(57)【要約】【課題】目標値の設定をしなくても安定的な電力ピーク削減量が得られる蓄電池運転装置および蓄電池運転方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、電力系統に接続された負荷に電力を供給する蓄電池の運転を計画する装置であって、蓄電池運転時間帯と単位時間毎の蓄電池出力値とが異なる複数の運転計画を作成し、前記運転計画毎に電力ピーク削減量を算出および比較して、比較結果に基づき採用する前記運転計画を決定する運転計画決定部を備える蓄電池運転装置である。【選択図】図１
2020188521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された負荷に電力を供給する蓄電池の運転を計画する装置であって、
蓄電池運転時間帯と単位時間毎の蓄電池出力値とが異なる複数の運転計画を作成し、前記運転計画毎に電力ピーク削減量を算出および比較して、比較結果に基づき採用する前記運転計画を決定する運転計画決定部を
備える蓄電池運転装置。
【請求項２】
前記電力ピーク削減量が、１日の前記単位時間毎の予測負荷電力の最大値である予測負荷電力最大値から、前記各運転計画における前記単位時間毎の前記予測負荷電力から前記蓄電池出力値を減じた値の最大値である予測受電電力最大値を、引いた値である
請求項１に記載の蓄電池運転装置。
【請求項３】
前記運転計画決定部は、複数の前記運転計画の前記電力ピーク削減量が同一である場合、蓄電池運転時間に基づいて採用する前記運転計画を決定する
請求項１または２に記載の蓄電池運転装置。
【請求項４】
前記負荷の負荷電力の変動を補償するように前記蓄電池出力値を調節する負荷変動補償部をさらに備える
請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電池運転装置。
【請求項５】
電力系統に接続された負荷に電力を供給する蓄電池の運転を計画する方法であって、
運転計画決定部によって、蓄電池運転時間帯と単位時間毎の蓄電池出力値とが異なる複数の運転計画を作成し、前記運転計画毎に電力ピーク削減量を算出および比較して、比較結果に基づき採用する前記運転計画を決定する
蓄電池運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池運転装置および蓄電池運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１９年以降はＦＩＴ（Ｆｅｅｄ−ｉｎ  Ｔａｒｉｆｆ；固定価格買取制度）による太陽光の余剰電力の買い取り期間が満了となる家庭が登場し始めることを背景に、自家消費トレンドの進展、デマンドレスポンス（ＤＲ；Ｄｅｍａｎｄ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）や仮想発電所（ＶＰＰ；Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔ）用電源としての採用が増加し、蓄電池の市場拡大が期待されている。蓄電池は電力ピーク削減に有効な手段として一般によく知られている。電力ピーク削減を行う手法としては、あらかじめオペレータが設定した受電目標値（買電目標値）を超えるような場合に蓄電池を放電させることが考えられる（特許文献１）。しかしながら、設定した当該目標値が適切でないと、蓄電池容量が不足するなど、想定される電力ピーク削減量が得られない可能性がある。そこで、当該目標値の設定が不要で安定的な電力ピーク削減量が得られる手法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３８４８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、目標値の設定をしなくても安定的な電力ピーク削減量を得られる蓄電池運転装置および蓄電池運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、電力系統に接続された負荷に電力を供給する蓄電池の運転を計画する装置であって、蓄電池運転時間帯と単位時間毎の蓄電池出力値とが異なる複数の運転計画を作成し、前記運転計画毎に電力ピーク削減量を算出および比較して、比較結果に基づき採用する前記運転計画を決定する運転計画決定部を備える蓄電池運転装置である。
【０００６】
また、本発明の一態様は、上記蓄電池運転装置であって、前記電力ピーク削減量が、１日の前記単位時間毎の予測負荷電力の最大値である予測負荷電力最大値から、前記各運転計画における前記単位時間毎の前記予測負荷電力から前記蓄電池出力値を減じた値の最大値である予測受電電力最大値を、引いた値である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記蓄電池運転装置であって、前記運転計画決定部は、複数の前記運転計画の前記電力ピーク削減量が同一である場合、蓄電池運転時間に基づいて採用する前記運転計画を決定する。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記蓄電池運転装置であって、前記負荷の負荷電力の変動を補償するように前記蓄電池出力値を調節する負荷変動補償部をさらに備える。
【０００９】
また、本発明の一態様は、電力系統に接続された負荷に電力を供給する蓄電池の運転を計画する方法であって、運転計画決定部によって、蓄電池運転時間帯と単位時間毎の蓄電池出力値とが異なる複数の運転計画を作成し、前記運転計画毎に電力ピーク削減量を算出および比較して、比較結果に基づき採用する前記運転計画を決定する蓄電池運転方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の各態様によれば、目標値の設定をしなくても安定的な電力ピーク削減量を得られるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電池運転装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示す負荷変動補償部１３の構成例を示す構成図である。
【図３】図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例を説明するための模式図である。
【図５】図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例を説明するための模式図である。
【図６】図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例を説明するための模式図である。
【図７】図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例が奏する効果を説明するための模式図である。
【図８】図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例が奏する効果を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電池運転装置１０の構成例を示す構成図である。
【００１３】
図１に示す蓄電池運転装置１０は、電力系統１に接続された負荷３に電力を供給する蓄電池４の運転を計画する装置であって、負荷３の消費電力である負荷電力を予測や計画したり、蓄電池４の運転計画（以下、蓄電池運転計画あるいは単に計画ともいう）を作成したりする。蓄電池運転装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ、サーバ等のコンピュータと、そのコンピュータの周辺装置等から構成される。蓄電池運転装置１０は、コンピュータが有するハードウェアとソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的要素として、通信部１１と、運転計画決定部１２と、負荷変動補償部１３と、蓄電池制御部１４とを有する。
【００１４】
通信部１１は、図示していない電力会社等が運営するサーバとデマンドレスポンス、仮想発電所等に係る所定の通信を行ったり、負荷３や蓄電池４が有する図示していない通信部との間で所定の通信を行ったりする。
【００１５】
運転計画決定部１２は、蓄電池４の運転計画を作成する。蓄電池４の運転計画は、将来の一定期間における所定の単位時間（例えば３０分）毎の蓄電池４の出力の計画値（目標値）（以下、蓄電池出力値という）を示す情報である。本実施形態の運転計画決定部１２は、蓄電池運転時間帯と単位時間毎の蓄電池出力値とが異なる複数の運転計画を作成し、運転計画毎に電力ピーク削減量を算出および比較して、比較結果に基づき採用する運転計画を決定する。電力ピーク削減量は、例えば、１日の単位時間毎の予測負荷電力の最大値である予測負荷電力最大値から、各運転計画における単位時間毎の予測負荷電力から蓄電池出力値を減じた値の最大値である予測受電電力最大値を、引いた値である。また、運転計画決定部１２は、複数の運転計画の電力ピーク削減量が同一である場合、蓄電池運転時間に基づいて採用する運転計画を決定する。
【００１６】
負荷変動補償部１３は、負荷３の負荷電力の変動を補償するように蓄電池４の運転計画に基づく蓄電池出力値を調節した信号である、蓄電池出力指令値を生成する。すなわち、負荷変動補償部１３は、負荷３の負荷電力の変動を補償するように蓄電池出力値を調節する。
【００１７】
蓄電池制御部１４は、負荷変動補償部１３が生成した蓄電池出力指令値に基づいて蓄電池４の出力を制御する。蓄電池出力指令値は、放電または充放電の指令値である。
【００１８】
図２は、負荷変動補償部１３の構成例を示す構成図である。図２に示す負荷変動補償部１３は、バンドパスフィルタ１３１と、加算器１３２と、リミッタ１３３とを有する。バンドパスフィルタ１３１は、負荷電力の実測値を入力し、直流分と所定の低周波成分と高周波成分を除去した信号を加算器１３２へ出力する。バンドパスフィルタ１３１の出力信号は、負荷電力の変動分を表す。加算器１３２は、運転計画決定部１２が決定した蓄電池出力値と、バンドパスフィルタ１３１の出力値とを加算し、加算結果をリミッタ１３３へ出力する。加算器１３２の出力信号は、負荷電力の変動分を補償する蓄電池出力値となる。リミッタ１３３は、加算器１３２の出力信号を所定の上下限値で制限して、蓄電池出力指令値を生成して出力する。蓄電池出力指令値は、蓄電池４の電池出力の指令値となる。図２に示す負荷変動補償部１３によれば、蓄電池４の運転時間帯において蓄電池出力値をバイアス値として使用することで、蓄電池４によるピークカットと負荷変動補償を両立することができる。なお、運転時間帯以外については、蓄電池出力値は０ｋＷである。
【００１９】
負荷３は、１または複数の需要家施設に設置されている１または複数の電気負荷であり、電力会社等の一般電気事業者が運営する電力系統１から配電系統２を介して受電した電力や、蓄電池４から放電された電力を電源として動作する。負荷３で消費された電力の実績値を表すデータは、直接または図示していない他の制御装置等を介して、蓄電池運転装置１０へ例えば所定の周期で通知される。
【００２０】
蓄電池４は、１または複数の需要家施設に設置されている１または複数の充放電設備であり、配電系統２に接続され、例えば蓄電池運転装置１０から受信した蓄電池出力指令値に基づき電力を充電したり放電したりする。蓄電池運転装置１０は、１つの蓄電池４の電池出力を制御したり、複数の蓄電池４の電池出力を束ねて制御したりする。なお、電池出力は、蓄電池４の充放電電力である。蓄電池４の現在ＳＯＣ値（後述する）等の計測値を表すデータは、直接または図示していない他の制御装置等を介して、蓄電池運転装置１０へ例えば所定の周期で通知される。
【００２１】
次に、図３〜図８を参照して、図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例について説明する。図３は、図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例を示すフローチャートである。図４〜図８は、図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例等を説明するための模式図である。
【００２２】
本実施形態の蓄電池運転装置１０は、電力ピーク削減量が最大となるように、蓄電池運転時間帯と蓄電池出力値を決定することで、蓄電池の運転計画を立案する。なお、この動作例では、図１に示す系統構成において（負荷電力＝受電電力＋電池出力）が成立するものとする。また、蓄電池運転装置１０は、予測負荷電力（３０分単位のデータ）に基づいて蓄電池の運転計画を立案する。予測負荷電力は、例えば特許文献１に記載されているように過去の実績値等に基づいて予測することができる。また、（蓄電池使用可能容量＝定格容量×（現在ＳＯＣ値−ＳＯＣ下限値）÷１００）である。ここで、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）は、電池残量を表す単位であり、１００％は満充電状態、０％は完全放電状態である。また、現在ＳＯＣ値［％］は計測値とし、定格容量［ｋＷｈ］とＳＯＣ下限値［％］はオペレータによる設定値である。
【００２３】
図３に示す処理では、まず、運転計画決定部１２が、運転開始時間帯と運転終了時間帯が異なる各計画において蓄電池出力値を算出する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、例えば、運転計画決定部１２は、まず、図４に示すように、蓄電池運転開始時間帯と終了時間帯の範囲で蓄電池運転時間［ｈ］を算出する。図４は、開始時間帯設定が「６：００」〜「１７：００」、終了時間帯設定が「６：００」〜「１７：００」の場合の蓄電池運転時間算出例を示す。図４に示す例において、例えば、開始時刻が６時００分で終了時刻が６時３０分の場合、蓄電池の運転時間は０．５時間である。また、例えば、開始時刻が６時００分で終了時刻が１７時００分の場合、蓄電池の運転時間は１１．０時間である。なお、図４から図６において、記号「・」は当該セルの値が省略されていることを意味し、記号「−」は当該セルの値が無いことを意味する。
【００２４】
ステップＳ１において、次に、運転計画決定部１２は、例えば、蓄電池使用可能容量［ｋＷｈ］を運転時間［ｈ］で割った値（＝平均値）を各蓄電池運転時間帯の蓄電池出力値［ｋＷ］とする。ここで、運転計画決定部１２は、蓄電池出力値が蓄電池出力上限値［ｋＷ］を超過する場合は、蓄電池出力上限値を出力値とする。図５は、蓄電池使用可能容量が６０ｋＷｈで、蓄電池出力値上限値が３０ｋＷである場合の蓄電池出力値の算出例を示す。なお、蓄電池使用可能容量［ｋＷｈ］と蓄電池出力上限値［ｋＷ］はオペレータによる設定値である。図５に示す例において、例えば、開始時刻が６時００分で終了時刻が６時３０分の場合、図４に示すように蓄電池運転時間は０．５時間なので、蓄電池使用可能容量（６０ｋＷｈ）を０．５時間で除した値は１２０ｋＷとなるが、この場合、上限値（３０ｋＷ）を超えているので、蓄電池出力値は破線で囲んで示したように上限値の３０ｋＷとなる。また、例えば、開始時刻が６時００分で終了時刻が１７時００分の場合、図４に示すように蓄電池運転時間は１１．０時間なので、蓄電池出力値は、鎖線で囲んで示したように蓄電池使用可能容量（６０ｋＷｈ）を１１．０時間で除した値の約５．４５ｋＷとなる。ただし、蓄電池出力値は、計画毎に１つの平均値とすることに限定されず、計画毎に複数の値を含むようにしてもよい。
【００２５】
次に、運転計画決定部１２は、予測負荷電力最大値を算出する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、運転計画決定部１２は、１日の予測負荷電力の中で最大となる値を予測負荷電力最大値と決定する。
【００２６】
次に、運転計画決定部１２は、各計画における予測受電電力最大値を算出する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、運転計画決定部１２は、まず、１日の各単位時間における予測受電電力を（（予測受電電力）＝（予測負荷電力）−（蓄電池出力値））の式で算出する。ここで、蓄電池出力値はステップＳ１で算出された値である。ステップＳ３において、運転計画決定部１２は、次に、算出した予測受電電力の中で最大となる値を予測受電電力最大値とする。
【００２７】
次に、運転計画決定部１２は、各計画における電力ピーク削減量を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、運転計画決定部１２は、ステップＳ２で求めた予測負荷電力最大値からステップＳ３で求めた予測受電電力最大値を引いた値を電力ピーク削減量とする。
【００２８】
次に、運転計画決定部１２は、蓄電池運転計画を決定する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、運転計画決定部１２は、開始時間帯から終了時間帯までの間で設定された全ての計画に対してステップＳ４で求めた各電力ピーク削減量を比較した結果に基づき、電力ピーク削減量が最大となる計画を採用する計画（実際に使用する計画）に決定する。その際、運転計画決定部１２は、同じ電力ピーク削減量となる計画が複数ある場合は、蓄電池運転時間が最も短い計画を採用する。さらに運転時間数も同じである場合は、運転計画決定部１２は、開始時刻が最も早い計画を採用する。ただし、同じ電力ピーク削減量となる計画が複数ある場合に採用計画を選択する手法はこれに限らず、例えば、終了時刻が最も早い計画を選択したり（例えば次の放電への準備時間の確保が容易）、蓄電池出力値の最低値が最も大きい計画（例えば変換回路の効率維持が容易）を選択したりすることができる。
【００２９】
図６は、蓄電池運転計画決定例を説明するための模式図であり、各計画における電力ピーク削減量の例を示す。図６に示す例において、例えば、開始時刻が１２時３０分で終了時刻が１３時００分の計画の場合、電力ピーク削減量は１５ｋＷである。また、例えば、開始時刻が１２時３０分で終了時刻が１３時３０分の計画の場合、電力ピーク削減量は３０ｋＷである。図６に示す例では、最大の電力ピーク削減量は３０ｋＷだが、複数存在する。運転計画決定部１２は、この内、運転時間が最も短い運転時間が１２時３０分〜１３時３０分である計画を採用する（破線で囲った値の計画を採用する）。
【００３０】
次に、負荷変動補償部１３が負荷電力とステップＳ５で決定された蓄電池出力値に基づき蓄電池出力指令値を決定する（ステップＳ６）。次に、蓄電池制御部１４が通信部１１を介して蓄電池４に対して蓄電池出力指令値を通知する（ステップＳ７）。蓄電池４では、通知された蓄電池出力指令値に基づいて電池出力が制御される。なお、蓄電池出力値と蓄電池出力指令値は単位時間毎（３０分毎）に一定の値である。
【００３１】
次に、運転計画決定部１２は、運転計画の更新条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ８）。運転計画の更新条件は、例えばステップＳ５で最後に運転計画が決定されてからの所定の時間が経過したことである。この所定の時間は例えばオペレータが設定することができ、例えば３０分等の値とすることができる。あるいは、運転計画の更新条件は、例えば、オペレータが更新を指示した場合等としてもよい。更新条件が成立した場合（ステップＳ８で「ＹＥＳ」の場合）、運転計画決定部１２は、ステップＳ１〜ステップＳ７の処理を実行し、再度、蓄電池運転計画を決定し、更新された蓄電池運転計画に基づき負荷変動補償部１３が蓄電池出力指令値を決定して蓄電池制御部１４が蓄電池４へ通知する。一方、更新条件が成立しない場合（ステップＳ８で「ＮＯ」の場合）、運転計画決定部１２は、図３に示す処理の終了条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ９）。図３に示す処理の終了条件は、例えば開始時間帯が経過したことである。あるいは、図３に示す処理の終了条件は、オペレータが終了を指示した場合等である。終了条件が成立した場合（ステップＳ９で「ＹＥＳ」の場合）、運転計画決定部１２は、図３に示す処理を終了する。一方、終了条件が成立しない場合（ステップＳ９で「ＮＯ」の場合）、運転計画決定部１２は、ステップＳ８の判断を例えば一定の時間経過後に再度実行する。
【００３２】
ここで、図７と図８を参照して、図３を参照して説明した図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例の効果について説明する。図７と図８は、図１に示す蓄電池運転装置１０の動作例が奏する効果を説明するための模式図である。図７と図８は、蓄電池使用可能容量が６０ｋＷｈで、蓄電池出力値上限値が３０ｋＷである場合の、単位時間（３０分）ごとの負荷電力の変化を表す図である。負荷電力は負荷電力＝受電電力＋電池出力（放電電力）であり、受電電力は白抜きの棒で表され、電池出力（放電電力）は網掛けした棒で表されている。図７が本実施形態によって電力ピーク削減量に基づき運転計画を決定した場合の例であり、図８が受電電力目標値を７０ｋＷとしてそれを超えた場合に蓄電池を運転して放電させる場合の例である。図７に示す例と図８に示す例において負荷電力は同一である。なお、図７に示す例において蓄電池出力値と蓄電池出力指令値は同一であるとする。
【００３３】
図７に示す例では、蓄電池使用可能容量の６０ｋＷｈの放電が、９時００分から１１時００分まで２時間に割り当てられている。図７に示す例では、９時００分から１１時００分までの間、蓄電池出力値が３０ｋＷに設定され、１日の負荷電力最大値は１２０ｋＷ、受電電力最大値は９０ｋＷ、そして電力ピーク削減量は３０ｋＷ（＝負荷電力最大値−受電電力最大値）である。一方、図８に示す例では、蓄電池使用可能容量の６０ｋＷｈの放電が、８時３０分から１１時００分まで２時間半に割り当てられている。図８に示す例では、８時３０分から９時００分までの間、蓄電池出力値が５ｋＷに設定され、９時００分から１０時３０分までの間、蓄電池出力値が３０ｋＷに設定され、また、１０時３０分から１１時００分までの間、蓄電池出力値が２５ｋＷに設定されている。そして、図８に示す例では、１日の負荷電力最大値が１２０ｋＷ、受電電力最大値が９５ｋＷ、そして電力ピーク削減量は２５ｋＷである。
【００３４】
本実施形態の蓄電池運転装置１０によれば、受電目標値の設定が不要となる。したがって、目標値の設定に関する試行錯誤を回避することができる。また、秒単位での充放電は不要である。したがって、急激な充放電による蓄電池劣化を抑制することができる。これらの特長によれば、本実施形態の蓄電池運転装置１０によって、建物等における安定的な電力ピーク削減が可能である。
【００３５】
以上のように、本実施形態の蓄電池運転装置１０によれば、目標値の設定をしなくても安定的な電力ピーク削減量が得られる（ピークカットが最大となる）蓄電池出力値と運転時間帯を自動的に決定することができる。また、例えば、３０分に１回蓄電池の運転計画を更新することができるので、予測誤差による影響を小さくすることができ、高い精度を有する計画が立案できる。また、各単位時間は一定出力（急激な充放電をしない）のため、蓄電池に優しい運転となる。また、１秒単位のデータ取得に関するコスト（計装費用）を抑えることができる。
【００３６】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。なお、図１では、蓄電池運転装置１０が負荷３と蓄電池４を管理対象（あるいは制御対象）としているが、さらに配電系統２に接続されている発電設備を管理対象（あるいは制御対象）としてもよい。また、蓄電池４の運転時間帯は、連続する１つの時間帯に限らず、不連続の複数の時間帯を含んでいてもよい。また、蓄電池運転装置１０を構成するソフトウェアの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  電力系統
２  配電系統
３  負荷
４  蓄電池
１０  蓄電池運転装置
１１  通信部
１２  運転計画決定部
１３  負荷変動補償部
１４  蓄電池制御部
【図１】
2020188521.tif 000003
【図２】
2020188521.tif 000004
【図３】
2020188521.tif 000005
【図４】
2020188521.tif 000006
【図５】
2020188521.tif 000007
【図６】
2020188521.tif 000008
【図７】
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【図８】
2020188521.tif 000010