JP2010022122A - 分散型電源の安定化制御方式 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 変化率リミッタ8は、自然エネルギー電源1の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する。この制限により、平滑化の評価指標である一定の時間幅における出力変動幅の評価指標を完全に満たしながら、一次遅れフィルタや移動平均による方法で見られるような過剰な平滑化を回避する。また、電力貯蔵装置のkW容量の比率に依存せず、簡易に電力貯蔵装置のkW容量を最小限にする最適な制御動作を得る。
【選択図】図1
Description
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする。
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力を平滑化する一次遅れフィルタと、
前記一次遅れフィルタを通した前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする。
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力の過去の移動平均を求める移動平均処理回路と、
前記移動平均処理回路を通した前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする。
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力の過去の一定時間における中間値を求める中間値算出器と、
前記中間値算出器を通した前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする。
前記SOC制御手段は、その内部演算値が前記変化率リミッタの上下限制限値を超えない値にした上下限値を求める上下限制限値演算手段を設けたことを特徴とする。
本実施形態は、平滑化の評価指標である一定の時間幅における出力変動幅の評価指標を完全に満たしながら、一次遅れフィルタや移動平均による方法で見られるような過剰な平滑化を回避するため、自然エネルギー電源の発電出力検出値から変化率リミッタを通すことで、傾き一定の合成出力目標値を得る。
実施形態1では自然エネルギー電源の発電出力が大きく、評価時間幅と同程度の短い時間で周期的に変動した場合に合成出力目標値が大きな方向、または小さな方向に偏る可能性がある。合成出力目標値が上方向または下方向に偏ると電力貯蔵装置は充電方向または放電方向に偏った補償を行うことになる。したがって、電力貯蔵装置の充電方向または放電方向に補償可能なkW容量が同一である場合にはkW容量を有効に活用できず、また大きな貯蔵容量(kWh容量)も必要となる。
本実施形態は、実施形態2の一次遅れフィルタ12を過去の移動平均を求める処理回路に置き換える。なお、移動平均時間は実施形態2と同等程度の時間とする。
実施形態2の一次遅れフィルタ処理、実施形態3の移動平均処理では、図10に示すように、発電出力の大きな時間帯と小さな時間帯の時間長に大きな差がある場合に、合成出力目標値が一方に偏る可能性がある。電力貯蔵装置の充電方向または放電方向に補償可能なkW容量が同一である場合には実施形態2で示した問題点と同様の問題が発生する。
電力貯蔵装置は充電できる電力量(kWh)に限りがある。すなわち、電力貯蔵装置が充電末に達した場合にはそれ以上の充電は行えず、電力貯蔵装置が放電末に達した場合にはそれ以上の放電を行うことができない。電力貯蔵装置の充電状態はSOC(満充電の状態で100%、全て放電された状態で0%)で表される。自然エネルギー電源の出力変動緩和では、常に充電方向または放電方向の補償が可能な状態を維持する必要があることから、SOCが100%または0%に達することを避ける必要がある。また、電力貯蔵装置の特性によって利用可能なSOC範囲が規定される場合はその範囲を維持する必要がある。
本実施形態は、実施形態5の構成において、電力貯蔵装置が充電末や放電末に達して出力変動抑制の機能が損なわれることを回避すると共に、不用意な過充電や過放電による電力貯蔵装置の劣化を回避する機能を更に向上するため、SOC目標値とSOC検出値の偏差が大きく、電力貯蔵装置が充電末や放電末に近づくほどSOC制御系の制御ゲインを大きくする非線形ゲイン設定要素を設ける。
実施形態1〜6において、電力貯蔵装置の充放電制御器を、電力系統との連系点の有効電力を検出してこれが合成出力目標値に一致するように制御することで合成出力の出力変動緩和に関する評価指標をより確実に満たすことが可能となる。更に、所内に補機等の変動する負荷設備を有する場合においてもこれを含めた補償が可能となる。
3 電力貯蔵媒体
4 双方向電力変換装置
7、11 有効電力検出器
8 変化率リミッタ
10 充放電制御器
12 一次遅れフィルタ
13 移動平均処理回路
14 中間値算出器
15 平均化処理回路
16 SOC検出器
18 SOC制御器
20 非線形ゲイン増幅器
Claims (10)
