JP2005245183A - 電力貯蔵装置及びハイブリッド電源並びにハイブリッド電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】 目標供給電力と発電装置の出力電力との差分電力を演算する演算周期を電力変換機の制御周期と略同一周期にすることにより、適切な電力指令値を電力変換機に与え、電力系統へ供給する電力をより高い精度で目標供給電力と一致させることができる電力貯蔵装置及びハイブリッド電源並びにハイブリッド電源システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 自然エネルギーを利用して発電する発電装置の出力電力と、電力系統へ供給する目標供給電力との差を演算する減算回路７１と、減算回路７１の演算結果に基づいて決定される電力指令値PINV^＊に出力電力を一致させる電力変換機４２とを備え、電力変換機の制御周期と同一または略同じ制御周期で減算回路７１を駆動させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と組み合わせて使用され、該発電装置の出力変動を低減させるように電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置に関するものである。

風力発電装置や太陽光発電装置等の自然エネルギーを利用した発電装置は、地球規模の環境問題により注目を集めているが、その出力は気象条件に大きく左右されるため需要に応じた発電が難しく、また、出力変動によって系統電圧や周波数が変動するため、系統運用上の制約から導入量に限界がある。
このような問題を解決するために、近年では、上述したような自然エネルギーを利用した発電装置と二次電池等の電力貯蔵装置とを組み合わせることにより、発電装置の出力変動を電力貯蔵装置で吸収し、質のよい電力を提供することが可能なハイブリッド電源システムの開発が進められている。
このハイブリッド電源システムに使用される電力貯蔵装置として、例えば、特開２００２−３４９４１７号公報（特許文献１）に示されるものがある。
上記特許文献１には、風力発電装置に、２台の電力貯蔵装置を組み合わせ、一方の電力貯蔵装置に供給されている電力検出値を低周波通過フィルタを介して他方の電力貯蔵装置に取り込ませることにより、風力発電装置の出力変動を低減させる技術が開示されている。
特開２００２−３４９４１７号公報（段落「００１２」〜段落「００４２」及び図１）

ところで、上述したようなハイブリッド電源システムに用いられる電力貯蔵装置では、最終的に電力系統へ供給したい電力を目標供給電力として決定し、この目標供給電力から発電装置の出力電力を差し引いた差分電力を出力するような制御が行われている。
ここで、電力貯蔵装置の出力制御は、内蔵されている電力変換機に対して、外部装置によって演算されたこの差分電力に基づいて決定された電力指令値を与えることにより行われる。
しかしながら、従来は、内蔵された電力変換機の制御周期と、差分電力を演算する外部装置の演算周期とが著しく異なっていたため、電力変換機へ適切な電力指令値を与えることができなかった。このため、最終的に電力系統へ供給する電力を目標供給電力と一致させることができず、高精度な電力供給を実現できないという問題があった。
また、上記特許文献１に開示されている発明では、このような制御周期に起因する制御精度の低下等の問題については、一切開示・示唆されていない。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、目標供給電力と発電装置の出力電力との差分電力を演算する演算周期を電力変換機の制御周期と略同一周期にすることにより、適切な電力指令値を電力変換機に与え、電力系統へ供給する電力をより高い精度で目標供給電力と一致させることができる電力貯蔵装置及びハイブリッド電源並びにハイブリッド電源システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と該発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、該発電装置の出力変動を低減させるように前記電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置であって、前記発電装置の出力電力と、前記電力系統へ供給する目標供給電力との差を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づいて決定される電力指令値に出力電力を一致させる電力変換手段とを備え、前記電力変換手段の制御周期と同一または略同じ制御周期で前記演算手段を駆動させることを特徴とする電力貯蔵装置を提供する。

