JP2005312163A - Power generation control device and power generation system - Google Patents
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Abstract
【課題】 太陽電池の出力変動による電力系統の周波数や電圧への影響を蓄電装置を設けずに低減する。
【解決手段】 太陽電池2と、該太陽電池の出力を変換して電力系統4に出力する系統連系インバータ3と、電力系統4に接続された複数の発電装置5とを含む発電システム10において、発電制御手段20は、撮像カメラ21で撮影された複数の画像に基づいて、太陽電池の所定時間後の出力を予測する予測手段23と、予測された出力の変化に基づいて、電力系統に太陽電池及び発電装置から出力される電力の合計が減少しないように、複数の発電装置の起動/停止を制御する起動手段24を含んでいる。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an influence on a frequency and a voltage of an electric power system due to an output fluctuation of a solar cell without providing a power storage device.
In a power generation system 10 including a solar cell 2, a grid-connected inverter 3 that converts the output of the solar cell and outputs the converted power to a power system 4, and a plurality of power generation devices 5 connected to the power system 4. The power generation control unit 20 predicts the output of the solar cell after a predetermined time based on a plurality of images taken by the imaging camera 21 and the power system based on the predicted change in output. In order to prevent the total of the electric power output from the solar cell and the power generation device from decreasing, an activation means 24 for controlling activation / stop of the plurality of power generation devices is included.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は発電制御装置及び発電システムに関し、より詳細には、太陽光発電システムが系統連系される電力系統に接続された複数の発電装置を制御する発電制御装置及び該発電制御装置を含む発電システムに関するものである。 The present invention relates to a power generation control device and a power generation system, and more specifically, a power generation control device that controls a plurality of power generation devices connected to a power system to which a photovoltaic power generation system is connected, and power generation including the power generation control device It is about the system.
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素等の排出による地球温暖化や、原子力発電所の事故や放射性廃棄物による放射能汚染などの問題が深刻となり、地球環境とエネルギーに対する関心が高まっている。このような状況の下、無尽蔵かつクリーンなエネルギー源として太陽光を利用する太陽光発電システムなど、商用交流電力系統(以下、単に「電力系統」とも呼ぶ)と連系する分散型電源が普及してきている。 In recent years, problems such as global warming due to carbon dioxide emissions associated with the use of fossil fuels, accidents at nuclear power plants and radioactive contamination due to radioactive waste have become serious, and interest in the global environment and energy has increased. Under these circumstances, distributed power sources connected to commercial AC power systems (hereinafter also simply referred to as “power systems”) such as photovoltaic power generation systems that use sunlight as an inexhaustible and clean energy source have become widespread. ing.
現在の太陽光発電システムは、一般住宅の屋根などに個別に設置するものが主流である。図8は、一般的な太陽光発電システムの構成を示すブロック図であり、図示されたように、太陽光発電システム1では、太陽電池2が発電した直流電力を系統連系インバータ3により交流電力に変換して電力系統4に出力するように構成されており、太陽電池の出力の変動に応じて系統連系インバータ3から電力系統4への出力も変動する。
Current solar power generation systems are mainly installed on the roofs of ordinary houses. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a general photovoltaic power generation system. As shown in the figure, in the photovoltaic
電力系統4には、通常、複数の発電機(5a、5b)を備えた発電装置5が接続されている。制御手段50は電力系統4の電圧及び周波数が安定するように、また、予め定められた需給計画に基づいて、発電機(発電装置5)の運転(起動及び停止)を制御する。この需給計画は、過去の負荷6の変動を考慮して計画されるのが一般的である。
The
以上のように、発電システム10は、電力系統4、制御装置50、太陽光発電システム1に構成されている。離島や山岳僻地などでは、発電装置5として複数台のディーゼル発電機を使用し、電力系統4へ給電するよう構成されている。
As described above, the
一般に、電力系統4において周波数や電圧の安定化は重要である。負荷6での消費電力の変動に対しては、上記の需給計画に基づいて発電装置5の運転を制御することで周波数や電圧が変動しないようにしている。
Generally, stabilization of frequency and voltage is important in the
ところが、発電装置5として複数台のディーゼル発電機を用いる比較的小規模な電力系統では、相対的に太陽光発電システム1の出力の比率が高くなることがあり、そのような場合には、太陽光発電システム1の出力変動が、電力系統4の周波数や電圧に与える影響が大きくなる。
However, in a relatively small-scale power system using a plurality of diesel generators as the power generation device 5, the output ratio of the photovoltaic
このような太陽光発電システムの出力変動の影響を低減する制御方法やシステムが多数提案されている。例えば、特公平2−61227号公報(特許文献1)には、太陽電池を系統に連系する際、太陽電池の急峻な出力変動が系統に影響を及ぼさないようにするため、太陽電池の出力をバッテリ等の蓄電装置に一旦蓄電し、太陽電池の出力または日射強度を検出して、これを平滑した値となるように系統連系インバータの出力を制御することが記載されている。 Many control methods and systems for reducing the influence of such output fluctuations of the photovoltaic power generation system have been proposed. For example, in Japanese Patent Publication No. 2-61227 (Patent Document 1), when a solar cell is connected to a grid, the output of the solar cell is prevented so that a sudden output fluctuation of the solar cell does not affect the grid. Is temporarily stored in a power storage device such as a battery, the output or solar radiation intensity of the solar cell is detected, and the output of the grid interconnection inverter is controlled so as to obtain a smoothed value.
また、特開昭63−186538号公報(特許文献2)には、電力系統にバッテリ(蓄電装置)と双方向コンバータからなる系統安定化装置を設け、負荷変動が生じた際に、系統安定化装置からの出力を調整する方法が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-186538 (Patent Document 2) provides a system stabilizing device including a battery (power storage device) and a bidirectional converter in an electric power system, and stabilizes the system when a load fluctuation occurs. A method for adjusting the output from the device is described.
すなわち、これらの文献に記載された方法においては、太陽光発電システムを連系した際に、太陽光発電システムの出力変動が、電力系統に影響を与える場合、太陽光発電システムの出力が閾値より低下した場合には系統安定化装置から足りない電力を供給するとともに、出力が閾値を越えた場合には系統安定化装置に吸収するロードレベリングを行う。
しかしながら、上記特許文献1や特許文献2に記載されたような発電システムでは、太陽電池の発電容量に応じた容量の蓄電装置が必要となる。蓄電装置は大容量となるほど大型で高価となり、発電システム全体のコストやサイズに大きく影響する。
However, in the power generation systems described in
そこで、本願の発明者らは、上記のような構成の発電システムにおいて蓄電装置が無い場合について詳細に検討した結果、以下のような問題が生じる可能性があること分かった。以下、図面を用いて説明する。 Therefore, the inventors of the present application have studied in detail the case where there is no power storage device in the power generation system having the above configuration, and as a result, it has been found that the following problems may occur. Hereinafter, it demonstrates using drawing.
図9は、ディーゼル発電機の起動タイミングについて説明するタイムチャートである。(a)から(c)において横軸はいずれも時刻である。(a)は、2台のディーゼル発電機5a及び5bの出力、太陽電池2の出力、負荷6への供給電力を示すタイムチャートである。(b)は、最初は停止状態にあるディーゼル発電機(5b)の起動または停止の状態を示すタイムチャートであり、(c)は、制御手段50から発電装置5bへの指令の状態(起動または停止)を示すタイムチャートである。
FIG. 9 is a time chart for explaining the start timing of the diesel generator. In each of (a) to (c), the horizontal axis represents time. (A) is a time chart which shows the output of the two
図9においてt0で示す最初の時刻においては、1台のディーゼル発電機(5b)は停止状態にあり、もう1台のディーゼル発電機(5a)だけが起動している。制御手段50では、停止状態にあるディーゼル発電機(5b)に対して停止指令を出力している。 In FIG. 9, at the first time indicated by t0, one diesel generator (5b) is in a stopped state and only the other diesel generator (5a) is activated. The control means 50 outputs a stop command to the diesel generator (5b) in a stopped state.
