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Title:
POWER SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/117392
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEMS] To provide a power system constituted by interconnecting a plurality of power consumers through a power demand control apparatus and capable not only of self-sustaining operation without relying upon conventional power system but also of coexisting with conventional power system. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A plurality of power consumers each equipped with a power generation apparatus (101), a power storage apparatus (102) and a plurality of loads (103), and a power demand control apparatus (104) are interconnected through a power demand line (W). A power demand control apparatus (51) makes a decision whether power deficiency or surplus power occurs in a power consumer (11) equipped with the power demand control apparatus (51) based on data about the total electric energy, maximum power demand, and total power demand of each power consumer in tomorrow predicted by a neural network and controls the operation to receive power from other power consumer (12-15) equipped with a power generation apparatus (101, 151) and/or a power storage apparatus (102, 152) if power deficiency occurs in the power consumer (11), and to deliver power to other power consumer (12-15) if surplus power is generated in the power consumer (11).

Inventors:
NAGATA SATOSHI (JP)
TANAKA AKIO (JP)
Application Number:
JP2007/056193
Publication Date:
October 02, 2008
Filing Date:
March 26, 2007
Export Citation:
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Assignee:
VPEC INC (JP)
NAGATA SATOSHI (JP)
TANAKA AKIO (JP)
International Classes:
H02J3/46; H02J3/00; H02J3/32; H02J13/00
Domestic Patent References:
WO2004073136A12004-08-26
Foreign References:
JPH04372046A1992-12-25
JPH10281612A1998-10-23
JPH11275762A1999-10-08
JPH0772904A1995-03-17
JP2000179911A2000-06-30
JPH06327146A1994-11-25
JP2004015882A2004-01-15
Other References:
See also references of EP 2136450A4
Attorney, Agent or Firm:
HIGUCHI, Morinosuke et al. (13-1 Toranomon 5-chom, Minato-ku Tokyo 01, JP)
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Claims:
 1つまたは複数の発電機器、1つまたは複数の蓄電機器および1つまたは複数の電力消費機器と、電力需給制御機器とを備えた電力需給家の複数が相互接続されてなる電力システムにおいて、
 前記の各電力需給制御機器は、当該電力需給制御機器が備えられた各電力需給家において電力不足が生じるか否か、または電力余剰が生じるか否かを判断し、当該電力需給家において電力不足が生じる場合には、前記発電機器および/または前記蓄電機器を備えた他の電力需給家から電力を受け取り、当該電力需給家において電力余剰が生じる場合には、他の電力需給家に電力を渡す制御をする、
 各電力需給家間での電力の受け渡しにおいては、各電力需給家における複数の発電機器を制御する、
 前記制御は、コンピュータに、ニューラルネットワーク用のパターン分類モデルを形成する、
 少なくとも過去の実績データ,翌日の天気予報,カレンダー情報,当日の理論快晴時日射量に基づいて、翌日の総発電量,最大電力需要,総電力需要を予測する、
 ニューラルネットワーク再学習のため少なくとも当日を含む過去一定期間の前記予測項目と天気,カレンダー情報,理論日射量の実績データを収集する、
 前記予測データと当日の実績データに基づき誤差逆伝搬法による再学習を行う、
 更新したニューラルネットワークで、翌日の総発電量,最大電力需要量,総電力需要量を予測する、
ことに基づいて自動的又は手動的に制御する、
ことを特徴とする電力システム。
 各電力需給家は、ニューラルネットワークにより予測した各電力需給家ごとの総発電量,最大電力需要量,総電力需要量に基づいて各電力需給家間において過不足電力の融通受け渡しをするとき、その電力量とタイミングに関する情報を、夫々の電力需給制御機器間において情報交換する請求項1の電力システム。
 各電力需給家における冷蔵庫やエアコン等の消費電力が大きいか起動電力が大きい電気機器に、当該電気機器を所定時間運転できるバッテリなどの蓄電機器を搭載した請求項1又は2の電力システム。
 1つまたは複数の発電機器、1つまたは複数の蓄電機器および1つまたは複数の電力消費機器のうちから選ばれた少なくとも1つの機器と、電力需給制御機器とを備えた電力需給家の複数が相互接続されてなる電力システムにおいて、
 前記複数の電力需給家は、複数の群に区分され、
 各群に属する電力需給制御機器は、
 当該群において電力不足が生じるか否か、または電力余剰が生じるか否かを判断し、
 当該群において電力不足が生じる場合には、前記発電機器および/または前記蓄電機器を備えた電力需給家が属する他の群から電力を受け取り、当該群において電力余剰が生じる場合には、他の群に電力を渡す制御をする、
 各群間での電力受け渡しにおいては、各群の各電力需給家における複数の発電機器を制御する、
 前記制御は、コンピュータに、ニューラルネットワーク用のパターン分類モデルを形成する、
 少なくとも過去の実績データ,翌日の天気予報,カレンダー情報,当日の理論快晴時日射量に基づいて、翌日の総発電量,最大電力需要,総電力需要を予測する、
 ニューラルネットワーク再学習のため少なくとも当日を含む過去一定期間の前記予測項目と天気,カレンダー情報,理論日射量の実績データを収集する、
 前記予測データと当日の実績データに基づき誤差逆伝搬法による再学習を行う、
 更新したニューラルネットワークで、翌日の総発電量,最大電力需要量,総電力需要量を予測する、
ことに基づいて自動的又は手動的に制御する、
ことを特徴とする電力システム。
 各電力需給家は、ニューラルネットワークにより予測した各電力需給家ごとの総発電量,最大電力需要量,総電力需要量に基づいて各電力需給家間において過不足電力の融通受け渡しをするとき、その電力量とタイミングに関する情報を、夫々の電力需給制御機器間において情報交換する請求項4の電力システム。
 各電力需給家における冷蔵庫やエアコン等の消費電力が大きいか起動電力が大きい電気機器に、当該電気機器を所定時間運転できるバッテリなどの蓄電機器を搭載した請求項4又は5の電力システム。
 複数の前記電力需給家は、分枝状電力需給線路、数珠つなぎ状電力需給線路、放射状電力需給線路、網状電力需給線路またはこれらを組み合わせた電力需給線路に接続されていることを特徴とする請求項1~6のいずれかの電力システム。
 複数の前記電力需給家は、相互にDC接続されていることを特徴とする請求項1~7のいずれかの電力システム。
Description:
電力システム

