(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーを有する自然変動電源装置と、連系運転モード及び自立運転モードの制御モード自動遷移機能を有する二次電池電源と、前記自然変動電源装置及び前記二次電池電源の運転状態を監視制御する系統安定化装置と、を備え、負荷へ電力を供給するマイクログリッドシステムであって、
前記系統安定化装置は、系統連系運転モード時に、設定時間前における連系点の潮流目標値を算出するものであって、前記自然変動電源装置の出力、及び前記負荷の変化の予測を、過去値との照合により算出する第１手段と、前記自然変動電源装置の出力、及び前記負荷の変化の予測を、現状値が継続するとして算出する第２手段と、前記第１手段と前記第２手段とを切替える切替手段と、を備え、前記潮流目標値の算出は、前記切替手段により、前記第１手段と、前記第２手段の何れかにより実行することを特徴とするマイクログリッドシステム。
【請求項２】
前記自然変動電源装置の出力の前記過去値は、過去所定期間分の現在時点から所定時間分毎の前記自然変動電源装置の出力の積算値であり、前記負荷の前記過去値は、過去所定期間分の現在時点から所定時間分毎の前記負荷の積算値であることを特徴とする請求項１に記載のマイクログリッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクログリッドシステムに係り、特に、系統連系点における電力品質を向上することのできるマイクログリッドシステムに関するものである。
【０００２】
一般に、自然変動電源装置を利用した発電システム、例えば太陽光発電システムにおいては、連系される電力系統に対して、天候条件によって変動する発電量をそのまま出力しているので、太陽光発電システムの規模が大きくなると、発電電力変動にともない発電周波数が大きく変動するか、または発電電圧が大きく変動するという問題がある。
そこで、従来から、太陽光発電出力を事前に予測することにより系統連系点での潮流目標値を決定した上で、発電量の変動分を補うように他の発電システムとの組合せ運転を行い、太陽光発電システムが連系される電力系統全体の安定化を図る系統安定化装置が用いられている。
【０００３】
この系統安定化装置として、例えば特許文献１においては、系統連系点での潮流目標値を事前に決定する際、気象予測情報に基づき予め決められた太陽光発電の発電予測値に基づいて決定されている。また、例えば特許文献２においては、この予め決められた太陽光発電の発電予測値と実際の太陽光発電電力との誤差を予測して系統連系点での潮流目標値を決定している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１２７９７号公報
【特許文献２】特開２００８−５４３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１あるいは特許文献２に開示された従来の系統安定化装置では、季節、天候、風速、風向、気温などの気象予測情報と相関関係のあるデータ、および地形データに基づき予め決められた太陽光発電の発電予測値に基づいて系統連系点での潮流目標値を決定しているので、必ず気象予測情報を持つ自然エネルギー予測装置が必要となって、装置が複雑となり、高価なものとなる課題があった。
【０００６】
また、マイクログリッド（小規模電力網）システムの需要が見込まれる離島などの気象予測情報が無い地域では、事前に気象予測情報を採取する必要があった。更に、気象予測情報という、自然の成り行き任せで制御不能の情報を用いてマイクログリッドシステムの地域内でエネルギーの自給自足を行うシステムにおいては、太陽光発電システムの発電電力変動によって、システム全体の電力品質（周波数変更許容値、電圧変動許容値など）が満足できないものとなる課題があった。
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、自然変動電源装置の発電予測値に基づいて系統連系点での潮流目標値を決定する際に、気象予測情報を用いることなく決定し、系統連系点における電力品質を向上すると共に、簡易で廉価なマイクログリッドシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るマイクログリッドシステムは、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーを有する自然変動電源装置と、連系運転モード及び自立運転モードの制御モード自動遷移機能を有する二次電池電源と、前記自然変動電源装置及び前記二次電池電源の運転状態を監視制御する系統安定化装置と、を備え、負荷へ電力を供給するマイクログリッドシステムであって、前記系統安定化装置は、系統連系運転モード時に、設定時間前における連系点の潮流目標値を算出するものであって、前記自然変動電源装置の出力、及び前記負荷の変化の予測を、過去値との照合により算出する第１手段と、前記自然変動電源装置の出力、及び前記負荷の変化の予測を、現状値が継続するとして算出する第２手段と、前記第１手段と前記第２手段とを切替える切替手段と、を備え、前記潮流目標値の算出は、前記切替手段により、前記第１手段と、前記第２手段の何れかにより実行するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るマイクログリッドシステムの系統安定化装置は、系統連系運転モード時に、設定時間前における連系点の潮流目標値を算出するものであって、前記算出は、自然変動電源装置の出力、及び前記負荷の変化の予測を、過去値との照合により実行するので、系統連系点での潮流目標値を決定する際に、気象予測情報を用いることなく決定し、系統連系点における電力品質を向上すると共に、簡易で廉価なマイクログリッドシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマイクログリッドシステムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る系統安定化装置の内部構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る系統安定化装置での系統連系点に係る目標潮流値の策定方法を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る系統安定化装置の内部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して、この発明に係るマイクログリッドシステムについて好適な実施の形態を説明する。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く、諸種の設計的変更をも包摂するものである。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るマイクログリッドシステムの構成図である。図１において、マイクログリッドシステム１は、主に太陽光発電パネル２、太陽光発電用パワーコンディショナー３、二次電池装置（以下、蓄電池電源という。）４、蓄電池電源用双方向インバータ５、熱機関発電装置であるディーゼル発電装置６、系統安定化装置７で構成され、遮断器８で系統と連系して負荷９に電力を供給する。蓄電池電源４は、連系運転モード及び自立運転モードの制御モード自動遷移機能を有している。また、ディーゼル発電装置６は、連系運転時は停止し、自立運転時の供給電力が不足した時に運転する。なお、太陽光発電パネル２と太陽光発電用パワーコンディショナー３により、太陽光発電装置１０が構成されている。また、図１中の符号１１乃至１４は、それぞれ遮断器を示している。
【００１３】
太陽光発電用パワーコンディショナー３は、太陽光発電パネル２から出力される直流電力を交流電力に変換するものであり、蓄電池電源用双方向インバータ５は、蓄電池電源４からの直流電力を交流電力に変換するものである。太陽光発電用パワーコンディショナー３及び蓄電池電源用双方向インバータ５は、それぞれ、系統安定化装置７から光ループネットワーク１５で監視・制御されるようになっている。
【００１４】
また、系統安定化装置７は、太陽光発電用パワーコンディショナー３、蓄電池電源用双方向インバータ５、及びディーゼル発電装置６と光ループネットワーク１５で通信し、後述するような系統安定化機能を有するものである。
【００１５】
図２は、系統安定化装置７の内部構成を示す図である。系統安定化装置７は、図２に示すように、系統安定化機能（潮流通告値制御）、即ち、系統連系運転モード時、太陽光発電パネル２の出力、及び蓄電池電源４の残量を考慮し、設定時間（ｔ分）前に連系点の目標潮流値の策定を実施する機能を有している。また、系統安定化装置７は、系統連系運転切替制御、太陽光発電パネル２の起動停止制御、太陽光発電パネル２の出力抑制制御、デ
ィーゼル発電装置６の起動停止制御、蓄電池電源４の起動停止制御、その他の制御機能を併せて有している。
【００１６】
実施の形態１に係るマイクログリッドシステム１は、前記のように構成されており、次に系統安定化装置７での系統連系点における目標潮流値の策定方法について説明する。
【００１７】
図３は、系統連系点（図１の遮断器８）における目標潮流値の策定方法を説明する図である。図１の系統安定化装置７において、系統連系運転モード時、太陽光発電用パワーコンディショナー３の出力、及び蓄電池電源４の残量を考慮し、設定時間（例えば、０〜３０分の可変時間）前に目標潮流値を電力会社に通告し、通告後からは通告値を３０分間維持する制御を実施する。
【００１８】
前記系統連系点における目標潮流値の策定に使用するデータは、蓄電池電源４の残量（ＳＯＣ）、過去１週間分の現時点から３０分毎の太陽光発電用パワーコンディショナー３における出力の３０分積算値（ΣｔＰｐｖ）、及び過去１週間分の現時点からの３０分毎の負荷９の３０分積算値（ΣｔＰｌｄ）となる。以後「積算値」とは「３０分積算値」を意味する。なお、前記「過去１週間分」あるいは「３０分毎」は一つの例であり、これに限定されるものではない。
【００１９】
まず、類似の太陽光発電用パワーコンディショナー３の出力パターンを選定する方法について説明する。
図３より、過去の積算値との照合は、現在点の３０分積算値ΣｔＰｐｖａと過去の積算値ΣｔＰｐｖ‐との偏差が許容値α内かで実施する。
｜ΣｔＰｐｖａ−ΣｔＰｐｖ‐｜≦α          （１）
但し、αはΣｔＰｐｖ‐の１０％とする。
【００２０】
ここでは、前日の同時刻の３０分間の積算値との照合を行う。この積算値が（１）式を満たさない場合は、過去１週間の同時刻の積算値と照合し、類似の発電状態の積算値を選定する。過去１週間のデータで合致するものが無い場合は、現在点の積算値ΣｔＰｐｖａを選定する。もし過去の積算値で選定し得るものがあればそれをΣｔＰｐｖ‐とする。
【００２１】
次に、類似の負荷９のパターンを選定する方法について説明する。
同様に、図３より、過去の積算値との照合は、現在点の３０分積算値ΣｔＰｌｄａと過去の積算値ΣｔＰｌｄ‐との偏差が許容値β内かで実施する。
｜ΣｔＰｌｄａ−ΣｔＰｌｄ‐｜≦β          （２）
但し、βはΣｔＰｌｄ‐の１０％とする。
【００２２】
ここでは、前日の同時刻の３０分間の積算値との照合を行う。この積算値が（２）式を満たさない場合は、過去１週間の同時刻の積算値と照合し、類似の負荷パターンの積算値を選定する。過去１週間のデータで合致するものが無い場合は、現在点の積算値ΣｔＰｌｄａを選定する。もし過去の積算値で選定し得るものがあれば、それをΣｔＰｌｄ‐とする。
【００２３】
以上より、予測値電力の求め方について説明する。
選定した過去の積算値「ΣｔＰｐｖ‐、ΣｔＰｌｄ‐」の次の３０分の積算値を「ΣｔＰｐｖ０、ΣｔＰｌｄ０」、３０分〜６０分の積算値を「ΣｔＰｐｖ１、ΣｔＰｌｄ１」として、３０分、１時間の予測値を以下のようにして過去値からの比例値として求める。
【００２４】
太陽光発電用パワーコンディショナー３の出力において、図３で現時点〜ｔ分後の予測電力積算値（電力量）ΣＥｔＰｐｖ０は、現在の次の３０分の積算値がΣｔＰｐｖ０であ
ることから見て、ΣｔＰｐｖａとΣｔＰｐｖ‐の比に比例するものとし、更にｔ分後までは時間比がｔ／３０であるから、
ΣＥｔＰｐｖ０＝
ΣｔＰｐｖ０×（ΣｔＰｐｖａ／ΣｔＰｐｖ‐）×ｔ／３０          （３）のように算出される。
【００２５】
また同様に、ｔ分後（今回通告値での制御開始）〜（ｔ＋３０分）後の予測電力積算値（電力量）ΣＥＰｐｖ１は、
ΣＥＰｐｖ１＝
（ΣｔＰｐｖ０×（３０−ｔ）／３０＋ΣｔＰｐｖ１×ｔ／３０）×
（ΣｔＰｐｖａ／ΣｔＰｐｖ‐）          （４）
のように算出される。
【００２６】
同じ考えで、負荷９における現時点〜ｔ分後の予測電力積算値（電力量）ΣＥｔＰｌｄ０は、
ΣＥｔＰｌｄ０＝
