(57)【要約】  風力発電で得られる電力を有効に活用する。実施の形態の発電システムは、風力発電装置、太陽熱発電装置及び電熱変換部を備えている。太陽熱発電装置は、太陽熱により熱媒を加熱する加熱器と、加熱器により加熱された熱媒の熱と発電機の駆動機構を作動させる作動流体の熱とを熱交換する熱交換器と、を有している。電熱変換部は、風力発電装置により発電された電力の一部を、熱媒を加熱する熱に変換する。
2014024415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置と、
太陽熱により熱媒を加熱する加熱器と、前記加熱器により加熱された前記熱媒の熱と発電機の駆動機構を作動させる作動流体の熱とを熱交換する熱交換器と、を有する太陽熱発電装置と、
前記風力発電装置により発電された電力の一部を、前記熱媒を加熱する熱に変換する電熱変換部と、
を備える発電システム。
【請求項２】
前記電熱変換部は、前記風力発電装置により発電された電力のうちの所定の周波数よりも高い高周波成分を、前記熱媒を加熱する熱に変換する、請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
前記電熱変換部は、
電気ヒータと、
供給される電力を前記電気ヒータの駆動電力に変換するための電力変換部と、
前記風力発電装置による発電電力の前記高周波成分が前記電気ヒータの駆動電力に変換されるように前記電力変換部の動作を制御するハイパスフィルタを含む電力変換制御部と、
を備える請求項２記載の発電システム。
【請求項４】
前記ハイパスフィルタは、１分よりも小さい時定数が設定されている、請求項３記載の発電システム。
【請求項５】
前記加熱器は、
太陽光を集光するミラーと、
前記熱媒が内部を移送されるパイプと、
前記パイプに対する前記ミラーの相対的な向きを変更するミラー駆動部と、
を有し、
前記パイプを流路の一部として備え、前記加熱器、前記電熱変換部及び前記熱交換器を経由しながら前記熱媒が循環される熱媒循環流路と、
前記熱媒循環流路を循環する前記熱媒の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによる検出結果に基づいて、前記ミラー駆動部の動作を制御する熱媒加熱制御部と、
をさらに備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項６】
前記熱媒循環流路に沿って前記熱媒を移送する動力を発生させる熱媒移送ポンプをさらに備え、
前記熱媒加熱制御部は、前記温度センサによる検出結果に基づいて、前記熱媒移送ポンプの動作を制御する、
請求項５記載の発電システム。
【請求項７】
風車の回転によって電力を発生する風力発電と、太陽熱集熱器で集熱した熱で熱媒循環用のパイプ内を循環する熱媒を加熱して前記熱媒を発電に利用する太陽熱発電とを複合させた発電システムにおいて、
前記風力発電により得られる風力発電電力から平滑化された平滑電力信号を生成する平滑電力信号生成部と、
前記平滑電力信号生成部により生成された平滑電力信号と、前記風車から測定した前記風車の回転数と、予め記憶された前記風車の羽根の回転を模擬するデータとを基に、回転する前記風車の羽根が前記風車の塔を通過する際の発電出力の減少量を求め、前記減少量を前記平滑電力信号から差し引くことでタワーシャドウ効果電力を生成するタワーシャドウ効果電力生成部と、
前記タワーシャドウ効果電力生成部により生成されたタワーシャドウ効果電力と、前記平滑電力信号生成部から出力された平滑電力信号とを基に、短期で上下に変動する前記風力発電電力の下限値を結ぶ包絡線を生成する包絡線生成部と、
前記包絡線生成部により生成された包絡線に従い前記風力発電電力から短期の変動成分を分離する短期変動成分分離部と、
前記短期変動成分分離部により分離された短期の変動成分を、前記熱媒循環用のパイプを加熱するヒータを駆動する電力に変換する電力変換部と
を備える発電システム。
【請求項８】
前記包絡線生成部は、
前記タワーシャドウ効果電力を前記風力発電電力に加えて得た電力信号から、前記シャドウ効果電力の振幅を差し引いて包絡線を生成する請求項７記載の発電システム。
【請求項９】
前記タワーシャドウ効果電力生成部が、
前記風車の羽根が前記塔の陰になるタイミングを計算し、前記タイミングでのトルク減少を計算し、前記トルク減少による発電量の減少量を計算するタワーシャドウ効果電力計算部を備える請求項７記載の発電システム。
【請求項１０】
前記平滑電力生成部が、
前記風力発電電力を、１秒〜６０秒の時定数で遅らせて平滑し出力する遅れフィルタを備える請求項７記載の発電システム。
【請求項１１】
風力により発電した第１電力を第１送電線に出力する風力発電装置と、
太陽熱及びヒータで加熱された熱媒と熱交換がされた作動流体により発電した第２電力を第２送電線に出力する太陽熱発電装置と、
前記第１電力のうち一部の電力を第１制御信号に応じて前記ヒータに出力するインバータと、
前記第２電力を第２制御信号に応じて出力調整し、前記第１送電線に出力する出力制御装置と、
前記第１電力について得られた風力発電出力信号に基づいて、前記第１制御信号を前記インバータに出力すると共に、前記第２制御信号を前記出力制御装置に出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記風力発電出力信号に含まれる高周波成分信号を抽出するハイパスフィルタと、
前記高周波成分信号のうち正成分を抽出して得られる信号を前記第１制御信号として算出する第１制御信号算出部と、
前記高周波成分信号のうち負成分を抽出する共に正負を反転して得られる信号を、前記第２制御信号として算出する第２制御信号算出部とを有することを特徴とする、
発電システム。
【請求項１２】
前記ハイパスフィルタは、時定数が１分より小さいことを特徴とする、
請求項１１に記載の発電システム。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記第２制御信号算出部において前記高周波成分信号から負成分を抽出することによって得た信号にバイアスを加算した信号を、前記第２制御信号として、前記出力制御装置に出力することを特徴とする、
請求項１１または１２に記載の発電システム。
【請求項１４】
風力によって発電した第１電力を第１送電線に出力する風力発電装置と、
太陽熱及びヒータで加熱された熱媒と熱交換がされた作動流体によって発電した第２電力を第２送電線に出力する太陽熱発電装置と、
前記第１電力のうち一部の電力を、第１制御信号に応じて前記ヒータに出力するインバータと、
前記第２電力を第２制御信号に応じて出力調整し、前記第１送電線に出力する出力制御装置と、
前記第１電力について得られた風力発電出力信号、及び、前記第２電力について得られた太陽熱発電出力信号に基づいて、前記第１制御信号を前記インバータに出力すると共に、前記第２制御信号を前記出力制御装置に出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記風力発電出力信号に含まれる高周波成分信号を抽出するハイパスフィルタと、
前記高周波成分信号の包絡線のうち極小値側の包絡線について推定する処理を行うことによって包絡線信号を算出する包絡線推定部と、
前記高周波成分信号から前記包絡線信号を減算する処理を行うことによって、第１加減算器出力信号を算出する第１加減算器と、
前記第１加減算器出力信号から前記太陽熱発電出力信号を減算する処理を行うことによって第２加減算器出力信号を算出する第２加減算器と、
前記第２加減算器出力信号のうち正成分を抽出して得られる信号を前記第１制御信号として算出する第１制御信号算出部と、
前記第２加減算器出力信号のうち負成分を抽出する共に正負を反転して得られる信号を、前記第２制御信号として算出する第２制御信号算出部とを有することを特徴とする、
発電システム。
【請求項１５】
前記包絡線推定部は、前記高周波成分信号において、直前に検出した第１極小値と、その第１極小値の直前に検出した第２極小値とを直線で結び、外挿することによって、包絡線信号を算出することを特徴とする、
請求項１４に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置、太陽光発電装置などを備えた発電システムは、再生可能エネルギを利用して発電を行い、電力系統へ電力を出力する。このような発電システムは、不規則に変わる自然条件に起因して、発電出力が安定せずに変動する。つまり、発電量が大きくゆらぐ場合がある。その結果、電力系統において電力の変動をもたらし、電力の品質を低下させる場合がある。【０００３】
このため、蓄電池を用いて、電力を安定化させ、電力の品質を向上させることが提案されている。具体的には、上記のような発電装置が発電した電力に余剰があるときには余剰分を蓄電池に充電し、不足しているときには蓄電池を放電させることよって、電力の変動を補償している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１００４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蓄電池は、電力の変換効率などがよい反面、充放電の繰り返しによる経年劣化を考慮する必要があり、電池交換によるランニングコストが上がる。このような背景から、再生可能エネルギを用いた発電システムでは、変動の大きい発電電力を如何にして有効に利用するかが重要な要素となっている。【０００６】
