JP4048475B2 - 自然エネルギ発電システムの運用方法及びそれを用いた自然エネルギ発電システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然エネルギを直接利用して発電する発電装置(以下、自然エネルギ発電装置という。)と電力貯蔵装置とを組み合わせてなる自然エネルギ発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
地球環境保護の動きの中で、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギを直接利用して発電する発電装置の導入が促進されている。このような自然エネルギ発電としては、太陽光や風力の他に、波力発電、潮力発電、地熱発電などが知られている。これらの自然エネルギ発電装置は、太陽光や風力等の自然エネルギを直接的に電力に変換することから、発電量が自然条件によって変動する。そこで、負荷の電力系統に安定して電力を供給するために、変動を吸収する電力貯蔵装置と組合わせた発電システム(以下、自然エネルギ発電システムという。)が提案されている。なお、電力貯蔵装置としては、2次電池、電気二重層コンデンサ、フライホイール、超伝導コイル等が知られている。
【0003】
例えば、特開2001−327080号公報に、自然エネルギ発電装置と電力貯蔵装置とを組み合わせた自然エネルギ発電システムが提案されている。これによれば、太陽光や風力発電などの分散電源による電力系統への出力変動を防止するにあたって、電力貯蔵部の電力貯蔵量不足や満充電防止を考慮して、電力貯蔵量に応じて分散電源の発電量目標値を設定して制御する方法が記載されている。
【0004】
また、特開2001−298872号公報には、過放電及び過充電により2次電池の寿命が損なわれることに鑑み、電池の状態に応じて充放電量の上限値を設定し、充放電量を上限値以下で運用することにより、電池の長寿命化を図ることが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の自然エネルギ発電システムによれば、一定の範囲で自然エネルギ発電装置の出力変動を抑制し、かつ電力貯蔵装置の状態に応じて充放電量を制限することにより電力貯蔵装置の寿命を延ばすことが可能である。また、電力系統との連系を考慮しており、自然エネルギ発電装置の発電量が不足する場合に、電力系統から電力供給を受けて電力貯蔵装置を充電する運用も行なわれている。
【0006】
しかし、電力系統から電力供給を受けることができない場合や、自然エネルギ発電システム単独で負荷の電力需要を賄うことが要請される場合は、負荷の電力需要に対して安定供給できない場合が生ずる。
【0007】
そこで、自然エネルギ発電システムに、発電量を任意に制御できる燃料を用いた燃料発電装置を組み合わせることが望まれるが、その場合、燃料発電装置と電力貯蔵装置との運用をどのようにするかが問題となる。
【0008】
そこで、本発明の課題は、燃料発電装置を組み合わせた自然エネルギ発電システムにおいて、燃料発電装置と電力貯蔵装置の運用方法を確立することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【0010】
すなわち、自然エネルギ発電装置の出力変動を電力貯蔵装置と燃料発電装置により抑制し、負荷の電力系統に安定した電力を供給することを基本とする。そして、自然エネルギ発電装置を最大限に活用するとともに、電力貯蔵装置の運用状態に応じて充放電量を制限し、かつ燃料発電装置の発電量を最小化するように運用することを特徴とする。
【0011】
これにより、二次電池からなる電力貯蔵装置を長寿命化するだけでなく、燃料費を最小化できる。また、燃料発電装置の特性から最小負荷運転の制限がある場合は、最小負荷を基準値とし、燃料発電装置の発電量をその基準値に制御することにより、燃料発電装置の長寿命化をも図ることができる。なお、燃料発電装置としては、一般に広く知られている発電装置を適用できるが、ディーゼルやガスタービンなどの内燃機関発電、水素ガスを燃料とする燃料電池、火力発電等がある。
