(57)【要約】【課題】電力貯蔵装置の必要容量を効果的に抑制できる電力貯蔵装置を用いた電力安定化システムを提供する。【解決手段】電力安定化システムの制御装置は、合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点である合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部とを有する。【選択図】図１
2018161041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う電力貯蔵装置と、前記電力貯蔵装置の充放電による入出力を電力系統と前記電力貯蔵装置の間で相互に変換する電力変換器と、前記電力変換器の変換動作を制御し、前記電力系統に連系する変動電源と前記電力貯蔵装置との合成出力を合成出力目標値に基づいて制御する制御装置と、を備えた電力貯蔵装置を用いた電力安定化システムであり、
前記制御装置は、前記合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、少なくとも長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点となる合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部とを有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項２】
前記合成出力準備値設定部は、前記変動電源の発電有効電力と前記合成出力目標値をスイッチで切り替えることにより前記合成出力目標値を前記合成出力準備値へ移行させることを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項３】
前記合成出力準備値設定部は、前記合成出力準備値を上限および、または下限に設定したリミッタを前記変動電源の発電有効電力に掛けることにより、前記合成出力目標値を前記合成出力準備値まで移行させることを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項４】
前記合成出力準備値設定部は、前記合成出力目標値と前記合成出力準備値との差分をフィードバック制御し、前記合成出力目標値を前記合成出力準備値へ移行させることを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記合成出力の減少が禁止される指示時間帯において前記変動電源の発電量減少が予測される場合、前記指示時間帯における合成出力の増加を制限することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力安定化システム。
【請求項６】
前記制御装置は、短周期変動緩和制御をおこなう短周期変動緩和制御部を備え、
前記合成出力準備値設定部は、前記長周期変動緩和制御指定時間帯の前に準備時間帯を設け、前記準備時間帯の開始時から前記合成出力目標値を前記合成出力準備値まで移行させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力安定化システム。
【請求項７】
前記合成出力準備値計算部は、前記変動電源の発電量を用いて該発電量より低い合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電力安定化システム。
【請求項８】
前記合成出力準備値計算部は、前記変動電源の発電量予測値を用いて合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電力安定化システム。
【請求項９】
前記合成出力準備値計算部は、前記電力貯蔵装置の放電可能電力量に応じて前記合成出力を制限する合成出力準備値を計算する請求項１から請求項６のいずれかに記載の電力安定化システム。
【請求項１０】
前記合成出力準備値計算部は、前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間及び又は前記長周期変動緩和指定時間帯の残り時間を用いて、前記合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項９記載の電力安定化システム。
【請求項１１】
前記合成出力準備値計算部は、前記変動電源の出力がステップ状に低下した場合に必要となる必要放電電力量が前記放電可能電力量と一致するように前記合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の電力安定化システム。
【請求項１２】
前記合成出力準備値計算部は、前記必要放電電力量と前記変動電源の出力がステップ状に低下した場合であっても見込める見込み発電量とを加算した値を、前記放電可能電力量として用いることを特徴とする請求項１１記載の電力安定化システム。
【請求項１３】
前記合成出力準備値計算部は、以下の式に基づいて前記合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかに記載の電力安定化システム。
【数１】
2018161041.tif 000012
【請求項１４】
電力貯蔵装置を用いた電力安定化システムにおいて、前記電力貯蔵装置の充放電による入出力を電力系統と前記電力貯蔵装置の間で相互に変換する電力変換器を制御して、前記電力系統に連系する変動電源と前記電力貯蔵装置との合成出力を合成出力目標値に基づいて制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点である合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部とを有することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の電力変動を抑制する電力貯蔵装置を用いた電力安定化システム及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用する変動電源の電力系統への連系が近年増加している。太陽光発電所や風力発電所に、蓄電池又はフライホイール等で構成される電力貯蔵装置を設置し、発電設備出力の微小変動成分または短周期変動成分を補償する出力変動緩和制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電力安定化システムは、太陽光発電所又は風力発電所等の変動電源を電力系統に連系した場合の系統周波数への影響を小さくするため、変動電源で生成される発電電力を電力貯蔵装置の充放電電力と合成して平滑化している。かかる電力安定化システムでは、電力貯蔵装置の貯蔵電力量が上限または下限に到達すると、それ以上の電力補償ができなくなるので、電力変動を安定化するための充放電制御の他に、適切な貯蔵電力量を確保するための補正制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、気象条件等によって出力が変動する太陽光発電及び風力発電等の変動電源の変動成分には、数十分単位までの出力変動成分である短周期的変動と、数十分から数時間単位の出力変動成分である長周期的変動とが混在する。
【０００６】
変動電源の長周期的変動を緩和することが期待される背景として、既存の発電設備の長周期的変動に対する調整能力の不足が挙げられる。電力系統においては、電力需要、及び変動電源の変動に対し、一般的に火力発電機や水力発電機など既存の発電設備の出力調整によって需給バランスを維持している。特に時間帯や季節によって需要家の電力需要が大きく変化する場合、その様な長周期的変動に対しては運転台数の変更も伴って出力調整を行っている。しかし、電力需要の変化が大きい時間帯、および運転台数が少ない時間帯においては、既存の発電設備による長周期的変動の調整能力が低下する。そのため、既存の発電設備の調整能力が低下する時間帯においては、再生可能エネルギーを利用する変動電源、及び変動電源向けの電力貯蔵装置についても長周期的変動を緩和することが期待される。
【０００７】
かかる状況において、電力の安定供給等の目的で合成出力（変動電源の発電電力と電力貯蔵装置の充放電電力を合成した電力）の減少または増加に対して制限がかかると、電力貯蔵装置にかかる負荷が増大することが懸念される。例えば、合成出力の減少が禁止されている時間帯において、発電量が減少する場合には電力貯蔵装置は放電をする必要がある。合成出力の減少不可要求に十分に対応するため、予想される放電電力および放電電力量の最大値を電力貯蔵装置の必要容量として確保する必要がある。予想される放電電力および放電電力量としてあらゆる気象変動等を織り込んだ最大値を見込むとすると、電力貯蔵装置の必要容量が大きくなり設備コストが増大する問題がある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電力貯蔵装置の必要容量を効果的に抑制できる電力貯蔵装置を用いた電力安定化システム及び制御装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の電力安定化システムは、充放電を行う電力貯蔵装置と、前記電力貯蔵装置の充放電による入出力を電力系統と前記電力貯蔵装置の間で相互に変換する電力変換器と、前記電力変換器の変換動作を制御し、前記電力系統に連系する変動電源と前記電力貯蔵装置との合成出力を合成出力目標値に基づいて制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、少なくとも長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点となる合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力貯蔵装置の必要容量を効果的に抑制できる電力貯蔵装置を用いた電力安定化システム及び制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電力安定化システムの構成例を示す図である。
【図２】合成出力準備値設定部に係る３つの実施例を表す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態により得られる効果を示す図である。
