JP2009060704A - 太陽光発電システムの制御方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽光発電装置ユニットをシステムへの接続・解列制御のために制御装置を設ける。制御装置は、各太陽光発電装置ユニットの合計発電量ピーク曲線に沿って複数の時間帯を設定して各時間帯の出力目標値を決定する。更に、各時間帯中でそれぞれ繰返し各太陽光発電装置ユニットの発電量を予測し、予測値に基づいて発電量の出力合計値が目標値に近くなるよう太陽光発電装置ユニットの接続・解列制御を行うことで、蓄電装置を省くことを可能とした。
【選択図】 図1
Description
舟橋他、「小規模電力系統(マイクログリッド)における発電機最適運転の検討」学会誌「EICA」第11巻第1,3合併号、pp.127−133、2006
前記制御装置に各太陽光発電装置ユニットの合計発電量ピーク曲線に沿って複数の時間帯を設定して各時間帯の出力目標値を決定し、各時間帯中でそれぞれ繰返し各太陽光発電装置ユニットの発電量を予測し、予測値に基づいて発電量の出力合計値が目標値に近くなるよう太陽光発電装置ユニットの太陽光発電システムへの接続・解列制御を行うことを特徴としたものである。
前記制御装置に、各太陽光発電装置ユニットの合計発電量ピーク曲線に沿って複数の時間帯を設定して各時間帯毎の出力目標値を決定する目標値決定部と、前記時間帯よりも十分に短い時間間隔でタイミング信号を出力する反復制御部と、このタイミング信号に基づいて各太陽光発電装置ユニットの発電量を収集する計測値収集部と、収集した計測値に基づいて各太陽光発電装置ユニットの発電出力を予測する短期予測部と、この発電出力の合計が前記目標値に近づくよう各太陽光発電装置ユニットの太陽光発電システムへの接続・解列決定を行い、制御指示部を介してオン/オフ制御を行うオン/オフ決定部を備えたことを特徴としたものである。
ここで、時間帯は、例えば30分ごとや1時間ごとの区切りで一時間帯とされ、この時間帯ごとの発電出力の目標値は事前に発電出力予測を行って設定する。
図3において20は目標値決定部で、この目標値決定部20では一日を幾つかの時間帯に分け、システム内で十分に発電できる発電出力の目標値が設定される。時間帯としては、ここでは毎正時からの1時間を一つの時間帯とした場合を例として記述するが、各時間帯は必ずしも同じ長さでなくてもよく、適宜設定される。なお、太陽光発電の性質上、夜間の時間帯は必要がないので当該時間帯の制御は省くことができる。
一方、ステップS2で随時反復か終了したと判定された場合には、或る一つの当該時間帯の制御が終了される。
出力の予測推定では、時刻tにおける各ユニットの出力計測値、或いはそれ以前の出力計測値も用いて、時刻t+Δtでユニットの出力を予測して推定するが、ここでは単純に時刻tでの出力計測値を時刻t+Δtでの出力推定値とする。
各ユニットのオン/オフ決定では、各ユニットの時刻t+Δtでの出力推定値を用いてオンであるユニットの合計出力が目標値に十分に近くなるユニットのオン/オフ組み合わせを決定する。ここでは、最初に各ユニットを出力推定値で降順で整列した上で、出力推定値の大きなものから順にオンに選択して行き、オンのユニットの合計出力が目標値を超えたら、最後の一つを合計が目標値に最も近くなるよう選択する。目標値を超えた発電電力はそのまま捨てられることになる。これによって、電力系統への発電電力の重畳が阻止されて系統の安定化が図れる。
P[t+Δt]=P[t]+ Δt(P[t]−P[s])/(t−s)
となる。
この実施例は、各ユニットのオン/オフ決定において、ユニットの整列を省略して予め決めた順にユニットを選択して行き、合計出力が目標値を超えたとき最後の一つを合計が目標に最も近くなるようユニット選択を行うものである。この実施例の場合、図7で示す実施例1と比較して出力の目標値とのズレは少し大きくなるが、演算時間は1/4程度になる。なお、出力の目標値とのズレは少し大きくなるといっても、現在及び近い将来の要求には十分であり、制御装置の演算性能が低く出力精度への要求が特に厳しくない場合に有効なものである。
Δtはこれらの時間を考慮するためのものである。表1は、Δtによる精度の違いを検討するために、太陽光発電装置の1秒毎の発電電力実測データをもとに5〜25kWのユニット65台の条件で実施したシミュレーション結果である。その結果から、Δt=10秒の場合でも、現在及び近い将来に発電電力に求められる例えば、30分積算で3%以内、1分積算で10%のような要求水準と比べて十分に小さく、Δt<5秒なら1秒最大誤差でも10%程度まで安定した電力が供給できることが分かる。
また、演算時間は現在のパソコンの性能なら1ミリ秒程度なので、伝送路が極端に遅くなければΔt≦1秒が十分に可能であり、本発明で安定した電力供給が可能であることが確認できた。
(1)朝の時点では蓄電装置での蓄電量は略空であり、満充電、或いは必要量の充電完了まで目標値を超える発電電力を使って充電する。
(2)蓄電装置が略空になるまで放電して目標値に足りない電力を供給する。
(3)蓄電装置が略空になったら当日の蓄電装置の運転を終了する。
制御装置2’は(1)〜(3)の3段階に応じて、時間帯毎の目標値の決定とオン/オフ制御を図10のように行う。
ステップS74では、オン/オフ決定部24で各ユニットに対するオン/オフ決定のための演算が実行され、時刻t+Δtにおける出力合計が目標値に近くなるようなオン/オフ信号を生成し、制御指示部25を介して時刻t+Δtにおける各ユニットへのオン/オフ制御指令を出力する(S75)。
同時に、短期予測信号は充放電量決定部26にも出力され、S76で放電電力の決定が行われる。その際、目標値−時刻t+Δtにおける出力合計を放電電力として決定し、放電電力指令値として制御指示部25を介し蓄電装置に出力する(S77)。
電力販売のために2時間前通告運転を行う場合には、予め蓄電装置の充電状況や残量を予測して段階の切換えが行われる。
また、太陽光発電システム中に負荷が含まれる場合には、目標決定のための発電量予測において負荷予測分を発電量から差し引いておく。オン/オフ制御においては、ユニット出力合計から負荷を差し引いた出力が目標値を超える分についてオフ制御する。
2… 制御装置
3… 蓄電装置
4… 発電機
5… 負荷
6… 太陽光発電システム変電所
10… 太陽電池
11… パワーコンデショナー
12… 電力計
13… 遮断器
Claims (7)
- 複数の太陽光発電装置ユニットを併設して太陽光発電システムを構成し、制御装置を介して太陽光発電システムの需給制御を行うものにおいて、
前記制御装置に各太陽光発電装置ユニットの合計発電量ピーク曲線に沿って複数の時間帯を設定して各時間帯の出力目標値を決定し、各時間帯中でそれぞれ繰返し各太陽光発電装置ユニットの発電量を予測し、予測値に基づいて発電量の出力合計値が目標値に近くなるよう太陽光発電装置ユニットの太陽光発電システムへの接続・解列制御を行うことを特徴とした太陽光発電システムの制御方法。 - 前記太陽光発電装置ユニットの太陽光発電システムへの接続・解列制御を行うためのオン/オフ決定には、太陽光発電装置ユニット固有のインデックスと、当該インデックスの太陽光発電装置ユニットの出力推定値の降順で予め配列し、出力推定値の大きな順で太陽光発電システムへの接続制御を行い、接続された太陽光発電装置ユニットの合計出力が前記目標値を超えたとき、最後の一つを合計が目標値に近くなるよう選択することを特徴とした請求項1記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 前記目標値は、天候を参照して少なくとも4つに分類されたことを特徴とした請求項1又は2記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 前記太陽光発電システムに蓄電装置を設け、この蓄電装置を前記制御装置を介して充電モード制御、放電モード制御および停止制御を行うことを特徴とした請求項1乃至3記載の太陽光発電システムの制御方法。
- 複数の太陽光発電装置ユニットを併設して太陽光発電システムを構成し、制御装置を介して太陽光発電システムの需給制御を行うものにおいて
前記制御装置に、各太陽光発電装置ユニットの合計発電量ピーク曲線に沿って複数の時間帯を設定して各時間帯毎の出力目標値を決定する目標値決定部と、前記時間帯よりも十分に短い時間間隔でタイミング信号を出力する反復制御部と、このタイミング信号に基づいて各太陽光発電装置ユニットの発電量を収集する計測値収集部と、収集した計測値に基づいて各太陽光発電装置ユニットの発電出力を予測する短期予測部と、この発電出力の合計が前記目標値に近づくよう各太陽光発電装置ユニットの太陽光発電システムへの接続・解列決定を行い、制御指示部を介してオン/オフ制御を行うオン/オフ決定部を備えたことを特徴とした太陽光発電システムの制御装置。 - 前記計測値の収集からオン/オフ制御信号の出力は、前記時間帯毎に複数回実行されることを特徴とした請求項5記載の太陽光発電システムの制御装置。
- 前記太陽光発電システムに蓄電装置を設けると共に、前記制御装置に充放電量決定部を設け、この充放電量決定部で前記目標値及び短期予測信号に基づいて充電電力、放電電力を決定することを特徴とした請求項5又は6記載の太陽光発電システムの制御装置。
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