(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、
前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に基づいて、当該二次電池の充電率に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部と、
前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部と、
前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部と
を備え、
前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、
前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定する
ことを特徴とする出力平滑化装置。
【請求項２】
発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、
前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の電圧に基づいて、当該二次電池の電圧に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部と、
前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部と、
前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部と
を備え、
前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、
前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定する
ことを特徴とする出力平滑化装置。
【請求項３】
発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を用いた出力平滑化方法であって、
変化率特定部は、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値を特定し、
前記変化率特定部は、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定し、
電力算出部は、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出し、
充放電制御部は、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる
ことを特徴とする出力平滑化方法。
【請求項４】
発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を用いた出力平滑化方法であって、
変化率特定部は、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値を特定し、
前記変化率特定部は、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定し、
電力算出部は、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出し、
充放電制御部は、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる
ことを特徴とする出力平滑化方法。
【請求項５】
発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、
前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に基づいて、当該二次電池の充電率に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部、
前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部、
前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部
として機能させ、
前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、
前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定する
プログラム。
【請求項６】
発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、
前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の電圧に基づいて、当該二次電池の電圧に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部、
前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部、
前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部
として機能させ、
前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、
前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定する
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置、出力平滑化方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーを用いた発電装置の電力系統への大量導入が進んでいる。自然エネルギーを用いた発電は、クリーンであるというメリットがある。
【０００３】
しかし、自然エネルギーを用いた発電は不安定であり、急激に発電電力が増減するため、電力系統への外乱を大量導入することになるというデメリットもある。そのため、電力系統の周波数、電圧等を制御・維持している電力会社にとっては好ましくない状況になりつつある。
この問題の解決手段として、電力系統と発電装置とに接続される二次電池を設け、当該二次電池への充放電を行うことで、電力系統へ出力する電力の変動を緩和することが提案されている。
【０００４】
ところで、二次電池により出力電力を制御する場合、インバータなどの電力変換装置の動作により二次電池の充放電をすることで少なからず電力のロスが発生する。これを解消する技術として、特許文献１には、電力系統に出力する電力の変化量が十分に小さい場合に二次電池の充放電を行わないことで、充放電ロスを小さくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５９３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、二次電池により出力電力を制御する場合、二次電池の安全性及び寿命を確保するため、過充電及び過放電を防ぐ必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術は、二次電池の充電率に基づく制御を行っていないため、充電率の運用範囲を超えて出力がなされてしまい、二次電池を劣化させるおそれがある。