(57)【要約】【課題】長時間の停電においても負荷設備を継続して利用できること。【解決手段】電力系統と連系され、ＤＧと蓄電池システムと負荷設備とを備えるマイクログリッドの制御装置１０であって、電力系統の電圧が閾値より小さいと判定された場合に、電力系統とマイクログリッドとの接続非接続を切り替える切替部を切り離し、蓄電池システムの充電率に基づいて、ＤＧ及び蓄電池システムから負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定部１１と、配分決定部１１によって決定された電力配分によって、ＤＧと蓄電池システムとをそれぞれ制御し、負荷設備に電力供給させる制御部１２とを具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統の制御装置であって、
前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、
前記電力系統と前記部分電力系統との接続非接続を切り替える切替手段を非接続とし、
前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定手段と、
前記配分決定手段によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御手段とを具備し、
前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止する制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記蓄電装置の充電率を所定範囲内に収める目標とする目標充電率と、現在の前記蓄電装置の充電率である現在値充電率との差に基づいて、前記蓄電装置の充放電を制御する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記配分決定手段は、前記発電装置及び前記蓄電装置のそれぞれの定格出力に基づいて、前記電力配分を決定する請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記配分決定手段により決定された前記電力配分の前記発電装置の出力算出値に基づいて、前記発電装置の出力を所定割合で変化させ、前記発電装置の出力が略一定となるように制御する請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記配分決定手段は、所定時間間隔における前記負荷設備の合計負荷の平均値に基づいて、前記発電装置に分担させる前記電力配分を決定し、前記合計負荷から前記発電装置に分担させる前記電力配分を減算して前記蓄電装置に分担させる電力配分を決定する請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記部分電力系統は、前記蓄電装置と前記負荷設備との間に、前記負荷設備の電圧値を計測して出力する電圧計測手段を備え、
前記電圧計測手段で計測された前記負荷設備の電圧と所定の目標電圧との差に基づいて無効電力の調整量を決定し、前記蓄電装置により前記調整量の無効電力を制御する請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記電圧計測手段は、計測した前記負荷設備の電圧値を前記蓄電装置に出力し、
前記蓄電装置は、取得した前記負荷設備の電圧値に基づく前記調整量の無効電力を制御する請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置とがコンテナに設けられ、負荷設備に電力供給する蓄電システムの制御装置であって、
前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、
前記電力系統と、前記コンテナ内の発電装置及び蓄電装置との接続非接続を切り替える切替手段を非接続とし、
前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定手段と、
前記配分決定手段によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御手段とを具備し、
前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止する制御装置。
【請求項９】
電力系統と連系される、発電装置と蓄電装置と、
請求項８に記載の制御装置とを備え、
前記発電装置と前記蓄電装置と前記制御装置とがコンテナに組み込まれる蓄電システム。
【請求項１０】
電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統の制御方法であって、
前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、
前記電力系統と前記部分電力系統との接続を非接続とし、
前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定過程と、
前記配分決定過程によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御過程とを有し、
前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止する制御方法。
【請求項１１】
電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統の制御プログラムであって、
前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、
前記電力系統と前記部分電力系統との接続を非接続とし、
前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定処理と、
前記配分決定処理によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御処理と
をコンピュータに実行させ、
前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止するための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、それを備えた蓄電システム、及びその制御方法並びに制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分散型電源と蓄電池システムを備えた電力供給システムにおいて、蓄電池システムの充電率に応じて分散型電源や蓄電池システムの出力を調整する技術が提案されている。
例えば、下記特許文献１では、負荷が急変した場合に、電源系統の電圧変動や周波数の変動を監視し、それら変動を抑制するように蓄電設備からの無効電力を調整し、蓄電設備の有効電力でアンバランスを補償する電源系統調整装置が記載されている。
下記特許文献２では、独立電源系統に接続された自動周波数制御機能を有しない第１の分散電源と、蓄電池を充放電するとともに自動周波数制御機能を有する第２の分散電源とを有し、第２の分散電源における蓄電池の充電率に応じて、独立電源系統の目標周波数を設定して、第１の分散電源の出力抑制や出力抑制の停止を制御する電力供給システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３０１４６号公報
【特許文献２】特許第４３６９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば分散型電源と蓄電池システムを備えた比較的小規模なマイクログリッドにおいて、電力系統が停電時にも負荷設備を使用する場合には、分散型電源が立ち上がるまでに時間を要するため、分散型電源が立ち上がるまでの間、負荷設備に電力を供給する蓄電池システムが必要であった。また、その場合には、蓄電池システムが負荷設備により成り行きで放電されるため、蓄電池システムの充電率が短時間で低下し、放電終止状態に到達しやすくなる、或いは長時間の停電に対応できるよう大容量の蓄電池システムが必要となるという問題があった。
しかしながら、上記特許文献１では、負荷が急変した場合の蓄電設備の制御が記載され、上記特許文献２では、独立電力系統と連系し、分散型電源により発電されている場合の蓄電池の充電率に応じた第１の分散電源の出力抑制が記載されているが、停電時に負荷設備を使用する場合に、蓄電池システムを極力長時間対応させ、負荷設備の利用を継続させることについては記載されていない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、長時間の停電においても負荷設備を利用継続することができる制御装置、それを備えた蓄電システム、及びその制御方法並びに制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統の制御装置であって、前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、前記電力系統と前記部分電力系統との接続非接続を切り替える切替手段を非接続とし、前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定手段と、前記配分決定手段によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御手段とを具備し、前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止する制御装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統において、電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、電力系統と部分電力系統との接続が切り離され、蓄電装置の充電率に基づいて、負荷設備に供給する発電装置と蓄電装置とのそれぞれの電力配分が決定され、決定された電力配分によって発電装置と蓄電装置とが制御されて、負荷設備に電力が供給される。なお、電力系統の電圧が所定の閾値より小さくなるのは、電力系統の停電を含む低電圧事象が発生した場合である。
【０００８】
このように、蓄電装置の充電率によって発電装置と蓄電装置の電力配分が決められるので、蓄電装置の充電率が大きい場合には、発電装置より蓄電装置の電力配分を大きくすることにより蓄電装置が満充電状態になるのを防ぐことができ、また、蓄電装置の充電率が小さい場合には、発電装置より蓄電装置の電力配分を小さくすることにより蓄電装置が放電終止状態になるのを防ぐことができる。これにより、蓄電装置を継続して利用できることから、停電等の低電圧事象が長期にわたり継続した場合であっても、負荷設備を継続して利用できるとともに、蓄電装置の電池利用率を向上し、発電装置の燃料消費低減に繋がる。
