JP5497216B1 - 配電システムの制御方法及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】需要家側の発電設備の売電量を制限することなく電力系統の潮流変動を防ぐ。
【解決手段】変圧器４と、低圧線３から電力供給を受ける複数の需要家５と、需要家５に設けられた発電設備５１と、変圧器４に併設された蓄電池１０と、発電設備５１の発電電力を蓄電池１０又は低圧線３のいずれかを選択して供給する切換スイッチ２０が設けられた発電電力供給線７１と、蓄電値１０の電力の低圧線３への供給有無を制御するオンオフスイッチ３０が設けられた蓄電池放電電力供給線６と、を含む配電システム１において、制御装置１００が、蓄電池１０の蓄電量、低圧線３の電圧、及び低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ２０及びオンオフスイッチ３０のうちの少なくともいずれかを制御し、蓄電池１０の蓄電量、低圧線３の電圧、及び低圧線３の電力供給の状態を制御するようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、配電システムの制御方法及び情報処理装置に関し、とくに太陽光発電装置などの需要家側に設けられた発電設備の売電量を制限することなく電力系統の潮流変動を抑制する技術に関する。

昨今、再生可能エネルギーの全量買取制度（固定価格買取制度）も後押しとなって、家庭用の太陽光発電装置などの需要家向けの発電設備（分散型電源）の導入が急速に進んでいる。しかし電力系統に発電設備が多数接続されると大量の逆潮流が発生し、電気設備技術基準の規定電圧を逸脱してしまう可能性が高くなる。

逆潮流を抑制する技術について、例えば、特許文献１には、配電系統の高圧線から低圧線への接続を行う柱上変圧器の低圧側に蓄電装置を設置し、柱上変圧器低圧側の潮流変動に対して充放電を行うことにより低圧線から高圧線の逆潮流を防止し、高圧線の電圧上昇を低減することが記載されている。

また特許文献２には、太陽光発電システムが多数台連系された配電系統において、配電系統の全需要家の出力抑制量を最小化し需要家間の出力抑制量の不平等を是正すべく、或る時刻における地域の全需要家のＰＣＳ（パワーコンディショナ）端電圧を測定し、最も高い電圧を示した需要家のＰＣＳの端電圧と電圧管理値の差分を算出し、その最も高い電圧を示した需要家のＰＣＳの整定値を電圧管理値と同じ値とし、その他の需要家のＰＣＳの整定値を、上記測定した各電圧に上記差分を加算した値として、各需要家にＰＣＳの整定値を設定することが記載されている。

特開２０１２−３９７７４号公報 特開２０１２−７０５９８号公報

ところで、例えば上記特許文献２のように、配電系統全体の需給バランスを維持することを目的として需要家側の発電設備の出力抑制がなされると、需要家側の発電設備の導入効果が損なわれてしまうことになる。とくに全量買取制度では、発電設備が長期間（１０年程度以上）所期の性能を発揮し続けることを前提として売電電力の買い取り価格が決定されるため、出力抑制がなされることにより発電設備の導入意欲が大きく損なわれてしまい、ひいてはグリーン電力設備の普及促進への影響も懸念される。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、需要家側に設けられた発電設備の売電量を制限することなく、電力系統の潮流変動を抑制することが可能な、配電システムの制御方法及び情報処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一つは、配電システムの制御方法であって、高圧線から供給される電力を変圧して低圧線に供給する、変圧器と、前記低圧線を通じて電力供給を受ける複数の需要家と、前記需要家に設けられる発電設備と、前記変圧器に対応して設けられる蓄電池と、前記発電設備の発電電力を前記蓄電池又は前記低圧線のいずれかを選択して供給する切換スイッチが設けられた、発電電力の供給線と、前記蓄電値に蓄えられた電力の前記低圧線への供給有無を制御するオンオフスイッチが設けられた、蓄電池の放電電力の供給線と、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを検出する、センサと、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御する、制御装置とを含んで構成される配電システムにおいて、前記制御装置が、前記センサの検出値に応じて、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御することにより、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを制御することとする。

本発明によれば、制御装置が、蓄電池の蓄電量、低圧線の電圧、及び低圧線による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ及びオンオフスイッチを制御し、蓄電池の蓄電量、低圧線の電圧、低圧線による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかを調節するので、需要家の発電設備の発電電力を有効に利用することができる。また発電設備の発電電力を蓄電池に蓄電することにより発電電力を無駄なく売電電力量とすることができるので、需要家に売電量の抑制を強いる必要がなく、需要家における発電設備の導入効果や導入意欲を損なうことがない。また蓄電池に蓄えられた電力を利用して低圧線の電圧調整を図ることができ、電力の安定供給を図ることができる。また蓄電池が高圧線と発電設備との間にバッファとして介在することになるので、高圧線側の潮流変動も抑制される。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御することとする。

