JP2014103717A - 充放電指示装置、充放電システム、充放電管理方法ならびにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】充放電指示装置と蓄電池システム間の通信負荷を低減しつつ、蓄電池システムのデータ項目を収集する。
【解決手段】本発明の一態様としての充放電指示装置は、蓄電池システムと通信する通信部と、前記蓄電池システムの状態に応じて、前記蓄電池システムに関する情報の収集頻度を決定する通信頻度判定部と、前記通信頻度判定部で決定された収集頻度で前記情報を前記蓄電池システムから収集する情報収集部と、前記情報収集部で収集された情報に基づき、前記蓄電池システムの放電および充電の少なくとも一方を制御する充放電管理部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、充放電指示装置、充放電システム、充放電管理方法ならびにプログラムに関する。

複数の蓄電池システムと、それらを集約するエネルギー管理システム（充放電指示装置）とが接続されたシステムが知られている。このシステムに対して、充放電指示装置の上位に、複数のエネルギー管理システム（上位充放電指示装置）をさらに追加した、3つの階層構造の大規模なシステムも考えられる。この場合、充放電指示装置はゲートウェイとして機能し、上位充放電指示装置はゲートウェイを介して各蓄電池システムを利用する。

ゲートウェイまたは上位充放電指示装置によって各蓄電池システムを利用して充放電制御を行うためには、ゲートウェイが各蓄電池システムの情報を収集する必要がある。収集方法として、ゲートウェイが、各蓄電池システムに対し、随時データの読み込み要求とその応答との通信を行う方法がある。この方法では、大量の通信が発生し、ゲートウェイと各蓄電池システム間のネットワーク負荷が高くなり、通信速度が低下する問題が発生し得る。ゲートウェイの下位に存在する蓄電池システムの個数が大規模になると、この問題は深刻化する。別の方法として、蓄電池システムがプッシュ型通信で、情報をゲートウェイに通知する方法では、通知頻度や通知項目数によっては上記と同様の問題が発生し得る。

米国特許6639383号明細書 特開2010-268602号公報

本発明の一側面は、蓄電池システム間の通信負荷を低減しつつ、蓄電池システムの情報を効率的に収集することを目的とする。

本発明の一態様としての充放電指示装置は、通信部と、通信頻度判定部と、情報収集部と、充放電管理部とを備える。

前記通信部は、蓄電池システムと通信する。

前記通信頻度判定部は、前記蓄電池システムの状態に応じて、前記蓄電池システムに関する情報の収集頻度を決定する。

前記情報収集部は、前記通信頻度判定部で決定された収集頻度で前記情報を前記蓄電池システムから収集する。

前記充放電管理部は、前記情報収集部で収集された情報に基づき、前記蓄電池システムの放電および充電の少なくとも一方を制御する。

本実施形態におけるシステムの全体構成図。 本実施形態における蓄電池システムの構成図。 本実施形態におけるEVシステム（蓄電池システム）の構成図。 本実施形態におけるゲートウェイ型充放電指示装置の構成図。 本実施形態における蓄電池特性情報の構成図。 本実施形態における充放電制御情報の構成図。 仮想蓄電池の詳細を示す図。 本実施形態における上位充放電指示装置、ゲートウェイ型充放電指示装置および蓄電池システムを備えた充放電システムの全体構成図。 上位充放電指示装置、ゲートウェイ型充放電指示装置および下位蓄電池システムの3つの層間の動作シーケンス図。 上位充放電指示装置およびゲートウェイ充放電指示装置の所有者・利用者、および下位蓄電池システムの所有者に関する情報を示す図。 通信頻度の判定、および通信するデータ項目の判定の一例を示すシーケンス図。

以下、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。

図1に本実施形態におけるシステムの全体構成を示す。

図1において、電力網側には、発電所(給電指令所)11、自然エネルギーシステム12、蓄電池システム（上位蓄電池システム）13、充放電指示装置（以下、ゲートウェイ型充放電指示装置）14が設置されている。ゲートウェイ型充放電指示装置14は、蓄電池SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）に相当する。ゲートウェイ型充放電指示装置14は、エネルギー管理システム（EMS: Energy Management System）としての機能を担っても良い。

また、家庭やビル等の需要家側には、スマートメータ15、蓄電池システム16、EV(Electric Vehicle)システム17、需要家側EMS18、自然エネルギーシステム19が設置されている。家庭用の需要家側EMSとしてHEMS(Home Energy Management System)が存在する。蓄電池システム16およびEV(Electric Vehicle)システム17は、需要家側に配置された下位蓄電池システムの一例に相当する。ここでは1つの需要家のみを示しているが、実際には多数の需要家が存在してよい。

発電所(給電指令所)11は、火力や原子力等の動力によって大容量の電力を生成し、電力網を通じて家庭やビル、工場等の需要家側に供給する。本稿では発電所から需要家に至る電力網を総称して電力網と呼ぶものとする。

自然エネルギーシステム12は、風力や太陽光といった自然界に存在するエネルギーを元に電力を生成し、発電所と同様に電力網を通じて、需要家側に電力を供給する。自然エネルギーシステム12を電力網に設置することで、発電所の負担を減らして、効率的に運用させることが出来る。この中で上位蓄電池システム13は、発電所や自然エネルギーが生成した余剰電力を貯蔵する役割を持つ。

