TW201824683A - 自然能源發電系統、無效電力控制器或是自然能源發電系統的控制方法 - Google Patents

自然能源發電系統、無效電力控制器或是自然能源發電系統的控制方法 Download PDF

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Abstract

〔課題〕 　　其目的是提供一種自然能源發電系統、無效電力控制器以及自然能源發電系統的控制方法，其係抑制起因於互連變壓器的無效電力損失之互連點的電壓變動。 　　〔解決手段〕 　　具備：發電裝置（12），其係接受自然能源而發電；電力變換器（13），其係電性連接到發電裝置（12）及電力系統（4）；互連變壓器（2），其係配置在電力變換器（13）與電力系統（4）之間；以及無效電力控制器（16），其係產生電力變換器（13）所輸出的無效電力指令；無效電力控制器（16），係為了讓電力變換器（13）與電力系統（4）之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量及互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而決定無效電力指令。

Description

自然能源發電系統、無效電力控制器或是自然能源發電系統的控制方法
[0001] 本發明有關把利用風或太陽光等的自然能源而發電的電力供給到電力系統之自然能源發電系統、無效電力控制器或是自然能源發電系統的控制方法。
[0002] 考慮到地球暖化的原因之二氧化碳的排出量削減為一大課題。作為一個二氧化碳排出量削減的手段，正流行太陽光發電或風力發電等的自然能源發電的導入。這些的自然能源發電多用於與電力系統互連，但因為日照量或風速的變動，發電輸出變動，擔心對互連的系統的電壓有不良影響。 　　[0003] 有關電壓變動的抑制方法，提案有利用無效電力。作為抑制風力發電機透過電力變換器互連到電力系統的情況下在互連點的電壓變動之方法，是有專利文獻1～3。 　　[0004] 在專利文獻1，揭示出檢測電力變換器的輸出，控制電力變換器使得以補償起因於該電力變換器的有效電力輸出之互連點的電壓變動分之方法。具體方面，從電力變換器的有效電力輸出PCON 、以及經此所產生的電力變換器的互連點的電壓變動ΔVPCC ，推定系統參數α=RL /XL ，使以QCON =-αPCON 所求出的無效電力QCON 輸出到電力變換器。在此，RL 與XL ，係分別表示互連線的阻抗的電阻份與電抗份。 　　[0005] 在專利文獻2，揭示出以使用對各風力發電系統分別設定互連點中的特定的電力因數指令值PF=P/√(P2 +Q2 )之電力因數補正量來補正的方式，決定各風力發電系統的電力因數指令值之方法。在此，P與Q，係分別表示風力發電系統的有效電力輸出與無效電力輸出。更進一步，電力因數補正量，係根據存在於各風力發電系統與互連點之間的電抗成分來決定。 　　[0006] 在專利文獻3，揭示出根據互連點中的無效電力計測值、電壓計測值、或是電力因數計測值，求出電壓目標值或者是電力因數目標值，為了達成這些目標值，從風力發電系統輸出必要的無效電力之方法。 〔先前技術文獻〕 ［專利文獻］ 　　[0007] 　　［專利文獻1］日本特開2007-124779號專利公報 　　［專利文獻2］WO2009/078076號專利公報 　　［專利文獻3］WO2013/128986號專利公報
〔發明欲解決之課題〕 　　[0008] 關於專利文獻1的技術，是把起因於電力變換器的有效電力輸出之互連點的電壓變動的抑制作為對象的緣故，無法抑制起因於因連接電力變換器與互連線之互連變壓器而被消耗的無效電損失之互連點的電壓變動。 　　[0009] 關於專利文獻2的技術，是藉由電力因數指令控制無效電力輸出的緣故，無效電力輸出係與有效電力輸出成比例變化。於為了補償也有專利文獻1的課題之互連變壓器的無效電損失方面，是有必要控制無效電力輸出使得以與有效電力輸出（或是電流輸出）的二次方成比例。為此，在電力因數指令，無法抑制起因於互連變壓器的無效電損失之互連點的電壓變動。 　　[0010] 關於專利文獻3的技術，考慮到被互連變壓器消耗的無效電力損失，而尚未決定各風力發電系統的無效電力指令的緣故，無法使互連點的無效電力與目標值一致。 　　[0011] 在本發明，其目的是提供一種自然能源發電系統、無效電力控制器或是自然能源發電系統的控制方法，其係抑制起因於互連變壓器的無效電力損失之互連點的電壓變動。 〔解決課題之手段〕 　　[0012] 為了達成前述目的，本發明的自然能源發電系統，具備：發電裝置，其係接受自然能源而發電；電力變換器，其係電性連接到前述發電裝置及電力系統；互連變壓器，其係配置在前述電力變換器與前述電力系統之間；以及無效電力控制器，其係產生前述電力變換器所輸出的無效電力指令；前述無效電力控制器，係為了讓前述電力變換器與前述電力系統之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量及前述互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而決定前述無效電力指令。 　　[0013] 而且，有關本發明之無效電力控制器，具備：演算裝置，其係為了讓接受自然能源而發電的發電裝置及電性連接到電力系統的電力變換器與前述電力系統之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量、及前述互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而產生前述電力變換器所輸出的無效電力指令。 　　[0014] 更進一步，有關本發明之自然能源發電系統的控制方法，該自然能源發電系統具備：發電裝置，其係接受自然能源而發電；電力變換器，其係電性連接到前述發電裝置及電力系統；互連變壓器，其係配置在前述電力變換器與前述電力系統之間；以及無效電力控制器，其係產生前述電力變換器所輸出的無效電力指令；其特徵為：為了讓前述電力變換器與前述電力系統之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量及前述互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而決定前述無效電力指令。 〔發明效果〕 　　[0015] 根據本發明，可以提供一種自然能源發電系統、無效電力控制器或是自然能源發電系統的控制方法，其係抑制起因於互連變壓器的無效電力損失之互連點的電壓變動。
[0017] 有關用於實施發明的型態，一邊適宜參閱圖面一邊詳細說明之。 〔實施例1〕 　　[0018] 圖1為表示第1實施例中的自然能源發電系統也就是風力發電系統的整體構成之圖。風力發電系統1，係透過互連變壓器2及互連線3，與電力系統4互連。互連線3的阻抗的電阻份為RL ，電抗份為XL 。把互連變壓器2與互連線3連接的地點作為互連點5。 　　[0019] 說明有關構成風力發電系統1之各部。風力發電系統1係構成如下：風力渦輪機11、風力渦輪機11與透過主軸（更進一步因應必要有增速機等）所連接之發電機12、電性連接到與發電機12中的風力渦輪機11側為相反側而調整發電機11的發電電力之電力變換器13、設置在電力變換器13與互連變壓器2之間的感測器14、有效電力控制器15、及無效電力控制器16。以風力渦輪機11所接受的風力能量，係藉由發電機12變換成電能，送到電力變換器13。有效電力控制器15，係從風力渦輪機11的槳距角或風速等，發電機12決定可以發電的有效電力指令值PREF ，把有效電力指令值PREF 發送到電力變換器13。無效電力控制器16，係從以感測器14所計測出的電力變換器13的有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON ，決定抑制互連點5的電壓變動之無效電力指令值QREF ，把無效電力指令值QREF 發送到電力變換器13。電力變換器13，係為了追從有效電力指令值PREF 及無效電力指令值QREF ，控制有效電力輸出PCON 及無效電力輸出QCON 。 　　[0020] 圖2為無效電力控制器16的構成圖。無效電力控制器16，係藉由接收部161，取得以感測器14所計測出的電力變換器13的有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 。無效電力指令決定部162，係從有效電力輸出PCON 、電流輸出ICON 、被保存在互連線參數記憶部163之互連線3的阻抗的電阻RL 與電抗XL 、以及被保存在互連變壓器參數記憶部164之電抗的1次側XTR1 及2次側XTR2 與捲繞數比αTR ，求出無效電力指令QREF 。無效電力指令QREF ，係透過發送部165，輸出到電力變換器13。 　　[0021] 無效電力指令QREF ，係決定抑制圖1表示之互連點5中的電壓VPCC 的變動（為ΔVPCC ）。無效電力指令QREF 的演算係藉由後述的式子（8）來進行。在說明無效電力指令QREF 之具體的演算方法之前，說明有關電壓變動ΔVPCC 的發生原理。 　　[0022] 以數學式表示電壓變動ΔVPCC 的發生原理。如圖1表示，從互連變壓器2到互連點5流動了有效電力PPCC 與無效電力QPCC 之情況下，互連點5的電壓VPCC 中的有效電力PPCC 所致之變動分量ΔVPCC 1、以及無效電力QPCC 所致之變動分量ΔVPCC 2，係分別表示成第（1）、（2）式。尚且，有關無效電力的正負，把從電力變換器13往互連變壓器2前進的無效電力流動的情況設為正。 　　[0023][0024][0025] 在此，RL 與XL ，係分別為互連線5的阻抗的阻抗成分與電抗成分。 　　[0026] 互連點5的有效電力PPCC 及無效電力QPCC ，係分別成為從電力變換器13的有效電力輸出PCON 及無效電力輸出QCON 減去被互連變壓器2消耗之有效電力損失PLOSS 及無效電力損失QLOSS 之值，表示成第（3）、（4）式。尚且，相對於有效電力輸出PCON ，有效電力損失PLOSS 為充分小的情況下，也可以省略有效電力損失PLOSS 。 　　[0027][0028][0029] 在此，ICON 為電力變換器13的電流輸出，RTR1 及RTR2 分別為互連變壓器2的1次側（靠近風力發電系統1者）及2次側（靠近互連點5者）的阻抗的阻抗成分，XTR1 及XTR2 分別為互連變壓器2的1次側及2次側的阻抗的電抗成分，αTR 為互連變壓器2的捲繞數比。 　　[0030] 分別把第（3）式代入到第（1）式，把第（4）式帶入到第（2）式，得到第（5）、（6）式。 　　[0031][0032][0033] 接著，從第（5）、（6）式，互連點5的電壓變動ΔVPCC 表示成第（7）。 　　[0034][0035] 把第（7）式的電壓變動ΔVPCC 的時序波形的其中一例表示於圖3。第（7）式中，配合自然能源的風速的變動而變動之變數，為電力變換器13的有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 。在此，於圖3，表示有效電力輸出PCON 與電流輸出ICON 變動時的例子。而且，無效電力QCON 是0Var ，為一定。 　　[0036] 在此，RL 係因溫度變化而多少變化，但還是以互連線的線種類與長度所決定之阻抗值，為大致一定，而且，VPCC 也通常有必要把電壓變動抑制在數%的範圍內變動，還是會考慮到大致一定。從而，從圖3（A）、（D）及第（5）式，電壓變動分量ΔVPCC 1成為與有效電力輸出PCON 大致成比例之波形。 　　[0037] 而且，捲繞數比αTR 乃是藉由互連變壓器2所決定之正的常數，互連線5的阻抗的阻抗成分RL 為正的常數，電抗成分XL 係電感為支配性的緣故，為正的常數。也就有關互連變壓器2的阻抗的電抗成分XTR1 與XTR2 ，電感成分為支配性的緣故，為正的常數。接著，第（6）式的QCON =0，IPCC 係以圖3（B）的波形來表示，所以，經由圖3（B）、（C）、（D）及第（6）式，電壓變動分量ΔVPCC 2係成為把電流輸出ICON 二次方化並反轉了相位（把波形的上下相反）之波形。 　　[0038] 接著，從有關電壓變動之圖3（D）及第（7）式，電壓變動ΔVPCC 係成為合成了電壓變動分量ΔVPCC 1與ΔVPCC 2之波形。 　　[0039] 接著，說明有關作為演算裝置而運作之無效電力指令決定部162決定無效電力指令值QREF 之具體的方法。以求出讓接下來的關係式成立之無效電力指令值QREF 的方式，可以抑制圖3（D）及第（7）式表示之互連點5的電壓變動ΔVPCC 。尚，在本實施例特別是作為適合的例子，說明了互連點5的電壓變動ΔVPCC 大約為零的情況，但從所謂變動抑制的觀點來看，ΔVPCC 為大致一定者為佳。 　　ΔVPCC =ΔVPCC 1+ΔVPCC 2=第（5）式+第（6）式=0 　　具體方面，就以第（8）式所求出的無效電力指令值QREF ，控制電力變換器13的無效電力輸出QCON 者為佳。亦即，圖2表示的無效電力指令決定部162，係使用第（8）式求出無效電力指令值QREF 者為佳。尚且，第（8）式中，以互連線3的阻抗比（RL /XL ）為小的方式，在第1項相對於第2項及第3項為充分小的情況下，也可以省略第1項。 　　[0040][0041] 把第（8）式的無效電力指令值QREF 的時序波形的其中一例表示於圖4。圖4的（A）、（B）表示之有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON ，係與圖3為同樣條件。藉由圖4（A）表示之有效電力輸出PCON 與第（8）式的第1項所求出之無效電力指令的一部分，係如圖4（C）表示般，成為反轉了有效電力輸出PCON 的相位（把波形的上限相反）之波形。而且，藉由圖4（B）表示之電流輸出ICON 與第（8）式的第2項及第3項所求出之無效電力指令的一部分，成為與電流輸出ICON 的二次方成比例之波形。接著，合成了這些波形之波形乃是最終的無效電力指令。 　　[0042] 最後，使用圖5及數學式，說明本實施例1的無效電力控制器16所致之互連點5的電壓變動ΔVPCC 的抑制效果。於圖5（A）～（C），表示出在接下來的（I）～（III）及第（9）～（11）式表示之在各個條件下的電力變換器13的無效電力輸出QCON 、互連點5的電壓控制量Y及電壓變動ΔVPCC 的波形。 　　[0043] （I）把無效電力QCON 一定在0Var 之條件。 　　[0044][0045] （II）適用了專利文獻1的無效電力控制手法之條件。 　　[0046][0047] （II）適用了本實施例1所致之無效電力控制手法之條件。 　　[0048][0049] 互連點5的電壓控制量Y，係以在第（7）式的第2項（（XL /VPCC ）QCON ）代入第（9）～（11）式的方式來求出。把在（I）～（III）的條件下的電壓控制量Y表示在第（12）～（13）式及圖5（B）。 　　[0050][0051][0052][0053] 藉由電壓控制量Y而被抑制之電壓變動ΔVPCC ，係以把第（7）式的第2項（（XL /VPCC ）QCON ）置換到第（12）～（14）式的方式來求出。把在（I）～（III）的條件下的電壓變動ΔVPCC 表示在第（15）～（17）式及圖5（C）。 　　[0054][0055][0056][0057] 使用第（15）～（17）式及圖5（C），比較（I）～（III）的無效電力控制手法所致之電壓變動ΔVPCC 的抑制效果。了解到相對於在（I）及（II）無效電力的控制後也殘留有電壓變動ΔVPCC ，在（III）可以把電壓變動ΔVPCC 抑制在0V。 　　[0058] 在此根據本實施例1，為了抑制互連點5的電壓變動，以使用電力變換器13的有效電力輸出與電流輸出、互連線3的阻抗比、互連變壓器2的電抗及捲繞數比的方式，可以把電力變換器13的無效電力輸出控制在最適值。經此，用於抑制互連點5的電壓變動的無效電力補償裝置或是附分接頭切換的變壓器等的特別的機器變成非必要。尚且，如上述，有關互連線3的阻抗比，係在值小，且作為結果，第（8）式的第1項相對於第2項及第3項為充分小的情況下，也可以省略第1項的緣故，也可以不用考慮。 　　[0059] 尚且，也可以如接下來般求出本實施例1的無效電力指令值QREF 。 　　[0060] ＜實施例1的變形例1＞ 　　如第（18）式表示般，把電流輸出ICON 近似在有效電力輸出PCON 與感測器14的設置點的基準線間電壓VBASE 。 　　[0061][0062] 於第（8）式代入第（18）式的話，成為第（19）式。以使用第（19）式求出無效電力指令值QREF 的方式，相對於第（8）式可以省略電流輸出ICON 。 　　[0063][0064] ＜實施例1的變形例2＞ 　　事先作成把有效電力輸出PCON 與無效電力指令值QREF 建立對應的表，參閱該表決定無效電力指令值QREF 。具體方面，如圖6表示，無效電力控制器16a，係成為相對於無效電力控制器16，追加了無效電力指令值表作成部166與無效電力指令值表記憶部167之構成。無效電力指令值表作成部166，係使用第（19）式，計算使有效電力輸出PCON 從0kW一直到最大輸出在特定的時候變化時的無效電力指令QREF 。接著，把圖7表示般的把有效電力輸出PCON 與無效電力指令QREF 建立對應的表保存到無效電力指令值表記憶部167。無效電力指令值決定部162，係在每次更新有效電力輸出PCON 時，參閱無效電力指令值表記憶部167的表來決定無效電力指令值QREF 。 〔實施例2〕 　　[0065] 圖8為本發明的實施例2所致之風力發電系統1中的無效電力控制器16b的構成圖。該實施例2與實施例1相異的點是，風力發電系統1（1A、1B、1C、1D）及互連變壓器2（2I、2J、2K）為複數臺這一點。更進一步，無效電力控制器16b決定各個風力發電系統1的無效電力指令QREF （QREF_A 、QREF_B 、QREF_C 、QREF_D ）這一點與實施例1相異。尚且，以下，A、B、C、D係作為區別各個風力發電系統1之記號，I、J、K係作為區別各個互連變壓器2之記號。 　　[0066] 在本實施例，風力發電系統1A及風力發電系統1B的各電力變換器的電力系統側互連，於互連後（比該2個風力發電系統的互連點更靠電力系統側）設有互連變壓器2I。而且，風力發電系統1C及風力發電系統1D的各電力變換器的電力系統側互連，於互連後（比該2個風力發電系統的互連點更靠電力系統側）設有互連變壓器2J。接著，於兩互連變壓器2I、2J的電力系統側更進一步設有互連變壓器2K。而且，無效電力控制器16b，係總括控制各風力發電系統1A～1D。 　　[0067] 無效電力控制器16b的構成，係與實施例1的無效電力控制器16相異，成為圖9的構成。在無效電力控制器16b，追加有：保存表示互連變壓器2與風力發電系統1的集電構成之表的集電構成記憶部168、保存電力變換器13的額定輸出之電力變換器額定輸出記憶部170、以及分配無效電力輸出指令QREF 到風力發電系統1之無效電力分配決定部169。 　　[0068] 說明有關求出風力發電系統1的無效電力輸出指令QREF 之方法。 　　[0069] 首先，說明有關無效電力控制器16b的無效電力指令決定部162b求出總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL 之方法。於總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL 的決定方面，如第（20）式表示般，使用變形成把在實施例1的第（8）式對應到複數臺的風力發電系統1と複數臺的互連變壓器2般的函數。 　　[0070][0071] 在此，第（20）式的第1項，乃是從互連線3的阻抗（RL 、XL ）、流動在互連線3之有效電力（PCON_A +PCON_B +PCON_C +PCON_D ）所求出的無效電力指令。而且，第2項及第3項，乃是從互連變壓器2I的一次側與2次側的電抗（XTR1_I 、XTR2_I ）、以及流動在互連變壓器2I的一次側與2次側之電流（ICON_A +ICON_B 、（ICON_A +ICON_B ）/αI ）所求出的無效電力指令。與第2項及第3項同樣，第4項～第7項，乃是與互連變壓器2J及互連變壓器2K對應之無效電力指令值。接著，把以第1項～第7項所求出的無效電力指令相加的值成為總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL 。 　　[0072] 如第（20）式，在有複數臺的風力發電系統1與複數臺的互連變壓器2的情況下，是有必要決定於各互連變壓器2流動有哪個風力發電系統1的電流輸出ICON 。在此，無效電力控制器16a的無效電力指令決定部162b，係從集電構成記憶部168，讀入表示互連變壓器2與風力發電系統1的集電構成之集電構成表。把集電構成表的其中一例表示於圖10。在圖10，在各個風力發電系統1與各個互連變壓器2交叉的欄以●來表示時，意味著於該互連變壓器2流動有風力發電系統1的電流輸出ICON 。在本實施例，採取了圖8表示般的互連的樣態，但也可以採用不同之互連的方法。也在該情況下，以參閱集電構成表的方式，可以決定於各互連變壓器2流動有哪個風力發電系統1的電流輸出ICON 。 　　[0073] 接著，說明有關圖9表示之無效電力控制器16b的無效電力分配決定部169從總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL 把無效電力指令QREF （QREF_A 、QREF_B 、QREF_C 、QREF_D ）分配到各個風力發電系統1之方法。 　　[0074] 無效電力分配決定部169，係從被保存在電力變換器額定輸出記憶部170之各個風力發電系統1（1A、1B、1C、1D）的電力變換器13的額定視在功率SRAT （SRAT_A 、SRAT_B 、SRAT_C 、SRAT_D ）與有效電力輸出PCON （PCON_A 、PCON_B 、PCON_C 、PCON_D ），使用第（21）式來求出風力發電系統1的電力變換器13的無效電力輸出可能量QUL （QUL_A 、QUL_B 、QUL_C 、QUL_D ）。 　　[0075][0076] 接著，為了讓各風力發電系統1的無效電力指令QREF ≦QUL ，把總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL 分配到各風力發電系統。 　　[0077] 根據本實施例2，以複數臺的風力發電系統1及複數臺的互連變壓器2所構成的風力發電廠中，檢測各個風力發電系統的有效電力輸出及電流輸出，使用表示互連線3的阻抗、個々的互連變壓器的電抗、互連變壓器2以及風力發電系統1的集電構成之表來決定風力發電系統的總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL ，藉此，可以抑制互連點5的電壓變動。更進一步，以為了讓各個風力發電系統1的無效電力指令QREF 成為無效電力輸出可能量QUL 以下而把總計無效電力輸出指令QREF_TOTAL 分配到各個風力發電系統1的方式，可以迴避因風力發電系統1的電力變換器13的電容不足而在互連點5發生電壓變動之情事。 〔實施例3〕 　　[0078] 圖11為本發明的實施例3所致之風力發電廠中的無效電力控制器16c的構成圖。實施例3與實施例2相異之點，係輸入從發電輸出預測手段6輸出之各風力發電系統1的有效電力輸出預測PPRE （PPRE_A 、PPRE_B 、PPRE_C 、PPRE_D ）及電流輸出預測IPRE （IPRE_A 、IPRE_B 、IPRE_C 、IPRE_D ）到無效電力控制器16c這一點。 　　[0079] 如圖12表示，無效電力控制器16c，係到達特定的更新時間（T1及T2）的話就檢測風力發電系統1的有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON （圖12（A）、（B）），從有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 決定無效電力指令QREF （圖12（C））。 　　[0080] 參閱圖12（C），說明有關把在更新時間T1所決定了的無效電力指令QREF ，一直持續到接下來的更新時間T2為止的情況。因應時時刻刻變化之風速，而風力發電系統1的有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 變化。因為這些變化，理想上的無效電力指令QREF_IDEAL 也變化。所謂理想上的無效電力指令QREF_IDEAL ，為配合有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 的變化而逐次更新無效電力指令者。為此，在從更新時間T1之後，理想上的無效電力指令QREF_IDEAL 與從時間T1持續之無效電力指令QREF 之間會發生異化。因為該異化，電壓變動的抑制效果下降。 　　[0081] 在此，在本實施例3，如圖13表示，於更新時間T1，取得從發電輸出預測手段6一直到接下來的更新時間T2為止的將來的有效電力輸出預測值PPRE 及電流輸出預測值IPRE 。接著，對有效電力輸出及電流輸出的檢測值（PCON 、ICON ）與預測值（PPRE 、IPRE ）之各個，求出無效電力指令值QREF 。如此，於更新時間T1，以決定包含了將來之複數時間剖面的無效電力指令值QREF 的方式，可以縮小理想上的無效電力指令QREF_IDEAL 之異化。尚且，發電輸出預測手段6，係以從有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 的過去的檢測值來線性外推的方式，預測有效電力輸出預測值PPRE 及電流輸出預測值IPRE 。但是，預測方法並不限於線性外推。 　　[0082] 把於時間T1從無效電力控制器16c送到各個風力發電系統1（1A、1B、1C、1D）的無效電力指令值QREF 的其中一例，表示於圖14。在圖14，對時間T1（0時00分00秒）之無效電力指令值QREF （30kVar），乃是從在時間T1所檢測出的有效電力輸出PCON 及電流輸出ICON 所求出的值。對時間T1．25（0時02分30秒）、時間T1．5（0時05分00秒）、時間T1．75（0時07分30秒）之各個的無效電力指令值QREF （35kVar、40kVar、45kVar），乃是從在時間T1所取得之有效電力輸出預測值PPRE 及電流輸出預測值IPRE 所求出的值。 　　[0083] 接著，風力發電系統1係作動成圖14表示之時間每的無效電力指令值QREF 與無效電力輸出QCON 為一致。例如，可以是，從時間T1的稍後（0時00分01秒）一直到時間T1．25的稍前（0時02分29秒）為止的期間的無效電力指令值QREF ，持續時間T1（0時00分00秒）的無效電力指令值QREF （30Var）。而且，也可以是，線性補完並求出時間T1（0時00分00秒）與時間T1．25（0時02分30秒）的無效電力指令值QREF （30Var、35Var）。 　　[0084] 尚且，本實施例3的特徵，是有除了風力發電系統1的有效電力輸出及電流輸出的檢測值更加上使用將來的預測值來求出複數時間剖面的無效電力指令QREF 這一點，求出各時間剖面之無效電力指令值QREF 之方法係與實施例1、2同樣。 　　[0085] 根據本實施例3，與從更新無效電力指令值一直持續到接下來的更新為止的方法相比，使用將來的風力發電系統的輸出預測值，以求出將來的複數時間剖面的無效電力指令值的方式，可以使電壓變動抑制控制的性能提升。 〔實施例4〕 　　[0086] 作為第1～3的實施例，說明了有關自然能源發電系統的風力發電系統1，但並不一定限於此。作為實施例4，使用圖15～17，說明有關把自然能源發電系統作為太陽光發電系統7之情況。尚且，作為自然能源發電系統，係風力發電系統、太陽光發電系統為代表者的緣故，雖例示了實施例，但並非限定於此。 　　[0087] 圖15為表示第4實施例中的太陽光發電系統7的整體構成之圖。圖16為表示配置複數臺圖15的太陽光發電系統，具備了決定各太陽光發電系統的無效電力指令之無效電力中央控制器之太陽能發電廠的整體構成之圖。圖17為表示追加發電輸出預測手段到圖16之整體構成之圖。 　　[0088] 圖15係表示與圖1（實施例1）對應之太陽光發電系統的構成。圖16係表示與圖8（實施例2）對應之太陽能發電廠的構成。圖17係表示與圖11（實施例3）對應之太陽能發電廠的構成。 　　[0089] 圖1與圖15的差異，係設置在自然能源發電系統內之發電系統是風力發電系統1還是太陽光發電系統7這一點的不同。圖1的風力渦輪機11及發電機12，係相當於圖15的太陽能電池71。圖1的風力發電機用電力變換器12，係相當於圖15的太陽光發電裝置用電力變換器72。圖1的風力發電用有效電力控制器15，係相當於圖15的太陽光發電用有效電力控制器74。圖1的風力發電用有效電力控制器15從風力渦輪機11所得到的槳距角或風速等，係相當於從圖15的太陽能電池71產生的電壓及電流。圖1的風力發電用無效電力控制器16，係相當於圖15的太陽光發電用無效電力控制器75。圖1的風力發電用感測器14，係相當於圖15的太陽光發電用感測器73。同樣，圖8與圖16的差異及圖11與圖17的差異，也是風力發電系統1還是太陽光發電系統7之差別。其他，就有關賦予相同的元件符號者為相同者，不進行在此的說明。 　　[0090] 圖15～圖17的各圖的構成及這些作用效果，係與第1～3實施例中所述的內容重複的緣故，省略詳細的說明，但第1～3實施例中所說明的風力發電系統的作用效果，係在本實施例的太陽光發電系統中也相同。 　　[0091] 尚且，本發明並不限定於上述的實施例1～4，包含有各式各樣的變形例。例如，上述的實施例係為了容易理解地說明本發明而詳細說明，未必會限定在具備已說明之全部的構成。又，也可以把某一實施例的構成的一部分置換到另一實施例的構成，還有，亦可在某一實施例的構成加上另一實施例的構成。又，有關各實施例的構成的一部分，是可以追加、刪除、置換其他的構成。 　　[0092] 還有，上述之各個構成、功能、處理部、處理手段等，係亦可把這些的一部分或者是全部，經由以例如積體電路來設計等以硬體來實現。還有，上述之各個構成、功能等，係亦可經由處理器把實現各個功能之程式予以解析執行的方式，用軟體來實現。實現各功能之程式、表格、檔案等之資訊，可以放置在記憶體、硬碟、或SSD（固態裝置）等之記錄裝置，或者是，IC卡、SD卡、DVD等之記錄媒體。
[0093]
1‧‧‧風力發電系統
2‧‧‧互連變壓器
3‧‧‧互連線
4‧‧‧電力系統
5‧‧‧互連點
6‧‧‧發電輸出預測手段
7‧‧‧太陽光發電系統
11‧‧‧風力渦輪機
12‧‧‧發電機
13‧‧‧電力變換器
14‧‧‧感測器
15‧‧‧有效電力控制器
16‧‧‧無效電力控制器
71‧‧‧太陽能電池
72‧‧‧太陽項發電裝置用電力變換器
73‧‧‧太陽項發電裝置用感測器
74‧‧‧太陽光發電用有效電力控制器
75‧‧‧太陽光發電用無效電力控制器
161‧‧‧接收部
162‧‧‧無效電力指令決定部
163‧‧‧互連線參數記憶部
164‧‧‧互連變壓器參數記憶部
165‧‧‧發送部
166‧‧‧無效電力指令值表作成部
167‧‧‧無效電力指令值表記憶部
168‧‧‧集電構成記憶部
169‧‧‧無效電力分配決定部
170‧‧‧電力變換器額定輸出記憶部
[0016] 　　［圖1］為表示實施例1中的風力發電系統的整體構成之圖。 　　［圖2］為表示實施例1中的無效電力控制器的構成之圖。 　　［圖3］為用於說明實施例1中的互連點的電壓變動的圖表，（A）為互連點的有效電力的時間變化，（B）為互連點的電流的時間變化，（C）為電力變換器的無效電力輸出的時間變化，（D）為互連點的電壓變動的時間變化。 　　［圖4］為用於說明實施例1中的無效電力指令值的決定方法的圖表，（A）為電力變換器的有效電力輸出的時間變化，（B）為電力變換器的電流輸出的時間變化，（C）為電力變換器的無效電力指令。 　　［圖5］為用於說明實施例1中的互連點的電壓變動抑制效果的圖表，（A）為電力變換器的無效電力輸出的時間變化，（B）為互連點的電力控制量的時間變化，（C）為互連點的電壓變動的時間變化。 　　［圖6］為表示實施例1的變形例2中的無效電力控制器的構成之圖。 　　［圖7］為表示被保存在實施例1的變形例2中的無效電力指令值表記憶部的表的其中一例之圖。 　　［圖8］為表示實施例2中的風力發電廠的整體構成之圖。 　　［圖9］為表示實施例2中的無效電力中央控制器的構成之圖。 　　［圖10］為表示被保存在實施例2中的集電構成記憶部的表的其中一例之圖。 　　［圖11］為表示具備了實施例3中的發電輸出預測手段之風力發電廠的整體構成之圖。 　　［圖12］為用於說明實施例3中的無效電力指令的課題的圖表，（A）為電力變換器的有效電力輸出時間變化，（B）為電力變換器的電流輸出時間變化，（C）為電力變換器的無效電力指令值的時間變化。 　　［圖13］為用於說明實施例3中的無效電力指令值的決定方法的圖表，（A）為電力變換器的有效電力輸出時間變化，（B）為電力變換器的電流輸出時間變化，（C）為電力變換器的無效電力指令值的時間變化。 　　［圖14］為用於說明實施例3中的無效電力指令的表。 　　［圖15］為表示實施例4中的太陽光發電系統的整體構成之圖。 　　［圖16］為表示實施例4中的太陽能發電廠的整體構成之圖。 　　［圖17］為表示具備了實施例4中的發電輸出預測手段之太陽能發電廠的整體構成之圖。

Claims (11)

  1. 一種自然能源發電系統，具備： 　　發電裝置，其係接受自然能源而發電； 　　電力變換器，其係電性連接到前述發電裝置及電力系統； 　　互連變壓器，其係配置在前述電力變換器與前述電力系統之間；以及 　　無效電力控制器，其係產生前述電力變換器所輸出的無效電力指令； 　　前述無效電力控制器，係 　　為了讓前述電力變換器與前述電力系統之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量及前述互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而決定前述無效電力指令。
  2. 如請求項第1項的自然能源發電系統，其中， 　　前述無效電力控制器，係 　　使用配置在前述電力變換器與前述電力系統之間的前述互連變壓器的電抗、以及前述電力變換器所輸出的電流或是有效電力中至少任意一個，來決定前述無效電力指令。
  3. 如請求項第1項或是第2項的自然能源發電系統，其中， 　　前述無效電力控制器，係 　　更進一步使用前述電力變換器與前述電力系統的互連線的阻抗比，來決定前述無效電力指令。
  4. 如請求項第3項的自然能源發電系統，其中，具備： 　　控制表作成部，其係從前述有效電力、前述電抗以及前述阻抗比，作成把前述電流或是前述有效電力中至少任意一個與無效電力指令值建立對應之控制表；以及 　　控制表記憶部，其係記憶前述控制表； 　　前述無效電力指令決定部，係使用前述控制表與前述電流或是前述有效電力中至少任意一個來決定無效電力指令值。
  5. 如請求項第3項或是第4項的自然能源發電系統，其中， 　　具備：複數個前述發電裝置、複數個前述電力變換器、以及複數臺前述互連變壓器； 　　前述無效電力控制器，具備： 　　集電構成表記憶部，其係記憶表示前述互連變壓器與前述電力變換器的集電構成之表； 　　前述無效電力指令值決定部，係使用前述電流或是前述有效電力中至少任意一個、前述互連變壓器電抗、前述互連線阻抗比、以及前述集電構成表，來決定無效電力指令值。
  6. 如請求項第5項的自然能源發電系統，其中， 　　前述無效電力控制器，具備： 　　無效電力輸出分配決定部，其係從前述電力變換器的最大視在功率與前述有效電力，算出前述電力變換器的無效電力輸出可能量，對複數臺前述電力變換器決定無效電力指令值的分配，使得前述無效電力指令值為前述無效電力輸出可能量以下。
  7. 一種自然能源發電系統，其中， 　　前述無效電力控制器，具備： 　　取得前述電力變換器的電流預測值或是有效電力預測值的至少其中一方之手段； 　　前述無效電力指令值決定部，係從前述有效電力預測值，決定複數時間剖面的無效電力指令值。
  8. 如請求項第1項至第7項中任意1項的自然能源發電系統，其中， 　　前述發電裝置為風力發電裝置。
  9. 如請求項第1項至第7項中任意1項的自然能源發電系統，其中， 　　前述發電裝置為太陽光發電裝置。
  10. 一種無效電力控制器，具備： 　　演算裝置，其係為了讓接受自然能源而發電的發電裝置及電性連接到電力系統的電力變換器與前述電力系統之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量、及前述互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而產生前述電力變換器所輸出的無效電力指令。
  11. 一種自然能源發電系統的控制方法，該自然能源發電系統具備： 　　發電裝置，其係接受自然能源而發電； 　　電力變換器，其係電性連接到前述發電裝置及電力系統； 　　互連變壓器，其係配置在前述電力變換器與前述電力系統之間；以及 　　無效電力控制器，其係產生前述電力變換器所輸出的無效電力指令；其特徵為： 　　為了讓前述電力變換器與前述電力系統之互連點電壓中的有效電力所致之變動分量及前述互連點電壓中的無效電力所致之變動分量的和為大致一定，而決定前述無效電力指令。
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