JP4869198B2 - Distributed power system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の発電機で系統連系又は自立運転を行う分散電源システムに関する。 The present invention relates to a distributed power supply system that performs grid interconnection or independent operation with a plurality of generators.
系統連系又は自立運転を行う従来の分散電源システムとして、例えば、機械式で行っていたガバナ機構をエンジン制御部(ECU)にてエンジンへの燃料噴射量を制御することで、発電機の回転数を制御するようにしたものがある。 As a conventional distributed power supply system that performs grid connection or independent operation, for example, a governor mechanism that has been mechanically operated is controlled by the engine control unit (ECU) to control the fuel injection amount to the engine. There is something that controls the number.
このような従来の分散電源システムにおいては、1台の発電機で系統連系又は自立運転を行うに当たり、系統連系時は出力増加に伴い回転数が垂下する、いわゆるドループ制御とし、自立運転時は定回転数を維持する、いわゆるアイソクロナス制御とする構成が、下記特許文献1に開示されている。 In such a conventional distributed power supply system, when performing grid interconnection or independent operation with one generator, so-called droop control in which the rotation speed drops as the output increases during grid interconnection, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-259542 discloses a configuration in which so-called isochronous control is maintained to maintain a constant rotational speed.
図4は、アイソクロナス制御を説明するための図であって、負荷に対するエンジン回転数(回転速度)の特性を示すグラフである。また、図5は、ドループ制御を説明するための図であって、負荷に対するエンジン回転数(回転速度)の特性を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph for explaining the isochronous control, and is a graph showing the characteristics of the engine speed (rotational speed) with respect to the load. FIG. 5 is a graph for explaining the droop control, and is a graph showing the characteristics of the engine speed (rotational speed) with respect to the load.
図4に示すアイソクロナス制御は、負荷がかかることによりエンジンの回転数が下がろうとするところ、定格出力の回転数となるように燃料噴射量を増やして、定格出力の回転数を保つアイソクロナス特性にて回転数(回転速度)制御を行うものである。このアイソクロナス制御においては、自立運転時に負荷変動しても定格出力のエンジン回転数を維持するので、安定した周波数で運転することができる。 The isochronous control shown in FIG. 4 has an isochronous characteristic that maintains the rated output speed by increasing the fuel injection amount so as to achieve the rated output speed when the engine speed decreases due to the load. Thus, the rotation speed (rotation speed) is controlled. In this isochronous control, the engine speed of the rated output is maintained even if the load fluctuates during the self-sustaining operation, so that the operation can be performed at a stable frequency.
図5に示すドループ制御は、機械式のガバナ機構と同様、無負荷状態から負荷の増加に伴ってエンジン回転数が一定のドループ率で低下するドループ特性にて回転数制御(回転速度)を行うものである。ここで、ドループ率は、(Na−Nb)/Nb(Na:無負荷時の回転速度、Nb:定格出力(全負荷)時の回転速度)で示される速度垂下率のことである。このドループ制御においては、系統連系時に負荷変動によってたとえ発電機の周波数が不安定になったとしても、発電機に比して電力容量が圧倒的に大きい系統電源に周波数特性を委ねることで、この場合も安定した周波数で運転することができる。
しかしながら、前記した従来技術では、系統連系又は自立運転を行う発電機が複数で並列運転される場合での各発電機の回転制御については何ら考慮されていない。 However, in the above-described conventional technology, no consideration is given to rotation control of each generator when a plurality of generators that perform grid interconnection or independent operation are operated in parallel.
そこで、本発明は、系統連系又は自立運転を行う発電機が複数で並列運転される場合での各発電機の回転制御を良好に行うことができる分散電源システムを提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the distributed power supply system which can perform rotation control of each generator favorably when the generator which performs a grid connection or a self-sustained operation is operated in parallel with two or more. .
本発明は、前記課題を解決するために、複数の発電機で系統連系又は自立運転を行う分散電源システムにおいて、系統連系時は全発電機をドループ特性にて回転数制御(ドループ制御)し、自立運転時はいずれか1台の発電機のみアイソクロナス特性にて回転数制御(アイソクロナス制御)を行って残りの発電機は全てドループ特性にて回転数制御(ドループ制御)を行うことを特徴とする分散電源システムを提供する。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a distributed power supply system that performs grid interconnection or independent operation with a plurality of generators. In grid interconnection, all the generators are controlled with a droop characteristic to control the rotational speed (droop control). During self-sustained operation, only one of the generators performs speed control (isochronous control) with isochronous characteristics, and the remaining power generators all perform speed control (droop control) with droop characteristics. A distributed power supply system is provided.
