JP6917768B2 - Power storage system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、蓄電システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a power storage system .
従来、電力変換装置を制御して無効電力を生成させ、電力系統の電圧制御を行う技術が知られている。これに関連して、回転形周波数変換装置と静止型周波数変換装置の組み合わせにおいて静止型周波数変換装置の有効電力指令と無効電力指令を任意に配分する技術、複数の有効電力制御量あるいは無効電力制御量からシステムが出力すべき電力制御量を選択あるいは統合する技術、複数の電力変換器に対して充放電電力を配分する技術などが提案されている。しかしながら、従来の技術では、高効率運転および長寿命化を図ることができない場合があった。 Conventionally, there is known a technique of controlling a power conversion device to generate invalid power to control the voltage of a power system. In connection with this, a technique for arbitrarily allocating the active power command and the ineffective power command of the static frequency converter in the combination of the rotary frequency converter and the static frequency converter, a plurality of active power control amounts or ineffective power control. A technique for selecting or integrating the power control amount to be output by the system from the amount, and a technique for allocating charge / discharge power to a plurality of power converters have been proposed. However, with the conventional technology, there are cases where high-efficiency operation and long life cannot be achieved.
本発明が解決しようとする課題は、電力系統の出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる蓄電システムを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a power storage system capable of suppressing output fluctuations of an electric power system, and achieving high-efficiency operation and long life.
実施形態の蓄電システムは、複数の蓄電部と、電力変換部と、制御部とを持つ。複数の蓄電部は、電力を蓄電する。電力変換部は、複数の蓄電部のそれぞれに対応して設けられ、蓄電部からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する。制御部は、電力変換部により出力される交流電力における有効電力および無効電力のそれぞれの量を決定し、複数の電力変換部の中で、前記電力系統に前記有効電力を出力させる対象である電力変換部を優先的に、無効電力を出力させる電力変換部に決定する。 The power storage system of the embodiment includes a plurality of power storage units, a power conversion unit, and a control unit. The plurality of power storage units store electric power. The power conversion unit is provided corresponding to each of the plurality of power storage units, converts the DC power from the power storage unit into AC power, and outputs the DC power to the power system. The control unit determines the respective amounts of active power and inactive power in the AC power output by the power conversion unit, and among the plurality of power conversion units , the power that is the target of causing the power system to output the active power. The conversion unit is preferentially determined as the power conversion unit that outputs the invalid power.
以下、実施形態の蓄電システムを、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the power storage system of the embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における蓄電システム100を含む電力システム1の構成の一例を示す図である。本実施形態の電力システム1は、例えば、交流電力の電力系統EPSと、蓄電システム100と、発電システム200と、需要家の受電設備300と、蓄電システム100と電力系統EPSとの間で電圧を変換する変圧器TF1と、発電システム200と電力系統EPSとの間で電圧を変換する変圧器TF2と、受電設備300と電力系統EPSとの間で電圧を変換する変圧器TF3とを備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the
蓄電システム100は、例えば、電力系統EPSへの電力の供給能力が不安定な発電システム200と共に設けられ、電力系統EPSへの電力供給の変動を緩和する。すなわち、蓄電システム100は、電力系統EPSの出力変動補償を行う。例えば、蓄電システム100は、電力系統における需要電力に対して過多となる余剰電力を充電するための複数の蓄電部を備える。
The
発電システム200は、再生可能エネルギーを利用した発電システムである。発電システム200は、例えば、太陽光発電システムであってもよいし、風力発電システムであってもよい。また、発電システム200は、地熱発電システムや潮力発電システムであってもよいし、これらの複数の発電システムを組み合わせたシステムであってもよい。
The
需要家の受電設備300は、例えば、電力系統EPSから電力を受電し、各種機器へと電力を供給する。
The
変圧器TF1からTF3は、電力系統EPSから供給される交流電力を降圧したり、接続先のシステムまたは設備から供給される交流電力を昇圧したりする。 The transformers TF1 to TF3 step down the AC power supplied from the power system EPS and boost the AC power supplied from the connected system or equipment.
図2は、第1の実施形態における蓄電システム100の構成の一例を示す図である。例えば、蓄電システム100は、蓄電コントローラ110と、複数の蓄電部120−1から120−N(Nは任意の自然数)と、複数の電力変換部PCS1からPCSNと、複数の検出部130−1から130−Nとを備える。以下、複数の蓄電部120−1から120−Nのそれぞれを区別しない場合、単に「蓄電部120」と称して説明する。また、複数の電力変換部PCS1からPCSNのそれぞれを区別しない場合、単に「電力変換部PCS」と称して説明する。また、複数の検出部130−1から130−Nのそれぞれを区別しない場合、単に「検出部130」と称して説明する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
蓄電コントローラ110は、電力変換部PCSを制御することにより、充放電させる蓄電部120を切り替えたり、充放電量を調整したりする。
By controlling the power conversion unit PCS, the
蓄電部120は、電力エネルギーを蓄電可能な媒体である。蓄電部120は、例えば、リチウムイオン電池や、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、ニッケル水素電池等の二次電池と、電気二重層コンデンサの少なくともいずれか一方を含む。
The
電力変換部PCSは、例えば、複数の電力変換部PCS1からPCSNのそれぞれに対応して設けられる。電力変換部PCSは、例えば、トランジスタやサイリスタなどの半導体素子(不図示)を有する。電力変換部PCSは、この半導体素子を用いて回路を導通状態(ゲートオン状態)と遮断状態(ゲートオフ状態)とのいずれかにスイッチングすることにより、交流電力を直流電力へと変換したり、直流電力を交流電力へと変換したりする。例えば、電力変換部PCSは、蓄電コントローラ110による制御を受けると、電力系統EPSから供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電部120に充電させる。
The power conversion unit PCS is provided, for example, corresponding to each of the plurality of power conversion units PCS 1 to PCS N. The power conversion unit PCS has, for example, a semiconductor element (not shown) such as a transistor or a thyristor. The power conversion unit PCS converts AC power into DC power or DC power by switching the circuit between a conductive state (gate-on state) and a cut-off state (gate-off state) using this semiconductor element. To AC power. For example, when the power conversion unit PCS is controlled by the
