JP6567418B2 - 蓄電池制御装置および蓄電池制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、蓄電池制御装置および蓄電池制御方法に関する。

近年、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーの導入が盛んに行われるようになっており、一般需要家においてもソーラーパネルの設置によりこれら自然エネルギーが活用されている。このような自然エネルギーを利用した発電装置は、気象や天候等に左右されるため、電力系統が不安定化する場合がある。

このような電力系統に対する不安定さを解消するために、電力系統に蓄電池を接続し、自然エネルギーなどに起因する発電の変動分を、蓄電池の充電または放電による出力調整によって補う技術が知られている。このような技術として、例えば、電力需要にあわせた出力調整を行う負荷周波数調整（ＬＦＣ：Ｌｏａｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が知られている。ＬＦＣでは、出力の増加を指示する上げ指令と出力の減少を指示する下げ指令を発電機に送出することにより、系統の周波数および連係線潮流を一定に維持することができる。

通常、ＬＦＣでは上げ指令と下げ指令が全体で均一となるように制御されるが、このＬＦＣにおける出力調整の指令を蓄電池に送出する場合、上げ指令と下げ指令が同量の場合でも、蓄電池の充放電ロスにより蓄電池の蓄電残量が減少していき、最終的には上げ指令（蓄電池に対する放電指令）に対応できなくなってしまう。また逆に、全体を通して充電量と放電量が同量の場合でも、ある時間帯においては指令値が充電方向に偏り、蓄電池の容量上限まで充電を実施し、充電可能電力量がゼロとなってしまうこともありうる。

そこで、従来から、蓄電池ごとの充電深度（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の動作範囲である運用範囲を限定し、このＳＯＣの運用範囲で蓄電池の充放電を制御したり、複数の蓄電池の充電性能及び電池残量を含む蓄電池情報を一定時間間隔で取得して、蓄電池情報に基づいて充放電を制御する技術が知られている。

特開２０１３−１０６３７２号公報 特開２０１４−２３３０９６号公報

しかしながら、このような従来技術では、ＳＯＣの運用範囲が異なる蓄電池を同時に運用する場合には、各運用範囲に沿った処理やルールを検討する必要があるため、多くの蓄電池を必要とするシステムへの適用は困難となり、非効率な運用となる場合がある。

実施形態の蓄電池制御装置は、第１受信部と、第２受信部と、算出部と、判定部と、生成部と、送信部と、を備える。第１受信部は、電力管理装置から充放電指令を受信する。第２受信部は、複数の蓄電池のそれぞれから現在の蓄電状態を受信する。算出部は、複数の蓄電池のそれぞれに対して、現在の蓄電状態と、蓄電状態の運用範囲とに基づいて、運用範囲における現在の蓄電状態の割合を示す制御量を算出する。判定部は、複数の蓄電池のそれぞれに対し、制御量が運用範囲内にあるか否かを判定する。生成部は、判定部により制御量が運用範囲から外れていると判定された蓄電池を除いた後の残りの蓄電池のそれぞれに対して算出された制御量と、電力管理装置から受信した充放電指令とに基づいて、制御量が運用範囲内にあると判定された残りの蓄電池ごとに充放電の出力値である充放電出力値を生成する。送信部は、生成された充放電出力値を、残りの蓄電池のそれぞれに送信する。

図１は、実施形態１にかかる蓄電池制御システムの全体構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態１にかかる蓄電池制御装置１００の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態１にかかる蓄電池ＤＢの一例を示す図である。 図４は、実施形態１にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施形態１において、制御ＳＯＣが登録された状態の蓄電池ＤＢの一例を示す図である。 図６は、実施形態１において蓄電池３０に放電出力値を指令する場合の例について説明するための図である。 図７は、実施形態１において、制御ＳＯＣが登録された状態の蓄電池ＤＢの他の一例を示す図である。 図８は、実施形態１において蓄電池３０に充電出力値を指令する場合の例について説明するための図である。 図９は、実施形態２にかかる蓄電池制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図１０は、実施形態２にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態３にかかる蓄電池制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図１２は、実施形態３にかかる蓄電池ＤＢの一例を示す図である。 図１３は、実施形態３にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態４にかかる蓄電池制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図１５は、実施形態４のＳＯＣ−充放電効率テーブルの一例を示す図である。 図１６は、実施形態４にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる蓄電池制御システムの全体構成の一例を示す図である。本実施形態にかかる蓄電池制御システム１は、図１に示すように、電力管理装置１０と、複数の蓄電池制御装置１００と、複数の蓄電池３０とが電力系統２０に接続された構成となっている。一つの蓄電池制御装置１００に対して、制御対象となる複数の蓄電池３０が接続される。なお、この電力系統２０には、この他、火力発電所や水力発電所等も接続されているが、図１での図示は省略する。

電力管理装置１０は、電力系統２０の安定化を管理する装置である。電力管理装置１０は、例えば、中央給電指令所などに設置されたコンピュータ等に実装される。電力管理装置１０は、各蓄電池制御装置１００に対して、蓄電池の充放電電力量を指示する充放電指令を送信する。充放電指令は上位指令ともいう。

ここで、充放電指令には、放電指令（上げ指令）と充電指令（下げ指令）がある。放電指令は、出力増加の指示、すなわち、蓄電池３０の放電の指示と放電電力量とを含む指令である。充電指令は、出力減少の指示、すなわち、蓄電池３０の充電の指示と充電電力量と含む指令である。ここで、放電電力量と充電電力量とを総称する場合には、充放電電力量と称する。

複数の蓄電池３０のそれぞれは、電極及び電解質を有するセルを複数個接続して構成される。各蓄電池３０は、例えば、リチウムイオン蓄電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ナトリウム・硫黄蓄電池等で構成することができるが、これらに限定されるものではない。また、各蓄電池３０は、充電量を示す蓄電状態（ＳＯＣ）を検知するセンサ等を有している。

蓄電池制御装置１００は、制御対象の一または複数の蓄電池３０の充放電を制御して各蓄電池３０の充電量を管理する。図２は、実施形態１にかかる蓄電池制御装置１００の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態にかかる蓄電池制御装置１００は、図２に示すように、受信部１０１と、設定部１０２と、算出部１０３と、判定部１０４と、生成部１０５と、送信部１０６と、記憶部１１０と、を主に備えている。

受信部１０１は、電力管理装置１０から充放電指令を受信する。また、受信部１０１は、蓄電池３０のそれぞれから、蓄電池情報を受信する。ここで、蓄電池情報は、現在の蓄電状態（ＳＯＣ）を含むデータである。受信部１０１は、第１受信部、第２受信部の一例である。

記憶部１１０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）やメモリ等の記憶媒体である。記憶部１１０には、蓄電池データベース（以下、「蓄電池ＤＢ」という。）が保存されている。

蓄電池ＤＢは、制御対象の蓄電池３０に関する情報が登録されたデータベースである。図３は、実施形態１にかかる蓄電池ＤＢの一例を示す図である。本実施形態の蓄電池ＤＢには、図３に示すように、蓄電池の識別情報と、現在のＳＯＣと、ＳＯＣ運用範囲と、全体容量と、蓄電池の運用範囲と、制御ＳＯＣとが対応付けて登録されている。

ここで、図３に示す例では、図１の中央の蓄電池制御装置１００に接続されて制御される３個の蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃを例にあげて示している。ただし、これに限定されるものではない。他の複数の蓄電池３０についても同様である。

蓄電池の識別情報は、制御対象の蓄電池３０を識別するための情報であり、例えば、蓄電池の名称等が該当する。現在のＳＯＣは、受信部１０１により受信した蓄電池情報に含まれる、蓄電池３０の現在のＳＯＣであり、受信部１０１が蓄電池ＤＢに登録する。

ＳＯＣ運用範囲は、蓄電池３０を運用する場合におけるＳＯＣの範囲であり、ＳＯＣの上限値と下限値で示される範囲である。全体容量は、蓄電池３０が出力可能な電力量であり、単位はｋＷｈである。蓄電池の運用範囲は、ＳＯＣ運用範囲に相当する電力量の範囲である。制御ＳＯＣの詳細については後述する。

図２に戻り、設定部１０２は、蓄電池ＤＢに、蓄電池の識別情報と、ＳＯＣ運用範囲と、全体容量と、蓄電池の運用範囲とを設定登録する。設定部１０２は、これらの情報の蓄電池ＤＢへの登録を、ユーザからの入力データ等に基づいて、予め登録しておく。

算出部１０３は、複数の蓄電池３０のそれぞれに対して、蓄電池ＤＢから、現在のＳＯＣと、蓄電池ＤＢにおけるＳＯＣ運用範囲とを読み出して、読み出した現在のＳＯＣとＳＯＣ運用範囲に基づいて、制御ＳＯＣを算出する。制御ＳＯＣは、ＳＯＣ運用範囲における現在のＳＯＣの割合である。算出部１０３は、算出した制御ＳＯＣを蓄電池ＤＢに登録する。制御ＳＯＣは、制御量の一例である。

ここで、制御ＳＯＣを算出する理由について説明する。図３の例では、特性の異なる蓄電池３０のＳＯＣ運用範囲が示されている。現在のＳＯＣに着目して蓄電池３０の充放電出力値を生成する場合、図３の例では、蓄電池Ｃの現在のＳＯＣが蓄電池Ａ，Ｂの現在のＳＯＣより大きいため、蓄電池Ｃの充電量が最も多いことになる。このため、従来の蓄電池制御装置は、蓄電池Ｃに対する充放電出力値が最も多くなるように充放電出力値を蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれに配分することになる。

しかしながら、ＳＯＣ運用範囲を参照すると、蓄電池Ｃの現在のＳＯＣ「６０％」は、ＳＯＣ運用範囲「６０％〜１００％」の下限値に到達しており、これ以上放電することができない。このため、蓄電池制御装置が放電出力値とともに放電指令を蓄電池Ｃに与えても、蓄電池Ｃは、指令通り動作することが困難である。

また、蓄電池Ａと蓄電池Ｂの各現在のＳＯＣを比較すると、蓄電池Ｂの方が現在のＳＯＣが大きいため、放電する余力を多く保持している。このため、従来の蓄電池制御装置は、蓄電池Ｂに放電出力値を多く配分することになる。しかしながら、ＳＯＣ運用範囲を参照すると、蓄電池Ａの場合、現在のＳＯＣ「２０％」はＳＯＣ運用範囲「０〜４０％」のほぼ中央にあり、蓄電池Ｂの場合、現在のＳＯＣ「３０％」はＳＯＣ運用範囲「２０〜６０％」の下限値２０％に近い位置にある。このため、蓄電池Ａの方が余力は多いことになる。従って、蓄電池制御装置は、蓄電池Ａに充放電出力値を多く配分した方が各蓄電池の余力を最大限活用したより効率の良い運用となる。

