JP7810038B2 - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents
Information processing device, information processing method, and programInfo
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Description
本発明は、情報処理装置、情報処理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, an information processing method, and a program.
蓄電素子(Energy Storage Device)は、無停電電源装置、安定化電源に含まれる直流又は交流電源装置等に広く使用されている。また、再生可能エネルギー又は既存の発電システムにて発電された電力を蓄電しておく大規模な電力システムでの蓄電素子の利用が拡大している。 Energy storage devices are widely used in uninterruptible power supplies, DC or AC power supplies included in stabilized power supplies, etc. The use of energy storage devices is also expanding in large-scale power systems that store electricity generated by renewable energy sources or existing power generation systems.
蓄電素子は、充放電を繰り返すことで劣化が進行し、満充電容量が徐々に低下することが知られている。蓄電素子における将来的な劣化の進行予測や寿命予測といった容量推移の推定を行うためには、蓄電素子の電力負荷を把握することが求められる。特許文献1には、蓄電池の複数の使用条件に対応する劣化率予測値の精度を高めることによって、蓄電池の劣化進行や寿命の正確な予測を行う技術が開示されている。 It is known that repeated charging and discharging of energy storage elements causes deterioration, gradually reducing their full charge capacity. In order to estimate the capacity transition of an energy storage element, such as predicting the future progression of deterioration and its lifespan, it is necessary to understand the power load of the energy storage element. Patent Document 1 discloses a technology that accurately predicts the progression of deterioration and the lifespan of a storage battery by improving the accuracy of predicted deterioration rates corresponding to multiple usage conditions of the storage battery.
蓄電素子の容量推移は、蓄電素子に対する一定期間の電力負荷の計測結果を与えることで推定できる。一定期間の計測結果をそのまま用いる場合、蓄電素子の使われ方が変化した際、すなわち一定期間の計測結果から電力負荷が変動した際の容量推移を適正に推定することが困難である。適正な容量推移の推定には、蓄電素子の使用態様に応じた電力負荷の生成が求められる。 The capacity transition of a storage element can be estimated by providing the results of measuring the power load on the storage element over a certain period of time. If the measurement results for a certain period of time are used as is, it becomes difficult to accurately estimate the capacity transition when the way the storage element is used changes, i.e., when the power load fluctuates from the measurement results for a certain period of time. To accurately estimate the capacity transition, it is necessary to generate a power load that corresponds to the usage mode of the storage element.
本開示の目的は、蓄電素子の使用態様に応じた電力負荷を生成できる情報処理装置等を提供することである。 The purpose of this disclosure is to provide an information processing device or the like that can generate a power load according to the usage mode of the storage element.
本開示の一態様に係る情報処理装置は、第1期間における蓄電素子の電力の時系列データを示す電力負荷を第1期間よりも短い第2期間毎に分割した各電力負荷の中から抽出される複数の代表電力負荷を取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する生成部とを備える。 An information processing device according to one aspect of the present disclosure includes an acquisition unit that acquires multiple representative power loads extracted from each power load obtained by dividing a power load indicating time-series data of power of a storage element in a first period into second periods that are shorter than the first period, and a generation unit that generates a virtual power load for the first period by combining the multiple representative power loads acquired by the acquisition unit.
本開示によれば、蓄電素子の使用態様に応じた電力負荷を生成できる。 This disclosure makes it possible to generate a power load that corresponds to the usage pattern of the storage element.
情報処理装置は、第1期間における蓄電素子の電力の時系列データを示す電力負荷を第1期間よりも短い第2期間毎に分割した各電力負荷の中から抽出される複数の代表電力負荷を取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する生成部とを備える。 The information processing device includes an acquisition unit that acquires multiple representative power loads extracted from each power load obtained by dividing a power load indicating time-series data of the power of a storage element in a first period into second periods that are shorter than the first period, and a generation unit that generates a virtual power load for the first period by combining the multiple representative power loads acquired by the acquisition unit.
情報処理装置は、第1期間における蓄電素子の電力負荷の中から抽出される複数の代表電力負荷を用いて、新たな仮想電力負荷を生成する。仮想電力負荷とは、第1期間における蓄電素子の仮想的な電力負荷である。 The information processing device generates a new virtual power load using multiple representative power loads extracted from the power loads of the storage elements during the first period. The virtual power load is a virtual power load of the storage elements during the first period.
電力負荷とは、蓄電素子における電力の時系列データを示す情報である。電力負荷は、蓄電素子の電流値及び電圧値の時系列データを得ることにより取得してもよい。情報処理装置により取得された第1期間における電力負荷は、第2期間毎に分割される。第1期間は、比較的長い期間であり、例えば1年、2年、半年、1か月などであってもよい。第2期間は、第1期間よりも短い期間であり、例えば1日、1時間などであってもよい。 The power load is information that indicates time-series data on the power of a storage element. The power load may be obtained by obtaining time-series data on the current and voltage values of the storage element. The power load for a first period obtained by the information processing device is divided into second periods. The first period is a relatively long period, such as one year, two years, six months, or one month. The second period is a period shorter than the first period, such as one day or one hour.
代表電力負荷は、第2期間毎の各電力負荷を複数グループに分類した場合における、各グループの代表的な電力負荷である。それら代表電力負荷を複数組み合わせることで、仮想電力負荷が生成される。蓄電素子の現在の使用実態を示す代表電力負荷を用いて、仮想的な電力負荷を生成することで、多様な使用態様に応じた電力負荷を表現できる。 The representative power load is the representative power load for each group when the power loads for each second period are classified into multiple groups. A virtual power load is generated by combining multiple representative power loads. By generating a virtual power load using a representative power load that indicates the current usage of the storage element, it is possible to express a power load that corresponds to a variety of usage patterns.
蓄電素子の寿命予測は、所定期間の電力負荷や温度データを用いて行われる。例えば、蓄電素子の運用データから得られる1年間の電力負荷を予測モデルに与え、蓄電素子の劣化量を算出することで、数年後における蓄電素子の寿命が予測される。その際、運用データから得た電力負荷が翌年以降も継続すると仮定し、翌年以降も同じ電力負荷を用いることで、1つの寿命予測結果が導出される。 The lifespan of a storage element is predicted using power load and temperature data for a specified period. For example, the power load for one year obtained from the storage element's operational data is input into a prediction model, and the amount of deterioration of the storage element is calculated, thereby predicting the storage element's lifespan several years from now. In this case, it is assumed that the power load obtained from the operational data will continue into the following year and beyond, and by using the same power load from that year onwards, a single lifespan prediction result is derived.
蓄電素子の使われ方は、将来にわたり変化することが予想される。従来の寿命予測では、蓄電素子の電力負荷が変化した場合、予測精度が低下する。情報処理装置は、仮想電力負荷を生成することで、電力負荷の変化を反映させた寿命予測を可能とし、寿命予測の精度を向上できる。多様な仮想電力負荷を生成することで、寿命予測の幅が広がる。 The way energy storage elements are used is expected to change in the future. With conventional lifespan predictions, the accuracy of predictions decreases when the power load of the energy storage element changes. By generating a virtual power load, the information processing device enables lifespan predictions that reflect changes in power load, improving the accuracy of lifespan predictions. Generating a variety of virtual power loads broadens the range of lifespan predictions.
生成部は、第1期間における各代表電力負荷の出現確率に基づいて各代表電力負荷を組み合わせてもよい。上記構成によれば、仮想電力負荷に各代表電力負荷の出現確率を反映させることができる。所望の蓄電素子の使われ方を想定し、出現確率を適宜設定することで、仮想電力負荷を容易且つ適正に生成できる。 The generation unit may combine the representative power loads based on the occurrence probability of each representative power load during the first period. With the above configuration, the occurrence probability of each representative power load can be reflected in the virtual power load. By assuming how the desired storage element will be used and appropriately setting the occurrence probability, the virtual power load can be generated easily and appropriately.
