JP2002017044A - 電力変動平滑化装置及びそれを備えた分散電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電部の蓄電量が不足したり、満充電になる
のを防止して、確実に風力発電装置や太陽光発電装置な
どの分散電源による電力系統への出力変動を平滑化す
る。 【解決手段】 分散電源９と電力変動平滑化装置１と電
力変換装置１５とからなる分散電源システム１０が電力
系統１２に接続されており、電力変動平滑化装置１の制
御部４が、出力検出部５と、蓄電量検出部６と、出力目
標値を設定する目標値設定部７と、充放電部３を制御す
る充放電制御部８とからなり、分散電源９の出力と蓄電
部２の蓄電量を検出し、分散電源９の出力の予め設定さ
れた期間の移動平均値を蓄電量に応じて予め設定された
出力目標調整値で補正して、電力系統１２側への出力目
標値を設定し、分散電源９の出力が出力目標値よりも大
きいときは、その余剰分を蓄電部２に充電し、出力目標
値よりも小さいときは、その不足分を蓄電部２から放電
して、電力系統１２側への出力が出力目標値になるよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置や太
陽光発電装置などの分散電源による電力変動を平滑化す
る電力変動平滑化装置及びそれを備えた分散電源システ
ムの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題等から風力発電装置や太
陽光発電装置のような自然エネルギーを利用する分散電
源が電力系統に連系されるようになった。これらの自然
エネルギーを利用した分散電源は出力が不安定であり、
この電力変動が連系する電力系統の電圧変動や周波数変
動を引き起こし、電力系統につながる負荷に悪影響を及
ぼす恐れがあった。この対策として提案された、分散電
源として太陽光発電装置を用いた場合における電力変動
を平滑化するための従来の電力変動平滑化装置及びそれ
を備えた分散電源システムについて以下に説明する。図
８において、分散電源システム１０は、分散電源９と、
分散電源９による電力変動を平滑化するための電力変動
平滑化装置１と、直流電力を交流電力に変換する電力変
換装置１５とから構成され、電源１３の電力系統１２に
接続されている。電力変動平滑化装置１は、分散電源９
の発生電力を蓄える蓄電部２と、分散電源９の出力を蓄
電部２へ充電したり、蓄電部２に蓄えられた電力を電力
系統１２側に放電する充放電部３と、電力変動平滑化装
置１全体を制御する制御部４とから構成されている。制
御部４は、分散電源９の出力を検出する出力検出部５
と、出力検出部５から得られる分散電源９の出力の単位
時間内における移動平均値を求める目標値設定部７と、
目標値設定部７からの信号に基づき充放電部３を作動さ
せる充放電制御部８とから構成されている。以上のよう
な構成を有する分散電源システム１０は、分散電源９の
出力を計測して単位時間内における分散電源９の出力の
移動平均値を求め、分散電源９の発電電力が移動平均値
を上回ったときには、その余剰分を蓄電部２に充電し、
分散電源９の発電電力が移動平均値を下回ったときに
は、その不足分を蓄電部２から放電して、分散電源９に
よる電力変動を平滑化している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ステムでは、単位時間内における分散電源９の出力の移
動平均値を目標値にすることにより、充電量と放電量が
平均的に等しいと仮定しているが、実際には充放電の際
に蓄電部２や充放電部３等で損失が発生するため、蓄電
部２に蓄えられる平均的なエネルギーは徐々に減少して
蓄電量が不足状態に陥り、分散電源９の出力の移動平均
値である目標値からの不足分を供給できないため、電力
変動を抑制できない場合が発生する。また、逆に移動平
均値を上回る量が下回る量より大きい場合は、蓄電部２
に蓄えられた電力が徐々に増加し、蓄電部２が満充電状
態になると、分散電源９の出力が移動平均値より上回っ
てもその余剰分を蓄電部２に充電できないため、電力変
動を抑制できない恐れがある。

【０００４】本発明は、蓄電部の蓄電量が不足したり、
満充電になるのを防止して、確実に風力発電装置や太陽
光発電装置などの分散電源による電力系統への出力変動
を平滑化する電力変動平滑化装置を提供することを課題
としている。本発明はまた、上記電力変動平滑化装置を
備えた分散電源システムの制御方法を提供することを課
題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のような手
段によって上述した課題を解決している。本発明の請求
項１に記載の発明は、蓄電部、充放電部及び制御部から
なり、分散電源とともに電力系統に接続される電力変動
平滑化装置において、制御部が、分散電源の出力を検出
する出力検出部と、蓄電部の蓄電量を検出する蓄電量検
出部と、分散電源の出力の予め設定された期間の移動平
均値を、蓄電量または蓄電量の代替値に応じて、予め設
定された調整値または補正係数で補正して、電力系統側
への出力目標値を設定する目標値設定部と、分散電源の
出力と出力目標値とを比較して、または電力系統側への
出力をフィードバックして電力系統側への出力が出力目
標値になるように充放電部を制御する充放電制御部とを
備えたことを特徴としており、これにより次のような作
用を有する。すなわち、制御部が、分散電源の出力を検
出する出力検出部と、蓄電部の蓄電量を検出する蓄電量
検出部と、分散電源の出力の予め設定された期間の移動
平均値を、蓄電量または蓄電量の代替値に応じて、予め
設定された調整値または補正係数で補正して、電力系統
側への出力目標値を設定する目標値設定部と、分散電源
の出力と出力目標値とを比較して、または電力系統側へ
の出力をフィードバックして電力系統側への出力が出力
目標値になるように充放電部を制御する充放電制御部と
を備えているので、蓄電部の蓄電量不足や満充電状態に
なるのを防止できる。

