特開 2023-157131 上位電力管理装置、電力融通制御方法、及び電力融通制御プログラム

(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】P2023157131

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】上位電力管理装置、電力融通制御方法、及び電力融通制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20231019BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 301B

H02J13/00 311R

H02J13/00 301A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066828

(22)【出願日】2022-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】一 雅雄

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 真吾

(72)【発明者】

【氏名】光永 琢真

(72)【発明者】

【氏名】直井 克夫

(72)【発明者】

【氏名】宇都 久和

【テーマコード（参考）】

5G064

5G165

【Ｆターム（参考）】

5G064AA01

5G064AA04

5G064AC05

5G064AC08

5G064CB06

5G064CB10

5G064DA03

5G165AA01

5G165CA01

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5G165DA02

5G165DA06

5G165DA07

5G165EA02

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5G165EA06

5G165EA10

5G165FA01

5G165GA04

5G165HA01

5G165HA07

5G165HA09

5G165HA17

5G165HA20

5G165JA04

5G165JA07

5G165JA09

5G165KA08

5G165LA01

5G165LA02

5G165LA03

5G165MA10

5G165PA01

(57)【要約】

【課題】送電効率を改善すること。
【解決手段】上位電力管理装置３は、送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の受電電力値と送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の送電電力値とを取得する取得部３２と、外部バス電圧と第１給電システム内の第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける外部バス電圧の受電目標値、及び外部バス電圧と第２給電システム内の第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける外部バス電圧の送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、受電電力値及び送電電力値に基づいて更新する更新部３３と、受電目標値を第１コンバータに設定するための第１設定指令及び送電目標値を第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力する出力部３４と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに外部直流バスを介して接続された複数の給電システムの間における電力融通を制御する上位電力管理装置であって、
前記複数の給電システムのうちの送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の計測値である受電電力値と、前記複数の給電システムのうちの前記送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の計測値である送電電力値とを取得する取得部と、
前記外部直流バスに供給される外部バス電圧と前記第１給電システム内にて直流電力を供給する第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値である受電目標値、及び前記外部バス電圧と前記第２給電システム内にて直流電力を供給する第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値である送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、前記受電電力値及び前記送電電力値に基づいて更新する更新部と、
前記受電目標値を前記第１コンバータに設定するための第１設定指令及び前記送電目標値を前記第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力する出力部と、
を備える、上位電力管理装置。

【請求項2】

前記更新部は、前記受電電力値及び前記送電電力値に基づいて送電損失を算出し、前記送電損失が減少するように前記対象目標値を更新する、請求項１に記載の上位電力管理装置。

【請求項3】

前記更新部は、前記対象目標値の更新を繰り返し行い、
前記更新部は、前回の更新における送電損失よりも前記送電損失が減少した場合には、所定値の符号を維持したまま、前記所定値を前記対象目標値に加算することによって前記対象目標値を更新し、前回の更新における送電損失よりも前記送電損失が増加した場合には、前記所定値の符号を反転し、前記符号が反転された前記所定値を、前記対象目標値に加算することによって前記対象目標値を更新する、請求項２に記載の上位電力管理装置。

【請求項4】

前記送電要求に応答する応答部をさらに備え、
前記応答部は、前記複数の給電システムのうち、送電可能応答を送信した給電システムを前記第２給電システムとして選定する、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の上位電力管理装置。

【請求項5】

互いに外部直流バスを介して接続された複数の給電システムの間における電力融通を制御する電力融通制御方法であって、
前記複数の給電システムのうちの送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の計測値である受電電力値と、前記複数の給電システムのうちの前記送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の計測値である送電電力値とを取得するステップと、
前記外部直流バスに供給される外部バス電圧と前記第１給電システム内にて直流電力を供給する第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値である受電目標値、及び前記外部バス電圧と前記第２給電システム内にて直流電力を供給する第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値である送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、前記受電電力値及び前記送電電力値に基づいて更新するステップと、
前記受電目標値を前記第１コンバータに設定するための第１設定指令及び前記送電目標値を前記第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力するステップと、
を含む、電力融通制御方法。

【請求項6】

互いに外部直流バスを介して接続された複数の給電システムの間における電力融通を制御するようにコンピュータを動作させる電力融通制御プログラムであって、
前記複数の給電システムのうちの送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の計測値である受電電力値と、前記複数の給電システムのうちの前記送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の計測値である送電電力値とを取得するステップと、
前記外部直流バスに供給される外部バス電圧と前記第１給電システム内にて直流電力を供給する第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値である受電目標値、及び前記外部バス電圧と前記第２給電システム内にて直流電力を供給する第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値である送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、前記受電電力値及び前記送電電力値に基づいて更新するステップと、
前記受電目標値を前記第１コンバータに設定するための第１設定指令及び前記送電目標値を前記第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるための電力融通制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、上位電力管理装置、電力融通制御方法、及び電力融通制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

分散型電源を利用して電力を供給する電源グリッド間において、相互に電力の融通を行う電力融通システムが知られている。例えば、特許文献１には、複数の送受電ユニットと、通信ネットワークを介して複数の送受電ユニットと接続された仮想送電網構築装置と、を含む電力融通システムが記載されている。この電力融通システムにおいては、仮想送電網構築装置が送受電ユニット間での電力融通計画を立案し、送電側の送受電ユニットが、電力融通計画に指定された電力を、指定の期間、指定の経路に送電する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１７７６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

送受電ユニット（給電システム）間において送電を行うと送電損失が生じる。本技術分野では、送電損失を抑え、送電効率を改善することが望まれている。

【0005】

本開示は、送電効率を改善可能な上位電力管理装置、管理方法、及び管理プログラムを説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る上位電力管理装置は、互いに外部直流バスを介して接続された複数の給電システムの間における電力融通を制御する装置である。上位電力管理装置は、複数の給電システムのうちの送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の計測値である受電電力値と、複数の給電システムのうちの送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の計測値である送電電力値とを取得する取得部と、外部直流バスに供給される外部バス電圧と第１給電システム内にて直流電力を供給する第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける外部バス電圧の目標値である受電目標値、及び外部バス電圧と第２給電システム内にて直流電力を供給する第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける外部バス電圧の目標値である送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、受電電力値及び送電電力値に基づいて更新する更新部と、受電目標値を第１コンバータに設定するための第１設定指令及び送電目標値を第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力する出力部と、を備える。

【0007】

本開示の別の側面に係る電力融通制御方法は、互いに外部直流バスを介して接続された複数の給電システムの間における電力融通を制御する方法である。電力融通制御方法は、複数の給電システムのうちの送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の計測値である受電電力値と、複数の給電システムのうちの送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の計測値である送電電力値とを取得するステップと、外部直流バスに供給される外部バス電圧と第１給電システム内にて直流電力を供給する第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける外部バス電圧の目標値である受電目標値、及び外部バス電圧と第２給電システム内にて直流電力を供給する第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける外部バス電圧の目標値である送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、受電電力値及び送電電力値に基づいて更新するステップと、受電目標値を第１コンバータに設定するための第１設定指令及び送電目標値を第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力するステップと、を含む。

