(57)【要約】【課題】再生可能エネルギが変動した際の出力安定化を低コストで実現可能なハイブリッド発電システム、及び、ハイブリッド発電システムの制御方法を提供する。【解決手段】ハイブリッド発電システムは、共通の交流電力系統に接続された再生可能エネルギ発電装置及び回転型発電装置を備える。このシステムでは、再生可能エネルギ又は出力が変動した場合、その変動量に基づいて算出された補正値がフィードフォワード成分として制御パラメータに加算され、回転型発電装置が制御される。【選択図】図１
2020061846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギを利用して発電可能な再生可能エネルギ発電装置と、
前記再生可能エネルギ発電装置と同じ交流電力系統に接続され、前記再生可能エネルギ発電装置の出力変動を軽減するように発電可能な回転型発電装置と、
前記回転型発電装置の回転数が目標回転数になるように前記回転型発電装置を制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド発電システムであって、
前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたか否かを判定する変動判定部と、
前記変動量に基づいて前記制御パラメータの補正値を算出する補正値算出部と、
を備え、
前記制御装置は、前記変動判定部によって前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたと判定された場合、前記補正値算出部によって算出された前記補正値をフィードフォワード成分として加算した制御パラメータに基づいて、前記回転型発電装置を制御する、ハイブリッド発電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記回転型発電機の実測回転数と前記目標回転数との差分に基づいて前記制御パラメータをフィードバック制御する、請求項１に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記変動判定部によって前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたと判定された場合、前記制御パラメータをフィードバック制御する際のゲインを一時的に低下させる、請求項２に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項４】
前記回転型発電装置の運転状態毎に前記変動量と前記補正値との関係を規定するレファレンスデータを記憶する記憶部と、
前記回転型発電装置の運転状態を取得する運転状態取得部と、
を更に備え、
前記補正値算出部は、前記運転状態取得部によって取得された前記運転状態に対応する前記レファレンスデータに基づいて、前記変動量に基づいて前記制御パラメータの補正値を算出する、請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項５】
前記回転型発電装置の出力変動を軽減するように、前記交流電力系統に接続された蓄電装置を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項６】
前記再生可能エネルギは太陽光エネルギである、請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項７】
前記再生可能エネルギは風力エネルギである、請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項８】
前記回転型発電装置は動力源としてエンジンを含み、
前記制御パラメータは、前記制御パラメータは前記エンジンの燃料噴射量を調整するためのアクチュエータの駆動量である、請求項１から７のいずれか一項に記載のハイブリッド発電システム。
【請求項９】
再生可能エネルギを利用して発電可能な再生可能エネルギ発電装置と、
前記再生可能エネルギ発電装置と同じ交流電力系統に接続され、前記再生可能エネルギ発電装置の出力変動を軽減するように発電可能な回転型発電装置と、
前記回転型発電装置の回転数が目標回転数になるように前記回転型発電装置を制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド発電システムの制御方法であって、
前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたか否かを判定する変動判定工程と、
前記回転型発電装置の回転数が目標回転数になるように前記回転型発電装置を制御する制御工程と、
を備え、
前記変動判定部によって前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたと判定された場合、前記制御工程では、前記変動量に基づいて算出された補正値がフィードフォワード成分として加算された制御パラメータに基づいて、前記回転型発電装置を制御する、ハイブリッド発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、共通の交流電力系統に接続された再生可能エネルギ発電装置及び回転型発電装置を備えるハイブリッド発電システム、及び、ハイブリッド発電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷を考慮したクリーンなエネルギ源として、太陽光エネルギや風力エネルギなどの再生可能エネルギを利用して発電を行う再生可能エネルギ発電装置を含む発電システムの普及が進んでいる。再生可能エネルギ発電装置は、その発電量が再生可能エネルギの供給量に依存するため、気象条件などの外的要因の影響を少なからず受ける。そのため、再生可能エネルギ発電装置では、発電量の安定性の確保が課題となる。
