JP2021005912A - 発電制御装置、発電制御方法および再生可能エネルギーハイブリッド発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】連系容量を超過せず、風力発電設備の設備利用率を確保する、発電制御装置、発電制御方法及び再生可能エネルギーハイブリッド発電システムを提供する。【解決手段】太陽光発電による電力と風力発電による再生可能エネルギーハイブリッド発電システム１００おける発電制御装置１１は、再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴を記憶する記憶手段１７と、風力発電を含む電力を決定するハイブリッドコントローラ１２を備える。ハイブリッドコントローラは、連系点における第1の上限値と、太陽光発電の理想特性で定まる第２の上限値とに区分し、記憶手段の運用履歴を参照し、太陽光発電による電力と風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを予見し、マージンを付与して第２の上限値とし、第1の上限値と第２の上限値により、太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の再生可能エネルギー発電設備を備えた再生可能エネルギーハイブリッド発電システムと、再生可能エネルギーハイブリッド発電制御装置及びその制御方法に関する。

近年、環境問題等を考慮して太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電システムの導入が促進されているが、導入の促進に伴い新たな課題が生じている。

この一例として、再生可能エネルギー発電が電力系統に大量に導入されたため、連系容量枠が不足し、新たな発電設備を電力系統に連系できないという課題がある。例えば再生可能エネルギーの発電サイトに、新たに再生可能エネルギーの発電設備を追加設置したい場合に、当該発電サイトを電力系統に接続するときの連系容量枠をオーバーしてしまい、新規発電設備の追加設置が行えないという問題である。

また、再生可能エネルギー発電の出力電力は天候による変動が大きく、例えば太陽光発電の場合、夜間や悪天候時に発電できないため、確保された連系容量を使い切れず、太陽光発電設備の設備利用率が低下するという課題もある。ここで、設備利用率とは、発電設備が連系容量で１００％運転を続けた場合に得られる電力量に対し、実際の発電電力量の割合である。

これらの課題を解決するため、従来、太陽光発電設備に風力発電設備を組み合わせて同一の連系点に接続することで、互いの発電効率を補完する技術が提案されている。この従来技術として、例えば、特許文献１に、商用電力系統に対する連系容量を超えることなく設備利用率を向上させることが可能な技術が開示されている。

特許文献１には、「変電所を介し商用の電力系統に電力を供給する発電システムであって、第１のエネルギー源により電力を発電する第１の発電設備と、第２のエネルギー源により電力を発電する第２の発電設備と、前記第２の発電設備の発電電力を制御する第２の発電制御装置と、前記第１の発電設備が発電する電力と、前記第２の発電設備が発電する電力を合計した合成発電電力を、電力系統へ供給する発電制御装置とを備え、前記発電制御装置は、前記第１の発電設備の発電電力を予測する発電電力の予測手段を具備し、系統連系容量から設定された上限値から、前記発電電力の予測手段により予測された前記第１の発電設備が発電する電力の予測値を差し引いた電力値に基づき、前記第２の発電設備における発電電力の制限指令値を算出し、前記第１の発電設備の発電電力の予測値と、前記第２の発電設備における発電電力の前記算出した制限指令値とを合計した合成発電電力が、前記上限値を超えるか否かを判定し、前記上限値を超える場合に、前記算出した制限指令値を前記第２の発電制御装置または前記第２の発電設備に出力制御信号として送信することを特徴とする発電システム。」との記載がある。

ＷＯ２０１８＿００３９４７

設備利用率向上のために既設の太陽光発電設備に風力発電設備を増設する場合、連系容量は太陽光発電設備の定格出力（契約電力）で決まっているため、太陽光発電設備と風力発電設備の合成出力は連系容量を超えてはならない。そのため、合成出力が連系容量を超えないように、増設した風力発電設備を制御する必要があるが、太陽光発電設備と風力発電設備の応答速度が異なるため、風力発電設備の制御が間に合わず、連系容量を超過する可能性がある。また、連系容量を超過しないように過剰なマージンを設けると、風力発電設備の設備利用率の低下を招く。

本発明の目的は、連系容量を超過せず、風力発電設備の設備利用率を確保する、発電制御装置、発電制御方法および再生可能エネルギーハイブリッド発電システムを提供することにある。

かかる課題を解決するために、本発明においては、太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給される再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御装置であって、再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴を記憶する記憶手段と、風力発電を含む電力を決定するハイブリッドコントローラを備え、ハイブリッドコントローラは、連系点における連系容量と太陽光発電の理想特性で定まる発電量の差分である第1の上限値と、太陽光発電の理想特性で定まる発電量と太陽光発電の実発電量の差分である第２の上限値とに区分し、記憶手段の運用履歴を参照し、太陽光発電による電力と風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを予見し、マージンを付与して第２の上限値とし、第1の上限値と第２の上限値により、太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御することを特徴とする。

また本発明は、発電制御装置により制御される再生可能エネルギーハイブリッド発電システムとする。

また本発明は、太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給される再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御方法であって、再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴を記憶し、連系点における連系容量と太陽光発電の理想特性で定まる発電量の差分である第1の上限値と、太陽光発電の理想特性で定まる発電量と太陽光発電の実発電量の差分である第２の上限値とに区分し、運用履歴を参照し、太陽光発電による電力と風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを予見し、マージンを付与して第２の上限値とし、第1の上限値と第２の上限値により、太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御することを特徴とする。

本発明によれば、運用履歴を用いて太陽光あるいは風車の出力抑制値を決定するため、系統連系容量を超過せず、太陽光と風車の合計発電電力を増大させることができ、経済性を圧迫しない発電所にすることができる。また、現時点で空き容量がゼロ又はごく少量であった地域でも発電所の新規導入を可能にすることができる。さらに、合計出力のエネルギー量を保つことで発熱を抑え、電力線や遮断機などのハードが熱により劣化することを防止することができる。

実施例１に係る再生可能エネルギーハイブリッド発電システムの全体構成例を示す図。 実施例１に係るハイブリッドコントローラ１２の詳細構成例を示す図。 実施例１に係る風力発電上限値のイメージを示す図。 （１）式で算出した風力発電設備の発電可能領域の例を示す図。 （ＰＬ−Ｐｐｖ）にマージンを設けた場合の風力発電設備６の発電可能領域を示す図。 実施例１に係るマージン算出部のブロック図。 実施例１に係るマージン算出部の演算処理のフローチャート。 実施例１に係るマージン補正部における統計処理のイメージ図。 学習データの一例を示す図。 実施例１に係る連系容量超過防止部のブロック図。 実施例１に係る連系容量超過防止部の演算処理のフローチャート。 実施例１に係る風力発電出力上限値算出部のブロック図。 実施例１に係るマージンの挙動イメージ図。 実施例２に係る再生可能エネルギーハイブリッド発電システムの全体構成例を示す図。 実施例２におけるハイブリッドコントローラの詳細構成例を示す図。 実施例２における風力発電出力上限値算出部のフローチャート。 実施例２における風力発電出力上限値算出部のブロック図。 実施例３における再生可能エネルギーハイブリッド発電システムの全体構成例を示す図。 実施例３における風力発電出力上限値算出部のブロック図。