また、電力変換部PCSは、蓄電コントローラ110による制御を受けると、蓄電部120が蓄電している電力(直流電力)を放電させる。電力変換部PCSは、蓄電部120から放電された直流電力を交流電力に変換する。例えば、電力変換部PCSは、蓄電部120から放電された直流電力を、交流電力として、互いに位相成分の異なる有効電力(単位は[W])および無効電力(単位は[Var])に変換する。
Further, when the power conversion unit PCS is controlled by the
検出部130は、蓄電部120の蓄電状態を検出し、検出結果を示す検出信号を蓄電コントローラ110に出力する。例えば、検出部130は、蓄電部120が二次電池を含む場合、蓄電状態として、二次電池の充電容量を示すSOC(State Of Charge)を検出する。また、検出部130は、蓄電部120が電気二重層コンデンサを含む場合、蓄電状態として、電気二重層コンデンサの電荷容量を検出する。
The
図3は、蓄電コントローラ110の構成の一例を示す図である。蓄電コントローラ110は、例えば、通信部111と、制御部112と、記憶部113とを備える。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
通信部111は、例えば、WAN(Wide Area Network)等を含むネットワークを介してEMS(Energy Management System)等の外部サーバと通信することにより、この外部サーバから充電電力指令値および放電電力指令値を受信する。充電電力指令値とは、電力系統EPSから供給される所定の電力を蓄電部120に充電させるための指令値である。放電電力指令値とは、蓄電部120から所定の電力を電力系統EPSに放電させるための指令値である。例えば、放電電力指令値は、蓄電システム100に出力させる有効電力量と無効電力量とが定められた情報である。以下、放電電力指令値により出力することが決められた有効電力量を「有効電力指令値Pref」と称し、放電電力指令値により出力することが決められた無効電力量を「無効電力指令値Qref」と称して説明する。
The
また、通信部111は、例えば、PCI(Peripheral Component Interconnect)などの通信線を介して電力変換部PCSや検出部130と通信する。なお、通信部111は、ネットワークを介して外部装置と通信を行うものと、通信線を介して蓄電システム100内部の機器と通信を行うものと、それぞれ別体であってもよい。
Further, the
制御部112は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが記憶部113に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてよい。また、制御部112は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
記憶部113は、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SDカード、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、RAM(Random Access Memory)、レジスタ等によって実現されてよい。記憶部113は、制御部112のプロセッサが実行するプログラムなどを格納する。
The
制御部112は、通信部111により、充電電力指令値および放電電力指令値のうちいずれかの電力指令値が受信されると、この電力指令値に基づいて電力変換部PCSを制御する。
When the
例えば、通信部111により充電電力指令値が受信されると、制御部112は、充電電力指令値を満たす電力が充電されるように、検出部130により出力された検出信号に基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、充電対象の電力変換部PCSを決定する。例えば、制御部112は、SOCや電荷容量が基準値よりも小さい蓄電部120に対となって設けられた電力変換部PCSを優先して、充電対象の電力変換部PCSに決定する。
For example, when the
また、例えば、通信部111により放電電力指令値が受信されると、制御部112は、交流電力において位相成分の異なる有効電力および無効電力のそれぞれの量を決定する。例えば、制御部112は、放電電力指令値に含まれる有効電力指令値Prefを満たす有効電力が出力されるように、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、有効電力を出力させる対象の電力変換部PCSを決定する。このとき、制御部112は、個々の電力変換部PCSに対して、出力させる有効電力量を算出し、算出した有効電力量を示す有効電力指令値Pref(i|iは引数1〜Nのいずれか)を、通信部111を用いて、各電力変換部PCSに通知する(各電力変換部PCSに割り当てる)ことによって、各電力変換部PCSを制御する。
Further, for example, when the discharge power command value is received by the
例えば、制御部112は、有効電力の出力対象として決定した電力変換部PCSが最大限出力可能な有効電力量を、有効電力指令値Pref(i)として割り当てる(通知する)。各電力変換部PCSに割り当てた有効電力指令値Pref(i)の総和は、例えば、およそ有効電力指令値Pref程度となる。
For example, the
一方、制御部112は、放電電力指令値に含まれる無効電力指令値Qrefを満たす無効電力が出力されるように、有効電力の出力対象として決定した電力変換部PCS(有効電力指令値Pref(i)を割り当てた電力変換部PCS)を、無効電力の出力対象の電力変換部PCSに決定する。このとき、制御部112は、個々の電力変換部PCSに対して、出力させる無効電力量を算出し、算出した無効電力量を示す無効電力指令値Qref(i)を、通信部111を用いて、各電力変換部PCSに通知する(各電力変換部PCSに割り当てる)ことによって、各電力変換部PCSを制御する。
On the other hand, the
例えば、制御部112は、無効電力の出力対象として決定した電力変換部PCSが最大限出力可能な無効電力量を、無効電力指令値Qref(i)として割り当てる(通知する)。各電力変換部PCSに割り当てた無効電力指令値Qref(i)の総和は、例えば、無効電力指令値Qref程度となる。
For example, the
このように、有効電力および無効電力の出力対象の電力変換部PCSiは、自身に割り当てられた有効電力指令値Pref(i)と無効電力指令値Qref(i)とに基づいて、蓄電部120に放電させた直流電力を、有効電力指令値Pref(i)により指示された電力量分の有効電力と、無効電力指令値Qref(i)により指示された電力量分の無効電力とに変換する。
In this way, the power conversion unit PCS i, which is the output target of the active power and the ineffective power, stores electricity based on the active power command value Pref (i) and the ineffective power command value Qref (i) assigned to itself. The DC power discharged to the
図4は、第1の実施形態における制御部112による一連の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、通信部111により放電電力指令値が受信され、制御部112が複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、有効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定した後(電力変換部PCSに有効電力指令値Pref(i)を割り当てた後)に行われる。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a series of processes by the
まず、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象とする一つの電力変換部PCSiを選択すると共に、前回の処理結果を消去するため(ゼロクリアするため)に、蓄電システム100全体から出力される無効電力の総量として暫定的に試算した値Qref_temp(0)をゼロに設定する(ステップS100)。
First, the
次に、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSiに割り当てた有効電力指令値Pref(i)がゼロであるか否かを判定する(ステップS102)。すなわち、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSiを、有効電力の出力対象として選択しているのか否かを判定する。
Next, the
電力変換部PCSiに割り当てた有効電力指令値Pref(i)がゼロである場合、すなわち、処理対象として選択した電力変換部PCSiを有効電力の出力対象として選択していない場合、制御部112は、この電力変換部PCSiに割り当てる無効電力指令値Qref(i)をゼロにする(ステップS104)。
When the active power command value Pref (i) assigned to the power conversion unit PCS i is zero, that is, when the power conversion unit PCS i selected as the processing target is not selected as the active power output target, the
一方、電力変換部PCSiに割り当てた有効電力指令値Pref(i)がゼロでない場合、すなわち、処理対象として選択した電力変換部PCSiを有効電力の出力対象として選択している場合、制御部112は、下記の数式(1)を参照して、電力変換部PCSiの定格出力である皮相電力Sref(i)(単位は[VA])と、有効電力指令値Pref(i)とに基づいて、電力変換部PCSiが最大限出力可能な無効電力量を、無効電力指令値Qref(i)として算出する(ステップS106)。
On the other hand, when the active power command value Pref (i) assigned to the power conversion unit PCS i is not zero, that is, when the power conversion unit PCS i selected as the processing target is selected as the active power output target, control is performed. With reference to the following formula (1), the
次に、制御部112は、ループ処理回数がi回目の時点で蓄電システム100から出力されることが想定される暫定的な無効電力値Qref_temp(i)を、過去の(i−1)回目の処理時点で算出した無効電力指令値Qref(i−1)と、現在のi回目の処理時点で算出した無効電力指令値Qref(i)とを加算した値に変更する(ステップS108)。なお、初回の処理の場合(i=1)、暫定的な無効電力値Qref_temp(1)を無効電力指令値Qref(1)とする(Qref_temp(1)=Qref(1))。
Next, the control unit 112 sets the provisional invalid power value Qref_temp (i), which is assumed to be output from the
次に、制御部112は、暫定的な無効電力値Qref_temp(i)が、蓄電システム100に要求される無効電力指令値Qref以上であるか否かを判定する(ステップS110)。
Next, the
暫定的な無効電力値Qref_temp(i)が無効電力指令値Qref以上である場合、制御部112は、電力変換部PCSiに割り当てる無効電力指令値Qref(i)を、要求される無効電力指令値Qrefから、(i−1)回目の処理時点で算出した無効電力指令値Qref(i−1)を減算した値に設定する(ステップS112)。すなわち、制御部112は、他の電力変換部PCSiに対して割り当てた無効電力指令値Qref(i)の総和に、今回割り当てる予定の無効電力指令値Qref(i)を足した試算値(=Qref_temp(i))と、要求される無効電力指令値Qrefとを比較して、要求される無効電力指令値Qrefよりも試算値の方が大きければ、今回の処理で割り当てる無効電力指令値Qref(i)を、最大限出力可能な無効電力値とせずに、要求される無効電力指令値Qrefと他の電力変換部PCSiに対して割り当てた無効電力指令値Qref(i)の総和との差分とする。
If provisional reactive power value Q ref_temp (i) is the reactive power command value Q ref above, the
一方、暫定的な無効電力値Qref_temp(i)が無効電力指令値Qref未満である場合、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象として選択した電力変換部PCSiと異なる一つの電力変換部PCSi+1を選択する(ステップS114)。そして、制御部112は、上述したS102に処理を移すことにより、各電力変換部PCSiに割り当てる無効電力指令値Qref(i)の総和が、要求される無効電力指令値Qrefを満たすまで、S102からS108の処理を繰り返す。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
On the other hand, if the provisional reactive power value Q ref_temp (i) is less than the reactive power command value Q ref, the
以上説明した第1の実施形態によれば、電力を蓄電する複数の蓄電部120−1から120−Nと、複数の蓄電部120−1から120−Nのそれぞれに対応して設けられ、各蓄電部120からの直流電力を交流電力に変換して電力系統EPSに出力する電力変換部PCSと、電力変換部PCSにより出力される交流電力における有効電力および無効電力のそれぞれの量を決定する制御部112と、を備え、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中で所定条件を満たす電力変換部PCSを優先的に、無効電力を出力させる電力変換部PCSに決定することにより、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、併せて無効電力も出力させため、稼働させる電力変換部PCSの数を少なくすることができる。これにより、例えば、稼働していない電力変換部PCSの半導体素子をゲートオフ状態にすることができるため、直流電源である蓄電部120側の電力の漏れを最小限にすることができる。この結果、電力系統EPSの出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる。
According to the first embodiment described above, the plurality of power storage units 120-1 to 120-N for storing electric power and the plurality of power storage units 120-1 to 120-N are provided corresponding to each of the plurality of power storage units 120-1 to 120-N. Control that determines the amount of active power and invalid power in the AC power output by the power conversion unit PCS that converts the DC power from the
(第1の実施形態の変形例)
以下、第1の実施形態の変形例について説明する。図5は、第1の実施形態の変形例における蓄電システム100の構成の一例を示す図である。例えば、蓄電コントローラ110は、EMSなどの外部サーバから受信した放電電力指令値に含まれる無効電力指令値Qrefに基づいて、各電力変換部PCSが担う無効電力量を算出し、算出した無効電力量を示す無効電力指令値Qref(i)を各電力変換部PCSiに配分する(割り当てる)のに代えて、外部コントローラ140から、各電力変換部PCSiに配分する無効電力指令値Qref(i)を受信してよい。外部コントローラ140は、例えば、蓄電システム100が備える電力変換部PCSの数と、各電力変換部PCSが出力可能な電力量とを含む情報を保持しておき、外部サーバから放電電力指令値を受信して、蓄電システム100内の各電力変換部PCSiに配分する無効電力指令値Qref(i)を生成する。そして、外部コントローラ140は、各電力変換部PCSiに配分する無効電力指令値Qref(i)を蓄電コントローラ110に送信する。これによって、上述した実施形態と同様に、電力系統EPSの出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる。
(Modified example of the first embodiment)
Hereinafter, a modified example of the first embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態における蓄電システム100Aについて説明する。上述した第1の実施形態における蓄電システム100では、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、更に無効電力も出力させるものとしたが、有効電力を出力させる電力変換部PCSのみに無効電力を出力させる場合、放電電力指令値に含まれる無効電力指令値Qrefを満たすだけの無効電力が出力できない場合がある。これに対して、第2の実施形態における蓄電システム100Aでは、無効電力指令値Qrefを満たすだけの無効電力が出力できない場合、有効電力を出力させる対象として決定しなかった電力変換部PCSにも無効電力を出力させる点で、第1の実施形態と相違する。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、第1の実施形態と共通する点については説明を省略する。なお、第2の実施形態の説明において、第1の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。
(Second embodiment)
Hereinafter, the power storage system 100A according to the second embodiment will be described. In the
第2の実施形態における制御部112は、各電力変換部PCSに割り当てた無効電力指令値Qref(i)の総和が無効電力指令値Qref未満である場合、すなわち、有効電力を出力する電力変換部PCSが担う無効電力量が、無効電力指令値Qrefが示す無効電力量に満たない場合、有効電力の出力対象として決定しなかった電力変換部PCSについても無効電力の出力対象に決定する。
The
図6は、第2の実施形態における制御部112による一連の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、通信部111により放電電力指令値が受信され、制御部112が複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、有効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定した後(電力変換部PCSに有効電力指令値Pref(i)を割り当てた後)に行われる。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of a series of processes by the
まず、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象とする一つの電力変換部PCSiを選択すると共に、前回の処理結果を消去するため(ゼロクリアするため)に、蓄電システム100全体から出力される無効電力の総量として暫定的に試算した値Qref_temp(0)をゼロに設定する(ステップS200)。
First, the
次に、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSの数i(=ループ処理回数i)が、蓄電システム100Aが備える電力変換部PCSの総数Nを超えたか否かを判定する(ステップS202)。
Next, the
処理対象として選択した電力変換部PCSの数iが電力変換部PCSの総数N以下である場合、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSiに割り当てた有効電力指令値Pref(i)がゼロであるか否かを判定する(ステップS204)。以下のS206からS216の処理は、上述した図4のフローチャートのS104からS114の処理と同様であるため、説明を省略する。
When the number i of the power conversion unit PCS selected as the processing target is equal to or less than the total number N of the power conversion unit PCS, the
一方、処理対象として選択した電力変換部PCSの数iが電力変換部PCSの総数Nを超えた場合、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象とする一つの電力変換部PCSkを選択すると共に、無効電力の試算値Qref_temp(0)を、N回目の処理時点における試算値Qref_temp(N)に更新する(ステップS218)。
On the other hand, when the number i of the power conversion unit PCS selected as the processing target exceeds the total number N of the power conversion unit PCS, the
次に、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSの数k(=後述するループ処理の回数k)が、蓄電システム100Aが備える電力変換部PCSの総数Nを超えたか否かを判定する(ステップS220)。
Next, the
