(57)【要約】【課題】  従来のＳＴＡＴＣＯＭ（ＳＴＡＴｉｃ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＣＯＭｐｅｎｓａｔｏｒ）は、電力系統の有効電力を持続的に供給することができないので、電力系統の安定した運用に寄与できない問題がある。【解決手段】  電力補償装置は、少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統に電力を補償する。詳しくは、電力補償装置は、電力系統に接続され、電力系統に有効電力及び無効電力を補償する第１システムと、第１システムと接続され、有効電力及び無効電力の補償に必要な電力を貯蔵する第２システムと、第２システムと接続され、第２システムに貯蔵するための電力を生成する第３システムとを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統に電力を補償する電力補償装置において、
前記電力系統に接続され、前記電力系統に有効電力及び無効電力を補償する第１システムと、
前記第１システムと接続され、前記有効電力及び無効電力の補償に必要な電力を貯蔵する第２システムと、
前記第２システムと接続され、前記第２システムに貯蔵するための電力を生成する第３システムと、を含み、
前記第１システムは、
前記電力系統に接続され、電力を変換するコンバータと、
前記コンバータに接続され、前記電力系統からの有効電力または前記第２システムからの電力を充電するキャパシタと、
前記コンバータ及び前記キャパシタを制御する第１制御部と、を含む、電力補償装置。
【請求項２】
前記第１システムは、
前記コンバータと前記キャパシタとの間に備えられる第１スイッチ素子と、
前記キャパシタと前記第２システムとの間に備えられる第２スイッチ素子と、
前記コンバータと前記第２システムとの間に備えられる第３スイッチ素子と、を更に含む、請求項１に記載の電力補償装置。
【請求項３】
前記第２システムは、
前記電力系統からの有効電力を貯蔵するか、前記第３システムから生成された電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、
前記第１システムとデータ通信が可能であり、前記電力貯蔵装置を制御する第２制御部と、を含む、請求項１または２に記載の電力補償装置。
【請求項４】
前記第３システムは、前記第２システムに送電する電力を生成する新再生エネルギー生成源を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力補償装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、
前記電力系統の電圧を基に無効電力を補償するか否かを決定し、
前記コンバータを制御して無効電力を前記電力系統に供給するか、前記電力系統から無効電力を吸収する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力補償装置。
【請求項６】
前記第１制御部は、前記キャパシタの充電量をチェックして前記キャパシタの充電量が不足する場合、前記電力貯蔵装置に貯蔵された電力が前記キャパシタに充電されるように制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力補償装置。
【請求項７】
前記第１制御部は、
前記電力系統の周波数を基に有効電力及び無効電力を補償するか否かを決定し、
前記コンバータを制御して有効電力及び無効電力を前記電力系統に供給するか、前記電力系統からの有効電力及び無効電力を吸収する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力補償装置。
【請求項８】
前記第１制御部は、前記有効電力の供給に決定される場合、前記コンバータを制御して前記キャパシタに充電された電力を有効電力として前記電力系統に供給する、請求項７に記載の電力補償装置。
【請求項９】
前記第１制御部は、前記キャパシタの充電量が不足する場合、前記第２システムを制御して前記電力貯蔵装置に貯蔵された電力を有効電力として前記電力系統に供給する、請求項８に記載の電力補償装置。
【請求項１０】
前記第２制御部は、前記電力貯蔵装置の電力貯蔵量が不足する場合、前記第３システムを制御して前記新再生エネルギー生成源から生成された電力を受電し、前記受電した電力を前記電力貯蔵装置に貯蔵させる、請求項９に記載の電力補償装置。
【請求項１１】
前記第１制御部は、前記有効電力の吸収に決定される場合、前記コンバータを制御して前記電力系統の有効電力を前記キャパシタに充電させる、請求項７に記載の電力補償装置。
【請求項１２】
前記第１制御部は、前記キャパシタが完全に充電された場合、前記第２システムを制御して前記電力系統の有効電力を前記電力貯蔵装置に貯蔵させる、請求項１１に記載の電力補償装置。
【請求項１３】
前記第２制御部は、前記第３システムから電力が送電されている場合、前記第３システムを制御して前記第３システムから電力が送電されないようにする、請求項１２に記載の電力補償装置。
【請求項１４】
前記第１制御部は、前記電力系統の周波数が安定範囲内である場合、前記電力系統の有効電力の吸収が中止されるように制御する、請求項１２に記載の電力補償装置。
【請求項１５】
少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統に電力を補償する電力補償装置において、
前記電力系統に接続され、前記電力系統に有効電力及び無効電力を補償し、前記有効電力及び無効電力の補償に必要な電力を貯蔵する第１システムと、
前記第１システムと接続され、前記第１システムに貯蔵するための電力を生成する第２システムと、を含み、
前記第１システムは、
前記電力系統に接続され、電力を変換させるコンバータと、
前記コンバータに接続され、前記電力系統からの有効電力を貯蔵するか、前記第２システムから生成された電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、
前記コンバータ及び前記電力貯蔵装置を制御する制御部と、を含む、電力補償装置。
【請求項１６】
少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統に電力を補償するためにコンバータ及びキャパシタを含む第１システム、電力貯蔵装置を含む第２システム、及び少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源を含む第３システムを含む電力補償装置の制御方法において、
前記第１システムで前記電力系統の電圧及び周波数を測定するステップと、
前記第１システムで前記電圧及び周波数に基づいて無効電力供給モード、無効電力吸収モード、有効電力供給モード、及び有効電力吸収モードのうち一つのモードを決定するステップと、
前記第１システムで前記決定されたモードに従って電力を補償するステップと、を含み、
前記第２システムで前記少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源から生成された電力を前記電力貯蔵装置に貯蔵させるステップを更に含む、電力補償装置の制御方法。
【請求項１７】
前記第１システムの初期駆動時に、前記第１システムで前記キャパシタが充電されていない場合、前記第２システムを制御して前記電力貯蔵装置からの電力を受電して前記キャパシタに充電させるステップを更に含む、請求項１６に記載の電力補償装置の制御方法。
【請求項１８】
前記無効電力供給モード及び前記無効電力吸収モードの時、前記第１システムで前記コンバータを制御して前記電力系統に無効電力を供給するか、前記電力系統の無効電力を吸収するステップを更に含む、請求項１６または１７に記載の電力補償装置の制御方法。
【請求項１９】
前記有効電力供給モードの時、前記第１システムで前記キャパシタに充電された電力を有効電力として前記電力系統に供給するステップと、
前記第１システムで前記キャパシタの充電量が不足する場合、前記第２システムを制御して前記電力貯蔵装置に貯蔵された電力を有効電力として前記電力系統に供給するステップと、を更に含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の電力補償装置の制御方法。
【請求項２０】
