JP6772118B2 - 分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラムに関するものである。

近年、地球環境の保全の観点から、風力発電装置や太陽光発電装置などの自然エネルギーを利用した大規模な発電施設の普及が進んでいる。風力発電施設は、一般に、複数の風力発電装置を含むウィンドファームと、ウィンドファームで生成した電力を電力系統に送電する送電設備とを備えている。特に、大規模な風力発電施設の場合は、洋上など電力系統から離れた場所に設けられることが多い。例えば、洋上風力発電施設では、電力系統からの距離が数百キロとなる場所にウィンドファームを設置する場合もある。
この場合、ウィンドファームから電力系統の連系点までの送電距離が大きいと、無効電力が存在しない直流送電の方が交流送電に比べて送電ロスの観点から有利である。特に、長距離の海底ケーブルを用いる場合には、交流送電だと送電ロスが大きくなる傾向にあり、直流送電が適切であるとされている。これは、海底ケーブルは、一般的に、絶縁体および導体シースの比較的薄い層で導体が囲まれた構成になっており、高い静電容量を有するためである。

交流送電については、高圧直流（ＨＶＤＣ；Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）システムを介して電力系統に連系されたものが知られている。一般的に、ＨＶＤＣシステムにおいては、交流（ＡＣ）系統の電力を高圧直流に変換する際には、他励式または自励式の電力変換器が使用されている。しかし、電力変換器は非常に高価であり、またその筐体も大きなものとなる。
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１には交流から直流への変換を安価で実現可能な整流器によって行うことが開示されている。

国際公開第２０１５／９０４６５号

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、交流系統の電力を整流器で直流に変換しているため、電力変換器を用いた場合に比べてリップルが大きくなるという問題があった。これは、風力発電装置が接続するＡＣ系統は、全て同一の位相で動作していることによるものである。このリップルを低減するためにはＤＣフィルタが用いられるが、リップルの大きさに比例してＤＣフィルタも大型化するという問題も発生する。

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、整流器を用い、かつリップルを小さくできる分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラム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、本発明の分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラムは以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る分散電源システムの制御装置は、少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源の交流電力を直流電力に整流する整流器とを備え、前記整流器によって整流された前記直流電力を集約して送電を行う分散電源システムの制御装置であって、各前記整流器はそれぞれ並列に設けられ、複数の前記電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングするグルーピング手段と、異なる各前記グループに属する前記電源群に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一の前記グループに属する各前記電源群の各前記分散電源に対して同一の前記位相指令を生成する位相指令生成手段と、前記位相指令生成手段によって生成された前記位相指令を各前記電源群の各前記分散電源に対して送信する送信手段と、を備え、前記グルーピング手段は、前記グループ毎の前記分散電源の合計出力の差が最小となるような前記電源群のグルーピングを行い、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力において変動がある場合、前記グルーピング手段は、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力の差が最小となるように前記グループのグルーピングを変更する。

本態様によれば、グルーピング手段が少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングし、位相指令生成手段が各グループに対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一のグループに属する電源群に対して同一の位相指令を生成し、送信手段が各電源群の各分散電源に対して位相指令を送信する。
これにより、各整流器における高圧直流側のリップルは相互に打ち消しあうことになるため、例えば２のグループに分けた場合は、使用する整流器の２倍のパルス数である整流器を用いるのと同等の高調波低減効果を得ることができる。よって、リップルを低減するために大型のＤＣフィルタを用いる必要がある場合であっても、ＤＣフィルタの容量を削減することができる。またパルス数の大きい整流器は一般的に高価であり変圧器の組合せも複雑化するが、互いに異なる位相指令によって位相差をもたせることで整流器を入れ替えることなく安価にそれと同等の効果が得られる。
また、トランジスタなどの自励式または他励式の電力変換器を使用せず整流器を用いるため、安価な送電が実現可能である。特に、高圧直流系統にて送電を行うことが有利である長距離送電において格別の効果を奏する。また、整流器を用いることでリップルを低減するためのＤＣフィルタが大型化する虞があるが、本構成によれば、リップルが相互に打ち消しあうためＤＣフィルタの容量及びコストを削減することができる。
また、分散電源システムにおいて、複数の分散電源の各グループにおける合計出力が等しい場合が最も高調波成分が小さくなる。よって、本態様では、グループ毎の分散電源の合計出力の差が最小となるようなグルーピングを行う。
本態様によれば、高調波成分を最も小さくするように電源群のグルーピングを行い、位相差による効果を最大限に得ることができる。
また本態様によれば、グループ毎の分散電源の合計出力の変動がある場合は、グループ毎の分散電源の合計出力の差が最小となるように再度グルーピングを行うことから、グループ毎の合計出力のバランスをとることができ、位相差による効果を損なうことなく送電を行うことができる。

