JP6265281B2

JP6265281B2 - 太陽光発電所の制御システム

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Publication number: JP6265281B2
Application number: JP2016564508A
Authority: JP
Inventors: 大河内　俊夫; 俊夫大河内
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2018-01-24
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Description

本発明は、太陽光発電所の制御システムに関する。

下記特許文献１には、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナであって、複数のパワーコンディショナを管理する出力抑制管理装置から発電量制限値に関する情報を受信するとともに自装置の発電量に関する情報を送信する通信部と、発電量制限値に基づき自装置の出力電力を抑制する抑制制御部とを備えるものが開示されている。

日本特開２０１３−２０７８６２号公報

特許文献１に開示されたシステムでは、商用電力を供給する商用系統側の指令所またはコントロールセンタから、出力抑制日及び抑制量を表わす抑制情報を含むカレンダ情報を受信し、このカレンダ情報に基づいてパワーコンディショナが太陽光発電の出力を抑制する出力抑制日及び抑制量を制御する。

太陽光発電所は、日射量によって発電量が変化する。そのため、太陽光発電所が多くなるほど、電力の需給バランスを保つのが難しくなり、電力系統を安定させることが容易でなくなる。上述した従来のシステムでは、電力の需給バランスの予測に基づいて出力抑制日及び抑制量が決定され、それらの抑制情報を含むカレンダ情報が配信され、当該カレンダ情報に基づいて、パワーコンディショナが太陽光発電の出力を抑制する。しかしながら、電力の需給バランスの予測が外れたり、天候が予測と異なったりした場合には、太陽光発電量の抑制量が不適切となり、電力系統を安定化させることができない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電力系統の安定化に貢献できる太陽光発電所の制御システムを提供することを目的とする。

本発明の太陽光発電所の制御システムは、太陽光発電装置が発電した電力を電力系統に送電する系統連系制御を行う複数のパワーコンディショニングシステムと、電力系統へ出力する電力である連系点電力が出力上限値以下になるように各々のパワーコンディショニングシステムに対して目標出力を指令する統括制御装置と、を備え、統括制御装置は、出力上限値を変更する時刻及び変更後の出力上限値に関する情報を含む緊急要請を受ける受信部と、緊急要請で予告された時刻までに連系点電力が変更後の出力上限値に適合し、且つ連系点電力の変化速度が許容限度を超えないように、時刻毎の連系点電力の目標値を演算し、当該目標値に基づいて各々のパワーコンディショニングシステムの時刻毎の目標出力を演算する演算部と、を備えるものである。

本発明の太陽光発電所の制御システムによれば、出力上限値を変更する時刻及び変更後の出力上限値に関する情報を含む緊急要請を受けて連系点電力を制御することで、電力系統の安定化に貢献することが可能となる。

本発明の実施の形態１の太陽光発電所の制御システムを示す構成図である。本発明の実施の形態１における統括制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１において統括制御装置が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法を説明するためのタイムチャートである。本発明の実施の形態１において統括制御装置が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法を説明するためのグラフである。本発明の実施の形態１において統括制御装置が緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷの目標値を設定する処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１において統括制御装置が各パワーコンディショニングシステムを制御する処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１の太陽光発電所の制御システムにおいて、一部のパワーコンディショニングシステムの出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステムの出力で補うときの状態を模式的に示す図である。本発明の実施の形態１の太陽光発電所の制御システムにおいて、一部のパワーコンディショニングシステムの出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステムの出力で補うときの電力の変化の例を示す図である。本発明の実施の形態２において統括制御装置が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法を説明するためのタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の太陽光発電所の制御システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１の太陽光発電所の制御システム１は、複数のパワーコンディショニングシステム３と、これらのパワーコンディショニングシステム３を統括する統括制御装置１０とを備える。各々のパワーコンディショニングシステム３は、太陽光発電所に備えられた複数の太陽光発電装置２の各々に対して設けられている。図１では、３組の太陽光発電装置２及びパワーコンディショニングシステム３のみが描かれているが、より多数の太陽光発電装置２及びパワーコンディショニングシステム３が備えられても良い。

