JP5476848B2 - 太陽光発電量予測方法および実負荷予測方法、並びに配電系統制御システム - Google Patents

Description

本発明は太陽光発電機が連系されている配電系統における太陽光発電量予測方法および実負荷予測方法、並びにこれらの方法を適用して配電系統の運用を行う配電系統制御システムに関するものである。

従来から、無尽蔵な太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う太陽光発電機の導入が促進されている。かかる太陽光発電機の太陽光発電によれば、エネルギー源として石油等の天然資源に依存する割合を低減でき、地球環境の保全につながるとして期待されている。

近年、太陽光発電機の導入価格の低下、環境保全意識の高まり、および石油価格の変動による代替エネルギーへの転換需要により、一般家庭等にも太陽光発電機が普及しつつある。特に、新規に開発された住宅地などでは、地域全体に計画的に太陽光発電機を導入し、大規模な太陽光発電が行われるケースも出現し始めている。

通例、一般家庭等に取り付けられた太陽光発電機は、電気事業者の送電線に連系されている。そして、太陽光発電機の発電量の余剰分を、連系された配電系統に折り返し、所定の電気事業者に売却している。なお、一般的には発電した電気量を計測する発電メータ（いわゆる売電メータ）を配置することにより売却電気量を把握している。

ところで、太陽光発電機が連系した区間において配電系統に事故が発生して停電したとき、それに伴い太陽光発電機の発電も停止するように設定されている。これは、太陽光発電機によって発電された電力が配電系統に折り返され、停電の復旧作業を行っている作業員が感電してしまうおそれ等をなくすためである。

しかし、停止された太陽光発電機は、停電が復旧してもすぐに発電を再開できるわけではない。そのため、停電が復旧した当初は、短時間ではあるが通常時は太陽光発電機の発電によってまかなっている分の電力もあわせて、地域全体の負荷（実負荷）を電気事業者（変電所）から配電系統に送出された電力で賄わなければならない。

このため、停電から復旧した瞬間に過負荷に陥り、二次的な停電事故に連鎖するおそれがある。過負荷を防止するためには、想定される最大の電力を供給できるように設備を構築する必要がある。

しかし、通常、電気事業者（変電所）からは配電系統に送り出す送出電力しか把握することができない。すなわち、実負荷の一部が太陽光発電機の発電によってまかなわれているから、実負荷全体を把握することができない。当然、太陽光発電機を連系した一般家庭等に発電量を計測する計測器を取り付け、検針に赴けば発電量を調べることができるが、労力等の点から鑑みるととても現実的ではない。そこで、従来、電気事業者は、計測により分かっている電力量に事前に申請された太陽光発電機の定格発電容量を加え、または各戸の契約電力とかかる定格発電容量を積算して最大の電力を算出していた。そして、この最大の電力がまかなえるように配電設備を整備し、配電線負荷管理（配電系統の運用）を行っていた。

ところが、上記の運用とすると、太陽光発電機の配電系統への連系が増えるほどにその発電量を包含し得るほどの大容量の配電設備を備える必要がある。それにもかかわらず、この配電設備の容量が必要となるのは停電から復旧するときや、電力品質の一時的な低下による太陽光発電機の一斉脱落時くらいであって通常時は余剰分となってしまうため、設備投資の効率が極めて悪い。さらに、実際に太陽光発電機が発電するのは定格容量の７割程度であるので、総じて相当の無駄を生じていた。

今後、太陽光発電機の配電系統への連系がさらに増加した場合、上記の問題はさらに顕著となる。そこで、実負荷を的確に把握し、過負荷による停電事故を確実に防止すると同時に、余剰な設備投資を抑える必要がある。

実負荷を把握するためには、配電系統ごとの太陽光発電機の発電量を予測することが考えられる。特許文献１には、太陽光発電機の発電量の予測に関する技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、設置地点、容量、直並列枚数、太陽電池の方位角・傾斜角、大気透過率、地域別日最低気温等を勘案することにより、太陽光発電量を天候別に高精度で予測できるとしている。

