。

調整指示部４１５は、単位時間内に、計画誤差算出部４１４が算出した計画誤差となり得る電力供給量を補うように複数の蓄電池を充放電させる機能である。

より詳細には、調整指示部４１５は、計画誤差算出部４１４が算出した、単位時間内に計画誤差となり得る電力供給量Ｑを当該単位時間中に（調整終了タイミングｔ２までに）補うべく、各地点の配電線に接続された複数の蓄電池を充放電させる。尚、「計画誤差となり得る電力供給量を補う」とは、計画誤差算出部４１４が不足電力量Ｑを算出した場合、当該不足電力量Ｑと同量の電力量Ｑ’を複数の蓄電池に放電させることを意味し、余剰電力量Ｑを算出した場合、当該余剰電力量Ｑと同量の電力量Ｑ’ を複数の蓄電池に充電させることを意味する。但し、制御可能な蓄電装置３０４の充放電可能量の合計が不足電力量Ｑ又は余剰電力量Ｑよりも少ない場合等においては、単位時間経過後に、できるだけ当該不足電力量Ｑ又は余剰電力量Ｑが小さくなるように、即ち、各単位時間あたりの配電線に供給する電力供給量の実績値が対応する単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値に近づくように、蓄電装置３０４を充放電させるものであってよい。

ここで、調整指示部４１５は、顧客の登録状況や、配電線の電圧分布の状況を踏まえて最適な調整計画を算出するべく、蓄電装置データ４２４に基づいて、いくつかの条件を設定して、当該単位時間内に、それらを充放電させる調整計画を算出し、当該調整計画に従って蓄電装置３０４を充放電させることができる。

具体的には、調整指示部４１５は、第一に、蓄電装置３０４のうち顧客が保有するものについては、当該単位時間が、当該顧客から充放電の制御を当該電力系統制御装置に委ねる旨の登録がなされた充放電可能日時であるか否かにより、制御可能か否かを判断する。これにより、顧客の都合に応じた充放電を可能としている。

又、調整指示部４１５は、第二に、配電線に供給する電力の周波数変動や電圧変動を抑えるため、蓄電装置データ４２４に基づいて、充放電量Ｑ’を充放電するための電力の合計が、調整時間内（当該単位時間内の充放電を開始する時刻から終了する時刻の間の時間を意味する。以下同じ。）で平均化するように、複数の蓄電装置３０４のうちから充放電対象を選出するとともに、夫々の充放電速度、充放電開始時間及び終了時間を算出して調整計画とする。又、制御可能な蓄電装置３０４の充放電可能量の合計が、単位時間内に計画誤差となり得る電力供給量Ｑよりも小さい場合は、調整指示部４１５は、当該充放電可能量の合計分が、調整時間内で平均化するように調整計画を算出する。尚、ここで、「平均化」するとは、調整時間内での充放電電力にバラつきがないよう調整計画を算出することを意味し、必ずしも調整時間内で充放電電力が完全に同一になることを意味するものでなくともよい。又、充放電速度の関係から、単位時間内においては、蓄電装置データ４２３に登録された蓄電池の充放電可能量のすべてを充放電できない場合は、調整指示部４１５は、当該充放電速度を考慮して、単位時間内において充放電し得る量を蓄電池の充放電可能量として設定して、調整計画を算出する。
又、調整指示部４１５は、第三に、複数の蓄電池の充放電可能量及びそれらの配電線への接続位置と、当該単位時間における配電線の各地点の電圧と、に基づいて、配電線の各地点の電圧が許容範囲を逸脱しないように調整計画を算出する。

図６に、高圧配電線Ｌ１の各地点における電圧の分布の一例を示す。尚、図６の縦軸は、高圧配電線Ｌ１の電圧（線間電圧）を表し、かっこ内の数値は、柱上変圧器３０１で変圧された後の低圧配電線３０２の電圧（需要家に供給される電力の電圧）を表す。高圧配電線Ｌ１の電圧は、図６に示すように、電圧調整用変圧器２００から下流側に向かう従って需要家３０３の使用する電力負荷と配電線の線路インピーダンスにより電圧降下が生じている。又、高圧配電線Ｌ１の各地点には、太陽光発電装置３０５が設置されていることから、高圧配電線Ｌ１の電圧は、当該太陽光発電装置３０５からの電力供給により気象状況に応じて、電圧上昇又は電圧降下が生じる。そして、大量の充放電量Ｑ’を同一の配電線に接続された蓄電装置３０４に充放電させた場合、地点によっては配電線の電圧が許容範囲を逸脱してしまうおそれがある。図６の下図は、その一例であり、Ｂ地点とＣ地点の蓄電装置３０４を充電させたため、Ｃ地点の電圧が許容範囲を逸脱してしまった場合を表す。

そこで、調整指示部４１５は、例えば、配電線の各地点の電圧及び蓄電装置３０４の接続位置に基づいて、各蓄電装置３０４を充放電させた場合の配電線の各地点の電圧変動を算出して、配電線の電圧が許容範囲を逸脱してしまう場合は、当該地点又はその上流側の地点に接続された蓄電装置３０４の充放電を行わず、他の配電線に接続された蓄電装置３０４の充放電により代替可能か、再度、調整計画を算出する。蓄電装置３０４を充放電した時の配電線の各地点の電圧変動は、例えば、以下の式３（Ｃ地点の電圧変動を一例として示す）を用いて算出することができる。尚、式３は、オームの法則に基づいて導かれる式１及び式２を式変換したものである。

電圧の変動量＝線路インピーダンス×高圧配線電Ｌ１を流れる電流の変動量…（式１）
（但し、線路インピーダンスは前の地点（Ｂ地点）から蓄電池が接続された地点（Ｃ地点）までの線路インピーダンス、高圧配線電Ｌ１を流れる電流の変動量は蓄電池が接続された地点（Ｃ地点）での電流の変動量を表す。）
充放電電力（Ｗ）＝接続地点の電圧×高圧配電線Ｌ１を流れる電流の変動量…（式２）
（但し、接続地点の電圧は蓄電池が接続された地点（Ｃ地点）で測定された電圧、又は暫定調整計画で当該電圧から前の地点（Ｂ地点）の変動分を加えた電圧を表す。）
電圧の変動量＝線路インピーダンス×充放電電力／接続地点の電圧…（式３）
尚、当該計算式は一例であって、配電線の各地点の電圧変動は他の周知の潮流計算によっても算出することができる。又、電力系統内に分散型電源が設置されていない場合は、配電線の各地点の電圧は、電圧調整用変圧器２００が出力する電流を計測した値により推定するものであってもよい。又、このとき、調整指示部４１５は、配電線の各地点の電圧を最適値に設定するため、蓄電装置３０４を充放電させる場合の優先度を設定し、単位時間ごとの計画誤差の調整と同時に、局所的な電圧調整を行うこととしてもよい。

そして、調整指示部４１５は、当該算出した調整計画に基づいて調整指示データを生成するとともに、対応する複数の蓄電装置３０４に対して送信することによって、複数の蓄電装置３０４に当該調整計画に従って蓄電池（電気自動車Ｂ）を充放電させる。尚、調整指示データは、例えば、充放電開始時刻、充放電終了時刻、充放電量、充放電速度等により構成される。

===電力系統制御装置の動作===
以下、図７を参照して、電力系統制御システム全体の動作について説明する。尚、上記した構成の説明は、省略する。

図７は、電力系統制御システムにおいて、電力系統制御装置４００が、蓄電装置３０４の蓄電池の充放電を制御する処理を示すフローチャートである。尚、本実施形態では、電力系統制御装置４００が、充放電制御装置Ｐを制御することにより、蓄電装置３０４を構成する電気自動車Ｂに搭載される蓄電池を充放電させる。図７のＳ１、Ｓ７〜Ｓ８は、充放電制御装置Ｐの制御部がコンピュータプログラムに従って実行する工程であり、Ｓ２〜Ｓ６は、電力系統制御装置４００の制御部４１０がコンピュータプログラムに従って実行する工程を表す。

Ｓ１は、充放電制御装置Ｐの登録部Ｐ１が、電力系統制御装置４００に対して、蓄電池の制御を委ねる充放電可能日時、蓄電池の現在の充放電可能量を登録する工程である。本工程で、登録部Ｐ１は、例えば、電気自動車Ｂから取得した現在の残蓄電量を表示した登録画面（図示せず）を表示して、顧客の入力を待ち受ける。そして、顧客が、例えば、次の日の電気自動車Ｂの使用予定に応じて、蓄電池の制御を委ねる充放電可能日時を入力して登録を行うに応じて、登録部Ｐ１は、電力系統制御装置４００に対して当該登録内容を送信する。

Ｓ２は、電力系統制御装置４００の登録受付部４１１が、Ｓ１で送信された充放電制御装置Ｐからの登録内容を受け付ける工程である。本工程で、登録受付部４１１は、充放電制御装置Ｐから登録内容を受信して、即ち、蓄電池の制御を委ねる充放電可能日時、蓄電池の現在の残蓄電量（充放電可能量）を蓄電装置データ４２３として記憶する。

Ｓ３は、電力系統制御装置４００の供給電力監視部４１２が、配電線に対して発電機１００等が電力供給している電力供給量を監視する工程である。本工程で、供給電力監視部４１２は、例えば、発電機１００から電力の周波数の偏差（調整量）等を逐次（例えば、１分間隔）取得して、これに基づいて配電線に供給している電力供給量を監視する。

Ｓ４は、電力系統制御装置４００の計画誤差算出部４１４が、各単位時間が経過する前に、当該単位時間において、発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する工程である。本工程で、計画誤差算出部４１４は、例えば、３０分間を単位時間として、２０分経過時に、当該３０分間における配電線に供給する電力供給量の計画値と、当該３０分間のうちの２０分間で配電線に供給している電力供給量の実績値と、に基づいて、当該３０分間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する。

Ｓ５は、電力系統制御装置４００の調整指示部４１５が、複数の蓄電池夫々の充放電可能量に基づいて、複数の蓄電池の充放電により、当該単位時間内に発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を補う調整計画を算出する工程である。本工程で、調整指示部４１５は、例えば、計画誤差算出部４１４が、２０分経過時に算出した、当該３０分間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を、当該３０分間の残りの１０分間を調整時間として、複数の蓄電池の充放電により補うための調整計画を算出する。このとき、調整指示部４１５は、調整計画を、充放電する充放電量が調整時間内で平均化するように算出したり、配電線の各地点の電圧が許容電圧範囲内となるように算出してもよい。尚、配電線の各地点の電圧が許容電圧範囲内となるように調整計画を算出する場合、Ｓ５の演算処理の前に、電圧監視部４１３が配電線の各地点に設置された計測装置Ｔから電圧の測定データを取得する。

Ｓ６は、電力系統制御装置４００の調整指示部４１５が、Ｓ５の工程で算出した調整計画に従って、充放電制御装置Ｐに調整指示データを送信する工程である。調整指示データは、例えば、充放電開始時刻、充放電終了時刻、充放電量、充放電速度等により構成される。

Ｓ７は、充放電制御装置Ｐの指示受付部Ｐ２が、電力系統制御装置４００から調整指示データを受信して、当該内容に従って、充放電を開始する工程である。指示受付部Ｐ２は、電力系統制御装置４００からの調整指示データを受信して、当該調整指示データを充放電制御装置Ｐの有する記憶部に格納する。そして、指示受付部Ｐ２は、当該調整指示データの充放電開始時刻となったときに、当該調整指示データの内容に従って、蓄電池への充放電を開始する。尚、このとき、発電機１００は、通常どおり、電力系統の周波数が基準値（例えば、６０Ｈｚ）になるようにフィードバック制御を行っている。

Ｓ８は、充放電制御装置Ｐの指示受付部Ｐ２が、電力系統制御装置４００から取得した調整指示データの内容に従って、充放電を終了する工程である。指示受付部Ｐ２は、充放電開始と同様に、調整指示データの充放電終了時刻となったときに、当該調整指示データの内容に従って、蓄電池への充放電を終了する。

以上のＳ１〜Ｓ８の工程により、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差を調整することができる。そして、これらの工程を繰り返し行うことにより、各単位時間について電力供給量の計画誤差を調整する。

以上、本実施形態に係る電力系統制御装置４００によれば、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差をなくす、又は少量に低減することができる。特に、本実施形態に係る電力系統制御装置４００は、配電線に接続された複数の蓄電池を利用して、当該計画誤差の調整を行うことから、局所的にも配電線の電圧の逸脱が生じないようにすることができる。又、電気自動車に積載された蓄電池等は、火力発電に用いられるディーゼル発電機等に比して制御応答性が良好であるため、各単位時間で迅速な電力供給量の計画誤差の調整を行うことができる。

加えて、顧客が、蓄電装置３０４の充放電の制御を電力系統制御装置４００に委ねる登録を行って、当該登録内容に基づいて、電力系統制御装置４００が、これらの蓄電装置３０４の充放電の制御を行うことから、顧客の都合に応じた蓄電装置３０４の充放電制御を可能としながら、一元的に複数の蓄電装置３０４の充放電制御が可能となり、電力系統の効率的な運用を図ることができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態に係る電力系統制御装置４００’は、計画誤差算出部４１４’が、単位時間における配電線に供給する電力供給量の予測値を算出して、単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量をより低減する点で、第１実施形態と相違する。

図８Ａ、図８Ｂに、発電計画に対する計画誤差について説明する図を示す。尚、図８Ａ、図８Ｂの横軸は単位時間中（図中では３０分間を単位時間として表す）における経過時間、縦軸は各時刻（例えば、１分間隔）における電力供給量の計画値Ｐ１と実績値Ｐ２の差分値、及び各時刻（例えば、１分間隔）における電力供給量の計画値Ｐ１と予測値Ｐ３の差分値を表す。即ち、図８Ａ、図８Ｂ中の斜線領域は、単位時間において、電力供給量の計画値Ｐ１と実績値Ｐ２の差分値、及び電力供給量の計画値Ｐ１と予測値Ｐ３の差分値の累計であり、当該電力量Ｑが、単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量となる。

本実施形態に係る計画誤差算出部４１４’は、各単位時間が経過する前に（例えば、調整開始タイミングｔ１時）、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値に基づいて、当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の予測値を算出し、当該電力供給量の予測値と、当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値との差分値を、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量として算出する。

即ち、配電線に供給する電力供給量は、単位時間内では大きく変化することはないと考えられるため、単位時間における配電線に供給する電力供給量の予測値は、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値と同様の時間的変化を示すとして、概ね算出することができる。そのため、例えば、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値から換算される電力の平均値を１分間における電力供給量の予測値Ｐ３として、単位時間の残り時間を積算することにより、単位時間における配電線に供給する電力供給量の予測値を算出することができる。

そして、調整指示部４１５は、計画誤差算出部４１４’により算出された、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を補うように、第１実施形態と同様に、蓄電装置３１４を充放電させることにより計画誤差を調整する。

以上のように、本実施形態に係る電力系統制御装置４００’によれば、調整開始タイミングｔ１から調整終了タイミングｔ２までの時間帯についての計画誤差も勘案して、蓄電装置３１４を充放電させることが可能となるため、第１実施形態と比して、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差をより少量に低減することができる。尚、計画誤差算出部４１４’は、各単位時間が経過する前に（例えば、調整開始タイミングｔ１時）、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値に加えて、その時間的変化に基づいて、単位時間における配電線に供給する電力供給量の予測値を算出してもよい。

＜その他の実施形態＞
上記各実施形態では、電力系統制御装置４００の計画誤差算出部４１４は、各単位時間が経過する前の所定の調整開始タイミングｔ１においてのみ、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する構成とした。しかし、当該算出工程は、当該単位時間において一回に限る必要はなく、常時監視してもよいし、複数回に分けて行ってもよい。その場合、調整指示部４１５は、蓄電装置データ４２３の充放電可能量や充放電速度を考慮して定めた、一定値を超えたことを契機として、当該単位時間内に、計画誤差となり得る電力供給量を補うように複数の蓄電池を充放電させる構成としてもよい。これによって、配電線に供給する電力供給量に伴う急激な電圧変動の低減、及び計画誤差となり得る電力供給量の確実な低減を図ることができる。

又、上記各実施形態では、電力系統制御装置４００の調整指示部４１５は、各単位時間が経過する前の所定の調整開始タイミングｔ１において、調整計画を算出して、調整計画に従って調整指示データを生成し、蓄電装置３０４を充放電させる構成とした。しかし、調整指示部４１５が、蓄電装置３０４に充放電指示する態様は任意であり、配電線の電圧の許容範囲が、蓄電装置３０４の充放電により変動する電圧に比して余裕がある場合等においては、上記のように調整計画を算出する必要はなく、できるだけ不足電力量Ｑ又は余剰電力量Ｑが小さくなるように、複数の蓄電装置３０４を一括して充放電させる制御を行ってもよい。又、配電線に供給している電力供給量を参照しながら、逐次、蓄電装置３０４に充放電指示を行ってもよい。

又、上記各実施形態では、電力系統制御装置４００の記憶部４２０が有するデータを一の装置に蓄積し、又、制御部４１０が有する機能を一の装置で実現する構成とした。しかし、電力系統制御装置４００は、複数の装置により実現されてもよく、各機能構成を、複数の装置が分散して有していてもよい。又、これらのデータの記憶領域を複数の場所に分散して記憶してもよく、例えば、複数のコンピュータから構成されるクラウドシステム上に分散して記憶される構成であってもよい。

上記各実施形態は、以下の記載により特定される発明を開示するものである。

前述した課題を解決する主たる本発明は、配電線（Ｌ１、Ｌ２、３０２等に対応する）に供給する電力供給量を監視し、各単位時間が経過する前に、当該単位時間においてその配電線に供給している電力供給量の実績値と、当該単位時間におけるその配電線に供給する電力供給量の計画値と、に基づいて、各単位時間あたりのその配電線に供給する電力供給量の実績値が、対応する単位時間におけるその配電線に供給する電力供給量の計画値に近づくように、その配電線に接続された複数の蓄電池Ｂを充放電させる制御部４１０を備えることを特徴とする電力系統制御装置４００である。これによって、単位時間あたりの電力供給量の計画誤差をなくす、又は少量に低減することができる。特に、配電線に接続された複数の蓄電池を利用して、当該計画誤差の調整を行うことから、局所的な電圧調整を行うことが可能となるとともに、迅速な調整を行うことができる。

ここで、制御部４１０は、各単位時間が経過する前の第１のタイミング（ｔ１）で、当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値（発電計画データ４２１の一部に対応する）と、当該単位時間においてその配電線に供給している電力供給量の実績値（供給電力データ４２２の一部に対応する）と、に基づいて、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する計画誤差算出部４１４と、第１のタイミング（ｔ１）後、当該単位時間内に、その計画誤差となり得る電力供給量Ｑを補うように複数の蓄電池Ｂを充放電させる調整指示部４１５と、を有するものであってもよい。

又、調整指示部４１５は、複数の蓄電池Ｂ夫々の充放電可能量（蓄電装置データ４２３）と、計画誤差となり得る電力供給量Ｑと、に基づいて、複数の蓄電池Ｂに充放電させる電力の合計が、当該単位時間における充放電する時間内で平均的になるように、当該単位時間内に計画誤差となり得る電力供給量Ｑを補うための調整計画を算出し、当該調整計画に従って複数の蓄電池Ｂを充放電させるものであってもよい。これによって、供給する電力の急激な周波数変動や電圧変動を防止することができる。

又、制御部４１０は、更に、配電線の各地点の電圧を監視する電圧監視部４１３を備え、調整指示部４１５は、複数の蓄電池Ｂ夫々の充放電可能量及びその配電線への接続位置と、配電線の各地点の電圧と、計画誤差となり得る電力供給量Ｑと、に基づいて、複数の蓄電池Ｂを充放電させたときの配電線の各地点の電圧が所定の許容範囲に収まるように、当該単位時間内に計画誤差となり得る電力供給量Ｑを補うための調整計画を算出し、当該調整計画に従って複数の蓄電池Ｂを充放電させるものであってもよい。これによって、供給する電力の電圧が許容範囲を逸脱することを防止することができる。

又、配電線には、少なくとも一の太陽光発電装置３０５が接続されるものであってもよい。

又、複数の蓄電池Ｂの少なくとも一部は、顧客が保有するものであって、調整指示部４１５は、複数の蓄電池Ｂのうち顧客が保有するものについては、当該顧客が、蓄電池Ｂの充放電の制御を当該電力系統制御装置４００に委ねる旨を登録することにより定められる、複数の蓄電池Ｂ夫々の充放電可能量及び充放電可能日時に基づいて、上記の調整計画を算出し、複数の蓄電池Ｂを充放電させるものであってもよい。これによって、顧客の都合に応じた蓄電装置３０４の充放電制御を可能としながら、一元的に複数の蓄電装置３０４の充放電制御が可能となり、電力系統の効率的な運用を図ることができる。

又、複数の蓄電池Ｂの少なくとも一部は、顧客が保有する電気自動車に積載された蓄電池であってもよい。

又、計画誤差算出部４１４は、各単位時間が経過する前の第１のタイミング（ｔ１）で、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値に基づいて、当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の予測値を算出し、当該電力供給量の予測値と当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値との差分値を、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量Ｑとして算出するものであってもよい。これによって、計画誤差となり得る電力供給量Ｑをより低減することができる。

又、計画誤差算出部４１４は、各単位時間が経過する前の複数のタイミングで、当該単位時間における配電線に供給する電力供給量の計画値と、当該単位時間において配電線に供給している電力供給量の実績値と、に基づいて、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量Ｑを算出し、調整指示部４１５は、該計画誤差となり得る電力供給量Ｑが一定値を超えたときを第１のタイミング（ｔ１）として、当該第１のタイミング後、当該単位時間内に、計画誤差となり得る電力供給量Ｑを補うように複数の蓄電池Ｂを充放電させるものであってもよい。これによって、配電線に供給する電力供給量に伴う急激な電圧変動の低減、及び計画誤差となり得る電力供給量の確実な低減を図ることができる。

又、単位時間は、一時間以内の時間であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１００ 発電機
２００ 電圧調整用変圧器
３００ 需要家群
３０１ 柱上変圧器
３０２ 低圧配電線
３０３ 需要家
３０４ 蓄電装置
３０５ 太陽光発電装置
４００ 電力系統制御装置
ＬＬ 高圧母線
Ｌ１、Ｌ２ 高圧配電線
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５ 計測装置
ｔ１ 調整開始タイミング
ｔ２ 調整終了タイミング

Claims (8)

1. 配電線に供給する電力供給量を監視し、各単位時間が経過する前の第１のタイミングで、当該単位時間において前記配電線に供給している電力供給量の実績値と、当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値と、に基づいて、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出する計画誤差算出部と、
   前記配電線の各地点の電圧を監視する電圧監視部と、
   各単位時間あたりの前記配電線に供給する電力供給量の実績値が、対応する単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値に近づくように、前記第１のタイミング後、当該単位時間内に、前記計画誤差となり得る電力供給量を補うように複数の蓄電池を充放電させる調整指示部と、
   を備え、
   前記調整指示部は、前記複数の蓄電池夫々の充放電可能量及び前記配電線への接続位置と、前記配電線の各地点の電圧と、前記計画誤差となり得る電力供給量と、に基づいて、前記複数の蓄電池を充放電させたときの前記配電線の各地点の電圧が所定の許容範囲に収まるように、当該単位時間内に前記計画誤差となり得る電力供給量を補うための調整計画を算出し、当該調整計画に従って前記複数の蓄電池を充放電させる
   ことを特徴とする電力系統制御装置。
2. 前記調整指示部は、前記複数の蓄電池夫々の充放電可能量と、前記計画誤差となり得る電力供給量と、に基づいて、前記複数の蓄電池に充放電させる電力の合計が、当該単位時間における充放電する時間内で平均的になるように、当該単位時間内に前記計画誤差となり得る電力供給量を補うための調整計画を算出し、当該調整計画に従って前記複数の蓄電池を充放電させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力系統制御装置。
3. 前記配電線には、少なくとも一の太陽光発電装置が接続される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力系統制御装置。
4. 前記複数の蓄電池の少なくとも一部は、顧客が保有するものであって、
   前記調整指示部は、前記複数の蓄電池のうち顧客が保有するものについては、当該顧客が、蓄電池の充放電の制御を当該電力系統制御装置に委ねる旨を登録することにより設定される、前記複数の蓄電池夫々の充放電可能量及び充放電可能日時に基づいて、前記調整計画を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力系統制御装置。
5. 前記複数の蓄電池の少なくとも一部は、顧客が保有する電気自動車に積載された蓄電池である
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力系統制御装置。
6. 前記計画誤差算出部は、各単位時間が経過する前の前記第１のタイミングで、当該単位時間において前記配電線に供給している電力供給量の実績値に基づいて、当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の予測値を算出し、当該電力供給量の予測値と当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値との差分値を、前記計画誤差となり得る電力供給量として算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力系統制御装置。
7. 前記計画誤差算出部は、各単位時間が経過する前の複数のタイミングで、当該単位時間における前記配電線に供給する電力供給量の計画値と、当該単位時間において前記配電線に供給している電力供給量の実績値と、に基づいて、当該単位時間において発電計画に対して計画誤差となり得る電力供給量を算出し、
   前記調整指示部は、前記計画誤差となり得る電力供給量が一定値を超えたときを前記第１のタイミングとして、前記第１のタイミング後、当該単位時間内に、前記計画誤差となり得る電力供給量を補うように前記複数の蓄電池を充放電させる
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力系統制御装置。
8. 前記単位時間は、一時間以内の時間である
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電力系統制御装置。

Images