 本発明は、複数の電力需給家が、電力需 制御機器により相互接続されてなる電力シ テムに関する。

 従来の電力系統は、図9に示すように、大規 模発電所91を頂点とし需要家92を裾野とする 放射状系統」が基本である。図9では、複数 送電系統を確保するために、一部で「ルー 系統」が導入されている。この種の電力系 は、広域(たとえば数万km 2 )であり、かつ大規模(数十GW)に、単一システ として構成されている。

 一方、近年、ソーラー発電、燃料電池によ 系統連系型の分散発電システム(たとえば、 特許文献1、同2など参照)が注目されている。 系統連系型の分散発電システムは、通常、従 来の放射状の電力系統の末端領域あるいは末 端に近い局所領域に構築されるもので、当該 電力系統との連系を前提としている。

特開平6-327146号公報

特開2004-15882公報

 図9に示した従来の電力系統構造では、電 力の移送が大量に長距離に、かつ、常時連続 して行われる(「同時同量則」)ため損失が多 、また太陽エネルギー・風力エネルギー等 再生可能なエネルギー由来の発電ではその 生可能エネルギーが遍在しているため、こ らのエネルギーを利用した大規模発電所を 築しにくい。

 本発明の目的は、電力を需要し、かつ、 力を供給もする複数の電力需給家が、電力 給制御機器により相互接続されて構成され 、従来の電力系統に拠ることなく自立でき 電力システムを提供することである。この とは本発明システムが従来の電力系統と並 することを排除する趣旨ではない。

 上記課題を解決するための本発明電力シス ムの第一の構成は、1つまたは複数の発電機 器と、1つまたは複数の蓄電機器および1つま は複数の電力消費機器と、電力需給制御機 とを備えた電力需給家の複数が直接又は間 に相互接続されていて、各電力需給家間に いて過不足電力を融通し合う自律分散型の 力システムにおいて、
 前記の各電力需給制御機器は、当該電力需 制御機器が備えられた各電力需給家におい 電力不足が生じるか否か、または電力余剰 生じるか否かを判断し、当該電力需給家に いて電力不足が生じる場合には前記他の電 需給家から電力を受け取り、当該電力需給 において電力余剰が生じる場合には他の電 需給家に電力を渡す制御をする、
 上記の判断と制御は、コンピュータに、ニ ーラルネットワーク用のパターン分類モデ を形成する、
 少なくとも過去の実績データ,翌日の天気予 報,カレンダー情報,当日の理論快晴時日射量 風力などに基づいて、翌日の総発電量,最大 電力需要量,総電力需要量を予測する、
 ニューラルネットワーク再学習のため少な とも当日を含む過去一定期間の前記予測項 と天気,カレンダー情報,理論日射量や風力 どの実績データを収集する、
 前記予測データと当日の実績データに基づ 誤差逆伝搬法による再学習を行う、
 更新したニューラルネットワークで、翌日 総発電量,最大電力需要量,総電力需要量を 測する、
ことに基づいて自動的又は手動的に判断し制 御する、
ことを特徴とする。

