JP2012085469A

JP2012085469A - Power generation system

Info

Publication number: JP2012085469A
Application number: JP2010230710A
Authority: JP
Inventors: Hironori Sato; 裕紀佐藤; Toshishige Momose; 敏成百瀬
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: JP5503488B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately absorb output fluctuations of a photovoltaic power generation apparatus and prevent reductions in power generation efficiency by increasing responsiveness to the output fluctuations of the photovoltaic power generation apparatus.SOLUTION: A power generation system includes: a secondary excited induction generator 3 having a stator 3b having a primary winding connected to a power system 1 and a rotor 3a having a secondary winding; an engine GE for driving the rotor 3a; a power storage device 6 and a photovoltaic power generation apparatus PV connected to a DC section 7 connecting a DC side of a first power converter 4 and a DC side of a second power converter 5; and control means 8 for: controlling the operation of the first power converter 4 to supply power generated by the photovoltaic power generation apparatus PV to the primary winding; performing engine output control of controlling the operation of the engine GE to increase/decrease an engine output; and performing charge/discharge control of controlling the operation of the first power converter 4 to charge/discharge the power storage device 6 in accordance with primary winding side power of the secondary excited induction generator 3.

Description

本発明は、電力系統に接続された電力負荷に対して電力を供給自在な発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system capable of supplying power to a power load connected to a power system.

上記のような発電システムとして、最近では、環境意識の高まりから、太陽光発電装置にて発電した電力を電力負荷に供給自在な太陽光発電を用いたシステムの導入が進んでいる。今後、さらにＣＯ２排出量削減の観点から大量の太陽光発電装置が導入促進される可能性がある。太陽光発電装置の発電量は、日照量に影響されるため、天候の変化により大幅に変化する。そのため、太陽光発電装置の出力変動を吸収するための電源装置を備える必要がある。
一方、近年、環境性、経済性から、天然ガス等を燃料とするガスエンジンを用いたエンジンコージェネレーションシステムの導入も進められている。そこで、太陽光発電を用いたシステムとエンジンコージェネレーションシステムとを組み合わせて１つのシステムとして、エンジンコージェネレーションシステムにて太陽光発電装置の出力変動を吸収することが考えられる。 As such a power generation system, recently, due to the increase in environmental awareness, introduction of a system using solar power generation that can freely supply power generated by a solar power generation device to an electric power load is progressing. In the future, a large amount of photovoltaic power generation devices may be promoted from the viewpoint of reducing CO2 emissions. Since the amount of power generated by the solar power generation device is affected by the amount of sunlight, it greatly changes due to changes in weather. Therefore, it is necessary to provide a power supply device for absorbing the output fluctuation of the solar power generation device.
On the other hand, in recent years, introduction of an engine cogeneration system using a gas engine using natural gas as a fuel has been promoted from the viewpoint of environment and economy. Thus, it is conceivable that the engine cogeneration system absorbs output fluctuations of the solar power generation device as a single system by combining a system using solar power generation and an engine cogeneration system.

エンジンコージェネレーションシステムとしては、エンジンにて同期発電機を駆動させる同期発電機を用いたシステムが知られている。この同期発電機を用いたシステムでは、同期発電機にて一定周波数（５０〔Ｈｚ〕又は６０〔Ｈｚ〕）を出力するために、エンジンの回転速度が一定回転速度に制約されており、出力を定格から低下させる際に、発電効率が大きく低下することになる。
そこで、エンジンコージェネレーションシステムとして、発電効率の低下を防止しながら出力を変更させるために、エンジンにて二次励磁誘導発電機を駆動させる二次励磁誘導発電機を用いた装置を用いることが考えられる（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のシステムでは、二次励磁誘導発電機の二次巻線に供給する交流の周波数を制御することで、出力を定格から低下させる場合でも、一定周波数（５０〔Ｈｚ〕又は６０〔Ｈｚ〕）を出力しながら、効率の面から良好な回転速度でエンジンを運転させることができ、発電効率の低下を防止することができるようになっている。 As an engine cogeneration system, a system using a synchronous generator that drives a synchronous generator by an engine is known. In the system using this synchronous generator, in order to output a constant frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]) by the synchronous generator, the rotational speed of the engine is restricted to the constant rotational speed, and the output is When it is reduced from the rating, the power generation efficiency is greatly reduced.
Therefore, as an engine cogeneration system, in order to change the output while preventing a decrease in power generation efficiency, it is considered to use a device using a secondary excitation induction generator that drives the secondary excitation induction generator with the engine. (For example, refer to Patent Document 1). In the system described in Patent Document 1, even when the output is reduced from the rated value by controlling the frequency of the alternating current supplied to the secondary winding of the secondary excitation induction generator, a constant frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]), while being output, the engine can be operated at a good rotational speed from the viewpoint of efficiency, and a reduction in power generation efficiency can be prevented.

特開２００６−１０１６３３号公報JP 2006-101633 A

上述の如く、太陽光発電を用いたシステムとエンジンコージェネレーションシステムとを組み合わせた１つの発電システムでは、太陽光発電装置の出力が変動すると、その出力変動を吸収するように、エンジンコージェネレーションシステムにおけるエンジン出力を制御することになる。しかしながら、エンジン出力は、所望のエンジン出力に変更するようにエンジンの作動を制御してから、実際にエンジン出力を変更できるまでにはある程度の時間がかかる。即ち、応答遅れを伴う。したがって、比較的短時間で変動する太陽光発電装置の出力変動に対して、エンジン出力の出力変更の応答性が悪く、エンジン出力を制御するだけでは太陽光発電装置の出力変動を吸収することが困難となっていた。 As described above, in one power generation system that combines a system using solar power generation and an engine cogeneration system, when the output of the solar power generation apparatus fluctuates, the engine cogeneration system absorbs the output fluctuation. The engine output will be controlled. However, it takes a certain amount of time until the engine output can actually be changed after the engine operation is controlled to change the engine output to a desired engine output. That is, there is a response delay. Therefore, the response of the output change of the engine output is poor with respect to the output fluctuation of the solar power generator that fluctuates in a relatively short time, and the output fluctuation of the solar power generator can be absorbed only by controlling the engine output. It was difficult.

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、太陽光発電装置の出力変動に対する応答性を向上して、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる発電システムを提供する点にある。 The present invention has been made paying attention to such a point, and its purpose is to improve the response to the output fluctuation of the solar power generation apparatus, appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus, and generate power. The point is to provide a power generation system capable of preventing a decrease in efficiency.

この目的を達成するために、本発明に係る発電システムの特徴構成は、電力系統に接続された電力負荷に対して電力を供給自在な発電システムにおいて、
前記電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置及び太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置にて発電された直流電力を交流電力に変換して前記一次巻線に供給するように前記第一電力変換機の作動を制御し、エンジン出力を増減させるように前記エンジンの作動を制御するエンジン出力制御を行うとともに、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に応じて前記蓄電装置を充放電させるように前記第一電力変換機の作動を制御する充放電制御を行う制御手段とが備えられている点にある。 In order to achieve this object, the characteristic configuration of the power generation system according to the present invention is a power generation system capable of supplying power to a power load connected to a power system.
A secondary excitation induction generator having a stator having a primary winding connected to the electric power system and a rotor having a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side on the primary winding Connect the connected first power converter, the second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter A power storage device and a solar power generation device connected to the direct current section, and the first power converter so as to convert the DC power generated by the solar power generation device into AC power and supply it to the primary winding. The engine output control for controlling the operation of the engine so as to increase or decrease the engine output is performed, and the power storage device is charged according to the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator. Said first power conversion to discharge It lies in that a control means for charging and discharging control for controlling the operation of is provided.

