JP2000217257A - 電力変動補償装置 - Google Patents
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力貯蔵システムが複数の風力発電システム
と併設される場合に、系統に出力される有効電力の変動
成分を抑制すると共に、電流、電圧検出手段のコスト低
減を図ることにある。 【解決手段】 複数台の風力発電機１ａ，１ｂと、それ
に並列に設置される電力貯蔵装置５ａ，５ｂ及び電力変
換器６ａ，６ｂからなる風力・電力貯蔵の複合システム
において、風力発電機の合成電流検出手段８ａと、電力
系統１８の電圧検出手段９ａと、電力変換器が入出力す
る電流を検出する手段８ｂと、風力発電機の出力電力Ｐ
ｗ，Ｑｗを系統電圧と風力発電機の合成電流検出値とか
ら演算する手段６ａと、電力変換器の入出力電力Ｐｃ，
Ｑｃを系統電圧と電力変換器の電流検出値とから演算す
る手段６ｂと、電力変換器を制御するパルス信号を発す
る制御装置１１ａを設け、風力発電機の出力電力と電力
変換器の入出力電力を電力変換器の制御系の電力フィー
ドバックに用いる。
と併設される場合に、系統に出力される有効電力の変動
成分を抑制すると共に、電流、電圧検出手段のコスト低
減を図ることにある。 【解決手段】 複数台の風力発電機１ａ，１ｂと、それ
に並列に設置される電力貯蔵装置５ａ，５ｂ及び電力変
換器６ａ，６ｂからなる風力・電力貯蔵の複合システム
において、風力発電機の合成電流検出手段８ａと、電力
系統１８の電圧検出手段９ａと、電力変換器が入出力す
る電流を検出する手段８ｂと、風力発電機の出力電力Ｐ
ｗ，Ｑｗを系統電圧と風力発電機の合成電流検出値とか
ら演算する手段６ａと、電力変換器の入出力電力Ｐｃ，
Ｑｃを系統電圧と電力変換器の電流検出値とから演算す
る手段６ｂと、電力変換器を制御するパルス信号を発す
る制御装置１１ａを設け、風力発電機の出力電力と電力
変換器の入出力電力を電力変換器の制御系の電力フィー
ドバックに用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電機と並列
に設置する変換器を制御して風力発電機が系統へ出力す
る有効電力の変動を補償する電力変動補償装置に関す
る。
に設置する変換器を制御して風力発電機が系統へ出力す
る有効電力の変動を補償する電力変動補償装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置として、平成１０年
電気学会全国大会講演論文集〔７〕のページ７−３１０
〜７−３１１に、風力発電システムの出力する有効電力
と、電力貯蔵装置の入出力する有効電力を個別の電流及
び電圧検出器で検出することが記載され、また、風力発
電システムの電力検出値を高周波通過フィルタと低周波
通過フィルタのそれぞれに入力し、電力の長周期変動分
と短周期変動分に分割してそれぞれに位相補償とゲイン
計算を行い、電力貯蔵装置を構成する変換器の制御系の
充放電指令に加算して変換器を制御することが記載され
ている。
電気学会全国大会講演論文集〔７〕のページ７−３１０
〜７−３１１に、風力発電システムの出力する有効電力
と、電力貯蔵装置の入出力する有効電力を個別の電流及
び電圧検出器で検出することが記載され、また、風力発
電システムの電力検出値を高周波通過フィルタと低周波
通過フィルタのそれぞれに入力し、電力の長周期変動分
と短周期変動分に分割してそれぞれに位相補償とゲイン
計算を行い、電力貯蔵装置を構成する変換器の制御系の
充放電指令に加算して変換器を制御することが記載され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術では、風力システム及び電力貯蔵システムの有効電力
をそれぞれ検出しているため、風力発電システムを複数
台設置する場合に検出点が多くなる、という問題があ
る。また、風力発電システムの有効電力を長周期変動分
と短周期変動分に分けて補償しているため、変動分を全
て電力貯蔵システムで補償することが難しい。また、電
力貯蔵システムの容量が小さく、ゲインを１に設定でき
ない場合には、電力変動分をすべて補償できない、とい
う問題がある。本発明の課題は、電力貯蔵システムが複
数の風力発電システムと併設される場合に、系統に出力
される有効電力の任意の変動成分を抑制するに好適な電
力変動補償装置を提供することにある。
術では、風力システム及び電力貯蔵システムの有効電力
をそれぞれ検出しているため、風力発電システムを複数
台設置する場合に検出点が多くなる、という問題があ
る。また、風力発電システムの有効電力を長周期変動分
と短周期変動分に分けて補償しているため、変動分を全
て電力貯蔵システムで補償することが難しい。また、電
力貯蔵システムの容量が小さく、ゲインを１に設定でき
ない場合には、電力変動分をすべて補償できない、とい
う問題がある。本発明の課題は、電力貯蔵システムが複
数の風力発電システムと併設される場合に、系統に出力
