特許 7502243 インバータ、電源装置、エネルギー制御方法、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】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】インバータ、電源装置、エネルギー制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240611BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 R

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021150573

(22)【出願日】2021-09-15

(65)【公開番号】P2023043073

(43)【公開日】2023-03-28

【審査請求日】2023-03-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118876

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 順生

(72)【発明者】

【氏名】司城 徹

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１８８５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９３２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７６５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２０３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、
前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部と、
前記電力変換部の状態情報を含み、前記第１情報の真正の確認を要求する認証情報を送信する認証情報送信部と、
を備えたインバータ。

【請求項2】

前記電力系統へ出力する電圧を制御する電圧制御インバータまたは、前記電力系統へ出力する電流を制御する電流制御インバータである
請求項１に記載のインバータ。

【請求項3】

前記送信部は、特定の周期毎に前記上位制御系に対して前記第１情報を送信する
請求項１または２のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項4】

前記送信部は、前記上位制御系からの状態通知要望に基づき前記上位制御系に対して前記第１情報を送信する
請求項１～３のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項5】

前記電力変換部が実行する前記第１動作または前記第２動作を記憶する記憶部を備え、
前記記憶部に記憶された内容を切り替えることにより、前記電力変換部が実行する動作の切り替えをできる
請求項１～４のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項6】

前記記憶部の記憶された内容を切り替える切替部を備え、
前記切替部は、前記記憶部に記憶された内容を前記第１動作または前記第２動作に切り替える
請求項５に記載のインバータ。

【請求項7】

前記送信部は、前記電力変換部の状態を示す第２情報を通知する
請求項１～６のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項8】

前記送信部は、前記電力変換部の前記慣性力を定量的に把握するための慣性情報を前記上位制御系に送信する
請求項１～７のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項9】

電力を蓄電する蓄電部を備え、
前記蓄電部で放電した電力を、前記電力変換部が前記第１動作で変換する場合において、前記蓄電部が蓄電する電力が特定の蓄電量以下である場合に、前記送信部は、前記電力変換部の前記慣性力に基づく前記慣性情報と異なる前記慣性情報を送信する
請求項８に記載のインバータ。

【請求項10】

前記電力系統への送電を遮断する遮断部を備え、
前記送信部は、前記遮断部が、前記電力系統の送電を遮断し、前記電力変換部が前記第１動作で実行されている場合、前記慣性力に基づき前記電力系統へ出力していないことを前記上位制御系に通知する
請求項１～９のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項11】

前記送信部は無線または有線による通信手段により前記第１情報を送信する
請求項１～１０のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項12】

前記第１情報に基づき前記上位制御系から制御指令を受信し、前記制御指令に基づき前記電力変換部を稼働する
請求項１～１１のいずれか一項に係るインバータ。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか一項に係るインバータを備えたマイクログリッドを制御する
エネルギー制御システム。

【請求項14】

前記マイクログリッドを管理する中央指令システムを備えた
請求項１３に記載のエネルギー制御システム。

【請求項15】

再生可能エネルギーを電力に変換する発電部と、
前記発電部で発電した電力を、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記発電部で発電した電力を、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、
前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部と、
前記電力変換部の状態情報を含み、前記第１情報の真正の確認を要求する認証情報を送信する認証情報送信部と、
を含むインバータ
を備えた電源装置。

【請求項16】

擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を電力変換部において実行可能とし、
前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信し、
前記電力変換部の状態情報を含み、前記第１情報の真正の確認を要求する認証情報を送信する、
エネルギー制御方法。

【請求項17】

擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を電力変換部で実行可能なステップと、
前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信するステップと、
前記電力変換部の状態情報を含み、前記第１情報の真正の確認を要求する認証情報を送信するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、インバータ、電源装置、エネルギー制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電等の自然エネルギーを用いた発電装置は、同機発電機のように、回転を電力に変換する機構を有さない。すなわち、当該発電装置で行われる発電は、運動状態を保とうとする慣性を利用した発電ではなく、発電に関する慣性力を有していない。
近年、太陽光発電の主力化に伴い、同期発電機を使用した発電の割合が減少している。このため、電力系統全体の慣性力の低下により、電力系統が不安定となることが懸念される。
インバータに電流源的に振る舞う電流制御インバータ（Grid following inverter）、電圧源的に振る舞う電圧制御インバータ（Grid forming inverter）と呼ばれる制御方法がある。また、Grid following inverterないしはGrid forming inverterにおいて、同期発電機の動作をシミュレーションする制御方法を利用すれば、同期発電機の慣性模擬する仮想同期発電機（VSG：Virtual Synchronous Generator）制御が可能である。これにより、太陽光発電のような慣性力を有しないインバータであっても慣性力があるようにふるまい、電力系統の安定化に寄与することができるようになる。