本特徴構成によれば、制御手段が、太陽光発電装置にて発電された直流電力を交流電力に変換して一次巻線に供給するように第一電力変換機の作動を制御するので、二次励磁誘導発電機の一次巻線には、二次励磁誘導発電機にて発電された電力と太陽光発電装置にて発電された電力とが供給される。二次励磁誘導発電機の一次巻線は、電力負荷が接続された電力系統に接続されているので、二次励磁誘導発電機にて発電された電力と太陽光発電装置にて発電された電力とを電力負荷に供給することができる。 According to this characteristic configuration, the control means controls the operation of the first power converter so as to convert the DC power generated by the photovoltaic power generator into AC power and supply it to the primary winding. The primary winding of the secondary excitation induction generator is supplied with the power generated by the secondary excitation induction generator and the power generated by the solar power generator. Since the primary winding of the secondary excitation induction generator is connected to the power system to which the power load is connected, the power generated by the secondary excitation induction generator and the power generated by the solar power generator To the power load.

太陽光発電装置の出力が変動した場合には、制御手段が、エンジン出力の増減と蓄電装置の充放電とによって太陽光発電装置の出力変動を吸収するように、エンジン出力制御と充放電制御とを行うことができる。
例えば、太陽光発電装置の出力が低下側に変動した場合には、制御手段がエンジン出力制御を行うと、その低下側への変動を吸収するようにエンジン出力を増加させるので、そのエンジン出力の増加に伴い二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力が増加する。しかしながら、実際にエンジン出力が増加するまでに時間がかかることから、太陽光発電装置の出力低下に対して二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力の増加が遅れてしまう。そこで、制御手段が充放電制御を行うことで、太陽光発電装置の出力変動のうち、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分を補うように蓄電装置から放電させるべく、二次励磁誘導発電機における一次巻線側に供給する電力を増加させるように第一電力変換機の作動を制御することができる。 When the output of the solar power generation device fluctuates, the control means performs engine output control and charge / discharge control so as to absorb the output fluctuation of the solar power generation device by increasing / decreasing the engine output and charging / discharging the power storage device. It can be performed.
For example, when the output of the photovoltaic power generation device fluctuates to the lower side, when the control means performs engine output control, the engine output is increased so as to absorb the fluctuation to the lower side. The power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator increases with the increase. However, since it takes time until the engine output actually increases, the increase in the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator is delayed with respect to the decrease in the output of the photovoltaic power generation apparatus. Therefore, by performing charge / discharge control by the control means, secondary excitation induction is performed in order to discharge the power storage device so as to compensate for the short time output fluctuation that cannot be absorbed by the engine output control among the output fluctuation of the photovoltaic power generation device. The operation of the first power converter can be controlled to increase the power supplied to the primary winding side of the generator.

このようにして、エンジン出力制御によるエンジン出力の増減によって、太陽光発電装置の出力変動を吸収しながら、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分については、充放電制御による蓄電装置の充放電によって補うことができる。したがって、太陽光発電装置の出力変動に対する応答性を向上して、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる。 In this way, for a short time output fluctuation that cannot be absorbed by the engine output control while absorbing the output fluctuation of the photovoltaic power generation device due to the increase or decrease of the engine output by the engine output control, the charging / discharging control of the power storage device is charged. It can be compensated by electric discharge. Therefore, it is possible to improve the responsiveness to the output fluctuation of the solar power generation apparatus, appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation apparatus, and prevent the power generation efficiency from decreasing.

本発明に係る発電システムでは、太陽光発電装置が、第一電力変換機の直流側と第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続されているので、太陽光発電装置にて発電さされた直流電力を交流電力に変換するための専用の電力変換装置を設けなくてもよく、それだけ構成の簡素化及びコストの低減を図ることができる。このように、本発明に係る発電システムは、太陽光発電を用いたシステムが導入されていない箇所に対して、太陽光発電装置にて発電された電力を電力負荷に供給できるとともに、その太陽光発電装置の出力変動にも適切に対応可能であり、しかも、発電効率の低下を防止することができる有用なシステムとして導入を促進することができるものである。 In the power generation system according to the present invention, the solar power generation device is connected to the direct current unit that connects the direct current side of the first power converter and the direct current side of the second power converter. It is not necessary to provide a dedicated power conversion device for converting the generated DC power into AC power, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced accordingly. As described above, the power generation system according to the present invention can supply the power generated by the solar power generation apparatus to the power load to the place where the system using the solar power generation is not introduced, and the solar power generation system. It is possible to appropriately cope with fluctuations in the output of the power generation apparatus, and to promote the introduction as a useful system that can prevent a decrease in power generation efficiency.

本発明に係る発電システムの更なる特徴構成は、前記制御手段は、前記エンジン出力制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差に応じてエンジン出力の増減量を制御し、前記充放電制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差、及び、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に基づいて、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力が前記目標電力となるように前記蓄電装置の充放電量を制御している点にある。 A further characteristic configuration of the power generation system according to the present invention is that, in the engine output control, the control means increases or decreases the engine output according to the difference between the power between the power system and the power load and the target power. In the charge and discharge control, based on the difference between the power and the target power between the power system and the power load, and the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator, The charge / discharge amount of the power storage device is controlled such that the power between the power system and the power load becomes the target power.

太陽光発電装置の出力変動が生じると、電力系統と電力負荷との間の電力が変動するので、その電力と目標電力との間に太陽光発電装置の出力変動の大きさに応じた差が生じることになる。そこで、本特徴構成によれば、エンジン出力制御において、制御手段が電力系統と電力負荷との間の電力と目標電力との差に応じてエンジン出力の増減量を制御することで、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収するようにエンジン出力を増減させることができる。エンジン出力が増減すると、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力も変動することから、その二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力変動分は、実際のエンジン出力の増減分に応じた大きさとなる。したがって、電力系統と電力負荷との間の電力と目標電力との差と、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力変動分との間には、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分の大きさに応じた差が生じることになる。そこで、本特徴構成によれば、充放電制御において、電力系統と電力負荷との間の電力と目標電力との差、及び、二次励磁誘導発電機における一次巻線側の電力に基づいて、電力系統と電力負荷との間の電力が目標電力となるように蓄電装置の充放電量を制御することで、エンジン出力制御では吸収できない短時間の出力変動分を適切に補うように蓄電装置の充放電量を制御することができる。 When the output fluctuation of the photovoltaic power generator occurs, the power between the power system and the power load fluctuates, so there is a difference between the power and the target power according to the magnitude of the output fluctuation of the photovoltaic power generator. Will occur. Therefore, according to this characteristic configuration, in the engine output control, the control means controls the increase / decrease amount of the engine output in accordance with the difference between the power between the power system and the power load and the target power. The engine output can be increased or decreased to appropriately absorb the output fluctuation of the device. When the engine output increases or decreases, the power on the primary winding side of the secondary excitation induction generator also fluctuates, so the power fluctuation on the primary winding side of the secondary excitation induction generator is the actual increase or decrease of the engine output. It becomes the size according to. Therefore, the difference between the power and the target power between the power system and the power load and the power fluctuation on the primary winding side in the secondary excitation induction generator is a short time that cannot be absorbed by the engine output control. A difference corresponding to the magnitude of the output fluctuation occurs. Therefore, according to this characteristic configuration, in charge / discharge control, based on the difference between the power and the target power between the power system and the power load, and the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator, By controlling the charge / discharge amount of the power storage device so that the power between the power system and the power load becomes the target power, the power storage device can be appropriately compensated for short-term output fluctuations that cannot be absorbed by engine output control. Charge / discharge amount can be controlled.