 また、本発明電力システムの第二の構成は 1つまたは複数の発電機器と、1つまたは複 の蓄電機器および1つまたは複数の電力消費 器のうちから選ばれた少なくとも1つの機器 と、電力需給制御機器とを備えた電力需給家 の複数が相互接続されてなる電力システムに おいて、
 前記複数の電力需給家は、複数の群に区分 れ、
 各群に属する電力需給制御機器は、
 当該群において電力不足が生じるか否か、 たは電力余剰が生じるか否かを判断し、
 当該群において電力不足が生じる場合には 記発電機器および/または前記蓄電機器を備 えた電力需給家が属する他の群から電力を受 け取り、当該群において電力余剰が生じる場 合には他の群に電力を渡す制御をする、
 各群間での電力受け渡しにおいては、各群 各電力需給家における複数の発電機器を制 する、
 上記の判断と制御は、コンピュータに、ニ ーラルネットワーク用のパターン分類モデ を形成する、
 少なくとも過去の実績データ,翌日の天気予 報,カレンダー情報,当日の理論快晴時日射量 風力などに基づいて、翌日の総発電量,最大 電力需要量,総電力需要量を予測する、
 ニューラルネットワーク再学習のため少な とも当日を含む過去一定期間の前記予測項 と天気,カレンダー情報,理論日射量の実績 ータを収集する、
 前記予測データと当日の実績データに基づ 誤差逆伝搬法による再学習を行う、
 更新したニューラルネットワークで、翌日 総発電量,最大電力需要量,総電力需要量を 測する、
ことに基づいて自動的又は手動的に判断し制 御する、
ことを特徴とする。

 本発明電力システムの各電力需給家は、他 電力需給家から得られる当該他の電力需給 の翌日の総発電量,最大電力需要量,総電力 要量の予測情報に基づいて、当該各電力需 家の電力需給制御機器の動作条件を設定又 変更することができる。
 各電力需給家間で需給される余剰電力と不 電力のやり取りにおいては、送電側から受 側に、並びに、受電側から送電側にインタ ネットなどの通信網を介して需,給電力に関 する情報(例えば、送電するトータル電力量 送電時期、並びに、受電している電力量/時 や受電時期など)を交換し、これによって発 電の需給が適切に実行されるか否かを監視し 、例えば途中で盗電されていないかなどをチ ェックすることができる。

 本発明電力システムにおいては、電力需給 における蓄電機器には、蓄電池と電気二重 コンデンサを併用することができる。また 各電力需給家における個々の冷蔵庫やエア ンなどの電気機器には、所定時間、例えば 2時間くらい当該機器を運転できるバッテリ 等のバックアップ電源となる蓄電装置を装備 したものを用いることがある。
 この蓄電装置は、各電力需給家における発 機器や蓄電機器による電力供給能力から見 、予測し難い一般家庭やオフィスなどの電 需要のピークを、そのピーク時における電 不足を補って各電力需給家における余計な 備電力設備を小さくできる利点がある。
 因みに、従来の電力系統に依存した電力シ テムでは、各需要家層を幾つかに分け各需 家層のピーク消費電力を取込んで必要と考 られる予備電力を設定していたため、大き 予備電力設備を不可欠としていた。この点 本発明システムでは、需要ピークが読みに い一般家庭などでピーク時に不足する電力 いわば自己補填するから、国やその地域に けるトータルな予備電力設備を小さくでき 。

 この場合において、蓄電池の蓄電量の変化 その充放電過度動作特性を定量的に把握す ことが望ましい。これにより、蓄電池と電 二重層コンデンサの充放電現象を、適切に 握して解析することができる。
 蓄電池の蓄電量を検出すると、その検出値 所定の下限未満とならないように充放電量 制御できることになり、蓄電池の無駄な消 を伴うことなく前記コンデンサの過度応答 性を活用することができる。
 さらに本発明においては、図示しないが、 ずれかの電力供給家が備える移動可能な発 機器、及び/又は、移動可能な蓄電機器を、 他の電力供給家に向け移動し、そこで必要な 電力の受け渡しを行うこともできる。

 本発明システムにおいては、各電力需給 においてなお余る余剰電力は、各電力需給 から前記余剰電力のデータを集め、これら とりまとめて集計,処理し、蓄積した電力デ ータに基づいて複数の電力需給家における電 力状況乃至電力情報としてとりまとめ、とり まとめた電力情報に基づいて、電力や地球温 暖化気体の排出権などの売買取引の対象とす ることができる。なお、国や地域などのルー ルによっては余剰電力のみならず再生可能エ ネルギー起源の全ての電力も対象となりうる 。

 例えば、各電力需給家における余剰電力を 測した各電力データを時系列に沿ってそれ れの電力情報として蓄積し、任意に設定で る所定時間毎にそれら蓄積した前記電力情 をとりまとめサーバ手段に対して送信し、 りまとめサーバ手段は、複数の電力需給家 ら送られてきた前記電力情報を受信して集 し、とりまとめサーバ手段内のデータベー に登録してとりまとめる。
 そして、前記電力情報は、とりまとめサー 手段で、統計的処理を行い、過去の実績を 繹し、それに基づいて予測される将来の電 を、電力売買市場に売り出すことができる
 また、前記電力情報は、とりまとめサーバ 段で、積算処理を行い、さらに制定された 令,規則などに従った演繹方法、又は、適宜 の演繹方法で、地球温暖化気体の削減量に換 算し、過去の換算された地球温暖化気体の削 減量の実績に基づいて予測される将来の地球 温暖化気体の削減量を、地球温暖化気体の排 出権として売買市場に売り出すことができる 。

 本発明では、従来の電力系統を持たずに、 本的には各電力需給家が自立している電力 ステムである。すなわち、各電力需給家で 、電力不足・電力余剰が生じたときは、他 電力需給家との間で電力の授受(受け渡しと もいう、以下、同じ)の制御を、ニューラル ットワークにより各電力需給家の予測発電 や予測電力需要量などの予測データに基づ て行うようにしたから、各電力需給家を電 ネットワークで結合したシステム全体での 立が可能になる。
 本発明では、複数の前記電力需給家は、分 状電力需給線路、数珠つなぎ状電力需給線 、放射状電力需給線路、網状電力需給線路 たはこれらを組み合わせた電力需給線路(以 下、前記の各線路を本発明では電力需給ネッ トワークともいう)に接続することができる
 本発明では、各電力需給家同士が、夫々の 記電力需給制御機器の間で、相互の電力の 給情報を交換しながら、各電力需給家の電 供給と需要とを制御する。このときの情報 換は、インターネットなどのデータ通信ネ トワークを介して行うことができる。
 本発明では、DC送配電の利点を十分に活用 るために、複数の前記電力需給家を、相互 DC接続することができる。
 さらに本発明では、各電力供給家間での電 の受け渡しを、移動可能に備えている発電 器、及び/又は、蓄電機器を移動させて行う ようにすると、各電力の需給家間を結ぶ接続 を簡素化することができる。

 図1は本発明の電力システムの一実施形態 を示す説明図、図2は一の電力需給家とその 力需給制御機器の構成を例示したブロック 、図3は本発明の電力システムにおいて、電 需給家の電力需給制御機器が、他の電力需 家とAC電力の需給を行うときの説明図、図4 本発明の電力システムにおいて、電力需給 の電力需給制御機器が、他の電力需給家とD C電力の需給を行うときの説明図、図5は本発 の電力システムにおいて、電力需給家の屋 配線を介してDC電力を負荷に給電する場合 説明図、図6は本発明の電力システムにおけ 、電力需給家が階層化されている様子を示 説明図、図7は、(A)は電力需給家が分枝状に 接続されている場合の説明図、(B)は電力需給 家が星状に接続されている場合の説明図、(C) は電力需給家が網状に接続されている場合の 説明図、図8は複数の他の電力需要家と異な 電力需給線路を介して接続された電力需給 の例を示す図、図9はニューラルネットワー の工程例を示すブロック図、図10は従来の 力系統を示す説明図である。

 図1の電力システム1は、複数の電力需給家11 ~15の電力需給家のみを示す。各電力需給家11~ 15は、電力需給線路Wを介して相互に接続され ている。
 電力需給家11は、発電機器101と、蓄電機器10 2と、複数の負荷(電気機器)103と、電力需給制 御機器104を備えている。なお、複数の電気機 器103は、A1,A2,・・・,Anで示してある。また、 図1では、他の電力需給家12,13,14および図示し ない他の電力需給家も電力需給家11と同様、 電機器と、蓄電機器と、複数の負荷(電気機 器)と、電力需給制御機器とを備えており、 機器は枝状の屋内配線に接続されているも とする。なお、各電力需給家のすべて、或 、任意の電力需給家では、発電機器101、又 /及び、蓄電機器102を、トラック等の荷台に 載して、或は、搭載可能に設置しておき、 要に応じて前記発電機器101や蓄電機器102を 他の電力需給家へ指向け、そこで電力の受 渡しを行うこともある。

 本発明では、各電力需給家間は疎結合し いる。すなわち、各電力需給家は、基本的 は自立型であり、電力不足が生じたときに の電力需給家から電力の供給を受け、電力 剰が生じたときに他の電力需給家に電力を 給することができる。

 電力需給家11は、たとえば、一般家屋、集 住宅、小・中・大規模工場、低層・中層・ 層ビルディング等である。さらにこれら一 家屋、集合住宅等が複数集合した群も本発 の電力需給家11として扱うことができる。
 典型的には、発電機器101は、ソーラー発電 、燃料電池等のDC電源である。発電機器101 して風力発電やバイオマス発電、或は、ガ エンジン方式,ガスタービン方式,燃料電池方 式などによるコ・ジェネレーションシステム (以下、この明細書ではコ・ジェネという)が いられることもある。風力発電機器やバイ マス発電機器、コ・ジェネは通常AC電源で るが、その出力をAC/DC変換してDC電源として 用することができる。また、蓄電機器102は DC電源である。
 さらに、発電機器101には、図示しないが、 ライホイールユニットを用いることもでき 。蓄電機器102にも、フライホイールユニッ を用いることができる。また、蓄電池と電 二重層コンデンサを組合せた蓄電機器を含 。上記の発電機器101、及び/又は、蓄電機器 102は、トラックの荷台などに搭載しておき、 他の電力供給家へ向けて移動してそこで電力 の受け渡しをすることがある。負荷103は、た とえば、電灯、空調機、冷蔵庫、電磁調理器 、炊飯器等のDC機器またはAC機器である。