処理対象として選択した電力変換部PCSの数kが電力変換部PCSの総数N未満である場合、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSkに割り当てた有効電力指令値Pref(k)がゼロであるか否かを判定する(ステップS222)。すなわち、制御部112は、処理対象として選択した電力変換部PCSkを、有効電力の出力対象として選択しているのか否かを判定する。
When the number k of the power conversion unit PCS selected as the processing target is less than the total number N of the power conversion unit PCS, the
処理対象として選択した電力変換部PCSkに割り当てた有効電力指令値Pref(k)がゼロでない場合、すなわち、処理対象として選択した電力変換部PCSkを、有効電力の出力対象として選択している場合、制御部112は、上述したS202からS216の処理の過程において、この電力変換部PCSkについて無効電力指令値Qref(k)を割り当てていることから、S224からS228の処理を省略し、S230に処理を移す。
If the effective allocated to the power converter PCS k were selected for processing power command value P ref (k) is not zero, i.e., the power conversion unit PCS k were selected for processing, select as the output target of the active power If so, the
一方、処理対象として選択した電力変換部PCSkに割り当てた有効電力指令値Pref(k)がゼロである場合、すなわち、処理対象として選択した電力変換部PCSkを、有効電力の出力対象として選択していない場合、制御部112は、この電力変換部PCSkに割り当てる無効電力指令値Qref(k)を、電力変換部PCSkが最大限出力可能な無効電力値Qref_limitにする(ステップS224)。例えば、無効電力値Qref_limitは、上述した数式(1)において、有効電力指令値Pref(k)=0としたときの無効電力指令値Qref(k)であってよい。
On the other hand, when the active power command value Pref (k) assigned to the power conversion unit PCS k selected as the processing target is zero, that is, the power conversion unit PCS k selected as the processing target is set as the active power output target. If not selected, the
次に、制御部112は、ループ処理回数がk回目の時点で蓄電システム100Aから出力されることが想定される暫定的な無効電力値Qref_temp(k)を、過去の(k−1)回目の処理時点で算出した無効電力指令値Qref(i−1)と、現在のk回目の処理時点で算出した無効電力指令値Qref(k)とを加算した値に変更する(ステップS226)。 Next, the control unit 112 sets the provisional invalid power value Qref_temp (k), which is assumed to be output from the power storage system 100A at the kth loop processing count, to the past (k-1) times. The value is changed to the sum of the invalid power command value Q ref (i-1) calculated at the time of processing of the above and the invalid power command value Q ref (k) calculated at the current kth processing time (step S226). ..
次に、制御部112は、暫定的な無効電力値Qref_temp(k)が、蓄電システム100Aに要求される無効電力指令値Qref以上であるか否かを判定する(ステップS228)。
Next, the
暫定的な無効電力値Qref_temp(k)が無効電力指令値Qref未満である場合、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象として選択した電力変換部PCSkと異なる一つの電力変換部PCSk+1を選択する(ステップS230)。そして、制御部112は、上述したS220に処理を移すことにより、各電力変換部PCSkに割り当てる無効電力指令値Qref(k)の総和と、前段の処理(S202からS216の処理)で求めた暫定的な無効電力値Qref_temp(N)との加算値が、要求される無効電力指令値Qrefを満たすまで、S222からS226の処理を繰り返す。
If provisional reactive power value Q ref_temp (k) is less than the reactive power command value Q ref, the
一方、S220の処理において、処理対象として選択した電力変換部PCSの数kが電力変換部PCSの総数N以上である場合、または、S228の処理において、暫定的な無効電力値Qref_temp(k)が無効電力指令値Qref以上である場合、制御部112は、電力変換部PCSkに割り当てる無効電力指令値Qref(k)を、要求される無効電力指令値Qrefから、(k−1)回目の処理時点で算出した無効電力指令値Qref(k−1)を減算した値に設定する(ステップS232)。すなわち、制御部112は、今回の処理で割り当てる無効電力指令値Qref(k)を、最大限出力可能な無効電力値Qref_limitとせずに、要求される無効電力指令値Qrefと、これまでの処理において割り当てた無効電力指令値Qref(k)の総和との差分とする。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
On the other hand, in the processing of S220, when the number k of the power conversion unit PCS selected as the processing target is equal to or greater than the total number N of the power conversion unit PCS, or in the processing of S228, the provisional invalid power value Qref_temp (k) When is equal to or greater than the invalid power command value Q ref , the
以上説明した第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、併せて無効電力も出力させることにより、稼働させる電力変換部PCSの数を少なくすることができる。この結果、電力系統EPSの出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる。 According to the second embodiment described above, similarly to the first embodiment, the power conversion unit PCS determined as the target for outputting the active power also outputs the invalid power to operate the power conversion. The number of parts PCS can be reduced. As a result, it is possible to suppress output fluctuations of the power system EPS, achieve high-efficiency operation, and extend the service life.
また、第2の実施形態によれば、有効電力を出力させる電力変換部PCSに無効電力を出力させる際に、蓄電システム100Aに要求される無効電力指令値Qrefを満たすだけの無効電力が出力できない場合、有効電力の出力対象でない電力変換部PCSにも無効電力を出力させる。これにより、電力変換部PCSが稼働することにより生じる損失を低減しながら、電力系統EPSの出力変動をさらに抑制することができる。 Further, according to the second embodiment, when the power conversion unit PCS that outputs the active power outputs the invalid power, the invalid power sufficient to satisfy the invalid power command value QRef required for the power storage system 100A is output. If this is not possible, the power conversion unit PCS, which is not the target of active power output, is also made to output invalid power. As a result, the output fluctuation of the power system EPS can be further suppressed while reducing the loss caused by the operation of the power conversion unit PCS.
また、第2の実施形態によれば、有効電力の出力対象でない電力変換部PCSに無効電力を出力させる際に、この電力変換部PCSが最大限出力可能な無効電力を出力させることにより、稼働する電力変換部PCSが増加するのを最小限に抑えながら、電力系統EPSの出力変動を抑制することができる。 Further, according to the second embodiment, when the power conversion unit PCS, which is not the output target of the active power, is to output the invalid power, the power conversion unit PCS is operated by outputting the invalid power that can be output to the maximum. It is possible to suppress the output fluctuation of the power system EPS while minimizing the increase in the power conversion unit PCS.
