特許 6987292 充放電制御装置、充放電制御プログラム

(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】6987292

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】充放電制御装置、充放電制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/34 20060101AFI20211213BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20211213BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20211213BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/34 H

   H02J3/32

   H02J3/38 110

   H02J3/38 180

   H02J3/46

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2021-123680(P2021-123680)

(22)【出願日】2021年7月28日

【審査請求日】2021年7月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 哲理

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 歩夢

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１２５９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７８２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６７０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ３／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機の駆動によって発電すると共に、自己で発電した電力と、他で発電した電力とを合成する場合に、自己の発電出力の負荷に応じて目標周波数を変化させることで負荷率を調整するドループ制御機能を備えた発電部と、電力を充放電し得る電力貯蔵部と、を備えた自家発電装置において、前記電力貯蔵部の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、前記ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する充放電制御部を有し、
前記充放電制御部が、
前記負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、前記発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、前記電力貯蔵部を制御して、前記発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、前記負荷の予め定めた定常時の変動率よりも大きい負荷変動率に起因して、前記ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、前記ゼロクロス点周波数をシフトして、前記電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整する、
充放電制御装置。

【請求項2】

前記充放電制御部が自立発電する状況下で、
前記負荷が必要とする電力が所定以上急増し、前記ドループ制御機能の目標周波数が低くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の低い側にシフトする共に、前記負荷が必要とする電力が所定以上急減し、前記ドループ制御機能の目標周波数が高くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の高い側にシフトする、請求項１記載の充放電制御装置。

【請求項3】

前記充放電制御部が、
前記発電部が発電する電力に対応する周波数に応じて、前記電力貯蔵部における充電及び放電を制御するためのテーブルを備え、
前記テーブルの前記ゼロクロス点周波数が、前記ドループ制御機能のデフォルトの目標周波数に基づいて更新される、請求項１又は請求項２記載の充放電制御装置。

【請求項4】

前記充放電制御部が、前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点から、前記時点からの経過時間に比例して、前記放電又は充電を徐々に減少させて終了状態とする、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の充放電制御装置。

【請求項5】

前記充放電制御部が、前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点で、直ちに放電又は充電を停止とする、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の充放電制御装置。

【請求項6】

コンピュータを、
請求項１〜請求項５の何れか１項記載の充放電制御部として動作させる、
充放電制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自家発電を補助する電力貯蔵部の充放電制御装置、充放電制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、正常時に商用系統に接続され商用系統の停電時等に商用系統から自立して原動機によって駆動される発電部と、電力貯蔵手段（以下、電力貯蔵部という）と、該電力貯蔵部の充放電を制御する充放電制御装置を具備する自家発電設備の運転方法において、負荷の増加を検出すると、前記電力貯蔵部から出力（放電）して負荷の増加分を電力貯蔵部に一時的に全量負担させ、その後、電力貯蔵部の出力を発電部の許容変動負荷以下の速度で徐々に削減し、電力貯蔵部の出力が０となると負荷の分担処理を終了させることにより、自家発電設備の負荷投入率を改善することを特徴とする自家発電設備の運転方法が記載されている。なお、負荷が減少した場合も、同様の作用効果を奏することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−６５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の運転方法では、負荷の増加を検知すると、増加分を電力貯蔵部に一時的に貯蔵している電力を、全て放電させることになる。言い換えれば、電力貯蔵部は、予め負荷増加分に相当する量を充電することが可能な容量が必要となる。

【0005】

また、自家発電装置がドループ制御機能を備えている場合、自家発電装置の出力によって、運転時の周波数が、基準として設定した周波数からずれることがある。この周波数のずれに起因して、自家発電装置による発電電力が、必要電力量に対して少ない発電電力で安定することになる（周波数ずれ分のオフセットの発生）。このオフセット分、電力貯蔵部から放電が継続されることになる。

