JP6523184B2 - Storage device and management server of power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーに関する。 The present invention relates to a storage device and a management server of a power supply system.
電力系統から供給される電力を蓄電池に蓄えておき、必要に応じて蓄電池から電力を取り出すことのできる蓄電装置が知られている。蓄電装置は、近年では様々な分野で用いられており、その普及が進んでいる。 DESCRIPTION OF RELATED ART The electrical storage apparatus which can store the electric power supplied from an electric power system in a storage battery, and can take out an electric power from a storage battery as needed is known. Power storage devices have been used in various fields in recent years, and their widespread use is progressing.
蓄電装置の一つの例としては、蓄電池内蔵型の急速充電器(充電スタンド)が挙げられる。このような急速充電器は、電力系統から供給される電力を内部蓄電池に一旦蓄えておいた後、内部蓄電池から電気自動車等の車載蓄電池へと電力を供給するものである。電力系統から内部蓄電池への充電は比較的小さな電力で行っておき、内部蓄電池から車載蓄電池への充電は大きな電力で行うこととすれば、電力系統から大電力を取り出すための大規模な受電設備(キュービクル等)が不要となる。つまり、電力系統から取り出した電力を車載蓄電池に直接供給するような構成に比べて、受電設備を小規模且つ低コストなものとすることができる。 One example of the power storage device is a battery charger built-in quick charger (charging station). Such a quick charger temporarily supplies power supplied from the power system to an internal storage battery, and then supplies power from the internal storage battery to an on-board storage battery such as an electric vehicle. If charging from the power system to the internal storage battery is performed with relatively small power, and charging from the internal storage battery to the in-vehicle storage battery is performed with large power, a large-scale power receiving facility for extracting large power from the power system. (Cubicle etc.) is unnecessary. That is, compared to the configuration in which the power extracted from the power system is directly supplied to the on-board storage battery, the power receiving facility can be made smaller and less expensive.
また、蓄電装置の他の例としては、所謂HEMSの一部として各家庭に設置される蓄電装置が挙げられる。例えば、電力料金の安い夜間において蓄電装置への充電を行っておき、当該電力を昼間において消費することで、当該家庭における電力消費を平準化することができる。 Moreover, the power storage device installed in each home as a part of so-called HEMS is mentioned as another example of the power storage device. For example, by charging the power storage device in the nighttime where the power rate is low and consuming the power in the daytime, power consumption in the home can be equalized.
いずれの場合であっても、蓄電装置は全体において複数台存在しており、電力系統からの電力がそれぞれの蓄電装置に向けて供給されることとなる。蓄電装置の台数は、例えば充電ステーションに設けられた充電スタンドの台数であり、例えば特定の地域においてHEMSを有する需要家の数である。 In any case, there are a plurality of power storage devices as a whole, and power from the power system is supplied to the respective power storage devices. The number of power storage devices is, for example, the number of charging stations provided in the charging station, and is, for example, the number of consumers having HEMS in a specific area.
ところで、電力系統から蓄電装置への充電が、複数の蓄電装置において同時に行われてしまった場合には、電力系統から出力される電力の合計値(以下、「総供給電力」とも称する)が一時的に大きくなってしまう。このため、電力会社は総供給電力の大きな変動に対処し得るよう、予備の発電機を用意しておくなどの対策をとる必要が生じるので、結果的に電力価格が高くなってしまうという問題がある。 By the way, when charging from the power system to the power storage device has been performed simultaneously in a plurality of power storage devices, the total value of power output from the power system (hereinafter, also referred to as "total supplied power") is temporarily It gets bigger. For this reason, it is necessary for the electric power company to take measures such as preparing a spare generator so as to cope with the large fluctuation of the total supplied electric power, resulting in a problem that the electric power price is increased. is there.
下記特許文献1では、1つの集中管理装置によって各蓄電装置の充電動作を統括的に制御するような構成の充電システムが提案されている。当該充電システムでは、深夜時間帯の開始時刻から充電が開始され、深夜時間帯の終了時刻に充電が完了するように、それぞれの蓄電装置に充電するための電流値を集中管理装置が個別に設定する。このような構成の充電システムによれば、充電に伴う総供給電力の変動を抑制し、総供給電力の最大値(ピーク)を低減することができる。
上記特許文献1に記載の充電システムは、各蓄電装置における蓄電量の検知や、各蓄電装置に対する充電電流の設定を、1つの集中管理装置(スーパバイザー)が統括的に行う構成となっている。このような構成の場合、蓄電装置の数が変化すると、それに応じて集中管理装置の処理のアルゴリズムを見直さなければならなくなる。これが拡張性の低下を招く要因となってしまうため、上記特許文献1に記載の充電システムはスケーラビリティに乏しい。
The charging system described in
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、集中管理装置による統括的な制御を必要とすることなく、電力系統から複数の蓄電装置へ供給される電力の変動を抑制することのできる蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to control fluctuations in power supplied from a power system to a plurality of power storage devices without requiring comprehensive control by a centralized management device. An object of the present invention is to provide a storage device that can be suppressed and a management server of a power supply system.
