(57)【要約】【課題】電力系統に連系された電力貯蔵装置を保護しながら、将来における電力系統の需給バランスを安定化することが可能な電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】電力系統に連系されて、前記電力系統から充電されるとともに前記電力系統に放電することが可能な電力貯蔵装置を制御する制御装置であって、現在における前記電力貯蔵装置の残量情報と、将来の所定期間における前記電力系統の電力予測情報と、に基づいて前記電力系統の解析を実行して、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を示す第１予測値と、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の残量を示す第２予測値と、を算出する予測部と、前記第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、前記第１予測値に基づいて、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を決定する調節部と、を有する。【選択図】図３
2017099131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系されて、前記電力系統から充電されるとともに前記電力系統に放電することが可能な電力貯蔵装置を制御する制御装置であって、
現在における前記電力貯蔵装置の残量情報と、将来の所定期間における前記電力系統の電力予測情報と、に基づいて前記電力系統の解析を実行して、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を示す第１予測値と、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の残量を示す第２予測値と、を算出する予測部と、
前記第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、前記第１予測値に基づいて、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を決定する調節部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記調節部は、
前記第２予測値が前記所定の上限値を上回る場合、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充電量を前記第１予測値より小さい値に決定し、
前記第２予測値が前記所定の下限値を下回る場合、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の放電量を前記第１予測値より小さい値に決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項３】
前記調節部は、更に前記電力系統の状態に応じた所定の定数に基づいて、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項４】
前記所定の定数は、
前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充電量を決定するための第１定数と、
前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の放電量を決定するための第２定数と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項５】
前記所定の定数は、前記将来の所定期間ごとに設定される
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項６】
電力系統に連系されて、前記電力系統から充電されるとともに前記電力系統に放電することが可能な電力貯蔵装置の制御方法であって、
現在における前記電力貯蔵装置の残量情報と、将来の所定期間における前記電力系統の電力予測情報と、に基づいて前記電力系統の解析を実行して、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を示す第１予測値と、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の残量を示す第２予測値と、を算出し、