また、特許文献２には、三相交流発電機の発電量を予測する技術が開示されている。特許文献２の技術によれば、発電機停止時の正相電流および逆相電流を計算してこれらの関係を表す複素数での１次回帰式を作成し、発電機運転時の逆相電流の実測値を１次回帰式に代入して発電機停止中の正相電流を推定することにより、発電機が運転中の正相電流とこの推定した正相電流の差分から発電機の出力を容易に予測できるとしている。

特開平１０−１０８４８６号公報 特願２００９−０５８８４１号明細書

しかしながら、特許文献１の技術では、日射量に代表される数多くのパラメータを必要とするため、それらのパラメータを取得する計測機器を配置しなければならない。加えて、太陽光発電量を算出する複雑な計算に伴う業務量も多いため、適用には難を有する。

その上、特許文献１は、個々の太陽光発電機の発電量を予測対象としていて、配電系統における（配電系統ごとの）太陽光発電機の発電量を予測するものではない。特許文献１では太陽光発電量を天候別に予測できるとしているが、配電系統を対象とする場合、その地域の中でも日が差す地点と曇がかかる地点とがあることは誰にでも容易に想定できることであって、個々の太陽光発電機ごとにパラメータを計測して発電量を算出しなければ充分な精度を確保し得ない。そのため、配電系統ごとに天候別に日射量から太陽光発電量を算出することは事実上不可能である。

一般的に、日射量から太陽光発電機の発電量を予測可能なのは晴天時における発電量のみである。よって、雨天、曇天時における太陽光発電機の発電量は予測することができず、それらの天候時においても晴天時における太陽光発電量を見積もって運用せざるを得ない。すなわち、晴天時における太陽光発電機の発電量と雨天、曇天時における太陽光発電機の発電量（非太陽光発電時）の差分を配電系統に上乗せして運用することとなる。そのため、無駄を生じるのは当然のこと、停電区間が発生した場合にその供給支障電力を正確に把握できないため、変電所からこの停電区間に逆送電を行えるかどうかの可否判定を誤らせるおそれもある。

また、特許文献２の技術にあっては、三相交流発電機の発電量を区間開閉器によって計測されたパラメータから、容易に予測できるとしている。しかし、これはあくまで三相交流発電機のみに適用できる技術であって、単相変圧器を介して接続された太陽光発電機の発電量を予測（単相交流発電機）するのには適用できない。三相交流発電機では配電系統における三相交流の不平衡率に影響を与えないものとみなすことができるが、配電系統に単相変圧器（単相交流発電機）を連系した場合、その接続形態（接続相と定格発電容量）に基づき三相交流の不平衡率を変動させるためである。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、容易に入手可能な最低限のデータから配電系統ごとの太陽光発電量を天候に依存せずに精度良く予測できる太陽光発電量予測方法および実負荷予測方法、並びにこれらの方法を適用して配電系統の運用を行う配電系統制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明にかかる太陽光発電量予測方法の代表的な構成は、配電系統における太陽光発電量予測方法であって、配電系統に連系した太陽光発電機の発電を要因とする三相交流の不平衡率をこの太陽光発電機の接続形態より算出するステップと、配電系統に連系した太陽光発電機の発電がないときの負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の近似関数を導出するステップと、配電系統の電流を計測して、配電系統に連系した太陽光発電機の発電および負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の予測対象時点における現在値を計測するステップと、不平衡率、近似関数、現在値に基づいて、太陽光発電機の発電量を予測するステップと、を含むことを特徴とする。