本発明に係る発電システムの更なる特徴構成は、前記制御手段は、前記エンジン出力制御及び前記充放電制御の実行中に、前記電力系統と前記電力負荷との間の受電量が目標受電量となった場合には、前記蓄電装置の充放電量がゼロとなるように、前記第一電力変換機の作動を制御するように構成されている点にある。 According to a further characteristic configuration of the power generation system according to the present invention, the control unit is configured such that a power reception amount between the power system and the power load is a target power reception amount during execution of the engine output control and the charge / discharge control. In this case, the operation of the first power converter is controlled so that the charge / discharge amount of the power storage device becomes zero.

上述の如く、制御手段がエンジン出力制御と充放電制御とを行うことで、充放電制御による蓄電装置の充放電により短時間の出力変動分を補いながら、エンジン出力制御によるエンジン出力の増減よって太陽光発電装置の出力変動を吸収することができる。したがって、太陽光発電装置の出力変動により、電力系統と電力負荷との間の受電量と目標受電量との間に差が生じても、制御手段がエンジン出力制御と充放電制御とを行うことで、電力系統と電力負荷との間の受電量を目標受電量とすることができる。このようにして、電力系統と電力負荷との間の受電量が目標受電量となると、それ以降は、エンジン出力制御によるエンジン出力の増減のみによって太陽光発電装置の出力変動を吸収することができる。そこで、本特徴構成によれば、このような場合に、制御手段が、蓄電装置の充放電量がゼロとなるように第一電力変換機の作動を制御する。これにより、充放電制御による蓄電装置の充放電により短時間の出力変動分を補った後、及び、その後においては、蓄電装置の充放電を極力行うことなく、太陽光発電装置の出力と二次励磁誘導発電機の出力とから電力負荷にて消費される電力を賄うことができる。 As described above, the control means performs the engine output control and the charge / discharge control, so that the short-time output fluctuation is compensated for by the charge / discharge of the power storage device by the charge / discharge control, and the increase / decrease in the engine output by the engine output control The output fluctuation of the photovoltaic power generation device can be absorbed. Therefore, even if there is a difference between the power reception amount and the target power reception amount between the power system and the power load due to the output fluctuation of the photovoltaic power generation device, the control means performs the engine output control and the charge / discharge control. Thus, the power reception amount between the power system and the power load can be set as the target power reception amount. In this way, when the power reception amount between the power system and the power load becomes the target power reception amount, thereafter, the output fluctuation of the photovoltaic power generation device can be absorbed only by the increase / decrease of the engine output by the engine output control. . Therefore, according to this characteristic configuration, in such a case, the control unit controls the operation of the first power converter so that the charge / discharge amount of the power storage device becomes zero. As a result, after compensating for short-term output fluctuations by charging / discharging the power storage device by charge / discharge control, and thereafter, without charging / discharging the power storage device as much as possible, the output of the photovoltaic power generation device and the secondary The power consumed by the power load can be covered from the output of the excitation induction generator.

本発明に係る発電システムの概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the electric power generation system which concerns on this invention 本発明に係る発電システムにおいて太陽光発電装置の出力変動が生じた場合の出力の変化を示すグラフThe graph which shows the change of an output when the output fluctuation of a solar power generation device arises in the electric power generation system concerning the present invention.

本発明に係る発電システムの実施形態について図面に基づいて説明する。
この発電システム１００は、図１に示すように、太陽光発電を用いたシステムとエンジンコージェネレーションシステムとを１つのシステムとして組み合わせたものであり、電力系統１に接続された電力負荷２に、二次励磁誘導発電機３及び太陽光発電装置ＰＶにて発電した電力を供給自在に構成されている。これにより、二次励磁誘導発電機３の出力と太陽光発電装置ＰＶの出力とによって電力負荷２にて消費される電力を賄うように構成されている。二次励磁誘導発電機３の出力と太陽光発電装置ＰＶの出力とで電力負荷２にて消費される電力を賄うことができない場合には、その不足分を電力系統１から供給される電力にて補うようにしている。電力負荷２としては、電力を消費する各種の電力機器を適応することができ、例えば、冷暖房設備が備える室内機や室外機、或いは電灯等がある。 An embodiment of a power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, this power generation system 100 is a combination of a system using solar power generation and an engine cogeneration system as one system, and two power loads 2 connected to a power system 1 are connected to two power loads 2. Electric power generated by the next excitation induction generator 3 and the solar power generation device PV is configured to be freely supplied. Thus, the power consumed by the power load 2 is covered by the output of the secondary excitation induction generator 3 and the output of the photovoltaic power generation device PV. When the power consumed by the power load 2 cannot be covered by the output of the secondary excitation induction generator 3 and the output of the photovoltaic power generation device PV, the shortage is used as the power supplied from the power system 1. To compensate. As the electric power load 2, various electric power devices that consume electric power can be applied. For example, there are an indoor unit, an outdoor unit, an electric lamp, and the like included in an air conditioning facility.

発電システム１００は、二次励磁誘導発電機（二重給電巻線型誘導発電機）３と、ガスエンジンＧＥと、第一電力変換機４と、第二電力変換機５と、蓄電装置６と、太陽光発電装置ＰＶとを備えて構成されている。発電システム１００には、ガスエンジンＧＥのエンジン出力を増減させるようにガスエンジンＧＥの作動を制御するとともに、第一電力変換機４及び第二電力変換機５の作動を制御する制御装置８（制御手段に相当する）が備えられている。 The power generation system 100 includes a secondary excitation induction generator (double-feed winding induction generator) 3, a gas engine GE, a first power converter 4, a second power converter 5, a power storage device 6, The solar power generation device PV is provided. The power generation system 100 controls the operation of the gas engine GE so as to increase or decrease the engine output of the gas engine GE and also controls the operation of the first power converter 4 and the second power converter 5 (control). Corresponding to the means).

二次励磁誘導発電機３は、電力系統（商用電力系統）１と同じ周波数（例えば、５０［Ｈｚ］や６０［Ｈｚ］）の電力（三相の交流電力）を発電し、その電力を電力負荷２や電力系統１に供給自在に構成されている。二次励磁誘導発電機３は、一次巻線（図示せず）を備える固定子３ｂ（ステータ）と、二次巻線（図示せず）を備える回転子３ａ（ロータ）とを有している。固定子３ｂが備える一次巻線は、電力系統１及び電力負荷２に接続されている。一方、回転子３ａが備える二次巻線は、第二電力変換機５、直流部７、第一電力変換機４を介して電力系統１及び電力負荷２に接続されている。 The secondary excitation induction generator 3 generates power (three-phase AC power) of the same frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]) as that of the power system (commercial power system) 1 and uses the power as power. It is configured to be freely supplied to the load 2 and the power system 1. The secondary excitation induction generator 3 includes a stator 3b (stator) having a primary winding (not shown) and a rotor 3a (rotor) having a secondary winding (not shown). . The primary winding included in the stator 3 b is connected to the power system 1 and the power load 2. On the other hand, the secondary winding included in the rotor 3 a is connected to the power system 1 and the power load 2 via the second power converter 5, the DC unit 7, and the first power converter 4.