【0008】

本開示の更に別の側面に係る電力融通制御プログラムは、互いに外部直流バスを介して接続された複数の給電システムの間における電力融通を制御するようにコンピュータを動作させるプログラムである。電力融通制御プログラムは、複数の給電システムのうちの送電要求を行っている第１給電システムが受電した電力の計測値である受電電力値と、複数の給電システムのうちの送電要求に応答している第２給電システムが送電した電力の計測値である送電電力値とを取得するステップと、外部直流バスに供給される外部バス電圧と第１給電システム内にて直流電力を供給する第１内部直流バスに供給される第１内部バス電圧とを双方向に変換可能な第１コンバータにおける外部バス電圧の目標値である受電目標値、及び外部バス電圧と第２給電システム内にて直流電力を供給する第２内部直流バスに供給される第２内部バス電圧とを双方向に変換可能な第２コンバータにおける外部バス電圧の目標値である送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値を、受電電力値及び送電電力値に基づいて更新するステップと、受電目標値を第１コンバータに設定するための第１設定指令及び送電目標値を第２コンバータに設定するための第２設定指令を出力するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【0009】

これらの上位電力管理装置、電力融通制御方法、及び電力融通制御プログラムにおいては、送電要求を行っている第１給電システムが受電した受電電力値と、送電要求に応答している第２給電システムが送電した送電電力値と、に基づいて、第１コンバータにおける外部バス電圧の受電目標値及び第２コンバータにおける外部バス電圧の送電目標値の少なくとも１つを含む対象目標値が更新される。第２給電システムから第１給電システムに外部直流バスを介して送電が行われている場合、第１コンバータにおける外部バス電圧の受電目標値及び第２コンバータにおける外部バス電圧の送電目標値が送電効率に影響を及ぼし得る。受電電力値が送電電力値よりも小さくなるほど、送電損失が大きくなるといえるので、受電電力値及び送電電力値を考慮することで、送電損失を抑えるように対象目標値を更新することができる。その結果、送電効率を改善することが可能となる。

【0010】

いくつかの実施形態では、更新部は、受電電力値及び送電電力値に基づいて送電損失を算出してもよく、送電損失が減少するように対象目標値を更新してもよい。この場合、送電損失が小さくなるので、送電効率を改善することが可能となる。

【0011】

いくつかの実施形態では、更新部は、対象目標値の更新を繰り返し行ってもよい。更新部は、前回の更新における送電損失よりも送電損失が減少した場合には、所定値の符号を維持したまま、所定値を対象目標値に加算することによって対象目標値を更新してもよく、前回の更新における送電損失よりも送電損失が増加した場合には、所定値の符号を反転し、符号が反転された所定値を、対象目標値に加算することによって対象目標値を更新してもよい。この構成によれば、送電損失が減少し続ける限り、対象目標値が前回の更新と同じ方向に所定値ずつ変更される。一方、送電損失が増加に転じた場合には、対象目標値が前回の更新と反対方向に所定値だけ変更される。したがって、対象目標値の変更範囲内において、送電損失が最小となる対象目標値の極値を探索することができる。

【0012】

いくつかの実施形態では、上位電力管理装置は、送電要求に応答する応答部をさらに備えてもよい。応答部は、複数の給電システムのうち、送電可能応答を送信した給電システムを第２給電システムとして選定してもよい。この場合、送電可能な給電システムが第２給電システムとして選定されるので、複数の給電システム全体として、電力不足が生じる可能性を低減することができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示の各側面及び各実施形態によれば、送電効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、一実施形態に係る上位電力管理装置を含む電力融通システムを概略的に示す構成図である。

【図2】図２は、図１に示される上位電力管理装置を構成するコンピュータのハードウェア構成図である。

【図3】図３は、図１に示される給電システムを概略的に示す構成図である。

【図4】図４は、図１に示される上位電力管理装置の機能ブロック図である。

【図5】図５は、図１に示される電力融通システムの一連の動作を示すシーケンス図である。

【図6】図６は、図１に示される電力融通システムの一連の動作を示すシーケンス図である。

【図7】図７は、図１に示される上位電力管理装置が行う電力融通制御方法の一連の処理を示すフローチャートである。

【図8】図８は、図７に示される目標値更新処理を詳細に示すフローチャートである。

【図9】図９は、記録媒体に記録された電力融通制御プログラムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。

【0016】

図１を参照しながら、一実施形態に係る上位電力管理装置を含む電力融通システムを説明する。図１は、一実施形態に係る上位電力管理装置を含む電力融通システムを概略的に示す構成図である。図１に示される電力融通システム１は、複数の給電システム間において相互に直流電力の供給（電力融通）を行うためのシステムである。以降、直流電力を供給することを「送電」と称し、直流電力の供給を受けることを「受電」と称し、それらを総括して「送受電」又は「電力融通」と称することがある。電力融通システム１は、複数の給電システムと、上位電力管理装置３と、外部直流バスＢ１と、を含む。

【0017】

本実施形態では、電力融通システム１が２つの給電システム（給電システム２Ａ及び給電システム２Ｂ）を含む構成を例示する。給電システム２Ａと給電システム２Ｂとは、外部直流バスＢ１を介して互いに接続されている。この場合、給電システム２Ａ及び給電システム２Ｂの一方が他方に電力を供給する。例えば、給電システム２Ａ内部の蓄電量（蓄電量については後述する）が余剰であり、給電システム２Ｂ内部の蓄電量が不足している場合は、給電システム２Ａが給電システム２Ｂに外部直流バスＢ１を介して電力を供給する。給電システム２Ａ，２Ｂの詳細は後述する。

【0018】

外部直流バスＢ１は、給電システム２Ａと給電システム２Ｂとの間において直流電力を供給するための母線として機能するバスである。外部直流バスＢ１には外部バス電圧Ｖｂｕｓ１が供給される。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１は、高圧の直流電圧である。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１は、例えば、ＤＣ（Direct Current）３５０Ｖ以上ＤＣ４１０Ｖ以下の電圧である。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の電圧値は、給電システム２Ａ又は給電システム２Ｂによって設定される。

【0019】

上位電力管理装置３は、複数の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ａ及び給電システム２Ｂ）の間における電力融通を制御する装置である。上位電力管理装置３は、通信ネットワークＮＷを介して給電システム２Ａ及び給電システム２Ｂと通信可能に接続されている。通信ネットワークＮＷは、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。通信ネットワークＮＷの例としては、インターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、及び移動体通信網が挙げられる。上位電力管理装置３は、１台のコンピュータ１００（図２参照）によって構成されてもよい。上位電力管理装置３は、クラウドコンピューティングのように複数台のコンピュータ１００によって構成されてもよい。

【0020】

図２は、図１に示される上位電力管理装置を構成するコンピュータのハードウェア構成図である。図２に示されるように、コンピュータ１００は、物理的には、プロセッサ１０１、メモリ１０２、及び通信インターフェース１０３等のハードウェアを含む。

