(57)【要約】【課題】蓄電池を用いてアンシラリーサービスを提供する場合にて、無駄を抑えながら十分なアンシラリー能力を発揮させる。【解決手段】制御装置２０は、蓄電池１０のＳＯＣが適正上限値と適正下限値との間を繰り返し往復するよう蓄電池１０を制御する。蓄電池１０のＳＯＣが適正下限値から適正上限値の方向に向かっている間、放電制御を実行せずに系統運用装置２００からの受電指示に対応する充電制御を実行する。蓄電池１０のＳＯＣが適正上限値から適正下限値の方向に向かっている間、充電制御を実行せずに系統運用装置２００からの給電指示に対応する放電制御を実行する。【選択図】図２
2013169069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から充電および前記電力系統に放電することが可能な蓄電池と、
前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）が適正上限値と適正下限値との間を繰り返し往復するよう前記蓄電池を制御し、前記蓄電池のＳＯＣが前記適正下限値から前記適正上限値の方向に向かっている間、放電制御を実行せずに前記電力系統の運用主体からの受電指示に対応する充電制御を実行し、前記蓄電池のＳＯＣが前記適正上限値から前記適正下限値の方向に向かっている間、充電制御を実行せずに前記運用主体からの給電指示に対応する放電制御を実行することを特徴とする充放電システム。
【請求項２】
前記蓄電池は前記電力系統のアンシラリーサービスを有償で提供し、前記アンシラリーサービスは市場取引され、アンシラリーサービス市場は給電サービス市場と受電サービス市場を含み、
前記制御装置は、前記蓄電池のＳＯＣが前記適正下限値から前記適正上限値の方向に向かっている間、前記受電サービス市場へのビッドを有効に前記給電サービス市場へのビッドを無効にし、前記蓄電池のＳＯＣが前記適正上限値から前記適正下限値の方向に向かっている間、前記給電サービス市場へのビッドを有効に前記受電サービス市場へのビッドを無効にすることを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
【請求項３】
電力系統から充電および前記電力系統に放電することが可能な蓄電池と、
前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備え、
前記蓄電池は前記電力系統に対するアンシラリーサービスを有償で提供し、前記アンシラリーサービスは市場取引され、アンシラリーサービス市場は給電サービス市場と受電サービス市場を含み、
前記制御装置は、前記蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）が適正上限値以上に位置する場合、前記給電サービス市場へのビッドを有効に前記受電サービス市場へのビッドを無効にし、前記蓄電池のＳＯＣが適正下限値以下に位置する場合、前記受電サービス市場へのビッドを有効に前記給電サービス市場へのビッドを無効にすることを特徴とする充放電システム。
【請求項４】
電力系統から充電および前記電力系統に放電することが可能な蓄電池と、
前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備え、
前記蓄電池は前記電力系統に対するアンシラリーサービスを有償で提供し、前記アンシラリーサービスは市場取引され、アンシラリーサービス市場は給電サービス市場と受電サービス市場を含み、
前記制御装置は、受電サービスを落札して前記電力系統の運用主体からの受電指示に対応する充電制御を実行すると前記蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）が適正上限値を超える場合、前記受電サービス市場へのビッドを無効にし、給電サービスを落札して前記運用主体からの給電指示に対応する放電制御を実行すると前記蓄電池のＳＯＣが適正下限値を超える場合、前記給電サービス市場へのビッドを無効にすることを特徴とする充放電システム。
【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充放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大手電力会社以外が保有する発電機や、自然エネルギー（太陽光や風力など）をもとにした発電機が、送配電用の電力系統に連結されることが多くなってきている。これらの発電機により発電された電力は低品質なものが多く、アンシラリーサービスが重要になってきている。アンシラリーサービスとは電力系統により送配電される電力の、周波数安定化などの電力品質を維持するサービスを指す。以下、本明細書ではアンシラリーサービスの代表例として周波数維持サービスを取り上げる。なおアンシラリーサービスには電圧維持のための無効電力供給サービスなども含まれる。
【０００３】
送配電される電力は、需要が供給を超過した場合は瞬時に周波数が低下し、供給が需要を超過した場合は瞬時に周波数が上昇する性質がある。そこで、周波数が低下した場合は発電出力を増加させ、周波数が上昇した場合は発電出力を減少させるよう出力調整することが考えられる。
