(57)【要約】【課題】エネルギー管理システムに対し上位のエネルギー管理システムを配置した大規模システムを実現可能にする【解決手段】本発明の一態様としてのゲートウェイ装置は、管理部と、割当部と、受信部と、生成部と、送信部とを備える。前記管理部は、複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせた少なくとも1つの蓄電池グループを管理する。  前記割当部は、前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第1蓄電池グループを第1充放電指示装置に割り当てる。前記受信部は、前記第1充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信する。前記生成部は、前記指示に基づき前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第1制御命令を生成する。前記送信部は、前記第1制御命令を前記蓄電池システムに送信する。【選択図】図１
2014073053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせた少なくとも1つの蓄電池グループを管理する管理部と、
前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第1蓄電池グループを第1充放電指示装置に割り当てる割当部と、
前記第1充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信する受信部と、
前記指示に基づき前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第1制御命令を生成する生成部と、
前記第1制御命令を前記蓄電池システムに送信する送信部と
を備えたゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第2蓄電池グループは、前記第1蓄電池グループと同じ蓄電池システムを含まず、
前記割当部は、前記第2蓄電池グループを第2充放電指示装置に割り当て、
前記受信部は、前記第2充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信し、
前記生成部は、前記指示に基づき前記第2蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第2制御命令を生成し、
前記送信部は、前記第2制御命令を前記蓄電池システムに送信する
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第2蓄電池グループは、前記第1蓄電池グループと同じ蓄電池システムを少なくとも1つ含み、
前記割当部は、前記第2蓄電池グループを第2充放電指示装置に割り当て、
前記受信部は、前記第2充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信し、
前記生成部は、前記指示に基づき前記第2蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第2制御命令を生成し、
前記送信部は、前記第2制御命令を前記蓄電池システムに送信し、
前記生成部は、前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムが前記第1制御命令を処理している間に前記第2充放電指示装置からの前記指示が受信された場合は、前記指示の実行を拒否する
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記送信部は、前記指示の実行を拒否したとの通知を前記第2充放電指示装置に送信する
ことを特徴とする請求項3に記載のゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記管理部は、前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムから前記第1制御命令を実行できないとの通知を受けたときは、前記第1蓄電池グループから前記蓄電池システム以外の蓄電池システムを1つ以上選択および組み合わせて、第3蓄電池グループを生成し、
前記割当部は、前記第1充放電指示装置に前記第3蓄電池グループを割り当て、
前記生成部は、前記第3蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第3制御命令を生成し、
前記送信部は、前記第3制御命令を前記蓄電池システムに送信する
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートウェイ装置。
【請求項６】
前記第1蓄電池グループに属するすべての蓄電池システムの総合特性を表す第1特性情報、および前記第2蓄電池グループに属性するすべての蓄電池システムの総合特性を表す第2特性情報を、前記第1充放電指示装置および前記第2充放電指示装置のそれぞれに提供する情報提供手段をさらに備え、
前記割当部は、前記第1充放電指示装置から第1蓄電池グループの割り当て要求を受けて、前記第1充放電指示装置に前記第1蓄電池グループを割り当て、前記第2充放電指示装置から第2蓄電池グループの割り当て要求を受けて、前記第2充放電指示装置に前記第2蓄電池グループを割り当てる
ことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか一項に記載のゲートウェイ装置。
【請求項７】
前記管理部は、
前記第1充放電指示装置が要求する電池特性条件に基づき、第1蓄電池グループに属するすべての蓄電池システムの総合特性が前記電池特性条件を満たすように、前記複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄蓄電池システムを選択して組み合わせることにより前記第1蓄電池グループを生成し、
前記第2充放電指示装置が要求する電池特性条件に基づき、第2蓄電池グループに属するすべての蓄電池システムの総合特性が前記電池特性条件を満たすように、前記複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄蓄電池システムを選択して組み合わせることにより前記第2蓄電池グループを生成する、
ことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか一項に記載のゲートウェイ装置。
【請求項８】
複数の蓄電池システムと、
ゲートウェイ装置と、
第1充放電指示装置と、を備え、
前記ゲートウェイ装置は、
複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせた少なくとも1つの蓄電池グループを管理する管理部と、
前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第1蓄電池グループを第1充放電指示装置に割り当てる割当部と、
前記第1充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信する受信部と、
前記指示に基づき前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第1制御命令を生成する生成部と、
前記第1制御命令を前記蓄電池システムに送信する送信部と
を備えた充放電システム。
【請求項９】
複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせた少なくとも1つの蓄電池グループを管理するステップと、
前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第1蓄電池グループを第1充放電指示装置に割り当てるステップと、
前記第1充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信するステップと、
前記指示に基づき前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第1制御命令を生成するステップと、
前記第1制御命令を前記蓄電池システムに送信するステップと
を備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ゲートウェイ装置およびその方法、ならびに充放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電池システムと、それらを集約するゲートウェイとが接続されたシステムが知られている。このシステムに対して、ゲートウェイの上位に、複数のEMS（以下、上位充放電指示装置とする）をさらに追加した、3つの階層構造の大規模なシステムを考える。
【０００３】
ゲートウェイは、複数の蓄電池システムと複数の上位充放電指示装置のそれぞれに接続し、複数の蓄電池システムの集合を1つの論理的な蓄電池として扱い、それらを複数の上位充放電指示装置に対して割り当てることが考えられる。この場合、幾つかの課題が存在する。
【０００４】
例えば、複数の蓄電池システムを共通化して1つの論理的な電池として使用していることの動作制約から、複数の上位充放電指示装置から発行された指示の同時実行が実現できずに、衝突が発生するという課題である。特に、蓄電池は同時に充電と放電を行えない電気的制約がある。
【０００５】
従来、CAN(Controller Area Network)バスを介して接続された複数の蓄電池を一括制御する充電器における充放電制御手順が知られている。蓄電池とEMSは多対1の関係にある。また、別の従来技術として、蓄電池に運転計画を設定する充電器における充放電制御手順が知られている。蓄電池とEMSは1対1の関係にある。
【０００６】
これらのいずれの従来技術でも、上述したゲートウェイの上位にEMSを追加した場合に起こる衝突の問題を解決できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許6639383号
【特許文献２】特開2010-268602号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一側面は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、複数の蓄電池システムを管理するゲートウェイ装置に対し上位の充放電指示装置を配置した大規模システムを実現可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様としてのゲートウェイ装置は、管理部と、割当部と、受信部と、生成部と、送信部とを備える。
【００１０】
前記管理部は、複数の蓄電池システムのうち1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせた少なくとも1つの蓄電池グループを管理する。
【００１１】
前記割当部は、前記少なくとも1つの蓄電池グループのうちの1つである第1蓄電池グループを第1充放電指示装置に割り当てる。
【００１２】
前記受信部は、前記第1充放電指示装置から充電または放電に関する指示を受信する。
【００１３】
前記生成部は、前記指示に基づき前記第1蓄電池グループに属する前記蓄電池システムに対する制御命令である第1制御命令を生成する。
【００１４】
前記送信部は、前記第1制御命令を前記蓄電池システムに送信する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態における全体システム構成を示す図。
【図２】本実施形態における蓄電池システム構成図。
【図３】本実施形態におけるEVシステム（蓄電池システム）の構成図。
【図４】本実施形態における上位充放電指示装置、ゲートウェイ型充放電指示装置および蓄電池システムを備えた充放電システムの全体構成図。
【図５】関連技術の問題を説明するためのシーケンス図。
【図６】本実施形態におけるゲートウェイ型充放電指示装置の構成図。
【図７】本実施形態における蓄電池特性情報の構成図。
【図８】本実施形態における充放電制御情報の構成図。
【図９】本実施形態における充放電グループ管理の概要図。
【図１０】第1実施形態における動作シーケンス図。
【図１１】第2実施形態における充放電グループ管理の概要図。
【図１２】第2実施形態における動作シーケンス図。
【図１３】第3実施形態における動作シーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
（第1の実施形態）
図1に本実施形態における全体システム構成を提示する。
【００１８】
図1において、電力網側には、発電所(給電指令所)11、自然エネルギーシステム12、蓄電池システム（上位蓄電池システム）13、ゲートウェイ型充放電指示装置（ゲートウェイ装置）14が設置されている。ゲートウェイ型充放電指示装置14は、蓄電池SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）に相当する。ゲートウェイ型充放電指示装置14は、エネルギー管理システム（EMS: Energy Management System）としての機能を担っても良い。
【００１９】
また、家庭やビル等の需要家側には、スマートメータ15、蓄電池システム16、EV(Electric Vehicle)システム17、需要家側EMS18、自然エネルギーシステム19が設置されている。家庭用の需要家側EMSとしてHEMS(Home Energy Management System)が存在する。蓄電池システム16およびEV(Electric Vehicle)システム17は、需要家側に配置された下位蓄電池システムの一例に相当する。ここでは1つの需要家のみを示しているが、実際には多数の需要家が存在してよい。
【００２０】
発電所(給電指令所)11は、火力や原子力等の動力によって大容量の電力を生成し、電力網を通じて家庭やビル、工場等の需要家側に供給する。本稿では発電所から需要家に至る電力網を総称して電力網と呼ぶものとする。
【００２１】
自然エネルギーシステム12は、風力や太陽光といった自然界に存在するエネルギーを元に電力を生成し、発電所と同様に電力網を通じて、需要家側に電力を供給する。自然エネルギーシステム12を電力網に設置することで、発電所の負担を減らして、効率的に運用させることが出来る。この中で上位蓄電池システム13は、発電所や自然エネルギーが生成した余剰電力を貯蔵する役割を持つ。
【００２２】
また、ゲートウェイ型充放電指示装置14は、こうした発電所や自然エネルギーの供給電力と、需要家側で消費する負荷電力を含めたシステム全体の安定化を、電力網及び通信網双方を活用して制御する役目を担う。上述の発電所11は、ゲートウェイ型充放電指示装置14の上位に位置する上位充放電指示装置に相当する。ここでは上位充放電指示装置は1つのみが示されているが、複数の上位充放電指示装置が存在し得る。
【００２３】
スマートメータ15は、需要家側の構内で消費された電力量を計測し、定期的に電力事業者の管理サーバに通知する。一般に当該管理サーバはMDMS(Metering Data Management System)と呼ばれるが、図1中では図示を省略している。前述のEMSはMDMSと連携し、需要家側の負荷電力の総量を算出することが出来る。
【００２４】
需要家の構内に設置された蓄電池システム16は、電力事業者の系統網から供給された電力、あるいは構内の自然エネルギーシステムが生成した電力を貯蔵する。
【００２５】
EVシステム17は、充電器を介して、車載電池に電力を充電（貯蔵）する。HEMSは家庭内の電力消費量を調整制御する。EVシステムも、蓄電池システムの一形態である。
【００２６】
図1の例では需要家を一般家庭としたが、ビルや工場でも構わない。この場合、家庭用のHEMSの代りに、ビルではBEMS(Building Energy Management System)、工場ではFEMS(Factory Management System)が、構内の電力消費量を調整制御する役目を担当する。
【００２７】
