KR101183751B1

KR101183751B1 - 발전 시스템의 전력 저장 장치 및 그 전력 저장 장치의 운용 방법

Info

Publication number: KR101183751B1
Application number: KR1020107018424A
Authority: KR
Inventors: 신야 오오하라; 나오끼 호시노; 마사끼 리끼따께
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 엔지니어링 서비스
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2012-09-17
Also published as: CN102084570A; CN102084570B; KR20110039210A; EP2367256A3; US8575886B2; JP5042369B2; WO2011030380A1; TWI449294B; EP2367256B1; TW201117511A; EP2367256A2; US20110193516A1; JPWO2011030380A1

Abstract

발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치에 있어서, 전력 저장 장치를 구성하는 복수의 축전 장치 중 열화가 진행된 축전 장치의 한층 더한 열화의 진행을 지연시켜, 전력 저장 장치 전체로서의 운용 가능 기간을 연장시키는 것이다. 그리고 그를 위해서 전력 저장 장치를 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성하고, 상기 제어 장치에 의해 발전소 출력의 목표값을 연산하고, 복수의 축전 장치의 개개의 충방전 전력 명령을 연산하여 충방전을 명령하고, 또한 상기 제어 장치에 의해 상기 축전 장치를 구성하는 복수의 2차 전지의 특성 혹은 운용 이력에 따라서 복수의 2차 전지의 충전율이 개별의 충전율 목표값에 추종하도록 상기 전력 저장 장치가 충방전하는 충방전 전력의 보정값을 연산하도록 구성하여 상기 복수의 축전 장치의 충방전을 제어한다.

Description

발전 시스템의 전력 저장 장치 및 그 전력 저장 장치의 운용 방법{POWER STORAGE DEVICE OF POWER GENERATION SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 발전 전력이 시간적으로 변동하는 발전 시스템과 병렬로 전력 계통에 접속하고, 발전 전력이 변동하는 발전 시스템의 전력 변동을 완화하도록 충방전하는 발전 시스템의 전력 저장 장치 및 그 전력 저장 장치의 운용 방법에 관한 것이다.

자연계에 존재하는 재생 가능한 에너지를 전력 에너지로 변환하는 수단으로서, 풍력 발전 시스템이나 태양광 발전 시스템이 이용되고 있다. 풍력 발전 시스템이나 태양광 발전 시스템의 에너지원은, 시간적으로 변동하는 바람의 에너지나 태양광 에너지이기 때문에, 발전 시스템의 발전 전력도 시간적으로 변동한다.

전력 계통은, 전력 수요의 크기에 따라서 화력 발전소나 수력 발전소, 양수 발전소 등의 발전 전력을 조정함으로써, 전력의 수급의 밸런스를 유지하고 있다. 이 때문에, 풍력 발전 시스템이나 태양광 발전 시스템 등의 변동이 큰 전원이 대량으로 전력 계통에 연계한 경우, 수급 밸런스의 조정력 부족이나, 주파수 변동의 확대가 우려된다.

이것을 회피하기 위해서, 풍력 발전 시스템이나 태양광 발전 시스템에 전력 저장 장치를 병설하고, 풍력 발전 시스템이나 태양광 발전 시스템의 변동하는 발전 전력을, 전력 저장 장치가 충방전함으로써, 전력 계통에 출력하는 전력 변동을 완화하는 등의 수단이 필요로 된다.

자연 에너지의 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치로서, 일본 특개 2007-306670호 공보에는, 축전지 저장 전력량이 장기적으로 상한값 혹은 하한값으로 치우치는 것을 방지하는 충방전 기술이 기재되어 있다.

풍력 발전 시스템이나 태양광 발전 시스템 등의 발전 시스템의 발전 용량이 대형화됨에 따라, 전력 저장 장치의 전력 보상 용량도 대용량화된다. 전력 저장 장치의 대용량화는 일반적으로 2차 전지와 전력 제어 장치를 구비한 축전 장치를 복수개 병렬 접속함으로써 실현된다. 이 때문에, 복수의 축전 장치에의 충방전 전력 명령의 배분 방법을 결정할 필요가 있다.

복수의 축전 장치로 구성되는 전력 저장 장치의 전력 명령 배분 방법으로서, 예를 들면 일본 특개 2009-044862호 공보에는, 전기 자동차의 전원 제어 장치가, 2차 전지의 열화 상태를 검출하고, 열화가 진행된 축전 장치에의 전력 명령을 작게 분배하는 기술이 기재되어 있다.

또한, 전력 저장 장치를 구비하는 풍력 발전 시스템에서, 전력 변동을 완화하여 축전지의 충방전에 수반되는 전력 손실을 저감하는 기술로서, 일정 기간의 과거에서의 풍력 발전 장치와 전력 저장 장치의 출력 전력의 최대값과 최소값으로부터, 다음 기간에서의 출력 가능 범위를 결정하고, 상기 풍력 발전 장치와 전력 저장 장치의 출력 전력이 이 출력 가능 범위 내에 들어가도록, 전력 저장 장치의 충방전 전력량과 풍력 발전 장치의 전력 제한 명령을 결정하도록 구성한 발전 시스템이, 일본 특개 2009-079559호 공보에 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2007-306670호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개 2009-044862호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특개 2009-079559호 공보

전력 변동 완화용의 전력 저장 장치의 축전 장치를 구성하는 2차 전지에 납 축전지를 사용하는 경우, 납 축전지는 열화 모드의 하나로 설페이션이라고 불리는 열화 모드를 갖는다. 이것은 납 축전지를 방전 상태(충전율이 낮은 상태)에서 장기간 방치하였을 때, 납 전지 전극에 용해성이 낮은 황산납의 결정이 석출하는 현상이다.

설페이션이 발생하면, 납 축전지의 방전 가능 용량 감소나 내부 저항 증대가 발생하기 때문에, 결과적으로 납 축전지의 충방전 가능 전력 범위가 좁아지게 되어, 전력 저장 장치의 변동 완화 능력이 저하된다. 설페이션이라고 불리는 열화 모드를 회피하기 위해서는, 납 축전지의 충전율(이하 SOC)을 약간 높게 유지해 두는 것이 바람직하다.

예를 들면 일본 특개 2007-306670호 공보에 기재된 기술에는, 변동 완화 효과를 확실하게 얻기 위해서 축전지 저장 전력량 혹은 SOC의 치우침을 억제하는 방식은 검토되어 있지만, 열화 억제의 관점에서 SOC를 적극적으로 변화시키는 기술에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.

복수의 축전 장치로 구성되는 전력 저장 장치의 전력 명령 배분 방법으로서, 예를 들면 일본 특개 2009-044862호 공보에는 열화 정도에 따라서 충방전 전력 명령의 분배비를 결정하는 기술이 존재하지만, 그러나 개개의 2차 전지의 SOC를 제어하는 수단은 개시되어 있지 않아, 납 전지 특유의 열화 모드인 설페이션의 진행을 지연시키는 것은 곤란하였다.

또한, 일본 특개 2009-079559호 공보에 기재된 기술에서는 2차 전지의 SOC를 제어하고 있지만, 2차 전지의 열화 정도를 고려하여 SOC를 변화시키는 기술은 개시되어 있지 않으므로, 2차 전지의 열화의 진행을 지연시키는 것이 곤란하다고 하는 과제가 있었다.

본 발명의 목적은, 축전 장치를 구성하는 복수의 2차 전지 중, 열화가 진행된 2차 전지의 한층 더한 열화의 진행을 지연시켜, 열화가 진행된 2차 전지와 열화가 진행되고 있지 않은 2차 전지의 쌍방을 구비한 축전 장치를 갖는 전력 저장 장치 전체의 운용 기간을 연장시키는 것을 가능하게 한 발전 시스템의 전력 저장 장치 및 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 발전 시스템의 전력 저장 장치는, 발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치로서, 상기 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되고, 상기 제어 장치는 발전소 출력의 목표값을 연산하는 발전소 출력 목표값 연산기와, 이 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 변동 완화 충방전 명령을 연산하는 충방전 전력 연산기와, 상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 연산하는 충전율 목표값 연산기와, 상기 축전 장치의 2차 전지의 충전율을 검출하는 충전율 연산기와, 상기 충전율 목표값 연산기에서 연산한 충전율 목표값과 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값에 기초하여 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 변동 완화 충방전 명령을 보정하여 각 축전 장치에 명령하는 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하는 충전율 관리 충방전 명령 연산기를 구비하고, 상기 변환기는 상기 제어기로부터 명령된 충방전 전력 명령에 추종하도록 상기 2차 전지의 충방전 전력을 제어하여 상기 발전 시스템으로부터 출력하는 전력과 상기 전력 저장 장치로부터 출력하는 충방전 전력을 합산한 합성 전력의 변동을 완화하도록 구성되고, 상기 제어 장치는 상기 축전 장치를 구성하는 복수의 2차 전지의 특성 혹은 운용 이력에 따라서 상기 각 전력 저장 장치의 충전율 목표값의 보정값을 연산하여 상기 충전율 목표값 연산기에 명령하는 열화 지수 연산기를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 발전 시스템의 전력 저장 장치는, 발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치로서, 상기 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되고, 상기 제어 장치는 발전소 출력의 목표값을 연산하는 발전소 출력 목표값 연산기와, 이 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 변동 완화 충방전 명령을 연산하는 충방전 전력 연산기와, 상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 외부로부터 입력하는 외부 입력 장치와, 상기 복수의 축전 장치를 구성하는 상기 2차 전지의 충전율을 연산하는 충전율 연산기와, 외부 입력 장치로부터 입력한 충전율 목표값과 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값에 기초하여 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 변동 완화 충방전 명령을 보정하여 각 축전 장치에 명령하는 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하는 연산기가 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법은, 발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치의 운용 방법으로서, 상기 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되어 있는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법에 있어서, 상기 제어 장치에 구비한 충전율 연산기에 의해 상기 축전 장치의 2차 전지의 충전율을 검출하고, 상기 제어 장치에 각각 구비한 발전소 출력 목표값 연산기에 의해 발전소 출력의 목표값을 연산하고, 충방전 전력 연산기에 의해 상기 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 충방전 전력 명령을 연산하여 출력하고, 상기 제어 장치에 구비한 상기 충전율 관리 충방전 명령 연산기에 의해 상기 충전율 연산기에서 검출한 축전 장치의 2차 전지의 충전율 검출값과 상기 충전율 목표값 연산기에서 연산한 충전율 목표값에 기초하여 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하고, 상기 제어 장치에 구비한 열화 지수 연산기에 의해 상기 축전 장치를 구성하는 2차 전지의 특성 혹은 운용 이력에 따라서 상기 각 전력 저장 장치의 충전율 목표값의 보정값을 연산하여 상기 충전율 목표값 연산기에 명령하고, 상기 변환기에 의해 상기 제어기로부터 명령된 충방전 전력 명령에 추종하도록 상기 2차 전지의 충방전 전력을 제어하여 상기 발전 시스템으로부터 출력하는 전력과 상기 전력 저장 장치로부터 출력하는 충방전 전력을 합산한 합성 전력의 변동을 완화하도록 하여, 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용을 행하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법은, 발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되고, 상기 전력 저장 장치가 충방전함으로써 상기 발전 시스템과 상기 전력 저장 장치가 출력하는 합성 전력의 변동을 완화하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법으로서, 상기 제어 장치에 구비한 발전소 출력 목표값 연산기에 의해 발전소 출력의 목표값을 연산하고, 상기 제어 장치에 구비한 충방전 전력 연산기에 의해 상기 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 변동 완화 충방전 명령을 연산하고, 상기 제어 장치에 구비한 외부 입력 장치에 의해 상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 외부로부터 입력하고, 상기 제어 장치에 구비한 충전율 연산기에 의해 상기 복수의 축전 장치를 구성하는 상기 2차 전지의 충전율을 연산하고, 상기 제어 장치에 구비한 연산기에 의해 상기 외부 입력 장치로부터 입력한 충전율 목표값과 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값에 기초하여 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 변동 완화 충방전 명령을 보정하여 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하고, 각 축전 장치에 이 충방전 전력 명령의 보정값을 명령함으로써, 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 축전 장치를 구성하는 복수의 2차 전지 중, 열화가 진행된 2차 전지의 한층 더한 열화의 진행을 지연시켜, 열화가 진행된 2차 전지와 열화가 진행되고 있지 않은 2차 전지의 쌍방을 구비한 축전 장치를 갖는 전력 저장 장치 전체의 운용 기간을 연장시키는 것을 가능하게 한 발전 시스템의 전력 저장 장치 및 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예인 발전 시스템과 전력 저장 장치를 구비한 풍력 발전소의 구성을 도시하는 개략 구성도.
도 2는 도 1에 도시한 제1 실시예인 풍력 발전소의 발전 시스템을 구성하는 풍력 발전 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 3은 도 1에 도시한 제1 실시예인 풍력 발전소의 전력 저장 장치를 구성하는 축전 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 4는 도 1에 도시한 제1 실시예인 풍력 발전소의 전력 저장 장치에 설치된 통괄 컨트롤러를 도시하는 개략 구성도.
도 5는 도 4에 도시한 전력 저장 장치의 통괄 컨트롤러에 설치된 발전소 출력 목표값을 연산하는 발전소 출력 목표값 연산부를 도시하는 개략 구성도.
도 6은 도 5에 도시한 통괄 컨트롤러의 발전소 출력 목표값 연산부의 다른 구체예를 도시하는 개략 구성도.
도 7은 도 5에 도시한 통괄 컨트롤러의 발전소 출력 목표값 연산부의 또 다른 구체예를 도시하는 개략 구성도.
도 8은 도 4에 도시한 전력 저장 장치의 통괄 컨트롤러에 설치된 충방전 전력 명령을 연산하는 충방전 전력 명령 분배부를 도시하는 개략 구성도.
도 9는 도 4에 도시한 전력 저장 장치의 통괄 컨트롤러에 설치된 축전 장치의 열화 지수를 연산하는 열화 지수 연산부를 도시하는 개략 구성도.
도 10은 도 4에 도시한 전력 저장 장치의 통괄 컨트롤러에 설치된 축전 장치의 열화 지수를 연산하는 열화 지수 연산부의 다른 구체예를 도시하는 개략 구성도.
도 11은 도 4에 도시한 전력 저장 장치의 통괄 컨트롤러에 설치된 축전 장치의 SOC 목표값을 연산하는 SOC 목표값 연산부를 도시하는 개략 구성도.
도 12는 도 4에 도시한 전력 저장 장치의 통괄 컨트롤러에 설치된 축전 장치의 충방전 전력 명령을 연산하는 SOC 관리 충방전 전력 명령 연산부를 도시하는 개략 구성도.
도 13a는 도 1에 도시한 제1 실시예인 풍력 발전소의 전력 저장 장치에 설치된 통괄 컨트롤러에 의해 풍력 발전소를 운전한 경우를 시뮬레이션한 동작 상황도로서, 풍력 발전소의 출력 전력의 시간 변화를 도시하는 도면.
도 13b는 도 1에 도시한 제1 실시예인 풍력 발전소의 전력 저장 장치에 설치된 통괄 컨트롤러에 의해 풍력 발전소를 운전한 경우를 시뮬레이션한 동작 상황도로서, 풍력 발전소의 전력 저장 장치를 구성하는 축전 장치 6대의 각각의 충방전 전력의 시간 변화를 도시하는 도면.
도 13c는 도 1에 도시한 제1 실시예인 풍력 발전소의 전력 저장 장치에 설치된 통괄 컨트롤러에 의해 풍력 발전소를 운전한 경우를 시뮬레이션한 동작 상황도로서, 풍력 발전소의 축전 장치 6대의 각각의 충전율 SOC(SOC1, SOC2, SOC3, SOC4, SOC5, SOC6)의 시간 변화를 도시하는 도면.
도 14는 도 13에 도시한 제1 실시예의 풍력 발전소의 시뮬레이션 조건에서 전력 저장 장치에 이용되는 납 축전지의 SOC의 체재율 분포도.
도 15는 본 발명의 제2 실시예인 발전 시스템과 전력 저장 장치를 구비한 풍력 발전소의 구성을 도시하는 개략 구성도.
도 16은 도 15에 도시한 제2 실시예인 풍력 발전소의 전력 저장 장치에 설치된 통괄 컨트롤러를 도시하는 개략 구성도.
도 17은 도 15에 도시한 제2 실시예의 전력 저장 장치에서의 축전 장치에 대하여 방전 가능 용량으로부터 2차 전지의 열화 상태를 추정하는 스텝을 도시한 플로우차트.