以上のように現在のＳＯＣだけを参照して充放電出力値を配分した場合、蓄電池の余力を充分に反映した効率の良い運用とならない場合がある。このため、本実施形態では、算出部１０３が、現在のＳＯＣがＳＯＣ運用範囲のどこに位置するかという、現在のＳＯＣのＳＯＣ運用範囲における割合を制御ＳＯＣとして求め、後述する生成部がこの制御ＳＯＣに基づいて、充放電出力値を各蓄電池３０に配分（生成）している。このため、本実施形態によれば、各蓄電池３０の余力を充分に反映した効率の良い運用を実現することが可能となる。

判定部１０４は、複数の蓄電池３０のそれぞれに対し、制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にあるか否かを判定する。

生成部１０５は、判定部１０４で制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にあると判定された蓄電池３０のそれぞれに対して、算出部１０３で算出された制御ＳＯＣと、受信した充放電指令の充放電電力量とに基づいて、複数の蓄電池３０ごとに充放電出力値を生成して配分する。充放電出力値とは、充放電の出力値であり、蓄電池３０に対して放電を指示する放電出力値、蓄電池３０に対して充電を指示する充電出力値とがある。ここで、放電出力値、充電出力値を総称する場合には、充放電出力値と称する。

送信部１０６は、生成部１０５によって生成された各蓄電池３０ごとの充放電出力値を、各蓄電池３０に対して送信する。

次に、以上のように構成された本実施形態の蓄電池制御処理について説明する。図４は、実施形態１にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。まず、受信部１０１は、電力管理装置１０から充放電指令を受信する（Ｓ１１）。また、受信部１０１は、複数の蓄電池３０のそれぞれから、現在のＳＯＣを含む蓄電池情報を受信する（Ｓ１２）。受信部１０１は、受信した蓄電池情報から現在のＳＯＣを取得して、取得した現在のＳＯＣを、記憶部１１０の蓄電池ＤＢにおいて、送信元の蓄電池３０の識別情報に対応する現在のＳＯＣに登録する。

次に、算出部１０３は、蓄電池ＤＢから、制御対象である複数の蓄電池３０のそれぞれのＳＯＣ運用範囲を取得する（Ｓ１３）。そして、算出部１０３は、蓄電池３０ごとに、取得したＳＯＣ運用範囲と、現在のＳＯＣとから、制御ＳＯＣを算出する（Ｓ１４）。

次のＳ１５からＳ１８までの処理は、制御対象の蓄電池３０のそれぞれに対して繰り返し実行される。まず、最初の蓄電池３０が選択される。そして、判定部１０４は、制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１５）。そして、制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にある場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、生成部１０５は、充放電指令で指定された充放電電力量から、蓄電池３０の充放電出力値を算出して配分する（Ｓ１６）。具体的には、生成部１０５は、充放電電力量から、制御ＳＯＣに応じた暫定値を算出し、暫定値が蓄電池３０の合計定格出力以下である場合には、暫定値を充放電出力値とする。

Ｓ１５で、制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、選択された蓄電池３０に対して、Ｓ１６の充放電出力値の算出は行われない。

次に、判定部１０４は、制御対象の全ての蓄電池３０に対して上記Ｓ１５，Ｓ１６の処理が完了したか否かを判断する（Ｓ１８）。そして、制御対象の全ての蓄電池３０に対して上記Ｓ１５，Ｓ１６の処理が完了していない場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ１５，Ｓ１６の処理が繰り返し実行される。

一方、制御対象の全ての蓄電池３０に対して上記Ｓ１５，Ｓ１６の処理が完了した場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、送信部１０６は、各蓄電池３０に対して、生成部１０５が生成した充放電出力値を送信する（Ｓ１９）。

以下、充放電出力値の生成について、例をあげて説明する。図５は、実施形態１において、制御ＳＯＣが登録された状態の蓄電池ＤＢの一例を示す図である。図５に示すように、蓄電池Ａでは、現在のＳＯＣ「２０％」はＳＯＣ運用範囲「０％〜４０％」の１／２の割合の位置にあるため、算出部１０３は、蓄電池Ａの制御ＳＯＣを５０％と算出している。また、図５に示すように、蓄電池Ｂでは、現在のＳＯＣ「３０％」はＳＯＣ運用範囲「２０％〜６０％」の１／４の割合の位置にあるため、算出部１０３は、蓄電池Ｂの制御ＳＯＣを２５％と算出している。また、図５に示すように、蓄電池Ｃでは、現在のＳＯＣ「６０％」はＳＯＣ運用範囲「６０％〜１００％」の下限値の位置にあるため、算出部１０３は、蓄電池Ｃの制御ＳＯＣを０％と算出している。

図６は、実施形態１において蓄電池３０に放電出力値を指令する場合の例について説明するための図である。図６では、図５に対応した例を示している。図５、６に示すように、蓄電池Ａの制御ＳＯＣが５０％、蓄電池Ｂの制御ＳＯＣが２５％、蓄電池Ｃの制御ＳＯＣが０％である。蓄電池Ｃの制御ＳＯＣは、ＳＯＣ運用範囲内になく、このため、生成部１０５は、蓄電池Ｃに対する放電出力値の算出の対象外とする。

また、制御ＳＯＣによれば、蓄電池Ａの方が蓄電池Ｂより余力があるため、生成部１０５は、蓄電池Ａに対する放電出力値を、蓄電池Ｂに対する放電出力値より多く算出する。

また、図７は、実施形態１において、制御ＳＯＣが登録された状態の蓄電池ＤＢの他の一例を示す図である。図７に示すように、蓄電池Ａでは、現在のＳＯＣ「４０％」はＳＯＣ運用範囲「０％〜４０％」の上限値の位置にあるため、算出部１０３は、蓄電池Ａの制御ＳＯＣを１００％と算出している。また、図７に示すように、蓄電池Ｂでは、現在のＳＯＣ「４０％」はＳＯＣ運用範囲「２０％〜６０％」の１／２の割合の位置にあるため、算出部１０３は、蓄電池Ｂの制御ＳＯＣを５０％と算出している。また、図７に示すように、蓄電池Ｃでは、現在のＳＯＣ「６０％」はＳＯＣ運用範囲「６０％〜１００％」の下限値の位置にあるため、算出部１０３は、蓄電池Ｃの制御ＳＯＣを０％と算出している。

図８は、実施形態１において蓄電池３０に充電出力値を指令する場合の例について説明するための図である。図８では、図７に対応した例を示している。図７、８に示すように、蓄電池Ａの制御ＳＯＣが１００％、蓄電池Ｂの制御ＳＯＣが５０％、蓄電池Ｃの制御ＳＯＣが０％である。蓄電池Ａの制御ＳＯＣは、ＳＯＣ運用範囲内でなく、このため、生成部１０５は、蓄電池Ａに対する充電出力値の算出の対象外とする。

また、制御ＳＯＣによれば、蓄電池Ｂの方が蓄電池Ｃより余力があるため、生成部１０５は、蓄電池Ｃに対する充電出力値を、蓄電池Ｂに対する充電出力値より多く算出する。

このように本実施形態によれば、蓄電池制御装置１００は、蓄電池３０ごとに、ＳＯＣ運用範囲における現在のＳＯＣの位置に応じた制御ＳＯＣを求め、この制御ＳＯＣに基づいて、蓄電池３０ごとの充放電出力値の生成および配分を行って、蓄電池３０に送信している。このため、本実施形態によれば、ＳＯＣ運用範囲を加味した蓄電池３０の余力に応じて、充放電出力値の生成および配分が可能となる。これにより、本実施形態によれば、蓄電状態の運用範囲が異なる蓄電池３０を同時に充放電制御する場合でも、効率な運用を行うことができる。

（実施形態２）
実施形態２では、充放電出力値を補正している。実施形態２の蓄電池制御システムの全体構成は、図１に示す実施形態１の構成と同様である。図９は、実施形態２にかかる蓄電池制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態にかかる蓄電池制御装置９００は、図９に示すように、受信部１０１と、設定部９０２と、算出部９０３と、判定部１０４と、生成部９０５と、送信部１０６と、記憶部９１０と、を主に備えている。ここで、受信部１０１、判定部１０４、送信部１０６の機能および構成については実施形態１と同様である。

記憶部９１０は、ＨＤＤ、ＳＳＤやメモリ等の記憶媒体であり、実施形態１と同様に、蓄電池ＤＢを記憶する。実施形態２では、記憶部９１０には、さらに、第１範囲、補正充電電力上限値、補正放電電力上限値とが記憶されている。

第１範囲は、生成部９０５による充放電出力値の補正の開始を判断するためのＳＯＣの範囲である。補正充電電力上限値は、生成部９０５による充電電力値の補正の際の上限値である。補正放電電力上限値は、生成部９０５による放電電力値の補正の際の上限値である。補正充電電力上限値および補正放電電力上限値は、所定の上限値の一例である。

設定部９０２は、実施形態１と同様に、蓄電池ＤＢに、蓄電池の識別情報、ＳＯＣ運用範囲、全体容量、蓄電池の適用範囲を登録する。また、設定部９０２は、第１範囲、補正充電電力上限値、補正放電電力上限値を予め登録する。第１範囲、補正充電電力上限値、補正放電電力上限値は、任意の値に設定可能である。設定部９０２は、ユーザに直接、ＳＯＣの範囲を入力させ、入力されたＳＯＣの範囲を第１範囲として記憶部９１０に設定する。この他、ユーザに定格出力での出力時間の範囲を入力させ、入力された出力時間の範囲をＳＯＣの範囲に変換して第１範囲として記憶部９１０に設定するように設定部９０２を構成することができる。

算出部９０３は、実施形態１と同様に、複数の蓄電池３０のそれぞれに対して、蓄電池ＤＢから、現在のＳＯＣと、蓄電池ＤＢにおけるＳＯＣ運用範囲とを読み出して、読み出した現在のＳＯＣとＳＯＣ運用範囲に基づいて、制御ＳＯＣを算出する。また、算出部９０３は、さらに、複数の蓄電池３０のそれぞれの制御ＳＯＣを加算して、全体制御ＳＯＣを算出する。ここで、全体制御ＳＯＣは、全体制御量の一例である。

生成部９０５は、算出部９０３で算出された全体制御ＳＯＣが、記憶部９１０に設定されている第１範囲外であるか否かを判断し、全体制御ＳＯＣが第１範囲外である場合に、補正済みの充放電出力値を補正する。具体的には、生成部９０５は、全体制御ＳＯＣが第１範囲の上限値を超えている場合には、蓄電池３０を放電方向に補正すると判定し（補正放電）、補正済みの放電出力値を生成する。また、生成部９０５は、全体制御ＳＯＣが第１範囲の下限値未満である場合には、蓄電池３０を充電方向に補正すると判定し（補正充電）、補正済みの充電出力値を生成する。

生成部９０５は、全体制御ＳＯＣが第１範囲外である場合に、補正の実施継続が可能であるか否かを判断し、補正の実施継続が可能であると判断した場合に、充放電出力値を補正する。ここで、生成部９０５は、補正の実施継続が可能か否かを、受信部１０１で受信した蓄電池情報のＳＯＣにより、蓄電池３０が故障しているか否かを判断し、故障している場合には、補正の実施継続が不可能と判断し、故障していない場合には、補正の実施継続が可能と判断する。また、生成部９０５は、充電電力値を補正充電電力上限値以下の範囲で補正する。生成部９０５は、放電電力値を補正放電電力上限値以下の範囲で補正する。