【図４】図４Ａは減少不可指定時間帯で合成出力を大きく上昇させた場合の問題を示す波形図、図４Ｂは減少不可指定時間帯で合成出力を一定に維持した場合の問題を示す波形図、図４Ｃは減少不可指定時間帯における望ましい合成出力の増加方法の１例を示す波形図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る電力安定化システムの構成例を示す制御ブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態により得られる効果を示す図である。
【図７】長周期変動緩和指定時間帯を説明する図である。
【図８】本発明の特徴とその位置づけを説明する図である。
【図９】変動電源出力がステップ状に低下した場合の必要充電電力を示す図である。
【図１０】各時間帯における最大必要充電電力を示す図であり、図１０Ａは指定時間帯の開始前に合成出力をゼロにできるケースを示し、図１０Ｂは指定時間帯の開始前に合成出力をゼロにできないケースを示し、図１０Ｃは現在時刻が指定時間帯内となるケースを示し、図１０Ｄは現在時刻が指定時間帯外となるケースを示している。
【図１１】合成出力準備関数を示す図である。
【図１２】合成出力準備値計算部における処理内容を示すブロック図である。
【図１３】各時間帯における最大必要充電電力を示す図であり、図１３Ａは指定時間帯の開始時刻が現在時刻よりも遅い第１の場合の例であり、図１３Ｂは指定時間帯の開始時刻が現在時刻よりも遅い第２の場合の例であり、図１３Ｃは指定時間帯の開始時刻が現在時刻の場合の例を示している。
【図１４】発電所合成出力を合成出力準備値まで下げた場合のシミュレーション結果を示す図であり、図１４Ａは電力貯蔵装置のＳＯＣ値（％）を示す図であり、図１４Ｂは出力変化速度（％／ｍｉｎ）を示す図であり、図１４Ｃは発電所合成出力、変動電源出力、蓄電池出力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、変動電源および電力貯蔵装置の合成出力制御による長周期変動緩和を目的としている。長周期変動緩和のため合成出力制御が制約を受ける時間帯（以下、長周期変動緩和指定時間帯と呼ぶ）は図７に示す３つのパターンが考えられる。まず１つ目は需要が増えていく時間帯において、変動電源には“減少不可“の制約が課せられる。それは、需要が増えていくと予想される時間帯において変動電源が減少してしまうと需要と供給のバランスが崩れ、停電などの問題が起こってしまうためである。２つ目は、需要が一定であることが見込まれる時間帯においては、変動電源には”増加・減少不可“の制約が課せられる。３つ目は、需要が減少していくと見込まれる時間帯においては、変動電源には”増加不可“の制約が課せられる。この減少不可、増加不可、増減不可の時間帯の事を総称して長周期変動緩和指定時間帯（単に指定時間帯と略す場合もある）と定義する。本発明者らは、長周期変動緩和指定時間帯において、変動電源および電力貯蔵装置の合成出力の制御をどのように実現すべきかについて開発を行った。その制御内容については特願２０１６−１６７８０２にて出願している。
【００１３】
長周期変動緩和指定時間帯の間では、変動電源および電力貯蔵装置の合成出力の減少や増加が制限されてしまうため制御に自由度が少ない。そのため、長周期変動緩和指定時間帯に入る前、またはその入り方について最適な制御の状態となるよう開発を行った。今回の発明の技術的特徴である４点について図８に示す。１つ目は長周期変動緩和指定時間帯に入る時の制御点を準備値という最適値にする点である。２つ目はその準備値をどのように算出するかという点、３つ目は制御点をどのように準備値へ移行するかいう点、４つ目は長周期変動緩和指定時間帯における制御についての工夫である。詳細は以下に述べる。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず図１を用いて第１の実施の形態となる電力安定化システムの構成を説明する。
本実施の形態の電力安定化システム１０は、電力貯蔵装置１１、電力変換器１２及び制御装置１３を備える。電力変換器１２が変圧器１４を介して電力系統１５に接続される。また、風力発電機１６が変圧器１７を介して電力系統１５に接続される。制御装置１３は、風力発電機１６の出力である有効電力ＰＧを入力とする構成、又は発電所出力と電力貯蔵装置１１の充放電電力を合成した合成出力を入力とする構成のいずれの構成でも良い。以下の説明では、風力発電機１６の出力である発電所出力を入力する構成について説明する。
【００１５】
電力貯蔵装置１１は、例えばフライホイール、二次電池、又はキャパシタ等で構成される。電力変換器１２は、制御装置１３から与えられる電力変換器出力指令値ＰＯ（ここでは、電力貯蔵装置１１から電力を放出する方向を、“正”とする）に基づいて、電力系統１５と電力貯蔵装置１１との間で電力の授受を行う。電力貯蔵装置１１がフライホイールである場合は、フライホイール側の交流電力と電力系統１５側の交流電力を双方向に変換する。電力貯蔵装置１１が二次電池又はキャパシタである場合には、二次電池又はキャパシタ側の直流電力と電力系統１５側の交流電力を双方向に変換する。
【００１６】
制御装置１３は、有効電力検出部２１、発電量予測部４５、合成出力準備値計算部２４、合成出力準備値設定部２２、長周期変動緩和制御部２３、長周期変動緩和制御部２３の出力である合成出力目標値ＰＡから有効電力ＰＧを減算して電力貯蔵装置１１の出力指令を出力する減算要素４４、電力変換器制御部２７を備える。
【００１７】
有効電力検出部２１は、風力発電機１６の出力端の電圧及び電流値に基づいて、発電所出力となる風力発電機２１の有効電力ＰＧを検出する。風力発電機が複数台ある場合は、複数の風力発電機から出力される電線の電圧及び電流値に基づいて風力発電全体の有効電力ＰＧを検出する。またはそれぞれの風力発電機の有効電力を検出した上で総和を取っても良い。
【００１８】
発電量予測部４５は、当該発電所の将来の発電量を予測する計算部である。例えば外部から取得される一般的な気象予報データや近傍の他の発電所の発電データを入力とし、数値気象モデルや統計モデルを用いて予測値を算出する。算出する発電量予測値ＰＧ−ｑは指定時間帯の間の発電電力量（ｋＷｈ）、その時間平均値（ｋＷｈ／ｈ）など指定時間帯の発電電力量に係る予測値である。発電量予測値ＰＧ−ｑは或る時刻または現在から或る一定時間経過後における発電電力（ｋＷ）の予測値であっても良い。時刻を指定する場合、例えば長周期変動の緩和が求められる指定時間帯の終了時刻であっても良いし、指定時間帯の開始と終了の中間であっても良い。入手可能な気象予報データの形式の制約から選定すれば良い。
【００１９】
また発電量予測値ＰＧ−ｑを計算するときに風力発電機の出力や風力発電機に設置された風速計などの計測値をさらに用いることにより発電量予測値を補正する予測方法を用いても良い。
【００２０】
合成出力準備値計算部２４は、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻における適切な合成出力の値として合成出力準備値ＰＧ−ｐを計算する。図８に示した本発明の技術的特徴の２つ目であるが、大きく分けると２通りの計算方法がある。また、本実施の形態とは異なる合成出力準備値ＰＧ−ｐの計算方法は、第４の実施の形態において詳述する。
【００２１】
１つ目は、現在の有効電力ＰＧを使う方法であり、電力貯蔵装置１１の必要容量をなるべく小さくするための合成出力準備値算出方法として、現在の発電出力（例えば有効電力ＰＧ）から或る正の値ΔＰを減算することによって合成出力準備値ＰＧ−ｐを決定することができる。
ＰＧ−ｐ＝ＰＧ−ΔＰ
【００２２】
あるいは有効電力ＰＧに１よりも小さい係数Ｍ（例えば０．５〜０．９など）を乗算することによって合成出力準備値ＰＧ−ｐを決定することができる。
ＰＧ−ｐ＝ＰＧ×Ｍ
【００２３】
これにより、必ず発電出力（例えば有効電力ＰＧ）よりも小さくなるように合成出力準備値ＰＧ−ｐが決定される。
ただし、１つ目の発電所出力を用いる方法では、発電所出力（例えば有効電力ＰＧ）に乗算する係数Ｍを小さくすると、合成出力が小さくなり過ぎて充電電力が増大し、電力貯蔵装置１１に充電しきれない電力が生じる、あるいは電力貯蔵装置１１の充電電力量が上限に達する可能性が有る。その結果、風力発電機１６の出力を絞ることによる発電電力の機会損失（以下、逸失電力）が増大するデメリットがある。
【００２４】
そこで、２つ目の方法として、発電所出力に直接係数を乗算して合成出力準備値を発電所出力の現在値（例えば有効電力ＰＧ）より常に小さくするのではなく、将来の出力変動（発電量予測値）に合わせて適切に合成出力準備値を決定する方法を考えた。
【００２５】
つまり、２つ目の発電量予測値を用いる方法では合成出力準備値を発電量予測部４５で計算される発電量予測値ＰＧ−ｑによって決定する方法である。例えば合成出力準備値ＰＧ−ｐを発電量予測値ＰＧ−ｑと等しい値に決定する。この計算方法によると、所定期間経過後の発電量予測値が現在の発電所出力よりも小さく、所定量以上の放電が予測される場合、１つ目の方法と同様に合成出力が低下し、放電を抑制する方向に作用する。所定期間経過後の発電量予測値が現在の発電所出力よりも大きく、所定量以上の充電が予測される場合、発電量予測値に応じて合成出力準備値を決定すると、１つ目の方法とは異なり合成出力が上昇し、充電を抑制する方向に作用する。発電所出力を用いる１つ目の方法では単に現在値より小さくするような合成出力準備値しか設定できなかったが、発電量予測値を用いる方法では、現在値よりも大きくなるような合成出力準備値も設定することができる。このことは、発電量が増えていくと予測される場合は放電する必要がないため、合成出力を抑制する必要がないためであり、そのことで逸失電力を少なくすることができる。
２つ目の方法では、将来の出力変動に合わせて適切に合成出力準備値を決定するため、電力貯蔵装置１１の過度な充電やそれに伴う逸失電力の増大を抑制しつつ、必要容量を抑制することができる。例えば、所定期間経過後の発電量予測値が現在の発電所出力よりも小さい場合、１つ目の方法と同様に合成出力が低下し、放電を抑制する方向に作用する。所定期間経過後の発電量予測値が現在の発電所出力よりも大きい場合、１つ目の方法とは異なり合成出力が上昇し、充電を抑制する方向に作用する。
【００２６】
なお、２つ目の方法について合成出力準備値ＰＧ−ｐを発電量予測値ＰＧ−ｑと等しい値に決定するとしたが、合成出力準備値ＰＧ−ｐを有効電力ＰＧと発電量予測値ＰＧ−ｑとのいずれか小さい方としても良い。この場合、たとえ発電量予測値ＰＧ−ｑが実際の発電量よりも大きかった場合であっても、合成出力準備値は現在の発電出力である有効電力ＰＧを用いるため、仮に発電電力が小さくなっても放電量の増大による電力貯蔵装置１１の貯蔵電力量の不足を回避しやすく、仮に発電電力が大きくなっても発電電力を抑制することで合成出力を抑制できる。
【００２７】
また発電量予測は信頼区間で推定し、推定された発電量予測の中央値よりも小さい値を合成出力準備値として採用しても良い。一般に予測値と真値には誤差があり、その誤差の分布は正規分布に従わない。例えば、時間当たりの発電量予測値は１ＭＷｈ／ｈであるが、０．５ＭＷｈ／ｈ〜１．２ＭＷｈ／ｈまでの区間を取り得ると仮定する。その場合、０．５ＭＷｈ／ｈを合成出力準備値として採用すれば、予測誤差があっても電力貯蔵装置１１の容量が不足しにくくなる。一方、合成出力準備値を０．５ＭＷｈ／ｈと小さい値にし、かつ実際には発電量が１．２ＭＷｈ／ｈと大きい値になる場合、風力発電機１６の逸失電力の増大が懸念される。逸失電力の低減を優先する場合、発電量予測の中央値よりも大きい値を合成出力準備値として採用しても良い。
【００２８】
合成出力準備値設定部２２は、合成出力準備値計算部２４において計算した合成出力準備値を用いて、変動電源の有効電力ＰＧを加工する。これは、図８における、３つ目の発明の特徴部分であり、どのように合成出力準備値に合成出力目標値を移行させるかに関わる。詳しくは図２を用いて後述する。
【００２９】
長周期変動緩和制御部２３は、合成出力準備値設定部２２の出力を入力とし、長周期変動緩和制御を行うための合成出力目標値を出力する。長周期変動緩和指定時間の減少不可、増加不可、増減不可の３パターンを実現するために、リミッタで構成されている。減少不可の場合は、リミッタの下限値にある設定値を設定することで、合成出力を減少させない制御を実現できる。また、増加不可の場合は、リミッタの上限値にある設定値を設定することで、合成出力を増加させない制御を実現できる。増減不可の場合はリミッタの上下限値にある値を設定することで合成出力を増減させない制御を実現することができる。
【００３０】
また、増減不可の場合のみ実現するには、ホールド回路を用いて、合成出力目標値をある一定の値に保持しても良い。
【００３１】
電力変換器制御部２７は、長周期変動緩和制御部２３から出力される合成出力目標値ＰＡと有効電力ＰＧとの差分に応じて電力変換器出力指令値ＰＯを生成し、電力変換器出力指令値ＰＯに基づいて電力変換器１２を制御し、電力貯蔵装置１１に電力を充放電させる。
【００３２】
次に、合成出力準備値を合成出力目標値の計算に反映させる合成出力準備設定部２２について図２を参照しながら説明する。
【００３３】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ａはスイッチで構成されており、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻において、合成出力準備値ＰＧ−ｐが発電有効電力ＰＧの代わりにスイッチされる。このことにより、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻から、最も良い制御点である合成出力準備値での制御を開始することができる。その後は、通常の長周期変動緩和制御を実現するために、スイッチは短時間のうちに元の有効電力ＰＧに入り直させる。
【００３４】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ｂは、リミッタで構成されており、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻において、リミッタの上限値に合成出力準備値ＰＧ−ｐを設定し、合成出力目標値が合成出力準備値ＰＧ−ｐより大きくならないように制限する。あるいは図２Ｂのリミッタの下限値に合成出力準備値ＰＧ−ｐを設定し、合成出力目標値が合成出力準備値ＰＧ−ｐより小さくならないように制限する。前者の合成出力準備値を上限値に設定する狙いは、長周期変動緩和指定時間帯における放電電力及び放電電力量の超過を防ぐためである。つまり、長周期変動緩和指定時間帯において風力発電機１６の出力が大きく低下すると、合成出力を適正に維持するために電力貯蔵装置の放電電力・放電電力量が大きくなる。その結果、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻において電力貯蔵装置の貯蔵電力量が不足するか、あるいは電力貯蔵装置の容量を大きくする必要がある。それを避けるために、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻における合成出力をあらかじめ合成出力準備値以下に制限する。一方、後者の合成出力準備値を下限値に設定する狙いは、長周期変動緩和指定時間帯において充電電力及び充電電力量の超過を防ぐためである。つまり、長周期変動緩和指定時間帯において風力発電機１６の出力が大きく増加すると、合成出力を適正に維持するために電力貯蔵装置の充電電力・充電電力量が大きくなる。その結果、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻において電力貯蔵装置の貯蔵電力量が上限に達して風力発電機の出力を絞るか、あるいは電力貯蔵装置の容量を大きくする必要がある。それを避けるために、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻における合成出力をあらかじめ合成出力準備値以上に制限する。図２Ｂのリミッタは図２Ａよりも制御設計の自由度が高くなる。つまり、合成出力を厳密に合成出力準備値に制御する方法ではなく、リミッタで許容される範囲内で例えば貯蔵電力量の補正などを反映させる他の機能（例えば蓄電池充電電力制御）も活用する余地を残している。図２Ｂのリミッタも、図２Ａのスイッチと同様に短時間で解除され、その後は通常の長周期変動緩和制御を実現する。
【００３５】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ｃは、フィードバック制御のー例としてＰ制御で構成されており、図２Ａや図２Ｂと異なる部分は、合成出力目標値ＰＡ（あるいは合成出力の計測値）を入力とする点である。その合成出力目標値ＰＡが合成出力準備値となるようにＰ制御を行っている。図２ＣのＰ制御などのフィードバック制御（他の例としてはＰＩ制御でも良い）を用いることによって、合成出力目標値をある程度連続的に変化させつつ、合成出力準備値設定部２２が合成出力を合成出力準備値に調整することを阻害する要因を一定程度補正することができる。阻害要因としては例えば発電所の構内負荷の変動や風力発電機内部の制御などの制御装置の外部による要因や、電力貯蔵装置または電力変換器の保護制御機能など制御装置の内部による要因が挙げられる。これらの要因によって合成出力あるいは合成出力目標値が合成出力準備値と一致しない場合に図２Ｃの制御は合成出力目標値と合成出力準備値との偏差を０にするように調整する効果がある。一方、図２Ｃの制御においては、合成出力目標値ＰＡが合成出力準備値に達して定常状態になるまでに時間を要する。それゆえ、フィードバック制御が定常状態に達するまでに必要な時間を長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻よりも前にあらかじめ確保しておく。上記のフィードバック制御を開始する時刻よりも前の時間においてはＰ制御のゲインを０にしておき、上記時刻から長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻までの時間においてはＰ制御のゲインを所定の値に切り替えれば良い。その結果、フィードバック制御の開始時刻よりも前には合成出力準備値設定部の出力信号は入力信号ＰＧをそのまま出力し、フィードバック制御実施中は合成出力準備値設定部と合成出力目標値の差分に従って合成出力目標値ＰＡを調整し、長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻よりも前に合成出力目標値ＰＡが合成出力準備値まで連続的かつ安定的に到達する効果が得られる。
【００３６】
次に、図３を用いて、本発明の第１の実施の形態の効果を説明する。
図３Ａは、制御装置１３において合成出力準備値設定部２２を持たず長周期変動緩和制御のみを実施した場合の放電電力（必要容量）を例示している。図３Ａに破線で示すように、風力発電機１６の出力電力は上下に変動しているものとし、時刻Ｔ１からＴ２の時間帯が長周期変動緩和指定時間（減少不可）に設定されているとする。長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻となる時刻Ｔ１には出力電力がピーク近傍になっており、減少不可指定時間帯であるために主に長周期変動緩和制御部２３のリミッタの作用により合成出力が一定に維持されている。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて出力電力は最大値から最小値に向けて減少するので、その間は電力貯蔵装置１１を放電させて合成出力を時刻Ｔ１時点の値に維持している。このため、図３Ａに斜線で示すように大きな放電電力（必要容量）が必要になっている。
【００３７】
一方、図３Ｂは、制御装置１３による制御を実施した場合に必要となる放電電力（必要容量）を例示している。図３Ａと同様に風力発電機１６の出力電力（破線）は上下に変動していて、時刻Ｔ１からＴ２の時間帯が長周期変動緩和指定時間（減少不可）に設定されている。
【００３８】
発電量予測部４５（図１参照）は長周期変動緩和指定時間帯における発電所出力を予測する。図３Ｂに示すように発電所出力が減少することが予測できた場合、発電量予測値ＰＧ−ｑを用いて適切な合成出力準備値ＰＧ−ｐを決定する。例えば、図３Ｂに示すように指示時間帯（減少不可）における中間付近の時刻Ｔ３の発電量予測値ＰＧ−ｐを合成出力準備値ＰＧ−ｐに用いれば、長周期変動緩和指定時間帯における放電電力（必要容量）を大幅に抑制できることが判る。長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻Ｔ１に、図２Ｂにおける合成出力準備値設定部２２のリミッタに時刻Ｔ３の発電量予測値ＰＧ−ｑが合成出力準備値ＰＧ−ｐとして設定されるとすると、その結果、合成出力準備値設定部２２のリミッタにおいて合成出力目標値が合成出力準備値ＰＧ−ｐを超えないように制限される。図３Ｂに示す例では指示時間帯の開始時刻Ｔ１に合成出力の上限が合成出力準備値ＰＧ−ｐに変更されている。発電所出力が合成出力準備値ＰＧ−ｐを下回る時刻Ｔ３までは、電力貯蔵装置１１が発電出力を吸収する充電動作となる。電力貯蔵装置１１の充電容量を超える電力は廃棄しても良い。発電所出力が合成出力を下回る時刻Ｔ３から時刻Ｔ２までは、合成出力が下がらないように維持するため、電力貯蔵装置１１が電力を放電する放電動作となる。指示時間帯の終了時刻Ｔ２になると、長周期変動緩和制御のリミッタが取り消されてリミッタが掛からない状態になる。その結果、合成出力が合成出力準備値ＰＧ−ｐから発電出力へ変化する。
【００３９】
また本実施の形態によれば、合成出力準備値設定部２２により、合成出力目標値を合成出力準備値ＰＧ−ｐへ移行することで、長周期変動緩和指定時間帯において合成出力の制約を受けることになっても、蓄電池の必要容量を抑えた制御を実現することができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、図８における４つ目の発明の特徴部分である長周期変動緩和指定時間帯内の長周期変動緩和制御に関する。
【００４１】
長周期変動緩和指定時間帯のうち、合成出力の減少を禁止する減少不可の時間帯では、合成出力が増加することは許容される。問題が起こる二つの制御のケースを示す。１つ目のケースについて図４Ａを用いて説明する。図４Ａの点線に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の指示時間帯が減少不可指定時間帯に指定されている。また、図４Ａの時刻Ｔ４では電力貯蔵装置１１の充電が満充電となりこれ以上充電できなくなる状態を表している。このままでは逸失電力が発生してしまうため合成出力目標値を上げ、合成出力を上げるよう制御する。このあと風力発電出力が下がっていくと、減少不可の制約を受けている指定時間帯の中であるため、合成出力は減少させることができない。そのため、電力貯蔵装置１１が放電し合成出力を維持するため、電力貯蔵装置１１の放電量（必要容量）が大きくなってしまう。もし電力貯蔵装置１１の容量が小さいケースでは減少不可の制約を守ることができないという問題が生じる。
【００４２】
２つ目のケース（図４Ｂ）では、ケース１と同様に時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の指示時間帯が減少不可指定時間帯に指定されており、時刻Ｔ４で電力貯蔵装置１１の充電が満充電となる状況で、合成出力目標値を上げないように制御する。このケースでは減少不可の制約は守ることができるが、逸失電力は大きく発生してしまう。
【００４３】
上記のようなケースを避けるため、減少不可の指定時間帯の間に発電出力が減少することが想定される場合には合成出力目標値に上限を設定する。その上限値を、電力貯蔵装置１１の容量と、風力発電の発電量予測値を考慮することで適切に設定する。発電量予測部４５が計算する発電量予測値を解析し、減少不可指定時間帯における発電出力の出力減少の有無を把握する。図４Ｃに示す例では、減少不可指定時間帯では発電所出力が上昇した後、時刻Ｔ４以後の発電所出力の出力減少が予測される。かかる場合、現在時刻から指定時間帯終了時刻までの時間帯における発電量予測値（ｋＷｈ）を現在時刻から指定時間帯終了時刻までの時間（ｈ）で除した値（ｋＷ）を合成出力の上限値として定める。あるいは前記の発電量予測値（ｋＷｈ）から図４Ｃに示す逸失電力の電力量を減算しても良いし、電力貯蔵装置により放電可能な放電電力量を加算しても良い。合成出力の上限値としての定め方は、何通りか考えられるが、合成出力準備値設定部２２の入出力のどちらか、または長周期変動緩和制御部２３の入出力のどちらかにリミッタを設定することにより実現できる。または、内部のリミッタに制限をかけても良い。
【００４４】
このように第２の実施の形態においては、合成出力の減少が禁止される指示時間帯において変動電源の発電量減少が予測される場合、指示時間帯における合成出力の増加を制限することで、電力貯蔵装置の必要容量を効果的に抑制することができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態に短周期変動緩和制御を加えたものである。
図５を用いて第３の実施の形態となる電力安定化システムの構成を説明する。第１の実施の形態と異なる点は、制御装置５０に短周期変動緩和制御部２５が加わった点である。
【００４６】
短周期変動緩和制御部２５は、合成出力準備値設定部２２の出力を入力とし、平滑化フィルタ４６およびリミッタ４７により短周期変動緩和制御を行う。短周期変動緩和制御とは、風力発電等の変動電源の出力に含まれる長周期的変動成分に重畳する短周期変動成分を抑制し、ある時間内での合成出力の変動をある範囲内に抑える制御である。
【００４７】
その他の構成に関しては第１の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
次に、合成出力準備値を合成出力目標値の計算に反映させる合成出力準備設定部２２について図２を参照しながら説明する。短周期変動緩和制御では急激な合成出力の変化ができないため、徐々に制御を変更する必要があり、長周期変動緩和指定時間帯の前に準備時間帯を設け、徐々に制御点を移行させていく工夫が必要である。この点は図８における本発明の特徴の３つ目である準備値への移行の仕方に関する。
【００４８】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ａはスイッチで構成されており、合成出力準備値設定部２２は準備時間帯の間スイッチを切り替え、合成出力準備値ＰＧ−ｐを発電有効電力ＰＧの代わりに出力する。さらに短周期変動緩和制御部２５の出力信号を短周期変動緩和制御部２５で変化速度を制限することによって短周期変動成分を除いた信号を合成出力目標値ＰＡとして出力する。このことにより、準備時間帯の開始時刻から徐々に最も良い制御点である合成出力準備値での制御へ移行することができる。その後は、長周期変動緩和指定時間帯に入ると、長周期変動緩和制御を実現するためにスイッチは元の有効電力ＰＧに入り直させる。
【００４９】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ｂは、リミッタで構成されており、準備時間帯の開始時刻において、リミッタの上限値に合成出力準備値ＰＧ−ｐを設定し、短周期変動緩和制御部２５の出力信号が合成出力準備値ＰＧ−ｐを超えないように制限する。さらに短周期変動緩和制御部２５の出力信号を短周期変動緩和制御部２５で変化速度を制限することにより、準備時間帯にかけて徐々に合成出力目標値を出力準備値ＰＧ−ｐより小さい値で制御を行うことができる。また、増加不可の指定時間帯が設定される場合は、図２Ｂのリミッタの下限値に合成出力準備値ＰＧ−ｐが設定される。図２Ｂのリミッタも図２Ａのスイッチと同様に準備期間帯が終わると同時に解除され、その後は通常の短周期変動緩和制御および長周期変動緩和制御を実現する。
【００５０】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ｃについても同様であるが、Ｐ制御・ＰＩ制御などのフィードバック制御系で構成されているため、定常状態に達するまでに時間を要する。この所要時間が準備時間帯の期間よりも十分短くなるように制御ゲインや時定数を調整する必要がある。
【００５１】
次に、図６を用いて、本発明の第３の実施の形態の効果を説明する。
図６Ａは、制御装置５０において合成出力準備値設定部２２を持たず、長周期変動緩和制御および短周期変動緩和制御のみを実施した場合の放電電力（必要容量）を例示している。図６Ａに破線で示すように、風力発電機１６の出力電力は上下に変動しているものとし、時刻Ｔ１からＴ２の時間帯が長周期変動緩和指定時間（減少不可）に設定されているとする。長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻となる時刻Ｔ１には出力電力がピーク近傍になっており、減少不可指定時間帯であるために主に長周期変動緩和制御部２３のリミッタの作用により合成出力が一定に維持されている。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて出力電力は最大値から最小値に向けて減少するので、その間は電力貯蔵装置１１を放電させて合成出力を時刻Ｔ１時点の値に維持している。このため、図６Ａに斜線で示すように大きな放電電力（必要容量）が必要になっている。指示時間帯の終了時刻Ｔ２になると、長周期変動緩和制御部２３のリミッタの下限値が解除されリミッタが掛からない状態になる。その結果、短周期変動緩和制御部のリミッタ４７の作用により短周期変動を抑えた速度で、合成出力が発電出力へ変化する。
【００５２】
一方、図６Ｂは、制御装置５０による制御を実施した場合に必要となる放電電力（必要容量）を例示している。図６Ａと同様に風力発電機１６の出力電力（破線）は上下に変動していて、時刻Ｔ１からＴ２の時間帯が長周期変動緩和指定時間（減少不可）に設定されている。発電量予測部４５（図１参照）は長周期変動緩和指定時間帯における発電所出力を予測する。図６Ｂに示すように発電所出力が減少することが予測できた場合、発電量予測値ＰＧ−ｑを用いて適切な合成出力準備値ＰＧ−ｐを決定する。例えば、図６Ｂに示すように指示時間帯（減少不可指定時間帯）において、電力貯蔵装置１１の充電量と放電量が同等となるような合成出力値を求め、その合成出力値を合成出力準備値として制御することで、長周期変動緩和指定時間帯における放電電力（必要容量）を大幅に抑制できることが判る。長周期変動緩和指定時間帯の準備時間帯の開始時間Ｔ０に、図２Ｂにおける合成出力準備値設定部２２のリミッタに先ほど求めた合成出力値が合成出力準備値ＰＧ−ｐとして設定されるとすると、準備時間帯をかけて徐々に合成出力が合成出力準備値へ下がっていく。指定時間の開始時間Ｔ１には、設定した合成出力準備値に制御点が移っている。図６Ｂに示す例では発電所出力が合成出力準備値ＰＧ−ｐを下回る時刻Ｔ３までは、電力貯蔵装置１１が発電出力を吸収する充電動作となる。発電所出力が合成出力を下回る時刻Ｔ３から時刻Ｔ２までは、合成出力が下がらないように維持するため、電力貯蔵装置１１が電力を放電する放電動作となる。指示時間帯の終了時刻Ｔ２になると、長周期変動緩和制御２３のリミッタが解除されリミッタが掛からない状態になる。その結果、短周期変動緩和制御部のリミッタ４７の作用により短周期変動を抑えた速度で、合成出力が合成出力準備値ＰＧ−ｐから発電出力へ変化する。
【００５３】
上記の実施の形態により、準備時間帯を設けることで、短周期変動緩和制御の範囲内で、合成出力準備値を合成出力に反映させることができ、その結果、電力貯蔵装置１１の必要容量を抑えた長周期変動緩和制御および短周期変動緩和制御を実現することができる。
【００５４】
なお、本例では、発電量予測部４５が制御装置１３の内部に配置されるが、発電量予測部４５を制御装置１３の外部に配置しても良い。その場合、外部から発電量予測値ＰＧ−ｑ又は合成出力準備値ＰＧ−ｐを制御装置１３へ供給するように構成する。
【００５５】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る電力安定化システムは、第１から第３の実施の形態と同様の基本構成を有するが、合成出力準備値計算部における合成出力準備値の計算方法、および準備値の移行動作が異なる例である。第４の実施の形態における合成出力準備値計算部は、仮に風力発電機１６の発電出力が急激に低下した場合であっても、発電所合成出力がこの値以下であれば電力貯蔵装置１１における充電電力量不足による技術要件の未達を回避することができる、という合成出力準備値を計算する。以下、合成出力準備値の計算方法について具体的に説明する。
【００５６】
風力発電機１６の発電出力の急減に対しては電力貯蔵装置１１の放電によって対応する必要がある。電力貯蔵装置１１の充電電力量は、風力発電機１６の出力急減時に対応可能な放電電力量を確保する大きさが必要である。ここでは、風力発電機１６の出力低下があっても必要な発電所合成出力を維持できる放電電力量を必要充電電力と定義する。
【００５７】
また、理論的に最大の放電電力量が必要となる変動電源出力低下のケースは、風力発電機１６の出力が瞬時に０へとステップ状に低下するときである。このステップ状の変動電源出力低下に対して、放電電力量を最小限に制御するためには合成出力をなるべく速く低下させるのが望ましい。これは、合成出力と変動電源出力との差異が小さくなるためである。ただし、合成出力は短周期変動の制約と長周期変動の制約が課せられるため、変化率や変動方向に制限がある。短周期変動・長周期変動の制約を満たしつつ、かつ最も短時間で合成出力を変動電源出力(＝０)に近づけるケースを想定する。風力発電機１６の出力低下が現在の変動電源出力レベルから出力０まで即時に低下し（ステップ状の低下）、それと同時に合成出力を短周期変動・長周期変動の制約を満たしつつ速やかに低下させる条件を想定した場合に必要な放電電力量を、最大必要充電電力と定義する。
【００５８】
図９に変動電源出力がステップ状に低下した場合の必要充電電力を例示している。領域Ａ（斜線部＋塗りつぶし部）は変動電源出力がステップ状に低下した場合の必要充電電力であり、領域Ｂはその時の見込み発電量である。ここで、風力発電機１６の出力は急激に０に低下するとは限らず、風力発電機１６の出力が一定程度緩やかに低下し、領域Ｂの面積に相当する出力を見込める。指定時間帯において風力発電機１６の出力が確実に見込める発電量（前述の領域Ｂに相当）を「見込み発電量」と定義する。
【００５９】
例えば、現在時刻が指定時間帯の開始時刻であり、現在時刻の変動電源出力が１００ＭＷであり、見込み発電量Ｂが（現在時刻の変動電源出力−７０ＭＷ）×指定時間帯の残り時間であり、短周期変動の制約が出力変化速度を６０ＭＷ／ｈ以内にすることであるとする。この場合、必要充電電力量Ａは以下の通りである。
Ａ＝最大必要充電電力−見込み発電量
＝（１００ＭＷ×３ｈ+１００ＭＷ×１００ＭＷ／２／６０ＭＷ/ｈ）−（１００ＭＷ−７０ＭＷ）×３ｈ
＝２９３ＭＷｈ
【００６０】
電力貯蔵装置１１の容量が小さい場合、現在時点の放電可能電力量が上記必要充電電力量Ａの大きさを下回る可能性が高くなる。
【００６１】
そこで、本実施の形態は、電力貯蔵装置１１の現在時点の放電可能電力量（必要充電電力量）に応じて発電所合成出力を制限する合成出力目標値を計算する。発電所合成出力が制限されると、必要充電電力は図９に示す領域Ａから小さい領域Ａ‘になり、風力発電機１６の急低下に耐えることができる。これにより、必要充電電力不足による技術要件の未達を回避することができる。
【００６２】
例えば、図９に例示するように、仮に発電所合成出力を５０％まで抑制すると、必要充電電力量（図９の領域Ａ’）は以下の通りになる。
Ａ’＝最大必要充電電力−見込み発電量
＝（５０ＭＷ×３ｈ＋５０ＭＷ×５０ＭＷ／２／６０ＭＷ％／ｈ）−（１００ＭＷ−７０ＭＷ）×３ｈ
＝８１ＭＷｈ
【００６３】
ここで、最大必要充電電力量は、風力発電機１６の出力レベル、発電所合成出力が同じであっても、準備時間帯の残り時間及び指定時間帯の残り時間によって変化する。そのため、適切な合成出力準備値を計算するためには、準備時間帯の残り時間及び又は指定時間帯の残り時間を考慮することが望ましい。以下に準備時間帯の残り時間及び指定時間帯の残り時間を用いて合成出力準備値を最適化する計算方法について詳述する。
【００６４】
図１０Ａから図１０Ｄは各時間帯における最大必要充電電力量を示している。
図１０Ａは、準備時間帯（減少禁止準備時間）に風力発電機１６の運転（出力）が停止し且つ指定時間帯（減少不可）の開始前に合成出力をゼロにできる場合の最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘを示している。合成出力は、短周期変動基準（例えば出力変化速度が１％／ｍｉｎ以内）及び長周期変動基準（指定時間帯（減少不可）では減少禁止）を満足するように変化させなければならないので、最大必要充電電力Ｅｓｍａｘをゼロにすることはできない。図１０Ａの例では、所定の出力変化速度で低下させたときの合成出力である必要電力量（準備時間帯の三角形のグレー領域）が最大必要充電電力Ｅｓｍａｘに相当する。なお、風力発電機１６の運転停止時の出力が大きければ大きいほど図１０Ａの三角形が相似形で大きくなるので、最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘが累乗的に増大する。
【００６５】
図１０Ｂは、準備時間帯に風力発電機１６の運転（出力）が停止し且つ指定時間帯（減少不可）の開始前に合成出力をゼロにできない場合の最大必要充電電力Ｅｓｍａｘを示している。この場合、準備時間帯を利用して所定の出力変化速度で合成出力が低下した後、指定時間帯（減少不可）では合成出力を一定にする必要があり、指定時間帯（減少不可）の終了後の減少禁止開放時間を利用して、さらに所定の出力変化速度で合成出力が低下していく。図１０Ｂの例では、所定の出力変化速度で低下させたときの必要電力（準備時間帯の台形のグレー領域と減少禁止開放時間の三角形のグレー領域）及び合成出力を一定に維持したときの必要電力（指定時間帯の長方形のグレー領域）の総和が最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘに相当する。
【００６６】
図１０Ｃは、指定時間帯（減少不可）に風力発電機１６の運転（出力）が停止した場合の最大必要充電電力Ｅｓｍａｘを示している。この場合、指定時間帯（減少不可）では合成出力を一定にする必要があり、指定時間帯（減少不可）の終了後の減少禁止開放時間を利用して、所定の出力変化速度で合成出力が低下していく。図１０Ｃの例では、合成出力を一定に維持したときの必要電力（指定時間帯（減少不可）の長方形のグレー領域）と所定の出力変化速度で低下させたときの必要電力（減少禁止開放時間の三角形のグレー領域）の総和が最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘに相当する。
【００６７】
図１０Ｄは、指定時間帯（減少不可）の終了時（減少禁止開放時間の開始時）に風力発電機１６の運転（出力）が停止した場合の最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘを示している。この場合、指定時間帯（減少不可）の終了後の減少禁止開放時間を利用して、所定の出力変化速度で合成出力が低下していく。図１０Ｄの例では、所定の出力変化速度で低下させたときの必要充電電力（減少禁止開放時間の三角形のグレー領域）が最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘに相当する。図１０Ａと図１０Ｄは、風力発電機１６の運転（出力）が停止した後の所定時間に指定時間帯（減少不可）を含まないので、合成出力を最も早くゼロに近付けることができる（つまり最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘが最も小さくなる）。
【００６８】
次に、合成出力準備値Ｐｐの計算方法について説明する。合成出力準備値Ｐｐを非常に小さい値にすれば、当然ながら必要充電電力は小さくなり、充電電力量不足による出力変動基準の逸脱を回避することができる。一方で、変動電源出力よりも発電所合成出力が小さくなると、充電電力量が充電電力量運用上限値に達するまで充電し、充電しきれなくなった電力を変動電源出力制限によって捨てる必要があるため、過度に合成出力準備値Ｐｐを小さくすると事業者の収益が悪化する。そのため、合成出力準備値Ｐｐを適切に設定する必要がある。
【００６９】
本実施の形態では、放電可能電力量を入力とし、合成出力準備値を出力とする合成出力準備関数を用いて、合成出力準備値Ｐｐを適切に設定する。合成出力準備関数は、同じ放電可能電力量(≒充電電力量)であっても、時間帯によって合成出力準備値が変化する特性を有する関数である。
【００７０】
図１１に合成出力準備関数が示されている。縦軸は合成出力準備値であり、横軸は関数入力に相当する放電可能電力量である。合成出力準備値は、仮に変動電源出力が急激に低下した場合であっても、発電所合成出力がこの値以下であれば、充電電力量の不足による技術要件の未達を回避することができるという値である。放電可能電力量は、電力貯蔵装置１１の充電電力量と、風力発電機１６の見込み電力量とを加算した値である。見込み電力量を考慮すればより高い精度で合成出力準備値を計算できるが必須ではない。例えば、電力貯蔵装置１１の充電電力量だけを用いても合成出力準備値を計算しても良い。
【００７１】
図１１に示すように、通常時（準備時間帯、指定時間帯以外の通常の運転時間帯）の合成出力準備関数は、低い充電電力量で発電所合成出力を高く維持できる関数に設定されており、関数の傾きは最大になる（最大傾き）。一方、指定時間帯開始時刻での合成出力準備関数は、高い充電電力量でなければ発電所合成出力を高く維持できない関数に設定されており、関数の傾きは最小になる（最小傾き）。そして、合成出力準備関数の傾きは、準備時間帯の残り時間及び指定時間帯の残り時間に応じて最大傾きから最小傾きの間で調整される。具体的には、準備時間帯の開始時刻から指定時間帯の開始時刻に掛けて、合成出力準備関数の傾きが最大傾きから最小傾きへ徐々に調整され、指定時間帯の開始時刻から指定時間帯の終了時刻に掛けて、合成出力準備関数の傾きが最小傾きから最大傾きへ徐々に調整される。これは、図１０Ａから図１０Ｄに示すように、現在時刻に応じて準備時間帯の残り時間（現在時刻から指定時間帯開始時刻までの残り時間）及び指定時間帯の残り時間が変化し、これら残り時間に対応して最大必要充電電力量が変化することに対応している。したがって、現在時刻との関係で決まる準備時間帯の残り時間、指定時間帯の残り時間に対応して合成出力準備関数の傾きを調整することで、現在時刻の変化に応じて最適な合成出力準備値を計算することができる。
【００７２】
なお、合成出力準備関数は発電所の機器容量などの制約条件を加えても良い。例えば図１１の通常時の合成出力準備関数の傾きの場合、放電可能電力量が５０％付近で合成出力準備値が風力発電機１６の定格出力に到達しているため、放電可能電力量が５０％付近よりも高い場合には風力発電機１６の定格出力の値でフラットにし、発電所合成出力を風力発電機１６の定格出力以下にすることができる。
【００７３】
図１１に示す前記の合成出力準備関数は現在時刻の変化に応じて、合成出力準備関数の傾きを徐々に調整し、現在時刻の状態に適した合成出力準備値を計算することができる。
【００７４】
このような合成出力準備関数を用いれば、図８に示す準備値の移行の動作（合成出力準備値への移行、および合成出力準備値の解除）を円滑に実施することができる。以下、図２を参照しながら合成出力準備値への移行および合成出力準備値の解除の具体的な方法について説明する。
【００７５】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ａの構成、つまりスイッチの切り替えによって準備値の移行の動作を実現する方法について説明する。なお、合成出力準備値設定部２２は、図１（図５）に示すように、発電有効電力ＰＧを入力可能に構成されている。
【００７６】
まず、指定時間帯開始時刻よりも十分に早い時刻では、図２Ａのスイッチは発電有効電力ＰＧが選択されている。また、合成出力準備値計算部１００は指定時間帯開始時刻に限定せず、いずれの時刻においても常に最適な合成出力準備値を計算しているとする。
【００７７】
スイッチを切り替えて合成出力準備値へ移行するタイミングは、現在時刻が準備時間帯内であり、合成出力準備値が発電有効電力ＰＧまたは合成出力目標値ＰＡを下回った時点とする。なぜなら、発電有効電力ＰＧまたは合成出力目標値ＰＡがさらに増加すると、合成出力準備値を超過して、必要充電電力量を確保できなくなるためである。
【００７８】
スイッチを元に戻して合成出力準備値を解除するタイミングは、現在時刻の合成出力準備値が発電有効電力ＰＧまたは合成出力目標値ＰＡを上回った時点とする。なぜなら、現在の放電可能電力量で必要充電電力量を確保できるようになったためである。これらのタイミングで切り替えることによって、合成出力準備値設定部２２の出力信号がスイッチ切り替え前後で急変することがなくなり、長周期変動緩和制御部２３や短周期変動緩和制御部２５の調整が容易になる。
【００７９】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ｂの構成、つまりリミッタの上限値に合成出力準備値を設定することによって準備値の移行の動作を実現する方法について説明する。図１１に示すように、合成出力準備値を連続で計算する方法を用いれば、合成出力準備値設定部２２のリミッタの上限値を常に合成出力準備関数の出力信号にすればよく、特別な切り替え動作は不要である。なぜなら合成出力準備値設定部２２の出力信号が発電有効電力ＰＧと等しくなるか或いは合成出力準備値と等しくなるかは然るべきタイミングで自ずと切り替わるためである。以下、その切り替わる手順の具体例を示す。
【００８０】
まず、現在時刻が指定時間帯開始時刻よりも十分に早い時刻であれば、図１１に示す通り、合成出力準備関数の傾きが大きく、合成出力準備値が大きくなる。その結果、リミッタの上限値は発電有効電力ＰＧよりも大きくなり、合成出力準備値設定部２２の出力信号が発電有効電力ＰＧと等しくなる。
【００８１】
次に、時間が経過して現在時刻が指定時間帯開始時刻に近づくと、合成出力準備関数の傾きが小さくなる。それにより合成出力準備値も小さくなる。合成出力準備値が発電有効電力ＰＧよりも小さくなると、合成出力準備値設定部２２の出力信号はリミッタの上限値である合成出力準備値と等しくなるため、準備値への移行が実施される。
【００８２】
その後、現在時刻が指定時間帯内に入ると、現在時刻が指定時間帯終了時刻に近づくにつれて、合成出力準備関数の傾きが大きくなる。そして、発電有効電力ＰＧが現在時刻の放電可能電力に対応する合成出力準備値を上回ったタイミングで、リミッタの上限値は発電有効電力ＰＧよりも大きくなる。その結果、合成出力準備値設定部２２の出力信号が発電有効電力ＰＧと等しくなり、準備値が解除される。
【００８３】
これらの動作によって、合成出力準備値設定部２２の出力信号がスイッチ切り替え前後で急変することがなくなり、長周期変動緩和制御部２３や短周期変動緩和制御部２５の調整が容易になる。
【００８４】
なお、発電有効電力ＰＧが十分に小さい値であれば、合成出力準備値への移行が発生しないが、その場合は必要充電電力量も小さく充電電力量が不足することはないため、制御に支障はない。
【００８５】
合成出力準備値設定部２２のバリエーションの１つである図２Ｃの構成、つまりＰ制御・ＰＩ制御などのフィードバック制御系におけるゲインの切り替えによって準備値の移行の動作を実現する方法について説明する。
【００８６】
まず、指定時間帯開始時刻よりも十分に早い時刻では、図２Ｃのゲインが０に設定されており、合成出力準備値設定部２２の出力信号は発電有効電力ＰＡである。また、合成出力準備値計算部１００は指定時間帯開始時刻に限定せず、いずれの時刻においても常に最適な合成出力準備値を計算しているとする。
【００８７】
次に、現在時刻が準備時間帯内にある場合、合成出力準備値が合成出力目標値ＰＡを下回るタイミングを判定し、その判定時点でゲインを或る指定値に設定するとする。なぜなら、発電有効電力ＰＧまたは合成出力目標値ＰＡがさらに増加すると、合成出力準備値を超過して、必要充電電力量を確保できなくなるためである。
【００８８】
その後、現在時刻が指定時間帯内にある場合、合成出力準備値が合成出力目標値ＰＡを上回るタイミングを判定し、その判定時点でゲインを０に戻す。なぜなら、現在の放電可能電力量で必要充電電力量を確保できるようになったためである。
【００８９】
これらのタイミングでは合成出力目標値と合成出力準備値との偏差が０になるため、ゲインの設定を切り替えたとしても合成出力準備値設定部２２の出力信号が急変せず、長周期変動緩和制御部２３や短周期変動緩和制御部２５の調整が容易になる。
【００９０】
図１２は合成出力準備値計算部における処理内容を示すブロック図である。本実施の形態では、合成出力準備値計算部１００に対して、現在時刻となる時刻ｔ、電力貯蔵装置１１の充電電力量測定値（ＥＳ）が入力される。なお、実施の形態１から実施の形態３では、合成出力準備値計算部２４に対して有効電力ＰＧ、発電量予測値を入力しているが、本実施の形態ではこれらの情報を用いることなく合成出力準備値を計算できる。
【００９１】
合成出力準備値計算部１００は、残り時間算出部１０１、放電可能電力量計算部１０２及び合成出力準備関数計算部１０３を有している。残り時間算出部１０１は、現在時刻を示す時刻ｔから準備時間帯の残り時間Ｔｐ及び指定時間帯の残り時間ＴＬを算出する。放電可能電力量計算部１０２は、電力貯蔵装置１１の充電電力量測定値（又はＳＯＣ値）から単位の換算計算により放電可能電力量ＥＣを出力する放電可能電力量計算部１０２と、放電可能電力量ＥＣに見込み発電量ＥＢＬを加算して補正された放電可能電力量Ｅｄを出力する電力量補正部１０５とを有する。なお、本例では風力発電機１６の発電出力がステップ状に低下したことを想定して放電可能電力量ＥＣを計算しているので、放電可能電力量に見込み発電量ＥＢＬを加味している。放電可能電力量に見込み発電量ＥＢＬを加味しない仕様であれば電力量補正部１０５は不要である。合成出力準備関数計算部１０３は、放電可能電力量Ｅｄを入力とし、準備時間帯の残り時間Ｔｐ及び又は指定時間帯の残り時間ＴＬを考慮して、最適な合成出力準備値Ｐｐを計算する。
【００９２】
具体的には以下の式（１）を満たすように合成出力準備値Ｐｐを決定する。
本例では、Ｅｄ＝Ｅｓ＋ＥＢＬとして、放電可能電力量Ｅｄに見込み発電量ＥＢＬを加算するが、放電可能電力量Ｅｄに見込み発電量ＥＢＬを加味せずに合成出力準備値Ｐｐを計算しても良い。
放電可能電力量Ｅｄは式（１）で表すことができる。
【数１】
2018161041.tif 000003
【００９３】
上記式（１）は合成出力準備値Ｐｐに関する２次方程式である。そこで、以下の式（２）に示す解の公式でＰｐを計算することができる。
【数２】
2018161041.tif 000004
【００９４】
上記式（２）において、ｒＴｐ２／２の項は、図１０Ａに示す最大必要充電電力（三角形領域）に相当している。Ｅｄ≦ｒＴｐ２／２のケースとは、指定時間帯（減少不可）の開始時刻までに発電所合成出力を０に移行できる場合である。この場合、合成出力準備値Ｐｐは式（２）で計算される小さい値に調整される。一方、Ｅｄ＞ｒＴｐ２／２のケースとは、指定時間帯（減少不可）の開始時刻までに発電所合成出力を０に移行できない場合である。この場合、指定時間帯（減少不可）に入っても充電電力が残っているので、式（２）で計算される合成出力準備値Ｐｐまで上げることができる。
【００９５】
以上のようにして、式（２）に基づいて、現在の放電可能電力量、準備時間帯の残り時間Ｔｐ、指定時間帯の残り時間ＴＬから、最適な合成出力準備値Ｐｐを計算することができる。
【００９６】
上記の説明では、合成出力準備値計算部１００が、準備時間帯の残り時間Ｔｐと指定時間帯の残り時間ＴＬの両方を用いて、合成出力準備値Ｐｐを演算する場合を例示して説明した。しかし、合成出力準備値計算部１００は、準備時間帯の残り時間Ｔｐと指定時間帯の残り時間ＴＬのいずれか一方だけを用いて、合成出力準備値Ｐｐを演算することが可能である。すなわち、合成出力準備値計算部１００は、準備時間帯及び／又は指定時間帯の残り時間に基づいて、合成出力準備値Ｐｐを演算することができる。
【００９７】
上記の実施形態では、合成出力準備値Ｐｐの計算において、風力発電機１６の発電出力がゼロまでステップ状に急激に低下するという理論上の最悪条件に対して最小限の放電電力量となる合成出力制御を想定している。そのために、準備時間帯の残り時間Ｔｐと指定時間帯の残り時間ＴＬを使用して、指定時間帯の開始時刻までに合成出力をどこまで低下させることができるかを計算している。
【００９８】
仮に準備時間帯の残り時間Ｔｐが不明な場合、どの程度まで合成出力を低下させることができるか把握できない。そのため、短周期変動・長周期変動の制約の両方を満足するために必要な放電電力量が大きくなる。ここで、「準備時間帯の残り時間Ｔｐが不明な場合」は、「指定時間帯の開始時間（開始時刻）が不明な場合」と言い換えることができ、次の２つの場合に類型化される。
・指定時間帯の長さは分かっているが、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が不明である場合。
・指定時間帯の終了時間（終了時刻）は分かっているが、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が不明である場合。
【００９９】
一方、指定時間帯の残り時間ＴＬが不明な場合は、例えば、指定時間帯の開始時間（開始時刻）は分かっているが、指定時間帯の終了時間（終了時刻）が不明なケースが当てはまる。以下、これら各ケースについての制御方法（合成出力準備値Ｐｐの演算方法）について説明していく。
【０１００】
＜指定時間帯の長さは分かっているが、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が不明である場合＞
これは、上述した式（１）において、準備時間帯の残り時間Ｔｐが不明な場合に相当する。風力発電機１６の発電電力が０までステップ状に急激に低下するという理論上の最悪条件を想定するならば、合成出力準備値Ｐｐが最も大きくなるのは、準備時間帯の残り時間Ｔｐ＝０の場合、すなわち、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が現在となる場合である。
【０１０１】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が現在よりも遅い第１の場合（指定時間帯までの時間が相対的に長い）、現在よりも遅い第２の場合（指定時間帯までの時間が相対的に短い）、現在の場合における最大必要充電電力の一例を示している。図１３Ａ〜図１３Ｃの中において、最大必要充電電力が最も大きくなるのは図１３Ｃである。何故なら、現在から指定時間帯の開始時間（開始時刻）までの放電電力量（図１３Ａと図１３Ｂの左側の台形部分）と、指定時間帯終了後の放電電力量（図１３Ａ〜図１３Ｃの右側の三角形部分）との合計面積は同じなので、指定時間帯の放電電力量（図１３Ａ〜図１３Ｃの真ん中の長方形部分）の面積の比較になるからである。
【０１０２】
以上より、最大必要充電電力Ｅｓｍａｘは、上述した式（１）において、ＰｐをＰｇに置き換えれば、Ｔｐ＝０とした次の式（３）により計算することができる。なお、最大必要充電電力Ｅｓｍａｘを算出する際に、さらに電力貯蔵装置１１の効率（放電時の効率）を考慮しても良いし、充電電力運用下限値に相当する充電電力量を考慮しても良い。
【数３】
2018161041.tif 000005
但し、
Ｐｇ：現在の変動電源の出力（ｋＷ）
ｒ：出力変化速度設定値（ｋＷ／ｈ）
ＴＬ：指定時間帯の残り時間（ｈ）
である。
【０１０３】
合成出力準備値Ｐｐについても同様である。最悪条件はＴｐ＝０のとき、つまり指定時間帯開始時刻が現在時刻と同じ場合である。式（１）、式（２）に代入すると以下の通りである。
【数４】
2018161041.tif 000006
【０１０４】
＜指定時間帯の終了時間（終了時刻）は分かっているが、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が不明である場合＞
これは、準備時間帯の残り時間Ｔｐと指定時間帯の残り時間ＴＬとの合計時間（これをＴＬ’と定義する）は決まっているが、それらの内訳が不明な場合に相当する。風力発電機１６の発電電力がゼロまでステップ状に急激に低下するという理論上の最悪条件を想定するならば、最大必要充電電力が最も大きくなるのは、Ｔｐ＝０かつＴＬ＝ＴＬ’の場合、すなわち、指定時間帯の開始時間（開始時刻）が現在となる場合である。すなわち、最大必要充電電力Ｅｓｍａｘは、上述した式（１）において、ＰｐをＰｇに置き換えれば、Ｔｐ＝０かつＴＬ＝ＴＬ’とした次の式（５）により計算することができる。なお、最大必要充電電力を算出する際に、さらに電力貯蔵装置１１の効率（放電時の効率）を考慮しても良いし、充電電力運用下限値に相当する充電電力量を考慮しても良い。
【数５】
2018161041.tif 000007
但し、
Ｐｇ：現在の変動電源の出力（ｋＷ）
ｒ：出力変化速度設定値（ｋＷ／ｈ）
ＴＬ’：指定時間帯の残り時間の最大値（現在から指定時間帯の終了時間までの時間）（ｈ）
である。
【０１０５】
合成出力準備値Ｐｐは、式（１）、式（２）にＴｐ＝０,ＴＬ＝ＴＬ’を代入すればよく、以下の通りである。
【数６】
2018161041.tif 000008
【０１０６】
＜指定時間帯の開始時間（開始時刻）は分かっているが、指定時間帯の終了時間（終了時刻）が不明な場合＞
これは、準備時間帯の残り時間Ｔｐは決まっているが、指定時間帯の残り時間ＴＬが０より大きいことしか分からない場合に相当する。この場合における最悪条件は、指定時間帯の残り時間ＴＬ＝∞となることである。指定時間帯において放電を長時間継続すると、やがて充電電力が不足するので、指定時間帯の開始時間（開始時刻）までに合成出力をゼロにする必要がある。上述した式（１）において、ＰｐをＰｇに置き換え、ＴＬ＝∞とすると、最大必要充電電力量Ｅｓｍａｘは、次の式（７）により計算することができる。しかし、必要充電電力＝∞にすることは実際には不可能であるため、式（７）において、Ｐｇ２／２ｒで算出される最大必要充電電力の上限値を採用する。
【数７】
2018161041.tif 000009
但し、
Ｐｇ：現在の変動電源の出力（ｋＷ）
ｒ：出力変化速度設定値（ｋＷ／ｈ）
である。
【０１０７】
式(１)においてＴＬ＝∞とすると、合成出力準備値Ｐｐの方程式は以下の通りである。
【数８】
2018161041.tif 000010
【０１０８】
実際には放電可能電力量Ｅｄを無限大にすることはできないので、Ｐｐ≦ｒＴｐは制約条件である。つまり、合成出力準備値Ｐｐは（２ｒＥｄ）1/2およびｒＴｐのいずれか小さい方を採用する。
【数９】
2018161041.tif 000011
【０１０９】
次に、第４の実施の形態に係る電力安定化システムにおいて、合成出力を合成出力準備値まで下げた場合のシミュレーション結果について説明する。
【０１１０】
図１４Ａから図１４Ｃは発電所合成出力を合成出力準備値まで下げた場合のシミュレーション結果を示している。図１４Ａは電力貯蔵装置１１のＳＯＣ値（％）、図１４Ｂは出力変化速度（％／ｍｉｎ）、図１４Ｃは発電所合成出力、変動電源出力（風力発電機１６の発電電力）、蓄電池出力（電力貯蔵装置１１の充放電電力）を示している。
【０１１１】
シミュレーションでは、７時００分から１０時００分までは第１減少不可時間帯となる指定時間が設定され、１６時００分から１９時００分までは第２減少不可時間帯となる指定時間が設定されている。また、１１時３０分から１３時３０分に掛けて増減不可時間帯となる指定時間帯が設定され、２０時００分から２３時００分に掛けて増加不可時間帯となる指定時間帯が設定されている。各指定時間帯の約１時間前から準備時間帯が設定されている。
【０１１２】
図１４Ｃに示す時間帯Ａに着目すると、第１減少不可時間帯（指定時間）の準備時間帯に入るまでは高い合成出力（最大値）が維持されている（図１１の通常時の合成出力準備関数）。第１減少不可時間帯（指定時間）の準備時間帯に入ると、合成出力準備関数の傾きが小さくなるので、変動電源出力が１００％であったとしても、合成出力準備値が下げられて合成出力が低下する。第１減少不可時間帯（指定時間）の開示時刻まで合成出力準備値が小さくなり、この時の合成出力準備関数の傾きが最小になっている。その後、第１減少不可時間帯に入っても変動電源出力が１００％を維持している一方で、第１減少不可時間帯（指定時間）の残り時間が小さくなるので、合成出力を上げても必要充電電力を確保できる状況になる。したがって、再び合成出力準備関数の傾きが大きくなり、合成出力準備値が上げられる結果、合成出力が１００％まで回復する。
【０１１３】
次に、図１４Ｃに示す時間帯Ｂに着目する。増加不可時間帯（指定時間）の準備時間帯に入ると、再び合成出力準備関数の傾きが小さくなり、増加不可時間帯の開始時刻まで合成出力準備値が下げられ、その後は一定に維持されるように制御される。シミュレーションでは増加不可時間帯（指定時間）の準備時間帯に入ると変動電源出力（風力発電機１６の発電電力）が減少している。このため、合成出力を維持するために蓄電池出力（電力貯蔵装置１１の放電電力）が０から徐々に上昇する。蓄電池出力の上昇に対応してＳＯＣ値が低下を開始する（図１４Ａ）。増加不可時間帯（指定時間）の間は変動電源出力が回復していないため、蓄電池出力（電力貯蔵装置１１の放電電力）で合成出力を維持している。増加不可時間帯（指定時間）の間はＳＯＣが継続して低下するが、ＳＯＣ不足を生じることなく、増加不可時間帯（指定時間）が経過している。
【０１１４】
そして、増加不可時間帯（指定時間）が経過した後は、合成出力が変動電源出力と一致するまで合成出力を下げるように制御する。第２減少不可時間帯の開始時刻（１６時００分）以降は合成出力を制限する制御は行われていない。
【０１１５】
また、上記で説明した制御装置１３について、図示しないＣＰＵ、メモリ（ハードディスク等の記憶装置）を備えており、各種補正演算処理、補償電力の演算処理及び電力変換器１２の制御処理等については、ハードウェアによって実現しても良いし、ＣＰＵが記憶装置に記憶されている所定のアプリケーションプログラムを読出して実行することにより実現しても良い。また、ハードウェアによって実現する場合、プログラマブルコントローラ等のディジタル回路を用いて制御しても良いし、オペアンプ等によるアナログ制御回路で実現しても良い。
【０１１６】
上記の説明では電力系統に連系される変動電源として風力発電機を例示したが、本発明は風力発電機に限定されない。例えば、変動電源は太陽光発電等であっても良い。本実施の形態は、再生可能エネルギーを回収して発電する変動電源を対象とするが、必ずしも再生可能エネルギーに限定されない。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  電力安定化システム
１１  電力貯蔵装置
１２  電力変換器
１３、５０  制御装置
１５  電力系統
１６  風力発電機
２１  有効電力検出部
２２  合成出力準備値設定部
２３  長周期変動緩和制御部
２４、１００  合成出力準備値計算部
２５  短周期変動緩和制御部
２７  電力変換器制御部
４４  減算要素
４５  発電量予測部
４６  平滑化フィルタ
４７  リミッタ
１０１  残り時間算出部
１０２  放電可能電力量計算部
１０３  合成出力準備関数計算部
【図１】
2018161041.tif 000013
【図２】
2018161041.tif 000014
【図３】
2018161041.tif 000015
【図４】
2018161041.tif 000016
【図５】
2018161041.tif 000017
【図６】
2018161041.tif 000018
【図７】
2018161041.tif 000019
【図８】
2018161041.tif 000020
【図９】
2018161041.tif 000021
【図１０】
2018161041.tif 000022
【図１１】
2018161041.tif 000023
【図１２】
2018161041.tif 000024
【図１３】
2018161041.tif 000025
【図１４】
2018161041.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月26日(2018.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う電力貯蔵装置と、前記電力貯蔵装置の充放電による入出力を電力系統と前記電力貯蔵装置の間で相互に変換する電力変換器と、前記電力変換器の変換動作を制御し、前記電力系統に連系する変動電源と前記電力貯蔵装置との合成出力を合成出力目標値に基づいて制御する制御装置と、を備えた電力貯蔵装置を用いた電力安定化システムであり、
前記制御装置は、前記合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、少なくとも長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点となる合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部と、を具備し、
前記合成出力準備値計算部は、前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間のみ、又は前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間及び前記長周期変動緩和指定時間帯の残り時間を用いて、前記合成出力準備値を計算することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項２】
前記合成出力準備値計算部は、前記電力貯蔵装置の放電可能電力量を入力とし前記合成出力準備値を出力とし、前記準備時間帯の残り時間のみ、又は前記準備時間帯の残り時間及び前記長周期変動緩和指定時間帯の残り時間に対応して特性が変化する合成出力準備関数を用いて最適な合成出力準備値を算出することを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項３】
前記合成出力準備値計算部は、前記合成出力準備関数の特性の変化が傾きで表され、前記準備時間帯及び前記長周期変動緩和指定時間帯以外の通常の運転時間帯では前記合成出力準備関数の傾きが最大となり、前記長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻では前記合成出力準備関数の傾きが最小となり、前記準備時間帯の開始時刻から前記長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻にかけては、前記合成出力準備関数の特性を傾きが小さくなる方向へ推移させ、前記長周期変動緩和指定時間帯の開始時刻から終了時刻にかけては、前記合成出力準備関数の特性を傾きが大きくなる方向へ推移させることを特徴とする請求項２記載の電力安定化システム。
【請求項４】
前記合成出力準備値計算部は、前記電力貯蔵装置の充電電力量に、前記変動電源の出力がステップ状に低下した場合であっても見込める見込み発電量を加算した値を、前記放電可能電力量として用いることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電力安定化システム。
【請求項５】
前記合成出力準備値計算部は、以下の式に基づいて前記合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力安定化システム。
【数１】
2018161041.tif 000027
【請求項６】
前記合成出力準備値計算部は、前記変動電源の発電量予測値を用いて合成出力準備値を計算することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力安定化システム。
【請求項７】
前記合成出力準備値設定部は、前記変動電源の発電有効電力と前記合成出力目標値をスイッチで切り替えることにより前記合成出力目標値を前記合成出力準備値へ移行させることを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項８】
前記合成出力準備値設定部は、前記合成出力準備値を上限および、または下限に設定したリミッタを前記変動電源の発電有効電力に掛けることにより、前記合成出力目標値を前記合成出力準備値まで移行させることを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項９】
前記合成出力準備値設定部は、前記合成出力目標値と前記合成出力準備値との差分をフィードバック制御し、前記合成出力目標値を前記合成出力準備値へ移行させることを特徴とする請求項１記載の電力安定化システム。
【請求項１０】
電力貯蔵装置を用いた電力安定化システムにおいて、前記電力貯蔵装置の充放電による入出力を電力系統と前記電力貯蔵装置の間で相互に変換する電力変換器を制御して、前記電力系統に連系する変動電源と前記電力貯蔵装置との合成出力を合成出力目標値に基づいて制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点である合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部とを有し、
前記合成出力準備値計算部は、前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間のみ、又は前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間及び前記長周期変動緩和指定時間帯の残り時間を用いて、前記合成出力準備値を計算することを特徴とする制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様の電力安定化システムは、充放電を行う電力貯蔵装置と、前記電力貯蔵装置の充放電による入出力を電力系統と前記電力貯蔵装置の間で相互に変換する電力変換器と、前記電力変換器の変換動作を制御し、前記電力系統に連系する変動電源と前記電力貯蔵装置との合成出力を合成出力目標値に基づいて制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記合成出力の長周期変動を緩和するための長周期変動緩和制御部と、少なくとも長周期変動緩和指定時間帯の開始時点での制御点となる合成出力準備値を計算する合成出力準備値計算部と、前記合成出力準備値を前記合成出力目標値に反映させる合成出力準備値設定部とを具備し、前記合成出力準備値計算部は、前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間のみ、又は前記長周期変動緩和指定時間帯前の準備時間帯の残り時間及び前記長周期変動緩和指定時間帯の残り時間を用いて、前記合成出力準備値を計算することを特徴とする。