JP6341103B2 - 自立運転制御装置、自立運転制御システム、自立運転制御方法、及びプログラム - Google Patents

自立運転制御装置、自立運転制御システム、自立運転制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、自立運転制御装置、自立運転制御システム、自立運転制御方法、及びプログラムに関する。
商用系統から切り離された系統において、特に電力変換装置を用いて、分散型電源の運転を安定させて制御する方法が知られている。例えば、特許文献1では、電力変換装置に制御信号を出力させることによって、安定した制御を実現する方法が開示されている。
特開2007−124797号公報
しかしながら、特許文献1の方法では、例えば、風力発電において突風が吹く場合等では、風力発電によって発電される電力が大きくなるため、電源に送電される電力が変化する場合がある。そのため、電力の変化等によって、蓄電池が充電できない電力が蓄電池に送電されてしまう場合がある。そして、蓄電池が充電できない電力が蓄電池に送電されると、制御によって蓄電池に係る設備が停止する場合がある。そのため、自立運転制御システム全体が停止する場合がある。よって、自立運転制御システムの稼働率が低くなってしまう問題が起こるおそれがある。
本発明の1つの側面は、このような問題に鑑みてなされたものであり、自立運転制御システムの稼働率を高くすることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一実施形態における、蓄電池を制御する蓄電池システムと前記蓄電池システムに交流電流を送電する発電設備とに接続され、前記蓄電池システム及び前記発電設備を制御する自立運転制御装置は、前記交流電流に係る電力又は電流を示す計測値を取得する取得部と、前記計測値が所定の上限値及び所定の下限値によって定まる第1範囲の上限を示す第1上限値以上の値である又は前記計測値が前記第1範囲の下限を示す第1下限値以下の値であると、前記交流電流に係る周波数を前記蓄電池システムに変更させ、前記計測値が前記第1範囲以外の第2範囲の上限を示す第2上限値以上の値であると、前記発電設備に前記送電を制限させる制御部とを含む。
本発明によれば、自立運転制御システムの稼働率を高くできる。
本発明の一実施形態における自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図。 本発明の一実施形態における自立運転制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図。 本発明の一実施形態における蓄電池システムのシステム構成の一例を示す構成図。 本発明の一実施形態における蓄電池システムが有する制御装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図。 本発明の一実施形態における自立運転制御システムによる全体処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態における出力制限値の計算例及び計測値に基づく処理例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態における計測値の範囲の一例を示す表。 本発明の一実施形態における計測値を交流電流に係る電力とする自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図。 本発明の一実施形態における自立運転制御装置による第3範囲に係る処理の一例を示す論理回路図。 本発明の一実施形態における自立運転制御装置による第2範囲に係る処理の一例を示す全体構成図。 本発明の一実施形態における自立運転制御装置による第1範囲に係る処理の一例を示す全体構成図。 本発明の一実施形態における計測値が交流電流に係る電力である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図。 本発明の一実施形態における計測値が直流電流に係る電流である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図。 本発明の一実施形態における計測値が直流電流に係る電圧である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図。 本発明の一実施形態における計測値が蓄電池に係る温度である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図。 本発明の一実施形態における計測値が蓄電池に係る充電率である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図。 本発明の一実施形態における各周波数補正値の組み合わせによって周波数補正値を算出する方法の一例を示す制御ブロック図。 本発明の一実施形態における自立運転制御装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図。 比較例の自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図。 別の比較例の自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
1.自立運転制御システムのシステム構成例
2.自立運転制御装置のハードウェア構成例
3.蓄電池システムのシステム構成例
4.全体処理例
5.機能構成例
6.比較例
≪ 1. 自立運転制御システムのシステム構成例 ≫
図1は、本発明の一実施形態における自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図である。具体的には、自立運転制御システム1は、自立運転制御装置10と、n個の蓄電池システム11と、負荷設備12と、発電設備13とを含む。なお、自立運転制御システム1は、遮断器等によって、電力系統から解列できるシステムである。ここでは、電力系統は、電力会社等が電力を送電する設備である、いわゆる商用電力系統をいう。また、解列は、システム又は装置を遮断器等によって、他のシステム、他の装置、又は電力系統等から切り離すことをいう。
自立運転制御装置10は、複数の蓄電池システム11にそれぞれ接続される。また、自立運転制御装置10は、接続される複数の蓄電池システム11をそれぞれ制御する。さらに、自立運転制御装置10は、接続される複数の蓄電池システム11について、各蓄電池システム11にそれぞれ送電される交流電流に係る電力等を示す計測値を各蓄電池システム11からそれぞれ取得する。
自立運転制御装置10は、太陽光から発電を行う太陽発電設備又は風力から発電を行う風力発電設備等の発電設備13に接続される。また、自立運転制御装置10は、接続される発電設備13を制御する。なお、発電設備13には、同期発電機(Synchronous Generator)、電力変換装置、変圧器、遮断器、及びスイッチ等が含まれてもよい。さらに、発電設備13は、例えば潮力発電又は波力発電等を行う発電設備でもよい。好ましくは、発電設備13は、気象条件等によって、発電する交流電流に係る電力が変動する発電設備が好ましい。つまり、発電設備13は、いわゆる再生可能エネルギーに係る発電設備であることが好ましい。
自立運転制御システム1では、発電設備13によって発電された交流電流に係る電力が、交流電流ACとなって、母線14を介して、各蓄電池システム11及び負荷設備12にそれぞれ送電される。この場合、負荷設備12は、母線14を介して送電される交流電流に係る電力を消費する設備である。また、負荷設備12が消費する交流電流に係る電力は、仕様等によって一定である。したがって、自立運転制御システム1では、発電設備13によって発電される交流電流に係る電力のうち、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力が、負荷設備12に送電される。負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力が負荷設備12に送電されると、自立運転制御システム1は、稼働する。
一方、自立運転制御システム1では、発電設備13によって発電された交流電流に係る電力のうち、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力以外の交流電流に係る電力は、各蓄電池システム11に送電される。つまり、発電設備13によって発電される交流電流に係る電力のうち、負荷設備12に送電される交流電流に係る電力以外の交流電流に係る電力が各蓄電池システム11に送電されることによって、自立運転制御システム1は、負荷設備12に一定の交流電流に係る電力を送電することができる。
なお、自立運転制御システム1と、自立運転制御システム1に含まれる装置及びシステムとは、変圧器、ブレーカ等の遮断器、及びスイッチ等を含んでもよい。また、自立運転制御システム1は、複数の発電設備13を有してもよい。
≪ 2. 自立運転制御装置のハードウェア構成例 ≫
図2は、本発明の一実施形態における自立運転制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。具体的には、自立運転制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)101と、記憶装置102と、ネットワークI/F(interface)103と、入力I/F104と、出力I/F105とを有する。即ち、自立運転制御装置10は、PC(Personal Computer)又はサーバ等の情報処理装置、即ち、コンピュータである。
CPU101は、自立運転制御装置10が行う各種処理及び各種制御を実現するための演算と各種データの加工とを行う演算装置である。さらに、CPU101は、自立運転制御装置10が有するハードウェアを制御する制御装置である。
記憶装置102は、自立運転制御装置10が使うデータ、プログラム、及び設定値等を記憶する。また、記憶装置102は、いわゆるメモリ(memory)等である。なお、記憶装置102は、ハードディスク(harddisk)等を含む補助記憶装置等を有してもよい。