また、上記のような発電システムにおいて発電を大規模に行う場合には、大規模な蓄電池が必要になるため、多額の費用が必要になる。このような事情により、低コストで、発電出力を平滑化することが容易でなく、電力を安定化することが困難な場合がある。【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、風力発電で得られる電力を有効に活用することができ、電力の安定化を容易に実現することができる発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の発電システムは、風力発電装置、太陽熱発電装置及び電熱変換部を備えている。太陽熱発電装置は、太陽熱により熱媒を加熱する加熱器と、加熱器により加熱された熱媒の熱と発電機の駆動機構を作動させる作動流体の熱とを熱交換する熱交換器と、を有している。電熱変換部は、風力発電装置により発電された電力の一部を、熱媒を加熱する熱に変換する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る発電システムの構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る発電システムにおいて、電熱変換部を機能的に示すブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る発電システムにおいて、電熱変換部に伝送される各信号の波形図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る発電システムにおいて、電熱変換部が備えるハイパスフィルタに設定された時定数について説明するための図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る発電システムにおいて、熱媒の温度制御系を機能的に示すブロック図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る発電システムの構成図である。
【図７】図７は、第３実施形態に係る発電システムにおいて、発電制御装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る発電システムにおいて、タワーシャドウ効果電力を計算する様子を説明するための図である。
【図９】図９は、第３実施形態に係る発電システムにおいて、ゆらぎの位置を検出する動作を示す図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る発電システムにおいて、発電システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る発電システムにおいて、短期で変動する風力発電電力に対して包絡線を生成する様子を示す図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係る発電システムの概念を示す概念図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置、及び、制御装置との間においてデータの入出力を行う部材を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態に係る発電システムにおいて、第１関数器で用いる関数を示す図である。
【図１５】図１５は、第４実施形態に係る発電システムにおいて、第２関数器で用いる関数を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第１実施形態第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、第１実施形態第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、風力発電装置から電力系統へ出力される電力に関するデータを示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、風力発電装置から電力系統へ出力される電力に関するデータを示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、風力発電装置から電力系統へ出力される電力に関するデータを示す図である。
【図１９】図１９は、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置、及び、制御装置との間においてデータの入出力を行う部材を示すブロック図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図２０Ｄ】図２０Ｄは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態の発電システム１は、風力発電装置２と太陽熱発電装置３とを複合（コンバインド）させたハイブリッド発電システムである。
【００１２】
風力発電装置２は、図１に示すように、プロペラ風車を含み、ロータ（図示省略）に支持された複数の翼２ａ（羽根，ブレード）、ナセル２ｂ、および、タワー２ｃを備える。なお、風力発電装置２において、ロータと翼２ａとの部分は、「風車」ともいう。
【００１３】
ナセル２ｂ内などには、図１又は図２に示すように、増速器（図示省略）、発電機２１（ＷＴＧ：Wind Turbine Generator）、パワーコンディショナ２２（ＰＣＳ：Power Conditioning System）などが内蔵されている。
【００１４】
複数の翼２ａは、風力によって回転し、その回転力は、回転軸や増速器（図示省略）などの各部を介して、発電機２１に伝達される。発電機２１は、伝達された回転力により駆動して発電を行う。パワーコンディショナ２２は、直流交流交換装置であり、発電機２１で発電された電力を、所定の周波数（例えば６０Ｈｚや５０Ｈｚ）の交流の電力に変換して出力する。
【００１５】
一方、太陽熱発電装置３は、図１に示すように、タービン１５を作動させる作動流体Ｆ２が循環するタービン側の循環系３ａと、作動流体Ｆ２を加熱する熱媒Ｆ１が循環する循環系３ｂと、を有している。
【００１６】
熱媒Ｆ１の循環系３ｂには、熱媒循環流路１０、ヒータ５、熱媒移送ポンプ９、熱交換器１４、および、太陽熱集熱器７が設けられている。熱媒Ｆ１は、例えば、２００℃から３００℃程度の温度に加熱可能な熱媒油である。
【００１７】
太陽熱集熱器７は、太陽熱を集熱することによって熱媒Ｆ１を加熱する加熱器である。太陽熱集熱器７は、複数のミラー６及びパイプ８を備えている。パイプ８は、熱媒循環流路１０の一部を構成するものであり、熱媒Ｆ１が内部を流れる。
【００１８】
ミラー６は、太陽及びパイプ８に対する相対的な向きが、ミラー駆動部（図示省略）によって適宜変更（調整）される。太陽熱集熱器７は、ミラー６の手前に設置されたパイプ８の周面に太陽光を集光させることで太陽熱を集熱する。そして、その集熱した太陽熱によって、パイプ８内を流れる熱媒Ｆ１が加熱される。
【００１９】
ヒータ５は、電力によって駆動（稼働）される電気ヒータである。ヒータ５は、熱媒循環流路１０のいずれかの箇所に設けられており、熱媒循環流路１０を流れる熱媒Ｆ１を更に加熱する。熱媒循環流路１０は、ミラー６の手前に設置されたパイプ８を流路の一部として備えている。熱媒循環流路１０においては、太陽熱集熱器７、ヒータ５を含む電熱変換部３０（後述）、及び熱交換器１４を経由して、熱媒Ｆ１が流れて循環する。熱媒移送ポンプ９は、熱媒循環流路１０に熱媒Ｆ１を移送させる。
【００２０】
図１に示すように、タービン側の循環系３ａは、例えば、バイナリ発電方式が適用されており、水よりも沸点が低い低沸点媒体（たとえば、ペンタンなどの有機媒体、アンモニアと水との混合流体）が、作動流体Ｆ２として循環する。なお、タービン側の循環系３ａは、蒸気を作動流体Ｆ２として用いる蒸気タービンを含む系で構成されていてもよい。
【００２１】
タービン側の循環系３ａには、図１に示すように、作動流体循環流路１２、熱交換器１４、タービン１５、発電機１６、凝縮器１７、冷却搭１８、冷却水移送ポンプ１９、および、作動流体移送ポンプ２０が設けられている。タービン１５は、発電機１６を駆動させる駆動機構であり、作動流体Ｆ２によって作動する。
【００２２】
作動流体循環流路１２は、作動流体Ｆ２が、タービン１５から、凝縮器１７と作動流体移送ポンプ２０と熱交換器１４とを経て、タービン１５に戻る流路を構成する。作動流体移送ポンプ２０で昇圧された作動流体Ｆ２は、熱交換器１４へ移送される。熱交換器１４では、少なくとも太陽熱集熱器７で加熱された熱媒Ｆ１と、作動流体Ｆ２との間において、熱交換が行われる。つまり、熱交換器１４では、熱媒Ｆ１の熱により作動流体Ｆ２が加熱され、この一方で、熱媒Ｆ１が冷却される。
【００２３】
熱交換器１４で加熱された作動流体Ｆ２は、タービン１５の高圧側から流入する。タービン１５は、作動流体Ｆ２から得た動力によって回転する。タービン１５の回転軸は、発電機１６に連結されている。発電機１６は、タービン１５の回転軸を通じて駆動されることで発電を行う。太陽熱発電装置３は、入熱から発電までに数分程度の時間遅れがある。つまり、熱媒Ｆ１を加熱することによる入熱から、この熱媒Ｆ１の熱が作動流体に伝達され、さらにこの作動流体Ｆ２の流入でタービン１５が作動し、これに伴い発電機１６による発電が行われるまでに、時間の遅れが生じる。
【００２４】
タービン１５の低圧側から排気される作動流体Ｆ２は、主に気体状態であり、凝縮器１７（コンデンサ）に流入する。排気された作動流体Ｆ２は、凝縮器１７において、冷却水により冷却されて液体になり、作動流体移送ポンプ２０へ導かれる。冷却水は、冷却水移送ポンプ１９により凝縮器１７と冷却塔１８との間を流れて循環する。
【００２５】
次に、本実施形態の発電システム１が備える電熱変換部３０について説明する。
【００２６】
図１、図２に示すように、電熱変換部３０は、風力発電装置２により発電された電力の一部を、熱媒Ｆ１を加熱する熱に変換する。風力発電装置２では、翼２ａが受ける風力の強弱によって、発電量が大きく変動する（ゆらぐ）。このため、電熱変換部３０は、変動の大きい発電電力を平滑化して、配電系統へ出力する。
【００２７】
上述したように、太陽熱発電装置３は、入熱から発電までに数分程度の時間遅れがある。この特性を利用して、電熱変換部３０は、風力発電装置２が発電した電力のうちの所定の周波数よりも高い高周波成分（比較的速い出力変動成分）を取り出し、その取り出した高周波成分の電力をヒータ５に供給して、熱媒Ｆ１を加熱する。
【００２８】
具体的には、電熱変換部３０は、図２に示すように、上記したヒータ５に加えて、計器用変流器２３（CT：Current Transformer）、電力変換部３３、及び電力変換制御部３１を備えている。
【００２９】
電力変換部３３は、風力発電装置２が出力した電力（の一部）を、ヒータ５の駆動電力に変換する。詳細には、電力変換部３３は、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御方式のインバータ電源回路２４を備えている。
【００３０】
計器用変流器２３は、風力発電装置２のパワーコンディショナ２２から出力される交流電力を計測する。そして、図３に示すように、計器用変流器２３は、この計測した信号Ｓ１を電力変換制御部３１に入力する。
