CN101667735B

CN101667735B - 二次电池的电力控制方法

Info

Publication number: CN101667735B
Application number: CN200810212483.6A
Authority: CN
Inventors: 福原基广
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: CN101667735A

Abstract

本发明提供一种二次电池的电力控制方法，其目的是提供高效运行在组合输出电力变动的发电装置和电力贮藏补偿装置向电力系统供给电力的并网系统中构成电力贮藏补偿装置、补偿发电装置的输出电力变动的多个二次电池的方法。所述二次电池的电力控制方法，把多个二次电池分成恒定电力控制组和随时响应组，把为补偿发电装置的输出电力的变动对于全部二次电池提供的要输入输出的电力中的、预定的恒定的输入输出电力分配给“恒定电力控制”组，把剩余的电力分配给随时响应组，控制属于各组的二次电池的输入输出电力。

Description

二次电池的电力控制方法

技术领域

本发明涉及将风力发电装置等的输出电力变动的发电装置、和具有多个二次电池的电力贮藏补偿装置组合起来向电力系统供给电力的并网系统(GridConnection System)中的二次电池的电力控制方法。

背景技术

近年来，从风力、太阳光、地热等产生电力的自然能发电装置倍受关注，正在实用化。自然能发电装置，因为是不使用石油等有限的资源、而使用自然中无穷尽存在的能源的清洁的发电装置，能够抑制二氧化碳的排放，所以从防止地球变暖的观点出发，引入的企业、地方自治团体等会持续增加。

但是，因为由自然界形成的能时刻变动，所以在自然能发电装置中存在不能避免输出电力变动的这样一个对于普及的障碍。因此，为消除该障碍，在采用自然能发电装置的场合，理想的是构建组合该自然能发电装置、和把多个二次电池作为主构成设备的电力贮藏补偿装置的电网接入(发电)系统。

在二次电池中，特别是钠-硫电池，能密度高，能够在短时间内输出高输出，而且高速响应性优良，所以通过附设控制充电以及放电的双向变换器，适合用于补偿在数百毫秒～数秒数量级内能够产生的、自然能发电装置的输出变动。换言之，可以说，在自然能发电装置上组合把多个钠-硫电池作为构成设备的电力贮藏补偿装置的并网系统，是希望的发电系统。

另外，和后述的本发明的课题相同的课题的现有技术似乎不存在。

但是，在组合自然能发电装置、和把多个二次电池作为主结构设备的电力贮藏补偿装置的电网接入(发电)系统中存在以下的课题。

首先，是要消除或者缩小各二次电池中实际的剩余容量和管理值之间产生的偏差。一般，二次电池的剩余容量，可以通过从初始设定的剩余容量把充电·放电的电流值取入顺控器等的控制装置进行加减(例如充电时加、放电时减)累计来求取、进行管理。此时，进行电流值的模拟/数字变换，伴随该过程要产生小的误差。于是，该误差，加减累计的次数越多，越容易变大。另一方面，和自然能发电装置组合构建并网系统的二次电池，补偿频繁变动的自然能发电装置的输出电力，承担平滑(使恒定)作为并网系统的总发电电力的作用。因此，各个二次电池的输入输出电力的变动变得频繁，因此加减累计的次数增加，上述误差变大，在实际的剩余容量和管理值之间容易产生大的偏差。当在二次电池中在实际的剩余容量和管理值之间产生偏差时，能够产生充电突然停止不能继续充电或者放电突然停止不能继续放电、或在正在补偿自然能发电装置的输出变动的过程中停止了这样的问题。鉴于这样的情况，消除或者减小各二次电池中实际的剩余容量和管理值之间产生的偏差是重要的课题。

另外，在并网系统中，为高精度管理构成电力贮藏补偿装置的多个二次电池各个的剩余容量，例如需要定期放电到放电结束，进行充电，根据需要充电到充电结束，在放电结束或者充电结束时需要修正或者重新设定剩余容量的管理值。但是，等到放电结束的二次电池，其后在到充电到一定量之前，不能用于放电方向的变动电力的补偿，同样，等到充电结束的二次电池，其后在到放电到一定量之前，不能用于充电方向的变动电力的补偿。因此，至少不能使全部二次电池同时放电到放电结束或者充电到充电结束。由于这样的情况，如何使各二次电池放电到放电结束或者充电到充电结束，来修正或者重新设定剩余容量的管理值，就成为课题之一。

