電力設備演算装置、発電システム、および電力設備演算プログラム
【課題】配電系統の複数のノード電圧が所定範囲になるように電力変換器の最大出力電圧を選択する。
【解決手段】配電系統２０２０，２０２２，２０２４，２０２６，２０４０，２０３０，２０３２，２０３４，２０３６の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器２０２０の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、電力変換器２３００を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備２４００からなる分散型発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択する最大出力電圧選択手段とを備える。
【解決手段】配電系統２０２０，２０２２，２０２４，２０２６，２０４０，２０３０，２０３２，２０３４，２０３６の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器２０２０の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、電力変換器２３００を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備２４００からなる分散型発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択する最大出力電圧選択手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統と発電設備との間に接続される電力変換器の最大出力電圧を選択する電力設備演算装置、発電システム、および電力設備演算プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、インバータを介して配電系統に接続される分散型発電設備が需要家に備えられたものであり、配電系統に連系された太陽光発電設備の発電量を最大化あるいは最適化することが好ましい。この際、配電系統の電圧・電流を把握するための電力潮流計算は、非特許文献１に報告されている。また、太陽光発電の発電量の評価方法については、特許文献１に開示され、同文献には測定時の日射強度，太陽光電池の温度条件の電流・電圧曲線を利用して、配電系統に接続しないときの太陽光発電の発電量の出力評価方法について記述されている。
【非特許文献１】石川「分散電源導入時の配電線電圧計測手法の開発」ＯＨＭ，２０００年１１月号
【特許文献１】特開２００４−７７３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、配電系統と太陽光発電設備とを連系する場合には、例えば、１０１Ｖ±６Ｖの電圧運用制約が存在する。また、太陽光発電設備が変圧器を介して受電する配電系統（配電線）にはインピーダンスが存在するため、配電系統の末端電圧の方が変圧器近傍の電圧よりも低くなる傾向にある。このため、変圧器近傍に設置されたインバータの最高出力電圧が９５Ｖの最低電圧に設定されると配電系統の末端電圧がさらに低下することになる。一方、配電系統の末端近傍のインバータ（電力変換器）の最高出力電圧が１０７Ｖの最高電圧に設定された場合には、変圧器近傍の電圧がさらに上昇することになる。したがって、配電系統のノード電圧が電圧運用制約（所定範囲）に納まらない場合が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、配電系統の複数のノード電圧が所定範囲になるように電力変換器の最大出力電圧を選択することができる電力設備演算装置、発電システム、および、電力設備演算プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の電力設備演算装置、および、これを用いた発電システムは、配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択する最大出力電圧選択手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、変圧器の２次側出力電圧と電力変換器の出力電圧との電位差が大きいほど、発電設備から変圧器を介して電力会社によって買電される売電電力が多くなるところ、変圧器近傍の電力変換器の最高出力電圧が最高電圧に設定された場合には、末端に設置された電力変換器の出力電圧と変圧器の出力電圧との差が小さくなり、発電設備から電力会社への売電電力が少なくなる。このような場合でも、複数の発電設備の各発電量を平均化する最大出力電圧と、各発電量を各発電設備の定格発電量で除した設備利用率を平均化する最大出力電圧と、各発電量の和を最大化する最大出力電圧との何れかを選択することにより、配電系統に連系された電力変換器の最大出力電圧を最適化することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配電系統の複数のノード電圧が所定範囲になるように電力変換器の最大出力電圧を選択することができる電力設備演算装置、発電システム、および、電力設備演算プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１は本発明の一実施形態である電力システムの構成図である。電力システム２０００は、送電線２０１０と、電柱２０６０，２０６２，２０６４，２０６６と、電柱２０６０の上部に設置されており、送電線２０１０に接続されている柱上変圧器（変圧器）２０４０と、電柱２０６０，２０６２，２０６４，２０６６に懸架され、直線状に直列接続されている低圧線２０２０，２０２２，２０２４と、低圧線２０２０，２０２２，２０２４の接続点（ノード）と需要家２０５０，２０５２，２０５４，２０５６とに各々接続されている引込線２０３０，２０３２，２０３４，２０３６とを備えている。
【０００９】
また、図１（ｂ）は、需要家２０５０に設けられている屋内配線設備の構成図であり、他の需要家２０５２，２０５４，２０５６の全部または一部に設けられている。引込線２０３０には、積算電力計２１００，２１１０が接続されており、積算電力計２１００には分電盤２２００および電力変換器であるインバータ２３００を介して、太陽電池からなる太陽光発電設備（発電設備）２４００が接続され、発電された電力は電力会社に売電される。また、積算電力計２１００は太陽光発電設備２４００の発電電力を積算し、負荷２５００が接続された積算電力計２１１０は負荷電力が積算される。ここで、インバータ２３００は、有効電力制御、あるいは、進相無効電力制御によって電圧を制限しつつ出力電力を最大にするように制御される。このとき、インバータ２３００の最大出力電圧は、予め設定された設定値（整定値）によって制限される。
【００１０】
図１に示される複数の需要家２０５０，２０５２，２０５４，２０５６に設置されている各インバータ２３００の設定値を決定するための電力設備演算装置の構成を図を参照して説明する。
図２において、電力設備演算装置１００は、パーソナルコンピュータが代表的であり、キーボード、マウス（ポインティングデバイス）等からなる入力手段１０と、ＣＲＴ，ＬＣＤ（液晶パネル）等からなり表示手段として機能する出力手段２０と、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等のネットワークに接続される通信手段２５と、コンピュータであるＣＰＵ３０と、ワーキングメモリとして使用され、計算プログラム，表示用の画像データ、など計算の入力データおよび出力データが一旦格納されるＲＡＭ（Random Access Memory）４０と、電源投入時に起動するイニシャルプログラムローダが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）４５と、入力データファイル６０、出力ファイル７０、オペレーティングシステム（ＯＳ）８５、および、プログラム（アプリケーションプログラム）８０が記憶されているハードディスクドライブ（ＨＤＤ）９０とを備え、各部がバスライン５０で接続されている。
【００１１】
ここで、入力データファイル６０は、系統データ６０１，日負荷変化データ６０２，２次側電圧データ６０３，日射量データ６０４，太陽光発電発電量データ６０５，太陽光発電設備データ６０６，解析条件データ６０７が記憶され、出力ファイル７０は、電圧計算結果７０１，電流計算結果７０２，太陽光発電出力結果７０３，インバータ設定値結果７０４，目的関数計算結果７０５が記憶されている。なお、感度結果７０６は後記する。また、プログラム８０は、電力潮流計算手段（電力潮流計算プログラム）８０１と、最大出力電圧選択手段（電圧表示プログラム）８０２と、インバータ設定手段（インバータ設定プログラム）８０３とを備える。
【００１２】
次に図３から図１４を用いて、入力データファイル６０の内容について説明する。
図３は、系統データ６０１の構成を示したものである。系統データ６０１では、配電系統の設備のシリアルＮｏである設備Ｎｏと、柱上変圧器，電柱，低圧線，引込線，需要家などの設備種別と、柱上変圧器，低圧線，引込線などの設備容量と、低圧線，引込線などの長さおよびインピーダンスと、柱上変圧器，電柱，需要家をノードで表現したときのノードＮｏと、低圧線，引込線をブランチで表現したときのブランチＮｏと、各設備の接続情報である接続設備Ｎｏと、太陽光発電などの小規模分散型電源を連系している需要家を設定する太陽光発電連系のデータ項目とを備えている。
【００１３】
例えば、設備Ｎｏ．１は、設備容量３０ｋＶＡの柱上変圧器であり、ノードＮｏとして「Ｎ０」が設定され、接続している設備Ｎｏ．は、５，７（低圧線）である。なお、柱上変圧器であるので、長さ、ブランチＮｏ．は該当データ無し（******）と記述され、この柱上変圧器は太陽光発電には連系されていない。また、設備Ｎｏ．５は、設備容量２１７Ａ、０．３１０３＋ｊ０．３３５０［Ω／ｋｍ］のインピーダンスを有する線種Ｃｕ−ＯＷ６０の低圧線であり、ブランチＮｏ．はＢ１であり、接続されている設備Ｎｏ．は１．２である。なお、ブランチである低圧線であるので、ノードＮｏ．の該当データは記述されず、太陽光発電への連系はされていない。また、設備Ｎｏ．１１は、需要家であり、ノードＮｏ．は「Ｎ３」であり、接続している設備は設備Ｎｏ．８の引込線であり、この需要家は太陽光発電に連系されている。
【００１４】
図４は、日負荷変化データ６０２の内容を示した図である。需要家が消費した負荷［ｋＷ］を縦軸に、時刻（１日２４時間分）を横軸に、各時刻の負荷量を表しているものである。配電系統の需要家の負荷は、各時刻で異なる値となっている。
図５は、柱上変圧器２０４０の２次側電圧データ６０３の内容を示しており、縦軸に柱上変圧器２次側電圧が示され、横軸に時刻（１日２４時間分）が示されている。このデータは、過去数年分の実績を保有しており、この２次側電圧データは、日負荷変化データの変動を考慮して決められている。
【００１５】
図６は、日射量データ６０４の内容を示したものである。縦軸は日射量、横軸は時刻（１日２４時間分）として、各時刻の日射量［ＭＪ／ｍ２］を表している。この日射量データ６０４は、過去数年分のデータを保有している。
図７は、太陽光発電発電データ６０５の内容を示し、各時刻の太陽光発電定格発電量［ｋＷ］を表したものである。縦軸に太陽光発電定格発電量を示し、横軸に時刻（１日２４時間分）を示している。この太陽光発電定格発電量は、図６の日射量データ６０４を利用して計算されたものであり、発電量定格値は、太陽電池定格×パネル効率×日射量／日射最大値によって算出される。
【００１６】
図８（ａ）は太陽光発電設備データ６０６の表示画面であり、図８（ｂ）は、太陽光発電設備データ６０６の内容を示している。データの内容は、太陽光発電設備を連系するノードＮｏ，パネル容量，インバータ容量，インバータ制御方式，インバータ電圧設定値上限値，インバータ電圧設定値下限値，インバータ電圧設定値刻み幅，発電効率，インバータ効率の各データである。ここで、インバータ制御方式は有効電力制御，進相無効電力制御等の方式である。
【００１７】
図９は、解析条件データ６０７の内容を示した図である。データの内容は、解析条件、タブーリスト長、繰返し回数のデータであり、例えば、解析条件が「バンク内の需要家の発電量平均化」であり、タブーリスト長が「５」に設定され、繰返し回数が「３０」に設定されている。ここで、タブーリスト長について説明する。複数の組合せの中から目的関数を最小にするものを見つける組合せ最適化問題において、目的関数値が見つからないときでも処理を停止せず、目的関数値の増大が最小の解へ移動を行う。このとき、再び同じ解へ戻ることを避けるために、ある解から別の解への移動に伴う何らかの情報を記憶しておき、その情報をもとに近傍グラフの枝を除去する。この移動に伴う情報を属性と呼び、属性を記憶するタブーリストを設けている。このように、Ｔａｂｕ Ｓｅａｒｃｈにおいては、枝を除去しながら最良の方向に探索を進めるが、枝の除去が進むにつれ、行き場を失う可能性がある。これを防ぐためにタブーリストの長さを有限とし、この長さをタブーリスト長という。