【0021】

プロセッサ１０１の例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が挙げられる。メモリ１０２は、主記憶装置と補助記憶装置とを含み得る。主記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成される。補助記憶装置の例としては、半導体メモリ、及びハードディスク装置が挙げられる。通信インターフェース１０３は、他の装置とデータの送受信を行う装置である。通信インターフェース１０３は、例えば、ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４８５、及びＣＡＮ（Controller Area Network）といった通信規格に準拠した通信モジュール、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）又は無線通信モジュールで構成される。

【0022】

プロセッサ１０１が、メモリ１０２に格納されている電力融通制御プログラムＰＲ（図９参照）を読み出して実行することにより、プロセッサ１０１の制御のもとで各ハードウェアが動作し、メモリ１０２におけるデータの読み出し及び書き込みが行われる。これにより、上位電力管理装置３の図４に示される各機能部が実現される。

【0023】

次に、図３を参照しながら、給電システム２Ａ，２Ｂを説明する。図３は、図１に示される給電システムを概略的に示す構成図である。給電システム２Ｂは、給電システム２Ａと同様の構成を有するので、ここでは、給電システム２Ａのみを説明する。図３に示されるように、給電システム２Ａは、負荷機器Ｌに負荷電力ＷＬ（負荷電圧ＶＬ）を供給するシステムである。本実施形態では、給電システム２Ａは、直流給電システムである。負荷機器Ｌは、直流電圧で動作する直流負荷機器であってもよく、交流電圧で動作する交流負荷機器であってもよい。直流負荷機器の例としては、ＬＥＤ（Light Emission Diode）照明器、ＤＣファン、テレビ、及びパーソナルコンピュータが挙げられる。交流負荷機器の例としては、洗濯機、冷蔵庫、及びエアーコンディショナが挙げられる。給電システム２Ａは、外部直流バスＢ１を介して給電システム２Ｂとの間で相互に電力の供給（電力融通）を行う。

【0024】

給電システム２Ａは、電源装置５と、補助電源装置６と、コンバータ７と、蓄電装置８と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と、電力管理装置１０と、内部直流バスＢ２（第１内部直流バス、第２内部直流バス）と、を含む。

【0025】

内部直流バスＢ２は、給電システム２Ａ内部にて直流電力を供給する直流給電を行うための母線として機能するバスである。内部直流バスＢ２は、電源装置５、補助電源装置６、コンバータ７、及び蓄電装置８の設置場所に亘って敷設されている。内部直流バスＢ２には内部バス電圧Ｖｂｕｓ２（第１内部バス電圧、第２内部バス電圧）が供給される。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２は、高圧の直流電圧である。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２は、コンバータ７の入力電圧の範囲に含まれるように設定される。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２は、例えば、ＤＣ２４０Ｖ以上ＤＣ３００Ｖ以下の電圧である。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値は、固定されていてもよく、可変であってもよい。なお、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の値及び内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値は上述の例に限られない。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の値と内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値とは同じ値でもよいし、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値が外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の値よりも大きくてもよい。

【0026】

電源装置５は、内部直流バスＢ２に電力を供給する装置である。本実施形態では、給電システム２Ａは、１つの電源装置５を備えている。電源装置５の数は、１つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。電源装置５は、再生可能エネルギー発電装置５１と、パワーコンディショナー５２と、を含む。

【0027】

再生可能エネルギー発電装置５１は、発電電力Ｗｒｅを生成する装置である。再生可能エネルギー発電装置５１の例としては、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、及び地熱発電装置が挙げられる。再生可能エネルギー発電装置５１は、パワーコンディショナー５２を介して、内部直流バスＢ２に接続されている。再生可能エネルギー発電装置５１は、所定の電圧値の発電電圧Ｖｒｅを生成し、発電電圧Ｖｒｅに応じた発電電力Ｗｒｅを出力する。発電電圧Ｖｒｅは、直流電圧でもよく、交流電圧でもよい。

【0028】

パワーコンディショナー５２は、内部直流バスＢ２に接続されており、発電電圧Ｖｒｅを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換する装置である。パワーコンディショナー５２は、再生可能エネルギー発電装置５１と内部直流バスＢ２との間に設けられている。発電電圧Ｖｒｅが直流電圧である場合、パワーコンディショナー５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む。発電電圧Ｖｒｅが交流電圧である場合、パワーコンディショナー５２は、ＡＣ（Alternating Current）／ＤＣコンバータを含む。パワーコンディショナー５２は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。パワーコンディショナー５２は、電力管理装置１０からの指令に基づき、再生可能エネルギー発電装置５１の発電動作を制御することで、発電電力Ｗｒｅを制御する。

【0029】

パワーコンディショナー５２は、電力管理装置１０から起動指令を受信した場合、発電電圧Ｖｒｅを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換し、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を内部直流バスＢ２に供給することで、内部直流バスＢ２に発電電力Ｗｒｅを供給する。パワーコンディショナー５２は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、発電電力Ｗｒｅの供給を停止する。

【0030】

パワーコンディショナー５２は、再生可能エネルギー発電装置５１から内部直流バスＢ２に供給されている発電電力Ｗｒｅを計測する電力計測機能を有している。パワーコンディショナー５２は、例えば、周期的に発電電力Ｗｒｅを計測する。パワーコンディショナー５２は、発電電力Ｗｒｅの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0031】

補助電源装置６は、内部直流バスＢ２に電力を供給する装置である。補助電源装置６は、商用電源６１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２と、を含む。商用電源６１は、系統電圧Ｖｓを含む系統電力Ｗｓを供給する。系統電圧Ｖｓは交流電圧である。商用電源６１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介して内部直流バスＢ２に接続されている。

【0032】

ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、内部直流バスＢ２に接続されており、系統電圧Ｖｓを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換する装置である。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、商用電源６１と内部直流バスＢ２との間に設けられている。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、例えば、系統電圧Ｖｓに基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、電力管理装置１０から起動指令を受信した場合、系統電圧Ｖｓを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換し、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を内部直流バスＢ２に供給することで、内部直流バスＢ２に系統電力Ｗｓを供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、系統電力Ｗｓの供給を停止する。

【0033】

ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、商用電源６１から内部直流バスＢ２に供給されている系統電力Ｗｓを計測する電力計測機能を有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、例えば、周期的に系統電力Ｗｓを計測する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、系統電力Ｗｓの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0034】

補助電源装置６は、安定的に電力を供給することが可能であるので、給電システム２Ａ全体の電力が不足している場合に電力を供給するよう制御される。なお、給電システム２Ａを維持するために、系統電力Ｗｓは、負荷電力ＷＬの総和と給電システム２Ａにおける待機電力との合計以上である。待機電力は、電力管理装置１０の消費電力、及び補機類（不図示のリレー、ファン、及び小容量電源等）の消費電力を含む。