かかる構成によれば、太陽光発電機による不平衡率と、非太陽光発電時の負荷の近似関数と、正相電流および逆相電流の現在値から、太陽光発電機の発電量を予測することができる。この方法は、配電系統における電流が計測でき、その配電系統に連系した太陽光発電機の接続形態が分かればよく、他の要素を必要としないため極めて容易に用いることができる。加えて、太陽光発電機の発電量に起因したパラメータ（不平衡率）に基づいて発電量を予測するためいかなる天候でも適用でき、その精度も良好なものとなる。故に、配電系統において最適な設備形成、および配電線負荷管理（配電系統の運用）を行うことができる。

上記太陽光発電機の発電量の予測には、現在値を包含し、且つ不平衡率から比例定数が定められる１次近似関数を導出するステップと、現在値から１次近似関数と負荷を要因とする近似関数が交わる値までのベクトルを太陽光発電機の発電量として予測するステップと、を含むとよい。

かかる構成によれば、このベクトルの大きさを発電量とみなすことができ、容易かつ好適に太陽光発電機の発電量を予測することができる。

上記不平衡率は、太陽光発電機の接続相ごとの総定格発電容量より算出されるとよい。これにより、不平衡率を容易かつ好適に算出することができる。

上記ベクトルを定められない場合には、配電系統の経路の切替をその区間を拡縮するように行って予測条件を変動させるとよい。これにより、当該太陽光発電量予測方法を確実に適用することができる。

上記課題を解決するために本発明にかかる実負荷予測方法の代表的な構成は、配電系統における実負荷予測方法であって、配電系統に連系した太陽光発電機の発電を要因とする三相交流の不平衡率をこの太陽光発電機の接続形態より算出するステップと、配電系統に連系した太陽光発電機の発電がないときの負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の近似関数を導出するステップと、配電系統の電流を計測して、配電系統に連系した太陽光発電機の発電および負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の予測対象時点における現在値を計測するステップと、不平衡率、近似関数、現在値に基づいて、配電系統の実負荷を予測するステップと、を含むことを特徴とする。

かかる構成によれば、太陽光発電機による不平衡率と、非太陽光発電時の負荷の近似関数と、正相電流および逆相電流の現在値から、配電系統の実負荷を予測することができる。上述した太陽光発電量予測方法における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該実負荷予測方法にも適用可能である。

上記配電系統の実負荷の予測には、現在値を包含し、且つ不平衡率から比例定数が定められる１次近似関数を導出するステップと、０値から１次近似関数と負荷を要因とする近似関数が交わる値までのベクトルを実負荷として予測するステップと、を含むとよい。

かかる構成によれば、このベクトルの大きさを実負荷とみなすことができ、容易かつ好適に実負荷を予測することができる。

上記課題を解決するために本発明にかかる配電系統制御システムの代表的な構成は、配電系統の電流を計測する計測機器と、配電系統に連系した太陽光発電機のデータを含む所定の情報を入力または更新可能な入力部と、計測機器の計測値や所定の情報を記憶する記憶部と、データから太陽光発電機の接続相ごとの総定格発電容量を求め、配電系統に連系したこの太陽光発電機の発電を要因とする三相交流の不平衡率を算出する第１演算部と、予め計測された前記計測値を参照して、配電系統に連系した太陽光発電機の発電がないときの負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の近似関数を導出する第２演算部と、計測機器により計測された予測対象時点における現在値を参照して、配電系統に連系した太陽光発電機の発電および負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流を定める第３演算部と、第１演算部が算出した不平衡率、第２演算部が導出した近似関数、第３演算部が定めた正相電流および逆相電流に基づいて、太陽光発電機の発電量または配電系統の実負荷を予測する予測部と、予測部が予測した発電量または実負荷に基づいて、配電系統の運用を行う切替制御部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、配電系統の運用を適切に行うことができる。なお、上述した太陽光発電量予測方法における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該配電系統制御システムにも適用可能である。

本発明によれば、容易に入手可能な最低限のデータから配電系統ごとの太陽光発電量を天候に依存せずに精度良く予測できる太陽光発電量予測方法および実負荷予測方法、並びにこれらの方法を適用して配電系統の運用を行う配電系統制御システムを提供することができる。

