JP2010259154A - Power control apparatus and method of controlling reactive power - Google Patents
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Description
本発明は、電力系統に接続された太陽光発電や風力発電など自然エネルギーにより発電する小規模発電設備の無効電力制御を行う電源制御装置および無効電力制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply control device and a reactive power control method for performing reactive power control of a small-scale power generation facility that generates power by natural energy such as solar power generation or wind power generation connected to an electric power system.
太陽光発電や風力発電など自然エネルギーにより発電する小規模発電設備(以下「分散型電源」という)が電力系統に接続された場合、気象条件の変化によって分散型電源が供給する有効電力量が急激に変動し、それに伴って電力系統の電圧(以下「系統電圧」という)が変動する。 When a small-scale power generation facility (hereinafter referred to as “distributed power source”) that uses natural energy, such as solar power generation or wind power generation, is connected to the power system, the amount of effective power supplied by the distributed power source suddenly increases due to changes in weather conditions. Accordingly, the voltage of the power system (hereinafter referred to as “system voltage”) fluctuates.
一方、系統電圧は、需要家端の負荷変動による需要電力量の変化によっても変動する。通常は、昼間の重負荷時には系統電圧が低下し、深夜の軽負荷時には系統電圧が上昇する傾向がある。このような需要家端の負荷変動による系統電圧の緩やかな変動を抑制するため、変電所あるいは配電線中間地点に負荷時タップ切換付変圧器を設置するか、あるいはスイッチ式の電力用コンデンサや分路リアクトル等の調相装置を設置して無効電力量を制御し、直接的あるいは間接的に系統電圧の変動を抑制している。 On the other hand, the system voltage also fluctuates due to a change in power demand due to load fluctuations at the consumer end. Normally, the system voltage tends to decrease during daytime heavy loads, and the system voltage increases during light loads at midnight. In order to suppress such gradual fluctuations in the system voltage due to load fluctuations at the consumer end, either install a transformer with tap switching at load at the substation or the middle of the distribution line, or use a switch type power capacitor or distribution A phase adjusting device such as a road reactor is installed to control the amount of reactive power, and fluctuations in the system voltage are suppressed directly or indirectly.
しかしながら、負荷時タップ切換付変圧器やスイッチ式の電力用コンデンサあるいは分路リアクトル等の調相装置による系統電圧の制御は動作速度が遅いため、気象条件の変化によって分散型電源が供給する有効電力量が急激に変動した場合の系統電圧の変動を抑制することは困難である。このため、従来は、配電線中間地点に高速動作が可能な調相装置であるSVC(Static Var Compensator:静止型無効電力補償装置)等のパワーエレクトロニクス機器を設置するか、あるいは分散型電源が無効電力を供給することによって、系統電圧の変動を抑制している。 However, control of the system voltage by a phase-adjusting device such as a transformer with a tap changer at load, a switch-type power capacitor, or a shunt reactor is slow in operating speed, so the effective power supplied by the distributed power source due to changes in weather conditions It is difficult to suppress fluctuations in the system voltage when the quantity changes rapidly. For this reason, conventionally, power electronics equipment such as SVC (Static Var Compensator), which is a phase adjustment device capable of high-speed operation, is installed at the middle point of the distribution line, or the distributed power supply is disabled By supplying power, fluctuations in the system voltage are suppressed.
分散型電源が無効電力を供給する一例として、下記特許文献1に示された可変速風力発電システムでは、無効電力指令に基づいて無効電力を制御する無効電力制御手段を備えることで、発電有効電力量とは独立して無効電力量を決定でき、発電電力が小さいときにも大きな無効電力を出力でき、系統条件に応じた無効電力出力を実現出来る技術が開示されている。 As an example in which the distributed power source supplies reactive power, the variable-speed wind power generation system disclosed in Patent Document 1 below includes reactive power control means that controls reactive power based on a reactive power command. A technology is disclosed that can determine the amount of reactive power independently of the amount, can output a large amount of reactive power even when the generated power is small, and can realize a reactive power output according to system conditions.
