JP6331998B2 - Natural energy power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、電力系統へ電力供給する自然エネルギー発電システムに関する。更に具体的には、本発明は、概して、再生可能エネルギー発電機と、蓄電池等を有する制御手段とを備え、急峻な出力変動を緩和する自然エネルギー発電システムに関する。   The present invention relates to a natural energy power generation system that supplies power to an electric power system. More specifically, the present invention generally relates to a renewable energy power generation system that includes a renewable energy generator and a control means having a storage battery or the like, and that mitigates steep output fluctuations.

最近、化石燃料やウラン等の地下資源価格の高騰、これら枯渇性資源が持つ有限性への対策、地球温暖化への対策等のため、再生可能エネルギーの開発・利用が注目されている。再生可能エネルギーは、「絶えず資源が補充されて枯渇することのないエネルギー」、「利用する以上の速度で自然に再生するエネルギー」という意味の用語であり、主な具体例として、太陽光、太陽熱、水力、風力、地熱、波力等が挙げられる。なお、再生可能エネルギーに対するものは、枯渇性エネルギーと呼ばれ、主な具体例として、化石燃料（石炭、石油、天然ガス、オイルサンド、シェールガス等）やウラン等の地下資源を利用するもの（原子力発電等）が挙げられる。   Recently, the development and use of renewable energy has attracted attention for the rise in the price of underground resources such as fossil fuels and uranium, countermeasures for the finiteness of these depleting resources, and countermeasures for global warming. Renewable energy is a term that means “energy that is constantly being replenished with resources” and “energy that is naturally renewed at a rate faster than it is used.” Main examples include sunlight and solar heat. , Hydropower, wind power, geothermal, wave power and so on. Renewable energy is called depletion energy. Main examples include fossil fuels (coal, oil, natural gas, oil sand, shale gas, etc.) and underground resources such as uranium ( Nuclear power generation).

このような自然エネルギー発電システムに関する先行技術文献として、本発明者等は、次の特許文献を承知している。   As prior art documents concerning such a natural energy power generation system, the present inventors are aware of the following patent documents.

特開2012-244759「電力平準化装置」(公開日：2012.12.10)富士電機株式会社JP 2012-244759 “Electric power leveling device” (release date: 2012.12.10) Fuji Electric Co., Ltd. 特開2013-115993「充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法」(公開日：2013.06.10)オムロン株式会社JP 2013-115993 “Charge Control Device, Solar Power Generation System, and Charge Control Method” (Release Date: June 10, 2013) OMRON Corporation 特開2013-172495「電力貯蔵型の発電システム」(公開日：2013.09.02)三菱重工株式会社JP 2013-172495 "Power Storage Type Power Generation System" (Release Date: September 02, 2013) Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 特開2013-176234「独立型電力供給システム」(公開日：2013.09.03)株式会社日立製作所JP 2013-176234 “Independent Power Supply System” (Release Date: September 03, 2013) Hitachi, Ltd. 特開2011-151960「蓄電システム、蓄電方法およびプログラム」(公開日：2011.08.04)エリーパワー株式会社JP 2011-151960 "Power storage system, power storage method and program" (release date: 2011.08.04)

太陽光や風力などの再生可能エネルギーを利用した発電機は、出力が大きく変動することが知られている。   It is known that the output of a generator using renewable energy such as sunlight and wind power fluctuates greatly.

そのため、図１に示すように、従来の太陽光発電システム１００では、出力変動の激しい太陽光パネル２００からの出力は、パワーコンディショニングシステム（Power Conditioning System。以下、「ＰＣＳ」という。）２２０により出力電力を処理して、既存の電力系統５へ電力供給していた。電力系統に対して、このような太陽光パネル２００及びＰＣＳ２２０の組が複数組接続されている。
Therefore, as shown in FIG. 1, in the conventional solar power generation system 100, the output from the solar panel 200 whose output fluctuation is severe is output by a power conditioning system (hereinafter referred to as “PCS”) 220. The power was processed and supplied to the existing power system 5. A plurality of sets of such solar panels 200 and PCSs 220 are connected to the power system.

太陽光パネル２００の出力電圧は、メーカーによって種々あるが、典型的には直流２００〜５００Ｖである。電力系統も種々あるが、典型的には交流６，６００Ｖである。   The output voltage of the solar panel 200 varies depending on the manufacturer, but is typically 200 to 500 VDC. There are various types of power systems, but typically AC is 6,600V.

ＰＣＳ２２０の最も基本的な役割は、太陽光パネル２００で発電した直流電流を、電力系統で一般的に使われる交流電流に変換することである。また、太陽光パネル２００から得られる電力を常に最大値に維持する「ＭＰＰＴ(Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従制御)」機能も備えている。太陽光が生み出す電力は、日射量と温度で電流と電圧が変動し、特性が常に変化する。電力は電流と電圧の積で決まるため、これが最大となるポイント（電力点）に制御することで電力を最大化できる。ＭＰＰＴは、常に変動する電力点を迅速かつ正確に割り出して追従する機能である。   The most basic role of the PCS 220 is to convert a direct current generated by the solar panel 200 into an alternating current generally used in a power system. In addition, a “MPPT (Maximum Power Point Tracking)” function that always maintains the power obtained from the solar panel 200 at the maximum value is also provided. The electric power generated by sunlight changes in current and voltage depending on the amount of solar radiation and temperature, and its characteristics constantly change. Since the power is determined by the product of the current and the voltage, the power can be maximized by controlling to the point (power point) at which this is the maximum. MPPT is a function for quickly and accurately determining and following a constantly changing power point.

近年、大型で高出力の太陽光発電機や風力発電機が開発されている。これらの発電機は出力変動が一層激しいため、電力系統５に対して直接接続することが困難となっている。そこで、図２に示すように、太陽光発電システム１１０に対して大型の蓄電池２６０を備えたエネルギーストレージシステム（Energy Storage System。以下、「ＥＳＳ」という。）が導入されている。ＥＳＳでは、ＰＣＳ２２０の出力余剰分を双方向ＰＣＳ２４０を介して蓄電池２６０に充電し、ＰＣＳ２２０の出力不足分を双方向ＰＣＳ２４０を介して蓄電池２６０から放電して、ＰＣＳ２２０の出力の平準化が図られている。   In recent years, large-scale, high-output solar power generators and wind power generators have been developed. Since these generators have more severe output fluctuations, it is difficult to connect them directly to the power system 5. Therefore, as shown in FIG. 2, an energy storage system (hereinafter referred to as “ESS”) including a large storage battery 260 is introduced into the photovoltaic power generation system 110. In the ESS, the output surplus of the PCS 220 is charged to the storage battery 260 via the bidirectional PCS 240, and the insufficient output of the PCS 220 is discharged from the storage battery 260 via the bidirectional PCS 240, thereby leveling the output of the PCS 220. Yes.

図３は、図２に示すＥＳＳを備えた太陽光発電システム１１０の構成を、更に具体的に示した図である。トランス２８０は、必要に応じて設けられ、ＰＣＳ２２０の出力を電力系統の電圧に昇圧及び／又はＰＳＣ２２０と電力系統との間を絶縁するため使用される。なお、本出願書類では、発電機２００から電力系統５に至る流れを、特に「発電系統」と呼ぶことにする。   FIG. 3 is a diagram more specifically showing the configuration of the photovoltaic power generation system 110 having the ESS shown in FIG. The transformer 280 is provided as necessary, and is used to boost the output of the PCS 220 to the voltage of the power system and / or to insulate between the PSC 220 and the power system. In this application document, the flow from the generator 200 to the power system 5 is particularly referred to as a “power generation system”.

ここで、破線で囲まれた部分２４０は、図２の双方向ＰＣＳ２４０に該当する。ここでは、発電系統の余剰分を、ＡＣ／ＤＣ変換器２４２により直流電力へ変換し、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器２４６を介して蓄電池２６０へ充電する。反対に、発電系統の不足分を、蓄電池２６０から双方向ＤＣ／ＤＣ変換器２４６を介して取り出し、ＡＣ／ＤＣ変換器２４４により交流電力へ変換して放電している。   Here, a portion 240 surrounded by a broken line corresponds to the bidirectional PCS 240 of FIG. Here, the surplus of the power generation system is converted into DC power by the AC / DC converter 242, and the storage battery 260 is charged via the bidirectional DC / DC converter 246. On the contrary, the shortage of the power generation system is taken out from the storage battery 260 via the bidirectional DC / DC converter 246, converted into AC power by the AC / DC converter 244, and discharged.

しかし、図３に示すＥＳＳ方式では、つぎのような欠点を有している。
(1) システムが複雑となる。図３に示すように、蓄電池２６０を用いて発電系統の出力平準化を図るためには、発電系統から蓄電池２６０へ充電する電流経路と、蓄電池２６０から発電系統へ放電する電流経路との二系列の経路を設ける必要があり、システムが複雑となる。 However, the ESS system shown in FIG. 3 has the following drawbacks.
(1) The system becomes complicated. As shown in FIG. 3, in order to level the output of the power generation system using the storage battery 260, two series of current paths for charging from the power generation system to the storage battery 260 and current paths for discharging from the storage battery 260 to the power generation system are provided. Therefore, the system becomes complicated.

(2) 変換効率が悪いため蓄電池２６０の利用率が悪い。一般に、太陽光発電機２００や風力発電機はＰＣＳ２２０により電力系統へ交流で出力される。一方、蓄電池２６０は、直流で充電・放電される。従って、充電時には発電系統の出力をＡＣ／ＤＣ変換して蓄電池２６０に送り、放電時には蓄電池２６０からＤＣ／ＡＣ変換して発電系統に戻す必要がある。発電系統と蓄電池２６０の間で交流と直流の間で変換を繰り返すことにより、変換効率が悪化し、蓄電池２６０の利用率が悪くなる。   (2) Since the conversion efficiency is poor, the utilization rate of the storage battery 260 is poor. In general, the solar power generator 200 and the wind power generator are output to the power system by the AC by the PCS 220. On the other hand, the storage battery 260 is charged and discharged with direct current. Therefore, the output of the power generation system must be AC / DC converted and sent to the storage battery 260 at the time of charging, and DC / AC converted from the storage battery 260 to return to the power generation system at the time of discharge. By repeating conversion between alternating current and direct current between the power generation system and the storage battery 260, the conversion efficiency is deteriorated and the utilization rate of the storage battery 260 is deteriorated.

