JP6479367B2 - 電力変換装置の制御装置、電力システム、及び電力変換装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置の制御装置、電力システム、及び電力変換装置の制御方法に関するものである。

電力系統に連系される発電装置には、蓄電池を備え、蓄電池に充放電を行わせることで、電力系統への送電量を平準化するものがある。

そして、例えば発電装置が太陽光発電の場合、夜間は発電しないため蓄電池を用いた平準化運転は不要となる。このため、太陽光発電による発電システムの不要な電力損失を削減するために、発電システムの起動時間及び停止時間を設定したタイムスケジュールに基づいて、発電システムの動作状態と停止状態とが管理される。
また、特許文献１では、発電装置の発電電力の変動が所定の基準よりも小さくなる状態が所定期間以上継続した場合に、蓄電池の充放電制御を停止し、蓄電池の長寿命化を図る充放電システムが記載されている。

このように、蓄電池からの充放電を停止させる技術が開発されている。

特許第５３５５７２１号公報

しかしながら、特許文献１のように、蓄電池からの充放電を停止させても、発電装置の発電電力が必要以上に増加又は減少した場合には、迅速な充放電の起動が必要となる。このためには、蓄電池に接続され、直流電力と交流電力とを変換する電力変換装置を停止させないことが好ましいが、蓄電池からの充放電が不要な場合にまで電力変換装置を動作させることは無駄な電力損失を生じさせる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蓄電池からの充放電が停止状態とされても迅速な起動が可能でかつ、充放電の停止状態における電力損失を抑制する、電力変換装置の制御装置、電力システム、及び電力変換装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電力変換装置の制御装置、電力システム、及び電力変換装置の制御方法は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る電力変換装置の制御装置は、電力系統に接続される蓄電池と前記電力系統との間に設けられ、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部及び前記蓄電池と前記電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する電力変換装置の制御装置であって、前記蓄電池による充放電を停止させる場合に、前記スイッチによる遮断を行うことなく前記電力変換部を停止させる第１停止モード、又は前記スイッチによる遮断と共に前記電力変換部を停止させる第２停止モードを、前記電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記第１停止モード又は前記第２停止モードによって、前記蓄電池による充放電を停止させる停止手段と、を備える。

本構成に係る蓄電池は、電力系統に接続されており、例えば発電装置から電力系統へ送電される電力を平準化させる。例えば、発電装置の発電電力が電力系統からの要求よりも多い場合、蓄電池は発電電力の余剰分を充電する。一方、発電装置の発電電力が電力系統からの要求よりも少ない場合、蓄電池は放電することで不足分を電力系統へ送電する。

そして、蓄電池は充放電を直流で行う一方、電力系統は交流送電を行うため、蓄電池と電力系統との間に設けられる電力変換装置によって直流電力と交流電力とが変換される。
電力変換装置は、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部、及び蓄電池と電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する。電力変換部は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）を用いて構成される。また、スイッチは、物理的に蓄電池と電力系統とを接続又は遮断する。

蓄電池による充放電を停止させる場合、第１停止モード又は第２停止モードが電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて選択手段によって選択される。第１停止モードは、スイッチによる遮断を行うことなく電力変換部を停止させる停止モードである。第２停止モードは、スイッチによる遮断と共に電力変換部を停止させる停止モードである。そして、選択された第１停止モード又は第２停止モードで、蓄電池による充放電が停止手段によって停止される。
電力変換部を停止させることによって、蓄電池による充放電を停止させた場合の電力損失を抑制できる。また、電力変換部は、停止させても迅速に起動させることができる。

一方、スイッチによって蓄電池と電力系統とを遮断すると、再び接続するためには時間を要する。このため、スイッチによる遮断が行われない第１停止モードでは、蓄電池の充放電の再開を迅速に行える。他方、スイッチによる遮断も行う第２停止モードでは、蓄電池の充放電の再開に時間を要するが、電力損失がより小さくなる。