統括制御装置１０と各々のパワーコンディショニングシステム３とは、通信ネットワークＮＴを介して接続されることで、双方向に通信可能になっている。

太陽光発電装置２は、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変えることにより直流電力を生成する。各々の太陽光発電装置２は、多数のセル（太陽電池素子）を並べて構成される太陽電池モジュールを直列に複数枚並べた複数の太陽電池ストリングから構成することができる。また、各々の太陽光発電装置２は、太陽電池ストリングに代えて、単体の太陽電池モジュールを電気的に並列接続するものでもよい。各々の太陽光発電装置２で発電された直流電力は、対応するパワーコンディショニングシステム３へ供給される。

各々のパワーコンディショニングシステム３は、対応する太陽光発電装置２が発電した直流電力を交流電力に変換し、電力系統７に送電する系統連系制御を行う。パワーコンディショニングシステム３が出力する交流電力は、連系トランス４及び主変圧器５を介して、電力系統７に送電される。本実施の形態１では、パワーコンディショニングシステム３毎に連系トランス４が設けられている。各々の連系トランス４の出力側は、一つの主変圧器５に接続されている。主変圧器５の出力側が電力系統７に接続されている。電力系統７は、電力会社、配電会社等が保有する商用の送配電網である。主変圧器５から出力される電力が、電力系統７へ出力する電力である連系点電力ＰＬＷに相当する。

電力計６は、連系点電力ＰＬＷを計測する。電力計６で検知された連系点電力ＰＬＷの情報は、統括制御装置１０に送信される。図２は、本実施の形態１における統括制御装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、統括制御装置１０は、受信部１１、演算部１２、及び送信部１３を有する。受信部１１は、各々のパワーコンディショニングシステム３から送信された情報と、電力計６で検知された連系点電力ＰＬＷの情報と、電力系統７の管理者から送信された系統情報Ｄｐｓとを受信する。演算部１２は、受信部１１が受信した情報に基づいて、各々のパワーコンディショニングシステム３の個別の目標出力を演算する。演算部１２は、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及び不揮発性メモリ等を含む記憶部１２１と、記憶部１２１に記憶された制御プログラム及びデータに基いて演算処理を実行するＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）１２２と、ＣＰＵ１２２に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを有する。送信部１３は、演算部１２で演算された各々のパワーコンディショニングシステム３の個別の目標出力の情報を、対応するパワーコンディショニングシステム３へ送信する。

系統情報Ｄｐｓは、電力系統７の管理者のコンピュータシステムまたは地域の電力需給を管理する配電会社のエネルギーマネジメントシステムなどから、オンラインで統括制御装置１０の受信部１１に送信される。ただし、本発明では、当該コンピュータシステムまたはエネルギーマネジメントシステムなどから発信された系統情報Ｄｐｓを、太陽光発電所のスタッフが手入力で統括制御装置１０の受信部１１に入力するように構成しても良い。

系統情報Ｄｐｓは、連系点電力ＰＬＷの上限を規制する出力上限値の情報を含む。電力系統７の管理者は、電力の需給バランスの予測に基づいて、電力系統７が安定するように、出力上限値を設定する。統括制御装置１０は、出力上限値を受けて、各々のパワーコンディショニングシステム３に対して目標出力を指令する。統括制御装置１０は、連系点電力ＰＬＷが出力上限値を超えない範囲で、連系点電力ＰＬＷがなるべく高くなるように制御する。電力系統７の安定性を維持するために太陽光発電所の出力を緊急に調整する必要が生じた場合には、後述する緊急要請が系統情報Ｄｐｓとして発信される。

太陽光発電所の所有者と、電力会社、配電会社等との契約により、連系点電力ＰＬＷの定格出力（Ｗ）が定められている。以下の説明では、連系点電力ＰＬＷの定格出力を「連系定格電力」と称する。また、連系定格電力を１００％としたときの百分率によって出力上限値及び連系点電力ＰＬＷを表す場合がある。出力上限値及び連系点電力ＰＬＷを電力の単位（Ｗ）で表しても良い。

