WO2022137420A1 - 蓄電システムおよび系統制御システム - Google Patents
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Definitions
- the control unit 30 controls the operation of the power converter 20 so as to release or absorb the active power that compensates for the increase / decrease in the detected active power based on the active power detected by the power detector 40. This makes it possible to compensate for the imbalance between supply and demand of electric power that causes the grid frequency.
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the power detector of FIG.
- the power detector 40 includes a voltage detector 41, a current transformer 42, an input converter 43, an analog-to-digital (AD) converter 44, a processor 45, a memory 46, and the like. Includes input / output interface 47.
- the AD converter 44, the processor 45, the memory 46, and the input / output interface 47 are connected to each other via the bus 48.
- the memory 46 stores data, programs, and the like used by the processor 45. For example, the detected voltage data and current data as well as the calculated active power and active power are stored in the memory 46.
- the memory 46 includes a volatile memory and a non-volatile memory. Examples of volatile memory include DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static RAM). Examples of the non-volatile memory include EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) and flash memory.
- the subtractor 54 calculates the deviation ⁇ by subtracting the active power detection value P1 from the active power target value P2.
- the calculated deviation ⁇ is input to the dead zone determination unit 52.
- FIG. 17 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the centralized control device of FIG.
- the centralized control device 70 includes a processor 71, a memory 72, a communication device 73, and a bus 74 that interconnects these components.
- step S320 whether or not the dead zone width setting unit 82 has a smaller total capacity of the chargeable power storage system 1 than the total capacity of the total power storage system 1 (total power capacity of the total power converter 20). Is determined.
- the dead zone width setting unit 82 changes the upper dead zone width d1 when the total capacity of the rechargeable power storage system 1 is smaller than the total power capacity (YES in step S320). Specifically, the dead zone width setting unit 82 sets the upper dead zone width d1 smaller as the total capacity of the rechargeable power storage system 1 is smaller (step S330).
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Abstract
Description
[蓄電システムの概略構成]
図1は、実施の形態1による蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。
図2は、図1の電力検出器のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図2を参照して、電力検出器40は、電圧変成器41と、電流変成器42と、入力変換器43と、アナログ・デジタル(AD)変換器44と、プロセッサ45と、メモリ46と、入出力インターフェース47とを含む。上記の構成要素のうち、AD変換器44、プロセッサ45、メモリ46、および入出力インターフェース47はバス48を介して相互に接続される。
