JP3981690B2 - 統括風力発電システム - Google Patents

Description

本発明は、電力制御システムに関し、特に風力発電システムで発電した電力を電力取引所で扱える発電電力とするために、複数の風力発電装置を制御する統括風力発電システムに関する。

風力発電とは、風の運動エネルギーを風車又はプロペラにより回転という動力エネルギーに変換し、回転を増速機などで増速させて発電機を動かして電気エネルギーに変える。電気エネルギーを安定した電力品質まで高めて電力会社の系統につなぐことを「系統連系」、電力を電力会社の系統に流すことを「逆潮流」と呼ぶ。

風力発電設備を設置する為には、年間平均風速が５〜６ｍ／ｓ以上で一定方向から吹く風力発電に適した風況や、建設資材を運ぶための道路及び送電線が確保できることが必要となる。風力発電の一般的な方法として風の強い一定の条件を満たす場所（サイト）に風車を複数基並べて導入した場所がウィンドファームと呼ばれている。

また、風は地上から高くなるほど強くなり、例えば地上約５０ｍの地点では地上約１０ｍの地点より約１．３倍の大きな風速が得られる。風力エネルギーは、風速の３乗に比例するため、約２．２倍の風力エネルギーを得ることが可能となり、タワーを高くすればするほど大きな出力は得られるが、同時に建設コストも高くなり、タワーの高さの決定には出力とコストのバランスを検証しなければならない。

近年、プロペラ型風車は大型の物で１５００〜２０００ｋＷの定格出力（最大出力）、中型の物で２００〜６００ｋＷ程度の物が風力発電に用いられている。風車の大きさは、例えば中型の物でタワーの高さが４５ｍ程度、羽根の直径は５０ｍほどになり、地面から羽根の先端までは地上２０階建てのビル（約７０ｍ）に匹敵する。

しかしながら、風力発電などによる自然エネルギー発電電力は季節や時間、天候などによって大きく変動するので、多くの自然エネルギー発電装置が電力ネットワークに接続されて逆潮流される電力量が増大すると発電量の変動が大きくなり、系統電力ネットワークが不安定になる。このような問題を解決するために特許文献１に示されるような自然エネルギー発電装置の発電電力の供給を受ける電力ネットワークの安定化を図る技術が公開されている。

また、特許文献２には、誤差が少ない風予測を可能とする風関係特定装置、風予測装置等に関する技術が公開されており、精度の良い風況予測を可能としている。

近年、日本国内における風力発電も発電量を年々伸ばしており、非特許文献１に示す秋田県能代市の風力発電所14,400kW（600kW×24基）では利用率27．4%（平成１５年度東北自然エネルギー開発会社調べ）を達成している。さらに、非特許文献２に示すように、平成１７年４月から日本卸電力取引所の取引が始まり、自由な電力の売電が今後可能となることから、電力会社だけでなく地方自治体などの支援による風力発電が注目されるようになった。

特開２００４−７２９００号公報 特開２００５−１００８２号公報 東北自然エネルギー開発株式会社、"風力発電所"、[online]、[平成１５年２月２８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ： http://www.tohokushizen-e.co.jp/ ＞ 理事長 菅野 明、有限責任中間法人 日本卸電力取引所、 "取引ガイド Ver 1.40"、[online]、日本卸電力取引所（Japan Electric Power Exchange，略称 JEPX）、［平成１５年３月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jepx.org/guide.htm＞

上述したように、風力発電所が建設され各地で稼働している。しかし、風力発電は、出力が風まかせとなり不安定なこと、時間帯毎の計画的な発電出力を得ることができないこと、出力が火力及び水力発電と比較して小さいことから、このままでは電力取引所で風力発電電力を取引することができないという問題がある。

また、特許文献１に示されるように２次電池を風力発電装置に増設することは、設置コストと保守コストの上昇となり収益性の悪化を招く恐れがある。

さらに、刻々変化する発電と充電を系統連系により実現するには送電電力の決定、送電経路の切替え指示等、きめ細かい制御を行う必要があるが現状では制御されていないという問題もある。

以上のような問題を解決することをその目的の１つとする。本発明に係る統括風力発電システムは、電力取引所の商品となる所定時間毎の電力を供給するために、複数の風力発電装置が設置されているウィンドファームの発電量などの情報を、通信ネットワークを介して取得し、取得した情報に基づいて風力発電装置の発電量を統括して電力ネットワークに供給する統括風力発電システムに関する。

本発明に係る統括風力発電システムは、過去の気象、風況、季節、時刻のいずれかもしくは複数の条件におけるウィンドファームの各風力発電装置の条件と発電量を取得する発電量取得手段と現在の各ウィンドファームと各風力発電装置の条件と発電量を記憶する発電量記憶手段と、発電量記憶手段で記憶した過去の発電実績と数値解析結果に応じて所定時間毎の供給可能な電力を予測する供給量予測手段と、供給量予測手段で得られた供給量予測値に基づき電力取引所に提示されている所定時間毎の需要量に入札し、電力取引所で約定された約定電力量と約定金額を取得する入札手段と、ウィンドファームの風力発電装置で発電した電力を充電し、不足時に放電する蓄電池の充放電を制御する充放電制御手段と、入札手段で約定した電力量を供給するために発電量取得手段から複数のウィンドファームの発電量を取得して総計し、余剰又は不足分を充放電制御手段により蓄電池に充放電させる風力発電統括手段と、を備え、風力発電統括手段は、送電系統と配電系統とを制御する給電指令装置と、ウィンドファームを送電系統に接続する連系用変電所と、にウィンドファームの発電量と充放電制御手段の充放電量とのうち少なくとも１つの情報を送信することを特徴とする。

なお、供給量予測手段は、過去の発電実績、気象レーダ、静止衛星写真又は気象モデルを使用したコンピュータ・シミュレーションなどを用いて予測するのが好ましい。

また、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、風力発電統括手段により制御されるウィンドファームは、複数の風力発電装置を有する第１種ウィンドファームと、ウィンドファーム内に蓄電池を有する第２種ウィンドファームと、を含み、電力ネットワークを介した充放電が制限されている場合、充放電制御手段は、第２種ウィンドファームに対して風力発電装置の電力をウィンドファーム内の蓄電池に充電させることを特徴とする。

さらに、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、電力ネットワークを介して他のウィンドファームで発電した電力による充電が可能な場合、充放電制御手段は、第１種ウィンドファームの風力発電装置で発電した電力相当分を電力ネットワークに放電させ、電力ネットワークから電力相当分を第２種ウィンドファームの蓄電池に充電させることを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、電力ネットワークに接続される蓄電池を有する蓄電設備に充電が可能な場合、充放電制御手段は、少なくとも第１種ウィンドファームの風力発電装置が発電した電力相当分を電力ネットワークへ供給させ、供給された電力相当分を蓄電設備に充電させることを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、充放電制御手段は、電力取引所の商品となる所定時間毎の電力以上となる場合、第２種ウィンドファームの蓄電池と電力ネットワークに接続された蓄電設備に充電させることを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、風力発電統括手段は、余剰又は不足分を蓄電池の充放電により制御する充放電制御手段と、各ウィンドファーム内に複数設置されている風力発電装置の少なくとも１つを、停止又は始動させるウィンドファーム出力制御手段と、を有することを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、入札手段は、取得した約定電力量と、予め記憶されている風力発電装置の系統連系情報と、を電力ネットワークを管理する給電指令装置に送信することを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る統括風力発電システムにおいて、風力発電統括手段は、風力発電装置の発電量を監視するとともに、給電指令装置に発電量を送信することを特徴とする。

本発明を用いると、分散するウィンドファームの出力を一元管理することが可能となり、少なくとも１０００ｋＷｈ以上の大容量の発電力として利用することが可能となる。

また、蓄電池を持つウィンドファームにより、全体の平準化制御と計画的な発電が調整可能となり、電力取引所で扱つかえる品質の電力（商品）とすることが可能である。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１は、電力ネットワーク４０と通信ネットワーク３０に接続された本発明の実施形態における統括風力発電システム１００の全体構成を示す構成図である。電力ネットワーク４０は、発電所２５と送電用変電所２３を含む送電系統４２と、配電用変電所２４と連系用変電所２２と高圧電圧調整器２６及び柱上変圧器２７などを含む配電系統４４と、これらを制御する給電指令装置２１を有している。また、電力を消費する負荷１５と、複数の風力発電所（以下、本実施形態では風力発電装置という。）を有するウィンドファーム１８が接続されている。

通信ネットワークは、インターネット及び専用通信回線で構成されている。通信ネットワーク３０には、自由な電力の売買を取り扱う電力取引所１４と、風力ＤＢ１２を有する統括風力制御部１１と、複数のウィンドファーム１８と、給電指令装置２１と、連系用変電所２２及び電力を購入する購入者端末１６などが接続されている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る統括風力発電システム１００の構成を説明するための説明図である。統括風力発電システム１００は、統括風力制御部１１と第１種ウィンドファーム１７と第２種ウィンドファーム１９を含んでいる。第１種ウィンドファーム１７は、充電設備を備えておらず、発電した電力を電力ネットワーク４０にそのまま供給する。また、第２種ウィンドファーム１９は蓄電池１３を備えており、余剰電力の充電と放電により制御された電力の供給を電力ネットワーク４０に行うことができる。

また、電力取引所１４と統括風力発電システムは、通信ネットワークを介して接続されている。統括風力制御部１１は、電力の取引を行う電力取引所１４と、第１種ウィンドファーム１７と第２種ウィンドファーム１９の発電電力量を取得し、総計した発電電力量を基に電力取引所１４に入札して電力を売り、対価の支払い及び、発電電力量の制御を行う。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るウィンドファーム１８の構成を示す構成図である。風力発電に適した風況の良い場所に設置されたウィンドファーム１８には、（Ａ）第１種ウィンドファーム１７と（Ｂ）第２種ウィンドファーム１９の構成を有するものがある。

（Ａ）第１種ウィンドファーム１７は、複数の風力発電装置５３（例えば６００ｋＷ級）と昇圧設備５５と系統連系の為の連系用変電所２２及びウィンドファーム制御装置５１を有しており、発電した電力をそのまま供給する。

（Ｂ）第２種ウィンドファーム１９は、複数の風力発電装置５３（例えば６００ｋＷ級）と、昇圧設備５５と、系統連系の為の連系用変電所２２と、ウィンドファーム制御装置５１と、昇降圧及び直交流変換を行う変換器５２に接続された蓄電池１３と、を有している。

第１の実施形態に係る統括風力発電システム１００は、統括風力制御部１１の指示により第２種ウィンドファーム１９内部の複数の風力発電装置（５３ａ，５３ｂなど）からの電力を充電する場合と、第１種ウィンドファーム１７の電力を充電する場合がある。

一般的に風力発電の元になる空気の動きは、均一ではない場合があり、例えば、海岸沿いに数キロにわたって設置された風力発電装置のプロペラが不均一に回転する状況が観測される。このような場合電力調整に蓄電池１３を用い、さらに本実施形態では、全く場所が異なるウィンドファーム間での電力調整を可能にしている。

図４は、本発明の実施形態に係る統括風力発電システム１００と外部の情報の流れを示す模式図である。風力データベース（以下ＤＢと略す。）１２を有する統括風力制御部１１は、ウィンドファーム１８と、給電指令装置２１と、需要者端末１６と接続された電力取引所１４と、接続されている。

さらに、風力ＤＢ１２は、内部に５つのサブデータベースを有している。５つのサブデータベースは、（１）風力予測ＤＢ７１、（２）売電電力予測ＤＢ７２、（３）実績発電量ＤＢ７３、（４）風力発電指令ＤＢ７７、及び（５）風力発電系統連系ＤＢ７５である。以下、各種ＤＢの機能を説明する。

（１）風力予測ＤＢ
電力取引所で扱われる電力と料金を、過去の実績、風況条件、気象条件、経済活動などに基づいて数週間先まで独自予測した発電計画を格納するＤＢである。以下に述べるその他のＤＢの基礎情報として独自に予測した発電計画が使用される。

（２）売電電力予測ＤＢ
当日、翌日、翌々日の売電電力量と料金単価を予測するＤＢであり、この予測値を風力発電の所有者に提供することで風力発電電力の確保に用いる。

（３）実績発電量ＤＢ
売電電力予測値に対する実際に集めた余剰電力、料金単価及び売電金額などの実績を格納するＤＢである。格納された情報は、売電の精算に用いられる他、発電計画ＤＢの基礎情報として使用されると共に、後述する風力発電量の算出にも用いられる。

（４）風力発電指令ＤＢ
電力取引所で確定した売電電力を達成させるために、電力受渡し時に調整した指令値を格納するＤＢである。

（５）風力発電系統連系ＤＢ
風力発電の場所、種別、制御方式、定格出力、系統連系の接続情報などを格納するＤＢであり、系統連系時の逆潮流に関する情報として利用される。

図５は、本発明の実施形態に係る統括風力制御部１１と接続される電力取引所の商品を説明する説明図である。約定（やくじょう）とは、注文が執行され売買が成立することを示し、特に証券業界の用語である。株式など、注文を出しても値段などが合わずに、執行されたものの約定に至らない場合もあることから“取引”とは区別されている。

約定の単位として、１日を３０分単位に４８時間帯に分割してそれぞれを商品とし、４８商品が設けられている。取引単位時間の最小量は５００ｋＷｈであり、本実施形態における統括風力制御部１１は複数のウィンドファーム１８を制御して最小量以上の発電量を確保する。また、必要な商品のみ売買が可能であり、例えば、「１４時００分から１４時３０分の売りと１６時００分から１６時３０分の買い」を行うことが可能である。

図６は、本発明の実施形態に係る統括風力発電システム１００で発電され、取引される電力を説明するための説明図である。本実施形態では、予め過去の気象記録、気象モデルによる数値シミュレーションなどで求められた予想値を予想上限として設定し、１週間の平均風力発電量を実績値として参考にしながら、安全マージン（予備発電量）及び、充放電電力を加味して得られる予想下限を販売電力としている。

図７は、本発明の実施形態に係る統括風力制御部１１と接続される電力取引所１４で処理される約定処理の概要を説明する説明図である。電力取引所１４は、約定処理を実施する日の入札受付締切り後に約定の処理を行う。図７に示すように、参加者の入札したデータを積み上げ、「売り」の量・価格線と「買い」の量・価格線を作成し、その交点の価格を約定価格、量を約定量とする。

図７に示すように、左下から右上に伸びる量・価格線が「売り」であり、右下から左上に伸びる量・価格線が「買い」である。交点では、買いが１３に対し、売りが１２しかないため。買いは一部のみの約定となる。この場合の処理は、約定価格より高い買いの指定（この場合Ａの８．５０円／ｋＷｈ／ｈで７，０００ｋＷｈの買い）の量を確定する。残りの量（この場合、１２から７を減じて５）を、その価格における指定量に応じて按分する。つまり、需要者Ａの約定量は、８．１０円／ｋＷｈより高価格で入札し、確定した７，０００ｋＷｈ／ｈとなる。また、需要者Ｂの約定量は、（１２−７）×（６÷６）＝５，０００ｋＷｈ／ｈとなる。

図８は、本発明の実施形態に係る統括風力制御部１１の処理の流れを示すフローチャート図である。最初に、過去の気象記録とシミュレーション結果及び複数のウィンドファーム１８より取得した風力発電情報（ステップＳ１０）に基づいて風力発電電力の合計値を算出し、算出された電力値により電力取引所１４へ入札を行う（ステップＳ１２）。入札が確定して電力の受渡し（ステップＳ１４）を行った後に、料金の精算と風力ＤＢ１２の更新を行い（ステップＳ１６）、最初に戻る。次に、電力の受け渡しサブルーチン（ステップＳ１４）を説明する。

電力の受け渡し処理（ステップＳ１４）は、統括風力発電システム１００と電力ネットワーク４０の構成に応じて、（１）ウィンドファームの蓄電池１３に系統側の電力が流れ込まない制御フロー、（２）ウィンドファームの蓄電池１３にウィンドファーム間の電力が流れる制御フロー、（３）電力ネットワークに蓄電設備を設置し、各ウィンドファームと電力設備に出力指令を行う調整能力増強型制御フローの３つを含んでいる。以下、各制御フローについて説明する。

（１）ウィンドファームの蓄電池１３に系統側の電力が流れ込まない制御フロー
図９は、本発明の実施形態に係る統括風力制御部１１の処理において、第２種ウィンドファームの蓄電池１３に系統側の電力が流れない制御の流れを示すフローチャート図である。

統括風力制御部１１は、最初にステップＳ２０において、確定した発電電力と発電時間に関する発電情報を計画出力として各ウィンドファーム制御装置５１に送信する。以後、送信された計画出力に合わせてステップＳ２２からステップＳ３８までの処理が一定時刻毎に統括風力制御部１１主導で実行される。

統括風力制御部１１は、第１種ウィンドファームから各時刻の出力を受信（ステップＳ２４）し、第２種ウィンドファームから各時刻の出力、充電情報、放電情報などを受信（ステップＳ２６）する。次に、統括風力制御部１１は、各ウィンドファームの出力を合計（ステップＳ２８）して合計実出力を求める。

次に、計画出力と得られた合計実出力の比較を行い（ステップＳ３０）、計画出力を越える“余剰”と判定した場合は、ステップＳ３２の処理を実行する。ステップＳ３２では、第２種ウィンドファーム内の発電量を充電に当てて余剰電力を蓄える。さらに、余剰がある場合には、第１種ウィンドファームへ出力ダウン指示（ステップＳ３４）を出し、複数基ある内の数基を停止又は解列して計画出力に押さえる処理を実行させ、繰り返し（ステップＳ３８）処理に戻る。

また、計画出力とほぼ同じ場合は、“適正”と判断して出力維持を指示し（ステップＳ３７）、繰り返し（ステップＳ３８）処理に戻る。

さらに、計画出力を下まわる“不足”と判断した場合は、第２種ウィンドファームへ放電指示（ステップＳ３５）を行い、不足分を補う。さらに不足する場合は、第１種ウィンドファームの複数基ある内の稼動していない数基を始動させる出力アップ指示（ステップＳ３６）を行い、繰り返し（ステップＳ３８）処理に戻る。

（２）ウィンドファームの蓄電池１３にウィンドファーム間の電力が流れる制御フロー
図１０は、本発明の実施形態に係る統括風力制御部１１の処理において、第２種ウィンドファーム１９の蓄電池１３にウィンドファーム間の電力が流れる制御の流れを示すフローチャート図である。

統括風力制御部１１は、最初にステップＳ４０において、確定した発電電力と発電時間に関する発電情報を計画出力として各ウィンドファーム制御装置５１に送信する。以後、送信された計画出力に合わせてステップＳ４２からステップＳ５８までの処理が一定時刻毎に統括風力制御部１１主導で実行される。

