CN102124219A - 风力发电用蓄电池控制系统及其控制方法 - Google Patents

风力发电用蓄电池控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明构筑一种控制系统，即，基于目前已知的在发电地的温度条件和风的条件下能使蓄电池寿命最长化的SOC及其他运用条件，构筑一种能够一边确立将蓄电池寿命最长化的控制方法、一边反馈到实际的风力发电·蓄电池系统中的控制系统。所述控制系统包括：风力发电·蓄电池系统；收集风力发电·蓄电池系统数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；基于收集的数据，评价蓄电池的运用和劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；使用利用蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息，计划蓄电池的运用方法使其满足所需寿命要件的蓄电池运用计划部；和按照蓄电池运用计划部的计划，对风力发电·蓄电池系统指示蓄电池的运用的蓄电池运用指示部。

Description

风力发电用蓄电池控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及在风力发电系统中，使风力发电的变动抑制用蓄电池长寿命化的控制系统及其控制方法。另外，涉及使包括蓄电池的系统成本为最小限度、使风力发电的收益最大化的风力发电系统的最佳运用。
背景技术
全球变暖对于全人类来说是重大的问题，为了延缓、抑制变暖的进展，世界各国正在发展节约能源的推进和不排出CO2的新能源的利用等。
在日本，为了减少CO2的排放，国家也制定了导入新能源的目标，实施补助金等，同时正在发展太阳光和风力等新能源发电的导入。
但是，虽然风力发电利用自然能源，具有不排放CO2的优点，但是发电输出功率不稳定，担心对电力系统有不良影响、电力质量下降。为了防止对上述电力系统的不良影响，广泛地实施在导入风力发电时，同时导入蓄电池系统。
图18表示风力发电系统中的输出变动抑制用蓄电池系统的例子。由风力发电产生的发电输出因风况不同而发生很大变动，直接流入电力系统时，对电力系统的电力质量产生不良影响。因此，通过使用铅蓄电池等蓄电池或锂离子电池、超级电容器等的蓄电系统，进行与风力发电输出状况相适应的蓄电系统输出。结果，通过联合电力系统与风力发电输出和蓄电系统输出，可以产生顺畅的系统输出，避免对电力质量的不良影响。
图19表示电力公司的风力发电的系统连接要件的一个例子。图的例子中，规定风力发电和蓄电池的联合输出功率的变动，将经1分钟平均化的值在20分钟内的最大值和最小值的差抑制在风力的额定输出功率的10％以下，要求满足上述系统连接要件。
已知蓄电池根据运用条件的不同，寿命有很大差异。由于将蓄电池用于抑制风力发电的输出功率变动是比较新的尝试，所以在蓄电池的运用条件中，满足风力发电的系统连接要件的同时，如何运用可控制的条件能够使电池的寿命最长寿命化，目前尚不清楚。一般认为与目前的产业用负荷均衡化(蓄积夜间电力，在负荷较多的白天放电)的用途不同，风力发电蓄电池系统，在没有满充电的部分充电状态PSOC(Percial State of Charge)下重复进行短时间的充放电。如上所述，即使在目前为止没有的运用条件下，也需要能够如下运用，即，抑制蓄电池的劣化，获得与风力发电机的寿命周期为等同以上的长寿命。
专利文献1公开了一种铅蓄电池的充放电状态(SOC)的控制方法。该方法在铅蓄电池充放电时，测量进入SOC下限范围内的次数，根据该次数使SOC水平上升。
另外，专利文献2公开了关于蓄电设备的保养的内容。其中主要公开了在进行蓄电设备的保养时通过短时间的放电进行所有蓄电池的容量检验，通过只更换容量不足的蓄电池来削减蓄电池更换的成本。
专利文献1：日本特开2004-186087号公报
专利文献2：日本特开2006-100000号公报
发明内容
专利文献1的方法不能在尚未确立实行什么样的SOC控制较好的风力发电系统中实施。另外，影响蓄电池的寿命的不仅有SOC，也与其他各种运用条件有关，但专利文献1的方法没有考虑到包含除SOC以外的运用条件的综合的控制方法。
关于在发电地的温度条件和风的条件下能够使蓄电池寿命最长化的SOC、和所有其他的运用条件，目前尚不清楚。但是，为了抑制全球变暖的进展，不能等待确立所有技术后再导入风力发电和风力发电用蓄电池系统。因此，本发明的第一课题是构筑一种系统，该系统一边对能够将蓄电池寿命最长化的控制方法进行评价，一边将其结果反馈到实际风力发电系统中。