【０００６】本発明の請求項２に記載の発明は、分散電
源、蓄電部、充放電部及び制御部からなり、制御部が分
散電源の出力を検出する出力検出部と、蓄電部の蓄電量
を検出する蓄電量検出部と、分散電源の出力の予め設定
された期間の移動平均値を、蓄電量または蓄電量の代替
値に応じて、予め設定された調整値または補正係数で補
正して、電力系統側への出力目標値を設定する目標値設
定部と、分散電源の出力と出力目標値とを比較して、ま
たは電力系統側への出力をフィードバックして電力系統
側への出力が出力目標値になるように充放電部を制御す
る充放電制御部とからなる電力変動平滑化装置とを備え
て、電力系統に接続される分散電源システムの制御方法
において、分散電源の出力と蓄電部の蓄電量を検出し、
分散電源の出力の予め設定された期間の移動平均値を求
め、蓄電量または蓄電量の代替値に応じて、予め設定さ
れた調整値または補正係数で移動平均値を補正して前記
出力目標値を設定し、分散電源の出力が出力目標値より
も大きいときは、その余剰分を蓄電部に充電し、分散電
源の出力が出力目標値よりも小さいときは、その不足分
を蓄電部から放電して、電力系統側への出力が出力目標
値になるように制御することを特徴としており、これに
より次のような作用を有する。すなわち、分散電源の出
力と蓄電部の蓄電量を検出し、分散電源の出力の予め設
定された期間の移動平均値を求め、蓄電量または蓄電量
の代替値に応じて、予め設定された調整値または補正係
数で移動平均値を補正して前記出力目標値を設定し、分
散電源の出力が出力目標値よりも大きいときは、その余
剰分を蓄電部に充電し、分散電源の出力が出力目標値よ
りも小さいときは、その不足分を蓄電部から放電して、
電力系統側への出力が出力目標値になるように制御する
ので、蓄電部の蓄電量不足や満充電状態になるのを防止
できる。

【０００７】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載の分散電源システムの制御方法であって、蓄電
量または蓄電量の代替値の上限値と下限値とを予め設定
し、蓄電量または蓄電量の代替値が上限値より大きいと
きは、出力目標値が移動平均値よりも大きくなるように
調整値または補正係数を設定し、蓄電量または蓄電量の
代替値が上限値と下限値の間にあるときは、調整値をゼ
ロに設定するか、または補正係数を１に設定し、蓄電量
または蓄電量の代替値が下限値より小さいときは、出力
目標値が移動平均値よりも小さくなるように調整値また
は補正係数を設定することを特徴としており、これによ
り次のような作用を有する。すなわち、蓄電量または蓄
電量の代替値の上限値と下限値とを予め設定し、蓄電量
または蓄電量の代替値が上限値より大きいときは、出力
目標値が移動平均値よりも大きくなるように調整値また
は補正係数を設定し、蓄電量または蓄電量の代替値が上
限値と下限値の間にあるときは、調整値をゼロに設定す
るか、または補正係数を１に設定し、蓄電量または蓄電
量の代替値が下限値より小さいときは、出力目標値が移
動平均値よりも小さくなるように調整値または補正係数
を設定するので、蓄電部の蓄電量不足や満充電状態にな
るのを防止できる。

【０００８】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２に記載の分散電源システムの制御方法であって、蓄電
部の使用可能な蓄電量の範囲内に下限値を予め設定し、
蓄電量または蓄電量の代替値が、下限値よりも小さいと
きは、補正係数をゼロに設定し、蓄電量または蓄電量の
代替値が、使用可能な蓄電量の範囲の中央のときに補正
係数を１に設定し、かつ、蓄電量が増加するとともに大
きくなるように設定することを特徴としており、これに
より次のような作用を有する。すなわち、蓄電部の使用
可能な蓄電量の範囲内に下限値を予め設定し、蓄電量ま
たは蓄電量の代替値が、下限値よりも小さいときは、補
正係数をゼロに設定し、蓄電量または蓄電量の代替値
が、使用可能な蓄電量の範囲の中央のときに補正係数を
１に設定し、かつ、蓄電量が増加するとともに大きくな
るように設定するので、蓄電部の蓄電量不足や満充電状
態になるのを防止できる。

【０００９】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
２ないし４に記載の分散電源システムの制御方法であっ
て、蓄電量または蓄電量の代替値は、予め設定された期
間の移動平均値を用いることを特徴としており、これに
より次のような作用を有する。すなわち、蓄電量または
蓄電量の代替値は、予め設定された期間の移動平均値を
用いるので、請求項２ないし４に記載の作用に加えて、
平均的な蓄電量の変化が把握できる。