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態における蓄電システム100Bについて説明する。第3の実施形態における蓄電システム100Bでは、各電力変換部PCSに接続される蓄電部120の蓄電状態に基づいて、無効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定する点で、第1および第2の実施形態と相違する。以下、第1および第2の実施形態との相違点を中心に説明し、第1および第2の実施形態と共通する点については説明を省略する。なお、第3の実施形態の説明において、第1および第2の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。
(Third Embodiment)
Hereinafter, the power storage system 100B according to the third embodiment will be described. In the power storage system 100B according to the third embodiment, the power conversion unit PCS to be output of the invalid power is determined based on the power storage state of the
図7は、第3の実施形態における制御部112による一連の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、通信部111により放電電力指令値が受信され、制御部112が複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、有効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定した後(電力変換部PCSに有効電力指令値Pref(i)を割り当てた後)に行われる。
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of a series of processes by the
まず、第3の実施形態における制御部112は、検出部130により検出された蓄電部120の蓄電状態(二次電池のSOCや電気二重層コンデンサの電荷容量)と、蓄電部120の劣化特性とに基づいて、充電ニーズを導出する(ステップS300)。充電ニーズとは、蓄電部120の劣化を抑制するために、どの程度充電すべきなのかを表した指標値である。例えば、制御部112は、蓄電部120の蓄電状態に応じた劣化特性に基づき、充電ニーズを導出する。
First, the
図8は、蓄電部120の一例である二次電池の劣化特性とSOCとの相関関係の一例を示す図である。図中横軸は、SOC(単位は[%])を表し、縦軸は、劣化速度(単位は[Ah/day])を表している。図示のように、例えば、二次電池は、SOCが低いときに比べて高いときほど劣化速度が著しく速い。例えば、制御部112は、図8に例示するような二次電池の劣化特性において、SOCに対する劣化速度を微分すると共に、正負の符号を反転させて、最大値をとる劣化速度の微分値を用いて規格化(正規化)した特性(以下、充電ニーズ特性と称する)を導出する。図8に例示するような二次電池の劣化特性とSOCとの相関関係を示す情報は、予め記憶部113に格納されてよい。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the correlation between the deterioration characteristics of the secondary battery, which is an example of the
図9は、図8の二次電池の劣化特性から導出した充電ニーズ特性の一例を示す図である。図中横軸は、SOC(単位は[%])を表し、縦軸は、SOCに対する劣化速度の微分値を規格化して絶対値をとった値である充電ニーズ(単位は[無次元])を表している。図8において、例えば、SOCに対する劣化速度の微分値が正の値の場合、SOCが増加するほど劣化速度が速くなるため、図9のように、充電ニーズは小さくなる。そのため、SOCが増加し、且つ劣化速度の微分値が正の値をとる場合、二次電池を放電させてSOCを低下させる方が好ましい。 FIG. 9 is a diagram showing an example of charging needs characteristics derived from the deterioration characteristics of the secondary battery of FIG. In the figure, the horizontal axis represents SOC (unit is [%]), and the vertical axis is the value obtained by standardizing the differential value of the deterioration rate with respect to SOC and taking the absolute value (unit is [dimensionless]). Represents. In FIG. 8, for example, when the differential value of the deterioration rate with respect to the SOC is a positive value, the deterioration rate becomes faster as the SOC increases, so that the charging need becomes smaller as shown in FIG. Therefore, when the SOC increases and the differential value of the deterioration rate takes a positive value, it is preferable to discharge the secondary battery to lower the SOC.
制御部112は、導出した充電ニーズ特性に応じて、検出部130により検出された現時点での蓄電部120の蓄電状態に対応する充電ニーズを導出する。図9に例示するような充電ニーズ特性は、制御部112が導出する代わりに、予め導出されたものが記憶部113に格納されていてもよい。
The
次に、制御部112は、蓄電部120ごとに導出した充電ニーズに基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNのそれぞれについて、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を決定する(ステップS302)。
Next, the
例えば、充電ニーズが低い蓄電部120ほど早急な放電が望まれることから、制御部112は、このような蓄電部120に対となって設けられた電力変換部PCSiに対して、無効電力の出力対象として選択する際の優先順位を高く設定する。
For example, since a
一方、充電ニーズが高い蓄電部120ほど充電が望まれることから、制御部112は、このような蓄電部120に対となって設けられた電力変換部PCSiに対して、無効電力の出力対象として選択する際の優先順位を低く設定する。
On the other hand, since the
これによって、例えば、SOCが高い二次電池については、無効電力として内部に充電された直流電力を優先的に放電させることができ、SOCが低い二次電池については、更なる劣化を抑制するために、放電を控えさせることができる。この結果、二次電池などの劣化を抑制することができる。 As a result, for example, for a secondary battery having a high SOC, the DC power charged inside can be preferentially discharged as invalid power, and for a secondary battery having a low SOC, further deterioration is suppressed. In addition, it is possible to refrain from discharging. As a result, deterioration of the secondary battery and the like can be suppressed.
次に、制御部112は、電力変換部PCSのそれぞれの優先順位に基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象とする一つの電力変換部PCSiを選択すると共に、前回の処理結果を消去するため(ゼロクリアするため)に、蓄電システム100全体から出力される無効電力の総量として暫定的に試算した値Qref_temp(0)をゼロにする(ステップS304)。これによって、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、例えば、SOCがより高い蓄電部120に接続された電力変換部PCSが優先的に選択される。
Next, the control unit 112 selects one power conversion unit PCS i to be processed from among the plurality of power conversion units PCS 1 to PCS N based on the respective priorities of the power conversion unit PCS. In order to erase the previous processing result (to clear to zero), the value Qref_temp (0) tentatively calculated as the total amount of invalid power output from the entire
以下のS306からS336の処理は、上述した図6のフローチャートのS202からS232の処理と同様であるため、説明を省略する。 Since the following processes S306 to S336 are the same as the processes S202 to S232 in the flowchart of FIG. 6 described above, the description thereof will be omitted.
以上説明した第3の実施形態によれば、第1および第2の実施形態と同様に、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、併せて無効電力も出力させることにより、稼働させる電力変換部PCSの数を少なくすることができる。この結果、電力系統EPSの出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる。 According to the third embodiment described above, as in the first and second embodiments, the power conversion unit PCS determined as the target for outputting the active power is also operated by outputting the invalid power. The number of power conversion units PCS to be generated can be reduced. As a result, it is possible to suppress output fluctuations of the power system EPS, achieve high-efficiency operation, and extend the service life.