【００１８】
図１０から図１４までは、出力ファイル２００の内容である電圧計算結果７０１，電流計算結果７０２，太陽光発電発電量計算結果７０３，インバータ設定値結果７０４，目的関数計算結果７０５を示したものである。
図１０は、電圧計算結果７０１の内容を示したものである。電圧計算結果７０１は、設備Ｎｏ，ノードＮｏ，電圧計算結果［Ｖ］のデータ項目で構成されている。図１１は、電流計算結果７０２の内容を示した図である。電流計算結果２０２は、設備Ｎｏ，ブランチＮｏ，電流計算結果［Ａ］のデータ項目で構成されている。各ノードの電圧は１０６Ｖ近辺であり、ブランチＮｏ．によって電流が異なっていることが分かる。
【００１９】
図１２は、太陽光発電発電量計算結果７０３の内容を示したものである。太陽光発電発電量計算結果７０３は、時刻毎の太陽光発電発電量計算結果［ｋＷ］を示しており、例えば、１２時において、４［ｋＷ］である。
図１３は、インバータ設定値結果７０４の内容を示したものである。インバータ設定値結果７０４は、設備Ｎｏ、ノードＮｏ、インバータ設定値の結果のデータ項目で構成されており、例えば、設備Ｎｏ．１１の需要家のノードＮｏ．はＮ３であり、インバータ設定値は１０７［Ｖ］に設定されている。
図１４は、目的関数計算結果７０５を示したものである。目的関数計算結果７０５は、インバータ毎の電圧設定値と、そのときの目的関数値のデータで構成されており、例えば、ノードＮ３のインバータ電圧設定値は１０７［Ｖ］であり、ノードＮ４のインバータ電圧設定値は１０７［Ｖ］であり、目的関数値は１０．５である。
【００２０】
以下、本実施形態の処理について説明する。ここでは、１日を２４点に分割した解析条件で説明する。
電源投入により、ＲＯＭ４５に記憶されたイニシャルプログラムローダがＨＤＤ９０に記憶されたＯＳ８５を起動し、入力手段１０によりプログラム８０の起動が指示される。図１５は、本実施形態の全体処理フローを示したものである。
【００２１】
本実施形態のプログラム８０（アプリケーションプログラム）が起動すると（Ｓ９０）、データ入力が行われ（Ｓ１００）、電力潮流計算によってインバータ２３００（図１参照）の最大出力電圧を設定する設定値（整定値）を算出する解析実行され（Ｓ１１０）、解析結果の表示が行われ（Ｓ１２０）、処理が終了する（Ｓ１３０）。
次に個別の処理について説明する。プログラム８０の処理が開始すると（Ｓ９０）、図１６に示される系統解析表示画面９０１が出力手段２０に表示される。Ｓ１００のデータ入力では、解析される前記系統データ６０１（図３参照），日負荷変化データ６０２（図４参照），柱上変圧器２次側電圧６０３，太陽光発電発電量データ６０５，太陽光発電設備データ６０６、解析条件データ６０７が出力手段２０に表示されるマンマシンと、入力手段１０とを用いて入力される。まず、操作者が最初に解析する系統を系統作画ボタン９０２を入力手段１０であるマウスを用いて選択し、図１７に示される系統作画メニュー画面１００１を表示させる。次に系統作画メニュー画面１００１の柱上変圧器ボタン１００２、電柱ボタン１００３、低圧線ボタン１００４、引込線ボタン１００５、需要家ボタン１００６をキーボード，マウスなどの入力手段１０を用いて選択して、解析する配電系統図を作画する。
【００２２】
次に、作画した系統図の中で太陽光発電の設備データを図１８に示す太陽光発電設備データ設定画面１００９を用いて入力する。太陽光発電設備データ設定画面１００９では、パネル１枚のパネル容量入力欄１０１０、パネル枚数入力欄１０１１、インバータ制御方式選択ボタン１０１２、１０１３、インバータ容量入力欄１０１４、パネル効率入力欄１０１５、インバータ効率入力欄１０１６、屋内配線考慮チェックボックス１０１７、屋内配線の線種入力欄１０１８、屋内配線の長さ入力欄１０１９をキーボードなどの入力手段１０を用いて入力する。例えば、線種に「ＤＶ６０」を指定し、長さ「２０」ｍに指定される。ここで、入力した内容でよければＯＫボタン１０２０をマウスなどの入力手段１０で選択する。また、入力した内容を取り消すには、Ｃａｎｃｅｌボタン１０２１をマウスなどの入力手段１０で選択する。入力したデータは、太陽光発電設備データ６０６（図２参照）に格納される。
【００２３】
次に、図１９の解析条件設定画面１０２２により、解析条件を設定する。
解析条件には、図１８解析条件設定画面１０２２の中にバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４、入力したインバータ設定値による解析ボタン１０２５の３つの解析メニューボタンがある。この中で、実行したい解析条件をマウスなどの入力手段１０で選択する。先ほど入力した解析条件でよければ、ＯＫボタン１０２６をマウスなどの入力手段１０で選択する。これにより、入力したデータは解析データ６０７に格納される。
【００２４】
次に、図１９の解析条件設定画面１０２２で、バンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４を選択した場合は、図２０の最適化解析条件設定画面１０２７が表示され、タブーリスト長入力欄１０２８、繰返し回数処理入力欄１０２９にキーボードなどの入力手段１０を用いて入力する。そして、Ｏｋボタン１０３０を選択することにより、入力されたデータは解析データ６０７に格納される。
【００２５】
すべてのデータが入力されると、図１６の系統解析装置の画面９０１が再び表示され、解析実行ボタン９０３がマウスなどの入力手段１０で選択されると、解析実行Ｓ１１０（図１４）のフローが実行される。
解析実行Ｓ１１０には、２つの処理フローがある。１つ目は、図２１に示す最適化処理フローであり、図１９の解析条件設定画面１０２２の中のバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４に設定したときの解析条件時の処理フローである。２つ目は、図１９の解析条件設定画面１０２２に入力したインバータ設定値による解析１０２５の解析条件の図２２に示す処理フローである。
【００２６】
最初に、図１９の解析条件設定画面１０２２の中にバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４に設定したときの処理フロー（図２１）について説明する。
解析開始によって（Ｓ１１０１）、系統データ６０１、太陽光発電設備データ６０６の読込みが実行される（Ｓ１１０２）。Ｓ１１０２の処理終了後、日負荷変化データ６０２、柱上変圧器２次側電圧６０３、太陽光発電定格発電量データ６０５などが読み込まれる（Ｓ１１０３）。
【００２７】
次に、Ｓ１１０３の実行後、すべてのインバータ設定値を太陽光発電設備データ６０６に格納されているインバータ設定値上限に設定する（Ｓ１１０４）。
次に、設定されたインバータ設定値において、時間毎に太陽光発電の発電量をゼロから定格容量まで増加させながら電力潮流計算により１日の系統電圧、電流を計算する（Ｓ１１０５）。さらに、このときの太陽光発電の発電量も計算する。次に、Ｓ１１０５の結果に対して、目的関数の計算とその結果を格納する（Ｓ１１０６）。この目的関数は、図１９の解析条件設定画面１０２２の中にバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４による解析条件の設定によって異なる。
バンク内の発電量最大化のインバータ設定値を求めるための目的関数を（１）式に示す。
Ｎ
Σ（Ｐn） → 最大化 （１）
ｎ＝１
Ｐｎ：ｎ番目の太陽光発電の１日の発電量
次に、バンク内需要家の発電量の平均化のためのインバータ設定値を求めるための目的関数を（２）式に示す。
Ｎ
Σ｜Ｐｎ−Ａｖｅ（Ｐ）｜ → 最小化 （２）
ｎ＝１
Ｐｎ ：ｎ番目の太陽光発電の１日の発電量
Ａｖｅ（Ｐ） ：太陽光発電の発電量の平均値
【００２８】
次に、処理は各需要家に設置されているすべてのインバータに対して、インバータ設定値を１つ選択し（Ｓ１１０７）、Ｓ１１０５で計算されたインバータ設定値の条件を変更する。Ｓ１１０７で変更された条件で、太陽光発電の発電量を定格容量まで増加させながら電力潮流計算により系統電圧、電流、太陽光発電の発電量を計算する（Ｓ１１０８）。
次に、Ｓ１１０８で求めた太陽光発電の発電量を用いて、解析条件データ６０７の解析条件の内容により、（１）式、または（２）式で目的関数を計算する（Ｓ１１０９）。
Ｓ１１０７からＳ１１０９までの処理を、すべてのインバータとその設定値に対して実行する（Ｓ１１１０）。
【００２９】
次に、Ｓ１１１０の中で目的関数が最小（または最大）となったインバータとその設定値を１つ選択し、タブーリストの中にその情報を格納する（Ｓ１１１１）。このとき、すでにタブーリストの中に同一のインバータとその設定値が格納されている場合は、次に目的関数が最小（または、最大）となったインバータとその設定値の情報を格納する。また、タブーリストの長さは、図９の解析条件データのデータ項目のタブーリスト長で設定される。タブーリスト長が「５」の場合は、タブーリストの中に、インバータとその設定値を５個格納することができ、新しいインバータとその設定値の情報がある場合は、一番最小に入れた情報をタブーリストの中から廃棄する。Ｓ１１１０で求めた最小（また最大）の目的関数の値とＳ１１０６の目的関数を比較し、小さい方（または、大きい方）を格納する。
【００３０】
次に、Ｓ１１０７からＳ１１１１までの処理をＳ１００の中で最適化解析条件設定画面１０２７の入力した繰返し処理回数入力欄１０２９で設定された回数まで実行する（Ｓ１１１２）。さらに、繰返し処理回数の中で目的関数が最良（大または小）のインバータと設定値を求める（Ｓ１１１３）。そして、Ｓ１１１３の処理終了後、解析が終了する（Ｓ１１１４）。
【００３１】
次に、図１９の解析条件設定画面１０２２で入力したインバータ設定値による解析ボタン１０２５の解析条件選択時の処理フローを示した図２２について説明する。
解析開始により（Ｓ１１１５）、系統データ、太陽光発電設備データが読み込まれる（Ｓ１１１６）。次に、日負荷変化データ、柱上変圧器２次側電圧、太陽光発電定格発電量データが読み込まれる（Ｓ１１１７）。
次に、時間毎に太陽光発電の発電量をゼロから定格発電量まで増加させながら電力潮流計算により１日の系統電圧、電流、太陽光発電の発電量が計算される（Ｓ１１１８）。そして、Ｓ１１１８の処理終了後、解析が終了する（Ｓ１１１９）。
【００３２】
以上説明したように、図２１に示すＳ１１０１からＳ１１１４までの処理においては、バンク内の発電量を最大化するインバータ設定値、および、バンク内の需要家の発電量を平均化するインバータ設定値を求めることができる。また、図２２に示すＳ１１１５からＳ１１１９までの処理においては、入力したインバータ設定値における系統電圧・電流、太陽光発電の発電量を求めることができる。
【００３３】
次に、解析結果表示（図１５のＳ１２０）の処理内容について説明する。
図１６に示される系統解析装置表示画面９０１の結果表示ボタン９０４を選択すると、図２３解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１、または、図２４の解析結果表示メニュー画面１２０７が表示される。画面１２０１は、図１９の解析条件設定画面１０２２の中のバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、あるいは、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４を設定し、これらの解析条件で解析した場合に表示される。
【００３４】
画面１２０７は、図１９に示される解析条件設定画面１０２２で入力したインバータ設定値による解析ボタン１０２５に設定した場合に表示される。図２３に示される解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１は、インバータ設定結果ボタン１２０２、電圧計算結果ボタン１２０３、電流計算結果ボタン１２０４、太陽光発電発電量計算結果ボタン１２０５および終了ボタン１２０６を備える。図２４に示される解析結果表示メニュー画面１２０７は、図２３のインバータ設定結果ボタン１２０２が除かれた内容で構成され、電圧計算結果ボタン１２０８，電流計算結果ボタン１２０９，太陽光発電発電量計算結果ボタン１２１０および終了ボタン１２１１を備えている。
【００３５】
次に、図２３の解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１の各表示内容について説明する。
解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１のインバータ設定結果ボタン１２０２を選択すると図２５に示されるインバータ設定値と太陽光発電の発電量と目的関数の結果の画面１２１２が表示される。季節選択ボタン１２１３を用いて、季節毎のインバータ設定値、太陽光発電の発電量、目的関数が表示される。ここで、戻るボタン１２０４が選択されると、解析結果表示メニュー画面１２０１に戻る。
【００３６】
