專利名稱：電力系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統，其中， 一個以上的電力供給者與需求者通過電 力供給與需求控制裝置互相連接。
背景技術：
在已知的電力系統中，如圖IO所示，"放射式系統"是基本的，其中， 大型發電廠91位于頂端，需求者92位于底層。在圖10中，為了確保多個 輸電系統系統，在某些部分引入"環形系統"。這種類型的電力系統在大 的范圍(例如幾萬km2)內以大恥漠(幾十GW)被配置為一個系統。
另一方面，在近些年來，已經集中在具有太陽能發電和燃料電池的系 統協作型的分布式發電系統(例如參照專利文獻1)。系統協作型的分布 式發電系統通常在末端區域或接近已知放射性電力系統末端的局部區域中 構建，并以與電力系統的互連為前提。
專利文獻1:日本特開No.6-327146
專利文獻2:日本特開No.2004-1588
發明內容
在圖IO所示的已知的電力系統結構中，由于電力的傳輸大部分在長距 離上進行并總是連續進行("同時等量規則，，)，存在大量的損耗；在來 自太陽能和風能等可再生能量的發電中，因為其可再生能量是無處不在的， 難以構建使用這些能量的大M^莫發電廠。
本發明的目的在于提供一種電力系統，其中， 一個以上的供給電力也 需求電力的電力供給者與需求者通過由電力供給與需求控制裝置互相連接 而被配置，電力系統在不依賴于已知電力系統的情況下是可自支撐的。這并不意味著本發明的系統排除了與已知電力系統的共存。
根據本發明解決上述問題的電力系統的第一構造，提供了自律M型 電力系統，其能在相應的電力供給者與需求者彼此之中融通過量或不足的 電力，其中， 一個以上的電力供給者與需求者被直接或間接互相連接，電 力供給者與需求者具有一個或一個以上的發電裝置、 一個或一個以上的蓄 電裝置、 一個或一個以上的耗電裝置、電力供給與需求控制裝置。
在該電力系統中，各個電力供給與需求控制裝置判斷在具有電力供給 與需求控制裝置的各個電力供給者與需求者中是否發生電力短缺或是否發 生電力過剩，在電力供給者與需求者中發生電力短缺的情況下，接收來自 其他電力供給者與需求者的電力，在電力供給者與需求者中發生電力過剩 的情況下，進行控制以便將電力傳送到其他電力供給者與需求者。
上面的判斷和控制自動或手動進行。基于此，在計算機中構建對于神
經網絡的模式分類模型(pattern classification model)。
后一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量至少基于過去的
實際性能數據、下一日的天氣預報和日歷信息、當日的晴好天氣太陽輻射
理論量和風力進行預測，
收集至少包含當日的過去固定時間段的太陽輻射理論量與風力、日歷
信息、天氣預報與項目等的實際性能數據，用于神經網絡的再學習
再學習通過基于當日的實際性能數據和預測數據的誤差逆傳播算法來
進行，且
通過更新的神經網絡預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總電 力需求量。
另外，根據本發明的電力系統的第二配置，提供了一種電力系統，其 中， 一個以上的電力供給者與需求者被互相連接，電力供給者與需求者具 有至少一個選自一個或一個以上發電裝置、 一個或一個以上蓄電裝置以及 一個或一個以上耗電裝置的裝置以及電力供給與需求控制裝置。
在該電力系統中，所述一個以上的電力供給者與需求者被分為 一個以 上的組；且屬于各組的電力供給與需求控制裝置
判斷在組中是否發生電力短缺或是否發生電力過剩，
在組中發生電力短缺的情況下，從具有發電裝置和/或蓄電裝置的電力 供給者與需求者所屬于的其他組接收電力，在組中發生電力過剩的情況下， 進行控制以便將電力發送到其他組，以及
在相應組中的電力發送與接收中，控制相應組的相應電力供給者與需 求者中的所述一個以上的發電裝置。
上面的判斷與控制自動或手動得到判斷和控制，基于此，在計算機中 形成用于神經網絡的模式分類模型，
至少基于過去的實際性能數據、下一日的天氣預報和日歷信息、當日 的晴好天氣太陽輻射理論量和風力，預測下一日的總發電量、最大電力需 求量、總電力需求量，
收集至少包含當日的過去固定時間段的太陽輻射理論量、日歷信息、 天氣和預報項目的實際性能數據，用于神經網絡的再學習，
基于當日的實際性能數據以及預測數據，通過誤差逆傳播算法進行再 學習，以及
通過更新的神經網絡，預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總 電力需求量。
基于從其他電力供給者與需求者獲得的其他電力供給者與需求者的下 一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量的預測信息，本發明的 電力系統的各個電力供給者與需求者能設置或改變各個電力供給者與需求 者的電力供給與需求控制裝置的運行條件。