次に、以上のように構成された実施形態２にかかる蓄電池制御処理について説明する。図１０は、実施形態２にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。Ｓ１１からＳ１４までの処理は実施形態１と同様である。算出部９０３は、制御対象の全ての蓄電池３０の制御ＳＯＣを算出したら、各蓄電池３０の制御ＳＯＣを加算して、全体制御ＳＯＣを算出する（Ｓ３１）。

次のＳ１５からＳ１８までの処理は、制御対象の蓄電池３０のそれぞれに対して繰り返し実行される。まず、最初の蓄電池３０が選択される。そして、判定部１０４は、制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１５）。そして、制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、処理はＳ１８へ移行する。制御ＳＯＣがＳＯＣ運用範囲内にある場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、生成部９０５は、全体制御ＳＯＣが第１範囲外であるか否かを判断する（Ｓ３２）。

そして、全体制御ＳＯＣが第１範囲外である場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、生成部９０５は、補正充放電の実施継続が可能か否かを判断する（Ｓ３４）。そして、補正充放電の実施継続が可能であると判断された場合には（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、生成部９０５は、充放電指令で指定された充放電電力量から、蓄電池３０の補正済みの充放電出力値を算出して配分する（Ｓ３５）。すなわち、全体制御ＳＯＣが第１範囲の上限値を超えている場合には、生成部９０５は補正放電を行うと判定して補正済みの放電出力値を生成し配分する。また、全体制御ＳＯＣが第１範囲の下限値未満である場合には、生成部９０５は補正充電を行うと判定し、補正済みの充電出力値を生成し配分する。そして、処理はＳ１８へ移行する。

Ｓ３２で全体制御ＳＯＣが第１範囲外でない場合（Ｓ３２：Ｎｏ）、Ｓ３５の補正処理は行われない。この場合、生成部９０５は、充放電指令で指定された充放電電力量から、蓄電池３０の充放電出力値を算出して配分する（Ｓ１６）。そして、補正は行わずに、処理をＳ１８へ移行する。

また、Ｓ３４で補正充放電の実施継続が不可能であると判断された場合にも（Ｓ３４：Ｎｏ）、Ｓ３５の補正処理は行われず、生成部９０５は、充放電指令で指定された充放電電力量から、蓄電池３０の充放電出力値を算出して配分する（Ｓ１６）。そして、処理をＳ１８へ移行する。

Ｓ１８では、実施形態１と同様に、判定部１０４は、制御対象の全ての蓄電池３０に対して上記Ｓ１５からＳ３５までの処理が完了したか否かを判断する（Ｓ１８）。そして、制御対象の全ての蓄電池３０に対して上記Ｓ１５からＳ３５までの処理が完了していない場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ１５からＳ３５までの処理が繰り返し実行される。

一方、制御対象の全ての蓄電池３０に対して上記Ｓ１５からＳ３５までの処理が完了した場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、送信部１０６は、各蓄電池３０に対して、生成部１０５が生成した充放電出力値を送信する（Ｓ１９）。

具体的な補正済みの充放電出力値の算出例について説明する。まず、補正充電の場合について説明する。電力管理装置１０からの充放電指令が充電指令であり、充電指令で指示された充電電力量が１００ｋＷで、例えば３台の蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに、各制御ＳＯＣに基づいて、５０ｋＷ、３０ｋＷ、２０ｋＷを配分しているとする。このとき、補正充電電力上限値が３０ｋＷと設定されていると、生成部９０５は、補正済み充電出力値は充電指令の充電電力量１００ｋＷから３０ｋＷを引いた７０ｋＷとして補正済み充電出力値を生成する。生成部９０５は、この補正済み充電出力値７０ｋＷを、３台の蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに、各制御ＳＯＣに基づいて、例えば４０ｋＷ、２０ｋＷ、１０ｋＷのように配分する。

次に、補正放電の場合について説明する。電力管理装置１０からの充放電指令が放電指令であり、放電指令で指示された放電電力量が１００ｋＷで、例えば３台の蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに、各制御ＳＯＣに基づいて、５０ｋＷ、３０ｋＷ、２０ｋＷを配分しているとする。このとき、補正放電電力上限値が２０ｋＷと設定されていると、生成部９０５は、補正済み放電出力値は放電指令の放電電力量１００ｋＷに２０ｋＷを加算した１２０ｋＷとして補正済み放電出力値を生成する。生成部９０５は、この補正済み放電出力値１２０ｋＷを、３台の蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに、各制御ＳＯＣに基づいて、例えば５０ｋＷ、４０ｋＷ、３０ｋＷのように配分する。

このように本実施形態では、算出部９０３が複数の蓄電池３０のそれぞれの制御ＳＯＣを加算した全体制御ＳＯＣを算出し、生成部９０５が全体制御ＳＯＣが第１範囲外である場合に、補正済みの充放電出力値を生成する。このため、本実施形態によれば、蓄電状態の運用範囲が異なる蓄電池を同時に充放電制御する場合でも、より的確に効率な運用を行うことができる。

また、本実施形態では、生成部９０５は、補正充電電力上限値、補正放電電力上限値に基づき補正済み充放電出力値を生成する。このため、本実施形態によれば、需要変動に悪影響を及ぼすことなく、蓄電池３０の補正充電および補正放電を行うことが可能となる。

