(57)【要約】【課題】二次電池をガバナフリー制御に活用する場合に、高い電力効率を実現し、使用電力量を抑え、ガバナフリー制御中に充電深度の調整が可能である必要がある。【解決手段】ガバナフリー制御装置は、上段と下段の２段の制御ロジックを有し、それぞれの制御ロジックにより算出した充放電要求値を加算して二次電池に出力する。上段のロジックは、ゲイン特性１、リセット回路３、３段の進み遅れ要素５ａ〜５ｃを制御ブロックとして含み、下段のロジックは、ゲイン特性２、一次遅れフィルタ４、３段の進み遅れ要素６ａ〜６ｃを制御ブロックとして含む。【選択図】        図２
2014090586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の周波数偏差に対して第１のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第１のゲイン演算部と第１のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力するリセット回路演算部を有する第１の制御手段と、
前記周波数偏差に対して第２のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第２のゲイン演算部と第２のゲイン演算部の出力に対して一次遅れフィルタ演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する一次遅れフィルタ演算部を有する第２の制御手段と、
を備えたことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。
【請求項２】
前記第１のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第１の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第１の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第１の偏差である時の値として定義し、
前記第２のゲイン特性は、前記周波数偏差の絶対値が第１の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力をゼロとして定義し、前記周波数偏差の絶対値が第１の偏差より大きく第２の偏差以内である場合には電力貯蔵装置出力に基づく値として定義し、前記周波数偏差の絶対値が第２の偏差より大きい場合には電力貯蔵装置出力を該周波数偏差が第２の偏差であるときの値として定義する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。
【請求項３】
前記第１の制御手段は、前記リセット回路演算部の出力に対して進み遅れ演算を行う進み遅れ演算部を有し、
前記第２の制御手段は、前記一次遅れフィルタ演算部の出力に対して進み遅れ演算を行う進み遅れ演算部を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段は、
前記周波数偏差に対して第３のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第３のゲイン演算部と第３のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する第３の制御手段と、
前記周波数偏差に対して第４のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第４のゲイン演算部と第４のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する第４の制御手段とを備え、
第３のゲイン特性と第４のゲイン特性の合成ゲイン特性が第１のゲイン特性であることを特徴とする請求項２に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。
【請求項５】
第３のゲイン特性と第４のゲイン特性は、設定により入れ替えが可能なことを特徴とする請求項４に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。
【請求項６】
前記第１のゲイン特性が、電力貯蔵装置の充電深度が所定の値よりも高い場合には、充電深度が所定の値よりも高くない場合と比較して充電量が小さくなるように設定され、電力貯蔵装置の充電深度が所定の値よりも低い場合には、充電深度が所定の値よりも低くない場合と比較して放電量が小さくなるように設定されることを特徴とする請求項２に記載の電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置。
【請求項７】
電力系統の周波数偏差の絶対値が第１の偏差以内である場合には、該周波数偏差に対して第１のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対してリセット回路演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力し、
前記周波数偏差の絶対値が第１の偏差より大きい場合には、該周波数偏差に対して第２のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対して一次遅れフィルタ演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する
ことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池など電力貯蔵装置を対象としてガバナフリー制御を行うガバナフリー制御装置およびガバナフリー制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統は、発電所で発電した電力と負荷で消費する電力とが均衡を保つように運用されている。発電所の発電電力と負荷の消費電力との間に不均衡が生じると、電力系統の周波数が変動するので、周波数が基準周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を維持するように発電所の出力調整が行われる。
【０００３】
電力系統における電力の需給制御は、発電所で単独に行われる制御と中央給電指令所の出力制御指令により行われる制御がある。発電所で単独に行われる制御としてガバナフリー制御がある。ガバナフリー制御とは、発電所で検出した周波数変動に応じて発電所の出力を調整するものであり、短周期（数分以下）の需要変動を吸収するものである。
【０００４】
一方、中央給電指令所からの出力制御信号により行われる発電所の出力制御としては、ＬＦＣ（Load  Frequency  Control：負荷周波数制御）とＥＤＣ（Economic  load  Dispatching  Control：経済負荷配分制御）とがあり、ＬＦＣは、数分から十数分程度の周期での需要変動に対応して各発電所の出力制御を行うものであり、ＥＤＣは、ＬＦＣが対象とするものよりも長い周期（十数分以上）の大幅な需要変動に対応して各発電機の出力制御を行うものである。これらにより、電力の需給に不均衡が生じたときに、電力系統の周波数が基準周波数の所定の範囲から逸脱しないように発電機の出力制御が行われている。
【０００５】
従来の電力系統のＬＦＣやガバナフリー制御は、一般に火力発電機や水力発電機の出力調整によって行われる。
【０００６】
近年、太陽光発電設備や風力発電設備などの再生可能エネルギーを利用した発電設備が増加している。太陽光発電設備や風力発電設備は、日射量や風速などの自然条件に応じて出力が変動するため、これらの発電設備が増加すると電力系統の周波数の変動が大きくなり、周波数が適正値を逸脱するおそれがある。
【０００７】
そこで、電力系統に電力貯蔵設備である二次電池を接続し、接続した二次電池を用いて適切に電力を貯蔵・放出することで、発電機の出力制御を支援することができる。
【０００８】
二次電池は火力発電機や水力発電機に比べて指令値に対する応答性がよいため、二次電池でＬＦＣを分担したり、二次電池にガバナフリー制御と同様の制御を具備することで、太陽光発電設備や風力発電設備の出力変動の影響緩和が期待される。例えば二次電池を含む電力系統の周波数制御方法及びその装置（特許文献１参照）が提案されている。
【０００９】
なお、二次電池は、その構成材料等により製作できる１台あたりの最大電池容量（ｋＷ）が制約されるため、必要とされる容量（ｋＷ）にあわせて二次電池を複数台、地点を分散させて設置するのが一般的となると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３７０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
二次電池は指令値に対する応答性がよいことから、ガバナフリー制御への活用が有効と考えられるが、二次電池をガバナフリー制御に活用する場合に、制御ロジックや運用方法をどのようにするかが課題となる。特に、二次電池は充電容量が限られているため、使用する電力量を抑える必要がある。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二次電池などの電力貯蔵装置を対象としてガバナフリー制御を行う場合に使用電力量を抑えることができるガバナフリー制御装置およびガバナフリー制御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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力系統の周波数偏差に対して第１のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第１のゲイン演算部と第１のゲイン演算部の出力に対してリセット回路演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力するリセット回路演算部を有する第１の制御手段と、前記周波数偏差に対して第２のゲイン特性に基づくゲイン演算を行う第２のゲイン演算部と第２のゲイン演算部の出力に対して一次遅れフィルタ演算を行い電力貯蔵装置への充放電要求値を出力する一次遅れフィルタ演算部を有する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置である。
【００１４】
また、本発明は、電力系統の周波数偏差の絶対値が第１の偏差以内である場合には、該周波数偏差に対して第１のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対してリセット回路演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力し、前記周波数偏差の絶対値が第１の偏差より大きい場合には、該周波数偏差に対して第２のゲイン特性に基づくゲイン演算を行い、ゲイン演算結果に対して一次遅れフィルタ演算を行って電力貯蔵装置への充放電要求値を出力することを特徴とする電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置およびガバナフリー制御方法は、二次電池などの電力貯蔵装置を対象としてガバナフリー制御を行う場合に使用電力量を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施例に係る二次電池システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、各ガバナフリー制御装置の制御ロジックを示す図である。
【図３】図３は、本実施例に係る二次電池システムの具体例１を説明するための説明図である。
【図４】図４は、二次電池を５台並列した場合のゲイン特性の例を示す図である。
【図５】図５は、本実施例に係る二次電池システムの具体例２を説明するための説明図である。
【図６】図６は、本実施例に係る二次電池システムの具体例３を説明するための説明図である。
【図７】図７は、具体例３において、周波数偏差に対する二次電池と火力発電機の出力の応答イメージを示す図である。
【図８】図８は、本実施例に係る二次電池システムの具体例４を説明するための説明図である。
【図９】図９は、具体例４において、周波数偏差に対する二次電池と火力発電機の出力の応答イメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本願の開示する電力貯蔵装置を用いたガバナフリー制御装置およびガバナフリー制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。
【実施例】
【００１８】
まず、本実施例に係る二次電池システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る二次電池システムの構成を示す図である。図１に示すように、この二次電池システムは、５台の二次電池１１〜１５と、５台のガバナフリー制御装置２１〜２５と、管理装置３０とを有する。
【００１９】
なお、ここでは説明の便宜上、５台の二次電池およびガバナフリー制御装置を示したが、二次電池システムは１台以上の任意の台数の二次電池およびガバナフリー制御装置から構成される。
【００２０】
二次電池１１〜１５は、電力系統に接続される電力貯蔵設備であり、電力を貯蔵・放出することが可能である。ガバナフリー制御装置２１〜２５は、それぞれ対応する二次電池１１〜１５を対象としてガバナフリー制御を行う装置である。
【００２１】
すなわち、ガバナフリー制御装置２１は、電力系統の周波数を検出して基準周波数との差である周波数偏差を算出し、算出した周波数偏差から充放電要求値を算出して対応する二次電池１１に出力する。また、ガバナフリー制御装置２２は、電力系統の周波数を検出して基準周波数との差である周波数偏差を算出し、算出した周波数偏差から充放電要求値を算出して対応する二次電池１２に出力する。また、ガバナフリー制御装置２３〜２５も同様に動作する。
【００２２】
管理装置３０は、二次電池システムの管理者がガバナフリー制御装置２１〜２５の管理に使用する装置であり、管理者からの指示に基づいて、ゲイン特性や時定数などの設定値をガバナフリー制御装置２１〜２５に出力する。ガバナフリー制御装置２１〜２５は、管理装置３０が出力する設定値に基づいて自装置のゲイン特性や時定数などを設定する。
【００２３】
なお、二次電池１１〜１５は分散配置され、ガバナフリー制御装置２１〜２５は、それぞれ対応する二次電池１１〜１５に隣接して配置される。したがって、管理装置３０とガバナフリー制御装置２１〜２５はネットワークで接続される。
【００２４】
次に、各ガバナフリー制御装置の制御ロジックについて説明する。図２は、各ガバナフリー制御装置の制御ロジックを示す図である。図２に示すように、各ガバナフリー制御装置は、ガバナフリー使用の設定が行われていると、周波数偏差から二次電池への充放電要求値を算出する。
【００２５】
また、図２に示すように、制御ロジックは上段と下段の２段のロジックから構成され、それぞれのロジックにより算出された充放電要求値が加算されて二次電池に出力される。上段のロジックは、ゲイン特性１、リセット回路３、３段の進み遅れ要素５ａ〜５ｃから構成され、下段のロジックは、ゲイン特性２、一次遅れフィルタ４、３段の進み遅れ要素６ａ〜６ｃから構成される。ここで、ゲイン特性１および２は、電力系統の周波数偏差に対する二次電池出力を定義する。ＧａおよびＧｂはゲインであり、Ｔａ1〜Ｔａ8およびＴｂ1〜Ｔｂ7は時定数である。
【００２６】
各ガバナフリー制御装置は、上段の制御ロジックを用いる制御では、周波数偏差に対してゲイン特性１を用いてゲイン演算を行い、その演算結果に対してリセット回路３に基づくリセット回路演算を行う。そして、各ガバナフリー制御装置は、リセット回路演算結果に対して進み遅れ要素５ａ〜５ｃに基づく進み遅れ演算を行う。
【００２７】
また、各ガバナフリー制御装置は、下段の制御ロジックを用いる制御では、周波数偏差に対してゲイン特性２を用いてゲイン演算を行い、その演算結果に対して一次遅れフィルタ回路４に基づく一次遅れフィルタ演算を行う。そして、各ガバナフリー制御装置は、一次遅れフィルタ演算結果に対して進み遅れ要素６ａ〜６ｃに基づく進み遅れ演算を行う。
【００２８】
二次電池のガバナフリー制御において、単純に周波数偏差にゲインを乗算して充放電制御を行った場合、火力発電機および水力発電機との応答性の違いがあることから、ハンチングする恐れがある。そこで、各段のロジックには３段の進み遅れ要素が含まれる。進み遅れ要素の調整により、制御の位相を調整することで、火力発電機および水力発電機とのハンチングを抑制し、適切な制御が可能となる。
【００２９】
なお、ここでは、各段のロジックに３段の進み遅れ要素が含まれる場合について説明するが、各段のロジックには任意の段数の進み遅れ要素が含まれてよく、進み遅れ要素が含まれなくてもよい。
【００３０】
また、ゲイン特性１、２は、管理装置３０により任意に設定が可能であり、例えば、（周波数偏差、充放電出力）の形式で、二次電池の定格容量範囲内で１０点で設定される。また、Ｇａ、Ｇｂ、Ｔａ1〜Ｔａ8およびＴｂ1〜Ｔｂ7も管理装置３０により任意に設定が可能である。
【００３１】
次に、本実施例に係る二次電池システムの具体例１〜４について図３〜図９を用いて説明する。図３は、本実施例に係る二次電池システムの具体例１を説明するための説明図である。電力系統において複数台の二次電池でガバナフリー制御を実現する場合、単純にそれぞれの二次電池で基準周波数と系統周波数との偏差を検出して、ゲインと演算して充放電制御させることが考えられる。
【００３２】
しかしながら、同じゲインが設定されたガバナフリー制御装置で制御される二次電池を複数台並列する場合、ガバナフリー制御による充放電量（ｋＷ）を結果的に複数台で分担することになるため、１台あたりの出力が小さくなる。一般に、二次電池は出力が高いほうがＰＣＳ（Power  Conditioning  System：交直変換装置）の変換効率は高い。したがって、並列している二次電池全台で分担すると１台あたりの出力が低くなりその変換効率が低下する。
【００３３】
そこで、具体例１では、複数台の二次電池の任意の合計出力に対して、最少限の台数で分担するように、管理装置３０は、ガバナフリー制御装置のゲイン特性を設定し、二次電池を複数台並列させる。
【００３４】
具体例１では、二次電池システムは、２台の二次電池１１および１２と２台のガバナフリー制御装置２１および２２を使用する。二次電池１１の定格出力はＰ1であり、二次電池１２の定格出力はＰ2である。なお、ここでは、Ｐ1＝Ｐ2とするが、Ｐ1≠Ｐ2でも良い。
【００３５】
また、ガバナフリー制御装置２１および２２は、図２に示した制御ロジックの下段だけを用いて制御を行う。管理装置３０は、例えば、Ｇａ＝０とする設定を行うことにより、制御ロジックの下段だけを用いて制御を行うようにガバナフリー制御装置を設定することができる。
【００３６】
また、ガバナフリー制御装置２１および２２は、図２に示した下段の制御ロジックのうち、ゲイン特性２以外はスルーする制御を行う。ここで、スルーする制御とは入力をそのまま出力とする制御である。管理装置３０は、Ｔｂ1〜Ｔｂ7を０に設定し、Ｇｂ＝１と設定することにより、ゲイン特性２以外はスルーする制御を行うようにガバナフリー制御装置を設定することができる。
【００３７】
図３に示すように、管理装置３０は、２台のガバナフリー制御装置２１および２２それぞれ個別に下段のゲイン特性２を、２台の二次電池１１および１２の任意の合計出力Ｐに対して、０≦Ｐ≦Ｐ1では１台、Ｐ1＜Ｐ≦Ｐ1＋Ｐ2では２台で出力するように設定して、２台並列させる。すなわち、管理装置３０は、周波数偏差Ｆに対して、０≦｜Ｆ｜≦Ｆ1では１台、Ｆ1＜｜Ｆ｜≦Ｆ2では２台で出力するように設定して、２台並列させる。この結果、二次電池システムとしては、合成ゲイン特性４１が得られる。
【００３８】
管理装置３０が２台のガバナフリー制御装置２１および２２のゲイン特性２をそれぞれ図３に示すように設定することで、１台あたりのＰＣＳの変換効率を高くすることができる。したがって、二次電池システムは、二次電池個別の定格出力（ｋＷ）×２台の大容量二次電池として、高い電力効率でガバナフリー制御を行うことができる。
【００３９】
二次電池システムは、同様の方法で、二次電池個別の定格出力（ｋＷ）×任意並列台数の大容量二次電池でガバナフリー制御を行うことができる。二次電池を５台並列した場合のゲイン特性の例を図４に示す。この例では、管理装置３０は、０≦Ｐ≦Ｐ1では１台、Ｐ1＜Ｐ≦Ｐ1＋Ｐ2では２台、Ｐ1＋Ｐ2＜Ｐ≦Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3では３台、Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＜Ｐ≦Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋Ｐ4では４台、Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋Ｐ4≦Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋Ｐ4＋Ｐ5では５台出力するように各ガバナフリー制御装置のゲイン特性を設定する。
【００４０】
このように、本実施例に係る二次電池システムは、最少限の台数でガバナフリー制御を分担することで出力時の１台あたりのＰＣＳの変換効率を高くすることができる。したがって、本実施例に係る二次電池システムは、二次電池個別の定格出力(ｋＷ)×並列台数の大容量二次電池として、高い電力効率でガバナフリー制御を行うことができる。
【００４１】
なお、管理装置３０は、上段のゲイン特性１についても同様に設定しても良い。また、不要な出力変動を減らすため、管理装置３０は、合成したゲイン特性が不感帯を持つように設定しても良い。
【００４２】
図５は、本実施例に係る二次電池システムの具体例２を説明するための説明図である。二次電池をガバナフリー制御に用いるためには、充電深度を適切に調整する必要がある。ここで、充電深度とは、二次電池に充電できる全電力量とある時点で充電されている電力量との割合である。
【００４３】
ガバナフリー制御を停止して二次電池の充電深度を調整することは容易に行うことができるが、ガバナフリー制御を停止することなく二次電池の充電深度を調整することが望まれる。そこで、具体例２では、二次電池システムは、ガバナフリー制御中に充電深度を調整する。
【００４４】
具体例２では、二次電池システムは、具体例１と同様に、２台の二次電池１１および１２と２台のガバナフリー制御装置２１および２２を使用する。また、ガバナフリー制御装置２１および２２は、具体例１と同様に、図２に示した下段の制御ロジックのゲイン特性２を用いて制御を行う。
【００４５】
図５は、二次電池１１の充電深度が低く、二次電池１２の充電深度が高い状態で、二次電池１１および１２の充電深度を調整する場合のゲイン特性の設定例を示す。管理装置３０は、充電深度が低い二次電池１１に対しては、放電側は０または小さめの出力を放電するようにガバナフリー制御装置２１のゲイン特性２を設定する。一方、充電深度が高い二次電池１２に対しては、管理装置３０は、充電側は０または小さめの出力を充電するようにガバナフリー制御装置２２のゲイン特性２を設定する。
【００４６】
このようにガバナフリー制御装置２１および２２のゲイン特性２を設定することにより、二次電池システムは、ガバナフリー制御を行いながら、二次電池１１の充電深度を上げ、二次電池１２の充電深度を下げることができる。
【００４７】
なお、図３に示したゲイン特性２を、適当なタイミングで二次電池の充電深度に応じて、ガバナフリー制御装置間で入れ替えることにより、二次電池間の充電深度のばらつきを抑えることもできる。
【００４８】
図６は、本実施例に係る二次電池システムの具体例３を説明するための説明図である。二次電池は充電容量（ｋＷｈ）が限られているため、使用する電力量（ｋＷｈ）を抑える工夫が必要である。そこで、具体例３では、二次電池システムは、使用する電力量を抑えるようにガバナフリー制御を行う。
【００４９】
具体例３では、二次電池システムは、１台の二次電池１１と１台のガバナフリー制御装置２１を使用する。また、管理装置３０がガバナフリー制御装置２１のＧｂ＝０と設定することで、ガバナフリー制御装置２１は上段の制御ブロックのみを使用する。
【００５０】
管理装置３０が、図６に示すように、制御ロジックの上段のゲイン特性１とリセット回路３ａを設定し、進み遅れ要素５ａ〜５ｃをスルーとした場合、周波数変動が生じると、ガバナフリー制御装置２１は、二次電池１１へ一旦は制御指令値を出力し、かつ火力発電機に比べて応答が速いため周波数変動を抑制するように出力する。
【００５１】
そして、火力発電機のガバナフリーとＬＦＣが遅れて応答してくるタイミングで、制御指令値を引き戻すようにリセット回路３ａの時定数を設定しておくことで、二次電池１１は出力を抑制し使用電力量（ｋＷｈ）を抑えることができる。
【００５２】
図７は、具体例３において、周波数偏差に対する二次電池１１と火力発電機の出力の応答イメージを示す図である。図７において、実線は二次電池ありの場合を示し、点線は二次電池なしの場合を示す。また、図７は、周波数が一時的に変動した場合を示す。
【００５３】
図７に示すように、周波数の一時的な減少に対して二次電池出力は一時的に増加するが、遅れて応答する火力発電機の出力増加に対応して二次電池出力は引き戻される。
【００５４】
なお、図７では、周波数変動が小さい（−Ｆ1＜周波数偏差＜０）場合について示したが、周波数変動が大きい（周波数偏差≦−Ｆ1、またはＦ1≦周波数偏差）場合についても電池出力がリミッタに制限されるだけで同様の動きとなる。すなわち、周波数変動が大きい場合でも、最終的には二次電池出力は引き戻される。
【００５５】
また、複数の二次電池を使用する場合には、合成したゲイン特性が図６のようになるようにゲイン特性１を具体例１と同様に設定すれば、二次電池システムは高い電力効率でガバナフリー制御ができる。
【００５６】
図８は、本実施例に係る二次電池システムの具体例４を説明するための説明図である。具体例４では、二次電池システムは１台の二次電池１１と１台のガバナフリー制御装置２１を使用する。また、管理装置３０がガバナフリー制御装置２１のＧａ＝０と設定することで、ガバナフリー制御装置２１は下段の制御ブロックのみを使用する。
【００５７】
管理装置３０が、図８に示すように、制御ブロックの下段のゲイン特性２と一次遅れフィルタ４ａを設定した場合、−Ｆ１＜周波数偏差＜Ｆ１（Ｆ１は常時の周波数変動程度に設定）の周波数変動には二次電池１１は応答しない。一方、系統擾乱等により周波数偏差（周波数偏差≦−Ｆ１、またはＦ１≦周波数偏差）が継続したとすると、二次電池１１は火力発電機と同様に出力を継続することで周波数偏差を抑制することができる。
【００５８】
図９は、具体例４において、周波数偏差に対する二次電池１１と火力発電機の出力の応答イメージを示す図である。図９において、実線は二次電池ありの場合を示し、点線は二次電池なしの場合を示す。また、図９は、周波数偏差がしばらく継続した場合を示す。
【００５９】
図９に示すように、周波数偏差が−Ｆ１を超えてしばらく継続すると、二次電池出力および火力発電機出力が継続し、周波数偏差が抑制される。
【００６０】
なお、複数の二次電池を使用する場合には、合成したゲイン特性が図７のようになるようにゲイン特性２を具体例１と同様に設定すれば、二次電池システムは高い電力効率でガバナフリー制御ができる。
【００６１】
また、具体例３と４については、制御ロジックの上段側と下段側を組み合わせて実施することで、ガバナフリー制御装置は、常時の小さな短周期の周波数変動と緊急時の大きな長周期の周波数変動に対して、別々の制御を行うことができる。
【００６２】
すなわち、制御ロジックの上段にリセット回路を設けることで、ガバナフリー制御装置は、常時のガバナフリー制御を効率的に実施できる。具体的には、周波数変動の短周期成分に対して火力発電機や水力発電機では応答が遅いが、二次電池は応答が速いため、二次電池を出力させることで周波数変動を抑制することができる。
【００６３】
また、周波数変動の長周期成分に対しては火力発電機や水力発電機が十分応答できるため、二次電池の出力をリセット回路の効果により引き戻すことで使用電力量（ｋＷｈ）を抑えることができる。
【００６４】
また、制御ロジックの下段にはリセット回路はないため、系統擾乱等により需給不均衡が継続した場合には、二次電池が出力し続けることで周波数偏差を抑制することができる。
【００６５】
更に、図２のゲイン特性１、２に不感帯を持った特性を設定することで、二次電池システムは、許容される周波数範囲では二次電池の充放電を抑制し、許容周波数範囲を逸脱した場合のみ充放電を行い、使用電力量（ｋＷｈ）を抑えることもできる。特に、下段について不感帯を持った特性を設定すれば、上段で常時の小さな周波数変動に対する制御を行い、下段で緊急時の大きな周波数変動に対する制御を別々に行うことが可能である。
【００６６】
上述してきたように、本実施例では、ガバナフリー制御装置は、上段と下段の２段の制御ロジックを有し、それぞれの制御ロジックにより算出した充放電要求値を加算して二次電池に出力する。上段のロジックは、ゲイン特性１、リセット回路３、３段の進み遅れ要素５ａ〜５ｃを制御ブロックとして含み、下段のロジックは、ゲイン特性２、一次遅れフィルタ４、３段の進み遅れ要素６ａ〜６ｃを制御ブロックとして含む。したがって、ガバナフリー制御装置は、上段と下段の制御ブロックを適宜組み合わせた制御ロジックにより二次電池を制御することができ、電力系統の周波数の安定性を向上させ、かつ高い電力効率を実現することができる。また、ガバナフリー制御装置は、二次電池の使用電力量を抑え、ガバナフリー制御中に二次電池の充電深度の調整を行うことができる。
【００６７】
なお、本実施例では、電力貯蔵装置として二次電池を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電力貯蔵装置として、例えば、超電導電力貯蔵装置、フライホイール、電気二重キャパシタなどを用いる場合にも同様に適用することができる。
【００６８】
また、本実施例では、二次電池システムがガバナフリー制御装置２１〜２５を有する場合について説明したが、ガバナフリー制御装置２１〜２５の機能を備えた全体制御装置と二次電池１１〜１５をネットワークで接続して二次電池出力を制御することもできる。
【００６９】
また、本実施例では、二次電池システムが管理装置３０とガバナフリー制御装置２１〜２５を有する場合について説明したが、管理装置３０とガバナフリー制御装置２１〜２５の機能を備えた中央制御装置と二次電池１１〜１５をネットワークで接続して二次電池出力を制御することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１，２    ゲイン特性
３    リセット回路
４    一次遅れフィルタ
５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃ    進み遅れ要素
１１〜１５    二次電池
２１〜２５    ガバナフリー制御装置
３０    管理装置
４１    合成ゲイン特性
【図１】
2014090586.tif 000003
【図２】
2014090586.tif 000004
【図３】
2014090586.tif 000005
【図４】
2014090586.tif 000006
【図５】
2014090586.tif 000007
【図６】
2014090586.tif 000008
【図７】
2014090586.tif 000009
【図８】
2014090586.tif 000010
【図９】
2014090586.tif 000011