分散型電源装置
【課題】受電点の力率を悪化することなく、負荷を平準化する分散型電源装置を提供する。
【解決手段】分散型電源装置は、受電点において商用電力系統に接続する負荷と並列に接続され、電力を貯蔵する分散型電源、上記商用電力系統から受電した電力を直流に変換して上記分散型電源に充電し、上記分散型電源に貯蔵された電力を交流に変換して出力する交直変換装置および所定の有効電力基準および無効電力基準に従って上記交直変換装置からの出力を制御する制御装置を備える分散型電源装置において、上記制御装置は、上記受電点の力率が所望の値になるように上記出力の無効電力を制御する。
【解決手段】分散型電源装置は、受電点において商用電力系統に接続する負荷と並列に接続され、電力を貯蔵する分散型電源、上記商用電力系統から受電した電力を直流に変換して上記分散型電源に充電し、上記分散型電源に貯蔵された電力を交流に変換して出力する交直変換装置および所定の有効電力基準および無効電力基準に従って上記交直変換装置からの出力を制御する制御装置を備える分散型電源装置において、上記制御装置は、上記受電点の力率が所望の値になるように上記出力の無効電力を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、負荷平準化のための商用電力系統に連系する分散型電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナトリウム−硫黄電池などの二次電池を用いた分散型電源装置は、電力使用量の少ない夜間に電力を充電し、電力ピークの昼間に放電することにより、契約電力の削減や電気料金の削減に寄与できる。そして、接続点の力率が１００％になるように運転されている。有効電力は予め設定された電力値になるように制御され、無効電力は零になるように制御される。または、受電点の電力に応じて契約電力を逸脱しないように充放電電力を制御することがあるが、この場合でも無効電力は零に制御される。
そして、個々の分散型電源装置が力率１００％になるように運転され、需要家受電力率は力率改善用コンデンサにより改善されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１６２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、分散型電源装置を設置する需要家において、設置以前の受電点の力率が力率改善用コンデンサをすべて使用しても１００％に達していない場合、力率１００％運転の分散型電源装置を設置すると、受電点の有効電力のみ変化することになり、受電点の力率は悪化する。受電点の無効電力が僅かであっても、分散型電源装置からの放電により受電点の有効電力が小さくなり、力率が大きく悪化する。このため、電気料金削減のために分散型電源装置を設置しても力率割引率が下がり料金メリットが享受できない、あるいは逆に電気料金が増加してしまうという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、受電点の力率を悪化することなく、負荷を平準化する分散型電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる分散型電源装置は、受電点において商用電力系統に接続する負荷と並列に接続され、分散型電源、上記商用電力系統から受電した電力を直流に変換して上記分散型電源に充電し、上記分散型電源に貯蔵された電力を交流に変換して出力する交直変換装置および所定の有効電力基準および無効電力基準に従って上記交直変換装置からの出力を制御する制御装置を備える分散型電源装置において、上記制御装置は、上記受電点の力率が所望の値になるように上記出力の無効電力を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる分散型電源装置の効果は、有効電力を出力する分散型電源装置が設置前の力率に相当する無効電力のうちフィルタコンデンサで補償できない分を出力するので、受電点における力率が設置前と同等に維持されるので、負荷平準化に伴う力率悪化を防ぐことができ、最大需要電力の低下にともなう基本料金の削減という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。図２は、分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
【０００９】
この発明に係わる分散型電源装置１Ａは、図１に示すように、接続点４において負荷５および進相コンデンサ７と並列に接続され、さらに受電点２と接続点４との間に設置される受電用遮断器１０を通して受電点２において商用電力系統３に連系される。負荷５は、負荷用遮断器１２により接続点４に接続・解列される。
この分散型電源装置１Ａは、電力使用量の少ない夜間に商用電力系統３から受電して分散型電源としてのナトリウム−硫黄電池６に電力を貯え、電力使用量の多い昼間にナトリウム−硫黄電池６から電力を放出し、負荷５に電力を供給する。このようにすると商用電力系統３から受電点２を経由して負荷５および分散型電源装置１Ａに供給される電力が平準化されて最大需要電力が低下する。そして最大需要電力に比例して決められている契約電力が小さくなるので、基本料金を削減することができる。
【００１０】
また、この分散型電源装置１Ａは、負荷５に必要な無効電力を供給することにより、受電点２の力率が８５％を上回るようにするので、力率割引を受けて基本料金を削減することができる。すなわち、基本料金は、受電点２の力率により割引または割増される。８５％の遅れ力率を基準にして、力率が８５％を上回る場合、その上回る１％につき基本料金が１％割引され、力率が８５％を下回る場合、その下回る１％につき基本料金が１％割増される。ところで、負荷５により低下した受電点２の力率を戻すために進相コンデンサ７が負荷５に対して並列に接続され、負荷５に供給しなければならない無効電力を進相コンデンサ７から出力している。このような状態において、分散型電源装置１Ａから電力を負荷５に供給するとき、その電力が有効電力だけの場合、商用電力系統３から負荷５に供給される無効電力が変わらずに有効電力だけが減少するので、受電点２の力率は分散型電源装置１Ａを設置する前に比べて大幅に低下し、基本料金が割増されてしまう。
この発明の分散型電源装置１Ａは、負荷５に有効電力と一緒に無効電力も供給するので、商用電力系統３から受電点２を経由して供給される有効電力と無効電力がともに減少し、力率が８５％を上回るようにすることができる。
【００１１】
そこで、以下の説明において負荷５に必要な無効電力を分散型電源装置１Ａから供給するための形態を説明する。
最初に、この発明を適用する電力系統について図１を参照して詳細に説明する。
接続点４に負荷５、進相コンデンサ７および分散型電源装置１Ａが並列に接続されている。進相コンデンサ７は自動力率調整器２８の出力端子２９から出力される信号に基づき投入・開放が行われている。
受電点２と接続点４との間には、受電用遮断器１０および受電電力を計測するために受電点計器用変圧器１１、受電点計器用変流器１３が備えられている。
【００１２】
次に、分散型電源装置１Ａについて説明する。
分散型電源装置１Ａは、分散型電源装置１Ａを連系・解列させるための連系用遮断器１５、分散型電源装置１Ａの出力電流を計測する電源側計器用変流器８、電源側電圧を計測する電源側計器用変圧器１４、接続点４の電圧を交直変換装置２０に適する電圧に変換する連系変圧器１６から構成されている。
さらに、分散型電源装置１Ａは、交流電力を直流電力に変換してナトリウム−硫黄電池６に充電し、逆に、ナトリウム−硫黄電池６から放電された直流電力を交流電力に変換する交直変換装置２０、交直変換装置２０の出力電流を計測するための交直変換装置用変流器２２、ナトリウム−硫黄電池６と交直変換装置２０とを接続するための直流開閉器２３、交直変換装置２０が発生する高調波を抑制するためのフィルタコンデンサ９および直列リアクトル１７から構成されている。
【００１３】
さらに、分散型電源装置１Ａには、分散型電源装置１Ａを所望の電力に制御するための制御装置２１Ａが備えられる。
制御装置２１Ａには、受電点２の電力値を計測するために設置する受電点電力検出器１８Ａからの信号が送られて、受電点電力の調整および力率を所望の値になるように制御している。
【００１４】
この分散型電源装置１Ａでは、分散型電源としてナトリウム−硫黄電池６を用いている。なお、分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池６以外にもレドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置、フライホイール電力貯蔵装置、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン二次電池など商用電力系統３から電力を受電して貯蔵し、逆に電力を放電して負荷５に供給できるものであれば、この発明をナトリウム−硫黄電池６と同様に適用することができる。さらに、分散型電源として、燃料電池、太陽光発電装置、風力発電装置など燃料が供給されて発電された、または太陽光や風により発電された直流電力を交流電力に変換して出力することができるものであれば、この発明を適用することができる。
【００１５】
次に、分散型電源装置１Ａの制御装置２１Ａに入力される信号について説明する。
電源側計器用変圧器１４から３相の電源側電圧ＶＬａ、ＶＬｂ、ＶＬｃが入力され、連系変圧器１６の接続点４側に備えられる電源側計器用変流器８から３相の電源出力電流ＩＬａ、ＩＬｂ、ＩＬｃが入力される。そして、制御装置２１Ａにおいて、電源側電圧ＶＬａ、ＶＬｂ、ＶＬｃと電源出力電流ＩＬａ、ＩＬｂ、ＩＬｃから交直変換装置２０の出力している有効電力値ＰＬおよび無効電力値ＱＬが演算される。
また、受電点２の電力または力率を所望の値に制御するために、受電点電力検出器１８Ａから有効電力検出値ＰＳと無効電力検出値ＱＳが入力される。
さらに、交直変換装置２０の交流側に備えられる交直変換装置用変流器２２により計測される３相の交直変換装置出力電流ＩＰａ、ＩＰｂ、ＩＰｃが入力される。
【００１６】
次に、制御装置２１Ａについて説明する。
制御装置２１Ａは、図１に示すように、交直変換装置２０のＰＷＭ制御において用いられる商用電力系統３の系統電圧位相を検出する位相検出部２６、分散型電源装置１Ａの出力が所望の電力値になるように制御する電力制御部３０Ａ、交直変換装置２０の出力電流が所望の電流値になるように制御ずる電流制御部３１、交直変換装置２０のＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部２７から構成されている。
【００１７】
次に、制御装置２１Ａの動作について図２を参照して説明する。すなわち、ナトリウム−硫黄電池６に貯えられている電力を負荷５に供給するときの交直変換装置２０の制御について説明する。図２は、制御装置２１Ａの制御に係わるブロック線図である。
予め定められた有効電力基準ＰＲＥＦは、時間毎に負荷５の稼動状況を考慮して分散型電源装置１Ａから供給する有効電力の目標値である。
有効電力差検出部４１Ａは、予め定められた有効電力基準ＰＲＥＦと有効電力検出値ＰＬとの有効電力差分ΔＰを求める。そして、有効電力調整部４２は、有効電力差分ΔＰを例えば（比例＋積分）演算し、有効電流基準ＩｄＲＥＦを求める。
また、無効電力調整部４３は、有効電流基準ＩｄＲＥＦを比例演算し、その演算結果とフィルタコンデンサ９の補償分とを加算して無効電流基準ＩｑＲＥＦを求める。フィルタコンデンサ９の補償分は、マイナス値として設定されている。
【００１８】
また、交直変換装置３相／αβ変換部４４は、交直変換装置用変流器２２からの交直変換装置出力電流ＩＰａ、ＩＰｂ、ＩＰｃを式（１）に従って交直変換装置α相電流ＩＰαと交直変換装置β相電流ＩＰβとを求める。次に、交直変換装置αβ／ｄｑ変換部４５は、交直変換装置α相電流ＩＰαと交直変換装置β相電流ＩＰβとから式（２）に従って有効電流検出値ＩＰｄと無効電流検出値ＩＰｑとを求める。
【００１９】
【数１】
【００２０】
次に、有効電流差検出部４６は、有効電流基準ＩｄＲＥＦと有効電流検出値Ｉｐｄとから有効電流差分ΔＩｄを求める。また、無効電流差検出部４７は、無効電流基準ＩｑＲＥＦと無効電流検出値ＩＰｑとから無効電流差分ΔＩｑを求める。
次に、有効電流調整部４８は、有効電流差分ΔＩｄを例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果に後述するｄ軸系統側電圧ＶＳｄを加算して有効電圧指令値Ｖ（ハット）ｄを求める。また、無効電流調整部４９は、無効電流差分ΔＩｑを例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果に後述するｑ軸系統側電圧ＶＳｑを加算して無効電圧指令値Ｖ（ハット）ｑを求める。
電源側３相／αβ変換部３１は、電源側計器用変圧器１４からの電源側電圧ＶＬａ、ＶＬｂ、ＶＬｃをα相電源側電圧ＶＬαとβ相電源側電圧ＶＬβとに式（３）に従って変換する。さらに、電源側αβ／ｄｑ変換部３２は、位相検出部２６にて検出された系統電圧位相θを用いて、α相電源側電圧ＶＬαとβ相電源側電圧ＶＬβをｄ軸電源側電圧ＶＬｄとｑ軸電源側電圧ＶＬｑとに式（４）に従って変換する。
【００２１】
【数２】
【００２２】
ここで、有効電流調整部４８、無効電流調整部４９の演算結果にｄ軸電源側電圧ＶＬｄ、ｑ軸電源側電圧ＶＬｑを加算するのは、フィードフォーワード制御を行うためであり、必ずしも必要ではないので省略してもよい。
交直変換装置２０が小容量で高速に変換動作が可能な場合には省略されたり、固定値が入力されたりする。
【００２３】
次に、ｄｑ／αβ変換部５２は、有効電圧指令値Ｖ（ハット）ｄと無効電圧指令値Ｖ（ハット）ｑとを位相検出部２６にて検出された系統電圧位相θを用いて、α相電圧指令値Ｖ（ハット）αとβ相電圧指令値Ｖ（ハット）βとに式（５）を用いて変換する。さらに、αβ／３相変換部５３は、α相電圧指令値Ｖ（ハット）αとβ相電圧指令値Ｖ（ハット）βとを３相の電圧指令値Ｖ（ハット）ａ、Ｖ（ハット）ｂ、Ｖ（ハット）ｃに式（６）を用いて変換する。
【００２４】
【数３】
【００２５】
最後に、３相の電圧指令値Ｖ（ハット）ａ、Ｖ（ハット）ｂ、Ｖ（ハット）ｃが入力されたゲートパルス発生部５４は、これら電圧指令値に従って交直変換装置２０のスイッチング素子のゲートを制御するゲートパルス信号を出力する。
【００２６】
このように分散型電源装置１Ａから所定の有効電力を負荷５に供給するとき、その有効電力に比例した無効電力を分散型電源装置１Ａから負荷５に供給するので、図３に示すように、受電点２の力率が改善される。図３は、受電点２における電力ベクトルを示す図である。
負荷５に供給される皮相電力が２２２２ＫＶＡ（有効電力が２０００ｋＷ、無効電力が９６９ｋｖａｒ）で、進相コンデンサ７から６８４Ｋｖａｒの無効電力が補償され、分散型電源装置１Ａが接続されていないときの力率ｐｆは９９％となっている。そして、分散型電源装置１Ａを接続し、有効電力基準ＰＲＥＦを１０００ｋＷとしたときについて説明する。なお、フィルタコンデンサ９が供給する無効電力は１００ｋｖａｒである。
まず、分散型電源装置１Ａから接続点４に向かって有効電力１０００ｋＷだけ流したとき、受電点２から供給される皮相電力１０４０ＫＶＡ（図３に一点鎖線で示す。有効電力が１０００ｋＷ、無効電力が２８４ｋｖａｒ）となるので、力率が０．９６となり、接続前に比べて３％悪化する。
次に、有効電力基準ＰＲＥＦのＫ倍の無効電力を接続点に流すことを検討する。なお、比例演算子ＫがＫ＝ｔａｎ｛ａｒｃｃｏｓ（ｐｆ）｝であるので、Ｋ＝０．１４２となる。
有効電力基準ＰＲＥＦが１０００ｋＷであるので、無効電力基準ＱＲＥＦは（１０００×０．１４２）＝１４２ｋｖａｒとなる。そして、フィルタコンデンサ９が補償する分（１００ｋｖａｒ）を差し引くと４２ｋｖａｒが分散型電源装置１Ａから無効電力が供給される。
そこで、受電点２から受電する電力は、有効電力が１０００ｋＷ、無効電力が１４２ｋｖａｒとなる。だから、受電点２の力率は、ｃｏｓ｛ａｒｃｔａｎ（１４２／１０００）｝＝０．９９となり、分散型電源装置１Ａを設置する前の力率に戻すことができる。
【００２７】
このような分散型電源装置１Ａは、有効電力を出力するとともに設置前の力率に戻るように無効電力のうちフィルタコンデンサ９で補償できない分を出力するので、受電点２における力率が設置前と同等に維持されるので、負荷平準化に伴う力率悪化を防ぐことができ、最大需要電力の低下にともなう基本料金の削減という効果が得られる。
なお、比例演算子ＫとしてＫ＝ｔａｎ｛ａｒｃｃｏｓ（ｐｆ）｝を用いて説明したが、この関数に限るものではなく、所望の値になるように適宜決めることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係わる分散型電源装置が配備された電力系統図である。図５は、実施の形態２に係わる分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
実施の形態１ではフィルタコンデンサ９からの無効電力も含めて分散型電源装置１Ａから接続点４に流れる有効電力に比例した無効電力が供給されている。一方、実施の形態２に係わる分散型電源装置１Ｂは、受電点２から接続点４に流れる無効電力が所定の値以下になるように分散型電源装置１Ｂから必要な無効電力を供給している。そのため、受電点２と接続点４との間に、そこを流れる有効電力および無効電力を計測する受電点電力検出器１８Ｂが備えられている。また、実施の形態２に係わる制御装置２１Ｂの電力制御部３０Ｂでは、有効電流基準と無効電流基準の算出が実施の形態１に係わる制御装置２１Ａの電力制御部３０Ａと異なっている。その他は、実施の形態１と同様であるので、同様な部分には同様な符号を付記して説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、受電点２と接続点４との間に受電点計器用変圧器１１と受電点計器用変流器１３が備えられている。そして、受電点計器用変圧器１１から受電点２の瞬時電圧値と受電点計器用変流器１３から受電点２から接続点４に流れる瞬時電流値とが受電点電力検出器１８Ｂに入力されている。そして、受電点電力検出器１８Ｂから有効電力検出値ＰＳと無効電力検出値ＱＳとが制御装置２１Ｂに入力されている。
また、予め定められた受電点有効電力基準ＰＳＲＥＦと受電点無効電力基準ＱＳＲＥＦは、時間毎に負荷５および分散型電源装置１Ｂの稼動状況を考慮して商用電力系統３から受電する有効電力および無効電力の目標値である。
【００３０】
次に、制御装置２１Ｂについて図５のブロック線図を参照して説明する。
有効電力差検出部４１Ｂは、実施の形態１の有効電力差検出部４１Ａと異なり、受電点の有効電力検出値ＰＳと受電点有効電力基準ＰＳＲＥＦとから有効電力差分ΔＰを求める。そして、有効電力調整部４２は、実施の形態１と同様に、有効電力差分ΔＰを例えば（比例＋積分）演算し、有効電流基準ＩｄＲＥＦを算出する。
一方、無効電力差検出部６０は、受電点の無効電力検出値ＱＳと受電点無効電力基準ＱＳＲＥＦとから無効電力差分ΔＱを求める。そして、無効電力調整部６１は、無効電力差分ΔＱを例えば（比例＋積分）演算し、無効電流基準ＩｑＲＥＦを算出する。
これ以降の動作は、実施の形態１と同様であり、この算出した有効電流基準ＩｄＲＥＦと無効電流基準ＩｑＲＥＦを用いてゲートパルス信号を交直変換装置２０に出力し、受電点２における無効電力が所望の値になるように接続点４に向かって流す電力を制御する。
【００３１】
このように系統側の無効電力検出値を取り込んでその値が所望の値になるように分散型電源装置から無効電力を供給するので、フィルタコンデンサと分散型電源装置との無効電力供給能力が充分に使えてより大きな力率割引を受けることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係わる分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
実施の形態３に係わる分散型電源装置の制御装置のＰＷＭ制御部２７Ｃは、実施の形態２に係わる分散型電源装置１Ｂの電力制御部３０Ｂに無効電力を制限するリミッタ６３が追加されていることが異なり、その他は同様であるので同じ部分に同じ符号を付記して説明を省略する。
実施の形態３に係わる制御装置２１Ｃは、図６に示すように、無効電力調整部６１の後続にリミッタ６３が挿入されている。リミッタ６３は、分散型電源装置から有効電力を優先して出力できるように無効電力の上限値ＱＵＬを定め、無効電流基準ＩｑＲＥＦにより求まる無効電力がこの上限値ＱＵＬを超えるとき無効電力の上限値ＱＵＬに対応する値を無効電流基準ＩｑＲＥＦとして出力する。逆に、無効電流基準ＩｑＲＥＦにより求まる無効電力がこの上限値ＱＵＬ以下のとき、そのまま無効電流基準ＩｑＲＥＦを出力する。そして、リミッタ６３は、ナトリウム−硫黄電池６の定格出力Ｓ（ｋＶＡ）と有効電力基準ＰＲＥＦ（ｋＷ）とから式（７）を用いて無効電力の上限値ＱＵＬ（ｋｖａｒ）を算出する。なお、ナトリウム−硫黄電池６の定格出力と有効電力基準ＰＲＥＦとから無効電力の上限値ＱＵＬを求めるとしたが、これはナトリウム−硫黄電池６の定格出力が交直変換装置２０の定格出力より小さいからである。逆に、交直変換装置２０の定格出力がナトリウム−硫黄電池６の定格出力より小さいとき、交直変換装置２０の定格出力と有効電力基準とから無効電力の上限値を算出する。
【００３３】
【数４】
【００３４】
このような分散型電源装置は、ナトリウム−硫黄電池の設備容量から所望の有効電力を差し引いた電力の範囲で無効電力の出力を制御するので、分散型電源装置から無効電力を供給するあまり有効電力が少なくなることがない。
【００３５】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係わる分散型電源装置が配備された電力系統図である。図８は、この発明の実施の形態４に係わる分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
実施の形態４に係わる電力系統では、図７に示すように、受電点２における力率を一定に維持するために自動力率調整器２８が備えられている。自動力率調整器２８は、所定の系統の力率を算出し、設定された閾値を下回ったとき、進相コンデンサ７を系統に接続するように進相コンデンサ用開閉器１９に投入信号を送出し、該閾値を上回ったとき、進相コンデンサ用開閉器１９に開放信号を送出する。自動力率調整器２８には、その投入信号／開放信号を出力する出力端子２９が備えられている。そして、この出力端子２９の２つが制御装置２１Ｄに接続されている。
【００３６】
また、実施の形態４に係わる分散型電源装置１Ｄの制御装置２１Ｄの電力制御部３０Ｄは、実施の形態１に係わる制御装置２１Ａの電力制御部３０Ａと無効電流基準ＩｑＲＥＦを算出する動作が異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ番号を付記して説明を省略する。
無効電力調整部６７は、フィルタコンデンサ９の補償分ＱＣを選択するスイッチ部６８と力率改善分ＱＰＦを選択するスイッチ部６９が設けられている。通常、フィルタコンデンサ９の補償分ＱＣが交直変換装置２０に流れ込むように出力としては−ＱＣとして選択されている。そこで受電点２の力率が悪化したことを検出した自動力率調整器２８からスイッチ部６８をオープンする信号が入力される。すると、フィルタコンデンサ９の無効電力は負荷５に供給されるので、補償分ＱＣだけ力率が改善される。
さらに力率が悪化したことを検出した自動力率調整器２８からスイッチ部６８をオープンし、かつスイッチ部６９をクローズする信号が入力される。すると、フィルタコンデンサ９の補償分ＱＣと交直変換装置２０からの力率改善分ＱＰＦとが負荷５に供給されるので、さらに力率が改善される。
【００３７】
このような分散型電源装置は、自動力率調整器が備えられている系統に接続することにより、分散型電源装置を１つの力率改善コンデンサと同様に扱えるので、需要家全体の力率改善に貢献させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。
【図２】実施の形態１に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【図３】受電点における電力ベクトルの様子を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。
【図５】実施の形態２に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【図６】実施の形態３に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。
【図８】実施の形態４に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｄ 分散型電源装置、２ 受電点、３ 商用電力系統、４ 接続点、５ 負荷、６ ナトリウム−硫黄電池、７ 進相コンデンサ、８ 電源側計器用変流器、９ フィルタコンデンサ、１０ 受電点遮断器、１１ 受電点計器用変圧器、１２ 負荷用遮断器、１３ 受電点計器用変流器、１４ 電源側計器用変圧器、１５ 連系用遮断器、１６ 連系変圧器、１７ 直列リアクトル、１８Ａ、１８Ｂ 受電点電力検出器、１９ 進相コンデンサ用開閉器、２０ 交直変換装置、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｄ 制御装置、２２ 交直変換装置用変流器、２３ 直流開閉器、２６ 位相検出部、２７ ＰＷＭ制御部、２８ 自動力率調整器、２９ 出力端子、３０Ａ〜３０Ｄ 電力制御部、３１ 電流制御部、３３ 電源側３相／αβ変換部、３４ 電源側αβ／ｄｑ変換部、４１Ａ、４１Ｂ 有効電力差検出部、４２ 有効電力調整部、４３、６１、６７ 無効電力調整部、４４ 交直変換装置３相／αβ変換部、４５ 交直変換装置αβ／ｄｑ変換部、４６ 有効電流差検出部、４７ 無効電流差検出部、４８ 有効電流調整部、４９ 無効電流調整部、５０ 有効電圧指令部、５１ 無効電圧指令部、５２ ｄｑ／αβ変換部、５３ αβ／３相変換部、５４ ゲートパルス発生部、６０ 無効電力差検出部、６３ リミッタ、６８、６９ スイッチ部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、負荷平準化のための商用電力系統に連系する分散型電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナトリウム−硫黄電池などの二次電池を用いた分散型電源装置は、電力使用量の少ない夜間に電力を充電し、電力ピークの昼間に放電することにより、契約電力の削減や電気料金の削減に寄与できる。そして、接続点の力率が１００％になるように運転されている。有効電力は予め設定された電力値になるように制御され、無効電力は零になるように制御される。または、受電点の電力に応じて契約電力を逸脱しないように充放電電力を制御することがあるが、この場合でも無効電力は零に制御される。
そして、個々の分散型電源装置が力率１００％になるように運転され、需要家受電力率は力率改善用コンデンサにより改善されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１６２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、分散型電源装置を設置する需要家において、設置以前の受電点の力率が力率改善用コンデンサをすべて使用しても１００％に達していない場合、力率１００％運転の分散型電源装置を設置すると、受電点の有効電力のみ変化することになり、受電点の力率は悪化する。受電点の無効電力が僅かであっても、分散型電源装置からの放電により受電点の有効電力が小さくなり、力率が大きく悪化する。このため、電気料金削減のために分散型電源装置を設置しても力率割引率が下がり料金メリットが享受できない、あるいは逆に電気料金が増加してしまうという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、受電点の力率を悪化することなく、負荷を平準化する分散型電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる分散型電源装置は、受電点において商用電力系統に接続する負荷と並列に接続され、分散型電源、上記商用電力系統から受電した電力を直流に変換して上記分散型電源に充電し、上記分散型電源に貯蔵された電力を交流に変換して出力する交直変換装置および所定の有効電力基準および無効電力基準に従って上記交直変換装置からの出力を制御する制御装置を備える分散型電源装置において、上記制御装置は、上記受電点の力率が所望の値になるように上記出力の無効電力を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる分散型電源装置の効果は、有効電力を出力する分散型電源装置が設置前の力率に相当する無効電力のうちフィルタコンデンサで補償できない分を出力するので、受電点における力率が設置前と同等に維持されるので、負荷平準化に伴う力率悪化を防ぐことができ、最大需要電力の低下にともなう基本料金の削減という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。図２は、分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
【０００９】
この発明に係わる分散型電源装置１Ａは、図１に示すように、接続点４において負荷５および進相コンデンサ７と並列に接続され、さらに受電点２と接続点４との間に設置される受電用遮断器１０を通して受電点２において商用電力系統３に連系される。負荷５は、負荷用遮断器１２により接続点４に接続・解列される。
この分散型電源装置１Ａは、電力使用量の少ない夜間に商用電力系統３から受電して分散型電源としてのナトリウム−硫黄電池６に電力を貯え、電力使用量の多い昼間にナトリウム−硫黄電池６から電力を放出し、負荷５に電力を供給する。このようにすると商用電力系統３から受電点２を経由して負荷５および分散型電源装置１Ａに供給される電力が平準化されて最大需要電力が低下する。そして最大需要電力に比例して決められている契約電力が小さくなるので、基本料金を削減することができる。
【００１０】
また、この分散型電源装置１Ａは、負荷５に必要な無効電力を供給することにより、受電点２の力率が８５％を上回るようにするので、力率割引を受けて基本料金を削減することができる。すなわち、基本料金は、受電点２の力率により割引または割増される。８５％の遅れ力率を基準にして、力率が８５％を上回る場合、その上回る１％につき基本料金が１％割引され、力率が８５％を下回る場合、その下回る１％につき基本料金が１％割増される。ところで、負荷５により低下した受電点２の力率を戻すために進相コンデンサ７が負荷５に対して並列に接続され、負荷５に供給しなければならない無効電力を進相コンデンサ７から出力している。このような状態において、分散型電源装置１Ａから電力を負荷５に供給するとき、その電力が有効電力だけの場合、商用電力系統３から負荷５に供給される無効電力が変わらずに有効電力だけが減少するので、受電点２の力率は分散型電源装置１Ａを設置する前に比べて大幅に低下し、基本料金が割増されてしまう。
この発明の分散型電源装置１Ａは、負荷５に有効電力と一緒に無効電力も供給するので、商用電力系統３から受電点２を経由して供給される有効電力と無効電力がともに減少し、力率が８５％を上回るようにすることができる。
【００１１】
そこで、以下の説明において負荷５に必要な無効電力を分散型電源装置１Ａから供給するための形態を説明する。
最初に、この発明を適用する電力系統について図１を参照して詳細に説明する。
接続点４に負荷５、進相コンデンサ７および分散型電源装置１Ａが並列に接続されている。進相コンデンサ７は自動力率調整器２８の出力端子２９から出力される信号に基づき投入・開放が行われている。
受電点２と接続点４との間には、受電用遮断器１０および受電電力を計測するために受電点計器用変圧器１１、受電点計器用変流器１３が備えられている。
【００１２】
次に、分散型電源装置１Ａについて説明する。
分散型電源装置１Ａは、分散型電源装置１Ａを連系・解列させるための連系用遮断器１５、分散型電源装置１Ａの出力電流を計測する電源側計器用変流器８、電源側電圧を計測する電源側計器用変圧器１４、接続点４の電圧を交直変換装置２０に適する電圧に変換する連系変圧器１６から構成されている。
さらに、分散型電源装置１Ａは、交流電力を直流電力に変換してナトリウム−硫黄電池６に充電し、逆に、ナトリウム−硫黄電池６から放電された直流電力を交流電力に変換する交直変換装置２０、交直変換装置２０の出力電流を計測するための交直変換装置用変流器２２、ナトリウム−硫黄電池６と交直変換装置２０とを接続するための直流開閉器２３、交直変換装置２０が発生する高調波を抑制するためのフィルタコンデンサ９および直列リアクトル１７から構成されている。
【００１３】
さらに、分散型電源装置１Ａには、分散型電源装置１Ａを所望の電力に制御するための制御装置２１Ａが備えられる。
制御装置２１Ａには、受電点２の電力値を計測するために設置する受電点電力検出器１８Ａからの信号が送られて、受電点電力の調整および力率を所望の値になるように制御している。
【００１４】
この分散型電源装置１Ａでは、分散型電源としてナトリウム−硫黄電池６を用いている。なお、分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池６以外にもレドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置、フライホイール電力貯蔵装置、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン二次電池など商用電力系統３から電力を受電して貯蔵し、逆に電力を放電して負荷５に供給できるものであれば、この発明をナトリウム−硫黄電池６と同様に適用することができる。さらに、分散型電源として、燃料電池、太陽光発電装置、風力発電装置など燃料が供給されて発電された、または太陽光や風により発電された直流電力を交流電力に変換して出力することができるものであれば、この発明を適用することができる。
【００１５】
次に、分散型電源装置１Ａの制御装置２１Ａに入力される信号について説明する。
電源側計器用変圧器１４から３相の電源側電圧ＶＬａ、ＶＬｂ、ＶＬｃが入力され、連系変圧器１６の接続点４側に備えられる電源側計器用変流器８から３相の電源出力電流ＩＬａ、ＩＬｂ、ＩＬｃが入力される。そして、制御装置２１Ａにおいて、電源側電圧ＶＬａ、ＶＬｂ、ＶＬｃと電源出力電流ＩＬａ、ＩＬｂ、ＩＬｃから交直変換装置２０の出力している有効電力値ＰＬおよび無効電力値ＱＬが演算される。
また、受電点２の電力または力率を所望の値に制御するために、受電点電力検出器１８Ａから有効電力検出値ＰＳと無効電力検出値ＱＳが入力される。
