JP2012165622A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電力系統に連系して火力発電機などの同期発電機と協調して運用することが可能な給電システムに関するものである。 Embodiments of the present invention relate to a power supply system that can be linked to a power system and operated in cooperation with a synchronous generator such as a thermal power generator.
太陽光発電システムは、発電時に温室効果ガスを排出しないため「ゼロ・エミッション電源」として期待されており、世界的に今後大量の導入が計画されている。 The photovoltaic power generation system is expected to be a “zero emission power source” because it does not emit greenhouse gases during power generation.
例えば、特許文献1によれば、複数の太陽電池を有する太陽電池アレイと、この太陽電池アレイから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータから出力される交流電力を高圧に昇圧する昇圧トランスと、を備えた太陽光発電システム及び太陽光発電プラントが開示されている。このような構成の太陽光発電システムでは、その出力が天候の変化により変動するために、出力を平滑化することが望まれている。
For example, according to
特許文献2によれば、蓄電部、充放電部、及び、制御部からなる電力変動平滑化装置と、太陽光電池などの分散電源と、系統連系型の電力変換装置と、からなる分散電源システムが開示されている。このような構成の分散電源システムでは、分散電源の出力が減少したときは蓄電部を放電し、分散電源の出力が増加したときは蓄電部に充電することにより、出力を平滑化することが行われている。
According to
電力系統に電力を供給する火力発電機や水力発電機などの同期発電機では、いったん設計製造されると、その発電機の発電機特性が固定的に定まる。しかしながら、従来の太陽光発電システム、及び、直流電力を蓄積し交流に変換して出力する給電システムは、同期発電機のような発電機特性を有していない。その理由は、従来の太陽光発電システム等が同期発電機のような回転機部分を有していないこと、調速機系の装置を有していないこと、電圧調整装置などのいわゆる励磁系の装置を有していないことに起因している。 In a synchronous generator such as a thermal power generator or a hydroelectric power generator that supplies power to an electric power system, once it is designed and manufactured, the generator characteristics of the generator are fixedly determined. However, conventional solar power generation systems and power supply systems that store DC power, convert it to AC, and output it do not have generator characteristics like synchronous generators. The reason is that a conventional solar power generation system does not have a rotating machine part such as a synchronous generator, does not have a governor system device, a so-called excitation system such as a voltage regulator. This is due to having no device.
そのために、従来の給電システムは、既に導入されている同期発電機と協調して電力系統の安定な運用、すなわち安定度維持、周波数維持、電圧維持に寄与することができなかった。 Therefore, the conventional power feeding system cannot contribute to stable operation of the power system, that is, stability maintenance, frequency maintenance, and voltage maintenance in cooperation with the synchronous generator already introduced.
本実施形態の目的は、同期発電機と等価な発電機特性を有する給電システムを提供することにある。 The objective of this embodiment is to provide the electric power feeding system which has a generator characteristic equivalent to a synchronous generator.
本実施形態によれば、
電力系統に電力を供給可能な給電システムにおいて、この給電システムに適用される発電機特性を記憶するメモリと、給電システムが結合する電力系統の系統データと、給電システムから電力系統への出力データとを計測する計測部と、給電システムの運転目標値の設定を受け付ける目標値設定部と、前記メモリから読み込んだ発電機特性と、前記目標値設定部から送られた運転目標値と、前記計測部から送られた系統データ及び出力データと、を用いて給電システムが出力すべき出力目標値を算出する計算部と、蓄電池と、前記蓄電池から出力された電気エネルギーを電力系統に適合した電力に変換する電力変換装置と、を備え、前記計算部により算出された出力目標値に基づいて相当する電力を電力系統へ供給する給電装置と、を備えたことを特徴とする給電システムが提供される。
According to this embodiment,
In a power supply system capable of supplying power to the power system, a memory for storing generator characteristics applied to the power supply system, system data of the power system to which the power supply system is coupled, output data from the power supply system to the power system, and A measurement unit that measures the power supply system, a target value setting unit that receives setting of an operation target value of the power feeding system, a generator characteristic read from the memory, an operation target value sent from the target value setting unit, and the measurement unit A calculation unit that calculates an output target value to be output by the power feeding system using the grid data and output data sent from the storage battery, and the storage battery, and converts the electric energy output from the storage battery into power suitable for the power grid A power conversion device that supplies power corresponding to the power system based on the output target value calculated by the calculation unit. Feed system is provided, wherein the door.
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to components that exhibit the same or similar functions, and duplicate descriptions are omitted.
(実施例1)
図1Aは、実施例1における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
Example 1
FIG. 1A is a block diagram schematically illustrating a configuration of a
この給電システム1は、給電装置2と、計算部10と、計測部11と、目標値設定部12と、メモリ15と、を備えて構成されている。給電装置2は、変電装置4と、太陽光電池5と、電力変換装置6と、蓄電池8と、制御部9と、を備えて構成されている。
The
メモリ15は、給電システム1に適用される発電機特性を記憶するものである。ここで言う発電機特性とは、連系する電力系統90の変化時、あるいは、目標値設定部12により設定された運転目標値の設定変化時などに給電システム1の振る舞いを決める特性である。より具体的には、ここでの発電機特性とは、例えば、1)発電機モデル、調速機系モデル、励磁系モデルと、それぞれのモデルの構成要素の特性定数からなる発電機特性や、2)同期化力あるいは電力相差角曲線よりなる発電機特性や、3)速度調定率よりなる発電機特性や、4)出力変化速度と出力上下限値からなる発電機特性などが該当する。
The
計測部11は、給電システム1が結合する電力系統90の系統データと、給電システム1から電力系統90への出力データとを計測するものである。この計測部11は、計測した系統データ及び出力データを計算部10に出力する。例えば、系統データは電力系統90の系統周波数や連系点の電圧の大きさや位相などであり、出力データは給電システム1の有効電力や電圧の大きさや位相や周波数などである。
The measuring
目標値設定部12は、給電システム1の運転目標値の設定を受け付けるものである。この目標値設定部12は、設定された運転目標値を計算部10に出力する。運転目標値は、有効電力や電圧あるいは無効電力などである。このような目標値設定部12は、当該給電システム1において直接入力の受け付けを可能とする場合には、例えば、キーボードなどの各種入力装置によって構成される。
The target
計算部10は、発電機特性に基づいて、電力系統90の需給状況などの動きに応じた給電システム1の出力を算出するものである。より具体的には、計算部10は、メモリ15から発電機特性を読み込む。そして、計算部10は、読み込んだ発電機特性ならびに目標値設定部12から出力された運転目標値に基づいて、計測部11から出力された系統データ及び出力データを用いて、系統データの変化に即した当該給電システム1の出力を計算する。ここで、系統データの変化に即した給電システム1の出力の変化の計算方法は、発電機特性の種類に応じて定まるものである。計算部10は、発電機特性に基づく発電機の出力値を算出し、算出した発電機の出力値を当該給電システム1が出力すべき出力目標値として給電装置2に出力する。
The
給電装置2は、計算部10から出力された給電システム1の出力目標値に相当する電力を電力系統90へ供給するものである。
The
すなわち、太陽光電池5は、太陽光エネルギーを直流電力に変換するものである。蓄電池8は、必要に応じて太陽光電池5によって変換された直流電力を蓄えるものである。電力変換装置6は、太陽光電池5及び蓄電池8から出力された電気エネルギーを電力系統90に適合した電力に変換するものである。
That is, the
制御部9は、太陽光電池5が現在変換している直流電力P1を読み込むとともに、蓄電池8の残存蓄電量に基づいて蓄電池8の充放電できる直流電力P2を読み込む。そして、制御部9は、計算部10から出力された出力目標値に基づいて、電力変換装置6に対して出力指令値を出力する。
The
