技术领域 本发明涉及电力系统，其中，复数个电力供需者(electric power suppliers and demanders)通过电力供需控制装置互相连接。 背景技术 在例如图9所示的已知电力系统中，“辐射式系统”——其中，大规 模电厂91为顶端，需求者92为底端——是基本的。在图9中，为了确保 复数个输电系统，在某些部分引入“环路系统”。这种类型的电力系统以 广阔区域(例如几万千米2)和大规模(几十GW)被配置为一个系统。 另一方面，近些年来，人们的关注集中在具有太阳能发电和燃料电池 的系统协作型的分布式发电系统(例如参照专利文献1)。系统协作型的 分布式发电系统通常在末端区域或接近已知辐射型电力系统末端的局部区 域构建，并以与电力系统互连作为前提。专利文献1：日本专利申请公开： No.6-327146。 发明内容 在图9所示已知的电力系统结构中，由于电力传输大量通过远距离进 行，存在大的损失；在来自例如太阳能和风能的可再生能源的发电中，由 于其可再生能量普遍存在，难以构建使用这些能量的大规模电厂。 本发明的目的在于提供一种电力系统，其中，复数个需要电力也供给 电力的电力供需者通过由电力供需控制装置互相连接而被配置，电力系统 是可自支撑的(self-sustainable)，而不依赖于已知的电力系统。这并不意 味着本发明的系统将与已知电力系统共存排除在外。 根据本发明的解决上述问题的第一配置，提供了一种电力系统，其中， 复数个电力供需者(在图中，其被描绘为供给和需求电力的单元)互相连 接，电力供需者具有一个或复数个发电装置、一个或复数个蓄电装置、一 个或复数个电力消耗装置、电力供需控制装置。 在电力系统中，电力供需控制装置各自判断在具有电力供需控制装置 的各个电力供需者中是否发生电力短缺或者是否发生电力剩余，在电力供 需者中发生电力短缺的情况下，接收来自具有发电装置和/或蓄电装置的另 一电力供需者的电力，在电力供需者中发生电力剩余的情况下，进行控制 以便向另一电力供需者传送电力，在电力的传送与接收中，基于天气预报、 电力需求预测、热需求预测、各供需者的设置值等等自动或手动控制相应 的电力供需者中的复数个发电装置。 另外，根据本发明的电力系统的第二配置，提供了一种电力系统，其 中，复数个电力供需者互相连接，电力供需者具有选自一个或复数个发电 装置、一个或复数个蓄电装置、一个或复数个电力消耗装置中的至少一个 装置以及电力供需控制装置。 在电力系统中，所述复数个电力供需者被划分为复数个组，且 属于各组的电力供需控制装置判断在组中是否发生电力短缺或者是否 发生电力剩余，在组中发生电力短缺的情况下，接收来自具有发电装置和/ 或蓄电装置的电力供需者属于的另一组的电力，在组中发生电力剩余的情 况下，向其它组传送电力，在电力的传送与接收中，基于天气预报、电力 需求预测、热需求预测等等自动或手动控制相应组的相应电力供需者中的 复数个发电装置。 本发明的电力系统的各个电力供需者参照来自其它电力供需者中的电 力供需控制装置的信息，并能基于由电力供需者推定的电力消耗量设置或 改变电力供需者的电力供需控制装置的运行条件。 另外，在本发明的电力系统中，电力供需者中的蓄电装置能一起使用 蓄电池和电气双层电容器。 在这种情况下，优选为定量领会蓄电池的蓄电量的变化及其充电与放 电暂态运行特性。这能准确领会和分析蓄电池与电气双层电容器的充电与 放电现象。 当蓄电池的蓄电量被检测出时，充电与放电量能得到控制，使得其检 测值不小于预定下限，相应地，电容器的暂态响应特性能得到使用，而不 涉及蓄电池的不必要的消耗。 另外，在本发明中，尽管图中未示出，任何电力供给者提供的可移动 的发电装置和/或可移动的蓄电装置被移动到另一电力供给者，并能在那里 进行必要的电力的传送与接收。 本发明为一种电力系统，其中，不具有已知的电力系统，各个电力供 需者基本上独立。