前記第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、前記第１予測値に基づいて、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の動作を決定する
ことを特徴とする電力貯蔵装置の制御方法。
【請求項７】
電力系統に連系されて、前記電力系統から充電されるとともに前記電力系統に放電することが可能な電力貯蔵装置を制御する制御装置に対して、
現在における前記電力貯蔵装置の残量情報と、将来の所定期間における前記電力系統の電力予測情報と、に基づいて前記電力系統の解析を実行し、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を示す第１予測値と、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の残量を示す第２予測値と、を算出する第１機能と、
前記第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、前記第１予測値に基づいて、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の動作を決定する第２機能と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電や太陽光発電のような再生可能エネルギーに係る発電設備の電力系統への導入が拡大することに伴い、かかる再生可能エネルギーに係る発電設備の出力変動を補償するとともに、電力系統における需給バランスを安定化させるための対策が必要となる。その一つの手段として、蓄電池の導入が挙げられる。
【０００３】
ここで、蓄電池の残量(State of Charge: SOC)が仕様上定められた上限値及び下限値の範囲を外れた状態で蓄電池が運転されることにより、蓄電池の損失が増大したり、蓄電池の劣化が加速したりする。また、蓄電池のＳＯＣが下限値を下回ったにも関わらず蓄電池が充電されない状態が継続し、あるいは、蓄電池のＳＯＣが上限値を上回ったにも関わらず放電されない状態が継続することは、蓄電池の損傷原因となる。
【０００４】
そこで、仕様上定められたＳＯＣの範囲内で蓄電池を運転するべく、現時点のＳＯＣに基づいて蓄電池の充放電を制御する技術が知られている（例えば特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６９０６８号公報
【特許文献２】特開２０１５−２７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、かかる制御技術では、例えば、電力系統からの供給電力が電力需要に対して十分大きくても、蓄電池のＳＯＣが上限値に近い場合には、蓄電池の保護のため、余剰電力の蓄電池への充電は制限される。また、電力系統からの供給電力が電力需要に対して十分ではなくても、蓄電池のＳＯＣが下限値に近い場合には、やはり蓄電池の保護のため、蓄電池から電力系統への放電は制限される。したがって、上述した蓄電池の制御によっては、再生可能エネルギーに係る発電設備の出力変動を補償することを含め、電力系統における将来の需給バランスを安定させることができないおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、蓄電池などの電力貯蔵装置を保護しながら、将来における電力系統の需給バランスを安定化することが可能な電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御方法及びプログラムを提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段の一つは、電力系統に連系されて、前記電力系統から充電されるとともに前記電力系統に放電することが可能な電力貯蔵装置を制御する制御装置であって、現在における前記電力貯蔵装置の残量情報と、将来の所定期間における前記電力系統の電力予測情報と、に基づいて前記電力系統の解析を実行して、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を示す第１予測値と、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の残量を示す第２予測値と、を算出する予測部と、前記第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、前記第１予測値に基づいて、前記将来の所定期間における前記電力貯蔵装置の充放電量を決定する調節部と、を有する。
【０００９】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力貯蔵装置を保護しながら、将来における電力系統の需給バランスを安定化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る制御装置が適用される蓄電池を含む電力系統の簡略化されたモデルの一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係る制御装置の制御モデルの一例を示すブロック線図である。
【図３】本実施形態における制御ゲインの調整手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態において蓄電池の放電量が調節される様子の一例を示す図である。
【図５】変形例１において蓄電池の充放電量が調節される様子の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１３】
図１〜図４を参照して、本実施形態に係る制御装置を説明する。ここでは、電力系統１における需給バランスの変動に伴って生じる系統周波数の変動を抑制するために、電力貯蔵装置の一例としての蓄電池２０が設けられ、このような蓄電池２０が制御装置１０によって制御されるものとして説明する。ただし、蓄電池２０は、例えば再生可能エネルギーに係る発電設備における出力変動を抑制することや、電力系統１の潮流変動を抑制することを目的として設置されてもよい。以下、制御装置１０が用いられる電力系統１の一例を説明し、次いで制御装置１０を説明することとする。
【００１４】
＝＝電力系統＝＝
図１は、電力系統１の簡略化されたモデルを示す。図１に示すように、電力系統１は、発電設備５０、送配電線Ｚ１、Ｚ２、母線ｎ１、ｎ２、ｎ３、負荷６０、蓄電池２０、及び周波数測定装置４０を有して構成されている。なお、図１には示されていないが、電力系統１は、調相設備、変圧器、開閉器などの様々な設備を有していてもよい。
【００１５】
発電設備５０は、電力を生成する電力源であり、例えば水力発電設備、原子力発電設備、火力発電設備、太陽光発電設備、風力発電設備などを包括的に示している。本実施形態では、発電設備５０は、負荷６０の変動に応じて出力を調整することで、電力系統１の系統周波数及び電圧における比較的緩やかな変動を補償するものとする。他方、高速な周波数変動に対しては、蓄電池２０の高速な充放電によって対応するものとする。
【００１６】
母線ｎ１、ｎ２、ｎ３は、発電所や変電所に設けられている。母線ｎ１、ｎ２は送配電線Ｚ１を介して接続され、母線ｎ２、ｎ３は送配電線Ｚ２を介して接続されている。
【００１７】
負荷６０は、発電設備５０から供給される電力を利用して動作する、工場や家庭等における電気機器を包括的に示している。ここでは、負荷６０は母線ｎ２に接続されているが、母線１ｎ、ｎ３に接続されてもよい。
【００１８】
周波数測定装置４０は、電力系統１に設置され、電力系統１の状態に応じて変動する周波数を計測する機器である。ここでは、周波数測定装置４０は所定時間毎（例えば３０分毎や１時間毎）に母線ｎ３における周波数を計測し、計測信号を後述する制御装置１０に送信する。なお、蓄電池２０が、例えば、再生可能エネルギーに係る発電設備における出力変動を抑制するために設置されている場合や、電力系統１の潮流変動を抑制するために設置されている場合には、周波数測定装置４０に代えて、例えば電力測定装置や電圧測定装置のような測定装置が設置されることになる。
【００１９】
蓄電池２０は、電力貯蔵装置の一例であって、電力系統１から供給された電力を充電するとともに電力系統１に放電することが可能な装置である。電力貯蔵装置の他の例としては、例えばフライホイールやキャパシタがある。なお、蓄電池２０は、母線ｎ３に接続されているが、母線ｎ１、ｎ２に接続されてもよい。
【００２０】
蓄電池２０には、ＳＯＣ算出装置３０が取り付けられている。ＳＯＣ算出装置３０は、蓄電池２０の電圧と、蓄電池２０に流入し又は蓄電池から流出する電流と、に基づいて蓄電池２０の残量（ＳＯＣ）を示す値を算出する装置である。ＳＯＣ算出装置３０は、周波数測定装置４０と同様に、所定時間毎（例えば３０分毎や１時間毎）に蓄電池２０のＳＯＣ値を算出し、算出結果を制御装置１０に出力する。ここで、ＳＯＣは、蓄電池２０が満充電の状態であるときの電池容量に対する、所定の時間帯における蓄電池２０の電池容量の割合を示す。
【００２１】
制御装置１０は、上述した電力系統１に設置される蓄電池２０を制御する装置であり、以下に詳しく説明される。
