特開 2023-150839 バーチャルパワープラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023150839

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】バーチャルパワープラント

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20231005BHJP

   H02J 3/14 20060101ALI20231005BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20231005BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02J3/00 170

H02J3/14

H02J3/38 110

H02J13/00 301A

H02J13/00 311R

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060151

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】花尾 隆史

(72)【発明者】

【氏名】北村 高嗣

(72)【発明者】

【氏名】大堀 彰大

【テーマコード（参考）】

5G064

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G064AA01

5G064AA04

5G064AC05

5G064AC09

5G064CB06

5G064CB12

5G064DA02

5G066AA03

5G066HA15

5G066HA17

5G066HB06

5G066HB09

(57)【要約】

【課題】需要家の契約における制約による不都合の発生を防止できるバーチャルパワープラントを提供する。
【解決手段】バーチャルパワープラントＣは、複数の需要家Ｂと、複数の需要家Ｂを管理する全体制御装置Ａとを備えている。各需要家Ｂはそれぞれ、受電点を介して電力系統に接続された負荷４と、負荷４に接続されたパワーコンディショナ３と、パワーコンディショナ３を管理する集中管理装置２とを備えている。集中管理装置２は、全体制御装置Ａから受信した上位指標ｐｒに基づく個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を補正する指令値補正部２４と、補正後の個別指令値Ｐｉ^Ｃ２に基づく下位指標ｐｒ’を設定する指標算出部２２と、下位指標ｐｒ’をパワーコンディショナ３に送信する送信部２５とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の需要家と、前記複数の需要家を管理する全体制御装置と、を備えているバーチャルパワープラントであって、
前記各需要家はそれぞれ、受電点を介して電力系統に接続された負荷と、前記負荷に接続されたパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを管理する集中管理装置と、を備え、
前記集中管理装置は、
前記全体制御装置から受信した上位目標に基づく個別指令値を補正する補正部と、
補正後の個別指令値に基づく下位目標を設定する設定部と、
前記下位目標を前記パワーコンディショナに送信する送信部と、
を備えている、
バーチャルパワープラント。

【請求項2】

前記パワーコンディショナまたは前記負荷を停止させる停止部をさらに備え、
前記補正部は、前記停止部が前記パワーコンディショナまたは前記負荷の停止を行ってから所定時間経過までの間、前記個別指令値の変化を抑制するように補正する、
請求項１に記載のバーチャルパワープラント。

【請求項3】

前記補正部は、前記個別指令値を、前記個別指令値と前回受信した上位目標に基づく前回個別指令値との差に係数を乗算した値を前記前回個別指令値に加算した値に補正することで、前記個別指令値の変化を抑制する、
請求項２に記載のバーチャルパワープラント。

【請求項4】

前記補正部は、前記個別指令値を上限値以下の値、または、下限値以上の値に補正する、
請求項１ないし３のいずれかに記載のバーチャルパワープラント。

【請求項5】

前記全体制御装置は、
前記複数の需要家の各受電点電力を合計した合計電力を合計出力指令値にするための共通の上位指標を、前記各需要家に送信するための前記上位目標として算出し、
前記設定部は、当該需要家の受電点電力を前記補正後の個別指令値にするための下位指標を算出して、前記下位目標として設定し、
前記パワーコンディショナは、受信した前記下位目標を用いて、あらかじめ設定されている最適化問題に基づいて、自装置の個別出力電力の目標値である個別目標電力値を算出し、前記個別目標電力値に基づいて、前記個別出力電力の制御を行う、
請求項１ないし４のいずれかに記載のバーチャルパワープラント。

【請求項6】

前記集中管理装置は、
前記全体制御装置から前記上位目標を受信しない場合、当該需要家のエネルギーマネジメントのための需要家指令値に基づいて前記下位指標を算出する、
請求項５に記載のバーチャルパワープラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バーチャルパワープラントに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、エネルギーシステムの改革が進められており、バーチャルパワープラント（Virtual Power Plant：以下では、「ＶＰＰ」と略して記載する場合がある）が注目されている。ＶＰＰは、複数の需要家（工場、事業所、ビル、個人宅などの、電力の供給を受けて使用する者）を、電力の需要を管理するシステムネットワークでまとめて制御するものであり、複数の需要家をあたかも１つの発電所のように機能させる仮想の発電所を意味している。ＶＰＰは、複数の需要家、および、複数の需要家の電力の需要を管理する全体制御装置を備えている。特許文献１には、複数の需要家の代わりに複数の発電システムを制御するＶＰＰが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６８４９１７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＶＰＰは、複数の需要家の受電点電力を束ねて調整力を供出させる。受電点電力は、各需要家が電力系統に接続する受電点での電力であり、電力系統から需要家に電力を供給する場合を正の値とし、需要家から電力系統に電力を供給する場合（逆潮流）を負の値とする。ＶＰＰにおいて、全体制御装置は、調整力の供出が必要な場合、複数の需要家にそれぞれ受電点電力の目標値を設定する。各需要家は、目標値に応じて受電点電力を制御する。一方、各需要家は、全体制御装置から目標値を設定されていない場合は、それぞれ需要家内でのエネルギーマネジメントを行っている。各需要家は、それぞれ電力会社などとの契約電力が設定されている。また、自家消費の契約をしている場合は、逆電力継電器（Reverse Power Relay：以下では、「ＲＰＲ」と略して記載する場合がある）、または、不足電力継電器（Under Power Relay：以下では、「ＵＰＲ」と略して記載する場合がある）が設置されている。

