DE112017001108T5 - Stromversorgungssystem - Google Patents

Abstract

Ein Stromsystem umfasst eine Mehrzahl von Stromrichtern und eine zentrale Verwaltungsvorrichtung, welche die Mehrzahl von Stromrichter verwaltet. Die zentrale Verwaltungsvorrichtung umfasst einen Detektor und einen Indexrechner. Der Detektor erfasst Regulierungsobjektstrom. Der Indexrechner berechnet einen Index zum Steuern einzelner Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern derart, dass der Regulierungsobjektstrom mit dem Zielstrom übereinstimmt. Jeder der Mehrzahl von Stromrichtern umfasst einen Zielstromrechner und eine Steuereinheit. Der Zielstromrechner berechnet den einzelnen Zielstrom des Stromrichters basierend auf einer Optimierungsaufgabe unter Verwendung des Index. Die Steuereinheit reguliert den einzelnen Ausgangsstrom auf den einzelnen Zielstrom.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung betrifft ein vernetztes Stromsystem, und insbesondere ein Stromsystem, das Regulierungsobjektstrom auf Zielstrom reguliert.
• STAND DER TECHNIK
• In den vergangenen Jahren haben sich Stromerzeugungssysteme, die erneuerbare Energie verwenden, weit verbreitet. Ein Beispiel eines solchen Systems ist ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem, das Sonnenlicht verwendet. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem weist eine Solarzelle und einen Stromrichter (Power Conditioner) auf. Die Solarzelle erzeugt Gleichstrom, der dann durch den Stromrichter oder Inverter in Wechselstrom umgewandelt wird. Der umgewandelte Wechselstrom wird dann in ein Stromnetz eingespeist. Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme reichen von einer Kleinanlage für einen gewöhnlichen Haushalt bis zur Großanlage, wie zum Beispiel einer Mega-Solaranlage.
• Ein großes Photovoltaik-Stromerzeugungssystem weist eine Mehrzahl von Stromrichtern auf, die jeweils mit einem Stromnetz verbunden sind. Zum Beispiel weist eine Photovoltaik-Stromerzeugungssystem, das in Patentschrift 1 offenbart ist, eine Mehrzahl von Solarzellen, eine Mehrzahl von Stromrichtern und ein Überwachungssteuerungssystem auf. Das Überwachungssteuerungssystem überwacht und steuert die Mehrzahl von Stromrichtern. Insbesondere überwacht das Überwachungssteuerungssystem Eingangs-/Ausgangsleistung, Eingangs-/Ausgangsspannung, Eingangs-/Ausgangsstromstärke, etc. für die Mehrzahl von Stromrichtern, und sorgt für die Steuerung, zum Beispiel die Änderung der Ausgangsspannung.
• TECHNISCHE REFERENZ
• PATENTSCHRIFT
• Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldungs-veröffentlichung Nr. 2012-205322
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Durch die Erfindung zu lösende Probleme:
• Da das Überwachungssteuerungssystem wie oben beschrieben die Stromrichter überwacht und steuert, führt eine Erhöhung der Anzahl von Stromrichtern, die zu überwachen und zu steuern sind, unweigerlich zu einem Anstieg der Verarbeitungslast.
• Ein Stromsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in Anbetracht der vorstehenden Umstände geschaffen worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist daher die Bereitstellung eines Stromsystems, das imstande ist, den Regulierungsobjektstrom auf einen Zielwert zu regulieren, während es die Verarbeitungslast einer Vorrichtung, welche die Mehrzahl von Stromrichtern verwaltet, verringert.
• Mittel zum Lösen des Problems:
• Ein durch die vorliegende Offenbarung bereitgestelltes Stromsystem ist ein Stromsystem, das mit einem Stromnetz verbunden ist, aufweisend: eine Mehrzahl von Stromrichtern und eine zentrale Verwaltungsvorrichtung, welche die Mehrzahl von Stromrichtern verwaltet. Die zentrale Verwaltungsvorrichtung umfasst: einen Detektor, der den Regulierungsobjektstrom erfasst; einen Indexrechner, der einen Index zum Steuern einzelner Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern berechnet, sodass der Regulierungsobjektstrom dem Zielstrom entspricht, wobei das Berechnen des Index auf dem Regulierungsobjektstrom und dem Zielstrom basiert; und einen Transmitter, der den Index zur Mehrzahl von Stromrichtern übermittelt. Jeder der Mehrzahl von Stromrichtern umfasst: einen Empfänger, der den Index empfängt; einen Zielstromrechner, der den einzelnen Zielstrom des Stromrichters basierend auf einer Optimierungsaufgabe unter Verwendung des Index berechnet; und eine Steuereinheit, welche den einzelnen Ausgangsstrom des Stromrichters auf den einzelnen Zielstrom reguliert.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems, weist die Mehrzahl von Stromrichtern n Photovoltaik-Stromrichter auf (wobei n eine positive ganze Zahl ist), die Strom von Solarzellen empfangen. Der Indexrechner berechnet einen Unterdrückungsindex als den Index für die Photovoltaik-Stromrichter. Der Transmitter übermittelt den Unterdrückungsindex zu den Photovoltaik-Stromrichtern.
• Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems pr den Unterdrückungsindex bezeichnet, P_i ^ref (i = eine Ganzzahl von 1, ..., n) den einzelnen Zielstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_i ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet und w_i ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, so wird der einzelne Zielstrom P_i ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe berechnet, die durch die folgende Formel (1) definiert ist. $$\begin{array}{l}\underset{P_i^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_i{\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)}^2+pr\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)\right\}\hfill \\ \text{unterliegt 0}\le P_i^{ref}\le P_i^{lmt}\hfill \end{array})$$

  
• Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems P_i ^out(t) den einzelnen Ausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P^C(t) den Zielstrom bezeichnet und P(t) den Regulierungsobjektstrom bezeichnet, so berechnet der Indexrechner den Unterdrückungsindex pr durch Lösen der folgenden Formeln (2) und (3). $$\begin{array}{c}\frac{d\lambda }{dt}=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i^{out}\left(t\right)-P^c\left(t\right)}\right),\epsilon >0\\ =\epsilon \left(P\left(t\right)-P^c\left(t\right)\right)\end{array}$$

  

  $$pr=\lambda$$

  

  Man beachte, dass ε einen Steigungskoeffizienten bezeichnet.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems umfasst die Mehrzahl von Stromrichtern m Speicherzellen-Stromrichter (wobei m eine positive ganze Zahl ist), die Strom von Speicherzellen empfangen oder Strom zu den Speicherzellen abgeben. Der Indexrechner berechnet einen Ladungs-/Entladungsindex als den Index für die Speicherzellen-Stromrichter. Der Transmitter übermittelt den Ladungs-/Entladungsindex zu den Speicherzellen-Stromrichtern.
• Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems pr_pv den Unterdrückungsindex bezeichnet, P_PVi ^ref (i = eine Ganzzahl von 1, ..., n) den einzelnen Zielstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_PVi ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, w_PVi ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet und P_φi einen Konstruktionsparameter bezeichnet, der angibt, ob die Unterdrückung der einzelnen Ausgangsströme jedes der n Photovoltaik-Stromrichter zu priorisieren ist, so wird der einzelne Zielstrom P_PVi ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe berechnet, die durch die folgende Formel (4) definiert ist. Auch wenn pr_B den Ladungs-/Entladungsindex bezeichnet, P_Bk ^ref (k = eine Ganzzahl von 1, ..., m) den einzelnen Zielstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P_Bk ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, w_Bk ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet und α_k und β_k Parameter bezeichnen, die gemäß einer Restmenge jeder der Speicherzellen festgelegt sind, so wird der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref berechnet durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (5). $$\begin{array}{l}\underset{P_{PVi}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+p{r}_{PV}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)\right\}\hfill \\ \text{unterliegt 0}\le P_{Pvi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}\hfill \end{array})$$

  

  $$\begin{array}{l}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+p{r}_B\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right\}\\ \begin{array}{ll}\text{unterliegt}\hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill \end{array}\end{array})$$

  
• Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems pr_pv den Unterdrückungsindex bezeichnet, P_PVi ^ref (i = eine Ganzzahl von 1, ..., n) den einzelnen Zielstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_PVi ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, w_PVi ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_φi einen Konstruktionsparameter bezeichnet, der angibt, ob die Unterdrückung der einzelnen Ausgangsströme jedes der n Photovoltaik-Stromrichter zu priorisieren ist, Q_PVi eine Ausgabe von Blindleistung bezeichnet, S_PVi ^d eine maximale Scheinleistung bezeichnet, die ausgegeben werden kann, V_PVi eine Anschlusspunktspannung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet und V₀ eine Anschlusspunktreferenzspannung bezeichnet, so wird der einzelne Zielstrom P_PVi ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe berechnet, die durch die folgende Formel (4') definiert ist. Ebenso wenn pr_B den Ladungs-/Entladungsindex bezeichnet, P_Bk ^ref (k = eine Ganzzahl von 1, ..., m) den einzelnen Zielstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P_Bk ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P_SMk ^lmt einen Ladungs-Nennausgangsstrom jeder der Speicherzellen bezeichnet, P_SPk ^lmt einen Entladungs-Nennausgangsstrom jeder der Speicherzellen bezeichnet, w_Bk ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, α_k und β_k Parameter bezeichnen, die gemäß einer Restmenge jeder der Speicherzellen festgelegt sind, w_SOCk ein Gewicht gemäß einem Ladungszustand jeder der Speicherzellen bezeichnet, Q_Bk eine Ausgabe von Blindleistung bezeichnet, S_Bk ^d eine maximale Scheinleistung bezeichnet, die ausgegeben werden kann, V_Bk eine Anschlusspunktspannung jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet und V₀ eine Anschlusspunktreferenzspannung bezeichnet, so wird der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref berechnet durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (5'). $$\begin{array}{l}\underset{P_{PVi}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+p{r}_{PV}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)\right\}\\ \begin{array}{ll}\text{unterliegt}\hfill & 0\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{Imt}\hfill \\ \hfill & {\left(P_{PVi}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{PVi}\right)}^2\le {\left(S_{PVi}^d\frac{V_{PVi}}{V_0}\right)}^2\hfill \end{array}\end{array})$$

  

  $$\begin{array}{l}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{w}_{SOCk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+p{r}_B\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right\}\\ \begin{array}{ll}\text{unterliegt}\hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill \\ \hfill & P_{SMk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{SPk}^{lmt}\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill \\ \hfill & {\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{Bk}\right)}^2\le {\left(S_{Bk}^d\frac{V_{Bk}}{V_0}\right)}^2\hfill \end{array}\end{array})$$

  
• Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems P_PVi ^out(t) den einzelnen Ausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_Bk ^out(t) den einzelnen Ausgangsstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P^C(t) den Zielstrom bezeichnet, P(t) den Regulierungsobjektstrom bezeichnet, pr_PV den Unterdrückungsindex bezeichnet und pr_B den Ladungs-/Entladungsindex bezeichnet, so berechnet der Indexrechner den Unterdrückungsindex pr_PV und den Ladungs-/Entladungsindex Pr_B unter Verwendung der folgenden Formeln (6) und (7). $$\begin{array}{c}\frac{d\lambda }{dt}=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_{PVi}^{out}\left(t\right)\right)+{\displaystyle \sum _{k=1}^m\left(P_{Bk}^{out}\left(t\right)\right)-P^C\left(t\right)}}\right),\epsilon >0\\ =\epsilon \left(P\left(t\right)-P^c\left(t\right)\right)\\ p{r}_{PV}=p{r}_B=\lambda \end{array}$$

  

  $$p{r}_{PV}=p{r}_B=\lambda$$

  

  Man beachte, dass ε einen Steigungskoeffizienten bezeichnet.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems ist der Regulierungsobjektstrom ein Strom an einem Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern an das Stromnetz.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner: eine Erfassungseinheit, welche die einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern erfasst; und einen Gesamtausgangsstromrechner, der einen Gesamtausgangsstrom berechnet, welcher eine Summe der einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern ist. Der Regulierungsobjektstrom ist der Gesamtausgangsstrom.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems ist eine Last, die Strom verbraucht, mit dem Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern und des Stromnetzes verbunden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems ist eine Last, die Strom verbraucht, mit dem Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern und des Stromnetzes verbunden. Die zentrale Verwaltungsvorrichtung umfasst ferner: eine Erfassungseinheit, welche die einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern erfasst, und welche den Stromverbrauch der Last erfasst; einen Gesamtausgangsstromrechner, der einen Gesamtausgangsstrom berechnet, der eine Summe der einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern ist; und einen Anschlusspunktstromschätzer, der einen Strom am Anschlusspunkt basierend auf dem Gesamtausgangsstrom und dem Stromverbrauch schätzt. Der Regulierungsobjektstrom ist der Strom am Anschlusspunkt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner eine Erfassungseinheit, die über drahtlose Kommunikation einen Ausgabebefehl von einer Stromgesellschaft erfasst, und der Zielstrom ist ein Zielwert basierend auf dem Ausgabebefehl.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner eine Einstelleinheit, die einen oberen Grenzwert für vom Stromnetz zugeführten Strom festlegt, und der Zielstrom ist ein Zielwert basierend auf dem oberen Grenzwert.
• Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems mindestens einer der Mehrzahl von Stromrichtern mit irgendeiner der Solarzellen verbunden ist, so berechnet der Indexrechner den Index für den mindestens einen Stromrichter als 0.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner eine Einstelleinheit, die ein Rückstromfluss-Vermeidungsziel festlegt, und der Zielstrom ist ein Zielwert basierend auf dem Rückstromfluss-Vermeidungsziel.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromsystems ist die Mehrzahl von Stromrichtern in eine Mehrzahl von Gruppen aufgeteilt, und in mindestens einer der Mehrzahl von Gruppen wird eine Steuerung ausgeführt, sodass eine Summe der einzelnen Ausgangsströmen aller Stromrichter in der Gruppe einen vorher festgelegten Zielwert angibt.
• Wirkung der Erfindung:
• Gemäß dem Stromsystem der vorliegenden Offenbarung berechnet die zentrale Verwaltungsvorrichtung den Index zur Steuerung der einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern, sodass der Regulierungsobjektstrom mit dem Zielstrom übereinstimmt. Jeder der Mehrzahl von Stromrichtern berechnet den einzelnen Zielstrom des Stromrichters basierend auf der Optimierungsaufgabe unter Verwendung des Index, sodass der einzelne Ausgangsstrom mit dem einzelnen Zielstrom übereinstimmt. Auf diese Weise muss die zentrale Verwaltungsvorrichtung nur den Index berechnen und muss nicht den einzelnen Zielstrom für jeden der Mehrzahl von Stromrichtern berechnen. Dadurch ist es möglich, die Verarbeitungslast an der zentralen Verwaltungsvorrichtung zu verringern. Dann steuert jeder der Mehrzahl von Stromrichtern den einzelnen Ausgangsstrom basierend auf dem Index. Dies macht es möglich, den Regulierungsobjektstrom mit dem Zielstrom in Übereinstimmung zu bringen.
• Figurenliste
• 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
• 2 zeigt den Funktionsaufbau für eine Anschlusspunkt-Stromunterdrückungssteuerung des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß der ersten Ausführungsform;
• 3 zeigt ein in einer Simulation übernommenes Model eines Stromrichters;
• 4 zeigt eine Sprungantwort eines Stromsteuersystems des in der Simulation übernommenen Stromrichters;
• 5 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 1) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 6 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 2) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 7 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 3) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 8 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 4) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 9 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 5) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 10 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 6) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 11 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 7) in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform;
• 12 zeigt den Gesamtaufbau eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
• 13 zeigt den Funktionsaufbau für eine Anschlusspunkt-Stromunterdrückungssteuerung des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform;
• 14 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 1) in der Simulation gemäß der zweiten Ausführungsform;
• 15 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 2) in der Simulation gemäß der zweiten Ausführungsform;
• 16 zeigt ein Prüfergebnis (Fall 3) in der Simulation gemäß der zweiten Ausführungsform;
• 17 zeigt den Gesamtaufbau eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform;
• 18 zeigt den Funktionsaufbau für eine Anschlusspunkt-Stromunterdrückungssteuerung des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß der dritten Ausführungsform;
• 19 zeigt den Funktionsaufbau für eine Spitzenabdeckungssteuerung eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform;
• 20 zeigt den Funktionsaufbau für eine Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform;
• 21 zeigt den Gesamtaufbau eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform;
• 22 zeigt den Funktionsaufbau für eine Gesamtsystemausgangsstrom-Unterdrückungssteuerung des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß der sechsten Ausführungsform;
• 23 zeigt den Gesamtaufbau eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer siebten Ausführungsform;
• 24 zeigt den Funktionsaufbau für eine Gesamtsystemausgangsstrom-Unterdrückungssteuerung des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß der siebten Ausführungsform; und
• 25 zeigt den Funktionsaufbau für eine Zeitplansteuerung eines Photovoltaik-Stromerzeugungssystems gemäß einer achten Ausführungsform.
• MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Der folgende Abschnitt beschreibt Ausführungsformen eines Stromsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, in dem Fall, in welchem das Stromsystem auf ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem angeschlossen an ein Stromnetz angewendet ist. Wenn in der folgenden Beschreibung der Strom an einem Anschlusspunkt einen positiven Wert annimmt, wird davon ausgegangen, dass Strom vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem an das Stromnetz abgegeben wird (Rückfluss). Wenn der Strom am Anschlusspunkt hingegen einen negativen Wert annimmt, wird davon ausgegangen, dass Strom vom Stromnetz an das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem zugeführt wird.
• 1 und 2 zeigen ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS1 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 zeigt den Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS1. 2 zeigt den Funktionsaufbau eines Steuersystems im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 in 1, wobei das Steuersystem Strom an einem Anschlusspunkt an ein Stromnetz A steuert.
• Wie in 1 gezeigt, umfasst das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 eine Mehrzahl von Solarzellen SP_i (i = 1, 2, ..., n; wobei n eine positive ganze Zahl ist), eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_i und eine zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme PVS1 ist ein vernetztes Rückstromflusssystem.
• Jede der Mehrzahl von Solarzellen SP_i wandelt Sonnenenergie in elektrische Energie um. Jede der Solarzellen SP_i weist eine Mehrzahl von Solarzellenpaneelen auf, die in Reihe/parallel geschaltet sind. Jedes der Solarzellenpaneele kann gebildet sein durch Verbinden einer Mehrzahl von Solarzellen, die aus einem Halbleiter, wie zum Beispiel Silizium, bestehen, und Abdecken der Solarzellen mit Harz oder Hartglas für die Außenanwendung. Die Solarzellen SP_i erzeugen Strom (Gleichstrom) und geben diesen an die Stromrichter PCS_i ab. Man beachte, dass davon ausgegangen wird, dass die Maximalmenge an erzeugbarem Strom durch jede der Solarzellen SP_i einer Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzellen SP_i entspricht.
• Jeder der Stromrichter PCS_i wandelt den durch die entsprechenden Solarzellen SP_i erzeugten Strom in Wechselstrom um. Der umgewandelte Wechselstrom wird dann an das Stromnetz A abgegeben. Jeder der Stromrichter PCS_i weist einen Inverterschaltkreis, einen Transformator und einen Steuerschaltkreis auf. Der Inverterschaltkreis wandelt den Gleichstrom von der Solarzelle SP_i in mit dem Stromnetz A synchronisierten Wechselstrom um. Der Transformator erhöht (oder senkt) die vom Inverterschaltkreis ausgegebene Wechselspannung. Der Steuerschaltkreis steuert zum Beispiel den Inverterschaltkreis. Man beachte, dass die Stromrichter PCS_i einen Aufbau aufweisen können, der sich von dem oben beschriebenen Aufbau unterscheidet.
• Bezeichnet man die Wirkleistungsabgabe von jedem der Stromrichter PCS_i als P_i ^out und die abgegebene Blindleistung von diesen als Q_i ^out, so wird die Anlagenleistung P_i ^out + jQ_i ^out von jedem der Stromrichter PCS_i abgegeben. Folglich wird die Anlagenleistung Σ_iP_i ^out + jΣ_iQ_i ^out an den Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern PCS_i mit dem Stromnetz A abgegeben. Mit anderen Worten ist der Strom am Anschlusspunkt (in der Folge als „Anschlusspunktstrom“ bezeichnet) die Summe der Ausgangsströme jedes der Stromrichter PCS_i . In der vorliegenden Ausführungsform wird der Ausgabesteuerung der Blindleistung Q_i ^out, die hauptsächlich dazu verwendet wird, Spannungsänderungen am Anschlusspunkt zu unterdrücken, keine besondere Beachtung gewidmet. Mit anderen Worten ist der Anschlusspunktstrom die Summe (Σ_iP_i ^out) der Wirkleistungen P_i ^out am Anschlusspunkt. Es wird davon ausgegangen, dass der Anschlusspunktstrom P(t) ist.
• Wenn sich die Anzahl an Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen PVS1, die mit dem Stromnetz A verbunden sind, erhöht, wird die Stromzuführung zum Stromnetz A in Bezug auf den Bedarf übermäßig. Um die übermäßige Zuführung zu vermeiden, kann jedes der Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme PVS1 durch eine Stromgesellschaft angewiesen werden, Ausgangsstrom zu unterdrücken. Somit unterdrückt das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Ausgangsstrom gemäß dem Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft.
• In der vorliegenden Ausführungsform weist der Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 an, dass der Anschlusspunktstrom P(t) einen vorher festgelegten Wert nicht überschreiten sollte. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 steuert den Anschlusspunktstrom P(t) gemäß dem Ausgabeunterdrückungsbefehl. Insbesondere gibt der Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft an das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 einen Ausgabebefehlswert P^C an, welcher der obere Grenzwert für den Anschlusspunktstrom P(t) ist. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 steuert den Ausgangsstrom jedes Stromrichters PCS_i (in der Folge bezeichnet als „einzelner Ausgangsstrom“) P_i ^out, sodass der Anschlusspunktstrom P(t) einem Ausgabebefehlswert P^C, der von der Stromgesellschaft vorgegeben ist, entspricht. Demgemäß wird der Anschlusspunktstrom P(t) als der Regulierungsobjektstrom angesehen, und der Ausgabebefehlswert P^C wird als der Zielwert für den Anschlusspunktstrom P(t) angesehen. Ist der Anschlusspunktstrom P(t) größer als der Ausgabebefehlswert P^C, so unterdrückt das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out jedes der Stromrichter PCS_i . Demgemäß wird die durch das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 ausgeführte Steuerung als „Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung“ bezeichnet.
• In der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung empfängt jeder der Stromrichter PCS_i einen Unterdrückungsindex pr von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1, und berechnet das Ziel des einzelnen Ausgangsstroms P_i ^out (in der Folge bezeichnet als „einzelner Zielstrom“) P_i ^ref basierend auf dem Unterdrückungsindex pr. Der Unterdrückungsindex pr ist eine Information zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C und zum Berechnen des einzelnen Zielstroms P_i ^ref. Jeder der Stromrichter PCS_i steuert den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out basierend auf dem einzelnen derart errechneten Zielstrom P_i ^ref. Um das zu erreichen, weist jeder der Stromrichter PCSi einen Empfänger 11, einen Zielstromrechner 12 und eine Ausgabesteuerung 13 auf, wie in 2 gezeigt.
• Der Empfänger 11 empfängt den von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 übermittelten Unterdrückungsindex pr. Der Empfänger 11 empfängt den Unterdrückungsindex pr, zum Beispiel durch drahtlose Kommunikation. Es ist möglich, verdrahtete Kommunikation anstatt drahtloser Kommunikation zu verwenden.
• Der Zielstromrechner 12 berechnet den einzelnen Zielstrom P_i ^ref des Stromrichters (Stromrichter PCS_i ) basierend auf dem Unterdrückungsindex pr, der am Empfänger 11 empfangen worden ist. Insbesondere berechnet der Zielstromrechner 12 den einzelnen Zielstrom P_i ^ref durch Lösen einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe, angezeigt durch die folgende Formel (8). In Formel (8) bezeichnet P_i ^lmt den Nennausgangsstrom (Ausgabegrenze) jedes der Stromrichter PCS_i , und w_i bezeichnet ein Gewicht für die Unterdrückung der Wirkleistung des Stromrichters PCS_i . Das Gewicht w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung ist im Zielstromrechner 12 gespeichert. Das Gewicht w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung kann durch einen Anwender manuell festgelegt werden. Alternativ dazu kann jeder der Stromrichter PCS_i das Gewicht w_i basierend auf dem Zustand des Stromrichters PCS_i (z.B. Temperatur, Klima, die Menge an Blindleistung, etc.) automatisch festlegen. Einzelheiten der folgenden Formel (8) werden später beschrieben. $$\begin{array}{ll}\underset{P_i^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_i{\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)}^2+pr\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)\right\}\hfill & \mathrm{...}\left(8a\right)\hfill \\ \begin{array}{cc}\text{unterliegt}& \text{ 0}\le P_i^{ref}\ge P_i^{lmt}\end{array}\hfill & \mathrm{...}\left(8b\right)\hfill \end{array})$$