生成部は、第1期間における各代表電力負荷の出現確率を異ならせることにより複数パターンの仮想電力負荷を生成してもよい。各代表電力負荷の出現確率を変化させることにより、多様な仮想電力負荷を効率的に生成できるため、ユーザの多様な使用態様を想定した幅広い寿命予測が可能となる。 The generation unit may generate multiple patterns of virtual power loads by varying the occurrence probability of each representative power load during the first period. By varying the occurrence probability of each representative power load, a variety of virtual power loads can be efficiently generated, enabling a wide range of lifespan predictions to be made based on a variety of user usage patterns.
情報処理装置は、乱数を発生させる乱数発生部を備え、前記生成部は、前記乱数発生部で発生させた乱数に基づいて前記代表電力負荷を組み合わせてもよい。上記構成によれば、各代表電力負荷を用いて蓄電素子の利用実績を仮想電力負荷に反映させるとともに、乱数を適用することで無作為に電力負荷を変化させることで、多数の電力負荷パターンを表現可能な仮想電力負荷を効率的に生成できる。 The information processing device may include a random number generation unit that generates random numbers, and the generation unit may combine the representative power loads based on the random numbers generated by the random number generation unit. With the above configuration, the representative power loads are used to reflect the usage history of the energy storage elements in the virtual power load, and random numbers are applied to randomly change the power load, thereby efficiently generating virtual power loads that can represent a large number of power load patterns.
乱数発生部は、第2期間に対する第1期間の長さ、代表電力負荷の種類、及び各代表電力負荷の第1期間における出現確率に基づいて前記乱数を発生させてもよい。上記構成によれば、1つの電力負荷における各代表電力負荷の状態を好適に乱数に反映できる。乱数における各要素を任意に変化させることでユーザの希望に対応する仮想電力負荷を容易に生成できる。 The random number generator may generate the random number based on the length of the first period relative to the second period, the type of representative power load, and the probability of each representative power load appearing in the first period. With the above configuration, the state of each representative power load for a single power load can be appropriately reflected in the random number. By arbitrarily varying each element of the random number, a virtual power load that meets the user's needs can be easily generated.
代表電力負荷は、第1期間よりも短い第2期間毎に分割した各電力負荷を複数グループに分類したグループ毎に抽出されており、乱数発生部は、各グループにおける各電力負荷の総通電電力量と、各グループにおける各総通電電力量の頻度とに基づいて乱数を発生させてもよい。上記構成によれば、各グループにおける電力負荷の総通電電力量の分布状況を好適に乱数に反映できる。 The representative power loads are extracted for each group obtained by dividing the power loads into second periods shorter than the first periods and classifying them into multiple groups, and the random number generator may generate random numbers based on the total amount of power supplied to each power load in each group and the frequency of each amount of power supplied to each group. With this configuration, the random numbers can appropriately reflect the distribution of the total amount of power supplied to the power loads in each group.
情報処理装置は、生成した前記仮想電力負荷を、仮想電力負荷を用いて前記蓄電素子の寿命を予測する寿命予測装置へ出力する出力部を備えてもよい。寿命予測装置は、仮想電力負荷を用いることで、寿命予測の精度を向上し得るとともに、幅の広い寿命予測が可能となる。 The information processing device may include an output unit that outputs the generated virtual power load to a lifespan prediction device that predicts the lifespan of the storage element using the virtual power load. By using the virtual power load, the lifespan prediction device can improve the accuracy of lifespan predictions and enable a wider range of lifespan predictions.
情報処理方法は、第1期間における蓄電素子の電力の時系列データを示す電力負荷を第1期間よりも短い第2期間毎に分割した各電力負荷の中から抽出される複数の代表電力負荷を取得し、取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する処理をコンピュータが実行する。 In this information processing method, a computer executes a process in which a power load indicating time-series data of the power of a storage element during a first period is divided into second periods that are shorter than the first period, and multiple representative power loads are extracted from each power load, and the multiple representative power loads are combined to generate a virtual power load for the first period.
プログラムは、第1期間における蓄電素子の電力の時系列データを示す電力負荷を第1期間よりも短い第2期間毎に分割した各電力負荷の中から抽出される複数の代表電力負荷を取得し、取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する処理をコンピュータに実行させる。 The program causes the computer to execute a process of obtaining multiple representative power loads extracted from each power load obtained by dividing the power load indicating the time series data of the power of the storage element in a first period into second periods that are shorter than the first period, and combining the obtained multiple representative power loads to generate a virtual power load for the first period.
以下、本発明の実施形態に係る情報処理装置、情報処理方法及びプログラムの具体例を、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
以下に記載する実施形態に示すシーケンスは限定されるものではなく、矛盾の無い範囲で、各処理手順はその順序を変更して実行されてもよく、また並行して複数の処理が実行されてもよい。各処理の処理主体は限定されるものではなく、矛盾の無い範囲で、各装置の処理を他の装置が実行してもよい。また、本発明において電力負荷についての実施例・解析例を開示するが、電力負荷に限定することは無く、電流負荷、分極量といったパラメータの他、他の電気量・物理量でも適用可能である。
Specific examples of an information processing device, an information processing method, and a program according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is defined by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims. Furthermore, at least some of the embodiments described below may be combined in any manner.
The sequences shown in the following embodiments are not limited, and the order of each process step may be changed within a consistent range, and multiple processes may be performed in parallel. The entity that performs each process is not limited, and the process of each device may be performed by another device within a consistent range. Furthermore, while the present invention discloses examples and analysis examples regarding power loads, the present invention is not limited to power loads, and can be applied to parameters such as current loads and polarization amounts, as well as other electrical and physical quantities.
図1は、情報処理装置50の構成例を示す図である。情報処理装置50は、インターネットなどのネットワーク1に通信接続されている。情報処理装置50は、ネットワーク1を介して複数の発電システム100との間でデータの送受信が可能である。情報処理装置50は、いずれかの発電システム100に統合されていてもよい。 Figure 1 is a diagram showing an example configuration of an information processing device 50. The information processing device 50 is communicatively connected to a network 1 such as the Internet. The information processing device 50 is capable of sending and receiving data to and from multiple power generation systems 100 via the network 1. The information processing device 50 may be integrated into any of the power generation systems 100.
情報処理装置50は、例えばサーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ、量子コンピュータ等であり、種々の情報処理、情報の送受信を行う。情報処理装置50の詳細は後述する。 The information processing device 50 is, for example, a server computer, personal computer, quantum computer, etc., and performs various types of information processing and information transmission and reception. Details of the information processing device 50 will be described later.
図2は、発電システム100の構成を示す図である。発電システム100は、通信デバイス10、ネットワーク2を介して通信デバイス10と接続されるサーバ装置20、ドメイン管理装置30、蓄電ユニット(ドメイン)40を備える。蓄電ユニット40は、複数のバンク41を含んでもよい。蓄電ユニット40は、例えば、電池盤に収容されて、火力発電システム、メガソーラー発電システム、風力発電システム、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)、鉄道用の安定化電源システムなどに使用される。蓄電ユニット40の、図示しないパワーコンディショナを除いた部分は、蓄電池システムと称されることもある。蓄電ユニット40は産業用途に限らず、家庭用のものであってもよい。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of a power generation system 100. The power generation system 100 includes a communication device 10, a server device 20 connected to the communication device 10 via a network 2, a domain management device 30, and a power storage unit (domain) 40. The power storage unit 40 may include multiple banks 41. The power storage unit 40 is housed in a battery panel and used, for example, in thermal power generation systems, mega solar power generation systems, wind power generation systems, uninterruptible power supplies (UPS), and stabilized power supply systems for railways. The portion of the power storage unit 40 excluding the power conditioner (not shown) is sometimes referred to as a storage battery system. The power storage unit 40 is not limited to industrial use, and may also be for home use.
情報処理装置50及び複数の発電システム100は、遠隔監視システムを構成する。遠隔監視システムは、発電システム100に含まれる蓄電素子に関する情報への遠隔からのアクセスを可能とする。事業者は、通信デバイス10、ドメイン管理装置30、蓄電ユニット40を含む蓄電システムの設計、導入、運用及び保守する事業を行い、蓄電システムを、遠隔監視システムにより遠隔監視できる。 The information processing device 50 and multiple power generation systems 100 constitute a remote monitoring system. The remote monitoring system enables remote access to information related to the energy storage elements included in the power generation systems 100. A business operator designs, installs, operates, and maintains an energy storage system including a communication device 10, a domain management device 30, and an energy storage unit 40, and can remotely monitor the energy storage system using the remote monitoring system.
通信デバイス10は、制御部11、記憶部12、第1通信部13及び第2通信部14を備える。制御部11は、CPU(Central Processing Unit)などで構成され、内蔵するROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを用い、通信デバイス10全体を制御する。 The communication device 10 includes a control unit 11, a memory unit 12, a first communication unit 13, and a second communication unit 14. The control unit 11 is composed of a CPU (Central Processing Unit) and other components, and controls the entire communication device 10 using built-in memory such as ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
記憶部12は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置を備える。記憶部12は、所要の情報を記憶することができ、例えば、制御部11の処理によって得られた情報を記憶することができる。 The memory unit 12 includes a non-volatile storage device such as a flash memory. The memory unit 12 can store required information, such as information obtained through processing by the control unit 11.
第1通信部13は、ドメイン管理装置30(又は図3に示す電池管理装置44)との通信を実現する通信インタフェースを備える。制御部11は、第1通信部13を通してドメイン管理装置30との間で通信を行うことができる。 The first communication unit 13 has a communication interface that enables communication with the domain management device 30 (or the battery management device 44 shown in Figure 3). The control unit 11 can communicate with the domain management device 30 through the first communication unit 13.
第2通信部14は、ネットワーク2を介した通信を実現する通信インタフェースを備える。制御部11は、第2通信部14を通してサーバ装置20との間で通信を行うことができる。 The second communication unit 14 has a communication interface that enables communication via the network 2. The control unit 11 can communicate with the server device 20 through the second communication unit 14.
ドメイン管理装置30は、所定の通信インタフェースを用いて各バンク41との間で情報の送受信を行う。記憶部12は、ドメイン管理装置30を介して取得した運用データを記憶することができる。 The domain management device 30 sends and receives information to and from each bank 41 using a specified communication interface. The memory unit 12 can store operational data acquired via the domain management device 30.
サーバ装置20は、通信デバイス10から蓄電システムの運用データを収集することができる。運用データは、蓄電システム内の各蓄電素子の電流値、電圧値、温度データなどの時系列データを含む。サーバ装置20は、収集された運用データを、蓄電素子毎に区分して記憶する。サーバ装置20は、ネットワーク2、1を介して運用データを情報処理装置50に送信することができる。なお、ネットワーク2、1は、1つの通信ネットワークであってもよい。 The server device 20 can collect operational data of the power storage system from the communication device 10. The operational data includes time-series data such as current values, voltage values, and temperature data for each storage element in the power storage system. The server device 20 separates and stores the collected operational data for each storage element. The server device 20 can transmit the operational data to the information processing device 50 via the networks 2 and 1. Note that the networks 2 and 1 may be a single communication network.
図3は、バンク41の構成例を示す図である。バンク41は、蓄電モジュールを複数直列に接続したものであり、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)44、複数の蓄電モジュール42、及び各蓄電モジュール42に設けられた計測基板(CMU:CellManagement Unit)43などを備える。 Figure 3 shows an example configuration of the bank 41. The bank 41 consists of multiple power storage modules connected in series, and includes a battery management unit (BMU) 44, multiple power storage modules 42, and a measurement board (CMU: Cell Management Unit) 43 provided in each power storage module 42.
蓄電モジュール42は、複数の蓄電セルが直列に接続されている。本明細書において、「蓄電素子」は、蓄電セル、蓄電モジュール42、バンク41、バンク41を並列に接続したドメインを意味してもよい。本実施形態では、計測基板43は、蓄電モジュール42の各蓄電セルの状態に関する蓄電素子情報を取得する。蓄電素子情報は、例えば、蓄電セルの電圧、電流、温度、SOC(充電状態)、SOHなどを含む。蓄電素子情報は、例えば、0.1秒、0.5秒、1秒などの適宜の周期で繰り返し取得することができる。蓄電素子情報が蓄積されたデータが運用データの一部となる。「蓄電素子」は、鉛蓄電池及びリチウムイオン電池のような二次電池や、キャパシタのような、再充電可能なものであることが好ましい。蓄電素子の一部が、再充電不可能な一次電池であってもよい。 The energy storage module 42 has multiple energy storage cells connected in series. In this specification, "energy storage element" may refer to an energy storage cell, an energy storage module 42, a bank 41, or a domain in which the bank 41 is connected in parallel. In this embodiment, the measurement board 43 acquires energy storage element information related to the state of each energy storage cell in the energy storage module 42. The energy storage element information includes, for example, the voltage, current, temperature, SOC (state of charge), and SOH of the energy storage cell. The energy storage element information can be acquired repeatedly at appropriate intervals, such as 0.1 seconds, 0.5 seconds, or 1 second. The accumulated data of the energy storage element information becomes part of the operational data. The "energy storage element" is preferably a secondary battery such as a lead-acid battery or a lithium-ion battery, or a rechargeable battery such as a capacitor. Some of the energy storage elements may be non-rechargeable primary batteries.
電池管理装置44は、通信機能付きの計測基板43とシリアル通信によって通信を行うことができ、計測基板43が検出した蓄電素子情報を取得することができる。電池管理装置44は、ドメイン管理装置30との間で情報の送受信を行うことができる。ドメイン管理装置30は、ドメインに所属するバンクの電池管理装置44からの蓄電素子情報を集約する。ドメイン管理装置30は、集約された蓄電素子情報を通信デバイス10へ出力する。このように、通信デバイス10は、ドメイン管理装置30を介して、蓄電ユニット40の運用データを取得することができる。通信デバイス10は、取得した運用データを、サーバ装置20を介して情報処理装置50へ送信する。 The battery management device 44 can communicate via serial communication with a measurement board 43 equipped with communication functions, and can acquire information about the energy storage elements detected by the measurement board 43. The battery management device 44 can send and receive information to and from the domain management device 30. The domain management device 30 aggregates the energy storage element information from the battery management devices 44 of the banks belonging to the domain. The domain management device 30 outputs the aggregated energy storage element information to the communication device 10. In this way, the communication device 10 can acquire operational data about the energy storage unit 40 via the domain management device 30. The communication device 10 transmits the acquired operational data to the information processing device 50 via the server device 20.
図1に示すように、情報処理装置50は、制御部51、記憶部52、及び通信部53を備える。情報処理装置50は複数のコンピュータからなるマルチコンピュータであってもよく、ソフトウェアによって仮想的に構築された仮想マシンであってもよい。 As shown in FIG. 1, the information processing device 50 includes a control unit 51, a memory unit 52, and a communication unit 53. The information processing device 50 may be a multi-computer consisting of multiple computers, or may be a virtual machine virtually constructed using software.
制御部51は、CPU、GPU(Graphics Processing Unit)、ROM、RAM等を備える演算回路である。制御部51が備えるCPU又はGPUは、ROMや記憶部52に格納された各種コンピュータプログラムを実行し、上述したハードウェア各部の動作を制御する。制御部51は、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ、日時情報を出力するクロック等の機能を備えていてもよい。 The control unit 51 is an arithmetic circuit equipped with a CPU, GPU (Graphics Processing Unit), ROM, RAM, etc. The CPU or GPU included in the control unit 51 executes various computer programs stored in the ROM or memory unit 52, and controls the operation of each of the hardware components described above. The control unit 51 may also have functions such as a timer that measures the elapsed time from when an instruction to start measurement is given until an instruction to end measurement is given, a counter that counts numbers, and a clock that outputs date and time information.
記憶部52は、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置である。記憶部52は、制御部51が参照するプログラム及びデータを記憶する。記憶部52に記憶されるコンピュータプログラムには、蓄電素子の電力負荷に関する処理を実行するためのプログラム521が含まれる。 The memory unit 52 is a non-volatile storage device such as a flash memory. The memory unit 52 stores programs and data referenced by the control unit 51. The computer programs stored in the memory unit 52 include a program 521 for executing processing related to the power load of the storage element.
記憶部52に記憶されるデータには、発電システム100から受け付けた運用データが含まれる。運用データは、上述の通り、発電システム100内の蓄電素子の電流値及び電圧値の時系列データを含む。制御部51は、各発電システム100における運用データを収集し、ビッグデータとして記憶部52に蓄積する。制御部51は、蓄積した蓄電素子の実際の運用データに基づいて、蓄電素子の代表電力負荷の取得処理や仮想的な電力負荷の生成処理を行う。 The data stored in the memory unit 52 includes operational data received from the power generation system 100. As described above, the operational data includes time-series data on the current and voltage values of the storage elements within the power generation system 100. The control unit 51 collects operational data from each power generation system 100 and stores it in the memory unit 52 as big data. The control unit 51 performs processes to obtain representative power loads for the storage elements and generate virtual power loads based on the actual operational data of the storage elements that has been stored.
記憶部52に記憶されるコンピュータプログラム(コンピュータプログラム製品)は、当該コンピュータプログラムを読み取り可能に記録した非一時的な記録媒体Mにより提供されてもよい。記録媒体Mは、CD-ROM、USBメモリ、SD(Secure Digital)カード等の可搬型メモリである。制御部51は、図示しない読取装置を用いて、記録媒体Mから所望のコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムを記憶部52に記憶させる。代替的に、上記コンピュータプログラムは通信により提供されてもよい。プログラム521は、単一のコンピュータプログラムでも複数のコンピュータプログラムにより構成されるものでもよく、また、単一のコンピュータ上で実行されても通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されてもよい。 The computer program (computer program product) stored in the storage unit 52 may be provided by a non-transitory storage medium M on which the computer program is readably recorded. The storage medium M is a portable memory such as a CD-ROM, USB memory, or SD (Secure Digital) card. The control unit 51 reads the desired computer program from the storage medium M using a reading device (not shown) and stores the read computer program in the storage unit 52. Alternatively, the computer program may be provided via communications. The program 521 may be a single computer program or may be composed of multiple computer programs, and may be executed on a single computer or multiple computers interconnected by a communications network.
通信部53は、ネットワーク1を介した通信を実現する通信インタフェースを備える。制御部51は、通信部53を通して外部装置との間で通信を行うことができる。通信部53と通信可能に接続される外部装置としては、例えば発電システム100、蓄電素子の寿命を予測する寿命予測装置などが挙げられる。制御部51は、蓄電素子の電力負荷に関する情報が得られた場合、得られた情報を通信部53から寿命予測装置へ送信する。寿命予測装置は、通信部53より送信される情報を受信し、受信した情報に基づき蓄電素子の寿命予測を行う。 The communication unit 53 has a communication interface that enables communication via the network 1. The control unit 51 can communicate with external devices through the communication unit 53. Examples of external devices that can be communicatively connected to the communication unit 53 include the power generation system 100 and a lifespan prediction device that predicts the lifespan of a storage element. When the control unit 51 obtains information regarding the power load of the storage element, it transmits the obtained information from the communication unit 53 to the lifespan prediction device. The lifespan prediction device receives the information transmitted from the communication unit 53 and predicts the lifespan of the storage element based on the received information.
情報処理装置50はさらに、例えば操作入力を受け付ける入力部、画像を表示する表示部等を備えてもよい。 The information processing device 50 may further include, for example, an input unit that accepts operational input, a display unit that displays images, etc.
図4は、情報処理装置50の構成例を示す機能ブロック図である。情報処理装置50の制御部51は、記憶部52に記憶されたプログラム521を読み出して実行することにより、第1取得部511、分類部512、抽出部513、第2取得部514、生成部515、乱数発生部516、及び出力部517として機能する。 Figure 4 is a functional block diagram showing an example configuration of an information processing device 50. The control unit 51 of the information processing device 50 reads and executes a program 521 stored in the memory unit 52, thereby functioning as a first acquisition unit 511, a classification unit 512, an extraction unit 513, a second acquisition unit 514, a generation unit 515, a random number generation unit 516, and an output unit 517.
図5から図7は、代表電力負荷の抽出方法及び仮想電力負荷の生成方法を説明する図である。図5から図7を用いて、本実施形態における代表電力負荷の抽出方法及び仮想電力負荷の生成方法を具体的に説明するとともに、制御部51の各機能部の機能を説明する。 Figures 5 to 7 are diagrams illustrating a method for extracting a representative power load and a method for generating a virtual power load. Using Figures 5 to 7, we will specifically explain the method for extracting a representative power load and the method for generating a virtual power load in this embodiment, as well as the functions of each functional unit of the control unit 51.
第1取得部511は、通信部53を介して、サーバ装置20から第1期間に亘る発電システム100内の電流値、電圧値及び温度の時系列データを受信する。電流値及び電圧値の時系列データは、蓄電素子の充電時又は放電時のデータである。 The first acquisition unit 511 receives time-series data of current values, voltage values, and temperature within the power generation system 100 over a first period from the server device 20 via the communication unit 53. The time-series data of current values and voltage values is data obtained when the storage elements are being charged or discharged.
第1取得部511は、取得した電流値及び電圧値の時系列データに基づいて、電流値と電圧値との乗算値である電力を算出し、電力の時系列データを示す電力負荷を取得する。第1取得部511は、例えば第1期間における蓄電素子の電力の時系列データをプロットしたグラフの態様にて電力負荷を取得してもよい。図5の上側に、1年間の電力負荷のグラフの一例を示す。図5のグラフにおいて、縦軸は電力、横軸は時間(期間)を示す。縦軸の正側が充電を表し、負側が放電を表す。 The first acquisition unit 511 calculates power, which is the product of the current value and voltage value, based on the acquired time-series data of the current value and voltage value, and acquires the power load, which indicates the time-series data of power. The first acquisition unit 511 may acquire the power load in the form of a graph, for example, plotting the time-series data of the power of the storage element over the first period. The upper part of Figure 5 shows an example of a graph of the power load for one year. In the graph of Figure 5, the vertical axis represents power and the horizontal axis represents time (period). The positive side of the vertical axis represents charging, and the negative side represents discharging.
第1取得部511は、第1期間に亘る電力負荷をまとめて取得してもよく、所定期間毎の電力負荷を継続的に収集することで第1期間の電力負荷を取得してもよい。第1取得部511は、取得した電力負荷及び温度データを記憶部52に記憶する。第1取得部511は、サーバ装置20から直接電力負荷(電力の時系列データ)を取得してもよい。 The first acquisition unit 511 may acquire the power load over the first period all at once, or may acquire the power load for the first period by continuously collecting the power load for each predetermined period. The first acquisition unit 511 stores the acquired power load and temperature data in the memory unit 52. The first acquisition unit 511 may also acquire the power load (time series power data) directly from the server device 20.