【００１０】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
２ないし５に記載の分散電源システムの制御方法であっ
て、分散電源システムの出力電圧を検出し、分散電源シ
ステムに予め設定された過電圧保護レベルの電圧値より
も小さな基準保護電圧値を予め設定しておき、分散電源
システムの出力電圧が基準保護電圧値に達すると、出力
電圧が過電圧保護レベルの電圧値を越えないように、電
力系統側への出力目標値を予め設定された割合で下方に
補正して、新たな出力目標値とすることを特徴としてお
り、これにより次のような作用を有する。すなわち、分
散電源システムの出力電圧を検出し、分散電源システム
に予め設定された過電圧保護レベルの電圧値よりも小さ
な基準保護電圧値を予め設定しておき、分散電源システ
ムの出力電圧が基準保護電圧値に達すると、出力電圧が
過電圧保護レベルの電圧値を越えないように、電力系統
側への出力目標値を予め設定された割合で下方に補正し
て、新たな出力目標値とするので、請求項２ないし５の
作用に加えて、過電圧保護による分散電源システムの急
激な停止を防止できる。

【００１１】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
２ないし６に記載の分散電源システムの制御方法であっ
て、分散電源が太陽光発電装置であり、電力変動平滑化
装置の電力系統側に直流電力を交流電力に変換する電力
変換装置を備え、電力変換装置が、電力変動平滑化装置
の接続点よりも太陽光発電装置側の出力に基づいて最大
電力点追従制御を行うことを特徴としており、これによ
り次のような作用を有する。すなわち、分散電源が太陽
光発電装置であり、電力変動平滑化装置の電力系統側に
直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を備え、電
力変換装置が、電力変動平滑化装置の接続点よりも太陽
光発電装置側の出力に基づいて最大電力点追従制御を行
うので、請求項２ないし６に記載の作用に加えて、太陽
電池から有効に電力を取り出すことができる。

【００１２】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
７に記載の分散電源システムの制御方法であって、出力
目標値がゼロのとき、電力変換装置を停止させ、電力変
動平滑化装置により、最大電力点追跡制御を行うことを
特徴としており、これにより次のような作用を有する。
すなわち、出力目標値がゼロのとき、電力変換装置を停
止させ、電力変動平滑化装置により、最大電力点追跡制
御を行うので、請求項７に記載の作用に加えて、電力変
換装置の不安定動作を防止できるとともに電力変換装置
内の損失を発生させない。

【００１３】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
７または８に記載の分散電源システムの制御方法であっ
て、電力変換装置が停止したとき、出力目標値をゼロに
することを特徴としており、これにより次のような作用
を有する。すなわち、電力変換装置が停止したとき、出
力目標値をゼロにするので、請求項７または８に記載の
作用に加えて、電力変換装置の停止時に発生する電力変
換装置入力側の過電圧を防止する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の制御方法
を実施するため電力変動平滑化装置を備えた分散電源シ
ステムの実施形態を示す構成図である。ここで、分散電
源９は、風力発電装置や太陽光発電装置のような電力変
動の激しい電源であり、以下の説明では太陽光発電装置
の場合を例に説明する。分散電源システム１０は、分散
電源９、逆流防止用ダイオード１４、電力変動平滑化装
置１及び系統連系型の電力変換装置１５とからなり、系
統連系用変圧器１１を介して電源１３の電力系統１２に
接続されている。ここで、電源１３は、電力会社の発電
所の電源であってもよいし、離島などでのディーゼル発
電機のような小規模の独立電源であってもよいし、需要
家の自家用発電装置であってもよい。

【００１５】電力変動平滑化装置１は、電力を蓄える蓄
電部２と電力変動を平滑化するための電力調整を行う充
放電部３と制御部４とからなり、分散電源９と電力変換
装置１５の間に設けられている。電力変換装置１５は分
散電源９からの直流電力を交流電力に変換する装置であ
り、最大電力点追跡制御機能や力率１制御機能及び各種
保護機能を有する系統連系型の太陽光発電用インバータ
を用いることができる。ただし、市販の太陽光発電用イ
ンバータをそのまま接続すると、最大点追跡制御を行う
ための入力信号を電力変動平滑化装置１の出力側からと
ることになり、電力変動平滑化装置１の制御と電力変換
装置１５の最大点追跡制御が干渉して良好な制御ができ
ない。電力変動平滑化装置１を良好に動作させ、かつ、
電力変換装置１５の最大点追跡制御を良好に行うために
は、図１に示すように分散電源９の出力の検出点を電力
変動平滑化装置１の接続点Ａより分散電源９側にする必
要がある。また、系統連系用変圧器１１は、電力変換装
置１５の出力電圧を電力系統１２の電圧に合わせるため
に必要に応じて設けられるものであり、連系される電力
系統１２が低圧であり、電力変換装置１５の出力電圧が
系統１２の電圧と一致している場合は省略することもで
きる。蓄電部２は、電気二重層コンデンサや、鉛蓄電
池、レドックスフロー電池、ナトリウム硫黄電池、亜鉛
臭素電池、リチウムイオン電池などの二次電池や、フラ
イホイール及び超電導コイルなどであり、電力を蓄える
ものであればよい。充放電部３は、制御部４からの指令
にしたがって蓄電部２に充電したり、蓄電部２に蓄えら
れた電力を放電して、双方向に電力変動を平滑化するた
めの電力ΔＰ'を調整して出力する機能を有している。
図１において、分散電源９の出力Ｐと電力系統側への出
力Ｐ’と電力変動平滑化装置１の出力ΔＰ'の関係は、
Ｐ’＝Ｐ＋ΔＰ'である。制御部４は、少なくとも分散
電源９の出力Ｐを検出する出力検出部５と、蓄電部２の
蓄電量を検出する蓄電量検出部６と、電力系統側への出
力目標値Ｐ0'を設定する目標値設定部７と、電力系統側
への出力Ｐ’が出力目標値Ｐ0'になるように充放電部３
を制御する充放電制御部８とからなっており、電力変動
平滑化装置１の動作全体を制御するものである。出力検
出部５は、分散電源９の出力電圧と出力電流を検出する
ことにより、出力電力を算出している。蓄電量検出部６
は、蓄電部２の蓄電量を知ることができる情報から蓄電
部２の蓄電量を求める機能を有している。目標値設定部
７は、ある時点において出力検出部５から得られる分散
電源９の予め設定された過去の期間の出力データを用い
て移動平均値を求め、その時点の蓄電量検出部６から得
られる蓄電部２の蓄電量に応じて予め設定された調整値
または補正係数によりその移動平均値に、補正を加えて
電力変動平滑化装置１の出力目標値Ｐ0'とする機能を有
している。ここで、調整値を用いる場合は移動平均値に
加減算し、補正係数を用いる場合は移動平均値に補正係
数を掛けることによって出力目標値Ｐ0'を設定する。充
放電制御部８は、目標値設定部７で設定された出力目標
値Ｐ0'と分散電源９の出力Ｐとを比較し、電力変動平滑
化装置１の出力指令値ΔＰ0'を演算し、この出力指令値
ΔＰ0'どおりに電力変動平滑化装置１の出力ΔＰ'を出
力するように充放電部３を制御する機能を有している。
出力指令値ΔＰ0'どおりにより精度良く出力されるよう
に、図１に示すように電力変動平滑化装置１の出力Δ
Ｐ'を充放電制御部８にフィードバックして制御するこ
とが好ましいが、フィードバックしなくても概略制御は
可能である。また、図２に示すように充放電制御部８に
おいて、目標値設定部７で設定された出力目標値Ｐ0'に
電力系統側への出力Ｐ’をフィードバックすることで
も、精度よく制御することができる。この場合、出力目
標値Ｐ0'と分散電源９の出力Ｐとを比較する必要はな
い。