以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。なお本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は、本発明の実施例１に係る再生可能エネルギーハイブリッド発電システムの全体構成例を示すブロック図である。

太陽光発電と風力発電による再生可能エネルギーハイブリッド発電システム１００は電力系統１に連系されている。再生可能エネルギーハイブリッド発電システム１００は、太陽光発電設備２と風力発電設備６と電力制御装置１１とを備える。太陽光発電設備２から出力された太陽光発電電力Ｐｐｖと、風力発電設備６から出力された風力発電電力Ｐｗｔの総和が、システム電力Ｐｓｙｓとして連系点１０１において電力系統１に供給される。ここで、システム電力Ｐｓｙｓの上限値は、電力系統１との連系点１０１における連系容量ＰＬである。

太陽光発電設備２は、太陽光パネル３と太陽光用パワーコンディショナ４から構成されている。太陽光パネル３は、例えば、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、微結晶シリコン型、アモルファスシリコン型等のシリコン系の太陽電池を複数直並列接続することにより構成することができる。また、太陽光パネル３を、例えば、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系（カルコバライト系）等の化合物系の太陽電池を複数直並列接続することにより構成してもよい。さらに、本実施例では、太陽光パネル３を構成する太陽電池として、例えば、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池等の有機系の太陽電池を用いてもよい。

また、太陽光パワーコンディショナ４は太陽光パネル３から出力された直流の発電電力を交流の太陽光発電電力Ｐｐｖに変換し、電力系統１に出力する。したがって、電力系統１に供給される太陽光発電電力Ｐｐｖは、太陽光パワーコンディショナ４の定格出力により制限される。また、太陽光発電電力Ｐｐｖは電力計５で計測される。

風力発電設備６は、風車７と風車用パワーコンディショナ８から構成されている。風車用パワーコンディショナ８により発電出力を制御する機能（パワーコンディショナ制御）と、風車の羽根の角度制御により発電出力を制御する機能（ピッチ角制御）を持っている。風車７の発電電力が定格出力に達するまでは風の力だけで風車を回転させて発電し、定格出力に達するとピッチ角を制御して回転数を一定に保つ。また、発電機の回転数から発電可能量を算出し、風車用パワーコンディショナ８へ与える。ここで、風車用パワーコンディショナ８は風車のタワー下に設置される場合もある。風力発電設備６から出力される風力発電電力Ｐｗｔは電力系統１に供給され、電力計９で計測される。

太陽光発電電力Ｐｐｖと風力発電電力Ｐｗｔの合成出力であるシステム電力Ｐｓｙｓは電力計１０で計測され、連系点１０１において電力系統１へ供給される。

電力制御装置１１は、再生可能エネルギーハイブリッド発電システム１００から出力されるシステム電力Ｐｓｙｓを連系容量ＰＬ以下に抑えつつ、設備利用率を向上するように電力を制御するための機能を有し、ハイブリッドコントローラ１２、風車コントローラ１３、通信ネットワーク１４（インターネット等）、外部コントローラ１５、端末１６、学習結果記憶手段１７ｂを備える。電力制御装置１１内において、ハイブリッドコントローラ１２は、通信ネットワーク１４を介して、外部コントローラ１５と通信可能に接続され、外部コントローラ１５は、シリアルバス又はパラレルバス等を介して端末１６に接続される。

このような構成の電力制御装置１１では、オペレータが、再生可能エネルギーハイブリッド発電システム１００から離れた場所に設置された外部コントローラ１５を介して、ハイブリッドコントローラ１２の処理動作を制御することができる。例えば、オペレータが端末１６を操作することにより、外部コントローラ１５を介してハイブリッドコントローラ１２にアクセスし、各種制御に必要な各種設定値などを入力することができる。また、例えば、オペレータは、再生可能エネルギーハイブリッド発電システム１００の状態（動作状況）を端末１６に表示することができる。なお、本実施例では、電力制御装置１１に通信ネットワーク１４、外部コントローラ１５及び端末１６が含まれる構成例を説明するが、本発明はこれに限定されず、これらの構成が電力制御装置１１の外部に設けられていてもよい。

ハイブリッドコントローラ１２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置により構成される。ハイブリッドコントローラ１２は通信網を介して、太陽光用パワーコンディショナ４、風車用パワーコンディショナ８と接続されている。この場合、通信接続態様は任意に設定することができ、例えば、無線通信及び有線通信のいずれの態様でも適用することができる。

ハイブリッドコントローラ１２は、詳細は後述するが、電力計５により計測される太陽光発電電力Ｐｐｖを取得する。なお、太陽光発電電力Ｐｐｖは、太陽光用パワーコンディショナ４により計測されてもよい。風力発電設備６に関しても同様で、電力計９により計測される風力発電電力Ｐｗｔを取得する。なお、風力発電電力Ｐｗｔは、風車用パワーコンディショナ８により計測されてもよい。ハイブリッドコントローラ１２によるこれらの各種信号（各種情報）の取得動作は、定期的に行ってもよいし、不定期で行ってもよい。

また、ハイブリッドコントローラ１２は、計測された太陽光発電電力Ｐｐｖと、計測された風力発電電力Ｐｗｔに基づいて、それらの合成出力であるシステム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過するリスクを判定し、連系容量ＰＬを超過しないための各種演算を行う。

図１では、太陽光発電設備２、風力発電設備６をそれぞれ単体にて設置する場合を示しているがこれに限られない。例えば、多数の太陽光パネル３を備えるメガソーラ等の大規模な太陽光発電設備２では、複数の太陽光パネル３に応じて複数台の太陽光用パワーコンディショナ４を設置する。同様に、多数の風車７を備えるウィンドファーム等の大規模な風力発電設備６としても良い。

風車コントローラ１３は、ハイブリッドコントローラ１２で算出された風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを複数台の風車群の各風車に振り分ける役割を持っている。風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘの振り分け方法は、各風力発電設備６に均等に振り分けても良いし、各風力発電設備６の風況に応じて比率を変えても良い。

なお各風車における電力の制御は、当該風力発電設備６に振り分けられた風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘに関して、この範囲内に出力を制限する上限値制御としてもよいし、また風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを目標値とする帰還(フィードバック)制御を実行するものとしてもよい。本発明では風力発電設備６における出力制御手法を特に限定するものではない。