分類部512は、第1取得部511で取得した第1期間の電力負荷を、第1期間よりも短い第2期間毎に分割する。以下では、一例として、第1期間が1年間であり、第2期間が1日間であるものとする。また以下では、第2期間毎の電力負荷、すなわち第2期間毎に分割した分割領域それぞれにおける電力負荷を短期電力負荷とも称する。分類部512は、短期電力負荷を複数グループに分類する。 The classification unit 512 divides the power load for the first period acquired by the first acquisition unit 511 into second periods that are shorter than the first period. In the following, as an example, the first period is assumed to be one year and the second period is assumed to be one day. In the following, the power load for each second period, i.e., the power load in each divided area obtained by dividing the second period, is also referred to as the short-term power load. The classification unit 512 classifies the short-term power load into multiple groups.
分類部512は、1年間の電力負荷を分割して得られる複数の短期電力負荷を、1以上のグループ(パターン)に分類する。短期電力負荷の分類手法は特に限定されないが、例えばk平均法(k-means)、混合ガウスモデル等の分類モデルを用いることができる。分類モデルは、クラスタリングアルゴリムによる機械学習モデルである。分類モデルにより、複数の短期電力負荷が、その特徴量の相関に基づいて複数のクラスタに分類される。なお分類モデルは、ニューラルネットワーク、SVM(Support Vector Machine)、決定木等、その他の学習アルゴリズムに基づくモデルであってもよい。 The classification unit 512 classifies multiple short-term power loads obtained by dividing the annual power load into one or more groups (patterns). There are no particular limitations on the method for classifying the short-term power loads, but classification models such as k-means and Gaussian mixture models can be used. The classification model is a machine learning model based on a clustering algorithm. The classification model classifies multiple short-term power loads into multiple clusters based on the correlation between their features. Note that the classification model may also be based on other learning algorithms, such as neural networks, SVMs (Support Vector Machines), decision trees, etc.
分類部512は、ルールベースの手法によって短期電力負荷を分類してもよい。分類部512は、例えば1日間の電力負荷における充放電方向の切り替え回数、電力値の変化量(縦軸方向の電力値の絶対値)の合計値、充放電時間の合計値等に基づいて、各短期電力負荷を所定のグループに分類する。 The classification unit 512 may classify short-term power loads using a rule-based method. The classification unit 512 classifies each short-term power load into a predetermined group based on, for example, the number of times the charge/discharge direction of the power load is switched over in one day, the total amount of change in power value (absolute value of power value along the vertical axis), the total amount of charge/discharge time, etc.
図5の下側に、分類パターンの一例を示す。図5の例では、各短期電力負荷は、パターン1からパターン5それぞれに対応する5つのグループに分類されている。パターン1には、比較的電力量の変化の少ない短期電力負荷データが分類され、パターンの数字が大きくなるにつれて、電力量の変化が大きくなっている。 An example of a classification pattern is shown at the bottom of Figure 5. In the example of Figure 5, each short-term power load is classified into five groups corresponding to patterns 1 to 5. Pattern 1 classifies short-term power load data with relatively little change in power amount, and as the pattern number increases, the change in power amount becomes greater.
図5右下側の円グラフは、各パターンの出現確率を示している。各パターンの出現確率とは、1年間の全電力負荷において、各パターンに属する短期電力負荷が出現する確率(存在する確率)を意味する。図5に示す例では、パターン5が最も出現確率が高く、パターン1が最も出現確率が低くなっている。 The pie chart on the lower right of Figure 5 shows the probability of occurrence of each pattern. The probability of occurrence of each pattern refers to the probability that short-term power load belonging to each pattern will occur (probability of existence) among the total power load over the course of a year. In the example shown in Figure 5, pattern 5 has the highest probability of occurrence, and pattern 1 has the lowest probability of occurrence.
抽出部513は、分類部512で分類したグループ毎に、同一グループに含まれる短期電力負荷の中から、グループの電力負荷パターンを代表する代表電力負荷を抽出する。抽出部513は、図6に示すように、総通電電力量のヒストグラムを用いて代表電力負荷の抽出を行う。 For each group classified by the classification unit 512, the extraction unit 513 extracts a representative power load that represents the power load pattern of the group from the short-term power loads included in the same group. The extraction unit 513 extracts the representative power load using a histogram of the total amount of current-carrying power, as shown in Figure 6.
抽出部513は、抽出対象とするグループ(例えばパターン1)に属する全ての短期電力負荷について、1日の総通電電力量を算出する。総通電電力量は、短期電力負荷における電力の時系列データに基づいて、1日間の電力を時間積分することにより求められる。抽出部513は、算出した総通電電力量に基づいて、図6の下側に示すような総通電電力量の分布を示すヒストグラムを生成する。抽出部513は、総通電電力量の分布の推定において、例えばカーネル密度推定を用いてもよい。これにより、図6に示すような連続的な曲線にて示されるヒストグラムを生成できる。 The extraction unit 513 calculates the total daily energy flow for all short-term power loads belonging to the group to be extracted (e.g., pattern 1). The total energy flow is calculated by integrating the power for one day over time based on the time series data of the power in the short-term power loads. The extraction unit 513 generates a histogram showing the distribution of the total energy flow, as shown in the lower part of Figure 6, based on the calculated total energy flow. The extraction unit 513 may use, for example, kernel density estimation to estimate the distribution of the total energy flow. This makes it possible to generate a histogram shown as a continuous curve, as shown in Figure 6.
抽出部513は、パターン1のグループにおける総通電電力量の最頻値に基づいて代表電力負荷を抽出する。具体的には抽出部513は、パターン1のヒストグラムのピークに対応する短期電力負荷を特定し、特定した短期電力負荷をパターン1の代表電力負荷として抽出する。抽出部513は、総通電電力量の最頻値に基づいて代表電力負荷を抽出すればよく、ヒストグラム以外の手法により総通電電力量の分布を推定してもよい。 The extraction unit 513 extracts a representative power load based on the most frequent value of the total amount of power supplied in the group of pattern 1. Specifically, the extraction unit 513 identifies the short-term power load corresponding to the peak of the histogram of pattern 1, and extracts the identified short-term power load as the representative power load of pattern 1. The extraction unit 513 only needs to extract the representative power load based on the most frequent value of the total amount of power supplied, and may estimate the distribution of the total amount of power supplied using a method other than a histogram.
抽出部513は、ヒストグラムの縦軸における度数(頻度)の値を、特定した代表電力負荷に対応する度数が1となるように正規化する。抽出部513は、上述の処理を各グループについて実行することにより、図6に示すように、各グループに対するヒストグラム及び代表電力負荷を取得する。抽出部513は、抽出した代表電力負荷及び生成したヒストグラムを記憶部52に記憶する。 The extraction unit 513 normalizes the frequency values on the vertical axis of the histogram so that the frequency corresponding to the identified representative power load is 1. The extraction unit 513 performs the above-described process for each group to obtain a histogram and representative power load for each group, as shown in FIG. 6. The extraction unit 513 stores the extracted representative power load and the generated histogram in the storage unit 52.
上述の処理により、蓄電素子における代表電力負荷が取得できる。取得した代表電力負荷は、蓄電素子の現在の使われ方を適正に表現するデータとして、蓄電素子の解析に有効活用できる。さらに本実施形態では、取得した代表電力負荷に基づいて、蓄電素子の使われ方が変化した場合を仮想した仮想電力負荷を生成する。以下、図7を用いて仮想電力負荷の生成方法を説明する。 The above process allows a representative power load for the storage element to be obtained. The obtained representative power load can be effectively used in analyzing the storage element as data that accurately represents how the storage element is currently being used. Furthermore, in this embodiment, a virtual power load is generated based on the obtained representative power load, assuming a change in how the storage element is being used. The method for generating a virtual power load is explained below using Figure 7.
第2取得部514は、記憶部52に記憶する情報を読み出すことにより、抽出部513で抽出した各グループの代表電力負荷を取得する。 The second acquisition unit 514 acquires the representative power load for each group extracted by the extraction unit 513 by reading the information stored in the memory unit 52.
生成部515は、第2取得部514で取得した各代表電力負荷を組み合わせることにより、1年間における仮想電力負荷を生成する。仮想電力負荷の生成において、生成部515は、各代表電力負荷における仮想の出現確率と、後述する乱数発生部516から受け付けた乱数とを用いて、各代表電力負荷を組み合わせる。 The generation unit 515 generates a virtual power load for one year by combining the representative power loads acquired by the second acquisition unit 514. In generating the virtual power load, the generation unit 515 combines the representative power loads using the virtual occurrence probability of each representative power load and a random number received from the random number generation unit 516, which will be described later.
各代表電力負荷における仮想の出現確率は、任意に設定可能である。例えば将来における蓄電素子の使われ方の変化を想定し、運用データにおける各パターンの出現確率を適宜増減させてよい。生成部515は、ユーザからの入力を受け付けることにより、又は外部装置から送信される出現確率を受信することにより出現確率を取得してもよい。生成部515は、所定ルールに従い運用データを変化させることにより自動で出現確率を生成してもよい。生成部515は、運用データにおける出現確率を変化させることなく、そのまま仮想の出現確率として用いてもよい。 The virtual occurrence probability for each representative power load can be set arbitrarily. For example, the occurrence probability of each pattern in the operational data may be increased or decreased as appropriate, assuming future changes in how the energy storage element will be used. The generation unit 515 may obtain the occurrence probability by accepting input from a user or by receiving occurrence probabilities transmitted from an external device. The generation unit 515 may automatically generate occurrence probabilities by changing the operational data in accordance with predetermined rules. The generation unit 515 may use the occurrence probabilities in the operational data as the virtual occurrence probabilities without changing them.
乱数発生部516は、第1乱数N及び第2乱数Kの2種類の乱数を発生させる。乱数発生部516は、各短期電力負荷の分類結果に基づいて第1乱数Nを生成する。第1乱数Nは一例として、以下のように表すことができる。
第1乱数N=[4,1,3,5,2,4,…,1]
The random number generator 516 generates two types of random numbers: a first random number N and a second random number K. The random number generator 516 generates the first random number N based on the classification results of each short-term power load. As an example, the first random number N can be expressed as follows:
First random number N=[4, 1, 3, 5, 2, 4, ..., 1]
第1乱数Nの長さは、第2期間に対する第1期間の比(第1期間/第2期間)に対応する。本実施形態では、第2期間は1年(365日)であり、第2期間は1日であるため、第1乱数Nの長さは、365/1=365となる。第1乱数Nの要素は、グループ種別を示すデータに対応する。本実施形態では、第1乱数Nの要素は、1~5であり、数字順にパターン1からパターン5に対応している。第1乱数N内の要素全体における各要素の割合は、各要素に対応するパターンに属する代表電力負荷の出現確率に対応する。代表電力負荷の出現確率は、仮想電力負荷の生成にあたり取得した仮想の出現確率である。 The length of the first random number N corresponds to the ratio of the first period to the second period (first period/second period). In this embodiment, the second period is one year (365 days) and the second period is one day, so the length of the first random number N is 365/1 = 365. The elements of the first random number N correspond to data indicating the group type. In this embodiment, the elements of the first random number N are 1 to 5, and correspond in numerical order to patterns 1 to 5. The proportion of each element among all elements in the first random number N corresponds to the occurrence probability of the representative power load belonging to the pattern corresponding to that element. The occurrence probability of the representative power load is the virtual occurrence probability obtained when generating the virtual power load.
乱数発生部516はさらに、第1乱数Nを引数として選択される代表電力負荷に基づいて、第2乱数Kを生成する。例えば、第1乱数に基づき最初の代表電力負荷としてパターン4の代表電力負荷が選択されると、乱数発生部516は、パターン4のヒストグラムを読み出す。乱数発生部516は、ヒストグラムに基づいて第2乱数Kを生成する。 The random number generation unit 516 further generates a second random number K based on the representative power load selected using the first random number N as an argument. For example, if a representative power load of pattern 4 is selected as the first representative power load based on the first random number, the random number generation unit 516 reads the histogram of pattern 4. The random number generation unit 516 generates a second random number K based on the histogram.
第2乱数Kの長さは1である。第2乱数Kの要素は、ヒストグラムにおける総通電電力量の値に対応する。第2乱数Kの要素は、一例として、総通電電力量の最小値から最大値までの間における所定値(例えば0.1kW)刻みの値とすることができる。第2乱数K内の要素全体における各要素の割合は、各要素に対応する総通電電力量のヒストグラムにおける度数(頻度)に対応する。各総通電電力量の度数は、上述の通り予め0から1に正規化されている。 The length of the second random number K is 1. The elements of the second random number K correspond to the values of the total amount of electric power supplied in the histogram. As an example, the elements of the second random number K can be values in increments of a predetermined value (e.g., 0.1 kW) between the minimum and maximum values of the total amount of electric power supplied. The proportion of each element among all elements in the second random number K corresponds to the frequency in the histogram of the total amount of electric power supplied corresponding to each element. The frequency of each amount of electric power supplied is normalized in advance from 0 to 1, as described above.
乱数発生部516は、第1乱数Nの各要素に対して第2乱数Kを発生させる。乱数発生部516は、発生させた第1乱数N及び第2乱数Kを生成部515へ出力する。 The random number generation unit 516 generates a second random number K for each element of the first random number N. The random number generation unit 516 outputs the generated first random number N and second random number K to the generation unit 515.
生成部515は、乱数発生部516から受け付けた第1乱数N及び第2乱数Kを用いて、代表電力負荷を組み合わせる。例えば、1番目の第1乱数N=4であり、1番目の第1乱数に対応する第2乱数K=9.3であるとする。生成部515は、第1乱数Nを引数として、第1乱数N=4に対応するパターン4の代表電力負荷を選択する。生成部515は、選択したパターン4の代表電力負荷及びヒストグラムを読み出す。 The generation unit 515 combines representative power loads using the first random number N and second random number K received from the random number generation unit 516. For example, suppose the first first random number N = 4 and the second random number K corresponding to the first first random number = 9.3. The generation unit 515 uses the first random number N as an argument to select a representative power load of pattern 4 corresponding to first random number N = 4. The generation unit 515 reads out the representative power load and histogram of the selected pattern 4.
生成部515は、第2乱数Kに基づいてパターン4の代表電力負荷を変化させることにより、新たな電力負荷(以下、再現電力負荷とも称する)を生成する。図7の下側に示すように、再現電力負荷は、第2乱数Kに基づき算出される比率に応じて、代表電力負荷を拡大又は縮小することで得られる。上記比率は、第2乱数Kが示す総通電電力量と、代表電力負荷の総通電電力量との比(第2乱数Kの総通電電力量/代表電力負荷の総通電電力量)とすることができる。生成部515は、パターン4のヒストグラムに基づいて、上記比率を算出する。例えば、算出した比率=0.75であるとする。生成部515は、代表電力負荷を電力方向に0.75倍縮小させた再現負荷を生成する。 The generation unit 515 generates a new power load (hereinafter also referred to as a reproduced power load) by changing the representative power load of pattern 4 based on the second random number K. As shown in the lower part of Figure 7, the reproduced power load is obtained by expanding or contracting the representative power load according to a ratio calculated based on the second random number K. The ratio can be the ratio between the total amount of power supplied by the second random number K and the total amount of power supplied by the representative power load (total amount of power supplied by the second random number K / total amount of power supplied by the representative power load). The generation unit 515 calculates the ratio based on the histogram of pattern 4. For example, assume that the calculated ratio is 0.75. The generation unit 515 generates a reproduced load by contracting the representative power load by 0.75 times in the power direction.