 電力需給制御機器104は、一例として図2に 示すように、電力需給家11において電力余剰 生じたとき、たとえば負荷103の電力使用量 低減しかつ蓄電機器102が満充電あるいは満 電に近くなったときを制御部104bで検出し、 発電機器101が生成する電力を、電力授受部104 aから電力需給線路Wに接続された他の電力需 家(図示せず)、あるいは図2に例示した他の 力需給家15に供給することができる。この 力の供給においては、発電機器101の移動、 は、蓄電機器102の移動により電力需給線路W 用いないで行うこともある。また、電力需 制御機器104は、電力需給家11において電力 足が生じたとき、たとえば負荷103の電力使 量が急増したときを制御部104bで検出し、電 需給線路Wに接続された電力余剰が生じてい る他の電力需給家12,13,14の電力需給制御機器 あるいは電力需給家15の後述する電力需給 御機器153を介して電力授受部104aに電力の供 を受け、制御部104bの制御を介して負荷103を 駆動し、あるいは蓄電機器102に蓄電すること ができる。

 図2に例示した他の電力需給家15は、発電 器151と、蓄電機器152と、電力需給制御機器1 53とを備えている。なお、電力需給家は、発 機器と、蓄電機器の何れかのみを備えるこ ができる。発電機器151は、典型的にはコ・ ェネやバイオマス発電設備を含む火力,水力 ,風力等の中小規模設備であり、蓄電機器152 、典型的には二次電池であるが、蓄電池(二 電池)と電気二重層コンデンサを組合せたも のもある。電力需給家15は、電力需給制御機 153を介して、前述したように電力需給家11( るいは、他の電力需給家12~14等)に電力を供 できる。また逆に、電力需給家15は、電力 給家11(あるいは、他の電力需給家12~14等)か 電力の供給を受けることもできる。この電 需給家15における電力の受け渡しも、電力需 給制御機器を介してなされるが、先に述べた ように他の電力需給家の移動可能な発電機器 や蓄電機器を、当該需給家15に持ち込むこと よっても行うことができる。

 電力需給家15が電力需給家11等に供給する 電力は、発電機器151により生成した電力また は蓄電機器152に蓄電された電力であり、電力 需給家15が電力需給家11等から供給される電 は蓄電機器152に蓄電される。本発明電力シ テムでは、各電力需給家での電力需給制御 器を介しての電力授受(受け渡し)において、 各電力需給家におけるコ・ジェネやバイオマ ス発電機を含む複数の発電機器を、予測され る天候,電力需要の予測,熱需要の予測などに づく値、或は、各電力需給家による設定値 どに基づいて自動的にも手動的にも制御す ことができる(図2の104C参照)。さらに、各電 力需給家は、他の電力需給家における電力需 給制御機器からの種々の情報を参照し、当該 電力需給家で予測される電力消費量に基づい て、当該電力需給家の電力需給制御機器の動 作条件を設定又は変更することができる(図2 照)。

 上記の各発電機器101,105において、例えばソ ーラー発電器はコンディショナーにより、燃 料電池やマイクロ・コ・ジェネレータはパワ ーコンディショナーなどにより、個々の発電 機器ごとに個々に制御されるものでもよいが 、本発明電力システムでは、電力需給制御機 器104,105により各発電機器に共通した制御要 を統括的に制御し、個々の発電機器に固有 制御要素は個々に制御することにより、一 りの電力需給家11や同15における発電機器101 151を、全体として最適に制御することがで る。
 因みに、従来のソーラー発電器や燃料電池 の各発電機機器は、夫々のパワーコンディ ョナーにより、フル出力の制御と系統の接 を制御するだけであったが、本発明では、 発電機器の出力をゼロからフル出力の間で フライホイールユニット等を利用して需給 れる電力を平準化し、電力需給制御機器104, 153により自在に制御することができるように している。

 一方、上記の蓄電機器102や152は、DC電源 して典型的には二次電池を単独で用いるが 本発明電力システムでは、蓄電機器102,152に 電池(二次電池)と電気二重層コンデンサを 用することができる。

 前記蓄電池と電気二重層コンデンサを併 すると、例えば蓄電特性や放電特性に応じ 使い分けをする制御などを、電力需給制御 器104,153により制御することにより、各電力 需給家における電力の需要態様の多様化、或 は、各需給家における電力の供給態様の多様 化に合理的に対応することができる。

 ここで、蓄電池と電気二重層コンデンサ 分散して配置する、例えば、電気二重層コ デンサは電力需給制御機器104や同153に、蓄 池は別置きか電気機器103に搭載するなどし 、蓄電機器102や152の電池残量を、一例とし 電力需要先の優先順位に従った供給に回す とが可能になる。

