JP2015077022A - Charge/discharge control device and charge/discharge control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の充放電制御装置及び充放電制御方法に関するものである。 The present invention relates to a charge / discharge control device and a charge / discharge control method for a secondary battery.
電力系統は、電力の安定供給を実現するため、たとえ電力系統に電力を供給する大型の発電所の出力の低下や解列、電力系統に接続されている大型の負荷設備の電力消費の停止等により生じる系統擾乱が発生した場合であったとしても、その系統周波数を一定に保つことが求められる。 In order to realize a stable supply of power, the power system, for example, reduction or disconnection of a large power plant that supplies power to the power system, stop of power consumption of large load facilities connected to the power system, etc. Even if the system disturbance caused by the above occurs, it is required to keep the system frequency constant.
特許文献1,2には、系統擾乱が発生した電力系統を安定化させるために、電力系統に接続された二次電池を充放電させる技術が開示されている。
図7は、系統擾乱における系統周波数の変動状態を示す。
図7に示されるように、系統擾乱の発生後に数十秒(例えば10秒から30秒)の間で系統周波数が大きく変動するPrimary Frequency Responseが生じる。その後、系統周波数の変動が小さくなる準平衡状態における数分から10分間程度のSecondary Frequency Responseにおいて系統周波数の安定化が行われていた。
Primary Frequency Responseにおける系統周波数の変動発生直後から数秒間がInertial Responseである。Inertial Responseでは、系統擾乱が発生して系統周波数が急激に変化(上昇又は下降)しはじめる。このInertial Responseでの系統周波数の変動抑制が、Primary Frequency Responseにおける周波数変動を改善することが予想される。
FIG. 7 shows a fluctuation state of the system frequency in the system disturbance.
As shown in FIG. 7, a primary frequency response in which the system frequency greatly fluctuates between several tens of seconds (for example, 10 to 30 seconds) after the occurrence of the system disturbance occurs. After that, stabilization of the system frequency was performed in the secondary frequency response of several minutes to about 10 minutes in the quasi-equilibrium state in which the fluctuation of the system frequency becomes small.
Several seconds immediately after the occurrence of the fluctuation of the system frequency in the primary frequency response is the intrinsic response. In Inertial Response, system disturbance occurs and the system frequency starts to change (rise or fall) abruptly. It is expected that the suppression of the fluctuation of the system frequency in the intrinsic response will improve the frequency fluctuation in the primary frequency response.
ここで、従来のPLC(Programmable logic controller)での演算処理を介した電力安定化制御では、二次電池に対する充放電指令値はおよそ1秒から2秒程度の周期で更新される。
しかしながら、PLCによる上記のような更新周期では、二次電池の充放電が系統擾乱の発生直後のInertial Responseに対する変動抑制に十分に寄与することが困難であった。このため、系統周波数の低下時には二次電池を放電し、系統周波数の上昇時には充電するという系統擾乱の発生に対応するための充放電制御指令が遅延し、系統周波数の変動を短時間に抑制することに限界があった。
Here, in the power stabilization control through the arithmetic processing in the conventional PLC (Programmable logic controller), the charge / discharge command value for the secondary battery is updated at a cycle of about 1 second to about 2 seconds.
However, in the update cycle as described above by the PLC, it is difficult for the charge / discharge of the secondary battery to sufficiently contribute to suppression of fluctuation with respect to the initial response immediately after the occurrence of the system disturbance. For this reason, the charging / discharging control command is delayed to cope with the occurrence of system disturbances, in which the secondary battery is discharged when the system frequency is lowered and charged when the system frequency is increased, and fluctuations in the system frequency are suppressed in a short time. There was a limit.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電力系統の擾乱の発生直後に擾乱の抑制を開始し、系統周波数の変動を短時間に抑制できる、充放電制御装置及び充放電制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a charging / discharging control device and a charging / discharging device capable of starting suppression of disturbance immediately after the occurrence of disturbance in the power system and suppressing fluctuation in system frequency in a short time. An object is to provide a discharge control method.
上記課題を解決するために、本発明の充放電制御装置及び充放電制御方法は以下の手段を採用する。 In order to solve the above problems, the charge / discharge control device and the charge / discharge control method of the present invention employ the following means.
本発明の第一態様に係る充放電制御装置は、電力系統に直流電力と交流電力とを変換する電力変換手段を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記電力系統へ供給する電力を安定化させるための前記二次電池に対する充放電指令値である通常運転指令値を算出する通常運転演算手段と、前記電力系統の擾乱を抑制するための前記二次電池に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値を、前記電力系統の周波数の検出値に基づいて算出する擾乱抑制運転演算手段と、前記擾乱の発生を示す擾乱発生条件が満たされた場合、前記二次電池に対する充放電指令値を前記通常運転指令値から前記擾乱抑制運転指令値へ切り替える切替手段と、を備える。 A charge / discharge control apparatus according to a first aspect of the present invention is a charge / discharge control apparatus that controls charge / discharge of a secondary battery connected to a power system via power conversion means for converting DC power and AC power. Normal operation calculation means for calculating a normal operation command value, which is a charge / discharge command value for the secondary battery for stabilizing the power supplied to the power system, and the disturbance for suppressing disturbance of the power system. Disturbance suppression operation calculation means for calculating a disturbance suppression operation command value, which is a charge / discharge command value for the secondary battery, based on a detected value of the frequency of the power system, and a disturbance generation condition indicating occurrence of the disturbance are satisfied A switching means for switching a charge / discharge command value for the secondary battery from the normal operation command value to the disturbance suppression operation command value.
本構成に係る充放電制御装置は、負荷に電力を供給する電力系統に接続された二次電池の充放電を制御する。また、通常運転時には、電力系統へ供給する電力の安定化が行われる。
そこで、通常運転演算手段によって、電力系統へ供給する電力を安定化するための二次電池に対する充放電指令値である通常運転指令値が算出される。
The charge / discharge control device according to this configuration controls charge / discharge of a secondary battery connected to an electric power system that supplies power to a load. Further, during normal operation, the power supplied to the power system is stabilized.
Therefore, a normal operation command value, which is a charge / discharge command value for the secondary battery for stabilizing the power supplied to the power system, is calculated by the normal operation calculation means.
電力系統には擾乱が発生する場合がある。擾乱が発生した場合、二次電池が放電又は充電されることによって、擾乱の抑制が行われる。
そこで、擾乱を抑制させるための二次電池に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値が、擾乱抑制運転演算手段によって電力系統の周波数の検出値に基づいて算出される。擾乱抑制運転演算手段は、擾乱の発生の有無にかかわらず絶えず擾乱抑制運転指令値を算出する。
Disturbances may occur in the power system. When a disturbance occurs, the disturbance is suppressed by discharging or charging the secondary battery.
Therefore, a disturbance suppression operation command value, which is a charge / discharge command value for the secondary battery for suppressing the disturbance, is calculated by the disturbance suppression operation calculation means based on the detected value of the frequency of the power system. The disturbance suppression operation calculating means constantly calculates a disturbance suppression operation command value regardless of whether or not a disturbance has occurred.
そして、電力系統の擾乱の発生を示す擾乱発生条件が満たされた場合、切替手段によって、二次電池に対する充放電指令値が通常運転指令値から擾乱抑制運転指令値へ切り替えられる。また、通常運転指令値は、電力系統の擾乱が発生していない場合の二次電池に対する充放電指令値である。 And when the disturbance generation conditions which show generation | occurrence | production of the disturbance of an electric power grid | system are satisfy | filled, the charge / discharge command value with respect to a secondary battery is switched from a normal operation command value to a disturbance suppression operation command value by the switching means. Further, the normal operation command value is a charge / discharge command value for the secondary battery when there is no disturbance in the power system.
このように、本構成は、擾乱の発生の有無にかかわらず絶えず二次電池に対する擾乱抑制運転指令値を算出しているので、擾乱の発生と共に時間遅れなく二次電池の充放電指令値を通常運転指令値から擾乱抑制運転指令値へ切り替えることができる。
擾乱の発生と共に擾乱抑制運転指令値への切り替えが行われることで、二次電池は、擾乱の発生直後のInertial Responseに対する変動抑制に十分に寄与することが可能となる。
As described above, this configuration constantly calculates the disturbance suppression operation command value for the secondary battery regardless of whether or not the disturbance occurs. The operation command value can be switched to the disturbance suppression operation command value.
By switching to the disturbance suppression operation command value along with the occurrence of the disturbance, the secondary battery can sufficiently contribute to the suppression of the fluctuation with respect to the initial response immediately after the occurrence of the disturbance.
従って、本構成は、電力系統の擾乱の発生直後に擾乱の抑制を開始し、系統周波数の変動を短時間に抑制できる。 Therefore, this configuration can start the suppression of the disturbance immediately after the occurrence of the disturbance of the power system, and can suppress the fluctuation of the system frequency in a short time.
上記第一態様では、前記擾乱抑制運転演算手段が、前記電力系統の周波数の検出値と前記電力系統の定格周波数との差分及び二次電池の定格容量に基づいて、前記擾乱抑制運転指令値を算出することが好ましい。 In the first aspect, the disturbance suppression operation calculation means calculates the disturbance suppression operation command value based on the difference between the detected value of the frequency of the power system and the rated frequency of the power system and the rated capacity of the secondary battery. It is preferable to calculate.
本構成によれば、擾乱抑制運転指令値の算出方法が簡易であるため、速い周期で擾乱抑制運転指令値の更新ができ、二次電池の充放電によるInertial Responseへの対応が可能となる。 According to this configuration, since the method for calculating the disturbance suppression operation command value is simple, the disturbance suppression operation command value can be updated at a fast cycle, and it is possible to cope with the Inertial Response due to charging / discharging of the secondary battery.
上記第一態様では、前記擾乱発生条件が、前記電力系統の周波数が擾乱の非発生を示す所定範囲外となり、かつ前記電力系統の周波数の変動率が第1所定値以上であることが好ましい。 In the first aspect, it is preferable that the disturbance generation condition is outside a predetermined range in which the frequency of the electric power system indicates no occurrence of disturbance, and a fluctuation rate of the frequency of the electric power system is not less than a first predetermined value.
電力系統の周波数は、ある程度の変動がある。このため、電力系統の周波数が、擾乱の非発生を示す所定範囲外となっても、すぐに該範囲内に戻る場合がある。このような場合、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返される所謂ハンチングが生じる可能性がある。 The frequency of the power system varies to some extent. For this reason, even if the frequency of the power system is outside a predetermined range indicating the absence of disturbance, the frequency may return to the range immediately. In such a case, so-called hunting in which switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value is repeated may occur.
そこで、本構成は、電力系統の周波数が、擾乱の非発生を示す所定範囲外となり、かつ電力系統の周波数の変動率が第1所定値以上の場合に擾乱抑制運転指令値へ切り替えられる。すなわち、電力系統の周波数が所定範囲外となっても、電力系統の周波数の変動率が第1所定値未満の場合は、すぐに周波数が所定範囲内に戻るため、擾乱が発生したとはされない。 Therefore, this configuration is switched to the disturbance suppression operation command value when the frequency of the power system is out of the predetermined range indicating the non-occurrence of disturbance and the fluctuation rate of the frequency of the power system is greater than or equal to the first predetermined value. That is, even if the frequency of the power system is outside the predetermined range, if the fluctuation rate of the frequency of the power system is less than the first predetermined value, the frequency immediately returns to the predetermined range, so that no disturbance is generated. .
従って、本構成は、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されることを防止できる。 Therefore, this configuration can prevent repeated switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value.
上記第一態様では、前記切替手段が、前記電力系統の周波数の変動率が前記第1所定値よりも小さな第2所定値以下となった場合に、前記二次電池に対する充放電指令値を前記擾乱抑制運転指令値から前記通常運転指令値へ切り替えることが好ましい。 In the first aspect, when the switching means has a frequency variation rate of the power system that is equal to or less than a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value, the charge / discharge command value for the secondary battery is It is preferable to switch from the disturbance suppression operation command value to the normal operation command value.
本構成によれば、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されることを防止できる。 According to this configuration, it is possible to prevent repeated switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value.
上記第一態様では、前記切替手段が、前記二次電池が放電状態であると共に所定の充電率以下、又は前記二次電池が充電状態であると共に所定の充電率以上となった場合に、前記二次電池に対する充放電指令値を前記擾乱抑制運転指令値から前記通常運転指令値へ切り替えることが好ましい。 In the first aspect, when the switching unit is in a discharged state and not more than a predetermined charging rate, or when the secondary battery is in a charging state and becomes not less than a predetermined charging rate, It is preferable to switch the charge / discharge command value for the secondary battery from the disturbance suppression operation command value to the normal operation command value.
二次電池は、充電率が高くなりすぎても又は低くなりすぎても、劣化が促進する。このため、本構成は、二次電池の劣化を抑制することができる。 Even if the charging rate becomes too high or too low, the secondary battery promotes deterioration. For this reason, this structure can suppress deterioration of a secondary battery.
上記第一態様では、前記切替手段が、前記電力系統の周波数が前記擾乱の抑制を示す所定範囲内となることが所定時間以上継続した場合に、前記二次電池に対する充放電指令値を前記擾乱抑制運転指令値から前記通常運転指令値へ切り替えることが好ましい。 In the first aspect, when the switching unit continues for a predetermined time or longer that the frequency of the power system is within a predetermined range indicating suppression of the disturbance, the charge / discharge command value for the secondary battery is set to the disturbance. It is preferable to switch from the suppression operation command value to the normal operation command value.
電力系統の擾乱は、周波数の変動を繰り返しながら抑制される。このため、電力系統の周波数が、擾乱の抑制を示す所定範囲内となっても、すぐに該範囲外となる場合がある。このような場合、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されるハンチングが生じる可能性がある。 Disturbances in the power system are suppressed while repeating frequency fluctuations. For this reason, even if the frequency of the power system falls within a predetermined range indicating disturbance suppression, the frequency may be immediately outside the range. In such a case, hunting in which switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value is repeated may occur.
そこで、本構成は、電力系統の周波数が所定範囲内となることが所定時間以上継続した場合に、擾乱抑制運転指令値を通常運転指令値へ切り替える。すなわち、電力系統の周波数が所定範囲内となっても、その状態が継続しない場合は、擾乱が安定化したとはされない。 Therefore, this configuration switches the disturbance suppression operation command value to the normal operation command value when the frequency of the power system remains within the predetermined range for a predetermined time or longer. That is, even if the frequency of the power system falls within the predetermined range, if the state does not continue, the disturbance is not stabilized.
従って、本構成は、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されることを防止できる。 Therefore, this configuration can prevent repeated switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value.
本発明の第二態様に係る充放電制御方法は、電力系統に直流電力と交流電力とを変換する電力変換手段を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、前記電力系統へ供給する電力を安定化させるための前記二次電池に対する充放電指令値である通常電指令値を算出する第1工程と、前記電力系統の擾乱を抑制するための前記二次電池に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値を、前記電力系統の周波数の検出値に基づいて算出する第2工程と、前記擾乱の発生を示す擾乱発生条件が満たされた場合、前記二次電池に対する充放電指令値を前記通常運転指令値から前記擾乱抑制運転指令値へ切り替える第3工程と、を含む。 The charge / discharge control method according to the second aspect of the present invention is a charge / discharge control method for controlling charge / discharge of a secondary battery connected to a power system through power conversion means for converting DC power and AC power. A first step of calculating a normal power command value that is a charge / discharge command value for the secondary battery for stabilizing the power supplied to the power system, and the second step for suppressing disturbance of the power system. A second step of calculating a disturbance suppression operation command value, which is a charge / discharge command value for a secondary battery, based on a detected value of the frequency of the power system, and when a disturbance generation condition indicating the occurrence of the disturbance is satisfied, And a third step of switching the charge / discharge command value for the secondary battery from the normal operation command value to the disturbance suppression operation command value.
本発明によれば、電力系統の擾乱の発生直後に擾乱の抑制を開始し、系統周波数の変動を短時間に抑制できる、という優れた効果を有する。 According to the present invention, there is an excellent effect that disturbance suppression is started immediately after the occurrence of disturbance in the power system, and fluctuations in the system frequency can be suppressed in a short time.
以下に、本発明に係る充放電制御装置及び充放電制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of the charging / discharging control apparatus and charging / discharging control method which concern on this invention is described with reference to drawings.
図1は、本実施形態に係る電力システム10の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a
電力システム10は、構内系統12と電力系統14で構成される。
構内系統12は、発電機20、二次電池22、及び二次電池22の充放電制御を行う充放電制御装置11で構成される。充放電制御装置11には、直流電力と交流電力とを変換する双方向電力変換装置30と二次電池コントローラ32が含まれる。また、構内系統12は、発電機20及び双方向電力変換装置30を介した二次電池22からトランス24を介して電力を電力系統14へ供給する。
The
The
発電機20は、トランス24を介して構内系統12の送電線に接続される。発電機20は、例えば風力発電機や太陽光発電機等の自然エネルギーを利用した発電機であってもよいし、蒸気タービンやガスタービン等による自然エネルギーを利用しない発電機であってもよい。発電機20が例えば風力発電機の場合、構内系統12はウィンドファームに相当する。
The
なお、電力系統14にも発電機20が備えられてもよいし、電力系統14に複数の構内系統12が接続されてもよい。
The
二次電池22は、双方向電力変換装置30及びトランス24を介して、構内系統12の送電線に接続される。
The
二次電池22は、電力系統14へ供給する電力を安定化するために充放電を行う。特に発電機20が自然エネルギーを用いた発電機である場合には、気象の変動により発電電力が不安定になりやすい。そこで、発電機20の発電電力が小さい場合には、二次電池22が放電し、発電機20の発電電力が大きい場合には、二次電池22が充電することで、電力系統14への供給電力が安定化される。
The
また、二次電池22は、電力系統14や構内系統12に擾乱(以下「系統擾乱」という。)が発生している場合に、系統擾乱を抑制させることを目的とした充放電を行う。
系統擾乱が発生すると、系統周波数が上昇又は下降する。系統周波数が上昇した場合、二次電池22は、充電することによって系統擾乱の抑制に寄与する。一方、系統周波数が下降した場合、二次電池22は、放電することによって系統擾乱の抑制に寄与する。
系統擾乱は、電力系統14と接続されている構内系統12の周波数(以下「系統周波数」という。)の変動により検出される。系統周波数は、送電線の電圧信号を変換することにより求められる。
Further, the
When a system disturbance occurs, the system frequency increases or decreases. When the system frequency increases, the
The system disturbance is detected by the fluctuation of the frequency of the
本実施形態に係る二次電池22は、系統擾乱が発生していない通常運転の場合、二次電池コントローラ32によって、例えば系統周波数を入力情報として演算された充放電指令値(有効電力指令値)である通常運転指令値によって充放電が制御される。これにより、通常運転時における、電力系統14へ供給する電力の安定化が行われる。
In the case of normal operation in which no system disturbance has occurred, the
二次電池コントローラ32は、二次電池22の充電率(SOC)の検出値(以下「検出SOC」という。)が二次電池22から入力される。
そして、二次電池コントローラ32は、系統擾乱が発生していない通常運転の場合の二次電池22に対する充放電指令値を生成し、双方向電力変換装置30へ出力する。
The
Then, the
双方向電力変換装置30は、電力変換コントローラ30A及び電力変換部30Bを備える。
The bidirectional
電力変換コントローラ30Aは、入力された充放電指令値に基づいて、電力変換部30Bを制御し、充放電指令値に応じた電力を二次電池22から充放電させる。
The
電力変換部30Bは、二次電池22から放電される直流電力を交流電力に変換して構内系統12へ出力し、構内系統12からの交流電力を直流電力へ変換して二次電池22に充電させる。
The
また、双方向電力変換部30Bは、指令値切替部30Cを備える。
指令値切替部30Cは、通常運転指令値と詳細を後述する擾乱抑制運転指令値とを切り替えて、電力変換コントローラ30Aへ入力する。
以下の説明では、通常運転指令値を用いた二次電池22の運転モードを通常運転モードといい、擾乱抑制運転指令値を用いた二次電池22の運転モードを擾乱抑制運転モードという。
The bidirectional
The command
In the following description, the operation mode of the
なお、二次電池コントローラ32、電力変換コントローラ30A、及び指令値切替部30Cは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
The
図2は、二次電池22の充放電制御を示すブロック図である。
二次電池22の充放電制御には、通常運転演算部40、擾乱抑制運転演算部42、指令値切替部30C、電力変換コントローラ30A、及び電力変換部30Bが主に関与する。
FIG. 2 is a block diagram showing charge / discharge control of the
The normal
通常運転演算部40は、発電機20の発電量を示す発電出力値に応じた二次電池22の充放電量を通常運転指令値として算出する。通常運転演算部40は、系統擾乱の発生の有無にかかわらず絶えず通常運転指令値を算出する。
発電出力値は、発電機20の制御を行う発電機コントローラ44から通常運転演算部40へ出力される。
The normal
The power generation output value is output from the
通常運転演算部40は、二次電池リミッタ50、平滑化フィルタ52、電力変換出力リミッタ54、及びSOC補正制御部56を備える。
The normal
二次電池リミッタ50には、加算部58を介して発電出力値が入力され、入力された値を二次電池22の容量に関する上下限値で制限し、平滑化フィルタ52へ出力する。
The
平滑化フィルタ52は、二次電池リミッタ50からの出力を平滑化する。
The smoothing
平滑化フィルタ52で平滑化された値は、減算部60によって発電出力値で減算される。
The value smoothed by the smoothing
電力変換出力リミッタ54は、減算部60から出力された値を電力変換部30Bで変換可能な電力の上下限値で制限する。電力変換出力リミッタ54から出力された値は、通常運転指令値として指令値切替部30Cへ出力される。
The power
SOC補正制御部56は、通常運転指令値を二次電池22のSOCに基づいて補正するための制御部である。
The SOC
SOC補正制御部56は、減算部62によって、検出SOCを予め定められた目標SOCで減算し、補正部64によって補正係数を乗算した後に、加算部58へ出力する。
The SOC
SOC補正制御部56の作用を、SOC補正制御部56の有無で比較して具体的に説明する。
The operation of the SOC
SOC補正制御部56が備えられない場合であって、例えば平滑化フィルタ52の初期値が“0”であり、発電出力値が基準値より+100kWの場合、通常運転演算部40は、100kWの充電を行う通常運転指令値を出力する。
しかし、この通常運転指令値は二次電池22のSOCを考慮していないため、二次電池22への充電量が過大であり、二次電池22は、100kWの充電ができない可能性がある。
In the case where the SOC
However, since this normal operation command value does not consider the SOC of the
一方、SOC補正制御部56が備えられる場合であって、目標SOCが50%、検出SOCが10%、補正係数が100の場合、通常運転演算部40は、60kWの充電を行う通常運転指令値を出力する。
これは、二次電池22のSOCを考慮した通常運転指令値であり、二次電池22への充電が過大となることが抑制される。
On the other hand, when the SOC
This is a normal operation command value in consideration of the SOC of the
擾乱抑制運転演算部42は、系統擾乱を抑制するための二次電池22に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値を、系統周波数の検出値(以下「検出周波数」という。)に基づいて算出する。擾乱抑制運転演算部42は、系統擾乱の発生の有無にかかわらず絶えず擾乱抑制運転指令値を算出する。
なお、本実施形態に係る擾乱抑制運転演算部42は、電力変換コントローラ30Aに備えられる。
The disturbance suppression
Note that the disturbance suppression
擾乱抑制運転演算部42は、減算部70及びIR算出部72を備える。
The disturbance suppression
減算部70は、検出周波数から電力系統14の定格周波数(例えば60Hz)を減算した差分(以下「差分周波数」という。)を、IR算出部72へ出力する。
The subtracting
IR算出部72は、下記(1)式に基づいて擾乱抑制運転指令値Sを算出し、指令値切替部30Cへ出力する。
上記(1)式において、Kは予め定められた係数、Qは二次電池22の定格容量、Δfは差分周波数、FRは定格周波数である。
In the above (1), K is a predetermined coefficient, Q is the rated capacity of the
擾乱抑制運転指令値が正(+)となる場合は、系統周波数が定格周波数よりも大きくなる系統擾乱が発生している。この場合、二次電池22は、充電を行うことで、系統擾乱を抑制することとなる。一方、擾乱抑制運転指令値が負(−)となる場合は、系統周波数が定格周波数よりも小さくなる系統擾乱が発生している。この場合、二次電池22は、放電を行うことで、系統擾乱を抑制することとなる。
When the disturbance suppression operation command value is positive (+), a grid disturbance in which the grid frequency is higher than the rated frequency has occurred. In this case, the
擾乱抑制運転演算部42は、(1)式に示されるように、擾乱抑制運転指令値を検出周波数と定格周波数との差分及び二次電池22の定格容量に基づいて算出する。このように、擾乱抑制運転指令値の算出方法が簡易であるため、擾乱抑制運転演算部42は、速い周期で擾乱抑制運転指令値の更新ができる。具体的には、擾乱抑制運転演算部42は、擾乱抑制運転指令値を例えば100msec以下の周期で更新し、二次電池22の充放電によるInertial Responseへの対応を可能とする。
The disturbance suppression
なお、(1)式は一例であり、差分周波数は、定格周波数とは異なる値と検出周波数との差分とされてもよい。また、擾乱抑制運転指令値は、差分周波数を用いた他の式で算出されてもよい。また、差分周波数と擾乱抑制運転指令値との関係を示した表データが予め記憶され、差分周波数に応じた擾乱抑制運転指令値が表データから読み出されてもよい。 Equation (1) is an example, and the difference frequency may be a difference between a value different from the rated frequency and the detection frequency. Further, the disturbance suppression operation command value may be calculated by another formula using the difference frequency. Further, table data indicating the relationship between the difference frequency and the disturbance suppression operation command value may be stored in advance, and the disturbance suppression operation command value corresponding to the difference frequency may be read from the table data.
指令値切替部30Cは、系統擾乱の発生の有無にかかわらず絶えず、通常運転指令値及び擾乱抑制運転指令値が入力される。そして、指令値切替部30Cは、通常運転指令値及び擾乱抑制運転指令値の何れか一方を選択し、電力変換コントローラ30Aへ出力する。なお、系統擾乱の発生の有無は、検出周波数に基づいて判定される。
具体的には、指令値切替部30Cは、系統擾乱が発生していない場合、通常運転指令値を電力変換コントローラ30Aへ出力する。一方、系統擾乱を示す擾乱発生条件が満たされた場合、指令値切替部30Cは、通常運転指令値を擾乱抑制運転指令値へ切り替え、電力変換コントローラ30Aへ出力する。
The command
Specifically, command
このように、本実施形態に係る双方向電力変換装置30は、系統擾乱の発生の有無にかかわらず絶えず二次電池22に対する擾乱抑制運転指令値を算出しているので、系統擾乱の発生と共に時間遅れなく二次電池22の充放電指令値を擾乱抑制運転指令値へ切り替えることができる。
これにより、二次電池22は、系統擾乱の発生直後のInertial Responseに対する変動抑制に十分に寄与することが可能となる。Inertial Responseでの系統周波数の変動抑制は、Primary Frequency Responseにおける大きな周波数変動の改善を可能とし、その結果、系統周波数の変動が短時間に抑制される。
As described above, the bidirectional
As a result, the
図3は、指令値切替部30Cで実行される二次電池22の運転切替処理の流れを示すフローチャートである。なお、運転切替処理は、二次電池22の運転と共に開始され、二次電池22の運転開始時は、通常運転指令値を用いた通常運転モードが行われる。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operation switching processing of the
まず、ステップ100では、系統周波数(検出周波数)が擾乱発生条件を満たしているか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ102へ移行し、否定判定の場合は通常運転モードを継続する(ステップ108へ移行)。
本実施形態に係る指令値切替部30Cは、系統周波数が系統擾乱の非発生とする所定範囲(以下「非擾乱範囲」という。)外となり、かつ系統周波数の変動率が所定値(以下「擾乱閾値」という。)以上となった場合に、擾乱発生条件を満たしたと判定する。
First, in step 100, it is determined whether or not the system frequency (detection frequency) satisfies the disturbance generation condition. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 102, and if the determination is negative, the normal operation mode is continued (step 100). 108).
In the command
図4を参照して、擾乱発生条件について説明する。 With reference to FIG. 4, the disturbance generation conditions will be described.
系統周波数は、ある程度の変動がある。このため、系統周波数が、非擾乱範囲外となっても、すぐに非擾乱範囲内に戻る場合がある。このような場合、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返される所謂ハンチングが生じる可能性がある。 The system frequency varies to some extent. For this reason, even if the system frequency falls outside the non-disturbance range, it may return to the non-disturbance range immediately. In such a case, so-called hunting in which switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value is repeated may occur.
そこで、指令値切替部30Cは、系統周波数が非擾乱範囲外となり、かつ系統周波数の変動率が擾乱閾値以上の場合に、通常運転指令値を擾乱抑制運転指令値へ切り替える。すなわち、系統周波数が非擾乱範囲外となっても、系統周波数の変動率が擾乱閾値未満の場合は、すぐに系統周波数が非擾乱範囲内に戻るため、系統擾乱が発生したとはされない。
従って、本実施形態に係る双方向電力変換装置30は、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されることを防止できる。
Therefore, the command
Therefore, the
図4に示されるように、非擾乱範囲内は不感体であり、系統周波数の変動率が擾乱閾値以上でも、通常運転モードが継続される。また、系統周波数が非擾乱範囲外となっても、変動率が擾乱閾値未満の場合は、通常運転モードが継続される。 As shown in FIG. 4, the non-disturbance range is a dead body, and the normal operation mode is continued even when the fluctuation rate of the system frequency is equal to or greater than the disturbance threshold. Even if the system frequency is outside the non-disturbance range, the normal operation mode is continued if the fluctuation rate is less than the disturbance threshold.
なお、定格周波数が60Hzの場合、非擾乱範囲は例えば60Hz±0.036Hzであり、擾乱閾値は例えば0.05Hz/secである。 When the rated frequency is 60 Hz, the non-disturbance range is, for example, 60 Hz ± 0.036 Hz, and the disturbance threshold is, for example, 0.05 Hz / sec.
また、指令値切替部30Cは、系統周波数を数msecの周期で検出し、系統周波数の変動のみで系統擾乱を検出するため、短時間で系統擾乱の発生の有無を判定できる。また、指令値切替部30Cは、系統電圧の絶対値を検出せず、系統周波数のみを検出するため、簡易にかつ誤検出することなく系統擾乱を検出できる。
In addition, since the command
ステップ102では、二次電池22に対する充放電指令値を通常運転指令値から擾乱抑制運転指令値へ切り替える。これにより、二次電池22の運転が通常運転モードから擾乱抑制運転モードへ切り替えられることとなる。
In step 102, the charge / discharge command value for the
次のステップ104では、擾乱抑制解除条件が満たされたか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ108へ移行し、否定判定の場合はステップ106へ移行する。
本実施形態に係る指令値切替部30Cは、二次電池22が放電状態であると共に所定のSOC以下、又は二次電池22が充電状態であると共に所定のSOC以上となった場合に、擾乱抑制解除条件を満たしたと判定する。
In the next step 104, it is determined whether or not the disturbance suppression release condition is satisfied. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 108. If the determination is negative, the process proceeds to step 106.
The command
ステップ108では、二次電池22に対する充放電指令値を擾乱抑制運転指令値から通常運転指令値へ切り替える。これにより、二次電池22の運転が擾乱抑制運転モードから通常運転モードへ切り替えられることとなる。
In step 108, the charge / discharge command value for the
二次電池22は、SOCが高くなりすぎても又は低くなりすぎても、劣化が促進する。すなわち、上記所定のSOCとは、二次電池22が放電状態の場合では、それ以上放電すると劣化が促進されるSOCであり、二次電池22が充電状態の場合では、それ以上充電すると劣化が促進されるSOCである。
このように、本実施形態に係る双方向電力変換装置30は、擾乱抑制運転モードであっても、二次電池22のSOCの状態を優先して通常運転モードに切り替えるので、二次電池22の劣化を抑制することができる。
The
As described above, the bidirectional
ステップ106では、擾乱抑制条件が満たされたか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ108へ移行する。一方、否定判定の場合はステップ104へ移行し、擾乱抑制運転モードのまま、ステップ104とステップ106の判定を繰り返す。 In step 106, it is determined whether or not the disturbance suppression condition is satisfied. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 108. On the other hand, in the case of negative determination, the process proceeds to step 104, and the determinations in step 104 and step 106 are repeated while remaining in the disturbance suppression operation mode.
本実施形態に係る指令値切替部30Cは、系統周波数が系統擾乱の抑制を示す所定範囲(以下「擾乱抑制範囲」という。)内となることが所定時間(以下「擾乱抑制継続時間」という。)以上継続した場合、又は系統周波数の変動率が擾乱閾値よりも小さな擾乱抑制閾値以下となった場合に、擾乱抑制条件を満たしたと判定する。
なお、擾乱抑制範囲は、非擾乱範囲と同じであっても、異なってもよい。
In the command
Note that the disturbance suppression range may be the same as or different from the non-disturbance range.
系統擾乱は、系統周波数の変動を繰り返しながら抑制される。このため、系統周波数が、系統擾乱の抑制を示す擾乱抑制範囲内となっても、すぐに擾乱抑制範囲外となる場合がある。このような場合、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されるハンチングが生じる可能性がある。
そこで、指令値切替部30Cは、系統周波数が擾乱抑制範囲内となることが擾乱抑制継続時間以上継続した場合に、擾乱抑制運転指令値を通常運転指令値へ切り替える。すなわち、系統周波数が擾乱抑制範囲内となっても、その状態が継続しない場合は、擾乱が抑制したとはされない。
System disturbance is suppressed while repeating fluctuations in the system frequency. For this reason, even if the system frequency falls within the disturbance suppression range indicating suppression of the system disturbance, it may be immediately outside the disturbance suppression range. In such a case, hunting in which switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value is repeated may occur.
Therefore, the command
また、指令値切替部30Cは、系統周波数の変動率が、擾乱閾値よりも大きく、かつ擾乱抑制閾値以下となった場合に、通常運転指令値へ切り替える。
このように、本実施形態に係る擾乱抑制閾値は、擾乱閾値に対し余裕代が設けられているため、擾乱抑制運転指令値と通常運転指令値との切り替えが繰り返されることが防止される。
In addition, the command
As described above, the disturbance suppression threshold according to the present embodiment is provided with a margin for the disturbance threshold, so that the switching between the disturbance suppression operation command value and the normal operation command value is prevented from being repeated.
図5の例では、領域Aでは、系統周波数の変動率が擾乱抑制閾値を超えるので、擾乱抑制運転モードが継続される。領域Bでは、系統周波数の変動率が擾乱抑制閾値以下なので、擾乱抑制運転モードから通常運転モードへ切り替えられる。領域Cでも、系統周波数が擾乱抑制範囲内となることが擾乱抑制継続時間以上継続したので、擾乱抑制運転モードから通常運転モードへ切り替えられる。 In the example of FIG. 5, in the region A, the fluctuation rate of the system frequency exceeds the disturbance suppression threshold, so that the disturbance suppression operation mode is continued. In region B, since the fluctuation rate of the system frequency is equal to or less than the disturbance suppression threshold, the disturbance suppression operation mode is switched to the normal operation mode. Even in the region C, since the system frequency is within the disturbance suppression range for more than the disturbance suppression duration, the disturbance suppression operation mode is switched to the normal operation mode.
なお、定格周波数が60Hzの場合、擾乱抑制範囲は例えば60Hz±0.015Hzであり、擾乱抑制継続時間は例えば5秒であり、擾乱抑制閾値は0.08Hz/secである。 When the rated frequency is 60 Hz, the disturbance suppression range is, for example, 60 Hz ± 0.015 Hz, the disturbance suppression duration is, for example, 5 seconds, and the disturbance suppression threshold is 0.08 Hz / sec.
そして、運転切替処理は、ステップ108において充放電指令値を擾乱抑制運転指令値から通常運転指令値へ切り替えた後、ステップ100へ戻ることで二次電池22の運転を停止するまで、処理を繰り返す。
The operation switching process is repeated until the operation of the
以上説明したように、本実施形態に係る充放電制御装置11は、系統擾乱を抑制させるための二次電池22に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値を、系統周波数の検出値に基づいて算出し、系統擾乱の発生を示す擾乱発生条件が満たされた場合、二次電池22に対する充放電指令値を通常運転指令値から擾乱抑制運転指令値へ切り替える。
従って、本実施形態に係る双方向電力変換装置30は、系統擾乱の発生直後に擾乱の抑制を開始し、系統周波数の変動を短時間に抑制できる。
As described above, the charge /
Therefore, the bidirectional
以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using the said embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various changes or improvements can be added to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention, and embodiments to which the changes or improvements are added are also included in the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、構内系統12に発電機20が接続されている形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、図6に示されるように構内系統12に発電機20が接続されていない形態としてもよい。
この形態の場合、電力系統14に設けられた例えばEMS(Energy Management System)等に通常運転演算部40が設けられ、通常運転指令値が双方向電力変換装置30に入力されてもよい。
For example, in the above embodiment, the form in which the
In the case of this form, the normal
また、上記実施形態では、系統周波数が非擾乱範囲外となり、かつ系統周波数の変動率が擾乱閾値以上となった場合に、擾乱発生条件を満たしたと判定する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、系統周波数の変動率が擾乱閾値以上となることだけを擾乱発生条件とする形態や、擾乱発生条件を他の条件とする形態としてもよい。また、擾乱抑制条件も他の条件とする形態としてもよい。 Further, in the above-described embodiment, although the system frequency is outside the non-disturbance range and the variation rate of the system frequency is equal to or greater than the disturbance threshold, the embodiment has been described that determines that the disturbance generation condition is satisfied. It is not limited to this. For example, it is good also as a form which makes a disturbance generation condition only that the fluctuation rate of a system frequency becomes more than a disturbance threshold, or makes a disturbance generation condition another condition. Moreover, it is good also as a form which makes a disturbance suppression condition another condition.
また、上記実施形態で説明した運転切替処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。 The flow of the operation switching process described in the above embodiment is also an example, and unnecessary steps are deleted, new steps are added, and the processing order is changed within a range not departing from the gist of the present invention. May be.
10 電力システム
11 充放電制御装置
14 電力系統
22 二次電池
30 双方向電力変換装置(電力変換手段)
30C 指令値切替部
40 通常運転演算部(通常運転演算手段)
42 擾乱抑制運転演算部(擾乱抑制運転演算手段)
DESCRIPTION OF
30C Command
42 Disturbance suppression operation calculation unit (disturbance suppression operation calculation means)
Claims (7)
前記電力系統へ供給する電力を安定化させるための前記二次電池に対する充放電指令値である通常運転指令値を算出する通常運転演算手段と、
前記電力系統の擾乱を抑制するための前記二次電池に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値を、前記電力系統の周波数の検出値に基づいて算出する擾乱抑制運転演算手段と、
前記擾乱の発生を示す擾乱発生条件が満たされた場合、前記二次電池に対する充放電指令値を前記通常運転指令値から前記擾乱抑制運転指令値へ切り替える切替手段と、
を備える充放電制御装置。 A charge / discharge control device for controlling charge / discharge of a secondary battery connected to the power system via power conversion means for converting DC power and AC power,
Normal operation calculation means for calculating a normal operation command value which is a charge / discharge command value for the secondary battery for stabilizing the power supplied to the power system;
Disturbance suppression operation calculation means for calculating a disturbance suppression operation command value, which is a charge / discharge command value for the secondary battery for suppressing disturbance of the power system, based on a detected value of the frequency of the power system;
A switching means for switching a charge / discharge command value for the secondary battery from the normal operation command value to the disturbance suppression operation command value when a disturbance generation condition indicating the occurrence of the disturbance is satisfied;
A charge / discharge control apparatus comprising:
前記電力系統へ供給する電力を安定化させるための前記二次電池に対する充放電指令値である通常電指令値を算出する第1工程と、
前記電力系統の擾乱を抑制するための前記二次電池に対する充放電指令値である擾乱抑制運転指令値を、前記電力系統の周波数の検出値に基づいて算出する第2工程と、
前記擾乱の発生を示す擾乱発生条件が満たされた場合、前記二次電池に対する充放電指令値を前記通常運転指令値から前記擾乱抑制運転指令値へ切り替える第3工程と、
を含む充放電制御方法。 A charge / discharge control method for controlling charge / discharge of a secondary battery connected to a power system through power conversion means for converting DC power and AC power,
A first step of calculating a normal power command value that is a charge / discharge command value for the secondary battery for stabilizing the power supplied to the power system;
A second step of calculating a disturbance suppression operation command value, which is a charge / discharge command value for the secondary battery for suppressing disturbance of the power system, based on a detected value of the frequency of the power system;
A third step of switching a charge / discharge command value for the secondary battery from the normal operation command value to the disturbance suppression operation command value when a disturbance generation condition indicating the occurrence of the disturbance is satisfied;
Charge / discharge control method.
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