配電系統を模式的に示す図である。 本実施形態にかかる配電系統制御システムの概略的な構成を示す図である。 太陽光発電機データテーブルの概要を例示する図である。 本実施形態にかかる太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法を例示するフローチャートである。 本実施形態にかかる太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法を説明する図である。 本実施形態にかかる太陽光発電量予測方法を適用した太陽光発電量の予測値と、従来の日射量計算に基づく太陽光発電量の予測値を比較する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（配電系統）
図１は、配電系統１００を模式的に示す図である。特に、図１（ａ）は太陽光発電時における配電系統１００を示し、図１（ｂ）は非太陽光発電時における配電系統１００を示し、図１（ｃ）は太陽光発電機１３０の接続形態を例示的に示している。

配電系統１００は、三相交流であって、変電所１１０ａ、ｂから送り出された電流を複数の一般家庭１４０等に供給する。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、一般家庭１４０等では、太陽光発電時において配電系統１００と太陽光発電機１３０（図１中、ＰＶは太陽光発電（PhotoVoltaic power generation）を表す）の双方から電力が供給され、非太陽光発電時においては必要となる電力が配電系統１００のみで賄われる。なお、本実施形態では、太陽光発電機１３０が発電した電力は一般家庭１４０等で全て消費されるものと仮定する。

図１（ｃ）に示すように、太陽光発電機１３０は、電灯変圧器１３２を介して配電系統１００における三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち任意の二相に接続する。そのため、太陽光発電機１３０の発電量に基づき三相交流の不平衡率に影響を与えることとなる。いずれの二相に接続するかは、太陽光発電機１３０を設置する際に、近隣の接続状況を勘案して決定する。太陽光発電機１３０の接続形態（接続相と定格発電容量）の情報は、電気事業者において管理する。

配電系統１００には、配電区間１２２ごとに計測機器としてのセンサ内蔵自動開閉器１２０が設けられている。センサ内蔵自動開閉器１２０は、線路の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）を行う電子制御式の開閉器であって、さらに電流や電圧、力率等の電気パラメータ計測機能を有している。複数のセンサ内蔵自動開閉器１２０を制御することにより、配電系統１００の経路を切り替えることもできる。

よって、例えば事故が発生した場合には、その配電区間１２２への電力供給を近傍のセンサ内蔵自動開閉器１２０の経路を切り替えることにより停止することができる。このような場合、事故区間に隣接する区間も一時的に電力が停止してしまうこともあるが、１つの配電区間１２２には１つの変電所１１０ａからしか電力が供給できないわけではなく、また順送電（通常の送電方向で送電）でしか電力を供給できないわけでもないので、他の変電所１１０ｂからの逆送電（通常と逆の送電方向で送電）等により早期に電力が復旧し得る。

本実施形態において、センサ内蔵自動開閉器１２０は、計測した電気パラメータのデータを後述する配電系統制御システム２００に送信する。詳細には、計測された電流、電圧を、位相情報を含む複素ベクトルに変換して送信する。この変換方法については、当業者にとって周知であり、また特許文献２の段落００５０〜００６０にも開示されているため、説明を省略する。

（配電系統制御システム）
図２は、本実施形態にかかる配電系統制御システム２００の概略的な構成を示す図である。図２に示すように、配電系統制御システム２００は、センサ内蔵自動開閉器１２０、システム制御部２１０、入力部２１２、出力部２１４、記憶部２１６、第１演算部２１８、第２演算部２２０、第３演算部２２２、予測部２２４、切替制御部２２６を包含する。以下、まずこれらの各要素について説明し、その後本実施形態にかかる配電系統制御システム２００が適用する太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法について詳細に説明する。

システム制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を含んで構成されるコンピュータシステムであり、配電系統制御システム２００全体を制御する。

