JP7472602B2 - Energy storage system and energy storage device - Google Patents
Energy storage system and energy storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7472602B2 JP7472602B2 JP2020062867A JP2020062867A JP7472602B2 JP 7472602 B2 JP7472602 B2 JP 7472602B2 JP 2020062867 A JP2020062867 A JP 2020062867A JP 2020062867 A JP2020062867 A JP 2020062867A JP 7472602 B2 JP7472602 B2 JP 7472602B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charging
- power
- converter
- current
- grid voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
本発明は、分散設置された複数の電力蓄電装置間で電力融通を行う蓄電システム及び蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage system and a power storage device that exchanges power between multiple distributed power storage devices.
近年、自然エネルギーの利用方法として、系統連系ではなく自己消費(自家消費)システムへのシフトが予想されている。自己消費システムとしては、例えば、防災拠点において、太陽電池装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置が考えられる。 In recent years, the use of natural energy is expected to shift from grid-connected systems to self-consumption (self-consumption) systems. One example of a self-consumption system is a power storage device at a disaster prevention base that stores electricity generated by a solar cell device.
そこで、本出願人は、DC接続バスに接続された双方向DC/DCコンバータを放電用と充電用とに切り換えるだけで、各蓄電装置間を電力融通制御させることができ、エネルギーの利用効率が高く、リスク低減された安価なシステムを提案した(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the applicant has proposed an inexpensive system that can control the power interchange between each storage device by simply switching the bidirectional DC/DC converter connected to the DC connection bus between discharging and charging, with high energy utilization efficiency and reduced risk (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来技術では、全ての蓄電装置が充電特性で動作する場合、蓄電装置間で電力融通が行われない。従って、負荷(消費電力)が大きい装置ほど早くダウンする虞があり、蓄電システムの安定した運用が困難になってしまうという問題点があった。 However, in conventional technology, when all the power storage devices are operating with charging characteristics, power is not exchanged between the power storage devices. Therefore, there is a risk that the device with the larger load (power consumption) will go down sooner, which makes it difficult to operate the power storage system stably.
本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、全ての蓄電装置が充電特性で動作する場合でも、負荷が大きい装置がダウンするリスクが低減し、長期的に安定して運用が可能となる蓄電システム及び蓄電装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a power storage system and a power storage device that solves the above problems of the conventional technology, reduces the risk of a device with a large load going down even when all the power storage devices are operating with charging characteristics, and enables stable operation over the long term.
本発明の蓄電システムは、直流電力を蓄電する蓄電池が接続された蓄電装置を基本単位とし、DC接続バスに接続された複数の前記蓄電装置が前記DC接続バスのグリッド電圧の制御で個別に充電または放電を制御して電力融通を実行する蓄電システムであって、複数の前記蓄電装置は、前記DC接続バスに接続された双方向DC/DCコンバータと、前記双方向DC/DCコンバータを充電用または放電用として設定する融通制御部と、前記蓄電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、をそれぞれ備え、前記双方向DC/DCコンバータは、前記充電用として設定されると、前記グリッド電圧の増加により充電電流が増加する充電特性に基づいて充電を制御し、前記蓄電池の蓄電量が予め設定されたシフト範囲である場合、前記充電電流がゼロになるオフセット電圧が増加する方向に前記充電特性をシフトさせ、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧以上の場合、充電方向の電流が正となる充電領域として動作し、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧未満の場合、充電方向の電流が負となる放電領域として動作することを特徴とする。
本発明の蓄電装置は、直流電力を蓄電する蓄電池とDC接続バスとの間に接続され、前記DC接続バスのグリッド電圧の制御で個別に充電または放電を制御して前記DC接続バスに接続された他の蓄電装置との間で電力融通を実行する蓄電装置であって、前記DC接続バスに接続された双方向DC/DCコンバータと、前記双方向DC/DCコンバータを充電用または放電用として設定する融通制御部と、前記蓄電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、前記双方向DC/DCコンバータは、前記充電用として設定されると、前記グリッド電圧の増加により充電電流が増加する充電特性に基づいて充電を制御し、前記蓄電池の蓄電量が予め設定されたシフト範囲である場合、前記充電電流がゼロになるオフセット電圧が増加する方向に前記充電特性をシフトさせ、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧以上の場合、充電方向の電流が正となる充電領域として動作し、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧未満の場合、充電方向の電流が負となる放電領域として動作することを特徴とする。
The energy storage system of the present invention is an energy storage system in which a basic unit is an energy storage device connected to a storage battery that stores DC power, and a plurality of the energy storage devices connected to a DC connection bus individually control charging or discharging by controlling the grid voltage of the DC connection bus to perform power interchange, and each of the plurality of energy storage devices includes a bidirectional DC/DC converter connected to the DC connection bus, an interchange control unit that sets the bidirectional DC/DC converter for charging or discharging, and a storage amount detection unit that detects the amount of stored energy in the storage battery, and when the bidirectional DC/DC converter is set for the charging use, it controls charging based on a charging characteristic in which a charging current increases with an increase in the grid voltage, and when the amount of stored energy in the storage battery is within a predetermined shift range, it shifts the charging characteristic in a direction in which an offset voltage that makes the charging current zero increases, and when the grid voltage is equal to or greater than the offset voltage, it operates as a charging region in which the current in the charging direction is positive, and when the grid voltage is less than the offset voltage, it operates as a discharging region in which the current in the charging direction is negative .