본 발명의 실시예인 발전 전력이 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템과 연계하여 설치되는 전력 저장 장치, 및 이 전력 저장 장치의 운용 방법에 대하여, 도 1 내지 도 14를 이용하여 이하에 설명한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 제1 실시예인 발전 전력이 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템(1)과, 이 발전 시스템(1)과 연계하여 설치되는 전력 저장 장치(2)를 구비한 풍력 발전소(10)의 구성을 도시하는 실시예이다.

도 1에 도시한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)는, 풍력 발전 시스템(1)과, 발전 시스템(1)과 연계하여 설치된 전력 저장 장치(2)로 구성되어 있다.

상기 발전 시스템(1)은 발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 풍력 발전 장치에 의해 구성되는 발전 시스템(1)으로서, 풍력 발전 시스템(1), 및 그 발전 시스템(1)과 연계하여 설치된 전력 저장 장치(2)는 동일한 전력 계통(5)에 송전선을 통하여 전기적으로 접속되어, 풍력 발전 시스템(1)에서 발전한 발전 전력 및 전력 저장 장치(2)에서 저장한 저장 전력을 전력 계통(5)에 송전하도록 구성되어 있다.

풍력 발전 시스템(1)은 1대 이상의 풍력 발전 장치(1-1, 1-2, 1-3)로 구성하고 있고, 도 1의 실시예에서는 3대의 풍력 발전 장치를 구비한 예를 도시하고 있다.

풍력 발전소(10)에 구비된 전력 저장 장치(2)는 통괄 컨트롤러(3)와 2대 이상의 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)로 구성되어 있다. 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치의 대수는 2대 이상이면 본 실시예와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

풍력 발전 시스템(1)의 풍력 발전 장치(1-1, 1-2, 1-3)에서 발전한 발전 전력은 전력계(4)에 의해 발전 전력값 PW로서 계측되고, 전력계(4)에서 계측한 발전 전력값 PW는 전력 저장 장치(2)에 구비된 통괄 컨트롤러(3)에 입력한다. 또한 통괄 컨트롤러(3)는 전력 저장 장치(2)에 설치한 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 상태량 State1, State2, State3을 각각 수신하도록 되어 있다.

각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 상태량 State1, State2, State3의 구체예에 대해서는, 본문 내에서 상세하게 설명한다.

통괄 컨트롤러(3)에서는, 입력된 발전 전력값 PW, 및 전력 저장 장치(2)의 상태량 State1, State2, State3에 기초하여, 발전 전력값 PW의 변동을 완화하기 위해서 전력 저장 장치(2)에 명령하는 충방전 전력 명령 PBC1, PBC2, PBC3을 각각 연산하고, 통괄 컨트롤러(3)로부터 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 송신한다.

각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에서는 통괄 컨트롤러(3)로부터 송신된 충방전 전력 명령 PBC1, PBC2, PBC3에 따라서 충방전을 행함으로써, 풍력 발전소(10)의 출력 전력 변동을 완화한다.

도 2를 이용하여 도 1에 도시한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)에 구비된 풍력 발전 시스템(1)을 구성하는 풍력 발전 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2에서, 풍력 발전 시스템(1)을 구성하는 풍력 발전 장치(1-1)는, 블레이드(1-1-1), 발진기(1-1-4), 여자 장치(1-1-5) 및 교류 직류 변환기(1-1-6)를 구비한 너셀(1-1-3)과, 변환기(1-1-7)와, 연계 변압기(1-1-8)와, 차단기(1-1-9)를 구비하여 구성하고 있다.

그리고, 블레이드(1-1-1)에서 바람을 받아 바람의 에너지를 회전 에너지로 변환한다. 블레이드(1-1-1)를 회전시키는 회전 에너지는 발진기(1-1-4)에 전달된다. 도 2에 도시한 풍력 발전 장치(1-1)에서는, 발진기(1-1-4)로서 직류 여자형 동기 발진기(1-1-4)를 이용하고 있다.

직류 여자형 동기 발진기(1-1-4)의 고정자 단자는, 교류 직류 변환기(1-1-6), 변환기(1-1-7), 연계 변압기(1-1-8), 차단기(1-1-9)를 통하여, 전력 계통에 연계된다.

또한, 직류 여자형 동기 발진기(1-1-4)의 회전자도, 여자 장치(1-1-5)를 통하여 고정자에 접속되어 있고, 교류 직류 변환기(1-1-6)와 여자 장치(1-1-5)를 제어하여 가변속 운전을 실현하고 있다.

또한 도 2에 도시한 풍력 발전 장치(1-1) 이외에, 영구 자석 발진기를 이용한 풍력 발전 장치, 유도기를 이용한 풍력 발전 시스템 등이 있지만, 풍력 발전 장치(1-1, 1-2, 1-3)가 이들 풍력 발전 장치, 혹은 이들 풍력 발전 장치의 조합에 의해 구성되어도, 본 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로 도 1에 도시한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)에 구비된 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 대하여, 도 3을 이용하여 상세하게 설명한다.

도 3에서, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치(2-1)는, 납 축전지(2?1-1)와, 변환기(2-1-2), 연계 변압기(2-1-3), 차단기(2-1-4) 등으로 구성되어 있다. 납 축전지(2-1-1)는 복수의 납 축전지 단위 셀의 직렬 접속, 병렬 접속으로 구성되어 있다. 납 축전지(2-1-1)의 단자는 변환기(2-1-2)의 직류부에 전기적으로 접속되어 있다.

변환기(2-1-2)는, 도 1에 도시한 통괄 컨트롤러(3)로부터 출력되는 충방전 전력 명령 PBC1에 따라서, 납 축전지(2-1-1)의 충방전 전력을 제어한다. 변환기(2-1-2)는 납 축전지(2-1-1)의 충전율(SOC1)이나, 충방전 전류, 단자 전압 등의 상태량 State1을 검출하는 기능을 구비하고 있고, 이들 상태량을 통괄 컨트롤러(3)에 송신한다. 또한 납 축전지(2-1-1)의 충방전 전류 I는, 도시하고 있지 않지만 축전 장치(2-1)를 구성하는 전류 검출기에 의해 검출한다.

또한 납 축전지(2-1-1)의 단자 전압은, 동일하게 도시하고 있지 않지만 축전 장치(2-1)를 구성하는 직류 전압 검출기에 의해 검출한다. 또한 납 축전지(2-1-1)의 충전율 SOC1은, 납 축전지(2-1-1)의 충방전 전류 I로부터 수학식 1에 따라서 연산한다.

또한 수학식 1 중의 SOC(t=0)는 초기의 SOC 상태를 나타내고, 또한 충방전 전류 I는 방전측을 플러스, 충전측을 마이너스로서 취급하기로 한다.

여기서 전력 저장 장치(2)를 구성하는 다른 축전 장치(2-2, 2-3)의 구성은, 도 3에 도시한 축전 장치(2-1)의 구성과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 제1 실시예의 풍력 발전소(10)를 구성하는 전력 저장 장치(2)에 설치된 통괄 컨트롤러(3)의 구성과 그 동작에 대하여 도 1 및 도 4 내지 도 14를 이용하여 설명한다.

통괄 컨트롤러(3)는 마이크로프로세서 등으로 구성되고, 풍력 발전 시스템(1)과 전력 저장 장치(2)의 상태량을 검출하고, 전력 저장 장치(2)의 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)가 충방전해야 할 충방전 전력의 명령 PBC1, PBC2, PBC3을 연산하는 역할을 담당한다. 이하에서 통괄 컨트롤러(3)의 구체적인 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 4에서, 통괄 컨트롤러(3)는 전력계(4)에서 계측한 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW로부터, 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)에서, 발전소가 출력해야 할 발전소 출력의 목표값 PSysT를 연산한다.

발전소 출력 목표값 연산부(3-1)에서 연산하는 발전소 출력의 목표값 PSysT는, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW에 대하여, 발전 전력값 PW의 시간적인 변동을 완화한 값으로서 결정한다.

통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)의 구체적인 동작의 일례를, 도 5를 이용하여 설명한다.

도 5에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3?1)는, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW에 1차 지연 연산(혹은 1차 지연 필터)을 실시함으로써, 발전 전력값의 변동을 평활화한 발전소 출력 목표값 PSysT를 연산한다. 또한 도 5에서는 1차 지연 시상수를 Tm으로 한 예를 도시하고 있다.

통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)의 다른 구성예를 도 6에 도시한다.

도 6에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3-1a)는, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW의 시간적인 변화율(dP/dT)을 소정값 이하로 제한함으로써, 발전소 출력 목표값 PSysT를 결정한다.

또한, 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)의 또 다른 구성예를 도 7에 도시한다.

도 7에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3?1b)는, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW에 대하여 출력 가능한 상한값과 하한값을 설정하고, 상하한으로 제한한 값을 발전소 출력 목표값 PSysT로서 연산한다. 또한 발전소 출력 목표값 연산부(3-1b)의 상한값 및 하한값의 연산 방법으로서는, 본 발명자들이 이전에 제안한 방식 등(일본 특개 2009-079559호 공보)에 의해 실현 가능하고, 상세한 설명은 생략한다.

상기한 제1 실시예인 풍력 발전소(10)를 구성하는 전력 저장 장치(2)에 설치된 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)로서, 발전소 출력 목표값 PSysT의 연산 방식이 도 5, 도 6, 도 7에 도시한 3예의 구성을 예로 들었지만, 어느 연산 방식에서도 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW의 시간적인 변동을 완화한 발전소 출력 목표값 PSysT를 연산한다고 하는 효과는 달성되고 있어, 어느 방법을 이용하여도 본 발명의 효과는 발휘된다.

또한 마찬가지로 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW의 시간적인 변동을 완화하는 발전소 출력 목표값 PSysT를 연산하는 수단이면, 본 실시예에 설명한 것 이외의 발전소 출력 목표값 연산 방식이라도 본 발명의 효과는 발휘할 수 있다.

다음으로 상기 전력 저장 장치(2)에 설치된 통괄 컨트롤러(3)에서, 도 4에 도시한 바와 같이, 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)가 연산한 발전소 출력 목표값 PSysT의 변동을 완화하기 위해서, 감산 연산부(3-6)에 의해 발전소 출력 목표값 연산부(3-1)가 연산한 발전소 출력 목표값 PSysT로부터 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW를 감산함으로써, 변동 완화를 위한 충방전 전력 명령 PBMitiC를 결정한다.

변동 완화를 위한 충방전 전력 명령 PBMitiC는, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW의 변동을 완화하기 위해서 전력 저장 장치(2)가 충방전해야 할 충방전 전력값을 나타내는 값이다.

통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 충방전 전력 명령 분배부(3-2)는, 감산 연산부(3-6)에 의해 연산된 변동 완화를 위한 충방전 전력 명령 PBMitiC를 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)가 충방전해야 할 충방전 전력 명령으로서 분배한다.

충방전 전력 명령 분배부(3-2)의 구체적인 동작을 도시한 것이 도 8이다. 도 8에 도시한 바와 같이 충방전 전력 명령 분배부(3-2)는, 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 감산 연산부(3-6)에 의해 연산된 충방전 전력 명령 PBMitiC를 평균적으로 분배한다.

도 1, 도 4 및 도 8에 도시한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)를 구성하는 전력 저장 장치(2)에서는 전력 저장 장치(2)가 3대의 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)로 구성되는 경우를 상정하고 있기 때문에, 충방전 전력 명령 분배부(3-2)에서는 충방전 전력 명령 PBMitiC를 3으로 제산하여, 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 변동 완화를 위한 충방전 전력 명령 PBMitiC1, PBMitiC2, PBMitiC3를 결정한다.

지금까지 설명한 상기 각 장치에 의해, 제1 실시예의 풍력 발전소(10)에 설치된 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW의 시간적인 변동을 완화하기 위해서, 상기 풍력 발전소(10)에 설치된 전력 저장 장치(2)가 충방전해야 할 충방전 전력값이 결정된다.

한편, 제1 실시예의 풍력 발전 시스템(1)에 연계하여 설치된 전력 저장 장치(2)는, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력값 PW의 시간적인 변동을 완화하기 위해서 충방전하는 것 외에, 상기 전력 저장 장치(2)를 구성하는 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 열화를 방지하기 위해서, 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 열화 억제를 목적으로 한 충전율(이하 SOC)을 제어하기 위한 충방전도 아울러 실시한다. 이하에 SOC를 제어하기 위해서 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 충방전 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

우선 도 4에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 열화 지수 연산부(3-3)의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 열화 지수 연산부(3-3)는, 전력 저장 장치(2)의 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)로부터 수신한 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 상태량 State1, State2, State3에 기초하여 상기 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)를 구성하는 납 축전지(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 열화 정도를 나타내는 열화 정도 지수 D1, D2, D3을 연산한다.

열화 지수 연산부(3-3)의 구체적인 구성을 상세하게 도시한 것이 도 9이다. 도 9에 상세한 구성을 도시한 열화 지수 연산부(3-3)는, 도 1에 도시한 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)로부터 상태량 State1, State2, State3으로서, 2차 전지(납 축전지)가 설치되고 나서 2차 전지 운용 연수를 수신한다.

열화 지수 연산부(3-3)는 내부에 2차 전지 운용 연수와 열화 지수 D의 관계를 대응짓는 연수-열화 지수 대응 맵(3-3-1, 3-3-2, 3-3-3)을 데이터로서 각각 보존하고 있고, 상기 연수-열화 지수 대응 맵(3-3-1, 3-3-2, 3-3-3)에서는 수신한 2차 전지 운용 연수로부터 대응하는 열화 지수 D1, D2, D3을 선택하여 출력한다. 또한 열화 지수 D1, D2, D3은 0부터 100의 수치로 나타낸다.

열화 지수 D가 0일 때는 열화가 전혀 진행되고 있지 않은 상태를 나타내고, 100일 때는 열화가 진행되어, 운용할 수 없는(수명에 도달한) 것을 나타낸다. 납 축전지는 운용 기간이 길수록, 열화(설페이션)가 진행되기 때문에, 운용 기간이 길수록 대응하는 열화 지수는 크게 설정한다.

도 4에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 상기 열화 지수 연산부(3-3)의 다른 구성인 열화 지수 연산부(3-3a)에 대하여 도 10에 도시한다. 도 10에 도시한 열화 지수 연산부(3-3a)는, 전력 저장 장치(2)의 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)로부터 상태량 State1, State2, State3로서 수신한 2차 전지(납 축전지)의 단자 전압 V1, V2, V3 및 충방전 전류 I1, I2, I3을 이용하도록 구성되어 있다.

상기 상태량 State1, State2, State3에는 단자 전압 V1, V2, V3 및 충방전 전류 I1, I2, I3이 각각 포함되어 있다.

상기 열화 지수 연산부(3-3a)에는, 각 납 축전지(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 내부 저항 R1, R2, R3을 연산하는 내부 저항 연산부(3-3a-1, 3-3a-2, 3-3a-3)와, 열화 지수를 대응짓는 내부 저항-열화 지수 대응 맵(3-3a-4, 3-3a-5, 3-3a-6)이 각각 설치되어 있다.

그리고 상기 열화 지수 연산부(3-3a)에 설치한 내부 저항 연산부(3-3a-1, 3-3a-2, 3-3a-3)에서는, 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)로부터 수신한 상태량 State1, State2, State3에 포함되어 있는 단자 전압 V1, V2, V3 및 충방전 전류 I1, I2, I3으로부터, 각 납 축전지(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 내부 저항 R1, R2, R3을 연산한다.

구체적으로는 상기 내부 저항 연산부(3-3a-1, 3-3a-2, 3-3a-3)에 각각 구비된 수학식 2, 수학식 3, 및 수학식 4의 연산식에 따라서 각 납 축전지(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 내부 저항 R1, R2, R3을 연산한다.

여기서 V0은 열화되지 않은 때의 납 축전지의 단자 전압이다.

다음으로 열화 지수 연산부(3-3a)에 설치한 내부 저항-열화 지수 대응 맵(3?3a-4, 3-3a-5, 3-3a-6)에서는, 도 10에 도시된 내부 저항 R과 열화 지수 D와의 관계를 정한 특성 선분에 기초하여, 상기 내부 저항 연산부(3-3a-1, 3-3a-2, 3-3a-3)에서 연산한 내부 저항 R1, R2, R3에 대응하는 열화 지수 D1, D2, D3을 각각 선택하여 출력한다.

또한 납 축전지는 열화(설페이션)가 진행되면 내부 저항이 커지는 경향이 있기 때문에, 내부 저항-열화 지수 대응 맵(3-3a-4, 3-3a-5, 3-3a-6)에 나타낸 바와 같이, 내부 저항 R1, R2, R3이 커질수록, 대응하는 열화 지수 D1, D2, D3의 값이 커지도록 설정되어 있다.

본 실시예의 풍력 발전 시스템(1)에 연계하여 설치된 전력 저장 장치(2)의 통괄 컨트롤러(3)에서는, 열화 지수 연산부(3-3)로서 도 9에 도시한 열화 지수 연산부(3-3)의 구성과, 도 10에 도시한 열화 지수 연산부(3-3a)의 구성의 2방식을 설명하였지만, 어느 방식의 열화 지수 연산부(3-3)의 구성을 이용하여도 본 발명의 효과는 발휘할 수 있다.

또한 도시하고 있지 않지만, 열화 추정 수단으로서 2차 전지의 방전 전류의 누적 적산량을 연산하여, 누적 방전 전류 적산량이 클수록 열화가 진행되어 있다고 추정하여도 된다. 이것은 방전 전류량이 많을수록, 납 축전지의 열화가 진행되기 때문이다.

다음으로 도 4에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 SOC 목표값 연산부(3?4)의 구체적인 동작에 대하여 도 11을 이용하여 설명한다.

도 11에서, SOC 목표값 연산부(3-4)는, 열화 지수 연산부(3-3)에 설치한 내부 저항-열화 지수 대응 맵(3-3a-4, 3-3a-5, 3-3a-6)으로부터 출력되는 각 납 축전지(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 열화 정도 D1, D2, D3에 따라서, 충전율 목표값(SOC 목표값) SOCT1, SOCT2, SOCT3을 각각 연산하여 출력하는 열화 정도-SOC 목표값 대응 맵(3-4-1, 3-4-2, 3-4-3)이 설치되어 있다.

또한, 본 실시예의 SOC 목표값 연산부(3-4)에 설치된 상기 열화 정도-SOC 목표값 대응 맵(3-4-1, 3-4-2, 3-4-3)에서는, 납 축전지의 만충전 상태를 SOC가 100％인 상태라고 정의하고, 또한 납 축전지의 완전 방전 상태를 SOC가 0％인 상태라고 정의하고, 도 11에 도시된 SOC 목표값과 열화 지수 D와의 관계를 정한 특성 선분에 기초하여, 상기 열화 지수 연산부(3-3) 또는 상기 열화 지수 연산부(3-3a)에서 연산되어 출력된 각 납 축전지(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 열화 지수 D1, D2, D3에 대응하는 SOC 목표값 SOCT1, SOCT2, SOCT3을 각각 선택하여 출력한다.

납 축전지의 열화(설페이션)는 만충전에 가까울수록 그 진행이 억제된다. 이 때문에 열화 정도-SOC 목표값 대응 맵(3-4-1, 3-4-2, 3-4-3)은 열화 지수 D1, D2, D3의 값이 클수록, 대응하는 SOC 목표값의 값이 커지도록 설정되어 있다.

다음으로 도 4에 도시한 통괄 컨트롤러(3)를 구성하는 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)의 구체적인 동작에 대하여 도 12를 이용하여 설명한다.

도 12에서, SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)는, SOC 목표값 연산부(3-4)에 설치한 열화 정도-SOC 목표값 대응 맵(3-4-1, 3-4-2, 3-4-3)에서 연산하여 출력된 각 축전 장치(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 SOC 목표값 SOCT1, SOCT2, SOCT3과, 상기 각 축전 장치(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)에서 검출된 SOC 측정값 SOC1, SOC2, SOC3의 값에 기초하여, 각 축전 장치(2-1-1, 2-2-1, 2-3-1)의 SOC 관리를 위한 충방전 전력 명령 PBSOCC1, PBSOCC2, PBSOCC3을 연산한다.

구체적으로는 상기 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)에 설치된 감산기(3?5-1, 3-5-2, 3-5-3)가 SOC 목표값 SOCT1, SOCT2, SOCT3으로부터 각각 SOC 측정값 SOC1, SOC2, SOC3을 감산하고, 이 감산한 값을 비례 연산기(3-5-4, 3-5-5, 3-5-6)에 의해 비례 연산하고, 또한 이 비례 연산한 값에 리미터 연산기(3-5-7, 3-5-8, 3-5-9)에 의해 리미터를 실시함으로써, SOC 관리를 위한 충방전 전력 명령 PBSOCC1, PBSOCC2, PBSOCC3을 각각 연산하여 출력하고 있다.

상기 비례 연산기(3-5-4, 3-5-5, 3-5-6)는, SOC 목표값 연산부(3-4)로부터 출력된 SOC 목표값 SOCT1, SOCT2, SOCT3과, 상기 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에서 검출된 SOC 측정값 SOC1, SOC2, SOC3과의 차분에 고정값 Kp를 적산함으로써, 상기 목표값과 상기 측정값과의 차가 큰 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 대하여, 큰 충방전 전력 명령(PBSOCC1, PBSOCC2, PBSOCC3)을 연산한다.

리미터 연산기(3-5-7, 3-5-8, 3-5-9)는 SOC 관리를 위한 충방전이 변동 완화 효과에 영향을 주지 않도록, 풍력 발전소(10)의 정격 전력에 대하여 작은 값 이내(예를 들면 ±1％ 이내)로 충방전 전력 명령 PBSOCC1, PBSOCC2, PBSOCC3을 제한한다.

도 4에 도시한 통괄 컨트롤러(3)는, 이상에 설명한 수단을 이용하여, 충방전 전력 명령 분배부(3-2)에서 연산한 변동 완화를 위한 충방전 전력 명령 PBMitiC1, PBMitiC2, PBMitiC3과, SOC 관리를 위해서 상기 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)에서 연산한 충방전 전력 명령 PBSOCC1, PBSOCC2, PBSOCC3을, 그 통괄 컨트롤러(3)에 설치한 가산 연산부(3-7-1, 3-7-2, 3-7-3)에 의해 각각 합산함으로써, 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)가 충방전해야 할 충방전 전력 명령 PBC1, PBC2, PBC3을 결정하여 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 대하여 명령하도록 구성되어 있다.

상기 가산 연산부(3-7-1, 3-7-2, 3-7-3)에서 합산하여 결정한 충방전 전력 명령 PBC1, PBC2, PBC3은, 통괄 컨트롤러(3)로부터 명령값으로서 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 송신된다.

다음으로 도 1에 도시한 전력 저장 장치(2)와 발전 시스템(1)을 구비한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)에서의 동작예에 대하여, 시뮤레이션한 동작 상황의 결과를 도 13a 내지 도 13c에 도시한다.

도 13a 내지 도 13c에 도시한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)를 시뮬레이션한 동작 상황예는, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치가 6대 설치된 경우의 시뮬레이션을 나타내고 있다.

도 13a는 제1 실시예의 풍력 발전소(10)에서의 풍력 발전소 출력 전력의 시간 변화를 나타낸 것으로, 종축의 전력은 풍력 발전 시스템(1)의 정격 전력을 100％로 하여 표시하고 있고, 또한 부호가 플러스인 값이 방전 방향을, 마이너스인 값이 충전 방향을 나타낸다.

그리고 PW는 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력, PB는 전력 저장 장치(2)의 충방전 전력, PSys는 풍력 발전소(10)의 출력 전력을 각각 나타낸다.

도 13a에 도시한 바와 같이, 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력 PW는 시간과 함께 변동하지만, 변동을 완화하도록 전력 저장 장치(2)가 충방전 전력 PB를 출력하기 때문에, 발전 전력 PW와 충방전 전력 PB를 합성한 풍력 발전소(10)의 출력 전력 PSys의 변동이 완화되는 상황을 나타내고 있다.

도 13b는 상기 시뮬레이션에서의 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치 6대의 각각의 충방전 전력 PB1 내지 PB6의 시간 변화를 나타내고 있다.

또한 도 13b에 도시한 시뮬레이션에서는，6대의 축전 장치 중 제3 축전 장치를 구성하는 납 축전지의 열화가 진행된 경우를 가정하고 있다.

도 13b에 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 6대의 축전 장치의 충방전 전력 PB1, PB2, PB3, PB4, PB5, PB6 중에서, 열화가 진행된 제3 축전 장치의 충방전 전력 PB3의 상황이 다른 축전 장치의 충방전 전력과는 상이한 움직임을 나타내고 있다.

도 13c는 상기 시뮬레이션에서의 6대의 축전 장치의 충전율 SOC(SOC1, SOC2, SOC3, SOC4, SOC5, SOC6)의 시간 변화를 나타내고 있다. 이 시뮬레이션에서는 제3 축전 장치의 열화가 진행되고 있다고 가정하였기 때문에, 제3 축전 장치의 SOC 목표값(SOCT3)은 70％로 설정되어 있다. 한편, 그 밖의 5대의 축전 장치의 SOC 목표값(SOCT1～SOCT2, SOCT4～SOCT6)은 50％로 설정되어 있다.

도 13c에 도시한 바와 같이, 각 축전 장치의 충전율(SOC)이 SOC 목표값(SOCT)에 일치하고 있지 않지만, 이것은 풍력 발전 시스템(1)의 발전 전력 변동을 완화하기 위해서, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 전력 저장 장치 6대가 모두 충방전을 행하고 있기 때문이다.

도 14는 도 13a 내지 도 13c의 풍력 발전소(10)의 시뮬레이션 조건에서, 풍력 발전소(10)를 1년간에 걸쳐 운용하였을 때의 전력 저장 장치(2)를 구성하는 6대의 축전 장치에 이용되는 납 축전지의 SOC 체재율 분포를 각각 도시한 것이다.

축전 장치의 SOC 체재율 분포란, 1년간의 운용 기간 중, 횡축에 나타낸 충전율(SOC)의 상태의 기간이 1년간에 대하여 어느 정도의 비율로 발생하였는지를 연간 체재율로서 종축에 나타낸 것이다.

도 14에서, 위로부터 3번째에 나타낸 열화가 진행된 3대째의 축전 장치의 SOC 체재율은, SOC 목표값(SOCT3)인 70％ 부근에 체재하는 기간이 가장 많아지는 상황을 나타내고 있다.

한편, 열화가 진행되고 있지 않은 그 밖의 5대의 축전 장치는, S0C 목표값(SOCT1～SOCT2, SOCT4～SOCT6)이 각각 50％이기 때문에, 연간을 통하여 운용한 경우에, SOC 목표값인 50％ 부근에 체재하는 기간이 가장 길어지는 상황을 나타내고 있다.

이 때문에, 연간을 통하여 본 실시예의 풍력 발전소(10)를 운용한 경우에, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치로서 6대 설치된 납 축전지1～납 축전지6 중, 열화한 3대째의 납 축전지3의 충전율(SOC)이 평균적으로 높은 값으로 유지되기 때문에, 열화한 납 축전지3의 한층 더한 열화 진행을 지연시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 발전 전력이 변동하는 발전 시스템으로서 풍력 발전 시스템(1)을 이용한 경우를 나타냈지만, 발전 전력이 변동하는 발전 시스템으로서 태양광 발전 시스템 등의 자연 에너지를 이용한 발전 시스템이라도 본 실시예와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

또한 발전 전력이 변동하는 발전 시스템으로서, 풍력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템, 또한 상기의 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 엔진 발진기 등의 발전 시스템을 조합한 복합 발전 시스템이라도 본 실시예와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

본 실시예의 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 의하면, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 축전 장치로 되는 복수의 납 축전지 중, 열화가 진행된 납 축전지의 충전율(SOC)이 시간 평균적으로 만충전에 가까운 값에 체재하는 비율을 많게 하는 것이 가능하게 되므로, 열화가 진행된 납 축전지의 한층 더한 열화 진행을 지연시킬 수 있다.

이 효과에 의해 복수 구비된 각 납 축전 장치의 열화의 진행이 평균화되어, 결과적으로는 전력 저장 장치 전체의 운용 기간을 연장시키는 것이 가능하게 된다.

또한 본 실시예의 발전 시스템에서는, 전력 저장 장치(2)를 구성하는 2차 전지로서 납 축전지를 이용한 예를 나타냈지만, 2차 전지로서 리튬 이온 전지 등을 이용하여도 본 실시예와 동일한 효과가 얻어진다.

단, 리튬 이온 전지의 경우에는, 일반적으로 충전율을 방전 상태에 가까운 값으로 제어한 쪽이 열화의 진행이 억제되는 것이 알려져 있다. 이에 대해서는, 열화가 진행되고 있다고 추정된 리튬 이온 전지의 충전율 목표값을, 열화가 진행되고 있지 않은 리튬 이온 전지에 대한 충전율 목표값보다도 조금 작게 설정하여 대응하면 된다.

본 실시예에 따르면, 축전 장치를 구성하는 복수의 2차 전지 중, 열화가 진행된 2차 전지의 한층 더한 열화의 진행을 지연시켜, 열화가 진행된 2차 전지와 열화가 진행되고 있지 않은 2차 전지의 쌍방을 구비한 축전 장치를 갖는 전력 저장 장치 전체의 운용 기간을 연장시키는 것을 가능하게 한 발전 시스템의 전력 저장 장치 및 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법을 실현할 수 있다.

<실시예 2>

다음으로 본 발명의 제2 실시예인 발전 전력이 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템(1)과, 이 발전 시스템(1)과 연계하여 설치되는 전력 저장 장치(2)를 구비한 풍력 발전소(10)의 구성에 대하여, 도 15, 도 16을 이용하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시예의 풍력 발전소(10)는, 앞서 설명한 제1 실시예의 풍력 발전소(10)와 기본적인 구성은 동일하므로, 양자에 공통된 구성 및 동작의 설명은 생략하고, 앞의 실시예와 상위하는 구성 및 동작의 설명에 대해서만, 이하에 설명한다.

도 15에 도시한 제2 실시예의 풍력 발전소(10)의 전력 저장 장치(2)의 설치된 통괄 컨트롤러(3b)는, 외부로부터 SOC 목표값(SOCT)을 입력하는 외부 입력 수단(3-8)과, 이 외부 입력 수단(3-8)으로부터 SOC 목표값이 입력되는 제어기(3-9)를 구비한 구성으로 되어 있다.

통괄 컨트롤러(3b)에 구비된 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)를 갖는 제어기(3-9)에 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

또한 본 실시예의 통괄 컨트롤러(3b)의 상세 구성은, 도 16에 도시한 바와 같이, SOC 목표값(SOCT)을 출력하는 외부 입력 수단(3-8)과, 마이크로컴퓨터 등으로 구성되며, 상기 외부 입력 수단(3-8)으로부터 입력하는 SOC 목표값(SOCT1, SOCT2, SOCT3)으로부터 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)에 송신하는 충방전 전력 명령(PBSOCC1, PBSOCC2, PBSOCC3)을 연산하는 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)를 갖는 제어기(3-9)를 구비하고 있다.

제어기(3-9)에 구비한 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)의 구성 요소의 동작에 대해서는, 도 12에 도시한 제1 실시예의 SOC 관리 충방전 명령 연산부(3-5)의 동작과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

본 실시예의 통괄 컨트롤러(3b) 중, 외부 입력 수단(3-8)은, 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 SOC 목표값(SOCT1, SOCT2, SOCT3)을 외부로부터 설정하는 기능을 갖는다. 예를 들면 외부 입력 수단(3-8)은 퍼스널 컴퓨터로 구성되고, 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 SOC 목표값(SOCT1, SOCT2, SOCT3)을 퍼스널 컴퓨터를 구성하는 키보드 등으로부터 오퍼레이터가 입력하도록 되어 있다.

또한 외부 입력 수단(3-8)의 다른 예로서는, 눈금이 매겨진 슬라이드 스위치이거나, 눈금이 매겨진 회전형 스위치이어도 된다.

이 외부 입력 수단(3-8)을 통하여, 오퍼레이터가 수동으로 각 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 SOC 목표값(SOCT1, SOCT2, SOCT3)을 입력한다. 입력하는 SOC 목표값은, 축전 장치를 구성하는 납 축전지의 열화의 정도에 따라서 설정하고, 열화 정도가 큰 축전 장치에 대해서는, SOC 목표값을 열화가 진행되고 있지 않은 축전 장치에 비해 만충전에 가까운 값으로 설정하는 점은, 제1 실시예와 동일하다.

또한 축전 장치를 구성하는 납 축전지의 열화를 추정하는 수단은 앞의 제1 실시예에 기재한 방법을 이용하게 된다. 또한 축전 장치를 구성하는 납 축전지의 다른 열화 추정 수단으로서, 2차 전지의 분해 조사에 의해 직접 열화 상태를 추정하고, SOC 목표값을 결정하여도 된다.

구체적으로는, 축전 장치를 구성하는 2차 전지의 직렬 접속된 전지 셀의 일부분을 뽑아내고, 뽑아낸 전지 셀을 분해한다. 2차 전지 셀을 구성하는 전해액의 비중 등을 조사함으로써 열화를 추정하고, 열화 정도로부터 SOC 목표값을 결정한다.

또한 축전 장치를 구성하는 2차 전지의 다른 열화 추정 방법으로서, 2차 전지의 방전 가능 Ah 용량을 이용하여도 된다.

이 경우, 상기 통괄 컨트롤러(3b)에 충전율 목표값 SOCT를 설정하는 열화 설정기(3-10)를 설치하고, 오퍼레이터가 도 17에 기재한 수순에 의해 상기 외부 입력 수단(3-8)에 충전율 목표값 SOCT를 입력하면 된다.

도 17은 도 15에 도시한 제2 실시예의 전력 저장 장치에서의 축전 장치에 대하여 방전 가능 Ah 용량으로부터 축전 장치를 구성하는 2차 전지의 열화 상태를 추정하고, 또한 SOC 목표값을 결정하는 방법을 도시한 플로우차트이다.

도 17에 도시한 바와 같이, 우선, 축전 장치를 구성하는 2차 전지의 열화 상태를 추정하는 제1 스텝으로서, 방전 가능 Ah 용량을 측정하고자 하는 축전 장치의 2차 전지를 만충전 상태(SOC=100％)까지 충전한다.

축전 장치의 열화 상태를 추정하는 제2 스텝에서는, 대상 축전 장치를 일정 전류(도 17에서는 100A 일정)로 방전한다.

방전 중에서 축전 장치를 구성하는 2차 전지 단위 셀의 전압도 동시에 측정한다. 2차 전지 단위 셀 전압이 소정값(도 17에서는 1.8[V])에 도달하면 방전을 정지하고, 소정 전압에 도달할 때까지 요한 시간 H[hour]를 측정한다.

축전 장치를 구성하는 2차 전지의 열화 상태를 추정하는 제3 스텝에서는, 방전 시간 H[hour]와 일정 전류값을 적산함으로써, 방전 가능 용량 G[Ah]를 구한다. 열화가 진행된 2차 전지에서는, 방전 가능 용량 G가 작아지는 것이 알려져 있고, 방전 가능 용량 G가 열화 상태를 추정하는 파라미터로 된다.

축전 장치를 구성하는 2차 전지의 열화 상태를 추정하는 제4 스텝에서, 방전 가능 용량 G로부터 SOC 목표값을 결정한다. 구체적으로는 방전 가능 용량 G와 SOC 목표값의 대응 관계를 나타내는 표 혹은 그래프로부터, SOC 목표값을 결정한다. 또한 열화가 진행된 2차 전지의 방전 가능 용량 G는 작아지기 때문에, 방전 가능 용량 G가 작을수록 대응하는 축전 장치의 SOC 목표값은 큰 값으로 한다.

SOC 목표값(SOCT1, SOCT2, SOCT3)을 수신한 이후의 통괄 컨트롤러(3b) 및 축전 장치(2-1, 2-2, 2-3)의 움직임은 실시예 1과 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.

본 실시예의 전력 저장 장치의 운용 방법에 의해, 열화가 진행된 납 축전지의 S0C가 시간 평균적으로 만충전에 가까운 값에 체재하는 비율이 많아져, 열화가 진행된 납 축전지의 한층 더한 열화 진행을 지연시킬 수 있다.

이 결과, 전력 저장 장치를 구성하는 복수의 납 축전지의 열화 진행이 평균화되어, 결과적으로는 전력 저장 장치 전체의 운용 기간을 연장시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명은, 자연 에너지를 이용한 발전 시스템의 전력 저장 장치 및 전력 저장 장치의 운용 방법에 적용 가능하다.

1 : 풍력 발전 시스템
1-1, 1-2, 1-3 : 풍력 발전 장치
1-1?1 : 블레이드
1-1-2 : 풍속계
1-1-3 : 너셀
1-1-4 : 발진기
1-1-5 : 여자 장치
1-1-6 : 교류 직류 변환기
1-1-7 : 변환기
1-1-8 : 연계 변압기
1-1-9 : 차단기
2 : 전력 저장 장치
2-1, 2-2, 2-3 : 축전 장치
2-1-1, 2-2-1, 2-3-1 : 납 축전지
2-1-2, 2-2-2, 2-3-2 : 변환기
2-1-3, 2-2-3, 2-3-3 : 연계 변압기
2-1-4, 2-2-4, 2-3-4 : 차단기
3, 3b : 통괄 컨트롤러
3-1, 3-1a, 3-1b : 발전소 출력 목표값 연산부
3-2 : 충방전 전력 명령 분배부
3-3, 3-3a : 열화 지수 연산부
3-3a-1, 3-3a-2, 3-3a-3 : 내부 저항 연산부
3-3a-4, 3-3a-5, 3-3a-6 : 내부 저항-열화 지수 대응 맵
3-3-1, 3-3-2, 3-3-3 : 연수-열화 지수 대응 맵
3-4 : SOC 목표값 연산부
3-4-1, 3-4-2, 3-4-3 : 열화 정도-SOC 목표값 대응 맵
3-5 : SOC 관리 충방전 명령 연산부
3-5-1, 3-5-2, 3-5-3 : 감산기
3-5-4, 3-5-5, 3-5-6 : 비례 연산기
3-5-7, 3-5-8, 3-5-9 : 리미터 연산
3-6 : 감산기
3-7-1, 3-7-2, 3-7-3 : 가산기
3-8 : 외부 입력 수단
3-9 : 제어기
4 : 전력계
5 : 전력 계통
10 : 풍력 발전소

Claims

발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치로서,
상기 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되고,
상기 제어 장치는,
발전소 출력의 목표값을 연산하는 발전소 출력 목표값 연산기와,
이 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 변동 완화 충방전 명령을 연산하는 충방전 전력 연산기와,
상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 연산하는 충전율 목표값 연산기와,
상기 축전 장치의 2차 전지의 충전율을 검출하는 충전율 연산기와,
상기 충전율 목표값 연산기에서 연산한 충전율 목표값과 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값에 기초하여 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 변동 완화 충방전 명령을 보정하여 각 축전 장치에 명령하는 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하는 충전율 관리 충방전 명령 연산기를 구비하고,
상기 변환기는 상기 제어 장치로부터 명령된 충방전 전력 명령에 추종하도록 상기 2차 전지의 충방전 전력을 제어하여 상기 발전 시스템으로부터 출력하는 전력과 상기 전력 저장 장치로부터 출력하는 충방전 전력을 합산한 합성 전력의 변동을 완화하도록 구성되고,
상기 제어 장치는 상기 축전 장치를 구성하는 복수의 2차 전지의 특성 혹은 운용 이력에 따라서 상기 각 축전 장치의 열화 지수를 연산하여 상기 충전율 목표값 연산기에 명령하는 열화 지수 연산기를 구비하고, 상기 충전율 목표값 연산기는 상기 열화 지수 연산기로부터 출력된 열화 지수에 기초하여 상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 각각 연산하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 충전율 관리 충방전 명령 연산기는, 상기 충전율 목표값 연산기에서 연산한 충전율 목표값과 상기 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값과의 차분으로부터 상기 2차 전지의 충전율을 제어하기 위한 충전율 제어 충방전 전력 명령을 연산하는 충전율 제어 충방전 전력 명령 연산기를 구비하고 있고,
상기 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하는 연산기는, 상기 충방전 전력 연산기에 의해 연산한 변동 완화 충방전 명령과 상기 충전율 제어 충방전 전력 명령을 합산한 값을, 각 축전 장치에 명령하는 상기 충방전 전력 명령의 보정값으로 하는 연산기인 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 상기 2차 전지는 납 축전지이고, 상기 2차 전지의 충전율 목표값을 연산하는 충전율 목표값 연산기는, 상기 열화 지수 연산기에 의해 추정한 2차 전지의 열화가 진행되고 있다고 추정한 경우에, 상기 2차 전지의 충전율 목표값을, 열화가 진행되고 있지 않은 상기 2차 전지의 충전율 목표값보다도 만충전에 가까운 충전율의 값으로 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 2차 전지는 리튬 이온 전지이고, 상기 2차 전지의 충전율 목표값을 연산하는 충전율 목표값 연산기는, 상기 열화 지수 연산기에 의해 추정한 2차 전지의 열화가 진행되고 있다고 추정한 경우에, 상기 2차 전지의 충전율 목표값을, 열화가 진행되고 있지 않은 상기 2차 전지의 충전율 목표값보다도 방전 상태에 가까운 충전율의 값으로 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치.
발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치로서,
상기 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되고,
상기 제어 장치는,
발전소 출력의 목표값을 연산하는 발전소 출력 목표값 연산기와,
이 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 변동 완화 충방전 명령을 연산하는 충방전 전력 연산기와,
상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 외부로부터 입력하는 외부 입력 장치와,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 상기 2차 전지의 충전율을 연산하는 충전율 연산기와,
상기 복수의 축전 장치의 각각의 열화의 정도에 따라서 외부 입력 장치로부터 입력한 상기 각 축전 장치의 충전율 목표값과, 상기 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값에 기초하여, 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 변동 완화 충방전 명령을 보정하여 각 축전 장치에 명령하는 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하는 연산기가 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치.
발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치의 운용 방법으로서, 상기 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되어 있는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법에 있어서,
상기 제어 장치에 구비한 충전율 연산기에 의해 상기 축전 장치의 2차 전지의 충전율을 검출하고,
상기 제어 장치에 각각 구비한 발전소 출력 목표값 연산기에 의해 발전소 출력의 목표값을 연산하고, 충방전 전력 연산기에 의해 상기 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 충방전 전력 명령을 연산하여 출력하고,
상기 제어 장치에 구비한 충전율 관리 충방전 명령 연산기에 의해 상기 충전율 연산기에서 검출한 축전 장치의 2차 전지의 충전율 검출값과 충전율 목표값 연산기에서 연산한 충전율 목표값에 기초하여 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 상기 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하고,
상기 제어 장치에 구비한 열화 지수 연산기에 의해 상기 축전 장치를 구성하는 2차 전지의 특성 혹은 운용 이력에 따라서 상기 각 축전 장치의 열화 지수를 연산하여 상기 충전율 목표값 연산기에 명령하고, 상기 충전율 목표값 연산기는 상기 열화 지수 연산기로부터 출력된 열화 지수에 기초하여 상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 각각 연산하고,
상기 변환기에 의해 상기 제어 장치로부터 명령된 충방전 전력 명령에 추종하도록 상기 2차 전지의 충방전 전력을 제어하여 상기 발전 시스템으로부터 출력하는 전력과 상기 전력 저장 장치로부터 출력하는 충방전 전력을 합산한 합성 전력의 변동을 완화하도록 하여, 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용을 행하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
제6항에 있어서,
상기 충전율 관리 충방전 명령 연산기는, 상기 충전율 목표 연산기에서 연산한 충전율 목표값과 상기 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값의 차분으로부터 상기 2차 전지의 충전율을 제어하는 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하고, 상기 충방전 전력 명령과 상기 충방전 전력 명령의 보정값을 합산한 값으로 보정하여 보정 충방전 전력 명령으로 하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 2차 전지로서 납 축전지를 사용하고, 상기 충전율 목표값은 상기 열화 지수 연산기에 의해 2차 전지의 열화가 진행되고 있다고 추정한 경우에는 상기 충전율 목표값 연산기에서 설정하는 2차 전지의 충전율 목표값을, 열화가 진행되고 있지 않은 2차 전지의 충전율 목표값보다도 만충전에 가까운 충전율로 설정하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 2차 전지로서 리튬 이온 전지를 사용하고, 상기 충전율 목표값은 상기 열화 지수 연산기에 의해 2차 전지의 열화가 진행되고 있다고 추정한 경우에는 상기 충전율 목표값 연산기에서 설정하는 2차 전지의 충전율 목표값을, 열화가 진행되고 있지 않은 상기 2차 전지의 충전율 목표값보다도 방전 상태에 가까운 충전율로 설정하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
발전 전력이 시간적으로 변동하는 자연 에너지를 이용한 발전 시스템에 제휴하여 설치되며, 충방전을 행함으로써 발전 시스템의 발전 전력 변동을 완화하는 전력 저장 장치는 제어 장치와 복수의 축전 장치에 의해 구성되고, 상기 복수의 축전 장치는 변환기와 2차 전지에 의해 구성되며, 상기 전력 저장 장치가 충방전함으로써 상기 발전 시스템과 상기 전력 저장 장치가 출력하는 합성 전력의 변동을 완화하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법으로서,
상기 제어 장치에 구비한 발전소 출력 목표값 연산기에 의해 발전소 출력의 목표값을 연산하고,
상기 제어 장치에 구비한 충방전 전력 연산기에 의해 상기 발전소 출력 목표값 연산기에서 연산한 발전소 출력의 목표값에 기초하여 상기 복수의 각 축전 장치가 충방전해야 할 변동 완화 충방전 명령을 연산하고,
상기 제어 장치에 구비한 외부 입력 장치에 의해 상기 복수의 축전 장치의 충전율 목표값을 외부로부터 입력하고,
상기 제어 장치에 구비한 충전율 연산기에 의해 상기 복수의 축전 장치를 구성하는 상기 2차 전지의 충전율을 연산하고,
상기 제어 장치에 구비한 연산기에 의해, 상기 복수의 축전 장치의 각각의 열화의 정도에 따라서 상기 외부 입력 장치로부터 입력한 충전율 목표값과, 상기 충전율 연산기에서 검출한 충전율 검출값에 기초하여, 상기 충방전 전력 연산기에서 연산한 변동 완화 충방전 명령을 보정하여 충방전 전력 명령의 보정값을 연산하고, 각 축전 장치에 이 충방전 전력 명령의 보정값을 명령함으로써, 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용을 행하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
제10항에 있어서,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 2차 전지로서 납 축전지를 사용하고, 상기 외부 입력 장치로부터 입력하는 상기 충전율 목표값은 상기 2차 전지의 열화 상태로부터 설정하고 그 2차 전지의 열화가 진행되고 있다고 추정한 경우에는 상기 2차 전지의 충전율 목표값을 열화가 진행되고 있지 않은 2차 전지의 충전율 목표값보다도 만충전에 가까운 충전율로 설정하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
제10항에 있어서,
상기 복수의 축전 장치를 구성하는 2차 전지로서 리튬 이온 전지를 사용하고, 상기 외부 입력 장치로부터 입력하는 상기 충전율 목표값은 상기 2차 전지의 열화 상태로부터 결정하고 그 2차 전지의 열화가 진행되고 있다고 추정한 경우에는 상기 2차 전지의 충전율 목표값을 열화가 진행되고 있지 않은 상기 2차 전지의 충전율 목표값보다도 방전 상태에 가까운 충전율로 설정하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.
제11항에 있어서,
상기 외부 입력 장치로부터 입력하는 상기 충전율 목표값을 상기 2차 전지의 열화 상태로부터 설정할 때에, 상기 2차 전지의 열화 상태의 추정에 대하여, 상기 2차 전지의 방전 가능 Ah 용량을 측정하고, 이 측정한 방전 가능 Ah 용량이 작을수록 열화가 진행되고 있다고 추정하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템의 전력 저장 장치의 운용 방법.