入力部２１２は、キーボードやマウス、タッチパネル、またファイル入出力装置やネットワークを通じたデータ通信等により、外部から所定の情報を入力または更新する際に用いられる。例えば、入力部２１２によって後述する太陽光発電機データテーブル２１６ａに、配電系統１００に連系した太陽光発電機１３０のデータを入力または更新することができる。

出力部２１４は、内部の情報を外部へ出力する役割を担う。出力部２１４は、例えばディスプレイやプリンタ等で構成され使用者に情報を表示したり、印刷を行ったりする。加えて、出力内容をデータとして記録媒体に保存したり、ネットワークを通じたデータ通信やウェブ表示などを行うことも可能である。

記憶部２１６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、センサ内蔵自動開閉器１２０が計測した電気パラメータや入力部２１２によって入力された所定の情報を記憶する。また、記憶部２１６は、太陽光発電機データテーブル２１６ａを有する。

図３は、太陽光発電機データテーブル２１６ａの概要を例示する図である。図３に示すように、太陽光発電機データテーブル２１６ａは、配電系統１００に連系した太陽光発電機１３０の各々の接続相、および定格発電容量を記憶している。太陽光発電機データテーブル２１６ａは、例えばハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体で構成することができる。また、太陽光発電機データテーブル２１６ａをデータベースとして随時更新可能なものとして構築すればさらに好適である。

第１演算部２１８は、太陽光発電機データテーブル２１６ａを参照して、配電系統１００の接続相ごと（Ｐ_ＷＵ,Ｐ_ＵＶ,Ｐ_ＶＷ）の総定格発電容量を取得し、各線間の定格発電電流値（Ｉ_ＷＵ,Ｉ_ＵＶ,Ｉ_ＶＷ）を算出する。そして、以下の式１〜式３に基づき線間の定格発電電流を単一相の定格発電電流（Ｉ_Ｕ,Ｉ_Ｖ,Ｉ_Ｗ）を算出する。
Ｉ_Ｕ＝Ｉ_ＷＵ−Ｉ_ＵＶ …（式１）
Ｉ_Ｖ＝Ｉ_ＵＶ−Ｉ_ＶＷ …（式２）
Ｉ_Ｗ＝Ｉ_ＶＷ−Ｉ_ＷＵ …（式３）

そして、定格発電電流（Ｉ_Ｕ,Ｉ_Ｖ,Ｉ_Ｗ）を正相電流、逆相電流に変換して、太陽光発電機１３０の発電を要因とする三相交流の不平衡率が算出される（すなわち、この太陽光発電機１３０による不平衡率は、机上計算による演算値である）。配電系統１００に連系した太陽光発電機１３０は概して同一に動き（晴天時には、総じて発電量が増加し、曇天時には総じて発電量が減少する）、三相交流のバランスが維持されるためこの不平衡率は常時一定であると考えることができる。なお、ここでの太陽光発電機１３０の発電を要因とするとは、太陽光発電機１３０の発電のみに起因するものと解するものとする。

第２演算部２２０は、記憶部２１６に格納された配電系統１００の予め計測された非太陽光発電時の計測値を参照して、負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の近似関数を導出する。需要家の生活パターンは特殊な電気機器が使用されていなければ総じて一定であり、昼夜問わず線間負荷の傾向を一律と考えることができるため、かかる近似関数を負荷を要因とする正相電流および逆相電流示す関数として太陽光発電時（昼間）にも適用することができる。なお、ここでの負荷を要因とするとは、負荷のみに起因するものと解するものとする。

第３演算部２２２は、センサ内蔵自動開閉器１２０により計測された予測対象時点における現在値から、配電系統１００に連系した太陽光発電機１３０の発電および負荷を要因とし得る三相交流の正相電流および逆相電流を定める。なお、ここでいう「現在」とは、演算を行っているときとは限らず、負荷（実負荷）または太陽光発電量を知りたいとき（すなわち、予測対象時点）をいい、非太陽光発電時が過去の値であることとの対比において「現在」と表現している。

