(57)【要約】【課題】電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることを可能とする電源制御装置を得ること。【解決手段】気象予測情報に基づいて先の時刻において分散型電源３が供給可能な有効電力量を予測する発電量予測装置５が接続され、先の時刻おいて予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較して、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源３が供給する無効電力設定無効電力量を増加させ、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させる。【選択図】図１
2010259154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電圧の変動を抑制する電圧制御装置を備えた電力系統に接続され、自然エネルギーによって発電した電力を前記電力系統に供給する分散型電源の無効電力制御を行う電源制御装置であって、
気象予測に基づいて先の時刻において前記分散型電源が供給可能な有効電力量を予測する発電量予測装置が接続され、
現在時刻において前記分散型電源が供給する有効電力量を検出し、先の時刻において予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較して、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させ、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させる
ことを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
系統電圧の変動を抑制する電圧制御装置を備えた電力系統に接続され、自然エネルギーによって発電した電力を前記電力系統に供給する分散型電源の無効電力制御を行う電源制御装置であって、
所定の時間間隔で前記分散型電源が供給する有効電力量を検出し、前回検出した有効電力量と今回検出した有効電力量とを比較して、有効電力量が減少したことを判定した場合に、有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させ、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、数秒から数分で、無効電力量を減少させる
ことを特徴とする電源制御装置。
【請求項３】
系統電圧の変動を抑制する電圧制御装置を備えた電力系統に接続され、自然エネルギーによって発電した電力を前記電力系統に供給する分散型電源の無効電力制御方法であって、
気象予測に基づいて先の時刻において前記分散型電源が供給可能な有効電力量を予測するステップと、
現在時刻において前記分散型電源が供給する有効電力量を検出するステップと、
先の時刻おいて予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較するステップと、
先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、
数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させるステップと、
無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させるステップと、
を有することを特徴とする無効電力制御方法。
【請求項４】
系統電圧の変動を抑制する電圧制御装置を備えた電力系統に接続され、自然エネルギーによって発電した電力を前記電力系統に供給する分散型電源の無効電力制御方法であって、
所定の時間間隔で前記分散型電源が供給する有効電力量を検出するステップと、
前回検出した有効電力量と今回検出した有効電力量とを比較するステップと、
有効電力量が減少したことを判定した場合に、
有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させるステップと、
無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、数秒から数分で、無効電力量を減少させるステップと、
を有することを特徴とする無効電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に接続された太陽光発電や風力発電など自然エネルギーにより発電する小規模発電設備の無効電力制御を行う電源制御装置および無効電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電など自然エネルギーにより発電する小規模発電設備（以下「分散型電源」という）が電力系統に接続された場合、気象条件の変化によって分散型電源が供給する有効電力量が急激に変動し、それに伴って電力系統の電圧（以下「系統電圧」という）が変動する。
【０００３】
一方、系統電圧は、需要家端の負荷変動による需要電力量の変化によっても変動する。通常は、昼間の重負荷時には系統電圧が低下し、深夜の軽負荷時には系統電圧が上昇する傾向がある。このような需要家端の負荷変動による系統電圧の緩やかな変動を抑制するため、変電所あるいは配電線中間地点に負荷時タップ切換付変圧器を設置するか、あるいはスイッチ式の電力用コンデンサや分路リアクトル等の調相装置を設置して無効電力量を制御し、直接的あるいは間接的に系統電圧の変動を抑制している。
【０００４】
しかしながら、負荷時タップ切換付変圧器やスイッチ式の電力用コンデンサあるいは分路リアクトル等の調相装置による系統電圧の制御は動作速度が遅いため、気象条件の変化によって分散型電源が供給する有効電力量が急激に変動した場合の系統電圧の変動を抑制することは困難である。このため、従来は、配電線中間地点に高速動作が可能な調相装置であるＳＶＣ（Static Var Compensator：静止型無効電力補償装置）等のパワーエレクトロニクス機器を設置するか、あるいは分散型電源が無効電力を供給することによって、系統電圧の変動を抑制している。
【０００５】
分散型電源が無効電力を供給する一例として、下記特許文献１に示された可変速風力発電システムでは、無効電力指令に基づいて無効電力を制御する無効電力制御手段を備えることで、発電有効電力量とは独立して無効電力量を決定でき、発電電力が小さいときにも大きな無効電力を出力でき、系統条件に応じた無効電力出力を実現出来る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、急激な系統電圧の変動を抑制することが可能なＳＶＣ等のパワーエレクトロニクス機器は高価である。また、上記特許文献１に示された技術では、分散型電源が供給する有効電力量に加え、電力系統に接続された負荷の大きさや負荷変動等の系統条件に応じた無効電力量を想定して、電力容量を増加しておく必要がある。このように、上記従来の技術では、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストが高くなる、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることを可能とする電源制御装置および無効電力制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、系統電圧の変動を抑制する電圧制御装置を備えた電力系統に接続され、自然エネルギーによって発電した電力を前記電力系統に供給する分散型電源の無効電力制御を行う電源制御装置であって、気象予測に基づいて先の時刻において前記分散型電源が供給可能な有効電力量を予測する発電量予測装置が接続され、現在時刻において前記分散型電源が供給する有効電力量を検出し、先の時刻において予想される有効電力量と現在時刻における有効電力量とを比較して、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、数秒から数分で、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで前記分散型電源が供給する無効電力量を増加させ、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、先の時刻において有効電力量が増加することを判定した場合に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させることによって、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておく。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、その無効電力量を有効電力量の増加に合わせて減少させることで、有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、分散型電源の無効電力制御と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのＳＶＣ等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力量を予め供給すればよいので、分散型電源が発電する有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の一例を示す図である。
【図２】図２は、発電有効電力量の変化と時間推移との関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる電源制御装置の処理手順の一例を示すフロー図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる電源制御装置の処理手順の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる電源制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の一例を示す図である。
【００１４】
まず、実施の形態１にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の構成と各部の概略機能について、図１を参照して説明する。図１において、電力系統１は、電圧制御装置２および分散型電源３を含み構成される。また、分散型電源３には、実施の形態１にかかる電源制御装置４が接続され、電源制御装置４には、発電量予測装置５が接続される。
【００１５】
電圧制御装置２は、需要家端に接続された負荷（図示せず）の変動による比較的緩やかな系統電圧の変動に対応することを想定し、負荷時タップ切換付変圧器やスイッチ式の電力用コンデンサあるいは分路リアクトル等の調相装置のような安価で動作速度の遅い機器で構成されている。電圧制御装置２は、系統電圧が高くなれば、設定された時間遅れの後に所定の適正電圧範囲となるように系統電圧を低下させ、逆に系統電圧が低くなれば、設定された時間遅れの後に所定の適正電圧範囲となるように系統電圧を上昇させる電圧制御を行う。
【００１６】
