特許 6337690 配置位置算出装置、配置位置算出装置の制御方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6337690

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】配置位置算出装置、配置位置算出装置の制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20180528BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20180528BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20180528BHJP

   G06Q 50/06 20120101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/00 170

   H02J3/32

   H02J13/00 301A

   G06Q50/06

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-170852(P2014-170852)

(22)【出願日】2014年8月25日

(65)【公開番号】特開2016-46956(P2016-46956A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大井 章弘

(72)【発明者】

【氏名】島崎 祐一

【審査官】 早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１４３８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７９７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９０３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３３３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４６５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 廬 大錫，分散型電力貯蔵システムの導入評価に関する一考察−二次電池を中心として，電気学会論文誌Ｂ Ｖｏｌ．１１６−Ｂ Ｎｏ．２，日本，社団法人電気学会，１９９６年 １月２０日，第116-B巻，第１８７−１９６頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ３／００−５／００

Ｈ０２Ｊ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｊ１３／００

Ｇ０６Ｑ５０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統に蓄電設備を配置する際の配置位置を算出する配置位置算出装置であって、
前記電力系統の構成及び各構成要素の電気的特性を表す系統情報を取得する系統情報取得部と、
前記蓄電設備の電気的特性を表す蓄電設備情報を取得する蓄電設備情報取得部と、
前記系統情報及び前記蓄電設備情報を用いて、前記電力系統内に前記蓄電設備を配置した場合の前記電力系統に関する所定の指標値を算出し、前記指標値が所定値になるような前記蓄電設備の配置位置を求める配置位置算出部と、
を備え、
前記配置位置算出部は、複数の前記蓄電設備を前記電力系統に配置する場合には、一つの前記蓄電設備の配置位置を求めるごとに、前記蓄電設備が前記電力系統の構成要素として前記配置位置に配置されているように前記系統情報を更新してから、次の前記蓄電設備の配置位置を求めるように、順に一つずつ前記蓄電設備の配置位置を求める
ことを特徴とする配置位置算出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の配置位置算出装置であって、
前記配置位置算出部は、前記電力系統内の送配電線に沿った任意の位置に設けられる候補位置に前記蓄電設備を配置した場合の前記指標値を算出し、前記指標値が前記所定値となるような前記候補位置を、前記蓄電設備の配置位置として求める
ことを特徴とする配置位置算出装置。

【請求項3】

請求項１に記載の配置位置算出装置であって、
前記配置位置算出部は、前記電力系統内のいずれかのノードの位置に前記蓄電設備を配置した場合の前記指標値を算出し、前記指標値が前記所定値となるようなノードの位置を、前記蓄電設備の配置位置として求める
ことを特徴とする配置位置算出装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の配置位置算出装置であって、
前記電力系統は、上位系統と、前記上位系統から分岐する下位系統と、を有して構成され、
前記系統情報において、前記下位系統の構成及び前記下位系統の各構成要素の電気特性に関する情報は、前記上位系統からの分岐点にノードとして縮約して表されており、
前記配置位置算出部は、前記指標値が所定値になるような前記蓄電設備の配置位置を前記上位系統の中から求める
ことを特徴とする配置位置算出装置。

【請求項5】

電力系統に蓄電設備を配置する際の配置位置を算出する配置位置算出装置の制御方法であって、
前記配置位置算出装置は、前記電力系統の構成及び各構成要素の電気的特性を表す系統情報を取得し、
前記配置位置算出装置は、前記蓄電設備の電気的特性を表す蓄電設備情報を取得し、
前記配置位置算出装置は、前記系統情報及び前記蓄電設備情報を用いて、前記電力系統内に前記蓄電設備を配置した場合の前記電力系統に関する所定の指標値を算出し、前記指標値が所定値になるような前記蓄電設備の配置位置を求め、
前記配置位置算出装置は、複数の前記蓄電設備を前記電力系統に配置する場合には、一つの前記蓄電設備の配置位置を求めるごとに、前記蓄電設備が前記電力系統の構成要素として前記配置位置に配置されているように前記系統情報を更新してから、次の前記蓄電設備の配置位置を求めるように、順に一つずつ前記蓄電設備の配置位置を求める
ことを特徴とする配置位置算出装置の制御方法。

【請求項6】

電力系統に蓄電設備を配置する際の配置位置を算出する配置位置算出装置に、
前記電力系統の構成及び各構成要素の電気的特性を表す系統情報を取得する手順と、
前記蓄電設備の電気的特性を表す蓄電設備情報を取得する手順と、
前記系統情報及び前記蓄電設備情報を用いて、前記電力系統内に前記蓄電設備を配置した場合の前記電力系統に関する所定の指標値を算出し、前記指標値が所定値になるような前記蓄電設備の配置位置を求める手順と、
複数の前記蓄電設備を前記電力系統に配置する場合には、一つの前記蓄電設備の配置位置を求めるごとに、前記蓄電設備が前記電力系統の構成要素として前記配置位置に配置されているように前記系統情報を更新してから、次の前記蓄電設備の配置位置を求めるように、順に一つずつ前記蓄電設備の配置位置を求める手順と、
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配置位置算出装置、配置位置算出装置の制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、再生可能エネルギーを用いた発電設備の急速な普及に伴い、電力系統の安定化に対する関心が高まっている。そして、電力系統の安定性を向上させる様々な取組みの一つとして、電力系統への蓄電設備の設置が進められている。

【0003】

電力系統へ蓄電設備を設置することにより、例えば電力消費量の少ない時間帯に電力を蓄電設備に蓄えておき、電力消費量の多い時間帯に蓄電設備から電力を供給するような運用を行うことで、発電設備による発電量を平準化させることができ、電力系統の安定性を向上させることが可能となる。

【0004】

電力系統へ蓄電設備を導入する場合には、蓄電設備を設置した場合に電力系統の状態がどのように変化するかを考慮する必要があるが、このような影響を考察するための手法として、最適潮流計算が用いられている。

【0005】

最適潮流計算とは、電力系統の運用制約を維持し、燃料費コストや送電ロスなどが最小となるような電力系統の構成要素に対する操作量（発電設備出力、端子電圧、調相設備操作量）を計算する手法である。

【0006】

燃料費コストや送電ロスといった運用状態を目的関数として与え、電力系統の運用制約を制約条件として与え、操作量を状態変数として与えたとき、最適潮流計算は制約条件付き最適化問題となる（例えば特許文献１を参照）。

【0007】

また電力系統に蓄電設備を配置した場合の影響は、蓄電設備の配置位置によって大きく変わるため、蓄電設備の配置位置の決定を支援するための技術も開発されている（例えば特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００６−１７４５６４号公報

【特許文献2】特開２０１３−１４３８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、電力系統は、発電設備や変電設備、負荷設備、変圧器などの数多くの設備が送配電線を介して広大な地域に亘ってネットワーク状に接続されて構成されているため、蓄電設備の配置位置を決めるためには、長時間にわたる膨大な量の計算を行う必要がある。また電力系統に導入する蓄電設備が複数ある場合には、多変数問題を解くことになり、ますます計算量が増大する。

【0010】

そのようなことから、電力系統に蓄電設備を配置するにあたり、蓄電設備の配置位置をより効率的に算出することを可能とする技術が求められている。

【0011】

本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、電力系統に蓄電設備を配置する際の配置位置をより効率的に算出することが可能な配置位置算出装置、配置位置算出装置の制御方法及びプログラムを提供することを一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するための手段の一つは、電力系統に蓄電設備を配置する際の配置位置を算出する配置位置算出装置であって、前記電力系統の構成及び各構成要素の電気的特性を表す系統情報を取得する系統情報取得部と、前記蓄電設備の電気的特性を表す蓄電設備情報を取得する蓄電設備情報取得部と、前記系統情報及び前記蓄電設備情報を用いて、前記電力系統内に前記蓄電設備を配置した場合の前記電力系統に関する所定の指標値を算出し、前記指標値が所定値になるような前記蓄電設備の配置位置を求める配置位置算出部と、を備え、前記配置位置算出部は、複数の前記蓄電設備を前記電力系統に配置する場合には、一つの前記蓄電設備の配置位置を求めるごとに、前記蓄電設備が前記電力系統の構成要素として前記配置位置に配置されているように前記系統情報を更新してから、次の前記蓄電設備の配置位置を求めるように、順に一つずつ前記蓄電設備の配置位置を求める。

【0013】

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の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、電力系統に蓄電設備を配置する際の配置位置をより効率的に算出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】配置位置算出装置のハードウェア構成を示す図である。

【図2】配置位置算出装置の機能構成を示す図である。

【図3】配置位置算出装置の記憶装置を示す図である。

【図4】電力系統を示す図である。

【図5】縮約後の電力系統を示す図である。

【図6】負荷設備Ｌの電力消費量の予測値を示す図である。

【図7】電力系統に蓄電設備Ｂを配置した場合のコスト削減効果を示す図である。

【図8】蓄電設備Ｂの最適な配置位置の出力結果を示す図である。

【図9】電力系統に蓄電設備Ｂを配置した場合のコスト削減効果を示す図である。

【図10】蓄電設備Ｂの最適な配置位置の出力結果を示す図である。

【図11】配置位置算出装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0017】

＝電力系統＝
本実施形態に係る電力系統１０００は、図４に示すように、発電設備Ｇ１から発電設備Ｇ１０の発電設備が送電線路（送配電線）Ｔにより接続されて構成される。

【0018】

そして電力系統１０００は、発電設備Ｇ１と発電設備Ｇ１０との間を結ぶ電力系統を上位系統とし、この上位系統上に設けられる分岐点（Ｂ）〜（Ｈ）からそれぞれ下位系統が分岐している。

【0019】

各下位系統は、各分岐点（Ｂ）〜（Ｈ）において上位系統から分岐して、それぞれ発電設備Ｇ２〜発電設備Ｇ９に接続されている。

【0020】

また図４には詳細には記載されていないが、電力系統１０００には、電力を消費する負荷設備Ｌや、電力の位相を制御する調相設備Ｓ、蓄電設備Ｂ、変圧器Ｈ、太陽光発電設備ＰＶ等の分散型電源などの様々な設備が設置されている。

【0021】

なお以下の説明において、発電設備Ｇ１から発電設備Ｇ１０を区別して説明する必要がない場合には、まとめて発電設備Ｇと記す。

【0022】

＝配置位置算出装置の構成＝
本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、バッテリなどの蓄電装置を一つ以上有して構成される蓄電設備Ｂを電力系統１０００に新たに配置する際の配置位置を算出する装置である。

【0023】

なお電力系統１０００には、蓄電設備Ｂがパッケージ単位に配置される。１パッケージの蓄電設備Ｂには一つ以上の蓄電装置が含まれるが、以下の説明において、１パッケージの蓄電設備Ｂを一つの蓄電設備Ｂと記す。

【0024】

次に、本実施形態に係る配置位置算出装置１００の全体構成を図１及び図２に示す。図１は、配置位置算出装置１００のハードウェア構成を説明するための図であり、図２は、配置位置算出装置１００の機能構成を説明するための図である。

【0025】

図１に示すように、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、メモリ１２０、通信装置１３０、記憶装置１４０、入力装置１５０、出力装置１６０及び記録媒体読取装置１７０を有して構成されるコンピュータである。

【0026】

ＣＰＵ１１０は配置位置算出装置１００の全体の制御を司るもので、記憶装置１４０に記憶される本実施形態に係る各種の動作を行うためのコードから構成される制御プログラム６００をメモリ１２０に読み出して実行することにより、配置位置算出装置１００としての各種機能を実現する。

【0027】

例えば、詳細は後述するが、ＣＰＵ１１０により制御プログラム６００が実行され、メモリ１２０や通信装置１３０、記憶装置１４０等のハードウェア機器と協働することにより、取得部１０１、配置位置算出部１０２などが実現される。

【0028】

メモリ１２０は例えば半導体記憶装置により構成することができる。

【0029】

通信装置１３０は、ネットワークカードなどのネットワークインタフェースである。通信装置１３０は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して他のコンピュータからデータを受信し、受信したデータを記憶装置１４０やメモリ１２０に記憶する。また通信装置１３０は、記憶装置１４０やメモリ１２０に記憶されているデータを、ネットワークを介して他のコンピュータへ送信する。

【0030】

入力装置１５０は、キーボードやマウス、マイク等の装置であり、配置位置算出装置１００の操作者による情報の入力を受け付けるための装置である。出力装置１６０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やプリンタ、スピーカ等の装置であり、情報を出力するための装置である。

【0031】

記憶装置１４０は、例えばハードディスク装置や半導体記憶装置等により構成することができる。記憶装置１４０は、各種プログラムやデータ、テーブル等を記憶するための記憶領域を提供する装置である。図３には、記憶装置１４０に制御プログラム６００及びデータ記憶部７００が記憶されている様子を示す。