予測部２２４は、第１演算部２１８が算出した不平衡率、第２演算部２２０が導出した近似関数、第３演算部２２２が定めた予測対象時点の正相電流および逆相電流に基づいて、配電系統１００における太陽光発電機１３０の発電量または実負荷を予測する。すなわち、太陽光発電機１３０の発電を要因とする予測対象時点における不平衡率（正相電流および逆相電流）の変動を、第１演算部２１８が算出した不平衡率、第２演算部２２０が導出した近似関数に基づき解析することにより、かかる不平衡率の媒介変数たる発電量を算出する。なお、太陽光発電機１３０の発電量または実負荷を予測する方法の具体的な態様については後程詳細に説明する。

切替制御部２２６は、予測部２２４が予測した発電量または実負荷に基づいて、配電系統１００の運用を行う。すなわち、これらの予測値を参照して、配電系統１００の経路の切替を行う。これにより、配電系統１００の切替を適切に行うことができるため、コストの削減や作業性の向上等様々な効果をもたらすことができる。特に、かかる切替制御部２２６を配電自動化システムとして構築するとより好適である。

（太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法）
図４は本実施形態にかかる太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法を例示するフローチャート、図５は太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法を説明する図である。以下、この例示的に示されたフローチャートに則って、太陽光発電機１３０の発電量または実負荷を予測する態様を具体的に説明する。なお、かかる方法は特定の区間に適用されることが想定され、このような場合には上流側における計測値から下流側における計測値を引いた区間電流を用いるものとする。

まず事前に、配電系統１００に連系した太陽光発電機１３０の接続形態（接続相と定格発電容量）を取得する（Ｓ３０２）。そして、上述した計算に基づき、太陽光発電機１３０の発電を要因とする三相交流の不平衡率αを算出する（Ｓ３０４）。この不平衡率αは、いわば太陽光発電機１３０が発電した場合にどのような軌跡で配電系統１００の不平衡率が変動するかを示すものである。

上記過程は、正相電流と逆相電流のグラフ上において、図５（ａ）のように表される。すなわち、太陽光発電機１３０の接続相と定格発電容量から求められた正相電流、逆相電流をグラフ上にプロットして０値（原点）から結んだ直線の傾き（比例定数）の逆数となる。

次に、夜間や雨天等の非太陽光発電時におけるセンサ内蔵自動開閉器１２０の計測値から、配電系統１００の負荷を要因とする三相交流の正相電流と逆相電流の分布から近似関数を導出する（Ｓ３０６）。この近似関数が、センサ内蔵自動開閉器１２０の計測値に当てはまるのは非太陽光発電時のみとなるが、太陽光発電時においても負荷は常に同じ割合で使用されていると想定される。よって、対象を負荷のみとした場合には、常時この式に当てはまると考えられる。

上記過程は、正相電流と逆相電流のグラフ上において、図５（ｂ）のように表される。すなわち、Ｓ３０６で導出された近似関数は、グラフ上にプロットしたセンサ内蔵自動開閉器１２０の計測値に対する近似式となる。なお、図５（ｂ）では、この近似関数は１次関数のように図示した。しかし、本発明はこれに限定するものではなく、いかなる関数（１次関数、２次関数などの多次関数）により導出してもよい。

次に、配電系統１００の太陽光発電量または実負荷を予測したい時における、センサ内蔵自動開閉器１２０の正相電流、逆相電流（現在値）を計測する（Ｓ３０８）。そして、この現在値を包含し、Ｓ３０４で算出した不平衡率αの逆数を傾き（比例定数）とする１次近似関数を導出する（Ｓ３１０）。そして、Ｓ３０６で導出した近似関数とＳ３１０で導出した１次近似関数の交点を決定する（Ｓ３１２）。

