JP6502787B2 - 分散電源装置、及び、分散電源連系システム - Google Patents
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Description
ΔVs=r×P−x×Q
P:分散電源装置の出力電力の有効電力
Q:分散電源装置の出力電力の無効電力
r:電力系統の線路インピーダンスにおけるレジスタンス
x:電力系統の線路インピーダンスにおけるリアクタンス
この電圧変動ΔVs=0とするために、下式のように分散電源装置の出力電力の無効電力Qを調整する。
Q=(r/x)×P
ここで、α=r/xは、出力電力(有効電力)に対する無効電力の比と称される。なお、上式では、連系点における系統電圧の変動ΔVsは基準電圧からの変動分である。
Q=α×P
電力系統の線路インピーダンスにおけるレジスタンスr及びリアクタンスxと、当該分散電源装置からみた電力系統側の負荷のコンダクタンスGLと、分散電源部の発電量GPVとに基づく下式を用いて、αを求める無効電力比演算部と、
α=r/x+x×(GL−GPV/2)
を備える。
ここで、当該分散電源装置からみた電力系統側の負荷のコンダクタンスGLとは、当該分散電源装置からみた電力系統側のアドミタンスにおけるコンダクタンスから電力系統の線路インピーダンスr+jxによるコンダクタンスを減じた値とする。例えば、以下に示すように、当該分散電源装置からみた電力系統側のアドミタンスにおけるコンダクタンスRe(Iinj/Vinj),Re(Y)、電力系統の線路インピーダンスにおけるレジスタンスr及びリアクタンスxは、分散電源装置自端での計測、電力系統の設備情報の取得等によって取得すればよく、当該分散電源装置からみた電力系統側の負荷のコンダクタンスGLは、下式(1)又は下式(1A)を用いて算出すればよい。
GL=Re(Iinj/Vinj)−r/(r2+(n×x)2) ・・・(1)
を更に備える形態であってもよい。
GL=Re(Y)−r/(r2+x2) ・・・(1A)
分散電源装置は、系統監視部から負荷のコンダクタンスGLを取得する負荷取得部を有する形態であってもよい。
GPV2est=x1/(x1+x2)×GPV2
分散電源装置の発電量GPV1と他の分散電源装置の見積発電量GPV2estとに基づく下式を用いて、発電量GPVを見積もる。
GPV=GPV1+GPV2est
GPV2est={x1/(x1+x2)}×{x1/(x1+x3)}×GPV2
分散電源装置の発電量GPV1と他の分散電源装置の見積発電量GPV2estとに基づく下式を用いて、発電量GPVを見積もる。
GPV=GPV1+GPV2est
(第1の実施形態)
GL=Re(Iinj/Vinj)−r/(r2+(n×x)2) ・・・(1)
換言すれば、計測演算部20は、電力系統2の線路4及び負荷6の総アドミタンスにおけるコンダクタンスRe(Iinj/Vinj)から、線路4のアドミタンスにおけるコンダクタンスr/(r2+(n×x)2)を減算することによって、負荷6のアドミタンスにおけるコンダクタンスGLを求める。
α=r/x+x×(GL−GPV_100%/2) ・・・(2)
ここで、αのVPVへの影響が最も大きいのは発電量がPV定格出力相当の場合であるので、本実施形態では発電量GPVを定格出力100%時の発電量GPV_100%とする。なお、後述するように、発電量GPVは定格出力100%時の発電量GPV_100%でなくてもよい。
Q=α×P ・・・(3)
電圧変動率=(出力100%時の連系点電圧−出力0%時の連系点電圧)/出力0%時の連系点電圧×100(%)
判定基準:電圧変動率±2%以内
(上式(2)の導出過程)
VPV=VS/[1+(r+jx){(GL+jBC)−(1+jα)GPV}]
=VS/[1+{(rGL−xBC)+j(rBC+xGL)}+{(−r+αx)−j(αr+x)}GPV]
VPV=VS/[(1+rGL−xBC)+(αx−r)GPV+jx(GL−GPV)]
VPV=VS/[1+(αx−r)GPV+jx(GL−GPV)]
|分母|2=(1+βGPV)2+{x(GL−GPV)}2
d|分母|2/dGPV=2(1+βGPV)(dβ/dGPV×GPV+β)−2x2(GL−GPV)=0
ここで、PV−PCSでは力率が1〜0.8程度(αでは0〜0.6に相当)であることとの要求がある。GPVを0〜0.3程度とすると、βGPVは−0.06〜−0.07(<<1)であり、(1+βGPV)≒1とみなせる。これより、下式が導出される。
(dβ/dGPV×GPV+β)−x2(GL−GPV)=0
dγ/dGPV−x2(GL−GPV)=0
両辺をGPVで積分し、さらにGPV=0でγ=0となるので、下式が導出される。
γ−x2(GLGPV−GPV 2/2)=0
β=x2(GL−GPV/2)
更にβをα×x−rに戻すと、下式が導出される。
α=r/x+x(GL−GPV/2) ・・・(2’)
α=r/x+x(GL−GPV_100%/2) ・・・(2)
(第1の実施形態の第1の変形例)
GPV2est=x1/(x1+x2)GPV2 ・・・(4)
そして、分散電源装置の発電量GPV1と他の分散電源装置の見積発電量GPV2estとを加算する下式(5)を用いて、上式(2)における総発電量GPVを求める。
GPV=GPV1+GPV2est ・・・(5)
(第1の実施形態の第2の変形例)
GPV2est={x1/(x1+x2)}×{x1/(x1+x3)}GPV2 ・・・(6)
そして、分散電源装置の発電量GPV1と他の分散電源装置の見積発電量GPV2estとを加算する下式(7)を用いて、上式(2)における総発電量GPVを求める。
GPV=GPV1+GPV2est ・・・(7)
電圧変動率=(出力100%時の連系点電圧−出力0%時の連系点電圧)/出力0%時の連系点電圧×100(%)
判定基準:電圧変動率±2%以内
r1=(2/3)r
x1=(2/3)x
r2=(2/3)r
x2=(2/3)x
GL1=0.5GL
BC1=0.5BC
GPV1=0.5GPV
GL2=0.5GL
BC2=0.5BC
GPV2=0.5GPV
r1=0.5r
x1=0.5x
r2=0.5r
x2=0.5x
r3=0.5r
x3=0.5x
GL1=0.5GL
BC1=0.5BC
GPV1=0.5GPV
GL2=0.5GL
BC2=0.5BC
GPV2=0.5GPV
(第2の実施形態)
GL=Re(Y)−r/(r2+x2) ・・・(1A)
換言すれば、系統監視部200は、電力系統2の線路4及び負荷6の総アドミタンスにおけるコンダクタンスRe(Y)から、線路4のアドミタンスにおけるコンダクタンスr/(r2+x2)を減算することによって、負荷6のアドミタンスにおけるコンダクタンスGLを求める。
Claims (8)
- 特別高圧系統である電力系統に連系する分散電源装置であって、
自然条件に依存して発電電力が変動する自然変動電源を含む分散電源部と、
前記分散電源部の出力電力の有効電力に対する無効電力の比αと、前記分散電源部の出力電力の有効電力Pとに基づく下式を用いて、前記分散電源部の出力電力の有効電力の変動に起因する前記電力系統の電圧変動を抑制するために前記電力系統に供給する無効電力Qを生成する、
Q=α×P
無効電力生成部と、
前記電力系統の線路インピーダンスにおけるレジスタンスr及びリアクタンスxと、前記分散電源装置からみた前記電力系統側の負荷のコンダクタンスGLと、前記分散電源部の発電量GPVとに基づく下式を用いて、前記αを求める、
α=r/x+x×(GL−GPV/2)
無効電力比演算部と、
を備える、分散電源装置。 - 前記分散電源部は、前記電力系統の基本波に同期した前記基本波の非整数倍の周波数の電流信号を次数間高調波信号として生成し、前記次数間高調波信号を前記電力系統に注入する次数間高調波信号生成部を有し、
前記電力系統における前記次数間高調波信号の電圧成分Vinj及び電流成分Iinjの計測結果から、前記分散電源装置からみた前記電力系統側のアドミタンスにおけるコンダクタンスRe(Iinj/Vinj)を求め、当該コンダクタンスRe(Iinj/Vinj)と、前記線路インピーダンスにおけるレジスタンスr及びリアクタンスxと、前記次数間高調波信号の次数nとに基づく下式を用いて、前記負荷のコンダクタンスGLを求める、
GL=Re(Iinj/Vinj)−r/(r2+(n×x)2)
負荷演算部を更に備える、
請求項1に記載の分散電源装置。 - 前記分散電源部は、
前記自然変動電源としての太陽光発電装置と、
前記太陽光発電装置から出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電力系統へ出力するインバータを含むパワーコンディショナーシステムと、
を有し、
前記次数間高調波信号生成部は、前記次数間高調波信号によって前記パワーコンディショナーシステムにおける前記インバータの出力を変調することにより、前記次数間高調波信号を前記電力系統に注入する、
請求項2に記載の分散電源装置。 - 前記分散電源部は、
前記自然変動電源としての太陽光発電装置と、
前記太陽光発電装置から出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電力系統へ出力するインバータを含むパワーコンディショナーシステムと、
を有し、
前記無効電力生成部は、前記パワーコンディショナーシステムにおける前記インバータである、
請求項2に記載の分散電源装置。 - 前記分散電源部の発電量GPVは、定格出力100%時の発電量GPV_100%である、
請求項1に記載の分散電源装置。 - 電力系統に連系する請求項1に記載の分散電源装置と、
前記電力系統の設備情報を監視する系統監視部と、
を備え、
前記系統監視部は、前記電力系統の設備情報から、前記分散電源装置からみた前記電力系統側のアドミタンスにおけるコンダクタンスRe(Y)を求め、当該コンダクタンスRe(Y)と、前記線路インピーダンスにおけるレジスタンスr及びリアクタンスxとに基づく下式を用いて、前記負荷のコンダクタンスGLを求め、
GL=Re(Y)−r/(r2+x2)
前記分散電源装置は、前記系統監視部から前記負荷のコンダクタンスGLを取得する負荷取得部を有する、
分散電源連系システム。 - 電力系統と、
前記電力系統に連系する請求項1に記載の分散電源装置と、
前記電力系統に連系する請求項1に記載の他の分散電源装置と、
を備え、
前記電力系統は、系統電源側から順に直列に接続された第1の線路と第2の線路とを含み、
前記分散電源装置と前記他の分散電源装置とが前記第2の線路を介して接続されており、
前記分散電源装置における前記無効電力比演算部は、前記第1の線路の線路インピーダンスのリアクタンスx1と、前記第2の線路の線路インピーダンスのリアクタンスx2とに基づく下式を用いて、前記分散電源装置からみた前記他の分散電源装置の発電量GPV2を見積もった見積発電量GPV2estを求め、
GPV2est=x1/(x1+x2)×GPV2
前記分散電源装置の発電量GPV1と前記他の分散電源装置の見積発電量GPV2estとに基づく下式を用いて、前記発電量GPVを見積もる、
GPV=GPV1+GPV2est
分散電源連系システム。 - 電力系統と、
前記電力系統に連系する請求項1に記載の分散電源装置と、
前記電力系統に連系する請求項1に記載の他の分散電源装置と、
を備え、
前記電力系統は、系統電源に接続された一端を有する第1の線路と、前記第1の線路の他端に接続された一端を有し、前記第1の線路の他端から分岐する第2の線路及び第3の線路とを含み、
前記分散電源装置が前記第2の線路の他端に接続され、前記他の分散電源装置が前記第3の線路の他端に接続されており、
前記分散電源装置における前記無効電力比演算部は、前記第1の線路の線路インピーダンスのリアクタンスx1と、前記第2の線路の線路インピーダンスのリアクタンスx2と、前記第3の線路の線路インピーダンスのリアクタンスx3とに基づく下式を用いて、前記分散電源装置からみた前記他の分散電源装置の発電量GPV2を見積もった見積発電量GPV2estを求め、
GPV2est={x1/(x1+x2)}×{x1/(x1+x3)}×GPV2
前記分散電源装置の発電量GPV1と前記他の分散電源装置の見積発電量GPV2estとに基づく下式を用いて、前記発電量GPVを見積もる、
GPV=GPV1+GPV2est
分散電源連系システム。
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