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1. (WO2015136575) 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システム
Document

明 細 書

発明の名称 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008  

発明の効果

0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148  

産業上の利用可能性

0149  

符号の説明

0150  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

図面

1   2   3   4A   4B   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システム

技術分野

[0001]
 本発明は、蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システムに関する。

背景技術

[0002]
 従来、蓄電池を用いて電力系統の周波数を制御する周波数制御技術(FR制御(Frequency Requlation))が知られている。FR技術では、蓄電池の充電残量が所定の許容範囲内に維持された状態で蓄電池の充放電が行われることが望ましい。
[0003]
 特許文献1は、蓄電池の充電残量を許容範囲内に維持することを目的として、蓄電池の残存容量が許容範囲を逸脱した場合には、蓄電池に与える出力指令値を補正することにより蓄電池の充電残量を許容範囲内に維持する制御を行う技術を開示する。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2011-200084号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかしながら、従来技術によれば、充電指令又は放電指令が継続的になされる場合に蓄電池の残存容量がほぼ100%又はほぼ0%となる状況が生じ得る。そのため、蓄電池は継続的にFR制御を実行することができないという問題がある。
[0006]
 そこで、本発明は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を適性範囲内に維持する蓄電池制御装置を提供する。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明の一態様に係る蓄電池制御装置は、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出部と、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定部と、前記設定部が設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整部と、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる充放電制御部とを備え、前記調整部は、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
[0008]
 なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

発明の効果

[0009]
 本発明の蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 図1は、実施の形態1に係る需給制御システムの構成を示すシステム構成図である。
[図2] 図2は、実施の形態1に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。
[図3] 図3は、実施の形態1に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による制御範囲の設定及び調整の説明図である。
[図4A] 図4Aは、実施の形態1に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による充放電量及び不感帯の設定の説明図である。
[図4B] 図4Bは、実施の形態1に係るゲイン調整部における不感帯の設定の詳細説明図である。
[図5] 図5は、実施の形態1に係る充放電制御部における充放電量の説明図である。
[図6] 図6は、実施の形態1に係る蓄電池制御装置における充放電量の設定及び調整処理のフローチャートである。
[図7] 図7は、実施の形態1に係るゲイン調整部におけるゲイン調整処理のフローチャートである。
[図8] 図8は、実施の形態2に係る蓄電池制御装置を含むシステム全体の構成図である。
[図9] 図9は、実施の形態2に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。
[図10] 図10は、関連技術における蓄電池制御方法の説明図である。