一般的に、電力事業者の系統側の蓄電池システム（図1の蓄電池システム13等）の用途としては、系統の周波数や電圧などの電気の品質を維持するために、瞬間的な負荷変動に応じて秒単位で出力調整を行い、系統を安定させるアンシラリーサービス(短周期制御)と呼ばれる機能実現のために活用される。
【００２８】
一方、家庭やビル等の需要家側の蓄電池システムの用途としては、単価の安い夜間電力を貯蔵することで、昼間の電力利用が集中する時間帯の融通を行うピークシフト(日間運用)と呼ばれる機能実現のために活用される。
【００２９】
また、蓄電池システムに対する制御主体の関係は、系統側に設置した場合は電力事業者が、需要家側に設置した場合は家庭やビルの管理者が、というように運用上の制限を設けることで1対1の関係とする構成がある。これに加えて、需要家側に一定のインセンティブを与える条件で、需要家側に設置された蓄電池システムを電力事業者が充放電制御するという、多対多の関係の構成を考えることが出来る。本実施形態では、このように複数の電力事業者が複数の需要家側に設置された蓄電池システムを充放電制御する場合の構成を扱う。
【００３０】
需要家側の蓄電池システムには、次の2つのモデルが考えられる。
【００３１】
1つ目は定置型用途として利用する蓄電池モデルである。もう1つは車載用途として利用するEVシステムのモデルである。
【００３２】
図2は蓄電池モデルの例として、蓄電池システム21を示す。蓄電池システム21は、電池(BMU: Battery Management Unit)22及び制御部(PCS: Power Conditioning System)23で構成される。
【００３３】
電池(BMU)22は、複数の電池セルに加え、電池パック内部の状態を管理する内部プロセッサを備える。電池は、制御部(PCS)23からの指示に基づいて、電力の充放電制御を実施する。電池(BMU)22は制御部23に対して、電池の定格電圧、充放電時の最大電流値、充電率(SOC: State Of Charge)、寿命率(SOH: State Of Health)といった情報を通知する。制御部(PCS)23は、直流交流変換や電圧変動抑制を行う。また、電池(BMU)22と制御部(PCS)23間の充放電制御及び情報通知について、CAN(Controller Area Network)を用いて実現する方法に加え、イーサネット等の通信媒体、更にはベンダが独自定義した電気信号線を用いて実現する方法が考えられる。ただし、本実施形態はいずれか方法に限定されるものではない。
【００３４】
また、制御部(PCS)23は、通信機能を備え、電力網に設置されたEMS（ゲートウェイ型充放電指示装置）14と通信する。一般に電池は自然放電する特徴を備えるため、EMS14は蓄電池システム21から、通信網を介してSOCやSOH等の情報を収集することで、時々刻々と変化する状態を適切に監視した上で、充放電制御の指示を行うことが出来る。尚、本稿では、蓄電池システム21内の蓄電池22に対する電力の入出力を、蓄電池22への充放電制御と略して表記する。なお、通信機能等、制御部の主機能の一部または全部を、PCSに接続した外部プロセッサ上で実現することも考えられる。
【００３５】
図3は、EVシステムの例を示す。EVシステム31は、図2の蓄電池システム21と類似した構成であるが、充電器(PCS)34が別個に存在する点が異なる。図3のEVシステム31における制御部33は、電池(BMU)32と充電器(PCS)34間の充電制御及び情報通知の中継を行い、電力網上のEMS14と通信するための通信機能は搭載しない。その代わりに、充電器34が、図2の蓄電池システムにおける制御部23の主機能を備える。すなわち、図2の蓄電池システム21における制御部23の主機能が充電器34に移行した点が、図3のEVシステム31の特徴である。
【００３６】
なお、本実施形態を実現するための具体的手順は、図2及び図3双方で共通である他、EVシステム31の制御部33を、蓄電池システム21の制御部23と同様の役割に定義することも可能である。また、電池(BMU)に対する充放電に係わるアルゴリズム処理は、制御部に集約する形態、充電器に集約する形態、構内のHEMSやBEMS、電力網のEMSに集約する形態等、複数存在する。いずれの形態を用いても本実施形態と同様の枠組みを用いて構成を実現することが出来ることは言うまでもない。
【００３７】
図4を用いて、本実施形態が想定するユースケースの一例を説明する。図4に本実施形態にかかわる充放電システムを示す。充放電システムの構成は、上位充放電指示装置1，2と、ゲートウェイ型充放電指示装置14と、需要家側の蓄電池システム（下位蓄電池システム）1、2、3との3つの階層から成る。
【００３８】
各上位充放電指示装置1、2は、ゲートウェイ型充放電指示装置14と通信を行う。ゲートウェイ型充放電指示装置14は、各上位充放電指示装置1、2と、複数の蓄電池システム1、2、3間でそれぞれ通信を行う。蓄電池システム1、2、3は、ゲートウェイ型充放電指示装置14との間で通信を行う。
【００３９】
ゲートウェイ型充放電指示装置14は、上位充放電指示装置1、2から受信した指示を元に、複数の蓄電池システムの制御を行う。
【００４０】