【0006】

本発明は、負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御することができる充放電制御装置、充放電制御プログラムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る充放電制御装置は、原動機の駆動によって発電すると共に、自己で発電した電力と、他で発電した電力とを合成する場合に、自己の発電出力の負荷に応じて目標周波数を変化させることで負荷率を調整するドループ制御機能を備えた発電部と、電力を充放電し得る電力貯蔵部と、を備えた自家発電装置において、前記電力貯蔵部の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、前記ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する充放電制御部を有し、前記充放電制御部が、前記負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、前記発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、前記電力貯蔵部を制御して、前記発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、前記負荷の予め定めた定常時の変動率よりも大きい負荷変動率に起因して、前記ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、前記ゼロクロス点周波数をシフトして、前記電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整することを特徴としている。

【0008】

本発明によれば、充放電制御装置は、発電部が発電する電力と前記負荷が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し、ゼロクロス点周波数よりも低い周波数となる発電不足時は放電し、ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する。

【0009】

ここで、充放電制御装置では、負荷が必要とする電力量が基準以上に増加又は減少する方向に変化し、発電部が発電する電力量に過不足が生じる場合に、電力貯蔵部を制御して、発電部の発電不足時は放電し、発電過剰時は充電すると共に、放電又は充電中に、ドループ制御機能の目標周波数が変化した場合に、当該目標周波数の変化に応じて、ゼロクロス点周波数をシフトして、電力貯蔵部からの放電又は充電の終了時期を調整する。

【0010】

これにより、負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御することができる。

【0011】

本発明において、前記充放電制御部が自立発電する状況下で、前記負荷が必要とする電力が所定以上急増し、前記ドループ制御機能の目標周波数が低くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の低い側にシフトする共に、前記負荷が必要とする電力が所定以上急減し、前記ドループ制御機能の目標周波数が高くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の高い側にシフトすることを特徴としている。

【0012】

例えば、停電が発生すると、電力がダウンした後、負荷が要求する電力が急増する。Ｋのとき、自立発電の状況かで、発電部の発電急変に起因してドループ制御の目標周波数が低くなる。そこで、ドループ制御機能の目標周波数が低くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の低い側にシフトする。負荷の急減も同様で、負荷が必要とする電力が所定以上急減し、前記ドループ制御機能の目標周波数が高くなるように変化した場合には、前記ゼロクロス点周波数を周波数の高い側にシフトさせればよい。

【0013】

本発明において、前記充放電制御部が、前記発電部が発電する電力に対応する周波数に応じて、前記電力貯蔵部における充電及び放電を制御するためのテーブルを備え、前記テーブルの前記ゼロクロス点周波数が、前記ドループ制御機能のデフォルトの目標周波数に基づいて更新されることを特徴とする。

【0014】

ドループ制御機能における目標周波数に応じて、適宜、ゼロクロス点周波数を更新することができので、急激な負荷変動における発電部の発電を安定させることができる。

【0015】

本発明において、前記充放電制御部が、前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点から、前記時点からの経過時間に比例して、前記放電又は充電を徐々に減少させて終了状態とすることを特徴としている。

【0016】

例えば、負荷の増加時において、一定の変化率をもって徐々に減少させることで、電力貯蔵部が放電及び放電停止が繰り返されることなく、発電部の発電量を徐々に増加させ、徐々に収束（発電部の発電量＝要求される負荷）させていくことができる。必要最小限の放電量で対応可能である。

【0017】

本発明において、前記充放電制御部が、前記電力貯蔵部による放電又は充電を終了する時期となった時点で、直ちに放電又は充電を停止とすることを特徴としている。

【0018】

例えば、負荷の増加時において、直ちに放電を終了させると、発電部の発電量と、負荷との差分が残り、電力貯蔵部の放電及び放電停止が何度か繰り返されることになるが、差分は徐々に収束（発電部の発電量＝要求される負荷）されるため、最終的には充放電０（充放電終了）状態とすることができる。少なくとも、放電が継続される場合よりも放電量を軽減することができる。

【0019】

本発明に係る充放電制御プログラムは、コンピュータを、上記の充放電制御部として動作させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように本発明では、負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施の形態に係る発電システムにおける、系統自立時発電・放電制御のための機能ブロック図である。

【図2】本実施の形態に係る発電システムに適用されるドループ制御機能特性図である。

【図3】（Ａ）は本実施の形態に係る電力貯蔵部充放電制御ルーチンを示すフローチャート、（Ｂ）は本実施の形態に係る発電システムにおける、系統自立時発電・放電制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図4】本実施の形態に係る電力貯蔵部における、周波数−充放電特性図である。