統括風力制御部１１は、第１種ウィンドファームから各時刻の出力を受信（ステップＳ４４）し、第２種ウィンドファームから各時刻の出力、充電情報、放電情報などを受信（ステップＳＳ４６）する。次に、統括風力制御部１１は、各ウィンドファームの出力を合計（ステップＳ４８）して合計実出力を求める。

次に、計画出力と得られた合計実出力の比較を行い（ステップＳ５０）、計画出力を越える“余剰”と判定した場合は、第２種ウィンドファーム内の発電量を充電に当る指示（ステップＳ５２）を行い、余剰電力を第２種ウィンドファームの蓄電池１３に蓄える。さらに余剰がある場合は、系統連系により第１種ウィンドファームの電力分を満充電でない第２種ウィンドファームの蓄電池１３に蓄える（ステップＳ５４）。その後、繰り返し（ステップＳ５８）処理に戻る。

また、計画出力とほぼ同じ場合は、“適正”と判断して出力維持を指示し（ステップＳ５７）、繰り返し（ステップＳ５８）処理に戻る。

さらに、計画出力を下まわる“不足”と判断した場合は、第２種ウィンドファームへ放電指示（ステップＳ５５）を行い、不足分を補うが、さらに不足する場合は、出力に余裕のある第２種ウィンドファームへ放電量を増加させる出力アップ指示（ステップＳ５６）を行い、繰り返し（ステップＳ３８）処理に戻る。

図１１は、本発明の第２の実施形態に係るウィンドファームの構成を示す構成図である。統括風力発電システム１００は、統括風力制御部１１と第１種ウィンドファーム１７と第２種ウィンドファーム１９と蓄電システム８０とを含んでいる。

第１種ウィンドファーム１７は、充電設備を備えておらず、発電した電力を電力ネットワーク４０に供給又は系統連系を用いて蓄電システム８０へ供給する。また、第２種ウィンドファーム１９は蓄電池１３を備えており、余剰電力の充電と放電により制御された電力の供給を電力ネットワーク４０に行うことができる。

蓄電システムは、系統連系の為に電力の昇降圧と交直変換を行う連系用変電所２２と、複数の蓄電池８１と、これらの制御を行う蓄電制御装置８２を有している。さらに、蓄電システム８０は、第１種ウィンドファーム１７の余剰電力の充電及び第２種ウィンドファーム１９の充電に加えて夜間電力の充電も可能である。

また、電力取引所１４と統括風力発電システム１００は、通信ネットワーク３０を介して接続されている。統括風力制御部１１は、同様にして、電力の取引を行う電力取引所１４と、第１種ウィンドファーム１７と第２種ウィンドファーム及び蓄電システム８０の発電電力量を取得し、総計した発電電力量を基に電力取引所１４に入札して電力を売り、対価の支払い及び、発電電力量の制御を行う。

（３）電力ネットワークに蓄電設備を設置し、各ウィンドファームと電力設備に出力指令を行う調整能力増強型制御フロー
図１２は、本発明の実施形態に係る統括風力制御部１１の処理において、蓄電池１３有り、無しのウィンドファーム、及び蓄電システムを用いて出力調整を行う増強型制御の流れを示すフローチャート図である。

統括風力制御部１１は、最初にステップＳ６０において、確定した発電電力と発電時間に関する発電情報を計画出力として各ウィンドファーム制御装置５１に送信する。以後、送信された計画出力に合わせてステップＳ６２からステップＳ８２までの処理が一定時刻毎に統括風力制御部１１主導で実行される。

統括風力制御部１１は、第１種ウィンドファームから各時刻の出力を受信（ステップＳ６４）し、第２種ウィンドファームから各時刻の出力、充電情報、放電情報などを受信（ステップＳ６６）する。次に、統括風力制御部１１は、各ウィンドファームの出力を合計（ステップＳ６８）して合計実出力を求める。

次に、計画出力と得られた合計実出力の比較を行い（ステップＳ７０）、計画出力を越える“余剰”と判定した場合は、第２種ウィンドファーム内の発電量を充電に当る指示（ステップＳ７２）を行い、余剰電力を第２種ウィンドファームの蓄電池１３に蓄える。さらに余剰がある場合は、系統連系により第１種ウィンドファームの電力分を満充電でない第２種ウィンドファームの蓄電池１３に蓄える（ステップＳ７４）。まだ、余剰がある場合は、系統連系により蓄電システムに充電させる指示を出す（ステップＳ７６）。その後、繰り返し（ステップＳ８２）処理に戻る。

また、計画出力とほぼ同じ場合は、“適正”と判断して出力維持を指示し（ステップＳ８０）、繰り返し（ステップＳ８２）処理に戻る。

さらに、計画出力を下まわる“不足”と判断した場合は、第２種ウィンドファームへ放電指示（ステップＳ７７）を行い、不足分を補う。しかし、まだ不足する場合は、第１種ウィンドファームで逆潮流接続していない風力発電装置を接続させる出力アップ指示（ステップＳ７８）を行い、さらに不足する場合は、蓄電システム８０へ放電指示を出し（ステップＳ７９）、繰り返し（ステップＳ３８）処理に戻る。

以上、述べたように、本実施形態において、分散するウィンドファームの出力を一元管理することが可能となり、大容量の発電力として利用することが可能となる。また、蓄電池１３を持つウィンドファームにより、全体の平準化制御と計画的な発電が調整可能となり、電力取引所で扱つかえる品質の電力とすることが可能であるという効果がある。

なお、本実施形態ではＲＰＳ（Renewables Portfolio Standard ：再生可能エネルギー利用割合基準）電源として蓄電池を有する蓄電システム８０を用いたが、出力調整が比較的容易な例えば廃棄物発電などとの組み合わせによる出力制御方法も好適である。

電力ネットワークと通信ネットワークに接続された本発明の実施形態における統括風力発電システムの全体構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る統括風力発電システムの構成を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るウィンドファームの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る統括風力発電システムと外部の情報の流れを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る統括風力制御部と接続される電力取引所の商品を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る統括風力発電システムで発電され、取引される電力を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る統括風力制御部と接続される電力取引所で処理される約定処理の概要を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る統括風力制御部の処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の実施形態に係る統括風力制御部の処理において、ウィンドファームの蓄電池に系統側の電力が流れない制御の流れを示すフローチャート図である。 本発明の実施形態に係る統括風力制御部の処理において、第２種ウィンドファームの蓄電池にウィンドファーム間の電力が流れる制御の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態に係るウィンドファームの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る統括風力制御部の処理において、蓄電池有り、無しウィンドファーム、及び蓄電システムを用いて出力調整を行う増強型制御の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１１ 統括風力制御部、１２ 風力ＤＢ、１３，８１ 蓄電池、１４ 電力取引所、１５ 負荷、１６ 購入者端末、１７ 第１種ウィンドファーム、１８ ウィンドファーム、１９ 第２種ウィンドファーム、２１ 給電指令装置、２２ 連系用変電所、２３ 送電用変電所、２４ 配電用変電所、２５ 発電所、２６ 高圧電圧調整器、２７ 柱上変圧器、３０ 通信ネットワーク、４０ 電力ネットワーク、４２ 送電系統、４４ 配電系統、５１ ウィンドファーム制御装置、５３ 風力発電装置、５５ 昇圧設備、７１ 風力予測ＤＢ、７２ 売電電力予測ＤＢ、７３ 実績発電量ＤＢ、７５ 風力発電系統連系ＤＢ、７７ 風力発電指令ＤＢ、８０ 蓄電システム、８２ 蓄電制御装置、１００ 統括風力発電システム。

Claims (8)

1. 電力取引所の商品となる所定時間毎の電力を供給するために、複数の風力発電装置が設置されているウィンドファームの発電量などの情報を、通信ネットワークを介して取得し、取得した情報に基づいて風力発電装置の発電量を統括して電力ネットワークに供給する統括風力発電システムにおいて、
   過去の気象、風況、季節、時刻のいずれかもしくは複数の条件におけるウィンドファームの各風力発電装置の条件と発電量を取得する発電量取得手段と
   現在の各ウィンドファームと各風力発電装置の条件と発電量を記憶する発電量記憶手段と、
   発電量記憶手段で記憶した過去の発電実績と数値解析結果に応じて所定時間毎の供給可能な電力を予測する供給量予測手段と、
   供給量予測手段で得られた供給量予測値に基づき電力取引所に提示されている所定時間毎の需要量に入札し、電力取引所で約定された約定電力量と約定金額を取得する入札手段と、
   ウィンドファームの風力発電装置で発電した電力を充電し、不足時に放電する蓄電池の充放電を制御する充放電制御手段と、
   入札手段で約定した電力量を供給するために発電量取得手段から複数のウィンドファームの発電量を取得して総計し、余剰又は不足分を充放電制御手段により蓄電池に充放電させる風力発電統括手段と、
   を備え、
   風力発電統括手段は、
   送電系統と配電系統とを制御する給電指令装置と、ウィンドファームを送電系統に接続する連系用変電所と、にウィンドファームの発電量と充放電制御手段の充放電量とのうち少なくとも１つの情報を送信することを特徴とする統括風力発電システム。
2. 請求項１に記載の統括風力発電システムにおいて、
   風力発電統括手段により制御されるウィンドファームは、
   複数の風力発電装置を有する第１種ウィンドファームと、
   ウィンドファーム内に蓄電池を有する第２種ウィンドファームと、
   を含み、
   電力ネットワークを介した充放電が制限されている場合、充放電制御手段は、第２種ウィンドファームに対して風力発電装置の電力をウィンドファーム内の蓄電池に充電させることを特徴とする統括風力発電システム。
3. 請求項２に記載の統括風力発電システムにおいて、
   電力ネットワークを介して他のウィンドファームで発電した電力による充電が可能な場合、充放電制御手段は、第１種ウィンドファームの風力発電装置で発電した電力相当分を電力ネットワークに放電させ、電力ネットワークから電力相当分を第２種ウィンドファームの蓄電池に充電させることを特徴とする統括風力発電システム。
4. 請求項２に記載の統括風力発電システムにおいて、
   電力ネットワークに接続される蓄電池を有する蓄電設備に充電が可能な場合、
   充放電制御手段は、少なくとも第１種ウィンドファームの風力発電装置が発電した電力相当分を電力ネットワークへ供給させ、供給された電力相当分を蓄電設備に充電させることを特徴とする統括風力発電システム。
5. 請求項２項に記載の統括風力発電システムにおいて、
   充放電制御手段は、電力取引所の商品となる所定時間毎の電力以上となる場合、第２種ウィンドファームの蓄電池と電力ネットワークに接続された蓄電設備に充電させることを特徴とする統括風力発電システム。
6. 請求項２項に記載の統括風力発電システムにおいて、
   風力発電統括手段は、
   余剰又は不足分を蓄電池の充放電により制御する充放電制御手段と、
   各ウィンドファーム内に複数設置されている風力発電装置の少なくとも１つを、停止又は始動させるウィンドファーム出力制御手段と、
   を有することを特徴とする統括風力発電システム。
7. 請求項１項に記載の統括風力発電システムにおいて、
   入札手段は、取得した約定電力量と、予め記憶されている風力発電装置の系統連系情報と、を電力ネットワークを管理する給電指令装置に送信することを特徴とする統括風力発電システム。
8. 請求項１項に記載の統括風力発電システムにおいて、
   風力発電統括手段は、風力発電装置の発電量を監視するとともに、給電指令装置に発電量を送信することを特徴とする統括風力発電システム。

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