次に、画面１２０１の電圧計算結果ボタン１２０３を選択すると、図２６に示される電圧・電流解析結果表示設備選択画面１２１５が表示される。ノードＮ５の電柱にブランチＢ３の低圧線とブランチＢ６の引込線が接続されており、ブランチＢ６の引込線はノードＮ６の需要家に接続されているのが分かる。また、ブランチＢ３の低圧線は、ノードＮ０の柱上変圧器に接続されており、ノードＮ０の柱上変圧器はブランチＢ１の低圧線に接続されており、ブランチＢ１の低圧線はノードＮ１の電柱に接続されている。ノードＮ１の電柱は、ブランチＢ２の低圧線とブランチＢ４の引込線に接続されており、ブランチＢ２の低圧線はノードＮ２の電柱を介してノードＮ４の需要家に接続されており、ブランチＢ４の引込線はノードＮ３の需要家に接続されている。
【００３７】
選択画面１２１５でノードＮ０の変圧器ボタン１２１６を選択すると、図２７に示される柱上変圧器電圧結果画面１２２０が表示される。柱上変圧器電圧結果画面１２２０は、季節選択ボタン１２２１と時刻毎の電圧変動を表した図と、戻るボタン１２２２とを備える。画面１２２０の季節選択ボタン１２２１を用いて選択した季節の柱上変圧器の電圧結果を電圧計算結果７０１（図２参照）より抽出し表示する。戻るボタン１２２２を選択することにより、電圧・電流解析結果表示設備選択画面１２１５（図２６参照）が表示される。表示された選択画面１２１５でノードＮ１である電柱ボタン１２１７を選択すると図２８に示される電柱電圧結果画面１２２３が表示される。
【００３８】
電柱電圧結果画面１２２３は、季節選択ボタン１２２４と電柱の電圧計算結果を表した図と戻るボタン１２２５とを備える。季節選択ボタン１２２４で季節を選択すると選択された季節の電柱電圧を電圧計算結果７０１（図２参照）より抽出し表示することができる。設備（電柱）電圧結果画面１２２３の戻るボタン１２２５を選択すると電圧・電流解析結果表示設備選択画面１２１５が表示される。次に、電圧・電流解析結果表示設備画面１２１５の終了ボタン１２１９を選択すると解析結果表示メニュー画面１２０１（図２３参照）が表示される。以上のようにして、電圧計算結果を電圧計算結果ボタン１２０３に表示することができる。解析結果表示メニュー画面１２０１の電流計算結果ボタン１２０４においても、前記電圧計算結果と同様に電流計算結果を表示することができる。
【００３９】
次に、図２３に示される太陽光発電発電量計算結果ボタン１２０５の内容について説明する。解析結果表示メニュー画面１２０１の太陽光発電発電量計算結果ボタン１２０５をマウスなどの入力手段１０で選択すると図２９太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３が表示される。太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３は、１日太陽光発電発電量計算結果ボタン９１４、太陽光発電の発電率結果ボタン９１５、年間発電量試算結果ボタン９１６を備える。
【００４０】
以下、それぞれの内容について説明する。
図２９に示される太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３より１日太陽光発電発電量計算結果９１４をマウスなどの入力手段１０で選択すると図３０の１日太陽光発電量計算結果が表示される。図３０の１日太陽光発電量計算結果は、定格発電量９１８と解析結果の発電量９１９を表示する。時刻１２時近辺で解析結果の発電量９１９が飽和していることが分かる。
【００４１】
次に、図２９の太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３より、太陽光発電の発電率結果ボタン９１５をマウスなどの入力手段１０で選択すると、図３１に示す太陽光発電発電率結果画面９２０を表示する。太陽光発電発電率とは、１日の太陽光発電定格発電量に対し、実際の解析結果の太陽光発電発電量計算値がどの程度の割合であるかを確認する指標である。太陽光発電発電率結果画面９２０の戻るボタン９２１をマウスなどの入力手段１０で選択すると図２９の太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３に戻る。
【００４２】
最後に図２９の太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３より、年間発電量試算結果ボタン９１６をマウスなどの入力手段１０で選択すると図３１の年間発電量試算結果９２２を表示する。年間発電量試算，年間最大発電量試算，年間最低発電量試算について、それぞれ発電量の試算を行う。年間発電量試算の計算方法は、解析時の太陽光発電量を解析時に利用した日射データと過去の日射量データ６０４を利用して、按分計算して求める。（３）式にｍ月ｎ日の発電量の計算式を示す。
ｍ月ｎ日発電量試算＝解析結果の発電量×ｍ月ｎ日の日射量／解析時に利用した日射量
…（３）式
（３）式で年間発電量試算を計算するときは、日射量データは過去数年分の平均値を利用して計算し、年間最大発電量試算は、日射量データの過去数年分の中の最大値，年間最大発電量試算は、日射量データの過去数年分の中の最小値をそれぞれ利用して計算する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の電力設備演算装置１００は、太陽光発電を配電系統に連系したときに、太陽光発電の発電量を最大化、または、需要家の太陽光発電の発電量を平均化するようなインバータ設定値を算出することができる。また、配電系統の電圧，電流，太陽光発電の発電量の日変化を算出することにより、配電系統の状態を把握できる。
【００４４】
また、電力線である低圧線２０２０，２０２２，２０２４が直線的に直列接続されており、需要家が各低圧線２０２０，２０２２，２０２４の中間点に引出線２０３０，２０３２，２０３４，２０３６を介して接続されているとき、出力手段２０に、インバータ２３００の最大出力電圧が異なった値で表示される。
【００４５】
また、電力設備演算装置１００で算出された最大出力電圧をインバータ２３００に設定することにより、太陽光発電の発電量は、インバータ設定値の電圧値を超えないように発電量が制御される。これにより、太陽光発電の発電量が最大化、または、需要家の太陽光発電の発電量を平均化することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
第１実施形態は、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値を組合せ最適化手法により求めたが、感度係数（インバータ連系地点の電圧の変化量／太陽光発電の発電出力の変化量）を利用した線形計画法による電力潮流計算によっても設定値を求めることができる。
具体的には、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値をインバータ連系地点電圧として定式化する。有効電力の感度係数ＫＰｉｊ（ｔ）は、
ＫＰｉｊ（ｔ）＝ΔＶｐｉｎｖｉ（ｔ）／ΔＰｊ（ｔ）
＝（Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ）−Ｖｉｎｖ０（ｔ））／（Ｐｊ（ｔ）−Ｐｊ０（ｔ））
（４）
であり、無効電力の感度係数ＫＱｉｊ（ｔ）は、
ＫＱｉｊ（ｔ）＝ΔＶｑｉｎｖｉ（ｔ）／ΔＱｊ（ｔ）
＝（Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）−Ｖｉｎｖｉ０（ｔ））／（Ｑｊ（ｔ）−Ｑｊ０（ｔ））
（５）
である。ここで、ｉ＝１，２，３，…，ｎ、ｊ＝１，２，３，…，ｎ である。
このとき、インバータ連系地点電圧Ｖｉｎｖｎ（ｔ）は、
【数１】
である。ここで、ｎ：発電システム設置需要家数、ΔＰｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊの発電出力（有効電力）の変化量、Ｐｊ０（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＰｊ（ｔ）増分前の発電出力（有効電力）、Ｐｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＰｊ（ｔ）増分後の発電出力（有効電力）、ΔＱｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊの発電出力（無効電力）の変化量、Ｑｊ０（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＱｊ（ｔ）増分前の発電出力（無効電力）、Ｑｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＱｊ（ｔ）増分後の発電出力（無効電力）、ΔＶｐｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊの連系地点の電圧変化量（有効電力増分時）、ΔＶｑｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点の電圧変化量（無効電力増分時）、Ｖｉｎｖｉ０（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点電圧（ΔＰｊ（ｔ），ΔＱｊ（ｔ）増分前）、Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点電圧（ΔＰｊ（ｔ）増分後）、Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点電圧（ΔＱｊ（ｔ）増分後）、ＫＱｉｊ（ｔ）：時刻ｔにおける感度係数（需要家Ｎｏ．ｊの発電出力（無効電力）の変化量に対する需要家Ｎｏ．ｉの連系地点の電圧変化量）
である。
【００４７】
このときの制約条件は、（４）式に示すインバータ連系地点電圧の上下限制約である。
９５≦Ｖｉｎｖ（ｔ）≦１０７ （ｉ＝１，２，３，…，ｎ） （７）
操作変数は、（８）（９）式に示す太陽光発電の発電出力（有効電力）である。
０≦Ｐｉ（ｔ）≦Ｐ０ｉ（ｔ） （ｉ＝１，２，３，…，ｎ） （８）
Ｐ０ｉ（ｔ）＝Ｐｐｖ０ｉ（ｔ）×ＣＯＳθ （９）
（０≦ＣＯＳθ≦１）、（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）
（１０）（１１）式は、太陽光発電の発電出力（無効電力）である。
０≦Ｑｉ（ｔ）≦Ｑ０ｉ（ｔ） （ｉ＝１，２，３，…，ｎ） （１０）
Ｑ０ｉ（ｔ）＝Ｐｐｖ０ｉ（ｔ）×ＳＩＮθ （１１）
＝√（Ｐ２ｐｖ０ｉ（ｔ）−Ｐ２０ｉ（ｔ））
（ＣＯＳθ≠０）、（０≦ＳＩＮθ≦１）、（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）
線形計画法を利用して、需要家の発電量が平均化され、または、最大化されるインバータ連系地点電圧を求める。そして、求められたインバータ連系地点電圧がインバータの電圧上昇抑制機能の設定値である。
【００４８】
次に、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値をすべての時間で求める処理について図３３を参照して説明する。
まず、各需要家の発電出力をＰｊ０（ｔ）（初期値は、Ｐｊ０（ｔ）＝０），Ｑｊ０（ｔ）（初期値はＱｊ０（ｔ）＝０）として、このときの各連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ０を計算する（Ｓ２１０）。次に、各需要家の発電出力をＰｊ（ｔ）＝Ｐｊ０（ｔ）＋ΔＰｊ（ｔ）とＱｊ（ｔ）＝Ｑｊ０（ｔ）＋ΔＱｊ（ｔ）として、このときの各連系地点電圧Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ），Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）を計算する（Ｓ２２０）。
次に、Ｓ２１０，Ｓ２２０で計算された各連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ０，Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ），Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）を用いて、（５）式により感度係数ＫＰｉｊ，ＫＱｉｊを算出し、感度結果７０６（図２参照）として記憶する（Ｓ２３０）。次に、Ｓ２３０で算出された感度係数ＫＰｉｊ，ＫＱｉｊを用いて（６）式を作成し、線形計画法を用いてある需要家の連系地点電圧が制約条件（７）式の上限に達し、各需要家の発電電力のバラツキが最小となる各需要家の連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ（ｔ）を求める（Ｓ２４０）。そして、各時刻においてＳ２１０からＳ２４０までの処理を実行し、太陽光発電設備が発電している時間帯の各需要家の発電出力が平均化し、または、最大化する各需要家の連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ（ｔ）を求める（Ｓ２５０）。
【００４９】
（変形例）