次に、時刻t3では、(a)に示すように、太陽電池2の出力が低下し始め、起動状態にあるディーゼル発電機(5a)からの出力が増加する。
Next, at time t3, as shown to (a), the output of the
時刻t4で、ディーゼル発電機(5a)の出力が高くなり設備容量に近くなるので、図(c)に示すように制御手段50は停止状態にあるディーゼル発電機(5b)に対して起動指令を出力する。 At time t4, the output of the diesel generator (5a) becomes high and approaches the equipment capacity, so that the control means 50 issues a start command to the diesel generator (5b) in a stopped state, as shown in FIG. Output.
時刻t5で、ディーゼル発電機(5a)の出力が設備容量に達し、時刻t5より後では太陽電池2の出力低下分を補うことができなくなるので、負荷に対する供給電力が低下してしまう。これにより、電力系統4の電圧及び周波数が変動し、場合によっては所定の電力品質範囲を逸脱する恐れがある。
At time t5, the output of the diesel generator (5a) reaches the equipment capacity, and after the time t5, it becomes impossible to compensate for the decrease in the output of the
時刻t4で起動指令を受けたディーゼル発電機(5b)が起動に要する時間Tsb経過後の時刻t6では、(b)に示すように、停止状態であったディーゼル発電機(5b)が起動し、(a)に示すように、発電機5a及び5bとの出力によって負荷への供給電力が次第に増えて元の値まで回復する。
At time t6 after elapse of time Tsb required for starting the diesel generator (5b) that has received the start command at time t4, as shown in (b), the diesel generator (5b) that has been stopped is started, As shown in (a), the power supplied to the load is gradually increased by the outputs from the
このように、ディーゼル発電機の起動にはある程度時間(数十秒から5分程度)を要するため、太陽電池2の出力が急激に低下すると、運転中のディーゼル発電機からの出力では発電容量が不足し、電力系統の周波数や電圧が低下する恐れがある。
As described above, since a certain amount of time (about several tens of seconds to about 5 minutes) is required to start the diesel generator, if the output of the
また、通常の電力系統では、例えば電力調整用に水力発電機が用いられることもあるが、水力発電機も起動に時間(2分から5分程度)を要する。よって、通常の電力系統においても太陽光発電システムが普及して発電容量が大きくなると、太陽光発電システムの出力変動は、ディーゼル発電機による比較的小規模な場合と同様に、電力系統の周波数や電圧へ大きく影響する。 In a normal power system, for example, a hydroelectric generator is sometimes used for power adjustment, but the hydroelectric generator also takes time (about 2 to 5 minutes) to start. Therefore, when a photovoltaic power generation system becomes widespread in a normal power system and the power generation capacity increases, the output fluctuation of the photovoltaic power generation system is similar to the case of a relatively small scale by a diesel generator. It greatly affects the voltage.
これは、発電装置としてディーゼル発電機以外の内燃機関を用いた発電装置、燃料電池をエネルギー源として交流電力に変換して給電する発電装置など、起動に時間を要する発電装置を用いる場合でも同様である。 This is the same even when using a power generation device that uses a long time to start, such as a power generation device using an internal combustion engine other than a diesel generator as a power generation device, or a power generation device that converts power into AC power using a fuel cell as an energy source. is there.
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池の出力変動による電力系統の周波数や電圧への影響を蓄電装置を設けずに低減することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and it aims at reducing the influence on the frequency and voltage of an electric power system by the output fluctuation of a solar cell, without providing an electrical storage apparatus.
上記の目的を達成する本発明の一態様としての発電制御装置は、太陽電池と、該太陽電池の出力を変換して電力系統に出力する系統連系インバータと、前記電力系統に接続された複数の発電装置とを含む発電システムにおける前記複数の発電装置を制御する発電制御装置であって、
前記太陽電池の所定時間後の出力を予測する予測手段と、
予測された出力の変化に基づいて、前記電力系統に前記太陽電池及び前記発電装置から出力される電力の合計が減少しないように、前記複数の発電装置の起動状態を制御する起動手段と、を備えている。
A power generation control device as one aspect of the present invention that achieves the above object includes a solar cell, a grid-connected inverter that converts the output of the solar cell and outputs the converted power to a power system, and a plurality of power sources connected to the power system. A power generation control device for controlling the plurality of power generation devices in a power generation system including:
Predicting means for predicting the output of the solar cell after a predetermined time;
Starting means for controlling a starting state of the plurality of power generation devices based on a predicted change in output so that a total of power output from the solar cell and the power generation device does not decrease in the power system; I have.
このようにすると、太陽電池と、該太陽電池の出力を変換して電力系統に出力する系統連系インバータと、電力系統に接続された複数の発電装置とを含む発電システムにおいて、太陽電池の所定時間後の出力が低下すると予測されたときに、予測された出力の変化に基づいて、電力系統に太陽電池及び発電装置から出力される電力の合計が減少しないように、複数の発電装置の起動/停止が制御される。 In this manner, in a power generation system including a solar cell, a grid-connected inverter that converts the output of the solar cell and outputs the converted power to the power system, and a plurality of power generation devices connected to the power system, a predetermined solar cell Start up multiple generators so that the total power output from the solar cells and generators to the grid is not reduced based on the predicted change in output when the output after time is expected to decline / Stop is controlled.
従って、太陽電池の出力が低下した場合においても発電装置から供給される電力によって電力系統への給電量が補償されるので、太陽電池の出力変動による電力系統の周波数や電圧への影響が低減される。また、蓄電装置が不要となるため、発電システム全体を小型化、低コスト化できる。 Therefore, even when the output of the solar cell is reduced, the amount of power supplied to the power system is compensated by the power supplied from the power generation device, so that the influence on the frequency and voltage of the power system due to the output fluctuation of the solar cell is reduced. The Further, since the power storage device is unnecessary, the entire power generation system can be reduced in size and cost.
なお、所定時間は、発電装置が起動に要する時間よりも長く、起動手段は、所定時間後に予測された太陽電池の出力の低下量が既に起動されている発電装置では補えないと判断したときに、起動に要する時間を考慮して、停止状態の発電装置を起動させるのがよい。 The predetermined time is longer than the time required for the power generation device to start, and the activation means determines that the amount of decrease in the output of the solar cell predicted after the predetermined time cannot be compensated for by the power generation device already activated. In consideration of the time required for starting, it is preferable to start the power generation device in a stopped state.
少なくとも太陽の周囲の画像を所定の時間間隔で撮影する撮像手段を更に備え、予測手段は、撮像手段によって撮影された複数の画像に基づいて、太陽の周囲にある所定の大きさ以上の雲に関する情報を取得するように構成されていてもよい。ここで、雲に関する情報としては、雲の位置、移動方向及び移動速度などがある。 The image capturing device further includes at least an image capturing unit that captures images of the surroundings of the sun at predetermined time intervals, and the predicting unit relates to a cloud having a predetermined size or more around the sun based on a plurality of images captured by the image capturing unit. It may be configured to acquire information. Here, the information regarding the cloud includes the position of the cloud, the moving direction, and the moving speed.