The energy storage device of the present invention is an energy storage device that is connected between a storage battery that stores DC power and a DC connection bus, and that individually controls charging or discharging by controlling the grid voltage of the DC connection bus to perform power interchange with other energy storage devices connected to the DC connection bus, and is characterized in that it includes a bidirectional DC/DC converter connected to the DC connection bus, an interchange control unit that sets the bidirectional DC/DC converter for charging or discharging, and a storage amount detection unit that detects the amount of stored energy in the storage battery, and when the bidirectional DC/DC converter is set for the charging use, it controls charging based on a charging characteristic in which a charging current increases as the grid voltage increases, and when the amount of stored energy in the storage battery is within a predetermined shift range, it shifts the charging characteristic in a direction in which an offset voltage that makes the charging current zero increases , and when the grid voltage is equal to or greater than the offset voltage, it operates as a charging region in which the current in the charging direction is positive, and when the grid voltage is less than the offset voltage, it operates as a discharging region in which the current in the charging direction is negative .
本発明によれば、全ての蓄電装置が充電特性で動作する場合でも、SOCが高い蓄電装置からSOCが低い蓄電装置へ電力を融通することができるため、負荷が大きい蓄電装置がダウンするリスクが低減し、長期的に安定して運用が可能となるという効果を奏する。 According to the present invention, even if all the storage devices are operating with charging characteristics, power can be transferred from a storage device with a high SOC to a storage device with a low SOC, which reduces the risk of a storage device with a high load going down and enables stable operation over the long term.
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Note that in the following embodiments, components that have similar functions are given the same reference numerals and descriptions are omitted as appropriate.
本実施の形態は、図1を参照すると、蓄電池2が接続された蓄電装置1を1つの基本単位として、複数の蓄電装置1をDC接続バス20で並列に接続し、蓄電装置1間の電力融通を実施する蓄電システムである。なお、DC接続バス20は、無電化地域や防災地区等の安定した電源(電力系統等)に接続されていないDCグリッドを形成する。また、図1には、3台の蓄電装置1をDC接続バス20に接続した例が示されているが、DC接続バス20に接続する蓄電装置1の台数に制限はない。
Referring to FIG. 1, this embodiment is a power storage system in which a
蓄電装置1は、電力融通端子T1と、蓄電地接続端子T2と、PV接続端子T3と、負荷接続端子T4とをそれぞれ備えている。
The
電力融通端子T1は、DC接続バス20に接続され、直流電力を送受電する端子である。蓄電地接続端子T2は、接続された蓄電池2の充放電用の端子である。PV接続端子T3は、接続箱31を介して接続された太陽電池3によって発電された直流電力を受電する端子である。負荷接続端子T4は、接続された負荷4に電力を供給する端子である。
The power interchange terminal T1 is connected to the
蓄電装置1は、図2を参照すると、第1双方向DC/DCコンバータ11(以下、第1DC/DC11と称す)と、第2双方向DC/DCコンバータ12(以下、第2DC/DC12と称す)と、MPPTDC/DCコンバータ13と、PCS14と、電流センサ15、16と、蓄電量検出部17と、融通制御部18とを備えている。そして、第1DC/DC11と、第2DC/DC12と、MPPTDC/DCコンバータ13及びPCS14は、DCリンク19を介して接続されている。
2, the
第2DC/DC12は、蓄電地接続端子T2とDCリンク19との間に接続され、DCリンク19のDCリンク電圧一定制御(固定値制御)で蓄電池2を充放電する充放電器である。第2DC/DC12は、蓄電池2を充電する際、DCリンク19の直流電圧を蓄電池2の充電に適した電圧に変換して蓄電池2への充電を行う。また、第2DC/DC12は、蓄電池2から放電する際、蓄電池2の直流電圧をDCリンク19の直流電圧に変換して蓄電池2からの放電を行う。
