(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーにより発電した発電電力を系統に供給する自然エネルギー発電システムの幹線に接続可能に構成された電力アシストユニットであって、
前記自然エネルギー発電システムの幹線に接続される分岐電力線と、
前記分岐電力線に接続された第１の電力貯蔵装置と、
前記分岐電力線に接続された電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの下流側に接続された第２の電力貯蔵装置と、
前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備え、
前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させて、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第１の充放電制御と、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下になるように充放電させる、または、前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％以下になるように充放電させる第２の充放電制御を交互に実施し、Ｑ１≦Ｑ２であることを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項２】
請求項１記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを受けて回転する回転体と、前記回転体により駆動される同期発電機と、前記同期発電機と前記系統との間に設けられた電力変換部とを備え、前記電力変換部は、互いに直列接続された、ＡＣ／ＤＣ変換する第１の発電システムインバータおよびＤＣ／ＡＣ変換する第２の発電システムインバータを有するものであり、
前記分岐電力線は、前記第１の発電システムインバータと、前記第２の発電システムインバータとの間を接続する直流幹線に接続される
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項３】
請求項１記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを受けて回転する回転体と、前記回転体により駆動される誘導発電機と、前記誘導発電機の二次巻線に設けられた電力変換部とを備え、前記電力変換部は、互いに直列接続された、ＡＣ／ＤＣ変換する第１の発電システムインバータおよびＤＣ／ＡＣ変換する第２の発電システムインバータを有するものであり、
前記分岐電力線は、前記第１の発電システムインバータと、前記第２の発電システムインバータとの間を接続する直流電力線に接続される
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項４】
請求項１記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーとしての自然光を受けて直流電力を発電する発電装置と、該発電装置と系統との間に設けられた電力変換部とを備えたものであり、
前記分岐電力線は、前記発電装置と前記電力変換部との間を接続する直流幹線に接続される
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項５】
請求項１記載の電力アシストユニットにおいて、
前記幹線は、交流幹線であり、
前記交流幹線に接続されるインバータをさらに備え、
前記分岐電力線は、前記インバータの下流側に接続されていて、前記インバータを介して前記交流幹線に接続される
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項６】
請求項５記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを受けて回転する回転体と、前記回転体により駆動される同期発電機と、前記同期発電機と前記系統との間に設けられ、該同期発電機の発電電力を電力変換して交流電力を出力する電力変換部とを備え、
前記インバータは、前記電力変換部と前記系統との間を接続する交流幹線に接続されることを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項７】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記第１の電力貯蔵装置の出力電圧は、前記第２の電力貯蔵装置の出力電圧よりも高いことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項８】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記分岐電力線の分岐後の電力線のうちの前記第１の電力貯蔵装置側に設けられ、前記第１の電力貯蔵装置と前記分岐電力線との間の接続の遮断／導通をオンオフ制御する直流遮断器を備えている
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項９】
請求項２または６記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギーは風力であり、前記回転体は該風力を受けて回転する
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項１０】
請求項２または６記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギーは水力であり、前記回転体は該水力を受けて回転する
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項１１】
請求項５または６に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記インバータは、前記交流幹線への接続に加えて、前記系統とは異なる別系統への連系が可能に構成されており、
前記自然エネルギー発電システムから前記系統への電源供給が停止したとき、または、前記系統側の電源が喪失したとき、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のうちの少なくともいずれか一方から前記インバータを介して前記別系統に電源供給される
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項１２】
請求項１または５に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記自然エネルギー発電システムは、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御信号を出力する統括制御部を備えたものであり、
前記統括制御部から前記統括制御信号を受け、該統括制御信号に基づいて、前記第１の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる第１の電池制御信号を生成して前記第１の電力貯蔵装置に出力し、かつ、前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる第２の電池制御信号を生成して前記第２の電力貯蔵装置に出力するインターフェース部をさらに備え、
前記インターフェース部を介して前記統括制御部から、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方が充放電駆動され、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電が停止される第１の充放電制御と、前記他方の電力貯蔵装置が充放電駆動され、かつ、前記一方の電力貯蔵装置の充放電が停止される第２の充放電制御とが交互に選択されるように制御される
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項１３】
請求項１２記載の電力アシストユニットにおいて、
前記統括制御部が出力する前記統括制御信号は、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータをオンオフ制御するコンバータ制御指令を含んでおり、
前記インターフェース部は、前記コンバータ制御指令に基づいて、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを駆動／停止させるコンバータ制御信号を該電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータに出力する
ことを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項１４】
請求項１記載の電力アシストユニットと、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備えた電力アシストシステムであって、
前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方を充放電駆動させ、かつ他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第１の充放電制御と、前記他方の電力貯蔵装置を充放電駆動させ、かつ前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第２の充放電制御とを交互に実施する
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項１５】
請求項１に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記統括制御部は、前記第１の充放電制御において、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、前記他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる一方、前記第２の充放電制御において、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％以下になるように充放電させ、前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる制御を実施するものであり、かつ、Ｑ１≦５０であり、Ｑ１＜Ｑ２≦１００であり、前記第１の充放電制御の時間よりも前記第２の充放電制御の時間の方が短いことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項１６】
請求項５記載の電力アシストユニットと、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備えた電力アシストシステムであって、
前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方に充放電駆動させ、かつ他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第１の充放電制御と、前記他方の電力貯蔵装置を充放電駆動させ、かつ前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第２の充放電制御とを交互に実施する
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項１７】
請求項１に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記統括制御部は、前記第１の充放電制御において、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、前記他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる一方、前記第２の充放電制御において、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％以下になるように充放電させ、前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させるものであり、かつ、Ｑ１≦５０であり、Ｑ１≦Ｑ２≦１００であり、前記第１の充放電制御の時間よりも前記第２の充放電制御の時間の方が短いことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項１８】
請求項５記載の電力アシストユニットと、を備えた電力アシストシステムであって、
前記統括制御部は、前記第１の充放電制御において、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる一方、前記第２の充放電制御において、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下になるように充放電させて，Ｑ１≦５０であり、Ｑ１＋Ｑ２≦１００であることを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項１９】
請求項１に記載の電力アシストユニットにおいて、
Ｑ１％は５０％であり、かつ、Ｑ２％は１００％であることを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項２０】
請求項１５、１７または１８に記載の電力アシストシステムにおいて、
前記統括制御部は、前記発電電力の状態を示す電力監視信号を受け、該電力監視信号に基づいて前記分岐電力線におけるアシスト電力を示す充放電指令波形を算出し、該分岐電力線の充放電波形が前記充放電指令波形になるように前記第１の充放電制御および前記第２の充放電制御を実施する
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項２１】
請求項２０記載の電力アシストシステムにおいて、
前記統括制御部は、前記充放電指令波形として、前記電力監視信号に基づいて算出した振幅および充放電周期を有する三角波を矩形波の組み合わせに近似した三角近似波を、前記第１の充放電制御に適用する第１の充放電指令と、前記第２の充放電制御に適用する第２の充放電指令とに分解して、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置を制御する
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項２２】
請求項１４または１６記載の電力アシストシステムにおいて、
前記統括制御部は、前記発電電力の状態を示す電力監視信号を受け、前記電力監視信号に基づいて前記分岐電力線におけるアシスト電力を示す三角波の充放電指令波形を算出し、該三角波を前記第１の充放電制御に適用する第１の充放電指令と、前記第２の充放電制御に適用する第２の充放電指令とに分解して、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置を制御する
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項２３】
請求項１６に記載の電力アシストシステムにおいて、
前記統括制御部は、前記発電電力の状態を示す電力監視信号を受け、該電力監視信号に基づいて前記インバータと前記交流幹線との間の電力線におけるアシスト電力を示す充放電指令波形を算出し、該分岐電力線の充放電波形が前記算出された充放電波形となるように前記第１の充放電制御および前記第２の充放電制御を実施する
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項２４】
請求項１に記載の電力アシストユニットにおいて、
前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電を停止する第３の充放電制御と、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以下になるように充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下になるように充放電させる第４の充放電制御と有し、
前記統括制御部は、前記第１の充放電制御及び前記第２の充放電制御を組み合わせた第５の充放電制御と、前記第３の充放電制御及び前記第４の充放電制御を組み合わせた第６の充放電制御とを所定の割合で実施可能に構成されていることを特徴とする電力アシストユニット。
【請求項２５】
請求項１４、１６または１８に記載の電力アシストシステムにおいて、
前記統括制御部は、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの駆動／停止をオンオフ制御可能に構成されており、前記第２の電力貯蔵装置に充放電動作をさせるとき前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを駆動させる一方、前記第２の電力貯蔵装置の充放電動作を停止させるとき前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【請求項２６】
請求項１６に記載の電力アシストシステムにおいて、
前記統括制御部は、前記インバータの駆動／停止をオンオフ制御可能に構成されており、前記第１の電力貯蔵装置または前記第２の電力貯蔵装置に充放電動作をさせるとき、前記インバータを駆動させる一方、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれにも充放電動作をさせていないとき、前記インバータを停止させる
ことを特徴とする電力アシストシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギー発電システムに接続され、自然エネルギー発電システムの発電電力が系統に安定供給されるようにアシストする電力アシストユニットおよび電力アシストシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策やエネルギーの自給率向上などを目的として、自然エネルギーの活用が推進されており、特に太陽光発電や風力発電の普及が進んでいる。しかし、これらの自然エネルギーを活用した発電は、天候などの変化に追従して出力電力が変動する。そのため、多数の自然エネルギー発電システムが電力系統に接続されると、それらの自然エネルギー発電システムの出力電力が急変した場合、電力系統の運用が不安定になる問題がある。例えば、自然エネルギー発電システムに風力発電システムを用いる場合、気象条件による風力の強弱で系統への電源供給が不安定になる場合がある。非特許文献１では、風力発電における出力変動の調査研究結果として、短周期の出力電力の変動の大きさと、その変動の発生頻度との間には正規分布の関係がみられることが報告されている。
【０００３】
そこで、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収するために、自然エネルギー発電システムに蓄電池システムを併設することが有効であることが知られている。例えば、特許文献１には、風力発電機と、風力発電機から出力される発電電力を変圧器を介して電力系統に送る送電経路とを備え、この送電経路に変圧器を介して電力貯蔵装置（キャパシタシステム）を併設する風力発電システムが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、電源との負荷の間に複数の二次電池を配設して、これらの二次電池で常時に電力補償動作を実行するようにした電力貯蔵装置が開示されている。このものでは、複数の二次電池を、常時の電力補償動作にのみ使用する第１グループと、この第１グループの二次電池が回復充電される期間だけその回復充電される二次電池に代わり電力補償動作に使用される第２グループとに二分している。
【０００５】
