JP5013372B2 - Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator - Google Patents

Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator Download PDF

Info

Publication number
JP5013372B2
JP5013372B2 JP2007232066A JP2007232066A JP5013372B2 JP 5013372 B2 JP5013372 B2 JP 5013372B2 JP 2007232066 A JP2007232066 A JP 2007232066A JP 2007232066 A JP2007232066 A JP 2007232066A JP 5013372 B2 JP5013372 B2 JP 5013372B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage battery
capacity
value
inverter
wind power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007232066A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009065787A (en
Inventor
智信 千住
康朗 菊永
Original Assignee
国立大学法人 琉球大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人 琉球大学 filed Critical 国立大学法人 琉球大学
Priority to JP2007232066A priority Critical patent/JP5013372B2/en
Publication of JP2009065787A publication Critical patent/JP2009065787A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5013372B2 publication Critical patent/JP5013372B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

本発明は、電力系統に導入された風力発電機に併設して発電電力を平準化する蓄電池設備において、設備コストが最小になる最適容量を有する蓄電池を提供する方法および蓄電池設備に関する。   The present invention relates to a method and a storage battery facility for providing a storage battery having an optimum capacity that minimizes the facility cost in a storage battery facility for leveling generated power in parallel with a wind power generator introduced into a power system.

近年、エネルギー資源である石油・石炭などの化石燃料の枯渇が懸念されるようになってきた。また、電力需要の増大によるCO2排出量の増加や森林破壊によるCO2吸収源の減少などにより、大気中のCO2濃度が増加し地球温暖化が進行している。このような背景から、風力エネルギーを利用した風力発電システムが欧米を中心に世界各国で注目を集めている。風力発電システムは無尽蔵な自然エネルギーを活用するもので、CO2を排出しないクリーンな発電設備であるため、日本においても、風力発電の総設備容量は今後増加すると考えられる。 In recent years, there has been concern about the depletion of fossil fuels such as oil and coal, which are energy resources. In addition, CO 2 concentration in the atmosphere has increased and global warming has progressed due to an increase in CO 2 emissions due to an increase in power demand and a decrease in CO 2 absorption sources due to forest destruction. Against this background, wind power generation systems using wind energy are attracting attention around the world, especially in Europe and the United States. Wind power generation system is intended to take advantage of the inexhaustible natural energy, because it is a clean power generation facilities that do not emit CO 2, also in Japan, the total installed capacity of wind power generation is thought to increase in the future.

風力発電機の出力電力は風速の3乗に比例するため、風速の変化に従い激しく変動する。このため、電力系統に導入する風力発電システムの容量が大きい程、風力発電機の発電電力変動によって系統電圧変動や系統周波数変動が生じることになり電力品質が悪化しやすい。
このため、電力系統に風力発電機を導入するときには、発電電力変動を許容範囲まで平準化する必要がある。特に、大規模風力発電システムを電力系統に導入するためには、何らかの対策が求められる。風力発電機に蓄電池を併設して風力発電電力を平準化することは従来からよく行われている。風力発電システムに蓄電池を附属させることにより、風力発電の発電電力変動を平準化し、電力系統に与える影響を抑制することができる。蓄電池の利用により、風力発電システムの短周期から長周期までの発電電力変動が補償できる。
Since the output power of the wind power generator is proportional to the cube of the wind speed, it fluctuates violently as the wind speed changes. For this reason, as the capacity of the wind power generation system introduced into the power system increases, system voltage fluctuations and system frequency fluctuations occur due to power generation fluctuations of the wind power generator, and power quality is likely to deteriorate.
For this reason, when a wind power generator is introduced into an electric power system, it is necessary to level the generated power fluctuation to an allowable range. In particular, some measures are required to introduce a large-scale wind power generation system into a power system. Conventionally, it has been common practice to level a wind power generation by adding a storage battery to a wind power generator. By attaching a storage battery to the wind power generation system, it is possible to level the fluctuation in the generated power of the wind power generation and suppress the influence on the power system. By using the storage battery, it is possible to compensate for fluctuations in the generated power from the short cycle to the long cycle of the wind power generation system.

しかし、蓄電池を附属させるときには、設備コストが増加する上、蓄電池特性が経時により劣化するため維持費も必要になる。
蓄電池の設備コストや維持費用は蓄電池の充放電特性により左右され、充放電特性は蓄電池の制御器の特性によって決まる。
風力発電機に併設される蓄電池は、発電電力変動の平準化を目的とするもので容量が大きいほど効果があるが、設備コストの観点からはできるだけ小容量の蓄電池を導入することが好ましい。
従来は、蓄電池の充放電による平準化効果を評価する方法は知られているが、蓄電池の制御器特性や蓄電池コストの評価方法について開示する文献は見当たらない。
However, when a storage battery is attached, the equipment cost increases, and the storage battery characteristics deteriorate with time, so a maintenance cost is also required.
The storage battery equipment cost and maintenance cost depend on the charge / discharge characteristics of the storage battery, and the charge / discharge characteristics are determined by the characteristics of the controller of the storage battery.
The storage battery attached to the wind power generator is intended to level the fluctuation of the generated power and is more effective as the capacity is larger. However, it is preferable to introduce a storage battery with as small a capacity as possible from the viewpoint of equipment cost.
Conventionally, a method for evaluating the leveling effect due to charging / discharging of the storage battery is known, but there is no literature that discloses a controller characteristic of the storage battery or an evaluation method for the storage battery cost.

たとえば、特許文献1は、蓄電池を使った風力発電出力安定化方法を開示するが、コンバータとインバータを介して蓄電池を電力線に接続し、風力発電機の発生電力の微小単位時間における移動平均値を求めて、発生電力が移動平均値より大きいときに超過分を蓄電池に蓄え、不足があるときには不足分を蓄電池から電力線に給電するものであって、蓄電池の容量を最適化する思想は含まれていない。
なお、特許文献2には、太陽電池に蓄電池を組み合わせたシステムの蓄電池容量を決定する方法が開示されている。この開示方法は、太陽電池の容量と価格および蓄電池の容量と価格をパラメータとして、全天日射量の測定データを使ってシミュレーションを行って得たメリットを表した経済性評価図を作成して、これから最も経済的な太陽電池と蓄電池の組合せを決定するものである。
特許文献2に開示された方法は、太陽電池システムを対象とするものであるから、瞬時の発生電力が激しく変動する風力発電に適用することはできない。
特開平11-299106号公報 特開2004−032989号公報
For example, Patent Document 1 discloses a wind power generation output stabilization method using a storage battery, but the storage battery is connected to a power line via a converter and an inverter, and the moving average value of the generated power of the wind power generator in a minute unit time is calculated. The excess is stored in the storage battery when the generated power is larger than the moving average value, and when there is a shortage, the shortage is supplied from the storage battery to the power line, and the idea of optimizing the capacity of the storage battery is included. Absent.
Patent Document 2 discloses a method for determining a storage battery capacity of a system in which a storage battery is combined with a solar battery. This disclosure method uses the capacity and price of the solar cell and the capacity and price of the storage battery as parameters, and creates an economic evaluation chart that expresses the merit obtained by performing a simulation using the measurement data of the total solar radiation, The most economical combination of solar cell and storage battery will be determined.
Since the method disclosed in Patent Document 2 is intended for a solar cell system, it cannot be applied to wind power generation in which instantaneous generated power fluctuates drastically.
JP-A-11-299106 JP 2004-032989 A

そこで、本発明が解決しようとする課題は、風力発電機に併設され充放電により発電電力変動を平準化する蓄電池において、設備コストが最小となる最適容量を有する蓄電池を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a storage battery that has an optimum capacity that minimizes the equipment cost in a storage battery that is provided in a wind power generator and leveles fluctuations in generated power by charging and discharging.

上記課題を解決するため、本発明の風力発電機に用いる蓄電池設備は、蓄電池とインバータと蓄電池制御器を備えて、風力発電機と並列に系統に電力供給するものである。蓄電池制御器は、風力発電機の発電電力の移動平均値を算出する平均演算器と、移動平均値から風力発電機の発電電力値を差し引いて偏差を求める減算器と、蓄電池残存容量値に対して比例する修正係数を出力する実質的には関数発生器ともいえる適応ゲイン制御器と、適応ゲイン制御器から入力した修正係数にインバータの容量値を乗じて修正電力値を出力する乗算器と、偏差と修正電力値を加える加算器と、加算器の出力を上下限値で制約して蓄電池の出力指令値として出力する出力リミッタを備える。   In order to solve the above problems, a storage battery facility used in the wind power generator of the present invention includes a storage battery, an inverter, and a storage battery controller, and supplies power to the system in parallel with the wind power generator. The storage battery controller includes an average calculator that calculates the moving average value of the generated power of the wind power generator, a subtractor that subtracts the generated power value of the wind power generator from the moving average value to obtain a deviation, and the remaining battery capacity value An adaptive gain controller that can be said to be a function generator, and a multiplier that multiplies the correction coefficient input from the adaptive gain controller by the capacity value of the inverter to output a corrected power value; An adder for adding the deviation and the corrected power value, and an output limiter for limiting the output of the adder with upper and lower limit values and outputting the output command value of the storage battery are provided.

蓄電池出力指令値は、風力発電機の発電電力の移動平均値と比較して過剰な分を蓄電池に蓄え、不足の分を蓄電池から補充させるように指令するので、系統に供給される電力は移動平均値に平準化されて、激しい電力変動を示さない。
また、蓄電池残存容量が目標とする50%から大きく隔たると、蓄電池の出力指令値に大きな修正量が作用するので、蓄電池残量は常時目標値近傍に存在するように管理される。
The storage battery output command value instructs the storage battery to store an excess amount compared to the moving average value of the power generated by the wind power generator, and to replenish the shortage amount from the storage battery. It is leveled to the average value and does not show severe power fluctuations.
Further, if the remaining capacity of the storage battery is far from the target 50%, a large correction amount acts on the output command value of the storage battery, so that the remaining capacity of the storage battery is always managed to be in the vicinity of the target value.

出力リミッタの上下限値は、インバータ容量に関連して決定される。
蓄電池の残存容量は、積分器により、蓄電池出力指令値を積分して算定するようにしてもよい。
さらに、減算器と加算器の間に、不感帯素子を備えて、偏差の絶対値が所定の値に達しない場合に加算器への出力がゼロになるようにしてもよい。
The upper and lower limit values of the output limiter are determined in relation to the inverter capacity.
The remaining capacity of the storage battery may be calculated by integrating the storage battery output command value with an integrator.
Further, a dead zone element may be provided between the subtracter and the adder so that the output to the adder becomes zero when the absolute value of the deviation does not reach a predetermined value.

本発明の蓄電池制御器モデルを使って、移動平均算定に使うデータ数n、適応ゲイン制御器の修正係数における傾きα、不感帯幅Dzoneを設定し、充放電シミュレーションを行って、最大発電電力変動ΔPmax、合成出力電力変動ΔPsysの標準偏差σxが決められた条件を満たすことを前提として、設備コストCcap=CBP+CIWが最小となる蓄電池容量CB、インバータ容量CIを求める。ここで、CPは蓄電池の容量当たりコスト、CWはインバータの容量当たりコストである。
制御器パラメータn、α、Dzoneを設定された範囲内で変化させることにより、範囲内で設備コストCcapが最小となる蓄電池容量CB、インバータ容量CIとそのときの制御器パラメータを求めると、これらの値が最適解となる。
Using the battery controller model of the present invention, the number n of data used for moving average calculation, the slope α in the correction coefficient of the adaptive gain controller, and the dead band width Dzone are set, and a charge / discharge simulation is performed to determine the maximum generated power fluctuation ΔPmax. Assuming that the standard deviation σx of the combined output power fluctuation ΔPsys satisfies the determined condition, the storage battery capacity C B and the inverter capacity C I at which the equipment cost Ccap = C B C P + C I C W is minimized are obtained. Here, C P is the cost per capacity of the storage battery, and C W is the cost per capacity of the inverter.
Controller parameters n, alpha, by varying within a range set to Dzone, battery capacity C B comprising equipment cost Ccap is minimized within the range, the inverter capacity C I when determining the controller parameters at that time, These values are the optimal solutions.

本発明では、風力発電機に充放電により風力発電電力変動を平準化する蓄電池を併設した上記システムにおいて、実地に得た風速観測データに基づいたシミュレーションにより蓄電池の設備コストが最小になる最適容量を算定することができる。蓄電池の最適容量は、蓄電池制御器のパラメータを大きな間隔で網羅的に変化させた条件の下で実地観測データを使ってシミュレートし、さらに設備コストを最小にする蓄電池容量とインバータ容量を局所的なシミュレートにより探索して得る。   In the present invention, in the above system in which the wind power generator is provided with a storage battery that equalizes wind power generation fluctuations by charging and discharging, the optimum capacity that minimizes the storage battery facility cost by simulation based on wind speed observation data obtained in the field is obtained. Can be calculated. The optimal capacity of the storage battery is simulated using field observation data under conditions where the parameters of the storage battery controller are exhaustively changed at large intervals, and the storage battery capacity and inverter capacity that minimize equipment costs are locally determined. Search by simple simulation.

風力発電機が出力する発電電力は風速の変化により激しく変動する。蓄電池を併設することによりこの発電電力変動を平準化することができるが、蓄電池容量、インバータ容量によって平準化効果が変化する。また、蓄電池の充放電動作は蓄電池の制御器パラメータによって大きな影響を受ける。
本発明の風力発電機に用いる蓄電池設備は、発電電力変動の許容値まで平準化することを制約条件として、合成出力電力変動が制約条件を満たすと共に設備コストが最小となる最適な蓄電池容量、インバータ容量および蓄電池の制御器パラメータを備えるようにすることができる。
The power generated by the wind power generator fluctuates violently with changes in wind speed. Although the generated power fluctuation can be leveled by providing a storage battery, the leveling effect varies depending on the storage battery capacity and the inverter capacity. Further, the charge / discharge operation of the storage battery is greatly influenced by the controller parameters of the storage battery.
The storage battery equipment used in the wind power generator according to the present invention has an optimal storage battery capacity and inverter that minimizes the equipment cost while the composite output power fluctuation satisfies the restriction condition, with the condition that the power generation fluctuation is leveled to the allowable value Capacity and storage battery controller parameters may be provided.

以下、図面を用い実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は本実施例に係る風力発電機に用いる蓄電池設備の蓄電池制御器のブロック図、図2は風力発電機に用いる蓄電池設備の結線図、図3は蓄電池制御器に用いる適応ゲイン制御器の特性を示すグラフ、図4は1年間にわたる実測風速データを示すグラフ、図5は地表状態と補正係数の対応を示す表、図6は風力発電機の運転特性を表すグラフ、図7は実測風速データから算出した1年間にわたる発電電力変動を示すグラフ、図8は蓄電池とインバータの容量と平準化効果の関係を確認する手順を表すフロー図、図9は充放電シミュレーションにより得られた合成出力電力の標準偏差σxをインバータ容量CI と蓄電池容量CBの座標上に描いたグラフ、図10は充放電シミュレーションにより得られた合成出力電力の最大出力変動量ΔPmaxをインバータ容量CI と蓄電池容量CBの座標上に描いたグラフ、図11は図4をもとに算出した大容量蓄電池で平準化した風力発電機の1年間の合成出力電力変動を表すグラフ、図12は蓄電池とインバータの最適容量と最適な蓄電池制御パラメータをシミュレーションにより決定する手順を表すフロー図、図13は図12のシミュレーションにおけるインバータ容量CI と蓄電池容量CBの最適値を探索する手法を説明する図面、図14は最適解を求めるシミュレーションにおけるパラメータ設定値を示す表、図15はシミュレーション結果を示す表、図16から図19はそれぞれ第1ケースから第4ケースの最適解を適用した蓄電池システムで制御したときの合成出力電力の変動量を示す図面である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a storage battery controller of a storage battery facility used in a wind power generator according to this embodiment, FIG. 2 is a connection diagram of a storage battery facility used in a wind power generator, and FIG. 3 is an adaptive gain controller used in the storage battery controller. FIG. 4 is a graph showing the measured wind speed data over one year, FIG. 5 is a table showing the correspondence between the surface condition and the correction coefficient, FIG. 6 is a graph showing the operating characteristics of the wind power generator, and FIG. 7 is the measured wind speed. FIG. 8 is a flow chart showing the procedure for confirming the relationship between the capacity of the storage battery and the inverter and the leveling effect, and FIG. 9 is the combined output power obtained by the charge / discharge simulation. the inverter capacity standard deviation sigma] x C I and graph depicting on the coordinates of the battery capacity C B, FIG. 10 is the maximum output variation ΔPmax of the resulting combined output power by charging and discharging simulation Converter capacitance C I and graph depicting on the coordinates of the battery capacity C B, FIG. 11 is a graph representing the combined output power variation of the one-year wind turbine was leveled large storage battery calculated on the basis of FIG. 4, Figure 12 is a technique for searching a flow diagram, FIG. 13 is the optimum value of the inverter capacitance C I and battery capacity C B in the simulation of Figure 12 illustrating a procedure for determining by simulation the optimum battery control parameters and the optimum capacity of the storage battery and the inverter FIG. 14 is a table showing parameter setting values in a simulation for obtaining an optimal solution, FIG. 15 is a table showing simulation results, and FIGS. 16 to 19 are applied with the optimal solutions of the first case to the fourth case, respectively. It is drawing which shows the variation | change_quantity of synthetic | combination output electric power when it controls by a storage battery system.

本実施例の風力発電機に用いる蓄電池設備は、図2に示すように、風力発電機11にインバータ13を介して蓄電池12が並列に接続されて、風力発電機11の発電出力PGと蓄電池12の入出力電力Pbatの和である合成出力電力Psysを電力需要部に接続された電力系統14に供給するシステムである。
蓄電池12は、発電出力PGが基準値を超えるときは蓄電池12に受け入れて蓄積し、基準値に足りないときは蓄電池12から不足分を補うことによって風力発電機11の出力変動を平準化するものである。
蓄電池12により発電出力PGを平準化する機能は、図1のブロック図で示す蓄電池の制御器で生成される蓄電池出力電力指令値Pbatにより達成される。
Battery equipment used in the wind power generator of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the storage battery 12 via the inverter 13 to the wind turbine 11 is connected in parallel, the power generation output P G and battery of the wind power generator 11 This is a system for supplying a combined output power Psys, which is the sum of 12 input / output powers Pbat, to the power system 14 connected to the power demand section.
Battery 12, when the power generation output P G exceeds the reference value stored in receiving the battery 12, when the missing the reference value to level the output fluctuations of the wind power generator 11 by supplementing the shortage from the storage battery 12 Is.
Ability to level the power generation output P G by battery 12 is achieved by the storage battery output power command value Pbat generated by the controller of the storage battery shown in the block diagram of FIG.

蓄電池制御器は、風力発電機11の発電電力PGについて過去の連続する所定数n個の移動平均値Pcomを算出する平均演算器1と、移動平均値Pcomから風力発電機11の発電電力値PGを差し引いて偏差Rを求める減算器2と、蓄電池残存容量値Wbatに傾きαで比例する係数を修正係数Mとして出力する適応ゲイン制御器7と、適応ゲイン制御器7から入力した修正係数Mにインバータ13の容量値CIを乗じて修正電力値Pcとして出力する乗算器8と、偏差Rと修正電力値Pcを加える加算器4と、加算器4の出力を上下限値で制約して蓄電池の出力指令値Pbatとして出力する出力リミッタ5を備える。 Battery controller, an average calculator 1 for calculating a past successive predetermined number of n of the moving average value Pcom for generated power P G of the wind power generator 11, the generator power value of the wind power generator 11 from the moving average value Pcom a subtracter 2 of a deviation R subtracts the P G, an adaptive gain controller 7 for outputting a factor proportional with a slope α to the battery remaining capacity value Wbat as the correction factor M, modifying the input from the adaptive gain controller 7 coefficients Multiplier 8 that multiplies M by the capacitance value C I of inverter 13 and outputs a corrected power value Pc, adder 4 that adds deviation R and corrected power value Pc, and the output of adder 4 is constrained by upper and lower limits. And an output limiter 5 that outputs the output command value Pbat of the storage battery.

出力リミッタ5から供給される蓄電池出力指令値Pbatは、正のときは蓄電池12からの電力出力を指令し、負のときは蓄電池12への電力入力を指令するもので、出力リミッタ5の上下限値はインバータ13の容量値CI以下の値が使われる。
蓄電池出力指令値Pbatは、風力発電機11の発電電力の移動平均値Pcomと比較して過剰な分を蓄電池12に蓄え、不足の分を蓄電池12から補充させるように指令するので、系統14に供給される電力は移動平均値Pcomに平準化されて、激しい電力変動を示さない。
The storage battery output command value Pbat supplied from the output limiter 5 instructs the power output from the storage battery 12 when positive, and instructs the power input to the storage battery 12 when negative, and the upper and lower limits of the output limiter 5 A value equal to or smaller than the capacitance value CI of the inverter 13 is used.
The storage battery output command value Pbat instructs the system 14 to store an excess amount in the storage battery 12 and replenish the shortage amount from the storage battery 12 as compared with the moving average value Pcom of the generated power of the wind power generator 11. The supplied power is leveled to the moving average value Pcom and does not show severe power fluctuations.

また、適応ゲイン制御器7は蓄電池充電率ξ=Wbat/CBを所定の値に維持するために適当なゲインを指定するもので、蓄電池充電率ξを入力して修正率Mを出力する関数発生器である。図3は適応ゲイン制御器7の機能を例示する図である。例示した機能は蓄電池充電率ξを50%付近に維持させるもので、蓄電池の放電時には蓄電池充電率ξが55%を超えたときに修正値Mを出力し、ξが55%より大きくなると修正値Mはξの増加量に対して傾きαで増加させる。同様に、蓄電池の充電時にはξが45%より低下したときに修正値Mを出力し、ξがさらに減少するとξの減少量に対して傾きαで修正値Mを減少させる。 The adaptive gain controller 7 is intended to designate a suitable gain to maintain the battery charging rate ξ = Wbat / C B to a predetermined value, the function of outputting the correction factor M to input xi] battery charging rate Generator. FIG. 3 is a diagram illustrating the function of the adaptive gain controller 7. The illustrated function is to maintain the storage battery charging rate ξ around 50%, and when the storage battery is discharged, the correction value M is output when the storage battery charging rate ξ exceeds 55%, and the correction value when ξ is greater than 55%. M is increased with an inclination α with respect to the increase amount of ξ. Similarly, when the battery is charged, the correction value M is output when ξ drops below 45%, and when ξ further decreases, the correction value M is decreased with a slope α with respect to the decrease amount of ξ.

したがって、蓄電池残存容量Wbatが目標とする値、たとえば蓄電池容量の50%から大きく隔たると、蓄電池の出力指令値Pbatに大きな修正量Pcが作用することになる。
このように、蓄電池残存容量Wbatが増加すると放電量Pbatが増加し、蓄電池残存容量Wbatが減少すると充電量Pbatが増える傾向が生じ、蓄電池残容量Wbatは常時目標値近傍に収まるように管理される。
しかし、傾きαの設定を大きくすると、蓄電池12の出力電力変動が大きくなり、発電電力変動の平準化に悪影響を与える。
このためシステム設計上、ΔMを適当に設定する必要がある。
Therefore, if the remaining battery capacity Wbat is far from a target value, for example, 50% of the storage battery capacity, a large correction amount Pc acts on the output command value Pbat of the storage battery.
In this way, when the remaining battery capacity Wbat increases, the discharge amount Pbat increases, and when the remaining battery capacity Wbat decreases, the charge amount Pbat tends to increase, and the remaining battery capacity Wbat is always managed to be close to the target value. .
However, when the setting of the inclination α is increased, the output power fluctuation of the storage battery 12 increases, which adversely affects the leveling of the generated power fluctuation.
Therefore, ΔM needs to be set appropriately in system design.

また、出力リミッタ5の上下限値は、インバータ13の容量に関連して決定される。
蓄電池12の残存容量Wbatは適宜な測定器から得られる実測値を使うことができるが、積分器9を用いて蓄電池出力指令値Pbatを積分して算定するようにしてもよい。なお、積分器9には、蓄電池容量の上下限値に対応する上下限リミッタを附属させることが好ましい。
Further, the upper and lower limit values of the output limiter 5 are determined in relation to the capacity of the inverter 13.
The remaining capacity Wbat of the storage battery 12 can be an actual measurement value obtained from an appropriate measuring device, but may be calculated by integrating the storage battery output command value Pbat using the integrator 9. The integrator 9 is preferably associated with an upper / lower limiter corresponding to the upper / lower limit value of the storage battery capacity.

さらに、減算器2と加算器4の間に不感帯素子3を備えて、偏差Rの絶対値が所定の不感帯幅Dzoneより小さい場合に加算器4への出力がゼロになるようにしてもよい。
不感帯素子3は、風力発電機11の発電電力PGと移動平均値Pcomの偏差Rの絶対値が不感帯幅Dzoneより大きいときに偏差Rを出力する。したがって、大きな発電出力変動が発生したときのみ蓄電池12の充放電を行うことになるので、不感帯素子3を導入することにより充放電回数を抑制して蓄電池12の寿命を延長させることができる。
ただし、電力系統14に供給される合成出力電力Psysは、風力発電機11の発電出力PGと蓄電池12の入出力電力Pbatの和であるため、不感帯幅Dzoneより絶対値が小さい変動が電力系統14に供給されて外乱となる。この外乱は不感帯幅Dzoneを小さくすれば抑制することができる。したがって、不感帯幅Dzoneの大きさを適当に設定する必要がある。
Further, a dead zone element 3 may be provided between the subtracter 2 and the adder 4 so that the output to the adder 4 becomes zero when the absolute value of the deviation R is smaller than a predetermined dead zone width Dzone.
Deadband element 3, the absolute value of the generated power P G and the deviation R of the moving average value Pcom wind generator 11 outputs a deviation R when the dead zone width Dzone larger. Therefore, since charging / discharging of the storage battery 12 is performed only when a large power generation output fluctuation occurs, the number of times of charging / discharging can be suppressed and the life of the storage battery 12 can be extended by introducing the dead zone element 3.
However, the combined output power Psys supplied to the power system 14 are the sum of the input and output power Pbat the generator output P G and battery 12 of the wind power generator 11, the power system variation absolute value is smaller than the dead zone width Dzone is 14 is a disturbance. This disturbance can be suppressed by reducing the dead zone width Dzone. Therefore, it is necessary to appropriately set the size of the dead zone width Dzone.

本実施例の風力発電機に用いる蓄電池設備において、風力発電機設置予定地において予め取得した風速データを用いたシミュレーションにより、適度な平準化効果を有し設備コストが最小となる最適な蓄電池容量CB、インバータ容量CI、制御器パラメータn、α、Dzoneを選択することができる。
最適値を決定するためのシミュレーションは、本実施例の蓄電池制御器モデルを使って、移動平均算定に使うデータ数n、適応ゲイン制御器の修正係数Mにおける傾きα、不感帯幅Dzoneを設定し、風速の実地データを用いて充放電シミュレーションを行う。
In the storage battery facility used for the wind power generator of the present embodiment, the optimal storage battery capacity C that has an appropriate leveling effect and minimizes the facility cost is obtained by simulation using wind speed data acquired in advance at the wind power generator installation site. B , inverter capacity C I , controller parameters n, α, Dzone can be selected.
In the simulation for determining the optimum value, the storage battery controller model of this embodiment is used to set the number n of data used for moving average calculation, the slope α in the correction coefficient M of the adaptive gain controller, and the dead zone width Dzone. Charge / discharge simulation is performed using actual wind speed data.

充放電シミュレーションの結果から、合成出力電力Psysの最大電力変動ΔPmaxと標準偏差σxが予め決められた条件を満たすことを前提として、設備コストCcap=CBP+CIWが極小となる蓄電池のkWh容量CB、インバータのkW容量CIを求める。なお、CPは蓄電池の容量kWh当たりのコスト、CWはインバータの容量kW当たりのコストであり、蓄電池やインバータの形式により異なる。
充放電シミュレーションは、制御器パラメータn、α、Dzoneを設定された範囲内で変化させて行い、その設定範囲内で設備コストCcapが最小となる蓄電池容量CB、インバータ容量CIとそのときの制御器パラメータn、α、Dzoneを求めると、これらの値が最適解となるので、得られた値を用いたシステムを構築すれば、設備コストが最小の風力発電変動を平準化する蓄電池設備を得ることができる。
Based on the result of the charge / discharge simulation, assuming that the maximum power fluctuation ΔPmax and the standard deviation σx of the combined output power Psys satisfy the predetermined conditions, the storage battery in which the equipment cost Ccap = C B C P + C I C W is minimized KWh capacity C B and inverter kW capacity C I are obtained. Incidentally, C P is the cost, C W per volume kWh battery is cost capacity kW per inverter, different in the form of a storage battery and an inverter.
The charge / discharge simulation is performed by changing the controller parameters n, α, and Dzone within a set range, and the storage battery capacity C B and the inverter capacity C I at which the equipment cost Ccap is minimized within the set range, and at that time When the controller parameters n, α, and Dzone are obtained, these values are the optimal solutions. Therefore, if a system using the obtained values is constructed, a storage battery facility that equalizes wind power fluctuations with minimum equipment costs can be obtained. Obtainable.

以下に、本実施例において、風力発電機に充放電により風力発電電力変動を平準化する蓄電池を併設した上記システムにおいて、実地に得た風速観測データに基づいて蓄電池の設備コストが最小になる最適容量を算定するシミュレーションの例を説明する。
シミュレーションは、図1の蓄電池制御器のブロック図において、発電出力PGについて風速の実測値から算定した風力発電機の発電出力値を相当させて行う。
Below, in this embodiment, in the above system in which the wind power generator is equipped with a storage battery that equalizes wind power generation fluctuations by charging and discharging, it is optimal that the facility cost of the storage battery is minimized based on the actual wind speed observation data obtained. An example of simulation for calculating the capacity will be described.
Simulation is carried out in the block diagram of a battery controller of Figure 1, it is equivalent to the power generation output value of the wind power generator as calculated from the measured values of wind speed power generation output P G.

(風速の実測と補正)
本実施例の実証試験には、琉球大学工学部2号館屋上で測定した風速データを用いた。測定は、2005年11月から2006年10月までの約1年間行い、10分間平均風速のデータを収集した。
図4は上記実測した1年間にわたる風速データを示すグラフである。
当該風速データについての観測日数は357日、1年間の平均風速は3.58m/sであった。
(Measurement and correction of wind speed)
For the verification test of this example, wind speed data measured at the University of the Ryukyus, Faculty of Engineering, Building No. 2 was used. The measurement was carried out for about one year from November 2005 to October 2006, and 10-minute average wind speed data was collected.
FIG. 4 is a graph showing the measured wind speed data over one year.
The observation days for the wind speed data were 357 days, and the average wind speed for one year was 3.58 m / s.

風速の実測データから発電電力を算出するには、風力発電機の地上高と観測点の地上高が異なるため、補正を行う必要がある。補正は下式を用いて行った。
z=Vh(z/h)1/N (1)
ここで、Vzは風力発電機のハブ高さにおける風速、Vhは観測地点における風速、zはハブ高さ、hは観測地点高さ、Nは補正係数である。
補正係数Nは図5の表に示される通り、風力発電機を設置する場所の地表状態に基づいて決まる係数で、本実施例ではN=2を採用した。
なお、気象観測機を設置した地上高は21.2m、想定した風力発電機のハブ高さは60mである。
In order to calculate the generated power from the measured data of wind speed, the ground height of the wind power generator and the ground height of the observation point are different, and correction is necessary. Correction was performed using the following equation.
V z = V h (z / h) 1 / N (1)
Here, V z is the wind speed at the hub height of the wind power generator, V h is the wind speed at the observation point, z is the hub height, h is the observation point height, and N is a correction coefficient.
As shown in the table of FIG. 5, the correction coefficient N is a coefficient determined based on the surface condition of the place where the wind power generator is installed. In this embodiment, N = 2 is adopted.
The ground height where the meteorological observation equipment is installed is 21.2 m, and the assumed height of the wind turbine hub is 60 m.

(風力発電機の運転特性)
風力発電機の発電電力PWは風速Vに対して3乗特性を持ち、下式で表される。
W=ρAV3η/2 (2)
ここで、ρは空気密度、Aは受風面積、ηは発電効率である。
本実施例で使用する風力発電機は定格出力1MWで、受風面積Aは2,980m2、発電効率ηは機械的損失も考慮すると40%である。また、空気密度ρは日本の平地における年平均値である1.225kg/m3とした。風速Vはハブ高さにおける風速を使う。
ただし、風力発電機は、ごく低速の2.5m/s以下の領域では出力を出さず、所定の風速たとえば12m/sを超える高速領域では定格値で出力が飽和し、さらにたとえば25m/s以上の風速領域では安全のため出力を遮断するようになっている。風力発電機の運転特性は、図6に示す通りになる。
(Operating characteristics of wind power generator)
The generated power P W of the wind power generator has a cube characteristic with respect to the wind speed V, and is expressed by the following equation.
P W = ρAV 3 η / 2 (2)
Here, ρ is the air density, A is the wind receiving area, and η is the power generation efficiency.
The wind power generator used in this example has a rated output of 1 MW, the wind receiving area A is 2,980 m 2 , and the power generation efficiency η is 40% in consideration of mechanical loss. The air density ρ was set to 1.225 kg / m 3 , which is an annual average value in Japanese flat land. Wind speed V uses the wind speed at the hub height.
However, the wind power generator does not output in a very low speed area of 2.5 m / s or less, and the output is saturated at a rated value in a high speed area exceeding a predetermined wind speed, for example, 12 m / s, and further, for example, 25 m / s or more. The output is cut off in the wind speed region for safety. The operating characteristics of the wind power generator are as shown in FIG.

(1年間の発電電力変動)
図7は、上記1年間にわたる風速データに基づいて算定した1年間の発電電力変動を示すグラフである。発電電力変動は、10分間平均風速データから得られた発電電力の差分から計算した。
風速データから算出された発電電力変動の標準偏差は63.4kW、発電電力の最大変動幅は981.2kWであった。
発電電力変動が正規分布に従うとすると、±100kWの変動範囲に88.53%の変動データが含まれることになる。
(Fluctuation of generated power for one year)
FIG. 7 is a graph showing the fluctuation of generated power for one year calculated based on the wind speed data over the one year. The generated power fluctuation was calculated from the difference in generated power obtained from the average wind speed data for 10 minutes.
The standard deviation of the generated power fluctuation calculated from the wind speed data was 63.4 kW, and the maximum fluctuation width of the generated power was 981.2 kW.
If the generated power fluctuation follows a normal distribution, the fluctuation data of 88.53% is included in the fluctuation range of ± 100 kW.

(蓄電池設備の平準化効果)
平均演算器1は、発電電力PGの移動平均値Pcomを算出して平準化の目標値とする。移動平均値Pcomは、風力発電機の過去の発電電力平均値から下式を用いて算出する。
Pcom=(Pt+Pt-1+Pt-2+・・・+Pt-(n-1))/n (3)
ここで、Piは時間iにおける発電電力平均値、nは移動平均をとる窓の幅を示す整数である。
移動平均窓の幅nを大きくすると、移動平均値Pcomの変動が小さくなり、平準化効果が大きくなるが、蓄電池充電率の変動は大きい。逆にnを小さくすると蓄電池充電率の変動は小さいが平準化効果も小さくなる。
(Leveling effect of storage battery equipment)
The average calculator 1, a target value of the leveling by calculating the moving average value Pcom generated power P G. The moving average value Pcom is calculated using the following formula from the past generated power average value of the wind power generator.
Pcom = (P t + P t -1 + P t-2 + ··· + P t- (n-1)) / n (3)
Here, Pi is an average value of generated power at time i, and n is an integer indicating the width of a window that takes a moving average.
If the width n of the moving average window is increased, the fluctuation of the moving average value Pcom is reduced and the leveling effect is increased, but the fluctuation of the storage battery charging rate is large. Conversely, when n is reduced, the fluctuation of the storage battery charging rate is small, but the leveling effect is also small.

(蓄電池容量およびインバータ容量と平準化効果)
平準化効果は、最大発電電力変動ΔPmaxの最大値と合成出力電力変動ΔPsysの標準偏差σxの大きさで評価することができる。最大発電電力変動ΔPmaxは、平準化期間T内における合成出力電力Psysの最大値と最小値の差の最大値である。なお、シミュレーションにおいては、電力系統14に供給される合成出力電力Psysは、出力部に設けた加算器6によって、風力発電機11の発電出力PGと蓄電池12の入出力電力Pbatの和を求めることにより生成することができる。
標準偏差σxは、合成出力電力Psys同士の差分から算出した合成出力電力変動に下式を適用して求める。
σx2=n/(n−1)*Σ1〜n(xj−μ)2 (4)
ここで、μは平均値である。
(Storage battery capacity and inverter capacity and leveling effect)
The leveling effect can be evaluated by the maximum value of the maximum generated power fluctuation ΔPmax and the standard deviation σx of the combined output power fluctuation ΔPsys. The maximum generated power fluctuation ΔPmax is the maximum value of the difference between the maximum value and the minimum value of the combined output power Psys within the leveling period T. In the simulation, the combined output power Psys supplied to the power grid 14, the adder 6 provided on the output unit, the sum of the input and output power Pbat the generator output P G and battery 12 of the wind power generator 11 Can be generated.
The standard deviation σx is obtained by applying the following equation to the combined output power fluctuation calculated from the difference between the combined output powers Psys.
σx 2 = n / (n−1) * Σ 1 to n (x j −μ) 2 (4)
Here, μ is an average value.

図8は、蓄電池とインバータの容量と平準化効果の関係を確認する手順を表すフロー図である。
初めに、蓄電池制御パラメータを設定する(Step1)。蓄電池制御パラメータは、平均演算器1において発電電力の移動平均値を求めるときの窓の幅n、適応ゲイン制御器7における修正係数の傾きα、不感帯素子3における不感帯幅Dzone、変動状態を評価する平準化期間Tである。
次に、蓄電池の容量CBを設定する(Step2)。また、インバータの容量CI を設定する(Step3)。
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for confirming the relationship between the capacity of the storage battery and the inverter and the leveling effect.
First, storage battery control parameters are set (Step 1). The storage battery control parameters evaluate the window width n when the average calculator 1 calculates the moving average value of the generated power, the slope α of the correction coefficient in the adaptive gain controller 7, the dead band width Dzone in the dead band element 3, and the fluctuation state. Leveling period T.
Then, set the capacitance C B of the storage battery (Step2). Also, the inverter capacitance C I is set (Step 3).

1年分の充放電シミュレーションを行って合成出力Psysを算出し、得られたPsysからΔPmaxとσxを算出する(Step4)。
次のインバータ容量CI を選択し(Step5)、ステップ3に進む。
そのときの蓄電池容量CBについて予定したインバータ容量CI の全てを処理したら、次の蓄電池容量CBを選択し(Step6)、ステップ2に進む。
予定した蓄電池容量CBの全てについて処理できたら、最適な蓄電池容量CBとインバータ容量CI を決定して(Step7)、処理を終了する。
A charge / discharge simulation for one year is performed to calculate the combined output Psys, and ΔPmax and σx are calculated from the obtained Psys (Step 4).
The next inverter capacity C I is selected (Step 5), and the process proceeds to Step 3.
After processing all of the inverter capacity C I was scheduled for battery capacity C B of that time, selects the next battery capacity C B (Step6), processing proceeds to step 2.
When you process for all of the planned storage battery capacity C B, to determine the optimal storage battery capacity C B and the inverter capacity C I (Step7), the process is terminated.

図9と10は、こうして得られたσxとΔPmaxを蓄電池容量CBとインバータ容量CI の面上にプロットした図面である。
このとき、蓄電池制御パラメータは、n=40min、α=0.0002pu、Dzone=0kW、T=10minとした。
図から、合成出力電力の最大変動量ΔPmaxと標準偏差σxはいずれも、蓄電池容量とインバータ容量を増加するにしたがって減少することが分かる。インバータ容量が増大すると指令値により忠実に従った充放電ができるので、平準化が容易になる。また、蓄電池容量が増大すると、大きな変動が生じたときにも電力変動分を吸収することができるため平準化が容易になる。
しかし、蓄電池容量が500kWhを超えるとΔPmaxが減少しなくなり、これ以上の容量増加は平準化に貢献しないことから、蓄電池やインバータの容量に最適値があることが分かる。
9 and 10 is thus obtained σx and ΔPmax a view obtained by plotting on the surface of the battery capacity C B and inverter capacity C I.
At this time, the storage battery control parameters were n = 40 min, α = 0.0002 pu, Dzone = 0 kW, and T = 10 min.
From the figure, it can be seen that the maximum fluctuation amount ΔPmax and the standard deviation σx of the combined output power both decrease as the storage battery capacity and the inverter capacity increase. When the inverter capacity increases, charge / discharge can be performed more faithfully according to the command value, and leveling becomes easy. Further, when the storage battery capacity increases, the power fluctuation can be absorbed even when a large fluctuation occurs, so that leveling becomes easy.
However, when the storage battery capacity exceeds 500 kWh, ΔPmax does not decrease, and further increase in capacity does not contribute to leveling, so it can be seen that there are optimum values for the capacity of the storage battery and the inverter.

(大容量の蓄電池とインバータにより平準化した合成出力電力変動)
図11は、設備コストを考慮せず、大容量の蓄電池と大容量のインバータを用いて風力発電機の出力を平準化したときの合成出力電力変化を示すグラフである。
図11は、1MW容量の風力発電機に容量CI =600kWのインバータを介して容量CB=500kWhの蓄電池を並列接続した装置を、図4に表された1年間の実測風力変動下で稼働させて発電電力を平準化するシミュレーションを行って得られた合成出力変動ΔPsysの状況を表す。
蓄電池制御パラメータは、n=40min、α=0.0002pu、Dzone=0kW、T=10minとした。
シミュレーションの結果は、最大発電電力変動ΔPmax=374kW、合成出力電力変動の標準偏差σx=21.43kWであった。すなわち、図7に表された風力発電機の発電電力変動が高度に平準化されて、合成出力では1年間を通して最大±374kWの変動しか発生しないことが確認された。
(Synthetic output power fluctuation leveled by large capacity storage battery and inverter)
FIG. 11 is a graph showing a change in combined output power when the output of the wind power generator is leveled using a large capacity storage battery and a large capacity inverter without considering the equipment cost.
FIG. 11 shows a system in which a storage battery having a capacity C B = 500 kWh is connected in parallel to a 1 MW capacity wind power generator via an inverter having a capacity C I = 600 kW under a one-year measured wind power fluctuation shown in FIG. The situation of the combined output fluctuation ΔPsys obtained by performing the simulation for leveling the generated power is shown.
The storage battery control parameters were n = 40 min, α = 0.0002 pu, Dzone = 0 kW, and T = 10 min.
As a result of the simulation, the maximum generated power fluctuation ΔPmax = 374 kW and the standard deviation σx of the combined output power fluctuation = 21.43 kW. That is, it was confirmed that fluctuations in the generated power of the wind power generator shown in FIG. 7 were highly leveled, and the combined output produced only fluctuations of up to ± 374 kW throughout the year.

(蓄電池設備の最適容量算定基準)
風力発電機の発電電力変動を平準化する本実施例の蓄電池システムでは、蓄電池の制御器パラメータn、α、Dzoneの値により充放電結果が異なり、蓄電池等の容量の最適値も異なる。
そこで、発電電力変動を要求される水準まで平準化し、かつ設備コストが最小になるように蓄電池設備とインバータの容量を最適化する。このとき、蓄電池の制御器パラメータも最適値を使う必要がある。
(Standard for calculating optimum capacity of storage battery equipment)
In the storage battery system of this embodiment that equalizes fluctuations in the power generated by the wind power generator, the charge / discharge results differ depending on the values of the controller parameters n, α, and Dzone of the storage battery, and the optimum values of the capacity of the storage battery and the like also differ.
Therefore, the capacity of the storage battery equipment and the inverter are optimized so that the generated power fluctuation is leveled to the required level and the equipment cost is minimized. At this time, it is necessary to use an optimum value for the controller parameter of the storage battery.

シミュレーション結果を評価して最適な容量値を得るため、目的関数と制約条件を明定する。
目的関数:minCcap=CBP+CIW (5)
制約条件:ΔPd max≧ΔPmax,σd≧σx (6)
すなわち、制御器パラメータや蓄電池容量等は、合成出力電力Psysの最大電力変動ΔPmaxが管理目標とする変動幅ΔPd max以下であり、かつ合成出力電力Psysの標準偏差σxが目標とする値σd以下であるという条件を満たすことを前提として、蓄電池システムの設備コストCcapを最小にすることを目的とする。
To evaluate the simulation results and obtain the optimum capacity value, the objective function and the constraint conditions are specified.
Objective function: minCcap = C B C P + C I C W (5)
Constraint conditions: ΔPd max ≧ ΔPmax, σd ≧ σx (6)
That is, the controller parameter, the storage battery capacity, and the like are such that the maximum power fluctuation ΔPmax of the combined output power Psys is not more than the fluctuation range ΔPdmax that is the management target, and the standard deviation σx of the combined output power Psys is not more than the target value σd. An object is to minimize the facility cost Ccap of the storage battery system on the premise that the condition of being there exists.

(最適容量と制御器パラメータの決定手順)
図12は、蓄電池とインバータの最適な容量と最適な蓄電池制御パラメータをシミュレーションにより決定する手順を表すフロー図である。
初めに、発電電力変動の許容条件として、合成出力電力Psysの管理目標とする電力変動幅ΔPd max[kW]、電力変動の変動許容範囲±Pdev[kW]および許容範囲に含まれる確率g(Pdev)[%]、平準化期間T[min]を設定する(Step1)。合成出力電力変動ΔPsysは正規分布すると想定する。ΔPsysは±Pdevの範囲にg(Pdev)以上含まれることが要求される。
(Procedure for determining optimal capacity and controller parameters)
FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for determining the optimum capacity and optimum storage battery control parameters of the storage battery and the inverter by simulation.
First, as permissible conditions for the generated power fluctuation, the power fluctuation width ΔPd max [kW], which is the management target of the combined output power Psys, the power fluctuation fluctuation range ± Pdev [kW], and the probability g (Pdev ) [%] And leveling period T [min] are set (Step 1). It is assumed that the combined output power fluctuation ΔPsys is normally distributed. ΔPsys is required to be included in the range of ± Pdev by at least g (Pdev).

さらに、評価指標の制約値を算出する(Step2)。蓄電池等の容量を算定する上で、合成出力電力Psysの制約条件は、(6)式に示す通り、最大電力変動ΔPmaxの管理目標とする変動幅ΔPd maxと標準偏差σxの管理目標値σdである。
変動幅ΔPd maxはステップ1で与えられる。また、標準偏差の管理目標値σdは、電力変動の確率g(Pdev)[%]と変動許容範囲±Pdev[kW]に基づいて、最も妥当な標準偏差値を算定して使用する。
Further, the constraint value of the evaluation index is calculated (Step 2). In calculating the capacity of a storage battery or the like, the constraint condition of the combined output power Psys is, as shown in equation (6), a fluctuation range ΔPd max as a management target of the maximum power fluctuation ΔPmax and a management target value σd of the standard deviation σx. is there.
The fluctuation range ΔPd max is given in step 1. The standard deviation management target value σd is calculated and used based on the power fluctuation probability g (Pdev) [%] and the fluctuation tolerance ± Pdev [kW].

次に、制御器パラメータn、α、Dzoneを設定する(Step3)。これら制御器パラメータが変化すると、蓄電池の充放電状況が変化し、蓄電池やインバータの最適容量も変化する。そこで、図12の最適値決定手順では、制御器パラメータn、α、Dzoneを順次変化させて、真の最適容量値を見出すようにしている。   Next, controller parameters n, α and Dzone are set (Step 3). When these controller parameters change, the charge / discharge status of the storage battery changes, and the optimal capacity of the storage battery and the inverter also changes. Therefore, in the optimum value determination procedure of FIG. 12, the controller parameters n, α, and Dzone are sequentially changed to find the true optimum capacitance value.

これらの準備を整えてから、充放電シミュレーションを行う(Step4)。シミュレーションは、図1に表した蓄電池制御器システムにおいて蓄電池容量CBとインバータ容量CIを順次選択しては、1年間の風速パラメータから形成された1年間の風力発電電力変動データを入力させることにより行われる。
シミュレーションにより、電力系統14に供給される合成出力電力Psysの想定データが取得できるので、このデータから最大電力変動ΔPmaxと標準偏差σxを算定して(6)式の制約条件を満たすことを確認する。
After making these preparations, a charge / discharge simulation is performed (Step 4). Simulation, the sequentially selects battery capacity C B and inverter capacity C I in battery controller system expressed, thereby inputting the wind generated power variation data of 1 year, which is formed from a wind speed parameter for one year Figure 1 Is done.
Assumed data of the combined output power Psys supplied to the power system 14 can be acquired by simulation, and the maximum power fluctuation ΔPmax and the standard deviation σx are calculated from this data to confirm that the constraint condition of the expression (6) is satisfied. .

さらに、(5)式の目的関数に表されるように,設備コストが最小となる蓄電池容量CBとインバータ容量CIを探索する。
蓄電池容量CBとインバータ容量CIの最適値探索は、図13に示すように、蓄電池容量CBとインバータ容量CIをプロットする平面に粗い格子目を描き格子の交点を測定点に取り、それら測定点が示す容量値をブロック図の要素に代入してシミュレーションし、ΔPmaxとσxを求める。
Furthermore, as shown in the objective function of equation (5), the storage battery capacity C B and the inverter capacity C I that minimize the facility cost are searched.
Optimum value search of battery capacity C B and inverter capacity C I, as shown in FIG. 13, takes the intersection of the grid to draw a rough grid network in a planar plotting the battery capacity C B and inverter capacity C I to the measuring point, Substituting the capacitance values indicated by these measurement points into the elements of the block diagram for simulation, ΔPmax and σx are obtained.

目標関数の極値がありそうな格子目を検出したときに、その格子目の中にさらに細かい格子目を形成してその細かい格子目の交点が表す測定点CB,CIについて精査してminPconになるCB,CIの組合せを探索する。このような探索法を2段重ねて実行すると、さらに少ないシミュレーションで効率的にピーク解を検出することができる。
なお、設備コストが最小となる上位3個の解をそれぞれ細かく詮索することにより局所解に収束しないようにして真の最適解を見落とすことを防止しながら、与えられた制御器パラメータについての最適容量解を決定する。
When a grid that seems to have an extreme value of the target function is detected, a finer grid is formed in the grid, and the measurement points C B and C I represented by the intersection of the fine grid are examined. Search for a combination of C B and C I that will be minPcon. When such a search method is executed in two stages, a peak solution can be efficiently detected with fewer simulations.
Note that the optimal capacity for a given controller parameter is avoided by avoiding overlooking the true optimal solution by avoiding convergence to the local solution by finely searching the top three solutions with the lowest equipment costs. Determine the solution.

予定の終了回数に達していないときは、設定した制御器パラメータにおける最適容量を評価し、ステップ3に戻って新しい制御器パラメータをセットしてステップ4の工程を繰り返す(Step5)。また、終了回数に達したときは、それまでのシミュレーションの結果として最適な蓄電池容量とインバータ容量、およびそのときの制御器パラメータを決定して(Step6),演算処理を終了する。   When the scheduled number of end times has not been reached, the optimum capacity of the set controller parameter is evaluated, the process returns to step 3 to set a new controller parameter, and the process of step 4 is repeated (Step 5). When the number of times of termination is reached, the optimum storage battery capacity and inverter capacity and the controller parameters at that time are determined as a result of the simulation so far (Step 6), and the arithmetic processing is terminated.

こうして求めた蓄電池容量値、インバータ容量値、制御器パラメータ値などを実現した蓄電池設備を備えることによって、蓄電池システムは目標とする合成出力の平準化を達成するものであって設備コストが最も小さいシステムとなる。   By providing storage battery equipment that realizes the storage battery capacity value, inverter capacity value, controller parameter value, etc. obtained in this way, the storage battery system achieves leveling of the target composite output and has the lowest equipment cost. It becomes.

(最適容量、最適パラメータの決定例)
出力1MWの風力発電機に併設する蓄電池としてNaS電池を使った蓄電池システムについて、管理目標とする最大電力変動ΔPmaxの変動幅ΔPd max[kW]、電力変動の変動許容範囲±Pdev[kW]とこの範囲に含まれる確率g(Pdev)[%]、および平準化期間T[min]とが異なる4個のケースを対象として、本実施例の手順によりシミュレーションを使って容量最適値と制御器パラメータ最適値を求めた。
なお、NaS電池のkWh当たりコストを700$、インバータのkW当たりコストを1500$と想定した。
(Example of determining optimal capacity and optimal parameters)
For a storage battery system using a NaS battery as a storage battery attached to a wind power generator with an output of 1 MW, the fluctuation range ΔPd max [kW] of the maximum power fluctuation ΔPmax as a management target, and the allowable fluctuation range of power fluctuation ± Pdev [kW] For the four cases with different probabilities g (Pdev) [%] and leveling period T [min] included in the range, the optimal capacity value and the optimal controller parameter are optimized using simulation according to the procedure of this embodiment. The value was determined.
It is assumed that the cost per kWh of the NaS battery is 700 $ and the cost per kW of the inverter is 1500 $.

図14は、4個のケースについてこれらシミュレーションパラメータの設定値を示す表である。
ケース1では、ΔPd maxを400kW、g(Pdev)を99.95%、Pdevを100kW、Tを10minとし、ケース2〜4はケース1と比較して1項目ずつ設定値を変えたものである。ケース2はΔPd maxを100kW減らした場合、ケース3はPdevを30kW減らした場合、ケース4はTを10min増やした場合である。
FIG. 14 is a table showing the setting values of these simulation parameters for four cases.
In case 1, ΔPd max is set to 400 kW, g (Pdev) is set to 99.95%, Pdev is set to 100 kW, and T is set to 10 minutes. In cases 2 to 4, the set values are changed one by one in comparison with case 1. . Case 2 is a case where ΔPd max is reduced by 100 kW, Case 3 is a case where Pdev is reduced by 30 kW, and Case 4 is a case where T is increased by 10 minutes.

図15は、シミュレーションにより得られた最適解を示す表で、ケース毎に、最適な制御器パラメータn,α,Dzone、合成出力電力Psysの標準偏差σx、最大発電電力変動ΔPmax、最適インバータ容量CI 、最適蓄電池容量CB、設備コストCcapを示す。 FIG. 15 is a table showing the optimal solution obtained by the simulation. For each case, the optimal controller parameters n, α, Dzone, the standard deviation σx of the combined output power Psys, the maximum generated power fluctuation ΔPmax, and the optimal inverter capacity C I , optimal storage battery capacity C B , and equipment cost Ccap.

(ケース1の特性)
ケース1の容量最適化においては、発電出力の移動平均値をとるサンプル期間nを増加させると、設備コストCcapが増加した。蓄電池残存容量の変動が大きく、満放電、満充電時は発電電力変動を平準化できないため、ΔPmaxが増大した。不感帯幅Dzone<10kW以下では、nを小さくしても不感帯幅以内の発電電力変動がΔPsysに現れてσxが増加し制約条件を満たせないため、解が得られなかった。
ケース1の最適値は、蓄電池最適容量が274kWh、インバータ最適容量が580kW、このときの制御器パラメータn、α、Dzoneはそれぞれ、3、0.0004pu、10kWであり、設備コストは$1,061,800になった。
(Characteristics of Case 1)
In the capacity optimization of Case 1, when the sample period n that takes the moving average value of the power generation output is increased, the equipment cost Ccap increases. Since the fluctuation of the remaining capacity of the storage battery is large and the generated power fluctuation cannot be leveled at full discharge and full charge, ΔPmax increased. When the dead zone width Dzone <10 kW or less, even if n is decreased, the generated power fluctuation within the dead zone width appears in ΔPsys and σx increases and the constraint condition cannot be satisfied, so a solution cannot be obtained.
In the case 1, the optimum storage battery capacity is 274 kWh, the inverter optimum capacity is 580 kW, the controller parameters n, α and Dzone are 3, 0.0004 pu and 10 kW, respectively, and the equipment cost is $ 1,061. , 800.

(ケース2の特性)
ケース2は、最大発電電力変動ΔPmaxの許容幅を400kWから300kWに減らしたものである。nを3以下にすると、ΔPmaxを300kW以下にするという制約条件を満たすことができず、最適解が得られなかった。
ケース2の最適値は、蓄電池最適容量が451kWh、インバータ最適容量が675kW、このときの制御器パラメータn、α、Dzoneはそれぞれ、4、0.0002pu、0kW、設備コストは$1,328,200になった。
出力変動幅を抑制しようとしたためケース1と比較するとインバータ容量、蓄電池容量が大きく、設備コストも大きい。ケース1のシミュレーション結果によると、ΔPmaxが300kW以上になるのは、年間数回しかないので、大きな設備コストに見合うメリットはないと評価される。
(Characteristics of Case 2)
Case 2 is a case where the allowable width of the maximum generated power fluctuation ΔPmax is reduced from 400 kW to 300 kW. When n is 3 or less, the constraint condition that ΔPmax is 300 kW or less cannot be satisfied, and an optimal solution cannot be obtained.
In the case 2, the optimum storage battery capacity is 451 kWh, the inverter optimum capacity is 675 kW, the controller parameters n, α, and Dzone are 4, 0.0002 pu, 0 kW, and the equipment cost is $ 1,328,200. Became.
Since the output fluctuation range is to be suppressed, the inverter capacity and the storage battery capacity are large and the equipment cost is large as compared with case 1. According to the simulation result of Case 1, it is evaluated that there is no merit corresponding to a large facility cost because ΔPmax becomes 300 kW or more only several times a year.

(ケース3の特性)
ケース3は、合成出力電力の99.95%統計的変動範囲Pdevを100kWから70kWに狭くしたものである。発電電力変動の確率的な分布を小さくするためには十分な蓄電池容量が必要になるので、設備コストも増大した。またnを5以上にしないと解が得られなくなる。また、α、Dzoneは十分小さな値にしなければ、設備コストが増大して最適解が得られないことがある。
ケース3の最適値は、蓄電池最適容量が501kWh、インバータ最適容量が574kW、このときの制御器パラメータn、α、Dzoneはそれぞれ、5、0.0001pu、0kW、設備コストは$1,211,700になった。
ケース1と比較すると平準化効果は大きい。しかし、設備コストを抑制するためには、発電電力変動が小さい地域に立地するなどの工夫が必要である。
(Characteristics of Case 3)
In Case 3, the 99.95% statistical fluctuation range Pdev of the combined output power is narrowed from 100 kW to 70 kW. In order to reduce the stochastic distribution of generated power fluctuations, sufficient storage battery capacity is required, and the equipment cost has also increased. If n is not set to 5 or more, a solution cannot be obtained. Further, unless α and Dzone are set to sufficiently small values, the equipment cost may increase and an optimal solution may not be obtained.
In case 3, the optimum storage battery capacity is 501 kWh, the inverter optimum capacity is 574 kW, the controller parameters n, α, and Dzone are 5, 0.0001 pu, 0 kW, and the equipment cost is $ 1, 211,700. Became.
Compared to Case 1, the leveling effect is large. However, in order to reduce the equipment cost, it is necessary to devise such as being located in an area where the fluctuation of generated power is small.

(ケース4の特性)
ケース4では、20分間の変動を平準化させる制約条件の下で最適化を行っている。平準化期間を長く設定すると発電電力変動が大きくなるので、変動を抑制する蓄電池容量が増大し、設備コストが増大した。
ケース4の最適値は、蓄電池最適容量が720kWh、インバータ最適容量が601kW、このときの制御器パラメータn、α、Dzoneはそれぞれ、3、0.0008pu、0kW、設備コストは$1,384,500になった。
全てのケースの内で設備コストが最も大きかった。平準化期間を長くすると蓄電池容量を増大する必要が出てくるので、風車のピッチ角制御や電力系統との協調制御などにより蓄電池の負担を低減させることが好ましい。
(Characteristics of Case 4)
In Case 4, optimization is performed under a constraint condition that equalizes fluctuations for 20 minutes. When the leveling period is set longer, the generated power fluctuation increases, so that the storage battery capacity for suppressing the fluctuation increases and the equipment cost increases.
In case 4, the optimum storage battery capacity is 720 kWh, the inverter optimum capacity is 601 kW, the controller parameters n, α, and Dzone are 3, 0.0008 pu, 0 kW, and the equipment cost is $ 1,384,500. Became.
The equipment cost was the highest among all cases. When the leveling period is lengthened, it is necessary to increase the storage battery capacity. Therefore, it is preferable to reduce the load on the storage battery by controlling the pitch angle of the windmill or cooperative control with the power system.

(最適値を適用したときの風力発電機の運転成績)
図16〜19は、風力発電機に併設した本実施例による蓄電池設備に上記ケース毎に算定された最適容量、そのときの制御器パラメータを適用し、通年の風速実測データから得られた図7の発電電力変動データを入力して求めた発電電力変動平準化効果を示す図面である。図は、風力発電機と蓄電池設備の合成出力Psysの差分から算定した合成出力変動ΔPsysの1年にわたる変動状態を示す。
(Wind generator operating results when the optimum value is applied)
16 to 19 are obtained by applying the optimum capacity calculated for each case and the controller parameter at that time to the storage battery facility according to the present example provided in the wind power generator, and obtained from the annual wind speed measurement data. It is drawing which shows the generated power fluctuation leveling effect calculated | required by inputting the generated power fluctuation data. The figure shows the fluctuation state over one year of the combined output fluctuation ΔPsys calculated from the difference between the combined output Psys of the wind power generator and the storage battery facility.

いずれのケースにおいても、図7に示した風力発電機出力における変動を抑制
して顕著な平準化効果を示している。
ケース1は、適度な平準化効果を有し、設備コストはケース中最小である。
ケース2では、ケース1と比較して合成出力電力Psysの変動幅が小さい。しかし、設備コストが大きく、大きな変動が年に数回程度しか生じないので、設備が過重であると判定することができる。
ケース3は設備コストがケース1とケース2の中間になるが、ケース2並の平準化効果を呈している。
さらにケース4では、最もよく出力変動が抑制されるが、設備容量が最も大きく設備コストも最大になる。
In any case, a remarkable leveling effect is shown by suppressing fluctuations in the wind power generator output shown in FIG.
Case 1 has a moderate leveling effect and the equipment cost is the lowest among the cases.
In case 2, the fluctuation range of the combined output power Psys is smaller than that in case 1. However, since the equipment cost is large and a large fluctuation occurs only several times a year, it can be determined that the equipment is excessively heavy.
Case 3 has the same leveling effect as Case 2 although the equipment cost is intermediate between Case 1 and Case 2.
Furthermore, in Case 4, the output fluctuation is best suppressed, but the equipment capacity is the largest and the equipment cost is the largest.

本発明の蓄電池設備は、風力発電機の発電電力について所定期間に係る移動平均値との偏差を蓄電池制御装置に設定値として与えるので、電力系統への合成出力電力を移動平均値に近づくように平準化させる作用効果を有する。設定値を算定するときに、蓄電池容量の上下限値を考慮し、蓄電池残存容量を目標のレベルに収束するような修正値を算出して設定値を修正しながら出力する。
さらに、本発明の方法に基づいて、風速の実測データを用いて風力発電機出力に換算した発電電力データを使って、シミュレーションにより所定の条件下で設備コストが最小で最適な蓄電池容量やインバータ容量、およびそのときの制御器パラメータを探索し、実機に設定することができる。
したがって、本発明により、電力系統に出力する合成出力を十分平準化するものであって、最小の設備コストの蓄電池設備を得ることができる。
Since the storage battery facility of the present invention gives the storage battery control device a deviation from the moving average value for a predetermined period for the generated power of the wind power generator as a set value, so that the combined output power to the power system approaches the moving average value Has the effect of leveling. When calculating the set value, the upper and lower limit values of the storage battery capacity are taken into account, and a correction value that converges the remaining capacity of the storage battery to the target level is calculated and output while correcting the set value.
Furthermore, based on the method of the present invention, using the generated power data converted into the wind power generator output using the actual wind speed data, the optimum storage battery capacity and inverter capacity with the minimum equipment cost under a predetermined condition by simulation. , And the controller parameters at that time can be searched and set in the actual machine.
Therefore, according to the present invention, the combined output to be output to the power system is sufficiently leveled, and a storage battery facility with the minimum facility cost can be obtained.

本発明の1実施例に係る風力発電機に用いる蓄電池設備の蓄電池制御器のブロック図である。It is a block diagram of the storage battery controller of the storage battery equipment used for the wind power generator concerning one example of the present invention. 本実施例における風力発電機に用いる蓄電池設備の結線図である。It is a connection diagram of the storage battery equipment used for the wind power generator in a present Example. 本実施例における蓄電池制御器に用いる適応ゲイン制御器の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the adaptive gain controller used for the storage battery controller in a present Example. 1年間にわたる実測風速データを示すグラフである。It is a graph which shows the measured wind speed data over one year. 本実施例に使う補助係数と地表状態の対応を示す表である。It is a table | surface which shows a response | compatibility with the auxiliary coefficient used for a present Example, and a ground surface state. 本実施例に使う風力発電機の運転特性を表すグラフである。It is a graph showing the operating characteristic of the wind power generator used for a present Example. 図4をもとに算出した定格容量1MWの風力発電機の1年間の発電電力変動を表すグラフである。It is a graph showing the electric power fluctuation for one year of the wind power generator of rated capacity 1MW calculated based on FIG. 本実施例における蓄電池とインバータの容量と平準化効果の関係を確認する手順を表すフロー図である。It is a flowchart showing the procedure which confirms the relationship between the capacity | capacitance of a storage battery and an inverter, and a leveling effect in a present Example. 本実施例の充放電シミュレーションにより得られた合成出力電力の標準偏差σxをインバータ容量CI と蓄電池容量CBの座標上に描いたグラフである。The standard deviation σx of the combined output power obtained by charging and discharging a simulation of the present embodiment is a graph depicting on the coordinates of the inverter capacity C I and battery capacity C B. 本実施例の充放電シミュレーションにより得られた合成出力電力の最大出力変動量ΔPmaxをインバータ容量CI と蓄電池容量CBの座標上に描いたグラフである。The maximum output variation ΔPmax combined output power obtained by charging and discharging a simulation of the present embodiment is a graph depicting on the coordinates of the inverter capacitance C I and battery capacity C B. 図4をもとに算出した大容量蓄電池で平準化した風力発電機の1年間の合成出力電力変動を表すグラフである。It is a graph showing the synthetic | combination output electric power fluctuation | variation for one year of the wind power generator equalized by the large capacity storage battery computed based on FIG. 本実施例の蓄電池とインバータの最適容量と最適な蓄電池制御パラメータをシミュレーションにより決定する手順を表すフロー図である。It is a flowchart showing the procedure which determines the optimal capacity | capacitance and the optimal storage battery control parameter of the storage battery and inverter of a present Example by simulation. 図12のシミュレーションにおけるインバータ容量CI と蓄電池容量CBの最適値を探索する手法を説明する図面である。It is a diagram illustrating a method of searching for the optimum value of the inverter capacitance C I and battery capacity C B in the simulation of Figure 12. 本実施例において最適解を求めるシミュレーションのパラメータ設定値を示す表である。It is a table | surface which shows the parameter setting value of the simulation which calculates | requires an optimal solution in a present Example. 本実施例のシミュレーション結果を示す表である。It is a table | surface which shows the simulation result of a present Example. 本実施例のシミュレーションにおける第1ケースの最適解を適用した蓄電池システムで制御したときの合成出力電力の変動量を示す図面である。It is drawing which shows the variation | change_quantity of synthetic | combination output electric power when it controls by the storage battery system to which the optimal solution of the 1st case in the simulation of a present Example is applied. 本実施例のシミュレーションにおける第2ケースの最適解を適用した蓄電池システムで制御したときの合成出力電力の変動量を示す図面である。It is drawing which shows the variation | change_quantity of synthetic | combination output electric power when it controls by the storage battery system to which the optimal solution of the 2nd case in the simulation of a present Example is applied. 本実施例のシミュレーションにおける第3ケースの最適解を適用した蓄電池システムで制御したときの合成出力電力の変動量を示す図面である。It is drawing which shows the variation | change_quantity of synthetic | combination output electric power when it controls by the storage battery system to which the optimal solution of the 3rd case in the simulation of a present Example is applied. 本実施例のシミュレーションにおける第4ケースの最適解を適用した蓄電池システムで制御したときの合成出力電力の変動量を示す図面である。It is drawing which shows the variation | change_quantity of synthetic | combination output electric power when controlling with the storage battery system to which the optimal solution of the 4th case in the simulation of a present Example is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 平均演算器
2 減算器
3 不感帯素子
4 加算器
5 出力リミッタ
6 加算器
7 適応ゲイン制御器
8 乗算器
9 積分器
11 風力発電機
12 蓄電池
13 インバータ
14 電力系統
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Average calculator 2 Subtractor 3 Dead zone element 4 Adder 5 Output limiter 6 Adder 7 Adaptive gain controller 8 Multiplier 9 Integrator 11 Wind generator 12 Storage battery 13 Inverter 14 Electric power system

Claims (3)

風力発電機と併設して電力系統に風力発電機と並列に電力供給するようにした、蓄電池とインバータと蓄電池制御器を備える風力発電機用蓄電池設備の製作方法であって
前記風力発電機の発電電力の移動平均値を算出する平均演算器と、該移動平均値から前記風力発電機の発電電力値を差し引いて偏差を求める減算器と、前記蓄電池の残存容量値に対して比例する修正係数を出力する関数発生器と、該関数発生器から入力した前記修正係数に前記インバータの容量値を乗じて修正電力値を出力する乗算器と、該修正電力値と前記偏差を加える加算器と、該加算器の出力を上下限値で制約して前記蓄電池の出力指令値として出力する出力リミッタとを備え、
該蓄電池出力指令値は、前記風力発電機の発電電力の移動平均値と比較して過剰な分を前記蓄電池に蓄え、不足の分を前記蓄電池から補充させるように指令することを特徴とする、
前記蓄電池制御器を表す伝達関数モデルに従って、
制御器パラメータである移動平均算定に使うデータ数nと関数発生器の修正係数における傾きαと不感帯幅Dzoneの設定幅を入力し、該移動平均算定に使うデータ数nと傾きαと不感帯幅Dzoneを前記入力した設定幅内において選択し、蓄電池容量Cとインバータ容量CIを順次選択しては充放電シミュレーションを行って、合成出力電力Psysの最大発電電力変動ΔPmaxと標準偏差σxが決められた制約条件を満たすことを前提として、設備コストCcap=C+CIWが最小となる蓄電池容量Cとインバータ容量CIを求めて、前記選択された制御器パラメータn,α,Dzoneにおける最適な蓄電池容量Cとインバータ容量CIとすることを、前記制御器パラメータn、α、Dzoneを設定された範囲内で変化させては繰り返し、該設定された範囲内で設備コストCcapが最小となる蓄電池容量C、インバータ容量CIを求めて該設定範囲内で最適な蓄電池容量C、インバータ容量CIとして採用し、そのときの制御器パラメータを採用して風力発電機用蓄電池設備を構築することを特徴とする風力発電機用蓄電池設備の製作方法。
ここで、Cは蓄電池の容量当たりコスト、CWはインバータの容量当たりコストである。
A method for producing a storage battery facility for a wind power generator including a storage battery, an inverter, and a storage battery controller, which is provided in parallel with the wind power generator in parallel with the wind power generator ,
An average computing unit that calculates a moving average value of the generated power of the wind power generator, a subtractor that subtracts the generated power value of the wind power generator from the moving average value to obtain a deviation, and a remaining capacity value of the storage battery A function generator for outputting a proportional correction coefficient, a multiplier for multiplying the correction coefficient input from the function generator by a capacity value of the inverter and outputting a corrected power value, the corrected power value and the deviation An adder to be added, and an output limiter for restricting the output of the adder with upper and lower limit values and outputting the output command value of the storage battery,
The storage battery output command value is characterized in that an excessive amount is stored in the storage battery compared to a moving average value of the generated power of the wind power generator, and a shortage is instructed to be supplemented from the storage battery.
According to a transfer function model representing the battery controller,
Input the number of data n used for moving average calculation, which is a controller parameter, the slope α and the dead band width Dzone in the correction coefficient of the function generator, and the number n of data used for the moving average calculation, the slope α and the dead band width Dzone. was selected in the set width and the input, is sequentially selects battery capacity C B and inverter capacity C I and subjected to a charge-discharge simulation, maximum generated power variation of the combined output power Psys? Pmax and the standard deviation σx is determined Assuming that the above-mentioned constraints are satisfied, the storage battery capacity C B and the inverter capacity C I at which the equipment cost Ccap = C B C P + C I C W is minimized are obtained, and the selected controller parameters n, α, that an optimum battery capacity C B and inverter capacity C I in Dzone, the controller parameter n, alpha, repetition is varied within a range set to Dzone, the set of Storage battery capacity C B of the facility cost Ccap becomes minimum within the optimal accumulator volume seeking inverter capacity C I within the set range C B, is employed as the inverter capacity C I, the controller parameters of the time A method of manufacturing a storage battery facility for wind power generators, which is adopted to construct a storage battery facility for wind power generators.
Here, CP is the cost per capacity of the storage battery, and C W is the cost per capacity of the inverter.
前記蓄電池制御器は、さらに、前記減算器と加算器の間に不感帯素子を備えて、前記偏差の絶対値が所定の値に達しない場合に前記加算器への出力がゼロになるようにすることを特徴とする請求項1記載の風力発電機用蓄電池設備の製作方法 The storage battery controller further includes a dead band element between the subtracter and the adder so that the output to the adder becomes zero when the absolute value of the deviation does not reach a predetermined value. The manufacturing method of the storage battery equipment for wind power generators of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記蓄電池制御器は、さらに、出力指令値を積分する積分器を設け、前記蓄電池の残存容量は、前記積分器により前記蓄電池出力指令値を積分して算定することを特徴とする請求項1または2記載の風力発電機用蓄電池設備の製作方法 The storage battery controller further includes an integrator for integrating an output command value, and the remaining capacity of the storage battery is calculated by integrating the storage battery output command value by the integrator. The manufacturing method of the storage battery equipment for wind generators of 2.
JP2007232066A 2007-09-06 2007-09-06 Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator Expired - Fee Related JP5013372B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007232066A JP5013372B2 (en) 2007-09-06 2007-09-06 Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007232066A JP5013372B2 (en) 2007-09-06 2007-09-06 Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009065787A JP2009065787A (en) 2009-03-26
JP5013372B2 true JP5013372B2 (en) 2012-08-29

Family

ID=40559852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007232066A Expired - Fee Related JP5013372B2 (en) 2007-09-06 2007-09-06 Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5013372B2 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5479182B2 (en) * 2009-09-30 2014-04-23 三洋電機株式会社 Power generation system and charge / discharge control device
JP5479499B2 (en) * 2010-01-20 2014-04-23 三洋電機株式会社 Charge / discharge system and charge / discharge control device
WO2011090096A1 (en) * 2010-01-20 2011-07-28 三洋電機株式会社 Charging and discharging system and charging and discharging control device
WO2011118766A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 三洋電機株式会社 Electric power supply system, central management device, power system stabilization system, central management device control method, and central management device control program
WO2011122681A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 三洋電機株式会社 System-stabilizing system, power supply system, method for controlling central management device, and program for central management device
FR2971648B1 (en) * 2011-02-16 2016-10-14 Moteurs Leroy-Somer VARIABLE-RATE OPERATING ASSEMBLY HAVING SYNCHRONOUS ROTOR-ROLLER ALTERNATOR AND CONVERTER
JP2012200060A (en) * 2011-03-18 2012-10-18 Toshiba Corp Feeding control system and feeding control method
CN103828169B (en) 2011-09-13 2017-03-29 日本风力开发株式会社 Peak clipping control device
JP5847849B2 (en) * 2012-01-12 2016-01-27 株式会社日立製作所 Capacity determination device and method for storage battery system, storage battery system based on the same, and power supply system provided with the storage battery system
JP5758326B2 (en) * 2012-02-28 2015-08-05 三菱重工業株式会社 Output smoothing apparatus, output smoothing method and program
CN104506133B (en) * 2014-12-11 2017-04-05 杭州电子科技大学 A kind of solar inverter controlled based on UCOS
JP6404747B2 (en) * 2015-03-02 2018-10-17 愛知電機株式会社 Design method of power transfer function in power leveling system and calculation method of storage battery capacity in power leveling system
JP6550896B2 (en) * 2015-04-27 2019-07-31 富士電機株式会社 Operation simulation apparatus, operation simulation system, simulation method for storage battery facility for generator, and program
CN105673357B (en) * 2016-04-14 2018-10-02 南京理工大学 A kind of rotary inertia compensation method of the considerations of being suitable for Wind Turbine Simulator time lag
CN111478318B (en) * 2020-04-17 2021-11-19 许昌许继风电科技有限公司 Operation control method based on wind generating set power limitation
CN112636367B (en) * 2020-12-09 2023-05-23 南京工程学院 Hybrid energy storage capacity optimal configuration method for stabilizing wind power fluctuation
CN114336589B (en) * 2021-11-22 2024-02-09 华能新能源股份有限公司 Energy storage optimization method and system device based on wind power plant wind curtailment electricity limiting

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4170565B2 (en) * 2000-06-30 2008-10-22 株式会社ダイヘン Power fluctuation smoothing apparatus and control method of distributed power supply system including the same
JP4256833B2 (en) * 2004-11-10 2009-04-22 三菱重工業株式会社 Power storage device and hybrid distributed power supply system
JP4609156B2 (en) * 2005-03-31 2011-01-12 株式会社明電舎 Power storage device control device
JP4733503B2 (en) * 2005-11-15 2011-07-27 大阪瓦斯株式会社 Control system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009065787A (en) 2009-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5013372B2 (en) Manufacturing method of storage battery equipment for wind power generator
Chen et al. A mathematical approach to minimizing the cost of energy for large utility wind turbines
CN103986190B (en) Based on the wind-solar-storage joint electricity generation system smooth control method of generated output curve
CN108599206B (en) Power distribution network hybrid energy storage configuration method under high-proportion uncertain power supply scene
CN107785935A (en) Meter and risk and the power grid wind electricity digestion capability appraisal procedure of Unit Combination
CN108258699A (en) A kind of wind power plant power-less optimized controlling method for considering the idle capacities of DFIG
CN110429637B (en) Visualization method for probability static voltage stability domain
KR102072969B1 (en) Optimum capacity design method of Battery Energy Storage System with Wind Power Generator
CN115333161A (en) Capacity optimization configuration method for power supply system of green water plant
Krishan Frequency regulation in a standalone wind-diesel hybrid power system using pitch-angle controller
CN109038668B (en) Tower barrel elevator power supply method based on abandoned wind utilization and energy storage system
CN110994632A (en) Opportunity constraint planning-based distributed power supply distribution point constant volume optimization calculation method considering voltage and environmental protection indexes
CN116995749A (en) Micro-grid power optimization method based on electric energy quality regulator
Kazemi et al. A novel method for estimating wind turbines power output based on least square approximation
CN114006414B (en) MPC-based wind power active power hierarchical control method and device
CN115986794A (en) Hybrid energy storage capacity optimal configuration method for absorption wind and solar energy
Song et al. Distributed wind power and photovoltaic energy storage capacity configuration method under big data
CN113471995B (en) Energy storage configuration method for improving frequency stability of new energy high-duty-ratio area
Rughoo et al. Opportunity of Hydrogen Production in Renewable Power Plants: Case of Island of Mauritius
Wang et al. Multi-objective optimal dispatch of wind-integrated power system based on distributed energy storage
CN113746120A (en) Energy storage system optimal configuration method based on GA
Srivastava Generation of hybrid energy system (solar-wind) supported with battery energy storage
Cingoz et al. Reliability and cost analysis of solar photovoltaic and fuel cell based microgrids
CN106295915B (en) The method of optimal dispatch containing clean energy resource with the constraint of maximum capacity criterion
CN112906928B (en) Wind power plant cluster active power prediction method and system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100715

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120410

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120522

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120529

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150615

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees