JP4115747B2

JP4115747B2 - Hybrid power generation system

Info

Publication number: JP4115747B2
Application number: JP2002157266A
Authority: JP
Inventors: 茂雄吉田; 崇白石
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP2003343416A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自然風から安定した電力を得る目的で風車が提案され、実用化されている。また、近年においては、風エネルギそのものが有する不規則性や間欠性を他の発電装置との結合によって補い、安定した出力を得るためのハイブリッド発電システムが提案されている。かかるハイブリッド発電システムにおいて風車と組み合わせて用いられる他の発電装置としては、ディーゼル発電装置が挙げられる。
【０００３】
風力・ディーゼル系のハイブリッド発電システムにおいては、コスト削減のため、燃料消費率の高いディーゼル発電装置の出力をできるだけ抑え、風車の出力を増加させるのが好ましい。一方、ディーゼル発電装置は、その出力が最大出力の約５０％を下回ると煤が発生して装置内に堆積し、装置の耐久性に影響を与える場合がある。従って、ディーゼル発電装置が、装置の耐久性に影響を与えない程度の最小出力（以下、「許容最小出力」という）を維持するように、風車の出力を制御する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
風力・ディーゼル系のハイブリッド発電システムにおける風車の出力制御方法としては、システムの出力が所定量を超えた場合に、複数の風車のうち特定の風車の運転を停止させる方法（以下、「台数制御」という）が採用されている。しかし、この「台数制御」を採用すると、風力がわずかに大きくなってシステムの出力が所定量をわずかに超えた場合にも特定の風車の運転を完全に停止させてしまうため、ディーゼル発電装置の出力を増加させてしまうことがある。
【０００５】
例えば、定格出力１００ｋＷの風車２基運転時に風車の全出力を８０ｋＷ（所定量）に制限する場合には、１基を停止させ、２基目の出力が８０ｋＷを超えそうになった場合にこの２基目を停止させる必要がある。この結果、風車による全出力が零となるため、不足分の電力をディーゼル発電装置で補う必要があった。
【０００６】
一方、風車の出力制御方法の他の例としては、ピッチ制御自在なブレードを備えた風車を採用し、システムの出力が所定量を超えた場合に、風車のブレードのピッチを制御して出力を制限する方法（以下、「出力制御」という）が挙げられる。この「出力制御」においては、風車による全出力を風車基数で割ったものを単基当りの出力としており、例えば、定格出力１００ｋＷの風車２基運転時に風車の全出力を８０ｋＷ（所定量）に制限する場合には、風車１基当りの出力を４０ｋＷに設定している。
【０００７】
ここで、一般に、地形が複雑になるほど地点毎の風速はばらつくため、各風車に全て一定の風速の風が作用することは少なく、風車の配置場所や障害物（風上側の風車の影響も含む）の状況によって各風車の出力が変動することが頻繁に起こり得る。
【０００８】
前記した「出力制御」を採用すると、風車による全出力を風車基数で割ったものを単基当りの出力としているため、例えば前記した例において１基目の風車に６０ｋＷ相当の風が作用し、２基目の風車に２０ｋＷ相当の風が作用した場合においても、１基目の風車の出力が４０ｋＷに制限される。この結果、風車による全出力は結果的に８０ｋＷに満たないこととなり、やはり不足分をディーゼル発電装置で補う必要があった。
【０００９】
本発明の課題は、風力・ディーゼル系のハイブリッド発電システムにおいて、ディーゼル発電装置の燃料消費量を抑制して、発電コストの削減を図ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、出力変更可能な風車を複数有する風力発電装置と、ディーゼル発電装置と、前記風車の各々の出力を制御する制御装置と、前記風車の各々の発電量を検出する発電量検出手段と、前記風車の各々の潜在発電量を検出する潜在発電量検出手段と、を備えるハイブリッド発電システムにおいて、
前記制御装置は、前記風力発電装置の発電量が所定量を超過した場合に、風力総発電量低減操作を繰り返すことで、前記発電量を所定量以下に低減させる機能を有し、前記風力総発電量低減操作は、前記発電量検出手段に基づき、その時点での発電量が最大である前記風車を選択する発電量最大風車選択工程と、前記発電量最大風車選択工程により選択した前記風車の出力を低減させる発電量低減工程とを繰り返しの単位として備え、前記制御装置は、前記風力発電装置の発電量が所定量未満となった場合に、風力総発電量増加操作を繰り返すことで、前記発電量を所定以上に増加させる機能を有し、前記風力総発電量増加操作は、前記潜在発電量検出手段に基づき、その時点での潜在発電量が最大である前記風車を選択する潜在発電量最大風車選択工程と、前記潜在発電量最大風車選択工程により選択した前記風車の出力を増加させる発電量増加工程とを繰り返しの単位として備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、風力発電装置の発電量が所定量を超過した場合に、発電量最大の風車の出力を優先的に低減させる制御装置を備えるので、各風車に作用する風の速度が変動し、これに起因して各風車の出力（発電量）が変動した場合においても、発電量に比較的余裕のある風車の出力を優先的に低減させることができる。
【００１２】
従来の風車の出力制御方法である「出力制御」においては、風車１基当りの出力が所定の値（風車による全出力を風車基数で割った値）以下に制限されていたため、風車全体でみると出力が不足する場合があり、この不足分をディーゼル発電装置で補っていた。これに対し、本発明によれば、風車１基当りの出力が所定の値（風車による全出力を風車基数で割った値）以下に制限されることはなく、発電量最大の風車から優先的に出力を低減させるので、風車全体でみると出力が不足することが少なくなる。従って、ディーゼル発電装置が補う出力を低減させることができるので、ディーゼル発電装置の燃料消費量を抑制することができる。この結果、発電コストを削減することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド発電システムにおいて、前記制御装置は、前記風力総発電量低減操作又は前記風力総発電量増加操作において、前記各々の風車の前記その時点での発電量又は潜在発電量が同じである場合、所定の優先順位に基づき、前記風車を選択することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、風力発電装置の発電量が所定量未満となった場合に、潜在発電量が最大である風車の出力を優先的に増加させる制御装置を備えるので、風力発電装置の発電量を所定量まで迅速に回復させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
[第１の実施の形態]
本実施の形態においては、風力・ディーゼル系のハイブリッド発電システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１の構成を示す概念図である。ハイブリッド発電システム１は、風力発電装置１０と、ディーゼル発電装置２０と、これら風力発電装置１０およびディーゼル発電装置２０を制御するハイブリッド制御装置３０と、を備えている。
【００１７】
風力発電装置１０は、定格出力１００ｋＷの３基の風車１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを備えている。各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）は、可変速制御手段によって回転速度を変更できるロータを備えており、さらにこのロータは、ピッチ可変制御手段によってピッチ変更自在なブレードを有している。そして、ハイブリッド制御装置３０によってこれら可変速制御手段およびピッチ可変制御手段を制御することによって、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の出力（発電量）を、定格出力（１００ｋＷ）未満の任意の出力に設定することができる。
【００１８】
また、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）のナセルには、作用する風の速度（風速）を測定する（図示してない）風速計が設けられている。この風速計は、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の潜在的な発電能力を検出する潜在発電量検出手段として機能する。風速計によって測定された各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）に作用する風の速度信号は、ハイブリッド制御装置３０に送られ、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の出力制御に用いられる。
【００１９】
ディーゼル発電装置２０は、定格出力１００ｋＷの３台のディーゼル発電機２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを備えている。各ディーゼル発電機２１Ａ（２１Ｂ、２１Ｃ）の許容最小出力は、５０ｋＷである。
【００２０】
ハイブリッド制御装置３０は、系統の電力負荷を検出する系統負荷検出手段３１と、ディーゼル発電装置２０による発電量（以下、「ディーゼル発電量」という）を検出するディーゼル発電量検出手段３２と、風力発電装置１０による発電量（以下、「風力総発電量」という）を検出する風力総発電量検出手段３３と、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の発電量を検出する風車発電量検出手段３４と、中央自動処理手段３５と、を備えている。