【0005】

例えば、ＶＰＰの調整力の供出のために、全体制御装置が、各需要家の受電点電力の目標値を大きくする方向に変更していくと、ある需要家において、受電点電力が契約電力を超過する可能性がある。また、ＶＰＰの調整力の供出のために、全体制御装置が、各需要家の受電点電力の目標値を小さくする方向に変更していくと、ある需要家において、ＵＰＲ（ＲＰＲ）が動作する可能性がある。また、需要家が、ＵＰＲ（ＲＰＲ）を動作させないように調整力を供出させる機器の出力を停止させた場合、全体的な調整力の供出量が不足するので、他の需要家が不足分を補う。その後、調整力の供出を停止させた需要家が再度調整力を供出すると、調整力の供出量が過剰になり、他の需要家の調整力を抑制する必要がある。このような動作が繰り返されると、ＶＰＰは、安定した電力需給調整ができなくなる恐れがある。

【0006】

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、需要家の契約における制約による不都合の発生を防止できるバーチャルパワープラントを提供することをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0008】

本発明によって提供されるバーチャルパワープラントは、複数の需要家と、前記複数の需要家を管理する全体制御装置と、を備えているバーチャルパワープラントであって、前記各需要家はそれぞれ、受電点を介して電力系統に接続された負荷と、前記負荷に接続されたパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを管理する集中管理装置と、を備え、前記集中管理装置は、前記全体制御装置から受信した上位目標に基づく個別指令値を補正する補正部と、補正後の個別指令値に基づく下位目標を設定する設定部と、前記下位目標を前記パワーコンディショナに送信する送信部と、を備えている。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記パワーコンディショナまたは前記負荷を停止させる停止部をさらに備え、前記補正部は、前記停止部が前記パワーコンディショナまたは前記負荷の停止を行ってから所定時間経過までの間、前記個別指令値の変化を抑制するように補正する。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補正部は、前記個別指令値を、前記個別指令値と前回受信した上位目標に基づく前回個別指令値との差に係数を乗算した値を前記前回個別指令値に加算した値に補正することで、前記個別指令値の変化を抑制する。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補正部は、前記個別指令値を上限値以下の値、または、下限値以上の値に補正する。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記全体制御装置は、前記複数の需要家の各受電点電力を合計した合計電力を合計出力指令値にするための共通の上位指標を、前記各需要家に送信するための前記上位目標として算出し、前記設定部は、当該需要家の受電点電力を前記補正後の個別指令値にするための下位指標を算出して、前記下位目標として設定し、前記パワーコンディショナは、受信した前記下位目標を用いて、あらかじめ設定されている最適化問題に基づいて、自装置の個別出力電力の目標値である個別目標電力値を算出し、前記個別目標電力値に基づいて、前記個別出力電力の制御を行う。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記集中管理装置は、前記全体制御装置から前記上位目標を受信しない場合、当該需要家のエネルギーマネジメントのための需要家指令値に基づいて前記下位指標を算出する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によると、集中管理装置は、全体制御装置から受信した上位目標に基づく個別指令値を補正し、補正後の個別指令値に基づく下位目標をパワーコンディショナに送信する。集中管理装置は、需要家の契約における制約に応じた補正を行うことができる。したがって、本発明に係るバーチャルパワープラントは、需要家の契約における制約による不都合の発生を防止できる。

【0015】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係るバーチャルパワープラントの全体構成を示すブロック図である。

【図2】集中管理装置が行う下位指標生成処理を説明するためのフローチャートの一例である。

【図3】バーチャルパワープラントでのシミュレーション結果を示す図である。

【図4】バーチャルパワープラントでのシミュレーション結果を示す図である。

【図5】バーチャルパワープラントでのシミュレーション結果を示す図である。

【図6】バーチャルパワープラントでのシミュレーション結果を示す図である。

【図7】第２実施形態に係るバーチャルパワープラントの全体構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

【0018】

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るバーチャルパワープラントＣ１の全体構成を示すブロック図である。バーチャルパワープラントＣ１は、全体制御装置Ａおよび複数の需要家Ｂを備えている。バーチャルパワープラントＣ１は、全体制御装置Ａが複数の需要家Ｂの受電点電力を管理して制御することで、あたかも１つの発電所のように機能する。本実施形態では、説明の便宜上、全体制御装置Ａが需要家Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を管理する場合について説明するが、全体制御装置Ａが管理する需要家Ｂの数は限定されない。実際には、全体制御装置Ａはより多数の需要家Ｂを管理する。