 更に、電力需給家11に備えられた負荷103と ての各種の電気機器は、従来は、単純に個 に電力を投入,遮断(ON,OFF)することにより、 々に運転されている。
 しかし、本発明電力システムでは、当該電 需給家11における負荷103を構成する個々の 気機器、例えば、冷蔵庫,エアコン,TVなどを 電力需給制御機器104に起動優先順や起動電 の大きさ(大きい順、又は、その逆順)など 設定しておき、例えば起動の順序(又は、遮 の順序)を設定した順、或は、起電力が大き い順などとなるように制御することにより、 消費電力の平準化を図ることが可能になる。
 また、起動電力の大きな電気機器が起動さ るときは、その起動時の電力を、電気二重 コンデンサを備えた蓄電池やフライホイー ユニットから供給するように、電力需給制 機器104を作動させることができる。
 さらに、予測し難い一般家庭の電力需要や のピーク時に対しては、各家庭の冷蔵庫や アコンなどの電気機器103に、例えば2時間程 度当該機器103の運転が可能なバッテリ等の蓄 電機器を搭載しておき、需要ピーク時の電力 不足を当該電力需要家の内部において補うよ うにすることができる。この手法も、消費電 力の平準化に寄与する。

 上記のように起動時の優先順など制御す ことなどにより消費電力の平準化ができる 、各電気機器103の起動時に電力需給制御機 104や各電器機器103に流れ易い過大電流を分 制御できるから、当該制御機器104自体や各 気機器、或はそれらの間を繋ぐ配線などの 線部品の寿命を延ばすことができる。

 また、電力需給制御機器104によって、電流 最大になったり最小になったりする大きな 動を生じないか、或は、脈動が生じにくい 御ができるから、当該電力需給制御機器104 個々の電気機器103のより安定した動作を確 する上でも有用である。
 さらには、電力需給制御機器104と使用電力 DC化によって、例えばTVの待機状態やその他 の機器の待機運転の不要化が図れるので、無 駄な電力消費を抑止できる。

 図1に示した電力システムでは、電力需給制 御機器104は、他の電力需給家12~15との間で過 足電力の需給を行う場合には、当該電力需 制御機器104が、当該他の電力需給家の電力 給制御機器と情報交換をして需給条件等を 定する。
 上記の情報交換される情報は、本発明電力 ステムにおいては、図9に例示した制御ブロ ックのニューラルネットワークによって予測 値が得られる、各電力需給家の翌日の総発電 量,最大電力需要量,総電力需要量をすること できる。この点について、以下に説明する

 本発明では、まず、翌日の各電力需給家の 太陽電池総発電量」と「日最大電力需要量 及び「日総電力需要量」を推定(予測)する 推定には当該各需給家の地域およびその隣 地域の翌日の天気予報と過去の天気情報及 、「太陽電池総発電量」,「日最大電力需要 」,「日総電力需要量」の各実績,カレンダ 情報(曜日,祝祭日)、理論日射量データを階 型ニューラルネットワークに入力すること 行う。
 ニューラルネットワークは、各電力需給家 地域及び周辺地域の気候パターンと、地域 総発電量,電力需要の実績のデータ組み合わ せをパターンとして学習し、翌日の天気予想 パターンを過去のパターンと照合することで 非線型補間推定をするものである。
 このパターン学習は、毎日観測データを用 てモデルを更新を行うので推定精度も日々 上を続ける。また、各電力需給家の各地域 の環境変化(太陽電池総容量,需要家の変化, 期的な気象変動,中期的な異常気象など)に しても自立的なモデル更新により対応する なお、各電力需要家の地域内における各需 家データベースの構築も不要である。

 上記予測は、次の手順で実行する。
 (i)  発電量及び電力需要量を予測するニュ ーラルネットワークモデルを準備する(存在 ない場合は、ダミーデータで仮モデルを作 する)。このモデルに過去の実績データ、及 、翌日の天気予報、及び、カレンダー情報 及び、当日の快晴時の日射量(理論値)を入 する。(このとき、予測精度向上のため当該 域だけではなく、近隣地域の天気情報も付 することが望ましい)
 (ii) 総発電量,最大電力需要量,総電力需要 を予測する。(パターン照合による非線型補 推定)
 (iii) ニューラルネットワーク再学習のため の実績データを収集する。
    実績データを収集し、ニューラルネッ ワーク再学習の準備をする。実績データと 、当日を含む過去一定期間の各種実績デー (発電量,最大電力,総電力,天気,カレンダー 報,理論快晴時日射量)である。
 (iv) ニューラルネットワークにバックプロ ゲーション(誤差逆伝搬法)を用いて再学習 せる。
 (v)  更新したニューラルネットワークで、 翌日の総発電量,最大電力需要量,総電力需要 を予測する。
以下、(i)~(v)の繰返して予測データの精度を げる。

 上記のようにして、各電力需給家におけ 翌日の総発電量,最大電力需要量,総電力量 予測値(データ)が得られたら、各電力需給家 間でその情報(データ)を交換して各データを 互に比較考量した上で、各電力需給家間で 翌日の電力の授受を前もって決める。当日 電力授受の実績データは残しておき、翌々 (当日から見れば翌日)以降の各電力需給家 における電力授受の基礎データの一つとす 。

 図1に示した電力システムでは、電力需給 家間の電力の需給をACで行うこともできるし DCで行うこともできるが、何れにしても、 所的な電力システムとして構築することも きるし、これらの電力システムが組み合わ れた大きな電力システムとして構築するこ もできる。