【００２１】
中央自動処理手段３５は、系統負荷検出手段３１によって検出された系統の電力負荷と、ディーゼル発電量検出手段３２によって検出されたディーゼル発電量と、から、風力総発電量の制御が必要か否かを判定するという機能を果たす。また、風力総発電量の制御が必要である場合に、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）に備えられた可変速制御手段およびピッチ可変制御手段を制御することによって、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の出力（発電量）を制御し、もって風力総発電量を制御するという機能をも果たす。
【００２２】
なお、作業者の手動操作によって、中央自動処理手段３５と同様の処理を行うことができる。この場合には、系統負荷検出手段３１によって検出された系統の電力負荷と、ディーゼル発電量検出手段３２によって検出されたディーゼル発電量と、を作業者がモニタ等を介して監視し、風力総発電量の制御が必要か否かを判定する。そして、風力総発電量の制御が必要である場合に、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）に備えられた可変速制御手段およびピッチ可変制御手段を、作業者が通信手段等を介して制御することによって、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の出力（発電量）を制御する。
【００２３】
次に、本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１の制御方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２４】
まず、ハイブリッド制御装置３０の中央自動処理手段３５は、系統負荷検出手段３１によって検出された系統の電力負荷と、ディーゼル発電量検出手段３２によって検出されたディーゼル発電量と、から、風力総発電量を制御する必要があるか否かを判定する（制御要否判定工程：Ｓ１）。風力総発電量を制御する必要がないと判定された場合には、風力発電装置１０の発電量の制御は行わない。
【００２５】
風力総発電量の制御が必要であると判定された場合には、風力総発電量が過剰であるか否かを判定する（過剰発電判定工程：Ｓ２）。なお、風力総発電量が過剰であるか否かの判定は、風力総発電量検出手段３３によって検出された風力総発電量が所定の発電量よりも一定量大きいか否かによって行う。
【００２６】
風力総発電量が過剰であると判定された場合には、風車発電量検出手段３４によって検出された各風車１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの発電量に基づいて、所定の評定時間内の発電量が最大の風車（以下、「発電量最大風車」という）を選択する（発電量最大風車選択工程：Ｓ３）。本実施の形態では、所定の評定時間を１秒に設定している。そして、ハイブリッド制御装置３０によって風力発電装置１０の可変速制御手段およびピッチ可変制御手段を制御することによって、選択した発電量最大風車の出力（発電量）を低減させる（発電量低減工程：Ｓ４）。
【００２７】
ハイブリッド制御装置３０の中央自動処理手段３５は、風力総発電量が所定の値に達するまで、これら発電量最大風車選択工程Ｓ３および発電量低減工程Ｓ４を繰り返す。この際、風速の変動によって発電量最大風車が入れ替わることがある。この後、風力発電装置１０の発電量の制御を終了する。
【００２８】
一方、過剰発電量判定工程Ｓ２で風力総発電量が過剰でないと判定された場合には、風力総発電量が過小か否かを判定する（過小発電判定工程：Ｓ５）。なお、風力総発電量が過小であるか否かの判定は、風力総発電量検出手段３３によって検出された風力総発電量が所定の発電量よりも一定量小さいか否かによって行う。風力総発電量が過小でないと判定された場合には、風力発電装置１０の発電量の制御を終了する。
【００２９】
風速の減少や系統の電力負荷の増加などに起因して各風車の出力（発電量）が減少した結果、風力総発電量が過小であると判定された場合には、潜在発電量検出手段である風速計によって検出された各風車１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの風速に基づいて、潜在的な発電能力が最大の風車（以下、「潜在発電量最大風車」という）を選択する（潜在発電量最大風車選択工程：Ｓ６）。そして、ハイブリッド制御装置３０によって風力発電装置１０の可変速制御手段およびピッチ可変制御手段を制御することによって、選択した潜在発電量最大風車の出力（発電量）を増加させる（発電量増加工程：Ｓ７）。
【００３０】
ハイブリッド制御装置３０の中央自動処理手段３５は、風力総発電量が所定の値に回復するまで、これら潜在発電量最大風車選択工程Ｓ６および発電量増加工程Ｓ７を繰り返す。この際、風速の変動によって潜在発電量最大風車が入れ替わることがある。この後、風力発電装置１０の発電量の制御を終了する。
【００３１】
次に、以上説明したハイブリッド発電システム１の制御方法において、発電量最大風車選択工程Ｓ３および発電量低減工程Ｓ４の繰り返しによる風力総発電量低減操作の具体例と、潜在発電量最大風車選択工程Ｓ６および発電量増加工程Ｓ７の繰り返しによる風力総発電量増加操作の具体例と、を説明する。
【００３２】
＜風力総発電量低減操作の具体例＞
まず、発電量最大風車選択工程Ｓ３および発電量低減工程Ｓ４の繰り返しによる風力総発電量低減操作の具体例について説明する。図１に示したハイブリッド発電システム１において、電力需要１８０ｋＷの下で、ディーゼル発電装置２０の３台のディーゼル発電機のうち２台を許容最小出力の５０ｋＷで運転させるとともに、風力発電装置１０の風車１１Ａを出力４０ｋＷ、風車１１Ｂを出力３０ｋＷ、風車１１Ｃを出力１０ｋＷで各々運転させている状態を想定する。この状態においては、ディーゼル発電装置２０が１００ｋＷの出力を、風力発電装置１０が８０ｋＷの出力を、各々担っている。
【００３３】
この状態から風が強まって、風車１１Ａの出力が４５ｋＷ、風車１１Ｂの出力が３５ｋＷ、風車１１Ｃの出力が３０ｋＷ（風力総発電量１１０ｋＷ）となったため、発電量最大風車選択工程Ｓ３および発電量低減工程Ｓ４を繰り返して過剰な風力総発電量を低減させ、風力総発電量を８０ｋＷまで回復させる手順について説明する。なお、以下の例では、各風車の出力を５ｋＷずつ低減させることとしている。
【００３４】
まず、発電量最大風車である風車１１Ａを選択し、この風車１１Ａの出力を５ｋＷ低減させ、風車１１Ａの出力を４０ｋＷ、風車１１Ｂの出力を３５ｋＷ、風車１１Ｃの出力を３０ｋＷとし、風力総発電量を１０５ｋＷとする（第１発電量低減操作）。次いで、発電量最大風車である風車１１Ａを再び選択し、この風車１１Ａの出力を５ｋＷ低減させ、風車１１Ａの出力を３５ｋＷ、風車１１Ｂの出力を３５ｋＷ、風車１１Ｃの出力を３０ｋＷとし、風力総発電量を１００ｋＷとする（第２発電量低減操作）。
【００３５】
ここで各風車に作用する風の速度が変動して、風車１１Ａの出力が３０ｋＷ、風車１１Ｂの出力が３０ｋＷ、風車１１Ｃの出力が３５ｋＷとなり、風力総発電量が９５ｋＷとなったものと仮定する。この状態においては、発電量最大風車は風車１１Ｃであるので、風車１１Ｃの出力を５ｋＷ低減させ、風車１１Ａの出力を３０ｋＷ、風車１１Ｂの出力を３０ｋＷ、風車１１Ｃの出力を３０ｋＷとし、風力総発電量を９０ｋＷとする（第３発電量低減操作）。
【００３６】
第３発電量低減操作が終了した時点においては全ての風車の出力が同じであるので、出力の履歴を参照して発電量最大風車を選択する。すなわち、最新の発電量低減操作終了時点から所定の評定時間だけ前の時点で出力が最大の風車を選択する。かかる選択手法により、発電量最大風車として風車１１Ｃを選択し、風車１１Ｃの出力を５ｋＷ低減させ、風車１１Ａの出力を３０ｋＷ、風車１１Ｂの出力を３０ｋＷ、風車１１Ｃの出力を２５ｋＷとし、風力総発電量を８５ｋＷとする（第４発電量低減操作）。
【００３７】
次いで、前記した出力の履歴を参照した選択手法により、発電量最大風車として風車１１Ａを選択し、風車１１Ａの出力を５ｋＷ低減させ、風車１１Ａの出力を２５ｋＷ、風車１１Ｂの出力を３０ｋＷ、風車１１Ｃの出力を２５ｋＷとし、風力総発電量を８０ｋＷとする（第５発電量低減操作）。以上で、発電量最大風車選択工程Ｓ３および発電量低減工程Ｓ４の繰り返しによる風力総発電量低減操作を終了する。
【００３８】
＜風力総発電量増加操作の具体例＞
次に、潜在発電量最大風車選択工程Ｓ６および発電量増加工程Ｓ７の繰り返しによる風力総発電量増加操作の具体例について説明する。図１に示したハイブリッド発電システム１において、電力需要１８０ｋＷの下で、ディーゼル発電装置２０の３台のディーゼル発電機のうち２台を許容最小出力の５０ｋＷで運転させるとともに、風力発電装置１０の風車１１Ａを出力４０ｋＷ、風車１１Ｂを出力３０ｋＷ、風車１１Ｃを出力１０ｋＷで各々運転させている状態を想定する。この状態においては、ディーゼル発電装置２０が１００ｋＷの出力を、風力発電装置１０が８０ｋＷの出力を、各々担っている。
【００３９】
この状態から電力需要が２００ｋＷに増加したため、潜在発電量最大風車選択工程Ｓ６および発電量増加工程Ｓ７を繰り返して風力総発電量を１００ｋＷまで増加させる手順について説明する。なお、以下の例では、各風車の出力を５ｋＷずつ増加させることとしている。
【００４０】
まず、潜在発電量検出手段である風速計によって検出された各風車１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの風速に基づいて、潜在発電量最大風車を選択する。潜在発電量最大風車が風車１１Ｂであるとすると、この風車１１Ｂを選択して出力を５ｋＷ増加させ、風車１１Ａの出力を４０ｋＷ、風車１１Ｂの出力を３５ｋＷ、風車１１Ｃの出力を１０ｋＷとし、風力総発電量を８５ｋＷとする（第１発電量増加操作）。
【００４１】
次いで、第１発電量増加操作終了時点における潜在発電量最大風車を選択する。潜在発電量最大風車が再び風車１１Ｂであるとすると、この風車１１Ｂを再び選択して出力を５ｋＷ増加させ、風車１１Ａの出力を４０ｋＷ、風車１１Ｂの出力を４０ｋＷ、風車１１Ｃの出力を１０ｋＷとし、風力総発電量を９０ｋＷとする（第２発電量増加操作）。
【００４２】
第２発電量増加操作が終了した時点において、全ての風車の潜在的な発電能力が同じであるとする。このような場合を想定して、出力を増加させる優先順位をあらかじめ決めておく。例えば、出力増加優先順位が、風車１１Ａ、風車１１Ｂ、風車１１Ｃの順で決められていたとすると、優先順位の高い風車１１Ａを選択して出力を５ｋＷ増加させ、風車１１Ａの出力を４５ｋＷ、風車１１Ｂの出力を４０ｋＷ、風車１１Ｃの出力を１０ｋＷとし、風力総発電量を９５ｋＷとする（第３発電量増加操作）。
【００４３】
第３発電量増加操作が終了した時点において、風車１１Ｂと風車１１Ｃの潜在的な発電能力が同じであり、風車１１Ａの潜在的な発電能力よりも高い場合には、前記した優先順位により、風車１１Ｂを選択して出力を５ｋＷ増加させ、風車１１Ａの出力を４５ｋＷ、風車１１Ｂの出力を４５ｋＷ、風車１１Ｃの出力を１０ｋＷとし、風力総発電量を１００ｋＷとする（第４発電量増加操作）。以上で、潜在発電量最大風車選択工程Ｓ６および発電量増加工程Ｓ７の繰り返しによる風力総発電量増加操作を終了する。
【００４４】
なお、全ての風車の潜在的な発電能力が同じである場合には、出力の履歴を参照して潜在発電量最大風車を選択することもできる。この場合には、最新の発電量増加操作終了時点から所定の評定時間だけ前の時点で潜在的な発電能力が最大の風車を選択する。
【００４５】
次に、本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１の出力制御方法を採用した場合の制御結果と、従来の風車の出力制御方法である「台数制御」および「出力制御」を採用した場合の制御結果と、を表−１に示した。なお、表−１においては、本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１による風車の出力制御方法を「複数機出力制御」と記載している。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表−１に示すように、「複数機出力制御」、「台数制御」および「出力制御」いずれの場合においても、定格出力１００ｋＷの風車２基と、定格出力１００ｋＷのディーゼル発電機２台と、を運転させており、ハイブリッド発電システム全体で２００ｋＷの出力を得るように、風力発電装置およびディーゼル発電装置の出力を制御するものとした。なお、各風車に風速１０ｍ／ｓの風が作用した場合には約８１ｋＷの出力（発電量）が得られ、風速７ｍ／ｓの風が作用した場合には約２８ｋＷの出力（発電量）が得られる。
【００４８】
２基の風車に作用する風の速度が同一（１０ｍ／ｓ）であるケース１において「台数制御」を採用した場合には、風力発電装置で出力１００ｋＷを超えないように１基目の風車を停止させ、２基目の風車において風速１０ｍ／ｓの風の作用により８１ｋＷの出力（発電量）を得ている。このため、風力発電装置によって合計８１ｋＷの出力が得られる。この風力発電装置の出力不足を補うために、ディーゼル発電装置は１１９ｋＷの出力を行っており、２台のディーゼル発電機を各々許容最小出力５０ｋＷで運転させた場合の出力１００ｋＷよりも出力が１９ｋＷ過剰となる。
【００４９】
また、ケース１において「出力制御」を採用した場合には、風力発電装置の風車による全出力１００ｋＷを風車基数（２基）で割った５０ｋＷを単基当りの出力に設定している。このため、風力発電装置によって合計１００ｋＷの出力を得ることができ、２台のディーゼル発電機を各々許容最小出力５０ｋＷで運転させることができる。
【００５０】
また、ケース１において本発明に係る「複数機出力制御」を採用した場合には、非制御時における出力である１６２ｋＷ（８１ｋＷ×２）から、前記したフローチャート等で説明した発電量低減操作を行うことによって、２基の風車の出力を各々５０ｋＷに設定し、風力発電装置によって合計１００ｋＷの出力を得ることができる。この場合にも、２台のディーゼル発電機を各々許容最小出力５０ｋＷで運転させることができる。
【００５１】
一方、１基目の風車に風速７ｍ／ｓの風が作用し、２基目の風車に１０ｍ／ｓの風が作用するケース２において「台数制御」を採用した場合には、風力発電装置で出力１００ｋＷを超えないように１基目の風車を停止させ、２基目の風車において風速１０ｍ／ｓの風の作用により８１ｋＷの出力（発電量）を得ている。よって、ケース１と同様に風力発電装置によって合計８１ｋＷの出力を得ることとなり、風力発電装置の出力不足を補うために、ディーゼル発電装置は１１９ｋＷの出力を行うこととなる。この場合、２台のディーゼル発電機を各々許容最小出力５０ｋＷで運転させた場合の出力１００ｋＷよりも出力が１９ｋＷ過剰となる。
【００５２】
また、ケース２において「出力制御」を採用した場合には、風力発電装置の風車による全出力１００ｋＷを風車基数（２基）で割った５０ｋＷを単基当りの出力としている。しかし、このケース２においては、１基目の風車に風速７ｍ／ｓの風が作用しているため、１基目の風車によっては約２８ｋＷの出力しか得ることができない。従って、風力発電装置によって合計７８ｋＷの出力しか得ることができず、この風力発電装置の出力不足を補うために、ディーゼル発電装置は１２２ｋＷの出力を行うこととなる。この場合、２台のディーゼル発電機を各々許容最小出力５０ｋＷで運転させた場合の出力１００ｋＷよりも出力が２２ｋＷ過剰となる。
【００５３】
これに対し、ケース１において本発明に係る「複数機出力制御」を採用した場合には、非制御時における出力である１６２ｋＷ（８１ｋＷ×２）から、前記したフローチャート等で説明した発電量低減操作を行うことによって、１基目の風車の出力を７２ｋＷに設定し、２基目の風車の出力を２８ｋＷに設定することができる。これは、発電量最大風車である１基目の風車の出力を優先的に低減させたからである。この結果、風力発電装置によって合計１００ｋＷの出力を得ることができ、２台のディーゼル発電機を各々許容最小出力５０ｋＷで運転させることができる。
【００５４】
本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１においては、風力発電装置１０の発電量が所定量を超過した場合に、発電量最大の風車の出力を優先的に低減させるハイブリッド制御装置３０を備えるので、各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）に作用する風の速度が変動し、これに起因して各風車１１Ａ（１１Ｂ、１１Ｃ）の出力（発電量）が変動した場合においても、発電量に比較的余裕のある風車の出力を優先的に低減させることができる。
【００５５】
従来の風車の出力制御方法である「出力制御」においては、風車１基当りの出力が所定の値（風車による全出力を風車基数で割った値）以下に制限されていたため、風車全体でみると出力が不足する場合があり、この不足分をディーゼル発電装置で補っていた（表−１参照）。これに対し、本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１においては、風車１基当りの出力が所定の値（風車による全出力を風車基数で割った値）以下に制限されることはなく（表−１参照）、発電量最大の風車から優先的に出力を低減させるので、風車全体でみると出力が不足することが少なくなる。従って、ディーゼル発電装置２０が補う出力を低減させることができるので、ディーゼル発電装置２０の燃料消費量を抑制することができる。この結果、発電コストを削減することができる。
【００５６】
また、本実施の形態に係るハイブリッド発電システム１においては、風力発電装置１０の発電量が所定量未満となった場合に、潜在発電量が最大である風車の出力を優先的に増加させるハイブリッド制御装置３０を備えるので、風力発電装置１０の発電量を所定量まで迅速に回復させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、風力発電装置の発電量が所定量を超過した場合に発電量最大の風車の出力を優先的に低減させる制御装置を備えるので、発電量に比較的余裕のある風車の出力を優先的に低減させることができる。従って、ディーゼル発電装置が補う出力を低減させることができるので、ディーゼル発電装置の燃料消費量を抑制することができる。この結果、発電コストを削減することができる。
【００５８】
請求項２記載の発明によれば、風力発電装置の発電量が所定量未満となった場合に潜在発電量が最大である風車の出力を優先的に増加させる制御装置を備えるので、風力発電装置の発電量を所定量まで迅速に回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド発電システムの構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド発電システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ハイブリッド発電システム
１０風力発電装置
１１Ａ風車
１１Ｂ風車
１１Ｃ風車
２０ディーゼル発電装置
２１Ａディーゼル発電機
２１Ｂディーゼル発電機
２１Ｃディーゼル発電機
３０ハイブリッド制御装置
３１系統負荷検出手段
３２ディーゼル発電量検出手段
３３風力総発電量検出手段
３４風車発電量検出手段
３５中央自動処理手段
Ｓ１制御要否判定工程
Ｓ２過剰発電判定工程
Ｓ３発電量最大風車選択工程
Ｓ４発電量低減工程
Ｓ５過小発電判定工程
Ｓ６潜在発電量最大風車選択工程
