JPH04236132A - 電力貯蔵装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力貯蔵装置の運転制御
方法に係り、特に電力貯蔵装置と、発電機の周波数制御
装置との強調制御を実現し得るようにした制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図４は特公昭６３−３４６９９号公報に
記載された電力貯蔵システムの運転制御装置であり、周
波数制御機能を有する発電機を含む交流系統に電力貯蔵
装置を接続して成る系統において、上記交流系統の周波
数と基準周波数との偏差が所定値を超えた場合に、電力
貯蔵装置の出力値を瞬時的に変更し、且つ該出力値を時
間の経過と共に一定時間後に通常の出力値に戻すように
徐々に可変にするよう制御することによって、それ自体
で発電する能力はなく、充電した量以上には放電できず
、また、充電量もその容量以上に充電できない電力貯蔵
装置を、放電限界又は充電限界にし、系統周波数制御機
能を失なわせることを防ぐことを達成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以下にかかる従来の制
御方法の問題点について述べる。

【０００４】従来技術においては電力貯蔵装置の出力制
御にある不感帯を設けた周波数偏差を用いている為、応
答に時間がかかる、本来動作する必要のない状況でも電
力貯蔵装置が動作することがある、等の不具合が発生す
る。これを図２と図３にて説明する。

【０００５】図２においてＰＬ　は系統の負荷であって
ＰＬ　が急変することにより系統の周波数が変動する。 △ｆは系統の周波数の基準周波数からの偏差である。Ｐ
Ｇ　は系統の周波数制御機能を有する発電機の出力で、
火力機とすればガバナーによる出力変化や加減弁による
急速応答やＡＦＣ信号による出力指令により電気出力の
制御を行ない系統周波数の安定化を行なう。ＰＩＮＶ　
は電力貯蔵装置の出力である。さて、周波数偏差△ｆの
三本の曲線のうち、３２は電力貯蔵装置なしの場合の周
波数偏差を示し、３３は既存技術による制御された場合
の周波数偏差を示す。３３の△ｆ曲線に対応する系全体
での電力変動ＰＡＬＬ　は曲線４２となる。本図から明
らかなように３６の不感帯を越えるまで電力貯蔵装置は
動作しないため、応答に時間がかかり、そのため、初期
の系統電力の変動を何ら制御できない為にその慣性の低
い系統では大きな周波数変動となってしまう。

【０００６】一方、図３において、本来動作する必要な
い状況での電力貯蔵装置の動作を説明する。図３におい
て各符号の意味は図２と同じである。今、△ｆが電力需
給の不平衡により、少し高めの周波数に達し、そこで安
定したとする。系統の運用上は問題にならない程度であ
ったため、発電出力が減少し、ＡＦＣ指令を緊急に出す
ことをしていなかったとする。その状況で、本来、電力
貯蔵装置によらず、ガバナー機能や発電機ＡＦＣ指令等
により制御される程度の負荷の減少があったとする。系
統の周波数は徐々に上昇し、ＡＦＣ指令値により周波数
偏差△ｆ＝０へ向けて引きもどされるはずであるが、そ
の△ｆの上昇過程で不感帯の設定値３５を越えた場合、
その△ｆの変化がいかに小さく、すぐに収束するような
場合でも電力貯蔵装置は系統の余剰電力を吸収すべく充
電動作を行なう。電力貯蔵装置自身はこの充電動作によ
り、その容量限界に近づいてしまい、次に大規模な（本
来の設置目的にあう程度の）負荷の急減がおこった場合
に役に立たなくなる可能性がある。電力貯蔵装置の運転
制御を行なう場合、本理由から、その不要動作を行なわ
ないよう制御しなければならない。