このように、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは、制御装置は、発電設備の発電電力を蓄電池に供給して蓄電池を充電するので、発電設備によって発電される電力を有効に売電することができる。またこのとき低圧線は発電設備から切り離されているので、発電電力によって低圧線の電圧が影響されることもなく、需要家に安定して電力を供給することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が電気設備技術基準の規定電圧の上限値を超えており、かつ、前記蓄電池が満充電状態でないときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御することとする。

このように、蓄電池の蓄電量が充電目標量以上であっても、低圧線の電圧が電気設備技術基準の規定電圧の上限値を超えているときは、制御装置は、蓄電池が満充電状態でない限り、発電設備の発電電力を蓄電池に供給するようにして蓄電池を充電するので、低圧線の電圧の上昇を確実に防ぐことができる。また需要家は発電設備で発電された電力を有効に売電することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満になると、前記発電設備の発電電力が前記低圧線に供給されるように前記切換スイッチを制御することとする。

このように、低圧線の電圧が適性範囲の下限値未満になると、制御装置は、発電設備の発電電力を低圧線に供給するので、発電設備の発電電力を利用して低圧線の電圧の低下を防ぐことができる。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときに、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御することとする。

このように、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときは、制御装置は、蓄電池に蓄えられている電力を低圧線に供給するので、蓄電池に蓄えられている電力を利用して低圧線の電圧の低下を抑えることができる。また蓄電池に蓄えられている電力が同じ変圧器から電力供給を受けている需要家間で授受されることとなり、同じ変圧器に接続している需要家間で需給バランスの調整を行うことができる。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電力の供給に支障が生じているときは、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御することとする。

このように、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であっても、低圧線の電力の供給に支障が生じているときは、制御装置は、蓄電池に蓄えられている電力を低圧線に供給するようにするので、低圧線に生じている支障の迅速な解消を図ることができる。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されているとき、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満となり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えると、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されないように前記オンオフスイッチを制御することとする。

このように、蓄電池から低圧線に電力を供給しているときに、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満となり、かつ、低圧線の電圧が適性範囲の上限値を超えると、制御装置は、オンオフスイッチを制御して、蓄電池から低圧線に電力が供給されないようにするので、蓄電池の蓄電量を適性に保つことができるとともに、低圧線の電圧が適性範囲を逸脱してしまうのを防ぐことができる。

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記配電システムは、前記発電電力供給線に設けられ、当該発電電力供給線から前記蓄電値の入力側に向かう方向にのみ電流を通過させる第１の一方向性素子、及び、前記蓄電池出力供給線に設けられ、前記蓄電池の出力側から前記低圧線に向かう方向にのみ電流を通過させる第２の一方向性素子、のうちの少なくともいずれかを備えることとする。

本発明のうちの他の一つは、上記配電システムであって、前記配電システムは、前記発電設備から出力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給するコンバータと、前記蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記低圧線に供給するインバータとを備えることとする。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、需要家側に設けられた発電設備の売電量を制限することなく、電力系統の潮流変動を抑制することができる。

配電システム１の概略的な構成を示す図である。 コンバータ４１、インバータ４２、第１の一方向性素子４４、及び第２の一方向性素子４５の一例を示す図である。 制御装置１００が備える主なハードウエアを示す図である。 制御装置１００が備える主な機能を示す図である。 充電処理Ｓ５００を説明するフローチャートである。 低圧線３の電圧の定格値が１００Ｖである場合における規定範囲並びに適性範囲の関係を示す図である。 放電処理Ｓ７００を説明するフローチャートである。

以下、実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に本発明の実施形態として説明する配電システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、配電システム１は、電力会社等によって運用される電力系統の高圧線２（高圧配電線）から供給される高圧（例えば６６００Ｖ）の電力を変圧（例えば、２００Ｖ、１００Ｖに降圧）して低圧線３（低圧配電線）に供給する変圧器４（柱上変圧器、地上変圧器等）、低圧線３の一部を構成し、変圧器４から電力の供給を受ける複数の需要家５の夫々に供給する複数の買電用配線６１、需要家５側に設置されている発電設備５１によって発電された電力を低圧線３又は後述する蓄電池１０のいずれかに供給する複数の売電用配線７１（発電電力供給線）、及び売電用配線７１を通じて供給される電力によって充電され、変圧器４に対応して設けられる蓄電池１０を備えている。

