JP5709910B2 - 制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた自然エネルギー発電装置 - Google Patents
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Description
また、下記特許文献1では、過去に出力された出力電力と過去に予め設定された出力電力の予測値とに基づいて、予測値毎に出力電力の誤差の分布を算出し、誤差の分布に基づいて設定された出力電力の目標値を用いることで、発電装置から系統へ流れ込む電力を通告値と一致させ、出力電力を平準化する技術が提案されている。
これに対し、上記特許文献1の方法では、出力電力の予測値の誤差を抑制して通告値と一致させるような目標値が設定されているに過ぎず、現在から未来の充放電の変動に応じた制御はなされず、効率的な運転をすることはできなかった。
本発明は、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御装置であって、目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更手段とを具備し、前記充電率変更手段は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値大きい場合に、変更後の前記目標充電率を前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくする制御装置を提供する。
これにより、天候の変動により充電量が変動するにも関わらず目標充電率が固定で運用される場合と比較して、推定される電力量に応じて効率よく充放電制御がなされる。
また、発電量の影響とは発電量の増減であり、例えば、晴れの場合には発電量が増加し、曇りや雨の場合には発電量が減少することを意味する。
これにより、天候の変動により充電量が変動するにも関わらず目標充電率が固定で運用される場合と比較して、推定される電力量に応じて効率よく充放電制御がなされる。
また、発電量の影響とは発電量の増減であり、例えば、晴れの場合には発電量が増加し、曇りや雨の場合には発電量が減少することを意味する。
また、充電上限値と放電下限値との間の区間に目標充電率を変動させる区間を設けているので、目標充電率を変動させた場合であっても、充電上限値や放電下限値とに到達する懸念なく二次電池の運用ができる。
また、天候により発電装置による電力量が所定値小さくなることが推定される場合には、二次電池による放電が必要となるので、一旦目標充電率を大きくすることにより放電に備えて予め余分に充電する。その後、現在の電力量が閾値より小さくなった場合に、目標充電率を有効変動下限値以上の値の範囲内で小さくすることにより、目標充電率が固定で運用される場合と比較して放電させやすくなる。このように、放電方向に制御がなされる場合には、一旦目標充電率を大きくし、その後、目標充電率を小さくすることにより、二次電池を効率的に運転させることができる。
本発明は、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御方法であって、目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御過程と、前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定過程と、所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更過程とを有し、前記充電率変更過程は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値小さい場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくし、その後、現在の前記発電装置の電力量が閾値より小さくなった場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動下限値以上の値の範囲内で小さくする制御方法を提供する。
本発明は、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御プログラムであって、目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御処理と、前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定処理と、所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更処理とを有し、前記充電率変更処理は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値小さい場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくし、その後、現在の前記発電装置の電力量が閾値より小さくなった場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動下限値以上の値の範囲内で小さくすることをコンピュータに実行させるための制御プログラムを提供する。
図1は、本実施形態に係る風力発電システム1の概略構成を示したブロック図である。図1に示されるように、本実施形態に係る風力発電システム1は、風力発電装置(発電装置)2と、電力貯蔵装置3とを備えており、電力系統4と接続されている。
電力貯蔵装置3は、制御装置10と、二次電池20とを備えている。
二次電池20は、リチウム二次電池、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されないが、充放電の追従性がよいことからリチウム二次電池であることが好ましい。
具体的には、図1に示されるように、制御装置10は、推定部(推定手段)11と、充電率変更部(充電率変更手段)12と、制御部(制御手段)13とを備えている。
また、充電率変更部12は、推定部11により推定された所定期間経過後の電力量と現在の風力発電装置2の電力量との差が所定値以下と判定された場合に、目標充電率を変更せず既存の目標充電率を採用する。
これにより、風力発電装置2の定格容量の下限値以下となった場合には、目標充電率が、天候を勘案しない元の目標充電率(標準目標充電率)に確実に戻すことができる。
図2に示されるように、制御部13は、現在の充電率SOCであるSOC現状値〔%〕と、充電率変更部12によって決定された変更後の目標充電率(SOC目標値)または既存の目標充電率(SOC目標値)との差にゲイン〔kW/%〕を乗算し、充電率SOCの補正制御をする。また、風力発電装置2からの出力電力〔kW〕と充電率SOCの補正制御量とが加算されて平滑化された電力値から、風力発電装置2の出力電力が減算され、正(+)であれば放電・負(−)であれば充電とする充放電指令〔W〕を制御量として算出する。
気象予測に基づいて、各風力発電装置2の設置地点における風況を予測し、風況予測に基づいて風力発電装置2の有効電力の推移を算出する。
なお、有効電力を示すグラフにおいて、実線は太陽光発電装置の電力を示し、点線は、太陽光発電装置及び風力発電装置のハイブリッド電力を示している。
気象予測の情報が制御装置10に入力されると、気象予測の情報に基づいて、風力発電システム1が設けられるウインドファーム地域の所定期間経過後の風況が予測される(図4のステップSA1)。予測された風況が、個々の風力発電装置2が設けられる地点に展開される(図4のステップSA2)。各風力発電装置2の設置地点における予測の風速から、所定期間経過後の出力電力が算出される(図4のステップSA3)。算出された各風力発電装置2の出力電力を積算し、所定期間経過後の推定電力量とされる(図4のステップSA4)。