【0019】

全体制御装置Ａは、需要家Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を管理する。全体制御装置Ａは、各需要家Ｂと通信を行っている。当該通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。全体制御装置Ａは、各需要家Ｂから受電点電力を受信し、受電点電力の合計値に基づいて各需要家Ｂの受電点電力の目標値を算出して、各需要家Ｂに送信する。各需要家Ｂは、受信した目標値に基づいて、受電点電力を制御する。本実施形態では、受電点電力の目標値として、共通の上位指標ｐｒが用いられる。上位指標ｐｒは、各需要家Ｂの受電点電力の合計電力を後述する出力指令値Ｐ^Ｃにするための情報であり、各需要家Ｂに指示される目標値に相当する情報である。全体制御装置Ａは、出力指令値取得部１１、受信部１２、指標算出部１３、および送信部１４を備えている。

【0020】

出力指令値取得部１１は、電力会社などから指令される出力指令値Ｐ^Ｃを取得する。出力指令値取得部１１は、取得した出力指令値Ｐ^Ｃを指標算出部１３に出力する。出力指令値取得部１１は、電力会社から出力指令値Ｐ^Ｃを指令されていない場合、出力指令値Ｐ^Ｃを出力しない。なお、出力指令値取得部１１は、出力指令値Ｐ^Ｃを取得する代わりに、抑制率［％］の情報を取得して、抑制率に基づいて出力指令値Ｐ^Ｃを算出してもよい。

【0021】

受信部１２は、需要家Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３から、それぞれの受電点電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を受信する。受信部１２は、受信した受電点電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を、指標算出部１３に出力する。

【0022】

指標算出部１３は、受信部１２が受信した受電点電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、および、出力指令値取得部１１が取得した出力指令値Ｐ^Ｃに基づいて、需要家Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に対する上位指標ｐｒを算出する。指標算出部１３は、受信部１２より入力された受電点電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を合計した合計電力Ｐ_allを算出する。そして、指標算出部１３は、合計電力Ｐ_allを、出力指令値取得部１１より入力された出力指令値Ｐ^Ｃにするための上位指標ｐｒを算出する。指標算出部１３は、勾配係数をε_all、 時間をｔとして、下記（１）式に基づいてラグランジュ乗数λ_allを算出し、ラグランジュ乗数λ_allを上位指標ｐｒとする。なお、下記（１）式において、受電点電力Ｐｉおよび出力指令値Ｐ^Ｃが、時間ｔに対して変化する値であるため、それぞれ受電点電力をＰｉ（ｔ）、出力指令値をＰ^Ｃ（ｔ）と記載している。指標算出部１３は、算出した上位指標ｐｒを、送信部１４に出力する。また、指標算出部１３は、出力指令値取得部１１から出力指令値Ｐ^Ｃを入力されない場合、上位指標ｐｒを算出せず、送信部１４に出力しない。なお、指標算出部１３は、出力指令値Ｐ^Ｃを入力されない場合、その旨を示す情報を上位指標ｐｒとして送信部１４に出力してもよい。

【0023】

【数1】

【0024】

送信部１４は、指標算出部１３から入力された上位指標ｐｒを、需要家Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に送信する。

【0025】

需要家Ｂｉ（ｉ＝１，２，３）は、通常時は、それぞれ需要家内でのエネルギーマネジメントを行っており、受電点電力Ｐｉ（ｉ＝１，２，３）を制御している。また、需要家Ｂｉは、全体制御装置Ａから上位指標ｐｒを受信した場合、受信した上位指標ｐｒに基づいて、受電点電力Ｐｉを制御する。各需要家Ｂは、集中管理装置２、パワーコンディショナ３、および負荷４を備えている。各需要家Ｂが備えているパワーコンディショナ３および負荷４の数は限定されない。

【0026】

集中管理装置２は、受電点電力Ｐｉを監視し、受電点電力Ｐｉを制御するための下位指標ｐｒ’を生成する。集中管理装置２は、通常時は、需要家内でのエネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃに基づいて、受電点電力Ｐｉを個別指令値Ｐｉ^Ｃにするための下位指標ｐｒ’を算出する。また、集中管理装置２は、全体制御装置Ａより上位指標ｐｒを入力された場合、当該上位指標ｐｒに基づいて、下位指標ｐｒ’を生成する。集中管理装置２は、受電点電力検出部２１、指標算出部２２、通信部２３、指令値補正部２４、送信部２５、および停止部２６を備えている。

【0027】

受電点電力検出部２１は、受電点で、受電点電力Ｐｉを検出する。受電点電力検出部２１は、検出した受電点電力Ｐｉを、指標算出部２２、通信部２３、および停止部２６に出力する。

【0028】

指標算出部２２は、受電点電力検出部２１が検出した受電点電力Ｐｉを、エネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃにするための下位指標ｐｒ’を算出する。指標算出部２２は、勾配係数をε、時間をｔとして、下記（２）式に基づいてラグランジュ乗数λを算出し、ラグランジュ乗数λを下位指標ｐｒ’とする。なお、下記（２）式において、受電点電力Ｐｉおよび個別指令値Ｐｉ^Ｃが、時間ｔに対して変化する値であるため、それぞれ受電点電力をＰｉ（ｔ）、出力指令値をＰｉ^Ｃ（ｔ）と記載している。指標算出部２２は、算出した下位指標ｐｒ’を、送信部２５に出力する。

【0029】

【数2】

【0030】

通信部２３は、全体制御装置Ａと通信を行う。通信部２３は、受電点電力検出部２１が検出した受電点電力Ｐｉを、全体制御装置Ａの受信部１２に送信する。また、通信部２３は、全体制御装置Ａの送信部１４が送信した上位指標ｐｒを受信した場合、受信した上位指標ｐｒを指令値補正部２４に出力する。

【0031】

停止部２６は、受電点電力検出部２１が検出した受電点電力Ｐｉが急変した場合に、いずれかのパワーコンディショナ３または負荷４を停止させる。需要家Ｂ内で、電力需要の急変または電力供給の急変が発生する場合がある。この場合、受電点電力Ｐｉが一時的に契約電力を超過したり、ＵＰＲ（ＲＰＲ）が動作する可能性がある。これを防ぐために、停止部２６は、受電点電力Ｐｉが急変した場合に、いずれかのパワーコンディショナ３または負荷４を停止させることで、受電点電力Ｐｉの変化を抑制する。停止部２６は、その後、パワーコンディショナ３または負荷４の停止を解除する。なお、パワーコンディショナ３および負荷４は、停止部２６からの指令による場合以外にも、例えば外部接点などによっても停止する場合がある。

【0032】

指令値補正部２４は、通信部２３から入力される上位指標ｐｒと、エネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃとから、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を算出する。個別指令値Ｐｉ^Ｃ２は、補正用の係数をａとして、Ｐｉ^Ｃ２＝Ｐｉ^Ｃ＋ａ・ｐｒで算出される。指令値補正部２４は、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を補正して、補正後の個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を指標算出部２２に出力する。指令値補正部２４は、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を、あらかじめ設定されている上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘ以下で、かつ、下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎ以上の値に補正する。上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘは、契約電力に基づいて設定され、契約電力の電力値またはこれより少し小さい電力値が設定される。下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎは、ＵＰＲ（ＲＰＲ）の動作電力に基づいて設定され、ＵＰＲ（ＲＰＲ）の動作電力の電力値より少し大きい電力値が設定される。

【0033】

また、指令値補正部２４は、停止部２６がパワーコンディショナ３または負荷４の停止を行った場合、所定時間経過までの間、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の変化を抑制するように補正する。具体的には、指令値補正部２４は、今回算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２［ｋ］と前回算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２［ｋ－１］との差ΔＰｉ^Ｃ２（＝Ｐｉ^Ｃ２［ｋ］―Ｐｉ^Ｃ２［ｋ－１］）に係数αを乗算した乗算値を算出する。そして、指令値補正部２４は、前回算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２［ｋ－１］に、当該乗算値を加算した加算値（Ｐｉ^Ｃ２［ｋ－１］＋α・ΔＰｉ^Ｃ２）を、補正後の値とする。係数αは、０＜α＜１の数値であり、本実施形態では、例えば１/４である。これにより、指令値補正部２４は、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の変化量を１/４に抑制するように補正できる。なお、係数αは限定されず、実験またはシミュレーション結果などに基づいて、適宜設定される。所定時間は、本実施形態では、例えば制御周期の１０周期程度の時間である。なお、所定時間は限定されず、実験またはシミュレーション結果などに基づいて、適宜設定される。

【0034】

指令値補正部２４は、上記補正を行った場合、補正後の値を個別指令値Ｐｉ^Ｃ２として指標算出部２２に出力し、上記補正を行わなかった場合、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２をそのまま指標算出部２２に出力する。指標算出部２２は、指令値補正部２４から個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を入力された場合、受電点電力検出部２１が検出した受電点電力Ｐｉを個別指令値Ｐｉ^Ｃ２にするための下位指標ｐｒ’を算出する。この場合、指標算出部２２は、上記（２）式において、Ｐｉ^Ｃ（ｔ）をＰｉ^Ｃ２（ｔ）に置き換えた式に基づいてラグランジュ乗数λを算出し、ラグランジュ乗数λを下位指標ｐｒ’とする。

【0035】

送信部２５は、指標算出部２２から入力される下位指標ｐｒ’を、各パワーコンディショナ３に送信する。送信部２５と各パワーコンディショナ３との通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。