各々のパワーコンディショニングシステム３は、対応する太陽光発電装置２から入力された電力を変換する電力変換部と、通信ネットワークＮＴを介して統括制御装置１０と通信するための通信部と、各種のデータ及び制御プログラムを記憶する記憶部と、対応する太陽光発電装置２の発電量等を計測する計測部と、各部の動作を制御する制御部とを有する。

各々のパワーコンディショニングシステム３は、対応する太陽光発電装置２の最大電力点を追従するＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御を行う機能を有することが望ましい。また、各々のパワーコンディショニングシステム３は、対応する太陽光発電装置２が発電する電力が、統括制御装置１０とから受信した目標出力に一致するように、太陽光発電装置２の運転点（電圧及び電流）を制御する機能を有する。このようなパワーコンディショニングシステム３は公知であるので、その詳細な説明は省略する。

系統情報Ｄｐｓは、出力上限値を緊急に変更する要請である緊急要請を含むことができる。緊急要請は、出力上限値を変更する時刻及び変更後の出力上限値に関する情報を含む。緊急要請で出力上限値の変更が予告された時刻を以下「変更予告時刻」と称する。本実施の形態１では、変更予告時刻の１５分前に、緊急要請が統括制御装置１０の受信部１１へ送信されるものとする。本発明では、統括制御装置１０が緊急要請を受ける時刻は、変更予告時刻の１５分前に限定されるものではなく、例えば、変更予告時刻の３０分前、２０分前、または１０分前など、変更予告時刻から予め設定された時間だけ前の時刻でも良い。

連系点電力ＰＬＷが急変すると、電力系統７の安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。そのような影響を防止するため、連系点電力ＰＬＷの変化速度には、許容限度が設定されている。統括制御装置１０は、連系点電力ＰＬＷの変化速度が許容限度を超えないように制御する。例として、本実施の形態１では、毎分の連系点電力ＰＬＷの変化量（上昇量または低下量）を、連系定格電力の１２％以下にすることが許容限度として設定されているものとする。

統括制御装置１０の受信部１１が緊急要請を受けた場合、演算部１２は、変更予告時刻までに連系点電力ＰＬＷが変更後の出力上限値に適合し、且つ連系点電力ＰＬＷの変化速度が許容限度を超えないように、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する。そして、演算部１２は、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値に基づいて、各々のパワーコンディショニングシステムの時刻毎の目標出力を演算する。

図３は、本実施の形態１において統括制御装置１０が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法を説明するためのタイムチャートである。以下、図３に示す例を参照して、統括制御装置１０が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法について説明する。

図３に示す例では、当初は、出力上限値が１００％である。出力上限値が１００％であることは、太陽光発電所に対する出力抑制の要請が無いことに相当する。その後、１１時１５分に緊急要請を受ける。この緊急要請は、１１時３０分に出力上限値を１００％から５０％へ変更することを予告するものである。本実施の形態１では、統括制御装置１０は、緊急要請を受けた時刻から連系点電力ＰＬＷを低下または上昇させ始めるように制御する。この場合、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて、１１時１５分から連系点電力ＰＬＷを低下させ始め、変更予告時刻である１１時３０分までには連系点電力ＰＬＷを５０％まで低下させる。図３中の線２０は、連系点電力ＰＬＷを最も急速な許容限度で低下させる場合に相当する。この場合、連系点電力ＰＬＷの変化速度の許容限度（連系定格電力の１２％／分）で、連系定格電力の５０％に相当する変化量を得るには、４分１０秒かかる。したがって、線２０の場合、連系点電力ＰＬＷは、１１時１５分のときの１００％から、１１時１９分１０秒のときの５０％まで、一定の速度（許容限度に等しい速度）で低下する。図３中の線２１は、緊急要請を満たす範囲で連系点電力ＰＬＷを最も緩やかに低下させる場合に相当する。線２１の場合、連系点電力ＰＬＷは、１１時１５分のときの１００％から、１１時３０分のときの５０％まで、一定の速度で低下する。