上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、電力系統(11)から電力が供給される複数の蓄電装置(100,100A)、のうちの一つの蓄電装置であって、電力系統から供給される電力を蓄える蓄電部(110)と、蓄電部に蓄えられている電力量である蓄電量を検知する蓄電量検知部(121)と、電力系統から供給される電力の電力価格を取得する価格取得部(122)と、蓄電部への充電を開始するタイミング、及び充電を終了するタイミングを、電力価格と蓄電量とに基づいて決定する制御部(120)と、を備える。電力価格は、電力系統からそれぞれの蓄電装置へ供給される電力の合計値である総供給電力、に反比例する大きさとなるように更新されるものであり、電力価格が更新されてから、当該電力価格が価格取得部によって取得されるまでの時間である遅延時間が、所定の設定範囲に収まるように構成されている。 In order to solve the above-mentioned subject, an electricity storage device concerning the present invention is one electricity storage device among a plurality of electricity storage devices (100, 100A) to which electric power is supplied from electric power system (11), Storage unit (110) for storing the power supplied from the storage unit, a storage amount detection unit (121) for detecting the storage amount which is the amount of power stored in the storage unit, and the power price of the power supplied from the power system A price acquiring unit (122) to be acquired, and a control unit (120) that determines timing to start charging the storage unit and timing to end charging based on the power price and the storage amount. The power price is updated so as to be inversely proportional to the total supplied power, which is the total value of power supplied from the power system to each storage device, and the power price is updated after the power price is updated. The delay time which is the time until the price is acquired by the price acquisition unit is configured to fall within a predetermined setting range.
このような蓄電装置では、蓄電部への充電を開始するタイミングが各蓄電装置の制御部によって個別に決定され、これに基づいて充電が行われる。つまり、外部の集中管理装置が統括的な制御を行うのではなく、各蓄電装置の制御部が互いに独立に(自律分散的に)制御を行う構成となっている。このため、蓄電装置の数を増減させる際において制御アルゴリズムの見直しなどを行う必要が無く、全体を拡張性の高いシステムとすることができる。 In such a power storage device, the timing at which charging of the power storage unit is started is individually determined by the control unit of each power storage device, and charging is performed based on this. That is, the control unit of each power storage device performs control independently (autonomously and decentralized) from each other, instead of the external centralized management device performing overall control. Therefore, there is no need to reexamine the control algorithm when increasing or decreasing the number of power storage devices, and the entire system can be made highly scalable.
本発明者らが実験を行ったところによれば、総供給電力に反比例する大きさとなるように電力価格が更新され、且つ、電力価格の伝達に要する遅延時間が所定の設定範囲に収まるように構成されていれば、各蓄電装置が自律分散的に充電を行ったとしても、総供給電力のピークが抑制されるという知見が得られている。 According to the experiments conducted by the present inventors, the power price is updated so as to be inversely proportional to the total supplied power, and the delay time required for the transfer of the power price falls within a predetermined set range. If configured, it is known that the peak of the total supplied power can be suppressed even if each power storage device performs charging in an autonomous distributed manner.
尚、本発明によれば、総供給電力を更新し、当該総供給電力をそれぞれの蓄電装置に送信するための管理サーバーも提供される。このような管理サーバーは、電力系統から複数の蓄電装置に電力を供給する電力供給システムを管理するもの、として設けられるものではあるが、総供給電力を監視して、それに基づき算出された電力価格を各蓄電装置に送信することのみを行う。従って、それぞれの蓄電装置を統括的に制御する集中管理装置、として機能するものではない。 According to the present invention, there is also provided a management server for updating the total supply power and transmitting the total supply power to the respective power storage devices. Although such a management server is provided to manage the power supply system that supplies power from the power system to the plurality of power storage devices, it monitors the total supply power and calculates the power price calculated based thereon Is sent to each storage device. Therefore, it does not function as a centralized management device that comprehensively controls each power storage device.