需要家５は、例えば、一般家庭、企業や官公庁等の組織、工場などである。発電設備５１は、例えば、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、バイオマス発電装置、地熱発電装置、波力発電装置などである。

蓄電池１０は、各需要家５の発電設備５１の発電電力によって充電される、二次電池（例えば、鉛蓄電池、レドックスフロー電池、ナトリウム硫黄電池（ＮＡＳ電池）、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池）、電気二重層キャパシタ、フライホイール・バッテリー、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ：Superconducting Magnetic Energy Storage）などである。尚、蓄電池１０の容量は、例えば、変圧器４のｋＶＡ値と同程度のｋＷｈ値に設定される（例えば、変圧器４の容量が３０ｋＶＡであれば、蓄電池１０の容量は３０ｋＷｈ程度に設定される）。

配電システム１は、売電用配線７１に設けられ、発電設備５１の発電電力の供給先を、蓄電池１０又は低圧線３のいずれかを選択して供給する、切換スイッチ２０、蓄電池１０に蓄えられている電力を低圧線３に導く、蓄電池放電電力供給線６、蓄電池放電電力供給線６に設けられ、蓄電池１０に蓄えられている電力の低圧線３への供給有無（蓄電池１０の出力側と低圧線３との接続有無）を切り替える、オンオフスイッチ３０、売電用配線７１を通じて供給される交流電力を蓄電池１０に供給する直流電力に変換する、コンバータ４１、蓄電池１０から供給される直流電力を低圧線３に供給する交流電力に変換する、インバータ４２、売電用配線７１から蓄電池１０の入力側に向かう方向にのみ電流を通過させる（蓄電池１０の入力側から売電用配線７１の方向への電流の逆流を阻止する）、第１の一方向性素子４４（例えば、パワーダイオード）、及び、蓄電池１０の出力側から低圧線３に向かう方向にのみ電流を通過させる（低圧線３から蓄電池１０の出力側に向かう方向への電流の逆流を阻止する）、第２の一方向性素子４５（例えば、パワーダイオード）などを含む。

同図に示すように、各需要家５には、発電設備５１の発電電力に基づく交流電力を出力するＰＣＳ５２（PCS:Power Conditioning Subsystem）、買電用配線６１を流れる電流に基づき需要家５の買電電力量を計測する買電電力量計５４、売電用配線７１を流れる電流に基づき需要家５の売電電力量を計測する売電電力量計５５が設けられている。ＰＣＳ５２は、例えば、逆変換装置や連系用の保護装置を備える。

配電システム１は、各発電設備５１の現在の発電電力量（発電機出力）を取得する発電量監視センサ、低圧線３の現在の電圧を取得する低圧線電圧センサ、蓄電池１０の現在の蓄電量（ＳＯＣ（１００％で満充電、５０％で半分充電、０％で完全放電）（SOC:State Of Charge））を取得する蓄電量監視センサ（これは例えば蓄電池１０の端子間電圧を計測する電圧計である）、及び低圧線３の電力供給の状態（例えば、停電有無、瞬停有無、フリッカ有無等をパラメータとして求められる供給信頼度で表される）を取得する低圧線状態監視センサ（以下、各種センサ２００と称する。）を、例えば、低圧線３、変圧器４、需要家５、買電用配線６１、売電用配線７１、切換スイッチ２０、オンオフスイッチ３０、電力会社の中央制御所、変電所、電柱などの要所に備える。各種センサ２００は、いずれも制御装置と通信可能に接続されている。

また配電システム１は、各種センサ２００、買電電力量計５４、及び売電電力量計５５の夫々と通信可能に接続される、一つ以上の情報処理装置を用いて構成される制御装置１００を備える。尚、制御装置１００の全部又は一部のハードウエアは、例えば、電力会社の中央制御所、変電所、電柱、変圧器４，蓄電池１０、需要家５、低圧線３、ＰＣＳ５２等の要所に設けられる。制御装置１００は、単数の情報処理装置によって実現されるものであってもよいし、通信可能に接続された複数の情報処理装置が協調動作することによって実現されるものであってもよい。例えば、制御装置１００の全部又は一部の機能をＰＣＳ５２が担う構成であってもよい。