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態の発電システムは、太陽光発電について説明したが、風力発電にも用いることができる。この場合、発電設備は、直流発電機あるいは交流発電機となり、インバータは、直流電圧を交流電圧に変換し、あるいは交流電圧を商用電圧の交流電圧に変換する電力変換器となる。
（２）前記各実施形態は、電力設備演算装置を用いてインバータの最高出力電圧の設定値を求めて、インバータの設定値を季節毎に変更し、あるいは月毎に変更するようにしたが、電力設備演算装置で算出した設定値を通信手段２５、および、これに接続された伝送線路を介してリアルタイムでインバータ２３００に送信することができる。
（３）第１実施形態は、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値を組合せ最適化手法により求め、第２実施形態では感度係数を利用した線形計画法により設定値を求めたが、その他の最適化手法によっても設定値を求めることができる。なお、線形計画法その他の最適化手法も特許請求の範囲に記載した電力潮流計算に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態である発電システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態である電力設備演算装置の構成図である。
【図３】系統データの内容例を示す図である。
【図４】日負荷変化データを示す図である。
【図５】柱上変圧器の２次側電圧データを示す図である。
【図６】日射量データを示す図である。
【図７】太陽光発電の定格発電量データを示す図である。
【図８】太陽光発電設備データの画面およびそのデータの例を示す図である。
【図９】解析条件データを示す図である。
【図１０】電圧計算結果の一例を示す図である。
【図１１】電流計算結果の一例を示す図である。
【図１２】太陽光発電出力結果の一例を示す図である。
【図１３】インバータ設定値の結果を示す図である。
【図１４】目的関数計算結果を示す図である。
【図１５】第一実施形態の全体フローを示す図である。
【図１６】系統解析表示画面を示す図である。
【図１７】系統作画メニュー画面を示す図である。
【図１８】太陽光発電設備データ設定画面を示す図である。
【図１９】解析条件設定画面を示す図である。
【図２０】最適化解析設定画面を示す図である。
【図２１】最適化処理のフローチャートである。
【図２２】通常解析処理のフローチャートである。
【図２３】解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）の表示画面を示すである。
【図２４】解析結果表示メニュー画面を示す図である。
【図２５】インバータ設定値と太陽光発電の発電量と目的関数の結果を示す画面の図である。
【図２６】電圧・電流解析結果表示設備選択画面を示す図である。
【図２７】柱上変圧器の電圧結果画面の図である。
【図２８】設備（電柱）電圧結果画面を示す図である。
【図２９】太陽光発電発電量計算結果表示メニューを示す表示画面である。
【図３０】１日太陽光発電発電量計算結果を示す図である。
【図３１】太陽光発電の発電率結果を示す図である。
【図３２】年間発電量試算結果を示す図である。
【図３３】第２実施形態の演算フローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 入力手段
２０ 出力手段（表示手段）
２５ 通信手段
３０ ＣＰＵ
４０ ＲＡＭ
４５ ＲＯＭ
５０ バスライン
６０ 入力データファイル（ファイル手段）
７０ 出力ファイル
８０ プログラム（電力設備演算プログラム）
８５ ＯＳ
９０ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
１００ 電力設備演算装置
６０１ 系統データ
６０２ 日負荷変化データ
６０３ ２次側電圧データ
６０４ 日射量データ
６０５ 太陽光発電発電量データ
６０６ 太陽光発電設備データ
６０７ 解析条件データ
７０１ 電圧計算結果
７０２ 電流計算結果
７０３ 太陽光発電出力結果
７０４ インバータ設定値結果
７０５ 目的関数計算結果
８０１ 電力潮流計算手段（電力潮流計算プログラム）
８０２ 最大出力電圧選択手段（電圧表示プログラム）
８０３ インバータ設定手段（インバータ設定プログラム）
９０１ 系統解析表示画面
９０２ 系統作画ボタン
９０３ 解析実行ボタン
９０４ 結果表示ボタン
９０５ 終了ボタン
９１３ 太陽光発電発電量計算結果表示メニュー画面
９１４ １日太陽光発電発電量計算結果ボタン
９１５ 太陽光発電の発電率結果ボタン
９１６ 年間発電量試算結果ボタン
９１７ 戻るボタン
９１８ 定格発電量
９１９ 発電量（解析結果）
９２０ 太陽光発電発電率結果画面
９２１ 戻るボタン
９２２ 年間発電量試算結果画面
９２３ 戻るボタン
１００１ 系統作画メニュー画面
１００２ 柱上変圧器ボタン
１００３ 電柱ボタン
１００４ 低圧線ボタン
１００５ 引込線ボタン
１００６ 需要家ボタン
１００９ 太陽光発電設備データ設定画面
１０１０ パネル容量入力欄
１０１１ パネル枚数入力欄
１０１２ 有効電力制御ボタン
１０１３ 進相無効電力制御ボタン
１０１４ インバータ容量入力欄
１０１５ パネル効率入力欄
１０１６ インバータ効率入力欄
１０１７ 屋内配線考慮チェックボックス
１０１８ 線種入力欄
１０１９ 長さ入力欄
１０２０ ＯＫボタン
１０２１ Cancelボタン
１０２２ 解析条件設定画面
１０２３ バンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン
１０２４ バンク内の需要家の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン
１０２５ 入力したインバータ設定値による解析ボタン
１０２６ Ｏｋボタン
１０２７ 最適化解析条件設定画面
１０２８ タブーリスト長入力欄
１０２９ 繰返し処理回数入力欄
１０３０ ＯＫボタン
１２０１ 解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面
１２０２ インバータ設定値結果ボタン
１２０３ 電圧計算結果ボタン
１２０４ 電流計算結果ボタン
１２０５ 太陽光発電発電量計算結果ボタン
１２０６ 終了ボタン
１２０７ 解析結果表示メニュー画面
１２０８ 電圧計算結果ボタン
１２０９ 電流計算結果ボタン
１２１０ 太陽光発電発電量計算結果ボタン
１２１１ 終了ボタン
１２１２ インバータ設定値と太陽光発電の発電量と目的関数の結果
１２１３ 季節選択ボタン
１２０４ 戻るボタン
１２１５ 電圧・電流解析結果表示設備選択画面
１２１６ ノードN０（柱上変圧器）
１２１７ ノードN１（電柱)
１２１８ ブランチB１（低圧線）
１２１９ 終了ボタン
１２２０ 柱上変圧器電圧結果画面
１２２１ 季節選択ボタン
１２２２ 戻るボタン
１２２３ 設備（電柱）電圧結果画面
１２２４ 季節選択ボタン
１２２５ 戻るボタン
２０００ 電力システム
２０１０ 送電線
２０２０，２０２２，２０２４ 低圧線
２０３０，２０３２，２０３４，２０３６ 引込線
２０６０，２０６２，２０６４，２０６６ 電柱
２０５０，２０５２，２０５４，２０５６ 需要家
２１００，２１１０ 積算電力計
２２００ 分電盤
２３００ インバータ
２４００ 太陽光発電設備
２５００ 負荷
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統と発電設備との間に接続される電力変換器の最大出力電圧を選択する電力設備演算装置、発電システム、および電力設備演算プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、インバータを介して配電系統に接続される分散型発電設備が需要家に備えられたものであり、配電系統に連系された太陽光発電設備の発電量を最大化あるいは最適化することが好ましい。この際、配電系統の電圧・電流を把握するための電力潮流計算は、非特許文献１に報告されている。また、太陽光発電の発電量の評価方法については、特許文献１に開示され、同文献には測定時の日射強度，太陽光電池の温度条件の電流・電圧曲線を利用して、配電系統に接続しないときの太陽光発電の発電量の出力評価方法について記述されている。
【非特許文献１】石川「分散電源導入時の配電線電圧計測手法の開発」ＯＨＭ，２０００年１１月号
【特許文献１】特開２００４−７７３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、配電系統と太陽光発電設備とを連系する場合には、例えば、１０１Ｖ±６Ｖの電圧運用制約が存在する。また、太陽光発電設備が変圧器を介して受電する配電系統（配電線）にはインピーダンスが存在するため、配電系統の末端電圧の方が変圧器近傍の電圧よりも低くなる傾向にある。このため、変圧器近傍に設置されたインバータの最高出力電圧が９５Ｖの最低電圧に設定されると配電系統の末端電圧がさらに低下することになる。一方、配電系統の末端近傍のインバータ（電力変換器）の最高出力電圧が１０７Ｖの最高電圧に設定された場合には、変圧器近傍の電圧がさらに上昇することになる。したがって、配電系統のノード電圧が電圧運用制約（所定範囲）に納まらない場合が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、配電系統の複数のノード電圧が所定範囲になるように電力変換器の最大出力電圧を選択することができる電力設備演算装置、発電システム、および、電力設備演算プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の電力設備演算装置、および、これを用いた発電システムは、配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択する最大出力電圧選択手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、変圧器の２次側出力電圧と電力変換器の出力電圧との電位差が大きいほど、発電設備から変圧器を介して電力会社によって買電される売電電力が多くなるところ、変圧器近傍の電力変換器の最高出力電圧が最高電圧に設定された場合には、末端に設置された電力変換器の出力電圧と変圧器の出力電圧との差が小さくなり、発電設備から電力会社への売電電力が少なくなる。このような場合でも、複数の発電設備の各発電量を平均化する最大出力電圧と、各発電量を各発電設備の定格発電量で除した設備利用率を平均化する最大出力電圧と、各発電量の和を最大化する最大出力電圧との何れかを選択することにより、配電系統に連系された電力変換器の最大出力電圧を最適化することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配電系統の複数のノード電圧が所定範囲になるように電力変換器の最大出力電圧を選択することができる電力設備演算装置、発電システム、および、電力設備演算プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１は本発明の一実施形態である電力システムの構成図である。電力システム２０００は、送電線２０１０と、電柱２０６０，２０６２，２０６４，２０６６と、電柱２０６０の上部に設置されており、送電線２０１０に接続されている柱上変圧器（変圧器）２０４０と、電柱２０６０，２０６２，２０６４，２０６６に懸架され、直線状に直列接続されている低圧線２０２０，２０２２，２０２４と、低圧線２０２０，２０２２，２０２４の接続点（ノード）と需要家２０５０，２０５２，２０５４，２０５６とに各々接続されている引込線２０３０，２０３２，２０３４，２０３６とを備えている。
【０００９】
また、図１（ｂ）は、需要家２０５０に設けられている屋内配線設備の構成図であり、他の需要家２０５２，２０５４，２０５６の全部または一部に設けられている。引込線２０３０には、積算電力計２１００，２１１０が接続されており、積算電力計２１００には分電盤２２００および電力変換器であるインバータ２３００を介して、太陽電池からなる太陽光発電設備（発電設備）２４００が接続され、発電された電力は電力会社に売電される。また、積算電力計２１００は太陽光発電設備２４００の発電電力を積算し、負荷２５００が接続された積算電力計２１１０は負荷電力が積算される。ここで、インバータ２３００は、有効電力制御、あるいは、進相無効電力制御によって電圧を制限しつつ出力電力を最大にするように制御される。このとき、インバータ２３００の最大出力電圧は、予め設定された設定値（整定値）によって制限される。
【００１０】
図１に示される複数の需要家２０５０，２０５２，２０５４，２０５６に設置されている各インバータ２３００の設定値を決定するための電力設備演算装置の構成を図を参照して説明する。
