JP2013005537A - 発電システム及び発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の太陽光発電装置間で公平な出力電力抑制を実現する。
【解決手段】センター３の制御の下、太陽光発電装置１Ａ〜１Ｃは順次出力電力を最大化させ、各太陽光発電装置において最大出力可能電力を測定する。各太陽光発電装置の制御部（２５Ａ〜２５Ｃ）は測定値をセンター３に送信する。センター３は、各太陽光発電装置から受信した測定値に基づき抑制係数（ｋ）を設定し、抑制係数を含む抑制指示信号を各太陽光発電装置に送信する。抑制指示信号を受信した各太陽光発電装置では、自身の出力電力値が各々の最大出力可能電力に抑制係数を乗じた電力値と一致するように（即ち、“実際の出力電力＝最大出力可能電力×ｋ”となるように）、出力電力の抑制を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の太陽光発電装置を含む太陽光発電システム等の発電システム、及び、太陽光発電装置等の発電装置に関する。

近年、太陽光発電装置の導入が広がっている。太陽光発電装置には、商用交流電源が接続された電力網に対して系統連系されるものもある。この種の太陽光発電装置に設けられたパワーコンディショナは、系統側の電圧を監視し、その電圧が予め定められた上限電圧を超えた場合には、安全のために系統側に対するパワーコンディショナの電力出力（換言すれば、電力網に対する太陽光発電装置の電力出力）を抑制する機能を有している。

太陽光発電装置の普及に伴い、太陽光発電装置が多く設置されている特定の地域では、太陽光発電装置から電力網に供給される電力が過多になることが懸念される。特に、日本の所謂ゴールデンウィークなど、日射量が発電に適しているにも関わらず需用電力が低下する時期に、この懸念は大きくなる。電力網への電力が供給過多になると、電力網の周波数及び電圧（商用電力系統の周波数及び電圧）を規定範囲内に維持することが困難となり、問題が生じる場合ある。

これを考慮し、電力の供給過多が生じた場合に、太陽光発電装置から電力網への電力出力を抑制するという対策方法が考えられる（例えば、下記特許文献１参照）。この方法では、管理装置の制御の下で、複数の分散電源の出力抑制を実現している。

特開２００４-１３５４５４号公報

太陽光発電装置の出力電力の抑制方法として、パワーコンディショナの出力定格に対し一律の抑制を加えるといった方法が考えられる。例えば、特定地域内のパワーコンディショナの出力定格に対して一律に５０％の出力抑制を適用する。この場合、出力定格が３ｋＷの太陽電池ユニットと出力定格が３ｋＷのパワーコンディショナとから成る第１の太陽光発電装置では、５０％抑制後の出力電力が１．５ｋＷになり、（３−１．５）／３＝０．５であるから、太陽電池ユニットの出力定格に対する抑制割合は５０％である。一方、出力定格が３ｋＷの太陽電池ユニットと出力定格が４ｋＷのパワーコンディショナとから成る第２の太陽光発電装置では、５０％抑制後の出力電力が２ｋＷになり、（３−２）／３≒０．３３であるから、太陽電池ユニットの出力定格に対する抑制割合は約３３％にしかならない。

このような場合において、各太陽電池ユニットが定格の出力を成したと仮定すると、第２の太陽光発電装置では発電電力の約６７％を有効利用できるのに対し、第１の太陽光発電装置では発電電力を５０％しか有効利用できず、異なる太陽光発電装置間で不公平が生じる。つまり、太陽光発電装置の構成に依存して実際の抑制程度が様々となり、出力抑制が必要な特定地域内で不公平が生じる。

そこで本発明は、複数の発電装置による電力供給が全体的に過剰とならない状態を維持しながら公平感の高い出力抑制の実現に寄与する発電システム及び発電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発電システムは、電力網に系統連系され、前記電力網に対して発電電力に基づく電力を出力する複数の発電装置と、各発電装置の最大出力可能電力に基づき、各発電装置の出力電力を抑制させるための抑制指示信号を生成する主制御装置と、を備え、各発電装置は、前記抑制指示信号に従って当該発電装置の出力電力を抑制する制御部を備えることを特徴とする。

各発電装置の最大出力可能電力に基づき出力電力抑制を行うことにより、公平な出力電力抑制の実現が期待される。

具体的には例えば、各発電装置において前記抑制後の出力電力が前記最大出力可能電力に対して一定割合の電力となるように、前記主制御装置は、前記抑制指示信号を生成しても良い。

これにより、公平な出力電力抑制が可能となる。

また例えば、前記主制御装置は、前記複数の発電装置の内の１以上の発電装置を対象発電装置に設定し、前記対象発電装置に設定される発電装置を前記複数の発電装置内で順次切り替えながら前記対象発電装置に前記最大出力可能電力を出力させる最大電力測定用制御を実行し、前記最大電力測定用制御の実行中に各発電装置から出力される前記最大出力可能電力の測定値に基づき前記抑制指示信号を生成してもよい。

これにより、最大出力可能電力の測定に際し、電力網への電力供給が過多になることを回避することが可能となる。

また例えば、各発電装置は、前記制御部に加えて、各々が発電を行う複数の発電要素から成る発電ユニットと、前記制御部による制御の下、前記複数の発電要素の出力電力に対し電力変換を行うことで当該発電装置の出力電力を生成する電力変換部と、前記発電要素ごとに前記発電要素の出力電力に応じた要素電力を測定する要素電力測定部と、を備えていても良い。そして、各発電装置において、前記制御部は、前記電力変換部に対する制御を介して、各発電要素の最大出力可能電力である第２最大出力可能電力よりも各発電要素の出力電力が小さくなるように各発電要素の出力電力を抑制することが可能であり、前記複数の発電要素の内の１以上の発電要素を対象発電要素に設定し、前記対象発電要素に設定される発電要素を前記複数の発電要素内で順次切り替えながら前記対象発電要素に前記第２最大出力可能電力を出力させる最大電力測定用制御を実行し、前記最大電力測定用制御の実行中における前記要素電力測定部の測定結果に基づき当該発電装置の最大出力可能電力を求めて前記主制御装置に伝達してもよい。

本発明に係る発電装置は、発電を行う発電ユニットと、前記発電ユニットの発電電力に対して電力変換を行う電力変換部と、を備え、前記電力変換を介して得られた電力を出力電力として電力網に出力する発電装置において、当該発電装置は、他の発電装置とともに前記電力網に系統連系され、当該発電装置の最大出力可能電力と前記他の発電装置の最大出力可能電力とに応じた抑制指令信号を受信し、前記抑制指令信号に応じて当該発電装置の出力電力を抑制する制御部を更に備えたことを特徴とする。

各発電装置の最大出力可能電力に基づき出力電力抑制を行うことにより、公平な出力電力抑制の実現が期待される。

本発明によれば、公平感の高い出力抑制の実現に寄与する発電システム及び発電装置を提供することが可能である。

本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの全体構成図である。 太陽光発電装置の内部構成図である。 ３つの太陽光発電装置を含む太陽光発電システムの全体構成図である。 第１実施例に係る太陽光発電システムの動作フローチャートである。 第２実施例に係る太陽光発電システムの動作フローチャートである。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの全体構成図である。発電システムの一種である太陽光発電システムは、複数の太陽光発電装置（以下、単に発電装置とも言う）１と、主制御装置としてのセンター３と、を有して構成される。複数の発電装置１は、電力網４に対して系統連系が実現されるように、電力網４に対して並列接続されている。複数の発電装置１の個数は２以上であれば幾つでもよい。交流電源２は、例えば、電力網４に接続される商用交流電源であって、電力網４に所定の電圧値及び周波数を有する交流電力を出力する。

図２に、１つの発電装置１の内部構成図を示す。発電装置１は、発電ユニットとしての太陽電池ユニット１０と、パワーコンディショナ２０と、を備える。

太陽電池ユニット１０は、発電要素としての３つの太陽電池ストリング（以下、ストリングと略記することがある）１１〜１３を備える。ストリング１１〜１３の夫々は、複数枚の太陽電池モジュールから成り、太陽光に基づく発電を行って、発電された直流電力をパワーコンディショナ２０に出力する。図２の構成例では、太陽電池ユニット１０に含まれるストリングの個数が３であるが、その個数は２以上であれば幾つでもよく、或いは、その個数は１でありうる。太陽電池ユニット１０に含まれるストリングの個数を３から増減させた場合、その増減に伴って、パワーコンディショナ２０内のＤＣ／ＤＣ変換器の個数も増減せしめられる。

パワーコンディショナ２０は、ＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３及びＤＣ／ＡＣ変換器２４から成る電力変換部２６と、制御部２５と、測定部２７と、を備える。電力変換部２６は、制御部２５による制御の下、ストリング１１〜１３によって発電された直流電力を１系統の交流電力に変換する。

具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３は、夫々、ストリング１１〜１３から入力された直流電力を他の直流電力に変換してＤＣ／ＡＣ変換器２４に出力する。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換器２１は、ストリング１１から入力された第１電圧値を有する直流電力に対して直流／直流変換を行うことで、第２電圧値を有する他の直流電力を生成し、第２電圧値を有する他の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換器２４に出力する。ＤＣ／ＤＣ変換器２２及び２３についても同様である。第１及び第２電圧値は互いに異なるが、それらが一致することもありうる。

ＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３において、第２電圧値は所望の目標値に設定される。また、ストリング１１の出力電力を最大化させることができる（即ち、ストリング１１の出力電力を、ストリング１１の最大出力可能電力と一致させることができる）。ＤＣ／ＤＣ変換器２２及び２３についても同様である。制御部２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器ごとに出力電力としての目標値を自由に設定することができ、目標値の設定を介して、ストリング１１〜１３の発電電力（換言すれば、ストリング１１〜１３の出力電力）及びＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３の出力電力を個別に制御することができる。

ＤＣ／ＡＣ変換器２４は、複数のスイッチング素子から成り、制御部２５による制御の下で、ＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３から入力される３系統の直流電力を、交流電源２が出力する交流電力の周波数（例えば、５０又は６０ヘルツ）と同じ周波数を有する１系統の交流電力に変換する。ＤＣ／ＡＣ変換器２４の変換によって得られた交流電力は、出力点３０を介して電力網４に出力される。従って、ＤＣ／ＡＣ変換器２４から出力される交流電力は、パワーコンディショナ２０の出力電力であると共に発電装置１の出力電力でもある。制御部２５は、ＤＣ／ＡＣ変換器２４の各スイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ＤＣ／ＡＣ変換器２４の出力電力（即ち、ＤＣ／ＡＣ変換器２４から出力される交流電力）の振幅及び周波数を制御することができる。

測定部２７は、発電装置１の出力電力、出力電圧及び出力電流を測定する。具体的には、測定部２７は、出力点３０を介して発電装置１から出力される電力の値（電力の大きさ）、出力点３０における電圧の値（電圧の振幅）、及び、出力点３０を介して発電装置１から出力される電流の値（電流の振幅）を測定し、それらの測定結果を、夫々、測定電力値、測定電圧値及び測定電流値として制御部２５に出力する。

制御部２５は、測定電力値、測定電圧値及び測定電流値を含む、測定部２７からの測定結果情報を参照しつつ、ＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３及びＤＣ／ＡＣ変換器２４に対する上述の制御を含む、パワーコンディショナ２０の全体的動作の制御を行う。

電力網４には負荷（不図示）が接続され、該負荷は、交流電源２からの交流電力及び発電装置１からの出力電力（交流電力）を駆動源として駆動する。負荷には、宅内における家電製品、工場内における機器などが含まれる。

制御部２５は、測定部２７を用いて出力点３０の電圧値を監視し、出力点３０の電圧値（測定電圧値）が定められた上限電圧値を超えないように、発電装置１の出力電力を抑制する機能を有する。出力点３０の電圧値（測定電圧値）が上限電圧値を超えないという条件の下で、できるだけ多くの電力が発電装置１から電力網４に出力されるように、制御部２５は電力変換部２６を制御する。発電装置１から電力網４への電力供給が過多となり、発電装置１の出力電力の抑制が必要な場合、パワーコンディショナ２０は出力電力の抑制を行いつつ電力網４に電力を供給する。パワーコンディショナ２０に蓄電池（不図示）を設けておくようにしても良い。この場合、パワーコンディショナ２０は、電力網４に対する出力電力の抑制を行うことで発生した余剰電力を、蓄電池に蓄えておくことも出来る。

ところで、制御部２５は、センター３との間で任意の信号の通信（即ち、送信及び受信）が可能である。通信は、有線通信であっても良いし無線通信であっても良い。上述の出力電力の抑制に関し、制御部２５及びセンター３間の通信を利用して、有益な動作を実現することができる。以下、この有益な動作の実現に関する複数の実施例を説明する。

＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。第１実施例及び後述の他の実施例では、特に記述なき限り、説明の具体化のため、太陽光発電システムを形成する発電装置１の個数が３であるとし、３つの発電装置１を互いに区別して表現する場合、それらを符号１Ａ、１Ｂ及び１Ｃによって表す（区別の必要がない場合は、発電装置を単なる符号“１”によって参照する）。図３は、３つの発電装置である発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃを含む太陽光発電システムの全体構成図である。

また、３つの発電装置１を互いに区別して表現する場合、発電装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ内の構成要素の参照符号に、夫々、文字“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”を付与する。即ち例えば、発電装置１Ａにおける太陽電池ユニット１０、ストリング１１〜１３、パワーコンディショナ２０、ＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３、ＤＣ／ＡＣ変換器２４、制御部２５、電力変換部２６、測定部２７及び出力点３０を、夫々、太陽電池ユニット１０Ａ、ストリング１１Ａ〜１３Ａ、パワーコンディショナ２０Ａ、ＤＣ／ＤＣ変換器２１Ａ〜２３Ａ、ＤＣ／ＡＣ変換器２４Ａ、制御部２５Ａ、電力変換部２６Ａ、測定部２７Ａ及び出力点３０Ａとも呼ぶ。発電装置１Ｂ及び１Ｃについても同様であり、後述の他の実施例においても同様である。

上述したように、電力網４への電力供給が過多にならない限り、個々のパワーコンディショナ２０は、できるだけ多くの電力を電力網４に出力する。出力の抑制が必要な場合、パワーコンディショナ２０の定格に対して一律に出力抑制を行うといった方法も考えられるが、この方法では、上述の如く、出力抑制の程度が複数の発電装置１間で不公平になることがある。これを考慮し、第１実施例に係る太陽光発電システムでは、以下のような処理を行う。図４は、この処理の流れを表すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、センター３が、一定のエリア内に配置され且つ電力網４に接続された複数の発電装置１（本例において、発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃ）の内、何れかの発電装置１を対象発電装置に設定する。ここでは、ステップＳ１１において、発電装置１Ａのみが対象発電装置に設定され、他の発電装置１Ｂ及び１Ｃが非対象発電装置に設定されたものとする。続くステップＳ１２において、センター３は、対象発電装置に対して第１指示信号を送信する一方で、非対象発電装置に対して第２指示信号を送信する。従って、対象発電装置の制御部２５にて第１指示信号が受信され、非対象発電装置の制御部２５にて第２指示信号が受信される。

ステップＳ１２に続くステップＳ１３において、第１指示信号を受信した対象発電装置は、自身の出力電力を最大化させる。即ち、第１指示信号を受信した対象発電装置において、制御部２５は、電力変換部２６を制御することで対象発電装置の出力電力を最大化させ、その最大化の実現時における測定部２７の測定電力値を、最大電力の測定値として取得する。一方、第２指示信号を受信した非対象発電装置は、ステップＳ１３において、自身の出力電力を最大化させない、即ち自身が出力可能な最大電力よりも低い電力を出力する。ステップＳ１３にて取得された最大電力の測定値は、ステップＳ１４において対象発電装置の制御部２５からセンター３に送信される。

続くステップＳ１５において、センター３は、全ての発電装置１から最大電力の測定値を受信したか否かをチェックする。センター３が全ての発電装置１から最大電力の測定値を受信した場合には、ステップＳ１５からステップＳ１７への遷移が発生する。センター３が何れか１以上の発電装置１から最大電力の測定値を受信していない場合には、ステップＳ１６において、センター３は、未だ対象発電装置に設定されていない発電装置１を新たに対象発電装置に設定すると共に他の発電装置１を非対象発電装置に設定した後、ステップＳ１６からステップＳ１２への遷移を発生させる。ステップＳ１６からステップＳ１２への遷移が発生すると、上述のステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が繰り返し実行される。

ここまでの動作を、より具体的に説明する。１回目のステップＳ１２〜Ｓ１４においては、発電装置１Ａのみが対象発電装置に設定されおり、２回目のステップＳ１２〜Ｓ１４においては、発電装置１Ｂのみが対象発電装置に設定されおり、３回目のステップＳ１２〜Ｓ１４においては、発電装置１Ｃのみが対象発電装置に設定されているものとする。

そうすると、１回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ａにて第１指示信号が受信されるため、制御部２５Ａは、電力変換部２６Ａを制御することで発電装置１Ａの出力電力を最大化させ、その最大化の実現時における測定部２７Ａの測定電力値を、最大電力の測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］として取得する。同様に、２回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ｂにて第１指示信号が受信されるため、制御部２５Ｂは、電力変換部２６Ｂを制御することで発電装置１Ｂの出力電力を最大化させ、その最大化の実現時における測定部２７Ｂの測定電力値を、最大電力の測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］として取得する。同様にして、３回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ｃにおける最大電力の測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］が取得される。電力網４に対して発電装置１Ａが出力可能な最大電力（発電装置１Ａが出力可能な電力の最大値）を発電装置１Ａの最大出力可能電力又は単に発電装置１Ａの最大電力と呼ぶ（発電装置１Ｂ及び１Ｃについても同様）。測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］は、発電装置１Ａの最大出力可能電力の測定値に相当する（測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］についても同様）。

一方、１回目のステップＳ１２及びＳ１３において、発電装置１Ｂは第２指示信号を受信するため、制御部２５Ｂは、電力変換部２６Ｂ（ＤＣ／ＤＣ変換器２１Ｂ〜２３Ｂ及びＤＣ／ＡＣ変換器２４Ｂの内の少なくとも一方）を制御することで発電装置１Ｂの出力電力を抑制する。１回目のステップＳ１２及びＳ１３において、発電装置１Ｃも第２指示信号を受信するため、制御部２５Ｃは、電力変換部２６Ｃ（ＤＣ／ＤＣ変換器２１Ｃ〜２３Ｃ及びＤＣ／ＡＣ変換器２４Ｃの内の少なくとも一方）を制御することで発電装置１Ｃの出力電力を抑制する。同様に、２回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ｃ及び１Ａにて第２指示信号が受信されるため発電装置１Ｃ及び１Ａの出力電力の抑制が成され、３回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ａ及び１Ｂにて第２指示信号が受信されるため発電装置１Ａ及び１Ｂの出力電力の抑制が成される。発電装置１Ａの出力電力の抑制とは、発電装置１Ａの実際の出力電力が発電装置１Ａの最大出力可能電力よりも小さくなるように、発電装置１Ａの出力電力を抑制することを意味する（他の発電装置においても同様）。

このように、１回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ａのみが最大出力可能電力を出力し、２回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ｂのみが最大出力可能電力を出力し、３回目のステップＳ１２及びＳ１３においては、発電装置１Ｃのみが最大出力可能電力を出力する。

第２指示信号を受信した発電装置１における出力電力の抑制は、電力網４の状態が電力供給過多状態にならないように、実行される。電力供給過多状態とは、電力網４への電力供給が過多になっている状態を指す。何れかの発電装置１の出力点３０の電圧値が所定の上限電圧値を超えている状態は、電力供給過多状態の一種である。例えば、電力網４に１以上の測定ポイントを設定し、測定ポイントにおける電力の流れの向き及び電力の大きさを計測する（或いは、電圧の大きさの変動は軽微であるとみなして、測定ポイントにおける電流の流れの向き及び電流の大きさを計測する）電力網状態計測機器（不図示）を電力網４に設けておく。センター３は、その電力網状態計測機器の計測結果に基づいて電力網４の状態が電力供給過多状態になっているか否かを判断することができる。センター３は、電力網４の状態が電力供給過多状態にならないように、第２指示信号の送信を通じて、幾つかの発電装置１に対し出力電力の抑制を指示することができる。

ステップＳ１５を介して移行するステップＳ１７においては、各発電装置１の最大電力の測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］が、センター３にて受信されている。ステップＳ１７において、センター３は、測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］に基づき抑制係数ｋを設定し、抑制係数ｋを内包する抑制指示信号を発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに対して送信する。

その後、ステップＳ１８において、各発電装置１の制御部２５は、抑制指示信号を受信し、抑制指示信号に従って出力電力の抑制を行う。具体的には、発電装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの出力電力が、夫々、“ｋ×ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］”、“ｋ×ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］”、“ｋ×ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］”となるように、制御部２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃが電力変換部２６Ａ、２６Ｂ及び２６Ｃを制御する。結果、ステップＳ１８の抑制後における発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの出力電力は、各々の最大出力可能電力に対して一定割合の電力になる。

センター３は、ステップＳ１８の抑制後において、電力網４の状態が電力供給過多状態になることがないように、抑制係数ｋを設定する。センター３は、抑制係数ｋの設定に際し、電力網状態計測機器の計測結果を利用することもできる。センター３は、抑制係数ｋを一旦設定した後、電力網状態計測機器の計測結果に基づき、電力網４の状態が電力供給過多状態になった或いは電力供給過多状態になりそうであると判断した場合には、抑制係数ｋを減少補正し、減少補正後の抑制係数ｋを内包する抑制指示信号を改めて発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに送信することもできる。

センター３は、“０＜ｋ＜１”が満たされる範囲内で抑制係数ｋを設定する。これにより、電力供給過多状態の回避に寄与する出力電力抑制を実現することができるが、出力電力抑制が必要ないと判断される場合においては、抑制係数ｋに１が設定されうる。

上述の例では、同時に対象発電装置に設定される発電装置１の個数が１になっているが、その個数は２以上でも良い。但し、その個数は、太陽光発電システムを形成する発電装置１の総数よりも小さいものとする。

上述の如く、第１実施例に係るセンター３は、複数の発電装置１の内の１以上の発電装置１を対象発電装置に設定し、対象発電装置に設定される発電装置１を複数の発電装置１内で順次切り替えながら対象発電装置に最大出力可能電力を出力させる最大電力測定用制御を実行する。センター３による最大電力測定用制御は、ステップＳ１１、Ｓ１２及びＳ１６の処理を含み、ステップＳ１１、Ｓ１２及びＳ１６の処理の結果として、各々の発煙装置１が、順次、最大出力可能電力を出力する（ステップＳ１３）。最大電力測定用制御の実行期間（ステップＳ１２〜Ｓ１６が繰り返し実行される期間）中に各発電装置１から出力される最大出力可能電力の測定値（ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］）に基づき、センター３は抑制指示信号を生成して各発電装置１に送信する。

この方法によれば、各発電装置１における実際の最大出力可能電力（最大発電量）が分かるため、実際の最大出力可能電力（最大発電量）に応じた公平な出力電力抑制が可能となる。また、各発電装置１の最大出力可能電力を測定する際、一部の発電装置１のみに最大出力可能電力を出力させるため、その測定に際して、電力網４が電力供給過多状態に陥ることがない。

尚、太陽電池ユニット１０は、設置方位、天候、気温等の影響を受けるため、実際の太陽電池ユニット１０の出力は、通常、それの定格出力（例えば４ｋＷ）よりも小さい。故に、実際の発電装置１では、太陽電池ユニット１０の出力定格（例えば４ｋＷ）よりも、小さな出力定格を持つパワーコンディショナ２０を用いることがある。このような発電装置１においては、太陽電池ユニット１０の出力定格とパワーコンディショナ２０の出力定格が同じである発電装置１よりも、多くの抑制を受けることになる（後述の他の実施例においても同様）。

また、特定の発電装置１に対する一時的な雲の影や、ストリングの設置方位等の影響が長時間に亘って出力抑制状態に影響しないように、上述のステップＳ１１〜Ｓ１８から成る処理を周期的に実行するようにすると良い。これにより、天候変化等に拠らず、公平且つ適切な出力電力抑制状態を維持することができる。

また、ステップＳ１７において、センター３は、測定値ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］に基づき抑制係数ｋ_Ａ、ｋ_Ｂ及びｋ_Ｃを設定し、抑制係数ｋ_Ａを内包する抑制指示信号、抑制係数ｋ_Ｂを内包する抑制指示信号、抑制係数ｋ_Ｃを内包する抑制指示信号を、夫々、発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに対して送信するようにしても良い（０＜ｋ_Ａ≦１、０＜ｋ_Ｂ≦１且つ０＜ｋ_Ｃ≦１）。この場合、制御部２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃは、受信した抑制指示信号に基づき、発電装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの出力電力が、夫々、“ｋ_Ａ×ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ａ］”、“ｋ_Ｂ×ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｂ］”、“ｋ_Ｃ×ＯＵＴ_ＭＡＸ［１Ｃ］”となるように、電力変換部２６Ａ、２６Ｂ及び２６Ｃを制御する。発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの出力電力を一定割合で抑制することが必ずしも公平であるとは限らない。従って、センター３は、抑制係数ｋ_Ａ、ｋ_Ｂ及びｋ_Ｃに互いに異なる値を設定することができる。

＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第２実施例では、各発電装置１の測定部２７に、図示されないストリング電力測定部が内在していると考える。各発電装置１において、ストリング電力測定部（要素電力測定部）は、ストリング１１〜１３の出力電力（発電電力）又はＤＣ／ＤＣ変換器２１〜２３の出力電力を、ストリング電力（要素電力）として個別に測定することができる。

図５は、第２実施例に係る太陽光発電システムの動作フローチャートである。ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理の実現に先立ち、センター３は、各発電装置１に特定信号を送信することができる。各発電装置において、制御部２５は、特定信号を受信すると、ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理の実行中に電力網４の状態が電力供給過多状態になることがないように、ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理の実行中における発電装置１の出力電力を十分に抑制する。

発電装置１は、センター３からの特定信号を受信すると、以下に示すステップＳ２１及びＳ２２の処理を実行する。ステップＳ２１及びＳ２２の処理は、各々の発電装置１において行われる。

説明の具体化のため、発電装置１ＡにおけるステップＳ２１及びＳ２２の処理内容を説明する。ステップＳ２１において、制御部２５Ａは、ストリング１１Ａ〜１３Ａの内、何れかのストリングを対象ストリングに設定すると共に対象ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換器を対象ＤＣ／ＤＣ変換器に設定し、対象ＤＣ／ＤＣ変換器を制御することで対象ストリングの発電電力（出力電力）を最大化させる。測定部２７Ａ内のストリング電力測定部は、その最大化の実現時における対象ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電力又は対象ストリングの出力電力をストリング電力（要素電力）として測定し、ストリング電力の測定値を測定値ＳＴＲ_ＭＡＸとして取得する。この際、制御部２５Ａは、対象ＤＣ／ＤＣ変換器以外のＤＣ／ＤＣ変換器を制御することで、ストリング１１Ａ〜１３Ａの内、対象ストリングに設定されていないストリングの出力電力を十分に低くする（例えばゼロにする）。対象ＤＣ／ＤＣ変換器以外のＤＣ／ＤＣ変換器を非対象ＤＣ／ＤＣ変換器と呼ぶこともでき、対象ストリングに設定されていないストリングを非対象ストリングと呼ぶこともできる。尚、ストリング１１Ａ、１２Ａ、１３Ａに対応するＤＣ／ＤＣ変換器は、夫々、ＤＣ／ＤＣ変換器２１Ａ、２２Ａ、２３Ａである。

ステップＳ２１において、対象ストリングはストリング１１Ａ〜１３Ａ内で順次切り替えられ、これによって、ストリング１１Ａ〜１３Ａそれぞれの測定値ＳＴＲ_ＭＡＸが測定部２７Ａ内のストリング電力測定部にて取得される。ストリング１１Ａ〜１３Ａについての測定値ＳＴＲ_ＭＡＸを、夫々、測定値ＳＴＲ_ＭＡＸ［１１Ａ］、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１２Ａ］、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１３Ａ］と呼ぶ。

ストリング１１Ａが発電可能な最大電力、即ちストリング１１Ａが出力可能な最大電力を、ストリング１１Ａの最大出力可能電力又は単にストリング１１Ａの最大電力と呼ぶ（他のストリングについても同様）。測定値ＳＴＲ_ＭＡＸ［１１Ａ］は、ストリング１１Ａの最大出力可能電力に応じた値を持つ（他のストリングについても同様）。上述の説明から明らかであるが、制御部２５Ａは、ＤＣ／ＤＣ変換器２１Ａ〜２３Ａを制御することで、ストリング１１Ａ〜１３Ａの実際の出力電力がストリング１１Ａ〜１３Ａの最大出力可能電力よりも小さくなるようにストリング１１Ａ〜１３Ａの出力電力を個別に抑制することが可能である。

ステップＳ２２において、制御部２５Ａは、測定値ＳＴＲ_ＭＡＸ［１１Ａ］、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１２Ａ］及びＳＴＲ_ＭＡＸ［１３Ａ］と、電力変換部２６の特性に応じた変換式とに基づき、発電装置１Ａの最大出力可能電力を算出する。ここで算出されるべき電力は、ストリング１１Ａ〜１３Ａの出力電力の最大化によってＤＣ／ＤＣ変換器２１Ａ〜２３Ａの出力電力が最大化され且つＤＣ／ＤＣ変換器２１Ａ〜２３Ａの出力電力に基づくＤＣ／ＡＣ変換器２４Ａの出力電力が最大化されたと仮定した場合における、発電装置１の出力電力である。ルックアップテーブル等を用いて、測定値ＳＴＲ_ＭＡＸ［１１Ａ］、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１２Ａ］及びＳＴＲ_ＭＡＸ［１３Ａ］から発電装置１Ａの最大出力可能電力を求めても良い。

ステップＳ２１及びＳ２２の処理は、発電装置１Ｂ及び１Ｃにおいても個別に行われ、制御部２５Ｂ及び２５Ｃにおいて、発電装置１Ｂ及び１Ｃの最大出力可能電力が求められる。発電装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおいて算出された最大出力可能電力を、夫々、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］にて表す。電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］は、測定値ＳＴＲ_ＭＡＸ［１１Ａ］、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１２Ａ］及びＳＴＲ_ＭＡＸ［１３Ａ］から求めた、発電装置１Ａの最大出力可能電力の推定値であるともいえる（電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］）についても同様）。ステップＳ２２において、電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］は、夫々、制御部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃからセンター３に送信される。

センター３にて電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］を受信されると、ステップＳ２３において、センター３は、電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］に基づき抑制係数ｋを設定し、抑制係数ｋを内包する抑制指示信号を発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに対して送信する。

その後、ステップＳ２４において、各発電装置１の制御部２５は、抑制指示信号を受信し、抑制指示信号に従って出力電力の抑制を行う。具体的には、発電装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの出力電力が、夫々、“ｋ×ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］”、“ｋ×ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］”、“ｋ×ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］”となるように、制御部２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃが電力変換部２６Ａ、２６Ｂ及び２６Ｃを制御する。結果、ステップＳ２４の抑制後における発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの出力電力は、各々の最大出力可能電力に対して一定割合の電力になる。

センター３は、ステップＳ２４の抑制後において、電力網４の状態が電力供給過多状態になることがないように、抑制係数ｋを設定する。センター３は、抑制係数ｋの設定に際し、電力網状態計測機器の計測結果を利用することもできる。センター３は、抑制係数ｋを一旦設定した後、電力網状態計測機器の計測結果に基づき、電力網４の状態が電力供給過多状態になった或いは電力供給過多状態になりそうであると判断した場合には、抑制係数ｋを減少補正し、減少補正後の抑制係数ｋを内包する抑制指示信号を改めて発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに送信することもできる。

センター３は、“０＜ｋ＜１”が満たされる範囲内で抑制係数ｋを設定する。これにより、電力供給過多状態の回避に寄与する出力電力抑制を実現することができるが、出力電力抑制が必要ないと判断される場合においては、抑制係数ｋに１が設定されうる。

上述の例では、同時に対象ストリングに設定されるストリングの個数が１になっているが、その個数は２以上でも良い。但し、その個数は、１つの発電装置１内のストリングの総数よりも小さいものとする。

上述の如く、各発電装置１において、制御部２５は、複数のストリングの内の１以上のストリングを対象ストリングに設定し、対象ストリングに設定されるストリングを複数のストリング内で順次切り替えながら対象ストリングに最大出力可能電力（ストリングの最大出力可能電力）を出力させる最大電力測定用制御を実行する。第２実施例に係る最大電力測定用制御は、ステップＳ２１の処理を含む。各発電装置１において、制御部２５は、最大電力測定用制御の実行期間（ステップＳ２１の処理が実行される期間）中における各ストリングの最大出力可能電力の測定値（発電装置１Ａにおいては、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１１Ａ］、ＳＴＲ_ＭＡＸ［１２Ａ］及びＳＴＲ_ＭＡＸ［１３Ａ］）に基づき当該発電装置１の最大出力可能電力を算出し、その算出値（発電装置１Ａにおいては、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］）をセンター３に送信する。センター３は、各発電装置１の最大出力可能電力の算出値に基づき、抑制指示信号を生成して各発電装置１に送信する。

第２実施例の方法によっても、各発電装置１における実際の最大出力可能電力（最大発電量）が分かるため、実際の最大出力可能電力（最大発電量）に応じた公平な出力電力抑制が可能となる。

尚、第１実施例で述べたように、上述のステップＳ２１〜Ｓ２４から成る処理を周期的に実行するようにすると良い。これにより、天候変化等に拠らず、公平且つ適切な出力電力抑制状態を維持することができる。

また、ステップＳ２３において、センター３は、電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］に基づき抑制係数ｋ_Ａ、ｋ_Ｂ及びｋ_Ｃを設定し、抑制係数ｋ_Ａを内包する抑制指示信号、抑制係数ｋ_Ｂを内包する抑制指示信号、抑制係数ｋ_Ｃを内包する抑制指示信号を、夫々、発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに対して送信するようにしても良い（０＜ｋ_Ａ≦１、０＜ｋ_Ｂ≦１且つ０＜ｋ_Ｃ≦１）。この場合、制御部２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃは、受信した抑制指示信号に基づき、発電装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの出力電力が、夫々、“ｋ_Ａ×ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］”、“ｋ_Ｂ×ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］”、“ｋ_Ｃ×ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］”となるように、電力変換部２６Ａ、２６Ｂ及び２６Ｃを制御する。発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの出力電力を一定割合で抑制することが必ずしも公平であるとは限らない。従って、センター３は、抑制係数ｋ_Ａ、ｋ_Ｂ及びｋ_Ｃに互いに異なる値を設定することができる。

＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。センター３は、上述した電力網状態計測機器の計測結果を用いて、電力網４の状態を監視することができ、電力網４の状態が電力供給過多状態になっていないかどうかを判断することができる。そして、センター３は、電力網状態計測機器の計測結果に基づき、電力網４の状態が電力供給過多状態になっている或いは電力供給過多状態になりそうであると判断した場合、各発電装置１の制御部２５に対し、各発電装置１の出力電力の抑制を指示することができる。

電力網状態計測機器の計測結果に基づき、電力網４の状態が電力供給過多状態になっている或いは電力供給過多状態になりそうであると判断した場合にのみ、センター３の制御の下、センター３及び各発電装置１において、図４のステップＳ１１〜Ｓ１８の処理又は図５のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行するようにしてもよい。

＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃが設置された地域の天候を示す天候情報を、センター３に与えるようにしてもよい。この場合、天候情報に基づき、センター３は、発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの最大出力可能電力の推定値を求めることができる。発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの最大出力可能電力の推定値がセンター３にて取得された後の動作は、第２実施例で述べたものと同じである。即ち、天候情報に基づく発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの最大出力可能電力の推定値を、夫々、第２実施例に述べた電力値ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ａ］、ＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｂ］及びＯＵＴ’_ＭＡＸ［１Ｃ］として取り扱った上で、第２実施例のステップＳ２３及びＳ２４の処理を実行すればよい。

第４実施例においても、センター３は、電力網状態計測機器の計測結果を用いて電力網４の状態を監視することができ、電力網４の状態が電力供給過多状態にならないように、各発電装置１の制御部２５に対し、各発電装置１の出力電力の抑制を指示することができる。電力網状態計測機器の計測結果に基づき、電力網４の状態が電力供給過多状態になっている或いは電力供給過多状態になりそうであると判断した場合にのみ、センター３の制御の下、センター３及び各発電装置１において、図４のステップＳ１１〜Ｓ１８の処理又は図５のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行するようにしてもよい。

＜＜第５実施例＞＞
第５実施例を説明する。第１又は第２実施例に係る出力電力抑制を行う日時を定めたカレンダー情報をセンター３に与えておき、カレンダー情報に定められた日時においてのみ、第１又は第２実施例に係る出力電力抑制を行うようにしてもよい。例えば、カレンダー情報に定められた日時が、７月２０日〜８月３１日の各日における午前１１時から午後３時までの期間である場合、太陽光発電システムは、７月２０日〜８月３１日の各日において、午前１１時から午後３時までの期間中に、図４のステップＳ１１〜Ｓ１８の処理又は図５のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を、１回だけ又は周期的に実行するようにしても良い。

出力電力抑制が必要になる可能性が高い日時をカレンダー情報に含めておくと良い。第５実施例によれば、出力電力抑制を実施するか否かの判断が単純になるため、設計が容易となる。

＜＜第６実施例＞＞
第６実施例を説明する。センター３は、電力網４の需用電力Ｄ_Ｐと電力網４の供給電力Ｓ_Ｐを監視し、不等式“（Ｓ_Ｐ−Ｄ_Ｐ）≦ＴＨ”が成立する場合にのみ、各発電装置１の制御部２５に対し、各発電装置１の出力電力の抑制を指示するようにしてもよい。電力網４の需用電力Ｄ_Ｐは、電力網４にて消費される全電力であり、発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃ並びに交流電源２から電力網４に供給される電力を駆動源として駆動する全ての負荷の消費電力を含む。電力網４の供給電力Ｓ_Ｐは、発電装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃ並びに交流電源２が電力網４に供給する電力の総和である。ＴＨは、正の値を有する所定の基準電力値である。

供給電力Ｓ_Ｐに対して需用電力Ｄ_Ｐが近くなると、電力網４の電圧及び周波数を理想状態に維持することが困難になる。不等式“（Ｓ_Ｐ−Ｄ_Ｐ）≦ＴＨ”が成立する場合に、各発電装置１の出力電力を抑制させることにより、電力網４の電圧及び周波数を理想状態に維持させることが可能となる。故に、不等式“（Ｓ_Ｐ−Ｄ_Ｐ）≦ＴＨ”が成立する場合に、センター３の制御の下、センター３及び各発電装置１において、図４のステップＳ１１〜Ｓ１８の処理又は図５のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行するようにしてもよい。

＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

本発明を、太陽光発電装置に対して適用した実施形態を説明したが、発電装置１は、太陽光以外のエネルギー（例えば、風力によるエネルギー、燃料電池によるエネルギー）を用いて発電を行う発電装置であっても良い。

１ 発電装置
２ 交流電源
３ センター
４ 電力網
１０ 太陽電池ユニット
１１〜１３ 太陽電池ストリング
２０ パワーコンディショナ
２１〜２３ ＤＣ／ＤＣ変換器
２４ ＤＣ／ＡＣ変換器
２５ 制御部
２６ 電力変換部
２７ 測定部
３０ 出力点

Claims (5)

1. 電力網に系統連系され、前記電力網に対して発電電力に基づく電力を出力する複数の発電装置と、
   各発電装置の最大出力可能電力に基づき、各発電装置の出力電力を抑制させるための抑制指示信号を生成する主制御装置と、を備え、
   各発電装置は、前記抑制指示信号に従って当該発電装置の出力電力を抑制する制御部を備える
   ことを特徴とする発電システム。
2. 各発電装置において前記抑制後の出力電力が前記最大出力可能電力に対して一定割合の電力となるように、前記主制御装置は前記抑制指示信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
3. 前記主制御装置は、前記複数の発電装置の内の１以上の発電装置を対象発電装置に設定し、前記対象発電装置に設定される発電装置を前記複数の発電装置内で順次切り替えながら前記対象発電装置に前記最大出力可能電力を出力させる最大電力測定用制御を実行し、前記最大電力測定用制御の実行中に各発電装置から出力される前記最大出力可能電力の測定値に基づき前記抑制指示信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
4. 各発電装置は、
   前記制御部に加えて、
   各々が発電を行う複数の発電要素から成る発電ユニットと、
   前記制御部による制御の下、前記複数の発電要素の出力電力に対し電力変換を行うことで当該発電装置の出力電力を生成する電力変換部と、
   前記発電要素ごとに前記発電要素の出力電力に応じた要素電力を測定する要素電力測定部と、を備え、
   各発電装置において、前記制御部は、
   前記電力変換部に対する制御を介して、各発電要素の最大出力可能電力である第２最大出力可能電力よりも各発電要素の出力電力が小さくなるように各発電要素の出力電力を抑制することが可能であり、
   前記複数の発電要素の内の１以上の発電要素を対象発電要素に設定し、前記対象発電要素に設定される発電要素を前記複数の発電要素内で順次切り替えながら前記対象発電要素に前記第２最大出力可能電力を出力させる最大電力測定用制御を実行し、
   前記最大電力測定用制御の実行中における前記要素電力測定部の測定結果に基づき当該発電装置の最大出力可能電力を求めて前記主制御装置に伝達する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
5. 発電を行う発電ユニットと、
   前記発電ユニットの発電電力に対して電力変換を行う電力変換部と、を備え、前記電力変換を介して得られた電力を出力電力として電力網に出力する発電装置において、
   当該発電装置は、他の発電装置とともに前記電力網に系統連系され、
   当該発電装置の最大出力可能電力と前記他の発電装置の最大出力可能電力とに応じた抑制指令信号を受信し、前記抑制指令信号に応じて当該発電装置の出力電力を抑制する制御部を更に備えた
   ことを特徴とする発電装置。

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