特許文献３には、直流バスに直流電力を供給する直流電力供給手段と、直流バスとの間で充放電を行う第１の蓄電手段および第２の蓄電手段とを備え、負荷休止時間帯の電力消費を抑制して高い電力効率を得ることのできる直流給電システムが開示されている。このものでは、軽負荷時は、制御部によって各第１の動作電源および第２の動作電源を遮断して各直流電力供給手段および第２の蓄電手段から直流バスへの電力供給を遮断することができ、各第１の動作電源および第２の動作電源を遮断した分だけ消費電力を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１６８２５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７３８２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２８０２８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“周波数変動の観点から見た風力発電連系可能量の正確な把握”、［online］、２００９年４月２１日、経済産業省資源エネルギー庁新エネルギー対策課、［平成２６年５月９日検索］  ＜URL：http://www.meti.go.jp/committee/materials /g50426aj.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、自然エネルギー発電システムに蓄電池システムを併設する場合、自然エネルギーは、天候や気象状況等の影響を受けることがあり、その発生状況を正確に予測することが難しいため、必要な電池の容量を精度よく見積もることが難しい。特に、自然エネルギー発電システムを設置する段階では、充放電電力等の使用条件や必要なマージン等を設定することが難しい場合がある。そのため、余裕をもった容量の蓄電池を蓄電池システムに設置することが必要となり、蓄電池システムが大型化するとともに、高価になるという問題がある。特に、自然エネルギー発電システムとして、風力発電システムを用いる場合、風車の設置されている場所の気象状況により風車の回転速度が変化するため、出力電力の変動が大きい。そのため、必要な蓄電池の容量を精度よく見積もることがより難しくなる。一方で、蓄電池システムが有する電池バンクの端子電圧が決まると、一義的に電池バンクに用いる電池のセル数が決まるため、使用条件等により電池の並列接続による増設を行う必要がある場合には、既存の電池バンクに用いている電池と同数のセルを有する電池を並列接続する必要があり、電池バンクの蓄電容量が過剰になる場合がある。
【０００９】
さらに、上述の出力電力の変動を吸収する高レートの充放電（例えば、数分程度の周期）を実施する必要がある。すなわち、蓄電池システムの電池への充放電時間が短く、かつ充放電回数が多くなる。このような高レートの充放電を要する発電システムに、例えば特許文献１に記載されたような単一の蓄電池システム（キャパシタシステム）を併設した場合、高レートの充放電による蓄電池システムが有する電池（キャパシタ）への負担が大きいため、その電池寿命が低下する。特許文献２では、電源との負荷の間に複数の二次電池を配設する技術が開示されているが、常時の電力補償動作に使用するのは第１グループの二次電池のみであり、特許文献１の場合と同様に、出力電力の変動を吸収する高レートの充放電を実施すると常時に使用する第１グループの二次電池の寿命が低下する。高レートの充放電を実現するために、電池のセル数を増加させ、蓄電容量を増加させることも可能であるが、蓄電池システムが大型化するとともに、高価になるという問題が生じる。
【００１０】
特許文献３は、直流バスに対して、第１の蓄電池を有する第１の蓄電手段と、第２の蓄電池とＤＣＤＣコンバータとを有する第２の蓄電手段とが接続されているが、直流バスに対して負荷が直接接続されているため、第１および第２の蓄電池への高レートの充放電を実施することができない。
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、自然エネルギー発電システムの発電電力が系統に安定供給されるようにアシストする電力アシストユニットおよび電力アシストシステムにおいて、電力アシストユニットおよび電力アシストシステムが有する蓄電池を長寿命化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、自然エネルギー発電システムの幹線に接続可能に構成された電力アシストユニットにおいて、第１の電力貯蔵装置と第２の電力貯蔵装置との間に電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを設けるように構成したものである。
【００１３】
すなわち、本発明の第１態様では、自然エネルギーにより発電した発電電力を系統に供給する自然エネルギー発電システムの幹線に接続可能に構成された電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギー発電システムの幹線に接続される分岐電力線と、前記分岐電力線に接続された第１の電力貯蔵装置と、前記分岐電力線に接続された電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの下流側に接続された第２の電力貯蔵装置とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第１態様によると、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの下流側に第２の電力貯蔵装置を設けているため、第１の電力貯蔵装置の端子電圧によらず、任意の端子電圧を有する第２の電力貯蔵装置を設置することができる。これにより、例えば、自然エネルギー発電システムおよび電力アシストユニットを所定の設置場所に設置した後等において、使用条件等に応じた電力アシストユニットのトータルの蓄電容量に変更の必要が生じた際でも、第２の電力貯蔵装置のセル数の変更等による蓄電容量の微調整が可能になる。
【００１５】
さらに、このような構成にすることによって、第１の電力貯蔵装置と第２の電力貯蔵装置との充放電電圧の差分と電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータとによって、いずれか一方の電池バンクの電圧が高い状態と、他方の電池バンクの電圧が高い状態とが自動的にかつ交互に形成される。すなわち、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置には、自動的にかつ交互に休止時間が設けられる。具体的には、例えば、第１の電力貯蔵装置から充放電する電圧が高ければ、第１の電力貯蔵装置からの充放電によって分岐電力線が駆動され、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータが壁になって第２の電力貯蔵装置の充放電は停止する。すなわち、第２の電力貯蔵装置には、休止時間が設けられる。一方で、第２の電力貯蔵装置から充放電する電圧が高ければ、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された第２の電力貯蔵装置からの充放電によって分岐電力線が駆動され、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータが壁になって第１の電力貯蔵装置の充放電は停止する。すなわち、第１の電力貯蔵装置には、休止時間が設けられる。これにより、自然エネルギー発電システムの電力アシスト動作において、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置の充放電において休止時間が設けられない場合と比較して、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置の長寿命化を実現することができる。
【００１６】
本発明の第２態様では、第１態様記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを受けて回転する回転体と、前記回転体により駆動される同期発電機と、前記同期発電機と前記系統との間に設けられた電力変換部とを備え、前記電力変換部は、互いに直列接続された、ＡＣ／ＤＣ変換する第１の発電システムインバータおよびＤＣ／ＡＣ変換する第２の発電システムインバータを有するものであり、前記分岐電力線は、前記第１の発電システムインバータと、前記第２の発電システムインバータとの間を接続する直流幹線に接続されることを特徴とする。
【００１７】
第２態様記載の構成にすることにより、同期発電機を備えた自然エネルギー発電システムに本態様に係る電力アシストユニットを適用することができる。
【００１８】
本発明の第３態様では、第１態様記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを受けて回転する回転体と、前記回転体により駆動される誘導発電機と、前記誘導発電機の二次巻線に設けられた電力変換部とを備え、前記電力変換部は、互いに直列接続された、ＡＣ／ＤＣ変換する第１の発電システムインバータおよびＤＣ／ＡＣ変換する第２の発電システムインバータを有するものであり、前記分岐電力線は、前記第１の発電システムインバータと、前記第２の発電システムインバータとの間を接続する直流電力線に接続されることを特徴とする。
【００１９】
第３態様記載の構成にすることにより、誘導発電機を備えた自然エネルギー発電システムに本態様に係る電力アシストユニットを適用することができる。
【００２０】
本発明の第４態様では、第１態様記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーとしての自然光を受けて直流電力を発電する発電装置と、該発電装置と系統との間に設けられた電力変換部とを備えたものであり、前記分岐電力線は、前記発電装置と前記電力変換部との間を接続する直流幹線に接続されることを特徴とする。
【００２１】
第４態様記載の構成にすることにより、自然光を受けて直流電力を発電する発電装置、例えば、太陽光発電装置を備えた自然エネルギー発電システムに本態様に係る電力アシストユニットを適用することができる。
【００２２】
本発明の第５態様では、第１態様記載の電力アシストユニットにおいて、前記幹線は、交流幹線であり、前記交流幹線に接続されるインバータをさらに備え、前記分岐電力線は、前記インバータの下流側に接続されていて、前記インバータを介して前記交流幹線に接続されることを特徴とする。
【００２３】
第５態様の電力アシストユニットは、分岐電力線の直流電力を交流電力に変換するインバータを備えているため、電力アシストユニットを交流幹線に接続することが可能になる。
【００２４】
本発明の第６態様では、第５態様記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーを受けて回転する回転体と、前記回転体により駆動される同期発電機と、前記同期発電機と前記系統との間に設けられ、該同期発電機の発電電力を電力変換して交流電力を出力する電力変換部とを備え、前記インバータは、前記電力変換部と前記系統との間を接続する交流幹線に接続されることを特徴とする。
【００２５】
第６態様によると、同期発電機を備えた自然エネルギー発電システムに電力アシストユニットを適用することが可能になる。具体的には、電力変換された後の発電電力が送電される交流幹線に電力アシストユニットを接続することが可能になる。
【００２６】
本発明の第７態様では、第１から第６態様のうちのいずれか一態様に記載の電力アシストユニットにおいて、前記第１の電力貯蔵装置の出力電圧は、前記第２の電力貯蔵装置の出力電圧よりも高いことを特徴とする。
【００２７】
第７態様によると、第２の電力貯蔵装置の出力電圧が第１の電力貯蔵装置の出力電圧よりも低い、すなわち、第２の電力貯蔵装置の蓄電容量が第１の電力貯蔵装置の蓄電容量よりも少ない。このような構成とすることにより、例えば、同じ容量である第１の電力貯蔵装置を並列接続する場合と比較して、蓄電容量の増減を微調整しつつ、電力アシストユニットを小型化することができる。
【００２８】
本発明の第８態様では、第１から第６態様のうちのいずれか一態様に記載の電力アシストユニットにおいて、前記分岐電力線の分岐後の電力線のうちの前記第１の電力貯蔵装置側に設けられ、前記第１の電力貯蔵装置と前記分岐電力線との間の接続の遮断／導通をオンオフ制御する直流遮断器を備えていることを特徴とする。
【００２９】
第８態様によると、直流遮断器は、第１の電力貯蔵装置と分岐電力線との間の接続を物理的に遮断することができるため、例えば、第１の電力貯蔵装置が充放電動作を停止しているとき、分岐電力線と第１の電力貯蔵装置との間の電力の伝播をより確実に遮断することができる。
【００３０】
本発明の第９態様では、第２または第６態様に記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギーは風力であり、前記回転体は該風力を受けて回転することを特徴とする。
【００３１】
第９態様記載の構成にすることにより、風力発電システム等の風力を利用した発電システムに対して本態様に係る電力アシストユニットを適用することができる。なお、風力発電システムは、風車の設置されている場所の気象状況により風車の回転速度が変化するため、出力電力の変動が大きく、高レートの充放電を行うため、より高い長寿命化の効果が得られる。
【００３２】
本発明の第１０態様では、第２または第６態様に記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギーは水力であり、前記回転体は該水力を受けて回転することを特徴とする。
【００３３】
第１０態様記載の構成にすることにより、水力発電システムや揚力発電システム等の水力を利用した発電システムに対して本態様に係る電力アシストユニットを適用することができる。
【００３４】
本発明の第１１態様では、第５または第６態様に記載の電力アシストユニットにおいて、前記インバータは、前記交流幹線への接続に加えて、前記系統とは異なる別系統への連系が可能に構成されており、前記自然エネルギー発電システムから前記系統への電源供給が停止したとき、または、前記系統側の電源が喪失したとき、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のうちの少なくともいずれか一方から前記インバータを介して前記別系統に電源供給されることを特徴とする。
【００３５】
第１１態様によると、電力アシストユニットは、別系統への連系が可能に構成されており、自然エネルギー発電システムから系統への電源供給が停止したとき、または、系統側の電源が喪失したとき、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置のうちの少なくともいずれか一方から別系統に電源を供給可能である。すなわち、異常状態の発生時における非常時用の電源等としても活用することができる。
【００３６】
本発明の第１２態様では、第１または第５態様に記載の電力アシストユニットにおいて、前記自然エネルギー発電システムは、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御信号を出力する統括制御部を備えたものであり、前記統括制御部から統括制御信号を受け、該統括制御信号に基づいて、前記第１の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる第１の電池制御信号を生成して前記第１の電力貯蔵装置に出力し、かつ、前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる第２の電池制御信号を生成して前記第２の電力貯蔵装置に出力するインターフェース部をさらに備え、前記インターフェース部を介して前記統括制御部から、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方が充放電駆動され、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電が停止される第１の充放電制御と、前記他方の電力貯蔵装置が充放電駆動され、かつ、前記一方の電力貯蔵装置の充放電が停止される第２の充放電制御とが交互に選択されるように制御されることを特徴とする。
【００３７】
第１２態様によると、統括制御部からの統括制御信号を受け、インターフェース部を介して、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置のいずれか一方が充放電駆動されているとき、他方の電力貯蔵装置の充放電装置が停止される、すなわち、他方の電力貯蔵装置には休止時間が設けられる。これにより、このような休止時間を設ける制御をしない場合と比較して、電力貯蔵装置を長寿命化することができる。特に、電力アシストユニットに対して高レートの充放電を行った場合において、より高い長寿命化の効果が得られる。
【００３８】
本発明の第１３態様では、第１２態様記載の電力アシストユニットにおいて、前記統括制御部が出力する前記統括制御信号は、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータをオンオフ制御するコンバータ制御指令を含んでおり、前記インターフェース部は、前記コンバータ制御指令に基づいて、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを駆動／停止させるコンバータ制御信号を該電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータに出力することを特徴とする。
【００３９】
第１３態様によると、統括制御信号からコンバータ制御指令に基づいて、コンバータ制御信号により電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを駆動／停止可能であるため、例えば、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを駆動する必要がないとき、例えば、第２の電力貯蔵装置が停止しているとき、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることができる。これにより、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの駆動率を低減させることができ、電力アシストユニット全体の効率を向上させることができる。
【００４０】
本発明の第１４態様では、電力アシストシステムは、第１態様記載の電力アシストユニットと、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備えている。前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方を充放電駆動させ、かつ他方の電池の充放電を停止させる第１の充放電制御と、前記他方の電池を充放電駆動させ、かつ前記一方の電池の充放電を停止させる第２の充放電制御とを交互に実施することを特徴とする。
【００４１】
本態様に係る充放電制御を統括制御部が実施することにより、第１の電力貯蔵装置の充放電電力と第２の電力貯蔵装置の充放電電力が合成されて分岐電力線に送電される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。統括制御部は、この電力アシスト動作において、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置のいずれか一方を充放電駆動させているとき、他方の電力貯蔵装置の充放電装置を停止させる、すなわち、他方の電力貯蔵装置には休止時間を設ける。そして、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置に対して、上記の充放電駆動制御と上記の充放電停止制御とを交互に実施する。これにより、このような休止時間を設ける制御をしない場合と比較して、電力貯蔵装置を長寿命化することができる。特に、電力アシストユニットに対して高レートの充放電を行った場合において、より高い長寿命化の効果が得られる。
【００４２】
本発明の第１５態様では、第１４態様記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記第１の充放電制御において、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、前記他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる一方、前記第２の充放電制御において、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％（Ｑ１＜Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣが０％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させ、前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる制御を実施するものであり、かつ、前記第１の充放電制御の時間よりも前記第２の充放電制御の時間の方が短い。