より具体的には、制御部9は、まず、直流電力P1と、直流電力P2とから、出力目標値に相当する電力を発電できるかどうかを調べる。そして、制御部9は、出力目標値に対して過不足なく発電可能(つまり、直流電力P1と直流電力P2との総和が出力目標値以上である)と判断した場合には、出力目標値を出力指令値として電力変換装置6に出力する。また、制御部9は、直流電力P1が出力目標値よりも大きく、しかも、出力目標値を超える分を蓄電池8に充電しても充電しきれないと判断した場合には、充電しきれない分と出力目標値とを加算した値を出力指令値として電力変換装置6に出力する。また、制御部9は、直流電力P1が出力目標値よりも小さく、しかも、出力目標値に不足する分を蓄電池8で放電しきれないと判断した場合には、出力目標値から蓄電池8で放電しきれない分を差し引いた値を出力指令値として電力変換装置6に出力する。
More specifically, the
電力変換装置6は、制御部9から出力された出力指令値に対して太陽光電池5からの出力電力が不足する場合には不足分を蓄電池8から放電させ、出力指令値に対して太陽光電池5からの出力電力が超過している場合には超過分を蓄電池8に充電させる。また、この電力変換装置6は、太陽光電池5からの出力電力である直流電力と、必要に応じて蓄電池8から放電された直流電力とを交流電力に変換し、変換した交流電力を変電装置4へ送電する。
When the output power from the
変電装置4は、電力系統90と連系しており、電力変換装置6から受電した交流電力を電力系統90へ供給する。
The
なお、上述した給電装置2の構成については、少なくとも、太陽光電池5と、蓄電池8と、電力変換装置6とを含む構成であれば良く、計算部10から出力目標値を受け取り、給電システム1の出力が出力目標値になるように発電する機能を持つものであれば図1Aに示した例に限らない。また、これらの太陽光電池5、蓄電池8、及び、電力変換装置6については上記機能を達成できるものであれば良く、特定の構成に限られるものではない。
In addition, about the structure of the
また、この実施例1は、図1Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。
Moreover, this Example 1 can also provide the electric
蓄電池8には、電力系統90からの電力が蓄電される。制御部9は、蓄電池8の残存蓄電量に基づいて蓄電池8の充放電できる直流電力P2を読み込み、計算部10から出力された出力目標値に基づいて、電力変換装置6に対して出力指令値を出力する。
The
より具体的には、制御部9は、まず、直流電力P2に基づいて、出力目標値に相当する電力を出力できるかどうかを調べる。そして、制御部9は、出力目標値に対して過不足なく出力可能(つまり、直流電力P2が出力目標値以上である)と判断した場合には、出力目標値を出力指令値として電力変換装置6に出力する。また、制御部9は、蓄電池8の蓄電量が出力目標値に対して不足する(つまり、直流電力P2が出力目標値未満である)と判断した場合には、出力目標値から蓄電池8で放電しきれない分を差し引いた値を出力指令値として電力変換装置6に出力する。
More specifically, the
電力変換装置6は、制御部9から出力された出力指令値に応じて蓄電池8から放電させ、出力指令値に対して十分な場合には出力指令値を超過する分を蓄電池8に蓄電させる。また、この電力変換装置6は、蓄電池8から放電された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を変電装置4へ送電する。変電装置4は、電力変換装置6から受電した交流電力を電力系統90へ供給する。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
The
上述した実施例1によれば、火力発電機や水力発電機などの同期発電機のような回転機部分や、調速機系の装置や、励磁系の装置などを有していないにもかかわらず、同期発電機と等価な発電機特性を有する給電システム1を実現することができる。すなわち、実施例1の給電システム1は、同期発電機と等価な発電機特性を予めメモリ15に記憶させている。このため、単に目標値設定部12によって設定された運転目標値に基づいて出力目標値を算出するのではなく、メモリ15に記憶された発電機特性及び目標値設定部12によって設定された運転目標値に基づき、系統データの変化に即した出力目標値が算出される。したがって、給電装置2は、発電機特性を加味した交流電力を電力系統90に供給することが可能となる。このような機能を有する給電システム1によれば、既に導入されている同期発電機と協調して電力系統90の安定な運用、すなわち安定度維持、周波数維持、電圧維持に寄与することができる。
According to the first embodiment described above, although it does not have a rotating machine portion such as a synchronous generator such as a thermal power generator or a hydroelectric power generator, a speed governor system device, an excitation system device, or the like. Therefore, the
(実施例2)
図2Aは、実施例2における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 2)
FIG. 2A is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
この実施例2における給電システム1の構成は、実施例1と比較して、さらに、メモリ15に記憶される発電機特性の直接入力を受け付ける特性設定部16を備えた点で相違している。それ以外の構成については図1Aに示した構成と同一である。
The configuration of the
一般的な給電システムは、同期発電機と等価な発電機特性を有していない。また、同期発電機は、設計製造段階で固定的に定まった発電機特性を有するのみであり、運用後に発電機特性を変更したり、発電機特性を新たに設定したり、発電機特性を設定しなおして変更したりすることはできなかった。 A general power supply system does not have a generator characteristic equivalent to a synchronous generator. Synchronous generators only have generator characteristics that are fixedly determined during the design and manufacturing stage. After operation, the generator characteristics are changed, generator characteristics are newly set, and generator characteristics are set. I couldn't change it again.
この実施例2では、同期発電機と等価な発電機特性を持つ給電システム1を提供し、しかもその発電機特性を設定したり、必要に応じて発電機特性を変更したりすることができる給電システム1を提供するものである。
In the second embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
特性設定部16は、例えば、キーボードなどの各種入力装置によって構成される。
The
また、この実施例2は、図2Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。
In addition, as shown in FIG. 2B, the second embodiment can also provide a
このような実施例2によれば、上記した実施例1による効果に加えて、太陽光電池5や蓄電池8の容量などの制約の範囲内において発電機特性を自由に設定することが可能となるとともに、一旦設定した発電機特性を、系統状況や運用環境に応じてふさわしい発電機特性に変更することも可能となる。
According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to freely set the generator characteristics within the range of constraints such as the capacity of the
このような実施例2によれば、特性設定部16を介して発電機特性の設定及び変更が可能な給電システム1を実現できる。すなわち、同期発電機においては、運用後にその発電機特性を変更することはできず、また、新規の発電機特性を設定することもできなかったが、実施例2における給電システム1では、同期発電機では困難な機能を実現できる。
According to the second embodiment, the
(実施例3)
図3Aは、実施例3における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 3)
FIG. 3A is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
この実施例3における給電システム1の構成は、実施例2と比較して、発電機特性の直接入力を受け付ける特性設定部16に代えて、発電機特性の通信回線を介したリモート入力を受け付ける特性設定部17を備えた点で相違している。それ以外の構成については図2Aに示した構成と同一である。
Compared with the second embodiment, the configuration of the
特性設定部17は、遠隔地のシステムまたは端末と結合して、発電機特性を遠隔地からの設定を受け付けるものである。
The
また、この実施例3は、図3Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。
In addition, as illustrated in FIG. 3B, the third embodiment can also provide the
このような実施例3によれば、上記した実施例2による効果に加えて、発電機特性を遠隔地のシステムまたは端末から通信によって設定することができ、極めて有利である。特に、複数の給電システム1に対して一箇所から集中的に発電機特性を管理することができるようになる利点がある。
According to the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, the generator characteristics can be set by communication from a remote system or terminal, which is extremely advantageous. In particular, there is an advantage that the generator characteristics can be intensively managed from one place with respect to the plurality of
(実施例4)
図4Aは、実施例4における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
Example 4
FIG. 4A is a block diagram schematically illustrating the configuration of the
この実施例4における給電システム1の構成は、実施例2と比較して、発電機特性の直接入力を受け付ける特性設定部16に代えて、計画設定部13を備えた点、及び、計算部10が時計CL及び特性選択部18を含む点で相違している。それ以外の構成については図2Aに示した構成と同一である。
Compared with the second embodiment, the configuration of the
これまでに導入された発電機には、運用中にその発電機特性を変更するという考え方の発電機は存在しなかったために、例えば採用する発電機特性の計画をあらかじめ発電機に設定しておいて、その計画に基づいて運用するといった概念がなかった。 The generators introduced so far have no idea of changing the generator characteristics during operation. For example, the generator characteristics plan to be adopted is set in the generator in advance. And there was no concept of operating based on that plan.
この実施例4では、あらかじめ設定された発電機特性の計画に沿って発電機特性を自動的に変更して変更した発電機特性に従った振る舞いをする給電システム1を提供するものである。
In the fourth embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
計画設定部13は、給電システム1の発電機特性の計画の設定を受け付けるものである。計画は、給電システム1に持たせる今後の発電機特性の予定を定めたものであって、いつどのような発電機特性を持たせるかを示すものである。より具体的には、計画設定部13は、例えば、キーボードなどの各種入力装置によって構成されている。この計画設定部13は、時刻に対応付けされた発電機特性の計画の直接入力を受け付ける。計画設定部13によって設定された発電機特性の計画は、メモリ15に記憶される。
The
時計CLは、時刻を刻むものである。特性選択部18は、時計CLから現在時刻を読み込む構成となっている。特性選択部18は、時計CLから現在時刻を読み込むとともに、メモリ15に記憶された発電機特性の計画を参照し、その計画に沿って現在時刻に対応付けされた給電システム1が持つべき発電機特性をメモリ15から選択する。
The clock CL keeps time. The
このような時計CL及び特性選択部18を含む構成の計算部10では、特性選択部18によって選択された発電機特性と、目標値設定部12から出力された運転目標値と、計測部11によって計測された系統データ及び出力データとを用いて出力目標値を算出し、給電装置2に出力目標値を出力する。つまり、計算部10では、予め設定された発電機特性の計画に基づいて発電機特性を自動的に変更することができる。
In the
また、この実施例4は、図4Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 4 can also provide the electric
このような実施例4によれば、上記した実施例2による効果に加えて、計画に従った発電機特性に基づく振る舞いをする給電システム1を実現できる。例えば、電力負荷の変動予測に沿ってふさわしい発電機特性の計画を設定しておくことにより、系統運用の安定運用に貢献できる給電システム1を実現できる。
According to the fourth embodiment, in addition to the effects of the second embodiment described above, the
(実施例5)
図5Aは、実施例5における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 5)
FIG. 5A is a block diagram schematically illustrating the configuration of the
この実施例5における給電システム1の構成は、実施例4と比較して、発電機特性の計画の直接入力を受け付ける計画設定部13に代えて、発電機特性の計画の通信回線を介したリモート入力を受け付ける計画設定部14を備えた点で相違している。それ以外の構成については図4Aに示した構成と同一である。
Compared with the fourth embodiment, the configuration of the
計画設定部14は、遠隔地のシステムまたは端末と結合して、発電機特性の計画を遠隔地からの設定を受け付けるものである。
The
また、この実施例5は、図5Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。
Moreover, this Example 5 can also provide the electric
このような実施例5によれば、上記した実施例4による効果に加えて、発電機特性の計画を遠隔地のシステムまたは端末から通信によって設定することができ、極めて有利である。特に、複数の給電システム1に対して一箇所から集中的に発電機特性の計画を管理することができるようになる利点がある。
According to the fifth embodiment, in addition to the effect of the fourth embodiment described above, the generator characteristic plan can be set by communication from a remote system or terminal, which is extremely advantageous. In particular, there is an advantage that a generator characteristic plan can be managed intensively from one place for a plurality of
(実施例6)
図6Aは、実施例6における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 6)
FIG. 6A is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
この実施例6における給電システム1の構成は、実施例2と比較して、特性設定部16に代えて、選択条件設定部19を備えた点、及び、計算部10が特性選択部18を含む点で相違している。それ以外の構成については図2Aに示した構成と同一である。
Compared with the second embodiment, the configuration of the
これまでに導入された発電機には、運用中にその発電機特性を変更するという考え方の発電機は存在しなかったために、例えば複数の発電機特性をあらかじめ発電機に設定しておいて、その時の運用環境にふさわしい特性を自律的に選択して、選択した発電機特性で運用するといった概念がなかった。 For the generators introduced so far, there was no generator of the idea of changing its generator characteristics during operation, so for example, setting a plurality of generator characteristics in the generator in advance, There was no concept of autonomously selecting characteristics suitable for the operating environment at that time and operating with the selected generator characteristics.
この実施例6では、あらかじめ設定された複数の発電機特性の中からその時点の運用環境に応じて発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に従った振る舞いをする給電システム1を提供するものである。
In the sixth embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
図示した例では、メモリ15は、第1発電機特性を記憶した第一のメモリ15a、第2発電機特性を記憶した第二のメモリ15b、…、第n発電機特性を記憶した第nのメモリ15nから構成されている(但し、nは正の整数である)。各々の発電機特性は、各メモリに固有のメモリ識別子に対応付けされている。なお、メモリ15の構成については、第一のメモリ15a、第二のメモリ15b、…を別々に設ける必要はなく、単一のメモリ15が第一のメモリ15a、第二のメモリ15b、…に相当する記憶領域を有する構成であっても良い。また、発電機特性に対してメモリ識別子を対応付けしたが、発電機特性の各々に対して固有の識別子が対応付けされていても良い。このようなメモリ15は、各々固有の識別子に対応付けされた複数の発電機特性を記憶する機能を達成できるものであれば良く、特定の構成に限られるものではない。
In the illustrated example, the
選択条件設定部19は、メモリ15に記憶された複数の発電機特性のうち、選択条件に応じて選択すべき発電機特性を選択するための識別子(図示した例ではメモリ識別子)を設定するものである。この選択条件設定部19は、設定した識別子を計算部10に出力する。ここで選択条件とは、例えば、時刻とメモリ識別子との対応条件や、電力市場の電力料金とメモリ識別子との対応条件や、気象状況とメモリ識別子との対応条件など、給電システム1の特徴が活かせる条件とその条件に対応する発電機特性の関係とを示すものである。
The selection
計算部10の特性選択部18は、メモリ15に記憶された複数の発電機特性のうち、選択条件設定部19によって設定された識別子に対応付けされた給電システム1が持つべき発電機特性をメモリ15から選択する。例えば、特性選択部18は、選択条件設定部19によってメモリ識別子として第一のメモリ15aに相当する識別子が設定された場合に、第一のメモリ15aを選択し、選択した第一のメモリ15aに記憶されている第1発電機特性を所望の発電機特性として選択する。
The
このような特性選択部18を含む構成の計算部10では、特性選択部18によって選択された発電機特性と、目標値設定部12から出力された運転目標値と、計測部11によって計測された系統データ及び出力データとを用いて出力目標値を算出し、給電装置2に出力目標値を出力する。つまり、計算部10では、メモリ15に記憶された複数の発電機特性からいずれかの発電機特性を選択する時に、選択条件設定部19から送られた条件に沿って自律的に発電機特性を選択するようになっている。
In the
また、この実施例6は、図6Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 6 can also provide the electric
このような実施例6によれば、実施例2による効果に加えて、選択条件によって運用環境にふさわしい発電機特性を自律的に選択して変更することができ、選択した発電機特性に従った振る舞いをする給電システム1を提供できる。例えば、火力発電機を多く運転している時間帯には同期化力の小さい発電機特性を使い、火力発電機が少ししか運転していない場合には同期化力の大きな発電機特性を使うことにより、系統の安定運用に貢献できる給電システム1を実現できる。
According to the sixth embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, the generator characteristics suitable for the operating environment can be autonomously selected and changed according to the selection conditions, and the selected generator characteristics are followed. The
(実施例7)
実施例7における給電システム1の構成は、図6Aに示したブロック図と同一である。ただし、第一のメモリ15aに記憶されている第1発電機特性、第二のメモリ15bに記憶されている第2発電機特性、…、第nのメモリ15nに記憶されている第n発電機特性のそれぞれは、発電機モデルと、調速機系モデルと、励磁系モデルと、それぞれのモデルの構成要素の特性定数とからなるものである。
(Example 7)
The configuration of the
本来、発電機モデル、調速機系モデル、励磁系モデル、及び、それぞれの特性定数は、同期発電機の振る舞いを忠実に模擬計算するために考えられたものであるので、発電機特性の一種類であるとみなすことができる。このような発電機特性は、発電機が設計されて製造された時点で当該発電機固有のものとなるので、それ以降は設定されたり変更されたりすることはなかった。また、太陽光発電システムには、回転機や調速機や電圧調整装置などがないために、同期発電機のような発電機モデルや調速機系モデルや励磁系モデルで示されるような発電機特性はなかった。したがって、発電機特性を予め複数設定しておいてその中の一つを選択して、選択した発電機特性に基づいた振る舞いをするという太陽光発電システムは存在しなかった。そのために、従来の太陽光発電システムは、同期発電機と協調しながら系統の安定運用、具体的には、電力系統の安定度維持や周波数維持や電圧維持に貢献することができなかった。 Originally, the generator model, the governor system model, the excitation system model, and the respective characteristic constants were conceived in order to faithfully simulate the behavior of the synchronous generator. It can be regarded as a kind. Such generator characteristics are unique to the generator when the generator is designed and manufactured, and have not been set or changed thereafter. In addition, since the solar power generation system does not have a rotating machine, a governor, or a voltage regulator, power generation as shown by a generator model such as a synchronous generator, a governor system model, or an excitation system model. There were no mechanical characteristics. Therefore, there has not been a photovoltaic power generation system in which a plurality of generator characteristics are set in advance, one of them is selected, and behavior is performed based on the selected generator characteristics. Therefore, the conventional photovoltaic power generation system cannot contribute to stable operation of the system in cooperation with the synchronous generator, specifically, to maintain stability, frequency, and voltage of the power system.
この実施例7では、発電機モデルと調速機系モデルと励磁系モデルとそれぞれの特性定数とで表した発電機特性が予め複数設定され、複数の発電機特性の中からその時点の運用環境に応じた所望の発電機特性を自律的に選択することにより、選択された発電機特性に基づき同期発電機と同等の振る舞いをする給電システム1を実現している。これにより、電力系統90の安定運用に貢献できる給電システム1を提供できる。
In the seventh embodiment, a plurality of generator characteristics represented by a generator model, a governor system model, an excitation system model, and respective characteristic constants are set in advance, and the operating environment at that time is selected from the plurality of generator characteristics. By autonomously selecting a desired generator characteristic according to the
以下により具体的に説明する。 More specific description will be given below.
特性選択部18及び選択条件設定部19の作用は、実施例6と同一である。計測部11は、電力系統90の周波数、連系点の電圧の大きさと位相からなる系統データ、及び、給電システム1の有効電力と電圧の大きさと位相とからなる出力データを計測する。この計測部11は、計測した系統データ及び出力データを計算部10に出力する。
The operations of the
計算部10は、特性選択部18によって選択された発電機特性に基づいて、電力系統90の動きに応じた給電システム1の出力目標値を算出する。以下に、その算出方法の一例について以下説明する。
The
まず、計算部10は、特性選択部18によって選択された発電機特性に基づき、計測部11から送られた系統データ及び出力データを用いて、電力系統90の変化に即した給電システム1の出力の変化を計算する。ここで、電力系統90の変化に即した給電システム1の出力の変化の計算方法は種々考えられるが、例えば代表的な系統解析計算方法である安定度計算により可能である。安定度計算は、電力系統90の変動に対して発電機がどのように振る舞うかを解析するものであり、その例としてY法と呼ばれる安定度計算が挙げられる。
First, the
Y法に代表される安定度計算は、電力系統90の変化に対して発電機が例えば100ミリ秒刻みで数秒〜数百秒間にわたってどのように応答するかを計算するものであって、一般的な系統解析方法である。計算部10は、安定度計算を、例えば2秒ごとに周期的に計算し、計算周期の都度、2秒前の系統データと現在の系統データとの差を電力系統90の変化とみなし、2秒前の給電システム1の状態から100ミリ秒間隔で2秒間後即ち現在までの給電システム1の出力を発電機特性に基づいて計算して、現在の出力の計算値を当該給電システム1の現在の出力目標値と決める。
The stability calculation represented by the Y method is to calculate how the generator responds to changes in the
図7は、計算部10の処理ブロック図の例を示したものである。計算部10は、安定度計算部54と、系統データメモリ53aと、系統データメモリ53bと、発電機現在状態メモリ52aと、発電機初期状態メモリ52bと、1.9秒前の出力を記憶する出力メモリ51aと、1.8秒前の出力を記憶する出力メモリ51bと、1.7秒前の出力を記憶する出力メモリ51cと、…、0.1秒前の出力を記憶する出力メモリ51eと、0.0秒前の出力を記憶する出力メモリ51fとからなる。
FIG. 7 shows an example of a processing block diagram of the
系統データメモリ53aには、計測部11より送られた電力系統90の周波数、連系点の電圧の大きさ及び位相からなる現在の系統データが記憶されている。系統データメモリ53bには、計測部11より送られた2秒前の系統データが記憶されている。発電機現在状態メモリ52aには、計測部11より送られた給電システム1の現在の出力データが記憶されている。発電機初期状態メモリ52bには、2秒前の給電システム1の出力データが発電機初期状態として記憶されている。
The
安定度計算部54は、選択した発電機特性をメモリ15から読み込み、発電機初期状態メモリ52bに記憶された給電システム1の2秒前の出力データを初期値として設定する。そして、安定度計算部54は、系統データメモリ53bに記憶された2秒前の系統データと系統データメモリ53aに記憶された現在の系統データとの内容に基づいて、電力系統90の電圧の大きさ及び位相のそれぞれの変化量に対して給電システム1の振る舞いを0.1秒刻みで計算する。
The
すなわち、安定度計算部54は、2秒前の発電機初期状態に対して1.9秒前の出力値を計算し、計算結果を出力メモリ51aに記憶する。引き続き、安定度計算部54は、1.9秒前の出力値から1.8秒前の出力値を計算して計算結果を出力メモリ51bに記憶し、以降順次、1.7秒前の出力値を計算して出力メモリ51cに記憶し、さらに0.1秒前の出力値を計算して出力メモリ51eに記憶し、0.0秒前の出力を計算して出力メモリ51fに記憶する。そして、安定度計算部54は、0.0秒前の出力メモリ51fの内容を現在あるべき出力目標値として設定する。このような安定度計算部54を備えた計算部10は、設定した出力目標値を給電装置2へ出力する。
That is, the
安定度計算部54は、次回の計算時のために、系統データメモリ53aに記憶していた現在の系統データを系統データメモリ53bへコピーし、また発電機現在状態メモリ52aに記憶していた給電システム1の現在の出力データを発電機初期状態メモリ52bへコピーしておく。このようにして、計算部10は、発電機特性にふさわしい発電機の現在の出力値を決定し、決定した発電機の出力値を当該給電システム1の出力目標値として2秒周期で給電装置2へ送ることを繰り返す。
The
以上の説明では、計算部10が安定度計算を利用する場合を想定したが、発電機モデルと調速機系モデルと励磁系モデルを簡単なモデルにして系統データ及び出力データを数十μ秒毎に入力して数十μ秒間の系統変化に応じた当該給電システム1の出力目標値を計算し、計算した出力目標値を給電装置2へ送ることを数十μ秒毎に繰り返すようにしても良い。それ以外は実施例6の給電システム1の作用と同一である。
In the above description, it is assumed that the
また、この実施例7は、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。このような実施例7における他の給電システム1の構成は、図6Bに示したブロック図と同一である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 7 can also provide the electric
このような実施例7によれば、同期発電機と同じ考え方の発電機特性を持った給電システム1を実現することができる上に、発電機モデル、調速機系モデル、励磁系モデル、及びそれらの構成要素の特性定数を太陽光電池5や蓄電池8の容量の制約の範囲内において自由に設定できるので、発電機特性を複数設定しておくことにより、他の同期発電機と協調して電力系統90の安定運用に寄与できる給電システム1を実現することができる。しかも、発電機モデル、調速機系モデル、励磁系モデルをきめ細かく設定することができ、動特性をも考慮した発電機特性に基づく振る舞いを実現することができる。さらに、電力系統90の状況に応じて発電機特性を変えることができるので、ますます他の同期発電機との協調運転に貢献できる。
According to the seventh embodiment, the
なお、発電機モデル、調速機系モデル、励磁系モデル、及び特性定数からなる発電機特性は、厳密な発電機の振る舞いを定義するために用いられるが、厳密な発電機の振る舞いを定義する必要のないケースも多々あり、そのような場合には各発電機の振る舞いを特定の機能に着目してモデル化して表現することも可能である。以下の実施例8乃至10では、発電機特性として、特定の機能に着目して発電機の振る舞いをモデル化した発電機特性を適用した場合に相当する。 The generator characteristics consisting of the generator model, governor model, excitation system model, and characteristic constants are used to define the exact generator behavior, but define the exact generator behavior. There are many cases where this is not necessary, and in such a case, the behavior of each generator can be modeled and expressed by focusing on a specific function. The following Examples 8 to 10 correspond to the case where the generator characteristics obtained by modeling the behavior of the generator by focusing on a specific function are applied as the generator characteristics.
