(57)【要約】【課題】出力変動抑制性能を向上させること。【解決手段】実施形態によれば、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から電力系統へ供給される電力の出力変動を抑制する自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置において、電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、電力指令に応じて前記電力貯蔵装置の充放電を行う電力変換器と、前記電力変換器への電力指令を演算する電力指令演算装置とを備える。前記電力指令演算装置は、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を検出する電力検出器から得られる電力検出値に基づく電力指令と、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を予測する自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値に基づく電力指令との合成を行うことにより前記電力変換器への電力指令を決定する。【選択図】図２
2014057412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から電力系統へ供給される電力の出力変動を抑制する自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置であって、
電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、
電力指令に応じて前記電力貯蔵装置の充放電を行う電力変換器と、
前記電力変換器への電力指令を演算する電力指令演算装置と、
を備え、
前記電力指令演算装置は、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を検出する電力検出器から得られる電力検出値に基づく電力指令と、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を予測する自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値に基づく電力指令との合成を行うことにより前記電力変換器への電力指令を決定することを特徴とする自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項２】
前記電力指令演算装置は、前記電力検出器から得られる電力検出値と前記自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値とに応じて、前記合成の比率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項３】
前記電力指令演算装置は、過去の一定期間における前記電力変換器への電力指令値と前記電力検出器から得られる電力検出値との和の最大値と最小値とを用いて、前記電力変換器への電力指令を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項４】
前記電力指令演算装置は、前記合成の結果と、前記電力貯蔵装置の貯蔵量と貯蔵量目標値との偏差に相当する操作量とに基づいて、前記電力変換器への電力指令を決定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項５】
前記電力検出器から得られる電力検出値と前記自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値とに基づいて前記電力貯蔵装置の貯蔵量目標値を決定する手段を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項６】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から電力系統へ供給される電力の出力変動を抑制する自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置であって、
電力をそれぞれ貯蔵する第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置と、
電力指令に応じて前記第１の電力貯蔵装置の充放電を行う第１の電力変換器と、
電力指令に応じて前記第２の電力貯蔵装置の充放電を行う第２の電力変換器と、
前記第１の電力変換器への電力指令および第２の電力変換器への電力指令を演算する電力指令演算装置と、
