(57)【要約】【課題】  再生可能エネルギー発電機に併設される蓄電池を用いて、再生可能エネルギー発電機の発電値の変動緩和を図りながら、系統安定のための調整力を供給する蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムを提供する。【解決手段】  再生可能エネルギー発電機と、蓄電池と、再生可能エネルギー発電可能値を予測する再生可能エネルギー発電予測部と、電力取引情報を受信する電力取引情報受信部と、前記再生可能エネルギー発電予測部が予測する再生可能エネルギー発電予測量と電力取引情報から電力取引発電W2と再生可能エネルギー発電W1と蓄電池充放電の指令値を算出する蓄電池WF制御算出部と、電力取引発電W2と再生可能エネルギー発電W1に従って電力を分配する電力変換器からなる蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力上限指令値を受けて前記出力上限指令値以下の発電電力を出力する再生可能エネルギー発電機と、充放電指令値に従って蓄電池を充放電する蓄電池システムと、前記出力上限指令値及び前記充放電指令値を出力する制御部とを備える蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムであって、
前記蓄電池システムは、蓄電池のＳＯＣ値を出力し、
前記制御部は、前記再生可能エネルギー発電機で発電可能な再生可能エネルギー発電可能値を予測する再生可能エネルギー発電予測部と、電力取引情報を受信する電力取引情報受信部と、前記出力上限指令値及び前記充放電指令値を算出する蓄電池WF制御算出部とを備え、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記再生可能エネルギー発電可能値、前記電力取引情報、前記SOC値、変動緩和要件から、前記再生可能エネルギー発電機の発電電力と、前記蓄電池の充放電指令値と、電力取引発電W2を算出し、
前記再生可能エネルギー発電機の発電値と前記充放電指令値の合算値W1から前記電力取引発電W2を差し引いた電力W3と前記電力取引発電W2とを分配する電力変換器と、前記合算値W1を測定する第一の電力メータ1と、前記電力取引発電W2を測定する第二の電力メータ2と、を備えることを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項２】
請求項1記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電機は、風力発電機、太陽光発電機、水力発電機、バイオマス発電機、またはこれらの組合せであることを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項３】
請求項1記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記蓄電池WF制御算出部は、
前記SOC値から前記蓄電池の充電可能電力と放電可能電力を算出し、前記合算値W1の上限値と前記合算値W1の下限値を計算し、
前記電力取引情報が上げ取引である場合は、前記SOC値から放電可能値を算出し、前記上限値と前記合算値W1の差分を算出し、前記放電可能値と前記差分の小さい値以下に前記充放電指令値を設定し、
前記電力取引情報が下げ取引である場合は、前記SOC値から充電可能値を算出し、前記合算値W1と前記下限値との差分を算出し、前記充電可能値の絶対値と前記差分の絶対値の小さい値以下に前記充放電指令値の絶対値を設定する
ことを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項４】
請求項3記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記電力取引情報の将来値を用いて、前記電力取引発電W2が前記電力取引情報に満たない時刻と不足する電力値を算出し、上げ取引で不足する場合は、前記時刻以前の時刻において前記充放電指令値を充電側に補正し、下げ取引で不足する場合は、前記時刻以前の時刻において前記合算値W1を下げる方向に補正するか、前記充放電指令値を放電側に補正することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項５】
請求項3記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記電力取引情報の予測値を用いて、前記電力取引発電W2が前記電力取引情報に満たない時刻と不足する電力値を算出し、上げ取引で不足する場合は、前記時刻以前の時刻において前記合算値W1を前記上限値とするよう前記充放電指令値を補正し、下げ取引で不足する場合は、前記時刻以前の時刻において前記合算値W1を前記下限値とするよう前記充放電指令値を補正することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項６】
請求項1記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電機と、前記蓄電池システムは対になって複数あり、
前記再生可能エネルギー発電予測部は、前記複数の再生可能エネルギー発電機の再生可能エネルギー発電可能値を予測して前記蓄電池WF制御算出部に出力し、前記複数の蓄電池システムのSOC値から前記複数の蓄電池システムの充放電可能値を算出して前記蓄電池WF制御算出部に出力する蓄電池WF制御見積もりする手段を備え、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記複数の蓄電池システムの充放電可能値と、前記複数の再生可能エネルギー発電機の再生可能エネルギー発電可能値から、前記複数の蓄電池システムの充放電値および前記複数の再生可能エネルギー発電機の発電値と前記電力取引発電W2を決定する手段を備えることを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項７】
請求項６記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記複数の蓄電池システムの充放電可能値と、前記複数の再生可能エネルギー発電機の再生可能エネルギー発電可能値から、前記複数の蓄電池システムと前記複数の再生可能エネルギー発電機の対ごとの前記電力取引発電W2である個別電力取引発電W2可能値を算出し、前記個別電力取引発電W2可能値の集計可能値を算出し、前記集計可能値から前記電力取引発電W2を定め、前記電力取引発電W2と前記個別電力取引発電W2可能値を用いて、前記複数の蓄電池システムの充放電値および前記複数の再生可能エネルギー発電機の発電値と前記電力取引発電W2を決定することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項８】
請求項1記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記電力取引発電W2を測定する電力メータ2と、前記再生可能エネルギー発電機の出力値W0を測定する電力メータ0を備え、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記電力メータ2と前記電力メータ0から電力W1を推定することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項９】
請求項２記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電機は、太陽光発電機とその他の再生可能エネルギー発電機との組み合わせよりなり、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記太陽光発電を優先して抑制することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項１０】
請求項２記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記再生可能エネルギー発電機は、風力発電機とその他の再生可能エネルギー発電機との組み合わせよりなり、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記風力発電を優先して抑制することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項１１】
請求項3記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記蓄電池WF制御算出部は、前記合算値W1が前記上限値以下かつ前記下限値以上であった変動緩和遵守率を計算し、前記電力取引発電W2が前記取引情報の電力を供給した供給可能取引率を計算し、前記変動緩和遵守率と前記供給可能取引率から算出した指標が基準を超えた場合は、前記上限値と前記下限値を修正することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【請求項１２】
