JP2023019166A - Charge/discharge control device and charge/discharge control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自家発電を補助する電力貯蔵部の充放電制御装置、充放電制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to a charge/discharge control device and a charge/discharge control program for a power storage unit that assists in-house power generation.
特許文献1には、正常時に商用系統に接続され商用系統の停電時等に商用系統から自立して原動機によって駆動される発電部と、電力貯蔵手段(以下、電力貯蔵部という)と、該電力貯蔵部の充放電を制御する充放電制御装置を具備する自家発電設備の運転方法において、負荷の増加を検出すると、前記電力貯蔵部から出力(放電)して負荷の増加分を電力貯蔵部に一時的に全量負担させ、その後、電力貯蔵部の出力を発電部の許容変動負荷以下の速度で徐々に削減し、電力貯蔵部の出力が0となると負荷の分担処理を終了させることにより、自家発電設備の負荷投入率を改善することを特徴とする自家発電設備の運転方法が記載されている。なお、負荷が減少した場合も、同様の作用効果を奏することができる。 Patent Document 1 describes a power generation unit that is normally connected to a commercial system and is driven by a prime mover independently from the commercial system when the commercial system fails, etc.; In a method for operating a private power generation facility equipped with a charge/discharge control device for controlling charge/discharge of a storage unit, when an increase in load is detected, the power storage unit outputs (discharges) the increased amount of load to the power storage unit. After that, the output of the power storage unit is gradually reduced at a speed below the allowable fluctuation load of the power generation unit, and when the output of the power storage unit becomes 0, the load sharing process is terminated. A method of operating a private power generation facility is described which is characterized by improving the load-throwing rate of the power generation facility. It should be noted that the same effect can be obtained even when the load is reduced.
しかしながら、従来の運転方法では、負荷の増加を検知すると、増加分を電力貯蔵部に一時的に貯蔵している電力を、全て放電させることになる。言い換えれば、電力貯蔵部は、予め負荷増加分に相当する量を充電することが可能な容量が必要となる。 However, in the conventional operating method, when an increase in load is detected, all the power temporarily stored in the power storage unit for the increase is discharged. In other words, the power storage unit needs to have a capacity capable of charging an amount corresponding to the load increase in advance.
また、自家発電装置がドループ制御機能を備えている場合、自家発電装置の出力によって、運転時の周波数が、基準として設定した周波数からずれることがある。この周波数のずれに起因して、自家発電装置による発電電力が、必要電力量に対して少ない発電電力で安定することになる(周波数ずれ分のオフセットの発生)。このオフセット分、電力貯蔵部から放電が継続されることになる。 Further, when the private power generator has a droop control function, the frequency during operation may deviate from the frequency set as the reference depending on the output of the private power generator. Due to this frequency deviation, the power generated by the in-house power generator is stabilized with less power than the required amount of power (occurrence of an offset corresponding to the frequency deviation). This offset will continue to discharge from the power storage unit.
本発明は、負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御することができる充放電制御装置、充放電制御プログラムを得ることを目的とする。 The present invention discharges or charges the electric power stored in the electric power storage unit in response to load fluctuations, particularly an increase or decrease in the load that cannot be handled by the in-house power generator, and controls the amount of discharge/charge to be appropriate. An object of the present invention is to obtain a charge/discharge control device and a charge/discharge control program that can
本発明に係る充放電制御装置は、原動機の駆動によって発電すると共に、自己で発電した電力と、他で発電した電力とを合成する場合に、自己の発電出力の負荷に応じて目標周波数を変化させることで負荷率を調整するドループ制御機能を備えた発電部と、電力を充放電し得る電力貯蔵部と、を備えた自家発電装置において、前記電力貯蔵部の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、前記ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する充放電制御部を有し、前記充放電制御部が、前記負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、前記発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、前記電力貯蔵部を制御して、前記発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、前記ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、前記ゼロクロス点周波数をシフトして、前記電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整することを特徴としている。 The charge/discharge control device according to the present invention generates power by driving the prime mover, and when synthesizing the power generated by itself and the power generated by others, changes the target frequency according to the load of the power generation output of itself. a power generator having a droop control function that adjusts the load factor by increasing the load factor; In the device, a frequency at which the power generated by the power generation unit and the power required by the load match is set as a zero-crossing point frequency at which charging and discharging are not performed, and the frequency is lower than the zero-crossing point frequency. A charge/discharge control unit that discharges when power generation is insufficient and charges when power generation is excessive when the frequency is higher than the zero-crossing point frequency, and the charge/discharge control unit controls that the amount of power required by the load exceeds a standard. When the amount of power generated by the power generation unit changes to increase or decrease, and an excess or deficiency occurs in the amount of power generated, the power storage unit is controlled to discharge when power generation by the power generation unit is insufficient and to charge when power generation is excessive. In addition, when the target frequency of the droop control function changes during discharging or charging, the zero-crossing point frequency is shifted in accordance with the change in the target frequency to prevent discharging or charging from the power storage unit. It is characterized by adjusting the end time.
本発明によれば、充放電制御装置は、発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する。 According to the present invention, the charge/discharge control device sets the frequency at which the power generated by the power generation unit and the power required by the load match as the zero-cross point frequency at which charging and discharging are not performed, and the zero-cross point frequency When the frequency is too low, the battery is discharged, and when the frequency is higher than the zero-cross point frequency, the battery is charged.
ここで、充放電制御装置では、負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、電力貯蔵部を制御して、発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、ゼロクロス点周波数をシフトして、電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整する。 Here, the charge/discharge control device controls the power storage unit when the amount of power required by the load changes to increase or decrease beyond the standard and the amount of power generated by the power generation unit becomes excessive or insufficient. In addition, when the power generation unit is underpowered, it is discharged, and when it is overpowered, it is charged. When the target frequency of the droop control function changes during discharging or charging, the zero cross point frequency is adjusted according to the change in the target frequency. to adjust the end timing of discharging or charging from the power storage unit.
これにより、負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御することができる。 As a result, the electric power accumulated in the electric power storage unit is discharged or charged in response to load fluctuations, especially the increase or decrease of the load that cannot be handled by the in-house power generator, and is controlled to an appropriate discharge amount/charge amount. be able to.
本発明において、前記充放電制御部が自立発電する状況下で、前記負荷が必要とする電力が所定以上急増し、前記ドループ制御機能の目標周波数が低くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の低い側にシフトする共に、前記負荷が必要とする電力が所定以上急減し、前記ドループ制御機能の目標周波数が高くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の高い側にシフトすることを特徴としている。 In the present invention, under the condition that the charge/discharge control unit generates self-sustaining power, the power required by the load increases more than a predetermined amount, and when the target frequency of the droop control function changes to become lower, the zero-crossing When the point frequency is shifted to the lower frequency side, the electric power required by the load decreases more than a predetermined amount, and the target frequency of the droop control function changes to become higher, the zero-crossing point frequency is shifted to the lower frequency side. It is characterized by shifting to the high side.
例えば、停電が発生すると、電力がダウンした後、負荷が要求する電力が急増する。Kのとき、自立発電の状況かで、発電部の発電急変に起因してドループ制御の目標周波数が低くなる。そこで、ドループ制御機能の目標周波数が低くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の低い側にシフトする。負荷の急減も同様で、負荷が必要とする電力が所定以上急減し、前記ドループ制御機能の目標周波数が高くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の高い側にシフトさせればよい。 For example, when a power outage occurs, the power demanded by the load surges after the power goes down. At K, the target frequency for droop control becomes low due to a sudden change in the power generation of the power generation unit depending on the state of self-sustaining power generation. Therefore, when the target frequency of the droop control function changes to become lower, the zero-cross point frequency is shifted to the lower frequency side. The same is true for a sudden decrease in load. When the power required by the load suddenly decreases more than a predetermined amount and the target frequency of the droop control function changes to become higher, the zero-crossing point frequency is shifted to a higher frequency side. Just do it.
本発明において、前記充放電制御部が、前記発電部が発電する電力に対応する周波数に応じて、前記電力貯蔵部における充電及び放電を制御するためのテーブルを備え、前記テーブルの前記ゼロクロス点周波数が、前記ドループ制御機能のデフォルトの目標周波数に基づいて更新されることを特徴とする。 In the present invention, the charge/discharge control unit includes a table for controlling charging and discharging in the power storage unit according to the frequency corresponding to the power generated by the power generation unit, and the zero cross point frequency of the table is updated based on the default target frequency of the droop control function.
ドループ制御機能における目標周波数に応じて、適宜、ゼロクロス点周波数を更新することができので、急激な負荷変動における発電部の発電を安定させることができる。 Since the zero-cross point frequency can be appropriately updated according to the target frequency in the droop control function, it is possible to stabilize the power generation of the power generation section during rapid load fluctuations.
本発明において、前記充放電制御部による前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点から、経過時間に比例して徐々に減少させて終了状態とすることを特徴としている。 The present invention is characterized in that the discharge or charge by the power storage unit by the charge/discharge control unit is gradually decreased in proportion to the elapsed time from the point of time when the discharge or charge by the power storage unit is terminated, and the end state is reached.
例えば、負荷の増加時において、一定の変化率をもって徐々に減少させることで、電力貯蔵部が放電及び放電停止が繰り返されることなく、発電部の発電量を徐々に増加させ、徐々に収束(発電部の発電量=要求される負荷)させていくことができる。必要最小限の放電量で対応可能である。 For example, when the load increases, the load is gradually decreased at a constant rate of change, so that the power storage unit does not repeat discharge and discharge stop, and the power generation amount of the power generation unit gradually increases and gradually converges (power generation The power generation amount of the part = the required load). It can be handled with the minimum amount of discharge required.
本発明において、前記充放電制御部による前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点で、直ちに放電を停止とすることを特徴としている。 The present invention is characterized in that discharging is stopped immediately at the time when the charge/discharge control unit terminates discharging or charging by the power storage unit.
例えば、負荷の増加時において、直ちに放電を終了させると、発電部の発電量と、負荷との差分が残り、電力貯蔵部の放電及び放電停止が何度か繰り返されることになるが、差分は徐々に収束(発電部の発電量=要求される負荷)されるため、最終的には充放電0(充放電終了)状態とすることができる。少なくとも、放電が継続される場合よりも放電量を軽減することができる。 For example, when the load is increased, if the discharge is terminated immediately, the difference between the power generation amount of the power generation unit and the load remains, and the discharge and discharge stop of the power storage unit are repeated several times, but the difference is Since it gradually converges (amount of power generated by the power generation unit=required load), the charge/discharge 0 (charge/discharge end) state can finally be achieved. At least, the amount of discharge can be reduced more than when discharging is continued.
本発明に係る充放電制御プログラムは、コンピュータを、上記の充放電制御部として動作させることを特徴としている。 A charge/discharge control program according to the present invention operates a computer as the charge/discharge control unit.
以上説明したように本発明では、負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御することができるという効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the electric power stored in the electric power storage unit is discharged or charged in response to load fluctuations, particularly an increase or decrease in the load that cannot be handled by the in-house power generator, and an appropriate discharge amount is obtained.・The effect of being able to control the amount of charge can be obtained.
図1は、本実施の形態に係る、発電ユニット10及び電力貯蔵部12を備えた発電システムの全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power generation system provided with a
発電ユニット10は、原動機14と、原動機14の駆動によって発電する発電部16とを備えている。
The
原動機14としては、ガスエンジン、ガスタービンエンジン、ディーゼルエンジンなどを用いることができ、コージェネレーションシステムに適用することができる。 A gas engine, a gas turbine engine, a diesel engine, or the like can be used as the prime mover 14, and can be applied to a cogeneration system.
また、電力貯蔵部12は、電力を貯蔵する役目を有し、迅速応動特性があればどのような設備であってもよく、例えば、電力貯蔵部12としては、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等を用いることができる。ここで、電力貯蔵部12の迅速応動特性とは、例えば、原動機14が出力応答時間よりも短い時間で充放電できる特性をいう。
Also, the
以下に、主として原動機14と発電部16を制御するための機能を説明するが、各ブロックは、当該構成に限定されるものではなく、機能を説明するための一例である。
Functions for controlling the prime mover 14 and the
図1に示される如く、発電部16及び原動機14には、ドループ制御部18が接続されている。原動機14は、ドループ制御部18により、駆動が制御される(ドループ制御)。
As shown in FIG. 1 , a
より具体的には、ドループ制御部18は、発電部16による発電の出力情報を取得し、予め定めた周波数-出力特性図(図2参照)に基づき目標周波数を設定し、設定した目標周波数に基づいて原動機14の駆動を制御する。
More specifically, the
ドループ制御は、目標周波数を出力に応じて調整し、他の発電システム(商用電源を含む)の周波数と一致させて発電するための制御であり、このドループ制御により、発電部16における過負荷及び電力の逆流を防止することができる。 Droop control is a control for adjusting the target frequency according to the output and matching the frequency of another power generation system (including commercial power supply) to generate power. Backflow of electric power can be prevented.
発電部16は、出力部20を介して、発電した電力を放電し、複数の負荷22へ供給する。
The
ここで、発電ユニット10は、周波数検出部24を備え、ドループ制御部18で取得した発電部16からの出力情報に基づいて周波数を検出し、制御部26へ送出するようになっている。
Here, the
制御部26は、周波数検出部24で検出した周波数(負荷により変動)に基づいて、発電部16の発電量を制御する。
The
一方、電力貯蔵部12は、充電電力源(図1の発電システム、他の発電システム、商用電力、及び太陽光発電等を含む)からの電力で充電されて電力を貯蔵し、充放電制御装置28の制御により、複数の負荷22へ電力を供給するようになっている。
On the other hand, the
充放電制御装置28は、発電ユニット10の制御部26と接続されることで、発電部の発電に関する情報を取得すると共に、自立運転指示情報及び負荷情報(ここでは、構内周波数)が入力され、所定条件が成立した場合に、発電部16の発電と共に、電力貯蔵部12の電力の放電を制御する。所定条件については、後述する。
By being connected to the
(負荷の急変) (Sudden load change)
ここで、原動機14にかかっている負荷が急激に変化(例えば、増加)すると、発電部16が限界周波数を超え、原動機14が異常動作を起こし停止する場合がある。このような、負荷急増の発生例は、停電発生時が挙げられる。充放電制御装置28では、例えば、自立運転指示を受け、かつ、例えば、構内周波数が下限レベルに達したことで(所定条件の成立)、上記「負荷急増」を認識し、発電部16による発電を補うべく、電力貯蔵部12の放電制御を行う。
Here, if the load applied to the prime mover 14 suddenly changes (for example, increases), the frequency of the
なお、以下では、負荷の急増を例にとり、充放電制御装置28の制御について説明するが、仮に、負荷の急増の逆のパターン、すなわち、負荷の一斉シャットダウン等、急激な減少時(負荷急減時)は、電力貯蔵部12では電力貯蔵部12の充電制御を行えば、負荷急増時と同様の制御が可能である。
In the following, the control of the charge/
充放電制御装置28では、発電部16の周波数が所定の制限周波数を超えると、電力貯蔵部12に対して放電を指示する。
The charge/
また、充放電制御装置28は、原動機14の出力が増加するに伴い、電力貯蔵部12からの放電量を減少させる制御を行う。
In addition, the charge/
すなわち、充放電制御装置28では、瞬間的な負荷変動(ここでは、増加)が起きた場合に、電力貯蔵部12の迅速な応動特性を生かし、原動機14の特性上限を超えないように電力貯蔵部12の放電量を制御する。
That is, in the charge/
ここで、コージェネレーションシステムに用いられる発電システムには、一般に負荷変動特性(瞬間的な負荷変動)に対する許容量があり、系統分離による自立運転時には特性を超えた瞬間的な負荷変動に対応できない。 Here, the power generation system used in the cogeneration system generally has a tolerance for load fluctuation characteristics (instantaneous load fluctuations), and cannot cope with instantaneous load fluctuations that exceed the characteristics during isolated operation due to system separation.
そこで、本実施の形態では、発電部16に対する負荷が増加(又は減少)した場合、発電部16の周波数を検出し、原動機14の負荷変動特性に対する許容量から定められた周波数に基づいて、電力貯蔵部12から放電(又は充電)する制御を行うことで瞬間的な負荷変動に対して原動機14が異常動作を起こして停止してしまうことを防止する。
Therefore, in the present embodiment, when the load on the
ところで、本実施の形態の発電ユニット10は、前述したようにドループ制御部18を備えており、発電部16の出力によっては、ドループ制御による目標周波数が調整され、負荷急増後の運転時の目標周波数が、負荷の全消費電力(必要電力量)に対応するための周波数からずれることがある。
By the way, the
この周波数のずれに起因して、発電部16の発電電力が、必要電力量に対して少ない発電電力で安定することになる(周波数ずれ分のオフセットの発生(図6参照))。
Due to this frequency shift, the generated power of the
このオフセット分、電力貯蔵部12から放電が継続されることになり、例えば、電力貯蔵部12に貯蔵される電力が一時的に0(貯蔵量0)になり、その後の放電要求に迅速に対応できない事態を招く場合がある。
Due to this offset, the electric
そこで、本実施の形態では、電力貯蔵部12における、周波数-充放電制御特性(図4参照)に基づき設定されて、充放電制御装置28の図示しない記憶媒体に記憶されているテーブルに着目し、目標周波数の変化に応じて、電力貯蔵部12の充電及び放電の時期を調整するようにした。
Therefore, in the present embodiment, attention is paid to a table that is set based on the frequency-charge/discharge control characteristics (see FIG. 4) in the
(充放電時期の調整の詳細) (Details of charge/discharge timing adjustment)
図4は、充放電制御装置28の図示しない記憶媒体に記憶されたテーブルに対応する周波数-充放電制御特性図である。
FIG. 4 is a frequency-charging/discharging control characteristic diagram corresponding to a table stored in a storage medium (not shown) of the charging/discharging
図4に示される如く、発電部16が発電する電力と、前記負荷22が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し(図4の点A参照)、このゼロクロス点周波数(点A)よりも低い周波数となる発電不足時は放電し(図4の斜線エリアB参照)、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する(図4の斜線エリアC参照)。
As shown in FIG. 4, the frequency at which the power generated by the
このゼロクロス点周波数(点A)は、ドループ制御機能の下では、ドループ制御機能のデフォルトの目標周波数に基づいて設定される。言い換えれば、発電部16の周波数が目標周波数に制御されることで、発電部16で発電する電力と、負荷が必要とする電力とが一致するため、電力貯蔵部12における充放電が不要であり、このときの、発電部16の周波数がゼロクロス点周波数(点A)となる。
This zero-cross point frequency (point A) is set under the droop control function based on the default target frequency of the droop control function. In other words, by controlling the frequency of the
しかし、例えば、停電等において、負荷22への給電が落ちた直後の系統自立制御時に、負荷22が必要とする電力は急激に上昇するため、発電部16の発電では追いつかず、電力貯蔵部12の電力を放電して対応する場合がある。
However, for example, due to a power outage or the like, the power required by the
この急激な発電部16の発電に起因して、ドループ制御による目標周波数が低く設定され、発電部16の発電による電力が、負荷22が必要とする電力に到達しない状態で安定するため、電力貯蔵部12の放電が継続されてしまう。
Due to this sudden power generation of the
そこで、ドループ制御による目標周波数の変化に追従して、図4のゼロクロス点周波数をシフトさせるようにした。例えば、上記のように電力貯蔵部12の放電が継続される状況において、ドループ制御の目標周波数の低下に基づき、ゼロクロス点周波数点Aを、周波数の低い側にシフトさせる(例えば、図4の点D参照)。
Therefore, the zero-cross point frequency in FIG. 4 is shifted to follow the change in the target frequency due to droop control. For example, in the situation where the electric
これにより、発電部16の発電時の周波数が低い状態で安定しても、当該低い状態の周波数で電力貯蔵部12の放電が終了し、その後、負荷22が必要とする電力を補うため、発電部16は周波数を上げて発電することができる。
As a result, even if the frequency during power generation of the
この発電部16の発電が安定することで、目標周波数は徐々に、停電前のデフォルト値に戻るので、その後は、停電前の制御状態となる。
By stabilizing the power generation of the
以下に本実施の形態の作用を説明する。 The operation of this embodiment will be described below.
(電力貯蔵部充放電制御) (Energy storage unit charge/discharge control)
図3(A)は、電力貯蔵部12で実行される、発電部16の発電に応じた充電及び放電の切り替えタイミングを決定する充放電制御ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 3A is a flow chart showing a charging/discharging control routine for determining switching timing between charging and discharging according to power generation of the
ステップ50では、発電部16の発電に応じた、周波数を抽出し、次いで、ステップ52へ移行して抽出周波数と、ゼロクロス点周波数とを比較し、ステップ54へ移行する。
At
ステップ54では、ステップ52の比較の結果で処理を分岐させる。
At
すなわち、ステップ54において、抽出周波数=ゼロクロス点周波数と判定された場合は、ステップ56へ移行して、充放電無しとし、このルーチンは終了する。
That is, if it is determined at
また、ステップ54において、抽出周波数>ゼロクロス点周波数と判定された場合は、ステップ58へ移行して、充電へ切り替え処理を実行し、このルーチンは終了する。
If it is determined at
さらに、ステップ54において、抽出周波数<ゼロクロス点周波数と判定された場合は、ステップ60へ移行して、放電へ切り替え処理を実行し、このルーチンは終了する。
Further, when it is determined at
(負荷の急激な増加時の放電制御) (Discharge control during sudden load increase)
図3(B)は、発電部16の負荷が急激に増加した場合における、系統自立時発電・放電制御ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 3B is a flow chart showing a power generation/discharge control routine during grid isolation when the load of the
自立運転指示に基づく系統自立時の発電・放電制御が起動すると、ステップ100では、構内周波数が下限レベルに達した時点で、電力貯蔵部12からの放電を開始し、ステップ102へ移行する。
When the power generation/discharge control during system isolation based on the instruction for isolated operation is started, in step 100, when the in-plant frequency reaches the lower limit level, the
ステップ102では、構内周波数が、予め定めた所定以上に戻ったか否かを判断する。具体的には、周波数が安定するレベルまで待機する処置である。
At
ステップ102で否定判定されると、ステップ104へ移行する。ステップ104は、所定時間が経過したか否かを判断し、否定判定された場合は、ステップ102へ戻る。また、ステップ104で肯定判定された場合は、構内周波数が、安定する所定以上の周波数に戻らない他の理由(例えば、電力貯蔵部12の残量不足)があると考えられ、ステップ106へ移行して、エラー報知を行い、このルーチンは終了する。
If a negative determination is made in
一方、ステップ102で肯定判定されると、ステップ108へ移行し、目標周波数に応じて、電力貯蔵部12の周波数-充放電制御特性(図4参照)の補正を行う。例えば、図4において、デフォルトのゼロクロス点周波数(点A)を、放電を早く終了させるために、点Bへシフトさせる補正を実行する。具体的には、充放電制御装置28の記憶媒体に記憶されている、周波数-充放電制御特性(図4参照)に基づくデータを更新する。
On the other hand, if the determination in
この周波数-充放電制御特性(図4参照)におけるゼロクロス点周波数のシフト制御によって、電力貯蔵部12における無駄な充放電が回避でき、負荷22が必要とする電力の必要十分な電力を、発電部16によって発電させることができる。
The shift control of the zero cross point frequency in this frequency-charge/discharge control characteristic (see FIG. 4) makes it possible to avoid wasteful charging/discharging in the
(実施例) (Example)
図5は、本実施の形態の発電システムを用いたときの、負荷変動(時間経過)に基づく、発電部16の発電電力及び電力貯蔵部12からの放電電力の推移と、発電部16の周波数の推移を示す特性図の実施例である。
FIG. 5 shows changes in the power generated by the
時間軸(横軸)の原点は、停電等が発生して負荷が低下した時期を示している。負荷の急激な増加に伴い、発電部16が発電するが、発電部出力は負荷に対応できず、周波数も低下する。
The origin of the time axis (horizontal axis) indicates the time when a power failure or the like occurred and the load decreased. Although the
一方、充放電制御装置28では、発電部16の発電電力では不足する電力に応じて、電力貯蔵部12からの放電を指示する。
On the other hand, the charge/
その後、周波数の復帰(減少から増加への転換)時に発電部16の電力を徐々に増加させると共に、電力貯蔵部12からの放電量を減少させていくことで、負荷の消費電力が維持される。
Thereafter, the power consumption of the load is maintained by gradually increasing the power of the
このまま、発電部16の発電電力が、負荷22の消費電力に到達すれば、電力貯蔵部12の放電が終了することになるが、本実施の形態の発電システムは、ドループ制御部18を備えており、負荷の急増に伴い、目標周波数が調整される場合がある。
If the power generated by the
この結果、図6の比較例に示すように、発電部16の発電電力が、必要電力量に対して少ない発電電力で安定し、電力貯蔵部12からの放電が継続されることになる。なお、図6の比較例は、本実施の形態の発電システムを用いない場合の、負荷急増時の特性図である。
As a result, as shown in the comparative example of FIG. 6, the generated power of the
これに対して、本実施例では、発電部16の発電出力に依存する周波数が、目標周波数で安定する時間帯に着目し、図4に示される如く、発電出力に依存する周波数に基づく電力貯蔵部12における充放電制御の特性(図4の周波数-充放電特性図参照)のゼロクロス点周波数を、目標周波数に基づいて、シフトさせる(図4の点A→点D)。
On the other hand, in the present embodiment, attention is focused on the time zone in which the frequency dependent on the power generation output of the
本実施例(図5)の場合は、ドループ制御によって目標周波数が低下するため、その分、ゼロクロス点周波数が図4の横軸(周波数軸)の左側へシフトする。これにより、放電終了時期が早まるため、負荷に対する不足分の電力は、発電部16の発電によってまかなうように制御される。
In the case of this embodiment (FIG. 5), the target frequency is lowered by the droop control, so the zero-cross point frequency is shifted leftward on the horizontal axis (frequency axis) of FIG. As a result, the discharge end time is brought forward, so that power generation of the
(負荷の急激な減少時の充電制御) (Charging control when the load suddenly decreases)
本実施の形態では、負荷の急変の一例として、負荷が急激に増加した場合に放電する制御について詳細に説明したが、負荷が急激に減少した場合は、逆に充電する制御を行えばよく、図3のフローチャートに準じた制御(例えば、(図4に示す、ゼロクロス点周波数の横軸の右方向へのシフト))を行えばよいため、ここでの、負荷の急激な減少時の充電制御の詳細な説明は省略する。 In the present embodiment, as an example of a sudden change in load, the control of discharging when the load suddenly increases has been described in detail. Since control according to the flowchart of FIG. 3 (for example, (shifting the zero-cross point frequency to the right on the horizontal axis shown in FIG. 4)) may be performed, here, charging control when the load suddenly decreases A detailed description of is omitted.
なお、本実施の形態では、電力貯蔵部12の周波数-充放電制御特性のゼロクロス点周波数シフトに基づく充放電制御を説明した。より具体的には、負荷が急激に増加した場合に、電力貯蔵部12の放電を開始し、発電ユニット10の発電量に増加に伴って、放電を徐々に減少させ、ドループ制御によって変化する目標周波数に追従して、電力貯蔵部12の周波数-充放電制御特性のゼロクロス点周波数をシフトさせて(放電では、図4の左にシフトさせて)、強制的に放電を終了させることで、ドループ制御に起因する、負荷急変前の発電量に戻す構成とした。
In this embodiment, the charge/discharge control based on the zero-cross point frequency shift of the frequency-charge/discharge control characteristic of the
これに対して、放電終了時期を、電力貯蔵部12の残量を考慮して、放電終了までの過程を調整してもよい。例えば、残量不足の場合はゼロクロス点周波数で即放電終了させる、又は、残量余剰の場合は、ゼロクロス点周波数から徐々に放電量を低下させながら終了させる、といった放電終了制御パターンを、電力貯蔵部12の残量に基づいて設定してもよい。
On the other hand, the discharge termination time may be adjusted in consideration of the remaining amount of the
10 発電ユニット(自家発電装置)
12 電力貯蔵部
14 原動機
16 発電部
18 ドループ制御部
20 出力部
22 負荷
24 周波数検出部
26 制御部
28 充放電制御装置
10 Power generation unit (private power generator)
REFERENCE SIGNS
本発明に係る充放電制御装置は、原動機の駆動によって発電すると共に、自己で発電した電力と、他で発電した電力とを合成する場合に、自己の発電出力の負荷に応じて目標周波数を変化させることで負荷率を調整するドループ制御機能を備えた発電部と、電力を充放電し得る電力貯蔵部と、を備えた自家発電装置において、前記電力貯蔵部の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、前記ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する充放電制御部を有し、前記充放電制御部が、前記負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、前記発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、前記電力貯蔵部を制御して、前記発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、前記負荷の予め定めた定常時の変動率よりも大きい負荷変動率に起因して、前記ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、前記ゼロクロス点周波数をシフトして、前記電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整することを特徴としている。 The charge/discharge control device according to the present invention generates power by driving the prime mover, and when synthesizing the power generated by itself and the power generated by others, changes the target frequency according to the load of the power generation output of itself. a power generator having a droop control function that adjusts the load factor by increasing the load factor; In the device, a frequency at which the power generated by the power generation unit and the power required by the load match is set as a zero-crossing point frequency at which charging and discharging are not performed, and the frequency is lower than the zero-crossing point frequency. A charge/discharge control unit that discharges when power generation is insufficient and charges when power generation is excessive when the frequency is higher than the zero-crossing point frequency, and the charge/discharge control unit controls that the amount of power required by the load exceeds a standard. When the amount of power generated by the power generation unit changes to increase or decrease, and an excess or deficiency occurs in the amount of power generated, the power storage unit is controlled to discharge when power generation by the power generation unit is insufficient and to charge when power generation is excessive. In addition, when the target frequency of the droop control function changes during discharging or charging due to a load fluctuation rate larger than the predetermined steady-state fluctuation rate of the load, the change in the target frequency Accordingly, the zero-cross point frequency is shifted to adjust the end timing of discharging or charging from the power storage unit.
本発明において、前記充放電制御部が、前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点から、前記時点からの経過時間に比例して、前記放電又は充電を徐々に減少させて終了状態とすることを特徴としている。 In the present invention , the charge/discharge control unit gradually reduces the discharge or charge from the time when the power storage unit ends the discharge or charge in proportion to the elapsed time from the time. It is characterized in that it is set to the end state.
本発明において、前記充放電制御部が、前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点で、直ちに放電又は充電を停止とすることを特徴としている。 In the present invention, the charging/discharging control section is characterized in that the charging or discharging is stopped immediately at the time when the charging or discharging by the power storage section is finished.
Claims (6)
前記発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、前記ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する充放電制御部を有し、
前記充放電制御部が、
前記負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、前記発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、前記電力貯蔵部を制御して、前記発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、前記ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、前記ゼロクロス点周波数をシフトして、前記電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整する、
充放電制御装置。 Droop control that adjusts the load factor by changing the target frequency according to the load of the self-generated output when generating power by driving the prime mover and synthesizing the power generated by itself and the power generated by others. A charge/discharge control device for controlling charge/discharge of the power storage unit in a private power generation device comprising a power generation unit having a function and an electric power storage unit capable of charging/discharging electric power,
A frequency at which the power generated by the power generation unit and the power required by the load match is set as a zero-cross point frequency at which charging and discharging are not performed, and discharging is performed when power generation is insufficient and the frequency is lower than the zero-cross point frequency. and a charge/discharge control unit that charges when excessive power generation occurs at a frequency higher than the zero-crossing point frequency,
The charge/discharge control unit
When the amount of power required by the load increases or decreases beyond a reference level, and the amount of power generated by the power generation unit becomes insufficient or excessive, the power storage unit is controlled to increase or decrease the amount of power generated by the power generation unit. When the power generation is insufficient, the battery is discharged, and when the power generation is excessive, the battery is charged. When the target frequency of the droop control function changes during discharging or charging, the zero cross point frequency is shifted according to the change in the target frequency. to adjust the end timing of discharging or charging from the power storage unit,
Charge/discharge controller.
前記負荷が必要とする電力が所定以上急増し、前記ドループ制御機能の目標周波数が低くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の低い側にシフトする共に、前記負荷が必要とする電力が所定以上急減し、前記ドループ制御機能の目標周波数が高くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の高い側にシフトする、請求項1記載の充放電制御装置。 Under the condition that the charge/discharge control unit self-generates,
When the power required by the load increases more than a predetermined amount and the target frequency of the droop control function changes to lower, the zero-cross point frequency is shifted to the lower frequency side, and the load requires 2. The charge/discharge control device according to claim 1, wherein the zero-crossing point frequency is shifted to a higher frequency side when the power to be supplied suddenly decreases by a predetermined amount or more and the target frequency of the droop control function changes to become higher.
前記発電部が発電する電力に対応する周波数に応じて、前記電力貯蔵部における充電及び放電を制御するためのテーブルを備え、
前記テーブルの前記ゼロクロス点周波数が、前記ドループ制御機能のデフォルトの目標周波数に基づいて更新される、請求項1又は請求項2記載の充放電制御装置。 The charge/discharge control unit
A table for controlling charging and discharging in the power storage unit according to the frequency corresponding to the power generated by the power generation unit,
3. The charge/discharge control device according to claim 1, wherein said zero-cross point frequency in said table is updated based on a default target frequency of said droop control function.
請求項1~請求項5の何れか1項記載の充放電制御部として動作させる、
充放電制御プログラム。 the computer,
Operate as the charge/discharge control unit according to any one of claims 1 to 5,
Charge/discharge control program.
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