JP6928731B1 - 蓄電システムおよび系統制御システム - Google Patents

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Abstract

電力系統の電力線(100)に連系される蓄電システム(1)において、少なくとも1つの蓄電装置(10)は、電気エネルギーを入出力する。少なくとも1つの電力変換器(20)は、電力線(100)と少なくとも1つの蓄電装置(10)との間に設けられる。電力検出器(40)は、電力線(100)に流れる有効電力を検出する。制御部(30)は、少なくとも1つの電力変換器(20)の動作を制御することにより、電力検出器(40)によって検出された有効電力の変動を補償するように、少なくとも1つの蓄電装置(10)から電力線(100)へ有効電力を出力または電力線(100)から少なくとも1つの蓄電装置(10)へ有効電力を入力させる。

Description

この開示は、蓄電システムおよび系統制御システムに関する。
将来にわたる再生可能エネルギーの普及とともに、火力発電機の減少が想定され、電力系統の慣性は今後ますます低くなることが予想される。慣性の低い系統で発電機脱落等の事故が発生した場合、周波数が急峻に下落する結果、電力系統に連系されるインバータの一斉解列が発生し、最終的に大規模停電に至るおそれがある。
その対策として、電気エネルギーを蓄積する蓄電装置から有効電力を電力系統に出力することによって、周波数の下落を抑制する蓄電システムが提案されている。
特許第6232899号公報(特許文献1)は、蓄電池を用いた電力補償装置を開示する。具体的に、この文献の電力補償装置は、電力系統の周波数検出値と周波数目標値との偏差に基づいて、蓄電池に吸収または蓄電池から放出する有効電力の指令値を計算する。さらに、電力補償装置は、系統周波数の変動抑制補償を行うための制御定数を周波数偏差の絶対値またはその変化率に基づいて変化させることにより、過剰な変動抑制補償を防止して電力損失を低減する。
特許第6232899号公報
上記の文献に開示されているような手法、すなわち周波数検出値と周波数目標値との偏差が大きいほど有効電力出力を大きくする手法の場合には、発電機脱落等の事故発生直後に瞬発的に有効電力を供給することが困難である。結果として、有効電力の供給が遅れることにより系統周波数が著しく低下し、大規模停電に至るおそれがある。
この開示は上記の問題点を考慮してなされたものである。ある局面における目的は、系統周波数の急峻な変動を引き起こす電力の需給アンバランスが生じた場合でも、迅速に有効電力を供給または吸収できる蓄電システムを提供することである。
電力系統の電力線に連系される一実施形態の蓄電システムにおいて、少なくとも1つの蓄電装置は、電気エネルギーを入出力する。少なくとも1つの電力変換器は、電力線と少なくとも1つの蓄電装置との間に設けられる。電力検出器は、電力線に流れる有効電力を検出する。制御部は、少なくとも1つの電力変換器の動作を制御することにより、電力検出器によって検出された有効電力の変動を補償するように、少なくとも1つの蓄電装置から電力線へ有効電力を出力または電力線から少なくとも1つの蓄電装置へ有効電力を入力させる。
上記実施形態の蓄電システムによれば、電力検出器によって検出された有効電力の変動を補償するように、少なくとも1つの蓄電装置から電力線へ有効電力を出力または電力線から少なくとも1つの蓄電装置へ有効電力を入力させる。これにより、系統周波数の急峻な変動を引き起こす電力の需給アンバランスが生じた場合でも、迅速に有効電力を供給または吸収できる。
実施の形態1による蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。 図1の電力検出器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図1の制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図1の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。 図1の蓄電システム1の変形例を示すブロック図である。 実施の形態2の蓄電システムにおいて、制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図6の指令値生成部のより詳細な機能的構成の一例を示すブロック図である。 図7の指令値生成部の動作を概念的に説明するための図である。 nセットの蓄電装置および電力変換器を含む蓄電システムの構成例を示す図である。 実施の形態2の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。 発電機、負荷、および蓄電システムを含む送電系統において、発電機の一部を脱落させた場合の周波数の時間変動のシミュレーション結果を表す図である。 図11と同様の条件において、蓄電システムから出力された有効電力の時間変化のシミュレーション結果を表す図である。 実施の形態3による蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態3の蓄電システムにおいて、図6の指令値生成部50の機能的構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態3の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。 系統制御システムの構成例を示すブロック図である。 図16の集中制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図16の集中制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図18の不感帯幅設定部の動作の一例を示すフローチャートである。 図18の不感帯幅設定部の動作の他の例を示すフローチャートである。
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
実施の形態1.
[蓄電システムの概略構成]
図1は、実施の形態1による蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。
図1を参照して、蓄電システム1は、蓄電装置10と、電力変換器20と、電力検出器40と、制御部30とを備える。蓄電システム1は、電力線100に連系される。電力線100は、送電線でも配電線でもよい。図1では、図解を容易にするために電力線100を1本の線で示しているが、実際には3相交流系統の各相に対応する電力線が設けられている。
蓄電装置10は、電気エネルギーを貯蔵し、貯蔵した電気エネルギーを放出する。蓄電装置10は、たとえば、リチウムイオン二次電池、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの蓄電池であってもよいし、フライホイールのように電気エネルギーを運動エネルギーに変換して貯蔵するものであってもよいし、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどの大容量キャパシタであってもよい。さらに、蓄電装置10は、複数の蓄電池または複数の大容量キャパシタが直列および並列に接続されることによって構成されていてもよい。
電力変換器20は、電力線100と蓄電装置10との間に接続され、交流を直流に変換する順変換、および直流を交流に変換する逆変換を行う。より具体的には、電力変換器20は、電力線100を流れる交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電装置10に充電させる。逆に、電力変換器20は、蓄電装置10から放電された直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を電力線100に出力する。
電力変換器20は、複数の半導体スイッチを含み、制御部30から受け取った半導体スイッチのオンオフ指令に従って動作する。電力変換器20は、自己消弧能力を有する半導体スイッチによって構成された自励式変換器であってもよいし、サイリスタなど自己消弧能力を有さない半導体スイッチによって構成された他励式変換器であってもよい。自励式変換器として、たとえば、2レベル方式、3レベル方式、MMC(Modular Multilevel Converter)方式などを挙げることができる。電力変換器20の回路構成は特に限定されない。
電力検出器40は、電力線100を流れる電力を検出する。図1の場合、電力検出器40は、電力変換器20と電力線100との連系点101から、電力線100の下流側(負荷側)に流れる電力を検出する。
なお、図1において、電力線100の上流側を発電機側と称し、下流側を負荷側と称する。発電機側および負荷側という呼称は電力の流れる方向に基づく便宜的なものであって、実際には電力線100の両側の電力網に発電機が接続されていてもよい。
制御部30は、電力検出器40によって検出された有効電力に基づいて、検出された有効電力の増減分を補填する有効電力を放出または吸収するように、電力変換器20の動作を制御する。これにより、系統周波数を引き起こす原因となる電力の需給アンバランスを補償できる。
具体的には、制御部30は、有効電力指令値を生成し、生成した有効電力指令値に基づいて電力変換器20を制御する。たとえば、自励式変換器の場合には、制御部30は、有効電力指令値から計算した有効電流指令値と電力線100から検出した有効電流計測値との偏差に基づいて有効電圧指令値を生成する。同様に、制御部30は、無効電力指令値から計算した無効電力指令値と電力線100から検出した無効電流計測値との偏差に基づいて無効電圧指令値を生成する。無効電力指令値は、たとえば、0である。次に、制御部30は、有効電力指令値および無効電力指令値に対して2相/3相変換を施すことにより、3相交流系統の各相の電圧指令値を生成する。制御部30は、生成した各相の電圧指令値に基づいて、電力変換器20を構成するスイッチング素子をPWM(Pulse Width Modulation)制御する。
[電力検出器および制御部のハードウェア構成例]
図2は、図1の電力検出器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図2を参照して、電力検出器40は、電圧変成器41と、電流変成器42と、入力変換器43と、アナログ・デジタル(AD)変換器44と、プロセッサ45と、メモリ46と、入出力インターフェース47とを含む。上記の構成要素のうち、AD変換器44、プロセッサ45、メモリ46、および入出力インターフェース47はバス48を介して相互に接続される。
以下、電力検出器40の上記の構成要素について簡単に説明する。電圧変成器41は、電力線100の交流電圧の瞬時値に応じた電圧信号を出力する。電流変成器42は、電力線100を流れる交流電流の瞬時値に応じた電流信号を出力する。入力変換器43は、電圧信号および電流信号の電圧レベルを変換するための補助変成器と、電圧信号および電流信号の高周波成分を除去するためのローパスフィルタまたはバンドパスフィルタとを含む。AD変換器44は、入力変換器43によって変換された電圧信号および電流信号の各々をデジタルデータに変換する。
プロセッサ45は、検出された電圧データおよび電流データに基づいて、電力線100を流れる有効電力および無効電力を計算する。プロセッサ45は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの専用の論理回路、FPGA(Field Programmable Gate Array)のうちいずれであってもよく、これらの2つ以上の組み合わせであってもよい。
メモリ46は、プロセッサ45で使用されるデータおよびプログラムなどを格納する。たとえば、検出した電圧データおよび電流データならびに計算した有効電力および無効電力は、メモリ46に格納される。メモリ46は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む。揮発性メモリの例として、DRAM(Dynamic Random Access Memory)およびSRAM(Static RAM)などを挙げることができる。不揮発性メモリの例として、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)およびフラッシュメモリなどを挙げることができる。
入出力インターフェース47は、外部回路との間で信号の受け渡しを行うための回路であり、入出力分離、レベル調整、およびタイミング調整などを行う。たとえば、入出力インターフェース47は、プロセッサ45の指令に従って、電圧データ、電流データ、ならびに有効電力および無効電力の算出値を後述する制御部30の入出力インターフェース33に送信する。
図3は、図1の制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図3を参照して、制御部30は、プロセッサ31と、メモリ32と、入出力インターフェース33と、通信装置34と、これらの構成要素を相互に接続するバス35とを含む。
プロセッサ31は、CPU、ASICなどの専用の論理回路、FPGAのうちのいずれもよく、これらの2つ以上の組み合わせであってもよい。プロセッサ31としてのCPUがプログラムを実行することによって、またはASICもしくはFPGAが動作することによって、制御部30の機能が実現される。
メモリ32は、プロセッサ31で使用されるデータおよびプログラムなどを格納する。メモリ32は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む。揮発性メモリの例として、DRAMおよびSRAMなどを挙げることができ、不揮発性メモリの例として、EEPROMおよびフラッシュメモリなどを挙げることができる。さらに、メモリ32は、SSD(Solid State Drive)またはハードディスクを含んでもよい。
入出力インターフェース33は、外部回路との間で信号の受け渡しを行うための回路であり、入出力分離、レベル調整、およびタイミング調整などを行う。通信装置34は、上位制御系などとの間で情報の送受信を行う。通信装置34と上位制御系との間の通信回線は有線であっても無線であってもよい。
図3に示す制御部30のプロセッサ31およびメモリ32は、図2の電力検出器40のプロセッサ45およびメモリ46を兼ねることができる。この場合、図2のバス48と図3のバス35は共通である。
[蓄電システムの動作]
図4は、図1の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。以下、図1および図4を参照して、これまでの説明を総括して、実施の形態1の蓄電システム1の動作を説明する。
図4のステップS10において、電力検出器40は、電力線100を流れる有効電力を検出する。
次のステップS20において、制御部30は、検出した有効電力の変動分を補償するため、蓄電装置10から出力または蓄電装置10に入力すべき有効電力を決定する。
その次のステップS30において、制御部30は、決定した有効電力を蓄電装置10から電力線100に出力または電力線100から蓄電装置10に入力するように、電力変換器20を制御する。以下、上記のステップS10〜S30が繰り返される。
[実施の形態1の効果]
まず、従来技術の問題点について説明する。有効電力の需要と供給のバランスが崩れた場合、一般には、発電機の持つ回転機の特性によって、その過不足分が補填される。たとえば、有効電力の需要が供給を上回った場合、発電機の持つ回転機の回転エネルギーを有効電力に変換して電力供給が行われるため、電力系統の周波数は徐々に減少する。一般的には発電機の調速機系制御を用いて有効電力の需要と供給の差分を補填がなされるが、発電機の機械入力の応答には十秒以上の時間がかかることが多い。また調速機系は特に供給する有効電力に限界がある。
再生可能エネルギーに基づく分散電源が電力系統内に増加すると、相対的に発電機の数が減少することが想定される。電力系統内の発電機の数が少なくなると、回転機による慣性が減少することにより、系統周波数はより急峻に変動する。よって発電機の調速機系制御のみでは、系統周波数の変動を抑制することが困難となる。
送電線を流れる有効電力が大きく変化する場合として、一部の発電機が事故により脱落する状況が考えられる。脱落した発電機からは有効電力が負荷に流れなくなり、相対的に有効電力の需要が供給を大きく上回る。電力系統内の発電機の数が少ない場合、系統周波数は急峻に減少する。系統周波数が減少すると、太陽光発電システムおよび風力発電システムなどの分散電源は解列し、有効電力の供給がさらに減少する。その結果、系統周波数はさらに減少し、電力系統に連系していた発電機も次々と脱落することで、大規模停電を招くおそれがある。したがって、系統周波数の変動を抑制するために有効電力を電力系統に出力または電力系統から有効電力を吸収するシステムが必要となる。
しかしながら、前述の特許文献1(特許第6232899号公報)のように周波数検出値と周波数目標値との偏差が大きいほど有効電力出力を大きくする手法の場合には、発電機脱落等の事故発生直後に瞬発的に有効電力を供給することが困難である。なぜなら、系統周波数は有効電力の需要と供給バランスの積分値に依存するため、系統周波数の変動は有効電力の変動より遅いからである。
これに対して実施の形態1の蓄電システム1は、検出した電力系統の有効電力の変動分を補償するように、蓄電装置10から電力系統に有効電力を出力または電力系統から蓄電装置10に有効電力を入力する。したがって、系統周波数の急峻な変動を引き起こす電力の需給アンバランスが生じた場合でも、迅速に有効電力を供給または吸収できる。
また、電力系統に複数の電力補償装置が設けられている場合には、複数の電力補償装置が同様の手法によって同時に有効電力を電力系統に供給することになる。この場合、電力系統の周波数偏差に応じて入出力する有効電力を決定する場合には、電力の需要と供給のバランスが取れなくなり、電力系統を不安定状態に陥らせるおそれがある。これに対して、本実施の形態の場合には、電力系統の有効電力の変動分を補償するように、迅速に有効電力を供給または吸収できるので、電力系統を不安定状態に陥らせる可能性が少ない。
[変形例]
図5は、図1の蓄電システム1の変形例を示すブロック図である。図1の蓄電システム1と図5の蓄電システム1とでは、電力検出器40によって検出される有効電力の位置が異なる。
具体的に、図1の蓄電システム1の電力検出器40は、電力変換器20の連系点101から電力線100の下流側(負荷側)に流れる有効電力を検出していた。これに対して、図5の蓄電システム1の電力検出器40は、電力線100の上流側(発電機側)から電力変換器20の連系点101に流れる有効電力を検出する点で、図1の場合と異なる。
有効電力を検出する位置が異なっていても、蓄電システム1の効果は基本的に同様であるが、以下の点で図5の場合の方が優れている。具体的に、図1のように電力変換器20の連系点101から下流側を流れる有効電力を検出する場合には、その検出値には、電力変換器20から出力または電力変換器20に入力される有効電力の値を含んでいる。しかし、本来、蓄電システム1は、電力線100を流れる有効電力の変動分を補償しなければならないため、蓄電システム1から出力または蓄電システム1に入力された有効電力は余計な加算または減算となる。したがって、蓄電システム1から出力または蓄電システム1に入力された有効電力の影響が相対的に少ない図5の場合のほうが好適と考えられる。
なお、上記の問題点を考慮したその他の変形例を実施の形態3で説明する。後述するように、実施の形態3の蓄電システム1では、電力変換器20の連系点101の両側において有効電力を検出する。
実施の形態2.
実施の形態2では、有効電力の変動量の検出値に不感帯を設けた場合について説明する。これによって、蓄電システム1は、電力線100を流れる有効電力が不感帯幅を超えるほど急激に変動した場合にのみ、蓄電システム1から有効電力を補償する。
以下、図面を参照して具体的に説明する。実施の形態1で説明した蓄電システム1のハードウェ構成は、実施の形態2の場合にも妥当するので説明を繰り返さない。
[制御部の機能的構成]
図6は、実施の形態2の蓄電システムにおいて、制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。
図6を参照して、制御部30は機能的に見ると、指令値生成部50と、変換器制御部60とを含む。これらの機能は、たとえば、制御部30を構成するプロセッサ31としてのCPUがプログラムに従って動作することによって実現される。
指令値生成部50は、電力検出器40から有効電力検出値P1を受ける。指令値生成部50は、有効電力検出値P1に基づいて、蓄電システム1の電力変換器20を制御するための有効電力指令値P3を生成する。
変換器制御部60は、蓄電装置10から出力または蓄電装置10に入力される有効電力が有効電力指令値P3に等しくなるように、電力変換器20の動作を制御する。
図7は、図6の指令値生成部のより詳細な機能的構成の一例を示すブロック図である。図7に示すように、指令値生成部50は、高周波成分除去フィルタ51と、減算器54と、不感帯判定部52と、ゲイン乗算器53とを含む。
高周波成分除去フィルタ51は、電力検出器40によって検出された有効電力検出値P1から高周波成分を除去する。高周波成分が除去された有効電力検出値P1を有効電力目標値P2とする。高周波成分除去フィルタ51は、たとえば、電力系統の基本波成分よりも高い周波数成分の少なくとも一部を除去する。高周波成分除去フィルタ51として、たとえば、LPF(ローパスフィルタ)または移動平均フィルタなどが用いられる。
減算器54は、有効電力目標値P2から有効電力検出値P1を減算することにより、その偏差Δを算出する。算出された偏差Δは不感帯判定部52に入力される。
不感帯判定部52は、算出された偏差Δが不感帯幅を超えている場合に、その偏差Δの絶対値を小さくするように有効電力指令値を生成する。ゲイン乗算器53は、生成された有効電力指令値にゲインを乗算することによって、最終的な有効電力指令値P3を計算する。たとえば、ゲインが1の場合、有効電力指令値P3は、算出された偏差Δに等しく設定される。
上記の構成によれば、電力線100を流れる有効電力の値が時々刻々と変化している状況においても、急峻かつ大規模な有効電力変化が発生している場合以外は、蓄電システム1は有効電力入出力を行わない。緩慢または小規模の有効電力の需給バランスの調整は、発電機の機械入力の増減、および各分散電源に付随する蓄電池などによって実施される。
図8は、図7の指令値生成部の動作を概念的に説明するための図である。図8では、有効電力検出値P1の時間的変化と、有効電力検出値P1から高周波成分を除去することによって得られた有効電力目標値P2の時間的変化とが示されている。
指令値生成部50は、有効電力目標値P2に上側の不感帯幅d1を加算した上限値(すなわち、P2+d1)を有効電力検出値P1が超えた場合、または、有効電力目標値P2から下側の不感帯幅d2を減算した下限値(すなわち、P2−d2)を有効電力検出値P1が下回った場合に、有効電力指令値P3を出力する。図8の場合には、時刻t1から時刻t2の間で、有効電力検出値P1が下限値(すなわち、P2−d2)を下回っているので、指令値生成部50は、有効電力目標値P2と有効電力検出値P1との偏差Δを、有効電力指令値P3として出力する。
上記の上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2は、所定の値を予め設定することもできるし、電力線100を流れる有効電力の値に応じて変更することもできる。たとえば、電力検出器40の検出した有効電力目標値P2の変化に応じて、制御部30は、上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を変更してもよい。もしくは、上位制御系から上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を設定してもよい。
具体的に、電力線100に太陽光発電パネルが数多く連系されており、昼間の太陽光発電量が多い電力系統については、相対的に有効電力の需要量が減少すると考えられる。一方で夜間は太陽光発電による有効電力の供給が見込まれず、相対的に有効電力の需要量が増加すると考えられる。このように時間帯によって電力線100を流れる有効電力の多寡は異なる。また天気または気候などによっても電力線100を流れる有効電力の多寡は異なると考えられる。有効電力の需要量または供給量が変化する場合、送電線を流れる有効電力の変動は、事故前に流れていた有効電力の多寡によって異なることが想定される。
よって、電力線100を流れる有効電力が大きい場合は、時々刻々の有効電力の変化も大きくなると予想され、蓄電システム1が延々と有効電力を入出力する事態を防ぐべく、上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を相対的に大きくすることが望ましい。反対に電力線100を流れる有効電力が小さい場合は、事故発生時の有効電力の変化も小さくなると予想され、蓄電システム1が迅速に有効電力を入出力すべく、上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を相対的に小さくすることが望ましい。
[蓄電システム1の構成の変形例]
図9は、nセットの蓄電装置および電力変換器を含む蓄電システムの構成例を示す図である。図1では蓄電システム1内に1つの蓄電装置10と1つの電力変換器20とのセットが示されていたが、複数のセットが含まれていてもよい。図9では、第i番目(1≦i≦n)の蓄電装置10_iに対して第i番目の電力変換器20_iが接続される。
n台の電力変換器20_1〜20_nがある場合、制御部30は、ゲイン乗算器53のゲインを変換器台数nの逆数(すなわち、1/n)に設定して、各電力変換器20の有効電力指令値P3をそれぞれ算出してもよい。
各電力変換器20ごとに定格電力容量が異なる場合には、定格電力容量に応じてゲイン乗算器53のゲインの値を設定してもよい。たとえば、第i番目の電力変換器20_iのゲインは、当該第i番目の電力変換器20_iの定格電力容量を、n台の電力変換器20の定格電力容量の合計値で除した値に設定される。
ゲイン乗算器53のゲインの値は、制御部30によって設定してもよいし、上位制御系から設定してもよい。
[蓄電システムの動作]
図10は、実施の形態2の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。以下、図7および図10などを参照して、これまでの説明を総括して、実施の形態2の蓄電システム1の動作について説明する。
図10のステップS100において、電力検出器40は、電力線100を流れる有効電力を検出する。
次のステップS110において、制御部30の高周波成分除去フィルタ51は、有効電力検出値P1から高周波成分を除去することにより、有効電力目標値P2を計算する。
その次のステップS120において、制御部30の不感帯判定部52は、有効電力検出値P1が、有効電力目標値P2に基づく不感帯幅の範囲内に入っているか否かを判定する。すなわち、不感帯判定部52は、有効電力目標値P2から有効電力検出値P1を減じた偏差Δが、下限値(−d1)以上かつ上限値(d2)以内であるか否かを判定する。
上記の判定の結果、上記の偏差Δが不感帯幅に入っている場合には(ステップS120でYES)、制御部30は、有効電力指令値P3を0に設定する(ステップS130)。
一方、偏差Δが不感帯幅に入っていない場合には(ステップS120でNO)、制御部30は、偏差Δ(すなわち、P2−P1)から、有効電力指令値P3を設定する(ステップS140)。
その次のステップS150において、制御部30の変換器制御部60は、有効電力指令値P3に応じた有効電力を蓄電装置10から出力または蓄電装置10に入力するように、電力変換器20を制御する。以下、上記のステップS100〜S150が繰り返される。
[シミュレーション結果]
以下、実施の形態2の蓄電システム1のシミュレーション結果について説明する。
図11は、発電機、負荷、および蓄電システムを含む送電系統において、発電機の一部を脱落させた場合の周波数の時間変動のシミュレーション結果を表す図である。
図11において、蓄電システムがない場合を破線で示し、有効電力指令値が周波数偏差に基づく場合を一点鎖線で示し、本実施形態の場合を実線で示す。ここで、有効電力指令値が周波数に基づく場合とは、従来技術でしばしば見られるように、基準周波数と検出した周波数との差分が不感帯範囲を超えた場合に、蓄電装置10から送電系統に有効電力を入出力する方式である。具体的に、基準周波数を60Hzとし、周波数の不感帯範囲を±0.5Hzとしている。
図11に示すように、本実施の形態の場合が、系統周波数の変動を最も抑制できていることがわかる。
図12は、図11と同様の条件において、蓄電システムから出力された有効電力の時間変化のシミュレーション結果を表す図である。図12において、有効電力指令値が周波数偏差に基づく場合を一点鎖線で示し、本実施形態の場合を実線で示す。
図12を参照して、有効電力指令値が周波数に基づく場合は上記のように周波数が不感帯範囲を超えないと有効電力を入出力しないため、系統周波数がある程度低下しなければ有効電力を出力できない。一方で本実施形態に従って、有効電力指令値P3を算出した場合は、送電系統に大きな有効電力の変動があれば蓄電システム1から迅速に有効電力が出力できる。したがって図12からもわかるように、有効電力の需要と供給のバランスが崩れた場合、迅速な有効電力の入出力ができるという点で、本実施の形態の蓄電システム1は優れている。
[実施の形態2の効果]
上記のとおり実施の形態2の蓄電システム1によれば、蓄電システム1が連系する電力線100の有効電力が不感帯幅を超えるほど急峻かつ大規模に変化する場合に、蓄電装置10から変化分の有効電力の一部を迅速に補填することができる。また、検出した有効電力検出値P1から高周波成分を除去したものを有効電力目標値P2とすることで、有効電力の入出力後には徐々に有効電力目標値P2と有効電力検出値P1との偏差Δを減少させることができる。これにより、蓄電装置10を充電または放電させ続ける必要がなく、蓄電装置10の充電状態が0%または100%になる前に動作を終了させることができる。
実施の形態3.
実施の形態3の蓄電システム1では、電力変換器20の連系点101の両側において有効電力を検出する。これにより、電力線100の有効電力の変動をより正確に検出できる。以下、図面を参照して具体的に説明する。
[蓄電システムの概略構成]
図13は、実施の形態3による蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。図13の蓄電システム1の電力検出器40は、電力変換器20と電力線100との連系点101の上流側(発電機側)および下流側(負荷側)の両側の有効電力を検出する点で、図1の電力検出器40と異なる。以下、連系点101の上流側(第1の側)の有効電力検出値をP1Aと記載し、連系点101の下流側(第2の側)の有効電力検出値をP1Bと記載する。
図13のその他の点は図1の場合と同様であるので、説明を繰り返さない。また、実施の形態3の蓄電システム1のハードウェア構成は、実施の形態1の場合と同様であるので、説明を繰り返さない。
[制御部の機能的構成]
図14は、実施の形態3の蓄電システムにおいて、図6の指令値生成部50の機能的構成の一例を示すブロック図である。図14に示す指令値生成部50は、高周波成分除去フィルタ51A,51Bと、減算器54A,54Bと、選択部55と、不感帯判定部52と、ゲイン乗算器53とを含む。
高周波成分除去フィルタ51Aは、電力検出器40によって検出された第1の側の有効電力検出値P1Aから高周波成分を除去する。高周波成分が除去された有効電力検出値P1Aを有効電力目標値P2Aとする。同様に、高周波成分除去フィルタ51Bは、電力検出器40によって検出された第2の側の有効電力検出値P1Bから高周波成分を除去する。高周波成分が除去された有効電力検出値P1Bを有効電力目標値P2Bとする。
減算器54Aは、有効電力目標値P2Aから有効電力検出値P1Aを減算することにより、その偏差ΔAを算出する。算出された偏差ΔAは選択部55に入力される。同様に、減算器54Bは、有効電力目標値P2Bから有効電力検出値P1Bを減算することにより、その偏差ΔBを算出する。算出された偏差ΔBは選択部55に入力される。
選択部55は、偏差ΔAおよびΔBのうち、絶対値が大きいほうを有効電力偏差Δとして選択する。
不感帯判定部52は、選択部55によって選択された有効電力偏差Δが不感帯幅を超えている場合に、有効電力偏差Δの絶対値を小さくするように有効電力指令値を生成する。ゲイン乗算器53は、生成された有効電力指令値にゲインを乗算することによって、最終的な有効電力指令値P3を計算する。
[蓄電システムの動作]
図15は、実施の形態3の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。以下、図14および図15などを参照して、これまでの説明を総括して、実施の形態3の蓄電システム1の動作について説明する。
図15のステップS200において、電力検出器40は、電力線100と電力変換器20との連系点101の第1の側(発電機側)を流れる有効電力P1Aおよび第2の側(負荷側)を流れる有効電力P1Bを検出する。
次のステップS210において、制御部30の高周波成分除去フィルタ51Aは、有効電力検出値P1Aから高周波成分を除去することにより、有効電力目標値P2Aを計算する。同様に、制御部30の高周波成分除去フィルタ51Bは、有効電力検出値P1Bから高周波成分を除去することにより、有効電力目標値P2Bを計算する。
その次のステップS220において、制御部30の減算器54Aは、有効電力目標値P2Aから有効電力検出値P1Aを減算することにより偏差ΔAを計算する。同様に、制御部30の減算器54Bは、有効電力目標値P2Bから有効電力検出値P1Bを減算することにより偏差ΔBを計算する。
その次のステップS230において、制御部30の選択部55は、偏差ΔAおよびΔBのうち、絶対値が大きい方を有効電力偏差Δとして選択する。
その次のステップS240において、制御部30の不感帯判定部52は、有効電力偏差Δが、下限値(−d1)以上かつ上限値(d2)以内であるか否かを判定する。上記の判定の結果、有効電力偏差Δが下限値と上限値の間に入っている場合には(ステップS240でYES)、制御部30は、有効電力指令値P3を0に設定する(ステップS250)。
一方、有効電力偏差Δが下限値と上限値の間に入っていない場合には(ステップS240でNO)、制御部30は、有効電力偏差Δから、有効電力指令値P3を設定する(ステップS260)。
その次のステップS270において、制御部30の変換器制御部60は、有効電力指令値P3に応じた有効電力を蓄電装置10から出力または蓄電装置10に入力するように、電力変換器20を制御する。以下、上記のステップS200〜S270が繰り返される。
[実施の形態3の効果]
以上のとおり、実施の形態3の蓄電システム1は、電力変換器20と電力線100との連系点101の両側の有効電力検出値に基づいて、有効電力の変動分が大きい方の変動を補償するように動作する。したがって、迅速な有効電力の入出力が可能になる。
実施の形態4.
実施の形態4では、複数の蓄電システム1と集中制御装置70とを備えた系統制御システム2について説明する。
[系統制御システムの概略構成]
図16は、系統制御システムの構成例を示すブロック図である。図16を参照して、系統制御システムは、m台の蓄電システム1_1〜1_mと、集中制御装置70とを含む。図16の場合、m=3である。
図16に示すように、母線110から複数の電力線(フィーダー)100_1〜100_mが引き出されている。母線110は、変圧器120を介して上流側の発電機に接続される。図16の電力系統は、送電網であっても配電網であってもよい。
蓄電システム1_1〜1_mは、電力線100_1〜100_mにそれぞれ設けられる。各蓄電システム1の構成は、実施の形態1〜3で説明したものと同様である。なお、必ずしも、各電力線100に蓄電システム1を設置しなくてもよいし、蓄電システム1は対応する電力線100のどの位置に接続してもよい。
集中制御装置70は、各蓄電システム1と通信回線を介して接続される。通信回線は有線であっても無線であってもよい。集中制御装置70は、各蓄電システム1の情報を定期的に受け取り、各蓄電システム1に指令を発信する。
[集中制御装置のハードウェア構成例]
図17は、図16の集中制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図17を参照して、集中制御装置70は、プロセッサ71と、メモリ72と、通信装置73と、これらの構成要素を相互に接続するバス74とを含む。
プロセッサ71は、CPU、ASICなどの専用の論理回路、FPGAのうちのいずれもよく、これらの2つ以上の組み合わせであってもよい。プロセッサ71としてのCPUがプログラムを実行することによって、またはASICもしくはFPGAが動作することによって、集中制御装置70の機能が実現される。
メモリ72は、プロセッサ71で使用されるデータおよびプログラムなどを格納する。メモリ72は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む。揮発性メモリの例として、DRAMおよびSRAMなどを挙げることができ、不揮発性メモリの例として、EEPROMおよびフラッシュメモリなどを挙げることができる。さらに、メモリ72は、SSD(Solid State Drive)またはハードディスクを含んでいてもよい。
通信装置73は、各蓄電システム1の通信装置34との間で命令およびデータなどの送受信を行う。
[集中制御装置の機能的構成]
図18は、図16の集中制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。
図18を参照して、集中制御装置70は機能的に見ると、監視部80と、運転指令部81と、不感帯幅設定部82とを含む。これらの機能は、たとえば、プロセッサ71を構成するCPUがプログラムに従って動作することにより実現される。
監視部80は、各蓄電システム1の情報を受け取る。具体的に、監視部80は、各蓄電システム1が備える蓄電装置10の充電状態(SOC:State of Charge)、有効電力出力の実績値、無効電力出力の実績値などを取得する。また、監視部80は、各蓄電システム1の状態(故障などによる充放電の可否)の情報を取得する。
運転指令部81は、各蓄電システム1に指令を発信する。具体的に、運転指令部81は、各蓄電システム1に対する充電許可指令、充電禁止指令、放電許可指令、放電禁止指令のほか、ゲイン乗算器53のゲイン設定値を出力する。各蓄電システム1の制御部30は、集中制御装置70からの指令に基づいて制御部の設定を更新する。なお、蓄電システム1が蓄電装置10の充電状態から充電の可否、放電の可否を判断し、その情報を集中制御装置70に通知してもよい。
充電が禁止される状態としては、蓄電装置10の充電状態が100%に近く、これ以上の充電によって蓄電装置10が過充電状態に至りかねない状態が考えられる。他方、放電が禁止される状態としては、蓄電装置10の充電状態が0%に近く、これ以上の放電によって蓄電装置10が過放電状態に至りかねない状態が考えられる。また充電、放電のどちらも禁止される場合としては、蓄電装置10が運転温度範囲の上限値に近い高温である場合、蓄電装置10のメンテナンスを行っている場合、蓄電システム1が故障した場合が考えられる。
不感帯幅設定部82は、不感帯判定部52の上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を設定し、その設定値を各蓄電システム1に出力する。以下、図19および図20を参照して、不感帯幅設定部82の動作の詳細について説明する。
[不感帯幅設定部の動作の詳細]
図19は、図18の不感帯幅設定部の動作の一例を示すフローチャートである。
図19のステップS300において、集中制御装置70の監視部80は、各蓄電システム1の現在の状態、たとえば、蓄電装置10のSOCおよび動作の可否の情報(メンテナンス中、故障中など)を取得する。
次のステップS310において、制御部30の不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の電力容量の合計値および放電可能な蓄電システム1の電力容量の合計値を算出する。ここで、充電可能な合計容量とは、SOCが100%のもの及び故障中のものなどを除いて、各電力変換器20の電力容量の合計値をいう。放電可能な合計容量とは、SOCが0%のもの、故障中のものなどを除いて、各電力変換器20の電力容量の合計値をいう。
次のステップS320において、不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計容量が、全蓄電システム1の合計容量(全電力変換器20の電力容量の合計値)よりも小さいか否かを判定する。不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計容量が全電力容量よりも小さい場合には(ステップS320でYES)、上側不感帯幅d1を変更する。具体的には、不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計容量が小さいほど、上側不感帯幅d1を小さく設定する(ステップS330)。
充電可能な蓄電システム1の合計容量がすべての蓄電システム1の合計容量より小さい場合、系統制御システム2が電力系統から吸収できる有効電力が相対的に小さくなる。したがって、電力系統の供給電力が電力需要を大きく上回ったとしても、電力系統から系統制御システム2に吸収できる有効電力が相対的に小さいため、系統周波数の上昇の抑制が困難になる。かかる事態を防ぐべく、上側不感帯幅d1をより小さく設定する。これにより、有効電力検出値P1が有効電力目標値P2を上回った場合に、迅速な有効電力の吸収が可能になる。
次のステップS340において、不感帯幅設定部82は、放電可能な蓄電システム1の合計容量が、全蓄電システム1の合計容量よりも小さいか否かを判定する。不感帯幅設定部82は、放電可能な蓄電システム1の合計容量が全電力容量よりも小さい場合には(ステップS340でYES)、下側不感帯幅d2を変更する。具体的には、不感帯幅設定部82は、放電可能な蓄電システム1の合計容量が小さいほど、下側不感帯幅d2を小さく設定する(ステップS350)。
放電可能な蓄電システム1の合計容量がすべての蓄電システム1の合計容量より小さい場合、系統制御システム2が電力系統に放出できる有効電力が相対的に小さくなる。したがって、電力系統の電力需要が供給電力を大きく上回ったとしても、系統制御システム2から電力系統に放出できる有効電力が相対的に小さいため、系統周波数の下落の抑制が困難になる。かかる事態を防ぐべく、下側不感帯幅d2をより小さく設定する。これにより、有効電力検出値P1が有効電力目標値P2を下回った場合に、迅速な有効電力の放出が可能になる。
図20は、図18の不感帯幅設定部の動作の他の例を示すフローチャートである。
図20のステップS400において、集中制御装置70の監視部80は、各蓄電システム1の現在の状態、たとえば、蓄電装置10のSOCおよび動作の可否の情報(メンテナンス中、故障中など)を取得する。
次のステップS410において、制御部30の不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計台数および放電可能な蓄電システム1の合計台数を算出する。電力容量の合計値に代えて合計台数を計算することにより、計算を簡単化できる。
次のステップS420において、不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計台数が、全蓄電システム1の台数よりも小さいか否かを判定する。不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計台数が全蓄電システム1の台数よりも小さい場合には(ステップS420でYES)、上側不感帯幅d1を変更する。具体的には、不感帯幅設定部82は、充電可能な蓄電システム1の合計台数が小さいほど、上側不感帯幅d1を小さく設定する(ステップS430)。
次のステップS440において、不感帯幅設定部82は、放電可能な蓄電システム1の合計台数が、全蓄電システム1の台数よりも小さいか否かを判定する。不感帯幅設定部82は、放電可能な蓄電システム1の合計台数が全蓄電システム1の台数よりも小さい場合には(ステップS440でYES)、下側不感帯幅d2を変更する。具体的には、不感帯幅設定部82は、放電可能な蓄電システム1の合計台数が小さいほど、下側不感帯幅d2を小さく設定する(ステップS450)。
[実施の形態4の効果]
実施の形態4では、電力系統に複数の蓄電システム1が設けられている系統制御システム2について説明した。複数の蓄電システム1を制御する集中制御装置70が、各蓄電システム1の状態に応じて上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を変更することにより、より迅速な有効電力の入出力が可能になる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 蓄電システム、2 系統制御システム、10 蓄電装置、20 電力変換器、30 制御部、31,45,71 プロセッサ、32,46,72 メモリ、33,47 入出力インターフェース、34,73 通信装置、35,48,74 バス、40 電力検出器、41 電圧変成器、42 電流変成器、43 入力変換器、44 AD変換器、50 指令値生成部、51,51A,51B 高周波成分除去フィルタ、52 不感帯判定部、53 ゲイン乗算器、54,54A,54B 減算器、55 選択部、60 変換器制御部、70 集中制御装置、80 監視部、81 運転指令部、82 不感帯幅設定部、100 電力線、101 連系点、110 母線、120 変圧器、P1 有効電力検出値、P2 有効電力目標値、P3 有効電力指令値、d1 上側不感帯幅、d2 下側不感帯幅。

Claims (12)

  1. 電力系統の電力線に連系される蓄電システムであって、
    電気エネルギーを入出力する少なくとも1つの蓄電装置と、
    前記電力線と前記少なくとも1つの蓄電装置との間に設けられた少なくとも1つの電力変換器と、
    前記電力線に流れる有効電力を検出する電力検出器と、
    前記少なくとも1つの電力変換器の動作を制御することにより、前記電力検出器によって検出された有効電力の変動を補償するように、前記少なくとも1つの蓄電装置から前記電力線へ有効電力を出力または前記電力線から前記少なくとも1つの蓄電装置へ有効電力を入力させる制御部とを備え
    前記制御部は、
    前記電力検出器によって取得された有効電力検出値から、予め定められた周波数値よりも高い高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、有効電力目標値を算出し、
    前記有効電力目標値と前記有効電力検出値との偏差が不感帯幅を超えた場合に、前記偏差の絶対値を小さくするように前記少なくとも1つの電力変換器を制御する、蓄電システム。
  2. 前記電力検出器は、前記少なくとも1つの電力変換器と前記電力線との連系点よりも、前記有効電力の流れの上流側の有効電力を検出する、請求項1に記載の蓄電システム。
  3. 前記電力検出器は、前記少なくとも1つの電力変換器と前記電力線との連系点よりも、前記有効電力の流れの下流側の有効電力を検出する、請求項1に記載の蓄電システム。
  4. 前記電力検出器は、前記少なくとも1つの電力変換器と前記電力線との連系点の両側の地点の有効電力を検出する、請求項1に記載の蓄電システム。
  5. 前記制御部は、
    前記電力検出器によって取得された前記連系点の第1の側の有効電力検出値から前記高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、第1の有効電力目標値を算出し、
    前記電力検出器によって取得された前記連系点の第2の側の有効電力検出値から前記高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、第2の有効電力目標値を算出し、
    前記第1の有効電力目標値と前記第1の側の有効電力検出値との第1の偏差と、前記第2の有効電力目標値と前記第2の側の有効電力検出値との第2の偏差とのうち、絶対値が大きいほうの偏差を、有効電力偏差として選択し、
    前記有効電力偏差が不感帯幅を超えた場合に、前記有効電力偏差の絶対値を小さくするように前記少なくとも1つの電力変換器を制御する、請求項に記載の蓄電システム。
  6. 前記蓄電システムは、前記少なくとも1つの蓄電装置として複数の蓄電装置を備え、
    前記蓄電システムは、前記少なくとも1つの電力変換器として、前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数の電力変換器を備え、
    前記制御部は、前記複数の電力変換器の定格電力容量に応じて、各電力変換器を介して対応する蓄電装置に入力または各電力変換器を介して対応する蓄電装置から出力する有効電力を決定する、請求項1〜のいずれか1項に記載の蓄電システム。
  7. 前記制御部は、前記電力検出器によって検出された有効電力検出値に基づいて、前記不感帯幅を決定する、請求項1〜のいずれか1項に記載の蓄電システム。
  8. 電力系統に連系された複数の蓄電システムと、
    前記複数の蓄電システムから情報を受け取り、前記複数の蓄電システムに指令を与える集中制御装置とを備え、
    前記複数の蓄電システムの各々は、
    電気エネルギーを入出力する少なくとも1つの蓄電装置と、
    前記電力系統のいずれかの電力線と前記少なくとも1つの蓄電装置との間に設けられた少なくとも1つの電力変換器と、
    前記電力線に流れる有効電力を検出する電力検出器と、
    前記少なくとも1つの電力変換器の動作を制御することにより、前記電力検出器によって検出された有効電力の変動を補償するように、前記少なくとも1つの蓄電装置から前記電力線へ有効電力を出力または前記電力線から前記少なくとも1つの蓄電装置へ有効電力を入力させる制御部とを備え
    前記複数の蓄電システムの各々の前記制御部は、
    前記電力検出器によって取得された有効電力検出値から、予め定められた周波数値よりも高い高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、有効電力目標値を算出し、
    前記有効電力目標値に上側不感帯幅を加算した上限値を前記有効電力検出値が超えた場合、または前記有効電力目標値から下側不感帯幅を減算した下限値を前記有効電力検出値が下回った場合に、前記有効電力目標値と前記有効電力検出値との偏差の絶対値を小さくするように前記少なくとも1つの電力変換器を制御する、系統制御システム。
  9. 前記集中制御装置は、前記複数の蓄電システムの各々が備える前記少なくとも1つの蓄電装置の充電状態に基づいて有効電力入力の可否および有効電力出力の可否を判定し、前記複数の蓄電システムの各々に対して有効電力の入力および出力の許可または禁止の指令を与える、請求項に記載の系統制御システム。
  10. 前記複数の蓄電システムの各々は、各々が備える前記少なくとも1つの蓄電装置の充電状態に基づいて有効電力入力の可否および有効電力出力の可否を決定し、決定した前記有効電力入力の可否および前記有効電力出力の可否の情報を、前記集中制御装置に通知する、請求項に記載の系統制御システム。
  11. 前記集中制御装置は、
    前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統から有効電力の入力が可能な蓄電システムの電力容量の合計値を第1の合計値として算出し、前記第1の合計値が小さいほど、前記有効電力目標値の前記上側不感帯幅を小さく設定し、
    前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統への有効電力の出力が可能な蓄電システムの電力容量の合計値を第2の合計値として算出し、前記第2の合計値が小さいほど、前記有効電力目標値の前記下側不感帯幅を小さく設定する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の系統制御システム。
  12. 前記集中制御装置は、
    前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統から有効電力の入力が可能な蓄電システムの合計台数を第1の合計台数として算出し、前記第1の合計台数が小さいほど、前記有効電力目標値の前記上側不感帯幅を小さく設定し、
    前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統への有効電力の出力が可能な蓄電システムの合計台数を第2の合計台数として算出し、前記第2の合計台数が小さいほど、前記有効電力目標値の前記下側不感帯幅を小さく設定する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の系統制御システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023145069A1 (ja) * 2022-01-31 2023-08-03 三菱電機株式会社 分散電源制御システム

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4387033A3 (en) * 2022-12-13 2024-08-14 Vestas Wind Systems A/S Methods and systems for controlling an energy storage system to provide a frequency regulation service
CN117713144B (zh) * 2024-02-06 2024-04-30 西安热工研究院有限公司 一种基于熔盐储能的火电机组的调频方法和系统
CN117748518B (zh) * 2024-02-21 2024-05-07 上海派能能源科技股份有限公司 一种低压电网末端电压的治理方法及储能设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007306670A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力安定化システム、電力安定化制御プログラム、電力安定化制御方法
JP2013110792A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Fuji Electric Co Ltd 電力安定化制御装置、電力安定化プログラム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008259357A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Mitsubishi Electric Corp 出力安定化装置
CN103311943B (zh) * 2013-03-21 2015-07-08 国家电网公司 一种混合储能系统平抑间歇式电源功率波动的控制方法
JP6232899B2 (ja) 2013-10-07 2017-11-22 富士電機株式会社 電力補償装置
CN204668961U (zh) * 2015-03-03 2015-09-23 国家电网公司 一种孤立微网混合储能系统频率控制器
AU2016285855B2 (en) * 2015-07-02 2018-04-19 Dynapower Company Llc Power converter system having active standby mode and method of controlling the same
US11641177B2 (en) * 2019-02-08 2023-05-02 8Me Nova, Llc Coordinated control of renewable electric generation resource and charge storage device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007306670A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力安定化システム、電力安定化制御プログラム、電力安定化制御方法
JP2013110792A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Fuji Electric Co Ltd 電力安定化制御装置、電力安定化プログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023145069A1 (ja) * 2022-01-31 2023-08-03 三菱電機株式会社 分散電源制御システム

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