本発明に係る分散電源システムによれば、系統連系時は、全発電機をドループ制御しても、これら発電機に比して電力容量が圧倒的に大きい系統電源に周波数特性を委ねることができる。従って、出力周波数の挙動を安定させることができる。また、自立運転時では、いずれか1台の発電機のみアイソクロナス制御することで、このアイソクロナス制御を行う1台の発電機にて周波数特性を支配させることができ、これにより、残りの発電機が全てドループ制御を行っている状態において、出力周波数の挙動安定化に寄与することができる。 According to the distributed power supply system of the present invention, at the time of grid connection, even if all the generators are droop controlled, it is possible to entrust the frequency characteristics to the grid power supply that has an overwhelmingly large power capacity compared to these generators. it can. Therefore, the behavior of the output frequency can be stabilized. In addition, during independent operation, only one of the generators is controlled isochronously, so that the frequency characteristics can be controlled by one generator that performs this isochronous control. In a state where all the droop control is performed, it is possible to contribute to stabilization of the behavior of the output frequency.
本発明に係る分散電源システムにおいて、前記各発電機にそれぞれ異なる固有の番号を予め設定し、該各発電機間で相互に電力供給中の発電機の番号を認識し、自立運転時のアイソクロナス特性にて回転数制御を行う発電機を最小番号又は最大番号の発電機とする具体的態様を例示できる。こうすることで、自立運転時のアイソクロナス制御を行う発電機を容易に特定することができる。 In the distributed power supply system according to the present invention, different unique numbers are set in advance for the respective generators, the numbers of the generators supplying power to each other are recognized, and the isochronous characteristics at the time of independent operation are determined. The specific mode which makes the generator which performs rotation speed control by the generator of the minimum number or the maximum number can be illustrated. By doing so, it is possible to easily identify the generator that performs the isochronous control during the autonomous operation.
かかる構成において、ゼロ番号、又は、設定するいずれの発電機の番号よりも大きい番号を系統電源に付与し、発電機番号の認識に当たっては、前記系統電源を仮想発電機とすることが好ましい。こうすることで、系統連系時に全発電機を確実にドループ制御することが可能となる。また、この構成では、電力供給中の発電機を前記各発電機と電力供給経路との間に配置される遮断器の開閉信号に基づき認識すると共に、前記仮想発電機の電力供給の有無を前記系統電源からの受電用遮断器の開閉信号に基づき認識することができる。これにより、前記各発電機が電力供給中か否かを確実に認識することができる。 In such a configuration, it is preferable to assign a zero number or a number larger than the number of any generator to be set to the system power supply, and to recognize the generator number, the system power supply is a virtual generator. By doing so, it becomes possible to reliably perform droop control of all the generators during grid connection. Further, in this configuration, the generator that is supplying power is recognized based on an open / close signal of a circuit breaker arranged between each generator and the power supply path, and whether or not the virtual generator is supplied with power is It can be recognized based on the switching signal of the power receiving breaker from the system power supply. Thereby, it can be recognized reliably whether each said generator is supplying electric power.
以上説明したように、本発明によると、系統連系又は自立運転を行う発電機が複数で並列運転される場合での各発電機の回転制御を良好に行うことができる分散電源システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a distributed power supply system that can satisfactorily perform rotation control of each generator when a plurality of generators that perform grid interconnection or independent operation are operated in parallel. be able to.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: The thing of the character which limits the technical scope of this invention is not.
