(57)【要約】【課題】各分散型電源の運転制御を実施する際に高精度な負荷追従運転を実現することができる分散型電源システムを提供する。【解決手段】負荷変動に対する追従性能が異なる複数の分散型電源を統合的に制御して商用系統への負担を軽減するために、商用系統との接続点近傍に負荷追従性能の最も高い分散型電源が接続される分散型電源システムであって、接続点の二次側位置の電力を計測する電力計測手段と、電力計測手段による計測電力値に基づいて、負荷追従性能の最も高い分散型電源の出力電力を制御する制御手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷変動に対する追従性能が異なる複数の分散型電源を統合的に制御して商用系統への負担を軽減するために、前記商用系統との接続点近傍に負荷追従性能の最も高い分散型電源が接続される分散型電源システムであって、
前記接続点の二次側位置の電力を計測する電力計測手段と、
前記電力計測手段による計測電力値に基づいて、前記負荷追従性能の最も高い分散型電源の出力電力を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする分散型電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷変動に対する追従性能の異なる複数種類の分散型電源を統合的に制御することによって負荷変動補償を行う分散型電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力市場自由化後の社会動向として、以下の（１）〜（４）に示す理由からさまざまな分散型電源（天然ガスコージェネレーションや燃料電池）がエネルギー供給設備として建物内に進出してくる可能性が高くなっている。
（１）熱電併給により、相当高い総合エネルギー効率（８０％強）を期待できる。
（２）ＣＯ２排出量削減が期待できる。
（３）商用系統からの契約電力量の削減や配電施設の低減によるコスト削減が期待できる。
（４）震災、火災時の自立安定性が高い。
【０００３】
現在これらの分散型電源は、主に需要家のエネルギーコスト削減を目的として導入されており、稼働率が高くなり経済性を発揮しやすい「ベースロード運転」（図５（ａ）参照）によって定格運転されている。今後、より多くの分散型電源が需要家サイドに入り、ベースロード運転にて商用系統に接続されると、商用系統は負荷変動の補償ばかりを求められ、電圧や周波数変動の調整機能（これをアンシラリー機能という）を一手に引き受けることになる。端的に言えば、電力会社が損な役割を担うことになる。
【０００４】
一方、国の施策として、分散型電源の負荷追従運転によって商用系統への負担を軽減して協調関係の構築を目指す動きがある。近年、議論が始まった「マイクログリッド」である。マイクログリッドの思想を取り込んだ分散型電源によるエネルギー供給システムでは、商用系統連系時には買電一定運転（図５（ｂ）参照）が、また自立運転時には自立範囲内に安定した品質の電力を供給することが求められている。
【０００５】
系統連系時の買電一定運転ならびに自立運転時の安定した品質での電力供給は、マイクログリッド内の負荷変動と分散型電源による出力の需給バランスを常に一致すること（負荷追従運転）によって実現される。特に自立運転時においては需給バランスがずれてしまうと周波数や電圧といった電力品質が著しく悪化してしまい、最悪の場合には分散型電源が停止して自立運転が維持できなくなる。
【０００６】
負荷追従運転を実現するための方法は２つに大別することができる。１つ目は特許文献１に記載の系統安定化装置のように、各分散型電源が自律的に負荷電力を計測して負荷追従運転を行う方法（分散制御）であり、この方法を用いると高速な負荷変動に対する追従運転が実現できる。しかし、複数の分散型電源が導入されるケースにおいては、各分散型電源が同時に同じ負荷変動に対して負荷追従運転を行ってしまうことで出力の干渉が発生してしまい、結果として負荷追従運転が失敗する恐れがある。
【０００７】
２つ目の方法としては特許文献２に記載の分散型電源の制御方法（統合制御）がある。これは計測した負荷電力を基に、追従性能の異なる複数種類の分散型電源（図６参照）を組み合わせて当該周波数帯域を分担させることで負荷追従運転を実現するとしている。そのため統合的な出力調整を行うために、「負荷、買電、分散型電源出力の計測系」と「分散型電源出力の制御系」を持つ制御システム（制御の頭脳部）を構築する必要がある。
【０００８】
一方、特許文献３に記載されているように分散型電源が商用系統に繋がっている（系統連系）エネルギー供給システムが知られている。図４は、特許文献３に記載されているエネルギー供給システムの構成を示すブロック図である。図４に示すように、負荷５に対して商用系統７が繋がっており、商用系統７が供給している電力を計測する電力計測器１７が備えられている。また、分散型電源は、ガスエンジン１、二次電池２、電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵装置３及び電力出力を制御する制御コンピュータ４から構成する。ガスエンジン１には、有効電力（ＰＧＥ）を計測して、制御コンピュータ４に対して出力する電力計測器１１を備えている。二次電池２には、有効電力（ＰＢＥＳ）を計測して、制御コンピュータ４に対して出力する電力計測器１２を備えている。電力貯蔵装置３には、有効電力（ＰＥＤＬＣ）を計測して、制御コンピュータ４に対して出力する電力計測器１３を備えている。
【０００９】
