[发明专利]风力发电用蓄电池控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在风力发电系统中，使风力发电的变动抑制用蓄电池长寿命化的控制系统及其控制方法。另外，涉及使包括蓄电池的系统成本为最小限度、使风力发电的收益最大化的风力发电系统的最佳运用。

背景技术

全球变暖对于全人类来说是重大的问题，为了延缓、抑制变暖的进展，世界各国正在发展节约能源的推进和不排出CO₂的新能源的利用等。

在日本，为了减少CO₂的排放，国家也制定了导入新能源的目标，实施补助金等，同时正在发展太阳光和风力等新能源发电的导入。

但是，虽然风力发电利用自然能源，具有不排放CO₂的优点，但是发电输出功率不稳定，担心对电力系统有不良影响、电力质量下降。为了防止对上述电力系统的不良影响，广泛地实施在导入风力发电时，同时导入蓄电池系统。

图18表示风力发电系统中的输出变动抑制用蓄电池系统的例子。由风力发电产生的发电输出因风况不同而发生很大变动，直接流入电力系统时，对电力系统的电力质量产生不良影响。因此，通过使用铅蓄电池等蓄电池或锂离子电池、超级电容器等的蓄电系统，进行与风力发电输出状况相适应的蓄电系统输出。结果，通过联合电力系统与风力发电输出和蓄电系统输出，可以产生顺畅的系统输出，避免对电力质量的不良影响。

图19表示电力公司的风力发电的系统连接要件的一个例子。图的例子中，规定风力发电和蓄电池的联合输出功率的变动，将经1分钟平均化的值在20分钟内的最大值和最小值的差抑制在风力的额定输出功率的10％以下，要求满足上述系统连接要件。

已知蓄电池根据运用条件的不同，寿命有很大差异。由于将蓄电池用于抑制风力发电的输出功率变动是比较新的尝试，所以在蓄电池的运用条件中，满足风力发电的系统连接要件的同时，如何运用可控制的条件能够使电池的寿命最长寿命化，目前尚不清楚。一般认为与目前的产业用负荷均衡化(蓄积夜间电力，在负荷较多的白天放电)的用途不同，风力发电蓄电池系统，在没有满充电的部分充电状态PSOC(Percial State of Charge)下重复进行短时间的充放电。如上所述，即使在目前为止没有的运用条件下，也需要能够如下运用，即，抑制蓄电池的劣化，获得与风力发电机的寿命周期为等同以上的长寿命。

专利文献1公开了一种铅蓄电池的充放电状态(SOC)的控制方法。该方法在铅蓄电池充放电时，测量进入SOC下限范围内的次数，根据该次数使SOC水平上升。

另外，专利文献2公开了关于蓄电设备的保养的内容。其中主要公开了在进行蓄电设备的保养时通过短时间的放电进行所有蓄电池的容量检验，通过只更换容量不足的蓄电池来削减蓄电池更换的成本。

专利文献1：日本特开2004-186087号公报

专利文献2：日本特开2006-100000号公报

发明内容

专利文献1的方法不能在尚未确立实行什么样的SOC控制较好的风力发电系统中实施。另外，影响蓄电池的寿命的不仅有SOC，也与其他各种运用条件有关，但专利文献1的方法没有考虑到包含除SOC以外的运用条件的综合的控制方法。

关于在发电地的温度条件和风的条件下能够使蓄电池寿命最长化的SOC、和所有其他的运用条件，目前尚不清楚。但是，为了抑制全球变暖的进展，不能等待确立所有技术后再导入风力发电和风力发电用蓄电池系统。因此，本发明的第一课题是构筑一种系统，该系统一边对能够将蓄电池寿命最长化的控制方法进行评价，一边将其结果反馈到实际风力发电系统中。

本发明的第二课题是在具备蓄电池的风力发电·蓄电池系统整体中如何提高收益。即，该课题在于综合考虑由风力发电产生的利润和与系统联系相关的成本、蓄电池的成本等，构筑可以使收益最大化的发电系统。将来，风力发电电力根据电力质量的不同而有可能导致购买价格变化。另外，根据风力发电系统能否按预告的量发电，购买价格也有可能变化。在上述情况下，从收入和成本的均衡性方面考虑，也要求构筑能够使收益最大化的发电系统。