JP6297522B2 - 再生可能エネルギー出力システム、再生可能エネルギー出力変動抑制方法および再生可能エネルギー出力変動抑制プログラム - Google Patents
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Description
上記対策として、例えば、その発生電力の一部を可変電力利用装置で消費し、余剰分の電力を外部電極系統に供給する再生可能エネルギー出力システムが提案されている。
また、特許文献2では、風力発電機の出力が電力貯蔵装置の補償できる範囲を超えた場合、出力制限をかける方法を提案している。これにより、特許文献1よりもインバーターや電力貯蔵装置の規模を抑えられ、経済的に成立しやすくなるとしている。風力発電出力の変動分は水電解装置に導入し、残余の安定電力を電力系統に供給している。
再生可能エネルギー発電設備と可変電力利用装置とを有し、剰余出力を外部電力系統へ供給可能な再生可能エネルギー出力システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力情報を取得し、前記発電電力のうち前記可変電力利用装置で消費される電力供給量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、再生可能エネルギー発電設備の時系列出力Pを所定の時定数で平滑化した出力Pfと、Pfを変数とした所定の関数Fとを用い、Pe=P−[Pf−F(Pf)](ただしF(Pf)の最大値=可変電力利用装置の上限消費電力)で表す式から可変電力利用装置の消費電力Peを演算し、演算した前記消費電力を前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に供給し、前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に供給する電力を除いた剰余出力を前記外部電力系統へ供給する制御を行うことを特徴とする。
前記制御部は、さらに、再生可能エネルギー発電設備の発電制御が可能であり、
演算された可変電力利用装置の前記消費電力が可変電力利用装置の上限消費電力を超える場合、再生可能エネルギー発電設備に少なくとも超過分の出力抑制を指令することを特徴とする。
前記制御部は、外部電力系統の電力需給状態を受信し、電力需要量が所定の基準値よりも高い時期には前記可変電力利用装置の消費電力を減らす方向に前記関数Fの係数を変更する一方で、電力供給量が所定の基準値よりも過剰な時期には、可変電力利用装置の消費電力を増やす方向に前記関数Fの係数を変更することを特徴とする。
再生可能エネルギー発電設備が、風力発電を利用したものであることを特徴とする。
可変電力利用装置が、水電解装置を利用したものであることを特徴とする。
再生可能エネルギー発電設備と可変電力利用装置を有し、剰余出力を外部電力系統へ供給可能な再生可能エネルギー出力システムの出力変動抑制方法であって、
再生可能エネルギー発電設備の時系列出力Pをある時定数で平滑化した出力Pfと、Pfを変数とした関数Fを用い、Pe=P−[Pf−F(Pf)](ただしF(Pf)の最大値=可変電力利用装置の上限消費電力)で表す式から可変電力利用装置の消費電力Peを演算し、
前記演算結果に基づいて前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に電力を供給し、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうち前記可変電力利用装置に供給する電力を除いた剰余出力を前記外部電力系統へ供給することを特徴とする。
再生可能エネルギー発電設備と可変電力利用装置とを有し、剰余出力を外部電力系統へ供給可能な再生可能エネルギー出力システムに対し、システム内の電力供給を制御する制御部で実行される出力変動抑制プログラムであって、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力情報を取得するステップと、
再生可能エネルギー発電設備の時系列出力Pをある時定数で平滑化した出力Pfと、Pfを変数とした関数Fを用い、Pe=P−[Pf−F(Pf)](ただしF(Pf)の最大値=可変電力利用装置の上限消費電力)で表す式から可変電力利用装置の消費電力Peを演算するステップと、
前記演算結果に基づいて前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に電力を供給する指示を行うステップと、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうち前記可変電力利用装置に供給する電力を除いた剰余出力を前記外部電力系統へ供給する指示を行うステップと、を有することを特徴とする。