統括制御装置１０は、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を変化させる線が、線２０と線２１との間の範囲（許容範囲）になるようにすれば良い。これにより、緊急要請に応えつつ、連系点電力ＰＬＷの急変を抑制できるので、電力系統７の安定性に貢献できる。

連系点電力ＰＬＷを線２１に沿って低下させた場合には、連系点電力ＰＬＷを線２０に沿って低下させた場合に比べて、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。よって、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる場合には、連系点電力ＰＬＷの変化速度を許容範囲の中でなるべく遅くすることが望ましい。すなわち、統括制御装置１０は、１１時１５分の緊急要請を受けた場合、線２１またはこれに近い線に沿って、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算することが望ましい。

図３に示す例では、その後、１１時４５分に緊急要請を受ける。この緊急要請は、１２時００分に出力上限値を５０％から０％へ変更することを予告するものである。この場合、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて、１１時４５分から連系点電力ＰＬＷを低下させ始め、変更予告時刻である１２時００分までには連系点電力ＰＬＷを０％まで低下させる。図３中の線２２は、連系点電力ＰＬＷを最も急速な許容限度で低下させる場合に相当する。線２２の場合、連系点電力ＰＬＷは、１１時４５分のときの５０％から、１１時４９分１０秒のときの０％まで、一定の速度（許容限度に等しい速度）で低下する。図３中の線２３は、緊急要請を満たす範囲で連系点電力ＰＬＷを最も緩やかに低下させる場合に相当する。線２３の場合、連系点電力ＰＬＷは、１１時４５分のときの５０％から、１２時００分のときの０％まで、一定の速度で低下する。

統括制御装置１０は、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を変化させる線が、線２２と線２３との間の範囲（許容範囲）になるようにすれば良い。これにより、緊急要請に応えつつ、連系点電力ＰＬＷの急変を抑制できるので、電力系統７の安定性に貢献できる。

連系点電力ＰＬＷを線２３に沿って低下させた場合には、連系点電力ＰＬＷを線２２に沿って低下させた場合に比べて、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。よって、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる場合には、連系点電力ＰＬＷの変化速度を許容範囲の中でなるべく遅くすることが望ましい。すなわち、統括制御装置１０は、１１時４５分の緊急要請を受けた場合、線２３またはこれに近い線に沿って、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算することが望ましい。

図３に示す例では、その後、１２時１５分に緊急要請を受ける。この緊急要請は、１２時３０分に出力上限値を０％から５０％へ変更することを予告するものである。この場合、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて、１２時１５分から連系点電力ＰＬＷを上昇させ始め、変更予告時刻である１２時３０分までには連系点電力ＰＬＷを５０％まで上昇させる。図３中の線２４は、連系点電力ＰＬＷを最も急速な許容限度で上昇させる場合に相当する。線２４の場合、連系点電力ＰＬＷは、１２時１５分のときの０％から、１２時１９分１０秒のときの５０％まで、一定の速度（許容限度に等しい速度）で上昇する。図３中の線２５は、緊急要請を満たす範囲で連系点電力ＰＬＷを最も緩やかに上昇させる場合に相当する。線２５の場合、連系点電力ＰＬＷは、１２時１５分のときの０％から、１２時３０分のときの５０％まで、一定の速度で低下する。

統括制御装置１０は、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を変化させる線が、線２４と線２５との間の範囲（許容範囲）になるようにすれば良い。これにより、緊急要請に応えつつ、連系点電力ＰＬＷの急変を抑制できるので、電力系統７の安定性に貢献できる。

連系点電力ＰＬＷを線２４に沿って上昇させた場合には、連系点電力ＰＬＷを線２５に沿って上昇させた場合に比べて、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。よって、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる場合には、連系点電力ＰＬＷの変化速度を許容範囲の中でなるべく速くすることが望ましい。すなわち、統括制御装置１０は、１２時１５分の緊急要請を受けた場合、線２４またはこれに近い線に沿って、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算することが望ましい。

