JP2002084796A - 発電システム - Google Patents
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- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 発電機の微少な電力変動や急激な電力変動に
対しても電力系統へ一定量の電力を安定して供給できる
高信頼度な発電システムを提供する。 【解決手段】 発電システムは、風力や波動等の自然エ
ネルギーによって駆動され電力系統へ送電するための電
力を発生する発電機と、フライホイールに接続され回転
力と電力の変換を行ない発電機の電力補償を行なう回転
機と、発電機が発生する電力量の変化に伴って増減する
電力変動波形を抽出し、この電力変動波形に基づいて緩
やかに変化する電力波形を形成し、電力変動波形と電力
波形とを演算処理して上記回転機が補償すべき電力量を
決定する電力変動分抑制手段とを備えたことにより、急
激あるいは微少な電力変動から比較的大きな電力変動に
対しても容易に電力量を補償できるようにした。これに
より電力系統へ一定量の電力を安定して供給できる高信
頼度な発電システムが実現できる。
対しても電力系統へ一定量の電力を安定して供給できる
高信頼度な発電システムを提供する。 【解決手段】 発電システムは、風力や波動等の自然エ
ネルギーによって駆動され電力系統へ送電するための電
力を発生する発電機と、フライホイールに接続され回転
力と電力の変換を行ない発電機の電力補償を行なう回転
機と、発電機が発生する電力量の変化に伴って増減する
電力変動波形を抽出し、この電力変動波形に基づいて緩
やかに変化する電力波形を形成し、電力変動波形と電力
波形とを演算処理して上記回転機が補償すべき電力量を
決定する電力変動分抑制手段とを備えたことにより、急
激あるいは微少な電力変動から比較的大きな電力変動に
対しても容易に電力量を補償できるようにした。これに
より電力系統へ一定量の電力を安定して供給できる高信
頼度な発電システムが実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電機が発生した
電力を一定に、安定して電力系統へ一供給する発電シス
テムに関するものであり、例えば風力、波力、潮力、地
熱などの自然力によって発生させた電力を、一定量の電
力に調整、制御して、安定に電力系統へ供給できる発電
システムに関するものである。
電力を一定に、安定して電力系統へ一供給する発電シス
テムに関するものであり、例えば風力、波力、潮力、地
熱などの自然力によって発生させた電力を、一定量の電
力に調整、制御して、安定に電力系統へ供給できる発電
システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、例えば特開昭５７−６５２７１
号公報に示された従来の風力発電システムを示すブロッ
ク図である。図６において、１０１は風車、１０２は上
記風車１０１に接続され、上記風車１０１の回転によっ
て交流電力を発生させる誘導発電機などの第一の回転
機、１０３は上記第一の回転機１０２に接続され、この
第一の回転機１０２によって発生した交流電力を直流電
力に変換する第一の電力変換器、１０４は上記第一の電
力変換器１０３に接続され、上記第一の電力変換器１０
３で変換された直流電力を交流電力に変換する第二の電
力変換器、１０５は電力系統、１０６は上記第一、第二
の電力変換器１０３，１０４に接続された第三の電力変
換器、１０７は上記第三の電力変換器１０６に接続さ
れ、この第三の電力変換器１０６を経由して供給される
電力によって回転する第二の回転機、１０８は上記第二
の回転機１０７に接続され、回転力を蓄積するフライホ
イール、１０９は上記第一の回転機１０２に接続され、
風力によって発電される電力を検出する第一の電力検出
器、１１０は上記第一の電力検出器１０９に接続され、
上記第一の電力検出器１０９の電力値と設定電力入力端
子１１１からの値との比較を行なう第一の比較器、１１
１は上記第一の比較器１１０に接続され、予め設定され
た電力値を入力する設定電力入力端子、１１２は上記第
一の比較器１１０に接続され、上記第一の比較器１１０
の出力値を増幅する第一の電力偏差増幅器、１１３は上
記第二の回転機１０７と上記第三の電力変換器１０６と
の間に設置、接続され、上記第二の回転機１０７の電力
を検出する第二の電力検出器、１１４は上記第一の電力
偏差増幅器１１２の出力値と上記第二の電力検出器１１
３の出力値との比較を行なう第二の比較器、１１５は上
記第二の比較器１１４に接続され、上記第二の比較器１
１４からの信号を増幅して上記第三の電力変換器１０６
に送信する第二の電力偏差増幅器である。また、図６
（ｘ）は第二の比較器１１４の電力変動設定領域に対す
る電力変動量を示す電力波形を示す。
号公報に示された従来の風力発電システムを示すブロッ
ク図である。図６において、１０１は風車、１０２は上
記風車１０１に接続され、上記風車１０１の回転によっ
て交流電力を発生させる誘導発電機などの第一の回転
機、１０３は上記第一の回転機１０２に接続され、この
第一の回転機１０２によって発生した交流電力を直流電
力に変換する第一の電力変換器、１０４は上記第一の電
力変換器１０３に接続され、上記第一の電力変換器１０
３で変換された直流電力を交流電力に変換する第二の電
力変換器、１０５は電力系統、１０６は上記第一、第二
の電力変換器１０３，１０４に接続された第三の電力変
換器、１０７は上記第三の電力変換器１０６に接続さ
れ、この第三の電力変換器１０６を経由して供給される
電力によって回転する第二の回転機、１０８は上記第二
の回転機１０７に接続され、回転力を蓄積するフライホ
イール、１０９は上記第一の回転機１０２に接続され、
風力によって発電される電力を検出する第一の電力検出
器、１１０は上記第一の電力検出器１０９に接続され、
上記第一の電力検出器１０９の電力値と設定電力入力端
子１１１からの値との比較を行なう第一の比較器、１１
１は上記第一の比較器１１０に接続され、予め設定され
た電力値を入力する設定電力入力端子、１１２は上記第
一の比較器１１０に接続され、上記第一の比較器１１０
の出力値を増幅する第一の電力偏差増幅器、１１３は上
記第二の回転機１０７と上記第三の電力変換器１０６と
の間に設置、接続され、上記第二の回転機１０７の電力
を検出する第二の電力検出器、１１４は上記第一の電力
偏差増幅器１１２の出力値と上記第二の電力検出器１１
３の出力値との比較を行なう第二の比較器、１１５は上
記第二の比較器１１４に接続され、上記第二の比較器１
１４からの信号を増幅して上記第三の電力変換器１０６
に送信する第二の電力偏差増幅器である。また、図６
（ｘ）は第二の比較器１１４の電力変動設定領域に対す
る電力変動量を示す電力波形を示す。
【０００３】次に、動作について説明する。図６におい
て、風車１０１は例えば、自然エネルギーである風力に
よって回転し、この風車１０１の回転によって第一の回
転機１０２が回転して交流電力を発生する。上記第一の
回転機１０２が誘導機の場合には、例えばサイリスタに
印加する制御信号を制御して、誘導機のすべりの極性を
負にして発電機として動作させる。発生した上記交流電
力は、上記第一の回転機１０２に接続されている第一の
電力変換器１０３によって直流に変換され、さらに、第
二の電力変換器１０４によって再び交流に変換されて電
力系統１０５に供給される。今、風力が強く上記第一の
電力検出器１０９の検出出力が設定電力入力端子１１１
からの設定値よりも大きい場合には、これを第一の比較
器１１０で判定し、第一の電力偏差増幅器１１２、第二
の比較器１１４および第二の電力偏差増幅器１１５を介
して、信号を第三の電力変換器１０６に印加し、第二の
回転機１０７を電動機として動作させる。すなわち、上
記第一の電力変換器１０３の余剰電力によって上記第二
の回転機１０７を駆動する。上記第二の回転機１０７が
駆動されるとフライホイール１０８が駆動され、上記第
一の電力変換器１０３の余剰電力、すなわち上記風車１
０１の余剰回転力をエネルギーとして蓄積する。一方、
風力が弱く上記第一の電力検出器１０９の検出出力が設
定電力値よりも小さい場合には、上記第二の回転機１０
７を上記フライホイール１０８に蓄積している蓄積エネ
ルギーによって回転させ、交流出力を発生させる。この
交流出力は第二の電力検出器１１３で検出され、上記比
較器１１４、電力偏差増幅器１１２を介して電力偏差分
と検出出力が等しくなるように、第三の電力変換器１０
６によって制御される。このようにして制御された第二
の回転機１０７の交流出力は第三の電力変換器１０６で
直流変換され、さらに、第二の電力変換器１０４で交流
変換された後、電力系統１０５に供給される。
て、風車１０１は例えば、自然エネルギーである風力に
よって回転し、この風車１０１の回転によって第一の回
転機１０２が回転して交流電力を発生する。上記第一の
回転機１０２が誘導機の場合には、例えばサイリスタに
印加する制御信号を制御して、誘導機のすべりの極性を
負にして発電機として動作させる。発生した上記交流電
力は、上記第一の回転機１０２に接続されている第一の
電力変換器１０３によって直流に変換され、さらに、第
二の電力変換器１０４によって再び交流に変換されて電
力系統１０５に供給される。今、風力が強く上記第一の
電力検出器１０９の検出出力が設定電力入力端子１１１
からの設定値よりも大きい場合には、これを第一の比較
器１１０で判定し、第一の電力偏差増幅器１１２、第二
の比較器１１４および第二の電力偏差増幅器１１５を介
して、信号を第三の電力変換器１０６に印加し、第二の
回転機１０７を電動機として動作させる。すなわち、上
記第一の電力変換器１０３の余剰電力によって上記第二
の回転機１０７を駆動する。上記第二の回転機１０７が
駆動されるとフライホイール１０８が駆動され、上記第
一の電力変換器１０３の余剰電力、すなわち上記風車１
０１の余剰回転力をエネルギーとして蓄積する。一方、
風力が弱く上記第一の電力検出器１０９の検出出力が設
定電力値よりも小さい場合には、上記第二の回転機１０
７を上記フライホイール１０８に蓄積している蓄積エネ
ルギーによって回転させ、交流出力を発生させる。この
交流出力は第二の電力検出器１１３で検出され、上記比
較器１１４、電力偏差増幅器１１２を介して電力偏差分
と検出出力が等しくなるように、第三の電力変換器１０
６によって制御される。このようにして制御された第二
の回転機１０７の交流出力は第三の電力変換器１０６で
直流変換され、さらに、第二の電力変換器１０４で交流
変換された後、電力系統１０５に供給される。
【０００４】上述したように、従来の風力発電など自然
エネルギーを利用する発電システムは、フライホイール
を使用して発電量の調整を行ない、電力系統への電力供
給を一定にするように工夫されてきた。しかしながら、
従来のシステムでは、第一の比較器１１０で風力発電量
が設定値よりも大きいか小さいかを判断し、さらに、例
えば図６（ｘ）に示したように第二の比較器１１４で
は、設定領域１１６に対して風力発電が発電する電力変
動幅１１７が上記設定領域を越えて大きくなった場合、
すなわち大きく発電量が変動した場合のみ電力補償機能
を持つフライホイールが動作するため、例えば、発電量
の微少な変動などに対しては電力補償の対応ができず、
こういった場合には系統に一定電力を安定して供給でき
ないという問題があった。
エネルギーを利用する発電システムは、フライホイール
を使用して発電量の調整を行ない、電力系統への電力供
給を一定にするように工夫されてきた。しかしながら、
従来のシステムでは、第一の比較器１１０で風力発電量
が設定値よりも大きいか小さいかを判断し、さらに、例
えば図６（ｘ）に示したように第二の比較器１１４で
は、設定領域１１６に対して風力発電が発電する電力変
動幅１１７が上記設定領域を越えて大きくなった場合、
すなわち大きく発電量が変動した場合のみ電力補償機能
を持つフライホイールが動作するため、例えば、発電量
の微少な変動などに対しては電力補償の対応ができず、
こういった場合には系統に一定電力を安定して供給でき
ないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うな従来の発電システムが持つ問題点を解決するために
なされたものであり、上記のような発電システムの発電
電力が変動した場合に変動分を常に抽出、演算、補償す
る電力変動抑制手段を設けることにより、微少な電力変
動などに対しても容易に電力系統に一定電力を安定に供
給できる発電システムを提供するものである。
うな従来の発電システムが持つ問題点を解決するために
なされたものであり、上記のような発電システムの発電
電力が変動した場合に変動分を常に抽出、演算、補償す
る電力変動抑制手段を設けることにより、微少な電力変
動などに対しても容易に電力系統に一定電力を安定に供
給できる発電システムを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第一の構
成による発電システムは、風力や波動等の自然エネルギ
ーによって駆動され電力系統へ送電するための電力を発
生する発電機と、フライホイールに接続され回転力と電
力の変換を行ない上記発電機の電力補償を行なう回転機
と、上記発電機が発生する電力量の変化に伴って増減す
る電力変動波形を抽出し、この電力変動波形に基づいて
緩やかに変化する電力波形を形成し、上記電力変動波形
と上記電力波形とを演算処理して上記回転機が補償すべ
き電力量を決定する電力変動分抑制手段とを備えたもの
である。
成による発電システムは、風力や波動等の自然エネルギ
ーによって駆動され電力系統へ送電するための電力を発
生する発電機と、フライホイールに接続され回転力と電
力の変換を行ない上記発電機の電力補償を行なう回転機
と、上記発電機が発生する電力量の変化に伴って増減す
る電力変動波形を抽出し、この電力変動波形に基づいて
緩やかに変化する電力波形を形成し、上記電力変動波形
と上記電力波形とを演算処理して上記回転機が補償すべ
き電力量を決定する電力変動分抑制手段とを備えたもの
である。
【０００７】この発明に係る第二の構成による発電シス
テムは、電力変動分抑制手段が上記電力変動波形と上記
電力波形とを演算した後、上記電力変動波形における電
力変動の変化率を一定値以下に抑制し、上記電力変動波
形と上記変化率一定値との差分を演算処理して上記回転
機が補償すべき電力量を決定するようにしたものであ
る。
テムは、電力変動分抑制手段が上記電力変動波形と上記
電力波形とを演算した後、上記電力変動波形における電
力変動の変化率を一定値以下に抑制し、上記電力変動波
形と上記変化率一定値との差分を演算処理して上記回転
機が補償すべき電力量を決定するようにしたものであ
る。
【０００８】この発明に係る第三の構成による発電シス
テムは、風力や波動等の自然エネルギーによって駆動さ
れ電力系統へ送電するための電力を発生する発電機と、
フライホイールに接続され回転力と電力の変換を行ない
上記発電機の電力補償を行なう回転機と、上記電力系統
へ送電する送電電力目標値を設定し、上記発電機が発生
する電力量と上記送電電力目標値との差分を演算処理し
て上記回転機が補償すべき電力量を決定する電力変動分
抑制手段とを備えたものである。
テムは、風力や波動等の自然エネルギーによって駆動さ
れ電力系統へ送電するための電力を発生する発電機と、
フライホイールに接続され回転力と電力の変換を行ない
上記発電機の電力補償を行なう回転機と、上記電力系統
へ送電する送電電力目標値を設定し、上記発電機が発生
する電力量と上記送電電力目標値との差分を演算処理し
て上記回転機が補償すべき電力量を決定する電力変動分
抑制手段とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１において、１
は風力発電用の風車、２は風車の回転力から交流電力を
発電する交流発電機、３は発電電力を送電する電力系
統、４はフライホイール、５はフライホイール４に接続
され回転力と電力の変換を行う回転機、６ａ，６ｂは交
流電力と直流電力の相互変換可能な交直変換器、７は交
直変換器６ａの直流端子に接続され、直流電圧を一定に
保つコンデンサ、８はコンデンサ７の直流電圧を検出し
て直流電圧制御器１０へ上記直流電圧値を送信する電圧
検出器、９は直流電圧制御器１０に直流電圧指令を与え
る直流電圧指令作成手段、１０は直流電圧指令作成手段
９と電圧検出器８の検出した直流電圧に応じて直流電圧
を一定にするために交直変換器６ｂを制御する直流電圧
制御器、１１は交流発電機２の発電電力を検出する電力
検出器、１２は電力検出器１１の検出した風車１の回転
による交流発電機２の発電電力に応じてフライホイール
４からの補償電力量を抽出、調整、決定する電力変動分
抑制手段、１３は電力変動分抑制手段１２の出力を受け
て電力変換器６ａを制御し、フライホイール４の発電電
力を制御するフライホイール発電電力制御手段である。
また、２０１は電力変動分抑制手段１２の内部の入力イ
ンターフェース部、２０２は補償電力制御装置、２０３
は出力インターフェース部である。
は風力発電用の風車、２は風車の回転力から交流電力を
発電する交流発電機、３は発電電力を送電する電力系
統、４はフライホイール、５はフライホイール４に接続
され回転力と電力の変換を行う回転機、６ａ，６ｂは交
流電力と直流電力の相互変換可能な交直変換器、７は交
直変換器６ａの直流端子に接続され、直流電圧を一定に
保つコンデンサ、８はコンデンサ７の直流電圧を検出し
て直流電圧制御器１０へ上記直流電圧値を送信する電圧
検出器、９は直流電圧制御器１０に直流電圧指令を与え
る直流電圧指令作成手段、１０は直流電圧指令作成手段
９と電圧検出器８の検出した直流電圧に応じて直流電圧
を一定にするために交直変換器６ｂを制御する直流電圧
制御器、１１は交流発電機２の発電電力を検出する電力
検出器、１２は電力検出器１１の検出した風車１の回転
による交流発電機２の発電電力に応じてフライホイール
４からの補償電力量を抽出、調整、決定する電力変動分
抑制手段、１３は電力変動分抑制手段１２の出力を受け
て電力変換器６ａを制御し、フライホイール４の発電電
力を制御するフライホイール発電電力制御手段である。
また、２０１は電力変動分抑制手段１２の内部の入力イ
ンターフェース部、２０２は補償電力制御装置、２０３
は出力インターフェース部である。
【００１０】図２は電力変動分抑制手段１２の具体的構
成例を示す構成図で、１４は入力信号の変化分のみを抽
出する変化分抽出手段で図１における制御装置２０２に
相当するものである。変化分抽出手段１４の内部にある
１５は一次遅れフィルタ、二次遅れフィルタ等で低域成
分をろ過する低域成分ろ過、１６ａは上記低域成分ろ過
後の電力と発電機が発電する電力との差分を演算処理す
る発電電力との演算処理である。また、２１は発電電力
入力、２２は補償電力出力で、それぞれ図１における入
力インターフェース部２０１、出力インターフェース部
２０２に相当するものである。
成例を示す構成図で、１４は入力信号の変化分のみを抽
出する変化分抽出手段で図１における制御装置２０２に
相当するものである。変化分抽出手段１４の内部にある
１５は一次遅れフィルタ、二次遅れフィルタ等で低域成
分をろ過する低域成分ろ過、１６ａは上記低域成分ろ過
後の電力と発電機が発電する電力との差分を演算処理す
る発電電力との演算処理である。また、２１は発電電力
入力、２２は補償電力出力で、それぞれ図１における入
力インターフェース部２０１、出力インターフェース部
２０２に相当するものである。
【００１１】図５は本発明の発電システムの動作を説明
するための各部波形図である。図５において、（ａ）は
例えば風力が急に減少した場合、上記発電機２が発電す
る電力波形、（ｂ）は上記急な発電電力変動を例えば低
域成分をろ過することによって緩やかな変化に変換した
電力波形、（ｃ）は上記電力変動波形（ａ）と上記電力
波形（ｂ）との差分を例えば減算器などによって差分演
算処理した電力波形である。また、（ｄ）は上記（ｃ）
の電力波形を例えばリミッタ処理などによって電力変動
の変化率を一定化した電力波形、（ｅ）は上記（ｃ）、
（ｄ）の電力波形を例えば減算器などによって差分演算
処理した電力波形、（ｆ）は電力変動分抑制手段１２に
よって決定された補償電力量を補償した後の電力系統へ
送電する電力波形、（ｇ）は上記（ｅ）、（ａ）の電力
波形が合わさったもので、やはり電力変動分抑制手段１
２によって決定された補償電力量を補償した後の電力系
統へ送電する電力波形を示している。
するための各部波形図である。図５において、（ａ）は
例えば風力が急に減少した場合、上記発電機２が発電す
る電力波形、（ｂ）は上記急な発電電力変動を例えば低
域成分をろ過することによって緩やかな変化に変換した
電力波形、（ｃ）は上記電力変動波形（ａ）と上記電力
波形（ｂ）との差分を例えば減算器などによって差分演
算処理した電力波形である。また、（ｄ）は上記（ｃ）
の電力波形を例えばリミッタ処理などによって電力変動
の変化率を一定化した電力波形、（ｅ）は上記（ｃ）、
（ｄ）の電力波形を例えば減算器などによって差分演算
処理した電力波形、（ｆ）は電力変動分抑制手段１２に
よって決定された補償電力量を補償した後の電力系統へ
送電する電力波形、（ｇ）は上記（ｅ）、（ａ）の電力
波形が合わさったもので、やはり電力変動分抑制手段１
２によって決定された補償電力量を補償した後の電力系
統へ送電する電力波形を示している。
【００１２】次に動作について説明する。図１におい
て、自然エネルギーである風力を受けて風車１が回転す
ると、交流発電機２は交流電力を発生する。図５（ａ）
に示したように風力が急速に減少した場合、電力系統３
に送電される電力も同様に急速に減少する。このとき発
電機２の電力を検出する電力検出器１１と、フライホイ
ール４に接続された回転機５側の第一の電力変換器６ａ
との間に設置した電力変動分抑制手段１２によって、上
記交流発電機２の急激な電力変動波形（ａ）が抽出さ
れ、図２に示した如く上記電力抑制手段１２の内部にあ
る例えば低域成分ろ過１５によって上記電力変動波形
（ａ）が図５に示したような緩やかに変化する電力波形
（ｂ）に変換され、例えば発電電力との差分演算１６ａ
の如く上記電力変動波形（ａ）と上記電力波形（ｂ）と
の差分が演算処理されて電力波形（ｃ）が形成されて上
記回転機５が補償すべき電力量が決定される。上記補償
電力出力２２はフライホイール発電電力制御手段１３、
交直変換器６ａ、６ｂを介して上記交流発電機２側から
の電力と合成されて最終的に図５（ｆ）のような電力波
形となり、電力系統３へ送電される。
て、自然エネルギーである風力を受けて風車１が回転す
ると、交流発電機２は交流電力を発生する。図５（ａ）
に示したように風力が急速に減少した場合、電力系統３
に送電される電力も同様に急速に減少する。このとき発
電機２の電力を検出する電力検出器１１と、フライホイ
ール４に接続された回転機５側の第一の電力変換器６ａ
との間に設置した電力変動分抑制手段１２によって、上
記交流発電機２の急激な電力変動波形（ａ）が抽出さ
れ、図２に示した如く上記電力抑制手段１２の内部にあ
る例えば低域成分ろ過１５によって上記電力変動波形
（ａ）が図５に示したような緩やかに変化する電力波形
（ｂ）に変換され、例えば発電電力との差分演算１６ａ
の如く上記電力変動波形（ａ）と上記電力波形（ｂ）と
の差分が演算処理されて電力波形（ｃ）が形成されて上
記回転機５が補償すべき電力量が決定される。上記補償
電力出力２２はフライホイール発電電力制御手段１３、
交直変換器６ａ、６ｂを介して上記交流発電機２側から
の電力と合成されて最終的に図５（ｆ）のような電力波
形となり、電力系統３へ送電される。
【００１３】実施の形態１によれば、図５（ａ）に示し
たように、上記電力検出器１１によって検出されるｍＷ
クラスの微少な電力変動からＷクラス，あるいはＫＷク
ラスの比較的大きな電力変動を受けた場合でも、上記交
流発電機２の電力変動分は上記電力変動分抑制手段１２
の働きによって図５（ｃ）に示したような補償電力量を
決定し、最終的に図５（ｆ）のような出力波形の電力が
電力系統へ供給されることになる。なお、フライホイー
ル側からみた動作は以下のようになる。
たように、上記電力検出器１１によって検出されるｍＷ
クラスの微少な電力変動からＷクラス，あるいはＫＷク
ラスの比較的大きな電力変動を受けた場合でも、上記交
流発電機２の電力変動分は上記電力変動分抑制手段１２
の働きによって図５（ｃ）に示したような補償電力量を
決定し、最終的に図５（ｆ）のような出力波形の電力が
電力系統へ供給されることになる。なお、フライホイー
ル側からみた動作は以下のようになる。
【００１４】フライホイール４は、常時は回転機５から
の回転力により回転エネルギーを蓄積している。すなわ
ち風力発電側の発電量が規定電力よりも大きい場合に
は、交直変換器６ａを介して送られるいわゆる余剰電力
はフライホイール４に回転エネルギーとして蓄積され
る。一方、風力発電量が規格電力よりも減少した場合、
フライホイール４は蓄積していた回転エネルギーを回転
機５に供給し、回転機５は発電機として動作して交直変
換器６ａ、６ｂを介して上記風力発電側の減少電力を補
償するべく電力系統３に電力供給する。例えば図５
（ａ）に示したように風力の減少などによって風力発電
機側に電力変動が生じた場合、上述したように上記電力
変動分抑制手段１２によって図５（ｃ）に示したような
補償すべき電力波形が決定される。このとき上記電力変
動分抑制手段１２に接続するフライホイール発電電力制
御手段１３は、上記図５（ｃ）に示した電力変動分抑制
手段１２が決定した出力信号に一致するように上記フラ
イホイール発電電力制御手段１３に接続する交直変換器
６ａからフライホイール４に接続する回転機５を介して
直流電力を取り出す。上記交直変換器６ａに接続し、上
記交直変換器６ａの直流電力を交流電力に変換する交直
変換器６ｂの電力は、上記交直変換器６ｂと接続する直
流電圧制御器１０の直流電圧が、上記直流電圧制御器１
０に接続する直流電圧指令作成手段９の出力と一致する
ように上記直流電圧制御手段１０にて制御される。上述
したように電力変動分抑制手段１２によって決定された
補償すべき電力量すなわち図５（ｃ）に示したような出
力波形がフライホイール発電電力制御手段１３に送られ
る。交直変換器６ａがフライホイール発電電力制御手段
１３によって上記図５（ｃ）に示したような直流電力を
発電することによって、コンデンサ７は電圧上昇する。
このとき直流電圧制御手段１０が直流電圧一定となるよ
うに制御されるため、上記図５（ｃ）に示された電力は
交直変換器６ｂを介して電力系統３に送電され、交流発
電機２の発電電力と交直変換器６ｂの送電電力の和、す
なわち図５（ａ）と（ｃ）の和が図５（ｆ）となって電
力変動が緩和される。以上説明したように、電力変動分
抑制手段１２を例えば図２に示した変化分抽出手段１４
のような構成にすることによって、微少な風力変化の場
合から比較的大きな風力変化が発生した場合においても
電力系統３に送電される電力量の変化が緩和、制御さ
れ、一定量の電力を安定に電力系統３に供給できる。
の回転力により回転エネルギーを蓄積している。すなわ
ち風力発電側の発電量が規定電力よりも大きい場合に
は、交直変換器６ａを介して送られるいわゆる余剰電力
はフライホイール４に回転エネルギーとして蓄積され
る。一方、風力発電量が規格電力よりも減少した場合、
フライホイール４は蓄積していた回転エネルギーを回転
機５に供給し、回転機５は発電機として動作して交直変
換器６ａ、６ｂを介して上記風力発電側の減少電力を補
償するべく電力系統３に電力供給する。例えば図５
（ａ）に示したように風力の減少などによって風力発電
機側に電力変動が生じた場合、上述したように上記電力
変動分抑制手段１２によって図５（ｃ）に示したような
補償すべき電力波形が決定される。このとき上記電力変
動分抑制手段１２に接続するフライホイール発電電力制
御手段１３は、上記図５（ｃ）に示した電力変動分抑制
手段１２が決定した出力信号に一致するように上記フラ
イホイール発電電力制御手段１３に接続する交直変換器
６ａからフライホイール４に接続する回転機５を介して
直流電力を取り出す。上記交直変換器６ａに接続し、上
記交直変換器６ａの直流電力を交流電力に変換する交直
変換器６ｂの電力は、上記交直変換器６ｂと接続する直
流電圧制御器１０の直流電圧が、上記直流電圧制御器１
０に接続する直流電圧指令作成手段９の出力と一致する
ように上記直流電圧制御手段１０にて制御される。上述
したように電力変動分抑制手段１２によって決定された
補償すべき電力量すなわち図５（ｃ）に示したような出
力波形がフライホイール発電電力制御手段１３に送られ
る。交直変換器６ａがフライホイール発電電力制御手段
１３によって上記図５（ｃ）に示したような直流電力を
発電することによって、コンデンサ７は電圧上昇する。
このとき直流電圧制御手段１０が直流電圧一定となるよ
うに制御されるため、上記図５（ｃ）に示された電力は
交直変換器６ｂを介して電力系統３に送電され、交流発
電機２の発電電力と交直変換器６ｂの送電電力の和、す
なわち図５（ａ）と（ｃ）の和が図５（ｆ）となって電
力変動が緩和される。以上説明したように、電力変動分
抑制手段１２を例えば図２に示した変化分抽出手段１４
のような構成にすることによって、微少な風力変化の場
合から比較的大きな風力変化が発生した場合においても
電力系統３に送電される電力量の変化が緩和、制御さ
れ、一定量の電力を安定に電力系統３に供給できる。
【００１５】実施の形態２．図３は実施の形態２を示す
もので、電力変動分抑制手段１２として、上記実施の形
態１の変化分抽出手段１４に変化率を一定化し、この変
化率と風力発電電力の変動分との差分の演算処理を付加
して変化率一定化手段１７とした発電システムである。
図３にその具体的構成例を示した。図３において、１８
は入力信号の変化率を制限して出力する変化率リミッタ
処理、１６ｂは上記変化率と発電機の変動電力分との差
分の演算処理であり、低域成分ろ過１５および発電電力
との差分演算１６ａは実施の形態１と同様である。
もので、電力変動分抑制手段１２として、上記実施の形
態１の変化分抽出手段１４に変化率を一定化し、この変
化率と風力発電電力の変動分との差分の演算処理を付加
して変化率一定化手段１７とした発電システムである。
図３にその具体的構成例を示した。図３において、１８
は入力信号の変化率を制限して出力する変化率リミッタ
処理、１６ｂは上記変化率と発電機の変動電力分との差
分の演算処理であり、低域成分ろ過１５および発電電力
との差分演算１６ａは実施の形態１と同様である。
【００１６】次に動作について説明する。例えば、急峻
な風力の減少に伴って、交流発電機２の発電電力量が図
５（ａ）のように急峻に減少するところまでは前述の実
施の形態１と同様である。すなわち、電力検出器１１の
検出した図５（ａ）の出力波形の電力に従って、低域成
分ろ過１５がなされて図５（ｂ）に示した電力波形が出
力され、発電電力との差分演算処理１６ａによって図５
（ｃ）に示した電力波形が決定される。図５（ｃ）の電
力波形の信号は変化率リミッタ処理１８によって単位時
間あたりの変化率が図５（ｄ）の電力波形のように一定
値に制限される。この電力波形の信号と上記図５（ｃ）
との差分を変化分との差分演算処理１６ｂによって演算
処理することによって図５（ｅ）の電力波形が決定され
る。この電力波形を補償電力出力２２から出力し、フラ
イホイール発電電力制御手段１３の入力信号とすること
によって、交直変換器６ｂから電力系統３に補償送電さ
れる電力も図５（ｅ）と同じになる。結局、上記フライ
ホイールが補償する電力である図５（ｅ）と交流発電機
２の発電電力である図５（ａ）とが合わさって図５
（ｇ）の電力波形となる。以上説明したとおり、電力変
動分抑制手段１２を図３に示した構成の変化率一定化制
御手段１７とすることによって、急激な風力の変化が発
生した場合でも電力系統３に送電される電力の変化率を
一定値に抑制する効果が得られる。
な風力の減少に伴って、交流発電機２の発電電力量が図
５（ａ）のように急峻に減少するところまでは前述の実
施の形態１と同様である。すなわち、電力検出器１１の
検出した図５（ａ）の出力波形の電力に従って、低域成
分ろ過１５がなされて図５（ｂ）に示した電力波形が出
力され、発電電力との差分演算処理１６ａによって図５
（ｃ）に示した電力波形が決定される。図５（ｃ）の電
力波形の信号は変化率リミッタ処理１８によって単位時
間あたりの変化率が図５（ｄ）の電力波形のように一定
値に制限される。この電力波形の信号と上記図５（ｃ）
との差分を変化分との差分演算処理１６ｂによって演算
処理することによって図５（ｅ）の電力波形が決定され
る。この電力波形を補償電力出力２２から出力し、フラ
イホイール発電電力制御手段１３の入力信号とすること
によって、交直変換器６ｂから電力系統３に補償送電さ
れる電力も図５（ｅ）と同じになる。結局、上記フライ
ホイールが補償する電力である図５（ｅ）と交流発電機
２の発電電力である図５（ａ）とが合わさって図５
（ｇ）の電力波形となる。以上説明したとおり、電力変
動分抑制手段１２を図３に示した構成の変化率一定化制
御手段１７とすることによって、急激な風力の変化が発
生した場合でも電力系統３に送電される電力の変化率を
一定値に抑制する効果が得られる。
【００１７】実施の形態３．図４は、実施の形態３の具
体的実施例を示すもので、１９は送電電力一定化手段、
その内部の２０は送電電力目標値設定、１６ｃは上記送
電電力目標値と風力発電電力との差分の演算処理であ
る。
体的実施例を示すもので、１９は送電電力一定化手段、
その内部の２０は送電電力目標値設定、１６ｃは上記送
電電力目標値と風力発電電力との差分の演算処理であ
る。
【００１８】次に動作について説明する。例えば、急峻
な風力の減少に伴って、交流発電機２の発電電力量が図
５（ａ）の通り急峻に減少するところまで前述の場合と
同様である。本実施の形態では、送電電力目標値作成手
段２０によって、予め電力系統３へ送電する送電電力目
標値が与えられ、上記発電電力との差分演算１６ｃによ
って上記送電電力目標値設定２０による送電電力目標値
と交流発電機２の発電電力との差分演算処理を行なって
補償電力を決定し、これが補償電力出力２２によってフ
ライホイール発電電力制御手段１３に出力される。上記
フライホイール発電電力手段１３への出力信号を交直変
換器６ａへの入力信号とすることによって交直変換器６
ａは上記送電電力目標値と交流発電機２の発電電力量の
差分を取り出し、電力変換器６ｂを介して出力し、最終
的に交流発電機２からの電力と合成され補償された電力
となり、その結果、電力系統３へ送電される電力を安定
に一定値に保つことが出来る。以上説明したとおり、図
４に示したような構成の送電電力一定化手段１９を持つ
発電システムにすることによって、風力変動などによっ
て発電電力が変動した場合においても電力系統３へ送電
される電力を安定かつ一定に補償、供給することができ
る。
な風力の減少に伴って、交流発電機２の発電電力量が図