記憶手段１７は、太陽光発電電力Ｐｐｖ、風力発電電力Ｐｗｔ、合成出力であるシステム電力Ｐｓｙｓ、システム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過する連続時間（秒）、システム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過した量（ｋＷ量）、気象情報などの運用履歴データを蓄積する。更に、蓄積した運用履歴データを統計処理して記憶しておく。

記憶手段１７に蓄積された運用履歴データは、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを算出する際に使用する。例えば、過去の連系容量ＰＬからの超過量や超過時間とその時のマージン量を蓄積しておき、現在の超過に関する情報と照らし合わせることでマージン量を決定することも出来る。具体的には後述する。

ここで、記憶手段１７はハードウェアとして持っていても良いし、クラウド上に持っていても良い。また、複数発電所の記憶手段１７を連携させ、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを算出しても良い。記憶手段１７をクラウド上で持つ場合や、ハードウェアを通信で接続することで、遠隔で発電データを覗くことができ、問題発生時に即時に問題内容を確認し、速やかに発電を復帰できるため、収益を確保することができる。

ハイブリッドコントローラ１２における具体的な演算方法について、図２を用いて説明する。図２はハイブリッドコントローラ１２の詳細構成例を示している。ハイブリッドコントローラ１２は、ストレージ１２１、快晴時太陽光発電波形作成部１２２、マージン算出部１２３、マージン補正部１２４、風力発電上限値算出部１２５、連系容量超過防止部１２８、データ蓄積部１７aから構成される。

以下に詳細を説明するハイブリッドコントローラ１２の機能は、要するに太陽光発電電力Ｐｐｖを制限せずに最大限出力し、その後に風力発電電力Ｐｗｔについては、合成電力（システム電力Ｐｓｙｓ）が連系容量ＰＬを超過しないように、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを算出し運用するものである。

ここで、合成電力が連系容量ＰＬを超過しないようにするために、本発明においては３態様での対応策を実行している。第１の態様Ｍ１は、発電中とそうでない場合とで、異なるマージンを設定する発電中マージン設定処理である。この処理は、後述するマージン算出部１２３において処理される。

第２の態様Ｍ２は、近未来における連系容量ＰＬの超過を過去の運転実績を参照して予見し対応する予測的マージン設定処理である。この処理は、後述する学習結果記憶手段１７ｂ、マージン補正部１２４において処理される。

第３の態様Ｍ３は、現在時点において突発的に発生する連系容量ＰＬの超過に対応する緊急保護的な処理であり、この処理は、後述する連系容量超過防止部１２８において処理される。

以下、ハイブリッドコントローラ１２の処理内容について詳細に説明する。まずストレージ１２１には、連系容量ＰＬ、太陽光発電設備２の応答速度Ｒｐｖ、風力発電設備６の応答速度Ｒｗｔ、通信遅延時間Ｔｄｅｌａｙといった、予め設定可能な設定値情報が格納されている。

ハイブリッドコントローラ１２は、ストレージ１２１に格納されているこれらの設定値情報と、電力計５から計測される太陽光発電電力Ｐｐｖ、電力計９から計測される風力発電電力Ｐｗｔ、電力計１０から計測されるシステム電力Ｐｓｙｓといった計測値情報を用いて、風力発電設備６の風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを算出する。

快晴時太陽光発電波形作成部１２２は、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆを作成する。快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆは予め計算しておき、マップで実装しても良いし、数式で実装してもよい。ここで、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆを数式で実装すると、コントローラのメモリ容量を削減することができるという利点がある。一方、マップで実装すると、コントローラに実装するアルゴリズムを単純化できるという利点がある。快晴時の太陽光発電出力Ｐｐｖ＿ｆは、過去の発電履歴データや一般公開しているデータベースを活用して作成し、あるいは日射量の理論式から計算される理論日射量を発電量に変換して作成するなど、様々な方法が考えられる。

図３は風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘのイメージを示す図であり、横軸に１日の時間、縦軸に発電出力を示している。この図で、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆは、例えば午前８時から午後４時までに発電可能な快晴時の理想電力である。従って、一般的な天候条件下での太陽光発電出力は、例えば上記快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆ以内のＰｐｖで示すものとなる。

なお、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆは、その最大値であっても連系容量ＰＬ以下になっている。ここでは、太陽光発電電力Ｐｐｖと風力発電電力Ｐｗｔの合成出力であるシステム電力Ｐｓｙｓが、連系容量ＰＬ以下になるように運用される。このため、連系容量ＰＬと実際の太陽光発電電力Ｐｐｖの差分が、風力発電電力Ｐｗｔの取りうる電力範囲となる。

本発明においては、風力発電電力Ｐｗｔの取りうる電力範囲である連系容量ＰＬと実際の太陽光発電電力Ｐｐｖの差分Ｐｗｔ＿ｍａｘについて、２つに区分して把握し、区分したそれぞれの差分に対して異なる観点からの、監視、制御を実行する。区分された一方は連系容量ＰＬと快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆの差であるＰｗｔ＿ｍａｘ１であり、区分された他方は快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆと実際の太陽光発電電力Ｐｐｖの差であるＰｗｔ＿ｍａｘ２である。

図２において、風力発電上限値算出部１２５は、風力発電上限値算出部１２５Ａと風力発電上限値算出部１２５Ｂから構成されている。このうち風力発電上限値算出部１２５Ａは、連系容量ＰＬと快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆの差であるＰｗｔ＿ｍａｘ１を取り扱い、風力発電上限値算出部１２５Ｂは、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆと実際の太陽光発電電力Ｐｐｖの差であるＰｗｔ＿ｍａｘ２を取り扱う。なお、風力発電上限値算出部１２５Ａと風力発電上限値算出部１２５Ｂは、差分に対する取り扱いの考え方が相違する。風力発電上限値算出部１２５Ａと風力発電上限値算出部１２５Ｂの取り扱いの詳細については、後述する。

図２においてマージン算出部１２３は、太陽光発電設備２の応答速度Ｒｐｖおよび風力発電設備６の応答速度Ｒｗｔを用いて、太陽光発電設備２と風力発電設備６の合成出力であるシステム電力Ｐｓｙｓが、連系容量ＰＬを超過しないように風力発電設備６の風力発電電力Ｐｗｔを抑制するための指令値である風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘに設けるマージンを算出する。ここで、マージンを設ける理由は、太陽光発電設備２と風力発電設備６の応答速度が異なることが原因で、風力発電電力Ｐｗｔの出力抑制が間に合わず、連系容量ＰＬの超過を防止するためである。ここで、マージン係数ｍ＝ｍｉｎ（Ｒｗｔ／Ｒｐｖ、１）で定義する。

マージン算出部１２３における処理は、上述した第１の態様Ｍ１に関するものであり、発電中とそうでない場合とで、異なるマージンを設定する発電中マージン設定処理を行ったものである。