これを踏まえたシステムの出力分配方法の例を図8に例示する。まず、変動する再生可能エネルギー出力を適切な時定数で平滑化する。続いて、平滑化後の現在出力を変数とした関数でオフセット幅を決定する。このときに使用する関数は、図8に示すような出力変動傾向を考慮するのが好ましい。さらに、オフセット幅の最大値と可変電力利用装置の上限電力とが等しくなるような関数とする。得られたオフセット幅を用い、平滑化出力を下方向にシフトする。この平滑化オフセット出力が電力系統への送電出力となる。一方、可変電力利用装置には、平滑化前の現在出力と、平滑化オフセット出力との差分が供給される。
まず、従来システムよりも出力変動が抑制された出力を電力系統に送電できるため、系統周波数の擾乱が起こりにくくなる。このことから、本発明を適用した再生可能エネルギー発電システムの系統接続が容易になる。
次に、最大オフセット量を可変電力利用装置の上限電力と等しくしているため、可変電力利用装置を効率的に運用することができ、設備利用率の向上が見込まれる。
この実施形態の再生可能エネルギー出力システム1は、風力発電機2と水電解装置4と、再生可能エネルギー出力システム1の制御を行うコントローラ3と、水電解装置4に供給される交流電力を整流する整流器5と、を備えている。また、再生可能エネルギー出力システム1では、剰余の電力を外部の電力系統100に供給可能となっている。電力系統100は、本発明の再生可能エネルギー出力システム1に含まれるものではない。
風力発電機2は、本発明の再生可能エネルギー発電設備に相当し、水電解装置4は本発明の可変電力利用装置に相当する。
ただし、水電解装置4の特性上、運転を停止すると再起動に時間を要したり、寿命に悪影響を及ぼしたりする場合は、風車出力が低い時間帯でも、水電解装置4を低負荷運転しておくことが望ましい。
平滑化方法としては、一次遅れ手法や移動平均法などを用いることができる。本発明としては平滑化の方法が特に限定されるものではない。平滑化時定数は電力系統の変動受容度(例えば、対象電力管内にある調整可能電源(火力発電所、水力発電所など)の容量によって決まる。)によるが、600秒〜3600秒の範囲が好ましい。また、時定数は、固定されたものではなく、適宜の条件によって時定数を変更したものとすることができる。
F=a1×Pf+c
F=a2×Pf b+d
ここで、a1、a2、b、c、dは、所定の係数である。係数a1、a2、bは0を除く任意の数から選択できるが、次段落に掲げる理由よりPfの増加関数となる正の数であることがより好ましい。一方、係数c、dは、0を含む全ての数から選択できる。
また、Pfに1個以上の閾値を設定し、その前後で関数形を変えたり、一定値としたりしても良い。最終的にオフセット量が水電解装置の消費電力となるため、関数Fの最大値が水電解装置の上限電力となるよう、係数を調整しておく。実装にあたっては、関数Fをテーブル形式に変換してプログラムに組み込んでも良い。
上記関数Fの使用によって、風車出力の変動に対し、系統出力の変動が小さく抑えられている。
Pout=Pf−F(Pf)
続いて、コントローラ3では、現在の風車出力Pwtから、上で求めた系統出力Poutを差し引いた出力を下記式に示すように消費電力Pelとして演算する。
Pel=Pwt−Pout=Pwt−(Pf−F(Pf))
ステップS6後、コントローラ3では、風車出力Pwtのうちから水電解装置4に供給した電力を除いた剰余のPoutを外部の電力系統100に供給する制御を行う(ステップS7)。次いで終了かを判定する(ステップS8)。
終了でなければ(ステップS8、No)、ステップS1に戻って同様の手順を繰り返す。終了と判定される場合(ステップS8、Yes)に、手順を終了する。
電力系統100に供給される電力は、発電電力の変動よりも大幅に変動が抑制されて安定した出力になっている。
この実施形態では、電力系統の需給状態をフィードバックする回路が組み込まれている。また、前記実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
この実施形態におけるステップS10(電力量所得)、S11(平滑化)は、前記実施形態1のステップS1、2と同様の手順であり、その説明は省略する。
コントローラ3Aでは、外部電力系統の需給状態を取得し(ステップS12)、所定の基準内の需要量と供給量を満たしているかを判定する(ステップS13)。
所定の基準は、コントローラ3Aの記憶部に格納されており、必要に応じて読み出される。
演算の結果、水電解消費電力Pelが水電解装置の上限電力を超えているかを判定する(ステップS18)。水電解消費電力Pelが水電解装置の上限電力を超えている場合(ステップS18、Yes)、コントローラ3Aから風力発電機2へ逸脱分の出力抑制を指令する(ステップS19)。この場合、消費電力を上限電力に設定する。ステップS19後は、ステップS20に移行する。
終了でなければ(ステップS22、No)、ステップS10に戻って同様の手順を繰り返す。終了と判定される場合(ステップS22、Yes)に、手順を終了する。
1A 再生可能エネルギー出力システム