【００４３】
本発明の第１５態様では、第２の充放電制御に係る充放電電力が第１の充放電制御に係る充放電電力よりも大きいため、電力アシストユニットから自然エネルギー発電システムの幹線に対して、統括制御部が本態様に係る充放電制御を実施することにより、分岐電力線に突状のアシスト電力が送電される。これにより、より効果的に自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。この電力アシスト動作において、統括制御部は、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置に対して、それぞれ休止時間を設けるように充放電制御を行っている。これにより、このような休止時間を設ける制御をしない場合と比較して、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置の長寿命化を実現することができる。
【００４４】
また、統括制御部は、一方の電力貯蔵装置にＳＯＣをＱ１％（ＳＯＣを０％以上Ｑ１％以下の区間）に設定して充放電させる第１の充放電制御の時間のよりも、他方の電力貯蔵装置にＳＯＣをＱ２％（ＳＯＣが０％以上Ｑ２％以下の区間）に設定して充放電させる第２の充放電制御の時間の方が短くなるように制御している。Ｑ１とＱ２の間には、Ｑ１＜Ｑ２の関係があるため、高いＳＯＣである他方の電力貯蔵装置の方が一方の電力貯蔵装置よりも充放電に係る負担が大きい。したがって、第１の充放電制御の時間よりも第２の充放電制御の時間を短くすることによって、電力アシストユニット全体の長寿命化を実現することができる。
【００４５】
本発明の第１６態様では、電力アシストシステムは、第５態様記載の電力アシストユニットと、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備えている。前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方に充放電駆動させ、かつ他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第１の充放電制御と、前記他方の電力貯蔵装置を充放電駆動させ、かつ前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第２の充放電制御とを交互に実施することを特徴とする。
【００４６】
第１６態様によると、統括制御部は、第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置に対して第１４態様と同様の充放電制御を実施する。これにより、このような休止時間を設ける制御をしない場合と比較して、電力貯蔵装置を長寿命化することができる。特に、電力アシストユニットに対して高レートの充放電を行った場合において、より高い長寿命化の効果が得られる。
【００４７】
本発明の第１７態様では、第１６態様記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記第１の充放電制御において、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、前記他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる一方、前記第２の充放電制御において、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％（Ｑ１≦Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣが０％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させ、前記一方の電力貯蔵装置の充放電を停止させるものであり、かつ、前記第１の充放電制御の時間よりも前記第２の充放電制御の時間の方が短いことを特徴とする。
【００４８】
本態様に係る充放電制御を統括制御部が実施することにより、第１５態様と同様に、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができるとともに、本態様のような休止時間を設ける制御をしない場合と比較して、第１の電力貯蔵装置および第２の電力貯蔵装置の長寿命化を実現することができる。
【００４９】
本発明の第１８態様では、電力アシストシステムは、第１態様記載の電力アシストユニットと、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備えている。前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方をＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣ０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電を停止させる第１の充放電制御と、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％（ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％（Ｑ１＋Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させる第２の充放電制御とを交互に実施することを特徴とする。
【００５０】
本態様に係る充放電制御を統括制御部が実施することにより、第１の電力貯蔵装置の充放電電力と第２の電力貯蔵装置の充放電電力が合成されて分岐電力線に送電される。このとき、他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％（ＳＯＣ０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％（ＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させて、この２つの電力が合成されるので、分岐電力線に突状のアシスト電力が送電される。これにより、より効果的に自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
【００５１】
この電力アシスト動作において、統括制御部は、他方の電力貯蔵装置に対して、休止時間を設けるように充放電制御を行っているため、このような休止時間を設ける制御をしない場合と比較して、電力貯蔵装置を長寿命化することができる。特に、電力アシストユニットに対して高レートの充放電を行った場合において、より高い長寿命化の効果が得られる。この態様では、統括制御部は、一方の電力貯蔵装置に対して、休止時間を設ける制御を行っていない。しかしながら、統括制御部は、一方の電力貯蔵装置に対して、充放電動作の期間中、ＳＯＣがＱ１％（ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させるものとしている。このような充放電制御とすることにより、上記の一方の電力貯蔵装置の充放電に係る負担を軽減することができ、電力貯蔵装置の長寿命化を実現することができる。
【００５２】
本発明の第１９態様では、電力アシストシステムは、第５態様記載の電力アシストユニットと、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置の充放電を駆動／停止させる統括制御部とを備えている。前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方をＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電を停止する第１の充放電制御と、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％（ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％（Ｑ１＋Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させる第２の充放電制御とを交互に実施することを特徴とする。
【００５３】
本態様に係る充放電制御を統括制御部が実施することにより、第１８態様と同様に、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収することができる。また、一方の電力貯蔵装置に対して、休止時間を設ける制御を行っていないが、その一方の電力貯蔵装置の充放電に係る負担を軽減することができ、電力貯蔵装置の長寿命化を実現することができる。
【００５４】
本発明の第２０態様では、第１５、１７、１８または１９態様に記載の電力アシストシステムにおいて、Ｑ１％は５０％であり、かつ、Ｑ２％は１００％であることを特徴とする。
【００５５】
第２０態様によると、Ｑ１％を５０％、Ｑ２％を１００％にすることにより、分岐電力線における合成された充放電電力波形として、矩形波の組み合わせにより三角波に近似させた合成波形を得ることができる。これにより、短周期の出力電力の変動の大きさと、その変動の発生頻度との間の正規分布の関係に応じた充放電制御を実施することができるため、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収することができる。
【００５６】
本発明の第２１態様では、第１５、１７、１８または１９態様に記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記発電電力の状態を示す電力監視信号を受け、該電力監視信号に基づいて前記分岐電力線におけるアシスト電力を示す充放電指令波形を算出し、該分岐電力線の充放電波形が前記充放電指令波形になるように前記第１の充放電制御および前記第２の充放電制御を実施することを特徴とする。
【００５７】
第２１態様によると、統括制御部は、発電電力の状態を示す電力監視信号に応じた第１の充放電制御および第２の充放電制御を実施することができるため、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収する充放電制御を実施することができる。
【００５８】
本発明の第２２態様では、第２１態様記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記充放電指令波形として、前記電力監視信号に基づいて算出した振幅および充放電周期を有する三角波を矩形波の組み合わせに近似した三角近似波を、前記第１の充放電制御に係る第１の充放電指令と、前記第２の充放電制御に係る第２の充放電指令とに分解して、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置を制御することを特徴とする。
【００５９】
第２２態様によると、統括制御部は、電力監視信号に基づいて算出した振幅および充放電周期を有する三角波を矩形波の組み合わせに近似した三角近似波に基づいて第１の充放電制御および第２の充放電制御を実施する。これにより、短周期の出力電力の変動の大きさと、その変動の発生頻度との間の正規分布の関係に応じた充放電制御を実施することができるため、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収することができる。
【００６０】
本発明の第２３態様では、第１４または１６態様記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記発電電力の状態を示す電力監視信号を受け、前記電力監視信号に基づいて前記分岐電力線におけるアシスト電力を示す三角波の充放電指令波形を算出し、該三角波を前記第１の充放電制御に適用する第１の充放電指令と、前記第２の充放電制御に適用する第２の充放電指令とに分解して、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置を制御することを特徴とする。
【００６１】
第２３態様によると、統括制御部は、電力監視信号に基づいて算出した振幅および充放電周期を有する三角波に基づいて第１の充放電制御および第２の充放電制御を実施する。これにより、短周期の出力電力の変動の大きさと、その変動の発生頻度との間の正規分布の関係に応じた充放電制御を実施することができるため、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収することができる。
【００６２】
本発明の第２４態様では、第１６または１９態様に記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記発電電力の状態を示す電力監視信号を受け、該電力監視信号に基づいて前記インバータと前記交流幹線との間の電力線におけるアシスト電力を示す充放電指令波形を算出し、該分岐電力線の充放電波形が前記算出された充放電波形となるように前記第１の充放電制御および前記第２の充放電制御を実施することを特徴とする。
【００６３】
第２４態様によると、電力監視信号に基づいてインバータの上流側の充放電波形を算出し、その算出した充放電波形になるように第１の充放電制御および第２の充放電制御を実施する。これにより、短周期の出力電力の変動の大きさと、その変動の発生頻度との間の正規分布の関係に応じた充放電制御を実施することができるため、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収することができる。
【００６４】
本発明の第２５態様では、第１４、１６、１８または１９態様に記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれか一方をＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、かつ、他方の電力貯蔵装置の充放電を停止する第３の充放電制御と、前記一方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ１％（ＳＯＣが０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、かつ、前記他方の電力貯蔵装置をＳＯＣがＱ２％（Ｑ１＋Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させる第４の充放電制御と有し、前記統括制御部は、前記第１の充放電制御及び前記第２の充放電制御を組み合わせた第５の充放電制御と、前記第３の充放電制御及び前記第４の充放電制御を組み合わせた第６の充放電制御とを所定の割合で実施可能に構成されていることを特徴とする。
【００６５】
第２５態様によると、統括制御部は、第５の充放電制御と第６の充放電制御とを所定の割合で実施可能に構成されているため、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収するために最適な組み合わせを設置場所等の設置状況や気象状況等に応じて適宜組み合わせることができる。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動をより効果的に吸収することができる。
【００６６】
本発明の第２６態様では、第１４、１６、１８または１９態様に記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの駆動／停止をオンオフ制御可能に構成されており、前記第２の電力貯蔵装置に充放電動作をさせるとき前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを駆動させる一方、前記第２の電力貯蔵装置の充放電動作を停止させるとき前記電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを停止させることを特徴とする。
【００６７】
第２６態様によると、第２の電力貯蔵装置が停止している期間、すなわち、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを充放電電力が通過しない期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータをオフ制御している。これにより、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの駆動率を低減させることができるため、電力アシストユニット全体の効率を向上させることができる。また、統括制御部が第１の電力貯蔵装置、第２の電力貯蔵装置および電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータを統括して制御することができるため、統括制御部による制御について、種々の情報、例えば電力貯蔵装置の稼働情報等に基づく制御を実施することが可能になり、制御性能を向上させることができる。
【００６８】
本発明の第２７態様では、第１６または１９態様に記載の電力アシストシステムにおいて、前記統括制御部は、前記インバータの駆動／停止をオンオフ制御可能に構成されており、前記第１の電力貯蔵装置または前記第２の電力貯蔵装置に充放電動作をさせるとき、前記インバータを駆動させる一方、前記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれにも充放電動作をさせていないとき、前記インバータを停止させることを特徴とする。
【００６９】
第２７態様によると、記第１の電力貯蔵装置および前記第２の電力貯蔵装置のいずれにも充放電動作をさせていないとき、すなわち、インバータを充放電電力が通過しない期間、インバータをオフ制御している。これにより、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータの駆動率を低減させることができるため、電力アシストユニット全体の効率を向上させることができる。また、統括制御部が第１の電力貯蔵装置、第２の電力貯蔵装置、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータおよびインバータを統括して制御することができるため、統括制御部による制御について、種々の情報、例えば電力貯蔵装置の稼働情報等に基づく制御を実施することが可能になり、制御性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００７０】
本発明の電力アシストユニットは、発電システムから系統への電力を安定供給するための電力アシスト機能を有しつつ、電力アシストユニットが備える電力貯蔵装置の長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの構成例を示した図である。
【図２】第１の電力検知信号の電力波形例を示した図である。
【図３】充放電パターン１の波形例を示した図である。
【図４】充放電パターン２の波形例を示した図である。
【図５】充放電パターン３の波形例を示した図である。
【図６】充放電パターン４の波形例を示した図である。
【図７】充放電パターン５の波形例を示した図である。
【図８】第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例１を示した図である。
【図９】第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例２を示した図である。
【図１０】第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの他の変形例３を示した図である。
【図１１】第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの他の変形例４を示した図である。
【図１２】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの構成例を示した図である。
【図１３】充放電パターン６の波形例を示した図である。
【図１４】充放電パターン７の波形例を示した図である。