【００３１】
電力変換制御部３１は、風力発電装置２の発電電力のうちの高周波成分が、ヒータ５の駆動電力に変換されるように、インバータ電源回路２４を備えた電力変換部３３の動作を制御する。
【００３２】
ここでは、電力変換制御部３１は、図２に示すように、ハイパスフィルタ２６、加算器２９、及び関数器３２を備えている。
【００３３】
電力変換制御部３１のうち、ハイパスフィルタ２６は、平滑化フィルタ２７（ローパスフィルタ）と減算器２８とを組み合わせることで構成されている。
【００３４】
ハイパスフィルタ２６において、平滑化フィルタ２７及び減算器２８には、計器用変流器２３から出力された信号Ｓ１が入力される。
【００３５】
平滑化フィルタ２７の出力は、図３に示すように、信号Ｓ１から高周波成分が除去された信号Ｓ２（低周波成分）が出力される。
【００３６】
減算器２８は、図２、図３に示すように、信号Ｓ１から信号Ｓ２を減算した信号Ｓ３（差分信号）を出力する。
【００３７】
つまり、ハイパスフィルタ２６（減算器２８）は、計器用変流器２３から入力された信号Ｓ１の高周波成分を出力する。ここで、ハイパスフィルタ２６には、風力発電による発電電力のうちの前述した高周波成分（比較的速い出力変動成分）を抽出するために、この用途に対応した例えば１分よりも小さい時定数が設定されている。
【００３８】
加算器２９は、図２、図３に示すように、減算器２８から出力された信号Ｓ３に、予め値が設定されたヒータ入力バイアスＢを加算した信号Ｓ４を出力する。加算器２９は、前述したインバータ電源回路２４による制御を可能にするために、図３に示すように、信号Ｓ４は、基準電位（例えば０Ｖ）よりも低い負極成分が正極側の成分に移行するように、信号Ｓ３にヒータ入力バイアスＢを加算して求められる。つまり、信号Ｓ４は、信号値が０よりも大きくなる。
【００３９】
関数器３２は、図２に示すように、加算器２９から信号Ｓ４が変数として入力される。そして、関数器３２は、この入力された信号Ｓ４を、インバータ電源回路２４側に対応する信号Ｓ５に変換（例えば信号のレベルなどを変更）する。そして、関数器３２は、その変換された信号Ｓ５（関数）を出力する。
【００４０】
電力変換部３３において、インバータ電源回路２４は、関数器３２が出力した信号Ｓ５に基づいて、ＰＷＭ制御を行う。これにより、インバータ電源回路２４は、風力発電装置２のパワーコンディショナ２２から出力された発電電力の高周波成分（出力変動成分）を、ヒータ５を駆動する駆動電力に変換する。そして、インバータ電源回路２４から供給された駆動電力によって、ヒータ５が駆動する。これにより、熱媒循環流路１０を流れる熱媒Ｆ２が加熱される。
【００４１】
このようにして加熱された熱媒Ｆ１の熱エネルギは、太陽熱発電装置３による発電のためのエネルギとして有効に活用される。一方、図２に示すように、風力発電装置２のパワーコンディショナ２２から出力される発電電力から、高周波成分（出力変動成分）が除去されて平滑化された電力は、トランス２５を介して、所定の電圧に昇圧された後、配電系統（電力系統）に送電される。
【００４２】
ここで、ハイパスフィルタ２６の時定数について図４を参照して説明する。
【００４３】
図４は、ハイパスフィルタ２６の時定数τ（発電電力の変動時間）と定格発電出力の調整可能幅との関係を示す図である。図４では、横軸が、時定数τ（発電電力の変動時間）を示し、縦軸が、定格発電出力の調整可能幅Ｘを示している。さらに、図４では、発電機ガバナ制御（発電機のロータ回転数のフィードバック制御）、ＬＦＣ（Load Frequency Control／負荷周波数制御）、ＥＬＤＣ（Economic Load Dispatch Control）、及び再生可能エネルギを利用した発電を含む従来のハイブリッド制御（ハイブリッド発電制御）について、互いの特性を例示している。
【００４４】
図４から判るように、本実施形態の発電システム１では、ハイパスフィルタ２６の時定数τを１分よりも小さい値に設定することで、発電電力の変動成分の発生を抑えることができ、変動の少ない安定した発電電力を出力することができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態の発電システム１では、風力発電装置２による発電電力の変動成分を、太陽熱発電装置３側での発電に用いる熱エネルギに変換する。このため、本実施形態においては、風力発電で得られる電力を有効に活用できると共に、変動が抑制され、安定した電力を出力することができる。また、本実施形態の発電システム１では、実質的に、ヒータ５を用いて、発電電力を平滑化させることができる。このため、本実施形態においては、耐久性に課題のある蓄電池を発電電力の平滑化に用いた場合と比べて、ランニングコストを低減させることができる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について図５を参照して説明する。
【００４７】
図５に示すように、本実施形態の発電システムは、第１の実施形態に係る発電システム１の構成に加え、熱媒Ｆ１の温度制御系として、温度センサ５１、熱媒加熱制御部５２、ミラー駆動部（第１の実施形態では図示せず）５３をさらに備えている。
【００４８】
温度センサ５１は、熱媒循環流路１０を循環する熱媒Ｆ１の温度を検出する。温度センサ５１は、熱媒循環流路１０（図１参照）に設置されている。たとえば、温度センサ５１は、熱媒循環流路１０において、太陽熱集熱器７の下流側（後段側）や、ヒータ５の下流側などに配置されている。実質的には、温度センサ５１は、熱媒循環流路１０の全経路上において熱媒Ｆ１が最も高い温度になる位置に設置されている。温度センサ５１は、熱媒循環流路１０を構成する例えば配管の表面温度などを検出することによって、熱媒Ｆ１の温度を例えば間接的に検出する。この他に、温度センサ５１を熱媒循環流路１０に挿入して、直接、熱媒Ｆ１の温度を計測してもよい。
【００４９】
熱媒加熱制御部５２は、温度センサ５１の検出結果に基づいて、ミラー駆動部５３及び熱媒移送ポンプ９の一方又は両方を制御する。詳述すると、熱媒加熱制御部５２は、熱媒耐熱温度記憶部５２ａ及び熱媒加熱状況予測部５２ｂを備えている。
【００５０】
熱媒耐熱温度記憶部５２ａは、熱媒Ｆ１の耐熱温度（油としての物性を確保できる温度）を記憶している。
【００５１】
熱媒加熱状況予測部５２ｂは、温度センサ５１が検出した熱媒Ｆ１の温度（最高温度）が、熱媒Ｆ１の耐熱温度に対して、例えば所定のマージンを確保した閾値の温度を、超えるか否かを予測（判定）する。
【００５２】
温度センサ５１で検出された熱媒Ｆ１の最高温度が、閾値を超えると予測された場合には、熱媒加熱制御部５２は、太陽光を集光するミラー６の焦点位置がパイプ８の例えば中芯位置から外れるように、ミラー駆動部５３を制御する。この他に、熱媒加熱制御部５２は、熱媒循環流路１０を循環する熱媒Ｆ１の移送速度が上昇するように熱媒移送ポンプ９の駆動を制御する。熱媒加熱制御部５２は、ミラー駆動部５３の制御と、熱媒移送ポンプ９の制御との一方を行なってもよく、両者を行なってもよい。これらの制御によって、熱媒加熱制御部５２は、熱媒Ｆ１の温度上昇を抑制する。
【００５３】
したがって、本実施形態の発電システムによれば、第１の実施形態に係る発電システム１の効果に加え、過剰な加熱を抑制することができる。本実施形態では、熱媒Ｆ１が物性的に破壊されてしまうことなどを防止することが可能となる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態に係る発電システムの構成を示す図である。
【００５５】
図６に示すように、本実施形態の発電システム１は、風車の回転によって電力を発生する風力発電と、太陽熱集熱器７で集熱した熱によってパイプ８を含む熱媒循環流路１０内を循環する熱媒Ｆ１を加熱し、その加熱した熱媒Ｆ１を発電に利用する太陽熱発電とを複合させた発電システムである。すなわち、発電システム１は、上記の実施形態の場合と同様に、風力発電装置２と太陽熱発電装置３とを接続したハイブリッド発電システムである。本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。なお、翼２ａの枚数は、本実施形態に限り、説明の都合上、３枚としているが、これに限らない。
【００５６】
本実施形態では、ナセル２ｂまたはタワー２ｃの内部には、ロータリエンコーダ（図示省略）が内蔵されている。ロータリエンコーダは、ロータの回転数を計測し、風車回転数Ｗrとして出力する。
【００５７】
また、本実施形態では、ヒータ５は、例えば、発電制御装置６００から供給される電力（ヒータ駆動電力Ｐh）により駆動される。
【００５８】
図７〜図９を参照して、発電制御装置６００の詳細について説明する。
【００５９】
図７に示すように、発電制御装置６００は、風のゆらぎフォロワー６２１（平滑電力信号生成部）と、タワーシャドウ効果オブザーバ６２２（タワーシャドウ効果電力生成部）と、短期変動電力抽出部６２６とを有する。
【００６０】
風のゆらぎフォロワー６２１は、風力発電装置２で計測された、ゆらぎを含む風力発電電力（以下「風車電力Ｐmessure」と称す）に対する２次の遅れフィルタである。ここでは、風のゆらぎフォロワー６２１が２次のフィルタであるとして説明をするが、これに限らない。風のゆらぎフォロワー６２１は、下記（式１）により風車電力Ｐmessureを平滑化することによって、平滑風力発電出力である平滑電力Ｐwd（平滑電力信号）を生成し出力する。
【００６１】
【数１】
2014024415.tif 000003
【００６２】
遅れフィルタは、例えば、ローパスフィルタなどで構成されている。遅れフィルタは、タワーシャドウ効果が生じないような時定数を持つ。具体的には、遅れフィルタは、例えば１秒〜６０秒程度の時定数を有しており、この時定数で風力発電の発電出力を遅らせて平滑し出力する。
【００６３】
タワーシャドウ効果オブザーバ６２２は、回転角観測部として、オブザーバ部６２３とタワーシャドウ効果電力計算部６２４とメモリ６２５とを有する。
【００６４】