ネットワークI/F103は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して接続される装置と各種データ等を送受信する。例えば、ネットワークI/F103は、NIC(Network Interface Controller)及びLANケーブルを接続させるコネクタ等である。
入力I/F104は、自立運転制御装置10を使うシステム管理者等とのインタフェースである。具体的には、入力I/F104は、システム管理者等が行う各種操作を入力する。例えば、入力I/F104は、キーボード等の入力装置及び入力装置を自立運転制御装置10に接続させるコネクタ等である。
出力I/F105は、自立運転制御装置10を使うシステム管理者等とのインタフェースである。具体的には、出力I/F105は、自立運転制御装置10が行う各種処理の処理結果等をシステム管理者等に出力する。例えば、出力I/F105は、ディスプレイ等の出力装置及び出力装置を自立運転制御装置10に接続させるコネクタ等である。
なお、自立運転制御装置10は、各ハードウェアを補助する補助装置をさらに有する構成でもよい。また、自立運転制御装置10は、各種処理を並列、冗長、又は分散して処理するための装置を内部又は外部に有してもよい。さらに、自立運転制御装置10は、複数の情報処理装置で構成されてもよい。
≪ 3. 蓄電池システムのシステム構成例 ≫
図3は、本発明の一実施形態における蓄電池システムのシステム構成の一例を示す構成図である。具体的には、蓄電池システム11は、双方向変換装置111と、蓄電池112と、制御装置113とを有する。
双方向変換装置111は、いわゆるインバータ(inverter)等である。具体的には、双方向変換装置111は、発電設備から母線14を介して蓄電池システム11に送電される交流電流ACを蓄電池112に充電される直流電流DCに変換する。
また、双方向変換装置111は、蓄電池112から出力される直流電流DCを交流電流ACに変換する。なお、双方向変換装置111が直流電流DCを交流電流ACに変換することによって、蓄電池システム11は、交流電流ACを母線14に放電することができる。
蓄電池112は、双方向変換装置111によって変換された直流電流DCを充電する。また、蓄電池112は、充電する直流電流を放電する。
制御装置113は、自立運転制御装置10からの命令データ3に基づいて、双方向変換装置111を制御する。また、制御装置113は、交流電流AC、直流電流DC、及び蓄電池112に係る計測値を各種センサによって計測し、制御装置113は、計測データ2として自立運転制御装置10に計測値を送る。
なお、計測値は、例えば、交流電流ACに係る電力ACP、交流電流ACに係る電圧ACV、又は交流電流ACに係る電流ACI等である。さらに、計測値は、例えば、直流電流DCに係る電力DCP、直流電流DCに係る電圧DCV、又は直流電流DCに係る電流DCI等でもよい。さらにまた、計測値は、例えば、蓄電池112に係る充電率(State Of Charge)SOC又は蓄電池112に係る温度T等である。
なお、計測値において、各交流電流に係る電力は、各電流及び各電圧等に基づく計算によって求められてもよい。さらに、交流電流ACに係る電力ACPは、交流電流ACに係る電圧ACV及び交流電流ACに係る電流ACIから計算される有効電力が好ましい。
また、計測値において、蓄電池112に係る充電率SOCは、直流電流DCに係る電流DCI等に基づく計算によって求められてもよい。
さらに、蓄電池システム11の運転状態は、計測データ2等によって自立運転制御装置10に通知される。さらにまた、計測値の算出及び有効電力の計算等は、自立運転制御装置10が行ってもよい。
図4は、本発明の一実施形態における蓄電池システムが有する制御装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。具体的には、制御装置113は、ドループ(droop)制御部1131と、周波数制御部1132と、電圧指令部1133と、電圧算出部1134と、電圧制御部1135とを有する。
ドループ制御部1131は、いわゆるドループ特性となるように、電圧調整値dV及び周波数調整値dfを出力する。具体的には、ドループ制御部1131は、電圧調整器及び周波数調整器を有する。さらに、ドループ制御部1131は、周波数調整器によって、交流電流ACに係る電流ACIの有効電流成分に応じた周波数調整値dfを周波数制御部1132に出力する。また、ドループ制御部1131は、電圧調整器によって、交流電流ACに係る電流ACIの無効電流成分に応じた電圧調整値dVを電圧制御部1135に出力する。
周波数制御部1132は、蓄電池システムを動作させる内部周波数fを計算し、電圧指令部1133に出力する。具体的には、周波数制御部1132は、例えば、周波数が内部周波数fとなるa相基準信号及びc相基準信号を電圧指令部1133に出力する。さらに、周波数制御部1132は、第1加算器A1及び第2加算器A2を有する。なお、周波数制御部1132は、VCO(Voltage Controlled Oscillator)を有してもよい。まず、周波数制御部1132は、第1加算器A1によって、ドループ制御部1131から出力される周波数調整値dfと基準周波数f0とを加算する。なお、基準周波数f0は、予め周波数制御部1132に設定される周波数であり、例えば、50Hzである。次に、周波数制御部1132は、第2加算器A2によって、自立運転制御装置10から入力される周波数補正値Δfと、第1加算器A1の出力値とを加算して、内部周波数fを計算する。なお、周波数補正値Δfは、例えば命令データ3(図3参照)等によって入力される。
なお、蓄電池112によって直流電流DCが放電される場合、交流電流ACの有効電流成分が大きいほど、内部周波数fは、値が小さくなる。一方、蓄電池112によって直流電流DCが充電される場合、交流電流ACの有効電流成分が大きいほど、内部周波数fは、値が大きくなる。
また、VCOは、電圧制御発信器であり、周波数制御部1132は、VCOによって、内部周波数fに基づくa相基準信号及びc相基準信号をそれぞれ出力する。例えば、基準位相角をθとすると、a相基準信号は、cosθの波形の信号であり、c相基準信号は、cos(θ+2π/3)の波形の信号である。
電圧算出部1134は、交流電流ACに係る電圧ACVの有効電流成分の電圧と無効電流成分の電圧とを算出する。次に、電圧算出部1134は、フィルタ回路等によって、有効電流成分の電圧及び無効電流成分の電圧に含まれる高調波等を減衰させる。続いて、電圧算出部1134は、有効電流成分の電圧及び無効電流成分の電圧に基づいて、ピーク値|Vn|を計算する。具体的には、有効電流成分の電圧をVd、無効電流成分の電圧をVqとすると、ピーク値|Vn|は、例えば、ピーク値|Vn|=√(Vd+Vq)で計算される。続いて、電圧算出部1134は、ピーク値|Vn|を電圧制御部1135に出力する。
電圧制御部1135は、例えば、電圧調整値dV及び充電率SOC(図3参照)等に基づいて算出される電圧補正値ΔV、ピーク値|Vn|、及び交流電流ACに係る電圧ACVの基準値等に基づいて、電圧偏差dVnを計算する。次に、電圧制御部1135は、計算した電圧偏差dVnを電圧指令部1133に出力する。
電圧指令部1133は、電圧偏差dVn及び内部周波数fを例えばPWM(Pulse Width Modulation)信号等で、双方向変換装置111に出力する。
双方向変換装置111は、交流電流ACに係る電圧ACVの周波数を内部周波数fとなるように交流電流を変換する。さらに、双方向変換装置111は、交流電流ACに係る電圧ACVの振幅を電圧偏差dVn倍となるように交流電流を変換する。
≪ 4. 全体処理例 ≫
図5は、本発明の一実施形態における自立運転制御システムによる全体処理の一例を示すフローチャートである。
≪自立運転制御システムの自立運転開始例(ステップS100)≫
全体処理が開始されると、自立運転制御装置は、自立運転制御システムに含まれる各装置及び各システムをそれぞれ起動する(ステップS100)。具体的には、自立運転制御装置は、例えば蓄電池システムの起動、負荷設備の連系、及び発電設備の連系等を行い、自立運転制御システムの自立運転を開始する。
≪出力制限値の計算例及び計測値に基づく処理例(ステップS200)≫
自立運転制御装置は、出力制限値Pを計算する。さらに、自立運転制御装置は、出力制限値Pの計算の過程で取得される計測値に基づく処理を行う(ステップS200)。
図6は、本発明の一実施形態における出力制限値の計算例及び計測値に基づく処理例を示すフローチャートである。なお、図5に示すステップS200の処理は、例えば図6に示す処理である。以下、出力制限値Pを図6に示す処理で計算する場合を例に説明する。また、図6では、発電設備13(図1参照)が送電及び発電できる最大の電力の値を出力制限値P、蓄電池システム11(図1参照)をカウントする値をカウンタ値k、各蓄電池システム11がそれぞれ有する蓄電池112(図3参照)が充電できる最大の電力を最大電力Aとする。なお、最大電力Aは、各蓄電池112の仕様等によって、蓄電池システム11ごとに異なる場合がある。
まず、図6では、自立運転制御装置は、各変数の初期化を行う(ステップS210)。具体的には、ステップS210では、自立運転制御装置は、例えば、出力制限値Pに「0」、カウンタ値kに「1」、及び最大電力Aに「0」をそれぞれ入力する。
次に、自立運転制御装置は、計測データ2(図3参照)等によって、蓄電池システム11の運転状態を取得する。続いて、自立運転制御装置は、計測データ2等に基づいて、蓄電池システムのk号機が運転中であるか否か判断する(ステップS220)。具体的には、例えば、カウンタ値kが「1」である場合、1号機の蓄電池システムが運転中である場合には、自立運転制御装置は、運転中であると判断する(ステップS220でYES)。一方、カウンタ値kが「1」である場合、1号機の蓄電池システムが運転中でない場合には、自立運転制御装置は、運転中でないと判断する(ステップS220でNO)。