発明を実施するための形態

[0011]
(本発明の基礎となった知見)
 本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、蓄電池制御装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
[0012]
 蓄電池の充放電制御を行う蓄電池制御装置において想定される関連技術として、充放電量の制御範囲と、制御範囲の基準値であるベースポイントとを蓄電池の充電残量に応じて設定するものがある。ここで、ベースポイントとは、系統電源の周波数(以降、「系統周波数」ともいう)が基準周波数に等しいときの蓄電池の充放電量のことである。
[0013]
 図10は、関連技術における蓄電池制御方法の説明図である。
[0014]
 図10の(a)~(c)のそれぞれは、系統電力の周波数の変動に対する充放電量の制御範囲及びベースポイントを、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合(a)、充電残量が適性範囲内である場合(b)、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合(c)について示す。
[0015]
 充電残量が適性範囲内である場合、関連技術における蓄電池制御装置は、制御範囲の充電側部分と放電側部分とのそれぞれの制御幅を等しく設定する(図10の(b))。例えば、系統周波数が基準周波数から変動して50.2Hzとなったときには、蓄電池は、50.2Hzに対応する充電量(例えば、20kW)を充電する。また、系統周波数が基準周波数から変動して49.8Hzとなったときには、蓄電池は、49.8Hzに対応する放電量(例えば、20kW)を放電する。
[0016]
 図10の(b)において、ベースポイントは制御範囲の中央にある。また、ベースポイントが充電量も放電量もゼロである点に一致しているので、蓄電池は、系統周波数が基準周波数に等しい場合に充電も放電も行わない。
[0017]
 充電残量が適性範囲の下限値より低い場合、関連技術における蓄電池制御装置は、(b)の場合と比較して制御範囲の下限値を維持したまま、制御範囲の上限値を小さくするように、制御範囲を調整する。このように、蓄電池による充放電量が充電側にずれることで、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができるとも考えられる。
[0018]
 しかしながら、上記の制御範囲の調整によりベースポイントが充電側にずれることで、以下に示す反転動作が生ずる場合がある。すなわち、系統周波数が50Hzより低い方向へ微少に変動した場合(例えば、49.95Hz)、系統周波数の安定化のためには蓄電池による放電が必要であるところ、蓄電池が充電を行うという反転動作が発生し得る。反転動作が発生すると、系統周波数の基準周波数からの乖離がより大きくなってしまうという問題がある。
[0019]
 充電残量が適性範囲の上限値より高い場合(図10の(c))にも、関連技術における蓄電池制御装置によれば、上記と同様に反転動作が生じ、同様の問題がある。
[0020]
 このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る蓄電池制御装置は、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出部と、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定部と、前記設定部が設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整部と、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる充放電制御部とを備え、前記調整部は、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
[0021]
 これによれば、蓄電池制御装置は、蓄電池の充放電量が適性範囲を逸脱する場合、かつ、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的小さい場合には、蓄電池による充放電量を小さくするように制御する。これにより、蓄電池の充電残量が適性範囲からさらに乖離することを防止すると同時に、充放電により系統周波数の安定化に貢献することができる。よって、蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
[0022]
 例えば、前記設定部は、検出された前記周波数に対する、前記蓄電池の充電量又は放電量を示す制御関数であって、前記周波数の変化に対して充電量又は放電量が第一変化率で線形変化することを示す制御関数を設定することで、前記充電量又は前記放電量を設定し、前記調整部は、前記制御関数が示す、前記第一不感帯又は前記第二不感帯における前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率より小さい第二変化率に変更することで、前記充電量又は前記放電量を調整する。
[0023]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数に対する充放電量を示す制御関数に基づいて、蓄電池の充放電量を調整することができる。ここで、制御関数の変化率(傾き)には、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的小さい場合に蓄電池による充放電量を小さくすることが反映されている。よって、蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することを、定量的に行うことができる。
[0024]
 例えば、前記調整部は、前記制御関数が示す、前記第一不感帯及び前記第二不感帯のいずれにも含まれない周波数において、前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率に維持するように、前記充電量又は前記放電量を調整する。
[0025]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的大きい場合には、調整を行わない場合の充放電量の変化率と同じ変化率によって、充放電量を調整する。
[0026]
 例えば、前記調整部は、取得された前記周波数が前記基準周波数に等しい場合に、前記蓄電池に充電も放電もさせないように、前記充電量又は前記放電量を調整する。
[0027]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より小さい場合に充電を行わずに放電を行い、系統周波数が基準周波数より大きい場合に放電を行わずに充電を行う。これにより、系統周波数の安定化のために行う充放電と反対の動作(反転動作)を蓄電池が行うことがなくなる。よって、蓄電池制御装置は、より適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
[0028]
 例えば、前記調整部は、前記設定部が設定する前記放電量が、前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値に一致する周波数より大きい周波数を、前記第一周波数として用いて前記放電量を調整し、前記設定部が設定する前記充電量が、前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値に一致する周波数より小さい周波数を、前記第二周波数として用いて前記放電量を調整する。