図4は、図1の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。以下、図1および図4を参照して、これまでの説明を総括して、実施の形態1の蓄電システム1の動作を説明する。
まず、従来技術の問題点について説明する。有効電力の需要と供給のバランスが崩れた場合、一般には、発電機の持つ回転機の特性によって、その過不足分が補填される。たとえば、有効電力の需要が供給を上回った場合、発電機の持つ回転機の回転エネルギーを有効電力に変換して電力供給が行われるため、電力系統の周波数は徐々に減少する。一般的には発電機の調速機系制御を用いて有効電力の需要と供給の差分を補填がなされるが、発電機の機械入力の応答には十秒以上の時間がかかることが多い。また調速機系は特に供給する有効電力に限界がある。
図5は、図1の蓄電システム1の変形例を示すブロック図である。図1の蓄電システム1と図5の蓄電システム1とでは、電力検出器40によって検出される有効電力の位置が異なる。
実施の形態2では、有効電力の変動量の検出値に不感帯を設けた場合について説明する。これによって、蓄電システム1は、電力線100を流れる有効電力が不感帯幅を超えるほど急激に変動した場合にのみ、蓄電システム1から有効電力を補償する。
図6は、実施の形態2の蓄電システムにおいて、制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。
図9は、nセットの蓄電装置および電力変換器を含む蓄電システムの構成例を示す図である。図1では蓄電システム1内に1つの蓄電装置10と1つの電力変換器20とのセットが示されていたが、複数のセットが含まれていてもよい。図9では、第i番目(1≦i≦n)の蓄電装置10_iに対して第i番目の電力変換器20_iが接続される。
図10は、実施の形態2の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。以下、図7および図10などを参照して、これまでの説明を総括して、実施の形態2の蓄電システム1の動作について説明する。
以下、実施の形態2の蓄電システム1のシミュレーション結果について説明する。
上記のとおり実施の形態2の蓄電システム1によれば、蓄電システム1が連系する電力線100の有効電力が不感帯幅を超えるほど急峻かつ大規模に変化する場合に、蓄電装置10から変化分の有効電力の一部を迅速に補填することができる。また、検出した有効電力検出値P1から高周波成分を除去したものを有効電力目標値P2とすることで、有効電力の入出力後には徐々に有効電力目標値P2と有効電力検出値P1との偏差Δを減少させることができる。これにより、蓄電装置10を充電または放電させ続ける必要がなく、蓄電装置10の充電状態が0%または100%になる前に動作を終了させることができる。
実施の形態3の蓄電システム1では、電力変換器20の連系点101の両側において有効電力を検出する。これにより、電力線100の有効電力の変動をより正確に検出できる。以下、図面を参照して具体的に説明する。
図13は、実施の形態3による蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。図13の蓄電システム1の電力検出器40は、電力変換器20と電力線100との連系点101の上流側(発電機側)および下流側(負荷側)の両側の有効電力を検出する点で、図1の電力検出器40と異なる。以下、連系点101の上流側(第1の側)の有効電力検出値をP1Aと記載し、連系点101の下流側(第2の側)の有効電力検出値をP1Bと記載する。
図14は、実施の形態3の蓄電システムにおいて、図6の指令値生成部50の機能的構成の一例を示すブロック図である。図14に示す指令値生成部50は、高周波成分除去フィルタ51A,51Bと、減算器54A,54Bと、選択部55と、不感帯判定部52と、ゲイン乗算器53とを含む。
図15は、実施の形態3の蓄電システムの動作を示すフローチャートである。以下、図14および図15などを参照して、これまでの説明を総括して、実施の形態3の蓄電システム1の動作について説明する。
以上のとおり、実施の形態3の蓄電システム1は、電力変換器20と電力線100との連系点101の両側の有効電力検出値に基づいて、有効電力の変動分が大きい方の変動を補償するように動作する。したがって、迅速な有効電力の入出力が可能になる。
実施の形態4では、複数の蓄電システム1と集中制御装置70とを備えた系統制御システム2について説明する。
図16は、系統制御システムの構成例を示すブロック図である。図16を参照して、系統制御システムは、m台の蓄電システム1_1~1_mと、集中制御装置70とを含む。図16の場合、m=3である。
図17は、図16の集中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。図17を参照して、集中制御装置70は、プロセッサ71と、メモリ72と、通信装置73と、これらの構成要素を相互に接続するバス74とを含む。
図18は、図16の集中制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。
図19は、図18の不感帯幅設定部の動作の一例を示すフローチャートである。
図20のステップS400において、集中制御装置70の監視部80は、各蓄電システム1の現在の状態、たとえば、蓄電装置10のSOCおよび動作の可否の情報(メンテナンス中、故障中など)を取得する。
実施の形態4では、電力系統に複数の蓄電システム1が設けられている系統制御システム2について説明した。複数の蓄電システム1を制御する集中制御装置70が、各蓄電システム1の状態に応じて上側不感帯幅d1および下側不感帯幅d2を変更することにより、より迅速な有効電力の入出力が可能になる。
Claims (14)
- 電力系統の電力線に連系される蓄電システムであって、
電気エネルギーを入出力する少なくとも1つの蓄電装置と、
前記電力線と前記少なくとも1つの蓄電装置との間に設けられた少なくとも1つの電力変換器と、
前記電力線に流れる有効電力を検出する電力検出器と、