タワーシャドウ効果オブザーバ６２２は、ロータリエンコーダを用いて測定した風車の回転数Ｗr、および、予め記憶されている風車の翼２ａと風車を支持するタワー２ｃ（塔）との関係を示す設計データ（羽根モデル）の両者を基に、回転する風車の翼２ａのそれぞれがタワー２ｃを通過するときにトルクが減少するトルク減少量を求める。そして、タワーシャドウ効果オブザーバ６２２は、３枚の翼２ａについて求めたトルクの減少量と、風のゆらぎフォロワー６２１により生成された平滑電力Ｐwdとから、タワーシャドウ効果電力Ｐshを生成する。
【００６５】
メモリ６２５は、風力発電設備のデータと計算式（式１〜式４等）とを記憶している。メモリ６２５は、風力発電設備のデータとして、例えば、風車の翼２ａ、風車を支持するタワー２ｃ、翼２ａの回転で生じるトルク、翼２ａの回転で生じる発電電力などの設計データを記憶している。設計データは、例えば、風車の翼２ａと風車を支持するタワー２ｃとの位置関係を示すデータ、および、風車の翼２ａの回転を模擬するプログラムである羽根モデルなども含む。羽根モデルは、回転する翼２ａが回転軸に沿った方向においてタワー２ｃに重なったときにトルクが減少し、発電出力が減少する仕組みを模擬するものである。
【００６６】
オブザーバ部６２３は、計測された風車電力Ｐmessureと風車の回転数Ｗrを用いて、風車の翼２ａの回転角δを計算（推定）する。例えば、タワー２ｃの立つ方向（垂直方向）または水平方向を０°としたときに、翼２ａが回転した角度を、翼２ａの回転角δとして求める。
【００６７】
タワーシャドウ効果電力計算部６２４は、オブザーバ部６２３により計算された回転角δと、風のゆらぎフォロワー６２１から得られた平滑電力Ｐwdとから、タワーシャドウ効果による電力であるタワーシャドウ効果電力Ｐshを計算（推定）する。
【００６８】
詳細には、タワーシャドウ効果電力計算部６２４は、風車の翼２ａがタワー２ｃの陰になるタイミング（時点）を計算する。そして、タワーシャドウ効果電力計算部６２４は、その計算したタイミングでのトルクの減少を計算し、その計算したトルクの減少による発電量の減少量を計算する。
【００６９】
タワーシャドウ効果電力計算部６２４は、タワーシャドウ効果電力Ｐshの計算にあたり、まず、風車の３枚の翼２ａのそれぞれが、タワー２ｃの位置を通過することに起因する電力の減少幅を計算（推定）する。
【００７０】
回転する風車の翼２ａがタワー２ｃを通過したときに、パワーが減少する、パワーの減少幅は、余弦関数（cosθ）によって表される。
【００７１】
また、風力発電の発電量は、各翼２ａのそれぞれを用いて発生する電力の合計値Ｐtwとして、下記（式２）によって、近似できる。
【００７２】
【数２】
2014024415.tif 000004
【００７３】
ここで、εは、タワー２ｃの幅であり、δは、風車を構成する一枚の翼２ａの回転角であり、Ｔwindは、風車のトルクであり、ωは、回転角速度である。回転角δは、下記（式Ａ）のように、表すことができる。
【００７４】
【数３】
2014024415.tif 000005
【００７５】
なお上記（式２）のδ’、δ’’は、風車を構成する他の翼２ａの回転角である。３枚の翼２ａは、回転方向において等間隔に配置されている。このため、δ’、δ’’のそれぞれは、δに対して、１２０度、２４０度、減算した角度になる。また、εは、タワーシャドウ効果が及ぶ範囲、つまりタワー２ｃの幅を示し、タワー２ｃの太さにより決まるパラメータである。
【００７６】
（式２）中の各括弧内において、上段部分（「（１−ｃｏｓ（δ／ε））」等が記載された部分）は、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯の場合を示している。そして、下段部分（「１．．．other wise」が記載された部分）は、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯以外の時間帯の場合を示している。（式２）から判るように、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯では発電出力が減少するのに対して、その他の時間帯では発電出力が不変である。
【００７７】
具体的には、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯では、（式２）の各括弧内において上段部分に記載したように、各翼２ａの回転角δ、δ’、δ’’の絶対値は、（（π／２）ε）で示す値よりも小さく、括弧内の値は、（１−ｃｏｓ（δ／ε）），（１−ｃｏｓ（δ’／ε）），（１−ｃｏｓ（δ’’／ε））になる。これに対して、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯以外の時間帯においては、（式２）の各括弧内において「１．．．other wise」と下段部分に記載しているように、括弧内の値は、「１」である。これは、各翼２ａがタワー２ｃの端部を通過するときには、各翼２ａの回転角δ、δ’、δ’’は、（π／２）εとなるので、括弧内において、ｃｏｓ（δ／ε）、ｃｏｓ（δ’／ε）、ｃｏｓ（δ’’／ε）の値は、０になるからである（つまり、δ＝δ’＝δ’’＝（π／２）εであり、ｃｏｓ（δ／ε）＝ｃｏｓ（δ’／ε）＝ｃｏｓ（δ’’／ε）＝０である）。すなわち、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯以外の時間帯では、タワーシャドー効果は、出現しない。
【００７８】
（式２）に示す風力発電の発電量のうち、タワーシャドウ効果によって減少する電力の減少量は、下記の（式３）より計算（推定）することができる。
【００７９】
【数４】
2014024415.tif 000006
【００８０】
（式３）に示すように、タワーシャドウ効果は、右辺に含まれる３個の関数の和により、近似的に求めることができる。これを図示すると、図８のようになる。（式３）においても、（式２）と同様に、各括弧内において、上段部分は、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯の場合を示しており、下段部分は、翼２ａがタワー２ｃを通過する時間帯以外の時間帯の場合を示している。なお、式（２）は、タワーシャドウ効果が出現しない本来の発電量から、式（３）に示すタワーシャドウ効果による発電量の減少分を、差し引いたものに相当する。
【００８１】
次に、オブザーバ部６２３による風車（翼２ａ）の回転角δ、δ’、δ’’の計算動作（推定処理）を説明する。
【００８２】
上述したように、一枚の翼２ａの回転角δを計算（推定）できれば、他の二枚の翼２ａの回転角δ’、δ’’は、回転角δに対して１２０度、２４０度ずらすことで容易に計算できる。
【００８３】
オブザーバ部６２３は、回転角δを計算（推定）するにあたり、図９に示すように、測定した風車電力Ｐmessureにおいて、例えば１秒程度の周期を中心とする電力のゆれ信号を、バンドパスフィルタまたはハイパスフィルタを通過させることによって、短期の変動成分を生成する。
【００８４】
そして、オブザーバ部６２３は、その得られた短期の変動成分を用いて、タワーシャドウ効果により電力が下がる方向へ揺らぐ箇所をピークカウンタによりカウントし、ピークカウンタ出力パルスＰ１を得る。
【００８５】
そして、オブザーバ部６２３は、ピークカウンタによりカウントされた３パルスごとに、δカウンタで１パルスをカウントし、δカウンタ出力パルスＰ２を得ることによって、翼２ａがタワーを通過するタイミングを抽出する。
【００８６】
δカウンタから出力されるδカウンタ出力パルスＰ２の発生の瞬間が、δ=０を通過した瞬間に相当する。
【００８７】
そこで、回転角δは、下記（式４）に示すように、δ=０を通過した瞬間から風車の回転数Ｗrから導き出した風車の角速度ω（計測値）を積分することによって、計算（推定）される。
【００８８】
【数５】
2014024415.tif 000007
【００８９】
短期変動電力抽出部６２６は、包絡線生成部６２７、短期変動成分分離部６２８、制御部６２９、インバータ６３０（以下「ＩＮＶ６３０」と称す）などを有する。この短期変動電力抽出部６２６は、風車電力Ｐmessureから短期変動成分の電力を抽出する。
【００９０】
包絡線生成部６２７は、タワーシャドウ効果オブザーバ６２２から出力されたタワーシャドウ効果電力Ｐshと、風のゆらぎフォロワー６２１から出力された平滑出力Ｐwdとを基に、短期間に上下に変動する風車電力Ｐmessureの下限値（極小値）を結ぶ包絡線Ｓhを生成する。
【００９１】
具体的には、包絡線生成部６２７は、タワーシャドウ効果電力Ｐshを元々の風車電力Ｐmessureに加えて電力信号を得る。そして、包絡線生成部６２７は、その得られた電力信号から、タワーシャドウ効果電力Ｐshの振幅を差し引くことによって、包絡線Ｓhを生成する。
【００９２】
すなわち、包絡線Ｓhは、風のゆらぎフォロワー６２１から出力された平滑出力Ｐwdから、タワーシャドウ効果電力Ｐshの振幅の半分を引いた値によって求められる。このようにして算出された包絡線Ｓhよりも大きな風力発電電力が、平滑すべき短期出力変動である。
【００９３】
短期変動成分分離部６２８は、包絡線生成部６２７により生成された包絡線Ｓhを用いて、風車電力Ｐmessureから短期変動成分を分離する。
【００９４】
ＩＮＶ６３０は、短期変動成分分離部６２８により分離された短期変動成分を、ヒータ駆動電力Ｐhに変換し、その変換したヒータ駆動電力Ｐhをヒータ５へ供給する。これにより、ヒータ５が駆動して、熱媒循環経路１０を流れる熱媒Ｆ１が加熱される。
【００９５】
制御部６２９は、ヒータ５およびＩＮＶ６３０の駆動を制御する。
【００９６】
より具体的には、制御部６２９は、太陽熱集熱器７のパイプ８、または、熱媒循環経路１０を流れる熱媒Ｆ１の温度を、温度計（図示省略）により検出する。そして、制御部６２９は、熱媒Ｆ１の温度が、予め設定しておいたしきい値を超えた場合に、ヒータ制御信号Ｈcによりヒータ５の駆動を停止する。制御部６２９は、熱媒Ｆ１の温度がしきい値を超えた場合に、ＩＮＶ６３０の駆動を停止するように制御してもよい。また、パイプ８を含む熱媒循環経路１０を流れる熱媒Ｆ１の温度を制限するために、制御部６２９は、例えば太陽熱集熱器７のミラー駆動部（図示省略）を駆動して、ミラー８の焦点をずらす制御を行ってもよい。
【００９７】
以下、図１０，図１１を参照して、本実施形態の動作を説明する。
【００９８】