也就是说，当发生电力短缺或电力剩余时，各个电力供 需者执行和其它电力供需者的电力发送与接收(与上面相同，下文中也称 为传送与接收)。因此，可以在相应的电力供需者通过电力网络耦合的整 个系统中实现独立性。 在本发明中，复数个电力供需者可被连接到分支式电力供需线、串珠 式电力供需线、辐射式电力供需线、网形电力供需线或由这些线结合而成 的电力供需线(在下文中，上面提到的各个线也被称为本发明中的电力供 需网络)。 另外，在本发明中，前面提到的电力供需控制装置能经由通信网络执 行与其它电力供需者的电力供需控制装置的电力供需信息的交换。 在本发明中，复数个电力供需者能彼此DC连接，以便充分利用DC 输配电的优点。 另外，在本发明中，如果相应的电力供给者之间的电力传送与接收通 过移动可移动设置的发电装置和/或蓄电装置来进行，相应的电力供需者之 间的连接能够得到简化。 附图说明 图1为一说明图，其示出了本发明的电力系统的一实施例； 图2为一框图，其示例性地示出了一个电力供需者及其电力供需控制 装置的配置； 图3为本发明的电力系统中电力供需者的电力供需控制装置进行与另 一电力供需者的AC电力供需时的说明图； 图4为本发明的电力系统中电力供需者的电力供需控制装置进行与另 一电力供需者的DC电力供需时的说明图； 图5为在本发明的电力系统中经由电力供需者的房屋布线向负载供给 DC电力的说明图； 图6为一说明图，其示出了电力供需者在本发明的电力系统中按级别 排列的(hierarchized)状态； 图7(A)为电力供需者以分支形连接的情况下的说明图；图7(B) 为电力供需者以星形连接的情况下的说明图；图7(C)为电力供需者以网 形连接的情况下的说明图； 图8示出了经由电力供需线连接的电力供需者的实例，其与复数个其 它的电力供需者不同； 图9为一说明图，其示出了已知的电力系统。 具体实施方式 图1为一说明图，其示出了本发明的电力系统的一实施例；图2为一 框图，其示例性地示出了一个电力供需者及其电力供需控制装置的配置； 图3为本发明的电力系统中电力供需者的电力供需控制装置进行与另一电 力供需者的AC电力供需时的说明图；图4为本发明的电力系统中电力供 需者的电力供需控制装置进行与另一电力供需者的DC电力供需时的说明 图；图5为在本发明的电力系统中经由电力供需者的房屋布线向负载供给 DC电力的说明图；图6为一说明图，其示出了电力供需者在本发明的电 力系统中按级别排列的状态；图7(A)为电力供需者以分支形连接的情况 下的说明图；图7(B)为电力供需者以星形连接的情况下的说明图；图7 (C)为电力供需者以网形连接的情况下的说明图；图8示出了经由电力 供需线连接的电力供需者的实例，其与复数个其它的电力供需者不同；图 9为一说明图，其示出了已知的电力系统。 图1所示的电力系统1仅仅示出了复数个电力供需者11-15中的电力 供需者。相应的电力供需者11-15经由电力供需线W互相连接。 电力供需者11具有发电装置101、蓄电装置102、复数个负载(电气 装置)103以及电力供需控制装置104。 顺便说一句，复数个电气装置103用A1，A2，......，An示出。另外， 在图1中，其它电力供需者12、13、14以及另外的电力供需者(图中未示 出)也具有发电装置、蓄电装置、复数个负载(电气装置)以及电力供需 控制装置，如同电力供需者11一样；并且，各个装置被连接到分支形房屋 布线。顺便说一句，还存在这样的情况：所有的相应的电力供需者或任意 电力供需者在卡车或类似物的垫板上安装发电装置101和/或蓄电装置102 或以可安装的方式提供它们，根据需要向其它电力供需者传送发电装置 101和/或蓄电装置102；并在那里进行电力的传送与接收。 在本发明中，相应的电力供需者在其间松散耦合。也就是说，各个电 力供需者基本上为独立的类型，当发生电力短缺时，能从另一电力供需者 接收电力，当发生电力剩余时，能向另一电力供需者供给电力。 