(57)【要約】【課題】  電力系統の電力変動を抑制するとともに、蓄電池寿命を向上させる蓄電池システム、その制御方法、および電力安定化システムを提供する。【解決手段】  電力変換装置と、電力変換装置を駆動する制御システムと、少なくとも二種類の蓄電池とを備え、電力系統に接続され、充放電を行う蓄電池システムであって、  電力系統から与えられる電力指令を、蓄電池ごとの複数の電力指令値に分配する分配手段と、分配手段から出力された複数の電力指令値の正負の符号を判定する測定器と、複数の電力指令値の符号が異なる場合に、少なくとも一つの指令値をゼロとする再分配手段とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置と、前記電力変換装置を駆動する制御システムと、少なくとも二種類の蓄電池とを備え、電力系統に接続され、充放電を行う蓄電池システムにおいて、
前記電力系統から与えられる電力指令を前記蓄電池ごとの複数の電力指令値に分配する分配手段と、前記分配手段から出力された複数の電力指令値の正負の符号を判定する測定器と、前記複数の電力指令値の符号が異なる場合に、少なくとも一つの指令値をゼロとする再分配手段とを備えることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載された蓄電池システムにおいて、
前記分配手段は、周波数に応じ電力指令を分配するローパスフィルタまたはハイパスフィルタ、もしくは移動平均演算器を備えることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項３】
請求項１に記載された蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池の電力を検出する蓄電池電力検出部と、前記蓄電池の充電状態を演算するＳＯＣ演算器とを備え、
前記蓄電池の充電状態を、前記電力系統に接続された外部電源制御手段に送信し、
前記電力系統に接続された外部電源より、外部電源電力指令値を受信し、前記分配手段より出力された電力指令値に、外部電源電力指令値を加算することを特徴とする蓄電池システム。
【請求項４】
請求項１に記載された蓄電池システムにおいて、
前記分配手段は、時定数が可変となる可変電力分配手段であることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載された蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池の電力を検出する蓄電池電力検出部と、前記蓄電池の充電状態を演算するＳＯＣ演算器とを備え、
前記時定数を前記蓄電池の充電状態またはサイクル数に基づき作成する時定数指令値作成部を備えることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項６】
請求項１に記載された蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池は複数の単電池よりなる組電池であることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項７】
電力変換装置と、前記電力変換装置を駆動する制御システムと、少なくとも二種類の蓄電池とを備える蓄電池システムと、
電力系統の電力を検出する検出器と、前記検出器より得られる信号に基づき電力指令値を生成する電力演算器とを備え、
電力系統に接続され、充放電を行う電力安定化システムにおいて、
前記電力指令値を前記蓄電池ごとの電力指令値に分配する分配手段と、前記分配手段から出力された電力指令値の正負の符号を判定する測定器と、前記電力指令値の符号が異なる場合に少なくとも一つの指令値をゼロとする再分配手段とを備えることを特徴とする電力安定化システム。
【請求項８】
請求項７に記載された電力安定化システムにおいて、
前記電力系統に電力を供給する外部電源と、前記外部電源を制御する外部電源制御器と、前記蓄電池の充電状態に応じ、前記外部電源を制御するための外部電源電力指令値を前記外部電源制御器に出力する外部電源電力指令作成部とを備え、
前記外部電源制御器で出力された電力指令値と、前記分配機構で分配された電力指令値との和を演算する電力演算手段を備えることを特徴とする電力安定化システム。
【請求項９】
請求項８に記載された電力安定化システムにおいて、
前記蓄電池の電力を検出する蓄電池電力検出部と、前記蓄電池の充電状態を演算し、前記外部電源電力指令作成部に入力するＳＯＣ演算器と、を備えることを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１０】
電力系統に接続され、複数の蓄電池の充放電を行い、電力変動を抑制する蓄電池システムの制御方法であって、
電力系統の電圧および電流を検出し、
前記電圧および電流より蓄電池の充放電を指示する電力指令値を生成し、
前記電力指令値を蓄電池ごとに分配し、前記分配された電力指令値について、正負の符号を判定し、
前記電力指令値の符号が同一の場合、前記蓄電池の充放電を行い、
前記電力指令値の符号が異なる場合、少なくとも一方の電力指令値をゼロとする電力指令値の再分配を行い、前記蓄電池の充放電を行う、
ことを特徴とする蓄電池システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１１に記載された蓄電池システムの制御方法であって、
前記電力指令値の分配は、電力指令値よりも低周波数の信号を抽出する工程であることを特徴とする蓄電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の変動を抑制する蓄電池システム、その制御方法、および電力安定化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の再生可能エネルギーの電力系統への導入量の増加に伴い、電力系統の電圧および周波数が不安定になるおそれがあり、電力変動を抑制するためのシステム（電力安定化システム）が検討されている。電力安定化システムには、蓄電池システムやフライホイールが活用される。
【０００３】
蓄電池システムを利用した電力安定化システムでは、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池（ＮａＳ）等の特性の異なる蓄電池を併用することが知られている。
【０００４】
特開２０１６-５９１３４号公報（特許文献１）には、互いに異なる種類の蓄電デバイスを有する蓄電池システム装置であって、それぞれの電池に電力を供給する手段として、移動平均を用いて電力指令値を複数の電力に分配し、電力の変動を抑制する蓄電池システムが開示されている。電力演算からの系統電力と、複数の電力検出部からの電力と、複数の電圧検出部からの電圧と、電流に基づき、系統電力の変動を抑制する制御回路を備える。当該制御回路は、電力演算器からの系統電力の振幅値に応じて充放電パターンの振幅及び頻度を複数の蓄電池に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６‐５９１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、蓄電池システムに供給される電力の長周期成分と短周期成分に分離でき、複数の異種電池の特性に応じて電力を供給できる。一方で、異なる蓄電池に供給される電力の向きが一致せず、各電池の充放電方向が異なる場合がある。各電池の充放電方向が逆となることで、電池間で電力をやり取りする無駄な充放電となり、結果として電力の損失が発生するとともに、蓄電池のサイクル数が増加する。場合によっては、蓄電池の故障の原因となりうる。
【０００７】
本発明の目的は、系統電力の変動を抑制するとともに、蓄電池の寿命を向上させることが可能となる蓄電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の電力安定化システムは、電力系統に連系され、異なる種類の複数の蓄電池で構成される蓄電池システムと、前記電力系統の電圧および電流から計算される系統電力に基づき、蓄電池システムで充放電を行う電力を計算する電力演算器とを備え、系統電力の変動を抑制する。
【０００９】
特に、蓄電池システムは、異なる種類の複数の蓄電池と、前記蓄電池に対応して設けられ、蓄電池の入出力信号にあわせ入出力の電圧を変換する電力変換装置、電力変換装置を制御する電力変換制御装置を備える。蓄電池の充放電は、系統から与えられる電力指令を異なる複数の電力に分配する電力分配手段、電力分配手段によって分配された電力を検出する分配電力検出部、前記分配電力検出部の正負の符号を判定し、電力を再分配する電力再分配手段により出力される電力指令値再分配値に基づき行うことを特徴とする。
【００１０】
また、前記課題を解決するための本発明の電力系統に接続され、複数の蓄電池を備える蓄電池システムの制御方法は、電力系統の電圧および電流を検出し、蓄電池の充放電を指示する電力指令値を生成し、電力指令値を蓄電池ごとに分配し、分配された電力指令値について、正負の符号を判定し、電力指令値の符号が同一の場合、分配された電力指令値に基づき前記蓄電池の充放電を行い、電力指令値の符号が異なる場合、少なくとも一方の電力指令値をゼロとする電力指令値の再分配を行い、前記蓄電池の充放電を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、系統電力の変動を抑制するとともに、蓄電池の寿命を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１−１に係る蓄電池システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１−１に係る電力再分配手段の構成を示す図である。
【図３】実施例１−１の分配後の電力指令値を示す図である。
【図４】実施例１−１の分配後の電力指令値によって計算される蓄電池のＳＯＣ推移を示す図である。
【図５】実施例１−１の再分配後の電力指令値を示す図である。
【図６】実施例１−１の再分配後の電力指令値によって計算される蓄電池のＳＯＣ推移を示す図である。
【図７】実施例１−２に係る蓄電池システムの構成を示す図である。
【図８】実施例１−３に係る蓄電池システムの構成を示す図である。
【図９】実施例２に係る蓄電池システムの構成を示す図である。
【図１０】実施例３に係る蓄電池システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
系統安定化を目的として大容量の蓄電池システムの需要が高まっている。現在一般的に利用される大容量蓄電池は鉛蓄電池であるが、エネルギー効率やエネルギー密度が低く、定期的な補充充電を行う必要などがあり、保守に時間がかかる。また、保守時の充放電時には系統安定化のための充放電ができないといった問題がある。
【００１４】
一方、リチウムイオン電池やＮａＳ電池は、エネルギー密度が高く、鉛蓄電池に替わる保守管理に有利な大容量蓄電池として、利用が増加している。リチウムイオン電池は、高負荷な充放電に適し、自己放電が少ないなどの特徴があり、急峻な電力分担を行うことができる。しかし、長時間の運転動作では蓄電池が高温となり、電池の寿命が劣化する可能性がある。また、ＮａＳ電池は電池容量が大きく、大容量・長時間運転が可能で、高エネルギー密度であるという特徴があり、長周期の電力分担を行うことができるが、急峻なエネルギー変化に追従できないといった問題がある。
【００１５】
電力系統の電圧変動に対応するため、上記のような長所・短所を備える異種電池を組み合わせることが検討されている。例えば、電力系統の電圧は短周期成分や長周期成分で変動するため、短周期成分を急峻な電力分担に対応できるリチウムイオン電池で吸収し、長周期成分を長時間運転が可能なＮａＳ電池で吸収することで、単体の蓄電池と比較して、コストメリットが高い蓄電池システムを構成することができる。
【００１６】
異種電池を組み合わせハイブリッド化した蓄電池システムでは、系統安定化、高信頼性を目的とした各電池への出力配分アルゴリズムの検討が進められている。従来の電力分離方法として一次遅れ系フィルタが知られているが、遅れ時間により、電力を分配した際に各電池の正負の符号が一致しないため、各電池の充放電方向が一致せず、外部電源からの無駄な充放電電力が入力されたり、一方の電池に電力が集中し、寿命の劣化が起こる可能性があった。他の電力分離方法でも同様の課題を有する。従って、この課題の解決により、異種電池の電力分担が改良され、寿命向上等の効果を奏する。
【００１７】
本発明者らは、上記課題を解決するため、電力変換装置と、電力変換装置を駆動するための制御システムと、複数の異種電池とを組み合わせた蓄電池システムに対し、系統から与えられる電力指令を分配手段により異なる種類の電力に分配し、それぞれを異種の蓄電池で充放電する機能を備えるとともに、分配後の電力の正負の符号を判定し、分配手段で分配された電力指令の正負の符号が不一致の場合には、電力を再分配する再分配手段を備えた蓄電池システムを発明した。
【００１８】
分配された電力指令の正負の符号が一致する場合には分配手段により出力された電力指令値でそれぞれの蓄電池の充放電を行う。一方、分配された電力指令の正負の符号が不一致の場合には、再分配手段により一方の電力指令値をゼロとする。その結果、外部電源からの無駄な充放電電力を抑制することができる。
【００１９】
以下、実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において同一部分は同じ発号を付与している。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１に係る電力安定化システムの構成を示す図である。電力系統１０１は系統母線１０１Ａを介して受変電設備１０２に接続され、蓄電池システム１００は、受変電設備１０２を介し電力系統１０１の系統安定化を目的とする充放電を行う。また、系統母線１０１Ａには電力系統１０１の電圧および電流を検出する電流電圧検出部１０６が設けられている。蓄電池システム１００は、電力系統の電圧および電流に基づき蓄電池システム１００が出力すべき充放電電力を計算する電力演算器１４１より、充放電電力指令値２０１を受信する。
【００２１】
図１に示す実施例１の蓄電池システム１００は、第一の蓄電池１１０Ａ及び第二の蓄電池１１０Ｂと、電力演算器１４１で計算される電力指令値２０１を電力指令値低周波成分２１１Bと電力指令値高周波成分２１１Aに分配する分配手段１０３Aと、分配した電力指令値を検出する電力指令値検出器１４３と、電力指令値検出器によって検出される電力指令値を電力指令値高周波成分再分配値２２１Ａと電力指令値低周波成分再分配値２２１Ｂに再分配する電力再分配手段１０５と、電力再分配手段によって計算される電力指令値に応じた電力変換装置の電力を出力するための信号を出力する電力変換装置制御器１０７と、第一の蓄電池１１０Ａに対して電力変換装置制御器によって生成された信号に応じた電力を充放電する電力変換装置１０８Ａと、第二の蓄電池１１０Ｂに対し電力変換装置制御器によって生成された信号に応じた電力を充放電する電力変換装置電力変換装置１０８Ｂで構成される。電力変換装置１０８Ａ、１０８Ｂは、受変電設備１０２に接続され、系統母線１０１Ａを介して電力系統１０１に対し電力の供給を行う。
【００２２】
電力分配手段１０３Aはローパスフィルタ１０４と、ローパスフィルタによって計算される電力指令値低周波成分と電力指令値の差を計算する演算器１４２で構成される。ローパスフィルタ１０４は、特定の周波数より低い信号を通過させ、遮断周波数より高い周波数の信号を減衰させることにより特定の周波数成分を分離する機能を備える。第二の蓄電池１１０Ａは短周期（高周波成分）の充放電を行い、第一の蓄電池１１０Ｂは長周期（低周波成分）の充放電を行う。
【００２３】
短周期の充放電を行う第二の蓄電池１１０Ａには、例えば、リチウムイオン電池が用いられる。また、長周期の充放電を行う第一の蓄電池１１０Ｂには例えば、ＮａＳ電池や鉛蓄電池が用いられる。
【００２４】
図２に電力再分配手段１０５の内部構成を示す。電力再分配手段１０５の各部の機能は以下の通りである。
（１）演算器１４２で、電力指令値低周波成分と電力指令値高周波成分の和である電力指令値２０１（Ｐ（ｎ））を計算する。
（２）電力指令値前回値演算器１４０は、電力指令の前回値Ｐ（ｎ-１）を計算する。
（３）演算器１４２Ｂで、電力指令値と電力指令値の遅れの差である電力指令値変化値２０２を計算する。電力指令値変化値２０２は、Ｐ（ｎ）-Ｐ（ｎ-１）である。
（４）演算器１４２Ｃで、電力指令値２０１と電力指令変化値２０２の積をとり、電力指令値再分配判定値２０３を計算する。
（５）切り替え器１３９で、電力指令値再分配判定値２０３の正負の値によって、電力指令値低周波成分２１１Ｂと電力指令値２０１を切り替える。切り替え器１３９は、電力指令値再分配判定値２０３が正の場合は電力指令値低周波成分２１１Bを出力し、電力指令値再分配判定値２０３が負の場合は電力指令値２０１を出力する。
（６）演算器１４２Ｄで、切り替え器によって出力する電力指令値再分配値２２１と電力指令値の差分を計算する。
【００２５】
図３は、実施例１の蓄電池システムの電力分配手段１０３Ａによって分離され、電力再分配手段１０５による電力の再分配を実施する前のパルス状の電力指令２０１と、電力分配手段１０３Aによって計算される電力指令値の高周波成分２１１Aと低周波成分２１１Bの波形を示している。
【００２６】
例えば、図３に示す電力指令２０１のパルスは、電力指令値ゼロから、時間５０１までは増加し、その後減少し、時間５０２において再度０となる。このパルスを電力指令値として入力とする場合、電力指令値高周波成分２１１Ａおよび電力指令値低周波成分２１１Ｂとして、図のように分離される。
【００２７】
電力指令値低周波成分２１１B（Pout）のn+1番目の値は、サンプリングの間隔dtおよび時定数T、電力指令値２０１（Pin）、電力指令値低周波成分２１１Bの前回値Pout(n)を用いて式（１）で表される。式（１）に示す時定数Tはカットオフ周波数fを用いて式（２）で表される。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
【数２】
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【００３０】