請求項3記載の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにおいて、
前記蓄電池WF制御算出部は、表示器と記憶部とを備え、
前記記憶部は、前記SOC値、前記合算値W1、電力取引情報、前記電力取引発電W2、前記充放電指令値のいずれかの履歴を保持し、前記表示器に表示することを特徴とする蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２排出抑制のために、電力をまかなうエネルギー源として、化石燃料のかわりに、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの比率を高める必要がある。火力発電機が解列すると、需要の変動に対して系統安定のための調整力供給能力が低下してしまう。一方、個々の再生可能エネルギー発電機には自身の発電値の変動を緩和するための蓄電池を併設している場合がある。風力発電値の変動が最も激しい状況に備えて蓄電池容量を設計しているので、季節や天候によって安定的に発電できる期間には、蓄電池の能力が使われないままとなる。そこで、この蓄電池の能力を調整力として活用できれば、系統安定に貢献できる。
【０００３】
系統安定に貢献するための先行技術として、たとえば、ＷＯ２０１１／０９９１４２号公報（特許文献１）には、風力発電機から出力される風力発電により得られた発電電力を蓄電池に充放電することにより一定電力を電力系統に出力する蓄電池併用型風力発電システムが開示されている。このとき、充電電力について、潮流別の潮流電力量を計測し、他発電事業者からの購入電力と自らの風力発電による発電電力とを区分する。蓄電池に充電するための電力として2区分を区別している。
【０００４】
また、他の系統安定に貢献するための先行技術として、たとえば、特開２００６−２０４０８１号公報（特許文献２）には、風力発電値の変動を需要者所有の電気自動車の蓄電池の充放電による需給調整方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０９９１４２号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
風力発電者所有の変動緩和用蓄電池は、再生可能エネルギーの変動緩和条件を満足するのみならず、アンシラリーサービス用に蓄電池能力を提供することで有効に活用が可能である。いずれの先行技術文献にも、風力発電の変動緩和と調整力用電力提供を両立する蓄電池は開示されておらず、その充放電の詳細も明らかにされていない。
【０００７】
そこで本発明の課題は、風力発電者所有の変動緩和用蓄電池を用いて、再生可能エネルギーの変動緩和条件を満足しつつ、アンシラリーサービス用に蓄電池能力を提供する蓄電池併設側風力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】
【０００８】
上記課題を解決する本願発明は、再生可能エネルギー発電機と、蓄電池システムと、再生可能エネルギー発電機及び蓄電池システムを制御する制御部と、電力変換器とを備える蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムにある。再生可能エネルギー発電機は、風力発電機、太陽光発電機、水力発電機、バイオマス発電機の少なくともいずれかまたは複数の組合せであり、制御部より出力される出力上限指令値を受け、出力上限指令値以下に発電電力を抑制する機能を備える。蓄電池システムは、一または複数の蓄電池を備え、制御部より出力される充放電指令値に従って蓄電池を充放電する。また、現在の充電率（SOC値：State Of Charge）を出力する。
【０００９】
さらに、再生可能エネルギー発電機は、出力上限指令値を受けて出力上限指令値以下で発電電力を抑制する機能を備える。蓄電池システムは、
充放電指令値に従って蓄電池を充放電するとともに、現在のSOC値を出力する機能を備える。
【００１０】
蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムの制御部は以下で構成される。再生可能エネルギー発電予測部は、再生可能エネルギー発電可能値を予測する機能を備える。電力取引情報受信部は、システム外より電力取引情報を受信する。蓄電池WF制御算出部は、再生可能エネルギー発電可能値と前記電力取引情報と前記SOC値から電力取引発電W2と出力上限指令値と前記充放電指令値を算出する。
【００１１】
電力変換器は、再生可能エネルギー発電機と蓄電池システムより、指定された電力を分流する。具体的には、再生可能エネルギー発電機発電値と前記充放電指令値の合算値W1から前記電力取引発電W2を差し引いた電力W3と前記電力取引発電W2とを分配する機能を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システムによれば、再生可能エネルギー発電機、および、再生可能エネルギー発電機に併設される蓄電池を用いて、再生可能エネルギー発電機の発電値の変動緩和を図りながら、系統安定のための調整力を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１と第2の実施形態に係る蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の構成の例を示した図。
【図２】再生可能エネルギー発電機システム１０００の発電値（(a)：W1出力、(b)：蓄電池出力、(c)：蓄電池充電率）の例を示した図。
【図３】SOCから蓄電池充放電可能量を算出する例を示した図。
【図４】蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の処理フローの図。
【図５】蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の処理フローの図。
【図６】蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の処理フローの図。
【図７】第2の実施形態に係る再生可能エネルギー発電値の例を示した図。
【図８】第2の実施形態に係る再生可能エネルギー発電値の例を示した図。
【図９】第2の実施形態に係る再生可能エネルギー発電値の例を示した図。
【図１０】蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の処理フローの図。
【図１１】第3の実施形態に係る発電システムの構成の例を示した図。
【図１２】第3の実施形態に係る再生可能エネルギー発電値の例を示した図。
【図１３】第4の実施形態に係る再生可能エネルギー発電値の例を示した図。
【図１４】第5の実施形態に係る複数の風力発電サイトを含む再生可能エネルギー発電機システム３０００の例を示した図。
【図１５】第5の実施形態に係る各風力発電サイトの再生可能エネルギー発電機システム２０００の例を示した図。
【図１６】蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム２０００の処理フローの図。
【図１７】蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム３０００の処理フローの図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
石油・石炭などの化石燃料を使用しない再生可能エネルギー発電機として、風力発電、太陽光発電、水力発電、バイオマス発電等が検討されている。これらの再生可能エネルギーは枯渇の心配のない一方、季節や時間帯、気象条件により発電量が変動する。従って、安定した電力供給のため、エネルギー源の異なる複数種類の発電機を併用したり、蓄電池を併設して発電電力の変動を緩和して電力供給することが提案されている。
【００１５】
再生エネルギー発電機は、季節や時間帯により稼働率が変動するため、その変動を緩和するための蓄電値が設けられている。また、その変動は上記のように既設や時間帯により異なるため、充電池の充放電能力の余力にも変動があり、発電設備より提供される電力の変動緩和に余裕を持った蓄電池が備えられる。
【００１６】
一方、このような再生エネルギー発電電力が商用電力系統へ接続されることによる電力不安定化に対し、系統安定化による電力品質維持の重要性が高まり、種々の電力品質調整（アンシラリーサービス）がなされている。従って、上記充電池の充放電能力の余地を用いることで、系統安定化を図るとともに、効率のよいエネルギー提供が可能となる。
【００１７】
本発明は上記を達成するため、発電電力を提供するとともに、変動緩和用の蓄電池の余力を用い電力系統の安定化に寄与する蓄電池併設の再生エネルギー発電システムを提供し、高効率発電及び電力系統の安定化に寄与することを目的とする。
【００１８】
そこで、蓄電池併設型の再生可能エネルギー発電機システムにより、蓄電池の余力を系統安定化に利用することとした。例えば、風力発電設備においては、稼働率が季節により低下し、変動緩和用蓄電池の充電能力には余力が生じる。従って、一の蓄電池設備により、風力発電設備の変動緩和と、一又は複数の電力系統の系統安定化のための充放電とが両立できる。
【００１９】
上記目的で蓄電池設備を使用する場合、蓄電池より提供される充放電電力は、再生エネルギー発電設備の変動を抑制し系統接続される電力と、系統安定化のための充放電電力とを切り分けて制御する必要がある。従って、蓄電池より提供する電力量を双方に分配するための電力分配量を決定し、分配を指令する分配電力量決定部を備えることが好ましい。
【００２０】
また、当該蓄電池併設側再生エネルギー発電設備は、系統安定化のための放電時に風力発電設備の変動緩和のための放電が可能とする必要がある。従って、将来の発電電力の変動緩和に必要な電力（ｋＷ/ｋＷｈ）を、気象条件や、電力取引情報などの電力需要情報より見積もるとともに、予測発電電力量を勘案して蓄電池に充電しておくことが好ましい。そのため、充放電を制御する蓄電池制御部を備えることが好ましい。
【００２１】
具体的には、電力取引情報、気象情報を受信し、未来時刻ｔの再生可能エネルギー発電機の発電量より、変動緩和に必要な蓄電池充放電量を算出するとともに、充放電を制御する。
【００２２】
このように、電力系統への連系要件と電力取引の条件とを両立しながら、再生可能エネルギー発電機に併設される蓄電池の能力を活用し、再生可能エネルギー発電機の発電値の変動緩和を図り、系統安定のための調整力を供給することで、安定した電力供給への貢献が可能である。
【実施例１】
【００２３】
図1に、第１の実施形態に係る蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の例を示す。ここでは、再生可能エネルギーの例として、風力発電を用いて説明する。また、系統安定のための調整力はアンシラリーサービス用の電力取引にて提供するものとする。本実施例の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００は、電力メータＭ２、潮流を分ける電力変換器（BTB（Back-to-back））８、ＷＦ制御部２００を備える。
【００２４】
まず、課された変動緩和要件を満足するための構成要素を説明し、次に、特徴部分である、課された変動緩和要件に加えて系統安定のための電力取引を両立するための構成要素を説明する。
【００２５】
蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００は、電力線101を介して風力発電としての変動緩和用件を遵守した発電電力を出力する。また、それを計測するための電力メータＭ１を備える。風力発電としての電力は課された変動緩和要件を満足するものである。たとえば、一定時間枠内の発電値の最大値と最小値の差が一定値になるよう各機器を制御する構成を備える。
【００２６】
風力発電設備2は風を受けて出力上限指令値に従って発電する設備である。風なり発電とは、出力抑制を受けずに風力発電する場合の発電のことである。風力発電設備2はWF制御部200より出力上限指令値を受けて、風なり発電値が出力上限指令値より大きい場合は、発電電力が出力上限指令値になるように発電電力を抑制し、風が弱く風なりの発電値が出力上限指令値より小さい場合は、風なり発電値を発電する。電力メータＭ０は、風力発電設備の発電電力を測定する。
【００２７】
蓄電池システム3は、いずれも図示されない一または複数の蓄電池と、その充放電を交流に変換するための電力交換器と、蓄電池のSOCを測定または推定し出力するＳＯＣ検出部からなる。なお、ＳＯＣ検出部は、蓄電池システム３ではなくWF制御部200に設けてもよい。
【００２８】
蓄電池システム3は、WF制御部200から充放電指令を受けて充放電する。ただし、そのときのSOC状態に応じて指令どおりの充放電ができない場合がある。SOC100%の状態であれば、充電はできないし、SOC0%の状態であれば、放電はできない。そのため、蓄電池システム3は電圧値やそれまでの充放電履歴から蓄電池のSOCを測定または推定し、WF制御部200(蓄電池WF制御算出部6)にその値を出力する。WF制御部200は蓄電池システム3に出力する充放電指令値をSOC状態に応じた充放電可能な範囲に設定する。また、WF制御部200は、電力メータＭ１の測定値の過去値を受けて、変動緩和要件を満足するように蓄電池の充放電指令値、および、風力発電設備2の出力上限指令値を算出する。
【００２９】
なお、電力取引しない場合の指令値の算出方法は特定の手段に限定されない（例えば、特許第５５０１１８３号に記載の方法が利用可能である）。
【００３０】
次に、特徴部分を説明する。蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００は、前記変動緩和要件を満たしつつ電力線102を介して系統安定化のための上げ取引/下げ取引電力(調整力)に従った電力を電力系統に出力もしくは電力系統から受け取る。系統安定化のための上げ取引/下げ取引電力は、電力取引契約にのっとった電力入出力指令に従わなくてはならない。その一方、風力発電としての電力は課された変動緩和要件を満足しなければならない。そこで、調整力用の電力を測定するために、系統への電力線に備える電力メータＭ１とは別に、電力線102には電力メータＭ２を備える。電力メータＭ１を備えることにより蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００が変動緩和要件を満たすことを示すことができ、さらに電力メータＭ２を備えることにより調整力として系統に供給した電力のエビデンスを示すことが可能になる。
【００３１】
電力取引情報受信部4は、インターネットや専用線から、電力取引契約にのっとった電力入出力指令として、系統安定に必要な電力取引情報P(t)を受信し、蓄電池WF制御算出部6に出力する。ここでの電力取引契約は、-P_MAX< P(t)< P_MAXの範囲でP(t)を受けて電力を出力/入力する上げ取引/下げ取引する契約をしている前提とする。P_MAX は電力取引契約の中で取り決めた取引電力の上限値を示す値である。P(t)が正の値であれば、電力を上げる上げ取引として、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００は電力線102を介して電力系統側に電力を流す。P(t)が負の値であれば、電力を下げる下げ取引として、電力線102を介して電力系統側より電力を受ける。
【００３２】
風力発電値予測部5は、気象情報を受けて風力発電設備2の風なり発電値として風力発電予測値Wｆ（ｔ）を予測する。また、風力発電値予測部5は、現在の風なり発電値を測定する。風力発電値予測部5は、風力発電予測値Wｆ（ｔ）と風なり発電値を蓄電池WF制御算出部6に出力する。ここで、気象情報とは風力発電設備2が位置する地域の天気予報やほか地域の現在の気象情報である。雲や気圧の配置も含む。そして、風力発電値予測部5は、気象情報と直前までの風なり発電値から現在時刻以降の風なり発電値を予測する。風力発電予測値Wｆ（ｔ）は、現在時刻から数秒先から数時間先までの各時刻の風力発電設備の発電値の予測値であり、所定の間隔で、更新される。風力発電予測値Wｆ（ｔ）は、出力抑制をしない風なりの発電を予測する。風なりの発電値は、出力抑制制御をかけることで、風なりの発電値以下に抑制することができる。抑制をかけない風なりの発電値または風力発電予測値Wｆ（ｔ）は、制御後発電値と区別するために、以降、再生可能エネルギー発電可能値および予測値と呼ぶ。
【００３３】
蓄電池WF制御算出部6は、電力取引情報P(t)、風力発電予測値Wｆ（ｔ）、電力メータＭ１の測定値の過去値、蓄電池のSOCを受けて、蓄電池の充放電指令値、出力上限指令値、W1出力値,W2出力値を算出する。算出方法については、図2から図6を用いて後述する。本実施例の蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００では電力メータＭ１の測定値を取り込む構成としているが、図１３に示すように、電力メータＭ０の測定値を取り込み蓄電池充放電指令値の過去値を用いて計算して用いることもできる。または、電力メータＭ１の通信に異常が生じた場合に、電力メータＭ０の測定値を取り込み蓄電池充放電指令値の過去値を用いて計算しても良い。電力メータＭ０、電力メータＭ１、電力メータＭ２には、過去の計測値を保存するためのデータを保存する機能を備える。
【００３４】
蓄電池WF制御算出部6は、変動緩和遵守率の履歴、電力取引遵守履歴、蓄電池サイクル数進捗状況、SOC状態の履歴を保持し出力表示するI/Fを備える。これにより、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の制御に必要な各値がどのように算出されたのかを、操作者は確認することができる。
【００３５】
蓄電池WF制御算出部6は、風力発電設備2の風なり発電値が0でかつ、電力取引情報として下げ取引を受信した場合は、蓄電池システム3の充電可能値の範囲で、系統から電力の供給を受けて蓄電池システム3に充電する。これは、そのほかの実施例の場合も共通である。
【００３６】
潮流を分ける電力変換器（BTB8）は、電力線103と電力線104を介して出力される風力発電設備2と蓄電池システム3の電力からW2として指定された電力を電力線102に分流する。BTB8は、電力線102への接続側に変圧器１５および電力線104への接続側に変圧器１６を備える。変圧器１５または変圧器１６は、どちらか一方には必ず備える必要がある。電力線１０１，１０２，１０５はループを構成しているため、変圧器１５または変圧器１６によって、零相経路を断ち、安定した動作とノイズ拡散防止の効果がある。
【００３７】
図2を用いて、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の内部処理にかかわる値と処理の概要を説明する。図２は、再生可能エネルギー発電機の発電値の例を示した図である。図2(a)は、横軸は時刻、縦軸は発電出力であり、電力メータＭ１で計測されるW1出力を示している。説明を簡単にするため、この図では、電力取引用の電力メータＭ２で計測される電力値は0とする。図2(b)の横軸は時刻、縦軸は蓄電池システム3の出力値であり、放電は正の値を、充電は負の値をとる。図2(c)の横軸は時刻、縦軸は蓄電池システム3の備える蓄電池の充電率である。(a)〜(c)の横軸時刻は、同一時刻である。
【００３８】
(a)に示す電力メータＭ１で計測されるW1出力は、電力系統に連系するための変動緩和要件が課されており、変動緩和要件はｎ分間の最大値と最小値の差がL以下とする。(a)には、各時刻における、上記変動緩和要件を満足するためのW1出力の許容範囲であるW1上限値とW1下限値を示している。蓄電池WF制御算出部6は、W1上限値≧W1出力≧W1下限値となるよう、風力発電予測値Wｆ（ｔ）から、充放電値、出力上限指令値、W2出力の指令値を算出する。風なりの発電値およびその予測値として風力発電予測値Wｆ（ｔ）を示している。時刻t1においては、W1出力値(t1)=風なり発電値(t1)であり、蓄電池からの充放電がなくても風なりの発電値でW1上限値以下かつW1下限値以上である。時刻t2においては、風なり発電値が下限値を下回ってしまうため、蓄電池より放電することでW1出力が下限値と同じくなるようにし、要件を満足させる。時刻t3においては、風なり発電値が上限値を上回るため、蓄電池が充電することでW1出力が上限値と同じくなるようにし、要件を満足させる。
【００３９】
蓄電池の放電を行うと、(c)に示すように蓄電池SOCは低下し、充電を行えば蓄電池SOCは上昇する。また、蓄電池の端子電圧制約により、SOCに応じて、蓄電池充電可能値Xcと蓄電池放電可能値Xdが変化する。蓄電池WF制御算出部6は、SOCから蓄電池充電可能値Xcと蓄電池放電可能値Xdを算出する。算出方法については、図3により後述する。(a)には、各時刻のSOC値に応じた蓄電池充電可能値Xcと蓄電池放電可能値Xdを示している。
【００４０】
蓄電池WF制御算出部6は、各時刻における、電力取引に供給可能な電力を次のように算出する。
【００４１】
蓄電池WF制御算出部6は制御を決定するために用いる場合は、風なり発電値のかわりに風なり発電値の予測値である風力発電予測値Wｆ（ｔ）を用いる。
【００４２】
時刻t1においては、W1出力値(t1)=風なり発電値(t1)であるが、W1出力値(t1)をW1下限値まで下げて(風なり発電値-W1下限値)の電力量を下げ電力取引に融通することができる。これをW2下げ取引可能値1 (t1)とする。しかし、W1出力値をW1下限値まで下げるためには、風なり発電値とW1下限値の差分を、蓄電池に充電する必要がある。すなわち、蓄電池充電可能値Xc(t)までしかW1出力値を下げられない。下げ電力取引に融通できるのは、W2下げ取引可能値1(t)，蓄電池充電可能値Xc(t)の小さいほうの値である。また、W1下限値は、直前のn分間のW1出力値の最大値-Lにより算出し、W1上限値は、直前のn分間のW1出力値の最小値＋Lにより算出する。
【００４３】
W2下げ取引可能値1(t)=風力発電予測値Wｆ(t)-W1下限値(t)・・・(1式)
W2下げ取引可能値＝MIN(W2下げ取引可能値1(t)，蓄電池充電可能値Xc(t))・・・(2式)
変動緩和用放電値Zd(t)=0
変動緩和用充電値Zc(t)=0
【００４４】
同様に、W1上限値−風なり発電値の電力量を上げ電力取引に融通することができ、これをW2上げ取引可能値1 (t1)とする。上げ電力取引に融通できるのは、W2上げ取引可能値1(t)，蓄電池充電可能値Xc(t)の小さいほうの値である。
【００４５】
W2上げ取引可能値1 (t)= W1上限値(t)−風力発電予測値Wｆ(t)・・・(3式)
W2上げ取引可能値＝MIN(W2上げ取引可能値1(t) ，蓄電池放電可能値Xd(t))・・・(4-1式)
変動緩和用放電値Zd(t)=0・・・(4-2式)
変動緩和用充電値Zc(t)=0・・・(4-3式)
【００４６】
時刻t2においては、風なり発電値がW1下限値を下回ってしまうため、変動緩和用に蓄電池より放電する。そこで、電力取引に向けられる量を次のように計算できる。下げ取引であれば5-1式〜5-3式により計算する。上げ取引であれば5-4式〜5-5式により計算し、W1出力値はW1下限値となっているためW2下げ取引可能値 (t2)は0である。また、電力取引がなくても変動緩和用に蓄電池より放電する必要がある。この変動緩和用放電値も、蓄電池放電可能値Xd以下である必要がある。変動緩和用放電値Zdが蓄電池放電可能値Xdより大きい場合は、W1出力値が変動緩和要件を逸脱することになる。
【００４７】
W2下げ取引可能値 (t2)= W2下げ取引可能値1 (t2)=0・・・(5-1式)
変動緩和用放電値Zd (t2)= MIN(W1下限値(t2)-風力発電予測値Wｆ(t2), 蓄電池放電可能値Xd(t2)) ・・・(5-2式)
変動緩和用充電値Zc (t2)=0・・・(5-3式)
W2上げ取引可能値1 (t2)= W1上限値(t2)-W1下限値(t2) ・・・(5-4式)
W2上げ取引可能値＝MIN(W2上げ取引可能値1(t2) ，蓄電池放電可能値Xd(t2)- 変動緩和用放電値Zd (t2)) ・・・(5-5式)
時刻t3においては、風なり発電値がW1上限値を上回るため、変動緩和用に蓄電池が充電する。そこで電力取引に向けられるのは、下げ取引であれば6-4式〜6-5式により計算する。上げ取引であれば6-1式〜6-3式により計算し、W2上げ取引可能値 (t3)は０である。
【００４８】
W2上げ取引可能値 (t3)= W2上げ取引可能値1 (t3)=0・・・(6-1式)
変動緩和用放電値Zd (t2)=0・・・(6-2式)
変動緩和用充電値Zc (t3)= MIN(風力発電予測値Wｆ(t3) - W1上限値(t3), 蓄電池充電可能値Xc(t3)) ・・・(6-3式)
W2下げ取引可能値1 (t3)= W1上限値(t3)-W1下限値(t3) ・・・(6-4式)
W2下げ取引可能値＝MIN(W2下げ取引可能値1(t3) ，蓄電池放電可能値Xc(t3)- 変動緩和用放電値Zc (t3)) ・・・(6-5式)
【００４９】
以上の考え方により、時刻t1、t2、t3について、W2上げ取引可能値とW2下げ取引可能値は下式で算出できる。
【００５０】
W2下げ取引可能値1(t)=MAX(0,風力発電予測値Wｆ(t)-W1下限値(t))・・・(６-６式)
W2下げ取引可能値＝MIN(W2下げ取引可能値1(t)，(蓄電池充電可能値Xc(t)−変動緩和用充電値Zc(t))・・・(６-７式)
W2上げ取引可能値1 (t)= MAX(0,W1上限値(t)−風力発電予測値Wｆ(t))・・・(６-８式)
W2上げ取引可能値＝MIN(W2上げ取引可能値1(t) ，蓄電池放電可能値Xd(t)―変動緩和用放電値Zd(t))・・・(６-９式)
【００５１】
以上説明した方法で算出した値を用いて、蓄電池WF制御算出部6は蓄電池の充放電指令値、出力上限指令値、W1出力値,W2出力値を算出する。詳細は、図4にて説明する。
【００５２】
図3は、蓄電池システム3のSOCと蓄電池充電可能値Xcと蓄電池放電可能値Xdを説明する図である。蓄電池システム3から放電できるのは、SOCがSOC放電下限値以上、充電できるのは、SOCがSOC充電上限値以下の範囲である。SOCが100％近くなれば充電はできない。
【００５３】
図4に、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の動作フローを示す。蓄電池WF制御算出部6は、所定の間隔で、手順102から手順113までを繰り返し実施する。手順101にて、繰り返し時刻を制御する。手順102にて、電力取引情報受信部4は通信を介して電力取引情報P(t)を受け、蓄電池WF制御算出部6に出力する。
【００５４】
手順103〜手順113まで、特に断らない限りは蓄電池WF制御算出部6が行う処理である。手順103の判定により、上げ取引か上げ取引かを判定する。P(t)が正の値で判定結果がYESであれば上げ取引であり、手順104の上げ取引処理にて出力上限指令値（W0の最大値）,W1,W2,蓄電池充放電の指令値を算出する。詳細を図5にて説明する。P(t)が負の値で判定結果がNOであれば下げ取引であり、手順105の下げ取引処理にて出力上限指令値（W0の最大値）,W1,W2,蓄電池充放電の指令値を算出する。詳細を図6にて説明する。
【００５５】
手順106にて、風力発電設備2、蓄電池システム3、BTB8に対して指令値が発行される。BTB8はW2指令値に従って電力を調整する。蓄電池システム3は、蓄電池充放電指令値に従った蓄電池充放電を行い、風力発電設備2は、出力上限指令値に従った風力設備制御を行う。
【００５６】
手順107にて、蓄電池システム3は、充放電後の蓄電池容量SOC（ｔ+1）を算出して蓄電池WF制御算出部6に出力する。
【００５７】
手順108にて、風力発電値予測部5は、気象情報を受け、風力発電予測値Wｆ（ｔ+1）を算出する。
【００５８】
気象情報は制御の間隔と異なるタイミングで受信し、ここでは、最新の気象情報から予測と、風なり発電値の発電実績値、風力発電設備2の発電実績値から算出する。算出方法は特定の手段に限定されない（例えば、書籍「風力発電出力の短期予測、マティアス・ランゲ、ウルリッヒ・フォッケン共著、オーム社」に記載の方法が利用可能である）。
【００５９】
手順109にて、風力発電値W1の実績値からW1上限値(t+1),W1下限値(t+1)を算出する。
手順110にて、変動緩和用放電値Xd(t), 変動緩和用充電値Zc(t) を算出する。手順111にて、 SOC（ｔ+1）から、蓄電池充電可能値Xc（ｔ+1）と蓄電池放電可能値Xd（ｔ+1 ）を算出する。手順112にて、６−６式および６−８式でW2上げ取引可能値1(t+1)、 W2下げ取引可能値1 (t+1)を算出する。
【００６０】
手順113にて、６−７式にてW2上げ取引可能値(t+1)を算出する。 
手順114にて、６−９式にてW2下げ取引可能値(t+1)を算出する。 
【００６１】
図5は、蓄電池WF制御算出部6が行う図4の手順104の「上げ取引処理W0,W1,W2,蓄電池充放電の指令値を算出104」の詳細な手順を示す図である。
【００６２】
手順1にて、P(t) が６−９式で定義するW2上げ取引可能値(t)か以下を判定する。YESであれば、 P(t)要求量は、W2出力値としてP(t)を供給可能であるので、手順２を行う。NOであれば、供給不可能であるので、手順3を行う。
【００６３】
手順２にて、 次のように設定する。
W2= P(t)
W0=風力発電予測値Wｆ（ｔ）；風なり
蓄電池放電値= P(t)＋変動緩和用放電値Xd(t)
W1= W0＋P(t) ＋変動緩和用放電値Xd(t)
【００６４】
また、手順1の判定結果がNOであれば、手順3を行う。手順3にて、 次のように設定する。図3時刻t3であれば、W2上げ取引可能値(t)は0であり、蓄電池は変動緩和用の充電のみを行う。
【００６５】
W2= W2上げ取引可能値(t)
W0=風力発電予測値Wｆ（ｔ）；風なり
W1= W0＋W2上げ取引可能値(t)
蓄電池充放電値=W2上げ取引可能値(t)+変動緩和用充電値Xc(t)
【００６６】
図6は、蓄電池WF制御算出部6が行う図4の手順105の「下げ取引処理W0,W1,W2,蓄電池充放電の指令値を算出105」の詳細な手順を示す図である。
【００６７】
手順1にて、Abs(P(t))がW2下げ取引可能値(t)以下か判定する。 ここでは、P(t)要求量は負の値であるので、絶対量の比較で判定している。YESであれば、 P(t)要求量は、供給可能であるので、手順２を行う。NOであれば、供給不可能であるので、手順3を行う。
手順2にて、 次のように設定する。
【００６８】
W2= P(t)
W0=風力発電予測値Wｆ（ｔ）；風なり
蓄電池充電値=Abs(P(t))+変動緩和用充電値Xc(t)
W1= W0+P(t)−変動緩和用充電値Xc(t)
【００６９】
また、手順1の判定結果がNOであれば、手順3を行い、要求量P(t)には満たないが、時刻ｔで供給しうる最大量を供給する設定をする。手順3にて、 次のように設定する。図3時刻t2であれば、W2下げ取引可能値(t)は0であり、蓄電池は変動緩和用の放電のみを行う。
【００７０】
W2= −W2下げ取引可能値 (t) 
W0=風力発電予測値Wｆ（ｔ）
W1= W0ーW2下げ取引可能値(t)−変動緩和用放電値Xd(t)
蓄電池充電値= W2下げ取引可能値(t) +変動緩和用充電値Xc(t)
【００７１】
以上に説明した手順でW1とW2と蓄電池充電値を算出することで、発電電力W0と前記蓄電池の充放電値の合計出力が変動緩和要件の範囲内となるように電力取引発電W2と前記出力上限指令値と前記充放電指令値を算出できる効果がある。
【００７２】
以上、実施例1について説明した。以下、実施例1の部分的な代案について述べる。
【００７３】
実施例1では、事前の電力取引契約が成立しP_MAX値も決定している場合について説明した。そうではなく、事前の電力取引契約がなく、そのつど電力取引市場に入札して約定したならば約定量P(t)に従って電力を上げ下げする前提の場合について説明する。その場合は、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００は、外部の電力取引の入札手続きと約定結果を受け取る電力取引処理部とのI/Fを備える。蓄電池WF制御算出部6は、図4の手順114までを行った後に、W2下げ取引可能値(t+1)とW2上げ取引可能値(t+1)を電力取引処理部に出力する。電力取引処理部はW2下げ取引可能値(t+1)とW2上げ取引可能値(t+1)を受けてその範囲で電力取引市場への入札手続きを行う。図4の手順102では、電力取引処理部は、その約定結果としてP(t)を受けて電力取引情報受信部4に出力する。
【００７４】
月ごと、年毎のタイミングで入札する場合は、風力発電予測値Wｆ(t)のかわりに過去の風なり風力発電の実績値を用いて同様にW2下げ取引可能値(t+1)、 W2上げ取引可能値(t+1)を算出した結果の統計値を用いてP_MAXを算出し、入札する。統計値とは、平均値でも良いし、過去値のｎサンプルについて累積確率がa%以上または以下となる値を用いると、供給不可能取引となる確率をa%以下にできる効果がある。
【００７５】
実施例1の部分的な代案として、電力取引においてP(t)を受信後に所定時間以上その出力を維持する必要がある場合の工夫について説明する。図３に示す関数について、SOCに応じて所定時間の間、充電または放電を維持できる値を蓄電池充電可能値Xc(SOC)と蓄電池放電可能値Xd(SOC)として蓄電池WF制御算出部6内に保持する。この関数を用いて、所定時間以上の充電または放電を維持できる蓄電池充電可能値Xc(SOC(t))と蓄電池放電可能値Xd(SOC(t))を算出して入札量P_MAXにて入札すれば、出力維持条件を満足する電力取引ができる。
【００７６】
MIN(ABS(蓄電池充電可能値Xc(t)),W2上げ取引可能値1 (t))＞ABS(−P_MAX) ・・・(7式)
MIN(蓄電池充電可能値Xc(t) ,W2下げ取引可能値1 (t))＞P_MAX・・・(8式)
【００７７】
実施例1の部分的な代案として、電力取引と変動緩和要件のどちらを優先するか決定して制御を変える場合について説明する。蓄電池WF制御算出部6に、次の処理を実行する演算器を備える。蓄電池WF制御算出部6は、所定の期間における電力取引の供給不可能回数と変動緩和要件を逸脱した回数をカウントする。また、下式により指標Iを計算し、Iが負の値であれば、電力取引を優先するモードとなり、W1上限値とW1下限値の差を初期値Lより大きい値に設定する。ただし、変動緩和要件を逸脱した回数は、初期値Lを用いて行う。Iが正の値であれば、変動緩和要件を優先するモードとなり、W1上限値とW1下限値の差を初期値Lに設定する。K1,K2はあらかじめ設定した値である。
【００７８】
I=K1*供給不可能回数-K2*変動緩和要件の逸脱回数
【００７９】
これにより、電力取引と変動緩和要件の優先度を動的に変更しながら、電力取引と変動緩和要件を両立することができる。
【実施例２】
【００８０】
以上の実施例１の説明では、次のタイミングの1時刻について電力取引情報P(t)を入手し蓄電池とWFを制御する場合についてであった。本実施例2では、電力取引情報として将来の複数時刻における電力取引予測値Pf(t)を得て、将来の供給不可能状況を予測してそれを回避し、より供給可能取引を増やすための方法について説明する。全体構成は図1に示されているものと同じであり、実施例1との差分は図1の電力取引情報受信部4と蓄電池WF制御算出部6の内部処理である。電力取引情報受信部4は、電力取引情報として、電力取引予測値Pf(t)を算出するための情報として気象情報や交通情報や近隣の災害情報を受け、蓄電池WF制御算出部6に出力する。また、蓄電池WF制御算出部6は、電力取引情報を受けて電力取引予測値Pf(t)を算出する。また、電力取引予測値Pf(t)と風力発電予測値Wｆ（ｔ）から、蓄電池の充放電指令値、出力上限指令値、W1,W2の値を補正する。補正方法は、図4の手順において手順106の直前に図１０に示す手順を追加して実施する。
【００８１】
以降、この手順について、図７〜９により考え方を説明し、図１０に詳細な手順を説明する。電力取引情報P(t)の将来の電力取引予測値Pf(t)がわかれば、図4の手順に入力してシミュレーションすることにより、将来の供給不可能状態を知ることができる。また、供給不可能状態に陥らないようそれ以前の制御で、W1出力の状態をW2出力に充放電を融通できる状態にしておく、または、蓄電池システム3に必要量の充電または放電を実施しておく。
【００８２】
図７は電力取引予測値Pf(t)と風力発電予測値Wｆ(t)を用いて図4の手順により蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００を動作させたときの、各出力値および蓄電池状態を示している。時刻t2では、Pf(t2)をW2出力としなければならないにもかかわらず、Pf(t2)＞W2上げ取引可能値 (t)となり、供給不可能取引となる。６−９式に示すように、Pf(t2)より、W2上げ取引可能値1(t)と蓄電池放電可能値Xd(t)のどちらかが小さくなると、この供給不可能取引に陥る。
【００８３】
図８には、Pf(t2)＞W2上げ取引可能値1(t)の場合に、供給不可能取引に陥らないようそれ以前の制御により、W1出力を制御してW2出力に放電を融通できる状態にしておく例を示している。図７では、W1出力を上げたくてもW1上限値以上にすることができない。そこで、図８のように、時刻t2に、W1出力を上げられるようにW2上げ取引可能値1(t)を大きく得られるようW1上限値を上げておく制御が有効である。すなわち、時刻t2時点のW1上限値を電力取引予測値Pf(t2)と風力発電予測値Wｆ(t2)の和よりも高くする。
【００８４】
時刻t2時点のW1上限値を高くするには、時刻t2時点の所定のｎ分より前（変動緩和要件がｎ分間の最大値と最小値の差がL以下とする）から、W1下限値を9式のように定める。ｎ分前からW1下限値が9式以上であれば、時刻t2時点のW1上限値(t2)は、W1下限値(t2)＋Lで計算できるので、10式から、W2上げ取引可能値1(t)を電力取引予測値Pf(t)とすることができ、供給可能となる。
【００８５】
W1下限値(ｔ)＝電力取引予測値Pf(t2)＋風力発電予測値Wｆ(t2)―L・・・(9式)
W1上限値(ｔ)＝電力取引予測値Pf(t2)＋風力発電予測値Wｆ(t2)・・・(10式)
ただし、ｔ：ｔ2―ｎ〜t2
【００８６】
また、図９には、Pf(t2)＞蓄電池放電可能値Xd(t)の場合に、供給不可能取引に陥らないようそれ以前の制御により、蓄電池に充電しておく例を示している。電力取引予測値Pf(t)と風力発電予測値Wｆ(t)を用いたシミュレーションの結果、図７のようにSOC値がt2より早い時刻にSOC下限値を下回ってしまう場合には、時刻t2にいたる以前にW1出力を下げて蓄電池に充電する。SOCの不足分S(t2)の発生が予測され、現在t0から時刻t2まで（t2−t0）秒であれば、不足分S(t2)をこの秒数で等分して各秒で充電する値S(tmp)を算出し、蓄電池の充放電量にこの充電量を加算し、図4の手順113までで計算した蓄電池充放電量とW1出力値を補正する。ここでは、充電値S(tmp)は負値とする。
【００８７】
S(tmp)＝S(t2)*充放電効率／（t2−t0）・・・(11式)
補正後蓄電池充放電値= 補正前蓄電池充放電値＋S(tmp) ・・・(12式)
補正後W1出力値= 補正前W1出力値＋S(tmp) ・・・(13式)
【００８８】
加算した結果、蓄電池充放電値が蓄電池充電可能値Xc(t)より小さいとき（絶対値で比較すると大きいとき）または、W1出力値がW1下限値より小さいときには、蓄電池充放電量とW1出力値の補正を実行しない。ここで、キャンセルして充電できなかったとしても、次の時刻ｔ＝ｔ＋１で、S(tmp)がその分絶対値が大きく計算され、時刻t2でのSOCを不足分S(t2)分上げて、SOC下限値を上回ることができる。
【００８９】
図７から10に説明した考え方で、電力取引予測値Pf(t)を用いたW0,W1,W2,蓄電池充放電指令値の補正について、図１０で説明する。この手順は、図4の手順106の直前に実施する。特に断りがない限り、各手順は蓄電池WF制御算出部6で実施する。
【００９０】
手順1にて、蓄電池WF制御算出部6は、現在から8時間先までの将来の時刻ｔについて電力取引予測情報Pf(t)を予測する。予測手法として、季節、天気、時刻、気交通情報、近隣の災害の有無などの条件によって、どのような電力取引情報P(t)があったのかの履歴を条件別に確率分布を作成し、予測したい時刻の条件で最も確率の高い値を得る方法により実現できる。または、蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００以外で予測した電力取引予測情報Pf(t)を電力取引情報として電力取引情報受信部4で受信しても良い。
【００９１】
手順2にて、W1出力値,W2出力値,SOCをシミュレーションする。すなわち、電力取引予測値Pf(t)と風力発電予測値Wｆ(t)を用いて図4の手順により将来の時刻にわたって蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００を動作させたときの、各出力値および蓄電池状態をシミュレートする。W1予測値(t)は、風力発電予測値Wｆ(t)を風なり発電値として、図4の手順の結果算出される値である。また、供給不可能取引の場合もW2予測値(t)＝ Pf(t)としてSOC予測値(t)を算出すれば、その結果は、図７の蓄電池SOC値のグラフに示した例のようになる。
【００９２】
手順3にて、供給不可能取引期間ありかを判定する。図７のように供給不可能取引ありで、時刻ｔ２に最大L(t2)不足し、時刻ｔ１より不足開始が始まるのであれば、判定結果はYESであり、手順4から9を行い、各指令値を補正する。
【００９３】
手順3の結果、NOで供給不可能取引なしであれば、図4手順113より前に算出した指令値に補正は加えないで終了する。
【００９４】
手順4にて、t2においてW2上げ取引可能値1(t2)＜電力取引予測情報Pf(t2)であれば、現在の時刻t0と、不足が発生する時刻t2に対し、(t2-t0)＋α≦ｎであれば、図８に説明した考え方によりW1出力値を補正する。すなわち、時刻t2の下限値が決定される時刻t2-ｎより余裕分α時刻前になったら、9式に従って下限値を設定する。
【００９５】
手順5にて、補正したW1出力値を用いて、SOCをシミュレーションし、手順6にて、SOCが不足する時刻と量を求める。
【００９６】
手順6の結果、SOCが不足するのであれば、手順7にて、図９で説明した考え方で蓄電池充放電量とW1出力値を補正する。手順8、9にて、蓄電池充放電量が蓄電池充電可能値Xc(t)より小さいとき（絶対値で比較すると大きいとき）または、W1出力値がW1下限値より小さいときには、蓄電池充放電量とW1出力値の補正をキャンセルする。前者は、蓄電池システムが動作できない充放電指令値となる状態であり、後者は、変動緩和要件を逸脱するW1出力値となるためである。
【００９７】
以上、将来に上げ電力取引が不可能取引となる場合について説明したが、下げ電力取引が供給不可能取引となる場合には、同様にして、事前にW1上限値を下げ、かつ、SOC値を下げるようにW0,W1,W2,蓄電池充放電指令値を修正すれば供給不可能取引を回避できる。すなわちW1予測値(t)に供給不可能取引時刻のｎ時刻以前より、W1上限値を下式のように設定することで行う。このときは下げ電力取引であるので、電力取引予測値Pf(t)は負の値である。
【００９８】
W1上限値(ｔ)＝電力取引予測値Pf(t2)＋風力発電予測値Wｆ(t2)＋L・・・(13式)
W1下限値(ｔ)＝電力取引予測値Pf(t2)＋風力発電予測値Wｆ(t2)・・・(14式)
ただし、ｔ：ｔ2―ｎ〜t2
【００９９】
以上、本実施例2では、電力取引情報として将来の複数時刻における電力取引予測値Pf(t)を得て、より高度な制御をする場合について説明した。以下、部分的な別案について説明する。
【０１００】
図１０では、将来の上げ取引において供給不可能となる場合、手順4から9でW1下限値を補正する方法を述べた。第1の代案として、手順4から9を行わず、W1出力値をW1下限値まで下げ、風なり発電値とW1下限値の差分を蓄電池システム3に充電する。W1出力値をW1下限値まで下げることで、W1上限値とW1出力値の差を大きくでき、すなわち、その制御を行わない場合に比べてW2上げ取引可能値を大きくする効果がある。また、W1出力値をW1下限値に下げる期間において蓄電池は充電されるので、その制御を行わない場合に比べて放電可能量Xdを多くする効果がある。将来の下げ取引において供給不可能となる場合は、逆に、W1出力値をW1上限値まで上げ、W1上限値と風なり発電値の差分を蓄電池システム3から放電する。
【０１０１】
第2の代案として、上げ取引か、下げ取引か不明だが、時刻tiに絶対値が大きいP(ti)となることがわかった場合の対応について説明する。実施例2では、変動緩和要件がｎ分間の最大値と最小値の差がL以下とする前提でW1上限値(ｔ)またはW1下限値(ｔ)の一方を制御する方法を述べたが、これらを組み合わせて、W1上限値(ｔ)とW1下限値(ｔ)の差を小さくする方法が絶対値の大きな電力取引P(t)において供給可能とするために有効である。説明を簡単にするために極端な例で説明すれば、時刻tiの直前のｎ分間のW1出力値が一定であれば、変動緩和要件内で時刻tiのW1出力値（ti）は、W1出力値（ti-1）＋Lまで上げることができ、W1出力値（ti-1）-Lまで下げることができる。すなわち、W2上げ取引可能量（ti）とW2下げ取引可能量（ti）はLとなり、W2出力値として変動緩和の変動枠最大限を利用できる効果がある。
【０１０２】
この制御をするためには、蓄電池WF制御算出部6に、次の演算機能を備える。時刻tiのｎ時刻以上前の時刻tjから、時刻tj〜ti-1の間のtj〜ti-1の風力発電予測値Wｆ(t)の平均値を求め、充放電がバランスするようにこの平均値の上下にW1上限値(ｔ)、とW1下限値(ｔ)を設定する。またそのときのW1上限値(ｔ)―W1下限値(ｔ)をLより小さい値とする。
【０１０３】
また、上限値(ｔ)とW1下限値(ｔ)との差分をLより小さい値とすれば、風なり発電値がこの範囲からはずれ、蓄電池システム3の充放電が必要となる。そのための充電もしくは放電が、風なり発電値が風力発電予測値Wｆ(t)との誤差があり、充電側もしくは放電側の一方に偏る場合には、あらかじめ定めた蓄電池充電率を蓄電池充電率の一定割合の範囲で上げるまたは下げるよう蓄電池を充放電する。一定割合の範囲とすることで、蓄電池充電率の変化を抑えることができ、安定した運用ができる。蓄電池充電率は、蓄電池は使用しなくても放電する分を補うために少しずつ充電する必要があり、その充電率である
【０１０４】
第3の代案として、P(t)を受信してからW2出力値を出すまでに、ｍ秒間猶予がある場合について説明する。これは、蓄電池WF制御算出部6における演算で、電力取引予測情報Pf(t)として、すでに確定して受け取っているP(t-m)を用いることで実現できる。電力取引予測情報Pf(t)として確定した値を用いて制御する効果がある。時刻ｔに供給不可能取引があれば、実施例2および上記の代案を用いて供給可能取引とする効果がある。このとき、蓄電池WF制御算出部6は、実施例1と同様に次の時刻の電力取引について各指令値を算出し、供給可能である場合はそのまま実行する。供給不可能である場合は、実施例2に説明した方法で電力取引予測情報Pf(t)として、すでに確定して受け取っているP(t-m)を用いる運転に切り替える。
【実施例３】
【０１０５】
図１１に第３の実施形態に係る蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の構成の例を示す。再生可能エネルギーの例として、風力発電のほかに、太陽光発電を備えた構成とすることもできる。図1に示した実施例1の構成に対し、太陽光発電設備1を備え、太陽光発電設備1と風力発電設備2の合計の発電値が電力線103に出力される。
【０１０６】
蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００は、電力線101を介して太陽光発電設備1と風力発電設備2の合計の発電値を出力し、電力線102を介して系統安定化のための上げ取引/下げ取引電力を出力/入力する。それぞれの電力を測定するために、電力線101には電力メータＭ１、電力線102には電力メータＭ２を備えている。
【０１０７】
また、この場合の変動緩和要件は、太陽光発電設備1と風力発電設備2の合計の発電値は、図１２に示すように、連系認可量を超えないことである。この場合の各時刻における、電力取引に流用できる電力値は次のように説明できる。
【０１０８】
時刻t1においては、連系要件遵守のために蓄電池は使われない。このタイミングでは蓄電池の充放電の能力を下式で計算する。風なり発電値と出力抑制なしの太陽光発電値の合計予測値を発電予測量Wｆ（ｔ）とする。
【０１０９】
W2上げ取引可能値＝MIN（連系認可量―発電予測量Wf(t)）,蓄電池放電可能値Xd(t)）・・・(1５式)
W2下げ取引可能値＝発電予測量Wf(t)＋蓄電池充電可能値Xc(t)・・・(16式)
【０１１０】
時刻t２においては、風なり発電値と太陽光発電値の合計出力が連系認可量を超過するため、超過量を蓄電池で充電する。
【０１１１】
W2上げ取引可能値＝0 
W2下げ取引可能値＝発電予測量Wf(t)+(蓄電池充電可能値Xc(t)−蓄電池充電値(ｔ2) ・・・(１７式)
【０１１２】
W2下げ取引の場合に、太陽光発電設備1と風力発電設備2のどちらかを抑制する場合は、発電単価が低いほうを抑制すると売り上げが大きくなる効果がある。または、太陽光発電設備1を優先して抑制するならば、風力発電設備2の抑制回数を減らせることができ機械の傷みを防ぐ効果がある。
【０１１３】
実施例3では、再生可能エネルギーの例として太陽光発電設備1と風力発電設備2の組合せの例を説明したが、太陽光発電のみ、水力発電のみ、または、バイオ発電のみでも良く、これらの組合せでもよい。組み合わせるにあたっては、ガスタービン等を備えていても、同様にできる。
【実施例４】
【０１１４】
第４の実施形態に係る蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム１０００の構成の例を図１３に示す。風力発電設備2には、発電値を測定するメータＭ０を備える。メータＭ１が故障した場合には、充放電値とメータＭ０の測定値の和からメータＭ１の測定値を推測でき、W1出力値として用いることができる効果がある。
【実施例５】
【０１１５】
第５の実施形態に係る蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム３０００について図１４〜図１７ により説明する。実施例１〜４は、１サイトの風力発電設備２による電力取引について説明したが、本実施例では複数サイトの風力発電設備２による電力取引について説明する。１サイトだけではW2上げ取引可能値またはW2下げ取引可能値が0となって電力取引ができなくなる場合でも、異なる風況の複数サイト合計で調整力供給を行うことで0以上の値を得て電力取引ができる効果がある。
【０１１６】
図１４は、複数の風力発電サイトを含む再生可能エネルギー発電機システム３０００の全体構成を示しており、発電機システム２００１、２００２の各サイトと、各サイトに指令情報を出力する指令センター300とからなる。センター300は、各サイトからサイトIDとともに蓄電池余力情報を受け、各サイトの指令値を計算し、サイトIDとともに指令値を各サイトに出力する。詳細は後述する。
【０１１７】
図１５は、発電機システム２００１、２００２の各サイトの構成図である。図１５のW1,W2指令部21は、自サイトのID番号と対になる指令情報をセンター300から受けて、蓄電池システム3に蓄電池の充放電指令値、風力発電設備2に出力上限指令値、BTB8にW1出力値,W2出力値を出力する。蓄電池WF制御見積もり部6は、メータＭ１より過去の測定値を受け、蓄電池システム3よりSOCを受け、1式〜4式により、W2下げ取引可能値1(t)，蓄電池充電可能値Xc(t) ，W2上げ取引可能値1 (t) ，蓄電池放電可能値Xd(t)を算出し、蓄電池余力情報として、自サイトのID番号をつけて、センター300に送る。それ以外の構成要素で図1と同じ番号をつけた構成要素は、実施例1または実施例2と同様である。
【０１１８】
図１５に示すセンター300は、電力取引情報受信部4は電力取引情報をうけて、蓄電池WF制御見積もり部302に出力する。余力集計部301は各サイトから受けたW2下げ取引可能値1(WF_ID,t)，蓄電池充電可能値Xc(WF_ID,t) ，W2上げ取引可能値1 (WF_ID,t) ，蓄電池放電可能値Xd(WF_ID,t)からサイト合計のW2下げ取引可能値 (t)， W2上げ取引可能値(t)を算出して、蓄電池WF制御見積もり部302に出力する。算出方法は図１６にて後述する。蓄電池WF制御算出部302は、電力取引情報と集計した蓄電池余力を用いて、各サイトのW2出力値の総計値を算出し、WF分配決定部303に出力する。時刻tにおいて供給可能取引であれば、時刻tにおける各サイトのW2出力値の総計値は、電力取引情報Pf(t)とする。WF分配決定部303は、各サイトのW2出力値の総計値を受けて、各サイトのW2下げ取引可能値1(WF_ID,t)，蓄電池充電可能値Xc(WF_ID,t) ，W2上げ取引可能値1 (WF_ID,t) ，蓄電池放電可能値Xd(WF_ID,t)の範囲で各サイト個別のW2出力値、W1出力値、W0出力値、蓄電池充放電量を決定し、各サイトに出力する。
【０１１９】
図１６は、図１４のセンター300の動作フローを説明する図である。蓄電池WF制御算出部302は、所定の間隔で、手順102から手順113までを繰り返し実施する。手順101にて、蓄電池WF制御算出部302は繰り返し時刻を制御する。手順102にて、電力取引情報受信部4は電力取引情報P(t)を受け、蓄電池WF制御算出部302に出力する。
余力集計部301は、手順103の判定により、上げ取引か上げ取引かを判定する。
P(t)が正の値で手順103の判定結果がYESであれば上げ取引であり、手順104にて、余力集計部301は、上げ取引可能量を計算する。まず、各サイトの上げ取引可能量(WF_ID,t)をW2上げ取引可能値1 (WF_ID,t)と蓄電池放電可能値Xd(WF_ID,t)いずれか小さい値とする。その後、各サイトの上げ取引可能量(WF_ID,t)を合計して、サイト全体での上げ取引可能量(t)を計算する。
【０１２０】
その値を受けて、蓄電池WF制御算出部302は、手順105にて、サイト全体でのW0,W1,W2,蓄電池充放電の指令値を算出する。詳細は図5にて説明した方法と同様である。また、手順105では、供給可能取引かの判定フラグを設定する。その後、手順108でWF分配決定部303は、サイト全体でのW0,W1,W2と各サイトのW2下げ取引可能値1(WF_ID,t)，蓄電池充電可能値Xc(WF_ID,t) ，W2上げ取引可能値1 (WF_ID,t) ，蓄電池放電可能値Xd(WF_ID,t)の入力を受けて、W2出力値(WF_ID,t)と蓄電池放電値Yd （WF_ID,t)を計算し、各サイトに送信する。手順108の詳細は後述する。
【０１２１】
P(t)が負の値で手順103の判定結果がNOであれば下げ取引であり、手順106にて余力集計部は、各サイトの下げ取引可能量(WF_ID,t)とサイト全体での下げ取引可能量(t)を計算する。計算方法は、手順104と同様である。手順106の計算結果を受けて、蓄電池WF制御算出部302は、手順105にて、サイト全体でのW0,W1,W2,蓄電池充放電の指令値を算出する。詳細は図６にて説明した方法と同様である。また、供給可能取引かの判定フラグを設定する。その後、WF分配決定部303は、手順109でサイト全体でのW0,W1,W2から、W2出力値(WF_ID,t)と蓄電池放電値Yd （WF_ID,t)を計算し、各サイトに送信する。これは、以下に説明する手順108と充電と放電を読み替えて同様にできる。
【０１２２】
以下、手順108を説明する。WF分配決定部303は、手順110にて、手順104または手順105で設定される供給可能取引かの判定フラグを判定する。
【０１２３】
手順110の判定結果がYESであれば、手順111にて、各サイトの指令を設定する。W2出力値は１８式に従い算出する。この方法で各WFサイトに分配することで、電力取引のための余力が大きいサイトほどW2出力値(WF_ID,t)は大きく割りあてることができる。
【０１２４】
W2出力値(WF_ID,t)＝P(t) *W2上げ取引可能値(WF_ID,t) /W2上げ取引可能値(t)・・・（１８式）
【０１２５】
手順110の判定結果がNOであれば、手順120にて、各サイトの指令を各サイトの取引可能量上限値と設定する。
W2出力値(WF_ID,t)＝W2上げ取引可能値(WF_ID,t)
蓄電池WF制御算出部302は、手順112にて、蓄電池放電値Yd （WF_ID,t)を設定する。
蓄電池放電値Yd （WF_ID,t)= W2出力値(WF_ID,t)
その後、手順113にて、蓄電池放電値xd （WF_ID,t)、W2出力値（WF_ID,t)を各WFに送信する。
【０１２６】
図１７は、図１４または図１５の各WFサイト200の動作フローを説明する図である。W1,W2指令部21は、手順101で、蓄電池放電値xd （WF_ID,t)、W2出力値（WF_ID,t)を受信し、手順101で、図１５のW1,W2指令部21は、風力発電設備2、蓄電池システム3、BTB8に対して指令値を出力する。BTB8は分配量W1,W2に従って電力を調整する。蓄電池システム3は、蓄電池充放電指令値に従った蓄電池充放電を行い、風力発電設備2は、W0の指令値に従った風力設備制御を行う。
【０１２７】
蓄電池WF制御見積もり部６は、手順102にて、蓄電池システム3より充放電結果の蓄電池容量SOC（ｔ+1）を得る。そして、手順103にて、SOC（ｔ+1）から、蓄電池充電可能値Xc（ｔ+1）と蓄電池放電可能値Xd（ｔ+1 ）を算出する。
【０１２８】
風力発電値予測部５は、手順104にて、気象情報を受け、風力発電値Wｆ（ｔ+1）を予測する。蓄電池WF制御見積もり部６は、手順105にて、風力発電値W1の過去値からW1上限値(t+1),W1下限値(t+1)を算出し、手順108にて、W2下げ取引可能値1(t+1) 、W2上げ取引可能値1(t+1) を算出する。これらの三種は、図4で説明した方法で行う。
【０１２９】
蓄電池WF制御見積もり部６は、手順109にて、計算した蓄電池充電可能値Xc（ｔ+1）、蓄電池放電可能値Xd（ｔ+1 ）、W2上げ取引可能値1(t+1)、
W2下げ取引可能値1(t+1)と自サイトのWF_IDをセンター300に送信する。
【０１３０】
以下、本実施例の部分的な代案について説明する。図１６の手順111に説明した、サイト全体のW2出力を各サイトに分配する方法は、電力取引のための余力が大きいサイトほどW2出力値(WF_ID,t)は大きく割りあてることができる効果があるが、そのほかの方法でも良い。たとえば、余力（上げ取引ではW2上げ取引可能値(WF_ID,t)、下げ取引ではW2下げ取引可能値(WF_ID,t)）が大きい順にサイトに順番をつけ、その順番に従って、サイト全体のW2出力値がP(t)必要量に達するまでの各WFの余力のすべてをW2出力値としても良い。余力が大きいサイトに多く割り当てることで、風力発電予測部5による予測から実際が乖離していた場合も、余力が乏しいサイトにはW2出力の割り当てが少ないため、変動緩和要件を満足させる用途に蓄電池充放電力を使うことができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０００, ２０００, ２００１,  ２００２  蓄電池併設再生可能エネルギー発電機システム
１  太陽光発電設備
２  風力発電設備
３  蓄電池システム
４  電力取引情報受信部
５  風力発電値予測部
６  蓄電池制御算出部
７  W1,W2算出部
８  電力変換器（BTB）
９  電力メータＭ０
１０  電力メータＭ１
１１  電力メータＭ２
１２  電力変換器
１３  電力変換器
１４  電力変換器
１５  変圧器
１６  変圧器
２００  制御部
３００  センター
【図１】
2019140862.tif 000003
【図２】
2019140862.tif 000004
【図３】
2019140862.tif 000005
【図４】
2019140862.tif 000006
【図５】
2019140862.tif 000007
【図６】
2019140862.tif 000008
【図７】
2019140862.tif 000009
【図８】
2019140862.tif 000010
【図９】
2019140862.tif 000011
【図１０】
2019140862.tif 000012
【図１１】
2019140862.tif 000013
【図１２】
2019140862.tif 000014
【図１３】
2019140862.tif 000015
【図１４】
2019140862.tif 000016
【図１５】
2019140862.tif 000017
【図１６】
2019140862.tif 000018
【図１７】
2019140862.tif 000019