【0032】

なお、制御プログラム６００は、記録媒体読取装置１７０を用いて、記録媒体（各種の光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリ等）８００から記憶装置１４０に読み出すことで、配置位置算出装置１００に格納されるようにすることもできるし、通信装置１３０を介して通信可能に接続される他のコンピュータから取得することで、配置位置算出装置１００に格納されるようにすることもできる。

【0033】

またデータ記憶部７００には、後述する配置位置算出部１０２によって参照される目的関数や制約条件、負荷設備Ｌの所定時間毎の電力消費量の予測値、系統データ（系統情報）などが記憶されている。これらの詳細については後述する。

【0034】

次に、図２に示すように、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、取得部１０１、配置位置算出部１０２の各機能ブロックを備えて構成されている。

【0035】

取得部１０１は、電力系統１０００の構成及び各構成要素の電気的特性を表す系統データ（系統情報）や、電力系統１０００に新たに配置される蓄電設備Ｂの有効電力や無効電力などの電気的特性を示す蓄電設備情報を、入力装置１５０、あるいは通信装置１３０から取得して、データ記憶部７００に記憶する。

【0036】

系統データは、例えば、上位系統や下位系統における送電線路Ｔの長さや線路インピーダンス、負荷設備Ｌの位置や有効電力及び無効電力、発電設備Ｇ１〜Ｇ１０の位置や燃料費係数（円/kWh等の指標）、有効電力及び無効電力、電力系統１０００に設置済みの蓄電設備Ｂの位置や有効電力や無効電力、調相設備Ｓの位置や容量、ノード電圧に対する上下限値等を含む。

【0037】

また取得部１０１は、配置位置算出装置１００が最適潮流計算を行う際に用いる、発電設備Ｇの発電コストを算出するための目的関数や、発電設備Ｇ及び蓄電設備Ｂ等の電力系統１０００の各構成要素の運転時の制約条件を、入力装置１５０あるいは通信装置１３０から取得して、データ記憶部７００に記憶する。

【0038】

さらに取得部１０１は、負荷設備Ｌの電力消費量の所定時間毎（例えば１時間毎）の予測値、太陽光発電設備ＰＶの発電量の所定時間毎の予測値などの電力需給に関する情報を、入力装置１５０あるいは通信装置１３０から取得して、データ記憶部７００に記憶する。一例として、負荷設備Ｌの一日における電力消費量の所定時間毎の予測値を図６に示す。

【0039】

なお上記の目的関数は、電力系統１０００に関する所定の指標値を算出するものであり、本実施形態では、一例として発電コストを算出するものとしている。目的関数は、他にも例えば、送電ロスや一日当たりの電圧安定性、無効電力損失（遅れ）、二酸化炭素（ＣＯ２）排出量、系統操作量を示す指標値を算出するものであってもよい。

【0040】

次に、配置位置算出部１０２は、負荷設備Ｌの電力消費量の所定時間毎の予測値、太陽光発電設備ＰＶの発電量の所定時間毎の予測値、系統データ、蓄電設備情報を用いて、制約条件を満たしつつ目的関数の値を所定値（例えば最小値あるいは最大値）にするような、蓄電設備Ｂの配置位置を算出する。

【0041】

つまり配置位置算出部１０２は、目的関数と制約条件とを用いて、電力系統１０００の運用状態がより最適な状態になるような、操作量、電圧解、蓄電設備Ｂの配置位置、その他従属変数を計算する。配置位置算出部１０２は、数理計画法などの最適化手法を用いて最適潮流計算を行うことで、最適解を計算する。

【0042】

その際に、本実施形態に係る配置位置算出部１０２は、図４に示した電力系統１０００において、各下位系統がそれぞれ上位系統上のノードとして縮約されるように、系統データを更新する。このとき系統データにおいて、下位系統の構成及び下位系統の各構成要素の電気特性に関する情報は、上位系統からの分岐点におけるノードとして縮約して表現される。このようにして縮約された電力系統１０００を図５に示す。図５に示すように、縮約後の電力系統１０００では、各下位系統は、上位系統からの各分岐点（Ｂ）〜（Ｈ）におけるノード（負荷ノード）となる。

【0043】

そして本実施形態に係る配置位置算出部１０２は、図５に示すような縮約後の電力系統１０００に対して上記の最適潮流計算を行い、蓄電設備Ｂの最適な配置位置を、上流系統の中から求める。このようにすることにより、最適潮流計算を行うための計算量すなわち計算回数を減らすことができるため、より短時間で効率的に蓄電設備Ｂの最適な配置位置を求めることが可能となる。

