JP7011881B2 - Hybrid power generation system and power control device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の再生可能エネルギー発電装置を備えた再生可能エネルギーハイブリッド発電システムと、再生可能エネルギーハイブリッド発電制御装置に関する。 The present invention relates to a renewable energy hybrid power generation system including a plurality of renewable energy power generation devices and a renewable energy hybrid power generation control device.
近年、環境問題等を考慮して太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電システムの導入が促進されているが、導入の促進に伴い新たな課題が生じている。 In recent years, the introduction of renewable energy power generation systems such as solar power generation and wind power generation has been promoted in consideration of environmental problems, but new problems have arisen with the promotion of introduction.
この一例として、再生可能エネルギー発電が電力系統に大量に導入されたため、連系容量枠が不足し、新たな発電設備を電力系統に連系できないという課題がある。例えば再生可能エネルギーの発電サイトに、新たに再生可能エネルギーの発電設備を追加設置したい場合に、当該発電サイトを電力系統に接続するときの連系容量枠をオーバーしてしまい、新規発電設備の追加設置が行えないという問題である。 As an example of this, since a large amount of renewable energy power generation has been introduced into the electric power system, there is a problem that the interconnection capacity frame is insufficient and new power generation equipment cannot be connected to the electric power system. For example, if you want to install a new renewable energy power generation facility at a renewable energy power generation site, the interconnection capacity frame when connecting the power generation site to the power system will be exceeded, and a new power generation facility will be added. The problem is that it cannot be installed.
また、再生可能エネルギー発電の出力電力は天候による変動が大きく、例えば太陽光発電の場合、夜間や悪天候時に発電できないため、確保された連系容量を使い切れず、太陽光発電設備の設備利用率が低下するという課題もある。ここで、設備利用率とは、発電設備が連系容量で100%運転を続けた場合に得られる電力量に対し、実際の発電電力量の割合である。 In addition, the output power of renewable energy power generation fluctuates greatly depending on the weather. For example, in the case of solar power generation, since it cannot generate power at night or in bad weather, the secured interconnection capacity cannot be used up, and the capacity factor of the solar power generation equipment is high. There is also the issue of lowering. Here, the capacity factor is the ratio of the actual power generation amount to the power amount obtained when the power generation equipment continues to operate at 100% with the interconnection capacity.
これらの課題を解決するため、従来、太陽光発電設備に風力発電設備を組み合わせて同一の連系点に接続することで、互いの発電効率を補完する技術が提案されている。この従来技術として、例えば、特許文献1に、商用電力系統に対する連系容量を超えることなく設備利用率を向上させることが可能な技術が開示されている。
In order to solve these problems, conventionally, a technique has been proposed in which a photovoltaic power generation facility is combined with a wind power generation facility and connected to the same interconnection point to complement each other's power generation efficiency. As this conventional technique, for example,
特許文献1には、「第1のエネルギー源により電力を発電する第1の発電設備と、第2のエネルギー源により電力を発電する第2の発電設備と、前記第2の発電設備が出力する発電電力を制御する第2の発電設備制御装置と、前記第1の発電設備が出力する発電電力と前記第2の発電設備が出力する発電電力とを合計した電力を商用電力系統へ供給する制御を行うハイブリッド発電制御装置と、を備えてなり、前記ハイブリッド発電制御装置は、前記第1の発電設備の発電電力を予測する発電電力予測手段と、前記商用電力系統に対して予め設定された上限の電力である連系容量から前記発電電力予測手段により予測された前記第1の発電設備の発電電力の予測値を差し引いた電力値に基づき、前記第2の発電設備の発電電力の制約値を算出し、前記算出した制約値を前記第2の発電設備制御装置に設定する制約値設定手段と、を有することを特徴とするハイブリッド発電システム。」との記載がある。
In
設備利用率向上のために既設の太陽光発電設備に風力発電設備を増設する場合、連系容量は太陽光発電設備の定格出力(契約電力)で決まっているため、太陽光発電設備と風力発電設備の合成出力は連系容量を超えてはならない。そのため、合成出力が連系容量を超えないように、増設した風力発電設備を制御する必要があるが、太陽光発電設備と風力発電設備の応答速度が異なるため、風力発電設備の制御が間に合わず、連系容量を超過する可能性がある。また、連系容量を超過しないように過剰なマージンを設けると、風力発電設備の設備利用率の低下を招く。 When adding a wind power generation facility to an existing solar power generation facility to improve the facility utilization rate, the interconnection capacity is determined by the rated output (contract power) of the solar power generation facility, so the photovoltaic power generation facility and wind power generation The combined output of the equipment shall not exceed the interconnection capacity. Therefore, it is necessary to control the added wind power generation equipment so that the combined output does not exceed the interconnection capacity. , The interconnection capacity may be exceeded. In addition, if an excessive margin is provided so as not to exceed the interconnection capacity, the capacity factor of the wind power generation facility will decrease.
本発明の目的は、連系容量を超過せず、風力発電設備の設備利用率を確保する、ハイブリッド発電システム、及び電力制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hybrid power generation system and a power control device that ensure the capacity factor of wind power generation equipment without exceeding the interconnection capacity.
かかる課題を解決するために、本発明のハイブリッド発電システムは、太陽光発電設備と、風力発電設備と、電力制御装置を備え、前記電力制御装置は、連系容量と快晴時の太陽光発電出力との差分である快晴時風力発電可能量を算出し、前記快晴時の太陽光発電出力と前記太陽光発電設備の発電出力との差分に対してマージン係数に応じた値である風力発電可能量を算出し、前記快晴時風力発電可能量と前記風力発電可能量の和に基づいて前記風力発電設備の上限値を算出することを特徴とする。 In order to solve such a problem, the hybrid power generation system of the present invention includes a photovoltaic power generation facility, a wind power generation facility, and a power control device, and the power control device has an interconnection capacity and a photovoltaic power generation output in fine weather. The possible amount of wind power generation in fine weather is calculated, which is the difference between Is calculated, and the upper limit value of the wind power generation facility is calculated based on the sum of the wind power generation possible amount in fine weather and the wind power generation possible amount.
また、かかる課題を解決するために、本発明の電力制御装置は、太陽光発電設備と、風力発電設備とを制御する電力制御装置であって、連系容量と快晴時の太陽光発電出力との差分である快晴時風力発電可能量を算出し、快晴時の太陽光発電出力と前記太陽光発電設備の発電出力との差分に対してマージン係数に応じた値である風力発電可能量を算出し、前記快晴時風力発電可能量と前記風力発電可能量の和に基づいて前記風力発電設備の上限値を算出することを特徴とする。 Further, in order to solve such a problem, the power control device of the present invention is a power control device that controls a photovoltaic power generation facility and a wind power generation facility, and has an interconnection capacity and a photovoltaic power generation output in fine weather. Calculate the possible amount of wind power generation in fine weather, which is the difference between However, it is characterized in that the upper limit value of the wind power generation facility is calculated based on the sum of the wind power generation possible amount in fine weather and the wind power generation possible amount.
本発明によれば、太陽光発電設備と風力発電設備の合成出力が連系容量を超過せずに、風力発電設備の設備利用率を向上させることができる。さらに、既に系統連系枠がない地域にも発電設備を新規で導入することができる。 According to the present invention, the capacity factor of the wind power generation facility can be improved without the combined output of the photovoltaic power generation facility and the wind power generation facility exceeding the interconnection capacity. Furthermore, new power generation equipment can be introduced in areas where there is no grid interconnection frame already.
以下、図面を用いて、実施の形態について説明する。実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted.
