JP2012085468A - Power generation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately absorb output fluctuations of a photovoltaic power generation apparatus and prevent reductions in power generation efficiency by increasing responsiveness to the output fluctuations of the photovoltaic power generation apparatus.SOLUTION: A power generation system includes: a secondary excited induction generator 5 having a stator 5b having a primary winding connected to a power system 3 and a rotor 5a having a secondary winding; an engine GE for driving the rotor 5a; a first power converter 6 having an AC side connected to the primary winding; a second power converter 7 having an AC side connected to the secondary winding; a power storage device 8 connected to a DC section 9 connecting a DC side of the first power converter 6 and a DC side of the second power converter 7; and control means 10 for performing engine output control of controlling the operation of the engine to increase/decrease an engine output and performing charge/discharge control of controlling the operation of the first power converter 6 to charge/discharge the power storage device 8 in accordance with primary winding side power of the secondary excited induction generator 5.

Description

本発明は、電力負荷が接続された電力系統に太陽光用電力変換装置を介して太陽光発電装置が接続され、前記太陽光発電装置にて発電した電力を前記電力負荷に供給自在な発電システムに関する。   The present invention provides a power generation system in which a solar power generator is connected to a power system to which a power load is connected via a solar power converter, and the power generated by the solar power generator can be supplied to the power load. About.

上記のような発電システムは、例えば、図3に示すように、太陽光発電装置PVが、DC/DCコンバータ1と太陽光発電用電力変換装置2とを介して電力系統3に接続されており、太陽光発電装置PVにて発電された直流電力を太陽光発電用電力変換装置2にて交流電力に変換して電力負荷4に供給自在に構成されている。   In the power generation system as described above, for example, as shown in FIG. 3, the solar power generation device PV is connected to the power system 3 via the DC / DC converter 1 and the solar power generation power conversion device 2. The DC power generated by the solar power generation device PV is converted into AC power by the solar power generation power conversion device 2 and is supplied to the power load 4 freely.

最近では、環境意識の高まりから、上述のような、太陽光発電を用いたシステムの導入が進んでおり、今後、さらにCO2排出量削減の観点から大量の太陽光発電装置が導入促進される可能性がある。太陽光発電装置の発電量は、日照量に影響されるため、天候の変化により大幅に変化する。そのため、電力系統の末端に大量の太陽光発電装置が導入された場合には、太陽光発電装置の出力変動を吸収するための電源装置を備える必要がある。
一方、近年、環境性、経済性から、天然ガス等を燃料とするガスエンジンを用いたエンジンコージェネレーションシステムの導入も進められている。そこで、図3中、点線で示すように、太陽光発電を用いたシステムに、エンジンコージェネレーションシステムECを組み合わせて、エンジンコージェネレーションシステムECにて太陽光発電装置の出力変動を吸収することが考えられる。
Recently, due to increasing environmental awareness, the introduction of systems using solar power generation as described above has been progressing, and in the future, a large amount of solar power generation devices may be promoted from the viewpoint of reducing CO2 emissions. There is sex. Since the amount of power generated by the solar power generation device is affected by the amount of sunlight, it greatly changes due to changes in weather. Therefore, when a large amount of photovoltaic power generation devices are introduced at the end of the power system, it is necessary to provide a power supply device for absorbing output fluctuations of the photovoltaic power generation devices.
On the other hand, in recent years, introduction of an engine cogeneration system using a gas engine using natural gas as a fuel has been promoted from the viewpoint of environment and economy. Therefore, as shown by the dotted line in FIG. 3, it is considered that the engine cogeneration system EC is combined with the system using solar power generation to absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus by the engine cogeneration system EC. It is done.

エンジンコージェネレーションシステムとしては、エンジンにて同期発電機を駆動させる同期発電機を用いたシステムが知られている。この同期発電機を用いたシステムでは、同期発電機にて一定周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)を出力するために、エンジンの回転速度が一定回転速度に制約されており、出力を定格から低下させる際に、発電効率が大きく低下することになる。
そこで、エンジンコージェネレーションシステムとして、発電効率の低下を防止しながら出力を変更させるために、エンジンにて二次励磁誘導発電機を駆動させる二次励磁誘導発電機を用いたシステムを用いることが考えられる(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載のシステムでは、二次励磁誘導発電機の二次巻線に供給する交流の周波数を制御することで、出力を定格から低下させる場合でも、一定周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)を出力しながら、効率の面から良好な回転速度でエンジンを運転させることができ、発電効率の低下を防止することができるようになっている。
As an engine cogeneration system, a system using a synchronous generator that drives a synchronous generator by an engine is known. In the system using this synchronous generator, in order to output a constant frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]) by the synchronous generator, the rotational speed of the engine is restricted to the constant rotational speed, and the output is When it is reduced from the rating, the power generation efficiency is greatly reduced.
Therefore, as an engine cogeneration system, in order to change the output while preventing a decrease in power generation efficiency, it is considered to use a system using a secondary excitation induction generator that drives the secondary excitation induction generator with the engine. (For example, refer to Patent Document 1). In the system described in Patent Document 1, even when the output is reduced from the rated value by controlling the frequency of the alternating current supplied to the secondary winding of the secondary excitation induction generator, a constant frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]), while being output, the engine can be operated at a good rotational speed from the viewpoint of efficiency, and a reduction in power generation efficiency can be prevented.

特開2006−101633号公報JP 2006-101633 A

上述の如く、太陽光発電を用いたシステムにエンジンコージェネレーションシステムを組み合わせたものでは、太陽光発電装置の出力が変動すると、その出力変動を吸収するように、エンジンコージェネレーションシステムにおけるエンジン出力を制御することになる。しかしながら、エンジン出力は、所望のエンジン出力に変更するようにエンジンの作動を制御してから、実際にエンジン出力を変更できるまでにはある程度の時間がかかる。即ち、応答遅れを伴う。したがって、比較的短時間で変動する太陽光発電装置の出力変動に対して、エンジンコージェネレーションシステムの出力変更の応答性が悪く、有効に太陽光発電装置の出力変動を吸収することが困難となっていた。   As described above, when the engine cogeneration system is combined with a system using solar power generation, the engine output in the engine cogeneration system is controlled so that the output fluctuation is absorbed when the output of the solar power generation apparatus fluctuates. Will do. However, it takes a certain amount of time until the engine output can actually be changed after the engine operation is controlled to change the engine output to a desired engine output. That is, there is a response delay. Therefore, the response of the output change of the engine cogeneration system is poor with respect to the output fluctuation of the solar power generation apparatus that fluctuates in a relatively short time, and it becomes difficult to effectively absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus. It was.

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、太陽光発電装置の出力変動に対する応答性を向上して、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる発電システムを提供する点にある。   The present invention has been made paying attention to such a point, and its purpose is to improve the response to the output fluctuation of the solar power generation apparatus, appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus, and generate power. The point is to provide a power generation system capable of preventing a decrease in efficiency.