本発明によれば、集中管理装置による統括的な制御を必要とすることなく、電力系統から複数の蓄電装置へ供給される電力の変動を抑制することのできる蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーが提供される。 According to the present invention, the storage device capable of suppressing the fluctuation of the power supplied from the power system to the plurality of storage devices without requiring comprehensive control by the centralized management device, and management of the power supply system A server is provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
本発明の第1実施形態に係る蓄電装置は、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車への充電を行う充電スタンド100として構成されている。図1に示されるように、充電スタンド100は1つの充電ステーションにおいて複数台設置されており、それぞれの充電スタンド100に電力系統11からの交流電力が供給される構成となっている。電力系統11、後述の管理サーバー12、及び複数台の充電スタンド100は、これら全体で、電力系統11から複数の充電スタンド100に電力を供給する電力供給システム10を構成している。尚、特定の地域における複数の充電ステーションに設置された全ての充電スタンド100が、電力供給システム10に含まれるような態様であってもよい。
The power storage device according to the first embodiment of the present invention is configured as a
複数の充電スタンド100のそれぞれの構成は互いに同一である。充電スタンド100は、蓄電池110と、蓄電量検知部121と、価格取得部122と、制御部120とを備えている。
The configuration of each of the plurality of
蓄電池110は、電力系統11から供給される電力(以下、「系統電力」とも称する)を、充電スタンド100の内部において一時的に蓄えておくための蓄電池である。系統電力は、充電スタンド100内に設けられた不図示の入力側電力変換器によって直流電力に変化され、蓄電池110に蓄えられる。
蓄電池110に蓄えられた電力は、充電スタンド100内に設けられた不図示の出力側電力変換器によって昇圧され、不図示の充電ケーブルを介して電動車両200へと供給される。当該電力は、電動車両200に設けられた車載蓄電池210へと充電された後、電動車両200の走行用の電力として用いられる。
The power stored in
このように、本実施形態に係る充電スタンド100は、蓄電池110を介して電動車両200への充電を行う。つまり、電力系統11からの電力を電動車両200へと直接供給するのではなく、蓄電池110というバッファを介して供給することにより充電が行われる。このような構成の下で、後に説明する制御が行われることにより、充電のために出力される系統電力が一時的に大きくなり過ぎてしまうことが防止される。
Thus, the
尚、電力系統11から充電スタンド100に共有される電力の大きさ、及び、充電スタンド100から電動車両200に供給される電力の大きさは、時間の経過とともに変化する。図1においては、充電スタンド100の台数をNとした上で、1番目(図1では最も左側)の充電スタンド100に電力系統11から供給される電力の大きさを充電電力u1(t)と表記している。同様に、2番目の充電スタンド100に電力系統11から供給される電力の大きさを充電電力u2(t)と表記し、N番目(図1では最も右側)の充電スタンド100に電力系統11から供給される電力の大きさを充電電力uN(t)と表記している。
The magnitude of the power shared from the
また、1番目の充電スタンド100から電動車両200に供給される電力の大きさを放電電力v1(t)と表記し、2番目の充電スタンド100から電動車両200に供給される電力の大きさを放電電力v2(t)と表記し、N番目の充電スタンド100から電動車両200に供給される電力の大きさを放電電力vN(t)と表記している。
Further, the magnitude of the power supplied from the
尚、本実施形態における蓄電池110は、内部に複数のバンクを有している。また、蓄電池110は、これらバンクの接続状態を切り替えることにより、1つのバンクを充電させ、他のバンクから放電するといった制御が可能となっている。つまり、蓄電池110は、放電と充電とを同時に行うことが可能となっている。
In addition, the
蓄電量検知部121は、蓄電池110に蓄えられている電力量、すなわち蓄電量を検知するためのセンサである。蓄電量検知部121によって検知された蓄電量は、制御部120へと伝達される。
The storage
価格取得部122は、充電スタンド100が外部と通信を行うためのインタフェースである。価格取得部122は、後述の管理サーバー12と通信を行うことにより、電力系統11から供給される電力の電力価格を取得する。後に説明するように、電力価格は、電力系統11から出力される電力の大きさに応じて都度更新され、それぞれの充電スタンド100へと送信される。価格取得部122は、所定の周期が経過する毎に管理サーバー12と通信し、最新の電力価格を取得する。
The
制御部120は、CPU、ROM等を備えたコンピュータシステムとして構成された部分である。制御部120は、電力系統11から蓄電池110への電力供給(充電)や、蓄電池110から電動車両200への電力供給(放電)等、充電スタンド100の全体の動作を制御する。
The
また、制御部120は、蓄電池110への充電を開始するタイミング、及び、充電を終了するタイミングをそれぞれ決定する。当該決定は、価格取得部122によって取得された電力価格、及び、蓄電量検知部121によって検知された蓄電量に基づいて行われる。具体的な決定方法については後に説明する。
Further,
図1に示されるように、電力系統11と各充電スタンド100との間は電力線20によって接続されており、系統電力は電力線20を通ってそれぞれの充電スタンド100へと分配される。電力線20のうち、いずれの充電スタンド100よりも電力系統11側となる位置には、電流計13が設けられている。電流計13は、電力線20を通る電流の大きさを計測するためのセンサである。電流計13によって計測された電流値は管理サーバー12に伝達される。
As shown in FIG. 1,
管理サーバー12は、電力系統11と共に電力会社によって運営、管理されるコンピュータシステムである。ただし、電力会社以外によって管理サーバー12が運営されるような態様であってもよい。管理サーバー12は、電力系統11から全ての充電スタンド100に出力される電力の合計値(以下、「総供給電力」とも称する)を、電流計13から伝達される電流値に基づいて常に算出し把握している。管理サーバー12は、最新の総供給電力に基づいて電力価格を更新し、更新後の電力価格を各充電スタンド100へと送信する。このように、電力価格は時間の経過とともに変化するものであるから、以下では、電力価格p(t)と表記する。電力価格p(t)は、以下の式(1)を用いて算出される。
式(1)の右辺の分母は、電力系統11からそれぞれの充電スタンド100へ供給される電力の合計値である総供給電力に該当する。式(1)に示されるように、電力価格p(t)は、総供給電力に反比例する大きさとなるように算出されるので、総供給電力と電力価格との関係は図2のようになる。尚、電力価格p(t)を算出するにあたっては、式(1)の右辺に対して所定の係数を掛けることとしてもよい。
The denominator on the right side of the equation (1) corresponds to the total supply power which is the total value of the power supplied from the
以下においては、説明を簡単にするために、充電スタンド100(蓄電装置)の台数が2台である場合について説明する。以下では、1番目の充電スタンド100が備える蓄電池110のことを第1蓄電池111とも表記する。また、2番目の充電スタンド100が備える蓄電池110のことを第2蓄電池112とも表記する。
In the following, in order to simplify the description, the case where the number of charging stations 100 (power storage devices) is two will be described. Below, the thing of the