【０００３】
再生可能エネルギ発電装置における発電量を安定化するために、例えば、エンジン等の動力源によって駆動可能な回転型発電装置を、再生可能エネルギ発電装置と同一の電力系統に接続するように構成された、いわゆるハイブリッド発電システムが知られている（特許文献１）。この種のハイブリッド発電システムでは、気象条件等によって再生可能エネルギが変動した場合に、回転型発電装置によってその変動量を賄うことで、発電量の安定化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３７２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のハイブリッド発電システムでは、再生可能エネルギの変動量に応じて回転型発電装置が駆動制御されることによって、発電量の安定化が図られる。ところが再生可能エネルギの変動量が所定値を超えると、回転型発電装置の回転数が負荷変動によって一時的に低下し、出力周波数が低下してしまう。このような現象は、例えば再生可能エネルギ発電装置として太陽光パネルを用いた場合、天候が晴れから曇りに変化すると、太陽光パネルへの日照量が急減するケースなどに現れる。出力周波数の低下は電力供給先である電力系統側に悪影響を与えるため、回転型発電装置を電力系統から解列する必要があり、結果的に、発電量の安定化が不能になってしまうおそれがある。
【０００６】
このような回転型発電装置の解列を回避するために、電力系統に接続可能な蓄電装置を更に備えるハイブリッド発電システムが知られている。このシステムでは、再生可能エネルギの変動量が所定値を超えた際に回転型発電装置が解列されるおそれがある場合に、回転型発電装置に代えて電力系統に蓄電装置を接続することで、システムの発電量が安定化される。ここで蓄電装置は、予め電力が蓄えられたリチウムイオン蓄電池などが採用されるが、インフラ電力を供給するような大規模な発電システムでは、蓄電装置に求められる容量が大きく、非常に高価なものになってしまう。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、再生可能エネルギが変動した際の出力安定化を低コストで実現可能なハイブリッド発電システム、及び、ハイブリッド発電システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システムは上記課題を解決するために、
再生可能エネルギを利用して発電可能な再生可能エネルギ発電装置と、
前記再生可能エネルギ発電装置と同じ交流電力系統に接続され、前記再生可能エネルギ発電装置の出力変動を軽減するように発電可能な回転型発電装置と、
前記回転型発電装置の回転数が目標回転数になるように前記回転型発電装置を制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド発電システムであって、
前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたか否かを判定する変動判定部と、
前記変動量に基づいて前記制御パラメータの補正値を算出する補正値算出部と、
を備え、
前記制御装置は、前記変動判定部によって前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたと判定された場合、前記補正値算出部によって算出された前記補正値をフィードフォワード成分として加算した制御パラメータに基づいて、前記回転型発電装置を制御する。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、回転型発電装置の回転数が低下するような再生可能エネルギや出力の変動があった場合に、回転型発電装置の回転数低下より時間的に先に生じる再生可能エネルギの変動量、又は、再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量に基づいて、回転型発電装置の制御パラメータの補正値が求められる。この補正値は制御パラメータに対してフィードフォワード成分として加算されることによって、回転型発電装置の回転数低下を抑制する。このように回転型発電装置の制御内容を工夫することにより、再生可能エネルギが変動した際の出力安定化を低コストで実現することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記制御装置は、前記回転型発電機の実測回転数と前記目標回転数との差分に基づいて前記制御パラメータをフィードバック制御する。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、フィードバック制御に用いられる制御パラメータに対して、補正値がフィードフォワード成分として加算される。これにより、再生可能エネルギの変動、又は、再生可能エネルギ発電装置の出力の変動を早期に加味することができ、応答性に優れた安定化制御を実現できる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、
