JP2014233098A - Charge and discharge system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池の充放電システムに関する。 The present invention relates to a charge / discharge system for a storage battery.
近年、大手電力会社以外が保有する発電機や、自然エネルギー(太陽光や風力など)をもとにした発電機が、送配電用の電力系統に連結されることが多くなってきている。これらの発電機により発電された電力は低品質なものが多く、アンシラリー機能が重要になってきている。アンシラリー機能とは、電力系統により送配電される電力の、周波数安定化などの電力品質を維持する機能を指す。以下、本明細書ではアンシラリー機能の代表例として周波数維持機能を取り上げる。 In recent years, generators owned by companies other than major power companies and generators based on natural energy (such as solar power and wind power) are increasingly connected to the power grid for power transmission and distribution. Many of the electric power generated by these generators is of low quality, and the ancillary function is becoming important. An ancillary function refers to a function of maintaining power quality such as frequency stabilization of power transmitted and distributed by the power system. Hereinafter, in this specification, the frequency maintenance function is taken up as a representative example of the ancillary function.
送配電される電力は、需要が供給を超過した場合、瞬時に周波数が低下し、供給が需要を超過した場合、瞬時に周波数が上昇する性質がある。そこで、周波数が低下した場合、発電出力を増加させ、周波数が上昇した場合、発電出力を減少させるよう出力調整することが考えられる。 The power transmitted and distributed has the property that the frequency decreases instantaneously when the demand exceeds the supply, and the frequency increases instantaneously when the supply exceeds the demand. Therefore, it is conceivable to adjust the output so as to increase the power generation output when the frequency decreases and to decrease the power generation output when the frequency increases.
当該出力調整の手法として、火力発電所のガスタービンの回転速度を変更することが考えられる。この手法は数分〜10分程度で発電出力を変更できる。この手法より短時間で電力供給を調整可能な手法として、電力系統に蓄電池(二次電池ともいう)を接続し、電力系統と蓄電池との間で充放電する手法が考えられる(たとえば、特許文献1参照)。この手法では、蓄電池の運用管理主体は、電力系統の運用管理主体からの充放電指示にしたがって、電力系統から充電または電力系統へ放電する。 As a method for adjusting the output, it is conceivable to change the rotational speed of the gas turbine of the thermal power plant. This method can change the power generation output in a few minutes to 10 minutes. As a method capable of adjusting the power supply in a shorter time than this method, a method of connecting a storage battery (also referred to as a secondary battery) to the power system and charging / discharging between the power system and the storage battery can be considered (for example, Patent Documents). 1). In this method, the operation management entity of the storage battery charges or discharges from the power system to the power system in accordance with a charge / discharge instruction from the operation management entity of the power system.
このようなアンシラリーサービスに使用される蓄電池は、大型施設(たとえば、病院など)の敷地内に設置されることが多い。この場合、大型施設の負荷にも電源供給することができ、蓄電池の用途を増やすことができる。 Storage batteries used for such ancillary services are often installed on the premises of large-scale facilities (for example, hospitals). In this case, power can be supplied to the load of a large facility, and the usage of the storage battery can be increased.
蓄電池は寿命などの観点から、SOC(State Of Charge)範囲内で使用されることが求められる。蓄電池をアンシラリーサービスに使用する場合も同様である。SOCとは満充電容量に対する残容量の割合を示す指標である。 The storage battery is required to be used within the SOC (State Of Charge) range from the viewpoint of life and the like. The same applies when the storage battery is used for ancillary service. The SOC is an index indicating the ratio of the remaining capacity to the full charge capacity.
上述したように、蓄電池をアンシラリーサービスに使用している期間中、蓄電池の運用管理主体は、電力系統の運用管理主体から充電指示または放電指示を受ける。この指示は負荷変動や発電状況に応じて様々なパターンで出される。充電指示と放電指示がバランスよく出されることもあれば、充電指示が多数回連続することもあれば、放電指示が多数回連続することもある。したがって、蓄電池をアンシラリーサービスに使用する場合、蓄電池のSOCの適正値を、SOC範囲の中間に設定することが望ましい。 As described above, during the period when the storage battery is used for the ancillary service, the operation management entity of the storage battery receives a charge instruction or a discharge instruction from the operation management entity of the power system. This instruction is issued in various patterns according to load fluctuations and power generation conditions. The charge instruction and the discharge instruction may be issued in a well-balanced manner, the charge instruction may be continued many times, or the discharge instruction may be continued many times. Therefore, when using a storage battery for ancillary service, it is desirable to set the appropriate value of the SOC of the storage battery in the middle of the SOC range.
一方、蓄電池を施設の負荷への電源として使用する場合、SOCの適正値を、SOC範囲の上限に設定することが望ましい。たとえば、蓄電池を停電時のバックアップ電源として使用する場合や、平常時に施設に売電する場合において、蓄電池にできるだけ多く蓄電されている状態が望ましい。 On the other hand, when the storage battery is used as a power source for the facility load, it is desirable to set the appropriate value of the SOC to the upper limit of the SOC range. For example, when the storage battery is used as a backup power source in the event of a power failure, or when selling power to a facility during normal times, it is desirable that the storage battery is charged as much as possible.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、アンシラリーサービスを提供することも、施設の負荷に電源を供給することも可能な蓄電池を効率的に使用する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technology for efficiently using a storage battery that can provide ancillary service and can supply power to a load of a facility. It is in.