電力指令値２０１より分離された低周波成分２１１Bおよび高周波成分２１１Aは電力の正負の符号が一致しないタイミングがある。例えば、図３に示す例では、時間５０１から時間５０２において、電力指令値分離部２０１および電力指令値低周波成分２１１Bが正の値をとるのに対して、電力指令値高周波分２１１Aが負の値を示す時間がある。
【００３１】
図４は、電力再分配を実施せず、図３で示す電力分指令値低周波成分２１１Bと電力指令値高周波成分２１１Aの電力によって蓄電池の充放電を実施すると仮定した場合に想定される、蓄電池１１０AのSOC（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）の推移３０１Aと蓄電池１１０BのＳＯＣの推移３０１Bを示す。例えば図３に示すような電力指令が入力された場合、時間５０１から時間５０２において電力の正負の符号が一致しないため、図４に示すように、蓄電池１１０BのSOCが増加するのに対し、蓄電池１１０AのSOCが減少もしくは一定で推移している。このように、蓄電池の充放電方向が逆となる場合、蓄電間の電力融通が発生することで損失が増加する。また、蓄電池の充放電サイクル数が増加する。
【００３２】
一方、図５は実施例１の蓄電池システムの電力再分配１０５を実施した場合の電力指令値を示す図である。図３と同じ電力指令値２０１と電力指令値の低周波成分の再分配値２２１Bおよび電力指令値の高周波成分の再分配値２２１Aの波形を示している。図５に示すように、電力指令値２０１と電力指令値低周波成分再分配値２２１Bが正の値をとるタイミングでは、電力指令値高周波成分再分配部２２１Aは正、もしくは０となっている。これは、時間５０１から時間５０２の間では、電力指令値２０１が正であるのに対し、電力指令値変化値が負であるため、図２に示す切り替え器１３９によって電力指令値低周波成分再分配値２２１Bは電力指令値２０１と同じ値となるためである。また、電力指令値の低周波成分の再分配値２２１Bが電力指令値２０１と同じ値を持つため、電力指令値の高周波成分の再分配値２２２は０となる。
【００３３】
図６は図５に示す電力指令値の低周波成分再分配値２２１Bおよび電力指令値の高周波成分再分配値２２１Aによって計算される蓄電池１１０AのSOC推移３０３A、蓄電池１１０BのＳＯＣ推移３０３Bを示す。例えば図５に示すような電力指令値が入力された場合、電力の正負の符号が一致しているため、ＳＯＣの充放電方向が逆になることはなく、蓄電池１１０BのＳＯＣ３０３Bが増加方向にある場合は、蓄電池１１０AのＳＯＣ３０３Bは一定、もしくは増加方向にあり、逆に蓄電池１１０BのＳＯＣ３０３Bが減少方向にある場合は、蓄電池１１０AのＳＯＣ３０３Aは一定、もしくは減少傾向にある。
【００３４】
その結果、SOCの充放電方向の不一致を防ぐことで、蓄電池の無駄な充放電を抑制することにより蓄電池のサイクル数が低減し、寿命が延びる。また、異なる二種類の蓄電池のSOCの充放電方向が逆になった場合と比較して、異なる蓄電池のSOCの差が拡大するのを防ぐ。
【００３５】
なお、図３では、電力指令値をパルス波形の入力として説明したが、入力値はパルス以外の波形でも同様の効果を得ることができる。さらに、図２では２種類の蓄電池、２種類の電力指令値で説明したが、他のフィルタを用いて3種類以上の電力指令値に分離し、３種類以上の蓄電池の充放電を行う場合でも、２種類の蓄電池の場合と同様に、全ての蓄電池の充放電方向が正負で異なることがないように電力指令値を再分配することで、同様の効果が得られる。
【００３６】
また、図１では、蓄電池１１０Aおよび１１０Bは一つの単電池で図示、説明したが、該蓄電池は複数の電池が並列接続、直接接続された組電池で置き換えた構成としても同様の効果を得ることができる。
【００３７】
〔実施例１−２〕
実施例１−２の構成を図７に示す。本実施例１-１の分配手段１０３Aはローパスフィルタと演算器で構成するとしたが、図７に示すように、ハイパスフィルタ１１２と演算器１４２で構成される電力分配手段１０３Bでも同様の効果が得られる。ハイパスフィルタは、特定の周波数より高い周波数成分を有する信号を通過させ、遮断周波数より低い周波数の信号を減衰させることにより特定の周波数成分を分離する機能を備える。
【００３８】
電力指令値高周波成分（Pout）２１１Aは、サンプリング間隔dtおよび時定数T、電力指令値２０１（Pin）を用いて式（３）で表される。式（３）に示す時定数Tはカットオフ周波数fを用いて式（４）で表される。
【００３９】
【数３】
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【００４０】
【数４】
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【００４１】
図７に示す蓄電池システムにおいても図１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
〔実施例１−３〕
他の実施例１−３の構成を図８に示す。実施例１−１は電力分配手段１０３Ａがローパスフィルタと演算器で構成されるが、ローパスフィルタの代わりに、同様に低周波数成分を抽出可能な移動平均演算器１１３を用いた電力分配手段１０３Cでも同様の効果を得ることができる。
【００４３】
時間ごとの電力指令値がＰ（ｔ１）・・・Ｐ（ｔ２）・・・Ｐ（ｔ３）と変化する場合に、Ｐ（ｔ１）からＰ（ｔ２）の平均Ｐ’（ｔ２）、Ｐ（ｔ２）からＰ（ｔ３）の平均Ｐ’（ｔ３）を演算することで、時間変動を減少させた信号とすることが可能である。
【実施例２】
【００４４】
図９は、実施例２に係る外部電源を設けた電力安定化システムを示す。本実施例の蓄電池システムは、外部電源制御に基づく充放電指令値の演算を信号授受により行う。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。本実施例は、系統と接続される外部電源１４７Ａと、外部電源を制御するための外部電源制御器１４７Ｂとが存在する場合に、蓄電値システムに外部電源制御指令値２２３を反映するための演算器１４２を加えた例である。
【００４５】
外部電源制御器１４７Ｂの外部電源電力指令作成部で生成された外部電源電力指令値２２３Bおよび２２３Aを演算器１４２で受信し、電力指令値低周波成分２１１Bと電力指令値高周波成分２１１Aに加算し、電力指令値２２５Aおよび２２５Bを計算する。
【００４６】
また、図９に示す第一の蓄電池１１０Aおよび１１０Bは、蓄電池の電力を検出する蓄電池電力検出部１４４に接続され、蓄電池の電力を検出することが望ましい。蓄電池１１０の電力は電池の充電状態を演算するSOC演算器１４５に入力され、式（５）によって電池のSOCを演算する。SOC演算器で演算されたSOCは外部電源電力指令作成部１４６に出力され、電力指令作成部１４６より出力される電力指令２２３Ｃ、２２３Ｄに応じて外部電源１４７Ａと接続された外部電源制御器147Ｂにより外部電源が運転される。
【００４７】
さらに、外部電源制御器147Ｂから外部電源電力指令値２２３Aおよび２２３Bが出力される。外部電源からの電力指令値２２３Aと電力指令値高周波成分の和２２５Aと、外部電源からの電力指令値２２３Bと電力指令値低周波成分の和２２５Bが電力再分配手段１０５に入力され、電力再分配手段により電力指令が再分配される。
【００４８】
【数５】
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【００４９】
ここで、P:充放電電力、η：充放電効率、WB:蓄電池容量、SOC(n)：n番目のSOC、SOC(n-1)：SOCの前回値
例えば、電池のＳＯＣが電池のもつ下限値に達した場合、外部電源電力指令値２２３Ｃ，Ｄは、外部電源１４７Aの発電量を増加させるとともに、外部電源制御器１４７Ｂを介して、ＳＯＣを増加させるように、蓄電池へ充電電力指令値２２３Ａ，Ｂを供給する。一方、電池のＳＯＣが電池のもつ上限値に達した場合、外部電源電力指令値は、外部電源１４７Ａの発電量を抑制するとともに、外部電源制御器１４７Ｂを介して、ＳＯＣを減少するように、蓄電池へ放電させる電力指令値を供給する。その結果、電池の許容される下限値を下回ることなく、且つ、電池の許容される上限値を超過することがない蓄電池システムが構築できる。
【００５０】
ここで、図９に示す外部からの充放電電力指令値２２３Aおよび２２３Bは外部電源１１５から電力指令値分離部１０３によって作成された電力指令値高周波成分２１１Aおよび電力指令値低周波成分２１１Bに加算される。この加算された電力は電力再分配手段１０３によって正負の符号が判定され、各電池に出力指令が入る。
【００５１】
例えば、外部電源１４７Ａとしてはガスエンジンや発電機などが利用される。
【００５２】
各電池のＳＯＣに応じて外部電源に接続される外部電源制御器から電力指令値が加算された場合、条件によっては電力指令値分離部２２３および２２４の正負の符号が一致しない場合がある。
【００５３】
しかし、本実施例の蓄電池システムは電力再分配手段１０５を備えることにより蓄電池１１０Aおよび１１０Bに入力される電力指令値２２１Aおよび２２１Bは正負の符号が一致するように補正されるため各電池の充放電方向が一致し、結果として蓄電池のサイクル数を低減することが可能となる。
【００５４】
さらに、本実施例出は外部電源との連携により、さらに蓄電池の寿命を向上させるとともに、電力系統の安定に寄与する。
【実施例３】
【００５５】
図１０は実施例３に係る蓄電池システムを示す。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。本実施例は、実施例１のローパスフィルタ１０４を、時定数が可変となる可変時定数１５０をもつローパスフィルタ１１６に置き換えた可変電力分配手段１１５を備える例である。
【００５６】
さらに、実施例３の蓄電池システムでは、蓄電池電力検出部１４４、サイクル数演算器１４８、フィルタ時定数指令作成部１４９を備える。第一の蓄電池１１０Aおよび１１０Bは、それぞれ蓄電池電力検出部１４４に接続され、電力検出部１４４で電力を計算し、サイクル数演算器１４８では、電力検出部１４４で計算された電力によってサイクル数を演算し、フィルタ時定数指令作成部１４９では、演算されたサイクル数に基づき変化する時定数を生成し、ローパスフィルタ１１６の可変時定数１５０として決定する。
【００５７】
本実施例では、サイクル数は放電側で算出する。定格電力量、放電深度は電池に固有の定数であるため、式（６）により算出される。
【００５８】
例えば、フィルタ時定数が小さい場合、式（１）に従い、電力指令値の低周波成分２１１Ｂが増加する。電力指令値の変化量が大きい場合、放電電力量が多くなると式（６）に従ってサイクル数が増加する。蓄電池の寿命が劣化する可能性がある。サイクル数が増加しないよう、フィルタ時定数指令値作成部１４９によって可変時定数１５０を大きくすることで蓄電池システムの寿命を向上させることができる。
【００５９】
【数６】
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【００６０】
この可変時定数を持つ可変分配手段を用いた場合でも、電力再分配手段１０５を用いて計算される電力指令値低周波成分再分配値２２１Bおよび電力指令値高周波再分配値２２１Aの正負の符号が一致し、異なる複数の蓄電池の無駄な充放電を抑制することができる。
【００６１】
なお、本実施例３ではローパスフィルタを用いて説明をしたが、ハイパスフィルタや移動平均の時定数を変える場合でも同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００．蓄電池システム
１０１．電力系統
１０１Ａ．系統母線
１０２．受変電設備
１０３A．ローパスフィルタを含む電力分配手段
１０３B．ハイパスフィルタを含む電力分配手段
１０３C．移動平均を含む電力分配手段
１０４．ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１０５．電力再分配手段
１０６．電流電圧検出部
１０７．電力変換装置制御器
１０８A．第一の蓄電池と接続する電力変換装置
１０８B．第二の蓄電池と接続する電力変換装置
１１０A．第一の蓄電池
１１０B．第二の蓄電池
１１２．ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１１３．移動平均部
１１５．可変電力分配手段
１１６．可変時定数を持つローパスフィルタ
１３９．切り替え器
１４０．電力指令値前回値演算器
１４１．電力演算手段
１４２．演算器
１４３．電力指令値検出器
１４４．蓄電池電力検出部
１４５．蓄電池SOC演算部
１４６．外部電源電力指令作成部
１４７A．外部電源
１４７B．外部電源制御器
１４８．蓄電池サイクル数演算部
１４９．フィルタ時定数指令作成部
１５０．可変時定数
２０１．電力指令値
２０２．電力指令変化値
２０３．電力指令値再分配判定値
２１１A．電力指令値高周波成分
２１１B．電力指令値低周波成分
２２１A．電力指令値高周波成分再分配値
２２１B．電力指令値低周波成分再分配値
２２３A．外部電源からの電力指令値１
２２３B．外部電源からの電力指令値２
２２５A．外部電源からの電力指令値１と電力指令値高周波成分の和
２２５B．外部電源からの電力指令値２と電力指令値低周波成分の和
３０１A．電力指令値高周波成分２１１Aから計算した蓄電池１１０AのＳＯＣ
３０１B．電力指令値低周波成分２１１Bから計算した蓄電池１１０BのＳＯＣ
３０３A. 電力指令値高周波成分再分配値２２１Aから計算した蓄電池１１０AのＳＯＣ
３０３B．電力指令値低周波成分再分配値２２１Bから計算した蓄電池１１０BのＳＯＣ
５０１．電力指令値２０１が減少を開始する時間
５０２．電力指令値２０１が減少し、指令値が0になる時間
【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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