される有効電力の任意の変動成分を抑制するに好適な電
力変動補償装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、複数台の風
力発電機の出力電力を合成電流検出値と系統電圧とから
演算すると共に、電力変換器の入出力電力を系統電圧と
電力変換器の電流検出値または電力系統の電流検出値と
から演算し、また、制御系の電力フィードバックに用い
る電力量を、ローパスフィルタを介して得た複数台の風
力発電機の有効電力または無効電力の低周波成分を除い
た前記有効電力または前記無効電力を電力変換器の入出
力電力の有効電力または無効電力に加算した値とし、ま
た、複数台の風力発電機の有効電力または無効電力を入
切する切り替えスイッチと、複数台の風力発電機の有効
電力または無効電力の低周波成分を入切する切り替えス
イッチを設けることによって、解決される。
力発電機の出力電力を合成電流検出値と系統電圧とから
演算すると共に、電力変換器の入出力電力を系統電圧と
電力変換器の電流検出値または電力系統の電流検出値と
から演算し、また、制御系の電力フィードバックに用い
る電力量を、ローパスフィルタを介して得た複数台の風
力発電機の有効電力または無効電力の低周波成分を除い
た前記有効電力または前記無効電力を電力変換器の入出
力電力の有効電力または無効電力に加算した値とし、ま
た、複数台の風力発電機の有効電力または無効電力を入
切する切り替えスイッチと、複数台の風力発電機の有効
電力または無効電力の低周波成分を入切する切り替えス
イッチを設けることによって、解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による電
力変動補償装置を示す。図１では、本発明による風力発
電システム１９ａと電力貯蔵用電力変換システム７ａの
複合システムを実現するための実施形態を示す。図１に
おいて、風力発電機１ａはインバータ／コンバータ２ａ
を介して連系用トランス３ａに接続され、連系用トラン
ス３ａは電力系統１８に接続されている。インバータ／
コンバータ２ａは、風力発電機１ａの出力する有効電力
Ｐｗａを一旦直流の電力に変換し、インバータにより交
流に変換して系統に有効電力Ｐｗａを供給する。また、
風力発電機１ｂは連系用トランス３ａに接続され、風力
発電機１ｂの出力する有効電力Ｐｗｂを系統に供給す
る。電力貯蔵装置４ａは、電力貯蔵システムとしてイン
バータ６ａ及び６ｂの直流部分に２次電池５ａ及び５ｂ
を設置して構成され、インバータ制御装置１１ａにより
インバータ６ａ及び６ｂを制御して電力貯蔵装置４ａか
ら有効電力Ｐｃを連系用トランス３ｂを介して電力系統
１８に供給する。電力検出器１０ａは、電流検出器８ａ
の出力Ｉｗと電圧検出器９ａの出力Ｖｓから複数の風力
発電機（図１では１ａ及び１ｂ）が系統に出力する電力
Ｐｗを演算する。また、電力検出器１０ｂは、電流検出
器８ｂの出力Ｉｃ及び電圧検出器９ａの出力Ｖｓから電
力貯蔵装置４ａが入出力する電力Ｐｃ，Ｑｃを演算す
る。こうして得られた有効電力Ｐｗ及びＰｃ，無効電力
Ｑｗ及びＱｃは電力貯蔵装置４ａのインバータ制御装置
１１ａに入力される。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による電
力変動補償装置を示す。図１では、本発明による風力発
電システム１９ａと電力貯蔵用電力変換システム７ａの
複合システムを実現するための実施形態を示す。図１に
おいて、風力発電機１ａはインバータ／コンバータ２ａ
を介して連系用トランス３ａに接続され、連系用トラン
ス３ａは電力系統１８に接続されている。インバータ／
コンバータ２ａは、風力発電機１ａの出力する有効電力
Ｐｗａを一旦直流の電力に変換し、インバータにより交
流に変換して系統に有効電力Ｐｗａを供給する。また、
風力発電機１ｂは連系用トランス３ａに接続され、風力
発電機１ｂの出力する有効電力Ｐｗｂを系統に供給す
る。電力貯蔵装置４ａは、電力貯蔵システムとしてイン
バータ６ａ及び６ｂの直流部分に２次電池５ａ及び５ｂ
を設置して構成され、インバータ制御装置１１ａにより
インバータ６ａ及び６ｂを制御して電力貯蔵装置４ａか
ら有効電力Ｐｃを連系用トランス３ｂを介して電力系統
１８に供給する。電力検出器１０ａは、電流検出器８ａ
の出力Ｉｗと電圧検出器９ａの出力Ｖｓから複数の風力
発電機（図１では１ａ及び１ｂ）が系統に出力する電力
Ｐｗを演算する。また、電力検出器１０ｂは、電流検出
器８ｂの出力Ｉｃ及び電圧検出器９ａの出力Ｖｓから電
力貯蔵装置４ａが入出力する電力Ｐｃ，Ｑｃを演算す
る。こうして得られた有効電力Ｐｗ及びＰｃ，無効電力
Ｑｗ及びＱｃは電力貯蔵装置４ａのインバータ制御装置
１１ａに入力される。
【０００６】図２は、電力貯蔵装置４ａの制御装置１１
ａの詳細構成を示す。複数の風力発電機の合成電力Ｐ
ｗ，ＱｗはそれぞれスイッチＡ及びＢを通して入力す
る。また、有効電力Ｐｗはローパスフィルタ１２ａにも
入力し、ローパスフィルタ１２ａの出力ＰｗＬはスイッ
チＣに入力する。スイッチＣはＰｗＬを減算器１４ａへ
出力する。減算器１４ａはスイッチＡの出力とスイッチ
Ｃの出力の差を演算し、加算器１５ａに出力する。加算
器１５ａは、電力貯蔵装置４ａの出力有効電力Ｐｃと減
算器１４ａの結果を加算し、有効電力フィードバック値
Ｐｆを演算し、減算器１４ｂにより有効電力指令Ｐ*と
Ｐｆの差を演算する。同様に、無効電力Ｑｗはスイッチ
Ｂを介して入力し、加算器１５ｂは、電力貯蔵装置４ａ
が入出力する無効電力ＱｃとスイッチＢの出力を加算
し、無効電力フィードバック値Ｑｆを演算し、減算器１
４ｃにより無効電力指令Ｑ*とＱｆの差を演算する。減
算器１４ｂ及び１４ｃの出力は電流制御器１３ａに入力
し、電流制御器１３ａから変換器６ａ及び６ｂのゲート
パルス１６ａを出力する。スイッチＡ，Ｂ，Ｃが全てオ
ン状態のとき、有効電力フィードバック値Ｐｆは有効電
力ＰｃにＰｗの高周波成分を加算した結果になる。従っ
て、電力貯蔵装置４ａは、風力発電システム１９ａの出
力する有効電力Ｐｗの高周波成分を電池に充／放電する
ように制御され、電力系統１８に流出する有効電力Ｐｗ
の高周波成分を抑制する。いま、有効電力Ｐｗの高周波
成分と低周波成分をそれぞれＰｗＨとＰｗＬとすると、
減算器１４ａはＰｗ（ＰｗＨ，ＰｗＬ）のＰｗＬを減算
することから、減算器１４ａの出力はＰｗ（ＰｗＨ）と
なる。加算器１５ａは、Ｐｗ（ＰｗＨ）と電力貯蔵装置
４ａの出力有効電力Ｐｃに減算器１４ａの出力Ｐｗ（Ｐ
ｗＨ）を加算し、有効電力フィードバック値Ｐｆすなわ
ちＰｃ＋Ｐｗ（ＰｗＨ）を得る。減算器１４ｂは有効電
力指令Ｐ*とＰｆの偏差ΔＰＨを演算する。この偏差に
基づいて電流制御器１３ａから変換器６ａ及び６ｂのゲ
ートパルス１６ａを出力する。変換器６ａ及び６ｂは有
効電力Ｐｗの高周波成分ＰｗＨを電池５ａ及び５ｂに充
／放電するように制御する。この結果、電力系統１８に
流出する有効電力Ｐｗの高周波成分ＰｗＨは抑制される
ことになる。
ａの詳細構成を示す。複数の風力発電機の合成電力Ｐ
ｗ，ＱｗはそれぞれスイッチＡ及びＢを通して入力す
る。また、有効電力Ｐｗはローパスフィルタ１２ａにも
入力し、ローパスフィルタ１２ａの出力ＰｗＬはスイッ
チＣに入力する。スイッチＣはＰｗＬを減算器１４ａへ
出力する。減算器１４ａはスイッチＡの出力とスイッチ
Ｃの出力の差を演算し、加算器１５ａに出力する。加算
器１５ａは、電力貯蔵装置４ａの出力有効電力Ｐｃと減
算器１４ａの結果を加算し、有効電力フィードバック値
Ｐｆを演算し、減算器１４ｂにより有効電力指令Ｐ*と
Ｐｆの差を演算する。同様に、無効電力Ｑｗはスイッチ
Ｂを介して入力し、加算器１５ｂは、電力貯蔵装置４ａ
が入出力する無効電力ＱｃとスイッチＢの出力を加算
し、無効電力フィードバック値Ｑｆを演算し、減算器１
４ｃにより無効電力指令Ｑ*とＱｆの差を演算する。減
算器１４ｂ及び１４ｃの出力は電流制御器１３ａに入力
し、電流制御器１３ａから変換器６ａ及び６ｂのゲート
パルス１６ａを出力する。スイッチＡ，Ｂ，Ｃが全てオ
ン状態のとき、有効電力フィードバック値Ｐｆは有効電
力ＰｃにＰｗの高周波成分を加算した結果になる。従っ
て、電力貯蔵装置４ａは、風力発電システム１９ａの出
力する有効電力Ｐｗの高周波成分を電池に充／放電する
ように制御され、電力系統１８に流出する有効電力Ｐｗ
の高周波成分を抑制する。いま、有効電力Ｐｗの高周波
成分と低周波成分をそれぞれＰｗＨとＰｗＬとすると、
減算器１４ａはＰｗ（ＰｗＨ，ＰｗＬ）のＰｗＬを減算
することから、減算器１４ａの出力はＰｗ（ＰｗＨ）と
なる。加算器１５ａは、Ｐｗ（ＰｗＨ）と電力貯蔵装置
４ａの出力有効電力Ｐｃに減算器１４ａの出力Ｐｗ（Ｐ
ｗＨ）を加算し、有効電力フィードバック値Ｐｆすなわ
ちＰｃ＋Ｐｗ（ＰｗＨ）を得る。減算器１４ｂは有効電
力指令Ｐ*とＰｆの偏差ΔＰＨを演算する。この偏差に
基づいて電流制御器１３ａから変換器６ａ及び６ｂのゲ
ートパルス１６ａを出力する。変換器６ａ及び６ｂは有
効電力Ｐｗの高周波成分ＰｗＨを電池５ａ及び５ｂに充
／放電するように制御する。この結果、電力系統１８に
流出する有効電力Ｐｗの高周波成分ＰｗＨは抑制される
ことになる。
【０００７】図３は、スイッチＡ，Ｂ，Ｃが全てオン状
態のとき、複数の風力発電機の出力有効電力Ｐｗとロー
パスフィルタ出力ＰｗＬおよび風力・電力貯蔵の複合シ
ステムが系統に出力する有効電力Ｐｓｙｓ（＝ＰｗＬ＋
Ｐ*）の関係を示す。電力貯蔵装置４ａは、風力発電シ
ステム１９ａの有効電力Ｐｗの高周波成分を除去するよ
うに動作するので、ＰｓｙｓはＰｗの低周波成分ＰｗＬ
に電力貯蔵装置４ａの有効電力指令値Ｐ*を加算した値
になる。このとき、Ｐ*を変えることにより、電力貯蔵
装置４ａが充電または放電動作とするかを決めることが
できる。無効電力は、スイッチＢがオンなので、風力発
電システム１９ａと電力貯蔵装置４ａの連系点の無効電
力を指令値Ｑ*に一致させるように制御される。
態のとき、複数の風力発電機の出力有効電力Ｐｗとロー
パスフィルタ出力ＰｗＬおよび風力・電力貯蔵の複合シ