撮像手段としては、カラー撮像カメラ、モノクロ撮像カメラ、フィルタ付のカラー撮像カメラ及びフィルタ付のモノクロ撮像カメラのいずれかを利用可能である。 As the imaging means, any of a color imaging camera, a monochrome imaging camera, a color imaging camera with a filter, and a monochrome imaging camera with a filter can be used.
予測手段が、太陽の位置と移動方向及び移動速度の情報を取得する太陽情報取得手段を含んでいてもよい。 The prediction means may include solar information acquisition means for acquiring information on the position, moving direction, and moving speed of the sun.
また、予測手段が、距離を隔てて設置された複数の光強度測定手段の出力に基づいて、太陽の周囲にある所定の大きさ以上の雲に関する情報を取得するように構成されていてもよい。 Further, the prediction means may be configured to acquire information relating to a cloud having a predetermined size or more around the sun based on outputs of a plurality of light intensity measurement means installed at a distance. .
また、上記目的を達成する本発明の別の態様としての電力システムは、太陽電池と、
該太陽電池の出力を変換して電力系統に出力する系統連系インバータと、
前記電力系統に接続された複数の発電装置と、
前記複数の発電装置を制御する発電制御装置であって、
前記太陽電池の所定時間後の出力を予測する予測手段と、
予測された出力の変化に基づいて、前記電力系統に前記太陽電池及び前記発電装置から出力される電力の合計が減少しないように、前記複数の発電装置の起動状態を制御する起動手段と、を含む発電制御手段と、を備えている。
Moreover, the electric power system as another aspect of this invention which achieves the said objective is a solar cell,
A grid-connected inverter that converts the output of the solar cell and outputs it to the power system;
A plurality of power generators connected to the power system;
A power generation control device for controlling the plurality of power generation devices,
Predicting means for predicting the output of the solar cell after a predetermined time;
Starting means for controlling a starting state of the plurality of power generation devices based on a predicted change in output so that a total of power output from the solar cell and the power generation device does not decrease in the power system; Including power generation control means.
更に、本発明の目的は、上記の電力制御装置に対応した発電システムの電力制御方法、該方法をコンピュータ装置によって実行させるコンピュータプログラム、該プログラムを記憶した記憶媒体によっても達成される。 Furthermore, the object of the present invention is also achieved by a power control method of a power generation system corresponding to the power control device described above, a computer program that causes the computer device to execute the method, and a storage medium that stores the program.
本発明によれば、太陽電池の出力が低下した場合においても発電装置から供給される電力によって電力系統への給電量が補償されるので、太陽電池の出力変動による電力系統の周波数や電圧への影響が低減される。また、蓄電装置が不要となるため、発電システム全体を小型化、低コスト化できる。 According to the present invention, even when the output of the solar cell is reduced, the amount of power supplied to the power system is compensated by the power supplied from the power generation device. Impact is reduced. Further, since the power storage device is unnecessary, the entire power generation system can be reduced in size and cost.
以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the components described in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the scope of the present invention only to them.
<基本的構成>
図1は、本発明に係る発電システムの基本的構成例を示すブロック図である。
<Basic configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration example of a power generation system according to the present invention.
図1の発電システム10は、太陽光発電システム1、電力系統4、発電制御装置20を備えている。
A
太陽光発電システム1は、太陽電池2からの出力を電力変換して電力系統4へ出力する系統連系インバータ3を備えている。電力系統4は、複数の発電装置(5a及び5b)からなる発電装置と、太陽光発電システム1及び発電装置5から電力が供給される負荷6とを備えている。
The solar
太陽光発電システム1に特に制限はない。ただし、太陽光発電システム1の定格出力容量が発電装置5の定格出力(発電装置5a及び5bの合計出力)に対する割合が高いと、太陽光発電システム1が電力系統4へ及ぼす影響が大きくなるので、本発明による効果が大きくなり好適である。例えば、太陽光発電システム1の定格出力容量が、発電装置5の定格出力の5%以上となる場合は、本発明による効果が大きくなり好ましい。
The solar
太陽電池2の種類や設置形態などに特に制限はない。例えば、太陽電池2の発電層として、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン、CIS、色素増感などの様々なものが使用でき、これらの組合せたものを使用してもよい。また同種あるいは異種の材質の発電層を複数積層したスタック形太陽電池も使用可能である。また、太陽電池2の設置形態として、屋根材一体型、屋根架台設置型、地上架台設置型、壁材一体型、両面発電設置型などの種々の形態のものが使用できる。
There is no restriction | limiting in particular in the kind of
系統連系インバータ3は、電力系統4の電気方式、電圧、周波数などが適合するものであれば特に制限はない。回路方式としては、三相ブリッジ回路、単相ブリッジ回路、昇圧コンバータと単相ブリッジ回路を組合せたもの、正弦波変調高周波インバータ出力を全波整流して折り返しインバータで正弦波とする回路方式など種々のものが使用できる。また、系統連系インバータ3の入出力間は絶縁されていても非絶縁であってもよい。
The
電力系統4としては、発電装置5の発電電力を送配電し、適宜変圧トランスを介して電圧変換、電気方式の変換を行なうものが一般的であるが、本発明においては特に制限はない。また、通常用いられる交流系統だけでなく、直流系統であっても本発明を適用できる。
The
発電装置5としては、電気方式や電圧、周波数等に特に制限はなく様々なものが使用できる。通常三相3線式が用いられるが、発電容量が小さい場合には単相2線式が用いられる。発電装置5は、複数の発電装置(5a及び5b)を備えており、そのうち5aが最初に起動される。最初に起動する発電装置5aに特に制限はない。発電装置5から給電すべき電力が増加した際に停止状態から起動される発電装置5bは、停止状態から起動指令を受けて起動するまで時間Tsを要するものであって、その起動時間Tsが予め分かるものであることが、本発明では必要である。
There are no particular restrictions on the electrical system, voltage, frequency, etc., as the power generator 5, and various devices can be used. Normally, a three-phase three-wire system is used, but a single-phase two-wire system is used when the power generation capacity is small. The power generation device 5 includes a plurality of power generation devices (5a and 5b), of which 5a is activated first. There is no restriction | limiting in particular in the electric
発電装置5の具体例としては、例えば、起動時間Tsが数十秒から5分程度のディーゼル発電機などの内燃機関を用いた発電装置、起動時間Tsが数十秒から1時間程度の燃料電池をエネルギー源とし電力変換して供給する発電装置、あるいは、起動時間Tsが2分から5分程度の水力発電機を用いた発電装置などがある。 As a specific example of the power generation device 5, for example, a power generation device using an internal combustion engine such as a diesel generator whose start time Ts is about several tens of seconds to about 5 minutes, a fuel cell whose start time Ts is about several tens of seconds to about 1 hour There is a power generation device that supplies power by converting the power as an energy source, or a power generation device using a hydroelectric generator with a startup time Ts of about 2 to 5 minutes.
また、図1では発電装置5内の発電装置の台数は2台であるが、3台以上であってもよい。発電装置5からの給電すべき電力に応じて、複数の発電機の一部の起動及び停止が可能であれば、本発明を適用できる。また、複数の発電装置5は同種のものである必要性はなく、異なる種類の組合せであっても良い。 In FIG. 1, the number of power generation devices in the power generation device 5 is two, but may be three or more. The present invention can be applied as long as a part of the plurality of generators can be started and stopped according to the power to be supplied from the power generation device 5. The plurality of power generators 5 are not necessarily the same type, and may be a combination of different types.