図２に、前述したコンバータ４１、インバータ４２、第１の一方向性素子４４、及び第２の一方向性素子４５の回路構成を示す。尚、コンバータ４１、インバータ４２、第１の一方向性素子４４、及び第２の一方向性素子４５の回路構成は、同図に示すものに限られない。これらの具体的な機能並びに必要の有無は、発電設備５１やＰＣＳ５２等の構成に応じて適宜選択もしくは決定される。

この回路において、第１の一方向性素子４４は、各相に対応して設けられた３つのダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃによって実現されている。同図に示すように、各ダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃは、いずれも切換スイッチ２０から蓄電池１０の方向に流れる電流のみを通過させるように設けられている。

またこの回路において、コンバータ４１は、相ごとに２つずつ設けられたサイリスタの３つの組み合わせ（ＳＲａ１とＳＲａ２、ＳＲｂ１とＳＲｂ２、ＳＲｃ１とＳＲｃ２）により構成される三相全波整流回路によって実現されている。

またこの回路において、第２の一方向性素子４５は、各相に対応して設けられた３つのダイオードＤｄ，Ｄｅ，Ｄｆによって実現されている。同図に示すように、各ダイオードＤｄ，Ｄｅ，Ｄｆは、いずれも蓄電池１０からオンオフスイッチ３０の方向に流れる電流のみを通過させるように設けられている。

またこの回路において、インバータ４２は、相ごとに２つずつ設けられたサイリスタの３つの組み合わせ（ＳＲｄ１とＳＲｄ２、ＳＲｅ１とＳＲｅ２、ＳＲｆ１とＳＲｆ２）により構成される電圧形インバータによって実現されている。同図に示すように、誘導負荷の遅れ電流成分を直流電源に帰還させるべく、サイリスタＳＲｄ１，ＳＲｄ２，ＳＲｅ１，ＳＲｅ２，ＳＲｆ１，ＳＲｆ２の各端子間には、夫々、フリーホイールダイオードＤｄ１，Ｄｄ２，Ｄｅ１，Ｄｅ２，Ｄｆ１，Ｄｆ２を設けてある。同図に示すコンデンサＣは平滑用である。

制御装置１００は、前述した各種センサ（発電量監視センサ、低圧線電圧センサ、蓄電量監視センサ、低圧線状態監視センサ）、買電電力量計５４、及び売電電力量計５５から値（情報）を取得し、取得した値に基づき、変圧器４、蓄電池１０、切換スイッチ２０、オンオフスイッチ３０、コンバータ４１、インバータ４２、発電設備５１、及びＰＣＳ５２などの配電システム１を構成している装置や設備を制御する。

図３に制御装置１００が備える主なハードウエアを示している。制御装置１００は情報処理装置（コンピュータ）をベースとして構成されている。同図に示すように、制御装置１００は、中央処理装置１０１、記憶装置１０２、通信回路１０３、及び制御回路１０４を備えている。

中央処理装置１０１は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ等である。記憶装置１０２は、半導体記憶装置、磁気記録装置、光学式記録装置等である。通信回路１０３は、各種通信方式に対応した通信モジュールを備えて構成され、他の装置（各種センサ２００、変圧器４、切換スイッチ２０、オンオフスイッチ３０、ＰＣＳ５２等）との間で、ＬＡＮ、電力線通信（ＰＬＣ）、インターネット、専用線、公衆通信網等を介して通信を行う。制御回路１０４は、中央処理装置１０１からの指示に応じて、他の装置（切換スイッチ２０、オンオフスイッチ３０、ＰＣＳ５２等）と通信し、これらの動作を制御する。

図４に制御装置１００が備える主な機能を示している。同図に示すように、制御装置１００は、統合制御処理部４１１、蓄電池充電処理部４１２、及び蓄電池放電処理部４１３の各機能を備える。尚、これらの機能は、中央処理装置１０１が記憶装置１０２に格納されているプログラムを読み出して実行することによって、もしくは制御装置１００が備えるハードウエアの機能によって、もしくは制御装置１０３が前述した各種装置や各種設備を制御することによって実現される。

統合制御処理部４１１は、電力系統の全体もしくは一部を対象として需給バランスの調整（以下、統合制御と称する。）を行うべく、各需要家５の売電電力量もしくは買電電力量を調節する。尚、本実施形態では、統合制御は、原則として、蓄電池充電処理部４１２によって行われる処理、及び蓄電池放電処理部４１３によって行われる処理に優先して行われるものとする。

蓄電池充電処理部４１２は、各種センサ２００によって検出される、蓄電池１０の蓄電量（ＳＯＣ）、低圧線３の電圧、及び低圧線３の電力供給の状態のうち、少なくともいずれかに応じて切換スイッチ２０を制御し、発電設備５１の発電電力による蓄電池１０の充電に関する処理（後述する充電処理Ｓ５００）を行う。

蓄電池放電処理部４１３は、各種センサ２００によって検出される、蓄電池１０の蓄電量（ＳＯＣ）、低圧線３の電圧、及び低圧線３の電力供給の状態のうち、少なくともいずれかに応じてオンオフスイッチ３０を制御し、蓄電池１０に蓄えられている電力の放電に関する処理（後述する放電処理Ｓ７００）を行う。

続いて、以上の構成からなる配電システム１において、制御装置１００を主体として行われる処理について具体的に説明する。

図５は、制御装置１００が行う処理の一つ（以下、充電処理Ｓ５００と称する。）を説明するフローチャートである。制御装置１００はこの充電処理Ｓ５００を繰り返し実行する。

同図に示すように、制御装置１００は、まず前述した発電量監視センサから入力される値に基づき、発電設備５１が現在、発電中であるか否か（発電設備５１から発電機出力が得られているか否か（もしくは発電設備５１から予め設定された閾値以上の発電機出力が得られているか否か））を判断する（Ｓ５１１）。

発電設備５１が現在、発電中であると判断すると（Ｓ５１１：ＹＥＳ）、続いて制御装置１００は、現在、統合制御処理部４１１による統合制御を実行中であるか否かを判断する（Ｓ５１２）。現在、統合制御を実行中である場合（Ｓ５１２：ＹＥＳ）、処理はＳ５１１に戻り、現在、統合制御を実行中でない場合（Ｓ５１２：ＮＯ）、処理はＳ５１３に進む。

Ｓ５１３では、制御装置１００は、現在、蓄電池１０が放電中であるか否かを判断する。尚、制御装置１００は、この判断を、例えば、オンオフスイッチ３０の接点の状態、インバータ４２の動作状態、蓄電池１０の出力電流等に基づき行う。現在、蓄電池１０が放電中である場合（Ｓ５１３：ＹＥＳ）、処理はＳ５１１に戻り、現在、蓄電池１０が放電中でなければ（Ｓ５１３：ＮＯ）、処理はＳ５１４に進む。

Ｓ５１４では、制御装置１００は、前述した蓄電量監視センサから入力される値に基づき、現在、蓄電池１０のＳＯＣが予め設定された充電目標量未満であるか否かを判断する。現在、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量未満である場合（Ｓ５１４：ＹＥＳ）、処理はＳ５１５に進む。一方、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量以上である場合（Ｓ５１４：ＮＯ）、処理はＳ５３１に進む。

尚、充電目標量は、例えば、蓄電池１０の容量の３０〜５０％に設定される。例えば、変圧器４の容量が３０ｋＶＡであり、変圧器４の配下に一般家庭（需要家５）が１０軒程度接続している場合には、停電時に１軒あたり平均１ｋＷの電力を消費しても、１〜１．５時間程度の電力を蓄電池１０によって補償することができる。

Ｓ５１５では、制御装置１００は、前述した低圧線電圧センサから入力される値に基づき、低圧線３の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているか否かを判断する。そして低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えていない場合は、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機する（Ｓ５１５：ＮＯ）。尚、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えていない場合、このように低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機するのではなく、Ｓ５１１の処理に戻るようにしてもよい。

上記適性範囲は低圧線３の電圧の適性範囲を示す目安である。例えば、低圧線３の電圧の定格値が１００Ｖである場合、電気設備技術基準の規定電圧の範囲（以下、規定範囲とも称する。）は１０１Ｖ±６Ｖ＝９５Ｖ〜１０７Ｖであるが、この場合、例えば、適性範囲の上限値は、規定範囲の上限値よりも３Ｖ低い１０４Ｖに、適性範囲の下限値は、規定範囲の下限値よりも３Ｖ高い９８Ｖに設定される。

図６に低圧線３の電圧の定格値が１００Ｖである場合における規定範囲並びに適性範囲の関係の一例を示す。

Ｓ５１５において、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えていると判断すると（Ｓ５１５：ＹＥＳ）、制御装置１００は、発電設備５１の発電電力が蓄電池１０に供給されるように切換スイッチ２０を制御し（Ｓ５１６）、蓄電池１０の充電を開始する（Ｓ５１７）。

このように、制御装置１００は、蓄電池１０の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり（Ｓ５１４：ＹＥＳ）、かつ、低圧線３の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは（Ｓ５１５：ＹＥＳ）、発電設備５１の発電電力を蓄電池１０に供給して蓄電池１０を充電するので、発電設備５１によって発電される電力を有効に売電することができる（発電設備５１から蓄電池１０に供給される電力は、売電電力量計５５によって売電電力量として計測されることになる。）。このため、需要家５において、発電設備５１の導入効果並びに導入意欲を高めることができ、グリーン電力設備の導入を促進することができる。またこのとき低圧線３は発電設備５１と切り離されているので、発電設備５１の発電電力によって低圧線３の電圧が影響されることもなく、需要家５に安定して電力を供給することができる。

蓄電池１０の充電を開始した後、制御装置１００は、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量以上になったか否かをリアルタイムに監視する（Ｓ５１８）。蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量以上になったことを検知すると（Ｓ５１８：ＹＥＳ）、制御装置１００は、発電設備５１から蓄電池１０への電力供給を停止する（Ｓ５１９）。

その後、制御装置１００は、低圧線３の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満になったか否かを判断し、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になっていない場合は、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機する（Ｓ５２０）。尚、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になっていない場合、このように低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機するのではなく、Ｓ５１１の処理に戻るようにしてもよい。

制御装置１００は、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になっていることを検知すると（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、発電設備５１の発電電力が低圧線３に供給されるように切換スイッチ２０を制御する（Ｓ５２１）。その後、処理はＳ５１１に戻る。

このように、制御装置１００は、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になると（Ｓ５２０）、切換スイッチ２０を制御して発電設備５１の発電電力が低圧線３に供給されるようにするので、発電設備５１の発電電力を利用して低圧線３の電圧の低下を抑えることができる。

Ｓ５３１では、制御装置１００は、現在、低圧線３の電圧が規定範囲の上限値（１０７Ｖ）を超えているか否かを判断する。現在、低圧線３の電圧が規定範囲の上限値を超えている場合（Ｓ５３１：ＮＯ）、処理はＳ５１１に戻る。一方、現在、低圧線３の電圧が規定範囲の上限値以下である場合（Ｓ５３１：ＹＥＳ）、処理はＳ５３２に進む。

Ｓ５３２では、制御装置１００は、前述した蓄電量監視センサから入力される値に基づき、蓄電池１０が充電可能な状態か否か（満充電状態か否か（ＳＯＣ＝１００％）。満充電状態のときは充電不可。）を判断する。蓄電池１０が充電可能でない場合（Ｓ５３２：ＮＯ）、処理はＳ５１１に戻る。蓄電池１０が充電可能である場合（Ｓ５３２：ＹＥＳ）、処理はＳ５３３に進む。

Ｓ５３３では、制御装置１００は、発電設備５１の発電電力が蓄電池１０に供給されるように切換スイッチ２０を制御し、蓄電池１０の充電を開始する（Ｓ５３４）。

このように、制御装置１００は、蓄電池１０の蓄電量が充電目標量以上である場合でも、低圧線３の電圧が規定範囲の上限値を超えていれば、蓄電池１０が満充電状態でない限り、発電設備５１の発電電力を蓄電池１０に供給して蓄電池１０を充電するので、低圧線３の電圧の上昇を抑えることができる。また発電設備５１で発電された電力を有効に売電することができる（発電設備５１から蓄電池１０に供給される電力は、売電電力量計５５によって売電電力量として計測されることになる。）。このため、需要家５において、発電設備５１の導入効果並びに導入意欲を高めることができ、グリーン電力設備の導入を促進することができる。

蓄電池１０の充電中、制御装置１００は、蓄電池１０が満充電になったか否かを監視し（Ｓ５３５）、満充電になったことを検知すると（Ｓ５３５：ＮＯ）、発電設備５１から蓄電池１０への電力供給を停止させる（Ｓ５１９）。その後、処理はＳ５２０に進み、以下、前述と同様の処理が行われる。

図７は、制御装置１００の処理の他の一つ（以下、放電処理Ｓ７００と称する。）を説明するフローチャートである。制御装置１００はこの放電処理Ｓ７００を繰り返し実行する。

同図に示すように、制御装置１００は、まず現在、統合制御処理部４１１による統合制御を実行中であるか否かを判断する（Ｓ７１１）。現在、統合制御を実行中である場合（Ｓ７１１：ＹＥＳ）、処理はＳ７１１に戻り、統合制御を実行中でない場合（Ｓ７１１：ＮＯ）、処理はＳ７１２に進む。

Ｓ７１２では、制御装置１００は、現在、蓄電池１０が充電中であるか否かを判断する。尚、制御装置１００は、この判断を、切換スイッチ２０の接点の状態、コンバータ４１の動作状態、蓄電池１０の入力電流、ＰＣＳ５２の動作状態等に基づき行う。現在、蓄電池１０が充電中である場合（Ｓ７１２：ＹＥＳ）、処理はＳ７１１に戻る。一方、現在、蓄電池１０が充電中でなければ（Ｓ７１２：ＮＯ）、処理はＳ７１３に進む。

Ｓ７１３では、制御装置１００は、前述した蓄電量監視センサから入力される値に基づき、現在、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量以上であるか否かを判断する。現在、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量以上である場合（Ｓ７１３：ＹＥＳ）、処理はＳ７１４に進む。一方、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量未満である場合（Ｓ７１３：ＮＯ）、処理はＳ７３１に進む。

Ｓ７１４では、制御装置１００は、前述した低圧線電圧センサから入力される値に基づき、低圧線３の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるか否かを判断する。低圧線３の電圧が適性範囲の下限値以上である場合は、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機する（Ｓ７１４：ＮＯ）。尚、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満でない場合、このように低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機するのではなく、Ｓ７１１の処理に戻るようにしてもよい。

Ｓ７１４において、低圧線３の電圧が適性範囲の下限値未満であると判断すると（Ｓ７１４：ＹＥＳ）、制御装置１００は、蓄電池１０から低圧線３に電力が供給されるようにオンオフスイッチ３０を制御し（Ｓ７１５）、蓄電池１０の放電を開始する（Ｓ７１６）。

このように、制御装置１００は、蓄電池１０の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり（Ｓ７１３：ＹＥＳ）、かつ、低圧線３の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときは（Ｓ７１４：ＹＥＳ）、蓄電池１０に蓄えられている電力を低圧線３に供給するので、蓄電池１０に蓄えられている電力を利用して低圧線３の電圧の低下を抑えることができる。また蓄電池１０に蓄えられた電力が同じ変圧器４から電力供給を受けている需要家５間で授受され、同じ変圧器４に接続している需要家５間で需給バランスの調整を行うことができる。

蓄電池１０の放電を開始した後、制御装置１００は、蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量未満になったか否かをリアルタイムに監視する（Ｓ７１７）。蓄電池１０のＳＯＣが充電目標量未満になったことを検知すると（Ｓ７１７：ＹＥＳ）、続いて低圧線３の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているか否かを判断し、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えている場合は、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機する（Ｓ７１８）。尚、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えていない場合は、このように低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機するのではなく、Ｓ７１１の処理に戻るようにしてもよい。

制御装置１００は、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えていることを検知すると（Ｓ７１８：ＹＥＳ）、蓄電池１０から低圧線３に電力が供給されないようにオンオフスイッチ３０を制御し（Ｓ７１９）、蓄電池１０の放電を終了する（Ｓ７２０）。その後、処理はＳ７１１に戻る。

このように、蓄電池１０から低圧線３に電力を供給しているときに、蓄電池１０の蓄電量が充電目標量未満となり（Ｓ７１７：ＹＥＳ）、かつ、低圧線３の電圧が適性範囲の上限値を超えると、制御装置１００は、オンオフスイッチ３０を制御して、蓄電池１０から低圧線３に電力が供給されないようにするので、蓄電池１０の蓄電量を適性に保つことができるとともに、低圧線３の電圧が適性範囲を逸脱してしまうのを防ぐことができる。

Ｓ７３１では、制御装置１００は、現在、前述した低圧線状態監視センサから入力される値（情報）に基づき、低圧線３の電力の供給に支障が生じているか否か（例えば、低圧線３の電圧が規定範囲を逸脱している、供給信頼度（例えば、停電有無、瞬停有無、フリッカの有無等を指標として表される値）が予め設定された閾値を下回っている等。）を判断する。現在、低圧線３の電力の供給に支障が生じていない場合（Ｓ７３１：ＮＯ）、処理はＳ７１１に戻る。一方、現在、低圧線３の電力の供給に支障が生じている場合（Ｓ７３１：ＹＥＳ）、処理はＳ７３２に進む。