【0012】
具体的なシステムとしては、自然エネルギを直接利用して発電する自然エネルギ発電装置と、該自然エネルギ発電装置の出力変動を吸収する電力貯蔵装置と、負荷の需要電力に対する前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置の不足電力に基づいて発電量を制御する燃料発電装置と、前記燃料発電装置の発電量を基準値に維持するように前記電力貯蔵装置の充放電の指令値を生成する充放電制御手段とを備えて構成することができる。
【0013】
この場合において、充放電制御手段は、電力貯蔵装置の電力貯蔵量に基づいて充放電の指令値を制限する充放電指令制限部及び充放電制御部を備えることができる。この充放電指令制限部及び充放電制御部は、電力貯蔵装置の電力貯蔵量が予め定めた最小値以下のとき、放電を禁止して充電のみを許容する指令値に制御し、電力貯蔵装置の電力貯蔵量が予め定めた最大値以上のときは、充電を禁止して放電のみを許容する指令値に制御することが好ましい。また、燃料発電装置の発電量が前記基準値未満に低下したとき、自然エネルギ発電装置の発電量を差分低減させる指令を出力する出力調整手段を設けることが好ましい。
【0014】
更に、他の自然エネルギ発電システムは、自然エネルギを直接利用して発電する自然エネルギ発電装置と、電力貯蔵装置と、燃料を用いた燃料発電装置と、前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置と前記燃料発電装置とに接続され負荷に電力を供給する電力線と、前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置と前記燃料発電装置とを協調制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記自然エネルギ発電装置の発電量と前記燃料発電装置の発電量と前記負荷の需要電力との需給差を入力とし、該需給差に基づいて前記電力貯蔵装置の充放電量を制御する充放電指令値を出力する充放電制御手段を有してなるものとすることができる。
【0015】
そして、充放電制御手段は、電力貯蔵装置の電力貯蔵量に基づいて充放電指令値を制限するものとし、具体的には、電力貯蔵装置の電力貯蔵量が予め定めた最大値以上のとき充電を禁止し、前記電力貯蔵装置の電力貯蔵量が予め定めた最小値以下のとき放電を禁止するものする。この場合に、充放電制御手段が充電禁止の指令を出力するとき、自然エネルギ発電装置に発電量の制限値を出力するとともに、燃料発電装置に発電量を基準値に制御する指令を出力し、充放電制御手段が放電禁止の指令を出力するとき、自然エネルギ発電装置に発電量の制限を解除する指令を出力するとともに、燃料発電装置に需給差の出力増加指令を出力し、充放電指令値が前記電力貯蔵量による制限を受けていないとき、自然エネルギ発電装置に発電量の制限を解除する指令を出力するとともに、燃料発電装置に発電量を基準値に制御する指令を出力する出力調整手段を設けることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1〜図11を参照して説明する。
【0017】
(実施形態1)
図1に、本発明の自然エネルギ発電システムの一実施形態の構成図を示す。図示のように、本実施形態の自然エネルギ発電システムは、電力貯蔵装置1と、自然エネルギ(NE)発電装置2と、燃料発電装置3とが共通の電力線4に接続され、電力線4を介して負荷の電力系統5に接続されている。電力貯蔵装置1は、電力変換部13を介して電力線4に接続された電力貯蔵部12を有して構成されている。
【0018】
電力貯蔵部12は、鉛蓄電池やナトリウム硫黄電池などの二次電池、電気二重層コンデンサ、フライホイール及び超電導コイルなどの少なくとも1つを適用できる。電力変換部13は、電力貯蔵部12と電力線4との間で、充放電する電力を調整する交直変換器等が適用できる。
【0019】