从别的观点出发，特别是在二次电池是钠-硫电池的场合，作为课题可以举出，提供不依赖自然能发电装置的输出电力的状况能够高效运行钠-硫电池的方法。例如，在自然能发电装置的输出电力大，其值和作为并网系统的总发电电力的运行计划值之间的差小的场合，各钠-硫电池的输出降低。这样一来，因为不能得到通过发电时的放热产生的热，所以辅助设备(加热器)损失增加，作为钠-硫电池运行效率会降低。因为自然能发电装置的输出电力大，作为并网系统是希望的，所以即使在该场合，也希望有能够高效运行钠-硫电池的方法。

发明内容

本发明是鉴于这样的事情提出的，反复研究的结果，发现通过以下的措施，能够解决上述课题。

亦即，根据本发明，提供一种二次电池的电力控制方法，其为在将输出电力变动的发电装置和电力贮藏补偿装置组合起来向电力系统供给电力的并网系统中构成电力贮藏补偿装置、补偿发电装置的输出电力变动的多个二次电池进行电力控制方法，该方法包含下述步骤：把多个二次电池分成恒定电力控制组和随时响应组；把为补偿发电装置的输出电力的变动对于全部二次电池给予的要输入输出的电力中的、预定的恒定的输入输出电力分配给恒定电力控制组，把剩余的输入输出电力分配给随时响应组，来控制属于各组(恒定电力控制组以及随时响应组)的二次电池的输入输出电力。

理想的是，在本发明的二次电池的电力控制方法中，互换分成恒定电力控制组和随时响应组的多个二次电池。

恒定电力控制组和随时响应组之间的二次电池的互换，可以按每隔一定时间等的规则来进行，也可以根据二次电池的状态来进行。例如，可以在一周左右在恒定电力控制组和随时响应组之间使二次电池轮换。通过进行二次电池的互换，能够延长到剩余容量的误差扩大的允许时间和防止仅使用特定二次电池组的不平衡状态，在进行互换时，既可以把属于一组的全部二次电池转移到另一组，也可以给每个二次电池赋予优先顺序，或者把二次电池进行和上述组不同的分组，按照每一子组从一组转移到另一组。

理想的是，在本发明的二次电池的电力控制方法中，变更属于恒定电力控制组和随时响应组的二次电池的数目。

理想的是，在本发明的二次电池的电力控制方法中，把上述随时响应组进一步分成延迟响应组和瞬时响应组，把已分配给随时响应组的要输入输出的电力中的、施行了一次延迟滤波处理(primary delay filter process)的输入输出电力，分配给延迟响应组，把剩余的输入输出电力分配给瞬时响应组，控制属于各组(延迟响应组以及瞬时响应组)的二次电池的输入输出电力。

延迟响应组是为求得瞬时响应组所必要的控制组。通过扣除具有某时间常数的延迟的控制量能够抽出瞬时响应组的控制量。

理想的是，在本发明的二次电池的电力控制方法中，进而把上述延迟响应组分成多个组(例如延迟响应组A、延迟响应组B、延迟响应组C、...)，给各组(上述的延迟响应组A、延迟响应组B、延迟响应组C、...)分配改变时间常数施行了一次延迟滤波处理的多个输入输出电力，控制属于各组(上述的延迟响应组A、延迟响应组B、延迟响应组C、...)的二次电池的输入输出电力。

在本说明书中，所谓施行一次延迟滤波处理(或者施行一次延迟处理)，是指与施行一次延迟滤波处理前的状态相比抑制并减慢变动，作为一次延迟滤波处理，例如可以举出在给二次电池分配的控制量的上次值和此次值的差上乘以时间常数进行累计的处理。因为和自然能发电装置组合起来构建并网系统的二次电池，承担着补偿时刻变动的自然能发电装置的输出电力、平滑(使恒定)作为并网系统的总发电电力的作用，所以各个二次电池的输入输出电力的变动容易变得频繁，但是对于为补偿自然能发电装置的输出电力的变动而对二次电池给予的要输入输出的电力，如果施行一次延迟滤波处理，则能够从实际的自然能发电装置的输出电力(或者从要补偿的电力)，得到变动被抑制而变弱了的电力。把该电力分配给延迟响应组。另一方面，在瞬时响应组中，为补偿自然能发电装置的输出电力的变动，通过从对二次电池给予的要输入输出的电力中扣除延迟响应组的补偿量，来分配迅速变动的补偿电力。