(実施例8)
実施例8における給電システム1の構成は、図6Aに示したブロック図と同一である。ただし、第一のメモリ15aに記憶されている第1発電機特性、第二のメモリ15bに記憶されている第2発電機特性、…、第nのメモリ15nに記憶されている第n発電機特性のそれぞれは、電力相差角曲線(P−δ曲線)からなるものである。
(Example 8)
The configuration of the
一般に、電力系統90につながれた同期発電機が同期運転をして、すべての発電機が同じ速度で回転している場合においては、いずれかの発電機が何らかの原因で加速し、その回転子位置δがはじめの位置より進んだときに、これを元の位置へ引き戻すような力が働くようになっている。すなわち、発電機への機械的入力が一定であるとすると、回転子位置δが増加した場合に発電機の電気的出力である有効電力Pが増加する。回転子自身は、この出力増加分に相当するだけ回転子の蓄積エネルギーをはき出して減速するようになっている。つまり、同期運転が行われる発電機は、dP/dδ>0になるように設計されている。これらの発電機には、一般に電圧調整装置や調速機などの各種の制御装置が付けられているが、それらが全体として、dP/dδ>0になるように設計されている。
In general, when a synchronous generator connected to the
このようなdP/dδは、同期化力と呼ばれているものである。このような同期化力は、回転子が回転することにより蓄えている回転エネルギーが電力系統90の負荷バランスの変動に対する耐力として働くように各種の制御装置を設置することにより、実現できるものである。ここで、同期化力dP/dδの特性は、発電機の振る舞いを定義するものである。実施例8においては、発電機特性の一つとして、同期化力に着目して発電機の振る舞いをモデル化したものを適用している。
Such dP / dδ is called a synchronization force. Such a synchronization force can be realized by installing various control devices so that the rotational energy stored by the rotation of the rotor acts as a proof against the load balance variation of the
具体的な例について説明すると、電力系統90に大量の太陽光発電システムが導入された場合、休日が連続する期間等の軽負荷時には、火力発電機による電力の供給比率が減るため、電力系統90において同期化力が弱くなることが問題になると言われている。これは、その時に運用中の同期発電機の同期化力は各発電機固有の特性で決まるものであり増加させることはできないこと、および、太陽光発電システムは同期化力を持たないことに起因する。同期化力のない太陽光発電システムによる電力の供給比率が増えた場合には、事故などの理由で一部の電源が脱落すると、運転している同期発電機の同期化力不足により次々と同期発電機が停止して電力系統90を安定に運転できなくなる恐れがある。この対策として、太陽光発電の抑制が必要になると考えられている。このような問題は、系統安定化問題と呼ばれている。
A specific example will be described. When a large amount of solar power generation system is introduced into the
実施例8では、同期発電機と等価な発電機特性に基づく同期化力を持った給電システム1を提供し、しかも、あらかじめ設定した複数の発電機特性の中からその時点の運用環境に応じて発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に基づく同期化力を持つ給電システム1を提供するものである。
In the eighth embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
図8は、第一のメモリ15aに記憶された第1電力相差曲線(P−δ曲線)、第二のメモリ15bに記憶された第2電力相差曲線(P−δ曲線)、及び、第nのメモリ15nに記憶された第n電力相差曲線(P−δ曲線)の例を示す図である。図8において、横軸は給電システム1の位相角δであり、縦軸は給電システム1から出力される有効電力Pである。
FIG. 8 shows the first power phase difference curve (P-δ curve) stored in the
実施例8の給電システム1には回転子ならびに電圧調整装置や調速機などがないため、回転エネルギーを蓄えたり放出したりすることはできない。このため、ここでの給電システム1は、dP/dδ>0と成るように制御する構成がない代わりに、蓄電池8によって電気エネルギーを蓄えたり放出したりすると共にdP/dδ>0と等価な制御をする構成を具備する。これにより、同期化力を有する給電システム1を実現できる。
Since the
図6Aで示される実施例8の給電システム1においては、第一のメモリ15aに記憶されている第1電力相差角曲線、第二のメモリ15bに記憶されている第2電力相差角曲線、及び、第nのメモリ15nに記憶されている第n電力相差角曲線は、同期化力dP/dδが正となるように設定されている。
In the
特性選択部18及び選択条件設定部19の作用は、実施例6と同一である。計測部11は、連系点の電圧の大きさとその位相からなる系統データ、及び、給電システム1の有効電力と電圧の大きさとその位相からなる出力データを計測する。この計測部11は、計測した系統データ及び出力データを計算部10に出力する。
The operations of the
計算部10は、周期的に次の処理を実施する。すなわち、計算部10は、今回実施時の電力系統90の位相と前回実施時の電力系統90の位相とを比較し、その差を算出してΔδとする。次に、計算部10は、給電システム1の電圧の位相がΔδだけ変化したと仮定し、特性選択部18によって選択された電力相差角曲線からdP/dδを計算する。次に、計算部10は、ΔP=dP/dδ×Δδにより給電システム1の出力変化すべき値ΔPを計算する。そして、計算部10は、給電システム1の出力目標値として、前回実施時の出力データの有効電力Pを用いてP+ΔPにより算出する。また、計算部10は、出力目標値の位相を連系点の電圧の位相と同一とみなし、出力目標値ならびにその位相を給電装置2に出力する。計算部10は、このような処理を例えば数十μ秒毎に行う。
The
それ以外は実施例6の給電システム1の作用と同一である。なお、電力変換装置6が直流電力を交流電力変換するときは、位相δの交流電力に変換する。
Other than that is the same as the effect | action of the electric
また、この実施例8は、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。このような実施例8における他の給電システム1の構成は、図6Bに示したブロック図と同一である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 8 can also provide the electric
このような実施例8によれば、同期発電機と同じ考え方の発電機特性として同期化力をもつ給電システム1を実現することができる。しかも、選択条件によって運用環境にふさわしい発電機特性を自律的に選択して変更することができるので、例えば、火力発電機を多く運転しているときは同期化力の小さい発電機特性を使い、火力発電機が少ししか運転していない場合は同期化力の大きい発電機特性を使うことができる。また、発電機特性を太陽光電池5や蓄電池8の容量の制約の範囲内において自由に設定できるので、複数の発電機特性を設定しておくことにより、他の同期発電機と協調して電力系統90の安定運用に寄与できる給電システム1を実現することができる。
According to the eighth embodiment, it is possible to realize the
(実施例9)
実施例9における給電システム1の構成は、図6Aに示したブロック図と同一である。ただし、第一のメモリ15aに記憶されている第1発電機特性、第二のメモリ15bに記憶されている第2発電機特性、…、第nのメモリ15nに記憶されている第n発電機特性のそれぞれは、速度調定率つまりP(出力)とf(周波数)との関数からなるものである。
Example 9
The configuration of the
系統負荷の変動により電力系統90の周波数が変化すると、同期発電機は、その周波数変化に応じて自動的に出力を変更して電力系統90を安定に継続運転できるようにする特性を持っている。すなわち、系統負荷が増加すると系統周波数は低下するが、系統周波数の低下に伴い同期発電機は出力を増加させるような特性を持っている。逆に、系統負荷が減少すると系統周波数は上がるが、系統周波数の増加に伴い同期発電機は出力を低下させるような特性を持っている。このような特性は、同期発電機に調速機を備えることによって実現されている。これにより、電力系統90の負荷変動に対して多くの発電機が協調して周波数維持に対応できるようになっている。この特性は速度調定率と呼ばれるものであり、実施例9においては、発電機特性の一つとして、速度調定率に着目して発電機の振る舞いをモデル化したものを適用している。
When the frequency of the
具体的な例について説明すると、給電システム1には調速機がないため、速度調定率のような発電機特性を持っておらず、大量の給電システム1が導入された場合には、発電比率の少なくなった同期発電機だけで電力系統90の負荷変動に対応する必要がある。これは、給電システム1に速度調定率という考え方の発電機特性が無いからである。
A specific example will be described. Since the
実施例9では、同期発電機と等価な速度調定率からなる発電機特性を持った給電システム1を提供し、しかも、あらかじめ設定した複数の速度調定率の中からその時点の運用環境に応じて速度調定率を自律的に選択して選択した速度調定率に従って出力を設定する給電システム1を提供するものである。
In the ninth embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
図9は、第一のメモリ15aに記憶された第1速度調定率、第二のメモリ15bに記憶された第2速度調定率、及び、第nのメモリ15nに記憶された第n速度調定率の例を示す図である。図9において、横軸は給電システム1から出力される有効電力Pであり、縦軸は電力系統90の周波数fである。ここに示す速度調定率は、一般の同期発電機の速度調定率と同じような関数で示される。すなわち、系統負荷が増加して電力系統90の周波数fが下がると給電システム1から出力される有効電力Pが増加し、系統負荷が減少して電力系統90の周波数fが上がると給電システム1から出力される有効電力Pが減少する。
FIG. 9 shows the first speed setting rate stored in the
特性選択部18、選択条件設定部19の作用は、実施例6と同一である。計測部11は、連系する電力系統90の周波数fからなる系統データ、及び、給電システム1の有効電力Pからなる出力データを計測する。この計測部11は、計測した系統データ及び出力データを計算部10に出力する。
The operations of the
計算部10は、周期的に次の処理を実施する。すなわち、計算部10は、前回実施時の電力系統90の周波数foと今回実施時の電力系統90の周波数fとを比較し、その差f−foを算出してΔfとする。次に、計算部10は、特性選択部18によって選択された速度調定率を用いてdf/dPを計算する。次に、計算部10は、ΔP=Δf/(df/dP)により給電システム1の出力変化すべき値ΔPを計算する。そして、計算部10は、給電システム1の出力目標値として、前回時の出力データの有効電力Pを用いてP+ΔPにより算出する。また、計算部10は、出力目標値の周波数をfとし、出力目標値ならびにその周波数を給電装置2に出力する。計算部10は、このような処理を例えば数秒毎に行う。
The
それ以外は実施例6の給電システム1の作用と同一である。なお、電力変換装置6が直流電力を交流電力変換するときは、周波数fの交流電力に変換する。
Other than that is the same as the effect | action of the electric
また、この実施例9は、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。このような実施例9における他の給電システム1の構成は、図6Bに示したブロック図と同一である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
The ninth embodiment can also provide a
このような実施例9によれば、同期発電機と同じ考え方の速度調定率からなる発電機特性を持つ給電システム1を実現することができるので、系統周波数の維持に貢献することができる。しかも、速度調定率を太陽光電池5や蓄電池8の容量の制約の範囲内において自由に設定できるので、複数の速度調定率を設定しておくことにより、他の同期発電機と協調して運用状況に即して周波数維持に貢献できる給電システム1を実現できる。
According to the ninth embodiment, it is possible to realize the
(実施例10)
実施例10における給電システム1の構成は、図6Aに示したブロック図と同一である。ただし、第一のメモリ15aに記憶されている第1発電機特性、第二のメモリ15bに記憶されている第2発電機特性、…、第nのメモリ15nに記憶されている第n発電機特性のそれぞれは、出力変化速度と出力上下限値とからなるものである。
(Example 10)
The configuration of the
系統周波数を一定に保つためにLFC(Load Frequency Control)が行われている。系統運用者は、系統負荷の変動を見越して、運用中の各発電機の出力の上げ余力の合計および下げ余力の合計、つまりLFC上げ余力及び下げ余力を常に確保することにより、系統負荷変動に対応している。各発電機のLFC上げ余力及び下げ余力は、出力変化速度と出力上下限値と発電機のその時点での出力から決まるものである。実施例10では、発電機特性の一つとして、出力変化速度及び上下限値に着目して発電機の振る舞いをモデル化したものを適用している。 In order to keep the system frequency constant, LFC (Load Frequency Control) is performed. The grid operator expects fluctuations in the grid load by constantly ensuring the total increase in output capacity and reduction capacity of each generator in operation, that is, the LFC increase and decrease capacity at all times. It corresponds. The surplus LFC surplus capacity and the surplus surplus capacity of each generator are determined from the output change speed, the output upper and lower limit values, and the output of the generator at that time. In the tenth embodiment, as one of the generator characteristics, a model of the behavior of the generator by applying attention to the output change speed and the upper and lower limit values is applied.
具体的な例について説明すると、大量の給電システム1が導入された場合には、発電比率の少なくなった同期発電機だけでLFC余力を確保することは困難となるおそれがあり、太陽光発電の抑制が必要になると考えられている。これは、太陽光発電システムには、LFC余力を持たせることができないことが原因である。
A specific example will be described. When a large amount of
実施例10では、あらかじめ設定した出力変化速度及び出力上下限値からなる複数の発電機特性の中からその時点の運用環境に応じて出力変化速度及び出力上下限値を自律的に選択して選択した出力変化速度及び出力上下限値により定まるLFC余力を持つ給電システム1を提供するものである。
In the tenth embodiment, the output change speed and the output upper and lower limit values are autonomously selected and selected from a plurality of generator characteristics including the preset output change speed and the output upper and lower limit values according to the operating environment at that time. The
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
図6Aで示した実施例10の給電システム1において、第一のメモリ15aに記憶された第1出力変化速度、第二のメモリ15bに記憶された第2出力変化速度、及び、第nのメモリ15nに記憶された第n出力変化速度は、単位時間当たりの出力変化速度であり、MW/分あるいはKW/分で表されるものである。また、第一のメモリ15aに記憶された第1出力上下限値、第二のメモリ15bに記憶された第2出力上下限値、及び、第nのメモリ15nに記憶された第n出力上下限値は、給電システム1から出力可能な有効電力の上限値及び下限値であり、太陽光電池5からの出力可能な直流電力P1と蓄電池8から放電可能な直流電力P2との合計を電力変換装置6により変換して得られる交流電力の上限値及び下限値である。
In the
特性選択部18及び選択条件設定部19の作用は、実施例6と同一である。計測部11は、給電システム1の有効電力からなる出力データを計測し、計測した出力データを計算部10に出力する。
The operations of the
計算部10は、周期的に次の処理を実施する。すなわち、計算部10は、目標値設定部12から送られた運用目標値と、計測部11から送られた出力データの有効電力と、特性選択部18によって選択された発電機特性すなわち出力変化速度及び出力上下限値とに基づいて、給電装置2に出力すべき出力目標値を周期的に計算する。計算方法は、現在の給電システム1の有効電力に基づいて次の周期までに出力を増加できる値を加算した値と発電機特性から得られた出力上限値とを比較してその小さいほうを実質上限値として設定し、現在の給電システム1の有効電力に基づいて次の周期までに出力を減少できる値を減算した値と発電機特性から得られた出力下限値とを比較してその大きいほうを実質下限値として設定し、運用目標値が実質上限値と実質下現値の間にあるときは運用目標値を出力目標値として設定し、運用目標値が実質上限値より大きい場合は実質上限値を出力目標値として設定し、運用目標値が実質下現値より小さい場合は実質下限値を出力目標値として設定し、給電装置2に出力する。
The
それ以外は実施例6の給電システム1の作用と同一である。
Other than that is the same as the effect | action of the electric
また、この実施例10は、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。このような実施例10における他の給電システム1の構成は、図6Bに示したブロック図と同一である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 10 can also provide the electric
このような実施例10によれば、同期発電機と同じ考え方の出力変化速度及び出力上下限値を持つ、即ちLFC余裕量を持つ給電システム1を実現することができるので、系統周波数の維持に貢献することができる。しかも、出力変化速度及び出力上下限値を太陽光電池5や蓄電池8の容量の制約の範囲内において自由に設定できるので、複数の出力変化速度及び出力上下限値を設定しておくことにより、LFC余力確保に大きく貢献できる給電システム1を実現することができる。
According to the tenth embodiment, since the
(実施例11)
図10Aは、実施例11における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 11)
FIG. 10A is a block diagram schematically illustrating the configuration of the
この実施例11における給電システム1の構成は、図6Aに示した実施例6における給電システム1の構成と比較して、選択条件設定部19が時計24及び対応表記憶部20aを含む点で相違している。それ以外の構成については図6Aに示した構成と同一である。
The configuration of the
一般に、発電機には、その発電機特性を新たに設定するとか、あるいは発電機特性を自律的に変更する機能はなかったために、時刻によって運用上有利な発電機特性に変更する機能はなかった。 In general, the generator did not have the function to change the generator characteristics to be advantageous according to the time because there was no function to set the generator characteristics newly or to change the generator characteristics autonomously. .
実施例11では、あらかじめ設定した複数の発電機特性の中から時刻に応じた発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に基づいた振る舞いをする給電システム1を提供するものである。
In the eleventh embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
時計24は、時刻を刻むものである。選択条件設定部19は時計24から現在時刻を読み込む構成となっている。対応表記憶部20aは、時刻毎に選択すべき発電機特性の識別子を示す対応表を記憶している。ここに示した例では、時間帯毎に複数のメモリのうちのどのメモリに記憶されている発電機特性を使うべきかを示すメモリ識別子が対応表の形式などで対応表記憶部20aに記憶されている。
The
例えば、第一のメモリ15aには時間帯aで選択すべき第1発電機特性が記憶され、第二のメモリ15bには時間帯bで選択すべき第2発電機特性が記憶され、第nのメモリ15aには時間帯nで選択すべき第n発電機特性が記憶されている場合を例に説明する。対応表には、時間帯aに対しては第1発電機特性を記憶している第一のメモリ15aに相当するメモリ識別子が対応付けされ、時間帯bに対しては第2発電機特性を記憶している第二のメモリ15bに相当するメモリ識別子が対応付けされ、時間帯nに対しては第n発電機特性を記憶している第nのメモリ15nに相当するメモリ識別子が対応付けされている。
For example, the
選択条件設定部19は、時計24から読み取った時刻に基づき、対応表記憶部20aから時刻に対応したメモリ識別子を読み出し、読み出したメモリ識別子を計算部10の特性選択部18に出力する。それ以外は実施例6の給電システム1の作用と同一である。
Based on the time read from the
また、この実施例11は、図10Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
In addition, as shown in FIG. 10B, the eleventh embodiment can also provide the
このような実施例11によれば、時刻によって発電機特性を自律的に変更できる給電システム1を実現することができる。このため、例えば、朝の総需要立ち上がり時と、正午から午後一時過ぎの負荷急変時と、午後のピーク時と、午後の負荷減少時とに時間帯を分けるとか、昼の時間帯と夜の時間帯に分けるとかして、それぞれの時間帯毎の系統運用環境に応じた、例えば系統安定度の厳しさに応じた発電機特性を選択する給電システム1を実現できる。
According to the eleventh embodiment, it is possible to realize the
なお、上述した実施例11では、選択条件設定部19が時計24を含む構成について説明したが、カレンダーを含んでいても良い。選択条件設定部19が時計24に代えてカレンダーを含む構成では、平日と休日に分けるとか、曜日毎に分けるとかして日毎に最適な発電機特性を選択する給電システム1を実現できる。また、選択条件設定部19が時計24に加えてカレンダーを含む構成では、日時毎に最適な発電機特性を選択する給電システム1を実現できる。
In the eleventh embodiment described above, the configuration in which the selection
(実施例12)
図11Aは、実施例12における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 12)
FIG. 11A is a block diagram schematically illustrating the configuration of the
この実施例12における給電システム1の構成は、図6Aに示した実施例6における給電システム1の構成と比較して、選択条件設定部19が電力市場インターフェース22及び対応表記憶部20bを含む点で相違している。それ以外の構成については図6Aに示した構成と同一である。
In the configuration of the
一般に、発電機には、その発電機特性を新たに設定するとか、あるいは発電機特性を自律的に変更する機能はなかったために、電力市場の市場状況によって運用上有利な発電機特性に変更する機能はなかった。 Generally, a generator has a new generator characteristic or a function that autonomously changes the generator characteristic, so it changes to a generator characteristic that is advantageous in operation depending on the market situation of the power market. There was no function.
実施例12では、あらかじめ設定した複数の発電機特性の中から電力市場の市場状況に応じた発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に基づいた振る舞いをする給電システム1を提供するものである。
In the twelfth embodiment, the
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
電力市場インターフェース22は、電力市場状況を管理するシステムから電力市場状況を受信するものである。対応表記憶部20bは、電力市場状況毎に選択すべき発電機特性の識別子を示す対応表を記憶している。ここに示した例では、電力市場状況毎に複数のメモリのうちのどのメモリに記憶されている発電機特性を使うべきかを示すメモリ識別子が対応表の形式などで対応表記憶部20aに記憶されている。
The electric
電力市場状況とは、現在の市場取引されている電力の値段、例えば円/KhWである。対応表には、電力市場の値段が高いときには給電システム1から出力される有効電力がなるべく多くなるような発電機特性が対応付けされ、電力市場の値段が安いときは給電システム1から出力される有効電力がなるべく少なくなるような発電機特性が対応付けされている。
The electric power market situation is the price of electric power currently marketed, for example, yen / KhW. The correspondence table is associated with generator characteristics such that the active power output from the
選択条件設定部19は、電力市場インターフェース22を介して受信した電力市場状況に基づき、対応表記憶部20bから対応したメモリ識別子を読み出し、読み出したメモリ識別子を計算部10の特性選択部18に出力する。例えば、電力市場の値段が高いときには、電力系統90の電力需要の増加時に給電システム1の出力増加速度を速くし、逆に系統負荷の減少時には給電システム1の出力減少速度を遅くするような発電機特性を選択するようにしておく。それ以外は実施例6の給電システム1の作用は同一である。
The selection
また、この実施例12は、図11Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 12 can also provide the electric
このような実施例12によれば、電力市場状況によって発電機特性を自律的に変更できる給電システム1を実現することができる。このため、例えば、電力市場の状況即ち市場取引の値段に応じた、経済的な運用が可能な給電システム1を実現できる。
According to the twelfth embodiment, it is possible to realize the
(実施例13)
図12Aは、実施例13における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 13)
FIG. 12A is a block diagram schematically illustrating the configuration of the
この実施例13における給電システム1の構成は、図6Aに示した実施例6における給電システム1の構成と比較して、選択条件設定部19が気象情報インターフェース23及び対応表記憶部20cを含む点で相違している。それ以外の構成については図6Aに示した構成と同一である。
The configuration of the
一般に、発電機には、その発電機特性を新たに設定するとか、あるいは発電機特性を自律的に変更する機能はなかったために、気象状況によって運用上有利な発電機特性に変更する機能はなかった。 Generally, a generator has no function to change the generator characteristics to be advantageous in terms of weather conditions because it does not have a function to set the generator characteristics or change the generator characteristics autonomously. It was.
実施例13では、あらかじめ設定した複数の発電機特性の中から気象状況に応じた発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に基づいた振る舞いをする給電システム1を提供するものである。
In the thirteenth embodiment, a
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
気象情報インターフェース23は、現在の気象状況を受信するものである。対応表記憶部20cは、気象状況毎に選択すべき発電機特性の識別子を示す対応表を記憶している。ここに示した例では、気象状況毎に複数のメモリのうちのどのメモリに記憶されている発電機特性を使うべきかを示すメモリ識別子が対応表の形式などで対応表記憶部20aに記憶されている。
The
気象状況とは、○○地方は晴れとか、曇りとか、雨とか、晴れから曇りへの変化中とか、曇りから晴れへの変化中などの現在の気象状況である。対応表には、例えば、気象状況が安定しているときには同期化力が小さい発電機特性が対応付けされ、気象状況が変化するときには同期化力が大きい発電機特性が対応付けされている。 The weather conditions are the current weather conditions such as sunny, cloudy, rainy, changing from sunny to cloudy, and changing from cloudy to sunny. In the correspondence table, for example, a generator characteristic with a small synchronization force is associated with a stable weather condition, and a generator characteristic with a large synchronization force is associated with a change in weather condition.
選択条件設定部19は、気象情報インターフェース23を介して受信した気象状況に基づき、対応表記憶部20cから気象状況に対応したメモリ識別子を読み出し、読み出したメモリ識別子を計算部10の特性選択部18に出力する。それ以外は実施例6の給電システム1の作用は同一である。
The selection
また、この実施例13は、図12Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。このような給電システム1においては、給電装置2Bに含まれる蓄電池8の特性(例えば、出力や寿命)が気象条件(例えば、温度や湿度など)により変化する場合があり、気象状況を把握することは有益である。あるいは、このような給電システム1において、気象条件に応じてエアーコンディショナなどによる電力消費量を予測するのに、気象状況を把握することは有益である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
In addition, as shown in FIG. 12B, the thirteenth embodiment can also provide a
このような実施例13によれば、気象状況によって発電機特性を自律的に変更できる給電システム1を実現することができる。このため、例えば、気象状況に応じた発電機特性、例えば同期化力をもつ給電システム1が実現できる。
According to the thirteenth embodiment, it is possible to realize the
(実施例14)
図13Aは、実施例14における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
(Example 14)
FIG. 13A is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
この実施例14における給電システム1の構成は、図6Aに示した実施例6における給電システム1の構成と比較して、選択条件設定部19が給電装置2の構成要素である蓄電池8の残存蓄電量を読み込むようになっている点で相違している。それ以外の構成については図6Aに示した構成と同一である。
The configuration of the
一般に、発電機には、その発電機特性を新たに設定するとか、あるいは発電機特性を自律的に変更する機能はなかった。勿論、一般の発電機には、当該給電システム1の状況、特に蓄電池8の残存電力量に応じて運用上有利な発電機特性に変更する機能はなかった。
In general, a generator has no function of setting a new generator characteristic or autonomously changing the generator characteristic. Of course, the general generator did not have a function of changing the generator characteristics to be advantageous in terms of operation in accordance with the state of the
実施例14では、あらかじめ設定した複数の発電機特性の中から当該給電システム1が内蔵する蓄電池8の残存電力量に応じた発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に基づいた振る舞いをする給電システム1を提供するものである。
In Example 14, based on the generator characteristics selected by selecting autonomously the generator characteristics corresponding to the remaining power amount of the
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
選択条件設定部19は、給電装置2を構成する蓄電池8の残存蓄電量を読み込み、読み込んだ残存蓄電量に応じて複数のメモリのうちのどのメモリに記憶されている発電機特性を使うべきかを示すメモリ識別子を決める。このような選択条件設定部19は、蓄電池8の残存蓄電量に応じた選択すべき発電機特性のメモリ識別子を計算部10の特性選択部18に出力する。
The selection
選択条件設定部19は、例えば、蓄電池8の残存蓄電量が少なくなったと判断した場合には蓄電池8からの放電が少なく蓄電池8への充電が多くなるような発電機特性を選択する。また、選択条件設定部19は、蓄電池8の残存蓄電量が多いと判断した場合には蓄電池8からの放電が多く蓄電池8への充電が少なくなるような発電機特性を選択する。蓄電池8からの放電が少なく蓄電池8への充電が多くなる発電機特性とは、例えば給電システム1の出力増加方向の変化速度を遅くし、出力減少方向の変化速度を速くする発電機特性などが考えられる。
For example, when it is determined that the remaining power storage amount of the
それ以外は実施例6の給電システム1の作用と同一である。
Other than that is the same as the effect | action of the electric
また、この実施例14は、図13Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, this Example 14 can also provide the electric
このような実施例14によれば、給電システム1の蓄電池8の充電しすぎや放電しすぎを回避することができるので、蓄電池8が機能する稼働率を高くできる。それによって、安定した系統運用に貢献する機会が多い給電システム1を実現することができる。
According to the fourteenth embodiment, it is possible to avoid excessive charging and discharging of the
(変形例)
次に、変形例について説明する。ここでの変形例とは、上述した実施例1乃至14のそれぞれについて、中央制御インターフェースを付加した給電システム1であるが、ここでは、実施例1の変形例について図を参照しながら説明する。
(Modification)
Next, a modified example will be described. The modification here is the
図14Aは、変形例における給電システム1の構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 14A is a block diagram schematically showing the configuration of the
この変形例における給電システム1の構成は、図1Aに示した実施例1における給電システム1の構成と比較して、さらに、中央制御インターフェース25を付加した点で相違している。それ以外の構成については図1Aに示した構成と同一である。
The configuration of the
一般的な太陽光発電システムは、同期発電機のような発電機特性を有していないため、他の発電機と協調して電力系統の安定な運用に貢献することができないことは先に説明した通りである。このため、太陽光発電システムを電力系統に結合した際に、他の同期発電機と同様に中央系統制御システムから太陽光発電システムをオンラインで制御して電力系統の安定な運用に貢献させることはできなかった。 Since a general photovoltaic power generation system does not have generator characteristics like a synchronous generator, it is explained earlier that it cannot contribute to stable operation of the power system in cooperation with other generators. That's right. For this reason, when the photovoltaic power generation system is coupled to the power grid, it is possible to control the photovoltaic power generation system online from the central grid control system and contribute to stable operation of the power grid, as with other synchronous generators. could not.
