特許 6791406 蓄電装置併設型風力発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6791406

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】蓄電装置併設型風力発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20201116BHJP

   H02J 3/18 20060101ALI20201116BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20201116BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/38 160

   H02J3/18 135

   H02J3/32

   H02J7/34 J

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-564187(P2019-564187)

(86)(22)【出願日】2019年1月21日

(86)【国際出願番号】JP2019001685

【審査請求日】2019年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(72)【発明者】

【氏名】小松 宏禎

【審査官】 星野 昌幸

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１９／０１２５８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１７１６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３３５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−７４７９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力発電機と、前記風力発電機で発電された電力を変換する第一電力変換回路と、前記第一電力変換回路を制御する第一制御回路と、前記第一電力変換回路の出力側に設けられたフィルタキャパシタと、前記フィルタキャパシタと系統連系点との間に介在する遮断器とを備え、前記系統連系点を介して前記第一電力変換回路で変換された電力を電力系統に出力するように構築された風力発電システム部と、
蓄電装置と、前記蓄電装置と前記系統連系点との間に介在する第二電力変換回路と、前記系統連系点を介した前記蓄電装置と前記電力系統との間での負荷平準化運転を実施させるように前記第二電力変換回路を制御する第二制御回路とを備えた蓄電装置システム部と、
前記遮断器が導通状態とされることで前記フィルタキャパシタが前記系統連系点に繋げられ且つ前記第一電力変換回路が停止された状態において、前記第二電力変換回路に無効電力補償運転を実施させるための無効電力指令値を前記第二制御回路へと与えるように構築され、前記無効電力補償運転は前記系統連系点を介して前記第二電力変換回路が前記フィルタキャパシタから無効電力を受け入れる運転である無効電力制御手段と、
を備える蓄電装置併設型風力発電システム。

【請求項2】

前記風力発電システム部は、前記風力発電機が予め定められた低風況条件に該当した場合に前記第一制御回路に信号を与える風車制御部をさらに備え、
前記信号を受信した第一制御回路は前記第一電力変換回路を停止させる請求項１に記載の蓄電装置併設型風力発電システム。

【請求項3】

前記系統連系点に複数の前記風力発電システム部が接続され、
前記蓄電装置併設型風力発電システムは、
前記系統連系点と前記電力系統との間の電力配線に接続された計器用変成器と、
前記計器用変成器の出力に基づいて前記複数の前記風力発電システム部を制御するウインドファーム制御装置と、
をさらに備え、
前記無効電力制御手段は、前記ウインドファーム制御装置を含み、
前記無効電力制御手段としての前記ウインドファーム制御装置は、前記計器用変成器の出力に基づいて前記系統連系点の電圧上昇を抑制するように前記無効電力指令値を生成し、前記無効電力指令値を前記第二制御回路に伝達する請求項１に記載の蓄電装置併設型風力発電システム。

【請求項4】

前記第二電力変換回路と前記系統連系点との間の電力配線に接続された計器用変成器を更に備え、
前記無効電力制御手段は、前記第二制御回路を含み、
前記無効電力制御手段としての前記第二制御回路は、前記計器用変成器の出力に基づいて前記系統連系点の電圧上昇が抑制されるように前記無効電力指令値を生成し、前記無効電力指令値に従って前記第二電力変換回路を制御する請求項１に記載の蓄電装置併設型風力発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この出願は、蓄電装置併設型風力発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下記の特許文献１に記載されているように、風力発電システム部と蓄電装置システム部とを備えるとともに電力系統と連携運転をするように構築された蓄電装置併設型風力発電システムが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本特開２００６−３３３５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような蓄電装置併設型風力発電システムにおいて、風力発電システム部と蓄電装置システム部にはそれぞれ電力変換装置が含まれている。具体的には、風力発電システム部は、風力発電機と、電力変換回路と、フィルタキャパシタと、遮断器とを含んでいる。フィルタキャパシタは電力変換回路と系統連系点とを結ぶ電気経路に接続されている。