図1は、本発明に係る分散電源システムの一実施形態を示す概略構成図である。図1に示す分散電源システム100は、複数の分散電源装置D1〜Dn(nは2以上の整数)と、制御装置10とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a distributed power supply system according to the present invention. A distributed
この分散電源システム100は、制御装置10の作動制御によって、系統電源30と複数の分散電源装置D1〜Dnとを並列に接続して連系運転を行う系統連系と、系統電源30とは離脱した状態で、複数の分散電源装置D1〜Dnから電力供給を行う自立運転とのうちいずれか一方を行うようになっている。
In this distributed
図2は、図1に示す分散電源装置D1〜Dn及び制御装置10の概略構成を示すブロック図である。各分散電源装置D1〜Dnは、ここでは、それぞれ、エンジンE1〜Enと、エンジン制御部F1〜Fnと、発電機G1〜Gnとを備えており、制御装置10に接続されている。各エンジン制御部F1〜Fnは、制御装置10の指示の下、エンジンE1〜Enへの燃料噴射量を制御することで、該エンジンE1〜Enの回転数(回転速度)を制御するようになっている。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the distributed power supply devices D1 to Dn and the
制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)等の処理部11と、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等の記憶部12とを含んでおり、前記処理部11によって、各種制御プログラムを記憶部12から読み出し、該読み出した制御プログラムを実行することで、各分散電源装置D1〜Dnの作動制御を行うように構成されている。
The
制御装置10は、各エンジンE1〜Enに対するアイソクロナス制御及びドループ制御の切り替えを各分散電源装置D1〜Dnに指示するように構成されている。
The
詳しくは、制御装置10は、各分散電源装置部D1〜Dnに対してアイソクロナス制御の切り替え指令を行う場合には、アイソクロナス制御を行う切り替え信号を所定の定格回転数の情報と共に送信するようになっている。また、制御装置10は、各分散電源装置部D1〜Dnに対してドループ制御の切り替え指令を行う場合には、ドループ制御を行う切り替え信号を所定の定格回転数及びドループ率の情報と共に送信するようになっている。前記定格回転数としては、発電機周波数50Hzで1500回転/分や3000回転/分を例示でき、発電機周波数60Hzで1600回転/分や3200回転/分を例示できる。前記ドループ率としては、0%を超え且つ6%以下程度(標準的には3%程度)を例示できる。
Specifically, when the
各分散電源装置D1〜Dnでは、制御装置10にてアイソクロナス制御の切り替えが指示されて、該制御装置10からアイソクロナス制御を行う切り替え信号が定格回転数(例えば3000回/分:50Hz)の情報と共に送信されると、該定格回転数のアイソクロナス特性(図4参照)にて回転数制御を行う。また、各分散電源装置D1〜Dnでは、制御装置10にてドループ制御の切り替えが指示されて、該制御装置10からドループ制御を行う切り替え信号が定格回転数(例えば3000回/分:50Hz)及びドループ率(例えば3%)の情報と共に送信されると、該定格回転数及びドループ率のドループ特性(図5参照)にて回転数制御を行う。
In each of the distributed power supply devices D1 to Dn, switching of isochronous control is instructed by the
そして、制御装置10は、系統連系モード及び自立運転モードを備え、系統連系時は系統連系モードを実行する一方、自立運転時は自立運転モードを実行するようになっている。
And the
図3は、図1に示す分散電源システム100の動作状態を概念的に示す図であり、図3(a)は、系統連系時の動作状態を示しており、図3(b)は、自立運転時の動作状態を示している。なお、図3において制御装置10は図示を省略してある。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing an operation state of the distributed
制御装置10は、図3(a)に示すように、系統連系時に複数の分散電源装置D1〜Dnのうち電力供給中の分散電源装置における全発電機(ここでは発電機G1〜Gn)をドループ特性にて回転数制御する系統連系モードを実行し、図3(b)に示すように、自立運転時に複数の分散電源装置D1〜Dnのうち電力供給中の分散電源装置のいずれか1台の分散電源装置における発電機のみ(ここでは発電機G1を)アイソクロナス特性にて回転数制御を行い且つ電力供給中の残りの全分散電源装置における発電機(ここでは発電機G2〜Gn)はドループ特性にて回転数制御を行う自立運転モードを実行するように構成されている。
As shown in FIG. 3A, the
この分散電源システム100によれば、系統連系時は、発電機G1〜Gnに比して電力容量が圧倒的に大きい系統電源30に周波数特性を委ねることができるので、負荷変動によって発電機G1〜Gnの周波数が変動しても、安定した出力周波数で運転することが可能となると共に、自立運転時は、アイソクロナス制御を行う1台の発電機G1にて周波数特性を支配させることで、該1台の発電機G1にて系統電源30の如く出力周波数の挙動安定化を図ることが可能となる。
According to the distributed
ところで、自立運転時に電力供給中の全ての発電機をアイソクロナス特性にて回転数制御することが考えられるが、このアイソクロナス制御では、図4に示すように、負荷に対するエンジン回転数の目標値が負荷変動に拘わらず一定であるため、自立運転時に電力供給中の全発電機をアイソクロナス制御すると、2台以上の発電機で制御装置10が誤動作してエンジンの回転数が定まらない事態を招き易く、従ってエンジンが暴走してしまうといったトラブルが発生することがある。