【0044】

続いて、本実施形態に係る配置位置算出装置１００が行う最適潮流計算について説明する。配置位置算出装置１００は、式（１）〜（４）のように非線形最適化問題として与えられる最適化問題を解くことにより、最適潮流計算を行う。

【0045】

Minimize f₁ ( x, u, z, p) （１）
Subject to g₁(x, u, z, p) = 0 （２）
g₂(x, u, z, p) = 0 （３）
h₁(x, u, z, p) ≦0 （４）
ここで、xは電圧解、uは操作量、zは操作量により従属的に決まる変数（発電設備Ｇの無効電力や変圧器タップ値など）、pは電力系統１０００に新たに配置される蓄電設備Ｂの配置位置である。pは、送電線路Ｔの起点（本実施形態では発電設備Ｇ１）からの距離（例えば亘長）により表される。ただし、０≦p≦Ｌ（Ｌは本実施形態では発電設備Ｇ１からＧ１０までの距離（例えば亘長））である。

【0046】

式（１）は目的関数、式（２）は潮流方程式で表される等式制約、式（３）は潮流方程式以外の等式制約（変圧器等の特性、SVC（Static Var Compensator）などの制御ロジック）、式（４）は不等式制約（電圧の指定値、送電線路Ｔの潮流値等）である。

【0047】

本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、数理計画法などの手法によって、式（１）〜式（４）のように与えられた非線形最適化問題に対して、最適潮流計算を行う。

【0048】

なお、式（２）において潮流方程式が与えられるが、潮流方程式は電力系統１０００内の各ノードで指定された有効電力と無効電力の供給あるいは消費が各ノードの電圧や線路インピーダンスからなる回路方程式により得られた有効電力と無効電力と一致していることを意味する。

【0049】

＜目的関数＞
目的関数は、例えば式（５）のように、発電設備Ｇの有効電力出力の発電コストを算出する式として定式化される。

【0050】

【数1】

ここで、Gi（i=1〜n）は発電設備番号、Gnは発電設備の数、P_Gi(t)は時刻tにおける発電設備Giの有効電力出力値、a_Gi、b_Gi、c_Giは発電設備Giの有効電力P_Gi(t)と発電コストFcostの関係を示す係数である。発電コストFcostは、発電設備Giの有効電力出力P_Gi(t)の二次関数で近似されるため、このような定式化が行われる。

【0051】

＜制約条件＞
次に制約条件について説明する。上述した様に、制約条件には等式制約と不等式制約とが含まれる。本実施形態では、等式制約の例として潮流方程式を含み、不等式制約の例として、電圧の上下限制約や送電線路Ｔの潮流制約、設備容量制約等を含む。

【0052】

潮流方程式は、例えば式（６）、（７）により表される。式（６）は有効電力成分に関する潮流方程式であり、式（７）は無効電力成分に関する潮流方程式である。

【0053】

【数2】

【0054】

【数3】

ここで、Giは発電設備番号、P_Gi(t)は時刻tにおけるGiは発電設備の有効電力出力値、Biは蓄電設備番号、P_Bi(t)は時刻tにおける蓄電設備Biの有効電力出力値、Liは負荷番号、 P_Li(t)は時刻tにおける負荷Liの有効電力消費量、Q_Gi(t)は時刻tにおける発電設備Giの無効電力出力値、Q_Bi(t)は時刻tにおける蓄電設備Biの無効電力出力値、Q_Li(t)は時刻tにおける負荷Liの無効電力消費量、θi(t)、θj(t)は、それぞれ時刻tにおけるノードi、jの位相角の値である。またＮはノードの数である。

【0055】

Vi(t)、Vj(t)は、それぞれ時刻tにおけるノードi、jの電圧振幅の値である。Gij(t)、Bij(t)はそれぞれ時刻tにおける電力系統のアドミタンス行列のi行j列の実部と虚部である。

【0056】

なお、変圧器タップや調相設備容量を考慮する場合は、アドミタンス行列は変圧器タップや調相設備容量を変数とする関数となる。

【0057】

送電線路Ｔの潮流制約は、例えば式（８）のように表される。

【0058】

【数4】

ここで、θi(t)、θj(t)は、それぞれ時刻tにおけるノードi、jの位相角の値である。Vi(t)、Vj(t)は、それぞれ時刻tにおけるノードi、jの電圧振幅の値である。Gij(t)、Bij(t)はそれぞれ時刻tにおける電力系統のアドミタンス行列のi行j列の実部と虚部である。また、線路熱容量の定格値をP_R、ノードの数をＮとする。

