(57)【要約】【課題】夜間や雨天時に太陽光発電の発電量が低い時間に、太陽光発電の状態から適した風力発電を取り込むことが可能な許容偏差を設定し、連系線容量の上限以下でより多くの発電量を得るようにする。【解決手段】本発明の再生可能エネルギー発電システムは，同一連系点に連系する太陽光発電設備と風力発電設備により構成される。そして、太陽光発電設備の発電電力と連系認可量を入力とし風力出力上限値を算出する。この風力出力上限値は、連系認可量との関係で上限偏差を超えない範囲で、算出された風力出力上限値と現在の風力発電量の差を用いて再設定される。【選択図】図１
2019103153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の再生エネルギー発電設備と第２の再生エネルギー発電設備を組み合わせて発電を行う再生エネルギー発電システムであって、
連系認可量と前記第１の再生エネルギー発電設備の発電量から前記第２の再生エネルギー発電設備の第１の出力上限値を算出する合計出力制御器と、
前記第１の出力上限値と、現在の前記第２の再生エネルギー発電設備の発電量または変化量に基づいて、前記第２の再生エネルギー発電設備の第２の出力上限値を算出する上限値再設定演算器と、
前記第２の出力上限値を前記第２の再生エネルギー発電設備に送り、前記第２の出力上限値を受けて前記第２の再生エネルギー発電設備を発電制御する第２の再生エネルギー発電設備用制御器を
備える再生可能エネルギー発電システム。
【請求項２】
前記第１の再生エネルギー発電設備は太陽光発電設備であり、前記第２の再生エネルギー発電設備は風力発電設備であり、
前記第１の出力上限値は、前記風力発電設備の発電量である当初の第１の風力出力上限値であり、前記第２の出力上限値は、前記上限値再設定演算器により再設定された第２の風力出力上限値である、
請求項１に記載の再生可能エネルギー発電システム。
【請求項３】
前記合計出力制御器は、
前記連系認可量と、前記太陽光発電設備の太陽光発電量を検出する第１の電力検出器で検出した太陽光発電量の検出値とを演算することにより、前記風力発電設備の前記第１の風力出力上限値を算出する、
請求項２に記載の再生可能エネルギー発電システム。
【請求項４】
前記上限値再設定演算器は、
前記風力発電設備の風力発電量を検出する第２の電力検出器で検出した風力発電量の検出値と、前記第１の風力出力上限値との差分である許容偏差が予め定めた偏差上限よりも大きいときに、前記第１の風力出力上限値と、前記許容偏差と前記偏差上限との差分値に基づいて、前記風力発電設備に供給する前記第２の風力出力上限値を再設定する、
請求項３に記載の再生可能エネルギー発電システム。
【請求項５】
太陽光発電設備の発電量と連系認可量から風力発電設備の発電量を算定する協調制御用再生エネルギー発電機であって、
前記連系認可量と前記太陽光発電設備の発電量から前記風力発電設備の第１の風力出力上限値を算出する合計出力制御器と、
前記第１の風力出力上限値と、現在の前記風力発電設備の発電量または変化量に基づいて、前記風力発電設備の第２の風力出力上限値を再設定する上限値再設定演算器と、
前記第２の風力出力上限値を受けて前記風力発電設備を発電制御する前記風力発電設備の発電制御を行う制御器を
備える再生可能エネルギー発電機。
【請求項６】
さらに、前記太陽光発電設備の太陽光発電量を検出する第１の電力検出器と、前記風力発電設備の風力発電量を検出する第２の電力検出器を備え、
前記上限値再設定演算器は、
風力発電量を計測する前記第２の電力検出器の検出値に対する偏差上限を予め保持しておき、前記第１の風力出力上限値と前記風力発電設備の発電量の差分である許容偏差が前記偏差上限よりも大きい場合に、前記第１の風力出力上限値と、前記許容偏差と、前記偏差上限に基づいて前記風力発電設備の前記第２の風力出力上限値を再設定する、
請求項５に記載の再生可能エネルギー発電機。
【請求項７】
太陽光発電設備と風力発電設備を利用した再生可能エネルギー発電機を制御する制御機器であって、
連系認可量と前記太陽光発電設備の太陽光発電量とから第１の風力出力上限値を算出する合計出力制御器と、
前記第１の風力出力上限値と現在の風力発電量または変化量から前記第１の風力出力上限値を再設定して第２の風力出力上限値を出力する上限値再設定演算器と、
前記第２の風力出力上限値により前記風力発電設備の発電量を制御する風力発電制御器と、を備える再生可能エネルギー発電機用制御機器。
【請求項８】
太陽光発電設備の発電量と連系認可量から風力発電設備の発電量を算定する再生可能エネルギー発電方法であって、
前記連系認可量を取得するステップと、
太陽光発電設備の発電量を検出するステップと、
前記連系認可量と前記太陽光発電設備の発電量から前記風力発電設備の第１の風力出力上限値を算出するステップと、
前記風力発電設備の発電量を検出するステップと、
前記風力発電設備の発電量または変化量と前記第１の風力出力上限値から前記風力発電設備の第２の風力出力上限値を再設定するステップと、
前記第２の風力出力上限値に基づいて前記風力発電設備の発電量を制御するステップを含む、
再生可能エネルギー発電方法。
【請求項９】