[0029]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より小さい場合には不感帯より周波数が小さい側において、系統周波数が基準周波数より大きい場合には不感帯より周波数が大きい側において、上記のような充放電量を小さくする調整を行わない周波数域を設ける。これにより、蓄電池制御装置は、より適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
[0030]
 例えば、前記設定部は、さらに、(i)前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値である最大放電量を決定し、(ii)前記制御関数が示す前記放電量が前記最大放電量を超える場合に、前記最大放電量を前記放電量とするように前記制御関数を設定し、前記調整部は、さらに、検出された前記充電残量が前記適性範囲の下限値より小さい場合には、前記最大放電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大放電量を決定し、前記制御関数が示す前記放電量が前記調整最大放電量を超える場合に、決定した前記調整最大放電量を前記放電量とするように、前記放電量を調整する。
[0031]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より小さい場合には、充電残量に応じて定められる調整最大放電量より小さい範囲において適切に蓄電池の充放電を行うことができる。これにより、充電残量の多少に応じて適切に蓄電池の充放電を行うことができる。
[0032]
 例えば、前記調整部は、前記調整最大放電量を、(前記最大放電量)×(前記充電残量)/(前記適性範囲の下限値)により算出する。
[0033]
 これによれば、蓄電池制御装置は、充電残量に応じて定量的に調整最大放電量を決定することができる。
[0034]
 例えば、前記最大放電量は、前記蓄電池が出力する直流電力を交流電力に変換するインバータの定格容量である。
[0035]
 これによれば、蓄電池制御装置は、インバータの定格容量を考慮して放電量を調整することができる。
[0036]
 例えば、前記設定部は、さらに、(i)前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値である最大充電量を決定し、(ii)前記制御関数が示す前記充電量が前記最大充電量を超える場合に、前記最大充電量を前記充電量とするように前記制御関数を設定し、前記調整部は、さらに、検出された前記充電残量が前記適性範囲の上限値より大きい場合には、前記最大充電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大充電量を決定し、前記制御関数が示す前記充電量が前記調整最大充電量を超える場合に、決定した前記調整最大充電量を前記充電量とするように、前記充電量を調整する。
[0037]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より大きい場合には、充電残量に応じて定められる調整最大充電量より小さい範囲において適切に蓄電池の充放電を行うことができる。これにより、充電残量の多少に応じて適切に蓄電池の充放電を行うことができる。
[0038]
 例えば、前記調整部は、前記調整最大充電量を、(前記最大充電量)×{(前記蓄電池の満充電量)-(前記充電残量)}/{(前記蓄電池の満充電量)-(前記適性範囲の上限値)により算出する。
[0039]
 これによれば、蓄電池制御装置は、充電残量に応じて定量的に調整最大充電量を決定することができる。
[0040]
 例えば、前記最大充電量は、電力系統からの交流電力を直流電力に変換するインバータの定格容量である。
[0041]
 これによれば、蓄電池制御装置は、インバータの定格容量を考慮して充電量を調整することができる。
[0042]
 例えば、前記第二変化率は、前記第一変化率の1/8以上、1/4以下である。
[0043]
 これによれば、蓄電池制御装置は、不感帯における系統周波数に対する充放電量の変化率を、不感帯でない場合の値の1/8以上、1/4以下とすることができる。
[0044]
 例えば、前記調整部は、取得された前記周波数の履歴と、検出された前記充電残量の履歴とに基づいて前記第二変化率を定める。
[0045]
 これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数及び充電残量の履歴に基づいて不感帯における系統周波数に対する充放電量の変化率を定める。これにより、蓄電池制御装置により制御された結果を、その後の系統周波数及び充電残量の制御に反映することができる。
[0046]
 例えば、前記適性範囲は、前記蓄電池の満充電時の充電残量の45%以上、55%以下の範囲である。
[0047]
 これによれば、蓄電池制御装置は、蓄電池が満充電時の45%以上、55%以下の充電残量を維持するように、周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
[0048]
 また、本発明の一態様に係る蓄電池制御方法は、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置における蓄電池制御方法であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出ステップと、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整ステップと、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる蓄電池制御ステップとを含み、前記調整ステップでは、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
[0049]
 これにより、上記の蓄電池制御装置と同様の効果を奏する。
[0050]
 また、本発明の一態様に係る蓄電池制御システムは、蓄電池と、前記蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための上記の蓄電池制御装置とを備える。
[0051]
 これにより、上記の蓄電池制御装置と同様の効果を奏する。
[0052]
 なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
[0053]
 以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
[0054]
 なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
[0055]
 (実施の形態1)
 図1は、本実施の形態に係る需給制御システムの構成を示すシステム構成図である。
[0056]
 需給制御システムは、需給バランス制御のサービスを行うためのシステムである。需給バランス制御としては、例えば、電力系統の交流電力の周波数に基づいて電力需給を制御するFR制御がある。
[0057]
 図1に示されるように、需給制御システム1は、入札システム10、蓄電池制御装置100、蓄電池20、DC/ACコンバータ30、および、周波数検出部40を備える。
[0058]
 なお、需給制御システム1において、蓄電池制御装置100、蓄電池20、DC/ACコンバータ30、および、周波数検出部40は、1つの装置として実現されてもよいし、それぞれ異なる装置として実現されてもよい。
[0059]
 入札システム10は、サービス事業者による操作に従って、電力取引市場2に対して入札情報を入札する。入札情報は、例えば、蓄電池20を用いて需給制御サービスを提供する期間であるサービス提供期間と、このサービス提供期間において、需給制御サービスに用いる最大電力である制御能力と、入札価格とを含む情報である。サービス提供期間は、サービス事業者が需給制御サービスを行うことを希望する所定の時間帯である。なお、以下の説明ではサービス提供期間を需給制御期間とも記載する。
[0060]
 制御能力は、蓄電池20から充放電可能な電力を示す値である。制御能力は、蓄電池20から充放電可能な電力の最大値を上限としてサービス事業者により任意に決定される。なお、図1では図示されないが、電力取引市場2には、複数のサービス事業者それぞれから入札情報が入札される。
[0061]
 入札価格は、例えば、サービス提供期間の長さ×制御能力に対して設定される。サービスの対価は、サービス提供期間において、需給制御サービスのために確保した電力量に応じたものとなる。なお、入札価格は、サービス事業者がサービスを提供する代償として得る価格であることから、需給制御サービスの対価であるといえる。
[0062]
 系統運用装置3は、電力取引市場2から入札システム10を通じて入札された複数の入札情報の中から、電力系統の需給制御に必要な入札情報を選択して落札する。
[0063]
 蓄電池20は、蓄電池制御装置100により制御され、電力を充電又は放電する蓄電池である。
[0064]
 DC/ACコンバータ30は、蓄電池20から出力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する。また、DC/ACコンバータ30は、電力系統から入力される交流電力を直流電力に変換して蓄電池20に入力する。
[0065]
 周波数検出部40は、系統波数数を検出する。また、周波数検出部40は、検出した系統周波数を蓄電池制御装置100に出力する。周波数検出部40は、例えば、電力センサにより実現される。
[0066]
 蓄電池制御装置100は、蓄電池20の充放電制御を行う制御装置である。具体的には、蓄電池制御装置100は、周波数検出部40から取得した系統周波数と、蓄電池20の充電残量とに基づいて、蓄電池20の充放電制御を行う。蓄電池制御装置100は、蓄電池20の放電が必要であると判断した場合には、蓄電池20を放電させることで電力系統へ電力を出力する。また、蓄電池20の充電が必要であると判断した場合には、蓄電池20を充電させることで電力系統から電力を取得する。
[0067]
 なお、需給制御システム1は、蓄電池20が蓄電池制御装置100による充放電制御を受けて充放電する場合には、必要に応じてDC/DCコンバータなどを備えてもよい。
[0068]
 なお、蓄電池20と蓄電池制御装置100とが1つの蓄電システムとして構成されてもよい。また、蓄電池20と、蓄電池制御装置100と、周波数検出部40と、DC/ACコンバータ30とが1つの蓄電システムとして構成されてもよい。
[0069]
 図2は、本実施の形態に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。
[0070]
 図2に示されるように、蓄電池制御装置100は、充電残量検出部101と、周波数取得部102と、ゲイン調整部103と、充放電量設定部104と、充放電制御部105とを備える。
[0071]
 充電残量検出部101は、蓄電池20の充電残量を検出する。充電残量は、蓄電池20が蓄えている電力のことであり、電力を充電した場合には増加し、電力を放電した場合には減少する量である。充電残量のことをSOC(State Of Charge)ともいう。
[0072]
 周波数取得部102は、系統周波数を取得する。具体的には、周波数取得部102は、周波数検出部40により検出された系統周波数を、周波数検出部40から取得する。電力系統の交流電力の周波数は、あらかじめ定められた周波数(基準周波数ともいう)を維持するように制御されているが、発電所などからの電力の供給と、需要家などにおける電力の需要との需給バランスの変動によって変動する。継続的に周波数制御を行う場合、周波数検出部40は、定期的に(例えば、1秒、又は、4秒おきに)系統周波数を検出する。なお、基準周波数は、例えば、50Hz又は60Hzである。以降の説明では、基準周波数が50Hzの場合について説明するが、基準周波数が他の値である場合でも同様の説明が成り立つ。
[0073]
 具体的には、電力の需要の方が供給より大きい場合には、系統周波数が低下し、例えば、49.9Hz又は49.8Hzなどとなる。反対に、電力の供給の方が需要より大きい場合には、系統周波数が上昇し、例えば、50.1Hz又は50.2Hzなどとなる。
[0074]
 充放電量設定部104は、系統周波数を基準周波数に近付けるために蓄電池20に充放電させる充電量又は放電量を、周波数取得部102が取得した周波数に応じて設定する。このとき、充放電量設定部104は、例えば、系統周波数と、蓄電池20の充放電量との間にあらかじめ定められる関係に基づいて、蓄電池20の充放電量を設定する。なお、充放電量設定部104は、設定部に相当する。
[0075]
 具体的には、充放電量設定部104は、系統周波数が基準周波数より低い場合には、蓄電池20が放電するように、蓄電池20を制御する。その際、系統周波数と基準周波数との差分が大きいほど、蓄電池20がより多く放電するようにすると系統周波数を基準周波数付近に維持する効果が大きい。
[0076]
 一方、系統周波数が基準周波数より高い場合には、蓄電池20が充電するように、蓄電池20を制御する。その際、系統周波数と基準周波数との差分が大きいほど、蓄電池20がより多く充電するようにすると系統周波数を基準周波数付近に維持する効果が大きい。
[0077]
 ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定した充電量又は放電量を、周波数取得部102が取得した周波数と、充電残量検出部101が検出した充電残量とに応じて調整する。
[0078]
 具体的には、ゲイン調整部103は、検出された充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、基準周波数より小さい第一周波数から基準周波数までの第一不感帯に、取得された周波数が含まれる場合に、充放電量設定部104が設定した充電量を所定の割合まで減少させるように調整する。また、検出された周波数が適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、基準周波数より大きい第二周波数から基準周波数までの第二不感帯に、取得された周波数が含まれる場合に、充放電量設定部104が設定した放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
[0079]
 なお、上記の所定の割合とは、0より大きく1より小さい範囲に含まれる割合である。また、ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定する放電量が、蓄電池20が放電可能である放電量の最大値に一致する周波数より大きい周波数を、第一周波数として用いることができる。また、ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定する充電量が、蓄電池20が充電可能である充電量の最大値に一致する周波数より小さい周波数を、第二周波数として用いることができる。
[0080]
 換言すれば、ゲイン調整部103は、充電残量検出部101が検出した蓄電池20の充電残量に応じて、蓄電池20による充放電の制御範囲を調整する。また、ゲイン調整部103は、調整した制御範囲の中で、周波数取得部102が取得する周波数と、蓄電池20の充放電量との関係を調整する。その際、ゲイン調整部103は、不感帯(上記の第一及び第二不感帯に相当)を設定することで、適切に周波数制御を行うことと充電残量を許容範囲に維持することとを両立する。上記の制御範囲の調整方法、及び、充放電量の調整方法については、後で詳しく説明する。なお、蓄電池20による充放電量のことをゲインともいう。
[0081]
 充放電制御部105は、充放電量設定部104が設定した後にゲイン調整部103が調整した後の充放電量に基づいて、蓄電池20を充放電させる制御を行う。
[0082]
 図3は、本実施の形態に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による制御範囲の設定及び調整の説明図である。
[0083]
 図3の(a)~(c)のそれぞれは、系統周波数の変動に対する充放電量の制御範囲を、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合(a)、充電残量が適性範囲内である場合(b)、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合(c)について示す。
[0084]
 充放電量設定部104は、制御範囲の充電側部分と放電側部分とのそれぞれの制御幅を等しく設定する(図3の(b))。例えば、系統周波数が基準周波数から変動して50.2Hzとなったときには、蓄電池20は、50.2Hzに対応する充電量(例えば、20kW)を充電する。また、系統周波数が基準周波数から変動して49.8Hzとなったときには、蓄電池20は、49.8Hzに対応する放電量(例えば、20kW)を放電する。この場合、充放電の制御範囲は、20kW~-20kWと表現することができる。ここでは、充電量を正の値で表し、放電量を負の値で表すこととする。以下でも同様の表現を用いる。
[0085]
 また、放電側部分の制御幅のことを最大放電量ともいい、充電側部分の制御幅のことを最大充電量ともいう。また、充放電量設定部104は、制御関数が示す放電量が最大放電量を超える場合に、最大放電量を放電量とするように制御関数を設定する。また、充放電量設定部104は、制御関数が示す充電量が最大充電量を超える場合に、最大充電量を充電量とするように制御関数を設定する。
[0086]
 なお、最大放電量を、蓄電池20が出力する直流電力を交流電力に変換するインバータの定格容量としてもよい。また、最大充電量を、電力系統からの交流電力を直流電力に変換するインバータの定格容量としてもよい。
[0087]
 ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定した制御範囲を、蓄電池20の充電残量に応じて以下のように調整する。
[0088]
 充電残量が適性範囲内にある場合、ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定した制御範囲を維持する。なお、このように、制御範囲を維持する場合にも、制御範囲を調整する、という表現を用いることとする。
[0089]
 充電残量が適性範囲の下限値より低い場合、ゲイン調整部103は、(b)の場合と比較して放電側部分の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する(図3の(a))。すなわち、ゲイン調整部103は、検出された充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合には、最大放電量から充電残量に応じて小さくした調整最大放電量を決定し、制御関数が示す放電量が調整最大放電量を超える場合に、決定した調整最大放電量を放電量とするように、放電量を調整する。
[0090]
 例えば、系統周波数が基準周波数から変動して49.8Hzとなったときには、蓄電池20は、(b)の場合より小さい放電量を放電する。調整後の放電側部分の制御幅のことを、調整最大放電量ともいう。系統周波数が基準周波数より高い方向へ変動する場合は(b)の場合と同様である。
[0091]
 より具体的には、ゲイン調整部103は、調整最大放電量を(式1)により算出してもよい。
[0092]
 (調整最大放電量)=(最大放電量)×(充電残量)/(適性範囲の下限値)
    ・・・(式1)
[0093]
 充電残量が適性範囲の上限値より高い場合、ゲイン調整部103は、(b)の場合と比較して充電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する(図3の(c))。すなわち、ゲイン調整部103は、検出された充電残量が適性範囲の上限値より大きい場合には、最大充電量から充電残量に応じて小さくした調整最大充電量を決定し、制御関数が示す充電量が調整最大充電量を超える場合に、決定した調整最大充電量を充電量とするように、充電量を調整する。
[0094]
 例えば、系統周波数が基準周波数から変動して50.2Hzとなったときには、蓄電池20は、(b)の場合より小さい充電量を充電する。調整後の充電側部分の制御幅のことを、調整最大充電量ともいう。系統周波数が基準周波数より低い方向へ変動する場合は(b)の場合と同様である。
[0095]
 より具体的には、ゲイン調整部103は、調整最大充電量を(式2)により算出してもよい。
[0096]
 (調整最大充電量)=(最大充電量)×(満充電量-充電残量)/(満充電量-適性範囲の上限値)
    ・・・(式2)
[0097]
 このようにすることで、ゲイン調整部103は、蓄電池20の充電残量が適性範囲より低い場合には放電量を少なくするように調整し、また、蓄電池20の充電残量が適性範囲より高い場合には放電量を多くするように調整する。これにより、充電残量を適性範囲に近付けるようにしながら、電力系統の周波数制御に貢献することができる。
[0098]
 なお、適性範囲は、蓄電池20の劣化を抑えるために定められる範囲である。蓄電池は、充電容量が満充電状態(若しくは、満充電に近い状態)、又は、充電容量が空である状態(若しくは、空に近い状態)で充放電を行うと劣化が早まることが知られている。そのため、蓄電池は、上記の状態を除く状態をとることが望ましい。そこで、上記の状態を除く状態を、充電残量の適性範囲として設定する。適性範囲は、例えば、充電残量が満充電に対して45%~55%の範囲とする。ただし、適性範囲の上限値及び下限値は上記の値に限定されず、例えば、40%~60%としてもよい。また、適性範囲の上限値及び下限値は、蓄電池の種別、又は、使用用途に応じて変更されてもよい。
[0099]
 図4Aは、本実施の形態に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による充放電量及び不感帯の設定の説明図である。
[0100]
 図4Aの(a)~(c)のそれぞれは、系統周波数と蓄電池20の充放電量との関係を、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合(a)、充電残量が適性範囲内である場合(b)、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合(c)について示す。
[0101]
 充放電量設定部104は、図4Aの(b)に示されるように、系統周波数に対する充電量又は放電量を設定する。具体的には、充放電量設定部104は、充電量又は放電量が、系統周波数の変化に対して所定の変化率(第一変化率)で線形変化する制御関数を設定する。制御関数において、充電量又は放電量が、それぞれ、充電側又は放電側の制御幅を超える場合には、充電側又は放電側の制御幅に収まる最大値をとるようにする。また、制御関数において、系統周波数が基準周波数に等しい場合には、充放電量をゼロとし、蓄電池20に充電も放電もさせないようにする。なお、上記の変化率は、図4Aの(b)などに示されるグラフの傾きのことである。
[0102]
 ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定した充電量又は放電量を、蓄電池20の充電残量に応じて以下のように調整する。
[0103]
 充電残量が適性範囲内にある場合、ゲイン調整部103は、充放電量設定部104が設定した充電量及び放電量を維持する。
[0104]
 充電残量が適性範囲の下限値より低い場合、ゲイン調整部103は、図4Aの(a)に示されるように、系統周波数に対する充電量又は放電量を調整する。具体的には、ゲイン調整部103は、図4Aの(b)に示される制御関数を元にして、基準周波数より低い周波数を含む部分に不感帯(第一不感帯)を設ける。ゲイン調整部103は、不感帯における系統周波数の変化に対する放電量の変化率を、(b)の場合よりも低い変化率である第二変化率に設定する。つまり、系統周波数が不感帯に入っている場合には、そうでない場合に比べて、系統周波数の変化に対する蓄電池20の放電量の変化量が抑えられる。また、ゲイン調整部103は、不感帯に含まれない周波数における系統周波数の変化に対する放電量の変化率を維持する(変更しない)。なお、不感帯を含む制御関数の生成方法について後で詳しく説明する。
[0105]
 例えば、第二変化率は、第一変化率の1/8とする。また、第二変化率は、第一変化率の1/8~1/4の範囲に含まれる値としてもよい。また、第二変化率は、ゼロより小さく-1より大きい範囲内で設定してもよい。さらに、第二変化率は、系統周波数の履歴と、充電残量の履歴とに基づいて定められてもよい。例えば、第二変化率をある値に設定して所定時間、蓄電池制御装置100による蓄電池制御を行い、その所定時間内の系統周波数の履歴の変化の履歴と、充電残量の変化の履歴とが、より望ましくなるように第二変化率を増減させるようにしてもよい。すなわち、その所定時間内の系統周波数がより長い時間、基準周波数の近傍に維持されるように、第二変化率を増減させてもよい。また、その所定時間内の充電残量がより長い時間、適性範囲内に維持されるように、第二変化率を増減させてもよい。
[0106]
 充電残量が適性範囲の上限値より高い場合、ゲイン調整部103は、図4Aの(c)に示されるように、系統周波数に対する充電量又は放電量を調整する。具体的には、ゲイン調整部103は、図4Aの(b)に示される制御関数を元にして、基準周波数より高い周波数を含む部分に不感帯(第二不感帯)を設ける。不感帯では、系統周波数の変化に対する放電量の変化率を、(b)の場合よりも低い変化率である第二変化率に設定する。つまり、系統周波数が不感帯に入っている場合には、そうでない場合に比べて、系統周波数の変化に対する蓄電池20の充電量の変化量が抑えられる。また、ゲイン調整部103は、不感帯に含まれない周波数における系統周波数の変化に対する充電量の変化率を維持する(変更しない)。
[0107]
 図4Bは、本実施の形態に係るゲイン調整部における不感帯の設定の詳細説明図である。具体的には、図4Bは、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合の不感帯の設定の説明図である。
[0108]
 図4Bにおいて、直線421及び直線422は、充放電量設定部104が設定した放電量を示す直線である。ゲイン調整部103は、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合に、上記のとおり放電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する。このとき、制御幅を小さくした分だけ、直線421及び直線422を充電側方向(紙面上の下方向)へシフトさせることで、それぞれ、直線431及び直線432を得る。次に、ゲイン調整部103は、系統周波数が基準周波数である場合の充放電量を示す点(原点)から周波数が低い方向へ、第二変化率で放電量を変化させた場合の放電量を示す直線を描き、当該直線のうち、原点から当該直線と直線431との交点434までの部分の線分433を得る。ゲイン調整部103は、線分433に相当する周波数の範囲を不感帯として設定する。そして、制御関数のうち放電側の部分を、線分433と、直線431のうち交点434より低い周波数に相当する線分と、線分432とに変更する。
[0109]
 以上のように、ゲイン調整部103は、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合に、不感帯を含むように制御関数を調整する。なお、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合には、ゲイン調整部103は、図4Bに示されるグラフに関する操作を左右反転し、かつ、上下反転させることで、同様に不感帯を含むように制御関数を調整する。
[0110]
 図5は、本実施の形態に係る充放電制御部における充放電量の説明図である。
[0111]
 図5の(a)~(c)のそれぞれは、系統周波数の変動に対する充放電量の制御範囲及び不感帯を、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合(a)、充電残量が適性範囲内である場合(b)、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合(c)について示す。図5の(a)~(c)のそれぞれは、図3の(a)~(c)のそれぞれに対して、制御範囲内における系統周波数と、蓄電池の充放電量との関係を追加したものである。
[0112]
 充電残量が適性範囲内である場合(図5の(b))、系統周波数が基準周波数より低いときには蓄電池20が放電する。また、系統周波数が基準周波数より低いときには蓄電池20が放電する。また、系統周波数が基準周波数に等しいときには蓄電池20が放電も充電も行わない。
[0113]
 充電残量が適性範囲の下限値より低い場合(図5の(a))、ゲイン調整部103は、充電残量が適性範囲内である場合(図5の(b))と比較して、放電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する。このとき、ゲイン調整部103は、放電側において系統周波数が基準周波数に近い部分に不感帯を設ける。なお、系統周波数が基準周波数以上であるときは、充電残量が適性範囲内である場合(図5の(b))の充電量を維持する。
[0114]
 充電残量が適性範囲の上限値より高い場合、(図5の(c))、ゲイン調整部103は、充電残量が適性範囲内である場合(図5の(b))と比較して、充電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する。このとき、ゲイン調整部103は、充電側において系統周波数が基準周波数に近い部分に不感帯を設ける。なお、系統周波数が基準周波数以下であるときは、充電残量が適性範囲内である場合(図5の(b))の放電量を維持する。
[0115]
 図6は、本実施の形態に係る蓄電池制御装置における充放電量の設定及び調整処理のフローチャートである。
[0116]
 ステップS601において、充電残量検出部101は、蓄電池20の充電残量を検出する。
[0117]
 ステップS602において、周波数取得部102は、周波数検出部40から系統周波数を取得する。
[0118]
 ステップS603において、充放電量設定部104は、蓄電池20による充放電量及び制御範囲を設定する。充放電量設定部104による蓄電池20の充放電量及び制御範囲の設定方法は、図3の(b)及び図4Aの(b)とともに説明したとおりである。
[0119]
 ステップS604において、ゲイン調整部103は、ステップS601で充電残量検出部101により検出された充電残量に基づいて、蓄電池20の制御範囲を調整する。ゲイン調整部103による蓄電池20の制御範囲の調整方法は、図3の(a)及び(c)とともに説明したとおりである。
[0120]
 ステップS604において、ゲイン調整部103は、蓄電池20の制御範囲内に不感帯を設定する。ゲイン調整部103による不感帯の設定方法は、図4A及び図4Bとともに説明したとおりである。
[0121]
 ステップS606において、充放電制御部105は、蓄電池20による充放電を制御する。
[0122]
 図7は、本実施の形態に係るゲイン調整部におけるゲイン調整処理のフローチャートである。具体的には、図7は、図6のステップS603における処理を詳細に示すフローチャートである。
[0123]
 ステップS701において、ゲイン調整部103は、ステップS601で充電残量検出部101が検出した充電残量が、適性範囲内であるか、適性範囲の下限値より低いか、又は、適性範囲の上限値より大きいかを判定する。そして、充電残量が適性範囲内である場合には、ステップS711以降の処理を実行する。充電残量が適性範囲の下限値より低い場合には、ステップS721以降の処理を実行する。充電残量が適性範囲の上限値より高い場合には、ステップS731以降の処理を実行する。
[0124]
 ステップS711において、ゲイン調整部103は、蓄電池20の制御範囲のうちの放電側に不感帯を設定する。
[0125]
 ステップS712において、ゲイン調整部103は、ステップS711で設定した不感帯における放電量の変化率を設定する。これで、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合の処理を終了する。
[0126]
 ステップS721において、ゲイン調整部103は、単一の変化率(第一変化率)を有する充放電量を維持するように調整する。これで、充電残量が適性範囲内である場合の処理を終了する。
[0127]
 ステップS731において、ゲイン調整部103は、蓄電池20の制御範囲のうちの充電側に不感帯を設定する。
[0128]
 ステップS732において、ゲイン調整部103は、ステップS731で設定した不感帯における充電量の変化率を設定する。これで、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合の処理を終了する。
[0129]
 以上のように、本実施の形態に係る蓄電池制御装置によれば、蓄電池の充放電量が適性範囲を逸脱する場合、かつ、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的小さい場合には、蓄電池による充放電量を小さくするように制御する。これにより、蓄電池の充電残量が適性範囲からさらに乖離することを防止すると同時に、充放電により系統周波数の安定化に貢献することができる。よって、蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
[0130]
 (実施の形態2)
 本実施の形態において、系統運用者が系統周波数を検出し、検出された系統周波数に基づいて蓄電池の充放電量を制御する蓄電池制御装置などについて説明する。
[0131]
 図8は、実施の形態2に係る蓄電池制御装置を含むシステム全体の構成図である。
[0132]
 図8に示されるように、需給制御システム1Aは、入札システム10、蓄電池制御装置100A、蓄電池20、および、DC/ACコンバータ30を備える。需給制御システム1Aは、周波数検出部を備えない点で、実施の形態1における需給制御システム1Aと異なる。
[0133]
 系統運用装置3Aは、電力取引市場2から入札システム10を通じて入札された複数の入札情報の中から、電力系統の需給制御に必要な入札情報を選択して落札する。また、系統運用装置3Aは、周波数検出部などを備える。系統運用装置3Aの詳細な構成は、別途説明する。
[0134]
 入札システム10、蓄電池20、および、DC/ACコンバータ30は、それぞれ、実施の形態1における同名の機能ブロックと同じであるので、説明は省略する。
[0135]
 蓄電池制御装置100Aは、蓄電池20の充放電制御を行う制御装置である。具体的には、蓄電池制御装置100は、蓄電池20の充電残量と、系統運用装置3Aから受信する、系統周波数と充放電量との関係とに基づいて、蓄電池20の充放電制御を行う。
[0136]
 図9は、本実施の形態に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。
[0137]
 図9に示されるように、系統運用装置3Aは、周波数検出部41と、充放電量設定部104Aとを備える。また、蓄電池制御装置100Aは、充電残量検出部101と、ゲイン調整部103と、充放電量調整部104Bと、充放電制御部105とを備える。
[0138]
 周波数検出部41は、系統周波数を検出し、検出した系統周波数を充放電量設定部104Aに出力する。
[0139]
 充放電量設定部104Aは、系統周波数を基準周波数に近付けるために蓄電池20に充放電させる充電量又は放電量を、周波数検出部41が取得した周波数に応じて設定する。また、充放電量設定部104Aは、設定した充電量又は放電量を、蓄電池制御装置100Aに送信する。具体的には、実施の形態1における図3の(b)、及び、図4Aの(b)に示した、充電量又は放電量を設定する。
[0140]
 充放電量調整部104Bは、系統運用装置3A(充放電量設定部104A)から受信した、系統周波数と充電量又は放電量との関係に基づいて、蓄電池20の充放電量を調整する。具体的には、上記と同様に、ゲイン調整部103が系統周波数と充電量又は放電量との関係を受信し、実施の形態1における図3の(a)又は(c)、及び、図4Aの(a)又は(c)のように調整を行う。充放電量調整部104Bは、このようなゲイン調整部103の調整の後の充放電量に基づいて、蓄電池20の充放電量を調整する。
[0141]
 充電残量検出部101と、ゲイン調整部103と、充放電制御部105とは、それぞれ、実施の形態1における同名の機能ブロックと同じであるので、説明は省略する。
[0142]
 上記の構成にすることで、需給制御システム1Aが系統周波数を検出する機能をもたない場合であっても、系統運用装置3Aから取得した情報に基づいて、実施の形態1と同様に蓄電池20の充放電を制御することができる。
[0143]
 また、上記の構成にすることで、系統運用者において検出した系統周波数を用いて、複数の蓄電池20の制御を行うことができる。需給制御システム1Aは、1の系統運用装置に対して複数設置されるのが一般的である。その場合、1の系統運用装置3Aが系統周波数を検出し、検出した系統周波数の値を用いて複数の蓄電池20の制御を行うことができる。よって、需給制御システム1Aごとに周波数検出部を有する場合よりも低コストに、同様の制御を行うことができるメリットがある。
[0144]
 なお、蓄電池制御装置がサーバとして実装されてもよい。この場合、蓄電池側に制御装置から送られる指令値に基づいて充放電を制御する制御部を備える。
[0145]
 なお、実施の形態1のように、制御装置と蓄電池とが1つの蓄電システムであり、系統運用装置から直接(サーバ等を経由せずに)FR指令値を受信する構成であってもよい。
[0146]
 なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の蓄電池制御装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
[0147]
 すなわち、このプログラムは、コンピュータに、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置における蓄電池制御方法であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出ステップと、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整ステップと、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる蓄電池制御ステップとを含み、前記調整ステップでは、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する蓄電池制御方法を実行させる。
[0148]
 以上、一つまたは複数の態様に係る蓄電池制御装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

産業上の利用可能性

[0149]
 本発明は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持する蓄電池制御装置に利用可能である。

符号の説明

[0150]
   1、1A  需給制御システム
   2  電力取引市場
   3、3A  系統運用装置
  10  入札システム
  20  蓄電池
  30  DC/ACコンバータ
  40、41  周波数検出部
 100、100A  蓄電池制御装置
 101  充電残量検出部
 102  周波数取得部
 103  ゲイン調整部
 104、104A  充放電量設定部
 104B  充放電量調整部
 105  充放電制御部

請求の範囲

[請求項1]
 蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置であって、
 前記電力系統の周波数を取得する周波数取得部と、
 前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出部と、
 電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定部と、
 前記設定部が設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整部と、
 調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる充放電制御部とを備え、
 前記調整部は、
 検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、
 検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する
 蓄電池制御装置。
[請求項2]
 前記設定部は、
 検出された前記周波数に対する、前記蓄電池の充電量又は放電量を示す制御関数であって、前記周波数の変化に対して充電量又は放電量が第一変化率で線形変化することを示す制御関数を設定することで、前記充電量又は前記放電量を設定し、
 前記調整部は、
 前記制御関数が示す、前記第一不感帯又は前記第二不感帯における前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率より小さい第二変化率に変更することで、前記充電量又は前記放電量を調整する
 請求項1に記載の蓄電池制御装置。
[請求項3]
 前記調整部は、
 前記制御関数が示す、前記第一不感帯及び前記第二不感帯のいずれにも含まれない周波数において、前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率に維持するように、前記充電量又は前記放電量を調整する
 請求項2に記載の蓄電池制御装置。
[請求項4]
 前記調整部は、
 取得された前記周波数が前記基準周波数に等しい場合に、前記蓄電池に充電も放電もさせないように、前記充電量又は前記放電量を調整する
 請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電池制御装置。
[請求項5]
 前記調整部は、
 前記設定部が設定する前記放電量が、前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値に一致する周波数より大きい周波数を、前記第一周波数として用いて前記放電量を調整し、
 前記設定部が設定する前記充電量が、前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値に一致する周波数より小さい周波数を、前記第二周波数として用いて前記放電量を調整する
 請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電池制御装置。
[請求項6]
 前記設定部は、さらに、
 (i)前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値である最大放電量を決定し、(ii)前記制御関数が示す前記放電量が前記最大放電量を超える場合に、前記最大放電量を前記放電量とするように前記制御関数を設定し、
 前記調整部は、さらに、
 検出された前記充電残量が前記適性範囲の下限値より小さい場合には、前記最大放電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大放電量を決定し、前記制御関数が示す前記放電量が前記調整最大放電量を超える場合に、決定した前記調整最大放電量を前記放電量とするように、前記放電量を調整する
 請求項2又は3に記載の蓄電池制御装置。
[請求項7]
 前記調整部は、前記調整最大放電量を、
 (前記最大放電量)×(前記充電残量)/(前記適性範囲の下限値)
 により算出する
 請求項6に記載の蓄電池制御装置。
[請求項8]
 前記最大放電量は、前記蓄電池が出力する直流電力を交流電力に変換するインバータの定格容量である
 請求項6又は7に記載の蓄電池制御装置。
[請求項9]
 前記設定部は、さらに、
 (i)前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値である最大充電量を決定し、(ii)前記制御関数が示す前記充電量が前記最大充電量を超える場合に、前記最大充電量を前記充電量とするように前記制御関数を設定し、
 前記調整部は、さらに、
 検出された前記充電残量が前記適性範囲の上限値より大きい場合には、前記最大充電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大充電量を決定し、前記制御関数が示す前記充電量が前記調整最大充電量を超える場合に、決定した前記調整最大充電量を前記充電量とするように、前記充電量を調整する
 請求項2又は3に記載の蓄電池制御装置。
[請求項10]
 前記調整部は、前記調整最大充電量を、
 (前記最大充電量)×{(前記蓄電池の満充電量)-(前記充電残量)}/{(前記蓄電池の満充電量)-(前記適性範囲の上限値)}
 により算出する
 請求項9に記載の蓄電池制御装置。
[請求項11]
 前記最大充電量は、電力系統からの交流電力を直流電力に変換するインバータの定格容量である
 請求項9又は10に記載の蓄電池制御装置。
[請求項12]
 前記第二変化率は、前記第一変化率の1/8以上、1/4以下である
 請求項2に記載の蓄電池制御装置。
[請求項13]
 前記調整部は、
 取得された前記周波数の履歴と、検出された前記充電残量の履歴とに基づいて前記第二変化率を定める
 請求項12に記載の蓄電池制御装置。
[請求項14]
 前記適性範囲は、前記蓄電池の満充電時の充電残量の45%以上、55%以下の範囲である
 請求項1~13のいずれか1項に記載の蓄電池制御装置。
[請求項15]
 蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置における蓄電池制御方法であって、
 前記電力系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、
 前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出ステップと、
 電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定ステップと、
 前記設定ステップで設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整ステップと、
 調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる蓄電池制御ステップとを含み、
 前記調整ステップでは、
 検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、
 検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する
 蓄電池制御方法。
[請求項16]
 蓄電池と、
 前記蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための請求項1~14のいずれか1項に記載の蓄電池制御装置とを備える
 蓄電池制御システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]