KR101168971B1 - Wind power generation system with power storage system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축전시스템이 병설된 출력변동을 완화하는 풍력발전시스템에 있어서, 축전시스템의 충방전 전력량을 줄임으로써, 축전시스템의 충방전에 의한 에너지 손실을 줄이는 것이다.The present invention is to reduce the energy loss due to the charge and discharge of the power storage system in the wind power generation system to mitigate the output fluctuations in which the power storage system is added, by reducing the amount of charge and discharge power of the power storage system.
이를 위하여, 본 발명에서는 일정기간 과거에 있어서의 풍력발전장치군과 축전시스템의 출력전력의 최대값과 최소값으로부터, 다음 제어기간에서의 출력 가능범위를 결정하는 수단을 가지고, 다음 제어기간에서는, 상기 출력 가능 범위 내에, 상기 풍력발전장치군과 상기 축전시스템의 출력전력이 들어가도록, 상기 축전시스템의 충방전 전력량과 상기 풍력발전장치군의 전력제한지령 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 결정하는 수단을 가진다. To this end, the present invention has a means for determining the output possible range in the next control period from the maximum and minimum values of the output power of the wind power generator group and the power storage system in the past for a certain period of time. And a means for determining either or both of the amount of charge / discharge power of the power storage system and the power limit command of the wind power generator group such that the output power of the wind power generator group and the power storage system is contained within an output possible range. .
Description
본 발명은, 축전시스템과 풍차발전시스템을 구비하는 풍력발전시스템에 관한것이다.The present invention relates to a wind power generation system including a power storage system and a windmill power generation system.
자연계에 존재하는 재생 가능한 에너지를 전력에너지로 변환하는 수단으로서, 풍력발전장치군이 이용되고 있다. As a means for converting renewable energy present in the natural world into power energy, a group of wind power generators is used.
풍력발전장치군의 에너지원은, 시간적으로 변동하는 바람 에너지이기 때문에, 풍력발전장치군의 발전전력도 시간적으로 변동한다.Since the energy source of the wind power generator group is wind energy that changes in time, the power generation of the wind power generator group also changes in time.
전력계통은, 전력수요의 크기에 따라 대형 발전기의 발전전력을 조정함으로써, 전력 수급의 밸런스를 유지하고 있다. 이 때문에, 비특허문헌 1에 있는 바와 같이, 변동이 큰 전원인 풍력발전장치군이 대량으로 전력계통에 연계된 경우, 조정력 부족이나, 주파수 변동의 확대가 염려된다.The power system maintains a balance of power supply and demand by adjusting the generated power of a large generator according to the size of electric power demand. For this reason, as described in Non-Patent
이것을 방지하기 위하여, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 풍력발전장치군에 축전시스템을 병설하여, 풍력발전장치군이 변동하는 발전전력을, 축전시스템이 충방전함으로써, 전력계통으로 유출되는 전력변동을 완화하는 등의 수 단이 필요하게 된다.In order to prevent this, for example, as shown in
[특허문헌 1][Patent Document 1]
일본국 특개2007-124780호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-124780
[비특허문헌 1][Non-Patent Document 1]
「동북계통에의 풍력발전의 연계 가능량의 검토결과」도후쿠 전력주식회사 평성 16년 9월 3일 인터넷<URL:http://www.tohoku-epco.co. jp/oshirase/newene/04"Results of Examination on the Possible Linkage of Wind Power Generation to the Northeast System" Tofuku Electric Power Co., Ltd. jp / oshirase / newene / 04
/pdf/h18_temp01.pdf>/pdf/h18_temp01.pdf>
비특허문헌 1에 나타나 있는 바와 같이, 완화대상이 되는 전력변동은 그 변동주기에 의해 몇개의 영역으로 나뉘어진다. 특히 중간 주기영역이라 불리우는 수분 내지 20분 정도의 변동은, 조정력 부족에 의한 수급 불균형의 확대, 주파수 변동의 확대 등으로 연결될 염려가 있다. 이와 같은 중간 주기영역의 전력변동에 의한 악영향을 회피하기 위해서는, 이 주파수대에 있는 전력변동을 완화할 필요가 있다. 구체적으로는, 임의의 시간에서 시작되는 일정 기간(예를 들면 20분 이내),출력전력의 출력 변동폭을, 소정의 일정값(예를 들면 풍력발전시스템 정격값의 10%) 이내로 억제하는 것이 바람직하다. As shown in
중간 주기영역의 전력변동을 완화하는 수단으로서, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 풍력발전장치군의 발전전력의 평균값에 대하여 소정의 범위를 설치하고, 이 범위를 일탈할 때만 축전지의 충방전을 행하는 수단이 있다.As means for alleviating the power fluctuations in the intermediate periodic region, for example, as shown in
그러나, 특허문헌 1에 나타낸 제어방식을 사용한 경우, 대상으로 해야 할 중간 주기영역의 변동을 완화하기 위하여, 발전전력의 평균값이라는 간이한 출력 목표값을 사용하기 때문에, 중간 주기영역의 변동 완화에는 기여하지 않는 불필요한 축전지의 충방전이 발생할 염려가 있다. However, in the case of using the control method shown in
축전지의 충방전조작에는, 축전지 내부에서의 손실이 반드시 따른다. 이 때문에, 변동완화에 기여하지 않는 축전지의 충방전은, 손실을 증대시키게 되어, 자연 에너지를 최대한 유효하게 이용할 수 없을 염려가 있다. In the charge / discharge operation of the storage battery, loss in the storage battery always follows. For this reason, the charge / discharge of the battery which does not contribute to the fluctuation reduction increases the loss, and there is a fear that natural energy cannot be used effectively.
본 발명은, 축전지를 구비하는 풍력발전시스템에서, 소정 주파수역의 출력변동을 억제하고, 또한 축전지의 충방전에 따르는 전력손실을 저감하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to suppress output fluctuations in a predetermined frequency range in a wind power generation system including a storage battery and to reduce power loss due to charging and discharging of the storage battery.
본 발명에서는, 일정기간 과거에 있어서의 풍력발전장치군과 축전시스템의 출력전력의 최대값과 최소값으로부터, 다음 제어기간(제어주기)에서의 출력 가능 범위를 결정한다. 다음 제어기간에서는, 상기 출력전력 가능 범위 내에, 풍력발전장치군과 축전시스템의 출력전력의 합이 들어가도록, 축전지의 충방전 전력과 전력제한지령 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 결정한다. In the present invention, the output possible range in the next control period (control period) is determined from the maximum and minimum values of the output power of the wind power generator group and the power storage system in the past for a certain period. In the next control period, either or both of the charge / discharge power and the power limit command of the storage battery are determined so that the sum of the output powers of the wind power generator group and the power storage system falls within the output power possible range.
또 본 발명에서는, 풍력발전시스템이, 기상예측에 의한 발전전력 예측값을 수신하는 수단을 가지고 있고, 상기 발전전력 예측값에 따라, 축전시스템의 충전율지령과 전력제한지령 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 결정한다. In the present invention, the wind power generation system has a means for receiving a power generation predicted value by weather forecast, and determines one or both of a charge rate command and a power limit command of the power storage system according to the predicted power generation value. .
억제대상으로 하는 주파수역의 출력전력 변동을 억제할 수 있고, 축전지의 충방전에 따르는 손실을 저감할 수 있다. Fluctuations in output power in the frequency range to be suppressed can be suppressed, and the loss due to charging and discharging of the battery can be reduced.
본 발명의 풍력발전시스템은, 소정기간(T1)의 과거에 있어서의 풍력발전장치군과 축전시스템의 출력전력의 합의 최대값과 최소값으로부터, 다음 제어주기(T2)의 미래에 있어서의 출력 가능 범위(R)를 설정한다. 축전시스템은, 풍력발전장치군의 발전전력이, 상기 출력 가능 범위(R)를 일탈하는 경우, 또는 축전지의 충전율 이 충전율의 목표범위로부터 일탈하고 있는 경우에만, 충방전 동작을 행한다. 풍력발전시스템은, 이 제어주기(T2)마다 상기 출력 가능 범위를 갱신한다.The wind power generation system of the present invention has an output possible range in the future of the next control period T2 from the maximum value and the minimum value of the sum of the output powers of the wind power generator group and the power storage system in the past of the predetermined period T1. Set (R). The electrical storage system performs the charging / discharging operation only when the generated electric power of the wind power generator group deviates from the output possible range R or when the charging rate of the storage battery deviates from the target range of the charging rate. The wind power generation system updates the output possible range for each control period T2.
또 본 발명의 풍력발전시스템은, 소정기간(T1)의 과거에 있어서의 풍력발전장치군과 축전시스템의 출력전력의 최소값과 축전지의 충전 가능 전력으로부터, 다음 소정시간(T3)의 미래에 있어서의 전력제한지령을 연산하고, 1대 이상의 풍력발전장치로 구성되는 풍력발전장치군은, 소정시간의 미래에 있어서, 풍력발전장치군의 발전전력을 상기 제한지령 이하로 제한한다. Moreover, the wind power generation system of this invention is based on the minimum value of the output power of the wind power generator group and the electrical storage system in the past of the predetermined period T1, and the chargeable electric power of a storage battery in the future of the next predetermined time T3. The wind power generator group composed of one or more wind power generators, which calculates the power limit command, limits the generated power of the wind power generator group to less than or equal to the above limit command in the future of a predetermined time.
(실시예 1)(Example 1)
본 발명의 제 1 실시예에 대하여, 도 1 내지 도 17을 이용하여 설명한다.A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17.