(3) コスト高になる。大型で高出力の発電機２００を備えた発電系統と蓄電池２６０の間に、ＤＣ／ＡＣ変換器２４４、ＡＣ／ＤＣ変換器２４２、大電力用のＤＣ／ＤＣ変換器２４６等が必要となりコストが高くなる。   (3) High cost. A DC / AC converter 244, an AC / DC converter 242, a high-power DC / DC converter 246, and the like are required between the power generation system including the large-sized and high-output generator 200 and the storage battery 260. Get higher.

(4) 大容量の蓄電池２６０が必要となり、高価なシステムとなる。即ち、緩やかな出力上昇や減少を実現するためには、大容量の蓄電池２６０を必要とする。このため、高価なシステムとなり、市場への導入が限られていた。   (4) A large capacity storage battery 260 is required, resulting in an expensive system. That is, in order to realize a gradual increase or decrease in output, a large capacity storage battery 260 is required. For this reason, it became an expensive system and the introduction to the market was limited.

上記課題に鑑みて、本発明は、概して、再生可能エネルギー発電機と、蓄電池等を有する制御手段とを備え、急峻な出力変動を緩和する自然エネルギー発電システムを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a natural energy power generation system that includes a renewable energy generator and a control unit having a storage battery or the like, and that mitigates steep output fluctuations.

本発明に係る自然エネルギー発電システムは、再生可能エネルギー発電手段と、前記発電手段の出力が供給され充電される蓄電手段と、前記蓄電手段の出力を制御して電力系統へ出力する制御手段とを備えた自然エネルギー発電システムであって、前記制御手段は、少なくとも、制限出力を前記蓄電手段の充電率により修正して出力制御信号を生成し、該出力制御信号に基づき前記蓄電手段からの出力を制御する蓄電手段充電率依存の制御と、前記制限出力が、前記蓄電手段の容量不足に対して、系の運用リスクを表わすリスクファクタにより修正されるリスクファクタに基づく制御とを有している。   A natural energy power generation system according to the present invention includes a renewable energy power generation unit, a power storage unit to which an output of the power generation unit is supplied and charged, and a control unit that controls the output of the power storage unit and outputs it to an electric power system. In the natural energy power generation system, the control unit generates an output control signal by correcting at least the limited output according to the charging rate of the power storage unit, and outputs the output from the power storage unit based on the output control signal. The power storage means charging rate dependent control to be controlled and the limited output based on a risk factor corrected by a risk factor representing a system operation risk with respect to a shortage of capacity of the power storage means.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記制御手段は、更に、設定された出力レートに基づき、前記蓄電手段からの出力の時間的変化を修正して、前記蓄電手段からの出力を制御する出力レート制御を有していてもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the control unit further corrects a temporal change in the output from the power storage unit based on a set output rate to control the output from the power storage unit. You may have control.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記発電手段の出力は、ＤＣ／ＤＣ変換器を介して前記蓄電手段に供給され、前記蓄電手段の出力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器を介してＰＣＳへ供給されてＤＣ／ＡＣ変換され、該ＰＣＳの出力が前記電力系統へ供給されていてもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the output of the power generation means is supplied to the power storage means via a DC / DC converter, and the output of the power storage means is supplied to the PCS via the DC / DC converter. Then, DC / AC conversion may be performed, and the output of the PCS may be supplied to the power system.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記蓄電手段の出力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器を介してＰＣＳへ供給されてＤＣ／ＡＣ変換され、該ＰＣＳの出力がトランスを介して調整されて前記電力系統へ供給されていてもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the output of the power storage means is supplied to the PCS through the DC / DC converter and DC / AC converted, and the output of the PCS is adjusted through a transformer to adjust the power. It may be supplied to the grid.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記出力レート制御は、前記電力系統に供給される電力から検出した時間的変化分から、設定された出力レート分を除いた時間的変化に基づき前記蓄電手段からの出力を制御してもよい。   Further, in the natural energy power generation system, the output rate control is performed by the power storage means based on a temporal change obtained by removing a set output rate from a temporal change detected from the power supplied to the power system. The output may be controlled.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記出力レート制御は、前記電力系統に供給される電力を検出するセンサーと、この検出値を時間微分する時間微分回路と、設定された出力レート分を除いた時間的変化を生成する不感帯処理回路と、該不感帯処理回路の出力を増幅して、ＤＣ／ＤＣ変換器及び／又はＰＣＳに対して負帰還する増幅器から構成されていてもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the output rate control is performed by removing a sensor for detecting the power supplied to the power system, a time differentiating circuit for differentiating the detected value with respect to time, and a set output rate. A dead zone processing circuit that generates a temporal change and an amplifier that amplifies the output of the dead zone processing circuit and negatively feeds back to the DC / DC converter and / or the PCS may be included.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記蓄電手段充電率依存の制御は、前記制限出力に対して前記蓄電手段の充電率を乗算して修正して出力制御信号を生成してもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the power storage means charging rate dependent control may be modified by multiplying the limited output by a charging rate of the power storage means to generate an output control signal.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記リスクファクタに基づく制御は、前記制限出力が、設定されたリスクファクタにより修正されていてもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, in the control based on the risk factor, the limit output may be corrected by a set risk factor.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記リスクファクタは、手動、自動又は天候に依存して、予め設定されていてもよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the risk factor may be set in advance depending on manual, automatic, or weather conditions.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記再生可能エネルギー発電手段は、太陽光発電機、風力発電機、地熱発電機及び波力発電機を含む群から選択された１又は２以上の発電機であってよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the renewable energy power generation means is one or more power generators selected from the group including a solar power generator, a wind power generator, a geothermal power generator, and a wave power generator. It's okay.

更に、上記自然エネルギー発電システムでは、前記蓄電手段は、ナトリウム・硫黄電池、リチウムイオン電池及び電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタを含む群から選択された１又は２以上の蓄電池であってよい。   Furthermore, in the natural energy power generation system, the power storage means may be one or more storage batteries selected from the group including a sodium / sulfur battery, a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, and a lithium ion capacitor.

本発明によれば、概して、再生可能エネルギー発電機と、蓄電池等を有する制御手段とを備え、急峻な出力変動を緩和する自然エネルギー発電システムを提供することが出来る。これにより、大規模太陽光発電機（メガソーラー）や大規模風力発電機を導入する際の電力系統に影響するような出力変動の問題が解決される。   According to the present invention, it is possible to provide a natural energy power generation system that generally includes a renewable energy generator and a control unit having a storage battery or the like, and alleviates steep output fluctuations. This solves the problem of output fluctuation that affects the power system when a large-scale solar power generator (mega solar) or a large-scale wind power generator is introduced.

図１は、従来の太陽光発電システムを説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a conventional photovoltaic power generation system. 図２は、従来のＥＳＳを備えた太陽光発電システムを説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a photovoltaic power generation system including a conventional ESS. 図３は、図２に示すＥＳＳを備えた太陽光発電システムの構成を、更に具体的に示した図である。FIG. 3 is a diagram more specifically showing the configuration of the photovoltaic power generation system including the ESS shown in FIG. 図４は、本実施形態に係る自然エネルギー発電システムの構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the natural energy power generation system according to the present embodiment. 図５Ａは、図４の発電システムに使用されるＤＣ／ＤＣ変換器として使用可能な双方向チョッパ方式の代表的な例（降圧・昇圧型）を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a typical example (step-down / step-up type) of a bidirectional chopper method that can be used as a DC / DC converter used in the power generation system of FIG. 図５Ｂは、図４の発電システムに使用されるＤＣ／ＤＣ変換器として使用可能な双方向チョッパ方式の代表的な例（昇圧・降圧型）を示す図である。FIG. 5B is a diagram illustrating a typical example (step-up / step-down type) of a bidirectional chopper method that can be used as a DC / DC converter used in the power generation system of FIG. 図５Ｃは、図４の発電システムに使用されるＤＣ／ＤＣ変換器として使用可能な双方向チョッパ方式の代表的な例（昇圧・昇圧型）を示す図である。FIG. 5C is a diagram showing a typical example (step-up / step-up type) of a bidirectional chopper method that can be used as a DC / DC converter used in the power generation system of FIG. 図６は、図４に示す自然エネルギー発電システムのコントローラによる制御を具体的に説明する図であり、コントローラの部分を破線枠で示している。FIG. 6 is a diagram for specifically explaining control by the controller of the natural energy power generation system shown in FIG. 4, and the controller portion is indicated by a broken line frame. 図７は、図４に示す自然エネルギー発電システムのコントローラによる制御を具体的に説明する図であり、コントローラの部分を破線枠で示している。FIG. 7 is a diagram for specifically explaining control by the controller of the natural energy power generation system shown in FIG. 4, and the controller portion is indicated by a broken line frame. 図８Ａは、１０ＭＷ太陽光発電機において、蓄電池満充電時に急激な日照低下が起きた場合の発電機の出力を示す図である。FIG. 8A is a diagram illustrating an output of the generator when a sudden sunshine decrease occurs when the storage battery is fully charged in the 10 MW solar power generator. 図８Ｂは、１０ＭＷ太陽光発電機において、蓄電池満充電時に急激な日照低下が起きた場合のＰＣＳの出力を示す図である。FIG. 8B is a diagram illustrating an output of the PCS when a sudden sunshine decrease occurs when the storage battery is fully charged in the 10 MW solar power generator. 図８Ｃは、１０ＭＷ太陽光発電機において、蓄電池満充電時に急激な日照低下が起きた場合の蓄電池のＳＯＣを示す図である。FIG. 8C is a diagram illustrating the SOC of the storage battery when a sudden sunshine decrease occurs when the storage battery is fully charged in the 10 MW solar power generator. 図９は、後述のリスクファクタ設定において、予想される天候の変化率と望ましいリスクファクタの値Ｒｆとの関係を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the expected change rate of the weather and the desired risk factor value Rf in the risk factor setting described later. 図１０は、特許文献１の代表図を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a representative diagram of Patent Document 1. In FIG. 図１１は、特許文献２の代表図を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a representative diagram of Patent Document 2. As shown in FIG. 図１２は、特許文献３の代表図を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a representative diagram of Patent Document 3. As shown in FIG. 図１３は、特許文献４の代表図を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a representative diagram of Patent Document 4. As shown in FIG. 図１４は、特許文献５の代表図を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a representative diagram of Patent Document 5. In FIG.

