(57)【要約】  【課題】  負荷や分散型電源の変動を周波数帯域で分離して負荷追従運転を可能とし、かつ急峻な負荷変動や追従できない電力変動を補償可能とする。  【解決手段】  電力系統１１は主母線１３、補助母線１４を介して自然エネルギー型電源１０である風力発電設備１５と太陽光発電設備１６の他に電力負荷１７に接続され、自然エネルギー型電源１０等の電力は合計電力算出部１９で合計電力が算出される。また、主母線１３は補助母線を介して負荷追従運転を行う分散型電源としてエンジン発電機２１や二次電池からなる電力貯蔵装置２２に接続される。負荷電力検出値と連系点受電電力設定値との偏差は、ローパスフィルタ２７により低周波数成分と高周波数成分に分離され、低周波数成分でエンジン発電機２１を制御し、高周波数成分で電力貯蔵装置２２を制御する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分散型電源を電力系統に連系する場合、任意の箇所の電力潮流を一定に保持しながら、複数の分散型電源を組み合わせて負荷追従運転を行う制御方法において、
前記複数の分散型電源として負荷追従の応答特性の異なる分散型電源を用いて、負荷追従運転を行う際に、追従すべき電力変動を、前記分散型電源の応答特性に合わせて予め設定した周波数帯域に分離し、分離した周波数毎に電力制御の電力目標値を生成し、その目標値で分散型電源の負担する負荷を分担するように負荷追従運転制御することを特徴とする複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法。
【請求項２】
前記周波数帯域は、ローパスフィルタにより低周波数成分と高周波数成分とに分離し、低周波数成分ではエンジン発電機を制御する電力目標値を生成し、高周波数成分では電力貯蔵装置を制御する電力目標値を生成することを特徴とする請求項１記載の複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法。
【請求項３】
前記追従すべき電力変動が電力貯蔵装置で追従できない急峻な変動成分であるときには、この変動成分に追従しこれを補償する電気二重層キャパシタを設け、連系点受電電力設定値の偏差が零となるように、前記電気二重層キャパシタを電流制御にて動作させることを特徴とする請求項１又は２に記載の複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法。
【請求項４】
複数の分散型電源を電力系統に連系する場合、任意の箇所の電力潮流を一定に保持しながら、複数の分散型電源を組み合わせて負荷追従運転を行う制御方法において、
前記複数の分散型電源として負荷追従の応答特性の異なる分散型電源を用いて、負荷追従運転を行う際に、追従すべき電力変動を、長周期の負荷変動に対してはエンジン発電機で追従し、短周期の負荷変動に対しては電力貯蔵装置で追従し、電力貯蔵装置が追従しきれない急峻な負荷変動を電気二重層キャパシタが補償するように制御するときに、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタとの間で制御干渉が起こらないように、電気二重層キャパシタの出力電流の計測値を、非干渉補償要素を介して前記電力貯蔵装置を制御する電力目標値に加算することを特徴とする複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法。
【請求項５】
複数の分散型電源を電力系統に連系する場合、任意の箇所の電力潮流を一定に保持しながら制御するとともに、電力量を一定に保持しながら制御し、前記複数の分散型電源を組み合わせて負荷追従の応答特性の異なる分散型電源により負荷追従運転を行う際に、
追従すべき電力変動を、長周期の負荷変動に対してはエンジン発電機で追従し、短周期の負荷変動に対しては電力貯蔵装置で追従し、電力貯蔵装置が追従しきれない急峻な負荷変動は、電気二重層キャパシタが補償するように制御する際、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタとの間で制御干渉が起こらないように、電気二重層キャパシタの出力電流の計測値を、非干渉補償要素を介して前記電力貯蔵装置を制御する電力目標値に加算し、
前記電力潮流を積分して電力量を算出した後に、電力量を一定に保持する電力量制御器により補償量を算出し、この算出値を前記エンジン発電機の電力目標値または前記電力貯蔵装置の電力目標値に加算することを特徴とする複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系された、エンジン発電機、タービン発電機、電力貯蔵装置、燃料電池等、複数種類の分散型電源の制御方法であって、特に、特性の異なる複数種類の分散型電源を用いて、ある任意の箇所の電力潮流を一定に保ちながら負荷追従運転を行う複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分散型電源を電力系統に連系する場合、その連系形態により、分散型電源を設置する需要家受電点の電力潮流を、常に電力系統から受電する順潮流とする場合と、電力系統に対して電力を供給する逆潮流とする場合とがある。常に順潮流のみとする場合には、分散型電源の発電出力が負荷電力よりも常に小さいことが要求される。
【０００３】
また、エンジン発電機やタービン発電機などの分散型電源においては、発電出力が大きいほどエネルギー効率が高く経済的である等の理由からできる限り高い負荷率での運転が要求される。よって、この場合、分散型電源の発電出力は需要家受電点の電力潮流が一定となるように制御される事が望ましく、受電点の電力潮流はできる限り小さな値とされることが望ましい。
【０００４】
一方、連系形態が逆潮流有りとする場合においては、分散型電源の発電出力を一定として最も発電効率の高い運転を行うことが可能である。ただし、今後の電力自由化の拡大に応じて分散型電源が増加して行くと、これまで電力系統に頼っていた負荷変動への追従を、分散型電源が担うことで新たな付加価値が生まれることから、連系形態が逆潮流有りの場合であっても、分散型電源の発電出力を負荷変動に追従させる負荷追従運転が望まれている。
【０００５】
何れの場合においても、電力系統上のある一点の電力潮流、または負荷電力と発電出力との偏差を一定に保つ制御方法が必要であり、瞬時的な電力偏差が小さいほど好ましい。
【０００６】
分散型電源を負荷追従運転する場合、同一特性の分散型電源のみで負荷追従運転する場合と、特性の異なる分散型電源を組み合わせて負荷追従運転する場合とがある。
【０００７】
なお、前者の同一特性の分散型電源であるエンジン発電機やタービン発電機のように電力貯蔵が不可能な分散型電源が使用される場合と、電力貯蔵が可能な分散型電源が使用される場合に分類される。
【０００８】
また、後者の特性の異なる分散型電源を使用する鉄鋼プラントの場合、鉄鋼プラントの電力消費は、比較的に大きいために、特性の異なる分散型電源を組み合わせて負荷追従運転をする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この他に、風力発電機の発電出力の変動を複数の電力貯蔵装置を用いて補償する方式も提案されている。この提案では、風力発電機の発電出力を、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で平滑化した電力検出値とし、この電力検出値を蓄電池と風力発電機の合成発電出力目標値とする事で風力発電機の発電出力変動を補償する方式である（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
例えば、２台の電力貯蔵装置を用いて発電出力の変動を補償する方式としては、ＬＰＦを多段に組み合わせ、各ＬＰＦの出力を各蓄電池の目標電力とすることで、各々の電力貯蔵装置が補償する周波数帯域を独立とする事が可能となる。
【００１１】
なお、上記方式は、２台目のＬＰＦを，１台目の電力貯蔵装置の制御応答を模擬した特性とすることで、１台目の電力貯蔵装置が補償した結果である電力の検出を省略可能としている。
【特許文献１】特開２０００−０１４０１２号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電力貯蔵が不可能な同一特性の分散型電源のみで負荷追従運転を行う場合には、その原動機の種類によっては、発電出力が急激には変えられない場合や、発電出力設定値の変更に対する応答速度が遅い場合がある。この場合には、急峻な負荷変動や周期の短い負荷変動には追従できない。