By the way, it is conceivable to control the rotational speed of all the generators that are supplying power during the independent operation with isochronous characteristics. In this isochronous control, as shown in FIG. Because it is constant regardless of fluctuations, isochronous control of all generators that are supplying power during self-sustained operation tends to cause a situation in which the
これに対し、ドループ制御では、負荷に対するエンジン回転数の目標値が一意に決まるため、エンジン回転数を目標値に収束させることができる。例えば、図5に示すように、ドループ率が3%の場合、能力範囲の50%での負荷の回転数は、無負荷時の回転数3090回転/分から1.5%低減した回転数3045回転/分に収束させることができる。従って、電力供給中の1台の発電機のみアイソクロナス制御を行うと共に、電力供給中の残りの全発電機はドループ制御を行う場合には、出力周波数の挙動安定化を図りつつ制御装置10の誤動作を効果的に防止でき、これにより、エンジンの暴走を回避することが可能となる。
On the other hand, in the droop control, since the target value of the engine speed with respect to the load is uniquely determined, the engine speed can be converged to the target value. For example, as shown in FIG. 5, when the droop rate is 3%, the rotation speed of the load at 50% of the capacity range is 3045 rotation speeds reduced by 1.5% from the rotation speed of 3090 rotations / minute when there is no load. Per minute. Therefore, when performing isochronous control for only one generator that is supplying power and performing droop control for all remaining generators that are supplying power, malfunction of the
かかる観点から、本発明の実施形態に係る分散電源システム100では、自立運転時に電力供給中の1台の分散電源装置D1における発電機G1のみアイソクロナス特性にて回転数制御を行うと共に、電力供給中の残りの分散電源装置D2〜Dnにおける発電機G2〜Gnはいずれもドループ特性にて回転数制御を行っている。
From such a viewpoint, in the distributed
本実施の形態においては、各発電機G1〜Gnにそれぞれ異なる固有の番号(ここでは1号からn号の番号)が予め設定(ここでは記憶部12に記憶)されている。そして、制御装置10は、各発電機G1〜Gn間で相互に電力供給中の発電機の番号を認識し、系統連系時は電力供給中の全発電機(ここでは1号〜n号の発電機G1〜Gn)をドループ特性にて回転数制御し、自立運転時は電力供給中の最小番号又は最大番号の発電機(ここでは1号の発電機G1)のみアイソクロナス特性にて回転数制御を行って電力供給中の残りの発電機(ここでは2号〜n号の発電機G2〜Gn)は全てドループ特性にて回転数制御を行うようになっている。こうすることで、自立運転時のアイソクロナス特性にて回転数制御を行う発電機を容易に特定することができる。
In the present embodiment, different unique numbers (here, Nos. 1 to n) are preset (stored in the
また、本実施の形態においては、制御装置10は、ゼロ番号(0号)、又は、予め設定した各発電機G1〜Gnのいずれの番号よりも大きい番号(例えばn+1号)(ここでは0号)を系統電源30に付与し、各発電機G1〜Gnの番号認識に当たっては、系統電源30を仮想発電機とするように構成されている。
Moreover, in this Embodiment, the
即ち、制御装置10は、系統連系時には、仮想発電機としてゼロ番号(0号)、又は、各発電機G1〜Gnのいずれの番号よりも大きい番号(例えばn+1号)が付与された系統電源30と並列に接続して電力供給中の全発電機(ここでは1号〜n号の発電機G1〜Gn)をドループ制御し、自立運転時には、系統電源30とは離脱した状態で電力供給中の最小番号又は最大番号の発電機(ここでは1号の発電機G1)のみアイソクロナス制御して電力供給中の残りの発電機(ここでは2号〜n号の発電機G2〜Gn)は全てドループ制御するようになっている。
That is, at the time of grid connection, the
かかる構成を備えた分散電源システム100では、系統連系時に電力供給中の全発電機G1〜Gnを確実にドループ制御しつつ、仮想発電機として0号又はn+1号(ここでは0号)の番号が付与された系統電源30にて出力周波数の挙動安定化を図ることができる。
In the distributed
また、本実施の形態に係る分散電源システム100には、図1及び図2に示すように、系統電源30からの受電用遮断器52Rから各発電機G1〜Gnの遮断器52G1〜52Gn(図2参照)の直前に到るまでの電力供給経路Pを有している。
Moreover, in the distributed
ところで、各発電機G1〜Gnは、運転状態であっても運転初期状態の場合等のように電力供給ができない状態が存在する。このため、分散電源システム100では、各発電機G1〜Gnが電力供給できない状態において各発電機G1〜Gnと電力供給経路Pの間に配置される遮断器52G1〜52Gnを開いておき、各発電機G1〜Gnが電力供給できる状態になったときに、遮断器52G1〜52Gnを閉じ得る構成となっている。また、分散電源システム100では、系統電源30から負荷側への電力供給の有無は、系統電源30からの受電用遮断器52Rの開閉によってなされている。
