WO2007052349A1

WO2007052349A1 - 電力供給網の電力供給システム及び自律型分散制御システム及び制御方法

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Publication number: WO2007052349A1
Application number: PCT/JP2005/020224
Authority: WO
Inventors: Kensuke Kawasaki
Original assignee: Shikoku Research Institute Incorporated
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-10

Abstract

　自律型分散制御システムにおいて電力供給網全体の運転コストを低減化すると共に電力品質を一定に維持する。　電力供給網に複数の発電機を設けて自律型分散制御システムを構成する場合に、各発電機に目標周波数を調整可能なＡＦＣとＡＦＣの制御装置とを設け、当該ＡＦＣの制御装置は、発電機の自端で得られる系統情報や発電情報に基づいて、発電機のＡＦＣの目標周波数を可変的に調整することによって、自律型分散制御システムにおいて経済的コストが最も少ないように複数の発電機の負荷分担を制御する。

Description

明細書

電力供給網の電力供給システム及び自律型分散制御システム及び制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、複数の発電装置を備えた電力供給網における電力供給システムに関し

、特に自律分散制御システムを適用した電力供給システムに関する。

背景技術

[0002] 離島や開発途上国など既存の電力供給網が整備されて!、な、地域、或いは、小規模エリアでの電力供給では、独立した小規模の電力供給網 (マイクログリッド）に電力供給を行うことがある。このような小規模電力系統には太陽光発電や蓄電池或いはディーゼル発電装置等の複数の発電装置が接続される場合が多い。

[0003] しかし、このような小規模電力供給網でも、周波数'電圧といった電力品質を維持したり、発電用燃料を節約する等の効率性が要求されるため、連系する発電装置の運転状況を正確に把握して、系統の需給バランスと発電単価に応じた出力分担 (負荷分担)が行われる。

[0004] また、電力供給網の系統周波数が目標値 (周波数逸脱許容範囲)から逸脱したときに、その系統周波数が所定の周波数に収まるように、発電機の出力を調節する AFC (自動周波数制御装置）が設けられるが、 1つの電力供給網にぉ、て複数の AFCが存在すると、競合によって制御に混乱が生じるために、通常は 1つの電力供給系統に 1組だけ AFCが設置される。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、このように発電装置の運転状況の把握と、当該発電装置への制御信号の伝送を行うために、通信回線を用いて周波数制御や出力制御を行うと、小規模電力供給網では設備が小規模であるので、通信回線などが割高になる問題がある。

[0006] また、小規模電力供給網であっても、接続される複数の発電機にぉヽて発電効率の高低がある。このため、系統周波数の増減に対して全て等しく発電機を運転すると、コストが高くなるため、負荷変動に対して経済的な運転を行うには、連系した電源装置に発電効率に応じた負荷分担を行わせるのが望ましい。

[0007] 更に、太陽光発電や蓄電池などインバータを用いた直流電源は一定周波数か一定出力で運転するので、小規模電力網を形成するディーゼル発電装置のような他の分散型電源と協調して負荷分担を行うことが難しぐ小規模な電力供給網における自律型電力供給システムは高コストになるという問題がある。

[0008] 本発明の目的は、直流発電装置や交流発電装置が接続される小規模な電力供給網において、既存の電力供給網のように高価な通信回線を設けることなぐ各発電装置の自端で得られる情報をもとに、系統の周波数調整と発電単価に応じた出力分担による経済的な運用をする自律分散制御を行うと共に、インバータを用いた電源についても、系統周波数変動や出力変動に対し他の電源と協調運転可能な電力供給網の電力供給システム及び自律型分散制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] (1)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、電力供給網に接続される複数の各発電装置に、目標周波数を調整可能な AFC及び該 AFCの制御装置を設け、該制御装置が自端で得られる実際の出力電圧若しくは出力電力或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、前記複数の発電装置同士の負荷分担が所定比率となるように、当該発電装置の起動や停止或いは出力調整を行ったり、前記 AFCの前記目標周波数を制御することにある。

(2)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、電力供給網に接続される複数の発電装置の各々に、目標周波数を同一に設定した AFC及び該 AFCの制御装置をそれぞれ設けた電力供給網の電力供給システムにお、て、当該制御装置が

、当該発電装置が実際に出力している出力電力若しくは出力電圧、或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、当該発電装置の AFCの応答速度を、変化させることにある。

(3)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させることにある。

(4)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、前記インバータは、前記電力供給網の系統周波数の増大に応じて、前記発電装置の出力電力を減少させることにある。

(5)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、電力供給網に接続される複数の各発電装置に、目標周波数を調整可能な AFC及び該 AFCの制御装置を設け、該制御装置が自端で得られる実際の出力電圧若しくは出力電力或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、前記複数の発電装置同士の負荷分担が所定比率となるように、当該発電装置の起動や停止或いは出力調整を行ったり、前記 AFCの前記目標周波数を制御することにある。

(6)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、電力供給網に接続される複数の発電装置に、目標周波数を同一に設定した AFC及び該 AFCの制御装置をそれぞれ設け、当該制御装置が当該 AFCが接続されるところの発電装置が実際に出力している出力電力若しくは出力電圧、或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、当該発電装置の AFCの応答速度を、変化させることにある。

(7)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の自律型分散制御方法であって、前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させることにある。

(8)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の自律型分散制御方法であって、前記インバータは、前記電力供給網の系統周波数の増大に応じて、前記発電装置の出力電力を減少させることにある。

(9)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、電力供給網に電力を供給する複数の発電装置が接続されて、る電力供給システムにお、て、前記複数の発電装置の中から制御対象とされる複数の発電装置を選択し、選択された複数の制御対象の発電装置のそれぞれに AFC及び当該 AFCの設定値を変更できる制御装置を設け、前記制御対象の発電装置につき発電効率の高!ヽ順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電装置のそれぞれの AFCの制御装置には、前記電力供給網を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電装置を発電効率の低い発電装置より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなつたときに、発電効率の低い発電装置を発電効率の高い発電装置より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいた制御特性が設定されてヽることにある。

(10)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記複数の発電装置の優先順位は、運転効率の高低を基準として優先段階を定めたクラスによって定められ、運転効率の高いクラスに属する発電装置の AFCの制御装置の制御特性は、運転効率の低!、クラスに属する発電装置より、優先的に起動若しくは出力を分担するように設定されて、ることにある。

(11)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記複数のクラスにおいて所定の発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数の上昇時に当該発電装置の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電装置の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電装置の周波数制御を変更することにある。

(12)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記 AFCの制御装置の制御特性は、当該 AFCが接続される発電装置について、（a)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電装置の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、 (b)電力供給網の周波数が正常となったとして発電装置の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（c)発電装置の周波数制御を行うために要する発電装置出力調整速度の少なくとも何れかであることにある。

(13)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記制御特性は前記 (a )の周波数逸脱許容範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低!ヽ発電装置の周波数逸脱許容範囲の上限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低!ヽ発電装置の周波数逸脱許容範囲の下限値より、高く設定されていることにある。

(14)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記制御特性は前記 (b )の仕上がり目標周波数範囲であり、発電効率の高い発電装置が出力する周波数の仕上がり目標周波数範囲が、発電効率の低い発電装置の仕上がり目標周波数範囲より、高めに設定されていることにある。

(15)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記制御特性は前記 (c )の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増カロさせる際の応答速度を早く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を遅く設定したことにある。

(16)この電力供給網の電力供給システムの一つの特徴は、前記制御特性は前記 (c )の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を遅く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増加したときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を早く設定したことにある。

(17)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、電力供給網に電力を供給する複数の発電装置が接続されて!ヽる電力供給網の自律型分散制御方法において、前記複数の発電装置の中から制御対象とされる複数の発電装置を選択し、選択された複数の制御対象の発電装置のそれぞれに AFC及びその設定値を変更できる制御装置を設け、前記制御対象の発電装置につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電装置のそれぞれの AFCには、前記電力供給網を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電装置を発電効率の低い発電装置より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなつたときに、発電効率の低い発電装置を発電効率の高い発電装置より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいて制御することにある。

(18)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記複数の発電装置の優先順位は、運転効率の高低を基準として優先段階を定めたクラスによって定められ、運転効率の高いクラスに属する発電装置の優先順位が、運転効率の低いクラスに属する発電装置の優先順位より、高く設定されていることにある。

(19)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記複数のクラスにおいて所定の発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数の上昇時に当該発電装置の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電装置の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電装置の周波数制御を変更することにある。

(20)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記 AFCの制御装置の制御特性は、当該 AFCが接続される発電装置について、（a)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電装置の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲力若しくは、（b)電力供給網の周波数が正常となったとして発電装置の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（c)発電装置の周波数制御を行うために要する発電装置出力調整速度の少なくとも何れかであることにある。

(21)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記制御特性は前記 (a)の周波数逸脱許容範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低!、発電装置の周波数逸脱許容範囲の上限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲の下限値より、高く設定されていることにある。

(22)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記制御特性は前記 (b)の仕上がり目標周波数範囲であり、発電効率の高い発電装置が出力する周波数の仕上がり目標周波数範囲が、発電効率の低い発電装置の仕上がり目標周波数範囲より、高めに設定されていることにある。

(23)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増カロさせる際の応答速度を早く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCは、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を遅く設定したことにある。

(24)この電力供給網の自律型分散制御方法の一つの特徴は、前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増加したときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を遅く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCは、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を早く設定したことにある。

発明の効果

(1)上記の電力供給網の電力供給システムによれば、電力供給網に接続される複数の各発電装置に、目標周波数を調整可能な AFC及び該 AFCの制御装置を設け、該制御装置が自端で得られる実際の出力電圧若しくは出力電力或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、前記複数の発電装置同士の負荷分担が所定比率となるように、当該発電装置の起動や停止或いは出力調整を行ったり、前記 AFC の前記目標周波数を制御することによって、系統周波数の標準値からの逸脱量が若干増加するが、発電機のガバナーで制御するよりも遙かに少なぐ系統制御のための通信設備が不要となり、電力品質の維持と経済負荷配分を両立させた小規模系統に適した安価な電力供給システムが提供できる。また、検出した系統周波数を AF C回路で平滑ィ匕することによって、小規模系統に特有な急峻な負荷変動に伴う周波数変動によって、発電装置が過剰に起動停止を繰り返したり、出力を変動したりすることを防止できる。

(2)上記の電力供給網の電力供給システムによれば、電力供給網に接続される複数の発電装置の各々に、目標周波数を同一に設定した AFC及び該 AFCの制御装置をそれぞれ設けた電力供給網の電力供給システムにおいて、当該制御装置が、当該発電装置が実際に出力している出力電力若しくは出力電圧、或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、当該発電装置の AFCの応答速度を、変化させることによって、制御対象の発電装置が増えても、各目標周波数が同一値に設定されること力、系統周波数の目標周波数力逸脱することを抑制でき、経済的な負荷配分の制御や高品質の電力を供給することが可能となる。また、発電装置の増設も当該発電装置の制御関数を調整するだけで既存設備の調整や工事が不要のため、増設が容易である。

(3)上記の電力供給網の電力供給システムによれば、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させることによって、例えばディーゼル発電装置のような分散電源装置と直流発電装置とを組み合わせた場合であっても、負荷増大時に直流発電装置のインバータの出力周波数を減少させるので、負荷の増大や減少に応じて、負荷分担割合が変わらず協調運転ができ、その協調運転によって系統連系の安定した電力供給が可能となる。 (4)上記の電力供給網の電力供給システムによれば、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させることによって、例えばディーゼル発電のような分散電源装置を組み合わせた場合であっても、系統周波数が増大しょうとするときに、発電出力を抑制することができる。これによつて、系統周波数の抑制について、交流発電装置と直流発電装置と協調させて負荷分担することができ、その協調運転によって系統連系の安定した電力供給が可能となる。

(5)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、電力供給網に接続される複数の各発電装置に、目標周波数を調整可能な AFC及び該 AFCの制御装置を設け、該制御装置が自端で得られる実際の出力電圧若しくは出力電力或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、前記複数の発電装置同士の負荷分担が所定比率となるように、当該発電装置の起動や停止或いは出力調整を行ったり、前記 AF Cの前記目標周波数を制御するので、系統周波数の標準値からの逸脱量が若干増加するが、発電機のガバナーで制御するより遙かに少なぐ系統制御のための通信設備が不要となり、電力品質の維持と経済負担配分を両立させた小規模系統に適した安価な電力供給システムが提供できる。また、検出した系統周波数を AFC回路で平滑ィ匕することによって、小規模系統に特有な急峻な負荷変動に伴う周波数変動によって、発電装置が過剰に起動停止を繰り返したり、出力を変動したりすることを防止できる。

(6)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、電力供給網に接続される複数の発電装置に、目標周波数を同一に設定した AFC及び該 AFCの制御装置をそれぞれ設け、当該制御装置が当該 AFCが接続されるところの発電装置が実際に出力している出力電力若しくは出力電圧、或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、当該発電装置の AFCの応答速度を、変化させるので、制御対象の発電装置が増えても、各目標周波数が同一値に設定されることから、系統周波数の目標周波数力も逸脱することを抑制でき、経済的な負荷配分の制御や高品質の電力を供給することが可能となる。また、発電装置の増設も当該発電装置の制御関数を調整するだけで既存設備の調整や工事が不要のため、増設が容易である。

(7)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させるので、例えばディーゼル発電装置のような分散電源装置と直流発電装置とを組み合わせた場合であっても、負荷増大時に直流発電装置のインバータの出力周波数を減少させるので、負荷の増大や減少に応じて、負荷分担の割合が変わらず、協調運転ができ、その協調運転によって系統連系の安定した電力供給が可能となる。

(8)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スイッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、前記インバータは、前記電力供給網の系統周波数の増大に応じて、前記発電装置の出力電力を減少させるので、例えばディーゼル発電のような分散電源装置を組み合わせた場合であっても、系統周波数が増大しょうとするときに、発電出力を抑制することによつて、系統周波数の増大を抑制できる。また、系統周波数の抑制について、交流発電装置と直流発電装置と協調させて負荷分担することができ、その協調運転によつて系統連系の安定した電力供給が可能となる。

(9)この電力供給網の電力供給システムによれば、電力供給網に電力を供給する複数の発電装置が接続されている電力供給システムにおいて、前記複数の発電装置の中から制御対象とされる複数の発電装置を選択し、選択された複数の制御対象の発電装置のそれぞれに AFC及びその設定値を変更できる制御装置を設け、前記制御対象の発電装置につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電装置のそれぞれの AFCの制御装置は、電力供給網を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電装置を発電効率の低い発電装置より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなつたときに、発電効率の低い発電装置を発電効率の高い発電装置より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、運転順位に基づいた制御特性が設定されているので、発電効率の高い発電装置の出力分担が大きくなり、電力供給網全体として発電装置の運転コストが低くなる。また、系統周波数が周波数逸脱許容範囲に維持され、電力品質を高く維持できる。

(10)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記複数の発電装置の優先順位は、運転効率の高低を基準として優先段階を定めたクラスによって定められ、運転効率の高、クラスの発電装置の AFCの制御装置の制御特性は、運転効率の低!、クラスに属する発電装置より、優先的に起動若しくは出力を分担するように設定されているので、電力供給網に接続される発電装置の各々を発電効率及び稼働率等に基づいてクラス分けし、各クラス毎に優先順位を定めることで、設定や管理或いは設定変更が容易であり、系統に接続される負荷の変動に容易に対処できる。各クラスにおいては、サブクラスによって分けることも可能である。

(11)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記複数のクラスにおいて所定の発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数の上昇時に当該発電装置の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電装置の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電装置の周波数制御を変更するので、同じクラスの指定されていない所定外の発電装置だけが出力を抑制していき、負荷分担が運転下限出力に低下すると当該所定外の発電装置は出力を 0に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後、停止する。更に、周波数上昇が続くと、当該クラスの上位クラスの発電装置も出力抑制を行う。当該クラスの上位クラスの発電装置の出力が一定出力より低下したら、上位クラスの発電装置においても、周波数上昇時の出力抑制の速さが、運転優先順位が更に高いクラスの出力抑制の速さより遅くなるように、設定変更する。このようになると、当該クラスの所定の発電装置の出力が抑制されるようになり、当該クラスの所定の発電装置の出力が低下する。当該クラスの所定の発電装置の出力が運転下限出力に低下したら、当該所定の発電装置の出力を 0に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後に停止する。このように設定することで、上位クラスの発電装置による供給余裕を確保し、発電停止に伴う供給力不足を防止できる。

(12)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記 AFCの制御特性は、当該 AFCが接続される発電装置について、（a)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電装置の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲力若しくは、（b)電力供給網の周波数が正常となったとして発電装置の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（c)発電装置の周波数制御を行うために要する発電装置出力調整速度の少なくとも何れかであるので、低コストで周波数変動の少ない電力品質の高 V、電力供給を行うことができる。

(13)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記制御特性は前記 (a)の周波数逸脱許容範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低!、発電装置の周波数逸脱許容範囲の上限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低!、発電装置の周波数逸脱許容範囲の下限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を行う周波数逸脱許容範囲が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲より、全体的に高い領域に設定されている。

これによつて、周波数が上昇したときは、発電効率が低い発電装置の出力を早く抑制し、周波数が下降したときは、発電効率が高い発電装置の出力を優先して増加させるために、周波数の変動に伴い、次第に発電効率の高い発電装置の出力分担が発電効率の低い発電装置より大きくなつて行き、系統全体の電力供給コストを下げる効果が生ずる。 (14)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記制御特性は前記 (b)の仕上がり目標周波数範囲であり、発電効率の高い発電装置が出力する周波数の仕上がり目標周波数範囲が、発電効率の低い発電装置の仕上がり目標周波数範囲より、高めに設定されて、るので、高効率の発電装置が低効率の発電装置よりも動作する範囲が広いこととなり、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

(15)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCは、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増カロさせる際の応答速度を早く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCは、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増カロさせる際の応答速度を遅く設定したので、系統周波数が低下したとき、発電効率が高く発電コストの低い発電装置の出力を早く増力！]させ、発電効率が低く発電コストの高い発電装置の出力増加を極力遅らせることにより、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

(16)この電力供給網の電力供給システムによれば、前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCは、系統周波数が増加したときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を遅く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCは、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を早く設定したので、系統周波数が増カロしたとき、発電効率が高く発電コストの低い発電装置の出力をゆっくり下げ、発電効率が低く発電コストの高い発電装置の出力を早く下げることで、発電効率の高い発電装置の出力分担を大きくすることができ、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

(17)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、電力供給網に電力を供給する複数の発電装置が接続されてヽる電力供給網の自律型分散制御方法にぉヽて、前記複数の発電装置の中から制御対象とされる複数の発電装置を選択し、選択された複数の制御対象の発電装置のそれぞれに AFCを設け、前記制御対象の発電装置につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電装置のそれぞれの AFCには、前記電力供給網を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電装置を発電効率の低い発電装置より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなつたときに、発電効率の低い発電装置を発電効率の高い発電装置より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいて制御するので、発電効率の高い発電装置の出力分担が大きくなり、電力供給網全体としての発電装置の運転コストが低くなる。また、系統周波数が周波数逸脱許容範囲に維持され、電力品質を高く維持できる。

(18)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記複数の発電装置の優先順位は、運転効率の高低を基準として優先段階を定めたクラスによって定められ、運転効率の高いクラスに属する発電装置の優先順位が、運転効率の低いクラスに属する発電装置の優先順位より、高く設定されているので、電力供給網に接続される発電装置の各々を発電効率等に基づいてクラス分けし、各クラス毎に優先順位を定めることで、設定や管理或いは設定変更が容易であり、系統に接続される負荷の変動に容易に対処できる。各クラスにおいては、サブクラスによって分けることも可能である。

(19)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記複数のクラスにおいて所定の発電装置の AFCは、系統周波数の上昇時に当該発電装置の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電装置の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電装置の周波数制御を変更するので、同じクラスの指定されていない所定外の発電装置だけが出力を抑制していき、負荷分担が運転下限出力に低下すると当該所定外の発電装置は出力を 0 に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後、停止する。更に、周波数上昇が続くと、当該クラスの上位クラスの発電装置も出力抑制を行う。当該クラスの上位クラスの発電装置の出力が一定出力より低下したら、上位クラスの発電装置においても、周波数上昇時の出力抑制の速さが、運転優先順位が更に高いクラスの出力抑制の速さより遅くなるように、設定変更する。このようになると、当該クラスの所定の発電装置の出力が抑制されるようになり、当該クラスの所定の発電装置の出力が低下する。当該クラスの所定の発電装置の出力が運転下限出力に低下したら、当該所定の発電装置の出力を 0に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後に停止する。このように設定することで、上位クラスの発電装置による供給余裕を確保し、発電停止に伴う供給力不足を防止できる。

(20)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記 AFCの制御装置の制御特性は、当該 AFCが接続される発電装置について、（a)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電装置の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲力若しくは、 (b )電力供給網の周波数が正常となったとして発電装置の周波数制御を中止する仕上力 ^目標周波数範囲か、若しくは、（c)発電装置の周波数制御を行うために要する発電装置出力調整速度の少なくとも何れかであるので、

低コストで周波数変動の少な、電力品質の高!、電力供給を行うことができる。

(21)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記制御特性は前記 (a)の周波数逸脱許容範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低!、発電装置の周波数逸脱許容範囲の上限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低!、発電装置の周波数逸脱許容範囲の下限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を行う周波数逸脱許容範囲が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲より、全体的に高い領域に設定されている。

これによつて、周波数が上昇したときは、発電効率が低い発電装置の出力を早く抑制し、周波数が下降したときは、発電効率が高い発電装置の出力を優先して増加させるために、周波数の変動に伴い、次第に発電効率の高い発電装置の出力分担が発電効率の低い発電装置より大きくなつて行き、系統全体の電力供給コストを下げる効果が生ずる。

(22)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記制御特性は前記 (b)の仕上がり目標周波数範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御する周波数の仕上がり目標周波数範囲が、発電効率の低い発電装置の仕上がり目標周波数範囲より、高めに設定されているので、高効率の発電装置が低効率の発電装置よりも動作する範囲が広いこととなり、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

(23)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を早く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCは、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を遅く設定したので、系統周波数が低下したとき、発電効率が高く発電コストの低い発電装置の出力を早く増加させ、発電効率が低く発電コストの高い発電装置の出力増加を極力遅らせることにより、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

(24)この電力供給網の自律型分散制御方法によれば、前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を遅く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCは、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を早く設定したので、系統周波数が増加したとき、発電効率が高く発電コストの低い発電装置の出力をゆっくり下げ、発電効率が低く発電コストの高、発電装置の出力を早く下げることで、発電効率の高、発電装置の出力分担を大きくすることができ、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる図面の簡単な説明

[図 1]本発明の実施の形態に係る発電システムの実施例 1を示すブロック図である。

[図 2]図 2 (a)および図 2 (b)は図 1に示した発電システムの負荷の増大に伴う負荷分担量の変化を示すグラフである。

[図 3]図 3 (a)および図 3 (b)は従来の発電システムの負荷の増大に伴う負荷分担量の変化を示すグラフである。

[図 4]本発明の実施の形態に係る発電システムの実施例 2を示すブロック図である。

[図 5]図 5(a)および図 5 (b)は従来の他の発電システムの負荷の増大に伴う負荷分担量の変化を示すグラフである。

[図 6]エネルギー源別のエネルギーコストを示すグラフである。 [図 7]本発明の実施の形態に係る AFC回路の一例を示すブロック図である。

圆 8]本発明の実施の形態に係る発電機の垂下特性のグラフ (その 1)を示す。

圆 9]本発明の実施の形態に係る発電機の垂下特性のグラフ (その 2)を示す。

[図 10]本発明の実施の形態に係る発電機の垂下特性のグラフ（その 3)を示す。

[図 11]本発明の実施の形態に係る発電機の垂下特性のグラフ（その 4)を示す。

[図 12]本発明の実施の形態に係る AFC回路の他の一例を示すブロック図である。

[図 13]図 12に示した AFC回路の Hi特性を示すグラフである。

圆 14]AFC回路の時間特性の特性設定例を示す説明図である。

[図 15]本発明の実施の形態に係る AFC回路のさらに他の一例を示すブロック図である。

[図 16]図 16 (a)および図 16 (b)は、図 15に示す AFCの不感帯の例 1および例 2をそれぞれ示すグラフである。

[図 17]本発明の実施の形態にかかる自律型分散制御システムの発電機の AFCに搭載される周波数制御プログラムの設定値を示す概念図である。

[図 18]図 17の自律型分散制御システムの発電機の AFCに搭載される周波数制御プログラムの処理過程を示す流れ図である。

[図 19]2台の発電機の出力調整速度を周波数逸脱量に応じて変化させる分担制御方法を示すグラフである。

[図 20] (1)は時間経過と発電機出力の推移を示す座標、 (2)は発電機の運転時の経過時間に伴う系統電力の系統周波数の変化を示すグラフである。

[図 21]発電機の出力調整速度を周波数逸脱量に応じて変化させることを示すグラフである。

圆 22]自律型分散制御システムの電力供給網に複数個の発電機及び AFCを接続した状態を示す概念図である。

[図 23]図 22の電力供給網網に接続される複数の発電機を発電効率毎にクラス分けし、それらの AFCにっき各種設定値を定めることを示す図である。

圆 24]発電機の出力特性に応じて AFCの特性を設定した例を示す図であり、 (1)は周波数低下時の出力増加速度の設定例を示すグラフ、（2)は周波数上昇時の出力抑制速度の設定例を示すグラフである。

圆 25]発電機の出力特性に応じて発電機の出力分担平準化を示す図であり、 (1)は周波数低下時の出力分担例を示すグラフ、（2)は周波数上昇時の出力分担例を示すグラフである。

圆 26]複数個の発電機が電力供給網に接続されているときに、発電機の優先順位によって起動する順を示す図であり、 (1)は出力増加時の優先順位が最も高い発電機の起動状態を示す図、（2)は次の優先順位の発電機の起動状態を示す図、（3)は発電機 2の運転時の状態を示す図、（4)は優先順位が 3番目の発電機 3の起動状態を示す図、（5)は発電機 1、 2、 3の運転時の状態を示す図、（6)は最も優先順位の低、発電機 4の起動状態を示す図である。

圆 27]複数個の発電機が電力供給網に接続されているときに、発電機の優先順位によって停止する順を示す図であり、（1)は発電機 1、 2、 3の運転時の状態を示す図、 (2)は発電機 2の出力が一定値以下になったときの出力調整速度を変更した状態を示す図、（3)は優先順位が最も低い発電機 3の停止状態を示す図、（4)は発電機 1 の出力が一定値以下になったときの出力調整速度を変更した状態を示す図、 (5)は発電機 2が停止し、発電機 1のみが運転している状態を示す図である。

符号の説明

10、 50 発電システム

11 直流電力源

12 交流電力源

13 系統母線

14 負荷

15 インノータ

16 制御回路 (AFCの制御装置）

17 加算器

18 周波数検出部

19 出力電力検出部

20 AFC部 (自動周波数制御装置) 21 平均値回路部

22 比較器

23 比較器

G1 ディーゼル発電機

G2 蓄電装置

1、2、3 発電機 (発電装置）

AFC1 発電機 1の AFC

AFC2 発電機 2の AFC

AFC3 発電機 3の AFC

A F1U 発電機 1の周波数逸脱許容範囲上限値

A F1L 発電機 1の周波数逸脱許容範囲下限値

ATF1U 発電機 1の仕上がり目標周波数範囲上限値

ATF1L 発電機 1の仕上がり目標周波数範囲下限値

Δ P1L 発電機 1の周波数出力調整速度 (増大）

A P1U 発電機 1の周波数出力調整速度 (抑制）

Δ F2U 発電機 2の周波数逸脱許容範囲上限値

Δ F2L 発電機 2の周波数逸脱許容範囲下限値

Δ P2L 発電機 2の周波数出力調整速度 (増大）

Δ P2U 発電機 2の周波数出力調整速度 (抑制）

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の特徴を図示の実施例に沿って詳細に説明する。

〈実施例 1 :独立型 >

図 1は、本発明の実施の形態に係る発電システムを独立型インバータに適用した例を概略的に示すブロック図である。発電システム 10は、図示の例では、蓄電装置から成る直流電力源 11およびディーゼル発電機を有する交流電力源 12を各分散電源とする分散電源システムである。この分散電源システムすなわち発電システム 10の系統母線 13には、負荷 14が接続されている。

[0016] 直流電力源 11は、インバータ 15を介して系統母線 13に接続されている。直流電力源 11の直流電力は、インバータ 15のスイッチング作用により、交流電力に変換され、系統母線 13を経て負荷 14に供給される。また、負荷 14には、系統母線 13を経て交流電力源 12からの交流電力が供給される。

[0017] インバータ 15は、制御回路 16からの制御信号により、その作動の制御を受ける。制御回路 16は、周波数検出部 18、出力電力検出部 19、比較器 22、 AFC20、比較器 23、平均値回路部 21、加算機 17を備えている。制御回路 16は、基本的には、加算器 17にて目標周波数 f の指示信号の入力を受け、この目標周波数 f に一致した周

0 0

波数で直流電力源 11の直流電力を交流電力に切り替えるように、インバータ 15を作動させるものであるが、この実施の形態では、制御回路 16は、加算機 17からインバータ 15に出力される周波数に関する指示信号を、系統母線 13に表れた出力電力や周波数に対応して、動的に且つ可変的に補正する。

[0018] 即ち、制御回路 16には、インバータ 15の出力電力に応じて、加算機 17への目標周波数 f の指示信号を補正するために、インバータ 15の出力電圧力も周波数を検

0

出する周波数検出部 18と、インバータ 15の出力電流および出力電圧からインバータ 15の出力電力を求める出力電力検出部 19と、目標周波数 f 力ものずれを抑制する

0

ための AFC (自動周波数制御）部 20と、例えば PI (比例積分）回路力なる平均値回路部 21とが設けられている。制御回路 16はインバータ 15の制御装置であると共に AFC部 20の制御装置とされて!/、る。

[0019] 周波数検出部 18は、系統母線 13を流れる電流の系統周波数の検出信号を比較器 22に出力する。比較器 22は、検出された系統母線 13の系統周波数と目標周波数 fOとの偏差を求める。比較器 22の算出した偏差は AFC部 20に入力される。 AFC 部 20は、基本的には、前述の偏差を零とするように周波数を補正するための制御信号を出力する。

[0020] 一方、出力電力検出部 19は、インバータ 15から系統母線 13に出力された出力電力の増減を周波数の増減に対応させた制御信号を出力する。比較器 23は、 AFC部 20からの周波数補正のための制御信号と、出力電力検出部 19が出力した出力電力の増減を周波数に対応させた制御信号との偏差を求める。比較器 23の出力する偏差は平均値回路部 21に入力される。平均値回路 21は、この偏差から、平均化された補正制御信号を加算機 17に出力する。前記加算器 17は、平均値回路 21の補正制御信号を目標周波数 fO 〖こ加算して目標値制御信号を作成し、インバータ 15に出力する。インバータ 15は、この補正制御信号により補正された目標値制御信号 (fO) によって、インバータ 15の出力する出力周波数の切り替え動作を行う。

[0021] 前記出力電力検出部 19が出力する制御信号は、系統母線 13への出力電力が増大すると、インバータ 15の切り替え周波数すなわちの出力周波数を減少させるように、作用する。また、前記出力電力検出部 19が出力する制御信号は、系統母線 13への出力電力が減少すると、インバータ 15の切り替え周波数すなわち出力周波数を増大させるように、作用する。

[0022] 系統周波数が減少あるいは増大すると、 AFC部 20による所定の出力遅れ時間後に、 AFC部 20の出力が増加あるいは減少し、出力周波数は目標周波数に回復する

[0023] 図 2 (a)および図 2 (b)は、発電機出力周波数の垂下特性を示すグラフであり、それぞの横軸は負荷を示し、各グラフの左方縦軸は交流電力源 12であるディーゼル発電機 G1の出力周波数および各グラフの右方縦軸は直流電力源 11およびインバータ 15を備える蓄電装置 G2の出力周波数をそれぞれ示す。図 2 (a)は、ある負荷でのディーゼル発電機 G1および蓄電装置 G2の垂下特性を示し、ディーゼル発電機 G 1の特性線 glと蓄電装置 G2の特性線 g2との交点で示される出力周波数 (f )および

0 負荷分担割合 (G1： G2)で動作して、る状態を示す。

[0024] 図 2 (b)は、負荷 14が増大した状態のグラフを示す。発電システム 10のインバータ 15の出力周波数はインバータ 15の出力電力の増大に伴って減少する。このことから、図 2 (b)のグラフのディーゼル発電機 Glの特性線 glおよび蓄電装置 G2の特性線 g2との交点で示されるように、蓄電装置 G2の出力周波数は (f

0 ' )に低減し、この低減に伴い、ディーゼル発電機 G1の負荷分担量 (G1)が増大する。

[0025] 他方、図 3 (a)および図 3 (b)は従来の分散システムの発電機垂下特性にっ、ての図 2 (a)および図 2 (b)と同様なグラフを示す。図 3 (a)および図 3 (b)に示すように、従来では負荷 14の変化に拘わらず、蓄電装置 G2の出力周波数が変化しないことから、ディーゼル発電機 G1の負荷分担量は変化せず、そのため、負荷の増大時に蓄電装置 G2に大きな負担が掛カつていた。

[0026] これに対し、本発明に係る発電システム 10によれば、図 2 (a)および図 2 (b)の各グラフに示したように、負荷 14の増大に応じてディーゼル発電機 G1の負荷分担量を増大させることができ、これにより蓄電装置 G2の負荷分担量の軽減を図ることができるので、この蓄電装置 G2の負担増による不具合を解消し、安定した電力供給が可能となる。

[0027] 平均値回路部 21を PI制御回路に代えて PID (比例積分微分)制御回路あるいは口一パスフィルタ等で構成することができる。

[0028] また、図 1の周波数検出部 18が後述する実施例 3についての図 7に示す Gl (s)回路に対応し、図 1の AFC部 20が同実施例 3についての図 7の G2 (s)回路に対応し、図 1の f はいずれも図 7の f にそれぞれ対応することので、これらの周波数検出部 18

0 0

および AFC部 20を、後述する実施例 3および実施例 4の Gl (s)回路および G2 (s) 回路に、それぞれ適用することができる。

[0029] 〈実施例 2〉連系型

図 4に示す発電システム 50は、本発明の発電システムを蓄電連系型インバータに適応した実施例を示す。

[0030] 蓄電発電システム 50においては、インバータ 15を制御する制御回路 16は、位相調整部 24と、出力設定回路 25と、補正計数回路 28と、乗算器 26と、比較器 27と、平滑化回路部 21と、加算器 17とを有する。比較器 27と、平滑化回路部 21と、加算器 17とは、図 1に示すものと同様である。位相調整部 24は、基本的には、インバータ 15の出力電圧波形カゝらインバータ 15の出力電圧の位相を検出し、位相調整した信号を出力する。出力設定回路 25は、出力指示値信号を出力する。

[0031] 発電システム 50の制御回路 16では、位相調整部 24からの出力信号および出力設定回路 25からの出力信号が乗算器 26で乗算された後、比較器 27でインバータ 15 の出力電流信号との差分が求められる。この差分は、平滑化回路部 21で平滑化とゲイン調整を受け、加算器 17に出力される。加算器 17では、平滑化回路 21と、位相調整部 24の出力信号が加算して制御信号を形成し、加算器 17で形成された制御信号がインバータ i ₅に供給される。 [0032] この構成は、従来の発電システムと同様であり、系統母線 13の周波数すなわち連系系統周波数に応じた周波数の電力を系統母線 13に出力すべくインバータ 15が切り替え制御を受ける。

[0033] 蓄電発電システム 50では、この従来構成の制御回路 16に、位相調整部 24の出力を受け、該出力から目標周波数 f からの逸脱量に応じて変化する係数 Kを示す補正

0

信号を出力する補正係数回路 28が設けられている。この補正係数回路 28は、位相調整部 24からの出力信号を用いて次式（1)で示される補正係数 Kを算出する。

[0034] K= l - (f-f ) / ( δ ί ) …ひ）

0 0

ここで、 fは、位相調整部 24の出力信号力も得られるインバータ 15の出力電圧周波数を示す。

[0035] 補正係数回路 28で算出した補正係数の信号 Kは乗算器 26に出力される。乗算器 26では、出力設定回路 25の出力と、位相調整部 24からの出力と、補正計数回路 28 の補正係数の信号 Kとを乗算することにより、インバータ 15への制御信号を補正する

[0036] この補正係数回路 28からの補正係数信号 Kにより、インバータ 15は系統母線 13の周波数の増大に対応して、直流電力源 11およびインバータ 15を備える蓄電装置 G2 力もの出力電力を、動的に且つ可変的に減少させる。

[0037] 従来の分散システムの出力—周波数特性は、図 5 (a)および図 5 (b)のそれぞれのグラフに示すように、負荷電力の変化にも拘わらず、蓄電池発電装置 G2の出力が変化しないことから、負荷の増大時にディーゼル発電装置 G1に大きな負担力かかっていた。

[0038] これに対し、図 4に示す実施例に係る発電システム 50を適用することで、図 2に示したと同様な垂下特性を得ることができ、これにより蓄電装置 G2 (l l、 15、 16)の負荷分担量を増大させることができるので、ディーゼル発電機 G1の負荷分担量の軽減を図ることができ、このディーゼル発電機 G1の負担増による不具合を解消し、安定した電力供給が可能となる。

[0039] なお出力設定回路 25は、外部制御回路力も入力される出力設定信号に応じた出力指示値を出力する場合や、太陽光発電システムのように直流電圧一定制御ゃ最大出力制御となるような出力指示値を出力する場合などがある。

[0040] 図 4に示すように、補正係数回路 28によって異常周波数を検出可能とし、補正係数回路 28がこの異常周波数を検出したとき、出力設定回路 25が最大出力制御等を行っている場合はこれを停止させるベく出力設定回路 25に作動ロック信号を出力させることができる。

[0041] この出力設定回路 25の出力指示値から、後述する実施例 3の AFC回路（図 12参照)または実施例 4の AFC回路（図 15参照)の出力信号を差し引き、図 4の乗算器 2 6に入力することで実施例 3および 4を適用することができる。

[0042] 〈実施例 3〉

図 6は本発明の第 3の実施例を示す。図 6の電力供給システムにおいては、複数の発電機の負荷分担は、「出力増加に伴う燃料費増加分が発電機全体で最小となる等増分燃料費」となるように、配分する。太陽光発電 (PV)または風力発電、ディーゼル発電機 (DG)、蓄電装置 (Batt)で構成される電力供給網では、太陽電池などの再生可能エネルギーによる発電出力を第一に用い、ディーゼル発電機 (DG)で充電する電力を最後に使用するのが最も効率的である。

[0043] 図 6は、太陽光発電 (PV)、ディーゼル発電機 (DG)、蓄電装置（Batt)のエネルギ一源別エネルギーコストの関係を示す。

[0044] このようなディーゼル発電機 (DG)と、太陽光発電 (PV)と、蓄電装置 (Batt)とで構成される小規模電力供給網では、各発電装置に AFC制御機能と自端情報をもと〖こ該 AFC設定周波数を調整する制御回路を設ける。図 7はその制御回路の一例を示す、この小規模電力供給網の発電機 (DG、 PV、 Batt)の各制御回路は、発電出力や蓄電装置の残存容量などの自端情報と、系統周波数力得られる需給バランスの情報とを基に、当該発電機の起動停止を行ったり、自端の AFCの設定周波数を自動調整し、必要な発電装置の起動停止、出力調整を行うことにより、協調して、系統の需給バランス調整や、燃料消費量の低減と最大供給可能電力の確保とを図ることができる。

[0045] AFC制御は、一定時間内の系統周波数の平均値または系統周波数をローバスフィルタで平滑ィ匕した値が設定周波数になるように当該発電機の出力を制御する。 [0046] 図 7に AFC制御対象発電機の AFC回路の一例を示す。

[0047] 図 7に示す Gl (s)は前記平均値を求める平均値算出回路または系統周波数を通すローパスフィルタ等の伝達関数を示し、平均値算出回路が用いられるとき、一定時間（A t X n)の周波数平均値 f は、図 7に示す式（1)で表示される。また 1次遅れ口 ave

一パスフィルタ等が用いられるとき、伝達関数 Gl (s)は図 7に示す式（2)で示される。積分回路あるいは比例積分回路等の伝達関数 G2 (s)は、積分回路が用いられるとき図 7に示す式 (3)で示され、比例積分回路が用いられるとき図 7に示す式 (4)で示される。

[0048] 図 7に示す出力指示値は、出力配分のための制御信号である。実施例 3では AFC 回路出力の平均値で代用できるため 0とする。

[0049] 前述したように、実施例 3における図 7の Gl (S)回路および G2 (s)回路は、実施例

1の図 1の周波数検出部 18および AFC部 20にそれぞれ対応する。

(ディーゼル発電機低出力時の効率低下対応）

太陽光発電 (PV)の出力が大きい場合、若しくは、深夜のように負荷が軽くディーゼル発電機 (DG)の発電効率が低下する場合には、ディーゼル発電機 (DG)が高、発電効率で運転できる出力によって蓄電装置 (Batt)を事前に充電しておき、該ディーゼル発電機 (DG)の代わりに蓄電装置 (Batt)から電力を供給し、これにより燃料消費量を節約することができる。

[0050] 蓄電装置 (Batt)やディーゼル発電機 (DG)の出力調整および起動停止の協調的な制御は、それぞれの発電機の状態に基づいて、当該発電機の制御回路が AFCの設定周波数を調整することによって、可能になる。

[0051] 図 8乃至図 10は、ディーゼル発電機 (DG)の低出力対応を示す出力周波数の垂下特性のグラフを示す。

[0052] 図 8はディーゼル発電機（DG)が一定の出力 P 以上で一定の周波数 f で AF

DGL DGO

C運転中の状態を示す。一定出力 P 以下になると該ディーゼル発電機 (DG)の制

DGL

御回路によりガバナー運転 (GOV)に移行し、あるいはディーゼル発電機 (DG)の A FC設定周波数が増大され、系統周波数が増加する。ここで、 f および f はそ

DG'AFC DG'o れぞれディーゼル発電機 (DG)の AFC設定周波数および目標周波数を示す。 f および f はそれぞれディーゼル発電機 (DG)の運転開始周波数および運転停止

DG-off

周波数を示す。 ί' は、ディーゼル発電機 (DG)の起動を促すための蓄電装置（

DG'on

Batt)の AFC設定周波数を示す。また、 P はディーゼル発電機 (DG)の有効電力

DG

を示し、 Pは負荷を示す。

[0053] 図 9および図 10は、低出力対応状態を示す垂下特性のグラフである。 f は蓄電

B'AFC 装置 (Batt)の AFC設定周波数を示し、 f 、f および f は、それぞれ蓄電装置（

Β·οη B'L B'H

Batt)の運転開始周波数、蓄電池充電のためにディーゼル発電機 (DG)の出力増加を促すための蓄電装置 AFC設定周波数、ディーゼル発電機 (DG)の解列を促すための蓄電装置 AFC設定周波数を示す。また、 f は、蓄電池が満充電となり、

PV-max

太陽光の余剰電力を充電できなくなった時の系統周波数の上昇を抑制するための太陽光発電 AFC設定周波数を示す。

[0054] 図 9および図 10に示すように、蓄電装置（Batt)の制御回路は系統周波数の増加によって負荷が軽くなつていることを把握すると、蓄電装置 (Batt)を起動する。また蓄電装置 (Batt)の残存容量が予め設定した値以下の場合、該蓄電装置 (Batt)の制御回路は、充電が必要なことを自端の AFC設定周波数 f を f に低下させる

B'AFC B-L

ことでディーゼル発電機 (DG)に通知し、該ディーゼル発電機 (DG)に最大出力運転を促す。蓄電装置 (Batt)の制御回路は、その必要量の充電が完了すると、該蓄電装置（Batt)の AFC設定周波数 f を f まで上昇させる。この蓄電装置（Batt)

B'AFC B'H

の AFC設定周波数の上昇により、系統周波数がディーゼル発電機 (DG)の解列のための設定周波数 f 以上となり、ディーゼル発電機 (DG)が解列される。

DG'OFF

[0055] 負荷が大きくなり、ディーゼル発電機 (DG)が直接供給する方が燃料消費量を小さくすることができる場合は、 f を下げ、ディーゼル発電機 (DG)を起動させ、蓄電

B'AFC

装置 (Batt)力の電力供給を止める。

[0056] なお、太陽光発電 (PV)の発電電力量が多ぐディーゼル発電機 (DG)を停止して Vヽるにも拘わらず蓄電装置 (Batt)が満充電状態になった場合、蓄電装置 (Batt)の AFC周波数を上昇させることにより、太陽光発電 (PV)の AFCで系統周波数を f

PD'ma に維持することができる。

(ピーク負荷対応）事前に与えた負荷カーブから、ディーゼル発電機 (DG)による発電容量が不足することを予想できる場合、予め必要電力量を蓄電装置 (Batt)に充電し、ピーク負荷時にディーゼル発電機 (DG)の定格運転と蓄電装置 (Batt)の放電で必要電力を供給することができる。

[0057] 図 11はピーク負荷対応の状態を示す出力—周波数の垂下特性のグラフである。蓄電装置 (Batt)の制御回路が、負荷カーブから、ピーク負荷対応の蓄電装置 (Batt) の蓄電容量の不足を予想すると、蓄電装置 (Batt)の AFC設定周波数をディーゼル発電機 (DG)の起動周波数 f よりも下げることにより、ディーゼル発電機 (DG)を

DG'ON

起動させ、さらにディーゼル発電機 (DG)の AFC設定周波数 f より下げることで

DG'ON

、その最大効率の出力での運転を促し、所要電力の充電を行う。所要電力量が充電できれば、蓄電装置 (Batt)の制御回路は、 AFC設定周波数を変化させずに充電を停止し、ディーゼル発電機 (DG)と並列運転を継続する。負荷が増加し、ディーゼル発電機 (DG)の定格容量を超える負荷力 Sかかると、ディーゼル発電機 (DG)の AFC では周波数を維持できず、系統周波数は低下してくる。周波数が蓄電装置 (Batt)の AFC設定周波数以下になると、発電力の不足分を蓄電装置 (Batt)から供給し、系統周波数を蓄電装置 (Batt)の AFC設定値に維持する。この状況が、図 11の発電機垂下特性グラフに示されている。なお、ピーク負荷から深夜の低負荷へは、図 11 の 12の状態で待機の上、負荷低下を見極めて蓄電装置 (Batt)を停止し、図 8の（1) 状態へ移行する。

〈実施例 4〉

ところで、制御対象毎に目標周波数の設定をする場合、制御対象の発電機台数が多くなると、系統周波数の仕上がりが悪くなる。すなわち、系統周波数に変動が生じ易く一定値への迅速な収束が望めなくなる。

[0058] この点を改善するために、全ての発電機に AFCを設け、それらの目標周波数を同一値に設定すると共に、各発電機の AFC制御ブロックの制御関数 Gl (s)および G2 (s)の何れか一方またはその双方の応答速度を、発電単価に応じて個々に設定することにより、経済的な出力分担と電力品質の維持との両立を図ることができる。

[0059] その原理は、次ぎのとおりである。すなわち、周波数低下が生じたときは、発電単価の安、発電機ほど短時間で出力設定値を増加させるように、 AFCの応答時間を短くし、逆に周波数上昇が生じたときは、発電単価の高い発電機ほど短時間で出力設定値を減少させるように、 AFCの応答を早くする。これにより、周波数上昇時と低下時では、異なった応答速度が設定される。

[0060] 図 12は制御ブロックの例を示す。ここで、 Gl (s)は、図 7に示した実施例 3におけると同様に、前記系統周波数を入力として平均値を求める平均値算出回路または系統周波数を通すローパスフィルタ等の伝達関数を示す。 f は、 Gl (s)の出力を示し、

ave

G2 (s)は積分回路あるいは比例積分回路等の伝達関数を示す。また、前述したように、図 12に示す G1 (S)回路および G2 (s)回路は、実施例 1に適用する場合には、図 1の周波数検出部 18および AFC部 20にそれぞれ対応する。 Hはゲイン回路であり、 e および e は、それぞれゲイン回路 Hへの入力信号および出力信号を示す。ゲ il i2 i

イン回路 Hへの入力信号 e は、 G1 (S)の出力 f と目標周波数 f との偏差である。

il ave 0

[0061] 図 13は、前記 Hiの特性図を示し、 g および g は、それぞれ e が正の場合のゲイ

iG iL il

ン (比例係数)および e

ilが負の場合のゲイン (比例係数)を示す。

[0062] 発電単価の安い発電機ほど g を大きく、また g を小さくする。周波数が増カロしたと

iL iG

き発電単価の高い発電機ほど e が大きくなり、発電機出力の指示値 P を早く減少

i2 GiO

させ、系統周波数上昇を低減する。逆に、系統周波数が低下したときは、発電単価の安い発電機ほど e

i2が小さくなり、発電機出力指示値 P

GiOを早く増加させ、系統周波数を回復させる。系統周波数の変動がある毎にこの調整を行うことから、発電単価の安い発電機ほど多くの出力分担をすることになり、電力品質の維持と経済負荷分配との両立が図られる。

[0063] なお、発電機の発電単価は発電状況で変化する。定格出力付近では効率が高くなり、低出力時は効率が低下する。従って、この状況に応じて、 g

iLや g

iGを調整することで、より細かな経済運用が可能となる。

(特性値設定の簡略化方法と発電機運転の平準化対策）

前述したように時間特性を調整し、発電機の発電単価毎に細力べ AFCの応答時間を設ければ、きめ細力な制御が可能になる反面、設定が煩雑化する。この煩雑化の低減のために、系統連系する発電機を発電単価毎に複数の群或いはクラスに分類し、それぞれの群又はクラスに応じて特性値を設定することができる。

[0064] しかしながら、同一群として相互に同一値が設定されたとしても、計測誤差や設定誤差等のために特定の発電機が常時優先されたり、これとは逆に常に最後に使用されるようなことが生じる。これを防止するため、日単位または月単位等で特性値を計測誤差や設定誤差が無視できる大きさでランダムに変化させ、同一群では平等に運転されるようにする。

[0065] 図 14は、発電機群と特性設定例を示す。図 14に示す表の各設定特性値 g およ

iGm び g

し mは、日単位または月単位等で次式を用いて微調整される。

[0066] g =g + ε X rnd

iGm iGmO G

g =g + ε X rnd

iLm iLmO し

ここで、 g および g は、 g および g のそれぞれの中心値であり、 rndは— 1

iGmO iLmO iGm iLm

〜+ lの乱数である。また、 ε

Gおよび ε

Lは、それぞれ調整幅であり、計測誤差ゃ設定誤差よりも充分に大きぐ調整後の g g

iGmや iLmが他の群と並が逆転しない値である

(AFCの競合防止対策）

各発電機の AFCに計測誤差や設定誤差があれば、その誤差によって、ある発電機が周波数低下を検出したときに他の発電機が周波数の増加を検出することがある。このような状況が生じると、一方の発電機が出力を増加させ、他の発電機が出力を減少させるような逆作用の制御による競合が発生する。この競合を防止するために、 AFCの周波数計測誤差や設定値の誤差を考慮した不感帯を設けることができる。

[0067] 図 15は、このような不感帯が設けられた AFC回路の一例を示すブロック図であり、図 16 (a)および図 16 (b)はそれぞれ不感帯の例を示すグラフである。

[0068] 図 16 (a)は、 e が士 ε以内のときに出力を零とし、それを超えるときに入力に比例

iO

した出力が出る例を示す。また、図 16 (b)は、 e が士 ε以内のときに出力を零とし、

iO

ε以上のときは e =e εを出力し、 ε以下のときは e =e + εを出力する例を

il iO il iO

示す。何れの例も、 e が ± ε以内のときに出力が零であることから、 εの値を各発電

iO

機 AFCの周波数計測誤差や設定誤差力決まる裕度以上に設定しておくことで、各発電機の AFCが競合することを防止できる。 [0069] 前記したように、全ての発電機の AFCの目標周波数を同一値に設定し、各発電機の AFC制御ブロックの制御関数 Gl (s)および G2 (s)の何れか一方またはその双方の時間応答を発電単価に応じて個々に設定することにより、通常の系統周波数の変ィ匕から優先順位の高、発電機を起動 ·停止しある!、は負荷分担を調整することができ、これにより応答時間が若干長くなるが、多数の発電機が並列に設けられても系統周波数の仕上がりが良くなる。また、発電機の増設が行われても、発電機群を選定すれば、特段の調整が不要となるので、拡張性が高まる。また、計測誤差や設定誤差に伴う運転発電機の偏りや発電機間の競合も定期的な設定値の微調整や不感帯を設けることで防止することができる。

<実施例 5 > (発電機が 2台の場合）

次に、実施例 5にかかる電力供給網の自律型分散制御システム及び制御方法を図面に基づいて説明する。実施例 5は、前述の実施例 4に関して、図 19に 2台の発電機を電力供給網に接続して稼動する例を示す。

[0070] 図 19 (1) (2)は小規模電力供給網において 2台の発電機を有し、一つの発電機 1 を優先的に出力分担させる場合を示す。発電機 1の AFC (周波数制御装置)は、マイク口プロセッサを制御基板に備えたコンピュータシステムで構成される。制御基板には、自端の系統電力の周波数を検出する周波数検出装置と、検出した自端の系統周波数と一定に定めた基準とされる周波数との偏差を検出する比較器と、マイクロプ口セッサには検出された周波数の偏差に基づいて自端の発電機出力を調整するための制御信号を出力して周波数を制御する自律分散制御プログラムが記憶されて、る。

[0071] 図 17に示すように、 AFC1の自律分散制御プログラムには、周波数逸脱許容範囲を定める逸脱許容範囲の上限値 ( Δ F1U)及び下限値（ Δ F1L)と、 AFC1が発電機 1に出力するための周波数の仕上がり目標周波数範囲を定める仕上がり目標周波数の上限値（ ATFIU)及び下限値（ ATFIL)と、 AFC1が周波数制御のために発電機 1の出力を調整する速さである発電機出力調整速度（ Δ P1L、 Δ Ρΐυ)とが設定できるように、設計されている。

[0072] 上述の電力供給網の周波数逸脱許容範囲は、電力供給網の周波数が正常範囲内にあるときには、 AFC1は発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに AFC1が周波数制御を開始するための領域を定めたものである。すなわち、電力供給網の周波数が領域内にあるときには、発電機の周波数制御は開始されず、電力供給網の周波数が領域外に逸脱したときには、発電機の周波数を抑制したり上昇させたりする制御が開始される。

[0073] 周波数の仕上がり目標周波数範囲は、発電機 1が出力する周波数の目標値の上下を定めたものである。 AFC1は、系統周波数が上記の周波数逸脱許容範囲の上限値（A FIU)を超えた場合に、発電機 1の出力抑制を開始し、発電機 1の出力が仕上がり目標周波数の上限値（ATFIU)に到達したときに、発電機 1の出力抑制を停止し、系統周波数が上記の周波数逸脱許容範囲の下限値（ Δ F1L)を超えて下がつた場合に、発電機 1の出力上昇を開始し、発電機 1の出力が仕上がり目標周波数の下限値（ATF1L)に到達したときに、発電機 1の出力上昇を停止する。

[0074] 発電機出力調整速度は、系統周波数が前述の逸脱許容範囲の上限値（ A F1U) を超えたり、或いは下限値（A F1L)を下回ったりした場合に、 AFC1が周波数制御のために発電機 1の出力を正常な値に戻すために調整する応答速度であり、出力を抑制する場合の速度が Δ P1Uであり、出力を上昇させる速度が Δ P1Lである。

[0075] 制御基板には、自律分散制御プログラムを記憶させた ROM及び演算処理等のためにデータ及びプログラムを一時記憶させる RAM及びメモリーカード等の外部記憶装置等が設置されている。 ROMには、自律分散制御プログラム、基準となる系統電力の周波数目標値、逸脱許容範囲の上限値（A FIU)及び下限値（A F1L)、周波数の仕上がり目標周波数範囲を定める仕上がり目標周波数の上限値（ATF1U)及び下限値（ATF1L)、発電機出力調整速度（A P1L、 Δ Ρΐυ)等の値を示すデータが記憶されている。

[0076] 図 18は自律分散制御プログラムの処理の流れを示す。先ず、発電機 1の AFC1の自律分散制御プログラムは、周波数制御開始の後に、発電機 1が接続されている電力供給網の系統周波数 (SF)を監視し、系統周波数 (SF)と基準周波数 (例えば、 50 Hz若しくは 60Hz)との偏差 Δ Fを演算する (ステップ 1)。次ぎにこの偏差 Δ Fが逸脱許容範囲の下限値（A F1L)以上、上限値（A F1U)以下の間にあるかどうかを判別する (ステップ 2)。偏差 Δ Fがその範囲内に位置する (yes)の場合には正常として再び系統周波数 ( Δ F)を監視する。偏差 Δ Fがその範囲内に位置しなヽ (no)の場合には、偏差 Δ Fが逸脱許容範囲の上限値（ Δ F1U)より大きヽかどうかを判別する (ステツプ 3)。これは、系統周波数 (SF)が逸脱許容範囲上限値 A F1Uより上がりすぎて V、るかどうかをチェックするものである。

[0077] ステップ 3の判別で偏差 Δ Fが逸脱許容範囲の上限値 ( Δ F1U)より大き、 (yes) 場合には、発電機 1の出力を減少させる信号を出力して仕上がり周波数上限値 ΔΤ F1Uまで戻す (ステップ 4)。このときの周波数を抑制するように制御するための出力調整速度は Δ P1Uで行う。ステップ 4で発電機 1の仕上がり周波数上限値 ATFIU まで戻したら、再度周波数制御開始後であってステップ 1の前に戻り、系統周波数 (S F)の監視及び偏差の演算を行う。

[0078] ステップ 3の偏差 A Fの比較において、偏差 A Fが逸脱許容範囲上限値 A FIUより大きくな力つた場合 (noの場合)、偏差 Δ Fが逸脱許容範囲下限値 Δ F1Lより小さヽかどうかを判別する (ステップ 5)。これは、系統周波数 (SF)が逸脱許容範囲下限値 Δ F1Lより下がりすぎて!/、るかどうかをチェックするものである。

[0079] ステップ 5で偏差 Δ Fが逸脱許容範囲下限値 Δ F1Lより小さ、場合 (yesの場合）には、ステップ 6に移行し、発電機 1の出力を増加させる信号を出力して仕上がり周波数下限値 Δ TF1Lまで戻す (ステップ 6)。このときの周波数を上昇させるように制御するための出力調整速度は A P1Lで行う。

[0080] ステップ 5で偏差 Δ Fが逸脱許容範囲下限値 Δ F1Lより大き、場合 (noの場合）には、矛盾が発生しているので、周波数制御を停止し (ステップ 7)、再度周波数制御開始まで戻れるようにエラー処理を行う。このエラー処理は修復施設に通信等で通知し、人手によって修復しても良い。また、過熱や電圧変化によるマイクロプロセッサの誤作動もあり得るので、所定時間経過後に再度周波数制御開始を所定回数実行し、修復しなヽ場合に修復施設に通報処理等を行っても良ヽ。

[0081] 発電機 2の AFC2も同様に構成され、 AFC2の自律分散制御プログラムには、周波数逸脱許容範囲を定める逸脱許容範囲の上限値 ( Δ F2U)及び下限値 ( Δ F2L)と、 AFC2が発電機 2に出力するための周波数の仕上がり目標周波数範囲を定める仕上がり目標周波数の上限値（ATF2U)及び下限値（ATF2L)と、 AFC2が周波数制御のために発電機 2の出力を調整する速さである発電機出力調整速度 (上昇させる速度 = A P2L、抑制する速度 = Δ Ρ21Ι)が設定できるように、設計されており、発電機 2の自律分散制御プログラム及び制御のためのデータが ROMに記憶されてヽる。

[0082] AFC2の自律分散制御プログラムの処理の流れも、図 2の AFC1におけるステップ 1力らステップ 7までの処理の流れと同様である。 AFC1と AFC2の逸脱許容範囲の上限値及び下限値、仕上がり目標周波数の上限値と下限値、発電機出力調整速度はそれぞれ異なるように設定されている。 AFC1と AFC2の設定値の異なる点は、次の図 3の発電機 1、 2の運転方法において説明する。

[0083] 図 19は、電力供給系統に複数の発電機 1、 2がある場合の運転方法を示す。図 19

(1)の X軸は系統周波数の基準周波数からの逸脱量を示し、 Y軸は発電機の出力を回復或いは抑制するために要する発電機出力の調整速度を示す。 X軸には、発電機 1の逸脱許容範囲上限値 Δ F1Uと逸脱許容範囲下限値 Δ F1Lが設定される。発電機 2の逸脱許容範囲上限値 A F2Uと逸脱許容範囲下限値 A F2Lも、同様に、 X 軸上に設定される。第 2象限及び第 4象限の Gl、 G2は発電機 1、 2の周波数修復運転状態を示す。

[0084] 本発明では、電力供給網に電力を供給する複数の発電機 1、 2が接続されている電力供給網の自律型分散制御システムにおいて、複数の発電機 1、 2のそれぞれに AFCである AFC1或いは AFC2を設ける。また、運転コストの低い発電機 1を運転コストの高い発電機 2より優先的に運転するように、発電機 2について発電効率の高い順に運転順位を設定する。この運転順位の設定は、各発電機 1の AFC1の特性の設定、即ち自律分散制御プログラムの設定によって行われる。

[0085] 即ち、発電機 1、 2のそれぞれの AFC1、 2の自律分散制御プログラムには、電力供給網を流れる供給電力の系統周波数 (SF)を検出しつつ、系統周波数 (SF)が下限として設定した逸脱許容範囲下限値より低下したときに、発電効率の高い発電機 1を発電効率の低い発電機 2より優先的に運転し、当該周波数が上限として設定した逸脱許容範囲上限値より高くなつたときに、発電効率の低い発電機 2を発電効率の高い発電機 1より優先的に抑制するように、運転順位に基づいた設定値が制御特性として設定されている。

[0086] 例えば、図 19に基づいて説明すると、電力供給系統に発電機 1と発電機 2があり、発電機 1の運転コストが低ぐ発電機 2の運転コストが高い場合、発電機 1を極力優先的に運転し、発電機 2を極力抑制して運転するのが低コストである。

[0087] そのため、発電機 1の AFC1においては、周波数逸脱許容範囲の下限値 A F1Lが、発電機 2の周波数逸脱許容範囲の下限値 A F2Lより高く設定され、周波数逸脱許容範囲の上限値 A F1Uが、発電機 2の周波数逸脱許容範囲の上限値 A F2Lより高く設定されている。

[0088] 即ち、図 19に示す電力供給網の自律型分散制御システムにおいては、 AFC1、 2 が発電機 1、 2を制御する制御特性としては、それぞれの周波数逸脱許容範囲（A F 1U〜A F1L)、（A F2U〜A F2L)であり、発電効率の高い発電機 1が周波数制御を行う周波数逸脱許容範囲（ A F1U〜 A F1L)が、発電効率の低い発電機 2の周波数逸脱許容範囲（ Δ F21；〜 Δ F2L)より、全体的に高、領域に設定されて!、る。

[0089] これによつて、系統周波数 (SF)が基準周波数より低いときは、発電機 2の周波数逸脱範囲の下限値（A F2L)より高い周波数にある周波数逸脱許容範囲の下限値（Δ F1L)で、発電機 1の出力を増加させて系統周波数 (SF)を高める制御を開始する。

[0090] 系統周波数 (SF)が基準周波数より高いときは、発電機 2の周波数逸脱範囲の上限値（ Δ F2U)より高、周波数にある周波数逸脱許容範囲の上限値（ Δ F1U)で、発電機 1の出力を減少させて系統周波数 (SF)を低める制御を開始する。

[0091] 他方、効率の低い発電機 2は、系統周波数 (SF)が基準周波数より低いときは、発電機 1の周波数逸脱範囲の下限値（A F1L)より低い周波数にある周波数逸脱許容範囲の下限値 ( Δ F2L)で、発電機 2の出力を増力!]させて系統周波数 (SF)を高める制御を開始する。

[0092] 系統周波数 (SF)が基準周波数より高いときは、発電機 1の周波数逸脱範囲の上限値（ Δ F1U)より低、周波数にある周波数逸脱許容範囲の上限値 ( Δ F2U)で、発電機 2の出力を減少させて系統周波数 (SF)を低める制御を開始する。

[0093] 図 20 (1) (2)のグラフは、この AFC1、 2の設定による発電機 1、 2の運転並びに変動状態を示す。図 20に示す例では、発電機 2の仕上がり周波数目標上限値 ATF2 Uは発電機 1の仕上がり周波数目標上限値 ATF1Uより低く設定され、発電機 2の仕上がり周波数目標下限値 ATF2Lは発電機 1の仕上がり周波数目標上限値 ATF1 Lより低く設定されている。

[0094] 図 19及び図 20に示されるように、発電機 1は系統周波数 (SF)の偏差（A F)が下限値 A F1Lより下がると、すぐさま回復運転開始となり、仕上がり周波数目標範囲の下限値 ATF1Lに達すると、正常運転になる。また、発電機 1は、系統周波数 (SF)の偏差（A F)が上限値 A F1Uより上がったときに、ようやく抑制運転開始となり、仕上がり周波数目標範囲の上限値 Δ TF1Uまで下がってから、正常運転になる。

[0095] 他方、発電機 2は、系統周波数 (SF)の偏差（A F)が下限値 A F1Lより更に下の下限値 A F2Lに下がって、初めて回復運転開始となり、発電機 1の仕上がり周波数目標範囲の下限値 ATF1Lより下に設定された仕上がり周波数目標範囲の下限値 ΔΤ F2Lに達すると、回復運転から正常運転になる。この回復運転時間は短くしかも傾斜が緩い。

[0096] また、系統周波数 (SF)の偏差（ Δ F)が上限値 Δ F1Uより下に設定された上限値 Δ F2Uより上に上がると、早速抑制運転開始となり、発電機 1の仕上がり周波数目標範囲の上限値 ATF1Uより下に設定された仕上がり周波数目標範囲の上限値 ATF2 Uに達すると、回復運転から正常運転になる。

[0097] 即ち、発電機 1、 2において AFC1、 2によって、運転効率の高い発電機 1が極力優先的に運転され、発電機 2が劣後的に運転されるように設定された自律分散制御システムとして構成されている。このため、系統周波数の偏差 A Fが逸脱許容範囲を越えるような事態が生じても、管理センター等との通信によって制御するのではなぐ自律的に処理できるので、電力供給系統の周波数管理コストを低減可能となる。

[0098] 更に、図 19 (1) (2)の電力供給網の自律型分散制御システムにおいては、発電機が 2台あって、一方の発電機 1が、他方の発電機 2より発電効率に高ぐ運転コストが低い場合、発電機 1を優先的に運転するのが高効率であり、運転コストが低い。

[0099] そこで、図 19の第 2象限の Gl、 G2の線及び第 4象限の Gl、 G2の線が示すように、発電機 1の AFC1では、系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の下限値（A F1 L)より低下したとき、発電機 2の AFC2に比べて発電機 1の出力を早く増加させるように、発電機出力調整速度（A P1L)を設定する。また、 AFC1では、この系統周波数 ( SF)が目標値である周波数逸脱許容範囲の上限値（ Δ F1U)より上昇したとき、発電機 2の AFC2に比べて発電機 1の出力を遅く抑制させるように、発電機出力調整速度 ( Δ Ρΐυ)を設定する。

[0100] 即ち、高効率の発電機 1は、系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の下限値（ Δ F1L)から下がったときに、周波数を上げて正常化するために出力を早く増加させ、系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の上限値（ Δ F1U)よりも上がったときに、周波数を下げて正常化するために出力をゆっくりと減少させるように設定されて、る。

[0101] これに対して、発電機 2の AFC2も、同様に、発電機 2が接続されている電力供給網の系統周波数 (SF)を監視して、る。発電機 2の AFC2の自律分散制御プログラムは、この系統周波数 (SF)が目標値である周波数逸脱許容範囲の下限値 ( Δ F2L)より低下したとき、発電機 1の AFC1に比べて発電機 2の出力を遅く増加させるように、発電機出力調整速度（A P2L)を設定する。また、この系統周波数 (SF)が目標値である周波数逸脱許容範囲の上限値（A F2U)より上昇したとき、発電機 1の AFC1〖こ比べて発電機 2の出力を早く抑制させるように、発電機出力調整速度（ Δ P2U)を設定する。

[0102] 即ち、低効率の発電機 2は、系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の下限値（ Δ F2L)から下がったときに、周波数を上げて正常化するためにゆっくりと増加させ、系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の上限値 ( Δ F2U)よりも上がったときに、周波数を下げて正常化するために出力を早く減少させるように設定されて、る。

[0103] このように、系統電力の系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の上限値（A F1 U)より上昇したときは、発電機 1の出力をゆっくり減少させ、発電機 2の出力を早く低下させる。系統周波数 (SF)が周波数逸脱許容範囲の下限値（ Δ F1L)より低下したときは、発電機 1の出力をいち早く多く増加させ、発電機 2の出力をゆっくり上昇させる。

[0104] 従って、発電機 2を有する自立型分散制御システムでは、発電機 1の稼動する割合が高く設定され、全体として運転コストが低くなり、高効率となる。 [0105] 図 21の AFC1、 2のグラフは、 AFC1、 2の設定によって発電機 1、 2の運転を正常化する際に、周波数逸脱量の大小に応じて、回復速度、抑制速度を増大又は減少させる方法を示している。

[0106] 即ち、図 21に示す例では、発電機 1の AFC1は、系統周波数 (SF)の周波数逸脱許容範囲の下限値 Δ F1L— 1から更に低!、位置 Δ F1L— 2の間にお!/、て、系統周波数 (SF)が下がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定される。また、系統周波数 (SF)の周波数逸脱許容範囲の上限値 Δ F1U— 1から更に高、位置 A FIU— 2の間において、系統周波数 (SF)が上がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定されている。

[0107] また、発電機 2の AFC2においても、同様に、系統周波数 (SF)の周波数逸脱許容範囲の下限値 Δ F2L— 1から更に低、位置 Δ F2L— 2の間にお、て、系統周波数 ( SF)が下がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定され、系統周波数 (SF)の周波数逸脱許容範囲の上限値 Δ F2U— 1から更に高、位置 Δ F2U- 2 の間において、系統周波数 (SF)が上がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定されている。

[0108] このように、周波数逸脱許容範囲から外れた場合に、外れる量が大きくなるに従つて、正常値に戻す速度が増大するように設定すると、正常値への回復がより一層早くなる。

[0109] なお、発電機 1の AFC1及び発電機 2の AFC2は、それぞれ、系統周波数が目標値 (周波数逸脱許容範囲)を逸脱すると、制御を開始し、系統周波数が仕上がり目標値 (制御仕上がり目標周波数範囲）に収まるまで制御を行うように設定されており、発電機 1の AFC1と発電機 2の AFC2が競合しな!、ようになって!/、る。

[0110] また、電力供給網の周波数は負荷変動などに伴い常に変動しており、発電機 1の A FC1と発電機 2の AFC2が協調して系統周波数を保ちながら、自然に発電機 1の出力分担が発電機 2の出力分担より大きくなつてゆく。発電機 1の出力が上限出力に達した後は、発電機 2の AFC2が主体となって系統周波数を一定に保つ制御を行う。また、発電機 2の出力が下限出力に達すると、発電機 1の AFC1が主体となって系統周波数を一定に保つ。 [0111] 上記の電力供給網の自律型分散制御システムにおいて、 AFC1、 2の制御特性は、 AFC1、 2が接続される発電機 1、 2について、（1)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた電力供給網の周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（2)電力供給網の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（3)発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかである。これらの制御要素は複数個組み合わせても良い。

[0112] 従って、発電機 1の出力が小さくなると、発電効率が発電機 2よりも悪くなるような特性が、発電機 1にある場合には、事前に与えたロードカーブから系統全体の発電機の運転状況を推測し、発電機 1の出力をより効率的な出力まで増加できないことが推測できる場合には、発電機 1の AFC1の設定値を発電機 2の AFC2より出力調整速度が遅くなるように変更することもできる。

[0113] 発電機が 3台以上ある場合も同様に、発電効率が最も高く出力分担を大きくしたい発電機の AFCほど周波数低下時の発電機出力増加速度を発電効率が低く出力分担を小さくしたい発電機の AFCよりも大きく設定し、周波数増加時の発電機出力抑制速度を小さく設定することで、同様な負荷分担特性を実現できる。

<実施例 6 > (多数台発電機の運転）

図 22は、電力供給系統に 3台以上の発電機を接続して自律型分散制御システムを構成する例を示す。図 22に示す例では計 5機の発電機 1〜5が電力供給網に接続され、各発電機 1〜5にそれぞれ AFCが接続されている。

[0114] 電力供給網に電力を供給する発電機の台数が多くなると、発電機の AFCを個々に設定することが困難になってくる。そこで、このような場合には、系統の発電機 1〜5を優先順位でクラス分けし、クラス毎に共通の AFC基本設定値を数値表又は特性ダラフ等で与える。これによつて、 AFC1〜5の設定の簡便化を図ることができる。各発電機 AFCは、図 17、図 18に示すものと同様な自律分散制御プログラムを記憶している

[0115] 図 23の表に示すように、 AFCl〜nに設定される発電機出力調整速度や周波数逸脱許容範囲或いは仕上がり目標周波数等を発電機出力に応じて異なるように設定することで、同一クラス内の発電機の特定の発電機に出力分担が極端に偏ることを防止できる。また、同一クラス内の各発電機 AFCは、この基本設定値を基本に、他の設定値と重複しない範囲で各発電機毎に設定値を調整したクラス内調整設定値で設定する。

[0116] これらの各発電機毎のクラス内調整設定値の設定は、各発電機に固定した設定値を与える方法もあるが、日 ·週或いは月毎に順番に変える方法や、各発電機が予め備えてヽたクラス内設定値カゝら乱数で選択する方法や、基本設定値に乱数を加えて微調整することなどの方法で与えることで、優先順位が同一クラスの発電機でありながら、特定の発電機に運転が集中することを防止することができる。

[0117] このようにすることで、優先順位の高いクラスに属する発電機に多くの出力を分担させると共に、同一クラス内では公平に運転分担させることができる。

[0118] なお、発電機 1〜5の出力によって発電効率が変化する場合は、発電機の出力状況に対応した発電効率カゝら該当するクラスを選定することもできる。また、各発電機端では系統全体の負荷状態が分力ないが、予め与えたロードカーブや時刻から当該発電機を運転する場合の発電出力予想をもとに発電効率を算定し、その発電効率が属する優先順位のクラスを選定し、そのクラスの設定値で AFCを設定し、発電機を起動し並列することも可能である。

[0119] 図 24は発電機の出力特性に応じて発電機出力調整速度を変化させるものであり、

(1)は周波数の低下時における発電機 1、 2の出力調整速度を変える方法を示し、 ( 2)は周波数の上昇時における発電機 1、 2の出力調整速度を変える方法を示す。

[0120] 図 24 (1)の系統周波数 (SF)の低下時において、発電機 1では周波数逸脱許容範囲の下限値 A F1Lから逸脱した時、出力が発電機 1の定格容量より少ない領域では、発電機 1の出力調整速度は増大してゆくが、途中の極大値を過ぎて力減少に転じる。他方、発電機 2では、出力が発電機 2の定格容量に比べ十分小さい領域で出力調整速度が最も早ぐ逸脱量が増えてゆくに従って発電機 2の出力調整速度は減少してゆく。

[0121] 図 24 (2)の系統周波数 (SF)の上昇時において、発電機 1では出力が発電機 1の定格容量より少ない段階において、発電機 1の出力調整 (抑制）速度が最大とされ、発電機 1の出力が増えてゆく途中の段階までは減少し、途中の極小値を過ぎてから出力調整 (抑制）速度が増大に転じる。他方、発電機 2では、出力が発電機 2の定格容量より十分小さ!、領域では出力調整 (抑制）速度が小さぐ逸脱量が増えてゆくに従って発電機 2の出力調整 (抑制）速度は増大してゆく。

[0122] 図 25 (1) (2)は発電機出力特性を与えることによる出力分担の平準化する状態を示す。

[0123] 図 25 (1)に示すように、優先順位が同じクラスの発電機 1、 2において、系統周波数が減少したときに、周波数を修復するための発電機の出力調整速度を発電機の出力に拘わらず一定としておくと、発電機出力調整速度の僅かな設定誤差で調整速度の大きい方に常に大きな出力を分担することになつてしまう。

[0124] そこで、発電機出力調整速度を発電機出力が大きくなると、遅くなるように設定しておくことで、発電機 1の発電機出力調整速度 A PL1が発電機 2の発電機出力調整速度 A PL2より高い場合でも、発電機出力が増加するにつれて、 A PL1の値が下がり、 A PL2と同じになり、出力分担の差が広がらないため、電力供給網全体における電力供給の平準化が促進され、コスト低減が促進される。

[0125] また、図 25 (2)に示すように、発電機調整速度を発電機出力が小さくなると遅くなるように設定しておくことで、発電機 1の発電機出力調整速度 Δ ΡΙΙ1が発電機 2の発電機出力調整速度 Δ ΡΙΙ2より遅い場合でも、周波数が上限値を逸脱すると、発電機 2の出力が早く抑制され、出力の減少に伴い、 Δ ΡΙΙ2が遅くなり、 Δ ΡΙΙ1と同じ値になることで出力分担の差が広がらないので、電力供給網全体における電力供給の平準化が促進され、コスト低減が促進される。

(発電機の起動）

以上の実施例 4〜6において、発電機出力が一定値以上に大きくなり、供給力の不足が予想される場合、次ぎの優先順位の発電機の起動を促すために、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる応答速度が低下するように、 AFCの設定を変更するのも良い。又は、周波数逸脱許容範囲の下限周波数や仕上がり周波数目標範囲の下限周波数を下げるのも良い。更に、これらを組み合わせて使用することもできる。また、急激な負荷変動で供給力が不足しないように、予め与えたロード力ーブから予測した時刻に AFCの設定値を変更し、つぎの優先順位の発電機の起動を促すことちできる。

[0126] 停止中の発電機は、系統周波数が各発電機の起動優先順位に基づいて予め設定した目標周波数を逸脱した後、各発電機の起動優先順位に基づ!、て予め設定した一定値以内に系統周波数が戻る時間が、各発電機の起動優先順位に基づいて予め設定した一定値以上継続したことを検出するか、又は、周波数逸脱量が一定値までしか回復しないことを検出すると、起動準備を行い、一定時間後に起動し、並列する。

[0127] 即ち、停止中の各発電機を起動して系統に並列させる場合には、系統周波数が目標周波数の逸脱後所定範囲内に復帰する復帰時間を越している力、逸脱量が一定値までしか戻らないことが判明したら、発電機の起動を準備し、所定時間経過後に発電機を起動し、系統に並列するのであるが、発電機を起動させるための系統周波数の復帰時間を、各発電機毎に異ならせ、起動優先順位によって定める。これによつて、電力供給網に多数の発電機があっても、発電効率の高い順に発電機を起動させることができる。

[0128] また、急激な負荷変動で供給力が不足しないように予め与えたロードカーブ力供給力が不足する時間帯になれば、起動条件を緩和することも有効である。

[0129] 更に、発電機が並列するまでの間に、系統周波数が各発電機毎に定めた値以内に復帰する復帰時間が、各発電機毎に定めた時間より短いことを検出した場合には

、他の発電機が起動したことなどによって当該発電機の起動が不要となったと判断し

、起動準備を停止し、待機状態に戻ることも有効である。

[0130] 更に、各発電機を起動するために変更された AFCの設定値は、系統周波数が一定値以上を示す時間が一定時間継続すると解除され、当該 AFCは通常の設定値での運転に戻されることも有効である。

(クラス別による発電機の起動順位の設定）

図 26 (1)乃至 (6)は、 4台の発電機がある系統で発電機を起動する場合を示す。

[0131] 電力供給網に接続可能な発電機の優先順位が、高いクラス 1から低いクラス 3まで設定され、クラス 1には発電機 1が分類され、クラス 2には発電機 2と 3が分類され、クラス 3には発電機 4が分類されて、ると想定する。

[0132] 発電機 1が運転中であり、発電機 2、 3、 4は停止中の状態下にあって、発電機 1の出力が一定値以上になったときには、周波数が不足したときの周波数回復時間が長くなるように、或いは、周波数が一定周波数以上には回復しないように、又は、両方の特性がでるように、当該 AFC1の出力を変更する。

[0133] クラス 2の発電機 2、 3の AFC2、 3は、系統周波数 (SF)の変動状態を時間経過と共に監視しており、発電機 1の周波数回復時間が設定値以上になったことを検出する力又は、系統周波数 (SF)が一定周波数以上には回復しないことを検出すると、起動の準備状態に入る。発電機 2がこれらの事態の検出から発電機起動 ·並列に至るまでの準備時間は、発電機 3の当該準備時間より十分短く設定されており、発電機 2 は準備時間が過ぎたことを検出すると、起動し、並列する。

[0134] なお、発電機 1の AFC1の周波数回復時間又は回復した周波数の値は、クラス 2に属する発電機が起動準備に移行したことを判定するために設けた判定時間よりは長ぐ或いは回復周波数が低いが、優先順位のより低いクラス 3の条件は満たさない値になるように設定する。

[0135] 発電機 2の並列後は、発電機 1と発電機 2の AFCの周波数逸脱許容範囲と発電機出力調整速度の設定値を組み合わせることによって、大きな周波数逸脱に対しては、発電機 1が出力を増加させるが、それ以外の周波数逸脱を回復するのは発電機 1、 2が分担し、共に出力分担を増カロしてゆく。

[0136] 発電機 2の出力が増加して一定量以上になったら、発電機 1の AFC1と同様に、周波数が不足したときに周波数を回復させる時間が長くなるように、発電機 2の AFC2 の出力調整速度の設定値を変更し、 AFC3は周波数の回復時間が発電機 3を起動するための設定値より長くなつたこと、又は周波数が一定周波数以上には回復しないことを検出すると、発電機 3を起動させて電力供給網に並列させる。

[0137] 同様に、発電機 3の出力が一定値以上に増力!]したら、周波数が不足したときに周波数が回復する時間が長くなるように、又は周波数が一定周波数以上に回復しないように当該発電機 3の AFC3の設定値を変更し、同様な手順で発電機 4を起動させて並列させる。

[0138] なお、発電機を起動させるために変更された当該発電機の AFCの設定値は、系統周波数 (SF)が一定値以上となる状態が所定時間以上継続すると、解除され、各発電機は通常の設定値での運転に戻る。

(発電機の停止）

図 27 (1)〜（5)は電力供給網に接続される発電機 1〜3が停止する場合の運転状態を示す。これらの発電機 1、 2、 3においては、発電機の優先順位が発電機 1、 2· · · と低く設定されており、電力供給網の負荷が低下してくると、優先順位の低い発電機力負荷分担力、さくなるように設定されて、る。

[0139] 同一クラスに属する発電機が複数台ある場合には、系統周波数上昇時における発電機出力の抑制速度を、発電機出力の減少に応じて遅くするように設定する。例えば、図 27 (1)では、 3台の発電機 1、 2、 3が並列運転されている。

[0140] 発電機 2、 3が接続される電力供給網の系統周波数 (SF)が一定値以上 (周波数逸脱許容範囲の上限値以上）にあるとき、発電機 2、 3の出力を抑制する。このとき、系統周波数を一定値以下に戻すための時間（出力調整速度)を、発電機 2、 3の出力の減少に応じて長くする。これによつて、同じクラス内に複数の発電機 2、 3があつても、同じクラスの発電機の出力をほぼ揃って減少させることができる。

[0141] 各クラスにおいて別途指定された発電機 2は、系統周波数の上昇時に当該発電機 2の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電機 1の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電機 2 の AFCを変更する。この変更は、発電機出力に比例して、又は、段階的に遅くなるように、設定しても良い。この出力調整速度の変更は、図 27 (2)において G2から G2" への変更として示されて、る。

[0142] このように設定することで、周波数上昇が発生すると、当該クラスの指定されていない発電機 3だけが出力を抑制していき、負荷分担が運転下限出力に低下すると当該発電機 3は出力を 0に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後、停止する（図 27 (3)参照)。

[0143] 更に、周波数上昇が続くと、当該クラスの上位クラスの発電機 1も出力抑制を行う。図 27 (4)の Glが Gl 'に示されるように、当該クラスの上位クラスの発電機 1の出力が一定出力より低下したら、この上位クラスの発電機 1においても、周波数上昇時の出力抑制の速さが、運転優先順位が更に高いクラスの出力抑制の速さより遅くなるように、設定変更する。

[0144] このため、再び当該クラスの発電機 2の出力が抑制されるようになり、当該クラスの発電機 2の出力が低下する。当該クラスの発電機 2の出力が運転下限出力に低下したら、当該発電機 2の出力を 0に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後に停止する。このように設定することで、上位クラスの発電機による供給余裕を確保し、発電停止に伴う供給力不足を防止できる。

[0145] 図 27の（1)乃至（5)について更に説明すると、発電機 2、 3は、優先順位の高い方 (発電機 1)から低、方 (発電機 2、 3)にクラスが設定されてヽる（図 27 (1) )。

[0146] 負荷力、さくなつて系統周波数 (SF)が上昇すると、クラス 2の発電機 2、 3の出力が低下する。発電機 2の出力が一定値以下に低下すると、発電機 2の AFCは出力を抑制する応答速度を発電機 1の応答速度より小さぐ又は、周波数逸脱許容幅の上限を大きくする（図 27 (2) )。発電機 3は周波数上昇があると出力抑制を続け、出力が運転下限出力になると、出力を 0に低下させ、系統周波数に異常がなければ、停止する（図 27 (3) )。

[0147] 発電機 2は、系統周波数が上昇するときの出力抑制応答速度が発電機 1より遅く設定変更されたため、発電機 2の出力抑制が進まなくなる。発電機 1の出力が一定値以下になり、発電機 2の停止後の負荷供給力を確保できるようになると、当該発電機 3 の AFCの出力抑制の応答速度を、出力低下に伴い変更した発電機 2の応答速度より更に小さぐ又は周波数逸脱許容幅の上限を大きくなるように変更する（図 27 (4) )

[0148] このように設定すると、系統周波数が増加すると、再び発電機 2の出力が抑制されるようになる。運転許容下限出力の出力後も出力抑制信号が一定時間 «続すると、発電機 2は出力を減少させ、周波数の異常がないことを確認すると、停止する（図 27 (5) )。

[0149] なお、発電機 2共に、出力が一定値以上になれば、変更した AFCの設定値 (発電機出力調整速度、若しくは周波数逸脱許容範囲)をもとに戻す。

[0150] また、発電機の停止時に事前に与えたロードカーブ力一定時間後に再投入の可能性を判断し、可能性がある場合は停止せずに、下限出力で運転を継続することもできる。

[0151] 以上説明したように、この実施の形態の電力供給網の自律型分散制御システム及び自律型分散制御方法によれば、電力供給網の周波数が下限周波数より低くなつたときに発電効率の高い発電機 1が優先的に運転され、電力供給網の周波数が上限周波数より高くなつたときには、発電効率の低い発電機 2、 3の運転をいち早く停止するので、電力供給網全体としての発電機の運転コストが低くなり、また、電力品質を高ぐ維持できる。

[0152] また、各発電機 1〜3の運転順位に基づいて AFCである AFC1〜3の制御特性を設定することで、低コストで周波数変動の少な、電力品質の高、電力供給を行うことができる。

[0153] 更に、発電効率の高い発電機 1が周波数制御を行う周波数逸脱許容範囲が、発電効率の低い発電機 2の周波数逸脱許容範囲より、全体的に高い領域に設定されているので、発電効率の高い発電機が、電力供給網の周波数が許容下限値を逸脱していることを検出する場合が多くなり、発電効率の低い発電機 2が、電力供給網の周波数が許容下限値を逸脱していることを検出する場合が少なくなる。このため、周波数を制御するために発電効率が高い発電機 1の動作領域が広くなる一方、発電効率の低い発電機 2の動作領域が狭くなり、系統全体の電力供給コストを低コストなものとすることができる。

[0154] また、高効率の発電機 1が低効率の発電機 2よりも動作する範囲が広いこととなり、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

[0155] 更に、系統周波数が低下したとき、発電効率が高く発電コストの低い発電機 1をいち早く運転開始し、発電効率が低く発電コストの高い発電機 2の運転を極力遅らせることにより、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができ、系統周波数が増加したときには、発電効率が高く発電コストの低い発電機 1の運転時間を極力長く維持し、発電効率が低く発電コストの高！ヽ発電機 2の運転時間を極力短くすることにより、電力供給網全体としての発電コストを低く抑えることができる。

なお、実施例 5、 6並びに図 19乃至図 27で説明した各発電機の各 AFCの基準周波数は一定とされている力前述の実施例 1乃至実施例 4の AFCのように基準周波数を変更可能として、図 19乃至図 27で説明した AFCの基準周波数の制御について実施例 1乃至実施例 4の AFCの制御装置の動作と組み合わせても良い。

Claims

請求の範囲

[1] 電力供給網に接続される複数の各発電装置に、目標周波数を調整可能な AFC及び該 AFCの制御装置を設け、該制御装置が自端で得られる実際の出力電圧若しくは出力電力或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数力も得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、前記複数の発電装置同士の負荷分担が所定比率となるように、当該発電装置の起動や停止或いは出力調整を行ったり、前記 AFCの前記目標周波数を制御することを特徴とする電力供給網の電力供給システム。

[2] 電力供給網に接続される複数の発電装置の各々に、目標周波数を同一に設定した AFC及び該 AFCの制御装置をそれぞれ設けた電力供給網の電力供給システムにおいて、当該制御装置が、当該発電装置が実際に出力している出力電力若しくは出力電圧、或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数力も得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、当該発電装置の A FCの応答速度を、変化させることを特徴とする電力供給網の電力供給システム。

[3] スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スィッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、

前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させることを特徴とする電力供給網の電力供給システム。

[4] スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スィッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の電力供給システムであって、

前記インバータは、前記電力供給網の系統周波数の増大に応じて、前記発電装置の出力電力を減少させることを特徴とする電力供給網の電力供給システム。

[5] 電力供給網に接続される複数の各発電装置に、目標周波数を調整可能な AFC及び該 AFCの制御装置を設け、該制御装置が自端で得られる実際の出力電圧若しくは出力電力或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数力も得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、前記複数の発電装置同士の負荷分担が所定比率となるように、当該発電装置の起動や停止或いは出力調整を行ったり、前記 AFCの前記目標周波数を制御することを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[6] 電力供給網に接続される複数の発電装置に、目標周波数を同一に設定した AFC 及び該 AFCの制御装置をそれぞれ設け、当該制御装置が当該 AFCが接続されるところの発電装置が実際に出力している出力電力若しくは出力電圧、或いは蓄電装置の残存容量等の運転情報と、前記電力供給網の系統周波数から得られるところの系統の需給バランス情報とに基づいて、当該発電装置の AFCの応答速度を、変化させることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[7] スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スィッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の自律型分散制御方法であって、

前記インバータは、前記電力供給網の負荷の増大に応じて、前記分散電源装置の出力周波数を減少させることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[8] スイッチング作用により直流電力を交流電力に変換するインバータを有する発電装置が、電力供給網に接続され、前記発電装置は、前記インバータの前記スィッチング作用により目標周波数の電力を前記電力供給網に供給する電力供給網の自律型分散制御方法であって、前記インバータは、前記電力供給網の系統周波数の増大に応じて、前記発電装置の出力電力を減少させることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[9] 電力供給網に電力を供給する複数の発電装置が接続されている電力供給システム【しお！、て、

前記複数の発電装置の中から制御対象とされる複数の発電装置を選択し、選択された複数の制御対象の発電装置のそれぞれに AFC及び当該 AFCの設定値を変更できる制御装置を設け、前記制御対象の発電装置につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電装置のそれぞれの AFCの制御装置には、前記電力供給網を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電装置を発電効率の低い発電装置より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなつたときに、発電効率の低い発電装置を発電効率の高い発電装置より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づ!/ヽた制御特性が設定されて！ヽることを特徴とする電力供給システム。

[10] 請求項 9の電力供給システムにおいて、

前記複数の発電装置の優先順位は、運転効率の高低を基準として優先段階を定めたクラスによって定められ、運転効率の高、クラスに属する発電装置の AFCの制御装置の制御特性は、運転効率の低いクラスに属する発電装置より、優先的に起動若しくは出力を分担するように設定されていることを特徴とする電力供給システム。

[11] 請求項 9の電力供給システムにおいて、

前記複数のクラスにぉ、て所定の発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数の上昇時に当該発電装置の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電装置の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電装置の周波数制御を変更することを特徴とする電力供給システム

[12] 請求項 9乃至 11の何れかの電力供給システムにおいて、

前記 AFCの制御装置の制御特性は、当該 AFCが接続される発電装置にっヽて、 (a)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電装置の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（b)電力供給網の周波数が正常となったとして発電装置の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（c)発電装置の周波数制御を行うために要する発電装置出力調整速度の少なくとも何れかであることを特徴とする電力供給システム。

[13] 請求項 12の電力供給システムにおいて、

前記制御特性は前記 (a)の周波数逸脱許容範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲の上限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲の下限値より、高く設定されていることを特徴とする電力供給システム。

[14] 請求項 12の電力供給システムにおいて、

前記制御特性は前記 (b)の仕上がり目標周波数範囲であり、発電効率の高い発電装置が出力する周波数の仕上がり目標周波数範囲が、発電効率の低い発電装置の仕上がり目標周波数範囲より、高めに設定されていることを特徴とする電力供給システム。

[15] 請求項 12の電力供給システムにおいて、

前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を早く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を遅く設定したことを特徴とする電力供給システム。

[16] 請求項 12の電力供給システムにおいて、

前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を遅く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を早く設定したことを特徴とする電力供給システム。

[17] 電力供給網に電力を供給する複数の発電装置が接続されている電力供給網の自律型分散制御方法にぉ、て、

前記複数の発電装置の中から制御対象とされる複数の発電装置を選択し、選択された複数の制御対象の発電装置のそれぞれに AFC及びその設定値を変更できる制御装置を設け、前記制御対象の発電装置につき発電効率の高!、順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電装置のそれぞれの AFCには、前記電力供給網を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電装置を発電効率の低い発電装置より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなつたときに、発電効率の低い発電装置を発電効率の高い発電装置より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいて制御することを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[18] 請求項 17の電力供給網の自律型分散制御方法において、

前記複数の発電装置の優先順位は、運転効率の高低を基準として優先段階を定めたクラスによって定められ、運転効率の高、クラスに属する発電装置の優先順位が、運転効率の低いクラスに属する発電装置の優先順位より、高く設定されていることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[19] 請求項 17の電力供給網の自律型分散制御方法において、

前記複数のクラスにぉ、て所定の発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数の上昇時に当該発電装置の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電装置の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電装置の周波数制御を変更することを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[20] 請求項 17乃至 19の何れかの電力供給網の自律型分散制御方法において、

前記 AFCの制御装置の制御特性は、当該 AFCが接続される発電装置にっヽて、 (a)電力供給網の周波数が正常範囲内にあるとして発電装置の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（b)電力供給網の周波数が正常となったとして発電装置の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（c)発電装置の周波数制御を行うために要する発電装置出力調整速度の少なくとも何れかであることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[21] 請求項 20の電力供給網の自律型分散制御方法において、

前記制御特性は前記 (a)の周波数逸脱許容範囲であり、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲の上限値より、高く設定され、発電効率の高い発電装置が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電装置の周波数逸脱許容範囲の下限値より、高く設定されていることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[22] 請求項 20の電力供給網の自律型分散制御方法にお!、て、

前記制御特性は前記 (b)の仕上がり目標周波数範囲であり、発電効率の高い発電装置が出力する周波数の仕上がり目標周波数範囲が、発電効率の低い発電装置の仕上がり目標周波数範囲より、高めに設定されていることを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[23] 請求項 20の電力供給網の自律型分散制御方法にお!、て、

前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を早く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が低下したときに発電装置出力を増加させる際の応答速度を遅く設定したことを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。

[24] 請求項 20の電力供給網の自律型分散制御方法にお!、て、

前記制御特性は前記 (c)の発電装置出力調整速度であり、発電効率が高い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を遅く設定し、発電効率が低い発電装置の AFCの制御装置は、系統周波数が増カロしたときに発電装置出力を低下させる際の応答速度を早く設定したことを特徴とする電力供給網の自律型分散制御方法。