The second DC/
MPPTDC/DCコンバータ13は、PV接続端子T3とDCリンク19との間に接続され、太陽電池3によって発電された直流電力を受電する最大電力点追従方式(MPPT:Maximum Power Point Tracking)のDC/DCコンバータである。MPPTDC/DCコンバータ13は、太陽電池3から受電した直流電力をDCリンク19に出力する。
The MPPT DC/
PCS14は、負荷接続端子T4とDCリンク19との間に接続され、DCリンク19の直流電圧を負荷4に適した電力に変換して負荷4に供給するパワーコンディショナシステムである。
The
電流センサ15は、蓄電池2が充放電される際に検出された充放電電流に基づいて蓄電量を検出する蓄電量検出部17に出力する。
The
電流センサ16は、太陽電池3の発電電流Ipvを検出し、融通制御部18に出力する。
The
蓄電量検出部17は、蓄電池2の蓄電量の検出として、電流センサ15によって検出された蓄電池2の充放電電流に基づいて、蓄電池2のSOC(State of charge)を算出する。蓄電量検出部17は、蓄電池2の充電電流と、放電電流とそれぞれ積算し、その差分値に基づいてSOCを算出する。なお、蓄電量は、蓄電池2の端子電圧等に基づいて検出しても良い。
The power storage
融通制御部18は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ROMには制御プログラムが記憶されている。融通制御部18のCPUは、ROMに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをRAMに展開させることで動作する。
The
融通制御部18は、太陽電池3の発電状態と、SOCとに基づいて、第1DC/DC11を放電用もしくは充電用に設定する。また、融通制御部18は、第1DC/DC11を充電用に設定し、SOCが予め設定されたシフト範囲内である場合、SOCに応じた出力電圧特性(ドループ特性)のシフト量を決定して第1DC/DC11に通知する。
The
第1DC/DC11は、電力融通端子T1とDCリンク19との間に接続され、所定の出力電圧特性(ドループ特性)に基づいて、DC接続バス20の電圧(以下、グリッド電圧と称す)制御で個別に制御する。
The first DC/
第1DC/DC11は、放電用として設定されると、図3(a)に示す放電特性に基づいて、グリッド電圧制御で個別に制御する。図3(a)に示す放電特性は、放電方向の電流を正とし、グリッド電圧の増加により放電電流が低下する負の傾きを有し、グリッド電圧V2で放電電流がゼロになるように設定されている。
When the first DC/
第1DC/DC11は、充電用として設定され、シフト量の通知がない場合、図3(b)に示す基準充電特性に基づいて、グリッド電圧制御で個別に制御する。図3(b)に示す充電特性は、充電方向の電流を正とし、グリッド電圧V2よりも低いグリッド電圧V1で充電電流がゼロでDC接続バス20のグリッド電圧の増加に従い充電電流が増加する正の傾きに設定されている。
The first DC/
第1DC/DC11は、充電用として設定され、シフト量VXの通知がある場合、図3(c)に示すように、通知されたシフト量分、充電電流がゼロになるオフセット電圧V1が増加する方向に基準充電特性をシフトさせたシフト充電特性に基づいて、グリッド電圧制御で個別に制御する。図3(c)に示す充電特性は、充電方向の電流を正とし、グリッド電圧V1にシフト量VXを加えたグリッド電圧(V1+VX)で充電電流がゼロでDC接続バス20のグリッド電圧の増加により充電電流が増加する正の傾きに設定されている。なお、シフト充電特性では、グリッド電圧が(V1+VX)以上の場合、充電方向の電流が正となる充電領域となり、グリッド電圧が(V1+VX)未満の場合、充電方向の電流が負となる放電領域となる。
The first DC/
以下、融通制御部18による第1DC/DC11の設定動作について図4を参照して詳細に説明する。
図4を参照すると、融通制御部18は、太陽電池3の発電の有無を判断するため、電流センサ16によって検出される発電電流Ipvが0(A)以下か否かを判断する(ステップS101)。なお、発電電流Ipvではなく、別途に設けた照度計の出力に基づいて発電の有無を判断しても良く、また、時刻によって発電の有無を判断するようにしても良い。
Hereinafter, the setting operation of the first DC/
4, the
融通制御部18は、ステップS101で発電電流Ipvが0(A)以下の場合に太陽電池3が未発電状態と判断する。そして、融通制御部18は、蓄電量検出部17によって算出されたSOCが、電池残量が十分か否かを判断するための下側閾値TH1(例えば、20%)以上か否かを判断する(ステップS102)。
The
融通制御部18は、ステップS101で発電電流Ipvが0(A)を上回る場合に太陽電池3が発電状態と判断する。そして、融通制御部18は、蓄電量検出部17によって算出されたSOCが、電池残量が満充電に近づいているか否かを判断するための上側閾値TH2(例えば、70%)以上か否かを判断する(ステップS103)。なお、上側閾値TH2は、下側閾値TH1よりも大きい値に設定されている。
The
ステップS102でSOCが下側閾値TH1以上の場合と、ステップS103でSOCが上側閾値TH2以上の場合とにおいて、融通制御部18は、電池残量が十分であると判断し、第1DC/DC11を放電用に設定し(ステップS104)、設定動作を終了する。これにより、第1DC/DC11は、図3(a)に示す放電特性に基づいて動作し、DC接続バス20に接続され、充電用に設定された他の蓄電装置1に電力を融通する放電可能状態になる。
In the case where the SOC is equal to or greater than the lower threshold TH1 in step S102, and in the case where the SOC is equal to or greater than the upper threshold TH2 in step S103, the
ステップS102でSOCが下側閾値TH1未満の場合と、ステップS103でSOCが上側閾値TH2未満の場合とにおいて、融通制御部18は、電池残量が不十分であると判断し、第1DC/DC11を充電用に設定する(ステップS105)。
When the SOC is less than the lower threshold TH1 in step S102 and when the SOC is less than the upper threshold TH2 in step S103, the