理想的是，在本发明的二次电池的电力控制方法中，给各二次电池的输入输出电力设置上限值，合计对各二次电池给予的要输入输出的电力的值和上限值的差，把得到的总不足电力再分配给各二次电池。

本发明的二次电池的电力控制方法，适合使于二次电池是钠-硫电池的场合。

本发明的二次电池的电力控制方法，适合用于输出变动的发电装置是使用风力、太阳光、地热中的一种或者两种以上的自然能的自然能发电装置的场合。

本发明的二次电池的电力控制方法，是在将输出变动的发电装置和电力贮藏补偿装置组合起来向电力系统供给电力的并网系统中控制构成电力贮藏补偿装置的多个二次电池的方法。在本说明书中，所谓构成多个二次电池的一个二次电池，是指在控制单位上与别的二次电池区分开的二次电池。不是由单电池的数目、模块电池的数目、输出的大小等来决定。例如，在二次电池是钠-硫电池、该钠-硫电池构成电力贮藏补偿装置的场合，把置于一个双向变换器的控制下的钠-硫电池，作为一个钠-硫电池对待。希望二次电池(钠-硫电池)，全部都是相同的额定容量，但是未必要一定相同。

在本说明书中，输出电力也简单记述为输出。

本发明的二次电池的电力控制方法，因为把多个二次电池分成恒定电力控制组和随时响应组，把为补偿发电装置的输出电力的变动而对于全部二次电池给予的要输入输出的电力中的，预定的恒定的输入输出电力分配给恒定电力控制组，把剩余的电力分配给随时响应组，控制属于各组的二次电池的输入输出电力，所以分配属于恒定电力控制组的二次电池，以使总是输入输出恒定电力(充放电)。因此，至少对于属于恒定电力控制组的二次电池，能够定期地放电到放电结束或者充电到充电结束，在该处(在放电结束或者充电结束)能够修正或者重新设定剩余容量的管理值。因此，在各二次电池中在实际的剩余容量和管理值之间产生的偏差，至少能定期地消除。其结果，不会存在大的偏差。因此不容易产生二次电池突然结束充电不能继续充电或者突然结束放电不能继续放电、在补偿自然能发电装置的输出变动中间停止这样的问题。

本发明的二次电池的电力控制方法，在其优选的形态中，因为互换分成恒定电力控制组和随时响应组的多个二次电池，所以对于全部二次电池，能够修正或者重新设定剩余容量的管理值。另外，能够谋求多个二次电池的利用率的均等化。

本发明的二次电池的电力控制方法，在其优选的形态中，因为变更属于恒定电力控制组和随时响应组的二次电池的数目，所以能够根据发电装置的输出变动量，高效率地输入输出二次电池具有的能量。

本发明的二次电池的电力控制方法，在其优选的形态中，因为进而把随时响应组分成延迟响应组和瞬时响应组，把已给予随时响应组要输入输出的电力中的，施行了一次延迟滤波处理的输入输出电力分配给延迟响应组，把剩余的电力分配给瞬时响应组，控制属于各组(延迟响应组以及瞬时响应组)的二次电池的输入输出电力，所以属于延迟响应组的二次电池，施行一次延迟滤波处理后(被平滑化)被分配，以使输入输出(充放电)与自然能发电装置的输出变动相比变动被抑制的(变弱的)电力。因此，关于属于延迟响应组的二次电池，剩余容量的计算中的、加减累计有关充电、放电的电流值的次数变少，与此伴随的误差变小，二次电池的实际的剩余容量和管理值之间产生的偏差变小。因此，不容易产生二次电池突然结束充电不能继续充电或者突然结束放电不能继续放电、在补偿自然能发电装置的输出变动的过程中停止这样的问题。

本发明的二次电池的电力控制方法，在其优选的形态中，因为进而把延迟响应组分成多个组，给各组分配改变时间常数施行了一次延迟滤波处理的多个电力，控制属于各组的二次电池的输入输出电力，所以能够一方面补偿自然能发电装置的输出变动、同时能够对于更多的二次电池进行分配，以使输入输出(充放电)与自然能发电装置的大的输出变动相比变动被抑制了的(变弱的)电力。于是，由此对于更多的二次电池，能够更加减少剩余容量的计算中的、加减累计充电、放电涉及的电流值的次数，更加减小与此伴随的误差。于是，能够在更多的二次电池中，减小实际的剩余容量和管理值之间产生的偏差，能够使更多的二次电池避免突然结束充电而不能继续充电或者突然结束放电而不能继续放电、在补偿自然能发电装置的输出变动的过程中停止这样的问题。

