(57)【要約】      （修正有） 【課題】様々な発電機によって給電されるマイクログリッドの接続線での、有効及び無効電力制御の性能を改善する。【解決手段】マイクログリッド１２を制御するためのシステム１０は、マイクログリッドアセット（１、２、・・・Ｎ）、およびマイクログリッドをバルクグリッドに結合するための接続線１４、ならびに接続線に結合された接続線コントローラ２６を含む。マイクログリッドアセットの少なくとも１つは、マイクログリッドアセットの他の１つとは異なるタイプのアセットを備える。接続線コントローラは、バルクグリッド運用事業体からのコマンド、マイクログリッドシステム状態、バルクグリッド状態、またはそれらの組合せに応答して、それぞれのマイクログリッドアセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給するように構成される。【選択図】図１
2008154445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクログリッド（１２）を制御するためのシステム（１０）であって、
マイクログリッドアセット（１、２、・・・Ｎ）であって、前記マイクログリッドアセットの少なくとも１つは、前記マイクログリッドアセットの他の１つとは異なるタイプのアセットを備える、マイクログリッドアセット（１、２、・・・Ｎ）と、
前記マイクログリッドをバルクグリッド（１８）に接続するための接続線（１４）と、  前記接続線に接続され、バルクグリッド運用事業体からのコマンド、マイクログリッドシステム状態、バルクグリッド状態、またはそれらの組合せに応答して、それぞれのマイクログリッドアセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給するように構成された接続線コントローラ（２６）と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記マイクログリッドアセットが、発電機、および負荷を備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記マイクログリッドアセットが、少なくとも１つの蓄積またはネットワーク構成要素をさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記マイクログリッドアセットが、少なくとも再生可能エネルギー源を備える請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記マイクログリッドアセットが、２つの異なるタイプの再生可能エネルギー源を備える、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記接続線コントローラ（２６）が、
前処理済み制御信号を受け取るように、かつ複数のΔＰ制御信号を発生するように構成された、有効電力コントローラ（４２）であって、前記複数のΔＰ制御信号の少なくとも１つは、電力制限、ランプ率、ランプ率制限、または周波数に対応する、有効電力コントローラをさらに備える請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記接続線コントローラ（２６）が、
複数のΔＱ制御信号を発生するように構成された、無効電力レギュレータ（４４）であって、前記複数のΔＱ制御信号の少なくとも１つは、無効電力調節、電圧調節、または力率調節に対応する、無効電力レギュレータ（４４）
をさらに備える請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記接続線コントローラ（２６）が、相互接続ポイント（１６）での電圧を調節するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記接続線コントローラ（２６）が、バルクグリッド周波数を調節するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
マイクログリッドアセット（１、２、・・・Ｎ）の少なくとも１つが、前記マイクログリッドアセット（１、２、・・・Ｎ）の他の１つとは異なるタイプのアセットを備える、マイクログリッド（１２）を制御する方法であって、
前記マイクログリッドアセット（１、２、・・・Ｎ）の個々のアセットから受け取られる複数の内部入力信号と、バルクグリッド（１８）、バルクグリッド運用事業体、またはそれらの組合せから受け取られる複数の外部入力信号とを含む複数の入力信号を受け取る段階と、
