太阳光发电系统技术方案

本发明专利技术提供的太阳光发电系统中，设置了功率补偿量运算器（１１３），其用于采用多个太阳光发电装置（１１－１ｉ）的合成输出电流（Ｉ）、各个功率变换器（１１２）的输出电压（Ｖ１）以及输出电流（Ｉ１）、和与电力系统之间的互连点（３）的电压（Ｖｓ），运算用于抑制电压变动的功率量（Ｑ）。在功率补偿量运算器中，设置了推定与电力系统之间的互连点的电压的机构（１１３３）。并且，采用基于太阳光发电装置的合成发电输出的有效功率（Ｐ）的变动量（ΔＰ）与互连点电压的变动量（ΔＶｓ）之积所计算的控制参数（α）、和太阳光发电装置（１１０）的有效功率（Ｐ１），计算对电压变动进行最小化的无效功率指令值（Ｑ↑［＊］）。这时，在变动量（ΔＰ）的检测值中设置死区（１１３５）。进而，在太阳光发电装置的合成发电输出的变动量（ΔＰ）处于阈值以下的状态继续规定时间以上的情况下，将有效功率的变动指令（ΔＰ１↑［＊］）传送给功率控制器（１１４），在所计算的控制参数（α）的变化量处于阈值以下的情况下，停止变动指令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将由多个太阳光发电装置组构成的太阳光发电系统互连 起来的电力系统的功率品质，涉及一种太阳光发电系统的结构以及控制方 法。
技术介绍
认为地球变暖的原因的二氧化碳排出量的削减成为一个大的课题，作 为二氧化碳排出量的削减机构，利用了风力发电和太阳光发电等自然能源 的分散型电源的导入正在兴盛。虽然分散型电源与电力系统互连而多被采 用，但由于因风速或日照量的变动导致发电输出变动，因此在与电力系统 大量互连的情况下，担心会对电力系统的电压或频率产生影响。作为经由功率变换器对与电力系统互连的风力发电机的电压变动进 行抑制的方法，在专利文献l中，公开了一种方法，对表示功率变换器的发电输出的有效功率P与无效功率Q之比的控制参数a进行调整，并将与 发电输出的有效功率相应的无效功率输出，从而抑制因发电输出的变动引 起的电压变动。具体而言，是一种采用风力发电机与电力系统之间的互连 点的电压的变动量与发电输出的有效功率的变动量之积，探索用于对电压 变动进行最小化的最佳控制参数a的方法。 一般而言，公知有下述方法， 通过使该控制参数a与从互连点看的电力系统侧的合成阻抗的电阻量与电 抗量之比R/X—致，从而能够将电压变动最小化。进而，在非专利文献l中，在上述方法中公开了一种对风力发电机的 发电输出的有效功率的变动量根据其极性进行编码来探索oc的处理方法。 专利文献1:日本特开2007 — 124779号公报 非专利文献l:平成19年日本国电气学会全国大会，No.4-082 风力发电，为了效率化因而多被用作由多个风力发电机构成的风力发 电机组、或者风能场(wind farm)。另一方面，最近关于太阳光发电也有大规模的动向，关于发送功率输出为数MW级的所谓超级太阳能系统(mega solar system)正在研究。在这些大规模的太阳光发电系统中，与 风力发电同样地，也会产生伴随日照量的变化的输出变动以及由此引起的 互连点的电压变动。在将太阳光发电系统大规模化的情况下， 一般采用的结构是将太阳电 池板与额定电容为数10kW至数lOOkW的多个功率变换器连接，进而连 接这些功率变换器的输出并与电力系统互连。在此，在大规模系统的情况 下，由于太阳电池板的设置面积广，因此认为与各功率变换器连接的太阳 电池板所接受的日照量变化会产生时间延迟，结果从各功率变换器输出的 发电输出的变动成分的相位可能不同。在与电力系统之间的互连点产生的 电压变动依赖于在太阳光发电系统整体合成的输出变动，但在因上述相位 延迟的影响导致太阳光发电系统整体的输出变动与各功率变换器的输出 变动的增减状态不同时，若应用上述公知技术，则多个功率变换器中用于 抑制电压变动的控制有可能会产生干涉(课题l)。另外，在将上述公知技术应用于太阳光发电系统的情况下，风力发电 和太阳光发电的输出变动的产生形式的不同会成为问题。在风力发电的情 况下，除因天气引起的风速变动所产生的输出变动之外，因在涡轮叶片横 切支柱时所产生的风速变动也会产生输出变动，因此成为周期性比较高的 输出变动特性。对此，在太阳光发电的情况下，发电输出的变动基本上只 依赖于日照量的变化，因此根据天气情况会存在未产生输出变动的情况、 或者产生微小的输出变动的时间段持续很长时间的情况、或因云的流动等 导致突发且非周期性地产生大输出变动的情况。这些情况下，如上述公知的技术，在采用与电力系统之间的互连点的 电压的变动量与发电输出的有效功率的变动量的符号(+ 1或者一l)之积 探索最佳控制参数cc的方法中，通过将微小的发电输出的变动编码，可能 会不必要地修正控制参数而偏离最佳值(课题2)。另外，在发电输出未产生变动的状态长时间继续期间，若因系统结构 的变更等导致合成阻抗改变，则控制参数oc的最佳值会改变。在上述公知 的技术中，由于如果发电输出不变动则不修正控制参数值，因此ot偏离最 佳值的状态继续，在再次收敛至最佳值之前可能需要时间(课题3)。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述课题而形成的，其目的在于提供一种太阳光发电 系统，不采用其他补偿装置，通过作为太阳光发电系统的构成要素之一的 多个功率变换器的无效功率控制， 一边防止干涉一边稳定地抑制因太阳光 发电系统的输出变动所产生的电压变动。为了实现上述目的，本专利技术的太阳光发电系统的特征在于大致以下构成。对于与对太阳光发电系统进行大规模化时的控制的干涉有关的课题 1，在各太阳光发电装置的控制器中设置电力补偿量运算器，其采用多个 太阳光发电装置的合成输出电流、各太阳光发电装置的功率变换器的输出 电压以及输出电流、和与电力系统的互连点的电压，来运算用于抑制电压 变动的功率量。对于与控制参数的不必要修正有关的课题2，在上述功率补偿量运算 器中，在采用基于多个太阳光发电装置的合成发电输出的有效功率的变动 量与互连点电压的变动量之积计算的上述控制参数、和各太阳光发电装置 的有效功率，来计算对电压变动进行最小化的无效功率指定值时，在合成 发电输出的有效功率的检测值中设置死区。对于控制参数偏离最佳值的状态继续的课题3，在上述功率补偿量运 算器中，设置在多个太阳光发电装置的合成发电输出的有效功率的变动量 处于阈值以下的状态继续规定时间以上的情况下，将有效功率的变动指令 传送给功率变换器的功率控制器，在基于多个太阳光发电装置的合成发电 输出的有效功率的变动量与互连点电压的变动量之积所计算的控制参数 的变化量处于阈值以下的情况下，停止变动指令的机构。根据本专利技术的太阳光发电系统，由于根据采用合成输出电流的检测值 所计算的发电输出的有效功率的变动成分、和采用根据功率变换器的输出 电压的检测值推定的互连点电压计算的电压的变动成分，计算用于抑制电 压变动的功率补偿量，因此即使在各功率变换器的发电输出存在相位差的 情况下，也不会产生干涉，能够运算用于稳定地抑制电压变动的功率补偿 量。从而，在由多个功率变换器构成的大规模的太阳光发电系统中，能够抑制因发电输出的变动所产生的电压变动。进而，即使在发电输出没有变动、或者发生了微小的变动的时间段继 续的情况下，通过根据发电输出的有效功率的检测值由功率变换器使微小 变动能动地发生，从而能够克服表示发电输出的有效功率P与无效功率Q 之比的控制参数a从用于抑制电压变动的最佳值被不必要地补正，或者向 最佳值的收敛需要时间的问题，能够实现适于太阳光发电系统的电压变动 抑制控制。在由与电力系统连接的多个功率变换器和太阳电池板构成的太阳光 发电系统中，适当且稳定地抑制因发电输出的变动引起的电压变动。该目 的不必设置特别的调整装置便能实现。本专利技术的太阳光发电系统，由控制太阳电池板的输出的功率变换器和 其控制器构成，由将多个太阳光发电装置与电力系统互连而成，该太阳光发电装置，具有对表示功率变换器的发电输出的有效功率P与无效功率Q 之比的控制参数a进行调整来抑制电压变动的功能。在上述控制器中设置 电力补偿量运算器，其采用太阳光发电系统的合成输出电流、太阳光发电 系统与电力系统的互连点的电压、和上述功率变换器的输出电压以及输出 电流，运算用于抑制电压变动的功率量。在上述功率补偿量运算器中设置 采用太阳光发电系统的合成输出电流的检测值I和上述功率变换器的输出 电压的检测值V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳光发电系统，由将多个太阳光发电装置与电力系统互连而构成，所述太阳光发电装置由对太阳电池板的输出进行控制的功率变换器和其控制器构成，并具有对表示功率变换器的发电输出的有效功率Ｐ与无效功率Ｑ之比的控制参数α进行调整来抑制电压变动的功能，　在上述控制器中设置了功率补偿量运算器，其采用太阳光发电系统的合成输出电流、太阳光发电系统与电力系统的互连点的电压、和上述功率变换器的输出电压以及输出电流，运算用于抑制电压变动的功率量。

【技术特征摘要】
JP 2007-12-27 2007-3363261、一种太阳光发电系统，由将多个太阳光发电装置与电力系统互连而构成，所述太阳光发电装置由对太阳电池板的输出进行控制的功率变换器和其控制器构成，并具有对表示功率变换器的发电输出的有效功率P与无效功率Q之比的控制参数α进行调整来抑制电压变动的功能，在上述控制器中设置了功率补偿量运算器，其采用太阳光发电系统的合成输出电流、太阳光发电系统与电力系统的互连点的电压、和上述功率变换器的输出电压以及输出电流，运算用于抑制电压变动的功率量。2、 根据权利要求l所述的太阳光发电系统，在所述功率补偿量运算器中设置了采用太阳光发电系统的合成输出 电流的检测值I和上述功率变换器的输出电压的检测值Vi来推定与电力 系统之间的互连点电压Vs的机构。3、 根据权利要求1所述的太阳光发电系统，在由上述电力补偿量运算器采用基于太阳光发电系统的合成发电输 出的有效功率P的变动量与互连点电压Vs的变动量之积所计算的控制参 数、和从上述太阳光发电装置输出的有效功率Pi，来计算对电压变动进行 最小化的无效功率指令值Qi时，在上述合成发电输出的有效功率P的变 动量的检测中设置死区。4、 根据权利要求l所述的太阳光发电系统，在上述电力补偿量运算器中设置下述机构，即在上述合成发电输出的 有效功率P的变动量处于阈值以下的状态继续规定时间以上的情况下，将 基于有效功率P的变动量的该太阳光发电装置的变动指令APi传送给上述 功率变换器，在基于上述有效功率P的变动量与互连点电压Vs的变动量 之积所计算的控制参数oc的变化量处于阈值以下的情况下，使变动指令APi停止的机构。5、 根据权利要求l所述的太阳光发电系统，在上述电力补偿量运算器中设置权利要求3所述的死区以及权利要求 4所述的机构。6、 一种太阳光发电系统，由将至少一个太阳光发电装置与电力系统互连而构成，所述太阳光发电装置，由对太阳电池板的输出进行控制的功 率变换器和其控制器构成，并具有对表示功率变换器的发电输出的有效功率P与无效功率Q之比的控制参数a进行调整来抑制电压变动的功能，具有对上述太阳光发电系统的合成输出电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野康则，大原伸也，宫田博昭，近藤真一，内山伦行，伊藤智道，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]