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技術 電源制御装置、電源装置、電源制御方法及び制御プログラム

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 渡辺健一吉澤仁
出願日 2016年10月14日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-203126
公開日 2018年4月19日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-064435
状態 未査定
技術分野 給配電網の遠方監視・制御 交流の給配電
主要キーワード 電源特性 周波数取得 配分調整 総出力電力 指令電力 各電源装置 各発電装置 ガバナー
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図面 (9)

課題

自立系統周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を適切に行う電源制御装置を提供する。

解決手段

発電装置電力変換装置等の電源装置を制御する電源制御装置200は、自立系統の周波数を取得する周波数取得部210と、周波数の変動抑制に必要な複数の電源装置の総出力電力を算出する電力算出部220と、各電源装置から電源情報を取得する電源情報取得部230と、電源情報を参照してガバナー制御に係る第1出力値負荷周波数制御LFC)の指令に対応した第2出力値との比較を行う判定部240と、第1出力値>第2出力値の場合に、ガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定部260と、第1出力値<第2出力値の場合に、LFCの指令電力を、電源情報と総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定部250と、垂下曲線及び指令電力を各電源装置に通知する通知部270とを備える。

概要

背景

従来、商用系統(商用の電力系統)から電力供給を受けない自立系統において、複数の発電装置を制御して負荷電力を供給する技術が知られている。例えば、特許文献1では、周波数電圧出力値所定値になるように運転する一の発電装置と、当該一の発電装置の負担を軽減する他の発電装置とが接続された系統において系統の外乱の発生を当該他の発電装置の自端で検出し、ドループ特性垂下特性)の傾きに応じた運転点収束するまで、当該他の発電装置の出力を自律的に制御する方法を開示している。これにより、電源ステムの安定性を維持し得る。

概要

自立系統の周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を適切に行う電源制御装置を提供する。発電装置、電力変換装置等の電源装置を制御する電源制御装置200は、自立系統の周波数を取得する周波数取得部210と、周波数の変動抑制に必要な複数の電源装置の総出力電力を算出する電力算出部220と、各電源装置から電源情報を取得する電源情報取得部230と、電源情報を参照してガバナー制御に係る第1出力値と負荷周波数制御LFC)の指令に対応した第2出力値との比較を行う判定部240と、第1出力値>第2出力値の場合に、ガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定部260と、第1出力値<第2出力値の場合に、LFCの指令電力を、電源情報と総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定部250と、垂下曲線及び指令電力を各電源装置に通知する通知部270とを備える。

目的

本発明は、複数の電源装置を含む自立系統において周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を適切に行う電源制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

自立系統における複数の電源装置それぞれを制御する電源制御装置であって、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記周波数の変動を抑えるのに必要な前記複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出部と、前記複数の電源装置それぞれから、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得部と、前記電源情報を参照して、前記複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値負荷周波数制御指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定部と、前記判定部により前記第1出力値が前記第2出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定部と、前記判定部により前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電源情報と前記電力算出部により算出された前記総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定部と、前記垂下曲線及び前記指令電力を、前記複数の電源装置に通知する通知部とを備える電源制御装置。

請求項2

前記電源情報取得部が前記複数の電源装置それぞれから取得する前記電源情報は、当該電源装置における電源の特性を示す電源特性情報を含み、前記指令電力決定部は、前記判定部により前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記電力算出部により算出された前記総出力電力の前記複数の電源装置それぞれへの配分比を表す前記電源装置毎についての係数を前記電源特性情報に基づいて算出する係数算出部と、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電力算出部により算出された前記総出力電力と前記係数算出部により算出された当該電源装置についての係数とに基づいて決定する配分部とを備える請求項1記載の電源制御装置。

請求項3

前記係数算出部は前記係数の算出を周期的に実行し、前記配分部は前記指令電力の決定を周期的に実行し、前記係数算出部による前記係数の算出の実行周期は、前記配分部により前記指令電力の決定の実行周期より長い請求項2記載の電源制御装置。

請求項4

前記係数算出部は、前記複数の電源装置の運用経済的に最適となるように前記係数を算出する請求項2又は3記載の電源制御装置。

請求項5

前記電源情報取得部が前記複数の電源装置それぞれから取得する前記電源情報は、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する第1出力情報と当該電源装置において負荷周波数制御の指令に応じて出力される出力電力に関する第2出力情報とを含み、前記判定部は、前記第1出力値を、前記複数の電源装置から取得した前記第1出力情報に基づいて特定し、前記第2出力値を、前記複数の電源装置から取得した前記第2出力情報に基づいて特定し、特定した前記第1出力値と特定した前記第2出力値との比較により前記判定を行う請求項1〜4のいずれか一項に記載の電源制御装置。

請求項6

前記判定部は、繰り返し発生する所定タイミング毎に前記判定を行い、一の前記所定タイミングにおいて、前記第1出力値及び前記第2出力値の少なくとも一方を特定できない場合には前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと看做して前記判定を行う請求項1〜5のいずれか一項に記載の電源制御装置。

