JP6787732B2

JP6787732B2 - 制御装置、それを備えた電力システム、及び制御方法並びに制御プログラム

Info

Publication number: JP6787732B2
Application number: JP2016185737A
Authority: JP
Inventors: 啓城原; 明八杉
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: JP2018050428A

Description

本発明は、制御装置、それを備えた電力システム、及び制御方法並びに制御プログラムに関するものである。

例えば、燃料電池や太陽電池等による直流電力を交流電力に変更して使用する電力システムにおいて、数ＭＷから数十ＭＷ規模となる電力システム出力の大型化や、直流側を複数の電池モジュールで構成するにあたって個々の燃料電池モジュール出力の大型化の実質的な限界等により、電力システムは非常に多数の電池モジュールにより構成されることになる。このため個々もしくは複数で構成した電池モジュールに対してパワーコンディショナ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｕｂｓｙｓｔｅｍ：以下「ＰＣＳ」という）を設置し、このＰＣＳを多並列に設置して電力システムの出力とする構成が採用されている。
ＰＣＳを多並列に設置して運用している環境において、電力系統に異常があった場合の電力システムの自立運転では、ＰＣＳの技術的制約により同一母線における自立運転が可能なＰＣＳの台数が比較的少数な台数に制限される。したがい、自立運転時のＰＣＳの台数が制限されると母線に多並列に接続して母線から負荷へと供給される電力が制限されるため、この電力を使用できる負荷の容量も制限されることになる。また負荷の容量制限を解消するために、負荷を母線に対して適宜分散させて、各負荷への母線をＰＣＳによる系統を負荷毎に分離独立させる負荷分散化も検討されるが、切替えシステムが複雑で高価になり好ましくない。

そのため、自立運転時には代表機となるＰＣＳが自立運転を行い、自立運転をしていない他のＰＣＳが自立運転をしているＰＣＳに連系するシステムが提案されている。
下記特許文献１は、停電を検出した場合に、蓄電池のパワーコンディショナを連系運転から自立運転に切り替え、自立運転しているパワーコンディショナに対して、太陽電池のパワーコンディショナが連系運転することにより、負荷群への電力供給を再開させる技術が記載されている。

特開２０１６−９６６６１号公報

ところで、代表機となるＰＣＳが自立運転をする場合には、自立運転となるＰＣＳが、電流制御から電圧制御となるので、電流は制御対象でなくなり負荷の要求に応じた電流を供給するので、前述の負荷の分散化や負荷容量の制限という課題は一応なくなる。しかしながら、実運用においてシステムの運用中に負荷容量の変動がある。この負荷変動の場合には、自立運転しているＰＣＳが負荷変動を吸収することになるが、自立運転しているＰＣＳの負荷変動調整能力は限られているため、自立運転しているＰＣＳの負荷変動調整能力以上の電流が負荷から要求されると、自立運転しているＰＣＳの電圧が下がり、結果としてシステムが停止してしまう場合がある。

こうしたＰＣＳの負荷変動調整能力は、ＰＣＳに対応する電池モジュールの発電容量変化能力に依存するので、電池モジュールの状態が影響されやすい。電池モジュールの状態の一因となるものとして、電池モジュールを構成する電池の性能劣化等の性能変化が生じている場合には、自立運転時の負荷変動調整能力が電池の性能変化前より低減するので、システム停止に繋がりやすいという問題がある。
従来、自立運転するＰＣＳの出力制御において、負荷容量を考慮することがあっても、電池性能は考慮していなかったため、電池の性能劣化等の性能変化があるものは負荷変動調整能力が追い付かない場合に、システムの停止を防ぐことはできなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電池の性能変化を勘案し、電力システムの停止を抑制することができる制御装置、それを備えた電力システム、及び制御方法並びに制御プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、母線に接続される電力変換手段とを備え、前記母線は電力系統に接続され、前記母線を介して負荷に電力供給する電力システムの制御装置であって、前記母線と前記電力系統の接続が切り離された場合に、複数の前記電力変換手段のうち、対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段として選定する選定手段と、前記選定手段により選定された前記電力変換手段の運転可能容量に対し、予想される負荷変動に対して設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させる前記電力変換手段の目標値を決定する目標決定手段を備え、決定された前記目標値に基づいて、前記電力変換手段を自立運転させる自立運転制御手段と、自立運転させる前記電力変換手段以外の他の前記電力変換手段を、自立運転させる前記電力変換手段に対して連系運転させる連系運転制御手段とを具備する電力システムの制御装置を提供する。