また、ゲートウェイ型充放電指示装置14は、こうした発電所や自然エネルギーの供給電力と、需要家側で消費する負荷電力を含めたシステム全体の安定化を、電力網および通信網双方を活用して制御する役目を担う。上述の発電所11は、ゲートウェイ型充放電指示装置14の上位に位置する上位充放電指示装置に相当する。ここでは上位充放電指示装置は1つのみが示されているが、複数の上位充放電指示装置が存在し得る。

スマートメータ15は、需要家側の構内で消費された電力量を計測し、定期的に電力事業者の管理サーバに通知する。一般に当該管理サーバはMDMS(Metering Data Management System)と呼ばれるが、図1中では図示を省略している。前述のEMSはMDMSと連携し、需要家側の負荷電力の総量を算出することが出来る。

需要家の構内に設置された蓄電池システム16は、電力事業者の系統網から供給された電力、あるいは構内の自然エネルギーシステムが生成した電力を貯蔵する。

EVシステム17は、充電器を介して、車載電池に電力を充電（貯蔵）する。HEMSは家庭内の電力消費量を調整制御する。EVシステムも、蓄電池システムの一形態である。

図1の例では需要家を一般家庭としたが、ビルや工場でも構わない。この場合、家庭用のHEMSの代りに、ビルではBEMS(Building Energy Management System)、工場ではFEMS(Factory Management System)が、構内の電力消費量を調整制御する役目を担当する。

一般的に、電力事業者の系統側の蓄電池システム（図1の蓄電池システム13等）の用途としては、系統の周波数や電圧などの電気の品質を維持するために、瞬間的な負荷変動に応じて秒単位で出力調整を行い、系統を安定させるアンシラリーサービス(短周期制御)と呼ばれる機能実現のために活用される。

一方、家庭やビル等の需要家側の蓄電池システムの用途としては、単価の安い夜間電力を貯蔵することで、昼間の電力利用が集中する時間帯の融通を行うピークシフト(日間運用)と呼ばれる機能実現のために活用される。

また、蓄電池システムに対する制御主体の関係は、系統側に設置した場合は電力事業者が、需要家側に設置した場合は家庭やビルの管理者が、というように運用上の制限を設けることで1対1の関係とする構成がある。これに加えて、需要家側に一定のインセンティブを与える条件で、需要家側に設置された蓄電池システムを電力事業者が充放電制御するという、多対多の関係の構成を考えることが出来る。本実施形態では、このように複数の電力事業者が複数の需要家側に設置された蓄電池システムを充放電制御する場合の構成を扱う。ただし、本実施形態はこれに制限されず、単一の電力事業者がこれらの蓄電池システムを充放電制御する場合も可能である。また上位充放電指示装置が存在せず、EMSとしての機能を有するゲートウェイ型充放電指示装置14のみが存在する構成も可能である。

ここで、需要家側の蓄電池システムには、次の2つのモデルが考えられる。

1つ目は定置型用途として利用する蓄電池モデルである。もう1つは車載用途として利用するEVシステムのモデルである。

図2は蓄電池モデルの例として、蓄電池システム21を示す。蓄電池システム21は、電池(BMU: Battery Management Unit)22および制御部(PCS: Power Conditioning System)23で構成される。

電池(BMU)22は、複数の電池セルに加え、電池パック内部の状態を管理する内部プロセッサを備える。電池は、制御部(PCS)23からの指示に基づいて、電力の充放電制御を実施する。電池(BMU)22は制御部23に対して、電池の定格電圧、充放電時の最大電流値、充電率(SOC: State Of Charge)、寿命率(SOH: State Of Health)といった情報を通知する。制御部(PCS)23は、直流交流変換や電圧変動抑制を行う。また、電池(BMU)22と制御部(PCS)23間の充放電制御および情報通知について、CAN(Controller Area Network)を用いて実現する方法に加え、イーサネット等の通信媒体、更にはベンダが独自定義した電気信号線を用いて実現する方法が考えられる。ただし、本実施形態はいずれか方法に限定されるものではない。

また、制御部(PCS)23は、通信機能を備え、電力網に設置されたEMS（ゲートウェイ型充放電指示装置）14と通信する。一般に電池は自然放電する特徴を備えるため、EMS14は蓄電池システム21から、通信網を介してSOCやSOH等の情報を収集することで、時々刻々と変化する状態を適切に監視した上で、充放電制御の指示を行うことが出来る。尚、本稿では、蓄電池システム21内の蓄電池22に対する電力の入出力を、蓄電池22への充放電制御と略して表記する。なお、通信機能等、制御部の主機能の一部または全部を、PCSに接続した外部プロセッサ上で実現することも考えられる。

図3は、EVシステムの例を示す。EVシステム31は、図2の蓄電池システム21と類似した構成であるが、充電器(PCS)34が別個に存在する点が異なる。図3のEVシステム31における制御部33は、電池(BMU)32と充電器(PCS)34間の充電制御および情報通知の中継を行い、電力網上のEMS14と通信するための通信機能は搭載しない。その代わりに、充電器34が、図2の蓄電池システムにおける制御部23の主機能を備える。すなわち、図2の蓄電池システム21における制御部23の主機能が充電器34に移行した点が、図3のEVシステム31の特徴である。