【0035】

コンバータ７は、内部直流バスＢ２に接続されており、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を負荷電圧ＶＬに変換する装置である。負荷電圧ＶＬは、負荷機器Ｌに供給される電圧である。負荷機器Ｌは、コンバータ７を介して内部直流バスＢ２に接続されている。コンバータ７は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。本実施形態では、給電システム２Ａは、４つのコンバータ７を備えている。コンバータ７の数は、４つに限られず、負荷機器Ｌの数に応じて変更され得る。

【0036】

コンバータ７は、電力管理装置１０から起動指令を受信した場合、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を負荷電圧ＶＬに変換し、負荷電圧ＶＬ（負荷電力ＷＬ）を負荷機器Ｌに供給する。負荷機器Ｌが直流負荷機器である場合、負荷電圧ＶＬは直流電圧であり、コンバータ７はＤＣ／ＤＣコンバータである。コンバータ７は、例えば、ＤＣ２７０Ｖの内部バス電圧Ｖｂｕｓ２をＤＣ２４Ｖの負荷電圧ＶＬに変換する。負荷機器Ｌが交流負荷機器である場合、負荷電圧ＶＬは交流電圧であり、コンバータ７はＤＣ／ＡＣコンバータである。コンバータ７は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、負荷電圧ＶＬ（負荷電力ＷＬ）の供給を停止する。

【0037】

コンバータ７は、内部直流バスＢ２から負荷機器Ｌに供給される負荷電流の電流値を上限電流値で制限する電流制限機能を有している。上限電流値は、電力管理装置１０によって設定される。コンバータ７は、負荷電圧ＶＬ及び負荷電流に基づき、内部直流バスＢ２から負荷機器Ｌに供給されている負荷電力ＷＬを計測する電力計測機能を有している。コンバータ７は、例えば、周期的に負荷電力ＷＬを計測する。コンバータ７は、負荷電力ＷＬの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0038】

蓄電装置８は、給電システム２Ａで生じた余剰電力を蓄積し、給電システム２Ａで生じた不足電力を供給するための装置である。供給電力の総和から負荷電力ＷＬの総和を引くことによって得られる差分電力が０より大きい場合には、差分電力の大きさ（電力値）に等しい余剰電力が生じる。供給電力は、内部直流バスＢ２に供給される電力である。本実施形態では、供給電力は、発電電力Ｗｒｅ、及び系統電力Ｗｓである。各蓄電装置８には、例えば、蓄電装置８の数で余剰電力を均等に分割することによって得られる電力Ｗｃが内部直流バスＢ２から供給される。差分電力が０より小さい場合には、差分電力の大きさに等しい不足電力が生じる。各蓄電装置８からは、例えば、蓄電装置８の数で不足電力を均等に分割することによって得られる電力Ｗｃが内部直流バスＢ２に放出される。

【0039】

蓄電装置８の数は、３つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。各蓄電装置８は、蓄電池８１と、ＢＭＵ（Battery Management Unit：電池管理装置）８２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３と、を含む。

【0040】

蓄電池８１は、充放電可能な装置である。蓄電池８１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３を介して内部直流バスＢ２に接続されている。蓄電池８１の例としては、リチウムイオン電池、ＮＡＳ（ナトリウム硫黄）電池、レドックスフロー電池、鉛蓄電池、及びニッケル水素電池が挙げられる。本実施形態では、複数の蓄電装置８に含まれる蓄電池８１は、互いに同種で、かつ同じ蓄電容量を有している。蓄電容量は、蓄電可能な最大の蓄電量である。複数の蓄電装置８に含まれる蓄電池８１は、互いに異なる種類の蓄電池でもよく、互いに異なる蓄電容量を有してもよい。蓄電池８１は、例えば、複数の電池セルを含む。

【0041】

ＢＭＵ８２は、蓄電池８１を管理する装置である。ＢＭＵ８２は、蓄電池８１の電池電圧Ｖｂａｔを計測する機能と、蓄電池８１の充放電電流の電流値を計測してＳＯＣ（State of charge：残容量）を演算する機能と、を有する。ＢＭＵ８２は、蓄電池８１を構成する複数の電池セルのセル電圧を計測する機能をさらに有してもよい。ＢＭＵ８２は、蓄電池８１の電池情報を電力管理装置１０に送信する。電池情報は、例えば、電池電圧Ｖｂａｔの計測値、充放電電流の電流値、蓄電池８１の温度、蓄電池８１の蓄電容量、及びＳＯＣを含む。ＢＭＵ８２は、周期的に電池情報を電力管理装置１０に送信する。

【0042】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、内部直流バスＢ２に接続されており、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２と電池電圧Ｖｂａｔとを双方向に変換可能な装置である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、蓄電池８１と内部直流バスＢ２との間に設けられている。電池電圧Ｖｂａｔは、蓄電池８１の電圧である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３としては、公知の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。

【0043】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０によって制御される。具体的には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から充電指令を受信した場合、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を電池電圧Ｖｂａｔに変換するとともに、充電電流を内部直流バスＢ２から蓄電池８１に流す。これにより、蓄電池８１が充電される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から放電指令を受信した場合、電池電圧Ｖｂａｔを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換するとともに、放電電流を蓄電池８１から内部直流バスＢ２に流す。これにより、蓄電池８１が放電される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、定電流方式で蓄電池８１を充電又は放電してもよく、定電圧方式で蓄電池８１を充電又は放電してもよい。

【0044】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、動作を停止させて消費電力を低減させるスリープ状態に移行する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、スリープ状態において充電指令又は放電指令を受信した場合には、スリープ状態から脱して、充電処理又は放電処理を実行する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、蓄電池８１に供給する充電電流及び蓄電池８１から放出される放電電流の各電流値を最大電流値以下に制限する電流制限機能を有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から最大電流値の設定指令を受信すると、充電電流及び放電電流の最大電流値を、設定指令によって指定された最大電流値に設定する。

【0045】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の目標値の設定指令を受信すると、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の目標値を、設定指令によって指定された目標値に設定する。目標値は、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の電圧値を一定にするための電圧値である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力Ｗｃが変更された場合でも、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の電圧値を目標値に維持しようとする機能を有している。

【0046】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力Ｗｃを計測する電力計測機能を有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、例えば、周期的に電力Ｗｃを計測する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力Ｗｃの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0047】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、外部直流バスＢ１と内部直流バスＢ２との間に設けられており、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１と内部バス電圧Ｖｂｕｓ２とを双方向に変換可能な装置である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９としては、公知の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。

【0048】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、電力管理装置１０によって制御される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、電力管理装置１０から外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値の設定指令を受信すると、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を、設定指令によって指定された目標値に設定する。目標値は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の電圧値を一定にするための電圧値である。

【0049】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、動作を停止させて消費電力を低減させるスリープ状態に移行する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、スリープ状態において外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の設定値の設定指令を受信した場合には、スリープ状態から脱して、送受電処理を実行する。

【0050】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と外部直流バスＢ１との間で入出力される電力を計測する電力計測機能を有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、例えば、周期的に上記電力を計測する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、上記電力の計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0051】