生成部515は、上述の処理を第1乱数Nの各要素について繰り返すことで、1年間分の再現負荷を生成する。生成部515は、生成した全ての再現負荷を繋ぎ合わせることで、1年間の仮想電力負荷を生成する。 The generation unit 515 generates a reproduced load for one year by repeating the above process for each element of the first random number N. The generation unit 515 generates a virtual power load for one year by concatenating all the generated reproduced loads.
生成部515は、複数の仮想の出現確率を取得することで、各代表電力負荷の出現確率を異ならせた複数の仮想電力負荷を生成してもよい。多様な電力の使われ方に対応する出現確率を設定することで、多様な使用態様に応じた仮想電力負荷の生成が可能となる。 The generation unit 515 may obtain multiple virtual occurrence probabilities and generate multiple virtual power loads with different occurrence probabilities for each representative power load. By setting occurrence probabilities that correspond to various ways of using power, it becomes possible to generate virtual power loads that correspond to various usage patterns.
出力部517は、通信部53を介して、生成部515で生成した仮想電力負荷を寿命予測装置等の外部装置へ送信する。代替的に、情報処理装置50と寿命予測装置とが共通する1台の処理装置として構成され、出力部517は、情報処理装置50内の寿命予測装置へ仮想電力負荷を出力してもよい。 The output unit 517 transmits the virtual power load generated by the generation unit 515 to an external device such as a lifespan prediction device via the communication unit 53. Alternatively, the information processing device 50 and the lifespan prediction device may be configured as a single common processing device, and the output unit 517 may output the virtual power load to the lifespan prediction device within the information processing device 50.
図8は、電力負荷を変化させた場合の容量推移の推定結果を示す図である。図8に示すグラフの縦軸は蓄電素子の容量(Ah)、横軸は時間である。グラフ中に示される曲線は、上から順にケース1、ケース2、ケース3それぞれに対する1年目から10年目までの推定結果を示している。 Figure 8 shows the estimated results of capacity changes when the power load is changed. The vertical axis of the graph shown in Figure 8 represents the capacity (Ah) of the storage element, and the horizontal axis represents time. The curves shown in the graph represent the estimated results from the first year to the tenth year for Case 1, Case 2, and Case 3, respectively, from top to bottom.
ケース1では、1年目から10年目までの全期間にわたり、運用データから得られた1年間の電力負荷の実測データを変化させることなく用いた。ケース2では、1年目から3年目までは上記実測データを用い、4年目から10年目までは、上記実測データにおけるパターン1及びパターン2の出現確率をそれぞれ5%減少させ、パターン3及びパターン4の出現確率をそれぞれ5%増加させた。ケース3では、1年目から3年目までは上記実測データを用い、4年目から10年目までは、上記実測データにおけるパターン1及びパターン2の出現確率を0%とし、パターン4及びパターン5の出現確率を増加させた。ケース3において、パターン4の増加割合はパターン2の減少割合に対応し、パターン5の増加割合はパターン1の減少割合に対応する。 In Case 1, the one-year measured power load data obtained from operational data was used unchanged for the entire period from Year 1 to Year 10. In Case 2, the above measured data was used from Year 1 to Year 3, and from Year 4 to Year 10, the probability of occurrence of Pattern 1 and Pattern 2 in the measured data was reduced by 5% each, and the probability of occurrence of Pattern 3 and Pattern 4 was increased by 5% each. In Case 3, the above measured data was used from Year 1 to Year 3, and from Year 4 to Year 10, the probability of occurrence of Pattern 1 and Pattern 2 in the measured data was set to 0%, and the probability of occurrence of Pattern 4 and Pattern 5 was increased. In Case 3, the increase in Pattern 4 corresponds to the decrease in Pattern 2, and the increase in Pattern 5 corresponds to the decrease in Pattern 1.
10年目の推定容量は、ケース1よりもケース2の方が0.05(Ah)低く、またケース1よりもケース3の方が0.6(Ah)低くなった。上述のように、仮想電力負荷における出現確率を変更することにより、推定容量を変化させ、幅のある容量推移の推定が可能となる。 The estimated capacity in the 10th year was 0.05 (Ah) lower in Case 2 than in Case 1, and 0.6 (Ah) lower in Case 3 than in Case 1. As mentioned above, by changing the occurrence probability in the virtual power load, the estimated capacity can be changed, making it possible to estimate a wide range of capacity trends.
図9は、代表電力負荷の取得処理手順の一例を示すフローチャートである。以下の各フローチャートにおける処理は、情報処理装置50の記憶部52に記憶するプログラム521に従って制御部51により実行されてもよく、制御部51に備えられた専用のハードウェア回路(例えばFPGA又はASIC)により実現されてもよく、それらの組合せによって実現されてもよい。 Figure 9 is a flowchart showing an example of the process steps for obtaining a representative power load. The processes in each of the following flowcharts may be executed by the control unit 51 in accordance with a program 521 stored in the memory unit 52 of the information processing device 50, or may be implemented by a dedicated hardware circuit (e.g., an FPGA or ASIC) provided in the control unit 51, or may be implemented by a combination of these.
情報処理装置50の制御部51は、第1期間における蓄電素子の電流及び電圧の時系列データを取得し、取得した電流及び電圧の時系列データに基づいて、第1期間における電力の時系列データを示す電力負荷を取得する(ステップS11)。 The control unit 51 of the information processing device 50 acquires time series data of the current and voltage of the storage element during the first period, and acquires a power load indicating time series data of power during the first period based on the acquired time series data of current and voltage (step S11).
制御部51は、取得した第1期間の電力負荷を第2期間毎に分割し(ステップS12)、複数の短期電力負荷を生成する。制御部51は、例えば分類モデルを用いて、各短期電力負荷を複数グループに分類する(ステップS13)。 The control unit 51 divides the acquired power load for the first period into second periods (step S12) and generates multiple short-term power loads. The control unit 51 classifies each short-term power load into multiple groups, for example, using a classification model (step S13).
制御部51は、グループ毎に、グループに属する全ての短期電力負荷における第2期間の総通電電力量を算出することにより、総通電電力量の分布を示すヒストグラムを生成する(ステップS14)。 The control unit 51 calculates, for each group, the total amount of energized electric energy during the second period for all short-term electric loads belonging to the group, thereby generating a histogram showing the distribution of the total amount of energized electric energy (step S14).
制御部51は、グループ毎の代表電力負荷を抽出する(ステップS15)。具体的には、制御部51は、各グループにおける総通電電力量の最頻値、すなわちヒストグラムのピークに対応する短期電力負荷を特定し、特定した短期電力負荷を代表電力負荷として抽出する。制御部51は、ヒストグラムの縦軸における度数の値を、特定した代表電力負荷に対応する度数が1となるように正規化する。 The control unit 51 extracts a representative power load for each group (step S15). Specifically, the control unit 51 identifies the short-term power load that corresponds to the most frequent value of the total amount of current-carrying power in each group, i.e., the peak of the histogram, and extracts the identified short-term power load as the representative power load. The control unit 51 normalizes the frequency value on the vertical axis of the histogram so that the frequency corresponding to the identified representative power load is 1.