５（ａ）の通り急峻に減少するところまで前述の場合と
同様である。本実施の形態では、送電電力目標値作成手
段２０によって、予め電力系統３へ送電する送電電力目
標値が与えられ、上記発電電力との差分演算１６ｃによ
って上記送電電力目標値設定２０による送電電力目標値
と交流発電機２の発電電力との差分演算処理を行なって
補償電力を決定し、これが補償電力出力２２によってフ
ライホイール発電電力制御手段１３に出力される。上記
フライホイール発電電力手段１３への出力信号を交直変
換器６ａへの入力信号とすることによって交直変換器６
ａは上記送電電力目標値と交流発電機２の発電電力量の
差分を取り出し、電力変換器６ｂを介して出力し、最終
的に交流発電機２からの電力と合成され補償された電力
となり、その結果、電力系統３へ送電される電力を安定
に一定値に保つことが出来る。以上説明したとおり、図
４に示したような構成の送電電力一定化手段１９を持つ
発電システムにすることによって、風力変動などによっ
て発電電力が変動した場合においても電力系統３へ送電
される電力を安定かつ一定に補償、供給することができ
る。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電力変
動抑制手段を用いて電力系統への補償電力を決定し、フ
ライホイール側へ電力指令を行なうようにしたことによ
り、自然エネルギーの急変時にも発電機の出力電力の変
動分を抽出、補償して電力系統へ送電される電力を一定
かつ安定に供給できる発電システムが実現できる。従っ
て、この発明によれば、従来問題となっていた発電機側
の微少な電力変動などに対しても容易に電力補償でき、
電力系統へ一定量の電力を安定に供給できる高信頼度な
発電システムを提供できるものである。
動抑制手段を用いて電力系統への補償電力を決定し、フ
ライホイール側へ電力指令を行なうようにしたことによ
り、自然エネルギーの急変時にも発電機の出力電力の変
動分を抽出、補償して電力系統へ送電される電力を一定
かつ安定に供給できる発電システムが実現できる。従っ
て、この発明によれば、従来問題となっていた発電機側
の微少な電力変動などに対しても容易に電力補償でき、
電力系統へ一定量の電力を安定に供給できる高信頼度な
発電システムを提供できるものである。
【図１】 本発明における実施の形態１の発電システム
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】 本発明における実施の形態１の発電システム
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】 本発明における実施の形態２の発電システム
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】 本発明における実施の形態３の発電システム
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】 本発明における発電システムの動作を示す電
力波形図である。
力波形図である。
【図６】 従来の発電システムを示すブロック図であ
る。
る。
１ 風車、 ２ 交流発電機、 ３ 電力系統、 ４
フライホイール、 ５回転機、 ６ａ 交直変換器、
６ｂ 交直変換器、 ７ コンデンサ、 ８電圧検出
器、 ９ 直流電圧指令作成手段、 １０ 直流電圧制
御器、 １１電力検出器、 １２ 電力変動分抑制手
段、 １３ フライホイール発電電力制御手段、 １４
変化分抽出手段、 １５ 低域成分ろ過、 １６ａ
発電電力との差分演算、 １６ｂ 変化分との差分演
算、 １６ｃ 発電電力との差分演算、 １７ 変化率
一定化手段、 １８ 変化率リミッタ処理、 １９ 送
電電力一定化手段、 ２０ 送電電力目標値設定、 ２
１入力インターフェース部（発電電力入力部）、 ２２
出力インターフェース部（補償電力出力部）、 １０１
風車、 １０２ 第一の回転機、 １０３ 第一の電
力変換器、 １０４第二の電力変換器、 １０５ 電力
系統、 １０６ 第三の電力変換器、 １０７ 第二の
回転機、 １０８ フライホイール、 １０９ 第一の
電力検出器、 １１０ 第一の比較器、 １１１ 設定
電力入力端子、 １１２ 第一の電力偏差増幅器、 １
１３ 第二の電力検出器、 １１４ 第二の比較器、
１１５ 第二の電力偏差増幅器、 １１６ 設定領域、
１１７ 電力変動量、 ２０１ 入力インターフェー
ス部、 ２０２ 電力制御装置、 ２０３ 出力インタ
ーフェース部
フライホイール、 ５回転機、 ６ａ 交直変換器、
６ｂ 交直変換器、 ７ コンデンサ、 ８電圧検出
器、 ９ 直流電圧指令作成手段、 １０ 直流電圧制
御器、 １１電力検出器、 １２ 電力変動分抑制手
段、 １３ フライホイール発電電力制御手段、 １４
変化分抽出手段、 １５ 低域成分ろ過、 １６ａ
発電電力との差分演算、 １６ｂ 変化分との差分演
算、 １６ｃ 発電電力との差分演算、 １７ 変化率
一定化手段、 １８ 変化率リミッタ処理、 １９ 送
電電力一定化手段、 ２０ 送電電力目標値設定、 ２
１入力インターフェース部（発電電力入力部）、 ２２
出力インターフェース部（補償電力出力部）、 １０１
風車、 １０２ 第一の回転機、 １０３ 第一の電
力変換器、 １０４第二の電力変換器、 １０５ 電力
系統、 １０６ 第三の電力変換器、 １０７ 第二の
回転機、 １０８ フライホイール、 １０９ 第一の
電力検出器、 １１０ 第一の比較器、 １１１ 設定
電力入力端子、 １１２ 第一の電力偏差増幅器、 １
１３ 第二の電力検出器、 １１４ 第二の比較器、
１１５ 第二の電力偏差増幅器、 １１６ 設定領域、
１１７ 電力変動量、 ２０１ 入力インターフェー
ス部、 ２０２ 電力制御装置、 ２０３ 出力インタ
ーフェース部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 9/48 Ｈ０２Ｐ 9/48 Ｚ (72)発明者 中山 仁 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H074 AA02 AA12 BB10 CC11 3H078 AA01 AA26 BB00 BB04 CC22 CC31 CC56 CC73 5H590 AA01 AA30 CA14 CA29 CA30 CC05 CC08 CD03 CE01 EA14 EB02 EB04 EB07 FA08 FC22 GA02 GA06 GA09 HA02 HA06 JA08 JA19 JB15
Claims (3)
- 【請求項１】風力や波動等の自然エネルギーによって駆
動され電力系統へ送電するための電力を発生する発電機
と、フライホイールに接続され回転力と電力の変換を行
ない上記発電機の電力補償を行なう回転機と、上記発電
機が発生する電力量の変化に伴って増減する電力変動波
形を抽出し、この電力変動波形に基づいて緩やかに変化
する電力波形を形成し、上記電力変動波形と上記電力波
形とを演算処理して上記回転機が補償すべき電力量を決
定する電力変動分抑制手段とを備えたことを特徴とする
発電システム。 - 【請求項２】電力変動分抑制手段が上記電力変動波形と
上記電力波形とを演算した後、上記電力変動波形におけ
る電力変動の変化率を一定値以下に抑制し、上記電力変
動波形と上記変化率一定値との差分を演算処理して上記
回転機が補償すべき電力量を決定するようにしたことを
特徴とする上記請求項１に記載の発電システム。 - 【請求項３】風力や波動等の自然エネルギーによって駆
動され電力系統へ送電するための電力を発生する発電機
と、フライホイールに接続され回転力と電力の変換を行
ない上記発電機の電力補償を行なう回転機と、上記電力
系統へ送電する送電電力目標値を設定し、上記発電機が
発生する電力量と上記送電電力目標値との差分を演算処
理して上記回転機が補償すべき電力量を決定する電力変
動分抑制手段とを備えたことを特徴とする発電システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000266630A JP2002084796A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000266630A JP2002084796A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002084796A true JP2002084796A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18753682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000266630A Pending JP2002084796A (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002084796A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4749497B1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-08-17 | 株式会社ビルメン鹿児島 | 風力発電装置 |
| WO2011151943A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 株式会社ビルメン鹿児島 | 風力発電装置 |
| CN116816578A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-29 | 青岛科技大学 | 一种冲击式透平波浪能发电系统 |
-
2000
- 2000-09-04 JP JP2000266630A patent/JP2002084796A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4749497B1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-08-17 | 株式会社ビルメン鹿児島 | 風力発電装置 |
| WO2011151943A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 株式会社ビルメン鹿児島 | 風力発電装置 |
| JP2011252409A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Birumen Kagoshima:Kk | 風力発電装置 |
| KR101170697B1 (ko) | 2010-05-31 | 2012-08-07 | 가부시키가이샤 비루멘 가고시마 | 풍력 발전 장치 |
| CN102770665A (zh) * | 2010-05-31 | 2012-11-07 | 株式会社碧鲁门鹿儿岛 | 风力发电装置 |
| US8749083B2 (en) | 2010-05-31 | 2014-06-10 | Birumen Kagoshima Co., Ltd. | Wind power generator |
| CN116816578A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-29 | 青岛科技大学 | 一种冲击式透平波浪能发电系统 |
| CN116816578B (zh) * | 2023-08-24 | 2023-12-22 | 青岛科技大学 | 一种冲击式透平波浪能发电系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040707 |