上記過程は、正相電流と逆相電流のグラフ上において、図５（ｃ）、図５（ｄ）のように表される。すなわち、Ｓ３０８における正相電流、逆相電流はプロットＩとして表される。そして、Ｓ３１０の１次近似関数は、不平衡率αの逆数を傾きとして、プロットＩを通過するように定められる。また、かかる１次近似関数と計測値分布の近似関数との交点が、プロットＭとして表される。

すると、プロットＩからプロットＭまでのベクトルを配電系統１００における太陽光発電機１３０の発電量、０値（原点）からプロットＭまでのベクトルを配電系統１００の実負荷と予測することができる（Ｓ３１４）。これより、予測された値に基づき配電系統１００を適切に運用することが可能となる。

上記過程は、正相電流と逆相電流のグラフ上において、図５（ｅ）のように表される。すなわち、太陽光発電機１３０の発電量はプロットＩからプロットＭまでのベクトルの長さとして、配電系統１００における実負荷は０値（原点）からプロットＩまでのベクトルの長さとして、配電系統１００から供給された電力は０値（原点）からプロットＩまでのベクトルの長さとして表される。よって、各々のベクトルの大きさをそれらの電力とみなすことができる。

なお、偶然にもＳ３０６で求めた１次近似関数の傾き（不平衡率）とＳ３１０で求めた近似関数の傾き（不平衡率）が一致してしまった場合には、ベクトルを定めることができない。このような場合には、予測対象となる区間を拡縮するようにセンサ内蔵自動開閉器１２０を選択して、予測条件（各近似関数の傾きのいずれかの値）を変動させるとよい。これにより、三相交流のバランスが崩れるため、上述した太陽光発電量予測方法、実負荷予測方法を確実に適用することができる。

図６は、本実施形態にかかる太陽光発電量予測方法を適用した太陽光発電量の予測値と、従来の日射量計算に基づく太陽光発電量の予測値を比較する図である。図６に示すように、従来の日射量計算に基づく予測方法では、あくまでも平均的な発電量の予測値となり、太陽光発電機１３０の発電量を詳細に予測できるものではなかった。しかし、本実施形態にかかる太陽光発電量予測方法は、連系した太陽光発電機１３０の発電（発電量）に起因（媒介）する不平衡率（正相電流、逆相電流）の変動に基づくため、より詳細な予測が可能である。

以上詳述した構成により、本実施形態によれば、容易に入手可能な最低限のデータから配電系統１００ごとの太陽光発電量を天候に依存せずに精度良く予測できる太陽光発電量予測方法および実負荷予測方法、並びにこれらの方法を適用して配電系統１００の運用を行う配電系統制御システム２００を提供することができる。そのため、最適な配電系統の運用を行うことができ、また過剰な設備投資を回避して最適な設備形成が行えるため、コストの削減効果を奏し得る。さらに、人的作業を低減することにもつながるため、業務の効率改善を図り得る。加えて、供給信頼度の向上、社会への信頼向上といった効果をも奏し得る。

なお、本実施形態においては、正相電流や逆相電流、不平衡率をセンサ内蔵自動開閉器１２０によって「計測する」と記載したが、正確にはこれらはセンサ内蔵自動開閉器１２０が計測した三相交流の電流を変換することにより、算出されるものである。しかし、本実施形態においては、これらの値が計測値の変換により算出されるため、理解を容易にするために「計測する」と表現している。

また、上記の実施形態においては、図５において非太陽光発電時の近似関数を１次関数のように図示した。しかし、本発明はこれに限定するものではなく、近似関数は、いかなる関数（１次関数、２次関数などの多次関数）により導出してもよい。

なお、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、太陽光発電機が連系されている配電系統における太陽光発電量予測方法および実負荷予測方法、並びにこれらの方法を適用して配電系統の運用を行う配電系統制御システムに利用することができる。

１００…配電系統、１１０ａ、１１０ｂ…変電所、１２０…センサ内蔵自動開閉器、１２２…配電区間、１３０…太陽光発電機、１３２…電灯変圧器、１４０…一般家庭、２００…配電系統制御システム、２１０…システム制御部、２１２…入力部、２１４…出力部、２１６…記憶部、２１６ａ…太陽光発電機データテーブル、２１８…第１演算部、２２０…第２演算部、２２２…第３演算部、２２４…予測部、２２６…切替制御部