前記第２システムで前記電力貯蔵装置の貯蔵量が不足する場合、前記第３システムを制御して前記新再生エネルギー生成源から生成された電力を受電して前記電力貯蔵装置に貯蔵させるステップを更に含む、請求項１９に記載の電力補償装置の制御方法。
【請求項２１】
前記第１システムで前記有効電力吸収モードの時、前記電力系統の有効電力を前記キャパシタに充電させるステップと、
前記第１システムで前記キャパシタが完全に充電された場合、前記第２システムを制御して前記電力系統の有効電力を前記電力貯蔵装置に貯蔵させるステップと、を更に含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の電力補償装置の制御方法。
【請求項２２】
前記第３システムから電力が送電されている場合、前記第２システムで前記第３システムを制御して前記第３システムからの電力送電を中止させるステップを更に含む、請求項２１に記載の電力補償装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力補償装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業が発展するにつれて大規模の電力が求められている。このような電力要求に答えるために電力の生産面から考慮すると、電力系統を設置するための大規模発電団地の開発が不可欠である。このように生産された電力は大部分首都圏をはじめとする大都市の人口密集地域を中心にその需要が増加している。
【０００３】
発電団地から電力需要地まで電力を供給できる送電設備の場合、ニンビー（ＮＩＭＢＹ）現象または設備敷地確保の困難性などにより送電設備の新設が困難である。このため、電力潮流と系統電圧、安定度向上のためのＦＡＣＴＳ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＡＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）設備の必要性が台頭している。ＦＡＣＴＳ設備のうち第３世代と呼ばれるＳＴＡＴＣＯＭ（ＳＴＡＴｉｃ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＣＯＭｐｅｎｓａｔｏｒ）設備は系統に並列に併入され、系統で必要とする無効電力及び有効電力を補償している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＳＴＡＴＣＯＭでは、図１に示したように、電力系統で持続的に有効電力が必要であるにも関わらず、ＳＴＡＴＣＯＭのキャパシタに充電された電力（エネルギー）がないので、電力系統に有効電力を供給することができない。つまり、ＳＴＡＴＣＯＭのキャパシタに電力を充電する間には電力系統に有効電力を供給することができない。即ち、従来のＳＴＡＴＣＯＭではキャパシタの充電と有効電力の供給を同時に行うことができない。
【０００５】
従って、従来のＳＴＡＴＣＯＭは、電力系統の有効電力を持続的に供給することができないので、電力系統の安定した運用に寄与できない問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、持続的な有効電力の供給を可能にして、電力系統上で安定的に電力を送電することができる電力補償装置及びその制御方法を提供する。
【０００８】
本発明の他の目的は、電力系統に無効電力及び有効電力を効率的に補償するようにする電力補償装置及びその制御方法を提供する。
【０００９】
上記または他の目的を達成するために本発明の第１側面によれば、電力補償装置は、少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統で必要な電力を補償する。詳しくは、電力補償装置は、前記電力系統に並列接続され、前記電力系統に有効電力及び無効電力を補償する第１システムと、前記第１システムと接続され、前記有効電力及び無効電力の補償に必要な電力を貯蔵する第２システムと、前記第２システムと接続され、前記第２システムに貯蔵するための電力を生成する第３システムと、を含む。前記第１システムは、前記電力系統に接続され、電力を変換させるコンバータと、前記コンバータに接続され、前記電力系統からの有効電力または前記第２システムからの電力を充電するキャパシタと、前記コンバータ及び前記キャパシタを制御する第１制御部と、を含む。
【００１０】
本発明の第２側面によれば、電力補償装置は、少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統に電力を補償する。詳しくは、電力補償装置は、前記電力系統に並列接続され、前記電力系統に有効電力及び無効電力を補償し、前記有効電力及び無効電力の補償に必要な電力を貯蔵する第１システムと、前記第１システムと接続され、前記第２システムに貯蔵するための電力を生成する第２システムと、を含む。
【００１１】
本発明の第３側面によれば、少なくとも一つ以上の電力生成源から生成された電力が負荷に送電されるように備えられた電力系統に電力を補償するためにコンバータ及びキャパシタを含む第１システム、電力貯蔵装置を含む第２システム及び少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源を含む第３システムを含む電力補償装置の制御方法は、前記第１システムで前記電力系統から電圧及び周波数を測定するステップと、前記第１システムで前記電圧及び周波数に基づいて無効電力供給モード、無効電力吸収モード、有効電力供給モード、及び有効電力吸収モードのうち一つのモードを決定するステップと、前記第１システムで前記決定されたモードに従って電力を補償するステップと、を含む。特に、電力補償装置の制御方法は、前記第２システムで前記少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源から生成された電力を前記電力貯蔵装置に貯蔵させるステップを更に含むことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電力補償装置及びその制御方法の効果について説明すれば、以下のようである。
【００１３】
本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、電力補償システム（第１システム）のキャパシタに充電された電力を用いて電力系統に有効電力を供給し、キャパシタに充電された電力を電力系統にもはや供給できないときには、電力貯蔵システム（第２システム）の電力貯蔵装置に貯蔵された電力を直接電力系統に供給することで、常に持続的に有効電力を電力系統に供給して電力系統上で安定した電力供給が可能であるという長所がある。
【００１４】
本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、電力系統の有効電力をキャパシタに充電させてキャパシタが完全に充電された場合、電力系統の有効電力を電力貯蔵装置に貯蔵させることで、常に持続的に電力系統の有効電力を吸収することができ、電力系統上で安定した電力供給が可能であるという長所がある。
【００１５】
また、本発明は、このように電力系統の有効電力を電力貯蔵装置に貯蔵させるときには新再生システム（第３システム）から電力を受電しなくても良いので、電力変換過程で発生する損失を減らすことができる。
【００１６】
さらに、本発明は、電力系統の有効電力を吸収したキャパシタや電力貯蔵装置を利用して、いつでも電力系統に有効電力を供給することができるので、電力系統に連系されている少なくとも一つ以上の電力生成源から電力を発電しないか、またはその発電量を減らすことができ、燃料費節減などの利得を介して電力生産による総費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のＳＴＡＴＣＯＭで有効電力が持続的に供給されない様子を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電力系統システムを示す図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る電力補償装置を示したブロック図である。
【図４】電力補償装置の詳細回路図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る電力補償装置を示したブロック図である。