ステムが系統に出力する有効電力Ｐｓｙｓ（＝ＰｗＬ＋
Ｐ*）の関係を示す。電力貯蔵装置４ａは、風力発電シ
ステム１９ａの有効電力Ｐｗの高周波成分を除去するよ
うに動作するので、ＰｓｙｓはＰｗの低周波成分ＰｗＬ
に電力貯蔵装置４ａの有効電力指令値Ｐ*を加算した値
になる。このとき、Ｐ*を変えることにより、電力貯蔵
装置４ａが充電または放電動作とするかを決めることが
できる。無効電力は、スイッチＢがオンなので、風力発
電システム１９ａと電力貯蔵装置４ａの連系点の無効電
力を指令値Ｑ*に一致させるように制御される。
【０００８】図４は、スイッチＡがオン、スイッチＣが
オフの時の関係を示す。この場合、電力貯蔵装置４ａの
有効電力検出値Ｐｃに風力発電システム１９ａの有効電
力Ｐｗが加算されるので、Ｐｗの変動分を全て電力貯蔵
装置４ａで充電または放電するように動作する。従っ
て、風力・電力貯蔵の複合システム全体の有効電力Ｐｓ
ｙｓを一定値Ｐ*に保つように電力貯蔵装置４ａの制御
装置１１ａは動作する。
オフの時の関係を示す。この場合、電力貯蔵装置４ａの
有効電力検出値Ｐｃに風力発電システム１９ａの有効電
力Ｐｗが加算されるので、Ｐｗの変動分を全て電力貯蔵
装置４ａで充電または放電するように動作する。従っ
て、風力・電力貯蔵の複合システム全体の有効電力Ｐｓ
ｙｓを一定値Ｐ*に保つように電力貯蔵装置４ａの制御
装置１１ａは動作する。
【０００９】図５は、スイッチＡ，Ｃがオフの時の関係
を示す。因に、この場合は従来型の運転例であり、電力
貯蔵装置４ａの出力有効電力Ｐｃと、風力発電システム
１９ａの有効電力Ｐｗは個別に制御され、ＰｓｙｓはＰ
ｃとＰｗを加算したものとなる。
を示す。因に、この場合は従来型の運転例であり、電力
貯蔵装置４ａの出力有効電力Ｐｃと、風力発電システム
１９ａの有効電力Ｐｗは個別に制御され、ＰｓｙｓはＰ
ｃとＰｗを加算したものとなる。
【００１０】このように、図３、図４に示すスイッチ切
り替えにより、風力・電力貯蔵の複合システムの有効電
力を風力発電システムの低周波成分に追従させ、高周波
成分のみ補償動作させる運転状態としたり、また、風力
発電システムの全有効電力分を補償動作させる運転状態
とすることができる。特に、風力発電システムの全電力
を充電できる容量を電力貯蔵装置が持っていない場合
は、スイッチを切り替えて高周波成分のみ補償させる運
転が有効である。
り替えにより、風力・電力貯蔵の複合システムの有効電
力を風力発電システムの低周波成分に追従させ、高周波
成分のみ補償動作させる運転状態としたり、また、風力
発電システムの全有効電力分を補償動作させる運転状態
とすることができる。特に、風力発電システムの全電力
を充電できる容量を電力貯蔵装置が持っていない場合
は、スイッチを切り替えて高周波成分のみ補償させる運
転が有効である。
【００１１】本実施形態では、２台以上の風力発電機の
電力を合成電流と系統の電圧から求めるので、検出系は
風力発電機の台数に拘らず１組でよい。また、風力発電
機を増設するときに、新たに検出系を設置する必要がな
い。また、風力発電システムの有効電力検出値からロー
パスフィルタ出力を減算し、電力貯蔵装置の有効電力フ
ィードバック値に加算するので、系統に流れ出る高周波
成分の有効電力を電力貯蔵装置で吸収し、系統に出力さ
れる有効電力の変動分を抑制することができる。また、
風力発電機の電力検出値とローパスフィルタ検出値の伝
送線にスイッチを設けて切り替えるので、風力・電力貯
蔵の複合システムの有効電力を低周波成分に追従させた
り、風力発電システムの全有効電力分を補償動作させる
ことが可能になる。
電力を合成電流と系統の電圧から求めるので、検出系は
風力発電機の台数に拘らず１組でよい。また、風力発電
機を増設するときに、新たに検出系を設置する必要がな
い。また、風力発電システムの有効電力検出値からロー
パスフィルタ出力を減算し、電力貯蔵装置の有効電力フ
ィードバック値に加算するので、系統に流れ出る高周波
成分の有効電力を電力貯蔵装置で吸収し、系統に出力さ
れる有効電力の変動分を抑制することができる。また、
風力発電機の電力検出値とローパスフィルタ検出値の伝
送線にスイッチを設けて切り替えるので、風力・電力貯
蔵の複合システムの有効電力を低周波成分に追従させた
り、風力発電システムの全有効電力分を補償動作させる
ことが可能になる。
【００１２】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
なお、各図を通して同等の構成要素には同一の符号を付
して、詳細な説明は省略する。図６は、本発明による風
力発電システムと電力貯蔵用電力変換システムの複合シ
ステムを実現するための他の実施形態である。本実施形
態では、図１の実施形態の電力貯蔵システム７ａの電流
検出器８ｂの代わりに、電流検出器８ｄにより系統の電
流を検出し、系統の電力Ｐｓｙｓ，Ｑｓｙｓと風力発電
システム１９ｂの電力検出値Ｐｗ，Ｑｗを電力貯蔵シス
テム７ｂを構成する制御装置１１ｂにフィードバックす
る点で異なる。
なお、各図を通して同等の構成要素には同一の符号を付
して、詳細な説明は省略する。図６は、本発明による風
力発電システムと電力貯蔵用電力変換システムの複合シ
ステムを実現するための他の実施形態である。本実施形
態では、図１の実施形態の電力貯蔵システム７ａの電流
検出器８ｂの代わりに、電流検出器８ｄにより系統の電
流を検出し、系統の電力Ｐｓｙｓ，Ｑｓｙｓと風力発電
システム１９ｂの電力検出値Ｐｗ，Ｑｗを電力貯蔵シス
テム７ｂを構成する制御装置１１ｂにフィードバックす
る点で異なる。
【００１３】図７は、このときの制御装置１１ｂの詳細
構成を示す。電力系統の電力Ｐｓｙｓ，Ｑｓｙｓは減算
器１４ｄ及び１４ｅにおいてＰｗ，Ｑｗと減算されるた
め、減算器１４ｄ及び１４ｅの出力は、電力貯蔵装置４
ｂの入出力する有効電力Ｐｃ及び無効電力Ｑｃとなる。
本実施形態によれば、図１の実施形態と同等の効果が得
られる。
構成を示す。電力系統の電力Ｐｓｙｓ，Ｑｓｙｓは減算
器１４ｄ及び１４ｅにおいてＰｗ，Ｑｗと減算されるた
め、減算器１４ｄ及び１４ｅの出力は、電力貯蔵装置４
ｂの入出力する有効電力Ｐｃ及び無効電力Ｑｃとなる。
本実施形態によれば、図１の実施形態と同等の効果が得
られる。
【００１４】図８は、図１の実施形態の電力貯蔵装置４
ａに、電力を吸収または放出する超伝導電力貯蔵装置１
７ａを適用した場合の本発明の適用例である。図８にお
いて、超伝導電力貯蔵装置１７ａは電力系統１８に接続
する。また、電力変換器６ｅの直流部分には超伝導コイ
ル２１を設置し、この超伝導電力貯蔵装置１７ａは制御
装置１１ｃからの指令により電力を系統１８から吸収あ
るいは放出する。電力系統の電圧は、電圧検出器９ｃに
より検出され、電流は電流検出器８ｅ，８ｆにより検出
する。検出された電圧・電流から電力検出器１０ｄ，１
０ｅは電力を演算し、制御装置１１ｃに出力する。制御
装置１１ｃは、ゲートパルス１６ｃを出力し、超伝導電
力貯蔵装置１７ａを制御する。
ａに、電力を吸収または放出する超伝導電力貯蔵装置１
７ａを適用した場合の本発明の適用例である。図８にお
いて、超伝導電力貯蔵装置１７ａは電力系統１８に接続
する。また、電力変換器６ｅの直流部分には超伝導コイ
ル２１を設置し、この超伝導電力貯蔵装置１７ａは制御
装置１１ｃからの指令により電力を系統１８から吸収あ
るいは放出する。電力系統の電圧は、電圧検出器９ｃに
より検出され、電流は電流検出器８ｅ，８ｆにより検出
する。検出された電圧・電流から電力検出器１０ｄ，１
０ｅは電力を演算し、制御装置１１ｃに出力する。制御
装置１１ｃは、ゲートパルス１６ｃを出力し、超伝導電
力貯蔵装置１７ａを制御する。
【００１５】ここで、超伝導電力貯蔵装置１７ａの他
に、図９に示すように、無効電力補償装置（ＳＶＣ）１
７ｂを適用してもよい。無効電力補償装置１７ｂの電力
変換器６ｆの直流部分にはコンデンサ２２ａを設置し、
この無効電力補償装置１７ｂは制御装置１１ｄからの指
令により電力を系統１８から吸収あるいは放出する。ま
た、超伝導電力貯蔵装置１７ａの代り、可変速発電シス
テムを用いてもよい。可変速発電システムとしては、揚
水発電設備や図１０に示すように、フライホイール発電
システム１７ｃが挙げられる。フライホイール発電シス
テム１７ｃは電力変換器６ｈによりコンデンサ２２ｂを
充電し、電力変換器６ｇはコンデンサ２２ｂの電力を発
電電動機２３の二次励磁に用いる。発電電動機２３の回
転軸はフライホイール２４と接続し、また、発電電動機
２３の一次側は変圧器３ｈを介して電力系統１８に接続
する。このフライホイール発電システム１７ｃは制御装
置１１ｅからの指令により電力を系統１８から吸収ある
いは放出する。
に、図９に示すように、無効電力補償装置（ＳＶＣ）１
７ｂを適用してもよい。無効電力補償装置１７ｂの電力
変換器６ｆの直流部分にはコンデンサ２２ａを設置し、
この無効電力補償装置１７ｂは制御装置１１ｄからの指
令により電力を系統１８から吸収あるいは放出する。ま
た、超伝導電力貯蔵装置１７ａの代り、可変速発電シス
テムを用いてもよい。可変速発電システムとしては、揚
水発電設備や図１０に示すように、フライホイール発電
システム１７ｃが挙げられる。フライホイール発電シス
テム１７ｃは電力変換器６ｈによりコンデンサ２２ｂを
充電し、電力変換器６ｇはコンデンサ２２ｂの電力を発
電電動機２３の二次励磁に用いる。発電電動機２３の回
転軸はフライホイール２４と接続し、また、発電電動機
２３の一次側は変圧器３ｈを介して電力系統１８に接続
する。このフライホイール発電システム１７ｃは制御装
置１１ｅからの指令により電力を系統１８から吸収ある
いは放出する。
【００１６】以上、電力貯蔵システムが複数の風力発電
システムと併設される場合に、系統に出力される有効電
力の変動分を抑制する場合について説明したが、無効電
力についても同様に実施可能である。
システムと併設される場合に、系統に出力される有効電
力の変動分を抑制する場合について説明したが、無効電
力についても同様に実施可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力貯蔵システムが複数の風力発電システムと併設され
る場合に、電力貯蔵システムに風力発電機から出力され
る高周波成分を吸収、放出する機能を持たせることによ
って、系統に出力される有効電力の変動分を抑制し、電
力貯蔵システムを安定に充放電運転することができる。
また、２台以上の風力発電機の電力を合成電流と系統の
電圧から求めるので、検出系は風力発電機の台数に拘ら
ず１組でよく、また、風力発電機を増設するときに、新
たに検出系を設置する必要がなく、風力発電システムと
電力貯蔵システムの複合システムにおいて検出器の台数
を減らすことができ、コストの低減を図ることが可能で
ある。また、風力発電システムの有効電力検出値からロ
ーパスフィルタ出力を減算する構成としているため、構
成簡単にして系統に流れ出る高周波成分の有効電力を除
去し、系統に出力される有効電力の変動分を抑制するこ
とができる。また、制御系にスイッチを設けて電力検出
の方式を切り替えることができるようにしたため、風力
・電力貯蔵の複合システムの有効電力を風力発電システ
ムの低周波成分に追従させ、高周波成分のみ補償した
り、また、風力発電システムの全有効電力分を補償動作
させる運転状態とすることができる。また、無効電力の
変動分についても、同様に補償が可能となる。
電力貯蔵システムが複数の風力発電システムと併設され
る場合に、電力貯蔵システムに風力発電機から出力され
る高周波成分を吸収、放出する機能を持たせることによ
って、系統に出力される有効電力の変動分を抑制し、電
力貯蔵システムを安定に充放電運転することができる。
また、２台以上の風力発電機の電力を合成電流と系統の
電圧から求めるので、検出系は風力発電機の台数に拘ら
ず１組でよく、また、風力発電機を増設するときに、新
たに検出系を設置する必要がなく、風力発電システムと
電力貯蔵システムの複合システムにおいて検出器の台数
を減らすことができ、コストの低減を図ることが可能で
ある。また、風力発電システムの有効電力検出値からロ
ーパスフィルタ出力を減算する構成としているため、構
成簡単にして系統に流れ出る高周波成分の有効電力を除
去し、系統に出力される有効電力の変動分を抑制するこ
とができる。また、制御系にスイッチを設けて電力検出
の方式を切り替えることができるようにしたため、風力
・電力貯蔵の複合システムの有効電力を風力発電システ
ムの低周波成分に追従させ、高周波成分のみ補償した
り、また、風力発電システムの全有効電力分を補償動作
させる運転状態とすることができる。また、無効電力の
変動分についても、同様に補償が可能となる。
【図１】本発明の一実施形態による電力変動補償装置
【図２】本発明の制御装置の詳細構成図
【図３】本発明による電力変動補償を説明する図
【図４】本発明による電力変動補償を説明する図
【図５】従来型の電力変動を説明する図
【図６】本発明の他の実施形態
【図７】本発明の他の制御装置の詳細構成図
【図８】本発明の電力貯蔵装置に超伝導電力貯蔵装置を
用いた場合の適用例
用いた場合の適用例
【図９】本発明の電力貯蔵装置に無効電力補償装置（Ｓ
ＶＣ）を用いた場合の適用例
ＶＣ）を用いた場合の適用例
【図１０】本発明の電力貯蔵装置に可変速発電システム
を用いた場合の適用例
を用いた場合の適用例
１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）…風力発電機、２（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…インバータ／コンバータ、３（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ）…トランス、４
（ａ，ｂ）…電力貯蔵装置、５（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…二
次電池、６（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）…電力
変換器、７（ａ，ｂ）…電力貯蔵システム、８（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）…電流検出器、９（ａ，ｂ，ｃ）
…電圧検出器、１０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…電力演算
器、１１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…変換器制御装置、１
２（ａ，ｂ）…低周波通過フィルタ、１３（ａ，ｂ）…
電流制御器、１４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）
…減算器、１５（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…加算器、１６
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…ゲートパルス、１７ａ…超伝
導電力貯蔵装置、１７ｂ…無効電力補償装置、１７ｃ…
可変速フライホイール発電装置、１８…電力系統、１９
（ａ，ｂ，ｃ）…風力発電システム、２０ａ…超伝導電
力貯蔵システム、２０ｂ…無効電力補償システム、２０
ｃ…可変速フライホイール発電システム、２１…超伝導
コイル、２２（ａ，ｂ）…コンデンサ、２３…二次励磁
発電電動機、２４…フライホイール、２５…コンデンサ
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…インバータ／コンバータ、３（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ）…トランス、４
（ａ，ｂ）…電力貯蔵装置、５（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…二
次電池、６（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）…電力
変換器、７（ａ，ｂ）…電力貯蔵システム、８（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）…電流検出器、９（ａ，ｂ，ｃ）
…電圧検出器、１０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…電力演算
器、１１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…変換器制御装置、１
２（ａ，ｂ）…低周波通過フィルタ、１３（ａ，ｂ）…
電流制御器、１４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）
…減算器、１５（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…加算器、１６
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）…ゲートパルス、１７ａ…超伝
導電力貯蔵装置、１７ｂ…無効電力補償装置、１７ｃ…
可変速フライホイール発電装置、１８…電力系統、１９
（ａ，ｂ，ｃ）…風力発電システム、２０ａ…超伝導電
力貯蔵システム、２０ｂ…無効電力補償システム、２０
ｃ…可変速フライホイール発電システム、２１…超伝導
コイル、２２（ａ，ｂ）…コンデンサ、２３…二次励磁
発電電動機、２４…フライホイール、２５…コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二見 基生 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 上田 茂太 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 今家 和宏 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 鈴木 和夫 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 前川 聡 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA07 BA01 CC07 DA07 DA18 GB06 5G066 HA30 HB02 HB09 JA02 JA05 JB02 JB03
Claims (6)
- 【請求項１】 複数台の風力発電機と、それに並列に設
置される電力貯蔵装置及び電力変換器からなる風力・電
力貯蔵の複合システムにおいて、前記複数台の風力発電
機の合成電流を検出する手段と、電力系統の電圧を検出
する手段と、前記電力変換器が入出力する電流を検出す
る手段を設け、前記風力発電機の出力電力を前記検出し
た系統電圧と前記風力発電機の合成電流検出値とから演
算すると共に、前記電力変換器の入出力電力を前記検出
した系統電圧と前記電力変換器の電流検出値とから演算
し、前記風力発電機の出力電力と前記電力変換器の入出
力電力を前記電力変換器の制御系の電力フィードバック
に用いることを特徴とする電力変動補償装置。 - 【請求項２】 複数台の風力発電機と、それに並列に設
置される電力貯蔵装置及び電力変換器からなる風力・電
力貯蔵の複合システムにおいて、前記複数台の風力発電
機の合成電流を検出する手段と、電力系統の電圧を検出
する手段と、前記電力系統の電流を検出する手段を設
け、前記風力発電機の出力電力を前記検出した系統電圧
と前記風力発電機の合成電流検出値とから演算すると共
に、前記電力変換器の入出力電力を前記検出した系統電
圧と前記電力系統の電流検出値とから演算し、前記風力
発電機の出力電力と前記電力変換器の入出力電力を前記
電力変換器の制御系の電力フィードバックに用いること