在過剩電力和短缺電力 一 一其在相應的電力供給者與需求者中供給和 需求一一之間的交換中，經由例如互聯網等通信網絡，關于供給與需求電 力的信息(例如電力供給總電能和電力供給時間，電力接收電能/時間和電 力接收時間，等等)在電力供給側被交換到電力接收側以及從電力接收側 被交換到電力供給側；相應地，可以監視發電的供給與需求是否適當地進 行，例如，可以檢查電力是否在中游被竊取。在本發明的電力系統中，電力供給者與需求者中的蓄電裝置可一起使 用蓄電池和電氣雙層電容器。另外，在各個電力供給者與需求者中的例如
個體電冰箱和空氣調節器等電氣裝置中，存在這樣的情況具有例如電池 等用作后備電源的蓄電裝置，其能運行該裝置達預定的時間，例如大約2 小時。
蓄電裝置補償峰值處的電力短缺，峰值為從各個電力供給者與需求者 中的發電裝置和蓄電裝置的電力供給性能的觀點來看難以預測的、 一般家 庭或辦公室的電力需求峰值，相應地，存在能夠減小各個電力供給者與需 求者中的不必要的后備電力設施的優點。
順便說一句，在依賴于已知電力系統的電力系統中，通過將相應的需 求者層分為幾個層(strata)并考慮相應的需求者層的峰值電力消耗來設置 可能必需的后備電力；因此，假設大的后備電力設施是必不可少的。在這 一點上，在本發明的系統中，在需求峰值難以預測的一般家庭的峰值上不 足的電力以某種方式自補償。因此，國家和區域中的總后備電力設施能得 到減小。
在這種情況下，優選為，定量地把握蓄電池的蓄電量的變化及其充電 和放電暫態運行特性。這可正確地把握和分析蓄電池和電氣雙層電容器的 充電與放電現象。
當蓄電池的蓄電量被檢測出時，充電與放電量可得到控制，使得其檢 測值不小于預定下限，相應地，可在不涉及蓄電池的不必要的消耗的情況 下使用電容器的暫態響應特性。
另外，在本發明中，盡管圖中未示出，由任何電力供給者提供的可移 動發電裝置和/或可移動蓄電裝置被移動到其他的電力供給者，并可在那里 進行必需的電力的發送和接收。
在本發明的系統中，基于過量電力的數據從各個電力供給者與需求者 被收集且它們被匯總、處理和累積的電力數據，在各個電力供給者與需求 者中仍然過多的過剩電力^WL在一起，作為一個以上的電力供給者與需求 者中的電力環境或電力信息；過剩電力可用于全球變暖氣體排放配額
8。順便說一句，依賴于國家和區域的規 則，不僅過剩電力，而且所有的可再生能量源的電力能作為對象。
例如，各個電力數據一一其中，各個電力供給者與需求者中的過剩電 力被測量一一在時間序列中被累積為各個電力信息；對于可以任意設置的 各個預定時間累積的電力信息被發送到群集(putting-together)的服務器 單元。群集服務器單元接收從一個以上的電力供給者與需求者發送的電力 信息并匯總，登錄在群集服務器單元的數據庫中并放在一起。
于是，電力信息被群集服務器單元統計處理；過去的實際性能被推斷 出來，基于該信息預測的未來的電力能在電力買賣市場上出售。
另外，電力信息被群集服務器單元累積處理，并通過推斷法根據建立 的法律和條例、規則和規章或通過適當的推斷方法進一步轉換為全球變暖 氣體的減少量。于是，基于過去轉換的全球變暖氣體減少量的實際性能預 測的未來全球變暖氣體減少量可在買賣市場上作為全球變暖氣體排放配額 發售。
本發明為一種電力系統，其中不提供已知的電力系統，且各個電力供 給者與需求者基本上是獨立的。也就是說，當電力短缺或電力過剩發生時， 通過神經網絡，基于例如各個電力供給與需求的預測發電量和預測電力需 求量等預測數據，各個電力供給者與需求者進行與其他電力供給者與需求 者發送以及接收(也稱為傳送與接收，下文中與上面相同)電力的控制， 相應地，可以實現相應的電力供給者與需求者通過電力網絡耦合的整個系 統中的獨立性。
在本發明中， 一個以上的電力供給者與需求者可^皮連接到分支狀電力 供給與需求線、數珠狀電力供給與需求線、放射狀電力供給與需求線、網
在本發明中，相應的電力供給者與需求者控制相應的電力供給者與需 求者的電力供給與需求，同時，在相應的電力供給與需求控制裝置中交換 相互的電力的供給與需求信息。此時的信息交換能經由數據通信網絡來進行，例如互聯網。
在本發明中， 一個以上的電力供給者與需求者可彼此DC連接，以便 充分利用DC輸電和配電的優點。
圖l為一闡釋圖，其示出了本發明的電力系統的一實施例； 圖2為一框圖，其示出了一個電力供給者與需求者及其電力供給與需
求控制裝置的構造；
圖3為本發明的電力系統中當電力供給者與需求者的電力供給與需求
控制裝置進行與其他電力供給者與需求者的AC電力供給與需求時的闡釋
圖4為本發明的電力系統中當電力供給者與需求者的電力供給與需求 控制裝置進行與其他電力供給者與需求者的DC電力供給與需求時的闡釋
圖5為本發明的電力系統中在經由電力供給者與需求者的房屋布線向 負載供給DC電力的情況下的闡釋圖6為一闡釋圖，其示出了本發明的電力系統中電力供給者與需求者 被階層化的狀態；
圖7 (A)為在電力供給者與需求者以分支狀連接的情況下的闡釋圖； 圖7(B)為在電力供給者與需求者以星狀連接的情況下的闡釋圖；圖7(C) 為在電力供給者與需求者以網狀連接的情況下的闡釋圖8示出了經由電力供給與需求線連接的電力供給者與需求者的實 例，其不同于一個以上的其他電力供給者與需求者；
圖9為一框圖，其示出了神經網絡的過程實例；
圖10為一闡釋圖，其示出了已知的電力系統。
具體實施例方式
圖l為一闡釋圖，其示出了本發明的電力系統的一實施例；圖2為一框圖，其示出了一個電力供給者與需求者及其電力供給與需求控制裝置的
構造；圖3為本發明的電力系統中當電力供給者與需求者的電力供給與需求控制裝置進行與其他電力供給者與需求者的AC電力供給與需求時的闡釋圖；圖4為本發明的電力系統中當電力供給者與需求者的電力供給與需求控制裝置進行與其他電力供給者與需求者的DC電力供給與需求時的闡釋圖；圖5為本發明的電力系統中在經由電力供給者與需求者的房屋布線向負載供給DC電力的情況下的闡釋圖；圖6為一闡釋圖，其示出了本發明的電力系統中電力供給者與需求者被階層化的狀態；圖7(A)為在電力供給者與需求者以分支狀連接的情況下的闡釋圖；圖7(B)為在電力供給者與需求者以星狀連接的情況下的闡釋圖；圖7(C)為在電力供給者與需求者以網狀連接的情況下的闡釋圖；圖8示出了經由電力供給與需求線連接的電力供給者與需求者的實例，其不同于一個以上的其他電力供給者與需求者；圖9為一框圖，其示出了神經網絡的過程實例；圖10為一闡釋圖，其示出了已知的電力系統。
圖1所示的電力系統1示出了一個以上的電力供給者與需求者11到15的僅僅電力供給者與需求者。相應的電力供給者與需求者11到15經由電力供給與需求線W互相連接。
電力供給者與需求者11具有發電裝置101、蓄電裝置102、 一個以上的負栽(電氣裝置)103、電力供給與需求控制裝置104。順便提一句，一
個以上的電氣裝置103被示為Al、 A2.......An。另外，在圖1中，其他
的電力供給者與需求者12、 13、 14以及其他的電力供給者與需求者(圖中未示出)也具有發電裝置、蓄電裝置、 一個以上的負栽(電氣裝置)、電力供給與需求控制裝置，與電力供給者與需求者ll中一樣；并且，各個裝置連接到分支狀房屋布線。順便提一句，還存在這樣的情況所有相應的電力供給者與需求者或任意電力供給者與需求者在卡車的貨板等等上安裝發電裝置101和/或蓄電裝置102或以可安裝的方式提供它們，根據需要將發電裝置101和/或蓄電裝置102傳送到其他的電力供給者與需求者；并在那里進行電力的傳送與接收。在本發明中，相應的電力供給者與需求者在其中柏"歉地(loosely)耦合。也就是說，各個電力供給者與需求者基本為獨立的類型，當電力短缺發生時，能接收來自其他電力供給者與需求者的電力，在電力過剩發生時，能將電力供到其他的電力供給者與需求者。
電力供給者與需求者ll為例如一般房屋，集合住宅，小型、中型、大型工廠，低層、中層、高層建筑等。另外，集合這些一般房屋和集合住宅的組也能作為本發明的電力供給者與需求者11。
典型的是，發電裝置101為太陽能發電器和DC電源，例如燃料電池等。還存在這樣的情況其中，風力發電、生物物質發電或例如氣體發動機系統、氣體渦輪機系統、燃料電池系統等共同發電系統(在下文中，在本說明書中稱為co-gene)被用作發電裝置101。風力發電裝置、生物物質發電裝置、co-gene通常用作AC電源；然而，其輸出受到AC/DC轉換，并可^皮用作DC電源。另外，蓄電裝置102作為DC電源。
另夕卜，盡管圖中未示出，續流(flywheel )單元也可用于發電裝置101。續流單元也可用于蓄電裝置102。另外，蓄電池和電氣雙層電容器組合的蓄電裝置也被包含在內。存在這樣的情況:發電裝置101和/或蓄電裝置102被安裝在卡車貨板等等之上，移動到其他的電力供給者，電力的傳送和接收在那里進行。負載103例如為DC裝置或AC裝置，例如電燈、空氣調節器、冰箱、電磁烹調裝置、電飯煲等。
如圖2所示，舉例而言，電力供給與需求控制裝置104具有控制單元104b，其檢測電力過剩何時在電力供給者與需求者11中發生，例如，何時負載103的電力使用量減少且蓄電裝置102接近滿充電或為滿充電并能從電力發送和接收單元104a向連接到電力供給與需求線W的其他的電力供給者與需求者或電力供給者與需求者15供給由發電裝置101產生的電力。還存在電力的這種供給通過發電裝置101的移動或蓄電裝置102的移動進行而不使用電力供給與需求線W的情況。另夕卜，電力供給與需求控制裝置104具有控制單元104b，其檢測電力供給者與需求者11中何時發生電力短缺，例如，何時負載103的電力使用量迅速增大。于是，電力供給與需求控制裝置104具有電力發送與接收單元104a，其經由發生電力過剩的其他電力供給者與需求者12、 13、 14的電力供給與需求控制裝置接收電力，電力供給者與需求者被連接到電力供給與需求線W，或者，經由電力供給者與需求者15的電力供給與需求控制裝置153 (將在后面介紹)，并能通過控制裝置104b的控制來驅動負載103，或者可存儲在蓄電裝置102中。
電力供給者與需求者15包含發電裝置151、蓄電裝置152、電力供給與需求控制裝置153。順便提及，電力供給者與需求者可僅僅包含發電裝置或是蓄電裝置。發電裝置151典型地為中等規^莫熱電、水電、風電等廠，包括co-gene與生物物質發電廠，蓄電裝置152典型地為二次電池，然而，也存在由蓄電池(二次電池)和電氣雙層電容器組合而成的蓄電裝置。電力供給者與需求者15能經由電力供給與需求控制裝置向上述的電力供給者與需求者ll(或者，其他的電力供給者與需求者12到14等)提供電力。另外，相反，電力供給者與需求者15能從電力供給者與需求者11 (或其他的電力供給者12到14等)接收電力供給。電力供給者與需求者15中的電力的發送與接收也經由電力供給與需求控制裝置來進行，然而，如前面所述，電力的發送和接收可通過向供給者與需求者15引入其他電力供給者與需求者的可移動發電裝置和蓄電裝置來進行。
電力供給者與需求者15向電力供給者與需求者11等供給的電力為發
電裝置151產生的電力或蓄電裝置152中存儲的電力；電力供給者與需求
者15從電力供給者與需求者11等被供給的電力被存儲在蓄電裝置152中。
在本發明的電力系統中，在電力的發送與接收中，經由各個電力供給者與
需求者的電力供給與需求控制裝置(參照圖2所示的104c)，相應的電力
供給者與需求者中的包含co-gene與生物物質發電器的一個以上的發電裝
置可基于天氣預報、電力需求預測、基于熱需求預測的值、各個電力供給者與需求者設置的值手動以及自動地受到控制。另外，各個電力供給者與
需求者參照來自其他電力供給者與需求者的電力供給與需求控制裝置的多種信息，并能基于由電力供給者與需求者推定的電力消耗量來設置或改變電力供給者與需求者的電力供給與需求控制裝置的運行條件(圖2)。在上面的相應的發電裝置101與105中，控制可對于各個發電裝置單獨進行，例如太陽能發電器受到調節器的控制，燃料電池和微型發電器受到電力調節器的控制。然而，在本發明的電力系統中，對于各個發電裝置共用的控制單元受到電力供給與需求控制裝置104、 105的總體控制，對個體發電裝置專用的控制單元受到單獨的控制，相應地，少數電力供給者與需求者11以及15中的發電裝置101以及151能作為整體受到最優的控制。
順便提及，各個發電裝置，例如已知的太陽能發電器和燃料電池僅僅通過各個電力調節器進行燃料輸出控制和系統連接的控制；然而，在本發明中，通過使用續流單元等需求和供給的電力在各個發電裝置的輸出之間從零到滿輸出得到平衡，故控制可由電力供給與需求控制裝置104和153自由地進行。
另一方面，上面的蓄電裝置102、 152典型地將二次電池獨立地用作DC電源。然而，在本發明的電力系統中，蓄電池(二次電池)與電氣雙層電容器可一起用于蓄電裝置102和152。
當上面的蓄電池和電氣雙層電容器一起使用時，例如，取決于電力存儲特性和放電特性來使用的控制由電力供給與需求控制裝置104、 153來控制；相應地，可以合理地響應于各個電力供給者與需求者中的電力供給與需求模式的多樣性或是各個供給者與需求者中的電力供給模式的多樣性。
在這種情況下，蓄電池和電氣雙層電容器被分散布置，例如，電氣雙層電容器^皮安裝在電力需求與供給控制裝置104和153中，蓄電池被單獨地布置或安裝在電氣裝置103上，相應地，蓄電裝置102和152的剩余電池水平可4皮傳送，以^更根據例如電力需求目的地的優先次序供給。
另外，從前，通過簡單地單獨輸入和截止(ON與OFF)電力，用作由電力供給者與需求者11提供的負載103的多種電氣裝置被單獨操作。
然而，在本發明的電力系統中，電冰箱、空氣調節器、電視機等個體電氣裝置一一其構成電力供給者與需求者11的負載103—一的啟動優先次序和啟動電力的大小(降序或其反序)在電力供給與需求控制裝置104中被設置；例如，進行控制，以便為啟動次序(或截止次序)或電動勢處于
14降序的次序；因此，可以對電力消耗進行平衡。另外，當具有大啟動電力的電氣裝置被啟動時，電力供給與需求控制裝置104可被致動，使得啟動具有大啟動電力的裝置時的電力從具有電氣雙層電容器和續流單元的蓄電池供給。
另外，對于一般家庭的難以預測的電力需求及其峰值時間，例如，能夠操作裝置103達大約2小時的電池等蓄電裝置被安裝在例如家用電冰箱和空氣調節器等電氣裝置103上，4吏得需求峰值時間上的電力短缺可在電氣需求者內部得到彌補。這種技術也對電力消耗的平衡有貢獻。
當電力消耗能通過如上所述地控制啟動時的優先次序被平衡時，可執行在啟動相應的電氣裝置103時容易流到電力供給與需求控制裝置104和相應的電氣裝置103的過大電流的*控制；因此，可存在控制裝置104自身、相應的電氣裝置或布線部件一一例如用于其間的連接的布線一一的延長的壽命持續時間。
另外，通過電力供給與需求控制裝置104，可進行控制，以便不產生大的脈動或難以產生電流變為最大或最小的脈動。因此，對于保證電力供給與需求控制裝置104和個體電氣裝置103的更為穩定的運4亍是有用的。
另外，電力供給與需求控制裝置104和電力使用以DC進行，使得例如電視機的待積^莫式或其他裝置的待機運行能夠得以消除。因此，電力消
耗的浪費可得到抑制。
在圖l所示的電力系統中，在電力供給與需求控制裝置104進行與其他電力供給者與需求者12到15的電力供給與需求的情況下，電力供給與需求控制裝置104與其他電力供給者與需求者的電力供給與需求控制裝置交換信息，并確定供給與需求條件等。
在本發明的電力系統中，各個電力供給者和需求者的下一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量可用作上面的用于信息交換的信息，其中，預測值可通過圖9所示的控制模塊的神經網絡獲得。這一點將在下面介紹。
在本發明中，首先，各電力供給者與需求者的下一日的"太陽能電池總發電量，，、"日最大電力需求量"、"日總電力需求量"被推定(預測)。在階層型神經網絡中，通過輸入下一日的天氣預報和過去的天氣信息、"太陽能電池總發電量"、"日最大電力需求量"、"日總電力需求量"的各個實際性能、日歷信息(一周中的日，公眾假日)、各個供給者與需求者的區域及其鄰近區域的太陽輻射數據理論量來進行推定。
神經網絡學習各個電力供給者與需求者的區域和周邊區域中的氣候模
式以及作為模式的該區域電力需求與總發電量的實際性能的數據組合；通過針對過去的模式檢查下一日的天氣預報模式，進行非線性內插推定。
模式學習使用每日觀察數據對模型進行更新。因此，推定準確性也逐日連續改進。另外，模式學習可由對各個電力供給者與需求者的各個區域環境變化(太陽能總發電量、需求者變化，長期天氣波動，中期異常氣象現象等)的自發模型更新來響應。順便提及，不需要各電力供給者與需求者區域中M給者與需求者的數據庫的建立。
上面的預測通過下面的過程來進4亍
(1)準備神經網絡模型，其預測發電量和電力需求量(在不存在上迷數據的情況下，臨時模型由虛設數據構造)。在模型中輸入過去的實際性能數據、下一日的天氣預報和日歷信息、當日晴好天氣太陽輻射量(理論值)。(此時，優選為，不僅增加該區域的天氣信息，而且增加鄰近區域的天氣信息，以便改進預測準確度)。
(ii) 預測總發電量、最大電力需求量、總電力需求量(通過模式檢查進行非線性內插推定)。
(iii) 收集用于神經網絡再學習的實際性能數據。收集實際性能數據，準備神經網,學習。實際性能數據是包括當日
的過去固定時間段的多種類型的實際性能數據(發電量，最大電力，總電力，天氣，日歷信息，晴好天氣太陽輻射理論量)。
(iv) 使用逆傳播來進行神經網絡再學習(誤差逆傳播算法)。
(v) 通過更新的神經網絡，預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量。
16此后，通過重復(i)到(V)來改進預測數據的準確度。 如果各個電力供給者與需求者中下一日的總發電量、最大電力需求量、 總電能的推定值(數據)通過如上所述進行來獲得，通過在相應的電力供 給者與需求者之間交換信息(數據)，在互相比較和考慮相應的數據之后，
預先決定在相應的電力供給者與需求者中發送和接收下一日的電力。當日 的電力發送和接收的實際性能數據被保持，并從下一日(從當日看來的后 一日)以后被用作在相應的電力供給者與需求者之間發送和接收電力的基 本數據之一。
在圖l所示的電力系統中，電力供給者與需求者之間的電力供給與需
求可通過AC進行，或者可通過DC進行，然而，在任一情況下，可構建 為局部電力系統，或構建為其中組合這些電力系統的大的電力系統。
在圖l所示的電力系統中，盡管圖中未示出，還存在僅僅由負載構成 的電力供給者與需求者被連接到電力供給與需求線W的情況。另夕卜，在圖 1所示的電力系統中，供給與需求電力的平衡通過互相連接多個以及多種 電力供給者與需求者來進行。
在電力供給者與需求者11的蓄電裝置102為大容量的情況下，當其為 高成本時，可以通過使用小容量的蓄電裝置102 (或者，不具有蓄電裝置 102)由來自其他電力供給者與需求者的電力來供給負載。在這種情況下， 優選為，在時間帶(time slot)電力消耜^莫式中不同的電力供給者與需求 者在電力系統中一同存在(例如住宅與商業i殳施)。另外，優選為，作為 電力供給者與需求者15在發電模式中的這些不同(例如太陽能發電裝置、 風力發電裝置、生物物質發電裝置) 一同存在。
圖3為闡釋圖，其示出了電力供給者與需求者的電力供給與需求控制 裝置進行與其他電力供給者與需求者的AC電力供給與需求的電力系統。
圖3所示的電力供給者與需求者lla、 12a、 13a、 14a、 15a對應于圖 l所示的電力供給者與需求者ll、 12、 13、 14、 15。圖3所示的電力供給 者與需求者lla的電力供給與需求控制裝置51包含控制裝置511和雙向 AC/DC轉換器512。相應的電力供給者與需求者的控制裝置被配置為能夠通過通信線CL 進行數據通信，并能在電力供給與需求的情況下交換供給與需求信息。
另夕卜，電力供給者與需求者15a的電力供給與需求控制裝置61包含控 制裝置611以及雙向AC/AC或DC/AC轉換器612。當AC電力的供給與 需求在電力供給者與需求者之間進行時，電壓、電流、頻率、相位必須在 兩個電力供給者與需求者之間匹配。這種匹配由電力供給與需求控制裝置 51與61進行。順便提及，在圖3中，盡管圖中未示出，電力供給與需求 控制裝置51與61可進一步包含斷路器、電流限制器、瓦特小時計等。另 外，在具有瓦特小時計和電容器的電力供給者與需求者中，控制裝置51 與61控制放電。在具有光電池的電力供給者與需求者中，具有調節器，其 在非線性電動勢中取出最大電力，并調節到額定特性的電力。
圖4為一闡釋圖，其示出了電力系統，其中，電力供給者與需求者的 電力供給與需求控制裝置進行與其他電力供給者與需求者之間的DC電力 供給與需求。
圖4所示的電力供給者與需求者llb、 12b、 13b、 14b、 15b對應于圖 1所示的電力供給者與需求者11、 12、 13、 14、 15。圖4所示電力供給者 與需求者15b的電力供給與需求控制裝置71包含控制裝置711和雙向 DC/DC轉換器712。
相應的電力供給者與需求者的控制裝置被配置為能夠通過通信線CL 進行數據通信，并能在電力供給與需求的情況下交換供給與需求信息。
另外，電力供給者與需求者lib的電力供給與需求控制裝置81包含控 制裝置811以及雙向DC/DC或DC/AC轉換器812。當DC電力供給與需 求在電力供給者與需求者之間進行時，進行電壓與電流的調節。順便提及， 在圖4中，盡管圖中未示出，電力供給與需求控制裝置71與81能進一步 包含電流限制器、瓦特小時計等。另外，在具有瓦特小時計和電容器的電 力供給者與需求者中，其控制裝置51與61控制充電/》文電；在具有光電池 的電力供給者與需求者中，提供了調節器，其從非線性電動勢中取出最大 電力，并調節到額定特性的電力。圖5為在經由電力供給者與需求者的房屋布線向負載分配DC電力的 情況下的闡釋圖。
在圖5所示的電力供給者與需求者llc中，特別示出了圖l所示的電 力供給者與需求者11的一個以上的負載、發電裝置、蓄電裝置。順便提及, 圖5所示電力供給與需求控制裝置71與圖4所示的電力供給與需求控制裝 置71相同。
在電力供給者與需求者llc中，發電裝置為例如太陽能發電器701， 蓄電裝置為電池702，所述一個以上的負載為DC負載7031和AC負載 7032。
在這種情況下，雙向DC/DC轉換器712進4亍與電池702、太陽能發電 器701、 DC負栽7031的電力供給與需求，并經由DC/AC轉換器706進 行與AC負載7032的電力供給與需求。
太陽能發電器701所產生的電力經由例如雙向DC/DC轉換器712被 供給電池702和DC負載7031，或經由DC/AC轉換器706被供到AC負 載7032。
電力供給與需求控制裝置71包含控制電池702的充電的功能和補償到 房屋布線L側的穩定輸出的功能。
來自電力供給與需求控制裝置71的電力經由房屋布線L和DC出口 7051被供到DC負載7031。來自電力供給與需求控制裝置71的電力經由 房屋布線L、 DC/AC轉換器706A、 AC出口 7052 4皮供到AC負載7032。 順^f更提及，在圖4中，DC出口與AC出口分別由一個出口示出，然而， DC出口和AC出口分別具有一個以上的出口， DC負栽和AC負載可^t連 接到這些出口。
在上面介紹的本發明的電力系統的相應的電力供給者與需求者11、 15 等等中，相應的電力供給者與需求者11、 15等包含的電力供給與需求控制 裝置104、 153等4皮用作節點，相應電力供給者與需求者ll、 15等中的電 力饋送線W被用作鏈路，相應地，形成電力網絡。因此，相應的電力供給 與需求控制裝置104、 153等具有控制相應的電力供給者與需求者11、 15等之間的電力交換的功能。
電力供給與需求控制裝置104與153的基本功能為確定作為進行電 力交換的其他方的電力供給者與需求者ll、 15等；確定與其他方的電力交 換是發送還是吸收；電力率與電力量的控制，等等。這種功能以高水平控 制在電力網絡之間通過通信電路進行連接；例如必需電力、對于相互電 力供給者與需求者的可用于供給的電力、電能及其電力率以及這些相關未 來推定等數據被交換和處理；相應的電力供給者與需求者之間的電力彼此 融通。
上述電力供給與需求控制裝置104和153的功能作為斷路器和電流限 制器，其基于具有多種控制功能的例如電壓轉換器、電流控制器、開關等 來配置；通過轉換器等的控制通過單獨切換必需電力的通信通道來配置； 基于暫態現象的特性分析和傳輸電流的大小來配置。這允許電力供給與需 求控制裝置104和153進行控制，使得例如當電氣故障在某個電力供給者 與需求者中發生時，供給者與需求者的各個電氣裝置(負載103)、蓄電 裝置102、發電裝置101不完全截止，但必需的線被截止，其他的線可在 不截止的情況下使用。
順便提及，在圖l所示的電力系統中，適當的集合數量的電力供給者 與需求者組可作為一個電力供給者與需求者對待。如圖5所示，電力供給 者與需求者組Gll、 G12……在此時顯示出一組(例如，大約幾萬到上萬 的房屋)。
在圖6中，電力供給者與需求者組Gll、 G12.......經由電力供給與
需求控制裝置Sl互相連接。另外，電力供給者與需求者組Gll、 G12......
的較高層級用G21、 G22……表示，更高層級用G31、 G32、 G33……等表 示。在這種情況下，盡管圖中未示出，形成甚至比G31、 G32、 G33......更
高的層級。
例如，電力供給者與需求者組Gll、 G12.......被設置為"鎮"單元，
G21、 G22、……被設置為"城市，，單元，G31、 G32、 G33.......被設置
為"區"單元。
20在圖6中，電力供給者與需求者組Gll、 G12.......通過電力供給與
需求控制裝置S1與其他的電力供給者與需求者互相連接，然而，相應的較 高層級和較低層級經由電力供給與需求控制裝置S2、 S3、 S4彼此分層級 地連接。
在上面的實施例中，介紹了相應的電力供給者與需求者以圖7 (A)所
示的分支狀連接的情況。相應的電力供給者與需求者可以以圖7 (B)所示
的星狀連接，或者可以以圖7 (C)所示的網狀連接。另外，相應的電力供 給者與需求者可以以這些形狀組合的模式連接。
圖8示出了經由電力供給者與需求者連接的電力供給者與需求者的實 例，其與一個以上的其他電力供給者與需求者不同。在圖8中，雙向DC/DC
轉換器712在電力供給與需求線Wl、 W2、 W3之間傳輸電力，并可在其 他電力供給者與需求者之間中介電力需求與供給，例如，在圖7(C)所示 的電力供給者與需求者的連接模式中。電力供給與需求線Wl到W3之間 的電力傳送包含通過移動可移動發電裝置和/或可移動蓄電裝置來供給與 需求電力的才莫式。 工業應用性
根據本發明，可提供一種電力系統，其中， 一個以上的電力供給者與 需求者在不依賴于已知的電力系統的情況下通過由電力供給與需求控制裝 置互相連接而被配置。
參考標號列表 1電力系統
11、 12、 13、 14、 lla、 12a、 13a、 14a、 llb、 12b、 13b、 14b、 llc、 lld、 12c、 13c、 14c、 15、 15a、 15b 電力供給者與需求者 51、 61、 71、 81、 104、 153電力供給與需求控制裝置
101、 151發電裝置
102、 152 蓄電裝置 103負載
21511、 611、 711、 811控制裝置
512雙向AC/DC轉換器
612雙向AC/AC或DC/AC轉換器
706 DC/AC轉換器
712雙向DC/DC轉換器
812雙向DC/DC或DC/AC轉換器
cc通信線
CL通信線
L房屋布線
W、 Wl、 W2、 W3電力供給與需求線
權利要求
1.一種電力系統，其中，一個以上的電力供給者與需求者互相連接，電力供給者與需求者具有一個或一個以上的發電裝置、一個或一個以上的蓄電裝置、一個或一個以上的耗電裝置、電力供給與需求控制裝置，其中，各個所述電力供給與需求控制裝置判斷在具有電力供給與需求控制裝置的各個所述電力供給者與需求者中是否發生電力短缺或是否發生電力過剩，在電力供給者與需求者中發生電力短缺的情況下，接收來自具有所述發電裝置和/或所述蓄電裝置的其他電力供給者與需求者的電力，在在所述電力供給者與需求者中發生電力過剩的情況下，進行控制以便將電力發送到其他電力供給者與需求者，以及在相應的電力供給者與需求者之間的電力發送與接收中，對相應的電力供給者與需求者的一個以上的所述發電裝置進行控制，控制自動或手動地進行，基于此，在計算機中構建對于神經網絡的模式分類模型，至少基于過去的實際性能數據、下一日的天氣預報和日歷信息、當日晴好天氣太陽輻射理論量，預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量，收集至少包含當日的過去固定時間段的太陽輻射理論量、日歷信息、天氣和預報項目的實際性能數據，用于神經網絡的再學習，基于當日的實際性能數據和預測數據，通過誤差逆傳播算法來進行再學習，且由更新的神經網絡預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量。
2.根據權利要求l的電力系統，其中，當基于由神經網絡對各個電力供給者與需求者預測的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量在相應的電力供給者與需求者之間進行過剩或不足電力的發送與接收的融通時，所述相應的電力供給者與需求者在所述相應的電力供給與需求控制裝置之間交換關于其電能和定時的信息。
3. 根據權利要求1或2的電力系統，其還包含蓄電裝置，例如能夠運行電氣裝置達預定時間的電池，所述蓄電裝置^f皮安裝在電力消耗大或啟動電力大的電氣裝置上，例如各個電力供給者與需求者中的電冰箱和空氣調節器。
4. 一種電力系統，其中， 一個以上的電力供給者與需求者被互相連接，電力供給者與需求者具有至少一個選自一個或一個以上發電裝置、 一個或一個以上蓄電裝置以及一個或一個以上耗電裝置的裝置以及電力供給與需求控制裝置，其中，所述一個以上的電力供給者與需求者被分為一個以上的組；且屬于各組的所述電力供給與需求控制裝置判斷在組中是否發生電力短缺或是否發生電力過剩，在電力短缺在組中發生的情況下，從具有所*電裝置和/或所述蓄電裝置的所述電力供給者與需求者所屬于的其他組接收電力，在電力過剩在組中發生的情況下，進行控制以便向其他組發送電力，以及在相應組之間的電力發送與接收中，控制相應組的所述相應電力供給者與需求者中的所述一個以上的所^電裝置。控制自動或手動地進行，基于此，在計算機中構建用于神經網絡的模式分類模型，至少基于過去的實際性能數據、下一日的天氣預報和日歷信息、當日晴好天氣太陽輻射量理論量，預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量，收集包含至少當日的過去固定時間段的太陽輻射理論量、日歷信息、天氣和預報項目的實際性能數據，用于神經網絡的再學習，基于當日的實際性能數據和預測數據，通過誤差逆傳播算法進行再學習，以及通過更新的神經網絡預測下一日的總發電量、最大電力需求量、總電力需求量。4.根據權利要求4的電力系統，
5 其中，當基于由神經網絡對于各個電力供給者與需求者預測的總發電 量、最大電力需求量、總電力需求量在相應的電力供給者與需求者之間進 行過剩或不足電力的接收與發送的融通時，所勤目應的電力供給者與需求 者在所述相應的電力供給與需求控制裝置之間交換關于其電能和定時的信 息。
6. 根據權利要求4或5的電力系統，其還包含蓄電裝置，例如能夠運 行電氣裝置達預定時間的電池，所述蓄電裝置被安裝在電力消耗大或啟動 電力大的電氣裝置上，例如各個電力供給者與需求者中的電冰箱和空氣調 節器。
7. 根據權利要求l-6中任意一項的電力系統，其中，所述一個以上的 所述電力供給者與需求者被連接到分支狀電力供給與需求線、數珠狀電力 供給與需求線、》文射狀電力供給與需求線、網狀電力供給與需求線或由這 些線組合的電力供給與需求線。
8. 根據權利要求l-7中任意一項的電力系統，其中，所述一個以上的 電力供給者與需求者彼此DC連接。
全文摘要
目的在于提供一種電力系統，其中，一個以上的電力供給者與需求者通過由電力供給與需求控制裝置互相連接而配置，該電力系統不僅在不依賴于已知電力系統的情況下是自支撐的，而且能夠與已有的電力系統共存；該電力系統被配置為，一個以上的電力供給者與需求者經由電力供給與需求線(W)互相連接，電力供給者與需求者具有發電裝置101、蓄電裝置102、一個以上的負載103、電力供給與需求控制裝置104。電力供給與需求控制裝置51基于由神經網絡預測的關于各個電力供給者與需求者中下一日的總電能、最大電力需求量、總電力需求量的數據判斷在具有電力供給與需求控制裝置51的電力供給者與需求者11中是否發生電力短缺或是否發生電力過剩；在電力供給者與需求者11中發生電力短缺的情況下，接收來自具有發電裝置101、151和/或蓄電裝置102、152的其他電力供給者與需求者12到15的電力；在電力供給者與需求者11中發生電力過剩的情況下，進行控制以便向其他電力供給者與需求者12到15發送電力。
文檔編號H02J3/00GK101682195SQ20078005234
公開日2010年3月24日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者永田敏, 田中昭雄 申請人:Vpec株式會社