【０００９】
上記制御装置の前記制御手段は、前記蓄電装置の充電率を所定範囲内に収める目標とする目標充電率と、現在の前記蓄電装置の充電率である現在値充電率との差に基づいて、前記蓄電装置の充放電を制御することとしてもよい。
【００１０】
これにより、現在値充電率が目標充電率を超えている場合にはそれを所定範囲内に収めるように制御することにより、例えば、所定範囲を満充電状態から放電終止状態とすれば、蓄電装置が満充電状態を超えて充電をする過充電、或いは放電終止状態を超えて放電される過放電を防ぐように制御でき、蓄電装置を安全に用いることができる。
【００１１】
上記制御装置の前記配分決定手段は、前記発電装置及び前記蓄電装置のそれぞれの定格出力に基づいて、前記電力配分を決定してもよい。
これにより、簡便に電力配分を決定できる。
【００１２】
上記制御装置の前記制御手段は、前記配分決定手段により決定された前記電力配分の前記発電装置の出力算出値に基づいて、前記発電装置の出力を所定割合で変化させ、前記発電装置の出力が略一定となるように制御してもよい。
【００１３】
このように、発電装置の出力を所定割合毎に変化させ、過不足する電力を蓄電装置で補うので、発電装置の出力が略一定となるように制御されることにより、頻繁な出力応答変化による燃料過剰消費が抑えられる。
【００１４】
上記制御装置の前記配分決定手段は、所定時間間隔における前記負荷設備の合計負荷の平均値に基づいて、前記発電装置に分担させる前記電力配分を決定し、前記合計負荷から前記発電装置に分担させる前記電力配分を減算して前記蓄電装置に分担させる電力配分を決定してもよい。
【００１５】
これにより、発電装置の出力を合計負荷の平均値に基づいて決定することで、刻々と変化する負荷に対して、発電装置が分担する出力が抑えられるので、燃料使用量を抑制し、蓄電装置の利用率を最大限有効に使用して、発電装置と蓄電装置とによって長期間の運用ができる。
【００１６】
上記制御装置において、前記部分電力系統は、前記蓄電装置と前記負荷設備との間に、前記負荷設備の電圧値を計測して出力する電圧計測手段を備え、前記電圧計測手段で計測された前記負荷設備の電圧と所定の目標電圧との差に基づいて無効電力の調整量を決定し、前記蓄電装置により前記調整量の無効電力を制御してもよい。
無効電力の調整を行うことで簡便に負荷設備の電圧制御を行うことができる。
【００１７】
上記制御装置の前記電圧計測手段は、計測した前記負荷設備の電圧値を前記蓄電装置に出力し、前記蓄電装置は、取得した前記負荷設備の電圧値に基づく前記調整量の無効電力を制御してもよい。
【００１８】
これにより、負荷設備の電圧値の情報を一旦制御手段に送信して制御手段から蓄電装置が指令を取得して無効電力を調整する場合と比較して、制御遅れ（例えば、電圧計測手段と制御手段との通信にかかる時間）が短縮でき、速やかに無効電力の制御が行える。本発明は応答性が求められる場合に用いるとよい。
【００１９】
本発明は、電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置とがコンテナに設けられ、負荷設備に電力供給する蓄電システムの制御装置であって、前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、前記電力系統と、前記コンテナ内の発電装置及び蓄電装置との接続非接続を切り替える切替手段を非接続とし、前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定手段と、前記配分決定手段によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御手段とを具備し、前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止する制御装置を提供する。
【００２０】
本発明によれば、電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置とがコンテナに設けられ、負荷設備に電力供給する蓄電システムにおいて、電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、電力系統とコンテナ内の発電装置及び蓄電装置との接続が非接続とし、蓄電装置の充電率に基づいて、発電装置及び蓄電装置から負荷設備に供給するそれぞれの電力配分が決定され、決定された電力配分によって発電装置と蓄電装置とが制御されて、負荷設備に電力が供給される。なお、電力系統の電圧が所定の閾値より小さくなるのは、電力系統の停電を含む低電圧事象が発生した場合である。
【００２１】
このように、蓄電装置の充電率によって発電装置と蓄電装置の電力配分が決められるので、蓄電装置の充電率が大きい場合には、発電装置より蓄電装置の電力配分を大きくすることにより蓄電装置が満充電状態になるのを防ぐことができ、また、蓄電装置の充電率が小さい場合には、発電装置より蓄電装置の電力配分を小さくすることにより蓄電装置が放電終止状態になるのを防ぐことができる。
これにより、停電等の低電圧事象が長期にわたり継続したとしても、本発明の蓄電システムによって負荷設備をより長時間継続して利用できるとともに、蓄電装置の電池利用率を向上し、発電装置の燃料消費低減に繋がる。