加えて、発電装置5の発電容量には特に制限はない。発電装置5が比較的小容量(数十MW以下)或いは、発電装置5の設備容量に対して、太陽光発電システム1の発電が5%以上を占めるような場合には、太陽光発電システムの出力変動の影響を受け易いため、本発明は適している。特にディーゼル発電機を主体として運用する孤立的な電力系統では、比較的発電容量が小規模であるため、ディーゼル発電機の運転(起動・停止)に発電システムの出力変動の影響を受け易く、太陽電池出力を予測し予め発電装置5bを起動させて電力系統の安定化を図る本発明は好適である。
In addition, the power generation capacity of the power generation device 5 is not particularly limited. In the case where the power generation device 5 has a relatively small capacity (several tens of MW or less) or the power generation of the solar
発電制御装置20は、本発明に係る発電制御装置の一例であり、太陽電池2の上空の画像を撮影する撮像カメラ21、撮像カメラ21からで撮影した複数の画像に基づいて太陽電池2の予測される出力の情報を出力する予測手段23、予測手段23による太陽電池の出力予測情報に応じて、発電装置5の運転を制御する起動手段24を有する。この起動手段24は、例えば、発電装置5bが停止しており発電装置5bの起動時間Tsより長い所定時間T1以内に太陽電池の出力が減少し、負荷6の消費電力に対して起動中の発電装置5aだけでは発電能力が不足する判断したときに、発電装置5bを起動させる。
The power
撮像カメラ21は、少なくとも太陽の周囲の雲の画像を撮影できるものであればよく、特に限定はない。例えば、カラーCCDカメラ、モノクロCCDカメラ、カラーCMOSカメラ、モノクロCCDカメラ、対数変換型CMOSカメラなど種々のものが使用できる。CMOSカメラは、撮影画面内に太陽がある場合にCCDカメラで問題となるスミアやブルーミングが発生しないので、雲の画像を正確に撮影できるので好ましい。また、対数変換型CMOSカメラでは、通常の線形出力型のものよりダイナミックレンジが広く、非常に高輝度な太陽近辺の雲を正確に撮影できるので好ましい。また、CCDカメラにおいてフレームインターライン転送方式のものではスミアが生じにくくまた、雲の画像を正確に撮影できるので好ましい。また、例えば赤色フィルタ、黄色フィルタ、赤外透過フィルタなどのフィルタを用いることで、雲と空とのコントラストを強められ、雲がはっきりとした画像が得られるため、雲の位置、雲の移動方向、雲の移動速度を正確に算出する上では好ましい。
The
また、撮像カメラ21の設置方法としては、固定的な設置や、太陽を自動追尾する追尾架台上への設置など種々の設置方法が適用できる。固定的な設置においては、撮像カメラ21から見て太陽は約180度の広い角度を移動するので、天空の大半、少なくとも太陽電池2に対して太陽光が入射する範囲が撮影可能な魚眼レンズなどの広角レンズを用いて撮影するように構成することが望ましい。
As the installation method of the
予測手段23は、撮影カメラ21から入力された複数の画像に基づいて、雲や太陽の状態から太陽電池2の出力を予測するものであればよい。演算速度としては、出力の予測に必要な処理時間が数秒から5分程度以下であればよく、特に制限はない。例えば、PC(パーソナルコンピュータ)、ワークステーションまたは組込み型コンピュータなどにより構成できる。
The predicting means 23 may be anything that predicts the output of the
予測手段23が出力予測のために用いる情報としては、雲に関する情報と太陽に関する情報とが有り、雲に関する情報としては、例えば、雲の位置Pc、雲の移動方向Dc、雲の移動速度Vc、雲の大きさなどを利用するとよい。また、太陽に関する情報としては、例えば、太陽の位置Ps、太陽の移動方向Ds、太陽の移動速度Vsなどを利用するとよい。太陽に関する情報は、撮影カメラ21の画像から画像処理等によって算出しても、設置場所の緯度、経度、日時などから算出してもよい。
Information used by the prediction means 23 for output prediction includes information about clouds and information about the sun. Examples of information about clouds include, for example, a cloud position Pc, a cloud moving direction Dc, a cloud moving speed Vc, Use the size of the clouds. Moreover, as the information regarding the sun, for example, the position Ps of the sun, the moving direction Ds of the sun, the moving speed Vs of the sun, and the like may be used. The information about the sun may be calculated from the image of the photographing
太陽電池2の出力予測の方法としては、例えば、所定以上の大きさの雲に関して、雲の位置Pc、雲の移動方向Dc、雲の移動速度Vcと、太陽の位置Ps、太陽の移動方向Ds、太陽の移動速度Vsから、太陽と雲の位置が重なるタイミングを予測する方法がある。また、雲の濃度(または日射透過の度合い)や太陽周囲及びより広範囲の雲の状況から日射の低下量を予測して太陽電池2の出力を予測するようにすると、太陽電池2の出力をより正確に予測でき好ましい。
As a method of predicting the output of the
起動手段24は、予測手段23から受信した太陽電池2の出力予測情報に基づいて、少なくとも発電装置5に対して起動を指示する信号を出力できるものであればよく、特に制限はない。例えば、PC、ワークステーションまたは組込みコンピュータなどにより構成できる。また、予測手段23と一部または全部の構成を兼用することもでき、その場合は小型化、低コスト化できるというメリットがある。
The
起動手段24は、起動発電装置5のうち停止中の発電装置5bが起動に要する時間Tsbより長い所定時間T1b以内に太陽電池2の出力が低下すると判断した場合に、発電装置5bの起動を指示し、発電装置5bを起動させる。また、現在運転中の発電装置5aの発電容量と現在の発電電力とから、所定時間T1b以内に太陽電池2の出力が低下して発電装置5aの発電能力では不足すると判断した場合に、発電装置5bの起動を指示し、発電装置5bを起動させるとよい。また更に、過去の負荷変動を考慮した需給計画に基づいた予測負荷電力に対して、所定時間T1b以内に太陽電池2の出力が低下して運転中の発電装置5aの発電能力では不足すると判断した場合に、発電装置5bの起動を指示し、発電装置5bを起動させるとよい。また、現在の負荷がどのくらいあるかを検知して、必要となる電力を監視するように構成してもよく、このようにするとより高精度の制御が行なえる。また、需給計画に基づいて負荷の変動を予測して、発電能力が不足するか否かを判断する機能を有していてもよい。
The activation means 24 instructs the activation of the
起動時間Tsは発電装置5により変わるが、所定時間T1は起動時間Tsより大きく(長く)設定する必要がある。一般に、ディーゼル発電機などでは定格出力付近では発電効率が高く、低出力では発電効率が低下するので、所定時間T1を大きくし過ぎると、発電装置5内の各発電装置の出力が低い状態で長い期間運転することとなり、発電装置5の発電効率が低下して運転コストが増大してしまう。よって、所定時間T1の長さは、出力予測時刻における出力予測の精度を考慮して適宜設定するとよい。例えば、所定時間T1を起動時間Tsよりも1分から10分程度大きい値に設定するとよい。また、所定時間T1を起動時間Tsの1.1倍から3倍程度の値に設定してもよい。 The activation time Ts varies depending on the power generator 5, but the predetermined time T1 needs to be set longer (longer) than the activation time Ts. Generally, in a diesel generator or the like, the power generation efficiency is high near the rated output, and the power generation efficiency decreases at a low output. Therefore, if the predetermined time T1 is excessively increased, the output of each power generation device in the power generation device 5 is long and low. The operation is performed for a period of time, and the power generation efficiency of the power generation device 5 decreases and the operation cost increases. Therefore, the length of the predetermined time T1 may be appropriately set in consideration of the accuracy of output prediction at the output prediction time. For example, the predetermined time T1 may be set to a value that is approximately 1 to 10 minutes greater than the activation time Ts. Further, the predetermined time T1 may be set to a value of about 1.1 to 3 times the activation time Ts.
また、撮像カメラ21と予測手段23との接続、予測手段23と起動手段24との接続、起動手段24と発電装置5との接続の一部または全部において、通信手段を介して接続するよう適宜構成することもでき、設置自由度、構成の柔軟性が向上する。通信手段としては、例えば、有線通信または無線通信、電話回線通信、インターネット/イントラネット通信、専用線通信、衛星回線通信、あるいはこれらの組合せを適宜使用できる。同種または異種の複数の通信手段を有すると、通信の信頼性が向上するので好ましい。
In addition, a part or all of the connection between the
また、太陽光発電システム1が複数ある場合には、各々に撮像カメラと予測手段23を設けて、各太陽光発電システム1の出力予測値を1つの起動手段24に入力して、起動手段24が、出力予測値の合計値に基づいて、発電装置5bが停止しており、発電装置5bの起動時間Tsより長い所定時間T1以内に太陽電池の出力が減少し、負荷6の消費電力に対して運転中の発電装置5aだけでは発電能力が不足すると判断したときに、発電装置5bを起動させるように構成してもよい。
When there are a plurality of photovoltaic
<第1の実施形態>
以下に上記で説明した本発明に係る発電システムについて、具体的な実施形態を例に挙げて説明する。
<First Embodiment>
The power generation system according to the present invention described above will be described below by taking a specific embodiment as an example.
本発明の第1の実施形態の具体的構成は、図1に示した基本構成と同様であるが、本実施形態においては、撮像カメラ21として、固定設置したカラーCCDカメラを使用し、発電装置5として、ディーゼル発電機を2台用いている。
The specific configuration of the first embodiment of the present invention is the same as the basic configuration shown in FIG. 1, but in this embodiment, a fixed color CCD camera is used as the
予測手段23には、カラーCCDカメラで一定時間間隔に撮影した複数の画像が入力され、画像処理を用いて雲の情報を算出する。すなわち、画像の明るさや色に基づいて雲の雲の位置Pcを認識し、複数の画像から雲の画像について相関の高い場所を探して、その差から雲の移動方向Dc、雲の移動速度Vcを求める。 A plurality of images photographed at a predetermined time interval by a color CCD camera are input to the predicting means 23, and cloud information is calculated using image processing. That is, the cloud cloud position Pc is recognized based on the brightness and color of the image, a place having a high correlation is searched for from the plurality of images, and the cloud moving direction Dc and the cloud moving speed Vc are determined from the difference. Ask for.
図2は、カラーCCDカメラで撮像された複数の画像の例を示す図である。(a)から(c)で示した3つの画像は、ぞれぞれ時刻ta、tb及びtcで撮影されたものとする。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plurality of images captured by a color CCD camera. Assume that the three images shown in (a) to (c) were taken at times ta, tb, and tc, respectively.
時刻taで撮影された(a)の画像について画像処理を行い、画像における大きさが所定の大きさ以上(例えば、画像における太陽の大きさの1/10以上)の雲202の輪郭等を抽出すると、雲202は太陽201からある程度離れて右側にあることが認識される。次に、時刻tbで撮影された(b)の画像について同様な処理を行なうと、雲202は太陽201の近傍右側にあることが認識される。そして、(a)及び(b)の雲の画像部分の相関が高い部分を探すことで、時刻taから時刻tbにおいて雲202の移動方向Dcが図2における左方向であることがわかる。また、(a)の雲の位置と(b)の雲の位置との差から時刻taから時刻tbの間の移動速度Vcが算出できる。このようにして得られた雲に関する情報、すなわち位置Pc、移動方向Dc、及び移動速度Vcから、時刻tbからある時間経過後の時刻tcにおいて、雲の位置が(c)に示すような位置となることを予測することができる。
Image processing is performed on the image (a) photographed at time ta, and the outline of the
また、太陽に関する情報である位置Ps、移動方向Ds及び移動速度Vsについては、予め設定した太陽電池2(カラーCCDカメラ)の設置場所の緯度及び経度と日時の情報から容易に算出できる。この場合、非常に黒い(暗い)雲に太陽が覆われている場合でも、太陽の位置を算出できる。算出した太陽の方位及び仰角と、カラーCCDカメラで撮影する画像上での位置との対応をとる必要があるが、カラーCCDカメラの設置角度(方位、仰角、回転角)とカラーCCDカメラの画角特性は予め分かっているので、両者の対応付けができる。また同時に、カラーCCDカメラの画像から高輝度の部分を太陽の位置と判定して、算出された太陽の位置と同じ位置となるように太陽電池の情報及び/または雲の情報を補正する。これにより、緯度、経度、日時の情報の誤差や、カラーCCDカメラの設置角度の誤差を修正でき、太陽電池2の出力予測の精度が向上する。
Further, the position Ps, the moving direction Ds, and the moving speed Vs, which are information related to the sun, can be easily calculated from the information on the latitude, longitude, and date / time of the installation location of the solar cell 2 (color CCD camera) set in advance. In this case, the position of the sun can be calculated even when the sun is covered with a very black (dark) cloud. The calculated azimuth and elevation angle of the sun needs to correspond to the position on the image taken by the color CCD camera, but the installation angle (azimuth, elevation angle, rotation angle) of the color CCD camera and the image of the color CCD camera are required. Since the angular characteristics are known in advance, they can be associated with each other. At the same time, the high-brightness portion is determined as the position of the sun from the image of the color CCD camera, and the solar cell information and / or cloud information is corrected so as to be the same position as the calculated sun position. Thereby, the error of the information of latitude, longitude, and date and the error of the installation angle of the color CCD camera can be corrected, and the accuracy of output prediction of the
次に、図3のフローチャートを参照して、予測手段23及び起動手段24の動作について説明する。図3は、太陽光発電システム1が運転時に実行される、ディーゼル発電機の起動に関する動作フローチャートである。
Next, operations of the
最初に、ステップS01では、カラーCCDカメラで撮影された複数の画像に基づいて、上記のようにして雲の位置Pc、雲の移動方向Dc、雲の移動速度Vcと、太陽の位置Ps、太陽の移動方向Ds、太陽の移動速度Vsを算出する。 First, in step S01, the cloud position Pc, the cloud moving direction Dc, the cloud moving speed Vc, the sun position Ps, and the sun are based on the plurality of images taken by the color CCD camera as described above. The moving direction Ds of the sun and the moving speed Vs of the sun are calculated.
次に、ステップS02では、算出された雲及び太陽の情報に基づいて太陽の位置と雲の動きから太陽に雲がかかる時刻を算出し、太陽の少なくとも一部が所定時間T1以内に雲に隠れるか否かを判定する。雲に隠れると判定した場合にはステップS03に進み、雲に隠れないと判定した場合はステップS03を実行せずに処理を終了する。 Next, in step S02, the time at which the sun is clouded is calculated from the position of the sun and the movement of the cloud based on the calculated cloud and sun information, and at least a part of the sun is hidden in the cloud within a predetermined time T1. It is determined whether or not. If it is determined that the cloud is hidden, the process proceeds to step S03. If it is determined that the cloud is not hidden, the process ends without executing step S03.