これにより、日中、太陽電池3が発電し蓄電池2を充電している状態において、蓄電池2の蓄電量が浅くSOCが上側閾値TH2未満の蓄電装置1は充電可能状態として待機し、SOCが上側閾値TH2以上になった蓄電装置1が充電可能状態から放電可能状態に遷移して、充電可能状態で待機している蓄電装置1へ電力を融通する。
As a result, during the day, when the
そして、太陽電池3が発電していない状態において、蓄電池2の蓄電量が残り少なくSOCが下側閾値TH1未満の蓄電装置1は充電可能状態となると共に、SOCが下側閾値TH1以上の蓄電装置1は放電可能状態となり、充電可能状態の蓄電装置1へ電力を融通する。
When the
次に、融通制御部18は、蓄電量検出部17によって算出されたSOCが、下側閾値TH1~上側閾値TH2の間に設定されたシフト範囲(THn以上THP以下)内か否かを判断する(ステップS106)。シフト範囲の下限値THnは、下側閾値TH1以上の値に設定され、シフト範囲の上限値THPは、上側閾値TH2以下の値に設定される。
Next, the
ステップS106でSOCがシフト範囲外である場合、融通制御部18は、シフト量VXを通知することなく、設定動作を終了する。これにより、第1DC/DC11は、図3(b)に示す基準充電特性に基づいて動作し、DC接続バス20に接続され、放電用に設定された他の蓄電装置1から電力を融通される充電可能状態になる。
If the SOC is outside the shift range in step S106, the
ステップS106でSOCがシフト範囲内である場合、融通制御部18は、シフト量VXを決定し(ステップS107)、決定したシフト量VXを第1DC/DC11に通知して(ステップS108)、設定動作を終了する。これにより、第1DC/DC11は、図3(c)に示すシフト充電特性に基づいて動作し、DC接続バス20に接続され、放電用に設定された他の蓄電装置1から電力を融通される充電可能状態になる。
If the SOC is within the shift range in step S106, the
シフト量VXは、(グリッド電圧V2-グリッド電圧V1)よりも小さい値に設定される。そして、シフト量VXは、固定値でも良いが、SOCが大きい程、大きい値に決定する好適であり、例えば、次式によって算出する。
VX=(V0-V1)×(SOC-THn)/(THP-THn)
但し、V0は、グリッド電圧V1とグリッド電圧V2との間に設定されたグリッド電圧である。なお、上記の式で算出されるシフト量VXは、SOCが高いほど程、(V0-V1)を上限としてリニアに増加することになるが、シフト量VXを段階的に増加させるようにしても良い。
The shift amount VX is set to a value smaller than (grid voltage V2 -grid voltage V1 ). The shift amount VX may be a fixed value, but is preferably set to a larger value as the SOC increases. For example, the shift amount VX is calculated by the following formula.
Vx = ( V0 - V1 ) x (SOC - THn ) / ( THP - THn )
Here, V0 is a grid voltage set between grid voltages V1 and V2 . Note that the shift amount VX calculated by the above formula increases linearly with the SOC increasing up to an upper limit of ( V0 - V1 ), but the shift amount VX may be increased in stages.
なお、融通制御部18は、ステップS101~S103、S106の判断を定期的に行っており、ステップS101~S103、S106の判断が変化した場合に、上述の設定動作を実行する。これにより、太陽電池3の発電状態や、蓄電池2の蓄電量の変化に対応することができる。
The
これにより、夜間、太陽電池3が発電していない状態においては、蓄電量が十分でSOCが下側閾値TH1以上の蓄電装置1は放電可能状態として待機する。そして、SOCが下側閾値TH1未満になった蓄電装置1から充電可能状態に遷移し、電力の融通を受けることができる。
As a result, at night, when the
また、日中、太陽電池3が発電し蓄電池2を充電している状態において、蓄電池2の蓄電量が浅くSOCが上側閾値TH2未満の蓄電装置1は充電可能状態として待機する。そして、SOCが下側閾値TH2以上になった蓄電装置1が充電可能状態から放電可能状態に遷移し,充電可能状態で待機している蓄電装置1へ電力を融通する。
During the day, when the
さらに、日中、太陽電池3が発電し蓄電池2を充電している状態において、蓄電池2の蓄電量がシフト範囲(THn以上THp以下)以内の蓄電装置1はシフト量VX増加したシフト充電特性で動作し、基準充電特性で動作する蓄電装置1と異なる蓄電量で充電することができる。
Furthermore, during the day, when the
図5(a)には、2台の蓄電装置1がDC接続バス20に接続され、1台目の第1DC/DC11が放電用(放電特性)に、2台目の第1DC/DC11が充電用(基準充電特性)にそれぞれ設定された状態が示されている。この状態では、図6(a)に示すように、基準充電特性と放電特性との交点が動作点Aとなる。なお、図6(a)において、基準充電特性では充電方向の電流を正とし、放電特性では放電方向の電流を正としている。
Figure 5(a) shows a state in which two
動作点Aでのグリッド電圧VAは、グリッド電圧V1よりも大きくグリッド電圧V2よりも低い値となる。そして、放電用(放電特性)に設定された第1DC/DC11からDC接続バス20への放電電流がIA(A)となると共に、DC接続バス20から充電用(基準充電特性)に設定された第1DC/DC11への充電電流がIA(A)となり、放電用(放電特性)に設定された1台の蓄電装置1から充電用(基準充電特性)に設定された1台の蓄電装置1に電力融通が実行される。
The grid voltage V A at the operating point A has a value greater than the grid voltage V 1 and lower than the grid voltage V 2. Then, the discharge current from the first DC/