図3では、電力系統11から第1蓄電池111及び第2蓄電池112へ供給される電力の流れが、水の流れに置き換えて模式的に示されている。図3では、それぞれの蓄電池が水を蓄えるための容器として描かれている。水の流量が充放電される電力に該当し、容器に蓄えられた水の量が蓄電量に該当する。
In FIG. 3, the flow of power supplied from the
第1蓄電池111を例に説明すると、充電電力u1(t)の方が放電電力v1(t)よりも大きければ、第1蓄電池111の蓄電量x1(t)は次第に増加して行くこととなる。逆に、放電電力v1(t)の方が充電電力u1(t)よりも大きい場合には、蓄電量x1(t)は次第に減少して行くこととなる。第2蓄電池112の蓄電量x2(t)についても同様である。
Taking the
以下においては、充電電力u1(t)、u2(t)、放電電力v1(t)、v2(t)、蓄電量x1(t)、x2(t)のそれぞれが正規化された値であるとして説明する。具体的には、電力系統11から第1蓄電池111へと実際に供給される電力を、第1蓄電池111から放電される際の電力値(固定値であるとする)で除することによって正規化されたものを、改めて充電電力u1(t)と表記することとする。充電電力u2(t)についても同様である。
In the following, each of the charging power u 1 (t), u 2 (t), the discharging power v 1 (t), v 2 (t), and the storage amount x 1 (t), x 2 (t) is normalized. It is assumed that the value is Specifically, normalization is performed by dividing the power actually supplied from the
尚、充電電力u1(t)は、0又はu1のいずれかをとり得るものとする。u1は、第1蓄電池111の充電性能を、第1蓄電池111から放電される際の電力値(固定値)で除して正規化することにより得られる値である。尚、ここでいう「充電性能」とは、充電する際において蓄電池110に供給される電力の大きさのことである。
The charging power u 1 (t) can be either 0 or u 1 . u 1 is a value obtained by normalizing the charge performance of the
同様に、充電電力u2(t)は、0又はu2のいずれかをとり得るものとする。u2は、第2蓄電池112の充電性能を、第2蓄電池112から放電される際の電力値(固定値)で除して正規化することにより得られる値である。以下では、1又は2をとり得る添え字iを用いることにより、u1とu2とを総じて「ui」と表記することがある。
Similarly, the charging power u 2 (t) can be either 0 or u 2 . u 2 is the charging performance of the
また、第1蓄電池111から電動車両200への充電が行われる際の電力を正規化して1とする。つまり、放電電力v1(t)は正規化されることによって、0又は1の値をとり得る変数となる。ただし、以下では電動車両200への充電が常に行われている状況を想定するので、放電電力v1(t)の値は常に1であるとする。放電電力v2(t)についても同様である。
In addition, the power when the
更に、第1蓄電池111の実際の蓄電量を、当該蓄電量の最大値である最大蓄電量(つまり、第1蓄電池111の容量ともいえる)で除することによって正規化されたものを、改めて蓄電量x1(t)と表記することとする。蓄電量x2(t)についても同様である。
Furthermore, the storage amount normalized by dividing the actual storage amount of the
以下では、1又は2をとり得る添え字iを用いることにより、充電電力u1(t)と充電電力u2(t)とを総じて「充電電力ui(t)」と表記することがある。同様に、蓄電量x1(t)と蓄電量x2(t)とを総じて「蓄電量xi(t)」と表記することがある。これらを用いることにより、充電電力ui(t)と蓄電量xi(t)との関係は以下の式(2)で示される。
また、式(2)の両辺を時間tで微分すれば下記の式(3)が得られる。
第1蓄電池111等の充放電を制御する方法としては、例えば、蓄電量xi(t)が所定の閾値を下回ったら充電を開始し、蓄電量xi(t)が最大値である1となったら充電を停止するような態様が考えられる。図4(A)には、後に説明するような遅延時間T等の調整を行うことなく、上記態様で充放電が行われたとした場合における、蓄電量x1(t)及び蓄電量x2(t)のそれぞれの変化の例が示されている。
As a method of controlling the charge and discharge of the
図4(A)に示されるように、蓄電量x1(t)及び蓄電量x2(t)は、0から1の範囲で互いに独立に変動することとなる。このため、それぞれの蓄電池が充電を開始するタイミングによっては、蓄電量x1(t)と蓄電量x2(t)とが同時に増加するような期間が生じることがある。つまり、第1蓄電池111の充電と第2蓄電池112の充電とが同時に行われるような期間が生じ得る。図4(A)では、このような期間が期間TM1、TM3、TM5、TM7として示されている。
As shown in FIG. 4A, the storage amount x 1 (t) and the storage amount x 2 (t) will fluctuate independently within the range of 0 to 1. Therefore, depending on the timing at which each storage battery starts charging, a period may occur in which the storage amount x 1 (t) and the storage amount x 2 (t) simultaneously increase. That is, a period may occur in which the charging of the
同様に、第1蓄電池111の充電と、第2蓄電池112の充電とが同時に停止しているような期間も生じ得る。つまり、第1蓄電池111及び第2蓄電池112のいずれにおいても放電のみが行われるような期間が生じ得る。図4(A)では、このような期間が期間TM2、TM4、TM6として示されている。
Similarly, a period may occur in which the charging of the
図4(B)には、総供給電力の変化が示されている。同図に示されるように、第1蓄電池111の充電と第2蓄電池112の充電とが同時に行われるような期間TM1等においては、総供給電力はu1+u2となっている。一方、第1蓄電池111及び第2蓄電池112のいずれにおいても放電のみが行われるような期間TM2等においては、総供給電力は0となっている。このように、総供給電力が時間の経過とともに大きく変動しており、期間TM1等においてはピークが生じてしまっている。
FIG. 4B shows the change of the total supply power. As shown in the figure, in a period TM1 or the like in which the charging of the
総供給電力にこのようなピークが生じる場合には、電力会社は総供給電力の大きな変動に対処し得るよう、予備の発電機を用意しておくなどの対策をとる必要が生じる。その結果、電力価格が高くなってしまうという問題がある。 When such a peak occurs in the total supply power, it is necessary for the electric power company to take measures such as preparing a spare generator to cope with the large fluctuation in the total supply power. As a result, there is a problem that the price of electricity increases.
本発明者らがシミュレーション等を行いながら検討した結果、電力価格の設定方法や伝達の遅延時間等を適切に設定すれば、図4(B)に示されるような総供給電力のピークの発生を防止し、総供給電力の変動を抑制しうるという知見が得られた。以下では、引き続き充電スタンド100の台数を2台とした場合の例を用いながら、総供給電力のピークを抑制するための具体的な方法について説明する。
As a result of investigations conducted by the present inventors while carrying out simulations etc., if the setting method of the power price, the delay time of transmission, etc. are appropriately set, the occurrence of the peak of the total supplied power as shown in FIG. It has been found that it can be prevented and fluctuations in total supplied power can be suppressed. Below, the specific method for suppressing the peak of total power supply is demonstrated, using the example at the time of setting the number of charging
先ず、蓄電池110への充電を開始するタイミング、及び充電を終了するタイミングの決定方法について説明する。既に述べたように、これらのタイミングは制御部120によって決定される。
First, the timing to start charging the
図5に示される状態遷移図は、蓄電池110への充電が行われている状態ST1と、蓄電池110への充電が行われていない状態ST2との間における遷移の条件を示すものである。状態ST1においては、充電電力ui(t)の値はuiとされる。状態ST2においては、充電電力ui(t)の値は0とされる。図5に示されている状態の遷移は、第1蓄電池111と第2蓄電池112の両方において互いに独立に行われる。
The state transition diagram shown in FIG. 5 shows the conditions of transition between the state ST1 in which the
状態ST1において、蓄電量xi(t)が1になると、すなわち蓄電池110が満充電になると、状態ST2に移行する。換言すれば、蓄電量xi(t)が1になったときに充電が終了するように、制御部120は充電の終了タイミングを決定する。また、制御部120は、充電スタンド100に備えられた入力側電力変換器(不図示)の動作を制御することにより、上記タイミングで充電を終了する。
In state ST1, when the storage amount x i (t) becomes 1, that is, when the
状態ST2において、電力価格p(t−T)が所定の下限価格pC以下となり、且つ蓄電量xi(t)が所定の下限蓄電量xC以下となったときには、状態ST1に移行する。ここで、上記条件における「T」とは、管理サーバー12において電力価格p(t)が更新された時点から、当該電力価格p(t)が価格取得部122によって取得される時点までに経過する遅延時間のことである(以下、「遅延時間T」と表記する)。このような遅延時間Tは、管理サーバー12から充電スタンド100までの通信経路において、信号伝達がある程度遅れてしまうことにより生じるものである。時刻tにおいて価格取得部122が取得する電力価格は、時刻t−Tにおいて管理サーバー12で更新された電力価格である。このため、上記のように電力価格p(t−T)と表記している。
In the state ST2, the electricity price p (t-T) is equal to or less than a predetermined lower limit price p C, and when the storage amount x i (t) is equal to or less than a predetermined lower limit accumulation amount x C shifts to the state ST1. Here, “T” in the above condition elapses from the time when the power price p (t) is updated in the
状態ST2において、蓄電量xi(t)が限界蓄電量まで低下した場合には、電力価格p(t−T)の値によることなく、強制的に状態ST1に移行する。本実施形態では、限界蓄電量の値として0が設定されている。尚、限界蓄電量の値は下限蓄電量xCよりも小さな値として設定されていればよく、0以外の値に設定されていてもよい。 In the state ST2, when the storage amount x i (t) decreases to the limit storage amount, the state is forcibly shifted to the state ST1 regardless of the value of the power price p (t−T). In the present embodiment, 0 is set as the value of the limit storage amount. The value of the limit storage amount may if configured as a value smaller than the lower limit accumulation amount x C, it may be set to a value other than 0.
以上のような条件が満たされたときに充電を開始するように、制御部120は充電の開始タイミングを決定する。また、充電スタンド100に備えられた入力側電力変換器(不図示)の動作を制御することにより、上記タイミングで充電を開始する。
The
図6に示されるのは、状態ST1と状態ST2との間が上記のような条件で切り換えられた場合における、蓄電量xi(t)の変化の一例である。図6に示される例では、時刻t1までの期間は状態ST1となっており、蓄電池110への充電が行われている。このとき、蓄電量xi(t)は次第に増加して行き、時刻t1において1となっている。これにより、状態ST1から状態ST2へと切り換わっている。
What is shown in FIG. 6 is an example of a change in the storage amount x i (t) when the state ST1 and the state ST2 are switched under the above conditions. In the example shown in FIG. 6, the period until time t1 is in the state ST1, and the
時刻t1以降は放電のみが行われるので、蓄電量xi(t)は次第に減少して行く。その後、蓄電量xi(t)が下限蓄電量xC以下となり、且つ電力価格p(t−T)が下限価格pC以下になった時刻t2において、状態ST2から再び状態ST1へと切り換わっている。 Since only the discharge is performed after time t1, the storage amount x i (t) gradually decreases. Thereafter, at time t2 when the storage amount x i (t) becomes lower than the lower limit storage amount x C and the power price p (t−T) becomes lower than the lower limit price p C , the state ST2 switches to the state ST1 again ing.
時刻t2以降は、時刻t1までの期間と同様に、蓄電池110への充電が行われている。蓄電量xi(t)は次第に増加して行き、時刻t3において1となっている。その後は、状態ST1から状態ST2へと切り換わり、蓄電量xi(t)は次第に減少して行く。
After time t2, the
図6の例では、時刻t3以降においては電力価格p(t−T)が下限価格pC以下とはならず、蓄電量xi(t)は最終的に0まで低下している(時刻t4)。その結果、時刻t4において状態ST2から状態ST1へと切り換わり、蓄電池110への充電が再開されている。
In the example of FIG. 6, the electricity price p (t-T) is not become lower than the lower limit price p C is after the time t3, the storage amount x i (t) is finally reduced to 0 (time t4 ). As a result, at time t4, the state is switched from state ST2 to state ST1, and charging of
電力供給システム10の各種パラメータ(遅延時間Tなど)の決定方法について、図7を参照しながら説明する。図7に示される一連の手順は、電力供給システム10を設計する際において順に実行されるものである。
A method of determining various parameters (such as delay time T) of the
最初のステップS01では、第1蓄電池111及び第2蓄電池112のそれぞれの充電性能が決定される。充電性能とは、充電する際において蓄電池110に供給される電力の大きさのことである。ここでは、第1蓄電池111の充電性能がu1に設定され、第2蓄電池112の充電性能がu2に設定される。
In the first step S01, the charge performance of each of the
それぞれの充電性能(u1、u2)は、いずれも2よりも大きな値とされる。換言すれば、正規化された充電性能が2よりも大きくなるような蓄電池が、第1蓄電池111及び第2蓄電池112として採用される。尚、第1蓄電池111と第2蓄電池112とは互いに同一型式のものが用いられるのであるが、機器の個体差により、その充電性能には僅かな相違があるものとする。ここでは、u2の方がu1よりも大きいものとする。以上より、第1蓄電池111の充電性能であるu1、及び第2蓄電池112の充電性能であるu2は、以下の式(4)を満たすように設定される。
ステップS01に続くステップS02では、下限価格pCの値が設定される。下限価格pCは以下の式(5)を満たすように設定される。
ステップS02に続くステップS03では、下限蓄電量xCの値が設定される。下限蓄電量xCは以下の式(6)を満たすように設定される。
尚、式(6)においては、U1=1/(u1−1)を用いることにより、u1からU1への置き換えを行っている。同様に、U2=1/(u2−1)を用いることにより、u2からU2への置き換えを行っている。 In equation (6), u 1 is replaced with U 1 by using U 1 = 1 / (u 1 −1). Similarly, u 2 is replaced with U 2 by using U 2 = 1 / (u 2 −1).
このように設定された下限蓄電量xCは、実際の(つまり正規化前の)蓄電量に対して設定される下限蓄電量を、蓄電池110の最大蓄電量で除することによって正規化したもの、ということができる。このため、下限蓄電量xCの値は0から1までの範囲内となる。
The lower limit storage amount x C set in this way is normalized by dividing the lower limit storage amount set for the actual (that is, before normalization) storage amount by the maximum storage amount of the
ステップS03に続くステップS04では、遅延時間Tの値が設定される。遅延時間Tは以下の式(7)を満たすように設定される。
式(7)においては、実際の遅延時間を蓄電池110の最大蓄電量で除した上で、蓄電池110から放電される際の電力値(固定値)を掛けることによって正規化したものを、改めて遅延時間Tと表記している。正規化の結果、遅延時間Tの値は0から1までの範囲内となる。実際の遅延時間Tを得るには、式(7)を満たすように設定された遅延時間Tを、正規化とは逆の操作を行うことにより実際の遅延時間に変換する必要がある。
In the equation (7), the actual delay time is divided by the maximum storage amount of the
図8には、式(7)を満たすような遅延時間T(ただし正規化されたもの)の範囲が示されている。図8の横軸は下限蓄電量xCであり、縦軸は遅延時間Tである。図8の直線L1は、T=1−xCの式で表される直線である。当該式と式(7)とを対比すれば明らかなように、遅延時間Tは直線L1よりも下方側の領域において設定されることとなる。 FIG. 8 shows the range of the delay time T (however, normalized) which satisfies the equation (7). The horizontal axis in FIG. 8 is the lower limit storage amount x C , and the vertical axis is the delay time T. The straight line L1 in FIG. 8 is a straight line expressed by the equation T = 1-x C. As apparent from the comparison of the equation and the equation (7), the delay time T is set in the region below the straight line L1.
図8の直線L2は、T=1/2(1−xC)の式で表される直線である。また、図8の直線L3は、T=U1(1−xC)の式で表される直線である。これらの式と式(7)とを対比すれば明らかなように、遅延時間Tは直線L2及び直線L3のいずれよりも上方側となる領域において設定されることとなる。 The straight line L2 in FIG. 8 is a straight line represented by the formula of T = 1/2 (1-x C ). Moreover, the straight line L3 of FIG. 8 is a straight line represented by the formula of T = U 1 (1-x C ). As apparent from the comparison of these equations and equation (7), the delay time T is set in the region above the line L2 and the line L3.
図8においては、直線L1よりも下方側の領域を、直線L2よりも上方側の領域AR1(斜線部)と、直線L2よりも下方側の領域AR2とに分けて描いている。充電性能の値(u1及びU1)によって直線L3の位置が変動することに鑑みれば、領域AR1は、式(7)を満たすような遅延時間Tが存在し得る最大限の範囲、ということができる。 In FIG. 8, the region below the straight line L1 is divided into a region AR1 above the straight line L2 (hatched portion) and a region AR2 below the straight line L2. Considering that the position of the straight line L3 fluctuates depending on the value of the charging performance (u 1 and U 1 ), the area AR1 is the maximum range in which the delay time T may satisfy the equation (7). Can.
本発明者らは、様々なパラメータを用いてシミュレーションを繰り返した。その結果、遅延時間Tが式(7)で示される範囲内となるように、実際の通信経路が設定されているときには、それぞれの充電スタンド100における充放電が個別に行われたとしても、図4(A)に示されるような総供給電力のピークが生じないという知見が得られた。
We repeated the simulation using various parameters. As a result, when the actual communication path is set such that the delay time T falls within the range shown by the equation (7), even if charging and discharging in each of the charging
このように、本実施形態に係る充電スタンド100(蓄電装置)では、蓄電池110への充電を開始するタイミング及び充電を終了するタイミングが、充電スタンド100の制御部120によって個別に決定され、これに基づいて充電が行われる。
As described above, in the charging station 100 (power storage device) according to the present embodiment, the timing to start charging the
つまり、外部の集中管理装置が統括的な制御を行うのではなく、各充電スタンド100の制御部120が互いに独立に(自律分散的に)制御を行う構成となっている。そのような構成でありながら、総供給電力にピークが生じることが防止される。このため、充電スタンド100の数を増減させる際において制御アルゴリズムの見直しなどを行う必要が無く、全体を拡張性の高いシステムとすることが可能となっている。
That is, the
尚、以上の説明においては充電スタンド100(蓄電装置)の台数が2台の場合について説明したが、充電スタンド100が3台以上の場合であっても同様の効果が得られることが確認されている。
In the above description, although the case where the number of charging stations 100 (power storage devices) is two has been described, it is confirmed that the same effect can be obtained even when the number of charging
尚、例えば管理サーバー12から各充電スタンド100までの通信経路が短いなどの理由により、遅延時間Tが直線L2よりも下方側の領域となってしまうことも考えられる。このような場合には、例えば処理速度が比較的遅い中継機を介在させるなどにより、遅延時間Tを伸ばすような対策をとればよい。
It is also conceivable that the delay time T becomes an area below the straight line L2 because the communication path from the
また、遅延時間Tが直線L2よりも下方側の領域となっているときには、電力価格p(t)が総供給電力に「比例」する大きさとなるように算出されることとすれば、遅延時間Tが短いままであっても、総供給電力にピークが生じないことが本発明者らによって確認されている。このため、遅延時間Tを伸ばすような対策をとることに替えて、電力価格p(t)の算出方法を上記のように変更してもよい。その際の具体的な方法は、特開2014−161151号公報において開示されているとおりであるので、ここではその具体的な説明を省略する。 In addition, when the delay time T is in a region lower than the straight line L2, if the power price p (t) is calculated so as to be “proportional” to the total supplied power, the delay time is calculated. It has been confirmed by the present inventors that there is no peak in the total supplied power even if T remains short. Therefore, instead of taking measures to extend the delay time T, the method of calculating the power price p (t) may be changed as described above. The specific method at that time is as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-161151, and thus the specific description thereof is omitted here.
以上の説明においては、充電電力u1(t)等に比べて放電電力v1(t)等の方が小さい場合の例について説明したが、放電電力の方を大きく設定することも可能である。例えば、電力系統11から充電スタンド100に引き込まれる電力(充電電力)を3kW程度とし、充電スタンド100から電動車両200へと供給される電力(放電電力)を50kW程度としてもよい。
In the above description, an example in which the discharged power v 1 (t) is smaller than the charged power u 1 (t) has been described, but the discharged power can be set larger. . For example, the power (charging power) drawn from
上記のような構成においては、電力系統11から引き込まれる電力が比較的小さいので、キュービクルのような高電圧受電設備を充電ステーションに設置する必要はない。そうであるにも拘らず、電動車両200への充電を大電力で行い、短時間で完了させることができる。
In the configuration as described above, since the power drawn from the
その場合には、それぞれの蓄電装置100の内部において、蓄電池110が多段に(つまり複数個)設けられているような構成とすればよい。例えば蓄電池110が2段に設けられている構成においては、電力系統11から前段の蓄電池110に供給される電力を充電電力u1(t)等とし、前段の蓄電池110から後段の蓄電池110へと供給される電力を放電電力v1(t)等とすれば、以上に説明したものと同様の方法で、総供給電力にピークが生じることを防止することができる。
In that case, the
尚、上記構成においても、充電電力u1(t)等は放電電力v1(t)等よりも大きくなるように設定される。また、後段の蓄電池110から電動車両200へと供給される電力は、充電電力u1(t)等、及び放電電力v1(t)等のいずれよりも大きくなるように設定される。
Also in the above configuration, the charging power u 1 (t) and the like are set to be larger than the discharging power v 1 (t) and the like. Further, the electric power supplied from
本発明の第2実施形態について、図9を参照しながら説明する。第2実施形態に係る蓄電装置は、所謂HEMSの一部として、一般の家庭300に設置される蓄電装置100Aとして構成されている。図9の例では、特定の地域においてHEMSを備える家庭300がN軒存在しており、各家庭300に蓄電装置100Aが設けられている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power storage device according to the second embodiment is configured as a
電力系統11から各家庭300への電力供給は、蓄電装置100Aを介して行われる。電力系統11、管理サーバー12、及び複数台の蓄電装置100Aは、これら全体で、電力系統11から複数の蓄電装置100Aに電力を供給する電力供給システム10Aを構成している。
Power supply from
それぞれの蓄電装置100Aは、電力系統11から供給される電力を蓄電池110Aに蓄えておき、必要に応じて蓄電池110Aから放電された電力を家庭300に供給する。家庭300では、当該電力を電力負荷310に供給して消費する。電力負荷310とは、例えばエアコンなどのような電力消費機器である。
Each
各家庭300においては、例えば電力料金の安い夜間において蓄電装置100Aへの充電を行っておき、当該電力を昼間において消費することで、当該家庭300における電力消費を平準化することができる。
In each
尚、蓄電装置100A及びその各部を示す符号には「A」を付しているのであるが、蓄電装置100Aの構成、及び制御部120によって行われる処理の内容は、第1実施形態において説明したものと同様である。
Although “A” is attached to the reference numeral indicating the
本実施形態においても、1つの集中管理装置が統括的な制御を行うのではなく、それぞれの蓄電装置100Aが互いに独立に(自律分散的に)制御を行うことで、各蓄電池110Aの充放電が行われる。このような態様でありながら、総供給電力にピークが生じることが防止されるので、電力会社は予備の発電機を過剰に用意しておく必要が無い。その結果、各家庭300が支払う電力価格が更に抑制されるという効果が期待できる。
Also in the present embodiment, charge and discharge of each
各家庭300で消費される電力を平準化するための方法としては、集中管理装置が電力価格を適宜決定することによって電力需要を調整する、所謂ダイナミックプライシング方式も知られている。しかしながら、そのような態様においては、電力平準化のために適切な電力価格を設定するための複雑な演算を、集中管理装置が常に行い続ける必要がある。
As a method for leveling the power consumed by each
これに対し、本実施形態の管理サーバー12は、総供給電力を測定し、これを簡単な演算で電力価格に変換(図2を参照)して送信する処理のみを行っている。このように、本実施形態では、複雑な演算や統括制御のための集中管理装置を備えることなく、極めて簡単な構成としながらも総供給電力のピークを抑制することができる。
On the other hand, the
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. That is, those to which those skilled in the art appropriately modify the design of these specific examples are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each specific example described above and its arrangement, material, conditions, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is equipped can be combined as much as technically possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the feature of the present invention is included.
10,10A:電力供給システム
11:電力系統
12:管理サーバー
100:充電スタンド
100A:蓄電装置
110,110A:蓄電池
120:制御部
121:蓄電量検知部
122:価格取得部
10, 10A: power supply system 11: power system 12: management server 100: charging
Claims (5)
前記電力系統から供給される電力を蓄える蓄電部(110)と、
前記蓄電部に蓄えられている電力量である蓄電量を検知する蓄電量検知部(121)と、
前記電力系統から供給される電力の電力価格を取得する価格取得部(122)と、
前記蓄電部への充電を開始するタイミング、及び充電を終了するタイミングを、前記電力価格と前記蓄電量とに基づいて決定する制御部(120)と、を備え、
前記電力価格は、前記電力系統からそれぞれの前記蓄電装置へ供給される電力の合計値である総供給電力、に反比例する大きさとなるように更新されるものであり、
前記電力価格が更新されてから、当該電力価格が前記価格取得部によって取得されるまでの時間である遅延時間が、所定の設定範囲に収まるように構成されている蓄電装置。 One of the plurality of storage devices (100, 100A) to which power is supplied from the power system (11),
A storage unit (110) for storing power supplied from the power system;
A storage amount detection unit (121) that detects a storage amount that is an amount of power stored in the storage unit;
A price acquisition unit (122) for acquiring the power price of the power supplied from the power system;
The control unit (120) determines timing to start charging the storage unit and timing to end charging based on the power price and the storage amount.
The power price is updated so as to be inversely proportional to a total supplied power which is a total value of power supplied from the power system to each of the power storage devices,
A power storage device configured such that a delay time, which is a time from when the power price is updated to when the power price is acquired by the price acquisition unit, falls within a predetermined setting range.
前記電力価格が所定の下限価格以下となり、且つ、前記蓄電量が所定の下限蓄電量以下となったタイミングにおいて、前記蓄電部への充電を開始する、請求項1に記載の蓄電装置。 The control unit
The power storage device according to claim 1, wherein charging of the power storage unit is started at a timing when the power price falls below a predetermined lower limit price and the storage amount falls below a predetermined lower limit storage amount.
前記蓄電量が、前記下限蓄電量よりも小さな値として設定された限界蓄電量まで低下したときには、前記電力価格の値に基づくことなく前記蓄電部への充電を開始する、請求項2に記載の蓄電装置。 The control unit
When the said amount of electrical storage falls to the limit electrical storage amount set as a value smaller than the said minimum electrical storage amount, charge to the said electrical storage part is started based on the value of the said electric power price, It is characterized by the above-mentioned. Power storage device.
前記遅延時間を、前記最大蓄電量を除した上で、前記蓄電部から放電される電力の値を掛けることによって正規化したものをTとしたときに、
前記設定範囲は、少なくとも
1/2(1−xC)<T<1−xC
の式が成立するような範囲である、請求項3に記載の蓄電装置。 What is normalized by dividing the lower limit storage amount by the maximum storage amount, which is the maximum value of the storage amount, is x C ,
Let T be a normalized value obtained by dividing the maximum storage amount by the delay time and multiplying the value by the power discharged from the storage unit.
The setting range is at least 1/2 (1-x C ) <T <1-x C
The power storage device according to claim 3, which is a range in which the equation of is established.
前記蓄電装置として、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の蓄電装置が用いられ、
前記電力価格を、前記総供給電力に反比例する大きさとなるように更新し、
更新された前記電力価格をそれぞれの前記蓄電装置に向けて送信する管理サーバー。 A management server (12) of a power supply system for supplying power from a power system to a plurality of power storage devices,
The power storage device according to any one of claims 1 to 4 is used as the power storage device.
Updating the power price to be inversely proportional to the total supply power;
A management server that transmits the updated power price to each of the power storage devices.
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