さらに、交直変換装置２０の交流側に備えられる交直変換装置用変流器２２により計測される３相の交直変換装置出力電流ＩＰａ、ＩＰｂ、ＩＰｃが入力される。
【００１６】
次に、制御装置２１Ａについて説明する。
制御装置２１Ａは、図１に示すように、交直変換装置２０のＰＷＭ制御において用いられる商用電力系統３の系統電圧位相を検出する位相検出部２６、分散型電源装置１Ａの出力が所望の電力値になるように制御する電力制御部３０Ａ、交直変換装置２０の出力電流が所望の電流値になるように制御ずる電流制御部３１、交直変換装置２０のＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部２７から構成されている。
【００１７】
次に、制御装置２１Ａの動作について図２を参照して説明する。すなわち、ナトリウム−硫黄電池６に貯えられている電力を負荷５に供給するときの交直変換装置２０の制御について説明する。図２は、制御装置２１Ａの制御に係わるブロック線図である。
予め定められた有効電力基準ＰＲＥＦは、時間毎に負荷５の稼動状況を考慮して分散型電源装置１Ａから供給する有効電力の目標値である。
有効電力差検出部４１Ａは、予め定められた有効電力基準ＰＲＥＦと有効電力検出値ＰＬとの有効電力差分ΔＰを求める。そして、有効電力調整部４２は、有効電力差分ΔＰを例えば（比例＋積分）演算し、有効電流基準ＩｄＲＥＦを求める。
また、無効電力調整部４３は、有効電流基準ＩｄＲＥＦを比例演算し、その演算結果とフィルタコンデンサ９の補償分とを加算して無効電流基準ＩｑＲＥＦを求める。フィルタコンデンサ９の補償分は、マイナス値として設定されている。
【００１８】
また、交直変換装置３相／αβ変換部４４は、交直変換装置用変流器２２からの交直変換装置出力電流ＩＰａ、ＩＰｂ、ＩＰｃを式（１）に従って交直変換装置α相電流ＩＰαと交直変換装置β相電流ＩＰβとを求める。次に、交直変換装置αβ／ｄｑ変換部４５は、交直変換装置α相電流ＩＰαと交直変換装置β相電流ＩＰβとから式（２）に従って有効電流検出値ＩＰｄと無効電流検出値ＩＰｑとを求める。
【００１９】
【数１】
【００２０】
次に、有効電流差検出部４６は、有効電流基準ＩｄＲＥＦと有効電流検出値Ｉｐｄとから有効電流差分ΔＩｄを求める。また、無効電流差検出部４７は、無効電流基準ＩｑＲＥＦと無効電流検出値ＩＰｑとから無効電流差分ΔＩｑを求める。
次に、有効電流調整部４８は、有効電流差分ΔＩｄを例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果に後述するｄ軸系統側電圧ＶＳｄを加算して有効電圧指令値Ｖ（ハット）ｄを求める。また、無効電流調整部４９は、無効電流差分ΔＩｑを例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果に後述するｑ軸系統側電圧ＶＳｑを加算して無効電圧指令値Ｖ（ハット）ｑを求める。
電源側３相／αβ変換部３１は、電源側計器用変圧器１４からの電源側電圧ＶＬａ、ＶＬｂ、ＶＬｃをα相電源側電圧ＶＬαとβ相電源側電圧ＶＬβとに式（３）に従って変換する。さらに、電源側αβ／ｄｑ変換部３２は、位相検出部２６にて検出された系統電圧位相θを用いて、α相電源側電圧ＶＬαとβ相電源側電圧ＶＬβをｄ軸電源側電圧ＶＬｄとｑ軸電源側電圧ＶＬｑとに式（４）に従って変換する。
【００２１】
【数２】
【００２２】
ここで、有効電流調整部４８、無効電流調整部４９の演算結果にｄ軸電源側電圧ＶＬｄ、ｑ軸電源側電圧ＶＬｑを加算するのは、フィードフォーワード制御を行うためであり、必ずしも必要ではないので省略してもよい。
交直変換装置２０が小容量で高速に変換動作が可能な場合には省略されたり、固定値が入力されたりする。
【００２３】
次に、ｄｑ／αβ変換部５２は、有効電圧指令値Ｖ（ハット）ｄと無効電圧指令値Ｖ（ハット）ｑとを位相検出部２６にて検出された系統電圧位相θを用いて、α相電圧指令値Ｖ（ハット）αとβ相電圧指令値Ｖ（ハット）βとに式（５）を用いて変換する。さらに、αβ／３相変換部５３は、α相電圧指令値Ｖ（ハット）αとβ相電圧指令値Ｖ（ハット）βとを３相の電圧指令値Ｖ（ハット）ａ、Ｖ（ハット）ｂ、Ｖ（ハット）ｃに式（６）を用いて変換する。
【００２４】
【数３】
【００２５】
最後に、３相の電圧指令値Ｖ（ハット）ａ、Ｖ（ハット）ｂ、Ｖ（ハット）ｃが入力されたゲートパルス発生部５４は、これら電圧指令値に従って交直変換装置２０のスイッチング素子のゲートを制御するゲートパルス信号を出力する。
【００２６】
このように分散型電源装置１Ａから所定の有効電力を負荷５に供給するとき、その有効電力に比例した無効電力を分散型電源装置１Ａから負荷５に供給するので、図３に示すように、受電点２の力率が改善される。図３は、受電点２における電力ベクトルを示す図である。
負荷５に供給される皮相電力が２２２２ＫＶＡ（有効電力が２０００ｋＷ、無効電力が９６９ｋｖａｒ）で、進相コンデンサ７から６８４Ｋｖａｒの無効電力が補償され、分散型電源装置１Ａが接続されていないときの力率ｐｆは９９％となっている。そして、分散型電源装置１Ａを接続し、有効電力基準ＰＲＥＦを１０００ｋＷとしたときについて説明する。なお、フィルタコンデンサ９が供給する無効電力は１００ｋｖａｒである。
まず、分散型電源装置１Ａから接続点４に向かって有効電力１０００ｋＷだけ流したとき、受電点２から供給される皮相電力１０４０ＫＶＡ（図３に一点鎖線で示す。有効電力が１０００ｋＷ、無効電力が２８４ｋｖａｒ）となるので、力率が０．９６となり、接続前に比べて３％悪化する。
次に、有効電力基準ＰＲＥＦのＫ倍の無効電力を接続点に流すことを検討する。なお、比例演算子ＫがＫ＝ｔａｎ｛ａｒｃｃｏｓ（ｐｆ）｝であるので、Ｋ＝０．１４２となる。
有効電力基準ＰＲＥＦが１０００ｋＷであるので、無効電力基準ＱＲＥＦは（１０００×０．１４２）＝１４２ｋｖａｒとなる。そして、フィルタコンデンサ９が補償する分（１００ｋｖａｒ）を差し引くと４２ｋｖａｒが分散型電源装置１Ａから無効電力が供給される。
そこで、受電点２から受電する電力は、有効電力が１０００ｋＷ、無効電力が１４２ｋｖａｒとなる。だから、受電点２の力率は、ｃｏｓ｛ａｒｃｔａｎ（１４２／１０００）｝＝０．９９となり、分散型電源装置１Ａを設置する前の力率に戻すことができる。
【００２７】
このような分散型電源装置１Ａは、有効電力を出力するとともに設置前の力率に戻るように無効電力のうちフィルタコンデンサ９で補償できない分を出力するので、受電点２における力率が設置前と同等に維持されるので、負荷平準化に伴う力率悪化を防ぐことができ、最大需要電力の低下にともなう基本料金の削減という効果が得られる。
なお、比例演算子ＫとしてＫ＝ｔａｎ｛ａｒｃｃｏｓ（ｐｆ）｝を用いて説明したが、この関数に限るものではなく、所望の値になるように適宜決めることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係わる分散型電源装置が配備された電力系統図である。図５は、実施の形態２に係わる分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
実施の形態１ではフィルタコンデンサ９からの無効電力も含めて分散型電源装置１Ａから接続点４に流れる有効電力に比例した無効電力が供給されている。一方、実施の形態２に係わる分散型電源装置１Ｂは、受電点２から接続点４に流れる無効電力が所定の値以下になるように分散型電源装置１Ｂから必要な無効電力を供給している。そのため、受電点２と接続点４との間に、そこを流れる有効電力および無効電力を計測する受電点電力検出器１８Ｂが備えられている。また、実施の形態２に係わる制御装置２１Ｂの電力制御部３０Ｂでは、有効電流基準と無効電流基準の算出が実施の形態１に係わる制御装置２１Ａの電力制御部３０Ａと異なっている。その他は、実施の形態１と同様であるので、同様な部分には同様な符号を付記して説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、受電点２と接続点４との間に受電点計器用変圧器１１と受電点計器用変流器１３が備えられている。そして、受電点計器用変圧器１１から受電点２の瞬時電圧値と受電点計器用変流器１３から受電点２から接続点４に流れる瞬時電流値とが受電点電力検出器１８Ｂに入力されている。そして、受電点電力検出器１８Ｂから有効電力検出値ＰＳと無効電力検出値ＱＳとが制御装置２１Ｂに入力されている。
また、予め定められた受電点有効電力基準ＰＳＲＥＦと受電点無効電力基準ＱＳＲＥＦは、時間毎に負荷５および分散型電源装置１Ｂの稼動状況を考慮して商用電力系統３から受電する有効電力および無効電力の目標値である。
【００３０】
次に、制御装置２１Ｂについて図５のブロック線図を参照して説明する。
有効電力差検出部４１Ｂは、実施の形態１の有効電力差検出部４１Ａと異なり、受電点の有効電力検出値ＰＳと受電点有効電力基準ＰＳＲＥＦとから有効電力差分ΔＰを求める。そして、有効電力調整部４２は、実施の形態１と同様に、有効電力差分ΔＰを例えば（比例＋積分）演算し、有効電流基準ＩｄＲＥＦを算出する。
一方、無効電力差検出部６０は、受電点の無効電力検出値ＱＳと受電点無効電力基準ＱＳＲＥＦとから無効電力差分ΔＱを求める。そして、無効電力調整部６１は、無効電力差分ΔＱを例えば（比例＋積分）演算し、無効電流基準ＩｑＲＥＦを算出する。
これ以降の動作は、実施の形態１と同様であり、この算出した有効電流基準ＩｄＲＥＦと無効電流基準ＩｑＲＥＦを用いてゲートパルス信号を交直変換装置２０に出力し、受電点２における無効電力が所望の値になるように接続点４に向かって流す電力を制御する。
【００３１】
このように系統側の無効電力検出値を取り込んでその値が所望の値になるように分散型電源装置から無効電力を供給するので、フィルタコンデンサと分散型電源装置との無効電力供給能力が充分に使えてより大きな力率割引を受けることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係わる分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
実施の形態３に係わる分散型電源装置の制御装置のＰＷＭ制御部２７Ｃは、実施の形態２に係わる分散型電源装置１Ｂの電力制御部３０Ｂに無効電力を制限するリミッタ６３が追加されていることが異なり、その他は同様であるので同じ部分に同じ符号を付記して説明を省略する。
実施の形態３に係わる制御装置２１Ｃは、図６に示すように、無効電力調整部６１の後続にリミッタ６３が挿入されている。リミッタ６３は、分散型電源装置から有効電力を優先して出力できるように無効電力の上限値ＱＵＬを定め、無効電流基準ＩｑＲＥＦにより求まる無効電力がこの上限値ＱＵＬを超えるとき無効電力の上限値ＱＵＬに対応する値を無効電流基準ＩｑＲＥＦとして出力する。逆に、無効電流基準ＩｑＲＥＦにより求まる無効電力がこの上限値ＱＵＬ以下のとき、そのまま無効電流基準ＩｑＲＥＦを出力する。そして、リミッタ６３は、ナトリウム−硫黄電池６の定格出力Ｓ（ｋＶＡ）と有効電力基準ＰＲＥＦ（ｋＷ）とから式（７）を用いて無効電力の上限値ＱＵＬ（ｋｖａｒ）を算出する。なお、ナトリウム−硫黄電池６の定格出力と有効電力基準ＰＲＥＦとから無効電力の上限値ＱＵＬを求めるとしたが、これはナトリウム−硫黄電池６の定格出力が交直変換装置２０の定格出力より小さいからである。逆に、交直変換装置２０の定格出力がナトリウム−硫黄電池６の定格出力より小さいとき、交直変換装置２０の定格出力と有効電力基準とから無効電力の上限値を算出する。
【００３３】
【数４】
【００３４】
このような分散型電源装置は、ナトリウム−硫黄電池の設備容量から所望の有効電力を差し引いた電力の範囲で無効電力の出力を制御するので、分散型電源装置から無効電力を供給するあまり有効電力が少なくなることがない。
【００３５】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係わる分散型電源装置が配備された電力系統図である。図８は、この発明の実施の形態４に係わる分散型電源装置の制御装置のブロック線図である。
実施の形態４に係わる電力系統では、図７に示すように、受電点２における力率を一定に維持するために自動力率調整器２８が備えられている。自動力率調整器２８は、所定の系統の力率を算出し、設定された閾値を下回ったとき、進相コンデンサ７を系統に接続するように進相コンデンサ用開閉器１９に投入信号を送出し、該閾値を上回ったとき、進相コンデンサ用開閉器１９に開放信号を送出する。自動力率調整器２８には、その投入信号／開放信号を出力する出力端子２９が備えられている。そして、この出力端子２９の２つが制御装置２１Ｄに接続されている。
【００３６】
また、実施の形態４に係わる分散型電源装置１Ｄの制御装置２１Ｄの電力制御部３０Ｄは、実施の形態１に係わる制御装置２１Ａの電力制御部３０Ａと無効電流基準ＩｑＲＥＦを算出する動作が異なっており、その他は同様であるので、同様な部分に同じ番号を付記して説明を省略する。
無効電力調整部６７は、フィルタコンデンサ９の補償分ＱＣを選択するスイッチ部６８と力率改善分ＱＰＦを選択するスイッチ部６９が設けられている。通常、フィルタコンデンサ９の補償分ＱＣが交直変換装置２０に流れ込むように出力としては−ＱＣとして選択されている。そこで受電点２の力率が悪化したことを検出した自動力率調整器２８からスイッチ部６８をオープンする信号が入力される。すると、フィルタコンデンサ９の無効電力は負荷５に供給されるので、補償分ＱＣだけ力率が改善される。
さらに力率が悪化したことを検出した自動力率調整器２８からスイッチ部６８をオープンし、かつスイッチ部６９をクローズする信号が入力される。すると、フィルタコンデンサ９の補償分ＱＣと交直変換装置２０からの力率改善分ＱＰＦとが負荷５に供給されるので、さらに力率が改善される。
【００３７】
このような分散型電源装置は、自動力率調整器が備えられている系統に接続することにより、分散型電源装置を１つの力率改善コンデンサと同様に扱えるので、需要家全体の力率改善に貢献させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。
【図２】実施の形態１に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【図３】受電点における電力ベクトルの様子を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。
【図５】実施の形態２に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【図６】実施の形態３に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係わる分散型電源装置が連系された電力系統図である。
【図８】実施の形態４に係わる制御装置の制御に係わるブロック線図である。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｄ 分散型電源装置、２ 受電点、３ 商用電力系統、４ 接続点、５ 負荷、６ ナトリウム−硫黄電池、７ 進相コンデンサ、８ 電源側計器用変流器、９ フィルタコンデンサ、１０ 受電点遮断器、１１ 受電点計器用変圧器、１２ 負荷用遮断器、１３ 受電点計器用変流器、１４ 電源側計器用変圧器、１５ 連系用遮断器、１６ 連系変圧器、１７ 直列リアクトル、１８Ａ、１８Ｂ 受電点電力検出器、１９ 進相コンデンサ用開閉器、２０ 交直変換装置、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｄ 制御装置、２２ 交直変換装置用変流器、２３ 直流開閉器、２６ 位相検出部、２７ ＰＷＭ制御部、２８ 自動力率調整器、２９ 出力端子、３０Ａ〜３０Ｄ 電力制御部、３１ 電流制御部、３３ 電源側３相／αβ変換部、３４ 電源側αβ／ｄｑ変換部、４１Ａ、４１Ｂ 有効電力差検出部、４２ 有効電力調整部、４３、６１、６７ 無効電力調整部、４４ 交直変換装置３相／αβ変換部、４５ 交直変換装置αβ／ｄｑ変換部、４６ 有効電流差検出部、４７ 無効電流差検出部、４８ 有効電流調整部、４９ 無効電流調整部、５０ 有効電圧指令部、５１ 無効電圧指令部、５２ ｄｑ／αβ変換部、５３ αβ／３相変換部、５４ ゲートパルス発生部、６０ 無効電力差検出部、６３ リミッタ、６８、６９ スイッチ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電点において商用電力系統に接続する負荷と並列に接続され、分散型電源、上記商用電力系統から受電した電力を直流に変換して上記分散型電源に充電し、上記分散型電源に貯蔵された電力を交流に変換して出力する交直変換装置および所定の有効電力基準および無効電力基準に従って上記交直変換装置からの出力を制御する制御装置を備える分散型電源装置において、
上記制御装置は、上記受電点の力率が所望の値になるように上記出力の無効電力を制御することを特徴とする分散型電源装置。
【請求項２】
上記制御装置は、上記受電点における無効電力が所定の値になるように上記出力の無効電力を制御することを特徴とする請求項１に記載する分散型電源装置。
【請求項３】
上記制御装置は、上記出力の無効電力が上記出力の有効電力に比例するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
【請求項４】
上記制御装置は、上記出力の無効電力が上記分散型電源および上記交直変換装置の定格出力の小さい方と上記出力の有効電力との差分以内になるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
【請求項５】
上記負荷に並列に接続される進相コンデンサ、上記進相コンデンサの接続・離脱を上記負荷の力率を計測して行う自動力率調整器が備えられ、
上記制御装置は、上記自動力率調整器から入力される投入／開放信号に基づいて上記出力の無効電力基準信号をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
【請求項６】
上記分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池、レドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置またはフライホイール電力貯蔵装置のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載する分散型電源装置。
【請求項１】
受電点において商用電力系統に接続する負荷と並列に接続され、分散型電源、上記商用電力系統から受電した電力を直流に変換して上記分散型電源に充電し、上記分散型電源に貯蔵された電力を交流に変換して出力する交直変換装置および所定の有効電力基準および無効電力基準に従って上記交直変換装置からの出力を制御する制御装置を備える分散型電源装置において、
上記制御装置は、上記受電点の力率が所望の値になるように上記出力の無効電力を制御することを特徴とする分散型電源装置。
【請求項２】
上記制御装置は、上記受電点における無効電力が所定の値になるように上記出力の無効電力を制御することを特徴とする請求項１に記載する分散型電源装置。
【請求項３】
上記制御装置は、上記出力の無効電力が上記出力の有効電力に比例するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
【請求項４】
上記制御装置は、上記出力の無効電力が上記分散型電源および上記交直変換装置の定格出力の小さい方と上記出力の有効電力との差分以内になるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
【請求項５】
上記負荷に並列に接続される進相コンデンサ、上記進相コンデンサの接続・離脱を上記負荷の力率を計測して行う自動力率調整器が備えられ、
上記制御装置は、上記自動力率調整器から入力される投入／開放信号に基づいて上記出力の無効電力基準信号をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
【請求項６】
上記分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池、レドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置またはフライホイール電力貯蔵装置のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載する分散型電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−６７７６０（Ｐ２００６−６７７６０Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５０３３２（Ｐ２００４−２５０３３２）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
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