【００１３】
よって、電力系統への逆潮流がない範囲で負荷追従運転を行う場合などにおいては、吸収できない負荷変動分によって逆潮流が生じないように、受電電力一定制御の目標値を、急峻な負荷変動を考慮して大きめに設定する必要があり、このため、分散型電源の負荷率が悪化する惧れがある。
【００１４】
従って、同一特性の電力貯蔵装置のみで負荷追従運転を行う場合には、電力貯蔵装置が蓄電可能な電力量が有限であるため、蓄電量が上限または下限に達した場合には、それ以上蓄電または放電することが不可能となり、それらが上下限値に到達した場合には、負荷変動を吸収することができなくなる。
【００１５】
よって、通常、電力貯蔵装置は、昼夜の負荷電力の差を抑制するための負荷平準化運転が行われるのは一般的である。
【００１６】
上述した特許文献１は、基本的には、発電出力を一定として運転するタービン発電機と、急峻な負荷変動や周期の短い負荷変動に追従可能なフライホール蓄電装置を用いた負荷追従運転制御方法である。
【００１７】
しかし、上記運転制御方法では、比較的周期の短い負荷変動に対しては負荷電力の平均値との差を、フライホイール蓄電装置の入出力目標値としており、タービン発電機は予め既知である負荷電力の推移に対して発電出力が決定され、一定の発電出力目標値が与えられるため負荷追従運転ができない問題がある。
【００１８】
従って、上記運転制御方法は、特定の需要家の負荷であって、負荷電力がある程度計画通りに使用される場合に適用可能な方法であり、べ一スとなる負荷電力をタービン発電機から供給し、比較的周期の短い負荷変動をフライホイール蓄電装置で追従する事により実現されるものである。
【００１９】
実際の負荷変動は、特殊な場合を除いて計画通りに使用されることはなく、上記運転制御方法を適用するためには、負荷変動の予測が必要となり、汎用的な方法ではない。
【００２０】
また、上記運転制御方法では、フライホイール蓄電装置が追従可能な短周期の負荷変動を除く長周期の負荷変動分が計画通りに使用されない場合にはフライホイール蓄電装置で追従する必要がある。
【００２１】
しかし、フライホイール蓄電装置などの電力貯蔵装置は、前述のように蓄電可能な電力量が有限であるため、その量が上限または下限に到達した場合には、蓄電または放電ができなくなり、この場合には負荷追従運転ができなくなる問題がある。
【００２２】
また、上記特許文献２では、補償したい電力変動を複数台の電力貯蔵装置で補償可能としているため、以下のような制約がある。
【００２３】
第１は、電力貯蔵装置の補償電力を含まない平滑化したい電力変動の計測が必要であること、
第２は、最も高い周波数成分を補償する装置（電力貯蔵装置）から順に変動の発生源の近傍に電力貯蔵装置を置く必要があることである。
【００２４】
以上により、上記特許文献２の制御方法を負荷変動の補償に応用し、負荷追従運転に使用することは可能であるが、高い周波数成分から順に変動を補償し平滑化する構成であるため、負荷追従運転で要求される低い周波数成分の補償方法は考慮されておらず、低い周波数成分を補償する装置が追従できない変動については補償することが出来ない問題がある。
【００２５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、特性の異なる複数種類の分散型電源を組み合わせ、負荷や分散型電源の変動を周波数帯域で分離して負荷追従運転を可能とし、かつ急峻な負荷変動や追従できない電力変動を補償可能とする複数種類の分散型電源による負荷追従運転制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、複数の分散型電源を電力系統に連系する場合、任意の箇所の電力潮流を一定に保持しながら、複数の分散型電源を組み合わせて負荷追従運転を行う制御方法において、
前記複数の分散型電源として負荷追従の応答特性の異なる分散型電源を用いて、負荷追従運転を行う際に、追従すべき電力変動を、前記分散型電源の応答特性に合わせて予め設定した周波数帯域に分離し、分離した周波数毎に電力制御の電力目標値を生成し、その目標値で分散型電源の負担する負荷を分担するように負荷追従運転制御することを特徴とする。
【００２７】
第２発明は、前記周波数帯域が、ローパスフィルタにより低周波数成分と高周波数成分とに分離し、低周波数成分ではエンジン発電機を制御する電力目標値を生成し、高周波数成分では電力貯蔵装置を制御する電力目標値を生成することを特徴とする。
【００２８】
第３発明は、前記追従すべき電力変動が電力貯蔵装置で追従できない急峻な変動成分であるときには、この変動成分に追従しこれを補償する電気二重層キャパシタを設けて、連系点受電電力設定値の偏差が零となるように、電気二重層キャパシタを電流制御にて動作させることを特徴とする。
【００２９】
第４発明は、複数の分散型電源を電力系統に連系する場合、任意の箇所の電力潮流を一定に保持しながら、複数の分散型電源を組み合わせて負荷追従運転を行う制御方法において、前記複数の分散型電源として負荷追従の応答特性の異なる分散型電源を用いて、負荷追従運転を行う際に、追従すべき電力変動を、長周期の負荷変動に対してはエンジン発電機で追従し、短周期の負荷変動に対しては電力貯蔵装置で追従し、電力貯蔵装置が追従しきれない急峻な負荷変動を電気二重層キャパシタが補償するように制御するときに、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタとの間で制御干渉が起こらないように、電気二重層キャパシタの出力電流の計測値を、非干渉補償要素を介して前記電力貯蔵装置を制御する電力目標値に加算することを特徴とする。
【００３０】
第５発明は、複数の分散型電源を電力系統に連系する場合、任意の箇所の電力潮流を一定に保持しながら制御するとともに、電力量を一定に保持しながら制御し、複数の分散型電源を組み合わせて負荷追従の応答特性の異なる分散型電源により負荷追従運転を行う際に、追従すべき電力変動を、長周期の負荷変動に対してはエンジン発電機で追従し、短周期の負荷変動に対しては電力貯蔵装置で追従し、電力貯蔵装置が追従しきれない急峻な負荷変動を電気二重層キャパシタが補償するように制御するときに、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタとの間で制御干渉が起こらないように、電気二重層キャパシタの出力電流の計測値を、非干渉補償要素を介して前記電力貯蔵装置を制御する電力目標値に加算し、前記電力潮流を積分して電力量を算出した後に、電力量を一定に保持する電力量制御器により補償量を算出し、この算出値を前記エンジン発電機の電力目標値または前記電力貯蔵装置の電力目標値に加算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上述べたように、本発明によれば、電力負荷や自然エネルギー（分散）型電源による電力変動に対して、複数の負荷追従特性の異なる分散型電源を用いて、電力変動の周波数成分毎に負荷追従運転を行うことができるとともに、それぞれの分散型電源の特長を生かし、例えば、エンジン発電機のように応答速度の遅い分散型電源のみで負荷追従運転を行う場合に比べて、より高精度の電力一定制御が可能となるため、発電機の運転効率を高めることが可能となる。
【００３２】
また、電力変動の連続量をＬＰＦにより低周波数成分と高周波数成分に分離するため、電力変動移動平均値を用いる場合に比べ、制御応答の遅れを小さくすることが可能となるとともに、予め負荷追従すべき電力の大きさが既知でなくとも負荷追従運転が可能となる。
【００３３】
さらに、電力貯蔵装置として電気二重層キャパシタを用いることにより、より高い周波数成分の変動が追従可能となり、上記エンジン発電機の場合と同様な効果が得られるとともに、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタの電力または電流の検出点が異なるため、両制御の干渉が原理的に発生しない。しかも、電力貯蔵装置またはエンジン発電機が追従できない電力変動を補償可能としている。
【００３４】
上記のほかに、負荷追従運転を行う複数の分散型電源の電力変動と、電力負荷や自然エネルギー型電源の電力変動を完全に分離できない場合においても、上記と同様な効果が得られる。さらにまた、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタが、同一点の電力潮流を検出することに起因する両制御の干渉の問題が回避可能となり、電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタの制御器の制御パラメータの設計が容易となるとともに、電力量を同時に一定に保つ機能が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するに当たり、本発明が実現する負荷追従運転とは、ある任意の箇所の電力潮流を、直接的または間接的に一定に保つ運転方法を指し、発電出力や入出力電力を、制御可能な分散型電源が負担する負荷電力を制御する方法であって、想定される変動要因は電力負荷のみでなく自然エネルギー型分散型電源の発電出力の変動も含むものとする。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１である負荷や自然エネルギー型電源の変動を周波数帯域で分離して負荷追従運転する制御方法を示す構成図で、図１において、電力系統１１は遮断器１２aを介して主母線１３に接続される。VTaは変圧器、CTaは変流器、Paは電力検出器である。
【００３６】
主母線１３には、遮断器１２bを介して補助母線１４が接続され、この補助母線１４には、自然エネルギー型電源１０である風力発電設備１５と太陽光発電設備１６の他に電力負荷１７が接続される。
【００３７】
なお、１８は電力変換器、VTc〜VTeは変圧器、CTc〜CTeは変流器、Pc〜Peは電力検出器、１２c〜１２eは遮断器である。各電力検出器Pc〜Peの出力電力は合計電力算出部１９に供給され、ここで合計電力が算出される。
【００３８】
また、前記主母線１３には、補助母線２０が接続され、この補助母線２０には、負荷追従運転を行う分散型電源として、エンジン発電機２１や二次電池からなる電力貯蔵装置２２が設けられ、何れも発電出力または入出力電力が制御可能に構成される。
【００３９】
電力貯蔵装置２２は電力変換器２３、遮断器１２fを介して、また、エンジン発電機２１は遮断器１２gを介してそれぞれ補助母線２０に接続される。なお、VTf,VTgは変圧器、CTf,CTeは変流器、PfPgは電力検出器、２４は入出力電力制御器、２５は出力電力制御器である。
【００４０】
２６は負荷電力検出値と連系点受電電力設定値との偏差を取る偏差器で、この偏差器２６の出力（電力の計測値）は、ローパスフィルタ２７に与えられ、このローパスフィルタ２７により計測値を低周波数成分と高周波数成分に分離し、低周波数成分をエンジン発電機２１の出力電力制御の発電出力設定値として出力電力制御器２５に与えてエンジン発電機２１を制御し、また、高周波数成分を偏差器２８から得て、その高周波数成分を電力貯蔵装置２２の入出力電力設定値として入出力電力制御器２４に与え、電力変換器２３を制御する。このようにして制御することにより、両電源が負担する負荷を分担することができる。
【００４１】
次に上記実施の形態１の動作を述べる。図１に示すように、電力負荷１７や自然エネルギー型電源１０等の合計電力が計測可能である場合において、これらの合計電力分散型電源の発電電力の合計を一致させる負荷追従運転を実現するには、合計電力の合計が、合流点の潮流または電力負荷１７や自然エネルギー型電源１０毎の計測値の合計値を偏差器２６で求める。また、負荷追従運転を行う分散型電源として、何れも発電出力または入出力電力が制御可能なエンジン発電機２１と電力貯蔵装置２２を用いる。
【００４２】
エンジン発電機２１は発電出力目標値に対する応答速度が比較的遅く、一方電力貯蔵装置２２はエンジン発電機２１に比して入出力電力目標値に対する応答速度が速いことから、周期の長い負荷変動（低周波数成分）に対してはエンジン発電機２１で追従し、周期の短い負荷変動（高周波数成分）に対しては電力貯蔵装置２２で追従する。
【００４３】
このとき、１つの制御対象（一定とすべき全体の電力潮流）に対して複数の発電機を制御すると、発電機間の干渉や応答速度の速い電源への負担が大きくなることから、これを避けるため、図２に示すように、電力の計測値（図２の負荷変動）を偏差器２６で得た後、ローパスフィルタ２７により低周波数成分と高周波数成分に分離する。
【００４４】
そして、分離して得た低周波数成分をエンジン発電機２１の出力電力制御の出力電力設定値としてエンジン発電機２１を制御し、また高周波数成分を偏差器２８で得て、この高周波数成分を電力貯蔵装置２２の入出力電力設定値として電力貯蔵装置２２を制御することにより、両電源の負担する負荷を分担することができる。
【００４５】
図３は、ステップ状の負荷変動が生じた場合のエンジン発電機２１の負荷分担（図中斜線部分Ａ）と、電力貯蔵装置２２の負荷分担（図中網線部分Ｂ）の様子を示す説明図である。この図３からエンジン発電機２１が、追従できない急峻な変動成分の一部を電力貯蔵装置２２が図示のように負担している。しかし、図３に示すように、未だ吸収できない負荷変動（図中白抜き部分Ｃ）が残る。
【００４６】
例えば、電力一定とした点が需要家の受電点であり、電力系統への逆潮流発生時に分散型電源を解列する逆電力継電器（図１の連系点に設置：図示省略）が設置されている場合、三相電力が実施の形態１の制御により一定に保たれ、三相電力の合計値に逆潮流が発生していなくても、逆電力継電器が検出する相の電流に常時逆潮流が発生する可能性があり、この場合には継電器が動作することとなる。
【００４７】
上記実施の形態１の構成で、上述のことを避けるためには、設定する受電電力量のマージンを大きめにする必要があることから、分散型電源の負担する負荷率が小さくなり非効率的となるのを改良したのが、次の実施の形態２である。
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２における急峻な負荷変動と不平衡を補償して負荷追従運転する制御方法を示す構成図で、この実施の形態２は，上記実施の形態１において電力貯蔵装置で追従できない負荷変動や不平衡電力を補償するため、より高速な電力貯蔵装置である電気二重層キャパシタを用いて負荷追従運転を行うものである。
【００４８】
図４に示す実施の形態２において、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略して説明する。図４において、３１は電気二重層キャパシタで、この電気二重層キャパシタ３１は交流−直流電力変換装置３２と直流−直流電力変換装置３３を介して充放電される。
【００４９】
３４は連系点受電電力設定値を電流換算する演算部で、この演算部３４の出力に得られた受電電流設定値と連系点受電電流は偏差部３５に入力され、偏差出力として出力電流設定値が得られる。この設定値と電力系統の出力電流が偏差部３６に入力され、偏差出力が交流−直流電力変換装置３２を制御する電流制御部３７に与えられる。３８は変流器、３９は直流コンデンサである。
【００５０】
上記のように構成された実施の形態２の制御においても、実施の形態１と同様に、自然エネルギー型電源（以下の実施の形態においては、自然エネルギー型電源に電力負荷等の負荷を含める）１０による電力変動と連系点受電電力設定値との偏差分を、エンジン発電機２１と電力貯蔵装置２２で分担して負担する。これにより、連系点の電力は連系点受電電力設定値にほぼ一定に保たれるようになる。
【００５１】
そして、実施の形態２では、上記したように電気二重層キャパシタ３１が設置されているので、電力貯蔵装置２２が追従でいないより急峻な変動成分に追従してこれを補償することができるようになる。
【００５２】
すなわち、急峻な変動成分は、連系点受電電力設定値からの偏差として現れるため、電気二重層キャパシタ３１はこれを零とするように動作させる。このとき、電気二重層キャパシタ３１の高速応答性を生かすため、電気二重層キャパシタ３１は電流制御部３７からの電流制御にて動作される。また、急峻な負荷変動への追従と共に不平衡電流（逆相電流）の補償も可能となる。
【００５３】
図５は実施の形態２による負荷がステップ状に急変した際の各分散型電源による負荷追従の分担の様子を示す説明図で、この図５からも明らかのように、電気二重層キャパシタによる追従Ｄにより実施の形態１よりもさらに変動分が低減する。なお、実施の形態２では、電力貯蔵装置２２と電気二重層キャパシタ３１の計測点が異なるため、両者に干渉が起こらないことが利点となる。
【００５４】
上記実施の形態１，２では、電力負荷や自然エネルギー型電源等の合計電力（負荷変動）が計測可能な場合には、有効な方法であり、応答の速い電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタの制御が干渉しないため制御が容易である利点を有している。
【００５５】
しかし、実際には合計電力が計測不可能な場合があり、この場合には電力潮流を一定に保ちたい点の計測値を用いてエンジン発電機、電力貯蔵装置、電気二重層キャパシタ等の異なる特性を持つ複数の分散型電源を制御する必要がある。
【００５６】
この場合には、１つの計測値（電力潮流）を異なる応答特性を持つ複数の分散型電源で一定に保つため、各々が電力潮流を検出して発電出力を制御した場合には、応答の速い分散型電源の負荷分担率が大きくなる不具合や、検出点の電力に負荷変動成分と分散型電源自身の発電出力の変動が含まれるため、複数の分散型電源でこれを制御した場合には干渉が生じる不具合がある。そこで、次に上記のような不具合を改良した実施の形態３について述べる。
［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３における負荷や自然エネルギー型電源１０等の電力変動の合計電力が計測不可能な場合の負荷追従運転制御方法を示す構成図で、図６において、実施の形態１、２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略して説明する。
【００５７】
図６に示す実施の形態３は、連系点の電力潮流から、電力貯蔵装置が追従する変動成分と電気二重層キャパシタが追従する変動成分をそれぞれハイパスフィルタ（HPF）により分離し負荷追従運転を行うための制御方法である。
【００５８】
図６において、連系点の電力を電力検出器Ｐａで検出し、その検出電力と連系点受電電力設定値との偏差を偏差器４１で得て、その偏差を発電出力設定値としてエンジン発電機２１に与えて、前記検出電力を一定に保つように制御している。
【００５９】
エンジン発電機２１の応答は遅いため、エンジン発電機２１単独では急峻な負荷変動を吸収できず、連系点に負荷変動が残る。電力貯蔵装置２２は連系点の電力（偏差器４１の出力）から第１ハイパスフィルタ４２により変動成分のみを分離し、これを入出力電力制御部２４への入出力電力設定値として供給して電力貯蔵装置２２が制御される。
【００６０】
なお、第１ハイパスフィルタ４２は、エンジン発電機２１の応答速度程度の遮断周波数を持つハイパスフィルタとする。
【００６１】
電力貯蔵装置２２への入出力電力設定値は、急峻な変動成分も含む設定値となるが、電力貯蔵装置２２は全ての変動成分には追従できず、電力貯蔵装置２２の応答速度より急峻な変動成分は連系点の電力変動として残る。
【００６２】
この電力貯蔵装置２２が追従できない電力変動を電気二重層キャパシタ３１により追従させるため、連系点電流（偏差器３５からの出力）から第２ハイパスフィルタ４３により急峻な変動成分のみを分離（高周波数成分）し、この高周波成分と変流器３８で検出した出力電流とを偏差器４４に与えて、その偏差出力を入出力電流設定として電流制御部３７に入力する。
【００６３】
電流制御部３７は、入力された入出力電流設定に基づいて交流−直流電力変換装置３２を制御する。３１は電気二重層キャパシタで、この電気二重層キャパシタ３１は交流−直流電力変換装置３２と直流−直流電力変換装置３３を介して充放電される。３９は直流コンデンサである。
【００６４】
なお、電気二重層キャパシタ３１側の第２ハイパスフィルタ４３は、電力貯蔵装置２２の応答速度程度の遮断周波数を持つハイパスフィルタとする。
【００６５】
実施の形態３では、上記のように連系点の電力潮流のみの計測により複数の分散型電源の干渉を回避した負荷追従運転が可能となる。
【００６６】
図７は、実施の形態３による負荷がステップ状に急変した際の各分散型電源による負荷追従の分担の様子を示す説明図である。
［実施の形態４］
図８は本発明の実施の形態４を示す構成図で、この実施の形態４は同一計測点において周波数帯域分離による負荷追従運転の非干渉化制御方法である。上述した実施の形態３は電力潮流を一定に保ちたい一点のみの計測から複数の分散型電源による負荷追従運転を可能とする制御方法である。なお、図８において、実施の形態１〜３と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略して説明する。
【００６７】
負荷追従運転を行う際の電力貯蔵装置と電気二重層キャパシタの分担は、電力貯蔵装置が主に短周期の負荷変動に追従し、電力貯蔵装置が追従しきれない急峻な負荷変動を電気二重層キャパシタが補償する制御方法である。
【００６８】
この場合、実施の形態３のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）のパラメータ設定方法、電力貯蔵装置及び電気二重層キャパシタの制御パラメータの設定方法によっては、両者の分担が崩れ、より応答が高速である電気二重層キャパシタが負荷変動の多くを負担し、場合によっては電力貯蔵装置から放電された電力を電気二重層キャパシタが充電する様な制御の干渉が起こる可能性がある。
【００６９】
ＨＰＦと制御パラメータの最適な設計により、このような問題は回避可能であるが、実施の形態４では、より容易に両制御の干渉を回避する方法を示す。
【００７０】
図８に示す構成図は、電力貯蔵装置２２と電気二重層キャパシタ３１の干渉回避の機能を施したもので、その干渉回避の機能構成は、非干渉補償部５１、電力換算部５２及びＨＰＦ４２の出力と非干渉補償部５１からの出力を加算する加算部５３からなる。
【００７１】
すなわち、電気二重層キャパシタ３１の出力電流の計測値を、電力換算部５２を介して非干渉補償部５１に入力し、得た補償出力とＨＰＦ４２の出力とを加算して、電力貯蔵装置２２の入出力電力目標値とする事により実現される。なお、非干渉補償部５１の要素は、比例ゲインのみ、または進み遅れ補償により構成される。
［実施の形態５］
図９は本発明の実施の形態５を示す構成図で、この実施の形態５は、電力潮流一定制御に加え、同時同量制御を可能とする負荷追従運転制御方法である。なお、図９において、実施の形態１〜４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略して説明する。
【００７２】
上記した実施の形態１〜４では、ある一点の電力潮流（例えば需要家の連系点）を複数の特性の異なる分散型電源を用いて、一定に保つ運転制御方法であるが、近年では電力の自由化が進み電力会社と需要家との契約形態によっては電力量（Ｗｈ）を一定に保つ同時同量制御の実現が要求される場合がある。同時同量制御は、３０分間の電力積算値をある一定値以内に納めることが要求される。
【００７３】
図９に示した実施の形態５は、実施の形態１〜４に示した電力潮流（Ｗ）を一定に保つ制御に、電力量（Ｗｈ）を一定に保つ機能を付加したもので、電力量（Ｗｈ）は電力潮流（Ｗ）の積分により算出する事が可能であり、電力量を一定に保つ電力量一定制御部５５により補償量を算出し、これをエンジン発電機２１の出力電力目標値または電力貯蔵装置２２の入出力電力目標値に加えることで負荷追従運転を行いながら同時同量制御の機能を付加するようにしたものである。
【００７４】
図９に示す実施の形態５は、上記実施の形態４で示した構成図に同時同量制御機能である電力量一定制御部５５を付加したものであるが、同様の方法で実施の形態１〜３の何れにも同時同量制御機能の付加が可能である。なお、５６は積分器、５７、５８は偏差器である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１を示す構成図。
【図２】電力の計測値をローパスフィルタにより低周波数成分と高周波数成分に分離したときの特性図。
【図３】ステップ状の負荷変動が生じた時の負荷分担の様子を示す特性図。
【図４】本発明の実施の形態２を示す構成図。
【図５】ステップ状の負荷変動が生じた時の負荷分担の様子を示す特性図。
【図６】本発明の実施の形態３を示す構成図。
【図７】ステップ状の負荷変動が生じた時の負荷分担の様子を示す特性図。
【図８】本発明の実施の形態４を示す構成図。
【図９】本発明の実施の形態５を示す構成図。
【符号の説明】
【００７６】
１０…自然エネルギー型電源
１１…電力系統
１５…風力発電設備
１６…太陽光発電設備
１７…電力負荷
１９…合計電力算出部
２１…エンジン発電機
２２…電力貯蔵装置
２４…入出力電力制御器
２５…出力電力制御器
２７…ローパスフィルタ
３１…電気二重層キャパシタ
４２，４３…ハイパスフィルタ
５１…非干渉補償部
【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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