(57)【要約】【課題】周波数制御のための充放電制御を行っている間であっても、電力系統のピーク契約電力を超えることを低減できる、蓄電池の充放電を制御する制御装置を提供する。【解決手段】蓄電池制御方法は、蓄電システム５の充放電を制御する蓄電池制御方法であって、系統周波数を検出する周波数検出ステップと、系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、系統周波数から第一周波数より低い周波数領域の変動成分をカットすることにより第一周波数よりも高い周波数領域の変動成分を含む第一差分周波数を出力する高域抽出ステップと、第一差分周波数を用いて、系統周波数の変動を抑制するための制御指令値を生成する指令値生成ステップと、制御指令値を用いて、系統周波数の変動を抑制するための周波数制御を行う充放電ステップと、を含み、高域抽出ステップにおいて、第一周波数が、所定の契約電力と比較される平均消費電力を算出するための単位時間の逆数より高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統および電力負荷に接続された蓄電システムの充放電を制御する蓄電池制御方法であって、
前記電力系統の周波数である系統周波数を検出する周波数検出ステップと、
前記系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、前記系統周波数から第一周波数より低い周波数領域に対応する前記系統周波数の変動成分をカットすることにより前記第一周波数よりも高い周波数領域における前記系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数を出力する高域抽出ステップと、
前記第一差分周波数を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するために前記蓄電システムの充放電電力を制御するための制御指令値を生成する指令値生成ステップと、
前記制御指令値を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するように前記蓄電システムの充放電を制御する周波数制御を行う充放電ステップと、を含み、
前記高域抽出ステップにおいて、前記第一周波数が、所定の契約電力と比較される平均消費電力であって、前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の平均値である平均消費電力を算出するための単位時間の逆数より高い
蓄電池制御方法。
【請求項２】
前記平均消費電力が前記所定の契約電力を超えた場合に前記蓄電システムを管理する需要家の電力料金が増加する
請求項１に記載の蓄電池制御方法。
【請求項３】
前記充放電ステップにおいて、さらに、前記平均消費電力が前記所定の契約電力以下になるように、前記蓄電システムの充放電を制御するピーク抑制制御を行う
請求項１または２に記載の蓄電池制御方法。
【請求項４】
前記充放電ステップにおいて、前記周波数制御および前記ピーク抑制制御を異なる時間帯で行う
請求項３に記載の蓄電池制御方法。
【請求項５】
さらに、
前記平均消費電力が、前記所定の契約電力を超えるピーク時間帯を予測する予測ステップを含み、
前記充放電ステップにおいて、
前記ピーク時間帯では、前記ピーク抑制制御を行い、
前記ピーク時間帯でない時間帯の少なくとも一部の時間帯で、前記周波数制御を行う
請求項３または４に記載の蓄電池制御方法。
【請求項６】
さらに、
前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の時間変化に基づく周波数変動から、前記第一周波数よりも高い周波数である第二周波数よりも高い周波数領域の変動成分をカットすることにより、前記第二周波数よりも低い周波数領域に対応する変動成分を含む差分周波数変動を出力する低域抽出ステップを含み、
前記予測ステップにおいて、前記低域抽出ステップにおいて出力された前記差分周波数変動を用いて、前記ピーク時間帯を予測する
請求項５に記載の蓄電池制御方法。
【請求項７】
さらに、
前記指令値生成ステップにおいて生成された前記制御指令値を含む周波数制御信号を増幅または減衰させる増幅ステップを含み、
前記増幅ステップにおける増幅率を、前記第一周波数が低くなるにつれて小さくする
請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電池制御方法。
【請求項８】
前記高域抽出ステップにおいて、前記第一周波数を可変とする
請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄電池制御方法。
【請求項９】
さらに、
ネットワークを介して、遠隔指示を受け付け、前記第一周波数を当該遠隔指示で示される指示周波数に変更させるための変更指示を生成する指示生成ステップを含み、
前記高域抽出ステップにおいて、前記変更指示に従って、前記第一周波数を前記指示周波数に変更する
請求項８に記載の蓄電池制御方法。
【請求項１０】
前記充放電ステップにおいて、前記ピーク抑制制御を行う時間帯の開始時刻よりも第一所定時間前の時刻から前記開始時刻までの間であり、かつ、前記系統周波数が前記系統周波数の基準周波数より高い場合、前記制御指令値を含む周波数制御信号に充電信号成分を加えた充電信号を生成し、当該充電信号に基づいて前記周波数制御を行う
請求項１から９のいずれか１項に記載の蓄電池制御方法。
【請求項１１】
前記充電信号成分は、前記系統周波数の変動成分のうち前記単位時間の逆数より低い低周波数成分に比例する
請求項１０に記載の蓄電池制御方法。
【請求項１２】
前記充放電ステップにおいて、前記ピーク抑制制御と前記周波数制御とを同一時間帯で行い、
前記ピーク抑制制御における充放電信号の変動成分の最大周波数は、前記第一周波数よりも低い
請求項３に記載の蓄電池制御方法。
【請求項１３】
さらに、
前記制御指令値を計測する計測ステップを含み、
前記計測ステップにおいて、
前記蓄電システムの出力電力の時間変化を検出し、
検出された前記出力電力の時間変化を記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶された前記出力電力の時間変化の結果を受け取り、通信ネットワークを利用して外部の機器に送信する
請求項１から１２のいずれか１項に記載の蓄電池制御方法。
【請求項１４】
前記計測ステップにおいて、検出された前記出力電力の時間変化に基づく周波数変動から、前記第一周波数以下であり、かつ、前記第二周波数以上である第三周波数より低い周波数領域の変動成分をカットすることにより前記第三周波数よりも高い周波数領域に対応する変動成分を含む第二差分周波数を出力し、
前記記憶部に、前記第二差分周波数を記憶する
請求項１３に記載の蓄電池制御方法。
【請求項１５】
電力系統および電力負荷に接続された蓄電システムの充放電を制御する蓄電池制御装置であって、
前記電力系統の周波数である系統周波数を検出する周波数検出部と、
前記系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、前記系統周波数から第一周波数より低い変動成分をカットすることにより前記第一周波数よりも高い変動成分を含む第一差分周波数を出力する高域フィルタ部と、
前記高域フィルタ部により出力された前記第一差分周波数を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するために前記蓄電システムの充放電電力を制御するための制御指令値を生成する指令値生成部と、
前記制御指令値を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するように前記蓄電システムの充放電を制御する周波数制御を行う充放電制御部と、を備え、
前記高域フィルタ部が、前記第一周波数を、所定の契約電力と比較される平均消費電力であって、前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の平均値である平均消費電力を算出するための単位時間の逆数より高く設定する
制御装置。
【請求項１６】
電力系統に接続された電力負荷に対して並列に接続された蓄電池と、
前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の時間変化を計測する電力検出部と、
前記蓄電池の充放電を制御する、請求項１５に記載の制御装置と、を備える
蓄電池制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の充放電を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力契約の１つとして一括受電サービスが商業施設や集合住宅等で提供されている。一括受電サービスは、１以上の複数の世帯からなる需要家の電気をまとめ買いすることにより電気料金を削減するサービスである。
【０００３】
この一括受電サービスでは、予め、単位時間における平均消費電力の基準を示す所定の契約電力（ピーク契約電力）が需要家とサービス提供者との間で定められる。需要家の単位時間における平均消費電力が契約電力を超えた場合は、需要家の電力使用における基本料金が高くなる。このため、単位時間あたりの需要家の平均消費電力のピークが所定の契約電力を超えないように制御することが望ましい。
【０００４】
従来、電力を消費する電力負荷に蓄電池を接続し、蓄電池を放電させて電力負荷に電力を供給することにより、需要家の消費電力のピークを抑制する技術が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、蓄電池の充放電を制御する制御装置は、夜間においては蓄電池を充電し、かつ、電力消費量の大きい昼間においては蓄電池を放電することにより、電力系統の消費電力のピークを抑制している。このように蓄電池の充放電を制御することにより電力契約に基づく所定の契約電力を低く抑えることで電力コストを削減する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２では、電力系統の周波数変動を抑制するため二次電池の充放電を利用した周波数制御装置が開示されている。
【０００７】
特許文献２のように二次電池を電力系統に接続して電力の電圧や周波数変動を抑制するサービスをアンシラリーサービスと呼ぶ。特に系統周波数変動を抑制するサービスを周波数制御Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ（以下、「ＦＲと略す」）サービスと呼ぶ。
【０００８】
蓄電池を用いたＦＲサービスにおける周波数制御（ＦＲ制御）は、系統周波数がその平均値の基準周波数に対して高くなった場合には充電し、低くなった場合には放電する制御を実施するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３０６８３２号公報
【特許文献２】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】
【００１０】
しかしながら、特許文献１および２の技術では、蓄電池に対して周波数制御のための充放電制御を行っている間に、サービス提供者と需要家との間で定められた所定の契約電力を超える場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、以上を鑑み、周波数制御のための充放電制御を行っている間であっても、所定の契約電力を超えることを低減できる、蓄電池の充放電を制御する蓄電池制御方法など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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電池制御方法は、電力系統および電力負荷に接続された蓄電システムの充放電を制御する蓄電池制御方法であって、前記電力系統の周波数である系統周波数を検出する周波数検出ステップと、前記系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、前記系統周波数から第一周波数より低い周波数領域に対応する前記系統周波数の変動成分をカットすることにより前記第一周波数よりも高い周波数領域における前記系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数を出力する高域抽出ステップと、前記第一差分周波数を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するために前記蓄電システムの充放電電力を制御するための制御指令値を生成する指令値生成ステップと、前記制御指令値を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するように前記蓄電システムの充放電を制御する周波数制御を行う充放電ステップと、を含み、前記高域抽出ステップにおいて、前記第一周波数が、所定の契約電力と比較される平均消費電力であって、前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の平均値である平均消費電力を算出するための単位時間の逆数より高い。
【００１３】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の蓄電池制御方法によれば、周波数制御のための充放電制御を行っている間であっても、所定の契約電力を超えることを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１の蓄電池制御システムの構成図である。
【図２】系統周波数偏差の時間変化の一例を示すグラフである。
【図３】実施の形態１に関する周波数変動成分のグラフである。
【図４】高域フィルタ部により低周波数成分をカットした結果を用いた周波数制御を行った場合の、消費電力の時間変化を示す図である。
【図５】高域フィルタ部を用いない場合の、消費電力の時間変化を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る蓄電池制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２の蓄電池制御システムの構成図である。
【図８】実施の形態３の蓄電池制御システムの構成図である。
【図９】実施の形態４の蓄電池制御システムの構成図である。
【図１０】高域フィルタとして機能する可変フィルタに増幅率を設定する場合について説明するための図である。
【図１１】バンドパスフィルタとして機能する可変フィルタに増幅率を設定する場合について説明するための図である。
【図１２】充放電制御部の出力信号、すなわち蓄電池の充放電制御信号の生成方法を説明するための図である。
【図１３】充電信号の周波数成分を示すグラフである。
【図１４】ピーク抑制信号の周波数成分を示すグラフである。
【図１５】周波数制御とピーク抑制制御とを同一の時間帯に行う場合の周波数制御およびピーク抑制制御のそれぞれに係る充放電電流の最大値の配分例を示す図である。
【図１６】実施の形態７の蓄電池制御システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した制御装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１７】
特許文献１の技術を利用したピークシェービング制御により、電力系統で消費される電力ピークを抑制するシステムにおいて、特に複数世帯で一つの蓄電池を共有する場合には、１世帯あたり使用できる蓄電池の電力容量が低くなる。このため、例えば昼間の消費電力ピークを一つの蓄電池だけで抑制することが困難となる。そこで、消費電力ピークが所定の契約電力を超えないようにするために、所定の契約電力を高めに設定して所定の契約電力を超える時間帯をできるだけ少なくことが必要となる。
【００１８】
しかし、この場合には、蓄電池は一日のうち短い時間帯のみ利用されることになり、蓄電池の有効活用ができない。
【００１９】
そこで、この蓄電池が使用されていない時間帯の一部において、例えば特許文献２に記載されている電力系統の周波数変動の抑制のために使用するアンシラリーサービスの提供をすることによって利益（収入）を生むことができるため、蓄電池の有効活用が可能となる。
【００２０】
しかし、周波数制御のための充放電制御中は、複数世帯の電力負荷による消費電力と周波数制御による消費電力の総和が総消費電力となる。つまり、電力負荷による消費電力に、さらに、周波数制御により電力が消費されることになれば、周波数制御を実施することで所定の契約電力を超える可能性がある。なお、系統周波数変動は、需要家による電力消費量だけでなく電力会社の発電量にも起因しており、一般に予測が難しい。このため、周波数制御にかかる充放電制御に必要な電力を予測することは困難である。
【００２１】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る蓄電池制御方法は、電力系統および電力負荷に接続された蓄電システムの充放電を制御する蓄電池制御方法であって、前記電力系統の周波数である系統周波数を検出する周波数検出ステップと、前記系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、前記系統周波数から第一周波数より低い周波数領域に対応する前記系統周波数の変動成分をカットすることにより前記第一周波数よりも高い周波数領域における前記系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数を出力する高域抽出ステップと、前記第一差分周波数を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するために前記蓄電システムの充放電電力を制御するための制御指令値を生成する指令値生成ステップと、前記制御指令値を用いて、前記系統周波数の変動を抑制するように前記蓄電システムの充放電を制御する周波数制御を行う充放電ステップと、を含み、前記高域抽出ステップにおいて、前記第一周波数が、所定の契約電力と比較される平均消費電力であって、前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の平均値である平均消費電力を算出するための単位時間の逆数より高い。
【００２２】
これによれば、系統周波数から第一周波数より低い周波数領域に対応する系統周波数の変動成分をカットして得られた第一周波数よりも高い周波数領域における系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数に応じて、周波数制御を行うための制御指令値が生成される。このため、ＦＲ信号生成部で生成される制御指令値は、平均消費電力を算出するための単位時間の逆数よりも高い周波数である第一周波数より低い周波数成分をカットされることにより得られた第一周波数より高い周波数領域における系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数に基づく。そして、当該制御指令値に基づいて周波数制御が行われるため、所定の契約電力と比較される平均消費電力を算出するための単位時間オーダーの変動成分を考慮しない周波数制御を行うことになる。つまり、周波数制御を行う時間帯で、上記単位時間オーダーの低周波数成分を除去しているため、平均消費電力が所定の契約電力を超えないように、周波数制御を行うことができる。
【００２３】
また、前記平均消費電力が前記所定の契約電力を超えた場合に前記蓄電システムを管理する需要家の電力料金が増加してもよい。
【００２４】
また、前記充放電ステップにおいて、さらに、前記平均消費電力が前記所定の契約電力以下になるように、前記蓄電システムの充放電を制御するピーク抑制制御を行ってもよい。
【００２５】
また、前記充放電ステップにおいて、前記周波数制御および前記ピーク抑制制御を異なる時間帯で行ってもよい。
【００２６】
また、さらに、前記平均消費電力が、前記所定の契約電力を超えるピーク時間帯を予測する予測ステップを含み、前記充放電ステップにおいて、前記ピーク時間帯では、前記ピーク抑制制御を行い、前記ピーク時間帯でない時間帯の少なくとも一部の時間帯で、前記周波数制御を行ってもよい。
【００２７】
また、さらに、前記電力系統から前記電力負荷および前記蓄電システムに供給される電力の時間変化に基づく周波数変動から、前記第一周波数よりも高い周波数である第二周波数よりも高い周波数領域の変動成分をカットすることにより、前記第二周波数よりも低い周波数領域に対応する変動成分を含む差分周波数変動を出力する低域抽出ステップを含み、前記予測ステップにおいて、前記低域抽出ステップにおいて出力された前記差分周波数変動を用いて、前記ピーク時間帯を予測してもよい。
【００２８】
また、さらに、前記指令値生成ステップにおいて生成された前記制御指令値を含む周波数制御信号を増幅または減衰させる増幅ステップを含み、前記増幅ステップにおける増幅率を、前記第一周波数が低くなるにつれて小さくしてもよい。
【００２９】
また、前記高域抽出ステップにおいて、前記第一周波数を可変としてもよい。
【００３０】
また、さらに、ネットワークを介して、遠隔指示を受け付け、前記第一周波数を当該遠隔指示で示される指示周波数に変更させるための変更指示を生成する指示生成ステップを含み、前記高域抽出ステップにおいて、前記変更指示に従って、前記第一周波数を前記指示周波数に変更してもよい。
【００３１】
また、前記充放電ステップにおいて、前記ピーク抑制制御を行う時間帯の開始時刻よりも第一所定時間前の時刻から前記開始時刻までの間であり、かつ、前記系統周波数が前記系統周波数の基準周波数より高い場合、前記制御指令値を含む周波数制御信号に充電信号成分を加えた充電信号を生成し、当該充電信号に基づいて前記周波数制御を行ってもよい。
【００３２】
また、前記充電信号成分は、前記系統周波数の変動成分のうち前記単位時間の逆数より低い低周波数成分に比例してもよい。
【００３３】
また、前記充放電ステップにおいて、前記ピーク抑制制御と前記周波数制御とを同一時間帯で行い、前記ピーク抑制制御における充放電信号の変動成分の最大周波数は、前記第一周波数よりも低くてもよい。
【００３４】
また、さらに、前記制御指令値を計測する計測ステップを含み、前記計測ステップにおいて、前記蓄電システムの出力電力の時間変化を検出し、検出された前記出力電力の時間変化を記憶部に記憶し、前記記憶部に記憶された前記出力電力の時間変化の結果を受け取り、通信ネットワークを利用して外部の機器に送信してもよい。
【００３５】
また、前記計測ステップにおいて、検出された前記出力電力の時間変化に基づく周波数変動から、前記第一周波数以下であり、かつ、前記第二周波数以上である第三周波数より低い周波数領域の変動成分をカットすることにより前記第三周波数よりも高い周波数領域に対応する変動成分を含む第二差分周波数を出力し、前記記憶部に、前記第二差分周波数を記憶してもよい。
【００３６】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、装置、システム、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３７】
以下、本発明の一態様に係る制御装置および蓄電池制御システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３８】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３９】
＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る蓄電池制御システムは、電力系統に接続された電力負荷に対して並列に接続された蓄電システムを用いて、電力系統の系統周波数の変動の抑制と電力負荷への補助電力の供給とを行うものである。
【００４０】
以下、実施の形態１について説明する。
【００４１】
図１は、本実施の形態１に係る蓄電池制御システムの構成図である。
【００４２】
蓄電池制御システム１は、電力系統２に接続された電力負荷４と、電力負荷４に対して並列に接続された蓄電システム５と、制御装置６と、電力検出部３とから構成される。
【００４３】
電力負荷４は、１以上の世帯、１以上の部屋からなるアパート、マンション、ホテル等での電力負荷の合計を指す。ただし、電力負荷４は、上記の電力負荷の合計に限らずに、その他の電力負荷であっても構わない。
【００４４】
蓄電システム５は、充放電可能な二次電池と、パワーコンディショナ（図示は省略）とを少なくとも備える。このパワーコンディショナは、ＤＣ／ＤＣコンバータあるいはＤＣ／ＡＣインバータを備え、電力系統２および電力負荷４および二次電池との間で電力を所望の電力に変換する。
【００４５】
制御装置６は、蓄電システム５の充放電を制御する。
【００４６】
電力検出部３は、電力負荷４および蓄電システム５で消費される電力の合計である総和電力の時間変化を計測する。つまり、電力検出部３は、電力系統２から電力負荷４および蓄電システム５に供給される電力（総和電力）を計測し、計測した結果から当該電力の時間変化を特定する。
【００４７】
なお、電力検出部３が、図１に示すように、電力系統２と、電力負荷４および蓄電システム５との間に配置されていれば、電力負荷４と蓄電システム５との総和電力を計測できるが、総和電力の検出には、この形態を採用しなくてもよい。つまり、電力負荷４および蓄電システム５で消費される総和電力を計測するのに、電力負荷４と蓄電システム５とのそれぞれの電力を検出する検出部を２台設け、２台の検出部により検出された電力の合計を、総和電力として計測しても構わない。
【００４８】
ここで、電力量は、通常、所定の時間における電力の積算値を意味し、エネルギーに対応する。ここでは、電力の量を電力量と呼ぶ場合がある。また、電力（パワー）と電力量（エネルギー）とは互いに対応する。そのため、ここでは、電力が、電力量（エネルギー）の意味で用いられる場合があり、電力量が、電力（パワー）の意味で用いられる場合がある。また、電力および電力量は、それらの値を意味する場合がある。
【００４９】
電力負荷４および蓄電システム５の所有者または管理者は、電力検出部３で検出された総和電力に基づいて、電力系統の電力供給者から電力を購入する。
【００５０】
一般的に、電気料金は、基本的に総消費電力量（ｋＷｈ）に基づいて算出される。ここで、さらに、総和電力の所定の契約電力（以下、「ピーク契約電力」という）を事前に契約（一括受電契約）した場合、ピーク契約電力の値に応じて電気料金のレート（円／ｋＷｈ）が変化する。ピーク契約電力の値が小さいほど電気料金のレートが低いので、ピーク契約電力を小さくすることで電気料金を安く購入することができる。つまり、平均消費電力がピーク契約電力を超えた場合に蓄電システムを管理する需要家に対する電力料金が増加する。
【００５１】
このピーク契約電力は、電力平均時間Ｔ１から定義される。ここで、電力平均時間Ｔ１は、ピーク契約電力と比較される平均消費電力であって、総和電力の平均消費電力を算出するための単位時間である。すなわち、電力検出部３で検出された総和電力を電力平均時間Ｔ１で平均化したときに、この平均消費電力がピーク契約電力を超えないことが必要である。電力平均時間は、通常、例えば３０分から６０分の範囲の時間であるが、これ以外の時間であっても構わない。
【００５２】
制御装置６は、充放電制御部７、ピーク予測部８、周波数検出部９、高域フィルタ部１０、およびＦＲ信号生成部１１から構成される。
【００５３】
周波数検出部９は、電力系統２の周波数である系統周波数を検出する。具体的には、周波数検出部９は、電力系統２の系統周波数（＝ｆ（Ｈｚ）とする）の時間変化を検出する。周波数検出部９は、電力検出部３と蓄電システム５との間から系統周波数を検出しているが、系統周波数を計測できればどの場所から検出しても構わない。
【００５４】
高域フィルタ部１０は、系統周波数偏差（Δｆ（ｔ）＝ｆ−ｆ０）、すなわち系統周波数から基準周波数（＝ｆ０とする）を引いた値の時間変化Δｆ（ｔ）のうち、所定のカット周波数（＝Ｆ（Ｈｚ）とする）より低い低周波数変動成分をカットする。ここで、低周波成分をカットした周波数偏差をΔｆｈ（ｔ）とする。つまり、高域フィルタ部１０は、系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、系統周波数から第一周波数（カット周波数Ｆ）より低い周波数領域に対応する系統周波数の変動成分をカットすることにより第一周波数よりも高い周波数領域における系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数を出力する。ここで基準周波数ｆ０とは、系統周波数の平均周波数であり、例えば日本国内の関東／東北地区ではｆ０＝５０Ｈｚである。
【００５５】
ＦＲ信号生成部１１では、高域フィルタ部１０の出力信号から、蓄電システム５を周波数制御するためのＦＲ信号ＦＲ（ｔ）を生成して出力する。つまり、ＦＲ信号生成部１１は、高域フィルタ部１０により出力された第一差分周波数を用いて、系統周波数の変動を抑制するために蓄電システム５の充放電電力を制御するための制御指令値としてのＦＲ信号ＦＲ（ｔ）を生成する。このとき、ＦＲ信号は、（式１）のように表される。
【００５６】
ＦＲ（ｔ）＝−ａ・Δｆｈ（ｔ）（ａは正の定数）・・・（式１）
【００５７】
なお、ＦＲ信号ＦＲ（ｔ）は、正のときは放電電力、負のときは充電電力を示す。すなわち、ＦＲ信号ＦＲ（ｔ）により周波数制御が行われる場合、蓄電システム５は、系統周波数ｆが基準周波数ｆ０よりも高いときには充電、低いときには放電する。
【００５８】
図２は、系統周波数偏差の時間変化の一例を示すグラフである。具体的には、図２の（１）は、高域フィルタ部１０が無い場合の従来の系統周波数偏差Δｆ（ｔ）の時間変化の一例である。図２の（２）は、高域フィルタ部１０がある場合の本発明の系統周波数偏差Δｆｈ（ｔ）の時間変化の一例を示す。なお、点線は電力平均時間Ｔ１で平均したときの値である。
【００５９】
充放電制御部７は、上記ＦＲ信号生成部で生成された信号ＦＲ（ｔ）を用いて、周波数制御を実施する。
【００６０】
図３は、各信号の周波数成分のグラフと、高域フィルタ部のカット周波数Ｆの設定方法を示す。
【００６１】
図３の点線の曲線は、系統周波数偏差の時間変化（Δｆ（ｔ）＝ｆ−ｆ０）に対する周波数変動成分の周波数依存性の一例であり、実線の曲線はカット周波数Ｆで低周波数成分をカットしたときの周波数依存性の一例を示す。
【００６２】
図３に示すように、第一周波数としてのカット周波数Ｆは、電力平均時間Ｔ１の逆数、すなわち１／Ｔ１より高い値とする。電力平均時間Ｔ１が例えば３０から６０分の場合、１／Ｔ１は、２．８×１０＾（−４）〜５．６×１０＾（−４）（Ｈｚ）である。
【００６３】
次に、周波数カットの計算方法の一例を説明する。図２の（１）の実線は系統周波数偏差Δｆ＝ｆ−ｆ０であり、点線はΔｆを時間１／Ｆで平均をとったもの（＝Δｆ１）である。
【００６４】
例えば、Δｆ１は以下のように算出する。
【００６５】
Δｔを電力検出部３で取得される総和電力のデータの時間間隔とし、ｔ（ｎ）＝Δｔ×ｎ  （ｎ＝１，２，３、、、、）とした場合、ｔ＝ｔ（ｎ＋１）におけるΔｆ１（ｔ（ｎ＋１））は、Δｆ１（ｔ（ｎ））とΔｆ（ｔ（ｎ＋１））とを用いて以下のような（式２）で求めるられる。
【００６６】
Δｆ１（ｔ（ｎ＋１））＝Δｆ１（ｔ（ｎ））・（Ｎ−１）／Ｎ＋Δｆ（ｔ（ｎ＋１））／Ｎ・・・（式２）
【００６７】
ここで、１／Ｆは（式３）とする。
【００６８】
１／Ｆ＝Δｔ・Ｎ・・・（式３）
【００６９】
（式２）および（式３）により、高域成分を平均化したΔｆ１（ｔ）が得られ、さらにΔｆ（ｔ）からΔｆ１（ｔ）を引くことで低域をカットした信号（Δｆｈ（ｔ））が得られる。
【００７０】
すなわち、Δｆｈ（ｔ）は（式４）のように求められる。
【００７１】
Δｆｈ（ｔ）＝Δｆ（ｔ）−Δｆ１（ｔ）・・・（式４）
【００７２】
図２の（２）に示すように、Δｆｈ（ｔ）は時間１／Ｆのオーダーの低域変動成分が除去されたグラフとなる。
【００７３】
なお、上記の計算方法の代わりに、他の計算方法を用いても構わないし、電力検出部３のアナログの出力信号に対して、ハードウェアの低域フィルタを用いて周波数カットしても構わない。
【００７４】
充放電制御部７は、蓄電システム５を充放電させて電力系統の周波数制御を行う。充放電制御部７は、ＦＲ信号生成部１１により生成されたＦＲ信号を用いて、電力系統２の周波数変動を抑制するように、蓄電システム５の充電または放電を制御する。
【００７５】
また、充放電制御部７は、周波数制御に加え、ピーク抑制制御を行うことが可能である。ピーク抑制制御とは、蓄電システム５を放電させることによって需要家の平均消費電力を抑制する制御である。これにより、需要家の平均消費電力をピーク契約電力よりも小さくすることが期待できる。なお、充放電制御部７は、周波数制御を行うが、必ずしもピーク抑制制御を行わなくてもよい。
【００７６】
つまり、ピーク抑制制御によって電力系統から供給される電力消費量のピークを抑制できる。
【００７７】
本実施の形態１では、充放電制御部７は、ピーク抑制制御と周波数制御とを異なる時間帯で別々に行う。なお、ピーク抑制制御と周波数制御とを同時刻で行う方法もある。当該方法に関しては、後述の別の実施の形態で説明する。
【００７８】
充放電制御部７は、ピーク予測部８により予測されたピーク時間帯とＦＲ信号生成部１１により生成されたＦＲ信号とに基づいて、蓄電システム５のピーク抑制制御と周波数制御とを異なる時間帯に分けて行う。すなわち、充放電制御部７では、ピーク電力を超えるとピーク予測部８により予測されたピーク時間帯では、ピーク抑制制御で動作するように蓄電システム５を制御し、それ以外の時間帯の全てまたは一部は、ＦＲ信号生成部１１からのＦＲ信号に基づく周波数制御により蓄電システム５を制御する。つまり、充放電制御部７は、ピーク時間帯では、ピーク抑制制御を行い、ピーク時間帯ではない時間帯の少なくとも一部の時間帯で、周波数制御を行う。
【００７９】
次に、充放電制御部７のピーク予測制御について説明する。
【００８０】
ピーク予測部８は、平均消費電力が、ピーク契約電力を超えるピーク時間帯を予測する。
【００８１】
ピーク予測部８は、電力検出部３により検出される、電力負荷４および蓄電システム５の総和電力Ｐ（ｔ）の、過去から現在に至る時間変化の傾向や環境要因（気温予報や天気予報など）から、未来の時間ｔｆ（＞ｔ）における消費電力Ｐ’（ｔｆ）を予測し、ピーク抑制制御が必要な時間帯であるピーク時間帯を決定する。つまり、ピーク予測部８は、総和電力のピークの予測値であるピーク予測値とピーク時間帯とを予測する。ここでは詳細なピーク時間帯の予測方法は記載しないが、どのような予測方法であっても構わない。
【００８２】
ピーク予測部８は、電力契約時のピーク契約電力をＰｐとすると、Ｐ’（ｔ）＞Ｐｐとなる時間帯ｔｘを予測し、その時間帯（ｔｘ）情報やピーク予測値等を充放電制御部７へ送信する。
【００８３】
なお、充放電制御部７が何らかの情報により、電力検出部３により検出される総和電力Ｐ（ｔ）が、ピーク契約電力Ｐｐを越えそうな時間帯や予測値が予めわかっている場合は、ピーク予測部８は無くても構わない。
【００８４】
しかし、ピーク予測部８があったほうが、ピーク時間帯を正確に予測することができるため、ピーク抑制制御が不要であってもピーク抑制制御が行われる時間帯が減り、周波数制御に割り当てられる時間帯が増えるため、周波数制御による収入が増える。
【００８５】
充放電制御部７は、ピーク予測部８の出力結果（ピーク時間帯（ｔｘ）情報やピーク予測値等）を保存する。そして、充放電制御部７は、保存した出力結果に基づいて、電力負荷４および蓄電システム５の総和電力のピーク時間帯（ｔｘ）の全てまたは一部において、ピーク契約電力Ｐｐよりも超えないように、蓄電システム５から所定量の電力を放電させる。
【００８６】
例えば、ピーク抑制制御において蓄電システム５から放電される放電電力は、ピーク予測部８により予測されたピーク予測値からピーク契約電力を引いた値とする。
【００８７】
