JP5738219B2 - 出力平滑化装置、出力平滑化方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
なお、特許文献1に記載の方法を用いた場合、出力変動の抑制に対する電力系統側からの要求を満たすとともに、充放電の損失を少なくすることができるが、電力変換装置の効率について考慮されていない。
以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による出力平滑化装置100を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
発電システムは、出力平滑化装置100及び発電装置110を備える。
発電装置110は、メガソーラやウインドファームなどの自然エネルギーを用いて発電を行う。また、発電装置110は、電力系統及び電力変換装置120に接続され、電力系統及び電力変換装置120に発電した電力を供給する。
電力変換装置120は、発電装置110及び電力系統に接続され、電力系統の交流電力を直流電力に変換し、また二次電池130が出力する電力を交流電力に変換する。
二次電池130は、電力変換装置120が直流電力に変換した電力を充電し、また蓄積した電力を電力変換装置120に出力する。
充放電制御装置140は、発電装置110の発電電力、電力変換装置120の電力変換効率、及び電力系統に出力する電力の変化量に基づいて二次電池130の充放電を制御することで、電力系統に出力する電力を平滑化する。
充放電制御装置140は、出力電力計測部141、出力電力記憶部142、発電電力計測部143、平滑化電力算出部144、効率情報記憶部145、変化量算出部146、充放電制御部147、発電電力記憶部148を備える。
出力電力計測部141は、電力系統に出力される電力を計測する。
出力電力記憶部142は、出力電力計測部141が計測した出力電力を時刻毎に記憶する。
発電電力計測部143は、発電装置110が発電した電力を計測する。
平滑化電力算出部144は、発電電力記憶部148が記憶する過去の発電電力に基づいて、発電電力の平滑化のために二次電池130に充放電すべき電力を算出する。
効率情報記憶部145は、電力変換装置120の負荷率と電力変換効率との関係を記憶する。
変化量算出部146は、出力電力記憶部142が記憶する過去の出力電力と発電電力計測部143が計測した電力とを用いて、充放電制御部147による充放電を行わなかった場合の出力電力の変化量を算出する。
充放電制御部147は、効率情報記憶部145が記憶する関係及び変化量算出部146が算出した変化量に基づいて、二次電池130の充放電を行うか否かを決定する。
発電電力記憶部148は、発電電力計測部143が計測した出力電力を時刻毎に記憶する。
図2は、本発明の第1の実施形態による充放電制御装置140の動作を示すフローチャートである。
まず、充放電制御装置140の発電電力計測部143は、発電装置110が発電した電力を計測する(ステップS1)。このとき、発電電力計測部143は、計測した電力を発電電力記憶部148に記録する。次に、平滑化電力算出部144は、発電電力記憶部148が記憶する過去の発電電力を読み出し、発電電力を平滑化するために、二次電池130に充放電すべき電力を算出する(ステップS2)。なお、平滑化電力算出部144は、過去の発電電力の一次遅れや移動平均を算出することで、出力すべき電力を算出し、当該電力と発電電力計測部143が計測した電力との差を算出することで、二次電池130に充放電すべき電力を算出する。
次に、充放電制御部147は、平滑化電力算出部144が算出した電力で二次電池130を充放電させるときの電力変換装置120の負荷率を算出する(ステップS3)。なお、充放電制御部147は、平滑化電力算出部144が算出した二次電池130に充放電すべき電力に基づいて、負荷率を算出する。
次に、充放電制御部147は、効率情報記憶部145から、算出した負荷率に対応する電力変換効率を読み出し、当該電力変換効率が所定の効率閾値(例えば、95パーセント)以上であるか否かを判定する(ステップS4)。充放電制御部147は、電力変換効率が効率閾値以上であると判定した場合(ステップS4:YES)、平滑化電力算出部144が算出した電力で二次電池130を充放電させる(ステップS5)。
そして、ステップS5で二次電池130を充放電させた後、または、ステップS8で二次電池130の充放電を停止した後、出力電力計測部141は、電力系統に出力した電力を計測し、その値を出力電力記憶部142に記録する(ステップS9)。
以降、充放電制御装置140の動作周期毎に上述した処理を実行する。
これにより、平滑化を行わなくても十分に電力系統が許容する出力変化量の上限値の条件を満たす場合に、不必要に二次電池130の充放電を行わないため、電力変換装置120による損失を防ぐことができる。
例えば、本実施形態では、発電装置110の発電電力に基づいて、二次電池130に充放電すべき電力を決定する場合について説明したが、これに限られない。例えば発電装置110に並列に負荷が接続されている場合、発電装置110の発電電力から負荷の消費電力を減じた電力に基づいて二次電池130に充放電すべき電力を決定することが好ましい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、充放電制御部147が、変化量算出部146が算出した変化量が、目標変化量以上である場合に充放電を実施し、目標変化量未満である場合に充放電を停止すると判定する場合を説明した。第2の実施形態による充放電制御装置140は、二次電池130の充放電を停止している場合において、変化量算出部146が算出した変化量が、変化量閾値より大きい変化量である充放電再開閾値(例えば、4メガワット/分)以上になったときに、二次電池130の充放電を再開させるものである。
これにより、二次電池130の充放電の停止・再開の切り替わりが頻発することを防ぐことができる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、充放電制御部147が、変化量算出部146が算出した変化量が目標変化量以上である場合に、平滑化電力算出部144が算出した電力で二次電池130の充放電を行う場合を説明した。第3の実施形態による充放電制御装置140は、変化量算出部146が算出した変化量が目標変化量以上である場合に、変化量と目標変化量との差に応じて充放電する電力を変化させる。
これにより、電力変換装置120の負荷率が低く、電力変換効率が低い場合の充放電をできる限り行わないよう制御することができ、充放電効率の更なる向上を図ることができる。
Claims (5)
- 発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、
前記発電装置が発電した電力を計測する発電電力計測部と、
前記発電装置が発電した電力の平滑化のために、電力変換装置を介して前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池に充放電すべき電力を算出する平滑化電力算出部と、
前記平滑化電力算出部が算出した電力を前記電力変換装置により変換する際の負荷率が所定の負荷率閾値以上である場合、および前記発電電力計測部が計測した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値以上である場合に、前記平滑化電力算出部が算出した電力で二次電池の充放電を行い、負荷率が所定の閾値未満であり、かつ前記発電電力計測部が計測した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値未満になる場合に、前記二次電池の充放電を停止する充放電制御部と
を備えることを特徴とする出力平滑化装置。 - 前記充放電制御部は、前記二次電池の充放電を停止している場合において、前記発電電力計測部が計測した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が、前記変化量閾値より大きい変化量である充放電再開閾値以上になったときに、前記平滑化電力算出部が算出した電力で二次電池の充放電を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の出力平滑化装置。 - 前記変化量閾値は、前記電力系統が許容する電力の変化量の上限値未満の値であり、
前記充放電制御部は、前記発電電力計測部が計測した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値以上、前記上限値未満である場合に、前記平滑化電力算出部が算出した電力に1未満のゲイン値を乗じた電力で二次電池の充放電を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の出力平滑化装置。 - 発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力する出力平滑化方法であって、
前記発電装置が発電した電力を計測するステップと、
前記発電装置が発電した電力の平滑化のために、電力変換装置を介して前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池に充放電すべき電力を算出するステップと、
前記充放電すべき電力を前記電力変換装置により変換する際の負荷率が所定の負荷率閾値以上である場合、および前記発電装置が発電した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値以上である場合に、前記充放電すべき電力で二次電池の充放電を行い、負荷率が所定の閾値未満であり、かつ前記発電装置が発電した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値未満になる場合に、前記二次電池の充放電を停止するステップと
を有することを特徴とする出力平滑化方法。 - 発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、
前記発電装置が発電した電力を計測する発電電力計測部、
前記発電装置が発電した電力の平滑化のために、電力変換装置を介して前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池に充放電すべき電力を算出する平滑化電力算出部、
前記平滑化電力算出部が算出した電力を前記電力変換装置により変換する際の負荷率が所定の負荷率閾値以上である場合、および前記発電電力計測部が計測した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値以上である場合に、前記平滑化電力算出部が算出した電力で二次電池の充放電を行い、負荷率が所定の閾値未満であり、かつ前記発電電力計測部が計測した電力と過去に前記電力系統に出力した電力との変化量が所定の変化量閾値未満になる場合に、前記二次電池の充放電を停止する充放電制御部
として機能させるためのプログラム。
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