本発明のある態様の充放電システムは、電力系統から充電、電力系統に放電、および負荷に放電することが可能な蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、蓄電池のSOCの適正値を、電力系統の運用主体からの指示に応じて電力系統と蓄電池との間で充放電する第1モード、および負荷に電力を供給する第2モードの両方を参酌して決定する適正値決定部と、適正値決定部により決定された適正値に、蓄電池のSOCが近づくよう蓄電池を充電または放電する充放電制御部と、を含む。 A charge / discharge system according to an aspect of the present invention includes a storage battery that can be charged from an electric power system, discharged to an electric power system, and discharged to a load, and a control device that controls charging / discharging of the storage battery. The control device includes both a first mode in which an appropriate value of the SOC of the storage battery is charged / discharged between the power system and the storage battery in accordance with an instruction from the power system operator, and a second mode in which power is supplied to the load. And a charge / discharge control unit that charges or discharges the storage battery so that the SOC of the storage battery approaches the appropriate value determined by the appropriate value determination unit.
本発明によれば、アンシラリーサービスを提供することも、施設の負荷に電源を供給することも可能な蓄電池を効率的に使用できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the storage battery which can provide an ancillary service and can supply power to the load of a facility can be used efficiently.
図1は、電力供給システム500の全体構成を示す図である。電力供給システム500は、電力系統50に、複数の発電所30、複数の充放電システム100、複数の需要者40および系統運用装置200が接続される構成である。充放電システム100は、施設150に隣接して設置され、施設150の分電盤を介して電力系統50に接続される。したがって、充放電システム100は施設150の負荷にも電力を供給できる。本明細書では説明を簡略化するため、送電系統と配電系統を区別せずに両者をまとめて電力系統50と表記する。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a
施設150は、病院や学校などの公共施設であってもよいし、工場やデータセンターなどの民間施設であってもよい。施設150内またはその近傍に、充放電システム100を構成する蓄電池を設置できるスペースがあればよい。
The
電力供給システム500の運営形態には様々な形態がある。日本では、基本的に地域独占の電力会社により電力供給システム500全体が管理される形態であり、電力会社以外による電力の小売は認められていない(2011年9月現在)。各地域の電力会社はその地域の需要者40に対して電力供給責任を負う。また、日本の電力会社は周波数制御サービスを実施することにより、高品質で安定した電力を需要者40に供給している。
There are various forms of operation of the
一方、電力の小売が自由化されている国や地域もある。その代表例として、PJM(Pennsylvania New Jersey Maryland)が挙げられる。PJMには、卸売電力取引所(PX;Power Exchange)および独立系統運用機関(ISO;Independent System Operator)が設置されている。送電線を中心とする電力系統は電力会社が所有し、その運用をISOが行う仕組みである。PJMでは、設備容量市場、卸電力市場、周波数調整市場および金融的送電権市場が運営されている。 On the other hand, there are countries and regions where retailing of electricity is liberalized. A typical example is PJM (Pennsylvania New Jersey Maryland). The PJM has a wholesale power exchange (PX) and an independent system operator (ISO). A power system centered on a transmission line is owned by an electric power company, and is operated by ISO. PJM operates a capacity market, a wholesale power market, a frequency adjustment market, and a financial power transmission rights market.
電力系統50に連結される発電所30には、火力、原子力、水力、風力、太陽光など、様々な種類の発電所がある。火力発電所のエネルギー源は、主に、石炭、ガス、石油である。日本のように主力の発電所の多くを地域独占の電力会社が所有しているケースもあれば、PJMのように電力会社に加え、多くの独立発電事業者(IPP;Independent Power Producer)が発電所を分散して所有しているケースもある。
The power plant 30 connected to the
系統運用装置200は、電力会社またはISOにより管理される装置である。系統運用装置200は、電力系統50の負荷変動(すなわち、電力の需要変動)を検知し、電力系統50全体の需給バランスを維持するための指示を、発電所30および充放電システム100の少なくとも一方に与える。上述したように、需給バランスが崩れると系統周波数が変動する。系統周波数と基準周波数との差が±0.2Hzを超えると、需要者40側の一部の機器に悪影響が及ぶ可能性がある。また、系統周波数と基準周波数との差が数%に及ぶと、発電機に、タービン翼共振や発電機軸ねじれなどの不具合が発生する可能性がある。
The
系統運用装置200は、負荷変動に応じて発電出力を調整するよう発電所30に通信ネットワークを介して指示することができる。具体的には、電力需要が電力供給を上回ると、発電出力を増加させるよう指示し、電力需要が電力供給を下回ると、発電出力を減少させるよう指示する。原子力発電や水力発電は短時間での出力調整が難しいため、発電所による出力調整は主に、火力発電所により行われる。
The
系統運用装置200は、負荷変動に応じて、電力系統50に蓄電池から放電または電力系統50から蓄電池に充電するよう充放電システム100に通信ネットワークを介して指示することができる。具体的には、電力需要が電力供給を上回ると、電力系統50に蓄電池から放電するよう指示し、電力需要が電力供給を下回ると、電力系統50から蓄電池に充電するよう指示する。
The
前者の火力発電所による発電出力の変更には数分から10分程度かかる。後者の充放電システム100による電力供給の調整は瞬時に可能であるため、瞬時の負荷変動に対して、とくに有効である。PJMには、自動発電制御(AGC;Automatic Generation Control)による周波数調整市場と、充放電制御による周波数調整市場の両方がある。これらの市場が整備されていることにより、出力調整が困難な発電機しか保有しないIPPでも新規参入が容易となる。すなわち、周波数調整市場で取引される周波数制御サービスに対価を支払うことにより、設備投資費用を抑えることができる。
Changing the power generation output by the former thermal power plant takes several to 10 minutes. Since the adjustment of power supply by the latter charge /
以下、本明細書では充放電システム100による系統周波数の制御について説明する。また、周波数調整市場により収益を上げることを目的とした事業者(以下、蓄電事業者という)が存在し、その蓄電事業者が充放電システム100を管理し、系統運用装置200に周波数制御サービスを提供する例について説明する。この例では、その蓄電事業者は周波数制御サービスを提供していない期間、施設150に電力を小売りして収益を上げることができることとする。したがって、この例では、系統運用装置200を管理する系統運用主体と、充放電システム100の運用管理主体と、施設150の運営管理主体が異なることになる。
Hereinafter, in this specification, control of the system frequency by the charge /
図2は、本発明の実施の形態に係る充放電システム100を説明するための図である。充放電システム100は、蓄電池10、スイッチ回路11、双方向AC−DCコンバータ12、抵抗R1、制御装置20およびコンソール端末装置70を備える。施設150は、分電盤151、負荷152および施設電力管理装置153を備える。図2において、実線の矢印は電力の流れを示し、破線の矢印は制御信号の流れを示す。
FIG. 2 is a diagram for explaining the charge /
蓄電池10は、電力系統50から充電、電力系統50に放電、および施設150の負荷152に放電することが可能な電池である。蓄電池10にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などが採用される。スイッチ回路11は、蓄電池10と、双方向AC−DCコンバータ12および抵抗R1との間に設けられる。スイッチ回路11は、制御装置20からの指示に応じて、蓄電池10から双方向AC−DCコンバータ12および分電盤151に電流を流すか、分電盤151から双方向AC−DCコンバータ12を介して蓄電池10に電流を流すか、蓄電池10から抵抗R1に電流を流すか、切り替える。
The
双方向AC−DCコンバータ12は、制御装置20からの指示に応じて、分電盤151から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池10に供給するか、蓄電池10から供給される直流電力を交流電力に変換して分電盤151に供給する。抵抗R1は蓄電池10から供給されるエネルギーをジュール熱として大気に放出する。
The bidirectional AC-
分電盤151は電力系統50に接続され、施設150に属する各種の負荷に分電する。なお、図2および以下の説明では施設150に属する各種の負荷を総称して負荷152と表記する。また、分電盤151は充放電システム100に接続され、蓄電池10と電力系統50との間の電力のやりとりを中継する。また、充放電システム100の制御装置20または施設電力管理装置153からの指示に応じて、蓄電池10から流れる電流を負荷152に供給する。
The
なお、図2では双方向AC−DCコンバータ12と電力系統50とが、施設150の分電盤151を介して接続される構成を描いているが、双方向AC−DCコンバータ12と電力系統50とが直接接続される構成であってもよい。
2 illustrates a configuration in which the bidirectional AC-
施設電力管理装置153は、負荷152の電力市場状況を管理するための、サーバまたやPCなどで構築される装置である。施設電力管理装置153が保持するデータベースには、負荷152の毎日の消費電力推移(すなわち、負荷曲線)が蓄積される。施設電力管理装置153は、データベースに蓄積された過去の負荷曲線、明日の天気情報などをもとに、負荷152の将来の消費電力量推移(たとえば、明日の消費電力量推移)を予測する。この予測アルゴリズムについては、既存の一般的なものを使用すればよい。本実施の形態では、施設電力管理装置153は、この予測消費電力量推移を通信ネットワーク60(たとえば、インターネット)を介して制御装置20に通知する。
The facility
施設電力管理装置153は、施設150の電力管理者の操作にしたがい、通信ネットワーク60を介して制御装置20に、蓄電池10から負荷152への電力供給を依頼する。なお、この依頼はオフラインでなされてもよい。たとえば、停電により施設電力管理装置153が使用できない場合、施設150の電力管理者は、充放電システム100の運用管理者に電話で依頼してもよいし、直接会って依頼してもよい。また、停電などの緊急時には蓄電池10から負荷152へ電力が供給されるよう、施設150と蓄電事業者との間で事前契約が締結されていてもよい。
The facility
また、施設150と蓄電事業者は、所定の時間帯に蓄電池10から負荷152に両者が合意した対価で電力を供給する電力売買契約を、任意に締結できる。この売買契約はオンラインで締結されてもよいし、オフラインで締結されてもよい。前者の場合、施設電力管理装置153と、制御装置20(コンソール端末装置70を含む)とを使用して締結される。その際、制御装置20が施設電力管理装置153の画面に各時間帯のオファーレートを表示させ、施設電力管理装置153がコンソール端末装置70の画面に各時間帯のビットレートを表示させてもよい。
In addition, the
通信ネットワーク60に、系統運用装置200、制御装置20、コンソール端末装置70および施設電力管理装置153が接続される。また、図示しない周波数制御サービスの取引所システムも接続される。本実施の形態では、PJMと同様に、周波数制御サービス市場として、一日前市場とリアルタイム市場の二種類があることを前提とする。
The
たとえば、PJMの一日前市場はつぎのように運営されている。蓄電事業者は、周波数制御サービス提供日の前日の0時〜18時(12〜16時を除く)に一時間単位で応札する。応札の最小単位は0.5MWである。落札結果はサービス提供日の前日の20時に通知される。決済価格は応札価格ではなく市場価格に決定される。市場価格は取引所で需要と供給が一致した価格である。なお、当該需要は当日の電力需要の予測値、当日の電力供給の予定値などから算出される。 For example, the day before PJM market is operated as follows. The power storage company bids on an hourly basis from 0:00 to 18:00 (excluding 12 to 16:00) the day before the frequency control service provision date. The minimum unit for bidding is 0.5 MW. The successful bid result is notified at 20:00 on the day before the service provision date. The settlement price is determined not at the bid price but at the market price. The market price is the price at which the supply and demand match at the exchange. The demand is calculated from the predicted value of power demand on the day, the scheduled value of power supply on the day, and the like.