【0059】

また電圧の振幅V_i(t)の上下限制約は、例えば式（９）のように表現される。電圧の振幅V_i(t)の上下限制約は、各ノードの電圧の振幅を所定範囲内に維持するための制約である。

【0060】

【数5】

ただし、V_Liは電圧の下限値、V_Uiは電圧の上限値である。

【0061】

その他、設備容量の上下限や変化率などの各種制約については、これらを設備容量制約として与えることができる。設備容量制約には、例えば、以下の（a）〜（i）のような制約が含まれる。

【0062】

（ａ）発電設備Ｇの有効電力出力値上下限制約
（ｂ）発電設備Ｇの無効電力出力値上下限制約
（ｃ）発電設備Ｇの有効電力出力変化率上下限制約
（ｄ）蓄電設備Ｂの有効電力出力値上下限制約
（ｅ）蓄電設備Ｂの無効電力出力値上下限制約
（ｆ）蓄電設備ＢのSOC(充電率：State of Charge)上下限制約
（ｇ）調相設備容量上下限制約
（ｈ）変圧器タップ変動幅上下限制約
（ｉ）変圧器移相角上下限制約
以上のように、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、非線形最適化問題として与えられる最適化問題を解くことにより最適潮流計算を行うが、電力系統１０００に新たに蓄電設備Ｂを配置しようとする場合に、例えば負荷設備Ｌが１か所のみに配置されている場合やある程度の狭い地域に集中的に配置されている場合には、電力系統１０００の送電ロスや電圧安定度などを考慮すると、負荷設備Ｌのなるべく近傍に蓄電設備Ｂを配置した方が好ましい。

【0063】

しかしながら、複数の負荷設備Ｌが電力系統１０００内に分散し、蓄電設備Ｂの配置位置が限定されているような場合には、蓄電設備Ｂの配置位置によって送電ロスや電圧安定度が変わってくるため、蓄電設備Ｂの最適な配置位置を求める必要がある。

【0064】

そのため、蓄電設備Ｂの配置箇所の違いによる目的関数値及び決定変数値の変化を考察するために、上述した最適化問題を再設定すると、式（１０）〜式（１２）に示すようになる。

【0065】

minimize [f₂(p)｜p∈R¹,f₂∈R¹,f₂:R¹→R¹] （１０）
subject to 0≦p≦L （１１）
[g₃(p,x)=0｜x∈Rⁿ,g₃∈R^m,g₃:Rⁿ⁺¹→R^m] （１２）
ここで、f2は目的関数（発電設備Ｇの有効電力出力の発電コスト）、pは電力系統１０００に新たに配置される蓄電設備Ｂの配置位置、Ｌは発電設備Ｇ１からＧ１０までの距離（亘長）、g3は電力潮流方程式、xは母線電圧である。

【0066】

このようにして配置位置算出装置１００は、蓄電設備Ｂの配置位置を0≦p≦Lの範囲で様々に変えながら、発電設備Ｇの一日あたりの発電コストを算出する。

【0067】

本実施形態に係る配置位置算出装置１００が、式（１）〜（１２）を用いて、電力系統１０００に新たに蓄電設備Ｂを配置する場合の電力系統１０００に関する所定の指標値を算出した結果を図７に示す。図７は、所定の指標値として発電設備Ｇのコスト削減効果を算出した場合の例である。

【0068】

図７に示す例は、蓄電設備Ｂを各ノード（Ａ）〜（Ｉ）の各位置に設置した場合の発電設備Ｇのコスト削減効果を求めたものである。発電設備Ｇの発電コストが小さくなるほど、図７に示すコスト削減効果は大きくなる。

【0069】

そのため本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、コスト削減効果の値が最大値（所定値）になるような蓄電設備Ｂの配置位置を求める。

【0070】

具体的には、配置位置算出装置１００は、系統データを参照し、発電設備Ｇ１が設置されている基準位置であるノード（Ａ）から各ノード（Ｂ）〜（Ｉ）までのそれぞれの距離を取得し、図７に示したコスト削減効果が最大（発電コストは最小値）となる蓄電設備Ｂの配置位置を求める。

【0071】

図７に示すように、コスト削減効果が最大となるのは、蓄電設備Ｂをノード（Ｆ）に配置した場合であるので、配置位置算出装置１００は、図８に示すように、ノード（Ａ）から距離がｄとなるノード（Ｆ）の位置に蓄電設備Ｂを配置するのが最適であることを求めることができる。