なお、本実施形態を実現するための具体的手順は、図2および図3双方で共通である他、EVシステム31の制御部33を、蓄電池システム21の制御部23と同様の役割に定義することも可能である。また、電池(BMU)に対する充放電に係わるアルゴリズム処理は、制御部に集約する形態、充電器に集約する形態、構内のHEMSやBEMS、電力網のEMSに集約する形態等、複数存在する。いずれの形態を用いても本実施形態と同様の枠組みを用いて構成を実現することが出来ることは言うまでもない。

図4は、本実施形態におけるゲートウェイ型充放電指示の構成を示したものである。

ゲートウェイ型充放電指示装置は、需給調整部41、充放電管理部42、蓄電池情報記憶部43、充放電グループ管理部44、仮想化蓄電池情報提供部45、通信頻度判定部48、蓄電池情報通信部（情報収集部）46、および通信部47を備える。

需給調整部41は、電力事業者の系統網や需要家側構内の電力供給量や周波数状態を監視する。また、需給調整部41は、電力供給不足による停電防止のために下位または上位の蓄電池システムに放電制御を指示したり、電力供給超過による超過電力を後に活用するために下位または上位の蓄電池システムに充電制御を指示したりする事などを、適宜判断して実行する。

充放電管理部42は、充放電グループ管理部44によるグループ化（後述）により得られた仮想蓄電池（グループ）の充放電総量の管理、および充放電に関する制御を行う。充放電管理部42は、複数のグループ（仮想蓄電池）を管理し、需給調整の状況を監視しながらグループ毎に、充電あるいは放電制御の指示を行う。

充放電制御指示は、オンデマンド型で動作する蓄電池に対しては充放電量の指定、計画型で動作する蓄電池に対しては充放電量と時間区間の指定を行う。このような制御指示を、通信メッセージとして、蓄電池情報通信部46が通信部47を介して送信する。この場合、分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるIEC 61850や、ビル用の規格、国内や欧米家庭用の規格のように、適用場所毎に異なるデータモデル/通信プロトコルを組み替えて用い、各々の規格仕様に従った充放電制御を適用することが好ましい。ただし、本稿の実施形態においては、無論、特定の規格の仕様要件に制限されることはない。

蓄電池情報記憶部43は、電池部(BMU)の充放電制御時に必要な情報として、蓄電池固有情報と利用形態情報等の情報を記憶する。蓄電池固有情報として、蓄電池特性情報、および充放電制御情報が存在する。図5に蓄電池特性情報の構成例、図6に充放電制御情報の構成例を示す。

図5の蓄電池特性情報の例では、単位ワット(W:Watt)で示される定格充放電電力、単位ワット時間(Wh: Watt hour)で示される定格容量、単位百分率で示される充電率(SOC: State Of Charge)、SOCに対応付けられた放電可能時間および充電可能時間が記載されている。蓄電池の一般的な充電方式である定電流充電方式では、百分率で示されるSOCが所定の閾値に達するまで、電池部(BMU)内の電池セルが入出力する電力量(電流量)が一定状態で推移する。

このことから、図5の右側に示すように、ゲートウェイ型充放電指示装置は、電池部(BMU)からSOCの値を取得することで、当該情報に対応付けられた充電可能時間および放電可能時間(グラフの横軸)、最大充放電電力(グラフの縦軸）、充放電に必要な電力量(充放電可能時間と電力の積)を算出出来る。定電流充電では、SOCが所定の閾値を超えた後は、充電に必要な電流量が極小化する特性がある。

尚、充放電制御時の電力量とは、単位ワット時間(Wh: Watt hour)で示される電力量の他に、単位アンペア時間(Ah: Ampere hour)で示される電流量、および単位ボルト時間で示される電圧量(Vh: Volt hour)各々を用いることが可能である。

図6の充放電制御情報は、蓄電池システムの充放電動作状態を識別するために用いる。“対象蓄電池”は、蓄電池システムの識別情報を表す。“充放電内容”は、蓄電池が現在放電しているのか、充電しているのか、どちらでもないのかのいずれの状態であるのかを示す。また、充放電制御指示に関する通信メッセージを適宜送受信するオンデマンド運転しているのか、充放電制御の動作タイミングスケジュールを設定する計画運転をしているのかを示しても良い。“充放電情報”は、現在蓄電池を誰が使っている（放電または充電している）のかを示す。蓄電池を、系統側（上位充放電指示装置等）が使っていれば「設定済」、需要家が自分で使っていれば、または充放電が行われていない場合は「未設定」となる。

利用形態情報としては、利用時間帯（需要家が主に蓄電池を利用する予定の時間帯）、下位蓄電池システムの所有者の情報が挙げられる。これらの他、下位蓄電池システムの所有者のみが利用可能で、充放電指示装置には使用させない特定の時間帯の情報を、利用形態情報に含めても良い。