Claims (7)

1. 配電系統における太陽光発電量予測方法であって、
   前記配電系統に連系した太陽光発電機の発電を要因とする三相交流の不平衡率を該太陽光発電機の接続形態より算出するステップと、
   前記配電系統に連系した前記太陽光発電機の発電がないときの負荷を要因とする三相交流の正相電流と逆相電流との関係式である近似関数を導出するステップと、
   前記配電系統の電流を計測して、前記配電系統に連系した前記太陽光発電機の発電および前記負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の予測対象時点における現在値を計測するステップと、
   前記不平衡率、前記近似関数、前記現在値に基づいて、前記太陽光発電機の発電量を予測するステップと、
   を含むことを特徴とする太陽光発電量予測方法。
2. 前記太陽光発電機の発電量の予測には、
   前記現在値を包含し、且つ前記不平衡率から比例定数が定められる１次近似関数を導出するステップと、
   前記現在値から前記１次近似関数と前記負荷を要因とする近似関数が交わる値までのベクトルを前記太陽光発電機の発電量として予測するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電量予測方法。
3. 前記不平衡率は、前記太陽光発電機の接続相ごとの総定格発電容量より算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電量予測方法。
4. 前記ベクトルを定められない場合には、前記配電系統の経路の切替をその区間を拡縮するように行って予測条件を変動させることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電量予測方法。
5. 配電系統における実負荷予測方法であって、
   前記配電系統に連系した太陽光発電機の発電を要因とする三相交流の不平衡率を該太陽光発電機の接続形態より算出するステップと、
   前記配電系統に連系した前記太陽光発電機の発電がないときの負荷を要因とする三相交流の正相電流と逆相電流との関係式である近似関数を導出するステップと、
   前記配電系統の電流を計測して、前記配電系統に連系した前記太陽光発電機の発電および前記負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流の予測対象時点における現在値を計測するステップと、
   前記不平衡率、前記近似関数、前記現在値に基づいて、前記配電系統の実負荷を予測するステップと、
   を含むことを特徴とする実負荷予測方法。
6. 前記配電系統の実負荷の予測には、
   前記現在値を包含し、且つ前記不平衡率から比例定数が定められる１次近似関数を導出するステップと、
   ０値から前記１次近似関数と前記負荷を要因とする近似関数が交わる値までのベクトルを実負荷として予測するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の実負荷予測方法。
7. 配電系統の電流を計測する計測機器と、
   前記配電系統に連系した太陽光発電機のデータを含む所定の情報を入力または更新可能な入力部と、
   前記計測機器の計測値や前記所定の情報を記憶する記憶部と、
   前記データから前記太陽光発電機の接続相ごとの総定格発電容量を求め、前記配電系統に連系した該太陽光発電機の発電を要因とする三相交流の不平衡率を算出する第１演算部と、
   予め計測された前記計測値を参照して、前記配電系統に連系した前記太陽光発電機の発電がないときの負荷を要因とする三相交流の正相電流と逆相電流との関係式である近似関数を導出する第２演算部と、
   前記計測機器により計測された予測対象時点における現在値を参照して、前記配電系統に連系した前記太陽光発電機の発電および前記負荷を要因とする三相交流の正相電流および逆相電流を定める第３演算部と、
   前記第１演算部が算出した前記不平衡率、前記第２演算部が導出した前記近似関数、前記第３演算部が定めた前記正相電流および前記逆相電流に基づいて、前記太陽光発電機の発電量または前記配電系統の実負荷を予測する予測部と、
   前記予測部が予測した前記発電量または前記実負荷に基づいて、前記配電系統の運用を行う切替制御部と、
   を備えることを特徴とする配電系統制御システム。

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