本发明的第二课题是在具备蓄电池的风力发电·蓄电池系统整体中如何提高收益。即，该课题在于综合考虑由风力发电产生的利润和与系统联系相关的成本、蓄电池的成本等，构筑可以使收益最大化的发电系统。将来，风力发电电力根据电力质量的不同而有可能导致购买价格变化。另外，根据风力发电系统能否按预告的量发电，购买价格也有可能变化。在上述情况下，从收入和成本的均衡性方面考虑，也要求构筑能够使收益最大化的发电系统。
为了实现上述目的，本发明构筑了一种风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述风力发电用蓄电池控制系统设置有具有蓄电池的风力发电·蓄电池系统；收集在该风力发电·蓄电池系统中的蓄电池数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；基于利用该蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和寿命及劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；基于利用该蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息，计划蓄电池运用方法使其满足所需寿命要件的蓄电池运用计划部；和按照该蓄电池运用计划部的计划，指示上述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池的运用的蓄电池运用指示部。
另外，其特征在于，所述风力发电用蓄电池控制系统设置有具有蓄电池的风力发电·蓄电池系统；收集该风力发电·蓄电池系统中的蓄电池数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；基于利用该蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和寿命及劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；评价与上述蓄电池成本相关的信息的蓄电池成本评价部；评价成本的电力公司亏损评价部，所述成本包括向电力公司支付的系统连接亏损和由风力发电产生的收益的；基于利用该蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息及蓄电池成本信息及电力公司成本信息，计划成本最佳的蓄电池运用方法的蓄电池运用计划部；和按照该蓄电池运用计划部的计划，指示上述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池的运用的蓄电池运用指示部。
进而，本发明提供了一种风力发电用控制系统的控制方法，其特征在于，风力发电用蓄电池控制系统设置有风力发电·蓄电池系统；收集该风力发电·蓄电池系统数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；基于利用该蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；使用利用该蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息，计划蓄电池运用方法使其满足所需寿命要件的蓄电池运用计划部；和按照该蓄电池运用计划部的计划，对上述风力发电·蓄电池系统指示蓄电池运用的蓄电池运用指示部，上述风力发电用蓄电池控制系统的控制方法，在评价蓄电池的运用和劣化的关系、计划蓄电池运用使其满足所需寿命要件时，使用田口方法(Taguchi Method)(动态特性)求出蓄电池运用条件对蓄电池寿命及劣化部位的影响程度，对运用条件与蓄电池寿命及劣化部位的关系进行评价。
进而，本发明提供了一种风力发电用蓄电池控制系统的控制方法，其特征在于，所述风力发电用蓄电池控制系统设置有具有蓄电池的风力发电·蓄电池系统；收集该风力发电·蓄电池系统中的蓄电池的数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；基于利用该蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；评价与上述蓄电池成本相关的信息的蓄电池成本评价部；评价成本的电力公司成本评价部，所述成本包括向电力公司支付的系统连接亏损和由风力发电产生的收益；基于利用该蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息及蓄电池成本信息及电力公司成本信息，计划成本最佳的蓄电池的运用方法的蓄电池运用计划部；和按照该蓄电池运用计划部的计划，指示上述风力发电·蓄池系统中的蓄电池运用的蓄电池运用指示部，上述风力发电用蓄电池控制系统的控制方法，在评价蓄电池运用与劣化的关系、计划蓄电池运用使其满足所需的寿命要件时，使用田口方法(动态特性)求出蓄电池的运用条件对蓄电池寿命及劣化部位的影响程度，对运用条件与蓄电池寿命及劣化部位的关系进行评价。