図３に示す例では、その後、１３時１５分に緊急要請を受ける。この緊急要請は、１３時３０分に出力上限値を５０％から１００％へ変更することを予告するものである。この場合、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて、１３時１５分から連系点電力ＰＬＷを上昇させ始め、変更予告時刻である１３時３０分までには連系点電力ＰＬＷを１００％まで上昇させる。図３中の線２６は、連系点電力ＰＬＷを最も急速な許容限度で上昇させる場合に相当する。線２６の場合、連系点電力ＰＬＷは、１３時１５分のときの５０％から、１３時１９分１０秒のときの１００％まで、一定の速度（許容限度に等しい速度）で上昇する。図３中の線２７は、緊急要請を満たす範囲で連系点電力ＰＬＷを最も緩やかに上昇させる場合に相当する。線２７の場合、連系点電力ＰＬＷは、１３時１５分のときの５０％から、１３時３０分のときの１００％まで、一定の速度で上昇する。

統括制御装置１０は、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を変化させる線が、線２６と線２７との間の範囲（許容範囲）になるようにすれば良い。これにより、緊急要請に応えつつ、連系点電力ＰＬＷの急変を抑制できるので、電力系統７の安定性に貢献できる。

連系点電力ＰＬＷを線２６に沿って上昇させた場合には、連系点電力ＰＬＷを線２７に沿って上昇させた場合に比べて、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。よって、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる場合には、連系点電力ＰＬＷの変化速度を許容範囲の中でなるべく速くすることが望ましい。すなわち、統括制御装置１０は、１３時１５分の緊急要請を受けた場合、線２６またはこれに近い線に沿って、時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算することが望ましい。

図４は、本実施の形態１において統括制御装置１０が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法を説明するためのグラフである。図４に示す例では、連系点電力ＰＬＷを、時刻Ｔ１のときのＰ１から、時刻Ｔ２のときのＰ２へ、線２８に沿って変化させる。時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間の任意の時刻Ｔにおける連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐは、次式により演算できる。
Ｐ＝（Ｐ２−Ｐ１）／（Ｔ２−Ｔ１）×Ｔ＋（Ｐ１×Ｔ２−Ｐ２×Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）・・・（１）

緊急要請を受けた場合、統括制御装置１０は、図３で説明したようにして連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを変化させる線を決定し、上記式（１）に基づいて時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを演算する。例えば、図３中の１２時１５分の緊急要請を受けた場合に、線２４に沿って連系点電力ＰＬＷを上昇させる場合には、Ｔ１＝１２時１５分、Ｔ２＝１２時１９分１０秒、Ｐ１＝連系定格電力×０％、Ｐ２＝連系定格電力×５０％とする。連系点電力ＰＬＷを低下させる場合も同様である。例えば、図３中の１１時１５分の緊急要請を受けた場合に、線２１に沿って連系点電力ＰＬＷを低下させる場合には、Ｔ１＝１１時１５分、Ｔ２＝１１時３０分、Ｐ１＝連系定格電力×１００％、Ｐ２＝連系定格電力×５０％とする。

図５は、本実施の形態１において統括制御装置１０が緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを設定する処理を示すフローチャートである。図５のステップＳ１で、統括制御装置１０の受信部１１が緊急要請を受けたか否かを判断する。緊急要請を受けた場合には、ステップＳ２へ移行する。ステップＳ２で、統括制御装置１０の演算部１２は、緊急要請による変更前の出力上限値に相当する出力（または現在の連系点電力ＰＬＷ）であるＰ１と、緊急要請による変更後の出力上限値に相当する出力であるＰ２とを比較する。Ｐ１＞Ｐ２の場合にはステップＳ２からステップＳ３へ移行する。Ｐ１＜Ｐ２の場合にはステップＳ２からステップＳ４へ移行する。

Ｐ１＞Ｐ２の場合（ステップＳ３）は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる場合に相当する。この場合には、統括制御装置１０の演算部１２は、図３の１１時１５分または１１時４５分の緊急要請のときのようにして、連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを低下させる線を決定する。前述した理由から、この場合には、連系点電力ＰＬＷの変化速度が許容範囲の中でなるべく遅くなるように、連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを低下させる線を決定することが望ましい。