  
• Die Ausgabesteuerung 13 steuert den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out durch Steuern des oben beschriebenen Inverterschaltkreises. Die Ausgabesteuerung 13 regelt den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out auf den einzelnen Zielstrom P_i ^ref, der durch den Zielstromrechner 12 berechnet wird.
• Die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 verwaltet zentral die Stromrichter PCS_i . Die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 tauscht verschiedene Informationen mit den Stromrichtern PCS_i aus, zum Beispiel durch drahtlose Kommunikation. Es ist möglich, verdrahtete Kommunikation anstatt drahtloser Kommunikation zu verwenden. Die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 überwacht den Anschlusspunktstrom P(t) während der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung. Des Weiteren erfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Ausgabebefehlswert P^C, der durch die Stromgesellschaft festgelegt worden ist. Danach berechnet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Unterdrückungsindex pr zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C, und übermittelt den Unterdrückungsindex pr zu jedem der Stromrichter PCS_i . Um das zu erreichen weist die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 eine Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21, einen Anschlusspunktstromdetektor 22, einen Indexrechner 23 und einen Transmitter 24 auf, wie in 2 gezeigt.
• Die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 erfasst den Ausgabebefehlswert P^C, der von der Stromgesellschaft festgelegt worden ist. Zum Beispiel erfasst die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 den Ausgabebefehlswert P^C, von der Stromgesellschaft über drahtlose Kommunikation. Alternativ dazu kann der von der Stromgesellschaft festgelegte Ausgabebefehlswert P^C manuell durch einen Manager über einen vorher festgelegten Computer eingegeben werden, und die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 kann den Ausgabebefehlswert P^C vom Computer erfassen. In einer weiteren Alternative kann die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 den von der Stromgesellschaft festgelegten Ausgabebefehlswert P^C über eine andere Kommunikationsvorrichtung erfassen. Die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 gibt den erfassten Ausgabebefehlswert P^C an den Indexrechner 23 aus.
• Gibt es keinen Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft, so informiert die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 den Indexrechner 23 entsprechend darüber. „Gibt es keinen Ausgabeunterdrückungsbefehl von der Stromgesellschaft“ bezieht sich auf den Zustand, in dem der Ausgang des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS1 nicht unterdrückt wird und der durch die Solarzellen SP_i erzeugte Strom zur Gänze ausgegeben werden kann. Zum Beispiel ist die maximale Ausgabe möglich, wenn jeder der Stromrichter PCS_i durch eine Maximalstrompunktsteuerung auf seinem maximalen Arbeitspunkt arbeitet. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform kein Ausgabeunterdrückungsbefehl von der Stromgesellschaft vorliegt, gibt die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 einen Zahlenwert von -1 als den Ausgabebefehlswert P^C zum Indexrechner 23 aus. Jegliches Informationsverfahren ist möglich, solange der Indexrechner 23 über keinen Ausgabeunterdrückungsbefehl informiert ist. Zum Beispiel kann die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 von der Stromgesellschaft, etc. Kennungsinformationen erfassen, die angeben, ob ein Ausgabeunterdrückungsbefehl vorliegt, und können den Indexrechner 23 über die Kennungsinformationen informieren. Zum Beispiel zeigen die Kennungsinformationen „0“ an, wenn kein Ausgabeunterdrückungsbefehl vorliegt, und zeigen „1“ an, wenn ein Ausgabeunterdrückungsbefehl vorliegt. Liegt ein Ausgabeunterdrückungsbefehl vor (d.h., zeigen die Kennungsinformationen „1“ an), so erfasst die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 die Kennungsinformationen und den Ausgabebefehlswert P^C.
• In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung des Falles, in welchem die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 den Ausgabebefehlswert P^C erfasst, aber auch andere Beispiele sind vorstellbar. Insbesondere ist es möglich, Informationen über ein Ausgangsunterdrückungsverhältnis (%) statt des Ausgabebefehlswerts P^C zu erfassen. In diesem Fall berechnet die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 den Ausgabebefehlswert P^C basierend auf dem somit erfassten Ausgabeunterdrückungsverhältnis (%) und dem Nennausgangsstrom des gesamten Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS1 (d.h., die Summe der Nennausgangsströme jedes der Stromrichter PCS_i ) Σ_iP_i ^lmt. Wird zum Beispiel ein Befehl erfasst, der angibt, dass das Ausgabeunterdrückungsverhältnis 20 % beträgt, so berechnet die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 80 % des Nennausgangsstroms Σ_iP_i ^lmt des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS1 (= 100-20) als den Ausgabebefehlswert P^C. Die Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 gibt den somit berechneten Ausgabebefehlswert P^C an den Indexrechner 23 aus.
• Der Anschlusspunktstromdetektor 22 erfasst den Anschlusspunktstrom P(t). Dann gibt der Anschlusspunktstromdetektor 22 den derart erfassten Anschlusspunktstrom P(t) an den Indexrechner 23 aus. Man beachte, dass der Anschlusspunktstromdetektor 22 als eine Erfassungsvorrichtung gestaltet sein kann, die sich von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 unterscheidet. In diesem Fall übermittelt die Erfassungsvorrichtung (Anschlusspunktstromdetektor 22) den Erfassungswert des Anschlusspunktstroms P(t) an die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 durch drahtlose oder verdrahtete Kommunikation.
• Der Indexrechner 23 berechnet den Unterdrückungsindex pr zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C. Der Indexrechner 23 berechnet den Unterdrückungsindex pr basierend auf den folgenden Formeln (9) und (10), wobei λ einen Lagrange-Multiplikator bezeichnet, ε einen Steigungskoeffizient bezeichnet und t die Zeit bezeichnet. Angenommen, der Indexrechner 23 empfängt als den Ausgabebefehlswert P^C einen Zahlenwert von -1, der anzeigt, dass kein Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft vorliegt. In diesem Fall stellt der Indexrechner 23 den Lagrange-Multiplikator λ auf „0“. Mit anderen Worten, der Unterdrückungsindex pr wird berechnet als „0“. In der folgenden Formel (9) verändern sich der einzelne Ausgangsstrom P_i ^out und der Ausgabebefehlswert P^C relativ zur Zeit t. Demgemäß wird der einzelne Ausgangsstrom bezeichnet als P_i ^out(t) und der Ausgabebefehlswert als P^C(t). Einzelheiten der folgenden Formeln (9) und (10) werden später beschrieben. $$\begin{array}{c}\frac{d\lambda }{dt}=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i^{out}\left(t\right)-P^c\left(t\right)}\right),\epsilon >0\\ =\epsilon \left(P\left(t\right)-P^c\left(t\right)\right)\end{array}$$

  

  $$pr=\lambda$$

  
• Der Transmitter 24 überträgt den durch den Indexrechner 23 berechneten Unterdrückungsindex pr zu den Stromrichtern PCS_i .
• Als nächstes ist eine Beschreibung eines Grundes bereitgestellt, warum die Stromrichter PCS_i die obige Formel (8) verwenden, um den einzelnen Zielstrom P_i ^ref zu berechnen, sowie eines Grundes, warum die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 die obigen Formeln (9) und (10) verwendet, um den Unterdrückungsindex pr zu berechnen, während die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung durch Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 ausgeführt wird.
• Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 ist dafür ausgelegt, während der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung die folgenden drei Ziele zu erreichen. Das erste Ziel (Ziel 1-1) ist, dass „jeder der Stromrichter PCS_i den einzelnen Zielstrom dispersiv berechnet“. Das zweite Ziel (Ziel 1-2) ist es, „den Ausgangsstrom am Anschlusspunkt (Anschlusspunktstrom) des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS1 mit dem Ausgabebefehlswert der Stromgesellschaft in Übereinstimmung zu bringen“. Das dritte Ziel (Ziel 1-3) ist es, „eine Ausgangsunterdrückungsmenge für jeden Stromrichter PCS_i einstellbar zu machen“. Die Ausgangsunterdrückungsmenge bezieht sich auf eine Differenz zwischen dem Wert des Maximalstroms, der von jedem der Stromrichter PCS_i ausgegeben werden kann, und dem einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out. Der Wert des Maximalstroms, der ausgegeben werden kann, ist der Nennausgangsstrom P_i ^lmt des Stromrichters PCS_i , wenn die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzellen SP_i > dem Nennausgangsstrom P_i ^lmt ist. Andererseits ist der Wert des Maximalstroms, der ausgegeben werden kann, die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzelle SP_i , wenn die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzelle SPi ≤ dem Nennausgangsstrom P_i ^lmt ist.
• Zunächst wird einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe Beachtung geschenkt, wenn die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 zentral die einzelnen Zielströme P_i ^ref berechnet. In diesem Fall gelangt man zur folgenden Formel (11). Wie oben beschrieben bezeichnet P_i ^ref den einzelnen Zielstrom jedes der Stromrichter PCS_i , P_i ^lmt bezeichnet den Nennausgangsstrom (Ausgabegrenze) jedes der Stromrichter PCS_i und P^C bezeichnet den von der Stromgesellschaft festgelegten Ausgabebefehlswert. Der einzelne Zielstrom P_i ^ref, der die optimale Lösung der folgenden Formel (11) ist, wird bezeichnet mit (P_i ^ref)*. In der folgenden Formel (11) drückt Formel (11a) die Minimierung der Ausgangsunterdrückungsmenge des einzelnen Ausgangsstroms P_i ^out aus, Formel (11b) drückt die Einschränkung durch den Nennausgangsstrom P_i ^lmt aus, und Formel (11c) drückt den Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C aus. $$\begin{array}{l}\begin{array}{cc}\underset{P_i^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{w}_i}{\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)}^2\right\}& \mathrm{...}\left(11a\right)\end{array}\\ \begin{array}{lll}\text{unterliegt}\hfill & 0\le P_i^{ref}\le P_i^{lmt}\hfill & \mathrm{...}\left(11b\right)\hfill \\ \hfill & {\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i^{ref}-P^C=0}\hfill & \mathrm{...}\left(11c\right)\hfill \end{array}\end{array})$$

  
• Dies zeigt den Fall an, in welchem die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den einzelnen Zielstrom (P_i ^ref)* aus der obigen Formel (11) berechnet. Im Fall der obigen Formel (11) berechnen die Stromrichter PCS_i nicht dispersiv den einzelnen Zielstrom (P_i ^ref)*, weswegen das Ziel 1-1 nicht erzielt worden ist.
• Als nächstes wird einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe Beachtung geschenkt, wenn jeder der Stromrichter PCS_i den einzelnen Zielstrom P_i ^ref dispersiv berechnet. In diesem Fall gelangt man zur folgenden Formel (12). $$\begin{array}{ll}\underset{P_i^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_i{\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)}^2\right\}\hfill & \mathrm{...}\left(12a\right)\hfill \\ \begin{array}{cc}\text{unterliegt}& 0\le P_i^{ref}\le P_i^{lmt}\end{array}\hfill & \mathrm{...}\left(12b\right)\hfill \end{array})$$

  
• Obwohl der einzelne Zielstrom, der die optimale Lösung der obigen Formel (12) ist, der einzelne Zielstrom P_i ^ref ist, der dispersiv durch jeden der Stromrichter PCS_i berechnet wird, lässt dieser einzelne Zielstrom die obige Formel (11c) unberücksichtigt. Folglich kann das Ziel 1-2, das darin besteht, den Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft in Übereinstimmung zu bringen, nicht erreicht werden.
• Angesichts der obigen Ausführungen wird das folgende Verfahren in Betracht gezogen, um das Ziel 1-2 zu erreichen. Das bedeutet, jeder der Stromrichter PCS_i berechnet dispersiv den einzelnen Zielstrom P_i ^rer basierend auf dem von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 empfangenen Unterdrückungsindex pr. Als Ergebnis wird das Ziel 1-2 erreicht. Eine eingeschränkte Optimierungsaufgabe, wenn jeder der Stromrichter PCS_i dispersiv den einzelnen Zielstrom P_i ^ref unter Verwendung des Unterdrückungsindex pr berechnet, wird ausgedrückt durch die obige Formel (8). Man beachte, dass der einzelne Zielstrom P_i ^ref, der die optimale Lösung der obigen Formel (8) ist, bezeichnet wird mit (P_i ^ref)^b.
• Wenn die aus der obigen Formel (11) erhaltene optimale Lösung (P_i ^ref)* mit der optimalen Lösung (P_i ^ref)^b übereinstimmt, kann der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft in Übereinstimmung gebracht werden. Das bedeutet, das Ziel 1-2 kann sogar dann erreicht werden, wenn jeder der Stromrichter PCS_i dispersiv die Optimierungsaufgabe löst. Demgemäß wird der Unterdrückungsindex pr berücksichtigt mit (P_i ^ref)* = (P_i ^ref)^b, mit dem Schwerpunkt auf die Optimalität eines stabilen Zustands. Dazu werden KKT(Karush-Kuhn-Tucker)-Bedingungen der obigen Formeln (11) und (8) berücksichtigt. Als Ergebnis wird die folgende Formel (13) aus der KKT-Bedingung der obigen Formel (11) erlangt, und die folgende Formel (14) wird aus der KKT-Bedingung der obigen Formel (8) erlangt. Man beachte, dass µ einen vorher festgelegten Lagrange-Multiplikator bezeichnet. $$\begin{array}{ll}2w_i\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)+\lambda -{\mu }_{\mathrm{1,}i}+{\mu }_{\mathrm{2,}i}=0\hfill & \mathrm{...}\left(13a\right)\hfill \\ -P_i^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_i^{ref}-P_i^{lmt}\le 0\hfill & \mathrm{...}\left(13b\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{1,}i}\left(-P_i^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{1,}i}\ge 0\hfill & \mathrm{...}\left(13c\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{2,}i}\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)=\mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{2,}i}\ge 0\hfill & \mathrm{...13}\left(d\right)\hfill \\ {\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i^{ref}-P^C=0}\hfill & \mathrm{...13}\left(e\right)\hfill \end{array})$$

  

  $$\begin{array}{ll}2w_i\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)+pr-{\mu }_{\mathrm{1,}i}+{\mu }_{\mathrm{2,}i}=0\hfill & \mathrm{...}\left(14a\right)\hfill \\ -P_i^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_i^{ref}-P_i^{lmt}\le 0\hfill & \mathrm{...}\left(14b\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{1,}i}\left(-P_i^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{1,}i}\ge 0\hfill & \mathrm{...}\left(14c\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{2,}i}\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)=\mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{2,}i}\ge 0\hfill & \mathrm{...}\left(14d\right)\hfill \end{array})$$

  
• Basierend auf den obigen Formeln (13) und (14) wird ersichtlich, dass die beiden optimalen Lösungen (P_i ^ref)* und (P_i ^ref)^b miteinander übereinstimmen, wenn pr = λ (die obige Formel (10)). Folglich kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Lagrange-Multiplikator λ berechnen, und kann jedem der Stromrichter PCSi den Lagrange-Multiplikator λ als den Unterdrückungsindex pr präsentieren (übermitteln), sodass jeder der Stromrichter PCS_i den einzelnen Zielstrom (P_i ^ref)^b basierend auf der obigen Formel (8) berechnen kann. Auf diese Weise kann der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft in Übereinstimmung gebracht werden, sogar wenn jeder der Stromrichter PCS_i den einzelnen Zielstrom P_i ^ref dispersiv berechnet. Das bedeutet, das Ziel 1-2 kann erreicht werden.
• Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens bereitgestellt, mit welchem die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Lagrange-Multiplikator λ berechnet. Damit die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Lagrange-Multiplikator λ berechnen kann, ist dieser definiert als h_1,i = -P_i ^ref und h_2,i = P_i ^ref - P_i ^lmt, und die Ungleichheits-Einschränkungen der Stromrichter PCS_i sind zusammen definiert als h_j,i (j = 1, 2 und i = 1, ..., n). Sodann wird die folgende Formel (15), welche die duale Aufgabe der obigen Formel (11) darstellt, berücksichtigt. $$\underset{\lambda }{{\displaystyle \text{max}}}\left[\underset{\underset{h\left(j,i\right)\le 0}{{\displaystyle P_i^{ref}}}}{\text{min}}\left\{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{w}_i}{\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)}^2+\lambda \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i^{ref}-P^C}\right)\right\}\right]$$

  
• Man geht hier davon aus, dass die durch jeden der Stromrichter PCS_i berechnete optimale Lösung (P_i ^ref)^b ermittelt wird. In diesem Fall erhält man die folgende Formel (16), welche die Form einer Maximierungsaufgabe für den Lagrange-Multiplikator λ aufweist. Die Anwendung einer Gradientenmethode auf die folgende Formel (16) ergibt die folgende Formel (17). Man beachte, dass ε einen Steigungskoeffizienten, und τ eine Zeitvariable bezeichnet. $$\underset{\lambda }{{\displaystyle \text{max}}}\left\{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{w}_i}{\left(\left(P_i^{ref}\right)-P_i^{lmt}\right)}^2+\lambda \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_i^{ref}\right)-P^C}\right)\right\}$$

  

  $$\frac{d\lambda }{d\tau }=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_i^{ref}\right)-P_C}\right),\epsilon >0$$

  
• In der obigen Formel (17) ist (P_i ^ref)^b ersetzt worden durch den einzelnen Ausgangsstrom (P_i ^out) des entsprechenden Stromrichters PCS_i . Ferner beobachtet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Anschlusspunktstrom P(t) = Σ_iP_i ^out, anstatt einzeln den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out jedes Stromrichters PCS_i zu beobachten. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Ausgabebefehlswert P^C von der Stromgesellschaft sequentiell erlangt. Als Ergebnis erhält man die obige Formel (9). Daher kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Lagrange-Multiplikator λ basierend auf dem Anschlusspunktstrom P(t) und dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft berechnen. Der berechnete Lagrange-Multiplikator λ wird dann basierend auf der obigen Formel (10) auf den Unterdrückungsindex pr festgelegt.
• Basierend auf den obigen Erläuterungen verwendet in der vorliegenden Ausführungsform jeder der Stromrichter PCS_i die Optimierungsaufgabe, die in Formel (8) gezeigt ist, wenn er den einzelnen Zielstrom P_i ^ref berechnet. Ebenso verwendet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 die obigen Formeln (9) und (10) bei der Berechnung des Unterdrückungsindex pr.
• Als nächstes wurde eine Simulation verwendet, um zu überprüfen, ob das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1, das den oben beschriebenen Aufbau aufweist, die oben beschriebenen drei Ziele erreicht und angemessen arbeitet.
• In der Simulation wurde angenommen, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 10 Stromrichter PCS_i(i = 1 bis 10; PCS_i bis PCS₁₀ ) aufweist.
• Das Modell des Stromnetzes A (Anschlusspunktspannung) wurde an die folgende Formel (18) angepasst. In der folgenden Formel (18), R = R_L × L, X = X_L × L, bezeichnet R_L die Widerstandskomponente pro Einheitslänge einer Verteilungsleitung, X_L bezeichnet die Blindwiderstandskomponente pro Einheitslänge der Verteilungsleitung, L bezeichnet die Länge der Verteilungsleitung und V₁ bezeichnet die obere Systemspannung. In der vorliegenden Simulation wurde die obere Systemspannung V₁ auf 6600 V gesetzt, die Widerstandskomponente R_L pro Einheitslänge der Verteilungsleitung auf 0,220 Ω/km, die Blindwiderstandskomponente X_L pro Einheitslänge der Verteilungsleitung auf 0,276 Ω/km und die Länge der Verteilungsleitung L auf 5 km. $$V_2=\sqrt{\frac{b+\sqrt{b^2-4c}}{2}}$$

  

  $$b=2\left(PR-QR\right)+V_1^2$$

  

  $$c=\left(P^2+Q^2\right)\left(R^2+X^2\right)$$

  

  $$P={\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i},Q={\displaystyle \sum _{i=1}^n{Q}_i}.$$

