JP2018078685A - 電源システム及び電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】再生可能エネルギーとその出力変動を抑制する電源をもつ複合発電システムにおいて，低コストな複合発電システムを提供する。
【解決手段】
再生可能エネルギーの急激な出力変動を原動機駆動発電機の出力制御と再生可能エネルギーの出力抑制で平滑化する。発電機は二重給電式であり，回転子はインバータを介して交流を通電して回転磁界を作り，交流の周波数を可変にすることで，回転子の速度を変え，回転子が持つ慣性エネルギーを入出する。再生可能エネルギーの出力が急激に増え，原動機の出力抑制が間に合わない場合に，回転子の速度を上げて慣性エネルギーとして吸収しつつ，同時に再生可能エネルギーの出力を抑制し，出力変動を平滑化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源システムと電源システムの制御方法に係り，特に，出力が変動する再生可能エネルギーを含んで発電するのに好適な電源システムと電源システムの制御方法に関する。

エネルギーを化石燃料に頼らずに持続可能な社会を実現するために、太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギーが急速に普及している。しかし、これらは出力が環境状態に左右され，太陽光の日射強度や風が遂次変化するため，発電出力が変動し、電力系統全体が不安定になることが懸念されている。電力はどの瞬間にも出力と負荷，つまり需給のバランスが安定して保たれる必要があるため、再生可能エネルギーの出力変動分を他の電源で補う必要がある。

この補償のために、火力・水力などの原動機駆動発電機の電力を負荷に応じて変化させる必要がある。再生可能エネルギーが増えるほどますます調整幅が大きくなり，近年，従来の発電設備が持つ調整力だけでは足りなくなっている。

これらに対して，ディーゼルエンジンやガスエンジン・水力で駆動される発電設備において，発電機として可変周波数の交流励磁電源を有する二重給電同期機を用い，短い周期の変動に対して，その慣性エネルギーを利用した励磁制御により，すなわち，二重給電同期機の回転子に与える電力の周波数を変更して系統の電力変動を吸収することにより，原動機と発電機が有する慣性エネルギーを利用して系統電力の変動を抑制する。一方、ゆっくりした変動に対しては，原動機に供給する燃料を変化させて，原動機が発生する機械的なエネルギーを変化させることで，系統電力の変動を抑制する。このような技術は例えば特開２００６-３２００８０号公報に記載されている。

特開２００６−３２００８０号公報

しかしながら、近年のように再生可能エネルギーが，出力調整可能な原動機駆動発電機に対して増えてくると（例えば３０％を超えるような割合に増えてくると），上記した従来技術では，比較的に短い周期の変動とゆっくりした変動に対しては応答できるものの，短い周期の変動とゆっくりした変動の間の「中周期の変動」に対して追従できない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，再生可能エネルギーを含んだ発電システムにおいて，中間的な周期の出力変動を抑制することができる電源システムと電源システムの制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は，燃料を利用した原動機と，前記原動機に接続されて発電する二重給電式回転機と，前記二重給電式回転機の回転子に接続される電力変換器と，再生可能エネルギー電源とからなり，第１の周期の系統の変動に対して前記電力変換器により周波数制御し，前記第１の周期より長い第２の周期の系統の変動に対して前記再生可能エネルギーの出力を抑制制御し，前記第２の周期より長い第３の周期の系統の変動に対して前記原動機を制御するように構成する。

より，具体的には，燃料を利用した原動機と，その軸に繋がれた二重給電式回転機と，その回転子に交流電力を供給する電力変換器と，再生可能エネルギー電源と，からなる複合発電システムにおいて，電力が余剰な場合には，二重給電式発電機の回転子に供給する交流電力を周波数制御することにより，回転速度を上げることによって慣性エネルギーとして電力を吸収しながら，同時に再生可能エネルギーの出力を抑制制御するように制御する。

また，さらにそのシステムに二次電池を備え，かつ電力が不足する場合には，二次電池で出力を補填するように制御する。

また，再生可能エネルギーの出力予測を行い，その予測に応じて，該二重給電式発電機の回転速度を予め変えておくように制御する。

本発明によれば、主に再生可能エネルギーに起因する電力変動に対して，発電機の慣性を利用しながら，中間的な周期の変動を抑制することができる。

本発明の第一の実施例に係る複合発電システムの構成例 本発明において抑制する変動成分ごとに対応できる機器が異なることを示す例 本発明の複合発電システムの制御方法を示す例 本発明の第２の実施例に係る複合発電システムの制御方法を示す例 参考例のシステムにおける電池の制御方法を示す例 本発明の第３の実施例に係る複合発電システムの構成例 本発明の第４の実施例に係る複合発電システムの制御方法を示す例 本発明の第５の実施例に係る複合発電システムの構成例

以下、本発明を実施するための例（以下においては「実施例」と表記する）を、図面を参照して説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、重複する説明は、適宜、省略する。

≪実施例１≫
本発明の第１実施例の電力供給システムを図１を用いて説明する。

本複合発電システム９は，再生可能エネルギー発電装置５と二次電池３，および，原動機１に繋がれた二重給電式発電機２から構成される。二重給電式発電機２は，回転子１０と固定子１１の回転機部と周波数変換器２０で構成される。回転子１０はシャフト１２を介して原動機１につながれている。原動機の出力は燃料投入量で制御する。固定子１１に繋がれた電力線は系統と同期した交流が通電する。回転子１０は原動機１に駆動される。回転子１０には周波数変換器２０から直流〜低周波の交流を通電する。

二重給電式発電機２は，その制御装置２１で制御され，変換器２０と電力計１３と通信する。インバータ制御装置２１は，電力計１３の電力が所望の電力となるように変換器２０を駆動する。電力計１３で観測される電力値は，発電機の固定子１１とインバータからの電力の合計であり，以下では固定子１１からの電力を原動機出力，周波数変換器２０からの出力を慣性エネルギー出力と呼ぶ。また，再生可能エネルギー発電装置５からの電力を再エネ出力と呼ぶ。

また，統合制御装置２２は各機器とすべて通信で繋がれ，すべての機器を制御し，複合発電システム９全体としての出力を監視・制御する。

二重給電式発電機２の動作を説明する。回転子１０に直流を通電した場合には，回転子１０は同期発電機の速度で回転することになる。回転子極数がＰ，系統をｆ（Ｈｚ）ならば，回転数Ｎ（ｒｐｍ）は以下の式となる。

Ｎ＝ｆ×６０／（Ｐ／２） （式１）
次に周波数変換器２０から，例えば周波数ｆ_ｒの三相交流を通電する。この三相交流による回転子１０の作る磁界が回転子１０の回転方向と同じ場合，回転子１０は以下の速度Ｎ_１で回転することになる。

Ｎ_１＝（ｆ−ｆ_ｒ）／（Ｐ／２） （式２）
また，回転子１０の作る磁界が，回転子１０の回転方向と逆の場合は，速度Ｎ_２は以下となる。

Ｎ_２＝（ｆ＋ｆ_ｒ）／（Ｐ／２） （式３）
以下では，変換器２０が生成する三相交流の作る回転磁界の向きを周波数の符号で表し，負の場合を回転方向，正の場合を回転方向と逆に定義する。この定義だと周波数を正の方向に上げるとシャフトの回転速度が上がり，周波数を負の方向に下げるとシャフトの速度が遅くなる。

このとき，回転子１０が持っている回転慣性エネルギーをそれぞれＥ_１，Ｅ_２は，発電機軸が持つ慣性モーメントＪを用いて以下の式であらわされる。

Ｅ_１＝（１／２）・Ｊ・ω_１ ^２ （式４）
Ｅ_２＝（１／２）・Ｊ・ω_２ ^２ （式５）
ω_１＝２πＮ_１／６０ （式６）
ω_２＝２πＮ_２／６０ （式７）
周波数変換器２０を＋ｆ_ｒから−ｆ_ｒに変化させると，回転速度がＮ_２からＮ_１へ下がる。その経過中に原動機１からは一定の出力がシャフト１２に与えられているとすれば，回転子１０の持つ回転慣性エネルギーの変化分ΔＥは系統に放出されその量は以下の式であらわされる。

ΔＥ＝Ｅ_２−Ｅ_１ （式８）
このΔＥは二重給電式発電機２が原動機の出力制御以外に，別に出力制御でできる別電源とみなすことができる。ΔＥは原動機や発電機の制約から決まる回転速度の上限Ｎ_２と下限Ｎ_１，および，慣性モーメントＪで決まる。本実施例のシステムでは，慣性モーメントＪは発電機と原動機の回転慣性モーメントの合計値となる。

ここでこの慣性エネルギーΔＥで抑制することが可能な，再生可能エネルギーが発生する出力変動と周期の関係を見積もる。出力変動を周期Ｔの正弦波で，その振幅をＢと仮定する。出力変動幅は±Ｂである。この出力変動波形１周期分の積算値がΔＥよりも小さければ，ΔＥでその波形を抑制可能となり，その変動幅と周期の関係は以下になる。

ΔＥ＝ＢＴ／（２π） （式９）
つまり，慣性エネルギーは変動周期Ｔが短いほど大きな変動幅Ｂを抑制できる。

この変動の振幅Ｂと周期Ｔを現実のシステムで具体的に見積もる。慣性モーメントＪは発電機と原動機の固有の値であるが，系統解析のモデルなどに用いられる単位慣性定数Ｈ（単位：秒）が一般的な数値として知られている。発電機出力で規格化した慣性定数Ｈは，定格回転速度をＮ_０，定格皮相電力をＶＡ_０，定格速度時の慣性エネルギーをＥ_０とすると，以下の式で定義される。

Ｈ＝Ｅ_０／ＶＡ_０ （式１０）
Ｅ_０＝（１／２）・Ｊ・ω_０ ^２ （式１１）
ω_０＝２πＮ_０／６０ （式１２）
式１０が示すように，慣性定数Ｈは発電機が定格回転中に持つシャフトの慣性エネルギーを用いて定格出力を出力すると，Ｈ秒ですべての回転エネルギーを放出することを意味する。この慣性定数Ｈは発電機の種類にもよるが，大型の蒸気発電機で３〜６秒程度，中型のガスタービン発電機などで３秒程度，小型のディーゼル発電機などで１〜２秒程度である。

また，シャフト１２は原動機と直結しているため，稼働中に回転を止めることは出来ず，可変な速度範囲は限定される。その幅をＮ_０±Ｃ％とすれば，ΔＥは以下の式であらわされる。

ΔＥ＝Ｅ_０・｛（１００＋Ｃ）^２−（１００−Ｃ）^２｝／１００^２ （式１３）
ここで，式９と式１０と式１３の３つの式から，ＨとＣを用いた変動振幅Ｂと周期Ｔの関係は以下となる。

Ｂ_０・Ｔ＝２π・Ｈ・｛（１００＋Ｃ）^２−（１００−Ｃ）^２｝／１００^２
（式１４）
Ｂ_０＝Ｂ／ＶＡ_０ （式１５）
式１４は，慣性エネルギーでは変動周期が早い成分ほど大きな変動幅に対応できることを示す。これらにより，一般的なＨを用いたΔＥを見積もることができる。

次に，原動機の出力変化速度で抑制可能な変動の幅と周期について見積もる。原動機１は一般に，熱機関内部の最高温度や熱による変形などが制約となり，出力変化率ｄ（％／分）に上限がある。原動機は例えば５０％から１００％まで出力を変化させることができるため，ゆっくりとした大きな変化に対応できる。変動出力の波形を正弦波として，その出力変化の傾きが最大の時に，出力変化率ｄで決まる出力変化が一致するような周期Ｔと振幅Ｂの関係を求めると，以下の式となる。

Ｂ_０＝ｄ・Ｔ／（２・π・６０） （式１６）
一般に大型蒸気発電機では定格出力比２〜３％／分，中型のガスタービンの場合には，５〜１０％／分，小型のディーゼル発電機の場合には１００％／分程度である。したがって，この原動機の出力制御で可能な出力変動は，１分以上の周期のものとなる。

以上の式１４と式１６を用いて，小型のディーゼル発電機を想定し，表１に示した数値で具体的に試算する。シャフトの可変速範囲は±１０％とした。正弦波変動の周期Ｔを横軸，振幅Ｂ_０を縦軸として，式１４と式１６が示す線は図２になる。

図２の領域（ａ）は式１４よりも小さい振幅なので，慣性エネルギーでこれだけの出力幅の変化に追従できることを指しており，変動抑制が可能な領域である。また，式１６よりも小さい振幅である領域（ｃ）は原動機出力制御で対応可能であること示す。この図からわかるように，（ｂ）の領域はどちらの方法でも出力変化させることができない。例えば，周期３０秒の変動に対しては，発電機出力の約１０％までしか追従することができないことになる。

このため，（ｂ）の領域の変動を抑制するためには，他の手段，例えば二次電池による充放電や，再生可能エネルギーの変動自体を抑制する手段が必要となる。

本実施例は，再生可能エネルギーの変動の周期に合わせ，この領域（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれ合った制御方法を提供する複合電源システムである。

図３に本実施例である電源システムの電力供給形態を示す。図３(ａ)は統合制御装置２２に対して与えられる電力指令である。図３(ｂ)は原動機出力である。図３(ｃ)は慣性エネルギー出力である（図では「慣性出力」と省略して表記する）。図３(ｄ)は再エネ出力である。図３(ｅ)は原動機１の軸回転数である。

時間ｔ₁では，統合制御装置２２に対してP₀からP₁に出力を絞るように指令される。この指令に対して，統合制御装置２２は，原動機１，周波数変換器２０，再生可能エネルギー発電装置５の各々に制御指令を分配する。ここで，時間ｔ₁までは，原動機出力P_g0＋慣性エネルギー出力P_m0(通常は0)＋再エネ出力P_p0＝統合制御装置２２の指令P₀となるように，統合制御装置２２は，原動機１，周波数変換器２０，再生可能エネルギー発電装置５の各々に制御指令を分配している。

時間ｔ₁では，統合制御装置２２は，原動機１に対して原動機出力P_g1＝原動機出力P_g0-(P₀-P₁)となるように指令を与える。しかしながら，原動機出力は，出力変化速度に上限があるため，図の太線のようにステップ状に要求出力が下がっても，すぐに出力は変わらない。まず，信号の遅れ(1)があり，そのあと，ランプレート（出力変化率）で下がっていく。

このとき，統合制御装置２２は，指令値との差分を埋めるように周波数変換器２０に指令を与える。すなわち，応答が早い慣性エネルギーで余剰分を吸収するように，周波数変換器２０の周波数を下げて回転子１０の軸回転数(速度)を上昇させる。すなわち，統合制御装置２２は，周波数変換器２０に対して，慣性エネルギー出力P_m1＝P_m0-(P₀-P₁)となるように指令を与える。原動機１の軸回転数の時間変化分が慣性エネルギーとなって出力される。

時間ｔ₂になると，原動機出力P_g0から信号の遅れ(1)の後にｔ₂〜ｔ₃で原動機出力がランプレートで下がる。それに合わせ，慣性エネルギー出力で吸収する量を下げる。すなわち，原動機出力が下がった分，慣性エネルギー出力を上昇させるように，統合制御装置２２は，原動機１，周波数変換器２０に制御指令を分配する。これに伴って，原動機１の軸回転数の上がり方が少しなだらかになる。
時間ｔ₃になると，原動機出力P_g0から信号の遅れ(2)の後に原動機１の軸回転数が
αNmax（＝α×Nmax 0≦α≦1，本実施例ではα＝0.95）に達し，原動機出力が慣性出力で十分に余剰を吸収できなくなる。そのため，統合制御装置２２は，周波数変換器２０に対して慣性エネルギー出力が徐々にP_m0に戻るように制御指令を与える。時間ｔ₃〜ｔ₄では，その分，原動機１の軸回転数上昇がさらになだらかになる。一方，統合制御装置２２は，原動機出力，慣性エネルギー出力及び再生エネルギー出力の合計出力がP₁に維持されるように，再生可能エネルギー発電装置５に対して再生エネルギー出力がP_P0から徐々に下がるように制御指令を分配する。

時間ｔ₄になると，原動機１の軸回転数がNmaxに達するので，慣性エネルギー出力はP_m0(＝0)となる。そのため，統合制御装置２２は，原動機出力，慣性エネルギー出力（慣性エネルギー出力＝P_m0）及び再生エネルギー出力の合計出力がP₁に維持されるように再生可能エネルギー発電装置５に制御指令を分配する。

時間ｔ_５なると，原動機出力がP_g1になるので，統合制御装置２２は，慣性エネルギー出力がP_m0(＝0)となるように，また，再生エネルギー出力がP_P0となるように，制御指令を分配する。

このように、原動機出力は出力変化速度に上限があるため，信号の遅れ(1)があり，そのあと，出力変化率で下がっていく。このとき，指令値との差分を埋めるために、まず，応答が早い慣性エネルギーで余剰分を吸収するように，周波数変換器２０の周波数を下げて回転子１０の速度を上昇させる。

振幅が大きいと慣性エネルギーが足りず回転速度が上限に達するため，再生可能エネルギー発電装置５の出力を絞るよう統合制御装置２２から指令を送り，出力を抑制するように制御する。再生可能エネルギー発電装置は太陽光発電装置，風力発電機などで構成する。つまり，図２でいえば（ａ）の領域で対応できない領域（ｂ）では，大きな出力を急激に下げたい場合には再生可能エネルギーを抑制する。通常，再生可能エネルギーは外部の自然環境から得られる最大出力になるように制御をするため，出力を増やすことはできないが，出力を減らすことは可能である。たとえば，太陽光発電装置は，インバータ回路でゲートをブロックすることで出力を止めることができ，風力発電機では，羽のピッチ角度を制御することで，入力を減らすことができる。ただし，これらの出力は，統合制御装置との通信周期，および装置の起動時間などで遅れが生じるため，その間の差分は，上述のように二重給電発電装置の慣性エネルギーで吸収する。

≪実施例２≫
図４には本発明の別の実施例を示す。ここでは実施例１で説明した構成で出力をステップ状に上昇させる場合の電力供給形態を示している。図１に示した二次電池３を利用する点が実施例１と異なる。二次電池の実際の使用例は，例えば瞬時停電時の無停電電源のように，瞬時に有効電力を出力できる。一方，原動機の出力は，図４に示すように制御周期や検出遅れなどによる遅れ(1)，出力変化速度に制限があるため徐々にしか出力が上がらない。このため，斜線の部分の電力は二次電池で補う。出力をステップ状に下げる場合には，実施例１と同様に行う。つまり，本実施例では，出力増の場合と減の場合で出力を制御する機器と役割が異なる。

単純に二次電池を用いて出力の過不足分を補填する場合は図５（参考例）となる。しかし，代表的な二次電池である鉛電池を利用すると，電池のみで指令値と原動機出力との差分を埋めようとすれば，電池の所要量が多くなりコストがかさむ。鉛電池は出力する場合と充電する場合で，電流の出力レートが異なることが知られている。これを表す単位としてＣレートというものがある。Ｃレートは蓄電池の充放電電流を定格容量で割った値として表され，１Ａｈの蓄電池を１Ａで充放電すると１Ｃ，１０Ａで充放電すると１０Ｃとなる。鉛電池は通常，放電は１Ｃ，充電は０．５Ｃ程度である。すると鉛電池を利用すると，電池容量は図５に示すように電力を吸収する場合の充電レートで決める必要があり，その結果，出力性能は本来の５０％しか使わないことになる。そこで，本実施例では，鉛電池が得意な放電は電池で行い，鉛電池が苦手な充電は慣性エネルギーや再生可能エネルギーの出力を抑制することで対応する。

≪実施例３≫
図６に本発明の第３の実施例として，複数種類の二次電池を使う方法を示す。図６の３Ａが出力型電池，３Ｂが容量型電池である。二次電池は大きく分類すると，出力型と容量型に分けられる。例えば出力型はリチウムイオン電池やニッケル水素電池で容量は小さくても，出力を大きく取れるがエネルギー容量当たりのコストが高い。逆に容量型は鉛電池や，ＮＡＳ電池などで，容量当たりのコストが低いが，高出力を出すには多並列化が必要でコストがかさむ。再生可能エネルギー電源は，例えば太陽光発電の場合，雲の移動により数十秒で出力が８０％程度下がる場合もあり，変動補償用の電池の出力は再生可能エネルギーの出力と同程度にする必要がある。このため，短時間の出力変化に対応するためには，出力型の電池を用いる。一方，太陽が雲に隠れている時間は決まっていないため，電池の所要のエネルギー容量は，電池以外の発電装置が再生可能エネルギーの出力変動に追従するまでの時間で決まる。これには容量型の電池で対応する。この組合せに加えて，実施例１と２で述べたように，二重給電式発電機２０の慣性エネルギーを利用すれば，二次電池，特にコストの高い出力型電池を節約することができる。

≪実施例４≫
図７に本発明の第４の実施例を示す。ここでは再生可能エネルギーが時間とともにランダムに変動するため，それを抑制する発電システムの出力波形指令がランダムに乱れた場合の例を示す。出力指令に原動機の出力変化が追従しきれていない場合である。領域（Ａ）と（Ｂ）は出力指令よりも原動機出力の方が小さい場合である。領域（Ａ）と（Ｂ）の違いは，（Ａ）は差が少なく，（Ｂ）は差が大きい場合である。領域（Ａ）では出力がわずかに足りない場合であり，回転子の速度を下げ，慣性エネルギーを放出して補填することができる。領域（Ｂ）では，出力が大幅に足りない場合であり，これは電池で出力を補填する。

領域（Ｃ）と（Ｄ）は出力指令よりも原動機出力の方が大きい場合である。領域（Ｃ）と（Ｄ）の違いは，（Ｃ）は差が少なく，（Ｄ）は差が大きい場合である。（Ｃ）のように差が少ない場合には，慣性エネルギーだけで補填できる。しかし（Ｄ）のように差が大きく，その時間が長く続く場合には，慣性エネルギーが足りなくなるため，再生可能エネルギーの出力を絞る必要がある。このように出力指令に対して余剰の場合と不足の場合に分けて出力制御する機器を変えてそれぞれ適切な配分にすることで，必要な電池を抑制することができる。

≪実施例５≫
図８に本発明の第５の実施例を示す。図１と同様の構成で再生可能エネルギー電源として，５Ａの太陽光発電装置と５Ｂの風力発電装置を設置し，さらに風速計６と天候観測カメラ７を発電量予測演算装置２３につなぎ，その信号を統合制御装置２２と通信する例である。風速計６は風力発電装置５Ｂから離れた周辺に設置し，発電量予測演算装置２３で風力発電装置５Ｂの出力を数秒前に予測する。また天候観測カメラ７で太陽と雲の動きを観測し，発電量予測演算装置２３でそれを画像処理することによって，太陽光発電装置５Ａの出力を数秒前に予測することができる。本実施例の制御では，これらの数秒前の出力予測に先立ち，二重給電式発電機２の回転子１０の速度を変えて待機しておく。もし，数秒後に太陽光発電装置５Ａ，あるいは風力発電装置５Ｂの出力が急激に上がるとの予測になれば，予め回転子１０の速度を下げておく。それにより，回転子１０の速度が上限に達するまでに吸収できるエネルギーを増やすことができ，二次電池３で吸収すべき電力を減らすことができる。あるいは逆に，再生可能エネルギー装置の出力が急激に下がるとの予測になれば，予め回転子１０の速度を上げておくことで，二重給電式発電機からの出力エネルギーを大きくすることができる。このように本実施例の効果をさらに大きくすることができるので，電池の必要容量を下げることができる。
また，図３で示した再生可能エネルギーの出力を抑制する制御については，上述の発電量予測を用いて運用するなどの応用が可能である。

以上のように本実施例では，急激な出力変化を慣性エネルギーと再生可能エネルギーの出力制御で補うことができるため，二次電池の出力を抑えることができるため，電池の出力，特に出力型の電池の所要容量を減らして，安価な複合発電システムを実現することができる。本実施例の別の効果として，二次電池は急速な充放電により劣化が進むため，これにより電池の寿命を延ばすことができる。

１ 原動機
２ 二重給電式発電機
３ 二次電池
３Ａ 出力型電池
３Ｂ 容量型電池
５ 再生可能エネルギー発電装置
５Ａ 太陽光発電装置
５Ｂ 風力発電装置
６ 風速計
７ 天候観測カメラ
９ 複合発電システム
１０ 回転子
１１ 固定子
１２ シャフト
１３ 電力計
２０ 周波数変換器
２１ インバータ制御装置
２２ 統合制御装置
２３ 発電量予測演算装置
１００ 電力系統

Claims (9)

1. 燃料を利用した原動機と，前記原動機に接続されて発電する二重給電式回転機と，前記二重給電式回転機の回転子に接続される電力変換器と，再生可能エネルギー電源とからなる電源システムであって，第１の周期の系統の変動に対して前記電力変換器により周波数制御し，前記第１の周期より長い第２の周期の系統の変動に対して前記再生可能エネルギーの出力を抑制制御し，前記第２の周期より長い第３の周期の系統の変動に対して前記原動機を制御することを特徴とする電源システム。
2. 請求項１に記載の電源システムにおいて，二次電池を備え，電力が不足する場合に，該二次電池で出力を補填する電源システム。
3. 請求項２に記載の電源システムにおいて，該二次電池が鉛電池であることを特徴とする電源システム。
4. 請求項２あるいは請求項３いずれかに記載の電源システムにおいて，電力が余剰な場合に，該二次電池で電力を吸収し，電力が不足する場合に，該回転子に供給する交流電力を周波数制御することにより，回転速度を下げて電力を放出しながら，同時に，該二次電池で出力を補填する電源システム。
5. 請求項２から請求項４いずれかに記載の電源システムにおいて，前記二次電池は複数の種類の容量と出力が異なる二次電池であり，急激な電力を出力，あるいは吸収する場合には，出力重視の電池を優先して制御することを特徴とする電源システム。
6. 請求項５記載の電源システムにおいて，前記出力重視の二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする電源システム。
7. 請求項１から６いずれかに記載の電源システムにおいて，風，あるいは，日射量の測定装置とそれを演算して発電量を予測する演算部を有し，その予測に応じて，前記二重給電式発電機の回転速度を予め変えておくことを特徴とする電源システム。
8. 請求項１から６いずれかに記載の電源システムにおいて，風，あるいは，日射量の測定装置とそれを演算して発電量を予測する演算部を有し，再生可能エネルギーの発電量が急激に増える予測のある場合には，再生可能エネルギー装置の出力を抑制してなだらかな出力変化にすることを特徴とする電源システム。
9. 燃料を利用した原動機と，前記原動機に接続されて発電する二重給電式回転機と，前記二重給電式回転機の回転子に接続される電力変換器と，再生可能エネルギー電源とからなる電源システムの制御方法であって，第１の周期の系統の変動に対して前記電力変換器により周波数制御し，前記第１の周期より長い第２の周期の系統の変動に対して前記再生可能エネルギーの出力を抑制制御し，前記第２の周期より長い第３の周期の系統の変動に対して前記原動機を制御する電源システムの制御方法。

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