JP6027854B2 - Governor-free control device using power storage device, governor-free control system, and governor-free control method - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池など電力貯蔵装置を対象としてガバナフリー制御を行うガバナフリー制御装置、ガバナフリー制御システムおよびガバナフリー制御方法に関する。 The present invention relates to a governor-free control device , a governor-free control system, and a governor-free control method for performing governor-free control for an electric power storage device such as a secondary battery.
電力系統は、発電所で発電した電力と負荷で消費する電力とが均衡を保つように運用されている。発電所の発電電力と負荷の消費電力との間に不均衡が生じると、電力系統の周波数が変動するので、周波数が基準周波数(50Hzまたは60Hz)を維持するように発電所の出力調整が行われる。 The power system is operated so that the power generated at the power plant and the power consumed by the load are balanced. If an imbalance occurs between the power generated by the power plant and the power consumed by the load, the frequency of the power system fluctuates. Therefore, the power plant output is adjusted so that the frequency maintains the reference frequency (50 Hz or 60 Hz). Is called.
電力系統における電力の需給制御は、発電所で単独に行われる制御と中央給電指令所の出力制御指令により行われる制御がある。発電所で単独に行われる制御としてガバナフリー制御がある。ガバナフリー制御とは、発電所で検出した周波数変動に応じて発電所の出力を調整するものであり、短周期(数分以下)の需要変動を吸収するものである。 There are two types of power supply / demand control in the power system: control performed independently at the power plant and output control command from the central power supply command station. There is governor-free control as control performed independently at the power plant. The governor-free control adjusts the output of the power plant according to the frequency fluctuation detected at the power plant, and absorbs the short-cycle (several minutes or less) demand fluctuation.
一方、中央給電指令所からの出力制御信号により行われる発電所の出力制御としては、LFC(Load Frequency Control:負荷周波数制御)とEDC(Economic load Dispatching Control:経済負荷配分制御)とがあり、LFCは、数分から十数分程度の周期での需要変動に対応して各発電所の出力制御を行うものであり、EDCは、LFCが対象とするものよりも長い周期(十数分以上)の大幅な需要変動に対応して各発電機の出力制御を行うものである。これらにより、電力の需給に不均衡が生じたときに、電力系統の周波数が基準周波数の所定の範囲から逸脱しないように発電機の出力制御が行われている。 On the other hand, power plant output control performed by an output control signal from a central power supply command station includes LFC (Load Frequency Control) and EDC (Economic load Dispatching Control). Is to control the output of each power plant in response to demand fluctuations with a period of several minutes to several tens of minutes. EDC has a longer period (ten or more minutes) than the target of LFC. The output of each generator is controlled in response to a large demand fluctuation. As a result, when an imbalance occurs in the power supply and demand, output control of the generator is performed so that the frequency of the power system does not deviate from a predetermined range of the reference frequency.
従来の電力系統のLFCやガバナフリー制御は、一般に火力発電機や水力発電機の出力調整によって行われる。 Conventional LFC and governor-free control of an electric power system is generally performed by adjusting the output of a thermal power generator or a hydroelectric generator.
近年、太陽光発電設備や風力発電設備などの再生可能エネルギーを利用した発電設備が増加している。太陽光発電設備や風力発電設備は、日射量や風速などの自然条件に応じて出力が変動するため、これらの発電設備が増加すると電力系統の周波数の変動が大きくなり、周波数が適正値を逸脱するおそれがある。 In recent years, power generation facilities using renewable energy such as solar power generation facilities and wind power generation facilities are increasing. Since the output of solar power generation equipment and wind power generation equipment fluctuates depending on natural conditions such as the amount of solar radiation and wind speed, the fluctuation of the frequency of the power system increases as these power generation equipment increases, and the frequency deviates from the appropriate value. There is a risk.
そこで、電力系統に電力貯蔵設備である二次電池を接続し、接続した二次電池を用いて適切に電力を貯蔵・放出することで、発電機の出力制御を支援することができる。 Therefore, the output control of the generator can be supported by connecting a secondary battery, which is a power storage facility, to the power system, and appropriately storing and discharging the power using the connected secondary battery.
二次電池は火力発電機や水力発電機に比べて指令値に対する応答性がよいため、二次電池でLFCを分担したり、二次電池にガバナフリー制御と同様の制御を具備することで、太陽光発電設備や風力発電設備の出力変動の影響緩和が期待される。例えば二次電池を含む電力系統の周波数制御方法及びその装置(特許文献1参照)が提案されている。 Because secondary batteries have better responsiveness to command values than thermal power generators and hydroelectric power generators, secondary batteries can share LFC, or secondary batteries can be equipped with controls similar to governor-free control. It is expected to reduce the effects of fluctuations in output from solar and wind power generation facilities. For example, a power system frequency control method including a secondary battery and an apparatus thereof (see Patent Document 1) have been proposed.
なお、二次電池は、その構成材料等により製作できる1台あたりの最大電池容量(kW)が制約されるため、必要とされる容量(kW)にあわせて二次電池を複数台、地点を分散させて設置するのが一般的となると考えられる。 In addition, since the maximum battery capacity (kW) per unit that can be manufactured by a constituent material or the like of the secondary battery is restricted, a plurality of secondary batteries are set according to the required capacity (kW). It is generally considered to be distributed.
二次電池は指令値に対する応答性がよいことから、ガバナフリー制御への活用が有効と考えられるが、二次電池をガバナフリー制御に活用する場合に、制御ロジックや運用方法をどのようにするかが課題となる。特に、二次電池は充電容量が限られているため、使用する電力量を抑える必要がある。 Since secondary batteries have good responsiveness to command values, it is considered effective to use them for governor-free control, but how to use control logic and operation methods when using secondary batteries for governor-free control Is a challenge. In particular, since the secondary battery has a limited charge capacity, it is necessary to reduce the amount of power used.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二次電池などの電力貯蔵装置を対象としてガバナフリー制御を行う場合に使用電力量を抑えることができるガバナフリー制御装置、ガバナフリー制御システムおよびガバナフリー制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a governor-free control device and a governor-free control system capable of suppressing the amount of power used when governor-free control is performed on a power storage device such as a secondary battery. It is another object of the present invention to provide a governor-free control method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力系統の周波数偏差に対して第1のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第1のゲイン演算部と第1のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力するリセット回路演算部を有する第1の制御手段と、前記周波数偏差に対して第2のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第2のゲイン演算部と第2のゲイン演算部の出力に対して一次遅れフィルタ演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する一次遅れフィルタ演算部を有する第2の制御手段と、前記第1の制御手段が出力した充放電要求値と前記第2の制御手段が出力した充放電要求値を加えて電力貯蔵装置へ出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置である。また、本発明は、電力系統の周波数偏差に対して第1のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第1のゲイン演算部と第1のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い第1の電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する第1のリセット回路演算部を有する第1のガバナフリー制御装置と、前記記周波数偏差に対して第2のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第2のゲイン演算部と第2のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い第2の電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する第2のリセット回路演算部を有する第2のガバナフリー制御装置とを備え、前記第1のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第1の偏差である時の値として定義し、前記第2のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力をゼロとして定義し、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きく第2の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第2の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第2の偏差であるときの値として定義することを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御システムである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a first gain calculation unit and a first gain calculation unit that perform a gain calculation based on a first gain characteristic with respect to a frequency deviation of a power system. A first control unit having a reset circuit calculation unit that performs a reset circuit calculation on the output of the output and outputs a charge / discharge request value to the power storage device, and a gain calculation based on a second gain characteristic for the frequency deviation And a second control means having a first-order lag filter calculating section for performing a first-order lag filter calculation on the outputs of the second gain calculating section and the second gain calculating section and outputting a charge / discharge request value to the power storage device And an output means for adding the charge / discharge request value output by the first control means and the charge / discharge request value output by the second control means to output to the power storage device. Power storage device Is a governor-free control device had. Further, according to the present invention, the first gain calculation unit that performs gain calculation based on the first gain characteristic with respect to the frequency deviation of the power system and the reset circuit calculation for the output of the first gain calculation unit perform the first A first governor-free control device having a first reset circuit calculation unit that outputs a charge / discharge request value to the power storage device, and a first gain calculation based on a second gain characteristic for the frequency deviation. A second governor having a second reset circuit computing unit that performs a reset circuit computation on the outputs of the second gain computing unit and the second gain computing unit and outputs a charge / discharge request value to the second power storage device The first gain characteristic defines an output of the power storage device as a value based on the frequency deviation when the absolute value of the frequency deviation is within the first deviation, and the frequency deviation Absolute value of When the frequency deviation is larger than the first deviation, the power storage device output is defined as a value when the frequency deviation is the first deviation, and the second gain characteristic is such that the absolute value of the frequency deviation is the first deviation. If the absolute value of the frequency deviation is larger than the first deviation and within the second deviation, the power storage apparatus output is a value based on the frequency deviation. And defining the output of the power storage device as a value when the frequency deviation is the second deviation when the absolute value of the frequency deviation is greater than the second deviation. The governor-free control system used.
また、本発明は、電力系統の周波数偏差の絶対値が第1の偏差以内である場合には、該周波数偏差に対して第1のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対してリセット回路演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力し、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きい場合には、該周波数偏差に対して第2のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対して一次遅れフィルタ演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力することを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御方法である。 Further, according to the present invention, when the absolute value of the frequency deviation of the power system is within the first deviation, the gain calculation based on the first gain characteristic is performed on the frequency deviation, and the gain calculation result is calculated. When a reset circuit calculation is performed to output a charge / discharge request value to the power storage device, and the absolute value of the frequency deviation is larger than the first deviation, a gain based on the second gain characteristic with respect to the frequency deviation A governor-free control method using a power storage device, wherein a calculation is performed, a first-order lag filter operation is performed on a gain calculation result, and a charge / discharge request value to the power storage device is output.
本発明に係る電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置、ガバナフリー制御システムおよびガバナフリー制御方法は、二次電池などの電力貯蔵装置を対象としてガバナフリー制御を行う場合に使用電力量を抑えることができるという効果を奏する。 The governor-free control device , governor-free control system, and governor-free control method using the power storage device according to the present invention reduce the amount of power used when governor-free control is performed on a power storage device such as a secondary battery. There is an effect that can be.
以下に、本願の開示する電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置、ガバナフリー制御システムおよびガバナフリー制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of a governor-free control device , a governor-free control system, and a governor-free control method using the power storage device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. Note that this embodiment does not limit the disclosed technology.
まず、本実施例に係る二次電池システムの構成について説明する。図1は、本実施例に係る二次電池システムの構成を示す図である。図1に示すように、この二次電池システムは、5台の二次電池11〜15と、5台のガバナフリー制御装置21〜25と、管理装置30とを有する。
First, the configuration of the secondary battery system according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a secondary battery system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the secondary battery system includes five
なお、ここでは説明の便宜上、5台の二次電池およびガバナフリー制御装置を示したが、二次電池システムは1台以上の任意の台数の二次電池およびガバナフリー制御装置から構成される。 Here, for convenience of explanation, five secondary batteries and a governor-free control device are shown. However, the secondary battery system includes one or more arbitrary number of secondary batteries and governor-free control devices.
二次電池11〜15は、電力系統に接続される電力貯蔵設備であり、電力を貯蔵・放出することが可能である。ガバナフリー制御装置21〜25は、それぞれ対応する二次電池11〜15を対象としてガバナフリー制御を行う装置である。
The
すなわち、ガバナフリー制御装置21は、電力系統の周波数を検出して基準周波数との差である周波数偏差を算出し、算出した周波数偏差から充放電要求値を算出して対応する二次電池11に出力する。また、ガバナフリー制御装置22は、電力系統の周波数を検出して基準周波数との差である周波数偏差を算出し、算出した周波数偏差から充放電要求値を算出して対応する二次電池12に出力する。また、ガバナフリー制御装置23〜25も同様に動作する。
That is, the governor-
管理装置30は、二次電池システムの管理者がガバナフリー制御装置21〜25の管理に使用する装置であり、管理者からの指示に基づいて、ゲイン特性や時定数などの設定値をガバナフリー制御装置21〜25に出力する。ガバナフリー制御装置21〜25は、管理装置30が出力する設定値に基づいて自装置のゲイン特性や時定数などを設定する。
The
なお、二次電池11〜15は分散配置され、ガバナフリー制御装置21〜25は、それぞれ対応する二次電池11〜15に隣接して配置される。したがって、管理装置30とガバナフリー制御装置21〜25はネットワークで接続される。
Note that the
次に、各ガバナフリー制御装置の制御ロジックについて説明する。図2は、各ガバナフリー制御装置の制御ロジックを示す図である。図2に示すように、各ガバナフリー制御装置は、ガバナフリー使用の設定が行われていると、周波数偏差から二次電池への充放電要求値を算出する。 Next, control logic of each governor-free control device will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the control logic of each governor-free control device. As shown in FIG. 2, each governor-free control device calculates a charge / discharge request value to the secondary battery from the frequency deviation when the governor-free use is set.
また、図2に示すように、制御ロジックは上段と下段の2段のロジックから構成され、それぞれのロジックにより算出された充放電要求値が加算されて二次電池に出力される。上段のロジックは、ゲイン特性1、リセット回路3、3段の進み遅れ要素5a〜5cから構成され、下段のロジックは、ゲイン特性2、一次遅れフィルタ4、3段の進み遅れ要素6a〜6cから構成される。ここで、ゲイン特性1および2は、電力系統の周波数偏差に対する二次電池出力を定義する。GaおよびGbはゲインであり、Ta1〜Ta8およびTb1〜Tb7は時定数である。
Further, as shown in FIG. 2, the control logic is composed of two stages of logic, that is, an upper stage and a lower stage, and charge / discharge request values calculated by the respective logics are added and output to the secondary battery. The upper stage logic is composed of gain characteristic 1, reset
各ガバナフリー制御装置は、上段の制御ロジックを用いる制御では、周波数偏差に対してゲイン特性1を用いてゲイン演算を行い、その演算結果に対してリセット回路3に基づくリセット回路演算を行う。そして、各ガバナフリー制御装置は、リセット回路演算結果に対して進み遅れ要素5a〜5cに基づく進み遅れ演算を行う。
In the control using the upper control logic, each governor-free control device performs gain calculation using the
また、各ガバナフリー制御装置は、下段の制御ロジックを用いる制御では、周波数偏差に対してゲイン特性2を用いてゲイン演算を行い、その演算結果に対して一次遅れフィルタ回路4に基づく一次遅れフィルタ演算を行う。そして、各ガバナフリー制御装置は、一次遅れフィルタ演算結果に対して進み遅れ要素6a〜6cに基づく進み遅れ演算を行う。
Each governor-free control device performs gain calculation using the
二次電池のガバナフリー制御において、単純に周波数偏差にゲインを乗算して充放電制御を行った場合、火力発電機および水力発電機との応答性の違いがあることから、ハンチングする恐れがある。そこで、各段のロジックには3段の進み遅れ要素が含まれる。進み遅れ要素の調整により、制御の位相を調整することで、火力発電機および水力発電機とのハンチングを抑制し、適切な制御が可能となる。 In charge / discharge control by simply multiplying the frequency deviation by gain in the governor-free control of the secondary battery, there is a risk of hunting due to the difference in responsiveness between the thermal power generator and the hydroelectric power generator. . Therefore, each stage of logic includes three stages of advance / delay elements. By adjusting the phase of control by adjusting the advance / delay element, hunting with the thermal power generator and the hydraulic power generator is suppressed, and appropriate control becomes possible.
なお、ここでは、各段のロジックに3段の進み遅れ要素が含まれる場合について説明するが、各段のロジックには任意の段数の進み遅れ要素が含まれてよく、進み遅れ要素が含まれなくてもよい。 Here, a case will be described where the logic of each stage includes a three-stage advance / delay element, but the logic of each stage may include an arbitrary number of stages of advance / delay elements, and an advance / delay element is included. It does not have to be.
また、ゲイン特性1、2は、管理装置30により任意に設定が可能であり、例えば、(周波数偏差、充放電出力)の形式で、二次電池の定格容量範囲内で10点で設定される。また、Ga、Gb、Ta1〜Ta8およびTb1〜Tb7も管理装置30により任意に設定が可能である。
The
次に、本実施例に係る二次電池システムの具体例1〜4について図3〜図9を用いて説明する。図3は、本実施例に係る二次電池システムの具体例1を説明するための説明図である。電力系統において複数台の二次電池でガバナフリー制御を実現する場合、単純にそれぞれの二次電池で基準周波数と系統周波数との偏差を検出して、ゲインと演算して充放電制御させることが考えられる。 Next, specific examples 1 to 4 of the secondary battery system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a specific example 1 of the secondary battery system according to the present embodiment. When implementing governor-free control with multiple secondary batteries in an electric power system, it is possible to simply detect the deviation between the reference frequency and the system frequency in each secondary battery and perform charge and discharge control by calculating the gain. Conceivable.
しかしながら、同じゲインが設定されたガバナフリー制御装置で制御される二次電池を複数台並列する場合、ガバナフリー制御による充放電量(kW)を結果的に複数台で分担することになるため、1台あたりの出力が小さくなる。一般に、二次電池は出力が高いほうがPCS(Power Conditioning System:交直変換装置)の変換効率は高い。したがって、並列している二次電池全台で分担すると1台あたりの出力が低くなりその変換効率が低下する。 However, when a plurality of secondary batteries controlled by the governor-free control device set with the same gain are juxtaposed, the charge / discharge amount (kW) by the governor-free control is eventually shared by the plurality of batteries. The output per unit becomes smaller. Generally, the secondary battery has a higher conversion efficiency of a PCS (Power Conditioning System) when the output is higher. Accordingly, if all the secondary batteries in parallel are shared, the output per unit is lowered and the conversion efficiency is lowered.
そこで、具体例1では、複数台の二次電池の任意の合計出力に対して、最少限の台数で分担するように、管理装置30は、ガバナフリー制御装置のゲイン特性を設定し、二次電池を複数台並列させる。
Therefore, in the specific example 1, the
具体例1では、二次電池システムは、2台の二次電池11および12と2台のガバナフリー制御装置21および22を使用する。二次電池11の定格出力はP1であり、二次電池12の定格出力はP2である。なお、ここでは、P1=P2とするが、P1≠P2でも良い。
In Specific Example 1, the secondary battery system uses two
また、ガバナフリー制御装置21および22は、図2に示した制御ロジックの下段だけを用いて制御を行う。管理装置30は、例えば、Ga=0とする設定を行うことにより、制御ロジックの下段だけを用いて制御を行うようにガバナフリー制御装置を設定することができる。
The governor-
また、ガバナフリー制御装置21および22は、図2に示した下段の制御ロジックのうち、ゲイン特性2以外はスルーする制御を行う。ここで、スルーする制御とは入力をそのまま出力とする制御である。管理装置30は、Tb1〜Tb7を0に設定し、Gb=1と設定することにより、ゲイン特性2以外はスルーする制御を行うようにガバナフリー制御装置を設定することができる。
Further, the governor-
図3に示すように、管理装置30は、2台のガバナフリー制御装置21および22それぞれ個別に下段のゲイン特性2を、2台の二次電池11および12の任意の合計出力Pに対して、0≦P≦P1では1台、P1<P≦P1+P2では2台で出力するように設定して、2台並列させる。すなわち、管理装置30は、周波数偏差Fに対して、0≦|F|≦F1では1台、F1<|F|≦F2では2台で出力するように設定して、2台並列させる。この結果、二次電池システムとしては、合成ゲイン特性41が得られる。
As shown in FIG. 3, the
管理装置30が2台のガバナフリー制御装置21および22のゲイン特性2をそれぞれ図3に示すように設定することで、1台あたりのPCSの変換効率を高くすることができる。したがって、二次電池システムは、二次電池個別の定格出力(kW)×2台の大容量二次電池として、高い電力効率でガバナフリー制御を行うことができる。
When the
二次電池システムは、同様の方法で、二次電池個別の定格出力(kW)×任意並列台数の大容量二次電池でガバナフリー制御を行うことができる。二次電池を5台並列した場合のゲイン特性の例を図4に示す。この例では、管理装置30は、0≦P≦P1では1台、P1<P≦P1+P2では2台、P1+P2<P≦P1+P2+P3では3台、P1+P2+P3<P≦P1+P2+P3+P4では4台、P1+P2+P3+P4≦P1+P2+P3+P4+P5では5台出力するように各ガバナフリー制御装置のゲイン特性を設定する。
In the secondary battery system, governor-free control can be performed with a secondary battery individual rated output (kW) × arbitrary number of large capacity secondary batteries in a similar manner. FIG. 4 shows an example of gain characteristics when five secondary batteries are arranged in parallel. In this example, the
このように、本実施例に係る二次電池システムは、最少限の台数でガバナフリー制御を分担することで出力時の1台あたりのPCSの変換効率を高くすることができる。したがって、本実施例に係る二次電池システムは、二次電池個別の定格出力(kW)×並列台数の大容量二次電池として、高い電力効率でガバナフリー制御を行うことができる。 Thus, the secondary battery system according to the present embodiment can increase the conversion efficiency of the PCS per unit at the time of output by sharing the governor-free control with the minimum number of units. Therefore, the secondary battery system according to the present embodiment can perform governor-free control with high power efficiency as a secondary battery individual rated output (kW) × a large number of parallel secondary batteries.
なお、管理装置30は、上段のゲイン特性1についても同様に設定しても良い。また、不要な出力変動を減らすため、管理装置30は、合成したゲイン特性が不感帯を持つように設定しても良い。
Note that the
図5は、本実施例に係る二次電池システムの具体例2を説明するための説明図である。二次電池をガバナフリー制御に用いるためには、充電深度を適切に調整する必要がある。ここで、充電深度とは、二次電池に充電できる全電力量とある時点で充電されている電力量との割合である。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a specific example 2 of the secondary battery system according to the present embodiment. In order to use the secondary battery for governor-free control, it is necessary to appropriately adjust the charging depth. Here, the charging depth is a ratio between the total amount of power that can be charged in the secondary battery and the amount of power that is charged at a certain time.
ガバナフリー制御を停止して二次電池の充電深度を調整することは容易に行うことができるが、ガバナフリー制御を停止することなく二次電池の充電深度を調整することが望まれる。そこで、具体例2では、二次電池システムは、ガバナフリー制御中に充電深度を調整する。 Although it is easy to stop the governor-free control and adjust the charging depth of the secondary battery, it is desirable to adjust the charging depth of the secondary battery without stopping the governor-free control. Therefore, in specific example 2, the secondary battery system adjusts the charging depth during the governor-free control.
具体例2では、二次電池システムは、具体例1と同様に、2台の二次電池11および12と2台のガバナフリー制御装置21および22を使用する。また、ガバナフリー制御装置21および22は、具体例1と同様に、図2に示した下段の制御ロジックのゲイン特性2を用いて制御を行う。
In the second specific example, the secondary battery system uses the two
図5は、二次電池11の充電深度が低く、二次電池12の充電深度が高い状態で、二次電池11および12の充電深度を調整する場合のゲイン特性の設定例を示す。管理装置30は、充電深度が低い二次電池11に対しては、放電側は0または小さめの出力を放電するようにガバナフリー制御装置21のゲイン特性2を設定する。一方、充電深度が高い二次電池12に対しては、管理装置30は、充電側は0または小さめの出力を充電するようにガバナフリー制御装置22のゲイン特性2を設定する。
FIG. 5 shows a setting example of gain characteristics when the charging depth of the
このようにガバナフリー制御装置21および22のゲイン特性2を設定することにより、二次電池システムは、ガバナフリー制御を行いながら、二次電池11の充電深度を上げ、二次電池12の充電深度を下げることができる。
By setting the
なお、図3に示したゲイン特性2を、適当なタイミングで二次電池の充電深度に応じて、ガバナフリー制御装置間で入れ替えることにより、二次電池間の充電深度のばらつきを抑えることもできる。 Note that the gain characteristic 2 shown in FIG. 3 can be exchanged between governor-free control devices at appropriate timing according to the charging depth of the secondary battery, thereby suppressing variation in the charging depth between the secondary batteries. .
図6は、本実施例に係る二次電池システムの具体例3を説明するための説明図である。二次電池は充電容量(kWh)が限られているため、使用する電力量(kWh)を抑える工夫が必要である。そこで、具体例3では、二次電池システムは、使用する電力量を抑えるようにガバナフリー制御を行う。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a specific example 3 of the secondary battery system according to the present embodiment. Since the secondary battery has a limited charge capacity (kWh), it is necessary to devise a technique for suppressing the amount of power used (kWh). Therefore, in specific example 3, the secondary battery system performs governor-free control so as to suppress the amount of power used.
具体例3では、二次電池システムは、1台の二次電池11と1台のガバナフリー制御装置21を使用する。また、管理装置30がガバナフリー制御装置21のGb=0と設定することで、ガバナフリー制御装置21は上段の制御ブロックのみを使用する。
In Specific Example 3, the secondary battery system uses one
管理装置30が、図6に示すように、制御ロジックの上段のゲイン特性1とリセット回路3aを設定し、進み遅れ要素5a〜5cをスルーとした場合、周波数変動が生じると、ガバナフリー制御装置21は、二次電池11へ一旦は制御指令値を出力し、かつ火力発電機に比べて応答が速いため周波数変動を抑制するように出力する。
As shown in FIG. 6, when the
そして、火力発電機のガバナフリーとLFCが遅れて応答してくるタイミングで、制御指令値を引き戻すようにリセット回路3aの時定数を設定しておくことで、二次電池11は出力を抑制し使用電力量(kWh)を抑えることができる。
The
図7は、具体例3において、周波数偏差に対する二次電池11と火力発電機の出力の応答イメージを示す図である。図7において、実線は二次電池ありの場合を示し、点線は二次電池なしの場合を示す。また、図7は、周波数が一時的に変動した場合を示す。
FIG. 7 is a diagram illustrating a response image of the outputs of the
図7に示すように、周波数の一時的な減少に対して二次電池出力は一時的に増加するが、遅れて応答する火力発電機の出力増加に対応して二次電池出力は引き戻される。 As shown in FIG. 7, the secondary battery output temporarily increases with a temporary decrease in frequency, but the secondary battery output is pulled back in response to an increase in the output of the thermal power generator that responds with a delay.
なお、図7では、周波数変動が小さい(−F1<周波数偏差<0)場合について示したが、周波数変動が大きい(周波数偏差≦−F1、またはF1≦周波数偏差)場合についても電池出力がリミッタに制限されるだけで同様の動きとなる。すなわち、周波数変動が大きい場合でも、最終的には二次電池出力は引き戻される。 FIG. 7 shows the case where the frequency fluctuation is small (−F 1 <frequency deviation <0), but the battery output also when the frequency fluctuation is large (frequency deviation ≦ −F 1 or F 1 ≦ frequency deviation). Is limited to the limiter. That is, even when the frequency fluctuation is large, the secondary battery output is finally pulled back.
また、複数の二次電池を使用する場合には、合成したゲイン特性が図6のようになるようにゲイン特性1を具体例1と同様に設定すれば、二次電池システムは高い電力効率でガバナフリー制御ができる。
In addition, when using a plurality of secondary batteries, if the
図8は、本実施例に係る二次電池システムの具体例4を説明するための説明図である。具体例4では、二次電池システムは1台の二次電池11と1台のガバナフリー制御装置21を使用する。また、管理装置30がガバナフリー制御装置21のGa=0と設定することで、ガバナフリー制御装置21は下段の制御ブロックのみを使用する。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a specific example 4 of the secondary battery system according to the present embodiment. In specific example 4, the secondary battery system uses one
管理装置30が、図8に示すように、制御ブロックの下段のゲイン特性2と一次遅れフィルタ4aを設定した場合、−F1<周波数偏差<F1(F1は常時の周波数変動程度に設定)の周波数変動には二次電池11は応答しない。一方、系統擾乱等により周波数偏差(周波数偏差≦−F1、またはF1≦周波数偏差)が継続したとすると、二次電池11は火力発電機と同様に出力を継続することで周波数偏差を抑制することができる。
When the
図9は、具体例4において、周波数偏差に対する二次電池11と火力発電機の出力の応答イメージを示す図である。図9において、実線は二次電池ありの場合を示し、点線は二次電池なしの場合を示す。また、図9は、周波数偏差がしばらく継続した場合を示す。
FIG. 9 is a diagram illustrating a response image of the outputs of the
図9に示すように、周波数偏差が−F1を超えてしばらく継続すると、二次電池出力および火力発電機出力が継続し、周波数偏差が抑制される。 9, the frequency deviation after a while continued beyond -F 1, continued battery output and thermal power generator output is, the frequency deviation is suppressed.
なお、複数の二次電池を使用する場合には、合成したゲイン特性が図7のようになるようにゲイン特性2を具体例1と同様に設定すれば、二次電池システムは高い電力効率でガバナフリー制御ができる。
When a plurality of secondary batteries are used, if the
また、具体例3と4については、制御ロジックの上段側と下段側を組み合わせて実施することで、ガバナフリー制御装置は、常時の小さな短周期の周波数変動と緊急時の大きな長周期の周波数変動に対して、別々の制御を行うことができる。 For specific examples 3 and 4, by combining the upper and lower stages of the control logic, the governor-free control device can always perform small short cycle frequency fluctuations and large long period frequency fluctuations in an emergency. In contrast, separate control can be performed.
すなわち、制御ロジックの上段にリセット回路を設けることで、ガバナフリー制御装置は、常時のガバナフリー制御を効率的に実施できる。具体的には、周波数変動の短周期成分に対して火力発電機や水力発電機では応答が遅いが、二次電池は応答が速いため、二次電池を出力させることで周波数変動を抑制することができる。 That is, by providing the reset circuit in the upper stage of the control logic, the governor-free control device can efficiently perform the regular governor-free control. Specifically, thermal power generators and hydroelectric power generators have a slow response to short-period components of frequency fluctuations, but secondary batteries have a fast response, so the frequency fluctuations can be suppressed by outputting secondary batteries. Can do.
また、周波数変動の長周期成分に対しては火力発電機や水力発電機が十分応答できるため、二次電池の出力をリセット回路の効果により引き戻すことで使用電力量(kWh)を抑えることができる。 Moreover, since the thermal power generator and the hydroelectric power generator can sufficiently respond to the long period component of the frequency fluctuation, the power consumption (kWh) can be suppressed by pulling back the output of the secondary battery by the effect of the reset circuit. .
また、制御ロジックの下段にはリセット回路はないため、系統擾乱等により需給不均衡が継続した場合には、二次電池が出力し続けることで周波数偏差を抑制することができる。 In addition, since there is no reset circuit in the lower stage of the control logic, when the supply and demand imbalance continues due to system disturbance or the like, the frequency deviation can be suppressed by continuously outputting the secondary battery.
更に、図2のゲイン特性1、2に不感帯を持った特性を設定することで、二次電池システムは、許容される周波数範囲では二次電池の充放電を抑制し、許容周波数範囲を逸脱した場合のみ充放電を行い、使用電力量(kWh)を抑えることもできる。特に、下段について不感帯を持った特性を設定すれば、上段で常時の小さな周波数変動に対する制御を行い、下段で緊急時の大きな周波数変動に対する制御を別々に行うことが可能である。
Further, by setting the
上述してきたように、本実施例では、ガバナフリー制御装置は、上段と下段の2段の制御ロジックを有し、それぞれの制御ロジックにより算出した充放電要求値を加算して二次電池に出力する。上段のロジックは、ゲイン特性1、リセット回路3、3段の進み遅れ要素5a〜5cを制御ブロックとして含み、下段のロジックは、ゲイン特性2、一次遅れフィルタ4、3段の進み遅れ要素6a〜6cを制御ブロックとして含む。したがって、ガバナフリー制御装置は、上段と下段の制御ブロックを適宜組み合わせた制御ロジックにより二次電池を制御することができ、電力系統の周波数の安定性を向上させ、かつ高い電力効率を実現することができる。また、ガバナフリー制御装置は、二次電池の使用電力量を抑え、ガバナフリー制御中に二次電池の充電深度の調整を行うことができる。
As described above, in this embodiment, the governor-free control device has two stages of control logic, that is, an upper stage and a lower stage, and adds the charge / discharge request values calculated by the respective control logics and outputs them to the secondary battery. To do. The upper stage logic includes a
なお、本実施例では、電力貯蔵装置として二次電池を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電力貯蔵装置として、例えば、超電導電力貯蔵装置、フライホイール、電気二重キャパシタなどを用いる場合にも同様に適用することができる。 In addition, although the present Example demonstrated the case where a secondary battery was used as a power storage device, this invention is not limited to this, For example, a superconducting power storage device, a flywheel, electricity The same applies to the case of using a double capacitor or the like.
また、本実施例では、二次電池システムがガバナフリー制御装置21〜25を有する場合について説明したが、ガバナフリー制御装置21〜25の機能を備えた全体制御装置と二次電池11〜15をネットワークで接続して二次電池出力を制御することもできる。 Moreover, although the present Example demonstrated the case where a secondary battery system had the governor free control apparatuses 21-25, the whole control apparatus provided with the function of the governor free control apparatuses 21-25, and the secondary batteries 11-15 were included. It is also possible to control the secondary battery output by connecting with a network.
また、本実施例では、二次電池システムが管理装置30とガバナフリー制御装置21〜25を有する場合について説明したが、管理装置30とガバナフリー制御装置21〜25の機能を備えた中央制御装置と二次電池11〜15をネットワークで接続して二次電池出力を制御することもできる。
In the present embodiment, the case where the secondary battery system includes the
1,2 ゲイン特性
3 リセット回路
4 一次遅れフィルタ
5a〜5c,6a〜6c 進み遅れ要素
11〜15 二次電池
21〜25 ガバナフリー制御装置
30 管理装置
41 合成ゲイン特性
1, 2
Claims (7)
前記周波数偏差に対して第2のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第2のゲイン演算部と第2のゲイン演算部の出力に対して一次遅れフィルタ演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する一次遅れフィルタ演算部を有する第2の制御手段と、
前記第1の制御手段が出力した充放電要求値と前記第2の制御手段が出力した充放電要求値を加えて電力貯蔵装置へ出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。 Charge / discharge request to the power storage device by performing reset circuit calculation on the output of the first gain calculation unit and the first gain calculation unit that performs gain calculation based on the first gain characteristic with respect to the frequency deviation of the power system First control means having a reset circuit computing unit for outputting a value;
A charge / discharge request value for the power storage device by performing a first-order lag filter operation on the output of the second gain calculation unit and a second gain calculation unit that performs gain calculation based on the second gain characteristic with respect to the frequency deviation. Second control means having a first-order lag filter operation unit that outputs
An output means for adding the charge / discharge request value output by the first control means and the charge / discharge request value output by the second control means to output to the power storage device;
A governor-free control device using an electric power storage device.
前記第2のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力をゼロとして定義し、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きく第2の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第2の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第2の偏差であるときの値として定義する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。 The first gain characteristic defines an output of the power storage device as a value based on the frequency deviation when the absolute value of the frequency deviation is within the first deviation, and the absolute value of the frequency deviation is the first value If greater than the deviation, define the power storage device output as the value when the frequency deviation is the first deviation,
The second gain characteristic defines a power storage device output as zero when the absolute value of the frequency deviation is within the first deviation, and the absolute value of the frequency deviation is larger than the first deviation and is second. of defining the power storage device outputs a value based on the frequency deviation in the case where deviation within the said frequency deviation power storage device output when the absolute value of the frequency deviation is larger than the second deviation second The governor-free control device using the power storage device according to claim 1, wherein the governor-free control device is defined as a value when the deviation is.
前記第2の制御手段は、前記一次遅れフィルタ演算部の出力に対して進み遅れ演算を行う進み遅れ演算部を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。 The first control means includes an advance / delay calculation unit that performs an advance / delay calculation on the output of the reset circuit calculation unit;
3. The governor using the power storage device according to claim 1, wherein the second control unit includes an advance / delay calculation unit that calculates an advance / delay with respect to an output of the primary delay filter calculation unit. Free control device.
前記周波数偏差に対して第2のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第2のゲイン演算部と第2のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い第2の電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する第2のリセット回路演算部を有する第2のガバナフリー制御装置とを備え、
前記第1のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第1の偏差である時の値として定義し、
前記第2のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力をゼロとして定義し、前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きく第2の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第2の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第2の偏差であるときの値として定義する
ことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御システム。 The first gain calculation unit that performs gain calculation based on the first gain characteristic with respect to the frequency deviation of the power system and the reset circuit calculation for the output of the first gain calculation unit to the first power storage device A first governor-free control device having a first reset circuit computing unit that outputs a charge / discharge request value;
Charging and discharging of the second power storage device performs a reset circuit operation on the output of the second gain calculation section and the second gain calculation section that performs gain calculation based on the second gain characteristic with respect to the frequency deviation A second governor-free control device having a second reset circuit computing unit that outputs a requested value;
The first gain characteristic defines an output of the power storage device as a value based on the frequency deviation when the absolute value of the frequency deviation is within the first deviation, and the absolute value of the frequency deviation is the first value If greater than the deviation, define the power storage device output as the value when the frequency deviation is the first deviation,
The second gain characteristic defines a power storage device output as zero when the absolute value of the frequency deviation is within the first deviation, and the absolute value of the frequency deviation is larger than the first deviation and is second. Is defined as a value based on the frequency deviation, and when the absolute value of the frequency deviation is greater than the second deviation, the output of the power storage device is defined as the second frequency deviation. Defined as the value when the deviation is
A governor-free control system using a power storage device.
前記周波数偏差の絶対値が第1の偏差より大きい場合には、該周波数偏差に対して第2のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対して一次遅れフィルタ演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する
ことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御方法。 When the absolute value of the frequency deviation of the power system is within the first deviation, the gain calculation based on the first gain characteristic is performed on the frequency deviation, and the reset circuit calculation is performed on the gain calculation result. Output the charge / discharge request value to the power storage device,
When the absolute value of the frequency deviation is larger than the first deviation, a gain calculation based on the second gain characteristic is performed on the frequency deviation, and a first-order lag filter calculation is performed on the gain calculation result to store power. A governor-free control method using a power storage device, characterized by outputting a charge / discharge request value to the device.
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