본 발명의 대상이 되는 풍력발전시스템의 구성에 대하여, 도 1을 이용하여 설명한다. 본 발명의 풍력발전시스템은 풍력발전장치군(1), 축전시스템(2), 상위 제어장치(3), 연계 변압기(4)로 구성된다. 풍력발전시스템은, 전력계통(5)에 연계하여, 발전전력을 전력계통(5)에 송전한다. 풍력발전장치군의 연계점에는, 풍력발전장치군의 발전전력(PW)을 계측하는 전력계(6)가 설치된다. 또, 풍력발전소의 연계점에는, 풍력발전소의 출력전력(PS)을 계측하는 전력계(8)가 설치된다. 풍력발전시스템에서는, 축전시스템의 연계점에는, 축전시스템의 충방전 전력(PB)을 계측하는 전력계(7)가 설치되어 있기 때문에, 풍력발전소의 출력전력(PS)은, 풍력발전시스템의 발전전력(PW)과 축전시스템의 충방전 전력(PB)으로부터 연산하여도 된다. 단, 전력계(8)를 설치하여 출력전력(PS)을 직접 계측한 쪽이, 발전전력(PW)과 충방전 전력(PB)으로부터 연산하여 출력전력(PS)을 구한 경우보다 시스템의 제어성능이 좋아진다. 또한, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)과, PW, PB에는, 손실을 고려하지 않으면, 수학식 (1)의 관계가 성립한다.The structure of the wind power generation system which becomes the object of this invention is demonstrated using FIG. The wind power generation system of the present invention is composed of a wind power generator group (1), a power storage system (2), an upper control device (3), the associated transformer (4). The wind power generation system transmits generated power to the
풍력발전시스템을 구성하는 풍력발전장치군(1)에 대하여, 이하에 설명한다. 풍력발전장치군(1)은, 1대 이상의 풍력발전장치(1-1-1, 1-1-2, …, 1-1-n)와, SCADA1-1에 의하여 구성된다. SCADA1-1은, 풍력발전장치군의 운전상황이나, 발전전력 등의 운전정보를 수집하는 역할을 담당한다. 동시에, SCADA1-1은, 상위 제어장치로부터, 풍력발전장치군(1)의 발전전력의 제한지령(PLC)을 수신하고, 하나하나의 풍력발전장치(1-1-1, ?, ?, ?, 1-1-n)의 발전전력의 합이, PLC 이하가 되도록, 하나하나의 풍력발전장치(1-1-1, ?, ?, ?, 1-1-n)에, 각각 전력 제한지령(PLC1, PLC2, ?, ?, ?, PLCn)를 준다. The wind
풍력발전장치(1-1-1, ?, ?, ?, 1-1-n)에 대하여, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 2는, 풍력발전장치의 일 형태를 나타낸 도면이다. 풍력발전장치는, 블레이드(1-1-1-1)에 의하여 바람을 받아, 바람 에너지를 회전 에너지로 변환한다. 회전 에너지는, 발전기(1-1-1-4)에 전달된다. 도 1에서는 발전기(1-1-1-4)로서, 직류여자형 동기발전기(1-1-1-4)를 나타내고 있다. 직류여자형 동기발전기(1-1-1-4)의 스테이터는, 교류/직류 변환기(1-1-1-5), 변환기(1-1-1-6)를 거쳐, 계통에 연계된다. 또, 직류여자형 동기발전기(1-1-1-4)의 회전자도, 여자장치(1-1-1-9)를 거쳐 계통에 접속되어 있고, 여자장치(1-1-1-9)를 제어하여 직 류 여자전류의 강약을 조절함으로써, 가변속 운전을 실현하고 있다. 도 3은, 발전기로서, 교류 여자형 동기발전기(1-1-1a-4)를 사용한 풍력발전장치의 예이다. 또한, 도 4는, 발전기로서, 영구 자석형 동기발전기(1-1-1b-3)를 사용한 풍력발전장치의 예이다. 도 2, 도 3, 도 4의 풍력발전장치군은, 모두 전력변환기와 블레이드의 피치각을 조정함으로써, 가변속 운전을 가능하게 하고 있다. 또 이들 풍력발전장치는, 피치각의 제어와, 전력변환기의 제어를 조합함으로써, 그 발전전력을 소정값 이하로 제한하는 것이 가능하다. 또, 도 5는, 발전기로서, 유도발전기(1-1-1c-4)를 사용한 풍력발전장치의 예이다. 도 5에 나타낸 풍력발전장치는, 유도발전기(1-1-1c-4)의 고정자가, 전력변환기를 거치지 않고, 직접 전력계통에 연계한다. 이, 유도발전기(1-1-1c-4)를 사용한 풍력발전장치도, 피치각을 제어함으로써, 그 발전전력을 소정값 이하로 제한하는 것이 가능하다. 풍력발전장치군(1)은, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5에 나타낸 풍력발전장치 중 어느 한 종류, 또는 이것들의 조합에 의하여 구성된다.The wind power generators 1-1-1,?,?,?, 1-1-n will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, and 5. 2 is a view showing one embodiment of a wind power generator. The wind power generator receives the wind by the blades 1-1-1-1 and converts the wind energy into rotational energy. Rotational energy is transmitted to generator 1-1-1-4. In Fig. 1, a DC excitation type synchronous generator 1-1-1-4 is shown as a generator 1-1-1-4. The stator of the DC excitation type synchronous generator 1-1-1-4 is connected to the system via an AC / DC converter 1-1-1-5 and a converter 1-1-1-6. In addition, the rotor of the DC excitation type synchronous generator (1-1-1-4) is also connected to the system via the excitation device (1-1-1-9), and the excitation device (1-1-1-9). ), The variable speed operation is realized by controlling the strength of the direct current excitation current. 3 is an example of a wind power generator using an alternating current excitation type synchronous generator (1-1-1a-4) as a generator. 4 is an example of the wind turbine generator which used the permanent magnet synchronous generator 1-1-1b-3 as a generator. The wind power generator groups of FIGS. 2, 3, and 4 all allow variable speed operation by adjusting the pitch angles of the power converter and the blade. Moreover, these wind power generators can limit the generated power to a predetermined value or less by combining the control of the pitch angle and the control of the power converter. 5 is an example of the wind power generator which used the induction generator 1-1-1c-4 as a generator. In the wind power generator shown in Fig. 5, the stator of the induction generator 1-1-1c-4 is directly connected to the power system without passing through the power converter. The wind power generator using the induction generator 1-1-1 c-4 can also limit the generated power to a predetermined value or less by controlling the pitch angle. The wind
다음에 풍력발전시스템을 구성하는 축전시스템(2)에 대하여 설명한다. 축전시스템(2)은, 1대 이상의 축전장치(2-2-1, 2-2-2, ?, ?, ?, 2-2-m)에 의하여 구성된다. 하나하나의 축전장치에 대하여, 도 6을 이용하여 설명한다. 축전장치(2-1-1)는, 복수의 2차 전지(2-1-1-1)와, 변환기(2-1-1-2), 연계 변압기(2-1-1-3), 차단기(2-1-1-4) 등으로 구성된다. 2차 전지는, 납축전지, 나트륨 유황전지, 레독스 플로우 전지, 리튬 이온전지, 니켈 수소전지, 리튬 이온 캐패시터 중 어느 한 종류, 또는 이것들의 조합에 의하여 구성된다. 또한 도 6은, 축전장치로서, 2차 전 지를 사용한 예를 나타내었으나, 2차 전지 대신 캐패시터로서, 전기 2중층 캐패시터나, 콘덴서를 사용하는 형태, 또는, 2차 전지와 캐패시터의 조합, 또는 다른 축전요소의 조합으로 구성하여도, 본 발명의 효과는 동일하다. 또, 축전장치로서, 플라이휠 등의 전기 에너지를 운동 에너지로서 축적 가능한 시스템을 사용하여도, 본 발명의 효과는 잃지 않는다. 축전장치(2-2-1, 2-2-2, ?, ?, ?, 2-2-m)는, 각각 상위 제어장치(3)로부터의 충방전 전력지령에 따라, 풍력발전장치군의 발전전력을 충전, 또는 축적한 전력을 방전할 수 있다. 또, 축전장치(2-2-1, 2-2-2,?,?,?, 2-2-m)는, 각각 축전지의 충전율(SOC)을 계측하고 있고, SOC의 값을 상위 제어장치(3)에 전달한다. Next, the
풍력발전장치군(1)에 축전시스템(2)을 병설한 풍력발전시스템은, 축전시스템의 충방전 동작에 의하여 변동이 큰 풍력발전장치군의 발전전력 변동을 완화하는 것이 가능하여, 계통에 악영향을 미치기 어려운 풍력발전시스템이라 할 수 있다.The wind power generation system in which the
한편, 축전지의 충방전 동작에는, 전력변환기에 의한 손실, 축전지 내부에서의 손실 등에 의하여 반드시 손실이 따른다. 자연 에너지를 최대한으로 활용하기위해서는, 축전지가 충방전하는 전력량을, 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the charge / discharge operation of the battery always involves a loss due to a loss caused by a power converter, a loss inside the battery, or the like. In order to make the best use of natural energy, it is desirable to reduce the amount of power charged and discharged by the storage battery as little as possible.
따라서, 전력변동의 완화와 자연 에너지의 유효이용을 양립시키기 위해서는, 변동완화에 기여하지 않는 불필요한 충방전 동작을, 가능한 한 적게 할 필요가 있다.Therefore, in order to make both the fluctuation of electric power fluctuation and the effective use of natural energy compatible, it is necessary to reduce unnecessary charge / discharge operations which do not contribute to the fluctuation of the fluctuation as much as possible.
풍력발전장치군이 출력하는 발전전력 변동은, 넓은 주파수역에 걸쳐 존재한다. 그 중에서도, 중간 주기영역이라 불리우는 수분 내지 20분 정도의 변동은, 전 력계통의 조정력 부족에 의한 수급 불균형의 확대, 주파수 변동의 확대 등으로 연결될 염려가 있다. 이와 같은 중간 주기영역의 전력변동에 의한 악영향을 회피하기 위해서는, 이 주파수대에 있는 전력변동을 완화할 필요가 있다. 구체적으로는, 임의의 시간에서 시작되는 일정 기간(예를 들면 20분 이내) 사이의, 발전전력의 출력변동을, 항상 일정값(예를 들면 풍력발전시스템 정격의 10% 이하) 이내에 들어가는 것, 즉 출력전력의 허용 변동폭 이내에 들어가는 것이 유효하다.The fluctuations in generated power generated by the wind power generator group exist over a wide frequency range. In particular, fluctuations of about 20 minutes or so, called the intermediate period region, may lead to an increase in supply and demand imbalance due to lack of adjustment of the power system and an increase in frequency fluctuation. In order to avoid such adverse effects caused by power fluctuations in the intermediate periodic region, it is necessary to mitigate the power fluctuations in this frequency band. Specifically, the output fluctuation of the generated electric power within a certain period (for example, within 20 minutes) starting at an arbitrary time always falls within a certain value (for example, 10% or less of the wind power generation system rating), In other words, it is effective to fall within the allowable fluctuation range of the output power.
풍력발전시스템의 전력변동이 정격값의 10% 이하 정도이면, 풍력발전장치군이 많이 연계된 경우에도, 계통에 미치는 영향을 작게 하는 것이 가능하다. 이하에서는, 임의의 시각에서 시작되는 20분간의 전력변동을, 풍력발전시스템 정격의 10% 이하에 들어가는 제어방식에 대하여 설명한다.If the power fluctuation of the wind power generation system is about 10% or less of the rated value, it is possible to reduce the influence on the system even when a large number of wind power generator groups are linked. In the following, a description will be given of a control system in which the power fluctuation of 20 minutes starting at an arbitrary time falls within 10% or less of the wind power generation system rating.
20분간의 전력변동을, 풍력발전시스템 정격의 10% 이하로 억제하면서, 또한 축전지의 충방전 전력량을 가능한 한 적게 하기 위해서는, 도 7에 나타내는 제어를 실현하면 된다. 즉, 소정의 기간(도 7에서는 19분간) 전부터, 현재 시각(t)까지의 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 출력 변동폭으로부터, 다음 제어기간(도 7에서는 1분간)에서의 PS의 출력 가능 범위(R)를 설정한다. 구체적으로는, 소정 기간의 과거(도 7에서는 19분간)에 있어서의 PS의 최소값(PSmin)에 10%를 가한 것을, 범위(R)의 상한으로 설정하고, 소정 기간의 과거에 있어서의 PS의 최대값(PSmax)에서 10%를 감산한 값을, 범위(R)의 하한으로 설정한다. In order to suppress the power fluctuation for 20 minutes to 10% or less of the wind power generation system rating and reduce the amount of charge / discharge power of the storage battery as much as possible, the control shown in FIG. 7 may be implemented. That is, the output of PS in the next control period (one minute in FIG. 7) from the output fluctuation range of the output power PS of the wind power generation system from a predetermined period (19 minutes in FIG. 7) to the present time t. Set the possible range (R). Specifically, the upper limit of the range R is set by adding 10% to the minimum value PSmin of the PS in the past of the predetermined period (19 minutes in FIG. 7). The value obtained by subtracting 10% from the maximum value PSmax is set to the lower limit of the range R.
다음 제어기간(도 7에서는 1분간)은, PS가 이 범위 내에 들어가도록, 축전시스템의 충방전 전력(PB)을 조정한다. 축전시스템(2)이 충방전을 행하는 것은, 풍 력발전장치군(1)의 발전전력이, 상기 범위를 일탈한 경우나, 또는 축전시스템(2)의 SOC가, 충전율 목표범위를 벗어나 있는 경우뿐이다. 이와 같이 축전시스템(2)의 충방전 제어를 행함으로써, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 20분간에 있어서의 전력변동을, 상시 10% 이하로 억제하면서, 또한 축전지의 충방전 전력량을 적게 하는 것이 가능해진다.In the next control period (one minute in FIG. 7), the charge / discharge power PB of the electrical storage system is adjusted so that the PS falls within this range. The
또한, 풍력발전시스템의 전력변동을 완화하는 다른 수단으로서, 풍력발전장치군의 전력제한을 이용할 수 있다. 즉, 풍속이 급격하게 증가하고 있는 기간에 있어서, 풍력발전장치의 전력제한기능을 사용함으로써 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)의 상승을 제한하고, 완화하는 것이 가능하다. 그러나, 전력제한기능은, 원래 이용 가능하였던 바람 에너지를, 피치각을 조정하여 퇴피시킴으로써 실현된다. 이 때문에, 자연 에너지를 유효하게 이용하기 위해서는, 가능한 한 전력제한기능을 사용하지 않는 것이 바람직하다. In addition, as another means of mitigating power fluctuations in the wind power generation system, the power limitation of the wind turbine group may be used. That is, in the period in which the wind speed is rapidly increasing, it is possible to limit and mitigate an increase in the generated power PW of the wind
이와 같이, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 급증을 억제하는 수단으로서는, 가능한 한 축전시스템(2)의 충전을 이용하는 것이 바람직하다. 축전시스템(2)에 충전된 전력은, 손실로 일부를 잃지만, 방전함으로써 유효 이용할 수 있기 때문이다. 따라서, 자연 에너지를 유효하게 이용하기 위해서는, 축전지의 충전기능에 의하여 가능한 한 축전하고, 축전할 수 없었던 전력만을, 전력제한기능에 의해 억제하는 것이 필요하다.In this way, it is preferable to use the charging of the
이후에서는, 축전지의 충방전 전력량을 최소한으로 억제하는 제어방식 및 축전시스템(2)의 충전기능을 이용하여, 전력제한기능을 가능한 한 사용하지 않는 제 어방식을 실현하는 풍력발전시스템에 대하여 상세하게 설명한다. In the following, a wind power generation system that realizes a control method that minimizes the amount of charge / discharge power of a storage battery and a charging method of the
도 8은, 본 발명의 풍력발전시스템을 구성하는 상위 제어장치(3)의 제어구성을 나타낸 도면이다. 상위 제어장치(3)는, 풍력발전장치군의 발전전력(PW), 풍력발전시스템의 출력전력(PS)[출력전력(PS)을 풍력발전장치군의 발전전력(PW)과 축전시스템의 충방전 전력(PB)으로부터 구한 경우에는, 축전시스템의 충방전 전력(PB)], 축전장치의 충전율(SOC1, SOC2, ?, ?, ?, SOCm)에서, 축전지장치의 충방전 전력지령(PBC1, PBC2,?,?,?, PBCm)과 풍력발전장치군(1)의 전력제한지령(PLC)을 결정한다. 상위 제어장치(3)는, SOC 목표값 연산부(3-1)에서, 축전시스템(2)의 충전율 목표값(SOCT)을 연산한다. 또, 상위 제어장치(3)는, 전력계(8)를 설치하지 않은 경우에는, PW와 PB를 가산함으로써, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)을 연산한다. 도 8에서는 PW와 PB를 가산함으로써, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)을 연산하는 예를 도시하고 있다. 전력계(8)를 설치하여 검출된 출력전력(PS)을 이용하는 경우에는, 전력계(8)로부터의 출력전력(PS)의 검출값이 최대값?최소값 연산부(3-2)에 직접 입력된다(도시 생략). 최대값?최소값 연산부(3-2)에는, 발전전력(PW)과 충방전 전력(PB)의 합인 출력전력(PS)을 기록하는 출력전력 기록 메모리(도시 생략)가 설치되어 있다. 또한, 여기서 발전전력(PW)과 충방전 전력(PB)의 합인 출력전력(PS)으로서는, 전력계(8)로 검출한 출력전력(PS)을 포함한다. 또, 전력계(6)와 전력계(7)로 각각 검출된 PW와 PB를 가산하는 경우에는, 손실을 고려하면, 전력계(8)로 검출한 출력전력(PS)와 일치하지 않는 경우가 있으나, 출력전력(PS)으로서 처리한다. 상위 제어장치(3)는, 최대값?최소값 연산 부(3-2)에서, 출력전력 기록 메모리로부터 출력전력의 정보를 판독하고, 과거 19분간에 있어서의 PS의 최대값(PSMax)과 최소값(PSMin)을 연산한다. 또 상위 제어장치(3)는, 충방전 전력지령 연산부(3-3)에서, 축전시스템의 충방전 전력지령(PBC)을 연산한다. 충방전 전력지령(PBC)은, 충방전 전력지령 분배부(3-5)에서, 하나하나의 축전장치(2-1-1, 2-1-2, ?,?,?, 2-1-m)에의 충방전 전력지령(PBC1, PBC2,?,?, ?, PBCm)으로 분배되고, 하나하나의 축전장치에 전달된다. 또한 축전시스템의 충방전 전력지령(PBC)과, 하나하나의 축전장치에 대한 충방전 전력지령(PBC1, PBC2,?,?,?, PBCm)에는, 수학식 2에 나타내는 관계가 성립한다.8 is a diagram showing the control configuration of the upper
상위 제어장치(3)는, 전력제한지령연산부(3-4)에서, 풍력발전장치군의 전력제한지령(PLC)을 연산한다.The
다음에, SOC 목표값 연산부(3-1)의 동작에 대하여, 도 9를 이용하여 상세하게 설명한다. SOC 목표값 연산부(3-1)는, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)으로부터, 축전시스템(2)의 충전율 목표값(SOCT)을 연산한다. 축전시스템(2)의 충전율목표값으로서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, PW와 SOCT가 1 대 1로 대응하는 값을 내부에 유지하여 두고, 이 내부값을 참조함으로써, SOCT를 결정한다. 또한 SOCT의 결정 방법은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 반드시 PW에 의존할 필요는 없고, 예를 들면 PW에 의존하지 않고, 일정값이어도 본 발명의 효과는 잃지 않는다.Next, the operation of the SOC target value calculator 3-1 will be described in detail with reference to FIG. The SOC target value calculation unit 3-1 calculates the charging rate target value SOCT of the
다음에, 최대값?최소값 연산부(3-2)의 동작에 대하여, 도 10을 이용하여 상 세하게 설명한다. 최대값?최소값 연산부(3-2)는, 현재의 시각에서 일정기간 과거의 PS를 내부 메모리에 보존한다. 또, 최대값?최소값 연산부(3-2)는, 현재의 시각에서 일정기간 과거 사이에서의 PS의 최대값(PSMax)과 PSMin을 연산한다. Next, the operation of the maximum value / minimum value calculating section 3-2 will be described in detail with reference to FIG. The maximum value / minimum value calculation part 3-2 stores the PS of the past for a predetermined period at the present time in the internal memory. The maximum value / minimum value calculation unit 3-2 calculates the maximum value PSMax and PSMin of the PS between the present time and the past for a certain period.
다음에, 충방전 전력지령 연산부(3-3)의 동작에 대하여, 도 11을 이용하여 상세하게 설명한다. 충방전 전력지령 연산부(3-3)는, SOC 관리제어부(3-3-1)에서, SOC 관리를 위한 충방전 전력지령의 중간값(PBSOC)을 작성한다. 충방전 전력지령 연산부(3-3)는, PBSOC에 PW를 더한 값(PBC1)을 작성하고, 이것에 리미터(3-3-2)와 리미터(3-3-3)를 작용시킴으로써, 충방전 전력지령의 중간값(PBC3)을 구한다. 충방전 전력지령 연산부(3-3)는, 중간값(PBC3)에서 PW를 감산함으로써, 충방전 전력지령(PBC)을 구한다. 1번째 리미터(3-3-2)는, 상한값을 PSMin에 풍력발전시스템 정격의 10%를 가산한 값, 하한값을 PSMax에서 풍력발전시스템 정격의 10%를 감산한 값으로 설정한다. 이 리미터(3-3-2)의 효과에 의하여 임의의 20분간 단면에서, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 변동을 10% 이하로 억제할 수 있다. 또, 풍력발전장치군의 발전전력(PW)이, 리미터의 범위 내에 들어가 있을 때는, 축전시스템은 충방전하지 않고, 불필요한 충방전을 피할 수 있다. 두번째 리미터(3-3-3)는, 상한값을 풍력발전시스템 정격 100%, 하한값을 0%로 설정한다. 리미터(3-3-3)의 효과에 의하여 풍력발전시스템의 출력전력(PS)이, 풍력발전시스템의 정격을 초과하는, 또는 PS가 음의 값이 되고, 풍력발전시스템이 충전상태가 되는 것을 방지할 수 있다.Next, the operation of the charge / discharge power command calculation unit 3-3 will be described in detail with reference to FIG. The charge / discharge power command calculation unit 3-3 generates the intermediate value PBSOC of the charge / discharge power command for SOC management in the SOC management control unit 3-3-1. The charge / discharge power command calculation unit 3-3 generates the value PBC1 obtained by adding PW to the PBSOC, and applies the limiter 3-3-2 and the limiter 3-3-3 to charge and discharge the battery. Find the median value PBC3 of the power command. The charge / discharge power command calculation unit 3-3 calculates the charge / discharge power command PBC by subtracting the PW from the intermediate value PBC3. The first limiter 3-3-2 sets the upper limit to the value obtained by adding 10% of the wind power generation system rating to the PSMin and the lower limit to the value obtained by subtracting 10% of the wind power generation system rating from the PSMax. By the effect of this limiter 3-3-2, the fluctuation of the output power PS of the wind power generation system can be suppressed to 10% or less in an arbitrary cross section for 20 minutes. In addition, when the generated electric power PW of the wind power generator group is within the limiter range, the power storage system does not charge or discharge, and unnecessary charge and discharge can be avoided. The second limiter 3-3-3 sets the upper limit to 100% of the wind power system rating and the lower limit to 0%. By the effect of the limiter 3-3-3, the output power PS of the wind power generation system exceeds the rating of the wind power generation system, or the PS becomes negative and the wind power generation system becomes charged. You can prevent it.
다음에, SOC 관리제어부(3-3-1)의 동작에 대하여, 도 12를 이용하여 설명한 다. SOC 관리제어부(3-3-1)는, 각 축전장치(2-1-1, 2-1-2, ?, ?, ?, 2-1-m)의 충전율을 목표 충전율에 근접하는 충방전 전력지령을 작성한다. 구체적으로는, SOC 관리제어부(3-3-1-1)에 나타낸 바와 같이, 축전장치의 충전율의 측정값(SOC1)을 충전율의 목표값(SOCT)과 비교한다. 이때, SOC1이 SOCT + 불감대(예를 들면 2%)보다 크면, 충방전 전력지령(PBSOCT1)으로서, 풍력발전시스템 정격의 10%의 방전전력지령을 작성한다. 마찬가지로, SOC1이 SOCT - 불감대(예를 들면 2%)보다 작으면, 충방전 전력지령(PBSOCT1)으로서, 풍력발전시스템 정격의 10%의 충전전력지령을 작성한다. SOC1이 SOCT ± 불감대 내에 들어가 있으면, PBSOCT1로서 0[kW]를 작성한다. S0C 관리제어부(3-3-1)는, 이 연산을 모든 축전장치(2-1-1, 2-1-2, ?, ?, ?, 2-1-m)에 대하여 실시하고, 얻어진 충방전 전력지령(PBSOCT1, PBSOCT2, ?, ?, ?, PBSOCTm)을 가산함으로써, 축전시스템의 충방전 전력지령(PBCSOC)을 작성한다. 이와 같은 제어동작을 행함으로써 축전지의 불필요한 충방전을 방지할 수 있다. Next, the operation of the SOC management control unit 3-3-1 will be described with reference to FIG. 12. The SOC management control unit 3-3-1 charges and discharges the charging rate of each power storage device 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m close to the target charge rate. Write power command. Specifically, as shown in the SOC management control unit 3-3-1-1, the measured value SOC1 of the charge rate of the power storage device is compared with the target value SOCT of the charge rate. At this time, when SOC1 is larger than SOCT + dead band (for example, 2%), a discharge power command of 10% of the wind power generation system rating is prepared as the charge / discharge power command (PBSOCT1). Similarly, if SOC1 is smaller than SOCT − dead band (for example, 2%), a charge power command of 10% of the wind power generation system rating is created as the charge / discharge power command (PBSOCT1). If SOC1 is within the SOCT dead band, 0 [kW] is written as PBSOCT1. The S0C management control unit 3-3-1 performs this operation on all power storage devices 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m, The charge / discharge power command PBCSOC of the electrical storage system is prepared by adding the discharge power commands PBSOCT1, PBSOCT2,?,?,?, And PBSOCTm. By performing such a control operation, unnecessary charge / discharge of the storage battery can be prevented.
다음에, 전력제한지령 연산부(3-4)의 동작에 대하여, 도 13을 이용하여 설명한다. 전력제한지령 연산부(3-4)는, 충전 가능 전력 연산부(3-4-1)에서, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)로부터, 축전시스템이 충전 가능한 전력값(PBChargeMax)을 연산한다. 전력제한지령 연산부(3-4)는, 과거 19분 동안에 있어서의 풍력발전시스템의 출력전력의 최소값(PSMin)과 PBChargeMax, P2(예를 들면 풍력발전시스템 정격의 10%. 출력전력의 허용 변동 폭과의 관련에 의해 설정.)를 가산한 값을, 풍력발전장치군의 전력제한지령(PLC)으로 한다. Next, the operation of the power limit command calculating section 3-4 will be described with reference to FIG. The power limit command calculation unit 3-4 calculates the power value PBChargeMax that the power storage system can charge from the charge rate SOC of the
이와 같이 PLC를 결정함으로써, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PS)이 급증한 경우에도, 가능한 한 축전지가 충전되고, 충전할 수 없었던 전력만을 전력제한기능으로 억제한다. 동시에, 임의의 20분간 단면에 있어서, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 변동을 10% 이하로 억제할 수 있다.By determining the PLC in this way, even when the power generation power PS of the wind
다음에, 충전가능 전력 연산부(3-4-1)의 동작에 대하여, 도 14를 이용하여 설명한다. 충전 가능 전력 연산부(3-4-1)는, 각 축전장치(2-1-1, 2-1-2, ?, ?, ?, 2-1-m)의 충전 가능 전력값으로부터, 축전시스템(2)의 충전 가능 전력(PBChargeMax)을 연산한다. 구체적으로는, 충전 가능 전력 연산부(3-4-1-1)에서, 축전장치(2-1-1)의 충전율 측정값(SOC1)으로부터, 축전장치(2-1-1)의 충전 가능전력(PBChargeMax1)을 연산한다. 2차 전지 등의 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m)는, SOC에 의해 충방전 가능한 범위가 변화된다. 충전 가능 전력 연산부(3-4-1-1)는, 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m)의 특성에 따른 충방전 가능영역을 메모리 내에 축적하고 있고, 충전지의 측정값(SOC)에 따라, 대응하는 충전 가능 전력값(PBChargeMax1)을 메모리로부터 판독한다. 충전 가능 전력 연산부(3-4-1)는, 이 연산을 모든 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m)에 대하여 실시하고, 얻어진 충전 가능 전력(PBChargeMax1, PBChargeMax2, ?, ?, ?, PBChargeMaxm)을 가산함으로써, 축전시스템(2)의 충전 가능 전력(PBChargeMax)을 연산한다. 또한, 도 14에서는 PBChargeMax를 축전장치의 충전율(SOC)만으로 결정하고 있으나, 축전장치의 온도나, 축전장치의 사용년수, 총 충방전 전력량 등을 고려하여, PBChargeMax를 보정하여도 된다.Next, the operation of the chargeable electric power calculating unit 3-4-1 will be described with reference to FIG. 14. The chargeable electric power calculating unit 3-4-1 stores the power storage system from the chargeable electric power values of the respective power storage devices 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m. The chargeable power PBChargeMax of (2) is calculated. Specifically, in the chargeable power calculation unit 3-4-1-1, the chargeable power of the power storage device 2-1-1 is obtained from the charge rate measurement value SOC1 of the power storage device 2-1-1. Calculate (PBChargeMax1). Power storage devices such as secondary batteries (2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m) change the range in which charge and discharge are possible by SOC. The chargeable electric power calculating unit 3-4-1-1 is capable of charging and discharging according to the characteristics of the power storage devices 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m. Is stored in the memory, and the corresponding chargeable power value PBChargeMax1 is read from the memory in accordance with the measured value SOC of the rechargeable battery. The chargeable electric power calculating unit 3-4-1 performs this calculation on all power storage devices 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m, The chargeable power PBChargeMax of the
다음에, 본 발명의 풍력발전시스템의 동작예에 대하여, 이하에 설명한다. 도 15는, 본 발명의 축전시스템(2)에 의한 변동 완화 동작을, 시뮬레이션에 의하여 구한 결과이다. 도 15 상단의 그래프는, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW), 풍력발전시스템의 출력전력(PS), PS의 출력 가능 범위(R)를 나타내고 있다. 도 15에 서 출력 가능 범위(R)는 20분간의 변동이, 풍력발전시스템의 10% 이하가 되도록 설정되어 있고, 이 범위 내이면, 임의의 시각에서 시작되는 20분간에 있어서, 풍력발전시스템의 변동을 10% 이하로 억제하고 있게 된다. 도 15에 나타내는 풍력발전시스템의 출력전력(PS)은, 상시 이 출력 가능 범위(R)에 들어가 있고, 출력변동 20분간 10% 이내를 실현하고 있다. 도 15 하단의 그래프는, 축전시스템(2)의 충방전 전력(PB)과, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)을 나타내고 있다. 또한, 도 15의 시뮬레이션에서는, 축전시스템(2)의 충전율 목표값 범위를 (50%±2% = 48%~52%)로 설정하고 있다. 도 15의 시각 3[hour]보다 이전의 시각에서는, 20분간의 변동폭이 10% 이하이고, 또한 SOC가 충전율 목표범위에 들어가 있기 때문에, 축전시스템(2)이 충방전을 행하지 않는다. 따라서, 축전지의 충방전을 가능한 한 행하지 않는, 본 발명의 과제를 달성할 수 있다. 또 시각 4.5[hour] 전후에서는, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)이 출력 가능 범위(R) 내에 들어가 있음에도 불구하고, 축전지가 충전동작을 행하고 있다. 이것은, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)을 충전율 목표범위 내로 들어가기 위한 동작이고, 이 충전동작에 의하여 SOC를 충전율 목표범위 내로 들어가게 할 수 있다. 또, 이 SOC 관리를 위한 충전조작시에도, PS는 20분간의 변동폭이 10% 이내가 되도록 동작하고 있다.Next, an operation example of the wind power generation system of the present invention will be described below. 15 is a result obtained by simulation of the fluctuation mitigation operation by the
다음에 도 16을 이용하여, 본 발명의 전력제한제어에 의한, 풍력발전시스템의 동작예에 대하여 설명한다. 도 16은, 본 발명의 전력제한제어에 의한 변동 완화 동작을, 시뮬레이션에 의하여 구한 결과이다. 도 16 상단의 그래프는, 풍력발전장치군의 발전전력(PW), 풍력발전시스템의 출력전력(PS), 풍력발전장치군(1)의 전력제한지령(PLC), 전력제한을 행하지 않았을 때의 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW0)을 나타내고 있다. 풍력발전장치군(1)의 발전전력은, 시각 1.O[hour] 전후에서 상승을 시작하고 있고, 상승 직후는 축전시스템의 충전동작에 의하여 20분간의 변동폭을 10% 이내로 억제하고 있다. 시각 2.0[hour] 전후에서, 축전시스템(2)의 충전율이 100[%]에 도달한다. 축전시스템(2)은 충전율이 100[%] 이상에서는 충전동작을 할 수 없기 때문에, 시각 2.0[hour]에서는 풍력발전장치군(1)의 전력제한기능에 의하여 발전전력(PW)을 억제한다. 이 축전시스템(2)의 SOC에 의존하는 전력제한기능에 의하여 축전시스템(2)의 충전동작을 우선적으로 행함으로써 전력제한기능을 가능한 한 사용하지 않고, 자연 에너지를 유효 이용한다는, 본 발명의 과제를 만족하고 있다.Next, with reference to FIG. 16, the operation example of the wind power generation system by the power limit control of this invention is demonstrated. Fig. 16 shows results obtained by simulation of fluctuation mitigation operation by the power limit control of the present invention. The upper graph of FIG. 16 shows the generation power PW of the wind power generator group, the output power PS of the wind power generation system, the power limit command PLC of the wind
다음에, 본 발명의 효과에 대하여, 도 17을 이용하여 설명한다. 도 17은 본 발명을, 실존하는 풍력발전시스템에 적용한 경우의 효과를, 시뮬레이션에 의하여 구한 것이다. 구체적으로는, 축전시스템이 병설되어 있지 않은 실존하는 풍력발전시스템의 발전출력 데이터 약 1년분을 기초로, 축전시스템을 병설하였을 때의 동작을, 수치 시뮬레이션으로 구한 결과이다. 시뮬레이션에서는, 축전시스템의 MW 용량을, 풍력발전시스템의 정격용량의 90%로 하고, MWh 용량은 무한대로 하고 있다. 즉, 축전시스템은, 상시 90%의 방전, 90%의 충전이 가능하다. 시뮬레이션에서는, 비교대상을 위해, 본 발명의 축전지 제어 외에, 공지기술인 풍력발전시스템의 출력전력(PS)이, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)의 1차 지연에 추종하도록 축전지의 충방전을 행하는 제어방식과, PW의 1차 지연 추종 + 고정폭을 일탈하는 경우만 축전지를 충방전하는 제어에 대해서도, 평가를 행하였다. Next, the effect of this invention is demonstrated using FIG. 17 shows the effect of the present invention applied to an existing wind power generation system by simulation. Specifically, the results obtained by numerical simulations of the operation when the power storage system is installed on the basis of about one year of power generation output data of an existing wind power generation system without a power storage system. In the simulation, the MW capacity of the power storage system is 90% of the rated capacity of the wind power generation system, and the MWh capacity is infinite. That is, the electrical storage system can always discharge 90% and charge 90%. In the simulation, for comparison purposes, in addition to the battery control of the present invention, the output power PS of the known wind power generation system follows the primary delay of the power generation power PW of the wind
도 17은 시뮬레이션 결과에 대하여 정리한 것으로, 일탈 빈도, 축전지의 총충전 전력량, 총방전 전력량, 축전지 충방전에 의한 손실을 나타내고 있다. 또한, 일탈 빈도란, 임의의 시각에서 시작되는 20분간에 있어서, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)이 10%보다 크게 변동하고 있는 사상의 발생빈도이다. 또, 손실은, 축전지의 총 방전전력량으로부터, 축전지의 충방전 효율이 70% 일정하다고 가정하여, 구한 값이다. 1차 지연 추종, 및 1차 지연 추종 + 고정폭 제어에서는, 1차 지연의 시정수가 180분 이상이고 일탈율 0.0[%]를 달성하고 있는 케이스가 있다. 이들 일탈율 0.0[%]를 달성하는 케이스 중, 충방전 손실이 가장 적은 경우에도, 손실이 5.8[%]발생하고 있다. 한편, 본 발명을 실시한 경우, 일탈 빈도가 0.0[%]이고, 또한 손실이 2.1[%]로 매우 적다. 따라서, 본 발명의 과제였던, 축전시스템의 충방전 전력량을 적게 하고, 축전시스템의 충방전에 의한 손실을 감소시킨다는 과제를, 만족하는 것을 확인할 수 있다.Fig. 17 summarizes the simulation results and shows the deviation frequency, the total charge power amount of the storage battery, the total discharge power amount, and the loss due to the charge / discharge of the battery. In addition, the deviation frequency is the occurrence frequency of the event in which the output power PS of the wind power generation system fluctuates more than 10% in 20 minutes starting at an arbitrary time. The loss is a value obtained by assuming that the charge and discharge efficiency of the storage battery is constant at 70% from the total discharge power amount of the storage battery. In the first delay tracking and the first delay tracking + fixed width control, there is a case where the time constant of the first delay is 180 minutes or more and the deviation rate is 0.0 [%]. Among cases of achieving these deviation ratios of 0.0 [%], even when the charging and discharging loss was the least, the loss occurred at 5.8 [%]. On the other hand, when the present invention is implemented, the deviation frequency is 0.0 [%], and the loss is very small, 2.1 [%]. Therefore, it can be confirmed that the problem of reducing the amount of charge / discharge power of the power storage system and the loss caused by the charge / discharge of the power storage system, which has been a problem of the present invention, can be confirmed.
또한, 본 발명의 풍력발전시스템의 구성은, 도 1에 한정되는 것은 아니고, 상위 제어장치(3)가 축전시스템의 제어장치의 기능을 겸하여도, 본 발명의 효과는 동일하다. 마찬가지로, 상위 제어장치(3)가 풍력발전장치군(1)의 SCADA1-1의 기능 을 겸하여도, 본 발명의 효과는 잃지 않는다. 또 풍력발전장치군이 SCADA1-1을 가지지 않고, 상위 제어장치(3)가, 하나하나의 풍력발전장치(1-1-1, 1-1-2, …, 1-1-n)에, 직접 전력제한지령을 주는 형태이어도, 본 발명의 효과는 잃지 않는다.In addition, the structure of the wind power generation system of this invention is not limited to FIG. 1, The effect of this invention is the same, even if the higher-
또, 본 발명의 풍력발전장치는, 하나하나의 풍차 모두가 전력제한기능을 가질 필요는 없고, 전력제한기능 대신, 하나하나의 풍차의 운전?정지상태를 변환함으로써, 풍력발전장치군 전체로서, 발전전력을 소정값 이하로 제한하는 기능이 있는 구성을 취하면, 본 발명은 실시 가능하다. In addition, in the wind power generator of the present invention, not all of the windmills need to have a power limiting function, and instead of the power limiting function, the wind turbines as a whole of the wind power generator group are converted by converting the operation and stop states of the windmills. The present invention can be implemented by adopting a configuration having a function of limiting the generated power to a predetermined value or less.
또, 본 실시예에서는, 변동 완화 대상의 전력변동을, 수분 내지 20분 정도의 주파수대로 한정하였으나, 변동 완화해야 할 주파수대는 전력계통마다 다르기 때문에, 전력계통에 따라 제어정수를 바꿈으로써, 본 발명의 효과는 마찬가지로 실현 가능하다. In addition, in the present embodiment, the power fluctuation of the fluctuation mitigation target is limited to a frequency of several minutes to about 20 minutes. However, since the frequency band to be fluctuated is different for each power system, the control constant is changed according to the power system. The effect is similarly feasible.
본 실시예에서는, 발전전력(PW)이 출력 가능 범위(R) 내에 들어가 있고, 또한 충전율(SOC)이 충전율 목표범위에 들어가 있는 동안은, 축전시스템(2)이 충방전을 행하지 않는다. 축전시스템이 충방전을 행하지 않는 동안은, 축전시스템(2)을 구성하는 변환기(2-1-1-2)의 보조기계 전원을 정지하여도 된다. 구체적으로는, 변환기(2-1-1-2)를 구성하는 공냉용 팬의 정지, 제어전원의 공급정지, 반도체소자의 스위칭동작의 정지를 행한다. 이 보조기계 전원의 정지동작에 의하여 축전시스템(2)이 정상적으로 발생하는 손실을 저감시키는 것이 가능해지고, 자연 에너지를 더욱 유효하게 이용할 수 있다.In the present embodiment, the
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명을 사용함으로써, 풍력발전시스템의 출 력변동을 억제하면서, 축전시스템(2)의 충방전에 의한 손실을 저감시킬 수 있다. 또, 본 발명을 사용함으로써, 전력제한에 의한 손실을 저감시킬 수 있다. 또, 본 발명의 효과에 의하여 축전시스템(2)의 충방전 전력량을 저감할 수 있기 때문에, 축전시스템(2)에 필요하게 되는 축전지 용량을 저감시키는 것이 가능하고, 본 발명의 형태인 축전시스템 병설형 풍력발전시스템의 도입을 용이하게 한다. 또, 본 발명의 효과에 의하여 축전시스템(2)의 충방전 전력량을 저감할 수 있기 때문에, 축전장치의 수명을 종래보다 연장시킬 수 있다. 따라서, 본 발명을 사용함으로써 종래 기술보다 유효하게 자연 에너지를 이용할 수 있다.As described above, by using the present invention, it is possible to reduce the loss due to charging and discharging of the
(실시예 2)(Example 2)
본 발명의 제 2 실시예에 대하여, 도 18, 도 19, 도 20을 이용하여 설명한다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18, 19 and 20.
본 발명의 실시예 1과의 차이는, 풍력발전시스템이 소정의 출력전력 상한지령(PMaxC)을 가지고, 풍력발전시스템의 출력값이 상시, 출력전력 상한지령(PMaxC) 이하가 되도록, 풍력발전장치군의 전력제한과 축전시스템의 충전을 조합하여 동작하는 것이다. 본 발명의 실시예 1과 구성이 다른 부분을, 도 18, 도 19를 이용하여 설명한다.The difference from the first embodiment of the present invention is that the wind power generation system has a predetermined output power upper limit command (PMaxC), so that the output value of the wind power generation system is always lower than or equal to the output power upper limit command (PMaxC). It operates by combining the power limit of the battery and the charging of the power storage system. The part different from the structure of Example 1 of this invention is demonstrated using FIG. 18, FIG.
도 18을 이용하여, 본 실시예에서의 충방전지령 연산부(3a-3)에 대하여 설명한다. 본 실시예의 충방전지령 연산부(3a-3)가, 실시예 1의 충방전지령 연산부(3-3)와 다른 부분은, 리미터(3a-3-3)의 상한값을, 풍력발전시스템의 정격이 아니라, 풍력발전시스템의 정격 이하의 값인 출력전력 상한지령(PMaxC)(본 실시예에서는 풍 력발전시스템 정격의 70%)으로 하는 점이다. 본 실시예의 충방전지령 연산부(3a-3)의 그 밖의 부분은, 실시예 1의 충방전지령 연산부(3-3)와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.18, the charge / discharge battery
도 19를 이용하여, 본 실시예에서의 전력제한지령 연산부(3a-4)에 대하여 설명한다. 본 실시예의 전력제한지령 연산부(3a-4)가, 실시예 1의 전력제한지령 연산부(3-4)와 다른 부분은, 최소값 선택 연산부(3a-4-2)가 새롭게 가해진 점이다. 최소값 선택 연산부(3a-4-2)는, (PSMin + 10%)와 PMaxC를 비교하여, 어느 것인지 작은 쪽을 선택한다. 본 실시예의 전력제한지령 연산부(3a-4)의 그 밖의 부분은, 실시예 1의 전력제한지령 연산부(3-4)와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.19, the power limit
도 18 및 도 19의 제어구성을 취함으로써, 실시예 2의 풍력발전시스템은, 그 출력 전력값이 항상 PMaxC 이하로 억제된다. 18 and 19, the output power value of the wind power generation system of Example 2 is always suppressed to be below PMaxC.
본 발명의 실시예 2의 구성에서의 제어동작과 효과에 대하여, 도 20을 이용하여 설명한다. 축전시스템을 병설하는 풍력발전장치군에서는, 풍력발전시스템 전체의 비용에 차지하는 축전시스템(2) 비용의 비율이, 일반적으로 높다. 이 축전지 시스템(2)의 비용이, 축전시스템 병설형 풍력발전장치군의 도입을 방해하고 있을 염려가 있다.The control operation and effects in the configuration of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the wind power generation device group which installs a power storage system, the ratio of the
축전시스템 병설형 풍력발전장치군의 도입을 용이하게 하기 위해서는, 축전시스템(2)의 용량을 가능한 한 줄이는 것이 바람직하다. 그러나, 축전시스템(2)의 용량을 줄이면, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 변동이 확대되는 경향에 있다. 예를 들면, 축전시스템의 정격 충방전 전력값(최대 충방전 전력값)을, 풍력발전시 스템 정격값의 60%로 한 경우의 동작예를, 도 20에 나타낸다. 또한, 축전시스템의 정격 충방전 전력값은, 일반적으로, 축전시스템의 변환기 용량과 같다.In order to facilitate the introduction of the power storage system side wind power generator group, it is desirable to reduce the capacity of the
도 20(a), 도 20(b)에서는, 풍력발전시스템 부근의 풍속이 완만하게 증가하고, 그 후, 시간적으로 급준하게 감소한 경우를 상정하고 있다. 도 20(a)는, 실시예 1에서 설명한 방법에 의하여 전력을 제어한 경우의, 전력과 충전율(SOC)의 시간변화를 나타낸 도면이다. 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)은, 풍속에 따라 완만하게 증가하고, 그 후, 시간적으로 급준하게 감소한다. 발전전력(PW)의 증가 시는, 축전시스템(2)의 충전동작과, 풍력발전장치군(1)의 전력제한동작에 의하여 변동율을 일정값 이하(본 실시예에서는 20분간의 PS의 변동폭을 10% 이하)로 억제하는 것이 가능하다. 그러나, 발전전력(PW)의 급감시에는, 축전시스템(2)의 방전동작에 의하여 PS의 변동을 완화하는 것이 필요하나, 축전시스템의 정격용량이 풍력발전시스템의 60%밖에 없기 때문에, PS의 변동율을 일정값 이하로 억제할 수 없어, 큰 변동이 발생한다.20 (a) and 20 (b), it is assumed that the wind speed in the vicinity of the wind power generation system gradually increases, and then decreases rapidly in time. FIG. 20A is a diagram showing time variation of power and charge rate (SOC) when power is controlled by the method described in Example 1. FIG. The generated power PW of the wind
도 20(b)는, 본 실시예의 제어동작을 한 경우의, 전력과 충전율(SOC)의 시간변화를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는, 풍력발전시스템의 출력전력 상한지령 (PMaxC)을, 축전시스템의 정격전력값(60%) + 10%로 설정하고 있다. 풍력발전시스템의 출력전력(PS)은, 풍력발전장치군(1)의 전력제한동작과, 축전시스템(2)의 충전동작에 의하여 항상 PMaxC 이하로 억제된다. 이 때문에, 풍속이 급격하게 감소하고, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)이 급격하게 감소한 경우에서도, 축전시스템(2)의 방전동작에 의하여 최대 변동폭을 10%(= PMaxC - 축전시스템 정격값) 이하 로 억제할 수 있다. 이에 의하여, 풍력발전시스템의 출력전력의 변동을, 일정값 이하(본 실시예에서는 20분간의 PS의 변동폭을 10% 이하)로 억제할 수 있다.FIG. 20B is a diagram showing time variation of power and charge rate SOC when the control operation of the present embodiment is performed. In this embodiment, the output power upper limit command PMaxC of the wind power generation system is set to the rated power value (60%) + 10% of the power storage system. The output power PS of the wind power generation system is always suppressed below PMaxC by the power limiting operation of the wind
본 실시예에 나타낸 바와 같이, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)을, 풍력발전장치군(1)의 전력제한기능 및 축전시스템(2)의 충전기능으로, 항상 소정값 이하로 함으로써, 축전시스템(2)의 정격용량이, 풍력발전장치군(1)의 정격용량보다 작은 경우에서도, 변동율을 일정값 이하로 억제하는 것이 가능하다. 이 효과에 의하여 축전시스템(2)의 용량을 줄일 수 있어, 축전지 병설형 풍력발전시스템의 도입을 용이하게 할 수 있고, 자연 에너지를 유효 이용할 수 있다.As shown in the present embodiment, the output power PS of the wind power generation system is always set to a predetermined value or less by the power limiting function of the wind
(실시예 3)(Example 3)
본 발명의 제 3 실시예에 대하여, 도 21 내지 도 27을 이용하여 설명한다.A third embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 21-27.
본 실시예의, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와의 차이는, 풍력발전시스템이, 풍력발전장치군(1)의 전력제한제어 및 축전시스템(2)의 충방전제어에, 기상예측에 의거하는 풍력발전장치군(1)의 발전전력 예측값을 이용하는 점이다.The difference between the first embodiment and the second embodiment of the present embodiment is that the wind power generation system is based on the power limitation control of the wind
본 발명의 풍력발전시스템의 구성에 대하여, 도 21을 이용하여 설명한다. 도 21에 나타낸 본 실시예의 풍력발전시스템의 구성요소 중, 도 1과 번호가 같은 것은, 같은 구성 요소이기 때문에 설명은 생략한다. 본 실시예의 풍력발전시스템에서는, 상위 제어장치(3b)가, 신호선(8)을 거쳐, 발전전력 예측 사업자(9)로부터 풍력발전시스템의 발전전력 예측값(PP)을 수신한다. 발전전력 예측 사업자(9)는, 과거의 기상 데이터, 지형 데이터, 풍력발전시스템의 현재의 운전상황, 풍력발전시스템의 과거의 운전 데이터로부터, 미래에 있어서의 발전전력(PP)을 예측한다.The structure of the wind power generation system of this invention is demonstrated using FIG. Among the components of the wind power generation system of the present embodiment shown in FIG. 21, the same components as those in FIG. 1 are the same components, and thus description thereof is omitted. In the wind power generation system of the present embodiment, the
상위 제어장치(3b)의 구성에 대하여, 도 22, 도 23, 도 24, 도 25를 이용하여 설명한다. 본 실시예의 상위 제어장치(3b)의 구성 중에서, 실시예 1의 상위 제어장치(3)(도 8)와 다른 점은, 축전시스템 SOC 목표값 연산부(3b-1), 축전시스템 충방전 전력지령 연산부(3b-3), 풍력발전장치군 전력제한지령 연산부(3b-4)뿐이다. 상위 제어장치(3b)의 구성요소 중, 그 밖의 부분에 대해서는 실시예 1과 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.The configuration of the
본 실시예의 SOC 목표값 연산부(3b-1)의 동작에 대하여, 도 22를 이용하여 설명한다. 도 22 중, 3b-1-1의 동작은, 실시예 1의 SOC 목표값 연산부(3-1)와 동일한 동작을 하기 때문에, 설명은 생략한다. SOC 목표값 연산부(3b-1)는, 내부의 전력예측값 변동율 연산부(3b-1-2)에서, 가까운 장래에 있어서, 발전전력 예측값(PP)이 크게 변동하는 사상을 찾는다. 발전전력 예측값(PP)이 가까운 장래에 있어서 급증하는 경우는, SOC 목표값을 작게 설정한다. 또, 발전전력 예측값(PP)이 가까운 장래에 있어서 급감하는 경우는, SOC 목표값을 크게 설정한다. 가까운 장래에 있어서 발전전력 예측값(PP)의 급변이 없으면, SOC 목표값은, 실시예 1과 마찬가지로 풍력발전장치군의 발전전력(PW)으로부터 결정한다. 본 실시예에서는, 풍력발전시스템은, 이와 같이 축전시스템(2)의 SOC 목표값 연산부(3b-1)의 동작에 따라, SOC의 목표값 SOCT를 발전전력 예측값(PP)에 의거하여 변화시키는 수단을 가진다. The operation of the SOC
다음에, 본 실시예의 충방전 전력지령 연산부(3b-3)의 동작에 대하여, 도 23을 이용하여 설명한다. 도 23에 나타낸 충방전 전력지령 연산부(3b-3) 중에서, 도 11에 나타낸 충방전 전력지령 연산부(3-3)와 번호가 같은 구성요소는, 실시예 1과 동일한 동작을 하기 때문에, 설명은 생략한다. 본 실시예의 충방전 전력지령 연산부(3b-3)는, 리미터(3b-3-3)에서 상한값을 풍력발전시스템 정격값이 아니라, 출력전력 상한지령(PMaxC)으로 설정한다. PMaxC는, 발전시스템 상한값 연산부(3b-3-4)에서, 풍력발전장치군 출력전력 예측값(PP)으로부터 연산된다.Next, the operation of the charge / discharge power
다음에, 본 실시예의 전력제한지령 연산부(3b-4)의 동작에 대하여, 도 24를 이용하여 설명한다. 도 24에 나타낸 풍력발전장치군 전력제한지령 연산부(3b-4) 중에서, 도 13에 나타낸 풍력발전장치군 전력제한지령 연산부(3-4)와 번호가 같은 구성요소는, 실시예 1과 동일한 동작을 하기 때문에, 설명은 생략한다. 본 실시예의 풍력발전장치군 전력제한지령 연산부(3b-4)는, 최소값 선택 연산부(3b-4-2)에서 (PSMin + 10%)와 PMaxC를 비교하여, 어느 것인가 작은 쪽을 선택한다. PMaxC는, 출력전력 상한값 지령 연산부(3b-4-3)에서, 풍력발전장치군 출력전력 예측값(PP)으로부터 연산된다. Next, the operation of the power limit
발전시스템 상한값 연산부(3b-3-4) 및 발전시스템 상한값 연산부(3b-4-3)의 동작에 대하여, 도 25를 이용하여 설명한다. 발전시스템 상한값 연산부(3b-3-4)(3 b-4-3)는, 발전전력 예측값(PP)에서, 미래에 있어서 발전전력 예측값(PP)이 급격하게 감소하는 사상을 찾고, 이것에 따라 출력전력 상한지령(PMaxC)을 작성한다. 구체적으로는, PP가 급격하게 감소하는 시각까지, 완만하게 PMaxC를 감소시킨다. 또한, PMaxC의 감소 속도는, 예를 들면 10[%]/20[분]의 일정한 비율로 감소시키고, 또한 PP가 급격하게 감소하는 시각에서, PMaxC가 축전시스템(2)의 정격용량이 되 도록 PMaxC를 설정한다. 또한, PP의 급변이 없는 시간대에서는, PMaxC는 풍력발전시스템 정격값으로 설정한다. The operation of the power generation system upper
본 실시예에서는, 풍력발전장치군은, 충방전 전력지령 연산부(3b-3), 전력제한지령 연산부(3b-4) 및 상한값 연산부(3b-3-4)의 동작에 의하여 풍력발전장치군의 출력전력 상한지령(PMaxC)을, 기상 예측에 의거하는 풍차발전전력 예측값(PP)에 의하여 변화시키는 수단과, 풍력발전시스템의 출력전력을, 풍력발전장치군(1)의 전력제한기능과, 축전시스템(2)의 충전동작에 의하여 상기 PMaxC 이하로 억제하는 수단을 구비한다.In the present embodiment, the wind power generator group is operated by the operation of the charge / discharge power
본 발명의 본 실시예를 행한 경우의 제어동작예와, 효과에 대하여 도 26, 도 27을 이용하여 설명한다. 도 26(a), 도 26(b)는 풍력발전시스템 근방의 풍속이 급속하게 증대한 현상, 도 27(a), 도 27(b)는 풍속이 급속하게 감소한 현상에서의 동작예를 나타내고 있다.Examples of the control operation and effects in the present embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 26 and 27. 26 (a) and 26 (b) show an example of operation in which the wind speed in the vicinity of the wind power generation system is rapidly increased, and FIGS. 27 (a) and 27 (b) show the phenomenon in which the wind speed is rapidly reduced. .
도 26(a), 도 26(b)를 이용하여, 풍속이 급속하게 증대한 경우의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서는, 축전시스템(2)으로서, 2차 전지인 납전지나, 나트륨 유황전지, 리튬전지를 사용한 경우를 상정한다. 일반적으로 2차 전지는, 충전율(SOC)이 높은 상태에서는, 충전 가능 전력의 크기가 감소하는 성질을 가진다. 이 때문에, 변동 완화를 위해 축전시스템(2)이 충전동작을 행하는 경우는, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)을 낮게 제어함으로써, 충전 가능 전력의 진폭값을 큰 값으로 하여 두는 것이 바람직하다. 26 (a) and 26 (b), the operation when the wind speed rapidly increases will be described. In this embodiment, a case where a lead battery, a sodium sulfur battery, or a lithium battery which is a secondary battery is used as the
도 26(a)는, 본 발명의 실시예 1에 나타낸 제어를 행한 경우의 동작예이다. 도 26(a)에서는, 풍력발전시스템은, SOC 목표값을, 풍력발전장치군의 발전전력(PW) 에 따라 변화시킨다. 이 때문에, 발전전력(PW)의 증가에 따라, 충전율(SOC)도 증대한다. 충전율(SOC)이 높은 값이 되면, 충전 가능 전력의 진폭이 작아지기 때문에, 축전시스템(2)의 충전동작만으로는 변동율을 완화할 수 없게 된다. 풍력발전시스템 출력전력(PS)의 변동율을 일정값 이하로 억제하기 위하여, 풍력발전시스템은 축전시스템(2)으로 충전할 수 없는 전력을, 풍력발전장치군(1)의 전력제한기능에 의하여 억제한다. 이 때문에, 전력제한에 의한 자연 에너지의 손실이 발생한다.Fig. 26A is an example of operation when the control shown in the first embodiment of the present invention is performed. In FIG. 26A, the wind power generation system changes the SOC target value according to the generation power PW of the wind power generator group. For this reason, as the power generation power PW increases, the charging rate SOC also increases. When the charge rate SOC is a high value, the amplitude of the chargeable electric power becomes small, so that the fluctuation rate cannot be alleviated only by the charging operation of the
도 26(b)는, 본 발명의 실시예 3에 나타낸 제어를 행한 경우의 동작예이다. 도 26(b)는, 도 22에 나타낸 SOC 목표값 연산부(3b-1)의 동작에 따라, 발전전력(PW)이 급증하기 전에, SOC의 목표값(SOCT)을 0[%]로 설정한다. 이 효과에 의하여 PW가 급증하기 직전에서, SOC가 0[%]부근까지 감소하고 있고, PW가 급증 후의 기간에서도, SOC를 비교적 낮은 값으로 유지하는 것이 가능해진다. SOC가 낮게 유지됨으로써, 축전시스템의 충전 가능 전력의 진폭이 증대하여, 전력제한을 하지 않고, 축전시스템(2)의 충전동작만으로, PS의 변동율을 일정값 이하로 억제하는 것이 가능해진다. 축전시스템(2)에 충전된 전력은, 대부분을 계통에 방전하는 것이 가능하고, 전력제한에 의해 변동을 억제하는 도 26(a)의 경우에 비하여, 자연 에너지를 유효하게 활용할 수 있다.Fig. 26B is an example of operation when the control shown in the third embodiment of the present invention is performed. FIG. 26 (b) sets the target value SOCT of the SOC to 0 [%] before the generation power PW suddenly increases in accordance with the operation of the SOC target
다음에, 도 27을 이용하여, 풍속이 급속하게 감소한 경우의 동작에 대하여 설명한다. 도 27(a), 도 27(b)에서는, 축전시스템(2)의 변환기 정격이, 풍력발전 장치군(1)의 50[%]인 경우를 상정하고 있다. 도 27(a)는, 본 발명의 실시예 1에 나타낸 제어를 행한 경우의 동작예이다. 풍속의 급감에 따라, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)도 급감한다. PW 급감시, 풍력발전시스템은 출력전력(PS)의 변동을 완화하기 위하여, 축전시스템(2)에서 방전동작을 행하나, 축전시스템(2)의 정격용량이 50%밖에 없기 때문에, 변동을 완화할 수 없어, 큰 변동이 발생한다.Next, an operation in the case where the wind speed rapidly decreases will be described with reference to FIG. 27. In FIG. 27 (a) and FIG. 27 (b), the case where the converter rating of the
한편, 도 27(b)는, 본 발명의 실시예 3에 나타낸 제어를 행한 경우의 동작예이다. 도 27(b)에서는, 풍력발전시스템은, 도 22에 나타낸 바와 같이 기상 예측에 의거하는 발전전력 예측값(PP)에 따라 SOC 목표값을 변화시킴과 동시에, 도 23에 나타낸 바와 같이 PP 에 따라 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 출력전력 상한지령 (PMaxC)을 변화시킨다. 풍력발전장치군의 발전전력(PW)의 급감 직전에서, SOC 목표값을 100[%]로 설정함으로써, 발전전력(PW)의 급감 후에 있어서, 변동 완화에 필요한 방전전력 에너지를, 축전시스템(2)에 사전에 확보하여 두는 것이 가능하게 된다. 또, PW의 급감까지, 출력전력 상한지령(PMaxC)을 축전시스템(2)의 변환기 용량 정도까지 감소시켜 두는 동작에 의하여 발전전력(PW)의 급감 직후에 있어서, 축전시스템(2)의 방전동작에 의하여 출력전력(PS)의 변동율을 일정값 이하(본 실시예에서는 20분간의 변동폭을 10% 이하)로 완화하는 것이 가능해진다. 이 효과에 의하여 축전지 병설형 풍력발전장치군의 도입이 용이하게 되어, 자연 에너지를 유효 이용할 수 있다.FIG. 27B is an example of the operation when the control shown in the third embodiment of the present invention is performed. In FIG. 27B, the wind power generation system changes the SOC target value in accordance with the generation power prediction value PP based on the weather forecast as shown in FIG. 22, and simultaneously changes the SOC target value in accordance with PP as shown in FIG. 23. Change the output power upper limit command (PMaxC) of the output power (PS) of the power generation system. By immediately setting the SOC target value to 100 [%], immediately before the power generation power PW of the wind power generator group decreases, the discharge power energy required for mitigating the fluctuation after the power generation power PW decreases is stored in the
또한, 도 21에 나타낸 신호선(8)으로서는, LAN, WAN 등의 네트워크나, 전용선 등으로 구성된다. 또, 본 발명의 효과는, 신호선(8)을 사용하지 않고, 무선신 호 등에 의해 발전전력 예측값(PP)을 수신하는 형태이어도, 본 발명의 효과는 동일하다.The
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전시스템은, 풍력발전장치군(1)의 발전전력 예측값(PP)에 의거하여, 축전시스템(2)의 충전율 목표값(SOCT)을 변화시키는 수단과, 상기 SOCT에 의거하여 축전시스템(2)의 충전율(SOC)을 변화시키는 수단을 가진다. 또, 본 발명의 풍력발전시스템은, 풍력발전장치군(1)의 발전전력 예측값(PP)에 의거하여, 풍력발전시스템의 출력전력 상한지령(PMaxC)을 변화시키는 수단과, 상기 PMaxC에 의거하여, 출력전력(PS)을 PMaxC 이하로 억제하는 수단을 가진다. 본 발명의 효과에 의하여 풍속이 급증하는 조건에서도, 전력제한에의한 에너지의 손실을 회피할 수 있고, 자연 에너지를 유효하게 이용할 수 있다. 또, 풍속이 급감하는 조건에 있어서, 축전시스템(2)의 정격용량이 작은 경우에도, 출력전력(PS)의 변동을 완화하는 것이 가능해진다. 이에 의하여, 축전지 병설형 풍력발전시스템의 도입이 용이해져, 자연 에너지를 유효하게 이용하는 것이 가능해진다.As described above, the wind power generation system of the present invention includes means for changing the charging rate target value SOCT of the
(실시예 4)(Example 4)
본 발명의 제 4 실시예에 대하여, 도 28, 도 29를 이용하여 설명한다. 본 실시예의 풍력발전시스템의 기본적인 구성은, 실시예 1과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예의 가장 큰 특징은, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)의 변동이 비교적 작을 때는, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)이 발전전력(PW)의 1차 지연 지령에 따르도록 축전지가 충방전을 행하고, 풍력발전장치군(1) 의 발전전력(PW)의 변동이, 기준이 되는 폭을 초과할 때에는, 1차 지연 지령에 따르지 않고, PS가 기준이 되는 폭 안으로 들어가도록, 축전지가 충방전하는 것이다.A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 28 and 29. Since the basic structure of the wind power generation system of this embodiment is the same as that of
본 실시예의 제어계에 대하여, 도 28을 이용하여 설명한다. 도 28은, 본 실시예에서의 상위 제어장치(3)의, 충방전 전력지령 연산부(3-3c)의 제어계를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서의, 상위 제어장치(3)의 다른 제어계는, 실시예 1과 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.The control system of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 28 is a diagram showing a control system of the charge / discharge electric power command calculation unit 3-3c of the upper
충방전 전력지령 연산부(3-3c)는, 1차 지연 연산부(3-3c-5)에서, 풍력발전장치군(1)의 발전전력(PW)에 1차 지연 연산을 실시한 중간값(PWLPF)을 작성한다. 충방전 전력지령 연산부(3-3c)는, SOC 관리제어부(3-3-1)에서, SOC 관리를 위한 충방전 전력지령의 중간값(PBSOC)을 작성한다. 충방전 전력지령 연산부(3-3)는, PBSOC에 PWLPF를 더한 값(PBC1)을 작성하고, 이것에 리미터(3-3-2)와 리미터(3-3-3)를 작용시킴으로써, 충방전 전력지령의 중간값(PBC3)을 구한다. 충방전 전력지령 연산부(3-3)는, 중간값(PBC3)으로부터 PW를 감산함으로써, 충방전 전력지령(PBC)을 구한다. 1번째 리미터(3-3-2)는, 상한값을 PSMin에 풍력발전시스템 정격의 10%를 가산한 값, 하한값을 PSMax로부터 풍력발전시스템 정격의 10%를 감산한 값으로 설정한다. 이 리미터(3-3-2)의 효과에 의하여 임의의 20분간 단면에서, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 변동을 10% 이하로 억제할 수 있다.The charge / discharge power command calculation unit 3-3c performs the first delay calculation unit 3-3c-5 on the intermediate value PWLPF in which the primary delay calculation is performed on the generated power PW of the wind
본 발명의 효과에 대하여, 도 29를 이용하여 설명한다. 도 29는, 본 실시예에 나타낸 풍력발전시스템의 동작예를 나타낸 도면이다. 본 실시예의 풍력발전시스템은, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 변동이, 20분간에서 10% 이내가 되는 출 력 가능 범위(R)를 작성한다. PWLPF가, 상기 출력 가능 범위(R) 내에 들어가는 경우는, 풍력발전시스템의 발전전력(PS)이 PWLPF를 따르도록, 축전시스템(2)의 충방전 전력을 제어한다. PWLPF가, 상기 출력 가능 범위(R)를 일탈하는 경우는, PS가 출력 가능 범위(R)의 상한, 또는 하한에 일치하도록, 축전시스템(2)의 충방전 전력을 제어한다.The effect of this invention is demonstrated using FIG. 29 is a diagram showing an operation example of the wind power generation system shown in the present embodiment. In the wind power generation system of the present embodiment, the output possible range R in which the variation of the output power PS of the wind power generation system is within 10% in 20 minutes is created. When the PWLPF falls within the output possible range R, the charge / discharge power of the
본 실시예에 나타낸 제어를 풍력발전시스템이 행함으로써, 1차 지연 추종의 시정수가 작은 값이어도, 풍력발전시스템의 발전전력(PS)의 변동을 소정값 이하로 억제할 수 있다. 이 효과에 의하여 1차 지연 추종의 동작만을 행한 경우에 비하여, 축전시스템(2)의 충방전 전력량을 감소시키는 것이 가능해진다. 축전시스템(2)의 충방전 전력량이 감소하기 때문에, 축전시스템(2)에서 발생하는 손실을 감소시킬 수 있어, 자연 에너지의 유효 이용에 연결된다.By performing the control shown in this embodiment, the wind power generation system can suppress the fluctuation of the generation power PS of the wind power generation system to a predetermined value or less even if the time constant of the primary delay tracking is small. This effect makes it possible to reduce the charge / discharge power amount of the
(실시예 5)(Example 5)
본 발명의 제 5 실시예에 대하여, 도 30, 도 31, 도 32, 도 33, 도 34를 이용하여 설명한다. 본 발명의 실시예 2와의 차이는, 풍력발전시스템의 출력전력 상한지령(PMaxC)을, 축전시스템(2)의 축적 에너지로부터 결정하는 것이다.A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 30, 31, 32, 33, and 34. The difference from the second embodiment of the present invention is that the output power upper limit command PMaxC of the wind power generation system is determined from the stored energy of the
본 발명의 실시예 2와 구성이 다른 부분을, 도 30, 도 31, 도 32, 도 33을 이용하여 설명한다. 도 30을 이용하여, 본 실시예에서의 충방전지령 연산부(3d-3)에 대하여 설명한다. 본 실시예의 충방전지령 연산부(3d-3)가, 실시예 1의 충방전지령 연산부(3a-3)와 다른 부분은, 리미터(3d-3-3)의 상한값(PMaxC)을, 소정값이 아니라, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)로 결정하는 점이다. 본 실시예의 충방전지 령 연산부(3d-3)의 그 밖의 부분은, 실시예 2의 충방전지령 연산부(3a-3)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.The part different from the structure of Example 2 of this invention is demonstrated using FIG. 30, FIG. 31, FIG. 32, FIG. The charge / discharge battery
다음에 도 31을 이용하여, 본 실시예에서의 전력제한지령 연산부(3d-4)에 대하여 설명한다. 본 실시예의 전력제한지령 연산부(3d-4)가, 실시예 1의 전력제한지령 연산부(3a-4)와 다른 부분은, 출력전력 상한값(PMaxC)을, 소정값이 아니라, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)로 결정하는 점이다. 본 실시예의 전력제한지령 연산부(3d-4)의 그 밖의 부분은, 실시예 2의 충방전지령 연산부(3d-4)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.Next, the power limit
다음에 도 32를 이용하여, 출력전력 상한지령 연산부(3d-3-4)(3d-4-3)의 동작에 대하여 설명한다. 출력전력 상한지령 연산부(3d-3-4)(3 d-4-3)는, 먼저 축적 에너지 연산부(3d-3-4-1)에서, 축전시스템(2)이 방전 가능한 축적 에너지(E)를, 축전시스템(2)의 충전율(SOC)로부터 연산한다. 출력전력 상한지령 연산부(3d-3-4)(3d-4-3)는, 축적 에너지(E)에 대응하는 출력전력 상한지령(PMaxC)을 내부에 미리 기억하여 두고, 출력전력 상한지령 선택부(3d-3-4-2)에서, PMaxC를 선택한다.Next, with reference to FIG. 32, the operation of the output power upper limit
도 33은, 축적 에너지(E)와 출력전력 상한지령(PMaxC)의 관계를 나타낸 것이다. 축전시스템이, 전력 PMaxC으로부터, 변동 완화의 제약(10%/20분)의 변화율에 의하여 방전을 행한 경우, 필요하게 되는 총 방전에너지를 EPMaxC라 한다. 이 때 EPMaxC와, E의 사이에는, 수학식 3에 나타내는 관계를 가지게 한다.33 shows the relationship between the stored energy E and the upper limit of the output power command PMaxC. The total discharge energy required when the power storage system discharges from the power PMaxC in accordance with the change rate of the limit of fluctuation relaxation (10% / 20 minutes) is referred to as EPMaxC. At this time, between EPMaxC and E, there is a relationship shown in equation (3).
수학식 (3)과 같은 관계를 가지게 함으로써, 풍력발전장치군(1)의 발전전력이 급감한 경우에서도, 축전시스템(2)의 방전에 의하여 출력전력의 변동을 규정값(10%/20분) 이하로 억제하는 것이 가능해진다. By having the relationship as shown in Equation (3), even when the generated power of the wind
본 발명의 효과에 대하여, 도 34를 이용하여 설명한다. 도 34는, 시각 t0에서, 풍력발전장치군의 발전전력(PW)이 급감하는 사상을 나타내고 있다. 도 34(a)는, 실시예 1에 나타낸 출력전력 상한이 없는 경우의 동작에 대하여 나타낸 도면이다. 도 34(a)에서는, 시각 t0까지 기간에 있어서, 발전전력이 증가함에 따라, SOC 목표범위도 증가한다. 도 34(a)에 나타낸 바와 같이, SOC가 SOC 목표범위에 따르기 위해서는, 시간적인 지연이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 방전에 필요한 축적 에너지가 부족되는 사상이 발생하는 경우가 있다. 도 34(a)에서는, 시각 t0에서 풍차 출력이 급감하고, 그 후 전력 변동 완화를 위해, 축전시스템(2)이 방전동작을 행한다. 그러나 시각 t1에서, SOC가 0%에 도달하기(축적 에너지가 부족된다) 때문에, 방전동작을 할 수 없어, 큰 전력변동이 발생한다. The effect of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 34 shows the phenomenon that the generated power PW of the wind power generator group decreases sharply at time t0. Fig. 34A is a diagram showing the operation when there is no upper limit of the output power shown in the first embodiment. In Fig. 34A, as the power generation power increases in the period until time t0, the SOC target range also increases. As shown in Fig. 34A, in order for the SOC to comply with the SOC target range, a time delay may occur. For this reason, the idea that the accumulated energy required for discharge is insufficient may occur. In FIG. 34A, the windmill output suddenly decreases at time t0, and after that, the
한편, 도 34(b)에 나타낸 본 실시예의 제어방식에서는, 축전시스템의 축적 에너지(또는 S0C)에 따라 출력전력 상한(PMaxC)을 변화시킨다. 이 PMaxC의 효과에 의하여 시각 t0에서도 출력전력(PS)은 작은 값이고, 시각 t0에서 풍차 출력이 급감하여도, 축전시스템(2)이 방전하는 데 충분한 축적 에너지를 확보하고 있고, 방전동작에 의해 전력변동을 규정값 이하로 억제할 수 있다. On the other hand, in the control system of the present embodiment shown in Fig. 34B, the upper limit of the output power PMaxC is changed in accordance with the accumulated energy (or S0C) of the power storage system. Due to the effect of this PMaxC, the output power PS is small even at time t0. Even when the windmill output decreases sharply at time t0, the accumulated energy sufficient to discharge the
또한, 본 실시예에 나타낸 풍력발전시스템의 출력전력(PS)의 제한방법은, 실시예 1에 나타낸 축전지의 충방전제어에 한정되는 것이 아니라, 축전지의 제어방식 으로서 발전전력(PW)의 1차 지연 신호에 따르는 등의 다른 제어방법을 사용하여도 된다.In addition, the method of limiting the output power PS of the wind power generation system shown in the present embodiment is not limited to the charge / discharge control of the storage battery shown in
본 실시예에 나타낸 바와 같이, 풍력발전시스템의 출력전력(PS)을, 축전시스템(2)의 축적 에너지에 따라 제한함으로써, 풍력발전장치군(1)의 발전전력이 급감하는 사상이 발생하여도, 더욱 확실하게 전력의 변동율을 규정값 이하로 억제하는 것이 가능하다. 이 효과에 의하여 발전소의 도입을 용이하게 할 수 있어, 자연 에너지를 유효 이용할 수 있다.As shown in the present embodiment, even when the output power PS of the wind power generation system is limited in accordance with the stored energy of the
(실시예 6)(Example 6)
본 발명의 제 6 실시예에 대하여, 도 35, 도 36을 이용하여 설명한다. 본 실시예의 풍력발전시스템의 구성을 도 30에 나타낸다. 도 35 중의 구성요소에 대하여, 번호가 실시예 1과 동일한 것은, 동일한 구성용을 나타낸다. 본 실시예의 가장 큰 특징은, 축전시스템(2)을 구성하는, 각 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m)의 충전율(SOC)을, 각각 다른 값으로 제어하는 것이다. A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 35 and 36. 30 shows the configuration of the wind power generation system of this embodiment. With respect to the component in FIG. 35, the same thing as Example 1 shows the same structure. The biggest feature of this embodiment is the charge factor (SOC) of each power storage device 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m, which constitutes the
본 실시예에서는, 축전장치를 구성하는 축전지로서 2차 전지인 납전지나, 나트륨유황전지, 리튬전지를 사용한 경우를 상정하고 있다. 2차 전지는, 그 특성에 의하여 SOC에 의존하여 충방전 가능 전력값이 변화된다. 일반적으로 축전지의 SOC가 높을 때는, 충전 가능 전력의 진폭이 감소하고, 반대로 SOC가 낮을 때는, 방전 가능 전력의 진폭이 감소하는 경향이 있다. 도 36은, 도 35를 구성하는 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m)의 충전율(SOC)과, 충방전 가능 전력에 대하여 나타낸 도면이다. 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m)의 충전율(SOC)이, 도 36과 같은 특성을 가지는 경우, 각 축전장치의 충전율을 다른 값으로 제어함으로써, 충방전 가능 전력의 범위를 증대시킬 수 있다.In this embodiment, a case where a lead battery, a sodium sulfur battery, or a lithium battery which is a secondary battery is used as a storage battery constituting a power storage device is assumed. In the secondary battery, the charge / discharge power value changes depending on the SOC depending on the characteristics thereof. In general, when the SOC of the storage battery is high, the amplitude of the chargeable power decreases. On the contrary, when the SOC is low, the amplitude of the dischargeable power tends to decrease. FIG. 36 shows the charge rate SOC of the power storage devices 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m, and chargeable and dischargeable electric powers of FIG. Drawing. When the charge rate SOC of the power storage devices 2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-m has the same characteristics as in FIG. 36, the charge rates of the power storage devices are different. By controlling to a value, the range of charge / dischargeable electric power can be increased.
도 37(a)와 도 37(b)를 이용하여, 본 실시예의 효과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 축전시스템(2)이, 모두 10개의 축전장치(2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-1-10)로 구성되는 것으로 한다. 또, 각 축전장치의 용량은, 정격으로 600[kWh]로 한다. 도 37(a)는, 축전장치의 SOC를 모두 동일한 값(= 40%)으로 제어한 경우를 나타낸다. 이 경우, 각 축전장치의 SOC와 충방전 가능 전력의 관계(도 36)로부터 축전시스템 전체에서의 충전 가능 전력은 40%, 방전 가능 전력은 40%가 된다. 한편, 도 37(b)는, 축전장치의 SOC를 축전장치마다 변화시킨 경우이다. 구체적으로는, 축전장치(2-1-1~2-1-6)의 6개의 축전장치에 대하여, SOC를 60%로 제어하고, 나머지 4개를 SOC 10%로 제어한 경우이다. 축전시스템(2)이 전체에서 축적하고 있는 에너지량은, 2400[kWh]이며, SOC를 통일한 경우와 동일하다. 이 경우, 축전시스템 전체에서의 충전 가능 전력은 40% 이나, 방전 가능 전력은 64%로 확대되어 있다. 방전 가능 전력의 증대에 의하여 축전시스템(2)의 충방전 동작에 의하여 변동 완화할 수 있는 범위가 확대된다.37A and 37B, the effect of this embodiment will be described. In this embodiment, the
도 35에 나타낸 상위 제어장치(3d)는, 축전시스템(2)의 평균적인 SOC가 일정한 조건, 또는 축적 에너지가 일정한 조건을 만족한 채로, 축전시스템(2) 전체에서의 충방전 가능 전력이, 최대가 되도록, 각 축전지(2-1-1,?,?, 2-1-10)의 SOC 목표값을 결정한다.The
본 실시예의 효과에 의하여 축전시스템(2)의 충방전 가능 전력범위가 확대되 고, 충방전 동작에 의해 변동 완화할 수 있는 범위가 확대된다. 이 때문에, 변동완화를 위해, 풍력발전시스템에 필요한 축전시스템(2)의 용량을 삭감할 수 있다. 축전시스템의 용량 삭감에 의하여 축전지 병설형 풍력발전시스템의 도입이 용이하게 되어, 자연 에너지의 유효이용에 연결된다. By the effect of this embodiment, the charge and discharge possible power range of the
본 발명은, 풍력발전장치군 대신에, 출력전력의 변동이 큰 다른 발전시스템에도 적용 가능하다. 구체적으로는, 풍력발전장치군 대신, 태양광 발전시스템, 파력 발전시스템, 또는 이들을 조합시킨 발전시스템 등에 적용이 가능하다. The present invention can be applied to other power generation systems with large fluctuations in output power instead of the wind power generator group. Specifically, the present invention can be applied to a solar power generation system, a wave power generation system, a power generation system combining these, or the like instead of the wind power generator group.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전시스템의 구성을 나타낸 도,1 is a diagram showing the configuration of a wind power generation system in a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전장치의 일례를 나타낸 도,2 is a view showing an example of a wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전장치의 일례를 나타낸 도,3 is a view showing an example of a wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전장치의 일례를 나타낸 도,4 is a view showing an example of a wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전장치의 일례를 나타낸 도,5 is a view showing an example of a wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 축전장치의 일례를 나타낸 도,6 is a view showing an example of a power storage device in a first embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전시스템의 출력전력을 나타낸 도,7 is a view showing the output power of the wind power generation system in the first embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 상위 제어장치의 제어계를 설명하는 도,8 is a diagram for explaining a control system of an upper level controller according to the first embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 충전율 목표값 작성수단을 나타낸 도,9 is a diagram showing a filling rate target value creating means in the first embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 최대값?최소값 연산수단을 나타낸 도,Fig. 10 is a diagram showing the maximum value / minimum value calculating means in the first embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 충방전 전력지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 11 is a diagram showing charge / discharge electric power command creating means in the first embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 충전율 관리수단을 나타낸 도,12 is a diagram showing a charge rate management means in the first embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 전력제한지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 13 is a diagram showing the power limit command creating means in the first embodiment of the present invention;
도 14는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 충전 가능 전력 연산수단을 나타낸 도,14 is a view showing the chargeable electric power calculating means in the first embodiment of the present invention;
도 15는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전시스템의 동작예를 나타낸 도,15 is a diagram showing an operation example of a wind power generation system according to the first embodiment of the present invention;
도 16은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 풍력발전시스템의 동작예를 나타낸 도,16 is a diagram showing an operation example of a wind power generation system according to a first embodiment of the present invention;
도 17은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 본 발명의 효과를 나타낸 도,17 is a view showing the effect of the present invention in the first embodiment of the present invention;
도 18은 본 발명의 제 2 실시형태에서의 충방전 전력지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 18 is a diagram showing charge / discharge electric power command creating means in the second embodiment of the present invention;
도 19는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 전력제한지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 19 is a diagram showing the power limit instruction creating means in the second embodiment of the present invention;
도 20(a)는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 시스템 출력 상한을 설정하지 않은 경우의 풍력발전시스템의 동작예를 나타낸 도,20 (a) is a diagram showing an example of the operation of the wind power generation system when the upper limit of the system output in the second embodiment of the present invention is not set.
도 20(b)는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 시스템 출력 상한을 설정한 경우의 풍력발전시스템의 동작예를 나타낸 도,20 (b) is a diagram showing an example of the operation of the wind power generation system in the case where the system output upper limit is set in the second embodiment of the present invention;
도 21은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 풍력발전시스템의 구성을 나타낸 도,21 is a diagram showing the configuration of a wind power generation system in a third embodiment of the present invention;
도 22는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 충전율 목표값 작성수단을 나타낸 도,Fig. 22 is a diagram showing the filling factor target value creating means in the third embodiment of the present invention;
도 23은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 충방전 전력지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 23 is a diagram showing charge / discharge electric power command creating means in the third embodiment of the present invention;
도 24는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 전력제한지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 24 is a diagram showing the power limit instruction creating means in the third embodiment of the present invention;
도 25는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 출력전력 상한값 연산수단을 나타낸 도,25 is a diagram showing an output power upper limit calculation means in the third embodiment of the present invention;
도 26(a)는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 풍력발전시스템의 발전전력 예측값을 사용하지 않은 경우의 동작예를 나타낸 도,Fig. 26 (a) is a diagram showing an example of the operation when the power generation power prediction value of the wind power generation system in the third embodiment of the present invention is not used;
도 26(b)는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 풍력발전시스템의 발전전력 예측값을 사용한 경우의 동작예를 나타낸 도,Fig. 26 (b) is a diagram showing an example of operation in the case of using the generated power predicted value of the wind power generation system according to the third embodiment of the present invention;
도 27(a)는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 풍력발전시스템의 발전전력 예측값을 사용하지 않은 경우의 동작예를 나타낸 도,27 (a) is a diagram showing an example of the operation when the generated power prediction value of the wind power generation system in the third embodiment of the present invention is not used;
도 27(b)는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 풍력발전시스템의 발전전력 예측값을 사용한 경우의 동작예를 나타낸 도,27 (b) is a diagram showing an example of operation in the case where the generated power prediction value of the wind power generation system in the third embodiment of the present invention is used;
도 28은 본 발명의 제 4 실시형태에서의 충방전 전력지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 28 is a diagram showing charge / discharge electric power command creating means in the fourth embodiment of the present invention;
도 29는 본 발명의 제 4 실시형태에서의 풍력발전시스템의 동작예를 나타낸 도,29 is a diagram showing an operation example of a wind power generation system according to a fourth embodiment of the present invention;
도 30은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 충방전 전력지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 30 is a diagram showing charge and discharge electric power command creating means in the fifth embodiment of the present invention;
도 31은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 전력제한지령 작성수단을 나타낸 도,Fig. 31 is a diagram showing the power limit instruction creating means in the fifth embodiment of the present invention;
도 32는 본 발명의 제 5 실시형태에서의 전력제한지령 작성수단을 나타낸 도,32 is a diagram showing a power limit instruction creating means in a fifth embodiment of the present invention;
도 33은 본 발명의 제 5 실시형태에서의, 축적 에너지와 전력제한지령의 관계를 설명하는 도,33 is a diagram illustrating a relationship between accumulated energy and a power limit command in the fifth embodiment of the present invention;
도 34(a)는 본 발명의 실시형태에서의 실시예 1의 제어동작을 나타낸 도,34 (a) is a diagram showing a control operation of Example 1 in the embodiment of the present invention;
도 34(b)는 본 발명의 실시형태에서의 실시예 5의 제어동작을 나타낸 도,34B is a diagram showing a control operation of Example 5 in the embodiment of the present invention;
도 35는 본 발명의 제 6 실시형태에서의 풍력발전시스템의 구성을 나타낸 도,35 is a diagram showing the configuration of a wind power generation system in a sixth embodiment of the present invention;
도 36은 본 발명의 제 6 실시형태에서의 축전장치의 충방전 가능 범위를 나타낸 도,36 is a view showing the charge / discharge possible range of the power storage device in the sixth embodiment of the present invention;
도 37(a)는 본 발명의 제 6 실시형태에서의 종래의 충전율 제어를 나타낸 도,37 (a) is a diagram showing a conventional charge rate control in the sixth embodiment of the present invention;
도 37(b)는 본 발명의 제 6 실시형태에서의 본 발명의 충전율 제어를 나타낸 도면이다.Fig. 37 (b) is a diagram showing the filling rate control of the present invention in the sixth embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]
1 : 풍력발전장치군 1-1 : SCADA1: Wind power generator group 1-1: SCADA
1-1-1, 1-1-2,?,?,?, 1-1-n : 풍력발전장치1-1-1, 1-1-2,?,?,?, 1-1-n: Wind power generator
1-1-1-1, 1-1-la-l, 1-1-lb-1, 1-1-1c-l : 블레이드1-1-1-1, 1-1-la-l, 1-1-lb-1, 1-1-1c-l: blade
1-1-1-2, 1-1-la-2, 1-1-lb-2, 1-1-1c-2 : 풍속계1-1-1-2, 1-1-la-2, 1-1-lb-2, 1-1-1c-2: Anemometer
1-1-1-3, 1-1-1a-3, 1-1-lb-3, 1-1-1c-3 : 변속기어1-1-1-3, 1-1-1a-3, 1-1-lb-3, 1-1-1c-3: Gearbox
1-1-1-4 : 직류여자 동기발전기 1-1-1a-4 : 교류여자 동기발전기1-1-1-4: DC excitation synchronous generator 1-1-1a-4: AC excitation synchronous generator
1-1-1b-4 : 영구자석 발전기 또는 유도발전기1-1-1b-4: Permanent magnet generator or induction generator
1-1-1c-4 : 유도발전기1-1-1c-4: Induction Generator
1-1-1-5, 1-1-1-6, 1-1-1a-6, 1-1-1b-6, 2-1-1-2 : 전력변환기1-1-1-5, 1-1-1-6, 1-1-1a-6, 1-1-1b-6, 2-1-1-2: Power converter
1-1-1-7, 1-1-la-7, 1-1-1b-7, 1-1-1c-7 : 연계 트랜스포머1-1-1-7, 1-1-la-7, 1-1-1b-7, 1-1-1c-7: Linked Transformer
1-1-1-8, 1-1-1a-8, 1-1-1b-8, 1-1-1c-8, 2-1-1-4 : 차단기1-1-1-8, 1-1-1a-8, 1-1-1b-8, 1-1-1c-8, 2-1-1-4: circuit breaker
1-1-1-9 : 여자장치 2 : 축전시스템 1-1-1-9: Excitation device 2: Power storage system
2-1-1, 2-1-2, ?, ?, ?, 2-2-m : 축전장치2-1-1, 2-1-2,?,?,?, 2-2-m: Power storage device
2-1-1-1 : 2차 전지 2-1-1-3, 4 : 연계 트랜스포머2-1-1-1: secondary battery 2-1-1-3, 4: linked transformer
3, 3a, 3b, 3d : 상위 제어장치3, 3a, 3b, 3d: upper controller
3-1 : SOC 목표값 연산부 3b-1-1 : SOC 목표값 연산부 3-1: SOC
3b-1-2 : 전력 예측값 변동율 연산부 3b-1-2: power prediction value change rate calculator
3b-1-3 : 변환기 3-2 : 최대값?최소값 연산부3b-1-3: Converter 3-2: Max./min.
3-3, 3a-3, 3b-3, 3c-3, 3d-3 : 충방전 전력지령 연산부3-3, 3a-3, 3b-3, 3c-3, 3d-3: charge and discharge power command calculation unit
3-3-1 : SOC 관리제어부3-3-1: SOC management control unit
3-3-1-1, 3-3-1-1, ?, ?, ?, 3-3-1-m : 충방전 전력지령 연산부3-3-1-1, 3-3-1-1,?,?,?, 3-3-1-m: Charge / discharge power command calculation unit
3-3-2, 3-3-3, 3a-3-3, 3d-3-3 : 리미터Limiter: 3-3-2, 3-3-3, 3a-3-3, 3d-3-3
3b-3-4, 3d-3-4 : 출력전력 상한 지령 연산부3b-3-4, 3d-3-4: Output power upper limit command calculation unit
3d-3-4-1 : 축적 에너지 연산부 3d-3-4-1: Accumulated energy calculator
3d-3-4-2 : 출력전력 상한 지령 선택부3d-3-4-2: Output power upper limit command selector
3-3c-5 : 1차 지연 연산부3-3c-5: 1st delay calculation unit
3-4, 3a-4, 3b-4, 3d-4 : 전력제한 지령 연산부3-4, 3a-4, 3b-4, 3d-4: Power limit command calculation unit
3-4-1 : 충전 가능 전력 연산부3-4-1: Rechargeable Power Computing Unit
3a-4-2, 3b-4-2, 3d-4-2 : 최소값 선택 연산부3a-4-2, 3b-4-2, 3d-4-2: Minimum value selection calculator
3b-4-3, 3d-4-3 : 출력전력 상한 지령 연산부3b-4-3, 3d-4-3: Output power upper limit command calculation unit
3-4-1-1, 3-4-1-2, ?, ?, ?, 3-4-1-m : 충전 가능 전력 연산부3-4-1-1, 3-4-1-2,?,?,?, 3-4-1-m: Rechargeable power calculator
3-5 : 충방전 전력 지령 분배부 5 : 전력계통3-5: charge / discharge power command distribution unit 5: power system
6 : 전력계(電力計) 7 : 전력계(電力系)6
8 : 신호선 9 : 발전전력 예측업자8: signal line 9: power generation predictor
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