以下、本発明に係る自然エネルギー発電システムの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of a natural energy power generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted.

［自然エネルギー発電システム］
（構成）
図４は、本実施形態に係る自然エネルギー発電システム１０の構成を示す図である。この自然エネルギー発電システム１０は、再生可能エネルギー発電機２０と、蓄電池等を有する出力制御手段３２とを備え、急峻な出力変動を緩和する自然エネルギー発電システムである。図４では、蓄電池等を有する制御手段３２を破線枠で示している。 [Natural energy power generation system]
(Constitution)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the natural energy power generation system 10 according to the present embodiment. This natural energy power generation system 10 is a natural energy power generation system that includes a renewable energy generator 20 and an output control means 32 having a storage battery and the like, and alleviates steep output fluctuations. In FIG. 4, the control means 32 which has a storage battery etc. is shown with the broken-line frame.

制御手段３２は、発電系統として、発電機２０に接続するＤＣ／ＤＣ変換器２１と、ＤＣ／ＤＣ変換器に接続するＰＣＳ２２と、ＰＣＳに接続するトランス２８とを有する。更に、制御手段３２は、ＤＣ／ＤＣ変換器２１に接続された蓄電池２６を有している。更に、制御手段３２は、ＤＣ／ＤＣ変換器２１及びＰＣＳ２２を監視しながら、制限出力に基づき、ＤＣ／ＤＣ変換器及びＰＣＳを運転制御するコントローラ２９を有している。   The control means 32 includes, as a power generation system, a DC / DC converter 21 connected to the generator 20, a PCS 22 connected to the DC / DC converter, and a transformer 28 connected to the PCS. Furthermore, the control means 32 has a storage battery 26 connected to the DC / DC converter 21. Furthermore, the control means 32 has a controller 29 that controls the operation of the DC / DC converter and the PCS based on the limited output while monitoring the DC / DC converter 21 and the PCS 22.

各要素に関して説明する。
再生可能エネルギー発電機２０は、主として、太陽光発電機、風力発電機、波力発電機などから構成される。風力発電機の出力は交流で発電されることが多いが一旦直流へ変換されＰＣＳにより系統へ接続されているため、同様に取り扱うことが可能である。一般に、これらの発電機は、気象条件に左右される自然エネルギーを利用しているため、出力が安定しない欠点を有している。 Each element will be described.
The renewable energy generator 20 is mainly composed of a solar power generator, a wind power generator, a wave power generator, and the like. The output of the wind power generator is often generated by alternating current, but can be handled in the same manner because it is once converted to direct current and connected to the system by the PCS. Generally, since these generators use natural energy that depends on weather conditions, they have a drawback that their output is not stable.

ＤＣ／ＤＣ変換器２１は、直流電圧を別の直流電圧に変換する回路要素であり、ここでは、発電機２０の出力電圧を、後段のＰＣＳ２２、蓄電池２６の使用電圧に変換している。   The DC / DC converter 21 is a circuit element that converts a direct-current voltage into another direct-current voltage. Here, the output voltage of the generator 20 is converted into a use voltage of the PCS 22 and the storage battery 26 in the subsequent stage.

ＰＣＳ２２の基本的な役割は、発電機２０で発電した直流を交流に変換することにある。更に、発電機２０から得られる電力を常に最大値に維持するＭＰＰＴ(Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従制御)」等の役割も果たしている。   The basic role of the PCS 22 is to convert direct current generated by the generator 20 into alternating current. Further, it also plays a role such as “MPPT (Maximum Power Point Tracking)” that always maintains the electric power obtained from the generator 20 at the maximum value.

トランス２８は、ＰＣＳ２２の出力を電力系統の電圧に昇圧及び／又はＰＳＣ２２と電力系統間を絶縁するため使用されている。従って、トランス２８は、必須な要素ではなく、昇圧や系統との絶縁の必要が無い場合は無くてもよい。   The transformer 28 is used to boost the output of the PCS 22 to the voltage of the power system and / or to insulate the PSC 22 from the power system. Therefore, the transformer 28 is not an essential element, and may be omitted when there is no need for boosting or insulation from the system.

蓄電池２６としては、代表的には、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ナトリウム・硫黄電池（「ＮＡＳ電池」（登録商標）ともいう。）、リチウムイオン電池等が挙げられる。更に、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタも使用されるものと思われる。   The storage battery 26 typically includes a lead storage battery, a nickel metal hydride battery, a sodium / sulfur battery (also referred to as “NAS battery” (registered trademark)), a lithium ion battery, and the like. Furthermore, it is considered that capacitors such as electric double layer capacitors and lithium ion capacitors are also used.

（動作）
図４に示す自然エネルギー発電システム１０では、発電系統に沿って、再生可能エネルギー発電機２０により発電された電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器２１を経由して、ＰＣＳ２２へ出力され、交流へ変換して、トランス２８を介して、電力系統へ電力供給する。 (Operation)
In the natural energy power generation system 10 shown in FIG. 4, the power generated by the renewable energy generator 20 along the power generation system is output to the PCS 22 via the DC / DC converter 21 and converted into alternating current. Then, power is supplied to the power system via the transformer 28.

コントローラ２９により、発電系統の出力が高すぎる場合には余剰電力を使って蓄電池２６を充電し、発電系統の出力が低すぎる場合には不足電力を蓄電池２６から放電することにより、発電系統の出力変動が小さくなるように制御される。即ち、コントローラ２９は、ＤＣ／ＤＣ変換器２１及びＰＣＳ２２を監視しながら、出力レート設定及び制限出力に基づき、ＤＣ／ＤＣ変換器及びＰＣＳを運転制御して、ＰＣＳ２２の出力変動が小さくなるように制御する。   The controller 29 charges the storage battery 26 using surplus power when the output of the power generation system is too high, and discharges the insufficient power from the storage battery 26 when the output of the power generation system is too low. The fluctuation is controlled to be small. That is, the controller 29 monitors the DC / DC converter 21 and the PCS 22 and controls the operation of the DC / DC converter and the PCS based on the output rate setting and the limited output so that the output fluctuation of the PCS 22 is reduced. Control.

図４に示す本実施形態に係る発電システム１０と図３に示す従来の発電システム１１０とを比較すると、本実施形態に係る発電システム１０は、従来の発電システム１１０に関して説明した課題又は問題点を減少又は解決している。即ち、
(1)本実施形態に係る発電システム１０は、発電系統と蓄電池２６の間は１系列で接続されているため、システム構成が比較的簡単である。 When the power generation system 10 according to the present embodiment shown in FIG. 4 is compared with the conventional power generation system 110 shown in FIG. 3, the power generation system 10 according to the present embodiment has the problems or problems described with respect to the conventional power generation system 110. Reduced or resolved. That is,
(1) Since the power generation system 10 according to this embodiment is connected in a single line between the power generation system and the storage battery 26, the system configuration is relatively simple.

(2)発電系統のＰＣＳ２２におけるＤＣ／ＡＣ変換前に、蓄電池２６に接続されているため、ＤＣ−ＡＣ間の変換が不要となり、変換効率の悪化、蓄電池の低利用率といった問題が無い。   (2) Since it is connected to the storage battery 26 before DC / AC conversion in the PCS 22 of the power generation system, conversion between DC and AC becomes unnecessary, and there are no problems such as deterioration in conversion efficiency and low utilization rate of the storage battery.

(3) 比較的低コストになる。即ち、従来のシステム１１０における発電系統と蓄電池２６０との間のＤＣ／ＡＣ変換器２４４、ＡＣ／ＤＣ変換器２４２等が不要となり、比較的低コストとなる。   (3) Relatively low cost. That is, the DC / AC converter 244, the AC / DC converter 242 and the like between the power generation system and the storage battery 260 in the conventional system 110 are not required, and the cost is relatively low.

(4) 本実施形態に係るシステム１０は、コントローラ２９により、発電系統の緩やかな出力上昇や減少を実現しているため、比較的小容量の蓄電池２０で足りる。このため、比較的廉価なシステムとなる。   (4) Since the system 10 according to the present embodiment realizes a gradual increase or decrease in the output of the power generation system by the controller 29, a relatively small capacity storage battery 20 is sufficient. For this reason, it becomes a relatively inexpensive system.

(5)更に、本実施形態に係るシステム１０では、蓄電池２６は、比較的発電機２０に近い所へ設置されるため、過渡的な電流による損失が少ないことも利点である。この損失は、配線の損失と同様にI2Rで表せるように電流の２乗に比例するため、送電する平均電力量は同じであっても、ピーク電流が高い程損失が多くなる。図３では、発電機から、ＰＣＳ、ＡＤ／ＤＣ変換器、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器を経由して蓄電池へ充電されるため、抵抗が大きくなるので損失が多くなる。 (5) Furthermore, in the system 10 according to the present embodiment, since the storage battery 26 is installed in a place relatively close to the generator 20, it is also advantageous that there is little loss due to a transient current. This loss is proportional to the square of the current so that it can be expressed by I 2 R as in the case of the wiring. Therefore, even if the average amount of power transmitted is the same, the loss increases as the peak current increases. In FIG. 3, since the battery is charged from the generator via the PCS, AD / DC converter, and bidirectional DC / DC converter, the resistance increases and the loss increases.

［ＤＣ／ＤＣ変換器の具体例］
(構成）
図５Ａ〜５Ｃは、図４の発電システムに使用されるＤＣ／ＤＣ変換器２１として使用可能な双方向チョッパ方式の代表的な例を示す図である。即ち、図５Ａは降圧・昇圧チョッパ方式変換器２１ａを、図５Ｂは昇圧・降圧チョッパ方式変換器２１ｂを、図５Ｃは昇圧・昇圧チョッパ方式変換器２１ｃを、夫々示している。 [Specific example of DC / DC converter]
(Constitution)
5A to 5C are diagrams illustrating a typical example of a bidirectional chopper method that can be used as the DC / DC converter 21 used in the power generation system of FIG. 5A shows the step-down / boost chopper converter 21a, FIG. 5B shows the step-up / step-down chopper converter 21b, and FIG. 5C shows the step-up / step-up chopper converter 21c.