図5(b)には、2台の蓄電装置1がDC接続バス20に接続され、1台目の第1DC/DC11が充電用(基準充電特性)に、2台目の第1DC/DC11が充電用(シフト充電特性:シフト量VXB)にそれぞれ設定された状態が示されている。この状態では、図6(b)に示すように、基準充電特性における正の充電電流とシフト充電特性における負の充電電流とが絶対値で等しくなる箇所が動作点Bとなる。なお、図6(b)において、基準充電特性及びシフト充電特性では充電方向の電流を正とする。従って、負の領域では、放電方向に電流が流れることを意味する。
Fig. 5(b) shows a state in which two
動作点Bでのグリッド電圧VBは、グリッド電圧と基準充電特性とが正比例の関係である場合、グリッド電圧VBは、グリッド電圧V1にシフト量VXb/2を加えた値となる。そして、充電用(シフト充電特性)に設定された第1DC/DC11からDC接続バス20への放電電流がIB(A)となると共に、DC接続バス20から充電用(基準充電特性)に設定された第1DC/DC11への充電電流がIB(A)となる。これにより、DC接続バス20に接続された全ての蓄電装置1が充電用に設定された場合でも、SOCが高い蓄電装置1からSOCが低い蓄電装置1に電力融通が実行され、各蓄電装置1の蓄電量が平均化され、負荷4が大きい蓄電装置1がダウンするリスクが低減し、長期的に安定して運用が可能となる。
When the grid voltage and the reference charging characteristic are in a directly proportional relationship, the grid voltage VB at the operating point B is a value obtained by adding the shift amount VXb /2 to the grid voltage V1 . Then, the discharge current from the first DC/
図5(c)には、3台の蓄電装置1がDC接続バス20に接続され、1台目の第1DC/DC11が充電用(基準充電特性)に、2台目の第1DC/DC11が充電用(シフト充電特性:シフト量VXB)に、3台目の第1DC/DC11が放電用(放電特性)にそれぞれ設定された状態が示されている。この状態では、図7(a)に示すように、充電用に設定された2台の蓄電装置1は、基準充電特性とシフト充電特性とが合成され、グリッド電圧VB(V1+VXB/2)で充電電流がゼロで、基準充電特性(シフト充電特性)の2倍の傾きを有する合成充電特性で動作し、合成充電特性と放電特性との交点が動作点Cとなる。なお、図7(a)において、合成充電特性では充電方向の電流を正とし、放電特性では放電方向の電流を正としている。
5(c) shows a state in which three
なお、充電用に設定されたN台の蓄電装置1がDC接続バス20に接続されている場合には、合成充電特性は、グリッド電圧V1に各シフト量VXの合計をNで除算した値を加えたグリッド電圧で充電電流がゼロで、基準充電特性(シフト充電特性)のN倍の傾きを有する。また、放電用に設定されたM台の蓄電装置1がDC接続バス20に接続されている場合には、合成放電特性は、グリッド電圧V2で放電電流がゼロで、放電特性のM倍の傾きを有する。
When N
動作点Cでのグリッド電圧VCは、グリッド電圧V1よりも大きくグリッド電圧V2よりも低い値となる。そして、放電用(放電特性)に設定された第1DC/DC11からDC接続バス20への放電電流がIC(A)となると共に、DC接続バス20から充電用(基準充電特性)に設定された第1DC/DC11と充電用(シフト充電特性)に設定された第1DC/DC11とへの合計の充電電流がIC(A)となる。
The grid voltage V C at the operating point C is greater than the grid voltage V 1 and less than the grid voltage V 2. The discharge current from the first DC/
そして、動作点Cのグリッド電圧VCでは、図7(b)に示すように、DC接続バス20から充電用(基準充電特性)に設定された第1DC/DC11への充電電流がIC1(A)の方が、DC接続バス20から充電用(シフト充電特性)に設定された第1DC/DC11への充電電流がIC2(A)よりも大きい値となる。従って、SOCが低い蓄電装置1への電力融通が優先され、各蓄電装置1の蓄電量が平均化され、負荷4が大きい装置蓄電装置1がダウンするリスクが低減し、長期的に安定して運用が可能となる。
7B, at the grid voltage V C of the operating point C, the charging current I C1 (A) from the DC connection bus 20 to the first DC/DC 11 set for charging (reference charging characteristics) is greater than the charging current I C2 ( A) from the
上述のように動作点A~Cでのグリッド電圧VA~Vcは、いずれもグリッド電圧V1よりも大きくグリッド電圧V2よりも低い値となる。従って、放電特性で放電電流がゼロとなるグリッド電圧V2をグリッド電圧の電圧上限値に、基準充電特性で充電電流がゼロとなるグリッド電圧V1をグリッド電圧の電圧下限値にそれぞれ設定すると、グリッド電圧が適正範囲内で運用されることになる。 As described above, the grid voltages V A to V c at the operating points A to C are all greater than the grid voltage V 1 and less than the grid voltage V 2. Therefore, if the grid voltage V 2 at which the discharge current becomes zero in the discharge characteristic is set as the upper limit voltage of the grid voltage, and the grid voltage V 1 at which the charge current becomes zero in the reference charge characteristic is set as the lower limit voltage of the grid voltage, the grid voltage will be operated within an appropriate range.