自然エネルギ発電装置2は、太陽光や風力発電のように自然エネルギを利用する少なくとも1つの発電装置が適用される。燃料発電装置3は、ディーゼル発電機のように周波数又は回転数を制御する機能を備え、化石燃料や燃料ガスの反応を利用する少なくとも1つの発電装置を適用できる。
【0020】
また、電力貯蔵部12には、電力貯蔵量Wを検出する検出器11が設けられ、燃料発電装置3には発電量PGを検出する検出器12が設けられている。これらの検出器11、12により検出された電力貯蔵量WBと発電量PGは制御装置14に入力されている。制御装置14は、入力される電力貯蔵量WBと発電量PGに基づいて、電力変換部13を制御するとともに、自然エネルギ発電装置2を制御するようになっている。ここで、本明細書において発電量PG、PN、充放電量PB及び需要電力PSは全て有効電力を意味するものとする。
【0021】
制御装置14は、図2に示すように構成されている。図示のように、燃料発電装置3の発電量PGは演算器21に入力される。演算器21は、燃料発電装置3の発電量制御の基準値PG*との差ΔPG=PG―PG*を求めて充放電量制御部22に出力する。本実施形態においては、基準値PG*は、燃料発電装置2の寿命を考慮して定めた最小負荷量に設定する。つまり、通常、燃料発電装置2は、装置の特性上から発電量を下げて運用できる限界が定められ、これを下回る運用は装置の寿命を短くすることが知られていることを考慮する。充放電量制御部22は比例積分制御機能を有して構成され、ΔPGを低減すべく、電力貯蔵装置1の充放電の指令値PB*を求めて変換器制御部24に出力する。変換器制御部24は、入力される指令値PB*に従って電力変換部13を制御する。
【0022】
一方、検出器11で検出された電力貯蔵量WBは充放電指令制限部23に入力される。充放電指令制限部23は、現在の電力貯蔵量WBに基づいて、電力貯蔵装置1に許容される充放電の制限値を決定し、充放電量制御部22に出力する。この制限値は、図3に示すように、電力貯蔵量WBに対応させて予めパターン化して定められている。図3は、横軸に電力貯蔵量WBを、縦軸に充放電の指令値PB*を示している。充放電の指令値PB*は、充電の場合は−符号を付し、放電の場合+符号を付して表す。図示のように、電力貯蔵部12には、過放電を防止するために、電力貯蔵の最小貯蔵量WBminが設定され、また過充電を防止するために、最大貯蔵量WBmaxが設定されている。なお、最小貯蔵量WBmin、最大貯蔵量WBmaxは、電力貯蔵部12に固有の値であるから、その仕様書に基づいて設定する。
【0023】
これらに基づいて、充電の場合は、最大貯蔵量WBmaxに達するまでPB*≦−PBmaxに制限して充電(―)を許容し、最大貯蔵量WBmaxを超えたらPB*=0、つまり充電させないように制限する。一方、放電の場合は、最小貯蔵量WBmin未満の場合はPB*=0に設定して放電を停止し、最小貯蔵量WBmin以上の場合は最大貯蔵量WBmaxに達するまでPB*≦PBmaxに制限して放電を許容する。言い換えれば、放電側の制限値を上限値LHとし、充電側の制限値を下限値LLと定義すると、それぞれ次のように表せる。ここで、PBmaxの値は、電力変換部13の定格容量に基づいて設定する。
【0024】
WB<WBminの場合:上限値LH=0,下限値LL=−PBmax
WBmin≦WB≦WBmaxの場合:上限値LH=PBmax,下限値LL=−PBmax
WB<WBmaxの場合:上限値LH=PBmax,下限値LL=0
充放電量制御部22は、演算器21から入力されるΔPGに基づいて指令値PB*を生成し、それを上限値LHと下限値LLで制限して変換器制御部24に出力する。その結果、指令値PB*は図3のハッチングを付して示した範囲に制限される。なお、発電量PGと電力貯蔵量WBは、燃料発電装置3と電力貯蔵部12をそれぞれ複数備えてなる発電システムの場合は、総発電量及び総電力貯蔵量とする。自然エネルギ発電装置2の場合も同様であり、以下の実施の形態においても同様である。
【0025】