前記制御装置は、前記変動判定部によって前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたと判定された場合、前記制御パラメータをフィードバック制御する際のゲインを一時的に低下させる。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、回転型発電装置の回転数が低下するような再生可能エネルギや出力の変動があった場合に、制御パラメータのフィードバック制御ゲインを一時的に低下させることにより、制御パラメータに加算されるフィードフォワード成分が強調される。これにより、回転型発電装置の回転数低下をより効果的に抑制できる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか一構成において、
前記回転型発電装置の運転状態毎に前記変動量と前記補正値との関係を規定するレファレンスデータを記憶する記憶部と、
前記回転型発電装置の運転状態を取得する運転状態取得部と、
を更に備え、
前記補正値算出部は、前記運転状態取得部によって取得された前記運転状態に対応する前記レファレンスデータに基づいて、前記変動量に基づいて前記制御パラメータの補正値を算出する。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、制御パラメータに加算される補正値の算出に、回転型発電装置の運転状態毎に規定されるレファレンスデータが用いられる。これにより、制御パラメータに加算される補正値を運転状態に応じて的確に求めることができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか一構成において、
前記回転型発電装置とともに前記再生可能エネルギ発電装置の出力変動を軽減するように、前記交流電力系統に接続可能に構成された蓄電装置を備える。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、交流電力系統に接続可能に構成されることで、再生可能エネルギが変動した際に、回転型発電装置とともに再生可能エネルギ発電装置の出力変動を軽減する蓄電装置が更に備えられる。本構成では、上述したように回転型発電装置の制御パラメータに補正値がフィードフォワード成分として加算されることで、再生可能エネルギが変動した際の出力安定化が図られるため、このような蓄電装置を備える場合においても、その容量を少なく抑えることができる（又は蓄電装置を省略することも可能となる）。これにより、低コストで安定性に優れたシステムを実現できる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、
前記再生可能エネルギは太陽光エネルギである。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、再生可能エネルギとして太陽光エネルギを利用するハイブリッド発電システムにおいて、天候変化により太陽光エネルギが変動した場合においても、出力の安定化を低コストで実現できる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、
前記再生可能エネルギは風力エネルギである。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、再生可能エネルギとして風力エネルギを利用するハイブリッド発電システムにおいて、天候変化により風力エネルギが変動した場合においても、出力の安定化を低コストで実現できる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では上記（１）から（７）のいずれか一構成において、
前記回転型発電装置は動力源としてエンジンを含み、
前記制御パラメータは、前記制御パラメータは前記エンジンの燃料噴射量を調整するためのアクチュエータの駆動量である。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、回転型発電装置の動力源であるエンジンの燃料噴射量を調整するためのアクチュエータの駆動量に対して、フィードフォワード成分として補正値を加算することで、システム出力の安定化を低コストで実現できる。
【００２４】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システムの制御方法は上記課題を解決するために、
再生可能エネルギを利用して発電可能な再生可能エネルギ発電装置と、
前記再生可能エネルギ発電装置と同じ交流電力系統に接続され、前記再生可能エネルギ発電装置の出力変動を軽減するように発電可能な回転型発電装置と、
前記回転型発電装置の回転数が目標回転数になるように前記回転型発電装置を制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド発電システムの制御方法であって、
前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたか否かを判定する変動判定工程と、