本実施の形態では、SOCに応じてシフト量VXを算出するように構成したが、さらに太陽電池3での発電電力PPVと負荷4での消費電力POUTとに基づいて、発電電力PPVから消費電力POUTを減算した値の大小で蓄電装置1における電力余裕度を判断し、発電電力PPVから消費電力POUTを減算した値が閾値(例えば、太陽電池3の定格電力Ptyp)より小さく電力余裕度が低い場合には、その程度に応じてSOCに応じて算出されるシフト量VXを減少させても良い。この場合には、蓄電装置1における電力余裕度に応じた電力融通を実現することができる。
In this embodiment, the shift amount VX is calculated according to the SOC, but further, the power margin in the
例えば、電力余裕度を考慮したシフト量VX’は、例えば、次式によって算出する。
VX’=VX×(PPV-POUT)/Ptyp
但し、Ptypは、太陽電池3の定格電力である。
なお、発電電力PPVが消費電力POUTを下回る場合には、シフト量VX’をマイナスとすることなく、シフト量VX’=0でリミットする。これにより、グリッド電圧がV1を下回ることなく適正範囲内で運用できる。
For example, the shift amount V x ' taking into consideration the power margin is calculated by the following formula.
Vx ' = Vx x ( PPV - POUT ) / Ptyp
Here, P typ is the rated power of the
When the generated power PPV falls below the consumed power POUT , the shift amount VX ' is not made negative, but is limited to VX ' = 0. This allows operation within an appropriate range without the grid voltage falling below V1 .
さらに、蓄電装置1に過充電や過電流等の保護が必要な異常を検出する異常検出回路を設け、異常検出回路によって異常を検出した場合に、オフセット電圧V1が増加する方向に基準充電特性をシフトさせるようにしても良い。この場合には、蓄電装置1をダウンさせることなく、充電を抑制または中止することが可能となる。
Furthermore, an abnormality detection circuit for detecting an abnormality requiring protection such as overcharging or overcurrent may be provided in the
なお、本実施の形態では、各蓄電装置1における第1DC/DC11の放電特性、基準充電特性及びシフト充電特性の傾きは同じものとして説明した。しかし、放電特性、基準充電特性及びシフト充電特性は、傾きを制御することにより充放電量の重みづけ制御が可能である。すなわち、放電特性の傾きが異なる第1DC/DC11が並列に接続されている場合、放電特性の傾きが大きい第1DC/DC11の放電量が大きくなる。同様に、基準充電特性及びシフト充電特性の傾きが異なる第1DC/DC11が並列に接続されている場合、基準充電特性及びシフト充電特性の傾きが大きい第1DC/DC11の蓄電量が大きくなる。
In this embodiment, the slopes of the discharge characteristic, reference charging characteristic, and shift charging characteristic of the first DC/
以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電力を蓄電する蓄電池2が接続された蓄電装置1を基本単位とし、DC接続バス20に接続された複数の蓄電装置1がDC接続バス20のグリッド電圧の制御で個別に充電または放電を制御して電力融通を実行する蓄電システムであって、複数の蓄電装置1は、DC接続バス20に接続された双方向DC/DCコンバータである第1DC/DC11と、第1DC/DC11を充電用または放電用として設定する融通制御部18と、蓄電池2の蓄電量を検出する蓄電量検出部17と、それぞれ備え、充電用として設定された第1DC/DC11は、DC接続バス20のグリッド電圧の増加により充電電流が増加する充電特性に基づいて充電を制御し、蓄電池2の蓄電量が予め設定されたシフト範囲(THn以上THP以下)である場合、充電電流がゼロになるオフセット電圧V1が増加する方向に充電特性をシフトさせる。
この構成により、全ての蓄電装置1が充電特性で動作する場合でも、SOCが高い蓄電装置1からSOCが低い蓄電装置1へ電力を融通することができるため、負荷4が大きい蓄電装置1がダウンするリスクが低減し、長期的に安定して運用が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the energy storage system performs power interchange by controlling charging or discharging individually by controlling the grid voltage of the
With this configuration, even when all the
さらに、本実施の形態によれば、第1DC/DC11は、SOCが高い(蓄電池3の蓄電量が多い程)、充電特性をシフトさせるシフト量VXを増加させる。
この構成により、SOCが高い蓄電装置1からSOCが低い蓄電装置1への電力融通を効率的に実行することができる。
Furthermore, according to this embodiment, the first DC/
This configuration makes it possible to efficiently exchange electric power from the
さらに、本実施の形態によれば、複数の蓄電装置1は、太陽電池3によって発電された発電電力を受電する直流電力受電部であるMPPTDC/DCコンバータ13と、負荷4が消費する消費電力を供給する電力供給部であるPCS14と、をそれぞれ備え、第1DC/DC11は、発電電力PPVから消費電力POUTを減算した値が閾値(例えば、太陽電池3の定格電力Ptyp)よりも小さい場合、その程度に応じてシフト量VXを減少させる。
この構成により、蓄電装置1における電力余裕度に応じた電力融通を実現することができる。
Furthermore, according to this embodiment, each of the multiple
This configuration makes it possible to realize power interchange according to the power margin in the
さらに、本実施の形態によれば、複数の蓄電装置1は、保護が必要な異常を検出する異常検出回路をそれぞれ備え、第1DC/DC11は、異常検出回路によって異常が検出された場合、オフセット電圧V1が増加する方向に充電特性をシフトさせる。
この構成により、蓄電装置1をダウンさせることなく、充電を抑制または中止することが可能となる。
Furthermore, according to the present embodiment, the multiple
This configuration makes it possible to suppress or stop charging the
以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでもない。 The present invention has been described above using specific embodiments, but the above embodiments are merely examples, and it goes without saying that the present invention can be modified and implemented without departing from the spirit of the invention.
1 蓄電装置
2 蓄電池
3 太陽電池
4 負荷
11 第1双方向DC/DCコンバータ
12 第2双方向DC/DCコンバータ
13 MPPTDC/DCコンバータ
14 PCS
15、16 電流センサ
17 蓄電量検出部
18 融通制御部
19 DCリンク
20 DC接続バス
31 接続箱
T1 電力融通端子
T2 蓄電地接続端子
T3 PV接続端子
T4 負荷接続端子
15, 16
Claims (5)
複数の前記蓄電装置は、
前記DC接続バスに接続された双方向DC/DCコンバータと、
前記双方向DC/DCコンバータを充電用または放電用として設定する融通制御部と、
前記蓄電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、をそれぞれ備え、
前記双方向DC/DCコンバータは、前記充電用として設定されると、前記グリッド電圧の増加により充電電流が増加する充電特性に基づいて充電を制御し、前記蓄電池の蓄電量が予め設定されたシフト範囲である場合、前記充電電流がゼロになるオフセット電圧が増加する方向に前記充電特性をシフトさせ、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧以上の場合、充電方向の電流が正となる充電領域として動作し、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧未満の場合、充電方向の電流が負となる放電領域として動作することを特徴とする蓄電システム。 A power storage system in which a basic unit is a power storage device connected to a storage battery that stores DC power, and a plurality of the power storage devices connected to a DC connection bus are individually controlled to charge or discharge by controlling a grid voltage of the DC connection bus to perform power interchange,
The plurality of power storage devices
a bidirectional DC/DC converter connected to the DC connection bus;
an interchange control unit that sets the bidirectional DC/DC converter for charging or discharging;
a storage amount detection unit that detects a storage amount of the storage battery,
the bidirectional DC/DC converter, when configured for charging, controls charging based on a charging characteristic in which a charging current increases as the grid voltage increases, and, when an amount of charge stored in the storage battery is within a preset shift range, shifts the charging characteristic in a direction in which an offset voltage increases so that the charging current becomes zero , and, when the grid voltage is equal to or greater than the offset voltage, operates in a charging region where the current in the charging direction is positive, and, when the grid voltage is less than the offset voltage, operates in a discharging region where the current in the charging direction is negative .
太陽電池によって発電された発電電力を受電する電力受電部と、
負荷が消費する消費電力を供給する電力供給部と、をそれぞれ備え、
前記双方向DC/DCコンバータは、前記発電電力から前記消費電力を減算した値が閾値よりも小さい場合、その程度に応じて前記シフト量を減少させることを特徴とする請求項2記載の蓄電システム。 The plurality of power storage devices
a power receiving unit that receives power generated by the solar cell;
a power supply unit that supplies the power consumed by the load;
3. The power storage system according to claim 2, wherein, when a value obtained by subtracting the power consumption from the generated power is smaller than a threshold value, the bidirectional DC/DC converter reduces the shift amount in accordance with the degree of the difference.
前記双方向DC/DCコンバータは、前記異常検出回路によって異常が検出された場合、前記オフセット電圧が増加する方向に前記充電特性をシフトさせることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の蓄電システム。 Each of the plurality of power storage devices includes an abnormality detection circuit that detects an abnormality that requires protection;
4. The power storage system according to claim 1, wherein the bidirectional DC/DC converter shifts the charging characteristics in a direction in which the offset voltage increases when an abnormality is detected by the abnormality detection circuit.