系統運用機関は、一日前市場で周波数制御用の補助電源を確保できる。しかしながら、当日の天気や発電所の稼働状況の変化などにより、電力の需給バランスが予想以上に拡大することがある。その場合、リアルタイム市場を開設して、追加的に周波数制御サービスへの参加者を募る。リアルタイム市場は電力の需給バランスが予想の範囲内の場合、開設されない。 The grid operator can secure an auxiliary power source for frequency control in the market one day in advance. However, due to changes in the weather of the day and the operating conditions of the power plant, the power supply-demand balance may expand more than expected. In that case, a real-time market will be established and additional participants in the frequency control service will be recruited. The real-time market will not be opened if the power supply / demand balance is within the expected range.
系統運用装置200は、電力の需給バランスの変動に応じて、その時間に周波数制御サービスを提供している充放電システム100の制御装置20に、通信ネットワーク60を介して充電指示信号または放電指示信号を送信する。系統運用装置200は、充電指示信号または放電指示信号を定期的(たとえば、2秒または4秒に1回)に送信する。なお、充電および放電が必要ない周期では、信号を送信しなくてもよいし、待機指示信号を送信してもよい。
The
以下、より具体的に説明する。系統運用装置200は、電力の需給バランスを監視し、需給バランスにギャップが生じた場合、そのギャップを埋めるための電力量を算出する。放電が必要な場合、算出された電力量を放電するよう少なくとも一つの充放電システム100の制御装置20に放電指示信号を送信する。同様に、充電が必要な場合、算出された電力量を充電するよう少なくとも一つの充放電システム100の制御装置20に充電指示信号を送信する。
More specific description will be given below. The
系統運用装置200は、各充放電システム100の蓄電池10の充電量と放電量をリアルタイムに管理し、各充放電システム100の蓄電池10の充電量と放電量とが可及的に等しくなるよう、放電指示および充電指示を発行すべき充放電システム100を決定する。この放電指示および充電指示を発行すべき充放電システム100を決定するためのアルゴリズムは、既存の一般的なアルゴリズムを使用すればよい。
The
コンソール端末装置70は、蓄電事業者のユーザが使用する、PCなどで構築される装置である。コンソール端末装置70は、蓄電池10が設置されている場所の近隣に設置されていてもよいし、遠方に設置されていてもよい。一つの蓄電事業者が複数の充放電システム100を運用管理する場合、その蓄電事業者のオペレーションルームに当該複数の充放電システム100の共通のコンソール端末装置70が設置されてもよい。
The
コンソール端末装置70は、蓄電事業者のユーザ操作にしたがい、周波数制御サービスの取引所システムにアクセスして、一日前市場またはリアルタイム市場に応札し、その落札結果を受領する。また、コンソール端末装置70は、蓄電池10から施設150の負荷152へ電力を供給する契約を締結するために使用される。また、コンソール端末装置70は、蓄電事業者のユーザ操作にしたがい、制御装置20の各種パラメータを設定変更したり、蓄電池10、スイッチ回路11、双方向AC−DCコンバータ12および分電盤151を手動制御したりする。
The
制御装置20は、主に蓄電池10の充放電を制御する。制御装置20は、充放電指示受付部21、操作指示受付部22、SOC監視部23、適正値決定部24、充放電制御部25および充放電開始時刻決定部26を含む。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
The
充放電指示受付部21は、系統運用装置200からの指示信号を受信する。より具体的には、一日前市場またはリアルタイム市場により落札した、周波数制御サービスを提供する期間に、系統運用装置200から定期的に充電指示、放電指示または待機指示を受ける。蓄電事業者にとって、このサービス提供期間は、系統運用機関に対して、系統運用装置200からの指示に応じて電力系統50と蓄電池10との間で充放電可能な状態に維持する義務を負う期間となる。
The charge / discharge
以下、系統運用装置200からの指示に応じて電力系統50と蓄電池10との間で充放電するモードを第1モードとよぶ。また、蓄電池10から施設150の負荷152に電力を供給するモードを第2モードとよぶ。第1モードの実行期間は、蓄電池10を電力系統50の周波数制御用電源として系統運用機関に提供する期間である。第2モードの実行期間は、蓄電池10を負荷152の電源として施設150に提供する期間である。
Hereinafter, a mode in which charging / discharging is performed between the
操作指示受付部22は、コンソール端末装置70からの指示を受け付ける。SOC監視部23は、蓄電池10のSOCを継続的に取得して、その値を監視する。SOCの値は積算電流計などにより計測できる。なお、リチウムイオン電池では電圧計により計測できる。
The operation
適正値決定部24は、蓄電池10のSOCの適正値を決定する。第2モードだけを考えた場合、できるだけ多くのエネルギーを蓄積しておくことが好ましいため、蓄電池10のSOCの適正値は、蓄電池10のSOC範囲の上限値に設定することが望ましい。すなわち、充電終止電圧に設定することが望ましい。
The appropriate
これに対し、第1モードだけを考えた場合、蓄電池10のSOCの適正値は、蓄電池10のSOC範囲の中間値近傍に設定することが望ましい。これは、系統運用装置200から充電指示を受ける期待値と放電指示を受ける期待値が等しくなるというモデルに基づく。たとえば、SOC範囲が10%〜90%の場合、適正値を50%〜60%程度に設定することが望ましい。一般的に、放電速度のほうが充電速度より速いため、SOC範囲の中間値より所定の値、高く設定するとよい。