【図６】本発明の一実施例に係る電力補償装置において初期充電モード時の制御方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施例に係る電力補償装置においてモードに応じて電力を補償する方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例に係る有効電力供給モード時の制御方法を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の一実施例に係る有効電力吸収モード時の制御方法を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施例に係る電力補償装置において有効電力が持続的に供給される様子を示した図である。
【図１１】本発明の第３実施例に係る電力補償装置を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付された図面を参照して、本明細書に開示された実施例を詳しく説明するが、図面符号に関わらず同一の、または類似する構成要素には同じ参照番号を付し、それに対する重複説明は省略することにする。以下の説明で用いられる構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は、明細書の容易な作成を考慮して付与または混用されるものとして、それ自体が相互に区別される意味または役割を持つものではない。また、本明細書に開示される実施例の説明に当り、関連公知技術に対する具体的な説明が、本明細書に開示される実施例の要旨をぼかすおそれがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付された図面は、本明細書に開示された実施例を容易に理解できるようにするためのものであり、本明細書に開示された技術的思想を制限するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。
【００１９】
図２は、本発明の一実施例に係る電力系統システムを示す。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の一実施例に係る電力系統システム１０は、電力生成源２０、電力系統３０、負荷４０、及び多数の電力補償装置５０を含むことができる。
【００２１】
電力生成源２０は、少なくとも一つ以上の電力生成源を含むことができる。
【００２２】
電力生成源２０は、電力を生成する場所や設備を意味するものとして、電力を生成する生産者として理解できる。
【００２３】
電力生成源２０は、例えば、水力発電所、火力発電所、原子力発電所、発電機、電力貯蔵装置などを含むことができる。電力貯蔵装置は、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、バッテリ、１次電池、２次電池、太陽光電池、スーパーキャパシタ（ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、燃料電池、蓄電池、フライホイール（ｆｌｙ ｗｈｅｅｌ）などを含むことができる。
【００２４】
電力生成源２０は、例えば、風力発電所、太陽光発電所、水素発電所のような新再生エネルギー生成源を含むことができる。
【００２５】
その他にも、現在開発中であるか、まだ公知ではない多様な電力貯蔵装置も本発明の電力貯蔵装置として使用することができる。
【００２６】
電力系統３０は、電力生成源２０で生成された電力を負荷４０に送電するようにする電力線、鉄塔、避雷器、碍子などを含む一切の設備を意味することができる。
【００２７】
電力系統３０に流れる電力は、３４５ＫＶ、１５４ＫＶ、２２．９ＫＶのうち少なくとも一つであってもよい。
【００２８】
負荷４０は、電力生成源２０で生成された電力を消費する場所や設備を意味するものとして、電力を消費する消費者として理解できる。
【００２９】
負荷４０は、少なくとも一つ以上の負荷を含むことができる。
【００３０】
負荷４０は、例えば製鉄所、自動車工場、ディスプレイ工場、半導体工場のように大規模電力が消費される製造業体を含むことができる。
【００３１】
負荷４０は、例えば１０００人以上を収容できるコンベンションセンタ、デパート、大型ショッピングセンタ、スポーツ施設、劇場、オフィスビル、政府機関、大型ビル、大規模住居施設などを含むことができる。
【００３２】
その他にも電力を消費する多様な建物や施設が本発明の負荷４０に含まれる。
【００３３】
電力補償装置５０は電力系統３０に連系されて、電力系統３０に流れる電力のうち有効電力及び／または無効電力の供給及び／または不足に応じて該当有効電力及び／または無効電力を補償することができる。
【００３４】
電力補償装置５０は、例えばＳＴＡＴＣＯＭであってもよいが、これに限定されない。
【００３５】
電力補償装置５０は、電力系統３０に並列に接続することができるが、これに限定されない。
【００３６】
電力補償装置５０は、例えば、電力系統３０の区間ごとに設置することができる。電力補償装置５０は、例えば、負荷４０や負荷４０の近所に設置することができる。各区間の間隔は同一でも異なってもよい。
【００３７】
電力補償装置５０は遊休地、即ち、有効敷地に設置されて有効敷地の利用率を高めることができる。
【００３８】
このように、本発明の電力補償装置５０は、電力系統３０や負荷４０に設置されて、無効電力や有効電力を交換、即ち、吸収及び／または供給することで、安定した電力の送電を図ることができる。
【００３９】
図３は本発明の第１実施例に係る電力補償装置を示したブロック図である。
【００４０】
本発明の第１実施例に係る電力補償装置は、図２の電力補償装置５０であってもよいが、これに限定されない。
【００４１】
図３を参照すると、本発明の第１実施例に係る電力補償装置５０は、電力補償システム７０、電力貯蔵システム８０、及び新再生システム９０を含むことができる。
【００４２】
電力補償システム７０は、上位制御システム６０とデータ通信が可能である。これにより、電力補償システム７０と上位制御システム６０との間で情報交換が可能である。
【００４３】
上位制御システム６０は、電力補償装置５０に含まれることもあり、そうでないこともある。さらに、電力補償システム７０と電力貯蔵システム８０、そして電力貯蔵システム８０と新再生システム９０との間でデータ通信が可能である。
【００４４】
上位制御システム６０は、本発明の電力補償装置５０の全般的な管理及び／または制御を行う役割をすることができる。
【００４５】
上位制御システム６０は、ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）であってもよいが、これに限定されない。
【００４６】
例えば、上位制御システム６０は、下位制御システムに指令または命令（制御信号といえる）を伝達して、下位制御システムが該当指令または命令による制御を行うようにすることができる。
【００４７】
例えば、上位制御システム６０は、下位制御システムから提供される各種の情報に基づいて分析及び判断を行い、その結果に基づいて下位制御システムに指令や命令を伝達したり、電力系統３０を管理及び／または制御することができる。
【００４８】
下位制御システムは、例えば電力補償システム７０、電力貯蔵システム８０、及び新再生システム９０のうち少なくとも一つ以上を含むことができる。
【００４９】
電力補償システム７０は、電力系統３０の有効電力及び／または無効電力を補償することができる。
【００５０】
電力補償システム７０は、上位制御システム６０から提供された指令や命令に応答して有効電力及び／または無効電力を補償することができる。これを手動運転モード（ｍａｎｕａｌ ｍｏｄｅ）と名付けることができる。
【００５１】
電力補償システム７０は、上位制御システム６０の指令に関係なく電力系統３０の状況をチェックして自ら有効電力及び／または無効電力を補償することもできるが、これに限定されない。これを自動運転モードと名付けることができる。
【００５２】
電力補償システム７０は、運転員または上位システムの制御下で手動運転モード及び自動運転モードのいずれかのモードに設定される。
【００５３】
電力補償システム７０は、上位制御システム６０または電力貯蔵システム８０とデータを送受信することができる。
【００５４】
例えば、電力補償システム７０は、上位制御システム６０に特定情報やデータを報告することができる。このような情報やデータは以下に詳しく説明される。
【００５５】
