JP2011103736A - 風力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】変動電力量を吸収でき、かつ充放電装置及び蓄電部の電力容量が少ない風力発電システムを提供する。
【解決手段】風力発電システムが、風力により発電する風力発電部１０１等を備える複数の風力発電装置１００等と、複数の風力発電装置１００等にそれぞれ接続され、充放電する蓄電部１０６等と、指示された充放電量に基づいて蓄電部１０６等の充放電を制御する充放電制御部１０５等と、複数の風力発電装置１００等の給電量を算出し、該給電量に基づいて蓄電部１０６等の充放電量を充放電制御部１０５等に指示する制御部１０４等、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池によって電力を平準化する風力発電システムに関する。

近年、地球環境や資源エネルギー問題の観点から、自然エネルギーを利用した風力発電に大きな注目が集まり、世界的に活発な開発と導入が進んでいる。日本においても風力発電の導入が進んでおり、複数の風力発電機を設置した集合型の風力発電所（以下、ウィンドファームと称する）の建設も増えている。

図４に従来の風力発電システムを示す。従来の風力発電システムは、ウィンドファーム１０と、変圧部６と、充放電装置５と、を備える。ウィンドファーム１０は、タワー２に支えられた風力発電装置１を複数備える。ここで、風力発電装置の台数は、図４に示された台数に限られず、多くの場合さらに多くの風力発電装置１を備えているが、説明を簡便にするため図４には３基のタワー２に支持された３台の風力発電装置１を示す。

風力発電装置１は、風力を原動力として発電する装置である。風力発電装置１は風力発電部（図４に不図示）を備え、各風力発電装置１が風力により発電した電力ＷＰ１、ＷＰ２、及びＷＰ３は、変圧部６に出力される。ここで電力ＷＰ１、ＷＰ２、及びＷＰ３は、変圧部６に給電される前に加算（合計）され、電力ＷＰ０としてまとめて変圧部６に入力される。変圧部６は入力された電力ＷＰ０を電圧変換し、連係点１１に出力する。

自然エネルギーを利用した風力発電はその原動力に風力を用いるため、天候等の条件により出力に変動が生じることが多い。このため従来の風力発電システムは、電力系統１４に安定した電力を供給する必要がある場合、充放電装置５及び大型蓄電部９を備えている。

充放電装置５は、電力系統１４に安定した電力を供給するために連係点１１に給電し、または連係点１１から給電され蓄電する。充放電装置５は、タワー２とは異なる建屋（キュービクル）（不図示）に備えられ、制御部４と、変換部７と、充放電制御部８と、大型蓄電部９と、を備える。

変換部７は、制御部４からの指示に応じて、交流を直流に変換（以下、ＡＣ／ＤＣ変換と称する）し、または直流を交流に変換する（以下、ＤＣ／ＡＣ変換と称する）。充放電制御部８は、制御部４からの指示に応じて、大型蓄電部９への充電と、大型蓄電部９からの放電と、を切り替える等の電流制御を行う。大型蓄電部９は、充放電制御部８の電流制御により電力を充電、または放電する。

制御部４は、変圧部６から連係点１１に給電される電力ＷＰを検出し、検出した電力ＷＰを電力系統１４に給電する目標電力Ｐから減算した値、電力ＶＰを算出する。

次に制御部４は、算出結果に基づき、電力ＶＰが正値であった場合、電力ＶＰを大型蓄電部９から放電するよう充放電制御部８に指示し、変換部７にはＤＣ／ＡＣ変換を行うよう指示する。大型蓄電部９から放電された電力ＶＰは放電部８に入力され、変換部７でＤＣ／ＡＣ変換された後に連係点１１で電力ＷＰと加算され、電力系統１４に給電される。

一方、電力ＶＰが負値であった場合、電力ＷＰが目標電力Ｐよりも多いことを意味するので、制御部４の制御により電力ＶＰが大型蓄電部９に充電される。このようにして従来の風力発電システムは、安定（平準化）した目標電力Ｐを電力系統１４に給電する（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００３−２５４２２１号公報 特開２００２−２７６７９号公報 特開平１１−２９９２９５号公報

しかしながら、充放電装置５はタワー２とは異なる建屋（不図示）に備えられているため、建屋の設備コストが別途必要であるという問題があった。そこで、建屋に充放電装置５及び大型蓄電部９を備える代わりに、複数の蓄電部（不図示）を各タワー２の内部に分散して備えることで建屋の設備コストを削減することが試みられている。しかしこの場合、次に説明するように、風力発電装置１の「台数効果」が無くなるために、各タワー２に分散して備えられた複数の蓄電部の総電力容量は、建屋（不図示）に備えられている充放電装置５及び大型蓄電部９の電力容量よりも大きくする必要があった。

ここで、変動電力量「Ｈ」（Ｈは所定の正値とする）で変動する電力ＷＰ１から電力ＷＰ３までの各電力がある場合、これら各電力の変動タイミングが異なるために互いの変動を弱める効果が生じる。風力発電システムにおける台数効果とは、電力ＷＰ１からＷＰ３までの各電力を加算した電力ＷＰ０の変動電力量「ｈ」が「ｈ＝（風力発電装置台数）×Ｈ／√（風力発電装置台数）」となる効果を指す。

したがって、各電力の変動電力量を吸収するのに必要な充放電装置５及び大型蓄電部９の電力容量は、図４（Ｄ）（Ｅ）に示されるように「ｈ」であることが判る。

一方、複数の蓄電部で変動電力量「Ｈ」を吸収する場合、各充放電装置及び蓄電部に必要な電力容量は「Ｈ」である。このため必要な総電力容量は、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示される電力ＷＰ１からＷＰ３までの各変動電力量を単純に加算した「３Ｈ」であることが判る。ここで充放電装置５及び大型蓄電部９の電力容量「ｈ＝（３Ｈ／√３）」の分母「√３」は値「１」より大きいことから「３Ｈ＞ｈ」となり、複数の蓄電部の総電力容量は、充放電装置５及び大型蓄電部９の電力容量よりも大きくする必要があることが判る。この結果として、各タワー２に分散して複数の充放電装置及び蓄電部を備えることで建屋の設備コストを削減しても、代わりに蓄電部の設備コストが増えてしまうという問題があった。

本発明は、前記の諸点に鑑みてなされたものであり、変動電力量を吸収でき、かつ充放電装置及び蓄電部の電力容量が少ない風力発電システムを提供することを目的とする。

本発明は、風力により発電する風力発電部を備える複数の風力発電装置と、前記複数の風力発電装置にそれぞれ接続され、充放電する蓄電部と、指示された充放電量に基づいて前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、前記複数の風力発電装置の給電量を算出し、該給電量に基づいて前記蓄電部の充放電量を前記充放電制御部に指示する制御部と、を備えることを特徴とする風力発電システムである。

また本発明は、前記風力発電装置を支持するタワーに、前記充放電制御部と、前記蓄電部と、を備えることを特徴とする風力発電システムである。

また本発明は、前記制御部が、前記風力発電部の発電量を検出し、前記発電量の合計を前記総発電量とすることを特徴とする風力発電システムである。

また本発明は、前記制御部が、前記総発電量を検出することを特徴とする風力発電システムである。

また本発明は、前記制御部が、前記各風力発電部の総発電量が変動した場合、当該変動電力量を補償するように前記各蓄電部の充放電量を制御することを特徴とする風力発電システムである。

本発明によれば、各タワーに分散して備えられた複数の蓄電部が互いに補うように変動電力量を吸収するので、蓄電部の電力容量を少なくすることができる。

また、建屋に備える代わりに各タワーに分散して備えられた複数の蓄電部が変動電力量を吸収するので、蓄電部を設置する建屋が不要となるため、充放電装置を備えるための建屋等の設備コストが削減された風力発電システムとなる。