【0072】

また本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、電力系統１０００内の送電線路Ｔに沿った任意の位置に設けられる候補位置に蓄電設備Ｂを配置した場合の電力系統１０００に関する所定の指標値を算出することもできる。

【0073】

本実施形態に係る配置位置算出装置１０００が、電力系統１０００内の送電線路Ｔに沿った任意の位置に設けられる候補位置に蓄電設備Ｂを配置した場合の発電設備Ｇのコスト削減効果を算出した結果を図９に示す。

【0074】

図９に示すように、コスト削減効果が最大となるのは、蓄電設備Ｂを発電設備Ｇ１からの距離がｄとなる位置（ｘ）に配置した場合であることがわかる。

【0075】

配置位置算出装置１００は、系統データを参照して、発電設備Ｇ１が設置されている基準位置であるノード（Ａ）から各ノード（Ｂ）〜（Ｉ）までのそれぞれの距離を取得することにより、位置（ｘ）が、ノード（Ｅ）とノード（Ｆ）との間の位置であることを特定することができる。

【0076】

このようにして本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、電力系統１０００に新たに蓄電設備Ｂを配置する場合に、ノードの位置に限定されることなく、より最適な設置位置を求めることができる。このようにして本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、電力系統１０００に蓄電設備Ｂを配置する際の配置位置をより効率的に求めることができる。

【0077】

また本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、複数パッケージの蓄電設備Ｂを電力系統１０００に配置する際のそれぞれの蓄電設備Ｂの配置位置を求めることもできる。

【0078】

その場合、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、順に一つずつ蓄電設備Ｂの配置位置を求める。つまり配置位置算出装置１００は、一つの蓄電設備Ｂについての配置位置を求めるごとに、この蓄電設備Ｂが電力系統１０００の構成要素として上記の配置位置に配置されているように系統データを更新してから、次の蓄電設備Ｂの配置位置を求めるようにする。

【0079】

具体的に、例えば第１の蓄電設備Ｂ１及び第２の蓄電設備Ｂ２のそれぞれの配置位置を求める場合には、配置位置算出装置１００は、まず第１の蓄電設備Ｂ１について上述したような最適化問題を解くことによって、第１の蓄電設備Ｂ１の最適な配置位置を求める。

【0080】

そして配置位置算出装置１００は、この配置位置に第１の蓄電設備Ｂ１が既に設置済みであるように、データ記憶部７００に記憶されている縮約済みの系統データを更新する。

【0081】

そして配置位置算出装置１００は、この更新後の系統データを用いて、第２の蓄電設備Ｂ２について上述したような最適化問題を解くことによって、第２の蓄電設備Ｂ２の最適な配置位置を求める。

【0082】

このような態様により、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、多変数問題を解かずにより少ない計算量で複数の蓄電設備Ｂの配置位置を求めることが可能となる。このため配置位置算出装置１００は、複数パッケージの蓄電設備Ｂの配置位置を求める場合であっても、より短時間で効率的に配置位置を求めることが可能になる。

【0083】

次に、本実施形態に係る配置位置算出装置１００の処理の流れを、図１１に示すフローチャートを参照しながら説明する。

【0084】

まず配置位置算出装置１００は、データ入力を受け付ける（S1000）。具体的には配置位置算出装置１００は、電力系統１０００の構成及び各構成要素の電気的特性を表す系統データや、電力系統１０００に新たに配置される蓄電設備Ｂの電気的特性を示す蓄電設備情報、目的関数、制約条件、負荷設備Ｌの電力消費量の所定時間毎の予測値、太陽光発電設備ＰＶの発電量の所定時間毎の予測値などの電力需給に関する情報の入力を受け付ける。そして配置位置算出装置１００は、これらのデータをデータ記憶部７００に記憶する。

【0085】

次に配置位置算出装置１００は、系統モデルを縮約する（S1010）。具体的には、配置位置算出装置１００は、データ記憶部７００に記憶されている系統データを、電力系統１０００の下位系統が上位系統上のノードとして縮約されるように更新する。

【0086】

続いて配置位置算出装置１００は、電力系統１０００に新たに配置される蓄電設備Ｂ
の配置位置を計算する（S1020）。具体的には配置位置算出装置１００は、データ記憶部７００に記憶されている縮約後の系統データ及び蓄電設備情報を用いて、電力系統１０００内に蓄電設備Ｂを配置した場合の電力系統に関する所定の指標値を算出し、この指標値が所定値になるような蓄電設備Ｂの配置位置を求める。