根据本发明，在设置有风力发电·蓄电池系统的发电地固有的风力条件·温度条件等自然条件下，可以随时地将风力发电·蓄电池系统的控制进行最优化，使其能够将蓄电池的寿命维持到目标年数。
另外，可以随时实施风力发电·蓄电池系统控制，使包含利用自然能源发电的电力的收益、保养费用在内的风力发电·蓄电池系统的成本及支付给电力公司的成本等的总成本最优化(收益最大化)。
附图说明
[图1]为表示本发明的实施例1的功能模块图。
[图2]为表示使用半导体芯片收集蓄电池数据的示意图。
[图3]为表示蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部的数据的说明图。
[图4]为表示本发明的寿命预测工具的示意图。
[图5]为表示蓄电池运用·蓄电池劣化关系评价部的结构的功能模块图。
[图6]为表示铅蓄电池的运用条件与电池寿命·劣化部位的关系的说明图。
[图7]为表示使用田口方法的寿命预测方法的说明图。
[图8]为表示铅蓄电池的运用条件与电池寿命·劣化部位的关系的说明图。
[图9A]为表示使用田口方法预测各个水平的寿命的例子的说明图。
[图9B]为表示使用田口方法预测各个水平的寿命的例子的说明图。
[图10A]为表示使用田口方法预测各个水平的寿命的例子的说明图。
[图10B]为表示使用田口方法预测各个水平的寿命的例子的说明图。
[图11]为表示L18实验计划的控制因子的说明图。
[图12]为表示L18实验计划(正交表)的说明图。
[图13]为表示通过田口方法获得的寿命预测工具画面的示意图。
[图14]为表示通过田口方法获得的寿命预测工具画面的示意图。
[图15]为表示通过田口方法获得的寿命预测工具画面的示意图。
[图16]为表示通过田口方法获得的寿命预测工具的灵敏度显示画面的示意图。
[图17]为表示本发明的实施例2的功能模块图。
[图18]为现有风力发电·蓄电池系统的示意图。
[图19]为现有电力公司的风力发电的系统连接要件的示意图。
具体实施方式
以下使用附图，对使用铅蓄电池作为蓄电池时的本发明的实施方案进行详细说明。
实施例1
图1表示实施例1的功能模块图。本发明的功能模块由下述部分构成：设置在发电地的风力发电·蓄电池系统101和蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102、及设置在远程控制地点的蓄电池运用-劣化关系评价部103、满足铅蓄电池需要的寿命要件的蓄电池运用计划部104、及蓄电池运用指示部105。
以下说明实施例1的工作。风力发电·蓄电池系统101具有风力发电装置及控制使其输出功率均衡化的铅蓄电池的控制装置。蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102通常设置在风力发电·蓄电池系统的控制装置上，收集风力发电·蓄电池系统101中的铅蓄电池的运用数据及劣化数据。由蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102收集的数据，通过网络被发送到远程控制地点的蓄电池运用-劣化关系评价部103。如图2所示，蓄电池运用·蓄电池劣化数据的收集，可以通过半导体芯片106实施，该半导体芯片106搭载在风力发电·蓄电池系统101内的蓄电池本身上。
蓄电池运用-劣化关系评价部103，基于收集到的铅蓄电池的数据，评价铅蓄电池的运用和寿命及劣化的关系。蓄电池运用计划部104，基于通过蓄电池运用-劣化关系评价部103求得的铅蓄电池的运用和劣化的关系信息，计划铅蓄电池的运用方法(控制方法)，使铅蓄电池满足需要的寿命要件。
基于由蓄电池运用计划部104制作的运用计划，蓄电池运用指示部105通过网络向风力发电·蓄电池系统101发送铅蓄电池的运用指示信息，以此为基础，风力发电·蓄电池系统101的控制装置进行对铅蓄电池适当的运用及控制。
蓄电池运用-劣化关系评价部103、蓄电池运用计划部104及蓄电池运用指示部105在远程控制地点形成于寿命预测工具上，该寿命预测工具是在主机上工作的软件程序。
〔蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部〕
接着，详细地说明各功能模块的工作·内容。蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102具备各种传感器、存储装置和通信装置等，收集与铅蓄电池的运用和劣化相关的数据。蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102收集的数据的例子如图3所示。蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102收集蓄电池的运用数据(可控制的数据)、蓄电池劣化数据等数据。
作为蓄电池的运用数据(可控制的数据)的例子，可以举出(1a)均等充电间隔、(1b)均等充电电压、(1c)均等充电量、(1d)SOC使用范围(中心值)、(1e)SOC使用范围(幅度)、(1f)充放电周期(高频)、(1g)充放电周期(低频)、(1h)充放电电流等。此处，所谓充放电周期，是指充放电的时间间隔。例如，一般可以认为(1f)充放电周期(高频)是指充放电时间间隔短(例：数秒～数分钟)，(1g)充放电周期(低频)是指充放电时间间隔长(例：数小时～数十小时)。
作为蓄电池劣化数据的例子，可以举出(2a)电池容量下降、(2b)正极格栅(positive grid)腐蚀、(2c)负极硫酸盐化作用(硫酸铅量)、(2d)电解液层化(比重)、(2e)电解液量等。
〔蓄电池运用-劣化关系评价部〕
蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102收集上述数据，通过网络将收集的数据发送到蓄电池运用-劣化关系评价部103。
蓄电池运用-劣化关系评价部103，构筑如图4的示意图所示的寿命预测工具(寿命·劣化解析模型)的一部分，其内容根据输入的数据被随时更新。寿命预测工具由计算机硬件和软件程序构成，给与包括铅蓄电池充放电模式的电池运用条件等时，通过规定的演算处理，预测铅蓄电池的寿命和铅蓄电池各部位的劣化状况等并输出。本发明的主要部分为上述寿命预测工具(寿命·劣化预测模型)的构成。
以下使用图5的功能模块图说明蓄电池运用-劣化关系评价部103的构成。在图5中，寿命灵敏度评价部301，利用田口方法手法，由蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102的数据算出各运用条件对铅蓄电池寿命的灵敏度。另外，从使用极限输入部302输入各使用条件的极限值。运用条件·电池寿命比较评价部305，比较评价这些数据，确定各数据的关系，向蓄电池运用计划部104输出。蓄电池运用计划部104基于蓄电池运用-劣化关系评价部103的输出，计算并显示出与客户端所期望的使用条件输入相应的寿命及在最佳条件下的寿命。
另外，劣化灵敏度评价部303，利用田口方法，由蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部102的数据算出各运用条件对铅蓄电池劣化部位的灵敏度。另外，从使用极限输入部304输入各使用条件的极限值。运用条件·劣化部位比较评价部306，比较评价上述数据，确定各数据的关系，向蓄电池运用计划部104输出。蓄电池运用计划部104基于蓄电池运用-劣化关系评价部103的输出功率，计算并显示出与客户端所期望的使用条件输入相应的使用极限及最佳使用条件。
图6为表示铅蓄电池的运用条件与电池寿命·劣化部位的关系的说明图。铅蓄电池的运用条件中，作为一般认为可控制、且对寿命·劣化有影响的运用条件的一个例子，可以举出下述(1)～(6)。
(1)均等充电间隔：定期地为满充电状态的均等充电的间隔
(2)SOC(充电状态(State of Charge))：铅蓄电池的充电水平
(3)充放电周期：充放电循环(周期)(充电·放电的时间间隔)
(4)充放电电流：充放电时的电流大小
(5)温度：设置电池的位置的温度
(6)充电效率：估计充电时的效率、SOC时使用的参数
另外，作为铅蓄电池的劣化部位/劣化现象的代表性的例子，可以举出下述(A)～(C)。
(A)正极的格栅腐蚀：正极的格栅被氧化腐蚀。
(B)负极的硫酸盐化作用：负极的硫酸铅结晶化不发生电离，因此妨碍电池的作用。
(C)电解液的层化：电解液的比重出现偏差，妨碍电池的作用。
下述说明现有已知的上述运用条件(1)～(6)和劣化部位/劣化现象(A)～(C)的关系(趋势)。
(1)均等充电间隔：为定期地满充电状态时，可以缓和长时间部分充电状态(PSOC)下使用时容易引起的(B)负极的硫酸盐化作用和(C)电解液的层化，延长铅蓄电池的寿命。
(2)SOC：SOC水平高、为过充电时，促进(A)正极格栅腐蚀。相反SOC水平低时，引起(B)负极的硫酸盐化作用的可能性增加。
(3)充放电循环：通常，充放电的循环多时劣化进展。(由风力发电输出功率之类周期短的充放电产生的影响，有时与上述不同)。
(4)充放电电流：充放电时的电流大小过大时，因电池发热而导致电池内温度上升，促进正极格栅腐蚀。另外，还会引起电解液的水分蒸发(电解液减少)，与通常情况相比有时较快地引起容量下降。
(5)温度：电池设置位置的温度为高温时，有促进正极格栅腐蚀的趋势。
(6)充电效率：为推定SOC时使用的充电时的效率参数，与实际充电效率不同时SOC估计误差累积，过充电，(A)正极格栅腐蚀可能会劣化。
以上是目前公知的对于劣化·寿命的倾向。为了准确地预测风力发电·蓄电池系统的寿命，针对风力发电·蓄电池系统的运用条件(满足电力公司的系统连接要件、同时可控制的运用条件)组合的状态下寿命和劣化如何进展，需要上述关系的定量的模型化。
〔寿命·劣化预测模型〕
对使用田口方法(动态特性)的模型化方法进行说明，所述模型化方法用于构筑与电池的运用条件与电池的寿命·劣化关系有关的预测模型。如上所述，存在多种涉及电池劣化的运用条件。进而，关于上述条件的组合，通常认为有庞大的组合数，从成本和时间的限制方面考虑，难以对所有的组合条件进行寿命和劣化如何进展的实验·测定。但是，通过使用田口方法技术和L18实验计划技术，可以通过现实的组合数范围内的实验求出与电池劣化相关的运用条件的寿命或劣化的关系。图7表示利用了田口方法的动态特性的寿命预测模型的示意图。
通过进行田口方法的要素分析求出“灵敏度”，可以在复杂的运用条件的组合中研究各个运用条件独立地对寿命的影响程度。(此处，运用条件相当于田口方法的“控制因子”)。
图7为表示通过田口方法获得的寿命预测方法的说明图。图7中利用田口方法(动态特性)，阐明各控制因子的“年数”-“电池容量下降”的关系(使用“灵敏度”表达)。例如在图7的例子中，对在(A)均等充电间隔“每2周”和(B)均等充电间隔“每1个月”的条件下比较运用条件“均等充电间隔”的情况进行说明。
用控制因子(A)、(B)进行比较时，比较输出(电池容量下降)相对于输入(电池使用年数)的灵敏度(β(A)、β(8))的比，得到(β(B)/β(A))＝1.5倍的值。上述情况下，可知均等充电间隔对寿命的影响，与(A)相比(B)的影响程度大1.5倍，与实施均等充电间隔“每2周”相比，均等充电间隔“每1个月”以1.5倍快速地进行劣化。
关于铅蓄电池的各部位的劣化，也可以与铅蓄电池的寿命(容量下降)同样地构筑劣化预测模型。图8表示电池的寿命及各部位劣化的测定方法和能够使用的极限值的一个例子。
将铅蓄电池的寿命在其容量下降30％的时间点作为达到使用极限。同样地，通过测定下述表示的值测定劣化进展程度，在达到规定的基准值时，各部位的劣化达到使用极限。
(A)正极格栅腐蚀…测定值：格栅腐蚀量，使用极限：40重量％
(B)负极的硫酸盐化作用…测定值：硫酸铅量，使用极限：15％
(C)电解液的层化…测定值：电解液比重，使用极限：0.1
与上述说明同样地，为了研究与劣化有关的各种运用条件与各部位劣化的关系，进行田口方法的要素分析，求出各要素的灵敏度。由此，在复杂的运用条件(控制因子)的组合中，可以研究各个运用条件分别独立地对各部位劣化的影响程度。
图9A、9B为表示研究SOC的使用范围对(A)正极格栅腐蚀的影响的例子的说明图。图9A表示相对于电池使用年数的正极格栅腐蚀，图9B表示各水平的灵敏度。另外，图10A、10B为表示研究SOC的使用范围对(B)负极的硫酸盐化作用的影响的例子的说明图。图10A表示相对于电池使用年数的硫酸铅量，图10B表示各水平的灵敏度。图9A～图10B的例子中，假设将SOC使用范围设定为目前标准的使用范围(30％～80％)，然后，将上下浮动的值设定为下述水平(1)～(3)。
(1)20％～70％
(2)30％～80％
(3)40％～90％
通常，认为存在下述倾向：SOC高的一方易于产生促进“(A)正极格栅腐蚀”的方向的影响，SOC低的一方易于产生促进“(B)负极的硫酸盐化作用”的方向的影响。但是，如果按照上述(1)～(3)的水平进行实验，则进行田口方法的要素分析，结果灵敏度为图9B所示的关系。即，在目前标准的使用范围(2)的情况下，如图9A所示，“(A)正极格栅腐蚀”的进展勉强实现目标年数，但降低使用范围到(1)时，“(A)正极格栅腐蚀”的进展显著变慢(长寿命化)。另一方面，如图10A所示，关于(B)负极的硫酸盐化作用，即使将使用范围从现有SOC使用范围(2)降低到(1)，劣化的进展也没有那么快，可以超过目标年数。此时，可知风力发电用铅蓄电池的SOC使用范围为(1)时可以延长寿命。
通过L18实验计划求得用于使用上述田口方法(动态特性)进行预测的数据。图11为L18实验的控制因子和水平值的设定例。此处，作为在铅蓄电池中左右寿命的控制因子，包括下述例子：(a)均等充电间隔、(b)SOC使用范围(中心值)、(c)SOC使用范围(幅度)、(d)充放电循环(高频)、(e)充放电周期(低频)、(f)充放电电流、(g)温度、(h)充电效率。需要说明的是，可以根据铅蓄电池的种类·特性，使用对寿命有影响的控制因子，组合实验计划。图12表示L18正交表的例子。利用使用L18正交表的组合进行实验，将得到的数据用田口方法(动态特性)进行要素分析，求出其灵敏度，由此，可以推测出在改变铅蓄电池的运用时寿命变为几年。如上所述，使用利用田口方法(动态特性)的寿命预测，可以构筑蓄电池运用-劣化关系评价部103。
需要说明的是，关于田口方法(动态特性)的要素分析的详细内容，在下述书籍中详细地介绍，即，“田口玄一：用于稳健计划的功能性评价-有效的开发方法，日本规格协会(2000/06)”、“矢野宏：质量工程学入门-变革技术的新思路，日本规格协会(1995/08)”、“田口玄一、横山巽子：基础质量工程学入门，日本规格协会(2007/09)”、“田口玄一、横山巽子：离线质量工程学，日本规格协会(2007/05)”、“上田太一郎：利用Excel的田口方法(质量工程学)算法，新技术开发中心”等。
〔寿命预测工具〕
图13～图15为计算机系统中的界面画面的例子，其能够使用户容易地确认由使用田口方法(动态特性)的寿命预测工具获得的铅蓄电池的寿命·劣化预测结果。图13表示寿命预测工具的输入(菜单选择)画面。通过画面左侧显示的菜单按钮“可控制的条件的选择”，指定铅蓄电池的运用条件，在指定条件下进行铅蓄电池的寿命和劣化的评价。控制因子(a～h)，即，风力发电用铅蓄电池的实验水平(a：2水平，b～h：3水平)用下拉菜单表示，运用条件可以在其组合中指定。
用画面左侧的菜单按钮选择要评价的运用条件后，选择右侧的评价实行按钮。按下右上“寿命预测”栏中显示的寿命预测按钮时，寿命预测工具通过演算处理，求出在左侧菜单中选择的运用条件及最佳运用条件下的铅蓄电池直到寿命的年数、和各部位的劣化(直到使用极限)的年数并显示。
按下右下的“使用年数”→“容量·劣化度”预测栏中显示的按钮时，寿命预测工具可以求出并显示出在左侧菜单中选择的运用条件及最佳运用条件下经过指定的年数时的铅蓄电池的容量和各部位的劣化程度。
图14表示按下右上栏中“寿命预测”的按钮时显示的输出画面的例1。图14的例子中，按下“寿命预测”的按钮，结果显示出评价铅蓄电池的寿命(使用极限)，即直到“铅蓄电池的容量下降减少30％”的年数的结果。
用户在菜单中选择的运用条件，在寿命预测工具画面下栏中央显示预测结果为铅蓄电池寿命为17年。另外，用寿命预测工具，也可以自动地求出“最佳的运用条件”和进行最佳运用时的“寿命”。在图的例子中，在画面下栏右侧部分显示寿命预测工具求出的最佳运用条件，可知在进行最佳运用的情况下，预测寿命为21年。
图15表示按下图13的右下的“使用年数”→“容量·劣化度”预测栏按钮，经过指定的年数时的预测结果显示画面的例2。在图15的画面下栏表示预测使用21年后的正极格栅腐蚀的例子。
用户在菜单中选择的运用条件，在寿命预测工具画面中央的栏中进行再显示。采用该运用方法经过21年时的正极格栅腐蚀量为41％，显示“超过使用极限”的提示。即，如果指定运用方法和目标年数进行评价，则可以预测在上述运用条件下能否实现目标。
本寿命预测工具也自动地求出“最佳的运用条件”和“进行最佳的运用、经过指定的年数时的劣化状况”。在图的例子中，右侧部分显示寿命预测工具求出的最佳的运用条件。进行该最佳的运用的情况下，预测经过21年时的正极格栅腐蚀量的预测值为35％。在该情况(最佳的运用条件下运用的情况)中，即使经过21年也没有达到正极格栅腐蚀的使用极限。因此，如果可以进行控制使在寿命预测工具求得的运用条件下使用铅蓄电池，则可以预测即使正极格栅腐蚀经过目标21年，也为能够使用的状态。
如上所述，使用本寿命预测工具时，可以预测在各种运用条件下铅蓄电池的寿命和直至各部位劣化(使用极限)的年数。另外，可以预测在各种运用条件下经过指定的年数时的电池的容量下降的情况和各部位的劣化进展状况等。进而，即使用户不进行操作，寿命预测工具本身也可以自动地求出最佳的运用条件。上述输出利用网络被发送到发电地，用于风力发电·蓄电池系统101的最佳运用。
图16涉及例3，例3中用本寿命预测工具对实验收集的数据自动地进行田口方法的要素分析，图16中表示的是分析结果的显示画面。图16表示每个控制因子(运用条件)中表示要素效果(灵敏度)的曲线图。曲线图在视觉上易于区分显示3水平(只有A为2水平)的水平下的灵敏度的高低。关于寿命·劣化预测，灵敏度低的一方寿命·劣化难以进展，为长寿命的运用方法。
本寿命预测工具的特征在于，给与通过实验收集的数据时，寿命预测工具可以自动地进行田口方法的要素分析，构筑预测模型，给与的数据越多，预测精度越高。因此，基于在用于风力用铅蓄电池中制作的L18实验计划，可以定期地收集数据，提高预测精度。另外，可以使用上述寿命预测工具，计划满足需要寿命的控制。
实施例2
关于本发明的实施例2，如图17的功能模块图所示，设置蓄电池成本评价部201、电力公司亏损评价部202和最佳成本蓄电池运用计划部203来代替实施例1的计划铅蓄电池运用方法的蓄电池运用计划部104，所述蓄电池成本评价部201评价关于铅蓄电池成本的信息，所述电力公司亏损评价部202对向电力公司支付的系统连接亏损、和通过销售风力发电得到的收益等成本进行评价，所述最佳成本蓄电池运用计划部203根据蓄电池运用-劣化关系评价部103的信息、蓄电池成本评价部202的信息及电力公司成本评价部202的信息，计划铅蓄电池运用使成本最佳。
蓄电池成本评价部201评价的铅蓄电池的成本信息，包括蓄电池初期购买费用、保养费用、蓄电池更换费用等。另外，电力公司成本评价部202评价的电力公司成本中，包括(可能根据电力的质量的不同而不同)风力发电购买成本(收益)、托运费用、违反连接要件时的亏损等。如上所述，只要计划运用方法使与铅蓄电池相关的成本和与电力公司相关的成本(收益)最大化即可。通过上述方法，可以实施本发明的实施例2。
如上所述，根据实施例2可以进行系统控制，通过该系统控制，即使在将来由于风力发电产生的电力的质量、或者是否以如预告的量发电等而导致风力发电电力的购买价格高低变化的情况下等，也可以包含上述价格差获得最佳收益。
符号说明
101：风力发电·蓄电池系统
102：蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部
103：蓄电池运用-劣化关系评价部
104：蓄电池运用计划部
105：蓄电池运用指示部
106：半导体芯片
201：蓄电池成本评价部
202：电力公司亏损评价部
203：最佳成本蓄电池运用计划部

Claims (13)

1.一种风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述风力发电用蓄电池控制系统设置有
具有蓄电池的风力发电·蓄电池系统；
收集所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；
基于利用所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和寿命及劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；
基于利用所述蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息，计划蓄电池运用方法使其满足所需寿命要件的蓄电池运用计划部；和
按照所述蓄电池运用计划部的计划，指示所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池的运用的蓄电池运用指示部。
2.一种风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述风力发电用蓄电池控制系统设置有
具有蓄电池的风力发电·蓄电池系统；
收集所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；
基于利用所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和寿命及劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；
评价关于所述蓄电池成本的信息的蓄电池成本评价部；
对成本进行评价的电力公司亏损评价部，所述成本包括向电力公司支付的系统连接亏损和由风力发电产生的收益；
基于利用所述蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息及蓄电池成本信息及电力公司成本信息，计划最佳的蓄电池的运用方法的蓄电池运用计划部；和
按照所述蓄电池运用计划部的计划，指示所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池的运用的蓄电池运用指示部。
3.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池运用-劣化关系评价部、所述蓄电池运用计划部和所述蓄电池运用指示部由在计算机上工作的软件程序构成，蓄电池运用-劣化关系评价部，采用田口方法(动态特性)评价处理在所述风力发电·蓄电池系统中由所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的蓄电池的运用·劣化数据。
4.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的蓄电池运用数据，包括均等充电间隔、均等充电电压、均等充电量、SOC使用范围、充放电循环(周期)、充放电的模式、充电和放电的时间间隔、充放电电流、温度、充电效率中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的蓄电池劣化数据，包括电池容量下降、正极格栅腐蚀、负极硫酸盐化作用、电解液层化、电解液量中的至少一种。
6.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，将蓄电池寿命和劣化部位的极限值与蓄电池的额定值相比，蓄电池容量下降为负30％以下、正极格栅腐蚀量为40重量％以下、负极硫酸盐化作用中的硫酸铅量在15％以下、电解液层化中的电解液比重差为0.1以下时，显示警告。
7.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池使用铅蓄电池。
8.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部由设置在蓄电池中的半导体芯片构成。
9.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，具有所述蓄电池的风力发电·蓄电池系统和收集所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部被设置在发电地，所述蓄电池运用-劣化关系评价部、所述蓄电池运用计划部和所述蓄电池运用指示部被设置在通过网络与发电地连接的远程控制地点。
10.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池运用-劣化关系评价部、所述蓄电池运用计划部和所述蓄电池运用指示部，由在计算机上工作的软件程序构成。
11.如权利要求1或2所述的风力发电用蓄电池控制系统，其特征在于，所述蓄电池运用-劣化关系评价部、所述蓄电池运用计划部和所述蓄电池运用指示部，输出针对指定条件的预测寿命和最佳条件下的预测寿命。
12.一种风力发电用控制系统的控制方法，其特征在于，
所述风力发电用蓄电池控制系统设置有
风力发电·蓄电池系统；
收集所述风力发电·蓄电池系统数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；
基于利用所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用和寿命及劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；
使用利用所述蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息，计划蓄电池的运用方法使其满足所需寿命要件的蓄电池运用计划部；和
按照所述蓄电池运用计划部的计划，对所述风力发电·蓄电池系统指示蓄电池运用的蓄电池运用指示部，
所述风力发电用蓄电池控制系统的控制方法，在评价蓄电池的运用和劣化的关系、计划蓄电池的运用使其满足所需寿命要件时，使用田口方法(动态特性)求出蓄电池的运用条件对蓄电池寿命及劣化部位的影响程度，进行运用条件与蓄电池寿命及劣化部位的关系评价。
13.一种风力发电用蓄电池控制系统的控制方法，其特征在于，
所述风力发电用蓄电池控制系统设置有
具有蓄电池的风力发电·蓄电池系统；
收集所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池数据的蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部；
基于利用所述蓄电池运用·蓄电池劣化数据收集部收集的数据，评价蓄电池的运用与寿命及劣化的关系的蓄电池运用-劣化关系评价部；
评价关于所述蓄电池成本的信息的蓄电池成本评价部；
对成本进行评价的电力公司成本评价部，所述成本包括向电力公司支付的系统连接亏损和由风力发电产生的收益；
基于利用所述蓄电池运用-劣化关系评价部得到的信息及蓄电池成本信息及电力公司成本信息，计划成本最佳的蓄电池的运用方法的蓄电池运用计划部；和
按照所述蓄电池运用计划部的计划，指示所述风力发电·蓄电池系统中的蓄电池的运用的蓄电池运用指示部，
所述风力发电用蓄电池控制系统的控制方法，在评价蓄电池的运用和劣化的关系、计划蓄电池的运用使其满足所需寿命要件时，使用田口方法(动态特性)求出蓄电池的运用条件对蓄电池寿命及劣化部位的影响程度，进行运用条件与蓄电池寿命及劣化部位的关系评价。
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