On the other hand, when considering only the first mode, it is desirable to set the appropriate value of the SOC of the
本実施の形態では、蓄電池10は第1モードと第2モードの両方で使用される。これに対応して、適正値決定部24は、蓄電池10のSOCの適正値を、第1モードおよび第2モードの両方を参酌して決定する。たとえば、第1モード用のSOCに所定の増分値(たとえば、10%)を加えたSOCを、第1モードおよび第2モードの両方が参酌されたSOCの適正値としてもよい。
In the present embodiment,
また、施設電力管理装置153から負荷152の予測消費電力量推移が取得される場合、適正値決定部24は、第1モード用のSOCの適正値に、負荷152の予測消費電力量推移に応じた増分値を加えて、蓄電池10のSOCの適正値を決定してもよい。
In addition, when the predicted power consumption transition of the
図3は、一日の負荷152の予測消費電力量推移の一例を示す図である。適正値決定部24は、一日の負荷152の予測消費電力量推移の最小値を0とし、最大値を所定値(たとえば、10)とし、各時刻の予測消費電力量をゼロから所定値の間で正規化する。適正値決定部24は、各時刻において第1モード用のSOCの適正値に、各時刻の正規化値を加算することにより、各時刻におけるSOCの適正値を決定する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the predicted power consumption amount transition of the
このような、第1モードおよび第2モードの両方が参酌されたSOCの適正値は、リアルタイム市場の開催、施設150からの電力供給依頼のいずれにも対応すべく待機している蓄電池10のSOCの適正値として有効である。
The appropriate value of the SOC in which both the first mode and the second mode are taken into consideration is the SOC of the
なお、経時変化などにより蓄電池10の満充電容量が変化した場合、適正値決定部24は、その変化に応じて、適正値に対応する容量値を変更する。
In addition, when the full charge capacity of the
図2に戻る。充放電制御部25は、適正値決定部24により決定された適正値に、蓄電池10のSOCが近づくよう蓄電池10を充電または放電する。このSOC調整のための放電は、抵抗R1に電流を流すことにより行う。また、このSOC調整のための充電は、電力系統50から充電してもよいし、発電機(たとえば、太陽光パネル)を併設している場合、当該発電機から充電してもよい。なお、このSOC調整のための充放電は、基本的に、第1モードおよび第2モードの実行期間以外の期間に、実施される。
Returning to FIG. The charge /
充放電制御部25は、第1モードの開始時刻に蓄電池10のSOCを第1モード用のSOCの適正値に近づくよう、蓄電池10を充電または放電してもよい。また、充放電制御部25は、第2モードの開始時刻に蓄電池10のSOCを第2モード用のSOCの適正値に近づくよう、蓄電池10を充電または放電してもよい。あらかじめ蓄電池10のスケジュールが決定されている場合、モードが決定されている時間帯では、そのモード用のSOCの適正値に、蓄電池10のSOCを近づけるよう制御してもよい。なお、停電や緊急のリアルタイム市場への参加など、モードの実行期間中に、異なるモードに遷移する可能性を考慮して、第1モードおよび第2モードの両方が参酌されたSOCの適正値に、蓄電池10のSOCを近づけるよう制御してもよい。SOC調整のための充放電の手法は、上述した手法と同様の手法を使用する。
The charge /
充放電制御部25は、第1モードの実行期間内において、電力系統50と蓄電池10との間で電力のやりとりをする必要がない期間、蓄電池10のSOCが適正値決定部24により決定された適正値に近づくよう蓄電池10を充電または放電する。電力系統50と蓄電池10との間で電力のやりとりをする必要がない期間とは、系統運用装置200から最後に受けた充電指示または放電指示に基づく充電または放電が終了後、つぎの充電指示および放電指示のいずれかを受けるまでの期間を指す。
The charge /
この制御は、一日前市場により落札された周波数制御サービスおよびリアルタイム市場で落札された周波数制御サービスの両方に適用可能である。とくに、蓄電池10のSOCとその適正値が離れている可能性が高い、リアルタイム市場で落札された周波数制御サービスに有効である。SOC調整のための充放電の手法は、上述した手法と同様の手法を使用する。
This control is applicable to both the frequency control service awarded by the market one day ago and the frequency control service awarded in the real-time market. In particular, it is effective for a frequency control service that has been awarded in the real-time market, where the SOC of the
図4は、第1モードおよび第2モードの実行期間以外の期間における、制御装置20によるSOC調整処理を説明するためのフローチャートである。コンソール端末装置70は、蓄電事業者のユーザ操作にしたがい、周波数制御サービスの取引所システムにアクセスして、一日前市場に応札し、所定時間後の周波数制御サービスを落札する(S10)。適正値決定部24は、蓄電池10のSOCの適正値を決定し、充放電制御部25に設定する(S11)。この適正値は、第1モード用のSOCの適正値であってもよいし、第1モードおよび第2モードの両方が参酌されたSOCの適正値であってもよい。SOC監視部23は、蓄電池10のSOCを取得する(S12)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the SOC adjustment processing by the