マージン補正部１２４は、学習結果記憶手段１７ｂに蓄積した超過時間や超過量の統計情報に基づいてマージン算出部１２３で算出したマージン係数ｍを補正し、ｍ’とする。

マージン補正部１２４における処理は、上述した第２の態様Ｍ２に関するものであり、近未来における連系容量ＰＬの超過を過去の運転実績を参照して予見し対応する予測的マージン設定処理を行ったものである。第１の態様Ｍ１と第２の態様Ｍ２について、詳細に後述する。

風力発電上限値算出部１２５は、風力発電上限値算出部１２５Ａと風力発電上限値算出部１２５Ｂから構成される。風力発電上限値算出部１２５は、電力計５で計測された太陽光発電電力Ｐｐｖ、ストレージ１２１の格納情報である連系容量ＰＬ、快晴時太陽光発電波形作成部１２２で作成された快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆ、マージン算出部１２３で算出したマージンｍをマージン補正部で補正したｍ’を用いて、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを算出する。

連系容量超過防止部１２８は、システム電力Ｐｓｙｓを監視し、システム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過した場合に、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを補正するための係数Ｐｆｂを算出する。ここで、補正方法としては、例えば、システム電力Ｐｓｙｓの連系容量ＰＬからの超過分（Ｐｓｙｓ−ＰＬ）を風力発電上限値算出部１２５Ａと風力発電上限値算出部１２５Ｂの計算結果の和から減算する方法があるが、補正方法は減算に限らない。

連系容量超過防止部１２８における処理は、上述した第３の態様Ｍ３に関するものであり、現在時点において突発的に発生する連系容量ＰＬの超過に対応する緊急保護的な処理を行ったものである。詳細は後述する。

風力発電上限値算出部１２５が与えた風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘは、その後、連系容量超過防止部１２８から出力されるＰｆｂで補正され、新たな風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘとして、風車コントローラ１３へ送信される。これにより連系容量ＰＬを超過しない範囲において、風力発電上限値算出部１２５で求めた風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘにより風力発電設備６が運用されることになる。

また、データ蓄積部１７aはハイブリッドコントローラ内の全てのパラメータを保存し、制御へフィードバックすることもできる。なおデータ蓄積部１７aと学習結果記憶部１７ｂにより、図1に示した記憶手段１７を構成しているといえる。

再度図３を用いて説明する。風力発電設備６が発電可能な領域は（連系容量ＰＬ−実際の太陽光発電電力Ｐｐｖ）であるが、太陽光発電設備２の応答速度よりも風力発電設備６の応答速度が遅い場合、太陽光発電電力Ｐｐｖが急激に増加すると、風力発電設備６の出力抑制が間に合わず、システム電力Ｐｓｙｓは連系容量ＰＬを超過してしまう。そのためには、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘ＝（連系容量ＰＬ−実際の太陽光発電電力）にマージンを設定することで、連系容量ＰＬの超過を防止することができる。然しながら（連系容量ＰＬ−実際の太陽光発電電力）にマージンを設定すると、連系容量ＰＬの超過リスクの低い日の出・日の入付近のマージンが過剰となり、風力発電設備６の設備利用率の減少を招き、売電量が減少してしまう。他方において、太陽光発電設備２の太陽光発電電力Ｐｐｖは、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆを上回ることはない。

この点に鑑み本発明においては、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘ＝（連系容量ＰＬ−実際の太陽光発電電力）を、上記したように２つの差分（Ｐｗｔ＿ｍａｘ１とＰｗｔ＿ｍａｘ２）に区分して対応している。このうち、天候に関わらず変動しない連系容量ＰＬと快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆの差分Ｐｗｔ＿ｍａｘ１（ＰＬ−Ｐｐｖ＿ｆ）に対してはマージン無しで風力発電する。また天候により変動する可能性のある快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆと太陽光発電設備２の太陽光発電電力Ｐｐｖの差分Ｐｗｔ＿ｍａｘ２（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）はマージンを設けて風力発電することで、システム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過することを防止し、かつ、風力発電設備６の設備利用率を確保することができる。

つまり、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘは、（１）式で算出する。
［数１］
Ｐｗｔ＿ｍａｘ＝（ＰＬ−Ｐｐｖ＿ｆ）＋（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）×ｍ’
＝Ｐｗｔ＿ｍａｘ１＋Ｐｗｔ＿ｍａｘ２ （１）
図４（a)は（１）式で算出した風力発電設備６の発電可能領域、図４（b)は一般的だと考えられる（ＰＬ−Ｐｐｖ）にマージンを設けた場合の風力発電設備６の発電可能領域を示す。図４（a)は（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）に対してのみマージンを設けるため、図４（b)に比べて日の出及び日の入付近マージンが小さくなり、売電量が多くなるため、連系容量を超過せず、風力発電設備６の設備利用率を確保することができる。一方、図４（b)は太陽光発電電力Ｐｐｖに対して一定値のマージンを設けるため、風力発電設備６の設備利用率低下を招くことになる。

図５はマージン算出部１２３のブロック図を示す。太陽光発電電力Ｐｐｖ、太陽光発電設備２の応答速度Ｒｐｖ、風力発電設備６の応答速度Ｒｗｔを用いてマージン係数ｍを算出する。

図６はマージン算出部１２３の演算処理のフローチャートを示す。太陽光発電設備２が発電中のみマージンを設ければ良いので、発電中を検知する必要がある。太陽光発電設備２が発電していない間は、風力発電上限値と連系容量ＰＬは一致（Ｐｗｔ＿ｍａｘ＝ＰＬ）し、変動する可能性はないため、マージンは不要である。

そこで図６のフローでは、太陽光発電電力Ｐｐｖ＞０が一定時間継続した場合（処理ステップＳ１１）、太陽光発電設備２が発電中であると判断し、マージンｍ＝Ｒｗｔ／Ｒｐｖで計算する（処理ステップＳ１２）。マージンｍ＝Ｒｗｔ／Ｒｐｖとすることで、太陽光発電設備２が応答速度Ｒｐｖで連続的に変動した場合でも、連系容量ＰＬを超過しないように風力発電設備６を制御することができる。

一方、Ｐｐｖ≦０の場合、太陽光発電設備２は発電していないと判断し、マージン係数ｍ＝１とする（処理ステップＳ１３）。つまり、ｍ＝ｍｉｎ（Ｒｗｔ／Ｒｐｖ、１）で定義できる。今回、マージン算出方法の例として（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）×ｍとしたが、（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）−ｍとしても良い。

マージン算出部１２３における上記処理は、発電中とそうでない場合とで、異なるマージンを設定する発電中マージン設定処理を行う第１の態様Ｍ１に関する。なお、発電中とそうでない場合を区別した結果、多くの場合には夜間と昼間を区別したことになり、あるいは発電しないあるいはできないような曇天、雨天と、晴天を区別したことになる。また図６のフローによれば、発電中でない場合には一定のマージン（この場合には１）を付与するが、発電中である場合には応答速度比で定まるより大きなマージンを与えることになる。なお発電中でない場合の一定のマージンの値としては、マージンなしを含んでいてもよい。

図７はマージン補正部１２４における統計処理のイメージを示す。グラフの横軸は連系容量ＰＬからの超過継続時間×連系容量ＰＬからの超過電力量、縦軸はマージン量を示す。長時間の超過かつ、超過電力量が大きい場合ほど、電力系統１に与える影響が大きいため、マージンを大きくする必要があると考える。そこで、超過継続時間が短く、超過電力量の小さい超過を示すケース１ではマージン量が小さく、超過継続時間が長く、超過電力量も大きい超過を示すケース２ではマージン量が大きくなるように補正する。なおさらに超過継続時間が長く、超過電力量の小さい超過あるいは、超過継続時間が短く、超過電力量が大きい超過のような超過継続時間と超過電力量が中間的な超過を示すケース３では、小さいマージンを長時間付与する、あるいは大きいマージンを短時間付与するといった中間的対応を採用するのがよい。電力線や遮断器などの熱による劣化を防止するためにも、このように超過継続時間×超過電力量（エネルギー量、Ｗｈ）で管理することが望ましい。

なお、マージン補正部１２４における統計処理において、連系容量ＰＬからの超過継続時間あるいは連系容量ＰＬからの超過電力量を判断する場合の連系容量ＰＬについて、これは連系点における実際の連系容量ＰＬを１００％とした場合に、８０％、あるいは９０％といった値にされるのがよい。つまり１００％の連系容量ＰＬに対して設定された基準値を意味するものである。これは実際の電力系統の運用では１００％の連系容量ＰＬを超過することが許容されないためである。本明細書では１００％の連系容量ＰＬに対して設定した８０％、あるいは９０％の値である基準値を、連系容量ＰＬとして取り扱い、ここからの超過を監視するものである。

マージン補正部１２４における統計処理においては、過去運転における履歴情報を活用した学習処理を行っている。この学習により得られた知見と、現時点の天候を比較した場合に、近い将来に起こりえる天候変動、強いては電力変動を予測し、その予測の中で連系容量ＰＬからの超過（時間と量）を類推していく。また過去運転における履歴情報としては、後述する連系容量超過防止部１２８の判定結果を含んで構成される。なおこの場合の連系容量ＰＬからの超過が、前述した基準値に基づいて判断されたものであることは言うまでもない。

このために図１の構成では、記憶手段部１７に過去運転における履歴情報などを記録している。これらは、例えば太陽光発電電力Ｐｐｖ、風力発電電力Ｐｗｔ、システム電力Ｐｓｙｓの時系列データに加え、下記の統計データを作成して蓄積したものである。なおここで統計データとしては、ヒストグラムや散布図など、様々な形式のものが考えられ、本発明ではこれらを適宜の形式で利用可能である。

ハイブリッドコントローラ１２の詳細構成例を示す図２では、記憶手段部１７は計測したデータを蓄積するデータ蓄積部１７aと、計測したデータを用いた統計処理、学習処理の結果得られた知見である統計データを記憶する学習結果記憶手段１７ｂに区分されて記述されている。

学習結果記憶手段１７ｂに記憶された統計データの一例は、天候と、逸脱量（ｋＷ）、逸脱時間（ｓ）の相関関係を統計データにしたものであり、横軸に天候、縦軸に逸脱量（ｋＷ）や逸脱時間（ｓ）を記述したものである。また他の一例は、季節（月）と、逸脱量（ｋＷ）、逸脱時間（ｓ）の相関関係を統計データにしたものであり、横軸に月、縦軸に逸脱量（ｋＷ）、逸脱時間（ｓ）を記述したものである。また他の一例は、時刻と、逸脱量（ｋＷ）、逸脱時間（ｓ）の相関関係を統計データにしたものであり、横軸に時刻、縦軸に逸脱量（ｋＷ）、逸脱時間（ｓ）を記述したものである。なおここでは統計データも含めて学習データとしている。

データ蓄積部１７aに記憶された過去運転における履歴情報は、適宜学習機能により学習され、学習データとして例えば学習結果記憶手段１７ｂ内に蓄積される。学習データは、例えば逸脱量（ｋＷ）、逸脱時間（ｓ）、補正マージン量の相関関係を統計データにしたものであり、逸脱量（ｋＷ）や逸脱時間（ｓ）から補正マージン量が決定でき、履歴データを用いて学習してマージン量を更新していくことができる。

図８は、学習データの一例を示している。これは例えば、晴れの時には急変が少なく、逸脱量、逸脱時間、補正マージン量ともに小となる傾向を示す、また雲がかかり一瞬急減するときに逸脱量大、逸脱時間小、補正マージン量中となる傾向を示すといった知見である。曇りの時には、発電が小さいと逸脱量、逸脱時間、補正マージン量ともに小となる傾向を示す、またしばらく発電が復活しないと逸脱量小、逸脱時間大、補正マージン量中となる傾向を示すといった知見である。なお、図８の学習データの状況についての逐一の説明は省略するが、以下同様にして雲のち晴れとなる場合、あるいは春夏秋冬での傾向が学習データとして蓄積されていく。

マージン補正部１２４における統計処理においては、これらの学習データを現況に基づいて参照し、最も近い現況における過去履歴の学習結果から補正マージン量を決定していく。この処理が、上述した第２の態様Ｍ２に関するものであり、近未来における連系容量ＰＬの超過を過去の運転実績を参照して予見し対応する予測的マージン設定処理を行ったものである。

図９は連系容量超過防止部１２８のブロック図を示す。連系容量超過防止部１２８は、連系容量超過検知部１２８１と風車上限値補正量算出部１２８２から構成される。連系容量超過検知部１２８１でシステム電力Ｐｓｙｓと連系容量ＰＬを比較し、連系容量を超過すると判断した場合、風車上限値補正量算出部１２４２で補正係数Ｐｆｂを算出する。補正係数Ｐｆｂは、例えば｜ＰＬ−Ｐｓｙｓ｜で算出する。一方、超過していないと判断した場合、Ｐｆｂ＝０である。なおこの場合の連系容量の超過は、基準値をもとに判断されている。

図１０は連系容量超過防止部１２８の演算処理のフローチャートを示す。まず、システム電力Ｐｓｙｓと連系容量ＰＬの大小関係を比較する（処理ステップＳ２１）。Ｐｓｙｓ＞ＰＬのとき、これ以上連系容量を超過しないように、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを、Ｐｗｔ＿ｍａｘ２＝Ｐｗｔ＿ｍａｘ＋（Ｐｓｙｓ−ＰＬ）に補正する。（処理ステップＳ２２）その後、Ｐｓｙｓ＜ＰＬの期間が一定時間継続すれば（処理ステップＳ２３）、処理は終了する。一方、Ｐｓｙｓ＞ＰＬの場合は、再度処理ステップＳ２２に戻る。