また、上述した第3の実施形態によれば、検出部130により検出された蓄電部120の蓄電状態と蓄電部120の劣化特性とに基づいて充電ニーズを導出し、導出した充電ニーズに基づいて、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を電力変換部PCSごとに決定することにより、劣化が少なくなるような充電量を維持しながら、無効電力を出力することができる。
Further, according to the third embodiment described above, charging needs are derived based on the power storage state of the
一般的に、無効電力のみを出力する無効電力出力運転は、直流電源側への充放電を伴う有効電力出力運転と異なり、原理的には蓄電部120のエネルギーの増減(損失)はないものの、例えば、蓄電部120から蓄電コントローラ110を駆動させるための制御電源などに対して電力供給を行う場合や、回路の電力損失などから、位相を遅れさせて無効電力を出力する運転、または位相を進めさせて無効電力を出力する運転のいずれにしても直流側の電力を消費することになる。従って、充電ニーズの小さい蓄電部120に対となって設けられた電力変換部PCSを優先的に使用することで、SOCが高い蓄電部120を優先的に放電させることができる。これにより、SOCが高い状態で生じる劣化を抑制することができる。
In general, the invalid power output operation that outputs only the invalid power is different from the active power output operation that involves charging / discharging to the DC power supply side, although in principle there is no increase / decrease (loss) in the energy of the
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態における蓄電システム100Cについて説明する。第4の実施形態における蓄電システム100Cでは、電力変換部PCSと蓄電部120を一つのユニットとしたときのユニット単位でのエネルギー効率に基づいて、無効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定する点で、第1から第3の実施形態と相違する。以下、第1から第3の実施形態との相違点を中心に説明し、第1から第3の実施形態と共通する点については説明を省略する。なお、第4の実施形態の説明において、第1から第3の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。
(Fourth Embodiment)
Hereinafter, the power storage system 100C according to the fourth embodiment will be described. In the power storage system 100C according to the fourth embodiment, the power conversion unit PCS to be output of the invalid power is determined based on the energy efficiency of each unit when the power conversion unit PCS and the
図10は、第4の実施形態における制御部112による一連の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、通信部111により放電電力指令値が受信され、制御部112が複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、有効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定した後(電力変換部PCSに有効電力指令値Pref(i)を割り当てた後)に行われる。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of a series of processes by the
まず、第4の実施形態における制御部112は、電力変換部PCSの電力変換の効率特性と、蓄電部120の充放電の効率特性とに基づくユニットの効率特性に基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNのそれぞれについて、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を決定する(ステップS400)。ユニットの効率特性は、「第3効率特性」の一例である。
First, the
図11は、電力変換部PCSの電力変換の効率特性の一例を示す図である。図中横軸は、電力変換部PCSの入出力値を定格入出力値などで規格化した値(単位は[%])を表し、縦軸は、出力電力を入力電力で除算した効率(単位は[%])を表している。入力電力が交流側電力、出力電力が直流側電力の場合、また入力電力が直流側電力、出力電力が交流側電力の場合がある。入出力値は、例えば、有効電力を表す。図11に示すように、電力変換部PCSでは、入出力である有効電力が小さいほど、内部の回路において生じる損失などの影響により効率が低くなり、有効電力が大きいほど効率が高くなる傾向を有する。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the efficiency characteristics of power conversion of the power conversion unit PCS. The horizontal axis in the figure represents the standardized value (unit: [%]) of the input / output value of the power conversion unit PCS based on the rated input / output value, etc., and the vertical axis represents the efficiency (unit) obtained by dividing the output power by the input power. Represents [%]). The input power may be the AC side power and the output power may be the DC side power, or the input power may be the DC side power and the output power may be the AC side power. The input / output values represent, for example, active power. As shown in FIG. 11, in the power conversion unit PCS, the smaller the active power that is input / output, the lower the efficiency due to the influence of loss generated in the internal circuit, and the larger the active power, the higher the efficiency tends to be. ..
図12は、蓄電部120の充放電の効率特性の一例を示す図である。図中横軸は、蓄電部120の入出力値を定格入出力値などで規格化した値(単位は[%])を表し、縦軸は、蓄電部120を充放電させたときの効率(単位は[%])を表している。例えば、蓄電部120の内部で生じる損失(例えば発熱により生じる損失)は、概ね内部抵抗Rと電流Iの二乗(R×I2)として導出することができる。そのため、入出力としての電力(充放電電力)が増加するのに応じて損失も指数関数的に増加する。従って、蓄電部120の充放電効率は、図12に示すように、入出力としての電力が増加するのに応じて指数関数的に減少する。
FIG. 12 is a diagram showing an example of charge / discharge efficiency characteristics of the
図13は、電力変換部PCSの電力変換の効率特性と蓄電部120の充放電の効率特性とを合わせたユニットの効率特性を示す図である。図中横軸は、蓄電システム100Cの入出力を示す有効電力(単位は[%])を表し、縦軸は、出力電力を入力電力で除算した効率(単位は[%])を表している。電力変換部PCSの電力変換効率と蓄電部120の充放電効率はトレードオフの関係にあることから、トレードオフの関係にあるこれらの2つの指標値をユニットの効率として捉えた場合、図13に示すような効率特性において、ある入出力値MPP(Max Power Point)に効率が最大EMPPとなる。なお、最大効率EMPPをとる入出力値MPPは1点に限られず、複数存在してもよい。また、ある範囲の入出力値(例えば30〜70%のような数値範囲)において、最大効率EMPPが一定となっていてもよい。図13に例示するようなユニットの効率の特性を示す情報は、予め記憶部113に記憶されてよい。
FIG. 13 is a diagram showing the efficiency characteristics of the unit in which the power conversion efficiency characteristics of the power conversion unit PCS and the charge / discharge efficiency characteristics of the
制御部112は、例えば、ユニットの効率が最大効率EMPPとなる入出力値MPPと、電力変換部PCSを稼働した時に想定される入出力値とがどの程度乖離するのかに応じて、各電力変換部PCSの優先順位を決定する。例えば、制御部112は、これらの入出力値の乖離の程度を、以下の数式(2)に示す偏差Def_MPPとして導出する。
In the
式中Qref(i)は、無効電力を出力させたときに想定される各電力変換部PCSiの消費電力を表す。この消費電力Qref(i)は、予め蓄電システム100Cの回路を設計する際に理論的に導出されてもよいし、試験運転時に実測されてもよい。また、理論的には、無効電力を出力させたときにはエネルギーの損失が生じないことから、消費電力Qref(i)は、無効電力の出力量などに依存しない回路固有の消費電力であってよい。 In the formula, Q ref (i) represents the power consumption of each power conversion unit PCS i assumed when the invalid power is output. This power consumption Qref (i) may be theoretically derived when designing the circuit of the power storage system 100C in advance, or may be actually measured during a test operation. Further, theoretically, since no energy loss occurs when the invalid power is output, the power consumption QRef (i) may be the power consumption peculiar to the circuit that does not depend on the output amount of the negative power or the like. ..
