控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的自然能发电装置专利检索- .在频率相差很大的网络之间转换电力的装置专利检索查询-专利查询网

控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的自然能发电装置
申请号	CN201480003526.3	申请日	2014-01-14	公开(公告)号	CN104871388A	公开(公告)日	2015-08-26
申请人	三菱重工业株式会社;			发明人	村田浩纪; 八杉明; 小林裕;
摘要	本发明提供一种根据气象有效地运行二次电池的控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的自然能发电装置。本发明的控制装置(10)控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池(20)的充放电，所述控制装置具备：控制部(13)，控制二次电池(20)的充放电，以便维持作为目标的二次电池(20)的充电率即目标充电率；推断部(11)，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过发电装置发电的经过规定期间后的电能；及充电率改变部(12)，当判定为通过推断部(11)推断的经过规定期间后的电能与当前的发电装置的电能之差大于规定值时，改变目标充电率。
权利要求	1.一种控制装置，其控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电，所述控制装置具备：控制机构，控制所述二次电池的充放电，以便维持作为目标的所述二次电池的充电率即目标充电率；推断机构，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过所述发电装置发电的经过规定期间后的电能；充电率改变机构，当判定为通过所述推断机构推断的经过规定期间后的电能与当前的所述发电装置的电能之差大于规定值时，改变所述目标充电率。 2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述充电率改变机构在低于比满充电状态低的充电率即充电上限值的有效变动上限值与高于比放电开始和结束状态高的充电率即放电下限值的有效变动下限值之间的区段改变所述目标充电率。 3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，当经过规定期间后的电能比当前的所述发电装置的电能大所述规定值时，所述充电率改变机构在所述有效变动上限值以下的值的范围内加大改变后的所述目标充电率。 4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其中，当经过规定期间后的电能比当前的所述发电装置的电能小所述规定值时，所述充电率改变机构在所述有效变动上限值以下的值的范围内加大改变后的所述目标充电率，之后，当当前的所述发电装置的电能小于阈值时，在所述有效变动下限值以上的值的范围内减小改变后的所述目标充电率。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其中，将不利用所述气象预测而设定的所述目标充电率设为标准目标充电率，当标准目标充电率为所述发电装置的额定容量的下限值以下时，所述充电率改变机构将所述目标充电率设为所述标准目标充电率。 6.一种风力发电系统，其具备：权利要求1至5中任一项所述的控制装置；及二次电池，与利用自然能发电的发电装置连接，所述发电装置为风力发电装置。 7.一种太阳光发电系统，其具备：权利要求1至5中任一项所述的控制装置；及二次电池，与利用自然能发电的发电装置连接，所述发电装置为太阳光发电装置。 8.一种控制方法，其控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电，所述控制方法具有：控制过程，控制所述二次电池的充放电，以便维持作为目标的所述二次电池的充电率即目标充电率；推断过程，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过所述发电装置发电的经过规定期间后的电能；及充电率改变过程，当判定为经过规定期间后的电能与当前的所述发电装置的电能之差大于规定值时，改变所述目标充电率。 9.一种控制程序，其控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电，所述控制程序用于使计算机执行以下处理：控制处理，控制所述二次电池的充放电，以便维持作为目标的所述二次电池的充电率即目标充电率；推断处理，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过所述发电装置发电的经过规定期间后的电能；及充电率改变处理，当经过规定期间后的电能与当前的所述发电装置的电能之差大于规定值时，改变所述目标充电率。
说明书全文	控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的自然能发电装置技术领域 [0001] 本发明涉及一种控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的风力发电装置和太阳光发电装置等自然能发电装置。背景技术 [0002] 以往，太阳发电和风力发电等利用自然能发电的发电装置在接下来的瞬间是放电还是充电，这依赖于天气变化，因此通过连接二次电池并将二次电池的电池充电率(以下称为“SOC”：State Of Charge)维持控制为规定值(例如50％)来解决自然能因天气变化而产生的充放电的要求，使输出电力均衡化。 [0003] 并且，下述专利文献1中，提出有如下技术：根据过去输出的输出电力和过去预先设定的输出电力的预测值来对每一预测值计算输出电力的误差分布，并通过利用根据误差分布而设定的输出电力的目标值来使从发电装置流入到系统的电力与通告值一致，使输出电力均衡化。 [0004] 在先技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本专利公开2008-54385号公报发明内容 [0007] 发明要解决的技术课题 [0008] 然而，例如预测晴天将长时间持续时可期待大量的充电那样，根据天气偏向于进行充电或放电中的任意一方，但若存在这种充放电的不平衡时SOC的维持控制起作用，则尽管能够充电至维持控制的规定值以上，充电也会被受限，结果，向降低SOC的方向控制，存在无法进行有效运行的问题。 [0009] 针对于此，上述专利文献1的方法中，仅设定有抑制输出电力的预测值的误差以使预测值与通告值一致的目标值，并没有根据从当前至未来的充放电的变动进行控制，从而无法进行有效运行。 [0010] 本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够根据气象有效地运行控制二次电池的控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的自然能发电装置。 [0011] 用于解决技术课题的手段 [0012] 为了解决上述课题，本发明采用以下手段。 [0013] 本发明的第1方式是一种控制装置，其控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电，所述控制装置具备：控制机构，控制所述二次电池的充放电，以便维持作为目标的所述二次电池的充电率即目标充电率；推断机构，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过所述发电装置发电的经过规定期间后的电能；及充电率改变机构，当判定为通过所述推断机构推断的经过规定期间后的电能与当前的所述发电装置的电能之差大于规定值时，改变所述目标充电率。 [0014] 根据这种结构，在控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电的控制装置中，当判定为根据气象预测而推断的通过发电装置发电的经过规定期间后的电能与当前电能之差为规定值以下时，控制成维持所设定的目标充电率，当判定为经过规定期间后的电能与当前电能之差大于规定值时，控制成维持改变后的目标充电率。 [0015] 由此，尽管充电量因天气的变动而变动，与固定利用目标充电率的情况相比，也可以根据所推断的电能有效地进行充放电控制。 [0016] 并且，发电量的影响是指发电量的增减，例如，是指晴天时发电量增加，阴天或雨天时发电量减少。 [0017] 第1方式中优选为，上述控制装置的所述充电率改变机构在低于比满充电状态低的充电率即充电上限值的有效变动上限值与高于比放电结束开始状态高的充电率即放电下限值的有效变动下限值之间的区段改变所述目标充电率。 [0018] 如此，由于在充电上限值与放电下限值之间的区段设置目标充电率变动的区段，因此即使在目标充电率变动的情况下，也无需担心达到充电上限值或放电下限值而能够利用二次电池。 [0019] 第1方式中优选为，当经过规定期间后的电能比当前的所述发电装置的电能大所述规定值时，上述控制装置的所述充电率改变机构在所述有效变动上限值以下的值的范围内加大改变后的所述目标充电率。 [0020] 由此，当推断为根据天气可期待大量的充电时，能够使目标充电率增大，以备充电。 [0021] 第1方式中优选为，当经过规定期间后的电能比当前的所述发电装置的电能小所述规定值时，上述控制装置的所述充电率改变机构在所述有效变动上限值以下的值的范围内加大改变后的所述目标充电率，之后，当当前的所述发电装置的电能小于阈值时，在所述有效变动下限值以上的值的范围内减小改变后的所述目标充电率。 [0022] 由此，当推断为基于发电装置的电能因天气而减小规定值时，无需进行基于二次电池的放电，因此通过临时加大目标充电率来预先过量充电，以备放电。之后，当当前的电能小于阈值时，在有效变动下限值以上的值的范围内减小目标充电率，由此与固定利用目标充电率的情况相比，容易放电。如此，当向放电方向进行控制时，临时加大目标充电率，之后，减小目标充电率，由此能够有效地运行二次电池。 [0023] 第1方式中优选为，将不利用所述气象预测而设定的所述目标充电率设为标准目标充电率，当标准目标充电率为所述发电装置的额定容量的下限值以下时，所述充电率改变机构将所述目标充电率设为所述标准目标充电率。 [0024] 由此，当成为发电装置的额定容量的下限值以下时，目标充电率可以可靠地恢复未考虑到天气的原来的目标充电率(标准目标充电率)。 [0025] 本发明的第2方式是一种风力发电系统，其具备：上述中任一项所述的控制装置；及二次电池，与利用自然能发电的发电装置连接，所述发电装置为风力发电装置。 [0026] 本发明的第3方式一种太阳光发电系统，其具备：上述中的任一项所述的控制装置；及二次电池，与利用自然能发电的发电装置连接，所述发电装置为太阳光发电装置。 [0027] 本发明的第4方式是一种控制方法，其控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电，所述控制方法具有：控制过程，控制所述二次电池的充放电，以便维持作为目标的所述二次电池的充电率即目标充电率；推断过程，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过所述发电装置发电的经过规定期间后的电能；及充电率改变过程，当判定为经过规定期间后的电能与当前的所述发电装置的电能之差大于规定值时，改变所述目标充电率。 [0028] 本发明的第5方式是一种控制程序，其控制与利用自然能发电的发电装置连接的二次电池的充放电，所述控制程序用于使计算机执行以下处理：控制处理，控制所述二次电池的充放电，以便维持作为目标的所述二次电池的充电率即目标充电率；推断处理，根据影响所述发电装置的发电量的气象预测，推断通过所述发电装置发电的经过规定期间后的电能；及充电率改变处理，当经过规定期间后的电能与当前的所述发电装置的电能之差大于规定值时，改变所述目标充电率。 [0029] 发明效果 [0030] 本发明发挥能够根据气象有效地运行控制二次电池的效果。附图说明 [0031] 图1是表示本发明所涉及的风力发电系统的概略结构的图。 [0032] 图2是本发明所涉及的控制部的功能框图。 [0033] 图3是用于说明有效变动幅度的图。 [0034] 图4是本发明所涉及的风力发电系统的动作流程图。具体实施方式 [0035] 以下，参考附图对本发明所涉及的控制装置及方法和程序、以及具备该控制装置的自然能发电装置的一实施方式进行说明。 [0036] 在本实施方式中，举出将本发明所涉及的控制装置适用于风力发电装置的情况为例子进行说明，但并不限定于此。 [0037] 图1是表示本实施方式所涉及的风力发电系统1的概略结构的框图。如图1所示，本实施方式所涉及的风力发电系统1具备风力发电装置(发电装置)2和电力储藏装置3，且与电力系统4连接。 [0038] 风力发电装置2是输出因自然环境而变动的发电装置的一例，是利用风力发电的发电装置。为了简化，图1中举出风力发电装置2为1个的情况为例子进行说明，但在电力储藏装置3中管理的风力发电装置2的个数并没有特别限定。 [0039] 电力储藏装置3具备控制装置10和二次电池20。 [0040] 二次电池20可以是锂二次电池、铅二次电池、镍氢二次电池等，并没有特别限定，但从充放电的追随性良好的观点考虑，优选为锂二次电池。 [0041] 控制装置10例如由未图示的CPU(中央运算装置)、RAM(Random Access Memory)及计算机可读的记录介质等构成。用于实现后述的各种功能的一系列处理过程以程序的形式记录于记录介质等中，CPU使RAM等读出该程序并执行信息的加工、运算处理，由此实现后述的各种功能。 [0042] 具体而言，如图1所示，控制装置10具备推断部(推断机构)11、充电率改变部(充电率改变机构)12及控制部(控制机构)13。 [0043] 推断部11根据影响基于发电装置2的发电量的气象预测，推断通过风力发电装置2发电的经过规定期间后的电能。关于具体的电能的推断方法，举出设置有多个风力发电装置2的风力发电厂的情况为例子进行说明。推断部11根据从外部获取的气象预测的信息，预测待设置多个风力发电装置2的风力发电厂地区的经过规定期间后(例如，10分钟后、1小时后、24小时后等)的未来的风况，并使用风况分析软件(例如MASCOT)等，按待设置各风力发电装置2的每一地点展开所预测的风况，根据各个风力发电装置2在设置地点处的预测风速计算出经过规定期间后的输出电能。推断部11将如此计算出的各风力发电装置的输出电力的累计值作为经过规定期间后的电能。 [0044] 当判定为通过推断部11推断的经过规定期间后的电能与当前的风力发电装置2的电能之差大于规定值时，充电率改变部12改变目标充电率。具体而言，充电率改变部12在低于比满充电状态低的充电率即充电上限值的有效变动上限值与高于比放电结束开始状态高的充电率即放电下限值的有效变动下限值之间的区段改变目标充电率。如此，通过在充电上限值与放电下限值之间的区段设置目标充电率变动的区段，即使在目标充电率变动的情况下，也无需担心达到充电上限值或放电下限值而能够利用二次电池。 [0045] 并且，当判定为通过推断部11推断的经过规定期间后的电能与当前的风力发电装置2的电能之差为规定值以下时，充电率改变部12不改变目标充电率而采用原有的目标充电率。 [0046] 更具体而言，当经过规定期间后的电能比当前的风力发电装置2的电能大规定值时，充电率改变部12在有效变动上限值以下的值的范围内加大改变后的目标充电率。并且，当经过规定期间后的电能比当前的风力发电装置2的电能小规定值时，充电率改变部12在有效变动上限值以下的值的范围内加大改变后的目标充电率，之后，当当前的风力发电装置2的电能小于阈值时，在有效变动下限值以上的值的范围内减小改变后的目标充电率。并且，通过模拟实验计算出系统设置场所的自然能输出的平滑化所需的平均电能，阈值优选设为使用计算出的平均电能的阈值。 [0047] 另外，本实施方式中，说明了当当前的风力发电装置2的电能小于阈值时充电率改变部12改变目标充电率变小的情况，但并不限定于此，例如可以在检测出经过规定期间后的电能比当前的风力发电装置2的电能小规定值之后，之后仍持续检测出经过规定期间后的电能比当前的风力发电装置2的电能小规定值的状态时，减小目标充电率。并且，减小目标充电率的时刻例如是比较经过规定期间后的电能和当前电能的时刻，是控制装置更新电能的时刻。 [0048] 并且，充电率改变部12将不利用气象预测而设定的目标充电率设为标准目标充电率，当标准目标充电率为风力发电装置2的额定容量的下限值以下时，将目标充电率设为标准目标充电率。 [0049] 由此，当标准目标充电率为风力发电装置2的额定容量的下限值以下时，目标充电率能够可靠地恢复未考虑到天气的原来的目标充电率(标准目标充电率)。 [0050] 控制部13控制二次电池20的充放电，以便维持作为目标的二次电池20的充电率即目标充电率。图2表示控制部13的功能框图。 [0051] 如图2所示，控制部13对当前的充电率SOC即SOC现在值[％]和通过充电率改变部12确定的改变后的目标充电率(SOC目标值)或原有的目标充电率(SOC目标值)之差乘以增益[kW/％]来进行充电率SOC的校正控制。并且，从加法运算来自风力发电装置2的输出电力[kW]和充电率SOC的校正控制量而被平滑化的电力值减去风力发电装置2的输出电力，将正(+)时放电且负(-)时充电的充放电指令[W]作为控制量而计算出。 [0052] 在此，将有效变动上限值至有效变动下限值的区段设为有效变动幅度，利用图3对有效变动幅度的设定方法进行说明。另外，在有效变动幅度的设定中，固定确定规定目标充电率(例如50[％])。 [0053] 根据气象预测而预测各风力发电装置2在设置地点处的风况，并根据风况预测而计算出风力发电装置2的有效电力的变化。 [0054] 图3(a)表示不设定目标充电率(SOC目标值)而根据风况预测计算出的发电装置的有效电力的时序变化和与此相应的充电率SOC的时序变化。如图3(a)所示，随着发电装置的有效电力变大，充电率SOC变大，若有效电力降低则充电率SOC也下降，若有效电力成为0则充电率SOC也降至40[％]以下。 [0055] 相对于此，图3(b)表示根据基于风况预测而计算出的发电装置的有效电力的时序变化，通过模拟实验计算出设定(例如目标值＝50[％])目标充电率而平滑化的充电率SOC的变化的结果。作为一例，关于充电率SOC的变化，求出图2的控制部13的功能框图中固定为目标充电率＝50[％]的情况。当控制成固定为充电率SOC＝50[％]时，即使在有效电力成为0的情况下，也会从电力系统4侧得到电力而校正充电率SOC的下降量，使其维持50％。 [0056] 如图3(b)所示，根据如此求出的充电率SOC的变化，读取SOC最大值(例如60[％])和SOC最小值(例如40[％])，将所读取的最大值与最小值之间的区段确定为有效变动幅度X。在此，充电率SOC的上限设为60[％]、下限设为40[％]的值，这仅为一例，并没有限定，只要低于比满充电状态低的充电率即充电上限值且高于比放电结束开始状态高的充电率即放电下限值即可。 [0057] 另外，在表示有效电力的曲线图中，实线表示太阳光发电装置的电力，点线表示太阳光发电装置及风力发电装置的混合电力。 [0058] 以下，利用图1至图4对本实施方式所涉及的控制装置10的作用进行说明。 [0059] 若气象预测的信息输入到控制装置10，则根据气象预测的信息而预测待设置风力发电系统1的风力发电厂地区的经过规定期间后的风况(图4的步骤SA1)。在待设置各个风力发电装置2的地点展开所预测的风况(图4的步骤SA2)。根据各风力发电装置2在设置地点处的预测的风速计算出经过规定期间后的输出电力(图4的步骤SA3)。累计所计算出的各风力发电装置2的输出电力，作为经过规定期间后的推断电能(图4的步骤SA4)。 [0060] 计算所推断的经过规定期间后的电能与当前的风力发电系统1的电能之差(图4的步骤SA5)。判定经过规定期间后的电能与当前的风力发电系统1的电能之差是否大于规定值(图4的步骤SA6)，当差大于规定值时，改变目标充电率(图4的步骤SA7)，以备经过规定期间后的充放电。并且，当差为规定值以下时，直接使用当前(原有)的目标充电率(图4的步骤SA8)。 [0061] 如以上说明，根据本实施方式所涉及的控制装置10及方法和程序、以及具备该控制装置的风力发电装置2，在控制与利用风能发电的风力发电装置2连接的二次电池20的充放电的控制装置10中，当判定为根据气象预测而推断的通过风力发电装置2发电的经过规定期间后的电能与当前电能之差为规定值以下时，控制成维持设定好的目标充电率，当判定为经过规定期间后的电能与当前电能之差为规定值以上时，控制成维持改变后的目标充电率。 [0062] 由此，尽管充电量因天气的变动而变动，与固定利用目标充电率的情况相比，可以根据所推断的电能有效地进行充放电控制。 [0063] 另外，本实施方式中，举出将控制装置10适用于风力发电装置2的情况为例子进行了说明，但并不限定于此，例如也可以将控制装置10适用于太阳光发电装置。 [0064] 符号说明 [0065] 1-风力发电系统，2-风力发电装置，3-电力储藏装置，4-电力系统，10-控制装置，11-推断部(推断机构)，12-充电率改变部(充电率改变机构)，13-控制部(控制机构)， 20-二次电池。

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