なお、連系容量超過防止部１２８における実際の超過場面は前述の学習結果記憶手段１７ｂに反映される。これにより、連系容量超過防止部１２８において一度システム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過したことを経験したら、同様の事象が将来的に発生した場合にはマージン補正部１２４においてマージンを増加させるため、再度超過することを予防的に防止することができる。

この連系容量超過防止部１２８における処理は、上述した第３の態様Ｍ３に関するものであり、現在時点において突発的に発生する連系容量ＰＬの超過に対応する緊急保護的な処理を行ったものである。

図１１は風力発電上限値算出部１２５のブロック図を示す。このうち風力発電上限値算出部１２５Ａでは、連系容量ＰＬと快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆの差を取り、Ｐｗｔ＿ｍａｘ１とする（Ｐｗｔ＿ｍａｘ１＝ＰＬ−Ｐｐｖ＿ｆ）。

また風力発電上限値算出部１２５Ｂでは、快晴時の太陽光発電電力Ｐｐｖ＿ｆと太陽光発電電力Ｐｐｖの差から、更に通信遅れ時間Ｔｄｅｌａｙと太陽光発電設備２の応答速度Ｒｐｖの乗算結果を減算した結果に、マージン係数ｍ’を乗算したものをＰｗｔ＿ｍａｘ２とする。この関係が（２）式に示されている。
[数２]
（Ｐｗｔ＿ｍａｘ２＝（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ−Ｔｄｅｌａｙ×Ｒｐｖ）×ｍ’） （２）
Ｐｗｔ＿ｍａｘ１とＰｗｔ＿ｍａｘ２の和が風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘとなる。これにより、システム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過せず、風力発電設備６の設備利用率を向上させることが出来る。

なお風力発電上限値算出部１２５Ｂの処理において、通信遅れ時間Ｔｄｅｌａｙを考慮するのがよい。この場合に通信遅れ時間Ｔｄｅｌａｙとしては、応答遅延と通信遅延の２種類について対応するのがよい。

このうち応答遅延は、例えば太陽光をメインで発電する場合、太陽光出力が急増する変化速度と、風車出力を抑制する速度の違いを表している。ここには、ピッチ制御のような風車の機械遅延も含むものとする。これに対して通信遅延は、制御コントローラが計測器（電力計）のデータを取得し、指令値を演算して、風車へ送るまでに必要な時間を表している。通信遅延対策用マージンを含めると、図３に示すＰｗｔ＿ｍａｘ２は先に述べた（２）式のようになる。

（２）式において、（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）と通信遅延を示すＴｄｅｌａｙ×Ｒｐｖの大小関係は、システム電力Ｐｓｙｓの連系容量逸脱を許容するレベルや、太陽光発電ＰＶと風車ＷＴの定格出力比によって異なる。なお逸脱許容レベルが緩く、太陽光発電ＰＶと風車ＷＴの定格比が１に近いほど、Ｔｄｅｌａｙ×Ｒｐｖの効果は高いといえる。

本実施例では、制御対象を風力発電設備６としたが、ＦＩＴ単価が太陽光発電設備２の方が安価な場合は、制御対象を太陽光発電設備２に切り替えるなど、ＦＩＴ単価により制御対象とする発電設備を切り替えることで、収益を向上させることができる。

図１２は実施例１におけるマージン量のイメージ図である。横軸に１日の時間、縦軸に電力を示して、連系容量ＰＬと可変のマージンｍの関係を示している。太陽光発電設備２が稼働する昼間の時間帯において、マージンｍが可変に運用されていることを示している。また実態としては朝夕の太陽光発電設備２の起動、停止時間帯にマージンｍの可変幅が小さくなる傾向を示す。

実施例１の方法を用いればマージンが可変となるため、マージンが一定となる場合と比較して設備利用率が向上する。

上記した実施例1の設備は、「太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給される再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御装置であって、再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴を記憶する記憶手段と、風力発電を含む電力を決定するハイブリッドコントローラを備え、ハイブリッドコントローラは、連系点における連系容量と太陽光発電の理想特性で定まる発電量の差分である第1の上限値と、太陽光発電の理想特性で定まる発電量と太陽光発電の実発電量の差分である第２の上限値とに区分し、記憶手段の運用履歴を参照し、太陽光発電による電力と風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを予見し、マージンを付与して前記第２の上限値とし、第1の上限値と前記第２の上限値により、太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御することを特徴とする発電制御装置あるいは再生可能エネルギーハイブリッド発電システム。」のように構成したものである。

実施例１では、電源設備間の協調により連系容量ＰＬを順守する手法について説明した。これに対し、実施例２ではさらに負荷と蓄電装置を備えている場合に、負荷及び蓄電装置と風力発電設備との協調により連系容量ＰＬを順守する手法について説明する。

図１３は本発明の実施例２に係る再生可能エネルギーハイブリッド発電システムの全体構成例を示すブロック図である。図１３は図１に対し、蓄電装置１８と負荷２１を追加した構成となっている。

このうち蓄電装置１８は、蓄電池用パワーコンディショナ１９と蓄電池２０から構成されている。蓄電池２０から出力される直流の充放電電力は蓄電池パワーコンディショナ１９で交流の充放電電力Ｐｂａｔに変換され、電力系統１に出力される。なお、蓄電池パワーコンディショナ１９、上述の太陽光用パワーコンディショナ４、風車用パワーコンディショナ８は、系統連系インバータと称される場合もある。

蓄電池２０は、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池、ニッケル・水素蓄電池など二次電池により構成される。ハイブリッドコントローラ１２は、太陽光発電設備２および風力発電設備６からの情報に加え、蓄電装置１８から蓄電池２０の充電率ＳＯＣを受け取り、充放電電力Ｐｂａｔを蓄電池用パワーコンディショナ１９へ送信する。ここで、蓄電装置１８は例として蓄電池２０を示しているが、揚水発電や燃料電池、水素などエネルギーを蓄積できる装置なら代用できるため、蓄電装置１８に限らず蓄エネルギー装置であればよい。

負荷２１は、複数の再生可能エネルギー発電設備を備えた発電サイト内における適宜の負荷設備であり、負荷２１の消費電力を太陽光発電設備２および風力発電設備６の合成出力であるシステム出力Ｐｓｙｓで賄い、不足電力を蓄電装置１７から放電する。また、デマンドの余剰電力が発生した際は、蓄電装置１７に充電することで、電力系統の連系容量ＰＬを超過せず、設備利用率が向上する。