【図１５】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例１を示した図である。
【図１６】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例２を示した図である。
【図１７】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例３を示した図である。
【図１８】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例４を示した図である。
【図１９】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例５を示した図である。
【図２０】第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例６を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。また、実施形態内に発明の理解を容易にするために電圧値、電力値、充電容量値、放電容量値、充放電容量値等の各種の数値を例示しているが、これらの数値は発明の技術的範囲を限定する意図を有するものではない。
【００７３】
＜第１の実施形態＞
−システムの構成−
図１は第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの構成例を示した図である。自然エネルギー発電システムとしての風力発電システム１０は、系統４０に接続可能に構成されており、具体的には、風を受けて回転する回転体としての風車１１と、風車１１の回転軸に接続され、回転体により駆動される同期発電機１２と、同期発電機１２で発電された電力を電力変換する電力変換部１３とを備えている。電力変換部１３は、幹線Ｌ１１を介して同期発電機１２で発電された交流電力を受け、直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）して幹線Ｌ１２に出力する第１の発電システムインバータ１３ａと、幹線Ｌ１２の直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）して幹線Ｌ１３に出力する第２の発電システムインバータ１３ｂとを備えている。幹線Ｌ１３は、変圧器４２を介して系統４０に連系されている。これにより、風力発電システム１０の出力電力は、変圧器４２によって変圧されて系統４０に供給される。風力発電システム１０および系統用電源４１から供給された電力は、変圧器４３や変圧器４５を介して、工場４４や家庭４６等に供給される。
【００７４】
電力アシストシステム２は、風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に接続された電力アシストユニット２０と、電力アシストユニット２０を統括して制御する統括制御部２９とを備えている。
【００７５】
電力アシストユニット２０は、一端が風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に接続された遮断器２１と、遮断器２１の他端に接続された分岐電力線Ｌ２２と、この分岐電力線Ｌ２２に接続された第１の電力貯蔵装置としての第１の電池バンク２３と、分岐電力線Ｌ２２に接続された電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４と、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の下流側に電力線Ｌ２３を介して接続された第２の電力貯蔵装置としての第２の電池バンク２５と、インターフェース部２６とを備えている。本開示において、電力アシストユニット２０内において、幹線Ｌ１２に近い側を上流側と称し、幹線Ｌ１２から遠い側を下流側と称するものとする。
【００７６】
遮断器２１は、風力発電システム１０の幹線Ｌ１２と、電力アシストユニット２０の分岐電力線Ｌ２２との遮断／導通を切り替え可能に構成されており、電力アシストユニット２０が電力アシスト動作をしているとき、すなわち、例えば第１の電池バンク２３および／または第２の電池バンク２５が充放電しているとき、幹線Ｌ１２と分岐電力線Ｌ２２とを導通させる。一方で、過電流発生時や異常発生時等（例えば、落雷があり雷サージ等の異常電圧が発生した場合）には、自動的にまたは統括制御部２９等の制御を受けて（制御信号線は図示しない）、幹線Ｌ１２と分岐電力線Ｌ２２との接続を遮断する。
【００７７】
第１の電池バンク２３は、高レートの充放電に対応可能に構成された電池バンクであり、例えば、リチウムイオン電池により構成されている。第１の電池バンク２３は、端子電圧が風力発電システム１０の幹線Ｌ１２と同じになるように構成されている。例えば、第１の電池バンク２３の端子電圧は８００Ｖである。
【００７８】
第２の電池バンク２５は、高レートの充放電に対応可能に構成された電池バンクであり、例えば、リチウムイオン電池により構成されている。また、第２の電池バンク２５は、端子電圧が第１の電池バンク２３の端子電圧以下になるように構成されている。すなわち、例えば、第１の電池バンク２３の端子電圧が８００Ｖの場合、第２の電池バンク２５は、例えば、端子電圧が３Ｖ以上、かつ、６００Ｖ以下の範囲になるように構成される。第１の電池バンク２３や第２の電池バンク２５の端子電圧は、例えば、リチウムイオン電池に使用するセルのタイプやセル数等を変えることにより設定することができる。
【００７９】
なお、第２の電池バンク２５の端子電圧は、６００Ｖ以下に限定されない。例えば、第２の電池バンク２５の端子電圧が６００Ｖを超えてもよく、例えば、第１の電池バンク２３の端子電圧と同じであってもよい。また、本開示では、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５は、リチウムイオン電池により構成されているものとするが、例えば、鉛電池、ＮａＳ（ナス）電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池のような他の電池を用いてもよい。以下の説明においても同様である。
【００８０】
電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、第２の電池バンク２５の出力端子に接続され、その出力端子電圧を昇圧して分岐電力線Ｌ２２に接続する機能を有しており、その入力電圧範囲は、第２の電池バンク２５の端子電圧の設定範囲に応じた範囲に設定されている。このような構成にすることにより、第２の電池バンク２５の蓄電容量を柔軟に変更することができる。これにより、例えば、風力発電システム１０および電力アシストユニット２０を設置した後に、使用条件等に応じて、電力アシストユニット２０のトータルの蓄電容量に変更の必要が生じた場合においても、第２の電池バンク２５の蓄電容量による微調整が可能になる。
【００８１】
また、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との間に電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を設ける構成にすることによって、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電圧の差分と、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４とによって、いずれか一方の電池バンクの電圧が高い状態と、他方の電池バンクの電圧が高い状態とが自動的にかつ交互に形成される。すなわち、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５には、自動的にかつ交互に休止時間が設けられることとなる。
【００８２】
例えば、第１の電池バンク２３から充放電する電圧が高ければ、第１の電池バンク２３からの充放電によって分岐電力線Ｌ２２が駆動され、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４が壁になって第２の電池バンク２５の充放電は停止する。すなわち、第２の電池バンク２５には、休止時間が設けられる。一方で、第２の電池バンク２５から充放電する電圧が高ければ、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を介して出力された第２の電池バンク２５からの充放電によって分岐電力線Ｌ２２が駆動され、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４が壁になって第１の電池バンク２３の充放電は停止する。すなわち、第１の電池バンク２３には、休止時間が設けられる。
【００８３】
これにより、風力発電システム１０の電力アシスト動作において、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に高レートの充放電が行われるような場合においても、休止時間が設けられない場合と比較して、電池の長寿命化を実現することができる。なお、図１の電力アシストユニット２０において、遮断器２１は必ずしも必要ではなく、なくても同様の効果が得られる。
【００８４】
統括制御部２９は、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の幹線Ｌ１２の電力状況を示す電力監視信号としての第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、第１の電池バンク２３、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４および第２の電池バンク２５を制御する統括制御信号ＳＣ１をインターフェース部２６に出力する。また、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３から電池電圧、充放電電流、充放電電力を示す第１の電池監視信号ＳＭ２を受け、第１の電池バンク２３の充放電状況等を監視する。同様に、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５から電池電圧、充放電電流、充放電電力を示す第２の電池監視信号ＳＭ３を受け、第２の電池バンク２５の充放電状況等を監視する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシストが行われた後の交流電力が送電される幹線Ｌ１３の電力状況を示す第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。なお、統括制御部２９は、幹線Ｌ１２の電力状況に代えて、同期発電機１２で発電された交流電力が供給される幹線Ｌ１１の電力状況を示す信号を第１の電力検知信号ＳＭ１として受け、その第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて生成した統括制御信号ＳＣ１をインターフェース部２６に出力するようにしてもよい。
【００８５】
−電力安定化制御（充放電制御）−
≪風力発電システムの発電電力の変動≫
図２（ａ），（ｂ）は、図１の風力発電システム１０において、第１の電力検知信号ＳＭ１の波形の一例を示した図である。すなわち、風力発電システム１０において、電力変換部１３による電力変換後の発電電力波形の一例を示した図である。図２（ａ）において、実線は第１の電力検知信号ＳＭ１の波形であり、一点鎖線は風力発電システム１０のプロファイル波形である。図２（ｂ）は、プロファイル波形（図２（ａ）の一点鎖線）に対する第１の電力検知信号ＳＭ１の変動幅を示した図であり、横軸の時間［ｍｉｎ］は、例えば２０［ｍｉｎ］である。
【００８６】
図２（ｂ）では、風力発電システム１０から系統４０への電力を安定供給するために許容される出力電力の変動幅がＰ１であるものとし、出力電力の変動に係る上限の閾値がＰ２、出力電力の変動に係る下限の閾値がＰ３であるものとして説明する。例えば、風力発電システムの発電電力が４ＭＷの場合において、Ｐ１の値は、例えば５００ｋＷに設定される。そのとき、例えば、Ｐ２は＋２５０ｋＷ、Ｐ３は−２５０ｋＷに設定される。なお、許容する変動幅Ｐ１〜Ｐ３は、これに限定されず、任意に設定可能な値である。
【００８７】
前述の非特許文献１に記載された調査研究結果から、図２（ｂ）に示したような短周期の出力電力の変動の大きさと、その変動の発生頻度との間には正規分布の関係がある。すなわち、図２（ｂ）において、出力電力の変動が上限の閾値Ｐ２を超える部分（図２（ｂ）の右上がり斜線）の変動の大きさと発生頻度、および出力電力の変動が下限の閾値Ｐ３を下回る部分（図２（ｂ）の右下がり斜線）の変動の大きさと発生頻度との間にも、正規分布の関係があると考えられる。
【００８８】
そこで、発明者らは、風力発電システム１０から系統４０への電力の変動幅を所定の範囲内（例えば、Ｐ１以内）に収めるために、上記の正規部分布の関係に基づいた所定のパターンの充放電指令を統括制御部２９から第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に対して与えることにした。以下、統括制御部２９による具体的な充放電制御について、詳細に記載する。
【００８９】
なお、以下の説明において、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５は、満充電容量が４Ｃであるものとする。したがって、以下の説明において、第１の電池バンク２３にＳＯＣ（State Of Charge）１００％で充放電するとは、充放電容量４Ｃで充放電することを指すものとし、第２の電池バンク２５においても同様とする。また、ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間で充放電するとは、０Ｃ以上２Ｃ以下の充放電容量で充放電することを指すものとする。ここで、ＳＯＣとは、満充電容量に対する現在の充電容量の割合である。また、充電容量１Ｃとは、公称容量値の容量を有するセルを定電流で充電して、１時間で充電完了となる電流値のことである。同様に、放電容量１Ｃとは、公称容量値の容量を有するセルを定電流で放電して、１時間で放電完了となる電流値のことである。また、充放電容量０Ｃ以上２Ｃ以下の区間で充放電するとは、充電容量０Ｃ以上２Ｃ以下の区間で充電し、放電容量０Ｃ以上２Ｃ以下の区間で放電することである。なお、説明の便宜上、満充電容量が４Ｃであるものとしているが、満充電容量は４Ｃよりも大きくても、小さくてもよい。
【００９０】
≪充放電制御≫
まず、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、この第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、風力発電システム１０の出力電力を安定化させるための充放電パターンを算出する。具体的には、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形とを比較し、充放電パターンに使用する所定のパターン（波形形状）を選定するとともに、その充放電パターンに適用する充放電容量、充放電周期等を算出する。
【００９１】
統括制御部２９が所定の充放電パターンとして選定する波形形状は、例えば、方形波、三角波、矩形波を組み合わせて三角波に近似させた波形等がある。以下、充放電パターンの例を挙げて充放電制御について詳細に説明する。
【００９２】
（充放電パターン１）
図３は、充放電パターンとして方形波を選定した例を示す図である。具体的には、図３（ａ）では、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、充放電パターンとして方形波を選定し、充放電パターンに適用する充放電容量として充電容量が４Ｃ、放電容量が４Ｃと算出した例を示している。また、充放電の１サイクル期間（Ｔ１０〜Ｔ１１）を５［ｍｉｎ］、１サイクル期間のうちの充電期間、放電期間ともに２．５［ｍｉｎ］と算出した例を示している。ここで、１サイクル期間とは、充電と放電とを交互に実施する場合において、充電の開始から放電の終了までを１周期分実施したときの期間を指すものとし、以下同様とする。
【００９３】
次に、統括制御部２９は、充放電パターンを分解して、第１の電池バンク２３を制御するための第１の電池制御パターンおよび第２の電池バンク２５を制御するための第２の電池制御パターンを生成する。このとき、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に充放電を停止する休止時間（レストタイム）が設けられるように、第１および第２の電池制御パターンを生成する。また、上記の充放電パターンに基づいて、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を制御するための電力変換部制御パターンを生成する。
【００９４】
その後、統括制御部２９は、第１および第２の電池制御パターンの情報および電力変換部制御パターンの情報を付加した統括制御信号ＳＣ１をインターフェース部２６に出力する。
【００９５】
インターフェース部２６は、統括制御部２９から受けた統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成された充放電指令である第１の電池制御信号ＳＣ２を第１の電池バンク２３に出力する。また、同様にして生成された充放電指令である第２の電池制御信号ＳＣ３を第２の電池バンク２５に出力する。さらに、インターフェース部２６は、統括制御部２９から受けた統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成された電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４のオン／オフ制御指令であるコンバータ制御信号ＳＣ４を電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４に出力する。
【００９６】
これにより、統括制御部２９は、インターフェース部２６を介して、第１の電池バンク２３、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４および第２の電池バンク２５を一括制御することができる。このように一括制御を可能とすることにより、統括制御部２９等が搭載された基板を最適化することができ、制御遅延が起こりにくくなるとともに、ノイズ影響も受けにくくなるというメリットがある。また、電力アシストユニット２０にインターフェース部２６を設け、インターフェース部２６を介した制御を可能にすることにより、利便性を向上させることができる。具体的には、例えば、既存の風力発電システムに本開示に係る電力アシストシステムを併設する場合に、既存の風力発電システムが有する制御部（例えば、電力監視用の制御部）を置き換えることなく、本開示に係る統括制御部として活用しやすくすることができる。なお、以下の説明において、統括制御部２９が第１の電池バンク２３、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４および第２の電池バンク２５を制御するに際し、インターフェース部２６を介して制御信号を出力することによりこれらの制御を実施する旨を省略し、単に統括制御部２９がこれらの制御を実施すると記載する場合がある。
【００９７】
具体的には、まず、統括制御部２９は、図３（ｂ）に示すように、第１の電池制御パターン（第１の電池制御信号ＳＣ２）として、時間Ｔ１０から時間Ｔ１１までの１サイクル期間および時間Ｔ１２から時間Ｔ１３までの１サイクル期間、図３（ａ）の充放電パターンに基づいた充放電指令を第１の電池バンク２３に出力する。これにより、第１の電池バンク２３は、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充放電される。一方で、統括制御部２９は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までの１サイクル期間および時間Ｔ１３から時間Ｔ１４までの１サイクル期間は、充放電停止指令を第１の電池バンク２３に出力して、第１の電池バンク２３の充放電を停止させて休止時間を設ける。時間Ｔ１４以降は、時間Ｔ１０から時間Ｔ１４までの制御を繰り返して実施する。
【００９８】
