WO2008075674A1

WO2008075674A1 - 電力貯蔵装置及びハイブリッド型分散電源システム

Info

Publication number: WO2008075674A1
Application number: PCT/JP2007/074299
Authority: WO
Inventors: Tetsuro Shigemizu; Takehiko Nishida; Katsuaki Kobayashi; Hidehiko Tajima
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2008-06-26
Also published as: CN101507079B; JP4969229B2; JP2008154360A; US20100176765A1; US8901893B2; KR101119460B1; CN101507079A; KR20090042794A; EP2065996A1; EP2065996A4

Abstract

　蓄電装置が過充電或いは過放電にならない充電率の範囲で、蓄電装置の電力量を有効に活用しながら、分散電源システム全体としての電力系統への出力を効果的に行うことを目的とする。ハイブリッド型分散電源システムにおいて、発電装置の発電出力と蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、前記目標供給電力が所定の許容供給電力範囲から外れていた場合には、目標供給電力を所定の許容供給電力範囲内に抑制する。

Description

明細書

電力貯蔵装置及びハイブリッド型分散電源システム

技術分野

[0001] 本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と組み合わせて使用され

、該発電装置の出力変動を低減させるように電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置に関するものである。

背景技術

[0002] 風力発電装置や太陽光発電装置等の自然エネルギーを利用した発電装置は、地球規模の環境問題により注目を集めているが、その出力は気象条件に大きく左右されるため需要に応じた発電が難しぐまた、出力変動によって系統電圧や周波数が変動するため、系統運用上の制約から導入量に限界がある。

このような問題を解決するために、近年では、上述したような自然エネルギーを利用した発電装置と二次電池等の電力貯蔵装置とを組み合わせることにより、発電装置の出力変動を電力貯蔵装置で吸収し、質のよい電力を提供することが可能なハイブリツド型分散電源システムの開発が進められている。

このようなハイブリッド型分散電源システムに使用される電力貯蔵装置として、例えば、特開 2001— 327080号公報（特許文献 1)に示されるものがある。

上記特許文献 1には、電力貯蔵装置の蓄電量に応じて、分散電源による電力系統への出力の変動を抑制するための出力目標値を設定し、電力系統への出力が出力目標値になるように電力調整部を制御する技術が開示されている。

特許文献 1：特開 2001— 327080号公報

発明の開示

[0003] 上記特許文献 1に開示されて!/、る電力貯蔵装置では、電力貯蔵装置の充電量に応じて、電力系統へ供給する出力目標値を決定し、その後、この出力目標値と、発電装置の出力を比較して、電力貯蔵装置の出力指令値を決定している。

従って、蓄電装置の充電量に応じて、ハイブリッド型分散電源システムの出力目標値が決まってしまうため、上流分散電源の出力変動を抑制し、安定した電力を供給するとレ、う本来の目的よりも、蓄電装置の電池保護とレ、う目的の方が優先されてしまうという不都合があった。

また、逆に、蓄電装置の充電率が高い場合には、分散電源の出力変動をできるだけ許容し、多くの電力を蓄電装置から供給することが好ましいが、上述の電力貯蔵装置ではこのような制御は難し力、つた。

[0004] 本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、蓄電装置の保護の目的よりも、系統への電力供給を優先させた制御を行うことにより、蓄電装置が過充電或いは過放電にならない充電率の範囲で、蓄電装置の電力量を有効に活用しながら、分散電源システム全体としての電力系統への出力を効果的に行うことができる電力貯蔵装置及び分散電源システムを提供することを目的とする。

[0005] 上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。

本発明の第 1の態様は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記電力系統に電力を供給する電力貯蔵装置であって、蓄電装置と、制御装置と、前記制御装置から与えられる変換機電力指令に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電力変換機とを備え、前記制御装置は、前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、その変動率が所定の許容電力変動率範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力の変動率を前記許容電力変動率範囲内に抑制する第 1の設定部と、前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定部とを備え、前記許容電力変動率範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置である。

[0006] このような構成によれば、発電装置の発電出力と蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力が設定されるので、蓄電装置に充電されている電力を最大限に引き出すことのできる目標供給電力を得ることができる。この場合において、目標供給電力の変動率が所定の許容電力変動率範囲を外れていた場合には、目標供給電力を許容電力変動率範囲内に抑制するので、目標供給電力を適切な範囲内とすることができる。これにより、出力変動を許容範囲内に抑制することができる。

更に、上記許容電力変動率範囲は、時間、負荷、環境、または蓄電装置の充電率に応じて変更されるので、そのときの電力の需要状況に応じて適切な許容電力変動率範囲を定めることで、電力消費状況に適した目標供給電力を設定することが可能となる。例えば、電力需要が高い場合には、許容電力変動率を高く設定することにより、蓄電装置からの電力供給を優先させ、一方、電力需要が低い場合には、許容電力変動率を低く設定することにより、蓄電装置の充電率確保を優先させることが可能となる。

これにより、蓄電装置に充電されている電力を有効に利用することができるとともに、需要に応じて効果的な電力供給を実現することができる。

[0007] 本発明の第 2の態様は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記電力系統に電力を供給する電力貯蔵装置であって、蓄電装置と、制御装置と、前記制御装置から与えられる変換機電力指令に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電力変換機とを備え、前記制御装置は、前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、前記目標供給電力が所定の許容供給電力範囲から外れて!/、た場合には、前記目標供給電力を前記所定の許容供給電力範囲内に抑制する第 1の設定部と、前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定部とを備え、前記許容供給電力範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置である。

[0008] このような構成によれば、発電装置の発電出力と蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力が設定されるので、蓄電装置に充電されている電力を最大限に引き出すことのできる目標供給電力を得ることができる。この場合において、目標供給電力が所定の許容供給電力範囲を外れていた場合には、目標供給電力を許容電力範囲内に抑制するので、目標供給電力を適切な電力範囲内とすることができる。これにより、出力変動を許容範囲内に抑制することができる。

更に、上記許容電力範囲は、時間、負荷、環境、または蓄電装置の充電率に応じて変更されるので、そのときの電力の需要状況に応じて適切な許容電力範囲を定めることで、電力消費状況に適した目標供給電力を設定することが可能となる。

[0009] 上記電力貯蔵装置において、前記第 1の設定部は、前記蓄電装置の充電率を目標充電率に近づけるための充電率維持指令を用いて前記目標供給電力を設定し、前記目標充電率が、時間、負荷、または環境に応じて変更されることとしてもよい。

[0010] このような構成によれば、目標充電率が時間、負荷、または環境に応じて変更されるので、電力の需要に応じた電力供給を実現することができる。

[0011] 上記電力貯蔵装置において、前記充電率維持指令は、前記蓄電装置の充電率と前記目標充電率との差分を PID制御することにより求められ、前記 PID制御において用いられる少なくともいずれか一つの制御定数が前記蓄電装置の充電率に応じて変更されることとしてあよい。

[0012] このように、蓄電装置の充電率に応じて PID制御の少なくともいずれか一つの制御定数が変更されることにより、例えば、蓄電装置の充電率が低下してしまい、ハイプリッド型分散電源システムの停止の可能性がある場合には、比例ゲインを高く設定して、充電率維持を優先する制御に変更することで、システム停止を未然に防止することが可能となる。

[0013] 本発明の第 3の態様は、上記電力貯蔵装置と、自然エネルギーを利用して発電する発電装置とを具備するハイブリッド型分散電源システムである。

[0014] 本発明の第 4の態様は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、前記発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記電力系統に電力を供給する電力貯蔵装置と、前記電力貯蔵装置が備える蓄電装置の充電率に基づいて前記発電装置の最大発電出力を設定する発電指令設定装置と、前記発電装置の最大発電出力に基づいて前記発電装置を制御する発電制御装置とを具備するハイブリッド型分散電源システムである。

[0015] このように、電力貯蔵装置が備える蓄電装置の充電率に応じて発電装置の最大発電電力を設定することにより、例えば、蓄電装置の充電率が高い場合には、発電装置の最大発電電力を低く設定することにより、蓄電装置の電力を有効に利用することが可能となる。

[0016] 本発明の第 5の態様は、蓄電装置と、変換機電力指令に基づいて前記蓄電装置の充放電を行う電力変換部とを備え、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記蓄電装置から電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置の充放電制御方法であって、前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、その変動率が所定の許容電力変動率範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力の変動率を前記許容電力変動率範囲内に抑制する第 1の設定過程と、前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定過程とを備え、前記許容電力変動率範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置の充放電制御方法である。

[0017] 本発明の第 6の態様は、蓄電装置と、変換機電力指令に基づいて前記蓄電装置の充放電を行う電力変換部とを備え、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記蓄電装置から電力系統へ電力を供給可能な電力貯蔵装置の充放電制御方法であって、前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、前記目標供給電力が所定の許容供給電力範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力を前記所定の許容供給電力範囲内に抑制する第 1の設定過程と、前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定過程とを備え、前記許容供給電力範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置の充放電制御方法である。

[0018] 本発明によれば、蓄電装置の保護の目的よりも、系統への電力供給を優先させた制御を行うので、蓄電装置が過充電或いは過放電にならない残容量の領域で、蓄電装置の電力量を有効に活用することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置を適用したハイブリッド型分散電源システムの構成概略図である。

[図 2]許容電力変動率設定装置を備える電力貯蔵装置を示した図である。

[図 3]許容電力変動率設定装置の変形例を示した図である。

[図 4]許容供給電力範囲設定装置を備える電力貯蔵装置を示した図である。 [図 5]目標充電率設定装置を備える電力貯蔵装置を示した図である。

[図 6]PID制御定数設定装置を備える電力貯蔵装置を示した図である。。

[図 7]発電指令設定装置を備える電力貯蔵装置を示した図である。

符号の説明

[0020] 1 電力貯蔵装置

2 分散電源

11 蓄電装置

12 電力変換機

13 制御装置

21 第 1の設定部

22 第 2の設定部

23 第 3の設定部

31 電力検出部

32 加算器

33 リミッタ

34 平滑化回路

41 充電率演算部

42 減算器

43 PID制御部

44 演算器

50, 50' 許容電力変動率設定装置

51 許容供給電力範囲設定装置

52 目標充電率設定装置

53 PID制御定数設定装置

54 発電指令設定装置

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下に、本発明に係る電力貯蔵装置及びハイブリッド型分散電源システムの施形態について、図面を参照して説明する。 [0022] 図 1は、本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置を適用したハイブリッド型分散電源システムの構成概略図である。

この図に示すように、ハイブリッド型分散電源システムは、分散電源 2と、電力貯蔵装置 1とを備えて構成されている。ノ、イブリツド型分散電源システムは、図示しない系統連系用の変圧器を介して電源 3の電力系統 4に接続されている。ここで、電源 3は、例えば、電力会社の発電所の電源、離島などのディーゼル発電機のような小規模の独立電源、若しくは、需要家の自家用発電電源などである。

[0023] ノ、イブリツド型分散電源システムにお!/、て、分散電源 2は、例えば、風力発電装置や太陽光発電装置などであり、自然環境によって出力が変動する電源である。

電力貯蔵装置 1は、電力を蓄える蓄電装置 11と、蓄電装置 11の充放電の制御を行う電力変換機 12と、制御装置 13とを備えて構成されている。

蓄電装置 11は、例えば、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサなどであり、電力を蓄える。この蓄電装置 11は、電力変換機 12を介して、分散電源 2と電力系統 4とを繋ぐ電力系統ラインに接続されている。

電力変換機 12は、蓄電装置 11から電源系統 4へ電力を送出する機能と、電源系統 4又は分散電源 2から蓄電装置 11へ電力を送出する機能とを備えており、制御装置 13から与えられる変換機電力指令 InvP*に基づいて、蓄電装置 11の充放電を行う

[0024] 制御装置 13は、分散電源 2の発電出力と蓄電装置 11の充電状態とに基づいて、目標供給電力 HybP*を設定するとともに、その変動率が所定の許容電力変動率範囲から外れていた場合には、目標供給電力 HybP*の変動率を許容電力変動率範囲内に抑制する第 1の設定部 21と、目標供給電力 HybP*に基づいて変換機電力を設定する第 2の設定部 22とを備えている。また、制御装置 13は、蓄電装置 11の充電状態を目標充電状態に近づけるための充放電指令 OffsetP*を設定し、この充放電指令 OffsetP*を第 1の設定部 21へ与える第 3の設定部 23を更に備えている。

[0025] 上記第 1の設定部 21は、電力検出部 31と、加算器 32と、リミッタ 33と、平滑化回路

34とを備えている。

電力検出部 31は、分散電源 2の出力電力を検出し、検出した出力電力 WandSP*を加算器 32及び第 2の設定部 22に出力する。加算器 32は、後述する第 3の設定部 23 により設定された充電率維持指令 OffsetP*と出力電力 WandSP*とを加算し、この加算電力値 H_ybP* ' (図示略)をリミッタ 33に出力する。リミッタ 33は、加算電力値 HybP 5 ^を所定の許容供給電力範囲内（LL*≤HybP* '≤HH*)に抑制し、抑制後の加算電力値 HybP* ' (図示略)を平滑化回路 34に出力する。なお、上記 LL*は最小供給電力、 HH*は最大供給電力、 Pwide* =HH*— LL*である。

[0026] 平滑化回路 34は、リミッタ 33から入力された加算電力値 HybP* 'を平滑化することにより、目標供給電力 HybP*を設定する。このとき、平滑化回路 34は、目標供給電力 HybP*が所定の許容電力変動率範囲内となるように目標供給電力 HybP*を設定す本実施形態では、平滑化回路 34は、図 2に示す許容電力変動率設定装置 50から与えられる許容電力変動率 Rate*で目標供給電力を変化させる。

[0027] なお、許容電力変動率設定装置 50の詳細については後述する。また、目標供給電力 HybP*とは、電力系統 4へ供給する目標電力である。平滑化回路 34において設定された目標供給電力 HybP*は、第 2の設定部 22に出力される。なお、平滑化回路 34は、フィルタであればどのようなものを採用してもよい。このとき、 1次遅れ (時定数 T (s) )に、 Rate* (kW/s)を適用する場合、最大変化率が以下の関係を満たす必要力 ^sある。

Rate* =Pwide*/T

したがって、時定数 Tは、以下の関係を満たす必要がある。

T = Pwide*/ ate*

[0028] 第 2の設定部 22は、目標供給電力 HybP*から出力電力 WandSP*を減算することにより変換機電力指令 InvP*を設定し、この変換機電力指令 IrwP*を電力変換機 12へ出力する。

これにより、この変換機電力指令 InvP*に基づく蓄電装置 11からの或!/、は蓄電装置 11への電力供給が電力変換機 12によって実現される。

[0029] また、第 3の設定部 23は、蓄電装置 11の充電率を検出する充電率演算部 41、減算器 42、 PID制御部 43、演算器 44を備えている。充電率演算部 41は、公知の手法により蓄電装置 11の充電率 BatCを求め、この充電率 BatCを減算器 42に出力する。減算器 42は、充電率 BatCと予め設定されている目標充電率 BatC*との差分を算出し、この差分を PID制御部 43に出力する。 PID制御部 43は、差分に対して PID制御を行い、この演算結果 Offsetpid* (%)を演算器 44 に出力する。演算器 44は、この演算結果 Offsetpid* (%)に電力変換機 12の出力電力 InvPを乗算し、更に、この値を 100で割った値を充放電指令 OffsetP*として出力すこのようにして、第 3の設定部 23により設定された充放電指令 OffsetP*は、上述した第 1の設定部 21の加算器 32に出力され、この充放電指令 OffsetP*が変換機電力指令 InvP*を設定するパラメータの一つとして用いられることとなる。

なお、 PID制御部の積分演算では、制御で一般に行われているように、加算器 32 の出力信号がリミット 33で制限されている期間は積分動作を中止し、積分量が無尽蔵に増大しな!/、ようにされて!/、る。

[0030] 次に、上記許容電力変動率設定装置 50について図 2を参照して説明する。

図 2に示すように、許容電力変動率設定装置 50は、時刻と許容電力変動率 Rate* とが対応付けられたテーブルを保有しており、このテーブルから現在時刻に対応する許容電力変動率 Rate*を取得し、これを制御装置 13の平滑化回路 34に与える。ここで、許容電力変動率 Rate*は、電力消費の状態が反映された値とされている。具体的には、許容電力変動率 Rate*は、電力消費が激しい時間帯 (例えば、 6時から 18時）については大きい値に設定されており、電力消費が少ない時間帯 (例えば、 1 8時から 6時）については、小さい値に設定されている。

[0031] また、図 2に示したようなテーブルは、日付毎、曜日毎、季節毎に複数設けられていてもよい。また、気象等の環境に応じて、また、負荷や蓄電装置の充電率等に応じて複数設けられていてもよい。この場合、許容電力変動率設定装置 50は、複数のテーブルの中から、そのときの状況に最も近い条件下におけるテーブルを抽出し、このテ一ブルを用いて現在時刻に対応する許容電力変動率 Rate*を取得し、これを上記平滑化回路 34に与える。

このように、複数の条件下における複数のテーブルを保有しておくことで、電力の需要供給のパターンにあわせた最適な電力供給を実現させることが可能となる。

[0032] 次に、上述した構成からなる電力貯蔵装置 1の動作について簡単に説明する。

分散電源 2の出力電力は、電力検出部 31によって、所定の時間間隔で検出され、この検出値である出力電力 WandSP*が加算器 32及び第 2の設定部 22に出力される。加算器 32は、この出力電力 WandSP*に第 3の設定部 23から入力される充放電指令 OffsetP*を加算することで、加算電力値 H_ybP*' (図示略）を求め、これをリミッタ 33 に出力する。

[0033] リミッタ 33では、加算電力値 HybP* 'が所定の許容範囲内（LL*≤HybP*'≤HH*) に抑制されて平滑化回路 34に出力される。平滑化回路 34は、抑制後の加算電力値 HybP* 'を平滑化するとともに、そのときの変動率が図 2に示した許容電力変動率設定装置 50から与えられた許容電力変動率 Rate*である目標供給電力 HybP*を設定する。この目標供給電力 HybP*は、第 2の設定部 22に出力される。

第 2の設定部 22は、目標供給電力 HybP*から出力電力 WandSP*を減算することにより変換機電力指令 InvP*を設定し、この変換機電力指令 IrwP*を電力変換機 12へ出力する。

[0034] また、上記処理と並行して、第 3の設定部 23により、蓄電装置 11の充電状態が監視され、この充電状態を所定の範囲内に維持するための充放電指令 OffsetP*が求められて、第 1の設定部 21の加算器 32に与えられる。これにより、第 3の設定部 23により設定された充放電指令 OffsetP*が変換機電力指令 IrwP*を設定するパラメータの一つとして用いられることとなる。

[0035] 以上説明してきたように、本実施形態に係る電力貯蔵装置 1によれば、分散電源 2 の出力電力 WandSP*と蓄電装置 11の充電状態が反映された充放電指令 OffsetP*とを加算することにより加算電力値 HybP*' (図示略)を求めるので、蓄電装置 11に充電されている電力を最大限に引き出すことのできる目標供給電力 HybP*を設定することが可能となる。

更に、リミッタ 33及び平滑化回路 34の作用により、この目標供給電力 HybP*を許容範囲内に抑制するとともに、その変化量を許容電力変動率 Rate*とすることができる。この場合において、許容電力変動率 Rate*は、そのときの電力消費が反映された値とされているので、電力消費の状況に適した目標供給電力 HybP*を設定することが可能となる。

これにより、蓄電装置 11に充電されて!/、る電力を有効に利用することができるとともに、需要に応じて効果的な電力供給を実現することができる。

[0036] なお、図 3に示すように、上述した許容電力変動率 Rate*のテーブルを、許容電力変動率 Rate*と充電率 BatCとを対応付けたテーブルとしてもよい。このように、許容電力変動率設定装置 50'が、充電率 BatCに応じて許容電力変動率 Rate*を変化させることにより、蓄電装置 11の充電率 BatCが高いときは電力系統 4における出力変動を抑制し、充電率 BatCが低い場合には電力系統 4における出力変動を緩和して蓄電装置の充電率維持を行うことが可能となる。

なお、発電所から指令が入力される場合には、発電所からの指令に切替可能とされていてもよい。

[0037] また、上記実施形態において、リミッタ 33が用いる最大供給電力 HH*及び最小供給電力 LL*についても時刻等に応じて変化させることとしてもよい。例えば、図 4に示すように、リミッタ 33に与える最大供給電力 HH*及び最小供給電力 LL*を設定する供給電力範囲設定装置 51を設ける。この供給電力範囲設定装置 51は、例えば、時刻と最大供給電力 HH*及び最小供給電力 LL*とが対応付けられたテーブルを保有しており、現在の時刻に応じた最小供給電力 LL*及び最大供給電力 HH*をテープノレから取得し、これらを制御装置 13のリミッタ 33に与えることとすればよい。

また、テーブルは、例えば、日付毎、曜日毎、季節毎に複数設けられていてもよい。また、気象等の環境に応じて、また、負荷や蓄電装置 11の充電率 BatC等に応じて複数設けられていてもよい。

[0038] このように、時刻に応じて許容電力範囲を変化させることにより、電力の需要に応じた電力供給を実現することができる。また、蓄電装置 11に負担をかけない範囲に供給電力範囲を予め設定しておくことで、蓄電装置 11の充電率 BatCを良好な範囲に維持すること力 Sできる。更に、複数の条件下における複数のテーブルを保有しておくことで、電力の需要パターンにあわせた最適な電力供給を実現させることが可能とな [0039] また、上記実施形態において、第 3の設定部 23が用いる目標充電率 BatC*を時刻によって変化させることとしてもよい。例えば、図 5に示すように、第 3の設定部 23の減算器 42に与える目標充電率 BatC*を設定する目標充電率設定装置 52を設ける。

[0040] この目標充電率設定装置 52は、例えば、時刻と目標充電率 BatC*とが対応付けられたテーブルを保有しており、現在の時刻に応じた目標充電率 BatC*をテーブルから取得し、これを第 3の設定部 23の減算器 42に与える。

[0041] また、テーブルは、例えば、日付毎、曜日毎、季節毎に複数設けられていてもよい。

また、気象等の環境に応じて、また、負荷や蓄電装置 11の充電率 BatC等に応じて複数設けられていてもよい。

このように、時刻に応じて目標充電率 BatC*を設定することで、電力の需要に応じた電力供給を実現することができる。

[0042] また、上記実施形態において、第 3の設定部 23が用いる PID制御の定数を蓄電装置 11の充電率 BatCに応じて変化させることとしてもよい。例えば、図 6に示すように、第 3の設定部 23の PID制御部 43に与える制御定数 Hp、 Ti、 Tdをそれぞれ設定する PID制御定数設定装置 53を設ける。

[0043] この PID制御定数設定装置 53は、例えば、蓄電装置 11の充電率 BatCと PID制御部の各制御定数 Hp、 Ti、 Tdとが対応付けられたテーブルを保有しており、現在の充電率 BatCに応じた制御定数 Hp、 Ti、 Tdをテーブルから取得し、これを第 3の設定部 2 3の PID制御部 43に与える。このテーブルでは、例えば、充電率 BatCが高い領域（例えば、 75%以上）および低い領域 (例えば、 25%以下）では、比例制御器の制御定数 Hpが低く設定されている。これにより、充電率が高いとき及び低いときに PID制御部が積極的に機能し、蓄電装置 11の充電率 BatCを維持させることが可能となる。

[0044] このように、蓄電装置 11の充電率 BatCに応じて PID制御部 43の各制御定数 Hp、 T i、 Tdを設定することで、例えば、蓄電装置 11の充電率 BatCが低下してしまい、ハイブリツド型分散電源システムを停止させるような状況に陥るおそれがある場合には、比例ゲイン Hpを高く設定等して、充電率維持を優先する制御に変更することで、システム停止を未然に防止することが可能となる。

上記テーブルは、日付毎、曜日毎、季節毎に複数設けられていてもよぐ気象等の環境に応じて、また、負荷や蓄電装置 11の充電率 BatC等に応じて複数設けられていてもよい。

[0045] また、ハイブリッド型分散電源システムにおいて、上述のように電力貯蔵装置 1における各種制御量を変更する他、図 7に示すように、分散電源 2の発電指令を電力貯蔵装置 1の蓄電装置 11の充電率 BatCに応じて設定することとしてもよい。つまり、電力貯蔵装置 1の蓄電装置 11の充電状態を分散電源 2の発電制御にフィードバックすることとしてあよい。

[0046] この場合、例えば、図 7に示すように、分散電源 2の最大発電出力を設定する発電指令設定装置 54を設ける。

発電指令設定装置 54は、例えば、蓄電装置 11の充電率 BatCと最大発電出力とが対応付けられたテーブルを保有しており、現在の充電率 BatCに応じた最大発電出力をテーブルから取得し、これを分散電源 2の発電制御を行う発電制御装置（図示略） iこ与んる。

[0047] このテーブルでは、例えば、充電率 BatCが低い領域（例えば、 60%以下）においては、最大発電出力を高ぐまた、充電率 BatCが高い領域 (例えば、 60%以上）では、最大発電出力を充電率 BatCの増加に応じて徐々に小さくするように設定されてい例えば、充電率 BatCが高い場合に、最大発電電力を高く設定してしまうと、蓄電装置 11に蓄電されている電力を有効に利用することができない。従って、蓄電装置 11 の充電率 BatCがある程度高い場合には、分散電源 2における発電量を低くする制御を行うことで、蓄電装置 11の電力を有効に利用することが可能となる。

[0048] なお、上述した電力貯蔵装置 1の制御装置 13は、アナログ回路などのハードウェアによって実現されても良いし、マイクロコンピュータによる処理により実現されてもよい。マイクロコンピュータにより実現する場合には、制御装置 13の各構成要素が実現する機能をプログラムの形式によりメモリに格納しておき、 CPUがメモリからプログラムを読み出して実行することにより、上述の動作を実現する。

[0049] 以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述した許容電力変動率設定装置 50、 50'、許容供給電力範囲設定装置 51、目標充電率設定装置 52、 PID制御定数設定装置 53、及び発電指令設定装置 54は適宜選択し、組み合わせて採用することができる。例えば、上述した実施形態では、許容電力変動率設定装置 50を備えることが前提とされていたが、これに代えて、許容供給電力範囲設定装置 51のみを備えることとしてもよい。このように、上述した各種装置のうち、一つの装置を独立して備えることとしてもよい。

更に、上記実施形態においては、許容電力変動率設定装置 50、 50'、許容供給電力範囲設定装置 51、目標充電率設定装置 52、 PID制御定数設定装置 53、及び発電指令設定装置 54は独立した装置として構成されていた力これに代えて、これらの各種装置により実現される機能を制御装置 13が備えることとしてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記電力系統に電力を供給する電力貯蔵装置であつて、

蓄電装置と、制御装置と、前記制御装置から与えられる変換機電力指令に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電力変換機とを備え、

前記制御装置は、

前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、その変動率が所定の許容電力変動率範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力の変動率を前記許容電力変動率範囲内に抑制する第 1の設定部と、

前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定部とを備え、

前記許容電力変動率範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置。

[2] 自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記電力系統に電力を供給する電力貯蔵装置であつて、

前記制御装置は、

前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、前記目標供給電力が所定の許容供給電力範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力を前記所定の許容供給電力範囲内に抑制する第 1の設定部と、

前記許容供給電力範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置。

[3] 前記第 1の設定部は、前記蓄電装置の充電率を目標充電率に近づけるための充電率維持指令を用いて前記目標供給電力を設定し、

前記目標充電率が、時間、負荷、または環境に応じて変更される請求項 1または請求項 2に記載の電力貯蔵装置。

[4] 前記充電率維持指令は、前記蓄電装置の充電率と前記目標充電率との差分を PI D制御することにより求められ、

前記 PID制御において用いられる少なくともいずれか一つの制御定数が前記蓄電装置の充電率に応じて変更される請求項 3に記載の電力貯蔵装置。

[5] 請求項 1から請求項 4の!/、ずれかに記載の電力貯蔵装置と、

自然エネルギーを利用して発電する発電装置と

を具備するハイブリッド型分散電源システム。

[6] 自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、

前記発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記電力系統に電力を供給する電力貯蔵装置と、

前記電力貯蔵装置が備える蓄電装置の充電率に基づいて前記発電装置の最大発電出力を設定する発電指令設定装置と、

前記発電装置の最大発電出力に基づいて前記発電装置を制御する発電制御装置と

を具備するハイブリッド型分散電源システム。

[7] 蓄電装置と、変換機電力指令に基づいて前記蓄電装置の充放電を行う電力変換部とを備え、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記蓄電装置から電力系統へ電力を供給する電力貯蔵装置の充放電制御方法であって、

前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、その変動率が所定の許容電力変動率範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力の変動率を前記許容電力変動率範囲内に抑制する第 1の設定過程と、前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定過程とを備え、

前記許容電力変動率範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置の充放電制御方法。

蓄電装置と、変換機電力指令に基づいて前記蓄電装置の充放電を行う電力変換部とを備え、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と前記発電装置の電力が供給される電力系統との間に接続され、前記蓄電装置から電力系統へ電力を供給可能な電力貯蔵装置の充放電制御方法であって、

前記発電装置の発電出力と前記蓄電装置の充電状態とに基づいて目標供給電力を設定するとともに、前記目標供給電力が所定の許容供給電力範囲から外れていた場合には、前記目標供給電力を前記所定の許容供給電力範囲内に抑制する第 1の設定過程と、

前記目標供給電力から前記変換機目標電力を設定する第 2の設定過程とを備え、

前記許容供給電力範囲が、時間、負荷、環境、または前記蓄電装置の充電率に応じて変更される電力貯蔵装置の充放電制御方法。