雲に隠れると判定した場合、ステップS03では、ディーゼル発電機の発電必要量を計算し、起動中のディーゼル発電機(5a)の発電容量では不足する場合にもう1台のディーゼル発電機5bを起動するよう指令を出力する。この場合、本実施形態では、ディーゼル発電機5bの起動時間Tsbが5分であるので、所定時間T1bを10分と設定している。
If it is determined that it is hidden by the cloud, in step S03, the required amount of power generated by the diesel generator is calculated, and if the power generation capacity of the activated diesel generator (5a) is insufficient, the
カラーCCDカメラで新たな画像が撮影される度に以上の動作を繰り返すことで、太陽の少なくとも一部が雲に隠れて太陽電池の出力が低下しても、負荷へ供給する電力が不足するのを防止できる。 By repeating the above operation every time a new image is taken with the color CCD camera, even if at least a part of the sun is hidden behind the clouds and the output of the solar cell decreases, the power supplied to the load is insufficient. Can be prevented.
図5は、本実施形態におけるディーゼル発電機に関する信号の状態を示すタイムチャートである。横軸はいずれも時刻であり、(a)はディーゼル発電機5a及び5b、太陽電池2の出力、及び負荷6の消費電力を示している。(b)は最初は停止状態にあるディーゼル発電機(5b)の起動または停止の状態を示している。(c)は起動手段24からディーゼル発電機5bに対する指令信号の状態(起動または停止)を示している。
FIG. 5 is a time chart showing the state of signals relating to the diesel generator in the present embodiment. The horizontal axis represents time, and (a) shows the
図5において最初の時刻t0では、1台のディーゼル発電機(5b)は停止状態にあり、もう1台のディーゼル発電機(5a)だけが起動している。起動手段24では、停止状態にあるディーゼル発電機(5b)に対して停止を指令している。 In FIG. 5, at the first time t0, one diesel generator (5b) is in a stopped state, and only the other diesel generator (5a) is activated. In the starting means 24, the stop is instruct | indicated with respect to the diesel generator (5b) in a stop state.
次に、時刻t1において、(c)に示すように、図3に示す動作フローチャートに基づいて所定時間T1b後の太陽電池2の出力低下が予測され、停止状態にあるディーゼル発電機(5b)に対して起動信号を送信する。
Next, at time t1, as shown in (c), a decrease in the output of the
時刻t1から停止状態にあるディーゼル発電機(5b)の起動時間T1b経過後の時刻t2では、(b)に示すように、停止状態であったディーゼル発電機(5b)が起動する。これに伴い、発電装置5から出力する電力は、太陽電池の出力電力に、ディーゼル発電機5aの出力電力とディーゼル発電機5bの出力電力との和を加えた値となる。
At time t2 after elapse of the activation time T1b of the diesel generator (5b) in the stopped state from time t1, as shown in (b), the diesel generator (5b) in the stopped state is activated. Accordingly, the power output from the power generator 5 is a value obtained by adding the sum of the output power of the
その後、時刻t3以降では、(a)に示すように、太陽電池2の出力が低下するが、予め停止状態にあったディーゼル発電機(5b)も既に起動しているので、太陽電池の出力低下分を2台のディーゼル発電機(5a及び5b)の出力増加により補うことができ、発電装置5から負荷へ供給される電力は低下しない。これにより、負荷に供給する電力の周波数や電圧への影響を抑えられる。
Thereafter, after time t3, as shown in (a), the output of the
図5の例においては、予測手段での予測どおり太陽電池2の出力低下が所定時間T1b後に発生した場合を示している。実際には、予測よりも多少早く太陽電池2の出力が低下する場合もあるが、太陽電池2の出力が低下する時間についての予測誤差を考慮して、起動時間Tsbよりも所定時間T1bを大きく設定すれば、太陽電池2の出力が低下する前に停止状態であったディーゼル発電機(5b)を予め起動できるので、電力系統の安定化が図れる。
In the example of FIG. 5, the case where the output fall of the
また、本実施形態において太陽電池2の出力が増加した場合(太陽が雲から現れた)には、出力電力に応じてディーゼル発電機を停止させるが、図4に示すフローチャートを参照してこのような場合の動作について説明する。
Further, in the present embodiment, when the output of the
最初に、ステップS11では、上記で説明した図3のステップS01と同様に、カラーCCDカメラからで撮影された複数の画像に基づいて、雲の位置Pc、雲の移動方向Dc、雲の移動速度Vcと、太陽の位置Ps、太陽の移動方向Ds、太陽の移動速度Vsを算出する。 First, in step S11, similarly to step S01 of FIG. 3 described above, the cloud position Pc, the cloud moving direction Dc, and the cloud moving speed are based on a plurality of images taken from the color CCD camera. Vc, the sun position Ps, the sun moving direction Ds, and the sun moving speed Vs are calculated.
次に、ステップS12では、算出された雲及び太陽の情報から、太陽が所定時間T1bの後で雲に隠れているか否かを判定する。所定時間T1bの後で雲に隠れていないと判定した場合にはステップS13に進み、所定時間T1bの後で雲に隠れていると判定した場合にはステップS13及びスキップS14を実行せずに処理を終了する。 Next, in step S12, it is determined from the calculated cloud and sun information whether the sun is hidden behind the cloud after a predetermined time T1b. If it is determined that the cloud is not hidden after the predetermined time T1b, the process proceeds to step S13. If it is determined that the cloud is hidden behind the predetermined time T1b, the process is performed without executing step S13 and skip S14. Exit.
所定時間T1の後で雲に隠れていないと判定した場合、ステップS13では、ディーゼル発電機の発電必要量を計算し、該発電必要量が1台のディーゼル発電機の発電容量以内であるか、すなわち、現在起動している2台のディーゼル発電機のうち1台のディーゼル発電機5bを停止させてもよいか(発電機が余るかどうか)を判定し、1台のディーゼル発電機の発電容量以内である(発電機が余る)場合には、ステップS14に進み、1台のディーゼル発電機の発電容量よりも大きい場合には、ステップS14を実行せずに処理を終了する。
When it is determined that the cloud is not hidden after the predetermined time T1, in step S13, the power generation requirement of the diesel generator is calculated, and whether the power generation requirement is within the power generation capacity of one diesel generator, That is, it is determined whether one
ステップS14では、該1台のディーゼル発電機(5b)を停止させるよう停止信号を出力し、ディーゼル発電機5bを停止させる。
In step S14, a stop signal is output to stop the one diesel generator (5b), and the
カラーCCDカメラで新たな画像が撮影される度に以上の動作を繰り返すことで、太陽のが雲から現れて太陽電池の出力が増大する場合には、余ったディーゼル発電機を速やかに停止させることができる。 When a new image is taken with a color CCD camera, the above operation is repeated, so that if the sun appears from the clouds and the output of the solar cell increases, the remaining diesel generator should be stopped immediately. Can do.
これにより、発電装置5で発電すべき電力量が少ない場合には、起動するディーゼル発電機の台数を減らすことにより、ディーゼル発電機を有効に利用できる。また、燃料消費量と発電システムのランニングコストも低減できる。 Thereby, when there is little electric power amount which should be generated with the electric power generating apparatus 5, a diesel generator can be used effectively by reducing the number of the diesel generators to start. In addition, the fuel consumption and the running cost of the power generation system can be reduced.
以上説明したように、本実施形態によれば、蓄電装置無しで電力系統を安定化できるので、発電システムの小型化、低コスト化が実現できる。また、太陽電池2の出力の低下/上昇を予測して必要となる場合にのみ予備の発電装置5bを起動させるので、常に全ての発電装置5を起動させるものと比べて、発電装置5を有効に使用できるため、燃料消費量を低減できると共にランニングコスト及びCO2排出量を低減できるという効果も得られる。
As described above, according to the present embodiment, the power system can be stabilized without a power storage device, so that the power generation system can be reduced in size and cost. In addition, since the standby
<第2の実施形態>
以下、本発明に係る発電システムの第2の実施形態について説明する。第2の実施形態も第1の実施形態と同様な発電システムであり、以下の説明では第1の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the power generation system according to the present invention will be described. The second embodiment is also a power generation system similar to that of the first embodiment. In the following description, the description of the same parts as those of the first embodiment is omitted, and the characteristic parts of this embodiment are mainly described. explain.
図6は、第2の実施形態の具体的構成を示すブロック図である。第2の実施形態が第1の実施形態と異なるのは、撮像カメラと、発電装置5が3台のディーゼル発電機であることである。 FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration of the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that the imaging camera and the power generation device 5 are three diesel generators.
図1に示した第1の実施形態では、撮像カメラ21はカラーCCDカメラであったが、本実施形態では、撮像カメラ21はモノクロCCDカメラであり、該モノクロCCDカメラの受光前面には赤色フィルタ26を備えている。また、発電装置5は、3台のディーゼル発電機5a、5b、5cから構成されている。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the
赤色フィルタ26を備えたモノクロCCDカメラ(撮像カメラ21)では、赤色フィルタ26で空の青色(短波長の光)を吸収することで、雲と空の部分のコントラストが高くなり、雲に関する情報(雲の位置Pc、雲の移動方向Dc、雲の移動速度Vc)を得る処理が高精度かつ容易に行える。 In the monochrome CCD camera (imaging camera 21) provided with the red filter 26, the red filter 26 absorbs blue sky (light having a short wavelength), so that the contrast between the cloud and the sky increases, and information about the cloud ( The process of obtaining the cloud position Pc, the cloud moving direction Dc, and the cloud moving speed Vc) can be performed with high accuracy and ease.
また、起動手段24は、発電装置5内の3台のディーゼル発電機を、ディーゼル発電機5a、ディーゼル発電機5b、ディーゼル発電機5cの順に起動させる。
Moreover, the starting means 24 starts the three diesel generators in the electric power generating apparatus 5 in order of the
発電装置5の内、1台のディーゼル発電機5aだけが起動されている場合、ディーゼル発電機5bの起動時間Tsbに対応した所定時間T1bを用いて、該所定時間T1b後に太陽電池2の出力が低下すると予測された場合には、ディーゼル発電機5bに対して起動指令を出力し、ディーゼル発電機5bを起動させる。
When only one
また、発電装置5の内、2台のディーゼル発電機5a及び5bが起動されている場合、ディーゼル発電機5cの起動時間Tscに対応した所定時間T1cを用いて、該所定時間T1c後に太陽電池2の出力が低下すると予測された場合には、ディーゼル発電機5cに対して起動指令を出力し、ディーゼル発電機5cを起動させる。
Further, when two
更に、発電装置5の内、1台のディーゼル発電機5aだけが起動されている場合、所定時間T1b又は所定時間T1cのうち短いほうの所定時間経過後に太陽電池2の出力が低下すると予測された場合であって、ディーゼル発電機5bのみを起動しても起動された2台の発電装置5の発電容量では不足すると判定される場合には、ディーゼル発電機5bだけでなく、ディーゼル発電機5cに対しても起動指令を出力し、ディーゼル発電機5b及び5cを起動させる。
Furthermore, when only one
以上説明したように、本実施形態によれば、ディーゼル発電機の数が3台又はそれ以上の場合において、太陽電池2の出力が低下すると予測される場合に、必要な電力量に応じて必要な台数のディーゼル発電機を予め起動させておくことにより発電装置5の発電容量が確保しされ、太陽電池2の出力低下分を発電装置5の出力によって補うことが可能となり、電力系統の安定化が図れる。
As described above, according to the present embodiment, when the number of diesel generators is three or more, it is necessary according to the required electric energy when the output of the
<第3の実施形態>
以下、本発明に係る発電システムの第3の実施形態について説明する。第3の実施形態も第1及び第2の実施形態と同様な発電システムであり、以下の説明では第1の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the power generation system according to the present invention will be described. The third embodiment is also a power generation system similar to the first and second embodiments, and in the following description, the description of the same parts as the first embodiment is omitted, and the characteristic parts of the present embodiment The explanation will be focused on.
第1の実施形態では、撮像カメラ21で所定間隔で撮影した複数の画像を用いて、太陽電池2の出力の低下/上昇を予測するように構成されているが、第3の実施形態においては、太陽電池2の周囲に距離をおいて光強度測定手段30を配置し、光強度測定手段の出力に基づいて発電装置5内の発電機の起動を制御するように構成されている。
In the first embodiment, it is configured to predict a decrease / increase in the output of the
光強度測定手段30としては、複数の小面積の光強度測定太陽電池30a、30b、30c、30dを使用する。光強度測定手段30からの出力信号は予測手段23に入力される。出力信号としては、太陽電池2に入射する光強度を算出できるものであればよく、光強度測定用太陽電池30の出力電流、出力電力、出力電圧の値又は情報を用いることができるが、光強度と凡そ比例する出力電流や出力電力の値又は情報を用いるのが好適である。本実施形態においては、光強度測定用太陽電池30の出力電流を用いるが、予測手段23と光強度測定用太陽電池30の距離が離れているので出力電流に関する情報を表す検出信号を送信する。
As the light intensity measuring means 30, a plurality of small area light intensity measuring
予測手段23は、小面積光強度測定太陽電池30a〜30dからの出力(検出信号)に基づいて、太陽電池2の出力の変化を予測する。例えば、太陽電池2の周囲4方向(東西南北)に配置された小面積光強度測定太陽電池30a〜30dの内、出力が低下するものがあれば、雲が接近してきて将来出力が低下すると判断する。また、どの小面積光強度測定太陽電池の出力が減少したかに応じて雲の接近方向を知ることができる。加えて、光強度測定用太陽電池30の出力の変化量に応じて、太陽電池2の出力の変化量を予測する。
The prediction means 23 predicts a change in the output of the
更に、予測手段23による予測結果を受けて、起動手段24は、第1の実施形態と同様に、現在起動されているディーゼル発電機5aの発電容量では不足すると判断した場合、停止状態のディーゼル発電機5bを予め起動させる。
Further, in response to the prediction result by the predicting means 23, the starting means 24 determines that the power generation capacity of the currently activated
これにより、太陽電池2の出力が低下した時には発電装置5の発電容量を確保して、太陽電池2の出力低下分を発電装置5の出力によって補うことが可能となり、電力系統4の安定化が図れる。
Thereby, when the output of the
なお、予測手段23と光強度測定用太陽電池30の距離が比較的近い場合には、光強度測定用太陽電池30の出力を直接予測手段23に出力することも可能であり、このようにすると、光強度測定用太陽電池30内に通信装置が不要となり、構成が簡単となるというメリットがある。
When the distance between the predicting
また、小面積光強度測定太陽電池の数を増やせば、雲の動きや雲の移動速度に関する情報をより正確に得る事が可能になる。例えば、太陽電池2の周囲に何重にも囲むように、小面積光強度測定太陽電池を配置してもよい。この場合、例えば、外側に配置された小面積光強度測定太陽電池の出力が減少してから、内側に配置された小面積光強度測定太陽電池の出力が減少するまでの時間と、出力が減少した外側に配置された小面積光強度測定太陽電池と、出力が減少した内側に配置された小面積光強度測定太陽電池との距離から、雲の接近速度を予測できる。
In addition, if the number of small area light intensity measurement solar cells is increased, it becomes possible to obtain more accurate information on cloud movement and cloud moving speed. For example, you may arrange | position a small area light intensity measurement solar cell so that it may surround the circumference | surroundings of the
更に、小面積光強度測定用太陽電池それぞれについての座標等の位置情報があれば、太陽電池2の出力変化に影響を及ぼす雲の接近方向もより正確に予測できるため、更に予測精度を向上させる事ができる。
Furthermore, if there is position information such as coordinates for each of the small area light intensity measurement solar cells, the approaching direction of the cloud that affects the output change of the
更にまた、本発明に係る発電システムが、例えば、周囲にも複数設置されている場合において、周囲に点在する発電システムの太陽電池の設置されている位置が明らかであれば、それら太陽電池の出力を通信手段(例えば、インターネット等)を通じて定期的に入手するようにすれば、周囲の太陽光発電システムの太陽電池を、本実施形態の小面積光強度測定用太陽電池30の代わりに使用できる。このようにすると、太陽電池2の周囲に光強度測定用太陽電池30を設置することが不要となるため、システムコストを大幅に下げることができるというメリットがある。
Furthermore, in the case where a plurality of power generation systems according to the present invention are installed in the vicinity, for example, if the positions where the solar cells of the power generation system scattered in the surroundings are clear, the solar cells If the output is regularly obtained through communication means (for example, the Internet), the solar cell of the surrounding solar power generation system can be used in place of the small area light intensity measurement
<他の実施形態>
本発明は上記の実施形態に限定するものでなく、本発明の趣旨に沿って種々変形できる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the spirit of the present invention.
本発明は、複数の機器から構成される発電システムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる発電システムの発電制御装置に適用しても良い。 The present invention may be applied to a power generation system including a plurality of devices, or may be applied to a power generation control device of a power generation system including a single device.
また、上記の実施形態においては、複数の発電装置はいずれも同じ種類(ディーゼル発電機)であるとしたが、発電装置内を構成する発電機の種類は、発電システムの規模や設置される環境に応じて、同じであっても異なっていてもよい。使用可能な発電装置の種類としては、燃料電池、内燃機関を発電手段とした装置、水力発電機などがある。 In the above embodiment, the plurality of power generators are all of the same type (diesel generator). However, the type of generator constituting the power generator is the scale of the power generation system or the environment in which it is installed. Can be the same or different. As the types of power generators that can be used, there are a fuel cell, a device using an internal combustion engine as a power generator, a hydroelectric generator, and the like.
また、発電装置内の発電機それぞれの発電容量(出力可能な発電量)については特に述べていないが、複数の発電装置(発電機)の発電容量は、発電システムの規模や設置される環境に応じて、それぞれ異なっていても同じであってもよい。 In addition, although the power generation capacity of each generator in the power generator (the amount of power that can be output) is not specifically stated, the power generation capacity of a plurality of power generators (generators) depends on the scale of the power generation system and the installation environment Depending on the case, they may be different or the same.
例えば、発電装置を構成する複数の発電機の種類及び発電容量が同じであれば、起動してから所望の出力が得られるまでに要する時間が同じとなるので制御が容易となる。一方、複数の発電機の種類や発電容量を異ならせると、その発電システムに最適な構成とすることができる。 For example, if the types and the power generation capacities of a plurality of generators constituting the power generation apparatus are the same, the time required for obtaining a desired output after starting becomes the same, and thus control becomes easy. On the other hand, when the types and power generation capacities of the plurality of generators are made different, it is possible to obtain an optimum configuration for the power generation system.
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム(本実施形態では図3及び図4のフローチャート、あるいは図5のタイムチャートに対応したプログラム)を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。 In the present invention, a software program for realizing the functions of the above-described embodiment (in this embodiment, a program corresponding to the flowcharts of FIGS. 3 and 4 or the time chart of FIG. 5) is directly or directly stored in a system or apparatus. This includes a case where the program is supplied from a remote location and is also achieved by the computer of the system or apparatus reading and executing the supplied program code. In that case, as long as it has the function of a program, the form does not need to be a program.
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。 Accordingly, since the functions of the present invention are implemented by computer, the program code installed in the computer also implements the present invention. That is, the claims of the present invention include the computer program itself for realizing the functional processing of the present invention.
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。 In this case, the program may be in any form as long as it has a program function, such as an object code, a program executed by an interpreter, or script data supplied to the OS.
1 太陽光発電システム
2 太陽電池
3 系統連系インバータ
4 電力系統
5 発電装置
6 負荷
10 発電システム
20 発電制御装置
21 撮像カメラ
23 予測手段
24 起動手段
26 赤色フィルタ
30 光強度測定用太陽電池
50 制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記太陽電池の所定時間後の出力を予測する予測手段と、
予測された出力の変化に基づいて、前記電力系統に前記太陽電池及び前記発電装置から出力される電力の合計が減少しないように、前記複数の発電装置の起動状態を制御する起動手段と、を備えることを特徴とする発電制御装置。 Power generation for controlling the plurality of power generation devices in a power generation system including a solar cell, a grid interconnection inverter that converts the output of the solar cell to output to the power system, and a plurality of power generation devices connected to the power system A control device,
Predicting means for predicting the output of the solar cell after a predetermined time;
Starting means for controlling a starting state of the plurality of power generation devices based on a predicted change in output so that a total of power output from the solar cell and the power generation device does not decrease in the power system; A power generation control device comprising:
前記制御手段は、前記所定時間後に予測された前記太陽電池の出力の低下量が既に起動されている発電装置では補えないと判断したときに、前記起動に要する時間を考慮して、停止状態の発電装置を起動させることを特徴とする請求項1に記載の発電制御装置。 The predetermined time is longer than the time required for the power generator to start up,
When the control means determines that the amount of decrease in the output of the solar cell predicted after the predetermined time cannot be compensated for by the already-started power generation device, the control means considers the time required for startup and The power generation control device according to claim 1, wherein the power generation device is activated.
前記予測手段は、前記撮像手段によって撮影された複数の画像に基づいて、太陽の周囲にある所定の大きさ以上の雲に関する情報を取得する雲情報取得手段を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発電制御装置。 It further comprises imaging means for taking images of at least the surroundings of the sun at predetermined time intervals,
2. The cloud information acquisition means for acquiring information relating to a cloud having a predetermined size or more around the sun based on a plurality of images taken by the imaging means. Or the electric power generation control apparatus of 2.
該太陽電池の出力を変換して電力系統に出力する系統連系インバータと、
前記電力系統に接続された複数の発電装置と、
前記複数の発電装置を制御する発電制御装置であって、
前記太陽電池の所定時間後の出力を予測する予測手段と、
予測された出力の変化に基づいて、前記電力系統に前記太陽電池及び前記発電装置から出力される電力の合計が減少しないように、前記複数の発電装置の起動状態を制御する起動手段と、を含む発電制御手段と、を備えることを特徴とする発電システム。 Solar cells,
A grid-connected inverter that converts the output of the solar cell and outputs it to the power system;
A plurality of power generators connected to the power system;
A power generation control device for controlling the plurality of power generation devices,
Predicting means for predicting the output of the solar cell after a predetermined time;
Starting means for controlling a starting state of the plurality of power generation devices based on a predicted change in output so that a total of power output from the solar cell and the power generation device does not decrease in the power system; And a power generation control means.
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