ここでゲートウェイ型充放電指示装置が、下位の蓄電池システムの制御を行う際に問題が存在する。図5に示すように、複数の上位充放電指示装置A,Bから、それぞれの指示を示した命令がゲートウェイ型充放電指示装置に送られた場合を考える（S1,S2）。たとえば、計画情報に関する日間運用命令（たとえば時間区間と充放電量等の情報を含む）や、個別の充放電指示（たとえばリアルタイムでの充放電量の指定を含む）などがある。ゲートウェイ型充放電指示装置は、各上位充放電指示装置A,Bから受信した命令を元に、それぞれ配分計算を行う（S3、S4）。たとえばどの蓄電池システムからどこ（系統側の蓄電池システム／他の需要家の蓄電池システム／電力消費装置など）に放電するか、また、どの蓄電池システムにどこ（発電所／系統側の蓄電池システム／他の需要家の蓄電池システムなど）からどれだけの量を充電するか等を具体的に計算する。上位充放電指示装置Aに対する配分計算結果にしたがって、蓄電池システムA,Bへの制御命令を生成して送信する（S5,S6）。また、上位充放電指示装置Bに対する配分計算結果にしたがって、蓄電池システムBへの制御命令を生成して送信する（S7）。
【００４１】
ここで上位充放電指示装置からゲートウェイ型充放電指示装置への通信メッセージとして、次の2つが考えられる。
【００４２】
1つ目は、オンデマンド制御を行うためのもので、例えば、電力網における電力供給の瞬断を防止するためにリアルタイムに蓄電池システムの制御を行う。しかし、蓄電池システムは、需要家宅内の実際のデバイスを動作させる関係上、制御動作移行開始から動作移行終了の間に遅延が発生することが一般的である。したがって、その間にさらに別のオンデマンド制御が行われた際には、蓄電池の設計に依存した動きとなり、動作が予測不可能になるという課題に繋がる。
【００４３】
2つ目は、計画された制御を行うためのものである。例えば、夜間時間帯で比較的ゆるやかな時間間隔で蓄電池システムの制御を実施するための設定を可能にし、また計画運転などに利用することもできる。しかし、複数の上位充放電指示装置から全く異なる制御命令が発生した場合、ゲートウェイ型充放電指示装置が蓄電池システムに対して、全く異なる要求を発生させ、実行不可能な動作命令をスケジューリングしてしまうという課題に繋がる。
【００４４】
図5の例では、上位充放電指示装置A,Bから命令される充放電が、蓄電池システムBに対して同じ時間帯に重なり、実行不可能となっている場合が示されている（S8）。
【００４５】
図6は、本実施形態におけるゲートウェイ型充放電指示の構成を示したものである。
【００４６】
需給調整部41は、電力事業者の系統網や需要家側構内の電力供給量や周波数状態を監視する。また、需給調整部41は、電力供給不足による停電防止のために下位または上位の蓄電池システムに放電制御を指示したり、電力供給超過による超過電力を後に活用するために下位または上位の蓄電池システムに充電制御を指示したりする事などを、適宜判断して実行する。
【００４７】
充放電管理部42は、充放電グループ管理部44によるグループ化（後述）により得られた仮想蓄電池（グループ）の充放電総量の管理、および充放電に関する制御を行う。充放電管理部42は、複数のグループ（仮想蓄電池）を管理し、需給調整の状況を監視しながらグループ毎に、充電あるいは放電制御の指示を行う。
【００４８】
充放電制御指示は、オンデマンド型で動作する蓄電池に対しては充放電量の指定、計画型で動作する蓄電池に対しては充放電量と時間区間の指定を行う。このような制御指示を、通信メッセージとして、蓄電池情報通信部46が通信部47を介して送信する。この場合、分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるIEC 61850-7-420や、ビル用の規格、国内や欧米家庭用の規格のように、適用場所毎に異なるデータモデル/通信プロトコルを組み替えて用い、各々の規格仕様に従った充放電制御を適用することが好ましい。ただし、本稿の実施形態においては、無論、特定の規格の仕様要件に制限されることはない。
【００４９】
蓄電池情報記憶部43は、電池部(BMU)の充放電制御時に必要な情報として、充放電固有情報を記憶する。充放電固有情報として、蓄電池特性情報、および充放電制御情報が存在する。図7に蓄電池特性情報の構成例、図8に充放電制御情報の構成例を示す。
【００５０】
図7の例では、単位ワット(W:Watt)で示される定格充放電電力、単位ワット時間(Wh: Watt hour)で示される定格容量、単位百分率で示される充電率(SOC: State Of Charge)、SOCに対応付けられた放電可能時間及び充電可能時間が記載されている。蓄電池の一般的な充電方式である定電流充電方式では、百分率で示されるSOCが所定の閾値に達するまで、電池部(BMU)内の電池セルが入出力する電力量(電流量)が一定状態で推移する。
【００５１】
このことから、図7の右側に示すように、ゲートウェイ型充放電指示装置は、電池部(BMU)からSOCの値を取得することで、当該情報に対応付けられた充電可能時間及び放電可能時間(グラフの横軸)、最大充放電電力(グラフの縦軸）、充放電に必要な電力量(充放電可能時間と電力の積)を算出出来る。定電流充電では、SOCが所定の閾値を超えた後は、充電に必要な電流量が極小化する特性がある。
【００５２】
尚、充放電制御時の電力量とは、単位ワット時間(Wh: Watt hour)で示される電力量の他に、単位アンペア時間(Ah: Ampere hour)で示される電流量、及び単位ボルト時間で示される電圧量(Vh: Volt hour)各々を用いることが可能である。
【００５３】
図8の充放電制御情報は、蓄電池システムの充放電動作状態を識別するために用いる。“対象蓄電池”は、蓄電池システムの識別情報を表す。“充放電内容”は、蓄電池が現在放電しているのか、充電しているのか、どちらでもないのかのいずれの状態であるのかを示す。“充放電情報”は、現在蓄電池を誰が使っている（放電または充電している）のかを示す。蓄電池を、系統側（上位充放電指示装置等）が使っていれば「設定済」、需要家が自分で使っていれば、または充放電が行われていない場合は「未設定」となる。
【００５４】
なお、図7および図8の情報を具体的にどのように用いて充放電を制御するのかは本実施形態の本質ではないため詳細な説明は省略する。
【００５５】
充放電グループ管理部44（管理部、生成部、割当部）は、接続されている下位の蓄電池システムをグループ化して管理する。上位充放電指示装置に対して、複数の蓄電池システムの全部または一部である1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせて、1つの仮想蓄電池（蓄電池グループ）として示すことを可能にする。これは充放電グループ管理部44が備える管理部の機能に相当する。充放電グループ管理部44は、たとえば需要家に使用中でない蓄電池システムを対象として仮想蓄電池を作成する。需要家の使用状況に合わせて、時間帯ごとに、使用する蓄電池システムを変更してもよい。また充電中でも放電中でもない蓄電池システムを対象としてグループを作成してもよい。充放電グループ管理部44は、任意の方法で、仮想蓄電池を作成して、上位充放電指示装置に割り当てる。上位充放電指示装置からは、グループ内の個々の蓄電池システムの情報は知らなく良く、個々の蓄電池システムの総合特性が分かればよい。
【００５６】
また、充放電グループ管理部44は、上位充放電指示装置から仮想蓄電池に対して送信される命令（たとえば計画情報など）を、個々の下位蓄電池システムへの制御命令へ変換する。そして、変換した各蓄電池システムへの制御命令を、充放電管理部42、および蓄電池情報記憶部43に伝え、仮想蓄電池の制御を実施する。このような制御命令の変換（生成）は、充放電グループ管理部44が備える生成部の機能に相当する。
【００５７】
図9に、仮想蓄電池（グループ）の詳細を示す。
【００５８】
本実施形態では、各仮想蓄電池1，2が、それぞれ物理的に全く重複しない蓄電池システムを対象とする。さらに、複数の上位充放電指示装置が存在する場合は、それぞれに物理的に重複しない仮想蓄電池を割り当てる。これにより、仮想蓄電池間での制御命令の排他的処理を必要としないため、システムの簡易化が容易になる。
【００５９】
仮想化蓄電池情報提供部45は、複数の下位蓄電池システムを集約して、仮想的な蓄電池として、仮想蓄電池の特性情報およびインタフェースを、上位充放電指示装置へ示す。上位充放電指示装置へ示す情報は、蓄電池情報通信部46へと渡される。仮想蓄電池の特性情報の生成には、さまざまな演算が必要になることが考えられる。例えば、集合化している下位蓄電池の電気情報から正確なデータを算出する方法や、集合化している仮想蓄電池が確実に提供できる電力容量を算出する方法が考えられる。上位充放電指示装置には、仮想蓄電池は、1つの蓄電池として見える。事前に複数の仮想蓄電池を生成しておき、これらすべての仮想蓄電池の特性情報およびインタフェースを、上位充放電指示装置に提示してもよい。充放電グループ管理部44は、上位充放電指示装置から、割り当てを希望する仮想蓄電池の指定を受けて、指定された仮想蓄電池を割り当てる。または、上位充放電指示装置から要求する蓄電池の特性条件（電力容量など）を受け、当該条件を満たすように下位蓄電池システムを組み合わせて、仮想蓄電池を生成し、生成した仮想蓄電池を割り当てても良い。上述したような仮想蓄電池の割り当ては、充放電グループ管理部44が備える割当部の機能に相当する。
【００６０】
蓄電池情報通信部47は、充放電制御に必要な電池部(BMU)の電力量情報やアクセス制御に関する通信メッセージを、通信部47を介して通信網上から受信するために用いる。このような通信メッセージは、分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるIEC 61850-7-420や、ビル用の規格、国内や欧米家庭用の規格のように適用場所毎に異なるデータモデル/通信プロトコルを組み替えて用い、各々の規格仕様に従った充放電制御を適用することが好ましいが、本稿の実施形態においては無論特定の規格の仕様要件に制限されることはない。
【００６１】
通信部47は、光ファイバや電話線、イーサネット等の有線通信媒体の他、無線通信媒体によって実現することが出来る。だが、本稿の実施形態における通信部47は、特定の通信媒体に依存するものではない。ゲートウェイ型充放電指示装置は、下位蓄電池システムからのアクセス制御における許可判定の受信後に、充放電制御に関する通信メッセージを生成して送信する。こうしたゲートウェイ型充放電指示装置及び下位蓄電池システム間の制御手順には、認証手順を適用することで安全性を高めることが考えうるが、本稿の実施形態は特定の形態に依存するものではない。
【００６２】
EMSとして動作するゲートウェイ型充放電指示装置は複数のグループを集合仮想蓄電池として管理、需給調整の状況を監視しながら、グループ毎に充電あるいは放電制御の指示を行う。充放電制御指示は、オンデマンド型で動作する蓄電池に対しては充放電量の指定、計画型で動作する蓄電池に対しては充放電量と時間区間の指定を行う。このような制御指示を通信メッセージとして蓄電池情報通信部47を介して送信する場合は、分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるIEC 61850-7-420や、ビル用の規格、国内や欧米家庭用の規格のように適用場所毎に異なるデータモデル/通信プロトコルを組み替えて用い、各々の規格仕様に従った充放電制御を適用することが好ましいが、本稿の実施形態においては無論特定の規格の仕様要件に制限されることはない。
【００６３】
図10に、第1の実施形態におけるゲートウェイ型充放電指示装置の動作例を示す。
【００６４】
上位充放電指示装置が2つ、ゲートウェイ型充放電指示装置が1つ、需要家側の蓄電池システム（下位蓄電池システム）が3つ存在する。
【００６５】
まず、ゲートウェイ型充放電指示装置は、蓄電池システムA,B,Cの情報を収集する（S21）。
【００６６】
次に、蓄電池システムA,B,Cのうち1つ以上の蓄電池システムを組み合わせて仮想蓄電池（蓄電池グループ）を作成する。これを複数回行うことで、複数の仮想蓄電池1、2を作成する（S22）。このとき、仮想蓄電池1、2間で同一の蓄電池システムを共有しないようにする。仮想化は、重複しないという制約を満たした上で、特定の電力容量を1つの単位としてまとめるグループ化や、上位充放電指示装置が要求する電力容量ごとにグループ化する方法などが考えられる。仮想蓄電池1には蓄電池システムAとBが当てられ、仮想蓄電池2には、蓄電池システムCが当てられている。
【００６７】
そして、各上位充放電指示装置1、2に対して、それぞれ異なる仮想蓄電池を割り当てる。本例では、上位充放電指示装置Aには仮想蓄電池1を、上位充放電指示装置Bには仮想蓄電池2をそれぞれ割り当てている（S23、S24）。割当の決定方法は任意の方法を用いることができる。たとえば、各上位充放電指示装置に対して各仮想蓄電池の特性情報およびインタフェースを提示し、割り当てを希望する仮想蓄電池を選択させてもよい。また、各上位充放電指示装置から電力容量等の条件の指定を受け付け、条件に合致した仮想蓄電池を割り当てても良い。もちろん、これら以外の方法を用いて割り当てを決定してもよい。
【００６８】
最後に、上位充放電指示装置A、Bから、同時にまたは時間的に前後して、それぞれの仮想蓄電池に対する制御内容（たとえば日間運用に関する計画情報や、オンデマンド充放電指示など）を示した命令が、ゲートウェイ型充放電指示装置に送信される（S25、S26）。ゲートウェイ型充放電指示装置はそれぞれの仮想蓄電池に対する配分計算を行い（S27、S29）、制御命令の送信（S28、S30）を行う。
【００６９】
上記の動作例では、上位充放電指示装置から命令を受信する前に仮想蓄電池を割り当てていたが、上位充放電指示装置から希望する電池条件を受信し、そのタイミングで、当該条件を満たすような仮想蓄電池を生成し割り当てる（あるいは事前に生成した仮想蓄電池を割り当てる）ことも可能である。
【００７０】
以上、本実施形態によれば、複数の蓄電池システムを物理的に重複しないようにグループ化してそれぞれ仮想蓄電池として管理し、上位充放電指示装置にそれぞれ異なる仮想蓄電池を割り当てることで、蓄電池システム間で制御命令の衝突を防止できる。よって、システムの大規模化が可能となる。
【００７１】
（第2の実施形態）
第2の実施形態は、複数の仮想蓄電池間で、それぞれに属する蓄電池システムの重複を許容する場合の実施形態である。
【００７２】
本実施形態では、第1仮想蓄電池が、第1上位充放電指示装置の操作指示により動作中の場合は、当該第1仮想蓄電池と共通の蓄電池システムを扱う第2仮想蓄電池への制御に関わる指示を、第2上位充放電指示装置から受け付けないことを特徴とする。
【００７３】
図11に、本実施形態にかかる仮想蓄電池の例を示す。ゲートウェイ型充放電指示装置が下位蓄電池システムA、B、Cから、2つの仮想蓄電池1と2を作る。仮想蓄電池1は蓄電池システムA,Bを当てられ、仮想蓄電池2は、蓄電池システムB,Cを当てられている。仮想蓄電池1と2の間で蓄電池システムBが共通で用いられている。
【００７４】
図12に、本実施形態にかかるゲートウェイ型充放電指示装置の動作例を示す。
【００７５】
ゲートウェイ型充放電指示装置は、蓄電池システムA,B,Cの情報を収集し（S31）、仮想蓄電池1,2を生成する（S32）。仮想蓄電池1には蓄電池システムAとBが当てられ、仮想蓄電池2には、蓄電池システムB,Cが当てられている。
【００７６】
上位充放電指示装置Aに仮想蓄電池1を、上位充放電指示装置Bに仮想蓄電池2を割り当てる（S33,S34）。そして、上位充放電指示装置Aから日間運用に関する計画情報（日間運用スケジュール）等の指示が、ゲートウェイ型充放電指示装置の仮想蓄電池1に対して送信されると（S35）、ゲートウェイ型充放電指示装置は仮想蓄電池1を構成する蓄電池システムが他の上位充放電指示装置に利用されていないのを確認する。確認後、仮想蓄電池1を構成する蓄電池システムの一部を利用している仮想蓄電池2をロック状態にして（S36）、配分計算（S37）および制御命令の送信（S38）を行う。これにより、上位充放電指示装置Bが日間運用スケジュール等の指示を送信してきたときには（S39）、エラーを返し（S40）、仮想蓄電池2に属する蓄電池システムの一部が他の上位充放電指示装置により制御されているということを示す。
【００７７】
しばらくした後、上位充放電指示装置Bは、計画情報を送信すると（S41）、このときは、ロック状態が解除されているため、ゲートウェイ型充放電指示装置は仮想蓄電池2を構成する蓄電池システムが他の上位充放電指示装置に利用されていないのを確認する。確認後、仮想蓄電池2を構成する蓄電池システムの一部を利用している仮想蓄電池（ここでは仮想蓄電池1）をロック状態にして（S42）、配分計算（S43）および制御命令の送信（S44）を行う。
【００７８】
このように、第2の実施形態によれば、仮想蓄電池間で一部の蓄電池システムが重複することを許容しつつも、利用中の仮想蓄電池と共通する蓄電池システムを扱う仮想蓄電池をロック状態にすることで、当該仮想蓄電池へ他の上位充放電指示装置から使用要求があった場合に、制御命令の衝突を防止することが可能となる。
【００７９】
（第3の実施形態）
第3の実施形態は、第2の実施形態と同様、複数の仮想蓄電池間で、それぞれに属する蓄電池システムの重複を許容する場合の実施形態である。本実施形態では、当該共通の蓄電池システムが第1上位充放電指示装置の操作指示により動作中の場合に、第2上位充放電指示装置から第2仮想蓄電池への操作を受けたとき、両者間で共通しない蓄電池システムを第2仮想蓄電池から切り離して、新たに第2仮想蓄電池を再作成する。そして、再作成後の新第2仮想蓄電池を、第2上位充放電指示装置に割り当てて制御する。
【００８０】
図13に、本実施形態にかかるゲートウェイ型充放電指示装置の動作例を示す。
【００８１】
第2の実施形態と同様、蓄電池システムA,B,Cの情報を収集し（S51）、仮想蓄電池1,2を生成する（S52）。仮想蓄電池1には蓄電池システムAとBを用い、仮想蓄電池2には蓄電池システムBとCを用いる。蓄電池システムBが仮想蓄電池1と2で共通で用いられる。そして、上位充放電指示装置Aには仮想蓄電池1を、上位充放電指示装置Bには仮想蓄電池2をそれぞれ割り当てる（S53、S54）。
【００８２】
ゲートウェイ型充放電指示装置は上位充放電指示装置Aから仮想蓄電池1に対する計画情報（日間運用スケジュール）を受信後（S55）、配分計算を行い（S56）、仮想蓄電池1に属する下位蓄電池システムA,Bに制御命令を送信する（S57）。
【００８３】
一方、上位充放電指示装置Bからも同様に、ゲートウェイ型充放電指示装置の仮想蓄電池2に対して、日間運用スケジュールが送信され（S58）、配分計算後（S59）、仮想蓄電池2に属する蓄電池システムB,Cに制御命令を送信する（S60）。
【００８４】
仮想蓄電池1と2で共有して利用されている蓄電池システムBが他の上位充放電指示装置からの制御命令の内容と衝突した場合、または、動作中で制御できないといった場合などで、ゲートウェイ型充放電指示装置が想定する配分ができない場合が起こりうる。このとき、エラーまたは制御不能のレスポンスがゲートウェイ型充放電指示装置に返される（S61）。または、レスポンスが省略されることもある。
【００８５】
この場合、仮想蓄電池1と共通しないまたは衝突しない蓄電池システムを仮想蓄電池2から切り離して、新たな仮想蓄電池2（仮想蓄電池3）を再作成する。このとき、別の仮想蓄電池に属する蓄電池システムをさらに追加、あるいは、まだ仮想化対象になっていない蓄電池システムをさらに追加してしてもよい。上位充放電指示装置から電池特性等の要求を受けているときは、当該要求を満たすように蓄電池システムを追加してもよい。図13の例では、仮想蓄電池2から蓄電池システムCを取り出して、新仮想蓄電池2を再作成している。そして再び、再作成後の新仮想蓄電池2で配分計算を行い（S63）、新仮想蓄電池2に属する蓄電池システムCへ制御命令を送信する（S64）。なお、まだ割り当てられていない仮想蓄電池が存在すれば、その仮想蓄電池を上位充放電指示装置Bに割り当てることも可能である。
【００８６】
このように、第3の実施形態によれば、利用中の仮想蓄電池1と共通しない蓄電池システムを仮想化蓄電2から取り出して新たな仮想蓄電池2を再作成することにより、蓄電池システム間で制御命令の衝突を防止して、大規模なシステムを構築できる。また、動作中で制御できない蓄電池システム以外の蓄電池システムを取り出して、新たな仮想蓄電池2を再作成することにより、蓄電池システム間で制御命令の衝突を防止して、大規模なシステムを構築できる。
【００８７】
尚、本実施形態のゲートウェイ型充放電指示装置は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、通信部47、蓄電池情報通信部46と、充放電グループ管理部44と、仮想化蓄電池情報提供部45、需給調整部41、充放電管理部42は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することが出来る。このとき、ゲートウェイ型充放電指示装置は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、CD-ROMなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、蓄電池情報記憶部43は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはCD-R、CD-RW、DVD-RAM、DVD-R等の記憶媒体などを適宜利用して実現することが出来る。
【００８８】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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