【０００７】更に、電力貯蔵装置の容量が大きい場合、
上記動作は系統の負荷の大規模な急変となり、系統の周
波数変動を抑制するために設けた電力貯蔵装置によって
系統の周波数変動を増大する可能性がある。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みて成されたもの
で、電力貯蔵装置と発電機の周波数制御との協調を図り
つつ電力貯蔵装置を安定に運転する制御方式において、
電力貯蔵装置の系統負荷変化に対する速応性の向上、不
要動作の防止、系統への外乱となることの防止を可能に
した電力貯蔵装置の制御方法を提供することを目的とす
る。［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明においては、周波数制御機能を有する発電機を含
む交流系統に電力貯蔵装置を接続してなる系統において
、前記交流系統の周波数と基準周波数との偏差の変化率
が所定値を超えた場合に、前記電力貯蔵装置の出力値を
瞬時的に変更し、且つ該出力値を時間の経過と共に一定
時間後に通常の出力値に戻すよう徐々に可変するように
する。

【００１０】

【作用】本発明は上記のように構成されており電力貯蔵
装置の出力値を変化させる為に系統周波数の偏差の変化
率を用いるため、系統の負荷の急変後にその影響が周波
数偏差として現われるまでの時間遅れがなく電力貯蔵装
置の出力を瞬時に変化させることができる。また、対象
とする系統により、発電機の周波数調整機能の限界があ
る為、電力貯蔵装置にて系統に寄与しなければならない
急変負荷量と、そのときの周波数偏差の変化率は対象系
統のシミュミレーションにより算定できる為、電力貯蔵
装置へ出力指令を出す条件として上記算定値より裕度を
見込んだ値を設定値としてとることにより、電力貯蔵装
置を用いるべき系統の負荷変動を選別し、不要動作を防
止する。このように不要動作を防止した事により、系統
の負荷急変による周波数変動を抑制する場合にのみ電力
貯蔵装置は作用することになる。

【００１１】更に、上記の作用の後は既存技術である電
力貯蔵装置の出力値を時間の経過と共に一定時間後に通
常の出力値に戻すように徐々に可変にすることにより、
周波数制御機能を有する発電機の出力変化と協調をとる
。

【００１２】

【実施例】図１を用いて本発明の一実施例を説明する。

【００１３】図１は本実施例に係る電力貯蔵装置の制御
方法の構成を示すブロック図であり、系統周波数制御機
能をタービン１，周波数検出器２，負荷調整器３に発電
機４，変圧器５，母線６，電路７，負荷８から成る電力
系統を接続し位相制御器９により制御された蓄電池１０
とインバータ１１より成る電力貯蔵装置の出力を変圧器
１２を介して加えることにより負荷８の急変による系統
周波数の変動を抑制する。

【００１４】系統の周波数は変圧器１３を介し周波数検
出器１４により検出され、系統の基準周波数（例えば６
０Ｈｚ）ｆｉｏとの差を加算器１５により周波数偏差△
ｆとして出力する。この△ｆを微分器１６により周波数
偏差の変化率にし、この変化率と前記した対象系統に対
してシュミレーション等により決定する設定値１７−１
，１７−２　と比較する。比較器１８−１　は上記設定
値のうち系統周波数が急増した際に電力貯蔵装置に充電
運転をさせるためのもので、設定値１７−１　は正の値
で、１７−１　よりも系統の周波数偏差の変化率ｄ△ｆ
／ｄｔの方が大きいときにリレー１９−１　を動作させ
設定器２０−１で設定した充電電力に従って電力を吸収
し、その後一次遅れ回路２１−１　の時定数で徐々に待
期運転中の指定値Ｐｏ　にもどるようインバータ１１の
位相制御器９に出力指令を与える。電力系統内に存在す
る発電機４は図中の負荷調整制御装置１，２，３又は中
央給電指令所からの指令に従い徐々に出力を急変負荷分
に合わせて変化させ電力貯蔵装置の上記一連の周波数変
動抑制の運転と協調をとる。（上例では発電機出力を減
少させる。）