前記風力発電設備の発電量または変化量と前記第１の風力出力上限値から前記風力発電設備の第２の風力出力上限値を再設定するステップにおいて、
前記風力発電設備の風力発電量に対する許容偏差を予め保持して置き、前記第１の風力出力上限値が前記許容偏差より大きい場合に、前記第１の風力出力上限値と前記風力発電設備の第２の検出器の検出値と、前記許容偏差に従って前記風力発電設備の前記第２の風力出力上限値を再設定する、
請求項８に記載の再生可能エネルギー発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の再生可能エネルギー発電設備を組み合わせて発電を行う再生可能エネルギー発電システム、再生可能エネルギー発電機、再生可能エネルギー発電機用制御機器及び再生可能エネルギー発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の代わりに電力をまかなうエネルギー源として、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの導入比率の向上が全世界で進んでいる。しかし、太陽光発電には、昼間は使えるが、夜間には使えないという制約がある。また、風力発電は、風速の大小による変動が激しく、しかも風車を急に止めることができないため、連系線に安易に接続すること難しいという問題がある。
【０００３】
一方、連系線の送電容量の上限などから、再生可能エネルギー発電システムに許容される最大の発電容量は制限されている。そのため、再生可能エネルギーを連系線と連系する際には、許容される発電電力の上限値（以降、「連系認可量」と記す）が設定される。したがって、再生可能エネルギー発電システムにおける各発電サイトでは、その発電電力が連系認可量以下になるよう発電設備が設計されている。
【０００４】
しかし、上述したように、再生可能エネルギー発電システムの発電量は、日射量や風速などの気象条件によって変動する。そのため、太陽光発電のや風力発電等の発電量が低い時間帯になると、許容される連系認可量を十分に活用できない状況にある。
【０００５】
特に再生可能エネルギーを太陽光発電のみで構築する際には、夜間の発電ができないため、太陽光発電による連系認可量の利用率は原理的に低くなってしまう。そこで、連系認可量の利用率を向上させるために、太陽光発電と風力発電を組み合わせた発電手法が提案されている(特許文献1、２参照)。
特許文献１、２に記載される技術は、太陽光発電の発電量が小さい夜間や雨天時に風力発電を行うことで、連系認可量の利用率を向上させ、再生可能エネルギーの発電量を高めるものである。
【０００６】
例えば、特許文献１には、太陽光発電設備が出力する発電電力と風力発電設備が出力する発電電力を合計した発電出力が連系認可量を超過しないように制御して、連系点から商用電力系統に供給する発電量を制御する制御装置が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、予測した第１の発電設備の発電電力を、商用の電力系統に対して予め設定された上限の電力である連系認可量から差し引き、この差し引いた電力値に基づいて第２の発電設備の制御値を算出する技術が開示されている。なお、特許文献２では、第１の発電設備を太陽光発電等とし、第２の発電設備を風力発電等としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６１０５１３８号公報
【特許文献２】特許第６１０８５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、再生可能エネルギー発電システムが太陽光発電と風力発電を備える例を用い、協調（または複合）再生可能エネルギー発電システムとして、太陽光発電による発電を優先する場合について考える。このとき、連系認可量に対する超過を防ぐためには、連系認可量から太陽光発電の発電電力を差し引いた電力を風力発電の発電電力の出力上限とすればよい。
風力発電は、出力制限値に対して、自身の発電電力を平均的に制御することができるが、風速や風向の時間変動により、通常、数％程度、発電電力が脈動する。特に、風速が急増する場合は、発電電力は通常時の出力脈動量より大きくなり、出力上限値を超過する場合がある。
【００１０】
そのため、風力出力上限値は、連系認可量に対し、余裕をもって発電量を制御する必要がある。しかし、風力発電システムの出力上限値を過大な余裕をもって設定すると、風力発電システムの発電量が低下し、再生可能エネルギー全体の発電量の低下を招くという問題が生じる。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、太陽光発電設備と風力発電設備の連系を図る際に、発電設備の出力制御により、できる限り、発電量を許容される連系認可量の近くで運転制御することができる再生可能エネルギー発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の再生可能エネルギー発電システムは、第１の再生エネルギー発電設備と第２の再生エネルギー発電設備を組み合わせて発電を行う再生可能エネルギー発電システムである。
本発明の再生可能エネルギー発電システムは、連系認可量と第１の再生エネルギー発電設備の発電量から第２の再生エネルギー発電設備の第１の出力上限値を算出する合計出力制御器と、第２の再生可能エネルギー発電設備の第１の出力上限値と、現在の第２の再生可能エネルギー発電設備の発電量または変化量に基づいて、第２の再生エネルギー発電設備の第２の出力上限値を算出する上限値再設定演算器とを備える。
【００１３】
また、本発明の再生可能エネルギー発電システムは、上限値再設定演算器で算出した第２の出力上限値を第２の再生エネルギー発電設備に送り、第２の出力上限値を受けて第２の再生エネルギー発電設備を発電制御する第２の再生エネルギー発電設備用制御器を備える。
【００１４】
上述した第１の再生可能エネルギー発電設備の代表的なものは太陽光発電設備であり、第２の再生可能エネルギー発電設備は、風力発電設備である。また、第１の出力上限値は、当初の風力発電設備の発電量の上限値を規定する第１の風力出力上限値であり、第２の出力上限値は、上限値再設定演算器により再設定された後の、風力発電設備の発電量の第２の風力出力上限値である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、太陽光発電システムと風力発電システムを備える再生可能エネルギー発電システムの出力が、連系認可量を超過しないようにするとともに、再生可能エネルギーの発電量が連系認可量から大幅に下回るのを回避することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムにおける上限値再設定演算器の制御動作の詳細を説明するためのブロック構成図である。
【図３】図２に示す上限値再設定演算器の制御動作の原理を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムにおける風力出力上限値（ａ）、風力発電量及び風なり発電量の関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムにおける風力出力上限値（ａ）、許容偏差を考慮した風力出力上限値（ｂ）、風力発電量及び風なり発電量の関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムにおいて、風力発電量をその上昇率に基づいて制御する例を説明するための図である。
【図７】本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムにおける全体の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ５において、条件値再設定演算器が上限値の再設定を行うさいの詳細を説明したフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムの構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施の形態例の全体構成の説明＞
図１は、本発明の第１の実施形態例に係る再生可能エネルギー発電システムの構成例である。
既に述べたように、電力系統の連系線容量には上限があるため、個々の再生可能エネルギーの発電業者は、電力ネットワークに連係する連系認可量を電力会社より受けて、連系認可量の範囲内で再生可能エネルギーの発電量を電力ネットワークに流して販売している。
【００１８】
図１に示すように、協調制御用風力発電システム１００は、太陽光発電設備１０２と風力発電設備１０３の合計発電量が連系認可量以下となるように、太陽光発電設備１０２の発電量に応じて、風力発電設備１０３の出力を協調制御する。
連系認可量以下で発電される太陽光発電設備１０２は、連系線１０１を介して電力ネットワークに接続される。風力発電設備１０３は、風力発電制御器１０４からの制御指令を受けて発電し、その発電電力を連系線１０１に出力する。
【００１９】
風力発電制御器１０４は，具体的には出力抑制用のピッチ制御器に相当し，風力発電制御器１０４の制御出力はピッチ角指令に相当する。ここでピッチ制御とは、風速と発電機出力を検知して、ピッチ角（回転面に対する風車の角度）を変化させて、風車の回転速度を制御するものである。
【００２０】
風力発電制御器１０４には、後述する上限値再設定演算器１０６により補正された風力出力上限値（ｂ）が入力されている。
定常状態においては、風速が十分に高い条件で、風力発電制御器１０４は、風力発電設備１０３の出力を風力出力上限値（ｂ）に近づけるようピッチ角指令を風力発電設備１０３に供給する。すなわち、風力発電設備１０３の出力と風力出力上限値（ｂ）を近づけるため、ピッチ制御器である風力発電制御器１０４は、出力リミッター付きの積分演算器を内蔵している。
【００２１】
合計出力制御器１０５には、連系認可量と、太陽光発電設備１０２の発電電力を検出する電力検出器６００からの発電量の検出値が入力される。そして、合計出力制御器１０５は、連系許可量から太陽光発電設備１０２の発電量を減じて風力出力上限値（ａ）を算出し、上限値再設定演算器１０６に供給する。
上限値再設定演算器１０６には、風力出力上限値（ａ）の他に、風力発電設備１０３の発電電力を検出する電力検出器６０１からの発電量の検出値が入力されている。上限値再設定演算器１０６は、この二つの入力から風力発電設備１０３の出力上限値を補正する演算を行い、その演算結果、つまり再設定された風力出力上限値（ｂ）を風力発電制御器１０４に出力する。
【００２２】
ここで風力出力上限値（ａ）を第１の風力出力上限値といい、再設定された風力出力上限値（ｂ）を第２の風力出力上限値ということもできる。
【００２３】
なお、風力出力上限値（ｂ）は、（１）式で示されるように、合計出力制御器１０５の出力である風力出力上限値（ａ）と、風力発電設備１０３からの風力発電量との関数Ｆで表すことができる。
風力出力上限値（ｂ）
＝Ｆ（風力出力上限値（ａ）、風力発電設備１０３の発電量） ・・・（１）
【００２４】
関数Ｆとしては、例えば、以下の（２）式が用いられる。
風力出力上限値（ｂ）＝風力発電設備１０３の発電量＋許容偏差        ・・・(２)
【００２５】
ここで、（２）式の許容偏差は、図５で後述するように、風力発電設備１０３の発電量と風力出力上限値（ｂ）の差分に相当するものであり、この値は、合計出力制御器１０５において計算により求めることができる。したがって、（２）式で示されるように、合計出力制御器１０５で求められた許容偏差を現在の風力発電設備１０３の発電量に加算したものが、再設定後の風力出力上限値（ｂ）となる。
【００２６】
気象条件等を勘案して風力出力上限値（ｂ）を計算する代わりに、条件別許容偏差情報１０７に、風力出力上限値（ａ）及び風力発電設備１０３の発電量と、風力出力上限値（ｂ）との関係を、気象条件等に応じてテーブルとして予め登録しておくことができる。その場合には、条件別許容偏差情報１０７のテーブルに登録された許容偏差を参照して再設定の風力出力上限値（ｂ）を求めることができる。なお、風力出力上限値（ｂ）を計算により求める例は、図２、図３を参照して説明する。
【００２７】
また、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量から、風力発電設備１０３の出力上限値に対する出力の超過状況を考慮して、風力出力上限値（ｂ）を設定する。
すなわち、風力発電設備１０３の発電量が風力出力上限値（ａ）より小さければ、風力発電設備１０３は風力を最大限受けられるように、風車のピッチを立てて発電する。そのため、風量が急に増加すれば、風力発電設備１０３の発電量も急に増加し、過渡的に風力出力上限値を超えることあると考えられる。
そこで、例えば、図５で後述するように、上限値再設定演算器１０６は、その事態を想定し、風力出力上限値（ａ）より低い風力出力上限値（ｂ）としている。
【００２８】
また、風力発電設備１０３の発電量が一定で、発電量が風力出力上限値（ａ）にほぼ等しい状態であれば、風力発電は風車のピッチ角をやや小さくして発電量を制限する状態にする。この場合には、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量の乖離は許容偏差より小さくなる。
【００２９】
しかし、その状態から風力出力上限値（ａ）が増加方向に更新された場合には、風力発電設備１０３の発電量と風力出力上限値（ａ）の差が大きくなるので、風力発電設備１０３の制御が難しくなる。このような場合には、上述した風力発電制御器１０４のリミッター付き積分器の出力が、リミッターが設定している限界値に張り付いていることが想定される。このように、積分器の出力がリミッターの限界値に張り付いている場合には、風車のピッチ角は制御がかかりにくい側に設定されているので、風力発電設備１０３の発電電力が風力発電設備１０３に与えられる風力出力上限値（ａ）を超えたときの風車のピッチ角制御の時間遅れが大きくなると考えられる。
【００３０】
すなわち、図５に示すように、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量の乖離が許容偏差を超えた場合には、風力出力上限値（ｂ）を風力出力上限値（ａ）より小さく設定する。この補正演算により、風車のピッチ角制御の時間遅れが大きくなるので、風速増加時の上限値の超過量が増大した場合でも、風力発電設備１０３の発電量が風力出力上限値（ａ）を超過しないようにすることができる。
【００３１】
また、風力出力上限値（ｂ）は、風量または風速から推定される風力出力上限値を風力発電設備１０３の定格発電電力とした場合の風力発電電力(以下、「風なり発電量」と称する)を用いて計算することもできる。
すなわち、風なり発電量が風力出力上限値（ａ）より大きくなると、風力発電設備１０３は風車のピッチ角制御をかけた状態になる。この場合、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ｂ）から風なり発電量を減算した値から、風車のピッチ角制御の効き具合を推定し、それに応じた風力出力上限値（ｂ）を再計算して求めるようにする。
【００３２】
風力発電制御器１０４は、上限値再設定演算器１０６から供給される風力出力上限値（ｂ）を風力発電設備１０３の出力上限指令値に設定して風力発電設備１０３を制御する。
このとき、上限値再設定演算器１０６は、インターネットを介して天気予報などから太陽光や風力の情報を得て、さまざまな条件別に風力出力上限値（ｂ）を設定することができる。例えば、曇りのち晴れの予報で現在曇りであれば、今後晴れて日が差し始めたときに風力出力上限値（ａ）が大きく下がる可能性がある。このため、上限値再設定演算器１０６は、現在の風力出力上限値（ａ）に対し、より小さい風力出力上限値（ｂ）を演算結果として出力する。
【００３３】
図１では、合計出力制御器１０５は、電力検出器６００で検出される太陽光発電設備１０２の発電量を入力として風力発電設備１０３の風力出力上限値（ａ）を算出している。
なお、太陽光発電設備１０２と風力発電設備１０３の合計出力を検出する不図示の電力検出器を電力系統との連系点に備え、この電力検出器の発電量検出値を連系認可量から減じ、その値を風力発電量に加算して、風力出力上限値（ａ）を算出してもよい。
【００３４】
＜上限値再設定演算器１０６の動作説明＞
図２は、上限値再設定演算器１０６を実現する制御ブロック図の例である。また、図３は、図２に示す上限値再設定演算器１０６の制御動作を説明するための模式図である。
上述したように、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量の検出値を入力とし、その２つの値から、条件にあった風力出力上限値（ｂ）を計算して上限値の再設定値として出力する。
【００３５】
上限値再設定演算器１０６は、風力発電設備１０３の風力出力上限値（ａ）を下方修正する第１の制御ブロック２０１を備える。また、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ａ）の上方更新時における風力発電設備１０３のオーバーシュートを抑制する第２の制御ブロック２０２を備える。この第２の制御ブロック２０２により、例えば、図４に示されるように、風なり発電量のオーバーシュートが回避され、風力発電設備１０３の発電量が風力出力上限値（ａ）に近い状態に保持されるようになる。
【００３６】
まず、図２を参照して、第１の制御ブロック２０１の動作について説明する。
第１の制御ブロック２０１は、風力発電設備１０３の発電電力の上限値を下方修正する演算ブロックである。
第１の制御ブロック２０１は、減算器２０３、２０４、減算器２０７、２０８、ローパスフィルター（ＬＰＦ）２０６、リミッター２０５、２０９を備える。
【００３７】
減算器２０３は、合計出力制御器１０５の出力である風力出力上限値（ａ）から、定常時の風力発電出力の脈動成分（リップル成分）の上限抑制値を減算する。
すなわち、図３に示すように、風力発電の発電量は様々な要因で変動している。このため、上限値再設定演算器１０６に供給される風力出力上限値（ａ）もある値を基準としてリップル成分を含んでいる。減算器２０３でリップル分の上限抑制値を減算するのは、風力発電設備１０３のリップル成分を含む発電出力が風力出力上限値（ａ）を超過しないようにするためである。具体的には、減算器２０３の出力は、図３に示すように、風力出力上限値（ａ）からリップル分の上限値を減算した値（Ｗｋ１）になる。このことは、合成出力制御器１０５で設定される風力出力上限値（ａ）を下方修正したことになる。
【００３８】
減算器２０３でリップル分だけ下方修正された風力出力上限値Ｗｋ１は、減算器２０７に供給され、この減算器２０７で、平滑化された風力発電設備１０３の発電量が減算される。つまり、風力発電設備１０３の発電量は、ＬＰＦ２０６で平滑化され、減算器２０７で、リップル分だけ下方修正された風力出力上限値Ｗｋ１から減算される。この減算器２０７の出力は、図３のＷｋ２で示す許容偏差として抽出され、減算器２０８に供給される。
【００３９】
そして、減算器２０８で、減算器２０７の出力である許容偏差Ｗｋ２と偏差上限値とが比較され、減算器２０８の出力が正のとき、つまり許容偏差Ｗｋ２が偏差上限より大きいときに、減算器２０８の出力である差分値を、リミッター２０９を介して減算器２０４に供給する。減算器２０８の出力が負のとき、つまり許容偏差Ｗｋ２が偏差上限より小さいときには、リミッター２０９からは何も出力されない。
【００４０】
減算器２０４は、許容偏差Ｗｋ２が偏差上限値より大きいときだけ、リップル分が除去された風力出力上限値Ｗｋ１から、許容偏差Ｗｋ２と偏差上限値の差分（Ｗｋ２−偏差上限値）を減算する。つまり、許容偏差Ｗｋ２と偏差上限値の差分である、「Ｗｋ２−偏差上限値」をＷｋ３（０より大きい値である）とすると、減算器２０４では、図３に示すように、「Ｗｋ１−Ｗｋ３」の演算が行われたことになる。その結果、減算器２０４の出力は、減算器３０３の出力値（Ｗｋ１）を値（Ｗｋ３）だけ、下方修正した値となる。そして、その演算結果は、リミッター２０５経由で、風力出力上限値（ａ’）として連系線２１０に送られ、第２の制御ブロック２０２に供給される。
【００４１】
第２の制御ブロック２０２は、上限値再設定演算器１０６において、風力出力上限値（ａ）の上方更新時に、風力発電設備１０３の出力がオーバーシュートした場合に、それを回避するための制御ブロックである。
第２の制御ブロック２０２は、減算器２１１、２１３、パラメータ乗算器２１２、加算器２１４、遅延素子２１５及びスイッチ２１６を備える。
【００４２】
まず、第１の制御ブロック２０１の出力である風力出力上限値（ａ’）は、減算器２１１に供給され、減算器２１１で、風力出力上限値（ａ’）から遅延素子２１５の出力が減算される。ここで遅延素子２１５の出力は、前回再設定された、つまり１つ前の風力出力上限値（ｂ）である。
【００４３】
この減算器２１１の差分出力、つまり風力出力上限値（ａ’）と前回の風力出力上限値（ｂ）との差分出力に、パラメータ乗算器２１２でパラメータ0.6が乗算され、この乗算された値が加算器２１４に供給される。そして、加算器２１４において、パラメータ乗算器２１２の出力と遅延素子２１５の出力が加算され、この加算値が再設定の風力出力上限値（ｂ）として、スイッチ２１６に送られる。なお、パラメータ乗算器２１２で乗算されるパラメータ値は１より小さい値であれば、0.6以外の数値でもよい。ここで、１より小さい数字を乗算するのは、風力出力上限値（ｂ）の急激な上ブレを防ぐためである。すなわち、図４に示すように、風速などの影響で急激に上昇する風なり発電量が、極力風力出力上限値（ａ）を超えないように制御するものである。
【００４４】
一方、第１の制御ブロック２０１の出力である風力出力上限値（ａ’）も、スイッチ２１６に供給されている。また、風力出力上限値（ａ’）は、減算器２１３にも供給され、この風力出力上限値（ａ’）から遅延素子２１５の出力である前回の風力出力上限値（ｂ）が減算される。
【００４５】
つまり、第１ブロック２０１の出力である風力出力上限値（ａ’）と1つ前の再設定値である風力出力上限値（ｂ）とが比較される。この比較の結果、風力出力上限値（ａ’）が1つ前の再設定値である風力出力上限値（ｂ）より大きい場合、つまり減算器２１３の出力が正であれば、スイッチ２１６は、加算器２１４の出力を新たな風力出力上限値（ｂ）として出力する。一方、スイッチ２１６は、風力出力上限値（ａ’）が1つ前の再設定値である風力出力上限値（ｂ）と同じかまたは小さい場合には、第１の制御ブロック２０１の出力である風力出力上限値（ａ’）を新たに再設定される風力出力上限値（ｂ）として出力する。
【００４６】
この第２の制御ブロック２０２は、風力出力上限値（ｂ）の上方更新時の急激なオーバーシュートを抑制する機能をもっており、この第２の制御ブロックの作用により、上方更新時の風力出力上限値（ｂ）の再設定は、段階的に緩やかに行われることになる。
【００４７】
図２では、第１の制御ブロック２０１と第２の制御ブロック２０２の両方を用いる構成を示したが、一方だけ用いることもできる。また、条件別に第１の制御ブロック２０１を用いるか、第２の制御ブロック２０２を用いるか、あるいは図２に示すように両方用いるのかを切り替えて用いるようにしてもよい。ここで条件別とは、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電電力値の別、あるいは、インターネットから入手する天候条件などが挙げられる。第１の制御ブロック２０１を単独で用いる場合は、信号線２１０からの風力出力上限値（ａ’）が風力出力上限値（ｂ）として出力される。
【００４８】
図４は、図１の合計出力制御器１０５の出力である風力出力上限値（ａ）と、風力発電設備１０３の出力である風力発電量、及び風なり発電量の例を示している。風なり発電量とは、既に説明したように、風量から推定される風力発電の上限値を定格とした場合の発電量である。
風力出力上限値（ａ）が風なり発電量より小さい状況下では、風力発電量はほぼ風力出力上限値（ａ）に近い付近の発電量となる。風なり発電量が風力出力上限値（ａ）より十分大きいならば、風力発電設備１０３は、発電量が風力出力上限値（ａ）より大きくならないように風車のピッチ角を制御した状態で発電する。
【００４９】
しかし、風力出力上限値（ａ）が風なり発電量よりも大きい状況下では、風力発電制御器１０４内の積分器がリミッターに向かって風力発電設備１０３の発電量を増やすように、偏差蓄積を継続する状態になる。このような場合には、風量が急増加すれば、風力発電設備１０３の発電量はそれに伴って急増加し、図４に示すように、時刻t前後に過渡的に風力出力上限値（ａ）を超えることがある。
【００５０】
この場合、図１、図２に示した例では、図２のリミッター２０９の出力が大きくなり、このリミッター２０９の出力が減算器２０４で風力出力上限値（ａ）から減算されるので、風力出力上限値（ａ）より小さい風力出力上限値（ｂ）が設定される（図５参照）。すなわち、時刻t−１の風力出力上限値（ｂ）は、風力出力上限値（ａ）より小さく、ここを超えた時点（例えば、時刻ｔ）で風車のピッチ角制御がなされる。このため、風力発電制御器１０４内の不図示のリミッター出力が風力出力上限値（ｂ）を過渡的に超過したとしても、風力出力上限値（ａ）を超過しないようにすることができる。ここで、図５に示すように、風力出力上限値（ｂ）と風力発電設備１０３の風力発電量との差分が、許容偏差となる。
【００５１】
以上、図２〜図５を参照して、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量または風なり発電量を受け、許容偏差または風力出力上限値（ｂ）を計算する例を示したが、そのほかの計算方法を用いてもよい。
【００５２】
例えば、所定時間の発電量（ｋＷ）ではなく、所定時間帯におけるその変化量を用いることも考えられる。図６に示すように、風力発電設備１０３の発電量の単位時間当たりの発電量の変化量(ΔP/Δt)を基準として制御することが可能である。すなわち、単位時間当たりの発電量の変化(ΔP/Δt)が大きい場合は過渡的な超過が起きやすいので許容偏差を小さくし、発電量の変化(ΔP/Δt)が小さい場合は過渡的な超過が起きにくいので許容偏差を大きく設定するようにしてもよい。
【００５３】
なお、上述した第１の実施形態例においては、太陽光発電設備１０２の発電量が、天候等の影響で停止する場合も考えられる。そこで、図１に示す再生可能エネルギー発電システム１００において、太陽光発電設備１０２の発電量の状態を観測し、発電量の入手が途絶えた場合には、直ちに風力出力上限値（ｂ）を風力出力上限値（ａ）に制御することが考えられる。あるいは、風力出力上限値（ｂ）を、太陽光発電設備１０２の発電量がその時刻における最大値となった時の風力出力上限値（ａ）に設定するようにしてもよい。
【００５４】
＜第１の実施形態例の制御手順の説明＞
次に、図７、図８のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施形態例の制御手順について説明する。この説明は、既に図１の全体構成図及び図２の上限値再設定演算器１０６の動作説明と重複する部分もあるが、ここでは重複する部分も含めて、図１及び図２のブロック図に示す各構成要素が関わる動作手順として説明する。
【００５５】
まず、協調型制御用風力発電システム１００の合計出力制御器１０５に、系統側から連系認可量が指定される（ステップＳ１）。この連系認可量は、連系線から供給することができる再生可能エネルギーの最大容量になる。また、太陽光発電設備１０２から出力される発電量が電力計６００（第１の電力検出器）で検出され、合計出力制御器１０５に出力される（ステップＳ２）。
【００５６】
合計出力制御器１０５は、上記２つの入力から、風力出力上限値（ａ）を算出する（ステップＳ３）。つまり、連系認可量から太陽光発電設備１０２の発電量を差し引いた発電量が、風力発電設備１０３の最大出力電力となり、これが風力出力上限値（ａ）になる。
合計出力制御器１０５で算出された風力出力上限値（ａ）は上限値再設定演算器１０６に供給される。また、風力発電設備１０３の発電量が電力計６０１（第２の電力検出器）で検出され（ステップＳ４）、この検出された風力発電設備１０３の発電量が、上限値再設定演算器１０６に供給される。
【００５７】
上限値再設定演算器１０６は、ステップＳ３で算出された風力出力上限値（ａ）及びステップＳ４で検出された風力電力設備１０５の発電量に基づいて、風力出力上限値の再設定を行う（ステップＳ５）。そして、再設定された新たな風力出力上限値（ｂ）を出力する。このステップＳ５の制御動作は、図８で詳細に説明される。上限値再設定演算器１０６で算出された風力出力上限値（ｂ）は、図１の風力発電制御器１０４に供給され、これにより風力発電設備１０３の発電量が制御され（ステップＳ６）、一連の処理が終了する。
【００５８】
図８は、図７のステップＳ５の上限値再設定演算器１０６の制御動作を説明するためのフローチャートである。
まず、図２で説明したように、合計出力制御器１０５で算出された風力出力上限値（ａ）から、風力発電設備１０３の振幅変動分（リップル分）が減算される（ステップＳ１１）。  
風力出力上限値（ａ）からリップル分が減算された風力出力上限値を、図８では「Ｗｋ１」で示している。
【００５９】
次に、風力発電設備１０３の発電出力を平滑した平均的な発電量が算出され、ステップＳ１１で算出されたリップル分が減算された風力出力上限値（Ｗｋ１）から、風力発電設備１０３の平均発電量が減算され、その差分が許容偏差（Ｗｋ２）として抽出される（ステップＳ１２）。そして、抽出された許容偏差（Ｗｋ２）が偏差上限と比較される（ステップＳ１３）。ここで偏差上限とは、予め設定した許容偏差の上限値であり、この上限値である偏差上限よりも許容偏差（Ｗｋ２）が大きい場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）は、風力出力上限値（ａ）からリップル分が減算された風力出力上限値（Ｗｋ１）から、許容誤差（Ｗｋ２）と偏差上限との差分（図３のＷｋ３）を減算して、風力出力上限値（ａ’）とする（ステップＳ１４）。
【００６０】
一方、ステップＳ１３で、上限値である偏差上限よりも許容偏差（Ｗｋ２）が小さい場合（ステップＳ１３のＮＯ）には、風力出力上限値（ａ）からリップル分が減算された値（Ｗｋ１）が、そのまま風力出力上限値（ａ’）として出力される（ステップＳ１５）。
【００６１】
次に、ステップＳ１４またはステップＳ１５で算出された風力出力上限値（ａ’）から所定時間前に算出された風力出力上限値（ｂ-Δｔ）が減算される（ステップＳ１６）。ここでは、ステップＳ１６で演算された差分値を「Ｗ４ｋ」で示している。そして、差分値（Ｗ４ｋ）に重み係数である１より小さい係数（例えば、0.6）を乗算し、新たな差分値（Ｗｋ４’）として出力する（ステップＳ１７）。
【００６２】
さらに、ステップＳ１７で算出された新たな差分値（Ｗｋ４’）に前回の風力出力上限値（ｂ-Δｔ）を加え、算出された値（Ｗｋ５）を新たな風力出力上限値（ｂ）として出力する（ステップＳ１８）。
また、ステップＳ１８と並行して、ステップＳ１４またはステップＳ１５で演算した風力出力上限値（ａ’）と前回の風力出力上限値（ｂ-Δｔ）との差分値（Ｗｋ６）を求める（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ１９で求めた算出値Ｗｋ６が「０」より大きいか否かが判定される（ステップＳ２０）。
【００６３】
ステップＳ２０において、「Ｗｋ６＞０」と判定された場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）には、ステップＳ１８で算出した値Ｗｋ５を新たな風力出力上限値（ｂ）として風力発電制御器１０４に出力する（ステップＳ２１）。また、ステップＳ２０において、「Ｗｋ６＜０またはＷｋ６＝０」と判定された場合（ステップＳ２０のＮＯ）には、ステップＳ１４またはステップＳ１５で算出された風力出力上限値（ａ’）を新たに再設定された風力出力上限値（ｂ）として風力発電制御器１０４に出力する（ステップＳ２２）。そして、図７のステップＳ６の処理に戻る。
【００６４】
＜第２の実施形態例＞
図９は、本発明の第２の実施形態例に係る再生エネルギー発電システムの構成例を示す。この第２の実施形態例では、再生エネルギー発電システムの構成のうち、協調用制御装置１００’を、太陽光発電設備１０２及び風力発電設備１０３と独立の構成要素としている点が、図１に示す第１の実施形態例と異なっている。つまり、図９に示すように、風力発電設備１０３は、協調用制御装置１００’の外部に設けられている。図９では「協調用制御装置１００’」としているが、これは「協調制御用再生可能エネルギー発電システムの制御装置１００’」を、短縮して記載したものである。
【００６５】
この構成においても、第１の実施形態例と同様に、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量を受け、その２つの値から、条件にあった風力出力上限値（ｂ）を計算して出力する。それ以外の協調用制御装置１００’の構成は、図１の協調制御用風力発電システム１００の構成と同じなので説明は省略する。
【００６６】
＜第３の実施形態例＞
図１０は、本発明の第３の実施形態例に係る協調制御ハイブリッド発電システム１００’’の構成例を示す。第１の実施の形態例では、太陽光発電設備１０２に協調制御用風力発電システム１００を接続する例を示したが、第３の実施形態例では、太陽光発電設備１０２を備え、複数の発電設備を含む構成の再生可能ハイブリッド発電システム１００’’を示している。
この構成においても第１の実施形態例と同様に、上限値再設定演算器１０６は、風力出力上限値（ａ）と風力発電設備１０３の発電量を受け、その２つの値から、条件にあった風力出力上限値（ｂ）を計算して出力している。
【００６７】
上述した第１〜第３の実施の形態例には、太陽光発電設備１０２に風力発電設備１０３を追加する例を示したが、太陽光発電設備１０２を第１の再生エネルギー発電設備、風力発電設備１０３を第２の再生可能発電設備として、一般化することが可能である。
つまり、風力発電設備１０３と太陽光発電設備１０２を交換して、連系認可量以下で発電量を増やすこともできる。また、太陽光発電や風力発電以外にも、バイオマス、地熱、水力などの再生可能エネルギーについても、連系認可量から各再生エネルギーの発電量の上限値を推定し、その結果に応じて第２の再生可能エネルギー発電機を制御する指令値を再設定することもできる。
【００６８】
ここで第１から第３の実施形態例で説明した太陽光発電設備１０２を第１の再生可能エネルギー発電設備とし、風力発電設備１０３を第２の再生可能エネルギー発電設備とした場合には、風力出力上限値（ａ）が第２の再生可能エネルギー発電設備の第１の出力上限値に該当する。また、再設定された風力出力上限値（ｂ）が第２の再生可能エネルギー発電設備の第２の出力上限値に該当する。
【００６９】
なお、以上説明した第１〜第３の実施形態例は、あくまでも本発明を実施するための複数の形態例である。本発明は、明細書または図面に開示した上述の実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しない限りにおいて、他の応用例及び変形例を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
１００…協調制御再生可能エネルギー発電システム、１００’…協調制御再生可能エネルギー発電システムの制御装置（協調用制御装置）、１００’’… 協調制御用ハイブリッド発電システム、１０２…太陽光発電設備、１０３…風力発電設備、１０４…風力発電制御器、１０５…合計出力制御器、１０６…上限値再設定演算器、１０７…条件別許容偏差情報、２０１…第１の制御ブロック、２０２…第２の制御ブロック、６００、６０１…電力計（電力検出器）
【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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