【００２２】
本発明は、電力系統と連系される、発電装置と蓄電装置と、上記いずれかに記載の制御装置とを備え、前記発電装置と前記蓄電装置と前記制御装置とがコンテナに組み込まれる蓄電システムを提供する。
本発明によれば、制御装置と発電装置と蓄電装置とをコンテナに組み込み蓄電システムを構成し、コンテナごと運搬して据え付けをすることで、電力系統が不安定になった場合でも、蓄電システムで電力供給対応可能な時間を長くし、発電装置と蓄電装置を組み合わせた長期間の電力供給が可能となり、早期に安定した電力を長期間に渡り対応可能な電源として役立てられる。
【００２３】
本発明は、電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統の制御方法であって、前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、前記電力系統と前記部分電力系統との接続を非接続とし、前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定過程と、前記配分決定過程によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御過程とを有し、前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止する制御方法を提供する。
【００２４】
本発明は、電力系統と連系され、発電装置と蓄電装置と負荷設備とを備える部分電力系統の制御プログラムであって、前記電力系統の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、前記電力系統と前記部分電力系統との接続を非接続とし、前記蓄電装置の充電率に基づいて、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷設備に供給するそれぞれの電力配分を決定する配分決定処理と、前記配分決定処理によって決定された前記電力配分によって、前記発電装置と前記蓄電装置とをそれぞれ制御し、前記負荷設備に電力供給させる制御処理とをコンピュータに実行させ、前記蓄電装置が満充電状態、または前記蓄電装置が放電終止状態になるのを防止するための制御プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、長時間の停電においても負荷設備を利用継続できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る制御装置が適用されるマイクログリッドの概略構成図である。
【図２】本発明に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明に係る二次電池の充電率を考慮した負荷変動抑制制御の一例を説明するための図である。
【図４】本発明の変形例に係る制御装置が適用されるコンテナの概略構成である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る制御装置、それを備えた蓄電システム、及びその制御方法並びに制御プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係るＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）（制御装置）１０を備えたマイクログリッド１（部分電力系統）の概略構成を示している。
図１に示されるように、本実施形態に係るマイクログリッド１は、電力系統２と連結線７で接続され連系されており、蓄電池システム（蓄電装置）３と、分散型電源としてディーゼルエンジン発電機（以下「ＤＧ」という）（発電装置）４と、負荷設備６と、第１切替部（切替手段）５ａと、第２切替部５ｂと、第３切替部５ｃと、第４切替部５ｄとを備えている。また、電圧計測部（電圧計測手段）Ｐａ，Ｐｂが接続されており、それぞれの接続箇所で計測した電圧値を出力するようになっている。本実施形態においては、図を簡素化するために蓄電装置及び分散型電源をそれぞれ１個ずつ設けた例を示しているが、本発明はこれに限定されず、蓄電装置や分散型電源は複数設けられていてもよい。
【００２９】
負荷設備６は、例えば、モータ、電灯等の電力を消費する設備であり、蓄電池システム３及びＤＧ４と接続可能とされており、接続先から電力供給されるようになっている。図１においては３つの負荷設備が設けられる例を示しているが、マイクログリッド１に設けられる負荷設備の個数は特に限定しない。
第１切替部５ａは、連結線７に設けられており、電力系統２とマイクログリッド１との接続非接続を切り替える。第１切替部５ａは、電力系統２の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、電力系統２が停電など異常状態が発生したとして、電力系統２とマイクログリッド１とを非接続状態にされる。
【００３０】
第２切替部５ｂは、例えば、サイリスタ等の高速スイッチであり、一端が負荷設備６と蓄電池システム３から繋がる経路の合流点に接続され、他端が第１切替部５ａに接続されており、蓄電池システム３と電力系統２との接続非接続、或いは蓄電池システム３とＤＧ４との接続非接続を切り替える。
第３切替部５ｃは、一端が第１切替部５ａと第２切替部５ｂの間に接続され、他端がＤＧ４に接続され、ＤＧ４とその上流側との接続非接続を切り替える。
第４切替部５ｄは、一端が蓄電池システム３に接続され、他端が負荷設備６と電力系統２から繋がる経路の合流点に接続され、蓄電池システム３と負荷６、或いは蓄電池システム３と上流側（例えば、電力系統２、ＤＧ４）との接続非接続を切り替える。
【００３１】
蓄電池システム３は、二次電池（蓄電池）３ａと、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）３ｂとを備えている。
二次電池３ａは、リチウムイオン二次電池、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されないが、充放電の追従性がよいことからリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
ＰＣＳ３ｂは、ＥＭＳ１０から取得する充放電指令値に基づいて双方向インバータ３ｃを制御し、二次電池３ａの充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を調整する。
【００３２】
双方向インバータ３ｃは、交流を直流に、直流を交流に変換する交流直流変換器であって、例えば、ＰＣＳ３ｂによって制御され、所望の充放電指令値とするために二次電池３ａに蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、二次電池３ａから放電させる。また、双方向インバータ３ｃは、ＰＣＳ３ｂによって制御され、所望の充放電指令値にするためにＤＧ４や電力系統２から取得した交流電力を直流電力に変換し、変換後の電力を二次電池３ａに出力し、二次電池３ａを充電させる。
【００３３】
蓄電池システム３は、系統連系モード及び自立運転モードの運転モードで運転可能とされている。系統連系モードは、蓄電池システム３が、電力系統２或いはＤＧ４等と接続された場合に、電流制御され、上流側（例えば、電力系統２及びＤＧ４）から得られる交流電圧と周波数と位相差のないよう制御される運転モードである。自立運転モードは、蓄電池システム３を電力系統２から解列させ、二次電池３ａが蓄電している直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して負荷設備６に供給する運転モードである。
【００３４】
電圧計測部Ｐａは、第２切替部５ｂと第３切替部５ｃから繋がる経路の合流点と、第１切替部５ａとの間で計測される電力系統２の電圧値の情報をＤＧ４及びＥＭＳ１０に出力可能にされている。
電圧計測部Ｐｂは、第２切替部５ｂと第４切替部５ｄの間と、負荷設備６との間に接続され、蓄電池システム３と負荷設備６との間に負荷設備６の電圧値を計測し、計測された電圧値の情報を蓄電池システム３及びＥＭＳ１０に出力可能にされており、負荷設備６の合計負荷を計測する。
電圧計測部Ｐａ，Ｐｂは、それぞれ上記の計測点と類似の電圧情報が得られれば、上記計測部付近の経路で適宜設定しても良く、厳密に計測位置を限定するものではない。
【００３５】
本実施形態においては、電圧計測部Ｐａ，Ｐｂは、それぞれ計測した電圧値の情報をＥＭＳ１０に出力することとして説明するが、これに限定されず、例えば、応答性が求められる場合には、電圧計測部Ｐａで計測した電圧値の情報をＤＧ４に出力し、電圧計測部Ｐｂで計測した電圧値の情報を蓄電池システム３に出力してもよい。例えば、蓄電池システム３が負荷設備６の電圧値に基づく調整量の無効電力を制御する場合に、蓄電池システム３が、ＥＭＳ１０を介さずに電圧計測部Ｐｂから直接に電圧値の情報を取得して無効電力を制御すれば、ＥＭＳ１０に情報授受するのにかかる時間を短縮できるので、無効電力の制御を速やかに行うことができる。
【００３６】
ＤＧ４は、分散型電源の一例である。分散型電源は、ディーゼルエンジン発電機に限定されず、ガスエンジン、ガスタービン等の燃料を用いて発電する発電機の他、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを用いる発電機であってもよい。
【００３７】
ＥＭＳ１０は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
具体的には、図２に示されるように、ＥＭＳ１０は、配分決定部（配分決定手段）１１と、制御部（制御手段）１２とを備えている。
【００３８】
ＥＭＳ１０は、例えば、第１切替部５ａ、第２切替部５ｂ、第３切替部５ｃ、及び第４切替部５ｄの接続と非接続の切り替えを制御したり、ＤＧ４の起動制御をしたり、負荷設備６や発電状態を監視する。例えば、ＥＭＳ１０は、電力系統２の電圧が所定の閾値より小さいと判定した場合に、電力系統２とマイクログリッド１との接続非接続を切り替える第１切替部５ａを切り離す指令を出力する。なお、電力系統２の電圧が所定の閾値より小さくなるのは、停電等の異常な低電圧事象が発生した場合であり、所定の閾値は例えば、電力系統２の基準電圧のマイナス２０％である。
ＥＭＳ１０は、蓄電池システム３の二次電池３ａが満充電状態、または蓄電池システム３の二次電池３ａが放電終止状態になるのを防止する。
【００３９】
配分決定部１１は、蓄電池システム３の二次電池３ａの充電率（以下「ＳＯＣ」ともいう：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、ＤＧ４及び蓄電池システム３から負荷設備６に供給するそれぞれの電力配分を決定する。
例えば、配分決定部１１は、ＤＧ４及び蓄電池システム３のそれぞれの定格出力に基づいて、電力配分を決定する。具体的には、下記の（１）式に示すように定格出力比からＤＧ４の出力を決定し、（２）式に示すように合計負荷からＤＧ４の出力を減算して蓄電池システム３の出力を算出する。（１）式に記載のαは、現在のＳＯＣに基づいて決定される値であり、分散型電源出力の配分の演算にαが加味されることで、分散型電源出力の配分が調整される。αの詳細は後述する。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、分散型電源出力及び分散型電源定格出力は、ＤＧ４の出力及びＤＧ４の定格出力とする。
分散型電源出力＝［（負荷×分散型電源定格出力）／（分散型電源定格出力＋蓄電池システム定格出力）］＋α    （１）
蓄電池システム出力＝合計負荷−分散型電源出力    （２）
【００４１】
また、制御部１２は、蓄電池システム３の二次電池３ａの充電率を所定範囲内に収める目標とする目標ＳＯＣと、現在の二次電池３ａのＳＯＣである現在値ＳＯＣとの差に基づいて、二次電池３ａの充放電を制御する。具体的には、上記（１）式に含まれるパラメータαは以下の（３）式で表される。本実施形態においては、所定範囲を所定満充電状態から所定放電終止状態とし、例えば、所定満充電状態を９０％、所定放電終止状態を１０％として説明する。Ｋは、定数とする。
α＝−Ｋ（現在値ＳＯＣ−目標ＳＯＣ）    （３）
【００４２】
ここで、パラメータαの決定においては、現在値ＳＯＣの値に応じて充電傾向の制御をするか、或いは、放電傾向の制御をするかを考慮した演算式を与える。
具体的には、ＳＯＣが５０％以上の場合には、以下（４）式を用い、現在値ＳＯＣが９０％以上となれば、パラメータαは負（−）となり、二次電池３ａが放電傾向に制御されるパラメータとなる。これにより、蓄電池システム３の二次電池３ａの充電率が所定の満充電状態に到達することを防ぐことができる。
α＝−Ｋ（現在値ＳＯＣ−９０％）＜０    （４）
【００４３】
また、ＳＯＣが５０％未満の場合には、以下（５）式を用い、現在値ＳＯＣが１０％以下となれば、パラメータαは正（＋）となり、二次電池３ａが充電傾向に制御されるパラメータαとなる。
このように求められるパラメータαを上記（１）式に加えることによって、蓄電池システム３の二次電池３ａの充電率が所定の放電終止状態に到達することを防ぐことができ、かつ、ＤＧ４の電力を二次電池３ａの充電に利用促進できる。
α＝−Ｋ（現在値ＳＯＣ−１０％）＞０    （５）
【００４４】
これにより、現在値が目標ＳＯＣを超えている場合にはそれを所定範囲（例えば、１０％〜９０％）に収めるように制御することにより、蓄電池システム３の満充電状態を超えて充電をする過充電、或いは放電終止状態を超えて放電される過放電を防ぐように制御でき、蓄電池システム３を安全に用いることができる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、パラメータαを求める場合にＳＯＣが５０％以上の場合と５０％未満の場合で場合分けしていたが、パラメータαの求め方はこれに限定されない。例えば、所定の放電終止状態より高い充電率である充電下限値（例えば、ＳＯＣ２０％）から、所定の満充電状態より低い充電率である充電上限値（例えば、ＳＯＣ７０％）までの範囲を許容されるＳＯＣ範囲とし、ＳＯＣが７０％より大きい場合には上記（４）式を用い、ＳＯＣが２０％未満の場合には上記（５）式を用いて、パラメータαを算出するようにしてもよい。
【００４６】
このように、上記（１）式から（５）式を用いることにより、配分決定部１１は、現在の二次電池３ａのＳＯＣに基づいて、分散型電源出力（ＤＧ４の出力）及び蓄電池システム３の出力を算出する。
制御部１２は、配分決定部１１によって決定された電力配分によって、ＤＧ４と蓄電池システム３とをそれぞれ制御し、負荷設備６に電力供給させる。
【００４７】
なお、制御部１２は、配分決定部１１により決定された電力配分のＤＧ４の出力算出値に基づいて、ＤＧ４の出力を所定割合で変化（例えば、ＤＧ４の定格出力の１０〜２０％刻みでステップ状に変化）させ、ＤＧ４の出力が略一定となるように制御することが好ましい。
こうすることで、過不足する電力を蓄電池システム３で補い、ＤＧ４の頻繁な出力応答変化を行わないので、ＤＧ４出力変化の時に発生しやすい燃料の過剰消費が抑制できる。
【００４８】
なお、ＤＧ４（分散型電源）の立上げ後、蓄電池システム３による負荷変動分の吸収制御により、蓄電池システム３で周波数変動を抑制する出力変動制御を行うが、電圧変動の抑制制御を行う場合は、無効電力を制御してもよい。具体的には、以下（６）式の制御式に示すように、ＥＭＳ１０は、電圧計測部Ｐｂで計測された負荷設備６の電圧と所定の目標電圧（例えば、定格電圧を目標電圧とする）との差に基づいて無効電力の調整量を決定し、蓄電池システム３により調整量の無効電力を制御する。Ｔは、定数とする。
無効電力＝−Ｔ（現状の電圧−目標電圧）    （６）
【００４９】
ここで、算出された値の符号がマイナス（−）の場合は充電側、プラス（＋）の場合は放電側に無効電力を制御する。
無効電力を制御する場合には、電圧計測部Ｐｂにおいて計測された電圧の情報がＥＭＳ１０に出力され、ＥＭＳ１０からの指令に基づいて蓄電池システム３が制御され、電圧変動により無効電力を蓄電池システム３より出し入れするが、応答性が求められる場合には、電圧計測部Ｐｂで計測された電圧の情報を直接蓄電池システム３に出力してもよい。同様に、蓄電池システム３の出力（有効電力）制御に応答性が求められる場合には、負荷設備６の合計出力を電圧計測部Ｐｂで計測し、制御してもよい。
【００５０】
以下に、本実施形態にかかるＥＭＳ１０及びそれを備えたマイクログリッド１の作用について説明する。
停電等の低電圧事象が発生し、電圧計測部Ｐａにおいて計測される電力系統２の電圧が所定の閾値より小さいと判断された場合に、第２切替部５ｂが非接続状態にされる。その後、蓄電池システム３を自立運転モードとして動作させ、蓄電池システム３から負荷設備６に電力供給が開始される。自立運転モードにおいては、負荷設備６への電力供給が二次電池３ａのみによる期間であり、有効電力及び無効出力は二次電池３ａから供給される。
続いて、ＤＧ４に起動指令が出され、ＤＧ４の立上げに必要な時間が経過した後にＤＧ４から電力供給が可能な状態であることが検出される（ＤＧ４の起動が完了する）と、第１切替部５ａを非接続状態にし、その後、第３切替部５ｃを接続状態にする。
【００５１】
第２切替部５ｂを接続状態にし、ＤＧ４から負荷設備６側に電力供給が開始される。このとき、蓄電池システム３は、Ｐａの電圧が検出されることにより、電力系統２が電圧異常から回復したと見なして、系統連系モードにて運転が開始される。蓄電池システム３の自立運転モードから系統連系モードへの切り替えは、第２切替部５ｂとして用いる高速スイッチを接続状態にすると同時に蓄電池システム３のＰＣＳ３ｂによるＰＣＳ制御を電圧制御から瞬時に系統連系モード（電流制御）に切り替えるので、無瞬断切り替えとなる。
【００５２】
電圧計測部Ｐｂにおいて電圧が計測され、負荷設備６の合計負荷が算出され、蓄電池システム３とＤＧ４とのそれぞれの供給電力の配分が演算される。決定されたそれぞれの配分となるように蓄電池システム３及びＤＧ４の電力供給が制御されるとともに、蓄電池システム３に備えられる二次電池３ａの現在値ＳＯＣに基づいて、二次電池３ａの充放電が制御される。
【００５３】
以上説明してきたように、本実施形態に係るＥＭＳ１０（制御装置）、それを備えたマイクログリッド１及びその制御方法並びに制御プログラムよれば、電力系統２と連系され、ＤＧ４と蓄電池システム３と負荷設備６とを備えるマイクログリッド１において、停電等の低電圧事象が発生し、電力系統２の電圧が所定の閾値より小さいと判定された場合に、電力系統２とマイクログリッド１との接続が切り離され、蓄電池システム３の二次電池３ａの現在値ＳＯＣに基づいて、負荷設備６に供給するＤＧ４と蓄電池システム３とのそれぞれの電力配分が決定され、決定された電力配分によってＤＧ４と蓄電池システム３とが制御されて、負荷設備６に電力が供給される。
【００５４】
このように、二次電池３ａのＳＯＣによってＤＧ４と蓄電池システム３の電力配分が決められるので、二次電池３ａの現在値ＳＯＣが判定基準（例えば、５０％）より大きい場合には、ＤＧ４より蓄電池システム３の電力配分を大きくすることにより蓄電池システム３の二次電池３ａが満充電状態になるのを防ぐことができ、また、二次電池３ａの現在値ＳＯＣが判定基準（例えば、５０％）より小さい場合には、ＤＧ４の電力配分を大きくして蓄電池システム３の電力配分が小さくなるようにすることで二次電池３ａが放電終止状態になるのを防ぐことができる。これにより、停電等の低電圧事象が長期にわたり継続したとしても、負荷設備を継続して利用できるとともに、蓄電池システム３の電池利用率を向上させ、ＤＧ４の燃料消費低減に繋がる。
【００５５】
図３には、負荷設備６の負荷変動が生じている場合に、本実施形態に係るＥＭＳ１０が抑制制御をした一例の図を示している。ここで示す電力配分は一例であり、電力配分の制御はこれに限定されない。
実線が、負荷変動の様子を示しており、点線よりも上部が蓄電池システム３による供給電力、点線よりも下部がＤＧ４による供給電力を示している。
【００５６】
時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間は負荷が小さくなったことから、ＤＧ４から供給される電力分を蓄電池システム３の二次電池３ａに充電している。時刻ｔ２以降は負荷が比較的大きく、演算の結果求められる電力配分（例として図３では、ＤＧ４：蓄電池システム３＝１：１）でＤＧ４と蓄電池システム３とが運用されている。負荷が減少し、二次電池３ａのＳＯＣに余力があり二次電池３ａを放電側に制御させる場合には、時刻ｔ３において、ＤＧ４はステップ状に２０％程度低減して負荷設備６に電力供給し、残りの電力を蓄電池システム３から供給している。以降継続して現在の二次電池３ａのＳＯＣに応じてＤＧ４と蓄電池システム３の電力配分が決定される。また、図３に示されるように、ＤＧ４は極力一定出力で運用されることにより、燃料の過剰消費を抑えることができる。
【００５７】
また、電力系統２の異常が復旧して、電力系統２の電圧が所定の閾値より大きくなった場合には、ＤＧ４は停止動作に移る。
電圧計測部Ｐａにおいて計測される電力系統２の電圧が所定の閾値より大きくなり、所定時間以上維持されていると判断された場合に、第２切替部５ｂが非接続状態にされる。その後、蓄電池システム３を自立運転モードとして動作させ、ＤＧ４に停止指令が出され、第１切替部５ａを非接続状態にし、その後、第３切替部５ｃを非接続状態にする。
続いて、第１切替部５ａを接続状態にし、第２切替部５ｂを接続状態にし、電力系統２の負荷設備６側に電力供給が開始される。
【００５８】
このとき、蓄電池システム３は、Ｐａの電圧が検出されることにより、電力系統２が電圧異常から回復したと確認して、系統連系モードにて運転が開始される。蓄電池システム３の自立運転モードから系統連系モードへの切り替えは、第２切替部５ｂとして用いる高速スイッチを接続状態にすると同時に蓄電池システム３のＰＣＳ３ｂによるＰＣＳ制御を電圧制御から瞬時に系統連系モード（電流制御）に切り替えるので、無瞬断切り替えとなる。
その後は、蓄電池システム３は系統連系モードとして、負荷設備６の負荷変動が生じている場合にも、安定した電力供給を行うことができる。
【００５９】
マイクログリッド内や大規模半導体工場など負荷を使い続けるために無停電を必要とする需要家での長時間停電対応には、従来においては、大型の非常用ディーゼルエンジン発電機の設置、大容量蓄電システムの設置や、単純な非常用ディーゼルエンジン発電機と小容量蓄電システムの組合せシステムの設置により、負荷の使用継続を可能としてきた。大型のディーゼルエンジン発電機では高額な設備費と燃料費が掛かり、そのディーゼルエンジン発電機起動までの電力供給を賄うための蓄電池システムが必要となっていた。また、長時間停電時には、蓄電池システムだけでは蓄電池容量を増大しても長時間対応には限界があるので、長時間停電時にはディーゼルエンジン発電機と蓄電池システムとを組合せた独立電源を構成可能な大規模な予備電源が必要とされ、非常用システムとしては非常に高額なものとなる。
【００６０】
さらに、従来はＤＧの容量を負荷より余分に出力し、大型ＤＧの負荷応答遅延での容量不足分を小容量の蓄電池システムで供給することが行われてきたが、燃料高騰から、初期投資費用と運転費用の両方が大きくなる課題がある。これに対し、本実施形態によれば、比較的小型のＤＧとＤＧの燃料消費の低減と、中容量から小容量程度の蓄電池システムを導入して、蓄電池システムの利用率を最大限に活用し、蓄電池システムとＤＧの配分制御を適正化することにより、初期投資費用と運転費用の両方を抑制することができる。
【００６１】
〔変形例１〕
なお、本実施形態においては、配分決定部１１は、分散型電源（ＤＧ４）の定格出力と蓄電池システム３の定格出力とに基づいて電力配分を決定していたが、これに限定されない。例えば、配分決定部１１は、所定時間間隔（例えば、１０分間隔）における負荷設備６の合計負荷の平均値に基づいて、ＤＧ４に分担させる電力配分を決定し、合計負荷からＤＧ４に分担させる電力配分を減算して蓄電池システム３に分担させる電力配分を決定することとしてもよい。具体的には、以下の（７）式及び（８）式によってＤＧ４と蓄電池システム３の電力配分を決定する。なお、（７）式のαは、上記（３）式から（５）式に記載のαと同様に求める。
【００６２】
分散型電源出力＝（所定時間間隔での合計負荷出力の平均値）＋α    （７）
蓄電池システム出力＝合計負荷−分散型電源出力    （８）
このように、ＤＧ４の出力を合計負荷の平均値に基づいて決定することで、刻々と変化する負荷設備６の負荷出力変化や蓄電池システム３のＳＯＣに適するように、ＤＧ４が分担する出力が抑えられるので、燃料使用量を抑制し、蓄電池システム３の利用率をより有効に使用して、分散型電源と蓄電池システム３にてより長期間の運用が可能となる。
【００６３】
〔変形例２〕
また、本実施形態に係るＥＭＳ１０は、マイクログリッド１に限定されず、例えば、蓄電システム（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＥＳＳ）２０に適用してもよい。
具体的には、図４に示されるように、ＤＧ４（分散型電源）と蓄電池システム３とＥＭＳ１０とをＥＳＳコンテナ２１に組み込み、長時間利用可能な電源として用いてもよい。なお、ＤＧ４と蓄電池システム３の電力配分の演算、二次電池３ａのＳＯＣに応じて電力配分を調整する点、及び各切替部５ａ〜５ｄの制御等は、上記実施形態と同様であるため、詳細は省略する。
このように、本発明に係るＥＭＳ１０をＥＳＳに組み込み、ＥＳＳコンテナ２１ごと運搬し、据え付けをすることで、蓄電池システム３とＤＧ４を組み合わせて、さらに長時間にわたり電力供給が可能となり、電力系統２の不安定となった地域に早期に運搬して設置することで、安定した電力を長期間に渡り対応可能な電源として役立てられる。
【符号の説明】
【００６４】
１  マイクログリッド
２  電力系統
３  蓄電池システム
４  ディーゼルエンジン発電機（ＤＧ）
５ａ  第１切替部
６  負荷設備
１０  エネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）
１１  配分決定部（配分決定手段）
１２  制御部（制御手段）
２０  蓄電システム
２１  ＥＳＳコンテナ
Ｐｂ  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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