例えば、利用時間帯のうち、電力がひっ迫するような特定の時間帯において精度の高いリアルタイム計測を行いたいといった場合や、一方電力がひっ迫しない時間帯では粒度の粗い計測で十分な場合の頻度変更の指標にすることができる。蓄電池システムの所有者情報は、その蓄電池システムが誰に所有されているのかで通信の頻度を変える指標にすることができる。所有者は、需要家の場合や、電力会社（上位充放電指示装置の利用者・所有者、ゲートウェイ型充放電指示装置の利用者・所有者）の場合など、多様な主体が考えられる。

充放電グループ管理部44は、接続されている下位の蓄電池システムをグループ化して管理する。上位充放電指示装置に対して、複数の蓄電池システムの全部または一部である1つ以上の蓄電池システムを選択して組み合わせて、1つ以上の仮想蓄電池（蓄電池グループ）として示すことを可能にする。充放電グループ管理部44は、たとえば需要家に使用中でない蓄電池システムを対象として仮想蓄電池を作成する。需要家の使用状況に合わせて、時間帯ごとに、使用する蓄電池システムを変更してもよい。また充電中でも放電中でもない蓄電池システムを対象としてグループを作成してもよい。充放電グループ管理部44は、任意の方法で、仮想蓄電池を作成して、上位充放電指示装置に割り当てる。上位充放電指示装置からは、グループ内の個々の蓄電池システムの情報は知らなく良く、個々の蓄電池システムをまとめた仮想蓄電池の総合特性が分かればよい。

また、充放電グループ管理部44は、上位充放電指示装置から仮想蓄電池に対して送信される命令（たとえば計画情報、制御命令など）を、個々の下位蓄電池システムへの制御命令へ変換する。そして、変換した各蓄電池システムへの制御命令を、充放電管理部42、蓄電池情報記憶部43、通信頻度判定部48に伝え、仮想蓄電池の制御を実施する。

図7に、仮想蓄電池の詳細を示す。図示の例では、各仮想蓄電池1，2は、それぞれ物理的に全く重複しない蓄電池システムを対象とする。さらに、複数の上位充放電指示装置が存在する場合は、それぞれに物理的に重複しない仮想蓄電池を割り当てる。この場合、仮想蓄電池間での制御命令の排他的処理を必要としないため、システムの簡易化が容易になる。

仮想化蓄電池情報提供部45は、充放電グループ管理部44によるグループ化の結果に基づき、複数の下位蓄電池システムを集約して、仮想的な蓄電池として、仮想蓄電池の特性情報およびインタフェースを、上位充放電指示装置へ示す。上位充放電指示装置へ示す情報は、蓄電池情報通信部46へと渡される。仮想蓄電池の特性情報の生成には、さまざまな演算が必要になることが考えられる。例えば、集合化している下位蓄電池の電気情報から正確なデータを算出する方法や、集合化している仮想蓄電池が確実に提供できる電力容量を算出する方法が考えられる。また、蓄電池情報記憶部43から得られる下位蓄電池システムの所有者情報を考慮し、当該下位蓄電池システムを利用できない時間帯でも供給可能な電力出力を算出する方法なども考えられる。上位充放電指示装置には、仮想蓄電池は、1つの蓄電池として見える。事前に複数の仮想蓄電池を生成しておき、これらすべての仮想蓄電池の特性情報およびインタフェースを、上位充放電指示装置に提示してもよい。前述の充放電グループ管理部44は、上位充放電指示装置から、割り当てを希望する仮想蓄電池の指定を受けて、指定された仮想蓄電池を割り当てる。または、上位充放電指示装置から要求する蓄電池の特性条件（電力容量など）を受け、当該条件を満たすように下位蓄電池システムを組み合わせて、仮想蓄電池を生成し、生成した仮想蓄電池を割り当てても良い。

蓄電池情報通信部47は、充放電制御に必要な電池部(BMU)の電力量情報やアクセス制御に関する通信メッセージを、通信部47を介して通信網上から受信するために用いる。このような通信メッセージは、分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるIEC 61850-7-420や、ビル用の規格、国内や欧米家庭用の規格のように適用場所毎に異なるデータモデル/通信プロトコルを組み替えて用い、各々の規格仕様に従った充放電制御を適用することが好ましいが、本稿の実施形態においては無論特定の規格の仕様要件に制限されることはない。

通信部47は、光ファイバや電話線、イーサネット等の有線通信媒体の他、無線通信媒体によって実現することが出来る。だが、本稿の実施形態における通信部47は、特定の通信媒体に依存するものではない。ゲートウェイ型充放電指示装置は、下位蓄電池システムからのアクセス制御における許可判定の受信後に、充放電制御に関する通信メッセージを生成して送信する。こうしたゲートウェイ型充放電指示装置および下位蓄電池システム間の制御手順には、認証手順を適用することで安全性を高めることが考えうるが、本稿の実施形態は特定の形態に依存するものではない。

EMSとして動作するゲートウェイ型充放電指示装置は複数のグループを集合仮想蓄電池として管理、需給調整の状況を監視しながら、グループ毎に充電あるいは放電制御の指示を行う。充放電制御指示は、オンデマンド型で動作する蓄電池に対しては充放電量の指定、計画型で動作する蓄電池に対しては充放電量と時間区間の指定を行う。このような制御指示を通信メッセージとして蓄電池情報通信部46を介して送信する場合は、分散型電源制御に関する電力インフラ用の規格であるIEC 61850や、ビル用の規格、国内や欧米家庭用の規格のように適用場所毎に異なるデータモデル/通信プロトコルを組み替えて用い、各々の規格仕様に従った充放電制御を適用することが好ましいが、本稿の実施形態においては無論特定の規格の仕様要件に制限されることはない。