電力管理装置１０は、給電システム２Ａ全体を管理する装置（コントローラ）である。電力管理装置１０は、ＥＭＳ（Energy Management System）とも称される。電力管理装置１０は、電源装置５、補助電源装置６、コンバータ７、蓄電装置８、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と通信線を介して互いに通信可能に接続されている。通信線は、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。電力管理装置１０は、上位電力管理装置３と通信ネットワークＮＷを介して互いに通信可能に接続されている。電力管理装置１０は、ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４８５、ＣＡＮ、イーサネット（登録商標）、及びＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格に準拠した通信を行ってもよい。

【0052】

電力管理装置１０は、上位電力管理装置３と同様のハードウェア構成を有する。つまり、電力管理装置１０は、上位電力管理装置３と同様に、１台のコンピュータ１００（図２参照）によって構成されてもよく、クラウドコンピューティングのように複数台のコンピュータ１００によって構成されてもよい。

【0053】

電力管理装置１０は、パワーコンディショナー５２、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２、コンバータ７、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９のそれぞれに、起動指令、及び停止指令を送信する。例えば、電力管理装置１０は、コンバータ７に起動指令を送信することで、コンバータ７に負荷電圧ＶＬを供給させる。電力管理装置１０は、コンバータ７に停止指令を送信することで、コンバータ７に負荷電圧ＶＬの供給を停止させる。他のコンバータについても同様である。

【0054】

電力管理装置１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３を制御することによって蓄電池８１を充放電する充放電処理を行う。電力管理装置１０は、差分電力に応じて充放電処理を行う。電力管理装置１０は、供給電力の総和が負荷電力ＷＬの総和よりも大きい場合（差分電力が０よりも大きい場合）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に充電指令を送信し、その差分電力である余剰電力を蓄電池８１に蓄積させる。各蓄電池８１には、例えば、蓄電池８１の台数で余剰電力を均等に分割することによって得られる電力が蓄積される。電力管理装置１０は、供給電力の総和が負荷電力ＷＬの総和よりも小さい場合（差分電力が０よりも小さい場合）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に放電指令を送信し、不足電力を蓄電池８１から放出させる。例えば、蓄電池８１の台数で不足電力を均等に分割することによって得られる電力が各蓄電池８１から放出される。

【0055】

電力管理装置１０は、給電システム２Ａに蓄積されている蓄電量に基づいて、送電要求、停止要求、送電可能応答、及び送電不可応答を上位電力管理装置３に送信する。送電要求は、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ｂ）から電力融通を受けるための要求である。停止要求は、電力融通を停止するための要求である。送電可能応答は、送電要求に対し、送電可能であることを通知するための応答である。送電不可応答は、送電要求に対し、送電できないことを通知するための応答である。

【0056】

電力管理装置１０は、例えば、以下のように給電システム２Ａの蓄電量を取得する。電力管理装置１０は、各ＢＭＵ８２から電池情報を受信し、各電池情報に含まれるＳＯＣ及び蓄電容量に基づいて、給電システム２Ａ全体のＳＯＣを算出する。例えば、電力管理装置１０は、各蓄電池８１のＳＯＣと蓄電容量とから各蓄電池８１の蓄電量を算出し、すべての蓄電池８１の蓄電量の総和をすべての蓄電池８１の蓄電容量の総和によって除算することによって、給電システム２Ａ全体のＳＯＣを算出する。そして、電力管理装置１０は、給電システム２Ａ全体のＳＯＣを、給電システム２Ａの蓄電量として取得する。電力管理装置１０は、すべての蓄電池８１の蓄電量のうちの最小の蓄電量（ＳＯＣ）を、給電システム２Ａの蓄電量として取得してもよい。

【0057】

電力管理装置１０は、給電システム２Ａの蓄電量が不足している場合に、上位電力管理装置３に送電要求を送信する。電力管理装置１０は、例えば、給電システム２Ａの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１を下回る場合に、給電システム２Ａの蓄電量が不足していると判定し、上位電力管理装置３に送電要求を送信する。蓄電閾値Ｂｔｈ１は、給電システム２Ａの蓄電量が不足しており、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ｂ）から受電する必要があることを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ１は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ１は、例えば、２０％に設定される。

【0058】

電力管理装置１０は、上位電力管理装置３から送電要求を受信した場合に、給電システム２Ａの蓄電量に基づいて、送電可能か送電できないかを判定する。電力管理装置１０は、例えば、給電システム２Ａの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２を上回る場合に、送電可能であると判定し、上位電力管理装置３に送電可能応答を送信する。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、給電システム２Ａの蓄電量が余剰であり、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ｂ）に送電することが可能であることを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きい。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、例えば、７０％に設定される。一方、電力管理装置１０は、例えば、給電システム２Ａの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２以下である場合に、送電できないと判定し、上位電力管理装置３に送電不可応答を送信する。

【0059】

電力管理装置１０は、給電システム２Ａが他の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ｂ）から電力の供給を受けている場合に、給電システム２Ａの蓄電量が十分蓄積されたことに応じて、上位電力管理装置３に停止要求を送信する。電力管理装置１０は、例えば、給電システム２Ａの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ３を上回る場合に、給電システム２Ａの蓄電量が十分蓄積されたと判定し、上位電力管理装置３に停止要求を送信する。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、給電システム２Ａの蓄電量が十分蓄積されたことを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きく、蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも小さい値である。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、例えば、５０％に設定される。

【0060】

電力管理装置１０は、給電システム２Ａが他の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ｂ）に送電している場合に、給電システム２Ａの蓄電量が少なくなったことに応じて、上位電力管理装置３に停止要求を送信する。電力管理装置１０は、例えば、給電システム２Ａの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ４を下回る場合に、給電システム２Ａの蓄電量が少なくなったと判定し、上位電力管理装置３に停止要求を送信する。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、給電システム２Ａの蓄電量が減少し、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２Ｂ）にこれ以上送電できないことを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きく、蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも小さい値である。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、蓄電閾値Ｂｔｈ３と同じ値でもよいし、異なる値でもよい。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、例えば、５０％に設定される。

【0061】

次に、図４を参照しながら、上位電力管理装置３の機能構成を説明する。図４は、図１に示される上位電力管理装置の機能ブロック図である。図４に示されるように、上位電力管理装置３は、機能的には、応答部３１と、取得部３２と、更新部３３と、出力部３４と、を含む。

【0062】

応答部３１は、送電要求に応答する機能部である。応答部３１は、１つの給電システムから送電要求を受信すると、他の給電システムに送電要求を送信する。応答部３１は、送電要求に対して、送電可能応答を送信した給電システムを、送電可能な給電システムとして選定する。応答部３１は、送電要求に対して、送電要求を行っている給電システム以外のすべての給電システムから送電不可応答を受信した場合、送電要求を行っている給電システムに送電不可応答を送信する。

【0063】

取得部３２は、送電電力値及び受電電力値を取得する機能部である。送電電力値は、送電要求に応答している給電システムが送電した電力の計測値である。より具体的には、送電電力値は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９が外部直流バスＢ１に送電した電力の計測値である。受電電力値は、送電要求を行っている給電システムが受電した電力の計測値である。より具体的には、受電電力値は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９が外部直流バスＢ１を介して受電した電力の計測値である。

【0064】

更新部３３は、送電電力値及び受電電力値に基づいて、対象目標値を更新する機能部である。対象目標値は、更新対象の目標値であって、送電目標値及び受電目標値の少なくとも１つを含む。送電目標値は、送電要求に応答している給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値である。受電目標値は、送電要求を行っている給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値である。更新部３３は、送電電力値及び受電電力値に基づいて送電損失を算出し、送電損失に基づいて対象目標値を更新する。

【0065】

出力部３４は、送電要求に応答している給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９に送電目標値を設定するための設定指令、及び送電要求を行っている給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９に受電目標値を設定するための設定指令を出力する機能部である。出力部３４は、各給電システムの電力管理装置１０に設定指令を出力（送信）する。

【0066】

次に、図５及び図６を参照しながら、電力融通システム１の一連の動作を説明する。図５及び図６は、図１に示される電力融通システムの一連の動作の一例を示すシーケンス図である。ここでは、給電システム２Ａ（第１給電システム）において蓄電量の不足が生じた場合を一例として説明する。

【0067】

図５及び図６に示されるように、まず、給電システム２Ａの電力管理装置１０（以下、「電力管理装置１０Ａ」と称する場合がある。）が送電要求を上位電力管理装置３に送信する（ステップＳ１）。そして、上位電力管理装置３は、送電要求を受信すると、給電システム２Ｂ（第２給電システム）に送電要求を送信する（ステップＳ２）。そして、給電システム２Ｂの電力管理装置１０（以下、「電力管理装置１０Ｂ」と称する場合がある。）は、送電要求を受信すると、給電システム２Ｂの蓄電量を確認する（ステップＳ３）。

【0068】

具体的には、電力管理装置１０Ｂは、給電システム２Ｂの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２を上回る場合には、送電可能応答を上位電力管理装置３に送信し、給電システム２Ｂの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２以下である場合には、送電不可応答を上位電力管理装置３に送信する。ここでは、給電システム２Ｂの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２を上回っていると仮定する。したがって、電力管理装置１０Ｂは、送電可能応答を上位電力管理装置３に送信する（ステップＳ４）。

【0069】

続いて、上位電力管理装置３は、送電可能応答を受信すると、受電目標値の初期値（例えば、３５０Ｖ）を設定するための設定指令を給電システム２Ａに送信するとともに、送電目標値の初期値（例えば、４００Ｖ）を設定するための設定指令を給電システム２Ｂに送信する（ステップＳ５）。そして、電力管理装置１０Ａは、設定指令を受信すると、給電システム２Ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９（第１コンバータ）に設定指令を送信し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を受電目標値の初期値に設定させる（ステップＳ６）。同様に、電力管理装置１０Ｂは、設定指令を受信すると、給電システム２Ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９（第２コンバータ）に設定指令を送信し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を送電目標値の初期値に設定させる（ステップＳ６）。これにより、給電システム２Ｂから給電システム２Ａへの送電が開始される。

【0070】

続いて、給電システム２Ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、受電電力を計測し、計測値（受電電力値）を電力管理装置１０Ａに送信する。そして、電力管理装置１０Ａは、給電システム２Ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９から受電電力値を取得し（ステップＳ７）、受電電力値を上位電力管理装置３に送信する（ステップＳ８）。同様に、給電システム２Ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、送電電力を計測し、計測値（送電電力値）を電力管理装置１０Ｂに送信する。そして、電力管理装置１０Ｂは、給電システム２Ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９から送電電力値を取得し（ステップＳ９）、送電電力値を上位電力管理装置３に送信する（ステップＳ１０）。

【0071】

続いて、上位電力管理装置３は、送電電力値及び受電電力値を受信すると、送電損失を算出する（ステップＳ１１）。上位電力管理装置３は、例えば、送電電力値から受電電力値を減算し、その減算結果を送電損失として算出する。そして、上位電力管理装置３は、送電損失に基づいて、対象目標値を更新する（ステップＳ１２）。ここでは、対象目標値として、送電目標値及び受電目標値が更新される。目標値の更新手法については、後述する。そして、上位電力管理装置３は、更新された受電目標値を設定するための設定指令（第１設定指令）を給電システム２Ａに送信するとともに、更新された送電目標値を設定するための設定指令（第２設定指令）を給電システム２Ｂに送信する（ステップＳ１３）。

【0072】

そして、電力管理装置１０Ａは、設定指令を受信すると、給電システム２Ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９に設定指令を送信し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を更新された受電目標値に設定させる（ステップＳ１４）。同様に、電力管理装置１０Ｂは、設定指令を受信すると、給電システム２Ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９に設定指令を送信し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を更新された送電目標値に設定させる（ステップＳ１４）。以後、上位電力管理装置３が停止要求を受信するまで、ステップＳ７～ステップＳ１４が繰り返される。

【0073】

電力融通システム１が３つ以上の給電システムを含む場合も、電力融通システム１は、図５及び図６に示される一連の動作と同様に動作する。この場合、ステップＳ２において、上位電力管理装置３は、電力融通システム１に含まれる給電システムのうち、送電要求を送信した（送電要求を行っている）給電システム以外のすべての給電システムに送電要求を送信する。そして、ステップＳ５において、上位電力管理装置３は、複数の給電システムから送電可能応答を受信した場合、送電可能応答を送信したすべての給電システムに、送電目標値の初期値を設定するための設定指令を送信する。これにより、複数の給電システムが１つの給電システムに送電する構成が実現される。上位電力管理装置３は、給電システムから送電要求を受信するごとに、ステップＳ２以降の処理を繰り返すことで、１又は複数の給電システムが複数の給電システムに送電する構成が実現される。

【0074】

ステップＳ１１において、上位電力管理装置３は、送電電力値の総和から受電電力値の総和を減算することによって、送電損失を算出する。そして、ステップＳ１２において、上位電力管理装置３は、送電損失に基づいて対象目標値を更新する。したがって、１又は複数の給電システムが１又は複数の給電システムに送電する構成においても、対象目標値が更新され得る。

【0075】

次に、図７及び図８を参照しながら、上位電力管理装置３が行う電力融通制御方法の一連の処理を一般化して説明する。図７は、図１に示される上位電力管理装置が行う電力融通制御方法の一連の処理を示すフローチャートである。図８は、図７に示される目標値更新処理を詳細に示すフローチャートである。図７に示される一連の処理は、上位電力管理装置３が送電要求を受信することによって開始される。

【0076】

図７に示されるように、まず、応答部３１は、送電要求を給電システムに送信する（ステップＳ３１）。例えば、応答部３１は、電力融通システム１に含まれる給電システムのうちの、送電要求を送信した（送電要求を行っている）給電システム以外のすべての給電システムに、送電要求を送信する。そして、応答部３１は、送電要求の応答として、各給電システム（の電力管理装置１０）から送電可能応答又は送電不可応答を受信する。