数式(2)に示すように、制御部112は、入出力値(有効電力値)MPPから、電力変換部PCSiに出力させる有効電力Pref(i)および消費電力Qref(i)との和を減算した値の絶対値を、偏差Def_MPPとして導出する。このとき、有効電力Pref(i)の符号は、蓄電部120への充電の場合では正とし、放電の場合では負とする。
As shown in Equation (2), the
制御部112は、導出した偏差Def_MPPの値に応じて、各電力変換部PCSの優先順位を決定する。例えば、偏差Def_MPPの値がより小さい電力変換部PCSほど、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を高く設定し、偏差Def_MPPの値がより大きい電力変換部PCSほど、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を低く設定する。これによって、例えば、無効電力を出力させると、ユニットの効率が最大効率EMPPから一定値(例えば10%)以上低下するような場合には、この電力変換部PCSは無効電力の出力対象としない、といった運用を行うことができる。
The
次に、制御部112は、ユニットの効率に基づいて決定した各電力変換部PCSの優先順位に基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、処理対象とする一つの電力変換部PCSiを選択すると共に、前回の処理結果を消去するため(ゼロクリアするため)に、蓄電システム100全体から出力される無効電力の総量として暫定的に試算した値Qref_temp(0)をゼロにする(ステップS402)。これによって、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、例えば、無効電力を出力したとしてもユニットの効率をより高い状態で維持することが可能な電力変換部PCSが優先的に選択される。
Next, the
以下のS404からS434の処理は、上述した図6のフローチャートのS202からS232の処理と同様であるため、説明を省略する。 Since the following processes S404 to S434 are the same as the processes S202 to S232 in the flowchart of FIG. 6 described above, the description thereof will be omitted.
以上説明した第4の実施形態によれば、第1から第3の実施形態と同様に、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、併せて無効電力も出力させることにより、稼働させる電力変換部PCSの数を少なくすることができる。この結果、電力系統EPSの出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる。 According to the fourth embodiment described above, as in the first to third embodiments, the power conversion unit PCS determined as the target for outputting the active power is also operated by outputting the invalid power. The number of power conversion units PCS to be generated can be reduced. As a result, it is possible to suppress output fluctuations of the power system EPS, achieve high-efficiency operation, and extend the service life.
また、上述した第4の実施形態によれば、電力変換部PCSと蓄電部120を含むユニットの効率を基にした優先順位に基づいて、無効電力の出力対象の電力変換部PCSを決定するため、さらに高効率運転を図ることができる。
Further, according to the fourth embodiment described above, in order to determine the power conversion unit PCS to be output of the invalid power based on the priority order based on the efficiency of the unit including the power conversion unit PCS and the
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態における蓄電システム100Dについて説明する。第5の実施形態における蓄電システム100Dでは、充電ニーズと、電力変換部PCSと蓄電部120を含むユニットの効率との双方に基づいて、無効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定する点で、第1から第4の実施形態と相違する。以下、第1から第4の実施形態との相違点を中心に説明し、第1から第4の実施形態と共通する点については説明を省略する。なお、第5の実施形態の説明において、第1から第4の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。
(Fifth Embodiment)
Hereinafter, the power storage system 100D according to the fifth embodiment will be described. In the power storage system 100D according to the fifth embodiment, the power conversion unit PCS to be output of the invalid power is determined based on both the charging needs and the efficiency of the unit including the power conversion unit PCS and the
図14は、第5の実施形態における制御部112による一連の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、通信部111により放電電力指令値が受信され、制御部112が複数の電力変換部PCS1からPCSNの中から、有効電力の出力対象とする電力変換部PCSを決定した後(電力変換部PCSに有効電力指令値Pref(i)を割り当てた後)に行われる。
FIG. 14 is a flowchart showing a flow of a series of processes by the
まず、第5の実施形態における制御部112は、検出部130により検出された蓄電部120の蓄電状態と、蓄電部120の劣化特性とに基づいて、蓄電部120ごとに充電ニーズを導出する(ステップS500)。
First, the
次に、制御部112は、蓄電部120ごとに導出した充電ニーズに基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNのそれぞれについて、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を決定する(ステップS502)。
Next, the
次に、制御部112は、電力変換部PCSの電力変換効率と、蓄電部120の充放電効率とに基づくユニットの効率に基づいて、複数の電力変換部PCS1からPCSNのそれぞれについて、無効電力の出力対象として決定する際の優先順位を決定する(ステップS504)。
Next, the
次に、制御部112は、S502の処理において決定した優先順位(以下、第1優先順位αと称する)と、S504の処理において決定した優先順位(以下、第2優先順位βと称する)とに基づいて、処理対象とする一つの電力変換部PCSiを選択する(ステップS506)。例えば、制御部112は、電力変換部PCSiの第1優先順位αiと、第2優先順位βiとをそれぞれ重みとして扱い、これらの重みの加算値(αi+βi)が大きい電力変換部PCSiから優先的に選択してよい。
Next, the
また、制御部112は、フローチャートにおける処理の順序に応じて、重みαiと重みβiとのそれぞれの寄与度を変更してもよい。例えば、制御部112は、フローチャートにおいて、より後に実行されるS504の処理で決定された重みβiの寄与度を、ある所定値Xとし、S504の処理よりも前に実行されるS502の処理で決定されたαiの寄与度を(X−1)としてよい。すなわち、制御部112は、各電力変換部PCSiの重みを((X−1)αi+Xβi)とすることで、各処理における優先順位に偏りを生じさせてよい。
Further, the
また、制御部112は、S506の処理において、前回の処理結果を消去するため(ゼロクリアするため)に、蓄電システム100全体から出力される無効電力の総量として暫定的に試算した値Qref_temp(0)をゼロにする。
Further, in the processing of S506, the control unit 112 tentatively calculates a value Qref_temp (0) as the total amount of invalid power output from the entire
以下のS508からS538の処理は、上述した図6のフローチャートのS202からS232の処理と同様であるため、説明を省略する。 Since the following processes S508 to S538 are the same as the processes S202 to S232 in the flowchart of FIG. 6 described above, the description thereof will be omitted.
なお、上述したフローチャートにおいて、S500およびS502の処理と、S504の処理との順序は逆であってもよい。この場合、例えば、制御部112は、各電力変換部PCSiの重みを((X)αi+(X−1)βi)としてよい。
In the above-mentioned flowchart, the order of the processing of S500 and S502 and the processing of S504 may be reversed. In this case, for example, the
以上説明した第5の実施形態によれば、第1から第4の実施形態と同様に、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、併せて無効電力も出力させることにより、稼働させる電力変換部PCSの数を少なくすることができる。この結果、高効率運転および長寿命化を図ることができる。 According to the fifth embodiment described above, as in the first to fourth embodiments, the power conversion unit PCS determined as the target for outputting the active power is also operated by outputting the invalid power. The number of power conversion units PCS to be generated can be reduced. As a result, high-efficiency operation and long life can be achieved.
また、上述した第5の実施形態によれば、充電ニーズに基づく第1優先順位αと、ユニットの効率に基づく第2優先順位βとの双方に基づいて、無効電力の出力対象の電力変換部PCSを決定するため、さらに高効率運転を図ることができる。 Further, according to the fifth embodiment described above, the power conversion unit to which the invalid power is output is based on both the first priority α based on the charging needs and the second priority β based on the efficiency of the unit. Since the PCS is determined, more efficient operation can be achieved.
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電力を蓄電する複数の蓄電部120−1から120−Nと、複数の蓄電部120−1から120−Nのそれぞれに対応して設けられ、各蓄電部120からの直流電力を交流電力に変換して電力系統EPSに出力する電力変換部PCSと、電力変換部PCSにより出力される交流電力における有効電力および無効電力のそれぞれの量を決定する制御部112と、を備え、制御部112は、複数の電力変換部PCS1からPCSNの中で所定条件を満たす電力変換部PCSを優先的に、無効電力を出力させる電力変換部PCSに決定することにより、有効電力を出力させる対象として決定した電力変換部PCSに、併せて無効電力も出力させため、稼働させる電力変換部PCSの数を少なくすることができる。これにより、例えば、稼働していない電力変換部PCSの半導体素子をゲートオフ状態にすることができるため、直流電源である蓄電部120側の電力の漏れを最小限にすることができる。この結果、電力系統EPSの出力変動を抑制すると共に、高効率運転および長寿命化を図ることができる。
According to at least one embodiment described above, the plurality of power storage units 120-1 to 120-N for storing electric power and the plurality of power storage units 120-1 to 120-N are provided corresponding to each of the plurality of power storage units 120-1 to 120-N. Control that determines the amount of active power and invalid power in the AC power output by the power conversion unit PCS that converts the DC power from the
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同様に、特許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ものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…電力システム、100…蓄電システム、110…蓄電コントローラ、111…通信部、112…制御部、113…記憶部、120…蓄電部、130…検出部、PCS…電力変換部、200…発電システム、300…受電設備、400…外部コントローラ、EPS…電力系統、TF…変圧器 1 ... Power system, 100 ... Power storage system, 110 ... Power storage controller, 111 ... Communication unit, 112 ... Control unit, 113 ... Storage unit, 120 ... Power storage unit, 130 ... Detection unit, PCS ... Power conversion unit, 200 ... Power generation system , 300 ... Power receiving equipment, 400 ... External controller, EPS ... Power system, TF ... Transformer
Claims (3)
前記複数の蓄電部のそれぞれに対応して設けられ、前記蓄電部からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する電力変換部と、
前記電力変換部により出力される交流電力における有効電力および無効電力のそれぞれの量を決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記電力変換部の中で、前記電力系統に前記有効電力を出力させる対象である電力変換部を優先的に、前記無効電力を出力させる電力変換部に決定する、
蓄電システム。 Multiple power storage units that store power,
A power conversion unit provided corresponding to each of the plurality of power storage units, which converts DC power from the power storage unit into AC power and outputs the power to the power system.
A control unit for determining the respective amounts of active power and ineffective power in the AC power output by the power conversion unit is provided.
Among the plurality of power conversion units, the control unit preferentially determines the power conversion unit that is the target for outputting the active power to the power system as the power conversion unit that outputs the ineffective power.
Power storage system.
前記複数の蓄電部のそれぞれに対応して設けられ、前記蓄電部からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する電力変換部と、 A power conversion unit provided corresponding to each of the plurality of power storage units, which converts DC power from the power storage unit into AC power and outputs the power to the power system.
前記電力変換部により出力される交流電力における有効電力および無効電力のそれぞれの量を決定する制御部と、を備え、 A control unit for determining the respective amounts of active power and ineffective power in the AC power output by the power conversion unit is provided.
前記制御部は、 The control unit
複数の前記電力変換部の中で、前記電力系統に前記有効電力を出力させる対象である第1電力変換部を優先的に、前記無効電力を出力させる電力変換部に決定し、 Among the plurality of power conversion units, the first power conversion unit, which is the target for outputting the active power to the power system, is preferentially determined as the power conversion unit for outputting the ineffective power.
前記決定した無効電力量が前記第1電力変換部によって出力可能な無効電力量を超過する場合、更に、複数の前記電力変換部の中で、前記電力系統に前記有効電力を出力させる対象でない第2電力変換部を、前記無効電力を出力させる電力変換部に決定し、 When the determined negative power amount exceeds the amount of invalid power that can be output by the first power conversion unit, the power system is not a target for outputting the active power among the plurality of power conversion units. 2 The power conversion unit is determined to be the power conversion unit that outputs the invalid power.
前記無効電力を出力させる電力変換部に決定した前記第1電力変換部及び前記第2電力変換部に、最大限出力可能な前記無効電力を出力させる、 The first power conversion unit and the second power conversion unit determined by the power conversion unit that outputs the ineffective power are made to output the ineffective power that can be output to the maximum.
蓄電システム。 Power storage system.
前記制御部は、
前記検出部により前記蓄電部ごとに検出された蓄電状態と、前記蓄電部の劣化特性とに基づいて、各蓄電部の充電の必要性に基づく指標値を導出し、
複数の前記電力変換部の中で、前記導出した指標値が他の蓄電部に比してより小さい蓄電部に接続される電力変換部を、優先的に前記無効電力を出力させる電力変換部に決定する、又は
前記電力変換部に出力させる有効電力と、前記電力変換部により前記無効電力が出力されるときの消費電力との和を導出し、
前記電力変換部の電力変換の効率特性と前記蓄電部の充放電の効率特性とを合わせた第3効率特性において最大効率のときに前記電力変換部により出力される電力から、前記導出した有効電力と消費電力との和を減算した偏差に基づいて、複数の前記電力変換部の中から、優先的に前記無効電力を出力させる電力変換部を決定する、
請求項1又は2に記載の蓄電システム。 Further, a detection unit for detecting the storage state of each of the plurality of power storage units is provided.
The control unit
Based on the power storage state detected by the detection unit for each power storage unit and the deterioration characteristics of the power storage unit, an index value based on the necessity of charging of each power storage unit is derived.
Among the plurality of power conversion units, the power conversion unit connected to the power storage unit whose derived index value is smaller than that of the other power storage units is preferentially output to the power conversion unit. Decide or
The sum of the active power to be output to the power conversion unit and the power consumption when the ineffective power is output by the power conversion unit is derived.
The active power derived from the power output by the power conversion unit at the maximum efficiency in the third efficiency characteristic that combines the power conversion efficiency characteristics of the power conversion unit and the charge / discharge efficiency characteristics of the power storage unit. Based on the deviation obtained by subtracting the sum of the power consumption and the power consumption, the power conversion unit that preferentially outputs the ineffective power is determined from the plurality of power conversion units.
The power storage system according to claim 1 or 2.
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