【0005】

低風況で風力発電機の発電が行われていないときなどには、電力変換回路が停止されることがある。電力変換回路が停止されている状態において、遮断器が導通状態とされていると、フィルタキャパシタが電力系統に対して接続された状態となる。このような接続状態が構築されると、電力変換回路の停止中にフィルタキャパシタに起因して系統連系点の電圧が上昇する問題がある。特に、電力系統に多数の風力発電システム部が接続されている場合には、電力変換回路の停止中に多数のフィルタキャパシタが電力系統に対して接続される。このような場合、特に上記の電圧上昇の問題が顕在化しやすい。

【0006】

仮に電力変換回路が停止するたびに遮断器をトリップすれば、フィルタキャパシタが系統連系点から切り離されるので、上記の電圧上昇を抑制できる。しかし、低風況などに応じて電力変換回路が停止するたびに遮断器をトリップすると、遮断器の開閉頻度が多くなりすぎるおそれがある。

【0007】

この出願は、上記のような課題を解決するためになされたものである。その目的は、遮断器が頻繁に開閉されるのを抑制しつつ系統連系点に望ましくない電圧上昇が発生することを抑制できるように改良された蓄電装置併設型風力発電システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この出願にかかる蓄電装置併設型風力発電システムの一つの形態は、
風力発電機と、前記風力発電機で発電された電力を変換する第一電力変換回路と、前記第一電力変換回路を制御する第一制御回路と、前記第一電力変換回路の出力側に設けられたフィルタキャパシタと、前記フィルタキャパシタと系統連系点との間に介在する遮断器とを備え、前記系統連系点を介して前記第一電力変換回路で変換された電力を電力系統に出力するように構築された風力発電システム部と、
蓄電装置と、前記蓄電装置と前記系統連系点との間に介在する第二電力変換回路と、前記系統連系点を介した前記蓄電装置と前記電力系統との間での負荷平準化運転を実施させるように前記第二電力変換回路を制御する第二制御回路とを備えた蓄電装置システム部と、
前記遮断器が導通状態とされることで前記フィルタキャパシタが前記系統連系点に繋げられ且つ前記第一電力変換回路が停止された状態において、前記第二電力変換回路に無効電力補償運転を実施させるための無効電力指令値を前記第二制御回路へと与えるように構築され、前記無効電力補償運転は前記系統連系点を介して前記第二電力変換回路が前記フィルタキャパシタから無効電力を受け入れる運転である無効電力制御手段と、
を備える。

【発明の効果】

【0009】

上記の蓄電装置併設型風力発電システムにおいて、第一電力変換回路の停止中にフィルタキャパシタが系統連系点に繋げられる事態が想定される。そのような事態が起きたとしても、上記の蓄電装置併設型風力発電システムによれば、第二電力変換回路が無効電力を受け入れるように作動することにより、フィルタキャパシタに起因して系統連系点に望ましくない電圧上昇が発生してしまうことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態にかかる発電システムの構成および動作を説明するためのシステム構成図である。

【図2】実施の形態にかかる発電システムの構成および動作を説明するためのシステム構成図である。

【図3】比較例にかかる発電システムの動作を説明するための図である。

【図4】実施の形態にかかる発電システムの構成を示すフローチャートである。

【図5】実施の形態の変形例にかかる発電システムの構成および動作を説明するためのシステム構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施の形態のシステム構成．
図１は、実施の形態にかかる発電システム２の構成および動作を説明するためのシステム構成図である。発電システム２は、蓄電装置併設型の風力発電システムである。発電システム２は、電力系統１と系統連系している。発電システム２は、ウインドファーム（Ｗｉｎｄ Ｆａｒｍ）１０と、複数の蓄電装置システム部４０とを備える。ウインドファーム１０は、計器用変圧器１１と、変流器１２と、ウインドファーム制御装置１３と、複数の風力発電システム部２０とを備える。

【0012】

系統連系点３ａを介して電力配線３が伸びている。電力配線３には、複数の風力発電システム部２０および複数の蓄電装置システム部４０が並列に接続されている。複数の風力発電システム部２０は互いに同様の構成を備えている。複数の蓄電装置システム部４０は互いに同様の構成を備えている。