なお、ピーク抑制制御における、蓄電システム５に放電させる所定量の放電電力（すなわち放電電流）は一定としてもよいし、ピーク予測値の変動等に応じて変動する値にしても構わない。
【００８８】
なお、ピーク抑制制御または周波数制御の時間帯は、一定間隔（例えば１時間等）で定義されたスロット時間を単位時間としてもよいし、不定期の時間帯としても構わない。つまり、ピーク抑制制御を行うピーク抑制制御時間帯（以下、「ＰＳ時間帯」という。）は、ピーク予測部８により予測されたピーク時間帯を基準とした時間帯であればよい。
【００８９】
図４は、高域フィルタ部により低周波数成分をカットした結果を用いた周波数制御を行った場合の、消費電力の時間変化を示す図である。
【００９０】
より具体的には、図４の（１）は、電力負荷４による消費電力ＰＬ（点線）と、周波数制御に係る蓄電システム５の充放電電力ＰＦ（実線）との時間変化を示すグラフである。また、図４の（２）は、ピーク抑制制御と周波数制御とを互いに異なる時間帯で行った場合の総和電力ＰＴ（＝ＰＬ＋ＰＦ）の時間変化を示すグラフである。
【００９１】
図４の時刻ｔ１から時刻ｔ２の時間帯は、周波数制御が行われる時間帯（ＦＲ時間帯）である。
【００９２】
図４の（２）の時刻ｔ１から時刻ｔ２のＦＲ時間帯における実線のグラフは、消費電力ＰＬと充放電電力ＰＦとの合計である総和電力ＰＴ（＝ＰＬ＋ＰＦ）を示し、太点線のグラフは、電力平均時間Ｔ１で平均化したときのグラフである。
【００９３】
消費電力ＰＬに追加される、周波数制御による充放電電力ＰＦは、電力平均時間Ｔ１のオーダーの変動成分が除去されている。つまり、ピーク予測部８により総和電力ＰＴがピークを超えないと予測されているＦＲ時間帯では、系統周波数の変動周波数成分のうち、電力平均時間Ｔ１の逆数である１／Ｔ１よりも高いカット周波数Ｆより低い低周波成分をカットしている。このため、ＦＲ信号生成部１１で生成される、周波数制御を行うためのＦＲ信号は、カット周波数Ｆより低い周波数領域に対応する変動成分をカットされたカット周波数Ｆより高い周波数領域に対応する変動成分を含むで構成される第一差分周波数に基づく。そして、当該ＦＲ信号に基づいて周波数制御が行われるため、ピーク契約電力と比較される平均消費電力として算出される電力平均時間Ｔ１オーダーの変動成分を考慮しない周波数制御を行うことになる。つまり、ピークを超えないと予測されているＦＲ時間帯で、電力平均時間Ｔ１オーダーの低周波数成分を除去しているため、電力平均時間Ｔ１で平均化された総和電力（太点線）がピーク契約電力Ｐｐを超えないように、周波数制御を行うことができる。
【００９４】
なお、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間で総和電力ＰＴ（実線）が瞬間的にピーク契約電力Ｐｐを越えている時間が存在するが、ピーク契約電力Ｐｐと比較されるのは、電力平均時間Ｔ１で平均化された総和電力（太点線）であり、当該総和電力（太点線）はピーク契約電力Ｐｐを超えていないため、問題はない。
【００９５】
なお、ＰＳ時間帯では、充放電制御部７により、上述したピーク抑制制御が行われる。具体的には、充放電制御部７は、時刻ｔ２から時刻ｔ３のＰＳ時間帯において、蓄電システム５が一定量の放電電力を電力負荷４に供給することで、図４の（２）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３の時間帯の総和電力ＰＴ（実線）が契約電力Ｐｐを超えないように制御することが可能となる。
【００９６】
図５は、高域フィルタ部を用いない場合の、消費電力の時間変化を示す図である。
【００９７】
より具体的には、図５の（１）は、高域フィルタ部１０が存在しない場合の、電力負荷４による消費電力ＰＬ（点線）と、周波数制御に係る蓄電システム５の充放電電力ＰＦ（実線）とを示すグラフである。図５の（２）は、高域フィルタ部１０が存在しない場合の、ピーク抑制制御と周波数制御とを互いに異なる時間帯で行った場合の総和電力ＰＴを示すグラフである。高域フィルタ部１０を用いない場合、周波数制御が低域の変動周波数成分が残ったままの周波数変動に基づいて行われるため、図５の（２）に示すように、電力平均時間で平均化された総和電力（太点線）はＦＲ時間帯のうちの時刻ｔ４から時刻ｔ２の間でピーク契約電力Ｐｐが超える場合がある。
【００９８】
なお、本実施の形態１では、周波数制御とピーク抑制制御とが互いに異なる時間帯で行われることを想定しているが、周波数制御とピーク抑制制御とが同一時間で制御される場合においても同様の効果を得る。すなわち、ＦＲ信号は、１／Ｔ１より大きい高周波成分しか含まないので、ピーク抑制制御に影響を与えず、周波数制御信号が原因でピーク電力を超えることはないと言える。
【００９９】
さらに、カット周波数Ｆを１／Ｔ１より高くするだけでなく、例えば火力発電の応答時間（＝Ｔ２）の逆数（１／Ｔ２）より低くすることにより（つまり、１／Ｔ１＜Ｆ＜１／Ｔ２）、制御装置６は、火力発電が対応できない高周波変動の抑制に寄与することができる周波数制御を行うことができる。ここで、一般に火力発電の応答時間は約５分から１０分くらいであるため、例えばＴ２＝１０分とすると、１／Ｔ２は、約１．６７×１０＾（−３）Ｈｚである。
【０１００】
次に、図６のフローチャートを用いて、ピーク抑制制御と周波数制御のフローを説明する。
【０１０１】
図６は、実施の形態１に係る蓄電池制御システムの動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
ピーク予測部８は、需要家の消費電力（つまり、電力系統２により電力負荷４および蓄電システム５に供給される電力）を予測する（Ｓ１）。
【０１０３】
次に、ピーク予測部８は、過去から現在（＝時刻ｔ）までの電力検出部３の出力値や環境要因（気温予報や天気予報など）から、未来のピーク時間帯を予測する（Ｓ２）。ピーク予測部８により予測されたピーク時間帯、ピーク予測値等は充放電制御部７で記憶される。
【０１０４】
ＦＲ信号生成部１１は、周波数検出部９で検出した系統周波数から高域フィルタ部１０により第一周波数よりも低い周波数領域に対応する系統周波数の変動成分がカットされることにより得られた第一周波数よりも高い周波数領域に対応する系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数を用いて周波数制御用のＦＲ信号（制御指令値）を生成する（Ｓ３）。
【０１０５】
次に、充放電制御部７は、現在時刻ｔがピーク抑制の時間帯（ＰＳ時間帯）であるか否かを判断する（Ｓ４）。
【０１０６】
充放電制御部７は、ＰＳ時間帯であると判断すれば（Ｓ４：ＹＥＳ）、保存されたピーク予測値に基づき、例えば一定の放電電流で蓄電システム５を放電させる放電制御（ピーク制御）を実施する（Ｓ５）。ステップＳ５の実施後はステップＳ１に戻る。
【０１０７】
一方で、充放電制御部７は、ＰＳ時間帯でないと判断すれば（Ｓ４：ＮＯ）、現在時刻ｔが周波数制御の時間帯（ＦＲ時間帯）であるか否かを判断する（Ｓ６）。
【０１０８】
なお、ピーク制御の時間帯でない場合の少なくとも一部は、周波数制御を実施する。なお、周波数制御を行わない時間帯があっても構わない。
【０１０９】
充放電制御部７は、現在時刻ｔがＦＲ時間帯であると判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ３において生成されたＦＲ信号により、蓄電システム５の周波数制御を実施し、ステップＳ１に戻る。
【０１１０】
充放電制御部７は、現在時刻ｔがＦＲ時間帯でないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
【０１１１】
なお、図６は、ステップＳ１でピーク予測と、ステップＳ２でＦＲ信号の生成とを常時実施するフローである。しかし、予めピーク抑制や周波数制御を実施しない時間帯が分かっている場合には、ステップＳ１のピーク予測やステップＳ２のＦＲ信号生成を省略または一時中断しても構わない。
【０１１２】
なお、蓄電池制御システム１の動作では、ピーク抑制制御を行わなくてもよいため、次に示す各ステップが含まれていればよい。
【０１１３】
つまり、電力系統２および電力負荷４に接続された蓄電池制御システム１の充放電を制御する蓄電池制御方法であって、電力系統２の周波数である系統周波数を検出する周波数検出ステップと、系統周波数の変動成分の周波数変化を特定し、系統周波数から第一周波数より低い周波数領域に対応する系統周波数の変動成分をカットすることにより第一周波数よりも高い周波数領域における系統周波数の変動成分を含む第一差分周波数を出力する高域抽出ステップと、第一差分周波数を用いて、系統周波数の変動を抑制するために蓄電システム５の充放電電力を制御するための制御指令値を生成する指令値生成ステップと、制御指令値を用いて、系統周波数の変動を抑制するように蓄電システム５の充放電を制御する周波数制御を行う充放電ステップと、を含んでいればよい。そして、高域抽出ステップにおいて、第一周波数が、所定の契約電力と比較される平均消費電力であって、電力系統２から電力負荷４および蓄電システム５に供給される電力の平均値である平均消費電力を算出するための単位時間の逆数より高い。