【0077】

続いて、応答部３１は、電力融通システム１に送電可能な給電システムが存在するか否かを判定する（ステップＳ３２）。例えば、応答部３１は、少なくとも１つの給電システムから送電可能応答を受信した場合、電力融通システム１に送電可能な給電システムが存在すると判定する。応答部３１は、すべての給電システムから送電不可応答を受信した場合、電力融通システム１に送電可能な給電システムが存在しないと判定する。ステップＳ３２において、電力融通システム１に送電可能な給電システムが存在しないと判定された場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、応答部３１は、送電要求を行っている給電システムに送電不可応答を送信し（ステップＳ３３）、図７に示される一連の処理が終了する。

【0078】

一方、ステップＳ３２において、電力融通システム１に送電可能な給電システムが存在すると判定された場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、応答部３１は、受電目標値の初期値を設定するための設定指令を、送電要求を行っている給電システムに送信するとともに、送電目標値の初期値を設定するための設定指令を、送電可能なすべての給電システムに送信する（ステップＳ３４）。なお、送電目標値の初期値、及び受電目標値の初期値は、予め設定され、不図示のメモリに格納されている。

【0079】

そして、各給電システム（の電力管理装置１０）が設定指令を受信すると、送電要求を行っている給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が受電目標値の初期値に設定され、送電可能な給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が送電目標値の初期値に設定される。これにより、送電可能な給電システムから送電要求を行っている給電システムへの送電が開始される。つまり、給電システム間で電力融通が開始される。

【0080】

続いて、上位電力管理装置３は、目標値更新処理を行う（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の目標値更新処理では、図８に示されるように、まず、取得部３２が送電電力値及び受電電力値を取得する（ステップＳ５１）。具体的には、取得部３２は、送電を行っている給電システム（の電力管理装置１０）から送電電力値を受信し、受電を行っている給電システム（の電力管理装置１０）から受電電力値を受信する。そして、取得部３２は、送電電力値及び受電電力値を更新部３３に出力する。

【0081】

続いて、更新部３３は、送電損失を算出する（ステップＳ５２）。ステップＳ５２では、更新部３３は、送電電力値及び受電電力値を受け取ると、送電電力値及び受電電力値に基づいて、送電損失を算出する。具体的には、更新部３３は、送電電力値の総和から受電電力値の総和を減算し、その減算結果を送電損失として算出する。そして、更新部３３は、送電損失（を示す情報）を不図示のメモリに格納する（ステップＳ５３）。

【0082】

続いて、更新部３３は、送電損失が増加したか否かを判定する（ステップＳ５４）。ステップＳ５４では、更新部３３は、ステップＳ５２において算出された送電損失（今回の送電損失）と、メモリに格納されている前回の送電損失と、を比較し、送電損失が増加したか否かを判定する。更新部３３は、今回の送電損失が前回の送電損失よりも大きい場合に、送電損失が増加していると判定し（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、所定値の符号を反転する（ステップＳ５５）。所定値は、１回の目標値更新処理における対象目標値の増減量（変動量）を規定する値である。つまり、対象目標値は、１回の目標値更新処理において所定値分だけ増減する。制御電圧精度の観点から、所定値は、１Ｖ以上であってもよい。所定値は、例えば、１Ｖ～１０Ｖ程度に設定される。ここでは、所定値は、２Ｖ程度に設定される。所定値分の増減による送電損失の変化量が小さくなるにつれて、所定値は、段階的に小さくされてもよい。

【0083】

なお、対象目標値は、送電目標値及び受電目標値の少なくとも１つを含む。対象目標値が送電目標値及び受電目標値を含む場合、つまり、送電目標値及び受電目標値の両方が更新される場合には、送電目標値と受電目標値とにそれぞれ異なる所定値が用いられてもよく、同じ所定値が用いられてもよい。この場合、送電目標値の所定値の符号と受電目標値の所定値の符号とは同じである。

【0084】

一方、ステップＳ５４において、更新部３３は、今回の送電損失が前回の送電損失以下である場合に、送電損失が増加していないと判定し（ステップＳ５４：ＮＯ）、所定値の符号を維持する。

【0085】

続いて、更新部３３は、対象目標値に所定値を加算する（ステップＳ５６）。ここで、ステップＳ５４において送電損失が増加していないと判定された場合には、所定値の符号が維持されるので、対象目標値を増加させるか減少させるかは、前回の目標値更新処理と同じである。つまり、前回の目標値更新処理において対象目標値が減少された場合には、今回の目標値更新処理においても対象目標値が減少される。一方、ステップＳ５４において送電損失が増加したと判定された場合には、所定値の符号が反転されるので、対象目標値を増加させるか減少させるかは、前回の目標値更新処理と異なる。つまり、前回の目標値更新処理において対象目標値が減少された場合には、今回の目標値更新処理においては対象目標値が増加される。そして、更新部３３は、更新された対象目標値を出力部３４に出力する。

【0086】

続いて、出力部３４は、設定指令を送信する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７では、出力部３４は、更新された対象目標値を受け取ると、更新された対象目標値を設定するための設定指令を生成する。そして、出力部３４は、設定指令を、対象目標値を設定している双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を含む給電システムに送信する。例えば、対象目標値が送電目標値及び受電目標値である場合、出力部３４は、更新された受電目標値を設定するための設定指令を、受電を行っている給電システムに送信するとともに、更新された送電目標値を設定するための設定指令を、送電を行っている給電システムに送信する。そして、各給電システムが設定指令を受信すると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が、更新された対象目標値に設定される。

【0087】

以上により、ステップＳ３５の目標値更新処理が終了する。

【0088】

続いて、応答部３１は、電力融通に参加しているいずれかの給電システムから停止要求を受信したか否かを判定する（ステップＳ３６）。応答部３１が電力融通に参加しているいずれの給電システムからも停止要求を受信していない場合には（ステップＳ３６：ＮＯ）、ステップＳ３５が再び実施される。一方、応答部３１が電力融通に参加しているいずれかの給電システムから停止要求を受信した場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、応答部３１は、当該給電システムに、電力融通を停止させるための停止指令を送信する（ステップＳ３７）。そして、停止要求を送信した給電システムは、停止指令を受信すると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を停止させる。

【0089】

続いて、応答部３１は、電力融通を継続することが可能か否かを判定する（ステップＳ３８）。応答部３１は、例えば、送電を行っている給電システムと、受電を行っている給電システムとの両方が存在する場合には、電力融通を継続することが可能であると判定する。応答部３１は、送電を行っている給電システム及び受電を行っている給電システムの少なくともいずれかが存在しない場合には、電力融通を継続することができないと判定する。ステップＳ３８において、電力融通を継続することが可能であると判定された場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、ステップＳ３５が再び実施される。一方、ステップＳ３８において、電力融通を継続することができないと判定された場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、応答部３１は、電力融通に参加しているすべての給電システムに停止指令を出力し、電力融通を停止する（ステップＳ３９）。

【0090】

以上により、図７に示される一連の処理が終了する。

【0091】

次に、図９を参照しながら、コンピュータ１００を上位電力管理装置３として機能させるための電力融通制御プログラムＰＲ及び電力融通制御プログラムＰＲを記録する記録媒体ＭＤを説明する。図９は、記録媒体に記録された電力融通制御プログラムの構成を示す図である。

【0092】

図９に示されるように、電力融通制御プログラムＰＲは、メインモジュールＰ３０、応答モジュールＰ３１、取得モジュールＰ３２、更新モジュールＰ３３、及び出力モジュールＰ３４を含む。メインモジュールＰ３０は、上位電力管理装置３に係る処理を統括的に制御する部分である。応答モジュールＰ３１、取得モジュールＰ３２、更新モジュールＰ３３、及び出力モジュールＰ３４を実行することにより実現される機能はそれぞれ、上記実施形態における応答部３１、取得部３２、更新部３３、及び出力部３４の機能と同様である。

【0093】

電力融通制御プログラムＰＲは、記録媒体ＭＤに記録されている。記録媒体ＭＤは、コンピュータ読み出し可能な非一時的記録媒体（non-transitory recording medium）である。記録媒体ＭＤの例としては、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、及び半導体メモリが挙げられる。電力融通制御プログラムＰＲは、データ信号として通信ネットワークＮＷを介して提供されてもよい。

【0094】

以上説明した上位電力管理装置３、電力融通制御方法、及び電力融通制御プログラムＰＲにおいては、送電要求を行っている給電システムが受電した受電電力値と、送電要求に応答している給電システムが送電した送電電力値と、に基づいて、対象目標値が更新される。例えば、１つの給電システムから別の給電システムに外部直流バスＢ１を介して送電（電力融通）が行われている場合、給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の送電目標値及び別の給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の受電目標値が送電効率に影響を及ぼし得る。受電電力値が送電電力値よりも小さくなるほど、送電損失が大きくなるといえるので、受電電力値及び送電電力値を考慮することで、送電損失を抑えるように対象目標値を更新することができる。その結果、送電効率を改善することが可能となる。

【0095】

具体的には、更新部３３は、受電電力値及び送電電力値に基づいて送電損失を算出し、送電損失が減少するように対象目標値を更新する。この構成によれば、送電損失が小さくなるので、送電効率を改善することが可能となる。

【0096】

より具体的には、更新部３３は、対象目標値の更新を繰り返し行う。そして、前回の目標値更新処理における送電損失よりも送電損失が減少した場合には、更新部３３は、所定値の符号を維持したまま、所定値を対象目標値に加算することによって対象目標値を更新する。前回の目標値更新処理における送電損失よりも送電損失が増加した場合には、更新部３３は、所定値の符号を反転し、符号が反転された所定値を、対象目標値に加算することによって対象目標値を更新する。この構成によれば、送電損失が減少し続ける限り、対象目標値が前回の目標値更新処理と同じ方向に所定値ずつ変更される。例えば、前回の目標値更新処理において対象目標値が減少された場合には、今回の目標値更新処理においても対象目標値が減少される。一方、送電損失が増加に転じた場合には、対象目標値が前回の更新と反対方向に所定値だけ変更される。前回の目標値更新処理において対象目標値が減少された場合には、今回の目標値更新処理においては対象目標値が増加される。したがって、対象目標値の変更範囲内において、送電損失が最小となる対象目標値の極値を探索することができる。

【0097】

応答部３１は、複数の給電システムのうち、送電可能応答を送信した給電システムを、送電可能な給電システムとして選定する。送電可能応答を送信した給電システムでは、蓄電量が余剰であり、他の給電システムに送電することが可能である。このような給電システムが送電要求を行っている給電システムに送電することにより、電力融通システム１全体として、電力不足が生じる可能性を低減することができる。

【0098】

なお、本開示に係る上位電力管理装置、電力融通制御方法、及び電力融通制御プログラムは上記実施形態に限定されない。

【0099】

パワーコンディショナー５２、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２、コンバータ７、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９の少なくともいずれかは、電力計測機能を有していなくてもよい。この場合、電力管理装置１０は、電圧センサによって計測された電圧の計測値と、電流センサによって計測された電流の計測値と、から各電力の計測値を取得してもよい。

【0100】

電源装置５は、再生可能エネルギー発電装置５１に代えて、別の発電装置を備えてもよい。

【0101】

補助電源装置６は、商用電源６１に代えて発電装置を備えてもよい。発電装置の例としては、ディーゼル発電機が挙げられる。この場合、補助電源装置６の数は、１つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。補助電源装置６が商用電源６１を備えていない場合、給電システム２Ａ，２Ｂは、独立型の直流電源システムとも称される。補助電源装置６は、給電システム２Ａ，２Ｂの起動時においてのみ用いられてもよい。例えば、給電システム２Ａにおいて電力の不足が生じた際には、給電システム２Ａは、まずは給電システム２Ｂから電力の供給を受け、給電システム２Ｂから電力の供給を受けられない場合に、補助電源装置６から電力の供給を受けてもよい。

【0102】

上記実施形態では、パワーコンディショナー５２、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２、コンバータ７、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９のそれぞれは、装置内部で生成した直流電圧で動作している。この構成に代えて、給電システム２Ａ，２Ｂのそれぞれが電源ユニットを備え、電源ユニットが、内部直流バスＢ２の内部バス電圧Ｖｂｕｓ２から一定の電圧値を有する直流電圧を生成し、各装置に直流電圧（電力）を供給してもよい。

【0103】

給電システム２Ａは、再生可能エネルギー発電装置５１を含まなくてもよい。この場合、給電システム２Ａの外部に設けられた再生可能エネルギー発電装置５１が、給電システム２Ａに含まれるパワーコンディショナー５２を介して、内部直流バスＢ２に接続されてもよい。

【0104】

給電システム２Ａは、商用電源６１を含まなくてもよい。この場合、給電システム２Ａの外部に設けられた商用電源６１が、給電システム２Ａに含まれるＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介して、内部直流バスＢ２に接続されてもよい。

【0105】

上述のように、目標値更新処理において、送電目標値及び受電目標値の両方が更新されてもよく、いずれか一方のみが更新されてもよい。例えば、受電目標値が予め定められた固定値に設定され、送電目標値だけが更新されてもよい。あるいは、送電目標値が予め定められた固定値に設定され、受電目標値だけが更新されてもよい。

【0106】

対象目標値は、上記実施形態と異なる手法によって更新されてもよい。たとえば、送電目標値と受電目標値との複数の組み合わせが予め準備され、これらの組み合わせが順に用いられることによって、最小の送電損失となる組み合わせが探索されてもよい。

【符号の説明】

【0107】

１…電力融通システム、２Ａ…給電システム（第１給電システム）、２Ｂ…給電システム（第２給電システム）、３…上位電力管理装置、９…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１コンバータ、第２コンバータ）、１０，１０Ａ，１０Ｂ…電力管理装置、３１…応答部、３２…取得部、３３…更新部、３４…出力部、１００…コンピュータ、Ｂ１…外部直流バス、Ｂ２…内部直流バス（第１内部直流バス、第２内部直流バス）、ＭＤ…記録媒体、ＰＲ…電力融通制御プログラム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】