本発明によれば、演算手段が、最終的に電力系統へ供給する目標電力である目標供給電力と発電装置の出力電力との差（以下「差分電力」という。）を演算し、電力変換手段が該差分電力に基づいて決定される電力指令値に基づいて接続されている二次電池の充放電を行うことにより、電力貯蔵装置の出力を制御する。
この場合において、該演算手段及び電力変換手段の制御周期を同一又は略同じ制御周期とするので、差分電力の演算周期と電力変換手段の駆動周期とを略一致させることが可能となり、高精度な電力制御の実現を図ることができる。
また、上記電力変換手段は、一般的に、１msオーダー、或いはそれ以下の制御周期により動作している。より具体的には、電力変換手段は、複数のスイッチング素子から構成されるインバータ本体と該インバータ本体に対して上記電力指令値に応じたパルス幅変調信号等を出力することにより、前記スイッチング素子のオンオフデューティを制御する制御手段を備えている。そして、本発明における、電力変換手段の制御周期とは、この制御手段の制御周期が１msオーダー、或いは、それ以下の制御周期であることを意味している。
一方、従来における演算手段は、一般的に数１０msから数１００msのオーダーで動作している。そこで、本発明では、演算手段を電力変換手段と略同じ制御周期で、より具体的には、従来よりも短い制御周期、つまり、少なくとも数１０ms以内の制御周期で動作させることとする。また、より好ましくは、遅くとも数ms以内で駆動させると良い。
また、例えば、差分電力を演算する演算手段を前記電力変換手段と同じ基板に実装することにより、容易に同一の周期で両手段を動作させることが可能となる。

また、上記記載の電力貯蔵装置は、前記演算手段の演算結果を平滑化し、該平滑化後の値を前記電力指令値として前記電力変換手段へ出力するとともに、該電力変換手段と同一又は略同じ制御周期で駆動される電力指令値生成手段を備えることが好ましい。
電力変換手段により二次電池の充放電が緩やかに行われることなるので、二次電池を過充放電等から保護することが可能となる。

また、上記記載の電力貯蔵装置において、前記電力指令値生成手段は、所定の周波数帯域の信号を除去するフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力を所定の傾斜率で変化させるランプ回路とを備えることが好ましい。
このように、電力指令値生成手段がフィルタ回路と、ランプ回路とを備えることにより、簡易な構成によって二次電池を過充放電等から保護することが可能となる。

また、上記記載の電力貯蔵装置において、前記電力指令値生成手段は、前記電力指令値を所定の値以下に制限するための制限回路を備えることが好ましい。
このように、電力指令値生成手段が制限回路を備えることにより、二次電池をより保護することができる。

また、上記記載の電力貯蔵装置において、前記発電装置の出力電力は、前記電力系統へ供給されている実際の供給電力から前記電力変換手段の出力電力を減算することにより得られることが好ましい。
これにより、発電装置の出力電力を検出することができない場合であっても、電力系統へ供給される供給電力を検出することにより、その供給電力と電力変換手段の出力電力とに基づいて、発電装置の出力電力を演算によって得ることができる。

また、本発明は、請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の電力貯蔵装置を複数台備えるハイブリッド電源であって、複数の前記電力貯蔵装置のうちの少なくとも１台は、他の前記電力貯蔵装置とは異なる出力特性又は応答特性を有し、該出力特性又は該応答特性に応じて、前記電力系統へ電力を供給する前記電力貯蔵装置を切り替えることを特徴とするハイブリッド電源を提供する。
本発明によれば、複数の電力貯蔵装置を備え、各電力貯蔵装置の出力特性又は応答特性に応じて、電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置を切り替えるので、非常に効率よく電力供給を行うことが可能となる。

また、上記記載のハイブリッド電源は、前記電力貯蔵装置毎に、該電力貯蔵装置の前記出力特性又は前記応答特性に応じて、電力の供給を実施する出力領域を予め設定しておき、各電力貯蔵装置は、当該電力貯蔵装置が備える前記電力変換手段に与えられる前記電力指令値が当該電力貯蔵装置に対応して設定されている前記出力領域に該当していた場合に、該電力指令値に基づいて前記電力変換手段を駆動させることが好ましい。
この発明によれば、電力貯蔵装置毎に、その電力貯蔵装置の特性に応じて電力供給を行う出力領域を定めておき、各電力貯蔵装置がその出力領域でのみ電力の出力を行うので、各電力貯蔵装置が得意とする出力領域でのみ電力供給を行わせることが可能となり、非常に高効率な電力供給を実現させることができる。