以下、図面に基づいて、実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施の形態に係るハイブリッド発電システムの全体構成の例を示すブロック図である。太陽光風力ハイブリッド発電システム100は電力系統1に連系されている。太陽光風力ハイブリッド発電システム100は、太陽光発電装置2と風力発電装置6と電力制御装置11とを備える。太陽光発電設備2から出力された太陽光発電電力Ppvと、風力発電設備6から出力された風力発電電力Pwtの総和が、システム電力Psysとして電力系統1に供給される。ここで、システム電力Psysの上限値は、連系容量PLである。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hybrid power generation system according to the first embodiment. The photovoltaic wind hybrid
太陽光発電設備2は、太陽光パネル3と太陽光用パワーコンディショナ4(以下、「太陽光用PCS4」と称す)から構成されている。太陽光パネル3は、例えば、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、微結晶シリコン型、アモルファスシリコン型等のシリコン系の太陽電池を複数直並列接続することにより構成することができる。また、太陽光パネル3を、例えば、InGaAs系、GaAs系、CIS系(カルコバライト系)等の化合物系の太陽電池を複数直並列接続することにより構成してもよい。さらに、本実施形態では、太陽光パネル3を構成する太陽電池として、例えば、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池等の有機系の太陽電池を用いてもよい。また、太陽光PCS4は太陽光パネル3から出力された直流の発電電力を交流の太陽光発電電力Ppvに変換し、電力系統1に出力する。したがって、電力系統1に供給される太陽光発電電力Ppvは、太陽光PCS4の定格出力により制限される。
The photovoltaic
風力発電設備6は、風車7と風車用パワーコンディショナ8(以下、「風車用PCS8」と称す)から構成されている。風車用PCS8により発電出力を制御する機能(PCS制御)と、風車の羽根の角度制御により発電出力を制御する機能(ピッチ角制御)を持っている。風車7の発電電力が定格出力に達するまでは風の力だけで風車を回転させて発電し、定格出力に達するとピッチ角を制御して回転数を一定に保つ。また、発電機の回転数から発電可能量を算出し、風車用PCS8へ与える。ここで、風車用PCS8は風車のタワー下に設置される場合もある。風力発電設備6から出力される風力発電電力Pwtは電力系統1に供給される。
The wind
電力制御装置11は、太陽光風力ハイブリッド発電システム100から出力されるシステム電力Psysを連系容量PL以下に抑えつつ、設備利用率を向上するように電力を制御するための機能を有し、ハイブリッドコントローラ12、風車コントローラ13、通信ネットワーク14(インターネット等)、外部コントローラ15、端末16を備える。電力制御装置11内において、ハイブリッドコントローラ12は、通信ネットワーク14を介して、外部コントローラ15と通信可能に接続され、外部コントローラ15は、シリアルバス又はパラレルバス等を介して端末16に接続される。
The
このような構成の電力制御装置11では、オペレータが、太陽光風力ハイブリッド発電システム100から離れた場所に設置された外部コントローラ15を介して、ハイブリッドコントローラ12の処理動作を制御することができる。例えば、オペレータが端末16を操作することにより、外部コントローラ15を介してハイブリッドコントローラ12にアクセスし、各種制御に必要な各種設定値などを入力することができる。また、例えば、オペレータは、太陽光風力ハイブリッド発電システム100の状態(動作状況)を端末16に表示させることができる。なお、本実施形態では、電力制御装置11に通信ネットワーク14、外部コントローラ15及び端末16が含まれる構成例を説明するが、本実施の形態はこれに限定されず、これらの構成が電力制御装置11の外部に設けられていてもよい。
In the
ハイブリッドコントローラ12は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置により構成される。ハイブリッドコントローラ12は通信網を介して、太陽光用PCS4、風車用PCS8と接続されている。この場合、通信接続態様は任意に設定することができ、例えば、無線通信及び有線通信のいずれの態様でも適用することができる。ハイブリッドコントローラ12は、詳細は後述するが、電力計5により計測される太陽光発電電力Ppvを取得する。なお、太陽光発電電力Ppvは、太陽光用PCS4により計測されてもよい。風力発電設備6に関しても同様で、電力計9により計測される風力発電電力Pwtを取得する。なお、風力発電電力Pwtも太陽光発電電力Ppvと同様に、風車用PCS8により計測されてもよい。また、ハイブリッドコントローラ12によるこれらの各種信号(各種情報)の取得動作は、定期的に行ってもよいし、不定期で行ってもよい。
The
更に、ハイブリッドコントローラ12は、計測された太陽光発電電力Ppvと、計測された風力発電電力Pwtに基づいて、それらの合成出力であるシステム電力Psysが連系容量PLを超過するリスクを判定し、連系容量PLを超過しないための各種演算を行う。図1では、太陽光発電装置2、風力発電装置6をそれぞれ単体にて設置する場合を示しているがこれに限られない。例えば、多数の太陽光パネル3を備えるメガソーラ等の大規模な太陽光発電装置2では、複数の太陽光パネル3に応じて複数台の太陽光用PCS4を設置する。同様に、多数の風車7を備えるウィンドファーム等の大規模な風力発電装置6としても良い。
Further, the
風車コントローラ13は、ハイブリッドコントローラ12で算出された風力発電上限値Pwt_maxを各風車に振り分ける役割を持っている。風力発電上限値Pwt_maxの振り分け方法は、各風力発電装置6に均等に振り分けても良いし、各風力発電装置6の風況に応じて比率を変えても良い。
The
具体的な演算方法については、図2を用いて説明する。図2はハイブリッドコントローラ12の詳細の例を示す図を示す。ハイブリッドコントローラ12は、ストレージ121、快晴時太陽光発電波形作成部122、マージン算出部123、連系容量逸脱判定部124、風力発電上限値算出部125、データ蓄積部126から構成される。ストレージ121には連系容量PL、太陽光発電装置2の応答速度Spv、風力発電装置6の応答速度Swtが格納されている。