充放電制御部25は、取得されたSOCと設定された適正値とを比較する(S13)。両者が一致しない場合(S13のN)、蓄電池10を充放電制御する(S14)。具体的には、当該SOCが当該適正値より高い場合、充放電制御部25はスイッチ回路11を制御して、蓄電池10から抵抗R1に放電させる。一方、当該SOCが当該適正値より低い場合、充放電制御部25はスイッチ回路11、双方向AC−DCコンバータ12および分電盤151を制御して、電力系統50から蓄電池10に充電させる。その後、ステップS12に遷移し、蓄電池10のSOCの取得処理およびSOCと適正値との比較処理が継続される。
The charge /
ステップS13にて、SOCと適正値が一致した場合(S13のY)、SOC調整処理が終了する。なお、図示しないがつぎの第1モードの開始時刻が到来した場合、SOCと適正値が一致しない場合でも、SOC調整処理が終了する。 In step S13, if the SOC and the appropriate value match (Y in S13), the SOC adjustment process ends. Although not shown, when the start time of the next first mode has arrived, the SOC adjustment processing ends even if the SOC and the appropriate value do not match.
図5は、第1モードの実行期間内における、制御装置20によるSOC調整処理を説明するためのフローチャートである。なお、図5のフローチャートを簡略化するため、適正値決定部24によるSOCの決定および設定処理については省略している。また、系統運用装置200は、各充放電システム100の制御装置20に、周期的(たとえば、2秒または4秒に1回)に充電指示、放電指示または待機指示のいずれかを発行するものとする。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the SOC adjustment processing by the
第1モードの実行期間が開始すると、充放電システム100は周波数制御サービスの提供を開始する(S20)。充放電制御部25は第1モードの実行期間が終了したか否か判定する(S21)。終了した場合(S21のY)、周波数制御サービスの提供を終了する。終了していない場合(S21のN)、ステップS22に遷移する。
When the execution period of the first mode starts, the charge /
SOC監視部23は、蓄電池10のSOCを取得する(S22)。充放電指示受付部21は、系統運用装置200から指示を受信する(S23)。充放電制御部25は、その指示が待機指示であるか否か判定する(S24)。待機指示でない場合(S24のN)、その指示は充電指示または放電指示となる。充放電制御部25は、受信した充電指示または放電指示に応じて、蓄電池10の充放電制御を実施する(S25)。具体的には、充電指示の場合、電力系統50から蓄電池10に充電させ、放電指示の場合、蓄電池10から電力系統50に放電させる。その後、この周期の処理を終了し、ステップS21に遷移し、つぎの周期の処理に移る。
The
ステップS24にて、系統運用装置200から受信した指示が待機指示である場合(S24のY)、充放電制御部25は、SOC調整のための蓄電池10の充放電制御を実施する(S26)。具体的には、充電の場合、電力系統50または発電機から充電し、放電の場合、抵抗R1に放電する。その後、この周期の処理を終了し、ステップS21に遷移し、つぎの周期の処理に移る。したがって、待機指示が続く場合、SOC調整のための充放電制御を継続することができる。
In step S24, when the instruction received from the
図2に戻る。上述したように、充放電制御部25はつぎの第1モードの開始時刻に、蓄電池10のSOCが第1モード用のSOCの適正値または第1モードおよび第2モードを加味したSOCの適正値になるよう、蓄電池10を充電または放電する。
Returning to FIG. As described above, the charge /
充放電開始時刻決定部26は、つぎの第1モードの開始時刻、蓄電池10のSOCの下限値、当該SOCの適正値および蓄電池10の最大充電速度から、充電を開始すべき充電開始時刻を決定する。充放電制御部25は、充放電開始時刻決定部26により決定された充電開始時刻まで、蓄電池10のSOCを調整するための充電または放電を停止する。
The charge / discharge start
また、充放電開始時刻決定部26は、つぎの第1モードの開始時刻、蓄電池10のSOCの上限値、当該SOCの適正値および蓄電池10の最大放電速度から、放電を開始すべき放電開始時刻を決定する。充放電制御部25は、充放電開始時刻決定部26により決定された放電開始時刻まで、蓄電池10のSOCを調整するための充電または放電を停止する。
Further, the charging / discharging start
図6は、充放電開始時刻決定部26による充電開始時刻決定処理、および充放電制御部25によるSOC調整のための充放電制御の一例を説明するための図である。図6では、蓄電池10のSOC調整のために充電が必要となる場合について説明する。充放電開始時刻決定部26は、つぎの第1モードの実行開始時刻t2と、蓄電池10のSOCの下限値(図6の例では10%)、第1モードの実行開始時刻t2におけるSOCの適正値(図6の例では60%)および蓄電池10の最大充電速度(図6では充電速度関数fcで示す)から、充電開始時刻t1を決定する。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of charge start time determination processing by the charge / discharge start
充放電制御部25は、現時刻t0から充電開始時刻t1まで、蓄電池10のSOCを調整するための充電または放電を停止する。これにより、現時刻t0から充電開始時刻t1まで、施設150に売電することができ、収益機会を増やすことができる。なお、現時刻t0から低速でSOC調整のための放電を開始した場合(矢印点線参照)、この収益機会をなくすことになる。充放電制御部25は、充電開始時刻t1からSOC調整のための充電を開始する。
The charge /
図7は、充放電開始時刻決定部26による充電開始時刻決定処理、および充放電制御部25によるSOC調整のための充放電制御を説明するためのフローチャートである。コンソール端末装置70は、蓄電事業者のユーザ操作にしたがい、周波数制御サービスの取引所システムにアクセスして、一日前市場に応札し、所定時間後の周波数制御サービスを落札する(S30)。適正値決定部24は、蓄電池10のSOCの適正値を決定し、充放電制御部25に設定する(S31)。この適正値は、第1モード用のSOCの適正値であってもよいし、第1モードおよび第2モードの両方が参酌されたSOCの適正値であってもよい。
FIG. 7 is a flowchart for explaining charge start time determination processing by the charge / discharge start
充放電開始時刻決定部26は、上記サービスの開始時刻と、蓄電池10のSOCの下限値、適正値決定部24により決定されたSOCの適正値および蓄電池10の最大充電速度から、充電開始時刻を決定する(S32)。SOC監視部23は、蓄電池10のSOCを取得する(S33)。充放電制御部25は、充放電開始時刻決定部26により決定された充電開始時刻まで、SOC調整のための充放電制御を停止する(S34)。なお、取得されたSOCが、SOC範囲を超える場合は、SOC調整のための充放電制御を実施する。
The charge / discharge start
充放電制御部25は、充電開始時刻が到来したか否かを判定する(S35)。到来していない場合(S35のN)、ステップS33に遷移して、充電開始時刻の到来を待つ。充電開始時刻が到来した場合(S35のY)、充放電制御部25は、SOC調整のための蓄電池10の充電制御を開始する(S36)。図示しないが、蓄電池10のSOCの適正値に到達したら、当該充電制御を終了する。
The charge /
なお、充放電開始時刻決定部26による放電開始時刻決定処理、および充放電制御部25によるSOC調整のための充放電制御についても、基本的に同様のアルゴリズムで実現である。ステップS32のSOC範囲の下限値をSOC範囲の上限値に、ステップS32、ステップS35およびステップS36の充電を放電に読みかえればよい。
Note that the discharge start time determination process by the charge / discharge start
図8は、充放電開始時刻決定部26による充放電開始時刻決定処理、および充放電制御部25によるSOC調整のための充放電制御の別の例を説明するための図である。充電開始時刻t1cの決定方法は、図6の決定方法と同様である。充放電開始時刻決定部26は、つぎの第1モードの実行開始時刻t2と、蓄電池10のSOCの上限値(図8の例では90%)、第1モードの実行開始時刻t2におけるSOCの適正値(図8の例では60%)および蓄電池10の最大放電速度(図8では放電速度関数fdで示す)から、放電開始時刻t1dを決定する。
FIG. 8 is a diagram for explaining another example of charge / discharge start time determination processing by the charge / discharge start
充放電制御部25は、充電開始時刻t1cに、蓄電池10のSOCがSOC範囲の下限値とSOCの適正値との間にある場合、充電開始を延期する。充放電制御部25は、蓄電池10のSOCと充電速度関数fcが交わった時刻t1ciに充電を開始する。同様に、充放電制御部25は、放電開始時刻t1dに、蓄電池10のSOCがSOC範囲の上限値とSOCの適正値との間にある場合、放電開始を延期する。充放電制御部25は、蓄電池10のSOCと放電速度関数fdが交わった時刻t1diに放電を開始する。この例によれば、図6、7の例より、施設150に売電できる時間をさらに長くすることができ、収益機会をさらに増やすことができる。
When the SOC of the
以上説明したように本実施の形態によれば、周波数制御サービスを提供することも、施設150の負荷152に電源を供給することも可能な蓄電池10を効率的に使用できる。すなわち、待機中に両方の使用方法を加味したSOCの適正値に、蓄電池10のSOCをできるだけ近づけるよう制御することにより、いずれの使用方法にも対処することができる。したがって、蓄電池10の収益機会を増やし、蓄電池10の経済的価値を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
また、制御装置20の充放電指示受付部21、適正値決定部24、充放電制御部25、充放電開始時刻決定部26の一部の機能を、コンソール端末装置70または通信ネットワーク60上の別の装置で担ってもよい。設計者は各種機能を、制御装置20、コンソール端末装置70、および別の装置に適宜、振り分けることができる。
In addition, some functions of the charge / discharge
また、上述の実施の形態では、蓄電池10を電力系統50の周波数制御用電源として、有償で系統運用機関に提供する例を挙げたが、これに限るものではない。電力系統50と充放電システム100とを同じ電力会社が運営管理してもよい。この場合、当該電力会社は周波数制御サービスを無償で実施してもよいし、当該電力会社以外で発電所30を所有する事業者から対価を得てもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述の実施の形態では、蓄電事業者と施設150の運営管理者が異なる例を挙げたが、これに限るものではない。施設150の運営管理者が充放電システム100を所有していてもよい。この場合、周波数制御サービスを提供していない期間、蓄電池10から施設150の負荷152に無償で電力を供給できる。
In the above-described embodiment, the example in which the power storage business operator and the operation manager of the
100 充放電システム、 150 施設、 200 系統運用装置、 500 電力供給システム、 10 蓄電池、 11 スイッチ回路、 12 双方向AC−DCコンバータ、 R1 抵抗、 20 制御装置、 21 充放電指示受付部、 22 操作指示受付部、 23 SOC監視部、 24 適正値決定部、 25 充放電制御部、 26 充放電開始時刻決定部、 151 分電盤、 152 負荷、 153 施設電力管理装置、 30 発電所、 40 需要者、 50 電力系統、 60 通信ネットワーク、 70 コンソール端末装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電池のSOC(State Of Charge)の適正値を、前記電力系統の運用主体からの指示に応じて前記電力系統と前記蓄電池との間で充放電する第1モード、および前記負荷に電力を供給する第2モードの両方を参酌して決定する適正値決定部と、