【０１１４】
また、充放電ステップにおいて、さらに、平均消費電力が所定の契約電力以下になるように、蓄電システム５の充放電を制御するピーク抑制制御を行ってもよい。
【０１１５】
また、充放電ステップにおいて、周波数制御およびピーク抑制制御を異なる時間帯で行ってもよい。
【０１１６】
また、さらに、平均消費電力が、所定の契約電力を超えるピーク時間帯を予測する予測ステップを含み、充放電ステップにおいて、ピーク時間帯では、ピーク抑制制御を行い、ピーク時間帯でない時間帯の少なくとも一部の時間帯で、周波数制御を行ってもよい。
【０１１７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２に係る蓄電池制御システム１ａの構成図を図７に示す。
【０１１８】
実施の形態２の蓄電池制御システム１ａは、実施の形態１と同様、電力系統２に接続された電力負荷４と、それと並列に接続された蓄電システム５と、制御装置６ａと、電力検出部３とから構成される。
【０１１９】
実施の形態２に係る蓄電池制御システム１ａの実施の形態１に係る蓄電池制御システム１との構成上の差異は、制御装置６が、ピーク予測部８と電力検出部３との間に低域フィルタ部１２を有していることである。なお、その他の構成要素及び符号等に関しては実施の形態１と変わらないため、詳細の記載は省略する。
【０１２０】
低域フィルタ部１２は、電力検出部３の出力信号である、電力負荷４と蓄電システム５の総和電力Ｐ（ｔ）の変動成分のうち、カット周波数ＦＬより高い高周波数成分をカットした信号Ｐｈ（ｔ）を出力する。つまり、低域フィルタ部１２は、総和電力の時間変化に基づく周波数変動から、第二周波数（カット周波数ＦＬ）より高い周波数領域の変動成分をカットすることにより、第二周波数よりも低い周波数領域に対応する変動成分を含む差分周波数変動を出力する。ここでカット周波数ＦＬは、電力平均時間の逆数１／Ｔ１（つまり、カット周波数Ｆ１）より低い。つまり、第二周波数は第一周波数よりも低い。
【０１２１】
ピーク予測部８は、過去から現在に至るＰｈ（ｔ）の時間変化の仕方から、未来の時間ｔｆにおける消費電力Ｐｈ’（ｔｆ）を予測する。つまり、ピーク予測部８は、低域フィルタ部１２により出力された差分周波数変動を用いて、ピーク時間帯を予測する。さらにピーク予測部８は、電力契約で定められるピーク契約電力をＰｐとすると、Ｐｈ’（ｔ）＞Ｐｐとなるピーク時間帯ｔｘを予測し、充放電制御部７へ予測したピーク時間帯ｔｘとピーク予測値とを送信する。
【０１２２】
高周波の瞬間的なピークは、電力平均時間Ｔ１で平均することにより打ち消されるため、ピーク抑制制御を行う必要はない。そこで、上記のように電力検出部３により検出された総和電力の時間変化に基づく周波数変動から第二周波数変動成分（周波数ＦＬ以上）をカットすることにより、高周波の瞬間的な消費電力ピークを含めて予測する必要が無くなるため、ピーク時間帯を極力減らすことができ、その減らした時間帯を周波数制御の時間帯に割り当てることでＦＲ収入を増やすことができる。
【０１２３】
つまり、蓄電池制御システム１ａの動作では、蓄電池制御システム１の動作での各ステップに加えて、さらに、電力系統２から電力負荷４および蓄電システム５に供給される電力の時間変化に基づく周波数変動から、第一周波数よりも高い周波数である第二周波数よりも高い周波数領域の変動成分をカットすることにより、第二周波数よりも低い周波数領域に対応する変動成分を含む差分周波数変動を出力する低域抽出ステップを含み、予測ステップにおいて、低域抽出ステップにおいて出力された差分周波数変動を用いて、ピーク時間帯を予測する。
【０１２４】
＜実施の形態３＞
本実施の形態３に係る蓄電池制御システム１ｂの構成図を図８に示す。
【０１２５】
実施の形態３に係る蓄電池制御システム１ｂは、実施の形態１に係る蓄電池制御システム１の構成にさらに、ＦＲ信号計測部１８を備えている点と、実施の形態１に係る制御装置６の高域フィルタ部１０の代わりに制御装置６ｂが可変フィルタ部１３を備えている点とが異なる。その他の構成要素及び符号等に関しては実施の形態１と変わらないため、詳細の記載は省略する。
【０１２６】
可変フィルタ部１３は、周波数検出部９の出力結果である周波数信号を受け取り、フィルタ処理結果をＦＲ信号生成部１１に出力する。可変フィルタ部１３は、実施の形態１に記載された高域フィルタ機能と、低域フィルタ機能と、バンドパスフィルタ機能と、何もしない（フィルタリングしない）機能の一部または全部を切り替えることができる。または、上記フィルタ機能を特徴づけるカット周波数Ｆなどのフィルタ帯域情報を可変することができる。
【０１２７】
これにより、可変フィルタ部１３の機能を切り替えることで様々な状況に応じた機能を選択することが可能となる。例えば、高域フィルタ機能による周波数制御が許可されない時間帯ではフィルタ機能をオフで使用することができる。または例えば、周波数制御の実施中において、電力負荷４および蓄電システム５で消費される総和電力がピーク契約電力を超えそうになった場合のみ可変フィルタ部１３の機能を高域フィルタ制御とすることで、周波数制御を低周波成分がカットされたＦＲ信号で行うことで、周波数制御においてピーク抑制することができる。または例えば、入札条件が異なる複数のＦＲ市場への入札に対応するため、カット周波数の変更等が実施できる。
【０１２８】
次に、ＦＲ信号計測部１８について説明する。
【０１２９】
一般にはＦＲ市場において、周波数制御の実施結果はＦＲ市場の管理者に報告する必要がある。ＦＲ信号計測部１８はこの報告を実施するための手段である。
【０１３０】
ＦＲ信号計測部１８は、電力検出部１４と、記憶部１５と、通信部１６とから構成される。電力検出部１４は、蓄電システム５の出力電力の時間変化を検出する蓄電池電力検出部である。電力検出部１４は、検出した蓄電システム５の出力電力の時間変化を記憶部１５に送信する。
【０１３１】
記憶部１５は電力検出部１４により検出された出力電力の時間変化を記憶する。
【０１３２】
通信部１６は記憶部１５で記憶された充放電電力の時間変化の結果を受け取り、例えばインターネット１７の回線を利用して送信する。これにより、周波数制御の実施結果をＦＲ市場の管理者へ送信することが可能となる。
【０１３３】
つまり、蓄電池制御システム１ｂの動作では、蓄電池制御システム１の動作での各ステップに加えて、さらに、制御指令値を計測する計測ステップを含み、計測ステップにおいて、蓄電システム５の出力電力の時間変化を検出し、検出された出力電力の時間変化を記憶部１５に記憶し、記憶部１５に記憶された出力電力の時間変化の結果を受け取り、通信ネットワークであるインターネット１７の回線を利用して外部の機器に送信する。
【０１３４】
＜実施の形態４＞
本実施の形態４に係る蓄電池制御システム１ｃの構成図を図９に示す。
【０１３５】
実施の形態４の蓄電池制御システム１ｃは、実施の形態３に係る蓄電池制御システム１ｂの構成からＦＲ信号計測部１８を省いている点と、実施の形態３に係る制御装置６のＦＲ信号生成部１１と充放電制御部７との間に増幅部１９を追加し、さらに、可変フィルタ部１３を遠隔制御するための遠隔制御部２０を追加した点とが異なる。その他の構成要素及び符号等に関しては実施の形態３と変わらないため、詳細の記載は省略する。
【０１３６】
可変フィルタ部１３は、実施の形態３に記載されたように、高域フィルタ機能と、低域フィルタ機能と、バンドパスフィルタ機能と、何もしない（フィルタリングしない）機能の一部または全部を切り替えることができる。または、上記フィルタ機能を特徴づけるカット周波数Ｆなどのフィルタ帯域情報を可変することができる。つまり、可変フィルタ部１３は、第一周波数を可変である。
【０１３７】
遠隔制御装置２１は、可変フィルタ部１３を遠隔で制御する装置である。遠隔制御装置２１は、例えば電力供給者が制御することができる装置である。
【０１３８】
遠隔制御部２０は、遠隔制御装置２１からの制御信号を受信し、可変フィルタ部１３のフィルタ帯域情報を遠隔で制御する。遠隔に設置された遠隔制御装置２１は、例えばインターネット１７の回線を介して、カット周波数Ｆなどのフィルタ帯域情報を送信する。遠隔制御部２０は、その制御信号を受信したのち、可変フィルタ部１３にカット周波数Ｆなどのフィルタ帯域情報の制御信号を送信する。つまり、遠隔制御部２０は、インターネット１７等のネットワークを介して、遠隔指示を受け付け、第一周波数を当該遠隔指示で示される指示周波数に変更させるための変更指示を生成し、可変フィルタ部１３に出力する。
【０１３９】
可変フィルタ部１３は、周波数検出部９により検出された系統周波数と遠隔制御部２０からの変更指示とを受け取り、フィルタ処理結果をＦＲ信号生成部１１に出力するとともに、カット周波数Ｆ情報を増幅部１９に出力する。つまり、可変フィルタ部１３は、高域抽出ステップにおいて、変更指示に従って、第一周波数を指示周波数に変更する。
【０１４０】
例えば、可変フィルタ部１３が高域フィルタとして動作する場合は、周波数検出部９の出力信号のカット周波数Ｆ以下の低周波成分をカットする。このときの、高域フィルタのカット周波数Ｆは可変とする。
【０１４１】
カット周波数Ｆは、実施の形態１と同様に例えば（式２）および（式３）から計算され、（式３）のΔｔまたはＮを変化させることで、カット周波数Ｆを可変にすることができる。
【０１４２】
なお、上記は可変フィルタ部１３においてパラメータ（フィルタ帯域情報等）を可変にする方法のあくまで一例であり、ハードウェアの可変フィルタ等を用いても構わない。
【０１４３】
このように、遠隔制御装置２１により送信された制御信号に基づいて、可変フィルタ部１３が例えば高域フィルタのカット周波数Ｆを変更可能である。したがって、電力供給者は、系統周波数の変動の周波数成分に応じて、周波数制御を実行する制御装置６ｃの変動成分を自由に変えることが可能となる。
【０１４４】
例えば、系統周波数の変動の周波数成分のうちの高域成分が、ある時間帯において大きくなった場合には、その時間帯は可変フィルタ部１３を、カット周波数Ｆが高い高域フィルタとして制御することで、高域成分の変動に特化した抑制を実施することができる。
【０１４５】
また、系統周波数の変動の周波数成分のうちの低域成分が、ある時間帯において大きくなった場合には、可変フィルタ部を低域フィルタとして制御することで、低域成分の変動に特化した抑制を実施することもできる。
【０１４６】
次に、増幅部１９の動作について述べる。
【０１４７】
増幅部１９は、ＦＲ信号生成部１１の出力信号（＝ＦＲ信号）の強度（大きさ）をＡ倍（Ａ＞０）するＦＲ信号の増幅部である。つまり、増幅部１９は、ＦＲ信号生成部１１により生成されたＦＲ信号を増幅または減衰させる。すなわち、ＦＲ信号の算出式を（式１）から下記の（式５）に変更する。
【０１４８】
ＦＲ（ｔ）＝−Ａ・ａ・Δｆｈ（ｔ）（ａは正の定数）・・・（式５）
【０１４９】
なお、増幅率Ａが１以下の場合、増幅部１９は増幅器ではなく減衰器として動作するが、ここでは減衰機能の場合であっても増幅部と呼ぶことにする。
【０１５０】
次に、可変フィルタ部１３を高域フィルタとして使用した場合の増幅率Ａの設定方法について説明する。
【０１５１】
増幅部１９は、可変フィルタ部１３から出力されるカット周波数Ｆの情報を受け取り、カット周波数Ｆに応じて増幅率を変化させる。このときカット周波数Ｆが低くなるにつれて増幅率Ａを小さくする。
【０１５２】
図１０は、高域フィルタとして機能する可変フィルタに増幅率を設定する場合について説明するための図である。具体的には、図１０の（１）は、カット周波数Ｆに対する増幅部１９の増幅率Ａの設定方法の一例を示す。図１０の（１）では、増幅率ＡがＦの一次関数であるが、単調増加であれば一次関数でなくても構わない。また、図１０の（２）および（３）は、周波数制御中の蓄電システム５の蓄電池残量すなわちＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の時間変化を示すグラフである。蓄電システム５の蓄電池残量の制御可能範囲は、例えば５０％を中心に図に示す動作範囲Ｂと仮定する。
【０１５３】
図１０の（２）は例えばカット周波数Ｆ＝ＦＦの場合を示すグラフであり、図１０の（３）はカット周波数ＦがＦＦよりも低い場合のグラフである。実線はＳＯＣの変動分で、点線はＳＯＣ変動分のうち低周波成分を示す。
【０１５４】
図１０の（３）に示すように、カット周波数ＦがＦＦよりも低いときには、図１０の（２）のＦ＝ＦＦの場合に比べて、低周波成分（点線）の変動が大きくなるため、高周波成分と低周波成分との和が蓄電池残量（ＳＯＣ）の制御可能範囲を超えやすくなる。このため、増幅部１９は、第一周波数が低くなるにつれて増幅率を小さい値にする。従って、増幅率Ａはカット周波数Ｆが低くなるにつれて小さく設定することによって、図１０の（３）のようにＳＯＣ変動がＳＯＣ制御可能範囲を超えにくくすることができる。
【０１５５】
次に、可変フィルタ部１３をバンドパスフィルタとして使用した場合の増幅率Ａの設定方法について説明する。
【０１５６】
なお、バンドパスフィルタの通過帯域をカット周波数Ｆ１からカット周波数ＦＨとし、カット周波数ＦＨが可変であるものとする。なお、カット周波数Ｆ１はゼロであっても構わない。
【０１５７】
増幅部１９は可変フィルタ部１３から出力されるカット周波数ＦＨの情報を受け取り、カット周波数ＦＨに応じて増幅率Ａを変化させる。このときカット周波数ＦＨが高くなるにつれて増幅率Ａを小さくする。
【０１５８】
図１１は、バンドパスフィルタとして機能する可変フィルタに増幅率を設定する場合について説明するための図である。具体的には、図１１の（１）は、カット周波数ＦＨに対する増幅部１９の増幅率Ａの一例を示す。図１１の（１）では、増幅率Ａがカット周波数ＦＨに対する一次関数であるが、単調減少であれば一次関数でなくても構わない。また、図１１の（２）および（３）は、周波数制御中の蓄電システム５の蓄電池残量すなわちＳＯＣの時間変化を示すグラフである。蓄電システム５の蓄電池残量の制御可能範囲は、例えば５０％を中心に図に示す動作範囲Ｂとする。
【０１５９】
図１１の（２）は例えばカット周波数ＦＨ＝ＦＦの場合で、図１１の（３）はカット周波数ＦＨがＦＦよりも低い場合のグラフである。実線はＳＯＣの変動分で、点線はＳＯＣ変動分のうち低周波成分を示す。
【０１６０】
図１１の（３）のようにカット周波数ＦＨがＦＦよりも低いときには、図１１の（２）のＦ＝ＦＦの場合に比べて、高周波成分の変動が小さくなるため、ＳＯＣがＳＯＣの制御可能範囲を超えやすくなる。従って、カット周波数ＦＨが高くなるにつれＦＲ信号の高周波成分が多く、その変動幅が大きくなるため、増幅率のＡを小さくするする。これにより、ＳＯＣ変動がＳＯＣ制御可能範囲を超えにくくすることができる。
【０１６１】
つまり、蓄電池制御システム１ｃの動作では、蓄電池制御システム１ｂの動作での各ステップに加えて、さらに、指令値生成ステップにおいて生成された制御指令値を含むＦＲ信号を増幅または減衰させる増幅ステップを含み、増幅ステップにおいて、増幅率を、第一周波数が低くなるにつれて小さくする。
【０１６２】
＜実施の形態５＞
実施の形態５の蓄電池制御システム１では、充放電制御部７が、周波数制御の時間帯において、実施の形態１のＦＲ信号に所定の充電信号を追加する機能を備える。なお、蓄電池制御システム１の構成は図１と同じである。
【０１６３】
図１２は、充放電制御部の出力信号、すなわち蓄電池の充放電制御信号の生成方法を説明するための図である。
【０１６４】
具体的には、図１２の（１）は、周波数制御の時間帯（ＦＲ時間帯）とピーク抑制制御時間帯（ＰＳ時間帯）とにおける、系統周波数の時間変動を示すグラフである。ここで、ＰＳ時間帯は、時刻ｔ１０３から時刻ｔ１０４までの時間帯である。また、系統周波数の基準周波数は５０Ｈｚとする。
【０１６５】
図１２の（２）は、時刻ｔ１０１から時刻ｔ１０３までのＦＲ時間帯における、ＦＲ信号生成部１１で生成されたＦＲ信号（ＦＲ（ｔ））を示すグラフである。図１２の（３）の実線は（２）のＦＲ信号に追加する充電信号（＝ＦＲＡ（ｔ））を示すグラフである。ここで、充電信号は、ＰＳ時間帯の開始時刻ｔ１０３の直前の所定時間（＝ＴＡとする）前からＰＳ時間帯の開始時刻ｔ１０３まで、すなわち時刻ｔ１０１から時刻ｔ１０３までの時間帯で、かつ、系統周波数が基準周波数（５０Ｈｚ）よりも大きい時間帯、すなわち、時刻ｔ１０１から時刻ｔ１０２の間だけ正であり、それ以外はゼロとする。つまり、充放電制御部７は、ピーク抑制制御を行う時間帯（ＰＳ時間帯）の開始時刻ｔ１０３よりも第一所定時間ＴＡ前の時刻ｔ１０１から開始時刻ｔ１０３までの間であり、かつ、系統周波数が系統周波数の基準周波数より高い場合、制御指令値を含むＦＲ信号に充電信号成分を加えた充電信号を用いて、周波数制御を行う。この場合、充電信号成分は、系統周波数の変動成分のうち電力平均時間Ｔ１の逆数より低い低周波数成分に比例することが好ましい。このように充電信号を決定することにより、充電信号は系統周波数の周波数変動を抑制する方向に働く。
【０１６６】
図１３は、充電信号の周波数成分を示すグラフである。充電信号は、ＦＲ信号に比べて低周波で変動する低周波信号である。その低周波数信号の最大周波数をＦ１とすると、最大周波数Ｆ１は高域フィルタ部のカット周波数Ｆより低いことが好ましい。なお、図１３において最大周波数Ｆ１は、１／Ｔ１より高いが、１／Ｔ１より低くてもよい。
【０１６７】
ここで、例えば、時刻ｔ１０１から時刻ｔ１０２における充電信号成分ＦＲＡ（ｔ）の算出方法は以下の通りである。系統周波数の変動信号Δｆ（ｔ）（＞０）を１／Ｔ１より低いカット周波数Ｆ２の低域フィルタでカットされた信号をΔｆｌ（ｔ）とした場合、充電信号成分ＦＲＡ（ｔ）は以下の（式６）で算出できる。
【０１６８】
ＦＲＡ（ｔ）＝−ｂ・Δｆｌ（ｔ）（ｂは正の定数）・・・（式６）
【０１６９】
さらに、蓄電システム５を制御する充放電信号ＦＲＴ（ｔ）を以下の（式７）から算出できる。
【０１７０】
ＦＲＴ（ｔ）＝ＦＲ（ｔ）＋ＦＲＡ（ｔ）  ・・・（式７）
【０１７１】
図１２の（４）は蓄電池残量（ＳＯＣ）の時間変化を示す。周波数制御を実施している通常の時間帯（時刻ｔ１０１より前の時間帯）では、ＳＯＣの平均がほぼ５０％に近くなるように制御する。これは蓄電池の寿命をできるだけ長くするためである。
【０１７２】
一方、ＰＳ時間帯の開始時刻の第一所定時間ＴＡ前からは、図１２の（３）の充電信号によりＳＯＣが５０％よりも大きくなり、ピーク抑制制御の開始直前には５０％以上となる。これによりＰＳ時間帯が終了したのち、蓄電システム５の蓄電池残量（ＳＯＣ）が極端に低下して以降の周波数制御の開始が遅くなることを避けることができる。
【０１７３】
つまり、実施の形態５に係る蓄電池制御システム１の動作では、実施の形態１に係る蓄電池制御システム１の動作での充放電ステップにおいて、ピーク抑制制御を行う時間帯の開始時刻よりも第一所定時間前の時刻から開始時刻までの間であり、かつ、系統周波数が系統周波数の基準周波数より高い場合、制御指令値を含む周波数制御信号に充電信号成分を加えた充電信号を生成し、当該充電信号に基づいて周波数制御を行ってもよい。
【０１７４】
＜実施の形態６＞
実施の形態６の蓄電池制御システム１では、充放電制御部７が、周波数制御の時間帯において、ピーク抑制制御も同時刻で行う。なお、蓄電池制御システム１の構成は図１と同じである。
【０１７５】
ＦＲ信号は、高域フィルタ部１０の出力から生成された高周波信号である。一方、ピーク抑制制御のためのピーク抑制信号は、ＦＲ信号よりも低域の周波数成分を有する低周波信号である。その低周波信号の最大周波数をＦ２とすると、最大周波数Ｆ２は高域フィルタ部のカット周波数Ｆより低い。
【０１７６】
図１４は、ピーク抑制信号の周波数成分を示すグラフである。なお、図１４において最大周波数Ｆ２は１／Ｔ１よりも小さいが、１／Ｔ１より小さくてもよい。図１４の太点線は、ＦＲ信号生成部１１の出力信号の高周波信号である。図１４の実線は、ピーク抑制信号の低周波信号の一例である。周波数制御信号は高周波信号であり、カット周波数Ｆが１／Ｔ１よりも大きいので周波数制御が原因でピーク契約電力を越えることはない。一方、ピーク抑制制御の低周波信号は、カット周波数Ｆより低い成分しか存在しないので、ＦＲ信号帯域に影響を及ぼさない。これにより、ＦＲ信号とピーク抑制信号は周波数軸上で完全に分離されているため、各制御信号が影響しあうことなく、周波数制御とピーク抑制制御を独立に実施することができる。
【０１７７】
実施の形態１のようにピーク抑制制御中であったとしても周波数制御を止める必要がないため、ＦＲサービスによる収入が増える場合もある。しかしながら、ＦＲとピーク抑制を同時に実施する場合には、蓄電システム５の充放電信号に低周波成分が加わるため、蓄電池残量（ＳＯＣ）の動作範囲を超えやすくなる。このため、周波数制御における充放電電力（電流）の最大値は実施の形態１に比べて低めに設定する必要がある。
【０１７８】
これがＦＲ収入は減る要因となるため、実施の形態６が実施の形態１よりＦＲ収入が減る場合もある。
【０１７９】
図１５は、周波数制御とピーク抑制制御とを同一の時間帯に行う場合の周波数制御およびピーク抑制制御のそれぞれに係る充放電電流の最大値の配分例を示す図である。
【０１８０】
図１５の（１）は、全ての時間帯において周波数制御とピーク抑制制御とを行う場合の周波数制御およびピーク抑制制御のそれぞれに係るの充放電電流の最大値の配分例を示す。ピーク抑制制御のための最大充放電電流の設定値をＡ１、周波数制御時の最大充放電電流の設定値をＡ２とする。周波数制御とピーク抑制制御とは同時に実施されるが、最大充放電電流の和（Ａ１＋Ａ２）が蓄電システム５の制御可能な最大充放電電流を越えないように設定される。なお、図１５の（１）ではＡ１とＡ２を固定値にしているが時間帯に応じてその配分値が可変となるようにしても構わない。
【０１８１】
また、ピーク抑制制御と周波数制御とを同時に行わない時間帯があっても構わない。
【０１８２】
図１５の（２）に示すように、電力負荷の消費電力がピーク契約電力を超えそうな時間帯では、ピーク抑圧制御と周波数制御とを同時に行い、それ以外の時間の少なくとも一部は周波数制御のみとしてもよい。これにより、周波数制御のみの場合は最大放電電流Ａ３を大きくすることができ、ＦＲの収入を増やすことができる。
【０１８３】
つまり、実施の形態６に係る蓄電池制御システム１の動作では、実施の形態１に係る蓄電池制御システム１の動作での充放電ステップにおいて、ピーク抑制制御と周波数制御とを同一時間帯で行ってもよい。この場合、ピーク抑制制御における充放電信号の変動成分の最大周波数は、第一周波数よりも低いことが好ましい。
【０１８４】
＜実施の形態７＞
本実施の形態７に係る蓄電池制御システム１ｄの構成図を図１６に示す。
【０１８５】
実施の形態７の蓄電池制御システム１ｄは、実施の形態３の蓄電池制御システム１ｂのＦＲ信号計測部１８の構成にさらに高域フィルタ部２２を追加したＦＲ信号計測部２３が採用されている。また、実施の形態７に係る蓄電池制御システム１ｄの制御装置６は、実施の形態１に係る蓄電池制御システム１の制御装置６と同じ構成である。
【０１８６】
電力検出部１４は、蓄電システム５の出力の充放電電力の時間変化を検出する蓄電池電力検出部である。電力検出部１４は、検出した蓄電システム５の出力電力の時間変化を高域フィルタ部２２に送信する。
【０１８７】
高域フィルタ部２２は、充放電電力の時間変動信号のうち低周波成分をカットしたのち、記憶部１５に送信する。高域フィルタ部２２のカット周波数をＦ３とする。Ｆ３は実施の形態６で定義されたＦ２よりも大きく、Ｆよりも小さい値とする。これにより、周波数Ｆより大きい成分を有する周波数制御信号のみを分離して取り出すことが可能となる。つまり、高域フィルタ部２２は、電力検出部１４により検出された出力電力の時間変化に基づく周波数変動から、第一周波数以下であり、かつ、第二周波数以上である第三周波数より低い周波数領域の変動成分をカットすることにより第三周波数よりも高い周波数領域に対応する変動成分を含む第二差分周波数を出力する。なお、高域フィルタ部２２の実現方法は、実施の形態１の（式４）の計算方法と同様で実現してもよいし、ハードウェアの高域フィルタを用いても構わない。
【０１８８】
記憶部１５は、高域フィルタ部２２の出力信号である第二差分周波数を保存する。
【０１８９】
通信部１６は記憶部１５で保存された充放電電力の時間変化の結果を受け取り、例えばインターネット１７の回線を利用して送信する機能を備える。
【０１９０】
これにより、周波数制御の実施結果をＦＲ市場の管理者へ送信することが可能となる。
【０１９１】
つまり、実施の形態７に係る蓄電池制御システム１ｄの動作では、実施の形態３に係る蓄電池制御システム１ｂの動作での計測ステップにおいて、さらに、検出ステップにおいてより検出された出力電力の時間変化に基づく周波数変動から、第一周波数以下であり、かつ、第二周波数以上である第三周波数より低い周波数領域の変動成分をカットすることにより第三周波数よりも高い周波数領域に対応する変動成分を含む第二差分周波数を出力し、記憶部１５に、第二差分周波数を記憶してもよい。
【０１９２】
（他の実施の形態）
上記実施の形態１〜７に係る蓄電池制御システム１、１ａ〜１ｆでは、制御装置６、６ａ〜６ｅは、特に言及していないが、電力負荷４および蓄電システム５が設置されている建物に設置されていてもよいし、当該建物から遠隔の場所に設けられていてもよい。つまり、制御装置６、６ａ〜６ｅは、電力検出部３からの出力信号が受信でき、蓄電システム５に帯する充放電制御の指令信号を送信でき、かつ、電力系統の周波数を取得できれば、電力負荷４および蓄電システム５が設置されている場所と同じ場所に設置されていなくてもよい。つまり、例えば、制御装置６、６ａ〜６ｅは、ネットワークを介して蓄電システム５の充放電を制御するサーバとして機能する物であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
本発明に係る蓄電池制御方法、制御装置、および蓄電池制御システムは、集合住宅、宿泊施設、病院等において蓄電システムを用いた蓄電池制御方法、制御装置、および蓄電池制御システムなどとして、利用可能である。
【符号の説明】
【０１９４】
１、１ａ〜１ｄ  蓄電池制御システム
２  電力系統
３、１４  電力検出部
４  電力負荷
５  蓄電システム
６、６ａ〜６ｃ  制御装置
７  充放電制御部
８  ピーク予測部
９  周波数検出部
１０、２２  高域フィルタ部
１１  ＦＲ信号生成部
１２  低域フィルタ部
１３  可変フィルタ部
１５  記憶部
１６  通信部
１７  インターネット
１８、２３  ＦＲ信号計測部
１９  増幅部
２０  遠隔制御部
２１  遠隔制御装置
【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】
2015177628.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2015177628.tif 000017
【図１６】
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