蓄電池システムのk号機が運転中であると自立運転制御装置が判断する場合、自立運転制御装置は、ステップS230に進む。一方、蓄電池システムのk号機が運転中でないと自立運転制御装置が判断する場合、自立運転制御装置は、ステップS280に進む。
以下に説明するステップS230乃至ステップS250の各ステップでは、カウンタ値kに対応するk号機の蓄電池システム11に係る計測値に基づいて、自立運転制御装置は、計測値がどの範囲の値であるか判断する。具体的には、まず、自立運転制御装置は、カウンタ値kに対応する蓄電池システム11に係る計測値を計測データ2等によって取得する。次に、ステップS230乃至ステップS250の各ステップでは、自立運転制御装置は、計測値が予め定められる各範囲のいずれの値であるかそれぞれ判断する。
図7は、本発明の一実施形態における計測値の範囲の一例を示す表である。例えば、各範囲は、テーブルTBに示す各上限値及び各下限値によって、それぞれ定まる。以下、図7では、計測値が、交流電流AC(図3参照)に係る電力ACP、直流電流DC(図3参照)に係る電流DCI、直流電流DCに係る電圧DCV、充電率SOC、及び温度Tである場合を例に説明する。
範囲は、例えば、「第1範囲の下限値」及び「第1範囲の上限値」によって定まる。以下、「第1範囲の下限値」及び「第1範囲の上限値」によって定まる範囲を第1範囲という。例えば、テーブルTBによって定まる交流電流ACに係る電力ACPに係る第1範囲は、「−500」乃至「500」の範囲である。また、テーブルTBに基づく第1範囲の上限値以上の値は、「500」以上の値である。さらに、テーブルTBに基づく第1範囲の下限値以下の値は、「−500」以下の値である。なお、第1範囲は、「計測値の種類」ごとにそれぞれテーブルTBによって定まる範囲である。
さらに、範囲は、例えば、「第2範囲の下限値」及び「第2範囲の上限値」によって定まる。以下、「第2範囲の下限値」及び「第2範囲の上限値」によって定まる範囲を第2範囲という。例えば、テーブルTBによって定まる交流電流ACに係る電力ACPに係る第2範囲は、「−510」乃至「510」の範囲である。また、テーブルTBに基づく第2範囲の上限値以上の値は、「510」以上の値である。さらに、テーブルTBに基づく第2範囲の下限値以下の値は、「−510」以下の値である。なお、第2範囲は、第1範囲と同様に、「計測値の種類」ごとにそれぞれテーブルTBによって定まる範囲である。
さらにまた、範囲は、例えば、「第3範囲の下限値」及び「第3範囲の上限値」によって定まる。以下、「第3範囲の下限値」及び「第3範囲の上限値」によって定まる範囲を第3範囲という。例えば、テーブルTBによって定まる交流電流ACに係る電力ACPに係る第3範囲は、「−520」乃至「520」の範囲である。また、テーブルTBに基づく第3範囲の上限値以上の値は、「520」以上の値である。さらに、テーブルTBに基づく第3範囲の下限値以下の値は、「−520」以下の値である。なお、第3範囲は、第1範囲と同様に、「計測値の種類」ごとにそれぞれテーブルTBによって定まる範囲である。
なお、第1上限値は、例えば、図7では、「第1範囲の上限値」であり、第1下限値は、例えば、図7では、「第1範囲の下限値」である。また、第2上限値は、例えば、図7では、「第2範囲の上限値」であり、第2下限値は、例えば、図7では、「第2範囲の下限値」である。さらに、第3上限値は、例えば、図7では、「第3範囲の上限値」であり、第3下限値は、例えば、図7では、「第3範囲の下限値」である。
また、テーブルTBに示す各値は、蓄電池112(図3参照)の仕様等に基づいて値が設定されてもよい。さらに、蓄電池システムが複数ある場合、蓄電池システムごとにそれぞれ異なるテーブルTBが入力され、蓄電池システムごとに異なる範囲がそれぞれ定まってもよい。
以下、計測値が交流電流ACに係る電力ACPである場合を例に説明する。なお、交流電流ACに係る電力ACPは、図7に示す「計測値の種類」の「交流電流に係る電力ACP」に相当する。
図8は、本発明の一実施形態における計測値を交流電流に係る電力とする自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図である。以下、図8に示す自立運転制御システム1を例に説明する。具体的には、図8に示す自立運転制御システム1は、発電設備13として、1つの風力発電設備を含み、蓄電池システム11A、蓄電池システム11B、及び蓄電池システム11Cの3つの蓄電池システムを含む(n=3)例である。さらに、計測値は、蓄電池システムごとに、計測データ等によってそれぞれ示される。また、自立運転制御システム1では、1号機の蓄電池システム11Aに係る計測値を計測値2A、2号機の蓄電池システム11Bに係る計測値を計測値2B、及び3号機の蓄電池システム11Cに係る計測値を計測値2Cとする。
なお、カウンタ値k(図6参照)が「1」(k=1)に対応する蓄電池システムは、図8に示す1号機の蓄電池システム11Aである。同様に、カウンタ値kが「2」(k=2)に対応する蓄電池システムは、2号機の蓄電池システム11Bであり、さらに、カウンタ値kが「3」(k=3)に対応する蓄電池システムは、3号機の蓄電池システム11Cである。
また、図8に示す各蓄電池システムは、それぞれの最大電力A(図6参照)が「500」であり、それぞれの最大電力Aは、同一であるとする。
図8は、発電設備13によって、1500kWの交流電流ACに係る電力ACPが発電される場合である。この場合、発電設備13によって発電された交流電流に係る電力は、交流電流によって負荷設備12及び各蓄電池システムに分散して送電される。具体的には、自立運転制御システム1では、負荷設備12には、1500kWのうち、150kWが送電されるように、各蓄電池システムに交流電流がそれぞれ送電されるとする。なお、各蓄電池システムに送電されるそれぞれの交流電流は、各交流電流に係る電力が均等となるように送電されるが、図8に示すように、各交流電流に係る電力には、ばらつきが発生する場合がある。以下、図8に示すように、各蓄電池システムに送電されるそれぞれの交流電流に係る電力にばらつきがある場合を例に説明する。
なお、各交流電流に係る電力のばらつきは、各蓄電池システムがそれぞれ有する双方向変換装置111(図3参照)が、充電する交流電流に係る電力の分担をスロープ(slope、比例)制御によって決定すること、各変圧器に係るインピーダンス等の特性に係るばらつき、及び送配電線の特性に係るばらつき等によって発生する。
≪第3範囲に係る処理例(ステップS230及びステップS231)≫
図6に戻り、自立運転制御装置は、計測値が第3範囲内の値であるか否かを判断する(ステップS230)。具体的には、ステップS230では、自立運転制御装置は、まず、カウンタ値kに対応する蓄電池システムに係る計測値を取得する。次に、ステップS230では、自立運転制御装置は、計測値と、テーブルTB(図7参照)に示す「第3範囲の上限値」とを比較する。さらに、ステップS230では、自立運転制御装置は、計測値と、テーブルTBに示す「第3範囲の下限値」とを比較する。
即ち、ステップS230で、計測値が第3上限値以上の値又は第3下限値以下の値のいずれかであると自立運転制御装置が判断する場合(ステップS230でNO)、自立運転制御装置は、ステップS231に進む。一方、ステップS230で、計測値が第3上限値以上の値でない、かつ、計測値が第3下限値以下の値でないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS230でYES)、自立運転制御装置は、ステップS240に進む。
例えば、図8に示す1号機の蓄電池システム11A(カウンタ値k=1となる場合)では、計測値は、計測値2Aであるため、「445」である。この場合、計測値2Aは、テーブルTBに示す「第3範囲の上限値」である「520」以上の値ではない。さらに、計測値2Aは、テーブルTBに示す「第3範囲の下限値」である「−520」以下の値ではない。つまり、計測値2Aは、第3範囲内の値である。したがって、自立運転制御装置は、計測値2Aを第3範囲内の値であると判断する(ステップS230でYES)。
一方、計測値が第3範囲内でないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS230でNO)、自立運転制御装置は、蓄電池システムの運転を制限する(ステップS231)。具体的には、ステップS231では、自立運転制御装置は、例えば、計測値が第3範囲内でない蓄電池システムをそれぞれ停止させる。即ち、蓄電池システムの運転を制限する処理は、例えば蓄電池システムを停止させる処理である。
図9は、本発明の一実施形態における自立運転制御装置による第3範囲に係る処理の一例を示す論理回路図である。なお、図9は、ステップS230及びステップS231の処理の一例を示す図である。さらに、ステップS230の処理は、図9では、判断回路4による処理に相当する。
具体的には、自立運転制御装置は、判断回路4によって、計測値と、テーブルTB(図7参照)に示す「第3範囲の上限値」とを比較する。さらに、自立運転制御装置は、判断回路4によって、計測値と、テーブルTBに示す「第3範囲の下限値」とを比較する。また、自立運転制御装置は、判断回路4によって、「NOR」論理回路によって、計測値が第3範囲内の値であるか否かを判断した結果を信号として出力する(ステップS230)。
次に、自立運転制御装置は、判断回路4の出力結果を示す信号及び蓄電池システムに対する制御信号に基づいて、出力回路5によって、蓄電池システムの運転を制御する信号を出力する。なお、出力回路5は、例えば、図9に示すように接続される「AND」論理回路である。具体的には、出力回路5は、蓄電池システムの運転を続行させる信号(図9では「1」)又は蓄電池システムの運転を停止させる信号(図9では「0」)のいずれかの信号を出力する。なお、蓄電池システムの運転を停止させる信号を自立運転制御装置が出力する処理は、ステップS231の処理の一例である。
蓄電池システムに大きな交流電流に係る電力が送電されると、自立運転制御装置は、ステップS231の処理によって、蓄電池システムの運転を制限する。即ち、自立運転制御装置は、ステップS231の処理によって、蓄電池システムを大きな交流電流に係る電力から保護することができる。したがって、蓄電池システムの運転を制限することによって、自立運転制御装置は、蓄電池システムの安全性を高めることができる。
