WO2014203520A1 - 電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ及び制御装置 - Google Patents

電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ及び制御装置 Download PDF

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清久 市野
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Definitions

  • the present invention relates to a power network system, a power accommodation method, a power router, a control device, and a control program, and more particularly, to a power network system, a power accommodation method, a power router, a control device, and a control program for managing a plurality of power cells. .
  • Digital Grid registered trademark
  • Patent Literature 1 Patent No. 4783453
  • Non-Patent Literature 1 Refer to the website of the Digital Grid Consortium, http: //www.digitalgrid). .Org /).
  • Digital Grid registered trademark
  • Digital Grid is a power network system in which a power network is subdivided into small cells and these are interconnected asynchronously.
  • Each power cell is a small house, a building, or a commercial facility, and a large one is a prefecture or a municipality.
  • Each power cell may have a load therein, as well as a power generation facility and a power storage facility.
  • Examples of power generation facilities include power generation facilities that use natural energy such as solar power generation, wind power generation, and geothermal power generation.
  • FIG. 37 shows an example of the power network system 10.
  • the backbone system 11 transmits the backbone power from the large-scale power plant 12.
  • a plurality of power cells 21-24 are arranged.
  • Each power cell 21-24 has loads such as a house 31 and a building 32, power generation facilities 33 and 34, and a power storage facility 35.
  • Examples of power generation facilities include a solar power generation panel 33 and a wind power generator 34.
  • the power storage facility is a storage battery 35 or the like. In this specification, the power generation facility and the power storage facility may be collectively referred to as a distributed power source.
  • each power cell 21-24 includes a power router 41-44 serving as a connection port (connection port) for connection to another power cell or the backbone system 11.
  • the power routers 41-44 have a plurality of legs (LEGs).
  • LAGs legs
  • a leg has a connection terminal and a power converter, and an address is given to each leg.
  • the power conversion by a leg means changing from alternating current to direct current or from direct current to alternating current, and changing the voltage, frequency, and phase of electric power.
  • All the power routers 41-44 are connected to the management server 50 by the communication network 51, and all the power routers 41-44 are integrated and controlled by the management server 50.
  • the management server 50 instructs each power router 41-44 to transmit or receive power for each leg using the address assigned to each leg. Thereby, power interchange between the power cells is performed via the power routers 41-44.
  • one power generation facility 33, 34 and one power storage facility 35 can be shared by a plurality of power cells. If surplus power can be interchanged between power cells, the power supply / demand balance can be stably maintained while greatly reducing the equipment cost.
  • Patent Document 2 discloses a technique related to a power distribution system including a plurality of management servers (sub-management server, area server, and center server) connected in a hierarchical manner via a power line.
  • the sub management server collects power consumption information and surplus power information detected by the power meter of each residence.
  • the area server is located in an upper layer of the plurality of sub management servers, and collects power consumption information and surplus power information from each sub management server.
  • the center server is located in an upper layer of the plurality of area servers, and collects power consumption information and surplus power information from each area server. Therefore, the center server collectively manages the power supply of all the houses.
  • Patent Document 2 describes that a management server that manages power supply in a power distribution system is hierarchized. However, when the power routers are simply hierarchized, when power is transmitted across the hierarchies, power is transmitted through one or more power routers, and thus power loss occurring in the power router cannot be ignored.
  • the present invention has been made to solve such problems, and a power network system, a power interchange method, a power router, and a control device for enhancing the expandability of a power network without increasing a power loss. And it aims at providing a control program.
  • a power network system includes: A power network system comprising a plurality of power cells including a power router for transmitting and receiving power, The power router A DC bus maintained at a predetermined rated voltage; One connection end is connected to the DC bus, the other connection end is connected as an external connection terminal to a connection destination inside or outside the power cell, the one connection end and the other connection end A plurality of power conversion legs that convert power between the A first control device for controlling the operation of the plurality of power conversion legs,
  • the power network system includes: A second control device for controlling one or more of the power cells;
  • the plurality of power conversion legs are: A first leg connected to the internal connection destination; A second leg connected to the external connection destination, The first leg is operated according to an instruction from the first control device, The second leg is operated according to an instruction from the second control device.
  • the power interchange method includes: A power interchange method for accommodating power of a first power cell including a first power router that transmits and receives power,
  • the first power router is: A DC bus maintained at a predetermined rated voltage; One connection end is connected to the DC bus, the other connection end is connected as an external connection terminal to a connection destination inside or outside the first power cell, the one connection end and the other connection end A plurality of first power conversion legs that convert power to and from a connection end;
  • a first control device that controls the operation of the plurality of first power conversion legs, The plurality of first power conversion legs are: A first leg connected to the internal connection destination; A second leg connected to the external connection destination, The first control device is connected to a second control device via a communication network;
  • the first control device comprises: Detecting an excess or deficiency of power in the first power cell; If the power excess / deficiency cannot be resolved by controlling the operation of the first leg, the first power interchange request including the first excess / deficiency information indicating the excess
  • the second control device comprises: Receiving the first power accommodation request from the first control device; An instruction to control the operation of the second leg so as to eliminate the excess / deficiency of power in the first power cell based on the first excess / deficiency information included in the first power interchange request
  • the first control device comprises: The operation of the second leg is controlled in accordance with an instruction received from the second control device.
  • a power router includes: A power router that is included in a power cell and transmits and receives power, A DC bus maintained at a predetermined rated voltage; One connection end is connected to the DC bus, the other connection end is connected as an external connection terminal to a connection destination inside or outside the power cell, the one connection end and the other connection end A plurality of power conversion legs that convert power between the A first control device for controlling the operation of the plurality of power conversion legs, The plurality of power conversion legs are: A first leg connected to the internal connection destination; A second leg connected to the external connection destination, The first control device includes: Controlling the operation of the second leg according to an instruction received from a second control device controlling one or more of the power cells; The operation of the first leg is controlled by judging the state in the power cell.
  • the control device is: A DC bus maintained at a predetermined rated voltage, one connection end is connected to the DC bus, and the other connection end is connected as an external connection terminal to either a connection destination inside or outside the power cell,
  • One power cell having a power router comprising: a plurality of power conversion legs that convert power between one connection end and the other connection end; and a control unit that controls operation of the plurality of power conversion legs.
  • a control device for managing a plurality, Out of the plurality of power conversion legs a leg connected to the connection destination under the control of the control device and the control device is set as a private leg, and the connection destination external to the power cell and the control device
  • an instruction to control the operation of the private leg is transmitted to the power router.
  • an instruction to control the operation of the public leg is received from an external device that controls one or more of the group including the power cell and the control device, the instruction to control the operation of the public leg is received from the power router. It is characterized by being transmitted to.
  • a non-transitory computer-readable medium storing a control program for a power router according to a fifth aspect of the present invention is provided.
  • a non-transitory computer-readable medium storing a control program for a control device is provided.
  • a DC bus maintained at a predetermined rated voltage one connection end is connected to the DC bus, and the other connection end is connected as an external connection terminal to either a connection destination inside or outside the power cell,
  • One power cell having a power router comprising: a plurality of power conversion legs that convert power between one connection end and the other connection end; and a control unit that controls operation of the plurality of power conversion legs.
  • a non-transitory computer-readable medium storing a control program of a control device including a storage device that stores management information in which a leg is set as a public leg, When it is necessary to control the operation of the private leg, a process of transmitting an instruction to control the operation of the private leg to the power router; When an instruction to control the operation of the public leg is received from an external device that controls one or more of the group including the power cell and the control device, the power router is configured to control the operation of the public leg. Processing to send to Is executed by the control device.
  • the present invention it is possible to provide a power network system, a power interchange method, a power router, a control device, and a control program for enhancing the expandability of a power network without increasing power loss.
  • connection partner refers to a connection destination of a leg.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the power router 100.
  • FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the power router 100 in some detail.
  • the power router 100 generally includes a DC bus 101, a plurality of legs 110-160, and a control unit 190.
  • the power router 100 has a DC bus 101, and a plurality of legs 110-160 are connected to the DC bus 101 in parallel.
  • the DC bus 101 is for flowing DC power, and is controlled so that the voltage of the DC bus 101 is kept at a predetermined level. (How the voltage of the DC bus 101 is kept constant will be described later.)
  • the power router 100 is connected to the outside through the legs 110 to 160, all the power exchanged with the outside is once converted into direct current and placed on the direct current bus 101.
  • the DC bus 101 is a parallel type having a smoothing capacitor 102 as shown in FIG.
  • a voltage sensor 103 is connected to the DC bus 101, and the voltage value of the DC bus 101 detected by the voltage sensor 103 is sent to the control unit 190.
  • the control unit 190 controls the operation state of the legs 110-160 (external power transmission operation, external power reception operation, etc.) via the communication bus 104 to thereby set the voltage of the DC bus 101 to a predetermined constant value. To maintain.
  • a plurality of legs 110-160 are provided in parallel to the DC bus.
  • six legs 110-160 are shown.
  • the six legs 110-160 are referred to as a first leg 110, a second leg 120,...,
  • a sixth leg 160 as shown in FIG.
  • the first leg 110 is shown as leg 1
  • the second leg 120 is shown as leg 2 for the sake of paper width.
  • the third leg 130, the fourth leg 140, the fifth leg 150, and the sixth leg 160 are omitted.
  • the first leg 110 to the fifth leg 150 have the same configuration, while the sixth leg 160 is different from the first to fifth legs 110 to 150 in that it does not have a power conversion unit.
  • the first leg 110 includes a power conversion unit 111, a current sensor 112, a switch 113, a voltage sensor 114, and a connection terminal 115.
  • the power conversion unit 111 converts AC power into DC power, or converts DC power into AC power.
  • the power converter 111 converts the DC power of the DC bus 101 into AC power having a predetermined frequency and voltage, and flows the AC power from the connection terminal 115 to the outside.
  • the power conversion unit 111 converts AC power flowing from the connection terminal 115 into DC power and flows the DC power to the DC bus 101.
  • the power conversion unit 111 has a configuration of an inverter circuit. Specifically, as shown in FIG. 2, the power conversion unit 111 includes transistors Q1 to Q6 and diodes D1 to D6. One ends of the transistors Q1 to Q3 are connected to the high potential side power supply line. The other ends of the transistors Q1 to Q3 are connected to one ends of the transistors Q4 to Q6, respectively. The other ends of the transistors Q4 to Q6 are connected to the low potential side power supply line. The cathodes of the diodes D1 to D6 are connected to the high potential side terminals of the transistors Q1 to Q6, respectively. The anodes of the diodes D1 to D6 are connected to the low potential side terminals of the transistors Q1 to Q6, respectively.
  • the ON / OFF timing of the transistors Q1 to Q6 is appropriately set. By controlling, each phase of the three-phase alternating current is output.
  • the power conversion unit 111 has a configuration in which six antiparallel circuits composed of transistors and diodes are connected in a three-phase bridge.
  • a wiring that is drawn from a node between the transistor Q1 and the transistor Q4, a node between the transistor Q2 and the transistor Q5, and a node between the transistor Q3 and the transistor Q6, and connecting these nodes and the connection terminal is connected to the branch line BL. Called. Since it is a three-phase alternating current, one leg has three branch lines BL.
  • the transistors Q1 to Q6 can use various active power conversion elements such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductors Field-Effects Transistors) and IGBTs (Insulated Gates Bipolar Transistors).
  • MOSFETs Metal-Oxide-Semiconductors Field-Effects Transistors
  • IGBTs Insulated Gates Bipolar Transistors
  • control unit 190 The direction of power and the frequency of AC power are controlled by the control unit 190. That is, switching of transistors Q1 to Q6 is controlled by control unit 190. Operation control by the control unit 190 will be described later.
  • a switch 113 is disposed between the power conversion unit 111 and the connection terminal 115.
  • the branch line BL is opened / closed, that is, the outside and the DC bus line 101 are cut off or connected.
  • the voltage of the branch line BL is detected by the voltage sensor 114, and the current value of the current flowing through the branch line BL is detected by the current sensor 112.
  • the opening / closing operation of the switch 113 is controlled by the control unit 190, and the detection values by the voltage sensor 114 and the current sensor 112 are output to the control unit 190.
  • the power conversion unit is an inverter circuit, and the connection partner of the leg uses alternating current.
  • the connection partner of the leg may use direct current such as the storage battery 35 in some cases.
  • the third leg 130 in FIG. 1 is connected to the storage battery 35.
  • the power conversion in this case is DC-DC conversion. Therefore, an inverter circuit and a converter circuit may be provided in parallel in the power conversion unit, and the inverter circuit and the converter circuit may be selectively used depending on whether the connection partner is AC or DC.
  • a leg dedicated to DC-DC conversion in which the power conversion unit is a DC-DC conversion unit may be provided.
  • the configuration of the first leg 110 to the fifth leg 150 is as described above.
  • the sixth leg 160 does not have a power conversion unit, that is, the connection terminal 165 of the sixth leg 160 is not connected to the DC bus 101.
  • the sixth leg 160 is connected to the branch line BL of the fifth leg 150.
  • the internal wiring of the sixth leg 160 is also referred to as a branch line BL.
  • the branch line BL of the sixth leg 160 is connected between the connection terminal 155 of the fifth leg 150 and the switch 153 with respect to the fifth leg 150.
  • the sixth leg 160 includes a switch 163, a voltage sensor 164, a current sensor 162, and a connection terminal 165.
  • the branch line BL of the sixth leg 160 is connected to the branch line BL of the fifth leg 150 via the switch 163. That is, the connection terminal 165 of the sixth leg 160 is connected to the connection terminal 155 of the fifth leg 150.
  • the current sensor 162 and the voltage sensor 164 detect the current value and voltage value of the branch line BL and output them to the control unit 190.
  • the opening / closing operation of the switch 163 is controlled by the control unit 190.
  • the first leg 110 to the fifth leg 150 have power converters 111-151 and the transistors Q1 to Q6 in the power converter are controlled by the control unit 190. It was.
  • the power router 100 is in a node of the power network 10 and has an important role of connecting the backbone system 11, the load 30, the distributed power source, the power cell, and the like. At this time, the connection terminals 115-165 of the legs 110-160 are connected to the main system 11, the load 30, the distributed power source, and the power routers of other power cells, respectively.
  • the present inventors have realized that the role of each leg 110-160 varies depending on the connection partner, and the power router cannot be established unless each leg 110-160 performs an appropriate operation according to the role.
  • the inventors of the present invention have the same leg structure, but change the operation of the leg depending on the connection partner.
  • the manner of driving the leg is referred to as an operation mode.
  • the present inventors prepared three types of leg operation modes, and switched the mode depending on the connection partner.
  • Leg operating modes include Master mode, Independent mode, There are designated power transmission / reception modes. Hereinafter, it demonstrates in order.
  • the master mode is an operation mode when connected to a stable power supply source such as a system, and is an operation mode for maintaining the voltage of the DC bus 101.
  • FIG. 1 shows an example in which the connection terminal 115 of the first leg 110 is connected to the backbone system 11.
  • the first leg 110 is operated and controlled as a master mode, and plays a role of maintaining the voltage of the DC bus 101.
  • power may flow from the legs 120-150 to the DC bus 101, or power may flow from the legs 120-150. .
  • the leg 110 that is in the master mode compensates for the power shortage due to the outflow from the connection partner (here, the main system 11).
  • the connection partner here, the backbone system 11
  • the leg 110 in the master mode maintains the voltage of the DC bus 101.
  • at least one leg must be operated in master mode. Otherwise, the voltage of the DC bus 101 will not be maintained constant.
  • two or more legs may be operated in the master mode in one power router, but it is better to have one master mode leg in one power router.
  • you may connect the leg used as master mode to the distributed power supply (a storage battery is also included) which mounts a self-excited inverter other than a basic system, for example.
  • a distributed power source equipped with a separately excited inverter cannot be connected to a leg that becomes a master mode.
  • a leg operated in the master mode may be referred to as a master leg.
  • the switch 113 When activating the master leg: First, the switch 113 is opened (cut off). In this state, the connection terminal 115 is connected to the connection partner. Here, the connection partner is the backbone system 11. The voltage of the connected system is measured by the voltage sensor 114, and the amplitude, frequency, and phase of the system voltage are determined using a PLL (Phase-Locked-Loop) or the like. Thereafter, the output of the power conversion unit 111 is adjusted so that the voltage of the obtained amplitude, frequency, and phase is output from the power conversion unit 111. That is, the on / off pattern of the transistors Q1 to Q6 is determined. When this output becomes stable, the switch 113 is turned on to connect the power conversion unit 111 and the backbone system 11. At this time, since the output of the power converter 111 and the voltage of the backbone system 11 are synchronized, no current flows.
  • PLL Phase-Locked-Loop
  • the operation control when operating the master leg will be described.
  • the voltage of the DC bus 101 is measured by the voltage sensor 103. If the voltage of the DC bus 101 exceeds the predetermined rated bus voltage, the power converter 111 is controlled so that power is transmitted from the master leg 110 toward the grid. (At least one of the amplitude and phase of the voltage output from the power converter 111 is adjusted so that power is transmitted from the DC bus 101 to the backbone system 11 via the master leg 110.)
  • the rated voltage of the bus line 101 is determined in advance by setting.
  • the power converter 111 is controlled so that the master leg 110 can receive power from the main system 11. (At least one of the amplitude and phase of the voltage output from the power conversion unit 111 is adjusted so that power is transmitted from the backbone system 11 to the DC bus 101 via the master leg 110.) It will be understood that the voltage of the DC bus 101 can be maintained at a predetermined rating by performing the above operation.
  • the self-supporting mode is an operation mode in which a voltage having an amplitude and frequency designated by the management server 50 is generated by itself and power is transmitted to and received from a connection partner.
