JP2007009804A - 風力発電施設の出力電力制御スケジュールシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステムは、電力系統(20)に並列される少なくとも一つの風力発電機(231〜23m)を含む風力発電施設(13)の電力系統への出力電力のスケジュールシステムであって、気象予測データに基づいて、風力発電施設から出力される電力を予測する発電出力予測手段(212)と、発電出力予測手段により予測された電力が電力系統の周波数変動に与える影響が許容範囲内となるように風力発電施設の出力電力を制御する制御信号を出力する風力発電施設制御手段(216)と、制御信号に応じて前記風力発電施設の出力電力を制御する電力制御手段(241)と、制御線(24)を介して風力発電機(231〜23m)を運転・停止する手段とを備える。
【選択図】 図2
Description
図1は本発明の実施の形態に適用される電力系統の一例の全体の構成図である。同図において、11は火力発電所や水力発電所等の電力調整が可能な発電所、12は原子力発電所等の一定出力で運転する発電所、13,14、…1n(nは5以上の整数)は風力発電機を備える風力発電施設、20は発電所11、12及び風力発電施設13,14、…1nが並列されている電力系統である。電力系統20には工場や家庭の電力負荷が接続されている。風力発電施設13,14、…1nの各々には複数の風力発電機が存在していなくてもよく、少なくとも1台の風力発電機が存在していればよい。
他の風力発電施設14〜1nも風力発電施設13と同様の構成を有している。
Δf(Hz)=-{1/K(%/Hz)}*{ΔP(kW)/P(kW)}*100(%)
これから
ΔP(kW)=−Δf(Hz)*K(%/Hz)*P(kW)/100
ΔP(kW)は短周期許容出力変動幅であり、周波数変動許容値Δf(Hz)及び電力系統の周波数特性をK(%/Hz)を一定とした場合、上記式の絶対値をとることにより、電力需要すなわち総発電電力P(kW)と短周期出力変動幅制限値ΔP(kW)すなわち短周期許容出力変動幅との関係は比例関係となる。
たとえば、風力発電施設制御手段216の出力により制御線24を介して風力発電施設13内の風力発電機231〜23mの運転・停止を制御するようにしてもよい。すなわち、電力系統20の周波数変動が許容範囲内に収まるように必要数の風力発電機を停止させてもよい。また、風力発電機231から23mをすべて稼動状態にしたままで、制御線25を介して系統連系用開閉器241を制御して稼動中のすべての風力発電機の出力を電力系統20に渡さないようにしてもよい。
図4は図3のステップS7の動作の詳細を説明するフローチャートである。同図において、ステップS41にて短周期出力変動幅制限値の予測値Bと短周期出力変動幅予測値Aとの差が所定閾値TH1より大きいか否かが判定される。短周期出力変動幅制限値の予測値Bと短周期出力変動幅予測値Aとの差が所定閾値TH1より大きい場合、即ち、短周期出力変動幅制限値Bを過大予測した場合は、ステップS42にて風力発電機の並列を増加させる。ステップS41の判定で否であればステップS43に進み、短周期出力変動幅制限値の予測値Bと短周期出力変動幅予測値Aとの差が所定閾値TH2より小さいか否かが判定される。短周期出力変動幅制限値の予測値Bと短周期出力変動幅予測値Aとの差が所定閾値TH2より小さい場合、即ち、短周期出力変動幅制限値を過小予測した場合は、ステップ44にて風力発電機の解列を増加させる。このような制御により、短周期出力変動予測値Aが短周期出力変動制限値の予測値Bを超えないように風力発電機の並列・系列スケジューリングを作成する。
他の風力発電施設14〜1nの構成も風力発電施設13と同様である。
ΔF(kW)=A・F(kW)(Aは0<A<1の定数)
このため図4により電力需要予測値から許容短周期出力変動幅予測値ΔF(kW)が求まれば、F(kW)=(1/A)・ΔF(kW)から発電出力制限値予測値が求まる。
並列・解列スケジュール作成手段714は発電出力予測値と発電出力制限値予測値とを入力として、発電出力予測値が発電出力制限値予測値以下になるように風力発電施設13の電力系統20に対する並列・解列スケジュールを作成する。
13〜1n 風力発電施設
20 電力系統
211 周波数分解手段
212 発電出力予測手段
213 短周期出力変動幅予測手段
214 短周期出力変動幅制限予測値
215 並列・解列スケジュール作成手段
216 風力発電施設制御手段
231〜23m 風力発電機
241 系統連系用開閉器
713 発電出力制限値予測手段
Claims (7)
- 電力系統に並列される少なくとも一つの風力発電機を含む風力発電施設の前記電力系統への出力電力のスケジュールシステムであって、気象予測データに基づいて、前記風力発電施設から出力される電力を予測する発電出力予測手段と、前記発電出力予測手段により予測された電力が前記電力系統の周波数変動に与える影響が許容範囲内となるように前記風力発電施設の出力電力を制御する制御信号を出力する風力発電施設制御手段と、前記制御信号に応じて前記風力発電施設の出力電力を制御する電力制御手段とを備えることを特徴とする、風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステム。
- 前記発電出力予測手段は、気象実測データと前記風力発電機が運転状態にあるか停止状態にあるかを示す稼動状況データをも入力として前記風力発電施設から出力される電力を予測するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステム。
- 前記電力制御手段は、前記風力発電施設制御手段の出力に基づいて、前記風力発電施設を前記電力系統に並列または解列させる開閉手段、及び前記風力発電機の運転又は停止を制御する制御手段の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステム。
- 前記風力発電施設内の前記風力発電機から出力された電力の実測値から発電出力変動の長周期成分と短周期成分を得る周波数分解手段を更に備え、前記発電出力予測手段は、前記周波数分解手段から出力される長周期成分を入力として使用することを特徴とする請求項1に記載の風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステム。
- 前記周波数分解手段から出力される短周期成分と、前記発電出力予測手段の出力と、気象予測値とに基づいて短周期出力変動幅の予測値を算出する短周期出力変動幅予測手段と、
前記電力系統の需要予測と前記電力系統の周波数特性と前記電力系統の周波数変動許容値に基づいて、前記電力系統の周波数変動が許容範囲となる短周期出力変動幅の制限値を算出する短周期出力変動幅制限値予測手段とを更に備え、
前記短周期出力変動幅予測手段による出力変動幅予測値が前記短周期出力変動幅制限値予測手段による出力変動幅制限値の予測値以下になるように前記風力発電施設制御手段及び前記電力制御手段は前記風力発電施設の出力電力を制御するようにしたことを特徴とする請求項4に記載の風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステム。 - 前記風力電力制御手段は、前記短周期出力変動幅制限値の予測値と前記短周期出力変動幅予測値との差が第1の所定閾値より大きい場合は、前記風力発電機の並列を増加させ、前記短周期出力変動幅制限値の予測値と前記短周期出力変動幅予測値との差が第2の所定閾値より小さい場合は、前記風力発電機の解列を増加させるようにしたことを特徴とする請求項5に記載の風力発電施設の気象予測データに基づき出力電力制御スケジュールシステム。
- 前記電力系統の需要予測と前記電力系統の周波数特性と前記電力系統の周波数変動許容値に基づいて、風力発電の出力制限値を予測する発電出力制限値予測手段を備え、前記発電出力予測手段による発電出力予測値が前記発電出力制限値予測手段による発電出力制限値予測値以下になるように前記風力発電施設制御手段及び電力制御手段は前記風力発電施設の出力電力を制御するようにしたことを特徴とする請求項4に記載の風力発電施設の気象予測データに基づく出力電力制御スケジュールシステム。
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