前記バルクグリッド運用事業体からのコマンド、マイクログリッドシステム状態、バルクグリッド状態、またはそれらの組合せに応答して、それぞれのマイクログリッドアセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給する段階と
を含む方法。
【請求項１１】
入力信号を受け取るように構成され、かつ入力信号に基づいて前処理済み制御信号を発生するように構成された、前処理ユニット（４０）を更に含み、前記入力信号は、前記マイクログリッドアセットの個々のアセットから受け取られる内部入力信号と、前記バルクグリッド、バルクグリッド運用事業体、またはそれらの組合せから受け取られる外部入力信号とを含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にマイクログリッドに関し、より詳細には、マイクログリッドを制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクログリッドは、一般に、たとえば発電機、負荷、および蓄積装置を含み得る、可制御および制御不能アセットの集合として定義される。マイクログリッド中の発電機としては、通常たとえばマイクロタービン、風力タービン、太陽光発電システム、燃料電池、水素燃料内燃機関などの非従来型のエネルギー源が含まれる。マイクログリッドは、たとえばショッピングセンター、工業団地、大学構内、または村落に電力を供給することができる。
【０００３】
マイクログリッドを、バルク（または主）グリッドに相互接続するために、公益企業は、しばしば、マイクログリッドが相互接続ポイント（ＰＯＩ）において電圧と周波数を維持することを要求する。伝統的には、ＰＯＩ電圧および周波数を維持または調節するために、２つの方法が提案されている。１つの方法では、静止型スイッチングキャパシタが用いられる。この方法は、応答が遅い。別の方法は、静止型無効電力補償装置を用いるものである。この手法は、応答が高速であるが、高価である。さらに、これらの方法は、電圧を調節するが、周波数を調節することはできない。
【０００４】
現在、無効電力制御は、マイクログリッドに対しては利用可能ではない。本願の譲受人に譲渡された米国特許第６９２４５６５号には、公益事業体のＰ（有効電力）およびＱ（無効電力）コマンドに応答するために用いられる制御システムを含み、かつそれぞれの風力タービン内に、それらに送られたコマンドを実施するための局所制御を含む、公益事業体に接続されたウィンドファームシステムが記載されている。しかし、この手法では、１つのタイプの分散型発電機（可変速度、同等サイズ風力タービン）しか含まれない。多様なタイプおよび大きさの発電機を有するマイクログリッド用途では、様々なマイクログリッド特性に対処すること、バルクグリッドの運用を支援しＰＯＩでのシステム性能を改善すること、およびマイクログリッド損失を最小にすることがより重要になる。
【特許文献１】米国特許第６９２４５６５号
【特許文献２】米国特許公開第２００５／００４０６５５号
【非特許文献１】Dan Streiffert, "Multi-Area Economic Dispatch with Time Line Constraints," IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 10, No. 4, November 1995, pages 1946-1951
【非特許文献２】Satoshi Fuji et al., "Preliminary Design Analysis of Tie-line Bias Control of Reactive Power," IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, Vol. 2, 27-31 January 2002, pages 1258-1263
【非特許文献３】Masayoshi Matsubara et al., "Supply and Demand Control of Dispersed Type Power Sources in Micro Grid," Proceedings of the 13th International Conference on Intelligent Systems Application to Power Systems, 6-10 November 2005, pages 67-72
