JP2021013275A - 系統連系装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】分散型電源によって発生した電力を連系点に供給する系統連系装置において、電圧制御における精度を高める。【解決手段】分散型電源１０−１によって発生した電力を連系点に供給する系統連系装置（電力変換装置）１００−１は、系統連系装置の出力電圧ＶＰＶ、系統連系装置の出力電流ＩＰＶ、および系統連系装置と連系点との間のインピーダンス成分に基づいて、連系点における電圧を算出する算出部１１１と、算出部によって算出された連系点における電圧に基づいて、系統連系装置からの出力電力を制御する制御部１１２と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、系統連系装置およびサーバに関する。
太陽光発電装置等の分散型電源が多数連系した配電系統において、電圧管理値が逸脱している場合には、該当する系統制御機器および分散電源を選択して、それぞれの制御値を演算する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００４−２７４８１２号公報
分散型電源によって発生した電力を連系点に供給する系統連系装置において、電圧制御における精度を高めることが望ましい。
本発明の第１の態様においては、系統連系装置を提供する。系統連系装置は、分散型電源によって発生した電力を連系点に供給してよい。系統連系装置は、算出部と制御部とを備えてよい。算出部は、系統連系装置の出力電圧、系統連系装置の出力電流、およびインピーダンス成分に基づいて、連系点における電圧を算出してよい。インピーダンス成分は、系統連系装置と連系点との間のインピーダンス成分であってよい。制御部は、算出部によって算出された連系点における電圧に基づいて、系統連系装置からの出力電力を制御してよい。
インピーダンス成分は、系統連系装置と連系点との間に設けられた変圧器のインピーダンス成分を含んでよい。
制御部は、系統連系装置から出力される無効電力を制御してよい。
制御部は、系統連系装置から出力される無効電力を制御することによって出力電圧を調整してよい。
算出部は、系統連系装置の出力電圧、および系統連系装置の出力電流を制御周期毎に検出して、連系点における電圧と系統連系装置の出力電圧との間のオフセット電圧を算出してよい。
系統連系装置は、温度情報を取得する温度情報取得部を更に有してよい。制御部は、さらに温度情報に基づいて系統連系装置からの出力電力を調整してよい。
制御部は、さらに出力電圧の周波数に基づいて系統連系装置からの出力電力を調整してよい。
制御部は、さらに系統連系装置の動作開始からの時間に基づいて系統連系装置からの出力電力を調整してよい。
系統連系装置は、分散型電源で発生した電力を電力系統に応じた電力に変換する電力変換装置であってよい。
本発明の第２の態様においては、サーバを提供する。サーバは、分散型電源によって発生した電力を連系点に供給する一または複数の系統連系装置と通信可能に接続されてよい。サーバは、算出部、制御情報算出部、および送信部を備えてよい。算出部は、一または複数の系統連系装置の出力電圧、出力電流、および一または複数の系統連系装置と連系点との間のインピーダンス成分に基づいて、連系点における電圧を算出してよい。制御情報算出部は、算出部によって算出された連系点における電圧に基づいて一または複数の系統連系装置の出力電力を制御するための制御情報を算出してよい。送信部は、制御情報を一または複数の系統連系装置に送信してよい。
サーバは、複数の系統連系装置と通信可能に接続されてよい。制御情報算出部によって算出される制御情報は、それぞれの系統連系装置ごとに異なってよい。
制御情報は、一または複数の系統連系装置から出力すべき無効電力についての情報であってよい。
制御情報は、一または複数の系統連系装置の出力電圧と一または複数の系統連系装置から出力すべき無効電力との関係を示す情報を含んでよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本発明の第１実施形態における発電システム１の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態における発電システム１における電圧および電流の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力変換装置１００における無効電力Ｑの制御を示す図である。 本発明の第１実施形態における電力変換装置１００の構成の一例を示す図である。 Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性の一例を示す図である。 比較例における電力変換装置１０１の構成の一例を示す図である。 電力変換装置１００による処理の一例を示すフローチャートである。 Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御の一例を示すフローチャートである。 電力変換装置１００の他の例を示す図である。 電力変換装置１００の他の例を示す図である。 電力変換装置１００の他の例を示す図である。 本発明の第２実施形態における発電システム１の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるサーバ２００の構成の一例を示す図である。 サーバ２００による処理の一例を示すフローチャートである。 サーバ２００の他の例を示す図である。 サーバ２００による処理の他の例を示すフローチャートである。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の第１実施形態における発電システム１の一例を示す図である。図１は、発電システム１の構成を模式的に示している。発電システム１は、電力系統２に設けられるシステムである。一例において、発電システム１は、分散型電源１０−１および１０−２と、電力変換装置１００−１および１００−２（以下、電力変換装置１００と総称する場合がある）と、変圧器１１−１および１１−２と、負荷１６と、系統電源２０と、を備える。各構成の個数は、図１の場合に限られない。
電力系統２に接続される系統電源２０は、電力系統２を管理する電力業者により提供された電力を供給する設備であってよい。系統電源２０は、一例として発電所でもよいし、変電所でもよいし、変圧器でもよい。本例では、系統電源２０は変電所である。電力系統２は、系統電源２０の配下にある配電系統であってよい。負荷１６は、電力の供給を受けて電力を消費する設備である。本例では、連系点３に電気的に負荷１６が接続されている。但し、負荷１６の接続態様は、この場合に限られない。
分散型電源１０−１および１０−２は、ソーラパネルによる太陽光発電装置、風力発電装置、および燃料電池発電装置等の電源であってよい。本例では、分散型電源１０−１が太陽光発電装置であり、分散型電源１０−２は、燃料電池または二次電池等の電池である。但し、分散型電源１０−１および１０−２の種類および数は図１の場合に限られない。
電力変換装置１００−１および１００−２は、分散型電源によって発生した電力を連系点に供給する系統連系装置の一例である。電力変換装置１００−１の入力側は、分散型電源１０−１に接続されている。電力変換装置１００−１は、分散型電源１０−１によって発生した電力を電力系統２に応じた電力に変換する。電力変換装置１００−２の入力側は、分散型電源１０−２に接続されている。電力変換装置１００−２は、分散型電源１０−２によって発生した電力を電力系統２に応じた電力に変換する。電力変換装置１００−１および１００−２は、ＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）とも称される。
電力変換装置１００−１の出力側は、インピーダンス成分を介して連系点３に電気的に接続されてよい。本例では、電力変換装置１００−１の出力側には変圧器１１−１が接続されている。変圧器１１−１は、電力変換装置（系統連系装置）１００−１と連系点３との間に設けられてよい。変圧器とは、コア、一次巻線、および二次巻線を有し、かつ、コア、一次巻線、および二次巻線が相互に位置を変えない装置である。変圧器１１−１は、一次巻線が交流電力を受けて、電磁誘導作用により電圧および電流を変成して、二次巻線に同一周波数の交流電力を供給するものであれば、必ずしも昇圧しなくてよい。例えば、一次巻線と二次巻線の巻線比が１であって昇圧しない変圧器１１−１が、一次側と二次側との絶縁のために設けられる。もちろん、変圧器１１−１は、電力変換装置１００−１の出力電圧を昇圧してもよい。電力変換装置１００−１と連系点３との間のインピーダンス成分は、変圧器１１−１のインピーダンス成分および配線のインピーダンス成分を含んでよい。
電力変換装置１００−２の出力側も、インピーダンス成分を介して連系点３に電気的に接続されてよい。本例では、電力変換装置１００−２の出力側には変圧器１１−２が接続されている。変圧器１１−２は、電力変換装置１００−２の出力電圧を昇圧するための昇圧用の変圧器であってもよく、電力変換装置１００−２の出力電圧を昇圧しない絶縁用の変圧器であってもよい。電力変換装置１００−２と連系点３との間のインピーダンス成分は、変圧器１１−２のインピーダンス成分および配線のインピーダンスを含んでよい。
電力変換装置１００−１の出力電圧（出力端電圧）をＶＰＶとし、電力変換装置１００−２の出力電圧（出力端電圧）をＶＢＡＴとし、連系点（ＰＣＣ：Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ 系統連系点）での電圧をＶＰＣＣとする。本例では、ＶＰＣＣは、変圧器１１−１および１１−２の出力端電圧であってよい。
図２は、本発明の第１実施形態における発電システム１における電圧および電流の一例を示す図である。本例の電力変換装置１００−１および１００−２は、連系点３までの距離が離れているので、連系点電圧ＶＰＣＣを直接検出することが難しい。また、制御の応答性を早くするためにも、連系点電圧ＶＰＣＣを直接検出することは得策ではない。電力変換装置１００−１は、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶを調整することによって連系点電圧ＶＰＣＣを間接的に制御する。同様に、電力変換装置１００−２は、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴを調整することによってＶＰＣＣを間接的に制御する。
図２に示されるように電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶとＶＰＣＣとの間にはオフセット電圧ΔＶ１が存在する。同様に、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴとＶＰＣＣとの間にはオフセット電圧ΔＶ２が存在する。
電力変換装置１００−１と連系点３との間のインピーダンス成分１２−１をＺ１とし、電力変換装置１００−１からの出力電流をＩＰＶとすると、オフセット電圧ΔＶ１は、ΔＶ１=Ｚ１・ＩＰＶとなる。そして、電圧ＶＰＣＣは、ＶＰＣＣ＝ＶＰＶ−ΔＶ１の式で示される。同様に、電力変換装置１００−２と連系点３との間のインピーダンス成分１２−２をＺ２とし、電力変換装置１００−２の出力電流をＩＢＡＴとすると、オフセット電圧ΔＶ２は、ΔＶ２=Ｚ２・ＩＢＡＴとなる。そして、電圧ＶＰＣＣは、ＶＰＣＣ＝ＶＢＡＴ−ΔＶ２の式で示される。
図３は、本発明の第１実施形態における電力変換装置１００における無効電力Ｑの制御内容を模式的に示す図である。電力変換装置１００−１および１００−２において、一般に、連系点３での電圧ＶＰＣＣは、有効電力の変化より無効電力の変化によって大きな影響を受ける。したがって、無効電力を制御することにより電圧ＶＰＣＣを調整することが望ましい。電力変換装置１００−１および１００−２は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御と呼ばれる処理を実行する。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御は、無効電力を電力系統２に注入したり、無効電力を電力系統２から吸収したりすることによって、電圧ＶＰＣＣを調整する制御である。
図４は、本発明の第１実施形態における電力変換装置１００−１の構成の一例を示す。電力変換装置１００−２も図４に示される構成と同様の構成を有してよい。電力変換装置１００−１は、制御装置１１０および電力変換部１３０を備えてよい。
制御装置１１０は、算出部１１１、制御部１１２、無効電力調整機器１１３、および記憶部１２０を備えてよい。記憶部１２０は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性格納部１２２およびインピーダンス情報格納部１２４を含んでよい。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性格納部１２２は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を格納する。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御に用いられる特性情報である。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報については後述する。インピーダンス情報格納部１２４は、電力変換装置１００と連系点３との間のインピーダンス成分１２−１の値Ｚ１を格納する。
電力変換部１３０は、分散型電源１０からの電力を電力系統２に応じた交流電力に変換する。電力変換部１３０は、インバータ１３２およびインバータ制御部１３４を含む。本例では、電力変換部１３０は、分散型電源１０の正極端子Ｐおよび負極端子Ｎと接続されてよい。電力変換部１３０は、例えば、直流電力を三相交流電力に変換する。但し、電力変換部１３０は、分散型電源１０からの電力を三相交流以外の多相交流電力または単相交流電力に変換してもよい。
インバータ１３２は、分散型電源１０からの直流電力または交流電力を、電力系統に適合する交流電力に変換して出力する。インバータ制御部１３４は、インバータ１３２が出力する交流電力の電圧、周波数、および位相を電力系統側の電力に合わせるように制御する。
制御装置１１０において、算出部１１１は、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶ、電力変換装置１００−１の出力電流ＩＰＶ、およびインピーダンス値Ｚ１に基づいて、連系点３における電圧ＶＰＣＣを算出する。算出部１１１は、電流センサ１１４による測定によって出力電流ＩＰＶを取得する。算出部１１１は、電圧センサ１１５による測定によって出力電圧ＶＰＶを取得する。電力変換装置１００−１が電流センサ１１４および電圧センサ１１５を有していてもよく、電流センサ１１４および電圧センサ１１５は、電力変換装置１００−１の外部に設けられたセンサであってもよい。
インピーダンス値Ｚ１は、電力変換装置１００−１と連系点３との間のインピーダンス成分１２−１のインピーダンス値である。インピーダンス成分１２−１は、電力変換装置１００−１と連系点３との間の配線インピーダンスを含んでよい。インピーダンス成分１２−１は、変圧器１１−１のインピーダンス成分を含んでよい。但し、インピーダンス成分１２−１は、これらの場合に限定されない。
インピーダンス成分１２−１の値Ｚ１は、電力変換装置１００−１と連系点３との間における配線の長さおよび形状等によって事前に算出され、インピーダンス情報格納部１２４に格納されてよい。インピーダンス成分１２−１の値Ｚ１は、シミュレーション処理に基づいて算出されてもよい。算出部１１１は、ＶＰＣＣ＝ＶＰＶ−Ｚ１・ＩＰＶによって、連系点３における電圧ＶＰＣＣを算出してよい。
電力変換装置１００−１において、算出部１１１は、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶ、電力変換装置１００−１の出力電流ＩＰＶを制御周期毎に検出して、連系点３における電圧ＶＰＣＣと電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶとの間のオフセット電圧（ΔＶ１＝Ｚ１・ＩＰＶ）を算出する。
同様に、電力変換装置１００−２において、算出部１１１は、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴ、電力変換装置１００−２の出力電流ＩＢＡＴを制御周期毎に検出して、連系点における電圧ＶＰＣＣと電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴとの間のオフセット電圧（ΔＶ２＝Ｚ２・ＩＢＡＴ）を算出する。制御周期は、１００μ秒以下であってよく、より好ましくは、１０μ秒以下であってよい。電力変換装置１００−１において、制御部１１２は、算出部１１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。
図５は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報の一例を示す図である。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ曲線とも称される。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、電力変換装置１００において、連系点での電圧ＶＰＣＣと電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示す情報である。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、ルックアップテーブルであってもよい。
図５において、横軸は、連系点３における電圧ＶＰＣＣを示す。本例では、横軸は、電圧ＶＰＣＣの定格電圧を１００％としたときの百分率で電圧ＶＰＣＣの大きさを示している。縦軸は、電圧ＶＰＣＣを調整するために注入または吸収すべき無効電力Ｑを示している。本例では、横軸は、皮相電力に対する無効電力の割合を示す百分率で無効電力Ｑの量を示している。
縦軸において、無効電力Ｑが正のときは、制御部１１２は、無効電力Ｑを電力系統２に注入することを示し、無効電力Ｑが負のときは、制御部１１２は、無効電力Ｑを電力系統２から吸収することを示す。なお、算出部１１１および制御部１１２は、ＣＰＵによって実行されるソフトウェアによって実現されてもよく、論理回路等のハードウェアによって実現されてもよい。
電力系統２内において、無効電力が増加するにつれて電圧ＶＰＣＣが上昇する。一方、電力系統２内において、無効電力が減少するにつれて電圧ＶＰＣＣが低下する。本例においては、電圧ＶＰＣＣが第１領域Ａ１（一例において、定格電圧をＶｏとすると、ｄ１１およびｄ１２を定数として、Ｖｏ−ｄ１１≦ＶＰＣＣ≦Ｖｏ＋ｄ１２の範囲）の場合、無効電力は０％であってよい。
電圧ＶＰＣＣが、第２領域Ａ２（一例において、定格電圧をＶｏとすると、ｄ１１およびｄ２を定数として、Ｖｏ−ｄ２≦ＶＰＣＣ＜Ｖｏ−ｄ１１の範囲、但し、ｄ２＞ｄ１１）の場合、電圧ＶＰＣＣが低くなるにしたがって、無効電力の注入量を増加してよい。無効電力の注入量を増加することによって電圧ＶＰＣＣが大きくなるように調整することができる。
電圧ＶＰＣＣが、第３領域Ａ３（一例において、定格電圧をＶｏとすると、ｄ１２およびｄ３を定数として、Ｖｏ＋ｄ１２＜ＶＰＣＣ＜Ｖｏ＋ｄ３の範囲、但し、ｄ３＞ｄ１２）の場合、電圧ＶＰＣＣが大きくなるにしたがって、無効電力の吸収量を増加してよい。
制御部１１２は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を参照しつつ、検出された電圧ＶＰＣＣに対応する無効電力（％）の注入量または吸収量を決定する。制御部１１２は、決定された無効電力が電力系統２に注入または電力系統２から吸収されるように、無効電力調整機器１１３に指示信号を送信する。無効電力調整機器１１３は、電力用コンデンサまたは調相機であってよい。
図６は、比較例における電力変換装置１０１−１の構成の一例を示す図である。比較例における電力変換装置１０１−１は、電圧オフセット格納部１２６に、電圧オフセット値ΔＶ１を予め格納している。なお、比較例における電力変換装置１０１−１は、電圧オフセット格納部１２６に、電圧オフセット値ΔＶ２を予め格納している。比較例においては、電圧オフセット値ΔＶ１またはΔＶ２は、電力変換装置１０１の出力電流によらず一定である。
差分部１４４は、電力変換装置１０１の出力電圧ＶＰＶから、の電圧オフセット値ΔＶ１を差し引くことによって、電圧ＶＰＣＣを算出する。しかしながら、比較例における電力変換装置１０１による場合には、電圧オフセット値ΔＶ１が電流によらず一定であるので、図４に示される本実施形態の電力変換装置１００に比べて、電圧ＶＰＣＣを精度よく検出することが困難である。したがって、電圧ＶＰＣＣを精度よく検出することができないことに起因して、制御部１４２は、無効電力を精度よく制御することが困難である。
一方、図４に示される本実施形態の電力変換装置１００によれば、電圧ＶＰＣＣを直接検出できない場合であっても、オフセット電圧ΔＶ１およびΔＶ２を可変として算出することで、精度よく電圧ＶＰＣＣを検出することができる。精度よく検出された電圧ＶＰＣＣに基づいて、無効電力を精度よく制御することができる。
図７は、電力変換装置１００による処理の一例を示すフローチャートである。算出部１１１は、電流センサ１１４による測定結果として出力電流ＩＰＶを取得するともに、電圧センサ１１５による測定結果として出力電圧ＶＰＶを取得する（ステップＳ１０１）。なお、電力変換装置１００−２による処理においては、算出部１１１は、出力電流ＩＢＡＴおよび出力電圧ＶＢＡＴを取得する。
算出部１１１は、インピーダンス情報格納部１２４に予め格納されている、インピーダンス成分１２の値Ｚ１の情報を読み出す（ステップＳ１０２）。電力変換装置１００−２による処理においては、算出部１１１は、インピーダンス成分１２の値Ｚ２の情報を読み出す。算出部１１１は、オフセット電圧ΔＶ１を算出する（ステップＳ１０３）。電力変換装置１００−２による処理においては、算出部１１１は、オフセット電圧ΔＶ２を算出する。
算出部１１１は、オフセット電圧ΔＶ１に基づいて、連系点における電圧ＶＰＣＣ＝ＶＰＶ−ΔＶ１を算出する（ステップＳ１０３）。制御部１１２は、連系点における電圧ＶＰＣＣに基づいて、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御を実行する（ステップＳ１０４）。電力変換装置１００−２による処理においては、算出部１１１は、オフセット電圧ΔＶ２に基づいて、連系点における電圧ＶＰＣＣ＝ＶＢＡＴ−ΔＶ２を算出する。制御部１１２は、連系点における電圧ＶＰＣＣに基づいて、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御を実行する。
図８は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ制御の一例を示すフローチャートである。図８は、図７のステップＳ１０４におけるサブルーチンである。制御部１１２は、記憶部１２０のＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性格納部１２２に格納されているＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を参照する（ステップＳ２０１）。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、電力変換装置１００において、電圧ＶＰＣＣと電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示すルックアップテーブルであってもよい。電力変換装置１００−１において、制御部１１２は、算出部１１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑを決定する（ステップＳ２０２）。制御部１１２は、無効電力調整機器１１３に指示信号を送信することによって、無効電力を制御する（ステップＳ２０３）。なお、制御部１１２は、無効電力を制御することによって、電力変換装置１００の出力電圧ＶＰＶを調整する。
以上のように、本実施形態の電力変換装置１００によれば、電流値等によって変化するオフセット電圧ΔＶ１の算出結果を電力変換装置１００の出力電圧ＶＰＶから差し引くことで精度よく電圧ＶＰＣＣを検出することができる。精度よく検出された電圧ＶＰＣＣに基づいて、無効電力を精度よく制御することができる。
図９は、電力変換装置１００の他の例を示す図である。図９においては、主として、電力変換装置１００の制御部１１２の構成を示す。本例の電力変換装置１００における他の構成については、図４に示される構成と同様であってよい。制御部１１２は、調整部１１６を含んでよい。電力変換装置１００は、温度情報取得部１１７を備えてよい。温度情報取得部１１７は、温度情報を取得する。温度情報取得部１１７は温度センサであってよい。温度情報は、温度自体であってもよく、温度に関係する他の物性値の情報であってよい。
制御部１１２は、算出部１１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。さらに、制御部１１２は、温度情報に基づいて系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。換言すれば、調整部１１６は、電圧ＶＰＣＣに基づいて制御された系統連系装置１０１−１からの出力電力を再調整する。図９に示される例によれば、制御部１１２は、インピーダンス成分１２の値Ｚ１が温度によって変化した場合に、その変化を考慮して電圧ＶＰＣＣを精度よく検出する。また、精度よく検出された電圧に基づいて、無効電力を精度よく制御することができる。
図１０は、電力変換装置１００の他の例を示す図である。図１０においては、主として、電力変換装置１００の制御部１１２の構成を示す。本例の電力変換装置１００における他の構成については、図４に示される構成と同様であってよい。制御部１１２は、調整部１１６を含んでよい。電力変換装置１００は、時間計測部１１８を備えてよい。時間計測部１１８は、電力変換装置１００の動作開始からの時間を計測する。
制御部１１２は、算出部１１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。さらに制御部１１２は、電力変換装置１００の動作開始からの時間に基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。換言すれば、調整部１１６は、電力変換装置１００の動作開始からの時間に基づいて、電圧ＶＰＣＣに基づいて制御された系統連系装置１０１−１からの出力電力を再調整する。
電力変換装置１００の動作開始当初は、電力系統２の配線が温まっていない。そして、電力変換装置１００の動作開始からの時間の経過に伴って配線の温度が高くなり、インピーダンス成分１２の値Ｚ１が高くなる。図１０に示される例によれば、制御部１１２は、電力変換装置１００の動作開始からの時間の経過に伴ってインピーダンス成分１２の値Ｚ１が変化した場合に、その変化を考慮して電圧ＶＰＣＣを精度よく検出する。また、精度よく検出された電圧に基づいて、無効電力を精度よく制御することができる。
図１１は、電力変換装置１００の他の例を示す図である。図１１においては、主として、電力変換装置１００の制御部１１２の構成を示す。本例の電力変換装置１００における他の構成については、図４に示される構成と同様であってよい。制御部１１２は、調整部１１６を含んでよい。電力変換装置１００は、周波数計測部１１９を備えてよい。周波数計測部１１９は、電力変換装置１００の出力電圧ＶＰＶの信号の周波数を計測する。
制御部１１２は、算出部１１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。さらに制御部１１２は、周波数計測部１１９によって測定された電力変換装置１００の出力電圧ＶＰＶの周波数に基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御する。インピーダンス成分１２の値Ｚ１（Ｚ２）は、周波数によって変化し得る。制御部１１２は、出力電圧の周波数の変化に伴ってインピーダンス成分１２の値Ｚ１（Ｚ２）が変化した場合に、その変化を考慮して電圧ＶＰＣＣを精度よく検出する。また、精度よく検出された電圧に基づいて、無効電力を精度よく制御することができる。
一例において、インピーダンス情報格納部１２４内のインピーダンス成分１２の値Ｚ１が周波数別に格納されていてよい。周波数別に格納されたインピーダンス成分１２の値Ｚ１の群の中から、周波数計測部１１９によって計測された周波数に応じたインピーダンス成分１２の値Ｚ１が選ばれてよい。
なお、制御部１１２は、例えば、日射量に基づいて、系統連系装置１０１−１からの出力電力を制御してもよい。
図１２は、本発明の第２実施形態における発電システム１の一例を示す図である。本例において、発電システム１は、サーバ２００と、一または複数の電力変換装置１００−１および１００−２とを含む。電力変換装置１００−１および１００−２は系統連系装置の一例である。本例においては、一台のサーバ２００において、複数の電力変換装置１００−１および１００−２における制御情報が個別に算出される。そして、複数の電力変換装置１００−１および１００−２に対して制御情報が送信される。分散型電源１０−１および１０−２、インピーダンス成分１２−１および１２−２、負荷１６、および系統電源２０は、図２に示される第１実施形態における発電システム１の場合と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
サーバ２００は、一または複数の電力変換装置と通信可能に接続されている。本例では、サーバ２００は、複数の電力変換装置１００−１および１００−２と無線または有線の通信回線を介して通信可能に接続されている。
図１３は、本発明の第２実施形態におけるサーバ２００の構成の一例を示す図である。サーバ２００は、算出部２１１、制御情報算出部２１２、送信部２１３、および記憶部２２０を備える。算出部２１１は、一または複数の系統連系装置の出力電圧、出力電流、および一または複数の系統連系装置と連系点との間のインピーダンス成分に基づいて、連系点における電圧を算出する。
本例では、算出部２１１は、複数の電力変換装置１００−１および１００−２の出力電圧、出力電流、および複数の電力変換装置１００−１および１００−２と連系点３との間のインピーダンス成分に基づいて、連系点３における電圧ＶＰＣＣを算出する。より具体的には、算出部２１１は、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶ、出力電流ＩＰＶ、および電力変換装置１００−１と連系点３との間のインピーダンス成分の値Ｚ１に基づいて、連系点３における電圧ＶＰＣＣを算出する。同様に、算出部２１１は、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴ、出力電流ＩＢＡＴ、および電力変換装置１００−２と連系点３との間のインピーダンス成分の値Ｚ２に基づいて、連系点３における電圧ＶＰＣＣを算出する。
制御情報算出部２１２は、算出された電圧ＶＰＣＣに基づいて制御情報を算出する。制御情報は、一または複数の系統連系装置の出力電力を制御するための情報である。制御情報としては、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶを制御するための制御情報と、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴを制御するための制御情報とが別個に算出されてよい。送信部２１３は、制御情報を一または複数の系統連系装置に送信する。
制御情報算出部２１２によって算出される制御情報は、それぞれの電力変換装置１００−１および１００−２毎に異なってよい。図１３に示されるとおり、送信部２１３から電力変換装置１００−１および１００−２に送信される制御情報として、無効電力出力指令を電力変換装置１００−１および１００−２に送信してよい。無効電力出力指令は、複数の電力変換装置１００−１および１００−２からそれぞれ出力すべき無効電力についての情報であってよい。
図１４は、サーバ２００による処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３０１において、算出部２１１は、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶおよび出力電流ＩＰＶを取得する。同様に、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴ、および出力電流ＩＢＡＴを取得する。算出部１１１は、インピーダンス情報格納部２２４に予め格納されている、インピーダンス成分１２の値Ｚ１およびＺ２の情報を読み出す（ステップＳ３０２）。
ステップＳ３０３において、算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ１を算出する。算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ２を算出する。算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ１に基づいて、連系点における電圧ＶＰＣＣ＝ＶＰＶ−ΔＶ１を算出する。同様に、算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ２に基づいて、連系点における電圧ＶＰＣＣ＝ＶＢＡＴ−ΔＶ２を算出する。
制御情報算出部２１２は、記憶部２２０のＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性格納部２２２に格納されているＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を参照する（ステップＳ３０４）。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、電力変換装置１００において、電圧ＶＰＣＣと電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示す情報である。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、図５に示されるようなＶｏｌｔ−Ｖａｒ曲線であってよく、ルックアップテーブルであってもよい。
制御情報算出部２１２は、連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−１の出力電力ＶＰＶを制御するための制御情報を算出する。具体的には、制御情報算出部２１２は、連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−１から出力すべき無効電力Ｑについての情報である無効電力指令を決定する（ステップＳ３０５）。制御情報算出部２１２は、連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−２の出力電力ＶＢＡＴを制御するための制御情報を算出する。具体的には、制御情報算出部２１２は、連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−２から出力すべき無効電力Ｑについての情報である無効電力指令を決定する（ステップＳ３０５）。制御情報算出部２１２によって算出される制御情報は、それぞれの電力変換装置１００−１および１００−２毎に異なる。
送信部２１３は、それぞれの無効電力指令を制御情報として電力変換装置１００−１および電力変換装置１００−２にそれぞれ送信する（ステップＳ３０６）。
本実施形態のサーバ２００によれば、複数の電力変換装置１００−１および１００−２における各オフセット電圧ΔＶ１およびΔＶ２を可変として算出することで、精度よく電圧ＶＰＣＣを検出することができる。精度よく検出された電圧ＶＰＣＣに基づいて、無効電力を精度よく制御することができる。
図１５は、サーバ２００の他の例を示す図である。図１５に示されるサーバ２００は、送信部２１３によって各電力変換装置１００−１および１００−２に送信される制御情報が、図１３に示されるサーバ２００と異なる。また、制御情報算出部２１２は、各電力変換装置１００−１および１００−２から、それぞれ無効電力の値についての情報を取得してよい。算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ１を算出する。算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ２を算出する。算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ１に基づいて、連系点３における電圧ＶＰＣＣ＝ＶＰＶ−ΔＶ１を算出する。同様に、算出部２１１は、オフセット電圧ΔＶ２に基づいて、連系点３における電圧ＶＰＣＣ＝ＶＢＡＴ−ΔＶ２を算出する。
本例では、制御情報算出部２１２は、連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−１から出力すべき無効電力Ｑの値を算出する。同様に、制御情報算出部２１２は、連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−２から出力すべき無効電力Ｑの値を算出する。一方で、制御情報算出部２１２は、電力変換装置１００−１において電力系統２に注入または吸収される無効電力についての情報を取得する。制御情報算出部２１２は、電力変換装置１００−２において電力系統２に注入または吸収される無効電力についての情報を取得する。
制御情報算出部２１２は、電力変換装置１００−１から出力すべき無効電力Ｑと、電力変換装置１００−１において実際に電力系統２に注入または吸収される無効電力とを比較する。制御情報算出部２１２は、出力すべき無効電力Ｑと実際の無効電力との比較結果に基づいて、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶと電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示すＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報（Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ曲線）を調整する。同様に、制御情報算出部２１２は、電力変換装置１００−２から出力すべき無効電力Ｑと、電力変換装置１００−２において実際に電力系統２に注入または吸収される無効電力とを比較する。制御情報算出部２１２は、出力すべき無効電力Ｑと実際の無効電力との比較結果に基づいて、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴと電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示すＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を調整する。
送信部２１３は、制御情報として、調整済みのＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報（Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ曲線）を電力変換装置１００−１および電力変換装置１００−２にそれぞれ送信する。なお、電力変換装置１００−１と電力変換装置１００−２とでは、連系点３までの間のインピーダンスＺ１、Ｚ２が異なるので、それぞれに送信されるべき調整済みのＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報（Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ曲線）も電力変換装置毎に異なる。
図１６は、サーバ２００による処理の他の例を示すフローチャートである。ステップＳ４０１は、図１４におけるステップＳ３０１と同様である。次いで、制御情報算出部２１２は、複数の電力変換装置１００−１と電力変換装置１００−２のそれぞれの無効電力の値の情報を取得する。ステップＳ４０３およびステップＳ４０４の処理は、図１４におけるステップＳ３０２およびステップＳ３０３の処理と同様である。したがって、詳しい説明を省略する。
制御情報算出部２１２は、Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を参照する。Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報は、電力変換装置１００において、電圧ＶＰＣＣと電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示すルックアップテーブルであってもよい。制御情報算出部２１２は、算出部２１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−１から出力すべき無効電力Ｑを決定する。同様に、制御情報算出部２１２は、算出部２１１によって算出された連系点３における電圧ＶＰＣＣに基づいて、電力変換装置１００−２から出力すべき無効電力Ｑを決定する。そして、電力変換装置１００−１から出力すべき無効電力Ｑと、実際に電力変換装置１００−１から出力されている無効電力とを比較する（ステップＳ４０５）。同様に、電力変換装置１００−２から出力すべき無効電力Ｑと、実際に電力変換装置１００−２から出力されている無効電力Ｑとを比較する。
電力変換装置１００−１から出力すべき無効電力Ｑと、実際に電力変換装置１００−１から出力されている無効電力との間の差異は、オフセット電圧ΔＶ１が存在することに起因すると考えられる。この差異が予め定められた範囲内となるように、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶと、電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示すＶｏｌｔ−Ｖａｒ曲線を調整する。
電力変換装置１００−２から出力すべき無効電力Ｑと、実際に電力変換装置１００−２から出力されている無効電力との間の差異は、オフセット電圧ΔＶ２が存在することに起因する。この差異が予め定められた範囲内となるように、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴと、電力変換装置１００から出力すべき無効電力Ｑとの関係を示す情報であるＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を調整する。この結果、各電力変換装置１００−１および１００−２別に、異なる調整済みのＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報が作成される。
送信部２１３は、制御情報として、調整済みのＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を各電力変換装置１００−１および１００−２に対して別個に送信する（ステップＳ４０７）。
本例によれば、サーバ２００は、各電力変換装置１００−１および１００−２別に、調整されたＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を送信する。したがって、各電力変換装置１００−１および１００−２は、受信したＶｏｌｔ−Ｖａｒ特性情報を参照して、出力電圧にＶＰＶ（ＶＢＡＴ）に対応する無効電力Ｑを決定することができる。
本実施形態のサーバ２００において、算出部２１１は、電力変換装置１００−１の出力電圧ＶＰＶ、電力変換装置１００−２の出力電圧ＶＢＡＴ、電力変換装置１００−１の出力電流ＩＰＶ、および電力変換装置１００−２の出力電流ＩＢＡＴを取得する。算出部２１１は、これらＶＰＶ、ＶＢＡＴ、ＩＰＶ、およびＩＢＡＴの値から、インピーダンス成分１２−１の値Ｚ１とインピーダンス成分１２−２の値Ｚ２との合計値Ｚ１＋Ｚ２を算出することができる。算出部２１１は、合計値Ｚ１＋Ｚ２を算出するとともに、インピーダンス情報格納部２２４に格納されているインピーダンス値Ｚ１およびＺ２と対比してもよい。対比の結果、算出した合計値Ｚ１＋Ｚ２に比べて、格納されている値が予め定められた閾値以上に異なる場合には、ユーザに知らせてもよい。ユーザに知らせる場合には、サーバ２００の画面上に、電力変換装置１００−１および電力変換装置１００−２の画像を強調したり、色を変えて表示したり、点滅させたりしてもよい。
また、制御情報の内容を分散型電源１０−１および１０−２の種類に応じて変えてもよい。たとえば、分散型電源１０−１が太陽光発電装置である場合、夜間においては、太陽光発電装置に接続された電力変換装置１００−１に対しては、電力系統２への無効電力の注入量を他の電力変換装置１００−２における無効電力の注入量よりも少なくするような無効電力指令を制御情報として電力変換装置１００−１および電力変換装置１００−２にそれぞれ送信してもよい。
以上、本発明を実施の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の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な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得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
１・・発電システム、２・・電力系統、３・・連系点、１０・・分散型電源、１２・・インピーダンス成分、１６・・負荷、２０・・系統電源、１００・・電力変換装置、１０１・・電力変換装置、１１０・・制御装置、１１１・・算出部、１１２・・制御部、１１３・・無効電力調整機器、１１４・・電流センサ、１１５・・電圧センサ、１１６・・調整部、１１７・・温度情報取得部、１１８・・時間計測部、１１９・・周波数計測部、１２０・・記憶部、１２２・・Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性格納部、１２４・・インピーダンス情報格納部、１２６・・電圧オフセット格納部、１３０・・電力変換部、１３２・・インバータ、１３４・・インバータ制御部、１４２・・制御部、１４４・・差分部、２００・・サーバ、２１１・・算出部、２１２・・制御情報算出部、２１３・・送信部、２２０・・記憶部、２２２・・Ｖｏｌｔ−Ｖａｒ特性格納部、２２４・・インピーダンス情報格納部

Claims (13)

  1. 分散型電源によって発生した電力を連系点に供給する系統連系装置であって、
    前記系統連系装置の出力電圧、前記系統連系装置の出力電流、および前記系統連系装置と前記連系点との間のインピーダンス成分に基づいて、前記連系点における電圧を算出する算出部と、
    前記算出部によって算出された前記連系点における電圧に基づいて、前記系統連系装置からの出力電力を制御する制御部と、を備える系統連系装置。
  2. 前記インピーダンス成分は、前記系統連系装置と前記連系点との間に設けられた変圧器のインピーダンス成分を含む、
    請求項１に記載の系統連系装置。
  3. 前記制御部は、前記系統連系装置から出力される無効電力を制御する、
    請求項１または２に記載の系統連系装置。
  4. 前記制御部は、前記系統連系装置から出力される無効電力を制御することによって前記出力電圧を調整する、
    請求項３に記載の系統連系装置。
  5. 前記算出部は、前記系統連系装置の前記出力電圧、および前記系統連系装置の出力電流を制御周期毎に検出して、前記連系点における電圧と前記系統連系装置の前記出力電圧との間のオフセット電圧を算出する、
    請求項１から４の何れか一項に記載の系統連系装置。
  6. 温度情報を取得する温度情報取得部を更に有し、
    前記制御部は、さらに前記温度情報に基づいて前記系統連系装置からの前記出力電力を調整する、
    請求項１から５の何れか一項に記載の系統連系装置。
  7. 前記制御部は、さらに前記出力電圧の周波数に基づいて前記系統連系装置からの前記出力電力を調整する、
    請求項１から５の何れか一項に記載の系統連系装置。
  8. 前記制御部は、さらに前記系統連系装置の動作開始からの時間に基づいて前記系統連系装置からの前記出力電力を調整する、
    請求項１から５の何れか一項に記載の系統連系装置。
  9. 系統連系装置は、分散型電源で発生した電力を電力系統に応じた電力に変換する電力変換装置である、
    請求項１から８の何れか一項に記載の系統連系装置。
  10. 分散型電源によって発生した電力を連系点に供給する一または複数の系統連系装置と通信可能に接続されたサーバであって、
    前記一または複数の系統連系装置の出力電圧、出力電流、および前記一または複数の系統連系装置と前記連系点との間のインピーダンス成分に基づいて、前記連系点における電圧を算出する算出部と、
    前記算出部によって算出された前記連系点における電圧に基づいて前記一または複数の系統連系装置の出力電力を制御するための制御情報を算出する制御情報算出部と、
    前記制御情報を前記一または複数の系統連系装置に送信する送信部と、を備える、
    サーバ。
  11. 前記サーバは、複数の系統連系装置と通信可能に接続されており、
    前記制御情報算出部によって算出される前記制御情報は、それぞれの系統連系装置ごとに異なる、
    請求項１０に記載のサーバ。
  12. 前記制御情報は、前記一または複数の系統連系装置から出力すべき無効電力についての情報を含む、
    請求項１０または１１に記載のサーバ。
  13. 前記制御情報は、前記一または複数の系統連系装置の前記出力電圧と前記一または複数の系統連系装置から出力すべき前記無効電力との関係を示す情報を含む、
    請求項１２に記載のサーバ。
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