一方で、統括制御部２９は、図３（ｃ）に示すように、第２の電池制御パターン（第２の電池制御信号ＳＣ３）として、時間Ｔ１０から時間Ｔ１１までの１サイクル期間および時間Ｔ１２から時間Ｔ１３までの１サイクル期間は、充放電停止指令を第２の電池バンク２５に出力して、第２の電池バンク２５の充放電を停止させるとともに、コンバータ制御信号ＳＣ４により電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオフ制御し、第２の電池バンク２５および電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４に休止時間を設ける。一方で、統括制御部２９は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までの１サイクル期間および時間Ｔ１３から時間Ｔ１４までの１サイクル期間は、図３（ａ）の充放電パターンに基づいた充放電指令を第２の電池バンク２５に出力し、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御する。これにより、第２の電池バンク２５は、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充放電される。時間Ｔ１４以降は、時間Ｔ１０から時間Ｔ１４までの制御を繰り返して実施する。
【００９９】
上記のような制御を実施することにより、分岐電力線Ｌ２２では、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電力が合成され、図３（ａ）に示すような充放電電力が分岐電力線Ｌ２２に送電される。すなわち、電力アシストユニット２０から幹線Ｌ１２に対して、図３（ａ）に示すような充放電電力が送電され、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形との比較結果に基づいた電力アシスト動作が実施される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
【０１００】
この電力アシスト動作において、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５は、それぞれ１サイクル期間毎に休止時間を有する。このように、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に休止時間を設けることにより、図３（ａ）〜（ｃ）に示したような高レートの充放電を行った場合においても、このような制御をしない場合と比較して、電池の長寿命化を実現することができる。また、第２の電池バンク２５が停止している期間は、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオフ制御しているため、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動率を低減させることができる。これにより、電力アシストユニット２０全体の効率を向上させることができる。具体的には、例えば電力アシストユニット２０全体の効率を１０％以上向上させることができる。
【０１０１】
なお、図３（ｂ），（ｃ）において、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５は、１サイクル期間毎に休止時間を有するものとしたが、これに限定されない。例えば、２サイクル以上の任意のサイクル毎に休止時間を有するようにしてもよい。また、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の休止時間が異なっていてもかまわない。
【０１０２】
また、図３（ｂ），（ｃ）において、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５は、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充放電されるものとしたが、これに限定されない。例えば、ＳＯＣ１００％未満の任意のＲ１％（ＳＯＣ０％以上Ｒ１％以下の区間）で第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５を充放電してもよい。これにより、統括制御部２９による制御を簡素化することができる。
【０１０３】
また、図３（ａ）〜（ｃ）において、第２の電池バンク２５が停止している期間は、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオフ制御するものとしたが、これに限定されない。例えば、第２の電池バンク２５が停止している期間も含めて、第１の電池バンク２３および／または第２の電池バンク２５の充放電が実施されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するようにしてもよい。
【０１０４】
（充放電パターン２）
図４は、充放電パターンとして矩形波を組み合わせて三角波に近似させた波形（以下、三角近似波ともいう）を選定した例を示す図である。具体的には、図４（ａ）の例では、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、充放電パターンとして三角近似波を選定し、この三角近似波の元となる充放電パターン（三角波）として、充電容量の最大値が４Ｃ、放電容量の最大値が４Ｃであり、かつ、充放電の１サイクル期間（Ｔ２０〜Ｔ２６）を１０［ｍｉｎ］と、１サイクル期間のうちの充電期間（Ｔ２０〜Ｔ２３）、放電期間（Ｔ２３〜Ｔ２６）ともに５［ｍｉｎ］と算出した例を示している（図４（ａ）の破線参照）。統括制御部２９は、図４（ａ）の実線で示すように、算出した充放電パターン（三角波）に基づいて、矩形波の組み合わせである三角近似波を生成する。
【０１０５】
次に、統括制御部２９は、三角近似波を分解して、第１の電池バンク２３を制御するための第１の電池制御パターンおよび第２の電池バンク２５を制御するための第２の電池制御パターンを生成する。このとき、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に充放電を停止する休止時間（レストタイム）が設けられるように、第１および第２の電池制御パターンを生成する。その後、統括制御部２９は、インターフェース部２６を介して、図４（ｂ）に示す第１の電池制御信号ＳＣ２（第１の電池制御パターン）を第１の電池バンク２３に出力し、図４（ｃ）に示す第２の電池制御信号ＳＣ３（第２の電池制御パターン）を第２の電池バンク２５に出力する。
【０１０６】
また、統括制御部２９は、上記の充放電パターンに基づいて、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を制御するための電力変換部制御パターンを生成し、コンバータ制御信号ＳＣ４（電力変換部制御パターン）として電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４に出力する。例えば、統括制御部２９は、図４（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、すなわち、第１の電池バンク２３および／または第２の電池バンク２５の充放電が実施されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するコンバータ制御信号ＳＣ４を出力する。
【０１０７】
図４（ｂ），（ｃ）に戻り、時間Ｔ２０から時間Ｔ２１までの期間（例えば２［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充電させる（図４（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図４（ｃ）参照）。
【０１０８】
時間Ｔ２１から時間Ｔ２２までの期間（例えば１［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３に休止時間を設ける（図４（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５をＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充電させる（図４（ｃ）参照）。
【０１０９】
時間Ｔ２２から時間Ｔ２４までの期間（例えば４［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させる（図４（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図４（ｃ）参照）。
【０１１０】
時間Ｔ２４から時間Ｔ２５までの期間（例えば１［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３に休止時間を設ける（図４（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５をＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で放電させる（図４（ｃ）参照）。
【０１１１】
時間Ｔ２５から時間Ｔ２６までの期間（例えば２［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で放電させる（図４（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図４（ｃ）参照）。時間Ｔ２６以降、統括制御部２９は、時間Ｔ２０から時間Ｔ２６までの制御を繰り返して実施する。
【０１１２】
上記のような制御を実施することにより、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電力が合成され、図４（ａ）に示すような充放電電力が分岐電力線Ｌ２２に送電される。すなわち、電力アシストユニット２０から幹線Ｌ１２に対して、図４（ａ）に示すような充放電電力が送電され、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形との比較結果に基づいた電力アシスト動作が実施される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
【０１１３】
この電力アシスト動作において、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に対して、それぞれ休止時間を設けるように充放電制御を行っている。これにより、図４（ａ）〜（ｃ）に示したような高レートの充放電を行った場合においても、このような制御をしない場合と比較して、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の長寿命化を実現することができる。
【０１１４】
また、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に対して、休止時間を設けるとともに、充放電を実施する場合においてもＳＯＣ５０％以下（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させるものとしている。このような充放電制御とすることにより、ＳＯＣ５０％以上を含む区間、例えばＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）やＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間）で充放電させる場合と比較して、電池の長寿命化を実現することができる。一方で、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５に対して、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充放電させるが、休止時間を第１の電池バンク２３よりも長い時間設けるように制御している。例えば、本態様では、充放電期間に対して、休止時間が４倍設けられるように制御している。このような制御を実施することにより、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）の充放電を実施しつつ、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５とを含む電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現することができる。
【０１１５】
なお、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に図４（ｂ）に示す充放電指令（以下、第１の充放電指令ともいう）を与え、第２の電池バンク２５に図４（ｃ）に示す充放電指令（以下、第２の充放電指令ともいう）を与えるものとしたが、第１の電池バンク２３に第２の充放電指令を与え、第２の電池バンク２５に第１の充放電指令を与えるようにしても、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の寿命、並びに電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現するという効果が得られる。
【０１１６】
また、本充放電制御の説明において、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３を充放電駆動させるとき、ＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させ、第２の電池バンク２５を充放電駆動させるとき、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充放電させるものとしたが、これに限定されない。例えば、第１の電池バンク２３を充放電駆動させるとき、ＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣ０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、第２の電池バンク２５を充放電駆動させるとき、ＳＯＣがＱ２％（Ｑ１＜Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣ０％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させた場合においても、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の寿命、並びに電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現することができる。
【０１１７】
また、統括制御部２９は、図４（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するものとしたが、これに限定されない。例えば、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５が停止している期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオフ制御するように制御してもよい。このような制御を実施することにより、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動率を低減させることができるため、電力アシストユニット２０全体の効率を向上させることができる。
【０１１８】
また、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５において、充放電期間に対して休止時間が４倍設けられるように制御しているが、休止時間を第１の電池バンク２３よりも長い時間設けていれば、４倍よりも短くてもよいし、４倍を超えてもよく、その場合においても電力アシストユニット２０の長寿命化の効果が得られる。
【０１１９】
（充放電パターン３）
図５は、充放電パターンとして三角近似波を選定した場合において、統括制御部２９が他の充放電パターンを生成した例を示す図である。
具体的には、図５（ａ）の例では、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、三角近似波を選定しており、この三角近似波の元となる充放電パターン（三角波）として、図４（ａ）の破線と同じ三角波を算出した例を示している。統括制御部２９は、図４（ａ）と同様に、算出した充放電パターン（三角波）に基づいて、矩形波の組み合わせである三角近似波を生成する。
【０１２０】
次に、統括制御部２９は、三角近似波を分解して、第１の電池バンク２３を制御するための第１の電池制御パターンおよび第２の電池バンク２５を制御するための第２の電池制御パターンを生成する。その後、統括制御部２９は、インターフェース部２６を介して、図５（ｂ）に示す第１の電池制御信号ＳＣ２を第１の電池バンク２３に出力し、図５（ｃ）に示す第２の電池制御信号ＳＣ３を第２の電池バンク２５に出力する。
【０１２１】
また、統括制御部２９は、上記の充放電パターンに基づいて、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を制御するための電力変換部制御パターンを生成し、コンバータ制御信号ＳＣ４（電力変換部制御パターン）として電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４に出力する。例えば、統括制御部２９は、図５（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するコンバータ制御信号ＳＣ４を出力する。
【０１２２】
図５（ｂ）に戻り、時間Ｔ２０から時間Ｔ２６までの期間（例えば１０［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させる。
一方で、図５（ｃ）に戻り、時間Ｔ２０から時間Ｔ２１までの期間（例えば２［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける。
時間Ｔ２１から時間Ｔ２２までの期間（例えば１［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５をＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間）で充電させる。
時間Ｔ２２から時間Ｔ２４までの期間（例えば４［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける。
時間Ｔ２４から時間Ｔ２５までの期間（例えば１［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５をＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間）で放電させる。
時間Ｔ２５から時間Ｔ２６までの期間（例えば２［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける。時間Ｔ２６以降、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に対して、時間Ｔ２０〜Ｔ２６と同じ制御を繰り返して実施する。
【０１２３】
上記のような制御を実施することにより、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電力が合成され、図５（ａ）に示すような充放電電力が分岐電力線Ｌ２２に送電される。すなわち、電力アシストユニット２０から幹線Ｌ１２に対して、図５（ａ）に示すような充放電電力が送電され、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形との比較結果に基づいた電力アシスト動作が実施される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
【０１２４】