を備え、
前記電力指令演算装置は、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を検出する電力検出器から得られる電力検出値と、前記第１の電力貯蔵装置の貯蔵量と貯蔵量目標値との偏差に相当する操作量とに基づいて、前記第１の電力変換器への電力指令を決定するとともに、当該操作量に基づいて、前記第２の電力変換器への電力指令を決定することを特徴とする自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項７】
一日の時間帯に応じて前記第２の電力貯蔵装置の貯蔵量目標値を変化させる貯蔵量目標値設定手段を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項８】
前記電力貯蔵装置の貯蔵量目標値を示す情報を受信する貯蔵量目標値受信手段と、
前記貯蔵量目標値受信手段により受信される情報に基づいて前記第２の電力貯蔵装置の貯蔵量目標値を設定する貯蔵量目標値設定手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【請求項９】
前記電力指令演算装置は、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を検出する電力検出器から得られる電力検出値に基づく電力指令と、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を予測する自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値に基づく電力指令との合成を行うことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、風力発電装置や太陽光発電装置のような自然エネルギーを利用する自然エネルギー発電装置が電力系統に連系されるようになっている。一般に、自然エネルギー発電装置は出力が不安定であるので、出力変動を抑制するようにしている。
【０００３】
図７は、従来の自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置の一例を示す構成図である。
【０００４】
自然エネルギー発電装置１０１と電力系統１０２との間には、電力検出器１０３と出力変動抑制装置１０４が接続されている。出力変動抑制装置１０４は、電力変換器１０５、電力貯蔵装置１０６、および電力指令演算装置１０７を備えている。
【０００５】
自然エネルギー発電装置１０１から出力される電力は、電力検出器１０３で検出され、その電力検出値が電力指令演算装置１０７に入力される。電力指令演算装置１０７は、電力検出器１０３からの電力検出値と電力貯蔵装置１０６の貯蔵量の情報を入力して電力指令（電力貯蔵装置１０６で充電または放電すべき電力を示す値）を演算し、電力変換器１０５に出力する。電力変換器１０５は、電力指令に応じて電力貯蔵装置１０６の充放電を行う。
【０００６】
図８は、従来の電力指令演算装置の一例を示すブロック図である。
【０００７】
電力指令演算装置は、以下のように電力指令を演算する。
【０００８】
電力検出器で検出した電力（自然エネルギー発電装置の出力）をｕ、平滑化フィルタ後の出力をｙとすると、ｙは次のように表される。
【０００９】
ｙ＝ＧＦ×ｕ      …（１）
ここで、ＧＦは平滑化フィルタを示す。
【００１０】
電力指令ＰｗＢ（放電を正の値、充電を負の値で表す。）は、平滑化フィルタ前後の出力と、貯蔵量ＳＯＣのフィードバックとから、次のように演算する。
【００１１】
ＰｗＢ＝ｙ−ｕ−ｋｆ×（ＳＯＣＲＥＦ−ＳＯＣ）      …（２）
ここで、ＳＯＣＲＥＦは貯蔵量目標値、ｋｆはフィードバックゲインを示す。
【００１２】
貯蔵量ＳＯＣは、次のように表わされる。
【数１】
2014057412.tif 000003
【００１３】
ここで、Ｖは電力貯蔵装置の電圧を示す。
【００１４】
フィードバックゲインｋｆが０の場合の変動抑制後の出力ｚは、次のように表わされる。
【００１５】
ｚ＝ｕ＋ＧＢ×ＰｗＢ＝ＧＢ×ｙ＋（１−ＧＢ）×ｕ      …（４）
ここで、ＧＢは電力貯蔵装置の伝達関数を示す。
【００１６】
これにより、電力貯蔵装置の伝達関数ＧＢが１の場合、変動抑制後の出力ｚは平滑化フィルタ後の出力ｙとなることがわかる。
【００１７】
なお、自然エネルギー発電電力の予測値を計算して、予測値に基づいて電力貯蔵装置の電力指令を計算する制御装置が知られている。
【００１８】