【図5】本実施の形態に係る発電システムにおける、系統自立時発電・放電制御中の周波数−変化率特性図である。

【図6】比較例に係る系統自立時の電力、周波数推移特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、本実施の形態に係る、発電ユニット１０及び電力貯蔵部１２を備えた発電システムの全体構成図である。

【0023】

発電ユニット１０は、原動機１４と、原動機１４の駆動によって発電する発電部１６とを備えている。

【0024】

原動機１４としては、ガスエンジン、ガスタービンエンジン、ディーゼルエンジンなどを用いることができ、コージェネレーションシステムに適用することができる。

【0025】

また、電力貯蔵部１２は、電力を貯蔵する役目を有し、迅速応動特性があればどのような設備であってもよく、例えば、電力貯蔵部１２としては、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等を用いることができる。ここで、電力貯蔵部１２の迅速応動特性とは、例えば、原動機１４が出力応答時間よりも短い時間で充放電できる特性をいう。

【0026】

以下に、主として原動機１４と発電部１６を制御するための機能を説明するが、各ブロックは、当該構成に限定されるものではなく、機能を説明するための一例である。

【0027】

図１に示される如く、発電部１６及び原動機１４には、ドループ制御部１８が接続されている。原動機１４は、ドループ制御部１８により、駆動が制御される（ドループ制御）。

【0028】

より具体的には、ドループ制御部１８は、発電部１６による発電の出力情報を取得し、予め定めた周波数−出力特性図（図２参照）に基づき目標周波数を設定し、設定した目標周波数に基づいて原動機１４の駆動を制御する。

【0029】

ドループ制御は、目標周波数を出力に応じて調整し、他の発電システム（商用電源を含む）の周波数と一致させて発電するための制御であり、このドループ制御により、発電部１６における過負荷及び電力の逆流を防止することができる。

【0030】

発電部１６は、出力部２０を介して、発電した電力を放電し、複数の負荷２２へ供給する。

【0031】

ここで、発電ユニット１０は、周波数検出部２４を備え、ドループ制御部１８で取得した発電部１６からの出力情報に基づいて周波数を検出し、制御部２６へ送出するようになっている。

【0032】

制御部２６は、周波数検出部２４で検出した周波数（負荷により変動）に基づいて、発電部１６の発電量を制御する。

【0033】

一方、電力貯蔵部１２は、充電電力源（図１の発電システム、他の発電システム、商用電力、及び太陽光発電等を含む）からの電力で充電されて電力を貯蔵し、充放電制御装置２８の制御により、複数の負荷２２へ電力を供給するようになっている。

【0034】

充放電制御装置２８は、発電ユニット１０の制御部２６と接続されることで、発電部の発電に関する情報を取得すると共に、自立運転指示情報及び負荷情報（ここでは、構内周波数）が入力され、所定条件が成立した場合に、発電部１６の発電と共に、電力貯蔵部１２の電力の放電を制御する。所定条件については、後述する。

【0035】

（負荷の急変）

【0036】

ここで、原動機１４にかかっている負荷が急激に変化（例えば、増加）すると、発電部１６が限界周波数を超え、原動機１４が異常動作を起こし停止する場合がある。このような、負荷急増の発生例は、停電発生時が挙げられる。充放電制御装置２８では、例えば、自立運転指示を受け、かつ、例えば、構内周波数が下限レベルに達したことで（所定条件の成立）、上記「負荷急増」を認識し、発電部１６による発電を補うべく、電力貯蔵部１２の放電制御を行う。

【0037】

なお、以下では、負荷の急増を例にとり、充放電制御装置２８の制御について説明するが、仮に、負荷の急増の逆のパターン、すなわち、負荷の一斉シャットダウン等、急激な減少時（負荷急減時）は、電力貯蔵部１２では電力貯蔵部１２の充電制御を行えば、負荷急増時と同様の制御が可能である。

【0038】

充放電制御装置２８では、発電部１６の周波数が所定の制限周波数を超えると、電力貯蔵部１２に対して放電を指示する。

【0039】

また、充放電制御装置２８は、原動機１４の出力が増加するに伴い、電力貯蔵部１２からの放電量を減少させる制御を行う。

【0040】

すなわち、充放電制御装置２８では、瞬間的な負荷変動（ここでは、増加）が起きた場合に、電力貯蔵部１２の迅速な応動特性を生かし、原動機１４の特性上限を超えないように電力貯蔵部１２の放電量を制御する。

【0041】

ここで、コージェネレーションシステムに用いられる発電システムには、一般に負荷変動特性（瞬間的な負荷変動）に対する許容量があり、系統分離による自立運転時には特性を超えた瞬間的な負荷変動に対応できない。

【0042】

そこで、本実施の形態では、発電部１６に対する負荷が増加（又は減少）した場合、発電部１６の周波数を検出し、原動機１４の負荷変動特性に対する許容量から定められた周波数に基づいて、電力貯蔵部１２から放電（又は充電）する制御を行うことで瞬間的な負荷変動に対して原動機１４が異常動作を起こして停止してしまうことを防止する。

【0043】

ところで、本実施の形態の発電ユニット１０は、前述したようにドループ制御部１８を備えており、発電部１６の出力によっては、ドループ制御による目標周波数が調整され、負荷急増後の運転時の目標周波数が、負荷の全消費電力（必要電力量）に対応するための周波数からずれることがある。

【0044】

この周波数のずれに起因して、発電部１６の発電電力が、必要電力量に対して少ない発電電力で安定することになる（周波数ずれ分のオフセットの発生（図６参照））。

【0045】

このオフセット分、電力貯蔵部１２から放電が継続されることになり、例えば、電力貯蔵部１２に貯蔵される電力が一時的に０（貯蔵量０)になり、その後の放電要求に迅速に対応できない事態を招く場合がある。

【0046】

そこで、本実施の形態では、電力貯蔵部１２における、周波数−充放電制御特性（図４参照）に基づき設定されて、充放電制御装置２８の図示しない記憶媒体に記憶されているテーブルに着目し、目標周波数の変化に応じて、電力貯蔵部１２の充電及び放電の時期を調整するようにした。

【0047】

（充放電時期の調整の詳細）

【0048】

図４は、充放電制御装置２８の図示しない記憶媒体に記憶されたテーブルに対応する周波数−充放電制御特性図である。

【0049】

図４に示される如く、発電部１６が発電する電力と、前記負荷２２が必要とする電力とが一致する周波数を、充電及び放電を実行しないゼロクロス点周波数として設定し（図４の点Ａ参照）、このゼロクロス点周波数（点Ａ）よりも低い周波数となる発電不足時は放電し（図４の斜線エリアＢ参照）、前記ゼロクロス点周波数よりも高い周波数となる発電過剰時は充電する（図４の斜線エリアＣ参照）。

【0050】

このゼロクロス点周波数（点Ａ）は、ドループ制御機能の下では、ドループ制御機能のデフォルトの目標周波数に基づいて設定される。言い換えれば、発電部１６の周波数が目標周波数に制御されることで、発電部１６で発電する電力と、負荷が必要とする電力とが一致するため、電力貯蔵部１２における充放電が不要であり、このときの、発電部１６の周波数がゼロクロス点周波数（点Ａ）となる。

【0051】

しかし、例えば、停電等において、負荷２２への給電が落ちた直後の系統自立制御時に、負荷２２が必要とする電力は急激に上昇するため、発電部１６の発電では追いつかず、電力貯蔵部１２の電力を放電して対応する場合がある。

【0052】

この急激な発電部１６の発電に起因して、ドループ制御による目標周波数が低く設定され、発電部１６の発電による電力が、負荷２２が必要とする電力に到達しない状態で安定するため、電力貯蔵部１２の放電が継続されてしまう。

【0053】

そこで、ドループ制御による目標周波数の変化に追従して、図４のゼロクロス点周波数をシフトさせるようにした。例えば、上記のように電力貯蔵部１２の放電が継続される状況において、ドループ制御の目標周波数の低下に基づき、ゼロクロス点周波数点Ａを、周波数の低い側にシフトさせる（例えば、図４の点Ｄ参照）。

【0054】

これにより、発電部１６の発電時の周波数が低い状態で安定しても、当該低い状態の周波数で電力貯蔵部１２の放電が終了し、その後、負荷２２が必要とする電力を補うため、発電部１６は周波数を上げて発電することができる。

【0055】

この発電部１６の発電が安定することで、目標周波数は徐々に、停電前のデフォルト値に戻るので、その後は、停電前の制御状態となる。

【0056】

以下に本実施の形態の作用を説明する。

【0057】

（電力貯蔵部充放電制御）

【0058】

図３（Ａ）は、電力貯蔵部１２で実行される、発電部１６の発電に応じた充電及び放電の切り替えタイミングを決定する充放電制御ルーチンを示すフローチャートである。

【0059】

ステップ５０では、発電部１６の発電に応じた、周波数を抽出し、次いで、ステップ５２へ移行して抽出周波数と、ゼロクロス点周波数とを比較し、ステップ５４へ移行する。

【0060】

ステップ５４では、ステップ５２の比較の結果で処理を分岐させる。

【0061】

すなわち、ステップ５４において、抽出周波数＝ゼロクロス点周波数と判定された場合は、ステップ５６へ移行して、充放電無しとし、このルーチンは終了する。

【0062】

また、ステップ５４において、抽出周波数＞ゼロクロス点周波数と判定された場合は、ステップ５８へ移行して、充電へ切り替え処理を実行し、このルーチンは終了する。

【0063】

さらに、ステップ５４において、抽出周波数＜ゼロクロス点周波数と判定された場合は、ステップ６０へ移行して、放電へ切り替え処理を実行し、このルーチンは終了する。

【0064】

（負荷の急激な増加時の放電制御）

【0065】

図３（Ｂ）は、発電部１６の負荷が急激に増加した場合における、系統自立時発電・放電制御ルーチンを示すフローチャートである。

【0066】

自立運転指示に基づく系統自立時の発電・放電制御が起動すると、ステップ１００では、構内周波数が下限レベルに達した時点で、電力貯蔵部１２からの放電を開始し、ステップ１０２へ移行する。

【0067】

ステップ１０２では、構内周波数が、予め定めた所定以上に戻ったか否かを判断する。具体的には、周波数が安定するレベルまで待機する処置である。

【0068】

ステップ１０２で否定判定されると、ステップ１０４へ移行する。ステップ１０４は、所定時間が経過したか否かを判断し、否定判定された場合は、ステップ１０２へ戻る。また、ステップ１０４で肯定判定された場合は、構内周波数が、安定する所定以上の周波数に戻らない他の理由（例えば、電力貯蔵部１２の残量不足）があると考えられ、ステップ１０６へ移行して、エラー報知を行い、このルーチンは終了する。

【0069】

一方、ステップ１０２で肯定判定されると、ステップ１０８へ移行し、目標周波数に応じて、電力貯蔵部１２の周波数−充放電制御特性（図４参照）の補正を行う。例えば、図４において、デフォルトのゼロクロス点周波数（点Ａ）を、放電を早く終了させるために、点Ｂへシフトさせる補正を実行する。具体的には、充放電制御装置２８の記憶媒体に記憶されている、周波数−充放電制御特性（図４参照）に基づくデータを更新する。

【0070】

この周波数−充放電制御特性（図４参照）におけるゼロクロス点周波数のシフト制御によって、電力貯蔵部１２における無駄な充放電が回避でき、負荷２２が必要とする電力の必要十分な電力を、発電部１６によって発電させることができる。

【0071】

（実施例）

【0072】

図５は、本実施の形態の発電システムを用いたときの、負荷変動（時間経過）に基づく、発電部１６の発電電力及び電力貯蔵部１２からの放電電力の推移と、発電部１６の周波数の推移を示す特性図の実施例である。

【0073】

時間軸（横軸）の原点は、停電等が発生して負荷が低下した時期を示している。負荷の急激な増加に伴い、発電部１６が発電するが、発電部出力は負荷に対応できず、周波数も低下する。

【0074】

一方、充放電制御装置２８では、発電部１６の発電電力では不足する電力に応じて、電力貯蔵部１２からの放電を指示する。

【0075】

その後、周波数の復帰（減少から増加への転換）時に発電部１６の電力を徐々に増加させると共に、電力貯蔵部１２からの放電量を減少させていくことで、負荷の消費電力が維持される。

【0076】

このまま、発電部１６の発電電力が、負荷２２の消費電力に到達すれば、電力貯蔵部１２の放電が終了することになるが、本実施の形態の発電システムは、ドループ制御部１８を備えており、負荷の急増に伴い、目標周波数が調整される場合がある。

【0077】

この結果、図６の比較例に示すように、発電部１６の発電電力が、必要電力量に対して少ない発電電力で安定し、電力貯蔵部１２からの放電が継続されることになる。なお、図６の比較例は、本実施の形態の発電システムを用いない場合の、負荷急増時の特性図である。

【0078】

これに対して、本実施例では、発電部１６の発電出力に依存する周波数が、目標周波数で安定する時間帯に着目し、図４に示される如く、発電出力に依存する周波数に基づく電力貯蔵部１２における充放電制御の特性（図４の周波数−充放電特性図参照）のゼロクロス点周波数を、目標周波数に基づいて、シフトさせる（図４の点Ａ→点Ｄ）。

【0079】

本実施例（図５）の場合は、ドループ制御によって目標周波数が低下するため、その分、ゼロクロス点周波数が図４の横軸（周波数軸）の左側へシフトする。これにより、放電終了時期が早まるため、負荷に対する不足分の電力は、発電部１６の発電によってまかなうように制御される。

【0080】

（負荷の急激な減少時の充電制御）

【0081】

本実施の形態では、負荷の急変の一例として、負荷が急激に増加した場合に放電する制御について詳細に説明したが、負荷が急激に減少した場合は、逆に充電する制御を行えばよく、図３のフローチャートに準じた制御（例えば、（図４に示す、ゼロクロス点周波数の横軸の右方向へのシフト））を行えばよいため、ここでの、負荷の急激な減少時の充電制御の詳細な説明は省略する。

【0082】

なお、本実施の形態では、電力貯蔵部１２の周波数−充放電制御特性のゼロクロス点周波数シフトに基づく充放電制御を説明した。より具体的には、負荷が急激に増加した場合に、電力貯蔵部１２の放電を開始し、発電ユニット１０の発電量に増加に伴って、放電を徐々に減少させ、ドループ制御によって変化する目標周波数に追従して、電力貯蔵部１２の周波数−充放電制御特性のゼロクロス点周波数をシフトさせて（放電では、図４の左にシフトさせて）、強制的に放電を終了させることで、ドループ制御に起因する、負荷急変前の発電量に戻す構成とした。

【0083】

これに対して、放電終了時期を、電力貯蔵部１２の残量を考慮して、放電終了までの過程を調整してもよい。例えば、残量不足の場合はゼロクロス点周波数で即放電終了させる、又は、残量余剰の場合は、ゼロクロス点周波数から徐々に放電量を低下させながら終了させる、といった放電終了制御パターンを、電力貯蔵部１２の残量に基づいて設定してもよい。

【符号の説明】

【0084】

１０ 発電ユニット（自家発電装置）
１２ 電力貯蔵部
１４ 原動機
１６ 発電部
１８ ドループ制御部
２０ 出力部
２２ 負荷
２４ 周波数検出部
２６ 制御部
２８ 充放電制御装置

【要約】

【課題】負荷変動、特に、自家発電装置で対応しきれない負荷の増加又は減少分に対して電力貯蔵部に蓄積されている電力を放電又は充電し、適正な放電量・充電量に制御する。
【解決手段】負荷が急激に増加した場合に、電力貯蔵部１２の放電を開始し、発電ユニット１０の発電量に増加に伴って、放電を徐々に減少させ、ドループ制御によって変化する目標周波数に追従して、電力貯蔵部１２の周波数−充放電制御特性のゼロクロス点周波数をシフトさせて（放電では、図４の左にシフトさせて）、強制的に放電を終了させることで、ドループ制御に起因する、負荷急変前の発電量に戻す構成とした。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】