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公開番号2025101638
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023218619
出願日2023-12-25
発明の名称系統管理装置、系統管理方法及びプログラム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02J 3/24 20060101AFI20250630BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数パターンの系統擾乱に対する系統安定度の向上効果が高いPCSを算出することで、所望の系統安定度が得られつつ、擬似慣性PCSの確保容量が最小なる構成を算出し、かつ、制御候補のPCSを選定することで計算負荷の低減も行う。
【解決手段】実施形態の系統管理装置は、動特性解析結果を取得する演算部と、所定単位を基準とした制御候補毎に、インバータ電源の制御をGFL制御から擬似慣性制御へ切り替える、またはインバータ電源を連系・起動させ擬似慣性制御する場合の系統安定度を評価し、その向上効果を定量的に算出し、系統安定度の評価と向上効果の算出を複数パターンの構成かつ系統擾乱毎に実施する安定化効果算出部と、算出された向上効果に基づいて、擬似慣性制御する電源を選定する擬似慣性PCS構成算出部と、選定された電源に対し、切替指令または連系・起動させ擬似慣性制御する制御指令を出力する制御指令出力部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
動特性解析結果を取得する演算部と、
所定単位を基準とした制御候補毎に、インバータ電源の制御をＧＦＬ制御から擬似慣性制御へ切り替える、または、解列または停止中のインバータ電源を新たに連系または起動させ擬似慣性制御する場合の系統安定度を評価し、その向上効果を定量的に算出し、前記系統安定度の評価と向上効果の算出を複数パターンの構成かつ系統擾乱毎に実施する安定化効果算出部と、
算出された前記向上効果に基づいて、前記擬似慣性制御するインバータ電源を選定する擬似慣性ＰＣＳ構成算出部と、
選定された前記インバータ電源に対し、ＧＦＬ制御から擬似慣性制御への切替制御指令、または新たに連系または起動させ擬似慣性制御する制御指令を出力する制御指令出力部と、
を備える系統管理装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記安定化効果算出部は、前記制御候補を系統擾乱の発生点における潮流の送電端側にある前記インバータ電源に選定する、
請求項１に記載の系統管理装置。
【請求項３】
前記安定化効果算出部は、前記制御候補を前記動特性解析結果から脱調ローカスを特定し、電圧位相が高い側にある前記インバータ電源に選定する、
請求項１に記載の系統管理装置。
【請求項４】
前記安定化効果算出部は、電源単位、ノード単位、またはビジネスユニット単位で前記制御候補を設定し、前記制御候補を擬似慣性制御した場合において、前記系統安定度の評価と前記向上効果を算出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の系統管理装置。
【請求項５】
前記動特性解析結果から拡張等面積法を用いて前記系統安定度を評価する、
請求項１に記載の系統管理装置。
【請求項６】
前記安定化効果算出部は、潮流情報と系統擾乱と対象とする前記制御候補とを説明変数として、該当する前記インバータ電源を擬似慣性制御する場合の前記向上効果を目的変数とする、機械学習モデルと、を有し、過去の評価結果から新規断面における前記系統安定度の向上効果を推定する、
請求項１に記載の系統管理装置。
【請求項７】
前記擬似慣性ＰＣＳ構成算出部は、前記系統安定度の向上効果が高い順に、前記制御候補の中から擬似慣性制御するインバータ電源を選定する、
請求項１に記載の系統管理装置。
【請求項８】
前記安定化効果算出部は、前記系統安定度の評価から、前記向上効果と、前記制御候補の内、擬似慣性制御するインバータ電源の容量と、の相関式を作成する、
請求項１に記載の系統管理装置。
【請求項９】
前記擬似慣性ＰＣＳ構成算出部は、前記相関式を用いて、所望の前記系統安定度を得るために必要な、前記制御候補の内、前記擬似慣性制御へ切り替える、あるいは、新たに連系・起動させ擬似慣性制御する前記インバータ電源の構成を算出する、
請求項８に記載の系統管理装置。
【請求項１０】
前記擬似慣性ＰＣＳ構成算出部は、前記擬似慣性制御へ切り替える、あるいは、新たに連系・起動させ擬似慣性制御する前記インバータ電源の容量を説明変数として、前記相関式を用いて推定される前記向上効果を使用した最適化計算から、前記制御候補の内、擬似慣性制御へ切り替える、あるいは、新たに連系・起動させ擬似慣性制御する前記インバータ電源の構成を算出する、
請求項８に記載の系統管理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、系統管理装置、系統管理方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電装置や蓄電池等の電力変換装置（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）を介して電力系統に接続するインバータ電源の導入が進んでいる。
【０００３】
従来のインバータ電源は、同期発電機を主体とした系統に追従するように出力電流を制御するＧＦＬ（Grid-Following）制御であり、慣性や同期化力を有さない。そのため、インバータ電源が主力化した電力系統で、系統事故等に対する安定度の低下が懸念される。
【０００４】
この対策として、ＧＦＬ制御に擬似慣性を付与した擬似慣性ＧＦＬ制御や、主体となって系統を構成するＧＦＭ（Grid-Forming）制御などの擬似慣性制御で運転するＰＣＳ（擬似慣性ＰＣＳ）が期待されている。また、同一のインバータ電源上で従来のＧＦＬ制御と擬似慣性制御との切り替え制御が可能になるよう技術開発が行われている。
【０００５】
一方で、擬似慣性制御で慣性や同期化力を供出するためには、蓄電池では充放電容量の確保、再生可能エネルギー電源装置では出力抑制が必要になる。これらは充放電・発電出力機会の損失につながり、インバータ電源の運用者にとって負担になる。また、ＧＦＭ制御は短絡容量の大きい系統で動作が不安定化し、広域動揺の原因になるとの報告もあり、過剰にＧＦＭ制御のインバータ電源を確保することへの懸念がある。以上のことから、系統安定度の向上のためにＧＦＬ制御から擬似慣性制御に切り替えるインバータ電源の容量を最小限に抑えるよう、系統安定性の観点から効果的に制御対象を選定することが望ましい。
【０００６】
また、電力系統の安定度を判定し必要な同期化力を算出し、擬似慣性機能付きＰＣＳに割り当てる手法が提案されている。電力系統の各ブランチを対象に実施し全ての事故が安定に収束するまで擬似慣性が割り当てられる。安定度計算と組み合わせることで過剰な擬似慣性の割り当てを防止している。
【０００７】
この場合において、割り当て対象のＰＣＳは、再生可能エネルギー電源の出力予測から慣性を出力できるか否かのみに基づき決定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第７２６５９２８号公報
【非特許文献】
【０００９】
Y Xue et al., “A Simple Direct Method for Fast Transient Stability Assesment of Large Power Systems,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol.3, No.2, May. 1988,p.400-p.412
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、事故点ごとに過渡安定度の向上に効果的な擬似慣性の割り当て対象は異なり、事故点と対象ＰＣＳの位置関係によっては擬似慣性の割り当てにより同期発電機の相差角が増大し不安定化する。また、単一の事故毎に必要な擬似慣性機能付きＰＣＳの容量を積み上げているため、複数の事故を総合的に見た時に最適な効果の高い構成とは異なる。結果として、必要な擬似慣性が過大に算出されている虞があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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