【0003】

このようなインバータでは、慣性力の模擬の実行有無について容易に切替ができることが多い。電力系統を安定的に運用するには、電力系統を管理する上位制御系においてインバータの模擬の実行有無など、インバータによる慣性の模擬に関する情報を把握する必要がある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】J. M. Guerrero, J. Matas, L. G. de Vicuna, M. Castilla, J. Miret, “Wireless-Control Strategy for Parallel Operation of Distributed-Generation Inverters,” in IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 5, October 2006, pp 1461-1470

【文献】野呂康宏,エネルギーで構成される電力システムを可能とするインバータ制御の提案, Vol.138, No.11 pp854-861, 論文誌B, 2018

【文献】Egon Ortjohann, Arturo Arias, Danny Morton, Alaa Mohd, Nedzad Hamsic, Osama Omari, “Grid-Forming Three-Phase Inverters for Unbalanced Loads in Hybrid Power Systems,” 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conference, 7-12 May 2006

【文献】Grid-Forming Inverters: Are They the Key for High Renewable Penetration?, IEEE Power and Energy Magazine ( Volume: 17, Issue: 6, Nov.-Dec. 2019)

【文献】崎元謙一(2015).インバータ連系形分散電源に適用する仮想同期発電機制御に関する研究, 大阪大学大学院工学研究科博士論文

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本実施形態は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、電力系統を管理する上位制御系において、インバータによる模擬した慣性の情報を把握することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態のインバータは、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電圧を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電圧を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部とを備える。

【0007】

本実施形態の電源装置は、再生可能エネルギーを電力に変換する発電部と、前記発電部で発電した電力を、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記発電部で発電した電力を、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部と、を含むインバータを備える。

【0008】

本実施形態のエネルギー制御方法は、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能とし、前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する。

【0009】

本実施形態のコンピュータプログラムは、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換ステップと、前記電力変換ステップが前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信ステップとをコンピュータに実行させる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る電力システムの全体構成図。

【図2】本実施形態に係る制御部のブロック図。

【図3】本実施形態に係るインバータが周期的に上位制御系に慣性力の有無を通知する動作例を概略的に示すフローチャート。

【図4】本実施形態に係るインバータが上位制御系にインバータの状態を通知する動作例を概略的に示すフローチャート。

【図5】本実施形態に係るインバータの動作を切替部で切り替えた動作例を概略的に示すフローチャート。

【図6】本実施形態に係るインバータの状態を切替部で切り替えた動作例を概略的に示すフローチャート。

【図7】本実施形態に係るインバータが上位制御系からの指令で動作を切り替える動作例を概略的に示すフローチャート。

【図8】本実施形態に係るインバータが上位制御系からの指令で状態を切り替える動作例を概略的に示すフローチャート。

【図9】本実施形態に係る電力システムの変形例の全体構成図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本開示の実施形態に係る電力システム１０００に係る全体構成を示す。
電力系統１１は、開閉器１２を介して、電源装置であるインバータ１１Ａ、需要家装置１３、同期発電装置１４と接続されている。インバータ１１Ａには、太陽光発電装置２１Ａが接続されている。
電力系統１１のうち、インバータ１１Ａ、需要家装置１３、同期発電装置１４が接続された部分系統はマイクログリッド１１Ｍである。マイクログリッド１１Ｍは電力系統１１の一部である。

【0012】

インバータ１１Ａは、太陽光発電装置２１Ａから供給される直流電力を直流電力または、交流電力に変換することで、需要家装置１３で用いる電力を生成及び出力する電子装置である。インバータ１１Ａのことを、電力変換装置又はＰＣＳ（Power Conditioning System）とも呼ぶ。
インバータ１１Ａは、太陽光発電装置２１Ａから供給された電力を電力系統１１へ出力する電流を制御する電流制御インバータ（Grid following inverter）ないしは電力系統１１へ出力する電圧を制御する電圧制御インバータ（Grid forming inverter）として機能する。また、インバータ１１Ａは、太陽光発電装置２１Ａから供給された電力を電力系統１１へ出力する電流を制御する電流制御インバータとしても機能する。インバータ１１Ａは、後述する制御部３００でインバータ自身の状態を電圧制御インバータまたは、電流制御インバータに切り替えることができる。
需要家装置１３は、家庭、学校、工場、事業者などで電力を消費する負荷装置、あるいは、電力系統１１における余剰電力を蓄電する蓄電装置などである。需要家装置１３は図では１つのみ示されるが、複数の需要家装置１３が存在してよい。