  • the operation mode is for supplying power toward a power consuming device such as the load 30. Or it becomes an operation mode for receiving the electric power transmitted from the connection partner as it is.
  • FIG. 1 shows an example in which the connection terminal 125 of the second leg 120 is connected to the load 30.
  • the second leg 120 is controlled to operate in the self-supporting mode, and power is supplied to the load 30.
  • the fourth leg 140 or the fifth leg is used as a mode for transmitting the power required by the other power router.
  • 150 is operated in a self-supporting mode.
  • the fourth leg 140 or the fifth leg when connected to another power router like the fourth leg 140 or the fifth leg 150, the fourth leg 140 or the fifth leg is set as a mode for receiving the power transmitted from the other power router.
  • 150 is operated in a self-supporting mode.
  • the second leg can be operated in the self-supporting mode even when the second leg is connected to the power generation facility instead of the load 30.
  • a separately-excited inverter is mounted on the power generation facility. The operation mode when connecting power routers will be described later.
  • the leg that is operated in the autonomous mode will be referred to as the autonomous leg.
  • the switch 123 is opened (shut off).
  • the connection terminal 125 is connected to the load 30.
  • the management server 50 instructs the power router 100 on the amplitude and frequency of power (voltage) to be supplied to the load 30. Therefore, the control unit 190 causes the power (voltage) having the instructed amplitude and frequency to be output from the power conversion unit 121 toward the load 30. (That is, the on / off pattern of the transistors Q1 to Q6 is determined.)
  • the switch 123 is turned on to connect the power converter 121 and the load 30. After that, if power is consumed by the load 30, the corresponding power flows from the self-supporting leg 120 to the load 30.
  • the designated power transmission / reception mode is an operation mode for exchanging the power determined by the designation. That is, there are a case where the designated power is transmitted to the connection partner and a case where the designated power is received from the connection partner.
  • the fourth leg 140 and the fifth leg 150 are connected to other power routers. In such a case, a predetermined amount of power is interchanged from one to the other.
  • the third leg 130 is connected to the storage battery 35. In such a case, a predetermined amount of power is transmitted to the storage battery 35 and the storage battery 35 is charged.
  • a distributed power source including a storage battery equipped with a self-excited inverter and a designated power transmission / reception leg may be connected. However, a distributed power source equipped with a separately-excited inverter cannot be connected to a designated power transmission / reception leg.
  • a leg operated in the specified power transmission / reception mode is referred to as a specified power transmission / reception leg.
  • a specified power transmission / reception leg In one power router, there may be a plurality of designated power transmission / reception legs.
  • the operation control when operating the designated power transmission / reception leg will be described.
  • the voltage of the connection partner system is measured by the voltage sensor 154, and the frequency and phase of the connection partner voltage are obtained using a PLL (Phase-Locked-Loop) or the like.
  • PLL Phase-Locked-Loop
  • the target value of the current input / output by the power converter 151 is obtained.
  • the current value of the current is measured by the current sensor 152.
  • the power converter 151 is adjusted so that a current corresponding to the difference between the target value and the current value is additionally output. (At least one of the amplitude and phase of the voltage output from the power converter 151 is adjusted so that desired power flows between the designated power transmission / reception leg and the connection partner.)
  • first to fifth legs having the same configuration can play the role of three patterns depending on the manner of operation control.
  • connection restrictions Since the operation of the leg differs depending on the operation mode, a restriction naturally occurs between the selection of the connection partner and the selection of the operation mode. That is, the operation mode that can be selected is determined when the connection partner is determined, and conversely, the connection partner that can be selected is determined when the operation mode is determined. (If the connection partner changes, the leg operation mode must be changed accordingly.) A possible connection combination pattern will be described.
  • the master leg is represented by M.
  • the self-supporting leg is represented by S.
  • the designated power transmission / reception leg is represented by D.
  • AC through leg is represented by AC.
  • the legs may be distinguished by attaching a number such as “# 1” to the shoulders of the legs as necessary.
  • FIG. 3 and subsequent figures systematic symbols are assigned for each drawing, but the same symbols are not necessarily assigned to the same elements across the drawings.
  • the reference numeral 200 in FIG. 3 and the reference numeral 200 in FIG. 4 do not indicate exactly the same thing.
  • the connection combinations shown in FIG. 3 are all possible connections.
  • the first leg 210 is connected to the backbone system 11 as a master leg. This is as already explained.
  • the second leg 220 is connected to the load 30 as a self-supporting leg. This is also as already explained.
  • the third leg 230 and the fourth leg 240 are connected to the storage battery 35 as designated power transmission / reception legs. This is also as already explained.
  • the fifth leg 250 is an AC through leg.
  • the AC through leg 250 is connected to the designated power transmission / reception leg of the other power router 300, and the AC through leg 250 is connected to the storage battery 35 via the connection terminal 245 of the fourth leg 240. Since the AC through leg 250 does not have a power conversion unit, this connection relationship is equivalent to that the designated power transmission / reception leg of the other power router 300 is directly connected to the storage battery 35. It will be appreciated that such a connection is allowed.
  • the sixth leg 260 is connected to the backbone system 11 as a designated power transmission / reception leg. It will be understood that such a connection is allowed if the predetermined power is received from the backbone system 11 via the sixth leg 260.
  • the master leg 210 is necessary from the backbone system 11 if the power received by the sixth leg 260 is not sufficient to maintain the rating of the DC bus 201. Power will be received. On the contrary, when the power received by the sixth leg 260 exceeds the amount necessary for maintaining the rating of the DC bus 201, the master leg 210 releases excess power to the backbone system 11.
  • Connecting power routers means connecting a leg of one power router and a leg of another power router. When the legs are connected, there are restrictions on the operation modes that can be combined.
  • the voltage of the DC bus 101 decreases.
  • the master leg 110 procures power from the connection partner so as to maintain the voltage of the DC bus 101. That is, the master leg 110 draws the insufficient power from the independent leg 210 of the second power router 200.
  • the independent leg 210 of the second power router 200 sends out the power required by the connection partner (here, the master leg 110).
  • the voltage is reduced by the amount of power sent from the self-supporting leg 210, but this is compensated from the backbone system 11 by the master leg 220. In this way, the first power router 100 allows the necessary power to be accommodated from the second power router 200.
  • the master leg 110 of the first power router 100 and the self-supporting leg 210 of the second power router 200 are connected, the roles of the master leg 110 and the self-supporting leg 210 are matched. There is no inconvenience. Therefore, it can be seen that the master leg and the independent leg may be connected as shown in FIG.
  • the designated power transmission / reception leg 310 of the third power router 300 and the self-supporting leg 410 of the fourth power router 400 are connected.
  • the master leg 320 of the third power router 300 and the master leg 420 of the fourth power router 400 are each connected to the backbone system 11, and thus the third power router 300 and the fourth power router 400 are connected to each other.
  • Each DC bus 301, 401 is assumed to maintain a rated voltage.
  • the designated power transmission / reception leg 310 of the third power router 300 is instructed to receive the designated power by an instruction from the management server 50.
  • the designated power transmission / reception leg 310 draws the designated power from the self-supporting leg 410 of the fourth power router 400.
  • the self-supporting leg 410 of the fourth power router 400 transmits the power required by the connection partner (here, the designated power transmission / reception leg 310).
  • the connection partner here, the designated power transmission / reception leg 310.
  • the voltage drops by the amount of power sent from the self-supporting leg 410, but this is compensated from the backbone system 11 by the master leg 420.
  • the designated power transmission / reception leg 310 of the third power router 300 and the independent leg 410 of the fourth power router 400 are connected, the roles of the designated power transmission / reception leg 310 and the independent leg 410 are matched. There is no inconvenience in either operation. Therefore, it is understood that the designated power transmission / reception leg and the independent leg may be connected as shown in FIG.
  • the designated power can be interchanged between the third power router 300 and the fourth power router 400.
  • 6 to 9 are patterns that should not be connected to each other.
  • legs in the same operation mode must not be connected to each other.
  • the master legs 510 and 610 are connected to each other.
  • the master leg first performs a process of generating power synchronized with the voltage, frequency, and phase of the connection partner.
  • the connection partner is also a master leg, they try to synchronize with each other's voltage and frequency, but since the master leg does not establish voltage and frequency autonomously, such synchronization processing cannot succeed. . Therefore, the master legs cannot be connected to each other. There are also the following reasons.
  • the master leg must draw power from the connection partner to maintain the voltage on the DC bus. (Alternatively, in order to maintain the voltage of the DC bus, excess power must be released to the connection partner.) If the master legs are connected to each other, they cannot meet the requirements of the connection partner. (If the master legs are connected to each other, both power routers will not be able to maintain the voltage of the DC bus. Then, problems such as power outages may occur in each power cell.) The master legs must collide with each other (because they do not match), so the master legs should not be connected.
  • the designated power transmission / reception legs are connected to each other, but it will be understood that this also does not hold.
  • the designated power transmission / reception leg also first performs processing for generating power synchronized with the voltage, frequency and phase of the connection partner.
  • the connection partner is also the designated power transmission / reception leg, they will try to synchronize with each other's voltage and frequency, but the specified power transmission / reception leg does not establish voltage and frequency autonomously. Processing cannot be successful. Therefore, the designated power transmission / reception legs cannot be connected to each other. There are also the following reasons.
  • the designated transmission power to be transmitted by one designated power transmission / reception leg 510 and the designated reception power to be received by the other designated power transmission / reception leg 610 are matched, such designated power transmission / reception is performed. Do not connect the legs together. For example, it is assumed that one designated power transmission / reception leg 510 adjusts the power conversion unit so as to transmit the designated transmission power. (For example, the output voltage is set higher than the connection partner by a predetermined value.) On the other hand, the other designated power transmission / reception leg 610 adjusts the power conversion unit so as to receive the designated received power.
  • the output voltage is set to be lower than the connection partner by a predetermined value.
  • the independent legs are connected to each other, but such a connection should not be made.
  • a self-supporting leg creates its own voltage and frequency. If any of the voltage, frequency, and phase generated by the two independent legs are slightly separated while the independent legs are connected to each other, unintended power flows between the two independent legs. It is impossible to keep the voltage, frequency, and phase produced by the two free standing legs perfectly matched, so the free standing legs cannot be connected together.
  • the master leg and the designated power transmission / reception leg are connected. It will be understood from the above explanation that this also does not hold. Even if the master leg 510 attempts to transmit / receive power to the connection partner so as to maintain the voltage of the DC bus 501, the designated power transmission / reception leg 610 does not transmit / receive power according to the request of the master leg 510. Therefore, the master leg 510 cannot maintain the voltage of the DC bus 501. Further, even if the designated power transmission / reception leg 610 attempts to send / receive the designated power to / from the connection partner (510), the master leg 510 does not transmit / receive power in response to a request from the designated power transmission / reception leg 610. Therefore, the designated power transmission / reception leg 610 cannot transmit / receive the designated power to / from the connection partner (here, the master leg 510).
  • the master leg 110 of the first power router 100 is connected to the backbone system 11 via the AC through leg 250 of the second power router 200. It is essentially the same as being directly connected.
  • the designated power transmission / reception leg 110 of the first power router 100 is connected to the backbone system 11 via the AC through leg 250 of the second power router 200. This is essentially the same as that the power receiving leg 110 is directly connected to the backbone system 11.
  • the distance from the first power router 100 to the backbone system 11 is very long, and in order to connect the first power router 100 to the backbone system 11, it passes through several power routers 200 and 300. There are cases where it is necessary to do this.
  • FIG. 16 shows an example in which four power routers 100-400 are connected to each other. Since any connection relation has appeared in the description so far, each connection destination will not be described in detail, but it will be understood that both are permissible connection relations.
  • connection line which connects an electric power router and a connection other party.
  • a connection line connecting the power routers is referred to as a power transmission line
  • the power transmission line may be a part of the backbone system or may be disconnected from the backbone system.
  • a power transmission line 71A is attached to a power transmission line that is a part of the backbone system
  • a power transmission line 71B is attached to a power transmission line that is cut off from the backbone system.
  • a plurality of power routers may be connected to the backbone system.
  • two or more power routers may be connected without going through the backbone system.
  • the distribution line 72 is disconnected from the backbone system 11. That is, the distribution line 72 that connects the power router and the load (or distributed power source) is not connected to the backbone system 11.
  • the power routers 100-400 may be connected in a bus connection.
  • the description of the operation mode of each leg is omitted, but it is a matter of course that the operation mode of each leg must be appropriately selected in consideration of the direction of power interchange and the connection constraints described so far.
  • the backbone system 11 may be replaced with a distributed power source such as a storage battery or a power generation facility. That is, a plurality of power routers may be bus-connected to the distributed power source.
  • FIG. 18 is an example of a connection form in which two power routers 100 and 200 are connected to the backbone system 11.
  • the backbone system 11 may be replaced with a distributed power source.
  • the power router connection partner includes a main system, a distributed power source including a storage battery and a power generation facility, and other power routers. It is called a power system.
  • a power network system in which power cells are asynchronously interconnected can be constructed by a power router. Then, by following the connection restrictions described in this embodiment, the legs can be connected so that their roles do not contradict each other. Thereby, the power network system can be expanded and the whole can be stably operated.
  • the management server may centrally manage a large number of power routers and legs. Therefore, the expansion of the system can be limited due to the limitation of the processing capability of the management server.
  • the power cells are simply hierarchized, the number of stages of power routers and legs through which power is transmitted increases, and there is a problem that power loss may increase.
  • the present inventor has found a method of hierarchically controlling the legs in a tree structure by performing the electrical connection between the legs in a planar manner without layering them.
  • the power network system according to the first exemplary embodiment of the present invention is formed by hierarchizing a plurality of power cells.
  • each power cell shall be classified as one of a leaf cell, an internal cell, and a root cell.
  • a power cell located one level below a certain power cell and included in the power cell is called a child cell.
  • a power cell that is located one level above a certain power cell in the hierarchical structure and includes the power cell is referred to as a parent cell.
  • a leaf cell is the end of the hierarchical structure and has no child cells.
  • the parent cell of the leaf cell is an internal cell or a root cell.
  • a leg and a power router including the leg always belong to a leaf cell. That is, physical control to the leg is performed by the power router belonging to the leaf cell and the control unit (an example of the first control device) in the power router.
  • the internal cell has both a parent cell and a child cell.
  • the parent cell of the internal cell is another internal cell or root cell.
  • a child cell of an internal cell is another internal cell or a leaf cell.
  • the internal cell does not have a leg and a power router, but has a management server.
  • the management server included in the internal cell controls its own management target leg via the child cell. The meaning of the leg to be managed will be described later.
  • Root cell is located at the top of the hierarchical structure and has no parent cell.
  • a child cell of the root cell is a leaf cell or an internal cell. There is only one root cell in the power network system. Like the internal cell, the root cell does not have a leg and a power router, but has a management server. The management server of the root cell controls its own management target leg through the child cell.
  • FIG. 19 is a block diagram showing an overall configuration of the power network system 10A according to the first embodiment of the present invention.
  • the solid line indicates the power connection relationship
  • the broken line indicates the communication connection relationship.
  • the power network system 10A includes a root cell L1 that is connected to the backbone system 11 and is a power cell located in the highest hierarchy.
  • the root cell L1 has an internal cell L2 and a leaf cell L33 as child cells.
  • the root cell L1 also includes a load L1A, a load L1B, and a distributed power source L1C.
  • the management server 52A of the root cell L1 controls the load L1A, the load L1B, the distributed power source L1C, the internal cell L2, and the leaf cell L33 via the communication network 51A.
  • the internal cell L2 has a leaf cell L31 and a leaf cell L32 as child cells.
  • the internal cell L2 also has a distributed power source L2A and a load L2B.
  • the management server 52B of the internal cell L2 controls the distributed power source L2A, the load L2B, the leaf cell L31, and the leaf cell L32 via the communication network 51B.
  • the management server 52B is connected to the management server 52A via the communication network 51A. Note that the communication network 51A and the communication network 51B may be the same.
  • the leaf cell L31 is a power cell including a power router 81 having a plurality of legs and a distributed power source L31A.
  • FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the power router 81 included in the leaf cell L31 according to the first embodiment of the present invention and the connection destination of the leg.
  • the power router 81 includes a DC bus 8101, a communication bus 8104, legs 811 to 815, a storage unit 818, and a control unit 819.
  • the legs 811 to 815 are connected to each other via a DC bus 8101.
  • the legs 811 to 815 are connected to the control unit 819 via the communication bus 8104.
  • Leg 811 is connected to backbone system 11.
  • the leg 812 is connected to the load L1A under the management of the root cell L1.
  • the leg 813 is connected to the distributed power source L2A managed by the internal cell L2.
  • the leg 814 is connected to the distributed power source L31A managed by the leaf cell L31.
  • the leg 815 is connected to a power router 82 (described later) managed by the leaf cell L32.
  • the storage unit 818 is a storage device that stores a program 8181 and a management table 8182.
  • the program 8181 is a computer program in which a power interchange process described later in the leaf cell of the power router according to the first embodiment is implemented.
  • the control unit 819 reads out and executes the program 8181 stored in the storage unit 818 to perform power interchange processing.
  • the management table 8182 is a table that manages the setting of whether or not to disclose information on each leg included in the power router 81 to the parent cell (in this case, the internal cell L2).
  • the leg set to “disclose” is a leg that can receive a control instruction from the parent cell. However, final operation control for each leg is performed by the control unit 819.
  • a leg set to “disclose” is called a “public leg”
  • a leg set to “not disclose” is called a “private leg”.
  • a leg that is not managed by its own power cell here, the leaf cell L31
  • a leg connected to a load, a distributed power source, and the like is set as a public leg.
  • a leg connected to a leg under the control of its own power cell, a load, a distributed power source, or the like is set as a private leg.
  • the connection destination of the leg is changed, the public setting of the leg may be changed.
  • the number and ratio of public legs and private legs in a power cell are appropriately set according to the number of distributed power sources and loads in the power cell, the status of power interchange, and the like.
  • the management table 8182 may further include information on the connection destination of each leg of the power router 81.
  • identification information power cell, load, distributed power source, etc.
  • the management table 8182 may include information on power that can be accommodated at the connection destination of each leg.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the management table 8182 of the leaf cell L31 according to the first embodiment of the present invention. Since only the leg 814 is connected to the connection destination (distributed power supply L31A) under the management of its own power cell (leaf cell L31), the public setting of the leg with the leg ID “4” becomes “private”. ing. On the other hand, since the connection destinations of the legs 811, 812, 813, and 815 are not under the control of their own power cells, the public settings of the legs having the leg IDs “1”, “2”, “3”, and “5” are set to “public”. "It has become.
  • the control unit 819 directly controls the operation of the legs 811 to 815 via the communication bus 8104.
  • the control unit 819 is connected to the management server 52B of the parent cell (internal cell L2) via the communication network 51B.
  • the control unit 819 receives an operation control instruction (operation instruction) for a leg from the management server 52B
  • the control unit 819 refers to the management table 8182 and determines whether or not the public setting of the leg is “public”. If the determination is true, the control unit 819 controls the leg according to the instruction.
  • the control unit 819 controls the operation of the leg set to “private” in the management table 8182 based on the determination of the control unit 819 itself.
  • the control unit 819 determines at least the state of the leaf cell L31 that is the power cell to which the control unit 819 belongs, and controls the operation of the leg set to “private”.
  • the control unit 819 may transmit a predetermined request to the management server 52B.
  • the predetermined request may be a power interchange request described later, but is not limited thereto.
  • the control unit 819 detects the excess or deficiency of power in its own power cell (leaf cell L31).
  • the excess or deficiency of power means that there is a difference between the power flowing into the power router 81 through each leg of the power router 81 and the power flowing out from the power router 81, or that there will be a difference in the future. Is a state where is expected. For example, when the power demand increases and the power becomes insufficient, or when the generated power exceeds the demand and becomes excessively supplied.
  • the control unit 819 controls the private leg, the connection destination of the private leg, or both so that the excess or shortage of power is eliminated. For example, the generated power of the distributed power supply L31A is adjusted. In the case where it is not possible to resolve the excess or deficiency of power even if the private leg or the connection destination of the private leg is controlled (or if it is expected that it cannot be resolved in the future), the control unit 819 The first power accommodation request is transmitted to the management server 52B of the parent cell (internal cell L2).
  • the first power interchange request includes first excess / deficiency information indicating the excess or deficiency of power after controlling the private leg or the connection destination of the private leg. Thereafter, the control unit 819 receives an operation instruction for the public leg from the management server 52B that has received the first power interchange request, and controls the operation of the leg according to the instruction.
  • control unit 819 Even if there is no excess or deficiency of power in its own power cell (leaf cell L31), the control unit 819 operates for the public leg when there is excess or deficiency of power in other power cells.
  • the instruction may be received from the management server 52B. This operation instruction includes second excess / deficiency information indicating the excess / deficiency of power in another power cell.
  • the control unit 819 controls the operation of the public leg designated by the instruction.
  • the leaf cell L32 is a power cell including a power router 82 having a plurality of legs and a distributed power source L32A.
  • FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of the power router 82 included in the leaf cell L32 according to the first embodiment of the present invention and the connection destination of the leg.
  • the power router 82 includes a DC bus 8201, a communication bus 8204, legs 821 to 825, a storage unit 828, and a control unit 829. Since the configuration of the power router 82 is substantially the same as that of the power router 81 described above, description of common parts is omitted. The difference between the power router 82 and the power router 81 is the connection destination of each leg.
  • the leg 821 is connected to the power router 81 managed by the leaf cell L31.
  • the leg 822 is connected to the distributed power source L32A managed by the leaf cell L32.
  • the leg 823 is connected to a load L2B managed by the internal cell L2.
  • the leg 824 is connected to the load L1B under the management of the root cell L1.
  • the leg 825 is connected to a power router 83 (described later) managed by the leaf cell L33.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of the management table 8282 of the leaf cell L32 according to the first embodiment of the present invention. Since only the leg 822 is connected to the connection destination (distributed power supply L32A) under the control of its own power cell (leaf cell L32), the public setting of the leg with the leg ID “2” becomes “private”. ing. On the other hand, since the connection destinations of the legs 821, 823, 824, and 825 are not under the management of their own power cells, the disclosure settings of the legs having the leg IDs “1”, “3”, “4”, and “5” are set to “public”. "It has become.
  • the leaf cell L33 is a power cell including a power router 83 having a plurality of legs and a load L33A.
  • FIG. 24 is a block diagram illustrating a configuration of the power router 83 included in the leaf cell L33 according to the first embodiment of the present invention and a connection destination of the leg.
  • the power router 83 includes a DC bus 8301, a communication bus 8304, legs 831 to 834, a storage unit 838, and a control unit 839. Since the configuration of the power router 83 is substantially the same as that of the power router 81 described above, description of common parts is omitted. The difference between the power router 83 and the power router 81 is the connection destination of each leg.
  • the leg 831 is connected to the power router 82 under the management of the leaf cell L32.
  • the leg 832 is connected to the distributed power source L1C managed by the root cell L1.
  • the leg 833 is connected to a load L33A managed by the leaf cell L33.
  • the leg 834 is connected to the backbone system 11.
  • the control unit 839 is connected to the management server 52A of the parent cell (root cell L1) via the communication network 51A. When receiving the operation instruction from the management server 52A, the control unit 839 controls the operation of the public leg designated by the instruction.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of the management table 8382 of the leaf cell L33 according to the first embodiment of the present invention. Since only the leg 833 is connected to the connection destination (load L33A) under the control of its own power cell (leaf cell L33), the public setting of the leg with the leg ID “3” is “private”. . On the other hand, since the connection destinations of the legs 831, 832, and 834 are not under the control of their own power cells, the disclosure settings of the legs with the leg IDs “1”, “2”, and “4” are “public”.
  • Management servers 52A and 52B according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the management server 52B (an example of a second control device) belongs to the internal cell L2, and the leaf cells L31 and L32 that are child cells of the internal cell L2, and the distributed power supply L2A in the internal cell L2 And the load L2B is controlled.
  • the management server 52A (an example of a third control device) belongs to the root cell L1, and is an internal cell L2 and leaf cell L33 that are child cells of the root cell L1, and loads L1A and L1B in the root cell L1 and a distributed type Controls the power supply L1C.
  • FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of the management server 52B according to the first embodiment of the present invention.
  • the management server 52B includes a CPU (Central Processing Unit) 521, a communication unit 523, and a storage device 524.
  • the storage device 524 stores an OS (not shown), a program 5241, and a management table 5242.
  • the program 5241 is a computer program in which a power interchange process described later in the internal cell according to the first embodiment of the present invention is implemented.
  • the management table 5242 stores information on the legs to be managed by the management server 52B. Specifically, for each leg, the management table 5242 stores the ID of the child cell to which the leg belongs, the leg ID in the child cell, and the disclosure setting of the leg.
  • the leg to be managed by the management server 52B is a public leg in the child cells (here, the leaf cells L31 and L32). In other words, the private leg of the child cell is not managed by the management server 52B.
  • the public setting is the same as that of the management table 8182 of the leaf cell L31 described above.
  • the disclosure setting is “public” when the information of the management target leg of the management server 52B is disclosed to the parent cell (here, the root cell L1), and “private” when the disclosure is not disclosed.
  • the legs to be managed by the management server 52B legs that are not managed by its own power cell (in this case, the internal cell L2), are connected to a load, a distributed power source, and the like are set as public legs.
  • the legs connected to the legs under the management of its own power cell, loads, distributed power sources, etc. are set as private legs.
  • the management table 5242 may further include information on the connection destination of each leg to be managed by the management server 52B.
  • identification information power cell, load, distributed power source, etc.
  • the management table 5242 may include information on the power that can be accommodated at the connection destination of each leg.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of the management table 5242 of the internal cell L2 according to the first embodiment of the present invention.
  • Legs to be managed by the management server 52B of the internal cell L2 are also child cells, as are the leg IDs “1”, “2”, “3”, and “5” in the leaf cell L31 that is a child cell.
  • the leg IDs in the leaf cell L32 are “1”, “3”, “4”, “5”.
  • the connection destination of the leg having the leg ID “3” and “5” in the leaf cell L31 and the leg having the leg ID “1” and “3” in the leaf cell L32 Since it is under the control of the power cell (internal cell L2), the public setting of these four legs is “private”.
  • the connection destination of the leg having the leg ID “1” or “2” in the leaf cell L31 and the leg having the leg ID “4” or “5” in the leaf cell L32 is itself. Since the power cell is not under the control of the power cell, the public setting of these four legs is “public”.
  • the CPU 521 reads out and executes the program 5241 stored in the storage device 524, thereby performing power interchange processing.
  • the communication unit 523 communicates with the power router 81, the distributed power source L2A, the load L2B, and the power router 82 via the communication network 51B.
  • the communication unit 523 communicates with the management server 52A via the communication network 51A.
  • the management server 52B like the control unit 819 of the power router 81, has a private leg or a connection destination of the private leg so that excess / shortage of power in its own power cell (internal cell L2) is resolved. Or control both of them. For example, the generated power of the distributed power supply L2A and the power consumption of the load L2B may be adjusted, or power interchange may be performed between the leaf cells L31 and L32. For example, when controlling the distributed power source L2A, since the distributed power source L2A is connected to the public leg of the leaf cell L31 (leg ID “3” in the leaf cell L31, that is, the leg 813), the management server 52B A driving instruction for the public leg may be transmitted to the control unit 819 of L31.
  • the management server 52B 1 is transmitted to the management server 52A of the parent cell (root cell L1).
  • the first power interchange request includes first excess / deficiency information indicating the excess or deficiency of power after controlling the private leg or the connection destination of the private leg.
  • the management server 52B refers to the management table 5242 and determines whether or not the leg disclosure setting is “public”. Determine.
  • the management server 52B refers to the management table 5242 to obtain the child cell ID of the leg and the leg ID in the child cell, and the child cell (here) Then, a driving instruction for the public leg corresponding to the leg ID in the child cell is transmitted to the control unit of either the leaf cell L31 or L32.
  • the management server 52B operates for the public leg when there is an excess or deficiency of power in another power cell even if there is no excess or deficiency of power in its own power cell (internal cell L2).
  • An instruction may be received from management server 52A. This operation instruction includes second excess / deficiency information indicating the excess / deficiency of power in another power cell.
  • the configuration of the management server 52A of the root cell L1 is the same as that of the management server 52B described above, the illustration is omitted.
  • the program 5241 included in the management server 52A is a computer program in which a power interchange process described later in the root cell L1 according to the first embodiment of the present invention is implemented.
  • FIG. 28 is a diagram showing an example of the management table 5242 of the root cell L1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the leg to be managed by the management server 52A of the root cell L1 is also a child cell, similarly to the leg whose leg ID is “1”, “2”, “7”, “8” in the internal cell L2, which is a child cell.
  • the leg IDs in the leaf cell L33 are “1”, “2”, and “4”. Since the root cell has no parent cell, the public setting of the management table 5242 of the management server 52A has no meaning, and all the legs included in the management table 5242 are regarded as “private”. Therefore, all the public settings may be “private”, and the management table 5242 may not include information on the public settings.
  • the management server 52A sets the private leg, the private leg connection destination, or both so that the excess or deficiency of power in its own power cell (root cell L1) is resolved. Control. For example, the power consumption of the load L1A and the generated power of the distributed power supply L1C may be adjusted, power interchange may be performed between the internal cell L2 and the leaf cell L33, or the backbone system 11 may be used. For example, when controlling the load L1A, since the load L1A is connected to the public leg of the internal cell L2 (leg ID “2” in the internal cell L2), the management server 52A is directed to the management server 52B of the internal cell L2. A driving instruction for the public leg may be transmitted.
  • the management server 52B that has received the operation instruction receives the control instruction 819 of the leaf cell L31. Sending a driving instruction to the public leg.
  • the management server 52A needs to control the private leg or the connection destination of the private leg to eliminate the excess or deficiency of power.
  • FIG. 29 is a diagram schematically illustrating an electrical connection relationship of each leg according to the first embodiment of the present invention. It can be seen that the electrical connection of each leg is planar. That is, there is no restriction between the number of power cells and the number of power routers, and one power router can be shared by a plurality of power cells. Therefore, even if the power network system becomes larger and the hierarchy becomes deeper, it is possible to suppress the increase in the number of power routers and reduce the occurrence of power loss by the power routers. In particular, when the number of hierarchies is three or more, a greater effect is achieved.
  • FIG. 30 is a diagram schematically illustrating a hierarchical structure of communication according to the first embodiment of the present invention.
  • the hierarchical structure of communication is a tree, and driving instructions for the legs propagate from the top to the bottom of the tree.
  • the control unit in each power router in the lowest layer is the first control device
  • the management server 52B in the middle layer is the second control device
  • the management server 52A in the highest layer is the third control device. Note that direct communication from the third control device to the first control device is not performed (always via the second control device).
  • FIG. 31 is a diagram schematically illustrating a relationship between the leg according to the first embodiment of the present invention and a control device (any one of the first to third control devices) that controls the leg.
  • a control device any one of the first to third control devices that controls the leg.
  • the management server 52A as the third control device controls 7 legs
  • the management server 52B as the second control device only needs to control 4 legs.
  • each leg in the power network system is controlled by the first leg that is controlled only by the first control device in the lowermost layer, and the second control device in the intermediate layer is the first control device. It classify
  • the electrical connection relationship is not hierarchical but planar. For example, the leg 812 belonging to the leaf cell L31 is directly connected to the load L1A under the management of the root cell L1 located in the upper hierarchy of two levels.
  • the electrical connection relationship has a hierarchical structure
  • a power router is inserted between the leg 812 and the load L1A. If this is done, the cost of the power router and the power generated by the power router Loss becomes a problem.
  • the first embodiment of the present invention avoids these problems by not hierarchizing electrical connections.
  • the management table of the management server belonging to the internal cell and the root cell includes only the public leg in the child cell, and does not include the private leg below the child cell. Therefore, the management server belonging to the internal cell or the root cell can exclude a private leg in the lower hierarchy from its management target. Therefore, the number of legs to be managed by the management server is suppressed, the processing load on the management server is reduced, and a large-scale power network system is realized.
  • each of the control unit 819 in the leaf cell L31, the management server 52B in the internal cell L2, and the management server 52A in the root cell L1 is referred to as a “control device”.
  • FIG. 32 is a flowchart for explaining a process flow of the leaf cell control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the leaf cell L31 will be described as an example.
  • the processing in the leaf cell L32 and the leaf cell L33 is the same as that in the leaf cell L31.
  • Step S21 It is determined whether the power in the own cell is excessive or insufficient.
  • the control device determines whether the supply-demand balance at the connection destination of the private leg of the power cell and the private leg is maintained (or is expected to be maintained in the future). For example, assume that the power consumption of a load connected to a private leg increases. At this time, if the distributed power source connected to another private leg can automatically follow the increase in power consumption and increase the output, the control device determines that the supply-demand balance is maintained. . On the other hand, if the distributed power source cannot automatically follow the increase in power consumption or does not have the ability to withstand the increase in power consumption, the control device determines that the supply-demand balance is not maintained. .
  • control unit 819 or the like which is a leaf cell control device, can grasp in real time whether the supply-demand balance is maintained by referring to the voltage of the DC bus 8101 of the power router 81 using a voltage sensor or the like.
  • the control unit 819 and the like determine that the power is insufficient when the voltage of the DC bus 8101 is lower than a predetermined threshold, and determine that the power is excessive when the voltage is higher than the predetermined threshold.
  • Step S22 The process branches depending on whether there is excess or deficiency of power in the own cell. If it determines with there being no excess and deficiency of electric power in step S21, a control apparatus will complete
  • Step S23 Efforts are made to eliminate excess and deficiency of power in its own power cell.
  • the control device controls the private leg of the power cell, the connection destination of the private leg, or both of them, and tries to eliminate the excess or deficiency of the power detected in step S21. That is, the control device accommodates power in its own cell. Use a private leg and not a public leg. As an example, consider the case where the shortage of power is resolved.
  • the control device may issue a command to increase the output to the distributed power source connected to the private leg via the communication network (the communication network 51A or the communication network 51B). Moreover, you may instruct
  • control device may change the operation content of the private leg. Specifically, the voltage and frequency are adjusted if the private leg is operating in the self-supporting mode, and the specified power is adjusted if the private leg is operating in the specified power transmission / reception mode. The same process is performed when the power is excessive.
  • Step S24 It is determined whether or not the excess or deficiency of power in the own cell has been resolved.
  • the control device (such as the control unit 819) determines whether or not the excess or deficiency of power can be solved by the power interchange within the own cell. If the excess and deficiency can be resolved, the power interchange process is terminated. If it cannot be resolved, the process proceeds to step S25.
  • Step S25 A power interchange request is transmitted to the parent cell.
  • the control device transmits a power interchange request to the control device of the parent cell. Specifically, information indicating excess / deficiency power excluding the power eliminated in the process of step S23, that is, excess / deficiency information is generated, and a power interchange request including the excess / deficiency information is transmitted. At this step, the power interchange process is completed.
  • FIG. 33 is a flowchart for explaining a process flow of the control apparatus for an internal cell according to the first embodiment of the present invention. The difference from the processing of the leaf cell control device (FIG. 32) will be mainly described.
  • Step S20 A power interchange request is received from the child cell control device.
  • the management server 52B which is the control device for the internal cell, receives a power interchange request from the control device for the child cell when excess or deficiency of power occurs in the child cell.
  • This power interchange request includes excess / deficiency information indicating excess / deficiency of power in the child cell. Thereafter, the management server 52B determines whether the supply and demand balance is maintained in consideration of excess and deficiency of power in the child cell (step S21).
  • step S23 when the internal cell control device controls the private leg (that is, changes the operation contents of the private leg), the control device of the child cell having the private leg communicates with the communication network ( A driving instruction is issued via the communication network 51A or the communication network 51B).
  • FIG. 34 is a flowchart for explaining a process flow of the control device of the root cell according to the first embodiment of the present invention. The difference from the processing of the internal cell control device (FIG. 33) will be mainly described.
  • step S23 an external power trading market or the backbone system 11 may be used. At this step, the power interchange process is completed.
  • FIG. 35 is a flowchart for explaining the flow of the instruction execution process in the child cell that has received the operation instruction according to the first embodiment of the present invention.
  • Step S41 A driving instruction is received from the parent cell.
  • the control device (control unit 819 or management server 52B) receives a driving instruction for the public leg from the parent cell.
  • This driving instruction includes at least surplus / shortage information indicating power surplus / shortage and a leg ID of a target public leg.
  • Step S42 It is determined whether the cell is a leaf cell. If the power cell that has received the driving instruction is a leaf cell, the process proceeds to step S43, and if not, the process proceeds to step S44.
  • Step S43 The target public leg is controlled.
  • the control device such as the control unit 819) that has received the driving instruction controls the target public leg according to the excess / deficiency information included in the driving instruction.
  • the instruction execution process ends at this step.
  • the control unit 819 or the like may control the operation of a private leg (not included in the driving instruction).
  • Step S44 An operation instruction is transmitted to the child cell.
  • the control device (management server 52B) that has received the driving instruction transmits the driving instruction to the control device of the child cell having the target public leg.
  • the management server 52B refers to the management table 5242, and includes the child cell ID corresponding to the leg ID of the target public leg included in the driving instruction received from the parent cell, and the leg ID in the child cell. Get. For example, if the contents of the management table 5242 are as shown in FIG. 27 and the management server 52B receives a driving instruction for the public leg with the leg ID “7” from the parent cell, the child cell ID is set to “L32”. The leg ID in the child cell is “4”.
  • the destination to which the management server 52B transmits the driving instruction is a child cell control device corresponding to the obtained child cell ID.
  • the cell ID “L32”, that is, the control device (control unit 829) of the leaf cell L32 is the transmission destination of the driving instruction.
  • the excess / deficiency information included in the operation instruction transmitted to the child cell by the management server 52B is the same as the excess / deficiency information included in the operation instruction received from the parent cell.
  • the leg ID of the target public leg included in the operation instruction transmitted to the child cell by the management server 52B is equal to the leg ID in the child cell obtained by referring to the management table 5242. The instruction execution process ends at this step.
  • FIG. 36 is a sequence diagram for explaining the flow of the power interchange process between the power cells according to the first embodiment of the present invention.
  • excess or deficiency of power occurs in the leaf cell L31, and finally, insufficient power is supplied from the leaf cells L32 and L33, or surplus power is consumed in the leaf cells L32 and L33.
  • the explanation will focus on the case where the excess or deficiency of power is solved.
  • the power interchange process is not limited to this case.
  • control unit 819 in the power router 81 detects an excess or deficiency of power in the leaf cell L31 and tries to eliminate it (step S11). At this time, the control unit 819 may control the operation of the private leg (not shown). When the excess or deficiency of power cannot be resolved in the leaf cell L31, the control unit 819 transmits a power interchange request to the management server 52B of the internal cell L2 that is the parent cell (step S12).
  • the management server 52B receives the power interchange request from the leaf cell L31, and tries to eliminate excess or deficiency of power in the internal cell L2 (step S13). At this time, the management server 52B transmits an operation instruction to the control devices (the control unit 819 and the control unit 829) of the leaf cell L31 and the leaf cell L32 that are child cells as necessary (step S142). Here, it is assumed that the driving instruction is transmitted to the control unit 829 of the leaf cell L32. The control unit 829 of the leaf cell L32 controls the operation of the leg according to the instruction (step S143). If the excess or deficiency of power cannot be resolved in the internal cell L2, the management server 52B transmits a power interchange request to the management server 52A of the root cell L1 that is the parent cell (step S141).
  • the management server 52A receives a power interchange request from the internal cell L2, and attempts to eliminate excess or deficiency of power in the root cell L1 (step S15). At this time, the management server 52A may transmit a driving instruction to each of the control devices (the control unit 839 and the management server 52B) of the leaf cell L33 and the internal cell L2 that are child cells (steps S161 and S162).
  • the management server 52B receives the operation instruction from the management server 52A of the root cell L1 that is the parent cell, and controls the control devices (the control unit 819 and the control unit of the leaf cells L31 and L32 that are the child cells as necessary. 829) is transmitted (steps S171 and S172).
  • the control units 819, 829, and 839 of each power router that has received the operation instruction from the parent cell control the operation of the leg according to the instruction (steps S181, S182, and S183).
  • the power interchange method according to the first exemplary embodiment of the present invention only needs to include at least the following processing. That is, first, for example, the control unit 819 detects the excess or deficiency of the power in the first power cell (for example, the leaf cell L31), and controls the operation of the first leg (for example, the leg 814). If the excess / deficiency cannot be resolved, a first power interchange request including first excess / deficiency information indicating the excess / deficiency power that cannot be resolved is transmitted to, for example, the management server 52B.
  • the control unit 819 detects the excess or deficiency of the power in the first power cell (for example, the leaf cell L31), and controls the operation of the first leg (for example, the leg 814). If the excess / deficiency cannot be resolved, a first power interchange request including first excess / deficiency information indicating the excess / deficiency power that cannot be resolved is transmitted to, for example, the management server 52B.
  • the management server 52B receives the first power accommodation request from the control unit 819, and based on the first excess / deficiency information included in the first power accommodation request, excess power in the first power cell is received.
  • An instruction to control the operation of the second leg (eg, leg 813) (in other words, an instruction to control the operation of the second leg) is transmitted to the control unit 819 so as to eliminate the shortage.
  • the control unit 819 controls the operation of the second leg in accordance with the instruction received from the management server 52B.
  • the control unit 819 is the control unit 839
  • the first power cell is the leaf cell L33
  • the first leg is the leg 833
  • the management server 52B is the management server 52A
  • the second leg is the leg 832. Good.
  • the power interchange method may include the following processing. That is, when the management server 52B cannot solve the excess or deficiency of the power in the first power cell by the operation control instruction of the second leg, An instruction to control the operation of the fourth leg (for example, the leg 821) (in other words, an instruction to control the operation of the fourth leg) is transmitted to the control unit 829, for example.
  • the control unit 829 controls the operation of the fourth leg according to the instruction received from the management server 52B, and controls the operation of the third leg (for example, the leg 822) based on its own determination.
  • the control unit 829 determines the state of at least the leaf cell L32 that is a power cell to which the third leg belongs, and controls the operation of the third leg.
  • the power accommodation method may include the following processing. That is, the management server 52B receives the first power interchange request from the control unit 819, operates the second leg, and interchanges the power that can be accommodated in the second power cell. If the excess or deficiency of the power of the power cell cannot be resolved, a second power interchange request including the second excess / deficiency information indicating the excess / deficiency power that cannot be resolved is transmitted to the management server 52A. Next, the management server 52A receives the second power accommodation request from the management server 52B, and based on the second excess / deficiency information included in the second power accommodation request, excess power in the first power cell is received.
  • an instruction to control the operation of the fifth leg (eg, leg 811) (in other words, an instruction to control the operation of the fifth leg) is transmitted to the management server 52B. Then, in response to the instruction received from the management server 52A, the management server 52B transmits an instruction to control the operation of the fifth leg to the control unit 819 to which the fifth leg belongs. Thereafter, the control unit 819 controls the operation of the fifth leg in accordance with the instruction received from the management server 52B.
  • the expandability of the power network can be improved without increasing the power loss.
  • each control device attempts to eliminate excess or deficiency of power within its own cell, and requests power interchange to a higher-level control device only when it cannot be resolved. Is possible.
  • control device controls the private leg and the connection destination of the private leg in its own power cell to perform power interchange.
  • the processing of the control device is not necessarily limited to this.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention described above.
  • the present invention has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also realize arbitrary processing by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program.
  • a CPU Central Processing Unit
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media (tangible storage medium).
  • Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (eg flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg magneto-optical discs), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W, DVD (Digital Versatile Disc), BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM ( Random Access Memory)).
  • magnetic recording media eg flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives
  • magneto-optical recording media eg magneto-optical discs
  • CD-ROMs Read Only Memory
  • CD-Rs Compact Only Memory
  • CD-R / W Digital Versatile Disc
  • DVD Digital Versatile Disc
  • BD Blu-ray (registered trademark) Disc
  • the program may also be supplied to the computer by various types of temporary computer-readable media.
  • Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

本発明にかかる電力ネットワークシステム(10A)は、電力の送受電を行う電力ルータ(81)を含む電力セル(L31)と、複数の電力セル(L31、L32、L2)を制御する管理サーバ(52B)とを備える。電力ルータ(81)は、複数のレグ(811~815)の運転を制御する第1の制御装置(819)を備える。複数のレグは、内部の接続先と接続される第1のレグ(814)と、外部の接続先と接続される第2のレグ(811、812、813、815)とを含む。第1のレグは、第1の制御装置からの指示に従って運転し、第2のレグは、第2の制御装置からの指示に従って運転する。

Description

電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ及び制御装置
 本発明は、電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムに関し、特に、複数の電力セルを管理するための電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムに関する。
 電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド(登録商標)という電力ネットワークシステムが提案されている(特許文献1:特許4783453号、非特許文献1:デジタルグリッドコンソーシアムのウェブサイト参照、http://www.digitalgrid.org/)。デジタルグリッド(登録商標)とは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家やビル、商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有する場合もある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。
 各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。(すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。)
 図37に電力ネットワークシステム10の例を示す。図37において、基幹系統11は大規模発電所12からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル21-24が配置されている。各電力セル21-24は、家31やビル32などの負荷や、発電設備33、34や、電力貯蔵設備35、を有している。発電設備としては、太陽光発電パネル33や風力発電機34などが例として挙げられる。電力貯蔵設備とは蓄電池35などのことである。本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。
 さらに、各電力セル21-24は、他の電力セルや基幹系統11と接続されるための接続口(接続ポート)となる電力ルータ41-44を備えている。電力ルータ41-44は複数のレグ(LEG)を有している。(紙幅の都合上、図37中ではレグの符号を省略した。電力ルータ41-44に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。)
 ここで、レグとは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。
 すべての電力ルータ41-44は通信網51によって管理サーバ50に繋がっており、管理サーバ50によってすべての電力ルータ41-44は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ50は各電力ルータ41-44に対し、各レグに付されたアドレスを用いてレグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ41-44を介し、電力セル間での電力融通が行われる。
 電力セル間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備33、34や一つの電力貯蔵設備35を複数の電力セルで共有することができるようになる。電力セル間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。
 また、特許文献2には、電力線を介して階層的に接続された複数の管理サーバ(サブ管理サーバ、エリアサーバ及びセンタサーバ)を備える電力分配システムに関する技術が開示されている。サブ管理サーバは、各住居の電力メータにより検針された消費電力情報及び余剰電力情報を集約する。エリアサーバは、複数のサブ管理サーバの上層に位置し、各サブ管理サーバからの消費電力情報及び余剰電力情報を集約する。センタサーバは、複数のエリアサーバの上層に位置し、各エリアサーバからの消費電力情報及び余剰電力情報を集約する。そのため、センタサーバは、全ての住居の電力供給を一括管理する。
特許第4783453号公報 特開2011-083086号公報
デジタルグリッドコンソーシアム、[平成25年4月8日検索]、インターネット<URL:http://www.digitalgrid.org/>
 電力ルータによって複数の電力セルを非同期に接続できればその利点は非常に大きいものであるので、早期に電力ルータを実用化することが期待されている。
 ここで、上述したデジタルグリッドが普及し、家庭やビルなどに電力ルータが導入された場合を考える。上記電力セルが大規模である場合には、電力セルに含まれる電力ルータ(及びレグ)の個数は非常に多くなり得る。このような多数の電力ルータを管理する管理サーバの処理量は膨大になるため、当該管理サーバの運用が困難となり得る。また、特許文献2には電力分配システムにおいて電力供給を管理する管理サーバを階層化することが記載されている。しかしながら、電力ルータを単純に階層化した場合、階層をまたがって送電する際に、1つ以上の電力ルータを介して送電することになるため、電力ルータで発生する電力ロスを無視できなくなる。
 本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、電力のロスを増大させることなく電力ネットワークの拡張性を高めるための電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムを提供することを目的とする。
 本発明の第1の態様にかかる電力ネットワークシステムは、
 電力の送受電を行う電力ルータを含む電力セルを複数備える電力ネットワークシステムであって、
 前記電力ルータは、
 所定の定格電圧に維持される直流母線と、
 一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
 前記複数の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、
 前記電力ネットワークシステムは、
 前記電力セルの一又は複数を制御する第2の制御装置をさらに備え、
 前記複数の電力変換レグは、
 前記内部の接続先と接続される第1のレグと、
 前記外部の接続先と接続される第2のレグとを含み、
 前記第1のレグは、前記第1の制御装置からの指示に従って運転し、
 前記第2のレグは、前記第2の制御装置からの指示に従って運転する
 ことを特徴とする。
 本発明の第2の態様にかかる電力融通方法は、
 電力の送受電を行う第1の電力ルータを備える第1の電力セルの電力を融通する電力融通方法であって、
 前記第1の電力ルータは、
 所定の定格電圧に維持される直流母線と、
 一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第1の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第1の電力変換レグと、
 前記複数の第1の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、
 前記複数の第1の電力変換レグは、
 前記内部の接続先と接続される第1のレグと、
 前記外部の接続先と接続される第2のレグとを含み、
 前記第1の制御装置は、通信ネットワークを介して第2の制御装置と接続され、
 前記第1の制御装置が、
 前記第1の電力セル内の電力の過不足を検出し、
 前記第1のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第1の過不足情報を含む第1の電力融通要求を前記第2の制御装置へ送信し、
 前記第2の制御装置が、
 前記第1の制御装置から前記第1の電力融通要求を受信し、
 前記第1の電力融通要求に含まれる第1の過不足情報に基づいて前記第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第2のレグの運転を制御させる指示を前記第1の制御装置へ送信し、
 前記第1の制御装置が、
 前記第2の制御装置から受信した指示に従って前記第2のレグの運転を制御する
 ことを特徴とする。
 本発明の第3の態様にかかる電力ルータは、
 電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータであって、
 所定の定格電圧に維持される直流母線と、
 一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
 前記複数の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、
 前記複数の電力変換レグは、
 前記内部の接続先と接続される第1のレグと、
 前記外部の接続先と接続される第2のレグとを含み、
 前記第1の制御装置は、
 前記電力セルの一又は複数を制御する第2の制御装置から受信する指示に従って前記第2のレグの運転を制御し、
 前記電力セル内の状態を判断して前記第1のレグの運転を制御する
 ことを特徴とする。
 本発明の第4の態様にかかる制御装置は、
 所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理する制御装置であって、
 前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、当該制御装置の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び当該制御装置の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備え、
 前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信し、
 前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する
 ことを特徴とする。
 本発明の第5の態様にかかる電力ルータの制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、
 所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータを制御する制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
 前記電力セル内の状態を判断し、前記複数の電力変換レグのうち前記内部の接続先と接続される第1のレグの運転を制御する処理と、
 前記電力セルの一又は複数を制御する第2の制御装置から、前記複数の電力変換レグのうち前記外部の接続先と接続される第2のレグの運転を制御させる指示を受信する処理と、
 前記指示に従って前記第2のレグの運転を制御する処理と、
 を前記第1の制御装置に実行させる。
 本発明の第6の態様にかかる制御装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、
 所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理し、
 前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、自身の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び自身の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備える制御装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
 前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
 前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグに対する運転の制御の指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
 を前記制御装置に実行させる。
 本発明により、電力のロスを増大させることなく電力ネットワークの拡張性を高めるための電力ネットワークシステム、電力融通方法、電力ルータ、制御装置及び制御プログラムを提供することができる。
本発明の各実施の形態にかかる電力ルータの概略構成を示すブロック図である。 本発明の各実施の形態にかかる電力ルータの内部構成を詳しく示すブロック図である。 電力ルータを基幹系統、負荷および各種分散型電源に接続した一例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 ACスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ACスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ACスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ACスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ACスルーレグを利用した接続例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、組み合わせのパターンをまとめた図である。 4つの電力ルータを相互に接続した場合の一例を挙げる。 複数の電力ルータをバス接続した様子の一例を示す図である。 電力ルータ間に基幹系統が介在した接続形態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる電力ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルL31に含まれる電力ルータの構成とその接続先を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルL31の管理テーブルの例を示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルL32に含まれる電力ルータの構成とその接続先を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルL32の管理テーブルの例を示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルL33に含まれる電力ルータの構成とその接続先を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルL33の管理テーブルの例を示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる管理サーバの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1にかかる内部セルL2の管理テーブルの例を示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる根セルL1の管理テーブルの例を示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる各レグの電気的な接続関係を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態1にかかるセルの階層構成と通信制御の階層構造を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態1にかかるセルの階層構成とコントローラによる制御指示が可能なレグを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態1にかかる葉セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態1にかかる電力融通要求を受信した内部セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態1にかかる電力融通要求を受信した根セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態1にかかる運転指示を受信した要求元の子セルにおける処理の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態1にかかる電力セル間の電力融通処理の流れを説明するためのシーケンス図である。 電力ネットワークシステムのシステム概要を説明するための図である。
 以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。尚、以下における「接続相手」はレグの接続先を指すものとする。
 まず、本発明の各実施の形態に共通する電力ルータの構成について説明する。
 図1は、電力ルータ100の概略構成を示す図である。
 また、図2は、電力ルータ100の内部構成をやや詳しく示す図である。
 電力ルータ100は、概略、直流母線101と、複数のレグ110-160と、制御部190と、を備えている。
 電力ルータ100は直流母線101を有し、この直流母線101に複数のレグ110-160が並列に接続されている。直流母線101は直流電力を流すためのものであり、直流母線101の電圧が所定の一定を保つようにコントロールされる。
 (直流母線101の電圧がどのようにして一定に保たれるのかは後述する。)
 各レグ110-160を介して電力ルータ100は外部に繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線101にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相の違いが無関係になり、電力セル同士を非同期で接続することができるようになる。ここでは、直流母線101は、図2に示すように、平滑コンデンサ102を有する並列型であるとする。直流母線101には電圧センサ103が接続されており、この電圧センサ103によって検出された直流母線101の電圧値は制御部190に送られる。また、制御部190は、通信バス104を介してレグ110-160の動作状態(外部への送電動作、外部への受電動作など)を制御することにより、直流母線101の電圧を所定の一定値に維持する。
 次に、レグ110-160について説明する。複数のレグ110-160が直流母線に対して並列に設けられている。図1においては、6つのレグ110-160を示した。6つのレグ110-160を、図1に示すように、第1レグ110、第2レグ120・・・第6レグ160とする。なお、図1では、紙幅の都合上、第1レグ110はレグ1と示し、第2レグ120はレグ2のように示している。また、図2においては、第3レグ130、第4レグ140、第5レグ150及び第6レグ160を省略している。
 第1レグ110から第5レグ150は同じ構成であるのに対し、第6レグ160は電力変換部を有していないという点で第1から第5レグ110-150と異なっている。まずは、第1レグ110から第5レグ150の構成について説明する。第1レグ110から第5レグ150は同じ構成であるので、代表して第1レグ110の構成を説明する。第1レグ110は、電力変換部111と、電流センサ112と、開閉器113と、電圧センサ114と、接続端子115と、を備えている。電力変換部111は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線101には直流電力が流れているので、電力変換部111は、直流母線101の直流電力を定められた周波数および電圧の交流電力に変換して、接続端子115から外部に流す。あるいは、電力変換部111は、接続端子115から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線101に流す。
 電力変換部111は、インバータ回路の構成を有する。具体的には、図2に示すように、電力変換部111は、トランジスタQ1~Q6及びダイオードD1~D6を有する。トランジスタQ1~Q3の一端は、高電位側電源線に接続される。トランジスタQ1~Q3の他端は、それぞれトランジスタQ4~Q6の一端と接続される。トランジスタQ4~Q6の他端は、低電位側電源線に接続される。トランジスタQ1~Q6の高電位側端子には、それぞれダイオードD1~D6のカソードが接続される。トランジスタQ1~Q6の低電位側端子には、それぞれダイオードD1~D6のアノードが接続される。
 トランジスタQ1とトランジスタQ4との間のノード、トランジスタQ2とトランジスタQ5との間のノード、トランジスタQ3とトランジスタQ6との間のノードのそれぞれからは、たとえばトランジスタQ1~Q6のオン/オフのタイミングを適宜制御することで、3相交流の各相が出力される。
 以上のように、電力変換部111は、トランジスタとダイオードとで構成される6つの逆並列回路を3相ブリッジ接続した構成を有している。トランジスタQ1とトランジスタQ4との間のノード、トランジスタQ2とトランジスタQ5との間のノード、トランジスタQ3とトランジスタQ6との間のノードから引き出され、これらのノードと接続端子とを結ぶ配線を支線BLと称する。三相交流であるので、一のレグは三つの支線BLを有する。
 ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。また、トランジスタQ1~Q6は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの、各種の能動式電力変換素子を用いることができる。
 電力の向きや交流電力の周波数等は制御部190によって制御される。すなわち、トランジスタQ1~Q6のスイッチングは、制御部190によって制御される。制御部190による運転制御は後述する。
 電力変換部111と接続端子115との間には開閉器113が配設されている。この開閉器113の開閉によって、支線BLが開閉され、すなわち、外部と直流母線101とが遮断されたり、接続されたりする。また、支線BLの電圧は電圧センサ114によって検出され、支線BLを流れる電流の電流値は電流センサ112で検出される。開閉器113の開閉動作は制御部190によって制御され、電圧センサ114および電流センサ112による検出値は制御部190に出力される。
 上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池35のような直流を使用するものである場合もある。(例えば図1中の第3レグ130は蓄電池35に接続している。)
 この場合の電力変換とは、DC-DC変換ということになる。したがって、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がDC-DC変換部であるDC-DC変換専用のレグを設けるようにしてもよい。すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、AC-DC変換専用のレグとDC-DC変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。
 第1レグ110から第5レグ150の構成は以上の通りである。
 次に、第6レグ160について説明する。第6レグ160には、電力変換部がなく、すなわち、第6レグ160の接続端子165は、直流母線101に繋がっているわけではない。第6レグ160は、第5レグ150の支線BLに接続されているのである。第6レグ160の内部配線についても、支線BLと称することとする。第6レグ160の支線BLは、第5レグ150に対し、第5レグ150の接続端子155と開閉器153との間に接続されている。
 第6レグ160は、開閉器163と、電圧センサ164と、電流センサ162と、接続端子165と、を備える。第6レグ160の支線BLは、開閉器163を介して、第5レグ150の支線BLに繋がっている。すなわち、第6レグ160の接続端子165が第5レグ150の接続端子155に接続されている。第6レグ160の接続端子165と第5レグ150の接続端子155との間には開閉器163があるだけで、第6レグ160は電力変換器を持たないので、第6レグ160の接続端子165と第5レグ150の接続端子155との間では何等の変換も受けずに電力が導通することになる。そこで、第6レグ160のように電力変換器を持たないレグのことをACスルーレグと称することがある。
 電流センサ162および電圧センサ164は、支線BLの電流値および電圧値を検出し、制御部190に出力する。開閉器163の開閉動作は制御部190で制御される。
 (レグの運転モードについて)
 第1レグ110から第5レグ150は電力変換器111-151を有しており、電力変換器内のトランジスタQ1~Q6は制御部190によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。
 ここで、電力ルータ100は、電力ネットワーク10のノードにあって、基幹系統11、負荷30、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、各レグ110-160の接続端子115-165がそれぞれ基幹系統11や負荷30、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によって各レグ110-160の役割は異なるものであり、各レグ110-160が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。
 レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
 本発明者らは、レグの運転モードとして3種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
 レグの運転モードとしては、
 マスターモードと、
 自立モードと、
 指定電力送受電モードと、がある。
 以下、順番に説明する。
 (マスターモード)
 マスターモードとは、系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであり、直流母線101の電圧を維持するための運転モードである。図1では、第1レグ110の接続端子115が基幹系統11に接続されている例を示している。図1の場合、第1レグ110は、マスターモードとして運転制御され、直流母線101の電圧を維持する役目を担うことになる。直流母線101には他の多くのレグ120-150が接続されているところ、レグ120-150から直流母線101に電力が流入することもあれば、レグ120-150から電力が流出することもある。マスターモードとなるレグ110は、直流母線101から電力が流出して直流母線101の電圧が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手(ここでは基幹系統11)から補てんする。または、直流母線101に電力が流入して直流母線101の電圧が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手(ここでは基幹系統11)に逃がす。このようにして、マスターモードとなるレグ110は、直流母線101の電圧を維持するのである。
 したがって、一の電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線101の電圧が一定に維持されなくなるからである。逆に、一の電力ルータにおいて二つ以上のレグがマスターモードで運転されてもよいが、やはり、マスターモードのレグは一つの電力ルータには一つであった方がよい。
 また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源(蓄電池も含む)に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。
 以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。
 マスターレグの運転制御について説明する。
 マスターレグを起動させる際には次のようにする。
 まず、開閉器113を開(遮断)状態にしておく。この状態で接続端子115を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統11である。
 電圧センサ114によって接続先の系統の電圧を測定し、PLL(Phase-Locked-Loop)などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部111から出力されるように、電力変換部111の出力を調整する。すなわち、トランジスタQ1~Q6のオン/オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器113を投入し、電力変換部111と基幹系統11とを接続する。この時点では、電力変換部111の出力と基幹系統11の電圧とが同期しているため、電流は流れない。
 マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
 直流母線101の電圧を電圧センサ103によって測定する。直流母線101の電圧が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ110から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部111を制御する。(電力変換部111から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ110を介して直流母線101から基幹系統11に向けて送電が行われるようにする。)なお、直流母線101の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。
 一方、直流母線101の電圧が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ110が基幹系統11から受電できるように、電力変換部111を制御する。(電力変換部111から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ110を介して基幹系統11から直流母線101に送電が行われるようにする。)このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線101の電圧が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。
 (自立モード)
 自立モードとは、管理サーバ50から指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する運転モードである。
 例えば負荷30などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。
 図1では、第2レグ120の接続端子125が負荷30に接続されている例を示している。第2レグ120が自立モードとして運転制御され、負荷30に電力を供給することになる。
 また、第4レグ140や第5レグ150のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとして第4レグ140や第5レグ150を自立モードで運転する場合もある。
 または、第4レグ140や第5レグ150のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとして第4レグ140や第5レグ150を自立モードで運転する場合もある。
 また、図に示していないが、負荷30に代えて、第2レグを発電設備に接続する場合も第2レグを自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
 電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。
 自立モードで運転されるレグを自立レグと称することにする。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。
 自立レグの運転制御について説明する。
 まず開閉器123を開(遮断)にしておく。接続端子125を負荷30に接続する。管理サーバ50から電力ルータ100に対し、負荷30に供給すべき電力(電圧)の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部190は、指示された振幅および周波数の電力(電圧)が電力変換部121から負荷30に向けて出力されるようにする。(すなわち、トランジスタQ1~Q6のオン/オフパターンを決定する。)この出力が安定するようになったら、開閉器123を投入し、電力変換部121と負荷30とを接続する。あとは、負荷30で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ120から負荷30に流れ出すようになる。
 (指定電力送受電モード)
 指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
 図1では、第4レグ140および第5レグ150が他の電力ルータと接続されている。
 このような場合に、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。
 または、第3レグ130は蓄電池35に接続されている。
 このような場合に、決まった分の電力を蓄電池35に向けて送電して、蓄電池35を充電するというようなことが行われる。
 また、自励式インバータを搭載する分散型電源(蓄電池も含む)と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。
 指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。
 指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。
 指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。
 (説明には、第5レグ150に付した符号を使用する。)
 電圧センサ154によって接続相手の系統の電圧を測定し、PLL(Phase-Locked-Loop)などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ50から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換器151が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ152によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換器151を調整する。(電力変換部151から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。)
 以上の説明により、同じ構成である第1レグから第5レグが運転制御の仕方によって3パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。
 (接続制約)
 運転モードの違いによってレグの働きが違ってくるので、接続相手の選択と運転モードの選択との間には自ずと制約が発生する。すなわち、接続相手が決まれば選択できる運転モードが決まり、逆に、運転モードが決まれば選択できる接続相手が決まる。(接続相手が変われば、それに合わせてレグの運転モードを変更する必要がある。)
 可能な接続組み合わせのパターンを説明する。
 以後の説明にあたって、図中の表記を図3のように簡略化する。
 すなわち、マスターレグをMで表す。
 自立レグをSで表す。
 指定電力送受電レグをDで表す。
 ACスルーレグをACで表す。
 また、必要に応じてレグの肩に「#1」のように番号を付してレグを区別することがある。
 また、図3以降では、図面ごとに系統立てた符号を付すが、必ずしも図面を跨がって同じ要素に同じ符号を付しているわけではない。
 例えば、図3の符号200と図4の符号200とが全く同じものを指しているわけではない。
 図3に示した接続組み合わせはいずれも可能な接続である。第1レグ210がマスターレグとして基幹系統11に接続されている。これは既に説明した通りである。
 第2レグ220が自立レグとして負荷30に接続されている。これも既に説明した通りである。
 第3レグ230および第4レグ240が指定電力送受電レグとして蓄電池35に接続されている。これも既に説明した通りである。
 第5レグ250はACスルーレグである。ACスルーレグ250が他の電力ルータ300の指定電力送受電レグと繋がり、ACスルーレグ250は第4レグ240の接続端子245を介して蓄電池35に繋がっている。ACスルーレグ250は電力変換部を持たないのであるから、この接続関係は、他の電力ルータ300の指定電力送受電レグが蓄電池35に直接に繋がっていることと等価になる。このような接続が許されることは理解されるであろう。
 第6レグ260は、指定電力送受電レグとして基幹系統11に繋がっている。第6レグ260を介して基幹系統11から決まった電力を受電するとすれば、このような接続が許容されるのは理解されるであろう。
 なお、第1レグ210がマスターレグとなっていることの関係でいうと、第6レグ260による受電電力が直流母線201の定格維持に足りなければ、マスターレグ210は、基幹系統11から必要な電力を受電することになる。逆に、第6レグ260による受電電力が直流母線201の定格維持に必要な量を超過してしまった場合、マスターレグ210は、過剰な電力を基幹系統11に逃がすことになる。
 次に、電力ルータ同士を接続する場合を説明する。電力ルータ同士を接続するということは、一の電力ルータのレグと他の電力ルータのレグとを接続するということである。レグ同士を接続する場合、組み合わせられる運転モードには制約がある。
 図4および図5に示す接続の組み合わせはいずれも可能な組み合わせの例である。図4においては、第1電力ルータ100のマスターレグ110と第2電力ルータ200の自立レグ210とが接続されている。詳しく説明しないが、第2電力ルータ200のマスターレグ220は、基幹系統11に繋がり、これにより第2電力ルータ200の直流母線201の電圧が定格に維持されるものとする。
 図4において、第1電力ルータ100から負荷30に対して電力供給を行うと、直流母線101の電圧が下がることになる。マスターレグ110は、直流母線101の電圧を維持するように接続相手から電力を調達する。すなわち、マスターレグ110は、足りない分の電力を第2電力ルータ200の自立レグ210から引き込むことになる。第2電力ルータ200の自立レグ210は、接続相手(ここではマスターレグ110)から要求される分の電力を送出する。第2電力ルータ200の直流母線201では、自立レグ210から電力を送出した分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ220によって基幹系統11から補てんされる。このようにして、第1電力ルータ100は、必要な分の電力を第2電力ルータ200から融通してもらえる。
 このように、第1電力ルータ100のマスターレグ110と第2電力ルータ200の自立レグ210とを接続したとしても、マスターレグ110と自立レグ210とで役割が整合しているので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図4のようにマスターレグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。
 図5においては、第3電力ルータ300の指定電力送受電レグ310と第4電力ルータ400の自立レグ410とが接続されている。詳しく説明しないが、第3電力ルータ300のマスターレグ320と第4電力ルータ400のマスターレグ420とはそれぞれ基幹系統11に繋がっており、これにより、第3電力ルータ300および第4電力ルータ400のそれぞれの直流母線301、401は定格の電圧を維持するものとする。
 ここで、管理サーバ50からの指示によって第3電力ルータ300の指定電力送受電レグ310は指定の電力を受電するように指示されているものとする。指定電力送受電レグ310が第4電力ルータ400の自立レグ410から指定の電力を引き込むようにする。第4電力ルータ400の自立レグ410は、接続相手(ここでは指定電力送受電レグ310)から要求される分の電力を送出する。第4電力ルータ400の直流母線401では、自立レグ410から送出した電力分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ420によって基幹系統11から補てんされる。
 このように、第3電力ルータ300の指定電力送受電レグ310と第4電力ルータ400の自立レグ410とを接続したとしても、指定電力送受電レグ310と自立レグ410とで役割が整合するので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図5のように指定電力送受電レグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。
 なお、第3電力ルータ300が第4電力ルータ400から電力を融通してもらう場合を例に説明したが、逆に、第3電力ルータ300から第4電力ルータ400に向けて電力を融通する場合でも同じように不都合が無いことは理解されるであろう。
 このようにして、第3電力ルータ300と第4電力ルータ400との間で指定電力を融通し合うことができるわけである。
 電力変換部を有するレグ同士を直接に接続する場合には、図4と図5とに挙げた2パターンだけが許される。
 すなわち、マスターレグと自立レグとを接続する場合と、指定電力送受電レグと自立レグとを接続する場合と、だけが許される。
 次に、互いに接続できない組み合わせを挙げる。
 図6から図9は、互いに接続してはいけないパターンである。
 図6、図7、図8を見てわかるように、同じ運転モードのレグ同士を接続してはいけない。
 例えば、図6の場合、マスターレグ510及び610同士を接続している。
 マスターレグは、運転動作の説明で前述したように、接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
 ここで、接続相手もマスターレグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、マスターレグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
 従って、マスターレグ同士を接続できないのである。
 またさらに、次のような理由もある。
 マスターレグは、直流母線の電圧を維持するために接続相手から電力を引き込まなければならない。(あるいは、直流母線の電圧を維持するために、過剰な電力は接続相手に逃がさなければならない。)マスターレグ同士が接続されてしまっては、互いに接続相手の要求を満たすことはできない。(仮にマスターレグ同士を接続してしまうと、両方の電力ルータで直流母線の電圧を維持できなくなる。すると、それぞれの電力セル内で停電などの不具合が発生するかもしれない。)このように、マスターレグ同士では互いの役割が衝突してしまうので(整合しないので)、マスターレグ同士を接続してはいけない。
 図7では、指定電力送受電レグ同士を接続しているが、これも成り立たないことは理解できるであろう。
 前記マスターレグと同じことであるが、運転動作の説明で前述したように、指定電力送受電レグも接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
 ここで、接続相手も指定電力送受電レグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、指定電力送受電レグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
 従って、指定電力送受電レグ同士を接続できないのである。
 またさらに、次のような理由もある。
 仮に、一方の指定電力送受電レグ510が送電すべき指定送電電力と、他方の指定電力送受電レグ610が受電すべき指定受電電力と、を一致させたとしても、このような指定電力送受電レグ同士を接続してはいけない。例えば、一方の指定電力送受電レグ510が指定送電電力を送電しようとして電力変換部を調整するとする。(例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧を高くする。)その一方、他方の指定電力送受電レグ610が指定受電電力を受電しようと電力変換部を調整する。(例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧が低くなるようにする。)同時にこのような調整動作が両方の指定電力送受電レグ510、610で行われてしまっては、互いに制御不能に陥ってしまうことは理解されるであろう。
 図8では、自立レグ同士を接続しているが、このような接続はしてはいけない。
 自立レグは自ら電圧・周波数を作り出すものである。
 仮に自立レグ同士を繋いだ状態で2つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相のいずれかが少しでも乖離すると、2つの自立レグの間に意図しない電力が流れてしまうことになる。
 2つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相を完全に一致させ続けるというのは無理なのであり、したがって、自立レグ同士を接続していけない。
 図9においては、マスターレグと指定電力送受電レグとを接続している。
 これまでの説明から、これも成り立たないことは理解できるであろう。マスターレグ510が直流母線501の電圧を維持するように接続相手に対して電力を送受電しようとしても、指定電力送受電レグ610はマスターレグ510の要求に応じて送受電しない。したがって、マスターレグ510は直流母線501の電圧を維持できない。また、指定電力送受電レグ610が接続相手(510)に指定電力を送受電しようとしても、マスターレグ510は指定電力送受電レグ610の要求に応じて送受電しない。したがって、指定電力送受電レグ610は接続相手(ここではマスターレグ510)に指定電力を送受電することはできない。
 ここまでは、電力変換部を有するレグ同士を接続する場合を考えたが、ACスルーレグを考慮にいれると、図10から図13のパターンも可能である。ACスルーレグとは、電力変換部を有していないことから、単なるバイパスである。したがって、図10や図13のように、第1電力ルータ100のマスターレグ110が第2電力ルータ200のACスルーレグ250を介して基幹系統11に繋がるというのは、マスターレグ110が基幹系統11に直結していることと本質的に変わりがない。同じように、図12や図13のように、第1電力ルータ100の指定電力送受電レグ110が第2電力ルータ200のACスルーレグ250を介して基幹系統11に繋がるというのは、指定電力送受電レグ110が基幹系統11に直結していることと本質的に変わりがない。
 それでも、ACスルーというのは設けておくと便利である。例えば、図14のように、第1電力ルータ100から基幹系統11までの距離が非常に長く、第1電力ルータ100を基幹系統11に接続するためにはいくつかの電力ルータ200、300を経由しなければならないという場合が考えられる。
 仮にACスルーレグが無いとすると、図4で示したように、一または複数の自立レグを経由しなければならなくなる。電力変換部をもつレグを経由すると、交流電力から直流電力への変換および直流電力から交流電力への変換を経由することになる。電力変換にはやはり数%とはいえどもエネルギーロスが発生するので、単に基幹系統に接続するためだけに複数回の電力変換を必要とするのは効率が悪い。
 したがって、電力ルータに電力変換部を有さないACスルーレグを設けておくことには意味があるのである。
 ここまでに説明したことを図15にまとめた。また、図16に、4つの電力ルータ100-400を相互に接続した場合の一例を挙げる。いずれの接続関係もこれまでの説明中に登場したので、一つ一つの接続先を細かく説明することはしないが、いずれも許容される接続関係であることは理解されるであろう。
 ここで、電力ルータと接続相手とを繋ぐ接続線について補足しておく。
 電力ルータ同士を繋ぐ接続線を送電線と称するとすると、送電線は基幹系統の一部となっていてもよいし、基幹系統から切り離されていてもよい。
 (図16においては、基幹系統の一部となっている送電線に71Aの符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に71Bの符号を付した。)
 すなわち、基幹系統に対して複数の電力ルータが接続されていてもよい。このように基幹系統を介して二以上の電力ルータを接続することにより、複数の電力ルータ間で基幹系統を介した電力融通が可能となり、融通される電力の過不足を基幹系統で補填するようにもできる。その一方、基幹系統を介さないで二以上の電力ルータ同士を接続してもよい。
 また、電力ルータと負荷(または分散型電源)とを繋ぐ接続線を配電線72と称するとすると、配電線72は基幹系統11から切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷(または分散型電源)とを繋ぐ配電線72は基幹系統11に繋がらない。
 また、図17に図示するように、電力ルータ100-400をバス接続のようにして接続するようにしてもよい。
 各レグの運転モードについては説明を省略するが、電力融通の方向とこれまでに説明した接続制約とを考慮して適切に各レグの運転モードを選択しなければならないことはもちろんである。
 なお、図17において、基幹系統11を、蓄電池や発電設備などの分散型電源に代えてもよいことはもちろんである。すなわち、複数の電力ルータを分散型電源にバス接続してもよい。
 また、図18に示す例は、二つの電力ルータ100、200を基幹系統11に接続した接続形態の一例である。
 図18において、基幹系統11を分散型電源に代えてもよい。
 これまで説明したように、電力ルータの接続相手としては、基幹系統、蓄電池や発電設備を含む分散型電源、および、他の電力ルータが挙げられるところ、本明細書および特許請求の範囲においてこれらを電力系統と称する。
 電力ルータにより、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築することができる。そして、本実施形態に説明した接続制約に従うことによって、互いの役割が矛盾しないようにレグ同士を接続していくことができる。これにより、電力ネットワークシステムを拡張し、また、全体を安定的に運用することができるようになる。
 (本発明の課題)
 以下に本発明によって実現したいことを説明する。
 電力ネットワークシステムを拡張する場合には、管理サーバが多数の電力ルータ及びレグを集中管理することとなり得る。それ故、管理サーバの処理能力の制約からシステムの拡張は限定的となり得る。その制約を回避するために、電力セルを階層化することが考え得る。しかしながら、電力セルを単純に階層化すると、電力を送電する際に経由する電力ルータ及びレグの段数が増えるため、電力のロスが増加し得るという課題がある。
 そこで、本発明者は鋭意研究の末、レグ同士の電気的な接続を階層化せずに平面的に行い、レグの制御をツリー構造で階層化する手法を見出した。
<発明の実施の形態1>
 本発明の実施の形態1で用いる電力セルについて説明する。本発明の実施の形態1にかかる電力ネットワークシステムは、複数の電力セルを階層化したものである。ここで、各電力セルは、葉セル、内部セル、又は根セルのいずれかに分類されるものとする。階層構造において、ある電力セルの1レベル下に位置し、その電力セルに包含される電力セルを、子セルと呼ぶ。また、階層構造において、ある電力セルの1レベル上に位置し、その電力セルを包含する電力セルを、親セルと呼ぶ。葉セルは、階層構造の末端であって、子セルを有さない。葉セルの親セルは内部セル又は根セルである。また、レグ及び当該レグを備える電力ルータは、必ず葉セルに属する。つまり、レグへの物理的な制御は、葉セルに属する電力ルータ及び電力ルータ内の制御部(第1の制御装置の一例)により行われる。
 内部セルは親セルと子セルの両方を有する。内部セルの親セルは、他の内部セル又は根セルである。内部セルの子セルは、他の内部セル又は葉セルである。内部セルは、レグ及び電力ルータを有さず、管理サーバを有する。内部セルが有する管理サーバは、子セルを介して自身の管理対象のレグを制御する。尚、自身の管理対象のレグの意味については後述する。
 根セルは、階層構造の最上位に位置し、親セルを有さない。根セルの子セルは葉セル又は内部セルである。電力ネットワークシステムにおいて根セルはただ1つ存在する。内部セルと同様に、根セルは、レグ及び電力ルータを有さず、管理サーバを有する。根セルが有する管理サーバは、子セルを介して自身の管理対象のレグを制御する。
 図19は、本発明の実施の形態1にかかる電力ネットワークシステム10Aの全体構成を示すブロック図である。尚、以下の図において、実線が電力の接続関係を示し、破線が通信の接続関係を示すものとする。電力ネットワークシステム10Aは、基幹系統11と接続され、最上位の階層に位置する電力セルである根セルL1を備える。
 根セルL1は、内部セルL2及び葉セルL33を子セルとして有する。また、根セルL1は、負荷L1A、負荷L1B及び分散型電源L1Cも有する。根セルL1の管理サーバ52Aは、通信網51Aを介して、負荷L1A、負荷L1B、分散型電源L1C、内部セルL2及び葉セルL33を制御する。
 内部セルL2は、葉セルL31及び葉セルL32を子セルとして有する。また、内部セルL2は、分散型電源L2A及び負荷L2Bも有する。内部セルL2の管理サーバ52Bは、通信網51Bを介して、分散型電源L2A、負荷L2B、葉セルL31及び葉セルL32を制御する。管理サーバ52Bは、管理サーバ52Aと通信網51Aを介して接続される。尚、通信網51Aと通信網51Bは同一であっても構わない。
 葉セルL31は、複数のレグを有する電力ルータ81と、分散型電源L31Aを備える電力セルである。図20は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルL31に含まれる電力ルータ81の構成と、そのレグの接続先を示すブロック図である。電力ルータ81は、直流母線8101と、通信バス8104と、レグ811~815と、記憶部818と、制御部819とを備える。レグ811~815は、直流母線8101を介してそれぞれが接続されている。また、レグ811~815は、通信バス8104を介して制御部819と接続されている。
 レグ811は、基幹系統11と接続されている。レグ812は、根セルL1の管理下の負荷L1Aと接続されている。レグ813は、内部セルL2の管理下の分散型電源L2Aと接続されている。レグ814は、葉セルL31の管理下の分散型電源L31Aと接続されている。レグ815は、葉セルL32の管理下の電力ルータ82(後述)と接続されている。
 記憶部818は、プログラム8181と、管理テーブル8182とを記憶する記憶装置である。プログラム8181は、本実施の形態1にかかる電力ルータの葉セルにおける後述する電力融通処理が実装されたコンピュータプログラムである。制御部819は、記憶部818に格納されたプログラム8181を読み出し、実行することで、電力融通処理を行う。
 管理テーブル8182は、電力ルータ81が備える各レグについて、そのレグの情報を親セル(ここでは内部セルL2)へ開示するか否かの設定を管理するテーブルである。「開示する」と設定されたレグは、親セルからの制御の指示を受け得るレグである。但し、各レグに対する最終的な運転制御は、制御部819により行われる。以後、「開示する」と設定されたレグを「公開(public)レグ」、「開示しない」と設定されたレグを「私的(private)レグ」と呼ぶ。電力ルータが備えるレグのうち、自身の電力セル(ここでは葉セルL31)の管理下にないレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、公開レグとして設定される。また、電力ルータが備えるレグのうち、自身の電力セルの管理下にあるレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、私的レグとして設定される。レグの接続先が変更されたことを契機として、そのレグの公開設定を変更しても構わない。電力セルにおける公開レグ及び私的レグの個数や割合は、その電力セル内の分散型電源や負荷の個数、電力融通の状況などに応じて適宜設定される。
 管理テーブル8182は、電力ルータ81の各レグの接続先の情報をさらに含んでも構わない。あるレグが私的レグの場合、そのレグの接続先の識別情報(電力セル、負荷、分散型電源など)を管理テーブル8182に含めることができる。さらに、管理テーブル8182は、各レグの接続先における融通可能な電力の情報を含んでも構わない。
 図21は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルL31の管理テーブル8182の例を示す図である。レグ814のみが自身の電力セル(葉セルL31)の管理下にある接続先(分散型電源L31A)と接続されているので、レグID“4”のレグの公開設定が「私的」になっている。一方、レグ811、812、813及び815の接続先は自身の電力セルの管理下にないので、レグID“1”、“2”、“3”、“5”のレグの公開設定が「公開」になっている。
 図20に戻り説明を続ける。制御部819は、通信バス8104を介してレグ811~815を直接的に運転制御する。制御部819は、通信網51Bを介して親セル(内部セルL2)の管理サーバ52Bと接続されている。制御部819は,管理サーバ52Bからレグに対する運転制御の指示(運転指示)を受信すると、管理テーブル8182を参照し、そのレグの公開設定が「公開」になっているか否かを判定する。その判定が真であれば、制御部819は、当該指示に従って当該レグを運転制御する。また、制御部819は、管理テーブル8182において「私的」に設定されているレグについては、制御部819自身の判断により運転制御する。尚、制御部819は、少なくとも自身が属する電力セルである葉セルL31の状態を判断して、「私的」に設定されているレグの運転を制御する。
 制御部819は、管理サーバ52Bへ所定の要求を送信してもよい。ここで、所定の要求とは、後述する電力融通要求であってもよいが、これに限定されない。
 制御部819は、自身の電力セル(葉セルL31)内の電力の過不足を検出する。ここで、電力の過不足とは、電力ルータ81の各レグを通じて電力ルータ81に流入する電力と、電力ルータ81から流出する電力に差異が発生している状態、もしくは将来、差異が発生することが見込まれる状態、を意味する。例えば、電力需要が増加して電力が不足する場合や、発電電力が需要を上回って供給過剰になる場合である。
 制御部819は、電力の過不足が解消されるように、私的レグまたは私的レグの接続先、もしくはそれらの両方を制御する。例えば、分散型電源L31Aの発電電力を調整する。私的レグまたは私的レグの接続先を制御しても電力の過不足を解消できない場合(もしくは将来、解消できないことが見込まれる場合)、制御部819は、電力の融通を要求するために、第1の電力融通要求を親セル(内部セルL2)の管理サーバ52Bへ送信する。この第1の電力融通要求は、私的レグまたは私的レグの接続先を制御した後における電力の過不足を示す、第1の過不足情報を含む。その後、制御部819は、第1の電力融通要求を受理した管理サーバ52Bから公開レグに対する運転指示を受信し、当該指示に従って当該レグを運転制御する。
 制御部819は、自身の電力セル(葉セルL31)内で電力の過不足が生じていない場合であっても、他の電力セルで電力の過不足が生じている場合に、公開レグに対する運転指示を管理サーバ52Bから受信し得る。この運転指示は、他の電力セルにおける電力の過不足を示す、第2の過不足情報を含む。制御部819は、当該指示で指定された公開レグを運転制御する。
 図19に戻り説明を続ける。葉セルL32は、複数のレグを有する電力ルータ82と、分散型電源L32Aを備える電力セルである。図22は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルL32に含まれる電力ルータ82の構成と、そのレグの接続先を示すブロック図である。電力ルータ82は、直流母線8201と、通信バス8204と、レグ821~825と、記憶部828と、制御部829とを備える。電力ルータ82の構成は上述した電力ルータ81とほぼ同じであるため、共通部分についての説明を省略する。電力ルータ82と電力ルータ81の違いは、各レグの接続先である。レグ821は、葉セルL31の管理下の電力ルータ81と接続されている。レグ822は、葉セルL32の管理下の分散型電源L32Aと接続されている。レグ823は、内部セルL2の管理下の負荷L2Bと接続されている。レグ824は、根セルL1の管理下の負荷L1Bと接続されている。レグ825は、葉セルL33の管理下の電力ルータ83(後述)と接続されている。
 図23は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルL32の管理テーブル8282の例を示す図である。レグ822のみが自身の電力セル(葉セルL32)の管理下にある接続先(分散型電源L32A)と接続されているので、レグID“2”のレグの公開設定が「私的」になっている。一方、レグ821、823、824及び825の接続先は自身の電力セルの管理下にないので、レグID“1”、“3”、“4”、“5”のレグの公開設定が「公開」になっている。
 図19に戻り説明を続ける。葉セルL33は、複数のレグを有する電力ルータ83と、負荷L33Aを備える電力セルである。図24は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルL33に含まれる電力ルータ83の構成と、そのレグの接続先を示すブロック図である。電力ルータ83は、直流母線8301と、通信バス8304と、レグ831~834と、記憶部838と、制御部839とを備える。電力ルータ83の構成は上述した電力ルータ81とほぼ同じであるため、共通部分についての説明を省略する。電力ルータ83と電力ルータ81の違いは、各レグの接続先である。レグ831は、葉セルL32の管理下の電力ルータ82と接続されている。レグ832は、根セルL1の管理下の分散型電源L1Cと接続されている。レグ833は、葉セルL33の管理下の負荷L33Aと接続されている。レグ834は、基幹系統11と接続されている。制御部839は、通信網51Aを介して親セル(根セルL1)の管理サーバ52Aと接続されている。制御部839は管理サーバ52Aから運転指示を受信すると、当該指示で指定された公開レグを運転制御する。
 図25は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルL33の管理テーブル8382の例を示す図である。レグ833のみが自身の電力セル(葉セルL33)の管理下にある接続先(負荷L33A)と接続されているので、レグID“3”のレグの公開設定が「私的」になっている。一方、レグ831、832及び834の接続先は自身の電力セルの管理下にないので、レグID“1”、“2”、“4”のレグの公開設定が「公開」になっている。
 本発明の実施の形態1にかかる管理サーバ52A及び52Bについて説明する。図19を参照すると、管理サーバ52B(第2の制御装置の一例)は、内部セルL2に属し、内部セルL2の子セルである葉セルL31及びL32と、内部セルL2内の分散型電源L2Aと負荷L2Bを制御する。
 管理サーバ52A(第3の制御装置の一例)は、根セルL1に属し、根セルL1の子セルである内部セルL2及び葉セルL33と、根セルL1内の負荷L1A、負荷L1Bと分散型電源L1Cを制御する。
 図26は、本発明の実施の形態1にかかる管理サーバ52Bの構成を示すブロック図である。管理サーバ52Bは、CPU(Central Processing Unit)521と、通信部523と、記憶装置524とを備える。記憶装置524は、OS(不図示)、プログラム5241及び管理テーブル5242を格納する。ここで、プログラム5241は、本発明の実施の形態1にかかる内部セルにおける後述する電力融通処理が実装されたコンピュータプログラムである。
 管理テーブル5242は、管理サーバ52Bの管理対象のレグに関する情報を格納する。具体的には、管理テーブル5242は、各レグについて、そのレグが属する子セルのIDと、その子セルにおけるレグIDと、そのレグの公開設定を格納する。ここで、管理サーバ52Bの管理対象となるレグは、子セル(ここでは葉セルL31及びL32)における公開レグである。換言すると、子セルの私的レグは、管理サーバ52Bの管理対象とならない。公開設定は、前述した葉セルL31の管理テーブル8182のものと同じである。すなわち、管理サーバ52Bの管理対象のレグの情報を親セル(ここでは根セルL1)に開示する場合は公開設定を「公開」とし、開示しない場合は「私的」とする。管理サーバ52Bの管理対象のレグのうち、自身の電力セル(ここでは内部セルL2)の管理下にないレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、公開レグとして設定される。また、管理サーバ52Bの管理対象のレグのうち、自身の電力セルの管理下にあるレグ、負荷、分散型電源などに接続されるレグは、私的レグとして設定される。管理テーブル5242は、管理テーブル8182などと同様に、管理サーバ52Bの管理対象の各レグの接続先の情報をさらに含んでも構わない。あるレグが私的レグの場合、そのレグの接続先の識別情報(電力セル、負荷、分散型電源など)を管理テーブル5242に含めることができる。さらに、管理テーブル5242は、各レグの接続先における融通可能な電力の情報を含んでも構わない。
 図27は、本発明の実施の形態1にかかる内部セルL2の管理テーブル5242の例を示す図である。内部セルL2の管理サーバ52Bの管理対象のレグは、子セルである葉セルL31におけるレグIDが“1”、“2”、“3”、“5”であるレグと、同じく子セルである葉セルL32におけるレグIDが“1”、“3”、“4”、“5”であるレグ、である。管理対象のレグのうち、葉セルL31におけるレグIDが“3”、“5”であるレグと、葉セルL32におけるレグIDが“1”、“3”であるレグの接続先は、自身の電力セル(内部セルL2)の管理下にあるため、これら4つのレグの公開設定が「私的」になっている。一方、管理対象のレグのうち、葉セルL31におけるレグIDが“1”、“2”であるレグと、葉セルL32におけるレグIDが“4”、“5”であるレグの接続先は自身の電力セルの管理下にないので、これら4つのレグの公開設定が「公開」になっている。
 図26に戻り説明を続ける。CPU521は、記憶装置524に格納されたプログラム5241を読み出し、実行することで、電力融通処理を行う。通信部523は、通信網51Bを介して電力ルータ81、分散型電源L2A、負荷L2B及び電力ルータ82と通信を行う。また、通信部523は、通信網51Aを介して管理サーバ52Aと通信を行う。
 管理サーバ52Bは、電力ルータ81の制御部819などと同様に、自身の電力セル(内部セルL2)内の電力の過不足が解消されるように、私的レグまたは私的レグの接続先、もしくはそれらの両方を制御する。例えば、分散型電源L2Aの発電電力や、負荷L2Bの消費電力を調整したり、葉セルL31とL32の間で電力融通を行ったりしてもよい。例えば、分散型電源L2Aを制御する場合、分散型電源L2Aは葉セルL31の公開レグ(葉セルL31におけるレグID“3”、すなわちレグ813)に接続されているので、管理サーバ52Bは葉セルL31の制御部819に向けて、その公開レグを対象とした運転指示を送信してもよい。
 私的レグまたは私的レグの接続先を制御しても電力の過不足を解消できない場合(もしくは将来、解消できないことが見込まれる場合)、管理サーバ52Bは、電力融通を要求するために、第1の電力融通要求を親セル(根セルL1)の管理サーバ52Aへ送信する。この第1の電力融通要求は、私的レグまたは私的レグの接続先を制御した後における電力の過不足を示す、第1の過不足情報を含む。その後、管理サーバ52Bは、第1の電力融通要求を受理した管理サーバ52Aからレグに対する運転指示を受信したら、管理テーブル5242を参照し、そのレグの公開設定が「公開」になっているか否かを判定する。その判定が真であれば、管理サーバ52Bは、管理テーブル5242を参照して、そのレグの子セルIDと、子セル内でのレグIDを取得し、その子セルIDに対応する子セル(ここでは葉セルL31かL32のどちらか)の制御部に向けて、子セル内でのレグIDに対応する公開レグを対象とする運転指示を送信する。
 管理サーバ52Bは、自身の電力セル(内部セルL2)内で電力の過不足が生じていない場合であっても、他の電力セルで電力の過不足が生じている場合に、公開レグに対する運転指示を管理サーバ52Aから受信し得る。この運転指示は、他の電力セルにおける電力の過不足を示す、第2の過不足情報を含む。
 根セルL1の管理サーバ52Aの構成は、上述した管理サーバ52Bと同一であるため、図示を省略する。但し、管理サーバ52Aが有するプログラム5241は、本発明の実施の形態1にかかる根セルL1における後述する電力融通処理が実装されたコンピュータプログラムである。
 図28は、本発明の実施の形態1にかかる根セルL1の管理テーブル5242の例を示す図である。根セルL1の管理サーバ52Aの管理対象のレグは、子セルである内部セルL2におけるレグIDが“1”、“2”、“7”、“8”であるレグと、同じく子セルである葉セルL33におけるレグIDが“1”、“2”、“4”であるレグ、である。根セルは親セルを有しないため、管理サーバ52Aの管理テーブル5242の公開設定は意味を持たず、管理テーブル5242に含まれる全てのレグが「私的」であるとみなされる。そのため、公開設定は全て「私的」であってもよく、管理テーブル5242が公開設定に関する情報を含まなくてもよい。
 管理サーバ52Aは、管理サーバ52Bと同様に、自身の電力セル(根セルL1)内の電力の過不足が解消されるように、私的レグまたは私的レグの接続先、もしくはそれらの両方を制御する。例えば、負荷L1Aの消費電力や、分散型電源L1Cの発電電力を調整したり、内部セルL2と葉セルL33の間で電力融通を行ったり、基幹系統11を利用したりしてもよい。例えば、負荷L1Aを制御する場合、負荷L1Aは内部セルL2の公開レグ(内部セルL2におけるレグID“2”)に接続されているので、管理サーバ52Aは内部セルL2の管理サーバ52Bに向けて、その公開レグを対象とした運転指示を送信してもよい。さらに、負荷L1Aは葉セルL31の公開レグ(葉セルL31におけるレグID“2”、すなわちレグ812)に接続されているので、その運転指示を受信した管理サーバ52Bは葉セルL31の制御部819に向けて、その公開レグを対象とした運転指示を送信する。
 根セルは親セルを有しないため、管理サーバ52Aは私的レグまたは私的レグの接続先を制御して電力の過不足を解消する必要がある。
 以上を整理すると、図29~図31のようになる。図29は、本発明の実施の形態1にかかる各レグの電気的な接続関係を模式的に示す図である。各レグの電気的な接続関係が平面的であることが見て取れる。すなわち、電力セルの個数と電力ルータの台数との間に制約はなく、1つの電力ルータを複数の電力セルで共有することができる。従って、電力ネットワークシステムが大規模化して階層が深くなったとしても、電力ルータの台数の増加を抑制し、電力ルータによる電力ロスの発生を低減することができる。特に、3階層以上にする場合に、より大きな効果を奏する。
 図30は、本発明の実施の形態1にかかる通信の階層構造を模式的に示す図である。通信の階層構造はツリーであって、レグに対する運転指示はツリーの上から下の方向に伝播する。最下層の各電力ルータ内の制御部を第1の制御装置とし、中間層の管理サーバ52Bを第2の制御装置とし、最上位層の管理サーバ52Aを第3の制御装置とする。尚、第3の制御装置から第1の制御装置への直接の通信は行われない(必ず第2の制御装置を経由する)。
 図31は、本発明の実施の形態1にかかるレグと、レグを制御する制御装置(第1~第3の制御装置のいずれか)との関係を模式的に示す図である。計14個のレグが存在するが、第3の制御装置である管理サーバ52Aは7個のレグを制御し、第2の制御装置である管理サーバ52Bは4個のレグを制御すればよい。
 このように、本発明の実施の形態1では、電力ネットワークシステム内の各レグを、最下層の第1の制御装置のみが制御する第1のレグと、中間層の第2の制御装置が第1の制御装置を介して制御する第2のレグとに分別する。第2の制御装置は第2のレグを管理するだけでよいため、第2の制御装置の処理負荷が低減され、大規模な電力ネットワークシステムが実現される。一方で、電気的な接続関係は階層的でなく平面的である。例えば、葉セルL31に属するレグ812は、2レベルの上の階層に位置する根セルL1の管理下にある負荷L1Aに、ダイレクトに接続されている。仮に、電気的な接続関係も階層構造にするのであれば、レグ812と負荷L1Aの間に電力ルータを挿入することになるが、そうしてしまうと電力ルータのコストや電力ルータで発生する電力ロスが問題になる。本発明の実施の形態1は、電気的な接続を階層化しないことで、それらの問題を回避する。
 また、上述したように、内部セル及び根セルに属する管理サーバの管理テーブルは、子セルにおける公開レグのみを含み、子セル以下の私的レグを含まない。そのため、内部セル又は根セルに属する管理サーバは、下位の階層での私的レグを自身の管理対象外とすることができる。よって、管理サーバが管理すべきレグの個数が抑制され、管理サーバの処理負荷が低減されて、大規模な電力ネットワークシステムが実現される。
 続いて、本発明の実施の形態1にかかる電力ネットワークシステム10Aの応用例として、電力セル間の電力融通処理について説明する。以下の説明では、葉セルL31における制御部819等と、内部セルL2における管理サーバ52Bと、根セルL1における管理サーバ52Aのそれぞれを、「制御装置」と称する。
 図32は、本発明の実施の形態1にかかる葉セルの制御装置の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここでは、葉セルL31を例にとり説明する。葉セルL32や葉セルL33における処理も葉セルL31と同様である。
 ステップS21:自セル内の電力の過不足を判定する。
 制御装置は、自身の電力セルの私的レグと私的レグの接続先における需給バランスが維持されているか(あるいは将来、維持される見込みであるか)どうかを判定する。例えば、ある私的レグに接続されている負荷の消費電力が増加したとする。このとき、別の私的レグに接続されている分散型電源が、その消費電力の増加に自動的に追従して出力を増加させることができれば、制御装置は需給バランスが維持されると判定する。一方、その分散型電源が、その消費電力の増加に自動的に追従できない場合、または、その消費電力の増加に耐えられる能力を有していない場合、制御装置は需給バランスが維持されないと判定する。
 ここで、葉セルの制御装置である制御部819等は、電力ルータ81の直流母線8101の電圧を電圧センサ等により参照することでも、需給バランスが維持されているかどうかをリアルタイムに把握できる。制御部819等は、直流母線8101の電圧が所定の閾値よりも下回っていたら電力が不足していると判断し、所定の閾値よりも上回っていたら電力が過剰であると判断する。
 ステップS22:自セル内に電力の過不足があるか否かで分岐する。
 制御装置は、ステップS21において電力の過不足がないと判定していたら、電力融通処理を終了する。一方、電力の過不足があると判定していたら、ステップS23へ進む。
 ステップS23:自身の電力セル内で電力の過不足を解消するように努める。
 制御装置は、自身の電力セルの私的レグまたは私的レグの接続先、あるいは、それらの両方を制御し、ステップS21で検出された電力の過不足を解消しようとする。つまり、制御装置は、自セル内で電力を融通する。その際、私的レグを使用し、公開レグは使用しない。例として、電力の不足を解消する場合について考える。制御装置は、私的レグに接続されている分散型電源に対し、通信網(通信網51Aや通信網51B)を介して、出力を上昇させるように指令を発行してもよい。また、私的レグに接続されている負荷に対し、消費電力を減らすように指示してもよい。さらに、制御装置は、私的レグの運転内容を変更してもよい。具体的には、その私的レグが自立モードで運転していれば電圧や周波数を調整し、指定電力送受電モードで運転していれば指定電力を調整する。電力が過剰のときも同様に処理する。
 ステップS24:自セル内の電力の過不足が解消したか否かを判定する。
 制御装置(制御部819等)は、自セル内の電力融通により電力の過不足を解消できるか否かを判定する。過不足を解消できる場合、電力融通処理を終了する。解消できない場合、ステップS25へ進む。
 ステップS25:親セルへ電力融通要求を送信する。
 制御装置は、親セルの制御装置に向けて電力融通要求を送信する。具体的には、ステップS23の処理で解消した分の電力を除いた過不足の電力を示す情報、すなわち過不足情報を生成し、その過不足情報を含む電力融通要求を送信する。本ステップで電力融通処理は終了となる。
 図33は、本発明の実施の形態1にかかる内部セルの制御装置の処理の流れを説明するためのフローチャートである。葉セルの制御装置の処理(図32)との違いを中心に説明する。
 ステップS20:子セルの制御装置から電力融通要求を受信する。
 内部セルの制御装置である管理サーバ52Bは、子セルにおいて電力の過不足が発生しているとき、その子セルの制御装置から電力融通要求を受信する。この電力融通要求は、その子セルにおける電力の過不足を示す、過不足情報を含む。その後、管理サーバ52Bは、子セルにおける電力の過不足も考慮して、需給バランスが維持されるかを判定する(ステップS21)。
 ステップS23において、内部セルの制御装置は、私的レグを制御する(つまり、私的レグの運転内容を変更する)際、その私的レグを持つ子セルの制御装置に対して、通信網(通信網51Aや通信網51B)を介して、運転指示を発行する。
 図34は、本発明の実施の形態1にかかる根セルの制御装置の処理の流れを説明するためのフローチャートである。内部セルの制御装置の処理(図33)との違いを中心に説明する。
 根セルの制御装置である管理サーバ52Aは、親セルを持たないため、電力の過不足を必ず解消しなければならない。そのため、ステップS23において、外部の電力取引市場や基幹系統11を利用してもよい。本ステップで電力融通処理は終了となる。
 図35は、本発明の実施の形態1にかかる運転指示を受信した子セルにおける指示実行処理の流れを説明するためのフローチャートである。
 ステップS41:親セルから運転指示を受信する。
 制御装置(制御部819または管理サーバ52B)は、公開レグに対する運転指示を親セルから受信する。この運転指示は、電力の過不足を示す過不足情報と、対象の公開レグのレグIDを少なくとも含む。
 ステップS42:葉セルかどうか判定する。
 運転指示を受信した電力セルが葉セルであればステップS43へ、葉セルでなければステップS44へ、遷移する。
 ステップS43:対象の公開レグを制御する。
 運転指示を受信した制御装置(制御部819等)は、その運転指示に含まれる過不足情報に従って、対象の公開レグを運転制御する。本ステップで指示実行処理は終了となる。このとき必要に応じて、制御部819等は、(運転指示に含まれない)私的レグを運転制御してもよい。
 ステップS44:子セルへ運転指示を送信する。
 運転指示を受信した制御装置(管理サーバ52B)は、対象の公開レグを持つ子セルの制御装置に、運転指示を送信する。具体的には、管理サーバ52Bは、管理テーブル5242を参照し、親セルから受信した運転指示に含まれる、対象の公開レグのレグIDに対応する、子セルIDと、子セル内のレグIDを得る。例えば、管理テーブル5242の内容が図27に示すものであって、管理サーバ52Bが親セルからレグID“7”の公開レグに対する運転指示を受信していたら、子セルIDは“L32”に、子セル内のレグIDは“4”になる。管理サーバ52Bが運転指示を送信する先は、得られた子セルIDに対応する子セルの制御装置である。上の例では、セルID“L32”すなわち葉セルL32の制御装置(制御部829)が、運転指示の送信先となる。管理サーバ52Bが子セルに送信する運転指示に含める過不足情報は、親セルから受信した運転指示に含まれる過不足情報と同じである。管理サーバ52Bが子セルに送信する運転指示に含める、対象の公開レグのレグIDは、管理テーブル5242の参照によって得た、子セル内のレグIDに等しい。本ステップで指示実行処理は終了となる。
 図36は、本発明の実施の形態1にかかる電力セル間の電力融通処理の流れを説明するためのシーケンス図である。ここでは、葉セルL31内で電力の過不足が発生し、最終的に、葉セルL32及びL33から不足電力が供給されること、又は、葉セルL32及びL33において余剰電力が消費されることで、電力の過不足が解消されるケースを中心に説明する。但し、電力融通処理はこのケースに限定されない。
 はじめに、電力ルータ81内の制御部819は、葉セルL31内の電力の過不足を検出し、解消を試みる(ステップS11)。このとき、制御部819は、私的レグを運転制御してもよい(不図示)。葉セルL31内で電力の過不足を解消できない場合、制御部819は、親セルである内部セルL2の管理サーバ52Bへ電力融通要求を送信する(ステップS12)。
 次に、管理サーバ52Bは、葉セルL31から電力融通要求を受信し、内部セルL2内で電力の過不足の解消を試みる(ステップS13)。この際、管理サーバ52Bは、必要に応じて子セルである葉セルL31と葉セルL32の制御装置(制御部819と制御部829)へ運転指示を送信する(ステップS142)。ここでは、葉セルL32の制御部829に運転指示を送信したと仮定する。葉セルL32の制御部829は、その指示に従ってレグを運転制御する(ステップS143)。内部セルL2内で電力の過不足を解消できない場合、管理サーバ52Bは、親セルである根セルL1の管理サーバ52Aへ電力融通要求を送信する(ステップS141)。
 次に、管理サーバ52Aは、内部セルL2から電力融通要求を受信し、根セルL1内で電力の過不足の解消を試みる(ステップS15)。この際、管理サーバ52Aは、子セルである葉セルL33及び内部セルL2の制御装置(制御部839と管理サーバ52B)のそれぞれへ運転指示を送信してもよい(ステップS161及びS162)。
 最後に、管理サーバ52Bは、親セルである根セルL1の管理サーバ52Aから運転指示を受信し、必要に応じて、子セルである葉セルL31及びL32の制御装置(制御部819と制御部829)のそれぞれへ運転指示を送信する(ステップS171及びS172)。親セルから運転指示を受信した各電力ルータの制御部819、829及び839は、その指示に従ってレグを運転制御する(ステップS181、S182及びS183)。
 尚、本発明の実施の形態1にかかる電力融通方法は、少なくとも次の処理が含まれていればよい。すなわち、まず、例えば制御部819が、第1の電力セル(例えば、葉セルL31)内の電力の過不足を検出し、第1のレグ(例えば、レグ814)を運転制御することにより電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第1の過不足情報を含む第1の電力融通要求を例えば管理サーバ52Bへ送信する。次に、管理サーバ52Bが、制御部819から第1の電力融通要求を受信し、第1の電力融通要求に含まれる第1の過不足情報に基づいて第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、第2のレグ(例えば、レグ813)を運転制御させる指示(言い換えると、第2のレグの運転を制御させる指示)を制御部819へ送信する。そして、制御部819が、管理サーバ52Bから受信した指示に従って第2のレグを運転制御する。尚、上記の処理において、制御部819を制御部839、第1の電力セルを葉セルL33、第1のレグをレグ833、管理サーバ52Bを管理サーバ52A、第2のレグをレグ832としてもよい。
 また、上記電力融通方法は、次の処理を含んでいても良い。すなわち、管理サーバ52Bが、第2のレグの運転制御の指示により第1の電力セルの電力の過不足を解消できない場合に、第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、第4のレグ(例えば、レグ821)を運転制御させる指示(言い換えると、第4のレグの運転を制御させる指示)を例えば制御部829へ送信する。次に、制御部829が、管理サーバ52Bから受信した指示に従って第4のレグを運転制御すると共に、自身の判断により第3のレグ(例えば、レグ822)を運転制御する。尚、第3のレグに関して、制御部829は、少なくとも自身が属する電力セルである葉セルL32の状態を判断して、第3のレグの運転を制御する。
 さらに、上記電力融通方法は、次の処理を含んでいても良い。すなわち、管理サーバ52Bが、制御部819から第1の電力融通要求を受信し、第2のレグを運転制御すること及び第2の電力セルの融通可能な電力を融通することによっても第1の電力セルの電力の過不足を解消できない場合、当該解消できない過不足の電力を示す第2の過不足情報を含めた第2の電力融通要求を管理サーバ52Aへ送信する。次に、管理サーバ52Aが、管理サーバ52Bから第2の電力融通要求を受信し、第2の電力融通要求に含まれる第2の過不足情報に基づいて第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、第5のレグ(例えば、レグ811)を運転制御させる指示(言い換えると、第5のレグの運転を制御させる指示)を管理サーバ52Bへ送信する。そして、管理サーバ52Bが、管理サーバ52Aから受信した指示に応じて、第5のレグが属する制御部819へ、当該第5のレグを運転制御させる指示を送信する。その後、制御部819が、管理サーバ52Bから受信した指示に従って第5のレグを運転制御する。
 以上のことから、本発明の実施の形態1により、電力のロスを増大させることなく電力ネットワークの拡張性を高めることができる。また、各制御装置は、自セル内で電力の過不足の解消を試みた上で、解消できなかった場合にのみ上位の制御装置へ電力融通要求を行うことから、電力融通を必要最小単位で行うことが可能である。
 尚、上記の電力融通処理において、例えば、図32又は図33のステップS23では、制御装置が、自身の電力セル内で私的レグや私的レグの接続先を制御して電力融通を行ったものの、電力の過不足を解消できなかった場合、親セルへ電力融通要求を送信している。しかし、制御装置の処理は必ずしもこれに限定されない。
<その他の実施形態>
 さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
 上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 この出願は、2013年6月20日に出願された日本出願特願2013-129513を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 10 電力ネットワークシステム
 10A 電力ネットワークシステム
 11 基幹系統
 12 大規模発電所
 21 電力セル
 22 電力セル
 23 電力セル
 24 電力セル
 30 負荷
 31 家
 32 ビル
 33 太陽光発電パネル
 34 風力発電機
 35 電力貯蔵設備(蓄電池)
 41 電力ルータ
 42 電力ルータ
 43 電力ルータ
 44 電力ルータ
 50 管理サーバ
 51 通信網
 100 (第1)電力ルータ
 101 直流母線
 102 平滑コンデンサ
 103 電圧センサ
 104 通信バス
 110 レグ
 111 電力変換部
 Q1~Q6 トランジスタ
 D1~D6 ダイオード
 112 電流センサ
 113 開閉器
 114 電圧センサ
 115 接続端子
 120 レグ
 121 電力変換部
 122 電流センサ
 123 開閉器
 124 電圧センサ
 125 接続端子
 130 レグ
 135 接続端子
 140 レグ
 145 接続端子
 150 レグ
 151 電力変換部
 152 電流センサ
 153 開閉器
 154 電圧センサ
 155 接続端子
 160 レグ
 162 電流センサ
 163 開閉器
 164 電圧センサ
 165 接続端子
 190 制御部
 200 第2電力ルータ
 201 直流母線
 210 第1レグ(自立レグ)
 220 第2レグ(マスターレグ)
 230 第3レグ
 240 第4レグ
 245 接続端子
 250 第5レグ
 260 第6レグ
 300 第3電力ルータ
 301 直流母線
 310 指定電力送受電レグ
 320 マスターレグ
 350 ACスルーレグ
 360 マスターレグ
 400 第4電力ルータ
 401 直流母線
 410 自立レグ
 420 マスターレグ
 500 第5電力ルータ
 501 直流母線
 510 レグ
 600 第6電力ルータ
 601 直流母線
 610 レグ
 71A 送電線
 71B 送電線
 72 配電線
 BL 支線
 L1 根セル
 L1A 負荷
 L1B 負荷
 L1C 分散型電源
 51A 通信網
 52A 管理サーバ
 521 CPU
 523 通信部
 524 記憶装置
 5241 プログラム
 5242 管理テーブル
 L2 内部セル
 L2A 分散型電源
 L2B 負荷
 51B 通信網
 52B 管理サーバ
 L31 葉セル
 L31A 分散型電源
 81 電力ルータ
 8101 直流母線
 8104 通信バス
 811 レグ
 812 レグ
 813 レグ
 814 レグ
 815 レグ
 818 記憶部
 8181 プログラム
 8182 管理テーブル
 819 制御部
 L32 葉セル
 L32A 分散型電源
 82 電力ルータ
 8201 直流母線
 8204 通信バス
 821 レグ
 822 レグ
 823 レグ
 824 レグ
 825 レグ
 828 記憶部
 8282 プログラム
 8282 管理テーブル
 829 制御部
 L33 葉セル
 L33A 負荷
 83 電力ルータ
 8301 直流母線
 8304 通信バス
 831 レグ
 832 レグ
 833 レグ
 834 レグ
 838 記憶部
 8383 プログラム
 8383 管理テーブル
 839 制御部

Claims (17)

  1.  電力の送受電を行う電力ルータを含む電力セルを複数備える電力ネットワークシステムであって、
     前記電力ルータは、
     所定の定格電圧に維持される直流母線と、
     一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
     前記複数の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、
     前記電力ネットワークシステムは、
     前記電力セルの一又は複数を制御する第2の制御装置をさらに備え、
     前記複数の電力変換レグは、
     前記内部の接続先と接続される第1のレグと、
     前記外部の接続先と接続される第2のレグとを含み、
     前記第1のレグは、前記第1の制御装置からの指示に従って運転し、
     前記第2のレグは、前記第2の制御装置からの指示に従って運転する
     ことを特徴とする電力ネットワークシステム。
  2.  前記第2の制御装置は、
     前記第2のレグの運転を制御させる指示を前記第1の制御装置へ送信し、
     前記第1の制御装置は、
     前記電力セル内の状態を判断して前記第1のレグの運転を制御し、
     前記第2の制御装置から受信した指示に従って前記第2のレグの運転を制御する、
     ことを特徴とする請求項1に記載の電力ネットワークシステム。
  3.  前記第1の制御装置は、
     前記第1のレグを前記第2の制御装置へ情報を公開しない私的レグとし、前記第2のレグを前記第2の制御装置へ情報を公開する公開レグとして設定した第1の管理情報を保持し、
     前記第2の制御装置は、
     前記第2のレグを前記私的レグとして設定した第2の管理情報を保持する
     ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力ネットワークシステム。
  4.  前記電力セルと前記第2の制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する第3の制御装置を有し、
     前記複数の電力変換レグは、前記グループの外部の接続先と接続された第3のレグをさらに含み、
     前記第2の制御装置は、
     前記第3の制御装置からの指示に応じて、前記第3のレグの運転を制御させる指示を前記第1の制御装置へ送信し、
     前記第1の制御装置は、
     前記第2の制御装置からの指示に従って前記第3のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力ネットワークシステム。
  5.  前記第1の制御装置は、
     前記第1のレグの運転の制御を行った後に、前記第2の制御装置へ所定の要求を送信し、
     前記第2の制御装置は、
     前記第1の制御装置から受信した前記所定の要求に応じて、前記第1の制御装置へ前記第2のレグの運転を制御させる指示を送信する
     ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力ネットワークシステム。
  6.  前記第1の管理情報及び前記第2の管理情報には、
     前記第3のレグが前記公開レグとしてさらに設定され、
     前記第3の制御装置は、
     前記第3のレグに関する情報を含む第3の管理情報を保持する
     ことを特徴とする請求項3に従属する請求項4に記載の電力ネットワークシステム。
  7.  電力の送受電を行う第1の電力ルータを備える第1の電力セルの電力を融通する電力融通方法であって、
     前記第1の電力ルータは、
     所定の定格電圧に維持される直流母線と、
     一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第1の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第1の電力変換レグと、
     前記複数の第1の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、
     前記複数の第1の電力変換レグは、
     前記内部の接続先と接続される第1のレグと、
     前記外部の接続先と接続される第2のレグとを含み、
     前記第1の制御装置は、通信ネットワークを介して第2の制御装置と接続され、
     前記第1の制御装置が、
     前記第1の電力セル内の電力の過不足を検出し、
     前記第1のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第1の過不足情報を含む第1の電力融通要求を前記第2の制御装置へ送信し、
     前記第2の制御装置が、
     前記第1の制御装置から前記第1の電力融通要求を受信し、
     前記第1の電力融通要求に含まれる第1の過不足情報に基づいて前記第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第2のレグの運転を制御させる指示を前記第1の制御装置へ送信し、
     前記第1の制御装置が、
     前記第2の制御装置から受信した指示に従って前記第2のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする電力融通方法。
  8.  第2の電力セルが、電力の送受電を行う第2の電力ルータを備え、
     前記第2の制御装置が、前記第2の電力ルータが備える第3の制御装置と、前記通信ネットワークを介してさらに接続され、
     前記第2の電力ルータは、
     所定の定格電圧に維持される直流母線と、
     一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記第2の電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の第2の電力変換レグと、
     前記複数の第2の電力変換レグの運転を制御する前記第3の制御装置と、を備え、
     前記複数の第2の電力変換レグは、
     前記内部の接続先と接続される第3のレグと、
     前記外部の接続先と接続される第4のレグとを含み、
     前記第2の制御装置が、
     前記第2のレグの運転を制御させる指示により前記第1の電力セルの電力の過不足を解消できない場合に、前記第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第4のレグの運転を制御させる指示を前記第3の制御装置へ送信し、
     前記第3の制御装置が、
     前記第2の制御装置から受信した指示に従って前記第4のレグの運転を制御すると共に、前記第2の電力セル内の状態を判断して前記第3のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力融通方法。
  9.  前記第1の電力セルと前記第2の電力セルと前記第2の制御装置とを含むグループを管理する第4の制御装置が、前記第2の制御装置と前記通信ネットワークを介してさらに接続され、
     前記複数の第1の電力変換レグ又は前記複数の第2の電力変換レグの少なくともいずれかは、前記グループの外部の接続先と接続される第5のレグをさらに含み、
     前記第2の制御装置が、
     前記第1の制御装置から前記第1の電力融通要求を受信し、
     前記第2のレグの運転を制御すること及び前記第2の電力セルの融通可能な電力を融通することによっても前記第1の電力セルの電力の過不足を解消できない場合、当該解消できない過不足の電力を示す第2の過不足情報を含めた第2の電力融通要求を前記第4の制御装置へ送信し、
     前記第4の制御装置が、
     前記第2の制御装置から前記第2の電力融通要求を受信し、
     前記第2の電力融通要求に含まれる第2の過不足情報に基づいて前記第1の電力セル内の電力の過不足を解消するように、前記第5のレグの運転を制御させる指示を前記第2の制御装置へ送信し、
     前記第2の制御装置が、
     前記第4の制御装置から受信した指示に応じて、前記第5のレグが属する前記第1又は前記第3の制御装置へ、前記第5のレグの運転を制御させる指示を送信し、
     前記第1又は前記第3の制御装置が、
     前記第2の制御装置から受信した指示に従って前記第5のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする請求項8に記載の電力融通方法。
  10.  電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータであって、
     所定の定格電圧に維持される直流母線と、
     一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として前記電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
     前記複数の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、
     前記複数の電力変換レグは、
     前記内部の接続先と接続される第1のレグと、
     前記外部の接続先と接続される第2のレグとを含み、
     前記第1の制御装置は、
     前記電力セルの一又は複数を制御する第2の制御装置から受信する指示に従って前記第2のレグの運転を制御し、
     前記電力セル内の状態を判断して前記第1のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする電力ルータ。
  11.  前記第1の制御装置は、
     前記第1のレグの運転の制御を行った後に、前記第2の制御装置へ所定の要求を送信し、
     前記電力セルと前記第2の制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する第3の制御装置から、当該第2の制御装置を経由して、前記第2のレグの運転を制御させる指示を受信し、
     前記受信した指示に従って前記第2のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする請求項10に記載の電力ルータ。
  12.  前記電力ルータは、
     前記第1のレグを前記第2の制御装置へ情報を公開しない私的レグとし、前記第2のレグを前記第2の制御装置へ情報を公開する公開レグとして設定した第1の管理情報を記憶する記憶装置をさらに備える、
     ことを特徴とする請求項10又は11に記載の電力ルータ。
  13.  前記第1の制御装置は、
     自身の属する電力セル内の電力の過不足を検出し、
     前記第1の管理情報を参照して、前記私的レグとして設定された前記第1のレグを選択し、
     前記検出された電力の過不足を解消するように、前記選択された第1のレグの運転を制御し、
     前記第1のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、当該解消できない過不足の電力を示す第1の過不足情報を含む第1の電力融通要求を前記第2の制御装置へ送信し、
     前記第1の電力融通要求を受理した前記第2の制御装置から受信した指示に従って前記第2のレグ運転を制御する
     ことを特徴とする請求項12に記載の電力ルータ。
  14.  前記第1の制御装置は、
     他の電力セルにおける過不足の電力を示す第2の過不足情報を含み前記第2のレグの運転を制御させる指示を、前記第2の制御装置から受信した場合、前記第2のレグの運転を制御し、
     前記第2のレグの運転を制御することにより前記電力の過不足を解消できない場合に、前記他の電力セルにおける電力の過不足を解消するように、前記第1のレグの運転を制御する
     ことを特徴とする請求項13に記載の電力ルータ。
  15.  所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理する制御装置であって、
     前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、当該制御装置の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び当該制御装置の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備え、
     前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信し、
     前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する
     ことを特徴とする制御装置。
  16.  所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する第1の制御装置と、を備え、電力セルに含まれ、電力の送受電を行う電力ルータを制御する制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
     前記電力セル内の状態を判断し、前記複数の電力変換レグのうち前記内部の接続先と接続される第1のレグの運転を制御する処理と、
     前記電力セルの一又は複数を制御する第2の制御装置から、前記複数の電力変換レグのうち前記外部の接続先と接続される第2のレグの運転を制御させる指示を受信する処理と、
     前記指示に従って前記第2のレグの運転を制御する処理と、
     を前記第1の制御装置に実行させる、電力ルータの制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
  17.  所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として電力セルの内部又は外部のいずれかの接続先に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備える電力ルータを有する電力セルの一又は複数を管理し、
     前記複数の電力変換レグのうち前記電力セルの外部、かつ、自身の管理下の接続先と接続されるレグを私的レグとして設定し、前記電力セル及び自身の外部の接続先と接続されるレグを公開レグとして設定した管理情報を記憶する記憶装置を備える制御装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
     前記私的レグの運転の制御が必要な場合に、当該私的レグの運転を制御させる指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
     前記電力セルと当該制御装置とを含むグループの一又は複数を制御する外部装置から、前記公開レグの運転を制御させる指示を受信した場合に、当該公開レグに対する運転の制御の指示を前記電力ルータへ送信する処理と、
     を前記制御装置に実行させる、制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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