例如，电力供需者11为：一般房屋，集合住宅，小型、中型以及大型 工厂，低层、中层以及高层建筑物等等。另外，包括这些一般房屋与集合 住宅的群组也能作为本发明的电力供需者11。 典型地，发电装置101为太阳能发电器以及例如燃料电池或类似物等 DC电源。还存在这样的情况：风力发电、生物物质发电或共同发电系统 (在本说明书中，下面也称为co-gene)——例如气体发动机系统、气体涡 轮机系统、燃料电池系统等——被用作发电装置101。风力发电装置、生 物物质发电装置以及co-gene通常作为AC电源，然而，其输出受到AC/DC 转换并能被用作DC电源。另外，蓄电装置102作为DC电源。 另外，尽管图中未示出，续流单元(flywheel unit)可用于发电装置 101。续流单元也可用于蓄电装置102。另外，蓄电池和电气双层电容器结 合构成的蓄电装置也包含在内。存在这样的情况：发电装置101和/或蓄电 装置102被安装在卡车垫板或类似物上并被移动到另一电力供给者，且电 力的传送与接收在那里进行。负载103为例如DC装置或AC装置，如电 灯、空调器、电冰箱、电磁烹饪装置、饭煲等等。 如图2所示，例如，电力供需控制装置104具有控制单元104b，其检 测电力供需者11中发生电力剩余的时刻，例如，在负载103的电力使用量 减少且蓄电装置102接近满充电或满充电且能从电力发送与接收单元104a 向连接到电力供需线W的其它电力供需者或电力供需者15供给由发电装 置101产生的电力时。还存在这样的情况：这种电力供给通过发电装置101 的移动或蓄电装置102的移动进行，而不使用电力供需线102。另外，电 力供需控制装置104具有控制单元104b，其检测在电力供需者11中发生 电力短缺的时刻，例如，负载103的电力使用量急剧增大时。于是，电力 供需控制装置104具有经由发生电力剩余的其它电力供需者12、13、14 的电力供需控制装置——电力供需者被连接到电力供需线W——或经由 电力供需者15的电力供需控制装置153(将在下面介绍)接收电力的电力 发送与接收单元104a，并能通过控制单元104b的控制来驱动负载103，或 能存储在蓄电装置102中。 电力供需者15包含发电装置151，蓄电装置152以及电力供需控制装 置153。顺便提一句，电力供需者可仅仅包含发电装置或蓄电装置。发电 装置151典型地为热力、水力、风力等的中等规模设备，包括co-gene和 生物物质发电设备；蓄电装置152典型地为二次电池，然而，还存在由蓄 电池(二次电池)和电气双层电容器结合而成的蓄电装置。电力供需者15 能经由电力供需控制装置153向电力供需者11(或其它的电力供需者12-14 等)供给电力，如上面所介绍。另外，相反，电力供需者15能接收来自电 力供需者11(或其它电力供给者12-14等)的电力供给。电力供需者15 中电力的传送与接收也经由电力供需控制装置进行，然而，如上所述，电 力的传送与接收可通过向供需者15引入其它电力供需者的可移动发电装 置及蓄电装置进行。 电力供需者15向电力供需者11等供给的电力为发电装置151产生的 电力或存储在蓄电装置152中的电力，电力供需者15从电力供需者11等 接受供给的电力被存储在蓄电装置152中。在本发明的电力系统中，在电 力的接收与传送中，经由各电力供需者的电力供需控制装置，相应的电力 供需者中包括co-gene和生物物质发电器的复数个发电装置能基于天气预 报、电力需求预测、基于热需求预测的值、各个电力供需者所设置值等等 自动以及手动地受到控制(参照图2所示104c)。另外，各个电力供需者 参照来自其它电力供需者中的电力供需控制装置的多种信息，并能基于由 电力供需者推定的电力消耗量来设置或改变电力供需者的电力供需控制装 置的运行条件(参照图2)。 在上面的各个发电装置101与105中，可对于各个发电装置个别地进 行控制，例如太阳能发电器通过调节器受到控制，燃料电池和微波发电器 通过电力调节器受到控制。然而，在本发明的电力系统中，对于各个发电 装置共用的控制元件通过电力供需控制装置104与105整体地受到控制， 对于个体发电装置专用的控制元件受到个别的控制，因此，整体看来，在 少量电力供需者11和15中的发电装置101和151能受到最优的控制。 顺便说一句，例如已知的太阳能发电器和燃料电池等的各个发电装置 仅仅通过各个电力调节器进行全输出控制和系统连接的控制，然而，在本 发明中，通过使用续流单元等将被供需的电力在各个发电装置的输出之间 从零到满输出得到平衡化，因此，控制能够通过电力供需控制装置104和 153自由进行。 另一方面，上面的蓄电装置102和152典型地使用独立作为DC电源 的二次电池。然而，在本发明的电力系统中，蓄电池(二次电池)和电气 双层电容器能一起用于蓄电装置102和152。 当上面的蓄电池和电气双层电容器一起使用时，例如，通过电力供需 控制装置104和152控制依赖于蓄电特性和放电特性的使用控制，因此， 可以在各个电力供需者中合理地响应电力的供需模式的多样化或各供需者 中的电力供给模式的多样化。 在这种情况下，蓄电池和电气双层电容器分散布置，例如，电气双层 电容器安装在电力供需控制装置104与153上，蓄电池单独布置或安装在 电气装置103上，因此，蓄电装置102和152的剩余电池水平能被传送以 便根据例如电力需求目的地的优先顺序而供电。 另外，先前，通过简单地个别输入和截止(ON与OFF)电力，用作 具有电力供需者11的负载103的多种电气装置个体地运行。 然而，在本发明的电力系统中，例如冰箱、空调、电视机等个体电气 装置——其构成电力供需者11中的负载103——的启动优先顺序和启动电 力的大小(降序或其反序)在电力供需控制装置104中被设置，例如，进 行控制，以便处于开始顺序(或截止顺序)或电动力顺序处于降序的顺序， 因此，可以对电力消耗进行均衡化。另外，当具有大的启动电力的电气装 置被启动时，电力供需控制装置104可被致动，以便使具有大的启动电力 的装置启动时电力从具有电气双层电容器的蓄电池和续流单元被供给。 当电力消耗能通过控制启动时的优先顺序被如上所述地均衡化时，能 进行在启动相应的电气装置103时易于流向电力供需控制装置104和相应 的电气装置103的过电流的分散控制；因此，控制装置104自身、相应的 电气装置或例如用于其间连接的布线等的布线部件存在延长的寿命。 另外，可通过电力供需控制装置104进行控制，从而不导致电流变得 最大或最小的大脉动，因此，对保证电力供需控制装置104和个体电气装 置103的更为稳定的运行是有用的。 另外，例如，电视机待机状态和其它装置待机运行的消除能通过改变 电力供需控制装置104以及到DC的施加电力来实现，因此，能抑制不必 要的电力消耗。 在图1所示的电力系统中，在电力供需控制装置104进行与其它电力 供需者12-15的电力供需时，电力供需控制装置104与其它电力供需者的 电力供需控制装置交换信息，并确定供需条件等等。 在图1所示的电力系统中，电力供需者之间的电力供需能以AC进行 或以DC进行；然而，在任一情况下，构造可作为局部电力系统制造，或 者，构造可作为这些电力系统结合而成的大电力系统制造。 在图1所示的电力系统中，尽管没有在图中示出，还存在这样的情况： 仅仅由负载构成的电力供需者被连接到电力供需线W。另外，在图1所示 的电力系统中，供需电力的均衡化通过手动连接许多和多种的电力供需者 来进行。 在电力供需者11的蓄电装置102为大容量的情况下，且当其为高成本 时，通过使用作为蓄电装置102的小容量(或者，不具有蓄电装置102)， 可以通过从另一电力供需者供给的电力来供给负载。在这种情况下，优选 为，在时间间隙电力消耗模式上不同的电力供需者(例如住宅和商用设施) 一起在电力系统1中存在。另外，优选为，作为电力供需者在发电模式上 不同(例如太阳能发电装置、风力发电装置和生物物质发电装置)的那些 一起存在。 图3为一说明图，其示出了电力系统，其中，电力供需者的电力供需 控制装置进行与另一电力供需者的AC电力供需。 图3所示电力供需者11a、12a、13a、14a、15a对应于图1所示的电 力供需者11、12、13、14、15。图3所示电力供需者11a的电力供需控制 装置51包含控制装置511和双向AC/DC转换器512。 各电力供需者的控制装置被配置为能够通过通信线CL进行数据通 信，并能在电力供需的情况下交换供需信息。 另外，电力供需者15a的电力供需控制装置61包含控制装置611、双 向AC/AC或DC/AC转换器612。当AC电力供需在电力供需者之间进行 时，电压、电流、频率相位必须在两个电力供需者之间匹配。这种匹配通 过电力供需控制装置51和61进行。顺便说一句，在图3中，尽管图中未 示出，电力供需控制装置51和61还可包含断路器、限流器、瓦特小时计 等。另外，在具有瓦特小时计和电容器的电力供需者中，控制装置51和 61控制放电，在具有光电池的电力供需者中，具有从非线性电动势中取出 最大电力并对额定特性的电力进行调节的调节器。 图4为一说明图，其示出了电力供需者的电力供需控制装置进行与另 一电力供需者的DC电力供需的电力系统。 图4所示电力供需者11b、12b、13b、14b、15b对应于图1所示的电 力供需者11、12、13、14、15。图4所示电力供需者15b的电力供需控制 装置71包含控制装置711和双向DC/DC转换器712。 各个电力供需者的控制装置被布置为能够通过通信线CL进行数据通 信，并能在电力供需的情况下交换供需信息。 另外，电力供需者15b的电力供需控制装置81包含控制装置811、双 向DC/DC或DC/AC转换器812。当DC电力供需在电力供需者之间进行 时，进行电压和电流的调节。顺便提一句，在图4中，尽管图中未示出， 电力供需控制装置71和81还可包含限流器、瓦特小时计等。另外，在具 有瓦特小时计和电容器的电力供需者中，其控制装置71和81控制充电/ 放电；在具有光电池的电力供需者中，提供调节器，其由非线性电动势取 出最大电力，并调节额定特性的电力。 图5为在经由电力供需者的房屋布线向负载分配DC电力的情况下的 说明图。 在图5所示的电力供需者11c中，特别示出了图1所示电力供需者11 中的发电装置、蓄电装置以及复数个负载。顺便说一句，图5所示的电力 供需控制装置71与图4所示的电力供需控制装置71相同。 在电力供需者11c中，发电装置例如为太阳能发电器701，蓄电装置 为电池702，复数个负载为DC负载7031和AC负载7032。 在这种情况下，双向DC/DC转换器712进行与电池702、太阳能发电 器701、DC负载7031的电力供需，并经由DC/AC转换器706进行与AC 负载7032的电力供需。 太阳能发电器701所产生的电力经由例如双向DC/DC转换器712被 供到电池702和DC负载7031，或经由DC/AC转换器706供到AC负载 7032。 电力供需控制装置71包含控制电池702的充电的功能以及补偿到房屋 布线L一侧的稳定输出的功能。 来自电力供需控制装置71的电力经由房屋布线L和DC插座7051被 供到DC负载7031。来自电力供需控制装置71的电力经由房屋布线L、 DC/AC转换器706A以及AC插座7052被供到AC负载7032。顺便提一 句，在图4中，DC插座与AC插座分别由一个插座示出，然而，DC插座 和AC插座分别具有复数个插座，DC负载和AC负载可被连接到这些插座。 在上面介绍的本发明的电力系统的相应的电力供需者11、15中，相应 的电力供需者11、15等包含的电力供需控制装置104、153等作为节点， 相应的电力供需者11、15之间的电气馈送线W等作为链路，因此，构成 电力网络。因此，相应的电力供需控制装置104、153等具有控制相应的电 力供需者11、15等之间的电力交换的功能。 电力供需控制装置104、153的基本功能是确定作为进行电力交换的其 它方的电力供需者11、15等；确定电力与其它方的交换是发送还是取入； 控制电力率(electric power rate)和电能等等。该功能以高水平控制通过 电力网络之间的通信电路建立连接；例如必需电力与可用于供给相互电力 供需者的电力、电能及其电力率以及这些相关的未来推定等数据得到交换 和处理；使得相应的电力供需者之间的电力彼此适应。 通过基于具有多种控制功能的例如电压转换器、电流控制器、开关进 行配置；通过控制转换器等等，通过单独切换必要的电力的通信通道；通 过基于传输电流的大小和瞬态现象的特性分析，上面的电力供需控制装置 104和153的功能作为断路器和限流器。这允许电力供需控制装置104和 153进行控制，使得当某个电力供需者中发生电力故障时，供需者的各电 气装置(负载103)、蓄电装置102、发电装置101不完全截止，而是仅仅 截止必要的线路，其它线路可被使用而不截止。 顺便提一下，在图1所示的电力系统中，适当的集合数量的电力供需 者组可做为一个电力供需者对待。如图6所示，电力供需者组G11、 G12、......示出了此时的组(例如，大约几十个到几万所房屋)。 在图6中，电力供需者组G11、G12......经由电力供需控制装置S1互 相连接。另外，较高等级的电力供需者组G11、G12......用G21、G22...... 表示，更高级别的用G21、G32、G33......表示。在这种情况下，尽管图中 未示出，构成比G31、G32、G33、......更高的级别。 例如，电力供需者组G11、G12......被设置为“镇”单元，G21、G22...... 被设置为“市”单元，G31、G32、G33......被设置为“区”单元。 在图6中，电力供需者组G11、G12......通过电力供需控制装置S1与 其它电力供需者互相连接；然而，相应的更高级别和更低级别经由电力供 需控制装置S2、S3、S4......互相分级别连接。 在上面的实施例中，介绍了相应的电力供需者以分支形连接的情况， 如图7(A)所示。相应的电力供需者可以以星形连接，如图7(B)所示， 或者可以以网形连接，如图7(C)所示。另外，相应的电力供需者可以用 这些形状结合而成的模式连接。 图8示出了经由电力供需线连接的电力供需者的实例，其不同于复数 个其它的电力供需者。在图8中，双向DC/DC转换器712在电力供需线 W1、W2、W3之间传输电力，并能在其它的电力供需者之间中继电力供 需，例如在图7(C)所示电力供需者的连接模式中。电力在电力供需线 W1-W3之间的传输包含这样的模式：通过移动可移动发电装置和/或可移 动蓄电装置来供需电力。 工业应用性 根据本发明，提供了一种电力系统，其中，复数个电力供需者通过经 由电力供需控制装置互相连接而配置，其不依赖于已知的电力系统。 参考标号说明 1：电力系统 11，12，13，14，11a，12a，13a，14a，11b，12b，13b，14b，11c， 11d，12c，13c，14c，15，15a，15b：电力供需者(供给和需求电力的单 元) 51，61，71，81，104，153：电力供需控制装置 101，151：发电装置 102，152：蓄电装置 103：负载 511，611，711，811：控制装置 512：双向AC/DC转换器 612：双向AC/AC或DC/AC转换器 706：DC/AC转换器 712：双向DC/DC转换器 812：双向DC/DC或DC/AC转换器 CC：通信线 CL：通信线 L：房屋布线 W，W1，W2，W3：电力供需线