JP2002317750A - 風力発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システムの制御方法、および風力発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システム - Google Patents
風力発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システムの制御方法、および風力発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システムInfo
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Abstract
ハイブリッド型の発電システムにおいて、蓄電池の使用
頻度を低くして蓄電池自体の価格や工事費用等、設備費
の高騰を抑える。 【解決手段】 風力発電設備1によって発電される出力
の変化率を5kW/sに保持してディーゼル発電設備2
の出力変動を抑え、変化率が第1の値を逸脱した場合は
35kW/sに保持するとともに、蓄電池4から放電して
出力補完を行い、さらに風力発電設備の出力が停止した
場合は蓄電池4から放電して出力補完を行うとともにデ
ィーゼル発電設備2を駆動し、これによって発電される
出力が安定したら蓄電池4の駆動を停止する。
Description
電、いわゆる風力発電と、ディーゼル機関を利用した発
電、いわゆるディーゼル発電とを組み合わせた発電シス
テムに関する。
いては、風力発電によって得られた電力を同地域内の各
需要家に供給しているが、近年、エアコン等の普及が目
覚ましいこと等から、将来的に当該地域の夏場の電力需
要が拡大し、従来の風力発電だけでは需要に見合った電
力供給が不可能となる可能性がでてきた。
来の風力発電にディーゼル発電を組み合わせた発電シス
テムの開発が進められている。こういった、いわゆるハ
イブリッド型の発電システムにおいては、風車によって
風の力を電力に変換して需要家に供給しながら余剰の電
力を蓄電池に蓄えておき、需要の急激な拡大によって風
力発電だけではすべてを賄うことができないときには併
せてディーゼル発電を行って破断なく電力供給を行うよ
うになっている。
況の変化の影響を受け易いため、上記のようなハイブリ
ッド型の発電システムには蓄電池が備えられている。そ
して、風力発電によって余剰の電力が生産される間にそ
の電力を蓄電池に蓄えておき、例えば風車がトリップ状
態(風が急に止んで発電ができなくなる状態)に陥った
場合にはその分の電力を蓄電池から補って電力供給を継
続する。
ッド型の発電システムにおいては次のような問題点が指
摘されている。すなわち、風力発電の出力変動が起こる
たびに蓄電池を駆動するため、蓄電池の使用頻度が高
く、そのため耐用期間が比較的短い。蓄電池は耐用期間
が過ぎる前に新規なものに交換する必要があるが、非常
に大型であるため、蓄電池自体が高価なことに加えて設
置工事に掛かる費用も安価には賄えない。
であり、蓄電池の使用頻度を低くして上記のような設備
費の高騰を抑えることを目的としている。
めの手段として、次のような構成の風力発電とディーゼ
ル発電とを組み合わせた発電システムの制御方法とその
発電システムを採用する。すなわち本発明に係る請求項
1記載の風力発電とディーゼル発電とを組み合わせた発
電システムの制御方法は、風力発電設備とディーゼル発
電設備とを組み合わせ、さらに風力発電による出力変動
を吸収する蓄電池を備えた発電システムの制御方法であ
って、前記風力発電設備によって発電される出力の変化
率を第1の値に保持して前記ディーゼル発電設備の出力
変動を抑え、出力の変化率が第1の値を逸脱した場合は
該出力の変化率を第2の値に保持するとともに、前記蓄
電池から放電して出力補完を行い、さらに風力発電設備
の出力が停止した場合は前記蓄電池から放電して出力補
完を行うとともに前記ディーゼル発電設備を駆動し、該
ディーゼル発電設備によって発電される出力が安定した
ら前記蓄電池の駆動を停止することを特徴とする。
とを組み合わせた発電システムは、請求項1記載の風力
発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システムの
制御方法において、前記第1の値が、前記風力発電設備
が前記蓄電池を使わず単独で電力供給可能な上限値であ
ることを特徴とする。
いては、出力の変化率の見極めを第1、第2の値(第1
の値<第2の値、ただし第1の値以下であれば蓄電池を
使わずに電力供給が可能である)として、出力の変化率
を第1の値に保持し、ディーゼル発電設備の出力変動を
抑え、変化率が第1の値を逸脱した場合は第2の値に保持
するとともに蓄電池から出力補完を行う。さらに風力発
電設備の出力が急止した場合は蓄電池から放電して出力
補完を行うとともにディーゼル発電設備を駆動し、該デ
ィーゼル発電設備によって発電される出力が安定したら
蓄電池の駆動を停止することにより、蓄電池の駆動の頻
度を少なく抑えられる。これにより、耐用期間の延長を
図って蓄電池の交換に要するコスト(蓄電池自体の価格
や工事費用等)の削減が可能である。
とを組み合わせた発電システムは、風力発電設備とディ
ーゼル発電設備とを組み合わせ、さらに風力発電による
出力変動を吸収する蓄電池を備えた発電システムであっ
て、前記蓄電池が、風車によって得られた電力の供給系
統に充放電器を介して接続され、余剰の電力があれば前
記蓄電池に充電し、電力供給に不足があれば前記蓄電池
から放電することを特徴とする。
とを組み合わせた発電システムは、請求項3記載の風力
発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システムに
おいて、前記風力発電設備に、前記蓄電池を満たしてさ
らに余剰の電力を熱に変換して大気中に廃棄する放熱ヒ
ータを備えることを特徴とする。
電池を風車の電力供給系統に充放電器を介して接続した
ことにより、余剰電力の蓄電、および電力供給の補完が
瞬時に行える。これにより、風力発電とディーゼル発電
との連携が円滑に実施可能である。
蓄電池を満たしてさらに余剰の電力を熱に変換して大気
中に廃棄することにより、蓄電池の容量を過剰に大型化
する必要がない。これにより、耐用期間の延長を図って
蓄電池の交換に要するコスト(先程と同じく、蓄電池自
体の価格や工事費用等)の削減が可能である。
説明する。図1は本発明に係る風力発電とディーゼル発
電とを組み合わせた発電システムの全体概要を示す図で
ある。図において、符号1は風車を利用する風力発電設
備、2はディーゼル機関を利用するディーゼル発電設備
を示す。
放熱ヒータ5、ならびにこれら各機器を制御する風力発
電制御装置6が設けられている(風力発電設備1につい
ては特開平9-324740号公報「風力発電装置」も参照され
たい)。また、ディーゼル発電設備2には、複数のディ
ーゼル機関7と、これらを制御するディーゼル発電制御
装置8とが設けられている。
果(フライホイール効果)によって出力の安定化を図る
タイプが採用されている。
発電された電力の供給系統9に接続されている。該電力
供給系統9には、風車3によって発電された交流出力を
直流出力に一旦変換するインバータ10と、変換された
直流出力を再び交流出力に変換するコンバータ11とが
設けられており、蓄電池4はインバータ10とコンバー
タ11との間に充放電器12を介して接続されている。
一方、放熱ヒータ5はインバータ10とコンバータ11
との間に整流器13を介して接続されている。
装置8とは、光ケーブル14を利用した通信回線で接続
されている。これにより、2つの発電設備は必ずしも同
じ敷地内に隣接する必要はなく、遠方に離間して構築さ
れることも問題はない。例えば、ディーゼル発電設備2
を市街地に隣接して構築し、風力発電設備1は離島等市
街地から遠い地域に構築して両者を光ケーブル14で接
続することも可能である。
働について説明する。なお、以下では蓄電池4に充電が
なされた状態を前提にして説明を進めることにする。 [1.平穏時]あらかじめ設定された出力に対し、風力
発電設備1において風車3のピッチ制御により出力抑制
を実施しても生産される電力が多くなる場合(各需要家
において消費される電力が比較的少ないことによる)
は、放熱ヒータ5を駆動して余剰電力を熱エネルギーと
して大気中に放出する。この間に、ディーゼル発電設備
2は電力需要の総量によって起動される機関数を調整
(減少)され、風力発電設備1とディーゼル発電設備2
とによって生産される電力が需要に見合う量に落ち着け
ば放熱ヒータ5の駆動は停止される。
風車3のピッチ制御により出力拡大を実施しても生産さ
れる電力が少なくなる場合(各需要家において消費され
る電力が比較的多いことによる)は、不足分の電力を蓄
電池4から補って電力供給を継続する。この間に、ディ
ーゼル発電設備2は電力需要の総量によって起動される
機関数を調整(増加)され、風力発電設備1とディーゼ
ル発電設備2とによって生産される電力が需要に見合う
量に落ち着けば蓄電池4の駆動は停止される。なお、こ
の運転モードの場合は、風車3の回転エネルギー蓄積効
果、および蓄電池4の働きによって出力電力が一定に保
たれるので、発電システムの系統周波数にはほとんど影
響を与えることはない。
速が急変すると、風車3の回転数が急激に低下すること
がある。この場合、風車3によって得られる電力も急激
に低下するので、これを検知して蓄電池4から瞬時に必
要電力が放電される。これにより、風力発電設備1の出
力電力が大きく変動することはない。
し、風速が少しずつ減衰すると、それに追従して風車3
のピッチ制御がなされ、回転エネルギー蓄積効果と併せ
て風車3によって得られる電力の出力低下が補われる。
この場合の出力低下の変化率は5kW/s(第1の値)
となり、発電システムがディーゼル発電設備の出力変動
を最小限に抑え、系統の周波数の乱れを防止する。
化率を第1の値に保持できなくなると出力変化率を35
kW/s(第2の値)に変更し、第1の値の変化率と同
等の出力電力となるように不足分の電力が蓄電池4から
瞬時に供給される。さらに風速が落ち込み風車3が停止
した場合や、風車3に異常が発生し、出力が急止(トリ
ップ)した場合は、停止する直前の出力電力と同等の電
力が蓄電池4から瞬時に供給される。これにより、電力
供給が瞬断することなく継続され、各需要家に向けて安
定した電力供給が行われる。
があるため、その後徐々に蓄電池4からの供給量を低下
させるとともに、新たに起動させたディーゼル機関7の
発電量を増加させ、起動状態にあるすべてのディーゼル
機関7による発電量が電力需要の総量に達したところで
蓄電池4からの電力供給を停止する。
じれば、準備を整えたディーゼル発電設備2の起動は取
り止め、平時の運転に戻る。
システムの制御方法によれば、出力の変化率の見極めを
第1、第2の値(第1の値<第2の値、ただし第1の値
以下であれば蓄電池を使わずに電力供給が可能である)
として、出力の変化率を第1の値に保持し、ディーゼル
発電設備の出力変動を抑えて出力の変化率が第1の値を
逸脱した場合は第2の値に保持するとともに蓄電池から
出力補完を行い、さらに風力発電設備の出力が停止した
場合は蓄電池から放電して出力補完を行うとともにディ
ーゼル発電設備を駆動し、該ディーゼル発電設備によっ
て発電される出力が安定したら蓄電池の駆動を停止する
ことにより、蓄電池の駆動の頻度を少なく抑えられるの
で、耐用期間の延長を図って蓄電池の交換に要する各種
コストの削減を図ることができる。
池を風車の電力供給系統に充放電器を介して接続したこ
とにより、余剰電力の蓄電、および電力供給の補完が瞬
時に行えるので、風力発電とディーゼル発電との連携を
円滑に実施することができる。
ば、風力発電設備に放熱ヒータを設け、蓄電池を満たし
てさらに余剰の電力を熱に変換して大気中に廃棄するこ
とにより、蓄電池の容量を過剰に大型化する必要がない
ので、蓄電池の設置に要する各種コストの削減を図るこ
とができる。
組み合わせた発電システムの全体概要を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 風力発電設備とディーゼル発電設備とを
組み合わせ、さらに風力発電による出力変動を吸収する
蓄電池を備えた発電システムの制御方法であって、 前記風力発電設備によって発電される出力の変化率を第
1の値に保持して前記ディーゼル発電設備の出力変動を
抑え、 出力の変化率が第1の値を逸脱した場合は該出力の変化
率を第2の値に保持するとともに、前記蓄電池から放電
して出力補完を行い、 さらに風力発電設備の出力が停止した場合は前記蓄電池
から放電して出力補完を行うとともに前記ディーゼル発
電設備を駆動し、 該ディーゼル発電設備によって発電される出力が安定し
たら前記蓄電池の駆動を停止することを特徴とする風力
発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システムの
制御方法。 - 【請求項2】 前記第1の値は、前記風力発電設備が前
記蓄電池を使わず単独で電力供給可能な上限値であるこ
とを特徴とする請求項1記載の風力発電とディーゼル発
電とを組み合わせた発電システムの制御方法。 - 【請求項3】 風力発電設備とディーゼル発電設備とを
組み合わせ、さらに風力発電による出力変動を吸収する
蓄電池を備えた発電システムであって、 前記蓄電池が、風車によって得られた電力の供給系統に
充放電器を介して接続され、余剰の電力があれば前記蓄
電池に充電し、電力供給に不足があれば前記蓄電池から
放電することを特徴とする風力発電とディーゼル発電と
を組み合わせた発電システム。 - 【請求項4】 前記風力発電設備に、前記蓄電池を満た
してさらに余剰の電力を熱に変換して大気中に廃棄する
放熱ヒータを備えることを特徴とする請求項3記載の風
力発電とディーゼル発電とを組み合わせた発電システ
ム。
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- 2001-04-23 JP JP2001124875A patent/JP4475843B2/ja not_active Expired - Fee Related
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