Ｐ１＜Ｐ２の場合（ステップＳ４）は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる場合に相当する。この場合には、統括制御装置１０の演算部１２は、図３の１２時１５分または１３時１５分の緊急要請のときのようにして、連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを上昇させる線を決定する。前述した理由から、この場合には、連系点電力ＰＬＷの変化速度が許容範囲の中でなるべく速くなるように、連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを上昇させる線を決定することが望ましい。

以上のようにして、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる速度を、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる速度に比べて速くすることが望ましい。すなわち、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる速度の絶対値を、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる速度の絶対値に比べて大きくすることが望ましい。これにより、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を増やすことができる。

図６は、本実施の形態１において統括制御装置１０が各パワーコンディショニングシステム３を制御する処理を示すフローチャートである。図６のステップＳ１０では、統括制御装置１０の演算部１２は、現在時刻の連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを算出する。すなわち、演算部１２は、図５のステップＳ３またはステップＳ４で決定された、連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを変化させる線と、上記式（１）とに基づいて、現在時刻の連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐを算出する。統括制御装置１０は、ステップＳ１０からステップＳ１１へ移行する。ステップＳ１１では演算部１２は、現在時刻の連系点電力ＰＬＷの目標値Ｐと、電力計６で計測される実際の連系点電力ＰＬＷとの偏差ΔＰを算出する。

統括制御装置１０は、ステップＳ１１からステップＳ１２へ移行する。ステップＳ１２では演算部１２は、ステップＳ１１で算出された偏差ΔＰを各パワーコンディショニングシステム３に配分することで、各パワーコンディショニングシステム３の目標出力を算出する。例えば、各パワーコンディショニングシステム３の現在の出力電力をｐとし、パワーコンディショニングシステム３の数をｎとしたとき、（ｐ＋ΔＰ／ｎ）を各パワーコンディショニングシステム３の目標出力として算出する。

統括制御装置１０は、ステップＳ１２からステップＳ１３へ移行する。ステップＳ１３では演算部１２は、ステップＳ１２で算出されたパワーコンディショニングシステム３の目標出力を以下のようにして補正する。各々のパワーコンディショニングシステム３の出力は、各々の太陽光発電装置２に対する日射の状態などにより、異なる場合がある。例えば、ある箇所の太陽光発電装置２が、流れている雲の陰に入ると、対応するパワーコンディショニングシステム３の出力が低下する。同様の理由から、各々のパワーコンディショニングシステム３がそのときに出せる最大出力ｐｍａｘは、各々の太陽光発電装置２に対する日射の状態などにより、異なる場合がある。ステップＳ１１で算出された目標出力（ｐ＋ΔＰ／ｎ）が現在の最大出力ｐｍａｘを超えるパワーコンディショニングシステム３に対しては、演算部１２は、最大出力ｐｍａｘに等しい値を目標出力にするように補正する。各パワーコンディショニングシステム３の最小出力ｐｍｉｎは、通常、ゼロである。ΔＰが負の値である場合には、ステップＳ１１で算出された目標出力（ｐ＋ΔＰ／ｎ）が最小出力ｐｍｉｎ未満になる場合がある。ステップＳ１１で算出された目標出力（ｐ＋ΔＰ／ｎ）が最小出力ｐｍｉｎ未満となるパワーコンディショニングシステム３に対しては、演算部１２は、最小出力ｐｍｉｎに等しい値を目標出力にするように補正する。以上のようにして一部のパワーコンディショニングシステム３の目標出力を補正した場合には、その補正による増減の分を残りのパワーコンディショニングシステム３の目標出力に再配分しても良い。

統括制御装置１０は、ステップＳ１３からステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４では送信部１３は、ステップＳ１２及びステップＳ１３を経て算出された各パワーコンディショニングシステム３の目標出力を各パワーコンディショニングシステム３に対して指令する。

統括制御装置１０は、図６のフローチャートの処理を周期的に（例えば１秒毎に）繰り返し実行する。これにより、連系点電力ＰＬＷを目標値Ｐの線に沿って変化させることができる。本実施の形態１では、以上のような処理を行うことで、統括制御装置１０は、一部のパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力で補うように、各々のパワーコンディショニングシステム３の目標出力を演算できる。このため、一部の太陽光発電装置２が雲の陰に入ることで一部のパワーコンディショニングシステム３の出力が不足に陥ったような場合であっても、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力を増加させることで、連系点電力ＰＬＷの低下を抑制できる。

図７は、本実施の形態１の太陽光発電所の制御システム１において、一部のパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力で補うときの状態を模式的に示す図である。図７に示す例では、説明を簡単にするためにパワーコンディショニングシステム３の数を４台とし、出力上限値を９０％とする。図７中で右から２番目のパワーコンディショニングシステム３は、対応する太陽光発電装置２が雲の陰に入っていることで、出力が定格の８０％に低下している。図７中で一番左のパワーコンディショニングシステム３は、対応する太陽光発電装置２の劣化のために、出力が定格の８０％に低下している。これらのパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を補うため、統括制御装置１０は、図７中で右から１番目及び３番目のパワーコンディショニングシステム３の出力を１００％にすることで、連系点電力ＰＬＷを出力上限値（９０％）に一致させることができる。このように、一部のパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力で補うことで、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。

図８は、本実施の形態１の太陽光発電所の制御システム１において、一部のパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力で補うときの電力の変化の例を示す図である。図８の下段のグラフは、各パワーコンディショニングシステム３の出力の変化を示す。図８中の出力低下３０は、太陽光発電装置２が雲の陰に入ることによるものである。複数の太陽光発電装置２が次々に雲の陰に入ることで、複数のパワーコンディショニングシステム３の出力が次々と低下する。これらのパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を補うため、統括制御装置１０は、図８中の出力上昇３１で示すように、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力を上昇させる。図８の上段のグラフは、連系点電力ＰＬＷの変化を示す。図８中のＰＬＷ１は、統括制御装置１０による上述した制御を実施した場合の連系点電力ＰＬＷの変化を示す。すなわち、ＰＬＷ１は、図８の下段の各パワーコンディショニングシステム３の出力の総和に相当する。図８中のＰＬＷ２は、統括制御装置１０による上述した制御を実施しない場合の連系点電力ＰＬＷの変化を示す。ＰＬＷ１は、ＰＬＷ２に比べて、出力の低下が抑制されている。このように、統括制御装置１０が、一部のパワーコンディショニングシステム３の出力の不足分を、余力のある他のパワーコンディショニングシステム３の出力で補うように制御することで、連系点電力ＰＬＷの低下を確実に抑制でき、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。

実施の形態２．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図９は、本実施の形態２において統括制御装置１０が時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算する方法を説明するためのタイムチャートである。図９に示す緊急要請の内容は、図３と同様である。

図９に示す例では、１１時１５分に緊急要請を受ける。この緊急要請は、１１時３０分に出力上限値を１００％から５０％へ変更することを予告するものである。本実施の形態２では、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる場合には、直ちに連系点電力ＰＬＷを低下させ始めるのではなく、緊急要請を受けた時刻より後の時刻から連系点電力ＰＬＷを低下させ始めるように制御する。図９中の遅延時間ＤＴは、緊急要請を受けた時刻から、連系点電力ＰＬＷを低下させ始める時刻までの時間である。図９中の線３２は、１１時１５分に受けた緊急要請を満たす範囲で遅延時間ＤＴを最も長くできる線である。線３２の連系点電力ＰＬＷの低下速度は、最も急速な許容限度に相当する。線３２の場合、連系点電力ＰＬＷは、１１時２５分５０秒のときの１００％から、１１時３０分のときの５０％まで、一定の速度（許容限度に等しい速度）で低下する。線３２の場合、遅延時間ＤＴは、１０分５０秒である。

連系点電力ＰＬＷを線３２に沿って低下させた場合には、連系点電力ＰＬＷを線２１に沿って低下させた場合に比べて、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。本実施の形態２では、統括制御装置１０は、１１時１５分の緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる場合には、遅延時間ＤＴを設け、線３２またはこれに近い線に沿って時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算することが望ましい。この場合、余裕を持たせるため、遅延時間ＤＴを上記の時間より短くしても良い。