【非特許文献４】MARWALI et al.; "Control of Distributed Generation Systems-- Part II: Load Sharing Control"; IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 6, NOVEMBER 2004; p.p.1551-1561.
【非特許文献５】M.S. Illindala, P. Piagi, H. Zhang, G. Venkataramanan, R.H. Lasseter; "Hardware Development of a Laboratory-Scale Microgrid Phase 2: Operation and Control of a Two-Inverter Microgrid"; National Renewable Energy Laboratory; March 2004・NREL/SR-560-35059. (153 Pages)
【非特許文献６】Yan Liu, et al., ELECTRICAL POWER GENERATION SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING ELECTRICAL POWER"; US Application Serial No. 11/311050 filed on 12/19/2005; GE Docket No. 176113-1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
接続線は、マイクログリッドとバルクグリッドの１つまたは複数のＰＯＩを含み得る。様々な発電機によって給電されるマイクログリッドの接続線での、有効および無効電力制御対策を実施することは、有用となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡単に言えば、一実施形態によれば、マイクログリッドを制御するための、あるシステムが提供される。システムは、マイクログリッドアセットの少なくとも１つが、マイクログリッドアセットの他の１つとは異なるタイプのアセットを備える、マイクログリッドアセットと、マイクログリッドをバルクグリッドに結合するための接続線と、接続線に結合され、バルクグリッド運用事業体からのコマンド、マイクログリッドシステム状態、バルクグリッド状態、またはそれらの組合せに応答して、それぞれのマイクログリッドアセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給するように構成された接続線コントローラとを含む。
【０００７】
別の実施形態では、マイクログリッドを制御するための、ある方法が提供される。方法は、入力信号を受け取る段階を含み、入力信号は、マイクログリッドアセットの少なくとも１つが、マイクログリッドアセットの他の１つとは異なるタイプのアセットを備える、マイクログリッドアセットの個々のアセットから受け取られる内部入力信号と、バルクグリッド、バルクグリッド運用事業体、またはそれらの組合せから受け取られる外部入力信号とを含む。方法はまた、バルクグリッド運用事業体からのコマンド、マイクログリッドシステム状態、バルクグリッド状態、またはそれらの組合せに応答して、それぞれのマイクログリッドアセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給する段階を含む。
【０００８】
本発明の上記その他の特徴、態様、および利点は、各図面を通して同様な文字は同様な部分を示している添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
マイクログリッドとバルクグリッドの間の接続線を通る（流入および流出する）有効および無効電力流を制御することにより、マイクログリッドは、バルクグリッドの相互接続ポイント（ＰＯＩ）電圧および周波数要件を満たすと共に、バルクグリッドに対してディスパッチ可能な事業体として動作することができる。ここで説明するシステムおよび方法は、接続線制御の実装を可能にする。ここで説明する接続線コントローラは、（１）グリッド運用者からインターフェース電力需要が受け取られたとき、または（２）負荷の追加、負荷の低下、発電の追加、発電の低下、およびバルクグリッドの悪化などのシステム状態への応答として、動作するための融通性のある設計を含むことができる。
【００１０】
図１は、マイクログリッド１２を制御するためのシステム１０を示す。システム１０は、異なるタイプまたは同じタイプのマイクログリッドアセットを含む（参照番号１、２、３、・・・Ｎにより全体的に示される）。ここで用いられる「異なるタイプ」とは、異なるカテゴリーのアセット（たとえば再生可能エネルギー源用、風力用、太陽光発電用、または水力用など）、異なる分類のアセット（風力タービン発電機用、固定周波数または可変周波数発電機用など）、または異なる大きさのアセット（たとえば３ＭＷ、または６ＭＷ発電機など）を包含することを意味する。ここで用いられる「同じタイプ」とは、同等のタイプおよび定格のアセットを含むことを意味する。システム１０内で用いられるマイクログリッドアセットのいくつかの例としては、発電機および負荷（たとえば熱負荷を含む）、蓄積構成要素（たとえば蓄熱構成要素）、ネットワーク構成要素（たとえばコンデンサ、ケーブル、および変圧器など）、および再生可能エネルギー源が含まれる。
【００１１】
システム１０は、Ｚｇｒｉｄとして示されるインピーダンス２０によって表される、マイクログリッド１２を相互接続ポイント（ＰＯＩ）１６にてバルクグリッド１８に結合するための接続線１４をさらに含む。図１はまた、個々のマイクログリッドアセットを接続する集電バス２４に結合された、オプションのＺｔｒｆｍによって全体的に示される主変圧器２２を含む。変圧器２２は、集電バス電圧をグリッド電圧レベルに昇圧するため、またはアイソレーションのために用いられる。システム１０は、ＰＯＩ  １６で接続線１４に結合され、バルクグリッド１８の運用事業体からのコマンドに応答して、それぞれのマイクログリッド可制御アセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給するように構成された、接続線コントローラ２６をさらに含む。このようなコマンドは通常、電気通信インターフェースを通して送られ、たとえば、バルクグリッドの特定の事業体に関連する制御システムによって発生され、または事業体に関連する人間オペレータによって発生され得る。いくつかの実施形態では、接続線コントローラ２６への入力の１つは、ＰＯＩで測定された電圧測定値である。いくつかのケースでは、測定ポイントとＰＯＩの間の長い距離により、ＰＯＩ電圧の測定は常に実現可能ではない。この距離は、「リーチ」と呼ばれる。ＰＯＩ電圧を正確に制御するためには、通常フィードフォワード項として、コントローラ内で「リーチ」を考慮に入れるべきである。したがって、マイクログリッド１２をＰＯＩ１６に接続するのに、オプションとしてリーチライン２８を用いることもできる。リーチライン２８は、参照番号３０で全体的に示されるインピーダンスＺｌｉｎｅを有し、ｂｓｈｕｎｔとして示される容量３４を介して接地された、リーチラインバス３２を含み得る。説明のために、要素１６がＰＯＩとして表示されているが、他の実施形態では、要素３２が相互接続ポイントと見なされる。言い換えれば、ＰＯＩは、バルクグリッドへの直接相互接続ポイント、あるいは、マイクログリッドとバルクグリッドの間のリーチラインまたはその他の中間ライン上のポイントと見なすことができる。
【００１２】
一実施形態では、ここで説明する接続線コントローラ２６は、公益事業体信号（通常Ｐ、Ｑ）を入手し、次いで、それぞれのマイクログリッドアセットに対して初期ＰおよびＱコマンドを発生するために、２つの別々のモジュールを使用する。マイクログリッド用の接続線制御の無効電力制御モジュール（Ｍ−ＶＡＲ）は、システム測定値、およびシステム運用者からのコマンドを取得して、マイクログリッド用の無効電力制御信号を供給する。有効電力コントローラ（Ｍ−ＡＰＣ）モジュールは、同様にして有効電力信号を発生する。次いでこれらＰおよびＱコマンドは、最終ＰおよびＱコマンドを発生するために、最適化ルーチンによって最適化される。最後に、これらＰおよびＱコマンドは、各アセットが、それぞれの内部局所制御用に受け入れることができるコマンドに変換される。接続線コントローラ２６の動作は、後の図を参照してより詳細に説明する。
【００１３】
接続線コントローラ２６は、図２に、より詳細に示される。接続線コントローラ２６は、入力信号を受け取るように構成され、かつ入力信号に基づいて前処理済み制御信号を発生するように構成された、前処理ユニット４０を含む。入力信号は、個々のアセットから受け取られる内部入力信号と、バルクグリッド、バルクグリッド運用事業体、またはそれらの組合せから受け取られる外部入力信号を含む。内部入力信号は、たとえば、ＰＯＩに関連しておよび個々のアセットに関連して得られる、利用可能電力、発生電力、電力制限、および定格を含む。外部入力信号は、システム運用者、ＳＣＡＤＡ（監視制御とデータ収集）、および外部制御からの外部コマンドを含む。外部入力信号はまた、たとえば電力流スケジュール、周波数応答制御設定、ランプ率制限、および電力制限を含むことができる。前処理ユニット４０は、すべての入力信号を解釈し、それらを、たとえば有効電力、無効電力、システム周波数、およびバス電圧を表す信号を含むことができる、前処理済み制御信号に変換する。
【００１４】
接続線コントローラ２６は、前処理済み制御信号を受け取るように、かつΔＰ制御信号を発生するように構成された、有効電力コントローラ４２をさらに含む。ΔＰ制御信号は、たとえば電力制限（送電および受電）、ランプ率（ランプ上昇およびランプ下降）、ランプ率制限、周波数、またはそれらの組合せと対応することができる。
【００１５】
接続線コントローラ２６は、前処理済み制御信号を受け取るように構成され、かつΔＱ制御信号を発生するように構成された、無効電力レギュレータ４４をさらに含む。ΔＱ制御信号は、たとえば無効電力、電圧調節、力率、またはそれらの組合せと対応することができる。
【００１６】
次いで、有効電力コントローラ４２、および無効電力レギュレータ４４の出力は、通常、より精細な最適化のために最適化ユニット４６へ送られる。最適化ユニット４６は、有効電力設定ポイント、無効電力設定ポイント、およびアセット関与係数を発生するように構成される。設定ポイントは、各アセットへの有効電力および無効電力コマンドの事前設定値であり、全体的なシステム最適化に基づいて周期的に更新される。接続線制御は、設定ポイントに微調整をもたらすことになる。関与係数は、各可制御アセットに、その特性および制限に基づいて割り当てられる。これは、接続線制御が制御信号をディスパッチするとき、アセットの可制御性を決定する。このような設定ポイント、または関与係数を得る適切な手法は、Dan Streiffert, "Multi-Area Economic Dispatch with Time Line Constraints," IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 10, No. 4, November 1995, pages 1946-1951、Satoshi Fuji et al., "Preliminary Design Analysis of Tie-line Bias Control of Reactive Power," IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, Vol. 2, 27-31 January 2002, pages 1258-1263、および Masayoshi Matsubara et al., "Supply and Demand Control of Dispersed Type Power Sources in Micro Grid," Proceedings of the 13th International Conference on Intelligent Systems Application to Power Systems, 6-10 November 2005, pages 67-72. に記載のいくつかの例と共に用いることができる。
【００１７】
接続線コントローラ２６は、ΔＰコマンドおよびΔＱコマンドを、個々のアセットに配分するように構成された、動的ディスパッチユニット４８をさらに含む。動的ディスパッチユニット４８は、ΔＰコマンドおよびΔＱコマンドを配分するために、最適化ユニット４６から得たアセット関与係数を用いる。
【００１８】
接続線コントローラ２６は、各アセットに対し、それぞれの有効電力設定ポイント、それぞれの無効電力設定ポイント、それぞれのΔＰコマンド、およびそれぞれのΔＱコマンドを組み合わせることによって、それぞれのアセット用の制御コマンドを発生するように構成された後処理ユニット５０をさらに含む。したがって、個々のアセットへの制御コマンドは、有効および無効電力コマンドを含むことができる。特定の実施例では、接続線コントローラ２６は、マイクログリッド可制御アセットの個々のアセットからの最大利用可能電力に基づいて、総有効電力コマンド信号をマイクログリッドに送出するように構成される。さらに接続線コントローラ２６は、バルクグリッドによる要件に従って、ＰＯＩでの電圧および周波数を調節するための制御コマンドを送出する。
【００１９】
図３は、図１および図２で述べたシステムの動作に関係する段階を要約した、流れ図６０である。流れ図６０に示されるマイクログリッドを制御する方法は、入力信号を受け取る段階６２であって、入力信号は、マイクログリッド可制御アセットの個々のアセットから受け取られる内部入力信号と、バルクグリッド、バルクグリッド運用事業体、またはそれらの組合せから受け取られる外部入力信号を含む段階６２と、バルクグリッド運用者からのコマンドに応答して、それぞれのマイクログリッド可制御アセット中の有効および無効電力を調整するための接続線制御信号を供給するように構成された段階６４とを含む。
【００２０】
段階６４は、以下のサブ段階をさらに含む。サブ段階６６は、段階６２からの入力信号に基づいて前処理済み制御信号を発生するものである。次いでサブ段階６８で、ΔＰ制御信号が発生され、ΔＰ制御信号の少なくとも１つは、電力制限、ランプ率、ランプ制限、または周波数に対応する。サブ段階７０は、ΔＱ制御信号を発生するものであり、ΔＱ制御信号の少なくとも１つは、無効電力、電圧調節、または力率に対応する。サブ段階７２では、最適化により、有効電力設定ポイント、無効電力設定ポイント、およびアセット関与係数を含む、いくつかの値が発生される。次にサブ段階７４で、ΔＰコマンドおよびΔＱコマンドは、個々のアセットに配分される。最後にサブ段階７６で、各アセットに対し、それぞれの有効電力設定ポイント、それぞれの無効電力設定ポイント、それぞれのΔＰコマンド、およびそれぞれのΔＱコマンドを組み合わせることによって、それぞれのアセット用の制御コマンドが送出される。特定の実施例では、方法は、制御コマンドに基づいてマイクログリッド可制御アセットを配列（追加）するための段階７８を含む。同様に、方法はまた、１つまたは複数のマイクログリッド可制御アセットを取り除くための段階８０を含むことができる。
【００２１】
図４は、図２に示される無効電力レギュレータによる、無効電力制御（Ｍ−ＶＡＲ）の例示的実施形態を示す。図４は、接続線無効電力制御の実施例として、無効電力調節モードを示している。
【００２２】
図４を参照すると、システム１００は、無効電力制御（ＶＡＲ）のための詳細な制御構造を示す。ＶＡＲモードでは、ＰＯＩでのＱｒｅｆｅｒｅｎｃｅとＱｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔの間の誤差は、ＰＩ（比例積分）調節器によって調節される。所望電圧フィードフォワードを加えることにより、電圧調節ループに電圧基準が供給される。総無効電力コマンドは、個々の利用可能な可制御アセットに対する無効電力コマンドを発生するために、ディスパッチ基準選択機能に印加される。図４を参照すると、電圧は単位当たりの線間電圧を指し、Ｑｔｔｌ  ｎｅｔは、すべてのマイクログリッド可制御アセットに対する総無効電力コマンド１４４を指す。まず、予測電圧基準Ｖｒｅｆ１２４を得ることができるように、リーチが補償される（バルクグリッド、バルクグリッド運用事業体、またはそれらの組合せからの外部入力）。他の側では、ＰＯＩでのバルクグリッドからの無効電力コマンド（Ｑｐｏｉ  ｃｍｄ、１１４）と、ＰＯＩで測定された無効電力（Ｑｐｏｉ  １１６）の差が加算ブロック１０２で求められ、出力は電圧レギュレータ１１０へ送られて、ΔＶｑ、１１８（無効電力に相当する電圧）が得られ、これは電圧リミッタ（ΔＶｑｍａｘ、１２０、およびΔＶｑｍｉｎ、１２２により示される）によってリミットされ、出力は加算ブロック１０４へ送られる。加算ブロック１０４への他方の入力は、Ｖｒｅｆ、１２４である。加算ブロック１０４の出力は、ＰＯＩでの基準電圧（Ｖｐｏｉ  ｒｅｆ）、１２６である。次いでこの基準電圧Ｖｐｏｉ  ｒｅｆは、やはり電圧リミッタ（ΔＶｐｏｉｍａｘ、１２８、およびΔＶｐｏｉｍｉｎ、１３０により示される）によってリミットされ、出力は加算ブロック１０６へ送られる。加算ブロック１０６への他方の入力はＶｐｏｉ、１３２であり、測定された単位値当たりの線間実効（二乗平均）電圧である。加算ブロック１０６の出力はＶｐｏｉ、１３２であり、電圧誤差、Ｖｅｒｒｏｒ  １３４である。電圧誤差、Ｖｅｒｒｏｒ  １３４は、電圧レギュレータ１１２によって補償され、出力端での無効電力リミッタ（ΔＱｍａｘ、１３６、およびΔＱｍｉｎ、１３８により示される）を介して、総無効電力コマンドＱｔｏｔａｌ  １４０が得られる。集電バスに分路キャパシタがある場合、それによってもたらされる分路無効電力Ｑｓｈｕｎｔ  １４２を別の加算ブロック１０８で減じた後に、マイクログリッドに対する調整された総無効電力コマンドＱｔｔｌ  ｎｅｔ  １４４が得られる。次いで、この調整された総無効電力コマンドは、ディスパッチ基準選択ブロック１４８を介してディスパッチされ、個々のアセットに対する無効電力コマンドＱａｓｓｅｔ  ｃｍｄ  １５０となる。このコマンドは、ＳＣＡＤＡを通してマイクログリッドアセットへ送られる。Ｑｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  １４６は、ＱディスパッチすなわちＱａｓｓｅｔ  ｃｍｄ  １５０を検証するのに用いられる。
【００２３】
図４に関連して説明した無効電力制御モードと同様に、電圧調節モード、および力率モードも実施することができる。図５は、電圧調節モードの概略図であり、図６は、力率（ＰＦ）調節モードの概略図である。図５に示される制御要素は、図４に示されたものと同様である。電圧調節モードでのＱコマンドの代わりに、ＰＯＩでの測定電圧（Ｖｐｏｉ）、およびＰＯＩでの基準電圧（Ｖｐｏｉ  ｒｅｆ）が入力として用いられる。
【００２４】
同様に、図６に示されるように、Ｍ−ＶＡＲ制御の力率調節モードでは、電圧コマンドの代わりに、運用者が、基準力率コマンド（外部入力信号、ＰＦｐｏｉ  ｃｍｄ、２１４）を送出する。通常、力率の測定値（ＰＦｐｏｉ、２１６）は、容易には得られない。したがって、力率の測定値を計算するために、電圧と電流の測定値が用いられる。リーチラインの場合には、線路電圧降下の補償が行われる。ブロック２０２で、基準力率が、計算され補償された力率と比較される。誤差は、（無効電力レギュレータの一実施形態として）力率レギュレータコントローラ２１０を通過し、レギュレータ２１０の出力のΔＶｐｆ、２１８を用いるリミッタΔＶｐｆ  ｍａｘ、２２０、およびΔＶｐｍｉｎ、２２２を介して、ＰＯＩでの予測電圧基準（Ｖｐｏｉ  ｒｅｆ、１２６）を生じる。次いで、図４の実施形態において処理されたように、電圧基準と電圧測定値の誤差から、無効電力コマンドが発生される。図６に示される他の要素は、図４に示されるものと同様である。
【００２５】
図７は、図２に示される有効電力コントローラによって用いられる、有効電力制御方式３００の一実施形態を示す。有効電力制御は、３つの特定の機能ために用いられ、すなわちＰＯＩでの電力制限を実施すること、ＰＯＩでのランプ率制限を実施すること、およびシステム周波数偏差に応答することである。図７は、３つの並列制御ループ、すなわち参照番号３０２で示される電力周波数制御、参照番号３０４で示されるランプ率制御、および参照番号３０６で示される電力制限制御を示している。これら３つの、電力制限、ランプ率制限、および電力周波数制限のための並列制御ループは、すべての動作状態がシステム制限内である場合は、活動化されない。しかし、制御のいずれか１つがトリガされた場合は、システムを正常な動作状態に復帰させるために、調整コマンドΔＰが発生される。優先順位付け対策ブロック３０８によって、各制御ループに優先順位が与えられ、例示的実施形態では、電力制限制御が最高優先順位を有し、ランプ率制限制御が最低優先順位を有する。優先順位は、特定の用途に基づいて与えられ、カスタマイズすることできる。
【００２６】
次いで、総調整コマンドΔＰ＊は、参照番号３１０で全体的に示される、ディスパッチ基準選択機能へ送られる。ディスパッチ基準選択機能３１０は、Ｐｃｍｄすなわち有効電力コマンドを、利用可能アセット３１２内へディスパッチする。Ｐｃｍｄは、管理レベル最適ディスパッチ制御３１４によって割り当てられる、アセットの関与係数に基づく。可制御アセットに最終コマンドを供給するために、各アセットに対する個々の調整は、やはり管理レベル最適ディスパッチ制御から得られるＰｓｅｔｐｏｉｎｔとして示される電力設定ポイントと加算される。
【００２７】
ここで説明したシステムおよび方法は、いくつかの利点を提供する。たとえば、システムは、相互接続ポイントでの電圧を調節するため、バルクグリッド周波数を調節するため、またはその両方に用いることができる。より具体的な利点としては、単一の事業体として、バルクグリッド無効電力コマンドに応答するように、マイクログリッドを制御する能力が含まれる。有利には、システムは、接続線の電圧安定性を維持し、バルクグリッド安定性に寄与することができる。システムはまた、リーチラインの電圧降下を考慮し、それを補償する。システムは、無効電力、力率、および電圧コマンドの変化に応答することができる。システムは、後での最適化、およびディスパッチ制御へ、総無効電力コマンドを送出することができる。システムはまた、電力制限、定格、およびその他の制約および基準を用いる無効電力ディスパッチ手段によって、マイクログリッド内の個々のアセットに直接、コマンドを送出することができる。
【００２８】
システムは、バルクグリッドに対して、ＰＯＩでの有効電力流の可制御性を実現する。図２に関連して説明したように、接続線コントローラは、マイクログリッドへ、個々のアセット（たとえば分散型発電機ユニット）からの最大利用可能電力によって制限される、総有効電力コマンドを送出する。たとえば、接続線コントローラは、再生可能エネルギー発電機からの最大電力出力を実施することができ、ランダムに変化する風速状態の状況に対し、それに応じて各アセットに対する電力順位を設定するための電力ディスパッチ機能によって対処することができる。したがって、接続線コントローラは、各アセットから得ることができる最大電力を考慮し、マイクログリッド総電力コマンドのランプ率、およびまた各アセットから発生された電力のランプ率を制限することができる。これにより、ＰＯＩでの公益事業体の電気装置の過負荷を避けるのに役立つことができる。したがって、ＰＯＩでの電力は、潜在的な公益事業体の要件を満たし、システムの望ましくない動的挙動を避けるように制御される。さらにマイクログリッドは、任意に、公益事業体からディスパッチを受けることができ、かつ公益事業体に対して最大の融通性を提供することができる。
【００２９】
本明細書では、本発明のいくつかの特徴のみを図示し説明してきたが、当業者には多くの変形および変更が思いつくであろう。したがって、すべてのこれらの変形および変更は、本発明の趣旨の範囲に含まれるものとして、添付の特許請求の範囲によって包含されると理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】マイクログリッドを制御するための例示のシステムの概略図である。
【図２】図１のシステムで用いられる、接続線コントローラの概略図である。
【図３】マイクログリッドを制御するための方法の、例示の段階の流れ図である。
【図４】図２の接続線コントローラによって用いられる、無効電力制御モードを示す例示的実施形態の概略図である。
【図５】図２の接続線コントローラによって用いられる、電圧調節モードを示す例示的実施形態の概略図である。
【図６】図２の接続線コントローラによって用いられる、力率制御モードを示す例示的実施形態の概略図である。
【図７】図２の接続線コントローラによって用いられる、有効電力制御を示す例示的実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、・・・Ｎ  マイクログリッドアセット
１０  システム
１２  マイクログリッド
１４  接続線
１６  相互接続ポイント
１８  バルクグリッド
２０  インピーダンス
２２  主変圧器
２４  集電バス
２６  接続線コントローラ
２８  リーチライン
３０  インピーダンス
３２  リーチラインバス
３４  容量
４０  前処理ユニット
４２  有効電力コントローラ
４４  無効電力レギュレータ
４６  最適化ユニット
４８  動的ディスパッチユニット
５０  後処理ユニット
６０  流れ図
６２〜８０  流れ図の段階
１００  システム
１０２、１０４、１０６、１０８  加算ブロック
１１０、１１２  電圧レギュレータ
１１８  無効電力に対応する電圧
１２０、１２２  電圧リミッタ
１１４  バルクグリッドからの無効電力コマンド
１２４  電圧基準
１２６  ＰＯＩでの基準電圧
１２８、１３０  電圧リミッタ
１３２  実効電圧
１３４  電圧誤差
１３６、１３８  無効電力リミッタ
１４０、１４４  総無効電力
１４６  無効電力測定値
１４８  ディスパッチ基準選択ブロック
１５０  個々のアセットに対する無効電力コマンド
２０２  ブロック
２１４  力率コマンド
２１６  力率測定値
２１０  力率コントローラ
２１８  レギュレータの出力
２２０、２２２  電圧リミッタ
３０２  電力周波数制御
３０４  ランプ率制御
３０６  電力制限制御
３０８  優先順位付け対策ブロック
３１０  ディスパッチ基準選択機能
３１２  マイクログリッドアセット
３１４  管理レベル最適ディスパッチ制御
【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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