JP6402641B2 - 制御装置、電力変換装置、電源システム、および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、電力変換装置、電源システム、および制御方法に関する。

火力発電、原子力発電などを含む発電システムは、電力需要予測に基づく発電計画などに基づいて、発電している。
特許文献１ 特開２０１３−１７２５３７号公報

このような発電システムにパワーコンディショナなどの電力変換装置を介して太陽電池などの分散型電源が連系されている場合、発電計画などに基づいて電力を抑制する必要がある場合には、電力変換装置が分散型電源からの電力を効果的に抑制することが望ましい。

本発明の一態様に係る制御装置は、電源と連系する電力変換部から出力される電力を制御する制御装置であって、電力変換部から出力される電力の大きさを示す電力値を取得する電力値取得部と、電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、電力変換部から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、電力変換部から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行する電力制御部とを備える。

上記制御装置は、電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力値を導出する基準電力値導出部をさらに備え、電力制御部は、電力抑制制御を基準電力値に基づいて制御してよい。

上記制御装置において、電力制御部は、電力値が基準電力値を上回らないように、電力変換部から出力される電力を制御してよい。

上記制御装置において、電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力量を導出する基準電力量導出部をさらに備え、電力制御部は、電力抑制制御を基準電力量に基づいて制御してよい。

上記制御装置において、電力制御部は、電力変換部から出力される電力量が基準電力量を上回らないように、電力変換部から出力される電力を制御してよい。

上記制御装置は、電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力値を導出する基準電力値導出部と、電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力量を導出する基準電力量導出部とをさらに備え、電力制御部は、基準電力値および基準電力量に基づいて電力抑制制御を制御してよい。

上記制御装置は、電力変換部から出力される電力を抑制することを命令する命令信号を受信する受信部をさらに備え、電力制御部は、命令信号に基づいてタイミングを特定してよい。

上記制御装置において、電力制御部は、電力変換部から出力される電力を抑制すべき電力抑制スケジュールに基づいて、タイミングを特定してよい。

本発明の一態様に係る電力変換装置は、上記制御装置と、制御装置により制御され、分散型電源からの直流を交流に変換する電力変換部とを備える。

本発明の一態様に係る電源システムは、上記電力変換装置と、分散型電源とを備える。

上記電源システムは、発電計画に基づいて電力を抑制することを命令する命令信号を電力変換装置に送信する発電管理装置をさらに備えてよい。

本発明の一態様に係る制御方法は、電源と連系する電力変換部から出力される電力を制御する制御方法であって、電力変換部から出力される電力の大きさを示す電力値を取得する段階と、電力値を取得する段階で取得される複数の電力値のうち、電力変換部から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、電力変換部から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行する段階とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

第１実施形態に係る電源システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す図である。 第１実施形態に係る電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係る制御装置の機能ブロックの一例を示す。 第１実施形態に係る制御装置が実行する電力抑制制御の一例を示すフローチャートである。 基準電力値に基づいて電力抑制制御が実行された場合に電力変換装置から出力される電力の電力値の時間的変化を模式的に示す図である。 第２実施形態に係る制御装置の機能ブロックを示す図である。 第３実施形態に係る制御装置の機能ブロックを示す図である。 第３実施形態に係る制御装置が実行する電力抑制制御の一例を示すフローチャートである。 基準電力量に基づいて電力抑制制御が実行された場合に電力変換装置から出力される電力の電力値の時間的変化を模式的に示す図である。 第４実施形態に係る制御装置の機能ブロックを示す図である。 第４実施形態に係る制御装置が実行する電力抑制制御の一例を示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１実施形態に係る電源システム１０の全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。電源システム１０は、複数の電力変換装置１００、複数の太陽電池アレイ２００、系統電源３００、および発電管理装置４００を備える。

電力変換装置１００は、太陽電池アレイ２００と系統電源３００とを連系させる。電力変換装置１００は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧して、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。電力変換装置１００は、パワーコンディショナでよい。

太陽電池アレイ２００は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続された複数の太陽電池ストリングが並列に接続されている。太陽電池アレイ２００は、分散型電源の一例である。分散型電源として、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムなどが用いられてよい。系統電源３００は、電源の一例である。系統電源３００は、例えば、電力供給事業者が運用する電源であり、火力、原子力、水力などの発電システムでよい。

電力変換装置１００は、ネットワーク３５０を介して発電管理装置４００に接続されている。発電管理装置４００は、ネットワーク３５０を介して電力変換装置１００と通信する。電力変換装置１００は、有線または無線でネットワーク３５０を介して電力変換装置１００と通信してよい。

発電管理装置４００は、季節、気温、湿度、曜日などの電力需要に影響を与える少なくとも１つのパラメータに応じて、電力需要を予測し、予測した電力需要に対応した供給量が実現できるように発電計画を作成する。系統電源３００は、発電計画に基づいて発電する。さらに、発電管理装置４００は、発電計画に基づいて、電力需要が少ない場合に、電力変換装置１００から出力される電力を抑制することを命令する命令信号をネットワーク３５０を介してそれぞれの電力変換装置１００に送信する。

電力変換装置１００は、発電管理装置４００からの命令信号に応じて、出力する電力を抑制する。電力変換装置１００は、受信した命令信号に基づいて、電力を抑制するタイミングを特定する。電力変換装置１００は、命令信号を受信したことに対応して、電力抑制制御を開始してよい。電力変換装置１００は、受信した命令信号に示される時刻などのタイミングから、電力抑制制御を開始してよい。電力変換装置１００は、受信した命令信号に示される電力抑制期間中、電力抑制制御を実行してよい。

ここで、電力変換装置１００は、命令信号に応じて、電力変換装置１００に対して予め定められている最大定格出力（Ｗ）から予め定められた割合だけ低くした基準出力（Ｗ）以下となるように、電力抑制制御を実行することが考えられる。しかし、このような制御によれば、例えば、曇天などの影響で、電力抑制制御を実行する期間において、太陽電池アレイ２００から出力される電力が、電力抑制制御を行わなくてもすでに基準出力より小さい場合がある。このような場合、電力抑制制御の要請を受けても、電力変換装置１００は、電力抑制制御期間に、実質的に電力抑制制御を実行しない。このように、最大定格出力（Ｗ）などから予め定められた基準出力に基づいて電力変換装置１００が電力抑制制御を実行する場合、電力抑制制御は、天候などの外的要因により、効果的に実行されない可能性がある。

そこで、第１実施形態では、電力変換装置１００は、発電管理装置４００からの命令信号に応じて、電力抑制制御すべきタイミングに基づいて定められる基準期間、例えば、電力抑制制御すべきタイミングまでの基準期間に、電力変換装置１００が出力した電力の大きさを示す電力値（Ｗ）および単位時間当たりの積算電力を示す電力量（Ｗｈ）の少なくとも一方に基づいて、電力抑制制御を実行する。

電力変換装置１００は、例えば、電力抑制制御すべきタイミングまでの過去３０分間、１時間、２時間などにおける平均電力値（Ｗ）および平均電力量（Ｗｈ）の少なくとも一方を導出する。電力変換装置１００は、例えば、平均電力値（Ｗ）または平均電力量（Ｗｈ）から予め定められた割合だけ削減した基準電力値（Ｗ）または基準電力量（Ｗｈ）を導出する。そして、電力変換装置１００は、電力抑制制御すべきタイミングから、出力される電力（Ｗ）または電力量（Ｗｈ）が基準電力値（Ｗ）または基準電力量（Ｗｈ）を上回らないように、出力する電力を制御する。電力抑制制御を開始する直前に電力変換装置１００が実際に出力している電力または電力量に基づいて、基準電力値（Ｗ）または基準電力量（Ｗｈ）が導出されるので、天候などの外的要因により、電力抑制制御が効果的に実行されないことを防止できる。

図２は、第１実施形態に係る電力変換装置１００の回路構成の一例を示す図である。電力変換装置１００は、電力変換部６０および制御装置７０を備える。電力変換部６０は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、負荷３１０および系統電源３００側に出力する。電力変換部６０は、系統電源３００と連系する。制御装置７０は、電力変換部６０を制御する。電力変換部６０は、コンデンサＣ１、昇圧回路２０、コンデンサＣ２、インバータ４０、コイルＬ２、コンデンサＣ３、およびリレー５０を有する。

コンデンサＣ１の一端および他端は、太陽電池アレイ２００の正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路２０は、太陽電池アレイ２００からの電圧を昇圧する。昇圧回路２０は、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型昇圧回路により構成してもよい。

コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧を平滑化する。インバータ４０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源３００側に出力する。インバータ４０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。

インバータ４０と系統電源３００との間には、コイルＬ２およびコンデンサＣ３が設けられる。コイルＬ２およびコンデンサＣ３は、インバータ４０から出力された交流電圧からノイズを除去する。また、コンデンサＣ３と系統電源３００との間には、リレー５０が設けられる。リレー５０は、インバータ４０と系統電源３００との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー５０がオンすることで、電力変換装置１００と系統電源３００とが電気的に接続され、オフすることで電力変換装置１００と系統電源３００とが電気的に遮断される。

電力変換装置１００は、電圧センサ１２、１６、および２２、並びに電流センサ１４、１８、および１９をさらに備える。電圧センサ１２は、太陽電池アレイ２００の両端の電位差に対応する電圧Ｖ１を検知する。電圧センサ１６は、昇圧回路２０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ２を検知する。電圧センサ２２は、インバータ４０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ３を検知する。

電流センサ１４は、太陽電池アレイ２００から出力され、昇圧回路２０の入力側に流れる電流Ｉ１を検知する。電流センサ１８は、昇圧回路２０から出力される電流Ｉ２を検知する。電流センサ１９は、インバータ４０から出力される電流Ｉ３を検知する。

制御装置７０は、太陽電池アレイ２００から最大電力が得られるように、電圧センサ１２、１６および２２、並びに電流センサ１４、１８および１９により検知される電圧および電流に基づいて昇圧回路２０、およびインバータ４０のスイッチング動作を制御して、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。

図３は、制御装置７０の機能ブロックの一例を示す。制御装置７０は、電流値取得部７２、電圧値取得部７４、電力値取得部７６、電力値格納部７８、受信部８０、基準電力値導出部８２、および電力制御部８４を備える。

電流値取得部７２は、電流センサ１９を介してインバータ４０から出力される電流Ｉ３の大きさを示す電流値を逐次取得する。電圧値取得部７４は、電圧センサ２２を介してインバータ４０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ３の大きさを示す電圧値を逐次取得する。

電力値取得部７６は、電流値取得部７２により取得された電流値と電圧値取得部７４により取得された電圧値とを乗算することで、電力変換部６０から出力される電力の大きさを示す電力値（Ｗ）を逐次取得する。電力値取得部７６は、順次取得される電力値（Ｗ）を、順次取得された電力値（Ｗ）のそれぞれに対応するそれぞれの時刻と関連付けて、電力値格納部７８に登録する。電力値格納部７８は、電力値（Ｗ）と時刻とを関連付けて格納する。

受信部８０は、電力変換部６０から出力される電力を抑制することを命令する命令信号をネットワーク３５０を介して発電管理装置４００から受信する。命令信号には、例えば、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングが示されてよい。命令信号には、電力変換部６０が電力抑制制御を開始すべきタイミングが示されてよい。命令信号には、電力変換部６０が電力抑制制御を開始すべきタイミング、および電力変換部６０が電力抑制制御を終了すべきタイミングが示されてよい。命令信号は、受信部８０が命令信号を受信した時点で電力変換部６０が電力抑制制御を実行することを示すコマンドが示されてよい。

ここで、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングは、例えば、電力抑制制御を開始する時刻、または電力抑制制御を実行する期間でよい。電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングは、電力抑制制御が実行される期間内の任意に時刻でよい。

電力制御部８４は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値（Ｗ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御する。電力制御部８４は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングより前の基準期間内の少なくとも１つの電力値（Ｗ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御する。

電力制御部８４は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングまでの予め定められた基準期間内の少なくとも１つの電力値（Ｗ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御してよい。

基準電力値導出部８２は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値のうち、基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力値（Ｗ）を導出する。基準電力値導出部８２は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値のうち、基準期間内の複数の電力値に基づいて、基準電力値（Ｗ）を導出してよい。基準電力値導出部８２は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値のうち、基準期間内のそれぞれの電力値から平均電力値を導出し、平均電力値（Ｗ）に基づいて基準電力値（Ｗ）を導出してよい。基準電力値導出部８２は、平均電力値（Ｗ）に対して予め定められた割合Ｆ（Ｆ＜１、例えば、０．８、０．７など）を乗算することで得られる値を基準電力値（Ｗ）として導出してよい。

電力制御部８４は、基準電力値（Ｗ）に基づいて電力変換部６０から出力される電力を制御してよい。電力制御部８４は、基準電力値（Ｗ）に基づいて電力変換部６０から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行してよい。電力制御部８４は、受信部８０が受信した命令信号に基づいて電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングを特定してよい。そして、電力制御部８４は、特定されたタイミングから、基準電力値（Ｗ）に基づいて電力変換部６０から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行してよい。電力制御部８４は、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングから、電力変換部６０から出力される電力を基準電力値（Ｗ）に基づいて制御する電力抑制制御を開始してよい。電力制御部８４は、電力変換部６０から出力される電力の大きさを示す電力値（Ｗ）が基準電力値（Ｗ）を上回らないように、電力変換部６０から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行してよい。

電力抑制制御が開始される時点で、電力値（Ｗ）が基準電力値（Ｗ）を上回っている場合、電力制御部８４は、その時点で即座に電力値（Ｗ）が基準電力値（Ｗ）以下になるように電力変換部６０を制御してよい。あるいは、電力抑制制御が開始される時点で、電力値（Ｗ）が基準電力値（Ｗ）を上回っている場合、電力制御部８４は、その時点から徐々に電力値（Ｗ）が基準電力値（Ｗ）以下になるように電力変換部６０を制御してもよい。

図４は、第１実施形態に係る制御装置７０が実行する電力抑制制御の一例を示すフローチャートである。まず、受信部８０が、ネットワーク３５０を介して発電管理装置４００から命令信号を受信する（Ｓ１００）。受信部８０は、予め定められた周期（例えば、３０分間隔）で、発電管理装置４００から電力抑制制御を実行すべきか否かを示す命令信号を受信してよい。

電力制御部８４は、命令信号に基づいて電力抑制のタイミングを特定する（Ｓ１０２）。電力制御部８４は、命令信号に示される電力抑制制御を開始すべき時刻を特定することで、電力抑制のタイミングを特定してよい。電力制御部８４は、受信部８０が命令信号を受信した時点を、電力抑制を開始すべきタイミングとして特定してよい。電力制御部８４は、受信部８０が命令信号を受信したことを電力制御部８４が確認した時点を、電力抑制を開始すべきタイミングとして特定してよい。

次いで、基準電力値導出部８２が、特定されたタイミングに基づいて基準期間を特定する（Ｓ１０４）。基準電力値導出部８２は、特定されたタイミングまでの予め定められた期間を、基準期間として特定してよい。基準電力値導出部８２は、電力抑制制御を開始する時点までの予め定められた期間を、基準期間として特定してよい。

基準電力値導出部８２は、特定された基準期間に対応する複数の電力値を電力値格納部７８から取得し、取得した基準期間内の複数の電力値に基づいて平均電力値を導出する。基準電力値導出部８２は、平均電力値に予め定められた割合Ｆを乗算することで、基準電力値を導出する（Ｓ１０８）。基準電力値導出部８２は、電力抑制制御を実行する期間全体に亘って、一定の割合Ｆにより基準電力値を導出してよい。基準電力値導出部８２は、電力抑制制御を実行する抑制期間に含まれる第１期間について、平均電力値に第１割合Ｆ１（例えば、０．８）を乗算することで、第１期間の基準電力値を導出し、電力抑制制御を実行する抑制期間に含まれる第１期間とは異なる第２期間について、平均電力値に第１割合Ｆ１とは異なる第２割合Ｆ２（例えば、０．７）を乗算することで、第２期間の基準電力値を導出してよい。つまり、基準電力値導出部８２は、電力抑制制御を実行する抑制期間中に、基準電力値を動的に変更してよい。

電力制御部８４は、特定されたタイミングから、導出された基準電力値に基づいて電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行する（Ｓ１１０）。電力制御部８４は、特定されたタイミングから、電力変換部６０から出力される電力の電力値が導出された基準電力値を上回らないように、電力変換部６０から出力される電力を制御してよい。

図５は、基準電力値に基づいて電力抑制制御が実行された場合に電力変換装置１００から出力される電力の電力値の時間的変化を模式的に示す。

曲線Ｌ１０は、晴天時に電力抑制制御が実行されない場合に、電力変換装置１００から出力される電力の電力値の変化の様子を示す。曲線Ｌ１２は、晴天時に電力抑制制御を実行した場合に、電力変換装置１００から出力される電力の電力値の変化の様子を示す。

曲線Ｌ２０は、曇天時に電力抑制制御が実行されない場合に、電力変換装置１００から出力される電力の電力値の変化の様子を示す。曲線Ｌ２２は、曇天時に電力抑制制御を実行した場合に、電力変換装置１００から出力される電力の電力値の変化の様子を示す。

斜線領域Ｒ１０は、晴天時に電力抑制制御が実行された場合に、電力変換装置１００により抑制された電力量を示す。斜線領域Ｒ２０は、曇天時に電力抑制制御が実行された場合に、電力変換装置１００により抑制された電力量を示す。このように、晴天時および曇天時のいずれの場合でも、電力変換装置１００から出力される電力量を効果的に抑制できる。

第１実施形態によれば、電力抑制開始のタイミングまでの予め定められた基準期間における平均電力値に基づいて導出された基準電力値に基づいて、電力抑制制御が実行される。よって、天候などの外的要因によって、電力抑制制御が効果的に実行されないことを防止できる。

図６は、第２実施形態に係る制御装置７０の機能ブロックを示す。第２実施形態に係る制御装置７０は、予め定められた電力抑制スケジュールに応じて、電力変換部６０が出力する電力を制御する点で、発電管理装置４００から受信する命令信号に基づいて、電力変換部６０が電力を抑制すべきタイミングを特定する第１実施形態に係る制御装置７０と異なる。

制御装置７０は、受信部８０の代わりに、電力抑制スケジュール格納部８６を備える。なお、制御装置７０は、受信部８０および電力抑制スケジュール格納部８６の両方を備えてもよい。電力抑制スケジュール格納部８６は、電力変換部６０が電力を抑制すべき期間を示す電力抑制スケジュールを格納する。制御装置７０は、ネットワーク３５０を介して電力抑制スケジュールを発電管理装置４００から受信して、電力抑制スケジュール格納部８６に登録してもよい。電力抑制スケジュールは、電力変換部６０が電力抑制制御を開始すべきタイミングおよび電力変換部６０が電力抑制制御を終了すべきタイミングを示してよい。電力抑制スケジュールは、電力変換部６０が電力抑制制御を開始すべき条件、例えば、季節、気温、湿度、曜日などをパラメータとして定められる条件を示してよい。例えば、季節が夏で、気温が基準温度以下、湿度が基準湿度以下の場合に、電力抑制制御を開始するという条件が、電力抑制スケジュールに示されてよい。電力制御部８４は、電力抑制スケジュール格納部８６に格納された電力抑制スケジュールを参照して、電力変換部６０が電力を抑制すべきタイミングを特定する。

電力制御部８４は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、電力抑制スケジュールにより特定されたタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値（Ｗ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行する。電力制御部８４は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングまでの予め定められた基準期間内の少なくとも１つの電力値（Ｗ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行してよい。基準電力値導出部８２は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値のうち、基準期間内のそれぞれの電力値から平均電力値を導出し、平均電力値（Ｗ）に基づいて基準電力値（Ｗ）を導出してよい。基準電力値導出部８２は、平均電力値（Ｗ）に対して予め定められた割合Ｆ（Ｆ＜１、例えば、０．８、０．７など）を乗算することで得られる値を基準電力値（Ｗ）として導出してよい。

図７は、第３実施形態に係る制御装置７０の機能ブロックを示す。第３実施形態に係る制御装置７０は、基準期間内の電力値に基づいて定められた基準電力量に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御する点で、第１実施形態および第２実施形態に係る制御装置７０とは異なる。

第３実施形態に係る制御装置７０は、基準電力値導出部８２の代わりに、基準電力量導出部９０を備える。基準電力量導出部９０は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、基準期間内の少なくとも１つの電力値（Ｗ）に基づいて、基準電力量（Ｗｈ）を導出する。基準電力量導出部９０は、電力値取得部７６により取得される複数の電力値（Ｗ）のうち、基準期間内の複数の電力値（Ｗ）に基づいて、基準電力量（Ｗｈ）を導出してよい。基準電力量導出部９０は、基準期間内の複数の電力値（Ｗ）を積算した積算値により、基準期間内の平均電力量（Ｗｈ）を導出し、平均電力量（Ｗｈ）に基づいて基準電力量（Ｗｈ）を導出してよい。基準電力量導出部９０は、基準電力量（Ｗｈ）に対して、予め定められた割合Ｆ（Ｆ＜１、例えば、０．８、０．７など）を乗算することで得られる値を基準電力量（Ｗｈ）として導出してよい。

電力制御部８４は、基準電力量（Ｗｈ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行してよい。電力制御部８４は、受信部８０が受信した命令信号に基づいて電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングを特定してよい。そして、電力制御部８４は、特定されたタイミングから、基準電力量（Ｗｈ）に基づいて電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行してよい。電力制御部８４は、電力変換部６０から出力される電力を抑制すべきタイミングから、電力変換部６０から出力される電力を基準電力量（Ｗｈ）に基づいて制御する電力抑制制御を開始してよい。電力制御部８４は、電力値取得部７６により取得される電力値（Ｗ）に基づいて逐次、単位時間当たりの電力の積算値を示す電力量（Ｗｈ）を導出し、導出された電力量（Ｗｈ）が基準電力値（Ｗ）を上回らないように、電力変換部６０から出力される電力を制御してよい。

図８は、第３実施形態に係る制御装置７０が実行する電力抑制制御の一例を示すフローチャートである。まず、受信部８０が、ネットワーク３５０を介して発電管理装置４００から命令信号を受信する（Ｓ２００）。受信部８０は、予め定められた周期（例えば、３０分間隔）で、発電管理装置４００から電力抑制制御を実行すべきか否かを示す命令信号を受信してよい。

電力制御部８４は、命令信号に基づいて電力抑制のタイミングを特定する（Ｓ２０２）。電力制御部８４は、命令信号に示される電力変換部６０が電力抑制制御を開始すべき時刻を特定することで、電力抑制のタイミングを特定してよい。電力制御部８４は、受信部８０が命令信号を受信した時点を、電力抑制を開始すべきタイミングとして特定してよい。電力制御部８４は、受信部８０が命令信号を受信したことを電力制御部８４が確認した時点を、電力抑制を開始すべきタイミングとして特定してよい。

次いで、基準電力量導出部９０が、特定されたタイミングに基づいて基準期間を特定する（Ｓ２０４）。基準電力値導出部８２は、特定されたタイミングまでの予め定められた期間を、基準期間として特定してよい。基準電力値導出部８２は、電力抑制制御を開始する時点までの予め定められた期間を、基準期間として特定してよい。

基準電力量導出部９０は、特定された基準期間に対応する複数の電力値を電力値格納部７８から取得し、取得した基準期間内の複数の電力値に基づいて平均電力量を導出する。基準電力量導出部９０は、平均電力量に予め定められた割合Ｆを乗算することで、基準電力量を導出する（Ｓ２０８）。基準電力量導出部９０は、電力抑制制御を実行する期間全体に亘って、一定の割合Ｆにより基準電力量を導出してよい。基準電力量導出部９０は、電力抑制制御を実行する抑制期間に含まれる第１期間について、平均電力量に第１割合Ｆ１（例えば、０．８）を乗算することで、第１期間の基準電力量を導出し、電力抑制制御を実行する抑制期間に含まれる第１期間とは異なる第２期間について、平均電力量に第１割合Ｆ１とは異なる第２割合Ｆ２（例えば、０．７）を乗算することで、第２期間の基準電力量を導出してよい。つまり、基準電力量導出部９０は、電力抑制制御を実行する抑制期間中に、基準電力量を動的に変更してよい。

電力制御部８４は、特定されたタイミングから、導出された基準電力量に基づいて電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行する（Ｓ２１０）。電力制御部８４は、特定されたタイミングから、電力変換部６０から出力される電力の電力量が導出された基準電力量を上回らないように、電力変換部６０から出力される電力を制御してよい。

図９は、基準電力量に基づいて電力抑制制御が実行された場合に電力変換装置１００から出力される電力の電力値の時間的変化を模式的に示す。

曲線Ｌ３０は、電力抑制制御が実行されない場合に、電力変換装置１００から出力される電力値の変化の様子を示す。曲線Ｌ３２は、電力抑制制御を実行した場合に、電力変換装置１００から出力される電力値の変化の様子を示す。

第３実施形態によれば、制御装置７０は、基準電力量（Ｗｈ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行する。第１実施形態および第２実施形態のように制御装置７０が、基準電力値（Ｗ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御する場合、電力変換部６０が出力できる最大電力が基準電力値を下回っている期間があったとしても、制御装置７０は、その後の期間において、電力変換部６０が出力できる最大電力値が基準電力値を上回ることができるとしても、電力値が基準電力値を上回らないように電力変換部６０を制御する。

しかし、制御装置７０が、基準電力量（Ｗｈ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御する場合、電力抑制制御の期間の全体において電力量が基準電力量を上回らなければよい。したがって、電力変換部６０が出力できる最大電力が基準電力値を下回っている期間があった場合、電力量（Ｗ）が基準電力量（Ｗｈ）を上回らなければ、制御装置７０は、その後の期間において、電力変換部６０に基準電力値（Ｗ）以上の電力を出力させることもできる。

例えば、斜線領域Ｒ１２で示す期間については、電力変換部６０が出力できる最大電力値が基準電力値を下回っている。つまり、斜線領域Ｒ１２で示す期間については、抑制される電力量が要求される抑制量より大きい。制御装置７０が基準電力量（Ｗｈ）に基づいて電力変換部６０が出力する電力を制御する場合、斜線領域Ｒ１４で示す期間については、電力量（Ｗ）が基準電力量（Ｗｈ）を上回らなければ、電力変換部６０に基準電力値（Ｗ）以上の電力を出力させることができる。よって、制御装置７０が基準電力量（Ｗｈ）に基づいて電力抑制制御を実行することで、必要以上に電力変換部６０から出力される電力が抑制されることを防止できる。例えば、制御装置７０が基準電力量（Ｗｈ）に基づいて電力抑制制御を実行することで、斜線領域Ｒ１４で示す電力量が無駄に抑制されずに済む。

図１０は、第４実施形態に係る制御装置７０の機能ブロックを示す。第４実施形態に係る制御装置７０は、基準電力値導出部８２および基準電力量導出部９０をそれぞれ備える点で、上記の各実施形態に係る制御装置７０とは異なる。

第４実施形態に係る電力制御部８４は、基準電力値導出部８２により導出される基準電力値（Ｗ）および基準電力量導出部９０により導出される基準電力量（Ｗｈ）に基づいて、電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行する。

図１１は、第４実施形態に係る制御装置７０が実行する電力抑制制御の一例を示すフローチャートである。まず、受信部８０が、ネットワーク３５０を介して発電管理装置４００から命令信号を受信する（Ｓ３００）。受信部８０は、予め定められた周期（例えば、３０分間隔）で、発電管理装置４００から電力抑制制御を実行すべきか否かを示す命令信号を受信してよい。

電力制御部８４は、命令信号に基づいて電力抑制のタイミングを特定する（Ｓ３０２）。電力制御部８４は、命令信号に示される電力変換部６０が電力抑制制御を開始すべき時刻を特定することで、電力抑制のタイミングを特定してよい。電力制御部８４は、受信部８０が命令信号を受信した時点を、電力抑制を開始すべきタイミングとして特定してよい。

次いで、基準電力値導出部８２および基準電力量導出部９０が、特定されたタイミングに基づいて基準期間を特定する（Ｓ３０４）。基準電力値導出部８２および基準電力値導出部８２は、特定されたタイミングまでの予め定められた期間を、基準期間として特定してよい。基準電力値導出部８２は、電力抑制制御を開始する時点までの予め定められた期間を、基準期間として特定してよい。

基準電力値導出部８２は、特定された基準期間に対応する複数の電力値を電力値格納部７８から取得し、取得した基準期間内の複数の電力値に基づいて平均電力値を導出する。基準電力値導出部８２は、平均電力値に予め定められた割合Ｆを乗算することで、基準電力値を導出する。また、基準電力量導出部９０は、特定された基準期間に対応する複数の電力値を電力値格納部７８から取得し、取得した基準期間内の複数の電力値に基づいて平均電力量を導出する。基準電力量導出部９０は、平均電力量に予め定められた割合Ｆを乗算することで、基準電力量を導出する（Ｓ３０８）。

電力制御部８４は、特定されたタイミングから、導出された基準電力値（Ｗ）および基準電力量（Ｗｈ）に基づいて電力変換部６０から出力される電力を制御して、電力抑制制御を実行する（Ｓ３１０）。電力制御部８４は、特定されたタイミングから、電力変換部６０から出力される電力値（Ｗ）が基準電力値（Ｗ）を上回らず、かつ電力変換部６０から出力される電力量（Ｗｈ）が導出された基準電力量（Ｗｈ）を上回らないように、電力変換部６０から出力される電力を制御してよい。

電力制御部８４は、電力変換部６０から出力される電力量が導出された基準電力量を上回らないように、電力変換部６０から出力される電力を制御する。ここで、電力抑制期間内の前半の期間で、曇天などの影響で電力変換部６０から出力できる最大電力値が低く、電力抑制期間で抑制すべき電力量を過剰に抑制している場合には、電力制御部８４は、抑制された過剰分の電力量を電力抑制期間の後半期間で相殺すべく、電力変換部６０から出力される電力を増加させてよい。しかし、後半期間において電力変換部６０から出力される電力が極端に大きいと、例えば、予定されている発電計画に悪影響を与える可能性がある。そこで、電力抑制期間で抑制すべき電力量を過剰に抑制している場合、電力制御部８４は、基準電力値を上回らない範囲で、電力変換部６０から出力される電力を増加させてよい。

なお、第２実施形態、第３実施形態、および第４実施形態に係る電源システムは、図１に示す第１実施形態に係る電源システムと同様なシステム構成でよい。また、第２実施形態、第３実施形態、および第４実施形態に係る電力変換装置１００の回路構成は、図２に示す第１実施形態に係る電力変換装置１００と同様な回路構成でよい。

また、制御装置７０は、命令信号を受信する受信部８０と電力抑制スケジュール格納部８６とを備え、電力抑制スケジュールに従って特定されるタイミング、および命令信号に従って特定されるタイミングのそれぞれにおいて、電力抑制制御を実行してよい。

以上、各実施形態によれば、電力抑制制御を実行するタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて基準電力値（Ｗ）および基準電力量（Ｗｈ）の少なくとも一方が導出され、基準電力値（Ｗ）および基準電力量（Ｗｈ）の少なくとも一方に基づいて、電力変換装置１００が出力する電力が制御されるので、天候などの外的要因により、電力抑制制御が効果的に実行されないことを防止できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 電源システム
１２ 電圧センサ
１４ 電流センサ
１６ 電圧センサ
１８ 電流センサ
１９ 電流センサ
２０ 昇圧回路
２２ 電圧センサ
４０ インバータ
５０ リレー
６０ 電力変換部
７０ 制御装置
７２ 電流値取得部
７４ 電圧値取得部
７６ 電力値取得部
７８ 電力値格納部
８０ 受信部
８２ 基準電力値導出部
８４ 電力制御部
８６ 電力抑制スケジュール格納部
９０ 基準電力量導出部
１００ 電力変換装置
２００ 太陽電池アレイ
３００ 系統電源
３１０ 負荷
３５０ ネットワーク
４００ 発電管理装置

Claims (12)

1. 電源と連系する電力変換部から出力される電力を制御する制御装置であって、
   前記電力変換部から出力される電力の大きさを示す電力値を取得する電力値取得部と、
   前記電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、前記電力変換部から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、前記電力変換部から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行する電力制御部と、
   前記電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、前記基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力値を導出する基準電力値導出部と、
   前記電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、前記基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力量を導出する基準電力量導出部と
   を備え、
   前記電力制御部は、前記基準電力値および前記基準電力量に基づいて前記電力抑制制御を実行する、制御装置。
2. 電源と連系する電力変換部から出力される電力を制御する制御装置であって、
   前記電力変換部から出力される電力の大きさを示す電力値を取得する電力値取得部と、
   前記電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、前記電力変換部から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、前記電力変換部から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行する電力制御部と、
   前記電力変換部から出力される電力を抑制することを命令する命令信号を受信する受信部と
   を備え、
   前記電力制御部は、前記命令信号に基づいて前記タイミングを特定する、制御装置。
3. 前記電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、前記基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力値を導出する基準電力値導出部をさらに備え、
   前記電力制御部は、前記電力抑制制御を前記基準電力値に基づいて実行する、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記電力制御部は、前記電力値が前記基準電力値を上回らないように、前記電力変換部から出力される電力を制御する、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記電力値取得部により取得される複数の電力値のうち、前記基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力量を導出する基準電力量導出部をさらに備え、
   前記電力制御部は、前記電力抑制制御を前記基準電力量に基づいて制御する、請求項２に記載の制御装置。
6. 前記電力制御部は、前記電力変換部から出力される電力量が前記基準電力量を上回らないように、前記電力変換部から出力される電力を制御する、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記電力制御部は、前記電力変換部から出力される電力を抑制すべき電力抑制スケジュールに基づいて、前記タイミングを特定する、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の制御装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の制御装置と、
   前記制御装置により制御され、分散型電源からの直流を交流に変換する前記電力変換部と
   を備える電力変換装置。
9. 請求項８に記載の電力変換装置と、
   前記分散型電源と
   を備える電源システム。
10. 発電計画に基づいて電力を抑制することを命令する命令信号を前記電力変換装置に送信する発電管理装置をさらに備える、請求項９に記載の電源システム。
11. 電源と連系する電力変換部から出力される電力を制御する制御方法であって、
    前記電力変換部から出力される電力の大きさを示す電力値を取得する段階と、
    前記電力値を取得する段階で取得される複数の電力値のうち、前記電力変換部から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、前記電力変換部から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行する段階と、
    前記取得する段階で取得される複数の電力値のうち、前記基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力値を導出する段階と、
    前記取得する段階で取得される複数の電力値のうち、前記基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、基準電力量を導出する段階と
    を備え、
    前記電力抑制制御を実行する段階は、前記基準電力値および前記基準電力量に基づいて前記電力抑制制御を実行する段階を含む、
    を備える制御方法。
12. 電源と連系する電力変換部から出力される電力を制御する制御方法であって、
    前記電力変換部から出力される電力の大きさを示す電力値を取得する段階と、
    前記電力値を取得する段階で取得される複数の電力値のうち、前記電力変換部から出力される電力を抑制すべきタイミングに基づいて定められる基準期間内の少なくとも１つの電力値に基づいて、前記電力変換部から出力される電力を抑制する電力抑制制御を実行する段階と、
    前記電力変換部から出力される電力を抑制することを命令する命令信号を受信する段階と
    を備え、
    前記電力抑制制御を実行する段階は、前記命令信号に基づいて前記タイミングを特定する段階を含む、制御方法。

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