また、マスタとして動作する制御部が、建屋に備える代わりに各タワーに分散して備えられた複数の蓄電部から放電する電力量を、又はそれら複数の蓄電部に充電する電力量を、各蓄電部に対して最適に配分するので、複数の蓄電部の総電力容量が、仮に建屋に備えられた場合の蓄電部の電力容量と等しくても変動電力量を吸収できるため、蓄電部の設備コストが削減された風力発電システムとなる。

本発明の第１の実施形態における風力発電システムの構成を示した図である。 本発明の第１の実施形態における風力発電システムの動作を示す図である。 本発明の第２の実施形態における風力発電システムの構成を示した図である。 従来の風力発電システムを示す図である。

[第１の実施形態]
本発明を実施するための第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における風力発電システムの構成を示した図である。当該風力発電システムは、変圧部６と、ウィンドファーム１０に、風力発電装置１００と、風力発電装置２００と、風力発電装置３００と、を備える。ここで、風力発電装置１００はタワー１０７に支持され、風力発電装置２００はタワー２０７に支持され、風力発電装置３００はタワー３０７に支持される。なお、風力発電装置の台数は、図１に示された３台に限られなくてもよい。

風力発電装置１００は、風力発電部１０１と、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２と、ＤＣ／ＡＣ変換部１０３と、を備える。風力発電部１０１は、ブレード（不図示）と、ローター（不図示）等を備え、風力により発電し、発電した交流電力ＳＰ１をＡＣ／ＤＣ変換部１０２に給電する。

ＡＣ／ＤＣ変換部１０２は、給電された交流電力ＳＰ１を直流電力に変換し、充放電制御部１０５と、ＤＣ／ＡＣ変換部１０３と、に給電する。ＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、充放電制御部１０５と、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２と、から給電された直流電力を、交流電力に変換し、給電量ＷＰｖ１として変圧部６に給電する。風力発電部２００と風力発電部３００は、風力発電部１００と同構成を備え、同様に動作する。

制御部１０４と、充放電制御部１０５と、蓄電部１０６と、はタワー１０７に備えられる。タワー２０７とタワー３０７は、タワー１０７と同構成を備える。制御部１０４は、通信線４００を介して、制御部２０４と、制御部３０４と、に接続される。ここで制御部１０４は、マスタとして動作するものとし、制御部２０４と制御部３０４は、スレーブとして動作するものとして以下説明する。なお、制御部１０４と、制御部２０４と、制御部３０４と、は無線通信するとしてもよい。

制御部１０４は、風力発電部１０１からＡＣ／ＤＣ変換部１０２に給電される交流電力ＳＰ１（発電量）を検出（取得）する。なお、制御部１０４は、風力発電部１０１に備えられたロータ（不図示）の回転数を検出し、検出結果に基づいて、交流電力ＳＰ１を算出するとしてもよい。制御部１０４は、この交流電力ＳＰ１を発電量データとして記憶する。制御部２０４と制御部３０４も同様に動作する。

制御部１０４は、蓄電部１０６の蓄電量を示す蓄電量データを通知するよう充放電制御部１０５に対して要求する。制御部１０４は、蓄電部１０６の蓄電量を示す蓄電量データを充放電制御部１０５から取得する。制御部２０４と制御部３０４も同様に動作する。

マスタとして動作する制御部１０４は、スレーブとして動作する制御部２０４から、蓄電部２０６の蓄電量データと、交流電力ＳＰ２（発電量）を示す発電量データと、を所定の周期で通信線４００を介して通知される。同様に制御部１０４は、スレーブとして動作する制御部３０４からも、蓄電部３０６の蓄電量データと、交流電力ＳＰ３（発電量）を示す発電量データと、を所定の周期で通知される。マスタとして動作する制御部１０４は、各制御部から通知される発電量データに基づき交流電力ＳＰ１からＳＰ３を所定の周期で合計し、これを各風力発電部の発電量を合計した総発電量を算出する。