これらチョッパ方式の中で、図５Ａに示す双方向チョッパ方式２１ａは、発電機２０とＰＣＳ２２とを連結する線路間に、直接的に電力変換デバイス（リアクトル等）が入っていないため、損失が少ないという特長がある。   Among these chopper systems, the bidirectional chopper system 21a shown in FIG. 5A has little loss because there is no power conversion device (reactor or the like) directly between the lines connecting the generator 20 and the PCS 22. There is a feature.

図５Ａに示す降圧・昇圧チョッパ方式２１ａでは、ＳＷ１、Ｄ２、リアクトル1によって降圧チョッパを構成し、発電機２０から蓄電デバイス（ここでは、キャパシタ Ｃ）へ電圧を降圧して充電を行う。また、リアクトル１、ＳＷ２、Ｄ１によって昇圧チョッパを構成し、蓄電デバイスからＰＣＳ２２側へ昇圧して放電を行う。
なお、この降圧・昇圧チョッパは、Ｄ１，ＳＷ１とリアクトル１とを入れ替えることにより、昇圧・降圧チョッパとして使用することもできる。即ち、発電機の出力を昇圧して蓄電デバイスへ充電し、蓄電デバイスから降圧して放電することも可能である。 In the step-down / step-up chopper method 21a shown in FIG. 5A, the step-down chopper is configured by SW1, D2, and the reactor 1, and charging is performed by stepping down the voltage from the generator 20 to the power storage device (here, capacitor C). Further, the booster chopper is configured by the reactors 1, SW2, and D1, and boosts from the power storage device to the PCS 22 side to discharge.
This step-down / step-up chopper can also be used as a step-up / step-down chopper by replacing D1, SW1 and reactor 1. That is, the output of the generator can be boosted to charge the power storage device, and the power storage device can be stepped down to discharge.

図５Ｂに示す昇圧・降圧チョッパ方式２１ｂでは、リアクトル１、ＳＷ１、Ｄ１によって昇圧チョッパを形成し、発電機電圧を昇圧して蓄電デバイス（キャパシタ Ｃ）へ充電を行う。また、ＳＷ２，Ｄ２，リアクトル２によって降圧チョッパを形成し、キャパシタＣからＰＣＳ２２へ降圧して放電を行う。この昇圧・降圧チョッパ方式では、ＰＣＳ２２への出力を直接降圧チョッパで制御できるため、ＰＣＳ２２の出力変動を降圧チョッパで抑制することが可能である。   In the step-up / step-down chopper method 21b shown in FIG. 5B, the step-up chopper is formed by the reactor 1, SW1, and D1, and the generator voltage is stepped up to charge the power storage device (capacitor C). Further, a step-down chopper is formed by SW2, D2, and the reactor 2, and the voltage is stepped down from the capacitor C to the PCS 22 for discharging. In this step-up / step-down chopper method, the output to the PCS 22 can be directly controlled by the step-down chopper, so that the output fluctuation of the PCS 22 can be suppressed by the step-down chopper.

図５Ｃに示す昇圧・昇圧チョッパ方式２１ｃでは、リアクトル１、ＳＷ１、Ｄ１によって昇圧チョッパを形成し、発電機電圧を昇圧して蓄電デバイス（キャパシタ Ｃ）へ充電を行う。また、リアクトル２、ＳＷ２、Ｄ１によって昇圧チョッパを形成し、キャパシタ ＣからＰＣＳ２２へ昇圧して放電を行う。この昇圧・昇圧チョッパ方式では、ＰＣＳ２２への出力を直接降圧チョッパで制御できるため、ＰＣＳ２２の出力変動を降圧チョッパで抑制することが可能である。但し、ＰＣＳ入力電圧が高くなるので、発電機電圧が高いシステムではＰＣＳ２２の入力耐圧に注意が必要である。   In the step-up / step-up chopper method 21c shown in FIG. 5C, a step-up chopper is formed by the reactor 1, SW1, and D1, and the generator voltage is stepped up to charge the power storage device (capacitor C). Further, a boost chopper is formed by the reactors 2, SW2, and D1, and the voltage is boosted from the capacitor C to the PCS 22 to discharge. In this step-up / step-up chopper method, the output to the PCS 22 can be directly controlled by the step-down chopper, so that the output fluctuation of the PCS 22 can be suppressed by the step-down chopper. However, since the PCS input voltage becomes high, it is necessary to pay attention to the input withstand voltage of the PCS 22 in a system where the generator voltage is high.

ＤＣ／ＤＣ変換器２１としては、これらのチョッパ方式以外にも様々な方式が考えられるが、チョッパ方式は部品数が少ないという特長がある。更らに、一般的に、チョッパ方式は損失も少ない傾向にある。   Various methods other than these chopper methods can be considered as the DC / DC converter 21, but the chopper method has a feature that the number of parts is small. Furthermore, in general, the chopper method tends to have less loss.

［ＰＣＳの出力制御］
（構成）
図６及び図７は、図４に示す自然エネルギー発電システム１０のコントローラ２９による制御を具体的に説明する図であり、コントローラ２９の部分を破線枠で示している。図６のシステム１０と図７のシステム１０−１を比較すると、図6ではコントローラ２９によりＰＣＳ２２の出力制御を行い、図７ではＤＣ／ＤＣ変換器２１の出力制御を行っている点で相違することを除き、同じである。従って、以下、図６のシステム１０に関して説明する。 [PCS output control]
(Constitution)
6 and 7 are diagrams for specifically explaining the control by the controller 29 of the natural energy power generation system 10 shown in FIG. 4, and the controller 29 is indicated by a broken line frame. Comparing the system 10 of FIG. 6 with the system 10-1 of FIG. 7, the difference is that in FIG. 6, the controller 29 performs output control of the PCS 22 and in FIG. 7, the output control of the DC / DC converter 21 is performed. It is the same except that. Accordingly, the following describes the system 10 of FIG.

図６のコントローラ２９は、ＰＣＳ２２の例えば電力出力を検出するセンサー２９Ｃと、センサーからの電力出力を時間微分する時間微分回路２９ｄと、時間微分された検出値に対して使用者により設定された出力レート設定（出力の時間的変化の設定）の範囲内の値を無視する不感帯処理回路２９ｅと、不感帯処理回路からの出力を増幅して加算回路２９ｂに負帰還するための増幅回路（アンプ）２９ｆとを有する。更に、コントローラ２９は、後述のリスクファクタＲｆを用いて求められる制限出力ＰＬと蓄電池２０の充電率ＳＯＣとを乗算し、その積を加算回路２９ｂに出力する掛算回路２９ａとを有する。ここで、増幅回路２９ｆの制御系が負帰還回路を形成するために十分なゲインを持っているものとし、ＰＬは（１．０＋Ｒｆ）に比例するものとする。   6 includes, for example, a sensor 29C for detecting the power output of the PCS 22, a time differentiating circuit 29d for time-differentiating the power output from the sensor, and an output set by the user with respect to the time-differentiated detection value. A dead zone processing circuit 29e ignoring a value within the range of rate setting (setting of time change of output), and an amplification circuit (amplifier) 29f for amplifying the output from the dead zone processing circuit and negatively feeding back to the addition circuit 29b And have. Furthermore, the controller 29 has a multiplication circuit 29a that multiplies the limit output PL obtained by using a risk factor Rf described later and the charging rate SOC of the storage battery 20 and outputs the product to the addition circuit 29b. Here, it is assumed that the control system of the amplifier circuit 29f has sufficient gain to form a negative feedback circuit, and PL is proportional to (1.0 + Rf).

現代的な回路設計では、これらのコントローラ２９の部分は、マイクロコンピュータ（マイコン）、パーソナルコンピュータ（パソコン）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)等により実現される。   In the modern circuit design, the controller 29 is realized by a microcomputer, a personal computer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.

図６の発電システム１０の制御は、次の３つのレベルで行われる。第１は、ＰＣＳ２２の電力出力を検出して加算回路２９ｂに負帰還をかけている出力レート制御である。第２は、出力レートを維持するためにＰＣＳ２２の電力出力を制限するための制限出力ＰＬに対して、蓄電池２０の充電率ＳＯＣを掛算回路２９ａで乗算して出力制御信号PL＊SOCを生成する、電池の充電率ＳＯＣによる制御である。第３は、後述する天候の変動状況により決定されたリスクファクタＲｆの運用により出力レートを維持する信頼性を高める制御である。発電システム１０の制御としては、最低限、第２の電池の充電率ＳＯＣによる制御及び第３のリスクファクタＲｆの運用により出力レートを維持する信頼性を高める制御が必須である。   Control of the power generation system 10 of FIG. 6 is performed at the following three levels. The first is output rate control in which the power output of the PCS 22 is detected and negative feedback is applied to the adder circuit 29b. Secondly, the limit output PL for limiting the power output of the PCS 22 to maintain the output rate is multiplied by the charge rate SOC of the storage battery 20 by the multiplication circuit 29a to generate the output control signal PL * SOC. The control is based on the SOC of the battery. The third control is a control for improving the reliability of maintaining the output rate by using the risk factor Rf determined by the weather fluctuation state described later. As a control of the power generation system 10, at a minimum, the control based on the charge rate SOC of the second battery and the control for improving the reliability of maintaining the output rate by the operation of the third risk factor Rf are essential.

図６の発電システム１０において、発電機２０の出力ＰａはＤＣ／ＤＣ変換器２１へ供給され、ＤＣ／ＤＣ変換器２１からは、Ｐｃで蓄電池２０へ充電され、ＰｂでＰＣＳ２２及びトランス２８を介して電力系統に出力される。   In the power generation system 10 of FIG. 6, the output Pa of the generator 20 is supplied to the DC / DC converter 21, and the storage battery 20 is charged with Pc from the DC / DC converter 21, and the Pb is passed through the PCS 22 and the transformer 28. Output to the power grid.

従って、天候が良く発電機２０の出力Ｐａが相対的に高い場合(Pa≧Pb)、出力Ｐｂに対する余剰電力(Pc=Pa-Pb)が蓄電池２０に充電される。反対に、天候が悪く発電機２０の出力が相対的に低い場合(Pa≦Pb)、出力Ｐｂに対する不足電力(Pc=Pa-Pb)が蓄電池２０から放電される。   Therefore, when the weather is good and the output Pa of the generator 20 is relatively high (Pa ≧ Pb), surplus power (Pc = Pa−Pb) with respect to the output Pb is charged in the storage battery 20. On the contrary, when the weather is bad and the output of the generator 20 is relatively low (Pa ≦ Pb), insufficient power (Pc = Pa−Pb) with respect to the output Pb is discharged from the storage battery 20.