通信情報判定部48は、下位蓄電池システムに関する情報の収集頻度（以下、通信頻度）を、当該下位蓄電池システムの状態に応じて決定する。具体的に、通信情報判定部48は、下位蓄電池システムと通信するデータ項目の動的な変更および、その通信頻度の動的な変更を実施する。このために、蓄電池固有情報（蓄電池特性情報、充放電制御情報）と利用形態情報等を用いる。通信情報判定部48は、通信するデータ項目ごとに、収集の頻度（通信の頻度）を設定する。通信するデータ項目は、ゲートウェイ型充放電指示装置から送信するデータ項目と、下位蓄電池システムから送信するデータ項目の2つが存在するが、本実施形態では後者について着目する。通信情報判定部48の詳細は、後述する。

図8を用いて、本実施形態が想定するユースケースの一例を説明する。図8に本実施形態にかかわる充放電システムを示す。充放電システムの構成は、上位充放電指示装置1，2と、ゲートウェイ型充放電指示装置14と、需要家側の蓄電池システム（下位蓄電池システム）1、2、3との3つの階層から成る。

各上位充放電指示装置1、2は、ゲートウェイ型充放電指示装置14と通信を行う。ゲートウェイ型充放電指示装置14は、各上位充放電指示装置1、2と、複数の蓄電池システム1、2、3間でそれぞれ通信を行う。蓄電池システム1、2、3は、ゲートウェイ型充放電指示装置14との間で通信を行う。

ゲートウェイ型充放電指示装置14は、上位充放電指示装置1、2から受信した指示（仮想蓄電池の充放電指示）を元に、複数の蓄電池システムの制御を行う。たとえば、複数の上位充放電指示装置1,2から、それぞれの指示がゲートウェイ型充放電指示装置に送られる。たとえば、計画情報に関する日間運用命令（たとえば時間区間と充放電量等の情報を含む）や、個別の充放電指示（たとえばリアルタイムでの充放電量の指定を含む）などがある。

ゲートウェイ型充放電指示装置は、各上位充放電指示装置1,2から受信した命令を元に、それぞれ配分計算を行う。たとえばどの蓄電池システムからどこ（系統側の蓄電池システム／他の需要家の蓄電池システム／電力消費装置など）に放電するか、また、どの蓄電池システムにどこ（発電所／系統側の蓄電池システム／他の需要家の蓄電池システムなど）からどれだけの量を充電するか等を具体的に計算する。

たとえば、上位充放電指示装置1に対する配分計算結果にしたがって、蓄電池システム2への制御命令を生成して送信し、上位充放電指示装置2に対する配分計算結果にしたがって、蓄電池システム1、3への制御命令を生成して送信する。

ここで上位充放電指示装置からゲートウェイ型充放電指示装置への通信メッセージとして、たとえば次のものが考えられる。1つ目は、オンデマンド制御を行うためのもので、例えば、電力網における電力供給の瞬断を防止するためにリアルタイムに蓄電池システムの制御を行う。2つ目は、計画された制御を行うためのものである。例えば、夜間時間帯で比較的ゆるやかな時間間隔で蓄電池システムの制御を実施するための設定を可能にし、また計画運転などに利用することもできる。

図9に、上位充放電指示装置、ゲートウェイ型充放電指示装置および下位蓄電池システムの3つの層間の動作シーケンスを示す。

上位充放電指示装置は、ゲートウェイ型充放電指示装置と通信を行う。ゲートウェイ型充放電指示装置は、上位充放電指示装置、および複数の蓄電池システムと通信を行う。

通信の動作フェーズは、初期動作と、通常動作の2つが存在する。

初期動作では、ゲートウェイ型充放電指示装置が、管理対象とするN個分の蓄電池システムと接続する処理と、上位充放電指示装置がゲートウェイ型充放電指示装置に接続を行う処理との2つの処理が行われる。ゲートウェイ型充放電指示装置は、下位蓄電池システムから初期の蓄電池固有情報（図5、図6参照）を取得する（S11）。前述した利用形態情報もここで同時に取得してもよい。ゲートウェイ型充放電指示装置は、下位蓄電池システムから取得した情報に基づく蓄電池情報を、上位充放電指示装置に送信する（S12）。具体的に、下位蓄電池システムをグループ化した仮想蓄電池の情報、または、個々の蓄電池システムの蓄電池固有情報を送信する。ここでは、仮想蓄電池の情報を送信するとして説明を続ける。なお、仮想蓄電池情報は、初期動作ではなく、後の任意のタイミングで取得してもよい。上位充放電指示装置は、ゲートウェイ型充放電指示装置から受けとった仮想化蓄電池の情報を元に、仮想化蓄電池に対する制御命令やスケジュール情報などを送信する。ゲートウェイ型充放電指示装置は、上位充放電指示装置から受信した制御命令やスケジュール情報を元に、複数の蓄電池システムの制御を行う。