本実施形態では、発電制御装置６００において、タワーシャドウ効果オブザーバ６２２と風のゆらぎフォロワー６２１が、風力発電装置２の動作状態を監視しており、風力発電で生じる各種データ（風車電力Ｐmessure、風車の回転数Ｗrなど）を検出（取得）する（図１０のステップＳ１０１）。
【００９９】
風のゆらぎフォロワー６２１は、取得した風車電力Ｐmessureを平滑化し平滑電力Ｐwdを生成し、短期変動電力抽出部６２６とタワーシャドウ効果オブザーバ６２２へ出力する（ステップＳ１０２）。
【０１００】
タワーシャドウ効果オブザーバ６２２では、風車の回転数Ｗrをオブザーバ部６２３が取得して、タワーシャドウ効果電力計算部６２４に出力する。
【０１０１】
タワーシャドウ効果電力計算部６２４は、風のゆらぎフォロワー６２１から入力された平滑電力Ｐwdと、オブザーバ部６２３からの風車の回転数Ｗrとメモリ６２５のデータ（羽根モデル、計算式など）を用いて、タワーシャドウ効果電力Ｐshを計算し（ステップＳ１０３）、短期変動電力抽出部６２６へ出力する。
【０１０２】
短期変動電力抽出部６２６では、包絡線生成部６２７が、風のゆらぎフォロワー６２１から入力された平滑電力Ｐwdと、タワーシャドウ効果オブザーバ６２２から入力されたタワーシャドウ効果電力Ｐshとから、図１１に示すように、風車電力Ｐmessureの包絡線Ｓhを生成し（ステップＳ１０４）、短期変動成分分離部６２８へ出力する。
【０１０３】
短期変動成分分離部６２８は、包絡線生成部６２７から入力された包絡線Ｓhにて、ゆらぎのある風車電力Ｐmessureから短期の変動成分を分離し（ステップＳ１０５）、分離した短期の変動成分をＩＮＶ６３０へ出力する。
【０１０４】
ＩＮＶ６３０は短期の変動成分をヒータ駆動電力Ｐhに変換し（ステップＳ１０６）、ヒータ５へ供給する。
【０１０５】
以上のように、本実施形態によれば、風力発電装置２の翼２ａがタワー２ｃに差し掛かってトルクが減少するタワーシャドウ効果を加味して、風力発電電力の短期のゆらぎ成分を高精度に計算する。そして風力発電電力から短期のゆらぎ成分を分離して他の電力設備（ヒータ５など）へ供給する。これにより、風力発電で得られた電力を効率よく利用することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、太陽熱発電と風力発電とをハイブリット化しており、従来カットしていた風力発電電力の高周波成分（風力発電の数秒程度以下の早い出力変動成分）を太陽熱発電装置に供給している。このためより大きな電力を発生させることができ、発電システム全体としての発電効率の向上を図ることができる。
【０１０７】
さらにヒータ５などの設備は、蓄電池に比べて劣化し難く、初期コストおよびメンテナンスコストが低いので、蓄電池を利用する場合よりも設備の低コスト化を実現することができる。
【０１０８】
この結果、風力発電および太陽熱発電などの自然エネルギ（再生可能エネルギ）により発電する場合に、蓄電池を用いずに、低コスト、かつ、効率よく発電することができる。
【０１０９】
＜第４実施形態＞
［Ａ］全体構成
図１２は、第４実施形態に係る発電システムの概念を示す概念図である。
【０１１０】
発電システム１は、図１２に示すように、風力発電装置２、太陽熱発電装置３、インバータ４０、出力制御装置５０、及び制御装置１００を備えている。以下より、発電システム１を構成する各部について、順次、説明する。
【０１１１】
［Ａ−１］風力発電装置２
風力発電装置２は、プロペラ型の風車を含み、図１２に示すように、ロータ２１ａと発電機２１とパワーコンディショナ２２とを備えている。
【０１１２】
風力発電装置２のうち、ロータ２１ａは、ハブ２１１と複数のブレード２１２（翼）とシャフト２１３とを有する。ロータ２１ａは、ハブ２１１を中心にして複数のブレード２１２が回転方向において等間隔に設置されている。そして、ハブ２１１にシャフト２１３の一端が固定されている。ロータ２１ａは、シャフト２１３を回転軸として回転する。図示を省略しているが、ロータ２１ａは、タワーの上端部に設置されたナセルに回転可能に支持されている。風力発電装置２は、プロペラ風車を含む。
【０１１３】
風力発電装置２のうち、発電機２１は、ロータ２１ａのシャフト２１３に連結されており、シャフト２１３の回転によって駆動し、発電を行う。
【０１１４】
風力発電装置２のうち、パワーコンディショナ２２は、発電機２１に電気的に接続されている。パワーコンディショナ２２は、発電機２１が出力した電力について周波数を変換して、第１送電線２００へ出力する。
【０１１５】
そして、風力発電装置２では、発電機２１からパワーコンディショナ２２を介して出力された電力Ｅ１（第１電力）のデータがカレントトランスフォーマ２３を用いて検出され、その検出されたデータが風力発電出力信号Ｓαとして制御装置１００へ出力される。
【０１１６】
また、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１のうち、一部の電力Ｅ１２が第１送電線２００から太陽熱発電装置３に出力され、その他の部分の電力Ｅ１１が変圧器２５（トランス）を介して第１送電線２００から電力系統（交流電力系統）に出力される。
【０１１７】
［Ａ−２］太陽熱発電装置３
太陽熱発電装置３は、たとえば、パラボリック・トラフ式であり、図１２に示すように、集熱部３Ａと発電部３Ｂとを含む。
【０１１８】
太陽熱発電装置３のうち、集熱部３Ａは、図１２に示すように、第１配管１３１、曲面ミラー１３２、ヒータ１３３、熱交換器１３４、及び第１ポンプ１３５を有し、太陽熱を集熱することによって熱媒Ｆ１を加熱する。
【０１１９】
具体的には、集熱部３Ａでは、熱媒Ｆ１は、第１配管１３１の内部を流れる。熱媒Ｆ１は、曲面ミラー１３２が第１配管１３１に集光した太陽光によって集熱された熱で加熱される。これと共に、熱媒Ｆ１は、ヒータ１３３によって更に加熱される。その後、加熱された熱媒Ｆ１は、熱交換器１３４に流入する。そして、熱媒Ｆ１は、第１ポンプ１３５から吐出される。このようにして、熱媒Ｆ１は、第１配管１３１の内部を循環する。
【０１２０】
図示を省略しているが、集熱部３Ａにおいては、曲面ミラー１３２を回転移動させるアクチュエータが設置されている。そのアクチュエータは、制御装置１００から出力された制御信号（図示省略）に応じて曲面ミラー１３２を回転させることによって、曲面ミラー１３２の集光面と太陽との間の相対角度を変更する。たとえば、熱媒Ｆ１の温度に基づいて算出された制御信号に応じて、曲面ミラー１３２が回転移動されることによって、熱媒Ｆ１の温度が制御される。
【０１２１】
太陽熱発電装置３のうち、発電部３Ｂは、図１２に示すように、第２配管３０１、タービン３０２、発電機３０３、凝縮器３０４、冷却塔３０５、第２ポンプ３０６、第３ポンプ３０７、及び蒸気弁３０８を有し、熱媒Ｆ１との間で熱交換がされた作動流体Ｆ２によって発電を行う。
【０１２２】
具体的には、発電部３Ｂでは、作動流体Ｆ２は、第２配管３０１の内部を流れる。作動流体Ｆ２は、熱交換器１３４において熱媒Ｆ１との間で熱交換がされ、加熱される。そして、その加熱された作動流体Ｆ２は、蒸気弁３０８を介して、タービン３０２の内部に流入し、タービンロータ（図示省略）が回転する。そして、このタービンロータの回転によって、発電機３０３が発電を行う。そして、発電機３０３から電力Ｅ２（第２電力）が第２送電線３００を介して電力系統に出力される。そして、作動流体Ｆ２は、タービン３０２から排出された後に、凝縮器３０４で凝縮される。凝縮器３０４では、冷却塔３０５で冷却された冷却媒体が第２ポンプ３０６によって供給され、その冷却媒体によって作動流体Ｆ２が凝縮する。そして、凝縮された作動流体Ｆ２は、第３ポンプ３０７から吐出されることによって、第２配管３０１の内部を循環する。
【０１２３】
太陽熱発電装置３は、上記のように発電を行うため、入熱から発電までの間に、数分程度の時間を要する。
【０１２４】
［Ａ−３］インバータ４０，出力制御装置５０
インバータ４０は、半導体変換器であって、制御装置１００が出力した制御信号に基づいて動作する。出力制御装置５０は、発電部３Ｂの出力を制御する。
【０１２５】
具体的には、インバータ４０は、制御装置１００から第１制御信号Ｓ１０が入力される。インバータ４０は、第１制御信号Ｓ１０に応じて、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１について周波数を変換することによって、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１のうち、一部の電力Ｅ１２を第１送電線２００からヒータ１３３に出力する。
【０１２６】
また、出力制御装置５０は、制御装置１００から第２制御信号Ｓ２０が入力される。出力制御装置５０は、第２制御信号Ｓ２０に応じて、太陽熱発電装置３の発電機３０３の出力を主蒸気弁３０８により調整する。つまり、出力制御装置５０は、第２制御信号Ｓ２０に基づいて、主蒸気弁３０８の開度を調整することによって、発電機３０３が出力する電力Ｅ２の量を調整する。太陽熱発電装置３の発電機３０３が出力した電力Ｅ２は、第２送電線３００から変圧器３２１に出力される。
【０１２７】
そして、この電力Ｅ２は、変圧器３２１を介して第１送電線２００に出力され、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１において一部の電力Ｅ１２が差分された電力Ｅ１１に合成される。
【０１２８】
［Ａ−４］制御装置１００
制御装置１００は、図１２に示すように、カレントトランスフォーマ２３（ポテンシャルトランスフォーマ）から風力発電出力信号Ｓαが入力される。そして、制御装置１００は、風力発電出力信号Ｓαに基づいて、第１制御信号Ｓ１０をインバータ４０に出力する。これと共に、制御装置１００は、風力発電出力信号Ｓαに基づいて、第２制御信号Ｓ２０を出力制御装置５０に出力する。
【０１２９】
図１３は、第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置、及び、制御装置との間においてデータの入出力を行う部材を示すブロック図である。
【０１３０】
図１３に示すように、制御装置１００は、ハイパスフィルタ１１１と、第１関数器１１２（第１制御信号算出部）と、第２関数器１２０（第２制御信号算出部）とを有する。
【０１３１】
［Ａ−４−１］ハイパスフィルタ１１１
制御装置１００のうち、ハイパスフィルタ１１１は、図１３に示すように、カレントトランスフォーマ２３から風力発電出力信号Ｓαが入力される。そして、ハイパスフィルタ１１１は、その風力発電出力信号Ｓαについてハイパスフィルタリング処理を行い、風力発電出力信号Ｓαに含まれる高周波成分信号Ｓ１を抽出して出力する。
【０１３２】
具体的には、ハイパスフィルタ１１１は、図１３に示すように、ローパスフィルタ１１１ａと加減算器１１１ｂとを含む。ローパスフィルタ１１１ａは、風力発電出力信号Ｓαについてローパスフィルタリング処理を行うことによって、風力発電出力信号Ｓαに含まれる低周波成分信号Ｓ１ａを算出する。そして、加減算器１１１ｂは、風力発電出力信号Ｓαから低周波成分信号Ｓ１ａを減算する処理を行う。このようにして、ハイパスフィルタ１１１は、高周波成分信号Ｓ１を算出する。ハイパスフィルタ１１１は、上記の実施形態で示した場合と同様に、時定数が１分よりも小さいことが好ましい。
【０１３３】
［Ａ−４−２］第１関数器１１２
制御装置１００のうち、第１関数器１１２は、図１３に示すように、ハイパスフィルタ１１１から高周波成分信号Ｓ１が入力される。そして、第１関数器１１２は、予め記憶している関数を用いて、入力された高周波成分信号Ｓ１から第１制御信号Ｓ１０を算出する処理を行い、その第１制御信号Ｓ１０をインバータ４０に出力する。
【０１３４】
図１４は、第４実施形態に係る発電システムにおいて、第１関数器で用いる関数を示す図である。
【０１３５】
図１４においては、横軸が、第１関数器１１２に入力される高周波成分信号Ｓ１の値を示している。そして、縦軸が、第１関数器１１２から出力される第１制御信号Ｓ１０の値を示している。
【０１３６】
第１関数器１１２は、図１４に示すように、入力された高周波成分信号Ｓ１の値がゼロ以上（正）の場合には、出力する第１制御信号Ｓ１０の値を、その高周波成分信号Ｓ１の絶対値に比例して増加させる（Ｓ１≧０のとき、たとえば、Ｓ１０＝Ｓ１）。一方で、入力された高周波成分信号Ｓ１の値が、ゼロ未満（負）の場合には、その高周波成分信号Ｓ１の値に関わらずに、出力する第１制御信号Ｓ１０の値をゼロにする（Ｓ１＜０のとき、Ｓ１０＝０・Ｓ１）。
【０１３７】
このように、本実施形態では、第１関数器１１２は、第１制御信号算出部であって、高周波成分信号Ｓ１のうち正成分を抽出することによって第１制御信号Ｓ１０を算出する。
【０１３８】
なお、第１関数器１１２を用いずに、複数の加減算器を用いて複数の信号について加算処理または減算処理を行うことによって、第１制御信号Ｓ１０を算出してもよい。
【０１３９】
［Ａ−４−３］第２関数器１２０
制御装置１００のうち、第２関数器１２０は、図１３に示すように、ハイパスフィルタ１１１から高周波成分信号Ｓ１が入力される。そして、第２関数器１２０は、予め記憶している関数を用いて、入力された高周波成分信号Ｓ１から第２制御信号Ｓ２０を算出し、その第２制御信号Ｓ２０を出力制御装置５０に出力する。
【０１４０】
図１５は、第４実施形態に係る発電システムにおいて、第２関数器で用いる関数を示す図である。
【０１４１】
図１５においては、横軸が、第２関数器１２０に入力される高周波成分信号Ｓ１の値を示している。そして、縦軸が、第２関数器１２０から出力される第２制御信号Ｓ２０の値を示している。
【０１４２】
第２関数器１２０は、図１５に示すように、入力された高周波成分信号Ｓ１の値がゼロ以上（正）の場合には、出力する第２制御信号Ｓ２０の値を、その高周波成分信号Ｓ１の値に関わらずに、ゼロにする（Ｓ１≧０のとき、たとえば、Ｓ２０＝０・Ｓ１とする）。一方で、入力された高周波成分信号Ｓ１の値がゼロ未満（負）の場合には、出力する第２制御信号Ｓ２０の値を、その高周波成分信号Ｓ１の絶対値に比例して増加させる（Ｓ１＜０のとき、たとえば、Ｓ２０＝−Ｓ１とする）。
【０１４３】
このように、本実施形態では、第２関数器１２０は、第２制御信号算出部であって、高周波成分信号Ｓ１のうち負成分を抽出することによって第２制御信号Ｓ２０を算出する。
【０１４４】
なお、第２関数器１２０では、高周波成分信号Ｓ１のうち負成分を抽出するデータに対して、さらに一定値をバイアスとして加算したものを、第２制御信号Ｓ２０として出力制御装置５０に出力してもよい（つまり、Ｓ１≧０のとき、たとえば、Ｓ２０＝０・Ｓ１＋ｂ１とし、Ｓ１＜０のとき、たとえば、Ｓ２０＝−Ｓ１＋ｂ１（ｂ１≧０，図１５では、ｂ１＝０）としてもよい）。この場合、第１関数器１１２では、これに対応して、Ｓ１−ｂ１＞０のとき、Ｓ１０＝Ｓ１−ｂ１とし、Ｓ１−ｂ１＜０の時には、Ｓ１０＝０とする。
【０１４５】
また、第２関数器１２０を用いずに、複数の加減算器を用いて複数の信号について加算処理または減算処理を行うことによって、第２制御信号Ｓ１０を算出してもよい。
【０１４６】
上記の制御装置１００については、上記の各部の機能をプログラムがコンピュータに実現させるように構成してもよい。
【０１４７】
［Ｂ］動作
図１６Ａ，図１６Ｂ，図１６Ｃ，図１７Ａ，図１７Ｂは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【０１４８】
図１６Ａは、風力発電出力信号Ｓαを示し、図１６Ｂは、ハイパスフィルタ１１１を構成するローパスフィルタ１１１ａが出力する低周波成分信号Ｓ１ａを示し、図１６Ｃは、ハイパスフィルタ１１１を構成する加減算器１１１ｂが出力する高周波成分信号Ｓ１を示している。また、図１７Ａは、第１制御信号Ｓ１０を示し、図１７Ｂは、第２制御信号Ｓ２０を示している。各図では、横軸が時間ｔであり、縦軸がデータ値Ｐである。
【０１４９】
以下より、図１３に示した制御装置１００の動作について、図１６Ａ，図１６Ｂ，図１６Ｃ，図１７Ａ，図１７Ｂを用いて詳細に説明する。
【０１５０】
まず、図１３に示すように、制御装置１００では、ハイパスフィルタ１１１を構成するローパスフィルタ１１１ａに風力発電出力信号Ｓαが入力される。風力発電出力信号Ｓαは、風力の変動などの要因によって、図１６Ａに示すように、時間ｔに応じてデータ値Ｐが大きく揺らいでいる。
【０１５１】
つぎに、図１３に示すように、風力発電出力信号Ｓαについてローパスフィルタ１１１ａがローパスフィルタリング処理を行うことによって、低周波成分信号Ｓ１ａを算出する。低周波成分信号Ｓ１ａは、図１６Ｂに示すように、風力発電出力信号Ｓα（図１６Ａ参照）に含まれる低周波成分に相当する。
【０１５２】
つぎに、図１３に示すように、ローパスフィルタ１１１ａが出力した低周波成分信号Ｓ１ａと、風力発電出力信号Ｓαとから、加減算器１１１ｂが高周波成分信号Ｓ１を算出する。図１６Ｃに示すように、高周波成分信号Ｓ１は、風力発電出力信号Ｓα（図１６Ａ参照）から低周波成分信号Ｓ１ａ（図１６Ｂ参照）が減算されたものであって（Ｓ１＝Ｓα−Ｓ１ａ）、風力発電出力信号Ｓαに含まれる高周波成分である。
【０１５３】
つぎに、図１３に示すように、ハイパスフィルタ１１１が出力した高周波成分信号Ｓ１から第１関数器１１２が第１制御信号Ｓ１０を算出する。図１７Ａに示すように、第１制御信号Ｓ１０は、高周波成分信号Ｓ１（図１６Ｃ参照）のうち、正成分について抽出されたデータに相当する。
【０１５４】
これと共に、図１３に示すように、ハイパスフィルタ１１１が出力した高周波成分信号Ｓ１から第２関数器１２０が第２制御信号Ｓ２０を算出する。図１７Ｂに示すように、第２制御信号Ｓ２０は、高周波成分信号Ｓ１（図１６Ｃ参照）のうち、負成分について抽出した後に、その抽出したデータについて符号を反転させたデータに相当する。換言すると、第２制御信号Ｓ２０は、高周波成分信号Ｓ１（図１６Ｃ参照）から、第１制御信号Ｓ１０（図１７Ａ参照）を減算することによって高周波成分信号Ｓ１の負成分について抽出した後に、その高周波成分信号Ｓ１の負成分について正負を反転させた信号である。
【０１５５】
図１３に示すように、上記のように算出された第１制御信号Ｓ１０は、インバータ４０に出力される。このとき、図１２に示すように、インバータ４０では、第１制御信号Ｓ１０の信号値に応じて、風力発電装置２が出力する電力Ｅ１のうち一部の電力Ｅ１２を第１送電線２００からヒータ１３３に出力する。そして、その出力された電力Ｅ１２によってヒータ１３３が発熱し、第１配管１３１の内部を流れる熱媒Ｆ１を加熱する。
【０１５６】
具体的には、図１７Ａに示すように、第１制御信号Ｓ１０がゼロを超えた部分であるときに、風力発電装置２が出力する電力Ｅ１のうち一部の電力Ｅ１２を、ヒータ１３３に出力する。一方で、第１制御信号Ｓ１０がゼロであるときには、電力Ｅ１２をヒータ１３３に出力しない。
【０１５７】
また、図１３に示すように、上記のように算出された第２制御信号Ｓ２０は、出力制御装置５０に出力される。このとき、図１２に示すように、出力制御装置５０は、第２制御信号Ｓ２０の信号値に応じて、主蒸気弁３０８の開度を調整し、タービン３０２に流入する作動流体Ｆ２の量を調整する。ここでは、第２制御信号Ｓ２０の信号値が大きくなるに伴って、主蒸気弁３０８の開度が大きくなるように調整される。これにより、太陽熱発電装置３が発電して第２送電線３００に出力する電力Ｅ２の量が、調整される。そして、その出力が調整された電力Ｅ２が、第１送電線２００に出力される。この電力Ｅ２は、風力発電装置２が出力する電力Ｅ１から、ヒータ１３３へ出力された一部の電力Ｅ１２が差分された電力Ｅ１１に合成されて、電力系統に出力される。
【０１５８】
具体的には、図１７Ｂに示すように、第２制御信号Ｓ２０がゼロを超えた部分であるときには、第２制御信号Ｓ２０の信号値に応じて主蒸気弁３０８の開度が所定の基準値よりも大きくなるように、出力制御装置５０が主蒸気弁３０８の開度を調整する。一方で、第２制御信号Ｓ２０がゼロあるときには、主蒸気弁３０８の開度を所定の基準値に保持させる。
【０１５９】
なお、第２制御信号Ｓ２０に対してバイアスを加えた信号を出力制御装置５０に出力した場合には、そのバイアスの値に応じて、電力Ｅ２を更に補充することになる。
【０１６０】
図１８Ａ，図１８Ｂ，図１８Ｃは、第４実施形態に係る発電システムにおいて、風力発電装置から電力系統へ出力される電力に関するデータを示す図である。
【０１６１】
図１８Ａは、図１６Ａと同様に、電力Ｅ１（図１２参照）に関する風力発電出力信号Ｓαを示している。図１８Ｂは、電力Ｅ１１（Ｅ１１＝Ｅ１−Ｅ１２）（図１２参照）に関する風力発電出力信号Ｓα１について示している。図１８Ｃは、電力Ｅ３（Ｅ３＝Ｅ１１＋Ｅ２）（図１２参照）に関する風力発電出力信号Ｓα２について示している。図１８Ａ，図１８Ｂ，図１８Ｃでは、ローパスフィルタ１１１ａが出力した低周波成分信号Ｓ１ａ（図１６Ｂ参照）を重ねて示している。
【０１６２】
以下より、図１２に示した発電システム１において、風力発電装置２から第１送電線２００を介して電力系統へ出力される電力について、図１８Ａ，図１８Ｂ，図１８Ｃを用いて詳細に説明する。
【０１６３】
図１２に示すように、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１１は、図１８Ａに示す風力発電出力信号Ｓαのように、風力の変動などの要因によって、データ値Ｐが大きく揺らいでいる。
【０１６４】
そして、図１２に示すように、制御装置１００から第１制御信号Ｓ１０がインバータ４０に出力された場合は、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１のうち、一部の電力Ｅ１２が、インバータ４０を介して、第１送電線２００からヒータ１３３に出力される。この電力Ｅ１２は、風力発電出力信号Ｓα（図１８Ａ参照）のうち、低周波成分信号Ｓ１ａより大きい正成分Ｓα（＋）の絶対値に相当する。
【０１６５】
このため、図１２に示すように、一部の電力Ｅ１２がヒータ１３３に出力された後の電力Ｅ１１は、図１８Ｂに示す風力発電出力信号Ｓα１のように、風力発電出力信号Ｓα（図１８Ａ参照）のうち、低周波成分信号Ｓ１ａより大きい正成分Ｓα（＋）がカットされた状態になる。つまり、風力発電出力信号Ｓαにおいて、ローパスフィルタ１１１ａが出力した低周波成分信号Ｓ１ａより大きい正成分Ｓα（＋）の部分が、平滑化された状態になる。
【０１６６】
そして、図１２に示すように、第２制御信号Ｓ２０が出力制御装置５０に出力された場合には、主蒸気弁３０８の開度が調整されることによって、電力Ｅ２の調整が行われる。そして、その調整された電力Ｅ２が、太陽熱発電装置３から第１送電線２００に出力されて、合成される。この電力Ｅ２は、風力発電出力信号Ｓα（図１８Ａ参照）のうち、低周波成分信号Ｓ１ａより小さい負成分Ｓα（−）の絶対値が、低周波成分信号Ｓ１ａに加算された形状になる。
【０１６７】
このため、図１２に示すように、電力Ｅ２が合成された後の電力Ｅ３は、図１８Ｃに示す風力発電出力信号Ｓα２のように、ローパスフィルタ１１１ａが出力した低周波成分信号Ｓ１ａと同様な状態になる。つまり、電力Ｅ３は、風力発電出力信号Ｓα（図１８Ａ参照）のうち、低周波成分信号Ｓ１ａより大きい正成分Ｓα（＋）がカットされると共に、低周波成分信号Ｓ１ａより小さい負成分Ｓα（−）が加えられた状態になる。
【０１６８】
このようにして、風力発電装置２から第１送電線２００を介して電力系統へ最終的に出力される電力Ｅ３は、平滑化され、揺らぎが低減された状態になる。
【０１６９】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の発電システム１では、風力発電装置２において、風力によって発電した電力Ｅ１（第１電力）が第１送電線２００に出力される。この他に、太陽熱発電装置３では、太陽熱及びヒータ１３３で加熱された熱媒Ｆ１と熱交換がされた作動流体Ｆ２によって発電された電力Ｅ２（第２電力）が、第２送電線３００に出力される。このとき、本実施形態では、風力発電装置２が出力した電力Ｅ１のうち、一部の電力Ｅ１２を、インバータ４０が第１制御信号Ｓ１０に応じてヒータ１３３に出力する。これと共に、出力制御装置５０が、第２制御信号Ｓ２０に応じて、太陽熱発電装置３が出力する電力Ｅ２を調整し、第２送電線３００を介して、第１送電線２００に出力する。制御装置１００は、電力Ｅ１に応じて得られた風力発電出力信号Ｓαに基づいて、第１制御信号Ｓ１０をインバータ４０に出力すると共に、第２制御信号Ｓ２０を出力制御装置５０に出力する。具体的には、制御装置１００は、ハイパスフィルタ１１１が風力発電出力信号Ｓαに含まれる高周波成分信号Ｓ１を抽出する。そして、第１関数器１１２（第１制御信号算出部）が、高周波成分信号Ｓ１のうち正成分を抽出することによって第１制御信号Ｓ１０を算出する。そして、第２関数器１２０（第２制御信号算出部）が、高周波成分信号Ｓ１のうち負成分を抽出することによって第２制御信号Ｓ２０を算出する。
【０１７０】
このように、本実施形態では、風力発電装置２の発電出力において数秒程度以下の速い変動を吸収し、太陽熱発電装置３において数分程度のゆっくりとした発電によって電力を出力できる。このため、上述したように、本実施形態では、風力発電装置２から第１送電線２００を介して電力系統へ最終的に出力される電力Ｅ３を平滑化することができる（たとえば、図１８Ａ，図１８Ｂ，図１８Ｃ参照）。
【０１７１】
したがって、本実施形態は、発電出力の平滑化が容易であって、電力の安定化を容易に実現することができる。また、本実施形態では、太陽熱発電装置３において発電が行われるため、風力発電装置２の発電電力のカット分よりも、大きな電力を出力することができる。
【０１７２】
この他に、本実施形態では、ハイパスフィルタ１１１は、時定数τが１分より小さい。このため、さらに、電力の安定化を実現することができる。この理由について図面を用いて説明する。
【０１７３】
上述した図４から判るように、ハイパスフィルタ１１１の時定数τ（変動時間）が１分程度の場合は、時定数τ（変動時間）が１分以上の発電電力が、火力発電で調整可能である。このために、本制御と合わせて、全体域で需給の制御が可能となり、良好な電力品質を実現できる。
【０１７４】
＜第５実施形態＞
［Ａ］構成
図１９は、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置、及び、制御装置との間においてデータの入出力を行う部材を示すブロック図である。
【０１７５】
本実施形態は、図１９に示すように、制御装置１００の構成の一部が、第４実施形態の場合と異なる（図１３参照）。また、本実施形態は、これらの点、及び、関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。
【０１７６】
制御装置１００は、図１９に示すように、第４実施形態と同様に、カレントトランスフォーマ２３（ポテンシャルトランスフォーマ）から風力発電出力信号Ｓαが入力される。この他に、制御装置１００は、第４実施形態と異なり、カレントトランスフォーマ３１３から太陽熱発電出力信号Ｓβが入力される。太陽熱発電出力信号Ｓβは、図１２では図示していないが、太陽熱発電装置３から出力された電力Ｅ２（図１２参照）に関するデータである。
【０１７７】
そして、制御装置１００は、入力された風力発電出力信号Ｓα及び太陽熱発電出力信号Ｓβに基づいて、第１制御信号Ｓ１０をインバータ４０に出力する。これ共に、制御装置１００は、入力された風力発電出力信号Ｓα及び太陽熱発電出力信号Ｓβに基づいて、第２制御信号Ｓ２０を出力制御装置５０に出力する。
【０１７８】
また、本実施形態では、制御装置１００は、ハイパスフィルタ１１１、第１関数器１１２、及び第２関数器１２０の他に、第４実施形態と異なり、包絡線推定部１１２ｂと、第１加減算器１１３ｂと、第２加減算器１１４ｂとを備えている。
【０１７９】
制御装置１００のうち、包絡線推定部１１２ｂは、ハイパスフィルタ１１１から高周波成分信号Ｓ１が入力される。そして、包絡線推定部１１２ｂは、高周波成分信号Ｓ１の包絡線のうち、極小値側の包絡線について推定する処理を行うことによって、包絡線信号Ｓ２ｂを算出する。包絡線推定部１１２ｂは、高周波成分信号Ｓ１の極小値を複数検出し、複数の極小値のデータを用いてフィッティング処理を行うことによって、包絡線信号Ｓ２ｂを算出する。たとえば、包絡線推定部１１２ｂは、直前に検出した第１の極小値と、その第１の極小値の直前に検出した第２の極小値とを直線で結び、外挿することによって、包絡線信号Ｓ２ｂを算出する。
【０１８０】
制御装置１００のうち、第１加減算器１１３ｂは、ハイパスフィルタ１１１から高周波成分信号Ｓ１が入力されると共に、包絡線推定部１１２ｂから包絡線信号Ｓ２ｂが入力される。そして、第１加減算器１１３ｂは、高周波成分信号Ｓ１から包絡線信号Ｓ２ｂを減算する処理を行うことによって、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂを算出する。
【０１８１】
制御装置１００のうち、第２加減算器１１４ｂは、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂが入力されると共に、カレントトランスフォーマ３１３から太陽熱発電出力信号Ｓβが入力される。そして、第２加減算器１１４ｂは、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂから、太陽熱発電出力信号Ｓβを減算する処理を行うことによって、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂを算出する。そして、第２加減算器１１４ｂは、その算出した第２加減算器出力信号Ｓ４ｂを第１関数器１１２及び第２関数器１２０に出力する。
【０１８２】
そして、第１関数器１１２では、第４実施形態の場合と同様に、図１４に示す関数を用いて、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂから第１制御信号Ｓ１０を算出する処理を行う。そして、第１関数器１１２は、図１９に示すように、その第１制御信号Ｓ１０をインバータ４０に出力する。
【０１８３】
この一方で、第２関数器１２０では、第４実施形態の場合と同様に、図１５に示す関数を用いて、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂから第２制御信号Ｓ２０を算出する処理を行う。そして、第２関数器１２０は、図１９に示すように、その第２制御信号Ｓ２０を出力制御装置５０に出力する。
【０１８４】
［Ｂ］動作
図２０Ａ，図２０Ｂ，図２０Ｃ，図２０Ｄ，図２１Ａ，図２１Ｂは、第５実施形態に係る発電システムにおいて、制御装置で用いられるデータを示す図である。
【０１８５】
図２０Ａは、包絡線信号Ｓ２ｂを示し、図２０Ｂは、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂを示し、図２０Ｃは、太陽熱発電出力信号Ｓβを示し、図２０Ｄは、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂを示している。また、図２１Ａは、第１制御信号Ｓ１０を示し、図２１Ｂは、第２制御信号Ｓ２０を示している。各図では、横軸が時間ｔであり、縦軸がデータ値Ｐである。