2 風力発電機
3 コントローラ
3A コントローラ
4 水電解装置
5 整流器
100 電力系統
Claims (8)
- 再生可能エネルギー発電設備と可変電力利用装置とを有し、剰余出力を外部電力系統へ供給可能な再生可能エネルギー出力システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力情報を取得し、前記発電電力のうち前記可変電力利用装置で消費される電力供給量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、再生可能エネルギー発電設備の時系列出力Pを所定の時定数で平滑化した出力Pfと、Pfを変数とした所定の関数Fとを用い、Pe=P−[Pf−F(Pf)](ただしF(Pf)の最大値=可変電力利用装置の上限消費電力)で表す式から可変電力利用装置の消費電力Peを演算し、演算した前記消費電力を前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に供給し、前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に供給する電力を除いた剰余出力を前記外部電力系統へ供給する制御を行うことを特徴とする再生可能エネルギー出力システム。 - 前記制御部は、さらに、再生可能エネルギー発電設備の発電制御が可能であり、
演算された可変電力利用装置の前記消費電力が可変電力利用装置の上限消費電力を超える場合、再生可能エネルギー発電設備に少なくとも超過分の出力抑制を指令することを特徴とする請求項1記載の再生可能エネルギー出力システム。 - 前記制御部は、外部電力系統の電力需給状態を受信し、電力需要量が所定の基準値よりも高いときには前記可変電力利用装置の消費電力を減らす方向に前記関数Fの係数を変更する一方で、電力供給量が所定の基準値よりも過剰なときには、可変電力利用装置の消費電力を増やす方向に前記関数Fの係数を変更することを特徴とする請求項1または2に記載の再生可能エネルギー出力システム。
- 再生可能エネルギー発電設備が、風力発電を利用したものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の再生可能エネルギー出力システム。
- 可変電力利用装置が、水電解装置を利用したものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の再生可能エネルギー出力システム。
- 前記関数Fが、少なくとも所定のPfの範囲において、増加関数であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の再生可能エネルギー出力システム。
- 再生可能エネルギー発電設備と可変電力利用装置を有し、剰余出力を外部電力系統へ供給可能な再生可能エネルギー出力システムの出力変動抑制方法であって、
再生可能エネルギー発電設備の時系列出力Pをある時定数で平滑化した出力Pfと、Pfを変数とした関数Fを用い、Pe=P−[Pf−F(Pf)](ただしF(Pf)の最大値=可変電力利用装置の上限消費電力)で表す式から可変電力利用装置の消費電力Peを演算し、
前記演算結果に基づいて前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に電力を供給し、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうち前記可変電力利用装置に供給する電力を除いた剰余出力を前記外部電力系統へ供給することを特徴とする再生可能エネルギー出力変動抑制方法。 - 再生可能エネルギー発電設備と可変電力利用装置とを有し、剰余出力を外部電力系統へ供給可能な再生可能エネルギー出力システムに対し、システム内の電力供給を制御する制御部で実行される出力変動抑制プログラムであって、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力情報を取得するステップと、
再生可能エネルギー発電設備の時系列出力Pをある時定数で平滑化した出力Pfと、Pfを変数とした関数Fを用い、Pe=P−[Pf−F(Pf)](ただしF(Pf)の最大値=可変電力利用装置の上限消費電力)で表す式から可変電力利用装置の消費電力Peを演算するステップと、
前記演算結果に基づいて前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうちから前記可変電力利用装置に電力を供給する指示を行うステップと、
前記再生可能エネルギー発電設備による発電電力のうち前記可変電力利用装置に供給する電力を除いた剰余出力を前記外部電力系統へ供給する指示を行うステップと、を有することを特徴とする再生可能エネルギー出力変動抑制プログラム。
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