さらに、太陽光発電装置のような自然エネルギー発電装置は夜間発電しないので、昼間の発電量を充電し、夜間に放電して負荷を平準化する負荷平準用の電力貯蔵装置と、自然エネルギー発電装置の出力変動を平滑化する変動抑制用の電力貯蔵装置を設けた制御装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第４７９６９７４号公報
【特許文献２】特許第３９０５６９２号公報
【特許文献３】特許第４６０９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところが、従来の出力変動抑制装置においては、以下のような課題がある。
【００２１】
貯蔵量ＳＯＣフィードバックの閉ループ系は、次のように表わされる。
【数２】
2014057412.tif 000004
【００２２】
これにより、フィードバックゲインが０でない場合の電力貯蔵装置の伝達関数は、次のようなハイパスフィルタとなる。
【数３】
2014057412.tif 000005
【００２３】
これにより、貯蔵量ＳＯＣフィードバックがある場合、出力変動の高周波成分の抑制性能が低下することがわかる。
【００２４】
なお、電力貯蔵装置の貯蔵量を考慮していない場合、貯蔵量の上限または下限を超えると変動抑制性能が低下する。
【００２５】
また、従来の制御装置には、負荷平準化運転の充電時間帯と放電時間帯とで、変動抑制の充放電電流を切替えるものがあるが、負荷平準化運転のために大きな電力貯蔵装置が必要となる。
【００２６】
発明が解決しようとする課題は、出力変動抑制性能を向上させることのできる自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
実施形態によれば、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から電力系統へ供給される電力の出力変動を抑制する自然エネルギー発電装置の出力変動抑制装置において、電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、電力指令に応じて前記電力貯蔵装置の充放電を行う電力変換器と、前記電力変換器への電力指令を演算する電力指令演算装置とを備える。前記電力指令演算装置は、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を検出する電力検出器から得られる電力検出値に基づく電力指令と、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を予測する自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値に基づく電力指令との合成を行うことにより前記電力変換器への電力指令を決定する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、出力変動抑制性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態に係る出力変動抑制装置の一例を示す構成図。
【図２】第１の実施形態に係る電力指令演算装置の一例を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態に係る電力指令演算装置の平滑化フィルタの一例を示す説明図。
【図４】第２の実施形態に係る電力指令演算装置の一例を示すブロック図。
【図５】第３の実施形態に係る出力変動抑制装置の一例を示す構成図。
【図６】第３の実施形態に係る電力指令演算装置の一例を示すブロック図。
【図７】従来の出力変動抑制装置の一例を示す構成図。
【図８】従来の電力指令演算装置の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態を説明する。
【００３２】
図１は、第１の実施形態に係る出力変動抑制装置の一例を示す構成図である。なお、図１の構成は、後述する第２の実施形態にも適用される。
【００３３】
図１に示されるように、自然エネルギー発電装置１と電力系統２との間には、電力検出器３と出力変動抑制装置４が接続されている。出力変動抑制装置４は、電力変換器５、電力貯蔵装置６、および電力指令演算装置７を備えている。自然エネルギー発電装置１から出力される電力は、電力検出器３で検出され、その電力検出値が電力指令演算装置７に入力される。
【００３４】
自然エネルギー発電装置１は、風力発電装置や太陽光発電装置のような自然エネルギーを利用して発電するものである。
【００３５】
電力検出器３は、自然エネルギー発電装置１から電力系統２へ出力される電力を検出するものである。
【００３６】
出力変動抑制装置４は、自然エネルギー発電装置１から電力系統２へ供給される電力の出力変動を抑制するものである。
【００３７】
電力変換器５は、電力指令演算装置７からの電力指令に応じて電力貯蔵装置６の充放電を行うものである。
【００３８】
電力貯蔵装置６は、電力変換器５の制御のもとで電力を貯蔵するものである。
【００３９】
特に本実施形態の電力指令演算装置７は、自然エネルギー発電装置１から出力される電力を検出する電力検出器３から得られる電力検出値に基づく電力指令と、自然エネルギー発電装置１から出力される電力を予測する自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値に基づく電力指令との合成を行うことにより電力変換器５への電力指令（電力貯蔵装置６で充電または放電すべき電力を示す値）を決定する機能を備えている。
【００４０】
また、本実施形態の電力指令演算装置７は、電力検出器３から得られる電力検出値と自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値とに応じて、前記合成の比率を変化させる機能を備えている。
【００４１】
また、本実施形態の電力指令演算装置７は、過去の一定期間における電力変換器５への電力指令値と電力検出器３から得られる電力検出値との和の最大値と最小値とを用いて、電力変換器５への電力指令を調整する機能を備えている。
【００４２】
このような構成において、自然エネルギー発電電力予測装置８は、例えば気象予報機関の気象情報（天候情報、風情報）から、自然エネルギー発電装置１の電力を予測する。電力検出器３は、自然エネルギー発電装置１の電力を検出する。電力指令演算装置７は、電力検出器３から得られる電力検出値と、自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値とを入力し、また必要に応じて電力貯蔵装置６の貯蔵量を示す情報を入力し、電力変換器５へ電力指令を出力する。電力変換器５は、電力指令演算装置７からの電力指令に基づき、電力貯蔵装置６の充放電電力を変換する。
【００４３】
図２は、第１の実施形態に係る電力指令演算装置の一例を示すブロック図である。
【００４４】
以下、図２を参照して、電力指令演算装置７による電力指令演算内容を具体的に説明する。
【００４５】
電力検出器３で検出した電力（自然エネルギー発電装置の出力）をｕ、平滑化フィルタ後の出力をｙ、予測時間帯（例えば３０分）の平均の出力をｕａｖとすると、ｙとｕａｖはそれぞれ次のように表わされる。
【００４６】
ｙ＝ＧＦ×ｕ      …（７）
ｕａｖ＝Ｇａｖ×ｕ      …（８）
ここで、ＧＦは平滑化フィルタ、Ｇａｖは時間平均を示す。
【００４７】
自然エネルギー発電電力予測装置８で予測した電力（予測時間帯の平均予測値）をｒとすると、合成比率ｗは例えば次のように表される。
【００４８】
ｗ＝ｋｐ×｜ｒ−ｕａｖ｜      …（９）
ここで、ｋｐは係数を示す。
【００４９】
すなわち、ｒとｕａｖとの差の絶対値が比較的大きい場合（自然エネルギー発電電力予測装置の精度が悪い場合）、ｗは大きくなり、一方、ｒとｕａｖとの差の絶対値が比較的小さい場合（自然エネルギー発電電力予測装置の精度が良い場合）、ｗは小さくなる。
【００５０】
合成した電力指令ｘは次のように表される。
【数４】
2014057412.tif 000006
【００５１】
ここで、Ｇｄｚは不感帯（発電予測差）を示す。
【００５２】
すなわち、ｗが比較的大きい場合、ｒに比してｙに対する重み付けが大きくなり、一方、ｗが比較的小さい場合、ｙに比してｒに対する重み付けが大きくなる。
【００５３】
電力貯蔵装置６への電力指令ＰｗＢは、次のように表される。
【００５４】
ＰｗＢ＝ｘ      …（１１）
電力貯蔵装置６での変動抑制後の出力ｚは、次のように表される。
【数５】
2014057412.tif 000007
【００５５】
ここで、ＧＢ１は電力貯蔵装置６の伝達関数を示す。
【００５６】
これにより、電力貯蔵装置６の伝達関数ＧＢが１、不感帯Ｇｄｚの幅が０の場合、変動抑制後の出力ｚは自然エネルギー発電電力予測装置８の出力ｒと平滑化フィルタ後の出力ｙの合成出力となることがわかる。
【００５７】
また、自然エネルギー発電電力予測装置８の精度が悪い（平均予測値と予測時間帯の平均出力との差が大きい）場合には、合成比率ｗが大きくなり、電力指令ＰｗＢは自然エネルギー発電電力予測装置の出力ｒの項が小さくなることがわかる。
【００５８】
第１の実施形態によれば、電力検出器３から得られる電力検出値により演算した電力指令と自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値により演算した電力指令とを合成して、電力貯蔵装置６に充放電させる指令を演算するので、電力予測精度が高い場合、出力変動抑制性能を高めることができるとともに、電力予測精度が低下した場合でも、出力変動抑制性能を低下しにくくすることができる。
【００５９】
なお、平滑化フィルタＧＦとして、例えば時間平均や一次フィルタがあるが、出力変動の幅を所定の値内にするには、平滑化フィルタのパラメータの調整が必要である。
【００６０】
平滑化フィルタのパラメータと出力変動の幅を関係がわかりやすく、調整がしやすい平滑化フィルタとして、例えば、図３のように、過去の一定期間における変動抑制後の出力ｚの最大値ｚｍａｘと最小値ｚｍｉｎとを求め、求めたｚｍａｘとｚｍｉｎとから平滑化フィルタの出力ｙを次のように演算する。
【００６１】
ｙ＝Ｍａｘ［Ｍｉｎ［ｕ，ｚｍｉｎ＋ｚｗｉｄｔｈ］，ｚｍａｘ−ｚｗｉｄｔｈ］
…（１３）
ここで、ｚｗｉｄｔｈは出力変動の目標幅を示す。
【００６２】
これにより、平滑化フィルタＧＦで、過去の一定期間における電力変換器への電力指令値と電力検出器から得られる電力検出値との和の最大値と最小値とを用いることで、平滑化フィルタのパラメータによる出力変動抑制性能の低下をしにくくすることができる。
【００６３】
また、平滑化フィルタＧＦが一次フィルタとした場合、パラメータとして時定数があるが、電力貯蔵装置の貯蔵量の幅はこの時定数と正の相関があることが知られている。
【００６４】
これにより、平滑化フィルタＧＦのパラメータを、自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値と電力検出器から得られる電力検出値により演算（例えば合成比率ｗの負の関数）することで、電力予測精度が低下した場合でも、電力貯蔵装置の貯蔵量の上限または下限を超えることによる出力変動抑制性能の低下をしにくくすることができる。
【００６５】
さらに、不感帯Ｇｄｚのパラメータとして、発電予測差の幅があるが、電力貯蔵装置の出力の幅は発電予測差の幅と負の相関がある。
【００６６】
これにより、不感帯Ｇｄｚのパラメータを、自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値と電力検出器から得られる電力検出値により演算（例えば合成比率ｗの正の関数）することで、電力予測精度が低下した場合でも、電力貯蔵装置の出力の上限または下限を超えることによる出力変動抑制性能の低下をしにくくすることができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
図１を再度参照しつつ、図４を参照して、第２の実施形態を説明する。
【００６８】
以下では、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
図１の構成は、後述する第２の実施形態にも適用される。
【００７０】
第２の実施形態に係る出力変動抑制装置４においては、電力指令演算装置７は、第１の実施形態で説明した機能に加え、前述した合成の結果と電力貯蔵装置６の貯蔵量と貯蔵量目標値との偏差に相当する操作量とに基づいて電力変換器５への電力指令を決定する機能を更に備えている。
【００７１】
また、本実施形態の電力指令演算装置７は、電力検出器３から得られる電力検出値と自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値とに基づいて電力貯蔵装置６の貯蔵量目標値を決定（もしくは調整）する機能を更に備えている。なお、この機能は、電力指令演算装置７以外の場所に設けられていてもよい。
【００７２】
このような構成において、自然エネルギー発電電力予測装置８は、例えば気象予報機関の気象情報（天候情報、風情報）から、自然エネルギー発電装置１の電力を予測する。電力検出器３は、自然エネルギー発電装置１の電力を検出する。電力指令演算装置７は、電力検出器３から得られる電力検出値と、自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値と、電力貯蔵装置６の貯蔵量を示す情報とを入力し、電力変換器５へ電力指令を出力する。電力変換器５は、電力指令演算装置７からの電力指令に基づき、電力貯蔵装置６の充放電電力を変換する。
【００７３】
図４は、第２の実施形態に係る電力指令演算装置の一例を示すブロック図である。
【００７４】
以下、図４を参照して、電力指令演算装置７による電力指令演算内容を具体的に説明する。なお、図２と共通する部分の説明は省略する。
【００７５】
前述した式（７）〜（１０）および関連する説明は本実施形態にも適用される。
【００７６】
電力貯蔵装置６への電力指令ＰｗＢ１（放電を正の値、充電を負の値で表す。）は、例えば次のように表される。
【００７７】
ＰｗＢ１＝ｘ−ｋｆ×ｗ×（ＳＯＣ１ＲＥＦ−ＳＯＣ１）      …（１４）
ここで、ＳＯＣＲＥＦは電力貯蔵装置６の貯蔵量目標値、ｋｆはフィードバックゲインを示す。
【００７８】
電力貯蔵装置６での変動抑制後の出力ｚは、次のように表される。
【数６】
2014057412.tif 000008
【００７９】
ここで、ＧＢ１は電力貯蔵装置６の伝達関数を示す。
【００８０】
これにより、電力貯蔵装置６の伝達関数ＧＢ１が１、不感帯Ｇｄｚの幅が０、フィードバックゲインｋｆが０の場合、変動抑制後の出力ｚは自然エネルギー発電電力予測装置８の出力ｒと平滑化フィルタ後の出力ｙの合成出力となることがわかる。
【００８１】
貯蔵量フィードバック量を大きくした場合、電力貯蔵装置６の貯蔵量の上限または下限内での出力変動抑制性能の低下が多少あるが、電力貯蔵装置６の貯蔵量の上限または下限を超えることによる出力変動抑制性能の大幅な低下がなくなり、電力貯蔵装置６の必要貯蔵量を小さくすることができる。
【００８２】
第２の実施形態によれば、電力検出器３から得られる電力検出値と自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値と、貯蔵量目標演算機能から得られる貯蔵量目標値と電力貯蔵装置６から得られる貯蔵量により、電力貯蔵装置６に充放電させる指令を演算するので、電力予測精度が高い場合、出力変動抑制性能を高めることができるとともに、電力予測精度が低下した場合でも、出力変動抑制性能を低下しにくくすることができ、更に、電力貯蔵装置６の必要貯蔵量を小さくすることができる。
【００８３】
また、貯蔵量目標値によって電力貯蔵装置６の必要貯蔵量は変わる。このため、貯蔵量目標値を自然エネルギー発電電力予測装置から得られる電力予測値と電力検出器から得られる電力検出値とから合成比率の関数を用いて演算することにより、電力予測精度が低下した場合でも、電力貯蔵装置の必要貯蔵量を小さくすることができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
図５および図６を参照して、第３の実施形態を説明する。
【００８５】
以下では、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
図５に示されるように、第３の実施形態に係る出力変動抑制装置４においては、電力をそれぞれ貯蔵する２台の電力貯蔵装置６Ａ，６Ｂが設けられ、これに伴って２台の電力変換器５Ａ，５Ｂが設けられる。
【００８７】
電力貯蔵装置６Ａは、電力貯蔵容量が比較的小さく、電力貯蔵装置６Ｂは、電力貯蔵容量が比較的大きい。
【００８８】
電力変換器５Ａは、電力指令演算装置７からの電力指令に応じて電力貯蔵装置６Ａの充放電を行う。
【００８９】
電力変換器５Ｂは、電力指令演算装置７からの電力指令に応じて電力貯蔵装置６Ｂの充放電を行う。
【００９０】
電力指令演算装置７は、電力変換器５Ａへの電力指令および電力変換器５Ｂへの電力指令を演算する。
【００９１】
特に本実施形態の電力指令演算装置７は、自然エネルギー発電装置１から出力される電力を検出する電力検出器３から得られる電力検出値と、電力貯蔵装置６Ａの貯蔵量と貯蔵量目標値との偏差に相当する操作量とに基づいて、電力変換器５Ａへの電力指令を決定するとともに、当該操作量に基づいて、電力変換器５Ｂへの電力指令を決定する機能を備えている。
【００９２】
また、本実施形態の電力指令演算装置７は、一日の時間帯に応じて電力貯蔵装置６Ｂの貯蔵量目標値を変化させる貯蔵量目標値設定機能を更に備えている。なお、この機能は、電力指令演算装置７以外の場所に設けられていてもよい。
【００９３】
また、本実施形態の電力指令演算装置７は、電力貯蔵装置６Ｂの貯蔵量目標値を示す情報を受信する貯蔵量目標値受信機能と、この貯蔵量目標値受信機能により受信される情報に基づいて電力貯蔵装置６Ｂの貯蔵量目標値を設定する貯蔵量目標値設定機能を備えていてもよい。また、この機能は、電力指令演算装置７以外の場所に設けられていてもよい。
【００９４】
また、図５の構成において、図１で示した自然エネルギー発電電力予測装置８から電力指令演算装置７が電力予測値を得る構成を加えてもよい。この場合、本実施形態の電力指令演算装置７は、自然エネルギー発電装置１から出力される電力を検出する電力検出器３から得られる電力検出値に基づく電力指令と、図１に示した自然エネルギー発電電力予測装置８から得られる電力予測値に基づく電力指令との合成を行う機能を更に備えていてもよい。
【００９５】
このような構成において、電力検出器３は、自然エネルギー発電装置１の電力を検出する。電力指令演算装置７は、電力検出器３から得られる電力検出値を入力し、電力貯蔵装置６Ａ，６Ｂのそれぞれの貯蔵量を示す情報を入力し、電力変換器５Ａ，５Ｂへ電力指令を出力する。電力変換器５Ａは、電力指令演算装置７からの電力指令に基づき、電力貯蔵装置６Ａの充放電電力を変換する。電力変換器５Ｂは、電力指令演算装置７からの電力指令に基づき、電力貯蔵装置６Ｂの充放電電力を変換する。
【００９６】
図６は、第３の実施形態に係る電力指令演算装置の一例を示すブロック図である。
【００９７】
以下、図６を参照して、電力指令演算装置７による電力指令演算内容を具体的に説明する。
【００９８】
自然エネルギー発電装置１の出力をｕ、平滑化フィルタ後の出力をｙ１とすると、ｙ１は次のように表される。
【００９９】
ｙ１＝ＧＦ×ｕ      …（１６）
ここで、ＧＦは平滑化フィルタを示す。
【０１００】
電力貯蔵装置６Ａへの電力指令ＰｗＢ１は、次のように表される。
【０１０１】
ＰｗＢ１＝ｙ１−ｕ−ｋｆ１×（ＳＯＣ１ＲＥＦ−ＳＯＣ１）      …（１７）
ここで、ＳＯＣ１ＲＥＦは電力貯蔵装置６Ａの貯蔵量目標値、ｋｆ１はフィードバックゲインを示す。
【０１０２】
電力貯蔵装置６Ａでの変動抑制後の出力ｚ１は、次のように表される。
【０１０３】
ｚ１＝ｕ＋ＧＢ１×ＰｗＢ１
＝Ｇｂ１×ＧＦ×ｕ＋（１−ＧＢ１）×ｕ
−ＧＢ１×ｋｆ１×（ＳＯＣ１ＲＥＦ−ＳＯＣ１）      …（１８）
ここで、ＧＢ１は電力貯蔵装置６Ａの伝達関数を示す。
【０１０４】
電力貯蔵装置６Ｂへの電力指令ＰｗＢ２（放電を正の値、充電を負の値で表す。）は、次のように表される。
【０１０５】
ＰｗＢ２＝ｋｆ１×（ＳＯＣ１ＲＥＦ−ＳＯＣ１）      …（１９）
電力貯蔵装置６Ｂでの変動抑制後の出力ｚ２は、次のように表される。
【０１０６】
ｚ２＝ｚ１＋ＧＢ２×ＰｗＢ２
＝ＧＢ１×ｙ１＋（１−ＧＢ１）×ｕ
＋（ＧＢ２−ＧＢ１）×ｋｆ１×（ＳＯＣ１ＲＥＦ−ＳＯＣ１）…（２０）
ここで、ＧＢ２は電力貯蔵装置６Ｂの伝達関数を示す。
【０１０７】
これにより、電力貯蔵装置６Ａ，６Ｂの伝達関数ＧＢ１、ＧＢ２が１の場合、変動抑制後の出力ｚ２は平滑化フィルタ後の出力ｙ１となることがわかる。
【０１０８】
フィードバックゲインｋｆ１を大きくした場合、変動抑制性能に関係なく電力貯蔵装置６Ａの必要貯蔵量を小さくできる。なお、この場合、電力貯蔵装置６Ｂの必要貯蔵量は大きくなるが、貯蔵量フィードバックの出力は自然エネルギーの平滑化に必要な出力に比べて小さいことから電力貯蔵装置６Ｂの必要出力は小さい。
【０１０９】
第３の実施形態によれば、一方の電力貯蔵装置６Ａの貯蔵量を貯蔵量目標値に制御するとともに、その電力を他方の電力貯蔵装置６Ｂに充放電させる指令を演算するので、出力変動抑制性能を低下しにくくすることができ、更に、電力貯蔵装置６Ａの必要貯蔵量を小さくすることができ、且つ、電力貯蔵装置６Ｂの必要出力を小さくすることができる。
【０１１０】
なお、電力貯蔵装置６Ｂへの電力指令ＰｗＢ２を次のようにしてもよい。
【０１１１】
ＰｗＢ２＝ｋｆ１×（ＳＯＣ１ＲＥＦ−ＳＯＣ１）
−ｋｆ２×（ＳＯＣ２ＲＥＦ−ＳＯＣ２）      …（２１）
ここで、ＳＯＣ２ＲＥＦは電力貯蔵装置６Ｂの貯蔵量目標値、ｋｆ２はフィードバックゲインを示す。
【０１１２】
また、電力貯蔵装置６Ｂの貯蔵量目標値は一定でなく、例えば、次式のように、夜間での貯蔵量目標値ＳＯＣ２ＲＥＦｎｉｇｈｔとし、昼間での貯蔵量目標値ＳＯＣ２ＲＥＦｄａｙとし、一日の時間の情報を用いて演算することで、電力貯蔵装置６Ｂを有効利用して一日（昼夜）の電力平準化を行うこともできる。
【数７】
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【０１１３】
ここで、ｔ１は朝刻、ｔ２は夕刻を示す。
【０１１４】
さらに、電力貯蔵装置６Ｂの貯蔵量目標値は、貯蔵量目標演算装置で演算した値でなく、前述の貯蔵量目標値受信値機能が例えば電力系統２の上位から受信した値であってもよい。
【０１１５】
以上詳述したように、各実施形態によれば、出力変動抑制性能を向上させることができる。
【０１１６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
１…自然エネルギー発電装置、２…電力系統、３…電力検出器、４…出力変動抑制装置、５，５Ａ，５Ｂ…電力変換器、６，６Ａ，６Ｂ…電力貯蔵装置、７…電力指令演算装置、８…自然エネルギー発電電力予測装置。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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