【0013】

開閉器１２は、インバータ１１Ａから電力系統１１への送電を遮断する遮断部である。
電力系統１１に事故等の異常が発生した場合や、作業時又は火災などの緊急時には、開閉器１２が開放される。停電の場合や、開閉器１２が開放されているとき、マイクログリッド１１Ｍは電力系統１１から電気的に分離（遮断）され、電力供給がない状態である。このとき、マイクログリッド１１Ｍは、発電装置及び蓄電装置による再生可能エネルギーを用いて独立して動作可能な分散電源システムとして機能する。

【0014】

通常時、例えば、電力系統１１に事故等の異常がない場合は、開閉器１２は閉じている。開閉器１２が閉じた状態では、太陽光発電装置２１Ａに接続されたインバータ１１Ａを介して電力系統１１に電力が供給されている。供給された電力は需要家装置１３に供給される。電力系統１１に事故等の異常が発生した場合などは、開閉器１２が開放され、インバータ１１Ａは、電力系統１１から遮断されたマイクログリッド１１Ｍに接続された状態となる。

【0015】

同期発電装置１４は交流電力を生成し、電力系統１１又はマイクログリッド１１Ｍに提供する交流発電機である。同期発電装置１４は、非常用発電機、常用発電機又はこれらの両方を含む。非常用発電機は、一例として非常用ディーゼル発電機である。非常用ディーゼル発電機は、通常時は非運行であり、電力系統１１に異常等が発生し、電力系統１１から遮断された場合に、作業員からの指示により、運行を開始する。

【0016】

作業員からの指示は同期発電装置１４に設けられたボタン等のスイッチにより行ってもよい。あるいは、作業員からの指示は、作業員が使用可能な端末から、コントロールセンターの監視員が使用可能な端末から無線又は有線により指示信号を送信することで行ってもよい。作業員の操作可能な端末は、例えばメンテナス用のタブレット端末である。監視員の操作可能な端末は、例えば、マイクログリッド１１Ｍをオンライン又はオフラインで監視するサーバなどである。

【0017】

同期発電装置１４を設けない構成も可能である。非常用および常用として同期発電機を使用する場合は、発電機の調速機（ガバナ）をアイソクロナス特性のものとドループ特性のものを切り替えて使用する場合もある。アイソクロナス特性の場合は、接続される負荷に係わらず、発電機の回転速度が一定になるように制御される。ドループ特性は、接続される負荷の大きさによって発電機の回転速度が変化し、他の同期発電機と負荷変動などへの負荷分担を行う。系統連系する常用時はドループ特性、非常時などにオフグリッドで使う場合は、アイソクロナス特性に切り替えて使用する場合がある。

【0018】

マイクログリッド１１Ｍは、上位制御系２００から制御指令を受け取り、上位制御系２００からの制御指令に基づき、電力系統ならびにマイクログリッド１１Ｍの電力制御を行う。すなわち電力系統ならびにマイクログリッド１１Ｍの電力制御が遠隔操作で行われる。制御指令の具体例として、周波数指令値，有効電力指令値，電圧指令値又は無効電力指令値がある。制御指令は、これらの指令値の全部又は一部を含むことができる。

【0019】

上位制御系２００は、複数の階層構造を有しており、例えば、中央給電指令室２０１（中央指令システム）、ＥＭＳ２０２（第２エネルギーマネジメントシステム）、及びμＥＭＳ２０３（第１エネルギーマネジメントシステム）を備える。中央給電指令室２０１（中央指令システム）は、最上位の制御系統である。ＥＭＳ２０２（第２エネルギーマネジメントシステム）は、中央給電指令室２０１からの指令を受け、μＥＭＳ２０３を制御する（μＥＭＳ２０３に指令を出す）。μＥＭＳ２０３はＥＭＳ２０２からの指令を受け、インバータ１１Ａを制御する。

【0020】

電力系統１１が通常稼働時、電力系統１１から送電網１１００を経由して電力が送電される。送電された電力は、トランス４００ｂを介して電圧が変換された後、配電網７００を経由して、マイクログリッド１１Ｍに供給される。

【0021】

インバータ１１Ａはトランス４００ａを介してマイクログリッド１１Ｍに接続されている。インバータ１１Ａは、制御部３００、電圧センサ１１２、電流センサ１１３などの計測部、電力変換部１１４を備える。制御部３００は、電圧センサ１１２、電流センサ１１３、電力変換部１１４に接続されている。電圧センサ１１２は、マイクログリッド１１Ｍの電圧（インバータ出力端の電圧）を検出し、検出した電圧を示す情報を制御部３００に出力する。電流センサ１１３は、マイクログリッド１１Ｍの電流（インバータ出力端の電流）を検出し、検出した電流を示す情報を制御部３００に出力する。

【0022】

電力変換部１１４は、直流－直流コンバータ（DC/DCコンバータ）および直流－交流流インバータ（DC/ACインバータ）である。これにより、電力変換部１１４は、太陽光発電装置２１Ａからの直流を交流に変更する機能および、変換された交流電力をマイクログリッド１１Ｍ又は電力系統１１に出力する機能を有する。
電力変換部１１４は、電力系統１１への出力に擬似的な慣性力を与える慣性動作（第１動作）または、擬似的な慣性力を与えない非慣性動作（第２動作）を実行することができる。
例えば、インバータ１１Ａの動作が、電圧制御インバータの状態で擬似的な慣性力を与える慣性動作である場合、通常、インバータ１１Ａは、太陽光発電装置２１Ａからの出力を、電圧センサ１１２でモニタした電力系統１１に適した電圧に変換する。しかし、電力系統１１の電力需要が増大などの変化が発生した場合、インバータ１１Ａは、有効電力、無効電力を出力することで出力電圧を自動的に変動させる。これにより、電力系統１１の周波数などの動揺を抑制する応答を示すことで、電力系統１１を安定させる。

【0023】

いずれの動作であっても、後述する制御部３００で動作を切り替えることができる。
電力変換部１１４は、制御部３００の元、自装置の単独運転検出用信号として無効電力ないしは有効電力ないしは無効電力および有効電力を出力可能に構成されてもよい。

【0024】

電力変換部１１４で変換された電力は、トランス４００ａにより適切な電圧に変換されて、需要家装置１３等に出力される。需要家装置１３に出力された電力はトランス４００ｃにより適切な電圧に変換され、需要家装置１３に供給される。なお、逆潮流が許容される場合は、出力された電力が配電網７００、トランス４００ｂ、送電網１１００を介して電力系統１１に送電される場合もある。

【0025】

図２は、本開示の実施形態に係る制御部３００に係る構成を示す。
制御部３００は、μＥＭＳ２０３からの制御指令を受信し、受信した制御指令を実行することで、インバータ１１Ａ、開閉器１２を制御する。制御部３００は、制御指令を受信する受信部としても機能する。制御部３００は、認証システム２０００へ認証情報を送信する送信部としても機能する。

【0026】

制御部３００は、記憶部３１０と、演算部３２０と、送信部３３０と、認証情報送信部３４０とを含む。
記憶部３１０は、インバータ１１Ａの動作、状態を記憶する半導体である。
記憶部３１０は、電力系統１１に対して擬似的な慣性力を与える慣性動作または、擬似的な慣性力を与えない非慣性動作と電圧制御インバータまたは、電流制御インバータのいずれかの組み合わせでインバータ１１Ａが動作するかを記憶する。例えば、インバータ１１Ａは、電圧制御インバータであり、電力系統１１に対して慣性動作で稼働することを記憶する。本実施形態では、記憶部３１０に記憶される内容は、インバータ１１Ａのファームウェアの情報として記憶される。記憶部３１０は、記憶したインバータ１１Ａの動作、状態を演算部３２０に送信する。

【0027】

記憶部３１０は、制御部３００に接続された操作部１５によってファームウェアの内容の書き換えをすることができる。
操作部１５は、インバータ１１Ａと一体化した、作業員からの指示を入力する端末である。操作部１５は、作業員の操作可能な端末、又はコントロールセンターの監視員の操作可能な端末でもよい。
操作部１５は、インバータ１１Ａの起動時に、インバータ１１Ａの動作、状態を選択し、ファームウェアの内容を書き換えることで記憶部３１０の情報を書き換えることができる。

【0028】

演算部３２０は、μＥＭＳ２０３から受信した制御指令を実行するために演算し、演算結果を送信することで、インバータ１１Ａを制御する。
例えば、演算部３２０は、記憶部３１０が記憶した情報に基づき、電力変換部１１４の動作、状態を演算する。また、演算部３２０は、上位制御系から指令に基づき開閉器１２の開閉をする。演算部３２０は、送信部３３０、認証情報送信部３４０へ情報を送信する。演算部３２０は、記憶部３１０の情報以外にも演算した情報を送信部３３０、認証情報送信部３４０に送信する。例えば、電圧制御インバータの慣性動作に基づく慣性力を定量的に把握するための情報である慣性定数などの情報を送信する。

【0029】

演算部３２０は、開閉器１２と接続しており、演算した結果に基づき開閉器１２の開閉を制御する。これにより、電力変換部１１４の稼働にかかわらず、電力系統１１への送電の遮断を制御できる。