平準化電力指令値「ＷＰv０＊」は、各蓄電部から充放電された電力により補償された後の総給電量（ＷＰｖ１＋ＷＰｖ２＋ＷＰｖ３）である。マスタとして動作する制御部１０４は、変圧部６に給電される総給電量（実測電力量）ＷＰｖ０を平準化するために、出力すべき総給電量である平準化電力指令値「ＷＰv０＊」を所定の周期で算出する。

制御部１０４は、出力すべき総給電量である平準化電力指令値「ＷＰｖ０＊」から、各風力発電部の総発電量（ＳＰ１＋ＳＰ２＋ＳＰ３）を減算すること、すなわち差を算出することで過剰発電量（不足発電量）を算出する。また、制御部１０４は、この過剰発電量（不足発電量）を風力発電装置の台数「３」で除算することにより、各蓄電部に蓄電（放電）すべき平均蓄電量ＶＰｖを所定の周期で算出する。

マスタとして動作する制御部１０４は、各発電量データと、各蓄電量データと、に基づいて、ＤＣ／ＡＣ変換部１０３から変圧部６への給電量ＷＰｖ１と、ＤＣ／ＡＣ変換部２０３から変圧部６への給電量ＷＰｖ２と、ＤＣ／ＡＣ変換部３０３から変圧部６への給電量ＷＰｖ３と、を決め、充放電量データを算出する。算出手順については後述する。

過剰発電量が正値である場合、制御部１０４は、過剰発電量を風力発電装置の台数「３」で除算した値（以下、過剰発電量平均値と称する）、すなわち蓄電すべき平均蓄電量ＶＰｖと、蓄電部１０６の空き容量と、を比較する。比較した結果、蓄電部１０６の空き容量が過剰発電量平均値以上である場合、制御部１０４は、過剰発電量平均値を蓄電部１０６に蓄電するため、過剰発電量平均値に相当する負値の充放電量データを充放電制御部１０５に通知する。

負値の充放電量データを制御部１０４から通知された充放電制御部１０５は、充放電量データに相当する電力量を充電するよう蓄電部１０６を制御する。また充放電制御部１０５は、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された電力を蓄電部１０６に充電する。ＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、蓄電部１０６に充電されずにＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された電力を、給電量ＷＰｖ１として変圧部６に出力する。

一方、比較した結果、蓄電部１０６の空き容量が過剰発電量平均値よりも少ない場合、制御部１０４は、過剰発電量平均値のうち蓄電部１０６の空き容量分を蓄電部１０６に蓄電するため、蓄電部１０６の空き容量に相当する負値の充放電量データを充放電制御部１０５に通知する。ＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、蓄電部１０６に充電されずにＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された電力を、前述のように給電量ＷＰｖ１として変圧部６に出力する。

ここで制御部１０４は、過剰発電量平均値のうち蓄電部１０６の空き容量に蓄電することができなかった電力量を、蓄電部１０６の未蓄電発電量データ（正値）として記憶する。制御部１０４は、この未蓄電発電量データを給電量ＷＰｖ２と給電量ＷＰｖ３の出力制御に用いることで、過剰発電量平均値のうち蓄電部１０６に蓄電することができなかった電力量を、蓄電部２０６または蓄電部３０６に蓄電させる。

過剰発電量が負値である場合、その絶対値は、平準化電力指令値「ＷＰv０＊」に対する不足発電量を表す。制御部１０４は、この不足発電量を風力発電装置の台数「３」で除算した値（以下、不足発電量平均値と称する）、すなわち放電すべき平均蓄電量ＶＰｖと、蓄電部１０６の蓄電量と、を比較する。

比較した結果、蓄電部１０６の蓄電量が不足発電量平均値以上である場合、制御部１０４は、不足発電量平均値を蓄電部１０６から補償するため、不足発電量平均値に相当する正値の充放電量データを充放電制御部１０５に通知する。

正値の充放電量データを制御部１０４から通知された充放電制御部１０５は、充放電量データに相当する電力量を放電するよう蓄電部１０６を制御する。また充放電制御部１０５は、蓄電部１０６から放電された電力をＤＣ／ＡＣ変換部１０３に給電する。ＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、蓄電部１０６から給電された電力と、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された電力と、を加算して、給電量ＷＰｖ１として変圧部６に出力する。

一方、比較した結果、蓄電部１０６の蓄電量が不足発電量平均値未満である場合、制御部１０４は、不足発電量平均値のうち蓄電部１０６の蓄電量分を放電（補償）するため、蓄電部１０６の蓄電量に相当する正値の充放電量データを充放電制御部１０５に通知する。前述と同様にＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、蓄電部１０６から給電された電力と、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された電力と、を加算して、給電量ＷＰｖ１として変圧部６に出力する。

ここで制御部１０４は、不足発電量平均値のうち蓄電部１０６の蓄電量から補償しきれなかった電力量を、蓄電部１０６の未蓄電発電量データ（負値）として記憶する。制御部１０４は、この未蓄電発電量データを給電量ＷＰｖ２と給電量ＷＰｖ３の出力制御に用いることで、不足発電量平均値のうち蓄電部１０６から補償しきれなかった電力量を、蓄電部２０６または蓄電部３０６から放電（補償）させる。なお制御部１０４は、ＤＣ／ＡＣ変換部１０３の電力容量を超えないようにするために、算出した給電量ＷＰｖ１を補正してもよい。

マスタとして動作する制御部１０４は、交流電力ＳＰ２を示す発電量データと、蓄電部２０６の蓄電量データと、を制御部２０４から取得する。制御部１０４は、給電量ＷＰｖ１と同様に給電量ＷＰｖ２を算出する。

蓄電部２０６が、交流電力ＳＰ２の過剰発電量、または不足電力量を吸収しきれない場合、制御部１０４は、蓄電しきれなかった電力量、または補償しきれなかった電力量を蓄電部２０６の未蓄電発電量データとして記憶し、この未蓄電発電量データに相当する電力を蓄電部３０６に充放電させる。一方、蓄電部２０６が交流電力ＳＰ２の過剰発電量を吸収できた場合、制御部１０４は、蓄電部１０６の未蓄電発電量データに相当する電力量あるいはその一部を、蓄電部２０６にさらに充放電させるため、この未蓄電発電量データで給電量ＷＰｖ２を補正する。同様に、制御部１０４は給電量ＷＰｖ３を算出する。

スレーブとして動作する制御部２０４は、マスタとして動作する制御部１０４に、蓄電部２０６の蓄電量データと、交流電力ＳＰ２（発電量）を示す発電量データと、を所定の周期で通信線４００を介して通知する。スレーブとして動作する制御部３０４も、同様である。なお、制御部２０４と制御部３０４は、マスタとして動作する制御部１０４からの通知要求に応じて通知するとしてもよい。

充放電制御部１０５は、制御部１０４からの通知要求に応じて、蓄電部１０６の蓄電量を示す蓄電量データを制御部１０４に通知する。蓄電部１０６は、二次電池（蓄電池）であって充放電制御部１０５の電流制御により電力を充電（蓄電）、または放電する。

図２に、本発明の第１の実施形態における風力発電システムの動作を示す。以下において、交流電力ＳＰ１からＳＰ３の各変動量の最大値は、それぞれ「Ｈ（Ｈは所定の正値）」であるものとし、かつ交流電力ＳＰ１からＳＰ３の各変動量の合計「ｈ」は、台数効果により最大「（√３）×Ｈ」までになっているものとする。また蓄電部１０６から３０６の総電力容量は、仮に従来のように建屋に備えられた場合の大型蓄電部（不図示）の電力容量と等しく、蓄電部１０６、２０６、及び３０６の各蓄電部の電力容量は、それぞれ「Ｈ／√３」とする。また「Ｊ」「Ｋ」「Ｌ」「Ｍ」をそれぞれ所定の正値とする。

前述のように制御部１０４は、各蓄電部の平均蓄電量ＶＰｖである過剰発電量平均値または不足発電量平均値と、平準化電力指令値「ＷＰv０＊」を所定の周期で算出している。また、マスタとして動作する制御部１０４は、各交流電力を示す発電量データと、各蓄電部の蓄電量データと、をスレーブとして動作する各制御部から所定の周期で取得している。

時刻「ｔ２」において、風力発電部１０１の発電量ＳＰ１と、風力発電部２０１の発電量ＳＰ２と、が過剰に発電したことにより、各風力発電部の総発電量（ＳＰ１＋ＳＰ２＋ＳＰ３）が過剰になったとする。まず制御部１０４は、蓄電部１０６に過剰発電量平均値の蓄電を試みる。制御部１０４は、過剰発電量平均値と、蓄電部１０６の空き容量と、を比較する。説明のため、時刻「ｔ２」において、蓄電部１０６の空き容量は過剰発電量平均値よりも少なかったとする。このため蓄電部１０６は、過剰発電量平均値のすべてを蓄電することができない。

まず制御部１０４は、過剰発電量平均値のうち蓄電部１０６の空き容量分、すなわち蓄電可能な電力量を蓄電部１０６に蓄電するため、蓄電部１０６の空き容量に相当する負値の充放電量データを充放電制御部１０５に通知する。ＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された給電量ＷＰｖ１を変圧部６に出力する。さらに制御部１０４は、過剰発電量平均値のうち蓄電部１０６の空き容量に蓄電することができなかった電力量を、蓄電部１０６の未蓄電発電量データ（正値）として記憶する。

また制御部１０４は、蓄電部２０６にも過剰発電量平均値の蓄電を試みる。説明のため、蓄電部２０６も同様に蓄電部２０６の空き容量が過剰発電量平均値よりも少なかったとする。このため制御部１０４は、前述と同様に過剰発電量平均値のうち蓄電部２０６の空き容量に蓄電することができなかった電力量を、蓄電部２０６の未蓄電発電量データ（正値）として記憶する。

次に制御部１０４は、蓄電部１０６の未蓄電発電量データ（正値）と、蓄電部２０６の未蓄電発電量データ（正値）と、過剰発電量平均値と、を合計した充放電量データを制御部３０４に通知する。制御部３０４は、この充放電量データに相当する電力を、蓄電部３０６に蓄電させる。このようにして給電量ＷＰｖ１とＷＰｖ２とＷＰｖ３が出力され、各発電装置が互いの給電量を補償し合うので、変圧部６に給電される総給電量は平準化され一定となる。

一方、時刻「ｔ４」において、風力発電部１０１の発電量ＳＰ１と、風力発電部２０１の発電量ＳＰ２と、が不足したことにより、各風力発電部の総発電量（ＳＰ１＋ＳＰ２＋ＳＰ３）が不足したとする。まず制御部１０４は、蓄電部１０６から不足発電量平均値の放電を試みる。制御部１０４は、不足発電量平均値と、蓄電部１０６の蓄電量と、を比較する。説明のため、時刻「ｔ４」において、蓄電部１０６の蓄電量が不足発電量平均値よりも少なかったとする。このため蓄電部１０６は、不足発電量平均値のすべてを放電することができない。

まず制御部１０４は、不足発電量平均値のうち蓄電部１０６の蓄電量分を蓄電部１０６から放電させるため、蓄電部１０６の蓄電量に相当する正値の充放電量データを充放電制御部１０５に通知する。ＤＣ／ＡＣ変換部１０３は、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２から給電された給電量ＷＰｖ１を変圧部６に出力する。さらに制御部１０４は、不足発電量平均値のうち蓄電部１０６から放電することができなかった電力量を、蓄電部１０６の未蓄電発電量データ（負値）として記憶する。

また制御部１０４は、蓄電部２０６からも不足発電量平均値の放電を試みる。説明のため、蓄電部２０６も同様に蓄電部２０６の蓄電量が不足発電量平均値よりも少なかったとする。このため制御部１０４は、前述と同様に不足発電量平均値のうち蓄電部２０６から放電することができなかった電力量を、蓄電部２０６の未蓄電発電量データ（負値）として記憶する。

次に制御部１０４は、蓄電部１０６の未蓄電発電量データ（負値）と、蓄電部２０６の未蓄電発電量データ（負値）と、不足発電量平均値と、を合計した充放電量データを制御部３０４に通知する。制御部３０４は、この充放電量データに相当する電力を、蓄電部３０６から放電させる。このようにして給電量ＷＰｖ１とＷＰｖ２とＷＰｖ３が出力され、各発電装置が互いの給電量を補償し合うので、変圧部６に給電される総給電量は平準化され一定となる。

以上、本発明の第１の実施形態により、各蓄電部の電力容量が少なくても、変圧部６に給電される総給電量（ＷＰｖ１＋ＷＰｖ２＋ＷＰｖ３）は平準化され一定となる。

[第２の実施形態]
本発明を実施するための第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態における風力発電システムの構成を示した図である。当該風力発電システムは、変圧部６と、ウィンドファーム１０に、風力発電装置１００と、風力発電装置２００と、風力発電装置３００と、を備える。

図３に示す風力発電システムにおいて、制御部１０８は通信線５００を介して、制御部２０８と、制御部３０８と、変圧部６の入力部（不図示）と、に接続される。各制御部は、第１の実施形態と異なり、各ＡＣ／ＤＣ変換部に給電される交流電力の電力量を検出しない。すなわち、マスタとして動作する制御部１０８は、交流電力ＳＰ１からＳＰ３を取得せずに、変圧部６に給電される総給電量（電力ＷＰｖ０）を所定の周期で取得し、ＷＰｖ０から蓄電量Ｖｐｖ１〜Ｖｐｖ３の総和の減算することで、風力発電装置の総合電力量を算出し、平準化指令値ＷＰｖ０＊を算出する。尚、ＷＰv０＊の計算を行なう際には、蓄電量Ｖｐｖ１、Ｖｐｖ２、Ｖｐｖ３の値を、初期値＝０として、計算を開始する。

マスタとして動作する制御部１０８は、今回検出した総給電量から蓄電量Ｖｐｖ１から３の総合蓄電量を減算した値と過去の総給電量から蓄電量Ｖｐｖ１から３の総合蓄電量を減算した値から算出した平準化電力指令値ＷＰv０＊の差分を算出し、風力発電装置の台数「３」で除算した電力量Ｖｐｖ１〜Ｖｐｖ３を算出する。制御部１０８は、蓄電部１０６の蓄電量データと、制御部２０８から取得した蓄電部２０６の蓄電量データと、制御部３０８から取得した蓄電部３０６の蓄電量データと、から各蓄電部の空き容量を把握する。

マスタとして動作する制御部１０８は、未蓄電発電量データを用いて電力量Ｖｐｖ１〜Ｖｐｖ３を補正し前述のように各蓄電部に配分する。制御部１０８は、この配分量に相当する充放電量データをスレーブとして動作する各制御部に通知する。充放電量データを通知された制御部２０８は、通知された充放電量データをさらに充放電制御部２０５に通知することで、蓄電部２０６を充放電させる。制御部３０８も同様に動作する。

以上、本発明の第２の実施形態により、各蓄電部の電力容量が少なくても、変圧部６に給電される総給電量（ＷＰｖ１＋ＷＰｖ２＋ＷＰｖ３）は平準化され一定となる。

なお、制御部１０８は、変圧部６の通信部（不図示）から、無線通信によって総給電量を示すデータを取得するとしてもよい。

以上、本発明の実施形態により、各タワーに分散して備えられた複数の蓄電部が互いに補うように変動電力量を吸収するので、蓄電部の電力容量を少なくすることができる。

また、建屋に備える代わりに各タワーに分散して備えられた複数の蓄電部が変動電力量を吸収するので、蓄電部を設置する建屋が不要となるため、充放電装置を備えるための建屋等の設備コストが削減された風力発電システムとなる。

また、マスタとして動作する制御部が、建屋に備える代わりに各タワーに分散して備えられた複数の蓄電部から放電する電力量を、又はそれら複数の蓄電部に充電する電力量を、各蓄電部に対して最適に配分するので、複数の蓄電部の総電力容量が、仮に建屋に備えられた場合の蓄電部の電力容量と等しくても変動電力量を吸収できるため、蓄電部の設備コストが削減された風力発電システムとなる。

以上、この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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、前述した各制御部の動作は、各充放電制御部が代わりに実行してもよい。

また、本発明に記載の風力発電部は、風力発電部１０１と、風力発電部２０１と、風力発電部３０１と、に対応し、風力発電装置は、風力発電装置１００と、風力発電装置２００と、風力発電装置３００と、に対応し、充放電制御部は、充放電制御部１０５と、充放電制御部２０５と、充放電制御部３０５と、に対応し、蓄電部は、蓄電部１０６と、蓄電部２０６と、蓄電部３０６と、に対応し、制御部は、制御部１０４と、制御部２０４と、制御部３０４と、制御部１０８と、制御部２０８と、制御部３０８と、に対応し、タワーは、タワー１０７と、タワー２０７と、タワー３０７と、に対応する。

本発明は、二次電池によって電力を平準化する風力発電システムに好適である。

１…風力発電装置 ２…タワー ４…制御部 ５…充放電装置 ６…変圧部 ７…変換部 ８…充放電制御部 ９…大型蓄電部 １０…ウィンドファーム １１…連係点 １２…電力線 １３…制御線 １４…電力系統 １００…風力発電装置 １０１…風力発電部 １０２…ＡＣ／ＤＣ変換部 １０３…ＤＣ／ＡＣ変換部 １０４…制御部 １０５…充放電制御部 １０６…蓄電部 １０７…タワー １０８…制御部 ２００…風力発電装置 ２０１…風力発電部 ２０２…ＡＣ／ＤＣ変換部 ２０３…ＤＣ／ＡＣ変換部 ２０４…制御部 ２０５…充放電制御部 ２０６…蓄電部 ２０７…タワー ２０８…制御部 ３００…風力発電装置 ３０１…風力発電部 ３０２…ＡＣ／ＤＣ変換部 ３０３…ＤＣ／ＡＣ変換部 ３０４…制御部 ３０５…充放電制御部 ３０６…蓄電部 ３０７…タワー ３０８…制御部 ４００…通信線 ５００…通信線

Claims (5)

1. 風力により発電する風力発電部を備える複数の風力発電装置と、
   前記複数の風力発電装置にそれぞれ接続され、充放電する蓄電部と、
   指示された充放電量に基づいて前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、
   前記複数の風力発電装置の給電量を算出し、該給電量に基づいて前記蓄電部の充放電量を前記充放電制御部に指示する制御部と、
   を備えることを特徴とする風力発電システム。
2. 前記風力発電装置を支持するタワーに、前記充放電制御部と、前記蓄電部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電システム。
3. 前記制御部は、前記風力発電部の発電量を検出し、前記発電量の合計を前記総発電量とすることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれか１つに記載の風力発電システム。
4. 前記制御部は、前記総発電量を検出することを特徴とする請求項１から請求項２のいずれか１つに記載の風力発電システム。
5. 前記制御部は、前記各風力発電部の総発電量が変動した場合、当該変動電力量を補償するように前記各蓄電部の充放電量を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の風力発電システム。

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