前記回転型発電装置の回転数が目標回転数になるように前記回転型発電装置を制御する制御工程と、
を備え、
前記変動判定部によって前記再生可能エネルギ発電装置に供給される前記再生可能エネルギ、又は、前記再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量が所定値を超えたと判定された場合、前記制御工程では、前記変動量に基づいて算出された補正値がフィードフォワード成分として加算された制御パラメータに基づいて、前記回転型発電装置を制御する。
【００２５】
上記（９）の方法によれば、回転型発電装置の回転数が低下するような再生可能エネルギの変動があった場合に、回転型発電装置の回転数低下より時間的に先に生じる再生可能エネルギの変動量、又は、再生可能エネルギ発電装置の出力の変動量に基づいて、回転型発電装置の制御パラメータの補正値が求められる。この補正値は制御パラメータに対してフィードフォワード成分として加算されることによって、回転型発電装置の回転数低下を抑制する。このように回転型発電装置の制御内容を工夫することにより、再生可能エネルギが変動した際の出力安定化を低コストで実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、再生可能エネルギが変動した際の出力安定化を低コストで実現可能なハイブリッド発電システム、及び、ハイブリッド発電システムの制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システムの全体構成図である。
【図２】図１の回転型発電装置の詳細構成を示す模式図である。
【図３】図１のコントローラの内部構成を機能的に示すブロック構成図である。
【図４】本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システムの制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図５】図５は再生可能エネルギ、再生可能エネルギ発電装置の出力、回転型発電装置の運転状態（出力）及び出力周波数の時間的推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２９】
図１は本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システム１００の全体構成図である。ハイブリッド発電システム１００は、共通の交流電力系統２００に対して互いに並列に接続された再生可能エネルギ発電装置３００と、回転型発電装置４００と、蓄電装置５００と、制御装置６００と、備える。
【００３０】
交流電力系統２００は、需要先（不図示）に対して交流電力を配電するための電力系統である。交流電力系統２００によって配電される交流電力は、一定周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）を有し、ハイブリッド発電システム１００によって需要先に応じた所定の容量が確保される。
【００３１】
再生可能エネルギ発電装置３００は、再生可能エネルギを利用して発電可能な発電装置である。具体的には、再生可能エネルギ発電装置３００は、例えば再生可能エネルギとして太陽光エネルギを利用する太陽光パネルや、再生可能エネルギとして風力エネルギを利用する風力発電装置であるが、その他の様々な形態の再生可能エネルギを利用する発電装置であってもよい。以下の説明では、基本的に、再生可能エネルギ発電装置３００として太陽光エネルギを利用する太陽光パネルを想定して述べるが、特段の記載がない限りにおいて、他の態様の再生可能エネルギを利用する発電装置にも適用可能である。
【００３２】
再生可能エネルギ発電装置３００では、再生可能エネルギの供給量に応じて発電がなされる。そのため、気象条件によって再生可能エネルギの供給量が変化すると、再生可能エネルギ発電装置３００の発電量もまた変動する。例えば、天候が晴れから曇りに変化すると、太陽光エネルギの供給量が減少するため、再生可能エネルギ発電装置３００の発電量も低下する。このように、再生可能エネルギ発電装置３００の発電量は、再生可能エネルギの供給量に依存する。
【００３３】
尚、再生可能エネルギ発電装置３００の出力側には、パワーコンディショナ３１０が設けられる。パワーコンディショナ３１０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータなどの各種電力素子を含んで構成され、再生可能エネルギ発電装置３００からの出力電力が、交流電力系統２００で要求される仕様にマッチングするように変換される。
【００３４】
尚、再生可能エネルギ発電装置３００には再生可能エネルギの供給量を検出するための再生可能エネルギ検出センサ３２０、及び、再生可能エネルギ発電装置３００の出力（発電量）を検出するための出力検出センサ３３０が設けられる。再生可能エネルギ検出センサ３２０及び出力検出センサ３３０は、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
【００３５】
回転型発電装置４００は、動力源であるエンジン４１０と、エンジン４１０によって駆動可能な発電機４２０と、を有する。エンジン４１０は、化石燃料を消費することにより動力を発生可能な内燃機関であり、例えば軽油燃料を消費して動力を出力可能なディーゼルエンジンである。エンジン４１０の出力軸は発電機４２０に連結されており、エンジン４１０の出力が発電機４２０に伝達されることで発電が行われる。発電機４２０は、例えばエンジンの出力軸が連結されるロータと、ロータの周囲に配置されるステータとを有する回転機械である。
【００３６】
ここで図２は図１の回転型発電装置４００の詳細構成を示す模式図である。動力源であるエンジン４１０は、フライホイール４１１を介して発電機４２０に接続されている。フライホイール４１１には回転数検出センサ４１２が取り付けられており、回転数検出センサ４１２の検知結果はガバナコントローラ４１４に入力される。ガバナコントローラ４１４は、エンジン４１０の燃料噴射ポンプ４１５から供給される燃料噴射量を調整するためのガバナアクチュエータ４１６の駆動量（ラック量）であるアクチュエータ開度を制御パラメータとして制御する。ガバナコントローラ４１４は、目標周波数と回転数検出センサ４１２の検出値との差分に基づいて制御パラメータであるアクチュエータ開度をフィードバック制御することで、エンジン４１０（又は発電機４２０）の回転数を調整し、出力周波数が目標周波数に制御される。
【００３７】
図１に戻って、蓄電装置５００は、前述の回転型発電装置４００とともに、再生可能エネルギの変動量が所定値を超えた際に、交流電力系統２００に対して供給するための電力を蓄積する。蓄電装置５００は、例えばリチウムイオン蓄電池などが採用され、所定容量の電力が蓄積される。
【００３８】
蓄電装置５００の出力側には、パワーコンディショナ５１０が設けられる。パワーコンディショナ５１０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータなどの各種電力素子を含んで構成される。蓄電装置５００には直流電力が蓄積されるため、パワーコンディショナ５１０によって交流電力系統２００で要求される仕様にマッチングするように変換される。
【００３９】
制御装置６００は、例えばコンピュータのような電子演算装置からなるハードウェアを含み、当該ハードウェアに対して本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システム１００の制御方法を実施するためのプログラムがインストールされることにより、ハイブリッド発電システム１００のコントロールユニットとして構成されている。当該プログラムは例えば所定の記録媒体に記録されたものを、ハードウェアが有する読込装置によって読み込むことでインストール可能であり、当該プログラム及びプログラムが記録された記録媒体もまた、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４０】
ここで図３は図１の制御装置６００の内部構成を機能的に示すブロック構成図である。制御装置６００は、回転型発電装置４００のフライホイール４１１に設けられた回転数検出センサ４１２によって検出される回転数の実測値と、入力される目標回転数との偏差をガバナコントローラ４１４に入力することで、制御パラメータであるアクチュエータ開度に関する制御信号を当該偏差に応じて出力する。この制御信号はガバナアクチュエータ４１６に入力されることにより、ガバナアクチュエータ４１６が駆動され、エンジン４１０の燃料噴射ポンプ４１５（図２を参照）がフィードバック制御される。これにより、エンジン４１０の回転数が目標回転数に維持されることにより、エンジン４１０に連結された発電機４２０の出力周波数が一定に保たれる。
【００４１】
また制御装置６００は、再生可能エネルギ発電装置３００に対する再生可能エネルギの供給量を取得するための再生可能エネルギ取得部６１０と、再生可能エネルギ発電装置３００の出力を取得するための出力取得部６２０と、を備える。再生可能エネルギ取得部６１０は、再生可能エネルギ検出センサ３２０の検出値を取得することにより、再生可能エネルギ発電装置３００に対する再生可能エネルギの供給量を取得する。出力取得部６２０は、出力検出センサ３３０の検出値を取得することにより、再生可能エネルギ発電装置３００の出力を取得する。
【００４２】
尚、本実施形態では、制御装置６００が再生可能エネルギ取得部６１０と出力取得部６２０の両方を備える場合について述べるが、再生可能エネルギ検出センサ３２０又は出力検出センサ３３０に対応して、上述したように再生可能エネルギ取得部６１０又は出力取得部６２０の少なくとも一方を有すればよい。
【００４３】
再生可能エネルギ取得部６１０で取得された再生可能エネルギ、又は、出力取得部６２０で取得された出力は、変動判定部６３０に入力される。変動判定部６３０では、再生可能エネルギ又は出力について時間的変化をモニタリングし、所定時間における変化量が所定値を超えた場合に、変動があったと判定される。
【００４４】
制御装置６００は、変動判定部６３０によって再生可能エネルギ又は出力に変動があったと判定された場合に、その変動量に基づいて制御パラメータ（アクチュエータ開度）の補正値を算出する補正値算出部６４０を備える。本システムには予め用意された各種情報（回転型発電装置４００が備えるエンジン４１０の仕様（排気量や定格回転数）、発電機４２０の慣性モーメントなど）を記憶するための記憶部６５０が設けられており、補正値算出部６４０は、当該記憶部６５０に記憶された情報とともに、運転状態検出部６６０によって検出された回転型発電装置４００の運転状態（出力）に基づいて、制御パラメータに対する補正値を算出する。
【００４５】
尚、記憶部６５０には、再生可能エネルギ取得部６１０で取得された再生可能エネルギ、又は、出力取得部６２０で取得された再生可能エネルギ発電装置３００の出力の変動量、回転型発電装置４００の運転状態（出力）に基づいて補正値を求めるためのマップ又は演算式が予め記憶されている。補正値算出部６４０は、当該マップ又は演算式を適宜読み出すことで、再生可能エネルギ取得部６１０で取得された再生可能エネルギ、又は、出力取得部６２０で取得された再生可能エネルギ発電装置３００の出力の変動量、回転型発電装置４００の運転状態（出力）に基づいて補正値を算出する。
【００４６】
補正値算出部６４０で算出された補正値は、上述のフィードバック制御ループ上の制御パラメータに対してフィードフォワード信号として加算される。本実施形態では、ガバナコントローラ４１４から出力される制御パラメータであるアクチュエータ開度に対して補正値が加算される。そして、補正値が加算された制御パラメータがガバナアクチュエータに入力されることによって、補正値によるフィードフォワード制御が実施される。
【００４７】
尚、補正値算出部６４０で算出された補正値は、減衰処理部６７０を介して制御パラメータに加算される。減衰処理部６７０では、再生可能エネルギの変動判定後の所定期間にわたって補正値が次第に減衰するように処理することで、補正値によるフィードフォワード制御が、再生可能エネルギの変動時に限定的に実施されるように構成されている。
【００４８】
続いて上記構成を有するハイブリッド発電システム１００の制御方法について説明する。図４は本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド発電システム１００の制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００４９】
まず変動判定部６３０は、再生可能エネルギ発電装置３００に対する再生可能エネルギの供給量をモニタリングし（ステップＳ１）、再生可能エネルギに変動があるか否かを判定する（ステップＳ２）。変動の有無は、再生可能エネルギ検出センサ３２０の検出値を時間的に連続取得し、所定時間内の変動量が所定値を超えたか否かに基づいて判断される。
【００５０】
尚、ステップＳ２では、再生可能エネルギ発電装置３００の出力をモニタリングすることにより、再生可能エネルギ発電装置３００の出力に変動があるか否かを判定してもよい。この場合、変動の有無は、出力検出センサ３３０の検出値を時間的に連続取得し、所定時間内の変動量が所定値を超えたか否かに基づいて判断される。
【００５１】
再生可能エネルギ（又は再生可能エネルギ発電装置３００の出力）に変動があった場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、補正値算出部６４０は当該変動量を取得する（ステップＳ３）。後述する図５（ａ）では、時刻ｔ１において日照量がＲ１からＲ２に減少しており、その変動量がΔＲであることが示されており、図５（ｂ）では、時刻ｔ１において再生可能エネルギ発電装置３００の出力がＥ１からＥ２に減少しており、その変動量がΔＥであることが示されている。
【００５２】
続いて、運転状態検出部６６０は、回転型発電装置４００の運転状態を取得する（ステップＳ４）。運転状態は、例えば、回転型発電装置４００の出力（発電量）から推定されるエンジン出力である。尚、運転状態はブーストセンサでブーストを観測することで取得してもよい。
【００５３】
続いて補正値算出部６４０は、ステップＳ３で取得した変動量ΔＲ（又はΔＥ）及びステップＳ４で取得した運転状態に基づいて、補正値を算出する（ステップＳ５）。ここで変動量ΔＲ（又はΔＥ）、運転状態及び補正値の関係は、予め記憶部６５０に記憶されたマップ又は演算式を用いて規定されている。補正値算出部６４０は、記憶部６５０から当該マップ又は演算式を取得し、ステップＳ３で取得した変動量ΔＲ（又はΔＥ）及びステップＳ４で取得した運転状態に対応する補正値を算出する。
【００５４】
このように算出された補正値は、減衰処理部６７０による減衰処理を経て（ステップＳ６）、図３に示されるように、フィードフォワード成分としてフィードバック制御ループ上の制御パラメータに加算される（ステップＳ７）。そして制御装置６００は、このようにフィードフォワード成分が加算された制御パラメータに基づいてフィードバック制御を行うことにより、回転型発電装置４００の周波数を目標周波数に維持する（ステップＳ８）。
【００５５】
ここで図５は再生可能エネルギ、再生可能エネルギ発電装置の出力、回転型発電装置の運転状態（出力）及び出力周波数の時間的推移を示すグラフである。尚、図５には比較例として、補正値がフィードフォワード成分として加算されない制御パラメータを用いた同様のフィードバック制御が実施された場合の回転型発電装置の出力周波数の時間的推移が図５（ｅ）として示されている。
【００５６】