前記適正値決定部により決定された適正値に、前記蓄電池のSOCが近づくよう前記蓄電池を充電または放電する充放電制御部と、
を含むことを特徴とする充放電システム。 A storage battery capable of charging from the power system, discharging to the power system, and discharging to the load;
A control device for controlling charging and discharging of the storage battery,
The controller is
A first mode in which an appropriate value of SOC (State Of Charge) of the storage battery is charged / discharged between the power system and the storage battery according to an instruction from an operating entity of the power system, and power is supplied to the load An appropriate value determining unit that determines both of the second modes to be determined;
A charge / discharge control unit that charges or discharges the storage battery so that the SOC of the storage battery approaches the appropriate value determined by the appropriate value determination unit;
A charge / discharge system comprising:
前記第2モードの実行期間は、前記蓄電池を近隣施設の負荷の電源として、有償または無償で前記施設に提供する期間であり、
前記充放電制御部は、前記第1モードおよび前記第2モードの実行期間以外の期間に、前記蓄電池のSOCが前記適正値になるよう、前記蓄電池を充電または放電することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の充放電システム。 The execution period of the first mode is a period in which the storage battery is provided as a frequency control power source for the power system to the operating entity for a fee or free of charge.
The execution period of the second mode is a period in which the storage battery is provided to the facility as a power source for a load of a neighboring facility, for a fee or free of charge,
The charge / discharge control unit charges or discharges the storage battery so that the SOC of the storage battery becomes the appropriate value during a period other than the execution period of the first mode and the second mode. The charge / discharge system according to any one of 1 to 3.
前記充放電システムは、
つぎの第1モードの開始時刻、前記蓄電池のSOCの下限値、前記SOCの適正値および前記蓄電池の最大充電速度から、充電を開始すべき充電開始時刻を決定する開始時刻決定部をさらに含み、
前記充放電制御部は、前記開始時刻決定部により決定された充電開始時刻まで前記蓄電池のSOCを調整するための充電を停止することを特徴とする請求項1に記載の充放電システム。 The charge / discharge control unit determines whether the SOC of the storage battery is an appropriate value of the SOC for the first mode or the SOC in which both the first mode and the second mode are taken into account at the start time of the next first mode. Charge or discharge the storage battery to an appropriate value,
The charge / discharge system includes:
A start time determination unit for determining a charge start time at which charging should be started from a start time of the next first mode, a lower limit value of the SOC of the storage battery, an appropriate value of the SOC, and a maximum charge rate of the storage battery;
The charging / discharging system according to claim 1, wherein the charging / discharging control unit stops charging for adjusting the SOC of the storage battery until the charging start time determined by the start time determining unit.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |