6149275 複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6149275

(24)【登録日】2017年6月2日

(45)【発行日】2017年6月21日

(54)【発明の名称】複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20170612BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20170612BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170612BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/32

   H02J3/46

   H02J7/00 303C

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-163894(P2013-163894)

(22)【出願日】2013年8月7日

(65)【公開番号】特開2015-33307(P2015-33307A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年7月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106276

【氏名又は名称】サンケン電気株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304021288

【氏名又は名称】国立大学法人長岡技術科学大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000222037

【氏名又は名称】東北電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】加藤 康司

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 仁

(72)【発明者】

【氏名】島尾 敏裕

(72)【発明者】

【氏名】有松 健司

(72)【発明者】

【氏名】大日向 敬

【審査官】 古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３４５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８５４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５５６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８７９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０３８６６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０３８６６５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００− ５／００

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４− ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異なる種類の第１及び第２の蓄電デバイスと、
電力系統に連系され且つ前記第１及び第２の蓄電デバイスに対応して設けられ、前記第１及び第２の蓄電デバイスの各々に対する入力電力および出力電力の変換を行う第１及び第２の電力変換器と、
前記電力系統の電圧および電流に基づき前記電力系統の系統電力を演算する電力演算器と、
前記第１及び第２の電力変換器に対応して設けられ、前記第１及び第２の電力変換器の電力を検出する第１及び第２の電力検出部と、
前記第１及び第２の蓄電デバイスに対応して設けられ、前記蓄電デバイスの電圧および電流を検出する第１及び第２の電圧電流検出部と、
前記電力演算器からの系統電力と前記第１及び第２の電力検出部からの電力と前記第１及び第２の電圧電流検出部からの電圧および電流とに基づき前記系統電力の変動を抑制する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記電力演算器からの系統電力に応じて充放電電力および回数を、前記第１及び第２の蓄電デバイスのそれぞれに配分し、
前記第１及び第２の蓄電デバイスに分配される充放電指令により、前記系統電力の振幅値が所定の振幅値（±Ａ）内であって、前記第２の蓄電デバイスにより電力変動を抑制するための出力を行わない期間に、前記第１及び第２の蓄電デバイス間で電力を融通し、前記第２の蓄電デバイスの前記充放電の累積が所定値になるように制御し、
前記電力演算器からの系統電力の振幅値に基づく変動抑制指令値と前記系統電力との第１の偏差を充放電指令値として算出する充放電指令値加算器と、
前記充放電指令値を一定の振幅値に制限することにより前記第１の蓄電デバイスの充放電を制御するための第１の指令値を作成する第１のリミッタと、
前記充放電指令値から前記第１の指令値を減算して前記第２の蓄電デバイスの充放電を制御するための第２の指令値を得る第１の加算器と、
前記第２の蓄電デバイスの前記所定値の充放電量と前記第２の蓄電デバイスの実際の充放電量との第２の偏差を前記第２の指令値から減算し得られた値を前記第２の蓄電デバイスの指令値とする第２の加算器と、
前記第１の指令値と前記第２の偏差とを加算し得られた値を前記第１の蓄電デバイスの指令値とする第３の加算器と、
を備えることを特徴とする複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置。

【請求項2】

前記制御回路は、
前記第２の蓄電デバイスの前記所定値の充放電量と前記第２の蓄電デバイスの実際の充放電量との第２の偏差を、前記第１の蓄電デバイスの最大出力と前記第１の蓄電デバイスの実際の充放電量との偏差を上下限値として制限し得られた値を前記第２の加算器及び前記第３の加算器に出力する第２のリミッタを備えることを特徴とする請求項１記載の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力の変動を抑制する複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自然エネルギーを用いた発電装置、例えば太陽光発電などを用いた発電装置が電力系統に大量に導入されることが予想される。この太陽光発電装置は不安定電源であり、電力系統に多数連系された場合、電力系統において様々な悪影響をもたらす電力変動を抑制する必要がある。

【0003】

従来、電力変動を抑制する電力変動抑制装置は、蓄電デバイスとして鉛蓄電池のような安価な蓄電池を用い、この蓄電池を充放電させて蓄電池のエネルギーにより、太陽光発電装置から供給される電力の変動および負荷で消費される電力の変動を抑制していた。

【0004】

また、従来の技術として、特許文献１が知られている。特許文献１に記載された電力変動補償システムは、電力供給部から供給される電力の変動および負荷で消費される電力の変動を補償するシステムであって、蓄電部と、蓄電部への入力電力および蓄電部からの出力電力を変換するコンバータと、コンバータを制御する制御部とを備え、制御部は、補償対象となる電力の変動量に基づいて、補償電力の値を演算する補償電力演算部と、変動量に基づいて、コンバータの運転および停止を判断する判断部とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−３４６３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、鉛蓄電池のような安価な蓄電池により全ての充放電を行う場合、充放電サイクル数が増加するため、蓄電池の寿命が短くなる。蓄電池は電気二重層キャパシタのような高サイクル寿命を持つ蓄電デバイスと比べて安価であるが、メンテナンス回数が増加するので、メンテナンスコストが増加し、総合的なコストが増加する。

【0007】

本発明は、蓄電デバイスの総合的なコストを低減することができる複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の発明の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置は、互いに異なる種類の第１及び第２の蓄電デバイスと、電力系統に連系され且つ前記第１及び第２の蓄電デバイスに対応して設けられ、前記第１及び第２の蓄電デバイスの各々に対する入力電力および出力電力の変換を行う第１及び第２の電力変換器と、前記電力系統の電圧および電流に基づき前記電力系統の系統電力を演算する電力演算器と、前記第１及び第２の電力変換器に対応して設けられ、前記第１及び第２の電力変換器の電力を検出する第１及び第２の電力検出部と、前記第１及び第２の蓄電デバイスに対応して設けられ、前記蓄電デバイスの電圧および電流を検出する第１及び第２の電圧電流検出部と、前記電力演算器からの系統電力と前記第１及び第２の電力検出部からの電力と前記第１及び第２の電圧電流検出部からの電圧および電流とに基づき前記系統電力の変動を抑制する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記電力演算器からの系統電力に応じて充放電電力および回数を、前記第１及び第２の蓄電デバイスのそれぞれに配分し、前記第１及び第２の蓄電デバイスに分配される充放電指令により、前記系統電力の振幅値が所定の振幅値（±Ａ）内であって、前記第２の蓄電デバイスにより電力変動を抑制するための出力を行わない期間に、前記第１及び第２の蓄電デバイス間で電力を融通し、前記第２の蓄電デバイスの前記充放電の累積が所定値になるように制御し、前記電力演算器からの系統電力の振幅値に基づく変動抑制指令値と前記系統電力との第１の偏差を充放電指令値として算出する充放電指令値加算器と、前記充放電指令値を一定の振幅値に制限することにより前記第１の蓄電デバイスの充放電を制御するための第１の指令値を作成する第１のリミッタと、前記充放電指令値から前記第１の指令値を減算して前記第２の蓄電デバイスの充放電を制御するための第２の指令値を得る第１の加算器と、前記第２の蓄電デバイスの前記所定値の充放電量と前記第２の蓄電デバイスの実際の充放電量との第２の偏差を前記第２の指令値から減算し得られた値を前記第２の蓄電デバイスの指令値とする第２の加算器と、前記第１の指令値と前記第２の偏差とを加算し得られた値を前記第１の蓄電デバイスの指令値とする第３の加算器とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数の蓄電デバイスに分配される充放電指令により、系統電力の振幅値が所定の振幅値（±Ａ）内であって、前記第２の蓄電デバイスにより電力変動を抑制するための出力を行わない期間に、複数の蓄電デバイス間で電力を融通し、第２の蓄電デバイスの充放電の累積が所定値になるように制御するので、電力量の変動幅が小さくなり、容量を小さく設計できるから、蓄電デバイスの総合的なコストを低減することができる電力変動抑制装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の回路構成図である。

【図2】本発明の実施例１による電力変動を抑制するために電力変動抑制装置が出力する充放電パターンを示したものである。

【図3】本発明の実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の指令値生成部および指令値分離部の回路構成図である。

【図4】図３に示す電力変動抑制装置において単にリミッタ２１３を用いた場合の各蓄電デバイスの充放電パターンを示す図である。

【図5】本発明の実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の各蓄電デバイスの充放電パターンを示す図である。

【図6】本発明の実施例の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置においてフライホイールの充放電電力量を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置およびその制御方法を図面を参照しながら詳細に説明する。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明の実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の回路構成図である。図１において、交流電源などの電力系統１には電力系統母線Ｌを介して負荷２が接続され、電力系統１から系統電力が負荷２に供給される。電力系統１と負荷２との間には、電力変換器４を介して太陽光発電装置３が接続されている。太陽光発電装置３は、自然エネルギーを用いた発電装置である風力発電などでも良い。太陽光発電装置３は、太陽光により発電し、発電量を電力変換器４に出力する。電力変換器４は、太陽光発電装置３の発電量を所定の電力に変換して電力系統母線Ｌに供給する。

【0014】

図１に示す電力変動抑制装置は、複数の電力変換器７−１〜７−ｎ、複数の蓄電デバイス５−１〜５−ｎ、複数の電力検出部１２−１〜１２−ｎ、複数の電圧電流検出部１４−１〜１４−ｎ、複数の制御器２３−１〜２３−ｎ、指令値生成部２１、指令値分離部２２を備えたことを特徴とする。

【0015】

電力系統１と電力変換器４を介する太陽光発電装置３との間には、複数の電力変換器７−１〜７−ｎを介して複数の蓄電デバイス５−１〜５−ｎが接続されている。

【0016】

複数の蓄電デバイス５−１〜５−ｎは、互いに異なる種類と容量の蓄電デバイスである。蓄電デバイス５−１は、低コストで小振幅（小出力）の充放電パターンにより充放電を行う例えば、鉛蓄電池などを用いることができる。蓄電デバイス５−２は、高コストで大振幅（大出力）の充放電パターンが可能な例えば、フライホイール（ＦＷ）などを用いることができる。蓄電デバイス５−ｎは、大振幅の充放電パターンが可能な例えば、リチウムイオン電池などを用いることができる。

【0017】

なお、電力変換器７−１〜７−ｎと蓄電デバイス５−１〜５−ｎの各々は、複数個設けても良い。

【0018】

電力変換器７−１〜７−ｎは、蓄電デバイス５−１〜５−ｎと電力系統母線Ｌとに接続され、蓄電デバイス５−１〜５−ｎへの入力電力および蓄電デバイス５−１〜５−ｎからの出力電力を変換する。

【0019】

電力系統１と負荷２との間の電力系統母線Ｌには電力系統母線Ｌに流れる電流を検出する電流検出器９が設けられている。また、電力系統母線Ｌには電力系統１の地点Ａにおける電圧を検出する電圧検出器１０が接続されている。電力演算器１１は、電流検出器９と電圧検出器１０とに接続され、電流検出器９で検出された電流と電圧検出器１０で検出された電圧とに基づき電力系統１の系統電力を演算して制御回路２０に出力する。

【0020】

電力検出部１２−１〜１２−ｎは、電力変換器７−１〜７−ｎに接続され、電力変換器７−１〜７−ｎで変換された電力を検出し、検出された電力を制御回路２０に出力する。

【0021】

電圧電流検出部１４−１〜１４−ｎは、蓄電デバイス５−１〜５−ｎに接続され、蓄電デバイス５−１〜５−ｎの端子電圧と蓄電デバイス５−１〜５−ｎに流れる電流とを検出し、検出された電圧および電流を制御回路２０に出力する。

【0022】

制御回路２０は、電力演算器１１からの電力系統１の系統電力と、電力検出部１２−１〜１２−ｎで検出された電力変換器７−１〜７−ｎの電力と、電圧電流検出部１４−１〜１４−ｎで検出された蓄電デバイス５−１〜５−ｎの電圧および電流とに基づいて、太陽光発電装置３からの電力および負荷２の電力の変動を抑制する。

【0023】

図２は、本発明の実施例１による電力変動を抑制するために電力変動抑制装置が出力する充放電パターンを示したものである。本充放電パターンは曇天時などの太陽光発電装置の出力が大きく変動する場合の一例を示しており、電力系統に大きく影響を与える場合の出力電圧変動を抑制する充放電パターンに値するものである。例えば、図２に示す充放電パターンによる変動抑制を蓄電デバイス５−１のみで行う場合、充放電回数が多く、瞬間的に大電力を出力できる蓄電容量設定とする必要がある。このため、蓄電デバイス５−１の容量が大きくなり、コストが増加する。

【0024】

このように図２に示す充放電パターンを単一の蓄電デバイスで行う場合には、コスト面では最適とは言えない。このため、実施例１の電力変動抑制装置は、充放電回数と充放電電力を、蓄電デバイス５−１と蓄電デバイス５−２とのそれぞれに配分することで最適化を図るようにした。なお、ｎ個の場合も適用できる。

【0025】

上記最適化を実現するために、制御回路２０は、電力演算器１１からの電力系統１の系統電力（地点Ａにおける電力）の充放電電力に応じて、充放電パターンの充放電電力および回数を、蓄電デバイス５−１と蓄電デバイス５−２とのそれぞれに配分することを特徴とする。

【0026】

より具体的に上記最適化を実現するために、本発明者らは、充放電電力、充放電サイクル数（頻度）、サイクル寿命と総コストに着目した。

【0027】

即ち、図２に示す充放電パターンを、図４（ａ）に示す±Ａの充放電を行う第１充放電パターンと、図２に示す充放電パターンから図４（ａ）に示す第１充放電パターンを差し引いて得られた図４（ｂ）に示す第２充放電パターンとに分割して取り扱うことにより、蓄電デバイス５−１と蓄電デバイス５−２とのそれぞれに充放電電力と回数とを配分する。

【0028】

このようにするため、制御回路２０は、電力演算器１１からの電力系統１の系統電力の振幅値が±Ａの振幅値内である場合には、即ち、振幅値が小さい図４（ａ）に示す第１充放電パターンである場合には、第１充放電パターンにより蓄電デバイス５−１の充放電を制御する。

【0029】

また、制御回路２０は、系統電力の振幅値が±Ａの振幅値を超える場合には、即ち、振幅値が大きい充放電パターンである場合には、図４（ａ）に示す第１充放電パターンによる蓄電デバイス５−１の充放電制御と、図４（ｂ）に示す第２充放電パターンによる蓄電デバイス５−２の充放電制御とを行う。

【0030】

上記機能を実現するために、制御回路２０は、指令値生成部２１、指令値分離部２２、および制御器２３−１〜２３−ｎを設けている。指令値生成部２１は、電力演算器１１からの電力系統１の系統電力（地点Ａにおける電力）の振幅値に応じて、図２に示す充放電パターンを、図４（ａ）に示す第１充放電パターンと、図４（ｂ）に示す第２充放電パターンとに分割するように、蓄電デバイス５−１と蓄電デバイス５−２とのそれぞれに充放電パターンの振幅と頻度とを配分するための指令値を作成する。

【0031】

指令値分離部２２は、指令値生成部２１で生成された指令値を、蓄電デバイス５−１の充放電を制御するための蓄電デバイス５−１用の指令値と、蓄電デバイス５−２の充放電を制御するための蓄電デバイス５−２用の指令値と、に分離する。

【0032】

制御器２３−１は、指令値分離部２２からの蓄電デバイス５−１用の指令値に基づき蓄電デバイス５−１の充放電を制御する。制御器２３−２は、指令値分離部２２からの蓄電デバイス５−２用の指令値に基づき蓄電デバイス５−２の充放電を制御する。

【0033】

図３は、本発明の実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の指令値生成部および指令値分離部の回路構成図である。指令値生成部２１は、電力平準化部２１１と加算器２１２とにより構成されている。

【0034】

電力平準化部２１１は、一例として移動平均法により、即ち、電力変動を抑制する地点Ａの電力Ｐpvを平滑化する処理を行うことにより、変動抑制指令値Ｐｆを得る。加算器２１２は、移動平均部２１１からの変動抑制指令値Ｐｆと電力Ｐpvとの偏差を求め、この偏差を電力変動抑制装置全体で行う充放電指令値Ｐconv^refとして出力する。なお、その他の平準化法も適用できる。

【0035】

リミッタ２１３は、加算器２１２からの充放電指令値Ｐconv^refを一定の振幅値に制限して指令値Ｐ_BAT^ref（図４（ａ）に示す蓄電デバイス５−１のための第１充放電パターンに対応する指令値）を作成し、この指令値Ｐ_BAT^refを蓄電デバイス５−１の充放電のために用いる。

【0036】

加算器２１４は、加算器２１２からの充放電指令値Ｐconv^refから、リミッタ２１３からの指令値Ｐ_BAT^refを差し引いて得られた指令値Ｐ_ＦＷ^ref（図４（ｂ）に示す蓄電デバイス５−２のための第２充放電パターンに対応する指令値）を作成し、この指令値Ｐ_ＦＷ^refを蓄電デバイス５−２の充放電のために用いる。即ち、リミッタ２１３と加算器２１４とを用いることにより、充放電指令値Ｐconv^refを指令値Ｐ_BAT^refと指令値Ｐ_ＦＷ^refとに分離する。

【0037】

（実施例１の電力変動抑制装置の特徴的構成）
次に、実施例１の電力変動抑制装置の特徴的構成について説明する。

【0038】

上述したように、リミッタ２１３により、図２に示す充放電パターンを、図４（ａ）に示す第１充放電パターンと、図４（ｂ）に示す第２充放電パターンとに分割している。

【0039】

しかし、図４（ｂ）に示す蓄電デバイス５−２の充放電パターンは、充電側に偏っている。このため、蓄電デバイス５−２の充放電電力量の変動幅が大きくなり、大きな容量を持つ蓄電デバイス５−２が必要となる。

【0040】

そこで、蓄電デバイス５−２の充放電電力量の変動幅を小さくし、小さい容量を持つ蓄電デバイス５−２に設定するために、実施例１の電力変動抑制装置は、図３に示すように、スイッチ２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂ、スイッチ制御部２１７、加算器２１８，２２１，２２２、バッファ２１９、電力制限リミッタ２２０を備えることを特徴とする。

【0041】

スイッチ２１５ａは、選択端子ａ，ｂを有し、スイッチ２１５ｂは、選択端子ｃ，ｄを有し、スイッチ２１６ａは、選択端子ｅ，ｆを有し、スイッチ２１６ｂは、選択端子ｇ，ｈを有する。

【0042】

スイッチ制御部２１７は、ゼロでない指令値Ｐ_BAT^refとゼロでない指令値Ｐ_ＦＷ^refとに基づき蓄電デバイス５−１のみの充放電の出力が行われた場合に、スイッチ２１５ａの端子ａを選択し、スイッチ２１６ａの端子ｅを選択して、蓄電デバイス５−１のための指令値Ｐ_BAT^refを出力する。

【0043】

スイッチ制御部２１７は、ゼロでない指令値Ｐ_ＦＷ^refに基づき蓄電デバイス５−２の充放電の出力が行われた場合に、電力変換器１１からの系統電力の振幅値による蓄電デバイス５−２の出力が有る期間に、スイッチ２１５ｂの端子ｃを選択し、スイッチ２１６ｂの端子ｇを選択して、蓄電デバイス５−２のための指令値Ｐ_ＦＷ^refを出力する。

【0044】

スイッチ制御部２１７は、指令値Ｐ_ＦＷ^refに基づき蓄電デバイス５−２の充放電の出力が行われた場合に、電力変換器１１からの系統電力の振幅値による蓄電デバイス５−２の出力が無い期間に、蓄電デバイス５−２の充放電量Ｗ_ＦＷが所定値、例えばゼロになるように制御する。なお、所定値は、ゼロ以外の値であっても良い。

【0045】

具体的には、スイッチ制御部２１７は、スイッチ２１５ａの端子ｂを選択し、スイッチ２１５ｂの端子ｄを選択し、スイッチ２１６ａの端子ｆを選択し、スイッチ２１６ｂの端子ｈを選択する。加算器２１８は、蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量のための指令値Ｗ_ＦＷ^refとバッファ２１９を介する蓄電デバイス５−２の実際の電力量Ｗ_ＦＷとの偏差を求める。蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量のための指令値Ｗ_ＦＷ^refは、例えばゼロに設定される。

【0046】

電力制限リミッタ２２０は、加算器２１８からの偏差を所定の電力量に制限して、電力量Ｗ_ＦＷ^refを加算器２２１，２２２に出力する。具体的には、電力制限リミッタ２２０は、蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量と蓄電デバイス５−２の実際の充放電量との第２の偏差を、蓄電デバイス５−１の最大出力と蓄電デバイス５−１の実際の充放電量との偏差を上下限値として制限する。

【0047】

加算器２２１は、蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量と蓄電デバイス５−２の実際の充放電量との偏差Ｐ_ＦＷ^ref´を指令値Ｗ_ＦＷ^refとから減算し得られた値を蓄電デバイス５−２の指令値として出力する。加算器２２２は、指令値Ｐ_BAT^refと偏差Ｐ_ＦＷ^ref´とを加算し得られた値を蓄電デバイス５−１の指令値として出力する。

【0048】

即ち、制御回路２０は、蓄電デバイス５−１と蓄電デバイス５−２間で電力を融通しあうように制御を行う。トータルの電力変動抑制に影響を与えないために、電力を融通するタイミングは、蓄電デバイス５−２の出力が無い期間に、蓄電デバイス５−２から蓄電デバイス５−１への充放電を行う。

【0049】

次にこのように構成された実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の動作を図１乃至図６を参照しながら詳細に説明する。ここでは、図３に示す指令生成部２１、指令分離部２２の動作を主に説明する。

【0050】

まず、電力演算器１１により、電力変動を抑制する地点Ａの電力Ｐpvが検出される。移動平均部２１１により、変動抑制指令値Ｐｆが求められ、加算器２１２により、変動抑制指令値Ｐｆと電力Ｐpvとの偏差である充放電指令値Ｐconv^refが求められる。

【0051】

次に、充放電指令値Ｐconv^refがリミッタ２１３の上下限値以下である場合には、Ｐ_BAT^ref＝Ｐconv^refとなり、指令値Ｐ_ＦＷ^refはゼロとなる。このため、スイッチ２１５ａが端子ａを選択し、スイッチ２１６ａが端子ｅを選択し、小出力側の蓄電デバイス５−１側が出力され、大出力の蓄電デバイス５−２側は出力されない。

【0052】

次に、充放電指令値Ｐconv^refがリミッタ２１３の上下限値を超える場合には、Ｐ_BAT^refと指令値Ｐ_ＦＷ^refとが出力される。これにより、小出力側の蓄電デバイス５−１側が出力されるとともに、大出力の蓄電デバイス５−２側も出力される。

【0053】

スイッチ制御部２１７は、ゼロでない指令値Ｐ_ＦＷ^refに基づき蓄電デバイス５−２の充放電の出力が行われた場合には、電力変換器１１からの系統電力の振幅値による蓄電デバイス５−２の出力が有る期間に、スイッチ２１５ｂの端子ｃを選択し、スイッチ２１６ｂの端子ｇを選択して、蓄電デバイス５−２のための指令値Ｐ_ＦＷ^refを出力する。

【0054】

一方、スイッチ制御部２１７は、指令値Ｐ_ＦＷ^refに基づき蓄電デバイス５−２の充放電の出力が行われた場合に、電力変換器１１からの系統電力の振幅値による蓄電デバイス５−２の出力が無い期間には、蓄電デバイス５−２の充放電量Ｗ_ＦＷが所定値、例えばゼロになるように制御する。

【0055】

具体的には、図４（ｂ）に示す蓄電デバイス５−２の出力が無い期間、例えば、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において、スイッチ制御部２１７は、スイッチ２１５ａの端子ｂを選択し、スイッチ２１５ｂの端子ｄを選択し、スイッチ２１６ａの端子ｆを選択し、スイッチ２１６ｂの端子ｈを選択する。

【0056】

このとき、加算器２１８は、蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量のための指令値Ｗ_ＦＷ^refとバッファ２１９を介する蓄電デバイス５−２の実際の電力量Ｗ_ＦＷとの偏差を求める。電力制限リミッタ２２０は、加算器２１８からの偏差を所定の電力量に制限して、電力量Ｗ_ＦＷ^refを加算器２２１，２２２に出力する。

【0057】

加算器２２１は、蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量と蓄電デバイス５−２の実際の充放電量との偏差Ｐ_ＦＷ^ref´を指令値Ｐ_ＦＷ^refとから減算し得られた値を蓄電デバイス５−２の指令値として出力する。加算器２２２は、指令値Ｐ_BAT^refと偏差Ｐ_ＦＷ^ref´とを加算し得られた値を蓄電デバイス５−１の指令値として出力する。

【0058】

即ち、蓄電デバイス５−２では、指令値がＰ_ＦＷ^reｆ−Ｐ_ＦＷ^ref´となり、充放電量が減少する。一方、蓄電デバイス５−１では、指令値がＰ_BAT^ref＋Ｐ_ＦＷ^ref´となり、充放電量が増加する。また、スイッチ２１６ａ，２１６ｂから出力される蓄電デバイス５−１の指令値と蓄電デバイス５−２の指令値との合計は、Ｐ_BAT^ref＋Ｐ_ＦＷ^refとなり、リミッタ２１３からの指令値Ｐ_BAT^refと加算器２１４の指令値Ｐ_ＦＷ^refとの合計と同じになるので、電力系統の電力を一定値に保持することができる。

【0059】

図５は、本発明の実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置の各蓄電デバイスの充放電パターンを示す図である。図４（ａ）に示す蓄電デバイス５−１の充放電量に比べて、図５（ａ）に示す蓄電デバイス５−１では、フライホイールＦＷの充放電電力を補うため、電力の変動が激しくなっている。例えば、図４（ｂ）に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３の期間に着目し、図４（ａ）と図５（ａ）を比較すると、鉛蓄電池からフライホイールＦＷへの充電又は放電が行われている。これにより、鉛蓄電池の充放電電力量の偏りは大きくなるが、鉛蓄電池の容量は瞬時電力で決まるため、容量は、大きくならない。

【0060】

また、図４（ｂ）に示す蓄電デバイス５−２の充放電量に比べて、図５（ｂ）に示す蓄電デバイス５−２では、フライホイールＦＷの充放電の偏りが小さくなっている。フライホイールＦＷの容量は充放電電力量により決まるため、電力量の変動幅を小さくすることで容量を低減できる。

【0061】

また、図６（ａ）に単にリミッタ２１３を用いた場合のフライホイールＦＷの充放電電力量、図６（ｂ）にスイッチ制御部２１７、加算器２２１，２２２等を設けた場合のフライホイールＦＷの充放電電力量を示す。図６（ｂ）に示す電力量の変動幅ΔＷ２は、図６（ａ）に示す電力量の変動幅ΔＷ１よりも小さく、容量を小さくすることができる。

【0062】

このように、実施例１の複数蓄電デバイスを用いた電力変動抑制装置によれば、制御回路２０は、電力演算器１１からの系統電力に応じて充放電電力および回数を、蓄電デバイス５−１と蓄電デバイス５−２とのそれぞれに配分するので、蓄電デバイス５−２の充放電頻度を少なくできるため、長寿命化が実現できるとともに、蓄電デバイスの総合的なコストを低減することができる。

【0063】

また、蓄電デバイス５−１，５−２に分配される充放電指令により、蓄電デバイス５−２の出力が無い期間に、蓄電デバイス５−1と蓄電デバイス５−２との間で電力を融通し、蓄電デバイス５−２の充放電量の累積が所定値になるように制御するので、電力量の変動幅が小さくなり、小さい容量を持つ蓄電デバイス５−２を設計することができる。これにより、蓄電デバイスの総合的なコストを低減することができる。

【0064】

また、蓄電デバイス５−２から蓄電デバイス５−１への充放電を制御するので、系統の電力を一定値に保持することができる。

【0065】

また、電力制限リミッタ２２０は、蓄電デバイス５−２の所定値の充放電量と蓄電デバイス５−２の実際の充放電量との第２の偏差を、蓄電デバイス５−１の最大出力と蓄電デバイス５−１の実際の充放電量との偏差を上下限値として制限するので、蓄電デバイス５−１の最大出力を超えないようにすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明は、太陽光発電システム等の電力変動が大きいシステムに適用可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ 電力系統
２ 負荷
３ 太陽光発電装置（ＰＶ）
４，７−１〜７−ｎ 電力変換器
５−１〜５−ｎ 蓄電デバイス
９ 電流検出器
１０ 電圧検出器
１１ 電力演算器
１２−１〜１２−ｎ 電力検出部
１４−１〜１４−ｎ 電圧電流検出部
２０ 制御回路
２１ 指令値生成部
２２ 指令値分離部
２３−１〜２３−ｎ 制御器
２１１ 電力平準化部
２１２，２１４，２１８，２２１，２２２ 加算器
２１３ リミッタ
２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂ スイッチ
２１７ スイッチ制御部
２１９ バッファ
２２０ 電力制限リミッタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】