【0030】

送信部３３０は、インバータ１１Ａの動作（第１情報）、状態（第２情報）について上位制御系に送信する。送信部３３０は、通信ネットワークにより上位制御系の一つであるμＥＭＳ２０３と通信可能に接続されている。通信ネットワークは、無線ＬＡＮ、モバイルネットワーク又はブルートゥース等の無線通信ネットワークでも、専用線、イーサネット又はシリアル通信ケーブル等の有線通信ネットワークでもよい。

【0031】

μＥＭＳ２０３は、更に上位の制御系であるＥＭＳ２０２にインバータ１１Ａの動作、状態を送信する。ＥＭＳ２０２は、同様に更に上位の制御系である中央給電指令室２０１に対して通知された情報を送信する。
送信部３３０は、μＥＭＳ２０３、ＥＭＳ２０２を介さずに直接中央給電指令室２０１に対して通知をしてもよい。

【0032】

いずれの場合であっても、インバータ１１Ａの動作、状態は、最終的に最上位制御系である中央給電指令室２０１に対して送信される。中央給電指令室２０１は、インバータ１１Ａが、慣性動作で稼働するかを把握することができる。

【0033】

送信部３３０は、特定の周期毎、例えば、１分毎や１時間毎にμＥＭＳ２０３に対してインバータ１１Ａの動作、状態を送信してもよい。また、μＥＭＳ２０３からの状態通知要望を受信した場合に、それに基づきインバータ１１Ａの動作、状態を送信してもよい。

【0034】

送信部３３０は、通知するインバータ１１Ａの動作、状態以外の情報を送信してもよい。例えば、電力システム１０００の開閉器１２が開放されていることを送信してもよい。例えば、開閉器１２が開放され、インバータ１１Ａと電力系統１１が遮断されている場合、
インバータ１１Ａは、慣性動作で稼働していても電力系統１１に出力できない。この場合、インバータ１１Ａが、慣性動作を行っている場合であっても、送信部３３０は、電力系統１１に擬似的な慣性力に基づき出力することができないことを上位制御系に送信してもよい。

【0035】

例えば、送信部３３０は、電力変換部１１４が慣性動作で模擬する慣性力を定量的に把握するための慣性定数などの慣性情報を送信してもよい。

【0036】

認証情報送信部３４０は、送信部３３０が上位制御系に対して通知したインバータ１１Ａの情報の真正の確認を要求する認証情報を認証システム２０００に送信する。

【0037】

電力変換部１１４の動作に基づきインバータ１１Ａが模擬する慣性力は、ファームウェアの内容を変更することで有無を変更することができる。
インバータ１１Ａが模擬する慣性力を実際に計測するには、例えば、100ms以下のサンプリング周期が必要である。このため、マイクログリッド１１Ｍや、電力系統１１に搭載されたスマートメータによりインバータ１１Ａが模擬する慣性力を常時監視することは容易でない。これにより、実際には電力系統１１に対して慣性力を提供していないにもかかわらず、サンプリング周期をごまかすなどで、上位制御系に対してインバータ１１Ａが慣性力を模擬しているように偽装することができる。

【0038】

電力系統１１は、中央給電指令室２０１が把握している電力系統１１の当該慣性力と実際の電力系統１１の当該慣性力との間に差が生じ、電力系統１１が不安定となる。

【0039】

中央給電指令室２０１が、電力系統１１の安定化に貢献する慣性力を提供しているインバータに対してインセンティブを提供している場合、慣性力の提供を偽装しているインバータに対してフリーライドを許すこととなる。

【0040】

制御部３００の認証情報送信部３４０は、認証システム２０００を通信可能に接続する。認証情報送信部３４０は、電力変換部１１４が動作する慣性動作または非慣性動作のいずれかを行っているかを示す情報の真正の確認を要求する認証情報を認証システム２０００に送信する。

【0041】

認証システム２０００は、認証情報からブロックチェーンに基づく認証をし、認証結果を認証情報により返信してもよい。これにより認証情報送信部３４０が送信した電力変換部１１４の動作に係る情報は真正を確認される。
当該認証情報は、例えば、当該インバータの状態から作成した数字の羅列や、インバータの状態をそのまま記載した平文、チェックデジットであってもよい。
このような認証を得て電力系統１１に貢献したインバータであると認証する。認証システム２０００により真正が確認されたインバータ１１Ａに対してインセンティブが支払われる。

【0042】

図３は、本実施形態に係るインバータ１１Ａが周期的に上位制御系に状態を通知する動作例を概略的に示すフローチャートである。
最初に、インバータ１１Ａの制御部３００の演算部３２０は、インバータ１１Ａの動作が慣性動作であるかもしくは非慣性動作であるかを判定する（Ｓ１００１）。慣性動作の場合は、Ｓ１００２に進み、非慣性動作の場合は、Ｓ１００３に進む。