【0036】

集中管理装置２は、通信部２３が全体制御装置Ａから上位指標ｐｒを受信していない間は、エネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃに基づいて算出された下位指標ｐｒ’を用い、上位指標ｐｒを受信している間は、受信した上位指標ｐｒに応じて指令値補正部２４が算出して補正した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２に基づいて算出された下位指標ｐｒ’を用いる。

【0037】

図２は、集中管理装置２が行う下位指標生成処理を説明するためのフローチャートの一例である。当該下位指標生成は、所定のタイミングごとに実行される。

【0038】

まず、上位指標ｐｒが受信されたか否かが判別される（Ｓ１）。具体的には、通信部２３が、全体制御装置Ａから上位指標ｐｒを受信したか否かが判別される。受信された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が算出される（Ｓ２）。具体的には、指令値補正部２４が上位指標ｐｒと個別指令値Ｐｉ^Ｃとから、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を算出する。次に、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎより小さいか否かが判別される（Ｓ３）。個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎより小さい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎに補正され（Ｓ４）、ステップＳ７に進む。個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎ以上の場合（Ｓ３：ＮＯ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘより大きいか否かが判別される（Ｓ５）。個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘより大きい場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘに補正され（Ｓ６）、ステップＳ７に進む。個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘ以下の場合（Ｓ５：ＮＯ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎ以上で上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘ以下なので、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２がそのままで、ステップＳ７に進む。ステップＳ３～Ｓ６によって、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が、Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎ≦Ｐｉ^Ｃ２≦Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘの範囲に補正される。

【0039】

次に、停止部２６が停止を行ってから所定時間経過までの間であるか否かが判別される（Ｓ７）。停止から所定時間経過までの間の場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２は変化を抑制する補正が行われる（Ｓ８）。一方、停止から所定時間が経過、または、停止部２６が停止を行っていない場合（Ｓ７：ＮＯ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２はステップＳ７の処理による補正が行われない。次に、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２に基づいて、下位指標ｐｒ’が指標算出部２２によって算出され（Ｓ９）、下位指標ｐｒ’が各パワーコンディショナ３に送信されて（Ｓ１０）、当該処理は終了する。

【0040】

一方、ステップＳ１で、上位指標ｐｒが受信されなかった場合（Ｓ１：ＮＯ）、個別指令値Ｐｉ^Ｃに基づいて、下位指標ｐｒ’が指標算出部２２によって算出され（Ｓ１１）、下位指標ｐｒ’が各パワーコンディショナ３に送信されて（Ｓ１０）、当該処理は終了する。なお、集中管理装置２が行う下位指標生成処理は、上述したものに限定されない。

【0041】

パワーコンディショナ３は、図示しないインバータ回路を備え、直流電力と交流電力との変換を行う。パワーコンディショナ３には、例えば太陽電池または燃料電池などに接続され、直流電力を交流電力に変換して出力するものがある。また、パワーコンディショナ３には、例えば蓄電池などに接続され、蓄電池の充電および放電を行うものがある。

【0042】

各パワーコンディショナ３は、集中管理装置２から受信した下位指標ｐｒ’（後述）に基づいて、出力電力の制御を行う。具体的には、各パワーコンディショナ３は、集中管理装置２から共通の下位指標ｐｒ’を受信し、受信した下位指標ｐｒ’を用いて、あらかじめ設定されている最適化問題に基づいて、自装置の個別出力電力の目標値である個別目標電力値を算出する。そして、各パワーコンディショナ３は、個別目標電力値に基づいて、個別出力電力の制御を行う。

【0043】

各負荷４は、電力を消費する。負荷４には、集中管理装置２から入力される下位指標ｐｒ’に基づいて、オンとオフとを切り替える負荷が含まれてもよい。この場合、当該負荷４は、集中管理装置２によって消費電力を制御される。各負荷４が消費する電力から、各パワーコンディショナ３が出力する個別出力電力を減じたものが、受電点電力Ｐｉになる。

【0044】

集中管理装置２から受信した共通の下位指標ｐｒ’に基づいて、各パワーコンディショナ３が自律的に入出力電力を制御する。これにより、集中管理装置２が上位指標ｐｒを入力されていない場合は、受電点電力Ｐｉが個別指令値Ｐｉ^Ｃに制御される。一方、集中管理装置２が上位指標ｐｒを入力されている場合は、受電点電力Ｐｉが上位指標ｐｒに応じた電力値に制御される。この場合、各需要家Ｂｉが上位指標ｐｒに応じて受電点電力Ｐｉを制御することで、受電点電力Ｐｉを合計した合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃに制御される。