電力の需給においては瞬時々々における需要と供給が一致するという前提がある。すなわち図４に示すシステムにおいては、ＰＬ＝ＰＧＥ＋ＰＢＥＳ＋ＰＥＤＬＣ＋ＰＧＲＩＤが必ず成立する。このＰＬから各分散型電源の出力を決定することにより買電電力を一定とすることができる。すなわち、負荷推定値ＰＬから買電目標値ＰＧＲＩＤを減算した差分によってガスエンジン１の出力指令値を決定し、これにより負荷変動の主成分を補償する。また、負荷推定値ＰＬから買電目標値ＰＧＲＩＤとガスエンジン１の出力値ＰＧＥを減算することにより、二次電池２の補償するべきＰＢＥＳが得られ、ガスエンジン１で補償できなかった高速な負荷変動を補償する。さらに、負荷推定値ＰＬから買電目標値ＰＧＲＩＤとガスエンジン１の出力値ＰＧＥ並びに二次電池２の出力値ＰＢＥＳを減算することで、電力貯蔵装置３が補償すべき成分が得られ、さらに高速な負荷変動を補償することができる。ガスエンジン１、二次電池２及び電力貯蔵装置３によって負荷追従が実現できた場合、商用系統７からの買電電力はＰＧＲＩＤで一定となる。
【特許文献１】特開２００７−０２０３６１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４６５８４号公報
【特許文献３】特開２００８−２２８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図４に示すように二次電池２や電力貯蔵装置３が商用系統７から見て末端部に設置されている系統構成では、超急速な負荷変動に追従可能である（最も応答性に優れた）電力貯蔵装置３の出力指令値を決定する為に必要となる「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」の値を直接測定することが不可能であるため、複数の測定値を利用して「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」の値を推定する必要がある。電力貯蔵装置３の出力指令値を決定する為に必要となる「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」とは、商用系統７からの一定買電以外に、分散型電源が出力しなければならない電力のうち、最も応答性に優れた電力貯蔵装置３が分担出力すべき電力指令値である。この「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」の値を推定する際、測定値取得の時間同期をとる必要があるが、厳密に同期をとることは現実的には不可能なため、推定した「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」の値には誤差を含んでしまうという問題がある。また、電力貯蔵装置３と連系点が離れているため、連系点電力を一定にするために出力した電力を一部損失してしまい、高精度な補償が行うことができないという問題もある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各分散型電源の運転制御を実施する際に高精度な負荷追従運転を実現することができる分散型電源システム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】
【００１２】
本発明は、負荷変動に対する追従性能が異なる複数の分散型電源を統合的に制御して商用系統への負担を軽減するために、前記商用系統との接続点近傍に負荷追従性能の最も高い分散型電源が接続される分散型電源システムであって、前記接続点の二次側位置の電力を計測する電力計測手段と、前記電力計測手段による計測電力値に基づいて、前記負荷追従性能の最も高い分散型電源の出力電力を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分散型電源システムにおいて、各分散型電源の運転制御を実施する際に高精度な負荷追従運転を実現することができるため、結果として商用系統連系時の買電一定制御を高精度で実現することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態による分散型電源システムを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、図４に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、負荷５と商用系統７との間に、複数の分散型電源のうち負荷追従性能の最も高い分散型電源（ここでは電力貯蔵装置３が該当する）を除く分散型電源（ガスエンジン１及び二次電池２）が接続点Ｐ１において接続され、接続点Ｐ１と商用系統７との間に負荷追従性能の最も高い分散型電源（電力貯蔵装置３）が接続点Ｐ２において接続されている点である。また、電力貯蔵装置３の接続位置の変更に伴い、接続点Ｐ１と、接続点Ｐ２との間の電力を電力計測器１３によって計測し、アナログの信号線Ｓ１により計測値を制御コンピュータ４へ出力するようにしている。なお図１に示す矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３の方向を、各点における計測値の正方向とする。
【００１５】
このような接続形態にして、電力貯蔵装置３を商用系統７の連系点近傍に接続し、その二次側位置（下流側）にて電力計測器１３により電力計測を行えば、負荷追従性能の最も高い分散型電源である電力貯蔵装置３の出力指令値となる「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」を直接計測することが可能となる。この計測値を、制御コンピュータ４に対して出力した上で、特に出力決定のための演算を行なうことなく制御コンピュータ４から最終的な出力指令値ＰsＥＤＬＣを電力貯蔵装置３に対して出力することが可能となる。
【００１６】
＜第２の実施形態＞
次に、図２を参照して、図１に示す分散型電源システムの変形例を説明する。この図において、図１に示す装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が図１に示す装置と異なる点は、接続点Ｐ１と、接続点Ｐ２との間の電力を電力計測器１３によって計測し、この計測値をアナログの信号線Ｓ２により直接電力貯蔵装置３に対して出力し、電力貯蔵装置３のみを分散して制御を行うようにした点である。
【００１７】
このような接続形態にして、電力貯蔵装置３を商用系統７の連系点近傍に接続し、その二次側位置（下流側）にて電力計測器１３により電力計測を行えば、負荷追従性能の最も高い分散型電源である電力貯蔵装置３の出力指令値となる「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」を直接計測することが可能となる。この計測値に基づいて電力貯蔵装置３の出力指令値を求めて、この出力指令値に基づいて電力貯蔵装置３の出力を制御することが可能となる。
【００１８】
＜第３の実施形態＞
次に、図３を参照して、図２に示す分散型電源システムの変形例を説明する。この図において、図２に示す装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が図２に示す装置と異なる点は、制御コンピュータ４と電力計測器１７を省き、ガスエンジン１及び二次電池２のそれぞれについても分散して制御を行うようにした点である。このために、電力計測器１１の出力を周波数フィルタ１８によって特定の周波数成分のみを抽出して、この特定の周波数成分の計測値に基づいてガスエンジン１の出力指令値を求めて、この出力指令値に基づいてガスエンジン１の出力を制御する。また、電力計測器１２の出力を周波数フィルタ１９によって特定の周波数成分のみを抽出して、この特定の周波数成分の計測値に基づいて二次電池２の出力指令値を求めて、この出力指令値に基づいて二次電池２の出力を制御する。
【００１９】
このような接続形態にして、電力貯蔵装置３を商用系統７の連系点近傍に接続し、その二次側位置（下流側）にて電力計測器１３により電力計測を行えば、負荷追従性能の最も高い分散型電源である電力貯蔵装置３の出力指令値となる「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」を直接計測することが可能となる。この計測値に基づいて電力貯蔵装置３の出力指令値を求めて、この出力指令値に基づいて電力貯蔵装置３の出力を制御することが可能となる。また、電力貯蔵装置３を商用系統７の連系点近傍に接続したため、各分散型電源を分散制御としても問題なく出力の制御を行うことが可能となる。
【００２０】
なお、前述した説明においては、商用系統７の連系点近傍に接続する分散型電源を電力貯蔵装置３として説明したが、商用系統７の連系点近傍に接続する分散型電源は、分散型電源システムを構成する電源のうち、負荷追従性能の最も高い分散型電源を用いるようにすればよい。例えば、図１〜３に示す分散型電源システムは、図６に示す第１類〜第４類の全ての電源を備えている構成であるため、第４類の電力貯蔵装置３を商用系統７の連系点近傍に接続するようにしたが、第１類〜第３類の電源が備えられている場合は、第３類の二次電池等の電源を商用系統７の連系点近傍に接続するようにすればよい。
【００２１】
以上説明したように、電力貯蔵装置３（負荷追従性能の最も高い分散型電源）を商用系統７との連系点近傍に接続するようにしたため、電力貯蔵装置３の出力指令値を決定する為に必要な「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」を一箇所で直接計測でき、電力貯蔵装置３からの出力によって高精度に系統連系時の買電一定制御を実現することが可能となる。また、電力貯蔵装置３の出力指令値を決定する為に必要な「ＰＬＯＡＤ−ＰＧＥ−ＰＢＥＳ」を一箇所で直接計測できるため、測定の時間同期をとるための装置が不要となり、システム構成を簡単にすることができる。また、商用系統７の連系点直近に電力貯蔵装置３を設置することにより、電力貯蔵装置３の出力損失がほぼゼロになるため、高精度に系統連系時の買電一定制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】従来技術のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】ベースロード運転と買電一定運転の状態を示す説明図である。
【図６】分散型電源の特徴を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・ガスエンジン、２・・・二次電池、３・・・電力貯蔵装置、４・・・制御コン
ピュータ、５・・・負荷、６・・・計測できない負荷、７・・・商用系統、１１、１２、
１３、１５、１７・・・電力計測器、１８、１９・・・周波数フィルタ
【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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【図６】
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