この電力アシスト動作において、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５に対して、休止時間を設けるように充放電制御を行っている。これにより、図５（ｃ）に示したような高レートの充放電を行った場合においても、このような制御をしない場合と比較して、第２の電池バンク２５の有する電池の長寿命化を実現することができる。この態様では、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に対して、休止時間を設ける制御を行っていない。しかしながら、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に対して、電力アシスト動作（充放電動作）の全期間にわたってＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させるものとしている。このような充放電制御とすることにより、ＳＯＣ５０％以上を含む区間、例えばＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）やＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間）で充放電する場合と比較して、電池バンクの長寿命化を実現することができる。一方で、第２の電池バンク２５は、ＳＯＣ５０％以上を含む区間（ＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間））で充放電させるが、ＳＯＣ５０％であり、かつ、休止時間を長く設けるように制御している。例えば、本態様では、充放電期間に対して、休止時間が４倍設けられるように制御している。このような制御を実施することにより、システム全体としては、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）と同等の充放電を実施しつつ、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５とを含む電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現することができる。
【０１２５】
なお、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に図５（ｂ）に示す充放電指令（以下、第３の充放電指令ともいう）を与え、第２の電池バンク２５に図５（ｃ）に示す充放電指令（以下、第４の充放電指令ともいう）を与えるものとしたが、第１の電池バンク２３に第４の充放電指令を与え、第２の電池バンク２５に第３の充放電指令を与えるようにしても、各電池バンクの寿命および電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現するという効果が得られる。
【０１２６】
また、本充放電制御の説明において、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３を充放電駆動させるとき、ＳＯＣ５０％（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させ、第２の電池バンク２５を充放電駆動させるとき、ＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間）で充放電させるものとしたが、これに限定されない。例えば、第１の電池バンク２３を充放電駆動させるとき、ＳＯＣがＱ１％（Ｑ１≦５０であり、かつ、ＳＯＣ０％以上Ｑ１％以下の区間）で充放電させ、第２の電池バンク２５を充放電駆動させるとき、ＳＯＣがＱ２％（Ｑ１＋Ｑ２≦１００であり、かつ、ＳＯＣがＱ１％以上Ｑ２％以下の区間）で充放電させた場合においても、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の寿命、並びに電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現することができる。
【０１２７】
また、統括制御部２９は、図５（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するものとしたが、これに限定されない。例えば、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５が停止している期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオフ制御するように制御してもよい。このような制御を実施することにより、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動率を低減させることができるため、電力アシストユニット２０全体の効率を向上させることができる。
【０１２８】
（充放電パターン４）
図６は、充放電パターンとして三角近似波を選定した場合において、統括制御部２９が図４（ｂ），（ｃ）に示した第１および第２の充放電指令と、図５（ｂ），（ｃ）に示した第３および第４の充放電指令とを組み合わせて実施する例を示す図である。
具体的には、図６（ａ）の例では、図４（ａ）と同様に、統括制御部２９は、破線で示した三角波を算出し、実線で示した矩形波の組み合わせである三角近似波を生成する。
次に、統括制御部２９は、三角近似波を分解して、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５を制御するための電池制御パターンを生成し、インターフェース部２６を介して、図６（ｂ）に示す第１の電池制御信号ＳＣ２を第１の電池バンク２３に出力し、図６（ｃ）に示す第２の電池制御信号ＳＣ３を第２の電池バンク２５に出力する。また、統括制御部２９は、図６（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するコンバータ制御信号ＳＣ４を出力する。
【０１２９】
図６（ｂ），（ｃ）に戻り、時間Ｔ３０から時間Ｔ３１までの期間（例えば１０［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３に図４（ｂ）に示す第１の充放電指令（時間Ｔ２０から時間Ｔ２６までの期間と同じ指令）を与える。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５に図４（ｃ）に示す第２の充放電指令（時間Ｔ２０から時間Ｔ２６までの期間と同じ指令）を与える。
時間Ｔ３１から時間Ｔ３２までの期間（例えば１０［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３に図５（ｂ）に示す第３の充放電指令（時間Ｔ２０から時間Ｔ２６までの期間と同じ指令）を与える。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５に図５（ｃ）に示す第４の充放電指令（時間Ｔ２０から時間Ｔ２６までの期間と同じ指令）を与える。時間Ｔ３２以降、統括制御部２９は、時間Ｔ３０から時間Ｔ３２までの制御を繰り返して実施する。
【０１３０】
上記のような制御を実施することにより、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電力が合成され、図６（ａ）に示すような充放電電力が分岐電力線Ｌ２２に送電される。すなわち、電力アシストユニット２０から幹線Ｌ１２に対して、図６（ａ）に示すような充放電電力が送電され、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形との比較結果に基づいた電力アシスト動作が実施される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
また、充放電パターン２と充放電パターン３とを組み合わせた充放電パターンにより第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の充放電を実施しているため、充放電パターン２や充放電パターン３をそれぞれ適用した場合と同様に、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５とを含む電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現することができる。
【０１３１】
なお、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に第１の充放電指令（図４（ｂ））を与え、かつ、第２の電池バンク２５に第２の充放電指令（図４（ｃ））を与える第５の充放電指令と、第１の電池バンク２３に第３の充放電指令（図５（ｂ））を与え、かつ、第２の電池バンク２５に第４の充放電指令（図５（ｃ））を与える第６の充放電指令とを、１サイクル期間毎に交互に与えるものとしたが、これに限定されない。例えば、第５の充放電指令を複数のサイクル期間連続して与え、その後第６の充放電指令を複数のサイクル期間連続して与え、これを交互に繰り返してもよい。
【０１３２】
また、第１の電池バンク２３に第２の充放電指令（図４（ｃ））を与え、かつ、第２の電池バンク２５に第１の充放電指令（図４（ｂ））を与える第７の充放電指令と、第１の電池バンク２３に第４の充放電指令（図５（ｃ））を与え、かつ、第２の電池バンク２５に第３の充放電指令（図５（ｂ））を与える第８の充放電指令とを、１サイクル期間毎に交互に与えるようにしてもよいし、例えば、第７の充放電指令を複数のサイクル期間連続して与え、その後第８の充放電指令を複数のサイクル期間連続して与え、これを交互に繰り返してもよい。また、第５〜第８の充放電指令を任意の組み合わせで与えてもよい。
【０１３３】
また、矩形波の組み合わせは、充放電パターン２〜４に限定されず、他の矩形波の組み合わせによって三角近似波を実現してもよい。このとき、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の少なくともいずれか一方に休止時間を設けるように三角近似波を生成する。
【０１３４】
（充放電パターン５）
図７は、充放電パターンとして三角波を選定した例を示す図である。具体的には、図７（ａ）の例では、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、充放電パターンとして三角波を選定しており、充放電パターンとして、充電容量の最大値が４Ｃ、放電容量の最大値が４Ｃであり、かつ、充放電の１サイクル期間（Ｔ４０〜Ｔ４６）を１０［ｍｉｎ］と、１サイクル期間のうちの充電期間（Ｔ４０〜Ｔ４３）、放電期間（Ｔ４３〜Ｔ４６）ともに５［ｍｉｎ］を算出した例を示している。
次に、統括制御部２９は、三角波を分解して、第１の電池バンク２３を制御するための第１の電池制御パターンおよび第２の電池バンク２５を制御するための第２の電池制御パターンを生成する。その後、統括制御部２９は、インターフェース部２６を介して、図７（ｂ）に示す第１の電池制御信号ＳＣ２（第１の電池制御パターン）を第１の電池バンク２３に出力し、図７（ｃ）に示す第２の電池制御信号ＳＣ３（第２の電池制御パターン）を第２の電池バンク２５に出力する。また、統括制御部２９は、図７（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４をオン制御するコンバータ制御信号ＳＣ４を出力する。
【０１３５】
図７（ｂ），（ｃ）に戻り、時間Ｔ４０から時間Ｔ４１までの期間（例えば約１．９［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ７５％（ＳＯＣ０％以上７５％以下の区間）で、かつ、ＳＯＣが０％から７５％まで線形増加するように充電させる（図７（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図７（ｃ）参照）。
時間Ｔ４１から時間Ｔ４２までの期間（例えば１．２［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３に休止時間を設ける（図７（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５をＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で、かつ、ＳＯＣが０％から７５％まで立ち上がった後、１００％まで線形増加し、その後１００％から７５％まで線形減少して０％に立ち下がるように充電させる（図７（ｃ）参照）。
時間Ｔ４２から時間Ｔ４３までの期間（例えば１．９［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ７５％（ＳＯＣ０％以上７５％以下の区間）で、かつ、ＳＯＣが７５％から０％まで線形減少するように充電させる（図７（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図７（ｃ）参照）。
【０１３６】
時間Ｔ４３から時間Ｔ４４までの期間（例えば１．９［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ７５％（ＳＯＣ０％以上７５％以下の区間）で、かつ、ＳＯＣが０％から７５％まで線形増加するように放電させる（図７（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図７（ｃ）参照）。
時間Ｔ４４から時間Ｔ４５までの期間（例えば１．２［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３に休止時間を設ける（図７（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５をＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で、かつ、ＳＯＣが０％から７５％まで立ち上がった後、１００％まで線形増加し、その後１００％から７５％まで線形減少して０％に立ち下がるように放電させる（図７（ｃ）参照）。
時間Ｔ４５から時間Ｔ４６までの期間（例えば１．９［ｍｉｎ］）において、統括制御部２９は、第１の電池制御信号ＳＣ２により、第１の電池バンク２３をＳＯＣ７５％（ＳＯＣ０％以上７５％以下の区間）で、かつ、ＳＯＣが７５％から０％まで線形減少するように放電させる（図７（ｂ）参照）。また、統括制御部２９は、第２の電池制御信号ＳＣ３により、第２の電池バンク２５の充放電を停止させ、第２の電池バンク２５に休止時間を設ける（図７（ｃ）参照）。時間Ｔ４６以降、統括制御部２９は、時間Ｔ４０から時間Ｔ４６までの制御を繰り返して実施する。
【０１３７】
上記のような制御を実施することにより、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電力が合成され、図７（ａ）に示すような充放電電力が分岐電力線Ｌ２２に送電される。すなわち、電力アシストユニット２０から幹線Ｌ１２に対して、図７（ａ）に示すような充放電電力が送電され、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形との比較結果に基づいた電力アシスト動作が実施される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
この電力アシスト動作において、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に対して、それぞれ休止時間を設けるように充放電制御を行っている。これにより、図７（ａ）〜（ｃ）に示したような高レートの充放電を行った場合においても、このような制御をしない場合と比較して、電池バンクの長寿命化を実現することができる。
【０１３８】
なお、図７（ｂ），（ｃ）において、Ｔ４０〜Ｔ４１、Ｔ４１〜Ｔ４２、Ｔ４２〜Ｔ４４、Ｔ４４〜Ｔ４５、Ｔ４５〜Ｔ４６の各期間を任意に変更し、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の充放電時間および休止時間を調整してもよい。この場合においても、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の寿命、並びに電力アシストユニット２０全体の長寿命化を実現することができる。
【０１３９】
−変形例１−
図８は第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例１を示した図である。図８の電力アシストユニット２０において、図１と異なるのは、分岐電力線Ｌ２２において、分岐した後の電力線のうちの第１の電池バンク２３側に直流遮断器２７を設けた点である。また、インターフェース部２６は、統括制御部２９から統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成された直流遮断器２７の遮断／導通をオンオフ制御する遮断器制御信号ＳＣ５を出力する。
【０１４０】
具体的には、直流遮断器２７は、インターフェース部２６からの遮断器制御信号ＳＣ５に基づいて、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３との遮断／導通を切り替え可能に構成されており、第１の電池バンク２３が充放電動作をしているとき、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３とを導通させる。一方で、第１の電池バンク２３が充放電動作を停止しているとき、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３との接続を遮断する。
統括制御部２９による電力アシストユニット２０の充放電制御は、上述の≪充放電制御≫と同様にして実施することができる。
前述のとおり、第１の電池バンク２３の充放電は、第１の電池制御信号ＳＣ２により実施することが可能であるが、直流遮断器２７を設けることにより、物理的に接続を遮断することができるため、第１の電池バンク２３が充放電動作を停止しているとき、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３との間の電力の伝播をより確実に遮断することができる。
【０１４１】
−変形例２−
図９は第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例２を示した図であり、風力発電システムに２つの電力アシストユニットが接続されている例を示している。具体的には、電力アシストシステム２は、図１に示した風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に接続された電力アシストユニット２０ａ，２０ｂと、統括制御部２９とを備えている。すなわち、風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが２つ並列に接続されている。各電力アシストユニット２０ａ，２０ｂは、図１に示した電力アシストユニット２０と同じ構成である。
【０１４２】
統括制御部２９は、幹線Ｌ１２の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、電力アシストユニット２０ａのインターフェース部２６（図９では図示しない）に統括制御信号ＳＣ１ａを出力する。同様に、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０ｂのインターフェース部２６（図９では図示しない）に統括制御信号ＳＣ１ｂを出力する。これにより、統括制御部２９は、２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが有する第１の電池バンク２３、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４および第２の電池バンク２５（図９では図示しない）を統括して制御することができる。また、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０ａから第１の電池監視信号ＳＭ２ａおよび第２の電池監視信号ＳＭ３ａを受け、電力アシストユニット２０ｂから第１の電池監視信号ＳＭ２ｂおよび第２の電池監視信号ＳＭ３ｂを受ける。これにより、統括制御部２９は、２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが有する第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の電池電圧、充放電電流、充放電電力等を一括して監視することができる。また、種々の情報、例えば、第１の電池バンク２３や第２の電池バンク２５の充放電情報、電力貯蔵装置の稼働情報等に基づく制御を実施することが可能になり、統括制御部２９による制御性能を向上させることができる。
【０１４３】
なお、図９では、風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが２つ並列に接続されている例を示したが、風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に電力アシストユニット２０が３つ以上並列に接続されていてもよい。その場合においても、図９と同様の構成にすることにより、統括制御部２９は、それらの電力アシストユニット２０，２０，…を統括して制御すること、および、各電力アシストユニット２０が有する第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の電池電圧等を一括して監視することができる。
【０１４４】
−変形例３−
図１０は第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例３を示した図であり、誘導発電機１４を有する風力発電システム１０に電力アシストシステム２が適用された例を示している。具体的には、本変形例に係る風力発電システム１０は、風を受けて回転する回転体としての風車１１と、風車１１の回転軸に接続され、回転体により駆動される誘導発電機１４と、誘導発電機１４の二次巻線Ｌ１５に設けられた電力変換部１５とを備えている。誘導発電機１４で発電された発電電力は、幹線Ｌ１４に出力され、変圧器４２を介して系統４０に連系されている。
電力変換部１５は、交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）する第１の発電システムインバータ１５ａと、第１の発電システムインバータ１５ａから出力された直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）する第２の発電システムインバータ１５ｂと、第２の発電システムインバータ１５ｂから出力された交流電力を変圧して幹線Ｌ１４に連系可能にする変圧器１５ｃとを備えている。
【０１４５】
電力アシストシステム２は、誘導発電機１４の二次巻線Ｌ１５のうちの第１の発電システムインバータ１５ａおよび第２の発電システムインバータ１５ｂの間の直流の電力線Ｌ１５ａに接続された電力アシストユニット２０と、電力アシストユニット２０を統括して制御する統括制御部２９とを備えている。電力アシストユニット２０の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
統括制御部２９は、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の電力線Ｌ１５ａの電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、統括制御信号ＳＣ１を電力アシストユニット２０のインターフェース部２６に出力する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシスト動作が実施され、第２の発電システムインバータ１５ｂおよび変圧器１５ｃによる電力変換された後の交流電力が送電される幹線Ｌ１４の電力状況を示す第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。統括制御部２９による具体的な制御は、上記第１の実施形態と同様である。
このような構成にすることにより、風力発電システムに誘導発電機が適用されている場合においても、本開示に係る電力アシストシステムを用いて電力アシスト動作を実現することができ、風力発電システムの発電電力を系統に安定供給させることができる。
【０１４６】
−変形例４−
図１１は、第１の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例４を示した図であり、自然エネルギー発電システムとしての太陽光発電システム６０に電力アシストシステム２が適用された例を示している。具体的には、本変形例に係る太陽光発電システム６０は、太陽光等の自然光を受けて直流電力を発生して幹線Ｌ６１に出力する発電装置としての太陽電池パネル（photovoltaic panel）６１と、幹線Ｌ６１を介して太陽電池パネル６１の発電電力を受け、交流電力に電力変換して幹線Ｌ６２に出力する電力変換部６２とを備えている。幹線Ｌ６２は、変圧器４２を介して系統４０に連系されている。
【０１４７】
電力アシストシステム２は、幹線Ｌ６１に接続された電力アシストユニット２０と、電力アシストユニット２０を統括して制御する統括制御部２９とを備えている。電力アシストユニット２０の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
統括制御部２９は、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の幹線Ｌ６１の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、統括制御信号ＳＣ１を電力アシストユニット２０のインターフェース部２６に出力する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシストが行われ、電力変換部６２による電力変換された後の交流電力が送電される幹線Ｌ６２の電力状況を示す第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。統括制御部２９による具体的な制御は、上記第１の実施形態と同様である。
【０１４８】
このような構成にすることにより、本開示に係る電力アシストシステムを太陽光発電システムに適用した場合においても、電力アシスト動作を実現することができ、太陽光発電システムの発電電力を系統に安定供給させることができる。なお、太陽光発電システムの場合、風力発電システムと比較して出力電力の変動のサイクルが長い、すなわち、風力発電システムよりも電力アシストシステムに求められる充放電サイクルのレートは低い。例えば、太陽光発電システムの充放電サイクルは、数十分から数日である。本開示に係る電力アシストシステム２は、このような低レートの充放電サイクルの発電装置にも適用することができ、電力アシストユニットおよび電力アシストシステムが有する蓄電池を長寿命化することができる。
【０１４９】
−変形例５−
図１では、１つの風力発電システム１０が系統に連系されている例を示したが、複数の風力発電システム１０が系統４０に連系されている場合においても、本開示に係る電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）は適用することができる。具体的には、複数の風力発電システム１０，１０，…がそれぞれ変圧器４２，４２，…を介して系統４０に連系されている場合、それぞれの風力発電システム１０の幹線Ｌ１２に対してそれぞれに電力アシストユニット２０を接続すればよい。このとき、統括制御部２９は、１つの統括制御部２９がすべての電力アシストユニット２０，２０，…を統括して制御するようにしてもよいし、それぞれの電力アシストユニット２０に対して、それぞれに統括制御部２９，２９，…を設けて、個別に制御させるようにしてもよい。なお、上記の複数の風力発電システム１０，１０，…のうちの一部または全部に対して、“変形例２”に示したように複数の電力アシストユニット２０ａ，２０ｂ，…を接続してもよい。
【０１５０】
＜第２の実施形態＞
−システムの構成−
図１２は第２の実施形態に係る風力発電システムの構成例を示した図である。本実施形態では、電力アシストユニット２０が、電力変換部１３による電力変換後の交流電力が送電される幹線Ｌ１３に接続されている点で第１の実施形態と異なる。
本実施形態では、一端が風力発電システム１０の幹線Ｌ１３に接続された遮断器２１と、遮断器２１の他端に電力線Ｌ２１を介して接続されたインバータ２２と、インバータ２２の下流側に接続された分岐電力線Ｌ２２と、分岐電力線Ｌ２２に接続された第１の電力貯蔵装置としての第１の電池バンク２３と、分岐電力線Ｌ２２に接続された電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４と、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の下流側に接続された第２の電力貯蔵装置としての第２の電池バンク２５と、インターフェース部２６とを備えている。
【０１５１】
第１の電池バンク２３は、高レートの充放電に対応可能に構成された電池バンクであり、例えば、リチウムイオン電池により構成されている。第１の電池バンク２３の端子電圧は、例えば８００Ｖである。
第２の電池バンク２５は、高レートの充放電に対応可能に構成された電池バンクであり、例えば、リチウムイオン電池により構成されている。また、第２の電池バンク２５は、端子電圧が第１の電池バンク２３の端子電圧以下になるように構成される。すなわち、例えば、第１の電池バンク２３の端子電圧が８００Ｖの場合、第２の電池バンク２５は、例えば、端子電圧が３Ｖ以上、かつ、６００Ｖ以下の範囲になるように構成される。なお、第２の電池バンク２５の端子電圧は、６００Ｖ以下に限定されない。例えば、第２の電池バンク２５の端子電圧が６００Ｖを超えてもよく、例えば、第２の電池バンク２５の端子電圧と第１の電池バンク２３の端子電圧とが同じであってもよい。
電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、第２の電池バンク２５の出力端子に接続され、その出力端子電圧を昇圧して分岐電力線Ｌ２２に接続する機能を有しており、その入力電圧範囲は、第２の電池バンク２５の端子電圧の設定範囲に応じた範囲に設定されている。
【０１５２】
インバータ２２は、分岐電力線Ｌ２２と電力線Ｌ２１との間に接続され、直流交流変換を実施する。電力線Ｌ２１の電圧は、例えば、３８０Ｖ〜４８０Ｖである。
遮断器２１は、風力発電システム１０の幹線Ｌ１３と、電力アシストユニット２０の電力線Ｌ２１との遮断／導通を切り替え可能に構成されており、電力アシストユニット２０が電力アシスト動作をしているとき、すなわち、例えば第１の電池バンク２３および／または第２の電池バンク２５が充放電動作しているとき、幹線Ｌ１３と電力線Ｌ２１とを導通させる。一方で、過電流発生時や異常発生時等、例えば落雷があり雷サージ等の異常電圧が発生した場合には、自動的にまたは統括制御部２９等の制御を受けて（制御信号線は図示しない）、幹線Ｌ１３と電力線Ｌ２１との接続を遮断する。
【０１５３】
このような構成にすることにより、第１の実施形態と同様に、第２の電池バンク２５の蓄電容量を柔軟に変更することができるとともに、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に、自動的にかつ交互に休止時間が設けられる。その結果、風力発電システム１０の電力アシスト動作において、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に高レートの充放電が行われるような場合においても、休止時間が設けられない場合と比較して、電池の長寿命化を実現することができる。なお、図１２の電力アシストユニット２０において、遮断器２１は必ずしも必要ではなく、なくても同様の効果が得られる。
なお、風力発電システム１０において、同期発電機１２および電力変換部１３は、風車１１と一体的に構成されている場合がある。このような構成の風力発電システム１０に電力アシストユニット２０を取り付ける際、本実施形態のような構成を用いることにより、設置作業、交換作業、メンテナンス作業等の各種作業が容易化できるメリットがある。
【０１５４】
統括制御部２９は、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の幹線Ｌ１３の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４およびインバータ２２を制御する統括制御信号ＳＣ１をインターフェース部２６に出力する。また、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３から電池電圧、充放電電流、充放電電力を示す第１の電池監視信号ＳＭ２を受け、第１の電池バンク２３の充放電状況等を監視する。同様に、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５から電池電圧、充放電電流、充放電電力を示す第２の電池監視信号ＳＭ３を受け、第２の電池バンク２５の充放電状況等を監視する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシストが行われた後の幹線Ｌ１３の電力状況を示す第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。
【０１５５】
−電力安定化制御（充放電制御）−
発明者らは、第１の実施形態と同様に、風力発電システム１０から系統４０への電力の変動幅を所定の範囲内（例えば、図２（ｂ）のＰ１以内）に収めるために、正規部分布の関係に基づいた所定のパターンの充放電指令を統括制御部２９から第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に対して与えることにした。以下、統括制御部２９による具体的な充放電制御について、詳細に記載する。
【０１５６】
≪充放電制御≫
まず、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、この第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、風力発電システム１０の出力電力を安定化させるための充放電パターンを算出する。具体的には、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形とを比較し、充放電パターンに使用する所定のパターン（波形形状）の選定を行うとともに、その充放電パターンに適用する充放電容量、充放電周期等を算出する。
統括制御部２９が所定の充放電パターンとして選定する波形形状は、インバータ２２の下流側のＤＣ波形に基づく充放電制御を行う場合は、例えば、方形波、三角波、三角近似波等がある。また、インバータ２２の上流側のＡＣ波形に基づく充放電制御を行う場合は、例えば正弦波等がある。
【０１５７】
（充放電パターン１〜５）
インバータ２２の下流側のＤＣ波形に基づく充放電パターンとして、方形波、三角波、三角近似波を選定した場合、統括制御部２９は、第１の実施形態に記載された「充放電パターン１」から「充放電パターン５」と同じ制御を実施することが可能である。
具体的には、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、充放電パターンを選定し、充放電パターンを分解して、第１の電池バンク２３を制御するための第１の電池制御パターンおよび第２の電池バンク２５を制御するための第２の電池制御パターンを生成する。その後、統括制御部２９は、第１および第２の電池制御パターンの情報および電力変換部制御パターンの情報を付加した統括制御信号ＳＣ１をインターフェース部２６に出力する。
インターフェース部２６は、統括制御部２９から受けた統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成された充放電指令である第１の電池制御信号ＳＣ２を第１の電池バンク２３に出力する。また、同様にして生成された充放電指令である第２の電池制御信号ＳＣ３を第２の電池バンク２５に出力する。さらに、インターフェース部２６は、統括制御部２９から受けた統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成された電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４のオン／オフ制御指令であるコンバータ制御信号ＳＣ４を電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４に出力する。同様に、インターフェース部２６は、統括制御部２９から受けた統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成されたインバータ２２のオン／オフ制御指令であるインバータ制御信号ＳＣ６をインバータ２２に出力する。
【０１５８】
具体的な充放電パターンの一例は、既に説明した図３〜７に示しており、統括制御部２９は、第１の実施形態と同様の制御を実施することができる。このとき、統括制御部２９は、「充放電パターン１」から「充放電パターン５」の各制御において、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）または図７（ａ）の充放電パターンが出力されている期間、すなわち、第１の電池バンクまたは第２の電池バンクが充放電動作をしているとき、インバータ２２をオン制御するインバータ制御信号ＳＣ６をインバータ２２に出力する。一方で、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３または第２の電池バンク２５のいずれにも充放電動作をさせていないとき、インバータ２２を停止（オフ制御）するインバータ制御信号ＳＣ６をインバータ２２に出力する。
これにより、統括制御部２９は、インターフェース部２６を介して、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４およびインバータ２２を一括制御することができる。また、第１の電池バンク２３または第２の電池バンク２５のいずれにも充放電動作をさせていないとき、インバータ２２をオフ制御しているため、インバータ２２の駆動率を低減させることができる。これにより、電力アシストユニット２０全体の効率を向上させることができる。
【０１５９】
（充放電パターン６）
図１３，１４は、インバータ２２の上流側のＡＣ波形に基づく充放電パターンとして正弦波を選定した例を示す図である。
具体的には、統括制御部２９は、第１の電力検知信号ＳＭ１に基づいて、インバータ２２の上流側に適用させる充放電パターンを選定する。図１３（ａ）では、波形形状として正弦波を選定し、充放電の１サイクル期間（Ｔ１０〜Ｔ１１）を１０［ｍｉｎ］と算出した例を示している。その後、統括制御部２９は、インバータ２２の上流側のＡＣ波形が算出した充放電パターン（正弦波）となるように、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５を制御するベースとなる直流の充放電パターンを生成する。
【０１６０】
図１３（ｂ）は、統括制御部２９が、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５を制御する直流の充放電パターンとして方形波を選定し、方形波の充放電パターンを生成した例を示している。また、図１４（ｂ）は、統括制御部２９が、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５を制御する直流の充放電パターンとして三角近似波を選定し、正弦波に基づいて三角波（図１４（ｂ）の破線）を生成し、その三角波に基づいて三角近似波（図１４（ｂ）の実線）を生成した例を示している。
【０１６１】
図１３（ｂ）〜（ｄ）における統括制御部２９による第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５および電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の制御は、図３（ａ）〜（ｃ）の例で示した制御と同様である。また、このとき、統括制御部２９は、第１の電池バンクまたは第２の電池バンクのいずれかに充放電動作をさせているため、インバータ２２をオン制御するインバータ制御信号ＳＣ６をインバータ２２に出力する。
【０１６２】
一方、図１４（ｂ）〜（ｄ）における統括制御部２９による第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５および電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４の制御は、図４（ａ）〜（ｃ）の例で示した制御と同様である。また、このとき、統括制御部２９は、第１の電池バンクまたは第２の電池バンクのいずれかに充放電動作をさせているため、インバータ２２をオン制御するインバータ制御信号ＳＣ６をインバータ２２に出力する。