  
• Es wird angenommen, dass jeder der Stromrichter PCS_i dem in 3 gezeigten Modell entspricht und die PI-Steuerung zum Regeln des einzelnen Ausgangsstroms P_i ^out auf den einzelnen Zielstrom P_i ^ref ausführt. Das vorliegende Steuersystem des Stromrichters PCS_i ist dafür ausgelegt, viel rascher zu reagieren, als ein Wirk-/Blindleistungs-Steuersystem. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine angemessene Steuersystemkonstruktion im Voraus erstellt, und das System wird durch ein Verzögerungssystem erster Ordnung mit K = 1 und T = 10^-4 realisiert. Ein Stromsteuerungssystem, das ein oberes Steuerungssystem des vorliegenden Steuerungssystems ist, verwendet eine Zeitkonstante, mit welcher sich eine Sprungantwort innerhalb 1 Sekunde angleicht, und wird derart angepasst, dass K_PP = K_PQ = 1,0 × 10^-7 und K = K_IQ = 1,2 × 10^-3 _. Man beachte, dass K_PP den proportionalen Zuwachs an Wirkleistung bezeichnet, K_PQ den proportionalen Zuwachs an Blindleistung bezeichnet, K_IP den integralen Zuwachs an Wirkleistung bezeichnet und K_IQ den integralen Zuwachs an Blindleistung bezeichnet. 4 zeigt eine Sprungantwort des Wirkleistungs-/Blindleistungs-Steuersystems.
• 5 bis 11 zeigen Ergebnisse, wenn eine Simulation unter mehreren Bedingungen mit dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 des obenerwähnten Models durchgeführt wurde. Man beachte, dass jeder der Stromrichter PCS_i die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der entsprechenden Solarzelle SP_i , die mit diesem verbunden ist, bis zum Nennausgangsstrom P_i ^lmt des Stromrichters PCS_i unterdrückt, wenn die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP größer ist, als der Nennausgangsstrom P_i ^lmt.
• In Fall 1 wurde eine Simulation durchgeführt, bei der 10 Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ unter derselben Bedingung betrieben wurden. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-1. In der Simulation 1-1 wiesen alle 10 Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ einen Nennausgangsstrom P_i ^lmt von 500 kW auf, das Gewicht w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung wurde auf 1,0 eingestellt, und die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP jeder der Solarzellen SP_i wurde auf 600 kW eingestellt. Des Weiteren wurde der Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft so eingestellt, dass er keinen Befehl ausgibt, wenn 0 ≤ t < 60 [s], und dass er 3000 kW beträgt, wenn 60 ≤ t [s]. Wenn „der Ausgabebefehlswert P^C keinen Befehl ausgibt“, wurde ein Zahlenwert von -1 als der Ausgabebefehlswert P^C verwendet, wie oben beschrieben, was keinen Befehl anzeigt. Ferner wurde der Steigungskoeffizient ε auf 0,025 eingestellt, die Abtastzeit der Aktualisierung des Unterdrückungsindex pr, die von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 durchgeführt wurde, wurde auf 1 Sekunde eingestellt, und die Abtastzeit der Aktualisierung des einzelnen Zielstroms P_i ^ref, die von jedem der Stromrichter PCS_i durchgeführt wurde, wurde ebenfalls auf 1 Sekunde eingestellt. Des Weiteren wurde davon ausgegangen, dass sämtliche Stromrichter PCS_i mit einem Leistungsfaktor von 1 arbeiten (Blindleistungszielwert = 0 kvar). 5 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-1.
• Bei (a) bis (e) in 5 sind die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzelle SP_i (Kettenlinie), der Nennausgangsstrom P_i ^lmt (durchgezogene Linie), der einzelne Zielstrom P_i ^ref (gestrichelte Linie) und der einzelne Ausgangsstrom P_i ^out (durchgezogene Linie) für jeden der Stromrichter PCS_i angegeben. In 5 bezieht sich (a) auf die Stromrichter PCS_i und PCS₂, (b) auf die Stromrichter PCS₃ und PCS₄, (c) auf die Stromrichter PCS₅ und PCS₆, (d) auf die Stromrichter PCS₇ und PCS₈ und (e) auf die Stromrichter PCS₉ und PCS₁₀ . Bei (a) bis (e) in 5 ist der einzelne Zielstrom P_i ^ref (gestrichelte Linie) als leicht ansteigend gezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern. In 5 zeigt (f) die einzelnen Ausgangsströme P_i ^out bis P₁₀ ^out von PCS_i bis PCS₁₀ in einem einzigen Diagramm. In 5 zeigt (g) den Anschlusspunktstrom P(t) (durchgezogene Linie) und den Ausgabebefehlswert P^C von der Stromgesellschaft (gestrichelte Linie). Man beachte, dass bei (g) in 5, wenn der Ausgabebefehlswert P^C keinen Befehl angibt, die Summe der Nennausgangsströme P₁ ^lmt bis P₁₀ ^lmt der Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ als der Ausgabebefehlswert P^C gezeichnet ist, um das Verständnis zu erleichtern. In 5 zeigt (h) den durch den Indexrechner 23 berechneten Lagrange-Multiplikator A. In 5 zeigt (i) den durch den Indexrechner 23 berechneten Unterdrückungsindex pr.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 5 bestätigen. Und zwar steigen, wie in (a) bis (e) in 5 gezeigt, während des Zeitraums vom Start der Simulation bis zur Ausgabe des Ausgabeunterdrückungsbefehls (0 ≤ t < 60 [s]) die einzelnen Ausgangsströme P_i ^out bis P₁₀ ^out der Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ gemäß den Stromerzeugungsmengen P₁ ^SP bis P₁₀ ^SP der Solarzellen SP_i , bis die einzelnen Ausgangsströme P_i ^out bis P₁₀ ^out die einzelnen Zielströme P_i ^ref bis P₁₀ ^ref erreichen, die jeweils 500 kW betragen. Haben die einzelnen Zielströme P_i ^ref bis P₁₀ ^ref 500 kW erreicht, werden die einzelnen Ausgangsströme P_i ^out bis P₁₀ ^out auf die einzelnen Zielströme P_i ^ref bis P₁₀ ^ref von 500 kW geregelt. Nach der Ausgabe des Ausgabebefehlswerts P^C (60 ≤ t [s]) werden der Lagrange-Multiplikator λ und der Unterdrückungsindex pr aktualisiert, wie bei (h) bis (i) in 5 gezeigt. Basierend auf der Aktualisierung des Unterdrückungsindex pr ändern die Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ die einzelnen Zielströme P_i ^ref bis P₁₀ ^ref, wie bei (a) bis (e) in 5 gezeigt. Folglich kann bestätigt werden, dass die einzelnen Ausgangsströme P_i ^out bis P₁₀ ^out unterdrückt sind, um den einzelnen Zielströmen P_i ^ref bis P₁₀ ^ref zu entsprechen. Als Ergebnis wird der Anschlusspunktstrom P(t) unterdrückt, um in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^C übereinzustimmen, wie bei (g) in 5 gezeigt.
• In Fall 2 wurde eine Simulation durchgeführt, bei der die Gewichte w₅ und w₆ für die Unterdrückung der Wirkleistung, welche für die zwei Stromrichter PCS₅ und PCS₆ unter den 10 Stromrichtern PCS_i bis PCS₁₀ eingestellt wurden, sich von den Gewichten, welche für die übrigen Stromrichter PCS₁ bis PCS₄ und PCS₇ bis PCS₁₀ eingestellt waren, unterschieden. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-2. In Simulation 1-2 wurde das Gewicht w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung der zwei Stromrichter PCS₅ und PCS₆ auf 2,0 eingestellt. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1. 6 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-2. Man beachte, dass (a) bis (i) in 6 jeweils (a) bis (i) in 5 in der oben beschriebenen Simulation 1-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 6 bestätigen. Und zwar, wie bei (a) bis (e) in 6 gezeigt, betragen die Ausgabeunterdrückungsmengen der Stromrichter PCS₅ und PCS₆ , bei welchen das Gewicht w_i für Unterdrückung der Wirkleistung geändert wurde, die Hälfte der Ausgabeunterdrückungsmengen der übrigen Stromrichter PCS₁ bis PCS₄ und PCS₇ bis PCS₁₀ . Wie bei (h) und (i) in 6 gezeigt, unterscheiden sich auch der Lagrange-Multiplikator λ und der Unterdrückungsindex pr, die durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 berechnet worden sind, von jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1 (siehe (h) und (i) in 5). Demgemäß kann die Ausgabeunterdrückungsmenge durch Anpassen des Gewichts w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung verändert werden. Ferner, wie in 6 gezeigt, steigen die Ausgabeunterdrückungsmengen der übrigen Stromrichter PCS₁ bis PCS₄ und PCS₇ bis PCS₁₀ verglichen mit dem Fall von Simulation 1-1, um die Menge, die der Reduktion der Ausgabeunterdrückungsmengen der Stromrichter PCS₅ und PCS₆ entspricht. Auf diese Weise stimmt der Anschlusspunktstrom P(t) in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^C überein, wie bei (g) in 6 gezeigt. Demgemäß kann man festhalten, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 unter Berücksichtigung des für jeden der Stromrichter PCS_i eingestellten Gewichts w_i für Unterdrückung der Wirkleistung, angemessen funktioniert.
• In Fall 3 wurde eine Simulation durchgeführt, bei der die Gewichte w₅ und w₆ für die Unterdrückung der Wirkleistung, welche für die zwei Stromrichter PCS₅ und PCS₆ unter den 10 Stromrichtern PCS_i bis PCS₁₀ eingestellt waren, im laufenden Betrieb verändert wurden. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-3. In Simulation 1-3 wurden die Gewichte w₅ und w₆ für die Unterdrückung der Wirkleistung der zwei Stromrichter PCS₅ und PCS₆ am Ausgangspunkt (0 Sekunden) auf w₅ = w₆ = 1,0 eingestellt und nach 120 Sekunden auf w₅ = w₆ = 2,0 geändert. Das bedeutet, wenn 60 ≤ t < 120 [s], waren alle Gewichte w₁ bis w₁₀ für die Unterdrückung der Wirkleistung der Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ bei 1,0, wie in der oben beschriebenen Simulation 1-1 zu sehen, aber bei 120 ≤ t [s] wurden die Gewichte w₅ und w₆ für die Unterdrückung der Wirkleistung der Stromrichter PCS₅ und PCS₆ auf 2,0 geändert, wie in der oben beschriebenen Simulation 1-2 zu sehen. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1. 7 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-3. Man beachte, dass (a) bis (i) in 7 jeweils (a) bis (i) in 5 in der oben beschriebenen Simulation 1-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 7 bestätigen. Und zwar, bevor die Gewichte w₅ und w₆ für die Unterdrückung der Wirkleistung der Stromrichter PCS₅ und PCS₆ auf 2,0 verändert wurden (60 ≤ t < 120 [s]), waren die Ergebnisse dieselben, wie in der oben beschriebenen Simulation 1-1, und nachdem die Gewichte w₅ und w₆ für die Unterdrückung der Wirkleistung der Stromrichter PCS₅ und PCS₆ auf 2,0 geändert wurden auf 2,0 (120 ≤ t [s]), waren die Ergebnisse dieselben, wie in der oben beschriebenen Simulation 1-2. Demgemäß kann der Anschlusspunktstrom P(t) nach wie vor mit dem Ausgabebefehlswert P^C in Übereinstimmung gebracht werden, sogar wenn die Gewichte w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung während des Betriebs angepasst (verändert) werden, wie oben beschrieben.
• In Fall 4 wurde eine Simulation durchgeführt, in welcher die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzelle SP_i für jeweils zwei Stromrichter (PCS₁ und PCS₂ , PCS₃ und PCS₄ , PCS₅ und PCS₆ , PCS₇ und PCS₈ sowie PCS₉ und PCS₁₀ ) verschieden ist. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-4. In Simulation 1-4 wurde die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzelle SP_i für jeweils zwei Stromrichter (PCS₁ und PCS₂ , PCS₃ und PCS₄ , PCS₅ und PCS₆ , PCS₇ und PCS₈ sowie PCS₉ und PCS₁₀ ) derart eingestellt, dass P₁ ^SP, P₂ ^SP = 600 kW, P₃ ^SP, P₄ ^SP = 500 kW, P₅ ^SP, P₆ ^SP = 400 kW, P₇ ^SP, P₈ ^SP = 300 kW und Pg^SP, P₁₀ ^SP = 200 kW. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1. 8 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-4. Man beachte, dass (a) bis (i) in 8 jeweils (a) bis (i) in 5 in der oben beschriebenen Simulation 1-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 8 bestätigen. Und zwar, wie bei (a) bis (e) in 8 gezeigt, wird die Ausgabeunterdrückung nicht ausgeführt, wenn der einzelne Zielstrom P_i ^ref nicht geringer ist, als die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP der Solarzelle SP_i . Wenn des Weiteren, wie bei (f) in 8 gezeigt, die Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i unter den Stromrichtern PCS_i bis PCS₁₀ , welche denselben Nennausgangsstrom P_i ^lmt aufweisen, verschieden sind, führen die Stromrichter PCS₇ bis PCS₁₀ , die den Solarzellen SP_i entsprechen, welche kleinere Stromerzeugungsmengen P_i ^SP aufweisen, keine Ausgabeunterdrückung aus. Ferner ist, wie bei (g) in 8 gezeigt, der Anschlusspunktstrom P(t) unterdrückt, um in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^C übereinzustimmen. Demgemäß kann man festhalten, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 unter Berücksichtigung der Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i angemessen funktioniert.
• In Fall 5 wurde eine Simulation durchgeführt, in welcher die Stromerzeugungsmenge P_i ^lmt für jeweils zwei Stromrichter (PCS₁ und PCS₂ , PCS₃ und PCS₄ , PCS₅ und PCS₆ , PCS₇ und PCS₈ sowie PCS₉ und PCS₁₀ ) verschieden ist. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-5. In Simulation 1-5 wurde der Nennausgangsstrom P_i ^lmt für jeweils zwei Stromrichter (PCS₁ und PCS₂ , PCS₃ und PCS₄ , PCS₅ und PCS₆ , PCS₇ und PCS₈ sowie PCS₉ und PCS₁₀ ) derart eingestellt, dass P₁ ^lmt, P₂ ^lmt = 500 kW, P₃ ^lmt, P₄ ^lmt = 400 kW, P₅ ^lmt, P₆ ^lmt = 300 kW, P₇ ^lmt, P₈ ^lmt = 200 kW und P₉ ^lmt, P₁₀ ^lmt = 100 kW. Des Weiteren wurde der Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft so eingestellt, dass er keinen Befehl ausgibt, wenn 0 ≤ t < 60 [s], und dass er 2000 kW beträgt, wenn 60 ≤ t [s]. Jede der Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i wurde auf den Nennausgangsstrom P_i ^lmt + 100 kW eingestellt. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1. 9 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-5. Man beachte, dass (a) bis (i) in 9 jeweils (a) bis (i) in 5 in der oben beschriebenen Simulation 1-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 9 bestätigen. Und zwar, dass, wenn die Nennausgangsströme P_i ^lmt verschieden sind, wie bei (f) in 9 gezeigt, die Ausgabeunterdrückungsmengen der Stromrichter PCS₁ bis PCS₁₀ dieselben sind. Ferner ist, wie bei (g) in 9 gezeigt, der Anschlusspunktstrom P(t) unterdrückt, um in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^C übereinzustimmen. Demgemäß kann man festhalten, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 unter Berücksichtigung der Nennausgangsströme P_i ^lmt der Stromrichter PCS_i angemessen funktioniert.
• In Fall 6 wurde eine Simulation durchgeführt, bei welcher die oben beschriebene Abtastzeit verlängert wurde. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-6. In Simulation 1-6 wurde die Abtastzeit derart eingestellt, dass 60 s = 1 min. Des Weiteren wurde der Steigungskoeffizient ε auf 0,0005 eingestellt und der Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft wurde so eingestellt, dass er keinen Befehl ausgibt, wenn 0 ≤ t < 5 [min.], und dass er 3000 kW beträgt, wenn 5 ≤ t [min.]. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1. 10 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-6. Man beachte, dass (a) bis (i) in 10 jeweils (a) bis (i) in 5 in der oben beschriebenen Simulation 1-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 10 bestätigen. Und zwar dass, wie bei (g) in 10 gezeigt, wenn die Abtastzeit verlängert ist, die Zeit, die der Anschlusspunktstrom P(t) benötigt, dem Ausgabebefehlswert P^c zu folgen, länger ist, als in der oben beschriebenen Simulation 1-1, der Anschlusspunktstrom P(t) jedoch unterdrückt wird, um in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^c übereinzustimmen.
• In Fall 7 wurde eine Simulation durchgeführt, bei welcher die oben beschriebene Abtastzeit im Vergleich zur Abtastzeit in Fall 6 noch weiter verlängert wurde. Die Simulation wird bezeichnet mit 1-7. In Simulation 1-7 wurde die Abtastzeit derart eingestellt, dass 180 s = 3 min. Des Weiteren wurde der Steigungskoeffizient ε auf 0,0003 eingestellt und der Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft wurde so eingestellt, dass er keinen Befehl ausgibt, wenn 0 ≤ t < 5 [min.], und dass er 3000 kW beträgt, wenn 5 ≤ t [min.]. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 1-1. 11 zeigt die Ergebnisse von Simulation 1-7. Man beachte, dass (a) bis (i) in 11 jeweils (a) bis (i) in 5 in der oben beschriebenen Simulation 1-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 11 bestätigen. Und zwar, dass, wie bei (g) in 11 gezeigt, sogar wenn die Abtastzeit noch länger ist, als in der oben beschriebenen Simulation 1-6, der Anschlusspunktstrom P(t) unterdrückt wird, um in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^c übereinzustimmen.
• Die folgenden Punkte können aus den jeweiligen Ergebnissen, die in 5 bis 11 gezeigt sind, sowie durch Vergleich der 5 bis 11 bestätigt werden. Und zwar dass, wie bei (h) und (i) in jeder der Figuren gezeigt, basierend auf den Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i , den Nennausgangsströmen P_i ^lmt und den Gewichten w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung der Stromrichter PCS_i bis PCS₁₀ , dem Ausgabebefehlswert P^c, und so weiter, verschiedene Werte für den Lagrange-Multiplikator λ und den Unterdrückungsindex pr berechnet werden. Wie bei (a) und (e) in jeder der Figuren gezeigt, werden auch die einzelnen Zielströme P_i ^ref gemäß der Aktualisierung des Unterdrückungsindex pr aktualisiert. Jeder der Stromrichter PCS₁ bis PCS₁₀ steuert den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out gemäß dem einzelnen Zielstrom P_i ^ref. Demgemäß, wie bei (g) in jeder der Figuren gezeigt, stimmt der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^c überein. Basierend auf den obigen Erläuterungen kann gesagt werden, dass der durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 mit den obigen Formeln (9) und (10) berechnete Unterdrückungsindex pr ein angemessener Wert ist.
• Gemäß den Ergebnissen der obigen Simulationen 1-1 bis 1-7 berechnet jeder der Stromrichter PCS_i im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 dispersiv den einzelnen Zielstrom P_i ^ref basierend auf dem von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 empfangenen Unterdrückungsindex pr. Demgemäß wird das oben beschriebene Ziel 1-1 erreicht. Ebenso wird der Anschlusspunktstrom P(t) unterdrückt, um mit dem Ausgabebefehlswert P^c übereinzustimmen. Demgemäß wird das oben beschriebene Ziel 1-2 erreicht. Ebenso wird abhängig von den verschiedenen Bedingungen der einzelne Ausgangsstrom P_i ^out für jeden der Stromrichter PCS_i verändert. Das bedeutet, abhängig von den verschiedenen Bedingungen wird die Ausgabeunterdrückungsmenge für jeden der Stromrichter PCS_i verändert. Demgemäß wird das oben beschriebene Ziel 1-3 erreicht. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 die drei oben beschriebenen Ziele erreicht.
• Wie oben beschrieben berechnet im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 gemäß der ersten Ausführungsform die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 den Unterdrückungsindex pr aus dem Ausgabebefehlswert P^c von der Stromgesellschaft und dem erfassten Anschlusspunktstrom P(t) unter Verwendung der obigen Formeln (9) und (10), und übermittelt den berechneten Unterdrückungsindex pr zu jedem der Stromrichter PCS_i . Jeder der Stromrichter PCS_i berechnet den einzelnen Zielstrom P_i ^ref durch dispersives Lösen der in der obigen Formel (8) gezeigten Optimierungsaufgabe basierend auf dem Unterdrückungsindex pr, und regelt den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out auf den einzelnen Zielstrom P_i ^ref. Auf diese Weise muss die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 nur einfache, in den obigen Formeln (9) und (10) gezeigte Berechnungen durchführen. Als ein Ergebnis kann die Verarbeitungslast auf die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC1 im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 verringert werden. Sogar in dem Fall, in welchem jeder der Stromrichter PCS_i den einzelnen Zielstrom P_i ^ref dispersiv berechnet und den einzelnen Ausgangsstrom P_i ^out steuert, kann der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^c von der Stromgesellschaft in Übereinstimmung gebracht werden.
• Gemäß der ersten Ausführungsform umfasst das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_i , die mit den Solarzellen SP_i verbunden sind. Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1, das einen derartigen Aufbau aufweist, ist die Ausgabe jedoch stark von Wetteränderungen beeinflusst. Um durch Wetteränderungen oder ähnliches verursachte Ausgabeveränderungen zu unterdrücken, kann ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem geschaffen werden, das Stromrichter aufweist, die mit Solarzellen verbunden sind, sowie Stromrichter, die mit Speicherzellen verbunden sind. Dieser Fall ist in der Folge als eine zweite Ausführungsform beschrieben.
• 12 und 13 zeigen ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 12 zeigt den Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS2. 13 zeigt den Funktionsaufbau eines Steuersystems im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 von 12, in welchem das Steuersystem die Leistung an einem Anschlusspunkt mit einem Stromnetz A steuert. Man beachte, dass Elemente, die gleich oder ähnlich jenen in der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und entsprechende Beschreibungen weggelassen werden.
• Wie in 12 gezeigt umfasst das Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme PVS2 eine Mehrzahl von Solarzellen SP_i(i = 1, 2, ..., n; wobei n eine positive ganze Zahl ist), eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi , eine Mehrzahl von Speicherzellen B_k (k = 1, 2, ..., m; wobei m eine positive ganze Zahl ist), eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_BK und eine zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme PVS2 ist ein vernetztes Rückstromflusssystem.
• Die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi weisen denselben Aufbau auf, wie die Stromrichter PCS_i in der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, jeder der Stromrichter PCS_PVi wandelt den durch die entsprechenden Solarzellen SP_i erzeugten Strom (Gleichstrom) in Wechselstrom um und gibt den Wechselstrom an das Stromnetz A ab.
• Die Mehrzahl von Speicherzellen B_k können Strom durch Aufladen wiederholt speichern. Die Speicherzellen B_k sind sekundäre Batterien, wie zum Beispiel Lithiumionenbatterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Blei-Speicherzellen oder Ähnliches. Es ist ebenfalls möglich, Kondensatoren, wie zum Beispiel elektrische Doppelschichtkondensatoren, zu verwenden. Die Speicherzellen B_k entladen gespeicherte Leistung und führen den Stromrichtern PCS_Bk Gleichstrom zu.
• Die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk wandeln den von den Speicherzellen B_k zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom um und geben den Wechselstrom aus. Ferner wandeln die Stromrichter PCS_Bk den Wechselstromeingang vom Stromnetz A oder den Stromrichtern PCS_PVi in Gleichstrom um, und führen den Speicherzellen B_k den Gleichstrom zu. Mit anderen Worten laden die Stromrichter PCS_Bk die Speicherzellen B_k . Die Stromrichter PCS_Bk steuern das Laden und Entladen der Speicherzellen B_k . Demgemäß wirken die Stromrichter PCS_Bk als Ladestromkreise zum Laden der Speicherzellen B_k und ebenso als Entladestromkreise zum Entladen der Speicherzellen B_k .
• Bezeichnet man die Wirkleistungsabgabe von jedem der Stromrichter PCS_PVi als P_PVi ^out und die Blindleistungsabgabe von diesen als Q_PVi ^out, so wird die Anlagenleistung P_PVi ^out + jQ_PVi ^out von jedem der Stromrichter PCS_PVi abgegeben. Bezeichnet man die Wirkleistungsabgabe von jedem der Stromrichter PCS_Bk als P_Bk ^out und die Blindleistungsabgabe von diesen als Q_Bk ^out, so wird die Anlagenleistung P_Bk ^out + jQ_Bk ^out von jedem der Stromrichter PCS_Bk abgegeben. Demgemäß wird die Anlagenleistung (Σ_iP_PVi ^out + Σ_kP_Bk ^out) + j(Σ_iQ_PVi ^out + Σ_kQ_Bk ^out) an den Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi , PCS_Bk und des Stromnetzes A abgegeben. Mit anderen Worten ist die Leistung am Anschlusspunkt die Summe des Ausgangsstroms jedes der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk . Auch in der vorliegenden Ausführungsform wird der Ausgabesteuerung der Blindleistungen Q_PVi ^out und QBkout, die hauptsächlich dazu verwendet werden, Spannungsänderungen am Anschlusspunkt zu unterdrücken, keine besondere Beachtung gewidmet. Mit anderen Worten ist der Anschlusspunktstrom die Summe (Σ_iP_PVi ^out + Σ_kP_Bk ^out) Wirkleistungen P_PVi ^out und P_Bk ^out am Anschlusspunkt.
• In der vorliegenden Ausführungsform empfängt das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 einen Befehl der Stromgesellschaft, der anzeigt, dass der Anschlusspunktstrom P(t) einen vorher festgelegten Wert nicht übersteigen sollte. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 steuert den Anschlusspunktstrom P(t) gemäß diesem Befehl. Insbesondere gibt der Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft an das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 einen Ausgabebefehlswert P^C an, der oben beschrieben ist. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 steuert die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk , sodass der Anschlusspunktstrom P(t) einen von der Stromgesellschaft vorgegebenen Ausgabebefehlswert P^c angibt. Demgemäß wird der Anschlusspunktstrom P(t) als der Regulierungsobjektstrom angesehen, und der Ausgabebefehlswert P^c wird als der Zielwert für den Anschlusspunktstrom P(t) angesehen. Ist der Anschlusspunktstrom P(t) größer als der Ausgabebefehlswert P^C, so unterdrückt das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out jedes der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk . Demgemäß führt das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 ebenfalls die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung aus.
• Während der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung empfängt jeder der Stromrichter PCS_PVi einen Unterdrückungsindex pr_pv von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2, und berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref. Der Unterdrückungsindex pr_pv ist eine Information zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P^c und zum Berechnen des einzelnen Zielstroms P_PVi ^ref. Jeder der Stromrichter PCS_PVi steuert den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out basierend auf dem einzelnen derart errechneten Zielstrom P_PVi ^ref. Um das zu erreichen, weist jeder der Stromrichter PCS_PVi einen Empfänger 11, einen Zielstromrechner 12'und eine Ausgabesteuerung 13 auf.
• Der Zielstromrechner 12' berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref des Stromrichters (Stromrichter PCS_PVi ) basierend auf dem am Empfänger 11 empfangenen Unterdrückungsindex pr_pv. Insbesondere berechnet der Zielstromrechner 12' den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref durch Lösen einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe gezeigt durch die folgende Formel (19). Im Vergleich zum Zielstromrechner 12 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet der Zielstromrechner 12' eine andere Formel für die Optimierungsaufgabe zum Berechnen des einzelnen Zielstroms P_PVi ^ref. In Formel (19) ist w_PVi ein Konstruktionswert und bezeichnet ein Gewicht für die Unterdrückung der Wirkleistung des Stromrichters PCS_PVi . Auch P_φi ist ein Konstruktionswert und bezeichnet einen Konstruktionsparameter (im Folgenden bezeichnet als „Prioritätsparameter“), der angibt, ob die Unterdrückung des einzelnen Ausgangsstroms P_PVi ^out des Stromrichters PCS_PVi zu priorisieren ist. Wird der Prioritätsparameter P_φi kleiner eingestellt, so ist die Lademenge der Speicherzelle B_k verringert, um die Unterdrückung des einzelnen Ausgangsstroms P_PVi ^out zu erleichtern. Wird der Prioritätsparameter P_φi hingegen größer eingestellt, so ist die Lademenge der Speicherzelle B_k erhöht, sodass die Unterdrückung des einzelnen Ausgangsstroms P_PVi ^out schwierig wird. Demgemäß kann der Prioritätsparameter P_φi auch als ein Konstruktionsparameter angesehen werden, der angibt, ob das Laden der Speicherzelle B_k zu priorisieren ist. Mit dem Prioritätsparameter P_φi kann des Weiteren in Betracht gezogen werden, eine Pseudoausgabegrenze für den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out des Stromrichters PCS_PVi unabhängig von der Ausgabegrenze durch den Nennausgangsstrom des Stromrichters PCS_PVi einzustellen. Demgemäß kann der Prioritätsparameter P_φi auch als eine Pseudowirkleistungsgrenze angesehen werden. Das Gewicht w_PVi und der Prioritätsparameter P_φi können von einem Anwender eingestellt werden. Einzelheiten der folgenden Formel (19) werden später beschrieben. $$\begin{array}{ll}\underset{\underset{PVi}{{\displaystyle P^{ref}}}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+p{r}_{PV}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)\right\}\hfill & \mathrm{...}\left(19a\right)\hfill \\ \text{unterliegt 0}\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}\hfill & \mathrm{...}\left(19b\right)\hfill \end{array})$$

  
• Während der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung empfängt jeder der Stromrichter PCS_Bk einen Ladungs-/Entladungsindex pr_B von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2, und berechnet einen einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf dem Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Der Ladungs-/Entladungsindex pr_B ist eine Information zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P_C und zum Berechnen des einzelnen Zielstroms P_Bk ^ref. Der Ladungs-/Entladungsindex pr_B ist auch eine Information zum Bestimmen, wie viel die Speicherzelle B_k geladen oder entladen werden muss. Jeder der Stromrichter PCS_Bk steuert den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out basierend auf dem einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref. Um das zu erreichen, weist jeder der Stromrichter PCS_Bk einen Empfänger 31, einen Zielstromrechner 32 und eine Ausgabesteuerung 33 auf, wie in 13 gezeigt.
• Der Empfänger 31 ist ähnlich gestaltet, wie der Empfänger 11 gemäß der ersten Ausführungsform, und empfängt den von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 übermittelten Ladungs-/Entladungsindex pr_B .
• Der Zielstromrechner 32 berechnet den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref des Wechselrichters (Wechselrichter PCS_Bk ) basierend auf dem Ladungs-/Entladungsindex pr_B , der am Empfänger 31 empfangen worden ist. Insbesondere berechnet der Zielstromrechner 32 den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref durch Lösen einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe, welche die folgende Formel (20) zeigt. In Formel (20) bezeichnet P_Bk ^lmt den Nennausgangsstrom (Ausgabegrenze) jedes der Stromrichter PCS_Bk . w_Bk bezeichnet ein Gewicht für die Wirkleistung des Stromrichters PCS_Bk . Das Gewicht w_Bk kann von einem Anwender eingestellt werden. α_k und β_k bezeichnen einstellbare Parameter, die gemäß der verbleibenden Menge der Speicherzelle B_k einstellbar sind. Einzelheiten der folgenden Formel (20) werden später beschrieben. $$\begin{array}{ll}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+p{r}_B\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right\}\hfill & \mathrm{...}\left(20a\right)\hfill \\ \text{unterliegt }-P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill & \mathrm{...}\left(20b\right)\hfill \\ \begin{array}{cc}& \begin{array}{cc}\begin{array}{cc}& \end{array}& \end{array}{\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\end{array}\hfill & \mathrm{...}\left(20c\right)\hfill \end{array})$$

  
• Die Ausgabesteuereinheit 33 ist ähnlich gestaltet wie die Ausgabesteuereinheit 13 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Ausgabesteuereinheit 33 steuert das Entladen und Laden der Speicherzelle B_k derart, dass der einzelne Ausgangsstrom P_Bk ^out mit dem durch den Zielstromrechner 32 berechneten einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref übereinstimmt. Insbesondere wenn der durch den Zielstromrechner 32 berechnete einzelne Zielstrom P_Bk ^ref einen positiven Wert anzeigt, wandelt die Ausgabesteuereinheit 33 den in der Speicherzelle B_k gespeicherten Strom (Gleichstrom) in Wechselstrom um, und führt dem Stromnetz A den Wechselstrom zu. Mit anderen Worten funktioniert der Stromrichter PCS_Bk als ein Entladestromkreis. Zeigt der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref hingegen einen negativen Wert, wandelt die Ausgabesteuereinheit 33 mindestens einen Teil der Wechselstromausgabe vom Stromrichter PCS_PVi in Gleichstrom um, und führt der Speicherzelle B_k den Gleichstrom zu. Mit anderen Worten funktioniert der Stromrichter PCS_Bk als ein Ladestromkreis.
• Die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 verwaltet zentral die Mehrzahl von Wechselrichtern PCS_PVi und PCS_Bk . Wie in 13 gezeigt, unterscheidet sich die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 insofern von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 gemäß der ersten Ausführungsform, dass der Indexrechner 23 durch einen Indexrechner 43 ersetzt worden ist, und dass der Transmitter 24 durch einen Transmitter 44 ersetzt worden ist. Während der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung berechnet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf einen Ausgabebefehlswert P^c, und übermittelt den Unterdrückungsindex pr_pv an die Stromrichter PCS_PVi und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B an die Stromrichter PCS_Bk .
• Der Indexrechner 43 berechnet den Unterdrückungsindex pr_PV und den Ladungs-/Entladungsindex Pr_B zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C. Der Indexrechner 43 berechnet den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex Pr_B basierend auf den folgenden Formeln (21) und (22), wobei λ einen Lagrange-Multiplikator bezeichnet, ε einen Steigungskoeffizienten bezeichnet und t die Zeit bezeichnet. Angenommen, der Indexrechner 43 empfängt als den Ausgabebefehlswert P^C von einer Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21 einen Zahlenwert von -1, der anzeigt, dass kein Ausgabeunterdrückungsbefehl der Stromgesellschaft vorliegt. In diesem Fall stellt der Indexrechner 43 den Lagrange-Multiplikator λ auf „0“. Mit anderen Worten werden sowohl der Unterdrückungsindex pr_pv als auch der Ladungs-/Entladungsindex pr_B als „0“ berechnet. In der folgenden Formel (21) verändern sich die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_BK ^out und der Ausgabebefehlswert P^c relativ zur Zeit t. Demgemäß werden die einzelnen Ausgangsströme bezeichnet als P_PVi ^out(t) und P_Bk ^out(t), und der Ausgabebefehlswert als P^C(t). Einzelheiten der folgenden Formeln (21) und (22) werden später beschrieben. $$\begin{array}{c}\frac{d\lambda }{dt}=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_{PVi}^{out}\left(t\right)\right)+{\displaystyle \sum _{k=1}^n\left(P_{Bk}^{out}\left(t\right)\right)-P^C\left(t\right)}}\right),\epsilon >0\\ =\epsilon \left(P\left(t\right)-P^c\left(t\right)\right)\end{array}$$

  

  $$p{r}_{PV}=p{r}_B=\lambda$$

  
• Der Transmitter 44 übermittelt den vom Indexrechner 43 berechneten Unterdrückungsindex pr_pv zu den Stromrichtern PCS_PVi , und übermittelt den vom Indexrechner 43 berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B zu den Stromrichtern PCS_Bk .
• Die folgende Beschreibung erläutert die Gründe, warum die Formel (19) von den Stromrichtern PCS_PVi verwendet wird, um die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref zu berechnen, warum die Formel (20) von den Stromrichtern PCS_Bk verwendet wird, um die einzelnen Zielströme P_Bk ^ref zu berechnen, und warum die Formeln (21) und (22) von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 verwendet werden, um den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B , zu berechnen, während das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung ausführt.
• Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 ist dafür ausgelegt, während der Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung die folgenden fünf Ziele zu erreichen. Das erste Ziel (Ziel 2-1) ist, dass „jeder der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv den einzelnen Zielstrom berechnet“. Das zweite Ziel (Ziel 2-2) ist, „die Ausgangsleistung jedes der Stromrichter PCS_PVi , die mit den Solarzellen verbunden sind, so weit wie möglich nicht zu unterdrücken“. Das dritte Ziel (Ziel 2-3) ist, dass „die Speicherzellen eine Ladung durchführen, wenn der Anschlusspunktstrom größer ist, als der Ausgabebefehlswert, und eine Entladung durchführen, wenn der Anschlusspunktstrom kleiner ist, als der Ausgabebefehlswert“. Das vierte Ziel (Ziel 2-4) ist es „den Ausgangsstrom am Anschlusspunkt (Anschlusspunktstrom) des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS2 mit dem Ausgabebefehlswert der Stromgesellschaft in Übereinstimmung zu bringen“. Das fünfte Ziel (2-5) ist es, „die Ausgabeunterdrückungsmenge für jeden der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk einstellbar zu machen“.
• Zunächst wird einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe Beachtung geschenkt, wenn die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 zentral die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref berechnet. In diesem Fall gelangt man zur folgenden Formel (23). Man beachte, dass wie oben beschreiben P_PVi ^ref und P_Bk ^ref die einzelnen Zielströme der Stromrichter PCS_PVi und der Stromrichter PCS_Bk bezeichnen. P_PVi ^lmt und P_Bk ^lmt bezeichnen die Nennausgangsströme (Ausgabegrenzen) der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk . P_φi bezeichnet den Prioritätsparameter. Man beachte, dass die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref, welche die optimalen Lösungen der folgenden Formel (23) darstellen, mit (P_PVi ^ref)* beziehungsweise (P_Bk ^ref)* bezeichnet sind. In der folgenden Formel (23), drückt (23a) die Minimierung der Ausgabeunterdrückungsmenge des einzelnen Ausgangsstroms P_PVi ^out jedes der Stromrichter PCS_PVi und die Minimierung der Ausgabeunterdrückungsmenge des einzelnen Ausgangsstroms P_Bk ^out jedes der Stromrichter PCS_Bk aus, Formel (23b) drückt die Beschränkung durch den Nennausgangsstrom P_PVi ^lmt jedes der Stromrichter PCS_PVi aus; Formel (23c) drückt die Beschränkung durch den Nennausgangsstrom P_Bk ^lmt jedes der Stromrichter PCS_Bk aus; Formel (23d) drückt die Beschränkung durch die verbleibende Menge jeder Speicherzelle B_k aus, und Formel (23e) drückt die Anpassung/Übereinstimmung des Anschlusspunktstroms P(t) an den Ausgabebefehlswert P^c aus. $$\begin{array}{l}\begin{array}{ccc}\underset{\begin{array}{l}{P}_{PVi}^{ref},P_{Bk}^{ref}\\ i=\mathrm{1,}\cdots ,n\\ k=\mathrm{1,}\cdots ,m\end{array}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{w}_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+}{\displaystyle \sum _{k=1}^m{w}_{Bk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2}\right\}& & \cdots \left(23a\right)\end{array}\\ \begin{array}{llllll}\text{unterliegt}\hfill & 0\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \cdots \left(23b\right)\hfill \\ \hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \cdots \left(23c\right)\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \cdots \left(23d\right)\hfill \\ \hfill & {\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_{PVi}^{ref}+{\displaystyle \sum _{k=1}^m{P}_{Bk}^{ref}-P^C=0}}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \cdots \left(23e\right)\hfill \end{array}\end{array})$$

  
• Dies zeigt den Fall, in welchem die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 die einzelnen Zielströme (P_PVi ^ref)*, (P_Bk ^ref)* aus der obigen Formel (23) berechnet. Im Fall der obigen Formel (23) berechnen die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk nicht dispersiv die einzelnen Zielströme (P_PVi ^ref)*, (P_Bk ^ref)*, weswegen das Ziel 2-1 nicht erreicht wird.
• Als nächstes wird einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe Beachtung geschenkt, wenn jeder der Stromrichter PCS_PVi den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref dispersiv berechnet. In diesem Fall gelangt man zur folgenden Formel (24). $$\begin{array}{l}\begin{array}{cccc}\underset{P_{PVi}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{pvi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2\right\}& & & \cdots \left(24a\right)\end{array}\\ \begin{array}{cccc}\text{unterliegt}& 0\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}& & \cdots \left(24b\right)\end{array}\end{array})$$

  
• Ebenso wird einer eingeschränkten Optimierungsaufgabe Beachtung geschenkt, wenn jeder der Stromrichter PCS_Bk den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref dispersiv berechnet. In diesem Fall gelangt man zur folgenden Formel (25). $$\begin{array}{l}\begin{array}{lllllll}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2\right\}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \cdots \left(25a\right)\hfill \end{array}\\ \begin{array}{llll}\text{unterliegt}\hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill & \hfill & \cdots \left(25b\right)\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill & \hfill & \cdots \left(25c\right)\hfill \end{array}\end{array})$$

  
• Obwohl der einzelne Zielstrom, der die optimale Lösung der obigen Formel (24) ist, der einzelne Zielstrom P_PVi ^ref ist, der dispersiv durch jeden der Stromrichter PCS_PVi berechnet wird, lässt dieser einzelne Zielstrom die obige Formel (23e) unberücksichtigt. Obwohl der einzelne Zielstrom, der die optimale Lösung der obigen Formel (25) ist, in ähnlicher Weise der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref ist, der dispersiv durch jeden der Stromrichter PCS_Bk berechnet wird, lässt dieser einzelne Zielstrom die obige Formel (23e) unberücksichtigt. Demgemäß kann das Ziel 2-4, das darin besteht, den Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^c der Stromgesellschaft in Übereinstimmung zu bringen, nicht erreicht werden.
• Angesichts der obigen Ausführungen wird das folgende Verfahren in Betracht gezogen, um das Ziel 2-4 zu erreichen. Und zwar berechnet jeder der Stromrichter PCS_PVi dispersiv den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref basierend auf dem von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 empfangenen Unterdrückungsindex pr_pv, und jeder der Stromrichter PCS_Bk berechnet dispersiv den einzelnen Zielstrom PB_k ^ref basierend auf der von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 empfangenen Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Als Ergebnis wird das Ziel 2-4 erreicht. Eine eingeschränkte Optimierungsaufgabe, wenn jeder der Stromrichter PCS_PVi dispersiv den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref unter Verwendung des Unterdrückungsindex pr_pv berechnet, wird ausgedrückt durch die obige Formel (19). Man beachte, dass der einzelne Zielstrom P_PVi ^ref, der die optimale Lösung der obigen Formel (19) ist, mit (P_PVi ^ref)^b bezeichnet wird. Ebenso wird eine eingeschränkte Optimierungsaufgabe, wenn jeder der Stromrichter PCS_Bk dispersiv den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref unter Verwendung des Ladungs-/Entladungsindex pr_B berechnet, ausgedrückt durch die obige Formel (20). Man beachte, dass der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref, der die optimale Lösung der obigen Formel (20) ist, mit (P_Bk ^ref)^b bezeichnet wird.
• Wenn die aus der obigen Formel (23) erhaltene optimale Lösung (P_PVi ^ref)* mit der aus der obigen Formel (19) erhaltenen optimalen Lösung (P_PVi ^ref)^b übereinstimmt, und die aus der obigen Formel (23) erhaltene optimale Lösung (P_Bk ^ref)* mit der aus der obigen Formel (20) erhaltenen optimalen Lösung (P_Bk ^ref)^b übereinstimmt, so kann der Anschlusspunktstrom P(t) an den Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft angepasst werden. Das bedeutet, das Ziel 2-4 kann sogar dann erreicht werden, wenn jeder der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv die Optimierungsaufgabe löst. Demgemäß werden unter Konzentration auf die Optimalität eines stabilen Zustands der Unterdrückungsindex pr_pv mit (P_PVi ^ref)* = (P_PVi ^ref)^b, und der Ladungs-/Entladungsindex pr_B mit (P_Bk ^ref)* = (P_Bk ^ref)^b berücksichtigt. Dazu werden KKT-Bedingungen der obigen Formeln (23), (19) und (20) berücksichtigt. Als Ergebnis wird die folgende Formel (26) aus der KKT-Bedingung der obigen Formel (23) erlangt, die folgende Formel (27) aus der KKT-Bedingung der obigen Formel (19) erlangt, und die folgende Formel (28) aus der KKT-Bedingung der obigen Formel (20) erlangt. Man beachte, dass µ und v vorher festgelegte Lagrange-Multiplikatoren bezeichnen. $$\begin{array}{lll}2w_{PVi}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)+\lambda -{\mu }_{\mathrm{1,}i}+{\mu }_{\mathrm{2,}i}=0\hfill & \hfill & \cdots \left(26a\right)\hfill \\ 2w_{Bk}\left(P_{Bk}^{ref}\right)+\lambda -{\nu }_{\mathrm{1,}k}+{\nu }_{\mathrm{2,}k}-{\nu }_{\mathrm{3,}k}+{\nu }_{\mathrm{4,}k}=0\hfill & \hfill & \cdots \left(26b\right)\hfill \\ -P_{PVi}^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_{PVi}^{ref}-P_{PVi}^{lmt}\le 0\hfill & \hfill & \cdots \left(26c\right)\hfill \\ -P_{Bk}^{lmt}-P_{Bk}^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_{Bk}^{ref}-P_{Bk}^{lmt}\le 0\hfill & \hfill & \cdots \left(26d\right)\hfill \\ {\alpha }_k-P_{Bk}^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_{Bk}^{ref}-{\beta }_k\le 0\hfill & \hfill & \cdots \left(26e\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{1,}i}\left(-P_{PVi}^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{2,}i}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{PVi}^{lmt}\right)=0\hfill & \hfill & \cdots \left(26f\right)\hfill \\ {\nu }_{\mathrm{1,}k}\left(-P_{Bk}^{lmt}-P_{Bk}^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{2,}k}\left(P_{Bk}^{ref}-P_{Bk}^{lmt}\right)=0\hfill & \hfill & \cdots \left(26g\right)\hfill \\ {\nu }_{\mathrm{3,}k}\left({\alpha }_k-P_{Bk}^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{4,}k}\left(P_{Bk}^{ref}-{\beta }_k\right)=0\hfill & \hfill & \cdots \left(26h\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{1,}i}\ge \mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{2,}i}\ge 0\hfill & \hfill & \cdots \left(26i\right)\hfill \\ {\nu }_{\mathrm{1,}k}\ge \mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{2,}k}\ge \mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{3,}k}\ge \mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{4,}k}\ge 0\hfill & \hfill & \cdots \left(26j\right)\hfill \\ {\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_{PVi}^{ref}+}{\displaystyle \sum _{k=1}^m{P}_{Bk}^{ref}-P^C=0}\hfill & \hfill & \cdots \left(26k\right)\hfill \end{array})$$

  

  $$\begin{array}{lll}2w_{PVi}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)+p{r}_{PV}-{\mu }_{\mathrm{1,}i}+{\mu }_{\mathrm{2,}i}=0\hfill & \hfill & \cdots \left(27a\right)\hfill \\ -P_{PVi}^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_{PVi}^{ref}-P_{PVi}^{lmt}\le 0\hfill & \hfill & \cdots \left(27b\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{1,}i}\left(-P_{PVi}^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{2,}i}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{PVi}^{lmt}\right)=0\hfill & \hfill & \cdots \left(27c\right)\hfill \\ {\mu }_{\mathrm{1,}i}\ge \mathrm{0,}{\mu }_{\mathrm{2,}i}\ge 0\hfill & \hfill & \cdots \left(27d\right)\hfill \end{array})$$

  

  $$\begin{array}{lll}2w_{Bk}\left(P_{Bk}^{ref}\right)+p{r}_B-{\nu }_{\mathrm{1,}k}+{\nu }_{\mathrm{2,}k}-{\nu }_{\mathrm{3,}k}+{\nu }_{\mathrm{4,}k}=0\hfill & \hfill & \cdots \left(28a\right)\hfill \\ -P_{Bk}^{lmt}-P_{Bk}^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_{Bk}^{ref}-P_{Bk}^{lmt}\le 0\hfill & \hfill & \cdots \left(28b\right)\hfill \\ {\alpha }_k-P_{Bk}^{ref}\le \mathrm{0,}{P}_{Bk}^{ref}-{\beta }_k\le 0\hfill & \hfill & \cdots \left(28c\right)\hfill \\ {\nu }_{\mathrm{1,}k}\left(-P_{Bk}^{lmt}-P_{Bk}^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{2,}k}\left(P_{Bk}^{ref}-P_{Bk}^{lmt}\right)=0\hfill & \hfill & \cdots \left(28d\right)\hfill \\ {\nu }_{\mathrm{3,}k}\left({\alpha }_k-P_{Bk}^{ref}\right)=\mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{4,}k}\left(P_{Bk}^{ref}-{\beta }_k\right)=0\hfill & \hfill & \cdots \left(28e\right)\hfill \\ {\nu }_{\mathrm{1,}k}\ge \mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{2,}k}\ge \mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{3,}k}\ge \mathrm{0,}{\nu }_{\mathrm{4,}k}\ge 0\hfill & \hfill & \cdots \left(28f\right)\hfill \end{array})$$

  
• Basierend auf den obigen Formeln (26), (27) und (28), ist nachvollziehbar, dass (P_PVi ^ref)* mit (P_PVi ^ref)^b übereinstimmt und (P_Bk ^ref)* mit (P_Bk ^ref)^b übereinstimmt, wenn pr_PV = pr_B = λ (die obige Formel (22)). Folglich kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Lagrange-Multiplikator λ berechnen, und kann jedem der Stromrichter PCS_PVi den Lagrange-Multiplikator A als den Unterdrückungsindex pr_pv präsentieren (übermitteln), sodass jeder der Stromrichter PCS_PVi den einzelnen Zielstrom (P_PVi ^ref)^b basierend auf der obigen Formel (19) berechnen kann. Ebenso kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Lagrange-Multiplikator λ berechnen, und kann jedem der Stromrichter PCS_Bk den Lagrange-Multiplikator λ als den Ladungs-/Entladungsindex pr_B präsentieren (übermitteln), sodass jeder der Stromrichter PCS_Bk den einzelnen Zielstrom (P_Bk ^ref)^b basierend auf der obigen Formel (20) berechnen kann. Auf diese Weise kann der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^c der Stromgesellschaft in Übereinstimmung gebracht werden, sogar wenn die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref dispersiv berechnen. Das bedeutet, das Ziel 2-4 kann erreicht werden.
• Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens bereitgestellt, mit welchem die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Lagrange-Multiplikator A berechnet. Um den Lagrange-Multiplikator λ zu berechnen, wird er definiert als h¹ _1,i = -P_PVi ^ref und h¹ _2,i = P_PVi ^ref - P_PVi ^lmt, und die Ungleichheits-Beschränkungen der Stromrichter PCS_PVi werden zusammen definiert als h¹ _x,i ≤ 0 (x = 1, 2 und i = 1, ..., n). Ebenso wird er definiert als h² _1,k = -P_Bk ^lmt - P_Bk ^ref, h² _2,k = P_Bk ^ref - P_Bk ^lmt, h² _3,k = α_k - P_Bk ^ref und h² _4,k = P_Bk ^ref - β_k, und die Ungleichheits-Einschränkungen der Stromrichter PCS_Bk werden zusammen definiert als h² _y,k ≤ 0 (y = 1, 2, 3, 4, k = 1, ..., m). Sodann wird die folgende Formel (29), welche die duale Aufgabe der obigen Formel (23) ist, betrachtet. $$\underset{\lambda }{{\displaystyle \text{max}}}\left[\underset{\begin{array}{l}{P}_{PVi,}^{ref}{P}_{BK}^{ref}\\ h^1\left(x,i\right)\le \mathrm{0,}{h}^2\left(y,k\right)\le 0\end{array}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{w}_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+}{\displaystyle \sum _{k=1}^m{w}_{Bk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+\lambda }\left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_{PVi}^{ref}\right)+{\displaystyle \sum _{k=1}^m\left(P_{Bk}^{ref}\right)}-P^C}\right)\right\}\right]$$

