JP6733799B1 - 制御装置、対価算出装置、電力システム、およびプログラム - Google Patents

制御装置、対価算出装置、電力システム、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】電力系統の電圧安定化のために十分な無効電力を出力でき、出力された無効電力量に応じて適切な対価を算出する。【解決手段】制御装置は、電力系統に接続される分散型電源を制御する制御装置であって、通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定される範囲設定部と、範囲設定部に設定された許容範囲内において、分散型電源から電力系統に供給する無効電力および有効電力を制御する出力制御部と、電力系統における指令装置から、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する受信部とを備え、出力制御部は、受信部が超過出力指令を受信した場合に、許容範囲外の無効電力を出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置、対価算出装置、電力システム、およびプログラムに関する。
太陽光発電装置等の分散型電源が広く用いられている。分散型電源によって発電された電力はパワーコンディショナー等の制御装置を介して交流に変換されて電力系統に供給される。パワーコンディショナーに無効電力制御機能を付与することによって発電電力の変動に起因する電力系統の電圧変動が抑制される。たとえば、予想される最大電力と、パワーコンディショナーの定格容量とに基づいて、現在から所定時間後までにおける制御可能な最大無効電力を予想および出力する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１３−７４６６８号公報
パワーコンディショナー等の制御装置は、電力系統の電圧安定化のために十分な無効電力を出力できることが望ましい。また、出力された無効電力量に応じて適切な対価が算出されることが望ましい。
本発明の第１の態様においては、制御装置を提供する。制御装置は、電力系統に接続される分散型電源を制御してよい。制御装置は、範囲設定部を備えてよい。範囲設定部は、通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定されてよい。制御装置は、出力制御部を備えてよい。出力制御部は、範囲設定部に設定された許容範囲内において、分散型電源から電力系統に供給する無効電力および有効電力を制御してよい。制御装置は、受信部を備えてよい。受信部は、電力系統における指令装置から、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信してよい。出力制御部は、受信部が超過出力指令を受信した場合に、許容範囲外の無効電力を出力してよい。
範囲設定部には、許容範囲として無効電力および有効電力の力率範囲が設定されてよい。出力制御部は、受信部が超過出力指令を受信した場合に、力率範囲外の無効電力を出力してよい。
出力制御部は、受信部が超過出力指令を受信した場合に、電力系統に供給する有効電力を維持しつつ、電力系統に供給する無効電力を増加させてよい。
出力制御部は、超過出力指令に応じて無効電力を増加させた場合の皮相電力が、電力系統に供給できる最大電力を超える場合に、有効電力を減少させて、無効電力を増加させてよい。
制御装置は、パワーコンディショナーを更に備えてよい。パワーコンディショナーは、分散型電源から電力を受け取り、電力系統に電力を出力してよい。パワーコンディショナーが出力できる最大電力が、分散型電源が出力できる最大電力よりも大きくてよい。
本発明の第２の態様においては、対価算出装置を提供する。対価算出装置は、電力検出部を備えてよい。電力検出部は、上記のいずれかの制御装置が電力系統に供給する無効電力の電力量を検出してよい。対価算出装置は、対価算出部を備えてよい。対価算出部は、電力検出部が検出した無効電力の電力量に基づいて、制御装置の管理者に支払われる対価を算出してよい。
対価算出部は、許容範囲を超えて出力した無効電力の超過電力量に基づいて対価を算出してよい。
対価算出部は、超過出力指令に応じて無効電力の電力を増加させた増加電力量に基づいて対価を算出してよい。
対価算出部は、有効電力に対して支払われる対価に更に基づいて、無効電力に対して支払われる対価を算出してよい。
本発明の第３の態様においては、電力システムを提供する。電力システムは、上記のいずれかの複数の制御装置を備えてよい。電力システムは、それぞれの制御装置に超過出力指令を通知する通知装置を備えてよい。
通知装置は、それぞれの分散型電源が電力系統に供給している有効電力に基づいて、それぞれの分散型電源に出力させる無効電力を設定してよい。
通知装置は、電力系統に供給している有効電力が減少しない範囲で無効電力を増加できる量が多い分散型電源に、優先して無効電力を増加させてよい。
本発明の第４の態様においては、プログラムを提供する。プログラムは、コンピュータを、上記のいずれかに記載の対価算出装置として機能させるためのプログラムである。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な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。
本発明の一実施形態における電力システムを示す図である。 本発明の一実施形態における制御装置を示す図である。 制御装置による無効電力および有効電力の制御内容の一例を示す図である。 制御装置による無効電力および有効電力の制御内容の他例を示す図である。 無効電力および有効電力についての許容範囲の他例を示す図である。 無効電力および有効電力についての許容範囲の他例を示す図である。 本発明の一実施形態における対価算出装置を示す図である。 電力システムにおける処理手順の一例を示す図である。 電力システムにおける処理手順の他例を示す図である。 電力システムの他例を示す図である。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
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、本発明の一実施形態における電力システム１を示す図である。電力システム１は、分散型電源２０−１および２０−２（分散型電源２０と総称する場合がある）と、制御装置１００−１および１００−２（制御装置１００と総称する場合がある）と、対価算出装置２００−１および２００−２（対価算出装置２００と総称する場合がある）とを備えてよい。各構成の個数は、図１の場合に限られない。
分散型電源２０−１および２０−２は、ソーラパネルによる太陽光発電装置、風力発電装置、電気自動車、および燃料電池発電装置等の各電源であってよい。本例では、分散型電源２０−１および２０−２は、太陽光発電装置である。分散型電源２０−１は制御装置１００−１を介して電力系統３０に電気的に接続される。同様に、分散型電源２０−２は制御装置１００−２を介して電力系統３０に電気的に接続される。分散型電源２０−１および２０−２の出力側は、連系点３２において電気的に接続される。分散型電源２０−１および２０−２の数および種類は、図１に示される場合に限られない。
制御装置１００−１および１００−２は、それぞれ分散型電源２０−１および２０−２を制御する。制御装置１００は、分散型電源２０によって発生した電力を連系点３２に供給する。制御装置１００−１の入力側は、分散型電源２０−１に接続されている。制御装置１００−１は、分散型電源２０−１によって発生した電力を電力系統３０に応じた電力に変換する電力変換装置であってよい。制御装置１００−２の入力側は、分散型電源２０−２に接続されている。制御装置１００−２は、分散型電源２０−２によって発生した電力を電力系統３０に応じた電力に変換する電力変換装置であってよい。制御装置１００は、パワーコンディショナー、ＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）、またはインバーターと呼ばれる装置を含んでよい。
制御装置１００−１の出力側は、連系点３２を介して電力系統３０に接続されている。制御装置１００−１と連系点３２との間には変圧器が接続されていてもよい。制御装置１００−２の出力側も、連系点３２を介して電力系統３０に接続されてよい。電力系統３０は、系統電源３４および負荷３６を備える。
制御装置１００−１および１００−２は、通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定されている。電力系統３０における電力会社の指令装置等から、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信された場合には、制御装置１００−１および１００−２は、許容範囲外の無効電力を出力する。制御装置１００−１および１００−２の構成については後述する。
対価算出装置２００−１は、制御装置１００−１が電力系統３０に供給する無効電力の電力量を検出する。対価算出装置２００−１は、無効電力の電力量に基づいて、制御装置１００−１の管理者に支払われる対価を算出する。同様に、対価算出装置２００−２は、制御装置１００−２が電力系統３０に供給する無効電力の電力量を検出する。対価算出装置２００−２は、無効電力の電力量に基づいて、制御装置１００−２の管理者に支払われる対価を算出する。
対価算出装置２００−１は、制御装置１００−１の内部に設けられていてもよく、制御装置１００−１とは別の装置として制御装置１００−１と通信可能に接続されていてもよい。対価算出装置２００−２は、制御装置１００−２の内部に設けられていてもよく、制御装置１００−２とは別の装置として制御装置１００−２と通信可能に接続されていてもよい。また、対価算出装置２００−１および２００−２は、電力会社が管理する電力系統３０に設けられている装置であってもよい。対価算出装置２００−１および２００−２の構成については後述する。
図２は、本発明の一実施形態における制御装置１００を示す図である。制御装置１００は、パワーコンディショナー１０２、設定部１１０、出力制御部１２０、および受信部１３０を備える。パワーコンディショナー１０２は、分散型電源２０から電力を受け取り、電力系統３０に電力を出力する。パワーコンディショナー１０２は、インバーターとも呼ばれる。
設定部１１０は、制御装置１００が通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定される範囲設定部である。出力制御部１２０は、設定部１１０に設定された許容範囲内において、分散型電源２０から電力系統３０に供給する無効電力および有効電力を制御する。受信部１３０は、電力系統３０における指令装置から、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する。電力系統３０における指令装置は、電力系統３０を制御する制御装置であってもよく、電力系統を管理する管理者の端末装置であってもよい。受信部１３０は、指令装置から直接的に超過出力指令を受信してもよく、他の通知装置等を介して超過出力指令を受信してもよい。
出力制御部１２０は、受信部１３０が超過出力指令を受信した場合に、許容範囲外の無効電力を出力する。具体的には、出力制御部１２０は、受信部１３０が超過出力指令を受信した場合に、許容範囲外の無効電力を出力するようにパワーコンディショナーを制御する。
一般的には、太陽光発電装置等の分散型電源２０の最大出力電力が、パワーコンディショナー１０２が出力できる最大電力（容量）より大きく設定されている。天候等により太陽光発電装置が最大出力電力を発電できない状況が長期間続くことを考慮し、パワーコンディショナー１０２の最大電力付近で使用することによって経済効率を高めることができる。しかし、本実施形態では、パワーコンディショナー１０２から出力される無効電力の電力容量を確保すべく、パワーコンディショナー１０２が出力できる最大電力が、分散型電源２０が出力できる最大電力より大きくてよい。
図３は、制御装置による無効電力および有効電力の制御内容の一例を示す図である。図３に示される円は、制御装置１００が電力系統３０に供給できる皮相電力の最大電力を示す。皮相電力とは、有効電力と無効電力とのベクトル和で表される。図３の縦軸は無効電力Ｑ（Ｖａｒ）を示し、横軸は有効電力Ｐ（Ｗ）を示す。制御装置１００が電力系統３０に供給できる皮相電力の最大電力は、たとえば、パワーコンディショナー１０２の半導体スイッチの容量と、配線の太さとによって定まる。
ハッチングされた領域は、制御装置１００が通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲Ｓを示す。図３に示されるように、許容範囲Ｓとして無効電力および有効電力の力率範囲が設定されてよい。図３では、許容範囲が、力率がα以上１以下の範囲に定められている。たとえば、αは、予め定められた値である。αは、０．７以上０．９以下であってよく、０．８であってよい。力率は、皮相電力に対する有効電力の割合である。
出力制御部１２０は、設定部１１０に設定された許容範囲Ｓ内において、分散型電源２０から電力系統に供給する無効電力Ｑおよび有効電力Ｐを制御する。図３では、現在の出力として無効電力がＱ０に制御されている。受信部１３０が電力系統３０における指令装置から、許容範囲Ｓを超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信した場合、出力制御部１２０は、許容範囲Ｓ外の無効電力Ｑｔを出力する。
本例では、出力制御部１２０は、受信部１３０が超過出力指令を受信した場合に、力率範囲外の無効電力Ｑｔを出力する。無効電力は、Ｑ０からＱｔへと増加する。Ｑ０は現在の変更前の無効電力を示し、Ｑｔは、時刻ｔで電力会社から要求された無効電力、すなわち、超過出力指令よって指示された無効電力を示す。無効電力増加量Ｄ１は、｜Ｑｔ−Ｑ０｜である。図３に示される例では、無効電力がＱ１以上の範囲で許容範囲Ｓを超える。許容範囲Ｓを超えて出力した無効電力の超過電力Ｄ２は、｜Ｑｔ−Ｑ１｜である。
出力制御部１２０は、受信部１３０が超過出力指令を受信した場合に、電力系統に供給する有効電力Ｐ（Ｐｔとする）を維持しつつ、電力系統に供給する無効電力Ｑを増加させる。この場合、許容範囲Ｓを超える無効電力Ｑ１は、次の数式で示される。Ｐｔは、変更の前後で維持される有効電力であり、αは力率である。
Figure 0006733799
図１に示された対価算出装置２００は、無効電力増加量Ｄ１を時間積分（積算）して得られた電力量（Ｖａｒ・秒）、すなわち、超過出力指令に応じて無効電力の電力を増加させた増加電力量（Ｖａｒ・秒）に基づいて対価を算出してよい。無効電力が増加した場合には、それだけ制御装置１００が消耗する度合が高まる。したがって、増加電力量（Ｖａｒ・秒）に基づいて対価を算出することで、無効電力を出力した制御装置１００の消耗を填補することができる。
但し、対価の算出はこの場合に限られない。対価算出装置２００は、無効電力の超過電力Ｄ２を時間積分（積算）して得られた電力量（Ｖａｒ・秒）、すなわち、超過出力指令に応じて許容範囲を超えて出力した無効電力の超過電力量（Ｖａｒ・秒）に基づいて対価を算出してよい。予め定められた許容範囲Ｓ内においては、分散型電源２０（発電装置）が自己の責任範囲として系統安定化に貢献する一方、責任範囲を超える超過分については、分散型電源２０の管理者が、超過電力量（Ｖａｒ・秒）に応じた対価の支払いを受けるように構成してよい。
図４は、制御装置による無効電力および有効電力の制御内容の他例を示す図である。図４に示される円は、制御装置１００が電力系統３０に供給できる皮相電力の最大電力を示す。図４の縦軸は無効電力Ｑ（Ｖａｒ）を示し、横軸は有効電力Ｐ（Ｗ）を示す。ハッチングされた領域は、制御装置１００が通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲Ｓを示す。図４に示されるように、許容範囲Ｓとして無効電力および有効電力の力率範囲が設定されてよい。
図４に示される場合において、出力制御部１２０は、通常時において、設定部１１０に設定された許容範囲Ｓ内において、分散型電源２０から電力系統３０に供給する無効電力Ｑ０および有効電力Ｐ０を制御する。本例では、受信部１３０が、許容範囲Ｓを超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する。出力制御部１２０が、超過出力指令に応じて無効電力Ｑ０をＱｔまで増加させた場合（無効電力増加量Ｄ１の場合）の皮相電力が、電力系統３０に供給できる最大電力を超える。最大電力は、配線の容量および制御装置の出力容量（半導体スイッチの容量）等によって定まる。
出力制御部１２０は、超過出力指令に応じて無効電力を増加させた場合の皮相電力が、電力系統３０に供給できる最大電力を超える場合に、有効電力ＰをＰ０からＰｔに減少させて、無効電力ＱをＱｔまで増加させる。具体的には、超過出力指令が無効電力Ｑｔの供給を指令している場合、皮相電力の最大電力を示す円と交差するＰｔ以下となるまで有効電力Ｐ０を減少させる。これによって、皮相電力の最大電力内において、超過出力指令に基づく無効電力を電力系統３０に供給することができる。したがって、電力系統３０の電圧変動を抑制することができる。
なお、複数の制御装置１００−１および１００−２が存在する場合、図３に示されるように、電力系統３０に供給している有効電力が減少しない範囲で無効電力を増加できる量が他の分散型電源２０−２より多い分散型電源２０−１が、優先して無効電力を増加してもよい。
図５は、無効電力および有効電力についての許容範囲の他例を示す図である。図３および図４は、皮相電力が最大電力の値に対して小さく（図３、図４の円の内部にあることを意味する）、力率がα以上１以下を示す扇型状の範囲を許容範囲Ｓとする場合が示された。しかしながら、許容範囲Ｓは、この場合に限られない。図５においては、力率がα以上１以下であり、有効電力ＰがＡ以下（Ａは、皮相電力の最大電力以下に予め定められた定数）である三角形の範囲が許容範囲Ｓに設定される。
図６は、無効電力および有効電力についての許容範囲の他例を示す図である。図６においては、力率がα以上１以下であり、有効電力ＰがＢ以上であり（但し、Ｂは、予め定められた定数）、かつ、無効電力が−Ｑｍ以上、＋Ｑｍ以下（ただし、Ｑｍは定数）である範囲（図６にハッチングで示す）が許容範囲Ｓに設定されてもよい。定数Ｂは、皮相電力の最大電力の０．０１倍以上０．１倍以下に予め定められた定数、たとえば、皮相電力の最大電力の０．０５倍である。定数Ｑｍは、皮相電力の最大電力の０．４以上０．５以下、たとえば、０．４４であってよい。−Ｑｍを皮相電力の最大電力の０．２５倍とし、＋Ｑｍを皮相電力の最大電力の０．４４倍とするように、無効電力が負の場合の閾値（絶対値）が、無効電力が正の場合の閾値（絶対値）より小さくなるように定められてもよい。
図５および図６に示されるような許容範囲においても、出力制御部１２０は、受信部が超過出力指令を受信した場合に、電力系統３０に供給する有効電力を維持しつつ、電力系統３０に供給する無効電力を増加させることができる。また、出力制御部１２０は、出力制御部１２０は、超過出力指令に応じて無効電力を増加させた場合の皮相電力が、電力系統に供給できる最大電力を超える場合に、有効電力を減少させて、無効電力を増加させることもできる。
図７は、本発明の一実施形態における対価算出装置を示す図である。対価算出装置２００は、制御装置１００に設けられてよく、制御装置１００外に設けられてもよい。対価算出装置２００は、電力検出部２１０および対価算出部２２０を備える。電力検出部２１０は、制御装置１００が電力系統３０に供給する無効電力の電力量（Ｖａｒ・秒）を検出する。電力検出部２１０は、電力管理用計器（電力量計）であってよい。電力管理用計器として種々の方式の電力計を採用することができる。
対価算出部２２０は、電力検出部２１０が検出した無効電力の電力量に基づいて、制御装置１００の管理者に支払われる対価を算出する。対価算出装置２００は、通知部２３０を備えてよい。通知部２３０は、算出された対価を電力系統３０の系統管理者の端末装置および分散型電源の管理者の端末装置の少なくとも一つに通知してよい。
対価算出部２２０は、対価情報を取得してよい。対価算出部２２０は、電力検出部２１０が検出した無効電力の電力量と、対価情報とに基づいて、制御装置１００の管理者に支払われる対価を算出してよい。対価情報は、たとえば、無効電力量の一単位あたりの価格である。対価情報は、事前に設定されていてよい。たとえば、対価情報は、電力会社等によって定められてよい。また、対価情報は、有効電力量の電力取引市場または無効電力の電力取引市場等における取引情報を取得することによって、対価算出部２２０が導出してもよい。
対価情報は、有効電力に対して支払われる対価に基づいて設定されてよい。この場合、対価算出部２２０は、有効電力に対して支払われる対価に更に基づいて、無効電力に対して支払われる対価を算出する。一例において、無効電力量の単価を有効電力量の単価より高くしてよい。
無効電力量の単価を有効電力量の単価より高くすることによって、無効電力を供給するために有効電力の出力を減らした場合であっても、制御装置１００の管理者に支払われる対価が減らない。また、将来、太陽光発電装置等の分散型電源２０の台数が増えると、供給される有効電力量が多くなるため、有効電力量の方が無効電力量より余剰になる可能性がある。無効電力量の単価を有効電力量の単価より高くすることによって、このような需給関係に対応することができる。さらに、電力系統３０の安定化に貢献した制御装置１００および分散型電源２０に高評価を与えることができる。
対価算出部２２０は、電力系統３０に設けられていてもよい。一例において、対価算出部２２０は電力系統３０に設けられている電力会社の指令装置であってもよい。電力検出部２１０は、制御装置１００−１の出力端および制御装置１００−２の出力端にそれぞれ設けられており、対価算出部２２０は、電力系統３０に設けられていてもよい。この場合、各電力検出部２１０と、対価算出部２２０は通信可能に接続される。対価算出部２２０は、各電力検出部２１０から、無効電力の電力量の測定結果を受信してよい。
図８は、電力システムにおける処理手順の一例を示す図である。制御装置１００の設定部１１０には、図３から図６に示したとおり、通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定されている。たとえば、設定部１１０には、許容範囲として無効電力および有効電力の力率範囲が設定されている。通常時においては、出力制御部１２０は、設定部１１０に設定された許容範囲内において、分散型電源２０から電力系統３０に供給する無効電力および有効電力を制御する（ステップＳ１０１）。受信部１３０が、電力系統３０における指令装置から、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信していない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、出力制御部１２０は、設定部１１０に設定された許容範囲内において、無効電力および有効電力の制御を継続する（ステップＳ１０１）。
受信部１３０が、電力系統３０における指令装置から、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、出力制御部１２０は、図３に示したように、許容範囲外の無効電力を出力する（ステップＳ１０３）。このとき、出力制御部１２０は、受信部１３０が超過出力指令を受信した場合に、電力系統３０に供給する有効電力を維持しつつ、電力系統３０に供給する無効電力を増加させてよい。これにより有効電力についての取得対価の減少を防止することができる。
対価算出装置２００における電力検出部２１０は、電力情報を取得する。電力検出部２１０は、制御装置１００が電力系統３０に供給する無効電力の電力量を検出する。対価算出部２２０は、電力検出部２１０からの電力量の検出結果に基づいて、許容範囲を超えて出力した無効電力の超過電力量を算出する（ステップＳ１０４）。超過電力量は、許容範囲を超えて出力した無効電力の超過電力Ｄ２（図３参照）を時間積分（積算）して得られた電力量（Ｖａｒ・秒）である。
対価算出部２２０は、許容範囲を超えて出力した無効電力の超過電力量に基づいて、制御装置１００−１および１００−２の各管理者に支払われる対価を算出する（ステップＳ１０５）。通知部２３０は、算出された対価の情報を電力会社に通知する（ステップＳ１０６）。具体的には、通知部２３０は、算出された対価を電力系統３０の系統管理者の端末装置および分散型電源の管理者の端末装置の少なくとも一つに通知してよい。この結果、発電事業者は、電力会社から対価の支払いを受けることができる（ステップＳ１０７）。発電事業者は、制御装置１００の管理者であってよい。
図８の処理においては、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５において、許容範囲Ｓを超えて出力した無効電力の超過電力Ｄ２（図３参照）を積算して得られた超過電力量に基づいて対価を計算する場合が示された。但し、対価算出部２２０は、超過出力指令に応じて無効電力の電力を増加させた増加電力量に基づいて対価を算出してもよい。増加電力量は、超過出力指令に応じて無効電力が増加した無効電力増加量Ｄ１（図３参照）を時間積分（積算）して得られた電力量（Ｖａｒ・秒）である。
無効電力が増加した場合には、それだけ制御装置１００が消耗する度合が高まる。したがって、増加電力量（Ｖａｒ・秒）に基づいて対価を算出することで、無効電力を出力した制御装置１００の消耗を填補することができる。
図９は、電力システムにおける処理手順の他例を示す図である。ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の処理は、図８のステップＳ１０１およびステップＳ１０２の処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
出力制御部１２０は、超過出力指令に応じて無効電力を増加させた場合の皮相電力が、電力系統３０に供給できる最大電力を超えるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。無効電力を増加させた場合の皮相電力が、電力系統３０に供給できる最大電力を超える場合には（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、有効電力を減少させて、無効電力を増加させる（ステップＳ２０４）。具体的には、図４に示されたように、超過出力指令が無効電力Ｑｔの供給を指令している場合、皮相電力の最大電力を示す円と交差するＰｔ以下となるまで有効電力Ｐ０を減少させる。これによって、出力制御部１２０は、皮相電力の最大電力の範囲内において、超過出力指令に基づく無効電力を電力系統３０に供給することができる（ステップＳ２０５）。
無効電力を増加させた場合の皮相電力が、電力系統３０に供給できる最大電力を超えない場合には（ステップＳ２０３：ＮＯ）、出力制御部１２０は、許容範囲外の無効電力を出力する（ステップＳ２０５）。ステップ２０５からステップＳ２０９までの処理は、図８におけるステップＳ１０３からステップＳ１０７までの処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
図９に示される処理によれば、有効電力を維持したまま無効電力の供給量を増加させると皮相電力が最大電力を超える場合においても、超過出力指令に応じて無効電力を増加させることができる。これにより電力系統３０の電圧安定化に寄与することができる。そして、この場合も、無効電力の増加電力量（Ｖａｒ・秒）または無効電力の超過電力量（Ｖａｒ・秒）に基づいて、無効電力量に対する対価を算出することができる。これにより、無効電力を出力した制御装置１００の消耗を填補し、電力系統３０の電圧安定化にインセンティブを与えることができる。
図１０は、電力システムの他例を示す図である。電力システム２は、図１に示される電力システム１に対して通知装置３００が追加されている。電力システム２は、複数の制御装置１００−１および１００−２と、それぞれの制御装置１００−１および１００−２に超過出力指令を通知する通知装置３００とを含む。制御装置１００−１および１００−２の数は、３台以上であってもよい。
通知装置３００は、電力系統に設けられて、許容範囲を超える無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を送信する指令装置であってもよく、複数の分散型電源を統括して管理する装置であってもよい。たとえば、通知装置３００は、需要家の需要量を制御して電力の需要と供給のバランスを保つディマンドレスポンス（ＤＲ）において、電力会社と需要者の間に立ってバランスを制御する事業者であるアグリゲーターの装置であってよい。通知装置３００が指令装置自体でない場合には、通知装置３００は、指令装置から超過出力指令を受信し、各分散型電源２０−１および２０−２の制御装置１００−１および１００−２に超過出力指令を通知してよい。
通知装置３００は、それぞれの分散型電源２０−１および２０−２が電力系統に供給している有効電力に基づいて、それぞれの分散型電源２０−１および２０−２に出力させる無効電力を設定してよい。たとえば、通知装置３００は、電力系統３０に供給している有効電力が減少しない範囲で無効電力を増加できる量が他の分散型電源２０−２より多い分散型電源２０−１に、優先して無効電力を増加させる。優先して無効電力を増加させることには、優先度が他の分散型電源２０−２より高い分散型電源２０−１に、無効電力の増加量を多く割り当てることが含まれてよい。優先度の高さの順番で複数の分散型電源を選択して、選択した各分散型電源２０からの無効電力が最大限（皮相電力が最大電力となる状態）になるように増加させてもよい。
通知装置３００は、現在の無効電力に更に基づいてそれぞれの分散型電源２０−１および２０−２に出力させる無効電力を設定してもよい。また、通知装置３００は、配線の太さ等により定まる容量に更に基づいてそれぞれの分散型電源２０−１および２０−２に出力させる無効電力を設定してもよい。通知装置３００は、力率が１に近い分散型電源２０を優先して無効電力を増加させてよい。力率が１に近い場合には、無効電力を増加させる余力が力率が０に近い場合に比べて大きい。あるいは、通知装置３００は、現在の皮相電力が他の分散型電源２０−２より小さい分散型電源２０−１を優先して無効電力を増加させてよい。さらに、通知装置３００は、天候等による出力変動の予測値が他の分散型電源２０−２より小さい分散型電源２０−１を優先して無効電力を増加させてよい。
通知装置３００は、繋がっている電線の容量が他の分散型電源２０−２より大きな分散型電源２０−１を優先して無効電力を増加させてよい。これによって、無効電力の変動による電圧変動が小さくなる。通知装置３００は、電圧許容範囲に対する現在の電圧の余裕が他の分散型電源２０−２より大きい分散型電源２０−１を優先して無効電力を増加させてよい。
複数の分散型電源２０−１および２０−２と制御装置１００−１および１００−２が含まれる場合、上述した種々の見地に基づいて、それぞれの分散型電源２０−１および２０−２（制御装置１００−１および１００−２）から電力系統３０に出力させる無効電力を設定することができる。
図１１は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。図１１は、対価算出装置２００として機能するコンピュータ２２００のハードウェア構成の一例を示す。また、複数のコンピュータが協働して対価算出装置２００として機能してもよい。
本実施形態に係るコンピュータ２２００は、ホスト・コントローラ２２１０により相互に接続されるＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィック・コントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２２２０によりホスト・コントローラ２２１０に接続される通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、およびＤＶＤドライブ２２２６を有する入出力部と、入出力コントローラ２２２０に接続されるＲＯＭ２２３０および入出力チップ２２４０を有するレガシー入出力部と、を備える。
ホスト・コントローラ２２１０は、ＲＡＭ２２１４と、高い転送レートでＲＡＭ２２１４をアクセスするＣＰＵ２２１２およびグラフィック・コントローラ２２１６とを接続する。ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２２１６は、ＣＰＵ２２１２等がＲＡＭ２２１４内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、ディスプレイデバイス２２１８上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２２１６は、ＣＰＵ２２１２等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
入出力コントローラ２２２０は、ホスト・コントローラ２２１０と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤドライブ２２２６を接続する。通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤドライブ２２２６は、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２２１４を介してハードディスクドライブ２２２４に提供する。
また、入出力コントローラ２２２０には、ＲＯＭ２２３０および入出力チップ２２４０の比較的低速な入出力装置が接続される。ＲＯＭ２２３０は、コンピュータ２２００が起動時に実行するブート・プログラム、および／または、コンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。入出力チップ２２４０は、たとえばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード２２４２を接続するキーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２２２０へと接続する。
ＲＡＭ２２１４を介してハードディスクドライブ２２２４に提供されるプログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２２１４を介してコンピュータ２２００内のハードディスクドライブ２２２４にインストールされ、ＣＰＵ２２１２において実行される。プログラムは、コンピュータ２２００にインストールされ、コンピュータ２２００を、対価算出装置２００の各構成として機能させる。
プログラムに記述された情報処理は、コンピュータ２２００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である電力検出部２１０、対価算出部２２０、および通知部２３０の少なくとも一部として機能する。そして、この具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ２２００の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の対価算出装置２００が構築される。
一例として、コンピュータ２２００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御を受けて、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、またはＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２２２２は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２２１２が転送元の記憶装置または通信インターフェイス２２２２からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２２２２または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４およびＤＶＤドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２２１４へと読み込ませ、ＲＡＭ２２１４上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２２１２は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２２１４は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２２１４および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２２１４の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２２１４、メモリ、および／または記憶装置に含まれるものとする。
また、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２２１４へと書き戻す。たとえば、ＣＰＵ２２１２は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（または不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
また、ＣＰＵ２２１２は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。たとえば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２２１２は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１の他に、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、またはＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、フレキシブルディスク、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ２２００に提供してもよい。
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、多様な変更又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。その様な変更又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、この順序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。
１・・電力システム、２０・・分散型電源、３０・・電力系統、３２・・連系点、３４・・系統電源、３６・・負荷、１００・・制御装置、１０２・・パワーコンディショナー、１１０・・設定部、１２０・・出力制御部、１３０・・受信部、２００・・対価算出装置、２１０・・電力検出部、２２０・・対価算出部、２３０・・通知部、３００・・通知装置、２２００・・コンピュータ、２２０１・・ＤＶＤ−ＲＯＭ、２２１０・・ホスト・コントローラ、２２１２・・ＣＰＵ、２２１４・・ＲＡＭ、２２１６・・グラフィック・コントローラ、２２１８・・ディスプレイデバイス、２２２０・・入出力コントローラ、２２２２・・通信インターフェイス、２２２４・・ハードディスクドライブ、２２２６・・ＤＶＤドライブ、２２３０・・ＲＯＭ、２２４０・・入出力チップ、２２４２・・キーボード

Claims (15)

  1. 電力系統に接続される分散型電源を制御する制御装置であって、
    通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定される範囲設定部と、
    前記範囲設定部に設定された前記許容範囲内において、前記分散型電源から前記電力系統に供給する前記無効電力および前記有効電力を制御する出力制御部と、
    前記電力系統における指令装置から、前記許容範囲を超える前記無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する受信部と
    を備え、
    前記出力制御部は、前記受信部が前記超過出力指令を受信した場合に、前記許容範囲外の前記無効電力を出力するものであり、
    前記出力制御部は、前記受信部が前記超過出力指令を受信した場合に、前記超過出力指令に応じて前記無効電力を増加させた場合の皮相電力が予め定められた最大電力値以下となる範囲内において、前記電力系統に供給する前記有効電力を維持しつつ、前記電力系統に供給する前記無効電力を増加させる
    制御装置。
  2. 電力系統に接続される分散型電源を制御する制御装置であって、
    通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定される範囲設定部と、
    前記範囲設定部に設定された前記許容範囲内において、前記分散型電源から前記電力系統に供給する前記無効電力および前記有効電力を制御する出力制御部と、
    前記電力系統における指令装置から、前記許容範囲を超える前記無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する受信部と
    を備え、
    前記出力制御部は、前記受信部が前記超過出力指令を受信した場合に、前記許容範囲外の前記無効電力を出力するものであり、
    前記超過出力指令に応じて前記無効電力を増加させた場合の皮相電力が予め定められた最大電力値以下となる範囲を超える場合には、前記皮相電力が予め定められた最大電力値以下となる範囲内において、前記有効電力を減少させて、前記無効電力を増加させる
    制御装置。
  3. 前記許容範囲は、予め定められた最大電力値以下となる前記範囲において、力率が予め定められたα以上１以下を示す範囲である、
    請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 前記許容範囲は、予め定められた最大電力値以下となる前記範囲において、
    力率が予め定められたα以上１以下であり、
    有効電力ＰがＢ以上であり（但し、Ｂは、予め定められた定数）、かつ、無効電力が−Ｑ ｍ 以上、＋Ｑ ｍ 以下（ただし、Ｑ ｍ は定数）である範囲である、
    請求項１または２に記載の制御装置。
  5. 前記分散型電源から電力を受け取り、前記電力系統に電力を出力するパワーコンディショナーを更に備え、
    前記パワーコンディショナーが出力できる最大電力が、前記分散型電源が出力できる最大電力よりも大きい
    請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 制御装置が電力系統に供給する無効電力の電力量に基づいて前記制御装置の管理者に支払われる対価を算出する対価算出装置であって、
    前記制御装置は、前記電力系統に接続される分散型電源を制御し、
    通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定される範囲設定部と、
    前記範囲設定部に設定された前記許容範囲内において、前記分散型電源から前記電力系統に供給する前記無効電力および前記有効電力を制御する出力制御部と、
    前記電力系統における指令装置から、前記許容範囲を超える前記無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する受信部と
    を備え、
    前記出力制御部は、前記受信部が前記超過出力指令を受信した場合に、前記許容範囲外の前記無効電力を出力し、
    前記対価算出装置は、
    前記許容範囲を超えて出力した前記無効電力の超過電力量に基づいて、前記制御装置の管理者に支払われる対価を算出する対価算出部を備える、対価算出装置。
  7. 前記対価算出装置は、前記制御装置が前記電力系統に供給する前記無効電力の電力量を検出する電力検出部を備える、請求項６に記載の対価算出装置。
  8. 制御装置が電力系統に供給する無効電力の電力量に基づいて前記制御装置の管理者に支払われる対価を算出する対価算出装置であって、
    前記制御装置は、前記電力系統に接続される分散型電源を制御し、
    通常時に出力する無効電力および有効電力の許容範囲が設定される範囲設定部と、
    前記範囲設定部に設定された前記許容範囲内において、前記分散型電源から前記電力系統に供給する前記無効電力および前記有効電力を制御する出力制御部と、
    前記電力系統における指令装置から、前記許容範囲を超える前記無効電力を出力すべき旨の超過出力指令を受信する受信部と
    を備え、
    前記出力制御部は、前記受信部が前記超過出力指令を受信した場合に、前記許容範囲外の前記無効電力を出力し、
    前記対価算出装置は、
    前記超過出力指令に応じて前記無効電力の電力を増加させた増加電力量に基づいて、前記制御装置の管理者に支払われる対価を算出する対価算出部を備える、対価算出装置。
  9. 前記対価算出装置は、前記制御装置が前記電力系統に供給する前記無効電力の電力量を検出する電力検出部を備える、請求項８に記載の対価算出装置。
  10. 請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置が前記電力系統に供給する前記無効電力の電力量を検出する電力検出部と、
    前記電力検出部が検出した前記無効電力の電力量に基づいて、前記制御装置の管理者に支払われる対価を算出する対価算出部と
    を備える対価算出装置。
  11. 前記対価算出部は、前記有効電力に対して支払われる対価に更に基づいて、前記無効電力に対して支払われる対価を算出する
    請求項６から１０のいずれか一項に記載の対価算出装置。
  12. 請求項１から５のいずれか一項に記載の複数の前記制御装置と、
    それぞれの前記制御装置に前記超過出力指令を通知する通知装置と
    を備える電力システム。
  13. 前記通知装置は、それぞれの前記分散型電源が前記電力系統に供給している有効電力に基づいて、それぞれの前記分散型電源に出力させる無効電力を設定する
    請求項１２に記載の電力システム。
  14. 前記通知装置は、前記電力系統に供給している有効電力が減少しない範囲で無効電力を増加できる量が多い前記分散型電源に、優先して無効電力を増加させる
    請求項１３に記載の電力システム。
  15. コンピュータを、請求項６から１１のいずれか一項に記載の対価算出装置として機能させるためのプログラム。
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