請求項7

請求項1〜6のいずれか一項に記載の電源制御装置によって制御される電源装置であって、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記電源制御装置から、垂下曲線及び指令電力を取得する取得部と、前記周波数の変動を抑えるのに必要な出力電力を、当該電源装置における前記周波数取得部により取得された前記周波数と前記取得部により取得された前記垂下曲線とから算出する電力算出部と、当該電源装置における前記電力算出部により算出された前記出力電力と前記取得部により取得された前記指令電力とに基づいて算出した有効電力を示す有効電力指令により当該電源装置からの出力を制御する制御部と、前記電力算出部により算出された、当該電源装置においてガバナー制御により出力される前記出力電力に関する情報と、前記取得部により取得された前記指令電力に基づいて当該電源装置において負荷周波数制御の指令に応じて出力される出力電力に関する情報と、当該電源装置における電源の特性を示す電源特性情報とを含む前記電源情報を、前記電源制御装置に通知する通知部とを備える電源装置

請求項8

前記制御部は、逐次、前記電力算出部が算出した前記出力電力と前記取得部が取得した前記指令電力とを加算することで前記有効電力の前記算出を行い、前記制御部は、前記有効電力の前記算出を行う際に、前記取得部が一定時間内に前記指令電力を取得できていない場合には、前記出力電力を前記有効電力であると見做して前記算出を行う請求項7記載の電源装置。

請求項9

前記電源装置は、発電機、再生可能エネルギー電源又は蓄電池である請求項7又は8記載の電源装置。

請求項10

自立系統における複数の電源装置それぞれを制御する電源制御方法であって、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記周波数の変動を抑えるのに必要な前記複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出ステップと、前記複数の電源装置それぞれから、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得ステップと、前記電源情報を参照して、前記複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と負荷周波数制御の指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定ステップと、前記判定ステップで前記第1出力値が前記第2出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定ステップと、前記判定ステップで前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電源情報と前記電力算出ステップで算出された前記総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定ステップと、前記垂下曲線を前記複数の電源装置に通知する垂下曲線通知ステップと、前記指令電力を前記複数の電源装置に通知する指令電力通知ステップとを含む電源制御方法。

請求項11

マイクロプロセッサを備えて複数の電源装置を含む自立系統における各電源装置の出力を制御する電源制御装置に、電源制御処理を実行させるための制御プログラムであって、前記電源制御処理は、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記周波数の変動を抑えるのに必要な前記複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出ステップと、前記複数の電源装置それぞれから、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得ステップと、前記電源情報を参照して、前記複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と負荷周波数制御の指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定ステップと、前記判定ステップで前記第1出力値が前記第2出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定ステップと、前記判定ステップで前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電源情報と前記電力算出ステップで算出された前記総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定ステップと、前記垂下曲線を前記複数の電源装置に通知する垂下曲線通知ステップと、前記指令電力を前記複数の電源装置に通知する指令電力通知ステップとを含む制御プログラム。

技術分野

0001

本発明は、複数の電源装置を含む自立系統において周波数を一定に保つために各電源装置を制御する電源制御装置等に関する。

背景技術

0002

従来、商用系統(商用の電力系統)から電力供給を受けない自立系統において、複数の発電装置を制御して負荷電力を供給する技術が知られている。例えば、特許文献1では、周波数や電圧出力値所定値になるように運転する一の発電装置と、当該一の発電装置の負担を軽減する他の発電装置とが接続された系統において系統の外乱の発生を当該他の発電装置の自端で検出し、ドループ特性垂下特性)の傾きに応じた運転点収束するまで、当該他の発電装置の出力を自律的に制御する方法を開示している。これにより、電源ステムの安定性を維持し得る。

先行技術

0003

特開2011−67078号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、当該一の発電装置と他の発電装置それぞれのドループ特性に応じて出力配分がなされるため、必ずしも適切に出力の配分ができるものではない。また、給電システムにおいて各発電装置への出力に係る指令値を配分しても、総出力が小さい場合には配分の効果が小さくて、あまり有用ではない。

0005

そこで、本発明は、複数の電源装置を含む自立系統において周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を適切に行う電源制御装置を提供することを目的とする。また、本発明は、その電源制御装置により制御される電源装置、複数の電源装置を含む自立系統において周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を適切に行う電源制御方法、及び、各電源装置の出力の制御を適切に行わせるために電源制御装置において用いられる制御プログラムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る電源制御装置は、自立系統における複数の電源装置それぞれを制御する電源制御装置であって、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記周波数の変動を抑えるのに必要な前記複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出部と、前記複数の電源装置それぞれから、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得部と、前記電源情報を参照して、前記複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と負荷周波数制御指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定部と、前記判定部により前記第1出力値が前記第2出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定部と、前記判定部により前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電源情報と前記電力算出部により算出された前記総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定部と、前記垂下曲線及び前記指令電力を、前記複数の電源装置に通知する通知部とを備える。

0007

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る電源装置は、上述の電源制御装置によって制御される電源装置であって、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記電源制御装置から、垂下曲線及び指令電力を取得する取得部と、前記周波数の変動を抑えるのに必要な出力電力を、当該電源装置における前記周波数取得部により取得された前記周波数と前記取得部により取得された前記垂下曲線とから算出する電力算出部と、当該電源装置における前記電力算出部により算出された前記出力電力と前記取得部により取得された前記指令電力とに基づいて算出した有効電力を示す有効電力指令により当該電源装置からの出力を制御する制御部と、前記電力算出部により算出された、当該電源装置においてガバナー制御により出力される前記出力電力に関する情報と、前記取得部により取得された前記指令電力に基づいて当該電源装置において負荷周波数制御の指令に応じて出力される出力電力に関する情報と、当該電源装置における電源の特性を示す電源特性情報とを含む前記電源情報を、前記電源制御装置に通知する通知部とを備える。