（第１の出力レート制御）
第１の出力レート制御では、ＰＣＳ２２の出力電力をセンサー２９ｃで検出し、微分回路２９ｄで時間微分を取って時間的変化を求め、使用者が設定した出力レート（例えば、±1%/min.）の範囲内の時間的変化を無視する不感帯処理回路２９ｅで処理し、増幅器２９ｆで加算回路２９ｂを介してＰＣＳへ負帰還をかけている。この出力レート制御により、ＰＣＳ２２の出力Ｐｂの時間的変化が、使用者が設定した出力レート（例えば、±1%/min.）の範囲内に入るように制御される。この出力レート制御により、発電系統に対する出力Ｐｂの急激な変動を抑制することが出来る。 (First output rate control)
In the first output rate control, the output power of the PCS 22 is detected by the sensor 29c, the time differentiation is obtained by the differentiation circuit 29d to obtain the temporal change, and the output rate set by the user (for example, ± 1% / min.). ) In the dead zone processing circuit 29e ignoring the temporal change in the range of), and negative feedback is applied to the PCS through the adder circuit 29b by the amplifier 29f. By this output rate control, the temporal change of the output Pb of the PCS 22 is controlled so as to fall within the range of the output rate (for example, ± 1% / min.) Set by the user. By this output rate control, it is possible to suppress a rapid fluctuation of the output Pb with respect to the power generation system.

（第２の充電率ＳＯＣによる制御）
第２の蓄電池２０の充電率ＳＯＣによる制御は、次の通りである。前記のように、天候が良く発電機２０の出力Ｐａが相対的に高い場合(Pa≧Pb)、出力Ｐｂに対する余剰電力(Pc=Pa-Pb)が蓄電池２０に充電される。反対に、天候が悪く発電機２０の出力が相対的に低い場合(Pa≦Pb)、出力Ｐｂに対する不足電力(Pc=Pa-Pb)が蓄電池２０から放電される。この処理は、後述の制限出力ＰＬに対しＳＯＣのレベルに応じてＰｂを決定してＰＣＳ２２に指令を出し、ＰａとＰｂの関係により蓄電池２０へ充放電することにより、容易に実現できる。 (Control by second charge rate SOC)
The control by the charge rate SOC of the second storage battery 20 is as follows. As described above, when the weather is good and the output Pa of the generator 20 is relatively high (Pa ≧ Pb), surplus power (Pc = Pa−Pb) with respect to the output Pb is charged in the storage battery 20. On the contrary, when the weather is bad and the output of the generator 20 is relatively low (Pa ≦ Pb), insufficient power (Pc = Pa−Pb) with respect to the output Pb is discharged from the storage battery 20. This process can be easily realized by determining Pb according to the SOC level for a limit output PL described later, issuing a command to the PCS 22, and charging / discharging the storage battery 20 according to the relationship between Pa and Pb.

例えば、本例のように掛算回路２９ａでＰｂ＝ＰＬ＊ＳＯＣを求めてＰＣＳ２２へ指令を出し、計測したＰａからＰｃ＝Ｐａ−Ｐｂを求め、電力ＰｃでＤＣ／ＤＣ変換器２１に充放電を指令すればよい。ＤＣ／ＤＣ変換器２１は、Ｐｃ＞0であれば、Ｐｃの電力で蓄電池２０に充電を行い、Ｐｃ＜0であればＰｃの電力で蓄電池２０から放電する。この方法では、ＰＣＳ２２の出力（≒Ｐｂ＝ＰＬ＊ＳＯＣ）は、入力電力Ｐａに無関係な式であるため入力の変動を直接受けることはなく、蓄電された結果として現れるＳＯＣに比例して出力されるため安定した出力となる。即ち、蓄電池２０の充電率ＳＯＣとＰＬによりＰｂを制御することにより、蓄電池２０の容量を増加すること無く、系統への出力を安定化することが出来る。   For example, as in this example, Pb = PL * SOC is obtained by the multiplication circuit 29a, a command is issued to the PCS 22, Pc = Pa−Pb is obtained from the measured Pa, and the DC / DC converter 21 is charged / discharged with the power Pc. It is only necessary to order. If Pc> 0, the DC / DC converter 21 charges the storage battery 20 with the power of Pc, and discharges the storage battery 20 with the power of Pc if Pc <0. In this method, the output of the PCS 22 (≈Pb = PL * SOC) is an expression irrelevant to the input power Pa, and thus is not directly subject to fluctuations in the input, and is output in proportion to the SOC that appears as a stored result. Therefore, the output is stable. That is, by controlling Pb based on the charge rates SOC and PL of the storage battery 20, the output to the system can be stabilized without increasing the capacity of the storage battery 20.

第３のリスクファクタＲｆによる制御は次の通りである。リスクファクタＲｆは、系におけるリスクを表す因子であり、その時点における天候の変動状況により決定する。例えば、図９に示すように、天候が晴れ後曇りのような変化が激しく発電機２０からの出力変動(dp/dt)が大きい場合、蓄電池２０は容量不足になる可能性が高いので、系の運用リスクを低減するためにリスクファクタＲｆを小さく設定する。一方、曇り又は雨、曇り後晴れ、快晴のような発電機からの出力変動(dp/dt)が小さい場合、蓄電池２０は容量不足になる可能性が非常に低いので、系の運用リスクを高めても良いため、リスクファクタＲｆを最大にする。   Control by the third risk factor Rf is as follows. The risk factor Rf is a factor representing the risk in the system, and is determined by the weather fluctuation state at that time. For example, as shown in FIG. 9, when the change in the weather such as sunny and cloudy is severe and the output fluctuation (dp / dt) from the generator 20 is large, the storage battery 20 is likely to run out of capacity. The risk factor Rf is set to be small in order to reduce the operational risk. On the other hand, if the output fluctuation (dp / dt) from the generator, such as cloudy or rainy, sunny after cloudy, or clear, is small, the storage battery 20 is very unlikely to run out of capacity, increasing the system operational risk. Therefore, the risk factor Rf is maximized.

制限出力ＰＬは、ＰＬ∝（1＋Ｒｆ）としてリスクファクタＲｆにほぼ比例する様に決定されるため、Ｒｆを大きくする程系統への出力が増加する。しかしながら、Ｒｆを大きくすると、急激な発電電力低下時に蓄電池の容量不足となり、出力レートを一定範囲に維持することが困難となる。反対にＲｆ＝０とすると、どのような発電出力の変動が起きても出力レートを一定範囲に維持することができるが、系統への出力が低下する。
蓄電池の容量を小さくする程容量不足となる可能性が高くなるため、本システムのように蓄電池の容量を小さくしたシステムではこのようなトレードオフが生じる。しかし、後述のように気象条件によりＲｆを適切に変更することにより、蓄電池の容量が不足することなく出力変動を一定範囲に維持することが可能となる。 The limit output PL is determined as PL∝ (1 + Rf) so as to be substantially proportional to the risk factor Rf. Therefore, the output to the system increases as Rf is increased. However, if Rf is increased, the capacity of the storage battery becomes insufficient when the generated power is suddenly reduced, and it becomes difficult to maintain the output rate within a certain range. On the other hand, if Rf = 0, the output rate can be maintained within a certain range regardless of any fluctuation in the power generation output, but the output to the system is reduced.
As the capacity of the storage battery is reduced, the possibility of a capacity shortage increases. Therefore, such a trade-off occurs in a system in which the capacity of the storage battery is reduced as in this system. However, by appropriately changing Rf according to weather conditions as described later, it is possible to maintain the output fluctuation within a certain range without the capacity of the storage battery being insufficient.

（制御の具体例）
再生可能エネルギー発電機として、１０ＭＷ太陽光発電機（ソーラーパネル）を例にとって説明する。図８Ａ〜８Ｃに、１０ＭＷ太陽光発電機において、蓄電池満充電時に急激な日照低下が起きた場合の発電機の出力（図８Ａ）、ＰＣＳの出力（図８Ｂ）、蓄電池のＳＯＣ（図８Ｃ）を夫々示す。ここでは、ＰＣＳの出力電力Ｐｏの時間的変化（出力レート）を出力の±1%/min以下と仮定している。 (Specific examples of control)
As a renewable energy generator, a 10 MW solar power generator (solar panel) will be described as an example. 8A to 8C, in the 10 MW solar power generator, the output of the generator (FIG. 8A), the output of the PCS (FIG. 8B), the SOC of the storage battery (FIG. 8C) when a sudden sunshine drop occurs when the storage battery is fully charged Respectively. Here, it is assumed that the temporal change (output rate) of the output power Po of the PCS is ± 1% / min or less of the output.

図８Ａに示すように、太陽光発電機が１０ＭＷ出力している場合、出力レートが±1%/min以下であると、図８Ｂに示すように、ＰＣＳ出力は−100kW/minで減少し続け、100分後に出力０にすることが可能である。日照がゼロになってもＰＣＳ２２がこのレートで出力できるためには、蓄電池の容量は斜線で示す三角形の面積だけ必要であり、(10MW+0)/2*100分/60 = 5MW*100/60 = 8.3MWhが必要である。   As shown in FIG. 8A, when the solar power generator outputs 10 MW, if the output rate is ± 1% / min or less, the PCS output continues to decrease at −100 kW / min as shown in FIG. 8B. The output can be reduced to 0 after 100 minutes. In order for the PCS 22 to be able to output at this rate even when sunshine is zero, the capacity of the storage battery needs only the area of the triangle indicated by the diagonal lines, and (10MW + 0) / 2 * 100 min / 60 = 5MW * 100 / 60 = 8.3MWh is required.

ここで、蓄電池２０の容量を必要な容量の約1/4に削減したと仮定すると、この例では必ず蓄電池の残量がゼロ（図８Ｃ破線参照）となり、予め定めた出力レートを逸脱してしまう（図８Ｂ破線参照）。このアルゴリズムでは、このような場合に、出力レートが破綻しない様に、予めＰＣＳの出力を抑制しておく（図中P1）。この時、ＰＣＳ出力は一点鎖線のように減少するが、出力レート±1%/min以下は維持することができる。即ち、蓄電池２０の残量からＰＣＳ２２の出力を計算して、予めＰＣＳ２２の出力を抑制しておくことにより、蓄電池２０の残量がゼロになる前に出力をゼロとすることができる。   Here, assuming that the capacity of the storage battery 20 is reduced to about 1/4 of the required capacity, in this example, the remaining capacity of the storage battery is always zero (see the broken line in FIG. 8C), and deviates from a predetermined output rate. (See the broken line in FIG. 8B). In this algorithm, the PCS output is suppressed in advance so that the output rate does not fail in such a case (P1 in the figure). At this time, the PCS output decreases as indicated by the alternate long and short dash line, but the output rate of ± 1% / min or less can be maintained. That is, by calculating the output of the PCS 22 from the remaining amount of the storage battery 20 and suppressing the output of the PCS 22 in advance, the output can be made zero before the remaining amount of the storage battery 20 becomes zero.

今、発電機２０の出力をＰｍａｘ[W]、発電機の急激な出力低下時出力をＰｍｉｎ[W]、現在の発電機の出力をＰ１[W]、許容最大出力レートをＲｐ[%/min]とすると、蓄電池に必要な容量Ｅｃ[Wh]は、三角形の面積より(1)式が得られる。
Ec = (P1 - Pmin) × ((P1 - Pmin) / (Pmax×Rp/100)) / 2 / 60 = (P1 - Pmin)2/(Pmax×Rp)/1.2 …(1) Now, the output of the generator 20 is Pmax [W], the output when the generator is suddenly dropped is Pmin [W], the current generator output is P1 [W], and the allowable maximum output rate is Rp [% / min. ], The capacity Ec [Wh] required for the storage battery can be obtained from equation (1) from the area of the triangle.
Ec = (P1-Pmin) × ((P1-Pmin) / (Pmax × Rp / 100)) / 2/60 = (P1-Pmin) 2 /(Pmax×Rp)/1.2… (1)

例えば、Pmax=10MW, Pmin=0MW, Rp=1%/min, P1=10MWを夫々代入すると、Ec = 1.0E+14/(1.0E+7×1)/1.2 = 1.0E+7/1.2 = 8.3[MWh]が得られる。   For example, substituting Pmax = 10MW, Pmin = 0MW, Rp = 1% / min, P1 = 10MW respectively, Ec = 1.0E + 14 / (1.0E + 7 × 1) /1.2 = 1.0E + 7 / 1.2 = 8.3 [MWh] is obtained.

この(1)式より、蓄電池の残量Ecが分かればP1を決定することができ、P1は(2)式で求めることができる。
P1 = sqrt (1.2Ec×Pmax×Rp) ＋ Pmin …(2) From this equation (1), P1 can be determined if the remaining amount Ec of the storage battery is known, and P1 can be obtained by equation (2).
P1 = sqrt (1.2Ec × Pmax × Rp) + Pmin… (2)

例えば、Pmax=10MW, Pmin=1MW, Rp=1%/min, Ec=2MWhの時、P1=sqrt(1.2*2.0E+6×1.0E+7×1)+1.0E+6 = 4.9E+6 + 1.0E+6 = 5.9MWが得られる。即ち、最大出力10MWの太陽光発電機と2Mhの蓄電池で構成された発電システムにおいて、早朝から快晴で発電中に急激に曇り出力が10%へ出力が落ちたような場合でも、最大出力を5.9MWに制限しておくことにより、出力の変動レートを1%/min以下に抑制することが可能である。しかし、出力を抑制するため、発電量が少なくなってしまうという問題がある。この問題は、次のリスクファクタ処理により解決する。   For example, when Pmax = 10MW, Pmin = 1MW, Rp = 1% / min, Ec = 2MWh, P1 = sqrt (1.2 * 2.0E + 6 × 1.0E + 7 × 1) + 1.0E + 6 = 4.9E + 6 + 1.0E + 6 = 5.9MW is obtained. That is, in a power generation system consisting of a solar power generator with a maximum output of 10 MW and a 2 Mh battery, the maximum output is 5.9 even if the output drops suddenly to 10% during the power generation from early morning. By limiting to MW, it is possible to suppress the output fluctuation rate to 1% / min or less. However, since the output is suppressed, there is a problem that the amount of power generation is reduced. This problem is solved by the following risk factor processing.

（リスクファクタ）
本実施形態では、上記のような場合にでも、発電量の低下を出来る限り少なく出来る特長を有している。ここでは、リスクファクタという概念を導入する。リスクファクタＲｆは、本システムの系が規定の出力レートを逸脱するリスクを表示する因子である。Ｒｆ＝０では、規定の変動レートを逸脱するリスクはゼロである。ＲＦが大きくなる程逸脱するリスクが高くなる。例えば、図９に示すように、晴れ後曇り、変化の激しい日のような発電機からの出力変動(dp/dt)が大きい場合は容量不足になる可能性が高いため、リスクファクタＲｆを最小にすることで規定の出力レートを逸脱するリスクを小さくすることができる。一方、曇り又は雨、曇り後晴れ、快晴のような発電機からの出力変動(dp/dt)が小さい場合は容量不足になる可能性が低いため、リスクファクタＲｆを最大にしても規定の出力レートを逸脱せず、出力を最大化することができる。 (Risk factor)
In the present embodiment, even in the above case, the power generation amount can be reduced as much as possible. Here, the concept of risk factor is introduced. The risk factor Rf is a factor for displaying a risk that the system of this system deviates from a specified output rate. At Rf = 0, the risk of deviating from the specified fluctuation rate is zero. The risk of deviation increases as RF increases. For example, as shown in FIG. 9, when the output fluctuation (dp / dt) from the generator is large, such as cloudy after clear and drastic changes, the capacity is likely to be insufficient, so the risk factor Rf is minimized. By doing so, the risk of deviating from the specified output rate can be reduced. On the other hand, if the output fluctuation (dp / dt) from the generator is small, such as cloudy or rainy, clear after cloudy, or clear, the capacity is unlikely to be insufficient. Therefore, even if the risk factor Rf is maximized, the specified output The output can be maximized without departing from the rate.

即ち、リスクファクタＲｆ（≧0）とする時、ＰＣＳの制限出力ＰＬを、(3)式で定義する。この式では、Ｒｆ= 0の時、PLは(2)式で得られるＰ１と同じ式となる。即ち、(2)式の出力に抑制すれば出力レートは確実に維持できるので、規定の出力レートを逸脱するリスク０である。Ｒｆ> 0が大きくなるほど、出力レートを維持できずに破綻する確率が高くなる。
PL= (1.0 + Rf) × ｛sqrt (1.2Ec×Pmax×Rp) ＋ Pmin｝ …(3) That is, when the risk factor Rf (≧ 0), the limited output P L of PCS, defined in (3) below. In this equation, when Rf = 0, P L is the same as P1 obtained by equation (2). That is, if the output is suppressed to the expression (2), the output rate can be reliably maintained, so there is no risk of deviating from the specified output rate. The larger Rf> 0, the higher the probability of failure without maintaining the output rate.
P L = (1.0 + Rf) x {sqrt (1.2Ec x Pmax x Rp) + Pmin} (3)

（天気予報に基づくリスクファクタの選択）
今日の天気を見て、ＧＵＩ(Graphical User Interface)によりリスクファクタを選択する。即ち、早朝から晴天で午後急激に天気が崩れると予想される日は、「急激に天気が崩れる」ボタンを押すことで、リスクファクタRfを0.5に設定する。また、天気の変動が激しいと予想される日は、「天気の変動が激しい」ボタンを押すことで、リスクファクタRfを0.8に設定する。それ以外の日は、「それ以外の天気」ボタンを押すことで、リスクファクタRfを1.0に設定する。 (Risk factor selection based on weather forecast)
Look at today's weather and select a risk factor by GUI (Graphical User Interface). That is, on the day when the weather is expected to collapse suddenly in the afternoon from early morning to clear weather, the risk factor Rf is set to 0.5 by pressing the “Rapid weather collapse” button. On the day when the weather fluctuation is expected to be severe, the risk factor Rf is set to 0.8 by pressing the “strong weather fluctuation” button. On other days, the risk factor Rf is set to 1.0 by pressing the “other weather” button.

（気象情報サービスにより雲の発生の予測に基づくリスクファクタの選択）
気象情報サービスにより、雲の発生を予測することが可能である。風上側（通常は西側）に雲が発生し、天気が崩れると判断された場合、リスクファクタRfを自動的に0.5に設定する。また、雲発生と消滅が頻繁に繰り返されるような場合はリスクファクタRfを0.8に設定する。それ以外は、1.0で運用する。これにより、リスクファクタRfの設定を自動化することができ、リスクファクタRfを小さくすることによる発電損失も減らすことができるので売電量を維持することができる。 (Selection of risk factor based on forecast of cloud generation by weather information service)
With the weather information service, it is possible to predict the occurrence of clouds. If it is judged that the weather is going to be cloudy on the windward side (usually west side), the risk factor Rf is automatically set to 0.5. If cloud generation and disappearance are repeated frequently, the risk factor Rf is set to 0.8. Otherwise, use 1.0. Thereby, the setting of the risk factor Rf can be automated, and the power generation loss due to the reduction of the risk factor Rf can be reduced, so that the amount of power sold can be maintained.

（風力発電を使用した場合のリスクファクタの選択）
実施例3−1において、発電機に風力発電を使用した場合、早朝から風が強くて午後急激に風が止むと予想される日は、「風強し急に風が止む」ボタンを押すことで、リスクファクタRfを0.5に設定する。また、風力の変化が激しいと予想される日は、「風強く変化が激しい」ボタンを押すことで、リスクファクタRfを0.8に設定する。それ以外の日は、「それ以外の天気」ボタンを押すことで、リスクファクタRfを1.0に設定する。 (Selection of risk factors when using wind power)
In Example 3-1, when wind power generation is used for the generator, on the day when the wind is strong from early morning and the wind is expected to stop suddenly in the afternoon, press the “Wind strong and suddenly stop wind” button. Set the risk factor Rf to 0.5. On the day when wind power is expected to change drastically, the risk factor Rf is set to 0.8 by pressing the “Wind strong change” button. On other days, the risk factor Rf is set to 1.0 by pressing the “other weather” button.