【0043】

慣性動作の場合、演算部３２０は、送信部３３０にインバータ１１Ａの動作が慣性動作であることを送信する。送信部３３０は、インバータ１１Ａが電力系統１１に対して擬似的な慣性力に基づき電力を出力することを上位制御系に通知する（Ｓ１００２）。非慣性動作の場合、演算部３２０は、送信部３３０にインバータの動作が非慣性動作であることを送信する。送信部３３０は、インバータ１１Ａが電力系統１１に対して擬似的な慣性力に基づき電力を出力しないことを上位制御系に通知する（Ｓ１００３）。

【0044】

次に、演算部３２０は、インバータ１１Ａに終了処理がされたか判定する（Ｓ１００４）。終了処理がされた場合は、当該処理は終了し、されていない場合は、Ｓ１００１まで戻る。これにより、終了処理がされるまで、インバータ１１Ａは、周期的に上位制御系に対してインバータの状態を送信する。

【0045】

図４は、本実施形態に係るインバータ１１Ａが上位制御系にインバータの状態を通知する動作例を概略的に示すフローチャートである。
最初に、インバータ１１Ａの制御部３００の演算部３２０は、インバータ１１Ａの状態が、電圧制御インバータもしくは電流制御インバータかを判定する（Ｓ１１０１）。電圧制御インバータの場合は、Ｓ１１０２に進み、電流制御インバータの場合は、Ｓ１１０３に進む。

【0046】

電圧制御インバータの場合、演算部３２０は、送信部３３０にインバータの状態が電圧制御インバータであることを送信する。送信部３３０は、インバータ１１Ａの状態が電圧制御インバータであることを上位制御系に通知する（Ｓ１１０２）。電流制御インバータの場合、演算部３２０は、送信部３３０にインバータの状態が電流制御インバータであることを送信する。送信部３３０は、インバータ１１Ａの状態が電流制御インバータであることを上位制御系に通知する（Ｓ１１０３）。

【0047】

次に、演算部３２０は、インバータ１１Ａに終了処理がされたか判定する（Ｓ１１０４）。終了処理がされた場合は、当該処理は終了し、されていない場合は、Ｓ１１０１まで戻る。これにより、終了処理がされるまで、インバータ１１Ａは、周期的に上位制御系に対してインバータの状態を通知する。

【0048】

図５は、本実施形態に係るインバータ１１Ａの動作を操作部１５で切り替えた動作例を概略的に示すフローチャートである。
最初に、インバータ１１Ａの切替部である操作部１５でインバータ１１Ａの動作を切り替える（Ｓ１２０１）。制御部３００の演算部３２０は、操作部１５がインバータ１１Ａの動作を慣性動作に切り替えたか、非慣性動作に切り替えたかを判定する（Ｓ１２０２）。慣性動作に切り替えた場合は、Ｓ１２０３に進み、非慣性動作に切り替えた場合は、Ｓ１２０６に進む。

【0049】

次に、慣性動作に切り替えた場合について説明する。インバータ１１Ａの演算部３２０は、インバータ１１Ａの動作が慣性動作であるかもしくは非慣性動作であるかを判定する（Ｓ１２０３）。慣性動作の場合は、Ｓ１２０４に進み、非慣性動作の場合は、Ｓ１２０５に進む。

【0050】

慣性動作の場合、演算部３２０は、インバータの動作を切り替える必要がないため、そのままの動作を維持する（Ｓ１２０４）。非慣性動作の場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容が非慣性動作から慣性動作に書き換えられたことを確認し、インバータ１１Ａを慣性動作に切り替える（Ｓ１２０５）。

【0051】

制御部３００は、インバータ１１Ａの現在の動作を表示する。次に、送信部３３０は、インバータ１１Ａの動作を上位制御系に通知する（Ｓ１２０６）。

【0052】

非慣性動作に切り替えた場合も同様に、インバータ１１Ａの制御部３００の演算部３２０は、インバータ１１Ａの動作が慣性動作であるかもしくは非慣性動作かを判定する（Ｓ１２０７）。慣性動作の場合は、Ｓ１２０８に進み、非慣性動作の場合は、Ｓ１２０９に進む。

【0053】

慣性動作の場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容が慣性動作から非慣性動作に書き換えられたことを確認し、インバータ１１Ａを非慣性動作に切り替える（Ｓ１２０８）。非慣性動作の場合、演算部３２０は、インバータの動作を切り替える必要がないため、そのままの動作を維持する（Ｓ１２０９）。

【0054】

図６は、本実施形態に係るインバータ１１Ａの状態を操作部１５で切り替えた動作例を概略的に示すフローチャートである。
最初に、インバータ１１Ａの切替部である操作部１５でインバータ１１Ａの状態を切り替える（Ｓ１３０１）。制御部３００の演算部３２０は、操作部１５がインバータの状態を電圧制御インバータに切り替えたか、電流制御インバータに切り替えたかを判定する（Ｓ１３０２）。電圧制御インバータに切り替えた場合は、Ｓ１３０３に進み、電流制御インバータに切り替えた場合は、Ｓ１３０７に進む。

【0055】

次に、電圧制御インバータに切り替えた場合について説明する。インバータ１１Ａの制御部３００の演算部３２０は、インバータ１１Ａの状態が電圧制御インバータもしくは電流制御インバータかを判定する（Ｓ１３０３）。電圧制御インバータの場合は、Ｓ１３０４に進み、電流制御インバータの場合は、Ｓ１３０５に進む。

【0056】

電圧制御インバータの場合、演算部３２０は、インバータの状態を切り替える必要がないため、そのままの状態を維持する（Ｓ１３０４）。電流制御インバータの場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容が電流制御インバータから電圧制御インバータに書き換えられたことを確認し、インバータ１１Ａを電圧制御インバータに切り替える（Ｓ１３０５）。電流制御インバータから電圧制御インバータに切り替えるときは、同期化力が発生し、定格を超える電流がインバータに流れる可能性があるため、系統電圧とインバータ出力電圧の振幅、周波数、位相のうち全部ないしは一部をそろえてから投入する同期投入してもよい。

【0057】

制御部３００は、インバータ１１Ａの現在の状態を表示する。次に、送信部３３０は、インバータ１１Ａの状態を上位制御系に通知する（Ｓ１３０６）。

【0058】

電流制御インバータに切り替えた場合も同様に、インバータ１１Ａの制御部３００の演算部３２０は、インバータ１１Ａの状態を電圧制御インバータもしくは電流制御インバータかを判定する（Ｓ１３０７）。電圧制御インバータの場合は、Ｓ１３０８に進み、電流制御インバータの場合は、Ｓ１３０９に進む。

【0059】

電圧制御インバータの場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容が電圧制御インバータから電流制御インバータに書き換えられたことを確認し、インバータ１１Ａを電流制御インバータに切り替える（Ｓ１３０８）。電流制御インバータの場合、演算部３２０は、インバータの状態を切り替える必要がないため、そのままの状態を維持する（Ｓ１３０９）。

【0060】

図７は、本実施形態に係るインバータ１１Ａが上位制御系からの指令で動作を切り替える動作例を概略的に示すフローチャートである。
最初に、制御部３００は、上位制御系からインバータ１１Ａの動作を切り替える慣性力切替指令を受信する（Ｓ１４０１）。制御部３００の演算部３２０は、慣性力切替指令が慣性動作に切り替える指令か、非慣性動作に切り替える指令かを判定する（Ｓ１４０２）。慣性動作の場合は、Ｓ１４０３に進み、非慣性動作の場合は、Ｓ１４０７に進む。

【0061】

次に、慣性動作に切り替える慣性力切替指令を受信した場合について説明する。インバータ１１Ａの演算部３２０は、インバータ１１Ａの動作が慣性動作であるかもしくは非慣性動作であるかを判定する（Ｓ１４０３）。慣性動作の場合は、Ｓ１４０４に進み、非慣性動作の場合は、Ｓ１４０５に進む。

【0062】

慣性動作の場合、演算部３２０は、インバータの動作を切り替える必要がないため、そのままの動作を維持する（Ｓ１４０４）。非慣性動作の場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容を非慣性動作から慣性動作に書き換え、インバータ１１Ａの動作を第１状態に切り替える（Ｓ１４０５）。

【0063】

次に、送信部３３０は、インバータ１１Ａの動作を上位制御系に通知する（Ｓ１４０６）。

【0064】

次に、非慣性動作に切り替える慣性力切替指令を受信した場合について説明する。インバータ１１Ａの演算部３２０は、インバータ１１Ａの動作が慣性動作であるかもしくは非慣性動作であるかを判定する（Ｓ１４０７）。慣性動作の場合は、Ｓ１４０８に進み、非慣性動作の場合は、Ｓ１４０９に進む。

【0065】

慣性動作の場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容を慣性動作から非慣性動作に書き換え、インバータ１１Ａを非慣性動作に切り替える（Ｓ１４０８）。
非慣性動作の場合、演算部３２０は、インバータの動作を切り替える必要がないため、そのままの動作を維持する（Ｓ１４０９）。

【0066】

図８は、本実施形態に係るインバータ１１Ａが上位制御系からの指令で状態を切り替える動作例を概略的に示すフローチャートである。
最初に、制御部３００は、上位制御系からインバータ１１Ａの状態を切り替えるインバータ制御切替指令を受信する（Ｓ１５０１）。制御部３００の演算部３２０は、慣性力切替指令が電圧制御インバータに切り替える指令か、電流制御インバータに切り替える指令かを判定する（Ｓ１５０２）。電圧制御インバータの場合は、Ｓ１５０３に進み、電流制御インバータの場合は、Ｓ１５０３に進む。

【0067】

次に、電圧制御インバータに切り替えるインバータ制御切替指令を受信した場合について説明する。インバータ１１Ａの演算部３２０は、インバータ１１Ａの状態が電圧制御インバータであるかもしくは電流制御インバータであるかを判定する（Ｓ１５０３）。電圧制御インバータの場合は、Ｓ１５０４に進み、電流制御インバータの場合は、Ｓ１５０５に進む。

【0068】

電圧制御インバータの場合、演算部３２０は、インバータの状態を切り替える必要がないため、そのままの状態を維持する（Ｓ１５０４）。電流制御インバータの場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容を電流制御インバータから電圧制御インバータに書き換え、インバータ１１Ａを電圧制御インバータに切り替える（Ｓ１５０５）。

【0069】

次に、送信部３３０は、インバータ１１Ａの状態を上位制御系に通知する（Ｓ１５０６）。

【0070】

次に、電流制御インバータに切り替えるインバータ制御切替指令を受信した場合について説明する。インバータ１１Ａの演算部３２０は、インバータ１１Ａの状態が電圧制御インバータであるかもしくは電流制御インバータであるかを判定する（Ｓ１５０７）。電流制御インバータの場合は、Ｓ１５０８に進み、電圧制御インバータの場合は、Ｓ１５０９に進む。

【0071】

電流制御インバータの場合、演算部３２０は、インバータの状態を切り替える必要がないため、そのままの状態を維持する（Ｓ１５０８）。
電圧制御インバータの場合、演算部３２０は、記憶部３１０のファームウェアの内容を電圧制御インバータから電流制御インバータに書き換え、インバータ１１Ａを電流制御インバータに切り替える（Ｓ１５０９）。

【0072】

以上、本実施形態によれば、インバータ１１Ａは、慣性の模擬に関する情報を上位制御系に対して通知する。
これにより、中央給電指令室２０１等上位制御系は、電力系統１１に対して与えられる慣性力について実態を把握することができる。すなわち、インバータ１１Ａなどに対して適切な制御をすることで電力系統１１全体を安定化することができる。

【0073】

（変形例１）
図９は、本実施形態に係る電力システム１０００の変形例の全体構成図を示す。
インバータ１１Ａは、電力供給する充放電可能な２次電池である蓄電池２２Ａを備える。
蓄電池２２Ａは、必要に応じて充放電する。例えば、電力系統１１の電力需要が少なく余裕がある場合に、蓄電池２２Ａは、電力系統１１より電力を充電することで蓄電する。
蓄電池２２Ａは、電力系統１１の電力需要が増大した場合に、蓄電した電力を放電し、電力変換部１１４を介して電力系統１１に電力を供給する。

【0074】

蓄電池２２Ａの蓄電量は限りがある。電力変換部１１４が慣性動作であっても、蓄電池２２Ａが蓄電する電力が特定の蓄電量以下である場合、インバータ１１Ａは、電力系統１１に対して模擬した慣性力を提供することができない。
送信部３３０は、上位制御系に対して、インバータ１１Ａの動作に基づく慣性情報とは異なる実際の慣性力の提供の情報を送信する。
これにより、インバータ１１Ａの動作にかかわらず、実際にインバータ１１Ａが電力系統１１に対して慣性力を提供できるかを送信する。インバータ１１Ａは、機器の動作にかかわらず、電力系統１１に対して実際に慣性力を提供できるかどうかを優先して情報を送信することができる。

【0075】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0076】

１１ 電力系統
１１Ｍ マイクログリッド
１２ 開閉器
１３ 需要家装置
１４ 同期発電装置（非常用発電機、常用発電機）
１５ 操作部
１１Ａ インバータ（電子装置）
２１Ａ 太陽光発電装置（電力供給装置）
２２Ａ 蓄電池
１１２ 電圧センサ
１１３ 電流センサ
１１４ 電力変換部
２００ 上位制御系
２０１ 中央給電指令室
２０２ ＥＭＳ
２０３ μＥＭＳ
３００ 制御部
３１０ 記憶部
３２０ 演算部
３３０ 送信部
３４０ 認証情報送信部
４００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ トランス
７００ 配電網
１０００ 電力システム
１１００ 送電網
２０００ 認証システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】