(57)【要約】【課題】複数の蓄電池の残量をできるだけ均一化することが可能な直流給電システムを提供する。【解決手段】直流給電システム１は、直流給電の母線となる直流バス１０と、直流バス１０に発電電力を供給する自然エネルギー発電装置３０と、自然エネルギー発電装置３０の発電電力を蓄電する複数の蓄電池５０Ａ〜５０Ｃと、複数の蓄電池５０Ａ〜５０Ｃを直流バス１０にそれぞれ接続する複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの動作を管理する電力管理装置６０と、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の実測値の平均値を用いて当該出力電圧の目標値の補正値をそれぞれ計算する目標電圧補正部とを備えている。電力管理装置６０は、補正値に基づいて補正された出力電圧の目標値を用いて、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を個別に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流給電の母線となる直流バスと、
前記直流バスに発電電力を供給する自然エネルギー発電装置と、
前記自然エネルギー発電装置の発電電力を蓄電する複数の蓄電池と、
前記複数の蓄電池を前記直流バスにそれぞれ接続する複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を管理する電力管理装置と、
各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の複数の実測値の平均値を用いて当該出力電圧の目標値の補正値をそれぞれ計算する目標電圧補正部とを備え、
前記電力管理装置は、前記補正値に基づいて補正された前記出力電圧の目標値を用いて、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を個別に制御することを特徴とする直流給電システム。
【請求項２】
前記目標電圧補正部は、
前記複数の蓄電池による少なくとも１回の充放電サイクル期間の中から、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の変動幅が一定の範囲内に収まっており、且つ、前記蓄電池の放電動作のみが一定時間続く期間を補正値計算期間として抽出し、
前記補正値計算期間内における前記出力電圧の複数の実測値の平均値を求め、
前記出力電圧の平均値と前記目標値との差分を前記出力電圧の目標値の補正値として求める、請求項１に記載の直流給電システム。
【請求項３】
前記目標電圧補正部は、
前記複数の蓄電池による複数回の充放電サイクル期間の中から、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の変動幅が一定の範囲内に収まっており、且つ、前記蓄電池の放電動作のみが一定時間続く複数の期間を前記補正値計算期間として抽出する、請求項２に記載の直流給電システム。
【請求項４】
前記出力電圧の目標値は、前記直流バスの基準電圧である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の直流給電システム。
【請求項５】
前記複数の蓄電池は、第１及び第２の蓄電池と、
前記複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１及び第２の蓄電池にそれぞれ接続された第１及び第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、
前記目標電圧補正部は、
前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の複数の実測値の平均値から前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正値を算出し、
前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の複数の実測値の平均値から前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正値を算出する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の直流給電システム。
【請求項６】
前記目標電圧補正部は、前記電力管理装置内に設けられている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の直流給電システム。
【請求項７】
前記電力管理装置とデータ通信可能なクラウドサーバを備え、
前記目標電圧補正部は、前記クラウドサーバ内に設けられており、
前記電力管理装置は、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の実測値データを前記クラウドサーバに送信し、
前記クラウドサーバ内の前記目標電圧補正部は、前記出力電流の実測値データを用いて、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正値を計算し、計算結果を前記電力管理装置に返信する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の直流給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流給電システムに関し、特に、太陽光発電装置などの自然エネルギー発電装置と複数の蓄電池とを組み合わせて構成された直流給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電装置、風力発電装置等の自然エネルギー発電装置から負荷機器へ直流電力を供給する直流給電システムが注目されている。【０００３】
自然エネルギー発電装置の発電量は天候に左右されて不安定であるため、電力供給の安定化のため蓄電池が用いられる。発電量が多いときに余剰電力を蓄電池に充電し、発電量が少ないときに蓄電池を放電させることにより、負荷に対して電力を安定的に供給することができる。【０００４】
直流給電システムに関し、例えば特許文献１には、複数の蓄電池が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して直流バスに接続された構成を有し、少なくとも一つの蓄電池が直流バスに放電するとき、他の少なくとも一つの蓄電池が直流バスから供給される電力を充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御することが記載されている。また、蓄電量の多い蓄電池を放電し、蓄電量の少ない蓄電池を充電するように制御することが記載されている。【０００５】
また特許文献２には、直流バスラインに接続されている各ノードの電圧変化の情報を取得する電圧変化情報取得部と、電圧変化情報取得部が取得した各ノードの電圧変化の情報に基づいて、各ノードのトポロジー情報を生成する経路情報生成部とを備える電力経路情報生成装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０５７０３２号パンフレット
【特許文献２】特開２０１６−８２６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、複数の蓄電池を充放電させる場合、各蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータの充放電電流を制御して出力電圧を安定化させることが必要である。【０００８】
しかしながら、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの充放電電流量を等しくすることが困難なため、各蓄電池の充放電量が異なり、その結果として充電量が多く放電量が少ない蓄電池と充電量が少なく放電量が多い蓄電池に分かれ、蓄電池の残量に個体差が生じ、蓄電池の寿命にも影響を及ぼすという問題がある。【０００９】
特許文献１に記載された従来の直流給電システムは、充放電サイクル数を考慮するものではなく、サイクルごとに各蓄電池の充放電量が異なることにより各蓄電池の残量のばらつきが生じやすいという問題がある。蓄電池の残量を均一化するため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの電力量が異なる場合にドループ運転を行い、電力量を同量にする方法も知られている。しかし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの実際の出力電圧が設定電圧から乖離しやすく、特に電力量が少ない場合には各蓄電池の残量を同量にすることが難しいという問題がある。【００１０】
したがって、本発明の目的は、複数の蓄電池の残量をできるだけ均一化することが可能な直流給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明による直流給電システムは、直流給電の母線となる直流バスと、前記直流バスに発電電力を供給する自然エネルギー発電装置と、前記自然エネルギー発電装置の発電電力を蓄電する複数の蓄電池と、前記複数の蓄電池を前記直流バスにそれぞれ接続する複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を管理する電力管理装置と、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の複数の実測値の平均値を用いて当該出力電圧の目標値の補正値をそれぞれ計算する目標電圧補正部とを備え、前記電力管理装置は、前記補正値に基づいて補正された前記出力電圧の目標値を用いて、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を個別に制御することを特徴とする。【００１２】
本発明によれば、複数の蓄電池の残量ができるだけ均一になるように各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御することができる。【００１３】
本発明において、前記目標電圧補正部は、前記複数の蓄電池による少なくとも１回の充放電サイクル期間の中から、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の変動幅が一定の範囲内に収まっており、且つ、前記蓄電池の放電動作のみが一定時間続く期間を補正値計算期間として抽出し、前記補正値計算期間内における前記出力電圧の複数の実測値の平均値を求め、前記出力電圧の平均値と前記目標値との差分を前記出力電圧の目標値の補正値として求めることが好ましい。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの目標電圧に対する実際の出力電圧の誤差を正確に求めることができる。【００１４】
本発明において、前記目標電圧補正部は、前記複数の蓄電池による複数回の充放電サイクル期間の中から、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の変動幅が一定の範囲内に収まっており、且つ、前記蓄電池の放電動作のみが一定時間続く複数の期間を前記補正値計算期間として抽出することが好ましい。これによれば、より多くの実測値データの平均値から目標値の補正値を求めることができ、補正値の信頼性をさらに高めることができる。【００１５】
前記出力電圧の目標値は、前記直流バスの基準電圧であることが好ましい。直流バスの基準電圧に対して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値を補正することにより、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧の実測値と基準電圧との差をできるだけ小さくすることができ、複数の蓄電池の残量をできるだけ均一にすることができる。【００１６】
前記複数の蓄電池は、第１及び第２の蓄電池と、前記複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１及び第２の蓄電池にそれぞれ接続された第１及び第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、前記目標電圧補正部は、前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の複数の実測値の平均値から前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正値を算出し、前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の複数の実測値の平均値から前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正値を算出することが好ましい。これによれば、第１及び第２の蓄電池の残量ができるだけ均一になるように第１及び第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を個別に制御することができる。【００１７】
前記目標電圧補正部は、前記電力管理装置内に設けられていることが好ましい。これによれば、目標電圧の補正値の計算から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに対する目標値の設定までを電力管理装置内で完結させることができる。【００１８】
前記電力管理装置とデータ通信可能なクラウドサーバを備え、前記目標電圧補正部は、前記クラウドサーバ内に設けられており、前記電力管理装置は、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の実測値データを前記クラウドサーバに送信し、前記クラウドサーバ内の前記目標電圧補正部は、前記出力電流の実測値データを用いて、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正値を計算し、計算結果を前記電力管理装置に返信することが好ましい。これによれば、クラウドサーバが長期間の計測データに基づいて補正値を作成するので、信頼性の高い補正値を求めることができる。さらにクラウドサーバ上でＡＩ（人口知能）を用いた補正値を計算することができ、機械学習等を用いた機能も実装することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明によれば、複数の蓄電池の残量をできるだけ均一化することが可能な直流給電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による直流給電システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、直流給電システムの動作を説明するための図であって、（ａ）は蓄電池の充電動作、（ｂ）は蓄電池の放電動作をそれぞれ示している。
【図３】図３は、電力管理装置による複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の設定方法を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正動作をより具体的に説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態による直流給電システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態による直流給電システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態による直流給電システム１は、直流給電の母線となる直流バス１０と、直流バス１０に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して直流バス１０に接続された自然エネルギー発電装置３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して直流バス１０に接続された負荷機器４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を介して直流バス１０に接続された蓄電池５０と、自然エネルギー発電装置３０による発電電力量と負荷機器４０による負荷電力量とを比較し、発電電力量が負荷電力量を上回る場合に蓄電池５０を充電し、負荷電力量が発電電力量を上回る場合に蓄電池５０が放電するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３の動作を含むシステム全体を管理する電力管理装置６０と、インターネット等の通信ネットワーク７０を介して電力管理装置６０と通信可能に構成されたクラウドサーバ８０をさらに備えている。
【００２４】
直流バス１０の電圧は、例えば３５０±１００Ｖの高圧直流伝送路である。そのため、それよりも低い電圧で動作する機器を直流バス１０に接続する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する必要がある。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、自然エネルギー発電装置３０からの例えば２４０Ｖの発電電力を３５０Ｖまで昇圧して直流バス１０に供給する一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、直流バス１０上の３５０Ｖの電力を２４Ｖまで降圧して負荷機器４０に供給する一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、直流バス１０上の電力を降圧（又は昇圧）して蓄電池５０に供給すると共に、蓄電池５０からの電力を昇圧（又は降圧）して直流バス１０に供給する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３は、ＯＮ／ＯＦＦ指令受信機能及び電力量調整指令受信機能を有しており、電力管理装置６０と通信可能に構成されている。
【００２５】
自然エネルギー発電装置３０は、例えば太陽光発電装置３０Ａや風力発電装置３０Ｂなどである。本実施形態において、太陽光発電装置３０Ａは太陽光発電パネル及びパワーコンディショナーを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１Ａを介して直流バス１０に接続されている。また太陽光発電装置３０Ａの動作電圧が直流バス１０の電圧に近い場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１Ａを用いなくても良い。また直流バス１０の目標電圧を電力管理装置６０により調整することでMPPT（Maximum Power Point Tracking）動作させれば、パワーコンディショナーを省くこともできる。風力発電装置３０Ｂは風力発電機本体及びパワーコンディショナーを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１Ｂを介して直流バス１０に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１Ａ，２１Ｂは、それぞれのパワーコンディショナーに内蔵されたものであってもよい。パワーコンディショナーは、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）機能、ＯＮ／ＯＦＦ指令受信機能、電力量調整指令受信機能、発電情報送信機能等を有しており、電力管理装置６０と通信可能に構成されている。直流バス１０に接続される自然エネルギー発電装置３０の種類や台数は特に限定されないが、太陽光発電装置３０Ａを含むことが好ましい。太陽光発電装置３０Ａや風力発電装置３０Ｂが発電した電力は、直流バス１０を介して負荷機器４０や蓄電池５０に供給される。
【００２６】
負荷機器４０は、例えばＰＣ、エアコン、ＴＶ、ＬＥＤ照明などである。これらの負荷機器４０Ａ〜４０Ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２Ａ〜２２Ｄを介して直流バス１０にそれぞれ接続されており、直流バス１０から電力の供給を受ける。
【００２７】
蓄電池５０は、複数の蓄電池５０Ａ〜５０Ｃを含み、各蓄電池５０Ａ〜５０Ｃは蓄電池本体（バッテリーセル）と充電状態を監視し制御するためのＢＭＵ（Battery Management Unit）を含む。蓄電池５０Ａ〜５０Ｃは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ~２３Ｃを介して直流バス１０にそれぞれ接続されており、自然エネルギー発電装置３０の発電電力が負荷機器４０によって消費される電力（負荷電力）よりも大きい場合には発電電力の余剰分を充電し、負荷電力が発電電力よりも大きい場合には放電して負荷電力の不足分を補充する。蓄電池５０Ａ〜５０Ｃは実質同一の最大容量及び充放電性能を有する。蓄電池５０のＢＭＵは、ＯＮ／ＯＦＦ指令受信機能、直流バス電圧調整指令受信機能、充放電電流量調整指令受信機能、蓄電池情報送信機能等を有しており、電力管理装置６０と通信可能に構成されている。各蓄電池５０Ａ〜５０Ｃの充電率を示すＳＯＣ（State Of Charge：残容量（Ah）／満充電容量（Ah）×100）は電力管理装置６０に適宜通知される。
【００２８】
直流給電システム１は、ディーゼル発電機３５をさらに備えていてもよい。自然エネルギー発電装置３０の発電電力が小さい場合や蓄電池５０の残量が少ない場合にディーゼル発電機３５を動作させることにより、発電電力量を強制的に増加させることができる。したがって、負荷電力の抑制や停電を回避することができ、負荷機器４０に対して電力を安定的に供給することが可能である。また、直流バス１０を含むシステム全体をスタートアップする際の電力源としてディーゼル発電機３５を使用することができる。一般的にディーゼル発電機３５はＡＣ出力であるため、ディーゼル発電機３５はＡＣ／ＤＣコンバータ２４を介して直流バス１０に接続される。
【００２９】
電力管理装置６０はＥＭＳ（Energy Management System）を装備するコンピュータシステムである。電力管理装置６０はＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３の入出力動作を遠隔制御することができ、自然エネルギー発電装置３０の発電量や負荷機器４０の電力需要を制御することができる。電力管理装置６０は、直流バス１０の電圧を維持するため、自然エネルギー発電装置３０、負荷機器４０、蓄電池５０に指令すると共に、これらの機器から情報を収集する。これらの機器への指令及び情報の収集は、ＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５、ＣＡＮ（Controller Area Network）、Ｅｔｈｒｎｅｔ、Ｗｉ−Ｆｉなどの通信方式を用いて行われる。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３は電力管理装置６０から与えられた目標値に近づくように出力電圧を制御する。通常、直流バス１０に対するＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３の出力電圧（グリッド出力電圧）の目標値は、直流バス１０の基準電圧（３５０Ｖ）に設定される。電力管理装置６０からの指令により個別に設定することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３は電流計及び電圧計を有しており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２３の出力電流及び出力電圧の計測値は電力管理装置６０に送られ、電力管理装置６０は出力電流及び出力電圧の実測値に基づいて出力電圧の目標値を適宜変更することができる。
【００３１】
図２（ａ）及び（ｂ）は、直流給電システム１の動作を説明するための図であって、（ａ）は蓄電池５０の充電動作、（ｂ）は蓄電池５０の放電動作をそれぞれ示している。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、自然エネルギー発電装置３０による発電電力量が負荷機器４０の負荷電力量よりも大きい場合、蓄電池５０は発電電力量の余剰分を充電する。自然エネルギー発電装置３０からの発電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、直流バス１０及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を介して蓄電池５０に供給される。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、負荷機器４０の負荷電力量が自然エネルギー発電装置３０による発電電力量よりも大きい場合、蓄電池５０を放電させて負荷機器４０に必要な電力を供給する。蓄電池５０からの電力は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３、直流バス１０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して負荷機器４０に供給される。
【００３４】
蓄電池５０は、直流バス１０の電圧が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧の目標値よりも低いときに放電し、高いときに充電する。そのため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧の制御は重要である。通常、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧の目標値は電力管理装置６０によって制御され、直流バス１０の基準電圧３５０Ｖに設定される。
【００３５】
しかし、図１のように複数の蓄電池５０Ａ〜５０Ｃが双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃを介して直流バス１０にそれぞれ接続されており、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの実際の出力電圧にばらつきが発生している場合には、蓄電池５０Ａ〜５０Ｃ間の残量にもばらつきが発生し、直流給電システム１の稼働期間が長くなるほど残量のばらつきは大きくする。そこで本実施形態による直流給電システム１は、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の実測値に基づいて出力電圧の目標値を個別に制御することにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃ間の出力電圧のばらつきを小さくし、これにより蓄電池５０Ａ〜５０Ｃ間の残量のばらつきを小さくする。
【００３６】
図３は、電力管理装置６０による複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の設定方法を示すフローチャートである。
【００３７】
図３に示すように、電力管理装置６０は、蓄電池５０Ａ〜５０Ｃの少なくとも１回の充放電サイクル期間における各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧の実測値データを収集する（ステップＳ１）。電力管理装置６０は、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃに設けられた電流計及び電圧計が計測する出力電流及び出力電圧を監視しており、出力電流及び出力電圧の実測値データは電力管理装置６０内のメモリ、ＨＤＤ等の記憶装置に保存される。
【００３８】
次に、電力管理装置６０は、蓄電池５０Ａ〜５０Ｃの各々が放電動作のみを連続的に行っており、且つ、出力電流の変動幅が一定の範囲内である期間を補正値計算期間として抽出し、当該期間における出力電圧の実測値の平均値を算出する（ステップＳ２）。通常、蓄電池５０Ａ〜５０Ｃは連続的な放電動作を夜間に行うので、夜間に取得した双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の実測値が平均値の計算に好ましく用いられる。このように出力電圧が安定した期間を対象として実測値を求めることにより、目標値との誤差を正確に求めることができる。
【００３９】
次に、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の複数の実測値の平均値から各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の目標値の補正値を算出する（ステップＳ３）。詳細には、出力電圧の実測値の平均値と目標値との差分を出力電圧の目標値の補正値として求める。その後、この補正値を目標値に加算することにより、補正された出力電圧の目標値を算出する。
【００４０】
例えば、出力電圧の目標値３５０Ｖに対して実測値の平均値が３４９Ｖである場合、目標値の補正値は３５０−３４９＝１Ｖとなる。したがって、補正された出力電圧の目標値は３５０＋１＝３５１Ｖとなる。また出力電圧の目標値３５０Ｖに対して実測値の平均値が３５１Ｖである場合、目標値の補正値は３５０−３５１＝−１Ｖとなる。したがって、補正された出力電圧の目標値は３５０＋（−１）＝３４９Ｖとなる。
【００４１】
その後、電力管理装置６０は、補正された出力電圧の目標値を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃにそれぞれ設定する（ステップＳ４）。これにより、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの実際の出力電圧の実測値を目標値に近づけることができる。
【００４２】
各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃに対する出力電圧の目標値の補正及び設定は、蓄電池５０Ａ〜５０Ｃの１回の充放電サイクル期間が終了する度に毎回行ってもよく、複数回の充放電サイクル期間が終了した後にまとめて行ってもよい。前者の場合、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃに対する出力電圧の目標値の設定変更は、１日１回行われることになる。また、後者の場合、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに対する出力電圧の目標値の設定変更は、数日に１回行われ、補正値計算期間は不連続な複数の期間となる。
【００４３】
図４（ａ）及び（ｂ）は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の補正動作をより具体的に説明するための模式図である。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の目標値を一律に３５０．０Ｖに設定したとき、例えばＤＣ／ＤＣコンバータの個体差や電線の抵抗率分布のばらつきなどの影響により、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧にばらつきが発生する。例えば図示のように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａの出力電圧の実測値の平均値は３４９．９Ｖ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ｂの出力電圧の実測値の平均値は３５０．０Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ｃの出力電圧の実測値の平均値は３５０．３Ｖである。
【００４５】
このような出力電圧のばらつきを小さくするため、図４（ｂ）に示すように各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の目標値を３５０．１Ｖ、３５０．０Ｖ、３４９．７Ｖにそれぞれ変更する。これらの補正された出力電圧の目標値は、電力管理装置６０内の目標電圧補正部６１が図３の手順に沿って計算した結果である。電力管理装置６０からの指令により各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの目標値を変更することにより、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの実際の出力電圧を３５０．０Ｖに揃えることができ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃ間の出力電圧のばらつきを小さくすることができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態による直流給電システム１は、電力管理装置６０が各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の実測値に基づいて目標値を補正するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧のばらつきを小さくすることができる。したがって、各蓄電池５０Ａ〜５０Ｃ間の残量のばらつきをできるだけ小さくすることができる。
【００４７】
図５は、本発明の第２の実施の形態による直流給電システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態による直流給電システム１の特徴は、インターネット等の通信ネットワーク７０を介して電力管理装置６０とデータ通信可能に構成されたクラウドサーバ８０を備えており、クラウドサーバ８０が各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の目標値の補正値を計算する点にある。すなわち、第１の実施の形態では電力管理装置６０内にあった出力電圧の目標値の補正値を計算する機能（目標電圧補正部６１）が、電力管理装置６０の外部に設けられていることを特徴とするものである。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
本実施形態において、電力管理装置６０は、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃから送られてくるそれらの出力電流及び出力電圧の実測値データをクラウドサーバ８０に適宜送信する。一方、クラウドサーバ８０は、電力管理装置６０から送られてきた出力電流及び出力電圧の実測値データを記憶装置に保存・蓄積し、必要なデータがすべて集まった時点で各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の目標値の補正値を計算し、計算結果を電力管理装置６０に返信する。
【００５０】
その後、クラウドサーバ８０から各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の目標値の補正値を受け取った電力管理装置６０は、補正された出力電圧の目標値を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃにそれぞれ設定する。これにより、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの実際の出力電圧の実測値を目標値に近づけることができる。
【００５１】
上記のように、クラウドサーバ８０による出力電圧の目標値の補正値の計算は、蓄電池５０Ａ〜５０Ｃの１回の充放電サイクル期間が終了する度に毎回行ってもよく、複数回の充放電サイクル期間が終了した後にまとめて行ってもよい。前者の場合、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃに対する出力電圧の目標値の設定変更は、１日１回行うことができる。また、後者の場合、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃに対する出力電圧の目標値の設定変更を数日に１回行うことができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態による直流給電システム１は、クラウドサーバ８０が各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧の実測値に基づいて目標値を補正するので、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３Ａ〜２３Ｃの出力電圧を目標電圧に正確に揃えることができ、これにより蓄電池５０Ａ〜５０Ｃ間の残量のばらつきをできるだけ小さくすることができる。また電力管理装置６０ではなくクラウドサーバ８０が出力電圧の目標値の補正値を計算するので、電力管理装置６０に特別な計算機能を持たせる必要がなく、既存の電力管理装置６０をそのまま利用して本発明を実現することができる。さらに、クラウドサーバ８０が長期間の計測データに基づいて補正値を作成するので、信頼性の高い補正値を求めることができる。さらにクラウドサーバ上でＡＩ（人工知能）を用いた補正値を計算することができ、機械学習等を用いた機能も実装することが可能となる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００５４】
例えば、上記実施形態においては、３つの蓄電池５０Ａ〜５０Ｃを用いて蓄電池システムを構成しているが、蓄電池の数は複数である限りいくつであってもよい。また、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の目標値の変更は、必ずしも新たな補正値が得られるたびに行う必要はなく、既存の目標値と比べて補正幅がわずかである場合には設定変更を省略することも可能である。
【００５５】
また、上記第２の実施の形態においては、目標電圧補正部がクラウドサーバ８０にのみ設けられ、電力管理装置６０には設けられていないが、電力管理装置６０とクラウドサーバ８０の両方に目標電圧補正部が設けられていてもよい。その場合、例えば短期間の計測データに基づく補正値の計算を電力管理装置６０が行い、長期間の計測データに基づく補正値の計算をクラウドサーバ８０が行い、これらの補正値を適宜使い分けながら各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに対して目標値を設定すればよい。
【実施例】
【００５６】
６台の蓄電池が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して直流バスにそれぞれ接続された蓄電池システムを有する直流給電システムを用意し、蓄電池の放電動作が継続する夜間に各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧を測定し、出力電流が一定の範囲内（０〜−３Ａ）にある期間における出力電圧の平均値を算出した。その結果、表１に示すように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１の出力電圧の平均値は３４９．７１Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃２の出力電圧の平均値は３４９．９８Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃３の出力電圧の平均値は３５０．０４Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃４の出力電圧の平均値は３４９．８６Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃５の出力電圧の平均値は３５０．０９Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃６の出力電圧の平均値は３５０．３２Ｖとなった。【００５７】
上記結果をもとに、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１〜＃６の出力電圧の目標値（３５０Ｖ）と実測値との差分を目標値の補正値として求めた。その結果、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１の出力電圧の目標値の補正値は０．３Ｖ（≒０．２９Ｖ）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃２の出力電圧の目標値の補正値は０Ｖ（≒０．０２Ｖ）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃３の出力電圧の目標値の補正値は−０．１Ｖ（≒−０．０４Ｖ）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃４の出力電圧の目標値の補正値は０．１Ｖ（≒０．１４Ｖ）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃５の出力電圧の目標値の補正値は−０．１Ｖ（≒０．０９Ｖ）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃５の出力電圧の目標値の補正値は−０．３Ｖ（≒０．３２Ｖ）となった。【００５８】
後日、電力管理装置から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１〜＃６に対して補正済みの出力電圧の目標値を設定し、直流給電システムを運用した。具体的には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１の出力電圧の目標値を３５０．３Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃２の出力電圧の目標値を３５０．０Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃３の出力電圧の目標値を３４９．９Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃４の出力電圧の目標値を３５０．１Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃５の出力電圧の目標値を３４９．９Ｖ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃６の出力電圧の目標値を３４９．７Ｖとした。そして夜間の１２時間における各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１〜＃６の出力電流及び出力電圧を測定し、出力電流が一定の範囲（０〜−３Ａ）になっている期間における出力電圧の平均値を算出した。その結果、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ＃１〜＃６の出力電圧の平均値をいずれも直流バスの基準電圧である３５０．０Ｖに揃えることができた。【００５９】
【表１】
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【符号の説明】
【００６０】
１    直流給電システム
１０    直流バス
２１，２１Ａ，２１Ｂ    コンバータ
２２，２２Ａ〜２２Ｄ    コンバータ
２３，２３Ａ〜２３Ｃ    双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４    ＡＣ／ＤＣコンバータ
３０    自然エネルギー発電装置
３０Ａ    太陽光発電装置
３０Ｂ    風力発電装置
３５    ディーゼル発電機
４０，４０Ａ〜４０Ｄ    負荷機器
５０，５０Ａ〜５０Ｃ    蓄電池
６０    電力管理装置
６１    出力電圧補正部
７０    通信ネットワーク
８０    クラウドサーバ
【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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【国際調査報告】
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