CN100380774C - 功率控制装置、发电系统以及电力网系统 - Google Patents

功率控制装置、发电系统以及电力网系统 Download PDF

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CN100380774C CNB2005100652862A CN200510065286A CN100380774C CN 100380774 C CN100380774 C CN 100380774C CN B2005100652862 A CNB2005100652862 A CN B2005100652862A CN 200510065286 A CN200510065286 A CN 200510065286A CN 100380774 C CN100380774 C CN 100380774C
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • Y10T307/527
    • Y10T307/615

Abstract

本发明提供一种功率控制装置、发电系统以及电力网系统。在包括把来自发电装置的输出进行功率转换的功率转换装置、把来自发电装置的输出或者功率转换装置的输出进行蓄存的同时根据需要来释放所蓄存的电力的蓄电装置,并把该功率转换装置的输出输出给电力系统的功率控制装置中,检测发电装置在预定时间内所发电的电能,根据各期间的电能,决定功率控制装置在下一个预定期间的输出图形,并根据输出图形来控制功率控制装置的输出,由此,即使在来自发电装置的输出变动的情况下,也能够预先确定输出给电力系统的电能,通过向蓄电装置充电或者从蓄电装置放电来吸收相当于与该电能的差异的功率。

Description

功率控制装置、发电系统以及电力网系统 技术领域本发明涉及功率控制装置、发电系统以及电力网系统,更详细地 讲,涉及包括功率转换装置和蓄电装置、并把来自发电装置的输出进 行功率转换后输出到电力系统的功率控制装置的控制。背景技术近年来,例如由于伴随传统燃料的使用释放二氧化碳而使地球变 暖、因原子能设备的意外事故以及核废弃物引起的放射性污染等环境 问题非常严重,并且关注的焦点集中在陆地环境和能量方面。在这种 情况下,在全世界已经实际使用了太阳能电池等利用太阳光这种无穷 无尽而且清洁能源的装置等。太阳能电池根据入射到感光面的太阳光的强度,输出功率产生很 大变动。当把这种输出变动剧烈的发电单元连接到电力系统(以下, 也简单地称为「系统」)时,为了稳定系统的频率或者电压,需要使 用蓄电池等蓄电装置以使输出稳定。通过这种输出稳定化,改善由以下两个原因引起的系统频率或者 电压的品质恶化。原因之一是发电一侧剧烈的输出变动,另一个原因 是连接在系统上的负荷的变动。提出了很多用于这种输出稳定化的控制方法或者系统。例如,在特公平2 - 61227号公报中,记载了在把太阳能电池连接到系统上时, 为了使太阳能电池的急剧输出变动在系统中不产生影响,把太阳能电 池的输出暂时在蓄电池等中蓄存,检测太阳能电池的输出或者日照, 控制电力网连接变换器的输出使其成为平滑的值。另外,在特开昭63 - 186538号公报中,记载了如下方法:在电 力系统中设置由蓄电池和双向变压器构成的系统稳定化装置,在产生 即,在连接太阳能发电系统时发生的系统输出变动在负荷中产生 影响的情况下,在电力不足时从系统稳定化装置进行供给,而在电力 富裕时在系统稳定化装置中进行所蓄存的负荷调整。另一方面,在电力系统一侧,通常连接多台发电机(以下,把它 们称为系统发电单元),这些发电机根据预先确定的供需计划,决定 发电机的运转(起动以及停止)。通过考虑到过去的负荷变动而制定 这些供需计划,根据该计划来控制起动或者停止。如上所述,在根据单纯基于过去的负荷时间情况的供需计划来控 制系统的发电单元的系统中,在连接太阳能电池等不稳定的发电单元 后进行系统连接时,由于不能够过于指望由太阳能电池等不稳定的发 电单元产生的电力,因此与通常动作时相比较,需要相当低地估计其 电力。从而,在连接了太阳能电池等输出不稳定的发电单元时,在发 电机的运用上,浪费非常多。为了消除浪费,考虑使用上述专利文献2记述的蓄电装置使太阳能电池等输出不稳定的发电单元的输出稳定化。然而,记载在特开昭63 - 186538号公^L中的方法基本上以设置 在系统中的发电机根据恒定的供需计划发电为前提。因此,例如,如 果考虑在台风或者局部天气急剧变化的大规模范围内对太阳能电池等 的输出产生很大影响的情况,则为了安全需要充分加大蓄电装置的容 量,其结果,具备太阳能电池等不稳定的发电单元的发电系统成为很 高的成本。发明内容本发明的目的在于减少功率控制装置的蓄电装置的容量,所述功 率控制装置包括功率转换装置和蓄电装置,把来自发电装置的输出进 行功率转换后输出到电力系统中。实现上述目的的本发明的一种方式的功率控制装置是把来自发 电装置的输出进行功率转换后输出到电力系统的功率控制装置,具备:

功率转换装置,把上述发电装置的输出进行功率转换; 蓄电装置,在把来自上述发电装置的输出或者来自上述功率转换 装置的输出进行蓄存的同时,根据需要释放所蓄存的电力;检测单元,检测由上述发电装置在预定期间内发电的电能;以及 控制单元,根据各预定期间的上述电能,决定上述功率控制装置 在下一个预定期间的输出图形(pattern),并根据该输出图形来控制 上述功率控制装置的输出。即,在本发明中,在包括把来自发电装置的输出进行功率转换的 功率转换装置、把来自发电装置的输出或者来自功率转换装置的输出 进行蓄存的同时根据需要把所蓄存的电力进行释放的放电装置,并把 该功率转换装置的输出向电力系统输出的功率控制装置中,检测由发 电装置在预定期间内发电的电能,根据各预定期间的电能,决定下一 个预定期间中的功率控制装置的输出图形,根据输出图形,控制功率 控制装置的输出。如果这样做,则由于根据在各预定期间内的发电电能,来控制功 率控制装置下一个预定期间的输出,因此例如即使在来自发电装置的 输出发生变动的情况下,也能够预先决定向电力系统输出的电能,通 过向蓄电装置充电或者从蓄电装置放电来吸收与其电能差异相当的电 力。从而,能够减少功率控制装置内的蓄电装置的容量的同时,在电 力系统一侧能够具有余量建立供需计划。另外,最好是控制单元决定输出图形使得在下一个预定期间内从 功率控制装置输出的电能与在预定期间内从功率控制装置输出的电能 实际上相等。在这种情况下,作为输出图形,可以把在下一个预定期间内从功 率控制装置输出的功率取为恒定,也可以具有使在下一个预定期间的 一部分从功率控制装置输出的功率值变化的移动部。在具有移动部的 情况下,最好把功率控制装置在移动部中的输出的变化速度限制为小 于或等于预定值。 ^,"5T以膝昔由.婪蓄的输入榆由冻拔至il:P力康接雄裙著的烚入一,,l.,II I , - 一 - , 一 ,tf , y — , , . "f , ,《 - — I W < --"^l' ,"^"^ ' , , V I I 、 ,' 、 ' (T — aaKi^K *使得控制单元可以控制来自功率转换装置的输出功率。也可以还具备检测蓄电装置的蓄电状态的蓄电状态检测单元,使得控制单元依据检测A的蓄电状态而修正输出图形。另外,上述目的还通过使用了依据本发明的功率控制装置的发电 系统或者电力网系统而实现。本发明的其它特征和优点将从以下结合附图进行的描述中明了,其中,相同的参考符号在所有的附图中表示相同或者相似的部分。附图说明被引入说明书的附图构成说明书的 一部分,本发明t举例说明的 具体实施例与说明书 一起用于解释本发明的原理。图1是表示依据本发明的发电系统的基本结构例的方框图。图2是表示图1的发电系统的功率控制装置的基本结构例的方框图。图3是表示图1的发电系统的功率控制装置的基本结构例的方框图。图4是表示本发明的发电系统的第1实施方式的结构的方框图,图5A到5C用于说明第1实施方式的预定输出图形,图6A到6C用于说明第2实施方式的预定输出图形,图7是表示本发明的发电系统的第3实施方式的结构的方框图,图8是表示本发明的发电系统的第4实施方式的结构的方框图,图9是表示依据本发明的电力系统的基本结构例的方框图,图IO是表示第1实施方式中的控制单元所进行的处理的流程图。具体实施方式下面将参照附图详细地描述本发明的最佳实施方式。应注意以下 实施方式的每一个元件都不是想要限定本发明的范围,而仅是作为一 个例子来描述。

基本的结构图l是表示本发明的发电系统的基本结构例的框图。发电系统1具备发电装置2和以从发电装置2输出的电力为输入 向电力系统4进行输出的功率控制装置3。功率控制装置3具有功率 转换装置5、蓄电装置6、控制单元7以及检测单元8,来自控制单元 7的输出被输出给通知单元9,通知单元9的输出向电力系统4输入。进而,图9是表示本发明的电力网系统100的基本结构例的框图, 更详细地示出图1的电力系统4的结构。电力系统4具备包括104a、 104b、 104c3个发电机的发电机104、接收来自发电系统1中的通知单 元9的信号的接收单元101、根据来自接收单元101的信号决定发电 机104的供需计划的供需计划决定单元102、根据供需计划起动以及 停止发电机的发电机起动停止单元103,其中来自发电系统1以及发 电机104的输出被供给到负荷110。功率控制装置3具有把发电装置2所产生的电力进行变换后输出 的功率转换装置5、蓄存来自发电装置2的输出或者来自功率转换装 置5的输出,并且根据需要放电的蓄电装置6、检测发电装置2的发 电量的检测单元8、输入由检测单元8检测出的发电量,预先确定在 下一个预定期间从功率控制装置3输出的输出图形,发出指令以根据 输出图形从功率控制装置3进行输出的控制单元7。另外,具有根据 输出图形把发电预定信息通知给电力系统4 (供需计划决定单元)的 通知单元9。作为发电装置2,只要是输出有变动的装置就可以。例如,能够 使用太阳能电池、风力发电机、热电发电机等或者它们的组合。在使 用输出不稳定而且输出变动难以预测的、利用自然能量的太阳能电池 或者风力发电机等的情况下,可以得到特别显著的效果,非常适宜。 另外,还可以构成为由变压器把来自太阳能电池等的发电输出进行功 率转换后输出。图2是表示功率控制装置3的更具体的结构例的框图,在图示的 结构中,蓄电装置6的输入输出单元连接在检测单元8与功率转换装

置5之间,向功率转换装置5中输入来自发电装置2和/或蓄电装置 6的输出。来自控制单元7的指令被输入到功率转换装置5,功率转换 装置5能够得到基于指令的输出,在进行功率转换后向电力系统4输出。图3是表示功率控制装置的其它具体结构例的框图,在图示的结 构中,蓄电装置6的输入输出单元连接在功率转换装置5的输出一侧, 向功率转换装置5中输入来自发电装置2的输出。来自控制单元7的 指令被输入到功率转换装置5,功率转换装置5能够得到基于指令的 输出,在把经功率转换后的输出通过蓄电装置6的充放电进行调整后 向电力系统4输出。作为电力系统4,能够适用三相3线制、单相2线制或单相3线 制等交流系统或者直流系统等各种系统。特别是,系统内的发电机10 4 在比较小的容量(小于或等于数十MW)或者发电系统1中的发电装 置2的电能相对于系统发电机的总发电量占有大于或等于5%的情况 下,由于易于受到发电系统1的输出变动的影响,因此适用本发明这 样的确定输出图形以谋求系统稳定的方法。特别是,作为发电机104,以柴油发电机为主体运用的独立电力 系统由于发电容量是比较小的规模,因此柴油发电机的运转(起动和 停止)易于受到发电系统1的输出变动的影响,因此确定输出图形以 谋求输出稳定的本发明是适宜的。功率转换装置5只要是能够按照与电力系统4相对应的电方式进 行输出的电路结构,在方式或者结构方面就没有特别限定。例如,在 电力系统4是三相3线制的情况下,作为三相输出逆变器,能够使用 三相桥接电路及其变形电路。另外,还能够构成为在三相输出逆变器 的前级设置DC/DC变压器,把来自发电装置2的电压升降压到所希 望的电压,并供给到三相输出逆变器。蓄电装置6只要是能够响应发电装置2的输出变动的装置即可。 例如,能够使用铅蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢电池、NAS电池等蓄 电池、电双层电容器等电容器、续流(7,一尔^一/W蓄电装置等

能量可充放电的蓄电器件=另外.还可以具备充电用以及Z或者放电 用的功率转换电路。在把这样的功率转换电路设置在蓄电装置6中的情况下,如图3 所示,能够在发电系统1的功率转换装置5与电力系统4的中间设置 蓄电装置6。还可以构成为兼用作充电用功率转换电路和放电用功率 转换电路,这种情况下,能够达到小型、重量轻和低成本。另外,还 可以采用具备多个蓄电装置6的结构,这种情况下,作为各蓄电装置 能够使用相同种类或者不同种类的蓄电器件。例如,如果把包括小型 和大容量的铅蓄电池或者锂离子电池等在内的蓄电装置与包括长寿命 和可高速充放电的电双层电容器或者续流蓄电装置在内的蓄电装置组 合起来使用,则由于能够相互补偿缺点而十分理想。控制单元7可通过包括RAM、 ROM、 I / O等的CPU或者DSP、 模拟处理电路、数字处理电路而适当构成。输出图形如果设定成在下 一个预定期间输出用预定期间平均化由检测单元8计算出的积分发电 量的预定输出值,则在下一个预定期间内,从发电系统向电力系统4 输出恒定值。发电系统4 一侧的发电机能够在预定期间结束时或者其 结束稍前,得知在下 一个预定期间向电力系统4输出上述恒定电能。因此,通过在制定供需计划和按照该供需计划来控制电力系统4 一侧的发电机104的运转(起动和停止)的过程中考虑到该恒定电能, 就不需要因考虑到来自发电系统1的功率变动而具有较大裕度的蓄电 装置(从而,不会浪费相当大的功率),能够大幅度减少发电机104 的运用成本。另外,输出图形在从预定期间的输出值向下一个预定期 间的输出值移动时,还可以设定成来自功率转换装置5的输出的变动 速度(变动程度、斜率)小于或等于预定值,在这种情况下,能够减 少在移动到下一个预定期间时发生的、发电单元的输出变动对电力系 统4产生的影响,因而十分理想。另外,也可以考虑功率转换装置5的变换效率(变换损失)设定 输出图形,这种情况下,由于能够更正确地控制向蓄电装置6蓄存的 电力,因此能够使蓄电装置6小容量、小型和低成本的同时,由于容

易进行蓄电电平的管理和控制,因此十分理想。在预定期间的长度方面没有特别限定,而由于如果缩短预定期间,则能够减小蓄电装置6的容量,因此最好在电力系统4中的发电 机104的运转(起动/停止)能够跟踪的范围内缩短预定期间,例如, 在发电机104是柴油发电机等内燃发电装置的情况下,起动时间为从 数十秒到5分钟左右,需要使预定时间比该起动时间长。但是,如果 电力系统4的发动机起动/停止的频度(次数)比较多,则由于发电 机的寿命降低,考虑到这些问题,可以将预定期间设定在IO分钟到2 小时左右的范围内。检测单元8只要能够检测出发电装置2在预定期间内的发电量的 电路即可。例如,检测发电装置2的输出电流和输出电压,把检测电 流与检测电压相乘后求出发电装置2的输出功率,通过把该检测功率 在预定期间内积分(累积),能够检测出发电量。另外,在发电装置 2的输出电压大致恒定的情况下,仅检测发电装置2的输出电流,通 过在预定期间内把输出电流进行积分,得到与发电量相当的值,可以 把其作为检测发电量。另外,还能够构成为使得把检测电流与检测电压相乘的结构或者在预定期间内把检测功率积分的结构等兼作为上述 控制单元7的一部分,在这种情况下,具有能够实现小型和低成本的优点。通知单元9至少在预定期间结束时或者在预定期间结束稍前(通 信时间+电力系统的发电单元的起动时间所需要的时间之前),根据 输出图形把发电系统的预定输出的信息(在下一个预定期间从发电系 统向电力系统输出的输出功率的时序图形)通知给决定电力系统的发 电机的供需计划的供需计划决定单元102。作为在该通知中使用的通 信单元,能够适宜地使用有线通信或者无线通信,例如,电话线路通 信、基于互联网/以太网的通信、专用线通信、卫星线路通信或者它 们的组合。通知单元9如果具有相同种类或者不同种类的多个通信单 元,则由于能够提高发电系统以及电力系统的可靠性,因此十分理想。另外,在图2所示的结构的情况下,从控制单元7对功率转换装

置5的指令值不必是功率转换装置5的输出功率的指示值。 也可以是考虑了功率转换装置5的变换效率的损失量而计算出的对功率转换装 置5的输八功率的指示值,这种情况下,功率转换装置5由输八功率 值控制,因此在功率转换装置5中设置检测输入功率的单元。由此, 具有能够容易地管理蓄电装置6的蓄电状态的效果。在具备多个连接到电力系统4上的发电系统1的系统中,如果构由于各发电系统按照不同的定时进行输出调整,因此进一步减小各发 电系统的输出变动对于电力系统产生的影响,从而十分理想。另外, 这种情况下,从电力系统的发电机的观点出发,具有与缩短预定期间 相同的效果,在以较短的时间间隔更新输出预定信息的基础上,由于 多个发电系统中,从下一更新输出预定信息的发电系统以外的其它发 电系统输出的功率不发生变化,能够更详细地建立电力系统的发电机 的运转计划,从而十分理想。还能够构成为在蓄电装置6中设置检测蓄电状态的蓄电状态检测 单元,以根据检测出的蓄电状态来修正输出图形。这种情况下,由于 能够进行对蓄电装置的增加量的控制.抑制或者对蓄电状态的下限值 的控制,因此能够提高蓄电装置6的可靠性。另外,由于能够抑制蓄 电装置6的容量,因此能够使蓄电装置6小型化和低成本。作为这种 蓄电状态检测单元,例如,包括检测蓄电装置6的充放电电流,对该 值积分以检测充放电电流量的装置。另外,在蓄电装置6中使用电双 层电容器的情况下,还能够利用电双层电容器的电压。另外,也可以考虑在蓄电装置6中所使用的蓄电器件的充放电效 率,或者在蓄电装置6中为输入输出部而具备功率转换电路的功率转 换电路的变换效率,来修正输出图形。另外,也可以检测发电装置2 的输出电流量和功率转换装置5的输入电流量,根据这些电流量来修 正输出图形,例如,可以计算预定期间的发电装置2的输出电流量与 下一个预定期间的功率转换装置5的输入电流量的差,根据上述电流 量差来修正下一个预定期间的输出图形。作为修正预定输出图形的方法,例如,可以通过计算希望在下一个预定期间修正的电流量,与蓄电装置6的输出电压(-发电装置2的输出电压-功率转换装置5的 输入电压)相乘而计算出电能,把该电能加入到预定期间的检测发电 量中,并把该值作为下一个预定期间的发电量来进行修正。通过根据 所修正的下一个预定期间的发电量设定输出图形,能够修正输出图形。以下,说明基于以上说明的本发明的发电系统的基本结构的具体 实施方式。第1实施方式图4是表示依据本发明的发电系统的笫1实施方式的框图。本实 施方式的发电系统10由功率控制装置30调整来自太阳能电池20的输 出,同时功率转换为三相交流后输出到三相交流系统40。本实施方式的发电系统10的结构基于图1以及图2所示的基本 结构,太阳能电池20与发电装置2、功率控制装置30与功率控制装 置3、电力网连接变换器50与功率转换装置5、铅蓄电池60与蓄电装 置6、控制单元70与控制单元7、电流检测单元80以及电压检测单元 81与检测单元8、通信装置90与通知单元9分别对应。太阳能电池20的输出连接到电力网连接变换器50的输入单元以 及铅蓄电池60的输入输出单元,根据太阳能电池20的发电状态以及 电力网连接变换器50的输出状态,控制铅蓄电池60的充放电。即, 如果提高电力网连接变换器的输入指示功率,则太阳能电池20的输出 为铅蓄电池60充电,另一方面,如果降低电力网连接变换器的输入指 示功率,则太阳能电池20的输出为铅蓄电池60;^文电。电力网连接变换器50根据后述的来自控制单元70的指令,把太 阳能电池20的输出以及来自铅蓄电池60的输出功率转换为所希望大 小的三相交流。电流检测单元80以及电压检测单元81分别检测太阳 能电池20的输出电流以及输出电压,把检测电流值以及检测电压值输 出到控制单元70。在控制单元70中,通过将检测电流值与检测电压 值相乘,计算太阳能电池20的输出功率。然后,控制单元70通过在 大约20分钟(=预定期间)之间对计算出的功率值积分,计算出太阳

台fe由'A, 7f) <^密由吾媒览山W裙由.吾.C』TT萄K 4主it *田+始制电力网连接变换器50的输出的输出图形。图5A到5C是用于说明本实施方式的输出图形的模式图。图中, 横轴表示时间,纵轴在图5A中表示太阳能电池20的输出功率,在图 5B中表示电力网连接变换器50的输入目标值,在图5C中表示输出 图形。另外,纵向虛线表示各预定期间的划分位置(时刻)。太阳能电池20的预定期间内的发电量如图5A所示,与把在各预 定期间中的输出功率积分得到的面积等价,而如上所述,由控制单元 70计算。接着,从计算出的预定期间的发电量计算出预定期间的输出 功率的平均值,把该值作为下一个预定期间的电力网连接变换器50 的输入功率目标值。图5B示出这样求出的输入目标值。这里,图5A 的表示太阳能电池20的预定期间的发电量的各面积实际上与图5B的 表示电力网连接变换器50的输入目标值在下一个预定期间的积分值 的各面积相等,只是错开一个预定期间。接着,控制单元70使用作为数据预先存储的电力网连接变换器 50的功率转换效率,计算与电力网连接变换器50的输入目标值相对 应的电力网连接变换器50的输出,把该值作为在下一个预定期间从电 力网连接变换器50输出的功率的输出图形。图5C中各期间的输出图 形与图5B的电力网连接变换器50的输入目标值几乎是相似形状,只 是减小了由于电力网连接变换器50的功率转换而产生的损失量。电力 网连接变换器50根据这样由控制单元70决定的输出图形,把太阳能 电池20的输出以及/或者铅蓄电池60的输出作为输入,功率转换后 输出到三相交流系统40。通信装置90由控制单元70把基于在各预定期间的划分定时决定 的输出图形的、发电系统10的预定输出功率信息向三相交流系统40 发送。另外,在图5A到5C中表示在图5A的预定期间结束的定时决定 了 5B的输入目标值以及5C的输出图形,而实际上,如上所迷,由于 需要比预定期间结束提前通信时间+电力系统的发电单元的起动时 i'^ri :名:孝乂老扭忠ha 4ar nr ^人站々to i、^l AA仏山阅;ili 仏- 4ei六、、,古姿统40,因此5A的划分位置(时刻)比5B以及5C的划分位置提前一些。这里,参照图10的流程图再次说明本实施方式中的控制单元70 进行的处理。首先,如果开始动作,则检查最初的预定期间是否结束(步骤 S101)。如果预定期间没有结束则待机到结束,如果预定期间结束, 则计算预定期间内太阳能电池的发电量(图5A的各期间的面积)(步 骤S102)。接着,根据计算出的预定期间的发电量计算预定期间的输出功率 的平均值,把该值作为下一个预定期间的电力网连接变换器50的输入 功率目标值(图5B)(步骤S103)。然后,使用预先存储的电力网连接变换器50的功率转换效率, 计算与输入目标值相对应的电力网连接变换器50的输出,把该值作为 在下一个预定期间从电力网连接变换器50输出的功率的输出图形(图 5C)(步骤S104)。判定动作是否结束(步骤S105),在动作结束之前反复进行步 骤S101以后的处理。如上所述,通过构成为根据各期间内的太阳能电池的输出功率, 决定下一个期间的电力网连接变换器50的输出图形,能够事前建立系 统一侧的发电机在各期间的供需计划,因此能够减小铅蓄电池的容量。 进而,由于能够使三相交流系统40的发电机的运转状态稳定,因此抑 制了对系统电压或者系统频率的影响,稳定了三相交流系统40。另外,也可以构成为在预定期间中途(例如中间),计算该时刻 之前的发电量的平均值,把该平均值作为该时刻的下一个预定期间中 的最小保证输出值,从通信装置卯通知给三相交流系统40。另外, 也可以发送其后在预定期间结束的时刻确定的输出图形。这种情况下, 能够以更多的时间余量建立系统一侧发电机的供需计划。因此,具有 稳定电力系统以及进一步减小铅蓄电池的容量的效果。进而,进一步 40。同样,也可以构成为在预定期间中(例如中间),计算至该时刻 的发电量的平均值,把该平均值作为该时刻的下一个预定期间中的期望输出值,从通信装置卯通知给三相交流系统40。另外,也可以发送其后在预定期间结束的时刻确定的输出图形。这种情况下,能够具 有更多的时间余量建立系统一侧的发电机的供需计划。因此,具有进 一步稳定电力系统以及进一步减小铅蓄电池的容量的效果。进而,进 一步抑制对于系统电压或者系统频率的影响,进一步稳定三相交流系统40。第2实施方式其次,说明本发明的发电系统的第2实施方式。以下,对于与上 述第1实施方式相同的部分省略说明,而只说明本实施方式的特征部分。第2实施方式也与第1实施方式相同,由功率控制装置30调整 来自太阳能电池20的输出,同时将其功率转换为三相交流后输出到三 相交流系统40。第2实施方式与第1实施方式的不同点是输出图形的 决定方法,使用图6说明这一点。图6A到6C是用于说明本实施方式的预定输出图形的模式图, 与图5A到5C相同,横轴表示时间,纵轴在6A中表示太阳能电池20 的输出功率,在6B中表示电力网连接变换器50的输入目标值,在6C 中表示输出图形。另外,纵向虚线表示各预定期间的划分位置(时刻)。 另外,图6A的输出功率与图5A所示的相同,图6B以及图6C与图 5B以及图5C分别不同。即,在本实施方式中,控制单元70如以下 那样设定电力网连接变换器50的输入目标值以及输出图形。在第2实施方式中,也根据预定时间内太阳能电池20的发电量 来决定下一个预定期间的电力网连接变换器50的输入目标值,但输入 目标值在自成为下一个预定期间起的一定变动期间(例如,小于或等 于预定期间的1/6)中,如图6B图示的那样,设定成从预定期间的输入目标值的最终值起线性变化,在经过了变动期间以后成为输入目标值。另外,在本实施方式中,也象使以图6B中的预定期间内的输 入目标值划定的面积与6A的前一个预定期间内的输出功率的发电量 (面积)相等那样,设定输入目标值的最终值。这是因为知道变动时 间长度、预定期间的长度、预定期间的输入目标值的最终值以及预定 期间的太阳能电池20的发电量,因此能够容易地计算。根据这样得到的输入目标值和电力网连接变换器50的功率转换 效率,计算应该从电力网连接变换器50输出的值,决定6C的输出图 形。然后,电力网连接变换器50根据6C的输出图形,把电力输出到 三相交流系统40。通信装置90根据由控制单元70在各预定期间的划分定时决定的 输出图形,把发电系统10的预定输出功率信息向三相交流系统40发 送。在本实施方式的发电系统中,通过根据上述输出图形来控制输出 功率,能够大幅度地抑制在预定期间移动之后电力网连接变换器50 的急剧输出变动。因此,抑制了三相交流系统的发电机的运动状态剧 烈地变化,抑制对于系统电压或者系统频率的影响,稳定了三相交流 系统40。进而,还能够在系统一侧的供需计划方面具有时间余量。另外,如果把上述变动期间设定为较长,则从电力网连接变换器 50 (功率转换装置)输出恒定功率的期间缩短。这里,如果设在预定 期间内输出的电能与变动期间短的情况相同,则预定期间内的最终输 出值与下一个预定期间内的最终输出值的差增大。即,图6B以及6C 各期间中的恒定值增大。因此,如果加长变动期间,则有必要增加电 力网连接变换器50 (功率转换装置)的输出容量以及铅蓄电池60 (蓄 电装置)的容量,同时,增加铅蓄电池的充放电,从而增加了功率损 失。因此,变动期间的长度最好在可以抑制对系统的影响的范围内缩 短。作为具体的例子,最好设定为小于或等于预定期间的1/4。另外,在上述变动期间中的电力网连接变换器50的输出变动的 速度(变动期间的斜率)大于预定值的情况下,也可以调整输出图形,

使得暂时加长变动期间的长度,把输出变动的速度限定到一定值。如 果这样做,则能够在时间上具有余量建立供需计划,具有稳定电力系统和减少铅蓄电池的容量的效果c进而,抑制对于系统电压或者系统频率的影响,稳定三相交流系统40。另外,在本实施方式中,也能够构成为在预定期间中途(例如中 间)计算该时刻之前的发电量的平均值,把该平均值作为该时刻的下 —个预定期间中的最小保证输出值,从通信装置卯向三相交流系统 40发送。另外,也可以随后发送在预定期间结束的时刻确定的输出图 形。这种情况下,能够以更多的时间余量建立系统一侧发电机的供需 计划。因此,在稳定电力系统以及减少铅蓄电池容量方面具有进一步 的效果。进而,进一步抑制对于系统电压或者系统频的影响,进一步 稳定三相交流系统40。第3实施方式下面,说明本发明的发电系统的第3实施方式。以下,对于与上 述第1以及第2实施方式相同的部分省略i兌明,而只说明本实施方式 的特征部分。图7是表示依据本发明的发电系统的第3实施方式的结构的框 图。第1以及第2实施方式作为发电装置仅使用太阳能电池20,而在 第3实施方式中,如图示那样,由太阳能电池20和把太阳能电池20 的输出电压进行变换(升压)的DC/DC变压器21构成。在本实施方式的结构的情况下,能够与电力网连接变换器50的 可操作的输入电压或者铅蓄电池60的电压无关地选定所使用的太阳 能电池20的输出电压,提高系统设计的自由度。另外,由于能够用 DC'/DC变压器21任意地控制太阳能电池20的动作点,因此能够进 行从太阳能电池20取出最大输出、即所谓的最大输出跟踪控制(MPPT 控制),从而作为发电系统的效率提高,十分理想。另外,如果构成为在铅蓄电池60过充电或者充电电流过大时调 整DC/DC变压器21的输出电压,则还能够得到可以保护铅蓄电池 防止过充电或者过大充电电流。

第4实施方式下面,说明本发明的发电系统的第4实施方式。以下,对于与上 迷第l到第3实施方式相同的部分省略说明,说明本实施方式的特征部分。图8是表示本发明的发电系统的第4实施方式的结构的框图。在 第l到第3实施方式中,仅用铅蓄电池60构成功率控制装置30的蓄 电装置,而在第4实施方式中,通过由铅蓄电池60和用于对铅蓄电池 60的充电电压以及放电电压双方进行变换(升压/降压)的DC/DC 变压器61来构成功率控制装置32的蓄电装置62。在上述结构的情况下,能够与电力网连接变换器50的可动作的 输入电压或者太阳能电池20的电压无关地选定铅蓄电池60的电压, 提高了系统设计的自由度。另外,由于能够通过经由DC/DC变压器 61连接铅蓄电池60来任意地控制太阳能电池20的动作点,因此通过 控制DC/DC变压器61以及/或者电力网连接变换器50,能够进行 从太阳能电池20取出最大输出的、所谓最大输出跟踪控制(MPPT 控制),作为发电系统的效率提高,十分理想。另外,通过构成为在铅蓄电池60过充电或者充电电流过大时调 整DC/DC变压器61的输入,可以得到保护铅蓄电池防止过充电或 者过大充电电流的效果。其它的实施方式本发明并不限于上述的实施方式,根据本发明的宗旨能够进行各种变形。在上述的实施方式中,如果严密地讲,太阳能电池的输出功率当 然不能够直接从蓄电装置(铅蓄电池)利用。因此,可以设置检测蓄 电装置的充放电电流、功率转换装置(电力网连接变换器)的输入电 流等的电流检测单元,根据蓄电装置在预定期间的电流量、蓄电装置 通常的电流量、来自发电装置的输入电流在预定期间的电流量以及功 率转换装置的输入电流在下一个预定期间的电流量偏差,调整上述预 定输出图形。

如果这样傲"则可以得到控制蓄电装置的最大充电能,另外,能

够控制为使从一天的开始到结束时的充电电平差异相同这样的效果。

另外,作为电力系统,以包括发电机的系统为例进行说明,而本 发明也能够适用在不包括发电机的电力系统中,这种情况下,也可以 得到能够稳定功率控制装置的输出,同时减小蓄电装置的容量这样的效果。

本发明既可以适用于由多台设备构成的发电系统,也可以适用于 由一台设备构成的发电系统的功率控制装置。

另外,在上述的实施方式中,说明了预定时间是恒定值的情况, 但并不限于这种情况,只要是在系统一侧发电机的供需计划方面具有 时间余量,能够稳定电力系统以及减少铅蓄电池的容量,抑制对系统 电压或者系统频率的影响,则预定时间就能够适当变更。也可以周期

性或者不定期地变更预定时间。

进而,本发明能够通过直接或间接地向系统或设备提供软件程

序,该软件程序实现上述实施方式的功能(符合上面提及的图10的流

程的程序代码)、用系统或设备的计算机读取所提供的程序代码、并 且执行该程序代码来实现。在这种情况下,只要系统或设备具有程序 的功能,则执行的方式并不需要依赖于程序。

从而,由于本发明的功能由计算机实现,因此安装在计算机中的 程序代码也实现本发明。换句话讲,本发明的权利要求还包括意图实 现本发明的功能的计算机程序。

这种情况下,只要系统或者设备具有程序的功能,则就能够以任 意的形态例如目标代码执行程序,能够用解释程序或者提供给操作系 统的脚本数据执行程序。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下,能够明显而且广泛地产

生本发明的大量的不同实施方式,本发明除去在权利要求中定义以外, 不受这些特殊实施方式的限定,这一点是非常明确的。

Claims (11)

1.一种功率控制装置,将来自发电装置的输出进行功率转换后输出到电力系统,包括: 功率转换装置,对上述发电装置的输出进行功率转换; 蓄电装置,在把来自上述发电装置的输出或者来自上述功率转换装置的输出进行蓄存的同时,根据需要释放所蓄存的电力; 检测单元,检测由上述发电装置在预定期间内产生的电能;以及 控制单元,根据各预定期间的上述电能,决定上述功率控制装置在下一个预定期间的输出图形,并根据该输出图形来控制上述功率控制装置的输出。
2. 根据权利要求1所述的功率控制装置,其中: 上述控制单元决定上述输出图形,以使在下一个预定期间从上述功率控制装置输出的电能与在上述预定期间从上述功率控制装置输出 的电能基本相等。
3. 根据权利要求2所述的功率控制装置,其中:上述输出图形具有使上述功率控制装置输出的功率值在下一个 预定期间的 一部分期间发生变化的移动部。
4. 根据权利要求3所述的功率控制装置,其中: 来自上述功率控制装置的输出在上述移动部中的变化速度被限制为小于或等于预定值。
5. 根据权利要求1所述的功率控制装置,其中: 与上述蓄电装置连接的电气布线被连接到上述功率转换装置的上述发电装置一侧,上述控制单元控制来自上述功率转换装置的输出 功率。
6. 根据权利要求1所述的功率控制装置,其中: 还具备检测上述蓄电装置的蓄电状态的蓄电状态检测单元, 上述控制单元根据检测出的蓄电状态来修正上述输出图形。
7. —种发电系统,包括: 功率控制装置,将来自发电装置的输出进行功率转换后输出到电力系统,包括:功率转换装置,对上述发电装置的输出进行功率转换; 蓄电装置,在把来自上迷发电装置的输出或者来自上述功率转换装置 的输出进行蓄存的同时,根据需要释放所蓄存的电力;检测单元,检 测由上述发电装置在预定期间内产生的电能;以及控制单元,根据各 预定期间的上述电能,决定上述功率控制装置在下一个预定期间的输 出图形,并根据该输出图形来控制上述功率控制装置的输出; 上述发电装置;以及通知单元,根据上述输出图形,把与预计在上述下一个预定期间 从上述功率控制装置输出的电能有关的信息通知给上述电力系统。
8. 根据权利要求7所述的发电系统,其中: 上述电力系统包括发电^f几。
9. 根据权利要求7所述的发电系统,其中: 上述发电装置是利用了自然能量的装置。
10. —种电力网系统,包括: 发电系统,包括:功率控制装置,将来自发电装置的输出进行功率转换后输出 到电力系统,包括:功率转换装置,对上述发电装置的输出进行功率 转换;蓄电装置,在把来自上述发电装置的输出或者来自上述功率转 换装置的输出进行蓄存的同时,根据需要释放所蓄存的电力;检测单 元,检测由上述发电装置在预定期间内产生的电能;以及控制单元, 根据各预定期间的上述电能,决定上述功率控制装置在下一个预定期 间的输出图形,并根据该输出图形来控制上述功率控制装置的输出;上述发电装置;以及通知单元,根据上述输出图形,把与预计在上述下一个预定 期间从上述功率控制装置输出的电能有关的信息通知给上述电力系 统,接收单元,从上述通知单元接收上述信息, 供需计划决定单元,根据上述接收单元接收的上述信息,决定上 述发电装置的供需计划,以及运转控制单元,根据上述供需计划来控制上述发电装置的运转。
11. —种功率控制装置的控制方法,其中所述功率控制装置包括 将来自发电装置的输出进行功率转换的功率转换装置和在把来自上述 发电装置的输出或者来自上述功率转换装置的输出进行蓄存的同时、 根据需要来释放所蓄存的电力的蓄电装置,并把该功率转换装置的输出输出给电力系统,所述控制方法包括:检测步骤,检测上述发电装置在预定期间内所产生的电能; 决定步骤,根据各预定期间的上述电能,决定上述功率控制装置在下一个预定期间的输出图形;以及输出控制步骤,根据上述输出图形来控制上述功率控制装置的输出。
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