このように、蓄電池による充放電を停止させる場合に、第１停止モード及び第２停止モードを使い分けることによって、蓄電池からの充放電が停止状態とされても迅速な起動が可能でかつ、充放電の停止状態における電力損失を抑制できる。

上記第一態様では、前記スイッチが、前記電力変換部と前記蓄電池との間に設けられてもよい。

本構成によれば、電力変換部と蓄電池とが遮断されるので、蓄電池の充電電力が自然放電によって電力変換部で消費されることを防止できるので、充放電の停止状態における電力損失を抑制できる。

上記第一態様では、前記電力系統に発電装置が接続され、前記電力系統の要求電力量が前記発電装置の発電電力量より大きくなる場合に、前記蓄電池を放電させて不足する電力量を補ってもよい。

本構成によれば、電力系統への送電量を平準化できる。

上記第一態様では、前記選択手段が、前記第２停止モードによって前記蓄電池による充放電を停止した状態から前記蓄電池を充放電させる場合、充放電の開始時刻よりも所定時間早い時刻に達したら前記第１停止モードを選択してもよい。

本構成によれば、第２停止モードは電力損失が少ない一方、第１停止モードは起動が速いので、電力変換装置を長時間停止させる場合の電力損失を抑制すると共に蓄電池からの充放電を迅速に開始できる。

上記第一態様では、前記スイッチが、前記電力変換部と前記電力系統との間に設けられる第１スイッチ、前記電力変換部と前記蓄電池との間に設けられる第２スイッチであり、前記電力系統に接続された発電装置の発電電力が前記電力系統の要求電力量と等しくなるまで前記蓄電池を充放電させた後に、前記選択手段は、前記電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて、前記第１停止モード又は前記第２停止モードを選択し、前記第２停止モードとして、前記第１スイッチを遮断して前記第２スイッチを遮断しない一部遮断モード、又は前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを遮断する全遮断モードを選択してもよい。

本構成によれば、電力変換部と電力系統との間に第１スイッチが設けられ、電力変換部と蓄電池との間に第２スイッチが設けられる。第１スイッチを遮断して第２スイッチを遮断しない一部遮断モードは、第１スイッチ及び第２スイッチを遮断する全遮断モードに比べて、電力変換装置の起動時間が短いものの電力損失が大きい。
従って、本構成は、電力変換装置を停止させる時間に応じて一部遮断モード又は全遮断モードを選択することによって、電力変換装置をより効率的に停止できる。

上記第一態様では、前記選択手段が、前記電力変換装置が前記第１停止モードとされた状態で前記発電装置から前記電力系統へ送電される電圧が変動する場合、前記一部遮断モードを選択してもよい。

本構成によれば、発電装置から電力系統へ送電される電力を平準化させるために蓄電池が用いられる。
ここで、電力変換装置は、フィルタ回路によって無効電力を出力しているため、第１停止モードとされた状態では発電装置から電力系統へ送電される電圧が変動する可能性がある。このため、第１停止モードとされた状態で電力系統への送電電圧が変動する場合、一部遮断モードが選択される。一部遮断モードは、電力変換装置と電力系統とを遮断するので、電力変換装置による無効電力によって電力系統への送電電圧に変動を及ぼすことはない。
従って、本構成は、電力変換装置を停止させることによって生じる送電電圧の変動を防止できる。

上記第一態様では、前記選択手段が、前記蓄電池からの充放電を所定時間以上停止させる場合、前記全遮断モードを選択してもよい。

本構成によれば、全遮断モードは電力損失が少ないので、電力変換装置を停止させた場合における電力損失を抑制できる。

本発明の第二態様に係る電力システムは、電力系統に接続される蓄電池と、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部及び前記蓄電池と前記電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する電力変換装置と、上記記載の制御装置と、を備える。

