專利名稱：電力儲(chǔ)存裝置和混合型分布電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置組合使用，并按 照使得該發(fā)電裝置的輸出變化降低的方式向電力系統(tǒng)提供電力的電力儲(chǔ) 存裝置。
背景技術(shù)：
雖然風(fēng)力發(fā)電裝置和太陽光發(fā)電裝置等利用自然能源的發(fā)電裝置由 地球規(guī)模的環(huán)境問題而引起注意，但是由于其輸出受氣象條件影響較大， 因此難以按照需要發(fā)電，此外，由于系統(tǒng)電壓和頻率根據(jù)輸出變化而進(jìn)行 變化，因此存在由于系統(tǒng)運(yùn)用上的制約而在采用量上的界限。
為了解決這樣的問題，在近年正進(jìn)行如下混合型分布電源系統(tǒng)的開 發(fā)，該混合型分布電源系統(tǒng)通過組合所述的利用自然能源的發(fā)電裝置和蓄 電池等電力儲(chǔ)存裝置，采用電力儲(chǔ)存裝置吸收發(fā)電裝置的輸出變化，能提 供優(yōu)質(zhì)的電力。
作為在這樣的混合型分布電源系統(tǒng)中使用的電力儲(chǔ)存裝置，例如，有
JP特開2001—327080號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)l)中所示的裝置。
在所述專利文獻(xiàn)l中，公開有如下技術(shù)，g卩，按照電力儲(chǔ)存裝置的蓄 電量，設(shè)定用于對(duì)基于分布電源的電力系統(tǒng)的輸出的變化進(jìn)行抑制的輸出 目標(biāo)值，按照使向電力系統(tǒng)的輸出成為輸出目標(biāo)值的方式來控制電力調(diào)整 部。
專利文獻(xiàn)l: JP特開2001—327080號(hào)公報(bào)
在所述專利文獻(xiàn)l中公開的電力儲(chǔ)存裝置中，按照電力儲(chǔ)存裝置的充 電量，決定向電力系統(tǒng)提供的輸出目標(biāo)值，之后，比較該輸出目標(biāo)值和發(fā) 電裝置的輸出，決定電力儲(chǔ)存裝置的輸出指令值。
因此，由于按照蓄電裝置的充電量來決定混合型分布電源系統(tǒng)的輸出 目標(biāo)值，因此存在如下問題，即，相比抑制上流分布電源的輸出變化并提供穩(wěn)定的電力這樣的本來的目的，優(yōu)先對(duì)蓄電裝置進(jìn)行電池保護(hù)。
此外，相反地，在蓄電裝置的充電率較高的情況下，雖然優(yōu)選盡可能 地允許分布電源的輸出變化，并從蓄電裝置提供更多的電力，但是在所述 的電力儲(chǔ)存裝置中難以進(jìn)行這樣的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決所述問題而作出，其目的在于提供一種電力儲(chǔ)存裝置 和分布電源系統(tǒng)，通過相比蓄電裝置的保護(hù)的目的優(yōu)先進(jìn)行對(duì)向系統(tǒng)的電 力提供的控制，在蓄電裝置沒有過充電或過放電的充電率的范圍中，能夠 有效應(yīng)用蓄電裝置的電力量，并且向作為分布電源系統(tǒng)整體的電力系統(tǒng)有 效進(jìn)行輸出。
為了解決所述課題，本發(fā)明采用以下的手段。
本發(fā)明的第1方式是一種電力儲(chǔ)存裝置，連接在利用自然能源進(jìn)行發(fā) 電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，向所述電力系
統(tǒng)提供電力，該電力儲(chǔ)存裝置包括蓄電裝置；控制裝置；以及根據(jù)從所 述控制裝置給出的轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電的電力轉(zhuǎn) 換機(jī)，所述控制裝置包括第1設(shè)定部，根據(jù)所述發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和
所述蓄電裝置的充電狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在其變化率超出規(guī)定的 允許電力變化率范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力的變化率抑制在所述
允許電力變化率范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定部，根據(jù)所述目標(biāo)提供電力來設(shè)定 所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力，所述允許電力變化率范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、 或所述蓄電裝置的充電率來變更。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于根據(jù)發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和蓄電裝置的充電狀 態(tài)來設(shè)定目標(biāo)提供電力，因此能夠得到能夠最大限地引出蓄電裝置中充電 的電力的目標(biāo)提供電力。該情況下，在目標(biāo)提供電力的變化率超出規(guī)定的 允許電力變化率范圍的情況下，由于將目標(biāo)提供電力抑制在允許電力變化 率范圍內(nèi)，因此能夠?qū)⒛繕?biāo)提供電力設(shè)置在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。由此，能夠?qū)?輸出變化抑制在允許范圍內(nèi)。
更進(jìn)一步地，由于所述允許電力變化率范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、 或蓄電裝置的充電率來變更，因此通過按照此時(shí)的電力的需要狀況來決定適當(dāng)?shù)脑试S電力變化率范圍，就能設(shè)定適應(yīng)電力消耗狀況的目標(biāo)提供電 力。例如，在電力需要較高的情況下，通過較高地設(shè)定允許電力變化率， 能優(yōu)先來自蓄電裝置的電力提供，另一方面，在電力需要較低的情況下， 通過較低地設(shè)定允許電力變化率，能優(yōu)先確保蓄電裝置的充電率。
由此，能夠有效利用蓄電裝置中充電的電力，并且能夠按照需要來實(shí) 現(xiàn)有效的電力提供。
本發(fā)明的第2方式是一種電力儲(chǔ)存裝置，連接在利用自然能源進(jìn)行發(fā) 電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，向所述電力系 統(tǒng)提供電力，該電力儲(chǔ)存裝置包括蓄電裝置；控制裝置；以及根據(jù)從所
述控制裝置給出的轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電的電力轉(zhuǎn)
換機(jī)，所述控制裝置包括第1設(shè)定部，根據(jù)所述發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和 所述蓄電裝置的充電狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在所述目標(biāo)提供電力超 出規(guī)定的允許提供電力范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力抑制在所述規(guī) 定的允許提供電力范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定部，根據(jù)所述目標(biāo)提供電力來設(shè) 定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力，所述允許提供電力范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、 或所述蓄電裝置的充電率來變更。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于根據(jù)發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和蓄電裝置的充電狀 態(tài)來設(shè)定目標(biāo)提供電力，因此能夠得到能夠最大限地引出蓄電裝置中充電 的電力的目標(biāo)提供電力。該情況下，在目標(biāo)提供電力超出規(guī)定的允許提供 電力范圍的情況下，由于將目標(biāo)提供電力抑制在允許電力范圍內(nèi)，因此能 夠?qū)⒛繕?biāo)提供電力設(shè)置在適當(dāng)?shù)碾娏Ψ秶鷥?nèi)。由此，能夠?qū)⑤敵鲎兓种?在允許范圍內(nèi)。
更進(jìn)一步地，所述允許電力范圍由于按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或蓄電 裝置的充電率來變更，因此通過按照此時(shí)的電力的需要狀況來決定適當(dāng)?shù)?允許電力范屈，能設(shè)定適應(yīng)電力消耗狀況的目標(biāo)提供電力。
由此，能夠有效利用蓄電裝置中充電的電力，并且能夠按照需要來實(shí) 現(xiàn)有效的電力提供。
在所述電力儲(chǔ)存裝置中，所述第1設(shè)定部采用用于使所述蓄電裝置的 充電率接近目標(biāo)充電率的充電率維持指令來設(shè)定所述目標(biāo)提供電力，所述 目標(biāo)充電率能按照時(shí)間、負(fù)載、或環(huán)境來變更。根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于目標(biāo)充電率按照時(shí)間、負(fù)載、或環(huán)境來變更， 因此能夠?qū)崿F(xiàn)與電力的需要相對(duì)應(yīng)的電力提供。
在所述電力儲(chǔ)存裝置中，所述充電率維持指令通過對(duì)所述蓄電裝置的
充電率和所述目標(biāo)充電率之間的差值進(jìn)行PID控制來被求得，在所述PID 控制中使用的至少任意一個(gè)控制常數(shù)也能按照所述蓄電裝置的充電率來 變更。
這樣，通過按照蓄電裝置的充電率來變更PID控制的至少任意一個(gè)控 制常數(shù)，例如，蓄電裝置的充電率降低，在存在混合型分布電源系統(tǒng)停止 的可能性的情況下，通過較高地設(shè)定比例增益且變更為優(yōu)先維持充電率的 控制，能防止系統(tǒng)停止于未然。
本發(fā)明的第3方式是一種具備所述電力儲(chǔ)存裝置和利用自然能源進(jìn)行 發(fā)電的發(fā)電裝置的混合型分布電源系統(tǒng)。
本發(fā)明的第4方式是一種混合型分布電源系統(tǒng)，具備利用自然能源 進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置；連接在所述發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的 電力系統(tǒng)之間，向所述電力系統(tǒng)提供電力的電力儲(chǔ)存裝置；根據(jù)所述電力 儲(chǔ)存裝置具有的蓄電裝置的充電率來設(shè)定所述發(fā)電裝置的最大發(fā)電輸出 的發(fā)電指令設(shè)定裝置；以及根據(jù)所述發(fā)電裝置的最大發(fā)電輸出來控制所述 發(fā)電裝置的發(fā)電控制裝置。
這樣，通過按照電力儲(chǔ)存裝置具有的蓄電裝置的充電率來設(shè)定發(fā)電裝 置的最大發(fā)電電力，例如，在蓄電裝置的充電率較高的情況下，通過較低 地設(shè)定發(fā)電裝置的最大發(fā)電電力，能有效利用蓄電裝置的電力。
本發(fā)明的第5方式是一種電力儲(chǔ)存裝置的充放電控制方法，該電力儲(chǔ) 存裝置包括蓄電裝置和根據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電 的電力轉(zhuǎn)換部，連接在利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電 裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，從所述蓄電裝置向電力系統(tǒng)提供電力，在該 電力儲(chǔ)存裝置的充放電控制方法中，包括第1設(shè)定過程，根據(jù)所述發(fā)電 裝置的發(fā)電輸出和所述蓄電裝置的充電狀態(tài)來設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在 其變化率超出規(guī)定的允許電力變化率范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力 的變化率抑制在所述允許電力變化率范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定過程，根據(jù)所
述目標(biāo)提供電力來設(shè)定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力，所述允許電力變化率范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或所述蓄電裝置的充電率來變更。
本發(fā)明的第6方式是一種電力儲(chǔ)存裝置的充放電控制方法，該電力儲(chǔ) 存裝置包括蓄電裝置和根據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電 的電力轉(zhuǎn)換部，連接在利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電 裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，能從所述蓄電裝置向電力系統(tǒng)提供電力，在 該電力儲(chǔ)存裝置的充放電控制方法中，包括第1設(shè)定過程，根據(jù)所述發(fā) 電裝置的發(fā)電輸出和所述蓄電裝置的充電狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在 所述目標(biāo)提供電力超出規(guī)定的允許提供電力范圍的情況下，將所述目標(biāo)提 供電力抑制在所述規(guī)定的允許提供電力范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定過程，根據(jù)
所述目標(biāo)提供電力來設(shè)定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力，所述允許提供電力范圍按 照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或所述蓄電裝置的充電率來變更。
根據(jù)本發(fā)明，由于比蓄電裝置的保護(hù)的目的優(yōu)先進(jìn)行向系統(tǒng)的電力提 供的控制，因此起到如下效果，即，在蓄電裝置沒有過充電或過放電的殘 余容量的區(qū)域中，能夠有效利用蓄電裝置的電力量。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用電力儲(chǔ)存裝置的混合型分布電源 系統(tǒng)的構(gòu)成概略圖。
圖2是表示包括允許電力變化率設(shè)定裝置的電力儲(chǔ)存裝置的圖。 圖3是表示允許電力變化率設(shè)定裝置的變形例的圖。 圖4是表示包括允許提供電力范圍設(shè)定裝置的電力儲(chǔ)存裝置的圖。 圖5是表示包括目標(biāo)充電率設(shè)定裝置的電力儲(chǔ)存裝置的圖。 圖6是表示包括PID控制常數(shù)設(shè)定裝置的電力儲(chǔ)存裝置的圖。 圖7是表示包括發(fā)電指令設(shè)定裝置的電力儲(chǔ)存裝置的圖。 圖中l(wèi)一電力儲(chǔ)存裝置，2 —分布電源，ll一蓄電裝置，12—電力轉(zhuǎn) 換機(jī)，13 —控制裝置，21 —第1設(shè)定部，22—第2設(shè)定部，23 —第3設(shè)定 部，31 —電力檢測(cè)部，32—加法器，33 —限幅器(limiter)， 34—平滑化電 路，41一充電率運(yùn)算部，42 —減法器，43—PID控制部，44一運(yùn)算器，50、 50' —允許電力變化率設(shè)定裝置，51 —允許提供電力范圍設(shè)定裝置，52—目 標(biāo)充電率設(shè)定裝置，53—PID控制常數(shù)設(shè)定裝置，54 —發(fā)電指令設(shè)定裝置。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖針對(duì)本發(fā)明的電力儲(chǔ)存裝置以及混合型分布電源系統(tǒng) 的一個(gè)實(shí)施方式來進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用電力儲(chǔ)存裝置的混合型分布電源系 統(tǒng)的構(gòu)成概略圖。
如該圖所示，混合型分布電源系統(tǒng)構(gòu)成為，包括分布電源2、和電 力儲(chǔ)存裝置1?；旌闲头植茧娫聪到y(tǒng)通過未圖示的系統(tǒng)聯(lián)系用的變壓器與
電源3的電力系統(tǒng)4連接。這里，電源3例如是電力公司的發(fā)電站的電源、 孤島等的柴油發(fā)電機(jī)這樣的小規(guī)模的獨(dú)立電源、或是用戶的自家用發(fā)電電 源等。
混合型分布電源系統(tǒng)中，分布電源2例如是風(fēng)力發(fā)電裝置和太陽光發(fā) 電裝置等、根據(jù)自然環(huán)境輸出進(jìn)行變化的電源。
電力儲(chǔ)存裝置1構(gòu)成為，包括蓄存電力的蓄電裝置11、進(jìn)行蓄電裝 置11的充放電的控制的電力轉(zhuǎn)換機(jī)12、以及控制裝置13。
蓄電裝置11例如是鋰離子電池、雙電層電容器(electric double layer capacitor)等，用來蓄存電力。該蓄電裝置11通過電力轉(zhuǎn)換機(jī)l2與鏈接 分布電源2和電力系統(tǒng)4的電力系統(tǒng)線連接。
電力轉(zhuǎn)換機(jī)12包括從蓄電裝置11向電源系統(tǒng)4送出電力的機(jī)能和從 電源系統(tǒng)4或分布電源2向蓄電裝置11送出電力的機(jī)能，根據(jù)從控制裝 置13給出的轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)nvP、進(jìn)行蓄電裝置11的充放電。
控制裝置13根據(jù)分布電源2的發(fā)電輸出和蓄電裝置11的充電狀態(tài)， 設(shè)定目標(biāo)提供電力HybP*，并且在其變化率超出規(guī)定的允許電力變化率范 圍的情況下，包括第1設(shè)定部21，其將目標(biāo)提供電力HybP+的變化率抑 制在允許電力變化率范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定部22，其根據(jù)目標(biāo)提供電力 HybPH殳定轉(zhuǎn)換機(jī)電力。此外，控制裝置13設(shè)定用于使得蓄電裝置11的 充電狀態(tài)接近目標(biāo)充電狀態(tài)的充放電指令OffsetP*,還進(jìn)一步包括將該充 放電指令OffsetPf向第1設(shè)定部21給出的第3設(shè)定部23。
所述第1設(shè)定部21包括電力檢測(cè)部31、加法器32、限幅器(limiter) 33、和平滑化電路34。電力檢測(cè)部31檢測(cè)分布電源2的輸出電力，將檢測(cè)出的輸出電力 WandSPt輸出到加法器32和第2設(shè)定部22。加法器32對(duì)由后述的第3設(shè) 定部23設(shè)定的充電率維持指令OffsetP巧卩輸出電力\\^11(18 *進(jìn)行相加， 并將該加法電力值HybP"(省略圖示)輸出到限幅器33。限幅器33將加 法電力值HybP"抑制在規(guī)定的允許提供電力范圍內(nèi)(LL^HybP*^HH*)， 并將抑制后的加法電力值HybP*'(省略圖示)輸出到平滑化電路34。另 外，所述LL*是最小提供電力，Iffl^是最大提供電力，Pwide* =HH*—LL* 。
平滑化電路34通過對(duì)從限幅器33輸入的加法電力值HybP^進(jìn)行平 滑化，設(shè)定目標(biāo)提供電力HybP*。此時(shí)，平滑化電路34設(shè)定目標(biāo)提供電 力HybP*，以使目標(biāo)提供電力HybP+在規(guī)定的允許電力變化率范圍內(nèi)。
在本實(shí)施方式中，平滑化電路34按照從圖2中所示的允許電力變化 率設(shè)定裝置50給出的允許電力變化率Rat^使目標(biāo)提供電力進(jìn)行變化。
另外，允許電力變化率設(shè)定裝置50的詳細(xì)情況后述。此外，所謂目 標(biāo)提供電力HybP+是向電力系統(tǒng)4提供的目標(biāo)電力。在平滑化電路34中 設(shè)定的目標(biāo)提供電力HybP+被輸出到第2設(shè)定部22。另外，平滑化電路 34如果是濾波器則能采用任何的濾波器。此時(shí)，在延遲l次(時(shí)間常數(shù)T (s))，應(yīng)用Rat^ (kW/s)的情況下，最大變化率必須滿足以下的關(guān)系。
Rate*=Pwide*/T
因此，時(shí)間常數(shù)T必須滿足以下的關(guān)系。 T=Pwide*/Rate*
第2設(shè)定部22通過從目標(biāo)提供電力HybP+減去輸出電力WandSP+來 設(shè)定轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)nvP*，并將該轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)rwP^^輸出給電力轉(zhuǎn)換 機(jī)12。
由此，基于該轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)nvP^人蓄電裝置11或向蓄電裝置11 的電力提供通過電力轉(zhuǎn)換機(jī)12來實(shí)現(xiàn)。
此外，第3設(shè)定部23包括檢測(cè)蓄電裝置11的充電率的充電率運(yùn)算 部41、減法器42、 PID控制部43、和運(yùn)算器44。
充電率運(yùn)算部41采用公知的手法求出蓄電裝置11的充電率BatC，將 該充電率BatC輸出到減法器42。減法器42算出充電率BatC與預(yù)先設(shè)定 的目標(biāo)充電率Bat(^之間的差值，將該差值輸出到PID控制部43。 PID控制部"對(duì)差值進(jìn)行PID控制，將其運(yùn)算結(jié)果Offwtpid* (%)輸出到運(yùn)算
器44。運(yùn)算器44將其運(yùn)算結(jié)果Offsetpid* (%)乘以電力轉(zhuǎn)換機(jī)12的輸 出電力InvP，更進(jìn)一步地，將用100除該值后得到的值作為充放電指令 OffsetP^輸出。
這樣地，由第3設(shè)定部23設(shè)定的充放電指令OffsetP^皮輸出到所述第 1設(shè)定部21的加法器32，該充放電指令OffsetP^被作為設(shè)定轉(zhuǎn)換機(jī)電力指 令lnvP+的參數(shù)中的一個(gè)來使用。
另外，在PID控制部的積分運(yùn)算中， 一般由控制在加法器32的輸出 信號(hào)由限幅器33來限制的期間終止積分動(dòng)作，以便不使得積分量無窮盡 地增大。
下面，參照?qǐng)D2針對(duì)所述允許電力變化率設(shè)定裝置50來進(jìn)行說明。
如圖2所示，允許電力變化率設(shè)定裝置50保持有在時(shí)刻和允許電力 變化率Rat^之間建立的對(duì)應(yīng)的表，從該表中取得與當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的允許 電力變化率Rate*,將其提供給控制裝置13的平滑化電路34。
這里，將允許電力變化率Rat^設(shè)置為反映電力消耗的狀態(tài)的值。具 體地，允許電力變化率Rat^在電力消耗劇烈的時(shí)間區(qū)間(例如，6點(diǎn)到 18點(diǎn))被設(shè)定為較大的值，在電力消耗少的時(shí)間區(qū)間(例如，18點(diǎn)到6 點(diǎn))被設(shè)定為較小的值。
此外，圖2所示的表也能按每日、每星期、每季來設(shè)置多個(gè)。此外， 能按照氣象等環(huán)境設(shè)置多個(gè)，也能按照負(fù)載和蓄電裝置的充電率等設(shè)置多 個(gè)。在該情況下，允許電力變化率設(shè)定裝置50從多個(gè)表中提取與此時(shí)的 狀況最接近條件下的表，采用該表取得與當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的允許電力變化率 Rate*,將其提供給所述平滑化電路34。
這樣地，通過保持有多個(gè)條件下的多個(gè)表，能實(shí)現(xiàn)與電力的需要提供 的模式相匹配的最佳的電力提供。
下面，針對(duì)所述構(gòu)成的電力儲(chǔ)存裝置1的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。
分布電源2的輸出電力由電力檢測(cè)部31按規(guī)定的時(shí)間間隔檢測(cè)，作 為該檢測(cè)值的輸出電力WandSP^皮輸出到加法器32和第2設(shè)定部22。加 法器32通過在該輸出電力WandSP+上相加從第3設(shè)定部23輸入的充放電 指令OffsetP、求得加法電力值HybP*'(省略圖示)，將其輸出到限幅器33。
在限幅器33中，將加法電力值HybP^抑制到規(guī)定的允許范圍內(nèi) (LL^HybP*^HH*)并輸出到平滑化電路34。平滑化電路34對(duì)抑制后 的加法電力值HybP^進(jìn)行平滑化，并且設(shè)定此時(shí)的變化率是從圖2所示 的允許電力變化率設(shè)定裝置50給出的允許電力變化率Rate*的目標(biāo)提供電 力HybP*。該目標(biāo)提供電力HybP^皮輸出到第2設(shè)定部22。
第2設(shè)定部22通過從目標(biāo)提供電力HybP+中減去輸出電力WandSP* 來設(shè)定轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)nvP*，并將該轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)nvPf輸出給電力轉(zhuǎn) 換機(jī)12。
此外，與所述處理并行地，由第3設(shè)定部23監(jiān)視蓄電裝置11的充電 狀態(tài)，求得用于將該充電狀態(tài)維持在規(guī)定的范圍內(nèi)的充放電指令OffsetP*， 并提供給第1設(shè)定部21的加法器32。由此，由第3設(shè)定部23設(shè)定的充放 電指令OffsetP^乍為設(shè)定轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令I(lǐng)nvP+的參數(shù)中的一個(gè)來使用。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存裝置1，由于通過將分布電源 2的輸出電力WandSP^^和反映蓄電裝置11的充電狀態(tài)的充放電指令 OffsetP+相加來求得加法電力值HybP*，(省略圖示)，因此能設(shè)定能夠最 大限地將蓄電裝置ll中充電的電力引出的目標(biāo)提供電力HybP*。
更進(jìn)一步地，通過限幅器33和平滑化電路34的作用，能夠?qū)⒃撃繕?biāo) 提供電力HybPt抑制到允許范圍內(nèi)，并且能夠?qū)⑵渥兓吭O(shè)置為允許電力 變化率Rat^。在該情況下，允許電力變化率Rat^由于被設(shè)置為反映此時(shí) 的電力消耗的值，因此能設(shè)定適應(yīng)電力消耗狀況的目標(biāo)提供電力HybP^
由此，能夠有效利用給蓄電裝置11充電的電力，并且能夠按照需要 實(shí)現(xiàn)有效的電力提供。
另外，如圖3所示，也能將所述允許電力變化率Rat^的表設(shè)置為在 允許電力變化率Rate-和充電率BatC之間建立的對(duì)應(yīng)的表。這樣地，允許 電力變化率設(shè)定裝置50'通過按照充電率BatC來使得允許電力變化率 Rat^發(fā)生變化，能在蓄電裝置11的充電率BatC較高時(shí)抑制電力系統(tǒng)4 中的輸出變化，并且在充電率BatC較低的情況下緩和電力系統(tǒng)4中的輸 出變化并進(jìn)行蓄電裝置的充電率維持。
另外，從發(fā)電站輸入指令的情況下，也能轉(zhuǎn)換成來自發(fā)電站的指令。此外，所述實(shí)施方式中，也能使得限幅器33相對(duì)應(yīng)于使用的最大提
供電力ffiP和最小提供電力LI^按照時(shí)刻等來進(jìn)行變化。例如，如圖4所 示，設(shè)置提供電力范圍設(shè)定裝置51，該提供電力范圍設(shè)定裝置51設(shè)定提 供給限幅器33的最大提供電力HP^和最小提供電力LL*。該提供電力范 圍設(shè)定裝置51，也能例如保持有在時(shí)刻和最大提供電力ffi^以及最小提 供電力LI^之間建立的對(duì)應(yīng)的表，從表中取得與當(dāng)前時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的最小提 供電力LI^和最大提供電力HH、并將其提供給控制裝置13的限幅器33。 此外，表也能例如按每日、每星期、每季來設(shè)置多個(gè)。此外，能按照 氣象等環(huán)境來設(shè)置多個(gè)，也能按照負(fù)載和蓄電裝置11的充電率BatC等來 設(shè)置多個(gè)。
這樣地，通過按照時(shí)刻使得允許電力范圍發(fā)生變化，能夠?qū)崿F(xiàn)與電力 的需要相對(duì)應(yīng)的電力提供。此外，通過在沒有在蓄電裝置11上附加負(fù)載 的范圍中預(yù)先設(shè)定提供電力范圍，能夠?qū)⑿铍娧b置11的充電率BatC維持 在良好的范圍中。更進(jìn)一步地，通過保持有多個(gè)條件下的多個(gè)表，能實(shí)現(xiàn) 與電力的需要模式相匹配的最佳的電力提供。
此外，所述實(shí)施方式中，也能使得第3設(shè)定部23使用的目標(biāo)充電率 Bat(^根據(jù)時(shí)刻進(jìn)行變化。例如，如圖5所示，設(shè)置目標(biāo)充電率設(shè)定裝置 52，該目標(biāo)充電率設(shè)定裝置52設(shè)定提供給第3設(shè)定部23的減法器42的 目標(biāo)充電率BatC^。
該目標(biāo)充電率設(shè)定裝置52，例如保持有在時(shí)刻和目標(biāo)充電率BatC^之 間建立的對(duì)應(yīng)的表，從表中取得與當(dāng)前時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)充電率BatC、 將其提供給第3設(shè)定部23的減法器42。
此外，表也能例如按每日、每星期、每季來設(shè)置多個(gè)。此外，能按照 氣象等環(huán)境來設(shè)置多個(gè)，也能按照負(fù)載和蓄電裝置11的充電率BatC等來 設(shè)置多個(gè)。
這樣地，通過按照時(shí)刻來設(shè)定目標(biāo)充電率BatC、能夠?qū)崿F(xiàn)與電力的
需要相對(duì)應(yīng)的電力提供。
此外，所述實(shí)施方式中，也能使得第3設(shè)定部23使用的PID控制的 常數(shù)按照蓄電裝置11的充電率BatC來進(jìn)行變化。例如，如圖6所示，設(shè) 置PID控制常數(shù)設(shè)定裝置53，該P(yáng)ID控制常數(shù)設(shè)定裝置53分別設(shè)定提供給第3設(shè)定部23的PID控制部43的控制常數(shù)Hp、 Ti、 Td。
該P(yáng)ID控制常數(shù)設(shè)定裝置53，例如保持有在蓄電裝置11的充電率 BatC和PID控制部的各控制常數(shù)Hp、 Ti、 Td之間建立的對(duì)應(yīng)的表，從表 中取得與當(dāng)前的充電率BatC相對(duì)應(yīng)的控制常數(shù)Hp、 Ti、 Td，將其提供給 第3設(shè)定部23的PID控制部43。在該表中，例如在充電率BatC較高的 區(qū)域(例如，75%以上)和較低的區(qū)域(例如，25%以下)中，將比例控 制器的控制常數(shù)Hp較低地來設(shè)定。由此，在充電率較高和較低時(shí)，PID 控制部能積極地發(fā)揮作用，并維持蓄電裝置11的充電率BatC。
這樣地，通過按照蓄電裝置11的充電率BatC來設(shè)定PID控制部43 的各控制常數(shù)Hp、 Ti、 Td，例如，蓄電裝置11的充電率BatC降低，在 存在陷于使得混合型分布電源系統(tǒng)停止這樣的狀況中的危險(xiǎn)的情況下，通 過較高地設(shè)定比例增益Hp等，并變更為優(yōu)先維持充電率的控制，能將系 統(tǒng)停止防止于未然。
所述表能按每日、每星期、每季來設(shè)定多個(gè)，按照氣象等環(huán)境設(shè)置多 個(gè)，此外，也能按照負(fù)載和蓄電裝置ll的充電率BatC等設(shè)置多個(gè)。
此外，混合型分布電源系統(tǒng)中，除所述這樣變更電力儲(chǔ)存裝置1中的 各種控制量之外，如圖7所示，也能按照電力儲(chǔ)存裝置1的蓄電裝置11 的充電率BatC來設(shè)定分布電源2的發(fā)電指令。也就是說，也能將電力儲(chǔ) 存裝置1的蓄電裝置11的充電狀態(tài)反饋到分散電源2的發(fā)電控制中。
該情況下，例如，如圖7所示，設(shè)置發(fā)電指令設(shè)定裝置54，該發(fā)電指 令設(shè)定裝置54設(shè)定分布電源2的最大發(fā)電輸出。
發(fā)電指令設(shè)定裝置54，例如保持有在蓄電裝置11的充電率BatC和最 大發(fā)電輸出之間建立的對(duì)應(yīng)的表，從表中取得與當(dāng)前的充電率BatC對(duì)應(yīng) 的最大發(fā)電輸出，將其提供給進(jìn)行分布電源2的發(fā)電控制的發(fā)電控制裝置 (省略圖示)。
在該表中，例如能按照如下方式來設(shè)定在充電率BatC較低的區(qū)域 (例如，60%以下)中，增大最大發(fā)電輸出，此外，在充電率BatC較高 的區(qū)域(例如，60%以上)中，按照充電率BatC的增加逐漸減小最大發(fā) 電輸出。
例如，在充電率BatC較高的情況下，如果較高地設(shè)定最大發(fā)電電力，則不能有效利用在蓄電裝置11中蓄電的電力。因此，蓄電裝置11的充電
率BatC是某種程度的較高的情況下，通過進(jìn)行降低分布電源2中的發(fā)電 量的控制，能有效利用蓄電裝置ll的電力。
另外，所述電力儲(chǔ)存裝置1的控制裝置13也能由模擬電路等硬件來 實(shí)現(xiàn)，也能由基于微型計(jì)算機(jī)的處理來實(shí)現(xiàn)。在由微型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的情 況下，將控制裝置13的各構(gòu)成要素實(shí)現(xiàn)的機(jī)能由程序的形式預(yù)先保存在 存儲(chǔ)器中，通過CPU從存儲(chǔ)器中讀出程序來執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)所述動(dòng)作。
以上，雖然參照附圖針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)敘述，但是具 體的構(gòu)成不限于該實(shí)施方式，還包括不脫離本發(fā)明的要旨的范圍的設(shè)計(jì)變 更等。
例如，能夠適當(dāng)選擇來組合采用所述允許電力變化率設(shè)定裝置50、 50'、允許提供電力范圍設(shè)定裝置51、目標(biāo)充電率設(shè)定裝置52、 PID控制 常數(shù)設(shè)定裝置53、以及發(fā)電指令設(shè)定裝置54。例如，在所述實(shí)施方式中， 雖然將包括允許電力變化率設(shè)定裝置50作為前提，但是也能代替這種情 況，只包括允許提供電力范圍設(shè)定裝置51。這樣地，在所述各種裝置中， 也能獨(dú)立地包括一個(gè)裝置。
更進(jìn)一步地，所述實(shí)施方式中，雖然允許電力變化率設(shè)定裝置50、 50'、 允許提供電力范圍設(shè)定裝置51、目標(biāo)充電率設(shè)定裝置52、 PID控制常數(shù) 設(shè)定裝置53、以及發(fā)電指令設(shè)定裝置54作為獨(dú)立的裝置來構(gòu)成，但是也 能代替這種情況，控制裝置13具備由這些各種裝置實(shí)現(xiàn)的機(jī)能。
權(quán)利要求
1. 一種電力儲(chǔ)存裝置，連接在利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，向所述電力系統(tǒng)提供電力，其特征在于，該電力儲(chǔ)存裝置包括蓄電裝置；控制裝置；以及根據(jù)從所述控制裝置給出的轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電的電力轉(zhuǎn)換機(jī)，所述控制裝置包括第1設(shè)定部，根據(jù)所述發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和所述蓄電裝置的充電狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在其變化率超出規(guī)定的允許電力變化率范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力的變化率抑制在所述允許電力變化率范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定部，根據(jù)所述目標(biāo)提供電力來設(shè)定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力，所述允許電力變化率范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或所述蓄電裝置的充電率來變更。
2. —種電力儲(chǔ)存裝置，連接在利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置和 提供所述發(fā)電裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，向所述電力系統(tǒng)提供電力，其 特征在于，該電力儲(chǔ)存裝置包括蓄電裝置；控制裝置；以及根據(jù)從所述控制裝 置給出的轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電的電力轉(zhuǎn)換機(jī)，所述控制裝置包括第1設(shè)定部，根據(jù)所述發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和所述蓄電裝置的充電狀 態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在所述目標(biāo)提供電力超出規(guī)定的允許提供電力 范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力抑制在所述規(guī)定的允許提供電力范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定部，根據(jù)所述目標(biāo)提供電力來設(shè)定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力， 所述允許提供電力范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或所述蓄電裝置的充 電率來變更。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的電力儲(chǔ)存裝置，其特征在于， 所述第1設(shè)定部釆用用于使所述蓄電裝置的充電率接近目標(biāo)充電率的充電率維持指令來設(shè)定所述目標(biāo)提供電力，所述目標(biāo)充電率按照時(shí)間、負(fù)載、或環(huán)境來變更。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力儲(chǔ)存裝置，其特征在于，所述充電率維持指令通過對(duì)所述蓄電裝置的充電率和所述目標(biāo)充電率之間的差值進(jìn)行PID控制來被求得，在所述PID控制中使用的至少任意一個(gè)控制常數(shù)按照所述蓄電裝置的充電率來變更。
5. —種混合型分布電源系統(tǒng)，具備從權(quán)利要求1到權(quán)利要求4中的任一項(xiàng)所述的電力儲(chǔ)存裝置；以及 利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置。
6. —種混合型分布電源系統(tǒng)，具備利用自然能源迸行發(fā)電的發(fā)電裝置；連接在所述發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的電力系統(tǒng)之間，向所述電力系統(tǒng)提供電力的電力儲(chǔ)存裝置；根據(jù)所述電力儲(chǔ)存裝置具有的蓄電裝置的充電率來設(shè)定所述發(fā)電裝 置的最大發(fā)電輸出的發(fā)電指令設(shè)定裝置；以及根據(jù)所述發(fā)電裝置的最大發(fā)電輸出來控制所述發(fā)電裝置的發(fā)電控制 裝置。
7. —種電力儲(chǔ)存裝置的充放電控制方法，該電力儲(chǔ)存裝置包括蓄電 裝置和根據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電的電力轉(zhuǎn)換部，連 接在利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的電 力系統(tǒng)之間，從所述蓄電裝置向電力系統(tǒng)提供電力，在該電力儲(chǔ)存裝置的 充放電控制方法中，包括第1設(shè)定過程，根據(jù)所述發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和所述蓄電裝置 的充電狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在其變化率超出規(guī)定的允許電力變化 率范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力的變化率抑制在所述允許電力變化 率范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定過程，根據(jù)所述目標(biāo)提供電力來設(shè)定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力， 所述允許電力變化率范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或所述蓄電裝置的 充電率來變更。
8. —種電力儲(chǔ)存裝置的充放電控制方法，該電力儲(chǔ)存裝置包括蓄電 裝置和根據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)電力指令進(jìn)行所述蓄電裝置的充放電的電力轉(zhuǎn)換部，連 接在利用自然能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置和提供所述發(fā)電裝置的電力的電 力系統(tǒng)之間，能從所述蓄電裝置向電力系統(tǒng)提供電力，在該電力儲(chǔ)存裝置 的充放電控制方法中，包括第1設(shè)定過程，根據(jù)所述發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和所述蓄電裝置 的充電狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在所述目標(biāo)提供電力超出規(guī)定的允許 提供電力范圍的情況下，將所述目標(biāo)提供電力抑制在所述規(guī)定的允許提供 電力范圍內(nèi)；以及第2設(shè)定過程，根據(jù)所述目標(biāo)提供電力來設(shè)定所述轉(zhuǎn)換機(jī)目標(biāo)電力， 所述允許提供電力范圍按照時(shí)間、負(fù)載、環(huán)境、或所述蓄電裝置的充 電率來變更。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力儲(chǔ)存裝置和混合型分布電源系統(tǒng)。其目的在于，在蓄電裝置沒有成為過充電或過放電的充電率的范圍中，有效利用蓄電裝置的電力量，并且向作為分布電源系統(tǒng)整體的電力系統(tǒng)有效進(jìn)行輸出。在混合型分布電源系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)電裝置的發(fā)電輸出和蓄電裝置的充電狀態(tài)來設(shè)定目標(biāo)提供電力，并且在所述目標(biāo)提供電力超出規(guī)定的允許提供電力范圍的情況下，將目標(biāo)提供電力抑制在規(guī)定的允許提供電力范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101507079SQ200780030899
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者小林克明, 田島英彥, 西田健彥, 重水哲郎 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社