CN103262377A - 太阳能发电系统以及供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明的太阳能发电系统以及供电系统具备：检测电力系统（5）与电力变换装置（3）的连接点电压Va以及电力变换装置（3）的输出电流Ia的单元（6、7）；从连接点电压Va以及输出电流Ia获得有效功率的有效功率检测部（8）；检测出电力系统（5）内的电力供给状态或者设备运转状态，输出电平检测信号的系统状态检测部（10）；基于电平检测信号切换预先设定的第1值和第2值，作为有效功率设定值Pref输出的有效功率设定部（11）；基于有效功率检测部（8）的输出、有效功率设定部（11）的输出与系统状态检测部（10）的输出，运算电力变换装置（3）的输出电压的角频率ω的质点系运算部（12）；和以及角频率ω与电流值Ia、设定电压值Vref来运算电力变换装置（3）的输出电压目标值Ec的电特性运算部（15）。

Description

太阳能发电系统以及供电系统

技术领域

本发明的实施方式涉及太阳能发电系统以及供电系统。

背景技术

近年来，正在研究通过设置在发电时不排出温室效应气体的利用了可再生能源的发电设备，来使电力供给系统低碳化的方案。利用了可再生能源的发电与火力发电等发电系统相比，电力供给量的控制较困难，希望实现稳定的电力供给。

例如，对太阳能发电而言，由于发电量因日照量而发生长时间的变动或短时间的变动，所以与火力发电等发电系统相比，难以实现稳定的电力供给。为了解决该问题，在以往的太阳能发电系统中，提出了与以蓄电池为代表的电力储藏装置组合来将太阳能发电模块与蓄电池的有效功率的合计控制为恒定的发电系统、抑制太阳能发电输出的短时间变动的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007－318833号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于火力发电等同步发电机潜在具有当系统频率发生变动时抑制该变动的作用、甚至具备调速器来对发电量进行调整以便在系统频率变动时抑制该变动，所以有助于系统频率的稳定化，与之相对，在将太阳能发电模块与电力储藏装置组合而成的现有太阳能发电系统中，由于没有当系统频率发生变动时由同步发电机产生的上述那样的频率调整作用，所以在太阳能发电系统被大量引入到电力系统的情况下，可以预想到系统频率的稳定化变得困难。

另一方面，由于以针对系统频率的变动抑制作用为代表的同步发电机的动作特性对于每个发电机是固有的，即使所连接的系统的状况发生变化，也不能改变特性，所以不一定会根据电力系统的运转状况等而进行最佳的动作。

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供根据电力系统的运转状态来进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

用于解决问题的手段

实施方式涉及的太阳能发电系统具备：电力变换部，将包含太阳能电池的直流电源的直流电力变换成交流电力并向电力系统供给；电压检测部，检测电力系统与上述电力变换装置的连接点电压；电流检测部，检测上述电力变换装置的输出电流；有效功率检测部，从电压检测部与电流检测部的输出获得有效功率；系统状态检测部，检测出上述电力系统内的电力供给状态或者上述电力系统所含的设备的运转状态，输出基于检测结果的电平检测信号；有效功率设定部，被输入由上述系统状态检测部输出的上述电平检测信号，基于上述电平检测信号切换预先设定的第1值和第2值，作为有效功率设定值输出；质点系运算部，基于上述有效功率检测部的输出、有效功率设定部的输出和系统状态检测部的输出来运算上述电力变换装置的输出电压的角频率；以及电特性运算部，基于上述角频率和由电流检测部检测出的电流值、设定电压值，来运算上述电力变换装置的输出电压目标值；基于上述输出电压目标值来控制上述电力变换装置的输出电压。

实施方式涉及的供电系统具备：电力变换部，将直流电源的直流电力变换成交流电力并向电力系统供给；电压检测部，检测电力系统与上述电力变换部的连接点电压；电流检测部，检测上述电力变换部的输出电流；有效功率检测部，从电压检测部和电流检测部的输出获得有效功率；系统状态检测部，检测上述电力系统内的电力供给状态或者上述电力系统所含的设备的运转状态，输出基于检测结果的电平检测信号；有效功率设定部，设定有效功率设定值；质点系运算部，基于上述有效功率检测部的输出、上述有效功率设定值和上述系统状态检测部的输出来运算上述电力变换部的输出电压的角频率；电特性运算部，基于上述角频率和由电流检测部检测出的电流值、设定电压值来运算上述电力变换部的输出电压目标值；基于上述电平检测信号将上述有效功率设定值切换为预先设定的第1值或者第2值的单元、以及基于上述电平检测信号对上述各频率的运算所使用的常数和上述输出电压目标值的运算所使用的常数中的至少一方进行切换的常数切换单元中的至少一方；基于上述输出电压目标值来控制上述电力变换部的输出电压。

附图说明

图1A是表示第1实施方式的太阳能发电系统的一个构成例的图。

图1B是表示第1实施方式的供电系统的一个构成例的图。

图2是表示与图1A所示的太阳能发电系统连接的电力系统、输电线潮流检测部、电平检测器的一个构成例的图。

图3是表示图1A所示的太阳能发电系统的机械输出运算部的一个构成例的框图。

图4是表示图1A所示的太阳能发电系统的质点系运算部的一个构成例的框图。

图5A是表示第2实施方式的太阳能发电系统的一个构成例的图。

图5B是表示第2实施方式的供电系统的一个构成例的图。

图6是表示与图5A所示的太阳能发电系统连接的电力系统的一个构成例的图。

图7是表示图5A所示的太阳能发电系统的励磁电压运算部的一个构成例的框图。

图8A是表示第3实施方式以及第4实施方式的太阳能发电系统的一个构成例的图。

图8B是表示第3实施方式以及第4实施方式的供电系统的一个构成例的图。

图9A是表示第5实施方式的太阳能发电系统的一个构成例的图。

图9B是表示第5实施方式的供电系统的一个构成例的图。

图10A是表示第6实施方式的太阳能发电系统的一个构成例的图。

图10B是表示第6实施方式的供电系统的一个构成例的图。

图11是表示与图10A所示的太阳能发电系统连接的电力系统的一个构成例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。

图1A表示了第1实施方式的太阳能发电系统的一个构成例。本实施方式涉及的太阳能发电系统具备将从太阳能电池1和蓄电池2输出的直流电力变换成交流电力并输出的电力变换装置3、电压检测部6、电流检测部7、有效功率检测部8、输电线潮流检测部9、电平检测器10、电力变换控制部16、发电机特性运算装置100。

电力变换装置3经由平滑电抗器4与电力系统5连接，向电力系统5输出交流电力。电压检测部6被设置在平滑电抗器4与电力系统5的连接点a，检测连接点a处的连接点电压Va。电流检测部7串联连接在电力系统5与电力变换装置3之间，对从电力变换装置3输出的输出电流Ia进行检测。有效功率检测部8以从电压检测部6输出的连接点电压Va和从电流检测部7输出的输出电流Ia作为输入，向发电机特性运算装置100输出有效功率Pe。

输电线潮流检测部9检测在电力系统5所含的输电线51（图2所示的）中流过的电力、即输电线潮流PL，并向电平检测器10供给。电平检测器10检测输电线潮流PL是否从一定范围内脱离，将与检测结果对应的电平检测信号向发电机特性运算装置100输出。

在本实施方式中，输电线潮流检测部9以及电平检测器10是检测电力系统5内的电力供给状态或者电力系统5所含的设备的运转状态，并输出基于检测结果的电平检测信号的系统状态检测部。此外，输电线潮流检测部9也可以检测电力系统5内的输电线51中流过的电流。该情况下，电平检测器10对检测出的电流是否从一定范围内脱离进行检测。

发电机特性运算装置100具备有效功率设定部11、质点系运算部12、机械输出运算部13、电压设定部14、和电特性运算部15。

有效功率设定部11接收由电平检测器10输出的电平检测信号，向机械输出运算部13输出有效功率设定值Pref。

机械输出运算部13接收由有效功率设定部11输出的有效功率设定值Pref、由电平检测器10输出的电平检测信号、由质点系运算部12输出的角频率ω。机械输出运算部13向质点系运算部12输出机械转矩Tm。

质点系运算部12接收由机械输出运算部13输出的机械转矩Tm、由电平检测器10输出的电平检测信号、由有效功率检测部8检测出的有效功率Pe。质点系运算部12向机械输出运算部13以及电特性运算部15输出各频率ω。

电压设定部14输出预先设定的电压设定值Vref。

电特性运算部15接收由电平检测器10输出的电平检测信号、由电压检测部6检测出的连接点电压Va、由电流检测部7检测出的输出电流Ia、由质点系运算部12输出的角频率ω、由电压设定部14输出的电压设定值Vref。电特性运算部15向电力变换控制部16输出输出电压目标Ec。

电力变换控制部16以发电机特性运算装置100的输出、即由电特性运算部15输出的输出电压目标Ec为输入，对电力变换装置3进行控制以便实现输出电压目标Ec。

图2是与图1A所示的太阳能发电系统连接的电力系统5、以及输电线潮流检测部9和电平检测器10的一个构成例。

电力系统5包含多个发电机52a、52b、52c、53、和多个负载54a、54b、54c、55，分别通过输电线51连接。发电机52a、52b、52c与发电机53经由输电线51连接。在相对输电线51配置了发电机52a、52b、52c的一侧连接着负载55。在相对输电线51配置了发电机53的一侧连接着负载54a、54b、54c。在该例子中，由于在发电机52a、52b、52c周边负载少，另一方面，在负载54a、54b、54c侧发电机少，所以在输电线51中通常从发电机52a、52b、52c侧向负载54a、54b、54c侧流过有效功率（电力潮流）PL。

其中，这里相对输电线51将发电机52a、52b、52c侧称为电源侧系统，相对输电线51将负载54a、54b、54c侧称为负载侧系统。负载侧系统与本实施方式的太阳能发电系统A连接，电源侧系统与本实施方式的太阳能发电系统B连接。在以下的图2的说明中，对太阳能发电系统A的构成的附图标记在末尾附带“A”，对太阳能发电系统B的构成的附图标记在末尾附带“B”，来区别各自的构成。

输电线潮流检测部9A、9B与输电线51串联连接，检测在输电线51中流过的有效功率即电力潮流（输电线潮流）PL，并将检测结果向电平检测器10A、10B供给。

在电平检测器10A、10B中，当输电线51的电力潮流PL脱离了预先设定的一定的范围时，对发电机特性运算装置100A、100B提供电平检测信号。在作为电平检测器10A、10B中的检测所使用的设定电平，例如设为输电线51的允许电力互换量的80％的情况下，当输电线51中流过的电力潮流PL为允许电力互换量的80％以上时，电平检测器10A、10B针对发电机特性运算装置100A、100B输出规定的电平检测信号。

接下来，对上述太阳能发电系统中的电力变换装置3的基本动作进行说明。电力变换装置3是所谓的逆变器，基于由电力变换控制部16输出的控制信号来输出交流电压。其输出电压与电力变换控制部16被输入的输出电压目标Ec相等。如果该输出电压相对于电力系统5的电压是超前相位，则从电力变换装置3朝向电力系统5流动有效功率，相位差越大则有效功率越大。另外，如果电力变换装置3的输出电压变大，则由电压检测部6检测的连接点电压Va、即电力变换装置3与电力系统5连接的点a的电压也变大，如果电力变换装置3的输出电压变小则连接点电压Va也变小。

综上所述，通过使发电机特性运算装置100的输出即输出电压目标Ec的相位与大小独立地变化，能够独立地控制由电力变换装置3输出的有效功率、与连接点电压Va的大小。

接下来，对生成输出电压目标Ec的发电机特性运算装置100的动作进行说明。

有效功率设定部11输出应该由电力变换装置3输出的有效功率设定值Pref。在本实施方式中，有效功率设定部11构成为基于由电平检测器10提供的电平检测信号来切换有效功率设定值Pref。即，有效功率设定部11中预先设定有多个值，根据电平检测信号的值从多个值中选择出的值作为有效功率设定值Pref而输出。

在图2所示的情况下，太阳能发电系统A与太阳能发电系统B各自的电平检测器10A、10B在输电线51的潮流变为一定值以上（或者一定值以下）的情况下，对各太阳能发电系统A、B的有效功率设定部11A、11B提供规定的电平检测信号。

从电平检测器10A、10B向有效功率设定部11A、11B输出的信号例如在输电线51的潮流包含在一定范围的情况下（例如电力潮流PL＜允许电力互换量×0．80），成为低（Low）电平的电平检测信号，在输电线51的潮流不包含在一定范围的情况下（例如电力潮流PL≥允许电力互换量×0．80），成为高（High）电平的电平检测信号。

该情况下，当被提供了高电平的电平检测信号时，在与负载侧系统连接的太阳能发电系统A的有效功率设定部11A中，可将有效功率设定值Pref切换成比通常大的值，在与电源侧系统连接的太阳能发电系统B的有效功率设定部11B中，可将有效功率设定值Pref切换成比通常小的值。

因此，在负载侧的太阳能发电系统中，由有效功率设定部11预先设定了通常使用的值、和比通常大的值至少2个值（第1值以及第2值）。在电源侧的太阳能发电系统中，由有效功率设定部11预先设定了通常使用的值、和比通常小的值至少2个值（第1值以及第2值）。

与电力系统5连接的太阳能发电系统是作为负载侧进行动作，还是作为电源侧进行动作可以根据太阳能发电系统所连接的电力系统5的构成而预先设定，也能够在设置后变更设定。也可以由电平检测器10检测输电线51的电力潮流PL的朝向，由发电机特性运算装置100判断是作为负载侧进行动作还是作为电源侧进行动作。该情况下，由于太阳能发电系统有可能作为负载侧进行动作也有可能作为电源侧进行动作，所以由有效功率设定部11预先设定通常使用的值、比通常大的值、比通常小的值至少3个值。

图3中表示了机械输出运算部13的一个构成例的框图。机械输出运算部13起到与一般被称为调速器的发电机的控制装置同等的作用，作为一个例子，如图3的控制框图那样构成。

机械输出运算部13具备放大率K的比例电路131、时间常数T1、T2的一阶滞后电路132、133、常数切换电路134，被输入有效功率设定部11的输出即有效功率设定值Pref和质点系运算部12的输出即角频率ω，运算同步发电机中机械转矩Tm相当量并输出。机械转矩Tm相当于火力发电机等的控制装置中的蒸气能量。

如果角频率ω低于基准角频率ωo，则比例电路131以及一阶滞后电路132的输入为正值（ωo－ω＞0），机械转矩Tm最终增加。相反，如果角频率ω比基准角频率ωo上升，则比例电路131以及一阶滞后电路132的输入为负值（ωo－ω＜0），机械转矩Tm最终减少。机械转矩Tm的变化相对于角频率ω的变化的大小、速度由比例电路131的放大率K、一阶滞后电路132、133的时间常数T1、T2决定。

在应用了本实施方式的太阳能发电系统A以及太阳能发电系统B中，当从电平检测器10提供了规定的电平检测信号时、即输电线51的电力潮流超过了一定值时，常数切换电路134将放大率K切换成比通常大的值，或者将一阶滞后时间常数T1、T2切换成比通常小的值。通过如此切换常数，相对于角频率ω的变化的机械转矩Tm的变化变快。其中，常数切换电路134具备按每个常数预先设定的多个值，根据电平检测信号的值切换这些多个值来作为常数使用。

图4中表示了质点系运算部12的一个构成例的框图。质点系运算部12用于运算同步发电机的运动方程式，作为一个例子，如图4的框图那样构成。质点系运算部12具备积分器121、比例电路122、常数切换电路123。

在图4中，积分器121的M是含有涡轮的发电机的惯性常数，比例电路122的D是阻尼系数。如果机械转矩Tm一定、电气输出（有效功率）Pe减少，则由于向积分器121的输入为正值，所以角频率ω以与惯性常数M和阻尼系数D对应的变化率上升。相反，如果电气输出（有效功率）Pe增加，则角频率ω降低。在电气输出（有效功率）Pe一定、机械转矩Tm发生变化的情况下，极性相反。角频率ω的变化相对于机械转矩Tm、电气输出（有效功率）Pe的变化的大小、速度由惯性常数M、阻尼系数D决定。

在应用了本实施方式的太阳能发电系统A以及太阳能发电系统B中，当从电平检测器10提供了规定的电平检测信号时、即输电线51的电力潮流超过了一定值时，常数切换电路123将惯性常数M或者阻尼系数D切换成比通常小的值。其中，常数切换电路123具备按每个常数预先设定的多个值，根据电平检测信号的值切换这些多个值来作为常数使用。通过该切换，相对于机械转矩Tm、电气输出（有效功率）Pe的变化的角频率ω的变化变快。

在机械输出运算部13中，由于当角频率ω上升时使机械转矩Tm减少，当角频率ω降低时使机械转矩Tm增加，另一方面，在质点系运算部12中，由于当机械转矩Tm降低时减少角频率ω，当机械转矩Tm增加时增加角频率ω，所以机械输出运算部13以及质点系运算部12按照抑制角频率ω的变动、即频率的变动的方式发挥作用。

电特性运算部15用于运算同步发电机的电特性式，所谓的Park式，在运算中使用表示发电机的电过渡响应特性的同步电抗Xd、过渡电抗Xd’、次过渡电抗Xd”、过渡时间常数Td’、次过渡时间常数Td”等常数。

电特性运算部15以由电平检测器10输出的电平检测信号、电压设定部14的输出即电压设定值Vref、质点系运算部12的输出即角频率ω、由电流检测部7获得的电力变换装置3的输出电流Ia、和由电压检测部6获得的连接点电压Va作为输入，运算相当于发电机端子电压的值，并将其作为输出电压目标Ec提供给电力变换控制部16。

在应用了本实施方式的图2的太阳能发电系统A与太阳能发电系统B中，当从电平检测器10提供了规定的电平检测信号时、即输电线51的电力潮流超过了一定值时，电特性运算部15将过渡时间常数Td’、次过渡时间常数Td”切换成比通常小的值。通过该切换，相对于角频率ω、电压Va、电流Ia的变化的输出电压目标Ec的变化变快。其中，电特性运算部15具备按每个常数预先设定的多个值，根据电平检测信号的值切换这些多个值来作为常数使用。

综上所述，在本实施方式的太阳能发电系统中，一边具有与同步发电机同等的特性一边运转，在输电线的电力潮流超过了一定值的情况下，通过在与负载侧连接的太阳能发电系统中增加输出，在与电源侧连接的太阳能发电系统中减少输出，来降低输电线潮流，进而通过对模拟发电机的特性的常数进行切换，与通常时相比，实际的输出相对于有效功率设定值Pref变更的变化速度更快，能够缩短降低输电线潮流的时间。

如上述那样，根据本实施方式，由于电力变换控制部16基于同步发电机的运动方程式、电特性式（Park式）、对同步发电机的控制装置即调速器的特性进行运算的发电机特性运算装置100的输出来控制电力变换装置3的输出电压，所以电力变换装置3针对电力系统5的电压、频率的变化，与同步发电机同等地动作。

另外，由于还能够如调度表那样进行输出有效功率等与同步发电机同样的运用，所以可与同步发电机同样地操作。并且，在电力系统5内的输电线潮流超过了一定值的情况下，通过电力变换装置3的输出高速变化以使该电力潮流降低，能够消除重潮流，实现系统的稳定性、防止输电线过负载。

也可以如图1B所示，成为不具有太阳能电池1的供电系统。蓄电池2被充电来自电力系统5的电力。

即，根据本实施方式，可提供根据电力系统的运转状态来进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

接下来，参照附图对第2实施方式涉及的太阳能发电系统进行说明。其中，在以下的实施方式的说明中，对与第1实施方式的太阳能发电系统相同的构成赋予相同的附图标记，省略重复的说明。

图5A中表示了本实施方式的太阳能发电系统的一个构成例。与第1实施方式的太阳能发电系统不同之处在于，发电机特性运算装置100还具备励磁电压运算部17、以及还具备被输入由电压检测部6输出的连接点电压Va的电平检测器18，将电平检测器18的输出提供给励磁电压运算部17、电特性运算部15。电平检测器18是检测出在电力系统5内输电线短路或者接地的情况，输出基于检测结果的电平检测信号的系统状态检测部。

图6是与图5A所示的第2实施方式的太阳能发电系统连接的电力系统5、以及电压检测部6和电平检测器18的构成例，本实施方式的太阳能发电系统与电源侧系统连接。电平检测器18在太阳能发电系统与电力系统5的连接点电压Va的大小为一定值以下的情况下，针对发电机特性运算装置100提供规定的电平检测信号。作为电平检测器18的设定电平，使用设想在太阳能发电系统的附近发生了短路、接地等事故的情况的电压的值、例如额定电压的50％以下的值。

例如，在连接点电压Va的大小为额定电压的50％以下时电平检测器18输出高电平的电平检测信号，在连接点电压Va的大小比额定电压的50％大的情况下，电平检测器18输出低电平的电平检测信号。

图7中表示了励磁电压运算部17的一个构成例。励磁电压运算部17相当于一般所说的励磁控制装置。励磁电压运算部17具有2个一阶滞后电路171、172、和常数切换电路173。

励磁电压运算部17根据电压设定值Vref与由电压检测部6获得的连接点电压Va的差值（Vref－Va），输出励磁电压Efd相当量。如果连接点电压Va小于电压设定值Vref，则由于一阶滞后电路171的输入为正值，所以励磁电压Efd增加，相反，如果连接点电压Va大于电压设定值Vref，则励磁电压Efd减少。

由于由电特性运算部15获得的输出电压目标Ec的大小与励磁电压运算部17的输出即励磁电压Efd向相同的方向变化，所以如果电力系统5的电压降低，则励磁电压Efd变大，输出电压目标Ec也变大，按照抑制电力系统5的电压降低的方式发挥作用。相反，如果电力系统5的电压上升，则输出电压目标Ec也变小，按照抑制电力系统5的电压上升的方式发挥作用。

励磁电压Efd的变化相对于系统连接点电压Va的变化的大小、速度由一阶滞后时间常数T1、T2、一阶滞后增益K1、K2、输出限制值Emax、Emin决定。在应用了本实施方式的太阳能发电系统中，当从电平检测器18提供了电平检测信号时、即连接点电压Va大幅降低时，常数切换电路173例如将一阶滞后时间常数T1切换成比通常小的值，使输出限制值Emax比通常大，使输出限制值Emin比通常小，来大幅切换输出范围。

通过如此切换常数，相对于连接点电压Va的变化的励磁电压Efd的变化变快且变大。此外，常数切换电路173也可以构成为还切换一阶滞后时间常数T2、一阶滞后增益K1、K2的值。例如，当连接点电压Va大幅降低时，常数切换电路173可以将一阶滞后时间常数T1、T2设为比通常小的值，将增益K1、K2设备比通常大的值，切换输出限制值Emax、Emin使其成为比通常宽广的范围。通过切换这些常数，能够使相对于连接点电压Va的变化的励磁电压Efd的变化变早且变大。另外，常数切换电路173具备按每个常数预先设定的多个值，根据电平检测信号的值切换这些多个值来作为常数使用。

并且，在电特性运算部15中，当从电平检测器18提供了规定的电平检测信号时、即连接点电压Va大幅降低时，将过渡时间常数Td’、次过渡时间常数Td”切换成比通常小的值。通过该切换，相对于角频率ω、励磁电压Efd以及电流Ia的变化的输出电压目标Ec的变化变快。

综上所述，在应用了本实施方式的太阳能发电系统中，一边具有与同步发电机同等的特性一边运转，当在附近发生了短路、接地等事故而使得电压大幅降低时，通过增大励磁控制装置的功能，并且加快电特性运算部对于励磁电压Efd、角频率ω的变化的响应速度，能够维持系统电压。由此，提高了电力系统5的发电机52a、52b、52c的过渡稳定度。

如上述那样，根据本实施方式，由于电力变换控制部16基于同步发电机的运动方程式、电特性式（Park式）、对同步发电机的控制装置即调速器与励磁装置的特性进行运算的发电机特性运算装置100的输出来控制电力变换装置3的输出电压，所以电力变换装置3相对于电力系统5的电压、频率的变化，与同步发电机同等地动作。另外，由于还能够如调度表那样进行输出有效功率等与同步发电机同样的运用，所以可与同步发电机同样地操作。并且，当在电力系统5内发生了短路、接地等事故时，通过电力变换装置3的输出电压高速变化以提高电压维持功能，能够提高附近的发电机的过渡稳定度，防止电力振动、失调等不稳定现象。

也可以如图5B所示，成为不具有太阳能电池1的供电系统。蓄电池2被充电来自电力系统5的电力。

即，根据本实施方式，可提供根据电力系统的运转状态来进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

此外，在上述第2实施方式中，由电平检测器18输出的电平检测信号被向电特性运算部15和励磁电压运算部17供给，但电平检测信号也可以还向有效功率设定部11、质点系运算部12、以及机械输出运算部13供给。该情况下，有效功率设定部11根据电平检测信号的值切换有效功率设定值Pref，质点系运算部12根据电平检测信号的值切换运算所使用的常数，机械输出运算部13根据电平检测信号的值切换运算所使用的常数。由此，能够获得与上述第2实施方式同样的效果。

接着，参照附图对第3实施方式涉及的太阳能发电系统进行说明。

图8A中表示了本实施方式涉及的太阳能发电系统的一个构成例。在第1实施方式的太阳能发电系统中，作为电平检测器10被输入的信号，使用了输电线潮流PL的检测值，但在本实施方式中取代输电线潮流PL的检测值而使用进行电力系统5整体的监视与控制的中央控制装置CNT的LFC（Load Frequency Control）输出和LFC余力（LFC的输出信号余力）。

LFC是在系统的频率发生了变动的情况下，针对电力系统5所含的各发电机指令输出的增减以便抑制该变动的控制，例如在夜间等运转的发电机少的情况下，LFC余力变小。

即，如果LFC余力为一定值以下，则通过电力系统5所含的发电机能够发电的电力的余力降低，由电力系统5所含的发电机进行的电力供给变得不稳定的可能性提高。因此，在本实施方式中当LFC余力变为一定值以下时，使太阳能发电系统的输出电压目标Ec增大，增加由太阳能发电系统进行的电力供给，使电力系统5稳定化。

在本实施方式中，电平检测器10在检测出LFC余力变为一定值以下后输出规定的电平检测信号。电平检测器10是检测电力系统5内的电力供给状态或者电力系统5所含的设备的运转状态，并输出基于检测结果的电平检测信号的系统状态检测部。

在LFC余力变为一定值以下的情况下，通过与第1实施方式的太阳能发电系统同样地切换有效功率设定值Pref、质点系运算部12的运算所使用的常数、机械输出运算部13的运算所使用的常数、电特性运算部15的运算所使用的常数，能够使太阳能发电系统的输出电力高速且大幅变化，使LFC调整量增加、使系统频率稳定化。

也可以如图8B所示，成为不具有太阳能电池1的供电系统。蓄电池2被充电来自电力系统5的电力。

即，根据本实施方式，可提供根据电力系统的运转状态来进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

接下来，参照附图对第4实施方式涉及的太阳能发电系统进行说明。

在第1实施方式的太阳能发电系统中，使用了输电线潮流PL的检测值作为电平检测器10被输入的信号，在本实施方式中，取代输电线潮流PL的检测值而使用成为与预先设定的调度表不同的运转状态的发电机的容量（例如与电力系统5连接的发电机的运转状况），或者系统分离发生信息（例如电力系统5所含的输电线与变压器的运转状况）。

本实施方式涉及的太阳能发电系统例如如图8A所示那样构成，发电机的容量以及系统分离发生信息被从中央控制装置CNT向电平检测器10输出。电平检测器10是检测电力系统5内的电力供给状态或者电力系统5所含的设备的运转状态，输出基于检测结果的电平检测信号的系统状态检测部。

即，如果由进行与所设定的调度表不同的运转的发电机应该发电的容量变为一定值以上，则难以在电力系统5中进行稳定的电力供给。另外，如果在电力系统5内因电力供给路径断开等故障而发生了系统分离，则难以在电力系统5中进行稳定的电力供给。鉴于此，在本实施方式的太阳能发电系统中，在电平检测器10中检测出成为与调度表不同的运转状态的发电机的容量，或者系统分离发生信息，对由太阳能发电系统输出的有效功率Pe进行控制来进行稳定的电力供给。

在本实施方式中，电平检测器10检测出例如因紧急停止等而成为与所设定的调度表不同的运转状态的发电机的容量脱离了一定值、或者发生了系统分离的情况，输出规定电平的电平检测信号。

在成为与所设定的调度表不同的运转状态的发电机的容量脱离了一定值的情况下，或者发生了系统分离的情况下，与第1实施方式的太阳能发电系统同样地切换有效功率设定值Pref、质点系运算部12的运算所使用的常数、机械输出运算部13的运算所使用的常数、电特性运算部15的运算所使用的常数。由此，能够使本实施方式涉及的太阳能发电系统的输出电力高速变化，防止发电量的不足或多余，使系统频率稳定化。

也可以如图8B所示，成为不具有太阳能电池1的供电系统。蓄电池2被充电来自电力系统5的电力。

即，根据本实施方式，可提供根据电力系统的运转状态来进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

接下来，参照附图对第5实施方式涉及的太阳能发电系统进行说明。

图9A中表示了本实施方式涉及的太阳能发电系统的一个构成例。在第1实施方式中，使用了输电线潮流PL的检测值作为电平检测器10被输入的信号，在本实施方式中，取代输电线潮流PL的检测值而使用了连接点电压Va的频率检测值。

本实施方式涉及的太阳能发电系统具备频率检测部19。频率检测部19检测连接点电压Va的频率，将检测出的值向电平检测器10输出。频率检测部19以及电平检测器10是检测出电力系统5内的电力供给状态或者电力系统5所含的设备的运转状态，输出基于检测结果的电平检测信号的系统状态检测部。

在本实施方式中，电平检测器10检测出连接点电压Va的频率脱离一定范围的情况，输出规定电平的电平检测信号。在连接点电压Va的频率从一定范围内脱离的情况下，通过与第1实施方式的太阳能发电系统同样地切换有效功率设定值Pref、质点系运算部12的运算所使用的常数、机械输出运算部13的运算所使用的常数、电特性运算部15的运算所使用的常数，来使本实施方式涉及的太阳能发电系统的输出电力高速变化，能够使系统频率稳定化。

也可以如图9B所示，成为不具有太阳能电池1的供电系统。蓄电池2被充电来自电力系统5的电力。

即，根据本实施方式，可提供与第1实施方式的太阳能发电系统以及供电系统同样地根据电力系统的运转状态来进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

接下来，参照附图对第6实施方式涉及的太阳能发电系统进行说明。在本实施方式的说明中，对与第2实施方式涉及的太阳能发电系统同样的构成赋予相同的附图标记来省略说明。

在第2实施方式涉及的太阳能发电系统中，使用连接点电压Va作为电平检测器18被输入的信号，检测出连接点电压Va的值降低到一定值以下的情况来检测短路、接地等事故，但在本实施方式中，取代连接点电压Va而使用了设置于电力系统5的事故检测保护继电器56的输出。

图10A中表示了本实施方式涉及的太阳能发电系统的一个构成例。

图11中表示了与本实施方式涉及的供电系统连接的电力系统的一个构成例。如果事故检测保护继电器56动作，则从事故检测保护继电器56向电平检测器18输出对事故检测保护继电器56进行了动作加以通知的规定信号。电平检测器18检测从事故检测保护继电器56输出了规定信号的情况，输出规定电平的电平检测信号。电平检测器18是检测出在电力系统5内输电线短路或者接地的情况，输出基于检测结果的电平检测信号的系统状态检测部。

在事故检测保护继电器56进行了动作的情况下，通过与第2实施方式的太阳能发电系统同样地切换励磁电压运算部17的运算所使用的常数、电特性运算部15的运算所使用的常数，电力变换装置3的输出电压高速变化，从而增高本实施方式涉及的太阳能发电系统的电压维持功能，由此，能够提高附近的发电机的过渡稳定度，防止电力振动、失调等不稳定现象。

也可以如图10B所示，成为不具有太阳能电池1的供电系统。蓄电池2被充电来自电力系统5的电力。

即，根据本实施方式，可提供与第2实施方式的太阳能发电系统以及供电系统同样地根据电力系统的运转状态进行稳定的电力供给的太阳能发电系统以及供电系统。

此外，在上述第1实施方式至第6实施方式的太阳能发电系统中，表示了用于使太阳能发电系统的动作特性变化的条件、和为了使特性变化而切换的常数的组合的例子，但通过根据与太阳能发电系统连接的电力系统的特性来任意地选择这些条件和常数的组合，能够进一步提高各电力系统的运转的稳定性。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是例示，并不意图对发明的范围进行限定。这些新颖的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨中，并且属于权利要求所记载的发明和其等同的范围。例如，在不将由电压检测部6得到的电压自动控制为指定值的情况下、即允许因有效功率的增减等引起的电压变动的情况下，通过利用电压设定部14设定励磁电压相当值Efd，可省略励磁电压运算部14。另外，在只需要同步发电机单体的特性而不需要角频率ω的变动抑制的情况下，通过利用有效功率设定部11设定机械输出Tm，能够省略机械输出运算部13。

Claims (20)

1.一种太阳能发电系统，具备：

电力变换部，将包含太阳能电池的直流电源的直流电力变换成交流电力并向电力系统供给；

电压检测部，检测电力系统与上述电力变换部的连接点电压；

电流检测部，检测上述电力变换部的输出电流；

有效功率检测部，从电压检测部与电流检测部的输出获得有效功率；

系统状态检测部，检测出上述电力系统内的电力供给状态或者上述电力系统所含的设备的运转状态，输出基于检测结果的电平检测信号；

有效功率设定部，输出有效功率设定值；

质点系运算部，基于上述有效功率检测部的输出、上述有效功率设定值和上述系统状态检测部的输出来运算上述电力变换部的输出电压的角频率；

电特性运算部，基于上述角频率、由电流检测部检测出的电流值、和设定电压值来运算上述电力变换部的输出电压目标值；以及

基于上述电平检测信号将上述有效功率设定值切换为预先设定的第1值或者第2值的单元以及基于上述电平检测信号对上述各频率的运算所使用的常数和上述输出电压目标值的运算所使用的常数中的至少一方进行切换的常数切换单元中的至少一方；

上述太阳能发电系统基于上述输出电压目标值来控制上述电力变换部的输出电压。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，

上述系统状态检测部具备：输电线潮流检测部，检测上述电力系统内的输电线中流过的电流或者电力潮流；和电平检测器，检测上述电力系统的输电线的电流或者电力潮流是否从一定范围内脱离，输出基于检测结果的电平检测信号。

3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，

上述系统状态检测部进行下述检测中的至少一个，包括：检测上述电力系统的由中央控制装置提供的LFC的输出信号余力是否从一定范围内脱离、以及根据上述电力系统所含的输电线与变压器的运转状况检测是否发生了电力系统分离。

4.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，

上述系统状态检测部具备：频率检测部，检测由上述电压检测部检测出的电压的频率；和电平检测器，检测由上述频率检测部检测出的频率是否从一定范围内脱离，并在脱离了上述一定范围的情况下输出规定的电平检测信号。

5.一种太阳能发电系统，具备：

电力变换部，将包含太阳能电池的直流电源的直流电力变换成交流电力并向电力系统供给；

电压检测部，检测电力系统与上述电力变换部的连接点电压；

电流检测部，检测上述电力变换部的输出电流；

有效功率检测部，从电压检测部与电流检测部的输出获得有效功率；

系统状态检测部，检测出在上述电力系统内输电线短路或者接地的情况，输出基于检测结果的电平检测信号；

有效功率设定部，输出预先设定的有效功率设定值；

质点系运算部，基于上述有效功率检测部的输出、有效功率设定部的输出和系统状态检测部的输出来运算上述电力变换部的输出电压的角频率；

励磁电压运算部，基于由上述电压检测部检测出的电压、上述设定电压、和上述系统状态检测部的输出信号来运算并输出模擬同步发电机的励磁电压相当值；以及

电特性运算部，基于上述角频率、由电流检测部检测出的电流值、从上述系统状态检测部输出的电平检测信号、以及上述励磁电压相当值来运算上述电力变换部的输出电压目标值；

上述励磁电压运算部具备基于上述电平检测信号对运算所使用的常数进行切换的切换电路，

上述太阳能发电系统基于上述输出电压目标值来控制上述电力变换部的输出电压。

6.根据权利要求5所述的太阳能发电系统，

上述系统状态检测部检测上述电压检测部的输出是否为规定值以下、或者对上述电力系统内的输电线系统事故进行检测的保护继电器是否进行了动作。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的太阳能发电系统，

还具备基于上述有效功率设定部的输出、上述质点系运算部的输出与上述系统状态检测部的输出，来计算模擬同步发电机的机械输出相当值的机械输出运算部，上述质点系运算部构成为基于上述机械输出相当值、由上述有效功率检测部检测出的有效功率值、以及上述系统状态检测部的输出，来运算上述电力变换部的输出电压的角频率。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的太阳能发电系统，

上述质点系运算部具备基于上述系统状态检测部的输出对运算所使用的常数进行切换的常数切换电路。

9.根据权利要求7所述的太阳能发电系统，

上述机械输出运算部具备基于上述系统状况检测部的输出对运算所使用的常数进行切换的常数切换电路。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的太阳能发电系统，

上述电特性运算部具备基于上述系统状况检测部的输出对运算所使用的常数进行切换的常数切换电路。

11.一种供电系统，具备：

电力变换部，将直流电源的直流电力变换成交流电力并向电力系统供给；

电压检测部，检测电力系统与上述电力变换部的连接点电压；

电流检测部，检测上述电力变换部的输出电流；

有效功率检测部，从电压检测部与电流检测部的输出获得有效功率；

系统状态检测部，检测出上述电力系统内的电力供给状态或者上述电力系统所含的设备的运转状态，输出基于检测结果的电平检测信号；

有效功率设定部，输出有效功率设定值；

质点系运算部，基于上述有效功率检测部的输出、上述有效功率设定值和上述系统状态检测部的输出来运算上述电力变换部的输出电压的角频率；

电特性运算部，基于上述角频率、由电流检测部检测出的电流值、和设定电压值，运算上述电力变换部的输出电压目标值；和

基于上述电平检测信号将上述有效功率设定值切换为预先设定的第1值或者第2值的单元、以及基于上述电平检测信号对上述各频率的运算所使用的常数和上述输出电压目标值的运算所使用的常数中的至少一方进行切换的常数切换单元中的至少一方；

上述供电系统基于上述输出电压目标值来控制上述电力变换部的输出电压。

12.根据权利要求11所述的供电系统，

上述系统状态检测部具备：输电线潮流检测部，检测上述电力系统内的输电线中流过的电流或者电力潮流；和电平检测器，检测出上述电力系统的输电线的电流或者电力潮流是否从一定范围内脱离，并输出基于检测结果的电平检测信号。

13.根据权利要求11所述的供电系统，

上述系统状态检测部进行下述检测中的至少一个，包括：检测上述电力系统的由中央控制装置提供的LFC的输出信号余力是否从一定范围内脱离、以及根据上述电力系统所含的输电线与变压器的运转状况检测电力系统是否发生了分离。

14.根据权利要求11所述的供电系统，

上述系统状态检测部具备：频率检测部，检测由上述电压检测部检测出的电压的频率；和电平检测器，检测由上述频率检测部检测出的频率是否从一定范围内脱离，并在脱离了上述一定范围的情况下输出规定的电平检测信号。

15.一种供电系统，具备：

电力变换部，将直流电源的直流电力变换成交流电力并向电力系统供给；

电压检测部，检测电力系统与上述电力变换部的连接点电压；

电流检测部，检测上述电力变换部的输出电流；

有效功率检测部，从电压检测部与电流检测部的输出获得有效功率；

系统状态检测部，检测出在上述电力系统内输电线短路或者接地的情况，输出基于检测结果的电平检测信号；

有效功率设定部，输出预先设定的有效功率设定值；

质点系运算部，基于上述有效功率检测部的输出、有效功率设定部的输出和系统状态检测部的输出来运算上述电力变换部的输出电压的角频率；

励磁电压运算部，基于由上述电压检测部检测出的电压、上述设定电压、和上述系统状态检测部的输出信号来运算模擬同步发电机的励磁电压相当值；以及

电特性运算部，基于上述角频率、由电流检测部检测出的电流值、从上述系统状态检测部输出的电平检测信号、以及上述励磁电压相当值来运算上述电力变换部的输出电压目标值；

上述励磁电压运算部具备基于上述电平检测信号对运算所使用的常数进行切换的切换电路，

上述供电系统基于上述输出电压目标值来控制上述电力变换部的输出电压。

16.根据权利要求15所述的供电系统，

上述系统状态检测部检测上述电压检测部的输出是否为规定值以下、或者对上述电力系统内的输电线系统事故进行检测的保护继电器是否进行了动作。

17.根据权利要求11至16中任意一项所述的供电系统，

还具备基于上述有效功率设定部的输出、上述质点系运算部的输出和上述系统状态检测部的输出，来计算模擬同步发电机的机械输出相当值的机械输出运算部，

上述质点系运算部构成为基于上述机械输出相当值、由上述有效功率检测部检测出的有效功率值、以及上述系统状态检测部的输出，来运算上述电力变换部的输出电压的角频率。

18.根据权利要求11至17中任意一项所述的供电系统，

上述质点系运算部具备基于上述系统状态检测部的输出对运算所使用的常数进行切换的常数切换电路。

19.根据权利要求17所述的供电系统，

上述机械输出运算部具备基于上述系统状况检测部的输出对运算所使用的常数进行切换的常数切换电路。

20.根据权利要求11至17中任意一项所述的供电系统，

上述电特性运算部具备基于上述系统状况检测部的输出对运算所使用的常数进行切换的常数切换电路。

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