【0045】

図３～図６は、バーチャルパワープラントＣ１でのシミュレーション結果を示している。

【0046】

図３は、バーチャルパワープラントＣ１が調整力の供出を開始して、全体制御装置Ａが出力する上位指標ｐｒを上昇させた場合を示している。図３（ａ）～（ｃ）において、黒丸が付された実線は、それぞれ、需要家内でのエネルギーマネジメントによる個別指令値Ｐｉ^Ｃの時間変化を示しており、１００ｋＷが設定されている。白丸が付された実線は、それぞれ、需要家Ｂ１～Ｂ３の指令値補正部２４が算出して補正した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の時間変化を示している。また、破線は、それぞれ、需要家Ｂ１～Ｂ３で設定されている個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘを示している。図３（ｄ）は、各受電点電力Ｐｉを合計した合計電力Ｐ_allの時間変化を示している。図３（ｄ）における破線は、出力指令値Ｐ^Ｃを示しており、時刻ｔ０以降は４４０ｋＷが設定されている。

【0047】

時刻ｔ０までは、全体制御装置Ａが上位指標ｐｒを出力しないので、各需要家Ｂ１～Ｂ３がそれぞれ、受電点電力Ｐｉを個別指令値Ｐｉ^Ｃ（１００ｋＷ）に制御する。これにより、合計電力Ｐ_allは、３００ｋＷになっている。時刻ｔ０から、全体制御装置Ａが上位指標ｐｒを出力し、合計電力Ｐ_allを出力指令値Ｐ^Ｃ（４４０ｋＷ）にするために、上位指標ｐｒを上昇させている。需要家Ｂ１は、図３（ａ）に示すように、上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘが１４０ｋＷなので、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２はそれ以上上昇していない。仮に、上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘが設定されていない場合は、一点鎖線のように個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が上昇するので、受電点電力Ｐ１が需要家Ｂ１の契約電力を超過してしまう可能性がある。

【0048】

一方、需要家Ｂ２，Ｂ３は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘが１６０ｋＷで余裕があるので、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が１５０ｋＷまで上昇している。これにより、需要家Ｂ２，Ｂ３が余分に調整力を供出することで、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃ（４４０ｋＷ）に制御されている。

【0049】

図４は、バーチャルパワープラントＣ１が調整力の供出を開始して、全体制御装置Ａが出力する上位指標ｐｒを低下させた場合を示している。図４（ａ）～（ｃ）において、黒丸が付された実線および白丸が付された実線は、図３（ａ）～（ｃ）と同様である。破線は、それぞれ、需要家Ｂ１～Ｂ３で設定されている個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎを示している。図４（ｄ）は、各受電点電力Ｐｉを合計した合計電力Ｐ_allの時間変化を示している。図４（ｄ）における破線は、出力指令値Ｐ^Ｃを示しており、時刻ｔ０以降は２００ｋＷが設定されている。

【0050】

時刻ｔ０までは、全体制御装置Ａが上位指標ｐｒを出力しないので、各需要家Ｂ１～Ｂ３がそれぞれ、受電点電力Ｐｉを個別指令値Ｐｉ^Ｃ（１００ｋＷ）に制御する。これにより、合計電力Ｐ_allは、３００ｋＷになっている。時刻ｔ０から、全体制御装置Ａが上位指標ｐｒを出力し、合計電力Ｐ_allを出力指令値Ｐ^Ｃ（２００ｋＷ）にするために、上位指標ｐｒを低下させている。需要家Ｂ１は、図４（ａ）に示すように、下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎが８０ｋＷなので、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２はそれ以上低下していない。仮に、下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎが設定されていない場合は、一点鎖線のように個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が低下するので、需要家Ｂ１のＵＰＲ（ＲＰＲ）が動作する可能性がある。

【0051】

一方、需要家Ｂ２，Ｂ３は、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎが６０ｋＷで余裕があるので、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が６０ｋＷまで低下している。これにより、需要家Ｂ２，Ｂ３が余分に調整力を供出することで、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃ（２００ｋＷ）に制御されている。

【0052】

図５および図６は、バーチャルパワープラントＣ１が調整力の供出を安定して行っているときに、需要家Ｂ１の集中管理装置２の停止部２６が、パワーコンディショナ３を停止させた場合を示している。図６は、指令値補正部２４が、上述した上位指標ｐｒの変化を抑制する補正を行った場合のものである。図５は、比較のためのシミュレーション結果であって、指令値補正部２４が上位指標ｐｒの変化を抑制する補正を行わない場合のものである。

【0053】

図５（ａ）～（ｃ）において、黒丸が付された実線は、それぞれ、需要家Ｂ１～Ｂ３の指令値補正部２４が算出して補正した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の時間変化を示している。白丸が付された一点鎖線は、それぞれ、受電点電力Ｐｉの時間変化を示している。破線は、それぞれ、需要家Ｂ１～Ｂ３で設定されている個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎを示している。図５（ｄ）は、各受電点電力Ｐｉを合計した合計電力Ｐ_allの時間変化を示している。図５（ｄ）における破線は、出力指令値Ｐ^Ｃを示しており、３００ｋＷが設定されている。

【0054】

時刻ｔ０までは、各需要家Ｂ１～Ｂ３は、受信した上位指標ｐｒに応じて、受電点電力Ｐ１～Ｐ３を制御している。これにより、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃ（３００ｋＷ）に制御されている。時刻ｔ０において、需要家Ｂ１のパワーコンディショナ３の出力が急増し、集中管理装置２の停止部２６がパワーコンディショナ３を停止させたことで、時刻ｔ１において、受電点電力Ｐ１が上昇している。これにより、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃより大きくなっている。時刻ｔ２では、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃに一致するように上位指標ｐｒが生成されることで、各需要家Ｂ１～Ｂ３での個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が大きく低下している。これにより、需要家Ｂ２，Ｂ３は、調整力の分担量を増加させて、受電点電力Ｐ２，Ｐ３を低下させている。その後、時刻ｔ３以降は、需要家Ｂ１も調整力を供出している。各需要家Ｂ１～Ｂ３の受電点電力Ｐ１～Ｐ３は、電力目標値に収束するまでの時間応答に時間がかかることから、フィードバックによる調整力の分担量の制御が過剰に行われてしまうので、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃと一致しない。

【0055】

図６（ａ）～（ｃ）における、黒丸が付された実線、白丸が付された一点鎖線、および破線と、図６（ｄ）における、黒丸が付された実線および破線とは、それぞれ、図５（ａ）～（ｄ）と同様である。

【0056】

時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、図５での説明と同様である。時刻ｔ２では、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃに一致するように上位指標ｐｒが生成されるので、各需要家Ｂ２，Ｂ３での個別指令値Ｐｉ^Ｃ２が大きく低下している。一方、需要家Ｂ１では、指令値補正部２４が個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の変化を抑制する補正を行ったことで、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の低下が抑制されている。これにより、需要家Ｂ１は、需要家Ｂ２，Ｂ３と比較して、調整力の分担量が少なくなる。分担量が少ない状態は所定時間継続する。これにより、調整力の分担量の制御が安定して、合計電力Ｐ_allが出力指令値Ｐ^Ｃに収束している。

【0057】

図５および図６に示すように、停止部２６がパワーコンディショナ３を停止させた場合に、指令値補正部２４が個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の変化を抑制する補正を行ったことで、調整力の分担量の制御が安定する。したがって、バーチャルパワープラントＣ１は、安定した電力需給調整を行うことができる。

【0058】

次に、本実施形態に係るバーチャルパワープラントＣ１の作用効果について説明する。

【0059】

本実施形態によると、集中管理装置２の指令値補正部２４は、全体制御装置Ａから受信した上位指標ｐｒと、エネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃとから、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を算出し、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を補正して、補正後の個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を指標算出部２２に出力する。指令値補正部２４は、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を、契約電力に基づいて設定された上限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍａｘ以下の値に補正する。これにより、需要家Ｂｉの受電点電力Ｐｉが契約電力を超過してしまうことを防止できる。また、指令値補正部２４は、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を、ＵＰＲ（ＲＰＲ）の動作電力に基づいて設定された下限値Ｐｉ^Ｃ２＿ｍｉｎ以上の値に補正する。これにより、需要家ＢｉのＵＰＲ（ＲＰＲ）が動作してしまうことを防止できる。また、指令値補正部２４は、停止部２６がパワーコンディショナ３または負荷４の停止を行った場合、所定時間経過までの間、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の変化を抑制する補正を行う。これにより、需要家Ｂｉは、他の需要家Ｂｉと比較して、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２の変化が抑制され、調整力の分担量が少なくなる。これにより、調整力の分担量の制御が安定する。したがって、バーチャルパワープラントＣ１は、安定した電力需給調整を行うことができる。以上のように、バーチャルパワープラントＣ１は、需要家Ｂｉの契約における制約による不都合の発生を防止できる。

【0060】

また、本実施形態によると、全体制御装置Ａは、指標算出部１３が算出した共通の上位指標ｐｒを、各需要家Ｂに送信することで、合計電力Ｐ_allを出力指令値Ｐ^Ｃに制御する。全体制御装置Ａは、各需要家Ｂの状態などを把握することなく、共通の上位指標ｐｒを算出して送信するだけなので、演算や通信の負担が小さい。全体制御装置Ａは、高性能である必要がないので、初期導入費用を軽減できる。また、需要家Ｂを追加したり、削除する場合でも、全体制御装置Ａの改修が容易である。

【0061】

また、本実施形態によると、各需要家Ｂにおいて、集中管理装置２は、共通の下位指標ｐｒ’を、各パワーコンディショナ３に送信するだけである。集中管理装置２は、各パワーコンディショナ３の状態などを把握する必要がないので、演算や通信の負担が小さい。集中管理装置２は、高性能である必要がないので、初期導入費用を軽減できる。また、パワーコンディショナ３を追加したり、削除する場合でも、集中管理装置２の改修が容易である。