前記DC接続バスに接続された双方向DC/DCコンバータと、
前記双方向DC/DCコンバータを充電用または放電用として設定する融通制御部と、
前記蓄電池の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、
前記双方向DC/DCコンバータは、前記充電用として設定されると、前記グリッド電圧の増加により充電電流が増加する充電特性に基づいて充電を制御し、前記蓄電池の蓄電量が予め設定されたシフト範囲である場合、前記充電電流がゼロになるオフセット電圧が増加する方向に前記充電特性をシフトさせ、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧以上の場合、充電方向の電流が正となる充電領域として動作し、前記グリッド電圧が前記オフセット電圧未満の場合、充電方向の電流が負となる放電領域として動作することを特徴とする蓄電装置。 A power storage device that is connected between a storage battery that stores direct current power and a DC connection bus, and that controls charging or discharging individually by controlling a grid voltage of the DC connection bus to exchange power with another power storage device connected to the DC connection bus,
a bidirectional DC/DC converter connected to the DC connection bus;
an interchange control unit that sets the bidirectional DC/DC converter for charging or discharging;
a charge amount detection unit that detects a charge amount of the storage battery,
the bidirectional DC/DC converter, when set for charging, controls charging based on a charging characteristic in which a charging current increases as the grid voltage increases, and, when the amount of charge in the storage battery is within a predetermined shift range, shifts the charging characteristic in a direction in which an offset voltage at which the charging current becomes zero increases , and, when the grid voltage is equal to or greater than the offset voltage, operates in a charging region where the current in the charging direction is positive, and, when the grid voltage is less than the offset voltage, operates in a discharging region where the current in the charging direction is negative .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020062867A JP7472602B2 (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Energy storage system and energy storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020062867A JP7472602B2 (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Energy storage system and energy storage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021164247A JP2021164247A (en) | 2021-10-11 |
| JP7472602B2 true JP7472602B2 (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=78003883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020062867A Active JP7472602B2 (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Energy storage system and energy storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7472602B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023106918A (en) * | 2022-01-21 | 2023-08-02 | 日新電機株式会社 | Power supply control method, control device, power supply, power distribution system and control program |
| JP2023131414A (en) * | 2022-03-09 | 2023-09-22 | Tdk株式会社 | Power management device, power supply system, and power management method |
| JP2023135057A (en) * | 2022-03-15 | 2023-09-28 | 株式会社Gsユアサ | Power interchange method, computer program, charging/discharging device, and power interchange system |
| JP7840291B2 (en) * | 2023-03-31 | 2026-04-03 | 三菱重工業株式会社 | Control device for an energy storage system, energy storage system, method for controlling an energy storage system, and program |
| JP2025027483A (en) * | 2023-08-15 | 2025-02-28 | 三菱重工業株式会社 | Control device for power storage system, power storage system, control method for power storage system, and program |
| JP2025088835A (en) * | 2023-12-01 | 2025-06-12 | 株式会社豊田中央研究所 | POWER CONVERSION DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING POWER CONVERSION DEVICE |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130127396A1 (en) | 2010-06-08 | 2013-05-23 | Younicos Ag | Electrical Energy Store and Method for Closed-Loop Control of Such Energy Store |
| JP2018019579A (en) | 2016-07-29 | 2018-02-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Power storage system, control device, and power storage device |
| JP2019146314A (en) | 2018-02-19 | 2019-08-29 | サンケン電気株式会社 | Power storage system and power storage device |
-
2020
- 2020-03-31 JP JP2020062867A patent/JP7472602B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130127396A1 (en) | 2010-06-08 | 2013-05-23 | Younicos Ag | Electrical Energy Store and Method for Closed-Loop Control of Such Energy Store |
| JP2018019579A (en) | 2016-07-29 | 2018-02-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Power storage system, control device, and power storage device |
| JP2019146314A (en) | 2018-02-19 | 2019-08-29 | サンケン電気株式会社 | Power storage system and power storage device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021164247A (en) | 2021-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7472602B2 (en) | Energy storage system and energy storage device | |
| CN110176788B (en) | Power storage system and power storage device | |
| US8269374B2 (en) | Solar panel power management system and method | |
| EP2490313B1 (en) | Energy storage system and controlling method thereof | |
| EP3148037B1 (en) | Energy storage system | |
| US8941263B2 (en) | Energy storage system and method of controlling the same | |
| US9269989B2 (en) | Electric power supply system | |
| US8957545B2 (en) | Prioritization circuit and electric power supply system | |
| JP2012050167A (en) | Dc power supply system | |
| JP5841279B2 (en) | Electric power charging device | |
| KR20150085227A (en) | The control device and method for Energy Storage System | |
| JP6532349B2 (en) | Controller of DC power supply system | |
| JP7408108B2 (en) | power supply system | |
| JP7746216B2 (en) | Upper-level power management device, power interchange control method, and power interchange control program | |
| JP3530519B2 (en) | Voltage equalizing device for power storage device and power storage system provided with the device | |
| JP2024109365A (en) | Power distribution system and power distribution method | |
| JP6865651B2 (en) | Distributed power system | |
| JP6923121B2 (en) | Power supply device | |
| JP7165507B2 (en) | DC power supply system | |
| KR102570625B1 (en) | Ups power changeover control system and method of on-off grid solar bidirectional inverter | |
| JP2023135057A (en) | Power interchange method, computer program, charging/discharging device, and power interchange system | |
| Mirzabaev et al. | Experience in implementing modern energy storage systems in Uzbekistan | |
| JP2020171129A (en) | Power management system | |
| JPH0433529A (en) | Power storage type power supply device | |
| Ashuri | Reducing smart microgrid dependency on the main grid using electric vehicles and decentralized control systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20210325 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230216 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20230809 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240122 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240312 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240325 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7472602 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |