JPWO2020022182A1 - 電力制御装置及び電力制御方法 - Google Patents

Abstract

交流電力系統を安定な状態に保ちつつ、交流電力系統を通じた電力融通を適切に行うことが可能な、電力制御装置を提供する。外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部（１２０）と、前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得する電力量取得部（１３０）と、前記電力融通期間における、前記電力量取得部が算出した前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知する通知部（１４０）と、を備える、電力制御装置（１００）が提供される。

Description

本開示は、電力制御装置及び電力制御方法に関する。

資源保護の観点から、家庭内などに蓄電池を設け、太陽光パネルなどで発電された電力を蓄電池に蓄えるとともに、余剰電力を既存の交流電力系統を通じて売電する仕組みが存在する。例えば特許文献１には、交流電力系統を通じて蓄電池への蓄電及び蓄電池からの売電を適切に行うことを目的とした電力供給システムの技術が開示されている。

特開２０１１−０９７７９５号公報

蓄電池に蓄えられた電力を、交流電力系統を介してもう一方の蓄電池に送る電力制御において、要求された電力を正確に系統に出力する場合、系統の電圧は一定ではないので、系統の電圧に変動に応じて電流を変化させる必要がある。しかし、系統に対する入出力電流の変化は発振などの不安定な状態を引き起こすおそれがある。

そこで、本開示では、交流電力系統を安定な状態に保ちつつ、交流電力系統を通じた電力融通を適切に行うことが可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提案する。

本開示によれば、外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部と、前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得する電力量取得部と、前記電力融通期間における、前記電力量取得部が算出した前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知する通知部と、を備える、電力制御装置が提供される。

また本開示によれば、外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部と、前記電力制御指示で指定された目標電力量と、前記双方向交直流変換器が入出力した実融通電力量とを取得し、差分を算出する電力量取得部と、を備え、前記電流制御部は、電力量取得部が算出した差分に基づいて前記双方向交直流変換器に対して入出力電流を制御する、電力制御装置が提供される。

また本開示によれば、外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御することと、前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得することと、前記電力融通期間における前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知することと、を含む、電力制御方法が提供される。

また本開示によれば、外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御することと、前記電力制御指示で指定された目標電力量と、前記双方向交直流変換器が入出力した実融通電力量とを周期的に取得し、差分を算出することと、前記差分に基づいて前記双方向交直流変換器に対して入出力電流を制御することと、を含む、電力制御方法が提供される。

以上説明したように本開示によれば、交流電力系統を安定な状態に保ちつつ、交流電力系統を通じた電力融通を適切に行うことが可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提供することが出来る。

なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の実施の形態に係る電力供給システムの全体構成例を示す説明図である。 ２つの拠点を抜き出して電力供給システムの構成例を示した説明図である。 シナリオの一例を示す説明図である。 同実施の形態に係る電力制御装置の機能構成例を示す説明図である。 同実施の形態に係る電力管理装置の動作例を示す流れ図である。 同実施の形態に係る電力制御装置の動作例を示す流れ図である。 同実施の形態に係る双方向直流交流変換器の動作例を示す流れ図である。 同実施の形態に係る電力供給システムの動作による動作シーケンスの一例を示す説明図である。 同実施の形態に係る電力供給システムの動作による動作シーケンスの一例を示す説明図である。 同実施の形態に係る電力供給システムの動作による動作シーケンスの一例を示す説明図である。 目標電力量と累積電力量の変化の一例を示す説明図である。 同実施の形態の効果を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の実施の形態
１．１．構成例
１．２．動作例
２．まとめ

＜１．本開示の実施の形態＞
［１．１．構成例］
まず、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの全体構成例を説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの全体構成例を示す説明図である。以下、図１を用いて本開示の実施の形態に係る電力供給システムの全体構成例について説明する。

本開示の実施の形態に係る電力供給システムは、交流電力系統１を通じた家庭等の拠点間の電力融通を可能とするシステムである。拠点間の電力融通は、電力管理装置（Power Management Center；ＰＭＣとも称する）１０によって制御される。図１には、３つの柱上トランス２０ａ、２０ｂ、２０ｃが示されている。本実施形態では、同一の柱上トランスの配下にある拠点同士での電力融通が最も効果的であるが、柱上トランスを超えた電力融通も当然に可能である。電力管理装置１０は、通信線ＣＯＭを介して、交流電力計（ＡＭＲ）３０で測定された交流電力系統１の電流値を取得する。

図１に示した構成において、交流電力系統１を通じた電力融通が可能な拠点は、拠点Ａ−１、Ａ−３、Ｂ−１、Ｃ−２である。拠点Ａ−１を例にして説明すれば、拠点Ａ−１は、電力制御装置（Power Control Device；ＰＣＤとも称する）１００ａ、双方向直流交流変換器（Power Conditioning System；ＰＣＳ）２００ａ、交流電力計３００ａ、蓄電装置４００ａ、及び、太陽光発電装置５００ａを含む（なお以下の説明においては、単に、それぞれ電力制御装置１００、双方向直流交流変換器２００、交流電力計３００、蓄電装置４００、及び、太陽光発電装置５００と表記されることもある）。

電力制御装置１００ａは、拠点Ａ−１と、他の拠点（例えば、拠点Ａ−３）との間の電力融通を制御する装置である。例えば、蓄電装置４００ａに蓄えられている電力が少なくなってきており、他の拠点に対して電力を融通してもらいたい場合は、電力制御装置１００ａは、通信線ＣＯＭを通じて電力管理装置１０に電力の融通を要求する。電力制御装置１００ａは、電力管理装置１０から融通指示を受信すると、双方向直流交流変換器２００ａを制御して、交流電力系統１を通じた電力の融通を受ける。

蓄電装置４００ａに蓄えられている電力が多くなってきており、他の拠点に対して電力を融通することが出来る場合も同様である。この場合は、電力制御装置１００ａは、通信線ＣＯＭを通じて電力管理装置１０に電力が融通可能である旨を通知する。電力制御装置１００ａは、電力管理装置１０から融通指示を受信すると、双方向直流交流変換器２００ａを制御して、交流電力系統１へ電力を供給する。

電力制御装置１００ａは、他の拠点との間で電力の融通が行われる際に、実際に融通が行われた電力量の情報を取得する。交流電力系統１で供給される電力は、電圧が必ずしも一定では無く、電圧の変動の結果、予定していた電力量（予定電力量）を融通することが出来ない場合がある。そこで、電力制御装置１００ａは、実際に融通が行われた電力量（実融通電力量）の情報を取得して、電力管理装置１０に実融通電力量の情報を送信する。ここで予定電力量と実融通電力量との差が所定の閾値以上であった場合、電力管理装置１０は、改めてその差分を補正する電力融通が当該拠点間で行われるよう指示する。

交流電力系統１の電圧は、交流電力計から先に繋がっている負荷の変動や、太陽光発電装置の発電量により変化する。しかし、電力制御装置１００ａは、その電圧を双方向直流交流変換器２００ａの制御電流の計算には用いず、想定基準電圧のみを制御電流の計算に用いる。交流電力計の積算電力値は、実電圧と実電流に力率の積で計算される実効電力累積値が出力されるので、電力制御装置１００ａは、融通開始時の累積電力を保持し、また、融通終了時の交流電力計からの累積値を読み出し、実際に融通された電力量を計算する。

双方向直流交流変換器２００ａは、交流の電力を直流の電力に、また直流の電力を交流の電力に変換する機能を持った変換器である。双方向直流交流変換器２００ａは、他の拠点との間で電力の融通が行われる際に、電力制御装置１００ａの制御により動作する。双方向直流交流変換器２００ａは、他の拠点との間で電力の融通が行われる際に、交流電力の電流値をモニタして、そのモニタした電流値を用いて入出力電流を制御する。

交流電力計３００ａは、交流電力系統１から拠点へ供給された電力や、逆に拠点から交流電力系統１へ出力された電力を計測する計測器である。電力制御装置１００ａは、交流電力計３００ａから情報を取得することで、実融通電力量の情報を得ることが出来る。

本実施形態では、電力会社の１ｋＷＨ電力価格単位をＣｐ、送電側と受電側の二者間で合意した価格単位をＣａとし、Ｃｐ＞Ｃａの状況で、融通期間Ｔｘで、送電側の逆潮流電力Ｐｓと受電側の電力ＰｒがＰｓ＜Ｐｒとなった場合は、受電側がその差分を電力価格単位Ｃｐで電力会社から購入したこととする。一方、Ｐｓ＞Ｐｒとなった場合は、その差分は電力価格単位Ｃａで電力会社が電力を購入したこととする清算方式とする。

図２は、２つの拠点を抜き出して電力供給システムの構成例を示した説明図である。図２には、拠点Ａ−１と拠点Ｂ−１の２つの拠点が示されている。なお図２において、拠点Ａ−１には２つの負荷５０ａ、５０ｃが存在するが、負荷５０ａは交流の電力を使用し、負荷５０ｃは直流の電力を使用する。また図２において拠点Ｂ−２には負荷５０ｂと交流発電機６００が示されている。負荷５０ｂは交流の電力を使用する。

電力制御装置１００ａ、１００ｆは、それぞれ、発電装置の発電スケジュール（例えば太陽光発電装置５００ａの発電スケジュール）、電力消費スケジュール、電力の売電価格、電力の購入価格などを規定したシナリオを読み込む。そのシナリオと、蓄電装置４００ａ、４００ｆの蓄電量とに基づき、電力の融通を電力管理装置１０に申し込む。

図３は、シナリオの一例を示す説明図である。図３には、シナリオとして、拠点での時系列での電力消費量と、蓄電装置の時系列での最大蓄電量（Ｍａｘ ＳＯＣ）及び最低蓄電量（Ｍｉｎ ＳＯＣ）が示されている。電力制御装置１００ａは、このシナリオを参照して、蓄電装置４００ａの電力量が余剰であると考えられれば売電を申し込み、蓄電装置４００ａの電力量が不足していると考えられれば買電を申し込む。また図３に示したシナリオには、電力会社から交流電力系統１を通じて電力を購入する際の価格（Ｇｒｉｄ価格）が高い時間帯は、電力会社からの購入を抑制し、Ｇｒｉｄ価格が安い時間帯は、電力会社から購入するような設定がなされている。

電力管理装置１０は、通信線ＣＯＭで接続された各々の電力制御装置からの要求に応じて、電力制御装置間の電力融通可能量計算を行い、融通する電力パターンと同期させた融通スケジュールをそれぞれの電力制御装置に送信する。融通する電力パターンとは、例えば１．０ｋＷｈの電力を３０分間融通する、というようなものである。

電力制御装置１００ａは、電力管理装置１０から受け取った電力パターンと融通スケジュールに従って双方向直流交流変換器２００ａの電流制御パターンを計算する。与えられた電力パターンから、その双方向直流交流変換器２００ａが接続されている交流電力系統１の基準電圧と基準力率とを基に、電流量を計算する。従って交流電力系統１の基準電圧が２００Ｖの場合と１００Ｖの場合では、双方向直流交流変換器２００ａの電流量が倍違うことになる。

電力制御装置１００ａは、電力管理装置１０で計算された電力パターンに従って双方向直流交流変換器２００ａの電流制御を行う。ここで、電流計ｉｒ１より内側に接続された負荷の消費は融通電力には含まないように、電力融通の制御が行われる。従って電力制御装置１００ａは、電力融通が無い場合で、負荷が電力を消費しているときは、電流計ｉｒ１が常に０Ａとなる様、双方向直流交流変換器２００ａを制御する。

本開示の実施の形態に係る電力供給システムの特徴の一つは、図１に示したように、電力制御装置が設けられている拠点と、設けられていない拠点とを混在させることが出来ることである。すなわち、電力制御装置が設けられている拠点は、交流電力系統１から電力の供給を受けることが出来るだけでなく、電力制御装置が設けられている他の拠点との間で電力融通が可能である。一方、電力制御装置が設けられていない拠点は、交流電力系統１から電力の供給を受けるのみであるが、電力制御装置が設けられている拠点からの電力供給を受けることは無く、また電力制御装置が設けられている拠点からの電力供給に影響を与えることも無い。

以上、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの全体構成例を説明した。続いて、本開示の実施の形態に係る電力制御装置の機能構成例について説明する。

図４は、本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の機能構成例を示す説明図である。以下、図４を用いて本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の機能構成例について説明する。

図４に示したように、本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００は、融通パターン生成部１１０と、電流制御部１２０と、電力量取得部１３０と、通知部１４０と、を含んで構成される。

融通パターン生成部１１０は、シナリオを読み込み、また蓄電装置４００の蓄電量（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；ＳＯＣ）を取得して、電力の融通パターンを生成する。生成した融通パターンは、例えば通知部１４０によって電力管理装置１０に送られる。

電流制御部１２０は、電力管理装置１０からの電力制御指示に従って、双方向直流交流変換器２００に対して、交流電力系統１との間の入出力電流を制御する。

電力量取得部１３０は、電力管理装置１０からの電力制御指示に基づき、双方向直流交流変換器２００が入出力した、電力管理装置１０からの電力制御指示に示された電力融通期間における実融通電力量の情報を取得する。具体的には、電力量取得部１３０は、電力融通期間の開始時刻における、交流電力計３００ａが計測した電力量と、電力融通期間の終了時刻における、交流電力計３００ａが計測した電力量と、を取得する。

通知部１４０は、電力管理装置１０に対する通知を実行する。例えば、通知部１４０は、融通パターン生成部１１０が生成した融通パターンを電力管理装置１０に通知する処理を行う。また例えば、通知部１４０は、電力融通期間における、電力量取得部１３０が取得した実融通電力量の情報を電力管理装置１０に通知する処理を行う。通知部１４０が、電力融通期間における実融通電力量の情報を電力管理装置１０に通知することで、電力管理装置１０は、電力融通期間における予定融通電力量と、実融通電力量との差分を補正するための電力融通を、電力融通を行った拠点の電力制御装置１００に指示することが出来る。

本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００は、係る構成を有することで、電力融通パターンを生成して電力管理装置１０に通知するとともに、電力融通期間における実融通電力量の情報を電力管理装置１０に通知することができる。そして本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００は、このように動作することで、仮に交流電力系統１の電圧が変動し、電力融通時の予定融通電力量と実融通電力量とに差が生じても、電力管理装置１０における電力料金の決済時に、電力量の差に基づく電力料金の差額分について補正を行うことが容易となる。