図５（ａ）は再生可能エネルギである日照量（太陽光エネルギ）の時間的変化を示しており、時刻ｔ１において日照量がＲ１からＲ２に減少し、その変動量がΔＲである様子が示されている。図５（ｂ）は再生可能エネルギ発電装置３００の出力の時間的変化を示しており、図５（ａ）に示される再生可能エネルギに対応するように、時刻ｔ１において出力がＥ１からＥ２に減少し、その変動量がΔＥである様子が示されている。
【００５７】
図５（ｃ）は回転型発電装置４００の負荷の時間的変化を示している。再生可能エネルギの変動（図５（ａ）を参照）、又は、再生可能エネルギ発電装置３００の出力の変動（図５（ｂ）を参照）が回転型発電装置４００の負荷として伝達されるまでには少なからずタイムラグがある。そのため、図５（ｃ）では回転型発電装置４００の負荷は、時刻ｔ１より遅れた時刻ｔ２においてＬ１からＬ２に増加する様子が示されている。
【００５８】
図５（ｄ）は本実施形態における回転型発電装置４００の出力周波数の時間的変化を示している。図５（ｄ）では、制御パラメータに加算されるフィードバック成分である補正値が破線で示されており、この補正値は再生可能エネルギ又は再生可能エネルギ発電装置３００の出力に変動が生じる時刻ｔ１において所定値まで増加した後、減衰処理部６７０による減衰処理によって次第に低下する様子が示されている。このような補正値がフィードバック成分として制御パラメータに加算されることにより、回転型発電装置４００の出力周波数は、目標周波数に対して良好な追従性を有している。
【００５９】
尚、フィードバック成分が有効な値を有する期間（フィードバック成分が減衰処理によってゼロになるまでの間）、フィードバック制御（ガバナコントローラ４１４）におけるゲインを一時的に低下させてもよい。これにより、制御パラメータに加算されるフィードフォワード成分が強調される。これにより、回転型発電装置の回転数低下をより効果的に抑制できる。
【００６０】
図５（ｅ）は従来技術に係る比較例であるが、この比較例では補正値がフィードバック成分として制御パラメータに加算されていない。そのため比較例では、時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２から再生可能エネルギ又は再生可能エネルギ発電装置３００の出力に変動が生じた影響が出ており、また目標周波数に対する出力周波数の変動幅Δｆ´も大きく、目標周波数に収束するために要する時間も長くなっている。それに対して図５（ｄ）に示される本実施形態では、時刻ｔ２より早い時刻ｔ１から目標周波数に対する追従制御が開示されており、変動幅Δｆが小さく、更には目標周波数への収束も早い。
【００６１】
このように本実施形態では、再生可能エネルギ又は再生可能エネルギ発電装置３００の出力の変動に基づいて補正値を算出してフィードフォワード成分として制御パラメータに加算する。これにより、回転型発電装置４００の出力が変動する時刻ｔ２より早いタイミングで目標周波数への追従制御を開始できるため、優れた応答性能が得られる。つまり、比較例のようなフィードバック制御では、再生可能エネルギ又は再生可能エネルギ発電装置３００の出力の変動が回転型発電装置４００の出力変動に影響を及ぼしてから追従制御が開始されるが、本実施形態ではフィードフォワード制御を含めることで、目標周波数への安定性を向上できる。
【００６２】
また制御パラメータに加算されるフィードフォワード成分である補正値は、再生可能エネルギ又は再生可能エネルギ発電装置３００の出力の変動量、及び、回転型発電装置４００の運転状態に基づいて算出されることで、目標周波数に対する出力周波数の変動幅Δｆを抑え、また、目標周波数への早期収束が可能となる。
【００６３】
このように本実施形態では、目標周波数に対する出力周波数の制御内容を工夫することで、ハードウェアの変更を伴うことなく、低コストで再生可能エネルギが変動した際の出力安定化を実現することができる。特に、制御面で出力安定化を図った分、ハイブリッド発電システム１００に設けられる蓄電装置５００に求められる容量が少なく済むようになるため、蓄電装置５００の小型化、又は排除が可能となる。これは、高価なリチウムイオン電池などが採用される蓄電装置５００に対するコストを大幅に低減する点において有利である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の少なくとも一実施形態は、共通の交流電力系統に接続された再生可能エネルギ発電装置及び回転型発電装置を備えるハイブリッド発電システム、及び、ハイブリッド発電システムの制御方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  ハイブリッド発電システム
２００  交流電力系統
３００  再生可能エネルギ発電装置
３２０  再生可能エネルギ検出センサ
３３０  出力検出センサ
４００  回転型発電装置
４１０  エンジン
４１１  フライホイール
４１２  回転数検出センサ
４１４  ガバナコントローラ
４１５  燃料噴射ポンプ
４１６  ガバナアクチュエータ
４２０  発電機
５００  蓄電装置
６００  制御装置
６１０  再生可能エネルギ取得部
６２０  出力取得部
６３０  変動判定部
６４０  補正値算出部
６５０  記憶部
６６０  運転状態検出部
６７０  減衰処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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