(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池が放電した電力を放出し吸収した電力を二次電池に充電する二次電池システムによりアンシラリーサービスを提供する場合の契約電力設定方法であって、
(a) 前記二次電池の想定した開放電圧Ｖｏｃｖ、放電時抵抗Ｒｄ、運転可能下限電圧Ｖｍｉｎ及び運転可能上限放電電流Ｉｍａｘから、前記二次電池の放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘとの関係を算出する工程と、
(b) 前記二次電池の想定した前記開放電圧Ｖｏｃｖ、充電時抵抗Ｒｃ、運転可能上限電圧Ｖｍａｘ及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘから、前記二次電池の放電深度Ａｈと充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係を算出する工程と、
(c) 前記工程(a)及び前記工程(b)において算出された関係から、放電深度ＡｈがＸ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’（ただし、Ｔは放電継続時間であり、Ｔ’は充電継続時間である。）であるときの放電最大電力Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）及び放電深度ＡｈがＸであるときの充電最大電力Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）の合計値Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）＋Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）が最大となるＸを探索する工程と、
(d) 前記工程(c)において探索された最大となるＸにおける放電最大電力Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）を前記二次電池の１台あたりの放電契約電力ベース値Ｐｄ’に決定する工程と、
(e) 前記工程(c)において探索された最大となるＸにおける充電最大電力Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）を前記二次電池の１台あたりの充電契約電力ベース値Ｐｃ’に決定する工程と、
(f) 前記工程(d)において決定された前記放電契約電力ベース値Ｐｄ’から契約放電電力を設定する工程と、
(g) 前記工程(e)において決定された前記充電契約電力ベース値Ｐｃ’から契約充電電力を設定する工程と、
を備える
契約電力設定方法。
【請求項２】
請求項１の契約電力設定方法において、
前記二次電池は、複数の単電池が接続されたモジュール電池であり、
前記契約電力設定方法は、
(h) 前記単電池の性能のバラツキが大きくなるほど補正後の前記運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ及び前記運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘが小さくなるように前記運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ及び前記運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘを補正する工程、
をさらに備え、
前記工程(a)及び前記工程(b)においては、それぞれ、前記工程(h)による補正後の前記運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ及び前記運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘが用いられる
契約電力設定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の契約電力設定方法において、
前記二次電池は、複数の単電池が接続され、並列数がＰであるモジュール電池であり、
前記契約電力設定方法は、
(i) 前記単電池の故障率が大きくなるほど前記放電時抵抗Ｒｄ及び前記充電時抵抗Ｒｃが大きくなるように前記放電時抵抗Ｒｄ及び前記充電時抵抗Ｒｃを補正する工程、
さらに備え、
前記工程(a)及び前記工程(b)においては、それぞれ、前記工程(i)による補正後の前記放電時抵抗Ｒｄ及び前記充電時抵抗Ｒｃが用いられる
契約電力設定方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかの契約電力設定方法において、
(j) 契約期間中の想定運転サイクル数が多くなるほど前記放電時抵抗Ｒｄ及び前記充電時抵抗Ｒｃが大きくなるように前記放電時抵抗Ｒｄ及び前記充電時抵抗Ｒｃを補正する工程、
をさらに備え、
前記工程(a)及び前記工程(b)においては、それぞれ、前記工程(j)による補正後の前記放電時抵抗Ｒｄ及び前記充電時抵抗Ｒｃが用いられる
契約電力設定方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかの契約電力設定方法において、
前記二次電池システムがＮ台の二次電池集合体を備え、Ｎ台の前記二次電池集合体の各々がｎ台の前記二次電池を備え、
前記工程(f)は、放電契約電力ベース値Ｐｄ’に前記二次電池の台数ｎと前記二次電池集合体の台数Ｎから１を減じたＮ−１とを乗じて契約放電電力Ｐｄ’＊ｎ＊（Ｎ−１）を設定し、
前記工程(g)は、充電契約電力ベース値Ｐｃ’に前記二次電池の台数ｎと前記二次電池集合体の台数Ｎから１を減じたＮ−１とを乗じて契約充電電力Ｐｃ’＊ｎ＊（Ｎ−１）を設定する
契約電力設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムによりアンシラリーサービスを提供する場合の契約電力設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンシラリーサービスとは、数秒から数１０分までの比較的短時間の電力の供給と需要との不一致を緩和し、周波数、電圧等を安定化する機能をいう。従来は発電、送電、配電等のサービスと一体的にアンシラリーサービスが提供されていたが、いわゆる電力自由化に伴い、発電、送電、配電等のサービスから独立してアンシラリーサービスが提供されるようになってきている。
【０００３】
アンシラリーサービスを提供する契約においては、充電契約電力、放電契約電力、放電継続時間及び充電継続時間が決められ、充電契約電力及び放電契約電力が大きくなるほど待機料（アンシラリーサービスを提供する対価）が高額になり、放電継続時間及び充電継続時間が長くなるほど待機料が高額になる。したがって、二次電池システムによりアンシラリーサービスを提供する場合は、二次電池システムの能力に適した放電契約電力及び充電契約電力が設定されることが期待される。
【０００４】
特許文献１は、アンシラリーサービスの提供に関する。特許文献１の発明は、本発明と直接的に関連するわけではないが、アンシラリーサービスを提供しているときに二次電池システムの出力の上下限を算出することに言及する（段落００３７等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術においては、二次電池システムの能力が十分に適切に考慮されずに放電契約電力及び充電契約電力が設定されていた。
【０００７】
本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の目的は、二次電池システムの能力に適した放電契約電力及び充電契約電力が設定される契約電力設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、二次電池が放電した電力を放出し吸収した電力を二次電池に充電する二次電池システムによりアンシラリーサービスを提供する場合の契約電力設定方法に関する。
【０００９】
本発明の第１の局面によれば、二次電池の想定した開放電圧Ｖｏｃｖ、放電時抵抗Ｒｄ、運転可能下限電圧Ｖｍｉｎ及び運転可能上限放電電流Ｉｍａｘから、二次電池の放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘとの関係が算出され、二次電池の開放電圧Ｖｏｃｖ、充電時抵抗Ｒｃ、運転可能上限電圧Ｖｍａｘ及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘから、二次電池の放電深度Ａｈと充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係が算出される。算出された関係から、放電深度ＡｈがＸ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’であるときの放電最大電力Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）及び放電深度ＡｈがＸであるときの充電最大電力Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）の合計値Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）＋Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）が最大となるＸが探索される。ただし、Ｔは放電継続時間であり、Ｔ’は充電継続時間である。探索された最大となるＸにおける放電最大電力Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）が二次電池の１台あたりの放電契約電力ベース値Ｐｄ’に決定され、探索された最大となるＸにおける充電最大電力Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）が二次電池１の台あたりの充電契約電力ベース値Ｐｃ’に決定される。決定された放電契約電力ベース値Ｐｄ’から契約放電電力が設定され、決定された充電契約電力ベース値Ｐｃ’から契約充電電力が設定される。
【００１０】
本発明の第２の局面によれば、本発明の第１の局面において、二次電池は、複数の単電池が接続されたモジュール電池である。単電池の性能のバラツキが大きくなるほど補正後の運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘが小さくなるように運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘが補正される。放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘとの関係及び放電深度Ａｈと充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係の算出には、それぞれ、補正後の運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘが用いられる。
【００１１】
本発明の第３の局面によれば、本発明の第１又は第２の局面において、二次電池は、複数の単電池が接続され、並列数がＰであるモジュール電池である。単電池の故障率が大きくなるほど放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃが大きくなるように放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃが補正される。放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘとの関係及び放電深度Ａｈと充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係の算出には、それぞれ、補正後の放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃが用いられる。
【００１２】
本発明の第４の局面によれば、本発明の第１から第３までのいずれかの局面において、契約期間中の想定運転サイクル数が多くなるほど放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃが大きくなるように放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃが補正される。放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘとの関係及び放電深度Ａｈと充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係の算出には、それぞれ、補正後の放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃが用いられる。
【００１３】
本発明の第５の局面によれば、本発明の第１からだい４までのいずれかの局面において、二次電池システムがＮ台の二次電池集合体を備え、Ｎ台の二次電池集合体の各々がｎ台の二次電池を備える。放電契約電力ベース値Ｐｄ’に二次電池の台数ｎと二次電池集合体の台数Ｎから１を減じたＮ−１とを乗じられて契約放電電力Ｐｄ’＊ｎ＊（Ｎ−１）が設定され、充電契約電力ベース値Ｐｃ’に二次電池の台数ｎと二次電池集合体の台数Ｎをから１を減じたＮ−１とを乗じられて契約充電電力Ｐｃ’＊ｎ＊（Ｎ−１）が設定される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の局面によれば、放電継続時間Ｔ及び充電継続時間Ｔ’が経過した後にも放電最大電力Ｐｍａｘ及び充電最大電力Ｐ’ｍａｘが高い状態が維持され、二次電池システムの能力に適した放電契約電力及び充電契約電力が設定される。
【００１５】
本発明の第２の局面によれば、単電池の性能のバラツキにより列電流にバラツキが生じても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００１６】
本発明の第３の局面によれば、単電池が故障しても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００１７】
本発明の第４の局面によれば、運転サイクル数が多くなっても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００１８】
本発明の第５の局面によれば、１台の二次電池集合体が故障しても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００１９】
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】二次電池システムの模式図である。
【図２】モジュール電池の内部における単電池の接続を示す模式図である。
【図３】基本的な契約電力設定方法を示すフローチャートである。
【図４】放電深度−放電最大電力線及び放電深度−充電最大電力線を示す図である。
【図５】補正処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（二次電池システム）
図１は、アンシラリーサービスの提供に使用される二次電池システムの模式図である。
【００２２】
図１に示すように、二次電池システム１００は、Ｎ台のユニット１０２を備える。Ｎ台のユニット１０２の各々は、二次電池集合体であって、ｎ台のモジュール電池１０４を備える。Ｎ及びｎは、自然数であり、１であることも許容される。モジュール電池１０４に代えて単電池が使用されてもよい。
【００２３】
二次電池システム１００は、電力系統１０６に接続され、アンシラリーサービスを提供する。二次電池システム１００は、モジュール電池１０４が放電した電力を電力系統１０６へ放出し、電力系統１０６から吸収した電力をモジュール電池１０４に充電する。二次電池システム１００は、必要な放出電力又は吸収電力が得られるようにＮ台のユニット１０２及びｎ台のモジュール電池１０４の充放電電力を制御する。
【００２４】
図２は、モジュール電池の内部における単電池の接続を示す模式図である。
【００２５】
図２に示すように、モジュール電池１０４の内部においては、複数の単電池１１０が直列及び並列に接続される。図２に示すブロックがさらに直列に接続されてもよい。単電池１１０が直列にのみ接続されてもよく、単電池１１０が並列にのみ接続されてもよい。図２に示すように単電池１１０の直列接続体が並列に接続されてもよいが、単電池１１０の並列接続体が直列に接続されてもよい。
【００２６】
（基本的な契約電力設定方法）
図３は、二次電池システム１００によりアンシラリーサービスを提供する場合の基本的な契約電力設定方法を示すフローチャートである。図４は、モジュール電池１０４の放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘ及び充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係を示すグラフである。
【００２７】
契約電力が設定される場合には、図３に示すように、電池の放電深度Ａｈと放電最大電力Ｐｍａｘとの関係を示す放電深度−放電最大電力線（図４の実線）が算出され（ステップＳ１０１）、電池の放電深度Ａｈと充電最大電力Ｐ’ｍａｘとの関係を示す放電深度−充電最大電力線（図４の点線）が算出される（ステップＳ１０２）。放電深度−放電最大電力線は、モジュール電池１０４の想定した開放電圧Ｖｏｃｖ、放電時抵抗Ｒｄ、運転可能下限電圧Ｖｍｉｎ及び運転可能上限放電電流Ｉｍａｘから算出され、放電深度−充電最大電力線は、モジュール電池１０４の想定した開放電圧Ｖｏｃｖ、充電時抵抗Ｒｃ、運転可能上限電圧Ｖｍａｘ及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘから算出される。開放電圧Ｖｏｃｖ、放電時抵抗Ｒｄ及び充電時抵抗Ｒｃは、放電深度Ａｈの関数である。
【００２８】
続いて、放電深度−放電最大電力線及び放電深度−充電最大電力線から、放電深度ＡｈがＸ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’であるときの放電最大電力Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）及び放電深度ＡｈがＸであるときの充電最大電力Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）の合計値Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）＋Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）が最大となるＸが探索される（ステップＳ１０３）。Ｔ及びＴ’は、それぞれ、契約により決まる放電継続時間及び充電継続時間である。
【００２９】
続いて、最大となるＸにおける放電最大電力Ｐｍａｘ（Ｘ＋Ｉｍａｘ＊Ｔ＋Ｉ’ｍａｘ＊Ｔ’）がモジュール電池１０４の１台あたりの放電契約電力ベース値Ｐｄ’に決定され（ステップＳ１０４）、最大となるＸにおける充電最大電力Ｐ’ｍａｘ（Ｘ）がモジュール電池１０４の１台あたりの充電契約電力ベース値Ｐｃ’に決定される（ステップＳ１０５）。
【００３０】
続いて、決定された放電契約電力ベース値Ｐｄ’から契約放電電力が設定され（ステップＳ１０６）、決定された充電契約電力ベース値Ｐｃ’から契約充電電力が設定される（ステップＳ１０７）。例えば、放電契約電力ベース値Ｐｄ’に電池モジュール１０４の台数ｎとユニット１０２の台数Ｎとが乗じられて契約放電電力Ｐｄ’＊ｎ＊Ｎが設定され、充電契約電力ベース値Ｐｃ’に電池モジュール１０４の台数ｎとユニット１０２の台数Ｎとが乗じられて契約電力充電Ｐｃ’＊ｎ＊Ｎが設定される。
【００３１】
このように放電契約電力及び充電契約電力が設定されると、放電継続時間Ｔ及び充電継続時間Ｔ’が経過した後にも放電最大電力Ｐｍａｘ及び充電最大電力Ｐ’ｍａｘが高い状態が維持され、二次電池システム１００の能力に適した契約放電電力及び契約充電電力が設定される。
【００３２】
（補正処理）
図５は、放電契約電力及び充電契約電力を守るために望ましくは行われる補正処理方法を示すフローチャートである。
【００３３】
補正処理においては、図５に示すように、補正前の運転可能上限充電電流Ｉｍａｘ２及び運転可能上限充電電Ｉ’ｍａｘ２に列電流バラツキ補正係数Ｋ１を乗ずる補正が行われる（ステップ１１０）。当該補正が行われる場合は、放電深度−放電最大電力線及び放電深度−充電最大電力線の算出には、それぞれ、補正後の運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ１及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘ１が用いられる（Ｉｍａｘ＝Ｉｍａｘ１及びＩ’ｍａｘ＝Ｉ’ｍａｘ１）。
【００３４】
列電流バラツキ補正係数Ｋ１は、０以上１以下の値をとり、単電池１１０の性能のバラツキが大きくなるほど小さく設定される。これにより、単電池１１０の性能のバラツキが大きくなるほど補正後の運転可能上限放電電流Ｉｍａｘ１及び運転可能上限充電電流Ｉ’ｍａｘ１が小さくなり、単電池の性能のバラツキにより列電流にバラツキが生じても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００３５】
続いて、健全並列数ｎＰに対する並列数Ｐの比Ｐ／ｎＰを補正前の放電時電池抵抗Ｒｄ２及び充電時電池抵抗Ｒｃ２に乗ずる補正が行われる（ステップ１１１）。当該補正が行われる場合には、放電深度−放電最大電力線及び放電深度−充電最大電力線の算出には、補正後の放電時抵抗Ｒｄ１及び充電時抵抗Ｒｃ１が用いられる（Ｒｄ＝Ｒｄ１及びＲｃ＝Ｒｃ１）。
【００３６】
健全並列数ｎＰは、０以上並列数Ｐ以下の値をとり、単電池１１０の故障率が大きいほど小さく設定され、契約期間中の想定故障率をもとに設定する。これにより、単電池１１０の故障率が大きくなるほど補正後の放電時抵抗Ｒｄ１及び充電時抵抗Ｒｃ１が大きくなり、単電池１１０が故障しても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００３７】
並列数Ｐは、モジュール電池１０４の内部における単電池１１０又は単電池１１０の直列接続体の並列接続数であり、健全並列数ｎＰは当該単電池１１０又は当該単電池１１０の直列接続体のうちの故障していないものの数である。
【００３８】
続いて、補正前の放電時抵抗Ｒｄ２及び充電時抵抗Ｒｃ２に運転サイクルによる抵抗補正係数Ｋ２を乗ずる補正が行われる（ステップＳ１１２）。当該補正が行われる場合は、放電深度−放電最大電力線及び放電深度−充電最大電力線の算出には、補正後の放電時抵抗Ｒｄ１及び充電時抵抗Ｒｃ１が用いられる（Ｒｄ＝Ｒｄ１及びＲｃ＝Ｒｃ１）。
【００３９】
運転サイクルによる抵抗補正係数Ｋ２は、契約期間中の想定運転サイクル数が多くなるほど大きく設定される。これにより、契約期間中の想定運転サイクル数が多くなるほど補正後の放電時抵抗Ｒｄ１及び充電時抵抗Ｒｃ１が大きくなり、運転サイクル数が多くなっても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００４０】
ステップＳ１１１からステップＳ１１３までの補正の全部が実行されることが望ましいが、一部が省略されてもよい。
【００４１】
ステップＳ１０６及びＳ１０７において、放電契約電力ベース値Ｐｄ’に電池モジュール１０４の台数ｎとユニット１０２の台数Ｎから１を減じたＮ−１とが乗じられて契約放電電力Ｐｄ’＊ｎ＊（Ｎ−１）が設定されてもよいし、充電契約電力ベース値Ｐｃ’に電池モジュール１０４の台数ｎとユニット１０２の台数Ｎから１を減じたＮ−１とが乗じられて契約充電電力Ｐｃ’＊ｎ＊（Ｎ−１）が設定されてもよい。これにより、１台のユニット１０２が故障しても放電契約電力及び充電契約電力が守られる。
【００４２】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。しがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。
【符号の説明】
【００４３】
１００  二次電池システム
１０２  ユニット
１０４  モジュール電池
１１０  単電池
【図１】
0005681433.tif 000002
【図２】
0005681433.tif 000003
【図３】
0005681433.tif 000004
【図４】
0005681433.tif 000005
【図５】
0005681433.tif 000006