By the way, each generator G1-Gn has the state which cannot supply electric power like the case of the driving | running | working initial state etc., even if it is a driving | running state. For this reason, in the distributed
かかる観点から、制御装置10は、各発電機G1〜Gnと電力供給経路Pの間に配置される遮断器52G1〜52Gnの開閉状態に対応する開閉信号に基づき各発電機G1〜Gnが電力供給中か否かを認識すると共に、系統電源30からの受電用遮断器52Rの開閉状態に対応する開閉信号に基づき仮想発電機である系統電源30が電力供給中か否かを認識するように構成されている。
From this viewpoint, the
具体的には、制御装置10は、遮断器52G1〜52Gnからの開閉信号によって遮断器52G1〜52Gnが閉じていると認識している場合に受電用遮断器52Rからの開閉信号によって受電用遮断器52Rが開いていると認識した場合には自立運転モードを実行するようになっている。また、制御装置10は、遮断器52G1〜52Gnからの開閉信号によって遮断器52G1〜52Gnが閉じていると認識している場合に受電用遮断器52Rからの開閉信号によって受電用遮断器52Rが閉じていると認識した場合には系統連系モードを実行するようになっている。
Specifically, when the
このように、制御装置10は、各発電機G1〜Gn直前の遮断器52G1〜52Gnや系統電源30直後の受電用遮断器52Rからの開閉信号を得ることで、各発電機G1〜Gnや系統電源30が電力供給中か否かを確実に認識した状態で自立運転モード又は系統連系モードを実行することができる。
As described above, the
30 系統電源
52G1〜52Gn 遮断器
52R 受電用遮断器
100 分散電源システム
G1〜Gn 複数の発電機
30 System power supply 52G1-
Claims (4)
系統連系時は全発電機をドループ特性にて回転数制御し、自立運転時はいずれか1台の発電機のみアイソクロナス特性にて回転数制御を行って残りの発電機は全てドループ特性にて回転数制御を行うことを特徴とする分散電源システム。 In a distributed power system that performs grid interconnection or independent operation with multiple generators,
During grid connection, all generators are controlled with the droop characteristics, and during independent operation, only one of the generators is controlled with the isochronous characteristics, and the remaining generators are all with the droop characteristics. A distributed power supply system characterized by performing rotation speed control.
前記各発電機にそれぞれ異なる固有の番号を予め設定し、該各発電機間で相互に電力供給中の発電機の番号を認識し、自立運転時のアイソクロナス特性にて回転数制御を行う発電機を最小番号又は最大番号の発電機とすることを特徴とする分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 1,
A unique number is set in advance for each of the generators, the number of the generators supplying power to each other is recognized between the generators, and the number of revolutions is controlled by isochronous characteristics during independent operation. Is a generator having a minimum number or a maximum number.
ゼロ番号、又は、設定するいずれの発電機の番号よりも大きい番号を系統電源に付与し、発電機番号の認識に当たっては、前記系統電源を仮想発電機とすることを特徴とする分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 2,
A distributed power supply system characterized in that a zero number or a number larger than any set generator number is assigned to a system power supply, and when the generator number is recognized, the system power supply is a virtual generator.
電力供給中の発電機を前記各発電機と電力供給経路との間に配置される遮断器の開閉信号に基づき認識すると共に、前記仮想発電機の電力供給の有無を前記系統電源からの受電用遮断器の開閉信号に基づき認識することを特徴とする分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 3,
Recognizing a power supply generator based on an open / close signal of a circuit breaker arranged between each of the power generators and a power supply path, and receiving power from the system power supply to determine whether or not the virtual generator is powered A distributed power supply system that recognizes based on a circuit breaker switching signal.
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