（気象情報サービスにより風向風力の発生の予測に基づくリスクファクタの選択）
気象情報サービスにより、風向風力を予測することが可能である。風が強い日に風力が急激に減少すると予想された場合、リスクファクタRfを自動的に0.5に設定する。また、風が強くガスト性の風と予想されるような場合はリスクファクタRfを0.8に設定する。それ以外は、1.0で運用する。これにより、リスクファクタRfの設定を自動化することができ、リスクファクタRfを小さくすることによる損失の機会も減らすことができるので売電量を向上させることができる。 (Risk factor selection based on forecast of wind direction and wind by weather information service)
It is possible to predict wind direction and wind force by weather information service. If wind power is expected to decrease sharply on windy days, the risk factor Rf is automatically set to 0.5. If the wind is strong and expected to be gusty, the risk factor Rf is set to 0.8. Otherwise, use 1.0. As a result, the setting of the risk factor Rf can be automated, and the chances of loss caused by reducing the risk factor Rf can be reduced, so that the amount of power sold can be improved.

［リスクファクタの運用］
リスクファクタRf =1.0で運用し、一旦破綻（出力レートを逸脱）した場合、リスクファクタRfを安全な値（例えば0.2）にして運用する。これにより、リスクファクタRfの設定を自動化することができ、1日に1回は破綻する可能性があるが1回しか破綻したいため、また、このような変動がある日は1年を通じて多くないため系統に与える負荷を軽減することができる。この実施例単独でも実用的であると考えられるが、実施例3-2や実施例4-2と併用することにより破綻する確率を大幅に少なくすることが可能である。 [Risk factor management]
Operate with risk factor Rf = 1.0, and once it fails (departs from output rate), operate with risk factor Rf set to a safe value (for example, 0.2). This makes it possible to automate the setting of risk factor Rf, which may fail once a day, but wants to fail only once, and there are not many days throughout the year when there is such a change. Therefore, the load given to the system can be reduced. Although it is considered that this embodiment alone is practical, it is possible to significantly reduce the probability of failure by using this embodiment together with the embodiment 3-2 or the embodiment 4-2.

［従来技術及び特許文献１〜５と、本実施形態との比較検討］
(1)特許文献１（特開2012-244759）
特許文献1の代表図を図１０に示す。特許文献1では、第１の電力変換器５は、蓄電池４とコンデンサ９との間で電力の授受を行うことによってコンデンサ９の電圧を所定値に維持する第１の定電圧制御動作を行い、第２の電力変換器６は、発電設備１と負荷２とで構成される電力系統とコンデンサ９との間で電力の授受を行う充放電制御動作を行う電力平準化装置に関する技術を開示している。 [Comparison study of the prior art and Patent Documents 1 to 5 with this embodiment]
(1) Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-244759)
A representative diagram of Patent Document 1 is shown in FIG. In Patent Document 1, the first power converter 5 performs a first constant voltage control operation for maintaining the voltage of the capacitor 9 at a predetermined value by transferring power between the storage battery 4 and the capacitor 9. The second power converter 6 discloses a technique related to a power leveling device that performs a charge / discharge control operation for transferring power between a power system constituted by the power generation facility 1 and the load 2 and the capacitor 9. Yes.

即ち、第２の電力変換器は、前記負荷で消費される電力が所定の電力下限値より小さくなったとき前記電力下限値と前記負荷の消費電力との差に相当する電力を前記電力系統から前記コンデンサに充電するための充電動作と、前記負荷で消費される電力が所定の電力上限値より大きくなったときその超過電力に相当する電力を前記コンデンサから前記電力系統に放電するための放電動作とを行うことを特徴としている。     That is, when the power consumed by the load becomes smaller than a predetermined power lower limit value, the second power converter sends power corresponding to the difference between the power lower limit value and the power consumption of the load from the power system. A charging operation for charging the capacitor, and a discharging operation for discharging the power corresponding to the excess power from the capacitor to the power system when the power consumed by the load exceeds a predetermined power upper limit value. It is characterized by performing.

しかし、この方式では出力レート（出力の時間的変化）を維持する方式ではなく、また太陽光パネル等の発電機を前提としていないため、本実施形態とは異なっている。     However, this method is different from the present embodiment because it is not a method for maintaining the output rate (temporal change in output) and is not based on a generator such as a solar panel.

(2)特許文献２（特開2013-115993）
図１１は、特許文献２の代表図を転記したものである。特許文献２では、１個の充電用コンバータ４３で、太陽光パネルの出力を効率よく蓄電池へ蓄電する方法を開示している。しかし、電力系統の出力を安定する機能はない。 (2) Patent Document 2 (JP 2013-115993)
FIG. 11 is a transcription of the representative diagram of Patent Document 2. Patent Document 2 discloses a method for efficiently storing the output of a solar panel in a storage battery with one charging converter 43. However, there is no function to stabilize the output of the power system.

(3)特許文献３（特開2013-172495）
図１２は、特許文献３の代表図を転記したものである。特許文献３では、逆潮流（売電）が系統電圧の上昇により制限される条件でも蓄電池を充電することにより、当該発電電力を無駄なく利用することができる電力貯蔵型の発電システム技術を開示している。しかし、電力系統の出力を安定する機能はない。 (3) Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-172495)
FIG. 12 is a transcription of a representative diagram of Patent Document 3. Patent Document 3 discloses a power storage type power generation system technology that can use the generated power without waste by charging a storage battery even under conditions where reverse power flow (power sales) is limited by an increase in system voltage. ing. However, there is no function to stabilize the output of the power system.

(4)特許文献４（特許公開2013-176234）
図１３は、特許文献４の代表図を転記したものである。特許文献４では、気象予測データを用いて負荷装置の需要予測データ及び自然エネルギー発電機の発電出力予測データを計算し、需要予測データ及び発電出力予測データにより、蓄電池の最大充電電力を超えて蓄電池に充電されることが予測される場合には自然エネルギー発電機からの発電出力を抑制し、需要予測データ及び発電出力データにより、蓄電池の最大放電電力を超えて蓄電池から放電されることが予測される場合には調整用負荷の消費電力を抑制することを特徴とする独立型電力供給システムを開示している。しかし、電力系統の出力を安定する機能はない。 (4) Patent Document 4 (Patent Publication 2013-176234)
FIG. 13 is a transcription of a representative diagram of Patent Document 4. In Patent Document 4, demand forecast data for a load device and generation output forecast data for a natural energy generator are calculated using weather forecast data, and the storage battery exceeds the maximum charge power of the storage battery by the demand forecast data and the generation output forecast data. If it is predicted that the battery will be charged, the generation output from the natural energy generator is suppressed, and it is predicted by the demand prediction data and the generation output data that the battery will be discharged from the storage battery exceeding the maximum discharge power of the storage battery. In this case, a stand-alone power supply system is disclosed in which the power consumption of the adjustment load is suppressed. However, there is no function to stabilize the output of the power system.

(5)特許文献５（特許公開2011-151960）
特許文献５の代表図を図１４に示す。特許文献５は、蓄電池を利用して電力の平準化を図るとともに、電力会社の発電所等から供給される電力の品質の低下を防止することを目的としている。 (5) Patent Document 5 (Patent Publication 2011-151960)
A representative diagram of Patent Document 5 is shown in FIG. Patent Document 5 aims to equalize electric power by using a storage battery and to prevent deterioration of the quality of electric power supplied from a power plant of an electric power company.

即ち、自然エネルギー（太陽光あるいは太陽熱等）を利用して発電する発電手段と、発電手段の発電量が負荷で消費される電力量よりも大きい場合に発電手段の発電により電力の一部（余剰電力）を蓄電し、発電手段の発電量が負荷で消費される電力量よりも小さい場合に、蓄電電力を負荷に対して供給する蓄電手段と、発電手段の発電量が第１の所定値以上の場合に、その発電手段の発電による電力の一部（余剰電力）を発電手段に回生する回生手段と、発電手段の発電量が前記第１の所定値より低い第２の所定値以下の場合に、電力供給系統からの電力により、蓄電手段を充電するための直流電力を供給するコンバータとを備えることにより、系統の電力を平準化する機能を備えている。
しかし、特許文献５では、本実施形態のような出力レートを維持する機能はない。 That is, a power generation unit that generates power using natural energy (such as sunlight or solar heat), and a part of the power generated by the power generation unit when the power generation amount of the power generation unit is larger than the amount of power consumed by the load (surplus) Power), and when the amount of power generated by the power generation means is smaller than the amount of power consumed by the load, the power storage means for supplying the stored power to the load, and the power generation amount of the power generation means is equal to or greater than a first predetermined value. In this case, a regeneration unit that regenerates part of the power generated by the power generation of the power generation unit (surplus power) to the power generation unit, and a power generation amount of the power generation unit equal to or less than a second predetermined value that is lower than the first predetermined value In addition, the power supply system has a function of leveling the power of the system by including a converter that supplies DC power for charging the power storage means with the power from the power supply system.
However, Patent Document 5 does not have a function of maintaining the output rate as in the present embodiment.

［本実施形態の利点・効果］
(1)発電機とPCSの間にDC/DC変換器付き蓄電池を挿入する構成としたため、変換にかかる損失を削減することができた。 [Advantages and effects of this embodiment]
(1) Since a storage battery with a DC / DC converter is inserted between the generator and the PCS, the conversion loss can be reduced.

(2)発電機とPCSの間のDC/DC変換器に双方向DC/DCチョッパ方式を使用することにより、DC/DC変換の損失を削減することができた。   (2) The loss of DC / DC conversion could be reduced by using the bidirectional DC / DC chopper method for the DC / DC converter between the generator and PCS.

(3)蓄電池を用いて出力変動（周波数、電圧、電力等）をフィードバック制御することにより、出力レートを抑制することができた。   (3) The output rate could be suppressed by feedback control of output fluctuations (frequency, voltage, power, etc.) using a storage battery.

(4)出力制限アルゴリズムにより、蓄電池の容量を削減しても出力レートを一定値以下にすることができた。   (4) With the output restriction algorithm, the output rate could be kept below a certain value even if the storage battery capacity was reduced.

(5)出力制限アルゴリズムにリスクファクタという指標を用い、リスクファクタを適切に設定することにより、蓄電池容量が少なくても出力レートを一定値以下に保ち、発電損失を少なくすることができた。   (5) By using an index called risk factor in the output limiting algorithm and setting the risk factor appropriately, the output rate could be kept below a certain value and the power generation loss could be reduced even when the storage battery capacity was small.