本发明的二次电池的电力控制方法，因为给各二次电池的输入输出电力设置上限值，合计给予各二次电池的要被输入输出的电力的值和上限值的差，给各二次电池重新分配得到的总不足电力，所以能够根据各二次电池的状态(剩余容量的值)控制输入输出电力，而且，作为构成电力贮藏补偿装置的二次电池的全体，起到补偿自然能发电装置的输出变动的作用，能够平滑(使恒定)作为并网系统的总发电电力。因此，能够进行不受分担的特定的二次电池或者组的上限值影响的补偿。

根据本发明的二次电池的电力控制方法，特别在二次电池是钠-硫电池的场合，能够根据和作为并网系统的总发电电力的运行计划值之间的差变更属于恒定电力控制组的钠-硫电池的数目。因为至少属于恒定电力控制组的钠-硫电池的输出电力不降低，所以在属于恒定电力控制组的钠-硫电池中能够得到通过发电时的放热产生的热量，能抑制辅助设备(加热器)损失。因此，与给全部钠-硫电池分配相同的控制量的场合相比，能够进行更高效率的运行。

根据用本发明的二次电池的电力控制方法控制的、作为二次电池例如使用钠-硫电池的电力贮藏补偿装置，能够长期连续补偿自然能发电装置的输出变动。因此，会显著提高并网系统长期运行时的可靠性。

根据本发明的二次电池的电力控制方法，因为一边用包含二次电池的电力贮藏补偿装置进行自然能发电装置的变动补偿，同时能够进行对能量(kWh)不作贡献的瞬时响应组的设定，所以即使产生由于二次电池的故障引起的容量恶化，通过把恶化了的二次电池分配给瞬时响应组，能够抑制对于装置全体的影响。因此，能够构建更加廉价的电力贮藏补偿装置，作为自然能发电装置的并网系统能够抑制冗余性(冗余设备的数目)。

附图说明

图1是表示具有输出变动的发电装置和电力贮藏补偿装置的并网系统的一例的系统结构图。

图2是表示钠-硫电池的剩余容量率(％)和电压(V)的相关的图表。

图3是表示决定对于并网系统中的钠-硫电池(电力贮藏补偿装置)全体的电力基准控制量的逻辑的框图。

图4是表示向各钠-硫电池3分配电力基准控制量的逻辑的框图。

图5是表示实施例中的模拟结果的图表，表示每一时间(区间)的、运行计划值、总电力、钠-硫电池全体的电力、风力发电装置全体的电力、辅助设备的电力的变化。

图6是表示实施例中的模拟结果的图表，表示每一时间(区间)的、属于恒定电力控制组、延迟响应组、瞬时响应组各组的钠-硫电池的电力的变化。

图7是表示实施例中的模拟结果的图表，表示运行计划值在一定时间(区间)中的、运行计划值和总电力的差。

图8是表示实施例中的模拟结果的图表，将采样周期取为1秒来评价运行计划值和总电力的差(偏差)。

符号说明

1电力系统

3钠-硫电池

4双向变换器

5电力贮藏补偿装置

6辅助设备

7风力发电装置

8并网系统

9变压器

31比例积分控制器

32比例控制器

34限幅器

35滤波器

36滤波器

41滤波器

42限幅器

43、44、45限幅器

46、47、48除法器

49修正量分配器

141、142、143、145功率计

具体实施方式

下面对于本发明适当参照附图说明实施形态，但是本发明不应该理解为限定于这些实施形态。在无损本发明的要义的范围内，根据专业人员的知识，可以添加各种变更、修正、改良、替换。例如，附图表示本发明的合适的实施形态，但是本发明不受附图中表示的形态或者附图中表示的信息的限制。在实施或者验证本发明时，可以使用和在本说明书中记述的方法同样的或者等价的方法，合适的方法是以下记述的方法。

首先说明并网系统。图1表示的系统结构图，表示具有输出变动的发电装置和电力贮藏补偿装置的并网系统的一例。图1表示的并网系统8，具有把风力变为风车的旋转使发电机旋转的风力发电装置7(自然能发电装置)和电力贮藏补偿装置5。电力贮藏补偿装置5具有：作为可贮藏并输入输出电力的二次电池的钠-硫电池3、具有直流/交流变换功能的双向变换器4、以及变压器9。双向变换器4例如可以由斩波器和逆变器或者逆变器构成。

在并网系统8中，风力发电装置7具有No.1～No.m(m是大于1的整数)的m系列，钠-硫电池3(电力贮藏补偿装置5)具有No.1～No.n(n是大于1的整数)的n系列。钠-硫电池3(电力贮藏补偿装置5)被分成恒定电力控制组(z个)和随时响应组(y+x个)，被分在随时响应组中的钠-硫电池3进而被分成延迟响应组(y个)和瞬时响应组(x个)。

在一个电力贮藏补偿装置5中包含的钠-硫电池3，作为全体作为一个钠-硫电池3对待。另外，一般，在并网系统中，作为发电装置，增加自用发电装置，作为负荷存在钠-硫电池的加热器或者其他辅助设备，在并网系统8中省略了。在本发明的二次电池的电力控制方法中，只要将它们考虑成在输出变动的发电装置(风力发电装置7)发出的电力中包含的电力(加或减的电力)即可。

在并网系统8中，在电力贮藏补偿装置5中进行钠-硫电池3的放电，用功率计142测定的电力P_N补偿通过风力发电装置7发出的电力(用功率计143测定的电力P_W，其中包含用功率计145测定的辅助设备6的电力P_H)的输出变动。具体说，作为并网系统8整体输出的电力(用功率计141测定的电力P_T)，控制钠-硫电池3的放电(即电力P_N)，以使满足P_T＝P_W+P_N＝恒定(P_N＝P_T-P_W)，由此，使作为并网系统8整体输出的电力P_T(也称总电力P_T)成为稳定的质量好的电力，例如供给配电变电所和电力消费者之间的电力系统1。另外，在辅助设备6中包含钠-硫电池3的加热器、控制用电源等。

在并网系统8中，按照通过风力发电装置7发出的电力P_W的输出变动，在电力贮藏补偿装置5中进行钠-硫电池3的充电。具体说，通过控制钠-硫电池3的充电(即电力-P_N)，使得用功率计测定的电力P_N成为P_N＝-P_W，消费变动的电力P_W，能够使作为并网系统8整体输出的电力P_T成为0。

在使钠-硫电池3放电的场合和充电的场合的任何一种场合，在电力贮藏补偿装置5中，根据来自风力发电装置7的输出(电力P_W)，通过变更双向变换器4的控制量(控制目标值)使钠-硫电池3充电或者放电，来输入或者输出补偿风力发电装置7的输出，吸收风力发电装置7的输出变动。因为使用几乎不排放二氧化碳的自然能发电装置(风力发电装置7)以及钠-硫电池3(电力贮藏补偿装置5)，能够供给稳定的质量好的电力，所以可以说并网系统8是理想的发电系统。

下面参照图3以及图4，说明在图1所示的并网系统8中使和系统的交易电力成为运行计划值Pp(设定值)的场合中的、钠-硫电池3的电力控制方法。图3是表示决定对于并网系统8中的钠-硫电池3(电力贮藏补偿装置5)全体的电力基准控制量Ps的逻辑的框图。另外，图4是表示向各钠-硫电池3分配其电力基准控制量Ps的逻辑的框图。

如图3所示，把以从运行计划值Pp减去通过风力发电装置7发出的电力PW得到的值为基础、施行了比例控制器32的比例操作以及通过限幅器34切去设定值以上的值得到的值、和以从运行计划值Pp中减去(为求得电力基准控制量Ps的)现时刻的总电力P_T得到的值为基础施行了比例积分控制器31的比例操作和积分操作得到的值相加，由此可求得电力基准控制量Ps。该电力基准控制量Ps，相当于为了补偿风力发电装置7的输出的变动对于全部钠-硫电池3给予的要输入输出的电力。

图4所示的恒定电力控制量Pc是预先设定好的恒定值，将该恒定电力控制量Pc对于属于恒定电力控制组的z个钠-硫电池3全体进行分配。然后，恒定电力控制量Pc进而通过除法器48分成1/z分配，通过限幅器45切去设定值以上的值后的电池控制量PM3，被分配给属于恒定电力控制组的各钠-硫电池3(严格说是分配给控制它们的双向变换器4)。限幅器45的设定值(上限值)，可以对于通过除法器48分成1/z分配后的每一控制量个别设定。