電力変換制御部24は、充放電の指令値PB*を取り込み、電力変換部13を制御する信号を作成して、電力変換部13に出力する。これにより、電力変換部13は入力される制御信号に応じて動作し、電力貯蔵部12の貯蔵電力を電力線4に放出したり、電力線4から電力を直流に変換して電力変換部13に充電して電力を貯蔵する。
【0026】
次に、図2の出力調整部25について、図4のフローチャートを用いて説明する。出力調整部25は、検出器12から燃料発電装置3の発電量PGを取り込むとともに、その基準値PG*を取り込む。そして、ステップS1において、PG*とPGを比較し、PGがPG*と等しいかあるいは大きければ、つまり最小負荷量以上であれば、ステップS2に進んで自然エネルギ発電装置2の発電量PNの制限値PNlimの設定を解除する。これにより、自然エネルギ発電装置2は、自然エネルギの変動に応じた最大出力の発電量PNで運用される。一方、ステップS1の判断で、PGがPG*より小さい場合、つまり発電量PGが最小負荷量を下回る場合、そのまま放置すると燃料発電装置3の寿命を損ねる。そこで、ステップS3に進んで、自然エネルギ発電装置2の発電量PNの制限値PNlimをPG−PG*に設定する。ステップS2,3における制限値PNlimの設定及び解除は、自然エネルギ発電装置2に送られ、制限値PNlimに応じて自然エネルギ発電装置2の発電量が低減される。なお、自然エネルギ発電装置2が複数の場合は、制限値PNlimを各発電装置に適切に配分する。
【0027】
このように構成される自然エネルギ発電システムの運用動作について次に説明する。自然エネルギ発電装置2は、自然エネルギを有効に利用して最大限発電するように運用され、発電量(有効電力)PNを電力線4に出力するようにする。一方、燃料発電装置3は、本実施形態では、いわゆる負荷追従発電方式で運用する。つまり、燃料発電装置3の発電量PGは、負荷の電力系統5の需要電力PSに応じて電力線4の電圧乃至周波数が変化するのを吸収するように制御される。
【0028】
したがって、基本的に、発電量PGが基準値PG*以上であれば、自然エネルギ発電装置2は自然条件に合わせた最大の発電量PNで運用され、需要電力PSに対する発電システムの余剰電力は、電力貯蔵装置1に蓄えられる。
【0029】
ここで、自然エネルギ発電装置2の発電量PNが変動した場合の動作を、図5に示したタイムチャートに沿って説明する。説明を簡単にするため、図5において、負荷の需要電力PSは一定で変動していないものとする。図5の横軸は時間を表し、縦軸は上から順に、需要電力PSに対する発電システムの発電量の過不足、燃料発電装置3の発電量PG、電力貯蔵装置1の充放電量PB、電力貯蔵部12の電力貯蔵量WBを示している。
【0030】
まず、時刻t0からt1において、燃料発電装置3の発電量PGがその基準値PG*に一致しており、かつ自然エネルギ発電装置2の発電量PNと発電量PGとの合計が、電力需要量PSを上回っている。したがって、その余剰電力により電力貯蔵装置1が充電動作して電力貯蔵量WBが増加している。これは、結果的に、自然エネルギ発電装置2の発電量PNの変動分を吸収していることになる。
【0031】
この充電動作により、時刻t1において電力貯蔵部12が最大貯蔵量WBmaxに達すると、充放電量制限回路23が動作して、その充電量の指令値PBをゼロに制限して充電動作を停止させる。これにより、自然エネルギ発電システムに余剰電力が発生し、燃料発電装置3は発電量PGを下げて調整しようとする。しかし、発電量PGが基準値PG*より下回るので出力調整部25が動作し、その差ΔPGに相当する値の制限値PNlimが自然エネルギ発電装置2に出力される。これにより、発電量PNが抑えられて燃料発電装置3の発電量PGは基準値PG*に制御される。そして、最大貯蔵量WBmaxに達した電力貯蔵部12の過充電が防止される。
【0032】
次に、時刻t2において、何らかの理由により自然エネルギ発電装置2の出力発電量PNが低減して、発電量PNと発電量PGとの合計が電力需要量PSを下回ると、燃料発電装置3が応動して発電量PGが増加しΔPGが正(+)になる。これに充放電量制御部22が応答して、ΔPGを低減するように充放電の指令値PB*を正(放電モード)にして変換部制御部24を介して電力変換部13を駆動し、貯蔵電力を放出する。このようにして、結果的に、自然エネルギ発電装置2の発電量PNの変動分を抑制している。
