JPH1169893A - ハイブリッド発電システム - Google Patents

ハイブリッド発電システム

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JPH1169893A
JPH1169893A JP9229470A JP22947097A JPH1169893A JP H1169893 A JPH1169893 A JP H1169893A JP 9229470 A JP9229470 A JP 9229470A JP 22947097 A JP22947097 A JP 22947097A JP H1169893 A JPH1169893 A JP H1169893A
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英五 大鋸
Kazuo Suzuki
和夫 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、風力発電装置、太陽光発電
装置と原動機発電装置とを組み合わせたハイブリッド発
電システムにおいて、発電電力並びに負荷変動に対する
電力系統の安定性を保つことにある。 【解決手段】 電力系統１に風力発電機３と原動機６で
駆動される発電機７と可逆変換器９を介して二次電池８
とを接続する。電力系統１の周波数を検出手段１１で検
出する。この検出値を受けた制御装置１０で可逆変換器
９を制御して前記二次電池８の充放電を制御する。更に
前記二次電池８の充放電状態を、シャント抵抗１３で検
出する。この検出値を原動機制御装置１４に入力して、
ガバナ設定器１５を介して発電機７を制御する。 【効果】 本発明によれば、原動機発電装置に風力発電
機を組み合わせたハイブリッド発電システムにおける系
統の安定性を格段に向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、離島の電源として
好適な発電システムに係り、風力発電機とディーゼルエ
ンジン等の原動機で駆動される発電機とＮａＳ電池等の
二次電池とを組み合わせたハイブリッド発電システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】離島の電源としてディーゼルエンジンや
ガスタービン等の原動機で駆動される発電装置が実用化
されており、このような小規模電力系統に風力発電装置
や太陽光発電装置を導入して発電コストを引き下げる試
みがなされている。小規模電力系統に、風力発電装置や
太陽光発電装置を導入すると、負荷変動の他風速、日照
の変化で発電電力が急変し、需要と供給のバランスが崩
れ、電力系統の安定性が損なわれる恐れがある。一方小
口の家庭用電源として、太陽光発電装置と二次電池とを
組み合わせて昼間に発電した電力のうち余剰電力を二次
電池に蓄電しておき、夜間に、二次電池から電力を供給
するシステムも提案されている（特開平４−３３５２９
号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の太陽光発電装置
と二次電池とを組み合わせたシステムにあっては、夜間
の負荷状態を想定して二次電池の容量を決定しなければ
ならず、小口の家庭用の電源としては成立するが、中小
規模の電力系統では、二次電池の容量が大きくなって実
現性に乏しいものとなる。また、原動機発電装置に風力
発電装置、太陽光発電装置を組み合わせたシステムにあ
っては、風力発電装置や太陽光発電装置の発電電力の急
変に対し、原動機発電装置の応答遅れがあるために、系
統周波数が一時的に変動するといった問題がある。特
に、発電コストを低減するために、原動機発電装置の運
転停止時間をできる限り長くし、風力発電装置や太陽光
発電装置を極力長く運転するようにした場合、風力発電
装置、太陽光発電装置から原動機発電装置への切り替え
時の系統周波数の変動が大きくなるという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、風力発電装置、太陽光発
電装置から原動機発電装置とを組み合わせたシステムに
おいて、発電電力並びに負荷変動に対する電力系統の安
定性を保つことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、電力系統に風
力発電機と原動機で駆動される発電機と可逆変換器を介
して二次電池とを接続してなるハイブリッド発電システ
ムにおいて、電力系統の周波数を検出して前記二次電池
の上記電力系統との間での充放電を制御する制御装置
と、前記二次電池の充放電状態を検出する充放電検出手
段と、前記充放電検出手段によって前記原動機を制御す
る原動機制御手段と、を備えたことを特徴とするハイブ
リッド発電システムを開示する。
【０００６】更に本発明は、原動機制御手段は、二次電
池が放電状態になると前記原動機出力を増大させ、二次
電池の充電状態ではその出力を最小にするように原動機
を制御するハイブリッド発電システムを開示する。
【０００７】本発明の構成によれば、電力の需要と供給
のバランスが崩れると先ず二次電池が系統に対して放電
もしくは系統からの充電を行い周波数変動を抑制し、つ
いで原動機発電装置が二次電池の放電量を減じるように
その負荷を調整するので、系統の周波数変動を許容値以
下に抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下図面に示す実施の形態につい
て説明する。１は電力系統で負荷２に電力を供給してい
る。この系統１には１台もしくは複数台の風力発電機３
と太陽光発電装置４とナトリウム硫黄（ＮａＳ）電池８
とディーゼルエンジン６で駆動される同期発電機７とが
連繋されている。太陽光発電装置４はＤＣ／ＡＣ変換器
５を介して系統１に繋がれ、ＮａＳ電池８は可逆変換器
９を介して系統１に接続される。１０は、この電力系統
１の供給バランスを調整する制御装置で、計器用変圧器
１２を介して系統の周波数検出器１１で検出し、これが
基準となる値、例えば５０Ｈｚになるように可逆変換器
９を制御するものである。
【０００９】電力系統において負荷２が必要とする需要
電力と各発電装置が発電する合計の発電電力がバランス
していれば、系統周波数は一定となり、系統は安定状態
にある。ところが、風力発電機３もしくは太陽光発電装
置４の発電電力が風速や日照の低下によって突然低下す
ることがある。すると系統の需給のバランスが崩れ、需
要電力が発電電力を上回るため、系統の周波数が低下
し、周波数検出器１１がそれを検知し、制御装置１０が
可逆変換器９にＮａＳ電池８に充電されている貯蔵電力
を放出（即ち放電）する指令を出し、系統に供給される
電力を増大させる。これによって系統の周波数は基準の
周波数に戻される。
【００１０】ＮａＳ電池８にはシャント抵抗１３が接続
されているので、上記の電池の放電時には、シャント抵
抗１３に放電方向の電流が流れ、電流制御装置１４がそ
の電流の方向と大きさに応じてディーゼルエンジン６の
ガバナ設定器１５の設定値を制御してエンジンを昇速制
御する。ガバナ設定器１５の設定値の変更後にそれに応
じてエンジンの昇速、同期発電機７の発電電力の増加は
ゆっくりと行われるが、その間ＮａＳ電池８によって不
足の電力が補われる。同期発電機７の出力が増大すると
系統の周波数はゆっくりと過周波数になり、再び制御装
置１０、可逆変換器９によりＮａＳ電池８からの放電量
を零に戻す。
【００１１】反対に風速あるいは日照が増大して発電電
力が需要電力を上回った場合には系統１の周波数の増加
を検出して系統１からＮａＳ電池８へ充電して需給のバ
ランスをとる。ＮａＳ電池８への充電時には、シャント
抵抗１３に充電方向の電流が流れるので、これを検出し
て電流制御器１４によりディーゼルエンジン６のガバナ
設定器１５の設定値を制御してエンジンの降速制御を行
い、発電電力を減じる。
【００１２】同期発電機７の発電出力が減少すると系統
周波数も基準の周波数に戻され、これにより可逆変換器
９がＮａＳ電池８への充電電流を徐々に絞り込んでい
く。同期発電機７を駆動するディーゼルエンジンやガス
タービンのガバナ設定器１５に制御入力が与えられてか
ら発電機７の出力がその司令値になるまでの応答時間は
一般には３０秒程度を必要とするが、ＮａＳ電池８等の
二次電池の充放電の応答時間は１秒以下であり原動機発
電装置の応答遅れを補うには十分である。なお、二次電
池８は常に所定量の電力が貯蔵されている必要があるの
で、シャント抵抗１３を流れる放電電流の信号を制御装
置１０に取り込み、放電電流の積算値が所定値に達する
と同期発電機７の出力が立ち上がった後に二次電池８を
所定時間充電するようにしておけば良い。
【００１３】このシステムに使用される二次電池８は原
動機発電装置の応答遅れによる電力需給のバランスを取
るためのものであるから電池の容量はそれ程大きなもの
でなくとも良い。しかし、二次電池８は風力発電機の出
力変動に応じて充放電を頻繁に繰り返す必要があるの
で、急速な充放電に耐えるＮａＳ電池を用いることが好
ましい。更に、本システムでは、風力発電機及び太陽光
発電装置の発電電力の全てを系統に供給し需要電力との
過不足を原動機発電装置と二次電池で補うものであるか
ら、原動機の運転時間を極力少なくでき、もって発電コ
ストを低減することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明より明らかな如く本発明によ
れば、原動機発電装置に風力発電機を組み合わせたハイ
ブリッド発電システムにおける系統の安定性を格段に向
上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したハイブリッド発電システムの
系統図。
【符号の説明】
１ 電力系統 ２ 負荷 ３ 風力発電装置 ４ 太陽光発電装置 ６ ディーゼルエンジン ７ 同期発電機 ８ Ｎａｓ電池 ９ 可逆変換器 １０ 制御装置 １１ 周波数検出器 １３ シャント抵抗 １４ 電流制御装置 １５ ガバナ設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 9/06 ５０４ Ｈ０２Ｊ 9/06 ５０４Ｂ Ｈ０２Ｋ 7/18 Ｈ０２Ｋ 7/18 Ｂ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力系統に風力発電機と原動機で駆動さ
    れる発電機と可逆変換器を介して二次電池とを接続して
    なるハイブリッド発電システムにおいて、上記電力系統
    の周波数を検出して前記二次電池の上記電力系統との間
    での充放電を制御する制御装置と、前記二次電池の充放
    電状態を検出する充放電検出手段と、前記充放電検出手
    段によって、前記原動機を制御する原動機制御手段と、
    を備えたことを特徴とするハイブリッド発電システム。
  2. 【請求項２】 前記電力系統には、更に変換器を介して
    太陽光発電装置が接続されている請求項１又は２記載の
    ハイブリッド発電システム。
  3. 【請求項３】 前記原動機制御手段は、二次電池が放電
    状態になると前記原動機出力を増大させ、二次電池の充
    電状態ではその出力を最小にするように原動機を制御す
    る請求項１記載のハイブリッド発電システム。
  4. 【請求項４】 前記二次電池は、ＮａＳ電池である請求
    項１記載のハイブリッド発電システム。
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