另一方面，对于属于随时响应组(延迟响应组以及瞬时响应组)的(y+x)个钠-硫电池3全体，分配从电力基准控制量Ps中减去恒定电力控制量Pc得到的值(控制量)。另外，在从电力基准控制量Ps中减去时，恒定电力控制量Pc，预先切去限幅器42的设定值以上的值。设置限幅器42的意义在于，因为恒定电力控制量Pc是由电力贮藏补偿装置5的运行者(用户)设定的设定值，所以对于属于恒定电力控制组的z个钠-硫电池3，有恒定电力控制量Pc超过的情况(担心)，所以要对其进行限制。在超过的场合，因为当从全补偿量(电力基准控制量Ps)中原样不变减去该恒定电力控制量Pc(设定值)时补偿量会失常，所以用预先对于属于恒定电力控制组的z个钠-硫电池3分配的恒定电力控制量Pc的上限值进行限制。

给随时响应组分配的控制量，对其一部分，通过滤波器41(例如时间常数60秒)施行一次延迟处理，对于属于延迟响应组的y个钠-硫电池3全体进行分配。进而，给延迟响应组分配的控制量，通过除法器47分成1/y分配，在切去限幅器44的设定值以上的值后，作为电池控制量P_M2，给属于延迟响应组的各钠-硫电池3(严格讲是分配给控制它的双向变换器4)分配。限幅器44的设定值(上限值)，对于每一个通过除法器47分成1/y分配后的控制量，可以个别设定。

在分配给随时响应组的控制量中，减去了对于属于延迟响应组的y个钠-硫电池3全体分配的控制量的值，对于属于瞬时响应组的x个钠-硫电池3全体进行分配。进而，给瞬时响应组分配的控制量，通过除法器46分成1/x进行分配，在切去限幅器43的设定值以上的值后，作为电池控制量P_M1，给属于瞬时响应组的各钠-硫电池3(严格讲是分配给控制它的双向变换器4)分配。限幅器43的设定值(上限值)，对于每一个通过除法器46分成1/x分配后的控制量，可以个别设定。

延迟响应组和瞬时响应组的控制量的分配的决定，在风力发电装置7的变动量大时，具体说例如在数秒期间变动4000kW时，分配成使瞬时响应组分担4000kW。通过这样的分配，恒定电力控制组、以及随时响应组(延迟响应组)的输入输出电力，就可被稳定地控制。

在对于恒定电力控制组的电池控制量P_M3的计算中，因为设定了限幅器45，所以与把对于属于恒定电力控制组的z个钠-硫电池3全体分配的控制量通过除法器48分成1/z分配的值(即限幅器45的输入值)相比，通过限幅器45后的、实际给各钠-硫电池3分配的电池控制量P_M3(即限幅器45的输出值)有时小。这点在延迟响应组(限幅器44)、瞬时响应组(限幅器43)也同样。因此，计算各限幅器43、44、45的输入值和输出值的差的合计值，将其进行再分配。该合计值(控制量)本来相当于要给某个钠-硫电池3分配的控制量的不足数量。再分配，具体说，是通过把合计值通过修正量分配器49加在各限幅器43、44、45的输入值上来进行。该再分配，(在图4中未表示，)优选在修正量分配器49中，对于每一单个的限幅器管理输入值、输出值以及设定值(上限值)，分配给(加在输入值上)对于输入值设定值大的限幅器的输入侧。

再分配如下进行。亦即，属于恒定电力控制组以及随时响应组中的延迟响应组的钠-硫电池3的输入输出电力，对于全补偿量(应该补偿的电力量、电力基准控制量Ps)有时不足，当然，随时响应组中的瞬时响应组负担该不足的控制量。但是，因为属于瞬时响应组的钠-硫电池3也有上限值，所以当不进行再分配时就不能控制全补偿量(电力基准控制量Ps)。因此，在各组分担的初级控制量上合计不足控制量，以各单元的上限值和初级控制量的比率再分配不足控制量。

当如上述求电池控制量P_M1、电池控制量P_M2、电池控制量P_M3，控制属于各组的钠-硫电池3时，属于恒定电力控制组的钠-硫电池3，就变得与通过风力发电装置7发出的电力P_W的变动无关地进行充电、放电。因此，对于属于恒定电力控制组的钠-硫电池3，通过恒定电力控制量Pc的设定，就能够控制成使充电到充电结束或者放电到放电结束。例如，当接近充电结束时，因为电池电压上升，所以检测该现象，就能够修正或者重新设定属于恒定电力控制组的钠-硫电池3的剩余容量管理值。

图2是表示钠-硫电池的剩余容量率(％)和电压(V)的相关的图表。从图2的相关曲线21可知，作为钠-硫电池的(一般的)特性，在剩余容量率大致在40～90％中电压不依赖剩余容量率而维持恒定。然后，继续充电，当剩余容量率大致成为95％时，电压上升。因此，如果预先设定在电压上升处的电压的值和容量的关系，则继续充电，在成为该电压时就能够修正(重新设定)剩余容量管理值。此外，根据图2，因为在放电结束时电压也变化(下降)，所以同样在放电结束时能够修正(或者重新设定)剩余容量管理值。

另一方面，属于随时响应组(延迟响应组以及瞬时响应组)的钠-硫电池3，对应通过风力发电装置7发出的电力P_W的变动进行充电·放电，以对该变动进行补偿。因此，通常，属于随时响应组的钠-硫电池3就被控制成充电到充电结束或者放电到放电结束。

因为给属于随时响应组中的延迟响应组的钠-硫电池3，分配了通过滤波器41施行了一次延迟处理的控制量，所以对于通过风力发电装置7发出的电力P_W的频繁的变动，属于延迟响应组的钠-硫电池3被抑制地(响应变慢地)进行充电·放电。因此，输入输出电力的变动次数，比通过风力发电装置7发出的电力P_W的增加、减小的次数少。

因为给属于随时响应组中的瞬时响应组的钠-硫电池3，分配从时刻变动的通过风力发电装置7发出的电力P_W中减去一定的控制量(给恒定电力控制组分配的恒定电力控制量Pc)以及施行了一次延迟处理的控制量(给延迟响应组分配的控制量)的控制量，所以对于时刻变动的通过风力发电装置7发出的电力P_W，属于瞬时响应组的钠-硫电池3，瞬时进行充电·放电。因此，充电·放电的切换次数，和通过风力发电装置7发出的电力P_W的增加、减小的次数大体相等。

如果定期互换属于恒定电力控制组的钠-硫电池3、和属于随时响应组的钠-硫电池3，则能够修正(重新设定)全部钠-硫电池3的剩余容量管理值。具体说，优选全部钠-硫电池3，按顺序属于恒定电力控制组、延迟响应组、瞬时响应组来组成循环。此时，在从恒定电力控制组移动时，为确保充电·放电的自由度，希望不使其处于结束或者放电结束的附近。

【实施例】

(实施例1)构建基于图1所示的并网系统8的并网系统，进行了本发明的二次电池的电力控制方法的模拟。条件是，取15个额定电力2MW(合计为30MW)的钠-硫电池，风力发电装置合计的额定电力是51MW。

运行计划值Pp，在每一时间(区间)变更，如表1那样设定。15个钠-硫电池，如表2那样分组，对于属于恒定电力控制组的6个钠-硫电池，在每一时间(区间)，如表2分配恒定电力控制量。

【表1】

No.	区间(Sec)	运行计划值Pp(kW)
			1	0-100	0→0
2	100-200	0→45000
			3	200-500	45000→45000
4	500-600	45000→0
			5	600-700	0→0

【表2】

设：给对于属于延迟响应组的7个钠-硫电池分配的控制量施行的一次延迟处理(与图4的滤波器41进行的处理相当)的时间常数为60秒(参照表2)。另外，设给总电力P_T施行的一次延迟处理(与图3的滤波器36进行的处理相当)的时间常数为1秒，给风力发电装置全体的电力P_W施行的一次延迟处理(与图3的滤波器35进行的处理相当)的时间常数为0.1秒，给从运行计划值Pp减去通过风力发电装置发出的电力P_W的值施行的比例控制器(与图3的比例控制器32相当)的比例带为40％，给从运行计划值Pp减去总电力P_T的值施行的比例积分控制器(与图3的比例积分控制器31相当)的比例带为75％，积分时间为100秒。另外，在本模拟中，在各限幅器中不设定上限值，使全部限幅器不起作用。

图5～图8表示模拟的结果。图5是表示每一时间(区间)的，运行计划值Pp、总电力P_T、钠-硫电池全体的电力P_N、风力发电装置全体的电力P_W、以及辅助设备的电力P_H的变化的图表。另外，图7是比图5放大显示运行计划值Pp为45000kW在一定的时间(区间)中的(参照表2)、运行计划值Pp和总电力P_T的差。进而，图8是做成以采样周期1秒的1分期间的区间平均，来评价运行计划值Pp和总电力P_T的差(偏差)的图表。根据图5、图7以及图8，可以确认：运行计划值Pp和总电力P_T的差极小，大致按照运行计划值Pp获得了总电力P_T。

图6是表示每一时间(区间)的、属于恒定电力控制组、延迟响应组、瞬时响应组各组的钠-硫电池的电力变化的图表。从图6可知，属于恒定电力控制组的钠-硫电池的电力恒定，属于瞬时响应组的钠-硫电池的电力与风力发电装置全体的电力P_W的变化(参照图5)相呼应，频繁变动。

根据本模拟，通过使全部15个钠-硫电池中的6个属于恒定电力控制组、使其中7个属于(如图6所示比瞬时响应组变动相当小)延迟响应组来进行控制，如上述。能够得到按照运行计划值Pp的总电力P_T。由此可知：对于15个中的6个这样的多数(4成)的钠-硫电池，能够定期消除在实际的剩余容量和管理值之间产生的偏差。另外，因为能够使15个中的13个(6个+7个)这样的大多数的钠-硫电池的输出电力几乎不降低地运行，所以能够充分确保通过发电时的放热产生的热。因此，可知能够抑制辅助设备(加热器)损失，实现高效运行。

本发明的二次电池的电力控制方法，可以在组合使用风力、太阳光、地热等自然能的输出变动的发电装置和电力贮藏补偿装置向电力系统供给电力的并网系统中，用作控制构成上述电力贮藏补偿装置的多个钠-硫电池的方法。

Claims

1.一种二次电池的电力控制方法，多个二次电池在通过将输出电力变动的发电装置和电力贮藏补偿装置组合起来向电力系统供给电力的并网系统中构成所述电力贮藏补偿装置并补偿所述发电装置的输出电力的变动，所述方法包括下述步骤：

把所述多个二次电池分成“恒定电力控制”组和“随时响应”组；和

把为补偿所述发电装置的输出电力的变动而对全部二次电池提供的要输入输出的电力中的、预定的恒定的输入输出电力分配给“恒定电力控制”组，把剩余的输入输出电力分配给“随时响应”组，来基于所属的组分别控制二次电池的输入输出电力，

把所述“随时响应”组进一步分成“延迟响应”组和“瞬时响应”组，把已提供给所述“随时响应”组的要输入输出的电力中的、施行了一次延迟滤波处理的输入输出电力分配给所述“延迟响应”组，把剩余的输入输出电力分配给“瞬时响应”组，控制属于各组的二次电池的输入输出电力，

对各二次电池的输入输出电力设置上限值，对提供给各二次电池的要输入输出的电力的值与所述上限值之差进行求和，把所得到的总的不足电力再分配给各二次电池。

2.根据权利要求1所述的二次电池的电力控制方法，其中，

互换分成“恒定电力控制”组和“随时响应”组的所述多个二次电池。

3.根据权利要求1所述的二次电池的电力控制方法，其中，

变更属于“恒定电力控制”组和“随时响应”组的二次电池的数目。

4.根据权利要求2所述的二次电池的电力控制方法，其中，

5.根据权利要求1所述的二次电池的电力控制方法，其中，

把“延迟响应”组进一步分成多个组，将通过改变时间常数施行了一次延迟滤波处理的多个输入输出电力分配给每个组，来基于所属的组分别控制二次电池的输入输出电力。

6.根据权利要求2所述的二次电池的电力控制方法，其中，

7.根据权利要求3所述的二次电池的电力控制方法，其中，

8.根据权利要求1所述的二次电池的电力控制方法，其中，

二次电池是钠-硫电池。

9.根据权利要求2所述的二次电池的电力控制方法，其中，

二次电池是钠-硫电池。

10.根据权利要求3所述的二次电池的电力控制方法，其中，

二次电池是钠-硫电池。

11.根据权利要求4所述的二次电池的电力控制方法，其中，

二次电池是钠-硫电池。

12.根据权利要求1所述的二次电池的电力控制方法，其中，

输出变动的发电装置是使用了风力、太阳光、地热中的至少一种的自然能发电装置。