しかしながら、急激な系統電圧の変動を抑制することが可能なSVC等のパワーエレクトロニクス機器は高価である。また、上記特許文献1に示された技術では、分散型電源が供給する有効電力量に加え、電力系統に接続された負荷の大きさや負荷変動等の系統条件に応じた無効電力量を想定して、電力容量を増加しておく必要がある。このように、上記従来の技術では、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストが高くなる、という問題があった。 However, power electronics equipment such as SVC that can suppress rapid fluctuations in system voltage is expensive. In addition, in the technique disclosed in Patent Document 1, in addition to the active power amount supplied by the distributed power source, a reactive power amount corresponding to a system condition such as the size of a load connected to the power system or a load change is assumed. Therefore, it is necessary to increase the power capacity. As described above, the conventional technique has a problem that the cost for suppressing the fluctuation of the system voltage is increased.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることを可能とする電源制御装置および無効電力制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in the case where a distributed power source that generates power by natural energy is connected to an electric power system, it is possible to reduce the cost required to suppress fluctuations in the system voltage. It is an object of the present invention to obtain a power control device and a reactive power control method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、系統電圧の変動を抑制する電圧制御装置を備えた電力系統に接続され、自然エネルギーによって発電した電力を前記電力系統に供給する分散型電源の無効電力制御を行う電源制御装置であって、気象予測に基づいて先の時刻において前記分散型電源が供給可能な有効電力量を予測する発電量予測装置が接続され、現在時刻において前記分散型電源が供給する有効電力量を検出し、先の時刻において予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較して、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させ、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is connected to a power system including a voltage control device that suppresses fluctuations in system voltage, and supplies power generated by natural energy to the power system. A power supply control device that performs reactive power control of a distributed power source, and connected to a power generation amount prediction device that predicts an active power amount that can be supplied by the distributed power source at a previous time based on weather prediction, and at a current time The active power supplied by the distributed power source is detected, and the active power expected at the previous time is compared with the active power at the current time to determine that the active power increases at the previous time. In this case, in a few seconds to a few minutes, the distributed power up to the reactive power target value set so as to increase the system voltage equivalent to the increase in the system voltage expected due to the increase in the amount of active power. Source increases the amount of reactive power which is supplied, after the reactive energy has reached the reactive power target value, and decreases the amount of reactive power with increasing active power.
この発明によれば、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させることによって、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておく。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、その無効電力量を有効電力量の増加に合わせて減少させることで、有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、分散型電源の無効電力制御と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのSVC等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力量を予め供給すればよいので、分散型電源が発電する有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, when it is determined that the active power amount increases at the previous time, the generated power amount increases in a slow time of about several seconds to several minutes that the voltage control by the voltage control device can follow. By increasing the amount of reactive power supplied by the distributed power source to the reactive power target value set to increase the system voltage equivalent to the increase in system voltage expected by Be prepared for the rise. Then, after the reactive power reaches the reactive power target value, the reactive power is decreased in accordance with the increase in the active power, so that the increase in the system voltage due to the increase in the active power is absorbed, and the system voltage is reduced. Since the voltage is maintained within a predetermined appropriate voltage range, by coordinating the reactive power control of the distributed power source and the voltage control by the voltage control device, fluctuations in the system voltage accompanying an increase in the amount of active power can be suppressed. . Therefore, a high-speed phase adjusting device such as SVC for suppressing rapid fluctuations in the system voltage becomes unnecessary. In addition, the distributed power source only has to supply in advance a reactive power amount that is set to increase the system voltage equivalent to the increase in the system voltage expected due to an increase in the active power amount. It is not necessary to increase the power capacity of the distributed power source in order to supply reactive power exceeding the rated value of active power. In this way, when a distributed power source that generates power by natural energy is connected to the power system, it is possible to reduce the cost required to suppress fluctuations in the system voltage accompanying an increase in the amount of active power. Play.
以下に、本発明にかかる電源制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a power supply control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の一例を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electric power system including a distributed power source to which the power control device according to the first embodiment is connected.
まず、実施の形態1にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の構成と各部の概略機能について、図1を参照して説明する。図1において、電力系統1は、電圧制御装置2および分散型電源3を含み構成される。また、分散型電源3には、実施の形態1にかかる電源制御装置4が接続され、電源制御装置4には、発電量予測装置5が接続される。
First, the configuration of the power system including the distributed power source to which the power supply control device according to the first embodiment is connected and the schematic functions of each unit will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a power system 1 includes a
電圧制御装置2は、需要家端に接続された負荷(図示せず)の変動による比較的緩やかな系統電圧の変動に対応することを想定し、負荷時タップ切換付変圧器やスイッチ式の電力用コンデンサあるいは分路リアクトル等の調相装置のような安価で動作速度の遅い機器で構成されている。電圧制御装置2は、系統電圧が高くなれば、設定された時間遅れの後に所定の適正電圧範囲となるように系統電圧を低下させ、逆に系統電圧が低くなれば、設定された時間遅れの後に所定の適正電圧範囲となるように系統電圧を上昇させる電圧制御を行う。
The
分散型電源3は、風力や太陽光など自然エネルギーによって発電した有効電力(以下「発電有効電力」という)を電力系統1に供給するとともに、後述する電源制御装置4からの指示に基づいて電力系統1から供給される交流電力から無効電力を生成し、電力系統1に供給する機能を有している。なお、図1では説明の便宜上1つの分散型電源3を図示しているが、電力系統1に複数の分散型電源3を設置することも可能である。
The distributed power source 3 supplies active power generated by natural energy such as wind power and solar power (hereinafter referred to as “generated power”) to the power system 1 and based on instructions from a power
発電量予測装置5は、外部から入力される風速や日照などの気象予測情報に基づいて、発電有効電力量を予測し、有効電力量予測値を出力する。なお、発電有効電力量の予測手段については、公知技術により実現することができる。 The power generation amount prediction device 5 predicts a power generation active power amount based on weather prediction information such as wind speed and sunshine input from the outside, and outputs an effective power amount prediction value. In addition, about the prediction means of the electric power generation effective electric energy, it is realizable by a well-known technique.
電源制御装置4は、発電量予測装置5が出力する有効電力量予測値および有効電力量予測値が出力された時点における発電有効電力量に基づいて、分散型電源3が供給する無効電力の制御(以下、単に「無効電力制御」という)を行う。なお、電源制御装置4による分散型電源3の無効電力制御については後述する。
The power
ここで、本発明にかかる実施の形態1の概念を説明する。一般に需要家端の負荷が大きくなると系統電圧が低下し、反対に需要家端の負荷が小さくなると系統電圧が上昇する。電力系統1に分散型電源3が含まれない場合には、系統電圧の変動は、需要家端に接続された負荷の変動による比較的緩やかな変動であるので、電圧制御装置2による動作速度の遅い制御によっても系統電圧を所定の適正電圧範囲に収めることが可能である。 Here, the concept of the first embodiment according to the present invention will be described. Generally, when the load at the consumer end increases, the system voltage decreases. Conversely, when the load at the consumer end decreases, the system voltage increases. When the distributed power source 3 is not included in the power system 1, the fluctuation of the system voltage is a relatively gradual fluctuation due to the fluctuation of the load connected to the consumer end. Even with slow control, it is possible to keep the system voltage within a predetermined appropriate voltage range.
しかし、電力系統1に分散型電源3が接続された場合、気象条件の変化によって分散型電源3が供給する発電有効電力量が変動し、それに伴う系統電圧の変動は、需要家端に接続された負荷の変動による系統電圧の変動よりも急峻であるので、電圧制御装置2による電圧制御が追随できず、系統電圧が大きく変動して所定の適正電圧範囲を逸脱する可能性がある。すなわち、図1において、気象条件の変化によって分散型電源3が供給する発電有効電力量が急激に増加すると、電圧制御装置2による電圧制御が間に合わず、系統電圧が急激に上昇する。
However, when the distributed power source 3 is connected to the power system 1, the amount of active power generated by the distributed power source 3 varies due to changes in weather conditions, and the associated system voltage variation is connected to the consumer end. Therefore, voltage control by the
したがって、実施の形態1では、気象条件の変化による発電有効電力量の増加を予測した場合に、予め分散型電源3が無効電力を供給し、その無効電力量を電圧制御装置2による電圧制御の追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で徐々に増加させることによって、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保ちつつ発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておき、実際に発電有効電力量が増加すると、予め供給していた無効電力量を発電有効電力量の増加に合わせて減少させることによって、系統電圧の変動を抑制し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つ。すなわち、実際に発電有効電力が増加する前に、予め無効電力を供給しておくことで電圧制御装置2に系統電圧を低下させる制御ができる余裕を持たせることで、発電有効電力量の増加による系統電圧の急激な上昇を吸収する。
Therefore, in the first embodiment, when an increase in the power generation active power amount due to changes in weather conditions is predicted, the distributed power source 3 supplies the reactive power in advance, and the reactive power amount is subjected to voltage control by the
つぎに、電源制御装置4による分散型電源3の無効電力制御の概要について、図1および図2を参照して説明する。図2は、発電有効電力量の変化と時間推移との関係の一例を示す図である。
Next, an outline of reactive power control of the distributed power supply 3 by the power
発電量予測装置5は、気象予測情報に基づいて現在時刻より先の時刻における発電有効電力量を予測し(図2参照)、有効電力量予測値を出力する。電源制御装置4は、現在時刻における発電有効電力量を計測し(図2参照)、現在時刻における発電有効電力量と有効電力量予測値とを比較して、有効電力量予測値から現在における発電有効電力量を除算した値が所定のしきい値より大きい場合に、電圧制御装置2による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源3が供給する無効電力量を増加させる。すなわち、先の時刻で発電有効電力量の増加が大きいと予想された場合に無効電力量を増加させていく制御を開始する。無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、実際に気象条件が変化して発電有効電力量が増加すると、電源制御装置4は、その発電有効電力量の増加に合わせて、予め供給していた無効電力量を減少させる。なお、分散型電源3が供給する無効電力量は、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を見込んだ量だけ供給すればよい。つまり先の時刻において実際に発電有効電力量が増加して一定時間が経過した後は、無効電力量はゼロとなる。また、発電有効電力量が安定している状態では、電圧制御装置2による電圧制御によって系統電圧が一定に保たれるため、分散型電源3が無効電力を供給する必要はない。
The power generation amount prediction device 5 predicts a power generation active power amount at a time earlier than the current time based on weather prediction information (see FIG. 2), and outputs a predicted value of active power amount. The power
つぎに、電源制御装置4による分散型電源3の無効電力制御の処理手順について、図3を参照して説明する。図3は、実施の形態1にかかる電源制御装置の処理手順の一例を示すフロー図である。図3において、ステップST101〜ステップST102の処理において電源制御装置4の初期設定動作が行われ、ステップST103〜ステップST110の処理において系統電圧維持動作が行われる。
Next, a processing procedure of reactive power control of the distributed power source 3 by the power
まず、電源制御装置4は、分散型電源3が現在供給している無効電力量を計測して、計測した無効電力量をQ1として記憶し(ステップST101)、無効電力量目標値QsetにQ1の値を設定する(ステップST102)。
First, the power
系統電圧維持動作が開始されると、電源制御装置4は、分散型電源3が現在供給している発電有効電力量を計測して、計測した発電有効電力量をP1として記憶する(ステップST103)。つぎに、時間T経過後の先の時刻における有効電力量予測値が発電量予測装置5から入力され、有効電力量予測値をP2として記憶し(ステップST104)、有効電力量予測値P2と現在における発電有効電力量P1とを比較する(ステップST105)。
When the system voltage maintaining operation is started, the power
ここで、P2−P1の値が所定のしきい値δより小さい場合には(ステップST105,No)、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇は小さいと判定し、ステップST103の処理に戻る。P2−P1の値が所定のしきい値δより大きい場合には(ステップST105,Yes)、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇は大きいと判定し、有効電力量予測値P2の値に応じて無効電力量目標値Qsetを再設定する(ステップST106)。ここでは、P2−P1の値に比例係数αを乗じ、前回設定したQsetを加えた値を新たな無効電力量目標値Qsetとする。なお、比例係数αは電力系統1によって異なる値であり、運用者が設定する値である。 Here, if the value of P2-P1 is smaller than the predetermined threshold value δ (No in step ST105), it is determined that the increase in the system voltage due to the increase in the amount of generated power is small, and the process returns to step ST103. . When the value of P2−P1 is larger than the predetermined threshold value δ (step ST105, Yes), it is determined that the increase of the system voltage due to the increase of the generated active power amount is large, and the value of the predicted active power amount P2 is set. Accordingly, reactive power target value Qset is reset (step ST106). Here, the value obtained by multiplying the value of P2−P1 by the proportionality coefficient α and adding the previously set Qset is set as a new reactive energy target value Qset. The proportional coefficient α is a value that varies depending on the power system 1 and is a value set by the operator.
電源制御装置4は、発電有効電力量の増加に備え、分散型電源3が供給する無効電力量がステップ106で設定したQsetの値となるまでΔQずつ徐々に増加するように制御する(ステップST107)。なお、ΔQは電力系統1によって異なる値であり、電圧制御装置2による電圧制御の追随可能な値に設定される。
In preparation for an increase in the power generation active power amount, the power
無効電力量が無効電力量目標値Qsetに達すると、電源制御装置4は、その時点における発電有効電力量を計測して、計測した発電有効電力量をPA1として記憶し(ステップST108)、PA1−P1の値に比例係数βを乗じた分だけ無効電力量が減少するように制御する(ステップST109)。なお、比例係数βは電力系統1によって異なる値であり、運用者が設定する値である。
When the reactive power amount reaches the reactive power amount target value Qset, the power
そして、発電量予測装置5が有効電力量予測値P2を出力した時刻から時間Tが経過したか否かを判定し(ステップST110)、時間Tが経過していなければ(ステップST110,No)、ステップST108〜ステップST109の処理を繰り返し実行することにより、発電有効電力量の増加に合わせて予め供給していた無効電力量を減少させる。時間Tが経過すると(ステップST110,Yes)、ステップST103の処理に戻り、ステップST103〜ステップST109の処理を繰り返し実行する。 Then, it is determined whether or not the time T has elapsed from the time when the power generation amount prediction device 5 outputs the predicted active power amount P2 (step ST110). If the time T has not elapsed (step ST110, No), By repeatedly executing the processing from step ST108 to step ST109, the amount of reactive power supplied in advance is reduced in accordance with the increase in the amount of active power generation. When time T elapses (step ST110, Yes), the processing returns to step ST103, and the processing from step ST103 to step ST109 is repeatedly executed.
上記の処理手順において、ステップST106〜ステップST107の処理によって時間T経過後における発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておき、その後のステップST108〜ステップST110の処置によって発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収する。 In the above processing procedure, the processing of step ST106 to step ST107 prepares for the increase of the system voltage due to the increase of the power generation active power amount after the lapse of time T, and then the processing of step ST108 to step ST110 determines the power generation active power amount Absorbs increase in system voltage due to increase.