上記第一態様では、前記送信手段は、前記分散電源に対して、商用周波数よりも高い周波数で運転を行うように周波数設定指令を送信するとしてもよい。

ＤＣフィルタの容量はリップルの周波数に依存することから、本態様によれば、送信手段は分散電源の交流電力を一般的な商用周波数である５０Ｈｚよりも高い周波数（例えば４００Ｈｚ）に高周波化するように周波数設定指令を送信する。これにより、リップルの周波数が上がるのと反比例してＤＣフィルタの容量は減少することから、さらにＤＣフィルタの容量を削減することができる。

上記第一態様では、前記位相指令生成手段は、前記整流器におけるパルス数及び前記グループの数に基づき前記位相指令を生成するとしてもよい。

本態様の制御装置の位相指令生成手段は、整流器における周期及び電源群のグループの数に基づき位相指令を生成する。これにより、分散電源システムに対し、最もリップル削減効果の高い位相差を持たせることができる。

本発明の第二態様に係る分散電源システムは、少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源からの交流電力を直流電力に整流し、それぞれ並列に設けられる整流器と、前述のいずれかに記載の制御装置と、を備える。

本発明の第三態様に係る分散電源システムの制御方法は、少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源の交流電力を直流電力に整流する整流器とを備え、前記整流器によって整流された後の直流電力を集約して送電を行う分散電源システムの制御方法であって、各前記整流器はそれぞれ並列に設けられ、複数の前記電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングする工程と、異なる各前記グループに属する前記電源群の各前記分散電源に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一の前記グループに属する各前記電源群に対して同一の前記位相指令を生成する工程と、前記位相指令生成手段によって生成された前記位相指令を各前記電源群の各前記分散電源に対して送信する工程と、前記グループ毎の前記分散電源の合計出力の差が最小となるような前記電源群のグルーピングを行う工程と、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力において変動がある場合、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力の差が最小となるように前記グループのグルーピングを変更する工程と、を備える。

本発明の第四態様に係る分散電源システムの制御プログラムは、少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源の交流電力を直流電力に整流する整流器とを備え、前記整流器によって整流された後の直流電力を集約して送電を行う分散電源システムの制御プログラムであって、各前記整流器はそれぞれ並列に設けられ、複数の前記電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングするステップと、異なる各前記グループに属する前記電源群に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一の前記グループに属する各前記電源群の各前記分散電源に対して同一の前記位相指令を生成するステップと、前記位相指令生成手段によって生成された前記位相指令を各前記電源群の各前記分散電源に対して送信するステップと、前記グループ毎の前記分散電源の合計出力の差が最小となるような前記電源群のグルーピングを行うステップと、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力において変動がある場合、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力の差が最小となるように前記グループのグルーピングを変更するステップと、を備える。

本発明によれば、直流系統のリップルを低減することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る分散電源システムを示した概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る分散電源システムの制御装置の配線構成を示した図である。 本発明の第１実施形態に係る分散電源システムの制御装置を示した機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る分散電源システムの制御装置による位相指令制御を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る分散電源システムの高圧直流のリップルの位相を示したグラフである。 本発明の第１実施形態に係る分散電源システムの制御装置によるグルーピング制御を示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る分散電源システムを示した概略構成図である。