上記のような制御を実施することにより、第１の電池バンク２３と第２の電池バンク２５との充放電電力が合成され、図１３（ａ）または図１４（ａ）に示すような充放電電力が電力線Ｌ２１に送電される。すなわち、電力アシストユニット２０から幹線Ｌ１３に対して、図１３（ａ）または図１４（ａ）に示すような充放電電力が送電され、第１の電力検知信号ＳＭ１とプロファイル波形との比較結果に基づいた電力アシスト動作が実施される。これにより、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができる。
【０１６３】
この電力アシスト動作において、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５に対して、それぞれ休止時間を設けるように充放電制御を行っている。これにより、高レートの充放電を行った場合においても、このような制御をしない場合と比較して、電池バンクの長寿命化を実現することができる。
また、図１４（ｂ）〜（ｄ）に示した制御において、統括制御部２９は、第１の電池バンク２３に対して、休止時間を設けるとともに、充放電を実施する場合においてもＳＯＣ５０％以下（ＳＯＣ０％以上５０％以下の区間）で充放電させるものとしている。このような充放電制御とすることにより、ＳＯＣ５０％以上（ＳＯＣ５０％以上を含む区間）、例えばＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）やＳＯＣ５０％（ＳＯＣ５０％以上１００％以下の区間）で充放電させる場合と比較して、電池寿命を延ばすことができる。一方で、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５に対して、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）で充放電させるが、休止時間を第１の電池バンク２３よりも長い時間設けるように制御している。例えば、本態様では、充放電期間に対して、休止時間が４倍設けられるように制御している。このような制御を実施することにより、ＳＯＣ１００％（ＳＯＣ０％以上１００％以下の区間）の充放電を実施しつつ、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５およびこれらの電池バンクを含む電力アシストユニット２０全体の寿命を延ばすことができる。なお、統括制御部２９は、第２の電池バンク２５において、充放電期間に対して休止時間が４倍設けられるように制御しているが、休止時間を第１の電池バンク２３よりも長い時間設けていれば、４倍よりも短くてもよいし、４倍を超えてもよく、その場合においても電力アシストユニット２０の長寿命化の効果が得られる。
【０１６４】
−変形例１−
図１５は第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例１を示した図である。図１５の電力アシストユニット２０において、図１２と異なるのは、分岐電力線Ｌ２２において、分岐した後の電力線のうちの第１の電池バンク２３側に直流遮断器２７を設けた点である。また、インターフェース部２６は、統括制御部２９から統括制御信号ＳＣ１に基づいて生成された直流遮断器２７の遮断／導通をオンオフ制御する遮断器制御信号ＳＣ５を出力する。
【０１６５】
具体的には、直流遮断器２７は、インターフェース部２６からの遮断器制御信号ＳＣ５に基づいて、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３との遮断／導通を切り替え可能に構成されており、第１の電池バンク２３が充放電動作をしているとき、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３とを導通させる。一方で、第１の電池バンク２３が充放電動作を停止しているとき、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３との接続を遮断する。
統括制御部２９による電力アシストユニット２０の充放電制御は、上述の≪充放電制御≫と同様にして実施することができる。
前述のとおり、第１の電池バンク２３の充放電は、第１の電池制御信号ＳＣ２により実施することが可能であるが、直流遮断器２７を設けることにより、物理的に接続を遮断することができるため、第１の電池バンク２３が充放電動作を停止しているとき、分岐電力線Ｌ２２と第１の電池バンク２３との間の電力の伝播をより確実に遮断することができる。
【０１６６】
−変形例２−
図１６は第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例２を示した図である。本変形例２の電力アシストユニット２０は、電力アシストユニット２０が、系統４０に直接連系が可能に構成されている点で図１２の構成と異なる。具体的には、電力アシストユニット２０の電力線Ｌ２１が遮断器２１および変圧器４７を介して系統４０に接続されることにより、電力アシストユニット２０が系統４０に直接連系されている。
【０１６７】
変形例２において、統括制御部２９は、風力発電システム１０の電力変換部１３と、変圧器４２との間を接続する幹線Ｌ１３の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４およびインバータ２２を制御する統括制御信号ＳＣ１をインターフェース部２６に出力する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシストが行われた後の電力状況として、電力アシストユニット２０と変圧器４７との間を接続する電力線から第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。なお、変形例２において、電力アシストユニット２０の電力線Ｌ２１と系統４０との電圧値が等しい場合は、変圧器４７を省いて、電力アシストユニット２０を系統４０に直接接続することができる。
【０１６８】
−変形例３−
図１７は第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例３を示した図である。本変形例３の電力アシストユニット２０は、電力アシストユニット２０が、系統４０とは異なる別の系統５０への接続が可能に構成されている点で図１２の構成と異なる。具体的には、電力アシストユニット２０の電力線Ｌ２１が変圧器５１を介して系統５０に接続されることにより、電力アシストユニット２０が系統５０に連系されている。また、電力線Ｌ２１と変圧器５１との間には、遮断器２８が設けられており、電力線Ｌ２１と変圧器５１と間の接続の遮断／導通を切り替え可能に構成されている。
遮断器２８は、定常動作時は、電力線Ｌ２１と変圧器５１との接続を遮断する。一方で、例えば、風力発電システム１０から系統４０への電源供給が停止したとき、または、系統４０の系統用電源４１が喪失したとき等の異常発生時には、遮断器２１は、自動的にまたは統括制御部２９等の制御を受けて（制御信号線は図示しない）、幹線Ｌ１２と分岐電力線Ｌ２２との接続を遮断し、遮断器２８は、自動的にまたは統括制御部２９等の制御を受けて（制御信号線は図示しない）、電力線Ｌ２１と変圧器５１とを導通させる。
【０１６９】
これにより、定常動作時は、電力アシストシステム２から風力発電システム１０への電力アシスト動作を実施し、異常状態の発生時には、第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５のうちの少なくともいずれか一方から電力線Ｌ２１および変圧器５１を介して系統５０に電源を供給可能にすることができる。すなわち、異常状態の発生時における非常時用の電源等としても活用することができる。
【０１７０】
−変形例４−
図１８は第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例４を示した図である。本変形例４の電力アシストユニット２０は、電力アシストユニット２０の電力線Ｌ２１にフィルタ回路３１が設けられている点で図１２の構成と異なる。フィルタ回路３１は、インバータ２２と遮断器２１との間に設けられたインダクタ３１ａと、電力線Ｌ２１とグランドとの間に設けられたコンデンサ３１ｂとを備えている。
これにより、電力アシストユニット２０のアシスト電力をさらに平滑化させることができる。なお、リップルが発生しても問題にならない場合、例えば、他の回路や構成でフィルタ機能を有する場合や、アシスト電力にリップルが発生しにくい環境である場合等は、フィルタ回路３１はなくてもよい。
【０１７１】
−変形例５−
図１９は第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例５を示した図であり、風力発電システムに２つの電力アシストユニットが接続されている例を示している。具体的には、電力アシストシステム２は、図１２に示した風力発電システム１０の幹線Ｌ１３に接続された電力アシストユニット２０ａ，２０ｂと、統括制御部２９とを備えている。すなわち、風力発電システム１０の幹線Ｌ１３に２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが２つ並列に接続されている。各電力アシストユニット２０ａ，２０ｂは、図１２に示した電力アシストユニット２０と同じ構成である。
【０１７２】
統括制御部２９は電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の幹線Ｌ１３の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、電力アシストユニット２０ａのインターフェース部２６（図１９では図示しない）に統括制御信号ＳＣ１ａを出力する。同様に、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０ｂのインターフェース部２６（図１９では図示しない）に統括制御信号ＳＣ１ｂを出力する。これにより、統括制御部２９は、２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが有する第１の電池バンク２３、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４および第２の電池バンク２５（図１９では図示しない）を統括して制御することができる。また、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０ａから第１の電池監視信号ＳＭ２ａおよび第２の電池監視信号ＳＭ３ａを受け、電力アシストユニット２０ｂから第１の電池監視信号ＳＭ２ｂおよび第２の電池監視信号ＳＭ３ｂを受ける。これにより、統括制御部２９は、２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが有する第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の電池電圧、充放電電流、充放電電力等を一括して監視することができる。種々の情報、例えば、第１の電池バンク２３や第２の電池バンク２５の充放電情報、電力貯蔵装置の稼働情報等に基づく制御を実施することが可能になり、統括制御部２９による制御性能を向上させることができる。
【０１７３】
なお、図１９では、風力発電システム１０の幹線Ｌ１３に２つの電力アシストユニット２０ａ，２０ｂが２つ並列に接続されている例を示したが、風力発電システム１０の幹線Ｌ１３に電力アシストユニット２０が３つ以上並列に接続されていてもよい。その場合においても、図９と同様の構成にすることにより、統括制御部２９は、それらの電力アシストユニット２０，２０，…を統括して制御すること、および、各電力アシストユニット２０が有する第１の電池バンク２３および第２の電池バンク２５の電池電圧等を一括して監視することができる。
【０１７４】
−変形例６−
図２０は第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例６を示した図であり、風力発電システムが２つ設置されており、これらに対して２つの電力アシストユニットが接続されている例を示している。具体的には、複数の風力発電システム１０，１０が幹線Ｌ１３に接続され、その幹線Ｌ１３が変圧器４２を介して系統に連系されている。電力アシストシステム２は、図１９に示した電力アシストシステム２と同様の構成であり、統括制御部２９が、複数の風力発電システム１０，１０のそれぞれから第１の電力検知信号ＳＭ１を受ける点で図１９と異なる。これにより、複数の風力発電システム１０，１０が系統４０に連系されている場合においても、本開示に係る電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）を適用することができる。
【０１７５】
なお、複数の風力発電システム１０，１０，…がそれぞれ変圧器４２，４２，…を介して系統４０に連系されている場合、それぞれの風力発電システム１０の幹線Ｌ１３に対してそれぞれに電力アシストユニット２０を接続すればよい。このとき、複数の風力発電システム１０，１０，…のうちの一部または全部に対して、図１９や図２０に示したように複数の電力アシストユニット２０ａ，２０ｂを接続してもよい。
【０１７６】
−変形例７−
図１２では、同期発電機１２を有する風力発電システム１０に電力アシストシステム２が適用される例について説明したが、これに限定されない。第２の実施形態に係る風力発電システムおよび電力アシストシステムの変形例７として、例えば、誘導発電機を有する風力発電システムや太陽光発電システムに適用することもできる。
例えば、既に説明した図１０に示された誘導発電機１４を有する風力発電システム１０に第２の実施形態に係る電力アシストシステム２を適用する場合、例えば、図１０の風力発電システム１０の幹線Ｌ１４に電力アシストユニット２０を接続すればよい。
本変形例において、統括制御部２９は、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の幹線Ｌ１４の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、統括制御信号ＳＣ１を電力アシストユニット２０のインターフェース部２６に出力する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシストが行われた後の交流電力が送電される幹線Ｌ１４の電力状況を示す第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。統括制御部２９による具体的な制御は、上記第２の実施形態と同様である。
【０１７７】
例えば、既に説明した図１１に示された太陽光発電システム６０に第２の実施形態に係る電力アシストシステム２を適用する場合、例えば、太陽光発電システム６０の幹線Ｌ６２に電力アシストユニット２０を接続すればよい。
本変形例において、統括制御部２９は、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）によるアシスト電力が供給される前の幹線Ｌ６２の電力状況を示す第１の電力検知信号ＳＭ１を受け、統括制御信号ＳＣ１を電力アシストユニット２０のインターフェース部２６に出力する。さらに、統括制御部２９は、電力アシストユニット２０による電力アシストが行われた後の交流電力が送電される幹線Ｌ６２の電力状況を示す第２の電力検知信号ＳＭ４を受け、電力アシスト後の電力状況、すなわち、所望の電力アシスト動作が行われているか否かを監視する。統括制御部２９による具体的な制御は、上記第２の実施形態と同様である。
【０１７８】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、種々の改変が可能である。
例えば、各実施形態およびその変形例は、組み合わせることが可能である。具体的には、例えば、図示しないが、第１の実施形態の図１の構成において、分岐電力線が別の直流系統に接続可能に構成され、電力アシストシステムを異常状態の発生時における非常時用の電源等としても活用可能にしてもよい。また、例えば、図８の構成において、分岐電力線Ｌ２２に設けた直流遮断器２７を、図９〜１１の電力アシストユニット２０に適用してもよい。
【０１７９】
また、第１の実施形態では、統括制御部２９は、インターフェース部２６を介して、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５および電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を一括制御することができるものとしたが、統括制御部２９とインターフェース部２６との機能を統合し、その統合された統括制御部２９が直接、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５および電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４を一括制御するようにしてもよい。同様に、第２の実施形態において、統括制御部２９とインターフェース部２６との機能を統合し、その統合された統括制御部２９が直接、第１の電池バンク２３、第２の電池バンク２５、電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ２４およびインバータ２２を一括制御するようにしてもよい。
【０１８０】
また、上記の実施形態では、電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）を風力発電システムまたは太陽光発電システムに適用する例について説明したが、適用可能な発電システムはこれに限定されない。例えば、自然エネルギーにより発電した発電電力を系統に供給する自然エネルギー発電システムに対して、本開示に係る電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）を適用することが可能である。例えば、本開示に係る電力アシストシステム２（電力アシストユニット２０）を水力発電システムや揚水発電システムに適用する場合、図１において、風車１１に代えて、水力により回転する水車（図示しない）を設けるとよい。その他の構成は図１と同様である。これにより、水力発電システムや揚水発電システムにおいても、自然エネルギー発電システムの出力電力の変動を吸収することができるとともに、第１の電池バンクおよび第２の電池バンクの寿命、並びに電力アシストユニット全体の長寿命化を実現するという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本開示に係る電力アシストユニットおよび電力アシストシステムは、発電システムから系統への電力を安定供給するための電力アシスト機能を有するとともに、電力アシストユニットおよび電力アシストシステムに用いる電力貯蔵装置を長寿命化することができるため、天候などの変化に追従して出力電力が変動する風力発電システム、太陽光発電システム、潮流発電システム、潮力発電システム、揚水発電システム等の自然エネルギー発電システムの電力アシストに有用である。
【符号の説明】
【０１８２】
１０  風力発電システム（自然エネルギー発電システム）
１１  風車（回転体）
１２  同期発電機
１３  電力変換部
１３ａ  第１の発電システムインバータ
１３ｂ  第２の発電システムインバータ
１４  誘導発電機
１５  電力変換部
１５ａ  第１の発電システムインバータ
１５ｂ  第２の発電システムインバータ
２  電力アシストシステム
２０  電力アシストユニット
２２  インバータ
２３  第１の電池バンク（第１の電力貯蔵装置）
２４  電力アシストＤＣ／ＤＣコンバータ
２５  第２の電池バンク（第２の電力貯蔵装置）
２６  インターフェース部
２７  直流遮断器
２９  統括制御部
４０  系統
５０  系統（別系統）
６０  太陽光発電システム（自然エネルギー発電システム）
６１  太陽電池パネル（発電装置）
６２  電力変換部
Ｌ１２  幹線（直流幹線）
Ｌ１３  幹線（交流幹線）
Ｌ１５  二次巻線
Ｌ１５ａ  電力線（直流電力線）
Ｌ２２  分岐電力線
Ｌ６１  幹線（直流幹線）
ＳＣ１  統括制御信号
ＳＣ２  第１の電池制御信号
ＳＣ３  第２の電池制御信号
ＳＣ４  コンバータ制御信号
ＳＭ１  第１の電力検知信号（電力監視信号）
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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