以上のように、実施の形態1の電源制御装置によれば、先の時刻において発電有効電力量が増加することを予測した場合に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させることによって、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておく。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、その無効電力量を発電有効電力量の増加に合わせて減少させることで、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態1の電源制御装置による分散型電源の無効電力制御と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのSVC等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力量を予め供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。 As described above, according to the power supply control device of the first embodiment, when it is predicted that the power generation active power amount will increase at the previous time, the voltage control by the voltage control device can be followed for several seconds to several minutes. The reactive power supplied by the distributed power source is increased to the reactive power target value set to increase the system voltage equivalent to the increase in the system voltage expected due to the increase in the generated power This prepares for an increase in system voltage due to an increase in the amount of active power generation. Then, after the reactive power reaches the reactive power target value, the reactive power is decreased in accordance with the increase in the generated power, thereby absorbing the increase in the system voltage due to the increase in the generated power. Since the voltage is maintained within a predetermined appropriate voltage range, the reactive power control of the distributed power supply by the power supply control device according to the first embodiment and the voltage control by the voltage control device are coordinated to increase the amount of active power generation. It is possible to suppress the fluctuation of the system voltage accompanying the. Therefore, a high-speed phase adjusting device such as SVC for suppressing rapid fluctuations in the system voltage becomes unnecessary. In addition, since the distributed power source only has to supply in advance a reactive power amount that is set to increase the system voltage equivalent to the increase in the system voltage expected due to an increase in the generated active power amount. There is no need to increase the power capacity of the distributed power source to supply reactive power that exceeds the value. In this way, when a distributed power source that generates power using natural energy is connected to the power system, it is possible to reduce the cost required to suppress fluctuations in the system voltage accompanying an increase in the amount of active power generation.
また、実施の形態1の無効電力制御方法によれば、気象予測に基づいて先の時刻において分散型電源が供給可能な発電有効電力量を予測し、現在時刻において分散型電源が供給する発電有効電力量を検出し、先の時刻における発電有効電力量と現在時刻における発電有効電力量とを比較し、先の時刻において発電有効電力量が増加することを予測した場合に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させる。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、発電有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させることで、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態1の無効電力制御方法と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのSVC等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力量を予め供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。 In addition, according to the reactive power control method of the first embodiment, the active power generation amount that can be supplied by the distributed power source at the previous time is predicted based on the weather forecast, and the power generation effective power that the distributed power source supplies at the current time is predicted. When the amount of power generated is detected, the amount of active power generated at the previous time is compared with the amount of active power generated at the current time, and the amount of generated power is predicted to increase at the previous time, the voltage generated by the voltage control device Distributed to the reactive power target value that is set to increase the system voltage equivalent to the increase in system voltage expected due to the increase in the amount of active power generation in a slow time of several seconds to several minutes that can be followed by control Increase the amount of reactive power supplied by the power supply. Then, after the reactive power reaches the reactive power target value, the reactive power is decreased as the generated active power is increased to absorb the increase in the system voltage due to the increase in the generated power. Since the reactive power control method of the first embodiment and the voltage control by the voltage control device are coordinated with each other, the fluctuation of the system voltage accompanying the increase in the amount of generated power is suppressed. can do. Therefore, a high-speed phase adjusting device such as SVC for suppressing rapid fluctuations in the system voltage becomes unnecessary. In addition, since the distributed power source only has to supply in advance a reactive power amount that is set to increase the system voltage equivalent to the increase in the system voltage expected due to an increase in the generated active power amount. There is no need to increase the power capacity of the distributed power source to supply reactive power that exceeds the value. In this way, when a distributed power source that generates power using natural energy is connected to the power system, it is possible to reduce the cost required to suppress fluctuations in the system voltage accompanying an increase in the amount of active power generation.
実施の形態2.
実施の形態1では、分散型電源3が供給する発電有効電力量が増加する場合について説明したが、実施の形態2では、発電有効電力量が減少する場合について説明する。気象条件の変化によって分散型電源が供給する発電有効電力量が急激に減少すると、電圧制御装置による電圧制御が間に合わず、系統電圧が急激に低下する。したがって、実施の形態2では、発電有効電力量が減少した場合に、発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の低下を補うために必要な無効電力を分散型電源が供給することによって、発電有効電力量の減少による系統電圧の急激な低下を吸収し、その後、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、無効電力量を減少させることによって、系統電圧の変動を抑制し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つ。すなわち、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下を、一旦分散型電源が無効電力を供給することによって吸収し、その後、電圧制御装置に系統電圧を維持させた状態で無効電力量を減少させる。
In the first embodiment, the case where the power generation active power amount supplied from the distributed power source 3 increases has been described. In the second embodiment, the case where the power generation active power amount decreases will be described. When the amount of active power generated by the distributed power supply rapidly decreases due to changes in weather conditions, voltage control by the voltage control device is not in time, and the system voltage rapidly decreases. Therefore, in the second embodiment, when the power generation active power amount decreases, the distributed power supply supplies the reactive power necessary to compensate for the decrease in the system voltage accompanying the decrease in the power generation active power amount. By absorbing the sudden drop in the system voltage due to the decrease in the electric energy and then reducing the reactive power in a slow time of several seconds to several minutes that can be followed by the voltage control by the voltage control device, The fluctuation is suppressed and the system voltage is kept within a predetermined appropriate voltage range. In other words, the decrease in the system voltage due to the decrease in the power generation active power amount is absorbed by the distributed power supply once supplying the reactive power, and then the reactive power amount is decreased with the voltage control device maintaining the system voltage. .
図4は、実施の形態2にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の一例を示す図である。なお、実施の形態1と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 4 is a diagram of an example of a power system including a distributed power source to which the power control device according to the second embodiment is connected. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which is the same as that of Embodiment 1, or equivalent, and the detailed description is abbreviate | omitted.