【００１６】蓄電量検出部６における蓄電部２の蓄電量
の検出方法については、例えば蓄電部２として電気２重
層コンデンサや２次電池を用いた場合、使用した電気２
重層コンデンサまたは２次電池の充放電特性、内部抵抗
を予め測定しておき、蓄電量検出部６で電気２重層コン
デンサまたは２次電池の端子電圧及び電流を測定するこ
とにより起電力を算出し、充放電特性から電気２重層コ
ンデンサまたは２次電池の蓄電量を求めることができ
る。その他、充電時と放電時のそれぞれの「kWh」を計
算しておき、蓄電部２や充放電部３などの損失などを考
慮して蓄電量を求めるなど、従来の種々の検出方法を用
いることができる。また、ここで用いられる蓄電量の値
は、蓄電量検出部６で検出される瞬時値を用いてもよい
し、予め設定された時間の移動平均値を求めて用いても
よい。蓄電量の移動平均値は、蓄電量検出部６で演算さ
れてもよいし、目標値設定部７で演算されてもよい。さ
らに、蓄電量の代わりに蓄電量を反映している端子電圧
などの代替値を用いることも可能である。

【００１７】次に、本発明の分散電源システムの動作に
ついて、図３ないし図５を用いて説明する。電力変動平
滑化装置１の出力の目標値の基準は、従来例と同様に分
散電源９の出力Ｐの予め設定された期間の移動平均値で
あり、移動平均を求める期間が重要となる。移動平均を
求める期間によって平滑化できる変動成分の大きさが異
なる。すなわち、移動平均を求める期間が短すぎると蓄
電部２の必要容量を小さくできるが、問題とする電力変
動を平滑できないおそれがあり、逆に移動平均を求める
期間が長すぎると、平滑度は上がるが蓄電部２の必要容
量が大きくなり、設置面積やコスト面で問題となるおそ
れがある。例えば、電源１３の発電機のガバナー制御の
応答性や電力系統１２に設けられている電圧調整器（Ｓ
ＶＲ）などの応答性などを考慮してそれら既設の電力変
動平滑化手段では対応できない速い変動のみを対象に
し、既設の電力変動平滑化手段と協調をとるように動作
させることが蓄電部２の必要容量を小さくできるので好
ましい。以上のように移動平均を求める期間は、分散電
源の種類、電力変動の状態や要求される電力変動平滑効
果などの関係から実験的あるいは理論的に最適な値を設
定すればよい。

【００１８】図３に予め設定された蓄電部２の蓄電量と
補正係数の例を示している。ある時点において、分散電
源９の過去の期間、例えば10秒間の出力データを用いて
移動平均値を求める。その移動平均値に図３に示す蓄電
量に応じた補正係数を掛けて出力目標値Ｐ0'とし、分散
電源９の出力Ｐと比較して、分散電源９の出力Ｐの方が
出力目標値Ｐ0'よりも大きいときは、出力目標値Ｐ0'と
等しい分を電力系統１２側に送り出すとともに余剰分を
充放電部３を介して蓄電部２に充電し、分散電源９の出
力Ｐの方が出力目標値Ｐ0'よりも小さいときは、分散電
源９の出力Ｐを全て電力系統１２側に送り出すとともに
不足分を充放電部３を介して蓄電部２から放電して、電
力変動平滑化装置１の出力Ｐ’が設定された出力目標値
Ｐ0'となるように充放電部３を制御する。図３に示すよ
うに、ある時点の蓄電部２の蓄電量がゼロからa(%)の間
にあるとき、補正係数はゼロで、出力目標値Ｐ0'は移動
平均値にかかわらず、ゼロとなり、電力系統１２側へは
出力せず、分散電源９で発電した電力は全て蓄電部２に
蓄えられる。充電が進んで蓄電量がa(%)からb(%)の間で
は、補正係数をゼロから１まで直線的に設定している。
出力目標値Ｐ0'は蓄電量が大きくなるに従い、大きくな
り、b(%)の点で移動平均値そのものに一致する。b(%)か
らc(%)の間で補正係数は１に設定されている。この間の
出力目標値Ｐ0'は各時点での移動平均値となる。充電割
合が多くて蓄電量がさらに大きくなり、c(%)を越えると
補正係数をＡまで直線的に大きくなるように設定する。
ｄ(%)から１００(%)の間では補正係数はＡに設定され、
出力目標値は各時点での移動平均値のＡ倍となる。Ａの
値は、電力変動の大きさ、蓄電容量などを考慮して設定
される。ただし、出力目標値Ｐ0'は移動平均値に補正係
数を掛けた値であるが、その値が分散電源９の最大出力
を越える場合は、最大出力を出力目標値Ｐ0'とする。こ
の例のように蓄電量の下限値をb(%)、上限値をc(%)とし
て、下限値を下回ると補正係数が１より小さくなり、す
なわち出力目標値Ｐ0'が分散電源９の出力Ｐの移動平均
値より小さく設定されるため、充電割合が増加し、逆に
上限値を超えると補正係数は１より大きくなり、すなわ
ち出力目標値Ｐ0'が分散電源９の出力Ｐの移動平均値よ
りも大きく設定されるために放電割合が増加することに
より、蓄電部２の蓄電量不足や満充電状態を防ぐことが
できる。

【００１９】図４に予め設定された蓄電部２の蓄電量
（蓄電部の端子電圧）と補正係数の関係の他の例を示
す。図４において、縦軸は補正係数であり、横軸は蓄電
量に対応する蓄電部２の端子電圧であり、蓄電量を端子
電圧で代替した例である。また、端子電圧は瞬時値を用
いてもよいが、ここでは予め設定された期間の移動平均
値を用いる例を示す。図４において蓄電部２の充放電可
能な蓄電量に相当する端子電圧の範囲の中央であるy(V)
のときに補正係数が１になるように、その前後でx(V)か
らz(V)まで右上がりの二次曲線で補正係数が設定されて
いる。x(V)以下では、補正係数がゼロで出力目標値Ｐ0'
はゼロとなる。また、z(V)以上では分散電源９の最大出
力値を出力目標値Ｐ0'とするように設定している。この
ように設定することにより、端子電圧(蓄電量)の移動平
均値がy(V)より大きくなると出力目標値が分散電源９の
出力Ｐの移動平均値よりも大きく設定され、放電割合が
増加し、また、逆に端子電圧(蓄電量)の移動平均値がy
(V)より小さくなると出力目標値Ｐ0'が分散電源９の出
力Ｐの移動平均値よりも小さく設定され、充電割合が増
加するため、端子電圧(蓄電量)の移動平均値はほぼ中央
値y(V)付近に制御され、蓄電部２の蓄電量不足や満充電
状態を防ぐことができる。上記の２つの例は蓄電量と補
正係数の関係の一例であり、蓄電部２の種類や電力変動
の大きさなどによって最適になるように設定すればよ
い。

【００２０】図５に分散電源９の出力Ｐと出力目標値Ｐ
0'との比較による充放電動作例及び電力変動平滑化の例
を示す。分散電源９の出力Ｐが出力目標値Ｐ0'を上回る
とき、上回った部分（ハッチング部分）は蓄電部２に充
電され、出力目標値Ｐ0'を下回ったときは不足部分を蓄
電部２から放電して出力目標値Ｐ0'に合うように出力制
御され、電力変動が平滑化されている。次に、分散電源
システムがある特別な状態になったときの動作について
説明する。分散電源システムが電力系統に連系される場
合、種々の保護を行うための連系保護装置が分散電源シ
ステムに設けられる。その機能の１つに過電圧保護があ
り、分散電源の出力により電力系統が過電圧になるのを
防止する機能であり、この機能が働くと分散電源システ
ムは遮断される。なお、過電圧保護レベルは、電圧値と
時限とを予め連系保護装置に設定できるようになってい
る。分散電源システムが上記のように出力目標値に従っ
て出力しているときに過電圧保護が働くと出力が急にゼ
ロとなるため、この出力変動が電力系統に悪影響を及ぼ
す可能性もある。そこで、図６に示すように分散電源シ
ステム１０の出力側の電圧を検出して出力目標設定部７
に入力し、その電圧が分散電源システムに含まれる、図
示していない系統連系保護装置に予め設定された過電圧
保護レベルの電圧値よりも小さな基準保護電圧値を出力
目標設定部７に予め設定しておき、分散電源システムの
出力電圧が基準保護電圧値に達すると、出力目標設定部
７において、分散電源９の出力の移動平均値と蓄電部２
の蓄電量とから設定される出力目標値を予め設定された
割合で下方に調整して出力目標値Ｐ0'を再設定し、出力
電圧が過電圧にならないように分散電源システム１０の
出力電力を減少させることで、分散電源システム１０の
急な停止による電力変動を防止することができる。分散
電源９の出力は、過電圧保護により分散電源システムが
停止しないレベルで電力系統１２に出力変動を抑制した
電力が供給され、残りは蓄電部２に充電することができ
る。