【0062】

また、本実施形態によると、集中管理装置２は、全体制御装置Ａから上位指標ｐｒを受信していない間は、需要家Ｂ内のエネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃに基づいて指標算出部２２が算出した下位指標ｐｒ’を各パワーコンディショナ３に送信する。これにより、集中管理装置２は、上位指標ｐｒを受信していない間は、需要家Ｂ内のエネルギーマネジメントを行うことができる。

【0063】

なお、本実施形態では、全体制御装置Ａが共通の上位指標ｐｒを各需要家Ｂｉに送信する場合について説明したが、これに限られない。全体制御装置Ａは、需要家Ｂｉごとに異なる上位指標ｐｒｉを算出してもよい。この場合、例えば、指標算出部１３は、出力指令値取得部１１が取得した出力指令値Ｐ^Ｃから、需要家Ｂｉごとの個別指令値Ｐｉ^Ｃを、容量や受電量などに応じて設定する。指標算出部１３は、各需要家Ｂｉの受電点電力Ｐｉを設定した個別指令値Ｐｉ^Ｃにするための上位指標ｐｒｉを算出する。なお、上位指標ｐｒｉは、上記（２）式と同様の式に基づいて算出できる。送信部１４は、指標算出部１３が算出した上位指標ｐｒｉを、対応する需要家Ｂｉに送信する。

【0064】

〔第２実施形態〕
図７は、第２実施形態に係るバーチャルパワープラントＣ２の全体構成を示すブロック図である。図７において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、上記第１実施形態と同一の符号を付している。本実施形態に係るバーチャルパワープラントＣ２は、全体制御装置Ａが各需要家Ｂに個別指令値Ｐｉ^Ｃ３を送信する点で、第１実施形態に係る蓄電池システムＡ１と異なる。

【0065】

本実施形態に係る全体制御装置Ａは、指標算出部１３の代わりに個別指令値設定部１５を備えている。個別指令値設定部１５は、出力指令値取得部１１が取得した出力指令値Ｐ^Ｃから、需要家Ｂｉごとの個別指令値Ｐｉ^Ｃ３を、容量や受電量などに応じて設定する。送信部１４は、個別指令値設定部１５が設定した個別指令値Ｐｉ^Ｃ３を、対応する需要家Ｂｉに送信する。

【0066】

本実施形態に係る各需要家Ｂの集中管理装置２の指令値補正部２４は、通信部２３から入力される個別指令値Ｐｉ^Ｃ３と、エネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃとから、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を算出する。個別指令値Ｐｉ^Ｃ２は、Ｐｉ^Ｃ２＝Ｐｉ^Ｃ＋Ｐｉ^Ｃ３で算出される。指令値補正部２４は、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を補正して、補正後の個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を指標算出部２２に出力する。指令値補正部２４が行う補正は、第１実施形態に係る指令値補正部２４と同様である。

【0067】

本実施形態によると、集中管理装置２の指令値補正部２４は、全体制御装置Ａから受信した個別指令値Ｐｉ^Ｃ３と、エネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃとから、個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を算出し、算出した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を補正して、補正後の個別指令値Ｐｉ^Ｃ２を指標算出部２２に出力する。指令値補正部２４は、第１実施形態に係る指令値補正部２４と同様の補正を行う。したがって、バーチャルパワープラントＣ２は、需要家Ｂの契約における制約による不都合の発生を防止できる。また、本実施形態においても、各需要家Ｂにおいて、集中管理装置２は、共通の下位指標ｐｒ’を、各パワーコンディショナ３に送信するだけである。したがって、集中管理装置２の初期導入費用を軽減でき、また、パワーコンディショナ３を追加したり、削除する場合でも、集中管理装置２の改修が容易である。また、本実施形態によると、集中管理装置２は、全体制御装置Ａから個別指令値Ｐｉ^Ｃ３を受信していない間は、需要家Ｂ内のエネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃに基づいて指標算出部２２が算出した下位指標ｐｒ’を各パワーコンディショナ３に送信する。これにより、集中管理装置２は、全体制御装置Ａから個別指令値Ｐｉ^Ｃ３を受信していない間は、需要家Ｂ内のエネルギーマネジメントを行うことができる。

【0068】

なお、本実施形態では、集中管理装置２が下位指標ｐｒ’を算出して、各パワーコンディショナ３に送信する場合について説明したが、これに限られない。集中管理装置２は、指令値補正部２４が補正した個別指令値Ｐｉ^Ｃ２、または、需要家Ｂ内のエネルギーマネジメントのための個別指令値Ｐｉ^Ｃから、パワーコンディショナ３ごとの指令値を設定して、当該指令値を対応するパワーコンディショナ３に送信してもよい。この場合、各パワーコンディショナ３は、受信した指令値に基づいて、個別出力電力の制御を行う。

【0069】

本発明に係るバーチャルパワープラントは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るバーチャルパワープラントの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0070】

Ｃ：バーチャルパワープラント、Ａ：全体制御装置、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３：需要家、２：集中管理装置、２４：指令値補正部、２５：送信部、２６：停止部、３：パワーコンディショナ、４：負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】