【００２２】
＝＝制御装置＝＝
図２を参照して、制御装置１０を説明する。図２は、電力系統１、蓄電池２０、及び制御装置１０からなる制御モデルを表したブロック線図である。図２に示されるように、制御装置１０は、予測部の一例としてのシミュレーション部１１と、調整部の一例としてのゲイン調整部１２と、を含む。以下、制御装置１０の制御モデルを概説し、次いでシミュレーション部１１とゲイン調整部１２について説明する。
【００２３】
＜制御モデル＞
図２を参照して、制御装置１０が蓄電池２０を制御するために用いられる制御モデルを説明する。上述したように、制御装置１０は、電力系統１の系統周波数ｆを目標周波数ｆｒに近付けるように蓄電池２０の充放電量を制御する情報処理装置である。制御装置１０は、後述するＲＯＭに記憶されている系統情報などを用いながら制御プログラムを実行することによって、この制御モデルに従う各種の演算を行ない、蓄電池２０に対する充放電の指令値を算出する。
【００２４】
具体的には、周波数測定装置４０において測定された系統周波数ｆと、目標周波数ｆｒと、の差分Δｆが、コントローラ１３に入力される。そして、指令部１４において、コントローラ１３の出力と、ゲイン調整部１２から出力されたゲインと、に基づいて、充放電量の指令値が生成され、蓄電池２０に出力される。
【００２５】
そして、蓄電池２０は、かかる指令値に応じた電力を、将来の指定期間に、電力系統１から充電したり、電力系統１に放電したりする。このような蓄電池２０の充放電によって、電力系統１の系統周波数はｆ’に変化する。
【００２６】
かかる系統周波数ｆ’は、周波数測定装置４０において測定されることで制御装置１０にフィードバックされ、更に、目標周波数ｆｒとの差分Δｆ’がコントローラ１３に入力される。そして、指令部１４において蓄電池２０に対する新たな指令値が生成され、蓄電池２０は、この新たな指令値に応じた充放電を行う。このようにして、系統周波数ｆが目標周波数ｆｒに近づくように、蓄電池２０の制御が繰り返し実行される。
【００２７】
＜シミュレーション部＞
シミュレーション部１１は、現在における蓄電池２０のＳＯＣ値と、将来の所定期間における電力系統１の電力予測情報と、に基づいて電力系統１の解析を実行して、当該将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を示す第１予測値と、当該将来の所定期間における蓄電池２０の残量を示す第２予測値と、を算出する。
【００２８】
ここで、現在における蓄電池２０のＳＯＣ値は、上述したようにＳＯＣ算出装置３０から提供される。また、将来の所定期間は、解析が実行される時間帯から、例えば１時間後まで、６時間後まで、１２時間後まで、２４時間後までのように、ユーザによって任意に設定されてよい。あるいは、翌日の１時間毎の予測値を算出することで蓄電池２０の暫定的な充放電計画を立てておき、当日の該当する各時間帯が到来する前に、最新の情報に基づいて改めて解析を行い、前日に算出した充放電計画を適宜修正して、蓄電池２０に対する指令値としてもよい。
【００２９】
また、電力系統１の電力予測情報は、例えば気象予報情報（天気、気温、風速など）、曜日情報（該当日の曜日、平日・休日・祭日の区別など）、時刻情報のような各種情報に基づいて予測される、電力需要の予測値や再生可能エネルギーに係る発電設備の発電予測値を含んでいてよい。このような電力予測情報は、上述した将来の所定期間における時系列データ（例えば３０分毎、１時間毎）として与えられる。なお、電力予測情報は、図示しないネットワークを介して外部サーバ（例えば電力会社のサーバ）から制御装置１０に提供されてもよいし、必要な情報に基づいてシミュレーション部１１内で算出されてもよい。
【００３０】
上述した各種情報に基づいて、シミュレーション部１１は、ユーザによって指定された将来の期間における電力需給シミュレーションを行う。電力需給シミュレーションでは、例えば電力系統１の構成、線路インピーダンス、発電・受電設備、負荷６０、蓄電池２０のような情報に基づいて、電力系統１における電力の需給に関する解析が行われる。かかる解析において、指定された将来の期間における蓄電池２０の充放電量を示す第１予測値が算出されるとともに、当該期間における蓄電池２０のＳＯＣを示す第２予測値を得る。このような第１予測値及び第２予測値を用いて、ゲイン調整部１２は、以下に述べるように、蓄電池２０の充放電量の調整を行う。
【００３１】
＜ゲイン調整部＞