ΣｔＰｌｄ０×（ΣｔＰｌｄａ／ΣｔＰｌｄ‐）×ｔ／３０          （５）となり、ｔ分後（今回通告値での制御開始）〜（ｔ＋３０分）後の予測電力積算値（電力量）ΣＥＰｌｄ１は、
ΣＥＰｌｄ１＝
（ΣｔＰｌｄ０×（３０−ｔ）／３０＋ΣｔＰｌｄ１×ｔ／３０）×
（ΣｔＰｌｄａ／ΣｔＰｌｄ‐）          （６）
のように算出される。
【００２７】
以上のように、実施の形態１に係るマイクログリッドシステム１の系統安定化装置７では、気象予測情報を使用せず過去値を使用して、太陽光発電用パワーコンディショナー３の出力積算量と負荷９の積算量を求め、系統連系点における目標潮流値を策定出来る。従って、系統連系点における電力品質を向上すると共に、簡易で廉価なマイクログリッドシステムを提供することができる。
【００２８】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係るマイクログリッドシステムについて説明する。実施の形態１では、系統安定化装置７において、太陽光発電用パワーコンディショナーの出力、及び負荷の変化の予測を、過去値との照合により実施する方法について説明したが、実施の形態２は、太陽光発電用パワーコンディショナーの出力、及び負荷の変化の予測を、現状値が継続するとして実施するものである。
【００２９】
図４は、実施の形態２に係る系統安定化装置の内部構成を示す図である。実施の形態２に係る系統安定化装置７は、図４に示すように、系統安定化機能（潮流通告値制御）として、太陽光発電用パワーコンディショナーの出力、及び負荷の変化を現状値が継続するとして連系点の目標潮流値の策定を実施する機能を有している。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００３０】
実施の形態２に係る系統安定化装置７においては、太陽光発電用パワーコンディショナー３の出力における、現時点〜ｔ分後の予測電力積算値（電力量）ΣＥｔＰｐｖ０は、
ΣＥｔＰｐｖ０＝ΣｔＰｐｖａ×ｔ／３０          （７）
【００３１】
また同様に、ｔ分後（今回通告値での制御開始）〜（ｔ＋３０分）後の予測電力積算値（電力量）ΣＥＰｐｖ１は、
ΣＥＰｐｖ１＝ΣｔＰｐｖａ          （８）
のように算出される。
【００３２】
同じ考えで、負荷９における現時点〜ｔ分後の予測電力積算値（電力量）は、
ΣＥｔＰｌｄ０＝ΣｔＰｌｄａ×ｔ／３０          （９）
となり、ｔ分後（今回通告値での制御開始）〜（ｔ＋３０分）後の予測電力積算値（電力量）ΣＥＰｌｄ１は、
ΣＥＰｌｄ１＝ΣｔＰｌｄａ          （１０）
のように算出される。
【００３３】
以上のように、実施の形態２に係るマイクログリッドシステム１の系統安定化装置７では、太陽光発電用パワーコンディショナー３の出力、及び負荷９において、過去のデータで合致するものが無かった場合においても、連系点の目標潮流値の策定を実施することができる。従って、実施の形態１と同様に、系統連系点における電力品質を向上すると共に、簡易で廉価なマイクログリッドシステムを提供することができる。
【００３４】
以上、実施の形態１あるいは実施の形態２に係るマイクログリッドシステム１について図示説明したが、マイクログリッドシステム１に、実施の形態１に係る機能と実施の形態２に係る機能と併せ持つ系統安定化装置７を備えると共に、両者を切替える手段を備えることにより、前記に説明した方法により、連系点の目標潮流値の策定を実施してもよい。なお、この場合、実施の形態１に係る機能と実施の形態２に係る機能と併せ持つ系統安定化装置７、及び両者を切替える手段は、一体に構成しても別体に構成してもかまわない。
【符号の説明】
【００３５】
１  マイクログリッド
２  太陽光発電パネル
３  太陽光発電用パワーコンディショナー
４  蓄電池電源
５  蓄電池電源用双方向インバータ
６  ディーゼル発電装置
７  系統安定化装置
８、１１〜１４  遮断器
９  負荷
１０  太陽光発電装置
１５  光ループネットワーク
【図１】
0005468883.tif 000002
【図２】
0005468883.tif 000003
【図３】
0005468883.tif 000004
【図４】
0005468883.tif 000005