下位蓄電池システムの制御には下位蓄電池システムに関する情報が必要となる。ゲートウェイ型充放電指示装置は、上位充放電指示装置へ、1つ以上の蓄電池を組み合わせた仮想化蓄電池を示すため、下位蓄電池システムに関する情報が必要となる。蓄電池システムは値が時々刻々と変化する特徴を持つため、その動作状況をリアルタイムに管理し、適切な頻度で下位蓄電池システムの情報を収集する必要がある。データを収集するには次の2つの方法が考えられる。

1つ目の方法は、ゲートウェイ型充放電指示装置から各蓄電池システムに問い合わせて収集する方法である。リアルタイム性を追求する度に、ゲートウェイ型充放電指示装置自身の負荷やネットワークにかかる負荷が増加するという課題につながる。当然、通信する項目の量に応じてネットワークの負荷が増加する
2つ目の方法は、下位蓄電池システムから自発的にゲートウェイ型充放電指示装置に通知する方法である。この方法により、ゲートウェイ型充放電指示装置からの問い合わせはなくなるが、通信する項目の量によりネットワークの負荷が増加するという課題は同じである。

どちらの方法においても、リアルタイムなデータを送受信するため、ゲートウェイ型充放電指示装置と下位蓄電池システムの通信頻度が膨大な量となり、通信の品質が下がってしまうという課題がある。本実施形態では、通信の品質低下を抑制しつつ、ゲートウェイ型充放電指示装置と下位蓄電池システム間における効率的なデータ通信を実現する。

図9では、ゲートウェイ型充放電指示装置が、通信するデータ項目、通知スケジュール（データ項目を送るスケジュール）、通知タイプ（上記の1つ目の方法か、2つめの方法か等を指定）を、下位蓄電池システムに送る（S13）。下位蓄電池システムは、ゲートウェイ型充放電指示装置からの指示にしたがって、データ項目を送信する（S14、S15）。図示の例では、データ項目として、充放電効率、変化速度情報、SOC、SOHの値を送る例が示されている。

より詳細に、下位蓄電池システムは、ゲートウェイ型充放電指示装置に対して、現在の状態を知らせるために図5に示した蓄電池特性情報、図6に示した充放電制御情報、IEC 61850やその他の国際的な規格で定められていうようなデータを送信する。利用形態情報を送信してもよい。下位蓄電池システムが送信するデータ項目や、送信する頻度（たとえば送信する間隔）については、ゲートウェイ型充放電指示装置が下位蓄電池システムに対して事前または動作中に指示する。本実施形態は、これらの仕組みの上で、通信するデータ項目ごとの特性や、下位蓄電池システムの利用時間帯および所有者情報等を用いて、データ項目ごとに通信の頻度を動的に変更する。頻度の変更例としては、たとえば送信する間隔を長くまたは短くしたりすることがある。別の例として、特定のイベントが発生したときのみデータ項目を送信する場合に、イベントが発生するごとに毎回送信するのを、複数回イベントが発生するごとに１回送信するように変更することも考えられる。当然、これら以外の例も可能である。

データ項目の種類として、定格充放電電力や定格容量（図5参照）については、蓄電池デバイスの作成時からほぼ変わることはない。そのためこれらの情報については初期動作時に1度だけの通信だけで済ませると判断してもよい。

また充電を行っている際には、現在の充電率やその下位蓄電池システムの持つ情報からどの程度の時間で充電が完了するかが予測できるため、その充電完了の予測タイミングまではデータ項目の通信を停止し、その予測タイミングからデータ項目の送信を開始するように頻度を設定してもよい。

一方、放電を実施している最中の充電率や放電可能時間は、その下位蓄電システムの電力を利用している利用者の利用状況に依存する。このため、放電中の充電率および放電可能時間の把握のためには、下位蓄電池システムの正確な監視が必要となる。このように、放電を実施している条件下において頻繁に変わることが予想される項目については、通信頻度を高くし、リアルタイム性を確保する必要があると考えられる。

利用形態情報として、下位蓄電池システムの利用時間帯および所有者・利用者等の情報を用いて、通信頻度を決定することが考えられる。

利用時間帯を利用した通信頻度の決定例として、需用者の利用時間帯のうち、電力需要が高まっているような時間帯では、通信頻度を上げ、一方深夜などの電力需要が低いそれ以外の時間帯においては、通信頻度を下げて大まかな測定を行う。これにより動作時間帯に応じて必要な粒度での測定が可能となる。

所有者・利用者情報は、下位蓄電池システムの所有者、下位蓄電池システムに対して充放電の指示を行うゲートウェイ型充放電指示装置の所有者・利用者、ゲートウェイ型充放電指示装置から制御を実施する上位充放電指示装置の所有者・利用者などが考えられる。ゲートウェイ型充放電指示装置または上位充放電指示装置の利用者は、ゲートウェイ型充放電指示装置または上位充放電指示装置の所有者の場合もあるし、所有者から貸出を受けた者である場合も考えられる。

なお、下位蓄電池システムはゲートウェイ型充放電指示装置によりグルーピングされるが、同じグループに属する各下位蓄電池システムが、全く別の個人および団体や組織の物であることも考えられる。

また通信頻度の別の決定例として、特定の時間帯は下位蓄電池システムの所有者が自由に使い、当該特定の時間帯以外は公共物として、別の利用者に利用できる。そのような場合では、下位蓄電池システムの所有者が自由に利用する時間帯において、通信のトラフィックを増加させないために、頻度を下げることが考えられる。また一方で、ゲートウェイ型充放電指示装置が、下位蓄電池システムを利用可能な時間帯に即座に利用するために、利用可能な時刻が近付くにつれ通信頻度をあげ、下位蓄電池システムの正確な状態を取得するといったことも考えられる。

また、下位蓄電池システムの状態を把握する際には、その目的に応じて、通信するデータ項目を絞り込むことにより、ゲートウェイ型充放電指示装置と下位蓄電池システム間のトラフィックを下げることができる。

図10に上位充放電指示装置およびゲートウェイ充放電指示装置の利用者・所有者と、下位蓄電池システムの所有者の一覧を4つのケースに分けて示す。

図10のケース1・2では、下位蓄電池システムの所有者と、制御命令の起点となる上位充放電指示装置の利用者・所有者が同一である。正確な状況を収集するため、通信頻度を高くすることが考えられる。所有者以外の他の要因に依存して、通信頻度および通信するデータ項目を決定してもよい。

ケース3・4は、上位充放電指示装置の利用者・所有者と、下位蓄電池システムの所有者が異なる場合である。たとえばケース3では、B所有の下位蓄電池システムを、上位充放電指示装置の利用者・所有者Aが利用することになる。ケース3・4の場合は、下位蓄電池システムが下位蓄電池システムの所有者によって利用が許可された時間帯か否か、または、下位蓄電池システムが利用可能な状況にあるか（たとえば下位蓄電システムの所有者により利用中でないか）に応じて、通信の頻度または通信するデータ項目またはこれらの両方を変更する。

図10では、「上位充放電指示装置: ゲートウェイ型充放電指示装置:下位蓄電池システム」を「1対1対1」で示したが、「n対1対n」や「1対1対n」といった組み合わせなども考えられるため、その組み合わせごとに応じて下位蓄電池システムの所有者と利用者の情報を元に、通信頻度およびデータ項目を変更する必要がある。

図11に、本実施形態にかかる通信頻度判定部48の動作シーケンスの例を示す。本シーケンスは、たとえばデータ項目ごとに行う。本シーケンスの起動は、一定時間ごとに行ってもよいし、特定のイベントが発生したときに行ってもよいし、任意のアルゴリズムにより決定したタイミングで行っても良い。

本シーケンスは、通信データ項目の判定と、通信頻度の判定の2つに分けることができる。通信データ項目の判定には、データ項目が不変的なものかを判断する（S101）。不変的な値のデータ項目であれは、通信の頻度を所定の低い値に設定、あるいは通信の頻度を現在の値から一定値下げた値にする（S109）。そうでなければ、通信頻度の判定シーケンスに移る。不変的な値の例としては、定格容量や定格充放電電力等があり得る。

通信頻度の判定では、まず下位蓄電池システムが現在利用可能な状態なのかを判断する（S102）。たとえば現在、下位蓄電池システムの所有者により下位蓄電池システムが利用されているとき、あるいは、現在時刻が利用可能な時間帯に該当しないとき、あるいは、下位蓄電池システムにその所有者により使用不可の設定がなされているときは、利用可能でないと判断される。利用不可な状態であれば、次に今後利用する予定があるのか、たとえば一定期間内に利用する予定があるかを判断し（S103）、もしもそのような予定がなければ、通信の頻度を第1の値（低い値）に設定、あるいは現在の頻度を一定値下げた値にする（S109）。一方、下位蓄電池システムが利用可能であるならば、下位蓄電池システムの状態が放電中なのかを判定する（S104）。

放電中であるならば、現在の動作時間帯が電力需要の高い時間帯に含まれるかどうかを判定する（S106）。そのような時間帯に含まれるならば、通信の頻度を第3の値（第1の値より高い値）に設定、あるいは現在の頻度から一定値上げた値にする（S107）。そのような時間帯に含まれなければ、上記第1の値と上記第2の値の間の第3の値に設定、あるいは現在の頻度を維持する（S108）。

一方、放電中でなければ、下位蓄電池システムの所有者が誰であるかを判断する（S105）。所有者が需要家であれば、通信の頻度を上記第1の値（低い値）に設定、あるいは現在の頻度を低下させる（S109）。下位蓄電池システムの所有者がゲートウェイ型充放電指示装置または上位充放電装置の利用者・所有者に一致すれば、通信頻度を上記第3の値に設定、または現在の頻度を維持する（S108）。

上述したシーケンスにおいて、ステップS101,S103、S105からステップS109に分岐した場合、それぞれ通信頻度を第1の値（低い値）に設定、または現在の通信頻度を低下させたが、それぞれの分岐で第1の値が異なってもよいし、あるいは低下させる値が異なっても良い。このことは、ステップS105、S106からステップS108に分岐した場合も同様である。

図11のシーケンスのステップS107、S109で頻度を上昇または低下させる場合おいて、事前に上限値および下限値を決めておき、それを越える変更は行わないようにしてもよい。

これらはあくまでも1つの具体例にすぎず、通信データ項目および通信頻度の判定方法に過去の履歴から判断する方法や統計、初期化設定時に設定した項目を対象にするといったことも考えられる。また下位蓄電池自身から通信データ項目および通信頻度の情報を取得するインタフェースがある場合も考えられる。

このように、本実施形態によれば、蓄電池システムの充放電状態、動作時間帯、または、所有者・利用者に関する情報等に基づいて、データ項目の通信頻度を変更することにより、ネットワーク帯域の増大を抑制しつつ、下位蓄電池システムの情報を効率的に把握することができる。さらには、大量の蓄電池の集合を論理的な一つの仮想蓄電池として扱うといったシステム大規模化が可能となる。

尚、本実施形態のゲートウェイ型充放電指示装置は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、通信部47、蓄電池情報通信部46と、充放電グループ管理部44と、仮想化蓄電池情報提供部45、需給調整部41、充放電管理部42および通信頻度判定部48は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することが出来る。このとき、ゲートウェイ型充放電指示装置は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、CD-ROMなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、蓄電池情報記憶部43は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはCD-R、CD-RW、DVD-RAM、DVD-R等の記憶媒体などを適宜利用して実現することが出来る。

また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (15)

1. 蓄電池システムと通信する通信部と、
   前記蓄電池システムの状態に応じて、前記蓄電池システムに関する情報の収集頻度を決定する通信頻度判定部と、
   前記通信頻度判定部で決定された収集頻度で前記情報を前記蓄電池システムから収集する情報収集部と、
   前記情報収集部で収集された情報に基づき、前記蓄電池システムの放電および充電の少なくとも一方を制御する充放電管理部と、
   を備えた充放電指示装置。
2. 前記通信頻度判定部は、前記蓄電池システムが放電中か否かに応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項1に記載の充放電指示装置。
3. 前記通信頻度判定部は、前記蓄電池システムが充電中か否かに応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項1または2に記載の充放電指示装置。
4. 前記通信頻度判定部は、前記蓄電池システムが需要家により利用中か否かに応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項1ないし3のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
5. 前記通信頻度判定部は、前記情報を収集する時間帯に応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項1ないし4のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
6. 前記通信頻度判定部は、前記情報を収集する時間帯が特定の時間帯に含まれるか否かに応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項5に記載の充放電指示装置。
7. 前記通信頻度判定部は、前記充放電管理部の指示により前記蓄電池システムが放電を行っている間の収集頻度を、前記放電を行っている時間帯に応じて決定する
   請求項1ないし6のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
8. 前記通信頻度判定部は、前記放電を行っている時間帯が特定の時間帯に含まれるか否かに応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項7に記載の充放電指示装置。
9. 前記通信頻度判定部は、前記蓄電池システムの所有者が、充放電指示装置の利用者または所有者に一致するかに応じて、前記収集頻度を決定する
   請求項1ないし8のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
10. 前記通信頻度判定部は、前記情報の種類に応じて、前記収集頻度を決定する
    請求項1ないし9のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
11. 前記蓄電池システムは特定の時間帯のみ前記充放電管理部により制御可能であり、
    前記通信頻度判定部は、前記特定の時間帯が近づくほど、前記収集頻度を高くする
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
12. 前記情報収集部により収集された情報に基づく蓄電池情報を、上位の充放電指示装置に提供する提供部をさらに備え、
    前記充放電管理部は、上位充放電指示装置からの指示に応じて前記蓄電池システムを制御し、
    前記通信頻度判定部は、前記蓄電池システムの所有者が、前記上位充放電指示装置の利用者または所有者に一致するかに応じて、前記収集頻度を決定する
    請求項1ないし１１のいずれか一項に記載の充放電指示装置。
13. 蓄電池システムと、
    充放電指示装置とを備え、
    前記充放電指示装置は、
    前記蓄電池システムと通信する通信部と、
    前記蓄電池システムの状態に応じて、前記蓄電池システムに関する情報の収集頻度を決定する通信頻度判定部と、
    前記通信頻度判定部で決定された収集頻度で、前記情報を前記蓄電池システムから収集する情報収集部と、
    前記情報収集部で収集された情報に基づき、前記蓄電池システムの放電および充電の少なくとも一方を制御する充放電管理部と、を含む
    充放電システム。
14. 蓄電池システムと通信する通信ステップと、
    前記蓄電池システムの状態に応じて、前記蓄電池システムに関する情報の収集頻度を決定する通信頻度判定ステップと、
    前記通信頻度判定ステップで決定された収集頻度で、前記情報を前記蓄電池システムから収集する収集ステップと、
    前記収集ステップで収集された情報に基づき、前記蓄電池システムの放電および充電の少なくとも一方を制御する充放電管理ステップと、
    を備えた充放電管理方法。
15. 蓄電池システムと通信する通信ステップと、
    前記蓄電池システムの状態に応じて、前記蓄電池システムに関する情報の収集頻度を決定する通信頻度判定ステップと、
    前記通信頻度判定ステップで決定された収集頻度で、前記情報を前記蓄電池システムから収集する収集ステップと、
    前記収集ステップで収集された情報に基づき、前記蓄電池システムの放電および充電の少なくとも一方を制御する充放電管理ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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