二次励磁誘導発電機３について、固定子３ｂが備える一次巻線側を「二次励磁誘導発電機の一次側」とし、回転子３ａが備える二次巻線側を「二次励磁誘導発電機の二次側」としている。したがって、二次励磁誘導発電機３の一次側の電力（電圧、電流）の周波数が、電力負荷１や電力系統２に供給される電力の周波数となる。 Regarding the secondary excitation induction generator 3, the primary winding side of the stator 3b is referred to as "primary side of the secondary excitation induction generator", and the secondary winding side of the rotor 3a is referred to as "secondary excitation induction generator". Secondary side ". Therefore, the frequency of the primary side power (voltage, current) of the secondary excitation induction generator 3 is the frequency of the power supplied to the power load 1 and the power system 2.

ガスエンジンＧＥは、二次励磁誘導発電機３の回転子３ａに機械的に連結されており、回転子３ａを回転駆動する。ガスエンジンＧＥの出力軸は、回転子３ａと一体回転するように直結されており、ガスエンジンＧＥの回転速度と回転子３ａの回転速度とは等しくなるように構成されている。ガスエンジンＧＥは、例えば、都市ガスを燃料とするエンジンであり、電力と熱との双方を供給自在なエンジンコージェネレーションシステムの駆動源として設けられている。ちなみに、ガスエンジンＧＥに代えて、ガソリン、軽油、重油等を燃料とするエンジンとすることも可能である。 The gas engine GE is mechanically connected to the rotor 3a of the secondary excitation induction generator 3, and rotationally drives the rotor 3a. The output shaft of the gas engine GE is directly connected to rotate integrally with the rotor 3a, and the rotational speed of the gas engine GE and the rotational speed of the rotor 3a are configured to be equal. The gas engine GE is, for example, an engine that uses city gas as fuel, and is provided as a drive source of an engine cogeneration system that can supply both electric power and heat. Incidentally, it is possible to replace the gas engine GE with an engine using gasoline, light oil, heavy oil or the like as fuel.

第一電力変換機４の交流側（図１における上側）が、二次励磁誘導発電機３の固定子３ｂ（一次巻線）に接続されているとともに、電力系統１及び電力負荷２に接続されている。第一電力変換機４の直流側（図１における下側）が直流部７に接続されている。第二電力変換機５の交流側（図１における下側）が、二次励磁誘導発電機３の回転子３ａ（二次巻線）に接続されている。第二電力変換機５の直流側（図１における上側）が直流部７に接続されている。第一電力変換機４及び第二電力変換機５の夫々は、直流側の直流電力を交流電力に変換（逆変換）して交流側に供給するインバータとしての機能と、交流側の交流電力を直流電力に変換（順変換）して直流側に供給するコンバータとしての機能との双方を果たすことが可能に構成されている。このような第一電力変換機４や第二電力変換機５は、例えば、複数（例えば６個）のスイッチング素子を備えて構成されている。 The AC side of the first power converter 4 (upper side in FIG. 1) is connected to the stator 3b (primary winding) of the secondary excitation induction generator 3, and to the power system 1 and the power load 2. ing. The direct current side (the lower side in FIG. 1) of the first power converter 4 is connected to the direct current unit 7. The AC side (the lower side in FIG. 1) of the second power converter 5 is connected to the rotor 3 a (secondary winding) of the secondary excitation induction generator 3. The DC side of the second power converter 5 (the upper side in FIG. 1) is connected to the DC unit 7. Each of the first power converter 4 and the second power converter 5 converts the DC power on the DC side into AC power (reverse conversion) and supplies it to the AC side, and the AC power on the AC side. It is configured to be able to perform both of the function as a converter that converts (forward-converts) into DC power and supplies it to the DC side. The first power converter 4 and the second power converter 5 are configured to include a plurality of (for example, six) switching elements, for example.

直流部７は、第一電力変換機４の直流側と第二電力変換機５の直流側とを接続する部分である。直流部７には蓄電装置６とＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して太陽光発電装置ＰＶとが接続されている。蓄電装置６は、例えば、蓄電池や電気二重層キャパシタ等で構成され、直流部７に対して電力を供給して放電すること、及び直流部７から電力の供給を受けて充電することが可能に構成されている。太陽光発電装置ＰＶは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して、直流部７に対して発電した電力を供給可能に構成されている。 The DC unit 7 is a part that connects the DC side of the first power converter 4 and the DC side of the second power converter 5. The DC power unit 7 is connected to the photovoltaic power generation device PV via the power storage device 6 and the DC / DC converter 14. The power storage device 6 is configured by, for example, a storage battery, an electric double layer capacitor, or the like, and can supply and discharge power to the DC unit 7 and can be charged by receiving power from the DC unit 7. It is configured. The solar power generation device PV is configured to be able to supply the generated power to the direct current unit 7 via the DC / DC converter 14.

図１では、図示を省略しているが、この発電システム１００には、固定子３ｂが備える一次巻線と電力系統１との接続を断続するスイッチが備えられているとともに、所定の周波数成分を除去するフィルタや変圧器等も必要に応じて所望の箇所に備えられている。 Although not shown in FIG. 1, the power generation system 100 includes a switch that connects and disconnects the primary winding included in the stator 3 b and the power system 1, and outputs a predetermined frequency component. A filter, a transformer, or the like to be removed is also provided at a desired location as necessary.

発電システム１００は、発電電力の周波数（電圧、電流の周波数）に関して自由度の高いシステムとなっている。この点については、上記特許文献１にも記載されているように、公知技術であるので、詳細な説明は省略して簡単に説明する。 The power generation system 100 is a system having a high degree of freedom with respect to the frequency (voltage, current frequency) of the generated power. Since this point is a well-known technique as described in Patent Document 1, a detailed description thereof will be omitted and will be briefly described.

発電システム１００の発電電力の周波数（二次励磁誘導発電機３の一次側に誘起される一次側電圧）をｆ１とし、回転子３ａの回転周波数をｆ０とし、回転子３ａの二次巻線を励磁するために二次巻線に供給される交流電流（交流電圧）の周波数をｆ２とすると、「ｆ１＝ｆ０＋ｆ２」となる。
ここで、回転子３ａの回転周波数ｆ０は、回転子３ａの回転速度をｍ［ｒｐｍ］とし、二次励磁誘導発電機３の磁極数をｎとして、「ｆ０＝ｍ×ｎ／１２０」から求まる。 The frequency of the generated power of the power generation system 100 (primary side voltage induced on the primary side of the secondary excitation induction generator 3) is f1, the rotation frequency of the rotor 3a is f0, and the secondary winding of the rotor 3a is If the frequency of the alternating current (alternating voltage) supplied to the secondary winding for excitation is f2, “f1 = f0 + f2”.
Here, the rotational frequency f0 of the rotor 3a is obtained from “f0 = m × n / 120” where the rotational speed of the rotor 3a is m [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 3 is n. .

例えば、回転子３ａの回転速度が１１００［ｒｐｍ］であり、二次励磁誘導発電機３の磁極数が「６」の場合には、回転子３ａの回転周波数ｆ０は５５［Ｈｚ］となる。よって、この場合に、制御装置８が第二電力変換機５を制御して二次巻線に周波数が５［Ｈｚ］の交流電流（交流電圧）を供給すれば（ｆ２＝５［Ｈｚ］）、周波数が６０［Ｈｚ］の交流電力を得ることができる。また、逆に、制御装置８が第二電力変換機５を制御して二次巻線から周波数が５［Ｈｚ］の交流電流（交流電圧）を取り出せば（ｆ２＝−５［Ｈｚ］）、周波数が５０［Ｈｚ］の交流電力を得ることができる。 For example, when the rotational speed of the rotor 3a is 1100 [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 3 is “6”, the rotational frequency f0 of the rotor 3a is 55 [Hz]. Therefore, in this case, if the control device 8 controls the second power converter 5 and supplies an AC current (AC voltage) having a frequency of 5 [Hz] to the secondary winding (f2 = 5 [Hz]). AC power having a frequency of 60 [Hz] can be obtained. Conversely, if the control device 8 controls the second power converter 5 to extract an alternating current (alternating voltage) having a frequency of 5 [Hz] from the secondary winding (f2 = −5 [Hz]), AC power with a frequency of 50 [Hz] can be obtained.

このように、ガスエンジンＧＥを効率の面で良好となる一定の回転速度にて運転させて、回転子３ａの回転速度を一定としても、回転子３ａの二次巻線に供給する交流電流の周波数ｆ２（上記のように、二次巻線から交流電流を取り出す場合には負の値となる。）を変えることで発電電力の周波数ｆ１を変化させることができる。これにより、効率の良い運転条件でガスエンジンＧＥを運転させることができながら、発電システム１００の出力を変更させることができる。したがって、発電システム１００の出力を定格よりも低下させた部分負荷運転としても、発電効率を高い状態に維持することができる。 As described above, even when the gas engine GE is operated at a constant rotational speed that is good in terms of efficiency and the rotational speed of the rotor 3a is constant, the AC current supplied to the secondary winding of the rotor 3a The frequency f1 of the generated power can be changed by changing the frequency f2 (as described above, a negative value is obtained when an alternating current is extracted from the secondary winding). As a result, the output of the power generation system 100 can be changed while the gas engine GE can be operated under efficient operating conditions. Therefore, even in the partial load operation in which the output of the power generation system 100 is reduced below the rating, the power generation efficiency can be maintained in a high state.

制御装置８は、太陽光発電装置ＰＶにて発電された直流電力を交流電力に変換して二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線に供給するように第一電力変換機４の作動を制御している。二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線側の第１出力検出点Ｓ１には第３電流センサ１３が設けられており、太陽光発電装置ＰＶの出力（直流電力）を検出している。この第３電流センサ１３の検出情報が制御装置８に入力されている。これにより、制御装置８は、太陽光発電装置ＰＶの出力（直流電力）を監視しており、その太陽光発電装置ＰＶの出力分だけ固定子３ｂの一次巻線に供給するように、第一電力変換機４の交流側への出力を制御している。その結果、発電システム１００は、太陽光発電装置ＰＶにて発電された電力が常時出力されて、電力負荷２に供給されるように構成されている。 The control device 8 converts the DC power generated by the solar power generation device PV into AC power and supplies the AC power to the primary winding of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3. Is controlling the operation. A third current sensor 13 is provided at the first output detection point S1 on the primary winding side of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3, and detects the output (DC power) of the photovoltaic power generator PV. ing. Detection information of the third current sensor 13 is input to the control device 8. As a result, the control device 8 monitors the output (DC power) of the solar power generation device PV, and supplies the first winding so as to supply the output of the solar power generation device PV to the primary winding of the stator 3b. The output to the AC side of the power converter 4 is controlled. As a result, the power generation system 100 is configured such that the power generated by the solar power generation device PV is always output and supplied to the power load 2.

このような発電システム１００では、天候の変化により太陽光発電装置ＰＶの出力が変動するので、電力負荷２への電力供給を安定して行うためには、その太陽光発電装置ＰＶの出力変動を吸収することが必要となる。そこで、本発明に係る発電システム１００では、太陽光発電装置ＰＶの出力変動を吸収するために、制御装置８が、ガスエンジンＧＥの作動を制御するとともに、第一電力変換機４の作動を制御する出力変動吸収運転を行うように構成されている。 In such a power generation system 100, the output of the solar power generation device PV fluctuates due to changes in weather. Therefore, in order to stably supply power to the power load 2, the output fluctuation of the solar power generation device PV is changed. It is necessary to absorb. Therefore, in the power generation system 100 according to the present invention, the control device 8 controls the operation of the gas engine GE and the operation of the first power converter 4 in order to absorb the output fluctuation of the solar power generation device PV. The output fluctuation absorbing operation is performed.

出力変動吸収運転では、制御装置８が、エンジン出力を増減させるようにガスエンジンＧＥの作動を制御するエンジン出力制御を行うとともに、二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線側の電力に応じて蓄電装置６を充放電させるように第一電力変換機４の作動を制御する充放電制御を行うように構成されている。この出力変動吸収運転を行うために、制御装置８には、エンジン出力制御を行うエンジン出力制御部９と充放電制御を行う充放電制御部１０とが備えられている。 In the output fluctuation absorption operation, the control device 8 performs engine output control for controlling the operation of the gas engine GE so as to increase or decrease the engine output, and at the primary winding side of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3. It is comprised so that charging / discharging control which controls the action | operation of the 1st power converter 4 so that the electrical storage apparatus 6 may be charged / discharged according to electric power. In order to perform this output fluctuation absorbing operation, the control device 8 includes an engine output control unit 9 that performs engine output control and a charge / discharge control unit 10 that performs charge / discharge control.

出力変動吸収運転におけるエンジン出力制御では、エンジン出力制御部９が、電力系統１と電力負荷２との間の電力と目標電力（例えば、ゼロ又は任意の一定値）との差に応じてエンジン出力の増減量を制御している。電力系統１と電力負荷２との間の第１電流検出点Ｄ１には、その第１電流検出点Ｄ１での電流の大きさ・向きを検出する第１電流センサ１１が設けられている。エンジン出力制御部９は、その第１電流センサ１１にて検出した電流（電力系統１と電力負荷２との間の電力）と目標電流（目標電力）との目標差を求め、その目標差を吸収するためのエンジン出力の増減量を求め、その求めた増減量だけエンジン出力を増減させるべく、ガスエンジンＧＥの作動を制御するように構成されている。 In the engine output control in the output fluctuation absorption operation, the engine output control unit 9 determines the engine output according to the difference between the power between the power system 1 and the power load 2 and the target power (for example, zero or any constant value). The amount of increase / decrease is controlled. A first current sensor 11 that detects the magnitude and direction of the current at the first current detection point D1 is provided at the first current detection point D1 between the power system 1 and the power load 2. The engine output control unit 9 obtains a target difference between the current detected by the first current sensor 11 (power between the power system 1 and the power load 2) and the target current (target power), and calculates the target difference. An increase / decrease amount of the engine output for absorption is obtained, and the operation of the gas engine GE is controlled so as to increase / decrease the engine output by the obtained increase / decrease amount.

第１電流検出点Ｄ１の電流が目標電流となっている状態で太陽光発電装置ＰＶの出力が低下側に変動すると、電力系統１から供給される電力が増加するので、第１電流検出点Ｄ１の電流が目標電流よりも増加する。そこで、第１電流センサ１１にて検出した電流が目標電流よりも大きい場合には、エンジン出力制御部９が、第１電流センサ１１にて検出した電流と目標電流との目標差に応じたエンジン出力の増加量を求め、その求めた増加量だけエンジン出力を増加させるべく、ガスエンジンＧＥの作動を制御している。
逆に、第１電流検出点Ｄ１の電流が目標電流となっている状態で太陽光発電装置ＰＶの出力が増加側に変動して、第１電流センサ１１にて検出した電流が目標電流よりも小さくなった場合には、エンジン出力制御部９が、第１電流センサ１１にて検出した電流と目標電流との目標差に応じたエンジン出力の低下量を求め、その求めた低下量だけエンジン出力を低下させるべく、ガスエンジンＧＥの作動を制御している。 When the output of the photovoltaic power generator PV fluctuates to the lower side while the current at the first current detection point D1 is the target current, the power supplied from the power system 1 increases, so the first current detection point D1 Current increases from the target current. Therefore, when the current detected by the first current sensor 11 is larger than the target current, the engine output control unit 9 determines the engine corresponding to the target difference between the current detected by the first current sensor 11 and the target current. The operation of the gas engine GE is controlled so as to obtain an increase in output and increase the engine output by the obtained increase.
Conversely, the output of the photovoltaic power generator PV fluctuates to the increasing side while the current at the first current detection point D1 is the target current, and the current detected by the first current sensor 11 is greater than the target current. When it becomes smaller, the engine output control unit 9 obtains a reduction amount of the engine output corresponding to the target difference between the current detected by the first current sensor 11 and the target current, and outputs the engine output by the obtained reduction amount. The operation of the gas engine GE is controlled in order to lower the engine.

出力変動吸収運転における充放電制御では、充放電制御部１０が、電力系統１と電力負荷２との間の電力と目標電力との差、及び、二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線側の電力に基づいて、電力系統１と電力負荷２との間の電力が目標電力となるように蓄電装置６の充放電量を制御している。二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線側の第２電流検出点Ｄ２には、電流の大きさ・向きを検出する第２電流センサ１２が設けられている。充放電制御部１０は、第１電流センサ１１にて検出した電流と目標電流との差、及び、第２電流センサ１２にて検出した電流に基づいて、第１電流センサ１１にて検出する電流が目標電流となるように蓄電装置６の充放電量を求め、その求めた充放電量だけ蓄電装置６から充放電させるべく、第一電力変換機４の作動を制御するように構成されている。 In the charge / discharge control in the output fluctuation absorption operation, the charge / discharge control unit 10 determines the difference between the power between the power system 1 and the power load 2 and the target power, and the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3. Based on the power on the primary winding side, the charge / discharge amount of the power storage device 6 is controlled so that the power between the power system 1 and the power load 2 becomes the target power. At the second current detection point D2 on the primary winding side of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3, a second current sensor 12 for detecting the magnitude and direction of the current is provided. The charge / discharge control unit 10 detects the current detected by the first current sensor 11 based on the difference between the current detected by the first current sensor 11 and the target current and the current detected by the second current sensor 12. The charge / discharge amount of the power storage device 6 is determined so that the current becomes the target current, and the operation of the first power converter 4 is controlled to charge / discharge the power storage device 6 by the determined charge / discharge amount. .

第１電流センサ１１にて検出した電流が目標電流よりも大きい場合には、充放電制御部１０が、第１電流センサ１１にて検出した電流と目標電流との目標差を求め、その求めた目標差と第２電流センサ１２にて検出した電流との差を補うための蓄電装置６の放電量を求め、その求めた放電量だけ蓄電装置６から二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線に供給するべく、直流部７の直流電力を交流電力に変換して二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線に供給するインバータとして機能するように第一電力変換機４の作動を制御している。
逆に、第１電流センサ１１にて検出した電流が目標電流よりも小さい場合には、充放電制御部１０が、第１電流センサ１１にて検出した電流と目標電流との目標差を求め、その求めた目標差と第２電流センサ１２にて検出した電流との差を吸収するための蓄電装置６の充電量を求め、その求めた充電量だけ蓄電装置６に充電させるべく、二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線の交流電力を直流電力に変換して直流部７に供給するコンバータとして機能するように第一電力変換機４の作動を制御している。 When the current detected by the first current sensor 11 is larger than the target current, the charge / discharge control unit 10 calculates the target difference between the current detected by the first current sensor 11 and the target current, and the determination The amount of discharge of the power storage device 6 for compensating for the difference between the target difference and the current detected by the second current sensor 12 is obtained, and the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3 is obtained from the power storage device 6 by the calculated amount of discharge. First power conversion so as to function as an inverter that converts the DC power of the DC unit 7 into AC power and supplies it to the primary winding of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3 The operation of the machine 4 is controlled.
Conversely, when the current detected by the first current sensor 11 is smaller than the target current, the charge / discharge control unit 10 obtains the target difference between the current detected by the first current sensor 11 and the target current, In order to obtain the charge amount of the power storage device 6 for absorbing the difference between the determined target difference and the current detected by the second current sensor 12, secondary excitation is performed so that the power storage device 6 is charged by the determined charge amount. The operation of the first power converter 4 is controlled so as to function as a converter that converts the AC power of the primary winding of the stator 3 b in the induction generator 3 into DC power and supplies it to the DC unit 7.

制御装置８は、エンジン出力制御及び充放電制御の実行中である出力変動吸収運転の実行中に、電力系統１と電力負荷２との間の電力が目標電力となった場合には、蓄電装置６の充放電量がゼロとなるように、第一電力変換機４の作動を制御するように構成されている。太陽光発電装置ＰＶの出力変動により、電力系統１と電力負荷２との間の電力と目標電力との間に差が生じても、制御装置８がエンジン出力制御と充放電制御とを行うことで、電力系統１と電力負荷２との間の電力を目標電力とすることができる。このようにして、電力系統１と電力負荷２との間の電力が目標電力となると、それ以降は、エンジン出力制御によるエンジン出力の増減のみによって太陽光発電装置ＰＶの出力変動を吸収することができる。そこで、このような場合に、制御装置８が、蓄電装置６の充放電量がゼロとなるように第一電力変換機４の作動を制御している。これにより、蓄電装置６の充放電を極力行わないようにしながら、太陽光発電装置ＰＶの出力と二次励磁誘導発電機３の出力とから電力負荷２にて消費される電力を賄うようにしている。 When the power between the power system 1 and the power load 2 becomes the target power during the execution of the output fluctuation absorption operation during the execution of the engine output control and the charge / discharge control, the control device 8 The operation of the first power converter 4 is controlled so that the amount of charge / discharge of 6 becomes zero. Even if a difference occurs between the power between the power system 1 and the power load 2 and the target power due to the output fluctuation of the solar power generation device PV, the control device 8 performs the engine output control and the charge / discharge control. Thus, the power between the power system 1 and the power load 2 can be set as the target power. Thus, when the electric power between the electric power system 1 and the electric power load 2 becomes the target electric power, the output fluctuation of the photovoltaic power generator PV can be absorbed only by the increase / decrease of the engine output by the engine output control thereafter. it can. Therefore, in such a case, the control device 8 controls the operation of the first power converter 4 so that the charge / discharge amount of the power storage device 6 becomes zero. Thus, the power consumed by the power load 2 is covered from the output of the photovoltaic power generator PV and the output of the secondary excitation induction generator 3 while avoiding charging / discharging of the power storage device 6 as much as possible. Yes.

図２（ａ）は、本発明に係る発電システム１００において、電力負荷２にて消費する電力の負荷（図中太線点線Ｆにて示す）を一定とした状態で、太陽光発電装置ＰＶの出力が低下側に変動した場合の出力の変化を示している。図中太線実線で示すＰ１は太陽光発電装置ＰＶの発電出力であり、図中細線点線で示すＰ２は実際のガスエンジンＧＥのエンジン出力であり、図中一点鎖線で示すＰ３は蓄電装置６の出力であり、図中細線実線で示すＰ４は第一電力変換機４による二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線側への出力（第一電力変換機４の交流側への出力）である。 FIG. 2A shows the output of the photovoltaic power generator PV in the power generation system 100 according to the present invention in a state where the load of power consumed by the power load 2 (indicated by a thick dotted line F in the figure) is constant. Shows the change in the output when fluctuates to the lower side. P1 indicated by a bold solid line in the figure is a power generation output of the solar power generation device PV, P2 indicated by a thin dotted line in the figure is an actual engine output of the gas engine GE, and P3 indicated by an alternate long and short dash line in the figure indicates the power storage device 6 P4 indicated by a thin solid line in the figure is an output to the primary winding side of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3 by the first power converter 4 (to the AC side of the first power converter 4) Output).

太陽光発電装置ＰＶの発電出力Ｐ１が低下側に変動すると、エンジン出力制御部９がエンジン出力制御を行うことで、その低下側への変動分だけエンジン出力を増加させるようにガスエンジンＧＥの作動を制御する。しかしながら、実際にエンジン出力が増加されるまでにはある程度の時間がかかるので、実際のエンジン出力Ｐ２は、発電出力Ｐ１の低下側への変動に対して遅れて増加することになる。したがって、エンジン出力Ｐ２の増加分だけでは、負荷Ｆに対して出力不足が生じる。そこで、充放電制御部１０が充放電制御を行うことで、その出力不足分だけ補うように蓄電装置６の出力Ｐ３が増加する（このとき、蓄電装置６からは放電される）。そして、エンジン出力Ｐ２の増加分と蓄電装置６の出力の増加分との合計と発電出力Ｐ１の低下分とが一致すると、第１電流センサ１１の受電電流が目標受電電流となる。そこで、制御装置８が、蓄電装置６の放電量がゼロとなるように、第一電力変換機４の交流側への出力Ｐ４を低下させるべく、第一電力変換機４の作動を制御している。このとき、エンジン出力Ｐ２は、太陽光発電装置ＰＶの発電出力Ｐ１の低下分だけ増加するので、最終的には、エンジン出力Ｐ２が負荷Ｆと一致するまで増加して、蓄電装置６の出力Ｐ３がゼロとなる。 When the power generation output P1 of the solar power generation device PV fluctuates to the lower side, the engine output control unit 9 performs engine output control so that the operation of the gas engine GE is increased so as to increase the engine output by the fluctuation amount to the lower side. To control. However, since it takes some time until the engine output is actually increased, the actual engine output P2 increases with a delay with respect to the fluctuation of the power generation output P1 toward the lower side. Therefore, an output shortage with respect to the load F occurs only by the increase in the engine output P2. Therefore, when the charge / discharge control unit 10 performs charge / discharge control, the output P3 of the power storage device 6 increases so as to compensate for the shortage of the output (at this time, the power storage device 6 is discharged). When the sum of the increase in engine output P2 and the increase in output of power storage device 6 matches the decrease in power generation output P1, the power reception current of first current sensor 11 becomes the target power reception current. Therefore, the control device 8 controls the operation of the first power converter 4 to reduce the output P4 to the AC side of the first power converter 4 so that the discharge amount of the power storage device 6 becomes zero. Yes. At this time, the engine output P2 increases by the amount corresponding to the decrease in the power generation output P1 of the solar power generation device PV, and eventually increases until the engine output P2 coincides with the load F, and the output P3 of the power storage device 6 Becomes zero.

図２（ｂ）は、本発明に係る発電システム１００において、電力負荷２にて消費する電力の負荷（図中太線点線Ｆにて示す）を一定とした状態で、太陽光発電装置ＰＶの出力が増加側に変動した場合の出力の変化を示している。図中太線実線で示すＰ１は太陽光発電装置ＰＶの発電出力であり、図中細線点線で示すＰ２は実際のガスエンジンＧＥのエンジン出力であり、図中一点鎖線で示すＰ３は蓄電装置６の出力であり、図中細線実線で示すＰ４は第一電力変換機４による二次励磁誘導発電機３における固定子３ｂの一次巻線側への出力（第一電力変換機４の交流側への出力）である。 FIG. 2B shows the output of the photovoltaic power generator PV in a state where the load of power consumed by the power load 2 (indicated by a thick dotted line F in the figure) is constant in the power generation system 100 according to the present invention. Shows the change in output when fluctuates to the increasing side. P1 indicated by a bold solid line in the figure is a power generation output of the solar power generation device PV, P2 indicated by a thin dotted line in the figure is an actual engine output of the gas engine GE, and P3 indicated by an alternate long and short dash line in the figure indicates the power storage device 6 P4 indicated by a thin solid line in the figure is an output to the primary winding side of the stator 3b in the secondary excitation induction generator 3 by the first power converter 4 (to the AC side of the first power converter 4) Output).

太陽光発電装置ＰＶの発電出力Ｐ１が増加側に変動すると、エンジン出力制御部９がエンジン出力制御を行うことで、その増加側への変動分だけエンジン出力を低下させるようにガスエンジンＧＥの作動を制御する。しかしながら、実際にエンジン出力が低下されるまでにはある程度の時間がかかるので、実際のエンジン出力Ｐ２は、発電出力Ｐ１の増加側への変動に対して遅れて低下することになる。したがって、エンジン出力Ｐ２の低下分だけでは、負荷Ｆに対して出力余剰が生じる。そこで、充放電制御部１０が充放電制御を行うことで、その出力余剰分だけ吸収するように蓄電装置６の出力Ｐ３が低下する。ここで、蓄電装置６の出力Ｐ３がマイナスとなるので、蓄電装置６は低下した出力分だけ充電することになる。そして、エンジン出力Ｐ２の低下分と蓄電装置６の出力の低下分との合計と発電出力Ｐ１の増加分とが一致すると、第１電流センサ１１の受電電流が目標受電電流となる。そこで、制御装置８が、蓄電装置６の放電量がゼロとなるように、第一電力変換機４の交流側への出力Ｐ４を増加させるべく、第一電力変換機４の作動を制御している。このとき、エンジン出力Ｐ２は、太陽光発電装置ＰＶの発電出力Ｐ１の増加分だけ低下するので、最終的には、エンジン出力Ｐ２がゼロとなるまで低下して、蓄電装置６の出力Ｐ３もゼロとなる。 When the power generation output P1 of the solar power generation device PV fluctuates to the increase side, the engine output control unit 9 performs the engine output control, so that the operation of the gas engine GE is performed so as to decrease the engine output by the variation to the increase side To control. However, since it takes a certain amount of time until the engine output is actually reduced, the actual engine output P2 is delayed with respect to the fluctuation of the power generation output P1 toward the increase side. Therefore, an output surplus with respect to the load F is generated only by a decrease in the engine output P2. Therefore, when the charge / discharge control unit 10 performs charge / discharge control, the output P3 of the power storage device 6 decreases so as to absorb only the output surplus. Here, since the output P3 of the power storage device 6 is negative, the power storage device 6 is charged by the reduced output. When the sum of the decrease in engine output P2 and the decrease in output of power storage device 6 matches the increase in power generation output P1, the power reception current of first current sensor 11 becomes the target power reception current. Therefore, the control device 8 controls the operation of the first power converter 4 to increase the output P4 to the AC side of the first power converter 4 so that the discharge amount of the power storage device 6 becomes zero. Yes. At this time, the engine output P2 decreases by the increase of the power generation output P1 of the solar power generation device PV, so that it finally decreases until the engine output P2 becomes zero, and the output P3 of the power storage device 6 is also zero. It becomes.

このようにして、エンジン出力制御部９がエンジン出力制御を行うことで、太陽光発電装置ＰＶの出力変動分を吸収するように、エンジン出力を制御しながら、充放電制御部１０が充放電制御を行うことで、エンジン出力制御では吸収できない短時間の太陽光発電装置ＰＶの出力変動分を吸収するように、蓄電装置６を充放電させることができる。したがって、発電システム１００としては、太陽光発電装置ＰＶの出力変動に対して応答性よく出力調整することができ、太陽光発電装置ＰＶの出力変動を適切に吸収することができる。 In this way, the engine output control unit 9 performs engine output control, so that the charge / discharge control unit 10 performs charge / discharge control while controlling the engine output so as to absorb the output fluctuation of the solar power generation device PV. By performing the above, the power storage device 6 can be charged / discharged so as to absorb a short time output fluctuation of the solar power generation device PV that cannot be absorbed by the engine output control. Therefore, the power generation system 100 can adjust the output with high responsiveness to the output fluctuation of the solar power generation device PV, and can appropriately absorb the output fluctuation of the solar power generation device PV.

この発電システム１００は、上述の如く、電力系統３に接続された状態でシステムを起動することが可能であるとともに、電力系統１と接続していない状態においても、制御装置８が、ガスエンジンＧＥを駆動させるとともに、第一電力変換機４及び第二電力変換機５の作動を制御することで蓄電装置６から供給される電力を用いて、発電システム１００を起動（自立起動）することが可能に構成されている。したがって、電力系統１に停電等が生じた場合であっても、図外のスイッチ等により電力系統１との接続を解除した状態において、制御装置８が、ガスエンジンＧＥを駆動させるとともに、第一電力変換機４及び第二電力変換機５の作動を制御して蓄電装置６から供給される電力を用いて、発電システム１００を起動させて、電力負荷２に対して電力を供給することができるようになっている。 As described above, the power generation system 100 can start the system in a state where it is connected to the power system 3, and also in a state where it is not connected to the power system 1, the control device 8 allows the gas engine GE to operate. And the power generation system 100 can be activated (independently activated) using the electric power supplied from the power storage device 6 by controlling the operation of the first power converter 4 and the second power converter 5. It is configured. Therefore, even when a power failure or the like occurs in the power system 1, the control device 8 drives the gas engine GE in a state where the connection to the power system 1 is released by a switch or the like not shown, and the first By using the power supplied from the power storage device 6 by controlling the operation of the power converter 4 and the second power converter 5, the power generation system 100 can be activated to supply power to the power load 2. It is like that.

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、制御装置８がエンジン出力制御及び充放電制御を行うに当たり、電流センサ１１、１２を用いて電力として電流を検出しているが、この構成に代えて、電力として電圧を検出することもできる。 [Another embodiment]
(1) In the above embodiment, when the control device 8 performs engine output control and charge / discharge control, current is detected as power using the current sensors 11 and 12, but instead of this configuration, voltage is used as power. Can also be detected.

（２）上記実施形態では、制御装置８には、エンジン出力制御を行うエンジン出力制御部９と充放電制御を行う充放電制御部１０とを備えているが、１つの制御部が、エンジン出力制御と充放電制御との双方を行うように構成することもできる。 (2) In the above embodiment, the control device 8 includes the engine output control unit 9 that performs engine output control and the charge / discharge control unit 10 that performs charge / discharge control. It can also comprise so that both control and charging / discharging control may be performed.

本発明は、電力系統に接続された電力負荷に対して電力を供給自在であり、太陽光発電装置の出力変動に対する応答性を向上して、太陽光発電装置の出力変動を適切に吸収すると共に、発電効率の低下を防止することができる各種の発電システムに適応可能である。 The present invention is capable of supplying power to an electric power load connected to an electric power system, improves the response to the output fluctuation of the solar power generation apparatus, and appropriately absorbs the output fluctuation of the solar power generation apparatus. It can be applied to various power generation systems that can prevent a decrease in power generation efficiency.

１電力系統
２電力負荷
３二次励磁誘導発電機
３ａ回転子
３ｂ固定子
４第一電力変換機
５第二電力変換機
６蓄電装置
７直流部
８制御装置（制御手段）
１００発電システム
ＧＥガスエンジン（エンジン）
ＰＶ太陽光発電装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power system 2 Electric power load 3 Secondary excitation induction generator 3a Rotor 3b Stator 4 First power converter 5 Second power converter 6 Power storage device 7 DC unit 8 Control device (control means)
100 Power generation system GE Gas engine (engine)
PV solar power generator

Claims

電力系統に接続された電力負荷に対して電力を供給自在な発電システムにおいて、
前記電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置及び太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置にて発電された直流電力を交流電力に変換して前記一次巻線に供給するように前記第一電力変換機の作動を制御し、エンジン出力を増減させるように前記エンジンの作動を制御するエンジン出力制御を行うとともに、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に応じて前記蓄電装置を充放電させるように前記第一電力変換機の作動を制御する充放電制御を行う制御手段とが備えられている発電システム。 In a power generation system that can freely supply power to a power load connected to the power system,
A secondary excitation induction generator having a stator having a primary winding connected to the electric power system and a rotor having a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side on the primary winding Connect the connected first power converter, the second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter A power storage device and a solar power generation device connected to the direct current section, and the first power converter so as to convert the DC power generated by the solar power generation device into AC power and supply it to the primary winding. The engine output control for controlling the operation of the engine so as to increase or decrease the engine output is performed, and the power storage device is charged according to the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator. Said first power conversion to discharge Power system and control means for charging and discharging control for controlling the operation of is provided.

前記制御手段は、前記エンジン出力制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差に応じてエンジン出力の増減量を制御し、前記充放電制御において、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力と目標電力との差、及び、前記二次励磁誘導発電機における前記一次巻線側の電力に基づいて、前記電力系統と前記電力負荷との間の電力が前記目標電力となるように前記蓄電装置の充放電量を制御している請求項１に記載の発電システム。 The control means controls an increase / decrease amount of the engine output according to a difference between a power and a target power between the power system and the power load in the engine output control, and in the charge / discharge control, the power system The power between the power system and the power load is based on the difference between the power between the power load and the target power and the power on the primary winding side in the secondary excitation induction generator. The power generation system according to claim 1, wherein a charge / discharge amount of the power storage device is controlled to be the target power.

前記制御手段は、前記エンジン出力制御及び前記充放電制御の実行中に、前記電力系統と前記電力負荷との間の受電量が目標受電量となった場合には、前記蓄電装置の充放電量がゼロとなるように、前記第一電力変換機の作動を制御するように構成されている請求項１又は２に記載の発電システム。 When the power reception amount between the power system and the power load becomes a target power reception amount during execution of the engine output control and the charge / discharge control, the control means is a charge / discharge amount of the power storage device. 3. The power generation system according to claim 1, wherein the power generation system is configured to control the operation of the first power converter so that the value becomes zero.