Ｓ７３２では、制御装置１００は、蓄電池１０から低圧線３に電力が供給されるようにオンオフスイッチ３０を制御し（Ｓ７３２）、蓄電池１０の電力の低圧線３への放電を開始する（Ｓ７３３）。その後、制御装置１００は、低圧線３に生じていた支障が解消されたか否かをリアルタイムに監視する（Ｓ７３４）。制御装置１００が低圧線３に生じていた支障が解消されたことを検知すると（Ｓ７３４：ＮＯ）、処理はＳ７１９に進む（以下、前述と同様の処理）。

このように、制御装置１００は、蓄電池１０の蓄電量が予め設定された充電目標量未満である場合でも、低圧線３の電力の供給に支障が生じている場合には、蓄電池１０に蓄えられている電力を低圧線３に供給するので、低圧線３に生じた支障に迅速に対応することができる。

以上に説明したように、本実施形態の配電システム１によれば、制御装置１００が、蓄電池１０の蓄電量、低圧線３の電圧、及び低圧線３による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ２０及びオンオフスイッチ３０を制御し、蓄電池１０の蓄電量、低圧線３の電圧、低圧線３による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかを調節するので、需要家５の発電設備５１の発電電力を有効に利用することができる。また発電設備５１の発電電力を蓄電池１０に蓄電することにより発電電力を無駄なく売電電力量とすることができるので、需要家５に売電量の抑制を強いる必要がなく、需要家５における発電設備５１の導入効果や導入意欲を損なうことがない。また蓄電池１０に蓄えられた電力を利用して低圧線３の電圧調整を図ることができ、電力の安定供給を図ることができる。また蓄電池１０が高圧線２と発電設備５１との間にバッファとして介在することになるので、高圧線２側の潮流変動も抑制される。

尚、以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１ 配電システム、２ 高圧線、３ 低圧線、４ 変圧器、５ 需要家、６ 蓄電池放電電力供給線、１０ 蓄電池、２０ 切換スイッチ、３０ オンオフスイッチ、４１ コンバータ、４２ インバータ、５１ 発電設備、５２ ＰＣＳ、５４ 買電電力量計、５５ 売電電力量計、６１ 買電用配線、７１ 売電用配線、４４ 第１の一方向性素子、４５ 第２の一方向性素子、１００ 制御装置、１０３ 通信装置、１０４ 制御回路、４１１ 統合制御処理部、４１２ 蓄電池充電処理部、４１３ 蓄電池放電処理部

Claims (9)

1. 高圧線から供給される電力を変圧して低圧線に供給する、変圧器と、
   前記低圧線を通じて電力供給を受ける複数の需要家と、
   前記需要家に設けられる発電設備と、
   前記変圧器に対応して設けられる蓄電池と、
   前記発電設備の発電電力を前記蓄電池又は前記低圧線のいずれかを選択して供給する切換スイッチが設けられた、発電電力の供給線と、
   前記蓄電値に蓄えられた電力の前記低圧線への供給有無を制御するオンオフスイッチが設けられた、蓄電池の放電電力の供給線と、
   前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを検出する、センサと、
   前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御する、制御装置と
   を含んで構成される配電システムにおいて、
   前記制御装置が、
   前記センサの検出値に応じて、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御することにより、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを制御し、
   前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御する
   配電システムの制御方法。
2. 請求項１に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が電気設備技術基準の規定電圧の上限値を超えており、かつ、前記蓄電池が満充電状態でないときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御する
   配電システムの制御方法。
3. 請求項１または２のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記制御装置は、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満になると、前記発電設備の発電電力が前記低圧線に供給されるように前記切換スイッチを制御する
   配電システムの制御方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときに、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御する
   配電システムの制御方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電力の供給に支障が生じているときは、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御する
   配電システムの制御方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記制御装置は、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されているとき、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満となり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えると、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されないように前記オンオフスイッチを制御する
   配電システムの制御方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記配電システムは、前記発電電力供給線に設けられ、当該発電電力供給線から前記蓄電値の入力側に向かう方向にのみ電流を通過させる第１の一方向性素子、及び、前記蓄電池出力供給線に設けられ、前記蓄電池の出力側から前記低圧線に向かう方向にのみ電流を通過させる第２の一方向性素子、のうちの少なくともいずれかを備える
   配電システムの制御方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記配電システムは、前記発電設備から出力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給するコンバータと、前記蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記低圧線に供給するインバータとを備える
   配電システムの制御方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法における前記制御装置として機能する情報処理装置であって、前記センサの検出値に応じて、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御することにより、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを制御する機能を備えた情報処理装置。
   

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