0008

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る電源制御方法は、自立系統における複数の電源装置それぞれを制御する電源制御方法であって、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記周波数の変動を抑えるのに必要な前記複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出ステップと、前記複数の電源装置それぞれから、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得ステップと、前記電源情報を参照して、前記複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と負荷周波数制御の指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定ステップと、前記判定ステップで前記第1出力値が前記第2出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定ステップと、前記判定ステップで前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電源情報と前記電力算出ステップで算出された前記総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定ステップと、前記垂下曲線を前記複数の電源装置に通知する垂下曲線通知ステップと、前記指令電力を前記複数の電源装置に通知する指令電力通知ステップとを含む。

0009

また、上記目的を達成するために本発明の一態様に係るプログラムは、マイクロプロセッサを備えて複数の電源装置を含む自立系統における各電源装置の出力を制御する電源制御装置に、電源制御処理を実行させるための制御プログラムであって、前記電源制御処理は、前記自立系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記周波数の変動を抑えるのに必要な前記複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出ステップと、前記複数の電源装置それぞれから、当該電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得ステップと、前記電源情報を参照して、前記複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と負荷周波数制御の指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定ステップと、前記判定ステップで前記第1出力値が前記第2出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定ステップと、前記判定ステップで前記第2出力値が前記第1出力値より大きいと判定された場合に、前記複数の電源装置それぞれに対する負荷周波数制御の指令に係る指令電力を、前記電源情報と前記電力算出ステップで算出された前記総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定ステップと、前記垂下曲線を前記複数の電源装置に通知する垂下曲線通知ステップと、前記指令電力を前記複数の電源装置に通知する指令電力通知ステップとを含む。

発明の効果

0010

本発明によれば、複数の電源装置を含む自立系統において周波数を一定に保つために各電源装置の出力を適切に制御することができる。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態1に係る給電システムの概略構成を示す図である。
電源制御装置の機能ブロック図である。
垂下特性に係る垂下曲線の一例を示す図である。
電源装置の機能ブロック図である。
電源制御装置における負荷周波数制御(LFC)処理の一例を示すフローチャートである。
電源制御装置における制御用情報決定処理の一例を示すフローチャートである。
他の実施の形態(変形例1)に係る給電システムの概略構成を示す図である。
他の実施の形態(変形例2)に係る給電システムの概略構成を示す図である。

実施例

0012

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

0013

(実施の形態1)
以下、本発明の一実施形態に係る給電システムについて説明する。

0014

(構成)
図1は、本実施の形態に係る給電システム10の概略構成を示す図である。

0015

給電システム10は、複数の電源装置を含み、商用系統から電力供給を受けない自立系統である。給電システム10は、系統周波数を一定に保つようにガバナー制御及び負荷周波数制御(LFC:Load Frequency Control)により複数の電源装置の出力を適切に調整する。

0016

図1に示すように給電システム10は、電力源101と、電力変換装置パワーコンディショナー)102と、発電装置110と、負荷120と、電源制御装置200とを備える。電力変換装置102及び発電装置110は、電力線130を介して、電力需要を有する負荷120に対して電力を供給する。電力変換装置102及び発電装置110を制御する電源制御装置200は、電力線130と接続されており、また、電力変換装置102及び発電装置110と、制御に係る情報の授受を行うために通信線140で接続されている。図1で電力線130に接続されている負荷120を1つ示しているが、負荷120の個数はいくつでもよく、また、電源装置(電力変換装置102、或いは、発電装置110)も何台存在してもよい。なお、電力変換装置102は、接続されている1つ以上の電力源101と一体となって電源装置として機能し得るが、ここでは出力電力の制御を行う単位として1台の電力変換装置102を1台の電源装置であることとして説明する。従って、図1の例では電源装置は、電力変換装置102及び発電装置110の合計2台存在する。

0017

電力源101は、例えば、再生可能エネルギー電源であり、具体例としては、太陽光発電のための太陽電池パネル等である。なお、再生可能エネルギー電源は、再生可能エネルギーのうち太陽光以外のもの(例えば風力波力潮力水力地熱バイオマス等)を用いる電源であってもよい。また、電力源101は、例えば鉛蓄電池ニッケル水素蓄電池リチウムイオン蓄電池等の蓄電池であってもよい。さらに、複数の電力源101が電力変換装置102に接続されてもよい。

0018

電力変換装置102は、電力源101と接続され、直流電力交流電力との変換等を行う装置である。電力変換装置102は、例えば電力源101として太陽電池パネル及び蓄電池が接続されている場合に、太陽電池パネルからの電力を蓄電池に充電して必要時に放電させる等の充放電制御を行い得る。

0019

発電装置110は、例えばディーゼル発電機ガスエンジン発電機等といった同期発電機である。

0020

電源装置である電力変換装置102及び発電装置110は、電源制御装置200によるLFCの指令に応じて出力電力を制御する機能を有する。LFCは、概ね数分から十数分の需要変動を吸収して系統の周波数を一定に保つための制御である。また、電源装置である電力変換装置102及び発電装置110は、ガバナー制御を行う機能を有する。ガバナー制御は、概ね、LFCより短い、例えば1分以下等といった比較的短期の電力需要の変動に対応して同期発電機の回転数を維持するように出力を変化させる制御、又は、これを仮想的に模擬した制御である。

0021

負荷120は、電力を使用する電気機器であり、例えば照明機器空調機器テレビジョン受信装置冷蔵庫電磁調理器電気自動車充電装置等である。

0022

電源制御装置200は、電源装置である電力変換装置102及び発電装置110それぞれの出力を制御する。電源制御装置200は、例えばプロセッサ(マイクロプロセッサ)、メモリ通信回路等の電子回路により構成される情報処理装置コンピュータ)であり、メモリに格納された制御プログラムをプロセッサで実行することにより、電源制御処理を実行する。

0023

以下、電源制御装置200の具体的な構成について説明する。

0024

図2は、電源制御装置200の機能ブロック図である。電源制御装置200は、各電源装置の出力を適切に制御する機能等を実現するために、図2に示すように周波数取得部210、電力算出部220、電源情報取得部230、判定部240、指令電力決定部250、垂下曲線決定部260、及び、通知部270を備える。これらの構成要素は、例えば電源制御処理に係る制御プログラムを実行するプロセッサ、通信回路等の電子回路により実現される。

0025

周波数取得部210は、給電システム10である自立系統の周波数を取得する。具体的には、周波数取得部210は、電圧源として動作している電力変換装置102若しくは発電装置110、又はそれら両方の出力電圧の周波数を取得して、その周波数を電力算出部220に伝達する。周波数取得部210は、例えば数秒程度の周期繰り返し周波数を測定することで、周波数の取得を行い得る。

0026

電力算出部220は、周波数取得部210から伝達された周波数に基づいて、自立系統の周波数の変動を抑えるのに必要な複数の電源装置における総出力電力を算出する。具体的には電力算出部220は、周波数取得部210から伝達された周波数と目標周波数(一定に保つべき周波数)とに基づき、その偏差打ち消すために電力変換装置102及び発電装置110それぞれの出力電力を総合したものに相当する総出力電力を算出する。電力算出部220は、例えば、(総出力電力)=−α×((周波数取得部210から伝達された周波数)−(目標周波数))により、総出力電力を算出する。電力算出部220は、例えば、数秒程度の周期で総出力電力の算出を行い、総出力電力を指令電力決定部250に伝達する。

0027

電源情報取得部230は、各電源装置(電力変換装置102及び発電装置110のそれぞれ)から、その電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報(第1出力情報)を少なくとも含む電源情報を取得する。電源情報取得部230は、取得した電源情報を判定部240に伝達する。電源装置の電源情報は、ガバナー制御で出力される出力電力に関する情報を含み、その他に例えば、その電源装置における電源の特性を示す電源特性情報を含む。例えば電力変換装置102についての電源情報に係る電源特性情報は、接続されている電力源101の定格等の情報の他に、蓄電池である電力源101と接続されている場合にはSOH(State Of Health)、SOC(State Of Charge)等の変化し得る情報を含んでもよい。また、電源装置の電源情報は、その電源装置においてLFCの指令に応じて出力される出力電力に関する情報(第2出力情報)を含んでもよい。電源制御装置200は、送信したLFCの指令を、記憶しておくことで、必ずしも電源装置から取得する必要はない。ここでは、電源情報が、第1出力情報、第2出力情報及び電源特性情報を含んでいるものとして説明する。電源情報取得部230による電源情報の取得は、例えば5分から10分程度の周期で繰り返し行われる。

0028

判定部240は、電源情報を参照して複数の電源装置(電力変換装置102及び発電装置110)においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と、LFCの指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う。第1出力値及び第2出力値は、所定期間の積算値であってもよいし、瞬時値であってもよい。判定部240は、第1出力値を、複数の電源装置から取得した電源情報における第1出力情報に基づいて特定する。判定部240は、第2出力値を、その複数の電源装置から取得した電源情報における第2出力情報に基づいて特定する。判定部240は、特定した第1出力値と特定した第2出力値との比較により判定(つまり大小関係の判定)を行う。判定部240によるこの判定は、例えば5分から10分程度の周期で繰り返し行われる。判定部240は判定を、繰り返し発生する所定タイミング毎に(例えば5分から10分程度の周期で)行い、所定タイミングにおいて第1出力値及び第2出力値の少なくとも一方を特定できない場合には、第2出力値が第1出力値より大きいと看做して判定を行う。判定部240は判定結果を指令電力決定部250及び垂下曲線決定部260に伝達する。

0029

指令電力決定部250は、判定部240により第2出力値(LFCの指令に応じて出力された出力電力の値)が第1出力値(ガバナー制御により出力された出力電力の値)より大きいと判定された場合に、各電源装置に対するLFCの指令に係る指令電力を、電源情報と電力算出部220により算出された総出力電力とに基づいて決定する。指令電力決定部250は、詳細には、係数算出部251と配分部252とを有する。

0030

係数算出部251は、判定部240により第2出力値が第1出力値より大きいと判定された場合に、電力算出部220により算出された総出力電力の各電源装置への配分比を表す電源装置毎についての係数を、電源特性情報に基づいて算出する。電源特性情報(例えばSOH、SOC等)に基づく係数の算出について、係数算出部251は、例えば複数の電源装置(電力変換装置102及び発電装置110)の運用経済的に最適となるように算出する。複数の電源装置の運用が経済的に最適になることの一例は、複数の電源装置の経済的価値が最大となることである。係数算出部251は、算出した係数を配分部252に伝達する。係数算出部251は、例えば係数の算出を周期的(例えば略一定時間毎)に実行する。

0031

配分部252は、各電源装置に対するLFCの指令に係る指令電力を、電力算出部220により算出された総出力電力と係数算出部251により算出されたその電源装置についての係数とに基づいて決定する。配分部252は、例えば、各電源装置に対する指令電力の決定を周期的(例えば略一定時間毎)に実行する。例えば、配分部252による指令電力の決定の実行周期は、係数算出部251による係数の算出の実行周期より短く、指令電力の決定は、最後に算出された係数に基づいて実行される。これにより、指令電力の算出時間を短くすることができる。配分部252は、決定した指令電力を通知部270に伝達する。

0032

垂下曲線決定部260は、判定部240により、第1出力値が第2出力値より大きいと判定された場合に、各電源装置に対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する。この垂下曲線は、周波数と電力との関係を規定する曲線(周波数と電力との2次元座標系において基本的な一例としては一定の傾きを有する直線)である。図3に、一例としての垂下特性に係る垂下曲線Cを示す。例えば垂下曲線決定部260は、オフセット値(例えば一定の傾きを有する直線の定数項)を決定することで、垂下曲線を決定し得る。なお、垂下曲線決定部260は、垂下曲線の決定において、例えば一定の傾きを有する直線のその傾きを変動させ得ることとしてもよいし、垂下曲線は、直線ではない曲線であってもよく、この場合に曲線そのもの(例えば曲線に対応する多項式の各項の係数等)を決定してもよい。垂下曲線決定部260は、決定した垂下曲線を通知部270に伝達する。

0033

通知部270は、垂下曲線決定部260から各電源装置についての垂下曲線が伝達されるとその各垂下曲線を、各電源装置に通知(送信)し、また、配分部252から各電源装置についての指令電力が伝達されるとその各指令電力を、各電源装置に通知(送信)する。

0034

以下、電源制御装置200によって制御される電源装置の具体的な構成について説明する。ここでは、電源装置として主に電力変換装置102を例として説明する。電力変換装置102は、直流電力と交流電力との変換を行う構成の他に通信回路、出力電力を調整するための制御回路等の電子回路を含む。

0035

図4は、電源装置(例えば電力変換装置102)の機能ブロック図である。電力変換装置102等の電源装置は、周波数の変動を抑制すべく出力電力を調整する機能等を実現するために、図4に示すように、周波数取得部501、取得部502、電力算出部503、制御部504、及び、通知部505を備える。なお、電力変換装置102以外の電源装置(例えば発電装置110)においても同様に、図4に示す構成を備える。

0036

周波数取得部501は、電力線130について周波数を測定することで自立系統の周波数を取得してその周波数を電力算出部503に伝達する。

0037

取得部502は、電源制御装置200から垂下曲線を受信することで取得して、その垂下曲線を電力算出部503に伝達する。また、取得部502は、電源制御装置200から指令電力を受信することで取得して、その指令電力を制御部504に伝達する。

0038

電力算出部503は、ガバナー制御により自立系統の周波数の変動を抑えるのに必要な出力電力を、周波数取得部501から伝達された周波数と取得部502から伝達された垂下曲線とから算出する。

0039

制御部504は、電力算出部503が算出した出力電力と、取得部502から伝達された指令電力とに基づいて有効電力を算出し、算出した有効電力を示す有効電力指令により、直流電力と交流電力との変換による電力変換装置102からの出力を、制御する。制御部504は有効電力の算出を、例えば略一定周期の算出タイミングで行う。また、制御部504は有効電力の算出を、例えば、逐次、電力算出部503が算出した出力電力と取得部502が取得した指令電力とを加算することによって行う。これにより、有効電力は、出力電力と指令電力との和、或いは、その和に何らかの演算結果等を加えたものとなる。制御部504は、有効電力の算出の際に取得部502が一定時間内(つまり算出タイミングの一定時間前から算出タイミングまで)に指令電力を取得できていない場合には、電力算出部503が算出した出力電力を有効電力であると見做してその算出を行う。

0040

通知部505は、制御部504から情報を取得することにより、電源情報を電源制御装置200に通知(送信)する。この電源情報は、例えば、電力算出部503により算出された、ガバナー制御により電力変換装置102から出力される出力電力に関する情報と、取得部502により取得された指令電力に基づいて電力変換装置102からLFCの指令に応じて出力される出力電力に関する情報と、電力変換装置102における電源(電力源101)の特性を示す電源特性情報とを含む。

0041

(動作)
以下、上述の構成を備える給電システム10の動作例について、電源制御装置200の動作を中心に説明する。

0042

図5は、電源制御装置200における負荷周波数制御(LFC)処理の一例を示すフローチャートである。以下、同図に即してLFC処理を説明する。

0043

電源制御装置200は、周波数取得部210により、自立系統の周波数を取得する(ステップS301)。

0044

次に、電源制御装置200は、取得した周波数に基づいて、電力算出部220で、自立系統の周波数の変動を抑えるのに必要な複数の電源装置における総出力電力を算出する(ステップS302)。

0045

次に、電源制御装置200は、指令電力決定部250で、各電源装置に対するLFCの指令に係る指令電力を、電源情報取得部230で得られた電源情報と総出力電力とに基づいて決定する(ステップS303)。

0046

そして、電源制御装置200は、指令電力決定部250(具体的には配分部252)により各指令電力が決定された場合においては通知部270によりその各指令電力を各電源装置に通知する(ステップS304)。指令電力の通知を受けた各電源装置、つまり電力変換装置102及び発電装置110のそれぞれは、ガバナー制御による周波数変動の抑制に必要な出力電力とその指令電力とに基づいて有効電力を算出しその有効電力に応じて、出力電力の調整を行う。

0047

ステップS301〜S304は、例えば数秒程度の周期で繰り返し行われる。

0048

図6は、電源制御装置200における制御用情報決定処理の一例を示すフローチャートである。制御用情報決定処理では、LFCの指令に係る指令電力を各電源装置に配分するために用いる係数、及び、各電源装置におけるガバナー制御で用いられるべき垂下曲線の決定を行う。制御用情報決定処理は、上述のLFC処理と並行して実行される。以下、図6に即して制御用情報決定処理を説明する。

0049

電源制御装置200は、電源情報取得部230により、各電源装置(電力変換装置102及び発電装置110のそれぞれ)から、電源情報を取得する(ステップS401)。

0050

次に、電源制御装置200は、判定部240で、電源情報を参照し、電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値とLFCの指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う(ステップS402)。

0051

ステップS402で第1出力値が第2出力値より大きいと判定された場合に、電源制御装置200は、垂下曲線決定部260により、各電源装置に対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する(ステップS403)。

0052

続いて、電源制御装置200は、通知部270により、ステップS403で決定された各垂下曲線を、対応する電源装置に通知する(ステップS404)。垂下曲線の通知を受けた各電源装置、つまり電力変換装置102及び発電装置110のそれぞれは、電力算出部503でガバナー制御に係る出力電力の算出のためにその垂下曲線(つまり最後に通知された垂下曲線)を利用する。

0053

また、ステップS402で第1出力値が第2出力値より大きくないと判定された場合に、電源制御装置200は、係数算出部251により、LFCの指令電力の配分に用いる係数を、各電源装置に係る電源特性情報に基づいて算出する(ステップS405)。最後に算出された係数に基づいて、配分部252において、ステップS303(図5参照)での各指令電力の決定が行われることになる。

0054

ステップS404或いはステップS405での処理の後に、電源制御装置200はステップS401に戻り、再び電源情報の取得を行う。これにより、例えば5分から10分程度の周期で、ステップS401及びS402が繰り返される。

0055

このように電源制御装置200は、各電源装置から収集した電源情報(ガバナー制御に係る第1出力情報、LFCに係る第2出力情報、電源特性情報等)に基づいて、ガバナー制御に係る第1出力値とLFCに係る第2出力値とを比較判定する。そして電源制御装置200は、その比較判定の結果により、必要に応じて適時、指令電力或いは垂下曲線を各電源装置に通知(送信)することで各電源装置の出力を制御する。第1出力値と第2出力値との比較により、例えば、LFCでの電力の配分調整の効果が小さい場合には特に配分を変動させるのではなくガバナー制御用の垂下曲線を指定する等といった効果的な制御を行い得る。このため、自立系統において周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を適切に行うことが可能となる。

0056

(他の実施の形態等)
以上、実施の形態1により給電システム10について説明したが、上述した実施の形態は一例にすぎず、各種の変更、付加、省略等が可能であることは言うまでもない。

0057

例えば、上述の実施の形態で示した給電システム10は、図7に示す給電システム11のように変形してもよい。図7は、変形例1に係る給電システム11の概略構成を示す図である。給電システム11は、実施の形態1に係る給電システム10の一部の電源装置を変更したものである。図7に示すように給電システム11は、電力源101と電力変換装置102との組を複数備え、負荷120と電源制御装置200とを備える。複数の電力変換装置102は、電力線130を介して、負荷120に対して電力を供給する。電源制御装置200は、複数の電力変換装置102を制御する。図7では、電力源101と電力変換装置102との組を2組示しているが、何組存在してもよい。図7では、図1に示した給電システム10と同一の構成要素については同じ符号を付しており、これらについての説明を省略する。給電システム11においても電源制御装置200は、各電力変換装置102から収集した電源情報に基づいて、自立系統において周波数を一定に保つために各電力変換装置102の出力の制御を適切に行うことができる。

0058

また、上述した給電システム10を、図8に示す給電システム12のように変形してもよい。

0059

図8は、変形例2に係る給電システム12の概略構成を示す図である。給電システム12は、実施の形態1に係る給電システム10の一部の電源装置を変更したものである。図8に示すように給電システム12は、発電装置110を複数台備え、負荷120と電源制御装置200とを備える。複数の発電装置110は、電力線130を介して、負荷120に対して電力を供給する。電源制御装置200は、複数の発電装置110を制御する。図8では、発電装置110を2台示しているが、何台存在してもよい。図8では、図1に示した給電システム10と同一の構成要素については同じ符号を付しており、これらについての説明を省略する。給電システム12においても電源制御装置200は、各発電装置110から収集した電源情報に基づいて、自立系統において周波数を一定に保つために各発電装置110の出力の制御を適切に行うことができる。

0060

また、上述の実施の形態では、判定部240が各電源装置について、その電源装置の第2出力値を、電源情報における第2出力情報に基づいて特定する例を示した。しかし、電源情報に第2出力情報が含まれないこととしてもよく、この場合に判定部240は、ある電源装置についての第2出力値を、配分部252でその電源装置に対して既に決定した指令電力に基づいて、特定してもよい。

0061

また、上述の給電システム10、11、12における各処理の手順(例えば図5図6に示したLFC処理、制御用情報決定処理の手順等)の実行順序は、必ずしも、上述した通りの順序に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えたり、複数の手順を並列に行ったり、その手順の一部を省略したりすることができる。また、上述のLFC処理及び制御用情報決定処理の全部又は一部は、電源制御装置200のソフトウェア以外の方法で実現されてもよい。なお、ソフトウェアによる処理は、電源制御装置200に含まれるプロセッサが実行することにより実現されるものである。また、そのプログラムを記録媒体に記録して頒布流通させてもよい。例えば、頒布されたプログラムをある装置(コンピュータ)にインストールして、その装置のプロセッサに実行させることで、その装置にLFC処理及び制御用情報決定処理の全部又は一部を行わせることが可能となる。

0062

また、上述した実施の形態、変形例等で示した構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明の範囲に含まれる。

0063

なお、本発明の包括的又は具体的な各種態様には、装置、システム、方法、集積回路コンピュータプログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体等の1つ又は複数の組み合わせが含まれる。

0064

以下、本発明の一態様に係る電源制御装置、電源制御方法、及び、電源制御装置で用いられるプログラムの構成、変形態様、効果等について示す。

0065

(1)本発明の一態様に係る電源制御装置は、自立系統における複数の電源装置(例えば発電装置110、電力変換装置102)それぞれを制御する電源制御装置200であって、自立系統の周波数を取得する周波数取得部210と、自立系統の周波数の変動を抑えるのに必要な複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出部220と、複数の電源装置それぞれから、その電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得部230と、電源情報を参照して、複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値と負荷周波数制御(LFC)の指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定部240と、判定部240により第1出力値が第2出力値より大きいと判定された場合に、複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定部260と、判定部240により第2出力値が第1出力値より大きいと判定された場合に、複数の電源装置それぞれに対するLFCの指令に係る指令電力を、電源情報と電力算出部220により算出された総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定部250と、垂下曲線及び指令電力を、複数の電源装置に通知する通知部270とを備える。なお、電源情報は、ガバナー制御で出力される出力電力に関する情報を含む他に、LFCに係る指令に応じて出力される出力電力に関する情報を含み得る。

0066

これにより、電源制御装置200は、自立系統の周波数を一定に保つために各電源装置の出力の制御を、ガバナー制御での第1出力値とLFCでの第2出力値との比較結果を用いて適切に行うことが可能となる。

0067

(2)例えば、電源情報取得部230が複数の電源装置それぞれから取得する電源情報は、その電源装置における電源の特性を示す電源特性情報を含み、指令電力決定部250は、判定部240により第2出力値が第1出力値より大きいと判定された場合に、電力算出部220により算出された総出力電力の複数の電源装置それぞれへの配分比を表す電源装置毎についての係数を電源特性情報に基づいて算出する係数算出部251と、複数の電源装置それぞれに対するLFCの指令に係る指令電力を、電力算出部220により算出された総出力電力と係数算出部251により算出されたその電源装置についての係数とに基づいて決定する配分部252とを備えることとしてもよい。

0068

これにより、指令電力の配分のための係数を、各電源装置における電源の特性を示す、例えば、定格等の情報、SOH、SOC等の電源特性情報に基づいて、例えば経済性等を考慮して、算出することができるので、指令電力の配分が適切になされ得る。

0069

(3)例えば、係数算出部251は係数の算出を周期的に実行し、配分部252は指令電力の決定を周期的に実行し、係数算出部251による係数の算出の実行周期は、配分部252により指令電力の決定の実行周期より長いこととしてもよい。

0070

これにより、LFCでの指令電力の決定を適宜行うことが可能となり、また、比較的長期的な変化が生じる各電源装置の状態(劣化の程度等)に対応して、効率的なタイミングで、状態に応じて指令電力の配分を変動させるために係数を算出することが可能となる。

0071

(4)例えば、係数算出部251は、複数の電源装置の運用が経済的に最適となるように係数を算出することとしてもよい。

0072

これにより、経済的に適切な指令電力の配分が可能となる。

0073

(5)例えば、電源情報取得部230が複数の電源装置それぞれから取得する電源情報は、その電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する第1出力情報とその電源装置においてLFCの指令に応じて出力される出力電力に関する第2出力情報とを含み、判定部240は、第1出力値を、複数の電源装置から取得した第1出力情報に基づいて特定し、第2出力値を、複数の電源装置から取得した第2出力情報に基づいて特定し、特定した第1出力値と特定した第2出力値との比較により、判定を行うこととしてもよい。

0074

これにより、電源制御装置200は第1出力値と第2出力値との比較に係る判定を、電源情報を参照することで容易に行うことが可能となる。

0075

(6)例えば、判定部240は、繰り返し発生する所定タイミング毎に判定を行い、一の所定タイミングにおいて、第1出力値及び第2出力値の少なくとも一方を特定できない場合には第2出力値が第1出力値より大きいと看做して判定を行うこととしてもよい。

0076

これにより、電源制御装置200は、例えばLFCの指令を開始する段階(指令電力が未決定の段階)等においても適切に電源装置を制御し得る。

0077

(7)本発明の一態様に係る電源装置は、上述の電源制御装置200によって制御される電源装置(例えば電力変換装置102、発電装置110等)であって、自立系統の周波数を取得する周波数取得部501と、電源制御装置200から、垂下曲線及び指令電力を取得する取得部502と、周波数の変動を抑えるのに必要な出力電力を周波数取得部501により取得された周波数と取得部502により取得された垂下曲線とから算出する電力算出部503と、電力算出部503により算出された出力電力と取得部502により取得された指令電力とに基づいて算出した有効電力を示す有効電力指令によりその電源装置からの出力を制御する制御部504と、電力算出部503により算出された、その電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報と、取得部502により取得された指令電力に基づいてその電源装置においてLFCの指令に応じて出力される出力電力に関する情報と、その電源装置における電源の特性を示す電源特性情報とを含む電源情報を、電源制御装置200に通知する通知部505とを備える。

0078

これにより、電源装置は、状態に応じた電源情報を電源制御装置200に通知できるので、自立系統における周波数を一定に保つために電源制御装置200から適切に制御されるようになる。

0079

(8)例えば、制御部504は、逐次、電力算出部503が算出した出力電力と取得部502が取得した指令電力とを加算することで有効電力の算出を行い、制御部504は、有効電力の算出を行う際に、取得部502が一定時間内に指令電力を取得できていない場合には、電力算出部503が算出した出力電力を有効電力であると見做してその算出を行うこととしてもよい。

0080

これにより、電源装置は、例えばLFCの指令を受ける前後で同様に適切に電力を出力できるようになる。

0081

(9)例えば、電源装置は、発電装置110のような発電機であってもよいし、電力源101を伴う電力変換装置102のような、再生可能エネルギー電源或いは蓄電池等であってもよい。

0082

このように多様な電源装置を含む自立系統において、電源制御装置200の制御下で適切に系統周波数を保つことが可能となる。

0083

(10)本発明の一態様に係る電源制御方法は、自立系統における複数の電源装置(例えば電力変換装置102、発電装置110等)それぞれを制御する電源制御方法であって、自立系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、自立系統の周波数の変動を抑えるのに必要な複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出ステップと、複数の電源装置それぞれから、その電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得ステップと、その電源情報を参照して、複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値とLFCの指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定ステップと、判定ステップで第1出力値が第2出力値より大きいと判定された場合に、複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定ステップと、判定ステップで第2出力値が第1出力値より大きいと判定された場合に、複数の電源装置それぞれに対するLFCの指令に係る指令電力を、電源情報と電力算出ステップで算出された総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定ステップと、垂下曲線を複数の電源装置に通知する垂下曲線通知ステップと、指令電力を複数の電源装置に通知する指令電力通知ステップとを含む。

0084

これにより、自立系統の周波数を一定に保つために、各電源装置の出力の制御を、ガバナー制御での第1出力値とLFCでの第2出力値との比較結果を用いて適切に行うことが可能となる。

0085

(11)本発明の一態様に係る制御プログラムは、マイクロプロセッサを備えて複数の電源装置を含む自立系統における各電源装置の出力を制御する電源制御装置に、電源制御処理を実行させるための制御プログラムであって、この電源制御処理は、自立系統の周波数を取得する周波数取得ステップ(例えばステップS301)と、自立系統の周波数の変動を抑えるのに必要な複数の電源装置における総出力電力を算出する電力算出ステップ(例えばステップS302)と、複数の電源装置それぞれから、その電源装置においてガバナー制御により出力される出力電力に関する情報を少なくとも含む電源情報を取得する電源情報取得ステップ(例えばステップS401)と、その電源情報を参照して、複数の電源装置においてガバナー制御により出力された出力電力の値である第1出力値とLFCの指令に応じて出力された出力電力の値である第2出力値との比較による判定を行う判定ステップ(例えばステップS402)と、判定ステップで第1出力値が第2出力値より大きいと判定された場合に、複数の電源装置それぞれに対するガバナー制御用の垂下曲線を決定する垂下曲線決定ステップ(例えばステップS403)と、判定ステップで第2出力値が第1出力値より大きいと判定された場合に、複数の電源装置それぞれに対するLFCの指令に係る指令電力を、電源情報と電力算出ステップで算出された総出力電力とに基づいて決定する指令電力決定ステップ(例えばステップS303、S405)と、垂下曲線を複数の電源装置に通知する垂下曲線通知ステップ(例えばステップS404)と、指令電力を複数の電源装置に通知する指令電力通知ステップ(例えばステップS304)とを含む。

0086

この制御プログラムを、マイクロプロセッサを備える電源制御装置(コンピュータ)にインストールすれば、その電源制御処理を行い、上述した電源制御装置200として機能し得る。この電源制御装置200により、自立系統の周波数を一定に保つために、各電源装置の出力の制御を、ガバナー制御での第1出力値とLFCでの第2出力値との比較結果を用いて適切に行うことが可能となる。

0087

102電力変換装置(電源装置)
110発電装置(電源装置)
200電源制御装置
210、501周波数取得部
220、503電力算出部
230電源情報取得部
240 判定部
250指令電力決定部
251係数算出部
252 配分部
260 垂下曲線決定部
270、505通知部
502 取得部
504 制御部

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