図１４は実施例２におけるハイブリッドコントローラ１２の詳細構成例を示す。図２と異なる点は、ハイブリッドコントローラ１２の入力に蓄電装置１８のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：一般には充電量）が追加され、ハイブリッドコントローラ１２からの出力に充放電電力設定Ｐｂａｔと負荷電力設定Ｐｌｏａｄ＊が追加された点である。

係る構成によりハイブリッドコントローラ１２は、蓄電池１９のＳＯＣを監視し、ＳＯＣが上限値に達するまでは余った風力発電設備６の電力を蓄電装置１８に充電し、ＳＯＣが上限値に達したら風力発電設備６の電力を抑制する。ここで、発電電力を抑制するのは太陽光発電設備２でも良く、売電単価の高い発電設備を優先的に発電する。

図１４において、風力発電上限値算出部１２５は、風力発電上限値算出部１２５Ａと余剰電力算出部１２５Ｃから構成されている。このうち風力発電上限値算出部１２５Ａは、実施例１と同様に構成され、風力発電設備６に対して風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘ１を算出し与えるように機能する。

これに対し、風力発電上限値算出部１２５内の余剰電力算出部１２５Ｃは、実施例１の風力発電上限値算出部１２５Ｂが算出した風力発電設備６に対する風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘ２を、負荷に対する負荷電力目標値Ｐｌｏａｄ＊として与えるように機能する。これにより実施例２においても第１の態様Ｍ１と第２の態様Ｍ２の機能を備えていることになる。

さらに風力発電上限値算出部１２５内の余剰電力算出部１２５Ｃは、第３の態様Ｍ３の機能を実現すべく、蓄電池１９に対する充放電電力Ｐｂａｔを決定する。具体的には、連系容量超過防止部１２８でシステム電力Ｐｓｙｓの連系容量ＰＬからの超過を検知したら、これ以上、超過が発生しないように補正係数Ｐｆｂも考慮して充放電電力Ｐｂａｔを算出する。これにより、風力発電電力Ｐｗｔを最大限売電することが出来るようになる。

図１５は風力発電上限値算出部１２５内の余剰電力算出部１２５Ｃの演算処理のフローチャートの一例を示す。まず、太陽光発電電力Ｐｐｖと風力発電電力Ｐｗｔの和と連系容量ＰＬの大小関係を比較する（処理ステップＳ３１）。Ｐｐｖ＋Ｐｗｔ＞ＰＬの場合、余剰電力である（ＰＬ−（Ｐｐｖ＋Ｐｗｔ））と負荷電力Ｐｌｏａｄの大小関係を比較する（処理ステップＳ３２）。

Ｐｌｏａｄ＞ＰＬ−（Ｐｐｖ＋Ｐｗｔ）の場合、余剰電力ＰＬ−（Ｐｐｖ＋Ｐｗｔ）を負荷で消費する（処理ステップＳ３３）。一方、Ｐｌｏａｄ＜ＰＬ−（Ｐｐｖ＋Ｐｗｔ）の場合、余剰電力ＰＬ−（Ｐｐｖ＋Ｐｗｔ）を負荷で消費後、余った電力を蓄電池に充電するか、風力発電設備６を出力抑制する（処理ステップＳ３４）。これにより、出力抑制すべきだった電力を負荷の消費に使用できるため、ハイブリッド発電システムとしての設備利用率を向上させることができる。

図１６は実施例２における風力発電上限値算出部１２５のブロック図の一例を示す。まず、天候に関わらず変動しない成分である連系容量ＰＬと快晴時の太陽光発電出力Ｐｐｖ＿ｆの差分（ＰＬ−Ｐｐｖ＿ｆ）を風力発電設備６の風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘとする。

一方、天候により変動する可能性のある（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ−Ｔｄｅｌａｙ×Ｒｐｖ）×ｍ’は負荷２１で消費する。また、負荷２１では消費しきれなかった電力情報と、ＳＯＣ、Ｐｆｂの情報を元に、充放電電力Ｐｂａｔを算出する。連系容量ＰＬを超過するリスクのある（Ｐｐｖ＿ｆ−Ｐｐｖ）を負荷２１で消費あるいは蓄電装置１８に充電することで、連系容量ＰＬの超過リスクを低減できる。

なお図１６には、蓄電池１９に対する充放電電力Ｐｂａｔを決定するための機能として充放電電力算出部１３１が例示されている。

以上により、太陽光風力ハイブリッド発電システム１００は、電力系統の連系容量ＰＬを超過せずに、風力発電設備６設備利用率が向上する。

以上説明した実施例２の設備は、実施例1の設備において「太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給されるとともに、負荷及び蓄電設備を備える再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御装置であって、第1の上限値により太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御し、第２の上限値により負荷の電力と蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御装置または再生可能エネルギーハイブリッド発電システム。」のように構成したものである。

実施例１では電源設備間の協調により連系容量ＰＬを順守する手法、実施例２ではさらに負荷と蓄電装置を備えている場合について述べたが、実施例３では蓄電装置との協調により連系容量ＰＬを順守する手法について説明する。

図１７は本発明の実施例３に係る再生可能エネルギーハイブリッド発電システムの全体構成を示すブロック図である。

図１７は図１に対し、蓄電装置１８と風速計２２を追加した構成となっている。風速計２２から計測される風速Ｖｗｔを用いれば、風力発電設備６の抑制前の電力である可能最大電力Ｐｗｔ＿ｅを推定することができる。そのため、風力発電設備６の発電を優先させ、風力発電設備６の風力発電電力Ｐｗｔを抑制しなければシステム電力Ｐｓｙｓが連系容量ＰＬを超過してしまう場合のみ、蓄電装置１８に充電することで、風力発電設備６の設備利用率を向上させることができる。

図１８は実施例３における風力発電上限値算出部１２５のブロック図を示す。図１８の構成では、風力発電上限値算出部１２５Ａと１２５Ｂを備えており、補正部１３１３の一方入力としてＰｗｔ＿ｍａｘ（＝Ｐｗｔ＿ｍａｘ１＋Ｐｗｔ＿ｍａｘ２）を与えている。また補正部１３１３の他方入力として連系容量超過防止部１２８からの風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを補正するための係数Ｐｆｂを入力して、最終的にＰｗｔ＿ｍａｘを決定し、風力発電設備６に与えている。したがって、ここまでの構成は、実施例１と同じ制御内容のものを示している。

そのうえで、風力発電上限値算出部１２５は可能最大出力推定部１３１２を備えており、充放電電力算出部１３１において充放電電力Ｐｂａｔを決定する。このうち可能最大出力推定部１３１２では、入力値に風速Ｖｗｔを用いて風力発電設備６の可能最大電力Ｐｗｔ＿ｅを算出している。