まず、実施の形態2にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の構成と各部の概略機能について、図4を参照して説明する。図4において、電力系統1は、電圧制御装置2および分散型電源3を含み構成される。また、分散型電源3には、実施の形態2にかかる電源制御装置4aが接続される。なお、実施の形態2では、実施の形態1と異なり、発電量予測装置は使用しないため、説明の便宜上図示していないが、実施の形態1と同様に発電量予測装置を備える構成であってもよいことは無論である。
First, the configuration of the power system including the distributed power source to which the power source control device according to the second embodiment is connected and the schematic functions of each unit will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the power system 1 includes a
つぎに、電源制御装置4aによる分散型電源3の無効電力制御の概要について、図4を参照して説明する。
Next, an outline of reactive power control of the distributed power supply 3 by the power
電源制御装置4aは、所定の時間間隔で発電有効電力量を計測し、前回の発電有効電力量と現在における発電有効電力量とを比較して、前回の発電有効電力量から現在における発電有効電力量を除算した値が所定のしきい値より大きい場合に、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで分散型電源3が供給する無効電力量を増加させる。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、電圧制御装置2による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で無効電力量を減少させる。なお、分散型電源3が供給する無効電力量は、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下を補う分だけ供給すればよい。つまり徐々に無効電力量が減少して一定時間が経過した後は、無効電力量はゼロとなる。また、発電有効電力量が安定している状態では、電圧制御装置2による電圧制御によって系統電圧が一定に保たれるため、分散型電源3が無効電力を供給する必要はない。
The power
つぎに、電源制御装置4aによる分散型電源3の無効電力制御の処理手順について、図5を参照して説明する。図5は、実施の形態2にかかる電源制御装置の処理手順の一例を示すフロー図である。図5において、ステップST201〜ステップST203の処理において電源制御装置4aの初期設定動作が行われ、ステップST204〜ステップST209の処理において系統電圧維持動作が行われる。
Next, a processing procedure of reactive power control of the distributed power source 3 by the power
まず、電源制御装置4aは、分散型電源3が現在供給している発電有効電力量および無効電力量を計測して、発電有効電力量をP1、無効電力量をQ1として記憶し(ステップST201)、無効電力量目標値QsetにQ1の値を設定する(ステップST202)。そして、電圧制御装置2による電圧制御に必要な時間を勘案し、ステップST204〜ステップST209の処理を行う処理時間Tを設定する(ステップST203)。
First, the power
系統電圧維持動作が開始されると、電源制御装置4aは、前回の発電有効電力量P1をP2として記憶する(ステップST204)。つぎに、分散型電源3が現在供給している発電有効電力量を計測してP1として記憶し(ステップST205)、前回の発電有効電力量P2と現在における発電有効電力量P1とを比較する(ステップST206)。
When the system voltage maintaining operation is started, the power
ここで、P2−P1の値が所定のしきい値δより小さい場合には(ステップST206,No)、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下は小さいと判定し、ステップST208に移行する。P2−P1の値が所定のしきい値δより大きい場合には(ステップST206,Yes)、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下は大きいと判定し、有効電力量予測値P2の値に応じて無効電力量目標値Qsetを再設定する(ステップST207)。ここでは、P2−P1の値に比例係数αを乗じ、前回設定したQsetを加えた値を新たな無効電力量目標値Qsetとする。なお、比例係数αは運用者が設定する値であり、P2−P1の値に比例係数αを乗じた値(すなわち、Qsetの増加分)が発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の低下を補うために必要な無効電力量となるように設定される。 Here, when the value of P2-P1 is smaller than the predetermined threshold value δ (step ST206, No), it is determined that the decrease in the system voltage due to the decrease in the power generation active energy is small, and the process proceeds to step ST208. When the value of P2−P1 is larger than the predetermined threshold value δ (step ST206, Yes), it is determined that the decrease of the system voltage due to the decrease of the generated active power amount is large, and the value of the predicted active power amount P2 is set. Accordingly, reactive power target value Qset is reset (step ST207). Here, the value obtained by multiplying the value of P2−P1 by the proportionality coefficient α and adding the previously set Qset is set as a new reactive energy target value Qset. Note that the proportionality coefficient α is a value set by the operator, and a value obtained by multiplying the value of P2−P1 by the proportionality coefficient α (that is, an increase in Qset) causes a decrease in system voltage due to a decrease in the amount of generated power. It is set so that the amount of reactive power required to compensate is obtained.
そして、電源制御装置4aは、分散型電源3が供給する無効電力量がステップST207で設定した無効電力量目標値Qsetの値となるように制御する(ステップST208)。
Then, the power
無効電力量が無効電力量目標値Qsetに達すると、電源制御装置4aは、Qsetの値をΔQ減少させ、無効電力量がQsetの値となるように制御する(ステップST209)。なお、ΔQは電力系統1によって異なる値であり、電圧制御装置2による電圧制御の追随可能な値に設定される。
When the reactive power amount reaches the reactive power amount target value Qset, the power
そして、ステップST204の処理に戻り、ステップST204〜ステップST209の処理を繰り返し実行する。 And it returns to the process of step ST204 and repeats the process of step ST204-step ST209.