A specific calculation method will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a diagram showing a detailed example of the
風力発電上限値算出部125は、ストレージ121に格納されているこれらの情報と、電力計5から計測される太陽光発電電力Ppv、電力計9から計測される風力発電電力Pwt、電力計10から計測されるシステム電力Psysを用いて、風力発電装置6の風力発電上限値Pwt_maxを算出する。
The wind power generation upper
快晴時太陽光発電波形作成部122は、快晴時の太陽光発電電力Ppv_fを作成する。快晴時の太陽光発電電力Ppv_fは予め計算しておき、マップで実装しても良いし、数式で実装してもよい。ここで、快晴時の太陽光発電電力Ppv_fを数式で実装すると、コントローラのメモリ容量を削減することができるという利点がある。一方、マップで実装すると、コントローラに実装するアルゴリズムを単純化できる点や、アルゴリズムのアップデート時に変更しやすいという利点がある。快晴時の太陽光発電出力Ppv_fは、過去の発電履歴データや一般公開しているデータベースを活用して作成したり、日射量の理論式から計算される理論日射量を発電量に変換して作成するなど、様々な方法が考えられる。マージン算出部123は、太陽光発電装置2の応答速度Spvおよび風力発電装置6の応答速度Swtを用いて、太陽光発電装置2と風力発電装置6の合成出力であるシステム電力Psysが、連系容量PLを超過しないように風力発電装置6の風力発電電力Pwtを抑制するための指令値である風力発電上限値Pwt_maxに設けるマージンを算出する。ここで、マージンを設ける理由は、太陽光発電装置2と風力発電装置6の応答速度が異なることが原因で、風力発電電力Pwtの出力抑制が間に合わず、システム電力Psysが連系容量PLを逸脱することを防止するためである。また、連系容量逸脱判定部124は、システム電力Psysを監視し、システム電力Psysが連系容量PLを超過したら、風力発電上限値Pwt_maxを補正するための係数Pfbを出力する。マージン算出部123と連系容量逸脱判定部124の詳細は後述する。風力発電上限値算出部125は、電力計5で計測された太陽光発電電力Ppv、ストレージの格納情報である連系容量PL、快晴時太陽光発電波形作成部122で作成された快晴時の太陽光発電電力Ppv_f、マージン算出部123で算出したマージン係数mおよび連系容量逸脱判定部124で算出した補正係数Pfbを用いて、風力発電上限値Pwt_maxを算出し、風車コントローラ13へ送信する。また、データ蓄積部126はハイブリッドコントローラ内の全てのパラメータを保存し、制御へフィードバックすることもできる。
The solar power generation
図3は風力発電上限値Pwt_max算出のイメージ図を示す。風力発電装置6が発電可能な領域は(PL-Ppv)であるが、太陽光発電装置2の応答速度よりも風力発電装置6の応答速度が遅い場合、太陽光発電電力Ppvが急激に増加すると、風力発電装置6の出力抑制が間に合わず、システム電力Psysは連系容量PLを超過してしまう。そのため、風力発電上限値Pwt_maxにマージンを設定することで、連系容量PLの超過を防止することができる。しかし、(PL-Ppv)にマージンを設定すると、システム電力Psysが連系容量PLを超過するリスクの低い日の出や日の入付近のマージンが過剰となり、風力発電装置6の設備利用率の低下を招き、売電量が減少してしまう。そこで、太陽光発電装置2の太陽光発電電力Ppvは、理論上快晴時の太陽光発電電力Ppv_fを上回ることはないため、天候に関わらず変動しない連系容量PLと快晴時の太陽光発電電力Ppv_fの差分(PL-Ppv_f)はマージン無しで風力発電し、天候により変動する可能性のある快晴時の太陽光発電電力Ppv_fと太陽光発電装置2の太陽光発電電力Ppvの差分(Ppv_f-Ppv)はマージンを設けて風力発電する。これにより、システム電力Psysが連系容量PLを超過することを防止し、かつ、風力発電装置6の設備利用率を確保することができる。つまり、風力発電上限値Pwt_maxは、式(1)で算出する。
Pwt_max=(PL-Ppv_f)+(Ppv_f-Ppv)×m
=Pwt_max1+Pwt_max2 (1)
FIG. 3 shows an image diagram of calculating the upper limit of wind power generation Pwt_max. The region where the wind
Pwt_max = (PL-Ppv_f) + (Ppv_f-Ppv) × m
= Pwt_max1 + Pwt_max2 (1)
図4の(a)の網掛けの領域は式(1)で算出した風力発電装置6の発電可能領域の例を示す図、図4の(b)の網掛けの領域は一般的だと考えられる(PL-Ppv)にマージンを設けた場合の風力発電装置6の発電可能領域の例を示す図である。図4(a)は(Ppv_f-Ppv)に対してのみマージン((Ppv_f-Ppv)×(1-m))を設ける。図4(b)に比べて日の出及び日の入付近マージンが小さくなり、売電量が多くなるため、連系容量を超過せず、風力発電装置6の設備利用率を確保することができる。
The shaded area in (a) of FIG. 4 is a diagram showing an example of the power generation possible area of the wind
一方、図4(b)はPL-Ppvに対して一定割合のマージン(すなわち、(PL-Ppv)×(1-m))を設けるため、風力発電装置6の設備利用率低下を招く。
On the other hand, FIG. 4B provides a certain ratio of margin (that is, (PL-Ppv) × (1-m)) with respect to PL-Ppv, which causes a decrease in the capacity factor of the wind
つまり、PL>Ppv_fなので、(PL-Ppv)×(1-m)>(Ppv_f-Ppv)×(1-m)となり、図4(b)の方が図4(a)よりマージンが大きくなり、風力発電装置6の設備利用率低下を招く。
That is, since PL> Ppv_f, (PL-Ppv) × (1-m)> (Ppv_f-Ppv) × (1-m), and FIG. 4 (b) has a larger margin than FIG. 4 (a). , The capacity factor of the wind
図5はマージン算出部の例を示すブロック図である。太陽光発電電力Ppv、太陽光発電装置2の応答速度Spv、風力発電装置6の応答速度Swtを用いてマージン係数mを算出する。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a margin calculation unit. The margin coefficient m is calculated using the photovoltaic power generation power Ppv, the response speed Spv of the photovoltaic
図6はマージン算出部の演算処理の例を示すフローチャートである。太陽光発電装置2が発電中のみマージンを設ければ良いので、発電中を検知する必要がある。太陽光発電装置2が発電していない間は、風力発電上限値と連系容量PLは一致(Pwt_max=PL)し、このときの風力発電上限値Pwt_maxは変動する可能性がないため、マージンは不要である。そこで、太陽光発電電力Ppv>0が一定時間継続した場合(S11)、太陽光発電装置2が発電中であると判断し、マージン係数m=Swt/Spvで計算する(S12)。m=Swt/Spvとすることで、太陽光発電装置2が応答速度Spvで連続的に変動した場合でも、常にシステム電力Psysが連系容量PLを超過しないように風力発電装置6を制御することができる。一方、Ppv≦0の場合、太陽光発電装置2は発電していないと判断し、マージン係数m=1とする(S13)。今回、マージン算出方法の例として(Ppv_f-Ppv)×mとしたが、例えばマージンMをM=(Spv-Swt)とし、風力発電上限値Pwt_maxを(Ppv_f-Ppv)-Mとしても良い。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of arithmetic processing of the margin calculation unit. Since it is only necessary to provide a margin during power generation by the photovoltaic
図7は連系容量逸脱判定部124の例を示すブロック図である。連系容量逸脱判定部124は、連系容量逸脱検知部1241と風車上限値補正量算出部1242から構成される。連系容量逸脱検知部1241でシステム電力Psysと連系容量PLを比較し、連系容量PLを逸脱すると判断した場合、風車上限値補正量算出部1242で補正係数Pfbを算出する。一方、逸脱していないと判断した場合、Pfb=0である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the interconnection capacity
図8は連系容量逸脱判定部の演算処理の例を示すフローチャートである。まず、システム電力Psysと連系容量PLの大小関係を比較する(S21)。Psys>PLのとき、これ以上連系容量PLを超過しないように、風力発電上限値Pwt_maxを補正するための補正係数をPfb>0とする。ここで、Pfbはシステム電力Psysの連系容量PLに対する超過分(Pfb=|PL-Psys|)である。一方、Psys≦PLのとき、システム電力Psysは連系容量PLを超過していないため、補正係数Pfb=0とする。これにより、システム電力Psysが一度連系容量PLを逸脱したら、マージンを増加させるため、再度逸脱することを防止することができる。 FIG. 8 is a flowchart showing an example of arithmetic processing of the interconnection capacity deviation determination unit. First, the magnitude relationship between the system power Psys and the interconnection capacity PL is compared (S21). When Psys> PL, the correction coefficient for correcting the wind power generation upper limit value Pwt_max is set to Pfb> 0 so as not to exceed the interconnection capacity PL any more. Here, Pfb is an excess portion (Pfb = | PL-Psys |) of the system power Psys with respect to the interconnection capacity PL. On the other hand, when Psys ≦ PL, the system power Psys does not exceed the interconnection capacity PL, so the correction coefficient Pfb = 0. As a result, once the system power Psys deviates from the interconnection capacity PL, the margin is increased, and it is possible to prevent the system power Psys from deviating again.