制御部51は、抽出したグループ毎の代表電力負荷及び生成したヒストグラムを記憶部52に記憶し(ステップS16)、一連の処理を終了する。制御部51は、抽出した代表電力負荷を外部装置等へ出力してもよい。 The control unit 51 stores the extracted representative power load for each group and the generated histogram in the memory unit 52 (step S16), and ends the series of processes. The control unit 51 may output the extracted representative power load to an external device, etc.
図10は、仮想電力負荷の生成処理手順の一例を示すフローチャートである。
情報処理装置50の制御部51は、記憶部52に記憶する情報に基づいて、グループ毎の代表電力負荷を取得する(ステップS21)。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a virtual power load generation process.
The control unit 51 of the information processing device 50 acquires a representative power load for each group based on the information stored in the storage unit 52 (step S21).
制御部51は、各代表電力負荷の第1期間における仮想の出現確率を取得する(ステップS22)。制御部51は、例えばユーザからの入力を受け付けることにより仮想の出現確率を取得してもよい。制御部51は、複数パターンの仮想の出現確率を取得してもよい。 The control unit 51 acquires the virtual occurrence probability for each representative power load during the first period (step S22). The control unit 51 may acquire the virtual occurrence probability by, for example, accepting input from a user. The control unit 51 may acquire multiple patterns of virtual occurrence probability.
制御部51は、第2期間の長さに対する第1期間の長さ、代表電力負荷の種類、及びステップS22で取得した各代表電力負荷の出現確率に基づいて、第1乱数Nを発生させる(ステップS23)。 The control unit 51 generates a first random number N based on the length of the first period relative to the length of the second period, the type of representative power load, and the occurrence probability of each representative power load obtained in step S22 (step S23).
制御部51は、各グループにおける電力負荷の総通電電力量の分布と、各グループにおける各総通電電力量の頻度とに基づいて、第2乱数Kを発生させる(ステップS24)。 The control unit 51 generates a second random number K based on the distribution of the total amount of current-carrying electric energy of the electric loads in each group and the frequency of each total amount of current-carrying electric energy in each group (step S24).
制御部51は、第1乱数N及び第2乱数Kを用いて各代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する(ステップS25)。詳細には、制御部51は、第1乱数Nを引数として、代表電力負荷を順次選択する。制御部51は、第2乱数Kに基づいて、選択した代表電力負荷を電力方向に所定比率で変化させた再現負荷を生成する。制御部51は、生成した第2期間毎の再現負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する。 The control unit 51 generates a virtual power load for the first period by combining each representative power load using the first random number N and the second random number K (step S25). In detail, the control unit 51 sequentially selects representative power loads using the first random number N as an argument. The control unit 51 generates a reproduced load by varying the selected representative power load at a predetermined ratio in the power direction based on the second random number K. The control unit 51 generates a virtual power load for the first period by combining the reproduced loads generated for each second period.
ステップS25において、制御部51は、複数パターンの出現確率の設定値を取得した場合には、各出現確率の設定値に対応した複数パターンの仮想電力負荷を生成する。 In step S25, if the control unit 51 acquires setting values for the occurrence probability of multiple patterns, it generates multiple patterns of virtual power loads corresponding to the setting values for each occurrence probability.
制御部51は、生成した仮想電力負荷を寿命予測装置等へ出力し(ステップS26)、一連の処理を終了する。 The control unit 51 outputs the generated virtual power load to the life prediction device, etc. (step S26), and ends the series of processes.
本実施形態によれば、蓄電素子の解析に有用な代表電力負荷を取得及び提供できる。代表電力負荷を用いて仮想電力負荷を生成することで、効率的かつ高精度な寿命予測が可能となる。仮想電力負荷における各代表電力負荷の出現確率を変化させることにより、多様な使用態様に応じた仮想電力負荷を生成できる。仮想電力負荷を用いることで、蓄電素子の使われ方が変化した場合の多様な電力負荷を好適に表現することができ、幅のある寿命予測が可能となる。 According to this embodiment, it is possible to acquire and provide a representative power load that is useful for analyzing energy storage elements. Using the representative power load to generate a virtual power load enables efficient and highly accurate lifespan prediction. Changing the occurrence probability of each representative power load in the virtual power load makes it possible to generate virtual power loads that correspond to a variety of usage patterns. Using a virtual power load makes it possible to appropriately represent a variety of power loads that occur when the way the energy storage element is used changes, enabling a wide range of lifespan predictions.
100 発電システム
10 通信デバイス
11 制御部
12 記憶部
13 第1通信部
14 第2通信部
20 サーバ装置
30 ドメイン管理装置
40 蓄電ユニット
41 バンク
42 蓄電モジュール
43 計測基板
44 電池管理装置
50 情報処理装置
51 制御部
52 記憶部
53 通信部
511 第1取得部
512 分類部
513 抽出部
514 第2取得部
515 生成部
516 乱数発生部
517 出力部
521 プログラム
M 記録媒体
REFERENCE SIGNS LIST 100 Power generation system 10 Communication device 11 Control unit 12 Memory unit 13 First communication unit 14 Second communication unit 20 Server device 30 Domain management device 40 Power storage unit 41 Bank 42 Power storage module 43 Measurement board 44 Battery management device 50 Information processing device 51 Control unit 52 Memory unit 53 Communication unit 511 First acquisition unit 512 Classification unit 513 Extraction unit 514 Second acquisition unit 515 Generation unit 516 Random number generation unit 517 Output unit 521 Program M Recording medium
Claims (9)
前記取得部で取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する生成部と
を備える情報処理装置。 an acquisition unit that acquires a plurality of representative power loads extracted from each power load obtained by dividing a power load indicating time series data of power of the storage element in a first period into second periods that are shorter than the first period;
a generating unit that generates a virtual power load for a first time period by combining the representative power loads acquired by the acquiring unit.
請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1 , wherein the generation unit combines the representative power loads based on the occurrence probability of each representative power load in the first period.
請求項1又は請求項2に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1 , wherein the generating unit generates a plurality of patterns of virtual power loads by varying the occurrence probability of each representative power load in the first period.
前記生成部は、前記乱数発生部で発生させた乱数に基づいて前記代表電力負荷を組み合わせる
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 A random number generating unit is provided to generate random numbers,
The information processing device according to claim 1 , wherein the generation unit combines the representative power loads based on random numbers generated by the random number generation unit.
請求項4に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 4 , wherein the random number generator generates the random number based on a length of the first period relative to a length of the second period, a type of representative power load, and an occurrence probability of each representative power load in the first period.
前記乱数発生部は、各グループにおける各電力負荷の総通電電力量と、各グループにおける各総通電電力量の頻度とに基づいて前記乱数を発生させる
請求項4又は請求項5に記載の情報処理装置。 The representative power loads are extracted for each group obtained by dividing the power loads into a second period shorter than the first period and classifying the power loads into a plurality of groups,
The information processing device according to claim 4 or 5, wherein the random number generator generates the random number based on a total amount of energized power of each power load in each group and a frequency of each amount of energized power in each group.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1 , further comprising an output unit that outputs the generated virtual power load to a life prediction device that predicts a life of the energy storage element using the virtual power load.
取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。 A power load indicating time-series data of the power of the storage element in a first period is divided into second periods shorter than the first period, and a plurality of representative power loads are extracted from the power loads;
An information processing method in which a computer executes a process of generating a virtual power load for a first period by combining the acquired representative power loads.
取得した複数の代表電力負荷を組み合わせることにより、第1期間における仮想電力負荷を生成する
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A power load indicating time-series data of the power of the storage element in a first period is divided into second periods shorter than the first period, and a plurality of representative power loads are extracted from the power loads;
A program for causing a computer to execute a process of generating a virtual power load for a first period by combining the acquired representative power loads.
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