JP7153457B2 - Power fluctuation mitigation method for renewable energy power generation system, and renewable energy power generation system - Google Patents

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

本発明は、気象条件によって発電電力が変動する太陽光、風力などに代表される再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法、および、再生可能エネルギ発電システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system represented by solar power, wind power, etc. whose power generation fluctuates depending on weather conditions , and a renewable energy power generation system .

太陽光、水力、風力、バイオマス、地熱などの再生可能エネルギは、二酸化炭素を殆ど排出しないエネルギである。これら再生可能エネルギは、石油、石炭および天然ガスなどの化石燃料の枯渇化対策として、また、地球温暖化対策として、導入が推進されている。 Renewable energies such as sunlight, hydraulic power, wind power, biomass, and geothermal energy are energies that emit almost no carbon dioxide. Introduction of these renewable energies is promoted as a countermeasure against depletion of fossil fuels such as petroleum, coal and natural gas, and as a countermeasure against global warming.

再生可能エネルギで発電した電力は、電力系統に導入し、有効利用される。これまでは、再生可能エネルギの導入割合が小さく、問題になっていなかったが、導入割合が大きくなれば、電力の需要と供給のバランスが変化するため、そのバランスを維持する運用が必要になる。 Power generated by renewable energy is introduced into the power system and used effectively. Until now, the introduction ratio of renewable energy was small, so it was not a problem. .

再生可能エネルギ発電装置が太陽光発電装置や風力発電装置であれば、発電電力が気象条件によって変動する。変動した電力を電力系統に大量に導入することになれば、電力系統の周波数が不安定になり、送電の際に不具合が生じることが懸念されている。 If the renewable energy power generation device is a solar power generation device or a wind power generation device, the generated power fluctuates depending on weather conditions. If a large amount of fluctuating power is introduced into the power system, it is feared that the frequency of the power system will become unstable and problems will occur during power transmission.

そこで、電力会社では、再生可能エネルギ発電装置の各サイトへ、電力系統に出力する電力の変動幅の制限、増減可否の制限、更にはそれらの時間帯の制限などを要求する電力の広域運用を検討している。それを受けて、再生可能エネルギ発電装置の各サイト側では、要求された制限に合わせて発電電力の変動を緩和し、電力系統に出力させる運用が検討されている。
以下、発明者らは、電力系統に出力させる電力を系統出力電力と表記する。
太陽光発電装置は、昼間に発電し、日射光が最も強い時間に最大となる。太陽が沈んだ後は発電しないため、1日の中で発電電力が0から最大となる変動がある。また、発電電力は、晴れと曇りの天候変化により数分間から数十分間に亘る変動がある。
Therefore, electric power companies are implementing wide-area power operation that requires restrictions on the fluctuation range of power output to the power system, restrictions on whether it can be increased or decreased, and restrictions on the time periods for each site of renewable energy power generation equipment. Are considering. In response to this, on the side of each site of the renewable energy power generation equipment, the operation of mitigating fluctuations in the generated power according to the required limit and outputting it to the power system is being studied.
Hereinafter, the inventors will refer to power output to the power system as system output power.
Photovoltaic power plants generate electricity during the daytime, peaking at times when the sunlight is the strongest. Since no power is generated after the sun goes down, the power generated fluctuates from 0 to the maximum during the day. In addition, generated power fluctuates over a period of several minutes to several tens of minutes due to weather changes from sunny to cloudy.

風力発電装置は風があれば昼夜問わず発電できる。しかしながら、風力には、数秒および数分で強弱する変動や、数時間で強弱する変動があり、これに伴って発電電力が変化する。
このように、再生可能エネルギ発電装置では、時間間隔の異なる発電電力の変動があり、これらすべての変動に対して変動緩和するシステムが必要になっている。
Wind power generators can generate electricity day and night as long as there is wind. However, the wind force has fluctuations in intensity over several seconds and minutes, and fluctuations over several hours, and the generated power varies accordingly.
In this way, renewable energy power generators have fluctuations in generated power at different time intervals, and there is a need for a system that mitigates all these fluctuations.

その方法として、蓄電池を設け、蓄電池の充放電で変動を緩和するシステムがある。しかしながら、変動幅や変動周期が大きい場合、蓄電池が大型化し、システムの導入費用が高騰する課題が生じている。
この課題に対し、特許文献1には、太陽光発電装置と風力発電装置において、蓄電池の他に水電解槽装置と燃料電池を設けることで蓄電池の大型化を防ぐことが記載されている。
As a method for this, there is a system in which a storage battery is provided and fluctuations are mitigated by charging and discharging the storage battery. However, when the fluctuation range and fluctuation period are large, the problem arises that the size of the storage battery increases and the cost of introducing the system soars.
To address this problem, Patent Document 1 describes that in a solar power generation device and a wind power generation device, a water electrolyzer device and a fuel cell are provided in addition to the storage battery to prevent the size of the storage battery from increasing.

変動する発電電力に対し、蓄電池の充放電制御で変動緩和するとともに、蓄電池の貯蔵割合(以下、SOCと記載)が大きい場合は、蓄電池に充電するよりはむしろ水電解槽装置に電力を供給し、水素を製造し、貯蔵する。一方、蓄電池のSOCが小さい場合は、蓄電池から放電するよりはむしろ貯蔵した水素を用いて燃料電池を駆動し、発電し、電力を補充する。 Fluctuating generated power is mitigated by charging and discharging control of the storage battery, and when the storage ratio of the storage battery (hereinafter referred to as SOC) is large, power is supplied to the water electrolyzer device rather than charging the storage battery. , to produce and store hydrogen. On the other hand, if the battery has a low SOC, the stored hydrogen is used to drive the fuel cell to generate electricity and replenish power rather than discharging the battery.

特許文献2には、再生可能エネルギ発電装置の発電電力を直接水電解槽装置に供給し、水酸素ガスを製造し、貯蔵し、貯蔵した水酸素ガスを用いて、燃料電池あるいはエンジン発電機を駆動し、変動緩和することが記載されている。 In Patent Document 2, power generated by a renewable energy power generator is directly supplied to a water electrolyzer device, water oxygen gas is produced and stored, and the stored water oxygen gas is used to generate a fuel cell or an engine generator. Driving and fluctuation mitigation are described.

特許第4775790号公報Japanese Patent No. 4775790 特開2013-147735号公報JP 2013-147735 A

特許文献1に記載の発明によれば、蓄電池に貯蔵するエネルギを水素に変換し、水素で貯蔵することにより蓄電池の大型化を抑制することができる。しかし、燃料電池は、耐久性およびコスト低減などの実用化に向けた課題があり、継続した開発が進められている。 According to the invention described in Patent Literature 1, energy to be stored in a storage battery is converted into hydrogen and stored as hydrogen, thereby suppressing an increase in the size of the storage battery. However, fuel cells have problems such as durability and cost reduction for practical use, and continuous development is underway.

また特許文献2に記載の発明によれば、蓄電池を用いないため、システムの導入費用の高騰は防ぐことはできる。しかし、水電解槽装置は、蓄電池に比べて応答性が悪く、数秒間の変動を緩和することは難しい。また、貯蔵した燃料ガスを用いて発電する発電装置として、実用性の高いエンジン発電機が必要になる。
したがって、蓄電池と、水電解槽装置と、水電解槽装置で製造した水素などの燃料ガスを貯蔵し、貯蔵した燃料ガスを用いて発電する発電装置で構成する再生可能エネルギ発電システムを適切に制御して、数秒間から数時間の時間間隔の異なるすべての発電電力の変動を緩和する必要がある。
Moreover, according to the invention described in Patent Document 2, since a storage battery is not used, it is possible to prevent the introduction cost of the system from rising. However, the water electrolyzer device has poor responsiveness compared to the storage battery, and it is difficult to mitigate the fluctuations for several seconds. In addition, a highly practical engine generator is required as a power generator that generates power using the stored fuel gas.
Therefore, a renewable energy power generation system composed of a storage battery, a water electrolysis device, and a power generation device that stores fuel gas such as hydrogen produced by the water electrolysis device and generates power using the stored fuel gas is appropriately controlled. to mitigate all generated power fluctuations over different time intervals ranging from seconds to hours.

そこで、本発明は、環境条件によって発電電力が変動する再生可能エネルギ発電装置に蓄電池、水電電解装置、水素貯蔵体およびエンジン発電機を加えた再生可能エネルギ発電システムにおいて、蓄電池を大型化することなく系統出力電力の変動を適切に緩和することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a renewable energy power generation system in which a storage battery, a hydroelectric electrolysis device, a hydrogen storage medium, and an engine generator are added to a renewable energy power generation device whose power generation fluctuates depending on environmental conditions, without increasing the size of the storage battery. An object of the present invention is to appropriately mitigate fluctuations in system output power.

前記した課題を解決するため、本発明の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法は、一または複数の再生可能エネルギ発電装置と、蓄電池と、水電解槽装置と、前記水電解槽装置で発生した水素を貯蔵する水素貯蔵体と、貯蔵した前記水素を用いて発電する発電機を含んで構成され、前記蓄電池の貯蔵量を判断するための第1閾値と、前記第1閾値よりも低い第2閾値とが設けられており、前記水素の貯蔵体の貯蔵量を判断するため少なくとも1つの閾値が設けられている再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法において、前記蓄電池の貯蔵量と前記水素貯蔵体の貯蔵量を計測するステップと、計測した前記蓄電池の貯蔵量と前記水素の貯蔵量に応じて、前記蓄電池の充放電電力、前記水電解槽装置の稼動電力と、前記水素を使用して発電する前記発電機からの電力を、再生可能エネルギ発電電力の変動を緩和するようにそれぞれ制御するステップと、前記水素の貯蔵体の貯蔵量を判断するため少なくとも1つの閾値が設けられており、前記水素の貯蔵体の貯蔵量が前記閾値以下ならば、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減に関わらず、電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で減少させるステップ、前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値と前記第2閾値との間にあるときは、電力系統へ出力する電力を前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減に合わせて、許容されうる任意の変動幅で増減させるステップと、前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値よりも高いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で増加させるステップと、前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値よりも低いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で減少させるステップと、を実行することを特徴とする。
本発明の再生可能エネルギ発電システムは、一または複数の再生可能エネルギ発電装置と、蓄電池と、水電解槽装置と、前記水電解槽装置で発生した水素を貯蔵する水素貯蔵体と、貯蔵した前記水素を用いて発電する発電機と、前記蓄電池の貯蔵量を判断するための第1閾値、および、前記第1閾値よりも低い第2閾値、前記水素の貯蔵体の貯蔵量を判断するため少なくとも1つの閾値が設定されており、前記蓄電池の貯蔵量と前記水素の貯蔵量に応じて、前記蓄電池の充放電電力、前記水電解槽装置の稼動電力と、前記水素を使用して発電する前記発電機からの電力を、再生可能エネルギ発電電力の変動を緩和するようにそれぞれ制御し、前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値と前記第2閾値との間にあるときは、電力系統へ出力する電力を前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減に合わせて、許容されうる任意の変動幅で増減させ、前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値よりも高いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で増加させ、前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値よりも低いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で減少させる制御装置と、を備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
In order to solve the above-described problems, a power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system of the present invention includes one or more renewable energy power generation devices, a storage battery, a water electrolyzer device, and a water electrolyser device. a hydrogen storage body that stores hydrogen stored in the storage battery; a generator that generates power using the stored hydrogen; a first threshold value for determining a storage amount of the storage battery; Two thresholds are provided, and at least one threshold is provided for determining the storage amount of the hydrogen storage body, in the power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system, wherein the storage amount of the storage battery and the hydrogen measuring the storage amount of a storage medium; and using the charge/discharge power of the storage battery, the operating power of the water electrolyzer device, and the hydrogen according to the measured storage amount of the storage battery and the measured hydrogen storage amount. and at least one threshold for determining the storage capacity of the hydrogen reservoir, respectively controlling the power from the generators generated by the , if the storage amount of the hydrogen storage body is equal to or less than the threshold value, the step of reducing the power output to the power system by any allowable fluctuation range regardless of the increase or decrease in the power generated by the renewable energy power generation device; When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is between the first threshold value and the second threshold value, the power output to the power system is controlled by the renewable energy power generation device. when the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is higher than the first threshold value. is the step of increasing the power output to the power system by any allowable fluctuation range regardless of the increase or decrease in the power generated by the renewable energy power generation device; and and, when the storage amount of the storage battery is lower than the second threshold, the power output to the power system is decreased within an arbitrary allowable fluctuation range regardless of the increase or decrease in the power generated by the renewable energy power generation device. and a step of causing .
A renewable energy power generation system of the present invention comprises one or more renewable energy power generation devices, a storage battery, a water electrolyzer device, a hydrogen storage body for storing hydrogen generated in the water electrolyzer device, and the stored hydrogen. a generator for generating electricity using hydrogen, a first threshold for determining the storage capacity of the storage battery, and a second threshold lower than the first threshold, at least for determining the storage capacity of the hydrogen reservoir. One threshold is set, and the charge/discharge power of the storage battery, the operating power of the water electrolyzer device, and the power generated using the hydrogen are determined according to the storage amount of the storage battery and the hydrogen storage amount. The power from the generator is controlled so as to mitigate fluctuations in the power generated by the renewable energy, the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold, and the storage amount of the storage battery is the first threshold and the second threshold. 2 threshold, the power output to the power system is increased or decreased within an arbitrary allowable fluctuation range in accordance with the increase or decrease in the power generated by the renewable energy power generation device, and the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is higher than the first threshold value, the power output to the power system can be allowed regardless of the increase or decrease in the power generated by the renewable energy power generation device When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is lower than the second threshold value, the power generated by the renewable energy power generation device is increased or decreased. first, a control device that reduces the power output to the electric power system by an arbitrary fluctuation range that can be allowed.
Other means are described in the detailed description.

本発明によれば、蓄電池を大型化することなく系統出力電力の変動を適切に緩和することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to moderate the fluctuation|variation of system output power appropriately, without enlarging a storage battery.

第1の実施形態の風力発電システムを示す図である。It is a figure which shows the wind power generation system of 1st Embodiment. 水素タンクの貯蔵量のレベル条件と蓄電池の貯蔵量のレベル条件を用いて風力発電システムを制御するためのフローチャート(その1)である。FIG. 10 is a flowchart (Part 1) for controlling the wind power generation system using the level condition of the storage amount of the hydrogen tank and the level condition of the storage amount of the storage battery; FIG. 水電解槽装置の挙動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the behavior of a water electrolytic cell apparatus. 水素タンクの貯蔵量のレベル条件と蓄電池の貯蔵量のレベル条件を用いて風力発電システムを制御するためのフローチャート(その2)である。FIG. 10 is a flowchart (part 2) for controlling the wind power generation system using the level condition of the storage amount of the hydrogen tank and the level condition of the storage amount of the storage battery; FIG. 水素タンクの貯蔵量のレベル条件と蓄電池の貯蔵量のレベル条件を用いて風力発電システムを制御するためのフローチャート(その3)である。3 is a flowchart (part 3) for controlling the wind power generation system using the level condition of the amount of storage in the hydrogen tank and the level condition of the amount of storage in the storage battery. 水素タンクの貯蔵量のレベル条件と蓄電池の貯蔵量のレベル条件を用いて風力発電システムを制御するためのフローチャート(その4)である。4 is a flowchart (part 4) for controlling the wind power generation system using the hydrogen tank storage amount level condition and the storage battery storage amount level condition; 風力発電システムの制御結果を示すグラフである。7 is a graph showing control results of the wind power generation system; 第2の実施形態の太陽光発電システムを示す図である。It is a figure which shows the photovoltaic power generation system of 2nd Embodiment. 太陽光発電システムを制御するためのフローチャートである。It is a flow chart for controlling a photovoltaic power generation system. 太陽光発電システムの制御結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the control result of a photovoltaic power generation system. 太陽光発電システムの制御結果の他の例を示すグラフである。9 is a graph showing another example of control results of the photovoltaic power generation system; 第3の実施形態の風力発電装置と太陽光発電装置が混在するシステムを示す図である。It is a figure which shows the system in which the wind power generator and solar power generator of 3rd Embodiment coexist. 風力発電装置と太陽光発電装置が混在したシステムを制御するためのフローチャートである。4 is a flow chart for controlling a system in which wind power generators and solar power generators are mixed. 第3の実施形態における風力発電装置と太陽光発電装置が混在したシステムの制御結果を示すグラフである。It is a graph which shows the control result of the system with which the wind power generator and solar power generator were mixed in 3rd Embodiment.

本発明は、気象条件によって発電電力が変動する太陽光発電装置や、風力発電装置を含む再生可能エネルギ発電装置を対象にして説明している。しかし本発明は、太陽熱発電装置、水力発電装置、地熱発電装置、波力発電装置、温度差発電装置およびバイオマス発電装置であっても発電電力に変動があるシステムにも適用することができる。 The present invention has been described with reference to renewable energy power generation equipment including solar power generation equipment and wind power generation equipment whose generated power fluctuates depending on weather conditions. However, the present invention can also be applied to systems in which the generated power fluctuates, even with solar thermal power plants, hydraulic power plants, geothermal power plants, wave power plants, temperature difference power plants, and biomass power plants.

《第1の実施形態》
図1は、第1の実施形態の風力発電システムSを示す図である。
風力発電システム(再生可能エネルギ発電システム)Sは、風力発電装置(再生可能エネルギ発電装置)1a~1cを備え、その発電電力P_in(t)の変動緩和のため、蓄電池3と、水電解槽装置4、水素タンク5、およびエンジン発電機6と、これらを統括制御する制御装置7を備える。
<<1st Embodiment>>
FIG. 1 is a diagram showing a wind power generation system S of the first embodiment.
A wind power generation system (renewable energy power generation system) S includes wind power generation devices (renewable energy power generation devices) 1a to 1c. 4, a hydrogen tank 5, an engine generator 6, and a control device 7 for integrally controlling them.

第1の実施形態の風力発電システムSは、3台の風力発電装置1a~1cを備えている。しかし、これに限られず、風力発電システムSは、単一の風力発電装置を備えてもよく、任意台数の風力発電装置を備えてもよい。 The wind turbine generator system S of the first embodiment includes three wind turbine generators 1a to 1c. However, the wind turbine generator system S is not limited to this, and may include a single wind turbine generator or an arbitrary number of wind turbine generators.

風力発電装置1a~1cは、変圧器11の入力側に接続され、この変圧器11を介して電力系統に接続されている。変圧器11の出力側の母線14には、風力発電装置1a~1cの発電電力P_in(t)を計測する電力計12と、系統出力電力P_out(t)を計測する電力計13が設けられている。電力計12と電力計13は、計測した電力情報を制御装置7に出力する。なお、風力発電装置1a~1cを特に区別しないときには、単に風力発電装置1と記載する。 The wind turbine generators 1a to 1c are connected to the input side of a transformer 11, and are connected to the power system via the transformer 11. FIG. A power meter 12 for measuring the generated power P_in(t) of the wind turbine generators 1a to 1c and a power meter 13 for measuring the system output power P_out(t) are provided on the bus 14 on the output side of the transformer 11. there is The power meters 12 and 13 output the measured power information to the control device 7 . The wind turbine generators 1a to 1c are simply referred to as the wind turbine generator 1 when they are not particularly distinguished.

風力発電装置1は、風力により羽を回転させ、その回転力で発電機を回転させて発電する。風力発電装置1によって得られる発電電力P_in(t)は、交流である。変圧器11は、風力発電装置1による発電電力P_in(t)を所定の電圧に調整して電力系統に導入する。
風力発電装置1は、風力の変動で発電電力P_in(t)が変動する。発電電力P_in(t)の変動には、数秒間から数十秒間で変動する短期変動と、数分間から数十分間で変動する中期変動と、数時間に及ぶ長期変動が存在する。
The wind turbine generator 1 rotates blades with wind power, and the rotational force of the blades rotates a generator to generate power. The generated power P_in(t) obtained by the wind turbine generator 1 is alternating current. The transformer 11 adjusts the power P_in(t) generated by the wind turbine generator 1 to a predetermined voltage and introduces it into the power system.
In the wind turbine generator 1, the generated power P_in(t) fluctuates due to fluctuations in the wind force. Fluctuations in the generated power P_in(t) include short-term fluctuations over several seconds to tens of seconds, medium-term fluctuations over several minutes to tens of minutes, and long-term fluctuations over several hours.

風力発電のような再生可能エネルギ発電は、化石燃料の枯渇化防止、地球温暖化防止、および環境に優しいクリーンなエネルギ発電技術として導入が推進されている。再生可能エネルギ発電の導入量の増大により、出力変動が電力系統の周波数の維持に影響し、系統利用者に影響を及ぼす可能性がある。そのため、風力発電システムSの運用者は、周波数調整に影響のないレベルまで発電電力P_in(t)の変動を緩和しなければならない。 Renewable energy power generation such as wind power generation is being promoted as a clean energy power generation technology that is friendly to the environment and prevents depletion of fossil fuels and global warming. Due to the increase in the amount of renewable energy power generation introduced, output fluctuations may affect the frequency maintenance of the power grid and affect the grid users. Therefore, the operator of the wind power generation system S must mitigate the fluctuation of the generated power P_in(t) to a level that does not affect frequency adjustment.

蓄電池3は、発電電力P_in(t)の変動緩和手段のひとつである。蓄電池3は、蓄電池用PCS(パワーコントロールシステム)31を介して変圧器11の出力側の母線14に接続されている。蓄電池貯蔵量計32は、この蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)を計測するセンサである。蓄電池貯蔵量計32は、計測した蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)を制御装置7に出力する。 The storage battery 3 is one of means for alleviating fluctuations in the generated power P_in(t). The storage battery 3 is connected to a bus 14 on the output side of the transformer 11 via a storage battery PCS (power control system) 31 . The storage battery storage amount meter 32 is a sensor that measures the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 . The storage battery storage amount meter 32 outputs the measured storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 to the control device 7 .

蓄電池用PCS31は、交流と直流の変換と、電圧の変換を行う装置である。制御装置7は、数秒間隔で蓄電池3への充放電を制御することで、風力発電装置1による発電電力P_in(t)の秒単位の変動を緩和する。風力発電装置1による発電電力P_in(t)の分単位と時単位の変動を緩和するためには、蓄電池3を大容量にすればよい。しかしながら、大容量の蓄電池3を導入すると、システムを構築する費用が高騰するという問題が生じる。 The storage battery PCS 31 is a device that performs AC/DC conversion and voltage conversion. The control device 7 controls the charging and discharging of the storage battery 3 at intervals of several seconds, thereby alleviating fluctuations in the electric power P_in(t) generated by the wind turbine generator 1 on a second-by-second basis. In order to mitigate minute-by-minute and hour-by-hour fluctuations in the power P_in(t) generated by the wind turbine generator 1, the capacity of the storage battery 3 should be increased. However, the introduction of the large-capacity storage battery 3 raises a problem that the cost of constructing the system rises.

水電解槽装置4は、発電電力P_in(t)の変動緩和手段のひとつである。水電解槽装置4は、変圧器41とAC/DC変換器42を介して、母線14に接続されている。変圧器41は、母線14に印加された交流の電圧を変換するものである。AC/DC変換器42は、変圧器41が出力した交流を直流に変換するものである。水電解槽装置4は、AC/DC変換器42が出力した直流電力により、水を電気分解して水素と酸素を製造する。電力計43は、水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)を計測する。 The water electrolyzer device 4 is one of means for mitigating fluctuations in the generated power P_in(t). The water electrolyzer device 4 is connected to the bus 14 via a transformer 41 and an AC/DC converter 42 . The transformer 41 converts the AC voltage applied to the bus 14 . The AC/DC converter 42 converts the alternating current output by the transformer 41 into direct current. The water electrolyzer device 4 electrolyzes water using the DC power output from the AC/DC converter 42 to produce hydrogen and oxygen. The wattmeter 43 measures the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4 .

蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が多い時、制御装置7は、水電解槽装置4に電力を導入して水素と酸素を製造させる。水電解槽装置4が製造した水素は、水素タンク5に貯蔵される。また、図示していないが、水電解槽装置4が製造した酸素は大気に放出してもよく、不図示の酸素タンクに貯蔵して活用してもよい。 When the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 is large, the control device 7 introduces electric power to the water electrolyzer device 4 to produce hydrogen and oxygen. Hydrogen produced by the water electrolyzer device 4 is stored in the hydrogen tank 5 . Moreover, although not shown, the oxygen produced by the water electrolyzer device 4 may be released into the atmosphere, or may be stored in an oxygen tank (not shown) and utilized.

水素タンク5は、製造した水素を貯蔵し、水素を使用するときに放出させる水素貯蔵体である。水素貯蔵量計51は、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)を計測するセンサである。水素タンク5に貯蔵された水素は売買してもよいが、本発明ではエンジン発電機6の燃料として用いている。
なお、水素貯蔵体は、水素ガスを高圧貯蔵するタンクに限定されず、水素貯蔵合金やメチルシクロヘキサン(MCH)貯蔵体を用いて貯蔵、放出させるシステムであってもよい。
The hydrogen tank 5 is a hydrogen storage body that stores the produced hydrogen and releases the hydrogen when it is used. The hydrogen storage amount meter 51 is a sensor that measures the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 . Although the hydrogen stored in the hydrogen tank 5 may be traded, it is used as fuel for the engine generator 6 in the present invention.
The hydrogen storage is not limited to a tank that stores hydrogen gas at high pressure, and may be a system that stores and releases hydrogen using a hydrogen storage alloy or a methylcyclohexane (MCH) storage.

エンジン発電機6は、交流電力を発電して母線14に導入するものである。電力計62は、エンジン発電機6による発電電力P_eng(t)を計測する。エンジン発電機6が発電した電力は、風力発電装置1による発電電力P_in(t)と合流される。これにより蓄電池3を充電したり、系統出力電力P_out(t)を補填することができる。 The engine generator 6 generates AC power and introduces it to the bus 14 . The wattmeter 62 measures the electric power P_eng(t) generated by the engine generator 6 . The electric power generated by the engine generator 6 is merged with the electric power P_in(t) generated by the wind turbine generator 1 . As a result, the storage battery 3 can be charged and the system output power P_out(t) can be compensated.

エンジン発電機6は、ガソリンや軽油に水素を混合させる水素混焼エンジン発電機であり、排気61を出しつつ交流電力を発電する。このようなガソリンを燃料とする点火式のレシプロエンジンや、軽油やLPG(Liquefied Petroleum Gas)を燃料とする自着火式のディーゼルエンジンは実用化され、かつ広く普及している。それら燃料に水素を添加して稼動する水素混焼エンジンは、早々に実用化される予定である。 The engine generator 6 is a hydrogen co-combustion engine generator that mixes hydrogen with gasoline or light oil, and generates AC power while emitting exhaust gas 61 . Ignition reciprocating engines using gasoline as fuel and self-ignition diesel engines using light oil or LPG (Liquefied Petroleum Gas) as fuel have been put to practical use and are widely used. Hydrogen co-combustion engines that operate by adding hydrogen to these fuels are scheduled to be put into practical use soon.

なお、これに限られず、エンジン発電機6は、水素専焼のエンジン発電機、水素専焼のガスタービン発電機、LNG(Liquefied Natural Gas)に水素を混合させる水素混焼のガスタービン発電機であってもよく、更に水素を用いて発電する燃料電池であってもよい。 Note that the engine generator 6 is not limited to this, and the engine generator 6 may be a hydrogen-fired engine generator, a hydrogen-fired gas turbine generator, or a hydrogen co-fired gas turbine generator in which hydrogen is mixed with LNG (Liquefied Natural Gas). Alternatively, it may be a fuel cell that generates electricity using hydrogen.

水素専焼エンジンは、古くから開発されており、実証例もある。しかし、水素専焼エンジンは、エンジンを構成する金属の脆化の課題を有している。水素専焼エンジンは、燃焼速度が高いことによって起こるインナーファイヤーを回避するため、希薄燃焼が必要であり、出力が小さいという課題も有しており、現在も実用化に向けた更なる開発が進められている。 Hydrogen-fired engines have been developed for a long time, and there are also demonstration examples. However, the hydrogen-only combustion engine has a problem of embrittlement of the metal constituting the engine. In order to avoid the inner fire caused by the high combustion speed, the hydrogen-only combustion engine requires lean combustion and has the problem of low output. ing.

水素を用いるガスタービンは、燃焼温度の高温化によって効率は上がるが、窒素酸化物(NOx)が発生しやすくなるという課題がある。そこで、低NOx燃焼の技術開発が進められており、現在も実用化に向けた更なる開発が進められている。 A gas turbine that uses hydrogen has a problem that nitrogen oxides (NOx) are likely to be generated, although the efficiency is improved by increasing the combustion temperature. Therefore, technology development for low NOx combustion is underway, and further development is still underway toward practical use.

燃料電池には高純度の水素が必要になるため、水素を精製するシステムが必要になるという課題がある。また、燃料電池は、耐久性やコスト低減の課題があり、現在も実用化に向けた更なる開発が進められている。 Since fuel cells require high-purity hydrogen, there is a problem that a system for refining hydrogen is required. In addition, fuel cells have problems in terms of durability and cost reduction, and are currently being further developed for practical use.

本発明では風力発電装置1の365日間の試験実績データを用い、年間を通じて適用できるシステムの制御方法を構築した。 In the present invention, 365-day test performance data of the wind turbine generator 1 was used to construct a system control method that can be applied throughout the year.

制御装置7は、電力計12,13と、蓄電池貯蔵量計32と、電力計43と、水素貯蔵量計51と、電力計62の各計測値を取り込む。制御装置7は更に、蓄電池3、水電解槽装置4およびエンジン発電機6の各装置に付設されている制御ユニットに指令を送る。制御装置7は、蓄電池3に充放電を行わせ、水電解槽装置4およびエンジン発電機6に対して起動制御と停止制御を行うことにより、系統出力電力P_out(t)を所望の値にする。
モニタ71は、制御装置7が取り込んだ各計測値や制御パラメータを表示する。
The control device 7 takes in the measured values of the power meters 12 and 13 , the battery storage amount meter 32 , the power meter 43 , the hydrogen storage amount meter 51 and the power meter 62 . The control device 7 further sends commands to control units attached to the storage battery 3 , the water electrolyzer device 4 and the engine generator 6 . The control device 7 causes the storage battery 3 to charge and discharge, and controls the water electrolyzer device 4 and the engine generator 6 to start and stop, thereby setting the system output power P_out(t) to a desired value. .
The monitor 71 displays each measurement value and control parameter that the control device 7 takes in.

以下、発明者らは、本発明の再生可能エネルギ発電装置における電力変動緩和システムの制御方法について説明する。
図2と図4から図6は、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)と蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)を用いて風力発電システムSを制御するためのフローチャートである。
風力発電システムSは、水素タンク5に水素を貯蔵していなければならない。これは、系統出力電力P_out(t)が不足する場合に、エンジン発電機6を起動して出力電力を補填できるようにするためである。
Hereinafter, the inventors will explain the control method of the power fluctuation mitigation system in the renewable energy power generator of the present invention.
2 and 4 to 6 are flowcharts for controlling the wind power generation system S using the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 and the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3. FIG.
The wind power generation system S must store hydrogen in the hydrogen tank 5 . This is to enable the engine generator 6 to be activated to compensate for the output power when the system output power P_out(t) is insufficient.

そこで、制御装置7は、前回の時刻(t-Δt)における水素タンク5の貯蔵量の計測値C_H2(t-Δt)を取得し(ステップS10)、水素タンク5の貯蔵量のレベル条件として閾値C_H2_H1(高)を設定する(ステップS11)。 Therefore, the control device 7 acquires the measured value C_H2(t-Δt) of the storage amount of the hydrogen tank 5 at the previous time (t-Δt) (step S10), and sets the threshold value as the level condition of the storage amount of the hydrogen tank 5. C_H2_H1 (high) is set (step S11).

ステップS12において、制御装置7は、水素タンク5の貯蔵量の計測値C_H2(t-Δt)が、閾値C_H2_H1(高)以下ならば(Yes)、ステップS13を介してステップS14に進み、水素を貯蔵するようにした。エンジン発電機6が長時間稼動できるように、水素タンク5の貯蔵量の閾値C_H2_H1(高)は、高い値に設定されることが望ましい。
なお制御装置7は、水素タンク5の貯蔵量の計測値C_H2(t-Δt)が、閾値C_H2_H1(高)を超えているならば、図4のステップS30の処理に進む。
In step S12, if the measured value C_H2(t-Δt) of the storage amount of the hydrogen tank 5 is equal to or lower than the threshold value C_H2_H1 (high) (Yes), the control device 7 proceeds to step S14 via step S13 and stores hydrogen. made to store. The threshold C_H2_H1 (high) for the storage amount of the hydrogen tank 5 is preferably set to a high value so that the engine generator 6 can operate for a long time.
If the measured value C_H2(t-Δt) of the storage amount of the hydrogen tank 5 exceeds the threshold value C_H2_H1 (high), the controller 7 proceeds to step S30 in FIG.

ステップS13において、風力発電システムSは、水素を貯蔵するために水電解槽装置4を稼動させる必要がある。そこで、制御装置7は、系統出力電力の変動幅ΔP_cを設定した。
更にステップS14において、電力会社から系統出力電力P_out(t)の減少が認められた設定01,04ならば(Yes)、制御装置7は、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)から、この変動幅ΔP_cを差し引いて、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)として設定した(ステップS15)。
In step S13, the wind power generation system S needs to operate the water electrolyzer device 4 to store hydrogen. Therefore, the control device 7 sets the fluctuation width ΔP_c of the system output power.
Further, in step S14, if the setting 01, 04 where the electric power company has recognized a decrease in the system output power P_out(t) (Yes), the control device 7 outputs the system output power P_out( This fluctuation range ΔP_c is subtracted from t−Δt) and set as the system output power P_out(t) at the current time t (step S15).

つまり制御装置7は、設定01と設定04において、水素タンク5の貯蔵量が閾値C_H2_H1以下ならば、風力発電装置1による発電電力P_in(t)の増減に関わらず、電力系統へ出力する系統出力電力P_out(t)を許容されうる任意の変動幅ΔP_cで減少させる。この操作により風力発電システムSは、蓄電池3と水電解槽装置4に電力を供給することができる。
なお、ステップS14において、電力会社から系統出力電力P_out(t)の減少が認められた設定01,04でないならば(No)、ステップS16の処理に進む。
In other words, in settings 01 and 04, if the amount of storage in the hydrogen tank 5 is equal to or less than the threshold value C_H2_H1, the control device 7 outputs the system output to the power system regardless of the increase or decrease in the power generated by the wind power generator 1 Decrease the power P_out(t) by any permissible fluctuation width ΔP_c. By this operation, the wind power generation system S can supply electric power to the storage battery 3 and the water electrolyzer device 4 .
In step S14, if the setting 01 or 04 is not recognized by the electric power company to reduce the system output power P_out(t) (No), the process proceeds to step S16.

ステップS16において、制御装置7は、前回の時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)を取得したのち、蓄電池3の閾値C_bat_H2(高高)を設定する(ステップS17)。 In step S16, the control device 7 acquires the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the previous time (t-Δt), and then sets the threshold value C_bat_H2 (high and high) of the storage battery 3 (step S17). .

そして、ステップS18において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_H2(高高)以上であれば(Yes)、ステップS19に進んで水電解槽装置4の起動条件てある最低稼動電力P_ele_startを取得し、水電解槽装置4を起動して水素を製造させる(ステップS20)。図2のステップS20では、水電解槽装置4の起動のことを“P_ele(t)=P_ele_start“と記載している。なお、P_ele(t)は、この水電解槽装置4の稼動電力である。その後、制御装置7は、図6のステップS50の処理に進む。
一方、ステップS18において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_H2(高高)よりも低いならば(No)、図4のステップS38の処理に進む。
Then, in step S18, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or greater than the threshold value C_bat_H2 (high-high) (Yes), the control device 7 proceeds to step S19 to A certain minimum operating power P_ele_start is acquired, and the water electrolyzer device 4 is started to produce hydrogen (step S20). At step S20 in FIG. 2, the start-up of the water electrolyzer device 4 is described as "P_ele(t)=P_ele_start". P_ele(t) is the operating power of this water electrolyzer device 4 . After that, the control device 7 proceeds to the process of step S50 in FIG.
On the other hand, in step S18, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is lower than the threshold value C_bat_H2 (high and high) (No), the control device 7 proceeds to the process of step S38 in FIG.

図3は、水電解槽装置4の挙動を模式的に示す図である。
時刻t1において蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_H1を超えると、水電解槽装置4が起動する。水電解槽装置4の起動には、最低稼動電力P_ele_startを要する。すなわち水電解槽装置4は、最低稼動電力P_ele_startより小さい電力では稼動できない。
時刻t2において水電解槽装置4は、定格電力となる。すなわち、水電解槽装置4が定格電力となるには、時間(t2-t1)が必要になる。定格電力にするための時間(t2-t1)は、数分程度である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the behavior of the water electrolytic cell device 4. As shown in FIG.
When the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 exceeds the threshold value C_bat_H1 at time t1, the water electrolyzer device 4 is activated. A minimum operating power P_ele_start is required to start the water electrolyzer device 4 . That is, the water electrolyzer device 4 cannot operate with power lower than the minimum operating power P_ele_start.
At time t2, the water electrolyzer device 4 reaches the rated power. That is, it takes time (t2-t1) for the water electrolyzer device 4 to reach the rated power. The time (t2-t1) to reach the rated power is several minutes.

時刻t3において蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2を下回ると、水電解槽装置4が停止する。 When the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 falls below the threshold C_bat_L2 at time t3, the water electrolyzer device 4 stops.

水電解槽装置4が水素を製造する速度は、流れる電流に比例する。水電解槽装置4を数秒間という短い時間で制御させると、時間(t2-t1)を確保することができず、荷電電流が小さく、水素製造速度が小さくなる。したがって、水電解槽装置4は、発電電力P_in(t)の短期変動の緩和には向かない装置である。そこで、中期変動の緩和に活用することとし、数十分間は連続稼動する制御方法を構築することにした。 The rate at which the water electrolyzer device 4 produces hydrogen is proportional to the current flowing. If the water electrolyzer device 4 is controlled in a short time of several seconds, the time (t2-t1) cannot be secured, the charging current is small, and the hydrogen production rate is low. Therefore, the water electrolyzer device 4 is not suitable for alleviating short-term fluctuations in the generated power P_in(t). Therefore, we decided to construct a control method that operates continuously for several tens of minutes, in order to use it to mitigate medium-term fluctuations.

図4は、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のレベル条件と蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)のレベル条件を用いて風力発電システムSを制御するためのフローチャート(その2)である。
時刻(t-Δt)における水素タンク5の貯蔵量の計測値C_H2(t-Δt)が、貯蔵量の閾値C_H2_H1より多いならば(図2のノードA参照)、図3のステップS30に進み、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)に合わせて系統出力電力P_out(t)を制御するようにした。ステップS30において、制御装置7は、前回の時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)を取得する。
ステップS31において、制御装置7は、蓄電池3のレベル条件として閾値C_bat_L2(低)を設定する。
FIG. 4 is a flowchart (part 2) for controlling the wind power generation system S using the level condition of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 and the level condition of the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3. be.
If the measured value C_H2(t-Δt) of the storage amount of the hydrogen tank 5 at time (t-Δt) is greater than the storage amount threshold C_H2_H1 (see node A in FIG. 2), proceed to step S30 in FIG. The system output power P_out(t) is controlled according to the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 . In step S30, the control device 7 acquires the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the previous time (t-Δt).
In step S<b>31 , the control device 7 sets a threshold C_bat_L2 (low) as a level condition of the storage battery 3 .

ここでは、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)の判定条件として新たに閾値C_bat_H1(高)と閾値C_bat_L2(低)を設けている。 Here, a threshold C_bat_H1 (high) and a threshold C_bat_L2 (low) are newly provided as conditions for determining the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 .

ステップS32において、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2以上かつ閾値C_bat_H1以下であれば、図5のステップS40に進み、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2未満または閾値C_bat_H1を超えていれば、ステップS33に進んで、設定に応じて多重分岐する。 In step S32, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is equal to or greater than the threshold C_bat_L2 and equal to or less than the threshold C_bat_H1, the process proceeds to step S40 in FIG. -Δt) is less than the threshold C_bat_L2 or exceeds the threshold C_bat_H1, the process proceeds to step S33, and multiple branching is performed according to the setting.

ステップS33において、制御装置7は、設定01ならばステップS34の処理に進み、設定02ならばステップS35の処理に進み、設定03ならばステップS36の処理に進み、設定04ならばステップS37の処理に進む。 In step S33, the controller 7 proceeds to the process of step S34 if the setting is 01, to the process of step S35 if the setting is 02, to the process of step S36 if the setting is 03, and to the process of step S37 if the setting is 04. proceed to

設定01は、電力会社から系統出力電力P_out(t)の増減を認められているモードである。ステップS34において、制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より小さければ、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)に無関係に、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を減少させることで蓄電池3を充電させる制御をする。 Setting 01 is a mode in which the electric power company permits an increase or decrease in the system output power P_out(t). In step S34, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at time (t-Δt) is smaller than the threshold value C_bat_L2, regardless of the generated power P_in(t) at time t this time, The system output power P_out(t) at time t is set by subtracting the fluctuation width ΔP_c from the system output power P_out(t−Δt) at the previous time (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to charge the storage battery 3 by decreasing the system output power P_out(t).

一方、ステップS34において制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より大きければ、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加えて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を増加させることで蓄電池3を放電させる制御をする。ステップS34の処理の後、制御装置7は、ステップS38の処理に進む。 On the other hand, in step S34, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is greater than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 changes the system output power P_out(t) at the current time t to the previous is set by adding the variation width ΔP_c to the system output power P_out(t−Δt) at time (t−Δt). That is, the control device 7 controls to discharge the storage battery 3 by increasing the system output power P_out(t). After the process of step S34, the control device 7 proceeds to the process of step S38.

設定02は、電力会社から系統出力電力P_out(t)の増加方向の変動が認められているが、減少方向の変動が禁止されているモードである。ステップS35において、制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より小さければ、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を減少させないことで、電力系統への影響を防いでいる。このような制御は、例えば午前中などの電力系統の需要が増大している時間帯に有用である。 Setting 02 is a mode in which the electric power company permits an increasing change in the system output power P_out(t), but prohibits a decreasing change. In step S35, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is smaller than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 changes the system output power P_out(t) at the current time t to the previous It is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at time (t-Δt). That is, the control device 7 prevents the power system from being affected by not decreasing the system output power P_out(t). Such control is useful, for example, in the morning when the power system demand is high.

一方、ステップS35において制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より大きければ、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加えて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を増加させることで蓄電池3を放電させる制御をする。ステップS35の処理の後、制御装置7は、ステップS38の処理に進む。 On the other hand, in step S35, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is greater than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 changes the system output power P_out(t) at the current time t to the previous is set by adding the variation width ΔP_c to the system output power P_out(t−Δt) at time (t−Δt). That is, the control device 7 controls to discharge the storage battery 3 by increasing the system output power P_out(t). After the process of step S35, the control device 7 proceeds to the process of step S38.

設定03は、系統出力電力P_out(t)の増減が禁止されているモードである。ステップS36において、制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より小さければ、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を変化させないことで、電力系統への影響を防いでいる。このような制御は、例えば昼間の電力系統の需要が多い状態が継続する時間帯には必要である。 Setting 03 is a mode in which an increase or decrease in system output power P_out(t) is prohibited. In step S36, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is smaller than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 changes the system output power P_out(t) at the current time t to the previous It is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at time (t-Δt). That is, the control device 7 prevents the influence on the power system by not changing the system output power P_out(t). Such control is necessary, for example, during the daytime when the power system continues to have a high demand.

一方、ステップS36において制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より大きければ、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を変化させないことで、電力系統への影響を防いでいる。このような制御は、例えば夜間などの電力系統の需要が小さい時間帯には必要である。ステップS36の処理の後、制御装置7は、ステップS38の処理に進む。 On the other hand, in step S36, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is greater than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 changes the system output power P_out(t) at the current time t to the previous is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at time (t-Δt). That is, the control device 7 prevents the influence on the power system by not changing the system output power P_out(t). Such control is necessary, for example, during a time period when the power system demand is low, such as at night. After the process of step S36, the control device 7 proceeds to the process of step S38.

設定04は、系統出力電力P_out(t)の増加方向の変動が禁止されているが、減少方向の変動が認められているモードである。ステップS37において、制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より小さければ、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)に無関係に、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を減少させることで蓄電池3を充電させる制御をする。 Setting 04 is a mode in which an increasing fluctuation of the system output power P_out(t) is prohibited, but a decreasing fluctuation is permitted. In step S37, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at time (t-Δt) is smaller than the threshold value C_bat_L2, regardless of the generated power P_in(t) at time t this time, The system output power P_out(t) at time t is set by subtracting the fluctuation width ΔP_c from the system output power P_out(t−Δt) at the previous time (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to charge the storage battery 3 by decreasing the system output power P_out(t).

一方、ステップS37において制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より大きければ、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out(t)を増加させないことで、電力系統への影響を防いでいる。このような制御は、例えば夜間などの電力系統の需要が少ない時間帯には必要である。ステップS37の処理の後、制御装置7は、ステップS38の処理に進む。 On the other hand, in step S37, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is greater than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 changes the system output power P_out(t) at the current time t to the previous is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at time (t-Δt). That is, the control device 7 prevents the power system from being affected by not increasing the system output power P_out(t). Such control is necessary, for example, during times of low demand in the power system, such as at night. After the process of step S37, the control device 7 proceeds to the process of step S38.

また、図2のステップS18において、制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_H1より少ない場合(図2のノードB参照)、図4のステップS38に進むようにした。 2, when the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at time (t-Δt) is less than the threshold value C_bat_H1 (see node B in FIG. 2), the control device 7 It was made to progress to step S38.

ステップS38において、制御装置7は、発電電力P_in(t)から、系統出力電力P_out(t)と、水電解槽装置4が稼動していれば水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)を差し引いて、蓄電池3の充放電電力P_bat(t)を制御する。ここに、充放電電力P_bat(t)の正は充電を、負は放電を表している。制御装置7は、ステップS38の処理の後、図6のステップS51の処理に進む。
この時点で、水素タンク5の貯蔵量の閾値C_H2_H1の1種類、蓄電池3の貯蔵量の第1の閾値C_bat_H1と、第2の閾値C_bat_L2の2種類が制御パラメータとなる。
In step S38, the control device 7 calculates the system output power P_out(t) from the generated power P_in(t), and the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4 if the water electrolyzer device 4 is in operation. By subtracting, the charge/discharge power P_bat(t) of the storage battery 3 is controlled. Here, positive charge/discharge power P_bat(t) represents charging, and negative charge/discharge power P_bat(t) represents discharging. After the process of step S38, the control device 7 proceeds to the process of step S51 in FIG.
At this point, one type of threshold value C_H2_H1 for the storage amount of the hydrogen tank 5 and two types of the first threshold value C_bat_H1 and second threshold value C_bat_L2 for the storage amount of the storage battery 3 become control parameters.

図5は、水素タンク5の貯蔵量のレベル条件と蓄電池3の貯蔵量のレベル条件を用いて風力発電システムSを制御するためのフローチャート(その3)である。
制御装置7は、発電電力P_in(t)を計測し(ステップS40)、出力電力の変動幅ΔP_cを取得し(ステップS41)、系統出力電力P_out(t-Δt)を計測すると(ステップS42)、ステップS43に進んで設定モードに応じて多重分岐する。
FIG. 5 is a flowchart (part 3) for controlling the wind power generation system S using the level condition of the storage amount of the hydrogen tank 5 and the level condition of the storage amount of the storage battery 3 .
The control device 7 measures the generated power P_in(t) (step S40), acquires the fluctuation width ΔP_c of the output power (step S41), and measures the system output power P_out(t−Δt) (step S42). Proceeding to step S43, multiple branching occurs according to the set mode.

ステップS43において、制御装置7は、設定01ならばステップS44の処理に進み、設定02ならばステップS45の処理に進み、設定03ならばステップS46の処理に進み、設定04ならばステップS47の処理に進む。 In step S43, the control device 7 proceeds to the process of step S44 if the setting is 01, to the process of step S45 if the setting is 02, to the process of step S46 if the setting is 03, and to the process of step S47 if the setting is 04. proceed to

設定01は、電力会社から系統出力電力P_out(t)の増減が認められているモードである。ステップS44において、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がゼロまたはマイナスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。 Setting 01 is a mode in which the power company permits an increase or decrease in the system output power P_out(t). In step S44, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is zero or negative, the current The system output power P_out(t) at time t is set by subtracting the fluctuation width ΔP_c from the system output power P_out(t−Δt) at the previous time (t−Δt).

また、ステップS44において、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がプラスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加算して設定する。ステップS44の処理の後、制御装置7は、ステップS48の処理に進む。 Further, in step S44, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is positive, the current The system output power P_out(t) at time t is set by adding the variation width ΔP_c to the system output power P_out(t−Δt) at the previous time (t−Δt). After the process of step S44, the control device 7 proceeds to the process of step S48.

すなわち、制御装置7は、発電電力P_in(t)よりも系統出力電力P_out(t-Δt)が小さいならば系統出力電力P_out(t)を減少させ、発電電力P_in(t)よりも系統出力電力P_out(t-Δt)が大きいならば系統出力電力P_out(t)を増加させる制御をする。ここで変動幅ΔP_cは、電力会社から要求される系統出力電力P_out(t)に対する許容変動幅以下の定数とした。 That is, if the system output power P_out(t-Δt) is smaller than the generated power P_in(t), the control device 7 reduces the system output power P_out(t), If P_out(t-Δt) is large, control is performed to increase the system output power P_out(t). Here, the fluctuation width ΔP_c is set to a constant equal to or less than the allowable fluctuation width for the system output power P_out(t) requested by the electric power company.

設定02は、電力会社から系統出力電力P_out(t)の増加方向の変動が認められているが、減少方向の変動が禁止されているモードである。ステップS45において、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がゼロまたはマイナスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。 Setting 02 is a mode in which the electric power company permits an increasing change in the system output power P_out(t), but prohibits a decreasing change. In step S45, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is zero or negative, the current The system output power P_out(t) at time t is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t−Δt).

一方、ステップS45において、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がプラスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加算して設定する。ステップS45の処理の後、制御装置7は、ステップS48の処理に進む。 On the other hand, in step S45, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is positive, the current The system output power P_out(t) at time t is set by adding the variation width ΔP_c to the system output power P_out(t−Δt) at the previous time (t−Δt). After the process of step S45, the control device 7 proceeds to the process of step S48.

すなわち、制御装置7は、発電電力P_in(t)よりも系統出力電力P_out(t-Δt)が小さいならば系統出力電力P_out(t)を変化させず、発電電力P_in(t)よりも系統出力電力P_out(t-Δt)が大きいならば系統出力電力P_out(t)を増加させる制御をする。 That is, if the system output power P_out(t-Δt) is smaller than the generated power P_in(t), the control device 7 does not change the system output power P_out(t), and the system output If the power P_out(t-Δt) is large, control is performed to increase the system output power P_out(t).

設定03は、系統出力電力P_out(t)の増減が禁止されているモードである。ステップS46において、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がゼロまたはマイナスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。 Setting 03 is a mode in which an increase or decrease in system output power P_out(t) is prohibited. In step S46, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is zero or negative, the current The system output power P_out(t) at time t is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t−Δt).

一方、ステップS46において制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がプラスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。ステップS46の処理の後、制御装置7は、ステップS48の処理に進む。
すなわち、制御装置7は、発電電力P_in(t)と系統出力電力P_out(t-Δt)との大小関係によらず、系統出力電力P_out(t)を変化させない。
On the other hand, in step S46, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is positive, the current The system output power P_out(t) at time t is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t−Δt). After the process of step S46, the control device 7 proceeds to the process of step S48.
That is, the control device 7 does not change the system output power P_out(t) regardless of the magnitude relationship between the generated power P_in(t) and the system output power P_out(t-Δt).

設定04は、系統出力電力P_out(t)の増加方向の変動が禁止されているが、減少方向の変動が認められているモードである。ステップS47において、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がゼロまたはマイナスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。 Setting 04 is a mode in which an increasing fluctuation of the system output power P_out(t) is prohibited, but a decreasing fluctuation is permitted. In step S47, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is zero or negative, the current The system output power P_out(t) at time t is set by subtracting the fluctuation width ΔP_c from the system output power P_out(t−Δt) at the previous time (t−Δt).

一方、ステップS47において制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in(t)と前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)との差がプラスの場合、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out(t-Δt)と同一に設定する。ステップS47の処理の後、制御装置7は、ステップS48の処理に進む。 On the other hand, in step S47, if the difference between the generated power P_in(t) at the current time t and the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t-Δt) is positive, The system output power P_out(t) at time t is set to be the same as the system output power P_out(t-Δt) at the previous time (t−Δt). After the process of step S47, the control device 7 proceeds to the process of step S48.

すなわち、制御装置7は、発電電力P_in(t)よりも系統出力電力P_out(t-Δt)が小さいならば系統出力電力P_out(t)を減少させ、発電電力P_in(t)よりも系統出力電力P_out(t-Δt)が大きいならば系統出力電力P_out(t)を増加させる制御をする。ここに、変動幅ΔP_cは、電力会社から要求される系統出力電力P_out(t)に対する許容変動幅以下の定数とした。 That is, if the system output power P_out(t-Δt) is smaller than the generated power P_in(t), the control device 7 reduces the system output power P_out(t), If P_out(t-Δt) is large, control is performed to increase the system output power P_out(t). Here, the fluctuation width ΔP_c is set to a constant equal to or less than the allowable fluctuation width for the system output power P_out(t) requested by the electric power company.

ステップS48において、制御装置7は、発電電力P_in(t)から、系統出力電力P_out(t)と、水電解槽装置4が稼動していれば水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)を差し引いて、蓄電池3の充放電電力P_bat(t)を制御する。ここに、充放電電力P_bat(t)の正は充電を、負は放電を表している。制御装置7は、ステップS48の処理の後、図6のステップS51の処理に進む。 In step S48, the control device 7 calculates the system output power P_out(t) from the generated power P_in(t), and the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4 if the water electrolyzer device 4 is in operation. By subtracting, the charge/discharge power P_bat(t) of the storage battery 3 is controlled. Here, positive charge/discharge power P_bat(t) represents charging, and negative charge/discharge power P_bat(t) represents discharging. After the process of step S48, the control device 7 proceeds to the process of step S51 in FIG.

図6は、水素タンク5の貯蔵量のレベル条件と蓄電池3の貯蔵量のレベル条件を用いて風力発電システムSを制御するためのフローチャート(その4)である。
図2のステップS19において、制御装置7が水電解槽装置4を起動すると、図6のノードCを介して、ステップS50の処理に進む。ステップS50において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)のレベル条件として閾値C_bat_L2を取得する。
FIG. 6 is a flowchart (part 4) for controlling the wind power generation system S using the level condition of the storage amount of the hydrogen tank 5 and the level condition of the storage amount of the storage battery 3 .
In step S19 of FIG. 2, when the control device 7 starts the water electrolytic cell device 4, the process proceeds to step S50 via the node C of FIG. In step S<b>50 , the control device 7 acquires a threshold C_bat_L2 as a level condition for the storage amount C_bat(t−Δt) of the storage battery 3 .

制御装置7は、図4のステップS38の処理や、図5のステップS48の処理を終了すると、図6のノードEを介してステップS51の処理に進む。ステップS51において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2以下であるか否かを判定する。制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2以下ならば(Yes)、水電解槽装置4を停止させて(ステップS52)、ステップS53の処理に進む。制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2を超えていたならば(No)、ステップS57の処理に進む。 After finishing the process of step S38 in FIG. 4 and the process of step S48 in FIG. 5, the control device 7 proceeds to the process of step S51 via node E in FIG. In step S51, the control device 7 determines whether or not the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or less than the threshold value C_bat_L2. If the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or less than the threshold value C_bat_L2 (Yes), the control device 7 stops the water electrolytic cell device 4 (step S52), and proceeds to the process of step S53. If the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 exceeds the threshold value C_bat_L2 (No), the controller 7 proceeds to the process of step S57.

ステップS53において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)のレベル条件として閾値C_bat_L1を取得する。更にステップS54において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L1以下であるか否かを判定する。ステップS54において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L1以下ならば(Yes)、エンジン発電機6の起動条件P_eng_startを取得し(ステップS55)、エンジン発電機6を起動して(ステップS56)、ステップS58の処理に進む。
一方、ステップS54において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L1を超えていたならば(No)、ステップS57に進む。
In step S<b>53 , the control device 7 acquires a threshold C_bat_L<b>1 as a level condition for the storage amount C_bat(t−Δt) of the storage battery 3 . Furthermore, in step S54, the control device 7 determines whether or not the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or less than the threshold value C_bat_L1. In step S54, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or less than the threshold value C_bat_L1 (Yes), the control device 7 acquires the start condition P_eng_start of the engine generator 6 (step S55). is activated (step S56), and the process proceeds to step S58.
On the other hand, in step S54, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 exceeds the threshold value C_bat_L1 (No), the controller 7 proceeds to step S57.

ステップS57において、制御装置7は、エンジン発電機6を停止し、ステップS58の処理に進む。ステップS58において、制御装置7は、時刻tを時間間隔Δtだけ更新し、ノードGを介して図2のステップS10に回帰させることで連続制御する。 In step S57, the control device 7 stops the engine generator 6, and proceeds to the process of step S58. In step S58, the control device 7 updates the time t by the time interval Δt, and returns to step S10 of FIG.

一連の制御において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2より小さくなった時点で水電解槽装置4を停止する。すなわち制御装置7は、水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)を0にする制御をする。
水電解槽装置4は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_H1より大きくなった時点で起動し、閾値C_bat_L2より小さくなった時点で停止するため、任意の時間に亘って連続稼動する。
In a series of controls, the control device 7 stops the water electrolytic cell device 4 when the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 becomes smaller than the threshold value C_bat_L2. That is, the control device 7 controls the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4 to be zero.
The water electrolyzer device 4 starts when the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 becomes larger than the threshold value C_bat_H1, and stops when it becomes smaller than the threshold value C_bat_L2. do.

更に本実施形態では、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)のレベル条件として、閾値C_bat_L1か設けられている。閾値C_bat_L1は閾値C_bat_L2であってもいいが、閾値C_bat_L1は閾値C_bat_L2より小さいレベルであることが望ましい。蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L1以下になった時点でエンジン発電機6を起動させ、蓄電池3を充電させる。 Furthermore, in this embodiment, a threshold value C_bat_L1 is provided as a level condition for the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 . The threshold C_bat_L1 may be the threshold C_bat_L2, but it is desirable that the threshold C_bat_L1 is lower than the threshold C_bat_L2. When the storage amount C_bat(t−Δt) of the storage battery 3 becomes equal to or less than the threshold value C_bat_L1, the engine generator 6 is started to charge the storage battery 3 .

エンジン発電機6には、発電出力の最低電力があり、かつ、負荷上げ運転時間がある。したがって、エンジン発電機6も任意の時間連続稼動できることが必要である。蓄電池3の貯蔵量レベルの幅で起動、停止させる制御が望ましく、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L1以下で起動し、閾値C_bat_L2より大きくなったら停止するように制御する。 The engine generator 6 has a minimum power output and a load-up operation time. Therefore, the engine generator 6 also needs to be able to operate continuously for an arbitrary time. Control to start and stop within the range of the storage level of the storage battery 3 is desirable, and control is performed to start when the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or less than the threshold C_bat_L1 and to stop when it exceeds the threshold C_bat_L2.

この時点で、制御パラメータとして、水素タンク5の貯蔵量のレベル条件として閾値C_H2_H1の1種類、蓄電池3の貯蔵量のレベル条件として閾値C_bat_H1と閾値C_bat_L2の2種が必要になる。更に蓄電池3の貯蔵量のレベル条件として閾値C_bat_L1を追加し、3種類を設定するのが望ましい。 At this point, as control parameters, one type of threshold value C_H2_H1 is required as a level condition of the storage amount of the hydrogen tank 5, and two types of threshold values C_bat_H1 and C_bat_L2 are required as level conditions of the storage amount of the storage battery 3. Furthermore, it is desirable to add a threshold value C_bat_L1 as a level condition of the storage amount of the storage battery 3 and set three types.

以下、発明者らは、風力発電システムSの365日間の試験実績データを用いて、第1の実施形態の制御方法を検証した結果について、図7を参照して説明する。 The inventors have verified the control method of the first embodiment using 365-day test performance data of the wind power generation system S, and the result will be described below with reference to FIG. 7 .

図7は、風力発電システムSの制御結果を示すグラフである。このグラフは、365日中の或る1日における制御状態図である。
上から1段目のグラフは、風力発電装置1による発電電力P_in(t)と系統出力電力P_out(t)を示すグラフである。薄いハッチングの実線で示した発電電力P_in(t)は、所定の変動を有している。しかし濃い黒色の破線で示した系統出力電力P_out(t)は、その変動が緩和されている。
FIG. 7 is a graph showing control results of the wind power generation system S. FIG. This graph is a control state diagram for one day out of 365 days.
The first graph from the top is a graph showing power generated P_in(t) by the wind turbine generator 1 and system output power P_out(t). The generated power P_in(t) indicated by the lightly hatched solid line has a predetermined fluctuation. However, the system output power P_out(t) indicated by the thick black dashed line is less fluctuating.

グラフ中の設定01は、系統出力電力P_out(t)を所定変動値の範囲で増減させてもよい時間帯である。設定02は、系統出力電力P_out(t)を一定または増加させてもいいが、減少させてはいけない時間帯である。設定03は、系統出力電力P_out(t)を一定として、増加させても減少させてもいけない時間帯である。設定04は、系統出力電力P_out(t)を一定または減少させてもいいが、増加させてはいけない時間帯である。 A setting 01 in the graph is a time period during which the system output power P_out(t) may be increased or decreased within a predetermined fluctuation value range. Setting 02 is a time period during which the system output power P_out(t) may be kept constant or increased, but not decreased. Setting 03 is a time period in which the system output power P_out(t) is kept constant and cannot be increased or decreased. Setting 04 is a time period during which the system output power P_out(t) may be kept constant or decreased, but not increased.

上から2段目のグラフは、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)を示すグラフである。グラフ中に蓄電池3の最大容量MAXが表記され、貯蔵量のレベル条件として閾値H2(C_bat_H2)、閾値H1(C_bat_H1)、閾値L2(C_bat_L2)、閾値L1(C_bat_L1)が表記されている。これらの各閾値を、上から3段目の水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)のグラフと、上から5段目のエンジン発電機6による発電電力P_eng(t)のグラフを用いて説明する。 The second graph from the top is a graph showing the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 . The maximum capacity MAX of the storage battery 3 is indicated in the graph, and the threshold H2 (C_bat_H2), the threshold H1 (C_bat_H1), the threshold L2 (C_bat_L2), and the threshold L1 (C_bat_L1) are indicated as the storage amount level conditions. These thresholds are calculated using the graph of the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4 on the third row from the top and the graph of the power generated by the engine generator 6 P_eng(t) on the fifth row from the top. explain.

時刻t10,t12,t14において蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_H2に達すると、3段目のグラフに示したように、水電解槽装置4が起動する。時刻t11,t13,t15において、それぞれ蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_L2を下回ると、3段目のグラフに示したように、水電解槽装置4が停止する。この蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)の二つの閾値C_bat_H2,C_bat_L2により、水電解槽装置4の連続稼動時間を確保することができる。 When the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 reaches the threshold value C_bat_H2 at times t10, t12, and t14, the water electrolyzer device 4 is activated as shown in the third graph. At times t11, t13, and t15, when the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 falls below the threshold value C_bat_L2, the water electrolyzer device 4 stops, as shown in the third graph. The two thresholds C_bat_H2 and C_bat_L2 of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 can ensure the continuous operation time of the water electrolyzer device 4 .

365日間の試験実績データから、蓄電池3の閾値C_bat_H2を設定した方が制御し易いことが分かった。したがって、蓄電池3のレベル条件として閾値C_bat_H2,C_bat_H1,C_bat_L2,C_bat_L1の4種類を設定することが望ましい。 Based on the test performance data for 365 days, it was found that setting the threshold value C_bat_H2 of the storage battery 3 facilitates control. Therefore, it is desirable to set four types of thresholds C_bat_H2, C_bat_H1, C_bat_L2, and C_bat_L1 as level conditions of the storage battery 3 .

時刻t16において蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_L1を下回ると、5段目のグラフに示したように、エンジン発電機6が起動する。時刻t17において蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_L2に達すると、5段目のグラフに示したように、エンジン発電機6が停止する。この蓄電池3の貯蔵量の二つの閾値C_bat_L1,C_bat_L2により、エンジン発電機6の連続稼動時間を確保することができる。 When the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 falls below the threshold C_bat_L1 at time t16, the engine generator 6 starts as shown in the graph on the fifth tier. When the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 reaches the threshold C_bat_L2 at time t17, the engine generator 6 stops as shown in the graph on the fifth tier. The two thresholds C_bat_L1 and C_bat_L2 of the storage amount of the storage battery 3 can ensure the continuous operating time of the engine generator 6 .

1段目に示した発電電力P_in(t)と系統出力電力P_out(t)のグラフのうち、2番目の設定02に係る時間帯は、系統出力電力P_out(t)を減少させることができない時間帯である。この時間帯の後半では、蓄電池3を放電させ、系統出力電力P_out(t)を補填するとともに、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_L1より小さくなった時にエンジン発電機6が起動し、その発電電力P_eng(t)で系統出力電力P_out(t)を補填している。 In the graph of the generated power P_in(t) and the grid output power P_out(t) shown in the first row, the time period related to the second setting 02 is the time when the grid output power P_out(t) cannot be reduced. Obi. In the second half of this time period, the storage battery 3 is discharged to compensate for the system output power P_out(t), and when the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 becomes smaller than the threshold value C_bat_L1, the engine generator 6 is started, The generated power P_eng(t) compensates for the system output power P_out(t).

上から4段目のグラフは、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のグラフである。グラフ中に水素タンク5の最大容量MAXが表記され、貯蔵量C_H2(t)のレベル条件として閾値H1(C_H2_H1)が表記されている。 The fourth graph from the top is a graph of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 . The maximum capacity MAX of the hydrogen tank 5 is indicated in the graph, and the threshold value H1 (C_H2_H1) is indicated as the level condition of the storage amount C_H2(t).

水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のグラフと、発電電力P_in(t)と系統出力電力P_out(t)のグラフより、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)が閾値C_H2_H1以下では系統出力電力P_out(t)が抑えられていることが判る。このとき、制御装置7は、蓄電池3を充電するとともに、蓄電池3の貯蔵量に応じて水電解槽装置4を稼動させて、水素タンク5の貯蔵量を増加させている。 From the graph of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 and the graph of the generated power P_in(t) and the grid output power P_out(t), the grid output power is It can be seen that P_out(t) is suppressed. At this time, the control device 7 charges the storage battery 3 and operates the water electrolyzer device 4 according to the storage amount of the storage battery 3 to increase the storage amount of the hydrogen tank 5 .

また、エンジン発電機6の稼動により水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)が減少するが、このときであっても、十分な水素貯蔵量が確保されている。
このように、2段目に示した蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)のグラフと、4段目に示した水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のグラフの両方において、各貯蔵量が最大容量を超えることなく、かつ0になることのない適切な制御ができている。
Also, although the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 decreases due to the operation of the engine generator 6, a sufficient hydrogen storage amount is ensured even at this time.
Thus, in both the graph of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 shown in the second row and the graph of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 shown in the fourth row, each storage amount is maximum. Appropriate control is achieved without exceeding the capacity and never becoming 0.

風力発電装置1を用いた風力発電システムSでは、図7のグラフのように、風力発電装置1による発電電力P_in(t)と、系統出力電力P_out(t)と、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)と、水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)と、水素タンク5の貯蔵量と、エンジン発電機6による発電電力P_eng(t)の各計測値を制御装置7のモニタ71に表記するとともに、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)の閾値C_bat_H2,C_bat_H1,C_bat_L2,C_bat_L1と、水素タンク5の貯蔵量の閾値C_H2_H1を併記させることが望ましい。これにより、オペレータは、風力発電システムSの制御状態を容易に把握することができる。 In the wind power generation system S using the wind power generator 1, as shown in the graph of FIG. t), the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4, the storage amount of the hydrogen tank 5, and the power generated by the engine generator 6 P_eng(t) are displayed on the monitor 71 of the control device 7. In addition, it is desirable that the threshold values C_bat_H2, C_bat_H1, C_bat_L2, and C_bat_L1 of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 and the threshold value C_H2_H1 of the storage amount of the hydrogen tank 5 are written together. Thereby, the operator can easily grasp the control state of the wind power generation system S.

《第2実施形態》
太陽光発電装置の発電電力は、数秒間から数十秒間の短期変動と、数分間から数十分間の中期変動と、数時間に及ぶ長期変動がそれぞれ存在し、かつ発電できるのは太陽光のある昼間だけである。更に太陽光発電装置の発電電力は、昼間は高く、朝夕は低い挙動を示す。したがって、太陽光発電装置の電力変動緩和方法の制御は、風力発電装置の電力変動緩和方法の制御より簡単になる。そこで発明者らは、変動緩和装置として蓄電池だけとし、より簡単な制御方法を構築した。
<<Second embodiment>>
The power generated by a photovoltaic power generation system has short-term fluctuations of several seconds to tens of seconds, medium-term fluctuations of several minutes to tens of minutes, and long-term fluctuations of several hours. only during the daytime. Furthermore, the power generated by the photovoltaic power generation device exhibits behavior of being high during the daytime and low during the morning and evening. Therefore, the control of the power fluctuation mitigation method for the photovoltaic power generator is simpler than the control of the power fluctuation mitigation method for the wind power generator. Therefore, the inventors constructed a simpler control method by using only a storage battery as a fluctuation mitigation device.

図8は、第2の実施形態の太陽光発電システムSaを示す図である。
太陽光発電システムSaは、太陽光発電装置2を備え、その発電電力P_in2(t)の変動緩和のため、蓄電池3と、これを統括制御する制御装置7を備えている。
FIG. 8 is a diagram showing a photovoltaic power generation system Sa of the second embodiment.
The photovoltaic power generation system Sa includes a photovoltaic power generation device 2, a storage battery 3, and a control device 7 for integrally controlling the storage battery 3 in order to mitigate fluctuations in the generated power P_in2(t).

太陽光発電装置2は、太陽光発電用PCS(パワーコントロールシステム)21に接続され、この太陽光発電用PCS21と母線24を介して電力系統に接続されている。母線24には、太陽光発電装置2による発電電力P_in2(t)を計測する電力計22と、系統出力電力P_out2(t)を計測する電力計23が設けられている。電力計22と電力計23は、計測した電力情報を制御装置7に出力する。 The photovoltaic power generation device 2 is connected to a photovoltaic power generation PCS (power control system) 21 , and is connected to the power system via the photovoltaic power generation PCS 21 and a bus line 24 . The bus line 24 is provided with a power meter 22 that measures the power generated by the photovoltaic power generation device 2 P_in2(t) and a power meter 23 that measures the system output power P_out2(t). The power meters 22 and 23 output the measured power information to the control device 7 .

蓄電池3は、発電電力P_in2(t)の変動緩和手段のひとつである。蓄電池3は、蓄電池用PCS31を介して母線24に接続されている。蓄電池貯蔵量計32は、この蓄電池3の貯蔵量を計測するセンサである。蓄電池貯蔵量計32は、計測した蓄電池3の貯蔵量を制御装置7に出力する。 The storage battery 3 is one of means for alleviating variations in the generated power P_in2(t). The storage battery 3 is connected to the bus 24 via the storage battery PCS 31 . The storage battery storage amount meter 32 is a sensor that measures the storage amount of the storage battery 3 . The storage battery storage amount meter 32 outputs the measured storage amount of the storage battery 3 to the control device 7 .

太陽光発電装置2による発電電力P_in2(t)は直流であり、太陽光発電用PCS21により交流に変換され、更に所定の電圧に調整される。太陽光発電装置2の発電電力P_in2(t)は、蓄電池用PCS31を介して蓄電池3を充放電制御することで変動が緩和される。 Electric power P_in2(t) generated by the photovoltaic power generation device 2 is direct current, is converted into alternating current by the PCS 21 for photovoltaic power generation, and is further adjusted to a predetermined voltage. Fluctuations in the generated power P_in2(t) of the photovoltaic power generation device 2 are mitigated by controlling the charging and discharging of the storage battery 3 via the storage battery PCS 31 .

図9は、太陽光発電システムSaを制御するためのフローチャートである。
この太陽光発電システムSaでは、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)のレベル条件として閾値C_bat_H1(高)と閾値C_bat_L2(低)の2種類を設けている。
FIG. 9 is a flowchart for controlling the photovoltaic power generation system Sa.
In this photovoltaic power generation system Sa, two types of threshold C_bat_H1 (high) and threshold C_bat_L2 (low) are provided as level conditions for the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 .

制御装置7は、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)を計測し(ステップS60)、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)のレベル条件として、閾値C_bat_L2を取得したのち(ステップS61)、閾値C_bat_H1を取得する(ステップS62)。
次に制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2以上かつ閾値C_bat_H1以下であるか否かを判定する(ステップS63)。制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2以上かつ閾値C_bat_H1以下ならば(Yes)、今回の時刻tにおける発電電力P_in2(t)を計測し(ステップS64)、系統出力電力P_out(t)の変動幅ΔP_cを取得し(ステップS65)、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)を計測する(ステップS66)。
一方、ステップS63において、制御装置7は、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2未満または閾値C_bat_H1を超えていたならば(No)、ステップS68の処理に進む。
The control device 7 measures the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at time (t-Δt) (step S60), and sets the threshold C_bat_L2 as the level condition for the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3. After obtaining (step S61), the threshold value C_bat_H1 is obtained (step S62).
Next, the control device 7 determines whether or not the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is equal to or greater than the threshold C_bat_L2 and equal to or less than the threshold C_bat_H1 (step S63). If the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is greater than or equal to the threshold C_bat_L2 and less than or equal to the threshold C_bat_H1 (Yes), the control device 7 measures the generated power P_in2(t) at the current time t (step S64), A fluctuation range ΔP_c of the output power P_out(t) is obtained (step S65), and the system output power P_out2(t−Δt) at the previous time (t−Δt) is measured (step S66).
On the other hand, in step S63, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 is less than the threshold C_bat_L2 or exceeds the threshold C_bat_H1 (No), the controller 7 proceeds to the process of step S68.

ステップS67において、発電電力P_in2(t)と系統出力電力P_out2(t-Δt)の差が0以下ならば、制御装置7は、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out2(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out2(t)を減少させる制御をする。ここで変動幅ΔP_cは、電力会社から要求される系統出力電力P_out2(t)に対する許容変動幅以下の定数である。 In step S67, if the difference between the generated power P_in2(t) and the system output power P_out2(t-Δt) is 0 or less, the control device 7 changes the system output power P_out2(t) at the current time t to the previous time It is set by subtracting the fluctuation width ΔP_c from the system output power P_out2(t−Δt) at (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to decrease the system output power P_out2(t). Here, the fluctuation width ΔP_c is a constant equal to or less than the allowable fluctuation width for the system output power P_out2(t) requested by the electric power company.

一方、ステップS67において、発電電力P_in2(t)と系統出力電力P_out2(t-Δt)の差が0より大きければ、制御装置7は、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out2(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加算して設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out2(t)を増加させる制御をする。制御装置7は、ステップS67の処理が終了すると、ステップS69に進む。 On the other hand, in step S67, if the difference between the generated power P_in2(t) and the system output power P_out2(t-Δt) is greater than 0, the control device 7 changes the system output power P_out2(t) at the current time t to the previous is set by adding the variation width ΔP_c to the system output power P_out2(t−Δt) at time (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to increase the system output power P_out2(t). After completing the processing of step S67, the control device 7 proceeds to step S69.

ステップS68において、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_L2よりも小さいならば、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in2(t)に無関係に、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out2(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out2(t)を減少させることで蓄電池3を充電させる制御をする。 In step S68, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is smaller than the threshold value C_bat_L2, the control device 7 generates power P_in2(t) at the current time t. , the system output power P_out2(t) at the current time t is set by subtracting the variation width ΔP_c from the system output power P_out2(t−Δt) at the previous time (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to charge the storage battery 3 by decreasing the system output power P_out2(t).

一方、ステップS68において、時刻(t-Δt)における蓄電池3の貯蔵量C_bat(t-Δt)が閾値C_bat_H1より大きいならば、制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in2(t)に無関係に、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out2(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加算して設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out2(t)を増加させることで蓄電池3を放電させる制御をする。制御装置7は、ステップS68の処理が終了すると、ステップS69に進む。 On the other hand, in step S68, if the storage amount C_bat(t-Δt) of the storage battery 3 at the time (t-Δt) is greater than the threshold value C_bat_H1, the control device 7 is irrelevant to the generated power P_in2(t) at the current time t. Then, the system output power P_out2(t) at the current time t is set by adding the fluctuation range ΔP_c to the system output power P_out2(t−Δt) at the previous time (t−Δt). That is, the control device 7 controls to discharge the storage battery 3 by increasing the system output power P_out2(t). After completing the process of step S68, the control device 7 proceeds to step S69.

ステップS69において、制御装置7は、蓄電池3の充放電電力P_bat(t)を、発電電力P_in2(t)から系統出力電力P_out2(t)を差し引いて制御する。充放電電力P_bat(t)が正のときは充電であり、負のときは放電を表している。
ステップS70において、制御装置7は、時刻tを時間間隔Δtだけ更新し、ステップS60に回帰させることで連続制御を実行する。
In step S69, the control device 7 controls the charge/discharge power P_bat(t) of the storage battery 3 by subtracting the system output power P_out2(t) from the generated power P_in2(t). When the charge/discharge power P_bat(t) is positive, it indicates charging, and when it is negative, it indicates discharging.
In step S70, the control device 7 updates the time t by the time interval Δt, and returns to step S60 to execute continuous control.

図9は、系統出力電力P_out2(t)の正負の変動を許容する場合について図示した。太陽光発電装置2が発電できるのは昼間だけであり、発電電力P_in2(t)は一般的に正午が高く、朝夕が低くなる。
また、電力会社から昼間の時間帯において、系統出力電力P_out2(t)の正または負の変動を禁止する旨の要求が課せられることがある。その場合、ステップS67またはステップS68の処理を変更するとよい。
FIG. 9 illustrates a case where positive and negative fluctuations of the system output power P_out2(t) are allowed. The photovoltaic power generation device 2 can generate power only during the daytime, and the generated power P_in2(t) is generally high at noon and low in the morning and evening.
In addition, the electric power company may impose a request to prohibit positive or negative fluctuations of the system output power P_out2(t) during the daytime hours. In that case, the processing in step S67 or step S68 should be changed.

発明者らは、太陽光発電システムSaの365日間の試験実績データを用いて、第2の実施形態の制御方法を検証した。図10は、太陽光発電システムSaの制御結果の一例を示すグラフである。 The inventors verified the control method of the second embodiment using 365-day test performance data of the photovoltaic power generation system Sa. FIG. 10 is a graph showing an example of control results of the photovoltaic power generation system Sa.

太陽光発電装置2の定格出力は、第1の実施形態で説明した風力発電装置1の定格出力の1/2であり、系統出力電力P_out2(t)に対する増減制限と時間帯制限は無い。許容変動幅ΔP_cは定数である。 The rated output of the photovoltaic power generation device 2 is 1/2 of the rated output of the wind power generation device 1 described in the first embodiment, and there is no increase/decrease limit or time period limit for the system output power P_out2(t). The allowable fluctuation width ΔP_c is a constant.

上段は発電電力P_in2(t)と系統出力電力P_out2(t)のグラフである。薄いハッチングの実線で示した発電電力P_in2(t)は、数秒間から数十秒間の短期変動、数分間から数十分間の中期変動の幅を持っている。この日は、発電電力P_in2(t)の短期変動と中期変動の変動幅が小さい日である。濃い黒色の破線で示した系統出力電力P_out2(t)は、発電電力P_in2(t)に沿うように変化している。 The upper graph is a graph of generated power P_in2(t) and system output power P_out2(t). The generated power P_in2(t) indicated by the lightly hatched solid line has short-term fluctuations of several seconds to tens of seconds and medium-term fluctuations of several minutes to tens of minutes. This day is a day in which the short-term fluctuation and medium-term fluctuation of the generated power P_in2(t) are small. The system output power P_out2(t) indicated by the thick black dashed line changes along with the generated power P_in2(t).

下段は蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)のグラフである。実線は蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)であり、グラフ中に蓄電池3の貯蔵量のレベル条件である閾値H1(C_bat_H1)と閾値L2(C_bat_L2)の2種類を記述した。蓄電池3の貯蔵量は、蓄電池3の貯蔵量の閾値C_bat_H1と閾値C_bat_L2の間で一定であり、得られた発電電力P_in(t)を緩和しながらも、ほぼ全量を系統出力電力P_out2(t)として出力している。 The lower part is a graph of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 . The solid line is the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3, and two types of threshold H1 (C_bat_H1) and threshold L2 (C_bat_L2), which are level conditions for the storage amount of the storage battery 3, are described in the graph. The storage amount of the storage battery 3 is constant between the threshold C_bat_H1 and the threshold C_bat_L2 of the storage amount of the storage battery 3, and while the obtained generated power P_in(t) is moderated, almost the entire amount is reduced to the system output power P_out2(t) is output as

図11は、太陽光発電システムSaの制御結果の他の例を示すグラフである。
上段の薄いハッチングの実線で示す発電電力P_in2(t)から分かるように、数秒間から数十秒間の短期変動と、数分間から数十分間の中期変動の幅が大きい日である。濃い黒色の破線で示す系統出力電力P_out2(t)は単調増加、減少する挙動が現れた。
FIG. 11 is a graph showing another example of control results of the photovoltaic power generation system Sa.
As can be seen from the generated power P_in2(t) indicated by the lightly hatched solid line in the upper row, this is a day with a wide range of short-term fluctuations of several seconds to tens of seconds and medium-term fluctuations of several minutes to tens of minutes. The system output power P_out2(t) indicated by the thick black dashed line showed a monotonically increasing and decreasing behavior.

下段の蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)のグラフより、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_H1以上になる時間と、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_L2以下になる時間がある。蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_H1以上になる過程で系統出力電力P_out2(t)が単調増加し、蓄電池3の貯蔵量の閾値C_bat_L2以下になる過程で系統出力電力P_out2(t)が単調減少する。 From the lower graph of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3, the time when the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 is equal to or greater than the threshold C_bat_H1 and the time when the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 is equal to or less than the threshold C_bat_L2 be. The system output power P_out2(t) monotonically increases in the process in which the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 becomes equal to or greater than the threshold C_bat_H1, and the system output power P_out2(t) increases in the process in which the storage amount of the storage battery 3 becomes equal to or less than the threshold C_bat_L2. Decrease monotonically.

このように短期変動や中期変動の幅が大きい場合であっても、制御装置7は、蓄電池3の容量の範囲内で制御することできた。また制御装置7は、365日間の全発電電力データに対して制御できた。ここで、蓄電池3の容量を小さくすると、365日間の中で、蓄電池3の貯蔵量が最大容量を超える場合や、貯蔵量が0となる時間帯が生じた。これらの時間帯は、制御できない時間帯である。 Even when the range of short-term fluctuation and medium-term fluctuation was large in this way, the control device 7 was able to perform control within the range of the capacity of the storage battery 3 . Also, the control device 7 was able to control all power generation data for 365 days. Here, when the capacity of the storage battery 3 is made small, there are times when the storage amount of the storage battery 3 exceeds the maximum capacity or when the storage amount becomes 0 during 365 days. These time periods are uncontrollable time periods.

《第3の実施形態》
図12は、第3の実施形態の風力発電装置1と太陽光発電装置2が混在する発電システムSbを示す図である。
発明者らは、第1の実施形態の風力発電装置1と第2の実施形態の太陽光発電装置2を足し合わせ、第1の実施形態と同じ蓄電池3、水電解槽装置4、水素タンク5およびエンジン発電機6で発電システムSbを構成した。
<<Third Embodiment>>
FIG. 12 is a diagram showing a power generation system Sb in which the wind turbine generator 1 and the solar power generator 2 of the third embodiment are mixed.
The inventors added the wind power generator 1 of the first embodiment and the solar power generator 2 of the second embodiment, and used the same storage battery 3, water electrolyzer device 4, and hydrogen tank 5 as in the first embodiment. and the engine generator 6 constitute a power generation system Sb.

図13は、風力発電装置1と太陽光発電装置2が混在した発電システムSbを制御するためのフローチャートである。図13は、図9の蓄電池3に関する項目を削除したものであり、太陽光発電装置2の変動緩和に蓄電池3の貯蔵量は無関係とした。
制御装置7は、今回の時刻tにおける発電電力P_in2(t)を計測し(ステップS64)、系統出力電力P_out2(t)の変動幅ΔP_cを取得し(ステップS65)、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)を計測する(ステップS66)。
FIG. 13 is a flowchart for controlling the power generation system Sb in which the wind power generator 1 and the solar power generator 2 are mixed. FIG. 13 is obtained by deleting the items related to the storage battery 3 in FIG. 9 , and the storage amount of the storage battery 3 is irrelevant to the fluctuation mitigation of the photovoltaic power generation device 2 .
The control device 7 measures the generated power P_in2(t) at the current time t (step S64), acquires the fluctuation width ΔP_c of the system output power P_out2(t) (step S65), and calculates the previous time (t-Δt ) is measured (step S66).

ステップS67において、発電電力P_in2(t)と系統出力電力P_out2(t-Δt)の差が0以下ならば、制御装置7は、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out2(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)から変動幅ΔP_cを差し引いて設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out2(t)を減少させる制御をする。ここで変動幅ΔP_cは、電力会社から要求される系統出力電力P_out2(t)に対する許容変動幅以下の定数である。 In step S67, if the difference between the generated power P_in2(t) and the system output power P_out2(t-Δt) is 0 or less, the control device 7 changes the system output power P_out2(t) at the current time t to the previous time It is set by subtracting the fluctuation width ΔP_c from the system output power P_out2(t−Δt) at (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to decrease the system output power P_out2(t). Here, the fluctuation width ΔP_c is a constant equal to or less than the allowable fluctuation width for the system output power P_out2(t) requested by the electric power company.

一方、ステップS67において、発電電力P_in2(t)と系統出力電力P_out2(t-Δt)の差が0より大きければ、制御装置7は、今回の時刻tにおける系統出力電力P_out2(t)を、前回の時刻(t-Δt)における系統出力電力P_out2(t-Δt)に変動幅ΔP_cを加算して設定する。すなわち制御装置7は、系統出力電力P_out2(t)を増加させる制御をする。制御装置7は、ステップS67の処理が終了すると、ステップS69に進む。 On the other hand, in step S67, if the difference between the generated power P_in2(t) and the system output power P_out2(t-Δt) is greater than 0, the control device 7 changes the system output power P_out2(t) at the current time t to the previous is set by adding the variation width ΔP_c to the system output power P_out2(t−Δt) at time (t−Δt). That is, the control device 7 performs control to increase the system output power P_out2(t). After completing the processing of step S67, the control device 7 proceeds to step S69.

ステップS69において、制御装置7は、蓄電池3の充放電電力P_bat(t)を、発電電力P_in2(t)から系統出力電力P_out2(t)を差し引いて制御する。充放電電力P_bat(t)が正のときは充電であり、負のときは放電を表している。
ステップS70において、制御装置7は、時刻tを時間間隔Δtだけ更新し、ステップS64に回帰させることで連続制御を実行する。
In step S69, the control device 7 controls the charge/discharge power P_bat(t) of the storage battery 3 by subtracting the system output power P_out2(t) from the generated power P_in2(t). When the charge/discharge power P_bat(t) is positive, it indicates charging, and when it is negative, it indicates discharging.
In step S70, the control device 7 updates the time t by the time interval Δt, and returns to step S64 to execute continuous control.

ここで、図13は、系統出力電力P_out2(t)の変動を許容する場合について図示した。電力会社から昼間の時間帯などに系統出力電力P_out2(t)の変動を禁止する要求が課せられた場合、ステップS67の処理を、図5のステップS43~S47のように変更すればよい。 Here, FIG. 13 illustrates a case where fluctuations in the system output power P_out2(t) are allowed. If the electric power company requests that the system output power P_out2(t) be prohibited from fluctuating during the daytime hours, the process of step S67 may be changed to steps S43 to S47 in FIG.

風力発電装置1による発電電力P_in(t)を緩和する制御方法は、第1の実施形態と同じとした。ここで、図12のシステム図より、風力発電装置1による発電電力P_in(t)と太陽光発電装置2による発電電力P_in2(t)は、合流された後、発電システムSbで変動が緩和されたのちに電力系統に出力される。 The control method for reducing the power generated P_in(t) by the wind turbine generator 1 is the same as in the first embodiment. Here, from the system diagram of FIG. 12, after the power generated P_in(t) by the wind turbine generator 1 and the power generated by the solar power generator 2 P_in2(t) are combined, fluctuations are mitigated in the power generation system Sb. It will be output to the power system later.

ところが、第1の実施形態の風力発電システムSの系統出力電力P_out(t)には増減制限や時間帯制限を設け、第2の実施形態の太陽光発電システムSaの系統出力電力P_out2(t)には増減制限や時間帯制限は設けなかった。このように異なる制限にした理由は、再生可能エネルギ発電装置の種類によっては、電力会社から要求される制限が異なることが考えられるためである。 However, the system output power P_out(t) of the wind power generation system S of the first embodiment is subject to an increase/decrease limit and a time zone limit, and the system output power P_out2(t) of the photovoltaic power generation system Sa of the second embodiment is There was no increase or decrease limit or time period limit. The reason why these different limits are set is that the limits required by electric power companies may differ depending on the type of renewable energy power generator.

本発明では、種類の異なる再生可能エネルギ発電装置を組み合わせる場合は、それぞれの再生可能エネルギ発電装置に課せられる制限を遵守するようにした。すなわち、一つの系統出力電力として出力するが、風力発電装置1と太陽光発電装置2それそれで系統出力電力を制御することにした。 In the present invention, when combining different types of renewable energy power generation equipment, the restrictions imposed on each renewable energy power generation equipment are complied with. In other words, the system output power is output as one system output power, and the system output power is controlled by the wind turbine generator 1 and the solar power generator 2 respectively.

発明者らは、風力発電装置1と太陽光発電装置2の365日間の試験実績データを用いて制御方法を検証した。
図14は、第3の実施形態における風力発電装置1と太陽光発電装置2が混在したシステムの制御結果を示すグラフである。この制御結果を計測した日は、風力発電装置1、太陽光発電装置2ともに短期変動、中期変動および長期変動の変動幅が大きい日である。
The inventors verified the control method using 365-day test performance data of the wind power generator 1 and the solar power generator 2 .
FIG. 14 is a graph showing control results of a system in which the wind power generator 1 and the solar power generator 2 are mixed in the third embodiment. The day when this control result was measured is a day when the short-term, medium-term, and long-term fluctuation ranges are large for both the wind power generator 1 and the solar power generator 2 .

上から1段目が太陽光発電装置2による発電電力P_in2(t)と系統出力電力P_out2(t)であり、上から2段目が風力発電装置1による発電電力P_in(t)と系統出力電力P_out(t)である。1-2段目のグラフの薄いハッチングの実線は、発電電力P_in(t),P_in2(t)である。 The first row from the top shows the power generated P_in2(t) by the solar power generator 2 and the system output power P_out2(t), and the second row from the top shows the power generated P_in(t) by the wind power generator 1 and the system output power. P_out(t). The lightly hatched solid lines in the first and second graphs are the generated power P_in(t) and P_in2(t).

1-2段目のグラフの黒色の破線は、それぞれ系統出力電力P_out(t),P_out2(t)である。太陽光発電装置2の系統出力電力P_out2(t)は、図10では単調増加や単調減少する時間帯があったが、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)と無関係に制御したため、発電電力P_in2(t)に沿っている。
ここで、太陽光発電装置2の系統出力電力P_out2(t)の制御を蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)と無関係とした理由を説明する。
The black dashed lines in the first and second graphs are the system output powers P_out(t) and P_out2(t), respectively. 10, the system output power P_out2(t) of the solar power generation device 2 monotonously increases or decreases monotonically, but since it is controlled independently of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3, the generated power P_in2( t).
Here, the reason why the control of the system output power P_out2(t) of the photovoltaic power generation device 2 is made irrelevant to the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 will be explained.

太陽光発電装置2の変動緩和制御に蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)を加味すると、太陽光発電装置2の発電電力P_in2(t)が小さく、風力発電装置1による発電電力P_in(t)が大きい場合に、太陽光発電装置2における系統出力電力P_out2(t)が発電電力P_in2(t)よりも増大する挙動が起こった。言い換えれば、風力発電装置1による発電電力P_in(t)が太陽光発電装置2による発電電力P_in2(t)として出力された。
本発明では太陽光発電装置2の系統出力電力P_out2(t)と風力発電装置1の系統出力電力P_out(t)を別々に制御することにしたため、このような制御は対象にしないとして取り扱った。その結果、太陽光発電装置2の制御は簡単にできることが分かった。
When the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 is added to the fluctuation mitigation control of the photovoltaic power generation device 2, the generated power P_in2(t) of the photovoltaic power generation device 2 is small, and the power generation P_in(t) of the wind power generation device 1 is When it was large, a behavior occurred in which the system output power P_out2(t) in the photovoltaic power generation device 2 increased more than the generated power P_in2(t). In other words, the power P_in(t) generated by the wind turbine generator 1 was output as the power P_in2(t) generated by the solar power generator 2 .
In the present invention, the system output power P_out2(t) of the photovoltaic power generation device 2 and the system output power P_out(t) of the wind power generation device 1 are controlled separately. As a result, it turned out that control of the solar power generation device 2 can be performed easily.

上から3段目のグラフは、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)を示すグラフである。グラフ中に蓄電池3の最大容量MAXが表記され、貯蔵量C_bat(t)のレベル条件として閾値H2(C_bat_H2)、閾値H1(C_bat_H1)、閾値L2(C_bat_L2)、閾値L1(C_bat_L1)が表記されている。
上から4段目のグラフは、水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)のグラフである。時刻t30,t32,t38において、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)は閾値C_bat_H2を超えるので、水電解槽装置4が起動し、稼動電力P_ele(t)は立ち上がる。時刻t31,t33,t39において、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)は閾値C_bat_L2以下となるので、水電解槽装置4が停止し、稼動電力P_ele(t)は0になる。
The third graph from the top is a graph showing the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 . The maximum capacity MAX of the storage battery 3 is shown in the graph, and the threshold H2 (C_bat_H2), threshold H1 (C_bat_H1), threshold L2 (C_bat_L2), and threshold L1 (C_bat_L1) are shown as level conditions for the storage amount C_bat(t). there is
The fourth graph from the top is a graph of the operating power P_ele(t) of the water electrolyzer device 4 . At times t30, t32, and t38, the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 exceeds the threshold C_bat_H2, so the water electrolyzer device 4 is activated and the operating power P_ele(t) rises. At times t31, t33, and t39, the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 becomes equal to or less than the threshold value C_bat_L2, so the water electrolyzer device 4 stops and the operating power P_ele(t) becomes zero.

上から5段目のグラフは、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のグラフである。グラフ中に水素タンク5の最大容量MAXが表記され、貯蔵量C_H2(t)のレベル条件として閾値H1(C_H2_H1)が表記されている。
上から6段目のグラフは、エンジン発電機6による発電電力P_eng(t)のグラフである。時刻t34,t36において、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)は閾値C_bat_L1以下となるので、エンジン発電機6が起動し、発電電力P_eng(t)は立ち上がる。時刻t35,t37において、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)は閾値C_bat_L2を超えるので、エンジン発電機6が停止し、発電電力P_eng(t)は0になる。
The fifth graph from the top is a graph of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 . The maximum capacity MAX of the hydrogen tank 5 is indicated in the graph, and the threshold value H1 (C_H2_H1) is indicated as the level condition of the storage amount C_H2(t).
The sixth graph from the top is a graph of power P_eng(t) generated by the engine generator 6 . At times t34 and t36, the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 becomes equal to or less than the threshold value C_bat_L1, so the engine generator 6 is activated and the generated power P_eng(t) rises. At times t35 and t37, the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 exceeds the threshold C_bat_L2, so the engine generator 6 stops and the generated power P_eng(t) becomes zero.

蓄電池3の貯蔵量の閾値C_bat_H2と水電解槽装置4の起動とが対応している。蓄電池3の貯蔵量の閾値C_bat_L2と水電解槽装置4の停止とが対応している。この蓄電池3の貯蔵量の二つの閾値により、水電解槽装置4の連続稼動時間が確保できている。 The threshold value C_bat_H2 of the storage amount of the storage battery 3 and the activation of the water electrolyzer device 4 correspond to each other. The threshold value C_bat_L2 of the storage amount of the storage battery 3 and the stoppage of the water electrolyzer device 4 correspond to each other. The continuous operation time of the water electrolytic cell device 4 can be ensured by the two threshold values of the storage amount of the storage battery 3 .

蓄電池3の貯蔵量の閾値C_bat_L1とエンジン発電機6の起動が対応しており、蓄電池3の貯蔵量の閾値C_bat_L2とエンジン発電機6の停止が対応している。この蓄電池3の貯蔵量の二つの閾値により、エンジン発電機6の連続稼動時間が確保できている。 The threshold C_bat_L1 of the storage amount of the storage battery 3 and the activation of the engine generator 6 correspond, and the threshold C_bat_L2 of the storage amount of the storage battery 3 and the stop of the engine generator 6 correspond. The continuous operation time of the engine generator 6 can be ensured by the two threshold values of the storage amount of the storage battery 3 .

設定02は系統出力電力P_out(t)を増減できない時間帯であり、発電電力P_in(t)が系統出力電力P_out(t)より低くなる時間帯がある。このとき蓄電池3から放電し、系統出力電力P_out(t)を補填するとともに、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)が閾値C_bat_L1より小さくなったときにエンジン発電機6が起動し、その発電電力P_eng(t)を系統出力電力P_out(t)に補填している。 Setting 02 is a time zone in which the system output power P_out(t) cannot be increased or decreased, and there is a time zone in which the generated power P_in(t) is lower than the system output power P_out(t). At this time, the storage battery 3 is discharged to compensate for the system output power P_out(t). (t) is supplemented to the system output power P_out(t).

上から5段目のグラフは、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のグラフである。グラフ中に水素タンク5の最大容量MAXが表記され、貯蔵量の閾値H1(C_H2_H1)が表記されている。エンジン発電機6の稼動により水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)が減少するが、このときに十分な水素の貯蔵量C_H2(t)が確保できている。 The fifth graph from the top is a graph of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 . The maximum capacity MAX of the hydrogen tank 5 is indicated in the graph, and the storage amount threshold value H1 (C_H2_H1) is indicated. Although the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5 decreases due to the operation of the engine generator 6, a sufficient hydrogen storage amount C_H2(t) is secured at this time.

蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)のグラフと水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)のグラフの両方において、各貯蔵量が最大容量MAXを超えることなく、0になることのない適切な制御ができていることが検証された。 In both the graph of the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3 and the graph of the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5, appropriate control is performed so that each storage amount does not exceed the maximum capacity MAX and does not become 0. It has been verified that it works.

第1の実施形態と同様に、風力発電装置1による発電電力P_in(t)と、系統出力電力P_out(t)と、蓄電池3の貯蔵量C_bat(t)と、水電解槽装置4の稼動電力P_ele(t)と、水素タンク5の貯蔵量C_H2(t)と、エンジン発電機6による発電電力P_eng(t)の各計測値を制御装置7のモニタ71に表記する。更にモニタ71には、蓄電池3の貯蔵量の閾値と、水素タンク5の貯蔵量の閾値を、併記させることが望ましい。これにより、本発明の風力発電装置1における発電システムSbの制御状態把握と、次に起こる制御状態予測が容易になる。 As in the first embodiment, the power generated by the wind power generator 1 P_in(t), the system output power P_out(t), the storage amount C_bat(t) of the storage battery 3, and the operating power of the water electrolyzer device 4 The measured values of P_ele(t), the storage amount C_H2(t) of the hydrogen tank 5, and the power generated by the engine generator 6 P_eng(t) are displayed on the monitor 71 of the control device 7. FIG. Furthermore, it is desirable that the monitor 71 displays both the threshold value of the storage amount of the storage battery 3 and the threshold value of the storage amount of the hydrogen tank 5 . This facilitates understanding of the control state of the power generation system Sb in the wind turbine generator 1 of the present invention and prediction of the next control state.

図1に示した第1実施形態のシステムと、図12に示した第3の実施形態のシステムにおいて、蓄電池3、水電解槽装置4、エンジン発電機6および水素タンク5の各容量は同じである。風力発電装置1に、その定格出力の1/2の太陽光発電装置2を加えても同じ発電システムSbでよく、かつ、風力発電装置1の変動緩和制御をそのまま適用できる。更に太陽光発電装置2に対する変動緩和制御は、単独における変動緩和より簡単になった。 In the system of the first embodiment shown in FIG. 1 and the system of the third embodiment shown in FIG. 12, the capacities of the storage battery 3, the water electrolyzer device 4, the engine generator 6 and the hydrogen tank 5 are the same. be. Even if a photovoltaic power generation device 2 with half the rated output is added to the wind power generation device 1, the same power generation system Sb may be used, and the fluctuation mitigation control of the wind power generation device 1 can be applied as it is. Furthermore, fluctuation mitigation control for the photovoltaic power generation device 2 is simpler than fluctuation mitigation by itself.

すなわち、蓄電池3、水電解槽装置4、エンジン発電機6および水素タンク5で構成する発電システムSbは、風力発電装置1、または風力発電装置1を含む複数の再生可能エネルギ発電装置の発電電力を緩和するのに有効である。
また、風力発電装置1と太陽光発電装置2が混在する発電電力を蓄電池3のみで変動緩和するとき、その蓄電池容量は本発明の蓄電池容量の約10倍となった。したがって、蓄電池3に水電解槽装置4、エンジン発電機6および水素タンク5と組み合わせることにより蓄電池容量を1/10にでき、変動緩和システムの導入費用を大幅に削減することができた。
That is, the power generation system Sb composed of the storage battery 3, the water electrolyzer device 4, the engine generator 6, and the hydrogen tank 5 generates electric power from the wind power generator 1 or a plurality of renewable energy power generators including the wind power generator 1. effective in relieving
Further, when the power generated by the wind power generator 1 and the solar power generator 2 was mixed and the fluctuation was alleviated only by the storage battery 3, the storage battery capacity was about 10 times the storage battery capacity of the present invention. Therefore, by combining the storage battery 3 with the water electrolyzer device 4, the engine generator 6, and the hydrogen tank 5, the storage battery capacity can be reduced to 1/10, and the introduction cost of the fluctuation mitigation system can be greatly reduced.

(変形例)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路などのハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈して実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)などの記録装置、または、フラッシュメモリカード、DVD(Digital Versatile Disk)などの記録媒体に置くことができる。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Some or all of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware such as integrated circuits. Each of the above configurations, functions, etc. may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function. Information such as programs, tables, and files that implement each function can be stored in recording devices such as memory, hard disks, SSDs (Solid State Drives), or recording media such as flash memory cards and DVDs (Digital Versatile Disks). can.
In each embodiment, control lines and information lines indicate those considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily indicated on the product. In fact, it may be considered that almost all configurations are interconnected.

本発明の変形例として、例えば、次の(a)~(c)のようなものがある。 Modifications of the present invention include, for example, the following (a) to (c).

(a) 風力発電装置は、太陽熱発電装置、水力発電装置、地熱発電装置、波力発電装置、温度差発電装置およびバイオマス発電装置などの発電電力に変動がある再生可能エネルギ発電装置であってもよい。
(b) エンジン発電機6は、水素専焼のエンジン発電機、水素専焼のガスタービン発電機、LNGに水素を混合させる水素混焼のガスタービン発電機であってもよく、更に水素を用いて発電する燃料電池であってもよい。
(c) 風力発電装置1の台数は3台に限られず、1台または複数台であってもよい。
(a) Wind power generators are renewable energy power generators with fluctuations in generated power, such as solar thermal power generators, hydraulic power generators, geothermal power generators, wave power generators, temperature difference power generators, and biomass power generators. good.
(b) The engine generator 6 may be an engine generator that fires only hydrogen, a gas turbine generator that fires only hydrogen, or a gas turbine generator that mixes hydrogen with LNG, and further uses hydrogen to generate electricity. It may be a fuel cell.
(c) The number of wind turbine generators 1 is not limited to three, and may be one or more.

S 風力発電システム (再生可能エネルギ発電システムの一例)
Sa 太陽光発電システム (再生可能エネルギ発電システムの一例)
Sb 発電システム (再生可能エネルギ発電システムの一例)
1 風力発電装置 (再生可能エネルギ発電装置の一例)
11 変圧器
12,13,22 電力計
2 太陽光発電装置 (再生可能エネルギ発電装置の一例)
21 太陽光発電用PCS
3 蓄電池
31 蓄電池用PCS
32 蓄電池貯蔵量計
4 水電解槽装置
41 変圧器
42 AC/DC変換器
43 電力計
5 水素タンク (水素貯蔵体)
51 水素貯蔵量計
6 エンジン発電機 (発電機)
61 排気
62 電力計
7 制御装置
71 モニタ
S Wind power generation system (an example of a renewable energy power generation system)
Sa Photovoltaic power generation system (an example of a renewable energy power generation system)
Sb power generation system (an example of a renewable energy power generation system)
1 Wind power generator (an example of a renewable energy power generator)
11 transformers 12, 13, 22 power meter 2 photovoltaic power generation device (an example of a renewable energy power generation device)
21 PCS for photovoltaic power generation
3 storage battery 31 PCS for storage battery
32 Storage battery storage meter 4 Water electrolyzer device 41 Transformer 42 AC/DC converter 43 Power meter 5 Hydrogen tank (hydrogen storage)
51 Hydrogen storage meter 6 Engine generator (generator)
61 Exhaust 62 Power meter 7 Control device 71 Monitor

Claims (8)

一または複数の再生可能エネルギ発電装置と、蓄電池と、水電解槽装置と、前記水電解槽装置で発生した水素を貯蔵する水素貯蔵体と、貯蔵した前記水素を用いて発電する発電機を含んで構成され、前記蓄電池の貯蔵量を判断するための第1閾値と、前記第1閾値よりも低い第2閾値とが設けられており、前記水素の貯蔵体の貯蔵量を判断するため少なくとも1つの閾値が設けられている再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法において、
前記蓄電池の貯蔵量と前記水素貯蔵体の貯蔵量を計測するステップと、
計測した前記蓄電池の貯蔵量と前記水素の貯蔵量に応じて、前記蓄電池の充放電電力、前記水電解槽装置の稼動電力と、前記水素を使用して発電する前記発電機からの電力を、再生可能エネルギ発電電力の変動を緩和するようにそれぞれ制御するステップと、
前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値と前記第2閾値との間にあるときは、電力系統へ出力する電力を前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減に合わせて、許容されうる任意の変動幅で増減させるステップと、
前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値よりも高いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で増加させるステップと、
前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値よりも低いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で減少させるステップと、
を実行することを特徴とする再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
One or a plurality of renewable energy power generators, a storage battery, a water electrolyzer device, a hydrogen storage body that stores hydrogen generated by the water electrolyzer device, and a generator that generates power using the stored hydrogen A first threshold for determining the storage amount of the storage battery and a second threshold lower than the first threshold are provided, and at least one threshold for determining the storage amount of the hydrogen storage body In a power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system in which two thresholds are provided ,
measuring the storage amount of the storage battery and the storage amount of the hydrogen storage body;
According to the measured storage amount of the storage battery and the hydrogen storage amount, the charging and discharging power of the storage battery, the operating power of the water electrolyzer device, and the power from the generator generated using the hydrogen, respectively controlling to mitigate fluctuations in renewable energy generated power;
When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is between the first threshold value and the second threshold value, the power output to the power system is controlled by the renewable energy power generation device. A step of increasing or decreasing within any allowable fluctuation range according to the increase or decrease in the generated power of
When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is higher than the first threshold value, output to the power system regardless of increase or decrease in power generated by the renewable energy power generation device. increasing the power to be applied by any amount of variation that can be tolerated;
When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is lower than the second threshold value, output to the power system regardless of increase or decrease in power generated by the renewable energy power generation device. reducing the power to be applied by any amount of variation that can be tolerated;
A power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system, characterized by:
前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値またはそれ以上のときに前記水電解槽装置を起動させるステップ、
を実行することを特徴とする請求項に記載の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
activating the water electrolyzer device when the storage amount of the storage battery is equal to or greater than the first threshold;
2. The power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system according to claim 1 , wherein:
前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値またはそれ以下のときに前記水電解槽装置を停止させるステップ、
を実行することを特徴とする請求項に記載の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
stopping the water electrolyzer device when the storage amount of the storage battery is equal to or less than the second threshold;
3. The power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system according to claim 2 , wherein:
前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値またはそれ以下のときに前記発電機を起動させるステップ、
を実行することを特徴とする請求項に記載の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
activating the generator when the storage amount of the storage battery is equal to or less than the second threshold;
2. The power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system according to claim 1 , wherein:
前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値またはそれ以上のときに前記発電機を停止させるステップ、
を実行することを特徴とする請求項に記載の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
stopping the generator when the storage amount of the storage battery is equal to or greater than the second threshold;
5. The power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system according to claim 4 , wherein:
前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力と、前記電力系統に出力する電力と、前記水素貯蔵体の貯蔵量と、蓄電池の貯蔵量と、前記水素貯蔵体の貯蔵量で設定した前記閾値と、前記蓄電池の貯蔵量で設定した前記第1,第2閾値とを表示装置に表示させるステップ、
を実行することを特徴とする請求項からのうちいずれか1項に記載の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
The power generated by the renewable energy power generation device, the power output to the power system, the storage amount of the hydrogen storage body, the storage amount of the storage battery, the threshold set by the storage amount of the hydrogen storage body, and the a step of displaying the first and second thresholds set by the storage amount of the storage battery on the display device;
The power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that:
前記再生可能エネルギ発電システムは、一または複数の風力発電装置を含んでいる、
ことを特徴とする請求項1からのうちいずれか1項に記載の再生可能エネルギ発電システムの電力変動緩和方法。
The renewable energy power generation system includes one or more wind turbines.
The power fluctuation mitigation method for a renewable energy power generation system according to any one of claims 1 to 6 , characterized in that:
一または複数の再生可能エネルギ発電装置と、 one or more renewable energy generators;
蓄電池と、 a storage battery;
水電解槽装置と、 a water electrolyzer device;
前記水電解槽装置で発生した水素を貯蔵する水素貯蔵体と、 a hydrogen storage body for storing hydrogen generated in the water electrolytic cell device;
貯蔵した前記水素を用いて発電する発電機と、 a generator that generates electricity using the stored hydrogen;
前記蓄電池の貯蔵量を判断するための第1閾値、および、前記第1閾値よりも低い第2閾値、前記水素の貯蔵体の貯蔵量を判断するため少なくとも1つの閾値が設定されており、前記蓄電池の貯蔵量と前記水素の貯蔵量に応じて、前記蓄電池の充放電電力、前記水電解槽装置の稼動電力と、前記水素を使用して発電する前記発電機からの電力を、再生可能エネルギ発電電力の変動を緩和するようにそれぞれ制御し、 A first threshold for determining the storage amount of the storage battery, a second threshold lower than the first threshold, and at least one threshold for determining the storage amount of the hydrogen storage body are set, According to the storage amount of the storage battery and the storage amount of the hydrogen, the charging and discharging power of the storage battery, the operating power of the water electrolyzer device, and the power from the generator generated using the hydrogen are converted into renewable energy. Control each to mitigate fluctuations in generated power,
前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値と前記第2閾値との間にあるときは、電力系統へ出力する電力を前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減に合わせて、許容されうる任意の変動幅で増減させ、 When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is between the first threshold value and the second threshold value, the power output to the power system is controlled by the renewable energy power generation device. Increase or decrease within any permissible fluctuation range according to the increase or decrease of the generated power,
前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第1閾値よりも高いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で増加させ、 When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is higher than the first threshold value, output to the power system regardless of increase or decrease in power generated by the renewable energy power generation device. increase the power to be applied by any amount of variation that can be tolerated,
前記水素貯蔵体の貯蔵量が前記閾値より高く、かつ前記蓄電池の貯蔵量が前記第2閾値よりも低いときは、前記再生可能エネルギ発電装置の発電電力の増減によらず、前記電力系統へ出力する電力を許容されうる任意の変動幅で減少させる制御装置と、 When the storage amount of the hydrogen storage body is higher than the threshold value and the storage amount of the storage battery is lower than the second threshold value, output to the power system regardless of increase or decrease in power generated by the renewable energy power generation device. a control device that reduces the power to be applied by any permissible fluctuation range;
を備えることを特徴とする再生可能エネルギ発電システム。 A renewable energy power generation system comprising:
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