図２において、電力設備演算装置１００は、パーソナルコンピュータが代表的であり、キーボード、マウス（ポインティングデバイス）等からなる入力手段１０と、ＣＲＴ，ＬＣＤ（液晶パネル）等からなり表示手段として機能する出力手段２０と、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等のネットワークに接続される通信手段２５と、コンピュータであるＣＰＵ３０と、ワーキングメモリとして使用され、計算プログラム，表示用の画像データ、など計算の入力データおよび出力データが一旦格納されるＲＡＭ（Random Access Memory）４０と、電源投入時に起動するイニシャルプログラムローダが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）４５と、入力データファイル６０、出力ファイル７０、オペレーティングシステム（ＯＳ）８５、および、プログラム（アプリケーションプログラム）８０が記憶されているハードディスクドライブ（ＨＤＤ）９０とを備え、各部がバスライン５０で接続されている。
【００１１】
ここで、入力データファイル６０は、系統データ６０１，日負荷変化データ６０２，２次側電圧データ６０３，日射量データ６０４，太陽光発電発電量データ６０５，太陽光発電設備データ６０６，解析条件データ６０７が記憶され、出力ファイル７０は、電圧計算結果７０１，電流計算結果７０２，太陽光発電出力結果７０３，インバータ設定値結果７０４，目的関数計算結果７０５が記憶されている。なお、感度結果７０６は後記する。また、プログラム８０は、電力潮流計算手段（電力潮流計算プログラム）８０１と、最大出力電圧選択手段（電圧表示プログラム）８０２と、インバータ設定手段（インバータ設定プログラム）８０３とを備える。
【００１２】
次に図３から図１４を用いて、入力データファイル６０の内容について説明する。
図３は、系統データ６０１の構成を示したものである。系統データ６０１では、配電系統の設備のシリアルＮｏである設備Ｎｏと、柱上変圧器，電柱，低圧線，引込線，需要家などの設備種別と、柱上変圧器，低圧線，引込線などの設備容量と、低圧線，引込線などの長さおよびインピーダンスと、柱上変圧器，電柱，需要家をノードで表現したときのノードＮｏと、低圧線，引込線をブランチで表現したときのブランチＮｏと、各設備の接続情報である接続設備Ｎｏと、太陽光発電などの小規模分散型電源を連系している需要家を設定する太陽光発電連系のデータ項目とを備えている。
【００１３】
例えば、設備Ｎｏ．１は、設備容量３０ｋＶＡの柱上変圧器であり、ノードＮｏとして「Ｎ０」が設定され、接続している設備Ｎｏ．は、５，７（低圧線）である。なお、柱上変圧器であるので、長さ、ブランチＮｏ．は該当データ無し（******）と記述され、この柱上変圧器は太陽光発電には連系されていない。また、設備Ｎｏ．５は、設備容量２１７Ａ、０．３１０３＋ｊ０．３３５０［Ω／ｋｍ］のインピーダンスを有する線種Ｃｕ−ＯＷ６０の低圧線であり、ブランチＮｏ．はＢ１であり、接続されている設備Ｎｏ．は１．２である。なお、ブランチである低圧線であるので、ノードＮｏ．の該当データは記述されず、太陽光発電への連系はされていない。また、設備Ｎｏ．１１は、需要家であり、ノードＮｏ．は「Ｎ３」であり、接続している設備は設備Ｎｏ．８の引込線であり、この需要家は太陽光発電に連系されている。
【００１４】
図４は、日負荷変化データ６０２の内容を示した図である。需要家が消費した負荷［ｋＷ］を縦軸に、時刻（１日２４時間分）を横軸に、各時刻の負荷量を表しているものである。配電系統の需要家の負荷は、各時刻で異なる値となっている。
図５は、柱上変圧器２０４０の２次側電圧データ６０３の内容を示しており、縦軸に柱上変圧器２次側電圧が示され、横軸に時刻（１日２４時間分）が示されている。このデータは、過去数年分の実績を保有しており、この２次側電圧データは、日負荷変化データの変動を考慮して決められている。
【００１５】
図６は、日射量データ６０４の内容を示したものである。縦軸は日射量、横軸は時刻（１日２４時間分）として、各時刻の日射量［ＭＪ／ｍ２］を表している。この日射量データ６０４は、過去数年分のデータを保有している。
図７は、太陽光発電発電データ６０５の内容を示し、各時刻の太陽光発電定格発電量［ｋＷ］を表したものである。縦軸に太陽光発電定格発電量を示し、横軸に時刻（１日２４時間分）を示している。この太陽光発電定格発電量は、図６の日射量データ６０４を利用して計算されたものであり、発電量定格値は、太陽電池定格×パネル効率×日射量／日射最大値によって算出される。
【００１６】
図８（ａ）は太陽光発電設備データ６０６の表示画面であり、図８（ｂ）は、太陽光発電設備データ６０６の内容を示している。データの内容は、太陽光発電設備を連系するノードＮｏ，パネル容量，インバータ容量，インバータ制御方式，インバータ電圧設定値上限値，インバータ電圧設定値下限値，インバータ電圧設定値刻み幅，発電効率，インバータ効率の各データである。ここで、インバータ制御方式は有効電力制御，進相無効電力制御等の方式である。
【００１７】
図９は、解析条件データ６０７の内容を示した図である。データの内容は、解析条件、タブーリスト長、繰返し回数のデータであり、例えば、解析条件が「バンク内の需要家の発電量平均化」であり、タブーリスト長が「５」に設定され、繰返し回数が「３０」に設定されている。ここで、タブーリスト長について説明する。複数の組合せの中から目的関数を最小にするものを見つける組合せ最適化問題において、目的関数値が見つからないときでも処理を停止せず、目的関数値の増大が最小の解へ移動を行う。このとき、再び同じ解へ戻ることを避けるために、ある解から別の解への移動に伴う何らかの情報を記憶しておき、その情報をもとに近傍グラフの枝を除去する。この移動に伴う情報を属性と呼び、属性を記憶するタブーリストを設けている。このように、Ｔａｂｕ Ｓｅａｒｃｈにおいては、枝を除去しながら最良の方向に探索を進めるが、枝の除去が進むにつれ、行き場を失う可能性がある。これを防ぐためにタブーリストの長さを有限とし、この長さをタブーリスト長という。
【００１８】
図１０から図１４までは、出力ファイル２００の内容である電圧計算結果７０１，電流計算結果７０２，太陽光発電発電量計算結果７０３，インバータ設定値結果７０４，目的関数計算結果７０５を示したものである。
図１０は、電圧計算結果７０１の内容を示したものである。電圧計算結果７０１は、設備Ｎｏ，ノードＮｏ，電圧計算結果［Ｖ］のデータ項目で構成されている。図１１は、電流計算結果７０２の内容を示した図である。電流計算結果２０２は、設備Ｎｏ，ブランチＮｏ，電流計算結果［Ａ］のデータ項目で構成されている。各ノードの電圧は１０６Ｖ近辺であり、ブランチＮｏ．によって電流が異なっていることが分かる。
【００１９】
図１２は、太陽光発電発電量計算結果７０３の内容を示したものである。太陽光発電発電量計算結果７０３は、時刻毎の太陽光発電発電量計算結果［ｋＷ］を示しており、例えば、１２時において、４［ｋＷ］である。
図１３は、インバータ設定値結果７０４の内容を示したものである。インバータ設定値結果７０４は、設備Ｎｏ、ノードＮｏ、インバータ設定値の結果のデータ項目で構成されており、例えば、設備Ｎｏ．１１の需要家のノードＮｏ．はＮ３であり、インバータ設定値は１０７［Ｖ］に設定されている。
図１４は、目的関数計算結果７０５を示したものである。目的関数計算結果７０５は、インバータ毎の電圧設定値と、そのときの目的関数値のデータで構成されており、例えば、ノードＮ３のインバータ電圧設定値は１０７［Ｖ］であり、ノードＮ４のインバータ電圧設定値は１０７［Ｖ］であり、目的関数値は１０．５である。
【００２０】
以下、本実施形態の処理について説明する。ここでは、１日を２４点に分割した解析条件で説明する。
電源投入により、ＲＯＭ４５に記憶されたイニシャルプログラムローダがＨＤＤ９０に記憶されたＯＳ８５を起動し、入力手段１０によりプログラム８０の起動が指示される。図１５は、本実施形態の全体処理フローを示したものである。
【００２１】
本実施形態のプログラム８０（アプリケーションプログラム）が起動すると（Ｓ９０）、データ入力が行われ（Ｓ１００）、電力潮流計算によってインバータ２３００（図１参照）の最大出力電圧を設定する設定値（整定値）を算出する解析実行され（Ｓ１１０）、解析結果の表示が行われ（Ｓ１２０）、処理が終了する（Ｓ１３０）。
次に個別の処理について説明する。プログラム８０の処理が開始すると（Ｓ９０）、図１６に示される系統解析表示画面９０１が出力手段２０に表示される。Ｓ１００のデータ入力では、解析される前記系統データ６０１（図３参照），日負荷変化データ６０２（図４参照），柱上変圧器２次側電圧６０３，太陽光発電発電量データ６０５，太陽光発電設備データ６０６、解析条件データ６０７が出力手段２０に表示されるマンマシンと、入力手段１０とを用いて入力される。まず、操作者が最初に解析する系統を系統作画ボタン９０２を入力手段１０であるマウスを用いて選択し、図１７に示される系統作画メニュー画面１００１を表示させる。次に系統作画メニュー画面１００１の柱上変圧器ボタン１００２、電柱ボタン１００３、低圧線ボタン１００４、引込線ボタン１００５、需要家ボタン１００６をキーボード，マウスなどの入力手段１０を用いて選択して、解析する配電系統図を作画する。
【００２２】
次に、作画した系統図の中で太陽光発電の設備データを図１８に示す太陽光発電設備データ設定画面１００９を用いて入力する。太陽光発電設備データ設定画面１００９では、パネル１枚のパネル容量入力欄１０１０、パネル枚数入力欄１０１１、インバータ制御方式選択ボタン１０１２、１０１３、インバータ容量入力欄１０１４、パネル効率入力欄１０１５、インバータ効率入力欄１０１６、屋内配線考慮チェックボックス１０１７、屋内配線の線種入力欄１０１８、屋内配線の長さ入力欄１０１９をキーボードなどの入力手段１０を用いて入力する。例えば、線種に「ＤＶ６０」を指定し、長さ「２０」ｍに指定される。ここで、入力した内容でよければＯＫボタン１０２０をマウスなどの入力手段１０で選択する。また、入力した内容を取り消すには、Ｃａｎｃｅｌボタン１０２１をマウスなどの入力手段１０で選択する。入力したデータは、太陽光発電設備データ６０６（図２参照）に格納される。
【００２３】
次に、図１９の解析条件設定画面１０２２により、解析条件を設定する。
解析条件には、図１８解析条件設定画面１０２２の中にバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４、入力したインバータ設定値による解析ボタン１０２５の３つの解析メニューボタンがある。この中で、実行したい解析条件をマウスなどの入力手段１０で選択する。先ほど入力した解析条件でよければ、ＯＫボタン１０２６をマウスなどの入力手段１０で選択する。これにより、入力したデータは解析データ６０７に格納される。
【００２４】
次に、図１９の解析条件設定画面１０２２で、バンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４を選択した場合は、図２０の最適化解析条件設定画面１０２７が表示され、タブーリスト長入力欄１０２８、繰返し回数処理入力欄１０２９にキーボードなどの入力手段１０を用いて入力する。そして、Ｏｋボタン１０３０を選択することにより、入力されたデータは解析データ６０７に格納される。
【００２５】
すべてのデータが入力されると、図１６の系統解析装置の画面９０１が再び表示され、解析実行ボタン９０３がマウスなどの入力手段１０で選択されると、解析実行Ｓ１１０（図１４）のフローが実行される。
解析実行Ｓ１１０には、２つの処理フローがある。１つ目は、図２１に示す最適化処理フローであり、図１９の解析条件設定画面１０２２の中のバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４に設定したときの解析条件時の処理フローである。２つ目は、図１９の解析条件設定画面１０２２に入力したインバータ設定値による解析１０２５の解析条件の図２２に示す処理フローである。
【００２６】
最初に、図１９の解析条件設定画面１０２２の中にバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４に設定したときの処理フロー（図２１）について説明する。
解析開始によって（Ｓ１１０１）、系統データ６０１、太陽光発電設備データ６０６の読込みが実行される（Ｓ１１０２）。Ｓ１１０２の処理終了後、日負荷変化データ６０２、柱上変圧器２次側電圧６０３、太陽光発電定格発電量データ６０５などが読み込まれる（Ｓ１１０３）。
【００２７】
次に、Ｓ１１０３の実行後、すべてのインバータ設定値を太陽光発電設備データ６０６に格納されているインバータ設定値上限に設定する（Ｓ１１０４）。
次に、設定されたインバータ設定値において、時間毎に太陽光発電の発電量をゼロから定格容量まで増加させながら電力潮流計算により１日の系統電圧、電流を計算する（Ｓ１１０５）。さらに、このときの太陽光発電の発電量も計算する。次に、Ｓ１１０５の結果に対して、目的関数の計算とその結果を格納する（Ｓ１１０６）。この目的関数は、図１９の解析条件設定画面１０２２の中にバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４による解析条件の設定によって異なる。
バンク内の発電量最大化のインバータ設定値を求めるための目的関数を（１）式に示す。
Ｎ
Σ（Ｐn） → 最大化 （１）
ｎ＝１
Ｐｎ：ｎ番目の太陽光発電の１日の発電量
次に、バンク内需要家の発電量の平均化のためのインバータ設定値を求めるための目的関数を（２）式に示す。
Ｎ
Σ｜Ｐｎ−Ａｖｅ（Ｐ）｜ → 最小化 （２）
ｎ＝１
Ｐｎ ：ｎ番目の太陽光発電の１日の発電量
Ａｖｅ（Ｐ） ：太陽光発電の発電量の平均値
【００２８】
次に、処理は各需要家に設置されているすべてのインバータに対して、インバータ設定値を１つ選択し（Ｓ１１０７）、Ｓ１１０５で計算されたインバータ設定値の条件を変更する。Ｓ１１０７で変更された条件で、太陽光発電の発電量を定格容量まで増加させながら電力潮流計算により系統電圧、電流、太陽光発電の発電量を計算する（Ｓ１１０８）。
次に、Ｓ１１０８で求めた太陽光発電の発電量を用いて、解析条件データ６０７の解析条件の内容により、（１）式、または（２）式で目的関数を計算する（Ｓ１１０９）。
Ｓ１１０７からＳ１１０９までの処理を、すべてのインバータとその設定値に対して実行する（Ｓ１１１０）。
【００２９】
次に、Ｓ１１１０の中で目的関数が最小（または最大）となったインバータとその設定値を１つ選択し、タブーリストの中にその情報を格納する（Ｓ１１１１）。このとき、すでにタブーリストの中に同一のインバータとその設定値が格納されている場合は、次に目的関数が最小（または、最大）となったインバータとその設定値の情報を格納する。また、タブーリストの長さは、図９の解析条件データのデータ項目のタブーリスト長で設定される。タブーリスト長が「５」の場合は、タブーリストの中に、インバータとその設定値を５個格納することができ、新しいインバータとその設定値の情報がある場合は、一番最小に入れた情報をタブーリストの中から廃棄する。Ｓ１１１０で求めた最小（また最大）の目的関数の値とＳ１１０６の目的関数を比較し、小さい方（または、大きい方）を格納する。
【００３０】
次に、Ｓ１１０７からＳ１１１１までの処理をＳ１００の中で最適化解析条件設定画面１０２７の入力した繰返し処理回数入力欄１０２９で設定された回数まで実行する（Ｓ１１１２）。さらに、繰返し処理回数の中で目的関数が最良（大または小）のインバータと設定値を求める（Ｓ１１１３）。そして、Ｓ１１１３の処理終了後、解析が終了する（Ｓ１１１４）。
【００３１】
次に、図１９の解析条件設定画面１０２２で入力したインバータ設定値による解析ボタン１０２５の解析条件選択時の処理フローを示した図２２について説明する。
解析開始により（Ｓ１１１５）、系統データ、太陽光発電設備データが読み込まれる（Ｓ１１１６）。次に、日負荷変化データ、柱上変圧器２次側電圧、太陽光発電定格発電量データが読み込まれる（Ｓ１１１７）。
次に、時間毎に太陽光発電の発電量をゼロから定格発電量まで増加させながら電力潮流計算により１日の系統電圧、電流、太陽光発電の発電量が計算される（Ｓ１１１８）。そして、Ｓ１１１８の処理終了後、解析が終了する（Ｓ１１１９）。
【００３２】
以上説明したように、図２１に示すＳ１１０１からＳ１１１４までの処理においては、バンク内の発電量を最大化するインバータ設定値、および、バンク内の需要家の発電量を平均化するインバータ設定値を求めることができる。また、図２２に示すＳ１１１５からＳ１１１９までの処理においては、入力したインバータ設定値における系統電圧・電流、太陽光発電の発電量を求めることができる。
【００３３】
次に、解析結果表示（図１５のＳ１２０）の処理内容について説明する。
図１６に示される系統解析装置表示画面９０１の結果表示ボタン９０４を選択すると、図２３解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１、または、図２４の解析結果表示メニュー画面１２０７が表示される。画面１２０１は、図１９の解析条件設定画面１０２２の中のバンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン１０２３、あるいは、バンク内の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン１０２４を設定し、これらの解析条件で解析した場合に表示される。
【００３４】
画面１２０７は、図１９に示される解析条件設定画面１０２２で入力したインバータ設定値による解析ボタン１０２５に設定した場合に表示される。図２３に示される解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１は、インバータ設定結果ボタン１２０２、電圧計算結果ボタン１２０３、電流計算結果ボタン１２０４、太陽光発電発電量計算結果ボタン１２０５および終了ボタン１２０６を備える。図２４に示される解析結果表示メニュー画面１２０７は、図２３のインバータ設定結果ボタン１２０２が除かれた内容で構成され、電圧計算結果ボタン１２０８，電流計算結果ボタン１２０９，太陽光発電発電量計算結果ボタン１２１０および終了ボタン１２１１を備えている。
【００３５】
次に、図２３の解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１の各表示内容について説明する。
解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面１２０１のインバータ設定結果ボタン１２０２を選択すると図２５に示されるインバータ設定値と太陽光発電の発電量と目的関数の結果の画面１２１２が表示される。季節選択ボタン１２１３を用いて、季節毎のインバータ設定値、太陽光発電の発電量、目的関数が表示される。ここで、戻るボタン１２０４が選択されると、解析結果表示メニュー画面１２０１に戻る。
【００３６】
次に、画面１２０１の電圧計算結果ボタン１２０３を選択すると、図２６に示される電圧・電流解析結果表示設備選択画面１２１５が表示される。ノードＮ５の電柱にブランチＢ３の低圧線とブランチＢ６の引込線が接続されており、ブランチＢ６の引込線はノードＮ６の需要家に接続されているのが分かる。また、ブランチＢ３の低圧線は、ノードＮ０の柱上変圧器に接続されており、ノードＮ０の柱上変圧器はブランチＢ１の低圧線に接続されており、ブランチＢ１の低圧線はノードＮ１の電柱に接続されている。ノードＮ１の電柱は、ブランチＢ２の低圧線とブランチＢ４の引込線に接続されており、ブランチＢ２の低圧線はノードＮ２の電柱を介してノードＮ４の需要家に接続されており、ブランチＢ４の引込線はノードＮ３の需要家に接続されている。
【００３７】
選択画面１２１５でノードＮ０の変圧器ボタン１２１６を選択すると、図２７に示される柱上変圧器電圧結果画面１２２０が表示される。柱上変圧器電圧結果画面１２２０は、季節選択ボタン１２２１と時刻毎の電圧変動を表した図と、戻るボタン１２２２とを備える。画面１２２０の季節選択ボタン１２２１を用いて選択した季節の柱上変圧器の電圧結果を電圧計算結果７０１（図２参照）より抽出し表示する。戻るボタン１２２２を選択することにより、電圧・電流解析結果表示設備選択画面１２１５（図２６参照）が表示される。表示された選択画面１２１５でノードＮ１である電柱ボタン１２１７を選択すると図２８に示される電柱電圧結果画面１２２３が表示される。
【００３８】
電柱電圧結果画面１２２３は、季節選択ボタン１２２４と電柱の電圧計算結果を表した図と戻るボタン１２２５とを備える。季節選択ボタン１２２４で季節を選択すると選択された季節の電柱電圧を電圧計算結果７０１（図２参照）より抽出し表示することができる。設備（電柱）電圧結果画面１２２３の戻るボタン１２２５を選択すると電圧・電流解析結果表示設備選択画面１２１５が表示される。次に、電圧・電流解析結果表示設備画面１２１５の終了ボタン１２１９を選択すると解析結果表示メニュー画面１２０１（図２３参照）が表示される。以上のようにして、電圧計算結果を電圧計算結果ボタン１２０３に表示することができる。解析結果表示メニュー画面１２０１の電流計算結果ボタン１２０４においても、前記電圧計算結果と同様に電流計算結果を表示することができる。
【００３９】
次に、図２３に示される太陽光発電発電量計算結果ボタン１２０５の内容について説明する。解析結果表示メニュー画面１２０１の太陽光発電発電量計算結果ボタン１２０５をマウスなどの入力手段１０で選択すると図２９太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３が表示される。太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３は、１日太陽光発電発電量計算結果ボタン９１４、太陽光発電の発電率結果ボタン９１５、年間発電量試算結果ボタン９１６を備える。
【００４０】
以下、それぞれの内容について説明する。
図２９に示される太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３より１日太陽光発電発電量計算結果９１４をマウスなどの入力手段１０で選択すると図３０の１日太陽光発電量計算結果が表示される。図３０の１日太陽光発電量計算結果は、定格発電量９１８と解析結果の発電量９１９を表示する。時刻１２時近辺で解析結果の発電量９１９が飽和していることが分かる。
【００４１】
次に、図２９の太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３より、太陽光発電の発電率結果ボタン９１５をマウスなどの入力手段１０で選択すると、図３１に示す太陽光発電発電率結果画面９２０を表示する。太陽光発電発電率とは、１日の太陽光発電定格発電量に対し、実際の解析結果の太陽光発電発電量計算値がどの程度の割合であるかを確認する指標である。太陽光発電発電率結果画面９２０の戻るボタン９２１をマウスなどの入力手段１０で選択すると図２９の太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３に戻る。
【００４２】
最後に図２９の太陽光発電発電量計算結果メニュー画面９１３より、年間発電量試算結果ボタン９１６をマウスなどの入力手段１０で選択すると図３１の年間発電量試算結果９２２を表示する。年間発電量試算，年間最大発電量試算，年間最低発電量試算について、それぞれ発電量の試算を行う。年間発電量試算の計算方法は、解析時の太陽光発電量を解析時に利用した日射データと過去の日射量データ６０４を利用して、按分計算して求める。（３）式にｍ月ｎ日の発電量の計算式を示す。
ｍ月ｎ日発電量試算＝解析結果の発電量×ｍ月ｎ日の日射量／解析時に利用した日射量
…（３）式
（３）式で年間発電量試算を計算するときは、日射量データは過去数年分の平均値を利用して計算し、年間最大発電量試算は、日射量データの過去数年分の中の最大値，年間最大発電量試算は、日射量データの過去数年分の中の最小値をそれぞれ利用して計算する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の電力設備演算装置１００は、太陽光発電を配電系統に連系したときに、太陽光発電の発電量を最大化、または、需要家の太陽光発電の発電量を平均化するようなインバータ設定値を算出することができる。また、配電系統の電圧，電流，太陽光発電の発電量の日変化を算出することにより、配電系統の状態を把握できる。
【００４４】
また、電力線である低圧線２０２０，２０２２，２０２４が直線的に直列接続されており、需要家が各低圧線２０２０，２０２２，２０２４の中間点に引出線２０３０，２０３２，２０３４，２０３６を介して接続されているとき、出力手段２０に、インバータ２３００の最大出力電圧が異なった値で表示される。
【００４５】
また、電力設備演算装置１００で算出された最大出力電圧をインバータ２３００に設定することにより、太陽光発電の発電量は、インバータ設定値の電圧値を超えないように発電量が制御される。これにより、太陽光発電の発電量が最大化、または、需要家の太陽光発電の発電量を平均化することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
第１実施形態は、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値を組合せ最適化手法により求めたが、感度係数（インバータ連系地点の電圧の変化量／太陽光発電の発電出力の変化量）を利用した線形計画法による電力潮流計算によっても設定値を求めることができる。
具体的には、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値をインバータ連系地点電圧として定式化する。有効電力の感度係数ＫＰｉｊ（ｔ）は、
ＫＰｉｊ（ｔ）＝ΔＶｐｉｎｖｉ（ｔ）／ΔＰｊ（ｔ）
＝（Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ）−Ｖｉｎｖ０（ｔ））／（Ｐｊ（ｔ）−Ｐｊ０（ｔ））
（４）
であり、無効電力の感度係数ＫＱｉｊ（ｔ）は、
ＫＱｉｊ（ｔ）＝ΔＶｑｉｎｖｉ（ｔ）／ΔＱｊ（ｔ）
＝（Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）−Ｖｉｎｖｉ０（ｔ））／（Ｑｊ（ｔ）−Ｑｊ０（ｔ））
（５）
である。ここで、ｉ＝１，２，３，…，ｎ、ｊ＝１，２，３，…，ｎ である。
このとき、インバータ連系地点電圧Ｖｉｎｖｎ（ｔ）は、
【数１】
である。ここで、ｎ：発電システム設置需要家数、ΔＰｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊの発電出力（有効電力）の変化量、Ｐｊ０（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＰｊ（ｔ）増分前の発電出力（有効電力）、Ｐｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＰｊ（ｔ）増分後の発電出力（有効電力）、ΔＱｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊの発電出力（無効電力）の変化量、Ｑｊ０（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＱｊ（ｔ）増分前の発電出力（無効電力）、Ｑｊ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊのΔＱｊ（ｔ）増分後の発電出力（無効電力）、ΔＶｐｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｊの連系地点の電圧変化量（有効電力増分時）、ΔＶｑｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点の電圧変化量（無効電力増分時）、Ｖｉｎｖｉ０（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点電圧（ΔＰｊ（ｔ），ΔＱｊ（ｔ）増分前）、Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点電圧（ΔＰｊ（ｔ）増分後）、Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）：時刻ｔにおける需要家Ｎｏ．ｉの連系地点電圧（ΔＱｊ（ｔ）増分後）、ＫＱｉｊ（ｔ）：時刻ｔにおける感度係数（需要家Ｎｏ．ｊの発電出力（無効電力）の変化量に対する需要家Ｎｏ．ｉの連系地点の電圧変化量）
である。
【００４７】
このときの制約条件は、（４）式に示すインバータ連系地点電圧の上下限制約である。
９５≦Ｖｉｎｖ（ｔ）≦１０７ （ｉ＝１，２，３，…，ｎ） （７）
操作変数は、（８）（９）式に示す太陽光発電の発電出力（有効電力）である。
０≦Ｐｉ（ｔ）≦Ｐ０ｉ（ｔ） （ｉ＝１，２，３，…，ｎ） （８）
Ｐ０ｉ（ｔ）＝Ｐｐｖ０ｉ（ｔ）×ＣＯＳθ （９）
（０≦ＣＯＳθ≦１）、（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）
（１０）（１１）式は、太陽光発電の発電出力（無効電力）である。
０≦Ｑｉ（ｔ）≦Ｑ０ｉ（ｔ） （ｉ＝１，２，３，…，ｎ） （１０）
Ｑ０ｉ（ｔ）＝Ｐｐｖ０ｉ（ｔ）×ＳＩＮθ （１１）
＝√（Ｐ２ｐｖ０ｉ（ｔ）−Ｐ２０ｉ（ｔ））
（ＣＯＳθ≠０）、（０≦ＳＩＮθ≦１）、（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）
線形計画法を利用して、需要家の発電量が平均化され、または、最大化されるインバータ連系地点電圧を求める。そして、求められたインバータ連系地点電圧がインバータの電圧上昇抑制機能の設定値である。
【００４８】
次に、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値をすべての時間で求める処理について図３３を参照して説明する。
まず、各需要家の発電出力をＰｊ０（ｔ）（初期値は、Ｐｊ０（ｔ）＝０），Ｑｊ０（ｔ）（初期値はＱｊ０（ｔ）＝０）として、このときの各連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ０を計算する（Ｓ２１０）。次に、各需要家の発電出力をＰｊ（ｔ）＝Ｐｊ０（ｔ）＋ΔＰｊ（ｔ）とＱｊ（ｔ）＝Ｑｊ０（ｔ）＋ΔＱｊ（ｔ）として、このときの各連系地点電圧Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ），Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）を計算する（Ｓ２２０）。
次に、Ｓ２１０，Ｓ２２０で計算された各連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ０，Ｖｐｉｎｖｉ（ｔ），Ｖｑｉｎｖｉ（ｔ）を用いて、（５）式により感度係数ＫＰｉｊ，ＫＱｉｊを算出し、感度結果７０６（図２参照）として記憶する（Ｓ２３０）。次に、Ｓ２３０で算出された感度係数ＫＰｉｊ，ＫＱｉｊを用いて（６）式を作成し、線形計画法を用いてある需要家の連系地点電圧が制約条件（７）式の上限に達し、各需要家の発電電力のバラツキが最小となる各需要家の連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ（ｔ）を求める（Ｓ２４０）。そして、各時刻においてＳ２１０からＳ２４０までの処理を実行し、太陽光発電設備が発電している時間帯の各需要家の発電出力が平均化し、または、最大化する各需要家の連系地点電圧Ｖｉｎｖｉ（ｔ）を求める（Ｓ２５０）。
【００４９】
（変形例）
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態の発電システムは、太陽光発電について説明したが、風力発電にも用いることができる。この場合、発電設備は、直流発電機あるいは交流発電機となり、インバータは、直流電圧を交流電圧に変換し、あるいは交流電圧を商用電圧の交流電圧に変換する電力変換器となる。
（２）前記各実施形態は、電力設備演算装置を用いてインバータの最高出力電圧の設定値を求めて、インバータの設定値を季節毎に変更し、あるいは月毎に変更するようにしたが、電力設備演算装置で算出した設定値を通信手段２５、および、これに接続された伝送線路を介してリアルタイムでインバータ２３００に送信することができる。
（３）第１実施形態は、インバータの電圧上昇抑制機能の設定値を組合せ最適化手法により求め、第２実施形態では感度係数を利用した線形計画法により設定値を求めたが、その他の最適化手法によっても設定値を求めることができる。なお、線形計画法その他の最適化手法も特許請求の範囲に記載した電力潮流計算に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態である発電システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態である電力設備演算装置の構成図である。
【図３】系統データの内容例を示す図である。
【図４】日負荷変化データを示す図である。
【図５】柱上変圧器の２次側電圧データを示す図である。
【図６】日射量データを示す図である。
【図７】太陽光発電の定格発電量データを示す図である。
【図８】太陽光発電設備データの画面およびそのデータの例を示す図である。
【図９】解析条件データを示す図である。
【図１０】電圧計算結果の一例を示す図である。
【図１１】電流計算結果の一例を示す図である。
【図１２】太陽光発電出力結果の一例を示す図である。
【図１３】インバータ設定値の結果を示す図である。
【図１４】目的関数計算結果を示す図である。
【図１５】第一実施形態の全体フローを示す図である。
【図１６】系統解析表示画面を示す図である。
【図１７】系統作画メニュー画面を示す図である。
【図１８】太陽光発電設備データ設定画面を示す図である。
【図１９】解析条件設定画面を示す図である。
【図２０】最適化解析設定画面を示す図である。
【図２１】最適化処理のフローチャートである。
【図２２】通常解析処理のフローチャートである。
【図２３】解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）の表示画面を示すである。
【図２４】解析結果表示メニュー画面を示す図である。
【図２５】インバータ設定値と太陽光発電の発電量と目的関数の結果を示す画面の図である。
【図２６】電圧・電流解析結果表示設備選択画面を示す図である。
【図２７】柱上変圧器の電圧結果画面の図である。
【図２８】設備（電柱）電圧結果画面を示す図である。
【図２９】太陽光発電発電量計算結果表示メニューを示す表示画面である。
【図３０】１日太陽光発電発電量計算結果を示す図である。
【図３１】太陽光発電の発電率結果を示す図である。
【図３２】年間発電量試算結果を示す図である。
【図３３】第２実施形態の演算フローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 入力手段
２０ 出力手段（表示手段）
２５ 通信手段
３０ ＣＰＵ
４０ ＲＡＭ
４５ ＲＯＭ
５０ バスライン
６０ 入力データファイル（ファイル手段）
７０ 出力ファイル
８０ プログラム（電力設備演算プログラム）
８５ ＯＳ
９０ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
１００ 電力設備演算装置
６０１ 系統データ
６０２ 日負荷変化データ
６０３ ２次側電圧データ
６０４ 日射量データ
６０５ 太陽光発電発電量データ
６０６ 太陽光発電設備データ
６０７ 解析条件データ
７０１ 電圧計算結果
７０２ 電流計算結果
７０３ 太陽光発電出力結果
７０４ インバータ設定値結果
７０５ 目的関数計算結果
８０１ 電力潮流計算手段（電力潮流計算プログラム）
８０２ 最大出力電圧選択手段（電圧表示プログラム）
８０３ インバータ設定手段（インバータ設定プログラム）
９０１ 系統解析表示画面
９０２ 系統作画ボタン
９０３ 解析実行ボタン
９０４ 結果表示ボタン
９０５ 終了ボタン
９１３ 太陽光発電発電量計算結果表示メニュー画面
９１４ １日太陽光発電発電量計算結果ボタン
９１５ 太陽光発電の発電率結果ボタン
９１６ 年間発電量試算結果ボタン
９１７ 戻るボタン
９１８ 定格発電量
９１９ 発電量（解析結果）
９２０ 太陽光発電発電率結果画面
９２１ 戻るボタン
９２２ 年間発電量試算結果画面
９２３ 戻るボタン
１００１ 系統作画メニュー画面
１００２ 柱上変圧器ボタン
１００３ 電柱ボタン
１００４ 低圧線ボタン
１００５ 引込線ボタン
１００６ 需要家ボタン
１００９ 太陽光発電設備データ設定画面
１０１０ パネル容量入力欄
１０１１ パネル枚数入力欄
１０１２ 有効電力制御ボタン
１０１３ 進相無効電力制御ボタン
１０１４ インバータ容量入力欄
１０１５ パネル効率入力欄
１０１６ インバータ効率入力欄
１０１７ 屋内配線考慮チェックボックス
１０１８ 線種入力欄
１０１９ 長さ入力欄
１０２０ ＯＫボタン
１０２１ Cancelボタン
１０２２ 解析条件設定画面
１０２３ バンク内発電量最大化のインバータ設定値ボタン
１０２４ バンク内の需要家の需要家の発電量平均化のためのインバータ設定値ボタン
１０２５ 入力したインバータ設定値による解析ボタン
１０２６ Ｏｋボタン
１０２７ 最適化解析条件設定画面
１０２８ タブーリスト長入力欄
１０２９ 繰返し処理回数入力欄
１０３０ ＯＫボタン
１２０１ 解析結果表示メニュー（インバータ設定値計算時）画面
１２０２ インバータ設定値結果ボタン
１２０３ 電圧計算結果ボタン
１２０４ 電流計算結果ボタン
１２０５ 太陽光発電発電量計算結果ボタン
１２０６ 終了ボタン
１２０７ 解析結果表示メニュー画面
１２０８ 電圧計算結果ボタン
１２０９ 電流計算結果ボタン
１２１０ 太陽光発電発電量計算結果ボタン
１２１１ 終了ボタン
１２１２ インバータ設定値と太陽光発電の発電量と目的関数の結果
１２１３ 季節選択ボタン
１２０４ 戻るボタン
１２１５ 電圧・電流解析結果表示設備選択画面
１２１６ ノードN０（柱上変圧器）
１２１７ ノードN１（電柱)
１２１８ ブランチB１（低圧線）
１２１９ 終了ボタン
１２２０ 柱上変圧器電圧結果画面
１２２１ 季節選択ボタン
１２２２ 戻るボタン
１２２３ 設備（電柱）電圧結果画面
１２２４ 季節選択ボタン
１２２５ 戻るボタン
２０００ 電力システム
２０１０ 送電線
２０２０，２０２２，２０２４ 低圧線
２０３０，２０３２，２０３４，２０３６ 引込線
２０６０，２０６２，２０６４，２０６６ 電柱
２０５０，２０５２，２０５４，２０５６ 需要家
２１００，２１１０ 積算電力計
２２００ 分電盤
２３００ インバータ
２４００ 太陽光発電設備
２５００ 負荷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、
前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択する出力電圧選択手段と
を備えることを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項２】
前記出力電圧選択手段は、
前記選択された最大出力電圧の中から、前記複数の発電設備の各発電量を平均化する最大出力電圧と、前記各発電量を前記各発電設備の定格発電量で除した設備利用率を平均化する最大出力電圧と、各発電量の和を最大化する最大出力電圧との何れかを選択することを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項３】
前記設備データは、前記発電設備の発電容量、前記電力変換器の電力制御方式、前記電力変換器の出力電圧設定値の刻み幅、および、屋内配線データを含むことを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項４】
前記最大出力電圧は、電圧上昇抑制機能の整定値によって制限されることを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項５】
前記最大出力電圧は、前記電力変換器の出力電圧の変化量を前記発電設備の発電出力の変化量で除した感度係数を用いて算出されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項６】
前記発電設備は、太陽電池を用いた太陽光発電設備であり、
前記電力変換器は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータであり、
前記ファイル手段には、日射量が時間的に変化する日射量データが格納され、
前記発電設備データには、前記太陽電池のパネル効率が含まれる
ことを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項７】
前記ファイル手段には、日射量データと、前記太陽光発電設備のパネル容量との何れか一方または双方を利用した太陽光発電定格発電量データが格納されることを特徴とする請求項６に記載の電力設備演算装置。
【請求項８】
前記各データは、年間の変動特性を考慮したデータであり、
前記出力電圧選択手段は、前記複数の発電設備の各年間発電量を平均化し、あるいは各年間発電量の和を最大化するように前記各インバータの最大出力電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載の電力設備演算装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力設備演算装置が算出した年間発電量データを用いて年間発電量、年間最大発電量、年間最低発電量を演算することを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項１０】
配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データを入力する入力手段と、
前記入力された各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択表示する表示手段と
を備えることを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項１１】
入力手段と、前記入力手段によって入力された入力データを演算するコンピュータと前記演算した演算結果を表示する表示手段とを備える電力設備演算装置であって、
前記入力手段によって入力された配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データを用いて前記配電系統のノード電圧を前記コンピュータに算出させる電力潮流計算プログラムと、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を前記表示手段に選択表示させる電圧表示プログラムと、
を備えることを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項１２】
前記配電系統データは、直線的に直列接続された電力線のデータであり、
前記負荷は、前記電力線の複数の中間点に接続され、
前記発電設備は、前記電力線の他の中間点に電力変換器を介して接続され、
前記表示手段は、前記最大出力電圧を異なった値で表示することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電力設備演算装置。
【請求項１３】
変圧器により電圧が供給される配電系統と、
前記配電系統に接続される負荷と、
出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備と、
前記配電系統の系統データ、前記変圧器の電圧データ、前記負荷の負荷データ、および、前記複数の発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、
前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を出力する最大出力電圧演算手段と、
前記複数の発電設備の各発電量を平均化し、あるいは、各発電量の和を最大化するように前記各電力変換器の最大出力電圧を前記電力変換器に設定する設定手段と
を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項１４】
前記設定手段は、前記電力変換器と伝送線路を用いて接続されており、前記最大出力電圧が逐次設定されることを特徴とする請求項１３に記載の発電システム。
【請求項１５】
入力手段によって入力された配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データを用いて前記配電系統のノード電圧をコンピュータに算出させる電力潮流計算プログラムと、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を前記表示手段に選択表示させる電圧表示プログラムと、
を備えることを特徴とする電力設備演算プログラム。
【請求項１】
配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、
前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択する出力電圧選択手段と
を備えることを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項２】
前記出力電圧選択手段は、
前記選択された最大出力電圧の中から、前記複数の発電設備の各発電量を平均化する最大出力電圧と、前記各発電量を前記各発電設備の定格発電量で除した設備利用率を平均化する最大出力電圧と、各発電量の和を最大化する最大出力電圧との何れかを選択することを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項３】
前記設備データは、前記発電設備の発電容量、前記電力変換器の電力制御方式、前記電力変換器の出力電圧設定値の刻み幅、および、屋内配線データを含むことを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項４】
前記最大出力電圧は、電圧上昇抑制機能の整定値によって制限されることを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項５】
前記最大出力電圧は、前記電力変換器の出力電圧の変化量を前記発電設備の発電出力の変化量で除した感度係数を用いて算出されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項６】
前記発電設備は、太陽電池を用いた太陽光発電設備であり、
前記電力変換器は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータであり、
前記ファイル手段には、日射量が時間的に変化する日射量データが格納され、
前記発電設備データには、前記太陽電池のパネル効率が含まれる
ことを特徴とする請求項１に記載の電力設備演算装置。
【請求項７】
前記ファイル手段には、日射量データと、前記太陽光発電設備のパネル容量との何れか一方または双方を利用した太陽光発電定格発電量データが格納されることを特徴とする請求項６に記載の電力設備演算装置。
【請求項８】
前記各データは、年間の変動特性を考慮したデータであり、
前記出力電圧選択手段は、前記複数の発電設備の各年間発電量を平均化し、あるいは各年間発電量の和を最大化するように前記各インバータの最大出力電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載の電力設備演算装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力設備演算装置が算出した年間発電量データを用いて年間発電量、年間最大発電量、年間最低発電量を演算することを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項１０】
配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データを入力する入力手段と、
前記入力された各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を選択表示する表示手段と
を備えることを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項１１】
入力手段と、前記入力手段によって入力された入力データを演算するコンピュータと前記演算した演算結果を表示する表示手段とを備える電力設備演算装置であって、
前記入力手段によって入力された配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データを用いて前記配電系統のノード電圧を前記コンピュータに算出させる電力潮流計算プログラムと、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を前記表示手段に選択表示させる電圧表示プログラムと、
を備えることを特徴とする電力設備演算装置。
【請求項１２】
前記配電系統データは、直線的に直列接続された電力線のデータであり、
前記負荷は、前記電力線の複数の中間点に接続され、
前記発電設備は、前記電力線の他の中間点に電力変換器を介して接続され、
前記表示手段は、前記最大出力電圧を異なった値で表示することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電力設備演算装置。
【請求項１３】
変圧器により電圧が供給される配電系統と、
前記配電系統に接続される負荷と、
出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備と、
前記配電系統の系統データ、前記変圧器の電圧データ、前記負荷の負荷データ、および、前記複数の発電設備の設備データが格納されているファイル手段と、
前記各データを用いて前記配電系統のノード電圧を算出する電力潮流計算手段と、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を出力する最大出力電圧演算手段と、
前記複数の発電設備の各発電量を平均化し、あるいは、各発電量の和を最大化するように前記各電力変換器の最大出力電圧を前記電力変換器に設定する設定手段と
を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項１４】
前記設定手段は、前記電力変換器と伝送線路を用いて接続されており、前記最大出力電圧が逐次設定されることを特徴とする請求項１３に記載の発電システム。
【請求項１５】
入力手段によって入力された配電系統の系統データ、この配電系統に電圧を供給する変圧器の電圧データ、前記配電系統に接続される負荷の負荷データ、および、出力電力を最大に制御する電力変換器を介して前記配電系統に接続される複数の発電設備からなる分散型発電設備の設備データを用いて前記配電系統のノード電圧をコンピュータに算出させる電力潮流計算プログラムと、
前記算出されたノード電圧が所定範囲になるような前記電力変換器の最大出力電圧を前記表示手段に選択表示させる電圧表示プログラムと、
を備えることを特徴とする電力設備演算プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００７−２９５７３８（Ｐ２００７−２９５７３８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２１７６３（Ｐ２００６−１２１７６３）
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（３９１００４９２０）東北電機製造株式会社 (7)
【出願人】（０００２２２０３７）東北電力株式会社 (228)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（３９１００４９２０）東北電機製造株式会社 (7)
【出願人】（０００２２２０３７）東北電力株式会社 (228)
【Ｆターム（参考）】
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