 図1に示した電力システムでは、図示はし ないが、負荷のみからなる電力需給家が電力 需給線路Wに接続されることもある。また、 1の電力システムでは、多数かつ多様な電力 給家を相互接続することで、需給電力の平 化が行われる。

 電力需給家11の蓄電機器102を大容量とし 場合に、コスト高となる場合には、蓄電機 102として小容量のものを使用し(あるいは、 電機器102を備えずに)、他の電力需給家から 供給される電力により負荷をまかなうように することができる。この場合、電力システム 1には、時間帯消費電力パターンが異なる電 需給家(たとえば、住宅と事業所)が混在して いることが好ましい。また、電力需給家15と て、発電形態が異なるもの(たとえば、ソー ラー発電機器と風力発電機器やバイオマス発 電機器)が混在していることが好ましい。

 図3は、電力需給家の電力需給制御機器が、 他の電力需給家とAC電力の需給を行う電力シ テムを示す説明図である。
 図2の電力需給家11a,12a,13a,14aおよび15aは、図 1の電力需給家11,12,13,14および15に対応してい 。図3における電力需給家11aの電力需給制御 機器51は、制御装置511と、双方向AC/DC変換器51 2とを備えている。

 各電力需給家の制御装置同士は通信ラインC Lによりデータ通信が可能に構成されており 電力需給に際して需給情報の交換を行うこ ができる。
 また、電力需給家15aの電力需給制御機器61 、制御装置611と、双方向AC/ACまたはDC/AC変換 612とを備えている。電力需給家間でAC電力 需給が行われるときには、両者の間で電圧 電流・周波数・位相の整合をとらなければ らない。この整合は、電力需給制御機器51,61 が行う。なお、図3には図示していないが、 力需給制御機器51,61には遮断器、限流器、積 算電力計等をさらに備えることができる。ま た、積算電力計や蓄電器を備えた電力需給家 では、その制御機器51,61が,放電を制御し、太 陽光発電セルを備える電力需給家では非線型 の起電力から最大電力を取出して定格特性の 電力に整えるコンディショナーを備える。

 図4は、電力需給家の電力需給制御機器が、 他の電力需給家とDC電力の需給を行う電力シ テムを示す説明図である。
 図4の電力需給家11b,12b,13b,14bおよび15bは、図 1の電力需給家11,12,13,14および15に対応してい 。図3における電力需給家15bの電力需給制御 機器71は、制御装置711と、双方向DC/DC変換器71 2とを備えている。

 各電力需給家の制御装置同士は通信ラインC Lによりデータ通信が可能に構成されており 電力需給に際して需給情報の交換を行うこ ができる。
 また、電力需給家11bの電力需給制御機器81 、制御装置811と、双方向DC/DCまたはDC/AC変換 812とを備えている。電力需給家間でDCで電 の需給が行われるときには、電圧・電流の 整を行う。なお、図4には図示していないが 電力需給制御機器71,81には限流器、積算電 計等をさらに備えることができる。また、 算電力計や蓄電器を備えた電力需給家では その制御機器51,61が充,放電を制御し、太陽 発電セルを備える電力需給家では、非線型 起電力から最大電力を取出して定格特性の 力に整えるコンディショナーを備える。

 図5は、電力需給家の屋内配線を介してDC電 を負荷に配電する場合の説明図である。
 図5の電力需給家11cでは、図1に示した電力 給家11における発電機器と蓄電機器と複数の 負荷とが具体的に示されている。なお、図4 電力需給制御機器71は、図4の電力需給制御 器71と同一のものである。

 電力需給家11cにおいて、発電機器は一例と てソーラー発電器701であり、蓄電機器はバ テリー702であり、複数の負荷はDC負荷7031とA C負荷7032である。
 ここでは、双方向DC/DC変換器712は、バッテ ー702、ソーラー発電器701、DC負荷7031との間 電力の需給を行うとともに、DC/AC変換器706を 介してAC負荷7032との間で電力の需給を行う。

 ソーラー発電器701が生成する電力は、た えば双方向DC/DC変換器712を介してバッテリ 702、DC負荷7031に供給され、あるいはDC/AC変換 器706を介してAC負荷7032には供給される。

 電力需給制御機器71は、バッテリー702の 電を制御する機能、屋内配線L側への安定出 を補償する機能を備えている。

 DC負荷7031には、電力需給制御機器71から 電力が屋内配線L、DCコンセント7051を介して 給され、AC負荷7032には、電力需給制御機器7 1からの電力が屋内配線L、DC/AC変換器706、ACコ ンセント7052を介して供給される。なお、図4 は、DCコンセント,ACコンセントはそれぞれ1 しか示していないが、それぞれ複数設け、 れらにDC負荷、AC負荷を接続することができ る。

 以上に述べた本発明の電力システムにお る各電力需給家11,15などは、夫々が備えた 力需給制御機器104,153などをノードとし各電 需給家11,15などの間の送電線Wをリンクとし 、電力ネットワークが形成されている。従 て、各電力需給制御機器104,153などには各電 力需給家11,15の間での電力のやり取りを制御 る機能を備えている。