すなわち、本実施形態では、補正充電の場合には、生成部９０５は、充電指令の充電電力量から補正充電電力上限値を減算して補正済み充電出力値を生成する。一方、補正放電の場合には、生成部９０５は、放電指令の放電電力量に補正放電電力上限値を加算して補正済み放電電力値を生成する。従って、本実施形態では、蓄電池３０のＳＯＣを充電方向あるいは放電方向に補正するために生成される補正済み充放電電力値が、極端に大きくなることがない。このため、本実施形態によれば、ある蓄電池３０の補正済み充電電力値がが、他の発電機や蓄電池３０への放電指令（上げ指令）を上回って、蓄電池３０が補正充電を実施したことで、電力系統として全体で下げ指令となってしまうといった不具合の発生を回避することができる。

また、本実施形態では、算出部９０３が複数の蓄電池３０のそれぞれの制御ＳＯＣを加算した全体制御ＳＯＣを算出し、生成部９０５が全体制御ＳＯＣが第１範囲外であるか否かを判断することにより、補正充電、補正放電の実施の要否を判断している。このため、本実施形態では、蓄電池制御装置１００は、蓄電池３０の現在状態を一台単位で把握するのではなく、自身の管理下にある蓄電池３０全体の状態を包括的にとらえた上で、蓄電池３０の補正充電、補正放電を実施することができる。

このような本実施形態によれば、系統周波数が一定範囲内に入った瞬間などに複数台の蓄電池３０が一斉に、補正充電あるいは補正放電を開始することがなく、補正充電、補正放電の実施およびその中止を、頻繁に繰り返すといった事態に陥ることがない。従って、本実施形態によれば、蓄電池３０の補正充電および補正放電を大局的な見地から実施して、系統安定化制御が複雑化することがない。その結果、本実施形態によれば、蓄電池３０の補正充電および補正放電が周波数変動を招くことがなく、蓄電池３０による充放電制御が電力系統２０の安定に寄与することが可能となる。

（実施形態３）
実施形態３では、蓄電池３０ごとに複数のＳＯＣ運用範囲が設定され、蓄電池制御装置は、複数のＳＯＣ運用範囲から一つのＳＯＣ範囲を選択して、充放電電力値を生成している。

図１１は、実施形態３にかかる蓄電池制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態にかかる蓄電池制御装置１１００は、図１１に示すように、受信部１１０１と、設定部１０２と、算出部１１０３と、判定部１０４と、生成部１０５と、送信部１０６と、記憶部１１１０と、を主に備えている。ここで、設定部１０２、判定部１０４、生成部１０５、送信部１０６の機能および構成については実施形態１と同様である。

記憶部１１１０は、ＨＤＤ，ＳＳＤ、メモリ等の記憶媒体である。記憶部１１１０には、蓄電池ＤＢと第２範囲とが記憶されている。第２範囲は、後述する系統情報が規定の範囲であるか否かを判断するための範囲である。第２範囲は設定部１０２によって設定される。

本実施形態の蓄電池ＤＢには、蓄電池３０ごとに複数のＳＯＣ運用範囲が設定されている。図１２は、実施形態３にかかる蓄電池ＤＢの一例を示す図である。図１２（ａ）は、制御ＳＯＣが算出される前の蓄電池ＤＢの例を示し、図１２（ｂ）は、制御ＳＯＣが算出された後の蓄電池ＤＢの例を示している。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、複数の蓄電池３０のそれぞれに対して、複数のＳＯＣ運用範囲が定められている。複数のＳＯＣ運用範囲は、通常運転のＳＯＣ運用範囲と、緊急運転のＳＯＣ運用範囲、経済運転のＳＯＣ運用範囲等のように定められている。ここで、通常運転のＳＯＣ運用範囲は、蓄電池３０の通常の蓄電池３０の運転時に適用されるＳＯＣ運用範囲である。緊急運転のＳＯＣ運用範囲は、緊急時において充放電効率を犠牲にしても出力する必要がある場合の蓄電池３０の運転時に適用されるＳＯＣ運用範囲である。経済運転のＳＯＣ運用範囲は、充放電効率を最大限考慮する必要がある場合の蓄電池３０の運転時に適用されるＳＯＣ運用範囲である。ただし、複数のＳＯＣ運用範囲は、これらに限定されるものではない。例えば、負荷周波数制御運転時のＳＯＣ運用範囲を定めることもできる。

受信部１１０１は、実施形態１と同様に、充放電指令を電力管理装置１０から受信し、蓄電池情報を蓄電池３０から受信する。また、本実施形態の受信部１１０１は、さらに、電力管理装置１０からＳＯＣ運用範囲の選択指示を受信する。ＳＯＣ運用範囲の選択指示は、蓄電池３０ごとにいずれのＳＯＣ運用範囲を選択するかの指示である。

また、受信部１１０１は、電力系統２０または電力管理装置１０から系統情報を受信する。系統情報は、電力系統２０の状態に関する情報であり、例えば、系統周波数、母線電圧、幹線潮流等が該当するが、電力系統２０の状態を示す情報であれば、これらに限定されるものではない。

算出部１１０３は、複数の蓄電池３０のそれぞれに対して、現在のＳＯＣと、選択指示で指定されたＳＯＣ運用範囲と、に基づいて、制御ＳＯＣを算出する。また、算出部１１０３は、受信部１１０１で受信した系統情報が第２範囲外であるか否かを判断し、系統情報が第２範囲外である場合に、複数のＳＯＣ運用範囲のうち緊急運転のＳＯＣ運用範囲を選択し、複数の蓄電池３０のそれぞれに対して、現在のＳＯＣと、選択された緊急運転のＳＯＣ運用範囲と、に基づいて、制御ＳＯＣを算出する。