ゲイン調整部１２は、第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、第１予測値に基づいて、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を決定する。ここで、所定の上限値及び所定の下限値は、蓄電池２０を過放電及び過充電による損傷及び劣化から保護するために適宜設定され、例えば上限値はＳＯＣ値で９０％、下限値はＳＯＣ値で１０％のように与えられる。
【００３２】
ゲイン調整部１２は、上記解析において算出されたＳＯＣの予測値（第２予測値）が上限値及び下限値の範囲（管理幅）内にあるときは、蓄電池２０は適切に運用されているものと判断する。そして、ゲイン調整部１２は、上記解析において算出された蓄電池２０の充放電量の予測値（第１予測値）を、将来の所定期間における充放電量として蓄電池２０に指示するよう、指令部１４に指示する。換言すれば、この場合、ゲイン調整部１２は、第１予測値にゲイン（所定の定数）として１を乗算した値を、指令部１４に出力する。
【００３３】
他方、上記解析において算出されたＳＯＣ値（第２予測値）が管理幅を逸脱している場合、蓄電池２０の過充電及び過放電を回避するべく、蓄電池２０の充放電量を抑制する。つまり、ゲイン調整部１２は、ＳＯＣの予測値（第２予測値）が上限値を上回る場合、将来の所定期間における蓄電池２０の充電量を充放電量の予測値（第１予測値）より小さい値に決定し、あるいは、ＳＯＣの予測値（第２予測値）が下限値を下回る場合、将来の所定期間における蓄電池２０の放電量を充放電量の予測値（第１予測値）より小さい値に決定する。本実施形態では、ゲイン調整部１２は、第１予測値にゲインを乗算することで蓄電池２０の充放電量を調節し、ＳＯＣの予測値（第２予測値）が管理幅に収まるようにする。
【００３４】
ただし、ゲインの値が非常に小さいと、蓄電池２０の充放電量が小さくなり過ぎて、蓄電池２０による系統周波数の調整性能が悪化するおそれがある。そのため、制御装置１０は、将来の所定期間におけるＳＯＣの予測値を管理幅内に収めながら、蓄電池２０の周波数調整機能を最大限発揮できるように、上記の電力需給シミュレーションを繰り返し、適切なゲインを算出する。したがって、ゲインは、電力系統の状態に応じた所定の定数に相当する。
【００３５】
（ゲインの算出）
上述したゲインの算出には、例えば次式のような最適化計算が用いられる。
【００３６】
【数１】
2017099131.tif 000003
【００３７】
ここで、Ｋｐはゲインであり、ＦはＫｐを決定変数とした目的関数であり、Ｔは予測期間であり、ｆｒｅｆは目標周波数、ｆ（ｔ）は電力需給シミュレーションで計算される将来の系統周波数、ａはＳＯＣの下限値、ｂはＳＯＣの上限値、ＳＯＣ（ｔ）は電力需給シミュレーションで計算されるＳＯＣの予測値である。
【００３８】
このように、（式１）を用いた最適化手法により、ゲインＫｐを計算することが可能である。かかる計算の結果の一例が図４に示されている。
【００３９】
図４は、蓄電池２０のＳＯＣの予測値が、将来の所定期間において、時間の経過とともに変化する様子を示す。例えば、ゲインが１．０である場合、電力需給シミュレーションの結果としてのＳＯＣの予測値は、時刻ｔ１以降、下限値ａを下回っている。したがって、ゲイン調整部１２は、蓄電池２０の保護のため、将来の所定期間における蓄電池２０の放電量を調整する必要があると判断する。
【００４０】
そして、電力需給シミュレーションとゲイン計算を繰り返し行った結果、ゲインが０．２である場合には、蓄電池２０のＳＯＣの予測値は管理幅に収まるものの、蓄電池２０の放電量が抑制され過ぎるため、蓄電池２０の周波数調整機能が十分に発揮されないおそれがある。他方、ゲインが０．８である場合には、蓄電池２０は、ＳＯＣの予測値を管理幅内に保ちながら、許容限度内で最大限に充放電を繰り返して系統周波数の調整を行うことが期待される。したがって、ゲインとして０．８が適切であると判断される。
【００４１】
（ゲインの調整方法）
次いで、図３を参照しながら、蓄電池２０の制御に用いられるゲインの調整手法について説明する。図３は、ゲインの調整手法を示すフローチャートである。
【００４２】
まず、ステップＳ１において、現在における蓄電池２０のＳＯＣ値が取得される。かかるステップＳ１は、ＳＯＣ算出装置３０から出力されたＳＯＣ値を、制御装置１０のシミュレーション部１１が受信することにより実行される。
【００４３】
次いで、ステップＳ２において、将来の所定期間における電力予測値が取得される。かかるステップＳ２は、将来の所定期間における需要予測情報及び発電予測情報を、シミュレーション部１１が外部サーバなどから受信することにより実行される。あるいは、システップＳ２は、ミュレーション部１１が需要予測情報及び発電予測情報を気象予報情報などに基づいて生成することで実現されてもよい。
【００４４】
そして、ステップＳ３においてゲインの初期値が１．０に設定されたうえで、ステップＳ４において電力需給シミュレーションが実施される。電力需給シミュレーションは、上述したように、現在のＳＯＣ値と電力予測値とに基づいて行われ、その結果、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を示す予測値（第１予測値）と、将来の所定期間におけるＳＯＣを示す予測値（第２予測値）と、が得られる。なお、ステップＳ４は、シミュレーション部１１によって実行される。
【００４５】
そして、ステップＳ５において、将来の所定期間におけるＳＯＣを示す予測値が、所定の上限値及び所定の下限値の範囲から逸脱しているかどうかが判定される。かかる判定は、シミュレーション部１１で行われてもよいし、ゲイン調整部１２で行われてもよい。
【００４６】
ステップＳ５において、将来の所定期間におけるＳＯＣを示す予測値が、所定の範囲から逸脱していると判定されると、ステップＳ６において、ゲインの値が最適化計算によって調整されたうえで、一連の手順が終了する。ステップＳ６は、ゲイン調整部１２において実行される。他方、将来の所定期間におけるＳＯＣを示す予測値が、所定の範囲内であると判定されると、ゲインの値が１を保ったまま、一連の手順が終了する。
【００４７】
＜ハードウェア構成＞
上述した制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭを有するコンピュータとして構成することができる。ＣＰＵは、制御装置１０の全体の制御を司るもので、本実施形態に係る各種の動作を行うための制御プログラムを実行することにより、制御装置１０としての各種機能を実現する。ＲＯＭは、各種プログラムやデータ、計算式等を記憶するための記憶領域を提供する。また、ＲＯＭは、例えば、電力系統１における送配電線Ｚ１、Ｚ２の長さや線路インピーダンス、負荷６０の位置や消費電力、発電設備５０の位置や定格出力等を含む、電力系統１に関する情報を記憶してもよい。
【００４８】
また、制御装置１０は、蓄電池２０、ＳＯＣ算出装置３０、周波数測定装置４０、外部サーバなどと通信するための通信装置、操作者による情報入力を受け付ける入力装置（例えば操作スイッチやキーボード等）、各種計算結果を出力するためのディスプレイ、プリンタ等の出力装置を備えていてもよい。
【００４９】
このように本実施形態では、制御装置１０は、電力系統１に連系した蓄電池２０の制御を行うために、現在のＳＯＣ値と、将来の電力予測値と、に基づいて算出される将来のＳＯＣ予測値を参照する。そして、制御装置１０は、ＳＯＣ予測値が適切な範囲に収まるように、将来における蓄電池２０の充放電量の予測値に対するゲインを計算する。これにより、電力系統１における電力需要の変動予測データや再生可能エネルギーに係る発電設備の出力変動の予測データを考慮することが可能となる。その結果、蓄電池２０を過充電及び過放電による損傷・劣化から確実に保護しつつ、将来における電力系統１の需給バランスの変動にも対応することができる。
【００５０】
［変形例１］
図５を参照して、本実施形態の変形例１を説明する。図５は、変形例１において蓄電池の放電動作及び充電動作が調節される様子の一例を示す図である。
【００５１】
変形例１では、本実施形態のように１つのゲインによって蓄電池２０の充放電量の調整が行われるのではなく、２つのゲインによって蓄電池２０の充放電量の調整が行われる。変形例１における電力系統や制御装置の構成は、本実施形態と同様であるため、説明は省略される。
【００５２】
上述した２つのゲインとは、将来の所定期間における蓄電池２０の充電量を決定するための充電ゲイン（第１定数）と、将来の所定期間における蓄電池２０の放電量を決定するための放電ゲイン（第２定数）である。蓄電池２０は充電及び放電を行うことが可能であるため、充電量の調整と放電量の調整とを別個のゲインに担当させることにより、きめ細やかな充放電量の制御が可能となる。特に、将来の所定期間において、蓄電池２０が、ある時間帯には充電を行い、別の時間帯には放電を行うことが予測される場面において、自由度が高いＳＯＣ管理を行うことができる。
【００５３】
上述した充電ゲイン及び放電ゲインの算出には、例えば次式のような最適化計算が用いられる。
【００５４】
【数２】
2017099131.tif 000004
【００５５】
ただし、Ｋｐｃは充電ゲインであり、Ｋｐｄは放電ゲインであり、ＦはＫｐｃとＫｐｄを決定変数とした目的関数であり、Ｔは予測期間であり、ｆｒｅｆは目標周波数、ｆ（ｔ）は電力需給シミュレーションで計算される将来の系統周波数、ａはＳＯＣ下限値、ｂはＳＯＣ上限値、ＳＯＣ（ｔ）は電力需給シミュレーションにおいて算出される将来のＳＯＣ予測値である。
【００５６】
図５は、蓄電池２０のＳＯＣの予測値が、将来の所定期間において、時間の経過とともに変化する様子を示す。例えば、ゲイン（充電ゲイン及び放電ゲイン）が１．０である場合、電力需給シミュレーションの結果としてのＳＯＣの予測値は、放電により時刻ｔ２から時刻ｔ３まで下限値ａを下回り、その後充電により管理幅内に復帰したものの、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで上限値ｂを上回っている。その後、放電により再び管理幅内に復帰するも、時刻ｔ６から時刻ｔ７まで下限値ａを下回っている。したがって、ゲイン調整部１２は、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を調整する必要があると判断する。
【００５７】
そして、電力需給シミュレーションとゲイン計算を繰り返し行った結果、充電ゲインが０．９、放電ゲインが０．８である場合に、蓄電池２０は、ＳＯＣの予測値を管理幅内に維持しつつ、許容限度内で最大限に充放電を繰り返すことで系統周波数の調整を行うことができると判断される。
【００５８】
このように、変形例１では、充電量の調整と放電量の調整とを別個のゲインに担当させることにより、きめ細やかな充放電量の制御が可能となる。したがって、将来の所定期間において、蓄電池２０の充電と放電の両方が行われることが予測される場面において有効である。
【００５９】
［変形例２］
変形例２では、本実施形態のように、考慮している将来の期間において不変であるゲインによって蓄電池２０の充放電量の調整が行われるのではなく、時間帯毎に設定されるゲインによって蓄電池２０の充放電量の調整が行われる。変形例２における電力系統や制御装置の構成は、本実施形態と同様であるため、説明は省略される。
【００６０】
変形例２では、ゲインを所定の時間帯毎に設定することにより、ＳＯＣの管理性能が向上するとともに、電力系統１における出力変動の抑制を詳細に行うことができる。特に、高速な出力変動を伴う再生可能エネルギーに係る発電設備に対する出力安定化に有効である。なお、変形例２に変形例１の要素を取り入れて、充電ゲインと放電ゲインとを時間帯毎に設定することも可能であり、以下に述べるゲインの算出例はそのような例である。
【００６１】
上述した時間帯毎に設定される充電ゲイン及び放電ゲインの算出には、例えば次式のような最適化計算が用いられる。
【００６２】
【数３】
2017099131.tif 000005
【００６３】
ただし、Ｋｐｃ（ｔ）は充電ゲインであり、Ｋｐｄ（ｔ）は放電ゲインであり、ＦはＫｐｃ（ｔ）とＫｐｄ（ｔ）を決定変数とした目的関数であり、Ｔは予測期間であり、ｆｒｅｆは目標周波数、ｆ（ｔ）は電力需給シミュレーションで計算される将来の系統周波数、ａはＳＯＣ下限値、ｂはＳＯＣ上限値、ＳＯＣ（ｔ）は電力需給シミュレーションで計算される将来のＳＯＣ予測値である。なお、Ｋｐｃ（ｔ）、Ｋｐｄ（ｔ）は、時刻に対して連続的に設定される必要はなく、時刻に対して離散的に（たとえば一時間ごとに）設定されもよい。
【００６４】
このように、変形例２では、ゲインを所定の時間帯毎に設定することにより、ＳＯＣの管理性能が向上するとともに、電力系統１における出力変動の抑制を詳細に行うことができる。特に、高速な出力変動を伴う再生可能エネルギーに係る発電設備に対する出力安定化に有効である。
【００６５】
［まとめ］
以上説明したように、電力系統１に連系されて、電力系統１から充電されるとともに電力系統１に放電することが可能な蓄電池２０を制御する制御装置１０であって、現在における蓄電池２０の残量情報と、将来の所定期間における電力系統１の電力予測情報と、に基づいて電力系統１の解析を実行して、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を示す第１予測値と、将来の所定期間における蓄電池２０の残量（ＳＯＣ）を示す第２予測値と、を算出するシミュレーション部１１と、第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、第１予測値に基づいて、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を決定するゲイン調節部１２と、を有する。たとえば、ゲイン調節部１２は、第２予測値が所定の上限値を上回る場合、将来の所定期間における蓄電池２０の充電量を第１予測値より小さい値に決定し、第２予測値が所定の下限値を下回る場合、将来の所定期間における蓄電池２０の放電量を第１予測値より小さい値に決定してもよい。また、ゲイン調節部１２は、更に電力系統１の状態に応じたゲインに基づいて、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を決定してもよい。かかる実施形態によれば、蓄電池２０を過充電及び過放電から保護しながら、将来における電力系統１の需給バランスを安定化することが可能となる。
【００６６】
また、ゲインは、将来の所定期間における蓄電池２０の充電量を決定するための充電ゲインと、将来の所定期間における蓄電池２０の放電量を決定するための放電ゲインと、を含む。かかる実施形態によれば、充電量の調整と放電量の調整とを別個のゲインに担当させることにより、きめ細やかな充放電量の制御が可能となる。したがって、将来の所定期間において、蓄電池２０の充電と放電の両方が行われることが予測される場面において有効である。
【００６７】
また、ゲインは、将来の所定期間ごとに設定される。かかる実施形態によれば、ゲインを所定の時間帯毎に設定することにより、ＳＯＣの管理性能が向上するとともに、電力系統１における出力変動の抑制を詳細に行うことができる。特に、高速な出力変動を伴う再生可能エネルギーに係る発電設備に対する出力安定化に有効である。
【００６８】
あるいは、電力系統１に連系されて、電力系統１から充電されるとともに電力系統１に放電することが可能な蓄電池２０の制御方法であって、現在における蓄電池２０の残量情報と、将来の所定期間における電力系統１の電力予測情報と、に基づいて電力系統１の解析を実行して、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を示す第１予測値と、将来の所定期間における蓄電池２０の残量（ＳＯＣ）を示す第２予測値と、を算出するステップ（Ｓ４）と、第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、第１予測値に基づいて、将来の所定期間における蓄電池２０の動作を決定するステップ（Ｓ５、Ｓ６）と、を含む。かかる実施形態によれば、蓄電池２０を過充電及び過放電から保護しつつ、将来における電力系統１の需給バランスを安定化するように、蓄電池２０を制御することが可能となる。
【００６９】
あるいは、電力系統１に連系されて、電力系統１から充電されるとともに電力系統１に放電することが可能な蓄電池２０を制御する制御装置１０に対して、現在における蓄電池２０の残量情報と、将来の所定期間における電力系統１の電力予測情報と、に基づいて電力系統１の解析を実行し、将来の所定期間における蓄電池２０の充放電量を示す第１予測値と、将来の所定期間における蓄電池２０の残量を示す第２予測値と、を算出するシミュレーション部１１の機能と、第２予測値が所定の上限値及び所定の下限値の範囲内に収まるように、第１予測値に基づいて、将来の所定期間における蓄電池２０の動作を決定するゲイン調整部１２の機能と、を実行させるプログラムである。かかる実施形態によれば、蓄電池２０を過充電及び過放電から保護しつつ、将来における電力系統１の需給バランスを安定化するように、蓄電池２０の制御装置１０を機能させることが可能となる。
【００７０】
なお、上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００７１】
例えば、電力系統１の状態に応じた所定の定数の一例としてゲインを挙げたが、電力系統１の状態に応じて第１予測値に加算又は減算される所定の値が用いられてもよいし、あるいは、電力系統１の状態に応じて第１予測値を除するような所定の値が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  電力系統
１０  制御装置
１１  シミュレーション部
１２  ゲイン調整部
２０  蓄電池
３０  ＳＯＣ算出装置
４０  周波数測定装置
５０  発電設備
【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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