≪第2範囲に係る処理例(ステップS240及びステップS241)≫
図6に戻り、自立運転制御装置は、計測値が第2範囲内の値であるか否かを判断する(ステップS240)。具体的には、ステップS240では、自立運転制御装置は、計測値と、テーブルTB(図7参照)に示す「第2範囲の上限値」とを比較する。さらに、ステップS240では、自立運転制御装置は、計測値と、テーブルTBに示す「第2範囲の下限値」とを比較する。
即ち、ステップS240では、計測値が第2上限値以上の値又は第2下限値以下の値のいずれかであると自立運転制御装置が判断する場合(ステップS240でNO)、自立運転制御装置は、ステップS241に進む。一方、ステップS240では、計測値が第2上限値以上の値でない、かつ、計測値が第2下限値以下の値でないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS240でYES)、自立運転制御装置は、ステップS250に進む。
例えば、図8に示す1号機の蓄電池システム11A(図6でカウンタ値k=1となる場合)では、計測値は、計測値2Aであるため、「445」である。この場合、計測値2Aは、テーブルTB(図7参照)に示す「第2範囲の上限値」である「510」以上の値ではない。さらに、計測値2Aは、テーブルTBに示す「第2範囲の下限値」である「−510」以下の値ではない。つまり、計測値2Aは、第2範囲内の値である。したがって、自立運転制御装置は、計測値2Aを第2範囲内の値であると判断する(ステップS240でYES)。
一方、計測値が第2範囲内でないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS240でNO)、自立運転制御装置は、発電設備に送電を制限させる(ステップS241)。具体的には、ステップS241では、自立運転制御装置は、例えば、発電設備に停止信号を送ることによって発電設備による発電を停止させ、かつ、遮断器等に動作信号を送ることによって発電設備を解列させる。
図10は、本発明の一実施形態における自立運転制御装置による第2範囲に係る処理の一例を示す全体構成図である。以下、図10では、図8に示す自立運転制御システムと同様の自立運転制御システム1を例に説明する。したがって、自立運転制御システム1の説明は、省略する。
計測値が第2範囲内でないと自立運転制御装置10が判断する場合(図6のステップS240でNO)は、例えば、図10(A)に示す場合である。具体的には、図10(A)では、発電設備13が風力発電設備である場合、突風等が吹くと、発電設備13は、図8に示す場合より大きな交流電流に係る電力を発電し、送電する。なお、図10(A)に示すように、発電設備13によって、一時的に大きな交流電流に係る電力が発電される現象は、いわゆるオーバーシュート(overshoot)現象である。以下、図10では、オーバーシュート現象によって、各交流電流に係る電力が図10(A)に示すようになる場合を例に説明する。
図10(A)では、各蓄電池システムに送電される交流電流ACに係る電力ACPは、それぞれ515kWである。したがって、交流電流ACに係る電力ACPにおいて、計測値は、テーブルTB(図7参照)より、「第2範囲の上限値」である「510」以上の値である。ゆえに、送電される交流電流ACに係る電力ACPにおいて、計測値は、第2範囲内でないと自立運転制御装置10に判断される(図6のステップS240でNO)。
次に、ステップS241(図6参照)では、自立運転制御装置10は、発電設備13による発電を停止させる。例えば、ステップS241では、自立運転制御装置10は、発電設備13に、発電を停止させる信号等を送る。続いて、発電を停止させる信号が送られると、発電設備13は、発電を停止する。また、自立運転制御装置10は、発電設備13が有する遮断器等によって、図10(B)に示すように、発電設備13と各蓄電池システムと負荷設備12との接続を切断し、発電設備13を解列させる。
ステップS241によって、発電設備13から交流電流に係る電力の送電が制限されると、蓄電池システム11A、蓄電池システム11B、及び蓄電池システム11Cは、それぞれ50kWの電力の交流電流を放電する。次に、各蓄電池システムから放電された交流電流は、負荷設備12に送電される。したがって、負荷設備12には、発電設備13から交流電流に係る電力の送電が制限されても、負荷設備12が消費する交流電流に係る電力が、図10(B)に示すように、負荷設備12に送電される。そのため、自立運転制御システム1は、負荷設備12に、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力を送電している時間を長くすることができる。よって、自立運転制御装置10は、発電設備13からの送電を制限することによって、自立運転制御システム1の稼働率を高くできる。
≪第1範囲に係る処理例(ステップS250及びステップS251)≫
図6に戻り、自立運転制御装置は、計測値が第1範囲内の値であるか否かを判断する(ステップS250)。具体的には、ステップS250では、自立運転制御装置は、計測値と、テーブルTB(図7参照)に示す「第1範囲の上限値」とを比較する。さらに、ステップS250では、自立運転制御装置は、計測値と、テーブルTBに示す「第1範囲の下限値」とを比較する。
即ち、ステップS250では、計測値が第1上限値以上の値又は第1下限値以下の値のいずれかであると自立運転制御装置が判断する場合(ステップS250でNO)、自立運転制御装置は、ステップS251に進む。一方、ステップS250では、計測値が第1上限値以上の値でない、かつ、計測値が第1下限値以下の値でないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS250でYES)、自立運転制御装置は、ステップS260に進む。
例えば、図8に示す1号機の蓄電池システム11A(図6でカウンタ値k=1となる場合)では、計測値は、計測値2Aであるため、「445」である。したがって、計測値2Aは、テーブルTBに示す「第1範囲の上限値」である「500」以上の値ではない。さらに、計測値2Aは、テーブルTBに示す「第1範囲の下限値」である「−500」以下の値ではない。つまり、計測値2Aは、第1範囲内の値である。したがって、自立運転制御装置は、計測値2Aを第1範囲内の値であると判断する(ステップS250でYES)。
一方、計測値が第1範囲内でないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS250でNO)、自立運転制御装置は、蓄電池システムに交流電流に係る周波数を変更させる(ステップS251)。なお、交流電流に係る周波数は、例えば、図4に示す内部周波数fである。以下、交流電流に係る周波数が内部周波数fである場合を例に説明する。
図11は、本発明の一実施形態における自立運転制御装置による第1範囲に係る処理の一例を示す全体構成図である。以下、図11では、図8に示す自立運転制御システムと同様の自立運転制御システム1を例に説明する。したがって、自立運転制御システム1の説明は、省略する。
計測値が第1範囲内でないと自立運転制御装置10が判断する場合(図6のステップS250でNO)は、例えば、図11(A)に示す蓄電池システム11C(図6のカウンタ値k=3)の場合である。具体的には、発電設備13が風力発電設備である場合、図10(A)と同様のオーバーシュート現象等が起きると、発電設備13は、図11(A)に示すように、図8に示す場合より大きな交流電流に係る電力を発電し、送電する。以下、オーバーシュート現象によって、各交流電流に係る電力が図11(A)となる場合を例に説明する。
例えば、図11(A)では、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bに送電される交流電流に係る電力は、それぞれ460kWである。これに対して、蓄電池システム11Cに送電される交流電流に係る電力は、ばらつき等によって、505kWである。つまり、図11(A)では、蓄電池システム11Cに係る計測値は、テーブルTB(図7参照)より、「第1範囲の上限値」である「500」以上の値である。したがって、蓄電池システム11Cに係る計測値は、第1範囲内でないと自立運転制御装置10に判断される(図6でカウンタ値k=3の場合にステップS250でNO)。次に、自立運転制御装置10は、蓄電池システム11Cに、内部周波数f(図4参照)を変更させる(ステップS251(図6参照))。
具体的には、ステップS251では、自立運転制御装置10は、内部周波数fを変更させる蓄電池システム11Cに周波数補正値Δfを送ることによって、内部周波数fを蓄電池システム11Cに変更させる。即ち、自立運転制御装置10は、内部周波数fを蓄電池システム11Cに変更させることによって、蓄電池システム11Cに送電される交流電流に係る電力を変更できる。なお、周波数補正値Δfの算出方法は、後述する。
さらに、蓄電池システム11Cに送電される交流電流に係る電力が変更されると、図11(A)に示す蓄電池システム11Cに送電される交流電流に係る電力の一部が、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bにそれぞれ送電される。このため、自立運転制御装置10は、図11(B)に示すように、蓄電池システム11A、蓄電池システム11B、及び蓄電池システム11Cにそれぞれ送電される交流電流に係る電力を均等、かつ、第1範囲内の値にすることができる。なお、送電される交流電流に係る電力は、均等でなくともよい。即ち、自立運転制御装置10は、内部周波数fを蓄電池システムに変更させることによって、各蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を第1範囲内の電力に変更できる。
したがって、自立運転制御装置10は、負荷設備12に、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力を送電する時間を長くすることができる。よって、自立運転制御装置10は、内部周波数fを蓄電池システム変更させることによって、自立運転制御システム1の稼働率を高くできる。
なお、ステップS251(図6参照)の処理が行われる場合、自立運転制御装置10は、発電設備13に出力制限値を下げさせる命令を送ってもよい。以下、図11(C)に示すように、発電設備13が1665kWの交流電流に係る電力を発電する場合を例に説明する。具体的には、例えば、1665kWの交流電流に係る電力が発電されると、蓄電池システム11Cに係る内部周波数fが変更されても、図11(C)に示すように、各蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力は、第1範囲内の値とならない。これに対して、自立運転制御装置10は、発電設備13に出力制限値を下げさせる命令を送る。
具体的には、図6に示す全体処理では、ステップS251の処理が行われる場合、自立運転制御装置10は、ステップS260及びS270の処理を行わない。ゆえに、ステップS270では、ステップS251の処理の対象となった蓄電池システムに係る最大電力Aが加算されない。例えば、図11(C)に示す場合、蓄電池システム11Cの最大電力Aである「500」が加算されないため、ステップS300(図5参照)では、自立運転制御装置10は、出力制限値を「1150」とする命令が発電設備13に送る。
次に、ステップS300で自立運転制御装置10から発電設備13に出力制限値を「1150」に下げさせる命令が送られると、発電設備13が発電する交流電流に係る電力は、図11(D)に示すように、「1150」となる。これによって、自立運転制御装置10は、図11(D)に示すように、蓄電池システム11A、蓄電池システム11B、及び蓄電池システム11Cにそれぞれ送電される交流電流に係る電力を均等、かつ、第1範囲内の値にすることができる。なお、送電される交流電流に係る電力は、均等でなくともよい。したがって、自立運転制御装置10は、負荷設備12に、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力を送電する時間を長くすることができる。よって、自立運転制御装置10は、発電設備13に出力制限値を下げさせる命令を送ることによって、自立運転制御システム1の稼働率を高くできる。
≪周波数補正値Δfの算出例≫
以下、周波数補正値Δfの算出方法を計測値の種類ごとにそれぞれ説明する。
図12は、本発明の一実施形態における計測値が交流電流に係る電力である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図である。なお、図12は、計測値が交流電流に係る電力である場合の周波数補正値の算出方法のうち、上限値側についての算出方法の一例を示す。つまり、図12は、計測値が正の値である場合に使われる算出方法の一例である。
自立運転制御装置は、例えば、図示するように、計測値と第1上限値とを比較し、差分値を計算する。次に、自立運転制御装置は、差分値に対応する補正値を周波数調節器等によって算出する。算出された補正値は、上下限リミッタ(limiter)等によって、予め定められる上限値及び下限値内の値となるように調整される。続いて、算出された補正値には、計測値が正の値か負の値かによって、対応する係数が乗算される。さらに、乗算された補正値は、符号が反転されて電力用周波数補正値Δfvとなる。即ち、計測値が交流電流に係る電力である場合、周波数補正値Δfには、図示する算出方法等によって、電力用周波数補正値Δfvが算出される。
具体的には、図11(A)のように、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力が第1上限値以上の値となると、自立運転制御装置は、正の値となる電力用周波数補正値Δfvを周波数補正値Δfとして、蓄電池システムに送る。これによって、蓄電池システムは、周波数補正値Δfによって、内部周波数f(図4参照)を変更できる。ゆえに、自立運転制御装置は、蓄電池システムに内部周波数fを変更させることによって、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることができる。
図13は、本発明の一実施形態における計測値が直流電流に係る電流である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図である。なお、図13は、計測値が直流電流に係る電流である場合の周波数補正値の算出方法のうち、上限値側についての算出方法の一例を示す。つまり、図13は、計測値が正の値である場合に使われる算出方法の一例である。
自立運転制御装置は、例えば、図示するように、計測値と第1上限値とを比較し、差分値を計算する。次に、自立運転制御装置は、差分値に対応する補正値を周波数調節器等によって算出する。算出された補正値は、上下限リミッタ等によって、予め定められる上限値及び下限値内の値となるように調整される。続いて、算出された補正値には、計測値が正の値か負の値かによって、対応する係数が乗算される。さらに、乗算された補正値は、符号が反転されて直流電流に係る電流用周波数補正値Δfcとなる。即ち、計測値が直流電流に係る電流である場合、周波数補正値Δfには、図示する算出方法等によって、直流電流に係る電流用周波数補正値Δfcが算出される。
具体的には、蓄電池システムに送電される交流電流から変換された直流電流に係る電流が第1上限値以上の値となると、自立運転制御装置は、正の値となる直流電流に係る電流用周波数補正値Δfcを周波数補正値Δfとして、蓄電池システムに送る。これによって、蓄電池システムは、周波数補正値Δfによって、内部周波数f(図4参照)を変更できる。ゆえに、自立運転制御装置は、蓄電池システムに内部周波数fを変更させることによって、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることができる。したがって、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることによって、自立運転制御装置は、直流電流に係る電流を下げることができる。
図14は、本発明の一実施形態における計測値が直流電流に係る電圧である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図である。なお、図14は、計測値が直流電流に係る電圧である場合の周波数補正値の算出方法のうち、上限値側についての算出方法の一例を示す。つまり、図14は、計測値が正の値である場合に使われる算出方法の一例である。
自立運転制御装置は、例えば、図示するように、計測値と第1上限値とを比較し、差分値を計算する。次に、自立運転制御装置は、差分値に対応する補正値を周波数調節器等によって算出する。算出された補正値は、上下限リミッタ等によって、予め定められる上限値及び下限値内の値となるように調整される。続いて、算出された補正値には、計測値が正の値か負の値かによって、対応する係数が乗算される。さらに、乗算された補正値は、符号が反転されて直流電流に係る電圧用周波数補正値Δfdvとなる。即ち、計測値が直流電流に係る電圧である場合、周波数補正値Δfには、図示する算出方法等によって、直流電流に係る電圧用周波数補正値Δfdvが算出される。
具体的には、蓄電池システムに送電される交流電流から変換された直流電流に係る電圧が第1上限値以上の値となると、自立運転制御装置は、正の値となる直流電流に係る電圧用周波数補正値Δfdvを周波数補正値Δfとして、蓄電池システムに送る。これによって、蓄電池システムは、周波数補正値Δfによって、内部周波数f(図4参照)を変更できる。ゆえに、自立運転制御装置は、蓄電池システムに内部周波数fを変更させることによって、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることができる。このため、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることによって、自立運転制御装置は、直流電流に係る電流を下げることができる。したがって、自立運転制御装置は、蓄電池に流入する直流電流に係る電流を下げることによって、直流電流に係る電圧を下げることができる。
図15は、本発明の一実施形態における計測値が蓄電池に係る温度である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図である。なお、図15は、計測値が蓄電池に係る温度である場合の周波数補正値の算出方法のうち、上限値側についての算出方法の一例を示す。つまり、図15は、計測値が正の値である場合に使われる算出方法の一例である。
自立運転制御装置は、例えば、図示するように、計測値と第1上限値とを比較し、差分値を計算する。次に、自立運転制御装置は、差分値に対応する補正値を周波数調節器等によって算出する。算出された補正値は、上下限リミッタ等によって、予め定められる上限値及び下限値内の値となるように調整される。続いて、算出された補正値には、計測値が正の値か負の値かによって、対応する係数が乗算される。さらに、乗算された補正値は、符号が反転されて温度用周波数補正値Δftとなる。即ち、計測値が蓄電池に係る温度である場合、周波数補正値Δfには、図示する算出方法等によって、温度用周波数補正値Δftが算出される。
具体的には、蓄電池に係る温度が第1上限値以上の値となると、自立運転制御装置は、正の値となる温度用周波数補正値Δftを周波数補正値Δfとして、蓄電池システムに送る。これによって、蓄電池システムは、周波数補正値Δfによって、内部周波数f(図4参照)を変更できる。ゆえに、自立運転制御装置は、蓄電池システムに内部周波数fを変更させることによって、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることができる。このため、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることによって、自立運転制御装置は、直流電流に係る電流を下げることができる。したがって、自立運転制御装置は、蓄電池に流入する直流電流に係る電流を下げることによって、蓄電池に係る温度を下げることができる。
図16は、本発明の一実施形態における計測値が蓄電池に係る充電率である場合の周波数補正値の算出方法の一例を示す制御ブロック図である。なお、図16は、計測値が蓄電池に係る充電率である場合の周波数補正値の算出方法のうち、上限値側についての算出方法の一例を示す。つまり、図16は、計測値が正の値である場合に使われる算出方法の一例である。
自立運転制御装置は、例えば、図示するように、計測値と第1上限値とを比較し、差分値を計算する。次に、自立運転制御装置は、差分値に対応する補正値を周波数調節器等によって算出する。算出された補正値は、上下限リミッタ等によって、予め定められる上限値及び下限値内の値となるように調整される。続いて、算出された補正値には、計測値が正の値か負の値かによって、対応する係数が乗算される。さらに、乗算された補正値は、符号が反転されて充電率用周波数補正値Δfsとなる。即ち、計測値が蓄電池に係る充電率である場合、周波数補正値Δfには、図示する算出方法等によって、充電率用周波数補正値Δfsが算出される。
具体的には、蓄電池に係る充電率が第1上限値以上の値となると、自立運転制御装置は、正の値となる充電率用周波数補正値Δfsを周波数補正値Δfとして、蓄電池システムに送る。これによって、蓄電池システムは、周波数補正値Δfによって、内部周波数f(図4参照)を変更できる。ゆえに、自立運転制御装置は、蓄電池システムに内部周波数fを変更させることによって、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることができる。このため、蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力を下げることによって、自立運転制御装置は、直流電流に係る電流を下げることができる。したがって、自立運転制御装置は、蓄電池に流入する直流電流に係る電流を下げることによって、蓄電池に係る充電率を下げることができる。
なお、周波数補正値Δfは、図12乃至図16に示す算出方法によって、算出される各周波数補正値を組み合わせて算出されてもよい。
図17は、本発明の一実施形態における各周波数補正値の組み合わせによって周波数補正値を算出する方法の一例を示す制御ブロック図である。具体的には、図17は、自立運転制御装置が、電力用周波数補正値Δfv、直流電流に係る電流用周波数補正値Δfc、直流電流に係る電圧用周波数補正値Δfdv、温度用周波数補正値Δft、及び充電率用周波数補正値Δfsを組み合わせて周波数補正値Δfを算出方法の一例を示す図である。
なお、電力用周波数補正値Δfvは、例えば図12に示す算出方法で算出される周波数補正値である。また、直流電流に係る電流用周波数補正値Δfcは、例えば図13に示す算出方法で算出される周波数補正値である。さらに、直流電流に係る電圧用周波数補正値Δfdvは、例えば図14に示す算出方法で算出される周波数補正値である。さらにまた、温度用周波数補正値Δftは、例えば図15に示す算出方法で算出される周波数補正値である。さらにまた、充電率用周波数補正値Δfsは、例えば図16に示す算出方法で算出される周波数補正値である。
具体的には、図17に示す算出方法では、自立運転制御装置は、各周波数補正値のうち、値が最も大きくなる周波数補正値を最大周波数補正値Δfmaxとして選択する。次に、自立運転制御装置は、最大周波数補正値Δfmaxを周波数補正値Δf(図11(A)参照)として蓄電池システムに送る。これによって、蓄電池システムは、周波数補正値Δfによって、内部周波数f(図4参照)を変更できる。
図17では、最大周波数補正値Δfmaxには、各周波数補正値のうち、最も値が大きい周波数補正値が選択される。なお、最も値が大きい周波数補正値は、第1上限値又は第1下限値との差分が最も大きい計測値に対応する。したがって、最も値が大きい周波数補正値を周波数補正値Δfとすると、自立運転制御装置は、第1上限値又は第1下限値との差分が最も大きい計測値に対応して内部周波数fを蓄電池システムに変更させることができる。よって、自立運転制御装置は、第1上限値又は第1下限値との差分が最も大きい計測値に対応して内部周波数fを蓄電池システムに変更させることによって、自立運転制御システムをより安定させることができる。ゆえに、自立運転制御装置は、自立運転制御システムをより安定させることによって、自立運転制御システム1の稼働率を高くできる。
なお、計測値は、交流電流に係る電力又は電流を示す値であることが好ましい。計測値が交流電流に係る電力又は電流を示すと、自立運転制御装置は、計測値に基づいて内部周波数f(図4参照)を変更することによって、交流電流に係る電力又は電流を調整できる。そのため、自立運転制御装置は、計測値が交流電流に係る電力又は電流であると、大きな交流電流に係る電力又は電流となる場合を少なくすることができる。ゆえに、自立運転制御装置は、大きな交流電流に係る電力又は電流による蓄電池システムが有するインバータ等の破損を少なくし、保護することができる。よって、蓄電池システムが保護されると、蓄電池システムの稼働率が上がるため、自立運転制御システムは、自立運転制御システムの稼働率を高くできる。
また、計測値には、直流電流に係る電圧を示す値が含れることが好ましい。直流電流に係る電圧は、簡易なセンサ等でも計測が可能である。したがって、直流電流に係る電圧を示す値が計測値に含まれると、自立運転制御システムは、計測値を生成する装置等を簡易にすることができる。
さらに、計測値には、蓄電池に係る温度を示す値が含れることが好ましい。蓄電池に係る温度は、簡易なセンサ等でも計測が可能である。したがって、蓄電池に係る温度を示す値が計測値に含まれると、自立運転制御システムは、計測値を生成する装置等を簡易にすることができる。
さらに好ましくは、計測値には、直流電流に係る電圧及び蓄電池に係る充電率を示す値が含れることが好ましい。直流電流に係る電圧が上がると、蓄電池が有する内部機器等が破損する場合がある。また、蓄電池は、充電率が上がると、直流電流に係る電圧が上がる場合が多い。したがって、充電率が高くなり、直流電流に係る電圧が上がると、蓄電池が有する内部機器等が破損する場合がある。
ゆえに、直流電流に係る電圧及び蓄電池に係る充電率が計測値に含まれると、自立運転制御装置は、直流電流に係る電圧が高くなるのを少なくできる。よって、自立運転制御装置は、直流電流に係る電圧及び蓄電池に係る充電率を示す値が計測値に含れることによって、蓄電池が有する内部機器等を破損から保護することができる。ゆえに、蓄電池が破損から保護されると、蓄電池の稼働率が上がるため、自立運転制御システムは、自立運転制御システムの稼働率を高くできる。
なお、計測値は、交流電流に係る電力又は電流と同じ傾向となる場合が多い直流電流に係る電流でもよい。
≪最大電力の取得例(ステップS260)≫
図6に戻り、自立運転制御装置は、蓄電池システムから最大電力Aを取得する(ステップS260)。具体的には、例えば、図8に示す自立運転制御システム1、かつ、カウンタ値k=1である場合、ステップS260では、自立運転制御装置は、蓄電池システム11A(図8参照)から最大電力Aを取得する。なお、図8に示す自立運転制御システム1では、蓄電池システム11Aの最大電力Aは、「500」である。したがって、図8に示す自立運転制御システム1、かつ、カウンタ値k=1である場合、ステップS260では、自立運転制御装置は、蓄電池システム11Aから「500」の値を最大電力Aとして取得する。
また、ステップS260の処理が行われる場合は、カウンタ値kに対応する蓄電池システムには、第1範囲内の交流電流に係る電力が送電されている場合である。したがって、ステップS260では、カウンタ値kに対応する蓄電池システムは、送電される交流電流に係る電力を充電する。
≪出力制限値Pの加算例(ステップS270)≫
自立運転制御装置は、出力制限値Pに最大電力Aを加算する(ステップS270)。例えば、図8に示す自立運転制御システム1を例に説明する。具体的には、カウンタ値k=1である場合、出力制限値Pは、ステップS210の処理により、「0」である。さらに、蓄電池システム11A(図8参照)の最大電力Aが「500」であるため、最大電力Aは、「500」である。したがって、カウンタ値k=1である場合、ステップS270の処理によって、出力制限値Pは、「0+500」から、「500」となる。
次に、カウンタ値k=2である場合、出力制限値Pは、カウンタ値k=1の処理によって、「500」となる。さらに、蓄電池システム11B(図8参照)の最大電力Aが「500」であるため、最大電力Aは、「500」である。したがって、カウンタ値k=2である場合、ステップS270の処理によって、出力制限値Pは、「500+500」から、「1000」となる。
さらに、カウンタ値k=3である場合、出力制限値Pは、カウンタ値k=2の処理によって、「1000」となる。さらに、蓄電池システム11C(図8参照)の最大電力Aが「500」であるため、最大電力Aは、「500」である。したがって、カウンタ値k=3である場合、ステップS270の処理によって、出力制限値Pは、「1000+500」から、「1500」となる。
≪カウンタ値kのカウントアップ処理例(ステップS280)≫
自立運転制御装置は、カウンタ値kに「1」を加算する(ステップS280)。つまり、ステップS280では、自立運転制御装置は、いわゆるカウンタ値kをカウントアップする。
≪カウンタ値kが蓄電池システムの数nより大きい値か否かの判断例(ステップS290)≫
自立運転制御装置は、カウンタ値kが蓄電池システムの数nより大きい値か否かを判断する(ステップS290)。具体的には、カウンタ値kが蓄電池システムの数nより大きい値である場合(ステップS290でYES)、自立運転制御装置は、ステップS2A0に進む。一方、カウンタ値kが蓄電池システムの数nより大きい値でない場合(ステップS290でNO)、自立運転制御装置は、ステップS220に進む。つまり、ステップS290では、自立運転制御装置は、自立運転制御システムが有するn個の蓄電池システムについて、それぞれステップS220乃至S280の処理を行ったか否かを判断する。即ち、自立運転制御システムが有するn個の蓄電池システムについてそれぞれステップS220乃至S280の処理がすべて終了している場合(ステップS290でYES)、自立運転制御装置は、ステップS2A0に進む。
≪出力制限値Pの計算例(ステップS2A0)≫
自立運転制御装置は、出力制限値Pを計算する(ステップS2A0)。例えば、図8に示す自立運転制御システム1を例に説明する。具体的には、出力制限値Pは、ステップS270の処理により、「1500」である。さらに、自立運転制御システム1に含まれる負荷設備12(図1参照)が消費する交流電流に係る電力は、150kWである。ここで、ステップS2A0では、自立運転制御装置は、負荷設備12が消費する交流電流に係る電力をステップS270の処理により求められた出力制限値Pに加算する。即ち、図8に示す自立運転制御システム1において、ステップS2A0では、自立運転制御装置は、「1500+150=1650」より、出力制限値Pを「1650」と計算する。
≪出力制限値Pの送信例(ステップS300)≫
図5に戻り、自立運転制御装置は、出力制限値Pを発電設備に送る(ステップS300)。具体的には、図8に示す自立運転制御システム1では、自立運転制御装置は、図6に示す計算によって計算された「1650」の値を出力制限値Pとして発電設備に送る。
次に、出力制限値Pが発電設備に送られると、発電設備は、出力制限値P以下の交流電流に係る電力を発電し、送電する。つまり、自立運転制御装置は、出力制限値Pによって、発電設備が発電及び送電する交流電流に係る電力を制御することができる。なお、ステップS300の処理は、発電設備の仕様等に基づいて一定の時間間隔で行われる。
≪自立運転を終了させるか否かの判断例(ステップS400)≫
自立運転制御装置は、自立運転を終了させるか否かを判断する(ステップS400)。具体的には、自立運転を終了させると自立運転制御装置が判断する場合(ステップS400でYES)、自立運転制御装置は、自立運転制御システムによる全体処理を終了させる。一方、自立運転を終了させないと自立運転制御装置が判断する場合(ステップS400でNO)、自立運転制御装置は、ステップS200に進む。
例えば、システム管理者等によって自立運転を終了させる操作が行われると、自立運転制御装置は、自立運転制御システムによる全体処理を終了させる(ステップS400でYES)。例えば、自立運転制御システムによる全体処理を終了させる場合には、自立運転制御装置は、発電設備の解列、負荷設備の解列、及び各蓄電池システムの停止等を行う。
一方、システム管理者等によって自立運転を終了させる操作等が行われないと、自立運転制御装置は、ステップS200及びステップS300を繰り返し、自立運転を継続させる(ステップS400でNO)。
≪ 5. 機能構成例 ≫
図18は、本発明の一実施形態における自立運転制御装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。具体的には、自立運転制御装置10は、取得部200と、制御部201とを有する。
取得部200は、蓄電池システム11から計測値を計測データ2によって取得する。なお、図8に示す自立運転制御システム1のように、自立運転制御システム1が複数の蓄電池システム11を有する場合、取得部200は、各蓄電池システム11から、それぞれ計測値を取得する。また、図7に示すように、複数の種類の計測値が使われる場合、取得部200は、蓄電池システム11から、それぞれの種類に対応する計測値をそれぞれ取得する。なお、取得部200は、例えばネットワークI/F103(図2参照)等によって、実現される。
制御部201は、計測値に基づいて蓄電池システム11及び発電設備13を制御する。具体的には、計測値が第1上限値以上の値である又は計測値が第1下限値以下の値であると、制御部201は、ステップS251(図6参照)の処理等によって、交流電流に係る周波数を蓄電池システムに変更させる。また、計測値が第2上限値以上の値である又は計測値が第2下限値以下の値であると、制御部201は、ステップS241(図6参照)の処理等によって、発電設備に送電を制限させる。さらに、計測値が第3上限値以上の値である又は計測値が第3下限値以下の値であると、制御部201は、ステップS231(図6参照)の処理等によって、蓄電池システムに運転を制限させる。なお、制御部201は、例えばCPU101(図2参照)及びネットワークI/F103等によって、実現される。
また、自立運転制御装置10には、図7に示すテーブルTBのデータ等が、システム管理者等によって入力される。したがって、制御部201は、テーブルTBによって示される第1上限値、第1下限値、第2上限値、第2下限値、第3上限値、及び第3下限値と取得部200によって取得される計測値とを比較できる。
さらに、自立運転制御装置10は、取得部200によって、計測値を取得する。次に、自立運転制御装置10は、制御部201によって、テーブルTBに基づいて、計測値が第1上限値以上の値である又は第1下限値以下の値であるかを判断する。続いて、計測値が第1上限値以上の値である又は計測値が第1下限値以下の値であると、自立運転制御装置10は、制御部201によって、交流電流に係る周波数を蓄電池システム11に変更させる。これによって、蓄電池システム11は、内部周波数f(図4参照)等の交流電流に係る周波数を変更できる。
自立運転制御装置10は、蓄電池システム11に交流電流に係る周波数を変更させることによって、蓄電池システム11に送電される交流電流に係る電力を下げることができる。さらに、蓄電池システム11に送電される交流電流に係る電力を下げることによって、自立運転制御装置10は、図11(B)に示すように、複数の蓄電池システム11にそれぞれ送電される交流電流に係る電力を均等、かつ、第1範囲内の値にすることができる。したがって、自立運転制御装置10は、負荷設備12に、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力を送電する時間を長くすることができる。よって、自立運転制御装置10は、内部周波数fを蓄電池システム11に変更させることによって、自立運転制御システム1の稼働率を高くできる。
さらに、自立運転制御装置10は、制御部201によって、テーブルTBに基づいて、計測値が第2上限値以上の値である又は第2下限値以下の値であるかを判断する。続いて、計測値が第2上限値以上の値である又は計測値が第2下限値以下の値であると、自立運転制御装置10は、制御部201によって、発電設備に送電を制限させる。次に、発電設備13からの送電が制限されると、蓄電池システム11は、交流電流を放電する。続いて、各蓄電池システムから放電された交流電流は、負荷設備12に送電される。したがって、負荷設備12には、発電設備13からの送電が制限されても、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力が、負荷設備12に送電される。そのため、自立運転制御システム1は、負荷設備12に、負荷設備12が消費する一定の交流電流に係る電力を送電する時間を長くすることができる。よって、自立運転制御装置10は、発電設備13に送電を制限させることによって、自立運転制御システム1の稼働率を高くできる。
≪ 6. 比較例 ≫
図19は、比較例の自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図である。具体的には、図19では、図8に示す自立運転制御システム1と同様の各蓄電池システム、負荷設備12、及び発電設備13を有する自立運転制御システム1Aを比較例に示す。
まず、図11(A)等と同様に、オーバーシュート現象等、かつ、各蓄電池システムに送電される各交流電流に係る電力にばらつきが起きるとする。さらに、自立運転制御システム1Aでは、例えば、各蓄電池システムに、図19(A)に示すように、交流電流に係る電力がそれぞれ送電されるとする。
次に、図19(A)のようになると、蓄電池システム11Cには、充電できない520kWの電力が送電される。そのため、蓄電池システム11Cは、運転を停止し、充電を行わないようにする。続いて、蓄電池システム11Cが運転を停止すると、蓄電池システム11Cに送電される交流電流に係る電力は、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bに分散して送電されるため、自立運転制御システム1Aは、図19(B)に示す状態となる。
続いて、図19(B)では、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bには、それぞれ750kWの交流電流に係る電力が送電される。このようになると、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bには、いずれも充電できない750kWの交流電流に係る電力が送電されるため、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bは、それぞれ運転を停止し、それぞれの蓄電池システムが充電を行わないようにする。
続いて、蓄電池システム11A、蓄電池システム11B、及び蓄電池システム11Cが運転を停止すると、自立運転制御システム1Aは、図19(C)に示す状態となる。即ち、各蓄電池システムに交流電流に係る電力が送電されないため、発電設備13が送電する1650kWの交流電流に係る電力は、負荷設備12に送電される。このようになると、負荷設備12には、消費する交流電流に係る電力より大きな1650kWの電力が送電されるため、負荷設備12は、設備保護のため、例えば図19(D)のように、遮断器等によって、解列する。ゆえに、負荷設備12の解列によって、自立運転制御システム1A全体の稼働が停止する。
つまり、オーバーシュート現象及び蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力にばらつきが起きると、各蓄電池システムが連鎖的に停止し、自立運転制御システム1A全体の稼働が停止する場合がある。また、図19(C)のように、負荷設備12が消費する交流電流に係る電力より大きな1650kWの交流電流に係る電力等が負荷設備12に送電されると、負荷設備12が損傷する場合がある。
図20は、別の比較例の自立運転制御システムの全体構成の一例を示す全体構成図である。具体的には、図20では、図19と同様の自立運転制御システム1Aを比較例に用いる。
まず、各蓄電池システムに送電される交流電流に係る電力にばらつきが起きても、各蓄電池システムにそれぞれ送電される交流電流に係る電力は、図20(A)に示すように、各蓄電池システムが充電できる交流電流に係る電力である場合がある。しかし、直流電流に係る電圧、直流電流に係る電流、蓄電池に係る充電率、又は蓄電池に係る温度等の交流電流に係る電力以外の要因によって、図20(A)に示すように、例えば、蓄電池システム11Cが運転を停止し、充電を行わないようにする場合がある。このようになると、図19(B)と同様に、蓄電池システム11Cに送電される交流電流に係る電力は、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bに分散して送電されるため、自立運転制御システム1Aは、図20(B)に示す状態となる。
したがって、図20(B)では、蓄電池システム11Aには、670kWの交流電流に係る電力が送電され、さらに、蓄電池システム11Bには、680kWの交流電流に係る電力が送電される。このようになると、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bには、いずれも充電できない交流電流に係る電力が送電されるため、蓄電池システム11A及び蓄電池システム11Bは、それぞれ運転を停止し、それぞれの蓄電池システムが充電を行わないようにする。
続いて、蓄電池システム11A、蓄電池システム11B、及び蓄電池システム11Cがそれぞれ運転を停止すると、自立運転制御システム1Aは、図20(C)に示す状態となる。各蓄電池システムに交流電流に係る電力が送電されないため、発電設備13が送電する1500kWの交流電流に係る電力は、負荷設備12に送電される。このようになると、負荷設備12には、消費する交流電流に係る電力より大きな1500kWの交流電流に係る電力が送電されるため、負荷設備12は、設備保護のため、例えば図20(D)のように、遮断器等によって、解列する。ゆえに、負荷設備12の解列によって、自立運転制御システム1A全体の稼働が停止する。即ち、交流電流に係る電力以外の要因によって、各蓄電池システムが連鎖的に停止し、自立運転制御システム1A全体の稼働が停止する場合がある。また、図20(C)のように、負荷設備12が消費する交流電流に係る電力より大きな1500kWの交流電流に係る電力等が負荷設備12に送電されると、負荷設備12が損傷する場合がある。
なお、本発明の一実施形態における各処理の全部又は一部は、アセンブラ、C、C++、C#、及びJava(登録商標)等のレガシープログラミング言語又はオブジェクト指向プログラミング言語等で記述されたコンピュータに実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。即ち、プログラムは、情報処理装置等のコンピュータに各処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。
また、プログラムは、ROM又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して頒布することができる。さらに、記録媒体は、EPROM(Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD−ROM、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、ブルーレイディスク、SD(登録商標)カード、又はMO等でもよい。さらにまた、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
1 自立運転制御システム
10 自立運転制御装置
101 CPU
102 記憶装置
103 ネットワークI/F
104 入力I/F
105 出力I/F
200 取得部
201 制御部
11 蓄電池システム
111 双方向変換装置
112 蓄電池
113 制御装置
1131 ドループ制御部
1132 周波数制御部
1133 電圧指令部
1134 電圧算出部
1135 電圧制御部
1136 VCO
A1 第1加算器
A2 第2加算器
df 周波数調整値
dV 電圧調整値
dVn 電圧偏差
f 内部周波数
f0 基準周波数
Δf 周波数補正値
ΔV 電圧補正値
θ 基準位相角
12 負荷設備
13 発電設備
14 母線
2 計測データ
3 命令データ
4 判断回路
5 出力回路
TB テーブル
AC 交流電流
ACP 交流電流に係る電力
ACV 交流電流に係る電圧
ACI 交流電流に係る電流
DC 直流電流
DCP 直流電流に係る電力
DCV 直流電流に係る電圧
DCI 直流電流に係る電流
T 温度
SOC 充電率

Claims (10)

  1. 蓄電池を制御する蓄電池システムと前記蓄電池システムに交流電流を送電する発電設備とに接続され、前記蓄電池システム及び前記発電設備を制御する自立運転制御装置であって、
    前記交流電流に係る電力又は電流を示す計測値を取得する取得部と、
    前記計測値が所定の上限値及び所定の下限値によって定まる第1範囲の上限を示す第1上限値以上の値である又は前記計測値が前記第1範囲の下限を示す第1下限値以下の値であると、前記交流電流に係る周波数を前記蓄電池システムに変更させ、
    前記計測値が前記第1範囲以外の第2範囲の上限を示す第2上限値以上の値であると、前記発電設備に前記送電を制限させる制御部と
    を含む自立運転制御装置。
  2. 前記自立運転制御装置は、複数の前記蓄電池システムに接続され、
    前記取得部は、前記複数の蓄電池システムについて、前記蓄電池システムごとに前記計測値をそれぞれ取得し、
    前記制御部は、前記複数の蓄電池システムのうち、前記計測値が前記第1上限値以上の値である又は前記計測値が前記第1下限値以下の値である蓄電池システムに、前記周波数を変更させる請求項1に記載の自立運転制御装置。
  3. 前記制御部は、前記計測値が前記第1範囲及び前記第2範囲以外の第3範囲の上限値を示す第3上限値以上の値である又は前記計測値が前記第3範囲の下限値を示す第3下限値以下の値であると、前記蓄電池システムに運転を制限させる請求項1又は2に記載の自立運転制御装置。
  4. 前記計測値には、前記交流電流から変換されて前記蓄電池に充電される直流電流に係る電流、前記直流電流に係る電圧、前記蓄電池に係る充電率、及び前記蓄電池に係る温度のうち、少なくともいずれか1つがさらに含まれる請求項1乃至3のいずれかに記載の自立運転制御装置。
  5. 前記計測値には、少なくとも前記電圧及び前記充電率が含まれる請求項4に記載の自立運転制御装置。
  6. 前記制御部は、前記交流電流の大きさに基づき生成した周波数補正値を加算して前記蓄電池システムを動作させる内部周波数を補正することで、前記交流電流に係る周波数を前記蓄電池システムに変更させる請求項1に記載の自立運転制御装置。
  7. 前記制御部は、
    前記蓄電池システムの蓄電池が放電する場合は、前記交流電流の有効電流成分が大きいほど前記内部周波数が小さくなるように前記周波数補正値を生成し、
    前記蓄電池システムの蓄電池が充電される場合は、前記交流電流の有効電流成分が大きいほど前記内部周波数が大きくなるように前記周波数補正値を生成する
    ことを特徴とする請求項6に記載の自立運転制御装置。
  8. 負荷設備、蓄電池を制御する蓄電池システム、前記蓄電池システムと前記負荷設備とに交流電流を送電する発電設備、及び前記蓄電池システムと前記発電設備とを制御する自立運転制御装置を有する自立運転制御システムであって、
    前記交流電流に係る電力又は電流を示す計測値を取得する取得部と、
    前記計測値が所定の上限値及び所定の下限値によって定まる第1範囲の上限を示す第1上限値以上の値である又は前記計測値が前記第1範囲の下限を示す第1下限値以下の値であると、前記交流電流に係る周波数を前記蓄電池システムに変更させ、
    前記計測値が前記第1範囲以外の第2範囲の上限を示す第2上限値以上の値であると、前記発電設備に前記送電を制限させる制御部と
    を含む自立運転制御システム。
  9. 蓄電池を制御する蓄電池システムと前記蓄電池システムに交流電流を送電する発電設備とに接続され、前記蓄電池システム及び前記発電設備を制御する自立運転制御装置が行う自立運転制御方法であって、
    前記自立運転制御装置が、前記交流電流に係る電力又は電流を示す計測値を取得する取得手順と、
    前記自立運転制御装置が、前記計測値が所定の上限値及び所定の下限値によって定まる第1範囲の上限を示す第1上限値以上の値である又は前記計測値が前記第1範囲の下限を示す第1下限値以下の値であると、前記交流電流に係る周波数を前記蓄電池システムに変更させ、
    前記自立運転制御装置が、前記計測値が前記第1範囲以外の第2範囲の上限を示す第2上限値以上の値であると、前記発電設備に前記送電を制限させる制御手順と
    を含む自立運転制御方法。
  10. 蓄電池を制御する蓄電池システムと前記蓄電池システムに交流電流を送電する発電設備とに接続され、前記蓄電池システム及び前記発電設備を制御するコンピュータに自立運転制御方法を実行させるためのプログラムであって、
    前記コンピュータが、前記交流電流に係る電力又は電流を示す計測値を取得する取得手順と、
    前記コンピュータが、前記計測値が所定の上限値及び所定の下限値によって定まる第1範囲の上限を示す第1上限値以上の値である又は前記計測値が前記第1範囲の下限を示す第1下限値以下の値であると、前記交流電流に係る周波数を前記蓄電池システムに変更させ、
    前記コンピュータが、前記計測値が前記第1範囲以外の第2範囲の上限を示す第2上限値以上の値であると、前記発電設備に前記送電を制限させる制御手順と
    を実行させるためのプログラム。
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