これにより、天候の変動により充電量が変動するにも関わらず目標充電率が固定で運用される場合と比較して、推定される電力量に応じて効率よく充放電制御がなされる。
2 風力発電装置
3 電力貯蔵装置
4 電力系統
10 制御装置
11 推定部(推定手段)
12 充電率変更部(充電率変更手段)
13 制御部(制御手段)
20 二次電池
Claims (9)
- 自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御装置であって、
目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、
前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更手段とを具備し、
前記充電率変更手段は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、
所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値大きい場合に、変更後の前記目標充電率を前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくする制御装置。 - 自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御装置であって、
目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、
前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更手段とを具備し、
前記充電率変更手段は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、
所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値小さい場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくし、その後、現在の前記発電装置の電力量が閾値より小さくなった場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動下限値以上の値の範囲内で小さくする制御装置。 - 前記気象予測を用いずに設定される前記目標充電率を標準目標充電率とし、前記発電装
置の定格容量の下限値以下となった場合に、前記充電率変更手段は、前記目標充電率を前
記標準目標充電率にする請求項1または請求項2に記載の制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の制御装置と、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池とを具備し、前記発電装置は風力発電装置とする風力発電システム。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の制御装置と、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池とを具備し、前記発電装置は太陽光発電装置とする太陽光発電システム。
- 自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御方法であって、
目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御過程と、
前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定過程と、
所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更過程とを有し、
前記充電率変更過程は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値大きい場合に、変更後の前記目標充電率を前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくする制御方法。 - 自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御プログラムであって、
目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御処理と、
前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定処理と、
所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更処理とをコンピュータに実行させ、
前記充電率変更処理は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値大きい場合に、変更後の前記目標充電率を前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくする制御プログラム。 - 自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御方法であって、
目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御過程と、
前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定過程と、
所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更過程とを有し、
前記充電率変更過程は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値小さい場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくし、その後、現在の前記発電装置の電力量が閾値より小さくなった場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動下限値以上の値の範囲内で小さくする制御方法。 - 自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御プログラムであって、
目標とする前記二次電池の充電率である目標充電率が維持されるように前記二次電池の充放電を制御する制御処理と、
前記発電装置の発電量に影響する気象予測に基づいて、前記発電装置により発電される所定期間経過後の電力量を推定する推定処理と、
所定期間経過後の電力量と現在の前記発電装置の電力量との差が所定値より大きいと判定された場合に、前記目標充電率を変更する充電率変更処理とをコンピュータに実行させ、
前記充電率変更処理は、満充電状態より低い充電率である充電上限値より低い有効変動上限値と、放電終始状態より高い充電率である放電下限値より高い有効変動下限値との区間において、所定期間経過後の電力量が、現在の前記発電装置の電力量より前記所定値小さい場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動上限値以下の値の範囲内で大きくし、その後、現在の前記発電装置の電力量が閾値より小さくなった場合に、変更後の前記目標充電率を、前記有効変動下限値以上の値の範囲内で小さくする制御プログラム。
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