図９に示す例では、その後、１１時４５分に緊急要請を受ける。この緊急要請は、１２時００分に出力上限値を５０％から０％へ変更することを予告するものである。線３３は、１１時４５分に受けた緊急要請を満たす範囲で遅延時間ＤＴを最も長くできる線である。線３３の連系点電力ＰＬＷの低下速度は、最も急速な許容限度に相当する。線３３の場合、連系点電力ＰＬＷは、１１時５５分５０秒のときの５０％から、１２時００分のときの０％まで、一定の速度（許容限度に等しい速度）で低下する。線３３の場合、遅延時間ＤＴは、１０分５０秒である。

連系点電力ＰＬＷを線３３に沿って低下させた場合には、連系点電力ＰＬＷを線２３に沿って低下させた場合に比べて、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を多くできる。本実施の形態２では、統括制御装置１０は、１１時４５分の緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させる場合には、遅延時間ＤＴを設け、線３３またはこれに近い線に沿って時刻毎の連系点電力ＰＬＷの目標値を演算することが望ましい。この場合、余裕を持たせるため、遅延時間ＤＴを上記の時間より短くしても良い。

図９に示す例では、その後、１２時１５分及び１３時１５分に緊急要請を受ける。これらの緊急要請は、出力上限値を上昇させることを予告するものである。本実施の形態２では、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる場合には、直ちに連系点電力ＰＬＷを上昇させ始める。緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させる場合の制御は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

以上のようにして、本実施の形態２では、統括制御装置１０は、緊急要請を受けた時刻から当該緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させ始めるまでの時間を、緊急要請を受けた時刻から当該緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させ始めるまでの時間に比べて長くする。すなわち、統括制御装置１０は、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを低下させ始める前には遅延時間ＤＴを設け、緊急要請に応じて連系点電力ＰＬＷを上昇させ始める前には遅延時間ＤＴを設けない。このようにすることで、電力系統７へ送電する電力量すなわち売電量を、実施の形態１に比べてさらに増やすことができる。

１太陽光発電所の制御システム
２太陽光発電装置
３パワーコンディショニングシステム
４連系トランス
５主変圧器
６電力計
７電力系統
１０統括制御装置
１１受信部
１２演算部
１３送信部
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，３２，３３線
３０出力低下
３１出力上昇
１２１記憶部
１２２ＣＰＵ

Claims

太陽光発電装置が発電した電力を電力系統に送電する系統連系制御を行う複数のパワーコンディショニングシステムと、
前記電力系統へ出力する電力である連系点電力が出力上限値以下になるように各々の前記パワーコンディショニングシステムに対して目標出力を指令する統括制御装置と、
を備え、
前記統括制御装置は、
前記出力上限値を変更する時刻及び変更後の出力上限値に関する情報を含む緊急要請を受ける受信部と、
前記緊急要請で予告された時刻までに前記連系点電力が前記変更後の出力上限値に適合し、且つ前記連系点電力の変化速度が許容限度を超えないように、時刻毎の前記連系点電力の目標値を演算し、当該目標値に基づいて各々の前記パワーコンディショニングシステムの時刻毎の目標出力を演算する演算部と、
を備える太陽光発電所の制御システム。
前記統括制御装置は、前記緊急要請に応じて前記連系点電力を上昇させる速度を、前記緊急要請に応じて前記連系点電力を低下させる速度に比べて速くする請求項１に記載の太陽光発電所の制御システム。
前記統括制御装置は、前記緊急要請を受けた時刻から当該緊急要請に応じて前記連系点電力を低下させ始めるまでの時間を、前記緊急要請を受けた時刻から当該緊急要請に応じて前記連系点電力を上昇させ始めるまでの時間に比べて長くする請求項１に記載の太陽光発電所の制御システム。
前記統括制御装置は、一部の前記パワーコンディショニングシステムの出力の不足分を、他の前記パワーコンディショニングシステムの出力で補うように、各々の前記パワーコンディショニングシステムの目標出力を演算する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽光発電所の制御システム。