电力路由器、电力网络系统、电力交换方法和电力路由器的操作控制程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力路由器，其异步互连多个电力单元，并且执行多路径的电力交换控制。此外，本发明涉及一种利用该电力路由器异步连接形成的电力网络系统。
【背景技术】
[0002]当构建电源系统时，除了以更稳定的方式进一步扩展配电网以外，主要的问题是提供具有引导大量自然能量的能力的系统。作为新的电力网络，已经提出了称为DigitalGrid (注册商标)的电力网络系统(见专利文献1:日本专利N0.4783453，非专利文献1:Website of Digital Grid Consortium, http://www.digitalgrid.0rg/index, php/jp/)。
[0003]Digital Grid(注册商标)是将电力网络分为小尺寸的单元、并且这些单元被异步互联的一种电力网络系统。每个电力单元可以很小(例如，房屋，楼房，或商业设施)，也可以很大(例如，县或市)。每个电力单元必然包括负载，并且还可以包括发电设施或电力存储系统。例如，发电设施可以是使用诸如光伏发电、风力发电、和地热发电所产生的自然能量的发电设施。
[0004]为了在每个电力单元内随意地发电并且为了进一步在电力单元之间平稳地交换电力，电力单元被异步连接。(也就是说，即使多个电力单元互连时，在每个电力单元中使用的电力的频率、相位和电压与在其他电力单元中使用的也都是异步。)
[0005]图12示出了电力网络系统10的例子。在图12中，主干电网11发送来自大型发电厂12的大电力。设置多个电力单元21-24。每个电力单元21-24包括负载，例如房屋31，楼房32，发电设施33和34，以及电力存储系统35。
[0006]例如，发电设施可以包括太阳能板33和风轮机34。电力存储系统例如是蓄电池34。在本说明书中，发电设施和电力存储系统可以统称为分布式电源。
[0007]此外，电力单元21-24分别包括电力路由器41-44，它们用作将连接到其他电力单元或公共电网11上的连接端口。每个电力路由器41-44包括多个引脚(LEG)。(由于篇幅的限制，在图10中省略引脚的附图标记。应该理解，附接至电力路由器41-44的白圈是每个引脚的连接端子。)
[0008]现在，每个引脚包括连接端子和电力变换部，并且地址连接到每个引脚。引脚的电力变换意味着将交流(AC)变换为直流(DC)，或将直流(DC)变换为交流(AC)，并且改变电源的相位、频率、和电压。
[0009]所有的电力路由器41-44通过通信网络51连接到管理服务器50，并且所有电力路由器41-44的操作由管理服务器50整体控制。例如，管理服务器50指令每个电力路由器41-44，使用附接到每个引脚的地址传送或接收每个引脚的电力。因此，电力通过电力路由器41-44在电力单元之间交换。
[0010]由于实现了电力单元之间的电力交换，所以多个电力单元例如可以共享一个发电设施33或34，或一个电力存储系统35。如果能够在电力单元之间交换过剩部分的电力，就能够使电力供需平衡保持稳定，同时大大降低设备成本。
[0011]引用列表
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本专利N0.4783453
[0014]非专利文献1:Website of Digital Grid Consortium,http://www.digitalgrid.0rg/index, php/ip/
【发明内容】
[0015]技术问题
[0016]如果多个电力单元能够由电力路由器异步地连接，则由此异步连接带来的优点将是非常大的。因此，期望在早期阶段就将电力路由器置入实际使用中。
[0017]然而，事实上，为了将电力路由器置入实际使用中，存在没有现有的电力传输和配电设施的具体问题。由于当前主流的电力传输和分配设施采取的是电压、相位、和频率完全同步的电力系统，所以用于连接具有不同电压、相位、或频率的电力系统的电力路由器会出现新的问题。
[0018]解决问题的技术方案
[0019]根据本发明的电力路由器是将电力单元异步连接到外部电力系统的电力路由器，该电力路由器包括:直流总线，其电压保持到预定的额定电压；电力变换引脚，包括连接到所述直流总线的一个连接端和连接到作为外部连接端子的外部连接伙伴的另一个连接端，所述电力变换引脚包括在所述一个连接端和所述另一个连接端之间双向变换电力的功能；以及控制器，其控制所述电力变换引脚的操作，其中:设置多个所述电力变换引脚，所述电力路由器根据来自管理服务器的指令进行控制，所述控制器将所述电力变换引脚的操作控制在下述操作模式下，该操作模式是主模式和指定电力发送/接收模式中的一种，在所述主模式下操作的所述电力变换引脚用于:在所述直流总线的电压从额定电压降低时，从所述连接伙伴补充不足部分的电力，在所述直流总线的电压从额定电压升高时，将过剩部分的电力发送到所述连接伙伴，在所述指定电力发送/接收模式下操作的所述电力变换引脚用于:根据所述管理服务器的指定，将指定电力发送到所述连接伙伴或从所述连接伙伴接收指定电力，以及在所述电力路由器的操作期间，所述控制器将至少一个电力变换引脚的操作模式设定为主模式。
[0020]根据本发明的电力网络系统包括:一个或多个所述电力路由器；和所述电力路由器直接或间接地连接到其上的电力系统，其中，与在主模式下操作的所述电力变换引脚直接或间接地连接的所述连接伙伴被限制为分布式电源和连接到主电厂的主干电网中的一种。
[0021]此外，根据本发明的电力网络系统包括两个以上的所述电力路由器，并且在所述电力路由器之间发送电力。
[0022]根据本发明的电力交换方法包括通过使用两个以上的所述电力路由器以在该电力路由器之间发送电力，来交换电力。
[0023]根据本发明的电力路由器的操作控制程序是这样一种电力路由器的操作控制程序，该电力路由器包括:直流总线，其电压保持到预定额定电压；和电力变换引脚，其包括连接到所述直流总线的一个连接端和连接到作为外部连接端子的外部连接伙伴的另一个连接端，所述电力变换引脚包括在所述一个连接端和所述另一个连接端之间双向变换电力的功能，其中:设置多个所述电力变换引脚，根据来自管理服务器的指令控制所述电力路由器，所述电力路由器将电力单元异步连接到外部电力系统，将所述电力路由器置于计算机中，以及所述电力路由器使计算机将所述电力变换引脚的操作控制在下述操作模式下，该操作模式是主模式和指定电力发送/接收模式中的一种，在所述主模式下操作的所述电力变换引脚用于:在所述直流总线的电压从额定电压降低时，从所述连接伙伴补充不足部分的电力，在所述直流总线的电压从额定电压升高时，将过剩部分的电力发送到所述连接伙伴，在所述指定电力发送/接收模式下操作的所述电力变换引脚用于:根据所述管理服务器的指定，将指定电力发送到所述连接伙伴或从所述连接伙伴接收指定电力，以及在所述电力路由器的操作期间，将至少一个电力变换引脚的操作模式设定为主模式。
[0024]非暂时性计算机可读介质用于存储所述电力路由器的操作控制程序。
【附图说明】
[0025]图1是示出电力路由器的示意性构造的图；
[0026]图2是示出电力路由器的内部构造细节的图；
[0027]图3是示出电力路由器连接到主干电网、负载和各分布式电源的一个例子的图；
[0028]图4A是示出允许连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0029]图4B是示出允许连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0030]图5A是示出禁止连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0031]图5B是示出禁止连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0032]图5C是示出禁止连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0033]图是示出禁止连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0034]图6A是示出当考虑交流流通的引脚时，允许连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0035]图6B是示出当考虑交流流通的引脚时，允许连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0036]图6C是示出当考虑交流流通的引脚时，允许连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0037]图6D是示出当考虑交流流通的引脚时，允许连接的电力路由器的组合的例子的图；
[0038]图7是示出使用交流流通的引脚的连接例的图；
[0039]图8是示出当电力路由器彼此连接时电力路由器的组合的模式的图；
[0040]图9是示出四个电力路由器互连的情况下的一个例子的图；
[0041]图10是示出由总线来连接多个电力路由器的状态的一个例子的图；
[0042]图11是示出主干电网设置在电力路由器之间的连接形式的一个例子的图；
[0043]图12是用于描述电力网络系统的概要的图。
【具体实施方式】
[0044]将参考附图，描述本发明的示例性实施例，其中元件由附图标记指示。
[0045](第一示例性实施例)
[0046]图1是示出根据第一示例性实施例的电力路由器100的示意性构造的图。图2是示出电力路由器100的内部构