変形例では、同期発電機と等価な発電機特性を有し、しかもその発電機特性の設定及び変更を可能とし、あらかじめ設定しておいた複数の発電機特性からそのときの運用環境にふさわしい発電機特性を自律的に選択して選択した発電機特性に基づく振る舞いをする給電システムを実現した上で、さらに、中央系統制御システムから他の同期発電機と同様に制御して安定な系統運用に貢献できる給電システム1を提供するものである。
In the modified example, generator characteristics that are equivalent to those of a synchronous generator are set, and the generator characteristics can be set and changed, and power generation suitable for the operating environment at that time is based on a plurality of preset generator characteristics. After realizing the power supply system that behaves based on the selected generator characteristics by selecting the machine characteristics autonomously, the central system control system is controlled in the same way as other synchronous generators for stable system operation. The
以下に、より具体的に説明する。 More specific description will be given below.
中央制御インターフェース25は、例えば、系統周波数を一定に維持するLFCシステムや、電力系統90の監視点の電圧を許容範囲内に維持する電圧無効電力制御システムなどの発電機の制御システムと通信回線を介して結合している。このような中央制御インターフェース25は、中央系統制御システムから給電システム1への指令値を受信して受信した指令値を運転目標値として目標値設定部12へ出力する。また、この中央制御インターフェース25は、当該給電システム1の電力系統90への出力データ、例えば有効電力や無効電力などのデータを給電装置2から読み取り、中央系統制御システムに送信する。
The
中央系統制御システムでは、各発電機から送信された出力データを用いて、電力系統90を安定に運用するための各発電機の制御量を計算し、計算した制御量を運転目標値として各発電機の中央制御インターフェース25に送信する。それ以外は、実施例1の給電システム1の作用と同一である。
In the central system control system, the control amount of each generator for stably operating the
また、この変形例は、図14Bに示したように、太陽光電池を有していない給電装置2Bを具備した給電システム1を提供することも可能である。この場合、上記処理は蓄電池8から電力系統90へ電力が供給されるときのみならず、電力系統90から蓄電池8へ電力が供給されるときにも適用される。
Moreover, as shown in FIG. 14B, this modification can also provide a
このような変形例によれば、実施例1で説明した効果に加えて、中央系統制御システムからの制御が可能な給電システム1を実現できる。すなわち、給電システム1に同期発電機と等価の発電機特性を持たせて、周波数維持のためのLFCシステムの対象発電機としたり、電圧無効電力制御システムの対象発電機としたりすることにより、電力系統90の安定運用に貢献できる。
According to such a modification, in addition to the effects described in the first embodiment, the
言うまでもないが、説明を省略した実施例2乃至14の各変形例についても、各実施例の効果に加えて、上記した変形例の効果が得られる。 Needless to say, the effects of the above-described modified examples can be obtained in addition to the effects of the respective examples in the modified examples of Examples 2 to 14 whose description is omitted.
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…給電システム
2…給電装置(5…太陽光電池 6…電力変換装置 8…蓄電池)
10…計算部(18…特性選択部 CL…時計)
11…計測部
12…目標値設定部
13…計画設定部 14…計画設定部(リモート)
15…メモリ
16…特性設定部 17…特性設定部(リモート)
19…選択条件設定部(20a、20b、20c…対応表記憶部 22…電力市場インターフェース 23…気象情報インターフェース 25…中央制御インターフェース)
90…電力系統
DESCRIPTION OF
10: Calculation unit (18: Characteristic selection unit CL: Clock)
DESCRIPTION OF
15 ...
19 ... Selection condition setting unit (20a, 20b, 20c ... Correspondence
90 ... Power system
Claims (10)
この給電システムに適用される発電機特性を記憶するメモリと、
給電システムが結合する電力系統の系統データと、給電システムから電力系統への出力データとを計測する計測部と、
給電システムの運転目標値の設定を受け付ける目標値設定部と、
前記メモリから読み込んだ発電機特性と、前記目標値設定部から送られた運転目標値と、前記計測部から送られた系統データ及び出力データと、を用いて給電システムが出力すべき出力目標値を算出する計算部と、
蓄電池と、前記蓄電池から出力された電気エネルギーを電力系統に適合した電力に変換する電力変換装置と、を備え、前記計算部により算出された出力目標値に基づいて相当する電力を電力系統へ供給する給電装置と、
を備えたことを特徴とする給電システム。 In a power supply system that can supply power to the power grid,
A memory for storing generator characteristics applied to the power supply system;
A measurement unit that measures system data of the power system to which the power supply system is coupled and output data from the power supply system to the power system;
A target value setting unit for receiving setting of an operation target value of the power supply system;
The output target value to be output by the power feeding system using the generator characteristics read from the memory, the operation target value sent from the target value setting unit, and the system data and output data sent from the measurement unit A calculation unit for calculating
A storage battery, and a power conversion device that converts electrical energy output from the storage battery into power suitable for a power system, and supplies corresponding power to the power system based on an output target value calculated by the calculation unit A power supply device to
A power supply system comprising:
さらに、発電機特性の計画の直接入力または通信回線を介したリモート入力を受け付ける計画設定部を備え、
前記計算部は、時計と、前記メモリに記憶された発電機特性の計画に沿って前記時計の現在時刻に対応付けされた発電機特性を選択する特性選択部とを含み、選択した発電機特性と、前記運転目標値と、前記系統データ及び前記出力データとを用いて前記出力目標値を算出することを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 The generator characteristic stored in the memory is a plan of the generator characteristic associated with the time,
In addition, it has a plan setting unit that accepts direct input of the generator characteristics plan or remote input via a communication line,
The calculation unit includes a clock and a characteristic selection unit that selects a generator characteristic associated with the current time of the clock in accordance with the generator characteristic plan stored in the memory, and the selected generator characteristic The power supply system according to claim 1, wherein the output target value is calculated using the operation target value, the system data, and the output data.
さらに、前記メモリから選択すべき発電機特性を選択するための識別子を設定する選択条件設定部を備え、
前記計算部は、前記メモリに記憶された複数の発電機特性のうち、前記選択条件設定部によって設定された識別子に対応付けされた発電機特性を選択する特性選択部を含み、選択した発電機特性と、前記運転目標値と、前記系統データ及び前記出力データとを用いて前記出力目標値を算出することを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 The memory stores a plurality of generator characteristics each associated with a unique identifier;
Furthermore, a selection condition setting unit for setting an identifier for selecting a generator characteristic to be selected from the memory,
The calculation unit includes a characteristic selection unit that selects a generator characteristic associated with the identifier set by the selection condition setting unit from among the plurality of generator characteristics stored in the memory, and the selected generator The power supply system according to claim 1, wherein the output target value is calculated using characteristics, the operation target value, the system data, and the output data.
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