上記の処理手順において、ステップST207〜ステップST208の処理によって発電有効電力量の減少による系統電圧の低下が吸収され、その後のステップST209の処置によって無効電力量を徐々に減少させる。すなわち、ステップST204〜ステップST209の処理を処理時間Tの時間間隔で繰り返し実行することによって、電圧制御装置2に系統電圧を維持させた状態で無効電力量を減少させる。
In the above processing procedure, the reduction of the system voltage due to the reduction of the generated active power amount is absorbed by the processing of step ST207 to step ST208, and the reactive power amount is gradually reduced by the subsequent step ST209. That is, by repeatedly executing the processing of step ST204 to step ST209 at the time interval of the processing time T, the reactive power amount is reduced while the
以上のように、実施の形態2の電源制御装置によれば、発電有効電力量が減少した場合に、有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させることによって、発電有効電力量の減少による系統電圧の急激な低下を吸収する。その後、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、無効電力量を減少させることで、系統電圧の変動を抑制し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態2の電源制御装置による分散型電源の無効電力制御と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのSVC等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する分だけの無効電力量を供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。 As described above, according to the power supply control device of the second embodiment, when the amount of generated power is reduced, the distributed power supply is reduced to the reactive power target value that compensates for the decrease in the system voltage due to the decrease in the amount of active power. By increasing the amount of reactive power to be supplied, a rapid decrease in system voltage due to a decrease in the amount of generated power is absorbed. After that, by reducing the reactive energy in a slow time of several seconds to several minutes that can be followed by voltage control by the voltage control device, the fluctuation of the system voltage is suppressed and the system voltage is kept within a predetermined appropriate voltage range. As described above, by coordinating the reactive power control of the distributed power supply by the power supply control device according to the second embodiment and the voltage control by the voltage control device, fluctuations in the system voltage accompanying an increase in the amount of generated power can be suppressed. be able to. Therefore, a high-speed phase adjusting device such as SVC for suppressing rapid fluctuations in the system voltage becomes unnecessary. In addition, the distributed power supply only needs to supply reactive power that is sufficient to compensate for the decrease in system voltage due to the decrease in generated power, so that reactive power exceeding the rated value of generated power can be supplied. There is no need to increase the power capacity of the distributed power source. In this way, when a distributed power source that generates power using natural energy is connected to the power system, it is possible to reduce the cost required to suppress fluctuations in the system voltage accompanying a decrease in the amount of generated power.
また、実施の形態2の無効電力制御方法によれば、所定の時間間隔で分散型電源が供給する発電有効電力量を検出し、前回検出した発電有効電力量と今回検出した発電有効電力量とを比較して、発電有効電力量が減少ことを判定した場合に、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させる。そして、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、無効電力量を減少させることで、発電有効電力量の減少による系統電圧の急激な低下を吸収し、系統電圧の変動を抑制して、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態2の無効電力制御方法と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのSVC等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する分だけの無効電力量を供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。 In addition, according to the reactive power control method of the second embodiment, the power generation active power supplied by the distributed power source is detected at predetermined time intervals, the power generation active power detected last time, the power generation active power detected this time, , The reactive power supplied by the distributed power source is increased to the reactive power target value that compensates for the decrease in the system voltage due to the decrease in the generated power. . Then, after the reactive power amount reaches the reactive power target value, the reactive power amount is decreased in a slow time of about several seconds to several minutes that can be followed by the voltage control by the voltage control device, thereby generating the active power amount. Since the system voltage is kept within a predetermined appropriate voltage range by absorbing the rapid decrease of the system voltage due to the decrease of the system voltage and suppressing the fluctuation of the system voltage, the reactive power control method and voltage control apparatus of the second embodiment By coordinating with the voltage control by, it is possible to suppress fluctuations in the system voltage accompanying an increase in the amount of active power generation. Therefore, a high-speed phase adjusting device such as SVC for suppressing rapid fluctuations in the system voltage becomes unnecessary. In addition, the distributed power supply only needs to supply reactive power that is sufficient to compensate for the decrease in system voltage due to the decrease in generated power, so that reactive power exceeding the rated value of generated power can be supplied. There is no need to increase the power capacity of the distributed power source. In this way, when a distributed power source that generates power using natural energy is connected to the power system, it is possible to reduce the cost required to suppress fluctuations in the system voltage accompanying a decrease in the amount of generated power.
なお、以上の実施の形態では、気象条件の変化による発電有効電力量の増加を予測した場合および発電有効電力量が減少した場合のそれぞれの処理手順を異なるフロー図に基づいて説明したが、1つの処理手順にまとめることも可能であるし、2つの処理手順を並行して動作させることも可能である。 In the above embodiment, the respective processing procedures when the increase in the power generation active power amount due to the change in weather conditions is predicted and when the power generation active power amount decreases are described based on different flowcharts. It is possible to combine them into one processing procedure, and it is possible to operate two processing procedures in parallel.
また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。 The configurations described in the above embodiments are examples of the configurations of the present invention, and can be combined with other known techniques, and a part of the configurations is omitted without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is possible to change the configuration.
さらに、実施の形態では、電力系統に接続された太陽光や風力など自然エネルギーにより発電する分散型電源を対象として発明内容の説明をしているが、適用分野はこれに限られるものではなく、自然エネルギーにより発電する種々の発電設備への応用が可能であることも言うまでもない。 Furthermore, in the embodiment, the invention content is described for a distributed power source that generates power by natural energy such as sunlight and wind power connected to the power system, but the application field is not limited to this, It goes without saying that it can be applied to various power generation facilities that generate power using natural energy.
以上のように、本発明にかかる電源制御装置は、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合の系統電圧の変動を抑制することができる発明として有用であり、特に、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させる場合に適している。 As described above, the power supply control device according to the present invention is useful as an invention that can suppress fluctuations in the system voltage when a distributed power source that generates power using natural energy is connected to the power system. This is suitable for reducing the cost required to suppress voltage fluctuation.
1 電力系統
2 電圧制御装置
3 分散型電源
4,4a 電源制御装置
5 発電量予測装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
気象予測に基づいて先の時刻において前記分散型電源が供給可能な有効電力量を予測する発電量予測装置が接続され、
現在時刻において前記分散型電源が供給する有効電力量を検出し、先の時刻において予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較して、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させ、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させる
ことを特徴とする電源制御装置。 A power supply control device that is connected to a power system including a voltage control device that suppresses fluctuations in system voltage and performs reactive power control of a distributed power source that supplies power generated by natural energy to the power system,
A power generation amount prediction device that predicts the amount of active power that can be supplied by the distributed power source at a previous time based on weather prediction is connected,
The active power supplied by the distributed power source at the current time is detected, and the active power expected at the previous time is compared with the active power at the current time, and the active power increases at the previous time. If this is determined, the distributed power supply is supplied to the reactive power target value that is set to increase the system voltage equivalent to the increase in the system voltage expected due to the increase in active power in seconds to minutes. The reactive power amount is increased, and after the reactive power amount reaches the reactive power target value, the reactive power amount is decreased as the active power amount increases.
所定の時間間隔で前記分散型電源が供給する有効電力量を検出し、前回検出した有効電力量と今回検出した有効電力量とを比較して、有効電力量が減少したことを判定した場合に、有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させ、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、数秒から数分で、無効電力量を減少させる
ことを特徴とする電源制御装置。 A power supply control device that is connected to a power system including a voltage control device that suppresses fluctuations in system voltage and performs reactive power control of a distributed power source that supplies power generated by natural energy to the power system,
When the active power supplied by the distributed power source is detected at a predetermined time interval, the active power detected last time is compared with the active power detected this time, and it is determined that the active power has decreased. , Increase the reactive power supplied by the distributed power source to the reactive power target value that compensates for the decrease in the system voltage due to the reduction of the active power, and after the reactive power reaches the reactive power target value, from a few seconds A power supply control device that reduces the amount of reactive power in a few minutes.
気象予測に基づいて先の時刻において前記分散型電源が供給可能な有効電力量を予測するステップと、
現在時刻において前記分散型電源が供給する有効電力量を検出するステップと、
先の時刻おいて予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較するステップと、
先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、
数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させるステップと、
無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させるステップと、
を有することを特徴とする無効電力制御方法。 A reactive power control method for a distributed power source that is connected to a power system including a voltage control device that suppresses fluctuations in the system voltage and supplies power generated by natural energy to the power system,
Predicting the amount of active power that the distributed power supply can supply at a previous time based on weather prediction; and
Detecting the amount of active power supplied by the distributed power source at the current time;
Comparing the active power amount predicted at the previous time with the active power amount at the current time;
When it is determined that the amount of active power increases at the previous time,
In a few seconds to several minutes, the reactive power supplied by the distributed power source is increased to the reactive power target value set to increase the system voltage equivalent to the increase in system voltage expected by the increase in active power. Steps,
After the reactive power reaches the reactive power target value, the reactive power is decreased as the active power increases; and
A reactive power control method comprising:
所定の時間間隔で前記分散型電源が供給する有効電力量を検出するステップと、
前回検出した有効電力量と今回検出した有効電力量とを比較するステップと、
有効電力量が減少したことを判定した場合に、
有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させるステップと、
無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、数秒から数分で、無効電力量を減少させるステップと、
を有することを特徴とする無効電力制御方法。 A reactive power control method for a distributed power source that is connected to a power system including a voltage control device that suppresses fluctuations in the system voltage and supplies power generated by natural energy to the power system,
Detecting active energy supplied by the distributed power source at predetermined time intervals;
Comparing the previously detected active energy amount with the currently detected active energy amount;
When it is determined that the amount of active power has decreased,
Increasing the amount of reactive power supplied by the distributed power source to a reactive power target value that compensates for a decrease in system voltage due to a decrease in active power amount;
Reducing the reactive energy in seconds to minutes after the reactive energy reaches the reactive power target value; and
A reactive power control method comprising:
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