【0033】
時刻t2〜t3の放電により、時刻t3において電力貯蔵部12の電力貯蔵量が最小貯蔵量WBminに達すると、充放電指令制限部23の動作により上限値LHがゼロに切り替えられ、放電が停止される。その結果、不足電力を燃料発電装置3が賄うように発電量PGが増加制御される。その結果、ΔPGが正(+)になるが、充放電量制御部22は上限値LHがゼロに制限されているので充放電の指令値PBは0のままである。一方、ΔPGが正(+)になることにより、出力調整部25が動作して、まず自然エネルギ発電装置2に出力されていた制限値PNlimが解除される。これにより、自然エネルギ発電装置2の出力発電量PNが増加し、その分だけ発電量PGの増加は抑制される。
【0034】
時刻t4以降は、自然エネルギ発電装置2の発電量PNと燃料発電装置3の発電量PGとの合計が、電力需要量PSに一致しているときの動作を示している。また、電力貯蔵装置1の充放電量PSもゼロに保持されている。なお、発電量PNが制限されない状態で、かつ充放電量PBが最大放電量(LH)で制限されているとき、又は放電停止のとき、燃料発電装置3は基準値PG*に拘わらず定格容量まで発電量PGを増加して運用されるのはいうまでもない。
【0035】
以上説明したように、本実施形態1によれば、自然エネルギ発電装置2の出力変動を、電力貯蔵装置1の充放電量により吸収していることから、負荷の電力系統に安定した電力を供給でき、また電力貯蔵装置1の電力貯蔵量に応じて充放電の指令値を制限していることから、電力貯蔵装置1の長寿命化を図ることができる。
【0036】
しかも、自然エネルギ発電装置2は自然エネルギの変動に合わせて最大限発電させる一方、燃料発電装置3の発電量PGを基準値PG*に一致させるように、電力貯蔵装置1の電力貯蔵量に余裕があれば放電させる運用をしていることから、燃料費を最小化することができる。
【0037】
また、燃料発電装置3の基準値PG*を最小負荷量に設定し、燃料発電装置3の発電量PGがこれを下回るときは、自然エネルギ発電装置2の発電量PNを減少させるようにしているから、燃料発電装置3の寿命を延ばすことができる。
【0038】
ここで、図3に示した充放電量の制限値は、最小貯蔵量WBminと最大貯蔵量WBmaxにおいて0から±PBmaxに切り替えている。これによれば、切り替え点で充放電量の指令値PB*が急激に変化することになるので、これを避けるためには、一定の傾斜を持たせて0から±PBmaxに切り替えるようにすることが好ましい。
(実施の形態2)
図6に、本発明の実施形態2に係る発電システムの構成図を示す。図1の実施の形態1との違いは、燃料発電装置3の発電量PGを検出してシステムを制御することに代えて、自然エネルギ発電装置2の発電量PNと、電力線4と電力系統5との連系点とにおける電力需要量PSとを検出器14、15により検出するように変更したことにある。また、これに合わせて制御装置14を、図7に示すように制御装置17に変更した。図において、実施の形態1と同一の機能構成を有する回路等には、同一符号を付して説明を省略する。
【0039】
図7に示すように、制御装置17は、検出器11から電力貯蔵量WB、検出器15から自然エネルギ発電装置2の発電量PN、検出器16から電力系統5の電力需要量PSを取り込み、次式(1)により、充放電の指令値PB’*を求める。式(1)で、PG*は実施の形態1と同様、燃料発電装置3の最小負荷量である。
【0040】
PB’*=PS−PN−PG* (1)
ここで、PS =PN+PB+PGであるから、式(1)を変形すると、
PB’*=PB+PG−PG*=PB+ΔPGとなり、指令値PB’*は現在の充放電量PBにΔPGを加えた値になるから、実施の形態1と同様にΔPGを低減するように制御することになる。
【0041】
また、各発電量又は充放電量の符号は、図中矢印の方向を正と定義する。したがって、電力貯蔵装置1の充放電量PBは、電力貯蔵部11の放電方向が正で、充電方向が負となる。例えば、(PN+PG)>PSのときは、PB’*は負となり、それに従って電力貯蔵装置1は正のΔPGを低減するように余剰電力を吸収(充電)する。逆に、(PN+PG)<PSのときは、PB’*は正となり、それに従って電力貯蔵装置1は負のΔPGを低減するように不足電力を供給(放電)する。(PN+PG)=PSのときは、当然に、電力貯蔵装置1は充放電しない。
【0042】
リミッタ回路27は、入力される充放電量の指令値PB’*を、図3で説明した充放電量の上限値LHと下限値LLに制限し、これを指令値PB*として変換器制御部24に出力するようになっている。
【0043】
一方、出力調整部28は、指令値PB’*とリミッタを受けた指令値PB*を取り込み、図8のフローチャートに示すように、自然エネルギ発電装置2の制限値PNlimを設定するか、その設定を解除する。まず、ステップS11で、PB’*とPB*を比較し、PB*≦PB’*であれば、電力貯蔵装置1からの「放電」が制限を受けていることになるから、ステップS12に進んで自然エネルギ発電装置2の制限値PNlimの解除を行なって発電量PNを増加させる。これにより、電力需給のバランスをとる。また、PB*>PB’*であれば、電力貯蔵装置1への「充電」が制限を受けていることになるから、ステップS13に進んでPB’*―PB*を制限値PNlimとして設定することにより、自然エネルギ発電装置2の発電量PNをPNlimに制限して、電力需給のバランスをとる。
【0044】
その他の事項は、実施の形態1と同様である。本実施形態2は、実施の形態1に対して、検出する発電量の組合せを変えただけであり、実質的には、燃料発電装置3の発電量PGを基準値PG*に一致させるように、電力貯蔵装置1の電力貯蔵量に余裕があれば放電させる運用となるから、実施の形態1と同一の効果が得られる。
(実施の形態3)図9に、本発明の実施形態3に係る発電システムの構成図を示す。図1の実施の形態1との違いは、燃料発電装置として有効電力の制御機能を有する燃料発電装置30を適用したことにある。そして、燃料発電装置30の出力発電量PGと、自然エネルギ発電装置2の発電量PNと、電力線4と電力系統5との連系点における電力需要量PSとを、それぞれ検出器12、14、15により検出し、これらに基づいて制御装置31により、電力貯蔵装置1と自然エネルギ発電装置2と燃料発電装置30を制御するようにしたことにある。
【0045】
すなわち、制御装置31は、図10に示すように、演算器32において、次式(2)により、充放電の指令値PB’*を求める。ただし、燃料発電装置30は、有効電力制御機能によって発電量PGを、前述と同様の基準値PG*に合わせて制御しているものとする。
【0046】
PB’*=PS−PN−PG (2)
ここで、PS=PG+PN+PBであるから、PB’*=PBとなる。また、充放電指令制限部23とリミッタ回路33は、図7と同一である。
【0047】
一方、出力調整部34は、リミッタ回路33に入力される充放電の指令値PB’*と、電力変換部24に入力される充放電の指令値PB*とを取り込み、図11に示すフローチャートにしたがって、制限値PNlimの設定及び解除を決定するとともに、燃料発電装置30の発電量の増減指令ΔPG*を求めて燃料発電装置30に出力するようになっている。
【0048】
すなわち、図11に示すように、ステップS21で、PB*>PB’*か否か判断する。この判断が肯定(YES)の場合は、電力貯蔵装置1への「充電」が制限を受けていることになるから、ステップS22に進んで自然エネルギ発電装置2の制限値PNlimを、PNlim=PB’*―PB*に設定し、燃料発電装置30の出力増加指令ΔPG*をゼロに設定する。一方、ステップS21の判断が否定のときは、ステップS23に進んでPB*<PB’*か否か判断する。この判断が肯定のときは電力貯蔵装置1からの「放電」が制限を受けていることになるから、ステップS24に進んで自然エネルギ発電装置2の制限値PNlimの設定を解除し、燃料発電装置30の出力増加指令ΔPG*を、ΔPG*=PB’*―PB*に設定する。一方、ステップS23の判断が否定のときは、ステップS25に進んで、制限値PNlimの設定を解除し、出力増加指令ΔPG*をゼロにする。
【0049】
これにより、有効電力制御装置を有する燃料発電装置30を用いた場合でも、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料発電装置を組み合わせた自然エネルギ発電システムにおける燃料発電装置と電力貯蔵装置の運用方法が確立され、自然エネルギ発電装置を最大限に活用するとともに、電力貯蔵装置の運用状態に応じて充放電量を制限し、かつ燃料発電装置の発電量を最小化するように運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の自然エネルギ発電システムの系統構成図である。
【図2】図1実施形態の制御装置の詳細構成図である。
【図3】図2の充放電量制御部における充放電指令値の制限の設定方法を説明する図である。
【図4】図2の出力調整部における処理手順を示すフローチャートである。
【図5】図1実施形態の自然エネルギ発電システムの動作の一例を説明する図である。
【図6】本発明の実施の形態2の自然エネルギ発電システムの系統構成図である。
【図7】図2の実施形態の制御装置の詳細構成図である。
【図8】図7の出力調整部における処理手順を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施の形態3の自然エネルギ発電システムの系統構成図である
【図10】図9の実施形態の制御装置の詳細構成図である。
【図11】図10の出力調整部における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 電力貯蔵装置
2 自然エネルギ発電装置
3、30 燃料発電装置
4 電力線
5 電力系統
11、15,16 検出器
12 電力貯蔵部
13 電力変換器
14、17 制御装置
21、26、32 演算器
22 充放電量制御部
23 充放電指令制限部
24 変換器制御部
25、28、34 出力調整部
27、33 リミッタ回路
Claims (3)
- 自然エネルギを直接利用して発電する自然エネルギ発電装置の出力変動を、二次電池からなる電力貯蔵装置及び燃料を用いた燃料発電装置により抑制して負荷に電力を供給する自然エネルギ発電システムの運用方法において、
前記自然エネルギ発電装置は自然条件に合わせた最大の発電量で運用するとともに、前記燃料発電装置は負荷追従方式で前記負荷に供給する不足電力を吸収するように制御し、かつ予め定めた最小負荷量に対応する基準値以上の発電量で運用するものとし、
前記燃料発電装置の発電量を検出し、該検出発電量と前記基準値とを比較し、前記検出発電量が前記基準値を下回る場合は、前記燃料発電装置の発電量を前記基準値に制御して余剰電力を前記電力貯蔵装置に充電し、該充電中に前記電力貯蔵装置の貯蔵電力量を検出し、該検出貯蔵電力量が予め設定された最大貯蔵量に達したときは、前記電力貯蔵装置の充電を停止させて前記自然エネルギ発電装置の発電量を低減させ、
前記燃料発電装置の前記検出発電量と前記基準値とを比較し、前記検出発電量が前記基準値を上回る場合は、前記燃料発電装置の発電量を前記基準値に制御して不足電力を前記電力貯蔵装置から放電し、該放電中に前記電力貯蔵装置の貯蔵電力量を検出し、検出貯蔵電力量が予め設定された最小貯蔵量に低下したときは、前記電力貯蔵装置の放電を停止させて前記不足電力を前記燃料発電装置により賄うように該燃料発電装置の発電量を増加させることを特徴とする自然エネルギ発電システムの運用方法。 - 自然エネルギを直接利用して発電する自然エネルギ発電装置と、
該自然エネルギ発電装置の出力変動を吸収する二次電池からなる電力貯蔵装置と、
負荷の需要電力に対する前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置の不足電力を負荷追従方式で吸収するように発電量が制御される燃料発電装置と、
前記燃料発電装置の発電量を予め定めた最小負荷量に対応する基準値以上に維持するように前記電力貯蔵装置の充放電の指令値を生成する充放電制御手段とを備え、
前記充放電制御手段は、前記電力貯蔵装置の電力貯蔵量の検出値を入力し、許容充放電の制限値を出力する充放電指令制限部と、該充放電指令制限部から出力される前記制限値に従って前記電力貯蔵装置の充放電の指令値を出力する充放電量制御部と、前記自然エネルギ発電装置の発電量を制御する出力制御部を備え、
前記充放電量制御部は、前記燃料発電装置の発電量の検出値が前記基準値を上回り、かつ、前記燃料発電装置の発電量の前記検出値と前記自然エネルギ発電装置の発電量の検出値との合計が負荷の需用電力を超えている場合は、その余剰電力を前記充放電指令制限部から出力される前記制限値に従って前記電力貯蔵装置に充電し、該充電により前記電力貯蔵装置の貯蔵電力が予め設定された最大貯蔵量に達したときは充電を停止させ、前記出力制御部は、前記余剰電力に応じて前記自然エネルギ発電装置の発電量を低減させ、また、
前記燃料発電装置の発電量の検出値が前記基準値を上回り、かつ、前記燃料発電装置の発電量の前記検出値と前記自然エネルギ発電装置の発電量の検出値との合計が負荷の需用電力を下回る場合は、その不足電力を前記充放電指令制限部から出力される前記制限値に従って前記電力貯蔵装置から放電させ、該放電により前記電力貯蔵装置の貯蔵電力が予め設定された最小貯蔵量に低下したときは放電を停止させることにより、前記不足電力を前記燃料発電装置により賄うように該燃料発電装置の発電量を増加させてなる自然エネルギ発電システム。 - 自然エネルギを直接利用して発電する自然エネルギ発電装置と、
二次電池からなる電力貯蔵装置と、
燃料を用いた燃料発電装置と、
前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置と前記燃料発電装置とに接続され負荷に電力を供給する電力線と、
前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置と前記燃料発電装置とを協調制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記自然エネルギ発電装置を自然条件に合わせた最大の発電量で制御し、前記燃料発電装置の発電量を負荷の需要電力に対する前記自然エネルギ発電装置と前記電力貯蔵装置の不足電力を吸収するように負荷追従方式で制御することを条件とし、
前記燃料発電装置の発電量を予め定めた最小負荷量に対応する基準値以上に維持するとともに、前記自然エネルギ発電装置の発電量の検出値と前記燃料発電装置の発電量の検出値との合計値と前記負荷の需要電力との需給差を入力とし、該需給差に基づいて前記電力貯蔵装置の充放電量を制御する充放電指令値を出力する充放電制御手段を有し、
該充放電制御手段は、前記電力貯蔵装置の電力貯蔵量の検出値を入力し、許容充放電の制限値を出力する充放電指令制限部と、該充放電指令制限部から出力される前記制限値に従って前記電力貯蔵装置の充放電の指令値を出力する充放電量制御部と、前記自然エネルギ発電装置の発電量を制御する出力制御部を備え、
前記充放電指令制限部は、前記電力貯蔵装置の電力貯蔵量が予め定めた最大値以上のとき充電を禁止し、前記電力貯蔵装置の電力貯蔵量が予め定めた最小値以下のとき放電を禁止するものであり、
前記充放電指令制限部が充電禁止の指令を出力するとき、前記充放電量制御部が前記自然エネルギ発電装置に発電量の制限値を出力し、
前記充放電量制御部が放電禁止の指令を出力するとき、前記充放電量制御部が前記自然エネルギ発電装置に発電量の制限を解除する指令を出力し、
前記出力調整手段は、前記充放電指令値が前記電力貯蔵量による制限を受けていないとき、前記自然エネルギ発電装置に発電量の制限を解除する指令を出力する自然エネルギ発電システム。
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