係る構成での制御により、蓄電装置１８に充電した電力を放電する場合、充放電損失により電力が減少してしまうため、風力発電設備６を最大限活用する方が設備利用率向上に繋がる。そこで、実施例１と同様に、風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘを算出し、可能最大出力推定部１３１２より算出された風力発電設備６の可能最大電力Ｐｗｔ＿ｅと風力発電上限値Ｐｗｔ＿ｍａｘの差分を蓄電装置１８に充電する。

以上により、太陽光風力ハイブリッド発電システム１０２は、風速計２２で計測する風速Ｖｗｔを元に、風力発電設備６の可能最大電力Ｐｗｔ＿ｅを算出することで、風力発電設備６を最大限発電し、風力発電電力Ｐｗｔを抑制しなければならない場合のみ蓄電装置１８に充電することで、電力系統の連系容量ＰＬを超過せずに、設備利用率が向上する。

なお上記の実施例３では太陽光発電設備２と風力発電設備６のハイブリッドシステムについて述べてきたが、太陽光や風力に限らないし、２種類以上の発電設備を組み合わせても良い。

子の実施例３の設備は、実施例1において「太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給されるとともに、蓄電設備を備える再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御装置であって、第1の上限値と第２の上限値によりにより太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御し、風速を用いて推定した風力発電設備の可能最大電力と第1の上限値と第２の上限値の和から、蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御装置または再生可能エネルギーハイブリッド発電システム」のように構成したものである。

１：電力系統
２：太陽光発電設備
３：太陽光パネル
４：太陽光用パワーコンディショナ
５、９、１０：電力計
６：風力発電設備
７：風車
８：風車用パワーコンディショナ
１１：電力制御装置
１２：ハイブリッドコントローラ
１３：風車コントローラ
１４：ネットワーク
１５：外部コントローラ
１６：端末
１７：記憶手段
１８：蓄電装置
１９：蓄電池用パワーコンディショナ
２０：蓄電池
２１：負荷
２２：風速計
１２１：ストレージ
１２２：快晴時太陽光発電波形作成部
１２３：マージン算出部
１２４：マージン補正部
１２５、１２５ａ、１２５ｂ：風力発電上限値算出部
１２８：連系容量超過防止部
１７a：データ蓄積部
１７ｂ：学習結果記憶手段
１２５ｃ：余剰電力算出部
１００：太陽光風力ハイブリッド発電システム

Claims (15)

1. 太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給される再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御装置であって、
   再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴を記憶する記憶手段と、風力発電を含む電力を決定するハイブリッドコントローラを備え、
   前記ハイブリッドコントローラは、連系点における連系容量と太陽光発電の理想特性で定まる発電量の差分である第1の上限値と、前記太陽光発電の理想特性で定まる発電量と前記太陽光発電の実発電量の差分である第２の上限値とに区分し、
   前記記憶手段の運用履歴を参照し、前記太陽光発電による電力と前記風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを予見し、マージンを付与して前記第２の上限値とし、
   前記第1の上限値と前記第２の上限値により、太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御することを特徴とする発電制御装置。
2. 請求項1に記載の発電制御装置であって、
   前記マージンの大きさは、前記合成電力の基準値からの超過量及び超過時間により決定されることを特徴とする発電制御装置。
3. 請求項1または請求項２に記載の発電制御装置であって、
   前記第２の上限値は、前記太陽光発電の理想特性で定まる発電量と前記太陽光発電の実発電量の差分に通信遅延による電力を加味して決定されることを特徴とする発電制御装置。
4. 請求項1から請求項３のいずれか1項に記載の発電制御装置であって、
   前記マージンは、太陽光発電が発電中である場合とそうでない場合とで、異なる値とされていることを特徴とする発電制御装置。
5. 請求項1から請求項４のいずれか1項に記載の発電制御装置であって、
   前記太陽光発電による電力と前記風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを検知し、前記風力発電による電力を抑制制御することを特徴とする発電制御装置。
6. 請求項５に記載の発電制御装置であって、
   前記風力発電による電力を抑制制御したことの知見が、前記記憶手段の運用履歴に加味されていくことを特徴とする発電制御装置。
7. 請求項1から請求項６のいずれか1項に記載の発電制御装置であって、
   前記記憶手段は、再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴の他に、前記運用履歴を学習し、あるいは統計的手法により得られた知識として、マージンの大きさの情報を含んで記憶していることを特徴とする発電制御装置。
8. 太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給されるとともに、負荷及び蓄電設備を備える再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける請求項１から請求項４、及び請求項７のいずれか１項に記載の発電制御装置であって、
   前記第1の上限値により太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御し、前記第２の上限値により前記負荷の電力と前記蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御装置。
9. 請求項８に記載の発電制御装置であって、
   前記太陽光発電による電力と前記風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを検知し、前記蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御装置。
10. 請求項９に記載の発電制御装置であって、
    前記蓄電設備を制御したことの知見が、前記記憶手段の運用履歴に加味されていくことを特徴とする発電制御装置。
11. 太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給されるとともに、蓄電設備を備える再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける請求項１から請求項４、及び請求項７のいずれか１項に記載の発電制御装置であって、
    前記第1の上限値と前記第２の上限値により太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御し、風速を用いて推定した風力発電設備の可能最大電力と前記第1の上限値と前記第２の上限値の和から、前記蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか1項に記載の発電制御装置により制御される再生可能エネルギーハイブリッド発電システム。
13. 太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給される再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける発電制御方法であって、
    再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける過去の運用履歴を記憶し、連系点における連系容量と太陽光発電の理想特性で定まる発電量の差分である第1の上限値と、前記太陽光発電の理想特性で定まる発電量と前記太陽光発電の実発電量の差分である第２の上限値とに区分し、
    前記運用履歴を参照し、前記太陽光発電による電力と前記風力発電による電力の合成電力が基準値を超過することを予見し、マージンを付与して前記第２の上限値とし、
    前記第1の上限値と前記第２の上限値により、太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御することを特徴とする発電制御方法。
14. 太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給されるとともに、負荷及び蓄電設備を備える再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける請求項１３に記載の発電制御方法であって、
    前記第1の上限値により太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御し、前記第２の上限値により前記負荷の電力と前記蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御方法。
15. 太陽光発電による電力と風力発電による電力が合成され連系点を介して電力系統に供給されるとともに、蓄電設備を備える再生可能エネルギーハイブリッド発電システムにおける請求項１３に記載の発電制御方法であって、
    前記第1の上限値と前記第２の上限値により太陽光発電による電力または風力発電による電力のいずれかを制御し、風速を用いて推定した風力発電設備の可能最大電力と前記第1の上限値と前記第２の上限値の和から、前記蓄電設備を制御することを特徴とする発電制御方法。

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