【００２１】上記実施の形態の説明では、分散電源９が
太陽光発電装置の場合で、電力変動平滑化装置１が分散
電源９と電力変換装置１５との間の直流部分で接続され
ている例を用いて説明したが、図７に示すように電力変
換装置１５の後の交流部分に接続しても良い。また、風
力発電装置のような交流電力を出力する分散電源の場合
は、図７において太陽光発電装置を風力発電装置に代
え、逆流防止用ダイオード１４や電力変換装置１５なし
で、交流部分に電力変動平滑化装置１を接続し、電力系
統１２に接続される。これらについても上記の同様な動
作で分散電源９による電力変動を平滑することができ
る。また、分散電源９が、太陽光発電装置の場合であっ
て、電力変換装置１５と電力変動平滑化装置１とを組み
合わせて使用する場合において、電力変換装置１５と電
力変動平滑化装置１の各々が独立して制御を行うと整合
性が悪く、分散電源システム１０として安定した動作が
得られないおそれがある。例えば、分散電源９から最大
電力を取り出すために電力変換装置１５は最大電力点追
跡制御機能を有している。前述したように、電力変動平
滑化装置１にそのまま市販の電力変換装置１５を接続す
るとお互いの制御が干渉して良好な動作が行えない。電
力変動平滑化装置１の制御と電力変換装置１５の最大電
力点追跡制御との干渉を防止して、電力変動平滑化装置
１を良好に動作させ、かつ、電力変換装置１５の最大点
追跡制御を良好に行うために、図１に示すように分散電
源９の出力の検出点を電力変動平滑化装置１の接続点Ａ
より分散電源９側にする必要がある。また、分散電源シ
ステム１０の起動時に蓄電部２の蓄電量が予め設定され
た必要量より少ない場合には、電力変動平滑化装置１の
出力目標値はゼロとなるが、その際には電力変換装置１
５は停止しておき、電力変動平滑化装置１が分散電源９
の最大電力点追跡制御または定電圧制御により蓄電部２
を必要な蓄電量まで充電する。電力変換装置１５を停止
しておくことにより、電力変換装置１５の不要なポンピ
ングを防止し、電力変換装置１５の固定損を発生させ
ず、高効率運転が可能となる。蓄電部２が充分蓄電され
ていれば、電力変換装置１５へ運転指令を出力して電力
変換装置１５の動作を確認する。このとき、電力変換装
置１５が動作していれば、電力変動平滑化装置１は出力
目標値Ｐ0'を出力するように動作する。もし、電力変換
装置１５が動作していなければ動作するまで待機する。
さらに、電力系統１２の異常または電力変換装置１５の
異常により電力変換装置１５が前述の保護機能などの働
きで停止した場合に、電力変動平滑化装置１５がそれま
での出力目標値Ｐ0'をそのまま出し続けると電力変動平
滑化装置１の出力側即ち電力変換装置１５の入力側で過
電圧が発生し、機器を破損するおそれがある。そこで、
電力変動平滑化装置１は、電力変換装置１５の停止を確
認して、出力目標値をゼロに変更して、分散電源９の出
力を全て蓄電部２に充電するように制御する。蓄電部２
が満充電になった場合は、電力変動平滑装置１を停止さ
せる。また、電力変換装置１５が再び、運転開始した場
合、それを検知して電力変動平滑化装置１は、上記の通
常の動作を行う。このように電力変動平滑化装置１は、
蓄電部２の蓄電量と電力変換装置１５の運転状態を監視
することで各々の制御の整合性をとり、分散電源システ
ムを良好に動作させることが可能となる。本実施の形態
の制御方法を用いると蓄電量が少なくなってくると出力
目標値Ｐ0'を減少させて充電量を多くし、蓄電量が多く
なると出力目標値Ｐ0'を大きくして放電量を多くするこ
とにより、蓄電部２の満充電状態や放電終止状態を起こ
すことがないので、電力変動平滑化装置１を有する分散
電源システムは常に分散電源９による電力変動を平滑化
することができる。また、分散電源９の出力の移動平均
値を中心に充電、放電を繰り返し、それに必要なだけの
蓄電容量を準備すればよいので、蓄電部２の容量を低減
することが可能であり、コンパクト化及び低コスト化で
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果を有する。請求項１によれば、制御部が分散電源
の出力を検出する出力検出部と、蓄電部の蓄電量を検出
する蓄電量検出部と、分散電源の出力の予め設定された
期間の移動平均値を、蓄電量または蓄電量の代替値に応
じて、予め設定された調整値または補正係数で補正し
て、電力系統側への出力目標値を設定する目標値設定部
と、分散電源の出力と出力目標値とを比較して、または
電力系統側への出力をフィードバックして電力系統側へ
の出力が出力目標値になるように充放電部を制御する充
放電制御部とを備えているので、蓄電部の蓄電量不足や
満充電状態になるのを防止して確実に出力変動を抑制で
きるとともに、分散電源の出力の移動平均値を中心に充
電、放電を繰り返し、それに必要なだけの蓄電容量を準
備すればよいので、蓄電部の容量を低減することが可能
であり、電力変動平滑化装置をコンパクト化及び低コス
ト化できる。

【００２３】請求項２によれば、分散電源の出力と蓄電
部の蓄電量を検出し、分散電源の出力の予め設定された
期間の移動平均値を求め、蓄電量または蓄電量の代替値
に応じて、予め設定された調整値または補正係数で移動
平均値を補正して、出力目標値を設定し、分散電源の出
力が出力目標値よりも大きいときは、その余剰分を蓄電
部に充電し、分散電源の出力が出力目標値よりも小さい
ときは、その不足分を蓄電部から放電して、電力系統側
への出力が出力目標値になるように制御するので、蓄電
部の蓄電量不足や満充電状態になるのを確実に防止して
電力系統への悪影響を防止できるとともに、分散電源の
出力の移動平均値を中心に充電、放電を繰り返し、それ
に必要なだけの蓄電容量を準備すればよいので、蓄電部
の容量を低減することが可能であり、電力変動平滑化装
置をコンパクト化及び低コスト化できる。

【００２４】請求項３によれば、蓄電量または蓄電量の
代替値の上限値と下限値を予め設定し、蓄電量または蓄
電量の代替値が上限値より大きいときは、出力目標値が
移動平均値よりも大きくなるように調整値または補正係
数を設定し、蓄電量または蓄電量の代替値が上限値と下
限値の間にあるときは、調整値をゼロに設定するか、ま
たは補正係数を１に設定し、蓄電または蓄電量の代替値
量が下限値より小さいときは、出力目標値が移動平均値
よりも小さくなるように調整値または補正係数を設定す
るので、蓄電部の蓄電量不足や満充電状態になるのを防
止して電力系統への悪影響を防止できる。

【００２５】請求項４によれば、蓄電部の使用可能な蓄
電量の範囲内に下限値を予め設定し、蓄電量または蓄電
量の代替値が、下限値よりも小さいときは、補正係数を
ゼロに設定し、蓄電量または蓄電量の代替値が、使用可
能な蓄電量の範囲の中央のときに補正係数を１に設定
し、かつ、蓄電量または蓄電量の代替値が増加するとと
もに大きくなるように設定するので、蓄電部の蓄電量不
足や満充電状態になるのを防止して電力系統への悪影響
を防止できる。

【００２６】請求項５によれば、蓄電量の値として、予
め設定された期間の移動平均値を用いるので、請求項２
ないし４に記載の効果に加えて、より小容量で出力変動
を抑制できる。また、出力変動を抑制するために蓄電部
を充放電した蓄電量の変動の影響を少なくできる。

【００２７】請求項６によれば、分散電源システムの出
力電圧を検出し、分散電源システムに予め設定された過
電圧保護レベルの電圧値よりも小さな基準保護電圧値を
予め設定しておき、分散電源システムの出力電圧が基準
保護電圧値に達すると、出力電圧が過電圧保護レベルの
電圧値を越えないように、電力系統側への出力目標値を
予め設定された割合で下方に補正して、新たな出力目標
値とするので、請求項２ないし５の効果に加えて、過電
圧保護による分散電源システムの急激な停止を防止し
て、これによる電力系統への悪影響を防止できる。

【００２８】請求項７によれば、分散電源が太陽光発電
装置であり、電力変動平滑化装置の電力系統側に直流電
力を交流電力に変換する電力変換装置を備え、電力変換
装置が、電力変動平滑化装置の接続点よりも太陽光発電
装置側の出力に基づいて最大電力点追従制御を行うの
で、請求項２ないし６に記載の効果に加えて、太陽電池
から有効に電力を取り出すことができる。

【００２９】請求項８によれば、出力目標値がゼロのと
き、電力変換装置を停止させ、電力変動平滑化装置によ
り、最大電力点追跡制御を行うので、請求項７に記載の
効果に加えて、電力変換装置の不安定動作を防止できる
とともに電力変換装置内の損失を発生させず、安定した
高効率なシステムを提供できる。

【００３０】請求項９によれば、電力変換装置が停止し
たとき、出力目標値をゼロにするので、請求項７または
８に記載の効果に加えて、電力変換装置の停止時に発生
する電力変換装置入力側の過電圧による機器の破損を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法を実施するための電力変動平
滑化装置を備えた分散電源システムの実施の形態を示す
構成図である。

【図２】本発明に係る分散電源システムの制御方法の実
施の形態の他の例を示す構成図である。

【図３】本発明に係る実施の形態における蓄電量と補正
係数との関係を説明する図である。

【図４】本発明に係る実施の形態における蓄電量と補正
係数の関係の他の例を説明する図である。

【図５】本発明に係る分散電源システムの実施の形態に
おける充放電特性を説明する図である。

【図６】本発明に係る分散電源システムの実施の形態の
さらに他の例を示す構成図である。

【図７】本発明に係る分散電源システムの実施の形態の
さらに異なる他の例を示す構成図である。

【図８】従来の電力変動平滑化装置及びそれを備えた分
散電源システムの構成図である。

【符号の説明】

１ 電力変動平滑化装置 ２ 蓄電部 ３ 充放電部 ４ 制御部 ５ 出力検出部 ６ 蓄電量検出部 ７ 目標値設定部 ８ 充放電制御部 ９ 分散電源 １０ 分散電源システム １１ 系統連系用変圧器 １２ 電力系統 １３ 電源 １４ 逆流防止用ダイオード １５ 電力変換装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 勝利 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 久保 裕政 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 諸富 徳行 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 平野 剛 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA06 AA07 BA01 CA11 CC02 DA07 DA16 GB06 5G066 HA15 HB09 JA05 JA07 JB03 5H420 BB03 BB12 CC03 CC06 DD03 EB39 FF03 FF22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電部、充放電部及び制御部からなり、
   分散電源とともに電力系統に接続される電力変動平滑化
   装置において、 前記制御部が、前記分散電源の出力を検出する出力検出
   部と、 前記蓄電部の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、 前記分散電源の出力の予め設定された期間の移動平均値
   を、前記蓄電量または前記蓄電量の代替値に応じて、予
   め設定された調整値または補正係数で補正して、前記電
   力系統側への出力目標値を設定する目標値設定部と、 前記分散電源の出力と前記出力目標値とを比較して、ま
   たは前記電力系統側への出力をフィードバックして前記
   電力系統側への出力が前記出力目標値になるように前記
   充放電部を制御する充放電制御部とを備えたことを特徴
   とする電力変動平滑化装置。
2. 【請求項２】 分散電源、蓄電部、充放電部及び制御部
   からなり、前記制御部が、前記分散電源の出力を検出す
   る出力検出部と、前記蓄電部の蓄電量を検出する蓄電量
   検出部と、前記分散電源の出力の予め設定された期間の
   移動平均値を、前記蓄電量または前記蓄電量の代替値に
   応じて、予め設定された調整値または補正係数で補正し
   て、前記電力系統側への出力目標値を設定する目標値設
   定部と、前記分散電源の出力と前記出力目標値とを比較
   して、または前記電力系統側への出力をフィードバック
   して前記電力系統側への出力が前記出力目標値になるよ
   うに前記充放電部を制御する充放電制御部とからなる電
   力変動平滑化装置とを備えて、電力系統に接続される分
   散電源システムの制御方法において、 前記分散電源の出力と前記蓄電部の蓄電量を検出し、 前記分散電源の出力の予め設定された期間の移動平均値
   を求め、前記蓄電量または前記蓄電量の代替値に応じ
   て、予め設定された調整値または補正係数で前記移動平
   均値を補正して前記出力目標値を設定し、 前記分散電源の出力が前記出力目標値よりも大きいとき
   は、その余剰分を前記蓄電部に充電し、 前記分散電源の出力が前記出力目標値よりも小さいとき
   は、その不足分を前記蓄電部から放電して、 前記電力系統側への出力が前記出力目標値になるように
   制御することを特徴とする分散電源システムの制御方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の分散電源システムの制
   御方法であって、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値の上限値と下限値
   とを予め設定し、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値が前記上限値より
   大きいときは、前記出力目標値が前記移動平均値よりも
   大きくなるように前記調整値または補正係数を設定し、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値が前記上限値と前
   記下限値の間にあるときは、前記調整値をゼロに設定す
   るか、または前記補正係数を１に設定し、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値が前記下限値より
   小さいときは、前記出力目標値が前記移動平均値よりも
   小さくなるように前記調整値または補正係数を設定する
   ことを特徴とする分散電源システムの制御方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の分散電源システムの制
   御方法であって、 前記蓄電部の使用可能な蓄電量の範囲内に下限値を予め
   設定し、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値が、前記下限値よ
   りも小さいときは、前記補正係数をゼロに設定し、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値が、前記使用可能
   な蓄電量の範囲の中央のときに前記補正係数を１に設定
   し、かつ、前記蓄電量が増加するとともに大きくなるよ
   うに設定することを特徴とする分散電源システムの制御
   方法。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４に記載の分散電源シス
   テムの制御方法であって、 前記蓄電量または前記蓄電量の代替値は、予め設定され
   た期間の移動平均値を用いることを特徴とする分散電源
   システムの制御方法。
6. 【請求項６】 請求項２ないし５に記載の分散電源シス
   テムの制御方法であって、 前記分散電源システムの出力電圧を検出し、 前記分散電源システムに予め設定された過電圧保護レベ
   ルの電圧値よりも小さな基準保護電圧値を予め設定して
   おき、 前記分散電源システムの出力電圧が前記基準保護電圧値
   に達すると、前記出力電圧が前記過電圧保護レベルの電
   圧値を越えないように、前記電力系統側への出力目標値
   を予め設定された割合で下方に補正して、新たな出力目
   標値とすることを特徴とする分散電源システムの制御方
   法。
7. 【請求項７】 請求項２ないし６に記載の分散電源シス
   テムの制御方法であって、 前記分散電源が太陽光発電装置であり、前記電力変動平
   滑化装置の前記電力系統側に直流電力を交流電力に変換
   する電力変換装置を備え、 前記電力変換装置が、前記電力変動平滑化装置の接続点
   よりも前記太陽光発電装置側の出力に基づいて最大電力
   点追従制御を行うことを特徴とする分散電源システムの
   制御方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の分散電源システムの制
   御方法であって、 前記出力目標値がゼロのとき、前記電力変換装置を停止
   させ、前記電力変動平滑化装置により、最大電力点追跡
   制御を行うことを特徴とする分散電源システムの制御方
   法。
9. 【請求項９】 請求項７または８に記載の分散電源シス
   テムの制御方法であって、 前記電力変換装置が停止したとき、前記出力目標値をゼ
   ロにすることを特徴とする分散電源システムの制御方
   法。