次に、以上のように構成された実施形態３にかかる蓄電池制御処理について説明する。図１３は、実施形態３にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。Ｓ１１からＳ１３までの処理は実施形態１と同様である。

受信部１１０１は、さらに、電力管理装置１０からＳＯＣ運用範囲の選択指示を受信する（Ｓ５１）。次に、算出部１１０３は、受信した選択指示で指定された、蓄電池３０とその蓄電池に対して選択を指示されたＳＯＣ運用範囲を選択する（Ｓ５２）。

次に、受信部１１０１は、電力系統２０または電力管理装置１０から、系統情報を受信する（Ｓ５３）。算出部１１０３は、受信した系統情報が第２範囲外であるか否かを判断する（Ｓ５４）。そして、系統情報が第２範囲外である場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、算出部１１０３は、すべての蓄電池３０に対して緊急運転時のＳＯＣ運用範囲を選択する（Ｓ５５）。一方、系統情報が第２範囲外でない場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、Ｓ５５における緊急運転時のＳＯＣ運用範囲の選択は行われない。

そして、算出部１１０３は、蓄電池３０ごとに、選択されたＳＯＣ運用範囲、現在のＳＯＣに基づいて制御ＳＯＣを算出する（Ｓ１４）。これ以降の処理については実施形態１と同様である。

このように本実施形態では、複数のＳＯＣ運用範囲が設定され、算出部１１０３が選択指示や系統情報により、ＳＯＣ運用範囲を選択して制御ＳＯＣを算出している。このため、本実施形態では、緊急時、通常運転時、経済運転時、負荷周波数制御運転時など、運用形態に応じた複数のＳＯＣ運用範囲を切り替えて選択することができ、より柔軟な蓄電池制御システムの運用が可能となる。

（実施形態４）
実施形態４では、ＳＯＣ運用範囲を補正するものである。図１４は、実施形態４にかかる蓄電池制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態にかかる蓄電池制御装置１４００は、図１４に示すように、受信部１０１と、設定部１０２と、運用範囲補正部１４０１と、算出部１４０３と、判定部１０４と、生成部１０５と、送信部１０６と、記憶部１４１０と、を主に備えている。ここで、受信部１０１、設定部１０２、判定部１０４、生成部１０５、送信部１０６の機能および構成については実施形態１と同様である。

記憶部１４１０は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ等の記憶媒体である。記憶部１４１０には、実施形態１と同様に、蓄電池ＤＢが保存されている他、ＳＯＣ−充放電効率テーブル、第３範囲が記憶されている。第３範囲は、後述する充放電効率の判断に用いられる値である。第３範囲は設定部１０２によって設定される。

ＳＯＣ−充放電効率テーブルは、ＳＯＣと充放電効率との関係を定めたテーブルであり、予め統計をとって設定部１０２により設定される。図１５は、実施形態４のＳＯＣ−充放電効率テーブルの一例を示す図である。ＳＯＣ−充放電効率テーブルでは、図１５に示されるように、ＳＯＣと充放電効率とが対応付けられて登録されている。

運用範囲補正部１４０１は、受信部１０１で受信した蓄電池情報の現在のＳＯＣから充放電効率を算出する。具体的には、運用範囲補正部１４０１は、ＳＯＣ−充放電効率テーブルを参照して、現在のＳＯＣに対応する充放電効率を取得する。そして、運用範囲補正部１４０１は、求めた充放電効率からＳＯＣ運用範囲の上限値、下限値での充放電効率を算出し、算出された充放電効率が第３範囲外であるか否かを判断する。運用範囲補正部１４０１は、算出された充放電効率が第３範囲外である場合に、算出された充放電効率が第３範囲内になるように、ＳＯＣ運用範囲を補正する。

次に、以上のように構成された実施形態４にかかる蓄電池制御処理について説明する。図１６は、実施形態４にかかる蓄電池制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。Ｓ１１からＳ１３までの処理は実施形態１と同様である。

次に、ＳＯＣ運用範囲補正部１４０１は、ＳＯＣ−充放電効率テーブルを参照して、現在のＳＯＣに対応する充放電効率を算出する（Ｓ７１）。次に、運用範囲補正部１４０１は、求めた充放電効率からＳＯＣ運用範囲の上限値、下限値での充放電効率を算出する（Ｓ７２）。ＳＯＣ運用範囲補正部１４０１は、Ｓ７２で算出された充放電効率が第３範囲外であるか否かを判断する（Ｓ７３）。

そして、算出された充放電効率が第３範囲外である場合には（Ｓ７３：Ｙｅｓ）、運用範囲補正部１４０１は、算出された充放電効率が第３範囲内になるように、ＳＯＣ運用範囲を補正する（Ｓ７４）。一方、Ｓ７３で、算出された充放電効率が第３範囲外でない場合には（Ｓ７３：Ｎｏ）、ＳＯＣ運用範囲の補正は行われない。

そして、算出部１４０３は、蓄電池３０ごとに、このようなＳＯＣ運用範囲を用いて、制御ＳＯＣを算出する（Ｓ１４）。これ以降の処理については実施形態１と同様である。

このように本実施形態では、運用範囲補正部１４０１は、受信部１０１で受信した蓄電池情報の現在のＳＯＣから充放電効率を算出し、ＳＯＣ運用範囲の上限値、下限値での充放電効率を算出し、算出された充放電効率が第３範囲外である場合に、算出された充放電効率が第３範囲内になるようにＳＯＣ運用範囲を補正する。このため、本実施形態によれば、経年劣化等で蓄電池３０の特性に変化が生じた場合にも、特性変化に対応した蓄電池３０の充放電制御を行うことが可能となる。

上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、コンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御処理は、ソフトウェアで実現しても、電子回路等のハードウェアで実現してもいずれでもよい。

上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御処理をソフトウェアで実現する場合において、上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供される。

また、上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることによりコンピュータプログラムプロダクトとして提供するように構成しても良い。また、上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御プログラムをコンピュータプログラムプロダクトとしてインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んでコンピュータプログラムプロダクトとして提供するように構成してもよい。

上記実施形態の蓄電池制御装置１００，９００，１１００，１４００で実行される蓄電池制御プログラムは、上述した各部（受信部、設定部、算出部、判定部、生成部、送信部、運用範囲補正部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体から蓄電池制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部がＲＡＭ上にロードされ、受信部、設定部、算出部、判定部、生成部、送信部、ＳＯＣ運用範囲補正部がＲＡＭ上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (10)

1. 電力管理装置から充放電指令を受信する第１受信部と、
   複数の蓄電池のそれぞれから現在の蓄電状態を受信する第２受信部と、
   前記複数の蓄電池のそれぞれに対して、前記現在の蓄電状態と、前記蓄電状態の運用範囲とに基づいて、前記運用範囲における前記現在の蓄電状態の割合を示す制御量を算出する算出部と、
   前記複数の蓄電池のそれぞれに対し、前記制御量が前記運用範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記制御量が前記運用範囲から外れていると判定された蓄電池を除いた後の残りの蓄電池のそれぞれに対して算出された制御量と、前記電力管理装置から受信した充放電指令とに基づいて、前記制御量が前記運用範囲内にあると判定された前記残りの蓄電池ごとに充放電の出力値である充放電出力値を生成する生成部と、
   充放電出力値を、前記残りの蓄電池のそれぞれに送信する送信部と、
   を備えた蓄電池制御装置。
2. 前記算出部は、さらに、前記残りの蓄電池のそれぞれの前記制御量を加算した全体制御量を算出し、
   前記生成部は、前記全体制御量が第１範囲外であるか否かを判断し、前記全体制御量が前記第１範囲外である場合に、補正した前記充放電出力値を生成する、
   請求項１に記載の蓄電池制御装置。
3. 前記生成部は、前記充放電出力値を、所定の上限値以下の範囲で補正する、
   請求項２に記載の蓄電池制御装置。
4. 前記生成部は、さらに、前記全体制御量が前記第１範囲外である場合に、補正の実施継続が可能であるか否かを判断し、補正の実施継続が可能であると判断した場合に、補正済みの前記充放電出力値を生成する、
   請求項２または３に記載の蓄電池制御装置。
5. 前記生成部は、前記全体制御量が前記第１範囲の上限値を超えている場合には、補正済みの放電出力値を生成し、前記全体制御量が前記第１範囲の下限値未満である場合には、補正済みの充電出力値を生成する、
   請求項２〜４のいずれか一つに記載の蓄電池制御装置。
6. 前記運用範囲は、前記複数の蓄電池のそれぞれに対して、複数の運用範囲が定められており、
   前記第１受信部は、さらに、前記電力管理装置から前記運用範囲の選択指示を受信し、
   前記算出部は、前記残りの蓄電池のそれぞれに対して、前記現在の蓄電状態と、前記選択指示で指定された前記運用範囲と、に基づいて、前記制御量を求める、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の蓄電池制御装置。
7. 前記複数の運用範囲は、通常運転の運用範囲と、緊急運転の運用範囲とが定められており、
   前記第１受信部は、さらに、電力系統の状態に関する系統情報を受信し、
   前記算出部は、受信した系統情報が第２範囲外である場合に、前記緊急運転の運用範囲を選択し、前記残りの蓄電池のそれぞれに対して、前記現在の蓄電状態と、選択された前記緊急運転の運用範囲と、に基づいて、前記制御量を求める、
   請求項６に記載の蓄電池制御装置。
8. 前記運用範囲が示す前記蓄電状態の上限値と下限値とに対応する充放電効率を算出し、算出された充放電効率が第３範囲外であるか否かを判断し、前記算出された充放電効率が前記第３範囲外である場合に、前記算出された充放電効率が前記第３範囲内になるように、前記運用範囲を補正する運用範囲補正部、
   をさらに備えた請求項１〜７のいずれか一つに記載の蓄電池制御装置。
9. 前記複数の蓄電池ごとに、前記運用範囲を設定する設定部、
   をさらに備えた請求項１〜８のいずれか一つに記載の蓄電池制御装置。
10. 電力管理装置から充放電指令を受信し、
    複数の蓄電池のそれぞれから現在の蓄電状態を受信し、
    前記複数の蓄電池のそれぞれに対して、前記現在の蓄電状態と、前記蓄電状態の運用範囲とに基づいて、前記運用範囲における前記現在の蓄電状態の割合を示す制御量を算出し、
    前記複数の蓄電池のそれぞれに対し、前記制御量が前記運用範囲内にあるか否かを判定し、
    前記制御量が前記運用範囲から外れていると判定された蓄電池を除いた後の残りの蓄電池のそれぞれに対して算出された制御量と、前記電力管理装置から受信した充放電指令とに基づいて、前記制御量が前記運用範囲内にあると判定された前記残りの蓄電池ごとに充放電の出力値である充放電出力値を生成し、
    生成された充放電出力値を、前記残りの蓄電池のそれぞれに送信する、
    ことを含む蓄電池制御方法。

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