以下に、本発明に係る分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラムの各実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至６を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る分散電源システムの概略構成が示されている。
また図２には、本実施形態に係る分散電源システムの制御装置の配線構成が示されている。
また図３には、本実施形態に係る分散電源システムの制御装置の機能ブロック図が示されている。

図１に示されるように、分散電源システム１は、複数の電源群２００と、各電源群２００に対応して設けられた交流系統であるＡＣ集電系統４０と、洋上変電所１００と、制御装置５０とを主な構成として備えている。
図１においては、３つの電源群２００Ａ、２００Ｂ及び２００Ｃを備える場合を例示しているが、電源群の設置数はこの数に限られない。また、以下の説明において、各電源群を区別せずに示すときは単に符号「２００」を付し、各電源群を示すときは符号「２００Ａ」、「２００Ｂ」等を付す。また、他の構成に関する符号についても同様に解釈するものとする。

各電源群２００は、少なくとも１つの分散電源を備える。また、電源群２００が複数の分散電源を備える場合、同一の電源群２００における各分散電源は互いに並列に接続されている。
本実施形態では、分散電源を風力発電装置３０として説明するが他の分散電源、例えば、太陽光発電、地熱発電等でもよい。

各電源群２００を構成する各風力発電装置３０は、例えば、電力系統（図示せず）が設けられている陸地から沖合へ数百キロ離れた洋上に設置され、風を受けて回転するロータの回転エネルギーを電力に変換する発電機３１と、発電機が発電した電力を変換する電力変換装置３２と、トランス３３とを備える。
共通の電源群２００に属する各風力発電装置３０によって発電された電力は、電源群２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ毎に対応するＡＣ集電系統４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃによって集電され、洋上変電所１００内の対応する整流器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃへ導入される。ここで、同一の電源群２００内に属する風力発電装置３０の電圧位相及び電流位相は、後述するように、制御装置５０によって同一に制御される。

洋上変電所１００は、各電源群２００から供給された電力を交流から直流へ変換する設備であり、風力発電装置３０の近傍である洋上に設置される。図１に示されるように、洋上変電所１００には、各電源群２００に対応するように、変圧器１１と、ダイオード１２にて構成される整流器１０と、ＡＣフィルタ１５と、ＤＣフィルタ１８とがそれぞれ設けられている。更に、洋上変電所１００には、制御装置５０が設置されている。各整流器１０は、後述するＤＣ系統６０に対してそれぞれ並列に設けられている。また本実施形態において、各整流器１０は変圧器１１の変換相数が１２相である１２パルス整流器であるとする。

洋上変電所１００において、ＡＣフィルタ１５は、ＡＣ集電系統４０を介して各整流器１０へ供給される交流電力のノイズを除去するとともに、ＡＣ集電系統４０にケーブルが使用されていることから位相の進み及び遅れ等が発生した場合に位相補正を行う。変圧器１１は、対応する電源群２００から供給された交流電力を電力系統（図示せず）に供給するのに適した電圧に変換する。
ＡＣフィルタ１５によってノイズを除去され位相補正されるとともに、変圧器１１によって電圧値が調整された交流電力は、整流器１０によって交流電力から直流電力へ変換される。変換された直流電力は、ＤＣ系統６０に出力され、ここで各電源群２００からの直流電力が集電されて電力系統（図示せず）に供給される。
この時、整流器１０にて変換された直流電力にはリップルが含まれていることから、ＤＣ系統６０に対して各整流器１０と並列に設けられたＤＣフィルタ１８によってリップルが低減される。

上記ＤＣ系統６０は、洋上変電所１００にて交流から直流へ変換された電力を陸地などの電力系統（図示せず）へ送電する。本実施形態において、ＤＣ系統６０は高圧直流（ＨＶＤＣ；High Voltage Direct Current）システムである。電力系統（図示せず）への送電は双極方式で行われ、その電流容量は例えば±４００ｋＶである。

制御装置５０は、図３に示されるように、グルーピング部（グルーピング手段）５１と、位相指令生成部（位相指令生成手段）５２と、送信部（送信手段）５３とを備える。
グルーピング部５１は、複数の電源群２００を少なくとも２つのグループ９０にグルーピングする。
位相指令生成部５２は、異なる各グループ９０に属する電源群２００に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一のグループ９０に属する各電源群２００の各風力発電装置３０に対して同一の位相指令を生成する。
送信部５３は、位相指令生成部５２によって生成された位相指令を各電源群２００の各風力発電装置３０に対して送信する。

制御装置５０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。

一般的に、整流器１０を用いた整流方式を採用した場合、各風力発電装置３０に接続されたＡＣ集電系統４０は、全て同一の位相で動作されている。この場合、リップルが大きくなることがわかっている。
そこで、本実施形態では、各電源群２００を少なくとも２つのグループ９０にグルーピングし、それぞれについて等間隔に位相差を持たせて運転させるものとする。

図４には、本実施形態に係る分散電源システムの制御装置による位相指令制御がフローチャートに示されている。

まず、制御装置５０のグルーピング部５１は、あらかじめ設定されたグループ９０の数にて電源群２００をグルーピングする（Ｓ４０１）。本実施形態では、グループ９０Ｘ及び９０Ｙの２のグループ９０にグルーピングするものとする。
ここで、各グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力が等しいほど、高圧直流の高調波成分が小さくなる。そこで、グルーピング部５１は、各グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるようにグルーピングを行う。
本実施形態では、図１に示されるように、グルーピング部５１は電源群２００Ａ及び２００Ｂをグループ９０Ｘ、電源群２００Ｃをグループ９０Ｙの２つのグループ９０にグルーピングを行ったものとする。
図１では、２のグループ９０Ｘ及び９０Ｙにグルーピングされる場合について例示しているが、グループ９０の数については２以上の任意の数を設定することができる。
以下の説明において、各グループ９０を区別する場合は、末尾にＸまたはＹを付し、各グループ９０を区別しない場合は、ＸまたはＹを省略する。

次に、制御装置５０の位相指令生成部５２は、位相指令を生成するにあたり、まず整流器１０のパルス数に基づき、位相シフト範囲を導出する（Ｓ４０２）。
例えば、整流器１０が１２パルス整流器であるとすると、整流器１０のパルス数は１２であり、１台の整流器１０における周期は基本波を基準として考えると３０°となる。よって、位相シフト量の範囲である位相シフト範囲として０°乃至３０°が導出される。

次に、位相指令生成部５２は、位相シフト範囲及びグループ９０の数に基づき、各グループの位相シフト量を導出し、位相指令を生成する（Ｓ４０３）。位相指令は、基準時刻からの遅れまたは進みで与えられる。
位相シフト量は、以下の（１）式で表される。

（位相シフト量）＝（位相シフト範囲）／（グループの数） （１）

本実施形態の場合、位相シフト範囲が３０°、グループ９０の数が２、すなわち位相を２に分割することから、グループ９０Ｘの位相シフト量が０°であるとすると、（１）式よりグループ９０Ｙの位相シフト量は１５°となる。
よって、位相指令生成部５２は、グループ９０Ｘの電源群２００Ａの複数の風力発電装置３０Ａ及び電源群２００Ｂの複数の風力発電装置３０Ｂに対し、０°の位相指令を生成し、グループ９０Ｙの電源群２００Ｃの複数の風力発電装置３０Ｃに対し、１５°の位相指令を生成する。

次に、制御装置５０の送信部５３は、ステップＳ４０３にて生成された各位相指令を、該当する各風力発電装置３０に送信する（Ｓ４０４）。
送信部５３は、前述した０°の位相指令を全ての風力発電装置３０Ａ及び風力発電装置３０Ｂに対し送信し、１５°の位相指令を全ての風力発電装置３０Ｃに対し送信する。これにより、グループ９０Ｘの全ての風力発電装置３０と、グループ９０Ｙの全ての風力発電装置３０は、等間隔に１５°の位相差を持たせた運転を行うこととなる。
ここで、位相の基準となる風車の基準時刻は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を用いて取得する、洋上変電所１００から一斉送信したタイミングを基準時刻とするなど、様々な方法を採り得るが、その方法については問わない。

図５には、本実施形態に係る分散電源システムの高圧直流のリップルの位相がグラフに示されている。
図５の縦軸は電圧であり、横軸は位相である。また図５の実線はグループ９０Ｘの高圧直流のリップルの位相、点線はグループ９０Ｙの高圧直流のリップルの位相である。
図５に示されるように、グループ９０Ｘ及びグループ９０Ｙの位相は３０°周期となっている。また、グループ９０Ｘの位相に対して、グループ９０Ｙの位相は１５°シフトしており、グループ９０Ｘとグループ９０Ｙとは１５°の位相差となっている。これにより、高圧直流のリップルが相互に打ち消しあうこととなる。
ここで、整流器１０は１２パルス整流器であるが、上記のように位相制御を行うことにより、グループ９０の数を２としたことで２４パルス整流器を適用した場合と同等の高調波低減効果が得られる。理想的な条件下においては、高調波成分を約１／２に低減することができる。

図６には、本実施形態に係る分散電源システムの制御装置によるグルーピング制御がフローチャートに示されている。
分散電源が自然エネルギーを用いていること、本実施形態の場合は風力発電装置３０が風力を用いていることから、その出力は常に変動する。制御装置５０のグルーピング部５１は、各グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるようにグルーピングを行っていることから、各グループ９０の出力が変動すると、各グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるように再度グルーピングを行う必要がある。
まず、ステップＳ６０１において、グルーピング部５１は、あらかじめ設定されたグループ９０の数にて各グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるように電源群２００をグルーピングする。

次に、グルーピング部５１は、各グループ９０の出力が変動し、再グルーピングが必要か否かの判定を行う（Ｓ６０２）。この判定は、所定の時間ごとに行う、各グループ９０の出力の変動の量が所定の閾値を超えた場合に行う、など、様々なタイミングにて行うことができるが、その方法は問わない。グルーピング要否の判定は、例えば、グループ間における出力差が予め設定されている所定の電圧以上であるか否かを判定することによって行われる。
ステップＳ６０２にて、各グループ９０の出力が変動し再グルーピングが必要であると判定された場合は、ステップＳ６０１に戻り、再度あらかじめ設定されたグループ９０の数にて、各グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるように電源群２００をグルーピングする。
ステップＳ６０２にて、再グルーピングが必要でないと判定された場合は、ステップＳ６０３へ遷移する。

ステップＳ６０３にて、グルーピング部５１は、グルーピング制御を終了するか否かの判定を行う。
ステップＳ６０３にて、グルーピング制御を終了すると判定された場合は、グルーピング制御を終了する。
ステップＳ６０３にて、グルーピング制御を終了しないと判定された場合は、ステップＳ６０２へ遷移する。
グルーピング部５１は、以上のような処理を行うことにより、各グループ９０の出力が均衡するよう制御を行う。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラムによれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態によれば、グルーピング部５１が少なくとも一つの風力発電装置３０を有する複数の電源群２００を少なくとも２つのグループ９０にグルーピングし、位相指令生成部５２が各グループ９０に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一のグループ９０に属する電源群２００に対して同一の位相指令を生成し、送信部５３が各電源群２００の各風力発電装置３０に対して位相指令を送信する。
これにより、各整流器１０における高圧直流側のリップルは相互に打ち消しあうことになるため、例えば２のグループ９０に分けた場合は、使用する整流器１０の２倍のパルス数である整流器１０を用いるのと同等の高調波低減効果を得ることができる。よって、リップルを低減するために大型のＤＣフィルタ１８を用いる必要がある場合であっても、ＤＣフィルタ１８の容量を削減することができる。またパルス数の大きい整流器１０は一般的に高価であり変圧器１１の組合せも複雑化するが、互いに異なる位相指令によって位相差をもたせることで整流器１０を入れ替えることなく安価にそれと同等の効果が得られる。
また、トランジスタなどの自励式または他励式の電力変換器を使用せず整流器１０を用いるため、安価な送電が実現可能である。特に、高圧直流系統にて送電を行うことが有利である長距離送電において格別の効果を奏する。また、整流器１０を用いることでリップルを低減するためのＤＣフィルタ１８が大型化する虞があるが、本構成によれば、リップルが相互に打ち消しあうためＤＣフィルタ１８の容量及びコストを削減することができる。

またＤＣフィルタ１８の容量はリップルの周波数に依存することから、本実施形態によれば、送信部５３は風力発電装置３０の交流電力を一般的な商用周波数である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚよりも高い周波数（例えば４００Ｈｚ）に高周波化するように周波数設定指令を送信する。これにより、リップルの周波数が上がるのと反比例してＤＣフィルタ１８の容量は減少することから、さらにＤＣフィルタ１８の容量を削減することができる。

また本実施形態によれば、制御装置５０の位相指令生成部５２は、整流器１０における周期及び電源群２００のグループ９０の数に基づき位相指令を生成する。これにより、分散電源システム１に対し、最もリップル削減効果の高い位相差を持たせることができる。

分散電源システム１において、複数の風力発電装置３０の各グループ９０における合計出力が等しい場合が最も高調波成分が小さくなる。
本実施形態によれば、グルーピング部５１は、グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるようなグルーピングを行うことから、高調波成分を最も小さくするように電源群２００のグルーピングを行い、位相差による効果を最大限に得ることができる。

また本実施形態によれば、グルーピング部５１は、グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の変動がある場合は、グループ９０毎の風力発電装置３０の合計出力の差が最小となるように再度グルーピングを行うことから、グループ９０毎の合計出力のバランスをとることができ、位相差による効果を損なうことなく送電を行うことができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図７を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、ＡＣ集電系統に対し等間隔に位相差をもたせるとしたが、本実施形態では、さらにＡＣ集電系統の周波数を高周波化するものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。

図７には、本実施形態に係る分散電源システムを示した概略構成図が示されている。
一般的に、整流器１０を用いた分散電源システム１におけるＡＣ集電系統４０は、商用周波数である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚにて動作している。
ここで、洋上変電所１００のＤＣフィルタ１８の容量は、リップルの周波数に依存しており、その周波数が上がるにしたがって必要なＤＣフィルタ１８の容量は減少する。これは、リップルの周波数が上がると、リップルの周期が短くなるためである。
そこで、本実施形態では、第１実施形態の分散電源システム１において、ＡＣ集電系統４０を商用周波数よりも高い周波数にて運転させるものとする。具体的には、制御装置５０の送信部５３が、風力発電装置３０が商用周波数よりも高い周波数で運転を行うように周波数設定指令を送信する。商用周波数よりも高い周波数とは、例えば４００Ｈｚである。ＡＣ集電系統４０の周波数を高周波化することにより、リップルの周波数も高周波化される。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラムによれば、以下の作用効果を奏する。
ＤＣフィルタ１８の容量はリップルの周波数に依存することから、本実施形態によれば、送信部５３は風力発電装置３０のＡＣ集電系統４０を一般的な商用周波数である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚよりも高い周波数（例えば４００Ｈｚ）に高周波化するように周波数設定指令を送信する。これにより、リップルの周波数が上がるのと反比例してＤＣフィルタ１８の容量は減少することから、第１実施形態の位相差をもたせる場合のみよりもさらにＤＣフィルタ１８の容量を削減することができる。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。

たとえば、グループ９０に含まれる電源群２００の数、及び電源群２００に含まれる風力発電装置３０の数は１以上であればその数は問わない。
また、リアクタンスを求めておき、ＤＣ系統６０にリアクトルを直列に接続してもよい。これにより、インダクタンス及びキャパシタンスを小さくすることができる。

１ 分散電源システム
１０ 整流器
１８ ＤＣフィルタ
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 風力発電装置（分散電源）
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ ＡＣ集電系統
５０ 制御装置
５１ グルーピング部（グルーピング手段）
５２ 位相指令生成部（位相指令生成手段）
５３ 送信部（送信手段）
６０ ＤＣ系統
９０、９０Ｘ、９０Ｙ グループ
１００ 洋上変電所
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ 電源群

Claims (6)

1. 少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源の交流電力を直流電力に整流する整流器とを備え、前記整流器によって整流された前記直流電力を集約して送電を行う分散電源システムの制御装置であって、
   各前記整流器はそれぞれ並列に設けられ、
   複数の前記電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングするグルーピング手段と、
   異なる各前記グループに属する前記電源群に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一の前記グループに属する各前記電源群の各前記分散電源に対して同一の前記位相指令を生成する位相指令生成手段と、
   前記位相指令生成手段によって生成された前記位相指令を各前記電源群の各前記分散電源に対して送信する送信手段と、
   を備え、
   前記グルーピング手段は、前記グループ毎の前記分散電源の合計出力の差が最小となるような前記電源群のグルーピングを行い、
   前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力において変動がある場合、前記グルーピング手段は、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力の差が最小となるように前記グループのグルーピングを変更する分散電源システムの制御装置。
2. 前記送信手段は、前記分散電源に対して、商用周波数よりも高い周波数で運転を行うように周波数設定指令を送信する請求項１に記載の分散電源システムの制御装置。
3. 前記位相指令生成手段は、前記整流器におけるパルス数及び前記グループの数に基づき前記位相指令を生成する請求項１または請求項２に記載の分散電源システムの制御装置。
4. 少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、
   各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源からの交流電力を直流電力に整流し、それぞれ並列に設けられる整流器と、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置と、
   を備える分散電源システム。
5. 少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源の交流電力を直流電力に整流する整流器とを備え、前記整流器によって整流された後の直流電力を集約して送電を行う分散電源システムの制御方法であって、
   各前記整流器はそれぞれ並列に設けられ、
   複数の前記電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングする工程と、
   異なる各前記グループに属する前記電源群の各前記分散電源に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一の前記グループに属する各前記電源群に対して同一の前記位相指令を生成する位相指令生成工程と、
   前記位相指令生成工程によって生成された前記位相指令を各前記電源群の各前記分散電源に対して送信する工程と、
   前記グループ毎の前記分散電源の合計出力の差が最小となるような前記電源群のグルーピングを行う工程と、
   前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力において変動がある場合、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力の差が最小となるように前記グループのグルーピングを変更する工程と、
   を備える分散電源システムの制御方法。
6. 少なくとも一つの分散電源を有する複数の電源群と、各前記電源群と１対１で対応するように設けられ前記分散電源の交流電力を直流電力に整流する整流器とを備え、前記整流器によって整流された後の直流電力を集約して送電を行う分散電源システムの制御プログラムであって、
   各前記整流器はそれぞれ並列に設けられ、
   複数の前記電源群を少なくとも２つのグループにグルーピングするステップと、
   異なる各前記グループに属する前記電源群に対して互いに異なる位相指令を生成するとともに、同一の前記グループに属する各前記電源群の各前記分散電源に対して同一の前記位相指令を生成する位相指令生成ステップと、
   前記位相指令生成ステップによって生成された前記位相指令を各前記電源群の各前記分散電源に対して送信するステップと、
   前記グループ毎の前記分散電源の合計出力の差が最小となるような前記電源群のグルーピングを行うステップと、
   前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力において変動がある場合、前記グループ毎の前記分散電源の前記合計出力の差が最小となるように前記グループのグルーピングを変更するステップと、
   を備える分散電源システムの制御プログラム。

Images