分散型電源３は、風力や太陽光など自然エネルギーによって発電した有効電力（以下「発電有効電力」という）を電力系統１に供給するとともに、後述する電源制御装置４からの指示に基づいて電力系統１から供給される交流電力から無効電力を生成し、電力系統１に供給する機能を有している。なお、図１では説明の便宜上１つの分散型電源３を図示しているが、電力系統１に複数の分散型電源３を設置することも可能である。
【００１７】
発電量予測装置５は、外部から入力される風速や日照などの気象予測情報に基づいて、発電有効電力量を予測し、有効電力量予測値を出力する。なお、発電有効電力量の予測手段については、公知技術により実現することができる。
【００１８】
電源制御装置４は、発電量予測装置５が出力する有効電力量予測値および有効電力量予測値が出力された時点における発電有効電力量に基づいて、分散型電源３が供給する無効電力の制御（以下、単に「無効電力制御」という）を行う。なお、電源制御装置４による分散型電源３の無効電力制御については後述する。
【００１９】
ここで、本発明にかかる実施の形態１の概念を説明する。一般に需要家端の負荷が大きくなると系統電圧が低下し、反対に需要家端の負荷が小さくなると系統電圧が上昇する。電力系統１に分散型電源３が含まれない場合には、系統電圧の変動は、需要家端に接続された負荷の変動による比較的緩やかな変動であるので、電圧制御装置２による動作速度の遅い制御によっても系統電圧を所定の適正電圧範囲に収めることが可能である。
【００２０】
しかし、電力系統１に分散型電源３が接続された場合、気象条件の変化によって分散型電源３が供給する発電有効電力量が変動し、それに伴う系統電圧の変動は、需要家端に接続された負荷の変動による系統電圧の変動よりも急峻であるので、電圧制御装置２による電圧制御が追随できず、系統電圧が大きく変動して所定の適正電圧範囲を逸脱する可能性がある。すなわち、図１において、気象条件の変化によって分散型電源３が供給する発電有効電力量が急激に増加すると、電圧制御装置２による電圧制御が間に合わず、系統電圧が急激に上昇する。
【００２１】
したがって、実施の形態１では、気象条件の変化による発電有効電力量の増加を予測した場合に、予め分散型電源３が無効電力を供給し、その無効電力量を電圧制御装置２による電圧制御の追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で徐々に増加させることによって、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保ちつつ発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておき、実際に発電有効電力量が増加すると、予め供給していた無効電力量を発電有効電力量の増加に合わせて減少させることによって、系統電圧の変動を抑制し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つ。すなわち、実際に発電有効電力が増加する前に、予め無効電力を供給しておくことで電圧制御装置２に系統電圧を低下させる制御ができる余裕を持たせることで、発電有効電力量の増加による系統電圧の急激な上昇を吸収する。
【００２２】
つぎに、電源制御装置４による分散型電源３の無効電力制御の概要について、図１および図２を参照して説明する。図２は、発電有効電力量の変化と時間推移との関係の一例を示す図である。
【００２３】
発電量予測装置５は、気象予測情報に基づいて現在時刻より先の時刻における発電有効電力量を予測し（図２参照）、有効電力量予測値を出力する。電源制御装置４は、現在時刻における発電有効電力量を計測し（図２参照）、現在時刻における発電有効電力量と有効電力量予測値とを比較して、有効電力量予測値から現在における発電有効電力量を除算した値が所定のしきい値より大きい場合に、電圧制御装置２による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源３が供給する無効電力量を増加させる。すなわち、先の時刻で発電有効電力量の増加が大きいと予想された場合に無効電力量を増加させていく制御を開始する。無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、実際に気象条件が変化して発電有効電力量が増加すると、電源制御装置４は、その発電有効電力量の増加に合わせて、予め供給していた無効電力量を減少させる。なお、分散型電源３が供給する無効電力量は、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を見込んだ量だけ供給すればよい。つまり先の時刻において実際に発電有効電力量が増加して一定時間が経過した後は、無効電力量はゼロとなる。また、発電有効電力量が安定している状態では、電圧制御装置２による電圧制御によって系統電圧が一定に保たれるため、分散型電源３が無効電力を供給する必要はない。
【００２４】
つぎに、電源制御装置４による分散型電源３の無効電力制御の処理手順について、図３を参照して説明する。図３は、実施の形態１にかかる電源制御装置の処理手順の一例を示すフロー図である。図３において、ステップＳＴ１０１〜ステップＳＴ１０２の処理において電源制御装置４の初期設定動作が行われ、ステップＳＴ１０３〜ステップＳＴ１１０の処理において系統電圧維持動作が行われる。
【００２５】
まず、電源制御装置４は、分散型電源３が現在供給している無効電力量を計測して、計測した無効電力量をＱ１として記憶し（ステップＳＴ１０１）、無効電力量目標値ＱｓｅｔにＱ１の値を設定する（ステップＳＴ１０２）。
【００２６】
系統電圧維持動作が開始されると、電源制御装置４は、分散型電源３が現在供給している発電有効電力量を計測して、計測した発電有効電力量をＰ１として記憶する（ステップＳＴ１０３）。つぎに、時間Ｔ経過後の先の時刻における有効電力量予測値が発電量予測装置５から入力され、有効電力量予測値をＰ２として記憶し（ステップＳＴ１０４）、有効電力量予測値Ｐ２と現在における発電有効電力量Ｐ１とを比較する（ステップＳＴ１０５）。
【００２７】
ここで、Ｐ２−Ｐ１の値が所定のしきい値δより小さい場合には（ステップＳＴ１０５，Ｎｏ）、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇は小さいと判定し、ステップＳＴ１０３の処理に戻る。Ｐ２−Ｐ１の値が所定のしきい値δより大きい場合には（ステップＳＴ１０５，Ｙｅｓ）、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇は大きいと判定し、有効電力量予測値Ｐ２の値に応じて無効電力量目標値Ｑｓｅｔを再設定する（ステップＳＴ１０６）。ここでは、Ｐ２−Ｐ１の値に比例係数αを乗じ、前回設定したＱｓｅｔを加えた値を新たな無効電力量目標値Ｑｓｅｔとする。なお、比例係数αは電力系統１によって異なる値であり、運用者が設定する値である。
【００２８】
電源制御装置４は、発電有効電力量の増加に備え、分散型電源３が供給する無効電力量がステップ１０６で設定したＱｓｅｔの値となるまでΔＱずつ徐々に増加するように制御する（ステップＳＴ１０７）。なお、ΔＱは電力系統１によって異なる値であり、電圧制御装置２による電圧制御の追随可能な値に設定される。
【００２９】
無効電力量が無効電力量目標値Ｑｓｅｔに達すると、電源制御装置４は、その時点における発電有効電力量を計測して、計測した発電有効電力量をＰＡ１として記憶し（ステップＳＴ１０８）、ＰＡ１−Ｐ１の値に比例係数βを乗じた分だけ無効電力量が減少するように制御する（ステップＳＴ１０９）。なお、比例係数βは電力系統１によって異なる値であり、運用者が設定する値である。
【００３０】
そして、発電量予測装置５が有効電力量予測値Ｐ２を出力した時刻から時間Ｔが経過したか否かを判定し（ステップＳＴ１１０）、時間Ｔが経過していなければ（ステップＳＴ１１０，Ｎｏ）、ステップＳＴ１０８〜ステップＳＴ１０９の処理を繰り返し実行することにより、発電有効電力量の増加に合わせて予め供給していた無効電力量を減少させる。時間Ｔが経過すると（ステップＳＴ１１０，Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１０３の処理に戻り、ステップＳＴ１０３〜ステップＳＴ１０９の処理を繰り返し実行する。
【００３１】
上記の処理手順において、ステップＳＴ１０６〜ステップＳＴ１０７の処理によって時間Ｔ経過後における発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておき、その後のステップＳＴ１０８〜ステップＳＴ１１０の処置によって発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収する。
【００３２】
以上のように、実施の形態１の電源制御装置によれば、先の時刻において発電有効電力量が増加することを予測した場合に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させることによって、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇に備えておく。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、その無効電力量を発電有効電力量の増加に合わせて減少させることで、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態１の電源制御装置による分散型電源の無効電力制御と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのＳＶＣ等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力量を予め供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。
【００３３】
また、実施の形態１の無効電力制御方法によれば、気象予測に基づいて先の時刻において分散型電源が供給可能な発電有効電力量を予測し、現在時刻において分散型電源が供給する発電有効電力量を検出し、先の時刻における発電有効電力量と現在時刻における発電有効電力量とを比較し、先の時刻において発電有効電力量が増加することを予測した場合に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させる。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、発電有効電力量の増加に伴って無効電力量を減少させることで、発電有効電力量の増加による系統電圧の上昇を吸収し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態１の無効電力制御方法と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのＳＶＣ等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の増加によって見込まれる系統電圧の上昇分と同等の系統電圧の上昇となるよう設定された無効電力量を予め供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、分散型電源３が供給する発電有効電力量が増加する場合について説明したが、実施の形態２では、発電有効電力量が減少する場合について説明する。気象条件の変化によって分散型電源が供給する発電有効電力量が急激に減少すると、電圧制御装置による電圧制御が間に合わず、系統電圧が急激に低下する。したがって、実施の形態２では、発電有効電力量が減少した場合に、発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の低下を補うために必要な無効電力を分散型電源が供給することによって、発電有効電力量の減少による系統電圧の急激な低下を吸収し、その後、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、無効電力量を減少させることによって、系統電圧の変動を抑制し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つ。すなわち、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下を、一旦分散型電源が無効電力を供給することによって吸収し、その後、電圧制御装置に系統電圧を維持させた状態で無効電力量を減少させる。
【００３５】
図４は、実施の形態２にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の一例を示す図である。なお、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
まず、実施の形態２にかかる電源制御装置が接続された分散型電源を含む電力系統の構成と各部の概略機能について、図４を参照して説明する。図４において、電力系統１は、電圧制御装置２および分散型電源３を含み構成される。また、分散型電源３には、実施の形態２にかかる電源制御装置４ａが接続される。なお、実施の形態２では、実施の形態１と異なり、発電量予測装置は使用しないため、説明の便宜上図示していないが、実施の形態１と同様に発電量予測装置を備える構成であってもよいことは無論である。
【００３７】
つぎに、電源制御装置４ａによる分散型電源３の無効電力制御の概要について、図４を参照して説明する。
【００３８】
電源制御装置４ａは、所定の時間間隔で発電有効電力量を計測し、前回の発電有効電力量と現在における発電有効電力量とを比較して、前回の発電有効電力量から現在における発電有効電力量を除算した値が所定のしきい値より大きい場合に、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで分散型電源３が供給する無効電力量を増加させる。そして、無効電力量が無効電力目標値まで達した後に、電圧制御装置２による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で無効電力量を減少させる。なお、分散型電源３が供給する無効電力量は、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下を補う分だけ供給すればよい。つまり徐々に無効電力量が減少して一定時間が経過した後は、無効電力量はゼロとなる。また、発電有効電力量が安定している状態では、電圧制御装置２による電圧制御によって系統電圧が一定に保たれるため、分散型電源３が無効電力を供給する必要はない。
【００３９】
つぎに、電源制御装置４ａによる分散型電源３の無効電力制御の処理手順について、図５を参照して説明する。図５は、実施の形態２にかかる電源制御装置の処理手順の一例を示すフロー図である。図５において、ステップＳＴ２０１〜ステップＳＴ２０３の処理において電源制御装置４ａの初期設定動作が行われ、ステップＳＴ２０４〜ステップＳＴ２０９の処理において系統電圧維持動作が行われる。
【００４０】
まず、電源制御装置４ａは、分散型電源３が現在供給している発電有効電力量および無効電力量を計測して、発電有効電力量をＰ１、無効電力量をＱ１として記憶し（ステップＳＴ２０１）、無効電力量目標値ＱｓｅｔにＱ１の値を設定する（ステップＳＴ２０２）。そして、電圧制御装置２による電圧制御に必要な時間を勘案し、ステップＳＴ２０４〜ステップＳＴ２０９の処理を行う処理時間Ｔを設定する（ステップＳＴ２０３）。
【００４１】
系統電圧維持動作が開始されると、電源制御装置４ａは、前回の発電有効電力量Ｐ１をＰ２として記憶する（ステップＳＴ２０４）。つぎに、分散型電源３が現在供給している発電有効電力量を計測してＰ１として記憶し（ステップＳＴ２０５）、前回の発電有効電力量Ｐ２と現在における発電有効電力量Ｐ１とを比較する（ステップＳＴ２０６）。
【００４２】
ここで、Ｐ２−Ｐ１の値が所定のしきい値δより小さい場合には（ステップＳＴ２０６，Ｎｏ）、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下は小さいと判定し、ステップＳＴ２０８に移行する。Ｐ２−Ｐ１の値が所定のしきい値δより大きい場合には（ステップＳＴ２０６，Ｙｅｓ）、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下は大きいと判定し、有効電力量予測値Ｐ２の値に応じて無効電力量目標値Ｑｓｅｔを再設定する（ステップＳＴ２０７）。ここでは、Ｐ２−Ｐ１の値に比例係数αを乗じ、前回設定したＱｓｅｔを加えた値を新たな無効電力量目標値Ｑｓｅｔとする。なお、比例係数αは運用者が設定する値であり、Ｐ２−Ｐ１の値に比例係数αを乗じた値（すなわち、Ｑｓｅｔの増加分）が発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の低下を補うために必要な無効電力量となるように設定される。
【００４３】
そして、電源制御装置４ａは、分散型電源３が供給する無効電力量がステップＳＴ２０７で設定した無効電力量目標値Ｑｓｅｔの値となるように制御する（ステップＳＴ２０８）。
【００４４】
無効電力量が無効電力量目標値Ｑｓｅｔに達すると、電源制御装置４ａは、Ｑｓｅｔの値をΔＱ減少させ、無効電力量がＱｓｅｔの値となるように制御する（ステップＳＴ２０９）。なお、ΔＱは電力系統１によって異なる値であり、電圧制御装置２による電圧制御の追随可能な値に設定される。
【００４５】
そして、ステップＳＴ２０４の処理に戻り、ステップＳＴ２０４〜ステップＳＴ２０９の処理を繰り返し実行する。
【００４６】
上記の処理手順において、ステップＳＴ２０７〜ステップＳＴ２０８の処理によって発電有効電力量の減少による系統電圧の低下が吸収され、その後のステップＳＴ２０９の処置によって無効電力量を徐々に減少させる。すなわち、ステップＳＴ２０４〜ステップＳＴ２０９の処理を処理時間Ｔの時間間隔で繰り返し実行することによって、電圧制御装置２に系統電圧を維持させた状態で無効電力量を減少させる。
【００４７】
以上のように、実施の形態２の電源制御装置によれば、発電有効電力量が減少した場合に、有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させることによって、発電有効電力量の減少による系統電圧の急激な低下を吸収する。その後、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、無効電力量を減少させることで、系統電圧の変動を抑制し、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態２の電源制御装置による分散型電源の無効電力制御と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのＳＶＣ等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する分だけの無効電力量を供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。
【００４８】
また、実施の形態２の無効電力制御方法によれば、所定の時間間隔で分散型電源が供給する発電有効電力量を検出し、前回検出した発電有効電力量と今回検出した発電有効電力量とを比較して、発電有効電力量が減少ことを判定した場合に、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する無効電力目標値まで分散型電源が供給する無効電力量を増加させる。そして、無効電力量が前記無効電力目標値まで達した後に、電圧制御装置による電圧制御が追随可能な数秒から数分程度のゆっくりした時間で、無効電力量を減少させることで、発電有効電力量の減少による系統電圧の急激な低下を吸収し、系統電圧の変動を抑制して、系統電圧を所定の適正電圧範囲に保つようにしたので、実施の形態２の無効電力制御方法と電圧制御装置による電圧制御とを協調させることによって、発電有効電力量の増加に伴う系統電圧の変動を抑制することができる。したがって、系統電圧の急激な変動を抑制するためのＳＶＣ等の高速な調相装置は不要となる。また、分散型電源は、発電有効電力量の減少による系統電圧の低下分を補完する分だけの無効電力量を供給すればよいので、発電有効電力の定格値を超えた無効電力を供給するために分散型電源の電力容量を増加する必要はない。このように、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合において、発電有効電力量の減少に伴う系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させることができる。
【００４９】
なお、以上の実施の形態では、気象条件の変化による発電有効電力量の増加を予測した場合および発電有効電力量が減少した場合のそれぞれの処理手順を異なるフロー図に基づいて説明したが、１つの処理手順にまとめることも可能であるし、２つの処理手順を並行して動作させることも可能である。
【００５０】
また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【００５１】
さらに、実施の形態では、電力系統に接続された太陽光や風力など自然エネルギーにより発電する分散型電源を対象として発明内容の説明をしているが、適用分野はこれに限られるものではなく、自然エネルギーにより発電する種々の発電設備への応用が可能であることも言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる電源制御装置は、電力系統に自然エネルギーにより発電する分散型電源が接続された場合の系統電圧の変動を抑制することができる発明として有用であり、特に、系統電圧の変動を抑制するためにかかるコストを低減させる場合に適している。
【符号の説明】
【００５３】
１  電力系統
２  電圧制御装置
３  分散型電源
４，４ａ  電源制御装置
５  発電量予測装置
【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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