他方、特許文献１に記載の技術において、充電率の運用範囲を超える場合に二次電池の充放電を行わないよう制御する場合、充放電を停止したときに電力系統の電力の変化量が過大となるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、電力系統に出力する電力の変化量を所定の範囲内に抑え、かつ二次電池の過充電及び過放電を抑える出力平滑化装置、出力平滑化方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に基づいて、当該二次電池の充電率に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部と、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部と、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部とを備え、前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の電圧に基づいて、当該二次電池の電圧に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部と、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部と、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部とを備え、前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を用いた出力平滑化方法であって、変化率特定部は、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値を特定し、前記変化率特定部は、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定し、電力算出部は、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出し、充放電制御部は、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を用いた出力平滑化方法であって、変化率特定部は、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値を特定し、前記変化率特定部は、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定し、電力算出部は、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出し、充放電制御部は、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に基づいて、当該二次電池の充電率に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部として機能させ、前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、前記変化率特定部が、前記二次電池の充電率が所定の目標充電率の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の充電率が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定するプログラムである。
【００１３】
また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の電圧に基づいて、当該二次電池の電圧に対して単調非減少となる、前記電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する変化率特定部、前記許容変化率の上限値及び下限値を、過去に電力系統に出力した電力に乗じることで、前記電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する電力算出部、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の上限値より大きい場合に、前記発電電力と当該上限値の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が、前記電力算出部が算出した電力の下限値より小さい場合に、前記発電電力と当該下限値の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部として機能させ、前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より大きいときに、最大レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の下限値であるときに、最小レートとなるように前記許容変化率の上限値を特定し、前記変化率特定部が、前記二次電池の電圧が所定の目標電圧の中央値より小さいときに、最小レートとなり、前記二次電池の電圧が前記二次電池の運用幅の上限値であるときに、最大レートとなるように前記許容変化率の下限値を特定するプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値として、二次電池の充電率に対して単調非減少となる許容変化率を設定する。そのため、二次電池の充電率が高いほど、電力系統に出力可能な電力の上限値が小さくなり、二次電池の充電率が低いほど、電力系統に出力可能な電力の下限値が大きくなる。つまり、二次電池の充電率が高いほど、二次電池を放電する機会が増え、二次電池の充電率が低いほど、二次電池を充電する機会が増える。これにより、電力系統に出力する電力の変化量を所定の範囲内に抑え、かつ二次電池の過充電及び過放電を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による出力平滑化装置を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における二次電池の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による出力平滑化装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】二次電池の充電率、発電装置による発電電力、及び電力系統に出力する電力の推移の例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態による出力平滑化装置を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図６】二次電池の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係のバリエーションを示す図である。
【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一実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による出力平滑化装置１４０を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
発電システムは、発電装置１１０、電力変換装置１２０、二次電池１３０、出力平滑化装置１４０を備える。
【００１７】
発電装置１１０は、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーを用いて発電を行う。また、発電装置１１０は、電力系統に接続され、電力変換装置１２０及び電力系統に発電した電力を供給する。
電力変換装置１２０は、電力系統に接続され、二次電池１３０が充放電する直流電力を交流電力に変換する。
二次電池１３０は、電力変換装置１２０が直流電力に変換した電力を充放電する。
出力平滑化装置１４０は、発電装置１１０の発電電力、二次電池１３０の充電率、及び過去に電力系統に出力した電力に基づいて二次電池１３０の充放電を制御することで、電力系統に出力する電力を平滑化する。具体的には、出力平滑化装置１４０は、発電装置１１０の発電電力と電力変換装置１２０が出力する電力の総和が電力系統に出力される際の電力の変化量が、所定の範囲内になるよう、電力の許容変化率を制御するレートリミット制御により、電力の平滑化を行う。
【００１８】
次に、出力平滑化装置１４０の構成について説明する。
出力平滑化装置１４０は、出力電力計測部１４１、出力電力記憶部１４２、発電電力計測部１４３、充電率推定部１４４、変化率記憶部１４５、変化率特定部１４６、電力算出部１４７、充放電制御部１４８を備える。
出力電力計測部１４１は、電力系統に出力される電力を計測する。
出力電力記憶部１４２は、直前に電力系統に出力された電力を記憶する。
発電電力計測部１４３は、発電装置１１０が発電した電力を計測する。
充電率推定部１４４は、二次電池１３０の充電率を推定する。
変化率記憶部１４５は、二次電池１３０の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係を記憶する。
変化率特定部１４６は、充電率推定部１４４が推定した充電率と変化率記憶部１４５が記憶する関係とに基づいて、許容変化率の上限値及び下限値を特定する。
電力算出部１４７は、許容変化率の上限値及び下限値を、それぞれ出力電力記憶部１４２が記憶する電力に乗算することで、電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する。
充放電制御部１４８は、発電電力計測部１４３が計測した現在の発電電力Ｐｇ＿ｎｏｗ［Ｗ］と、出力電力記憶部１４２が記憶している現在よりも動作周期ΔＴ［秒］前に電力系統に出力された電力Ｐｇｂ＿ｎｏｗ−１［Ｗ］を用いて、変化レート（Ｐｇ＿ｎｏｗ−Ｐｇｂ＿ｎｏｗ−１）／ΔＴ［Ｗ／秒］を算出する。また、充放電制御部１４８は、電力算出部１４７が算出した上限値及び下限値とに基づいて、二次電池１３０の充放電を制御する。なお、時間ΔＴ［秒］前に電力系統に出力された電力Ｐｇｂ＿ｎｏｗ−１［Ｗ］が計測できない場合は、電力変換装置１２０が現在よりも動作周期ΔＴ［秒］前に出力した電力Ｐｂ＿ｎｏｗ−１［Ｗ］と、発電装置１１０が現在よりも動作周期ΔＴ［秒］前に出力した電力Ｐｇ＿ｎｏｗ−１［Ｗ］の総和Ｐｇ＿ｎｏｗ−１＋Ｐｂ＿ｎｏｗ−１として算出しても良い。
【００１９】
ここで、変化率記憶部１４５が記憶する情報について説明する。
図２は、本発明の一実施形態における二次電池１３０の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係を示す図である。
変化率記憶部１４５は、図２に示すように、二次電池１３０の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値との関係を記憶する。許容変化率の上限値及び下限値は、二次電池１３０の充電率に対して単調非減少である。
【００２０】
具体的には、許容変化率の上限値は、二次電池１３０の充電率が目標充電率の下限値以上であるとき、常に最大レート（例えば、１２０％）となる。他方、二次電池１３０の充電率が運用幅の下限値であるとき、最小レート（例えば、８０％）となる。そして、許容変化率の上限値は、二次電池１３０の充電率が運用幅の下限値より大きく目標充電率の下限値未満のとき、二次電池１３０の充電率に比例して単調増加する値であって、最小レートと最大レートの間の値となる。
【００２１】
また、許容変化率の下限値は、二次電池１３０の充電率が目標充電率の上限値以下であるとき、常に最小レートとなる。他方、二次電池１３０の充電率が運用幅の上限値であるとき、最大レートとなる。そして、許容変化率の下限値は、二次電池１３０の充電率が運用幅の上限値未満であって目標充電率の上限値より大きいとき、二次電池１３０の充電率に比例して単調増加する値であって、最小レートと最大レートの間の値となる。
【００２２】
次に、本実施形態による出力平滑化装置１４０の動作について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による出力平滑化装置１４０の動作を示すフローチャートである。
まず、出力平滑化装置１４０の充電率推定部１４４は、二次電池１３０の電圧または電流を計測し、これに基づいて二次電池１３０の充電率を推定する（ステップＳ１）。次に、変化率特定部１４６は、充電率推定部１４４が推定した充電率と変化率記憶部１４５が記憶する関係とに基づいて、電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値を特定する（ステップＳ２）。
【００２３】
次に、電力算出部１４７は、出力電力記憶部１４２から、前回の制御において電力系統に出力した電力を読み出す（ステップＳ３）。次に、電力算出部１４７は、変化率特定部１４６が特定した上限値及び下限値を、それぞれ読み出した電力に乗じることで、今回の制御において電力系統に出力可能な電力の上限値及び下限値を算出する（ステップＳ４）。
【００２４】
次に、発電電力計測部１４３は、発電装置１１０が発電した電力を計測する（ステップＳ５）。次に、充放電制御部１４８は、発電電力計測部１４３が計測した発電電力が、電力算出部１４７が算出した上限値を超えるか否かを判定する（ステップＳ６）。
充放電制御部１４８は、発電電力が上限値を超えると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、発電電力から上限値を減じて得られる電力を算出し、当該電力を二次電池１３０に充電するよう電力変換装置１２０を制御する（ステップＳ７）。
【００２５】
他方、充放電制御部１４８は、発電電力が上限値以下であると判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、発電電力計測部１４３が計測した発電電力が、電力算出部１４７が算出した下限値未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
充放電制御部１４８は、発電電力が下限値未満であると判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、下限値から発電電力を減じて得られる電力を算出し、当該電力を二次電池１３０から放電させるよう電力変換装置１２０を制御する（ステップＳ９）。
【００２６】
他方、充放電制御部１４８は、発電電力が下限値以上であると判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、充放電制御部１４８は、二次電池１３０の充放電を行わない（ステップＳ１０）。
そして、ステップＳ７またはステップＳ９で二次電池１３０の充放電の制御をした場合、またはステップＳ１０により充放電を行わなかった場合、出力電力計測部１４１は、電力系統に出力した電力を計測し、その値を出力電力記憶部１４２に記録する（ステップＳ１１）。
以降、出力平滑化装置１４０の動作周期毎に上述した処理を実行する。
【００２７】
ここで、具体例を用いて、本実施形態による出力平滑化装置１４０の動作の説明をする。
図４は、二次電池１３０の充電率、発電装置１１０による発電電力、及び電力系統に出力する電力の推移の例を示す図である。
図４において、時刻ｔ０〜時刻ｔ８は、出力平滑化装置１４０の動作周期毎の時刻である。
まず、図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、二次電池１３０の充電率は目標充電率の下限値以上であるため、許容変化率の上限値及び下限値はそれぞれ最大レート、最小レートとなる。そのため、電力算出部１４７によって算出される電力の上限値は、図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０において出力された電力の１２０％の電力となり、下限値は、時刻ｔ０において出力された電力の８０％の電力になる。時刻ｔ１において発電電力は、電力の上限値より大きいため、電力系統に出力される電力（出力電力）は、時刻ｔ０において出力された電力の１２０％の電力となり、当該出力電力と発電電力との差の電力が二次電池１３０に充電される。
【００２８】
次に、図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ２において、二次電池１３０の充電率は目標充電率の下限値以上であるため、許容変化率の上限値及び下限値はそれぞれ最大レート、最小レートとなる。そのため、電力算出部１４７によって算出される電力の上限値は、図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１において出力された電力の１２０％の電力となり、下限値は、時刻ｔ１において出力された電力の８０％の電力になる。時刻ｔ２において発電電力は、電力の下限値より小さいため、出力電力は、時刻ｔ１において出力された電力の８０％の電力となり、当該出力電力と発電電力との差の電力が二次電池１３０に充電される。
なお、出力平滑化装置１４０は、時刻ｔ３、ｔ４においても同様の動作を行う。
【００２９】
次に、図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ５において、二次電池１３０の充電率は目標充電率の下限値と運用幅の下限値との中間にあるため、図２に示す関係から、許容変化率の上限値は１００％となり、下限値は最小レートとなる。そのため、電力算出部１４７によって算出される電力の上限値は、図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４において出力された電力と等しい電力となり、下限値は、時刻ｔ４において出力された電力の８０％の電力になる。時刻ｔ５において発電電力は、電力の下限値より小さいため、出力電力は、時刻ｔ４において出力された電力の８０％の電力となり、当該出力電力と発電電力との差の電力が二次電池１３０に充電される。
【００３０】
次に、図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ６において、二次電池１３０の充電率は運用幅の下限値と同値となるため、許容変化率の上限値及び下限値はいずれも最小レートとなる。そのため、電力算出部１４７によって算出される電力の上限値及び下限値はいずれも時刻ｔ５において出力された電力の８０％の電力になる。したがって出力電力は、時刻ｔ５において出力された電力の８０％の電力となり、当該出力電力と発電電力との差の電力が二次電池１３０に充電される。
【００３１】
次に、図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ７において、二次電池１３０の充電率は目標充電率の下限値以上であるため、許容変化率の上限値及び下限値はそれぞれ最大レート、最小レートとなる。そのため、電力算出部１４７によって算出される電力の上限値は、図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔ６において出力された電力の１２０％の電力となり、下限値は、時刻ｔ６において出力された電力の８０％の電力になる。時刻ｔ７において発電電力は、電力の下限値より小さいため、出力電力は、時刻ｔ６において出力された電力の８０％の電力となり、当該出力電力と発電電力との差の電力が二次電池１３０に充電される。
なお、出力平滑化装置１４０は、時刻ｔ８についても同様の動作を行う。
【００３２】
ところで、時刻ｔ６において出力平滑化装置１４０が、図２に示す関係によらず、一律に最小レート以上最大レート以下の許容変化率を用いて制御を行うと、出力電力は、図４（Ｂ）の点線部に示すように、時刻ｔ５において出力された電力の１２０％の電力となる。そのため、時刻ｔ５において二次電池１３０に充電される電力は、上述した本実施形態による制御によって充電される電力と比較して少なくなる。したがって、図２に示す関係によらないで充放電を制御する場合、図４（Ａ）に示すように、上述した本実施形態による制御と比較して、時刻ｔ５以降の二次電池１３０の充電率が低くなる。このことから、本実施形態によれば、出力平滑化装置１４０が二次電池１３０の充電率に応じて許容変化率の上限値及び下限値を変化させることで、二次電池１３０の充電率を目標充電率に近づけることができることが分かる。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、出力平滑化装置１４０は、電力系統に出力可能な電力の許容変化率の上限値及び下限値として、二次電池１３０の充電率に対して単調非減少となる許容変化率を設定する。そのため、二次電池１３０の充電率が高いほど、電力系統に出力可能な電力の上限値が小さくなり、二次電池１３０の充電率が低いほど、電力系統に出力可能な電力の下限値が大きくなる。つまり、二次電池１３０の充電率が高いほど、二次電池１３０を放電する機会が増え、二次電池１３０の充電率が低いほど、二次電池１３０を充電する機会が増える。これにより、電力系統に出力する電力の変化量を所定の範囲内に抑え、かつ二次電池１３０の過充電及び過放電を抑えることができる。
【００３４】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施形態による出力平滑化装置１４０を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
例えば、本実施形態では、変化率特定部１４６が二次電池１３０の充電率に基づいて許容変化率の上限値及び下限値を特定する場合について説明したが、これに限られない。図５に示すように、出力平滑化装置１４０が充電率推定部１４４に代えて電圧計測部１４９を備え、変化率特定部１４６が、電圧計測部１４９が計測した電圧に基づいて許容変化率の上限値及び下限値を特定しても良い。なお、この場合、変化率記憶部１４５は、図２に示す関係に代えて、二次電池１３０の電圧と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係を記憶する。
【００３６】
図６は、二次電池１３０の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係のバリエーションを示す図である。
また、本実施形態では、変化率記憶部１４５が記憶する二次電池１３０の充電率と電力系統に出力可能な電力の許容変化率との関係として図２に示す関係を用いて説明したが、これに限られない。例えば、変化率記憶部１４５は、図６（Ａ）〜図６（Ｇ）に示すようなその他の関係を記憶していても良い。なお、図２及び図６に示す何れの関係も、許容変化率の上限値及び下限値は、二次電池１３０の充電率に対して単調非減少となる関係にある。
【００３７】
上述の出力平滑化装置１４０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００３８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１１０…発電装置  １２０…電力変換装置  １３０…二次電池  １４０…出力平滑化装置  １４１…出力電力計測部  １４２…出力電力記憶部  １４３…発電電力計測部  １４４…充電率推定部  １４５…変化率記憶部  １４６…変化率特定部  １４７…電力算出部  １４８…充放電制御部  １４９…電圧計測部
【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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