 電力需給制御機器104,153の基本機能は、電 力のやり取りをする相手方となる電力需給家 11,15などの判別、相手方との電力のやり取り 送り出しか取り込みかの判別、電力率と電 量の制御などの機能である。この機能は、 力ネットワーク間を通信回路で結び、各電 需給家相互の必要な電力や供給可能な電力 その電力量や電力率、或は、これらに関す 将来的な予測などのデータを交換,処理して 各電力需給家相互間で電力を融通し合うこと を、高度なレベルで制御する。

 上記の電力需給制御機器104,153の機能は、 種々の制御機能を備えた例えば電圧変換器(Vo ltage Converter)、電流制御器、スイッチなどを 準にして構成し、当該変換器などの制御に り必要な電力の伝達経路を個々に切換え、 電電流の大きさや過渡現象の特性解析に基 くことなどによって、遮断器や限流器の機 を果すようにした。これによって、ある電 需給家に、例えば、電気的な事故が発生し とき、当該需給家の各電気機器(負荷103)と 電機器102や発電機器101は、全面遮断ではな 、必要なラインのみを遮断し、他のライン 遮断せず利用できるように、電力需給制御 器104,153で制御することができる。

 ところで、図1の電力システムでは、電力 需給家の適宜数を集めた群を、一つの電力需 給家として扱うことができる。図5に示すよ に、電力需給家群G11,G12,・・・は、このとき の群(たとえば、数十~1万戸程度)を示してい 。

 図6では、電力需給家群G11,G12,・・・同士は 電力需給制御機器S1を介して相互に接続さ ている。また、電力需給家群G11,G12,・・・の 上位階層は、G21,G22,・・・で示され、更に上 階層はG31,G32,G33,・・・で示されている。こ では、図示はされていないが、G31,G32,G33,・ ・より更に上位の階層が形成される。
 たとえば、電力需給家群G11,G12,・・・は「 」単位、G21,G22,・・・は「市」単位、G31,G32,G 33,・・・は、「県」単位とされる。

 図6では、電力需給家群G11,G12,・・・は、 力需給制御機器S1により他の電力需給家と 互接続されているが、各上位階層と下位階 とは、電力需給制御機器S2,S3,S4・・・を介し て相互に階層接続されている。

 上記の実施形態では、各電力需給家が、 7(A)に示すような分枝状に接続されている場 合を説明した。各電力需給家は、図7(B)に示 ように星状に接続してもよいし、図7(C)に示 ように網状に接続してもよい。さらに、こ らを複合した態様で接続してもよい。

 図8は、複数の他の電力需要家と異なる電 力需給線路を介して接続された電力需給家の 例を示す図である。図8では、双方向DC/DC変換 器712は、たとえば図7(C)に示したような電力 給家同士の接続態様において、電力需給線 W1,W2,W3間で電力の移動をして他の電力需給家 同士の電力需給を仲介することができる。前 記の電力需給線路W1~W3の間での電力の移動に 、移動可能な発電機器、及び/又は、移動可 能な蓄電機器を移動させて電力を需給する形 態を含む。

 本発明によれば、複数の電力需給家が、 力需給制御機器により相互接続されて構成 れた、従来の電力系統に拠らない電力シス ムを提供することができる。

本発明の電力システムの一実施形態を す説明図。 一の電力需給家とその電力需給制御機 の構成を例示したブロック図。 本発明の電力システムにおいて、電力 給家の電力需給制御機器が、他の電力需給 とAC電力の需給を行うときの説明図。 本発明の電力システムにおいて、電力 給家の電力需給制御機器が、他の電力需給 とDC電力の需給を行うときの説明図。 本発明の電力システムにおいて、電力 給家の屋内配線を介してDC電力を負荷に給 する場合の説明図。 本発明の電力システムにおける、電力 給家が階層化されている様子を示す説明図 (A)は電力需給家が分枝状に接続されて る場合の説明図、(B)は電力需給家が星状に 続されている場合の説明図、(C)は電力需給 が網状に接続されている場合の説明図。 複数の他の電力需要家と異なる電力需 線路を介して接続された電力需給家の例を す図。 ニューラルネットワークの工程例を示 ブロック図。 従来の電力系統を示す説明図。

符号の説明

 1 電力システム
 11,12,13,14、11a,12a,13a,14a、11b,12b,13b,14b、11c,11d, 12c,13c,14c,15,15a,15b 電力需給家
 51,61,71,81,104,153 電力需給制御機器
 101,151 発電機器
 102,152 蓄電機器
 103 負荷
 511,611,711,811 制御装置
 512 双方向AC/DC変換器
 612 双方向AC/ACまたはDC/AC変換器
 706 DC/AC変換器
 712 双方向DC/DC変換器
 812 双方向DC/DCまたはDC/AC変換器
 CC 通信ライン
 CL 通信ライン
 L 屋内配線
 W,W1,W2,W3 電力需給線路