JP2017118656A - Energy stabilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電装置からの発電電力を電力系統に安定的に供給するエネルギ安定化装置に関する。 The present invention relates to an energy stabilization device that stably supplies generated power from a power generation device to an electric power system.
風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギは、二酸化炭素などの温室効果ガスを軽減できて、地球温暖化を防止でき、放射能汚染の問題もないことから、今後益々利用が進むものと考えられている。 Renewable energy such as wind power generation and solar power generation is expected to be used more and more in the future because it can reduce greenhouse gases such as carbon dioxide, prevent global warming, and there is no problem of radioactive contamination. It has been.
ところが、再生可能エネルギは、一般に、発電量が時間に応じて大きく変動するため、再生可能エネルギを電力系統に連系させようとすると、系統電圧や周波数が大きく変動するおそれがある。 However, since the amount of power generation generally fluctuates greatly depending on time, the renewable energy is likely to fluctuate greatly in the system voltage and frequency when the renewable energy is connected to the power system.
このため、再生可能エネルギを蓄積するエネルギ蓄積装置を設けて、エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を必要に応じて増減させることで、系統電圧や周波数の変動を抑制する技術が提案されている(特許文献1参照)。 For this reason, there has been proposed a technique for suppressing fluctuations in system voltage and frequency by providing an energy storage device for storing renewable energy and increasing or decreasing the energy storage amount of the energy storage device as necessary (patent) Reference 1).
上記公報には、発電装置の出力電力を、時定数を調整可能なフィルタにて長周期成分と短周期成分に分けて、それぞれ異なる蓄電装置にエネルギを蓄積する電力安定化装置が記載されている。 The above publication describes a power stabilization device that divides the output power of a power generator into a long-period component and a short-cycle component by a filter capable of adjusting a time constant, and stores energy in different power storage devices. .
発電電力を電力系統で用いる場合、電力系統における系統電力が発電によって大きく変動しないように、発電電力を監視して、発電電力の急激な変動を抑制(以下、発電電力を平準化)する必要がある。 When the generated power is used in the power system, it is necessary to monitor the generated power so that the system power in the power system does not fluctuate greatly due to power generation, and suppress sudden fluctuations in the generated power (hereinafter referred to as leveling the generated power). is there.
発電電力を平準化するには、発電電力の電力レベルが下がると、蓄電装置からの放電量を増大させ、発電電力の電力レベルが上がると、蓄電装置への蓄電量を増大させる必要がある。しかしながら、上記公報の装置では、蓄電装置の現在の蓄電量を監視していないため、発電電力の平準化のために、蓄電装置の充電または放電を行おうとしても、蓄電装置の蓄電量によっては、充電または放電ができないおそれがある。このように、上記公報の装置では、発電電力の平準化を行えない場合が起こりえる。 In order to level the generated power, it is necessary to increase the amount of discharge from the power storage device when the power level of the generated power decreases, and to increase the amount of power stored in the power storage device when the power level of the generated power increases. However, since the device of the above publication does not monitor the current power storage amount of the power storage device, even if it is attempted to charge or discharge the power storage device for leveling the generated power, depending on the power storage amount of the power storage device. , Charging or discharging may not be possible. Thus, in the apparatus of the above publication, there may be a case where the generated power cannot be leveled.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、蓄積装置のエネルギ蓄積量を基準範囲内に収めるとともに、過去の実績データに基づいて発電電力の平準化を行うことができるエネルギ安定化装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can stabilize the energy storage amount of the storage device within the reference range and can level the generated power based on past performance data. A device is provided.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、電力系統に連系した再生可能エネルギの発電装置が出力する発電電力の変動を抑制するエネルギ安定化装置であって、
前記発電装置から出力される発電電力に応じたエネルギを蓄積可能で、蓄積されたエネルギに応じた電力を発電電力と合わせて前記電力系統に供給可能な第1エネルギ蓄積装置と、
前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を監視する第1蓄積量監視部と、
前記電力系統における平準化後発電電力を監視する平準化後発電電力監視部と、
前記第1蓄積量監視部が監視する前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記平準化後発電電力監視部が監視する平準化後発電電力と、に基づいて、前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収めて、かつ過去の実績データに基づいて設定される前記平準化後発電電力の所定期間内の変動値を所定値以下に制御する蓄積制御部と、を備えるエネルギ安定化装置が提供される。
In order to solve the above-described problem, in one aspect of the present invention, an energy stabilization device that suppresses fluctuations in generated power output by a power generator of renewable energy linked to a power system,
A first energy storage device capable of storing energy according to the generated power output from the power generation device, and capable of supplying the power according to the stored energy together with the generated power to the power system;
A first accumulation amount monitoring unit for monitoring an energy accumulation amount of the first energy accumulation device;
A post-leveling generated power monitoring unit for monitoring the leveled generated power in the power system;
The first energy storage device based on the energy storage amount of the first energy storage device monitored by the first storage amount monitoring unit and the post-leveling generated power monitored by the leveled generated power monitoring unit. An accumulation control unit that controls the fluctuation value within a predetermined period of the leveled generated power that is set based on past performance data to be within a first reference range, An energy stabilization device is provided.
前記蓄積制御部は、前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が前記第1基準範囲内の上限に近づくと、前記平準化後発電電力の前記所定期間内の変動値が前記所定値を超えない範囲で、前記第1エネルギ蓄積装置に蓄積されたエネルギを発電電力と合わせて前記電力系統に放出させ、前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が前記第1基準範囲内の下限に近づくと、前記平準化後発電電力の前記所定期間内の変動値が前記所定値を超えない範囲で、前記第1エネルギ蓄積装置に蓄積されるエネルギを増大させてもよい。 When the energy storage amount of the first energy storage device approaches the upper limit within the first reference range, the accumulation control unit does not cause the fluctuation value of the leveled generated power within the predetermined period to exceed the predetermined value. When the energy stored in the first energy storage device is released to the power system together with the generated power in the range, and the energy storage amount of the first energy storage device approaches the lower limit in the first reference range, The energy stored in the first energy storage device may be increased within a range in which the fluctuation value of the generated power after leveling within the predetermined period does not exceed the predetermined value.
前記発電装置から出力される発電電力に応じたエネルギを蓄積可能で、蓄積されたエネルギに応じた電力を発電電力と合わせて前記電力系統に供給可能で、前記第1エネルギ蓄積装置よりもエネルギ蓄積容量が小さい第2エネルギ蓄積装置と、
前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を監視する第2蓄積量監視部と、を備えてもよく、
前記蓄積制御部は、前記第1蓄積量監視部で監視する前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記第2蓄積量監視部で監視する前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記平準化後発電電力監視部で監視する平準化後発電電力の電力レベルと、に基づいて、前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収めて、かつ前記平準化後発電電力の所定期間内の変動値を所定値以下に制御し、かつ前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を制御してもよい。
Energy can be stored in accordance with the generated power output from the power generation device, and power in accordance with the stored energy can be supplied to the power system together with the generated power, storing more energy than the first energy storage device. A second energy storage device having a small capacity;
A second accumulation amount monitoring unit for monitoring an energy accumulation amount of the second energy accumulation device,
The accumulation control unit includes an energy accumulation amount of the first energy accumulation device monitored by the first accumulation amount monitoring unit, an energy accumulation amount of the second energy accumulation device monitored by the second accumulation amount monitoring unit, and Based on the power level of the post-leveling generated power monitored by the post-leveling generated power monitoring unit, the energy storage amount of the first energy storage device falls within a first reference range, and after the leveling The fluctuation value of the generated power within a predetermined period may be controlled to a predetermined value or less, and the energy storage amount of the second energy storage device may be controlled.
前記蓄積制御部は、前記発電装置から出力される発電電力のうち第1周波数未満の周波数成分の電力に応じたエネルギを前記第1エネルギ蓄積装置に蓄積する制御を行い、前記第1周波数以上の周波数成分の電力に応じたエネルギを前記第2エネルギ蓄積装置に蓄積する制御を行ってもよい。 The accumulation control unit performs control to accumulate energy in the first energy storage device according to the power of the frequency component less than the first frequency in the generated power output from the power generation device, and the energy is equal to or higher than the first frequency. You may perform control which accumulate | stores the energy according to the electric power of a frequency component in the said 2nd energy storage device.
前記蓄積制御部は、前記発電装置から出力される発電電力のうち前記第1周波数未満かつ第2周波数以上の周波数成分の電力に応じたエネルギを前記第1エネルギ蓄積装置に蓄積する制御を行い、前記第1周波数以上の周波数成分の電力に応じたエネルギを前記第2エネルギ蓄積装置に蓄積する制御を行ってもよい。 The accumulation control unit performs control to accumulate energy in the first energy storage device according to the power of the frequency component less than the first frequency and greater than or equal to the second frequency among the generated power output from the power generation device, You may perform control which accumulate | stores the energy according to the electric power of the frequency component more than the said 1st frequency in a said 2nd energy storage device.
前記発電装置から出力される発電電力に応じた発電状態信号をフィルタリングするフィルタを備えてもよく、
前記蓄積制御部は、前記第1蓄積量監視部で監視する前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記第2蓄積量監視部で監視する前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、に基づいて、前記フィルタの周波数特性を決定する時定数を可変制御して、前記第1周波数と前記第2周波数とを設定してもよい。
A filter for filtering a power generation state signal according to the generated power output from the power generation device may be provided,
The accumulation control unit includes an energy accumulation amount of the first energy accumulation device monitored by the first accumulation amount monitoring unit, an energy accumulation amount of the second energy accumulation device monitored by the second accumulation amount monitoring unit, and Based on the above, the first frequency and the second frequency may be set by variably controlling a time constant for determining the frequency characteristic of the filter.
前記第1エネルギ蓄積装置におけるエネルギの蓄積/放出の制限回数は、前記第2エネルギ蓄積装置におけるエネルギの蓄積/放出の制限回数よりも少なくてもよい。 The limit number of energy storage / release in the first energy storage device may be less than the limit number of energy storage / release in the second energy storage device.
前記第1エネルギ蓄積装置におけるエネルギの蓄積/放出の応答速度は、前記第2エネルギ蓄積装置におけるエネルギの蓄積/放出の応答速度よりも遅くてもよい。 The response speed of energy storage / release in the first energy storage device may be slower than the response speed of energy storage / release in the second energy storage device.
前記第1エネルギ蓄積装置は、化学電池であってもよい。 The first energy storage device may be a chemical battery.
前記第2エネルギ蓄積装置は、前記発電装置の発電電力を回転エネルギに変換して蓄積するフライホイール装置、または前記発電電力に応じた電荷を蓄積するキャパシタであってもよい。 The second energy storage device may be a flywheel device that converts the generated power of the power generation device into rotational energy and stores it, or a capacitor that stores a charge corresponding to the generated power.
前記第1エネルギ蓄積装置および前記第2エネルギ蓄積装置は、互いに種類の異なる化学電池であってもよい。 The first energy storage device and the second energy storage device may be different types of chemical batteries.
本発明によれば、蓄積装置のエネルギ蓄積量を基準範囲内に収めるとともに、過去の実績データに基づいて発電電力の平準化を行うことができる。 According to the present invention, the energy storage amount of the storage device can be kept within the reference range, and the generated power can be leveled based on past performance data.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態によるエネルギ安定化装置1の概略構成を示すブロック図である。図1のエネルギ安定化装置1は、電力系統に連系した再生可能エネルギの発電装置2が出力する発電電力の変動を抑制するものである。以下では、発電装置2が風力発電装置である例を中心に説明する。風力発電装置2は、発電電力が時間に応じて大きく変動することが知られている。本実施形態では、発電装置2の発電電力が時間に応じて大きく変動しても、発電電力の平準化を図るものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an
図1のエネルギ安定化装置1は、第1エネルギ蓄積装置3と、第1蓄積量監視部4と、平準化後発電電力監視部5と、蓄積制御部6と、第1電力分岐/合流部7とを備えている。
1 includes a first
第1エネルギ蓄積装置3は、発電装置2から出力される発電電力に応じたエネルギを蓄積可能である。第1エネルギ蓄積装置3に蓄積されたエネルギに応じた電力は、発電電力と合わせて電力系統に供給可能である。第1エネルギ蓄積装置3は、例えば、リチウムイオン電池のようなエネルギ蓄積容量の大きい二次電池が望ましい。ただし、後述するように、本実施形態では、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を監視して、必要に応じて第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積と放出を制御するため、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積容量をそれほど大きくする必要はない。これにより、設備コストを抑制できる。
The first
なお、第1エネルギ蓄積装置3は、エネルギ蓄積と放出の双方を行えるものであればよく、その種類は特に問わない。よって、リチウムイオン電池やNAS電池、レドックスフロー電池などの化学電池を用いてもよいし、大容量キャパシタなどの化学電池以外の種々のエネルギ蓄積装置を用いてもよい。
In addition, the 1st
第1蓄積量監視部4は、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を監視する。平準化後発電電力監視部5は、電力系統に供給される平準化後発電電力20を監視する。第1蓄積量監視部4と平準化後発電電力監視部5による監視は、常時あるいは定期的に行われる。
The first accumulation
蓄積制御部6は、第1蓄積量監視部4が監視する第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量と、平準化後発電電力監視部5が監視する平準化後発電電力20の電力レベルと、に基づいて、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収めるとともに、過去の実績データに基づいて設定される平準化後発電電力20の所定期間内の変動値を所定値以下に制御する。
The
より具体的には、蓄積制御部6は、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量が第1基準範囲内の上限に近づくと、平準化後発電電力20の所定期間内の変動値が所定値を超えない範囲で、第1エネルギ蓄積装置3に蓄積されたエネルギを発電電力と合わせて電力系統に放出させ、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量が第1基準範囲内の下限に近づくと、平準化後発電電力20の所定期間内の変動値が所定値を超えない範囲で、第1エネルギ蓄積装置3に蓄積されるエネルギを増大させる。
More specifically, when the energy storage amount of the first
第1電力分岐/合流部7は、平準化後発電電力20の一部を第1エネルギ蓄積装置3に蓄積する電力制御と、第1エネルギ蓄積装置3に蓄積されたエネルギを平準化後発電電力20に合流する電力制御とを行う。
The first power branching / merging unit 7 performs power control for storing a part of the generated
蓄積制御部6は、より詳細には、出力平準化指令部11と、第1出力調整値算出部12と、第1差分生成器13と、第2出力調整値算出部14と、第2差分生成器15とを有する。
More specifically, the
出力平準化指令部11は、発電電力が平準化するように、発電電力に基づいて、第1エネルギ蓄積装置3に対してエネルギ蓄積または放出を指令する第1指令信号を生成して出力する。
The output
第1出力調整値算出部12は、平準化後発電電力監視部5が監視する系統平準化後発電電力20に応じた第1出力調整値を生成して出力する。
The first output adjustment
第1差分生成器13は、第1蓄積量監視部4が監視する第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量と、予め定めた第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積目標量との差分である第1差分値を生成して出力する。
The
第2出力調整値算出部14は、第1出力調整値と第1差分値とに基づいて、第2出力調整値を生成して出力する。
The second output adjustment
第2差分生成器15は、出力平準化指令部11から出力される第1指令信号と、第2出力調整値算出部14から出力される第2出力調整値とに基づいて、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積または放出を指令する第2指令信号を生成して出力する。第1エネルギ蓄積装置3は、第2指令信号に基づいて、発電装置2からの発電電力に応じたエネルギを蓄積、若しくは蓄積されたエネルギを発電電力と合わせて電力系統に放出する。
The
図2は系統電力の電力レベルが時間に応じて変化する様子を示すグラフであり、横軸は時刻[分]、縦軸は系統電力の有効電力[W]である。発電電力が急激に変動すると、それに応じて系統電力も変動するおそれがある。本実施形態のように、発電電力を蓄積する第1エネルギ蓄積装置3を設けていても、第1エネルギ蓄積装置3へのエネルギ蓄積と第1エネルギ蓄積装置3からのエネルギ放出にはタイムラグが生じるため、系統電力の多少の変動は避けられない。さらには、電力系統からの系統電力を使用する不図示の負荷が変動すると、やはり、系統電力が変動してしまう。
FIG. 2 is a graph showing how the power level of the system power changes according to time. The horizontal axis represents time [minutes], and the vertical axis represents the active power [W] of system power. If the generated power fluctuates rapidly, the grid power may fluctuate accordingly. Even if the first
本実施形態では、平準化後発電電力監視部5にて、常時または定期的に平準化後発電電力20を監視する。蓄積制御部6は、所定期間(例えば20分間)内での平準化後発電電力20の変動率が例えば10%を超えないように、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を制御する。所定期間および変動率の数値は、過去の実績データに基づいて任意に調整しても構わない。
In the present embodiment, the leveled generated
また、蓄積制御部6は、第1蓄積量監視部4が監視する第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量が第1基準範囲内に収まるように、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を制御する。第1基準範囲も、過去の実績データに基づいて設定してもよい。例えば、第1基準範囲は、第1エネルギ蓄積装置3の全エネルギ蓄積容量に対して40〜60%である。蓄積制御部6は、第1蓄積量監視部4を用いて、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量が40%を下回りそうになることがわかると、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を増やすべく、第1エネルギ蓄積装置3への発電電力のエネルギ蓄積処理を行う。第1エネルギ蓄積装置3へのエネルギ蓄積量を増やすと、一般には、供給される電力が減り、平準化後発電電力20は低下する。よって、蓄積制御部6は、第1エネルギ蓄積装置3へのエネルギ蓄積量を増やす際には、平準化後発電電力監視部5を用いて平準化後発電電力20を監視し、平準化後発電電力20の所定期間内の変動率が所定値を超えないように、第1エネルギ蓄積装置3へのエネルギ蓄積量を制御する。
Further, the
逆に、蓄積制御部6は、第1蓄積量監視部4を用いて、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量が60%を上回りそうになることがわかると、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を減らすべく、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ放出量を増やす。エネルギ放出量を増やすと、一般には、平準化後発電電力20は上昇する。よって、蓄積制御部6は、第1エネルギ蓄積装置3からのエネルギ放出量を増やす際には、平準化後発電電力監視部5を用いて平準化後発電電力20を監視し、平準化後発電電力20の所定期間内の変動率が所定値を超えないように、第1エネルギ蓄積装置3へのエネルギ蓄積量を制御する。
Conversely, when the
このように、第1の実施形態では、発電電力に応じたエネルギを蓄積および放出可能な第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を第1蓄積量監視部4で監視するとともに、平準化後発電電力20を平準化後発電電力監視部5で監視し、これらの監視結果に基づいて、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収めて、かつ平準化後発電電力20の所定期間内の変動値を所定値以下に制御する。これにより、第1エネルギ蓄積装置3にエネルギを蓄積できない、若しくは第1エネルギ蓄積装置3からエネルギを放出できないことを理由に、平準化後発電電力20が平準化目標を満たさないという不具合が生じなくなくなる。すなわち、本実施形態によれば、常に第1エネルギ蓄積装置3に、エネルギのさらなる蓄積および放出の余裕を持たせているため、急激に発電電力が変動する、若しくは電力系統の負荷が急激に変動しても、平準化後発電電力20は平準化目標の維持を継続して行うことができる。
As described above, in the first embodiment, the energy accumulation amount of the first
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1エネルギ蓄積装置3とは別個に、第2エネルギ蓄積装置を設けるものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a second energy storage device is provided separately from the first
図3は第2の実施形態によるエネルギ安定化装置1の概略構成を示すブロック図である。図3では、図1と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the
図3のエネルギ安定化装置1は、図1の構成に加えて、第2エネルギ蓄積装置8と、第2蓄積量監視部9と、第2電力分岐/合流部10と、を備えている。
3 includes a second
第2エネルギ蓄積装置8は、発電装置2から出力される発電電力に応じたエネルギを蓄積可能である。第2エネルギ蓄積装置8に蓄積されたエネルギに応じた電力は、発電電力と合わせて電力系統に供給可能である。第2エネルギ蓄積装置8は、第1エネルギ蓄積装置3よりもエネルギ蓄積容量が小さい。
The second
第2エネルギ蓄積装置8は、例えば、フライホイール装置8である。フライホイール装置8は、発電電力を機械的な回転運動のエネルギに変換して蓄積する。
The second
図4はフライホイール装置8の原理を説明する模式的なブロック図である。図4のフライホイール装置8は、インバータ21と、インバータ21に接続されたモータ/発電機22と、モータ/発電機22の回転軸23とともに回転するフライホイール24と、を有する。インバータ21は、フライホイール24を高速回転させるために、発電装置2から出力される発電電力(平準化後発電電力20)の周波数を変換する交流−交流変換装置である。モータ/発電機22は、インバータ21の出力電力により、回転軸23を回転させる。このとき、モータ/発電機22はモータとして機能する。回転軸23にはフライホイール24が接続されているため、回転軸23が回転することにより、フライホイール24も回転する。これにより、発電電力をフライホイール24の回転エネルギに変換することができる。フライホイール24の回転エネルギは、必要に応じて、回転軸23を介してモータ/発電機22を駆動する電気エネルギとして使用可能である。このとき、モータ/発電機22は発電機として機能する。モータ/発電機22にて生成された発電電力は、平準化後発電電力20として用いられる。
FIG. 4 is a schematic block diagram for explaining the principle of the
なお、図3の第2エネルギ蓄積装置8は、必ずしもフライホイール装置11に限定されるものではない。例えば、発電電力を電荷として蓄積可能な大容量のキャパシタでもよい。また、第2エネルギ蓄積装置8は、各種の二次電池(化学電池)でもよい。代表的な二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池やレドックスフロー電池などが考えられる。第2エネルギ蓄積装置8は、第1エネルギ蓄積装置3と同一種類でもよいし、別々の種類でもよい。例えば、第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8として、互いに異なる種類の化学電池を用いてもよい。
Note that the second
第2蓄積量監視部9は、第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量を監視する。本実施形態では、第2エネルギ蓄積装置8は第1エネルギ蓄積装置3よりもエネルギ蓄積容量が小さいことを想定しており、第2エネルギ蓄積装置8は第1エネルギ蓄積装置3よりも満蓄積状態になりやすい。よって、蓄積制御部6は、第2蓄積量監視部9を用いて、第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量を制御する。
The second accumulation
第2電力分岐/合流部10は、平準化後発電電力20の一部を第2エネルギ蓄積装置8に蓄積する電力制御と、第2エネルギ蓄積装置8に蓄積されたエネルギを系統平準化後発電電力20に合流する電力制御とを行う。
The second power branch / merging
図3のエネルギ安定化装置1内の蓄積制御部6は、図1の構成に加えて、機能を追加した出力平準化指令部11と、第3差分生成器16と、第3出力調整値算出部17と、第4差分生成器18と、第5差分生成器19とを有する。
The
出力平準化指令部11は、発電電力が平準化するように、発電電力に基づいて、発電電力に含まれる周波数成分ごとに、第1エネルギ蓄積装置3または第2エネルギ蓄積装置8へのエネルギ蓄積または放出を指令する指令信号を生成して出力する。
The output
第3差分生成器16は、第2蓄積量監視部9が監視する第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量と、予め定めた第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積目標値との差分である第2差分値を生成して出力する。
The
第3出力調整値算出部17は、第2差分値に応じた第3出力調整値と第4出力調整値を生成して出力する。第4差分生成器19は、出力平準化指令部11から出力された第2エネルギ蓄積装置8に対する第2指令信号と、第3出力調整値との差分である第3差分値を生成して出力する。第2エネルギ蓄積装置8は、第3差分値に基づいて、発電電力に応じたエネルギを蓄積するか、あるいは蓄積エネルギを放出させて発電電力と合わせて電力系統に供給する。
The third output adjustment
第5差分生成器18は、出力平準化指令部11から出力された第1エネルギ蓄積装置3に対する第3指令信号と、第4出力調整値との差分である第4差分値を生成して出力する。第1エネルギ蓄積装置3は、第4差分値に基づいて、発電電力に応じたエネルギを蓄積するか、あるいは蓄積エネルギを放出させて発電電力と合わせて電力系統に供給する。
The
本実施形態では、第1エネルギ蓄積装置3は、発電装置2から出力される発電電力のうち、第1周波数未満の周波数成分(以下、長周期成分)の電力に応じたエネルギを主に蓄積する。第1エネルギ蓄積装置3は、第1周波数未満のすべての周波数成分ではなく、第1周波数未満で、かつ第2周波数成分以上の周波数成分の電力に応じたエネルギを主に蓄積してもよい。
In the present embodiment, the first
第1エネルギ蓄積装置3は、例えば、大容量化が容易なリチウムイオン電池や鉛蓄電池等の二次電池(化学電池)である。このように、第1エネルギ蓄積装置3には、発電電力の長周期成分が主に蓄積されるため、第1エネルギ蓄積装置3は、第2エネルギ蓄積装置8よりもエネルギの蓄積/放出の制限回数が少なくても構わない。例えば、リチウムイオン電池は、充放電回数が数百回程度に制限されるが、上述した第1エネルギ蓄積装置3は、頻繁には充放電を行わないことを想定しているため、リチウムイオン電池のような充放電回数が制限される二次電池を使用することができる。
The first
第2エネルギ蓄積装置8は、発電装置2から出力される発電電力のうち、第1周波数以上(以下、短周期成分)の電力に応じたエネルギを主に蓄積する。第2エネルギ蓄積装置8としては、応答性に優れたフライホイール装置などが用いられる。
The second
図5は発電電力の周波数特性を示す図であり、横軸は周波数、縦軸は発電電力の出力信号レベルである。図5のTFは第1周波数、THは第2周波数である。蓄積制御部6は、発電電力に含まれる第1周波数TF以上の周波数成分に応じたエネルギを第2エネルギ蓄積装置8に蓄積し、発電電力に含まれる第1周波数TF未満で第2周波数TH以上の周波数成分に応じたエネルギを第1エネルギ蓄積装置3に蓄積する制御を行う。
FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the generated power, where the horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the output signal level of the generated power. In FIG. 5, TF is the first frequency, and TH is the second frequency. The
より具体的には、蓄積制御部6は、第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量が満容量以下の所定範囲内になるように、第1周波数TFと第2周波数THを制御する。第2エネルギ蓄積装置8は、第1エネルギ蓄積装置3よりもエネルギ蓄積容量が小さいが、第1エネルギ蓄積装置3よりもエネルギの蓄積/放出の制限回数が多く、かつ応答性に優れている。よって、発電装置2から出力された発電電力のうち、短周期成分に応じたエネルギはできるだけ第2エネルギ蓄積装置8に蓄積するのが望ましい。これにより、第1エネルギ蓄積装置3でのエネルギの蓄積/放出の回数を削減でき、第1エネルギ蓄積装置3の寿命を向上できる。
More specifically, the
このように、第2の実施形態では、第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8を備えているため、第1エネルギ蓄積装置3の空き容量が少なくなると、第2エネルギ蓄積装置8にエネルギを蓄積できる。これにより、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収め、かつ平準化後発電電力20の所定期間内の変動値を所定値以下にする制御を行いやすくなる。また、エネルギ蓄積容量が小さくて応答性に優れた第2エネルギ蓄積装置8を、発電電力の短周期成分を蓄積するために利用し、エネルギ蓄積容量が大きい第1エネルギ蓄積装置3を、発電電力の長周期成分を蓄積するために利用するため、第1エネルギ蓄積装置3のエネルギ蓄積/放出の頻度を抑制でき、第1エネルギ蓄積装置3の高寿命化を図ることができる。
Thus, in 2nd Embodiment, since the 1st
(第3の実施形態)
第3の実施形態は、蓄積制御部6の内部にフィルタを設けるものである。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a filter is provided inside the
図6は第3の実施形態によるエネルギ安定化装置1の概略構成を示すブロック図である。図6のエネルギ安定化装置1は、出力平準化指令部11の内部にフィルタ11aを設けるとともに、蓄積制御部6の内部にフィルタ11aの時定数を設定するための時定数設定部30を設けた以外は、図3と共通する。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the
フィルタ11aは、発電装置2からの発電状態信号に基づいて、発電装置2から出力された発電電力を第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8に割り振る制御信号を生成する。発電状態信号は、発電装置2から出力される発電量を示す信号である。出力平準化指令部11は、フィルタ11aからの制御信号に基づいて、発電電力に含まれる周波数成分ごとに、第1エネルギ蓄積装置3または第2エネルギ蓄積装置8へのエネルギ蓄積を指令する指令信号を生成し出力する。
フィルタ11aは、等価的な伝達関数で表現でき、その伝達関数の時定数を制御することで、図5のTFとTHを任意に調整することができる。そこで、蓄積制御部6内の時定数設定部30は、第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量に基づいて、フィルタ11aの伝達関数の時定数を制御し、これにより、図5のTFとTHを調整する。これにより、蓄積制御部6は、発電電力に含まれる第1周波数TF以上の周波数成分に応じたエネルギを第2エネルギ蓄積装置8に蓄積し、発電電力に含まれる第1周波数TF未満で第2周波数TH以上の周波数成分に応じたエネルギを第1エネルギ蓄積装置3に蓄積する制御を行う。
Based on the power generation state signal from the
The
このように、第3の実施形態では、時定数を調整可能なフィルタ11aを設けることで、第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8に蓄積する発電電力の周波数成分を任意に調整できる。よって、第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量と、平準化後発電電力20の電力レベルとに応じて、時定数設定部30にてフィルタ11aの時定数を調整することで、第1エネルギ蓄積装置3と第2エネルギ蓄積装置8のエネルギ蓄積量を適正な量に調整しつつ、発電電力の平準化も図ることができる。
As described above, in the third embodiment, the frequency component of the generated power stored in the first
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The aspect of the present invention is not limited to the individual embodiments described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the contents described above. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1 エネルギ安定化装置、2 発電装置、3 第1エネルギ蓄積装置、4 第1蓄積量監視部、5 平準化後発電電力監視部、6 蓄積制御部、7 第1電力分岐/合流部、11 出力平準化指令部、11a フィルタ、12 第1出力調整値算出部、13 第1差分生成器、14 第2出力調整値算出部、15 第2差分生成器、20 平準化後発電電力、21 インバータ、22 モータ/発電機、23 回転軸、24 フライホイール、30 時定数設定部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記発電装置から出力される発電電力に応じたエネルギを蓄積可能で、蓄積されたエネルギに応じた電力を発電電力と合わせ前記電力系統に供給可能な第1エネルギ蓄積装置と、
前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を監視する第1蓄積量監視部と、
前記電力系統における平準化後発電電力を監視する平準化後発電電力監視部と、
前記第1蓄積量監視部が監視する前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記平準化後発電電力監視部が監視する平準化後発電電力と、に基づいて、前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収めて、かつ過去の実績データに基づいて設定される前記平準化後発電電力の所定期間内の変動値を所定値以下に制御する蓄積制御部と、を備えるエネルギ安定化装置。 An energy stabilization device that suppresses fluctuations in generated power output by a power generator of renewable energy linked to a power system,
A first energy storage device capable of storing energy according to the generated power output from the power generation device, and capable of supplying the power according to the stored energy together with the generated power to the power system;
A first accumulation amount monitoring unit for monitoring an energy accumulation amount of the first energy accumulation device;
A post-leveling generated power monitoring unit for monitoring the leveled generated power in the power system;
The first energy storage device based on the energy storage amount of the first energy storage device monitored by the first storage amount monitoring unit and the post-leveling generated power monitored by the leveled generated power monitoring unit. An accumulation control unit that controls the fluctuation value within a predetermined period of the leveled generated power that is set based on past performance data to be within a first reference range, An energy stabilization device comprising:
前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を監視する第2蓄積量監視部と、を備え、
前記蓄積制御部は、前記第1蓄積量監視部で監視する前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記第2蓄積量監視部で監視する前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記平準化後発電電力監視部で監視する平準化後発電電力の電力レベルと、に基づいて、前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を第1基準範囲内に収めて、かつ前記平準化後発電電力の所定期間内の変動値を所定値以下に制御し、かつ前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を制御する請求項1または2に記載のエネルギ安定化装置。 Energy can be stored in accordance with the generated power output from the power generation device, power corresponding to the stored energy can be supplied to the power system in accordance with the generated power, and the energy storage capacity is higher than that of the first energy storage device. A second energy storage device having a small
A second accumulation amount monitoring unit for monitoring an energy accumulation amount of the second energy accumulation device;
The accumulation control unit includes an energy accumulation amount of the first energy accumulation device monitored by the first accumulation amount monitoring unit, an energy accumulation amount of the second energy accumulation device monitored by the second accumulation amount monitoring unit, and Based on the power level of the post-leveling generated power monitored by the post-leveling generated power monitoring unit, the energy storage amount of the first energy storage device falls within a first reference range, and after the leveling The energy stabilization device according to claim 1, wherein a fluctuation value of the generated power within a predetermined period is controlled to be a predetermined value or less, and an energy storage amount of the second energy storage device is controlled.
前記蓄積制御部は、前記第1蓄積量監視部で監視する前記第1エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、前記第2蓄積量監視部で監視する前記第2エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量と、に基づいて、前記フィルタの周波数特性を決定する時定数を可変制御して、前記第1周波数と前記第2周波数とを設定する請求項5に記載のエネルギ安定化装置。 A filter for filtering a power generation state signal according to the generated power output from the power generator,
The accumulation control unit includes an energy accumulation amount of the first energy accumulation device monitored by the first accumulation amount monitoring unit, an energy accumulation amount of the second energy accumulation device monitored by the second accumulation amount monitoring unit, and 6. The energy stabilization device according to claim 5, wherein the first frequency and the second frequency are set by variably controlling a time constant that determines the frequency characteristic of the filter based on the first frequency.
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