(6)太陽光発電、風力発電において、少ない蓄電池容量であってもGUIで天気の状況を選択するだけで出力レートを維持し、発電損失を少なくすることができた。   (6) In solar power generation and wind power generation, even if the storage battery capacity is small, the output rate can be maintained and the power generation loss can be reduced simply by selecting the weather conditions using the GUI.

(7)太陽光発電および風力発電において、気象予測サービスと連係することにより、少ない蓄電池の容量であっても、自動的にリスクファクタを設定することができ、出力レートを維持することができた。また、リスクファクタの設定を最適化できるため、リスクファクタ設定の不適正による損失を削減できた。   (7) In solar power generation and wind power generation, it was possible to automatically set the risk factor and maintain the output rate even with a small storage battery capacity by linking with the weather prediction service . In addition, because the risk factor settings can be optimized, loss due to inappropriate risk factor settings could be reduced.

(8)破綻した後に、リスクファクタを小さくすることにより、２度目の破綻を防止することができた。これにより最大でも1日1回の逸脱に抑えることができるため、系統側の負担を減少させることができる。   (8) After the bankruptcy, by reducing the risk factor, the second bankruptcy could be prevented. As a result, the maximum deviation can be reduced to once a day, and the burden on the system side can be reduced.

(9)(6)と(7)に(8)を併用することにより、逸脱する確率を極めて少なくすることができた。   (9) By using (6) and (7) in combination with (8), the probability of deviating could be greatly reduced.

(10) 本実施形態に係るシステムは、図１に示す既存の太陽光発電システムに対し、図４に示す要素２１，２６，２９等を追加することで、容易に実現できる特徴を有する。   (10) The system according to the present embodiment has a feature that can be easily realized by adding elements 21, 26, 29, and the like shown in FIG. 4 to the existing photovoltaic power generation system shown in FIG.

［代替例、変形例等］
以上、本発明に係る自然エネルギー発電システムの実施形態について説明したが、これらは例示であって、本発明を何等限定するものではない。本実施形態に関し、当業者が容易に成し得る追加、削除、変更、改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。 [Alternatives, modifications, etc.]
As mentioned above, although embodiment of the natural energy power generation system which concerns on this invention was described, these are illustrations and do not limit this invention at all. Additions, deletions, changes, improvements, and the like that can be easily made by those skilled in the art within the scope of the present embodiment are within the scope of the present invention. The technical scope of the present invention is defined by the description of the appended claims.

５：電力系統、 １０，１０−１：自然エネルギー発電システム，発電システム、 ２０：発電機、 ２１：ＤＣ／ＤＣ変換器、 ２１ａ：昇圧チョッパ方式変換器、 ２１ｂ：降圧チョッパ方式変換器、 ２１ｃ：昇圧チョッパ方式変換器、 ２６：蓄電池、 ２８：トランス、 ２９：コントローラ、 ２９ａ：掛算回路、 ２９ｂ：加算回路、 ２９ｃ：センサー、 ２９ｄ：時間微分回路、 ２９ｅ：不感帯処理回路、 ２９ｆ：増幅回路、 ３２：出力制御手段、 ４３：充電用コンバータ、 １００：太陽光発電システム、 １１０：太陽光発電システム、 ２００：太陽光パネル，太陽光発電機，発電機、 ２２０：ＰＣＳ、 ２４０：双方向ＰＣＳ、 ２４２：ＡＣ／ＤＣ変換器、 ２４４：ＤＣ／ＡＣ変換機、 ２４６ 双方向ＤＣ／ＤＣ変換器、 ２６０：蓄電池、 ２８０：トランス
ＰＬ：制限出力、 Ｒｆ：リスクファクタ、 ＳＯＣ：充電率 5: Power system 10, 10-1: Natural energy power generation system, power generation system, 20: Generator, 21: DC / DC converter, 21a: Step-up chopper system converter, 21b: Step-down chopper system converter, 21c: Step-up chopper converter, 26: storage battery, 28: transformer, 29: controller, 29a: multiplication circuit, 29b: addition circuit, 29c: sensor, 29d: time differentiation circuit, 29e: dead band processing circuit, 29f: amplification circuit, 32 : Output control means 43: Converter for charging 100: Solar power generation system 110: Solar power generation system 200: Solar panel, solar power generator, generator 220: PCS 240: Bidirectional PCS 242 : AC / DC converter, 244: DC / AC converter, 246 Bidirectional DC / DC converter, 260: Storage Pond, 280: trans-PL: limited output, Rf: risk factors, SOC: charging rate

Claims (11)

再生可能エネルギー発電手段と、
前記発電手段の出力が供給され充電される蓄電手段と、
前記蓄電手段の出力を制御して電力系統へ出力する制御手段とを備えた自然エネルギー発電システムであって、
前記制御手段は、少なくとも、
パワーコンディショニングシステム（ＰＣＳ）が現在の出力を維持したときに、発電手段の急激な出力低下により、蓄電手段の出力が不足することで該ＰＣＳが規定の出力レートを逸脱するリスクを表すリスクファクタＲｆによりＰＣＳの出力を修正した制限出力ＰＬを生成する制御と、
前記制限出力を前記蓄電手段の充電率により修正して出力制御信号を生成し、該出力制御信号に基づき前記蓄電手段からの出力を制御する蓄電手段充電率依存の制御とを有している、自然エネルギー発電システム。 Renewable energy power generation means;
Power storage means to which the output of the power generation means is supplied and charged;
A natural energy power generation system comprising control means for controlling the output of the power storage means to output to the power system,
The control means is at least
When the power conditioning system (PCS) maintains the current output, a risk factor Rf representing the risk that the PCS deviates from the specified output rate due to a shortage of output of the power storage means due to a sudden decrease in output of the power generation means Control for generating a limited output PL in which the output of the PCS is corrected by
The limit output is corrected by the charging rate of the power storage means to generate an output control signal, and the power storage means charging rate dependent control for controlling the output from the power storage means based on the output control signal, Natural energy power generation system. 請求項１に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記制御手段は、更に、
設定された出力レートに基づき、前記蓄電手段からの出力の時間的変化を修正して、前記蓄電手段からの出力を制御する出力レート制御を有している、自然エネルギー発電システム。 The natural energy power generation system according to claim 1,
The control means further includes
A natural energy power generation system, comprising: output rate control for correcting a temporal change in output from the power storage unit based on a set output rate and controlling output from the power storage unit. 請求項１又は２に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記発電手段の出力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器を介して前記充電手段に供給され、
前記蓄電手段の出力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器を介してＰＣＳへ供給されてＤＣ／ＡＣ変換され、該ＰＣＳの出力が前記電力系統へ供給される、自然エネルギー発電システム。 In the natural energy power generation system according to claim 1 or 2,
The output of the power generation means is supplied to the charging means via the DC / DC converter,
An output of the power storage means is supplied to the PCS via the DC / DC converter, DC / AC converted, and the output of the PCS is supplied to the power system. 請求項１又は２に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記蓄電手段の出力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器を介してＰＣＳへ供給されてＤＣ／ＡＣ変換され、該ＰＣＳの出力がトランスを介して調整されて前記電力系統へ供給される、自然エネルギー発電システム。 In the natural energy power generation system according to claim 1 or 2,
The output of the power storage means is supplied to the PCS via the DC / DC converter and DC / AC converted, and the output of the PCS is adjusted via a transformer and supplied to the power system. system. 請求項２に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記出力レート制御は、前記電力系統に供給される電力から検出した時間的変化分から、設定された出力レート分を除いた時間的変化に基づき前記蓄電手段からの出力を制御する、自然エネルギー発電システム。 The natural energy power generation system according to claim 2,
The output rate control is a natural energy power generation system that controls an output from the power storage unit based on a temporal change obtained by removing a set output rate from a temporal change detected from power supplied to the power system. . 請求項５に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記出力レート制御は、前記電力系統に供給される電力を検出するセンサーと、この検出値を時間微分する時間微分回路と、設定された出力レート分を除いた時間的変化を生成する不感帯処理回路と、該不感帯処理回路の出力を増幅して、ＤＣ／ＤＣ変換器及び／又はＰＣＳに対して負帰還する増幅器から構成されている、自然エネルギー発電システム。 The natural energy power generation system according to claim 5,
The output rate control includes a sensor for detecting power supplied to the power system, a time differentiating circuit for differentiating the detected value with respect to time, and a dead band processing circuit for generating a temporal change excluding the set output rate. And a natural energy power generation system comprising an amplifier that amplifies the output of the dead zone processing circuit and negatively feeds back to the DC / DC converter and / or PCS. 請求項１に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記蓄電手段充電率依存の制御は、前記制限出力に対して前記蓄電手段の充電率を乗算して修正して出力制御信号を生成する、自然エネルギー発電システム。 The natural energy power generation system according to claim 1,
The power storage means charging rate-dependent control is a natural energy power generation system in which the limited output is multiplied by a charge rate of the power storage means and modified to generate an output control signal. 請求項１に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記リスクファクタに基づく制御は、前記制限出力が、設定されたリスクファクタにより修正されている、自然エネルギー発電システム。 The natural energy power generation system according to claim 1,
The control based on the risk factor is a renewable energy power generation system in which the limited output is corrected by a set risk factor. 請求項８に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記リスクファクタは、手動、自動又は天候に依存して、予め設定されている、自然エネルギー発電システム The natural energy power generation system according to claim 8,
The risk factor is preset, depending on manual, automatic or weather, renewable energy power generation system 請求項１又は２に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電手段は、太陽光発電機、風力発電機、地熱発電機及び波力発電機を含む群から選択された１又は２以上の発電機である、自然エネルギー発電システム。 In the natural energy power generation system according to claim 1 or 2,
The renewable energy power generation means is a natural energy power generation system which is one or two or more generators selected from the group including a solar power generator, a wind power generator, a geothermal power generator, and a wave power generator. 請求項１又は２に記載の自然エネルギー発電システムにおいて、
前記蓄電手段は、ナトリウム・硫黄電池、リチウムイオン電池及び電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタを含む群から選択された１又は２以上の蓄電池である、自然エネルギー発電システム。
In the natural energy power generation system according to claim 1 or 2,
The natural energy power generation system, wherein the power storage means is one or more storage batteries selected from the group including a sodium / sulfur battery, a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, and a lithium ion capacitor.
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