また、上記記載のハイブリッド電源において、前記複数の電力貯蔵装置のうち、最も電力系統側に接続されている一の電力貯蔵装置は、前記目標供給電力から前記発電装置の出力電力と他の電力貯蔵装置の合計出力電力とを差し引いた電力を電力系統へ供給することが好ましい。

この発明によれば、最も電力系統側に接続されている一の電力貯蔵装置以外の貯蔵装置においては、各電力貯蔵装置に対応して設定されている出力領域に応じて、電力の供給を行う。一方、最も電力系統側に接続されている一の電力貯蔵装置においては、最終的に電力系統へ供給したい目標供給電力から発電装置の出力電力と他の電力貯蔵装置の合計出力電力とを差し引いた電力を電力系統へ供給する。
これにより、最も電力系統側に接続されている一の電力貯蔵装置については、特に出力領域を設定する必要がなくなるため、他の電力貯蔵装置に比べて演算処理を少なくすることが可能となるとともに、その構成も簡素化することが可能となる。
また、一の電力貯蔵装置が、発電装置の出力電力と他の電力貯蔵装置の合計出力電力とを目標供給電力から差し引いた電力を供給するようにはたらくため、この一の電力貯蔵装置によって、他の電力貯蔵装置の出力電力の誤差分を吸収することができ、ハイブリッド電源システム全体の供給電力を非常に高い精度で目標供給電力に一致させることが可能となる。

また、本発明は、請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の電力貯蔵装置と、自然エネルギーを利用して発電する発電装置とを備えるハイブリッド電源システムを提供する。また、本発明は、請求項６から請求項８のいずれかの項に記載のハイブリッド電源と、自然エネルギーを利用して発電する発電装置とを備えるハイブリッド電源システムを提供する。

本発明の電力貯蔵装置によれば、目標供給電力と発電装置の出力電力との差分電力を演算する演算周期を電力変換機の制御周期と略同一周期にするので、適切な電力指令値を電力変換機に与えることが可能となり、電力系統へ供給する電力をより高い精度で目標供給電力と一致させることができる。

以下に、本発明にかかるハイブリッド電源システムの一実施形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕、〔第３の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド電源システムの構成概略図である。
この図に示すように、ハイブリッド電源システムは、風力を利用して発電を行う風力発電装置２と、風力発電装置２の出力変動を低減させるように電力を出力するハイブリッド電源１とを主な構成要素として備えている。
風力発電装置２の出力は、電力系統３に接続されている。また、風力発電装置２と電力系統３との間には、ハイブリッド電源１が接続されている。
ハイブリッド電源１は、風力発電装置２の出力電力を検出する電力検出器６、ハイブリッド制御装置５、及び電力貯蔵装置４を主な構成要素として備えており、その詳細を図２に示す。