この目的を達成するために、本発明に係る発電システムの特徴構成は、電力負荷が接続された電力系統に太陽光用電力変換装置を介して太陽光発電装置が接続され、前記太陽光発電装置にて発電した電力を前記電力負荷に供給自在な発電システムにおいて、
前記電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、エンジン出力を増減させるように前記エンジンの作動を制御するエンジン出力制御を行うとともに、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に応じて前記蓄電装置を充放電させるように前記第一電力変換機の作動を制御する充放電制御を行う制御手段とが備えられている点にある。
In order to achieve this object, a characteristic configuration of a power generation system according to the present invention is that a solar power generation device is connected to a power system to which a power load is connected via a solar power conversion device, and the solar power generation device In the power generation system that can freely supply the power generated by the power load,
A secondary excitation induction generator having a stator having a primary winding connected to the electric power system and a rotor having a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side on the primary winding Connect the connected first power converter, the second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter A power storage device connected to the direct current section, and engine output control for controlling the operation of the engine so as to increase or decrease the engine output, and according to the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator And a control means for performing charge / discharge control for controlling the operation of the first power converter so as to charge / discharge the power storage device.

太陽光発電装置の出力が変動した場合には、制御手段が、エンジン出力の増減と蓄電装置の充放電とによって太陽光発電装置の出力変動を吸収するように、エンジン出力制御と充放電制御とを行うことができる。
例えば、太陽光発電装置の出力が低下側に変動した場合には、制御手段がエンジン出力制御を行うと、その低下側への変動を吸収するようにエンジン出力を増加させるので、そのエンジン出力の増加に伴い二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力が増加する。しかしながら、実際にエンジン出力が増加するまでに時間がかかることから、太陽光発電装置の出力低下に対して二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力の増加が遅れてしまう。そこで、制御手段が充放電制御を行うことで、太陽光発電装置の出力変動のうち、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分を補うように蓄電装置から放電させるべく、二次励磁誘導発電機における一次巻線側に供給する電力を増加させるように第一電力変換機の作動を制御することができる。
When the output of the solar power generation device fluctuates, the control means performs engine output control and charge / discharge control so as to absorb the output fluctuation of the solar power generation device by increasing / decreasing the engine output and charging / discharging the power storage device. It can be performed.
For example, when the output of the photovoltaic power generation device fluctuates to the lower side, when the control means performs engine output control, the engine output is increased so as to absorb the fluctuation to the lower side. The power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator increases with the increase. However, since it takes time until the engine output actually increases, the increase in the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator is delayed with respect to the decrease in the output of the photovoltaic power generation apparatus. Therefore, by performing charge / discharge control by the control means, secondary excitation induction is performed in order to discharge the power storage device so as to compensate for the short time output fluctuation that cannot be absorbed by the engine output control among the output fluctuation of the photovoltaic power generation device. The operation of the first power converter can be controlled to increase the power supplied to the primary winding side of the generator.

このようにして、エンジン出力制御によるエンジン出力の増減によって、太陽光発電装置の出力変動を吸収しながら、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分については、充放電制御による蓄電装置の充放電によって補うことができる。したがって、太陽光発電装置の出力変動に対する応答性を向上して、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる。   In this way, for a short time output fluctuation that cannot be absorbed by the engine output control while absorbing the output fluctuation of the photovoltaic power generation device due to the increase or decrease of the engine output by the engine output control, the charging / discharging control of the power storage device is charged. It can be compensated by electric discharge. Therefore, it is possible to improve the responsiveness to the output fluctuation of the solar power generation apparatus, appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus, and prevent the power generation efficiency from decreasing.

太陽光発電装置にて発電した電力を電力負荷に供給自在な太陽光発電を用いたシステムが既に導入されている既設のシステムに対して、本発明に係る発電システムを追加で設けることができる。したがって、既設のシステムを有効に活用しながら、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる有用な発電システムを提供することができる。   The power generation system according to the present invention can be additionally provided with respect to an existing system in which a system using solar power generation that can freely supply power generated by the solar power generation apparatus to an electric power load is already introduced. Therefore, it is possible to provide a useful power generation system that can appropriately absorb the output fluctuation of the photovoltaic power generation apparatus and effectively prevent a decrease in power generation efficiency while effectively utilizing the existing system.

本発明に係る発電システムの更なる特徴構成は、前記制御手段は、前記エンジン出力制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差に応じてエンジン出力の増減量を制御し、前記充放電制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差、及び、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に基づいて、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力が前記目標電力となるように前記蓄電装置の充放電量を制御している点にある。   A further characteristic configuration of the power generation system according to the present invention is that, in the engine output control, the control means increases or decreases the engine output according to the difference between the power between the power system and the power load and the target power. In the charge and discharge control, based on the difference between the power and the target power between the power system and the power load, and the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator, The charge / discharge amount of the power storage device is controlled such that the power between the power system and the power load becomes the target power.

太陽光発電装置の出力変動が生じると、電力系統と電力負荷との間の電力が変動するので、その電力と目標電力との間に太陽光発電装置の出力変動の大きさに応じた差が生じることになる。そこで、本特徴構成によれば、エンジン出力制御において、制御手段が電力系統と電力負荷との間の電力と目標電力との差に応じてエンジン出力の増減量を制御することで、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収するようにエンジン出力を増減させることができる。エンジン出力が増減すると、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力も変動することから、その二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力変動分は、実際のエンジン出力の増減分に応じた大きさとなる。したがって、電力系統と電力負荷との間の電力と目標電力との差と、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力変動分との間には、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分の大きさに応じた差が生じることになる。そこで、本特徴構成によれば、充放電制御において、電力系統と電力負荷との間の電力と目標電力との差、及び、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力に基づいて、電力系統と電力負荷との間の電力が目標電力となるように蓄電装置の充放電量を制御することで、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分を適切に補うように蓄電装置の充放電量を制御することができる。   When the output fluctuation of the photovoltaic power generator occurs, the power between the power system and the power load fluctuates, so there is a difference between the power and the target power according to the magnitude of the output fluctuation of the photovoltaic power generator. Will occur. Therefore, according to this characteristic configuration, in the engine output control, the control means controls the increase / decrease amount of the engine output in accordance with the difference between the power between the power system and the power load and the target power. The engine output can be increased or decreased to appropriately absorb the output fluctuation of the device. When the engine output increases or decreases, the power on the primary winding side of the secondary excitation induction generator also fluctuates, so the power fluctuation on the primary winding side of the secondary excitation induction generator is the actual increase or decrease of the engine output. It becomes the size according to. Therefore, the difference between the power and the target power between the power system and the power load and the power fluctuation on the primary winding side in the secondary excitation induction generator is a short time that cannot be absorbed by the engine output control. A difference corresponding to the magnitude of the output fluctuation occurs. Therefore, according to this characteristic configuration, in charge / discharge control, based on the difference between the power and the target power between the power system and the power load, and the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator, By controlling the charge / discharge amount of the power storage device so that the power between the power system and the power load becomes the target power, the power storage device can be appropriately compensated for short-term output fluctuations that cannot be absorbed by engine output control. Charge / discharge amount can be controlled.