例えば、電力補償システム７０は、電力貯蔵システム８０を制御することができる。即ち、電力補償システム７０は、電力貯蔵システム８０に制御信号やデータを伝達し、電力貯蔵システム８０は、電力補償システム７０から伝達された制御信号やデータに応答して電力を貯蔵するか、電力貯蔵システム８０に貯蔵されている電力を電力補償部７３に送電することができる。
【００５６】
電力貯蔵システム８０は、新再生システム９０とデータ通信が可能である。
【００５７】
電力貯蔵システム８０は、新再生システム９０を制御することができる。例えば、電力貯蔵システム８０は、電力の送信に関する制御信号を新再生システム９０に伝送し、新再生システム９０は、該当制御信号に応答して新再生エネルギー生成源９３を稼動して電力を生成し、前記生成された電力を電力貯蔵システム８０に送電することができる。このように送電された電力は電力貯蔵システム８０に貯蔵される。
【００５８】
以下では各システム７０、８０、９０をより詳しく説明する。
【００５９】
電力補償システム７０、電力貯蔵システム８０、及び新再生システム９０のそれぞれは、第１ないし第３システムと名付けることができるが、これに限定されない。
【００６０】
電力補償システム７０は、電力補償制御部７１及び電力補償部７３を含むことができる。
【００６１】
電力補償制御部７１は、上位制御システム６０または電力貯蔵システム８０とデータ通信が可能である。
【００６２】
電力補償制御部７１は電力補償部７３を制御することができる。
【００６３】
電力補償制御部７１は、自動運転モードに設定されている場合、上位制御システム６０の制御を受けずに自ら電力補償部７３を制御して、有効電力及び／または無効電力を補償するようにすることができる。
【００６４】
電力補償制御部７１は、手動運転モードに設定されている場合、上位制御システム６０の制御を受けて電力補償部７３を制御して、有効電力及び／または無効電力を補償するようにすることができる。
【００６５】
自動運転モードと手動運転モードは、電力補償システム７０を運転する運転員によって電力補償システム７０に設定される。
【００６６】
または、自動運転モードと手動運転モードは、上位制御システム６０を運転する運転員によって電力補償システム７０に設定される。即ち、該当運転員によって電力補償システム７０を自動運転モードに設定するのか、または手動運転モードに設定するのかに対する入力信号が上位制御システム６０に入力されると、上位制御システム６０は、該当入力信号に基づいて運転モードに関する制御信号を電力補償システム７０に伝達し、電力補償システム７０は、上位制御システム６０から伝達された制御信号に応じて該当運転モードに設定される。
【００６７】
電力補償部７３は、図４に示したように、コンバータ７５、キャパシタ７７、及び第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４を含むことができる。
【００６８】
コンバータ７５は、多数のスイッチ素子７６を含むことができる。例えば、コンバータ７５は４つのスイッチ素子７６を含み、２つのスイッチ素子が直列に連結され、このように直列に連結された２つのスイッチ素子が一対に並列に連結される。また、それぞれのスイッチ素子７６には、ダイオード７８が並列に連結される。コンバータ７５の構成に対しては後で詳しく説明する。
【００６９】
図４において、コンバータ７５で直列に連結されたスイッチ素子７６の間の第１ノードｎ１は、変圧器及び変流器５１を介して図３の電力系統３０に連結される。また、コンバータ７５で並列に連結されたスイッチ素子７６の間の第２ノードｎ２は、図３の電力貯蔵システム８０に連結される。さらに、キャパシタ７７と第２スイッチ素子１１２に連結された第３ノードｎ３は、図３の電力貯蔵システム８０に連結される。
【００７０】
コンバータ７５は、ＭＭＣ（Ｍｏｄｕｌａｒ Ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）コンバータであってもよいが、これに限定されない。ＭＭＣ（Ｍｏｄｕｌａｒ Ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）コンバータでは図４に示されたコンバータ７５が相（ｐｈａｓｅ）ごとに多数個備えられて、これらコンバータ７５が互いに直列に連結される構造を有することができる。３相ＭＭＣコンバータは、その連結タイプに応じてスターコネクション構造（ｓｔａｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）とデルタコネクション構造（ｄｅｌｔａ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）に区分することができる。これらスターコネクション構造とデルタコネクション構造は、広く知られた構造であるため、これ以上の説明は省略する。
【００７１】
本発明のコンバータ７５は、ＤＣ電圧の電力をＡＣ電圧の電力に変換するか、ＡＣ電圧の電力をＤＣ電圧の電力に変換する双方向（ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）電力変換装置であってもよいが、これに限定されない。
【００７２】
例えば、コンバータ７５は電力系統３０から提供されたＡＣ電圧の有効電力をＤＣ電圧の有効電力に変換した後、前記変換されたＤＣ電圧の有効電力をキャパシタ７７に充電させることができる。
【００７３】
例えば、コンバータ７５は、キャパシタ７７に充電されたＤＣ電圧の有効電力をＡＣ電圧の有効電力に変換した後、前記変換されたＡＣ電圧の有効電力を電力系統３０に供給することができる。
【００７４】
本発明のコンバータ７５は、多数のスイッチ素子７６と多数のダイオード７８を含むフルブリッジ（ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ）回路構成を有することができるが、これに限定されない。
【００７５】
スイッチ素子７６は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）スイッチであってもよいが、これに限定されない。
【００７６】
各スイッチ素子７６の両端にダイオード７８が連結される。
【００７７】
コンバータ７５に含まれる多数のスイッチ素子７６のスイッチングによって有効電力及び／または無効電力が補償される。
【００７８】
例えば、電力系統３０に無効電力が不足する場合、電圧の位相が電流の位相と同期するように多数のスイッチ素子７６がスイッチングされる。このような多数のスイッチ素子７６のスイッチングによって電力系統３０に無効電力が補償される。
【００７９】
例えば、電力系統３０に無効電力が過剰であれば、電流の位相が電圧の位相と同期するように多数のスイッチ素子７６がスイッチングされる。このような多数のスイッチ素子７６のスイッチングによって電力系統３０から無効電力が吸収または消費される。
【００８０】
無効電力の不足または過剰は、電圧値を基準に判断することができる。この時、判断の根拠となる電圧値は設定可能である。このように設定された電圧値に基づいて無効電力の不足または過剰が判断される。
【００８１】
例えば、電力系統３０に有効電力が不足する場合、キャパシタ７７または電力貯蔵装置８３に充電された電力が電力系統３０に供給されるように多数のスイッチ素子７６がスイッチングされる。例えば、電力系統３０に有効電力が過剰であれば、電力系統３０の有効電力がキャパシタ７７や電力貯蔵装置８３に充電されるように多数のスイッチ素子７６がスイッチングされる。
【００８２】
有効電力の不足または過剰は、周波数値を基準に判断することができる。この時、判断の根拠となる周波数値は設定可能である。例えば、商用周波数として６０Ｈｚが電力系統３０の送配電に使用される。従って、６０Ｈｚが有効電力の不足または過剰を判断するための周波数値として設定されるが、これに限定されない。
【００８３】
キャパシタ７７は、電力を充電または放電させることができる。例えば、キャパシタ７７は、電力系統３０または電力貯蔵装置８３から提供された電力を充電させることができる。例えば、キャパシタ７７は、前記充電された電力を電力系統３０に放電させることができる。
【００８４】
第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４は、無効電力または有効電力が供給または吸収されるように制御するためのスイッチであってもよい。
【００８５】
第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４のそれぞれは、互いに直列接続された少なくとも一つ以上のスイッチを含むことができる。スイッチの個数は、電力の強さに応じて変更可能であるが、これに限定されない。例えば、第１スイッチ素子１１０は、少なくとも一つ以上のスイッチを含むことができる。
【００８６】
第１スイッチ素子１１０の一端はコンバータ７５と接続され、第１スイッチ素子１１０の他端はキャパシタ７７及び第２スイッチ素子１１２に接続される。
【００８７】
第２スイッチ素子１１２の一端はキャパシタ７７及び第１スイッチ素子１１０に接続され、第２スイッチ素子１１２の他端は電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３の一端に接続される。
【００８８】
第３スイッチ素子１１４の一端はコンバータ７５に接続され、第３スイッチ素子１１４の他端は電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３の他端に接続される。
【００８９】
第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４のそれぞれは、電力補償制御部７１によって制御される。
【００９０】
電力補償制御部７１から提供された一つの制御信号に応答して、第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２と第３スイッチ素子１１４が互いに反対に動作することができる。このために、第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２と第３スイッチ素子１１４は、互いに反対極性タイプの電力半導体スイッチ素子であってもよい。例えば、第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２はｐ型電力半導体スイッチ素子であり、第３スイッチ素子１１４はｎ型電力半導体スイッチ素子であってもよい。
【００９１】
電力補償制御部７１から提供された相互に異なるレベルを有する第１及び第２制御信号に応答して、第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２と第３スイッチ素子１１４が互いに反対に動作することができる。第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４は、同一極性タイプの電力半導体スイッチ素子であってもよい。このような場合、第１制御信号に応答して第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２がターンオンし、第２制御信号に応答して第３スイッチ素子１１４がターンオフする。
【００９２】
本発明は、初期充電モード、無効電力吸収モード、無効電力供給モード、有効電力吸収モード、有効電力供給モードのような５つの運転モードで運転可能であるが、これに限定されない。
【００９３】
このような５つの運転モードは、電力補償制御部７１で電力系統３０の状況または状態をチェックして、そのチェックされた結果を基に判断されて決定される。
【００９４】
このような各運転モードに対しては、後で詳しく説明する。
【００９５】
図３を再参照すると、電力貯蔵システム８０は、電力貯蔵制御部８１と電力貯蔵装置８３を含むことができる。
【００９６】
電力貯蔵制御部８１は、電力補償制御部７１や新再生システム９０とデータ通信が可能である。電力貯蔵制御部８１は、電力補償制御部７１の制御により動作することもできる。
【００９７】
電力貯蔵制御部８１は、電力補償制御部７１から充電要求が入力される場合、電力貯蔵装置８３の電力を電力補償部７３のキャパシタ７７に充電されるように制御することができる。
【００９８】
電力貯蔵制御部８１は、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力を有効電力供給に活用することを電力補償制御部７１に要求し、電力補償制御部７１から有効電力供給要求が入力される場合、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力を有効電力として電力補償部７３のキャパシタ７７に充電させた後、電力系統３０に、または直接電力系統３０に供給されるように制御することができる。
【００９９】
電力貯蔵制御部８１は、電力貯蔵装置８３に貯蔵する電力を生成することを新再生システム９０に要求し、新再生システム９０で生成された電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵することができる。新再生システム９０で生成された電力がＡＣ電圧の電力である場合、電力貯蔵制御部８１は、ＡＣ電圧の電力をＤＣ電圧の電力に変換した後、前記変換されたＤＣ電圧の電力が電力貯蔵装置８３に貯蔵されるように制御することができる。
【０１００】
電力貯蔵制御部８１は、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよいが、これに限定されない。
【０１０１】
電力貯蔵装置８３は、ＥＳＳ、バッテリ、１次電池、２次電池、太陽光電池、スーパーキャパシタ（ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、燃料電池、蓄電池、フライホイール（ｆｌｙ ｗｈｅｅｌ）などを含むことができる。
【０１０２】
新再生システム９０は、新再生制御部９１と新再生エネルギー生成源９３を含むことができる。
【０１０３】
新再生制御部９１は、電力貯蔵制御部８１とデータ通信が可能である。
【０１０４】
新再生制御部９１は、電力貯蔵制御部８１から電力供給要求を受けることができる。新再生制御部９１は、該当要求に応答して、新再生エネルギー生成源９３を稼動させ、その稼動によって生成された電力を電力貯蔵システム８０に送電することができる。
【０１０５】
新再生エネルギー生成源９３は、電力を生成する場所や設備を意味するものとして、電力を生成する生産者として理解できる。
【０１０６】
新再生エネルギー生成源９３は、少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源を含むことができる。
【０１０７】
新再生エネルギー生成源９３は、例えば、風力発電所、太陽光発電所、水素発電所などを含むことができるが、これに限定されない。
【０１０８】
電力補償制御部７１、電力貯蔵制御部８１、及び新再生制御部９１のそれぞれは、第１ないし第３制御部に名付けることができる。
【０１０９】
以上では、電力補償システム７０と電力貯蔵システム８０が区分されて説明されているが、電力補償システム７０と電力貯蔵システム８０が統合されてもよい。
【０１１０】
図５は本発明の第２実施例に係る電力補償装置を示したブロック図である。
【０１１１】
本発明の第２実施例に係る電力補償装置は、本発明の第１実施例（図３）に係る電力補償装置において電力補償システム７０と電力貯蔵システム８０が統合される。例えば、本発明の第１実施例の電力貯蔵システム８０の電力貯蔵制御部８１が省略され、電力貯蔵制御部８１の制御機能が全て電力補償制御部７１で行われる。さらに、本発明の第２実施例の電力貯蔵装置８３は電力補償システム７０に含まれる。これにより、本発明の第２実施例では電力補償制御部７１が電力補償部７３だけではなく、電力貯蔵装置８３も制御することができる。さらに、電力補償制御部７１が直接新再生システム９０の新再生制御部９１と直接データ通信可能である。従って、電力補償制御部７１が新再生システム９０を直接制御して、新再生システム９０の電力生産または電力生産の中断などを制御することができる。
【０１１２】
各構成要素の機能は、本発明の第１実施例で既に詳しく説明されたので、これ以上の説明は省略する。
【０１１３】
図６は本発明の一実施例に係る電力補償装置において初期充電モード時の制御方法を説明するフローチャートである。
【０１１４】
電力補償システム７０の初期起動時、自動的に初期充電モードで動作するように設定することができる。
【０１１５】
従って、電力補償システム７０が初期に起動する場合、初期充電モードで動作することができる。
【０１１６】
図６を参照すると、上述したように電力補償システム７０が初期に起動する場合、電力補償システム７０が初期充電モードで動作することができる（Ｓ１２１）。
【０１１７】
初期充電モードで動作するように、第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２はターンオンし、第３スイッチ素子１１４がターンオフする。
【０１１８】
電力補償制御部７１は、キャパシタ７７の充電量を把握して、キャパシタ７７の充電量が不足するか否かを判断することができる（Ｓ１２３）。キャパシタ７７の充電量はキャパシタ７７の電圧を感知して把握することができるが、これに限定されない。
【０１１９】
キャパシタ７７の充電が不足する場合、電力補償制御部７１は、充電要求信号を電力貯蔵システム８０に伝送することができる（Ｓ１２５）。
【０１２０】
電力貯蔵システム８０の電力貯蔵制御部８１は、充電要求信号を受信し充電要求信号に応答して、電力貯蔵装置８３の充電状態を把握することができる。
【０１２１】
電力貯蔵装置８３がしきい値以上充電された場合、電力貯蔵制御部８１は電力貯蔵装置８３の電力を電力補償システム７０の電力補償部７３に送電することができる。このように送電された電力は、電力補償部７３のキャパシタ７７に充電される（Ｓ１２７）。
【０１２２】
電力補償制御部７１は、キャパシタ７７の充電状態を持続的に把握してキャパシタ７７が完全に充電されたか否かを判断することができる（Ｓ１２９）。ここで、完全に充電とはキャパシタ７７の最大容量まで充電された状態を意味することができるが、これに限定されない。
【０１２３】
キャパシタ７７が完全に充電されると、電力補償制御部７１は第２スイッチ素子１１２をターンオンからターンオフに変更させ、第１及び第３スイッチ素子１１０、１１４は従前通りに維持させることができる。即ち、第１スイッチ素子１１０はターンオン状態に維持され、第３スイッチ素子１１４はターンオフ状態に維持される。
【０１２４】
キャパシタ７７が完全に充電されると、電力貯蔵システム８０は電力補償システム７０に初期充電完了信号を伝送することができる。
【０１２５】
キャパシタ７７が完全に充電されると、電力補償システム７０は初期充電モードの動作を終了する。
【０１２６】
図７は本発明の一実施例に係る電力補償装置においてモードに応じて電力補償をする方法を説明するフローチャートである。
【０１２７】
図７を参照すると、電力補償システム７０は、電力系統３０から電圧及び周波数を測定することができる（Ｓ１３１）。このために、電力系統３０と電力補償装置５０との間に変圧器及び変流器５１を設置することができる。
【０１２８】
変流器によって電力系統３０の電流が検出され、変圧器によって電力系統３０の電圧が検出される。
【０１２９】
検出された電圧をデジタル信号処理することで、電力系統３０の電圧を測定することができる。
【０１３０】
さらに、検出された電圧及び電流から獲得された位相に基づいて電力系統３０の周波数を測定することができる。
【０１３１】
電力系統３０の周波数は測定される必要なく電力系統３０に用いられる商用周波数として６０Ｈｚであってもよいが、これに限定されない。
【０１３２】
電力補償システム７０は、電力系統３０の電圧や周波数に基づいて運転モードを決定することができる。
【０１３３】
電力補償システム７０は、電圧に基づいて無効電力供給モードや無効電力吸収モードを決定することができる（Ｓ１３３）。さらに、周波数に基づいて有効電力供給モードや有効電力吸収モードを決定することができる。
【０１３４】
電力補償システム７０は、前記決定された運転モードに従って有効電力や無効電力を補償することができる（Ｓ１３５）。
【０１３５】
以下では、各運転モードに応じた電力補償方法を詳しく説明する。
【０１３６】
＜無効電力供給モード及び無効電力吸収モード＞
【０１３７】
図７のＳ１３３で無効電力供給モードや無効電力吸収モードに決定される場合、電力補償制御部７１は第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２をターンオンさせ、第３スイッチ素子１１４をターンオフさせることができる。
【０１３８】
この時、キャパシタ７７には初期充電モードによって電力貯蔵装置８３から送電された電力が充電されている。
【０１３９】
例えば、図７のＳ１３１で測定された電力系統３０の電圧が基準値または設定値より小さい場合、電力補償制御部７１は無効電力供給モードに決定し、電圧の位相が電流の位相と同期するように、電力補償部７３の多数のスイッチ素子７６をスイッチングさせることができる。このようなスイッチ素子７６のスイッチングによって電力系統３０に無効電力が供給または補償される。
【０１４０】
例えば、図７のＳ１３１で測定された電力系統３０の電圧が基準値または設定値より大きい場合、電力補償制御部７１は無効電力吸収モードに決定し、電流の位相が電圧の位相と同期するように、電力補償部７３の多数のスイッチ素子７６をスイッチングさせることができる。このようなスイッチ素子７６のスイッチングによって電力系統３０から無効電力が吸収または消費される。
【０１４１】
電力補償部７３の多数のスイッチ素子７６は、電力補償制御部７１によって制御される。
【０１４２】
＜有効電力供給モード＞
【０１４３】
図８は、本発明の一実施例に係る有効電力供給モード時の制御方法を説明するフローチャートである。
【０１４４】
有効電力供給モードで動作する場合、電力補償システム７０のキャパシタ７７に充電された電力や電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力が有効電力として電力系統３０に供給される。例えば、優先的にキャパシタ７７に充電された電力が有効電力として電力系統３０に供給され、キャパシタ７７の充電量が不足すると、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力が有効電力として電力系統３０に供給される。
【０１４５】
電力系統３０に有効電力を供給するために、電力補償システム７０の電力補償制御部７１は第１及び第３スイッチ素子１１０、１１４を制御して、第１スイッチ素子１１０はターンオンさせ、第３スイッチ素子１１４はターンオフさせることができる。第２スイッチ素子１１２はターンオンまたはターンオフして、電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３からの電力がもはやキャパシタ７７に供給されないようにすることができる。もし、キャパシタ７７の充電が完了した場合、第２スイッチ素子１１２はターンオフする。キャパシタ７７の充電量が不足する場合、第２スイッチ素子１１２はターンオンして電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３から送電された電力がキャパシタ７７に充電される。
【０１４６】
電力補償システム７０の電力補償制御部７１は、キャパシタ７７や電力貯蔵装置８３に電力が充電されて電力系統３０に有効電力を供給できる場合、上位制御システム６０に有効電力の供給が可能であることを通知することができる。上位制御システム６０は電力系統３０の有効電力が不足する場合、電力系統３０に連系されている少なくとも一つ以上の電力生成源２０で生成されて供給される有効電力を調整して、本発明の電力補償装置５０から有効電力の補償を受けることができるように措置することができる。このような措置後、上位制御システム６０は電力補償システム７０に有効電力供給承認に関する命令を伝達し、電力補償システム７０は該当命令に従って、電力系統３０に有効電力が不足する場合、キャパシタ７７や電力補償装置５０に充電された電力を有効電力として電力系統３０に供給することができる。
【０１４７】
図８を参照すると、電力補償制御部７１はキャパシタ７７が充電されたか否かを確認することができる（Ｓ１４１）。
【０１４８】
キャパシタ７７が充電されたか否かは、キャパシタ７７から感知されたキャパシタ７７の充電量やキャパシタ７７の電圧を基に把握することができるが、これに限定されない。
【０１４９】
キャパシタ７７が充電されていない場合、つまりキャパシタ７７の充電量が不足する場合、電力補償制御部７１は第２スイッチ素子１１２をターンオンさせ、電力貯蔵システム８０の電力貯蔵制御部８１に電力の供給を要求して、電力貯蔵制御部８１の制御によって電力貯蔵装置８３から送電された電力をキャパシタ７７に充電するように制御することができる（Ｓ１４３）。
【０１５０】
キャパシタ７７が充電されている場合、電力補償制御部７１はキャパシタ７７を制御してキャパシタ７７に充電された電力を有効電力として電力系統３０に供給することができる（Ｓ１４５）。この時、コンバータ７５の多数のスイッチ素子７６はスイッチングされる。例えば、キャパシタ７７にＤＣ電圧の電力が充電される場合、コンバータ７５の多数のスイッチ素子７６のスイッチングによって、ＤＣ電圧の電力がＡＣ電圧の電力に変換された後、ＡＣ電圧の電力が有効電力として電力系統３０に供給される。
【０１５１】
例えば、電力補償制御部７１は、電力系統３０から測定された周波数が設定周波数、例えば６０Ｈｚの商用周波数より小さくなると、キャパシタ７７を制御してキャパシタ７７に充電された電力を有効電力として電力系統３０に供給することができる。
【０１５２】
キャパシタ７７に充電された電力が有効電力として電力系統３０に供給されることによって、キャパシタ７７は放電してキャパシタ７７の充電量が減少することになる。
【０１５３】
電力補償制御部７１は、キャパシタ７７から感知されたキャパシタ７７の充電量やキャパシタ７７の電圧が第１設定値より小さいか否かを判断することができる（Ｓ１４７）。
【０１５４】
第１設定値は予め設定された値として、例えば、キャパシタ７７の最大充電量の１０％ないし４０％に設定することができるが、これに限定されない。
【０１５５】
キャパシタ７７の充電量が第１設定値より小さい場合、電力補償制御部７１はキャパシタ７７の充電量が不足すると判断することができる。
【０１５６】
キャパシタ７７の充電量が第１設定値より大きい場合、電力補償制御部７１はキャパシタ７７の充電量がまだ電力系統３０に供給される有効電力として使用可能であると判断することができる。
【０１５７】
キャパシタ７７の充電量が第１設定値より小さい場合、電力補償制御部７１は第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４を制御して第１及び第２スイッチ素子１１０、１１２をターンオフさせ、第３スイッチ素子１１４をターンオンさせることができる。このような場合、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力がコンバータ７５に直接送電される。これにより、コンバータ７５の多数のＩＧＢＴスイッチのスイッチングによって電力貯蔵装置８３から送電されたＤＣ電圧の電力がＡＣ電圧の有効電力に変換された後、電力系統３０に供給される（Ｓ１４９）。
【０１５８】
電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力が電力補償システム７０のコンバータ７５に送電されることで、電力貯蔵装置８３の電力は放電して電力貯蔵装置８３の充電量または貯蔵量が減少することになる。
【０１５９】
電力貯蔵システム８０の電力貯蔵制御部８１は、電力貯蔵装置８３の充電量が第２設定値より小さいか否かを判断することができる。
【０１６０】
第２設定値は予め設定された値として、例えば電力貯蔵装置８３の最大充電量の１０％ないし４０％に設定することができるが、これに限定されない。
【０１６１】
電力貯蔵装置８３の充電量が第２設定値より小さい場合、電力貯蔵制御部８１は電力貯蔵装置８３の充電量が不足すると判断することができる。
【０１６２】
電力貯蔵装置８３の充電量が第２設定値より大きい場合、電力貯蔵制御部８１は電力貯蔵装置８３の充電量がまだ電力補償システム７０のコンバータ７５に供給可能であると判断することができる。
【０１６３】
電力貯蔵装置８３の充電量が第２設定値より小さい場合、電力貯蔵制御部８１は、電力貯蔵装置８３からの電力をもはやコンバータ７５に供給できないと判断して、第３スイッチ素子１１４をターンオフさせて電力貯蔵装置８３からの電力がもはやコンバータ７５に供給されないようにする。この時、オフ状態を有する第１及び第２スイッチはオフ状態を維持するか、またはターンオンするが、これに限定されない。
【０１６４】
以後、電力貯蔵制御部８１は新再生システム９０を制御して、新再生システム９０から送電された電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵させることができる（Ｓ１５３）。
【０１６５】
詳しくは、電力貯蔵装置８３の充電量が第２設定値より小さい場合、電力貯蔵制御部８１は電力供給を新再生システム９０に要求することができる。
【０１６６】
新再生システム９０の新再生制御部９１は、電力貯蔵制御部８１からの電力供給要求が入力される場合、その要求に応答して、少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源９３を稼動して少なくとも一つ以上の新再生エネルギー生成源９３から電力を生成することができる。
【０１６７】
新再生制御部９１は、新再生エネルギー生成源９３から生成された電力を電力貯蔵システム８０に送電することができる。電力貯蔵制御部８１は、電力貯蔵装置８３を制御して新再生エネルギー生成源９３から送電された電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵させることができる。
【０１６８】
新再生エネルギー生成源９３からの電力が電力貯蔵装置８３に貯蔵される間、本発明の電力補償装置５０から有効電力を電力系統３０に供給し続けなければならない状況であれば、電力補償制御部７１は第１及び第２スイッチをターンオンさせ、キャパシタ７７に残っている１０％ないし４０％の充電量を有効電力として電力系統３０に供給することができるが、これに限定されない。
【０１６９】
電力貯蔵装置８３に新再生エネルギー生成源９３から送電された電力の貯蔵が完了すると、第１及び第２スイッチがターンオンして電力貯蔵装置８３の電力が電力補償システム７０に送電されてキャパシタ７７に充電される。電力貯蔵装置８３の電力がキャパシタ７７に充電された後、コンバータ７５の電力変換過程を通じてＡＣ電圧の有効電力が電力系統３０に供給される。
【０１７０】
他の例として、電力貯蔵装置８３に新再生エネルギー生成源９３から送電された電力の貯蔵が完了すると、第３スイッチがターンオンして電力貯蔵装置８３の電力が電力補償システム７０のコンバータ７５に直接送電され、コンバータ７５の電力変換過程を通じてＡＣ電圧の有効電力が電力系統３０に供給される。
【０１７１】
本発明によれば、電力補償システム７０のキャパシタ７７に充電された電力を用いて電力系統３０に有効電力を供給し、キャパシタ７７に充電された電力を電力系統３０にもはや供給できないときは、電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力を直接電力系統３０に供給することで、図１０に示したように常に持続的に有効電力を電力系統３０に供給して、電力系統３０上で安定した電力供給が可能である。
【０１７２】
＜有効電力吸収モード＞
【０１７３】
図９は本発明の一実施例に係る有効電力吸収モード時の制御方法を説明するフローチャートである。
【０１７４】
有効電力吸収モードで動作する場合、電力系統３０の有効電力が電力補償システム７０のキャパシタ７７や電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３に充電される。例えば、電力系統３０の有効電力が優先的に電力補償システム７０のキャパシタ７７に充電され、キャパシタ７７の充電が完了した場合、電力系統３０の有効電力が電力貯蔵システム８０の電力貯蔵装置８３に貯蔵される。
【０１７５】
有効電力吸収モードで動作する場合、電力補償制御部７１は第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４を制御して第１及び第２スイッチをターンオンさせ、第３スイッチをターンオフさせることができる。
【０１７６】
図９を参照すると、電力補償制御部７１は電力系統３０から測定した周波数が設定周波数、例えば６０Ｈｚの商用周波数より大きい場合、電力系統３０に有効電力が過剰であると判断することができる。
【０１７７】
電力補償制御部７１は、このような判断結果を基に、電力系統３０の有効電力を電力補償部７３のキャパシタ７７に充電させることができる（Ｓ１６１）。
【０１７８】
詳しくは、電力系統３０に有効電力が過剰であると判断される場合、電力補償制御部７１はコンバータ７５を制御して、電力系統３０のＡＣ電圧の有効電力をＤＣ電圧の有効電力に変換した後、前記変換されたＤＣ電圧の有効電力をキャパシタ７７に充電させることができる。
【０１７９】
キャパシタ７７が完全に充電されて電力系統３０の有効電力を充電できない場合（Ｓ１６３）、電力補償制御部７１は第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４を制御して第１及び第２スイッチをターンオフさせ、第３スイッチをターンオンさせることができる。
【０１８０】
これにより、電力系統３０の有効電力が電力補償部７３のコンバータ７５を経由して電力貯蔵システム８０に送電される。
【０１８１】
電力貯蔵システム８０の電力貯蔵制御部８１は、電力補償システム７０から有効電力が送電される場合、電力貯蔵装置８３を制御して前記送電された有効電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵させることができる（Ｓ１６７）。
【０１８２】
電力貯蔵制御部８１は、電力貯蔵装置８３に電力補償システム７０から送電された有効電力を貯蔵する前に、新再生システム９０から生成された電力が送電されているか否かを確認することができる。
【０１８３】
電力補償システム７０から有効電力が送電される場合、電力貯蔵装置８３に貯蔵するために新再生システム９０から電力を受電する必要がない。
【０１８４】
従って、確認の結果、新再生システム９０から電力が送電されている場合、電力貯蔵制御部８１は新再生システム９０を制御して新再生システム９０から電力が送電されないようにすることができる（Ｓ１６５）。
【０１８５】
詳しくは、新再生システム９０から電力が送電されている場合、電力貯蔵制御部８１は、新再生システム９０に電力の送電を中止することを要求することができる。新再生システム９０の新再生制御部９１は、このような要求に応答して、新再生システム９０で生成された電力を電力貯蔵システム８０に送電しないようにするか、新再生エネルギー生成源９３の稼動を中止して、もはや電力が生成されないようにすることができる。
【０１８６】
一方、電力補償システム７０の電力補償制御部７１は、電力系統３０の周波数をモニタリングして、電力系統３０の有効電力が吸収されて電力系統３０の周波数が安定範囲内にあるか否かを判断することができる（Ｓ１６９）。
【０１８７】
安定範囲は、商用周波数である６０Ｈｚから±１．６７％ないし３．４％である。即ち、安定範囲は５８Ｈｚないし６２Ｈｚである。好ましくは、安定範囲は５９Ｈｚないし６０．５Ｈｚである。
【０１８８】
このように、電力系統３０の周波数を安定範囲と比較するのは、電力系統３０で使用して定義された商用周波数である６０Ｈｚを常に維持することができないからである。国内電気事業法では、商用周波数を６０Ｈｚ±０．２Ｈｚに定義しており、これを維持するために、電力系統では電力生産と消費の不均衡を是正するための制御を実施している。しかし、電力の生産と消費の不均衡により周波数の変動が惹起され、周波数が安定範囲外にある場合、停電などが発生しうる。電力補償システム７０は、制御の手段として使用することができ、その制御方法は後述することにする。
【０１８９】
判断の結果、電力系統３０の周波数が安定範囲内にある場合、電力補償制御部７１は、電力系統３０の有効電力が吸収されないようにすることができる（Ｓ１７１）。即ち、有効電力の吸収が中止される。
【０１９０】
このために、電力補償制御部７１はコンバータ７５の動作を中止させることができる。このようにコンバータ７５の動作が中止されることにより、コンバータ７５に含まれた多数のＩＧＢＴスイッチがスイッチングされなくなるため、電力系統３０の有効電力がキャパシタ７７や電力貯蔵装置８３に貯蔵されなくなり、これは即ち、電力系統３０の有効電力の吸収中止を意味することができる。
【０１９１】
本発明によれば、電力系統３０の有効電力をキャパシタ７７に充電させてキャパシタ７７が完全に充電された場合、電力系統３０の有効電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵させることで、常に持続的に電力系統３０の有効電力を吸収することができ、電力系統３０上で安定した電力供給が可能である。
【０１９２】
このように電力系統３０の有効電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵させるときには新再生システム９０から電力を受電しなくても良いので、電力生産による費用を低減することができる。
【０１９３】
さらに、本発明は、電力系統３０の有効電力を吸収したキャパシタ７７や電力貯蔵装置８３を利用して、いつでも電力系統３０に有効電力を供給することができるので、電力系統３０に連系されている少なくとも一つ以上の電力生成源２０から電力を生成しないか、またはその生成量を減らすことができ、電力生産による費用を低減することができる。
【０１９４】
図１１は本発明の第３実施例に係る電力補償装置を示したブロック図である。
【０１９５】
第３実施例は、電力補償部７３に含まれたキャパシタ７７と第１ないし第３スイッチ素子１１０、１１２、１１４を除去したことを除いては、第１及び第２実施例と類似する。
【０１９６】
電力補償部７３は、コンバータ７５のみを含むことができる。従って、コンバータ７５の入力端子は変圧器及び変流器５１を経由して電力系統３０に接続され、コンバータ７５の出力端子は電力貯蔵装置８３に直接接続される。
【０１９７】
さらに、電力補償制御部７１は、電力補償部７３のコンバータ７５と電力貯蔵装置８３の両方を制御することができる。また、電力補償制御部７１は直接新再生システム９０を制御して、新再生システム９０から電力を受電したり電力送電を中止させることができる。
【０１９８】
第１例として、電力補償制御部７１は、電力系統３０から感知された電圧を基にコンバータ７５を制御して、電流の位相と電圧の位相を同期化させて電力系統３０と無効電力を交換することができる。
【０１９９】
例えば、電力補償制御部７１は、電力系統３０に無効電力が不足する場合、電力系統３０に無効電力を補償し、電力系統３０に無効電力が過剰であれば、電力系統３０から無効電力を吸収することができる。
【０２００】
第２例として、電力補償制御部７１は、電力系統から感知された周波数を基にコンバータ７５を制御して電力系統３０の有効電力を吸収するか、電力系統に有効電力を供給することができる。
【０２０１】
例えば、電力補償制御部７１は、電力系統３０に有効電力が不足する場合、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力を有効電力として電力系統３０に供給することができる。電力補償制御部７１は、電力貯蔵装置８３の電力貯蔵量が設定値より低い場合、新再生システム９０を制御して新再生システム９０から電力を受電して電力貯蔵装置８３に貯蔵させることができる。
【０２０２】
一例として、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力を電力系統３０に供給すると共に、新再生システム９０から送電された電力を電力貯蔵装置８３に貯蔵させることを同時に行うこともできるが、これに限定されない。
【０２０３】
他の例として、電力系統３０に有効電力を供給する場合、電力貯蔵装置８３に貯蔵された電力の代わりに新再生システム９０の新再生エネルギー生成源９３から生成された電力を直接コンバータ７５を経由して電力系統３０に供給することもできるが、これに限定されない。
【０２０４】
上記詳細な説明は、あらゆる面で制限的に解釈されてはならず、例示的なものであると考慮されなければならない。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的な解釈によって決定されるべきであり、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２０５】
１０    電力系統システム
２０    電力生成源
３０    電力系統
４０    負荷
５０    電力補償装置
６０    上位制御システム
７０    電力補償システム（第１システム）
７１    電力補償制御部
７５    コンバータ
７７    キャパシタ
８０    電力貯蔵システム（第２システム）
８３    電力貯蔵装置
９０    新再生システム（第３システム）
９３    新再生エネルギー生成源
【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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