【0087】

そしてこの際、電力系統１０００に配置する蓄電設備Ｂが複数ある場合には、配置位置算出装置１００は、順に一つずつ蓄電設備Ｂの配置位置を求めるようにする。具体的には、配置位置算出装置１００は、一つの蓄電設備Ｂの配置位置を求めるごとに、この蓄電設備Ｂが電力系統１０００の構成要素として上記配置位置に配置されているように系統データを更新し、更新した系統データを用いて、次の蓄電設備Ｂの配置位置を求めるようにする。

【0088】

そして配置位置算出装置１００は、蓄電設備Ｂの配置位置を求めた結果を出力装置１６０に出力する。例えば配置位置算出装置１００は、図７〜図１０に示したような画像情報を出力装置１６０に出力する。

【0089】

以上説明したように、本実施形態に係る配置位置算出装置１００によれば、電力系統１０００に蓄電設備Ｂを配置する際の配置位置をより効率的に算出することが可能になる。

【0090】

例えば電力系統１０００に配置する蓄電設備Ｂが複数ある場合には、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、順に一つずつ蓄電設備Ｂの配置位置を求めるようにする。

【0091】

このような態様により、多変数問題を解かずにより少ない計算量で複数の蓄電設備Ｂの配置位置を求めることが可能となる。そしてこのため、配置位置算出装置１００は、複数の蓄電設備Ｂの配置位置を求める場合であっても、より短時間で効率的に配置位置を求めることが可能になる。

【0092】

また本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、電力系統１０００内の送電線路Ｔに沿った任意の位置に設けられる候補位置に蓄電設備Ｂを配置した場合の指標値を算出し、この指標値が所定値となるような候補位置を、蓄電設備Ｂの配置位置として求めることができる。

【0093】

このような態様により、電力系統１０００に新たに蓄電設備Ｂを配置する場合に、電力系統１０００内のノードの位置に限定されずに、より最適な設置位置を求めることができ、電力系統１０００に蓄電設備Ｂを配置する際の配置位置をより効率的に求めることが可能となる。

【0094】

また本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、電力系統１０００内のいずれかのノードの位置に蓄電設備Ｂを配置した場合の指標値を算出し、この指標値が所定値となるようなノードの位置を、蓄電設備Ｂの配置位置として求めることもできる。

【0095】

このような態様により、蓄電設備Ｂを配置する候補位置をノードの位置に限定できるので、より少ない計算量で蓄電設備Ｂの配置位置を求めることが可能となる。このため、配置位置算出装置１００は、より短時間で効率的に配置位置を求めることが可能になる。

【0096】

また本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、電力系統１０００における各下位系統がそれぞれ上位系統上のノードとして縮約されるように系統データを更新してから、電力系統１０００内に蓄電設備Ｂを配置した場合の指標値を算出し、この指標値が所定値となるような蓄電設備Ｂの配置位置を、上位系統の中から求めるようにすることができる。

【0097】

このような態様により、最適潮流計算を行うための計算量を減らすことができるため、より短時間で効率的に蓄電設備Ｂの最適な配置位置を求めることが可能となる。

【0098】

なお、本実施形態に係る配置位置算出装置１００は、蓄電設備Ｂの配置位置を求める際に、電力系統１０００内の発電設備Ｇによる発電コストが最小値となるように、蓄電設備Ｂの配置位置を求めることができる。

【0099】

このように、発電コストのような経済的な指標を用いて蓄電設備Ｂの最適な配置位置を求めることにより、より効率的に電力系統１０００に配置する蓄電設備Ｂの配置位置を求めることも可能となる。

【0100】

なお上述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、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

【符号の説明】

【0101】

１００ 配置位置算出装置
１０１ 取得部
１０２ 配置位置算出部
１１０ ＣＰＵ
１２０ メモリ
１３０ 通信装置
１４０ 記憶装置
１５０ 入力装置
１６０ 出力装置
１７０ 記録媒体読取装置
６００ 制御プログラム
７００ データ記憶部
８００ 記録媒体
１０００ 電力系統
Ｂ 蓄電設備
Ｇ 発電設備
Ｌ 負荷設備
ＰＶ 太陽光発電設備
Ｓ 調相設備
Ｔ 送電線路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】