  
• Man geht hier davon aus, dass die durch jeden der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk berechneten optimalen Lösungen (P_PVi ^ref)^b und (P_Bk ^ref)^b bestimmt werden. In diesem Fall erhält man die folgende Formel (30), welche die Form einer Maximierungsaufgabe für den Lagrange-Multiplikator λ aufweist. Die Anwendung einer Gradientenmethode auf die folgende Formel (30) ergibt die folgende Formel (31). Man beachte, dass ε einen Steigungskoeffizienten, und τ eine Zeitvariable bezeichnet. $$\underset{\lambda }{{\displaystyle \text{max}}}\left\{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{w}_{PVi}{\left(\left(P_{PVi}^{ref}\right)-P_{\varphi i}\right)}^2+}{\displaystyle \sum _{k=1}^m{w}_{Bk}{\left(\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right)}^2+\lambda }\left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_{PVi}^{ref}\right)+{\displaystyle \sum _{k=1}^m\left(P_{Bk}^{ref}\right)}-P^C}\right)\right\}$$

  

  $$\frac{d\lambda }{d\tau }=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_{PVi}^{ref}\right)+{\displaystyle \sum _{k=1}^m\left(P_{Bk}^{ref}\right)}-P^C}\right),\epsilon >0$$

  
• In der obigen Formel (31), wird (P_PVi ^ref)^b ersetzt durch den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out des betreffenden Stromrichters PCS_PVi , und (P_Bk ^ref)^b wird ersetzt durch den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out des betreffenden Stromrichters PCS_Bk . Ferner beobachtet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Anschlusspunktstrom P(t) = Σ_iP_PVi ^out + Σ_kP_Bk ^out anstatt einzeln die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk zu beobachten. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Ausgabebefehlswert P^c der Stromgesellschaft sequentiell erlangt. Als Ergebnis erhält man die obige Formel (21). Daher kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Lagrange-Multiplikator A basierend auf dem Anschlusspunktstrom P(t) und dem Ausgabebefehlswert P^c der Stromgesellschaft berechnen. Dann wird der berechnete Lagrange-Multiplikator λ auf dem Unterdrückungsindex pr_pv und dem Ladungs-/Entladungsindex pr_B basierend auf der obigen Formel (22) festgelegt.
• Basierend auf den obigen Erläuterungen verwendet in der vorliegenden Ausführungsform jeder der Stromrichter PCS_PVi die Optimierungsaufgabe, die in Formel (19) gezeigt ist, wenn er den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref berechnet. Jeder der Stromrichter PCS_Bk verwendet die Optimierungsaufgabe, die in Formel (20) gezeigt ist, wenn er den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref berechnet. Die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 verwendet die obigen Formeln (21) und (22) bei der Berechnung des Unterdrückungsindex pr_pv und des Ladungs-/Entladungsindex pr_B .
• Als nächstes wurde eine Simulation verwendet, um zu überprüfen, ob das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2, das den oben beschriebenen Aufbau aufweist, die oben beschriebenen fünf Ziele erreicht und angemessen arbeitet.
• In der Simulation wurde angenommen, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 fünf Stromrichter PCS_PVi (i = 1~5; PCS_PV1 bis PCS_PV5), mit welchen die Solarzellen SP_i verbunden sind, und fünf Stromrichter PCS_Bk (k = 1~5; PCS_B1 bis PCS_B5), mit welchen die Speicherzellen B_k verbunden sind, aufweist.
• Außerdem wurde in der vorliegenden Simulation das Model jeder der Speicherzellen B_k derart eingestellt, dass d/dt(x_k) = -K_kP_Bk ^out und s_k = x_k. Hier bezeichnet s_k eine Strommenge, die in die Speicherzelle B_k geladen ist, und K_k bezeichnet die Eigenschaft der Speicherzelle B_k . Die Einstellparameter α_k und β_k, die gemäß der verbleibenden Menge der Speicherzelle B_k einstellbar sind, wurden eingestellt, wie in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1, gibt SOC_k den Ladezustand (%) jeder der Speicherzellen B_Bk and, und kann berechnet werden mit SOC_k = (S_k/S_k ^max) × 100, wobei die Menge an geladenem Strom (kWh) als S_k bezeichnet wird, und die Maximalkapazität der Speicherzelle B_k (kWh) als S_k ^max bezeichnet wird. [Tabelle 1]

  Ladezustand	αk	βk	Anmerkungen
  SOCk ≥ 90 %	0	PBk lmt	Nur Entladung
  SOCk ≤ 10 %	-PBk lmt	0	Nur Ladung
  10 % < SOCk < 90 %	-PBk lmt	PBk lmt	Ladung und Entladung

• Der Prioritätsparameter (Pseudowirkleistungsgrenze) P_φi jedes der Stromrichter PCS_PVi , der einen Parameter in Zusammenhang mit der Optimierungsaufgabe darstellt, wurde auf 1000 kW eingestellt. Das Modell (siehe die obige Formel (18)) des Stromnetzes A (Anschlusspunktspannung), und die Modelle (siehe 3 und 4) der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk sind dieselben wie jene in der Simulation gemäß der ersten Ausführungsform.
• 14 bis 16 zeigen Ergebnisse, wenn eine Simulation unter mehreren Bedingungen mit dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 des obenerwähnten Models durchgeführt wurde.
• In Fall 1 wurde eine Simulation durchgeführt, bei der fünf Stromrichter PCS_PV1 bis PCS_PV5, und fünf Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B5 unter derselben Bedingung betrieben wurden. Die Simulation wird bezeichnet mit 2-1. In der Simulation 2-1 wiesen alle fünf Stromrichter PCS_PV1 bis PCS_PV5 einen Nennausgangsstrom P_PVi ^lmt von 500 kW auf, das Gewicht w_PVi für die aktive Stromunterdrückung wurde auf 1,0 eingestellt, und die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP jeder der Solarzellen SPi wurde auf 600 kW eingestellt. Auch jeder der fünf Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B5 wies einen Nennausgangsstrom P_PVi ^lmt von 500 kW auf, und das Gewicht w_PVi für die aktive Stromunterdrückung wurde auf 1,0 eingestellt. Die Maximalkapazitäten S₁ ^max bis S₅ ^max der Speicherzellen wurden jeweils auf 500 kW eingestellt. Des Weiteren wurde der Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft so eingestellt, dass er keinen Befehl ausgibt, wenn 0 ≤ t < 60 [s], und dass er 1500 kW beträgt, wenn 60 ≤ t [s]. Wenn „der Ausgabebefehlswert P^C keinen Befehl ausgibt“, wurde ein Zahlenwert von -1 als der Ausgabebefehlswert P^C verwendet, wie oben beschrieben, was keinen Befehl anzeigt. Ferner wurde der Steigungskoeffizient ε auf 0,05 eingestellt, die Abtastzeit der Aktualisierung des Unterdrückungsindex pr_pv und der Ladungs-/Entladungsindex pr_B , die von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 durchgeführt wurde, wurde auf 1 Sekunde eingestellt, und die Abtastzeit der Aktualisierung jedes einzelnen der Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref, die von jedem der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk durchgeführt wurde, wurde ebenfalls auf 1 Sekunde eingestellt. Auch wurde davon ausgegangen, dass sämtliche Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk mit einem Leistungsfaktor von 1 arbeiten (Blindleistungszielwert = 0 kvar). 14 zeigt die Ergebnisse von Simulation 2-1.
• In 14 zeigt (a) die Stromerzeugungsmenge P_i ^SP jeder der Solarzellen SP_i , (b) zeigt den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref jedes der Stromrichter PCS_PVi , (c) zeigt die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^outjedes der Stromrichter PCS_PVi , (d) zeigt den Anschlusspunktstrom P(t) (durchgezogene Linie) und den Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft (gestrichelte Linie), (e) zeigt den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref jedes der Stromrichter PCS_Bk , (f) zeigt den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out jedes der Stromrichter PCS_Bk , und (g) zeigt den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B berechnet vom Indexrechner 43.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 14 bestätigen. Das bedeutet, wie bei (b) und (c) in 14 gezeigt, sogar nachdem der Ausgabebefehlswert P^C ausgegeben worden ist (60 ≤ t [s]), bleiben die einzelnen Zielströme P_PV1 ^ref bis P_PV5 ^ref auf 500 kW, und die einzelnen Ausgangsströme P_PV1 ^out bis P_PV5 ^out werden nicht unterdrückt. Ebenso, wie bei (e) und (f) in 14 gezeigt, ändern sich die einzelnen Ausgangströme P_B1 ^out bis P_B5 ^out der Stromrichter PCS_Bk von 0 kW auf einen negativen Wert (minus). Dies gibt an, dass den Stromrichtern PCS_Bk Strom zugeführt wird, und dass die Speicherzellen B_k mit den Stromeingängen zu den Stromrichtern PCS_Bk geladen werden. Ebenso, wie bei (d) in 14 gezeigt, stimmt der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C überein. Demgemäß kann bestätigt werden, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi nicht unterdrückt, und die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out verwendet, um die Speicherzellen B_k zu laden.
• In Fall 2 wurde eine Simulation durchgeführt, bei welcher die Maximalkapazität S₅ ^max der Speicherzellen B₅, welche eine der fünf Speicherzellen B₁ bis B₅ ist und mit dem Stromrichter PCS_B5 verbunden ist, sich von jener der Speicherzellen B₁ bis B₄, die mit den übrigen Stromrichtern PCS_B1 bis PCS_B4 verbunden sind, unterscheidet. Die Simulation wird als Simulation 2-2 bezeichnet. In Simulation 2-2 wurde die Maximalkapazität S₅ ^max der Speicherzelle B₅, die mit dem Stromrichter PCS_B5 verbunden ist, auf 3 kWh eingestellt. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 2-1. 15 zeigt die Ergebnisse von Simulation 2-2. Man beachte, dass (a) bis (g) in 15 (a) bis (g) in 14 in der oben beschriebenen Simulation 2-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 15 bestätigen. Das bedeutet, wie bei (a) bis (c) in 15 gezeigt, sogar nachdem der Ausgabebefehlswert P^C ausgegeben worden ist (60 ≤ t [s]), werden die einzelnen Ausgangsströme P_PV1 ^ref bis P_PV5 ^ref nicht unterdrückt, ähnlich wie bei der obigen Simulation 2-1. Ebenso, wie bei (e) und (f) in 15 gezeigt, ändern sich die einzelnen Ausgangströme P_B1 ^out bis P_B5 ^out der Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B5 von 0 kW auf einen negativen Wert (minus). Folglich lädt jeder der Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B5 die Speicherzelle B_k mit Eingangsstrom, ähnlich wie bei der obigen Simulation 2-1. Ebenso, wie bei (e) und (f) in 15 gezeigt, geht der einzelne Ausgangsstrom P_B5 ^out des Stromrichters PCS_B5 auf 0 (Null), wenn 110 ≤ t [s], und die einzelnen Ausgangsströme P_B1 ^out bis P_B4 ^out der übrigen Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B4 verringern sich noch weiter (die Eingangsströme erhöhen sich). Dies bedeutet, dass, da die Maximalkapazität S₅ ^max der Speicherzelle B₅ 3 kWh beträgt, ein Wert der niedriger ist, als jener der anderen Speicherzellen B₁ bis B₄, die Speicherzelle B₅ das Laden früher beendet hat, als die übrigen Speicherzellen B₁ bis B₄. Da das Laden der Speicherzelle B₅ beendet worden ist, wurde der Stromeingang zum Stromrichter PCS_B5 beendet und somit das Laden beendet. Als Ergebnis wird der Stromeingang zum Stromrichter PCS_B5 auf die übrigen Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B4 verteilt, wodurch sich die einzelnen Ausgangsströme P_B1 ^out bis P_B4 ^out der übrigen Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B4 weiter verringern (die diesen zugeführten Ströme sind erhöht). Ferner, wie bei (d) in 15 gezeigt, ist der Anschlusspunktstrom P(t) aufgrund der Beendigung des Ladens der Speicherzelle B₅ vorübergehend höher, als der Ausgabebefehlswert P^C. Jedoch stimmt der Anschlusspunktstrom P(t) in einem Gleichgewichtszustand mit dem Ausgabebefehlswert P^C überein. Demgemäß kann man festhalten, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 unter Berücksichtigung des Leistungsvermögens jeder Speicherzelle B_k angemessen funktioniert.
• In Fall 3 wurde eine Simulation durchgeführt, bei welcher sich das Gewicht w_B5 für die Wirkleistung, auf die der Stromrichter PCS_B5 unter den fünf Stromrichtern PCS_B1 bis PCS_B5 eingestellt worden ist, von jenen, auf welche die übrigen Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B4 eingestellt worden sind, unterscheidet. Die Simulation wird bezeichnet mit 2-3. In Simulation 2-3 wurde das Gewicht w_B5 für die Wirkleistung des Stromrichters PCS_B5 auf 2,0 eingestellt. Das bedeutet, dass die Lademenge die Hälfte der Lademenge der übrigen Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B4 beträgt. Die restlichen Bedingungen entsprechen jenen bei der oben beschriebenen Simulation 2-1. 16 zeigt die Ergebnisse von Simulation 2-3. Man beachte, dass (a) bis (g) in 16 (a) bis (g) in 14 in der oben beschriebenen Simulation 2-1 entsprechen.
• Die folgenden Punkte lassen sich durch 16 bestätigen. Und zwar, wie bei (a) bis (c) in 16 gezeigt, sogar nachdem der Ausgabebefehlswert P^C ausgegeben worden ist (60 ≤ t [s]), werden die einzelnen Ausgangsströme P_PV1 ^ref bis P_PV5 ^ref nicht unterdrückt, ähnlich wie bei der obigen Simulation 2-1. Ebenso, wie bei (e) und (f) in 15 gezeigt, ändern sich die einzelnen Ausgangströme P_B1 ^out bis P_B5 ^out der Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B5 von 0 kW auf einen negativen Wert (minus). Demgemäß lädt jeder der Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B5 die Speicherzelle B_k mit Eingangsstrom, ähnlich wie bei der obigen Simulation 2-1. Desgleichen, wie bei (e) und (f) in 16 gezeigt, beträgt die Lademenge des Stromrichters PCS_B5 (Eingangsstrom zum Stromrichter PCS_B5), in welchem das Gewicht w_B5 für die Wirkleistung unterschiedlich ist, die Hälfte der Lademengen der übrigen Stromrichter PCS_B1 bis PCS_B4. Ebenso, wie bei (d) in 16 gezeigt, stimmt in einem Gleichgewichtszustand der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C überein. Demgemäß kann man festhalten, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 unter Berücksichtigung des für jeden der Stromrichter PCS_Bk eingestellten Gewichts w_Bk für die Wirkleistung angemessen funktioniert.
• Die folgenden Punkte können aus den jeweiligen Ergebnissen, die in 14 bis 16 gezeigt sind, sowie durch Vergleich der 14 bis 16 bestätigt werden. Und zwar, wie bei (g) jeder der Figuren gezeigt, werden unterschiedliche Werte als Unterdrückungsindex pr_pv und Ladungs-/Entladungsindex pr_B berechnet basierend auf den Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i , der Leistung der Speicherzellen B_k , den Nennausgangsströmen P_PVi ^lmt und P_Bk ^lmt, den Gewichten w_PVi für die Unterdrückung der Wirkleistung, den Gewichten w_Bk für die Wirkleistung, und dem Ausgabebefehlswert P^C, etc., die den Stromrichtern PCS_PV1 bis PCS_PV5 und PCS_B1 bis PCS_B5 entsprechen. Wie bei (b) und (e) in jeder der Figuren gezeigt, werden auch die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref gemäß der Aktualisierung des Unterdrückungsindex pr_pv und des Ladungs-/Entladungsindex pr_B aktualisiert. Die Stromrichter PCS_PV1 bis PCS_PV5 und PCS_B1 bis PCS_B5 steuern die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out gemäß den einzelnen Zielströmen P_PVi ^ref und P_Bk ^ref. Demgemäß, wie bei (d) in jeder der Figuren gezeigt, stimmt der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C überein. Basierend auf den obigen Erläuterungen kann gesagt werden, dass die durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 mit den obigen Formeln (21) und (22) berechneten Unterdrückungsindizes pr_pv und Ladungs-/Entladungsindizes pr_B angemessene Werte sind.
• Gemäß den Ergebnissen der obigen Simulationen 2-1 bis 2-3 berechnet jeder der Stromrichter PCS_PVi im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 dispersiv den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref basierend auf dem von der zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 empfangenen Unterdrückungsindex pr_pv. Ebenso berechnet jeder der Stromrichter PCS_Bk dispersiv den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf dem von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 empfangenen Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Demgemäß wird das oben beschriebene Ziel 2-1 erreicht. Ebenso unterdrückt keiner der Stromrichter PCS_PVi den einzelnen Zielstrom P_PVi ^out so weit wie möglich, und führt den Stromrichtern PCS_Bk den Überschuss des Anschlusspunktstroms P(t) über dem Ausgabebefehlswert P^C zu, um den Überschuss des Anschlusspunktstroms P(t) zum Laden der Speicherzelle B_k zu nützen. Demgemäß werden die oben beschriebenen Ziele 2-2 und 2-3 erreicht. Ebenso stimmt der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C überein. Demgemäß wird das oben beschriebene Ziel 2-4 erreicht. Ebenso werden abhängig von den verschiedenen Bedingungen die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out für jeden der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk verändert. Das bedeutet, abhängig von den verschiedenen Bedingungen wird die Ausgabeunterdrückungsmenge für jeden der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk verändert. Folglich wird das oben beschriebene Ziel 2-5 erreicht. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 die fünf oben beschriebenen Ziele erreicht.
• Wie oben beschrieben berechnet im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 gemäß der zweiten Ausführungsform die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B basierend auf dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft und dem erfassten Anschlusspunktstrom P(t). Sodann übermittelt die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 den Unterdrückungsindex pr_pv zu jedem der Stromrichter PCS_PVi und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B zu jedem der Stromrichter PCS_Bk . Jeder der Stromrichter PCS_PVi berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref durch dispersives Lösen der Optimierungsaufgabe in der obigen Formel (19) basierend auf dem empfangenen Unterdrückungsindex pr_pv. Jeder der Stromrichter PCS_PVi regelt dann den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out auf den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref. Jeder der Stromrichter PCS_Bk berechnet den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref durch dispersives Lösen der in der obigen Formel (20) gezeigten Optimierungsaufgabe basierend auf dem empfangenen Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Jeder der Stromrichter PCS_Bk reguliert dann den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out auf den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref. Auf diese Weise muss die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 nur einfache, in den obigen Formeln (21) und (22) gezeigte Berechnungen durchführen. Als ein Ergebnis kann die Verarbeitungslast auf die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC2 im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 verringert werden. Desgleichen kann der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft in Übereinstimmung gebracht werden, sogar in dem Fall, in welchem die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref basierend auf dem Unterdrückungsindex pr_pv und dem Ladungs-/Entladungsindex pr_B berechnen und die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out steuern.
• Die erste Ausführungsform berücksichtigt das Gewicht w_i für die Unterdrückung der Wirkleistung, und die zweite Ausführungsform berücksichtigt das Gewicht w_PVi für die Unterdrückung der Wirkleistung und das Gewicht w_Bk für die Wirkleistung. Jedoch sind auch andere Beispiele möglich. Man nehme zum Beispiel an, dass in der ersten Ausführungsform das Ziel 1-3, welches lautet „die Ausgabeunterdrückungsmenge für jeden Stromrichter PCS_i einstellbar zu machen“, muss nicht in Betracht gezogen werden. In diesem Fall können alle Gewichte w_i, welche für jeden Stromrichter PCS_i zur Unterdrückung der Wirkleistung angepasst sind, denselben Wert annehmen (z.B. „1“). Auf ähnliche Weise nehme man an, dass in der zweiten Ausführungsform das Ziel 2-5, welches lautet „die Ausgabeunterdrückungsmenge für jeden Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk einstellbar zu machen“, nicht in Betracht gezogen werden muss. In diesem Fall können alle Gewichte w_PVi zur Unterdrückung der Wirkleistung und alle Gewichte w_BK, welche für die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk für die Wirkleistung angepasst sind, denselben Wert annehmen (z.B. „1“).
• In der zweiten Ausführungsform berechnet der Zielstromrechner 12' die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref unter Verwendung des Prioritätsparameters P_φi, wie in Formel (19) gezeigt. Es ist jedoch möglich, die Nennausgangsströme P_PVi ^lmt zu verwenden, wie in der Formel (8) in der ersten Ausführungsform gezeigt. Unabhängig davon, ob in diesem Fall die Unterdrückung der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out priorisiert wird, oder die Steuerung durch Laden/Entladen priorisiert wird, können die einzelnen Ausgangsströme P_Bk ^out der Speicherzellen B_k mit den Gewichten w_PVi für die Unterdrückung der Wirkleistung und den Gewichten w_Bk für die Wirkleistung angepasst werden.
• In der zweiten Ausführungsform ist die durch den Zielstromrechner 12' gelöste Optimierungsaufgabe nicht durch die Formel (19) eingeschränkt. Zum Beispiel kann die folgende Formel (19') anstatt der obigen Formel (19) verwendet werden. Im Vergleich zur Formel (19) umfasst die Formel (19') zusätzlich die Formel (19c'), welche eine Einschränkung des Ausgangsstroms jedes der Stromrichter PCS_PVi ausdrückt. Man beachte, dass in der Formel (19') Q_PVi die Blindleistung jedes der Stromrichter PCS_PVi bezeichnet, S_PVi ^d die maximale Scheinleistung bezeichnet, welche jeder der Stromrichter PCS_PVi ausgeben kann, V₀ die Referenzspannung des Anschlusspunktes zum Zeitpunkt der Konstruktion bezeichnet, und V_PVi die Spannung am Anschlusspunkt jedes der Stromrichter PCS_PVi bezeichnet. Die Formel (19') kann statt der Formel (19c'), die eine Einschränkung des Ausgangsstroms jedes der Stromrichter PCS_PVi ausdrückt, die folgende Formel (19d') umfassen, die eine Einschränkung der Nennkapazität jedes der Stromrichter PCS_PVi ausdrückt. $$\begin{array}{l}\begin{array}{cc}\underset{P_{PVi}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+p{r}_{PV}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)\right\}& \cdots \left(19a\text{'}\right)\end{array}\\ \begin{array}{lll}\text{unterliegt}\hfill & 0\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}\hfill & \cdots \left(19b\text{'}\right)\hfill \\ \hfill & {\left(P_{PVi}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{PVi}\right)}^2\le {\left(S_{PVi}^d\frac{V_{PVi}}{V_0}\right)}^2\hfill & \cdots \left(19c\text{'}\right)\hfill \end{array}\\ \begin{array}{cc}{\left(P_{PVi}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{PVi}\right)}^2\le {\left(S_{PVi}^d\right)}^2& \cdots \left(19d\text{'}\right)\end{array}\end{array}$$