例えば、拠点Ａ−１が受電する際の予定融通電力量が１．０ｋＷｈであるが、交流電力系統１の電圧が変動し、電力融通時の実融通電力量が０．９ｋＷｈであったとする。０．１ｋＷｈ分の差分が生じるが、その差分の情報は電力管理装置１０が把握することが出来る。電力管理装置１０はその差分について価格を下げてもよく、後にその差分について再度電力融通を対象の拠点の電力制御装置１００に指示しても良い。

以上、図４を用いて本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の機能構成例を説明した。続いて、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの動作例を説明する。

［１．２．動作例］
図５は、本開示の実施の形態に係る電力管理装置１０の動作例を示す流れ図である。以下、図５を用いて本開示の実施の形態に係る電力管理装置１０の動作例について説明する。

電力管理装置１０は、動作を開始すると、まず、電力制御装置１００からの電力融通の要求があるかどうか判断する（ステップＳ１０１）。電力管理装置１０は、電力制御装置１００からの電力融通の要求があるまで待機する（ステップＳ１０１、Ｎｏ）。

電力制御装置１００からの電力融通の要求があると（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、他の電力制御装置１００からの電力融通の要求と合致しているかどうか判断する（ステップＳ１０２）。電力制御装置１００からの電力融通の要求には、電力提供可能時間、最低電力、最高電力、電力量、価格範囲の情報が含まれる。

なお、図５では、電力管理装置１０は、他の電力制御装置１００からの電力融通の要求と合致しているかどうかを判断しているが、交流電力系統１に電力を供給する電力会社も電力融通の相手として選ばれうる。

他の電力制御装置１００からの電力融通の要求と合致していなければ（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、電力管理装置１０は、取得した電力融通の要求を融通予約リストに加え（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１の、融通要求を待ち受ける処理に戻る。

一方、電力制御装置１００からの電力融通の要求と合致していれば（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、電力管理装置１０は、融通ペア間の融通パターンと開始時間を設定し、合致した融通ペアにデータを送信する（ステップＳ１０４）。

例えば、電力管理装置１０は、拠点Ａ−１の電力制御装置１００ａと、拠点Ｂ−１の電力制御装置１００ｅとを融通ペアとして決定すると、電力制御装置１００ａ、１００ｅに、電力融通パターンと開始時間の情報を送信する。

その後、開始時間になると、電力管理装置１０が決定した融通ペア同士での電力融通が始まる。そして、電力管理装置１０は、電力融通を行っている拠点の電力制御装置１００から、融通終了通知を受信するまで待機する（ステップＳ１０５）。融通終了通知を受信すると（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、電力管理装置１０は、融通した２台の電力制御装置１００からの終了情報を受け、予定融通電力量と実融通電力量との差分を取得する（ステップＳ１０６）。

電力管理装置１０は、予定融通電力量と実融通電力量との差分が規定以内かどうか判断し（ステップＳ１０７）、規定以内であれば（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１の、融通要求を待ち受ける処理に戻る。一方、規定以内で無ければ（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、続いて電力管理装置１０は、差分時に融通補正を行う設定になっているかどうか判断する（ステップＳ１０８）。

融通補正を行う設定になっていなければ（ステップＳ１０８、Ｎｏ）、電力管理装置１０は、ステップＳ１０１の、融通要求を待ち受ける処理に戻る。一方、融通補正を行う設定になっていれば（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、電力管理装置１０は、融通補正値を計算し（ステップＳ１０９）、融通ペアに融通補正値のデータを送信する（ステップＳ１０４）。

以上、図５を用いて本開示の実施の形態に係る電力管理装置１０の動作例について説明した。続いて、本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の動作例について説明する。

図６は、本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の動作例を示す流れ図である。以下、図６を用いて本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の動作例について説明する。

電力制御装置１００は、動作を開始すると、まずシナリオや蓄電装置４００のＳＯＣを読み込み、将来必要となる電力量の計算を行う（ステップＳ１１１）。そして電力制御装置１００は、その電力量の計算の結果、蓄電装置４００に蓄えられる電力と、負荷などで必要となる消費電力の過不足が規定以上であるか判断する（ステップＳ１１２）。

過不足が規定以上であれば（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、電力制御装置１００は、融通パターン生成部１１０で電力融通パターンを生成し、電力管理装置１０へ送信する（ステップＳ１１３）。この際、電力制御装置１００は、電力を融通する際に、売電価格の情報を電力管理装置１０へ通知しても良い。一方、過不足が規定以上でなければ（ステップＳ１１２、Ｎｏ）、電力制御装置１００は、ステップＳ１１３の処理をスキップする。

続いて電力制御装置１００は、電力管理装置１０からの融通指示があったかどうかを判断する（ステップＳ１１４）。電力管理装置１０からの融通指示があった場合は（ステップＳ１１４、Ｙｅｓ）、電力制御装置１００は、電力管理装置１０からの融通指示に基づいて双方向直流交流変換器２００を制御する。また電力制御装置１００は、電力融通の開始時及び終了時の交流電力計３００の値を記録し、差分を電力管理装置１０に通知する（ステップＳ１１５）。一方、電力管理装置１０からの融通指示が無い場合は（ステップＳ１１４、Ｎｏ）、電力制御装置１００は、ステップＳ１１１の処理に戻る。