図２は、本実施形態に係るハイブリッド電源１の構成を模式的に示したブロック図である。この図に示されるように、上記ハイブリッド制御装置５は、電力検出器６（図１参照）により検出された電力検出値PNAT^＊に基づいて、目標供給電力PHYB^＊を生成する目標供給電力生成回路５１を備えている。ここで、目標供給電力PHYB^＊とは、電力系統３（図１参照）へ供給する目標電力であり、例えば、電力検出値PNAT^＊を平滑化することにより求められる。このため、例えば、目標供給電力生成回路５１には、高域周波数帯を抑制する一次位相遅れ等の補償回路等や各種フィルタ等が目的に応じて任意に選ばれ、用いられる。
電力貯蔵装置４は、ハイブリッド制御装置５内の目標供給電力生成回路５１から目標供給電力PHYB^＊が入力されるとともに、電力検出器６（図１参照）により検出された電力検出値PNAT^＊が入力され、これらの値に基づいて電力指令値PINV^＊を生成する高速制御装置４１、高速制御装置４１から与えられる電力指令値PINV^＊に基づいて二次電池４３の充放電制御を行うことにより、電力貯蔵装置４の出力PINVを該電力指令値PINV^＊に一致させる電力変換機（電力変換手段）４２、及びリチウムイオン電池等の複数の二次電池により構成される二次電池４３を備えて構成される。
この場合において、上記電力変換機は、１msオーダー、或いはそれ以下の制御周期により動作している。より具体的には、電力変換機は、複数のスイッチング素子から構成されるインバータ本体（図示略）と該インバータ本体に対して上記電力指令値PINV^＊に応じたパルス幅変調信号等を出力することにより、これらスイッチング素子のオンオフデューティを制御する制御部（図示略）を備えている。そして、本実施形態においては、この制御部が１msオーダー、或いは、それ以下の制御周期でインバータを構成する複数のスイッチング素子をオンオフ制御することにより、所望の電力を出力させる。

上記高速制御装置４１は、目標供給電力PHYB^＊から電力検出値PNAT^＊を減算することにより差分電力PINV^＊＊を求める減算回路（演算手段）７１と、減算回路７１により演算された差分電力PINV^＊＊に基づいて電力指令値PINV^＊を生成する電力指令値生成回路（電力指令値生成手段）７２を備えている。具体的には、図３に示されるように、電力指令値生成回路７２は、フィルタ回路８１、ランプ回路８２及び制限回路８３を備えて構成される。フィルタ回路８１は、減算回路７１から入力される差分電力PINV^＊＊の高周波成分を除去して出力する。ランプ回路８２は、フィルタ回路８１からの出力信号を所定の傾斜率（ランプレート）で変化させて出力する。制限回路８３は、ランプ回路８２からの出力信号が所定の値以上とならないようにリミッタをかけ、この出力信号を電力指令値PINV^＊として電力変換機４２へ出力する。
本実施形態において、上記構成からなる高速制御装置４１は、電力変換機４２と同一又は略同じ制御周期で駆動される。より具体的には、上記演算回路７１及び電力指令値生成回路７２を構成する各部は、電力変換機４２内に備えられる上記制御部の制御周期と同一又は略同じ制御周期で駆動される。ここで、電力変換機４２の制御周期は、1msオーダー、あるいはそれ以下なので、遅くとも数ms以内で駆動されることが好ましい。
このように、高速制御装置４１内の減算回路７１、電力指令値生成回路７２の制御周期を電力変換機４２の制御周期に合わせることにより、適切な電力指令値を電力変換機に対して与えることが可能となる。
なお、高速制御装置４１と電力変換機４２とを同一の基板に実装することにより、非常に容易に制御周期を一致させることが可能である。

次に、上述したハイブリッド電源１の動作について図１から図３を参照して具体的に説明する。まず、風力発電装置２（図１参照）が発電を行うことにより、その発電電力（出力電力）PNATが系統電力３へ供給される。電力検出器６は、風力発電装置２の出力電力PNATを検出し、この電力検出値PNAT^＊をハイブリッド制御装置５及び電力貯蔵装置４へ出力する。ハイブリッド制御装置５（図２参照）内の目標供給電力生成回路５１は、この検出値PNAT^＊を平滑化することによって目標供給電力PHYB^＊を生成し、電力貯蔵装置４へ出力する。
電力貯蔵装置４において、上記電力検出値PNAT^＊と目標供給電力PHYB^＊は、減算回路７１に入力される。減算回路７１は、目標供給電力PHYB^＊から電力検出値PNAT^＊を減算することにより差分電力PINV^＊＊を求め、電力指令値生成回路７２へ出力する。この差分電力PINV^＊＊は、電力指令値生成回路７２内のフィルタ回路８１（図３参照）に入力される。フィルタ回路８１は、差分電力PINV^＊＊から高周波成分を除去し、ランプ回路８２へ出力する。ランプ回路８２は、平滑化された差分電力PINV^＊＊を所定の傾斜率で変化させ、制限回路８３へ出力する。制限回路８３は、ランプ回路８２から入力された信号が予め設定されている上限値以下に抑制し、この信号を電力指令値PINV^＊として電力変換機４２へ出力する。この場合において、減算回路７１及び電力指令値生成回路７２は、電力変換機４２の制御周期と同一又は略同一の制御周期で駆動されているため、電力変換機４２の図示しない制御部は、自己の制御周期と略同じ制御周期でこの電力指令値PINV^＊を受け取ることができる。
電力変換機４２内の図示しない制御部は、この電力指令値PINV^＊に電力変換機４２の出力が一致するように、インバータ本体を構成する複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御(Pulse Width Modulation control）する。これにより、所定のパルス幅変調信号に応じて各スイッチング素子が駆動されて、二次電池４３の充放電が制御される。この結果、電力指令値PINV^＊と一致する出力電力PINVが電力系統３（図１参照）へ供給されることとなる。
電力貯蔵装置４（図１参照）から出力された出力電力PINVは、上流から流れてくる風力発電装置２の出力電力PNATに重畳され、供給電力PHYB（=PINV＋PNAT）として電力系統３へ供給される。

以上述べたように、本実施形態に係るハイブリッド電源システムによれば、電力貯蔵装置４内の減算回路７１が、最終的に電力系統３へ供給する目標電力である目標供給電力PHYB^＊から発電装置２の出力電力PNAT^＊を減算することにより差分電力PINV^＊＊を演算し、電力変換機４２が差分電力PINV^＊＊に基づいて決定される電力指令値PINV^＊に基づいて、接続されている二次電池４３の充放電を行うことにより、電力貯蔵装置４の出力を制御する。
この場合において、減算回路７１及び電力変換機４２の制御周期を同一又は略同じ制御周期とするので、差分電力PINV^＊＊の演算周期と電力変換機４２の駆動周期とを略一致させることが可能となり、高精度な電力制御の実現を図ることができる。

また、本実施形態に係る電力貯蔵装置４において、減算回路７１により演算された差分電力PINV^＊＊に基づく電力指令値の生成は、電力指令値生成回路７２により行われる。この場合において、電力指令値生成回路７２は、所定の周波数帯域の信号を除去するフィルタ回路８１と、このフィルタ回路８１の出力を所定の傾斜率で変化させるランプ回路８２と、ランプ回路８２の出力を所定の値以下に制限する制限回路８３を備えるので、電力指令値は、所定の閾値以下のなだらかな値として電力変換機４２へ与えられる。これにより、簡易な回路構成により、無理な充放電制御から二次電池４３を保護することが可能となる。

また、上述した第１の実施形態においては、電力貯蔵装置４よりも上流側の電力、即ち、風力発電装置２の出力電力PNATを電力検出器６によって検出し、この電力検出値PNAT^＊に基づいてハイブリッド制御装置５及び電力貯蔵装置４が所定の制御を実施していたが、以下の手法によっても上述したハイブリッド電源システムの制御を実現させることが可能である。
即ち、電力系統３へ供給される供給電力PHYB（＝PNAT+PINV）に基づいて風力発電装置２の推定出力電力PNAT´を演算により求め、この推定出力電力PNAT´を用いて上述した制御を行っても良い。具体的には、図４に示すように、供給電力PHYBから電力貯蔵装置４の出力電力PINVを減算する減算器７を備え、この減算器７の出力を風力発電装置２の推定出力電力PNAT´として、以降の処理において用いるようにする。これにより、例えば、何らかの原因により風力発電装置２の出力電力を検出器等によって直接検出することができない場合においても、品質の高い電力を供給することのできるハイブリッド電源システムを実現させることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係るハイブリッド電源システムについて説明する。
本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド電源システムは、ハイブリッド電源１が複数の電力貯蔵装置４を備えている点が、上述した第１の実施形態に係るハイブリッド電源システムと異なる。具体的には、本実施形態に係るハイブリッド電源１は、出力特性の異なる複数の電力貯蔵装置４を備えており、各電力貯蔵装置の出力特性に応じて、電力系統３へ電力を供給する電力貯蔵装置４を切り替えるように制御を行う。
以下、本実施形態におけるハイブリッド電源１について図面を参照して詳細に説明する。なお、上述した第１の実施形態におけるハイブリッド電源１と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図５は、本実施形態に係るハイブリッド電源１の構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、本実施形態に係るハイブリッド電源１は、ハイブリッド制御装置５と、並列に接続された２台の電力貯蔵装置４ａ、４ｂとを備えている。
ここで、電力貯蔵装置４ａは、低電力充放電時に高効率であるという出力特性を有しており、他方、電力貯蔵装置４ｂは、高電力充電時に高効率であるという出力特性を有している。
ハイブリッド制御装置５内の出力領域指令部５２には、各電力貯蔵装置４ａ及び４ｂについて、それぞれ出力領域が設定されている。この出力領域は、各電力貯蔵装置４ａ及び４ｂの出力特性に応じて決定されるものであり、例えば、所定の閾値電力よりも小さな出力領域については、低電力充放電時に高効率である電力貯蔵装置４ａにより電力供給が行われ、他方、所定の閾値電力以上の出力領域においては、高電力充放電時に高効率である電力貯蔵装置４ｂにより電力供給が行われるように設定されている。ハイブリッド制御装置５の出力領域指令部５２は、各電力貯蔵装置４ａ、４ｂが備える電力指令値生成回路７２ａ、７２ｂに対して、それぞれ対応する出力領域指令を与えるべく機能する。

次に、このような構成からなるハイブリッド電源の動作について説明する。
まず、ハイブリッド制御装置５内の目標供給電力生成回路５１は、電力検出器６（図１参照）によって検出された風力発電装置２の出力電力に基づいて目標供給電力PHYB^＊を求め、電力貯蔵装置４ａ、４ｂがそれぞれ備える減算回路７１ａ、７１ｂに出力する。
各減算回路７１ａ、７１ｂは、目標供給電力PHYB^＊と風力発電装置２の出力電力PNAT^＊とから差分電力PINV1、PINV2をそれぞれ演算し、電力指令値生成回路７２ａ、７２ｂへそれぞれ出力する。なお、上記減算回路７１ａ及び７１ｂにはそれぞれ同一の信号が入力されることとなるため、その差分電力PINV1及びPINV2とは、同一の値となる。
続いて、上記差分電力PINV1が入力される電力指令値生成回路７２ａには、ハイブリッド制御装置５内の出力領域指令部５２から低出力領域指令が入力される。電力指令値生成回路７２ａは、差分電力PINV1に基づいて演算した電力指令値PINV1^＊が低出力領域に該当するか否かを判断し、低出力領域に該当する場合には、演算した電力指令値PINV1^＊を電力変換機４２ａへ出力する。
同様に、電力指令値生成回路７２ｂには、差分電力PINV2とともに、出力領域指令部５２から高出力領域指令が入力される。電力指令値生成回路７２ｂは、差分電力PINV2に基づいて演算した電力指令値PINV2^＊が高出力領域に該当するか否かを判断し、高出力領域に該当する場合には、演算した電力指令値PINV2^＊を電力変換機４２ｂへ出力する。
この場合において、各電力貯蔵装置４ａ、４ｂが備える電力指令値生成回路７２ａ、７２ｂはともに同じ回路構成（図３参照）となっているため、同じ差分電力に基づいて生成される電力指令値PINV1及びPINV2は同一の値となっている。従って、この電力指令値PINV1、PINV2が、所定の閾値よりも小さい場合には、電力指令値生成回路７２ａから電力指令値PINV1^＊が出力される一方、電力指令値生成回路７２ｂでは高出力領域に該当しないため、電力指令値PINV2^＊が出力されないこととなる。同様に、上記電力指令値PINV1、PINV2が、所定の閾値以上である場合には、電力指令値生成回路７２ａからは電力指令値PINV1^＊が出力されない一方で、電力指令値生成回路７２ｂからは電力指令値PINV2が出力される。
これにより、低出力領域においては、電力貯蔵装置４ａにより電力の供給が電力系統３に対して行われ、高出力領域においては、電力貯蔵装置４ｂにより電力の供給が行われることとなる。

以上述べたように、本実施形態に係るハイブリッド電源システムによれば、出力特性の異なる２台の電力貯蔵装置４ａ、４ｂを備え、各電力貯蔵装置４ａ、４ｂの出力特性に応じて、電力系統３へ電力を供給する電力貯蔵装置を切り替えるので、非常に効率よく電力供給を行うことが可能となる。
なお、上述した実施形態においては、出力特性によって電力貯蔵装置を切り替えることとしたが、これに代わって、その他の特性、例えば、応答特性に応じて各出力領域を設定し、電力供給を行う電力貯蔵装置を切り替えるようにしても良い。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係るハイブリッド電源システムについて説明する。
本発明の第３の実施形態に係るハイブリッド電源システムは、複数の電力貯蔵装置を備え、一部の電力貯蔵装置については、その出力特性に応じて出力領域を設定し、その出力領域に基づいて電力供給を実施させ、その他の電力貯蔵装置については、出力領域を設定せずに異なる制御を行わせる。
以下、本実施形態に係るハイブリッド電源１について図６を参照して詳細に説明する。
なお、図６において、電力貯蔵装置４ａは上流側に接続されている、即ち、風力発電装置２側へ接続されており、電力貯蔵装置４ｂはその下流側、即ち、電力系統３側に接続されているものとする。

本実施形態に係るハイブリッド電源では、２台の電力貯蔵装置のうち、最も電力系統３側に接続されている電力貯蔵装置４ｂ以外の電力貯蔵装置、つまり、電力貯蔵装置４ａについては、上述した第２の実施形態に係る電力貯蔵装置と同様の電力出力制御を行う。
他方、最も電力系統３側に接続されている電力貯蔵装置４ｂについては、上述した出力領域に基づいて、電力供給が制御されるのではなく、以下のような手法により電力供給の制御が行われる。
まず、電力貯蔵装置４ｂ内の減算回路７１ｂには、ハイブリッド制御装置５内の目標供給電力生成回路５１から目標供給電力PHYB^＊が入力されるとともに、風力発電装置２の出力電力と電力貯蔵装置４ａの出力電力とを加算した加算電力（PNAT+PINV1）^＊が入力される。この場合において、この加算電力（PNAT+PINV1）^＊は、風力発電装置２（図１参照）と電力系統３とを接続している電力線において、電力貯蔵装置４ｂ（図示略）の出力が接続されている接続点と電力貯蔵装置４ａの出力が接続されている接続点との間を流れている電力、即ち、風力発電装置２の出力電力PNATと電力貯蔵装置４ａの出力電力PINV1とが重畳されて流れている部分の電力を電力検出器によって検出することにより得るのが好ましい。
そして、電力貯蔵装置４ｂの減算回路７１ｂが目標供給電力PHYB^＊からこの加算電力（PNAT+PINV1）^＊を減算することにより求めた差分電力をPINV2^＊＊として電力指令値生成回路７２ｂへ出力する。電力指令値生成回路７２ｂは、この差分電力PINV2に基づいて電力指令値を演算し、電力変換機４２ｂへ出力する。
これにより、例えば、電力貯蔵装置４ａによって電力供給が行われている場合に、誤差等により、出力電力PINV1が電力指令値PINV1^＊と同値でなかった場合には、電力貯蔵装置４ｂの減算回路７１ｂに入力される目標供給電力PNYB^＊と加算電力（PNAT+PINV1）^＊とは同じ値にならず、上記電力貯蔵装置４ａによって充足できていない電力量を電力貯蔵装置４ｂによって補うことが可能となる。

このように、本実施形態に係るハイブリッド電源によれば、最も下流側に接続されている電力貯蔵装置によって、他の電力貯蔵装置の誤差量をも吸収する電力供給が行われることとなるため、ハイブリッド電源システム全体の供給電力を非常に高い精度で目標供給電力に一致させることが可能となる。
また、上述した第２の実施形態に係るハイブリッド電源のように、全ての電力貯蔵装置に対して出力領域を設定する必要がないため、演算処理を少なくすることが可能となるとともに、その構成も簡素化することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド電源システムの構成概略図である。 本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド電源の構成を模式的に示したブロック図である。 電力指令値生成回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド電源の変形例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド電源の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るハイブリッド電源の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ハイブリッド電源
２ 風力発電装置
３ 電力系統
４、４ａ、４ｂ 電力貯蔵装置
５ ハイブリッド制御装置
６ 電力検出器
４１、４１ａ、４１ｂ 高速制御装置
４２、４２ａ、４２ｂ 電力変換機
４３、４３ａ、４３ｂ 二次電池
５１ 目標供給電力生成回路
５２ 出力領域指令部
７１、７１ａ、７１ｂ 減算回路
７２、７２ａ、７２ｂ 電力指令値生成回路

Claims (10)

1. 自然エネルギーを利用して発電する発電装置と該発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、該発電装置の出力変動を低減させるように前記電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置であって、
   前記発電装置の出力電力と、前記電力系統へ供給する目標供給電力との差を演算する演算手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づいて決定される電力指令値に出力電力を一致させる電力変換手段と
   を備え、
   前記電力変換手段の制御周期と同一または略同じ制御周期で前記演算手段を駆動させることを特徴とする電力貯蔵装置。
2. 前記演算手段の演算結果を平滑化し、該平滑化後の値を前記電力指令値として前記電力変換手段へ出力するとともに、該電力変換手段と同一又は略同じ制御周期で駆動される電力指令値生成手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置。
3. 前記電力指令値生成手段は、
   所定の周波数帯域の信号を除去するフィルタ回路と、
   該フィルタ回路の出力を所定の傾斜率で変化させるランプ回路と
   を具備することを特徴とする請求項２に記載の電力貯蔵装置。
4. 前記電力指令値生成手段は、前記電力指令値を所定の値以下に制限するための制限回路を具備することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電力貯蔵装置。
5. 前記発電装置の出力電力は、前記電力系統へ供給されている実際の供給電力から前記電力変換手段の出力電力を減算することにより得られることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの項に記載の電力貯蔵装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の電力貯蔵装置を複数台備えるハイブリッド電源であって、
   複数の前記電力貯蔵装置のうちの少なくとも１台は、他の前記電力貯蔵装置とは異なる出力特性又は応答特性を有し、該出力特性又は該応答特性に応じて、前記電力系統へ電力を供給する前記電力貯蔵装置を切り替えることを特徴とするハイブリッド電源。
7. 前記電力貯蔵装置毎に、該電力貯蔵装置の前記出力特性又は前記応答特性に応じて、電力の供給を実施する出力領域を予め設定しておき、
   各電力貯蔵装置は、当該電力貯蔵装置が備える前記電力変換手段に与えられる前記電力指令値が当該電力貯蔵装置に対応して設定されている前記出力領域に該当していた場合に、該電力指令値に基づいて前記電力変換手段を駆動させる
   ことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド電源。
8. 前記複数の電力貯蔵装置のうち、最も電力系統側に接続されている一の電力貯蔵装置は、前記目標供給電力から前記発電装置の出力電力と他の電力貯蔵装置の合計出力電力とを差し引いた電力を電力系統へ供給することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド電源。
9. 請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の電力貯蔵装置と、
   自然エネルギーを利用して発電する発電装置と
   を具備することを特徴とするハイブリッド電源システム。
10. 請求項６から請求項８のいずれかの項に記載のハイブリッド電源と、
    自然エネルギーを利用して発電する発電装置と
    を具備することを特徴とするハイブリッド電源システム。

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