(57)【要約】【課題】複数の系統用蓄電池を複数目的の用途に活用できる複数目的制御装置、複数目的制御システム及びプログラムを提供する。【解決手段】複数の蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃの性能に関するデータを取得する蓄電池性能取得部１０１と、複数の目的を達成するために必要な要求性能に関するデータを取得する要求性能取得部１０３と、蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃの性能に関するデータ及び要求性能に関するデータに基づいて、複数の目的に必要な要求性能を複数の蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃに割当てる要求性能割当部１０５と、複数の目的毎に必要な制御指令値を生成する制御指令値生成部１０６と、割当てられた要求性能に応じて制御指令値を各蓄電池に出力する制御指令値出力部１０７と、を備える。【選択図】図１
2014236602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池の性能に関するデータを取得する蓄電池性能取得部と、
複数の目的を達成するために必要な要求性能に関するデータを取得する要求性能取得部と、
前記蓄電池の性能に関するデータ及び前記要求性能に関するデータに基づいて、前記複数の目的に必要な要求性能を複数の蓄電池に割当てる要求性能割当部と、
前記複数の目的毎に必要な制御指令値を生成する制御指令値生成部と、
前記割当てられた要求性能に応じて前記制御指令値を各蓄電池に出力する制御指令値出力部と、
を備えることを特徴とする複数蓄電池の複数目的制御装置。
【請求項２】
前記複数の目的は、停電対策、電力負荷のピークシフト、電圧上昇抑制、運転予備力確保、発電電力変動抑制のうちの２つ以上含むことを特徴とする請求項１記載の複数蓄電池の複数目的制御装置。
【請求項３】
複数の蓄電池の各々について定格出力、定格容量及び初期蓄電量を保存する蓄電池性能データ保持部と、前記複数の目的別かつ時間別に区分けして蓄電池の充電率に関するデータを保存する要求性能データ保持部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の複数蓄電池の複数目的制御装置。
【請求項４】
蓄電池の性能に関するデータ及び要求性能に関するデータを入力する入力装置と、制御対象となる複数の蓄電池と、太陽光発電装置と、複数の電力負荷と、接続先の系統状態を計測する計測装置と、複数目的制御装置とを備える複数蓄電池の複数目的制御システムであって、前記複数目的制御装置は、
複数の蓄電池の性能に関するデータを取得する蓄電池性能取得部と、
複数の目的を達成するために必要な要求性能に関するデータを取得する要求性能取得部と、
前記蓄電池の性能に関するデータ及び前記要求性能に関するデータに基づいて、前記複数の目的に必要な要求性能を複数の蓄電池に割当てる要求性能割当部と、
前記複数の目的毎に必要な制御指令値を生成する制御指令値生成部と、
前記割当てられた要求性能に応じて前記制御指令値を各蓄電池に出力する制御指令値出力部と、
を備えることを特徴とする複数蓄電池の複数目的制御システム。
【請求項５】
コンピュータに、
複数の蓄電池の性能に関するデータを取得する蓄電池性能取得機能と、
複数の目的を達成するために必要な要求性能に関するデータを取得する要求性能取得機能と、
前記蓄電池の性能に関するデータ及び前記要求性能に関するデータに基づいて、前記複数の目的に必要な要求性能を複数の蓄電池に割当てる要求性能割当機能と、
前記複数の目的毎に必要な制御指令値を生成する制御指令値生成機能と、
前記割当てられた要求性能に応じて前記制御指令値を各蓄電池に出力する制御指令値出力機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の系統用蓄電池を複数目的の用途に活用することを可能とする、複数目的制御装置、複数目的制御システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電（以下、「ＰＶ」と記す）や風力発電などの再生可能エネルギー導入が各国で積極的に進められている。ＰＶは時間、季節、天候に応じて発電出力が変動するため、太陽光発電設備を大量導入するためには需給調整が必要となる。この需給調整を実現する手段として蓄電池の活用が期待されている。蓄電池は、負荷平準化や、系統安定化制御、災害時等の非常電源など多様な用途に活用が可能であるが、高コストであることが課題となっている。
【０００３】
蓄電池を有効活用するための方法として、蓄電池寿命を考慮したピークシフト制御方法や必要な電池容量が小さい変動抑制制御方法が提案されている。また、ＰＶの発電量予測に基づいて前日の蓄電量を決定する制御方法や、複数の蓄電池を一つの蓄電池と見立てて制御する方法に関する提案もなされている。
【０００４】
これらの方法は、いずれも特定の効果を得るために必要な蓄電池のスペックを低減することを目的とした方法である。一方で、蓄電池を有効活用するためのアプローチとしては、一定のスペックの蓄電池から得られる効果を最大化することが考えられる。例えば、一つの電池を複数の目的に用いて得られる効果を最大化する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４４８４０号公報
【特許文献２】特開２００８−２９５２０８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２９８９号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０５４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後、さらに蓄電池の普及が進んだ場合、さらなる蓄電池の有効活用方法として、複数の目的に対して複数の蓄電池で対応することが必要になると予想される。
【０００７】
本発明の実施形態は、複数の系統用蓄電池を複数目的の用途に活用できる複数目的制御装置、複数目的制御システム及びプログラム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】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態に係る複数蓄電池の複数目的制御装置は、複数の蓄電池の性能に関するデータを取得する蓄電池性能取得部と、複数の目的を達成するために必要な要求性能に関するデータを取得する要求性能取得部と、前記蓄電池の性能に関するデータ及び前記要求性能に関するデータに基づいて、前記複数の目的に必要な要求性能を複数の蓄電池に割当てる要求性能割当部と、前記複数の目的毎に必要な制御指令値を生成する制御指令値生成部と、前記割当てられた要求性能に応じて前記制御指令値を各蓄電池に出力する制御指令値出力部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記のような形態で実施されるシステム及びプログラムも本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数目的制御装置を用いたシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の複数目的制御装置の処理動作を説明するフローチャートである。
【図３】本実施形態の複数目的制御装置の蓄電池性能データ保持部に保存されるデータの一例を示す表である。
【図４】本実施形態の複数目的制御装置の要求性能データ保持部に保存されるデータの一例を示す表である。
【図５】本実施形態において、要求された複数の性能を複数の蓄電池に時間別に割当てた一例を示す表である。
【図６】本実施形態において、すべての目的に必要な要求性能を満足した割当て結果の一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
（システムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る複数目的制御装置を用いたシステムの全体構成を示すブロック図である。
【００１３】
本システムは、複数目的制御装置１と、蓄電池性能及び要求性能を入力する入力装置２と、制御対象となる複数の蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃと、太陽光発電装置４と、複数の電力負荷５ａ，５ｂと、接続先の系統状態を計測する計測装置６とを備えている。
【００１４】
複数目的制御装置１は、外部の入力装置２から蓄電池性能データを取得する蓄電池性能データ取得部１０１と、取得したデータを保存する蓄電池性能データ保持部１０２と、外部の入力装置２から複数の目的に必要な要求性能データを取得する要求性能取得部１０３と、取得したデータを保存する要求性能データ保持部１０４と、複数の目的を達成するために必要な蓄電池の性能を個別の蓄電池に割当てる要求性能割当部１０５と、複数の目的それぞれに必要な制御指令値を生成する制御指令値生成部１０６と、制御指令値生成部１０６で生成した制御指令値を要求性能割当部１０５で割当てた蓄電池に出力する制御指令値出力部１０７とから構成される。
【００１５】
入力装置２は、作業員等が情報を設定することを想定したコンピュータでもよいし、上位のエネルギー管理装置であってもよい。
【００１６】
計測装置６は、電力を充放電する接続先の系統状態の情報（例えば、電力・電圧・電流・周波数など）を計測する装置である。
【００１７】
（複数目的制御装置１の処理動作）
図２は、図１の複数目的制御装置１の処理動作を説明するためのフローチャートである。以下、図２に従って処理動作を説明する。
【００１８】
（各蓄電池の性能の入力、保存）
まず、入力装置２から各蓄電池の性能に関するデータ（以下、「蓄電池性能データ」と記す）が入力されると、複数目的制御装置１の蓄電池性能取得部１０１は、この蓄電池性能データを取得し、このデータを蓄電池性能データ保持部１０２に保存させる（ステップＳ１）。蓄電池性能データとしては、定格出力［ｋＷ］、定格容量［ｋＷｈ］、初期蓄電量［ｋＷｈ］等が挙げられる。蓄電池性能データは、例えば図３に示すように、蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃ毎に、定格出力［ｋＷ］、定格容量［ｋＷｈ］、初期蓄電量［ｋＷｈ］に分けて蓄電池性能データ保持部１０２に保存される。なお、蓄電池性能データ保持部１０２には、蓄電池性能データの他、複数の蓄電池の優先順位を決定するための指標、例えば、コストや劣化度合等も保存してもよい。
【００１９】
（蓄電池により達成する目的毎に要求する性能の入力、保存）
次に、入力装置２から各蓄電池により達成する目的毎に要求する性能に関するデータ（以下、「要求性能データ」と記す）が入力されると、要求性能取得部１０３は、この要求性能データを入力装置２から取得し、当該データを要求性能データ保持部１０４に保存させる（ステップＳ２）。
【００２０】
各蓄電池により達成する目的としては、（１）出力（Ｗ）に依存する目的、（２）容量（Ｗｈ）に依存し計画的な充放電が必要な目的、（３）容量（Ｗｈ）に依存し一定期間容量を担保する目的の３つに大別できる。
【００２１】
（１）の出力（Ｗ）に依存する目的としては、例えば、運転予備力確保、変動抑制制御、需給バランス（周波数）制御等が挙げられる。（２）の容量（Ｗｈ）に依存し計画的な充放電が必要な目的としては、例えば、ピークカット（シフト）制御、電圧上昇抑制制御等が挙げられる。（３）の容量（Ｗｈ）に依存し一定期間容量を担保する目的としては、例えば、停電対策等が挙げられる。
【００２２】
図４に、要求性能データ保持部１０４に保存される要求性能データの一例を示す。この例では、蓄電池を活用する目的として、（ｉ）停電対策、（ｉｉ）ピークシフト、（ｉｉｉ）電圧上昇抑制、（ｉｖ）運転予備力、（ｖ）変動抑制の５つの目的を挙げている。要求性能データは、目的別に時間毎に区分けした形式で要求性能データ保持部１０４に保存される。また、要求性能として目的毎に、ＳＯＣ（state of charge：充電率）を一定期間担保すべき量であるＳＯＣ担保量、一定時間の間に充放電によってＳＯＣを調整する量に該当するＳＯＣ調整量、一定時間の間で必要となる最大充放電出力である出力調整量が設定される。さらに、ＳＯＣ調整量及び出力調整量については、充電と放電それぞれ別に設定するものとする。
【００２３】
第１の目的である停電対策については、必要な蓄電容量を常に担保すればよく、図４の例においては、０時から２３時まで、ＳＯＣ担保量を一律に５０ｋＷｈとしている。
【００２４】
第２の目的であるピークシフトについては、例えば予め指定された計画に従って、指定された量を充電・放電する指令を生成すればよい。図４の例においては、ＳＯＣ調整量及び出力調整量において、０時から７時までは放電を指令し、１３時から１４時、１８時から２０時は充電を指令している。
【００２５】
第３の目的である電圧上昇抑制については、例えば太陽光発電の発電量が増える時間帯に充電し、それ以外の時間で放電するような計画に従い指令を生成する。図４の例においては、ＳＯＣ調整量及び出力調整量において、０時から６時、１９時から２３時までは放電を指令し、１１時から１３時は充電を指令している。
【００２６】
第４の目的である運転予備力確保については、発電量に応じた割合を常に担保するように出力に余裕を持たせればよい。図４の例においては、０時から２３時まで、ＳＯＣ調整量において３から５ｋＷｈの放電を指令し、出力調整量において５から１０ｋＷｈの放電を指令している。
【００２７】
第５の目的である変動抑制制御については、太陽光発電の変動を抑制するために、例えば、ＰＶ発電出力の一定時間の移動平均値を指令値として与える方法などがある。図４の例においては、６時から１８時まで、ＳＯＣ調整量を放電充電ともに５ｋＷｈとし、出力調整量を放電充電ともに５０ｋＷｈとしている。
【００２８】
なお、図４の例では、１時間ごとの時系列データとして要求性能データを示したが、より短い時間間隔としてもよいし、また、時間別に要求性能を設定せずに目的毎に一律の要求性能を設定してもよい。
【００２９】
（目的毎の要求性能の各蓄電池への割当て）
さらに、要求性能割当部１０５では、蓄電池性能データ保持部１０２に保存された複数の各蓄電池に対して、要求性能データ保持部１０４に保存された各目的の要求性能を割当てる（ステップＳ３）。
【００３０】
割当ては、蓄電池の性能データ保持部１０２に保存された各蓄電池の性能を超過しない範囲で、定格の出力が大きい蓄電池から順に行う。
【００３１】
また、割当を優先順位に従って行うこともできる。例えば、蓄電池の劣化度が少ないもの程、優先順位を高くしてもよいし、定格出力や定格容量の大きさを基にして優先順位を決定してもよい。あるいは、充放電する蓄電池の個数をできるだけ減らすように優先順位を設定してもよい。さらに、これらの優先順位の指標を目的関数として最適化手法を適用してもよい。
【００３２】
以上のように、最終的にすべての目的に必要な要求性能を満足するように、要求性能を蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃに割当てていく。途中の段階で、要求された性能を全て蓄電池の性能の範囲内で割当てが不可能になった場合（ステップＳ４でＮ）は、ステップＳ２に戻り、見直した要求性能を入力・保存し、ステップＳ３で見直した要求性能を各蓄電池に割当てる。
【００３３】
図５に、要求された複数の性能を複数の蓄電池に時間別に割当てた一例を示す。図５では、図４に示した５つの目的に基づいて蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃに割当てた例を示している。
【００３４】
さらに、図６に、すべての目的に必要な要求性能を満足した割当て結果の一例を示す。
図６において、ＳＯＣ担保量、ＳＯＣ調整量、出力調整量は、それぞれ蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃの合計の値を示している。
【００３５】
（各目的の制御指令値の生成）
要求された性能を蓄電池の性能の範囲内で割り当てが可能な場合（ステップＳ４でＹ）は、次に、制御指令値生成部１０６において、計測装置６から得た計測データを基にして各目的を達成するために必要な制御指令値を生成する（ステップＳ５）。
【００３６】
（割当てた要求性能に応じた制御指令値の出力）
最後に、制御指令値生成部１０７において、制御指令値生成部１０６で生成した制御指令値を、要求性能割当部１０５において割当てた要求性能に応じて、各蓄電池へ実際の制御指令値として出力する（ステップＳ６）。
【００３７】
以降、全蓄電池への出力が終了したかを判定し（ステップＳ７）、終了していない場合（ステップＳ７でＮ）は、ステップＳ５とステップＳ６を繰り返すことにより、複数の蓄電池による複数の目的を達成するための制御方式を実現する。他方、全蓄電池への出力が終了した場合（ステップＳ７でＹ）は、工程を終了する。
【００３８】
（効果）
本実施形態によれば、複数の目的を複数の蓄電池の組み合わせによって達成することにより、全体最適を狙った蓄電池の運用が可能となり、設備コストの低減を見込める。
【００３９】
[他の実施形態]
（１）上記の実施形態では、３つの蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃを例にして説明したが、蓄電池の個数は限定されない。
【００４０】
（２）上記実施形態では、蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃの利用目的として５つの目的を挙げたが、さらに目的数を増やすこともできる。他の目的としては、需給バランス制御や蓄電池のリフレッシュ等を挙げることができる。
【００４１】
（３）上記実施形態に記載した各種の機能や処理手順は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納しておき、必要に応じてプロセッサにより読み出して実行することもできる。また、このプログラムを通信媒体を介して任意のコンピュータから他のコンピュータへ伝送することによって頒布することもできる。
【００４２】
（４）以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…複数目的制御装置
２…入力装置
３ａ，３ｂ，３ｃ…蓄電池
４…太陽光発電装置
５ａ，５ｂ…電力負荷
６…計測装置
１０１…蓄電池性能取得部
１０２…蓄電池性能データ保持部
１０３…要求性能取得部
１０４…要求性能データ保持部
１０５…要求性能割当部
１０６…制御指令値生成部
１０７…制御指令値出力部
【図１】
2014236602.tif 000003
【図２】
2014236602.tif 000004
【図３】
2014236602.tif 000005
【図４】
2014236602.tif 000006
【図５】
2014236602.tif 000007
【図６】
2014236602.tif 000008