図9は風力発電出力上限値算出部125の例を示すブロック図である。連系容量PLと快晴時の太陽光発電電力Ppv_maxの差を取り、Pwt_max1とする(Pwt_max1=PL-Ppv_f)。また、快晴時の太陽光発電電力Ppv_fと太陽光発電電力Ppvの差をとり、マージン係数mを乗算したものをPwt_max2とする(Pwt_max2=Ppv_f-Ppv)×m)。Pwt_max1とPwt_max2の和を補正係数Pfbで補正し(Pwt_max=Pwt_max1-Pwr_max2-Pfb)、風力発電上限値Pwt_maxを算出する。これにより、システム電力Psysが連系容量PLを超過せず、風力発電装置6の設備利用率を向上させることが出来る。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the wind power generation output upper limit
図10は第2の実施の形態に係るハイブリッド発電システムの全体構成の例を示すブロック図である。図10は図1に対し、蓄電装置17を追加した構成となっている。蓄電装置17は蓄電池用パワーコンディショナ18(以下、「蓄電池用PCS18」と称す)と蓄電池19から構成されている。蓄電池19から出力される直流の充放電電力は蓄電池PCS18で交流の充放電電力Pbatに変換され、電力系統1に出力される。なお、蓄電池PCS18、上述の太陽光用PCS4、風車用PCS8は、系統連系インバータと称される場合もある。蓄電池19は、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池、ニッケル・水素蓄電池など二次電池により構成される。ハイブリッドコントローラ12は、太陽光発電装置2および風力発電装置6からの情報に加え、蓄電装置17から蓄電池19の充電率SOCを受け取り、充放電電力指令値Pbat*を蓄電池用PCS18へ送信する。ここで、蓄電装置17は例として蓄電池19を示しているが、揚水発電や燃料電池、水素などエネルギーを蓄積できる装置なら代用できるため、蓄電装置17に限らず蓄エネルギー装置であればよい。太陽光発電装置2と風力発電装置6の合成出力であるシステム電力Psysが連系容量PLを超過する場合、風力発電装置6の出力を抑制するのではなく、蓄電装置17に充電し、空き時間に電力系統1へ放電することで、風力発電装置6の設備利用率を向上させることができる。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hybrid power generation system according to the second embodiment. FIG. 10 has a configuration in which a
図11は実施例2におけるハイブリッドコントローラ12の詳細の例を示す図である。図2と異なる点は、ハイブリッドコントローラ12の入力にSOCが追加された点である。蓄電池19のSOCを監視し、SOCが上限値に達するまでは余った風力発電装置6の電力を蓄電装置17に充電し、SOCが上限値に達したら風力発電装置6の電力を抑制する。ここで、発電電力を抑制するのは太陽光発電装置2でも良く、売電単価の高い発電装置を優先的に発電する。これにより、風力発電電力Pwtを最大限売電することが出来るようになる。また、メンテナンスコストの低い発電装置を優先的に発電すると、メンテナンスコストの高い発電装置の磨耗を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。つまり、メンテナンスコストの低い太陽光発電装置2を優先的に発電することで、メンテナンスコストの高い風力発電装置6の磨耗を抑制できるため、風力発電装置6のメンテナンスコストを低減できるので、風力発電装置6の設備利用率の向上に貢献できる。
FIG. 11 is a diagram showing a detailed example of the
図12は実施例2における風力発電上限値算出部127の例を示すブロック図である。図12は図9に対し、充放電電力算出部1271を追加した構成となっている。まず,風力発電上限値Pwt_max=PLとする。風力発電装置6の発電可能領域は(PL-Ppv_f)なので,風力発電出力Pwtが(PL-Ppv_f)を超えた分は蓄電装置17に充電する。つまり,蓄電装置17の充放電指令Pbat*=Pwt-(PL-Ppv_f)となる。これにより,蓄電池容量PLの超過リスクを低減できる。ここで、蓄電装置17の応答速度が太陽光発電装置2の応答速度と同等程度の場合、マージン係数mは1としてよい(マージンを設けなくてもよい)。また、連系容量逸脱判定部124でシステム電力Psysの逸脱を検知したら、これ以上逸脱が発生しないように補正係数Pfbも考慮して充放電電力Pbatを算出する。ここで、補正係数Pfbは実施例1と同様の方法で求める。よって、充放電電力指令値Pbat*は、Pbat*=min(Pwt-(PL-Ppv_f),(Ppv_f-Ppv)×m-Pfb)で計算する。以上により、蓄電池併設太陽光風力ハイブリッド発電システム101は、電力系統の連系容量PLを超過せずに、風力発電装置6設備利用率が向上する。
FIG. 12 is a block diagram showing an example of the wind power generation upper limit
図13は第3の実施の形態に係るハイブリッド発電システムの全体構成の例を示すブロック図である。図13は図10に対し、風速計20を追加した構成となっている。風速計20から計測される風速Vwtを用いれば、風力発電装置6の抑制前の電力である可能最大電力Pwt_eを推定することができる。そのため、風力発電装置6の発電を優先させて可能最大電力Pwt_eを出力し、風力発電装置6の風力発電電力Pwtを抑制しなければシステム電力Psysが連系容量PLを超過してしまう場合のみ、蓄電装置17に充電することで、風力発電装置6の設備利用率を向上させることができる。
FIG. 13 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the hybrid power generation system according to the third embodiment. FIG. 13 has a configuration in which an
図14は実施例3における風力発電上限値算出部127の例を示すブロック図である。図14は図12と比較し、入力値に風速Vwtが追加され、風力発電装置6の可能最大電力Pwt_eを算出する可能最大出力推定部1272と、システム電力Psysが一度連系容量PLを逸脱した後に再度逸脱することを防止するために風力発電上限値Pwt_maxを補正する補正部1251が追加されている。蓄電装置17に充電した電力を放電する場合、充放電損失により電力が減少してしまうため、風力発電装置6を最大限活用する方が設備利用率向上に繋がる。そこで,風力発電上限値Pwt_max=PLとする。風力発電装置6の発電可能領域は,(Pwt_max1+Pwt_max2)であるため,風力発電装置6の可能最大電力Pwt_eが(Pwt_max1+Pwt_max2)を超えた分は蓄電装置17に充電する。また、蓄電装置17のSOCが満充電状態の場合は、蓄電装置17に充電できないため、(Pwt_e-Pwt_max)分も風力発電装置6の発電出力を抑制する。以上により、風速計付蓄電池併設太陽光風力ハイブリッド発電システム102は、風速計20から計測する風速Vwtを元に、風力発電装置6の可能最大電力Pwt_eを算出することで、風力発電装置6を最大限発電し、風力発電電力Pwtを抑制しなければならない場合のみ蓄電装置17に充電することで、電力系統の連系容量PLを超過せずに、設備利用率が向上する。
FIG. 14 is a block diagram showing an example of the wind power generation upper limit
実施例3までは太陽光発電装置2と風力発電装置6のハイブリッドシステムについて述べてきたが、太陽光や風力に限らないし、2種類以上の発電装置を組み合わせても良い。
Although the hybrid system of the photovoltaic
1 電力系統
2 太陽光発電装置
3 太陽光パネル
4 太陽光用パワーコンディショナ(PCS)
5、9、10 電力計
6 風力発電設備
7 風車
8 風車用パワーコンディショナ(PCS)
11 電力制御装置
12 ハイブリッドコントローラ
13 風車コントローラ
14 ネットワーク
15 外部コントローラ
16 端末
17 蓄電装置
18 蓄電池用パワーコンディショナ(PCS)
19 蓄電池
20 風速計
100 太陽光風力ハイブリッド発電システム
101 蓄電池併設太陽光風力ハイブリッド発電システム
102 風速計付蓄電池併設太陽光風力ハイブリッド発電システム
121 ストレージ
122 快晴時太陽光発電波形作成部
123 マージン算出部
124 連系容量逸脱判定部
125 風力発電上限値算出部
126 データ蓄積部
127 風力発電上限値算出部
1
5, 9, 10
11
19
Claims (14)
前記電力制御装置は、連系容量と快晴時の太陽光発電出力との差分である快晴時風力発電可能量を算出し、前記快晴時の太陽光発電出力と前記太陽光発電設備の発電出力との差分に対してマージン係数に応じた値である風力発電可能量を算出し、前記快晴時風力発電可能量と前記風力発電可能量の和に基づいて前記風力発電設備の上限値を算出することを特徴とするハイブリッド発電システム。 Equipped with solar power generation equipment, wind power generation equipment, and power control equipment,
The power control device calculates the amount of possible wind power generation in fine weather, which is the difference between the interconnection capacity and the output of photovoltaic power generation in fine weather, and combines the output of photovoltaic power generation in fine weather with the power output of the photovoltaic power generation facility. The upper limit of the photovoltaic power generation facility is calculated based on the sum of the photovoltaic power generation capacity and the photovoltaic power generation capacity in fine weather. A hybrid power generation system featuring.
前記マージン係数は前記太陽光発電設備および前記風力発電設備の応答速度に応じて決定することを特徴とする、
ハイブリッド発電システム。 In the hybrid power generation system according to claim 1,
The margin coefficient is determined according to the response speed of the solar power generation facility and the wind power generation facility.
Hybrid power generation system.
前記マージン係数は前記風力発電設備の応答速度を前記太陽光発電設備の応答速度で除算することを特徴とする、
ハイブリッド発電システム。 In the hybrid power generation system according to claim 2,
The margin coefficient is characterized in that the response speed of the wind power generation facility is divided by the response speed of the solar power generation facility.
Hybrid power generation system.
前記マージン係数は前記太陽光発電設備の応答速度と前記風力発電設備の応答速度の減算で算出することを特徴とする、
ハイブリッド発電システム。 In the hybrid power generation system according to claim 2,
The margin coefficient is calculated by subtracting the response speed of the solar power generation facility and the response speed of the wind power generation facility.
Hybrid power generation system.
前記快晴時の太陽光発電出力は過去の履歴データや、日射量の理論式を用いて作成することを特徴とする、
ハイブリッド発電システム。 In the hybrid power generation system according to any one of claims 1 to 4.
The photovoltaic power generation output in fine weather is characterized by being created using past historical data and a theoretical formula for the amount of solar radiation.
Hybrid power generation system.
蓄電設備を備え、前記風力発電可能量を前記蓄電設備に充放電することを特徴とする、
ハイブリッド発電システム。 In the hybrid power generation system according to any one of claims 1 to 5.
It is provided with a power storage facility, and is characterized in that the wind power generation possible amount is charged and discharged to the power storage facility.
Hybrid power generation system.
蓄電設備を備え、
前記電力制御装置は、前記風力発電設備の最大発電可能量を推定し、前記風力発電設備に前記最大発電可能量の発電を指示し、前記最大発電可能量と前記風力発電設備の上限値との差分を前記蓄電設備に充放電することを特徴とする、
ハイブリッド発電システム。 In the hybrid power generation system according to any one of claims 1 to 5.
Equipped with power storage equipment
The power control device estimates the maximum power generation capacity of the wind power generation facility, instructs the wind power generation facility to generate the maximum power generation capacity, and sets the maximum power generation capacity and the upper limit value of the wind power generation facility. It is characterized in that the difference is charged and discharged to the power storage equipment.
Hybrid power generation system.
連系容量と快晴時の太陽光発電出力との差分である快晴時風力発電可能量を算出し、快晴時の太陽光発電出力と前記太陽光発電設備の発電出力との差分に対してマージン係数に応じた値である風力発電可能量を算出し、前記快晴時風力発電可能量と前記風力発電可能量の和に基づいて前記風力発電設備の上限値を算出することを特徴とする電力制御装置。 It is a power control device that controls solar power generation equipment and wind power generation equipment.
Calculate the amount of possible wind power generation in fine weather, which is the difference between the interconnection capacity and the output of photovoltaic power generation in fine weather, and the margin coefficient for the difference between the photovoltaic power generation output in fine weather and the power generation output of the photovoltaic power generation facility. A power control device characterized in that the maximum value of the photovoltaic power generation facility is calculated based on the sum of the photovoltaic power generation capacity and the photovoltaic power generation capacity in fine weather. ..
前記マージン係数は前記太陽光発電設備および前記風力発電設備の応答速度に応じて決定することを特徴とする、
電力制御装置。 The power control device according to claim 8.
The margin coefficient is determined according to the response speed of the solar power generation facility and the wind power generation facility.
Power control device.
前記マージン係数は前記風力発電設備の応答速度を前記太陽光発電設備の応答速度で除算することを特徴とする、
電力制御装置。 The power control device according to claim 9.
The margin coefficient is characterized in that the response speed of the wind power generation facility is divided by the response speed of the solar power generation facility.
Power control device.
前記マージン係数は前記太陽光発電設備の応答速度と前記風力発電設備の応答速度の減算で算出することを特徴とする、
電力制御装置。 The power control device according to claim 9.
The margin coefficient is calculated by subtracting the response speed of the solar power generation facility and the response speed of the wind power generation facility.
Power control device.
前記快晴時の太陽光発電出力は過去の履歴データや、日射量の理論式を用いて作成することを特徴とする、
電力制御装置。 The power control device according to any one of claims 8 to 11.
The photovoltaic power generation output in fine weather is characterized by being created using past historical data and a theoretical formula for the amount of solar radiation.
Power control device.
蓄電設備を制御し、前記風力発電可能量を前記蓄電設備に充放電することを特徴とする、
電力制御装置。 The power control device according to any one of claims 8 to 12.
It is characterized by controlling a power storage facility and charging / discharging the wind power generation capacity to the power storage facility.
Power control device.
蓄電設備を制御し、
前記風力発電設備の最大発電可能量を推定し、前記風力発電設備に前記最大発電可能量の発電を指示し、前記最大発電可能量と前記風力発電設備の上限値との差分を前記蓄電設備に充放電することを特徴とする、
電力制御装置。 The power control device according to any one of claims 8 to 12.
Control the power storage equipment,
The maximum power generation capacity of the wind power generation facility is estimated, the wind power generation facility is instructed to generate the maximum power generation capacity, and the difference between the maximum power generation capacity and the upper limit value of the wind power generation facility is used in the power storage facility. Characterized by charging and discharging,
Power control device.
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