【0013】

計器用変圧器１１は、計器用変成器の一種であり、系統連系点３ａと電力系統１との間の電力配線の電圧を計測することができる。変流器１２は、計器用変成器の一種であり、系統連系点３ａと電力系統１との間の電力配線を流れる電流を計測することができる。ウインドファーム制御装置１３は、変流器１２および計器用変圧器１１から計測値を受け取る。

【0014】

風力発電システム部２０は、風力発電機２２と、風車制御部２４と、風速計２６と、第一電力変換装置３０と、交流変圧器２１とを備えている。

【0015】

風速計２６は、風力発電機２２が受ける風の風速を計測する。風車制御部２４は、予め定められた低風況条件が満たされた場合には、低風況条件が満たされたことを示す風不足信号Ｓ０を出力するように構築される。

【0016】

一例として、風車制御部２４は、風速計２６の計測値に基づいて、風力発電機２２が受ける風の風速が予め定められた所定基準よりも低いかどうかを判定する。風車制御部２４は、風速が所定基準風速より低い時間が予め定められた時間続いた場合に、風不足信号Ｓ０を第一制御回路３３に出力してもよい。風不足信号Ｓ０を受信した第一制御回路３３は、第一インバータ回路３２を停止させる制御を実施する。

【0017】

第一電力変換装置３０は、コンバータ回路３１と、直流キャパシタ３７と、第一インバータ回路３２と、第一制御回路３３と、第一交流リアクトル３４と、第一フィルタキャパシタ３５と、第一遮断器３６と、を備えている。風力発電システム部２０は、コンバータ回路３１および第一インバータ回路３２で変換された電力を系統連系点３ａを介して電力系統１に出力するように構築されている。

【0018】

図示を省略しているが、第一電力変換装置３０は、直流キャパシタ３７の直流電圧を計測する計器用変圧器と、第一インバータ回路３２の出力端における交流出力電流を計測する変流器と、第一インバータ回路３２の出力端における交流出力電圧を計測する計器用変圧器と、を少なくとも備えている。

【0019】

コンバータ回路３１は、風力発電機２２で発電された交流電力を直流電力に変換する。直流キャパシタ３７は、コンバータ回路３１で変換された直流電力を受け入れる。第一インバータ回路３２は、第一変換モードと第二変換モードとを切替可能に構築されている。

【0020】

第一変換モードは、直流キャパシタ３７から入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するモードである。第一変換モードにおいては、第一インバータ回路３２は、コンバータ回路３１を介して風力発電機２２で発電された電力を受け取り、受け取った電力を交流電力に変換して出力することができる。

【0021】

第二変換モードは、自身の出力端側の交流電圧から直流電圧を生成してその直流電圧を直流キャパシタ３７へと与えるモードである。

【0022】

第一制御回路３３は、第一インバータ回路３２を構成する半導体スイッチング素子に対してゲート駆動用ＰＷＭ制御信号を出力する。第一交流リアクトル３４および第一フィルタキャパシタ３５は、第一インバータ回路３２の出力側に設けられている。第一遮断器３６は、第一フィルタキャパシタ３５と系統連系点３ａとの間に介在している。

【0023】

蓄電装置システム部４０は、いわゆるＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）である。蓄電装置システム部４０は、蓄電池である蓄電装置４１と、第二電力変換装置４２と、交流変圧器４８と、を備えている。

【0024】

第二電力変換装置４２は、蓄電装置と系統連系点３ａとの間に介在する第二インバータ回路４３と、第二インバータ回路４３を制御する第二制御回路４４と、第二交流リアクトル４５と、第二フィルタキャパシタ４６と、第二遮断器４７と、を備えている。

【0025】

図示を省略しているが、第二電力変換装置４２は、蓄電装置４１から入力される直流電圧を計測する計器用変圧器と、第二インバータ回路４３の出力端における交流出力電流を計測する変流器と、第二インバータ回路４３の出力端における交流出力電圧を計測する計器用変圧器と、を少なくとも備えている。

【0026】

第二制御回路４４は、第二インバータ回路４３を構成する半導体スイッチング素子に対してゲート駆動用ＰＷＭ制御信号を出力する。

【0027】

発電システム２は、蓄電装置併設型のウインドファーム（Ｗｉｎｄ Ｆａｒｍ）である。一般的に、ウインドファームとは風力発電システム部２０が数十機あるいはこれ以上の多数個設けられた中規模または大規模の集合型風力発電システムを指している。

【0028】

ウインドファーム制御装置１３は、発電システム２の全体を統合制御する中央監視制御装置である。ウインドファーム制御装置１３は、風車制御部２４、第一制御回路３３および第二制御回路４４との通信が可能に構築されており、これらと通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を送受信する。ウインドファーム制御装置１３は、計器用変成器つまり変流器１２および計器用変圧器１１の出力に基づいて、複数の風力発電システム部２０の第一制御回路３３および複数の蓄電装置システム部４０の第二制御回路４４へと指令を与える。

【0029】

実施の形態のシステム動作．
［高風況時のシステム動作］
図１を用いて、高風況時のシステム動作を説明する。図１では、高風速の風Ｗ１が風力発電システム部２０に到達している。高風況時には、風力発電機２２が通常発電を行う。発電された交流出力電力Ｐ１ａは、系統連系点３ａを介して電力系統１へと供給される。

【0030】

通常発電中には、第一電力変換装置３０は、「直流電圧制御モード」で作動している。直流電圧制御モードとは、第一制御回路３３が直流キャパシタ３７の直流電圧に基づいてインバータ制御を実施するものである。

【0031】

具体的には、直流電圧制御モードでは、第一制御回路３３は、直流キャパシタ３７の電圧に応じて上記の第一変換モードと第二変換モードとを切り替えるように第一インバータ回路３２を制御する。これにより、直流キャパシタ３７の電圧が予め定めた値よりも高い場合には第一変換モードで第一インバータ回路３２の後段へと交流電力を出力することができる。さらに、直流キャパシタ３７の電圧が予め定めた値以下である場合には第二変換モードで直流キャパシタ３７を充電することもできる。

【0032】

また、高風況時には、第二電力変換装置４２は、負荷平準化運転を実施している。具体的には、第二制御回路４４は、系統連系点３ａを介した蓄電装置と電力系統１との間での負荷平準化運転を実施させるように第二インバータ回路４３を制御する。

【0033】

負荷平準化運転によって、蓄電装置システム部４０と電力配線３との間に充放電電力Ｐ１ｂが発生する。「負荷平準化運転」とは、ＬＬ運転とも称されるすでに公知の運転であり、新規な事項ではない。従って、負荷平準化運転についてはこれ以上の説明は省略する。

【0034】

［低風況時のシステム動作］
一方、発電システム２は、低風況では、高風況とは異なる動作をする。図２は、実施の形態にかかる発電システム２の構成および動作を説明するためのシステム構成図である。図２を用いて、低風況時のシステム動作を説明する。

【0035】

図２では、風力発電システム部２０に到達している風Ｗ２が、低風速である。風車制御部２４が第一制御回路３３に風速不足信号を与えると、第一インバータ回路３２が停止される。このとき、第一遮断器３６が導通状態とされることで第一フィルタキャパシタ３５が系統連系点３ａに繋げられた状態となる。

【0036】

この状態において、実施の形態にかかる発電システム２は、「無効電力制御手段」によって第二インバータ回路４３に「無効電力補償運転」を実施させる。「無効電力制御手段」は、無効電力指令値Ｑｒｅｆを第二制御回路４４へと与えるように構築される。無効電力制御手段は、「コントローラ」と称してもよい。実施の形態にかかる発電システム２では、ウインドファーム制御装置１３が無効電力制御手段として振る舞う。

【0037】

「無効電力補償運転」は、系統連系点３ａを介して第二インバータ回路４３が第一フィルタキャパシタ３５から無効電力を受け入れる運転である。これは、第二インバータ回路４３がいわゆるリアクティブ運転を実施しているということもできる。

【0038】

無効電力補償運転を実施するために、無効電力制御手段としてのウインドファーム制御装置１３は、計器用変成器つまり変流器１２および計器用変圧器１１の出力に基づいて系統連系点３ａの電圧上昇を抑制するように、無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成する。ウインドファーム制御装置１３は、その無効電力指令値Ｑｒｅｆを第二制御回路４４に伝達する。

【0039】

第二制御回路４４は、ウインドファーム制御装置１３から有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆを受け取る。第二制御回路４４は、受け取った有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆに応じた有効電力Ｐおよび無効電力Ｑとなるような交流出力電力を第二インバータ回路４３に出力させるようにインバータ回路のゲート駆動ＰＷＭ信号を生成する。

【0040】

なお、有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆに応じたインバータ制御技術はすでに周知の技術であり、新規な事項ではない。従って詳細な説明は省略する。

【0041】

実施の形態では、少なくとも無効電力指令値Ｑｒｅｆが第二制御回路４４に伝達されていればよい。「無効電力補償運転」は、系統連系点３ａを介して第二インバータ回路４３が第一フィルタキャパシタ３５から無効電力Ｑ１を受け入れるように第二インバータ回路４３を作動させることで、図２に示す無効電力Ｑ２の流れを作り出せればよいからである。

【0042】

第一インバータ回路３２が停止されている状態で第一フィルタキャパシタ３５が単に電力系統１に対してぶら下がった状態となると、第一インバータ回路３２の停止中に系統電力にさらされた第一フィルタキャパシタ３５が無効電力発生源となる。第一フィルタキャパシタ３５が無効電力発生源となることで、無効電力Ｑ１の流れが発生する。

【0043】

実施の形態にかかる発電システム２によれば、第二インバータ回路４３が無効電力補償運転を実施することで、第一フィルタキャパシタ３５から第二インバータ回路４３へと無効電力の受け渡しを行うことができる。

【0044】

具体的には、図２に示すように、無効電力Ｑ２が系統連系点３ａおよび電力配線３を介して第一フィルタキャパシタ３５から第二インバータ回路４３へと受け渡される。このような無効電力Ｑ２の流れを作り出すためには、第二制御回路４４へとマイナスの無効電力指令値Ｑｒｅｆを与えればよい。ウインドファーム制御装置１３は、系統連系点３ａの電圧上昇を十分に抑制するように、具体的には系統連系点３ａの電圧上昇分を相殺するように無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成することが好ましい。

【0045】

以上の動作によれば、第一フィルタキャパシタ３５からの無効電力Ｑ１が系統連系点３ａを介して無効電力Ｑ２として流れていき、無効電力Ｑ２は第二インバータ回路４３によって受け入れられる。これにより、第一インバータ回路３２の停止中に第一フィルタキャパシタ３５が系統連系点３ａに繋げられたとしても、第一フィルタキャパシタ３５に起因して系統連系点３ａの電圧が上昇してしまうことを抑制することができる。

【0046】

図４は、実施の形態にかかる発電システム２の構成を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、実施の形態における無効電力制御手段によって実行されるものであり、具体的には、図１および図２のシステムではウインドファーム制御装置１３によって実行される。

【0047】

図４のルーチンでは、まず、低風況状態であるか否かが判定される（ステップＳ１００）。ステップＳ１００では、風力発電機２２が受ける風の風速が予め定められた所定基準よりも低いかどうかが判定される。前述したように、実施の形態では、風車制御部２４が風速計２６の計測値に基づいてこのような判定を実施している。ウインドファーム制御装置１３は、風車制御部２４から風況の判定結果を受け取る。

【0048】

低風況状態ではないと判定された場合には、処理はステップＳ１０２に進む。この場合、現在の風況は風力発電を十分に行うことができるものとみなされる。そこで、ウインドファーム制御装置１３は、第一電力変換装置３０に対して通常発電モードを指示する（ステップＳ１０２）。通常発電モードにおいては、実施の形態では、第一電力変換装置３０が直流電圧制御モードで作動する。

【0049】

ステップＳ１０２の次に、ウインドファーム制御装置１３は、第二電力変換装置４２に対してＬＬ運転（つまり負荷平準化運転）を実施させる（ステップＳ１０４）。その後、処理がリターンする。

【0050】

一方、ステップＳ１００で低風況状態であると判定された場合には、処理はステップＳ１０６へと進む。この場合、現在の風況は風力発電を十分に行うことができないものとみなされる。前述したように、実施の形態では、風車制御部２４で風不足であるという判定がなされた場合には、風不足信号Ｓ０が第一制御回路３３へと伝達される。この風不足信号Ｓ０に応答して、第一制御回路３３は第一インバータ回路３２を停止させる。第一インバータ回路３２の停止状況は、通信信号Ｓ１によってウインドファーム制御装置１３へと伝達される。

【0051】

次に、ウインドファーム制御装置１３は、無効電力指令値Ｑｒｅｆの生成処理を実行する（ステップＳ１０８）。ウインドファーム制御装置１３は、変流器１２および計器用変圧器１１の出力に基づいて、系統連系点３ａの電圧上昇を抑制する目的で、無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成する。当業者は、計器用変圧器１１による電圧位相検出などによる有効無効電力検出技術を用いたり、公知のインバータ制御指令値生成技術を用いたりすることによって、系統連系点３ａの電圧上昇を抑制する目的を達成するための無効電力指令値Ｑｒｅｆの具体的算出方法を導き出すことができる。無効電力指令値を算出するための公知技術については詳細な説明を省略する。

【0052】

第一フィルタキャパシタ３５が無効電力Ｑ１の発生源となっているので、プラスの無効電力Ｑ１が系統連系点３ａに流れ込んでいる。そこで、例えば、このプラスの無効電力Ｑ１をちょうど差し引くようなマイナスの無効電力Ｑ２が第二電力変換装置４２で生成されるように、第二電力変換装置４２への無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成することができる。

【0053】

なお、風力発電システム部２０の並列接続個数と蓄電装置システム部４０の並列接続個数とが異なっていることもある。この場合も、系統連系点３ａに現れる無効電力Ｑ１の総和を、複数の第二電力変換装置４２が分担して受け入れるようにそれぞれの第二電力変換装置４２への無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成することができる。

【0054】

無効電力指令値Ｑｒｅｆは、通信信号Ｓ２によって第二制御回路４４に伝達される。

【0055】

次に、第二電力変換装置４２は、受け取った無効電力指令値Ｑｒｅｆで指示された無効電力を持つような交流電力を出力する（ステップＳ１１０）。これにより、第二電力変換装置４２による無効電力補償運転が実現される。その後、処理がリターンする。

【0056】

図３は、比較例にかかる発電システム２の動作を説明するための図である。比較例では、上記実施の形態にかかる「無効電力制御手段」が設けられていない。前述したように、第一インバータ回路３２の停止中に系統電力にさらされた第一フィルタキャパシタ３５が無効電力Ｑ１を発生させる発生源となる。

【0057】

図３の比較例では、第二電力変換装置４２が無効電力補償運転を実施していないので、第二インバータ回路４３が無効電力Ｑ１を受け入れることができない。このような場合、系統連系点３ａで望ましくない電圧上昇が発生する問題を本願発明者は見出している。実施の形態にかかる発電システム２によれば、そのような望ましくない電圧上昇を抑制することができる。

【0058】

図５は、実施の形態の変形例にかかる発電システム１０２の構成および動作を説明するためのシステム構成図である。変形例にかかる発電システム１０２においては、蓄電装置システム部１４０に含まれる第二電力変換装置１４２が、計器用変成器である変流器１１２および計器用変圧器１１１を備えている。

【0059】

変流器１１２および計器用変圧器１１１は、第二インバータ回路４３と系統連系点３ａとの間の電力配線に接続されている。なお、図１では図示していないが、図１においても変流器１１２および計器用変圧器１１１が含まれている。

【0060】

図１および図２の発電システム２では、ウインドファーム制御装置１３が無効電力制御手段の役割を果たしている。これに対し、実施の形態の変形例にかかる発電システム１０２では、第二電力変換装置１４２の第二制御回路１４４が無効電力制御手段として振る舞う。つまり、それぞれの蓄電装置システム部１４０に設けられた第二制御回路１４４が、実施の形態にかかる無効電力制御手段として動作する。従って、この変形例では、ウインドファーム制御装置１１３が無効電力制御手段としての機能を持たなくとも良い。

【0061】

この変形例において、無効電力制御手段としての第二制御回路１４４は、第二電力変換装置４２が持つ変流器１１２および計器用変圧器１１１の出力に基づいて、系統連系点３ａの電圧上昇を抑制するように無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成する。

【0062】

つまり、図４のステップＳ１０８の処理を、ウインドファーム制御装置１３に代わって第二制御回路１４４が実施する。第二制御回路１４４は、無効電力指令値Ｑｒｅｆに従って第二インバータ回路４３を制御する。この点を除いては、図１および図２の発電システム２と図５の変形例にかかる発電システム１０２とは同様の構成および制御動作機能を備えている。

【0063】

第二制御回路１４４とウインドファーム制御装置１１３とは通信信号Ｓ２によって通信されている。ウインドファーム制御装置１１３は、通信信号Ｓ２を用いて、第一インバータ回路３２がオフされたことを示す予め定められた信号を第二制御回路１４４に伝達してもよい。この予め定められた信号が入力されると第二制御回路１４４が無効電力補償運転（つまり無効電力指令値Ｑｒｅｆの算出および利用）を開始するように、第二制御回路１４４が構築されてもよい。

【符号の説明】

【0064】

１ 電力系統、２、１０２ 発電システム（蓄電池併設型風力発電システム）、３ 電力配線、３ａ 系統連系点、１０ ウインドファーム、１１、１１１ 計器用変圧器、１２、１１２ 変流器、１３、１１３ ウインドファーム制御装置、２０ 風力発電システム部、２１ 交流変圧器、２２ 風力発電機、２４ 風車制御部、２６ 風速計、３０ 第一電力変換装置、３１ コンバータ回路、３２ 第一インバータ回路、３３ 第一制御回路、３４ 第一交流リアクトル、３５ 第一フィルタキャパシタ、３６ 第一遮断器、３７ 直流キャパシタ、４０、１４０ 蓄電装置システム部、４１ 蓄電装置、４２、１４２ 第二電力変換装置、４３ 第二インバータ回路、４４、１４４ 第二制御回路、４５ 第二交流リアクトル、４６ 第二フィルタキャパシタ、４７ 第二遮断器、４８ 交流変圧器、 Ｐ１ａ 交流出力電力、Ｐ１ｂ 充放電電力、Ｐｒｅｆ 有効電力指令値、Ｑ１、Ｑ２ 無効電力、Ｑｒｅｆ 無効電力指令値、Ｓ０ 風不足信号、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 通信信号、Ｗ１ 風（高風況）、Ｗ２ 風（低風況）

【要約】

蓄電装置併設型風力発電システムは、風力発電システム部と、蓄電装置システム部と、無効電力制御手段とを備える。風力発電システム部は、風力発電機と、第一電力変換回路と、第一制御回路と、第一フィルタキャパシタと、第一フィルタキャパシタと系統連系点との間に介在する遮断器とを備える。風力発電システム部は、系統連系点を介して第一電力変換回路で変換された電力を電力系統に出力するように構築されている。蓄電装置システム部は、蓄電装置と、第二電力変換回路と、負荷平準化運転を実施させるように第二電力変換回路を制御する第二制御回路とを備える。無効電力制御手段は、遮断器が導通状態とされることでフィルタキャパシタが系統連系点に繋げられ且つ第一電力変換回路が停止された状態において、第二電力変換回路に無効電力補償運転を実施させるための無効電力指令値を第二制御回路へと与える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】