本発明の構成によれば、直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、直流電力出力手段に対応付けて設けられる電力変換手段とが電力系統に連系され、負荷に電力供給する電力システムの制御装置において、直流電力出力手段の性能変化に基づいて、複数の電力変換手段のうち少なくとも１つの電力変換手段が自立運転させる電力変換手段として選定され、選定された電力変換手段を自立運転させ、自立運転させる電力変換手段以外の他の電力変換手段は、選定され自立運転させた電力変換手段に対して連系運転させる。

このように、直流電力出力手段の性能変化に基づいて自立運転させる電力変換手段を選定するので、複数の直流電力出力手段のうち性能変化が少ないものを自立運転させる電力変換手段として選定すれば、自立運転時に負荷の変動が生じた場合であっても負荷変動吸収能力が大きいことにより電力システムの安定性が向上する。直流電力出力手段とは、例えば、燃料電池、太陽電池、二次電池等である。
なお、直流電力出力手段の性能変化とは、例えば、出力変化指令を含む所定の電流電圧を連続して出力するに当たっての初期性能と比較した現在の変化の程度を示す。
また、電力変換手段の運転可能容量に対して、負荷変動に応じて設定される１以下の係数を乗算することにより、前記電力変換手段が負荷変動に耐えることができる。

上記電力システムの制御装置の前記選定手段は、前記直流電力出力手段から前記電力変換手段へ実際に出力可能な容量である有効な前記直流電力出力手段の容量を、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段の選定に勘案してもよい。

故障やメンテナンス等の事情により、複数の直流電力出力手段のうち一部減台運転している等の無効な直流電力出力手段が含まれる場合に、減台後の残りの直流電力出力手段である有効な直流電力出力手段の容量を勘案する。有効な直流電力出力手段の容量が大きいほど、対応する電力変換手段は負荷変動吸収能力が高くなり、電力システムの安定性が向上する。

上記電力システムの制御装置は、前記負荷に流れる電流値に基づいて実負荷容量を算出する算出手段を備え、前記連系運転制御手段は、前記実負荷容量と、自立運転させる前記電力変換手段の前記目標値との差を連系運転させる全ての前記電力変換手段の総出力とし、連系運転させる各前記電力変換手段に対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、前記総出力に対する出力比率を決定し、決定した前記出力比率に基づいて連系運転させる各前記電力変換手段に出力指令を出力してもよい。

連系運転させる電力変換手段の総出力を、対応する直流電力出力手段の性能変化に基づいて決定された出力比率で分配するので、変化度合いの低いものほど出力割合を高くさせることができ、変化度合いが高いものに出力割合を高くさせてしまう場合と比較して、電池の劣化進行等の変化を抑制できるので電力システムとしての寿命が延びる。

本発明は、上記いずれかに記載の電力システムの制御装置と、前記直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段と前記電力系統との間に接続される電力変換手段とを備える電力システムを提供する。

本発明は、直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、母線に接続される電力変換手段とを備え、前記母線は電力系統に接続され、前記母線を介して負荷に電力供給する電力システムの制御方法であって、前記母線と前記電力系統の接続が切り離された場合に、複数の前記電力変換手段のうち、対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段として選定する工程と、選定された前記電力変換手段の運転可能容量に対し、予想される負荷変動に対して設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させる前記電力変換手段の目標値を決定する工程と、決定された前記目標値に基づいて、選定された前記電力変換手段を自立運転させる工程と、自立運転させる前記電力変換手段以外の他の前記電力変換手段を、自立運転させる前記電力変換手段に対して連系運転させる工程とを有する電力システムの制御方法を提供する。

本発明は、直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、母線に接続される電力変換手段とを備え、前記母線は電力系統に接続され、前記母線を介して負荷に電力供給する電力システムの制御プログラムであって、前記母線と前記電力系統の接続が切り離された場合に、複数の前記電力変換手段のうち、対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段として選定する処理と、選定された前記電力変換手段の運転可能容量に対し、予想される負荷変動に対して設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させる前記電力変換手段の目標値を決定する処理と、決定された前記目標値に基づいて、選定された前記電力変換手段を自立運転させる処理と、自立運転させる前記電力変換手段以外の他の前記電力変換手段を、自立運転させる前記電力変換手段に対して連系運転させる処理とをコンピュータに実行させるための電力システムの制御プログラムを提供する。

本発明は、電池の性能変化を勘案し、電力システムの停止を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る電力システムの概略構成を示している。本発明の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図を示している。本発明の実施形態に係る選定部の構成を示す機能ブロック図を示している。本発明の実施形態に係るパワーコンディショナの図の一例である。本発明の実施形態に係る連系機出力制御部の機能ブロック図である。負荷容量の時間変化を示した図の一例である。本発明の実施形態に係る電力システムの制御装置の制御フローである。本発明の実施形態に係る電力システムが電力系統から切り離された場合を示した図の一例を示している。

以下に、本発明にかかる制御装置、それを備えた電力システム、及び制御方法並びに制御プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力システム１の概略構成を示した図である。図１に示されるように、電力システム１は、切替部９を介して電力系統４と接続されており、母線７を介して負荷５に電力供給するものである。また、電力システム１は、ｎ個の直流電力出力部（直流電力出力手段）Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎと、各直流電力出力部Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎにそれぞれ対応するｎ個のパワーコンディショナ（電力変換器：以下「ＰＣＳ」という）_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎとが母線７に並列に接続され、制御装置１０を備えている。また、電力システム１は、母線７に接続した切替部９を非接続状態にすると電力系統４と切り離しされ、切替部９を接続状態にすると電力系統４に連系される。
以下特に明記しない場合には、直流電力出力部Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎは、直流電力出力部Ａとし、ＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎはＰＣＳと示す。

直流電力出力部Ａは、直流電力を出力するものであり、例えば、燃料電池、太陽電池、二次電池等であり、複数の電池をモジュール化して所定出力を得る。燃料電池は例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ：ＳＯＦＣ）であり、太陽電池は例えば薄膜シリコン系太陽電池であり、二次電池は例えばリチウムイオン二次電池である。直流電力出力部Ａの電力出力するものは、以降は単に「電池」と記載する。
ＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎは、複数の直流電力出力部Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎにそれぞれ対応して設けられており、対応する直流電力出力部Ａと電力系統４との間に接続されている。
ＰＣＳは、直流電力出力部Ａ側から放電された直流電力を交流電力に変換し、電力系統４側に送電する。また、直流電力出力部Ａが二次電池の場合には、ＰＣＳと直流電力出力部Ａとの間には図示しない充放電装置が設置される。この際にＰＣＳは、電力系統４から取得した交流電力を直流電力に変換し、図示しない充放電装置を経由して直流電力出力部Ａ側に出力することも可能なように双方向変換機能を有するか、各方向の電力変換機能を備えるＰＣＳを並列に設置して切替えて使用できるようになっている。
負荷５には、電流計測部６が接続されている。電流計測部６は、例えば、センサであり、負荷５に流れる電流値を計測し、計測値を算出部２８（図２参照。後述する）に出力させるようになっている。

制御装置１０は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、図１においては、電力系統が実線で記載され、制御信号が破線で記載されている。

具体的には、図２に示されるように、制御装置１０は、ＰＣＳ重み付け設定部２０と、連系機出力制御部２６とを備えている。
ＰＣＳ重み付け設定部２０は、各ＰＣＳの容量と、直流電力出力部Ａの性能劣化等の性能変化を所定の評価手段で数値化した変化度（劣化度）とに基づいて、ＰＣＳの運転可能容量を算出し、算出された運転可能容量に応じてＰＣＳの順位付けをし、順位に基づいて自立運転させるＰＣＳを選定する。本実施形態は性能変化を性能劣化として説明する。
性能変化である性能劣化とは、例えば、出力変化指令を含む所定の電流電圧を連続して出力するに当たっての初期性能と比較した現在の劣化の程度を示す。具体例としては電極が劣化してＯＣＶ（ｏｐｅｎｃｉｒｃｕｉｔｖｏｌｔａｇｅ：開放電圧）が初期状態に対して下がる等の状態になり、所定電圧を出力した際の電流低下が生じる等、初期性能に対して現在値が低下している程度のことをいう。
具体的には、ＰＣＳ重み付け設定部２０は、選定部（選定手段）２１と、自立運転制御部（自立運転制御手段）２２とを備えている。

図３には、選定部２１の構成を示す機能ブロック図を示している。
図３では、各ＰＣＳの電力出力として、ＰＣＳ_１の出力容量をＰ１、ＰＣＳ_２の出力容量をＰ２、・・・ＰＣＳ_ｎの出力容量をＰｎと示す。ＰＣＳの出力容量とは、各ＰＣＳにそれぞれ接続される直流電力出力部Ａの総合計容量であり、理論的に出力可能な容量である。
選定部２１は、直流電力出力部Ａ１からＰＣＳ_１へ実際に出力可能な容量である有効な直流電力出力部Ａの容量を、少なくとも１つのＰＣＳを自立運転させるＰＣＳの選定に勘案する。

「有効な直流電力出力部Ａの容量」について、図４を用いて説明する。本実施形態では図４に示されるように、ＰＣＳが、インバータ４１と複数のチョッパ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）４２ａ〜４２ｅとを備え、各チョッパ４２に対応してそれぞれ直流電力出力部Ａが設けられる構成である場合を仮設定して説明する。
電池の故障やメンテナンス等の事情により、複数の直流電力出力部Ａのうち一部（例えば、チョッパ４２ｅに対応する直流電力出力部）が減台運転している等の無効な直流電力出力部Ａが含まれる場合には、減台後の残りの直流電力出力部（例えば、チョッパ４２ａ〜４２ｄに対応する直流電力出力部）である有効な直流電力出力部Ａの容量を勘案する。

本実施形態においては、有効な直流電力出力部Ａの数を有効なチョッパ数としている。ＰＣＳの出力容量に対し、有効なチョッパ数に基づく第１係数（例えば、図４に示した５台のチョッパ４２ａ〜４２ｅのうち、４台が有効とすれば、第１係数＝４／５）を乗算する。つまり、有効な直流電力出力部Ａの容量は、１つのＰＣＳに接続される直流電力出力部Ａ全体に対する使用できる直流電力出力部Ａの比率とされ、０から１で示される第１係数により表される。
有効な直流電力出力部Ａの容量が大きいほど、対応するＰＣＳは負荷変動吸収能力が高くなるので、有効な直流電力出力部の容量を勘案することにより電力システムの安定性が向上する。
本実施形態においては、ＰＣＳがチョッパ４２ａ〜４２ｅを設ける場合として説明しているが、本発明はこれに限定せず、チョッパが設けられていない構成であってもよい。

また、選定部２１は、複数のＰＣＳのうち、対応する直流電力出力部Ａの性能変化として本実施形態では性能劣化を勘案する。具体的には、ＰＣＳ_１の出力容量Ｐ１に対し、対応する直流電力出力部Ａの性能劣化の程度を数値化した第２係数（本実施形態では、劣化度）を乗算する。例えば、直流電力出力部Ａは時間の経過に比例して性能が低下することに基づき、直流電力出力部Ａの劣化度は、総運転時間数に応じて決定されてもよいし、直流電力出力部Ａの入力エネルギーと電圧との関係に基づいて決定されてもよく、百分率等で示される。

このようにして、選定部２１は、ＰＣＳ_１の出力容量Ｐ１に対し、第１係数（有効チョッパ数）と、第２係数（直流電力出力部の劣化度）とを乗算し、ＰＣＳ_１の運転可能容量Ｐ１´を算出する。
他のＰＣＳについても同様にそれぞれ運転可能容量Ｐ２´、Ｐ３´、・・Ｐｎ´を算出する。
選定部２１は、ＰＣＳの運転可能容量Ｐ１´、Ｐ２´、・・・Ｐｎ´を算出後、自立運転させるＰＣＳを決定するための判定基準に基づき、判定を行う。例えば、図３では、比較部Ｃ１、Ｃ２、・・・Ｃｎにおいて、運転可能容量が大きいものを順に判定しており、最も大きい運転可能容量がＰＣＳ_１の運転可能容量Ｐ１´であることが示されている。

また、選定部２１は、最も大きい運転可能容量とされたＰＣＳ_１には最大である旨の重み付けをし、続いて、最も大きい運転可能容量とされたＰＣＳ_１以外の他のＰＣＳ_２、ＰＣＳ_３、・・・ＰＣＳ_ｎについて、運転可能容量の大きい順に順位付けし、該順位が重み付け値として設定される。
このように、選定部２１は、ＰＣＳの運転可能容量に重み付けを設定するとともに、自立運転させるＰＣＳと連系運転させるＰＣＳとを選定する。以下、自立運転させるＰＣＳは自立機ＰＣＳ、連系運転させるＰＣＳは連系機ＰＣＳともいう。

自立運転制御部２２は、選定部２１により選定されたＰＣＳを自立運転させる。具体的には、自立運転制御部２２は、選定部２１により選定されたＰＣＳの運転可能容量に対し、予想される負荷変動に応じて設定される第３係数を乗算し、自立運転させるＰＣＳの目標値を決定する目標決定部３１を備える。
例えば、増加量及び減少量が同等くらい変動すると予想される負荷変動、もしくは予測が難しい負荷変動に対応するために第３係数を１／２（＝０．５）とする場合には、目標値はＰＣＳの運転可能容量に１／２（＝０．５）を乗算して算出するが、第３係数の数値は特に限定されない。増加量が多い負荷変動の場合は、第３係数を小さく、例えば０．１等に設定してもよく、減少量が多い負荷変動の場合は、第３係数を大きく、例えば０．９等に設定してもよい。目標値は、負荷５の変動に伴う出力変動の吸収に対応可能にするための目標値であるため、第３係数は０から１以下の値で実際の運用やシミュレーション結果等に則して適宜決定される。負荷５の変動パターンが事前に推定（把握）できる場合には、目標値は負荷５の変動パターンに応じて変更可能とする。

図５には、連系機出力制御部２６の機能ブロック図が示されている。
連系機出力制御部２６は、自立運転させるＰＣＳとして選定されたＰＣＳ以外の他のＰＣＳに対し、ＰＣＳ重み付け設定部２０で算出されたＰＣＳの運転可能容量及び重み付け値に基づいて出力指令値を決定し、出力する。具体的には、連系機出力制御部２６は、連系運転制御部（連系運転制御手段）２７と、算出部（算出手段）２８とを備えている。
算出部２８は、電流計測部６から取得した負荷５に流れる電流値がフィードバックされ、電流値の情報に基づいて実負荷容量Ｐ０を算出する。本実施形態では、実負荷容量Ｐ０に対して、移動平均や遅れフィルタリング等の処理を行い、時系列変化をなだらかにしている。
連系運転制御部２７は、自立運転させるＰＣＳ以外の他のＰＣＳを、自立運転させるＰＣＳに連系運転させる。

自立運転させるＰＣＳの運転可能容量（図５では、ＰＣＳ_１の運転可能容量Ｐ１´）に第３係数（例えば、前述のように０．５）を乗算して、自立運転させるＰＣＳ_１の目標値Ｐ１´´を算出する。
連系運転制御部２７は、フィルタリング後の実負荷容量Ｐ０と、自立運転させるＰＣＳの目標値Ｐ１´´との差を、連系運転させる全てのＰＣＳの総出力Ｐ０´とする。連系運転制御部２７は、連系運転させる各ＰＣＳに対応する直流電力出力部Ａの性能劣化に基づいて、総出力に対する出力比率を決定し、決定した出力比率に基づいて各ＰＣＳに出力指令を出力する。

本実施形態においては、性能劣化と有効な直流電力出力部Ａの容量とを勘案して求めた各ＰＣＳの運転可能容量に応じて、連系運転させる各ＰＣＳに出力比率を与える。つまり、各ＰＣＳの出力比率は、それぞれの運転可能容量Ｐ２´、Ｐ３´、・・・Ｐｎ´の総和に対するそれぞれの運転可能容量Ｐ２´、Ｐ３´、・・・Ｐｎ´で決定される。具体的には、連系運転させるＰＣＳ２の目標値Ｐ２´´、ＰＣＳ３の目標値Ｐ３´´、・・・ＰＣＳｎの目標値Ｐｎ´´は、以下の式で算出される。

図６は、実負荷容量Ｐ０の変動と、自立機ＰＣＳの運転可能容量Ｐ１´の理想的な出力範囲、すなわち、理想的な負荷変動の吸収可能容量を示している。矢印Ｘで示される範囲内に自立機の運転可能容量が収まるように第３係数を設定する。そのため、図６のＰ０´で示されるラインより下側の斜線領域が、自立運転させるＰＣＳ以外の他のＰＣＳが連系運転する場合の連系機ＰＣＳの総出力となる。

以下に、本実施形態に係る電力システム１の制御装置１０の作用について図１、図７及び図８を用いて説明する。ここでは、ＰＣＳ_１が自立機ＰＣＳとして選定され、ＰＣＳ_２からＰＣＳ_ｎが連系機ＰＣＳとされる場合を一例として説明するが、これに限定されない。
通常時は、図１の切替部９が接続状態とされており、制御装置１０から各ＰＣＳに対して、所定の出力指令値が出力されており、ＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎがそれぞれ電力系統４に連系している。
電力システム１が起動されると制御フローが開始され、各ＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎの運転可能容量が算出される（図７のステップＳＡ１）。各ＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎの運転可能容量が比較され、所定の判定に基づいて自立機ＰＣＳが選定される（図７のステップＳＡ２）。ここでは、運転可能容量が最も大きいＰＣＳが自立機ＰＣＳとされることとし、ＰＣＳ_１が選定される。

電力系統４の電圧が所定電圧閾値より小さくなる低電圧事象や、系統電圧の周波数・位相等の系統異常を検出したか否かが判定される（図７のステップＳＡ３）。系統異常を検出していなければ、図７のステップＳＡ１に戻り、各ＰＣＳの運転可能容量の算出を繰り返す。
系統異常を検出した場合には、電力システム１と電力系統４との接続非接続を切り替える切替部９を切り離し（図８参照）、母線７と電力系統４の接続が切り離された場合に、制御装置１０から自立機ＰＣＳとして選定されたＰＣＳ_１に自立運転指令が出力され、自立機ＰＣＳが自立運転される。自立機ＰＣＳとして選定されなかった連系機ＰＣＳであるＰＣＳ_２からＰＣＳ_ｎは、自立機ＰＣＳに対して連系運転が継続される（図７のステップＳＡ４）。

ＰＣＳ_１の運転可能容量の値と、現在負荷５に流れる電流値から算出される実負荷容量とに基づいて、連系機ＰＣＳとして運転されるＰＣＳ_２からＰＣＳ_ｎのそれぞれのＰＣＳの出力指令値が算出される（図７のステップＳＡ５）。算出された出力指令値は連系機ＰＣＳであるＰＣＳ_２からＰＣＳ_ｎのそれぞれに出力され、連系運転されるＰＣＳの出力調整がされる（図７のステップＳＡ６）。これにより、自立機ＰＣＳ（ＰＣＳ_１）が生成した電圧に、連系機ＰＣＳ（ＰＣＳ_２からＰＣＳ_ｎ）が連系する。

負荷５が変動するような場合には、自立機ＰＣＳであるＰＣＳ_１で負荷変動を吸収するが、本実施形態においては、自立機ＰＣＳを選定する際に、複数のＰＣＳのうち最も運転可能容量の大きなものを選定したので、可及的に負荷変動を吸収でき、電力システム１の安定性を向上させることができる。
また、連系機ＰＣＳは、対応する直流電力出力部Ａの性能劣化を勘案した出力比率を決定し、出力比率に応じて出力が制御される。これにより、性能劣化が進んでいないものからより出力させ、性能劣化が進んでいるものは性能劣化が進んでいないものより出力を抑えるといった制御をすることで、電池の劣化進行等の変化を抑制できるので電力システム１としての寿命を延ばすことができる。

電力系統４の系統異常がなくなり、系統が復帰したか否かが判定される（図７のステップＳＡ７）。系統が復帰していなければ、図７のステップＳＡ５に戻り、連系機ＰＣＳの各ＰＣＳの出力指令値の算出が繰り返され、系統が復帰していれば、制御フローを終了する。電力システム１の自立運転モードから系統連系モードへの切り替えは、切替部９を接続状態にすると同時に自立機ＰＣＳとして運転していたＰＣＳ_１を電圧制御から瞬時に電流制御に切り替え、電力系統４に連系させる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る制御装置１０、それを備えた電力システム１、及び制御方法並びに制御プログラムによれば、直流電力出力部Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎの性能に基づいて、複数のＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、ＰＣＳ_３、・・・ＰＣＳ_ｎのうち少なくとも１つのＰＣＳ_１が自立運転させるＰＣＳとして選定され、選定されたＰＣＳ１を自立運転させ、自立運転させるＰＣＳ_１以外の他のＰＣＳ_２、ＰＣＳ_３、・・・ＰＣＳ_ｎは、自立運転させるＰＣＳ_１に対して連系運転させる。
このように、直流電力出力部Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎの性能劣化に基づいて自立運転させるＰＣＳを選定するので、複数の直流電力出力部Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎのうち性能劣化が少ないものを自立運転させるＰＣＳとして選定すれば、自立運転時に負荷５の変動が生じた場合であっても負荷変動吸収能力が大きいことにより電力システム１の安定性が向上する。

また、直流電力出力部ＡからＰＣＳに実際に出力可能な容量である有効な直流電力出力部Ａの容量を自立運転させるＰＣＳの選定に勘案すれば、有効な直流電力出力部Ａの容量が大きいほど、対応するＰＣＳは負荷変動吸収能力が高くなるので、電力システム１の安定性が向上する。
自立運転制御部２２は、ＰＣＳの出力可能容量に対し、予想される負荷変動に応じて設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させるＰＣＳの目標値を決定することにより、ＰＣＳが、推定される負荷５の変動に対応できる。

連系運転制御部２７は、負荷５の電流値から算出される実負荷容量と、自立運転させるＰＣＳの目標値との差を連系運転させる全ての連系機ＰＣＳの総出力とし、連系運転させる各ＰＣＳに対応する直流電力出力部Ａの性能劣化（劣化度）に基づいて、総出力に対する出力比率を決定し、決定した出力比率に基づいて各ＰＣＳに出力指令を出力してもよい。
連系運転させるＰＣＳの総出力を、対応する直流電力出力部Ａの性能劣化に基づいて決定された出力比率で分配するので、劣化度合いの低いものほど出力割合を高くさせることができ、劣化度合いが高いものに出力割合を高くする場合と比較して、劣化度合いが高い電池の劣化進行等の変化を抑制できるので電力システム１としての寿命が延びる。

〔変形例〕
上記実施形態においては、選定部２１が、最も大きい運転可能容量を有するＰＣＳを自立運転させるＰＣＳとして選定することとして説明していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、比較部Ｃ１、Ｃ２、・・・ＣｎにおいてＰＣＳが所定の運転可能容量以上か否かを判定し、所定の運転可能容量以上となるＰＣＳを複数選定してもよいし、各ＰＣＳの運転可能容量を運転可能容量の大きい順に順位付けし、該順序のうち上位所定数（複数）のＰＣＳを自立運転させるＰＣＳとして選定し、各ＰＣＳ間を同期させて運転させてもよい。
このように、自立運転させる自立機ＰＣＳを複数設けてもよく、ＰＣＳがｎ個設けられている場合には、自立機ＰＣＳになり得るＰＣＳは、（ｎ−１）個まで設定することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態においては制御装置１０を１つ設けることとして説明していたが、これに限定されず、各ＰＣＳ内にそれぞれ制御装置を設け、ＰＣＳ内の各制御装置間でＰＣＳの運転可能容量の情報を相互に送受信する構成としてもよい。

１電力システム
４電力系統
５負荷
６電流計測部
１０制御装置
２１選定部（選定手段）
２２自立運転制御部（自立運転制御手段）
２７連系運転制御部（連系運転制御手段）
２８算出部（算出手段）
３１目標決定部（目標決定手段）
Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎ直流電力出力部（直流電力出力手段）
ＰＣＳ_１、ＰＣＳ_２、・・・ＰＣＳ_ｎパワーコンディショナ（電力変換器）

Claims

直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、母線に接続される電力変換手段とを備え、前記母線は電力系統に接続され、前記母線を介して負荷に電力供給する電力システムの制御装置であって、
前記母線と前記電力系統の接続が切り離された場合に、複数の前記電力変換手段のうち、対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段として選定する選定手段と、
前記選定手段により選定された前記電力変換手段の運転可能容量に対し、予想される負荷変動に対して設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させる前記電力変換手段の目標値を決定する目標決定手段を備え、決定された前記目標値に基づいて、前記電力変換手段を自立運転させる自立運転制御手段と、
自立運転させる前記電力変換手段以外の他の前記電力変換手段を、自立運転させる前記電力変換手段に対して連系運転させる連系運転制御手段と
を具備する電力システムの制御装置。
前記選定手段は、前記直流電力出力手段から前記電力変換手段へ実際に出力可能な容量である有効な前記直流電力出力手段の容量を、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段の選定に勘案する請求項１に記載の電力システムの制御装置。
前記負荷に流れる電流値に基づいて実負荷容量を算出する算出手段を備え、
前記連系運転制御手段は、前記実負荷容量と、自立運転させる前記電力変換手段の前記目標値との差を連系運転させる全ての前記電力変換手段の総出力とし、連系運転させる各前記電力変換手段に対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、前記総出力に対する出力比率を決定し、決定した前記出力比率に基づいて連系運転させる各前記電力変換手段に出力指令を出力する請求項１に記載の電力システムの制御装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力システムの制御装置と、
前記直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、
各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を前記交流電力に変換し、前記母線に接続される電力変換手段と
を備える電力システム。
直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、母線に接続される電力変換手段とを備え、前記母線は電力系統に接続され、前記母線を介して負荷に電力供給する電力システムの制御方法であって、
前記母線と前記電力系統の接続が切り離された場合に、複数の前記電力変換手段のうち、対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段として選定する工程と、
選定された前記電力変換手段の運転可能容量に対し、予想される負荷変動に対して設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させる前記電力変換手段の目標値を決定する工程と、
決定された前記目標値に基づいて、選定された前記電力変換手段を自立運転させる工程と、
自立運転させる前記電力変換手段以外の他の前記電力変換手段を、自立運転させる前記電力変換手段に対して連系運転させる工程と
を有する電力システムの制御方法。
直流電力を出力する複数の直流電力出力手段と、各前記直流電力出力手段に対応して設けられ、前記直流電力出力手段から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、母線に接続される電力変換手段とを備え、前記母線は電力系統に接続され、前記母線を介して負荷に電力供給する電力システムの制御プログラムであって、
前記母線と前記電力系統の接続が切り離された場合に、複数の前記電力変換手段のうち、対応する前記直流電力出力手段の性能変化に基づいて、少なくとも１つの前記電力変換手段を自立運転させる前記電力変換手段として選定する処理と、
選定された前記電力変換手段の運転可能容量に対し、予想される負荷変動に対して設定される１以下の係数を乗算し、自立運転させる前記電力変換手段の目標値を決定する処理と、
決定された前記目標値に基づいて、選定された前記電力変換手段を自立運転させる処理と、
自立運転させる前記電力変換手段以外の他の前記電力変換手段を、自立運転させる前記電力変換手段に対して連系運転させる処理と
をコンピュータに実行させるための電力システムの制御プログラム。