電力制御装置１００は、双方向直流交流変換器２００を制御する際に、制御電流値ｉｃを双方向直流交流変換器２００ａに通知する。

以上、図６を用いて本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の動作例について説明した。続いて、本開示の実施の形態に係る双方向直流交流変換器２００の動作例について説明する。

図７は、本開示の実施の形態に係る双方向直流交流変換器２００の動作例を示す流れ図である。以下、図７を用いて本開示の実施の形態に係る双方向直流交流変換器２００の動作例について説明する。

双方向直流交流変換器２００は、動作を開始すると、まず電力制御装置１００からの制御電流値ｉｃを入手する（ステップＳ１２１）。続いて双方向直流交流変換器２００は、電力融通を実行している際に、流れている電流の電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内かどうか判断する（ステップＳ１２２）。

流れている電流の電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内であれば（ステップＳ１２２、Ｙｅｓ）、双方向直流交流変換器２００は、ステップＳ１２１の処理に戻る。一方、流れている電流の電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内でなければ（ステップＳ１２２、Ｎｏ）、双方向直流交流変換器２００は、制御目標値を変更して、電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内となるように動作する（ステップＳ１２３）。

続いて双方向直流交流変換器２００は、制御目標値を変更した結果、流れている電流の電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内かどうか判断する（ステップＳ１２４）。流れている電流の電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内であれば（ステップＳ１２４、Ｙｅｓ）、双方向直流交流変換器２００は、ステップＳ１２１の処理に戻る。一方、流れている電流の電流値ｉｒが制御電流値ｉｃの規定内でなければ（ステップＳ１２４、Ｎｏ）、双方向直流交流変換器２００は、逆潮電流が多い場合は発電機（例えば交流発電機６００）の電流抑制を行い、受電電流が多い場合は負荷（例えば負荷５０ｂ）の電流抑制を行う（ステップＳ１２５）。

以上、図７を用いて本開示の実施の形態に係る双方向直流交流変換器２００の動作例について説明した。続いて、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの動作による動作シーケンスの一例を説明する。

図８は、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの動作による動作シーケンスの一例を示す説明図である。図８に示したのは、本開示の実施の形態に係る電力供給システムに含まれる２つの拠点Ａ−１、Ｂ−１の間で電力融通を行う場合の動作シーケンスを示したものである。

予め２つの拠点Ａ−１、Ｂ−１で電力融通パターンが生成され、２つの拠点Ａ−１、Ｂ−１の間で電力融通の要求が合致していると電力管理装置１０が判断したとする。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、電力融通パターンに基づいて電力融通が実行される。ここで、拠点Ａ−１は２０アンペアで３０分間の予定で電力を融通してもらうとし、拠点Ｂ−１は１０アンペアで３０分間の予定で電力を供給するとする。

しかし、図８に示したように、交流電力系統１の電圧は安定しないことがあり得る。一定の電流を引き込んでいる場合に電圧が変化すれば、供給を受ける、また供給する電力量が変動する。従って、例えば１ｋＷｈの電力を融通する場合であっても、拠点Ａ−１は０．９ｋＷｈの電力しか供給出来ず、また拠点Ｂ−１は１．１ｋＷｈの電力を受電してしまう場合があり得る。

電力管理装置１０は、スケジュールされた融通の結果、このような誤差が出てしまい、また、その差が許容される値以上の場合は、交流電力系統１に繋がっている主電力事業者による補填が行われたものと仮定して、その誤差分の電力料金の精算を行う。図８の例では、拠点Ａ−１は０．９ｋＷｈの電力を拠点Ｂ−１に販売し、拠点Ｂ−１は０．９ｋＷｈを拠点Ａ−１、Ｂ−１の間で合意した価格で購入し、追加の０．２ｋＷｈは電力会社からの購入とする。

逆に拠点Ａ−１が予定より電力を多く送電してしまい、拠点Ｂ−１が予定より少なく受電した場合、多く放電した量は電力会社の規定価格、または拠点Ａ−１、Ｂ−１の間で合意した価格の低い方で販売したものとする。

また本実施形態では、この差分を補正するような電力融通を、拠点Ａ−１、Ｂ−１の間で改めて実行する。すなわち、拠点Ａ−１は不足する０．１ｋＷｈの電力を供給し、拠点Ｂ−１は、多く受電した０．１ｋＷｈの電力を送電するような電力融通を、電力管理装置１０が指示する。図８の例では、時刻ｔ３からｔ４の間で、拠点Ｂ−１が０．１ｋＷｈの電力を交流電力系統１に戻し、時刻ｔ５からｔ６の間で、拠点Ａ−１が０．１ｋＷｈの電力を交流電力系統１に送電している。

なお、電力管理装置１０は、拠点間の電力融通の際の調停手数料や、融通する経路の長さに伴う送電ロス分の補填電力料金は、規定の計算式により算出して各需要家に請求してもよい。

図９は、電源、負荷、バッテリの電流の変化を時系列で示す説明図である。図９には、図１の拠点Ａ−１、Ｂ−１、Ｃ−２における電流の変化、及び、別の拠点（例えば図１の拠点Ａ−３とする）における交流電力計３００、太陽光発電装置５００、２つの負荷５０、および蓄電装置４００の電流の変化の例が示されている。

時刻ｔ１より前に、負荷によって蓄電装置４００の電力が使用される。その後、時刻ｔ１からｔ２の間において、拠点Ａ−３は、拠点Ａ−１から２５円／ｋＷｈで売電された電力を買っている。この買電により供給される電力の一部は蓄電装置４００に蓄えられ、残りは負荷によって使用されている。

時刻ｔ２で拠点Ａ−１からの買電は終了し、続いて時刻ｔ３からｔ４の間において、拠点Ａ−３は、拠点Ｂ−１から２８円／ｋＷｈで売電された電力を買っている。

時刻ｔ４で拠点Ｂ−１からの買電は終了する。そして時刻ｔ４より前の時点で、太陽光発電装置５００による発電が始まり、蓄電装置４００は、太陽光発電装置５００が発電した電力を蓄えることができる。そして蓄電装置４００の蓄電量に余裕が出たので、拠点Ａ−３は、時刻ｔ５からｔ６の間におい、拠点Ｃ−２へ３０円／ｋＷｈで売電する。

これらの拠点Ａ−３の電力の売買は、電力管理装置１０により開始時間と終了時間が管理される。その時の電力量は交流電力計３００が計算して電力制御装置１００から通知される値を使う。そのため、それぞれの拠点の電力価格が違っていても、拠点あたり一台の電力量計で適切に処理できる。図９の例では、拠点Ａ−３の積購買電力価格の合計額は（Ｐｔ２−Ｐｔ１）×２５円＋（Ｐｔ４−Ｐｔ３）×２８円−（Ｐｔ６−Ｐｔ５）×３０円となる。この式において、Ｐｔ１〜Ｐｔ６は、それぞれ時刻ｔ１〜ｔ６における交流電力計３００の値を指す。

電力制御装置１００は、電力管理装置１０からの電力制御指示で指定された電力融通期間において、電力管理装置１０から与えられた目標電力量に対して、定期的に累積電力量を計算し、その差分を随時補正することで、目標電力量と累積電力量との最終的な誤差を低減させるようにしても良い。

図１０は、本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の動作例を示す流れ図である。以下、図１０を用いて本開示の実施の形態に係る電力制御装置１００の動作例について説明する。

電力制御装置１００は、電力管理装置１０からの指示があるまで待機し（ステップＳ１３１、Ｎｏ）、電力管理装置１０からの指示が到達すると（ステップＳ１３１、Ｙｅｓ）、交流電力計３００及び電力管理装置１０からの情報を取得し、取得したそれぞれの情報を変数に格納する（ステップＳ１３２）。ステップＳ１３２の処理は、例えば電力量取得部１３０が実行しうる。

具体的には、電力制御装置１００は交流電力計３００の情報から系統電圧値を入手し、その値から平均電圧値を算出して変数Ｖに保持する。また電力制御装置１００は電力管理装置１０からの指示電力値を変数Ｐに保持する。また電力制御装置１００は、電力の潮流・逆潮流時間を変数ｔに保持しておく。

続いて電力制御装置１００は、変数ｔが０以下になったかどうか判断する（ステップＳ１３３）。ステップＳ１３３の処理は、例えば電力量取得部１３０が実行しうる。変数ｔが０以下になっていれば（ステップＳ１３３、Ｙｅｓ）、電力制御装置１００は処理を終了する。一方、変数ｔが０以下になっていなければ（ステップＳ１３３、Ｎｏ）、電力制御装置１００は、上記ステップＳ１３２で保持した変数Ｐ及びｔ、または後述するステップＳ１３５で更新された変数Ｐ及びｔから、双方向直流交流変換器２００の電流値を計算して、双方向直流交流変換器２００に指示するとともに、交流電力計３００から取得した情報を用いて変数値を更新する（ステップＳ１３４）。ステップＳ１３４の処理は、例えば電流制御部１２０が実行しうる。

具体的には、電力制御装置１００は、変数Ｐの値とＶの値からｉ＝Ｐ／Ｖとして電流値を計算し、そのｉの値を双方向直流交流変換器２００にセットし制御を行う。また電力制御装置１００は、交流電力計３００から現在の累積電力量を入手し、変数Ｗに保持する。

続いて電力制御装置１００は、一定時間Δｔ待った後に、交流電力計３００からの情報を用いて変数値を更新する（ステップＳ１３５）。ステップＳ１３５の処理は、例えば電力量取得部１３０が実行しうる。具体的には、電力制御装置１００は、ステップＳ１３５において一定時間Δｔ待った後に、交流電力計３００からの累積電力量を入手し、変数Ｗとの差分ΔＷｈを計算する。また電力制御装置１００は、変数ｔをｔ＝ｔ−Δｔとして更新し、また変数ＰをＰ＝（Ｐ×ｔ−ΔＷｈ）／ｔとして更新する。電力制御装置１００は、変数値を更新すると、ステップＳ１３３の判断処理に戻る。

電力制御装置１００は、図１０に示した一連の動作を実行することで、電力管理装置１０から与えられた目標電力量に対して、定期的に累積電力量を計算し、その差分を随時補正することができる。そして電力制御装置１００は、図１０に示した一連の動作を実行することで、目標電力量と累積電力量との最終的な誤差を低減させることが可能となる。

図１１は、電力管理装置１０からの電力制御指示で指定された電力融通期間における、目標電力量と累積電力量の変化の一例を示す説明図である。図１１に示したグラフは、横軸に時間を、縦軸に交流電力系統の電圧値、双方向直流交流変換器２００の制御電流値、及び電力量を表している。

時刻ｔ１の時点で、目標電力量カーブＰ１と、累積電力量Ｐｓｕｍとの間に差分が生じていることがわかれば、電力制御装置１００は、目標電力量を更新するとともに、新たな制御電流値を双方向直流交流変換器２００に与えることで、誤差の低減を試みる。

続く時刻ｔ２の時点で、目標電力量カーブＰ２と、累積電力量Ｐｓｕｍとの間に差分が生じていることがわかれば、電力制御装置１００は、目標電力量を更新するとともに、新たな制御電流値を双方向直流交流変換器２００に与えることで、誤差の低減を試みる。

続く時刻ｔ３の時点で、目標電力量カーブＰ３と、累積電力量Ｐｓｕｍとの間に差分が生じていることがわかれば、電力制御装置１００は、目標電力量を更新するとともに、新たな制御電流値を双方向直流交流変換器２００に与えることで、誤差の低減を試みる。

このように制御を行うことで、電力制御装置１００は、電力管理装置１０から与えられた目標電力量に対して、定期的に累積電力量を計算し、その差分を随時補正することができる。そして電力制御装置１００は、目標電力量と累積電力量との最終的な誤差を低減させることが可能となる。

図１２は、本開示の実施の形態の効果を示す説明図である。図１２には２つの拠点Ａ−１、Ｘ−１が示されており、拠点Ａ−１は本開示の実施の形態による構成を備え、拠点Ｘ−１は、送電と受電でそれぞれ別の交流電力計を設けている構成を備えている。

買電と売電で料金体系が違うため、拠点Ｘ−１では、太陽光発電装置（ＰＶ）が発電した電力量を１つの電力量計（ＡＭＲ２）で計量することで売電料金の計算を行っており、一方、消費電力量は別の電力量計（ＡＭＲ１）で計量して買電料金の計算を行わなければならない。また拠点Ｘ−１では、停電の発生に備え、特定の負荷に対してインバータ（ＩＮＶ）で供給できるようにしているものもあるが、逆潮流はしない方式となっている。

これに対して拠点Ａ−１は、売電する時と買電する時の電力量と、融通時間とから電力料金が明確に分かる。そのため、拠点Ａ−１では交流電力計が１つで済むという効果がある。

＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の実施の形態によれば、交流電力系統を介して電力を融通し合うことが可能な電力供給システムに設けられる電力制御装置であって、双方向直流交流変換器に対して電流を制御するとともに、融通開始時と終了時の電力量を、中央の電力管理装置に送信する電力制御装置が提供される。本開示の実施の形態に係る電力制御装置は、電力融通時の融通開始時と終了時の電力量を電力管理装置に提供することで、融通が予定された電力量と、実際の融通電力量との差分を把握できる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部と、
前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得する電力量取得部と、
前記電力融通期間における、前記電力量取得部が算出した前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知する通知部と、
を備える、電力制御装置。
（２）
前記通知部は、電力の融通の必要が生じた場合に前記交流送電線を通じた電力融通を前記電力管理装置に要求する、前記（１）に記載の電力制御装置。
（３）
前記通知部は、所定の電力シナリオに基づいて前記電力管理装置に電力融通を要求する、前記（２）に記載の電力制御装置。
（４）
前記所定の電力シナリオは、電力を使用する負荷による電力消費スケジュールを含む、前記（３）に記載の電力制御装置。
（５）
前記所定の電力シナリオは、電力を発電する発電装置による発電スケジュールを含む、前記（３）に記載の電力制御装置。
（６）
前記発電装置は、太陽光発電装置である、前記（５）に記載の電力制御装置。
（７）
前記所定の電力シナリオは、蓄電池の蓄電量を含む、前記（３）〜（６）のいずれかに記載の電力制御装置。
（８）
前記通知部は、前記双方向交直流変換器と接続されている蓄電装置の状態に基づいて前記電力管理装置に電力融通を要求する、前記（２）〜（７）のいずれかに記載の電力制御装置。
（９）
前記電流制御部は、前記双方向交直流変換器が接続されている前記交流送電線の基準電圧に基づいて入出力電流を制御する、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の電力制御装置。
（１０）
前記電流制御部は、前記電力融通期間における予定融通電力量と、前記実融通電力量との差分が所定の閾値以上であった場合に、所定のタイミングにおいて差分に相当する電力融通を双方向交直流変換器に対して指示する、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の電力制御装置。
（１１）
前記通知部は、電力を提供する際の売電価格の情報を前記電力管理装置に通知する、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の電力制御装置。
（１２）
外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部と、
前記電力制御指示で指定された目標電力量と、前記双方向交直流変換器が入出力した実融通電力量とを取得し、差分を算出する電力量取得部と、
を備え、
前記電流制御部は、電力量取得部が算出した差分に基づいて前記双方向交直流変換器に対して入出力電流を制御する、電力制御装置。
（１３）
前記電力量取得部は、前記電力制御指示で指定された電力融通期間において、前記目標電力量と、前記実融通電力量とを取得し、差分を算出する、前記（１２）に記載の電力制御装置。
（１４）
外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御することと、
前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得することと、
前記電力融通期間における前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知することと、
を含む、電力制御方法。
（１５）
外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御することと、
前記電力制御指示で指定された目標電力量と、前記双方向交直流変換器が入出力した実融通電力量とを周期的に取得し、差分を算出することと、
前記差分に基づいて前記双方向交直流変換器に対して入出力電流を制御することと、
を含む、電力制御方法。

１ ：交流電力系統
１０ ：電力管理装置
１００ ：電力制御装置
２００ ：双方向直流交流変換器
３００ ：交流電力計
４００ ：蓄電装置
５００ ：太陽光発電装置
６００ ：交流発電機

Claims (15)

1. 外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部と、
   前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得する電力量取得部と、
   前記電力融通期間における、前記電力量取得部が算出した前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知する通知部と、
   を備える、電力制御装置。
2. 前記通知部は、電力の融通の必要が生じた場合に前記交流送電線を通じた電力融通を前記電力管理装置に要求する、請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記通知部は、所定の電力シナリオに基づいて前記電力管理装置に電力融通を要求する、請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記所定の電力シナリオは、電力を使用する負荷による電力消費スケジュールを含む、請求項３に記載の電力制御装置。
5. 前記所定の電力シナリオは、電力を発電する発電装置による発電スケジュールを含む、請求項３に記載の電力制御装置。
6. 前記発電装置は、太陽光発電装置である、請求項５に記載の電力制御装置。
7. 前記所定の電力シナリオは、蓄電池の蓄電量を含む、請求項３に記載の電力制御装置。
8. 前記通知部は、前記双方向交直流変換器と接続されている蓄電装置の状態に基づいて前記電力管理装置に電力融通を要求する、請求項２に記載の電力制御装置。
9. 前記電流制御部は、前記双方向交直流変換器が接続されている前記交流送電線の基準電圧に基づいて入出力電流を制御する、請求項１に記載の電力制御装置。
10. 前記電流制御部は、前記電力融通期間における予定融通電力量と、前記実融通電力量との差分が所定の閾値以上であった場合に、所定のタイミングにおいて差分に相当する電力融通を双方向交直流変換器に対して指示する、請求項１に記載の電力制御装置。
11. 前記通知部は、電力を提供する際の売電価格の情報を前記電力管理装置に通知する、請求項１に記載の電力制御装置。
12. 外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御する電流制御部と、
    前記電力制御指示で指定された目標電力量と、前記双方向交直流変換器が入出力した実融通電力量とを取得し、差分を算出する電力量取得部と、
    を備え、
    前記電流制御部は、電力量取得部が算出した差分に基づいて前記双方向交直流変換器に対して入出力電流を制御する、電力制御装置。
13. 前記電力量取得部は、前記電力制御指示で指定された電力融通期間において、前記目標電力量と、前記実融通電力量とを取得し、差分を算出する、請求項１２に記載の電力制御装置。
14. 外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御することと、
    前記電力制御指示に基づき、前記双方向交直流変換器が入出力した、電力融通期間における実融通電力量を取得することと、
    前記電力融通期間における前記実融通電力量の情報を前記電力管理装置に通知することと、
    を含む、電力制御方法。
15. 外部の電力管理装置からの電力制御指示に従って、双方向交直流変換器に対して交流送電線との間の入出力電流を制御することと、
    前記電力制御指示で指定された目標電力量と、前記双方向交直流変換器が入出力した実融通電力量とを周期的に取得し、差分を算出することと、
    前記差分に基づいて前記双方向交直流変換器に対して入出力電流を制御することと、
    を含む、電力制御方法。

Images