- 自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー電源と、双方向電力変換装置により充放電電力を制御できる電力貯蔵装置と、前記自然エネルギー電源の発電出力の変動を前記電力貯蔵装置の充放電制御した出力との合成により平滑化させる制御装置とを備えた分散型電源の安定化制御方式であって、
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする分散型電源の安定化制御方式。 - 自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー電源と、双方向電力変換装置により充放電電力を制御できる電力貯蔵装置と、前記自然エネルギー電源の発電出力の変動を前記電力貯蔵装置の充放電制御した出力との合成により平滑化させる制御装置とを備えた分散型電源の安定化制御方式であって、
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力を平滑化する一次遅れフィルタと、
前記一次遅れフィルタを通した前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする分散型電源の安定化制御方式。 - 自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー電源と、双方向電力変換装置により充放電電力を制御できる電力貯蔵装置と、前記自然エネルギー電源の発電出力の変動を前記電力貯蔵装置の充放電制御した出力との合成により平滑化させる制御装置とを備えた分散型電源の安定化制御方式であって、
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力の過去の移動平均を求める移動平均処理回路と、
前記移動平均処理回路を通した前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする分散型電源の安定化制御方式。 - 自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー電源と、双方向電力変換装置により充放電電力を制御できる電力貯蔵装置と、前記自然エネルギー電源の発電出力の変動を前記電力貯蔵装置の充放電制御した出力との合成により平滑化させる制御装置とを備えた分散型電源の安定化制御方式であって、
前記制御装置は、
前記自然エネルギー電源の発電出力の過去の一定時間における中間値を求める中間値算出器と、
前記中間値算出器を通した前記自然エネルギー電源の発電出力の変化を単位時間当たりの出力変動幅で決定される一定の傾きに制限する変化率リミッタを設け、
前記変化率リミッタの出力を前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力目標値とすることを特徴とする分散型電源の安定化制御方式。 - 前記制御装置は、前記電力貯蔵装置の充電状態を一定値に制御するSOC制御手段を設け、このSOC制御手段の出力で前記変化率リミッタの入力になる発電出力を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の分散型電源の安定化制御方式。
- 前記SOC制御手段は、前記電力貯蔵装置の充電状態(SOC)の目標値と検出値との偏差が大きくなるほど、該偏差の増幅ゲインを大きくする非線形ゲイン設定要素を設けたことを特徴とする請求項5に記載の分散型電源の安定化制御方式。
- 前記制御装置は、前記変化率リミッタで求める前記合成出力目標値と、前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の出力との合成出力の検出値とから、前記電力貯蔵装置の充放電制御をする充放電制御手段を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の分散型電源の安定化制御方式。
- 前記変化率リミッタは、前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の充放電制御した出力との合成出力の上限値、下限値の範囲を規定する上下限制限値設定手段を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の分散型電源の安定化制御方式。
- 前記一次遅れフィルタは、前記合成した出力の平滑化の評価指標になる評価時間幅程度またはその数倍程度の時定数とすることを特徴とする請求項2、5〜7のいずれか1項に記載の分散型電源の安定化制御方式。
- 前記変化率リミッタは、前記自然エネルギー電源の発電出力と前記電力貯蔵装置の充放電制御した出力との合成出力の上限値、下限値の範囲を規定する上下限制限値設定手段を設け、
前記SOC制御手段は、その内部演算値が前記変化率リミッタの上下限制限値を超えない値にした上下限値を求める上下限制限値演算手段を設けたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の分散型電源の安定化制御方式。
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