  
• In der zweiten Ausführungsform ist die durch den Zielstromrechner 32 gelöste Optimierungsaufgabe nicht durch die Formel (20) beschränkt. Zum Beispiel kann die folgende Formel (20') anstatt der obigen Formel (20) verwendet werden. Im Vergleich zur obigen Formel (20) umfasst die Formel (20') zusätzlich die folgende Formel (20a'), bei der es sich um eine Bewertungsfunktion handelt, die ein Gewicht w_SOCk entsprechend dem SOC jeder der Speicherzellen B_k umfasst. Das Gewicht w_SOCk kann durch die folgende Formel (32) berechnet werden. In Formel (32) bezeichnet Asoc eine Aufrechnung von w_SOCk, K_SOC bezeichnet eine Zunahme des Gewichts w_SOCk, s bezeichnet einen Ein-/AusSchalter des Gewichts w_SOCk (z.B. „1“, wenn es an ist, und „0“, wenn es aus ist), SOC_k bezeichnet den vorliegenden SOC jeder der Speicherzellen B_k , und SOC_d bezeichnet einen SOC als eine Referenz. Ferner umfasst Formel (20') zusätzliche Einschränkungen, d.h. eine Einschränkung der C-Rate jeder der Speicherzellen B_k , gezeigt in Formel (20c'), und eine Einschränkung des Ausgabestroms jedes der Stromrichter PCS_Bk , gezeigt in der folgenden Formel (20e'). Die C-Rate ist ein Verhältnis des Stroms zum Zeitpunkt der Ladung oder Entladung relativ zur Gesamtkapazität jeder der Speicherzellen B_k , wobei 1C Laden oder Entladen der Gesamtkapazität jeder der Speicherzellen B_k innerhalb einer Stunde bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet ein Ladegrad C_rate ^M die C-Rate zum Zeitpunkt der Ladung, ein Entladegrad C_rate ^P bezeichnet die C-Rate zum Zeitpunkt der Entladung, und vorher festgelegte Werte (z.B. jeweils 0,3C) werden für diese Lade- und Entladegrade eingestellt. Man beachte, dass in der Formel (20'), P_SMk ^lmt den Ladungs-Nennausgangsstrom jeder der Speicherzellen B_k bezeichnet, berechnet durch -C_rate ^M × WH_S ^lmt (wobei WH_S ^lmt die Nennausgangsstromkapazität der Speicherzelle B_k ist), P_SPk ^lmt den Entladungs-Nennausgangsstrom jeder der Speicherzellen B_k bezeichnet, berechnet durch C_rate ^P × WH_S ^lmt, QB_k die Blindleistung jedes der Stromrichter PCS_Bk bezeichnet, SB_k ^d die maximale Scheinleistung bezeichnet, die von jedem der Stromrichter PCS_Bk ausgegeben werden kann, und VB_k die Spannung am Anschlusspunkt jedes der Stromrichter PCS_Bk bezeichnet. Ferner wird für den Ladungs-Nennausgangsstrom P_SMk ^lmt jeder der Speicherzellen B_k eine Korrektur einer Speicherzellenlademenge gemäß dem SOC berücksichtigt, die ausgedrückt wird durch die folgende Formel (33), in welcher SOCc einen Korrekturstart-SOC bezeichnet und _cMAX die Schwelle für die Ladungsgrenze des SOC bezeichnet. Unter Berücksichtigung der Korrektur der Speicherzellen-Lademenge wird ein normaler Betrieb durchgeführt bis zum Korrekturstart-SOC und, während des Zeitraums vom Korrekturstart-SOC zu einer oberen SOC-Grenze, wird eine Ausgabe linear korrigiert, sodass der Ausgang an der oberen SOC-Grenze 0 (Null) wird. Ebenso kann die folgende Formel (20') statt der Formel (20e'), die eine Einschränkung des Ausgangsstroms jedes der Stromrichter PCS_Bk ausdrückt, die folgende Formel (20f') umfassen, die eine Einschränkung der Nennkapazität jedes der Stromrichter PCS_Bk ausdrückt. $$\begin{array}{l}\begin{array}{ccc}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{w}_{SOCk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+p{r}_B\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right\}& & \cdots \left(20a\text{'}\right)\end{array}\\ \begin{array}{lll}\text{unterliegt}\hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill & \cdots \left(20b\text{'}\right)\hfill \\ \hfill & -P_{SMk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{SPk}^{lmt}\hfill & \cdots \left(20c\text{'}\right)\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill & \cdots \left(20d\text{'}\right)\hfill \\ \hfill & {\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{Bk}\right)}^2\le {\left(S_{Bk}^d\frac{V_{Bk}}{V_0}\right)}^2\hfill & \cdots \left(20e\text{'}\right)\hfill \end{array}\end{array})$$

  

  $$\begin{array}{l}\begin{array}{cc}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{Bk}\right)}^2\le {\left(S_{Bk}^d\right)}^2& \cdots \left(20f\text{'}\right)\\ {\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{Bk}\right)}^2\le {\left(S_{Bk}^d\right)}^2& \cdots \left(20f\text{'}\right)\end{array}\\ \begin{array}{l}{w}_{SOCk}=A_{SOC}+s\frac{SO{C}_k-SO{C}_d}{K_{SOC}}\left(\text{während der Ladung}\right)\\ w_{SOCk}=A_{SOC}-s\frac{SO{C}_k-SO{C}_d}{K_{SOC}}\left(\text{während der Entladung}\right)\end{array})\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{ll}{P}_{SMk}^{lmt}=P_{SMk}^{lmt}\hfill & ifSOC\le SO{C}_C\hfill \\ P_{SMk}^{lmt}=P_{SMk}^{lmt}\frac{cMAX-SOC}{cMAX-SO{C}_c}\hfill & ifSOC>SO{C}_C\hfill \end{array})$$

  
• Man beachte, dass in den Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen gemäß anderen, weiter unten beschriebenen Ausführungsformen die Zielstromrechner 12' entweder die obige Formel (19) oder die obige Formel (19') zur Berechnung der einzelnen Zielströme P_PVi ^ref verwenden können. Ebenso können die Zielstromrechner 32 entweder die obige Formel (20) oder die obige Formel (20') zur Berechnung der einzelnen Zielströme P_Bk ^ref verwenden.
• Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk mit dem Anschlusspunkt verbunden. Zusätzlich dazu kann auch eine Strombelastung mit dem Anschlusspunkt verbunden sein. Die Strombelastung verbraucht zugeführten Strom, und weist zum Beispiel die Form von Fabriken und allgemeinen Haushalten auf. Eine solche Ausführungsform ist im Folgenden beschrieben unter Bezugnahme auf 17 bis 20. Man beachte, dass Elemente, die gleich oder ähnlich jenen in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und entsprechende Beschreibungen weggelassen werden.
• 17 und 18 zeigen ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 gemäß einer dritten Ausführungsform. 17 zeigt den Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS3. 18 zeigt den Funktionsaufbau eines Steuersystems im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 von 17, in welchem das Steuersystem die Leistung an einem Anschlusspunkt steuert. Obwohl das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk aufweist, zeigt 18 nur einen ersten der Stromrichter PCS_PVi und einen ersten der Stromrichter PCS_Bk . Wie in 17 und 18 gezeigt, unterscheidet sich das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 gemäß der zweiten Ausführungsform in Bezug auf das zusätzliche aufweisen einer Strombelastung L. Die Strombelastung L ist mit dem Anschlusspunkt verbunden, und wird von einem Stromnetz A, den Stromrichtern PCS_PVi und den Stromrichtern PCS_Bk mit Strom versorgt. In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Summe ΣP_PVi ^out der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi (die Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i ) größer ist, als der durch die Strombelastung L verbrauchte Strom. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass Teile oder die Gesamtheit des überschüssigen Stroms, der nicht durch die Strombelastung L verbraucht wird, ins Stromnetz A zurückfließen. Der überschüssige Strom ist eine Differenz zwischen der Summe ΣP_PVi ^out der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und dem verbrauchten Strom.
• Wenn überschüssiger Strom dazu gebracht wird, zurück in das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 zu fließen, ist es notwendig zu verhindern, dass der überschüssige Strom den Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft überschreitet. Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 kann der überschüssige Strom, der zurückfließt als ein Anschlusspunktstrom P(t) erfasst werden, den ein Anschlusspunktstromdetektor 22 erfasst. Demgemäß reguliert das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Zielstrom (Ausgabebefehlswert P^C) durch Ausführung einer Anschlusspunktstrom-Unterdrückungsteuerung unter Verwendung eines Unterdrückungsindex pr_pv und eines Ladungs-/Entladungsindex pr_B , ähnlich der zweiten Ausführungsform.
• Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet eine zentrale Verwaltungsvorrichtung MC3 den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B basierend auf dem Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft und dem Anschlusspunktstrom P(t). Zu diesem Zeitpunkt berechnet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC3 den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung der obigen Formeln (21) und (22). Jeder der Stromrichter PCS_PVi berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref dispersiv basierend auf dem Unterdrückungsindex pr_pv. Ebenso berechnet jeder der Stromrichter PCS_Bk dispersiv den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf dem Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Das macht es möglich, die Verarbeitungslast an der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC3 zu verringern. Ebenso ist es möglich, den Anschlusspunktstrom P(t), nämlich den überschüssigen Strom, der dazu gebracht wird, zum Stromnetz A zurückzufließen, mit dem Ausgabebefehlswert P^C in Übereinstimmung zu bringen. Als Ergebnis kann dies verhindern, dass der überschüssige Strom, der dazu gebracht wird, zum Stromnetz A zurückzufließen, den Ausgabebefehlswert P^C der Stromgesellschaft überschreitet.
• In der dritten Ausführungsform wird die Strombelastung L gemäß der zweiten Ausführungsform dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 hinzugefügt. Jedoch kann die Strombelastung L dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 stattdessen auch gemäß der ersten Ausführungsform hinzugefügt werden. Dies ermöglicht auch die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung mit dem Unterdrückungsindex pr. Auch in diesem Fall kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC1 verringert werden, während der Anschlusspunktstrom P(t) mit dem Zielstrom (Ausgabebefehlswert P^C) in Übereinstimmung gebracht wird.
• 19 zeigt ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 gemäß einer vierten Ausführungsform. Obwohl das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk aufweist, zeigt 19 nur die ersten der jeweiligen Gruppen von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk , ähnlich wie 18. Auch der Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS4 ist im Wesentlichen derselbe, wie jener des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS3 (siehe 17) gemäß der dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi (die Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i ) größer sind, als der durch die Strombelastung L verbrauchte Strom. In der vierten Ausführungsform hingegen ist die Summe ΣP_PVi ^out der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi (die Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i ) niedriger als der durch die Strombelastung L verbrauchte Strom. Mit anderen Worten wird ein Teil oder die Gesamtheit des benötigten Stroms, welche/r die unzureichende Strommenge der Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i darstellt, vom Stromnetz A zugeführt. Der benötigte Strom ist eine Differenz zwischen der Summe ΣP_PVi ^out der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und dem verbrauchten Strom.
• Im oben beschriebenen Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 ist es notwendig, Strom von der Stromgesellschaft zuzukaufen, um den erforderlichen Strom aus dem Stromnetz A zuzuführen. Für den Erwerb von Strom wird eine Stromrechnung an die Stromgesellschaft bezahlt. Die Stromrechnung umfasst eine Grundgebühr und eine verbrauchsabhängige Gebühr. Die Grundgebühr wird ermittelt aus dem Maximalwert (Spitzenwert) der zum Beispiel alle 30 Minuten durch einen am Anschlusspunkt bereitgestellten Stromzähler aufgezeichneten Menge an Stromverbrauch. Insbesondere ist die Grundgebühr höher, wenn der Spitzenwert der Menge an Stromverbrauch größer ist, und ist die Grundgebühr niedriger, wenn der Spitzenwert der Menge an Stromverbrauch niedriger ist. In Anbetracht dessen unterdrückt jeder der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 gemäß der vierten Ausführungsform den Spitzenwert des vom Stromnetz A zugeführten Stroms (Strombezug) durch Durchführung einer dispersiven Steuerung unter Verwendung des Unterdrückungsindex pr_pv und des Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Diese Steuerung nennt man „Spitzenabdeckungssteuerung“. Man beachte, dass der Strombezug die Menge an dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 vom Stromnetz A zugeführten Stroms ist, d.h. der durch das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 vom Stromnetz A erlangte (erworbene) Strom. Wie oben beschrieben nimmt der Anschlusspunktstrom P(t) einen positiven Wert an, wenn der Strom vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 an das Stromnetz A ausgegeben wird (wenn er zurückfließt). Demgemäß nimmt der Anschlusspunktstrom P(t) einen negative Wert an, wenn der Strom dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 vom Stromnetz A zugeführt wird. Während der Spitzenabdeckungssteuerung zur Steuerung des erworbenen Stroms wird ein Zielwert auf einen negativen Wert gesetzt, und es wird eine Steuerung derart durchgeführt, dass der Anschlusspunktstrom P(t) nicht unter den Zielwert absinkt.
• Während der Spitzenabdeckungssteuerung steuert das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi , und gibt den gesamten, durch die Solarzellen SP_i erzeugten, Strom ab. Ferner steuert das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 die einzelnen Ausgangsströme P_Bk ^out der Stromrichter PCS_Bk , und entlädt in den Speicherzellen B_k gespeicherte Ströme nach Bedarf. Auf diese Weise wird ein Teil des von der Strombelastung L verbrauchten Stroms ergänzt durch die von den Solarzellen SP_i erzeugten Ströme und die in den Speicherzellen B_k gespeicherten Ströme, wodurch ein Anstieg des oben beschriebenen erworbenen Stroms (Strombezugs) unterdrückt wird. Für die Spitzenabdeckungssteuerung unterscheidet sich die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 gemäß der zweiten Ausführungsform in den folgenden Punkten, wie in 19 gezeigt. Und zwar umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 eine Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 statt der Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21, und einen Indexrechner 43' statt des Indexrechners 43.
• Die Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 führt verschiedene Einstellungen für die Spitzenabdeckungssteuerung aus. In der vorliegenden Ausführungsform setzt die Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 den oberen Grenzwert für erworbenen Strom auf einen negativen Wert und legt den Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut basierend auf dem oberen Grenzwert fest. Der Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut nimmt einen negativen Wert an, und dieser Wert ist ein Zielwert des Anschlusspunktstroms P(t). Der Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut wird von einem Anwender frei festgelegt. Die Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 gibt den somit festgelegten Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut an den Indexrechner 43' aus.
• Im Vergleich zum Indexrechner 43 gemäß der zweiten Ausführungsform, berechnet der Indexrechner 43' den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung des von der Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 eingegebenen Spitzenabdeckungs-Zielstroms P_cut, statt den Ausgabebefehlswert P^C zu verwenden. Das bedeutet, in der vorliegenden Ausführungsform berechnet der Indexrechner 43' den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B , um den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut zu regulieren. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Indexrechner 43' einen Lagrange-Multiplikator λ unter Verwendung des Spitzenabdeckungs-Zielstroms P_cut statt des Ausgabebefehlswerts P^C(t) in der obigen Formel (21). Sodann berechnet der Indexrechner 43' den berechneten Lagrange-Multiplikator λ als den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung der obigen Formel (22). Man beachte, dass ein Festwert von „0“ für den Unterdrückungsindex pr_pv verwendet wird, sodass alle durch die Solarzellen SP_i erzeugten Ströme von den Stromrichtern PCS_PVi ausgegeben werden. Demgemäß kann auch gesagt werden, dass der Indexrechner 43' nur den Ladungs-/Entladungsindex pr_B berechnet. Der Indexrechner 43' übermittelt den berechneten Unterdrückungsindex pr_pv an die Stromrichter PCS_PVi über einen Transmitter 44. Der Indexrechner 43' übermittelt auch den berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B an die Stromrichter PCS_Bk über den Transmitter 44.
• Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 aufweisend den oben beschriebenen Aufbau überwacht die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 den durch einen Anschlusspunktstromdetektor 22 erfassten Anschlusspunktstrom P(t). Wenn der Anschlusspunktstrom P(t) niedriger oder gleich dem Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut ist, berechnet der Indexrechner 43' den Unterdrückungsindex pr_pv (= 0) und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B , welche verwendet werden, um den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut zu regeln. Jeder der Stromrichter PCS_PVi berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref basierend auf der Optimierungsaufgabe, welche den durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 berechneten Unterdrückungsindex pr_pv verwendet, und reguliert den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out auf den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref. Jeder der Stromrichter PCS_Bk berechnet den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf der Optimierungsaufgabe, welche den durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B verwendet, und reguliert den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out auf den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref. Wenn bei der oben beschriebenen Steuerung der Anschlusspunktstrom P(t) niedriger oder gleich dem Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut ist, werden alle durch die Solarzellen SP_i erzeugten Ströme ausgegeben und alle in den Speicherzellen B_k gespeicherten Ströme werden entladen. Als Ergebnis wird der Anschlusspunktstrom P(t) erhöht, um mit dem Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut übereinzustimmen. Auf diese Weise unterdrückt das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 den Spitzenwert, indem es verhindert, dass der Anschlusspunktstrom P(t) niedriger oder gleich dem Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut ist bzw. wird.
• Man beachte, dass die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut reguliert, wenn der Anschlusspunktstrom P(t) niedriger oder gleich dem voreingestellten Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut ist. Demgemäß kann der Anschlusspunktstrom P(t) in Abhängigkeit von den Erfassungsintervallen des Anschlusspunktstroms P(t) oder den Berechnungsintervallen des Unterdrückungsindex pr_pv und des Ladungs-/Entladungsindex pr_B kurzfristig unter den Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut fallen. Demgemäß kann zum Zeitpunkt der Einstellung des oberen Grenzwerts des erworbenen Stroms ein Wert festgelegt werden, der um einen vorher festgelegten Wert niedriger ist, als der von einem Anwender gewünschte obere Grenzwert. Auf diese Weise ist der Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut derart festgelegt, dass er einen höheren Wert als den aktuellen Zielwert aufweist. Als Ergebnis wird, sogar falls der Anschlusspunktstrom P(t) kurzfristig abfällt, verhindert, dass dieser niedriger oder gleich dem Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut ist.
• Basierend auf den obigen Erläuterung kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Zielstrom (Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut) regulieren, sogar wenn der durch die Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 eingestellte Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut statt des Ausgabebefehlswerts P^C als der Zielstrom des Anschlusspunktstroms P(t) verwendet wird. Da ferner die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref berechnen, kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC4 verringert werden.
• In der vierten Ausführungsform sinken die in den Speicherzellen B_k gespeicherten Ströme während der Spitzenabdeckungssteuerung aufgrund der Priorisierung der Entladung der Speicherzellen B_k . Wenn folglich eine vorher festgelegte Ladungsbedingung erfüllt ist, können die Speicherzellen B_k mit einem Teil des vom Stromnetz A zugeführten Stroms geladen werden. Beispiele für die Ladungsbedingung umfassen den Fall, in welchem der Anschlusspunktstrom P(t) um mindestens einen Schwellenwert größer ist, als der Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut. Dies macht es möglich, die Speicherzellen B_k in Vorbereitung auf die nächste Spitzenabdeckungssteuerung aufzuladen.
• Bei der Steuerung der Ladung der Speicherzellen B_k ist es möglich festzulegen, ob eine Aufladung erfolgen soll, oder nicht, oder ob die Ladungsgeschwindigkeit für jeden vorher festgelegten Zeitraum verändert werden soll. Zum Beispiel kann für jeden vorher festgelegten Zeitraum ein Ladungsbetriebsmodus eingestellt werden. Auf diese Weise kann abhängig vom Ladungsbetriebsmodus eine Steuerung für das Aufladen der Speicherzellen B_k ausgeführt werden. Beispiele für den Ladungsbetriebsmodus umfassen einen Nichtladungs-Modus, einen normalen Ladungsmodus und einen Modus für Ladung mit geringer Geschwindigkeit. Während des Nichtladungs-Modus erfolgt keine Ladung. Während des normalen Ladungsmodus erfolgt eine Ladung mit einer vorher festgelegten Ladungsgeschwindigkeit (normale Geschwindigkeit). Während des Modus für Ladung mit geringer Geschwindigkeit erfolgt die Ladung mit einer vorher festgelegten, niedrigeren Geschwindigkeit als der normalen Geschwindigkeit (niedrige Geschwindigkeit). Man beachte, dass die Ladungsbetriebsmodi nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sind. Ein Anwender kann die Ladungsbetriebsmodi über eine Bedienerschnittstelle oder Ähnliches der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC4 einstellen, und die Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 legt den Ladungsbetriebsmodus gemäß einer Betriebsanweisung des Anwenders fest. Die vorher festgelegten Zeiträume erhält man durch Aufteilen eines Tages in eine Mehrzahl von Zeitabschnitten. Wenn ein Tag zum Beispiel in Stunden aufgeteilt wird, kann der Ladungsbetriebsmodus für jeden von 24 Zeiträumen eingestellt werden, und wenn ein Tag in Einheiten von 30 Minuten aufgeteilt wird, kann der Ladungsbetriebsmodus für jeden von 48 Zeiträumen eingestellt werden. Es ist möglich, einen Tag in Zeiträumen wie Morgen, Untertags, Abend, Nacht und Spätnachts aufzuteilen. Ebenfalls ist es möglich, vorher festgelegte Zeiträume auf Wochenbasis statt auf Tagesbasis zu schaffen.
• Insbesondere übermittelt die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC4 über den Transmitter 44 durch die Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit 45 festgelegte Ladungsbetriebsmodus-Einstellinformationen zu den Stromrichtern PCS_Bk . Jeder der Stromrichter PCS_Bk empfängt die Ladungsbetriebsmodus-Einstellinformationen über einen Empfänger 31, und ändert die in der obigen Formel (20c') gezeigte C-Rateneinschränkung (Ladungs-Nennausgangsstrom P_SMk ^lmt) der Speicherzelle B_k unter Verwendung des mit dem Ladungsbetriebsmodus, der festgelegt worden ist, in Verbindung stehenden Ladegrads C_rate ^M. Zum Beispiel kann der Ladegrad C_rate ^M für den normalen Ladungsmodus auf 0,3 eingestellt sein, der Ladegrad C_rate ^M für den Ladungsmodus mit geringer Geschwindigkeit auf 0,1, und der Ladegrad C_rate ^M für den Nichtladungsmodus auf 0. Jeder der Stromrichter PCS_Bk kann bestimmen, ob er die Speicherzelle B_k lädt, oder ob er gemäß der Einstellung des Ladungsbetriebsmodus die Ladungsgeschwindigkeit ändert, indem er den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf der in der obigen Formel (20') gezeigten Optimierungsaufgabe berechnet. Man beachte, dass die Ladungsgeschwindigkeit variabel sein kann, sodass die Speicherzelle B_k während einer Abfolge von Zeiträumen, in denen der Ladungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit eingestellt ist, voll aufgeladen wird. Ist zum Beispiel in Abfolgen von Mitternacht bis 6 Uhr in der Früh der „Ladungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit“ eingestellt, ist die Ladungsgeschwindigkeit derart eingestellt, dass die Speicherzelle B_k innerhalb von sechs Stunden voll aufgeladen wird. Insbesondere ist der Ladegrad C_rate ^M auf 1/6 (≈ 0,167) eingestellt. Es ist wünschenswert, dass die Ladungsgeschwindigkeit die normale Geschwindigkeit nicht übersteigt. Ob nun die Speicherzelle B_k aufgeladen werden soll oder ob die Ladungsgeschwindigkeit derselben verändert werden soll, kann auf diese Weise in angemessener Weise gemäß dem Ladungsbetriebsmodus festgelegt werden. Demgemäß ist es in dem Fall, in welchem sich der Stromeinheitstarif der verbrauchsabhängigen Gebühr (für Strombezug) abhängig vom Zeitraum verändert, möglich, mehr Strom während eines Zeitraums mit niedrigerem Stromeinheitstarif zu erwerben, und weniger Strom während eines Zeitraums mit höherem Stromeinheitstarif zu erwerben.
• Gemäß der vierten Ausführungsform umfasst das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi , die mit den Solarzellen SP_i verbunden sind. Diese Komponenten können jedoch auch weggelassen werden. Mit anderen Worten kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS4 aus der Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk , die mit den Speicherzellen B_k verbunden sind, der Strombelastung L und der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC4 aufgebaut sein.
• 20 zeigt ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 gemäß einer fünften Ausführungsform. Obwohl das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk aufweist, zeigt 20 nur die ersten der jeweiligen Gruppen von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk , ähnlich wie 18. Auch der Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS5 ist im Wesentlichen derselbe, wie jener des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS3 (siehe 17) gemäß der dritten Ausführungsform. Obwohl es in der dritten Ausführungsform erlaubt ist, überschüssigen Strom zurückfließen zu lassen, ist Rückstromfluss in der fünften Ausführungsform untersagt.
• Für das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5, in dem Rückstromfluss untersagt ist, ist es notwendig, ein RPR (Rückleistungs-Relais) 51 am Anschlusspunkt an das Stromnetz A bereitzustellen. Das RPR 51 ist eine Art von Relais. Wird das Auftreten eines Rückstromflusses vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 zum Stromnetz A erkannt, trennt das RPR 51 das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 vom Stromnetz A. Sobald das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 getrennt ist, benötigt die Wiederherstellung des Systems Zeit, da es notwendig ist, einen Fachmann zu rufen. Zum Beispiel sinkt der Stromverbrauch der Strombelastung L, wenn die Strombelastung L aufgrund eines betriebsfreien Tages einer Fabrik oder Ähnliches niedrig ist. Ist das Wetter an einem betriebsfreien Tag der Fabrik schön, können die Stromerzeugungsmengen P_i ^SP der Solarzellen SP_i folglich den Stromverbrauch der Strombelastung L überschreiten, was das Auftreten eines Rückstromflusses verursacht. Zur Bewältigung dieses Problems führt jeder der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 gemäß der fünften Ausführungsform eine dispersive Steuerung unter Verwendung des Unterdrückungsindex pr_pv oder des Ladungs-/Entladungsindex pr_B durch, um das Auftreten eines Rückstromflusses zu vermeiden. Dies wird „Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung“ genannt. Weist der Anschlusspunktstrom P(t) einen positiven Wert auf, fließt Strom in umgekehrter Richtung. Folglich genügt es, den Anschlusspunktstrom P(t) auf einem negativen Wert zu halten, um zu vermeiden, dass der Anschlusspunktstrom P(t) einen positiven Wert annimmt, und Rückstromfluss zu verhindern.
• Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 unterdrückt die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi während der Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 steuert auch die einzelnen Ausgangsströme P_Bk ^out der Stromrichter PCS_Bk , um die Speicherzellen B_K aufzuladen. Auf diese Weise wird Strom immer vom Stromnetz A zum Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 zugeführt, und nicht andersherum. Das bedeutet, dass der Anschlusspunktstrom P(t) auf einem negativen Wert gehalten und verhindert wird, dass er einen positiven Wert aufweist. Als Ergebnis wird das Auftreten von Rückstromfluss verhindert. Für die Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung unterscheidet sich die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC5 von der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC2 gemäß der zweiten Ausführungsform in den folgenden Punkten, wie in 20 gezeigt. Und zwar umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC5 eine Rückstromfluss-Vermeidungseinstelleinheit 46 statt der Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21, und einen Indexrechner 43" statt des Indexrechners 43.
• Die Rückstromfluss-Vermeidungseinstelleinheit 46 führt verschiedene Einstellungen für die Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung aus. In der vorliegenden Ausführungsform legt die Rückstromfluss-Vermeidungseinstelleinheit 46 einen Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR fest, um das Auftreten eines Rückstromflusses zu verhindern. Der Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR nimmt einen negativen Wert an, und dieser Wert ist der Zielwert des Anschlusspunktstroms P(t). Der Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR wird durch einen Anwender frei festgelegt. Die Rückstromfluss-Vermeidungs-Einstelleinheit 46 gibt den derart eingestellten Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR an den Indexrechner 43" aus.
• Der Indexrechner 43" berechnet den Unterdrückungsindex pr_PV und den Ladungs-/Entladungsindex Pr_B zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR. Das bedeutet, in der vorliegenden Ausführungsform berechnet der Indexrechner 43" im Vergleich zum Indexrechner 43 gemäß der zweiten Ausführungsform den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung des von der Rückstromfluss-Vermeidungs-Einstelleinheit 46 eingegebenen Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstroms P_RPR, statt den Ausgabebefehlswert P^C zu verwenden. Insbesondere berechnet der Indexrechner 43" einen Lagrange-Multiplikator A unter Verwendung des Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstroms P_RPR statt des Ausgabebefehlswerts P^C(t) in der obigen Formel (21). Sodann berechnet der Indexrechner 43" den berechneten Lagrange-Multiplikator λ als den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung der obigen Formel (22). Der Indexrechner 43" übermittelt den berechneten Unterdrückungsindex pr_pv an die Stromrichter PCS_PVi über einen Transmitter 44. Der Indexrechner 43" übermittelt auch den berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B an die Stromrichter PCS_Bk über den Transmitter 44.
• Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 aufweisend den oben beschriebenen Aufbau überwacht die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC5 den durch einen Anschlusspunktstromdetektor 22 erfassten Anschlusspunktstrom P(t). Der Indexrechner 43" berechnet den Unterdrückungsindex pr_PV und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B zum Regeln des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR, wenn der Anschlusspunktstrom P(t) größer oder gleich ist, wie der Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR. Jeder der Stromrichter PCS_PVi berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref basierend auf der Optimierungsaufgabe, welche den durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC5 berechneten Unterdrückungsindex pr_pv verwendet, und reguliert den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out auf den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref. Jeder der Stromrichter PCS_Bk berechnet den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf der Optimierungsaufgabe, welche den durch die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC5 berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B verwendet, und reguliert den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out auf den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref. Als Ergebnis wird der Anschlusspunktstrom P(t) auf den Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR reguliert, wodurch das Auftreten von Rückstromfluss verhindert wird. Mit anderen Worten wird verhindert, dass das RPR 51 aufgrund von Rückstromfluss tätig wird.
• Angenommen der Einstellwert des Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstroms P_RPR ist 0 (oder beinahe 0). Wenn in diesem Fall der Anschlusspunktstrom P(t) kurzfristig ansteigt, kann der Anschlusspunktstrom P(t) in Abhängigkeit von den Erfassungsintervallen des Anschlusspunktstroms P(t) oder den Berechnungsintervallen des Unterdrückungsindex pr_pv und des Ladungs-/Entladungsindex pr_B einen positiven Wert annehmen. Als Ergebnis kann ein Rückstromfluss auftreten. Demgemäß ist es bevorzugt, den Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR auf einen Wert einzustellen, der mindestens um einen vorher festgelegten Wert kleiner ist als 0. Wenn der Anschlusspunktstrom P(t) kurzfristig ansteigt, wird auf diese Weise verhindert, dass er 0 übersteigt, da der Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR kleiner als 0 ist. Als Ergebnis kann das Auftreten von Rückstromfluss verhindert werden.
• Basierend auf den obigen Erläuterungen kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Zielstrom (Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR) regulieren, sogar wenn der durch die Rückstromfluss-Vermeidungs-Einstelleinheit 46 eingestellte Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR statt des Ausgabebefehlswerts P^C als der Zielstrom des Anschlusspunktstroms P(t) verwendet wird. Da ferner die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref berechnen, kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC4 verringert werden.
• In der fünften Ausführungsform ist das Aufladen der Speicherzellen B_k während der Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung priorisiert. Aufgrund dessen wird Strom in den Speicherzellen B_k gespeichert. Demgemäß können die Speicherzellen B_k entladen werden, wenn eine vorher festgelegte Entladungsbedingung erfüllt ist. Beispiele für die Entladungsbedingung umfassen den Fall, in welchem der Anschlusspunktstrom P(t) um mindestens einen Schwellenwert kleiner ist, als der Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR. Dies macht es möglich, die Speicherzellen B_k in Vorbereitung auf die nächste Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung zu entladen.
• Bei der Steuerung der Entladung der Speicherzellen B_k ist es möglich für jeden vorher festgelegten Zeitraum festzulegen, ob eine Entladung erfolgen soll, oder nicht. Zum Beispiel kann für jeden vorher festgelegten Zeitraum ein Entladungsbetriebsmodus eingestellt werden. Dann kann das Entladen der Speicherzellen B_k abhängig vom Entladungsbetriebsmodus gesteuert werden. Beispiele für den Entladungsbetriebsmodus umfassen einen Entladungsmodus und einen Nichtentladungsmodus. Während des Entladungsmodus erfolgt eine Entladung. Während des Nichtentladungsmodus erfolgt keine Entladung. Man beachte, dass die Entladungsbetriebsmodi nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sind. Ein Anwender kann die Entladungsbetriebsmodi über eine Bedienerschnittstelle oder Ähnliches der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC5 einstellen, und die Rückstromfluss-Vermeidungs-Einstelleinheit 46 legt den Entladungsbetriebsmodus gemäß einer Betriebsanweisung des Anwenders fest. Die vorher festgelegten Zeiträume können dieselben sein, wie die vorher festgelegten Zeiträume für die oben beschriebene Spitzenabdeckungssteuerung, oder sich von diesen unterscheiden.
• Insbesondere übermittelt die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC5 über den Transmitter 44 durch die Rückstromfluss-Vermeidungs-Einstelleinheit 46 festgelegte Entladungsbetriebsmodus-Einstellinformationen zu den Stromrichtern PCS_Bk . Jeder der Stromrichter PCS_Bk empfängt die Entladungsbetriebsmodus-Einstellinformationen über einen Empfänger 31, und ändert die in der obigen Formel (20c') gezeigte C-Ratenbeschränkung (Entladungs-Nennausgangsstrom P_SPk ^lmt ) der Speicherzelle B_k unter Verwendung des mit dem Entladungsbetriebsmodus, der festgelegt worden ist, in Verbindung stehenden Entladegrads C_rate ^P. Zum Beispiel kann der Entladegrad C_rate ^P für den Entladungsmodus auf 0,3 gesetzt sein, und der Entladegrad C_rate ^P für den Nichtentladungsmodus auf 0. Jeder der Stromrichter PCS_Bk kann bestimmen, ob er die Speicherzelle B_k gemäß der Einstellung des Entladungsbetriebsmodus entlädt, indem er den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref basierend auf der in der obigen Formel (20') gezeigten Optimierungsaufgabe berechnet. Auf diese Weise kann das Entladen der Speicherzelle B_k gemäß dem Entladungsbetriebsmodus angemessen festgelegt werden. Dies bedeutet, dass es möglich ist, das Entladen der Speicherzellen B_k zu verhindern, um darin nach Bedarf Strom zu speichern.
• In der fünften Ausführungsform umfasst das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk , die mit den Speicherzellen B_k verbunden sind. Diese Komponenten können jedoch auch weggelassen werden. Mit anderen Worten kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 aus der Mehrzahl von Stromrichter PCS_PVi , die mit den Solarzellen SP_i verbunden sind, der Strombelastung L und der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC5 aufgebaut sein. In diesem Fall reguliert das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS5 den Anschlusspunktstrom P(t) auf den Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR, der eingestellt worden ist, nur durch Unterdrückung der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out aus den Stromrichtern PCS_PVi während der Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung.
• In den dritten bis fünften Ausführungsformen setzen die Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme PVS3, PVS4 beziehungsweise PVS5 die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung, die Spitzenabdeckungssteuerung und die Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung um. Diese Steuerungen können jedoch miteinander kombiniert sein. In diesem Fall kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung nach Bedarf zwischen diesen Steuerungen umschalten. Zum Beispiel kann das Umschalten als Reaktion auf eine Bedienung durch einen Anwender durchgeführt werden, oder das Umschalten kann automatisch basierend auf einer Situation (ob der Anschlusspunktstrom P(t) einen positiven oder einen negativen Wert annimmt (ob der Strom zurückfließt, oder nicht), ob Rückstromfluss verhindert wird, der Geschichte des Stromverbrauchs der Strombelastung L, oder den Betriebstagen der Strombelastung L) durchgeführt werden.
• In den ersten bis fünften Ausführungsformen ist der Anschlusspunktstrom P(t), der durch den Anschlusspunktstromdetektor 22 erfasst wird, auf einen Zielstrom (den Ausgabebefehlswert P^C, den Spitzenabdeckungs-Zielstrom P_cut oder den Rückstromfluss-Vermeidungs-Zielstrom P_RPR) reguliert. Jedoch sind auch andere Beispiele vorstellbar. Als ein Beispiel kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung die einzelnen Ausgangsströme Pi^out, P_PVi ^out und P_Bk ^out von den Stromrichtern PCS_i , PCS_PVi bzw. PCS_Bk erlangen, und kann eine Steuerung derart durchführen, dass die Summe der erlangten einzelnen Ausgangsströme P_i ^out, P_PVi ^out und P_Bk ^out (im Folgenden bezeichnet als „Gesamtsystemleistung“) mit dem Zielstrom übereinstimmt. Eine solche Ausführungsform ist im Folgenden beschrieben unter Bezugnahme auf 21 bis 25.
• 21 und 22 zeigen ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 gemäß einer sechsten Ausführungsform. 21 zeigt den Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS6. 22 zeigt den Funktionsaufbau eines Steuersystems im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 von 21, in welchem das Steuersystem eine Gesamtsystemleistung steuert. Obwohl das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk aufweist, zeigt 22 nur die ersten der jeweiligen Gruppen von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk , ähnlich wie 18.
• Anstatt den Anschlusspunktstrom P(t) zu erfassen, berechnet das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 gemäß der sechsten Ausführungsform die Summe (Gesamtsystemleistung P_total(t)) aller einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out der Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk , und reguliert die Gesamtsystemleistung P_total(t) auf den von der Stromgesellschaft angegebenen Ausgabebefehlswert P^C. Mit anderen Worten wird die Gesamtsystemleistung P_total(t) gemäß der sechsten Ausführungsform als der Regulierungsobjektstrom angesehen, und der Ausgabebefehlswert P^C wird als der Zielstrom der Gesamtsystemleistung P_total(t) angesehen. Man beachte, dass die durch das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführte Steuerung als „Gesamtsystemleistungs-Unterdrückungssteuerung“ bezeichnet wird.
• Wie in 21 und 22 gezeigt, unterscheidet sich das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 gemäß der zweiten Ausführungsform in den folgenden Punkten. Und zwar weist die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC6 nicht den Anschlusspunktstromdetektor 22, sondern stattdessen einen Aufbau zur Erlangung der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out von den Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk auf. Insbesondere umfasst jeder der Stromrichter PCS_PVi ferner einen Ausgangsstromdetektor 14 und einen Transmitter 15, und jeder der Stromrichter PCS_Bk umfasst ferner einen Ausgangsstromdetektor 34 und einen Transmitter 35. Ebenso umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC6 einen Empfänger 61, einen Gesamtleistungsrechner 62 und einen Indexrechner 63, statt des Anschlusspunktstromdetektors 22 und des Indexrechners 43.
• Der Ausgangsstromdetektor 14 ist im Stromrichter PCS_PVi enthalten, und erfasst den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out des Stromrichters PCS_PVi . Der Ausgangsstromdetektor 34 ist im Stromrichter PCS_Bk enthalten, und erfasst den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out des Stromrichters PCS_Bk .
• Der Transmitter 15 übermittelt den durch den Ausgangsstromdetektor 14 erfassten einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out zur zentralen Verwaltungsvorrichtung MC6. Der Transmitter 35 übermittelt den durch den Ausgangsstromdetektor 34 erfassten einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out zur zentralen Verwaltungsvorrichtung MC6.
• Der Empfänger 61 empfängt die von den Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk übertragenen einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out.
• Der Gesamtleistungsrechner 62 berechnet die Gesamtsystemleistung P_total(t), welche die Summe der vom Empfänger 61 empfangenen einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet der Gesamtleistungsrechner 62 die Gesamtsystemleistung P_total(t) durch Summieren aller empfangenen einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out.
• Der Indexrechner 63 berechnet den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B , die verwendet werden, um die durch den Gesamtleistungsrechner 62 berechnete Gesamtsystemleistung P_total(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C zu regulieren. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Indexrechner 63 einen Lagrange-Multiplikator λ unter Verwendung der Gesamtsystemleistung P_total(t) statt des Anschlusspunktstroms P^C(t) in der obigen Formel (21). Sodann berechnet der Indexrechner 63 den berechneten Lagrange-Multiplikator λ als den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung der obigen Formel (22). Der Indexrechner 63 übermittelt den berechneten Unterdrückungsindex pr_pv an die Stromrichter PCS_PVi über einen Transmitter 44. Der Indexrechner 63 übermittelt auch den berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B an die Stromrichter PCS_Bk über den Transmitter 44.
• Basierend auf den vorstehenden Erläuterungen kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gesamtsystemleistung P_total(t) auf den Zielstrom (Ausgabebefehlswert P^C) regulieren, sogar wenn die Gesamtsystemleistung P_total(t) statt des Anschlusspunktstroms P(t) gemäß der zweiten Ausführungsform als der Regulierungsobjektstrom verwendet wird. Da ferner die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref berechnen, kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC6 verringert werden.
• Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 in der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS2 in der zweiten Ausführungsform insofern, als dass die Gesamtsystemleistung P_total(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C reguliert wird. Man beachte, dass dieselbe Steuerung im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden kann. Das bedeutet, im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 gemäß der ersten Ausführungsform kann die Gesamtsystemleistung P_total(t) statt des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert reguliert werden. Dies ermöglicht auch die Gesamtsystemleistung-Unterdrückungssteuerung mit dem Unterdrückungsindex pr. Auch in diesem Fall kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung verringert werden, während die Gesamtsystemleistung P_total(t) mit dem Zielstrom (Ausgabebefehlswert P^C) in Übereinstimmung gebracht wird.
• In der sechsten Ausführungsform umfasst das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk , die mit dem Anschlusspunkt verbunden sind. Jedoch kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 ferner die Strombelastung L umfassen, ähnlich den in den dritten bis fünften Ausführungsformen beschriebenen Beispielen.
• 23 und 24 zeigen ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS7 gemäß einer siebten Ausführungsform. 23 zeigt den Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS7. 24 zeigt den Funktionsaufbau eines Steuersystems im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS7 von 23, in welchem das Steuersystem eine Gesamtsystemleistung steuert. Obwohl das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS7 eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk aufweist, zeigt 24 nur die ersten der jeweiligen Gruppen von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk , ähnlich wie 18.
• Wie in 23 und 24 gezeigt, unterscheidet sich das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS7 vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 gemäß der sechsten Ausführungsform insofern, als dass auch die Strombelastung L mit dem Anschlusspunkt verbunden ist. Sogar in diesem Fall kann die Gesamtsystemleistung-Unterdrückungssteuerung unter Verwendung des Unterdrückungsindex pr_pv und des Ladungs-/Entladungsindex pr_B basierend auf der berechneten Gesamtsystemleistung P_total(t) ausgeführt werden, ähnlich wie bei der sechsten Ausführungsform. Demgemäß kann ähnlich wie bei der sechsten Ausführungsform die Verarbeitungslast einer zentralen Verwaltungsvorrichtung MC7 verringert werden, während die Gesamtsystemleistung P_total(t) mit dem Ausgabebefehlswert P^C in Übereinstimmung gebracht wird.
• In der siebten Ausführungsform wird die Strombelastung L gemäß der sechsten Ausführungsform dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS6 hinzugefügt. Die Strombelastung L kann jedoch zum Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS1 hinzugefügt werden, und die Gesamtsystemleistung P_total(t) kann statt des Anschlusspunktstroms P(t) auf den Ausgabebefehlswert P^C reguliert werden. Dies ermöglicht auch die Gesamtsystemleistungs-Unterdrückungssteuerung mit dem Unterdrückungsindex pr. Auch in diesem Fall kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung verringert werden, während die Gesamtsystemleistung P_total(t) mit dem Zielstrom (Ausgabebefehlswert P^C) in Übereinstimmung gebracht wird.
• 25 zeigt ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8 gemäß einer achten Ausführungsform. Obwohl das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8 eine Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk aufweist, zeigt 25 nur die ersten der jeweiligen Gruppen von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk , ähnlich wie 18. Auch der Gesamtaufbau des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS8 ist im Wesentlichen derselbe, wie jener des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems PVS7 gemäß der siebten Ausführungsform. Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8 gemäß der achten Ausführungsform ist die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine der Gruppen ist eine erste Stromrichtergruppe G_PV , bei der es sich um eine Gruppe der Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi handelt, und die andere ist eine zweite Stromrichtergruppe G_B , bei der es sich um eine Gruppe der Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk handelt.
• Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8 gemäß der achten Ausführungsform legt einen Zielstrom für jede der ersten Stromrichtergruppe G_PV und der zweiten Stromrichtergruppe G_B fest, und reguliert den Gesamtausgangsstrom der ersten Stromrichtergruppe G_PV und den Gesamtausgangsstrom der zweiten Stromrichtergruppe G_B auf die entsprechenden Zielströme. Diese Steuerung wird als „Zeitplansteuerung“ bezeichnet. Man beachte, dass der Gesamtausgangsstrom der ersten Stromrichtergruppe G_PV die Summe ΣP_PVi ^out der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi ist, und als eine erste Gesamtgruppenleistung P_GPV bezeichnet wird. Ebenso ist der Gesamtausgangsstrom der zweiten Stromrichtergruppe G_B die Summe ΣP_Bk ^out der einzelnen Ausgangsströme P_Bk ^out der Stromrichter PCS_Bk , und wird als eine zweite Gesamtgruppenleistung P_GB bezeichnet.
• Wie in 25 gezeigt, unterscheidet sich das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8 vom Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS7 gemäß der siebten Ausführungsform in den folgenden Punkten, um die Zeitplansteuerung auszuführen. Insbesondere umfasst die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC8 eine Zeitplan-Einstelleinheit 64 statt der Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit 21, einen Gesamtleistungsrechner 62' statt des Gesamtleistungsrechners 62 und einen Indexrechner 63' statt des Indexrechners 63.
• Die Zeitplan-Einstelleinheit 64 führt verschiedene Einstellungen für die Zeitplan-Steuerung durch. In der vorliegenden Ausführungsform legt die Zeitplan-Einstelleinheit 64 einen ersten Gruppenzielstrom P_TPV fest, welcher der Zielwert der ersten Gesamtgruppenleistung P_GPV ist, und einen zweiten Gruppenzielstrom P_TB, welcher der Zielwert der zweiten Gesamtgruppenleistung P_GS ist. Der erste Gruppenzielstrom P_TPV und der zweite Gruppenzielstrom P_TB kann für jeden der oben beschriebenen vorher festgelegten Zeiträume eingestellt werden. Diese Einstellungswerte können von einem Anwender frei eingestellt werden. Die Zeitplan-Einstelleinheit 64 gibt die verschiedenen derart festgelegten Einstellwerte an den Indexrechner 63' aus.
• Der Gesamtleistungsrechner 62' berechnet die erste Gesamtgruppenleistung P_GPV und die zweite Gesamtgruppenleistung P_GB. Insbesondere berechnet der Gesamtleistungsrechner 62' die erste Gesamtgruppenleistung P_GPV durch Summieren der einzelnen durch den Empfänger 61 empfangenen Ausgangsströme P_PVi ^out der Stromrichter PCS_PVi . Desgleichen berechnet der Gesamtleistungsrechner 62' die zweite Gesamtgruppenleistung P_GP durch Summieren der einzelnen durch den Empfänger 61 empfangenen Ausgangsströme P_Bk ^out der Stromrichter PCS_Bk .
• Der Indexrechner 63' berechnet den Unterdrückungsindex pr_pv, der verwendet wird, um die durch den Gesamtleistungsrechner 62' berechnete erste Gesamtgruppenleistung P_GPV auf den durch die Zeitplan-Einstelleinheit 64 eingegebenen ersten Gruppenzielstrom P_TPV zu regulieren. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Indexrechner 63' den Unterdrückungsindex pr_pv unter Verwendung der folgenden Formel (34). In der folgenden Formel (34) bezeichnet λ_PV den Lagrange-Multiplikator für die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi , und ε_PV bezeichnet den Steigungskoeffizienten für die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi . Da die erste Gesamtgruppenleistung P_GPV und der erste Gruppenzielstrom P_TPV Werte aufweisen, die sich mit der Zeit t ändern, wird die erste Gesamtgruppenleistung als P_GPV(t) und der erste Gruppenzielstrom als P_TPV(t) bezeichnet. Demgemäß berechnet der Indexrechner 63' den Lagrange-Multiplikator λ_PV unter Verwendung der ersten Gesamtgruppenleistung P_GPV(t) statt des Anschlusspunktstroms P(t), und des ersten Gruppenzielstroms P_TPV(t) statt des Ausgabebefehlswerts P^C(t), in der obigen Formel (9). Der berechnete Lagrange-Multiplikator λ_PV wird an den Unterdrückungsindex pr_pv angepasst. Der Indexrechner 63' übermittelt den berechneten Unterdrückungsindex pr_pv an die Stromrichter PCS_PVi über einen Transmitter 44. $$\begin{array}{l}\frac{d{\lambda }_{PV}}{dt}={\epsilon }_{PV}\left(P_{GPV}\left(t\right)-P_{TPV}\left(t\right)\right)\\ p{r}_{PV}={\lambda }_{PV}\end{array})$$

