JP5998046B2 - 電力抑制制御システムおよび電力抑制制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力需要調整を負荷側で行う際に、時々刻々と変化する電力需要を考慮した負荷調整量を求め、需要家にインセンティブを与えることができる電力抑制制御システムおよび電力抑制制御方法に関する。

従来、電力系統では需給バランスを維持するため、需給制御を行っている。需給制御とは、時々刻々と変動する負荷に対して発電量を一致させるための制御である。このため、負荷側において、負荷制御できる機器は、まだ十分普及していない。

また、需要家に協力してもらい需要の調整を行う需要調整装置などがあるが、需要シフトの方法が需要家次第で、適切に需要シフトできているか不明であったり、需給状況にあわせたインセンティブが与えることが難しかったりという問題点があった。

また、電力削減量に対し動的にインセンティブを与え、需要家の電力を削減するという方法があるが、柱上変圧器やフィーダの下の他の負荷との融通までは十分に考慮されておらず、融通することができる既存の設備のポテンシャルを十分に生かすことができていないという問題点があった。

前記問題点に対処するため、例えば、特許文献１では、需要調整サーバ内に、エネルギー利用量の調整要請に対する需要家の協力意識の高さを数値化した情報である「協力レベル」を算出する「協力レベル判定機能」を設け、そして、需要調整サーバの運営者は、協力レベルの大きさに基づき、エネルギー利用量の調整要請に対して確実に応えてくれる需要家または需要家機器を見極め、これらに限定して要請を配信することが開示されている。

また、特許文献２では、中央装置、複数の下位装置および需要家の計算機システムを、通信ネットワークを介して結合し、中央装置の計算機システムにおいて需要状況を予測する手段と、予測状況と複数の下位装置の電力需要調整に関する履歴データを含む情報をもとに各下位装置への電力需要調整量を求める手段と、これらを複数の下位装置へ送信する手段と、を備え、電力需要調整に必要なインセンティブの変動を抑制することが開示されている。

また、特許文献３では、需要家装置において、需要家の１つ以上の運転パターンを設定記憶するパターン運転記憶手段を具備し、制限値決定手段は、需要家からの入力に基づいてパターン運転記憶手段から運転パターンを選択し、選択された運転パターンに対応して制限値を決定すると共に、負荷制御手段は、運転パターンに対応して需要家内の負荷を制御することが開示されている。

また、特許文献４では、電力供給業者は負荷需要を予測し、その電力が現行発電設備による発電量を上回るときインセンティブ電力料金を計算し、ピークロード用発電設備を起動する費用あるいは他の電力供給業者から買電した場合の費用を計算し、インセンティブ電力制御が費用的に安価と判断されたとき顧客に対して電力の削減を要請するとともに、削減された電力に対してインセンティブ料金を支払うインセンティブ電力負荷制御をおこなうことが開示されている。

特開２０１２−１５１９９２号公報 特開２００３−８７９６９号公報 特開２０００−７８７４８号公報 特開２００２−１７６７２９号公報

前記特許文献には、個々の問題として下記がある。
特許文献１では、ピークシフトが過剰であったり、ピークシフトが過少であったりなど、需要を的確にピークシフトしたかは判断が難しいこと、時々刻々変化する需要の中で、系統における需要抑制が、系統全体の総需要に対してどれだけ貢献しているかの判断が難しいことがある。

特許文献２では、需要予測を行い予測結果に従って、インセンティブの変動を小さくして需要調整を実現することを狙っているが、予測結果が大きく外れる可能性があり、十分な需要調整が行うことができない可能性がある。

特許文献３は、需要家の負荷に過去の負荷パターンから制限値を与え、その範囲内で負荷を制御し、需要状況に応じたインセンティブを与えるという方法である。この方法は、需要家内の負荷調整を狙いとしており、限定的な負荷調整となっている。

特許文献４は、動的にインセンティブを与え、電力料金に反映するという方法である。もし、需要家が融通できる調整量を持っていたとしても、一度決められた調整量しか調整できず、既存の設備でも調整できる電力量をあきらめているという可能性がある。

前記背景技術で前記したように、需要家の負荷は時々刻々変化し、さらに将来的には家庭用の太陽光発電などの分散型電源や、蓄電池などの二次電池が、更に普及していく可能性があるため、需要予測は困難になると想定される。つまり、負荷予測を行うには、気温だけでなく天候、湿度、風速など様々な気象条件や、蓄電池の充放電制約など複雑な要因を考慮した負荷パターンを活用していく必要があると考えられる。

また、同じ負荷の調整量をシフトしたとしても、需要調整の状況が厳しい状況と、それほど厳しくない状況での調整では、電力会社などの系統側からみれば、需給調整の貢献の大きさが違うため、調整したインセンティブが十分評価されないという課題がある。

また、一度だけ負荷の調整量を計算しただけでは、他の柱上変圧器や他のフィーダで賄うことができるかもしれない調整量を逃してしまうことになり、十分既存の設備をいかすことができていないという課題がある。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、時々刻々変化する需給状況を考慮した負荷調整を行うとともに、負荷調整した調整量のインセンティブを適切に評価することができる電力抑制制御システムおよび電力抑制制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の電力抑制制御システムは、配電用変電所下の系統の系統情報、該系統に連系する分散型電源、蓄電池、および負荷の機器情報および運転状態が記憶されるデータベースと、所定時刻毎に、該データベースに基づき、配電用変電所の負荷調整量を制御するための、蓄電池の放電、分散型電源の発電、および負荷自身の負荷抑制で行う負荷抑制量と、蓄電池の充電および時間的にシフト可能な負荷の起動で負荷創出する負荷創出量とを算出し、配電用変電所下に要求された負荷調整量を、算出された負荷抑制量と負荷創出量に基づき、配電用変電所下のフィーダ毎に配分する第１の配分計算装置（例えば、配電用変電所調整量配分計算装置９）と、所定時刻毎に、該データベースに基づき、フィーダ単位の負荷調整量を制御するための、フィーダ単位の負荷抑制量とフィーダ単位の負荷創出量とを算出し、第１の配分計算装置から送信された負荷調整量を、算出されたフィーダ単位の負荷抑制量とフィーダ単位の負荷創出量に基づき、フィーダ下の柱上変圧器毎に配分する第２の配分計算装置（例えば、フィーダ調整量配分計算装置７）と、所定時刻毎に、該データベースに基づき、柱上変圧器単位の負荷調整量を制御するための、柱上変圧器単位の負荷抑制量と柱上変圧器単位の負荷創出量とを算出し、第２の配分計算装置から送信された負荷調整量を、算出された柱上変圧器単位の負荷抑制量と柱上変圧器単位の負荷創出量に基づき、柱上変圧器下の需要家毎に配分し制御指令するとともに、需要家毎の負荷調整量に対する貢献度を、需要家の負荷調整量と配電用変電所全体の負荷量とを用いて求める第３の配分計算装置（例えば、柱上変圧器調整量配分計算装置８）とを有することを特徴とする。

本発明によれば、時々刻々変化する需給状況を考慮した負荷調整を行うとともに、負荷調整した調整量のインセンティブを適切に評価することができる。

本発明の実施形態に係る電力抑制制御システムの構成の例を示す図である。 電力抑制制御システムの計算処理フローの例を示す図である。 フィーダの負荷パターンの一例を示す図である。 フィーダの負荷調整量の計画値と実績値の一例を示す図である。 柱上変圧器の負荷パターンの一例を示す図である。 柱上変圧器の負荷調整量の計画値と実績値の一例を示す図である。 柱上変圧器下の負荷設備容量と種類の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電力抑制制御システムの構成の例を示す図である。配電系統は、配電用変電所６からフィーダ遮断器５（ＦＣＢ）、フィーダ５０、柱上変圧器３を介して負荷１２（Ｌｄ）に電力を供給する系統である。複数のフィーダ５０には、系統用蓄電池４、系統用分散型電源１１が連系されている。また、柱上変圧器３下の系統には、負荷１２、需要家蓄電池１、分散型電源２が連系されている。なお、配電用変電所６からみて電力を消費するものは負荷となる。例えば、系統用蓄電池４、需要家蓄電池１が充電モードとして機能する際には負荷となる。

柱上変圧器３下の系統には、複数の需要家の負荷１２、需要家蓄電池１、分散型電源２が連系されているが、図１においては模式図として記載している。詳細については、図７を参照して後記する。

電力抑制制御システム１０は、配電用変電所調整量配分計算装置９（第１の配分計算装置）、フィーダ調整量配分計算装置７（第２の配分計算装置）、柱上変圧器調整量配分計算装置８（第３の配分計算装置）により構成されており、データベース２０を備えている。

データベース２０は、系統ＤＢ２１、蓄電池ＤＢ２２、分散型電源ＤＢ２３、需要家制御対象機器ＤＢ２４、貢献度ＤＢ２５の各ＤＢ（Data Base）から構成される。各ＤＢには、下記の情報が含まれる。

系統ＤＢ２１には、(ａ）系統構成情報（系統構成・系統に連系する分散型電源、蓄電池、負荷に関する情報）、（ｂ）機器情報（配電用変電所のバンク容量、フィーダ容量、分散型電源容量、蓄電池容量、柱上変圧器の容量、負荷容量など）が含まれる。

蓄電池ＤＢ２２には、蓄電池情報（系統用蓄電池４のＳＯＣ（State of Charge）、充電出力値、放電出力値）が含まれる。分散型電源ＤＢ２３には、分散型電源情報（系統用分散型電源１１の運転パターン、電源の出力最大値）が含まれる。

需要家制御対象機器ＤＢ２４には、需要家制御対象機器情報（需要家機器の中で制御することが可能な機器情報）が含まれる。具体的には、ヒートポンプ、電気自動車（ＥＶ）、コジェネレーション、燃料電池などのうち需要家はどの負荷を有するかの情報、充放電可能な電気自動車なども含む、需要家蓄電池１の充放電状態、需要家蓄電池１のＳＯＣの情報、ヒートポンプ運転情報（貯湯残量）、ＥＶやコジェネや燃料電池などの発電機の出力可能な発電量の情報が含まれる。

貢献度ＤＢ２５には、需要家毎に計算した貢献度の結果が含まれる。貢献度については後記する。

配電用変電所調整量配分計算装置９は、所定時刻毎に、データベース２０に基づき、配電用変電所６の負荷調整量を制御するための、蓄電池の放電、分散型電源の発電、および負荷自身の負荷抑制で行う負荷抑制量と、蓄電池の充電および時間的にシフト可能な負荷の起動で負荷創出する負荷創出量とを算出する。さらに、配電用変電所調整量配分計算装置９は、配電用変電所６下に要求された負荷調整量を、算出された負荷抑制量と負荷創出量に基づき、配電用変電所６下のフィーダ５０毎に配分し、フィーダ調整量配分計算装置７に指令信号を送信する。

フィーダ調整量配分計算装置７は、所定時刻毎に、データベース２０に基づき、フィーダ５０単位の負荷調整量を制御するための、フィーダ５０単位の負荷抑制量とフィーダ５０単位の負荷創出量とを算出する。さらに、フィーダ調整量配分計算装置７は、配電用変電所調整量配分計算装置９から送信された負荷調整量を、算出されたフィーダ５０単位の負荷抑制量とフィーダ５０単位の負荷創出量に基づき、フィーダ５０下の柱上変圧器３毎に配分し、柱上変圧器調整量配分計算装置８に指令信号を送信する。

柱上変圧器調整量配分計算装置８は、所定時刻毎に、データベース２０に基づき、柱上変圧器３単位の負荷調整量を制御するための、柱上変圧器３単位の負荷抑制量と柱上変圧器３単位の負荷創出量とを算出する。さらに、柱上変圧器調整量配分計算装置８は、フィーダ調整量配分計算装置７から送信された負荷調整量を、算出された柱上変圧器３単位の負荷抑制量と柱上変圧器３単位の負荷創出量に基づき、柱上変圧器下の需要家毎に配分し、各需要家に指令信号を送信する。

また、柱上変圧器調整量配分計算装置８は、需要家毎の負荷調整量に対する貢献度を、後記する所定の演算式（式（Ｆ１）〜式（Ｆ３）参照）により求めることができる。

ここで、負荷調整量は下記で定義される。
負荷調整量＝Σ負荷創出量−Σ負荷抑制量 ・・・（Ｃ１）
但し、創出するほうを正とした場合である。
あるいは、
負荷調整量＝Σ負荷抑制量−Σ負荷創出量 ・・・（Ｃ２）
但し、抑制するほうを正とした場合である。

負荷創出とは、前記したように、蓄電池（需要家蓄電池１、系統用蓄電池４）の充電、時間的にシフト可能な負荷（ヒートポンプ（ＨＰ）、電気自動車（ＥＶ）など）の起動などで行うことをいう。負荷抑制とは、前記したように、蓄電池の放電、分散型電源の発電、負荷自身を抑制するなどで行うことをいう。

本実施形態の制御概要を具体的に説明する。例えば、配電用変電所６に「１０」（負荷調整量に対応、無次元として示す。）という抑制信号（負荷調整量に対応）がきた場合、配電用変電所調整量配分計算装置９は、複数のフィーダ５０の負荷の状態に基づき、フィーダ５０ａでは、そのうち「２」の負荷抑制を分担する指令信号（フィーダ調整量配分指令信号Ａ３）を送信する。

フィーダ調整量配分計算装置７は、フィーダ５０ａの連系する負荷の状態に基づき、該フィーダ５０ａ中の柱上変圧器３aに「０．０５」の負荷抑制を分担するという指令信号（柱上変圧器調整量配分指令信号Ａ１）を送信する。

柱上変圧器調整量配分計算装置８は、柱上変圧器３a下の負荷に対し、負荷の状態に基づき、負荷１２を「０．０５」分だけ負荷抑制するか、分散型電源２や需要家蓄電池１を「０．０５」分だけ出力するか、もしくは、負荷１２を「０．０２５」分だけ負荷抑制し、かつ、分散型電源２、需要家蓄電池１で「０．０２５」分だけ発電するか、などの指令信号（需要家負荷調整指令信号Ａ６）を送信する。すなわち、負荷１２を調整すること、需要家蓄電池１および分散型電源２を調整することで負荷抑制する。しかし、設備容量などの制約でまかないきれない部分は、他の柱上変圧器３ｂでの負荷調整量で補償するように指令信号を出す。

次に、装置構成を具体的に説明すると、配電用変電所調整量配分計算装置９は、配電系統で時々刻々変化する需要家の負荷のうち需要シフトできる負荷調整量を適切に把握する。そして、配電用変電所調整量配分計算装置９は、需要シフトを行うため、配電用変電所６のバンク容量などの機器情報を含むデータベース２０に基づき、配電用変電所６単位の負荷抑制量もしくは負荷創出量を計算し保持し、フィーダ５０毎に負荷調整量の配分計算指令信号を送信する。

フィーダ調整量配分計算装置７は、フィーダ５０の容量、フィーダ５０に連系されている系統用蓄電池４の容量、太陽光発電などの系統用分散型電源１１の容量などの機器情報に基づき、フィーダ５０毎の負荷抑制量もしくは負荷創出量を計算し保持し、柱上変圧器３毎に負荷調整量の配分計算指令信号を送信する。

柱上変圧器調整量配分計算装置８は、柱上変圧器３の容量、家庭用の太陽光発電などの分散型電源２の容量、需要家蓄電池１の容量、家庭用のヒートポンプと電気自動車などの需要シフトできる負荷情報に基づき、柱上変圧器３単位の負荷抑制量もしくは負荷創出量を計算し保持し、需給状況に応じた貢献度を計算する。

電力抑制制御システム１０は、所定時間毎（例えば、１時間毎）に、配電用変電所６から配電用変電所６内の機器情報Ａ５（Ａ５ａ）を受信し、系統ＤＢ２１に格納するとともに、フィーダ５０に連系されている各機器の機器情報Ａ５（Ａ５ｂ）を受信し系統ＤＢ２１に格納する。また、需要家制御対象の機器情報Ａ５（Ａ５ｃ）を受信し、需要家制御対象機器ＤＢ２４に格納する。

配電用変電所調整量配分計算装置９は、フィーダ調整量配分計算装置７にフィーダ調整量配分指令信号Ａ３を送信し、フィーダ調整量配分計算装置７からフィーダおよび接続機器の機器情報Ａ４を受信する。

フィーダ調整量配分計算装置７は、柱上変圧器調整量配分計算装置８に柱上変圧器調整量配分指令信号Ａ１を送信し、柱上変圧器調整量配分計算装置８から需要家負荷および柱上変圧器の機器情報Ａ２を受信する。

図２は、電力抑制制御システムの計算処理フローの例を示す図である。適宜図１を参照して説明する。電力抑制制御システム１０の配電用変電所調整量配分計算装置９は、処理Ｓ１０１（配電用変電所調整量計算）において、前記した系統ＤＢ２１に基づき、配電用変電所６の管内全体の負荷抑制量もしくは負荷創出量を求め、そして負荷調整量を求める。そして、配電用変電所調整量配分計算装置９は、フィーダ５０毎および時間毎に負荷抑制量もしくは負荷創出量を求め、そして負荷調整量を求める。フィーダ５０毎の負荷パターンの一例を図３に示す。

図３は、フィーダの負荷パターンの一例を示す図である。図４は、フィーダの負荷調整量の計画値と実績値の一例を示す図である。図３に示すように負荷は時々刻々変化する。このため、負荷調整量は、図４に示すように、例えば１時間毎に与えられるとすると、フィーダ５０毎に配分され、合計が配電用変電所６の負荷調整量となる。ここでは、予め負荷や蓄電池などの設備状況に応じて計画値をたてておくことで、設備の余力を事前に確保することができる。

図２に戻り、次に、フィーダ調整量配分計算装置７は、処理Ｓ１０２（フィーダ調整量配分計算）において、系統ＤＢ２１、蓄電池ＤＢ２２、および分散型電源ＤＢ２３に基づき、フィーダ５０下の柱上変圧器３毎および時間毎の負荷調整量を配分して求める。

具体的に説明すると、図４に示す１２時の断面（例えば、１２時の時刻の断面）で考えると、計画値において、フィーダ１、フィーダ２、フィーダ３では、それぞれ５ＭＷ、４ＭＷ、３ＭＷの負荷調整量が必要であるとした。しかしながら、柱上変圧器３側から積み上げたフィーダ１、フィーダ２、フィーダ３の負荷調整量が、それぞれ４ＭＷ、３ＭＷ、５ＭＷであった場合、フィーダ１，２ではそれぞれ１ＭＷ不足することがわかったため、再配分した結果が実績値である。ここで、実績値のフィーダ３では２ＭＷの負荷調整量の余裕がある。このため、負荷調整量の総量において、当初の計画値と実績値とは、同じ１２ＭＷであるため、調整することができる。このように、当初の計画値で一度配分した負荷調整量は、設備の状況を考慮して再配分計算することで、調整量を他フィーダから補償することができる。

図４において、０時から１０時、１６時から２３時の負荷調整量が０（ゼロ）であるのは、本実施形態の電力抑制制御システム１０は、日中、負荷が増加するため、その増加に対処するために制御指令をしているためであり、これに限定されるものではない。

図２に戻り、次に、柱上変圧器調整量配分計算装置８は、処理Ｓ１０３（柱上変圧器調整量配分計算）において、需要家蓄電池１（充放電可能な電気自動車なども含む）のＳＯＣおよび容量、ヒートポンプの貯湯残量および機器情報など、需要シフトすることが可能な負荷データを含む需要家制御対象機器ＤＢ２４と、分散型電源２の運転パターンなどを格納している分散型電源ＤＢ２３とに基づいて、需要家の負荷調整量を求める。

柱上変圧器調整量配分計算装置８は、負荷調整量が調整可能か否かを、負荷調整量の計画値（図６参照）に基づいて、判定する（処理Ｓ１０４）。調整可能であれば（処理Ｓ１０４，Ｙｅｓ）、需要家の設備機器に対し、需要家蓄電池１（図１参照）の制御を含む、負荷抑制もしくは負荷創出の実行指令をする（処理Ｓ１０５）。調整可能でなければ（処理Ｓ１０４，Ｎｏ）、負荷調整量の再配分のため処理Ｓ１０３に戻る。再配分された結果が負荷調整量の実績値（図６参照）となる。なお、処理Ｓ１０５の実行結果は、処理Ｓ１０１にフィードバックされるとともに、蓄電池ＤＢ２２、分散型電源ＤＢ２３、および需要家制御対象機器ＤＢ２４に、実行後の機器情報が更新される。

柱上変圧器調整量配分計算装置８は、負荷調整量の負荷抑制もしくは負荷創出の実行ののち、実行結果を貢献度ＤＢ２５に登録し、後記する貢献度（式（Ｆ１）〜式（Ｆ３）参照）に基づき、貢献度の計算をし（処理Ｓ１０６）、貢献度ＤＢ２５に登録する。

需要家は、例えば月単位で、貢献度に基づき貢献度の料金を、電力会社よりうけとる。これにより、需要家にインセンティブを与えることができる。

柱上変圧器調整量配分計算装置８の処理について、さらに説明する。
需要家制御対象機器ＤＢ２４（図２参照）は、図７に示すようなヒートポンプ（ＨＰ）、電気自動車（ＥＶ）、コジェネレーション（コジェネ）、燃料電池などのうち需要家はどの負荷を有するかの情報が格納されている。需要家制御対象機器ＤＢ２４（図２参照）は、ＥＶ、コジェネ、燃料電池などの出力可能な発電量や残量（ＳＯＣなど）を格納しており、逐次状態により更新されるものとする。

図７は、柱上変圧器下の負荷設備容量と種類の一例を示す図である。適宜図１を参照する。図７は、柱上変圧器３の容量が５０ｋＶＡで、その下に需要家が６軒ある場合を示す。電力抑制制御システム１０は、この条件で、昼間に太陽光発電（ＰＶ）の発電電力の余剰分が大きくなり、電圧上昇を抑えたいときに、負荷創出することにより、ＰＶの発電電力の余剰分を抑制することができる。

例えば、蓄電池を充電モードに機能させて充電を行うこと、ヒートポンプでお湯を炊き上げることで負荷創出する。一方、夜間負荷が大きくなり、負荷抑制したい場合は、燃料電池で発電したり、ヒートポンプでお湯を炊き上げるのをやめたり、蓄電池の放電を行い、負荷抑制する。

また、柱上変圧器３ａに１０ｋＷの負荷抑制を行う制御指令がきた場合、コジェネ、燃料電池、ヒートポンプ（ＨＰ）、電気自動車（ＥＶ）、蓄電池の容量を足すと３２ｋＷあり、そのうち半分の１６ｋＷを負荷調整可能量として融通調整することができる場合、この制御指令を受けた柱上変圧器３ａで１０ｋＷに負荷抑制し、他の柱上変圧器３ｂに対し、フィーダ５０を介して６ｋＷを融通することが可能となる。

図５は、柱上変圧器の負荷パターンの一例を示す図である。図６は、柱上変圧器の負荷調整量の計画値と実績値の一例を示す図である。適宜図１を参照する。図５に示すように、負荷は時々刻々変化する。このため、負荷調整量の総量は、図６に示すように、例えば１時間毎に与えられるとすると、柱上変圧器３毎に配分され、合計値がフィーダ全体の負荷調整量となる。なお、図６では、フィーダに３台の柱上変圧器３が接続された一例である。

具体的に説明すると、図６に示す１２時の断面（例えば、１２時の時刻の断面）で考えると、計画値において、柱上変圧器の柱上Ｔｒ１、柱上Ｔｒ２、柱上Ｔｒ３では、それぞれ２５ｋＷ、２０ｋＷ、１５ｋＷの負荷調整量であるとした。しかしながら、柱上変圧器３下側から積み上げた柱上Ｔｒ１、柱上Ｔｒ２、柱上Ｔｒ３の負荷調整量が、それぞれ２５ｋＷ、１５ｋＷ、２０ｋＷであった場合、柱上Ｔｒ２では５ｋＷ不足することがわかったため、再配分した結果が実績値である。ここで、実績値の柱上Ｔｒ３では５ｋＷの負荷調整量の余裕がある。このため、負荷調整量の総量において、当初の計画値と実績値とは同じ６０ｋＷであるため、調整することができる。

同様に、１３時の断面で考えると、計画値において、柱上変圧器の柱上Ｔｒ１、柱上Ｔｒ２、柱上Ｔｒ３では、それぞれ２０ｋＷ、２５ｋＷ、２５ｋＷの負荷調整量であるとしたが、柱上変圧器３下から積み上げた柱上Ｔｒ１、柱上Ｔｒ２、柱上Ｔｒ３の負荷調整量が、それぞれ２０ｋＷ、２０ｋＷ、３０ｋＷであった場合、柱上Ｔｒ２では５ｋＷ不足することがわかったため、再配分した結果が実績値である。ここで、実績値の柱上Ｔｒ３では、５ｋＷの調整量の余裕がある。このため、負荷調整量の総量において、当初の計画値と実績値とは、同じ７０ｋＷであるため、調整することができる。

ここでは、フィーダ全体の負荷と同様に、予め負荷や蓄電池などの設備状況に応じて計画値をたてておくことで、設備の余力を事前に確保することができる。

もし、対象とする柱上変圧器３ａ下の負荷調整できなければ、他の柱上変圧器３ｂ下の負荷抑制もしくは負荷創出などができるかの再配分計算を行い、それでも、負荷調整ができない場合は、他の柱上変圧器３ｂの負荷調整や系統用蓄電池４に援助してもらい、フィーダ５０ａ全体で負荷調整量を確保するように計算を行う。

もし、フィーダ５０ａ全体でも負荷調整が難しい場合は、他のフィーダ５０ｂの負荷調整も行い、配電用変電所６全体で負荷調整を行うように計算を行う。このように負荷調整を行うことで、設備余力を最大限生かすことが可能となる。

上位の給電指令所（図示していない）は、発電所など発電計画を立てて、時間帯ごとに電力の潮流を考慮した計算を実行する。次に、電力が足りない場合や余剰が出る場合に、変電所単位で時間毎に指令値を出す。電力抑制制御システム１０は、その指令値に基づき、フィーダ５０の容量毎に按分しフィーダ５０の単位でその負荷調整量を配分する。次に、フィーダ５０の単位で配分された負荷調整量を、柱上変圧器の設備容量毎に配分する。

以上のような、負荷抑制もしくは負荷創出した負荷調整量から、式（Ｆ１）〜式（Ｆ３）により、貢献度１、貢献度２、貢献度３を算出することができる。

貢献度１＝負荷調整量／配電用変電所全体の負荷量 ・・・（Ｆ１）
ただし、負荷調整量と配電用変電所全体の負荷量は同時刻のものとする。

貢献度２＝負荷調整量／配電用変電所全体の負荷調整量 ・・・（Ｆ２）
ただし、負荷調整量と配電用変電所全体の負荷調整量は同時刻のものとする。

貢献度３＝負荷調整量／（配電用変電所全体の負荷調整量×配電用変電所全体の負荷量）
・・・（Ｆ３）
ただし、負荷調整量と配電用変電所全体の負荷調整量と負荷量は同時刻のものとする。

例えば、配電用変電所全体の負荷量が５ＭＷで、配電用変電所全体の負荷調整量が５００ｋＷで、ある需要家の負荷調整量が１ｋＷであった場合は、貢献度１は１／５０００、貢献度２は１／５００、貢献度３は１／（５０００×５００）となる。貢献度の式はどの式を採用してもよい。この需要家の貢献度に基づいて、貢献度の料金が、電力会社より支給される。これにより、需要家にインセンティブを与えることができる。

以上のような貢献度を求めることで、式（Ｆ１）の場合は需要に応じた調整量、式（Ｆ２）の場合は調整量全体の中での調整量、式（Ｆ３）の場合は需要に応じたかつ調整量全体の調整を加味することができるので、時間変化する需給断面に応じた負荷調整および需要家の貢献に対しインセンティブを与えることが可能となる。

本実施形態の電力抑制制御システム１０は、配電用変電所６のバンク容量、フィーダ容量、系統用蓄電池や系統に接続されている太陽光発電などの分散型電源の容量、系統用蓄電池の容量などを記憶するデータベース２０と、配電用変電所６単位の負荷抑制量もしくは負荷創出量を計算し保持する配電用変電所調整量配分計算装置９と、フィーダ単位の負荷抑制量もしくは負荷創出量を計算し保持するフィーダ調整量配分計算装置７と、データベース２０の需要家制御対象機器ＤＢ２４に記憶されている柱上変圧器の容量、家庭用の太陽光発電などの分散型電源の容量、家庭用蓄電池（例えば、需要家蓄電池１）の容量、家庭用のヒートポンプと電気自動車などの負荷情報に基づいて、柱上変圧器３単位の負荷抑制量もしくは負荷創出量を計算し保持する柱上変圧器調整量配分計算装置８により構成される。

電力抑制制御システム１０は、配電用変電所６単位で負荷抑制量および創出量を計算して負荷調整量を求め、さらにそれらの負荷調整量をフィーダ５０単位に負荷調整量を配分する計算を行い、さらにそれらの負荷調整量を柱上変圧器３単位で負荷の抑制量および負荷創出量を計算する。さらに、一度計算した負荷調整量を、他の柱上変圧器３や、他のフィーダ５０でカバーすることができるかを再計算し、必要に応じて配分値を変えることができる。

以上のような本実施形態によれば、以下の効果が期待できる。
（１）将来的に太陽光発電などの分散型電源が増加していくと、配電系統の状況に応じて電圧が上昇してしまい分散型電源の出力を抑制しなければならなかったり、電圧などの電力品質を維持するためにＳＶＣ（Static Var Compensator）などの無効電力補償装置や系統側の調整用の蓄電池をしなければならなかったりする。このため、配電系統の設備の増強が想定される。これに対し、本実施形態の負荷抑制もしくは負荷創出することにより、分散型電源の発電を極力絞らず売電できるともに、電力会社などの系統設備を保持している会社の対策設備の軽減が見込まれることができる。

（２）動的に需要家の設備を把握しておくことで、使用できる負荷設備の中から負荷抑制もしくは負荷創出することができる。
（３）（１）の系統設備を軽減できるとともに、需要家の負荷での貢献度に応じて電力料金を下げることができる。
（４）対象とする柱上変圧器の需要抑制ができない場合、他の柱上変圧器や他のフィーダで抑制することができるので、必要以上に電力を削減しなくてすむことができ、既存設備を有効活用することができる。

以上、（１）から（４）の４点の効果により、電力系統の電力品質を維持するとともに、対策設備の軽減を行うことができ、かつ需要家の電力料金を下げることができる。

本実施形態の電力抑制制御システム１０は、発送配電一体の電力供給会社が所有することに限定されるものではない。例えば、配電系統の運営会社がある場合、配電系統の運営会社が、電力抑制制御システム１０を所有してもよい。この場合、配電系統の運営会社が、電力供給会社から電力調整量計画値を受信すると、時間断面の負荷調整量を算出して、電力供給会社へ負荷調整量を指令するとよい。

１ 需要家蓄電池
２ 分散型電源
３ 柱上変圧器
３ａ 柱上変圧器（第１の柱上変圧器）
３ｂ 柱上変圧器（第２の柱上変圧器）
４ 系統用蓄電池
５ フィーダ遮断器（ＦＣＢ）
６ 配電用変電所
７ フィーダ調整量配分計算装置（第２の配分計算装置）
８ 柱上変圧器調整量配分計算装置（第３の配分計算装置）
９ 配電用変電所調整量配分計算装置（第１の配分計算装置）
１０ 電力抑制制御システム
１１ 系統用分散型電源
１２ 負荷（Ｌｄ）
２０ データベース
２１ 系統ＤＢ
２２ 蓄電池ＤＢ
２３ 分散型電源ＤＢ
２４ 需要家制御対象機器ＤＢ
２５ 貢献度ＤＢ
Ａ１ 柱上変圧器調整量配分指令信号
Ａ２ 需要家負荷および柱上変圧器の機器情報
Ａ３ フィーダ調整量配分指令信号
Ａ４ フィーダおよび接続の機器情報
Ａ５ 機器情報
Ａ６ 需要家負荷調整指令信号

Claims (6)

1. 配電用変電所下の系統の系統情報、該系統に連系する分散型電源、蓄電池、および負荷の機器情報および運転状態が記憶されるデータベースと、
   所定時刻毎に、該データベースに基づき、前記配電用変電所の負荷調整量を制御するための、前記蓄電池の放電、前記分散型電源の発電、および前記負荷自身の負荷抑制で行う負荷抑制量と、前記蓄電池の充電および時間的にシフト可能な負荷の起動で負荷創出する負荷創出量とを算出し、前記配電用変電所下に要求された負荷調整量を、前記算出された負荷抑制量と前記負荷創出量に基づき前記配電用変電所下のフィーダ毎に配分する第１の配分計算装置と、
   前記所定時刻毎に、該データベースに基づき、フィーダ単位の負荷調整量を制御するための、前記フィーダ単位の負荷抑制量と前記フィーダ単位の負荷創出量とを算出し、前記第１の配分計算装置から送信される負荷調整量を、前記算出されたフィーダ単位の負荷抑制量と前記フィーダ単位の負荷創出量に基づき前記フィーダ下の柱上変圧器毎に配分する第２の配分計算装置と、
   前記所定時刻毎に、該データベースに基づき、柱上変圧器単位の負荷調整量を制御するための、前記柱上変圧器単位の負荷抑制量と前記柱上変圧器単位の負荷創出量とを算出し、前記第２の配分計算装置から送信された負荷調整量を、前記算出された柱上変圧器単位の負荷抑制量と前記柱上変圧器単位の負荷創出量に基づき前記柱上変圧器下の需要家毎に配分し、前記需要家毎に制御指令するとともに、前記需要家毎の負荷調整量に対する貢献度を、前記需要家の負荷調整量と前記配電用変電所全体の負荷量とを用いて求める第３の配分計算装置とを有する
   ことを特徴とする電力抑制制御システム。
2. 前記第３の配分計算装置は、第１の柱上変圧器の負荷調整量が満たすことができない場合、第２の柱上変圧器の負荷調整量を増加させて補償するように再配分する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力抑制制御システム。
3. 前記第３の配分計算装置は、前記第１の柱上変圧器に配分した前記負荷抑制の負荷調整量を、前記需要家の負荷自身を抑制するか、前記需要家の分散型電源の発電出力を増加させるか、前記需要家の蓄電池の放電出力を増加させるかの少なくとも１つ以上の組合せで決定し、前記需要家に制御指令する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力抑制制御システム。
4. 前記第３の配分計算装置は、前記需要家毎の負荷調整量に対する貢献度を算出する際に、前記需要家の負荷調整量を前記配電用変電所全体の負荷調整量で除算して求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力抑制制御システム。
5. 前記第３の配分計算装置は、前記需要家毎の負荷調整量に対する貢献度を算出する際に、前記需要家の負荷調整量を、前記配電用変電所全体の負荷調整量と前記配電用変電所の負荷量とを乗算した値で除算して求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力抑制制御システム。
6. 負荷を抑制制御する電力抑制制御システムの電力抑制制御方法であって、
   前記電力抑制制御システムは、配電用変電所下の系統の系統情報、該系統に連系する分散型電源、蓄電池、および負荷の機器情報および運転状態が記憶されるデータベースおよび第１の配分計算装置、第２の配分計算装置、第３の配分計算装置を有し、
   前記第１の配分計算装置は、所定時刻毎に、該データベースに基づき、前記配電用変電所の負荷調整量を制御するための、前記蓄電池の放電、前記分散型電源の発電、および前記負荷自身の負荷抑制で行う負荷抑制量と、前記蓄電池の充電および時間的にシフト可能な負荷の起動で負荷創出する負荷創出量とを算出し、前記配電用変電所下に要求された負荷調整量を、前記算出された負荷抑制量と前記負荷創出量に基づき前記配電用変電所下のフィーダ毎に配分し、
   前記第２の配分計算装置は、前記所定時刻毎に、該データベースに基づき、フィーダ単位の負荷調整量を制御するための、前記フィーダ単位の負荷抑制量と前記フィーダ単位の負荷創出量とを算出し、前記第１の配分計算装置から送信された負荷調整量を、前記算出されたフィーダ単位の負荷抑制量と前記フィーダ単位の負荷創出量に基づき前記フィーダ下の柱上変圧器毎に配分し、
   前記第３の配分計算装置は、前記所定時刻毎に、該データベースに基づき、柱上変圧器単位の負荷調整量を制御するための、前記柱上変圧器単位の負荷抑制量と前記柱上変圧器単位の負荷創出量とを算出し、前記第２の配分計算装置から送信された負荷調整量を、前記算出された柱上変圧器単位の負荷抑制量と前記柱上変圧器単位の負荷創出量に基づき前記柱上変圧器下の需要家毎に配分し、前記需要家毎に制御指令するとともに、前記需要家毎の負荷調整量に対する貢献度を、前記需要家の負荷調整量と前記配電用変電所全体の負荷量とを用いて求める
   ことを特徴とする電力抑制制御方法。

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