【００１５】一方、設定値１７−２　，比較器１８−２
　，リレー１９−２　，設定器２０−２　，１次遅れ回
路２１−２　，加算器２２−２　は各々電力貯蔵装置の
放電側の運転制御を行なうためのもので、負荷９の急増
により系統周波数が急激した場合に動作する。この場合
、周波数偏差の変化率ｄ△ｆ／ｄｔは負であり、設定値
１７−２　も負である。ｄ△ｆ／ｄｔが設定値１７−２
　よりも小さいときにリレー１９−２　が動作し、上記
充電方向と同様な形で放電運転を行ない、発電機４と協
調をとり系統周波数変動を抑制する。

【００１６】以下、実施例の効果を前述の図２，図３を
用いて説明する。既に説明した通り、既存技術を用いる
と周波数偏差△ｆは曲線３３のようになる。ここで本実
施例によれば、図２においては△ｆの変化率の指定値３
７を、系統の周波数偏差の変化率は負荷ＰＬ　の急変直
後に越え従って瞬時に電力貯蔵装置から放電出力を系統
に放出することができるようになり、従来技術に存在し
た時間遅れがほとんどなくなる為、周波数偏差の最大値
を小さく抑えることができるようになる。

【００１７】又、図３においては、△ｆの変化率の指定
値３７を系統の周波数偏差の変化率が越えない為、従来
技術では電力貯蔵装置を急激な充電運転させてた結果曲
線３３のような周波数変動を与えてしまっていた系統自
身のゆっくりとした周波数変動３２に対し、電力貯蔵装
置を動作させることなく発電機の周波数制御機能のみに
まかせることができ、電力貯蔵装置を効果的に運用し、
かつ、系統に不要な外乱を与えることのないより良い協
調制御が可能になる。なお、本発明はその既存技術とし
て紹介した特公昭６３−３４６９９号公報に記述のある
変形例にても通用できることは言うまでもない。

【００１８】例えば自励式インバータの電力指定値Ｐｏ
　に電力補正信号△Ｐを加える本発明のみならず他励式
インバータにおいては電流指令値に、また自励式インバ
ータでは電圧又は電流指令値に補正信号を加えるように
しても可能である。

【００１９】又、前記実施例は蓄電池を用いた電力貯蔵
装置に対してのみならずフライホイールを用いた電力貯
蔵等の一般の電力貯蔵装置へも適用できる。更に、前記
実施例では一発電気、一電力貯蔵装置とからなる系統に
限らず複数台の発電機、複数台の電力貯蔵装置とから成
る一般の電力系統にも適用できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば既存
技術の電力貯蔵装置の連続安定運転をしながら発電機と
の協調制御を行なう技術の欠点である周波数偏差の不感
帯からくる応答の遅れをなくす事ができるのみならず、
対象電力系統の特性をシミュレーションでつかむことに
より、電力貯蔵装置を用いて系統の周波数の安定化を行
なう場合を選定することができるようになり、本質的に
その容量に限りのある電力貯蔵装置をより効果的に運転
することが可能となる。更に、電力貯蔵装置により系統
に動揺を与えることを防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を電力系統全体と共に表わし
た図。

【図２】本発明の効果を電力と周波数の時間変化によっ
て示した図。

【図３】本発明における電力貯蔵装置の動作すべき変動
の選定効果を示した図。

【図４】従来技術を示す図。

【符号の説明】

２，１４…周波数検出装置、　　　　４…発電機、　　
　　５，１２…変圧器、１３…計器用変圧器、　　　　
　　　　　　５，２２，２２−１，２２−２…加算器、
１６…周波数偏差の変化率検出器、　　　　１７−１，
１７−２…変化率設定器、１８−１，１８−２…比較器
、　　　　　　　　１９−１，１９−２…リレー、２０
−１，２０−２…運転指令値設定器、　　　　２１−１
，２１−２…１次遅れ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　周波数制御機能を有する発電機を含む
   交流系統に電力貯蔵装置を接続して成る系統において、
   前記交流系統の周波数と基準周波数との偏差の変化率が
   所定値を超えた場合に、前記電力貯蔵装置の出力値を瞬
   時的に変更し、且つ該出力値を時間の経過と共に一定時
   間後に通常の出力値に戻すよう徐々に可変するようにし
   たことを特徴とする電力貯蔵装置の運転制御方法。