本発明の第三態様に係る電力変換装置の制御方法は、電力系統に接続される蓄電池と前記電力系統との間に設けられ、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部及び前記蓄電池と前記電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する電力変換装置の制御方法であって、前記蓄電池による充放電を停止させる場合に、前記スイッチによる遮断を行うことなく前記電力変換部を停止させる第１停止モード、又は前記スイッチによる遮断と共に前記電力変換部を停止させる第２停止モードを、前記電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて選択する第１工程と、選択した前記第１停止モード又は前記第２停止モードによって、前記蓄電池による充放電を停止させる第２工程と、を含む。

本発明によれば、蓄電池からの充放電が停止状態とされても迅速な起動が可能でかつ、充放電の停止状態における電力損失を抑制できる、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る電力システムの構成図である。 本発明の実施形態に係るＰＣＳの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るＣＳＰの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る停止モードの選択状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る停止モード選択の運用例を示すグラフである。 発電装置のみで系統要求電力量を満たす場合の運用例を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る停止モード選択の他の運用例を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る発電装置を太陽電池とした場合における停止モード選択の運用例を示すグラフである。

以下に、本発明に係る電力変換装置の制御装置、電力システム、及び電力変換装置の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る電力システム１０の構成図である。

電力システム１０は、発電装置１２及び電力貯蔵システム（Energy Storage System、以下「ＥＳＳ」という。）１４を備える。電力システム１０は、電力系統１６に変圧器１８を介して系統連系され、電力を電力系統１６へ送電する。

発電装置１２は、電力系統１６に接続され、発電電力を電力系統１６へ送電する。
発電装置１２は、一例として、回転軸２０に発電機２２が設けられたガスタービン２４である。

ＥＳＳ１４は、蓄電池２６、双方向電力変換装置（Power Conditioning System、以下「ＰＣＳ」という。）２８、制御装置（Control System Panel、以下「ＣＳＰ」という。）３０と備える。

蓄電池２６は、ＰＣＳ２８を介して電力系統１６に接続されており、発電装置１２から電力系統１６へ送電される電力を平準化させる。例えば、発電装置１２の発電電力量が電力系統１６からの要求電力量（以下「系統要求電力量」という。）よりも大きい場合に、蓄電池２６は発電電力の余剰分を充電する。一方、系統要求電力量が発電装置１２の発電電力量よりも大きい場合に、蓄電池２６が放電することによって不足する電力量を電力系統１６へ送電して補う。
なお、蓄電池２６は、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されないが、充放電の追従性がよいことが好ましい。

そして、蓄電池２６は充放電を直流で行う一方、電力系統１６は交流送電を行う。
このため、蓄電池２６と電力系統１６との間に設けられるＰＣＳ２８によって直流電力と交流電力とが変換される。

図２は、ＰＣＳ２８の電気的構成を示すブロック図である。
ＰＣＳ２８は、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部３１、及び蓄電池２６と電力系統１６とを接続又は遮断するスイッチである遮断機３２−１，３２−２を有する。

電力変換部３１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）を用いて構成される。
遮断機３２−１は、電力変換部３１と電力系統１６との間に備えられ、遮断機３２−２は、電力変換部３１と蓄電池２６との間に備えられる。これにより、遮断機３２−１，３２−２は、物理的に蓄電池２６と電力系統１６とを接続又は遮断する。
なお、以下の説明において、各遮断機３２−１，３２−２を区別する場合は、符号の末尾に１，２の何れかを付し、各遮断機３２−１，３２−２を区別しない場合は、１，２を省略する。

また、電力変換部３１と遮断機３２−１との間には、ＬＣフィルタであるフィルタ回路３４が設けられている。

ＣＳＰ３０は、ＰＣＳ２８の起動や停止、蓄電池２６への充放電を制御すると共に、蓄電池２６の充電率（ＳＯＣ）を監視する。
ＣＳＰ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

ＣＳＰ３０は、電力の損失を抑えるためにＥＳＳ１４の送受電（蓄電池２６の充放電）が不要な時はＰＣＳ２８を停止させる。本実施形態に係るＣＳＰ３０は、ＰＣＳ２８の停止状態を、電力系統１６からの電力需要要求スケジュールや電力需要状況に応じて、複数の停止モードから選択制御する。

図３は、ＰＣＳ２８の起動や停止に関するＣＳＰ３０の電気的構成を示すブロック図である。
ＣＳＰ３０は、記憶部４０、選択部４２、停止部４４、及び起動部４６を備える。

記憶部４０は、電力需要要求スケジュールであるタイムスケジュールを記憶している。
タイムスケジュールは、系統要求電力量の予定又は予測に基づいた系統要求電力量の時間変化を示したスケジュールであり、系統要求電力量が時刻毎に示されている。タイムスケジュールは、例えば、電力需要に対して各所に存在する発電設備の発電量を指示する電力系統１６の管理者によって、１日毎に更新されて記憶部４０に記憶される。

選択部４２は、記憶部４０から読み出したタイムスケジュール、系統要求電力量と発電電力量との差、又は詳細を後述する発電端電圧に基づいて、複数の停止モードのうちから所定の停止モード、又は停止させたＰＣＳ２８の起動を選択する。
選択部４２は、予め定められたタイムスケジュールに基づいて停止モード及び起動の選択を行うので、ＰＣＳ２８の停止及び起動を効率良く実行できる。

停止部４４は、選択部４２によって停止モードが選択されると、選択された停止モードに従って、ＰＣＳ２８を停止させる。ＰＣＳ２８が停止されると、蓄電池２６の充放電が停止される。

起動部４６は、選択部４２によってＰＣＳ２８の起動が選択されると、ＰＣＳ２８を起動させる。ＰＣＳ２８が起動されると、蓄電池２６の充放電が開始される。

次に、本実施形態に係る停止モードの詳細、及び本実施形態に係るＣＳＰ３０の作用について説明する。

蓄電池２６による充放電を停止させる場合の停止モードとしては、第１停止モード及び第２停止モードが設定されている。第１停止モードは、遮断機３２による遮断を行うことなく電力変換部３１を停止させる停止モードである。第２停止モードは、遮断機３２による遮断と共に電力変換部３１を停止させる停止モードである。
このように、第１停止モード及び第２停止モードは、共に電力変換部３１を停止させる。電力変換部３１を停止させることによって、蓄電池２６による充放電を停止させた場合の電力損失を抑制できる。また、電力変換部３１は、停止させてもＩＧＢＴ等のスイッチング素子のオン、オフを切り替えるだけなので、迅速に起動させることができる。

電力変換部３１を構成するＩＧＢＴ等の半導体素子は、高速スイッチングが可能であるが、ＩＧＢＴ等の半導体素子に比べて遮断機３２のオン、オフ切り替えは時間を要する。このため、遮断機３２によって蓄電池２６と電力系統１６とを遮断すると、再び接続するためには時間を要する。従って、遮断機３２による遮断が行われない第１停止モードでは、蓄電池２６の充放電の再開を迅速に行える。他方、遮断機３２による遮断も行う第２停止モードでは、蓄電池２６の充放電の再開に時間を要するが、詳細を後述するように電力損失がより小さくなる。
このように、蓄電池２６による充放電を停止させる場合に、第１停止モード及び第２停止モードを使い分けることによって、蓄電池２６からの充放電が停止状態とされても迅速な起動（復帰）が可能でかつ、充放電の停止状態における電力損失を抑制できる。

なお、本実施形態では、第２停止モードとして、遮断機３２−１を遮断して遮断機３２−２を遮断しない一部遮断モード、又は遮断機３２−１及び遮断機３２−２を遮断する全遮断モードが設定されている。

下記表１は、各停止モードの特性を示した表である。

第１停止モードは、上述のように遮断機３２を遮断しない。そして、上述のように、電力変換部３１は、停止させてもＩＧＢＴ等のスイッチング素子のオン、オフを切り替えるだけなので、迅速に起動できる。
このため、停止させたＰＣＳ２８を起動させるまでに要する時間である起動時間が最も短い。他方、遮断機３２は、物理的に接続、遮断を切り替えるので、その動作時間がスイッチング素子のオン、オフに比べて長い。

また、全遮断モードは、起動時間が最も長い。この理由は、電力変換部３１と蓄電池２６との間に設けられている遮断機３２−２が遮断されるためである。遮断機３２−２を遮断（オフ）した後に再び遮断機３２−２をオンとすると、蓄電池２６からＰＣＳ２８へ突入電流が流れる可能性がある。
そこで、突入電流の発生を防止するために、遮断機３２−２をオンする前に、蓄電池２６と電力変換部３１との間に設けられている初期充電回路（不図示）のコンデンサに蓄電池２６から充電を行い、蓄電池２６と電力変換部３１との電位差を同等とする。その後、遮断機３２−２がオンとされ、蓄電池２６の充放電が可能とされる。このように、全遮断モードからの起動では、突入電流の発生を防止するためのコンデンサを充電する時間を要するため、起動時間が長くなる。

また、全遮断モードは、第１停止モード及び一部遮断モードに比べて電力損失が小さい。
この理由は、全遮断モードでは、電力変換部３１と蓄電池２６とが遮断されるので、蓄電池２６の充電電力が自然放電によって電力変換部３１で消費されることが防止されるためである。一方、第１停止モード及び一部遮断モードは、電力変換部３１と蓄電池２６とが接続されているので、蓄電池２６の充電電力が電力変換部３１によって徐々にではあるが消費されるので、これが電力損失となる。
このように、第１停止モード及び一部遮断モードは起動時間が短いものの、電力損失の観点からは、第１停止モード及び一部遮断モードでＰＣＳ２８を停止させる時間は短い方が好ましい。

また、第１停止モードは、第２停止モードに比べて電圧安定度が悪い。電圧安定度は、発電端電圧の変動が小さいほど良いとされる指標である。発電端電圧は、図１に示されるように、変圧器１８よりも電力系統１６側で計測される。
ＰＣＳ２８は、フィルタ回路３４によって無効電力を出力している。このため、遮断機３２−１を遮断しない第１停止モードでは、この無効電力の供給過不足によって発電端電圧が変動する可能性があり、発電端電圧の変動は好ましくない。
このため、ＰＣＳ２８が第１停止モードとされた状態で発電端電圧が変動する場合、第２停止モードが選択される。第２停止モードは、ＰＣＳ２８と電力系統１６とを遮断するので、フィルタ回路３４が出力する無効電力によって発電端電圧に変動を及ぼすことはない。これにより、ＰＣＳ２８を停止させることによって生じる発電端電圧の変動が防止される。
このように、第１停止モードでは発電端電圧に変動が生じる可能性があるため、電圧安定度の観点からは、第１停止モードでＰＣＳ２８を停止させる時間は短い方が好ましい。

以上のように、各停止モードは、起動時間、電力損失、及び電圧安定度に差があり、相反する特性を有する。
そこで、選択部４２は、例えば図４に示されるようにタイムスケジュールに応じて、ＰＣＳ２８の停止時間が長い場合は全遮断モードを選択し、ＰＣＳ２８の停止時間が短い場合は第１停止モードを選択する。そして、系統要求電力量と発電電力量とが一致しない場合に、選択部４２は、ＰＣＳ２８の起動を選択する。これにより、起動部４６がＰＣＳ２８を起動させることで、ＥＳＳ１４は、蓄電池２６に充電又は放電させ、電力系統１６に送電される電力を系統要求電力量と一致させる。

また、選択部４２は、第１停止モードを選択した場合であっても発電端電圧に変動が生じると、一部遮断モードを選択し、第１停止モードから一部遮断モードへ変更させる。一例として、発電端電圧は、その時間変化が予め定められた所定値を超えた場合に、変動が生じたとされる。なお、発電端電圧の変動は一時的な可能性があるため、選択部４２は、所定時間経過後に再び第１停止モードを選択し、一部遮断モードから第１停止モードへ変更させてもよい。

ここで、上述したように本実施形態では、一例としてタイムスケジュールに基づいて、停止モードが選択される。このように、ＣＳＰ３０は、系統要求電力量の予定又は予測に基づいて、ＰＣＳ２８の制御を行う。例えば、タイムスケジュールにより系統要求電力量が大きい時刻が近くなる（例：５分前）、又は系統要求電力量の増加を予想できる場合は、停止モードとして、ＰＣＳ２８を最も短い時間で起動可能な第１停止モードが選択される。なお、タイムスケジュールにない系統要求電力の増加とは、例えば、気温予想より実気温が高くもしくは低くなり予想値と大きくずれが生じた際や、緊急時（災害や予期しない発電所の停止）などによりタイムスケジュールにない電力値を要求される予測のことである。

図５は、本実施形態に係る停止モード選択の運用例を示すグラフである。
図５は、系統要求電力量が発電電力の７５％から１００％（定格値）にまで上昇するタイムスケジュールにおける停止モードの選択状態を示している。

発電電力が７５％の場合は、系統要求電力量を発電装置１２のみで賄えるため、ＰＣＳ２８は停止状態とされている。図５の例では、発電電力が７５％の状態が長いためＰＣＳ２８は、最も電力損失が少ない全遮断モードで停止されている。
そして、タイムスケジュールは、時刻ｔから系統要求電力量が１００％に増加するように設定されている。

しかし、発電装置１２は、発電電力を急峻に増加させることはできない。時刻ｔで発電電力を１００％とするためには、発電装置１２は、図６に示されるようにそれよりも前の時刻から徐々に発電電力を増加させる必要がある。しかし、増加段階にある発電電力（図６の領域Ａ）は系統要求電力量を超える電力であり、無駄な発電となる。

そこで、急峻に送電が可能なＥＳＳ１４が時刻ｔにおいて放電することで、系統要求電力量を補う送電を行う。一方、発電装置１２は、時刻ｔから発電電力を増加させる。そして、発電装置１２からの発電電力が系統要求電力量に達した時刻ｔ_２となると、ＥＳＳ１４は送電を停止する。

ここで、ＰＣＳ２８は、発電電力が系統要求電力を満たしている状態では、全遮断モードで停止している。そして、全遮断モードからのＰＣＳ２８の起動には、表１に示したように時間を要する。
このため、本実施形態に係る選択部４２は、ＰＣＳ２８が第２停止モード（図５の例では全遮断モード）とされた状態でタイムスケジュールに基づいて蓄電池２６を充放電させる場合、充放電の開始時刻ｔよりも所定時間早い時刻ｔ_１に達したら第１停止モードを選択する。
これにより、第２停止モードは電力損失が少ない一方、第１停止モードは起動が速いので、ＣＳＰ３０は、ＰＣＳ２８を長時間停止させる場合の電力損失を抑制すると共に蓄電池２６の充放電を迅速に開始できる。

そして、ＣＳＰ３０が発電装置１２の発電電力が系統要求電力量と等しくなるまで蓄電池２６を充放電させた後に、選択部４２は、タイムスケジュールに基づいて、第１停止モード又は第２停止モード（一部遮断モード又は全遮断モード）を選択する。
図５の例では、時刻ｔ_２において選択部４２が全遮断モードを選択することで、ＰＣＳ２８を停止させる。
なお、ＰＣＳ２８の停止が短時間の場合は、時刻ｔ_２において選択部４２が第１停止モード又は一部遮断モードを選択してもよい。

また、図５の例では、全遮断モードのＰＣＳ２８を時刻ｔ_１において第１停止モードとしているが、これに限らず、時刻ｔ_１以前にタイムスケジュールに無い急な系統要求電力に対応する必要及びその際の応答速度を早める要求等があれば、全遮断モードの替りに一部遮断モードとし、ＰＣＳ２８を時刻ｔ_１において第１停止モードとしてもよい。

図７は、本実施形態に係る停止モード選択の他の運用例を示すグラフである。
図７の例は、時刻ｔから時刻ｔ_２の間、系統要求電力量が発電装置１２からの発電電力１００％を超える場合における停止モードの選択状態を示している。

発電装置１２から１００％（定格値）以上の出力を過負荷で出力（オーバーロード）すると、発電効率が落ちるだけでなく、発電装置１２の寿命が短くなる可能性がある。このため、発電装置１２を１００％以上の出力で継続させることは好ましくない。そのためＥＳＳ１４からの送電により不足する電力量を賄う。

そこで、図５の例と同様に、選択部４２は、第２停止モード（図７の例では全遮断モード）でＰＣＳ２８を停止させている状態で、放電の開始（系統要求電力量が増加する）時刻ｔよりも所定時間早い時刻ｔ_１に達したら第１停止モードを選択する。これにより、ＣＳＰ３０は、ＰＣＳ２８を長時間停止させる場合の電力損失を抑制すると共に蓄電池２６からの送電を迅速に開始できる。
そして、図７の例では、系統要求電力量と発電電力１００％とが一致する時刻ｔ_２において、選択部４２が全遮断モードを選択することで、ＰＣＳ２８を停止させる。

以上説明したように、本実施形態に係るＣＳＰ３０は、ＰＣＳ２８の制御装置であり、ＰＣＳ２８は、電力系統１６に接続される蓄電池２６と電力系統１６との間に設けられ、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部３１及び蓄電池２６と電力系統１６とを接続又は遮断する遮断機３２を有する。そして、ＣＳＰ３０は、蓄電池２６による充放電を停止させる場合に、遮断機３２による遮断を行うことなく電力変換部３１を停止させる第１停止モード、又は遮断機３２による遮断と共に電力変換部３１を停止させる第２停止モードを選択する。

従って、本実施形態に係るＣＳＰ３０は、蓄電池２６による充放電を停止させる場合に、第１停止モード及び第２停止モードを使い分けることによって、蓄電池２６からの充放電が停止状態とされても迅速な起動が可能でかつ、充放電の停止状態における電力損失を抑制できる。

以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態では、発電装置１２をガスタービン２４及び発電機２２とする形態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、発電装置１２を蒸気タービンや自然エネルギーを利用した発電装置１２とする形態としてもよい。

自然エネルギーを利用した発電装置１２とは、例えば太陽電池である。発電装置１２を太陽電池とした場合でも、ＰＣＳ２８に対しる停止モードの運用は同様である。
図８は、発電装置１２を太陽電池とした場合における停止モード選択の運用例を示すグラフである。

太陽電池は、日出から日没まで発電が可能であり、時間当たりの日射量が多くなると発電電力も増えるので、それに合わせてタイムスケジュールでは時刻毎の発電電力が設定値として定められている。
そして、タイムスケジュールで設定された日出から日没までの間（図８の例では６時から１８時）、ＰＣＳ２８は起動される。ＰＣＳ２８は、太陽電池の発電量が設定値よりも多い場合は、余剰分を蓄電池２６に充電し、太陽電池の発電量が設定値よりも少ない場合は、不足分を蓄電池２６から放電することで、発電電力を平準化する。
一方、日没から日出までの間、ＰＣＳ２８は停止されるため全遮断モードとされ、タイムスケジュールにおける発電開始時刻の所定時間早い時刻に達するとＰＣＳ２８の起動時間短縮のために、第１停止モードとされる。

また、ＰＣＳ２８は、発電装置１２と共に用いられるのではなく、単独で電力系統１６に接続され、蓄電池２６が接続された負荷に送電を行ってもよい。
この形態の場合、例えば、ＰＣＳ２８は所定時間帯（一例として夜間）に電力系統１６からの送電で蓄電池２６を充電させる。ＰＣＳ２８は、蓄電池２６が満充電となり、かつ放電を要しない時間帯に第２停止モードで停止される。そして、ＰＣＳ２８は、蓄電池２６が負荷に対する送電の開始時刻よりも所定時間早い時刻に達すると起動時間短縮のために、第１停止モードとされる。

また、上記実施形態では、ＰＣＳ２８が遮断機３２を二つ有する形態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、ＰＣＳ２８は遮断機３２−１，３２−２の何れか一方を有する形態としてもよい。

また、上記実施形態では、系統要求電力量の予定又は予測に基づいたタイムスケジュールによって停止モードが選択される形態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、例えば、系統要求電力量の予定又は予測を示す信号が他の装置からＣＳＰ３０に入力され、該信号によって停止モードが選択される形態としてもよい。

１０ 電力システム
１６ 電力系統
２６ 蓄電池
２８ ＰＣＳ（双方向電力変換装置）
３０ ＣＳＰ（制御装置）
３１ 電力変換部
３２ 遮断機
４２ 選択部
４４ 停止部

Claims (9)

1. 電力系統に接続される蓄電池と前記電力系統との間に設けられ、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部及び前記蓄電池と前記電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する電力変換装置の制御装置であって、
   前記蓄電池による充放電を停止させる場合に、前記スイッチによる遮断を行うことなく前記電力変換部を停止させる第１停止モード、又は前記スイッチによる遮断と共に前記電力変換部を停止させる第２停止モードを、前記電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された前記第１停止モード又は前記第２停止モードによって、前記蓄電池による充放電を停止させる停止手段と、
   を備える電力変換装置の制御装置。
2. 前記スイッチは、前記電力変換部と前記蓄電池との間に設けられる請求項１記載の電力変換装置の制御装置。
3. 前記電力系統に発電装置が接続され、
   前記電力系統の要求電力量が前記発電装置の発電電力量より大きくなる場合に、前記蓄電池を放電させて不足する電力量を補う請求項１又は請求項２記載の電力変換装置の制御装置。
4. 前記選択手段は、前記第２停止モードによって前記蓄電池による充放電を停止した状態から前記蓄電池を充放電させる場合、充放電の開始時刻よりも所定時間早い時刻に達したら前記第１停止モードを選択する請求項１から請求項３の何れか１項記載の電力変換装置の制御装置。
5. 前記スイッチは、前記電力変換部と前記電力系統との間に設けられる第１スイッチ、前記電力変換部と前記蓄電池との間に設けられる第２スイッチであり、
   前記電力系統に接続された発電装置の発電電力が前記電力系統の要求電力量と等しくなるまで前記蓄電池を充放電させた後に、
   前記選択手段は、前記電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて、前記第１停止モード又は前記第２停止モードを選択し、前記第２停止モードとして、前記第１スイッチを遮断して前記第２スイッチを遮断しない一部遮断モード、又は前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを遮断する全遮断モードを選択する請求項１から請求項４の何れか１項記載の電力変換装置の制御装置。
6. 前記選択手段は、前記電力変換装置が前記第１停止モードとされた状態で前記発電装置から前記電力系統へ送電される電圧が変動する場合、前記一部遮断モードを選択する請求項５記載の電力変換装置の制御装置。
7. 前記選択手段は、前記蓄電池からの充放電を所定時間以上停止させる場合、前記全遮断モードを選択する請求項５又は請求項６記載の電力変換装置の制御装置。
8. 電力系統に接続される蓄電池と、
   直流電力と交流電力とを変換する電力変換部及び前記蓄電池と前記電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する電力変換装置と、
   請求項１から請求項７の何れか１項記載の制御装置と、
   を備える電力システム。
9. 電力系統に接続される蓄電池と前記電力系統との間に設けられ、直流電力と交流電力とを変換する電力変換部及び前記蓄電池と前記電力系統とを接続又は遮断するスイッチを有する電力変換装置の制御方法であって、
   前記蓄電池による充放電を停止させる場合に、前記スイッチによる遮断を行うことなく前記電力変換部を停止させる第１停止モード、又は前記スイッチによる遮断と共に前記電力変換部を停止させる第２停止モードを、前記電力系統の要求電力量の予定又は予測に基づいて選択する第１工程と、
   選択した前記第１停止モード又は前記第２停止モードによって、前記蓄電池による充放電を停止させる第２工程と、
   を含む電力変換装置の制御方法。

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