  
• Der Indexrechner 63' berechnet den Ladungs-/Entladungsindex pr_B , der verwendet wird, um die durch den Gesamtleistungsrechner 62' berechnete zweite Gesamtgruppenleistung P_GB auf den durch die Zeitplan-Einstelleinheit 64 eingegebenen zweiten Gruppenzielstrom P_TB zu regulieren. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Indexrechner 63' den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung der folgenden Formel (35). In der folgenden Formel (35) bezeichnet λ_B den Lagrange-Multiplikator für die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk , und ε_B bezeichnet den Steigungskoeffizienten für die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk . Da die zweite Gesamtgruppenleistung P_GB und der zweite Gruppenzielstrom P_TB Werte aufweisen, die sich mit der Zeit t ändern, wird die zweite Gesamtgruppenleistung als P_GB(t) und der zweite Gruppenzielstrom als P_TB(t) bezeichnet. Demgemäß berechnet der Indexrechner 63' den Lagrange-Multiplikator λ_B unter Verwendung der zweiten Gesamtgruppenleistung P_GB(t) statt des Anschlusspunktstroms P(t), und des zweiten Gruppenzielstrom P_TB(t) statt des Ausgabebefehlswerts P^C(t), in der obigen Formel (9). Sodann berechnet der Indexrechner 63' den berechneten Lagrange-Multiplikator λ_B als den Ladungs-/Entladungsindex pr_B . Der Indexrechner 63' übermittelt den berechneten Ladungs-/Entladungsindex pr_B an die Stromrichter PCS_Bk über den Transmitter 44. $$\begin{array}{l}\frac{d{\lambda }_B}{dt}={\epsilon }_B\left(P_{GB}\left(t\right)-P_{TB}\left(t\right)\right)\\ p{r}_B={\lambda }_B\end{array})$$

  
• Im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8, das den oben beschriebenen Aufbau aufweist, erlangt die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC8 die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out von den Stromrichtern PCS_PVi , und berechnet die erste Gesamtgruppenleistung P_GPV. Sodann berechnet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC8 den Unterdrückungsindex pr_pv mit der obigen Formel (34), um die berechnete erste Gesamtgruppenleistung P_GPV mit dem ersten Gruppenzielstrom P_TPV in Übereinstimmung zu bringen. Der berechnete Unterdrückungsindex pr_pv wird zu den Stromrichtern PCS_PVi übermittelt. Jeder der Stromrichter PCS_PVi berechnet den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref unter Verwendung des empfangenen Unterdrückungsindex pr_pv, und reguliert den einzelnen Ausgangsstrom P_PVi ^out auf den einzelnen Zielstrom P_PVi ^ref. Ebenso erlangt die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC8 die einzelnen Ausgangsströme P_Bk ^out von den Stromrichtern PCS_Bk und berechnet die zweite Gesamtgruppenleistung P_GB. Sodann berechnet die zentrale Verwaltungsvorrichtung MC8 den Ladungs-/Entladungsindex pr_B mit der obigen Formel (35), um die berechnete zweite Gesamtgruppenleistung P_GB mit dem zweiten Gruppenzielstrom P_TB in Übereinstimmung zu bringen. Der berechnete Ladungs-/Entladungsindex pr_B wird zu den Stromrichtern PCS_Bk übermittelt. Jeder der Stromrichter PCS_Bk berechnet den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref unter Verwendung des empfangenen Ladungs-/Entladungsindex pr_B , und reguliert den einzelnen Ausgangsstrom P_Bk ^out auf den einzelnen Zielstrom P_Bk ^ref. Als Ergebnis dieser Schritte wird die erste Gesamtgruppenleistung P_GPV mit dem ersten Gruppenzielstrom P_TPV in Übereinstimmung gebracht, und die zweite Gesamtgruppenleistung P_GB wird mit dem zweiten Gruppenzielstrom P_TB in Übereinstimmung gebracht.
• Basierend auf den vorstehenden Erläuterungen kann das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem PVS8 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Gesamtgruppenleistung P_GPV mit dem ersten Gruppenzielstrom P_TPV in Übereinstimmung bringen, und kann die zweite Gesamtgruppenleistung P_GS mit dem zweiten Gruppenzielstrom P_TB in Übereinstimmung bringen, indem es die entsprechenden Zielströme (erster Gruppenzielstrom P_TPV und zweiter Gruppenzielstrom P_TB) für die erste Stromrichtergruppe G_PV und die zweite Stromrichtergruppe G_B einstellt. Da ferner die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk dispersiv die einzelnen Zielströme P_PVi ^ref und P_Bk ^ref basierend auf dem Unterdrückungsindex pr_pv und dem Ladungs-/Entladungsindex Pr_B berechnen, kann die Verarbeitungslast der zentralen Verwaltungsvorrichtung MC8 verringert werden.
• In der achten Ausführungsform wird der Zielstrom (der erste Gruppenzielstrom P_TPV oder der zweite Gruppenzielstrom P_TB) sowohl für die erste Stromrichtergruppe G_PV als auch für die zweite Stromrichtergruppe G_B festgelegt. Jedoch kann der Zielstrom auch nur für eine dieser Gruppen eingestellt werden.
• In der achten Ausführungsform ist die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk in zwei Gruppen aufgeteilt, d.h. die erste Stromrichtergruppe G_PV , welche die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_PVi umfasst, und die zweite Stromrichtergruppe G_B , welche die Mehrzahl von Stromrichtern PCS_Bk umfasst. Jedoch sind auch andere Beispiele vorstellbar. Zum Beispiel kann die erste Stromrichtergruppe G_PV in eine Mehrzahl von weiteren Gruppen aufgeteilt werden, und ein Zielstrom kann für jede dieser Gruppen festgelegt werden. Dasselbe gilt für die zweite Stromrichtergruppe G_B . Es ist auch möglich, die Stromrichter PCS_PVi und PCS_Bk in Gruppen aufzuteilen, die jeweils mindestens einen Stromrichter PCS_PVi und mindestens einen Stromrichter PCS_Bk umfassen, und den Zielstrom für jede dieser Gruppen festzulegen. In diesem Fall können die obigen Formeln (21) und (22) verwendet werden, um den Unterdrückungsindex pr_pv und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B für jede dieser Gruppen zu berechnen.
• In den siebten und achten Ausführungsformen setzen die Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme PVS7 beziehungsweise PVS8 die Gesamtsystemleistungs-Unterdrückungssteuerung und die Zeitplan-Steuerung um. Diese Steuerungen können jedoch miteinander kombiniert sein. In diesem Fall kann die zentrale Verwaltungsvorrichtung nach Bedarf zwischen diesen Steuerungen umschalten. Zum Beispiel kann das Umschalten als Reaktion auf eine Bedienung durch einen Anwender ausgeführt werden, oder das Umschalten kann basierend auf einer Situation (ob ein Unterdrückungsbefehl von der Stromgesellschaft empfangen worden ist, ob der erste Gruppenzielstrom P_TPV und der zweite Gruppenzielstrom P_TB festgelegt sind, etc.) automatisch ausgeführt werden.
• In den siebten und achten Ausführungsformen erlangen die zentralen Verwaltungsvorrichtungen MC7 und MC8 die einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out von den Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk . Zusätzlich dazu ist es möglich, von der Strombelastung L den Stromverbrauch der Strombelastung L zu erlangen. In dem Fall, in dem der Stromverbrauch der Strombelastung L verfügbar ist, ist es möglich, den Anschlusspunktstrom P(t) abzuschätzen, indem die Summe der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_Bk ^out, die von den Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk erlangt werden, und der von der Strombelastung L erlangte Stromverbrauch berechnet werden. Dies ermöglicht die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung, die Spitzenabdeckungssteuerung und die Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung, die in den dritten bis vierten Ausführungsformen beschrieben sind, ohne den Anschlusspunktstromdetektor 22.
• In den dritten bis fünften Ausführungsformen werden die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung, die Spitzenabdeckungssteuerung und die Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung basierend auf dem Anschlusspunktstrom P(t) ausgeführt. Ebenso werden in den siebten bis achten Ausführungsformen die Gesamtsystemleistungs-Unterdrückungssteuerung und die Zeitplan-Steuerung basierend auf der Gesamtsystemleistung P_total(t), der ersten Gesamtgruppenleistung P_GPV und der zweiten Gesamtgruppenleistung P_GB ausgeführt. Jedoch sind auch andere Beispiele vorstellbar. Zum Beispiel ist es möglich, sowohl ein Mittel zum Erfassen des Anschlusspunktstroms P(t) (Anschlusspunktstromdetektor 22) als auch ein Mittel zum Erlangen der einzelnen Ausgangsströme P_PVi ^out und P_BK ^OUT von den Stromrichtern PCS_PVi und PCS_Bk bereitzustellen, um eine zusammengesetzte Steuerung zu ermöglichen, welche die Anschlusspunktstrom-Unterdrückungssteuerung, die Spitzenabdeckungssteuerung, die Rückstromfluss-Vermeidungssteuerung, die Gesamtsystemleistungs-Unterdrückungssteuerung und die Zeitplansteuerung umfasst.
• Obwohl die ersten bis achten Ausführungsformen jeweils ein Beispiel beschreiben, in welchem das Stromsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem angewandt ist, kann das Stromsystem auf andere Stromerzeugungssysteme, wie zum Beispiel ein Wind-Stromerzeugungssystem, angewandt werden. Alternativ dazu kann ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem mit anderen Stromerzeugungssystemen kombiniert werden.
• Das Stromsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen des Aufbaus können an den spezifischen Konfigurationen der Einheiten vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.
• Bezugszeichenliste

PVS1-PVS8

Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme

A

Stromnetz

SP_i

Solarzelle

B_k

Speicherzelle

PCS_i, PCS_PVi, PCS_BK

Stromrichter

G_PV

Erste Stromrichtergruppe

G_B

Zweite Stromrichtergruppe

11, 31

Empfänger

12, 12', 32

Zielstromrechner

13, 33

Ausgabesteuerungen

14

Ausgangsstromdetektor

15

Transmitter

MC1-MC8

Zentrale Verwaltungsvorrichtungen

21

Ausgabebefehlswert-Erfassungseinheit

22

Anschlusspunktstromdetektor

23, 43, 43', 43"

Indexrechner

24, 44

Transmitter

45

Spitzenabdeckungs-Einstelleinheit

46

Rückstromfluss-Vermeidungs-Einstelleinheit

51

RPR (Rückleistungs-Relais)

61

Empfänger

62, 62'

Gesamtleistungsrechner

63, 63'

Indexrechner

64

Zeitplan-Einstelleinheit

L

Strombelastung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2012205322 [0004]

Claims (17)

1. An ein Stromnetz angeschlossenes Stromsystem, aufweisend: eine Mehrzahl von Stromrichtern; und eine zentrale Verwaltungsvorrichtung, welche die Mehrzahl von Stromrichtern verwaltet, wobei die zentrale Verwaltungsvorrichtung aufweist: einen Detektor, der Regulierungsobjektstrom erfasst; einen Indexrechner, der einen Index zum Steuern einzelner Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern berechnet, sodass der Regulierungsobjektstrom mit dem Zielstrom übereinstimmt, wobei das Berechnen des Index auf dem Regulierungsobjektstrom und dem Zielstrom basiert; und einen Transmitter, der den Index zur Mehrzahl von Stromrichtern übermittelt, wobei jeder der Mehrzahl von Stromrichtern aufweist: einen Empfänger, der den Index empfängt; einen Zielstromrechner, der den einzelnen Zielstrom des Stromrichters basierend auf einer Optimierungsaufgabe unter Verwendung des Index berechnet; und eine Steuereinheit, die den einzelnen Ausgangsstrom des Stromrichters auf den einzelnen Zielstrom reguliert.
2. Stromsystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Stromrichtern n Photovoltaik-Stromrichter aufweist (wobei n eine positive ganze Zahl ist), die Strom von Solarzellen empfangen, wobei der Indexrechner einen Unterdrückungsindex als den Index für die Photovoltaik-Stromrichter berechnet, und wobei der Transmitter den Unterdrückungsindex zu den Photovoltaik-Stromrichtern übermittelt.
3. Stromsystem nach Anspruch 2, wobei pr den Unterdrückungsindex bezeichnet, P_i ^ref (i = eine Ganzzahl von 1, ..., n) den einzelnen Zielstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_i ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet und w_i ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, der einzelne Zielstrom P_i ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (1) berechnet wird: $$\begin{array}{l}\underset{P_i^{ref}}{{\displaystyle min}}\left\{w_i{\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)}^2+pr\left(P_i^{ref}-P_i^{lmt}\right)\right\}\\ \begin{array}{cc}\text{unterliegt}& \text{0}\le P_i^{ref}\le P_i^{lmt}\end{array}\end{array})$$

   
4. Stromsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei, wenn P_i ^out(t) den einzelnen Ausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P^C(t) den Zielstrom bezeichnet und P(t) den Regulierungsobjektstrom bezeichnet, der Indexrechner den Unterdrückungsindex pr durch Lösen der folgenden Formeln (2) und (3) berechnet: $$\begin{array}{cc}\frac{d\lambda }{dt}=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n{P}_i^{out}\left(t\right)-P^c\left(t\right)}\right),& \epsilon >0\\ =\epsilon \left(P\left(t\right)-P^c\left(t\right)\right)& \end{array}$$

   

   $$pr=\lambda$$

   

   wobei man beachte, dass ε einen Steigungskoeffizienten bezeichnet.
5. Stromsystem nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Stromrichtern m Speicherzellen-Stromrichter aufweist (wobei m eine positive ganze Zahl ist), die Strom von Speicherzellen empfangen oder Strom zu den Speicherzellen abgeben, wobei der Indexrechner einen Ladungs-/Entladungsindex als den Index für die Speicherzellen-Stromrichter berechnet, und wobei der Transmitter den Ladungs-/Entladungsindex zu den Speicherzellen-Stromrichtern übermittelt.
6. Stromsystem nach Anspruch 5, wobei, wenn pr_pv den Unterdrückungsindex bezeichnet, P_PVi ^ref (i = eine Ganzzahl von 1, ..., n) den einzelnen Zielstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_PVi ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, w_PVi ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet und P_φi einen Konstruktionsparameter bezeichnet, der angibt, ob die Unterdrückung der einzelnen Ausgangsströme jedes der n Photovoltaik-Stromrichter zu priorisieren ist, der einzelne Zielstrom P_PVi ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (4) berechnet wird, und wobei, wenn pr_B den Ladungs-/Entladungsindex bezeichnet, P_Bk ^ref (k = eine Ganzzahl von 1, ..., m) den einzelnen Zielstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P_Bk ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, w_Bk ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet und α_k und β_k Parameter bezeichnen, die gemäß einer Restmenge jeder der Speicherzellen festgelegt sind, der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (5) berechnet wird: $$\begin{array}{l}\underset{P_{PVi}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+p{r}_{PV}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)\right\}\\ \begin{array}{cc}\text{unterliegt}& \text{0}\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}\end{array}\end{array})$$

   

   $$\begin{array}{l}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+p{r}_B\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right\}\\ \begin{array}{ll}\text{unterliegt}\hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill \end{array}\end{array})$$

   
7. Stromsystem nach Anspruch 5, wobei, wenn pr_PV den Unterdrückungsindex bezeichnet, P_PVi ^ref (i = eine Ganzzahl von 1, ..., n) den einzelnen Zielstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_PVi ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, w_PVi ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_φi einen Konstruktionsparameter bezeichnet, der angibt, ob die Unterdrückung des einzelnen Ausgangsstroms jedes der n Photovoltaik-Stromrichter zu priorisieren ist, Q_PVi einen Ausgang an Blindleistung bezeichnet, S_PVi ^d eine maximale Scheinleistung bezeichnet, die ausgegeben werden kann, V_PVi eine Anschlusspunktspannung jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet und V₀ eine Anschlusspunkt-Referenzspannung bezeichnet, der einzelne Zielstrom P_PVi ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (4') berechnet wird, und wobei, wenn pr_B den Ladungs-/Entladungsindex bezeichnet, P_Bk ^ref (k = eine Ganzzahl von 1, ..., m) den einzelnen Zielstrom von jedem der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P_Bk ^lmt einen Nennausgangsstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P_SMk ^lmt einen Ladungs-Nennausgangsstrom jeder der Speicherzellen bezeichnet, P_SPk ^lmt einen Entladungs-Nennausgangsstrom jeder der Speicherzellen bezeichnet, w_Bk ein Gewicht für eine Ausgabesteuerung jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, α_k und β_k Parameter bezeichnet, die gemäß einer verbleibenden Menge jeder der Speicherzellen festgelegt sind, w_SOCk ein Gewicht entsprechend einem Ladezustand jeder der Speicherzellen bezeichnet, Q_Bk einen Ausgang an Blindleistung bezeichnet, S_Bk ^d eine maximale Scheinleistung bezeichnet, die ausgegeben werden kann, V_Bk eine Anschlusspunktspannung jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet und V₀ eine Anschlusspunkt-Referenzspannung bezeichnet, der einzelne Zielstrom P_Bk ^ref durch Lösen einer Optimierungsaufgabe definiert durch die folgende Formel (5') berechnet wird: $$\begin{array}{l}\underset{P_{PVi}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{PVi}{\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)}^2+p{r}_{PV}\left(P_{PVi}^{ref}-P_{\varphi i}\right)\right\}\\ \begin{array}{ll}\text{unterliegt}\hfill & \text{0}\le P_{PVi}^{ref}\le P_{PVi}^{lmt}\hfill \\ \hfill & {\left(P_{PVi}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{PVi}\right)}^2\le \left(S_{PVi}^d\frac{V_{PVi}}{V_0}\right)\hfill \end{array}\end{array})$$

   

   $$\begin{array}{l}\underset{P_{Bk}^{ref}}{{\displaystyle \text{min}}}\left\{w_{Bk}{w}_{SOCk}{\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+p{r}_B\left(P_{Bk}^{ref}\right)\right\}\\ \begin{array}{ll}\text{unterliegt}\hfill & -P_{Bk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{Bk}^{lmt}\hfill \\ \hfill & P_{SMk}^{lmt}\le P_{Bk}^{ref}\le P_{SPk}^{lmt}\hfill \\ \hfill & {\alpha }_k\le P_{Bk}^{ref}\le {\beta }_k\hfill \\ \hfill & {\left(P_{Bk}^{ref}\right)}^2+{\left(Q_{Bk}\right)}^2\le {\left(S_{Bk}^d\frac{V_{Bk}}{V_0}\right)}^2\hfill \end{array}\end{array})$$

   
8. Stromsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei, wenn P_PVi ^out(t) den einzelnen Ausgangsstrom jedes der n Photovoltaik-Stromrichter bezeichnet, P_Bk ^out(t) den einzelnen Ausgangsstrom jedes der m Speicherzellen-Stromrichter bezeichnet, P^C(t) den Zielstrom bezeichnet, P(t) den Regulierungsobjektstrom bezeichnet, pr_PV den Unterdrückungsindex bezeichnet und pr_B den Ladungs-/Entladungsindex bezeichnet, der Indexrechner den Unterdrückungsindex pr_PV und den Ladungs-/Entladungsindex pr_B unter Verwendung der folgenden Formeln (6) und (7) berechnet, $$\begin{array}{cc}\frac{d\lambda }{dt}=\epsilon \left({\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(P_{PVi}^{out}\left(t\right)\right)+{\displaystyle \sum _{k=1}^m\left(P_{Bk}^{out}\left(t\right)\right)-P^c\left(t\right)}}\right),& \epsilon >0\\ =\epsilon \left(P\left(t\right)-P^c\left(t\right)\right)& \end{array}$$

   

   $$p{r}_{PV}=p{r}_B=\lambda$$

   

   wobei ε einen Steigungskoeffizienten bezeichnet.
9. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Regulierungsobjektstrom ein Strom an einem Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern an das Stromnetz ist.
10. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner aufweist: eine Erfassungseinheit, welche die einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern erfasst; und einen Gesamtausgangsstromrechner, der einen Gesamtausgangsstrom berechnet, welcher eine Summe der einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichter ist, und wobei der Regulierungsobjektstrom der Gesamtausgangsstrom ist.
11. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Last, die Strom verbraucht, am Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern an das Stromnetz angeschlossen ist.
12. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Last, die Strom verbraucht, am Anschlusspunkt der Mehrzahl von Stromrichtern an das Stromnetz angeschlossen ist, wobei die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner aufweist: eine Erfassungseinheit, welche die einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern erfasst, und welche den Stromverbrauch der Last erfasst; einen Gesamtausgangsstromrechner, der einen Gesamtausgangsstrom berechnet, der eine Summe der einzelnen Ausgangsströme der Mehrzahl von Stromrichtern ist; und einen Anschlusspunktstromschätzer, der einen Strom am Anschlusspunkt basierend auf dem Gesamtausgangsstrom und dem Stromverbrauch abschätzt, und wobei der Regulierungsobjektstrom der Strom am Anschlusspunkt ist.
13. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner eine Erfassungseinheit aufweist, die einen Ausgabebefehl von einer Stromgesellschaft über drahtlose Kommunikation erlangt, und wobei der Zielstrom ein Zielwert basierend auf dem Ausgabebefehl ist.
14. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner eine Einstelleinheit aufweist, die einen oberen Grenzwert für vom Stromnetz zugeführten Strom festlegt, und wobei der Zielstrom ein Zielwert basierend auf dem oberen Grenzwert ist.
15. Stromsystem nach Anspruch 14, wobei, wenn mindestens einer der Mehrzahl von Stromrichtern mit irgendeiner der Solarzellen verbunden ist, der Indexrechner den Index für den mindestens einen Wechselrichter als 0 berechnet.
16. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zentrale Verwaltungsvorrichtung ferner eine Einstelleinheit aufweist, die ein Rückstromfluss-Vermeidungsziel festlegt, und wobei der Zielstrom ein Zielwert basierend auf dem Rückstromfluss-Vermeidungsziel ist.
17. Stromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Mehrzahl von Stromrichtern in eine Mehrzahl von Gruppen aufgeteilt ist, und wobei in mindestens einer der Mehrzahl von Gruppen eine Steuerung derart ausgeführt wird, dass eine Summe der einzelnen Ausgangsströme aller Stromrichter in der Gruppe einen vorher festgelegten Zielwert angibt.

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