【０１８６】
以下より、図１９に示した制御装置１００の動作について、図２０Ａ，図２０Ｂ，図２０Ｃ，図２０Ｄ，図２１Ａ，図２１Ｂを参照して詳細に説明する。
【０１８７】
まず、図１９に示すように、制御装置１００では、第４実施形態の場合と同様に、ハイパスフィルタ１１１に風力発電出力信号Ｓα（図１６Ａ参照）が入力される。そして、その入力された風力発電出力信号Ｓαについてハイパスフィルタ１１１がハイパスフィルタリング処理を行うことによって高周波成分信号Ｓ１（図１６Ｃ参照）を算出し、その後、包絡線推定部１１２ｂへ出力する。
【０１８８】
つぎに、図１９に示すように、ハイパスフィルタ１１１が出力した高周波成分信号Ｓ１から包絡線推定部１１２ｂが包絡線信号Ｓ２ｂを算出する。図２０Ａに示すように、包絡線信号Ｓ２ｂは、高周波成分信号Ｓ１（図１６Ｃ参照）の包絡線のうち、極小値側の包絡線のデータに相当する。
【０１８９】
つぎに、図１９に示すように、包絡線信号Ｓ２ｂ及び高周波成分信号Ｓ１から、第１加減算器１１３ｂが第１加減算器出力信号Ｓ３ｂを算出する。図２０Ｂに示すように、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂは、高周波成分信号Ｓ１から包絡線信号Ｓ２ｂを減算したデータに相当する（Ｓ３ｂ＝Ｓ１−Ｓ２ｂ）。
【０１９０】
つぎに、図１９に示すように、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂ及び太陽熱発電出力信号Ｓβから第２加減算器１１４ｂが第２加減算器出力信号Ｓ４ｂを算出する。図２０Ｃ，図２０Ｄに示すように、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂは、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂから太陽熱発電出力信号Ｓβを減算したデータに相当する。
【０１９１】
つぎに、図１９に示すように、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂから第１関数器１１２が第１制御信号Ｓ１０を算出する。図２１Ａに示すように、第１制御信号Ｓ１０は、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂ（図２０Ｄ参照）のうち、正成分について抽出されたデータに相当する。
【０１９２】
これと共に、図１９に示すように、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂから第２関数器１２０が第２制御信号Ｓ２０を算出する。図２１Ｂに示すように、第２制御信号Ｓ２０は、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂ（図２０Ｄ参照）のうち、負成分について抽出した後に、その抽出したデータについて符号を反転させたデータに相当する。換言すると、第２制御信号Ｓ２０は、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂ（図２０Ｄ参照）から、第１制御信号Ｓ１０（図２１Ａ参照）を減算することによって第２加減算器出力信号Ｓ４ｂの負成分について抽出した後に、その第２加減算器出力信号Ｓ４ｂの負成分について正負を反転させた信号である。
【０１９３】
その後、図１９に示すように、上記のように算出された第１制御信号Ｓ１０は、インバータ４０に出力される。このときは、図１２に示すように、インバータ４０では、第４実施形態の場合と同様に、第１制御信号Ｓ１０に応じて、風力発電装置２が出力する電力Ｅ１のうち一部の電力Ｅ１２を第１送電線２００からヒータ１３３に出力する。そして、その出力した電力Ｅ１２によってヒータ１３３が、第１配管１３１の内部を流れる熱媒Ｆ１を加熱する。
【０１９４】
また、図１９に示すように、上記のように算出された第２制御信号Ｓ２０は、出力制御装置５０に出力される。このとき、図１２に示すように、出力制御装置５０では、第４実施形態の場合と同様に、第２制御信号Ｓ２０に応じて、太陽熱発電装置３が出力する電力Ｅ２を調整し、第２送電線３００を介して、第１送電線２００に出力する。電力Ｅ２は、風力発電装置２が出力する電力Ｅ１から、ヒータ１３３へ出力された一部の電力Ｅ１２が差分された電力Ｅ１１に合成されて、電力系統に出力される。
【０１９５】
このため、本実施形態では、第４実施形態の場合と同様に、風力発電装置２から電力系統へ最終的に出力される電力Ｅ３は、平滑化され、揺らぎが低減された状態になる。
【０１９６】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、制御装置１００は、電力Ｅ１に応じて得られた風力発電出力信号Ｓαの他に、電力Ｅ２に応じて得られた太陽熱発電出力信号Ｓβに基づいて、第１制御信号Ｓ１０をインバータ４０に出力すると共に、第２制御信号Ｓ２０を出力制御装置５０に出力する。具体的には、制御装置１００では、包絡線推定部１１２ｂが、高周波成分信号Ｓ１の包絡線のうち極小値側の包絡線について推定する処理を行うことによって、包絡線信号Ｓ２ｂを算出する。そして、第１加減算器１１３ｂが高周波成分信号Ｓ１から包絡線信号Ｓ２ｂを減算する処理を行うことによって、第１加減算器出力信号Ｓ３ｂを算出する。そして、第２加減算器１１４ｂが第１加減算器出力信号Ｓ３ｂから太陽熱発電出力信号Ｓβを減算する処理を行うことによって第２加減算器出力信号Ｓ４ｂを算出する。その後、第１関数器１１２（第１制御信号算出部）が、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂのうち正成分を抽出することによって第１制御信号Ｓ１０を算出する。これと共に、第２関数器１２０（第２制御信号算出部）が、第２加減算器出力信号Ｓ４ｂのうち負成分を抽出することによって第２制御信号Ｓ２０を算出する。
【０１９７】
このため、本実施形態では、第４実施形態の場合と同様に、風力発電装置２から第１送電線２００を介して電力系統へ最終的に出力される電力Ｅ３を平滑化することができる。
【０１９８】
したがって、本実施形態は、発電出力の平滑化が容易であって、電力の安定化を容易に実現することができる。
【０１９９】
また、本実施形態においては、包絡線推定部１１２ｂは、高周波成分信号Ｓ１において、直前に検出した第１極小値と、その第１極小値の直前に検出した第２極小値とを直線で結び、外挿することによって、包絡線信号Ｓ２ｂを算出する。この場合、ヒータ１３３によって熱に変換される、風力発電の電力が減少する。熱に変換すると太陽熱発電の発電効率をかけた部分しか電力に戻らないので、一般的には２０から３０％程度の効率となる。したがって、７０〜８０％程度は、損失となる。したがって、ヒータ１３３によって熱に変換される電力が減少すると、全体としての損失が減少し、大変好ましい。
【０２００】
以上、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す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。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【０２０１】
また上記実施形態に示した各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体（electronic media）に記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア（Removable media）等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。
【符号の説明】
【０２０２】
１…発電システム、２…風力発電装置、２ａ…翼（羽根）、２ｂ…ナセル、２ｃ…タワー（塔）、３…太陽熱発電装置、５…ヒータ、６…ミラー、８…パイプ、９…熱媒移送ポンプ、１０…熱媒循環流路、１２…作動流体循環流路、１４…熱交換器、１５…タービン、１６…発電機、２０…作動流体移送ポンプ、２１…発電機、２２…パワーコンディショナ、２３…計器用変流器（カレントトランスフォーマ）、２４…インバータ電源回路、２５…変圧器、２６…ハイパスフィルタ、２７…平滑化フィルタ、２８…減算器、２９…加算器、３０…電熱変換部、３１…電力変換制御部、３２…関数器、３３…電力変換部、４０…インバータ、５０…出力制御装置、５１…温度センサ、５２…熱媒加熱制御部、５２ａ…熱媒耐熱温度記憶部、５２ｂ…熱媒加熱状況予測部、５３…ミラー駆動部、１００…制御装置、１３１…第１配管、１３２…曲面ミラー、１３３…ヒータ、１３４…熱交換器、１３５…第１ポンプ、１１１…ハイパスフィルタ、１１１ａ…ローパスフィルタ、１１１ｂ…加減算器、１１２…第１関数器、１１２ｂ…包絡線推定部、１１３ｂ…第１加減算器、１１４ｂ…第２加減算器、１２０…第２関数器、２００…第１送電線、２１１…ハブ、２１２…ブレード、２１３…シャフト、３００…第２送電線、３０１…第２配管、３０２…タービン、３０３…発電機、３０４…凝縮器、３０５…冷却塔、３０６…第２ポンプ、３０７…第３ポンプ、３０８…主蒸気弁、３１３…カレントトランスフォーマ、３２１…変圧器、６００…発電制御装置、６２１…風のゆらぎフォロワー、６２２…タワーシャドウ効果オブザーバ、６２３…オブザーバ部、６２４…タワーシャドウ効果電力計算部、６２５…メモリ、６２６…短期変動電力抽出部、６２７…包絡線生成部、６２８…短期変動成分分離部、６２９…制御部、６３０…インバータ（ＩＮＶ）、Ｓ１…高周波成分信号、Ｓ１０…第１制御信号、Ｓ１ａ…低周波成分信号、Ｓ２０…第２制御信号、Ｓ２ｂ…包絡線信号、Ｓ３ｂ…第１加減算器出力信号、Ｓ４ｂ…第２加減算器出力信号、Ｓα…風力発電出力信号、Ｓβ…太陽熱発電出力信号。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【国際調査報告】
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