Ｓ７発電量増加工程[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid power generation system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, wind turbines have been proposed and put into practical use for the purpose of obtaining stable power from natural wind. In recent years, hybrid power generation systems have been proposed in which irregularities and intermittency of wind energy itself are compensated by coupling with other power generation devices to obtain a stable output. As another power generator used in combination with a windmill in such a hybrid power generation system, a diesel power generator can be cited.
[0003]
In a wind / diesel hybrid power generation system, in order to reduce costs, it is preferable to suppress the output of a diesel generator with a high fuel consumption rate as much as possible and increase the output of the windmill. On the other hand, when the output of the diesel power generator falls below about 50% of the maximum output, soot is generated and accumulates in the apparatus, which may affect the durability of the apparatus. Therefore, it is necessary to control the output of the wind turbine so that the diesel generator maintains a minimum output that does not affect the durability of the device (hereinafter referred to as “allowable minimum output”).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As a wind turbine output control method in a wind power / diesel hybrid power generation system, when the output of the system exceeds a predetermined amount, a method of stopping operation of a specific wind turbine among a plurality of wind turbines (hereinafter referred to as “unit control”). Is adopted). However, when this “unit control” is adopted, the operation of a specific wind turbine is completely stopped even when the wind power is slightly increased and the output of the system exceeds a predetermined amount. The output may be increased.
[0005]
For example, when the total output of a wind turbine is limited to 80 kW (predetermined amount) during the operation of two wind turbines with a rated output of 100 kW, this is done when one of the turbines is stopped and the output of the second turbine is likely to exceed 80 kW. It is necessary to stop the second unit. As a result, since the total output of the windmill becomes zero, it was necessary to supplement the insufficient power with a diesel power generator.
[0006]
On the other hand, as another example of the wind turbine output control method, a wind turbine equipped with pitch-controllable blades is adopted, and when the output of the system exceeds a predetermined amount, the pitch of the wind turbine blade is controlled to output the wind turbine. A limiting method (hereinafter referred to as “output control”) can be mentioned. In this “output control”, the total output of the wind turbine divided by the number of wind turbines is used as the output per unit. For example, when operating two wind turbines with a rated output of 100 kW, the total output of the wind turbine is set to 80 kW (predetermined amount). When limiting, the output per wind turbine is set to 40 kW.
[0007]
Here, since the wind speed at each point varies as the terrain becomes more complex, the wind at a constant wind speed is unlikely to act on each windmill, and the windmill location and obstacles (including the effects of windmills on the windward side) ) The output of each windmill may fluctuate frequently depending on the situation.
[0008]
When the above “output control” is adopted, since the output per unit is obtained by dividing the total output of the wind turbine by the number of wind turbines, for example, the wind equivalent to 60 kW acts on the first wind turbine in the above example, Even when wind equivalent to 20 kW acts on the second windmill, the output of the first windmill is limited to 40 kW. As a result, the total output from the windmill eventually became less than 80 kW, and it was necessary to make up for the shortage with a diesel generator.
[0009]
An object of the present invention is to reduce the power generation cost by suppressing the fuel consumption of a diesel power generation device in a wind / diesel hybrid power generation system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a wind power generator having a plurality of wind turbines whose output can be changed, a diesel power generator, and a control device for controlling the output of each of the wind turbines, A power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of each of the windmills; a potential power generation amount detecting means for detecting a potential power generation amount of each of the windmills; In a hybrid power generation system comprising:
The control device, when the power generation amount of the wind power generator exceeds a predetermined amount, By repeating the total wind power generation amount reduction operation, the power generation amount is reduced to a predetermined amount or less. The total wind power generation amount reduction operation is based on the power generation amount detection unit, and the power generation amount at that time is A power generation amount maximum wind turbine selection step for selecting the wind turbine that is the maximum, and a power generation amount reduction step for reducing the output of the wind turbine selected in the power generation amount maximum wind turbine selection step as a repeating unit, the control device, When the power generation amount of the wind power generation device becomes less than a predetermined amount, it has a function of increasing the power generation amount to a predetermined value or more by repeating the operation of increasing the total wind power generation amount. The potential power generation maximum wind turbine selection step of selecting the wind turbine having the maximum potential power generation amount at that time based on the potential power generation amount detection means, and the wind selected by the potential power generation maximum wind turbine selection step It comprises a power generation amount increasing step for increasing the output of the units of repeated It is characterized by that.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, since the control device that preferentially reduces the output of the wind turbine with the maximum power generation amount when the power generation amount of the wind power generation device exceeds a predetermined amount, the wind power acting on each wind turbine is provided. Even when the speed of the wind turbine fluctuates and the output (power generation amount) of each wind turbine fluctuates due to this, it is possible to preferentially reduce the output of the wind turbine having a relatively large amount of power generation.
[0012]
In “output control”, which is a conventional wind turbine output control method, the output per wind turbine is limited to a predetermined value (a value obtained by dividing the total output of the wind turbine by the number of wind turbines) or less. The output may be insufficient, and this shortage was compensated with a diesel generator. On the other hand, according to the present invention, the output per wind turbine is not limited to a predetermined value (a value obtained by dividing the total output of the wind turbine by the number of wind turbines) or less. Therefore, the output is less likely to be insufficient when viewed from the whole wind turbine. Therefore, since the output supplemented by the diesel power generation device can be reduced, the fuel consumption of the diesel power generation device can be suppressed. As a result, the power generation cost can be reduced.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the hybrid power generation system according to the first aspect, the control device includes: In the operation for reducing the total wind power generation amount or the operation for increasing the total wind power generation amount, when the power generation amount or the potential power generation amount of each of the wind turbines is the same, the wind turbine is selected based on a predetermined priority order. Do It is characterized by that.
[0014]
According to the second aspect of the invention, since the wind power generator includes the control device that preferentially increases the output of the wind turbine having the largest potential power generation amount when the power generation amount of the wind power generation device is less than a predetermined amount, The power generation amount of the apparatus can be quickly recovered to a predetermined amount.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
[First embodiment]
In this embodiment, a wind / diesel hybrid power generation system will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a hybrid power generation system 1 according to the present embodiment. The hybrid power generation system 1 includes a wind power generation device 10, a diesel power generation device 20, and a hybrid control device 30 that controls the wind power generation device 10 and the diesel power generation device 20.
[0017]
The wind turbine generator 10 includes three

wind turbines

11A, 11B, and 11C having a rated output of 100 kW. Each windmill 11A (11B, 11C) includes a rotor whose rotation speed can be changed by variable speed control means, and this rotor has blades whose pitch can be freely changed by variable pitch control means. And by controlling these variable speed control means and pitch variable control means by the hybrid control device 30, the output (power generation amount) of each windmill 11A (11B, 11C) is set to an arbitrary output less than the rated output (100 kW). Can be set.
[0018]
The nacelle of each windmill 11A (11B, 11C) is provided with an anemometer (not shown) that measures the speed (wind speed) of the acting wind. This anemometer functions as a potential power generation amount detecting means for detecting the potential power generation capacity of each windmill 11A (11B, 11C). The wind speed signal acting on each windmill 11A (11B, 11C) measured by the anemometer is sent to the hybrid control device 30 and used for output control of each windmill 11A (11B, 11C).
[0019]
The diesel power generator 20 includes three

diesel generators

21A, 21B, and 21C having a rated output of 100 kW. The allowable minimum output of each diesel generator 21A (21B, 21C) is 50 kW.
[0020]
The hybrid control device 30 includes a system load detection unit 31 that detects a power load of the system, a diesel power generation amount detection unit 32 that detects a power generation amount (hereinafter referred to as “diesel power generation amount”) by the diesel power generation device 20, and wind power generation. Wind power generation amount detection means 33 for detecting the power generation amount by the apparatus 10 (hereinafter referred to as “wind power generation amount”), wind turbine power generation amount detection means 34 for detecting the power generation amount of each windmill 11A (11B, 11C), Central automatic processing means 35.
[0021]
The central automatic processing means 35 determines whether or not it is necessary to control the total wind power generation amount based on the power load of the system detected by the system load detection means 31 and the diesel power generation amount detected by the diesel power generation amount detection means 32. It fulfills the function of judging. Further, when it is necessary to control the total wind power generation amount, each windmill 11A (11B, 11C) is controlled by controlling the variable speed control means and the pitch variable control means provided in each windmill 11A (11B, 11C). It also functions to control the total output of wind power.
[0022]
It should be noted that the same processing as the central automatic processing means 35 can be performed by the manual operation of the operator. In this case, the operator monitors the power load of the system detected by the system load detection means 31 and the diesel power generation amount detected by the diesel power generation amount detection means 32 via a monitor or the like. Determine whether quantity control is required. When the total wind power generation amount needs to be controlled, the operator controls the variable speed control means and the pitch variable control means provided in each wind turbine 11A (11B, 11C) via the communication means or the like. To control the output (power generation amount) of each windmill 11A (11B, 11C).
[0023]
Next, the control method of the hybrid power generation system 1 according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG.
[0024]
First, the central automatic processing unit 35 of the hybrid control device 30 calculates the total wind power generation amount from the power load of the system detected by the system load detection unit 31 and the diesel power generation amount detected by the diesel power generation amount detection unit 32. It is determined whether or not it is necessary to control (control necessity determination step: S1). When it is determined that it is not necessary to control the total wind power generation amount, the power generation amount of the wind power generator 10 is not controlled.
[0025]
When it is determined that the total wind power generation amount needs to be controlled, it is determined whether the total wind power generation amount is excessive (excess power generation determination step: S2). Whether or not the total wind power generation amount is excessive is determined based on whether or not the total wind power generation amount detected by the total wind power generation detection means 33 is larger than the predetermined power generation amount by a certain amount.
[0026]
When it is determined that the total wind power generation amount is excessive, the power generation amount within a predetermined evaluation time is the maximum based on the power generation amounts of the

windmills

11A, 11B, and 11C detected by the windmill power generation amount detection unit 34. Wind turbines (hereinafter referred to as “maximum power generation amount wind turbine”) (power generation maximum wind turbine selection step: S3). In the present embodiment, the predetermined rating time is set to 1 second. Then, the hybrid controller 30 controls the variable speed control means and the pitch variable control means of the wind power generator 10 to reduce the output (power generation amount) of the selected maximum power generation wind turbine (power generation reduction step: S4). .
[0027]
The central automatic processing means 35 of the hybrid controller 30 repeats the maximum power generation wind turbine selection step S3 and the power generation amount reduction step S4 until the total wind power generation amount reaches a predetermined value. At this time, the wind turbine with the maximum power generation amount may be changed due to the fluctuation of the wind speed. Then, control of the electric power generation amount of the wind power generator 10 is complete | finished.
[0028]
On the other hand, when it is determined in the excessive power generation amount determination step S2 that the total wind power generation amount is not excessive, it is determined whether or not the total wind power generation amount is excessive (underpower generation determination step: S5). Whether or not the total wind power generation amount is too small is determined based on whether or not the total wind power generation amount detected by the total wind power generation detection means 33 is smaller than a predetermined power generation amount. When it is determined that the total wind power generation amount is not too small, the control of the power generation amount of the wind power generator 10 is terminated.
[0029]
If it is determined that the total wind power generation is too small as a result of a decrease in the output (power generation) of each wind turbine due to a decrease in wind speed or an increase in the power load of the system, the potential power generation detection means Based on the wind speeds of the

wind turbines

11A, 11B, and 11C detected by a certain anemometer, the wind turbine having the maximum potential power generation capacity (hereinafter referred to as “the maximum potential power generation wind turbine”) is selected (the maximum potential power generation wind turbine). Selection step: S6). Then, the hybrid controller 30 controls the variable speed control means and the pitch variable control means of the wind power generator 10 to increase the output (power generation amount) of the selected maximum potential power generation wind turbine (power generation increase step: S7). ).
[0030]
The central automatic processing means 35 of the hybrid controller 30 repeats these potential power generation maximum wind turbine selection step S6 and power generation amount increase step S7 until the total wind power generation amount is restored to a predetermined value. At this time, the wind turbine with the maximum potential power generation may be replaced by the fluctuation of the wind speed. Then, control of the electric power generation amount of the wind power generator 10 is complete | finished.
[0031]
Next, in the control method of the hybrid power generation system 1 described above, a specific example of the total wind power generation amount reduction operation by repeating the power generation maximum windmill selection step S3 and the power generation amount reduction step S4, and the potential power generation maximum windmill selection step S6. A specific example of the total wind power generation amount increasing operation by repeating the power generation amount increasing step S7 will be described.
[0032]
<Specific examples of total wind power generation reduction operation>
First, a specific example of the total wind power generation amount reduction operation by repeating the power generation maximum wind turbine selection step S3 and the power generation amount reduction step S4 will be described. In the hybrid power generation system 1 shown in FIG. 1, under a power demand of 180 kW, two of the three diesel generators of the diesel power generator 20 are operated at an allowable minimum output of 50 kW, and the wind turbine of the wind power generator 10 Assume that 11A is operated at an output of 40 kW, the windmill 11B is operated at an output of 30 kW, and the windmill 11C is operated at an output of 10 kW. In this state, the diesel power generator 20 is responsible for 100 kW output and the wind power generator 10 is responsible for 80 kW output.
[0033]
Since the wind increased from this state, the output of the windmill 11A was 45 kW, the output of the windmill 11B was 35 kW, and the output of the windmill 11C was 30 kW (total wind power generation 110 kW). A procedure for reducing the total wind power generation amount by repeating step S4 and recovering the total wind power generation amount to 80 kW will be described. In the following example, the output of each wind turbine is reduced by 5 kW.
[0034]
First, the wind turbine 11A that is the maximum wind power generation amount is selected, the output of the wind turbine 11A is reduced by 5 kW, the output of the wind turbine 11A is 40 kW, the output of the wind turbine 11B is 35 kW, the output of the wind turbine 11C is 30 kW, and the total wind power generation amount Is set to 105 kW (first power generation reduction operation). Next, the wind turbine 11A that is the maximum power generation amount wind turbine is selected again, the output of the wind turbine 11A is reduced by 5 kW, the output of the wind turbine 11A is 35 kW, the output of the wind turbine 11B is 35 kW, and the output of the wind turbine 11C is 30 kW. The amount is set to 100 kW (second power generation amount reduction operation).
[0035]
Here, it is assumed that the wind speed acting on each windmill fluctuates, the output of the windmill 11A is 30 kW, the output of the windmill 11B is 30 kW, the output of the windmill 11C is 35 kW, and the total wind power generation amount is 95 kW. . In this state, since the wind turbine 11C has the maximum power generation amount, the output of the wind turbine 11C is reduced by 5 kW, the output of the wind turbine 11A is 30 kW, the output of the wind turbine 11B is 30 kW, and the output of the wind turbine 11C is 30 kW. The amount is set to 90 kW (third power generation amount reducing operation).
[0036]
Since the output of all the wind turbines is the same at the time when the third power generation amount reducing operation is completed, the maximum power generation amount wind turbine is selected with reference to the output history. That is, the wind turbine with the maximum output is selected at a time point a predetermined rating time before the end of the latest power generation amount reduction operation. With this selection method, the wind turbine 11C is selected as the maximum power generation amount windmill, the output of the windmill 11C is reduced by 5 kW, the output of the windmill 11A is 30 kW, the output of the windmill 11B is 30 kW, the output of the windmill 11C is 25 kW, and the total wind power generation The amount is set to 85 kW (fourth power generation amount reduction operation).
[0037]
Next, the wind turbine 11A is selected as the maximum power generation amount windmill by the selection method referring to the output history described above, the output of the windmill 11A is reduced by 5 kW, the output of the windmill 11A is 25 kW, the output of the windmill 11B is 30 kW, and the windmill 11C. Is set to 25 kW, and the total wind power generation amount is set to 80 kW (the fifth power generation amount reduction operation). Thus, the total wind power generation amount reduction operation by repeating the maximum power generation wind turbine selection step S3 and the power generation amount reduction step S4 is completed.
[0038]
<Specific example of operation to increase total wind power generation>
Next, a specific example of the total wind power generation amount increasing operation by repeating the potential power generation maximum wind turbine selection step S6 and the power generation amount increase step S7 will be described. In the hybrid power generation system 1 shown in FIG. 1, under a power demand of 180 kW, two of the three diesel generators of the diesel power generator 20 are operated at an allowable minimum output of 50 kW, and the wind turbine of the wind power generator 10 Assume that 11A is operated at an output of 40 kW, the windmill 11B is operated at an output of 30 kW, and the windmill 11C is operated at an output of 10 kW. In this state, the diesel power generator 20 is responsible for 100 kW output and the wind power generator 10 is responsible for 80 kW output.
[0039]
Since the power demand has increased to 200 kW from this state, a procedure for increasing the total wind power generation amount to 100 kW by repeating the potential power generation maximum wind turbine selection step S6 and the power generation amount increase step S7 will be described. In the following example, the output of each wind turbine is increased by 5 kW.
[0040]
First, the maximum potential power generation amount wind turbine is selected based on the wind speed of each

wind turbine

11A, 11B, 11C detected by the anemometer as the potential power generation amount detection means. If the wind turbine 11B has the maximum potential power generation amount, the wind turbine 11B is selected and the output is increased by 5 kW. The output of the wind turbine 11A is 40 kW, the output of the wind turbine 11B is 35 kW, the output of the wind turbine 11C is 10 kW, The power generation amount is set to 85 kW (first power generation amount increasing operation).
[0041]
Next, the maximum potential power generation wind turbine at the end of the first power generation amount increasing operation is selected. Assuming that the maximum potential power generation wind turbine is the wind turbine 11B again, this wind turbine 11B is selected again to increase the output by 5 kW, the output of the wind turbine 11A is 40 kW, the output of the wind turbine 11B is 40 kW, and the output of the wind turbine 11C is 10 kW. The total wind power generation amount is set to 90 kW (second power generation amount increasing operation).
[0042]
It is assumed that the potential power generation capacities of all wind turbines are the same at the time when the second power generation amount increasing operation is completed. Assuming such a case, the priority for increasing the output is determined in advance. For example, if the output increase priority is determined in the order of the windmill 11A, the windmill 11B, and the windmill 11C, the windmill 11A having a higher priority is selected and the output is increased by 5 kW, the output of the windmill 11A is 45 kW, and the windmill 11B. Is set to 40 kW, the output of the wind turbine 11 C is set to 10 kW, and the total wind power generation amount is set to 95 kW (third power generation amount increasing operation).
[0043]
When the third power generation amount increasing operation is finished, if the potential power generation capacity of the windmill 11B and the windmill 11C is the same and is higher than the potential power generation capacity of the windmill 11A, the windmill has the above priority order. 11B is selected and the output is increased by 5 kW, the output of the windmill 11A is 45 kW, the output of the windmill 11B is 45 kW, the output of the windmill 11C is 10 kW, and the total wind power generation amount is 100 kW (fourth power generation amount increasing operation). This completes the operation for increasing the total wind power generation amount by repeating the potential power generation maximum wind turbine selection step S6 and the power generation amount increase step S7.
[0044]
In addition, when the potential power generation capability of all the windmills is the same, the maximum potential power generation amount windmill can be selected with reference to the output history. In this case, a wind turbine having the maximum potential power generation capacity is selected at a time point a predetermined evaluation time before the end of the latest power generation amount increase operation.
[0045]
Next, the control result when the output control method of the hybrid power generation system 1 according to the present embodiment is adopted, and the control when the “number control” and “output control” that are the conventional wind turbine output control methods are adopted. The results are shown in Table 1. In Table 1, the wind turbine output control method by the hybrid power generation system 1 according to the present embodiment is described as “multi-machine output control”.
[0046]
[Table 1]

[0047]
As shown in Table 1, in any case of “multi-machine output control”, “number control”, and “output control”, two wind turbines with a rated output of 100 kW, two diesel generators with a rated output of 100 kW, The output of the wind power generator and the diesel power generator is controlled so that an output of 200 kW is obtained in the entire hybrid power generation system. When a wind speed of 10 m / s acts on each windmill, an output (power generation amount) of about 81 kW is obtained, and when a wind speed of 7 m / s acts, an output (power generation amount) of about 28 kW is obtained. can get.
[0048]
When “number control” is adopted in case 1 where the wind speeds acting on the two wind turbines are the same (10 m / s), the first wind turbine is set so that the wind power generator does not exceed the output of 100 kW. The second windmill is stopped and an output (power generation amount) of 81 kW is obtained by the action of wind at a wind speed of 10 m / s. For this reason, a total output of 81 kW is obtained by the wind turbine generator. In order to make up for the shortage of output of this wind turbine generator, the diesel generator has an output of 119 kW, and the output is 19 kW more than the output of 100 kW when each of the two diesel generators is operated at an allowable minimum output of 50 kW. It becomes.
[0049]
When “output control” is adopted in case 1, 50 kW obtained by dividing the total output 100 kW by the wind turbine of the wind turbine generator by the number of wind turbines (2) is set as the output per unit. For this reason, a total output of 100 kW can be obtained by the wind turbine generator, and each of the two diesel generators can be operated at an allowable minimum output of 50 kW.
[0050]
When “multi-machine output control” according to the present invention is adopted in case 1, the power generation amount reduction operation described in the above-described flowchart is performed from 162 kW (81 kW × 2), which is the output during non-control. Thus, the output of the two wind turbines can be set to 50 kW, respectively, and a total output of 100 kW can be obtained by the wind turbine generator. In this case as well, the two diesel generators can each be operated at an allowable minimum output of 50 kW.
[0051]
On the other hand, when “number control” is adopted in case 2 where wind of 7 m / s acts on the first wind turbine and wind of 10 m / s acts on the second wind turbine, The first wind turbine is stopped so that the output does not exceed 100 kW, and an output (power generation amount) of 81 kW is obtained by the action of wind at a wind speed of 10 m / s in the second wind turbine. Therefore, the output of a total of 81 kW is obtained by the wind power generator as in the case 1, and the diesel power generator outputs 119 kW to compensate for the shortage of the output of the wind power generator. In this case, the output is 19 kW more than the output 100 kW when each of the two diesel generators is operated at the allowable minimum output 50 kW.
[0052]
Further, when “output control” is adopted in case 2, 50 kW obtained by dividing the total output 100 kW by the wind turbine of the wind turbine generator by the number of wind turbines (2) is set as the output per unit. However, in this case 2, since the wind at the wind speed of 7 m / s is acting on the first windmill, only the output of about 28 kW can be obtained depending on the first windmill. Therefore, only a total output of 78 kW can be obtained by the wind power generator, and the diesel power generator will output 122 kW in order to compensate for the shortage of output of this wind power generator. In this case, the output is 22 kW excess from the output 100 kW when each of the two diesel generators is operated at the allowable minimum output 50 kW.
[0053]
On the other hand, when “multi-machine output control” according to the present invention is adopted in case 1, the power generation amount reduction operation described in the above-described flowchart or the like from 162 kW (81 kW × 2), which is the output during non-control. , The output of the first windmill can be set to 72 kW, and the output of the second windmill can be set to 28 kW. This is because the output of the first windmill, which is the maximum power generation windmill, is preferentially reduced. As a result, a total output of 100 kW can be obtained by the wind turbine generator, and each of the two diesel generators can be operated at an allowable minimum output of 50 kW.
[0054]
The hybrid power generation system 1 according to the present embodiment includes the hybrid control device 30 that preferentially reduces the output of the wind turbine with the maximum power generation amount when the power generation amount of the wind power generation device 10 exceeds a predetermined amount. Even when the wind speed acting on each windmill 11A (11B, 11C) fluctuates and the output (power generation amount) of each windmill 11A (11B, 11C) fluctuates due to this, the power generation amount is relatively marginal. It is possible to preferentially reduce the output of a wind turbine with a gap.
[0055]
In “output control”, which is a conventional wind turbine output control method, the output per wind turbine is limited to a predetermined value (a value obtained by dividing the total output of the wind turbine by the number of wind turbines) or less. The output may be insufficient, and this shortage was compensated with a diesel generator (see Table 1). In contrast, in hybrid power generation system 1 according to the present embodiment, the output per wind turbine is not limited to a predetermined value (a value obtained by dividing the total output of the wind turbine by the number of wind turbines) or less (Table -1), since the output is reduced preferentially from the wind turbine with the maximum power generation amount, the output is less likely to be insufficient in the entire wind turbine. Therefore, since the output supplemented by the diesel power generation device 20 can be reduced, the fuel consumption of the diesel power generation device 20 can be suppressed. As a result, the power generation cost can be reduced.
[0056]
Further, in the hybrid power generation system 1 according to the present embodiment, when the power generation amount of the wind power generation apparatus 10 becomes less than a predetermined amount, the hybrid control that preferentially increases the output of the wind turbine having the maximum potential power generation amount. Since the apparatus 30 is provided, the power generation amount of the wind power generator 10 can be quickly recovered to a predetermined amount.
[0057]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the control device that preferentially reduces the output of the wind turbine with the maximum power generation amount when the power generation amount of the wind turbine generator exceeds a predetermined amount, the power generation amount has a relatively large margin. The output of a certain windmill can be reduced preferentially. Therefore, since the output supplemented by the diesel power generation device can be reduced, the fuel consumption of the diesel power generation device can be suppressed. As a result, the power generation cost can be reduced.
[0058]
According to the second aspect of the present invention, the wind turbine generator includes the control device that preferentially increases the output of the wind turbine having the maximum potential power generation amount when the power generation amount of the wind turbine generator is less than a predetermined amount. It is possible to quickly recover the power generation amount to a predetermined amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a hybrid power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a control method of the hybrid power generation system according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Hybrid power generation system
10 Wind power generator
11A windmill
11B windmill
11C windmill
20 Diesel generator
21A diesel generator
21B Diesel generator
21C diesel generator
30 Hybrid controller
31 System load detection means
32 Diesel power generation detection means
33 Total wind power generation detection means
34 Wind turbine power generation detection means
35 Central automatic processing means
S1 Control necessity determination process
S2 excessive power generation determination process
S3 Power generation maximum windmill selection process
S4 Power generation reduction process
S5 Underpower generation determination process
S6 Potential potential power generation maximum windmill selection process
S7 Power generation increase process

Claims

A wind turbine generator having a plurality of wind turbines capable of changing output, a diesel generator, a control device for controlling the output of each of the wind turbines, a power generation detection means for detecting the power generation amount of each of the wind turbines, In a hybrid power generation system comprising a potential power generation amount detecting means for detecting each potential power generation amount ,
The controller is
When the power generation amount of the wind power generator exceeds a predetermined amount, by repeating the total wind power generation amount reduction operation, the function of reducing the power generation amount below a predetermined amount,
The total wind power generation reduction operation is:
Based on the power generation amount detection means, a power generation amount maximum windmill selection step of selecting the windmill with the maximum power generation amount at that time,
A power generation amount reduction step for reducing the output of the windmill selected in the power generation amount maximum windmill selection step is provided as a repetition unit.
The controller is
When the power generation amount of the wind turbine generator is less than a predetermined amount, by repeating the total wind power generation amount increasing operation, it has a function of increasing the power generation amount above a predetermined amount,
The total wind power generation increase operation is:
A potential power generation maximum wind turbine selection step of selecting the wind turbine having the maximum potential power generation at that time, based on the potential power generation detection means;
A hybrid power generation system comprising: a power generation amount increasing step for increasing the output of the wind turbine selected in the latent power generation amount maximum wind turbine selection step as a repeating unit .

In the operation for reducing the total wind power generation amount or the operation for increasing the total wind power generation amount, when the power generation amount or the potential power generation amount of each of the wind turbines is the same, the control device is based on a predetermined priority order. The hybrid power generation system according to claim 1 , wherein the wind turbine is selected .