前記少なくとも1つの電力変換器の動作を制御することにより、前記電力検出器によって検出された有効電力の変動を補償するように、前記少なくとも1つの蓄電装置から前記電力線へ有効電力を出力または前記電力線から前記少なくとも1つの蓄電装置へ有効電力を入力させる制御部とを備える、蓄電システム。 - 前記電力検出器は、前記少なくとも1つの電力変換器と前記電力線との連系点よりも、前記有効電力の流れの上流側の有効電力を検出する、請求項1に記載の蓄電システム。
- 前記電力検出器は、前記少なくとも1つの電力変換器と前記電力線との連系点よりも、前記有効電力の流れの下流側の有効電力を検出する、請求項1に記載の蓄電システム。
- 前記制御部は、
前記電力検出器によって取得された有効電力検出値から電力系統の基本波成分よりも高い高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、有効電力目標値を算出し、
前記有効電力目標値と前記有効電力検出値との偏差が不感帯幅を超えた場合に、前記偏差の絶対値を小さくするように前記少なくとも1つの電力変換器を制御する、請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記電力検出器は、前記少なくとも1つの電力変換器と前記電力線との連系点の両側の地点の有効電力を検出する、請求項1に記載の蓄電システム。
- 前記制御部は、
前記電力検出器によって取得された前記連系点の第1の側の有効電力検出値から電力系統の基本波成分よりも高い高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、第1の有効電力目標値を算出し、
前記電力検出器によって取得された前記連系点の第2の側の有効電力検出値から電力系統の基本波成分よりも高い高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、第2の有効電力目標値を算出し、
前記第1の有効電力目標値と前記第1の側の有効電力検出値との第1の偏差と、前記第2の有効電力目標値と前記第2の側の有効電力検出値との第2の偏差とのうち、絶対値が大きいほうの偏差を、有効電力偏差として選択し、
前記有効電力偏差が不感帯幅を超えた場合に、前記有効電力偏差の絶対値を小さくするように前記少なくとも1つの電力変換器を制御する、請求項5に記載の蓄電システム。 - 前記蓄電システムは、前記少なくとも1つの蓄電装置として複数の蓄電装置を備え、
前記蓄電システムは、前記少なくとも1つの電力変換器として、前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数の電力変換器を備え、
前記制御部は、前記複数の電力変換器の定格電力容量に応じて、各電力変換器を介して対応する蓄電装置に入力または各電力変換器を介して対応する蓄電装置から出力する有効電力を決定する、請求項1~6のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記制御部は、前記電力検出器によって検出された有効電力検出値に基づいて、前記不感帯幅を決定する、請求項1~7のいずれか1項に記載の蓄電システム。
- 電力系統に連系された複数の蓄電システムと、
前記複数の蓄電システムから情報を受け取り、前記複数の蓄電システムに指令を与える集中制御装置とを備え、
前記複数の蓄電システムの各々は、
電気エネルギーを入出力する少なくとも1つの蓄電装置と、
前記電力系統のいずれかの電力線と前記少なくとも1つの蓄電装置との間に設けられた少なくとも1つの電力変換器と、
前記電力線に流れる有効電力を検出する電力検出器と、
前記少なくとも1つの電力変換器の動作を制御することにより、前記電力検出器によって検出された有効電力の変動を補償するように、前記少なくとも1つの蓄電装置から前記電力線へ有効電力を出力または前記電力線から前記少なくとも1つの蓄電装置へ有効電力を入力させる制御部とを備える、系統制御システム。 - 前記集中制御装置は、前記複数の蓄電システムの各々が備える前記少なくとも1つの蓄電装置の充電状態に基づいて有効電力入力の可否および有効電力出力の可否を判定し、前記複数の蓄電システムの各々に対して有効電力の入力および出力の許可または禁止の指令を与える、請求項9に記載の系統制御システム。
- 前記複数の蓄電システムの各々は、各々が備える前記少なくとも1つの蓄電装置の充電状態に基づいて有効電力入力の可否および有効電力出力の可否を決定し、決定した前記有効電力入力の可否および前記有効電力出力の可否の情報を、前記集中制御装置に通知する、請求項9に記載の系統制御システム。
- 前記複数の蓄電システムの各々の前記制御部は、
前記電力検出器によって取得された有効電力検出値から電力系統の基本波成分よりも高い高周波成分の少なくとも一部を除去することにより、有効電力目標値を算出し、
前記有効電力目標値に上側不感帯幅を加算した上限値を前記有効電力検出値が超えた場合、または前記有効電力目標値から下側不感帯幅を減算した下限値を前記有効電力検出値が下回った場合に、前記有効電力目標値と前記有効電力検出値との偏差の絶対値を小さくするように前記少なくとも1つの電力変換器を制御する、請求項9~11のいずれか1項に記載の系統制御システム。 - 前記集中制御装置は、
前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統から有効電力の入力が可能な蓄電システムの電力容量の合計値を第1の合計値として算出し、前記第1の合計値が小さいほど、前記有効電力目標値の前記上側不感帯幅を小さく設定し、
前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統への有効電力の出力が可能な蓄電システムの電力容量の合計値を第2の合計値として算出し、前記第2の合計値が小さいほど、前記有効電力目標値の前記下側不感帯幅を小さく設定する、請求項12に記載の系統制御システム。 - 前記集中制御装置は、
前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統から有効電力の入力が可能な蓄電システムの合計台数を第1の合計台数として算出し、前記第1の合計台数が小さいほど、前記有効電力目標値の前記上側不感帯幅を小さく設定し、
前記複数の蓄電システムのうち、前記電力系統への有効電力の出力が可能な蓄電システムの合計台数を第2の合計台数として算出し、前記第2の合計台数が小さいほど、前記有効電力目標値の前記下側不感帯幅を小さく設定する、請求項12に記載の系統制御システム。
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