を特徴とする電力変動補償装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
制御系の電力フィードバックに用いる電力量は、ローパ
スフィルタを介して得た前記風力発電機の有効電力また
は無効電力の低周波成分を除いた前記有効電力または前
記無効電力を前記電力変換器の入出力電力の有効電力ま
たは無効電力に加算した値であることを特徴とする電力
変動補償装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記電力変換器の入
出力電力の有効電力または前記無効電力は、電力系統の
電力から前記風力発電機の有効電力または無効電力を減
算して求めることを特徴とする電力変動補償装置。 - 【請求項５】 請求項３または請求項４において、前記
風力発電機の有効電力または無効電力を入切する切り替
えスイッチと、前記風力発電機の有効電力または無効電
力の低周波成分を入切する切り替えスイッチを設けるこ
とを特徴とする電力変動補償装置。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、前記電力貯蔵装置として、超伝導電力貯蔵装置また
は無効電力補償装置または可変速発電システムを用いる
ことを特徴とする電力変動補償装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01426899A JP3755075B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 電力変動補償装置 |
| EP00100008A EP1022838A2 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-03 | Electric power variation compensating device |
| US09/487,610 US20030015876A1 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-19 | Electric power variation compensating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01426899A JP3755075B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 電力変動補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000217257A true JP2000217257A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3755075B2 JP3755075B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
ID=11856355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01426899A Expired - Fee Related JP3755075B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 電力変動補償装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030015876A1 (ja) |
| EP (1) | EP1022838A2 (ja) |
| JP (1) | JP3755075B2 (ja) |
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| KR101464483B1 (ko) | 2013-05-02 | 2014-11-25 | 이엔테크놀로지 주식회사 | 출력안정화를 통한 배터리 용량 저감 시스템. |
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| JP2022048702A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力システム、制御装置、電力補償ユニット、および制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| ATE374316T1 (de) | 2001-10-05 | 2007-10-15 | Ben Enis | Verfahren und vorrichtung zur verwendung von windturbinen zur erzeugung und zuführung von ununterbrochener energie zu vom stromnetz abgesetzten orten |
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