本発明に係る発電システムの更なる特徴構成は、前記制御手段は、前記蓄電装置の蓄電量が下限設定量未満の場合には、エンジン出力を増大させるように前記エンジンの作動を制御するとともに、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力を前記蓄電装置に充電させるように前記第一電力変換機の作動を制御する充電運転を実行可能で、前記蓄電装置の蓄電量が上限設定量以上の場合には、エンジン出力を低下させるように前記エンジンの作動を制御するとともに、前記蓄電装置から放電される電力を前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側に供給するように前記第一電力変換機の作動を制御する放電運転を実行可能に構成されている点にある。   According to a further characteristic configuration of the power generation system according to the present invention, the control means controls the operation of the engine so as to increase the engine output when the power storage amount of the power storage device is less than a lower limit set amount. A charging operation for controlling the operation of the first power converter so as to charge the power storage device with the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator can be executed, and a power storage amount of the power storage device is an upper limit When the amount exceeds the set amount, the operation of the engine is controlled so as to reduce the engine output, and the electric power discharged from the power storage device is supplied to the primary winding side of the secondary excitation induction generator. Further, the discharge operation for controlling the operation of the first power converter can be executed.

本特徴構成によれば、蓄電装置の蓄電量が下限設定量未満の場合には、制御手段が充電運転を行うことで、蓄電装置への充電を行うことができる。蓄電装置に充電された電力は、制御手段が充放電制御を行うために用いることができるので、蓄電装置への充電を適切に行うことができながら、その充電された電力を有効に活用することができる。
蓄電装置の蓄電量が上限設定量以上の場合には、制御手段が放電運転を行うことで、蓄電装置からの放電を行うことができる。放電運転では、蓄電装置から放電される電力を二次励磁誘導発電機における一次巻線側に供給するので、蓄電装置から放電される電力を電力負荷に供給することができながら、蓄電装置からの放電を行うことができる。蓄電装置から放電される電力を二次励磁誘導発電機における一次巻線側に供給する場合には、その分だけ、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力が増加するが、エンジン出力を低下させるので、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力が必要以上に増加するのを防止することができる。
According to this characteristic configuration, when the storage amount of the power storage device is less than the lower limit set amount, the control unit can perform the charging operation to charge the power storage device. Since the power charged in the power storage device can be used by the control means to perform charge / discharge control, the power stored in the power storage device can be appropriately charged while effectively using the charged power. Can do.
When the power storage amount of the power storage device is equal to or greater than the upper limit set amount, the control unit can perform a discharge operation to discharge from the power storage device. In the discharge operation, the power discharged from the power storage device is supplied to the primary winding side of the secondary excitation induction generator, so that the power discharged from the power storage device can be supplied to the power load, Discharge can be performed. When power discharged from the power storage device is supplied to the primary winding side of the secondary excitation induction generator, the power on the primary winding side of the secondary excitation induction generator increases by that amount, but the engine output Therefore, it is possible to prevent the electric power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator from increasing more than necessary.

本発明に係る発電システムの概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the electric power generation system which concerns on this invention 本発明に係る発電システムにおいて太陽光発電装置の出力変動が生じた場合の出力の変化を示すグラフThe graph which shows the change of an output when the output fluctuation of a solar power generation device arises in the electric power generation system concerning the present invention. 従来の発電システムの概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the conventional power generation system

本発明に係る発電システムの実施形態について図面に基づいて説明する。
この発電システム100は、図1に示すように、複数の太陽光発電装置PVの夫々が、DC/DCコンバータ1と太陽光発電用電力変換装置2とを介して電力系統3に接続されている。発電システム100は、太陽光発電装置PVにて発電された直流電力を太陽光発電用電力変換装置2にて交流電力に変換して、電力を消費する電力負荷4に供給自在に構成されている。図1では、太陽光発電装置PVを2つ設け、電力負荷4を3つ設けた例を示している。電力負荷4としては、電力を消費する各種の電力機器を適応することができ、例えば、冷暖房設備が備える室内機や室外機、或いは電灯等がある。
An embodiment of a power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the power generation system 100, each of a plurality of photovoltaic power generation devices PV is connected to a power system 3 via a DC / DC converter 1 and a photovoltaic power conversion device 2. . The power generation system 100 is configured to convert DC power generated by the photovoltaic power generation device PV into AC power by the photovoltaic power conversion device 2 and supply it to the power load 4 that consumes power. . FIG. 1 shows an example in which two photovoltaic power generation devices PV are provided and three power loads 4 are provided. As the electric power load 4, various electric power devices that consume electric power can be applied. For example, there are an indoor unit, an outdoor unit, an electric lamp, and the like included in the air conditioning equipment.

このような発電システムでは、天候の変化により太陽光発電装置PVの出力が変動するので、その出力変動を吸収することが必要となる。そこで、本発明に係る発電システムでは、太陽光発電装置PVの出力変動を吸収するために、エンジンコージェネレーションシステムECが設けられている。   In such a power generation system, the output of the photovoltaic power generator PV varies due to changes in the weather, so it is necessary to absorb the output variation. Therefore, in the power generation system according to the present invention, an engine cogeneration system EC is provided to absorb the output fluctuation of the solar power generation device PV.

エンジンコージェネレーションシステムECは、二次励磁誘導発電機(二重給電巻線型誘導発電機)5と、ガスエンジンGEと、第一電力変換機6と、第二電力変換機7と、蓄電装置8とを備えて構成されている。エンジンコージェネレーションシステムECには、ガスエンジンGEのエンジン出力を増減させるようにガスエンジンGEの作動を制御するとともに、第一電力変換機6及び第二電力変換機7の作動を制御する制御装置10(制御手段に相当する)が備えられている。   The engine cogeneration system EC includes a secondary excitation induction generator (double-feed winding induction generator) 5, a gas engine GE, a first power converter 6, a second power converter 7, and a power storage device 8. And is configured. The engine cogeneration system EC controls the operation of the gas engine GE so as to increase or decrease the engine output of the gas engine GE, and also controls the operation of the first power converter 6 and the second power converter 7. (Corresponding to control means) is provided.

二次励磁誘導発電機5は、電力系統(商用電力系統)3と同じ周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])の電力(三相の交流電力)を発電し、その電力を電力負荷4や電力系統3に供給自在に構成されている。二次励磁誘導発電機5は、一次巻線(図示せず)を備える固定子5b(ステータ)と、二次巻線(図示せず)を備える回転子5a(ロータ)とを有している。固定子5bが備える一次巻線は、電力系統3及び電力負荷4に接続されている。一方、回転子5aが備える二次巻線は、第二電力変換機7、直流部9、第一電力変換機6を介して電力系統3及び電力負荷4に接続されている。   The secondary excitation induction generator 5 generates power (three-phase AC power) of the same frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]) as the power system (commercial power system) 3 and uses the power as power. It is configured to be freely supplied to the load 4 and the power system 3. The secondary excitation induction generator 5 includes a stator 5b (stator) having a primary winding (not shown) and a rotor 5a (rotor) having a secondary winding (not shown). . The primary winding included in the stator 5 b is connected to the power system 3 and the power load 4. On the other hand, the secondary winding included in the rotor 5 a is connected to the power system 3 and the power load 4 via the second power converter 7, the DC unit 9, and the first power converter 6.

二次励磁誘導発電機5について、固定子5bが備える一次巻線側を「二次励磁誘導発電機の一次側」とし、回転子5aが備える二次巻線側を「二次励磁誘導発電機の二次側」としている。したがって、二次励磁誘導発電機5の一次側の電力(電圧、電流)の周波数が、電力負荷4や電力系統3に供給される電力の周波数となる。   Regarding the secondary excitation induction generator 5, the primary winding side included in the stator 5b is referred to as "primary side of the secondary excitation induction generator", and the secondary winding side included in the rotor 5a is referred to as "secondary excitation induction generator". Secondary side ". Therefore, the frequency of the power (voltage, current) on the primary side of the secondary excitation induction generator 5 is the frequency of the power supplied to the power load 4 and the power system 3.

ガスエンジンGEは、二次励磁誘導発電機5の回転子5aに機械的に連結されており、回転子5aを回転駆動する。ガスエンジンGEの出力軸は、回転子5aと一体回転するように直結されており、ガスエンジンGEの回転速度と回転子5aの回転速度とは等しくなるように構成されている。ガスエンジンGEは、例えば、都市ガスを燃料とするエンジンであり、電力と熱との双方を供給自在なコージェネレーションシステムの駆動源として設けられている。ちなみに、ガスエンジンGEに代えて、ガソリン、軽油、重油等を燃料とするエンジンとすることも可能である。   The gas engine GE is mechanically connected to the rotor 5a of the secondary excitation induction generator 5, and rotationally drives the rotor 5a. The output shaft of the gas engine GE is directly connected so as to rotate integrally with the rotor 5a, and the rotational speed of the gas engine GE and the rotational speed of the rotor 5a are configured to be equal. The gas engine GE is, for example, an engine that uses city gas as fuel, and is provided as a drive source for a cogeneration system that can supply both electric power and heat. Incidentally, it is possible to replace the gas engine GE with an engine using gasoline, light oil, heavy oil or the like as fuel.

第一電力変換機6の交流側(図1における上側)が、二次励磁誘導発電機5の固定子5b(一次巻線)に接続されているとともに、電力系統3及び電力負荷4に接続されている。第一電力変換機6の直流側(図1における下側)が直流部9に接続されている。第二電力変換機7の交流側(図1における下側)が、二次励磁誘導発電機5の回転子5a(二次巻線)に接続されている。第二電力変換機7の直流側(図1における上側)が直流部9に接続されている。第一電力変換機6及び第二電力変換機7の夫々は、直流側の直流電力を交流電力に変換(逆変換)して交流側に供給するインバータとしての機能と、交流側の交流電力を直流電力に変換(順変換)して直流側に供給するコンバータとしての機能との双方を果たすことが可能に構成されている。このような第一電力変換機6や第二電力変換機7は、例えば、複数(例えば6個)のスイッチング素子を備えて構成されている。   The AC side (the upper side in FIG. 1) of the first power converter 6 is connected to the stator 5b (primary winding) of the secondary excitation induction generator 5, and to the power system 3 and the power load 4. ing. The direct current side (the lower side in FIG. 1) of the first power converter 6 is connected to the direct current unit 9. The AC side (lower side in FIG. 1) of the second power converter 7 is connected to the rotor 5a (secondary winding) of the secondary excitation induction generator 5. The DC side of the second power converter 7 (upper side in FIG. 1) is connected to the DC unit 9. Each of the first power converter 6 and the second power converter 7 converts the DC power on the DC side into AC power (reverse conversion) and supplies it to the AC side, and the AC power on the AC side. It is configured to be able to perform both of the function as a converter that converts (forward-converts) into DC power and supplies it to the DC side. The first power converter 6 and the second power converter 7 are configured to include a plurality of (for example, six) switching elements, for example.

直流部9は、第一電力変換機6の直流側と第二電力変換機7の直流側とを接続する部分である。直流部9には蓄電装置8が接続されている。蓄電装置8は、例えば、蓄電池や電気二重層キャパシタ等で構成され、直流部9に対して電力を供給して放電すること、及び直流部9から電力の供給を受けて充電することが可能に構成される。   The DC unit 9 is a part that connects the DC side of the first power converter 6 and the DC side of the second power converter 7. A power storage device 8 is connected to the DC unit 9. The power storage device 8 is configured by, for example, a storage battery, an electric double layer capacitor, or the like, and can supply and discharge power to the DC unit 9 and can be charged by receiving supply of power from the DC unit 9. Composed.

図1では、図示を省略しているが、この発電システム100には、固定子5bが備える一次巻線と電力系統3との接続を断続するスイッチが備えられているとともに、所定の周波数成分を除去するフィルタや変圧器等も必要に応じて所望の箇所に備えられている。   Although not shown in FIG. 1, the power generation system 100 includes a switch that connects and disconnects the primary winding included in the stator 5 b and the power system 3, and outputs a predetermined frequency component. A filter, a transformer, or the like to be removed is also provided at a desired location as necessary.

エンジンコージェネレーションシステムECは、発電電力の周波数(電圧、電流の周波数)に関して自由度の高いシステムとなっている。この点については、上記特許文献1にも記載されているように、公知技術であるので、詳細な説明は省略して簡単に説明する。   The engine cogeneration system EC is a system having a high degree of freedom with respect to the frequency (voltage, current frequency) of the generated power. Since this point is a well-known technique as described in Patent Document 1, a detailed description thereof will be omitted and will be briefly described.

エンジンコージェネレーションシステムECの発電電力の周波数(二次励磁誘導発電機5の一次側に誘起される一次側電圧)をf1とし、回転子5aの回転周波数をf0とし、回転子5aの二次巻線を励磁するために二次巻線に供給される交流電流(交流電圧)の周波数をf2とすると、「f1=f0+f2」となる。
ここで、回転子5aの回転周波数f0は、回転子5aの回転速度をm[rpm]とし、二次励磁誘導発電機5の磁極数をnとして、「f0=m×n/120」から求まる。
The frequency of the generated power of the engine cogeneration system EC (primary side voltage induced on the primary side of the secondary excitation induction generator 5) is f1, the rotation frequency of the rotor 5a is f0, and the secondary winding of the rotor 5a. If the frequency of the alternating current (alternating voltage) supplied to the secondary winding to excite the wire is f2, “f1 = f0 + f2”.
Here, the rotational frequency f0 of the rotor 5a is obtained from “f0 = m × n / 120” where the rotational speed of the rotor 5a is m [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 5 is n. .

例えば、回転子5aの回転速度が1100[rpm]であり、二次励磁誘導発電機5の磁極数が「6」の場合には、回転子5aの回転周波数f0は55[Hz]となる。よって、この場合に、制御装置10が第二電力変換機7を制御して二次巻線に周波数が5[Hz]の交流電流(交流電圧)を供給すれば(f2=5[Hz])、周波数が60[Hz]の交流電力を得ることができる。また、逆に、制御装置10が第二電力変換機12を制御して二次巻線から周波数が5[Hz]の交流電流(交流電圧)を取り出せば(f2=−5[Hz])、周波数が50[Hz]の交流電力を得ることができる。   For example, when the rotation speed of the rotor 5a is 1100 [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 5 is “6”, the rotation frequency f0 of the rotor 5a is 55 [Hz]. Therefore, in this case, if the control device 10 controls the second power converter 7 and supplies an AC current (AC voltage) having a frequency of 5 [Hz] to the secondary winding (f2 = 5 [Hz]). AC power having a frequency of 60 [Hz] can be obtained. Conversely, if the control device 10 controls the second power converter 12 to extract an AC current (AC voltage) having a frequency of 5 [Hz] from the secondary winding (f2 = −5 [Hz]), AC power with a frequency of 50 [Hz] can be obtained.

このように、ガスエンジンGEを効率の面で良好となる一定の回転速度にて運転させて、回転子5aの回転速度を一定としても、回転子5aの二次巻線に供給する交流電流の周波数f2(上記のように、二次巻線から交流電流を取り出す場合には負の値となる。)を変えることで発電電力の周波数f1を変化させることができる。これにより、効率の良い運転条件でガスエンジンGEを運転させることができながら、エンジンコージェネレーションシステムECの出力を変更させることができる。したがって、エンジンコージェネレーションシステムECの出力を定格よりも低下させた部分負荷運転としても、発電効率を高い状態に維持することができる。   As described above, even when the gas engine GE is operated at a constant rotational speed that is favorable in terms of efficiency, and the rotational speed of the rotor 5a is constant, the alternating current supplied to the secondary winding of the rotor 5a is reduced. The frequency f1 of the generated power can be changed by changing the frequency f2 (as described above, a negative value is obtained when an alternating current is extracted from the secondary winding). As a result, the output of the engine cogeneration system EC can be changed while the gas engine GE can be operated under efficient operating conditions. Therefore, the power generation efficiency can be maintained at a high level even in the partial load operation in which the output of the engine cogeneration system EC is reduced below the rating.

この本発明に係る発電システム100では、太陽光発電装置PVの出力変動を吸収するために、エンジンコージェネレーションシステムECが備えられている。エンジンコージェネレーションシステムECの運転を制御する制御装置10は、エンジン出力を増減させるようにガスエンジンGEの作動を制御するエンジン出力制御を行うとともに、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側の電力に応じて蓄電装置8を充放電させるように第一電力変換機6の作動を制御する充放電制御を行う出力変動吸収運転を行うように構成されている。この出力変動吸収運転を行うために、制御装置10には、エンジン出力制御を行うエンジン出力制御部11と充放電制御を行う充放電制御部12とが備えられている。   In the power generation system 100 according to the present invention, an engine cogeneration system EC is provided to absorb the output fluctuation of the solar power generation device PV. The control device 10 that controls the operation of the engine cogeneration system EC performs engine output control for controlling the operation of the gas engine GE so as to increase or decrease the engine output, and the primary of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 It is configured to perform an output fluctuation absorption operation in which charge / discharge control is performed to control the operation of the first power converter 6 so as to charge / discharge the power storage device 8 according to the power on the winding side. In order to perform the output fluctuation absorption operation, the control device 10 includes an engine output control unit 11 that performs engine output control and a charge / discharge control unit 12 that performs charge / discharge control.

出力変動吸収運転におけるエンジン出力制御では、エンジン出力制御部11が、電力系統3と電力負荷4との間の電力と目標電力(例えば、ゼロ又は任意の一定値)との差に応じてエンジン出力の増減量を制御している。電力系統3と電力負荷4との間の第1電流検出点D1には、その第1電流検出点D1での電流の大きさ・向きを検出する第1電流センサ13が設けられている。エンジン出力制御部11は、その電流センサ13にて検出した電流(電力系統3と電力負荷4との間の電力)と目標電流(目標電力)との目標差を求め、その目標差を吸収するためのエンジン出力の増減量を求め、その求めた増減量だけエンジン出力を増減させるべく、ガスエンジンGEの作動を制御するように構成されている。   In the engine output control in the output fluctuation absorbing operation, the engine output control unit 11 determines the engine output according to the difference between the power between the power system 3 and the power load 4 and the target power (for example, zero or any constant value). The amount of increase / decrease is controlled. A first current detection point D1 between the power system 3 and the power load 4 is provided with a first current sensor 13 for detecting the magnitude and direction of the current at the first current detection point D1. The engine output control unit 11 obtains a target difference between the current detected by the current sensor 13 (power between the power system 3 and the power load 4) and the target current (target power), and absorbs the target difference. Therefore, the operation of the gas engine GE is controlled so as to increase or decrease the engine output by the determined increase / decrease amount.

第1電流検出点D1の電流が目標電流となっている状態で太陽光発電装置PVの出力が低下側に変動すると、電力系統3から供給される電力が増加するので、第1電流検出点D1の電流が目標電流よりも増加する。そこで、第1電流センサ13にて検出した電流が目標電流よりも大きい場合には、エンジン出力制御部11が、第1電流センサ13にて検出した電流と目標電流との目標差に応じたエンジン出力の増加量を求め、その求めた増加量だけエンジン出力を増加させるべく、ガスエンジンGEの作動を制御している。
逆に、第1電流検出点D1の電流が目標電流となっている状態で太陽光発電装置PVの出力が増加側に変動して、第1電流センサ13にて検出した電流が目標電流よりも小さくなった場合には、エンジン出力制御部11が、第1電流センサ13にて検出した電流と目標電流との目標差に応じたエンジン出力の低下量を求め、その求めた低下量だけエンジン出力を低下させるべく、ガスエンジンGEの作動を制御している。
If the output of the photovoltaic power generator PV fluctuates to the lower side while the current at the first current detection point D1 is the target current, the power supplied from the power system 3 increases, so the first current detection point D1 Current increases from the target current. Therefore, when the current detected by the first current sensor 13 is larger than the target current, the engine output control unit 11 determines the engine corresponding to the target difference between the current detected by the first current sensor 13 and the target current. The operation of the gas engine GE is controlled so as to obtain an increase in output and increase the engine output by the obtained increase.
On the other hand, the output of the photovoltaic power generator PV fluctuates to the increasing side while the current at the first current detection point D1 is the target current, and the current detected by the first current sensor 13 is higher than the target current. When it becomes smaller, the engine output control unit 11 obtains a reduction amount of the engine output according to the target difference between the current detected by the first current sensor 13 and the target current, and the engine output is calculated by the obtained reduction amount. The operation of the gas engine GE is controlled in order to lower the engine.

出力変動吸収運転における充放電制御では、充放電制御部12が、電力系統3と電力負荷4との間の電力と目標電力との差、及び、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側の電力に基づいて、電力系統3と電力負荷4との間の電力が目標電力となるように蓄電装置8の充放電量を制御している。二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側の第2電流検出点D2には、電流の大きさ・向きを検出する第2電流センサ14が設けられている。充放電制御部12は、第1電流センサ13にて検出した電流と目標電流との差、及び、第2電流センサ14にて検出した電流に基づいて、第1電流センサ13にて検出する電流が目標電流となるように蓄電装置8の充放電量を求め、その求めた充放電量だけ蓄電装置8から充放電させるべく、第一電力変換機6の作動を制御するように構成されている。   In the charge / discharge control in the output fluctuation absorption operation, the charge / discharge control unit 12 determines the difference between the power between the power system 3 and the power load 4 and the target power, and the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5. Based on the power on the primary winding side, the charge / discharge amount of the power storage device 8 is controlled so that the power between the power system 3 and the power load 4 becomes the target power. At the second current detection point D2 on the primary winding side of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5, a second current sensor 14 for detecting the magnitude and direction of the current is provided. The charge / discharge control unit 12 detects the current detected by the first current sensor 13 based on the difference between the current detected by the first current sensor 13 and the target current and the current detected by the second current sensor 14. The charge / discharge amount of the power storage device 8 is determined so that the current becomes the target current, and the operation of the first power converter 6 is controlled to charge / discharge from the power storage device 8 by the determined charge / discharge amount. .

第1電流センサ13にて検出した電流が目標電流よりも大きい場合には、充放電制御部12が、第1電流センサ13にて検出した電流と目標電流との目標差を求め、その求めた目標差と第2電流センサ14にて検出した電流との差を補うための蓄電装置8の放電量を求め、その求めた放電量だけ蓄電装置8から二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線に供給するべく、直流部9の直流電力を交流電力に変換して二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線に供給するインバータとして機能するように第一電力変換機6の作動を制御している。
逆に、第1電流センサ13にて検出した電流が目標電流よりも小さい場合には、充放電制御部12が、第1電流センサ13にて検出した電流と目標電流との目標差を求め、その求めた目標差と第2電流センサ14にて検出した電流との差を吸収するための蓄電装置8の充電量を求め、その求めた充電量だけ蓄電装置8に充電させるべく、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線の交流電力を直流電力に変換して直流部9に供給するコンバータとして機能するように第一電力変換機6の作動を制御している。
When the current detected by the first current sensor 13 is larger than the target current, the charge / discharge control unit 12 calculates the target difference between the current detected by the first current sensor 13 and the target current, and the determination The amount of discharge of the power storage device 8 for compensating for the difference between the target difference and the current detected by the second current sensor 14 is obtained, and the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 is obtained from the power storage device 8 by the calculated amount of discharge. First power conversion so as to function as an inverter that converts the DC power of the DC section 9 into AC power and supplies it to the primary winding of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 The operation of the machine 6 is controlled.
Conversely, when the current detected by the first current sensor 13 is smaller than the target current, the charge / discharge control unit 12 obtains the target difference between the current detected by the first current sensor 13 and the target current, In order to obtain the charge amount of the power storage device 8 for absorbing the difference between the obtained target difference and the current detected by the second current sensor 14, secondary excitation is performed so that the power storage device 8 is charged by the obtained charge amount. The operation of the first power converter 6 is controlled so as to function as a converter that converts the AC power of the primary winding of the stator 5 b in the induction generator 5 to DC power and supplies it to the DC unit 9.

図2(a)は、本発明に係る発電システム100において、太陽光発電装置PVの出力が低下側に変動した場合の出力の変化を示している。図中実線で示すP1は太陽光発電装置PVの発電出力であり、図中太線点線で示すP2はガスエンジンGEに対して指令するエンジン出力の出力指令値であり、図中細線点線で示すP3は実際のガスエンジンGEのエンジン出力であり、図中一点鎖線で示すP4は蓄電装置8の出力を示している。   Fig.2 (a) has shown the change of the output when the output of the solar power generation device PV fluctuates in the power generation system 100 according to the present invention. P1 indicated by a solid line in the figure is a power generation output of the solar power generation device PV, P2 indicated by a thick dotted line in the figure is an output command value of an engine output commanded to the gas engine GE, and P3 indicated by a thin dotted line in the figure Is the actual engine output of the gas engine GE, and P4 indicated by the alternate long and short dash line in the figure indicates the output of the power storage device 8.

太陽光発電装置PVの発電出力P1が低下側に変動すると、エンジン出力制御部11がエンジン出力制御を行うことで、その低下側への変動分だけエンジン出力を増加させるように出力指令値P2がガスエンジンGEに指令される。しかしながら、実際にエンジン出力が増加されるまでにはある程度の時間がかかるので、実際のエンジン出力P3は、発電出力P1の低下に対して遅れて増加することになる。そこで、充放電制御部12が充放電制御を行うことで、発電出力P1の低下に対するエンジン出力P3の遅れ分だけ補うように蓄電装置8の出力P4を増加させている。したがって、エンジン出力P3の増加分と蓄電装置8の出力P4の増加分とで発電出力P1の低下側への変動分を吸収することができる。このように、エンジン出力制御と充放電制御を行うことで、発電出力P1の低下側への変動分を吸収した以降は、エンジン出力制御によるエンジン出力の増加のみによって発電出力P1の低下側への出力変動を吸収することができる。そこで、制御装置10が、蓄電装置8の充放電量がゼロとなるように第一電力変換機6の作動を制御して、エンジン出力P3の増加に伴って蓄電装置8の出力P4を低下させている。   When the power generation output P1 of the solar power generation device PV fluctuates to the lower side, the engine output control unit 11 performs the engine output control so that the output command value P2 is increased so as to increase the engine output by the fluctuation amount to the lower side. Commanded to gas engine GE. However, since it takes some time until the engine output is actually increased, the actual engine output P3 increases with a delay with respect to the decrease in the power generation output P1. Therefore, the charge / discharge control unit 12 performs charge / discharge control to increase the output P4 of the power storage device 8 so as to compensate for the delay of the engine output P3 with respect to the decrease in the power generation output P1. Therefore, the increase in engine output P3 and the increase in output P4 of power storage device 8 can absorb the fluctuation in power generation output P1 toward the decrease side. As described above, by performing the engine output control and the charge / discharge control, after the fluctuation amount to the decrease side of the power generation output P1 is absorbed, only the increase of the engine output by the engine output control leads to the decrease side of the power generation output P1. Output fluctuations can be absorbed. Therefore, the control device 10 controls the operation of the first power converter 6 so that the charge / discharge amount of the power storage device 8 becomes zero, and decreases the output P4 of the power storage device 8 as the engine output P3 increases. ing.

図2(b)は、本発明に係る発電システム100において、太陽光発電装置PVの出力が増加側に変動した場合の出力の変化を示している。図中実線で示すP1は太陽光発電装置PVの発電出力であり、図中太線点線で示すP2はガスエンジンGEに対して指令するエンジン出力の出力指令値であり、図中細線点線で示すP3は実際のガスエンジンGEのエンジン出力であり、図中一点鎖線で示すP4は蓄電装置8の出力を示している。   FIG.2 (b) has shown the change of the output when the output of the solar power generation device PV is fluctuate | varied to the increase side in the electric power generation system 100 which concerns on this invention. P1 indicated by a solid line in the figure is a power generation output of the solar power generation device PV, P2 indicated by a thick dotted line in the figure is an output command value of an engine output commanded to the gas engine GE, and P3 indicated by a thin dotted line in the figure Is the actual engine output of the gas engine GE, and P4 indicated by the alternate long and short dash line in the figure indicates the output of the power storage device 8.

太陽光発電装置PVの発電出力P1が増加側に変動すると、エンジン出力制御部11がエンジン出力制御を行うことで、その増加側への変動分だけエンジン出力を低下させるように出力指令値P2がガスエンジンGEに指令される。しかしながら、実際にエンジン出力が低下されるまでにはある程度の時間がかかるので、実際のエンジン出力P3は、発電出力P1の増加に対して遅れて低下することになる。そこで、充放電制御部12が充放電制御を行うことで、発電出力P1の増加に対するエンジン出力P3の遅れ分だけ補うように蓄電装置8の出力P4を低下させている。したがって、エンジン出力P3の低下分と蓄電装置8の出力P4の低下分とで発電出力P1の増加側への変動分を吸収することができる。ここで、図2(b)では、蓄電装置8の出力P4がマイナス側となっているので、蓄電装置8に充電している状態を示している。このように、エンジン出力制御と充放電制御を行うことで、発電出力P1の増加側への変動分を吸収した以降は、エンジン出力制御によるエンジン出力の低下のみによって発電出力P1の増加側への出力変動を吸収することができる。そこで、制御装置10が、蓄電装置8の充放電量がゼロとなるように第一電力変換機6の作動を制御して、エンジン出力P3の低下に伴って蓄電装置8の出力P4を増加させている。   When the power generation output P1 of the solar power generation device PV fluctuates to the increase side, the engine output control unit 11 performs engine output control, so that the output command value P2 is set so as to decrease the engine output by the variation to the increase side. Commanded to gas engine GE. However, since it takes a certain amount of time for the engine output to actually decrease, the actual engine output P3 decreases with a delay with respect to the increase in the power generation output P1. Therefore, the charge / discharge control unit 12 performs charge / discharge control to reduce the output P4 of the power storage device 8 so as to compensate for the delay of the engine output P3 with respect to the increase of the power generation output P1. Therefore, the fluctuation of the power generation output P1 to the increase side can be absorbed by the decrease of the engine output P3 and the decrease of the output P4 of the power storage device 8. Here, FIG. 2B shows a state where the power storage device 8 is charged because the output P4 of the power storage device 8 is on the negative side. As described above, by performing the engine output control and the charge / discharge control, after the fluctuation to the increase side of the power generation output P1 is absorbed, the power generation output P1 is increased only by the decrease of the engine output by the engine output control. Output fluctuations can be absorbed. Therefore, the control device 10 controls the operation of the first power converter 6 so that the charge / discharge amount of the power storage device 8 becomes zero, and increases the output P4 of the power storage device 8 as the engine output P3 decreases. ing.

このようにして、エンジン出力制御部11がエンジン出力制御を行うことで、太陽光発電装置PVの出力変動分を吸収するように、エンジン出力を制御しながら、充放電制御部12が充放電制御を行うことで、エンジン出力制御では吸収できない短時間の太陽光発電装置PVの出力変動分を吸収するように、蓄電装置8を充放電させることができる。したがって、エンジンコージェネレーションシステムECとしては、太陽光発電装置PVの出力変動に対して応答性よく出力変更することができ、太陽光発電装置PVの出力変動を適切に吸収することができる。   In this way, the engine output control unit 11 performs engine output control so that the charge / discharge control unit 12 performs charge / discharge control while controlling the engine output so as to absorb the output fluctuation of the photovoltaic power generator PV. By performing the above, the power storage device 8 can be charged / discharged so as to absorb a short time output fluctuation of the solar power generation device PV that cannot be absorbed by the engine output control. Therefore, the engine cogeneration system EC can change the output with high responsiveness to the output fluctuation of the solar power generation device PV, and can appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation device PV.

制御装置10は、太陽光発電装置PVの出力変動分を吸収するように、エンジンコージェネレーションシステムECの運転を制御する出力変動吸収運転に加えて、蓄電装置8に充電される充電運転、及び、蓄電装置8から放電させる放電運転を実行可能に構成されている。   In addition to the output fluctuation absorption operation for controlling the operation of the engine cogeneration system EC so as to absorb the output fluctuation amount of the solar power generation device PV, the control device 10 is charged in the power storage device 8 and charged. A discharge operation for discharging from the power storage device 8 can be executed.

蓄電装置8の蓄電量が下限設定量未満の場合に、制御装置10が充電運転を行う。この充電運転では、制御装置10が、エンジン出力を増大させるようにガスエンジンGEの作動を制御するとともに、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側の電力を蓄電装置8に充電させるように第一電力変換機6の作動を制御するように構成されている。充電運転では、エンジン出力が増大されるので、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側の電力は、太陽光発電装置PVの出力変動分を吸収するための電力よりも大きくなり、余剰電力が存在することになる。そこで、制御装置10が、その余剰電力を蓄電装置8に充電させるべく、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線の交流電力を直流電力に変換して直流部9に供給するコンバータとして機能するように第一電力変換機6の作動を制御している。   When the amount of power stored in power storage device 8 is less than the lower limit set amount, control device 10 performs a charging operation. In this charging operation, the control device 10 controls the operation of the gas engine GE so as to increase the engine output, and the power on the primary winding side of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 is supplied to the power storage device 8. It is comprised so that the action | operation of the 1st power converter 6 may be controlled so that it may charge. In the charging operation, since the engine output is increased, the power on the primary winding side of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 is larger than the power for absorbing the output fluctuation of the photovoltaic power generator PV. Thus, surplus power exists. Therefore, the control device 10 converts the AC power of the primary winding of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 into DC power and supplies it to the DC unit 9 in order to charge the power storage device 8 with the surplus power. The operation of the first power converter 6 is controlled so as to function as a converter.

蓄電装置8の蓄電量が上限設定量以上の場合に、制御装置10が放電運転を行う。この放電運転では、制御装置10が、エンジン出力を低下させるようにガスエンジンGEの作動を制御するとともに、蓄電装置8から放電される電力を二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側に供給するように第一電力変換機6の作動を制御するように構成されている。放電運転では、エンジン出力が低下されるので、二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線側の電力は、太陽光発電装置PVの出力変動分を吸収するための電力よりも小さくなり、不足電力が存在することになる。そこで、制御装置10が、その不足電力を蓄電装置8から放電させるべく、直流部9の直流電力を交流電力に変換して二次励磁誘導発電機5における固定子5bの一次巻線に供給するインバータとして機能するように第一電力変換機6の作動を制御している。   When the power storage amount of power storage device 8 is equal to or greater than the upper limit set amount, control device 10 performs a discharge operation. In this discharge operation, the control device 10 controls the operation of the gas engine GE so as to reduce the engine output, and the electric power discharged from the power storage device 8 is used as the primary winding of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5. The operation of the first power converter 6 is controlled to be supplied to the line side. In the discharge operation, since the engine output is reduced, the power on the primary winding side of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 is smaller than the power for absorbing the output fluctuation of the photovoltaic power generator PV. Thus, there will be insufficient power. Therefore, the control device 10 converts the DC power of the DC unit 9 into AC power and supplies it to the primary winding of the stator 5b in the secondary excitation induction generator 5 in order to discharge the insufficient power from the power storage device 8. The operation of the first power converter 6 is controlled so as to function as an inverter.

エンジンコージェネレーションシステムECは、上述の如く、電力系統3に接続された状態でシステムを起動することが可能であるとともに、電力系統3と接続していない状態においても、制御装置10が、ガスエンジンGEを駆動させるとともに、第一電力変換機6及び第二電力変換機7の作動を制御することで蓄電装置8から供給される電力を用いて、エンジンコージェネレーションシステムECを起動(自立起動)することが可能に構成されている。したがって、電力系統3に停電等が生じた場合であっても、図外のスイッチ等により電力系統3との接続を解除した状態において、制御装置10が、ガスエンジンGEを駆動させるとともに、第一電力変換機6及び第二電力変換機7の作動を制御して蓄電装置8から供給される電力を用いて、エンジンコージェネレーションシステムECを起動させることができる。これにより、図示は省略するが、二次励磁誘導発電機5の固定子5bにおける一次巻線側に電力負荷が接続される場合に、電力系統3に停電等が生じた場合であっても、エンジンコージェネレーションシステムECを起動させて、エンジンコージェネレーションシステムECの出力を、二次励磁誘導発電機5の固定子5bにおける一次巻線側に接続された電力負荷に供給することができる。   As described above, the engine cogeneration system EC can start the system in a state where it is connected to the electric power system 3, and the control device 10 can operate the gas engine even when it is not connected to the electric power system 3. The engine cogeneration system EC is activated (independently activated) by using the electric power supplied from the power storage device 8 by driving the GE and controlling the operations of the first power converter 6 and the second power converter 7. It is configured to be possible. Therefore, even when a power failure or the like occurs in the power system 3, the control device 10 drives the gas engine GE in the state where the connection with the power system 3 is released by a switch or the like not shown, and the first The engine cogeneration system EC can be activated using the power supplied from the power storage device 8 by controlling the operation of the power converter 6 and the second power converter 7. Thereby, although illustration is abbreviate | omitted, even when a power failure etc. arise in the electric power grid | system 3 when an electric power load is connected to the primary winding side in the stator 5b of the secondary excitation induction generator 5, The engine cogeneration system EC can be activated and the output of the engine cogeneration system EC can be supplied to a power load connected to the primary winding side of the stator 5b of the secondary excitation induction generator 5.

〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、制御装置10がエンジン出力制御及び充放電制御を行うに当たり、電流センサ13、14を用いて電力として電流を検出しているが、この構成に代えて、電力として電圧を検出することもできる。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, when the control device 10 performs engine output control and charge / discharge control, current is detected as power using the current sensors 13 and 14, but instead of this configuration, voltage is used as power. Can also be detected.

(2)上記実施形態では、制御装置10には、エンジン出力制御を行うエンジン出力制御部11と充放電制御を行う充放電制御部12とを備えているが、1つの制御部が、エンジン出力制御と充放電制御との双方を行うように構成することもできる。 (2) In the above embodiment, the control device 10 includes the engine output control unit 11 that performs engine output control and the charge / discharge control unit 12 that performs charge / discharge control. It can also comprise so that both control and charging / discharging control may be performed.

本発明は、電力負荷が接続された電力系統に太陽光用電力変換装置を介して太陽光発電装置が接続され、前記太陽光発電装置にて発電した電力を前記電力負荷に供給自在であり、太陽光発電装置の出力変動に対する応答性を向上して、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる各種の発電システムに適応可能である。   In the present invention, a solar power generation device is connected to a power system to which a power load is connected via a solar power converter, and the power generated by the solar power generation device can be freely supplied to the power load. It is possible to adapt to various power generation systems that can improve the responsiveness to the output fluctuation of the solar power generation apparatus, appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus, and prevent a decrease in power generation efficiency.

3 電力系統
4 電力負荷
5 二次励磁誘導発電機
5a 回転子
5b 固定子
6 第一電力変換機
7 第二電力変換機
8 蓄電装置
9 直流部
10 制御装置(制御手段)
GE ガスエンジン(エンジン)
PV 太陽光発電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Electric power system 4 Electric power load 5 Secondary excitation induction generator 5a Rotor 5b Stator 6 1st power converter 7 2nd power converter 8 Electric power storage apparatus 9 DC part 10 Control apparatus (control means)
GE gas engine (engine)
PV solar power generator

Claims (3)

電力負荷が接続された電力系統に太陽光用電力変換装置を介して太陽光発電装置が接続され、前記太陽光発電装置にて発電した電力を前記電力負荷に供給自在な発電システムであって、
前記電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、エンジン出力を増減させるように前記エンジンの作動を制御するエンジン出力制御を行うとともに、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に応じて前記蓄電装置を充放電させるように前記第一電力変換機の作動を制御する充放電制御を行う制御手段とが備えられている発電システム。
A solar power generation device is connected to a power system to which a power load is connected via a solar power conversion device, and a power generation system that can freely supply power generated by the solar power generation device to the power load,
A secondary excitation induction generator having a stator having a primary winding connected to the electric power system and a rotor having a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side on the primary winding Connect the connected first power converter, the second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter A power storage device connected to the direct current section, and engine output control for controlling the operation of the engine so as to increase or decrease the engine output, and according to the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator A power generation system provided with control means for performing charge / discharge control for controlling the operation of the first power converter so as to charge / discharge the power storage device.
前記制御手段は、前記エンジン出力制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差に応じてエンジン出力の増減量を制御し、前記充放電制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差、及び、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に基づいて、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力が前記目標電力となるように前記蓄電装置の充放電量を制御している請求項1に記載の発電システム。   The control means controls an increase / decrease amount of the engine output according to a difference between a power and a target power between the power system and the power load in the engine output control, and in the charge / discharge control, the power system The power between the power system and the power load is based on the difference between the power between the power load and the target power and the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator. The power generation system according to claim 1, wherein a charge / discharge amount of the power storage device is controlled to be the target power. 前記制御手段は、前記蓄電装置の蓄電量が下限設定量未満の場合には、エンジン出力を増大させるように前記エンジンの作動を制御するとともに、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力を前記蓄電装置に充電させるように前記第一電力変換機の作動を制御する充電運転を実行可能で、前記蓄電装置の蓄電量が上限設定量以上の場合には、エンジン出力を低下させるように前記エンジンの作動を制御するとともに、前記蓄電装置から放電される電力を前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側に供給するように前記第一電力変換機の作動を制御する放電運転を実行可能に構成されている請求項1又は2に記載の発電システム。   The control means controls the operation of the engine so as to increase the engine output when the storage amount of the power storage device is less than a lower limit set amount, and the primary winding side in the secondary excitation induction generator If the power storage device can be charged to control the operation of the first power converter so as to charge the power storage device, and the power storage amount of the power storage device is greater than or equal to the upper limit set amount, the engine output is reduced. And controlling the operation of the first power converter so as to supply the electric power discharged from the power storage device to the primary winding side of the secondary excitation induction generator The power generation system according to claim 1, wherein the power generation system is configured to be able to execute an operation.
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