【０００４】
当該出力調整の手法として、火力発電所のガスタービンの回転速度を変更することが考えられる。この手法は数分〜１０分程度で発電出力を変更できる。この手法より短時間で電力供給を調整可能な手法として、電力系統に蓄電池を接続し電力系統と蓄電池との間で充放電する手法が考えられる。この手法では蓄電池の運用管理主体は、電力系統の運用管理主体からの給電指示または受電指示に従って電力系統から蓄電池に充電または蓄電池から電力系統へ放電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蓄電池は寿命などの観点からＳＯＣ（State Of Charge）の適正範囲内で使用されることが求められる。蓄電池をアンシラリーサービスに使用する場合も同様である。ＳＯＣとは満充電容量に対する残容量の割合を示す指標である。
【０００７】
上述したように蓄電池をアンシラリーサービスに使用している期間中、蓄電池の運用管理主体は、電力系統の運用管理主体から電力系統に対する給電指示または受電指示を受ける。蓄電池の運用管理主体はその指示を原則的にすべて受ける必要がある。その指示が無視されれば、アンシラリー機能が弱まり高品質な電力の安定供給に支障をきたす。
【０００８】
しかしながら蓄電池のＳＯＣが適正範囲外に出てしまう場合は蓄電池を保護すべく当該指示を無視せざるをえなくなる。この指示を無視する事態をできるだけ回避するには蓄電池のＳＯＣが適正値（具体的には中央値近辺）に位置するようＳＯＣを調整する必要がある。例えば、ＳＯＣが適正値より高い場合はアンシラリーサービスの開始時刻までに放電してＳＯＣを下げ、適正値より低い場合はその開始時刻までに充電してＳＯＣを上げる処理を行うことが考えられる。ただし、このようなＳＯＣを適正値に近づける処理を実行する場合、本来必要のない電気料金や無駄な電力消費が発生する可能性がある。
【０００９】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電池を用いてアンシラリーサービスを提供する場合にて、無駄を抑えながら十分なアンシラリー能力を発揮させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様の充放電システムは、電力系統から充電および電力系統に放電することが可能な蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、蓄電池のＳＯＣが適正上限値と適正下限値との間を繰り返し往復するよう蓄電池を制御し、蓄電池のＳＯＣが適正下限値から適正上限値の方向に向かっている間、放電制御を実行せずに電力系統の運用主体からの受電指示に対応する充電制御を実行し、蓄電池のＳＯＣが適正上限値から適正下限値の方向に向かっている間、充電制御を実行せずに運用主体からの給電指示に対応する放電制御を実行する。
【００１１】
本発明の別の態様もまた、充放電システムである。この充放電システムは、電力系統から充電および電力系統に放電することが可能な蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える。蓄電池は電力系統に対するアンシラリーサービスを有償で提供し、アンシラリーサービスは市場取引され、アンシラリーサービス市場は給電サービス市場と受電サービス市場を含む。制御装置は、蓄電池のＳＯＣが適正上限値以上に位置する場合、給電サービス市場へのビッドを有効に受電サービス市場へのビッドを無効にし、蓄電池のＳＯＣが適正下限値以下に位置する場合、受電サービス市場へのビッドを有効に給電サービス市場へのビッドを無効にする。
【００１２】
本発明のさらに別の態様もまた、充放電システムである。この充放電システムは、電力系統から充電および電力系統に放電することが可能な蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える。蓄電池は電力系統に対するアンシラリーサービスを有償で提供し、アンシラリーサービスは市場取引され、アンシラリーサービス市場は給電サービス市場と受電サービス市場を含む。制御装置は、受電サービスを落札して電力系統の運用主体からの受電指示に対応する充電制御を実行すると蓄電池のＳＯＣが適正上限値を超える場合、受電サービス市場へのビッドを無効にし、給電サービスを落札して運用主体からの給電指示に対応する放電制御を実行すると蓄電池のＳＯＣが適正下限値を超える場合、給電サービス市場へのビッドを無効にする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄電池を用いてアンシラリーサービスを提供する場合にて、無駄を抑えながら十分なアンシラリー能力を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電力供給システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る充放電システムを説明するための図である。
【図３】実施の形態１に係る充放電システムにおける蓄電池のＳＯＣ推移の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る充放電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る充放電システムにおける、周波数調整市場への参加の有無および蓄電池のＳＯＣ推移の一例を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る充放電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、電力供給システム５００の全体構成を示す図である。電力供給システム５００は電力系統５０に、複数の発電所３０、複数の充放電システム１００、複数の需要者４０および系統運用装置２００が接続される構成である。本明細書では説明を簡略化するため、送電系統と配電系統を区別せずに両者をまとめて電力系統５０と表記する。
【００１６】
電力供給システム５００の運営形態には様々な形態がある。日本では基本的に地域独占の電力会社により電力供給システム５００全体が管理される形態であり、電力会社以外による電力の小売は認められていない（２０１２年１月現在）。各地域の電力会社はその地域の需要者４０に対して電力供給責任を負う。また日本の電力会社は周波数制御サービス（周波数調整サービスともいう）を実施することにより高品質で安定した電力を需要者４０に供給している。
【００１７】
一方、電力の小売が自由化されている国や地域もある。その代表例としてＰＪＭ（Pennsylvania New Jersey Maryland）、カリフォルニア、Ｎｏｒｄ  Ｐｏｏｌ、ＥＤＦ、ドイツ等が挙げられる。これらの国や地域には卸売電力取引所(ＰＸ;Power Exchange）、独立系統運用機関(ＩＳＯ;Independent System Operator)、地域送電機関（ＲＴＯ；Regional Transmission Organization）などが設置される。また送電線を中心とする電力系統は電力会社が所有し、その運用をＩＳＯまたはＲＴＯが行う仕組みが一般的である。例えばＰＪＭでは設備容量市場、卸電力市場、周波数調整市場および金融的送電権市場が開設されている。
【００１８】
本明細書では周波数調整市場に注目する。周波数調整市場は系統運用者が系統安定運用のために用いる調整電源を市場参加者から調達する市場である。具体的には短偏差調整用の電源や瞬動予備力を確保するための電源を調達する市場である。短偏差調整用電源は平常時における短時間の負荷変動に対応するための電源である。瞬動予備力は事故などの緊急事態に対応するための電源である。本明細書では短偏差調整に注目する。以下特に断り書きがない限り、周波数調整市場とは短偏差調整市場を意味することとする。
【００１９】
電力系統５０に連結される発電所３０には火力、原子力、水力、風力、太陽光など、様々な種類の発電所がある。火力発電所のエネルギー源は主に石炭、ガス、石油である。日本のように主力の発電所の多くを地域独占の電力会社が所有しているケースもあれば、ＰＪＭのように電力会社に加え、多くの独立発電事業者（ＩＰＰ;Independent Power Producer）が発電所を分散して所有しているケースもある。
【００２０】
系統運用装置２００は電力会社、ＩＳＯまたはＲＴＯにより管理される装置である。系統運用装置２００は電力系統５０の負荷変動（即ち、電力の需要変動）を検知し、電力系統５０全体の需給バランスを維持するための指示を、発電所３０および充放電システム１００の少なくとも一方に与える。上述したように需給バランスが崩れると系統周波数が変動する。系統周波数と基準周波数との差が±０．２Ｈｚを超えると、需要者４０側の一部の機器に悪影響が及ぶ可能性がある。また系統周波数と基準周波数との差が数％に及ぶと発電機に、タービン翼共振や発電機軸ねじれなどの不具合が発生する可能性がある。
【００２１】
系統運用装置２００は負荷変動に応じて発電出力を調整するよう発電所３０に通信ネットワークを介して指示することができる。具体的には電力需要が電力供給を上回ると発電出力を増加させるよう指示し、電力需要が電力供給を下回ると発電出力を減少させるよう指示する。原子力発電や水力発電は短時間での出力調整が難しいため、発電所による出力調整は主に火力発電所により行われる。
【００２２】
系統運用装置２００は負荷変動に応じて電力系統５０に蓄電池から放電または電力系統５０から蓄電池に充電するよう充放電システム１００に通信ネットワークを介して指示することができる。具体的には電力需要が電力供給を上回ると蓄電池から電力系統５０に放電するよう指示し、電力需要が電力供給を下回ると電力系統５０から蓄電池に充電するよう指示する。
【００２３】
前者の火力発電所による発電出力の変更には数分から１０分程度かかる。後者の充放電システム１００による電力供給の調整は瞬時に可能であるため、瞬時の負荷変動に対して特に有効である。上述の周波数調整市場が整備されていることにより、出力調整が困難な発電機しか保有しないＩＰＰでも新規参入が容易となる。即ち周波数調整サービスを活用することにより、周波数調整に関する設備を設けずに発電事業に参入でき、初期投資費用を抑えることができる。
【００２４】
また近年、周波数調整市場において周波数調整能力に応じた対価が支払われる仕組みが導入されつつある。上述したように発電機を用いた周波数調整より蓄電池やフライホイールを用いた周波数調整のほうが追従性、迅速性、正確性の観点で優れている。近年、後者のような調整能力が高い調整電源ほど高い対価が得られる仕組みが導入されつつある。このような背景下、発電設備を持たず蓄電池を用いて周波数調整市場により収益を上げることを目的とした事業者（以下、周波数調整事業者という）が増えている。
【００２５】
充放電システム１００は周波数調整事業者に管理される。なお日本のように周波数調整も電力会社が担う場合、充放電システム１００は電力会社に管理される。
【００２６】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る充放電システム１００を説明するための図である。充放電システム１００は蓄電池１０、スイッチ回路１１、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１２、制御装置２０、コンソール端末装置７０を備える。図２において実線の矢印は電力の流れを示し、破線の矢印は制御信号の流れを示す。
【００２７】
蓄電池１０は電力系統５０から充電および電力系統５０に放電することが可能な電池である。蓄電池１０にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などが採用される。スイッチ回路１１は蓄電池１０と双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１２との間に設けられる。スイッチ回路１１は制御装置２０からの指示に応じて、蓄電池１０から双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１２を介して電力系統５０に放電させるか、電力系統５０から双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１２を介して蓄電池１０に充電させるかを切り替える。
【００２８】
双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１２は制御装置２０からの指示に応じて、電力系統５０から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池１０に供給するか、蓄電池１０から供給される直流電力を交流電力に変換して電力系統５０に供給する。
【００２９】
通信ネットワーク６０には系統運用装置２００、周波数調整市場運営装置３００、制御装置２０、コンソール端末装置７０が接続される。通信ネットワーク６０はインターネット、専用回線または両者の組合せで構成される。
【００３０】
周波数調整市場運営装置３００は各種サーバで構築される。周波数調整市場運営装置３００は周波数調整市場を運営するための装置であり、系統運用者から周波数調整サービスのオファーを受け付け、周波数調整事業者や周波数調整設備を持つ発電事業者などから周波数調整サービスのビッドを受け付ける。周波数調整市場運営装置３００は基本的にオファーとビッドの需給関係により周波数調整サービスの価格（以下、単にサービス価格という）を決定する。なお複数の落札者間で周波数調整能力に応じたサービス価格の調整がなされてもよい。例えば周波数調整能力が平均未満の落札者のサービス価格から一部が差し引かれ、周波数調整能力が平均を超える落札者の価格にその一部が上乗せされる仕組みを採用してもよい。
【００３１】
系統運用者が落札者に支払うサービス価格の原資には、需要者から徴収した電気料金、税金などの公的資金、周波数調整能力を持たない又は周波数調整を系統運用者に委託している発電事業者から徴収した料金の少なくとも一つがあてられる。
【００３２】
一般的に、周波数調整市場も卸電力市場と同様に一日前市場とリアルタイム市場が設けられている。ＰＪＭの一日前市場は次のように運営されている。周波数調整事業者などの入札者は、周波数調整サービス提供日の前日の０時〜１８時（１２〜１６時を除く）に一時間単位で入札する。入札の最小単位は０．１ＭＷである。落札結果はサービス提供日の前日の２０時に通知される。決済価格は入札価格ではなく市場価格をもとに決定される。市場価格は取引所で需要と供給が一致した価格であり、サービス価格は市場価格そのものではなく一定の調整がなされた価格に決定される。なお当該需要は当日の電力需要の予測値、当日の電力供給の予定値などから算出される。
【００３３】
系統運用者は一日前市場で周波数調整用の電源を確保できる。しかしながら当日の天気や発電所の稼働状況の変化などにより電力の需給バランスが予想以上に崩れることがある。その場合はリアルタイム市場を開設して追加的に周波数調整サービスへの参加者を募る。リアルタイム市場は電力の需給バランスが予想の範囲内の場合は開設されない。
【００３４】
周波数調整サービスは電力系統への給電と電力系統からの受電のセットが一つの単位として取引されるのが原則であるが、給電と受電が別々に取引される市場もある。例えば、カリフォルニアＩＳＯでは周波数調整のための給電サービスと受電サービスが別々に取引されている。したがって発電事業者は卸電力市場だけでなく周波数調整のための給電サービス市場に参加することも容易である。本明細書は給電とは調整電源から電力系統５０へ電力を放出することをいい、受電とは調整電源が電力系統５０から電力を吸収することをいう。また以下、周波数調整のための給電サービスを単に給電サービスと表記し、周波数調整のための受電サービスを単に受電サービスと表記する。
【００３５】
系統運用装置２００は各種サーバで構築される。系統運用装置２００は電力系統５０を安定運用するための装置である。系統運用装置２００は電力の需給バランスの変動に応じて、その時間に周波数調整サービスを提供している充放電システム１００の制御装置２０に、通信ネットワーク６０を介して給電指示または受電指示を送信する。系統運用装置２００は給電指示または受電指示を定期的（例えば、２秒または４秒に１回）に送信する。なお給電および受電が必要ない周期では指示を送信しなくてもよいし、待機指示を送信してもよい。
【００３６】
以下より具体的に説明する。系統運用装置２００は電力の需給バランスを監視し、需給バランスにギャップが生じた場合、そのギャップを埋めるための電力量を算出する。電力系統に給電が必要な場合、算出された電力量を給電するよう給電サービスに参加している充放電システム１００の制御装置２０に給電指示を送信する。同様に受電が必要な場合、算出された電力量を受電するよう受電サービスに参加している充放電システム１００の制御装置２０に受電指示を送信する。各制御装置２０は給電指示または受電指示で指定された電力量を、落札した電力量に応じて自己が給電または受電する電力量に換算して、給電サービスまたは受電サービスを実行する。
【００３７】
コンソール端末装置７０はＰＣなどで構築され、周波数調整事業者により使用される。コンソール端末装置７０は、蓄電池１０が設置されている場所の近隣に設置されてもよいし遠方に設置されてもよい。一つの周波数調整事業者が複数の充放電システム１００を運用管理する場合、その周波数調整事業者のオペレーションルームに当該複数の充放電システム１００の共通のコンソール端末装置７０が設置されてもよい。
【００３８】
コンソール端末装置７０は周波数調整事業者のユーザ操作にしたがい周波数調整市場運営装置３００にアクセスして、一日前市場またはリアルタイム市場に入札し、その落札結果を受領する。また、コンソール端末装置７０は周波数調整事業者のユーザ操作にしたがい、制御装置２０の各種パラメータを設定変更したり、蓄電池１０、スイッチ回路１１および双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１２をマニュアル制御したりする。
【００３９】
制御装置２０は主に蓄電池１０の充放電を制御する。制御装置２０は、給電／受電指示受付部２１、操作指示受付部２２、ＳＯＣ監視部２３、ビッド部２４、充放電制御部２５を含む。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００４０】
給電／受電指示受付部２１は系統運用装置２００からの指示を受信する。より具体的には一日前市場またはリアルタイム市場により落札した、周波数調整サービスを提供する期間（以下、サービス提供期間という）に、系統運用装置２００から定期的に給電指示、受電指示または待機指示を受ける。周波数調整サービスを落札した者にとってサービス提供期間は系統運用者に対して、系統運用装置２００からの指示に応じて電力系統５０と蓄電池１０との間で充放電可能な状態を維持する義務を負う期間となる。
【００４１】
操作指示受付部２２はコンソール端末装置７０からの指示を受け付ける。ＳＯＣ監視部２３は蓄電池１０のＳＯＣを継続的に監視する。ＳＯＣは積算電流計などにより計測できる。なお、リチウムイオン電池では電圧計により計測できる。
【００４２】
ビッド部２４はコンソール端末装置７０または設定プログラムからの指示により周波数調整市場運営装置３００にアクセスして、指示された時間帯の周波数調整サービスに、指示された電力量をビッドする。当該設定プログラムは周波数調整事業者の戦略が反映されたものであり、例えば、可能な限りビッドする、設定された時間帯だけビッドする、需要が所定値より大きいときだけビッドする等の戦略がある。設定された時間帯だけビッドする戦略は、例えば過去データからサービス価格が高い傾向にある時間帯だけビッドする等がある。
【００４３】
充放電制御部２５は、ＳＯＣ監視部２３により取得される蓄電池１０のＳＯＣが適正上限値と適正下限値との間を繰り返し往復するよう蓄電池１０を充放電制御する。より具体的には蓄電池１０のＳＯＣが適正下限値から適正上限値に向かっている間、放電制御を実行せずに系統運用装置２００からの受電指示に対応する充電制御を実行する。一方、蓄電池１０のＳＯＣが適正上限値から適正下限値に向かっている間、充電制御を実行せずに系統運用装置２００からの放電指示に対応する放電制御を実行する。
【００４４】
一般的にＳＯＣの適正範囲は電池の種類にもよるが、１０％〜９０％の範囲内に設定される。ＳＯＣの適正範囲を逸脱して過充電または過放電すると電池寿命を縮める要因となる。特にリチウムイオン電池の場合、満充電状態まで充電すると電池寿命を縮める大きな要因となる。
【００４５】
ビッド部２４は蓄電池１０のＳＯＣが適正下限値から適正上限値の方向に向かっている間（以下、充電方向期間という）、受電サービス市場へのビッドを有効にし、コンソール端末装置７０または設定プログラムからの指示に関わらず給電サービス市場へのビッドを無効にする。一方、蓄電池１０のＳＯＣが適正上限値から適正下限値の方向に向かっている間（以下、放電方向期間という）、給電サービス市場へのビッドを有効にし、コンソール端末装置７０または設定プログラムからの指示に関わらず受電サービス市場へのビッドを無効にする。
【００４６】
なおビッド部２４は充電方向期間に受電サービス市場にビッドする場合、および放電方向期間に給電サービス市場にビッドする場合でも、ビッドする電力量を全て落札すると適正範囲を逸脱する場合、少なくともその逸脱する分の電力量のビッドを無効とする。
【００４７】
図３は、実施の形態１に係る充放電システム１００における蓄電池１０のＳＯＣ推移の一例を示す図である。この例では蓄電池１０のＳＯＣの適正値を５０％、適正下限値を２０％、適正上限値を９０％に設定している。なお一般的に、周波数調整では電力系統５０からの受電需要より電力系統５０への給電需要のほうが多く、また放電速度のほうが充電速度より速いためＳＯＣの適正値を５０％より高く設定してもよい。例えば６０％に設定してもよい。
【００４８】
図３において、まず充放電制御部２５は蓄電池１０の制御方向を充電方向に設定する。ビッド部２４は受電サービス市場にのみビッドし、充放電システム１００は受電サービスのみを提供する。時間経過とともに蓄電池１０のＳＯＣが上昇し適正上限値である９０％に到達すると、充放電制御部２５は蓄電池１０の制御方向を充電方向から放電方向に切り替える。その時点からビッド部２４は給電サービス市場にのみビッドし、充放電システム１００は給電サービスのみを提供する。時間経過とともに蓄電池１０のＳＯＣが低下し適正下限値である２０％に到達すると、充放電制御部２５は蓄電池１０の制御方向を放電方向から充電方向に切り替える。以下この処理を繰り返す。
【００４９】
図４は、実施の形態１に係る充放電システム１００の動作を説明するためのフローチャートである。まず充放電制御部２５は蓄電池１０の制御方向を初期設定する（Ｓ１０）。充放電制御部２５は蓄電池１０の使用を継続している間（Ｓ１２のＮ）、以下の処理を繰り返し実行する。蓄電池１０の使用を終了すると（Ｓ１２のＹ）、以下の処理の実行を終了する。
【００５０】
ビッド部２４は制御方向が充電方向か放電方向かを判定する（Ｓ１４）。充電方向の場合、ビッド部２４は受電サービス市場に参加する（Ｓ１６）。充放電制御部２５は系統運用装置２００からの受電指示に応じて電力系統５０から蓄電池１０に充電する（Ｓ１８）。充放電制御部２５はＳＯＣが適正上限値に到達したか否か判定する（Ｓ２０）。到達していない場合（Ｓ２０のＮ）、ステップＳ１６に遷移する。到達した場合（Ｓ２０のＹ）、充放電制御部２５は制御方向を充電方向から放電方向に切り替える（Ｓ２２）。その後、ステップＳ１２に遷移する。
【００５１】
ステップＳ１４による判定の結果、制御方向が放電方向の場合、ビッド部２４は給電サービス市場に参加する（Ｓ２４）。充放電制御部２５は系統運用装置２００からの給電指示に応じて蓄電池１０から電力系統５０に放電する（Ｓ２６）。充放電制御部２５はＳＯＣが適正下限値に到達したか否か判定する（Ｓ２８）。到達していない場合（Ｓ２８のＮ）、ステップＳ２４に遷移する。到達した場合（Ｓ２８のＹ）、充放電制御部２５は制御方向を放電方向から充電方向に切り替える（Ｓ３０）。その後、ステップＳ１２に遷移する。
【００５２】
以上説明したように実施の形態１では、蓄電池１０の充電方向期間は受電サービス市場にのみ参加し、放電方向期間は給電サービス市場にのみ参加する。したがって無駄を抑えながら十分な周波数調整サービスを提供できる。即ち充電方向期間は適正上限値に到達するまで自己放電を除き放電をしないため、ＳＯＣを適正値に近づけるために蓄電池１０の電力を無理に消費する必要がない。また放電方向期間は適正下限値に到達するまで充電をしないため、ＳＯＣを適正値に近づけるために蓄電池１０に有料の電気を充電することがない。
【００５３】
また実施の形態１によれば、蓄電池１０の寿命を伸ばすことができる。一般的に蓄電池には充電回数に応じた寿命が存在する。したがって蓄電池の寿命を伸ばすには充電回数を少なくすることが有効である。実施の形態１のように継ぎ足し充電をしない制御方法を採用することにより、充電回数を抑えることができる。特に蓄電池の使用開始直後の継ぎ足し充電は寿命を縮める要因となる。またニッカド電池やニッケル水素電池は継ぎ足し充電によるメモリ効果の影響を大きく受ける。実施の形態１によれば、そのような種類の蓄電池を使用した場合でも電池寿命の短縮を抑えることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２に係る充放電システム１００を説明する。実施の形態２に係る充放電システム１００の構成は、図２に示す実施の形態１に係る充放電システム１００の構成と同様である。以下、実施の形態１に係る充放電システム１００と異なる動作について説明する。実施の形態２では充放電制御部２５は制御方向を固定せずに充電も放電も可能な状態を維持する。実施の形態１に係る充放電システム１００には上述のメリットがあるが、経済性の観点からは機会費用が発生する。実施の形態２に係る充放電システム１００は、ＳＯＣの適正範囲内において給電サービス市場にも受電サービス市場にも参加することにより収益機会を増やす。
【００５５】
ビッド部２４は、蓄電池１０のＳＯＣが適正上限値以上に位置する場合、給電サービス市場へのビッドを有効にし、コンソール端末装置７０または設定プログラムからの指示に関わらず受電サービス市場へのビッドを無効にする。一方、蓄電池１０のＳＯＣが適正下限値以下に位置する場合、受電サービス市場へのビッドを有効にし、コンソール端末装置７０または設定プログラムからの指示に関わらず給電サービス市場へのビッドを無効にする。
【００５６】
なおビッド部２４は、蓄電池１０のＳＯＣが適正範囲内に位置する場合において、受電サービスを落札して系統運用装置２００からの受電指示に対応する充電制御を実行すると適正上限値を超える場合、受電サービス市場へのビッドを無効にする。一方、給電サービスを落札して系統運用装置２００からの給電指示に対応する放電制御を実行すると適正下限値を超える場合、給電サービス市場へのビッドを無効にする。ビッド部２４はＳＯＣ監視部２３により取得されるＳＯＣと落札するサービスの電力量から、適正上限値または適正下限値を超えるか否かを判定できる。
【００５７】
図５は、実施の形態２に係る充放電システム１００における、周波数調整サービス市場への参加の有無および蓄電池１０のＳＯＣ推移の一例を示す図である。図５の上段は周波数調整サービス市場への参加の有無を示している。上段の数字は、ビッド部２４がコンソール端末装置７０または設定プログラムからの指示により入札しようとした周波数調整サービスを時系列順に示している。左下がり斜線で描かれたバーは給電サービスを、右上がり斜線で描かれたバーは受電サービスを示している。各取引欄のバーの長さは入札しようとした電力量を示している。また「○」はそのサービスに入札したことを示し、「×」はそのサービスに入札しなかったことを示す。図５の下段は蓄電池１０のＳＯＣ推移を示す。図５に示す例でも蓄電池１０のＳＯＣの適正値を５０％、適正下限値を２０％、適正上限値を９０％に設定している。
【００５８】
図５に示す例では蓄電池１０のＳＯＣは初期状態で５０％に設定されている。コンソール端末装置７０または設定プログラムから１番目の給電サービスに入札することを指示されると、ビッド部２４はその給電サービスを落札してその給電サービスの電力量を放電した場合、蓄電池１０のＳＯＣが適正下限値を超えるか否か判定する。図５に示す例では適正下限値を超えないため、ビッド部２４はその入札指示を有効として扱い、周波数調整市場運営装置３００に入札信号を送信する。その入札に成功すると充放電制御部２５は、そのサービス提供期間において系統運用装置２００からの給電指示に応じで蓄電池１０から電力系統５０に放電する。その放電に応じて蓄電池１０のＳＯＣが低下する。
【００５９】
２番目の給電サービスを落札してもＳＯＣが適正下限値を超えないため、ビッド部２４は２番目の給電サービスに対する入札指示を有効として扱う。３番目および４番目の給電サービスを落札するとＳＯＣが適正下限値を超えるため、ビッド部２４は３番目および４番目の給電サービスに対する入札指示を無効として扱う。したがって３番目および４番目の給電サービスによりＳＯＣは変化しない。
【００６０】
５番目の受電サービスを落札してもＳＯＣが適正上限値を超えないため、ビッド部２４は５番目の受電サービスに対する入札指示を有効として扱う。その入札に成功すると充放電制御部２５は、そのサービス提供期間において系統運用装置２００からの受電指示に応じで電力系統５０から蓄電池１０に充電する。その充電に応じて蓄電池１０のＳＯＣが上昇する。
【００６１】
６番目の給電サービスを落札するとＳＯＣが適正下限値を超えるため、ビッド部２４は６番目の給電サービスに対する入札指示を無効として扱う。７番目、８番目、９番目および１０番目の受電サービスを落札してもＳＯＣが適正上限値を超えないため、ビッド部２４は７番目、８番目、９番目および１０番目の受電サービスに対する入札指示を有効として扱う。１１番目の給電サービスを落札してもＳＯＣが適正下限値を超えないため、ビッド部２４は１１番目の給電サービスに対する入札指示を有効として扱う。
【００６２】
図６は、実施の形態２に係る充放電システム１００の動作を説明するためのフローチャートである。まず充放電制御部２５は蓄電池１０を初期設定する（Ｓ４０）。例えば蓄電池１０のＳＯＣが適正値になるよう充電または放電する。充放電制御部２５は蓄電池１０の使用を継続している間（Ｓ４２のＮ）、以下の処理を繰り返し実行する。蓄電池１０の使用を終了すると（Ｓ４２のＹ）、以下の処理の実行を終了する。
【００６３】
ビッド部２４はコンソール端末装置７０または設定プログラムから周波数調整サービスへの入札指示を受けると（Ｓ４４のＹ）、ＳＯＣ監視部２３から蓄電池１０のＳＯＣを取得する（Ｓ４６）。周波数調整サービスへの入札指示がない間（Ｓ４４のＮ）、ビッド部２４は待機する。
【００６４】
ビッド部２４は、入札指示された周波数調整サービスを落札しその落札したサービスに基づく充放電がなされた場合、蓄電池１０のＳＯＣが適正範囲を逸脱するか否か判定する（Ｓ４８）。具体的には取得したＳＯＣに、落札対象のサービスにもとづく充放電によるＳＯＣの変化を加えた後のＳＯＣが適正範囲を逸脱するか否か判定する。逸脱しない場合（Ｓ４８のＮ）、ビッド部２４は周波数調整サービスへの入札を許可する（Ｓ５０）。
【００６５】
その入札が成功すると（Ｓ５２のＹ）、充放電制御部２５は落札した受電サービスまたは給電サービスに基づく系統運用装置２００からの受電指示または給電指示に対応する充電制御または放電制御を実行する（Ｓ５４）。以下、ステップＳ４２に遷移する。入札が失敗した場合（Ｓ５２のＮ）、ステップＳ５４の処理をスキップする。以下、ステップＳ４２に遷移する。
【００６６】
入札指示された周波数調整サービスを落札しその落札したサービスに基づく充放電がなされた場合にて、蓄電池１０のＳＯＣが適正範囲を逸脱する場合（Ｓ４８のＹ）、ビッド部２４は周波数調整サービスへの入札を禁止する（Ｓ５６）。以下、ステップＳ４２に遷移する。
【００６７】
以上説明したように実施の形態２によれば、蓄電池１０のＳＯＣが適正範囲を逸脱しないように周波数調整サービス市場へ入札することにより、蓄電池１０を保護しその寿命の短縮を抑制できる。特にリアルタイム市場への入札の可否を判定するのに有効である。リアルタイム市場の場合、一日前市場と異なり蓄電池１０のＳＯＣを調整するための時間がほとんどないため、入札する時点のＳＯＣ及び落札した場合のＳＯＣ予測をもとに入札するか否かを判定する必要性が大きい。
【００６８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。こられ実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６９】
実施の形態１では蓄電池１０は周波数調整サービスのみに使用されていたが、蓄電池１０が設置される施設（例えば大学、病院）で使用されている負荷（例えば空調機）への電力供給にも使用できる。この場合、周波数調整事業者は施設に売電することにより収益を上げることもできる。周波数調整事業者は周波数調整サービスを系統運用者に提供して収益を上げるか、施設に売電して収益を上げるか経済性の観点から選択できる。この変形例において充放電制御部２５は、コンソール端末装置７０または設定プログラムから施設の負荷への電力供給指示を受けると制御方向が充電方向であるか放電方向であるかを判定する。放電方向の場合はこの指示にしたがい施設の負荷へ放電制御し、充電方向の場合はこの指示を無効とする。
【００７０】
実施の形態１では充放電システム１００の多くを周波数調整事業者により管理される例を挙げたが、その多くを電力会社または系統運用者が管理する場合もある。この場合、系統運用装置２００は複数の充放電システム１００のうち制御方向が充電方向に設定される充放電システム１００の数と、制御方向が放電方向に設定される充放電システム１００の数との比率を１：１に設定するとよい。
【００７１】
実施の形態１、２にて制御装置２０の給電／受電指示受付部２１、ビッド部２４、充放電制御部２５の一部の機能を、コンソール端末装置７０または通信ネットワーク６０上の別の装置で担ってもよい。設計者は各種機能を、制御装置２０、コンソール端末装置７０、および別の装置に適宜、振り分けることができる。
【００７２】
また本明細書における電力系統５０には小規模なエネルギーネットワークであるマイクログリッドも含むものとする。
【符号の説明】
【００７３】
１００  充放電システム、  ２００  系統運用装置、  ５００  電力供給システム、  １０  蓄電池、  １１  スイッチ回路、  １２  双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ、  ２０  制御装置、  ２１  給電／受電指示受付部、  ２２  操作指示受付部、  ２３  ＳＯＣ監視部、  ２４  ビッド部、  ２５  充放電制御部、  ３０  発電所、  ４０  需要者、  ５０  電力系統、  ２００  系統運用装置、  ３００  周波数調整市場運営装置、  ６０  通信ネットワーク、  ７０  コンソール端末装置。
【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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