JP2015213409A - Load leveling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、需要家に設置された二次電池を用いて、電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置に関する。 The present invention relates to a load leveling device that performs load leveling of power demand using a secondary battery installed in a consumer.
一般的に、電力の使用量は、夜間は少なく昼間には増加するという傾向がある。特にピーク期である夏期には、ピーク期以外と比較して、昼間の時間帯における電力の需要量がより増加する(図17、図18参照)。このような電力需要量の昼夜間の格差を解消するために、電力需要の負荷平準化が行われる。負荷平準化は、例えば、充電及び放電が可能な二次電池を用いて、電力使用量の少ない夜間に充電を行い、昼間に放電を行うことによって、昼間の電力量を低下させることで負荷を減少(ピークカット)させるものである。 In general, power consumption tends to be small at night and increased during the day. Especially in the summer, which is the peak season, the amount of power demand during the daytime hours is higher than during periods other than the peak season (see FIGS. 17 and 18). In order to eliminate such a difference in the amount of power demand between day and night, load leveling of power demand is performed. Load leveling uses, for example, a rechargeable battery that can be charged and discharged, and is charged at night when the amount of power used is low, and discharged during the day to reduce the amount of power during the day. It is to reduce (peak cut).
また、近年、風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギーを使用した発電設備が増加している。しかし、このような風力発電や太陽光発電は、風の強弱や雲による太陽光の状態によって電力の出力変動が顕著に発生するため、電力を安定して供給することは困難である。そのため、このような電力の出力変動が、系統電力や配電線電圧に及ぼす影響について危惧されている。一方、電力の供給量と需要量とのバランスが崩れると、系統電力の周波数(以下、系統周波数と呼ぶ)が変動することが知られている。 In recent years, power generation facilities using renewable energy such as wind power generation and solar power generation are increasing. However, in such wind power generation and solar power generation, power output fluctuations remarkably occur depending on the strength of wind and the state of sunlight due to clouds, so it is difficult to stably supply power. For this reason, there is a concern about the influence of such power fluctuations on system power and distribution line voltage. On the other hand, it is known that when the balance between the power supply amount and the demand amount is lost, the frequency of the system power (hereinafter referred to as the system frequency) fluctuates.
従来、電力の出力変動や系統周波数の変動に対しては、火力発電等の発電機による出力を制御することで対応しているが、これらの対応には限界があり、対応できない分については、蓄電池のような二次電池の利用が提案されている。しかし、二次電池は高価であるため、電力会社等の系統事業者が全ての設備に設置することは負担が大きく現実的ではない。一方、電力系統の需要家においては、工場や事務所ビル等に、電力需要の負荷平準化のために二次電池が設置され始めている。また、負荷平準化の使用目的の二次電池を、系統周波数を調整するために用いることが提案されている(特許文献1)。 Conventionally, power output fluctuations and system frequency fluctuations have been dealt with by controlling the output by a generator such as thermal power generation, but there is a limit to these correspondences, and for the part that can not be dealt with, The use of secondary batteries such as storage batteries has been proposed. However, since the secondary battery is expensive, it is not practical for a system company such as an electric power company to install it in all facilities because the burden is large. On the other hand, in power system consumers, secondary batteries are beginning to be installed in factories, office buildings and the like for load leveling of power demand. In addition, it has been proposed to use a secondary battery intended for load leveling in order to adjust the system frequency (Patent Document 1).
特許文献1においては、予め設定されたベース充放電パターンにおいて、ベースとなる充放電電力に対して、周波数の変動によって調整された調整充放電電力を加算することで蓄電池(二次電池)への放電充電の制御を行っている。これにより、蓄電池による負荷平準化を妨げることなく、系統周波数の変動の抑制を行っている。
In
ところで、電力需要量と電力供給量とのバランスと、系統周波数との関係は、需要が供給を上回ると系統周波数は下降し、需要が供給を下回ると系統周波数は上昇することが知られている。特許文献1における充放電制御においては、予め設定されたベース充放電パターンに従って充放電を行っているため、系統周波数が下降する状態、つまり電力の需要が供給を上回る状態であっても、充電量は減少されるが、継続して蓄電池に充電が行われる。そのため、電力の需要量が大きく減少することはないため、効率的に系統周波数の変動の抑制を行うことができない。
By the way, it is known that the relationship between the balance between the power demand and the power supply and the system frequency is that the system frequency decreases when the demand exceeds the supply, and the system frequency increases when the demand falls below the supply. . In the charging / discharging control in
上記の事情に鑑みて、本発明が解決すべき技術的課題は、需要家の負荷平準化の機能を損なうことなく、効率的に系統周波数の変動を抑制することができる負荷平準化装置を提供することにある。 In view of the above circumstances, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a load leveling device that can efficiently suppress fluctuations in the system frequency without impairing the load leveling function of the consumer. There is to do.
上記課題を解決するために、本発明にかかる負荷平準化装置は、電力系統の需要家に設置されて充電及び放電可能な二次電池を有し、二次電池の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置であって、系統電力の周波数を検出する系統周波数検出手段と、二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、制御手段は、需要家による使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ系統周波数が所定の閾値を上回った場合に、二次電池への充電を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a load leveling apparatus according to the present invention has a secondary battery that can be charged and discharged and installed at a consumer of an electric power system. A load leveling device that performs load leveling, and includes a system frequency detection unit that detects a frequency of system power, and a control unit that controls charging or discharging of a secondary battery. The secondary battery is charged when the power consumption is in the first time zone with less power consumption and the system frequency exceeds a predetermined threshold.
このように構成することによって、例えば夜間のような使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ系統周波数が所定の閾値を上回った場合に、二次電池に充電を行うため、系統周波数が高い場合、つまり、需要が供給を下回っている状態で充電を行うことで、電力の需要を増加させることができる。これによって、系統周波数を下降させることができる。また、系統周波数が所定の閾値よりも低くなると、二次電池への充電を停止するため、電力の需要を減少させることができる。これによって、系統周波数の下降は抑制される。このように、電力の需要と供給とのバランスの崩れを解消することができ、系統周波数の変動を効率的に抑制することができる。 By configuring in this way, the system frequency is charged in order to charge the secondary battery when the system frequency is higher than a predetermined threshold in the first time zone where power consumption is low, such as at night. Is high, that is, by charging in a state where the demand is lower than the supply, the demand for electric power can be increased. As a result, the system frequency can be lowered. Further, when the system frequency becomes lower than a predetermined threshold, charging of the secondary battery is stopped, so that the demand for power can be reduced. Thereby, the fall of the system frequency is suppressed. In this way, it is possible to eliminate an imbalance between the demand and supply of power, and to efficiently suppress fluctuations in the system frequency.
このとき、系統周波数が所定の閾値を上回った場合に充電を行うため、二次電池には間欠的に充電される。ここで、二次電池は、間欠的に充電することで、回復電圧を利用することができ、連続的に充電するよりも多くの電力を充電することができる。そのため、多くの電力を充電することにより、二次電池を利用した負荷平準化の機能を向上させることができる。 At this time, the secondary battery is intermittently charged in order to perform charging when the system frequency exceeds a predetermined threshold. Here, the secondary battery can use the recovery voltage by charging intermittently, and can charge more power than charging continuously. Therefore, the charge leveling function using the secondary battery can be improved by charging a large amount of power.
また、二次電池に充電する電力を、系統周波数によらず一定とすることが好ましい。二次電池に充電する電力は、交流から直流に変換されて充電される。ここで、交流から直流に変換する変換器には、変換効率の良い電力値があり、変換は、その変換効率の良い値で行うことが好ましい。これによって、変換効率の良い一定の電力値で充電を行うことで、効率よく二次電池に充電することができる。 Moreover, it is preferable to make constant the electric power charged to a secondary battery irrespective of a system | strain frequency. Electric power for charging the secondary battery is converted from AC to DC and charged. Here, the converter for converting from alternating current to direct current has a power value with good conversion efficiency, and the conversion is preferably performed with a value with good conversion efficiency. Thus, the secondary battery can be efficiently charged by charging with a constant power value with good conversion efficiency.
さらに、二次電池に充電する電力を、系統周波数に比例して変化させてもよい。つまり、系統周波数と所定の閾値との差が大きい場合には、充電電力を大きくして、系統周波数と所定の閾値との差が小さい場合には、充電電力を小さくする。これにより、系統周波数と所定の閾値との差が大きい場合には、充電電力を大きくすることで電力の需要量が増加するため、系統周波数を大きく下降させることができる。一方、系統周波数と所定の閾値との差が小さい場合には、充電電力を小さくすることで、電力の需要量は上記に比較するとそれほど大きくなく、系統周波数を緩やかに下降させることができる。このように、二次電池に充電する電力を、系統周波数に比例して変化させることで、系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 Furthermore, the power charged in the secondary battery may be changed in proportion to the system frequency. That is, the charging power is increased when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is large, and the charging power is decreased when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is small. Thereby, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold value is large, the demand amount of power increases by increasing the charging power, so that the system frequency can be greatly decreased. On the other hand, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is small, by reducing the charging power, the power demand is not so large compared to the above, and the system frequency can be lowered gradually. As described above, by changing the power charged in the secondary battery in proportion to the system frequency, it is possible to efficiently suppress fluctuations in the system frequency.
また、二次電池に充電する電力を、系統周波数に応じて段階的に変化させてもよい。これにより、系統周波数と所定の閾値との差の大小によって、充電電力を増減することに加えて、所定の系統周波数における充電電力を、適宜増減することができる。ここで、二次電池への充電によって、系統周波数の変動の抑制を効率的に行うためには、第一の時間帯の最初から終了時刻までの全体に亘って、二次電池への充電を行うことが好ましい。そのため、二次電池の充電量に応じて、所定周波数における充電電力を増減することによって、第一の時間帯の途中で二次電池への充電が完了しないように、充電量を制御することができる。なお、系統周波数に応じて充電電力を増減するため、上記と同様に系統周波数の変動の抑制も効率的に行うことができる。 Moreover, you may change the electric power charged to a secondary battery in steps according to a system | strain frequency. Thereby, in addition to increasing / decreasing the charging power depending on the difference between the system frequency and the predetermined threshold, the charging power at the predetermined system frequency can be appropriately increased / decreased. Here, in order to efficiently suppress fluctuations in the system frequency by charging the secondary battery, charging the secondary battery over the entire period from the beginning to the end time of the first time zone. Preferably it is done. Therefore, the amount of charge can be controlled so that charging to the secondary battery is not completed during the first time period by increasing or decreasing the charging power at a predetermined frequency according to the amount of charge of the secondary battery. it can. In addition, since charging power is increased / decreased according to a system frequency, the fluctuation | variation of a system frequency can also be suppressed efficiently like the above.
さらに、制御手段は、第一の時間帯において、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を所定量だけ上昇させ、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を維持させてもよい。例えば、系統周波数が所定の閾値よりも大きい状態が続くと、二次電池には連続して充電が行われる。そのため、充電を行う第一の時間帯の初期や途中において、二次電池への充電が完了してしまうこともある。それでは、第一の時間帯の終期においては、二次電池への充電による系統周波数の変動の抑制を行うことができなくなる。そこで、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に充電量が所定の基準値に達していた場合には、充電を行う閾値を上昇させることで、充電を起こりにくくする。これにより、第一の時間帯において、早期に充電が完了することはなく、時間をかけて充電を行うことができる。その結果、二次電池への充電による系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。なお、二次電池の充電状態が所定の基準値に達していない場合には、閾値を維持することで、継続して同じ条件下で充電を行うことができる。 Further, the control means determines whether or not the state of charge of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time in the first time zone, and determines that the predetermined reference value has been reached. May increase the threshold by a predetermined amount and maintain the threshold when it is determined that the predetermined reference value has not been reached. For example, when the state where the system frequency is higher than a predetermined threshold continues, the secondary battery is continuously charged. For this reason, the charging of the secondary battery may be completed in the initial stage or in the middle of the first time period for charging. Then, at the end of the first time zone, it becomes impossible to suppress fluctuations in the system frequency due to charging of the secondary battery. Therefore, it is confirmed whether or not the state of charge of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time. If the amount of charge has reached the predetermined reference value within the predetermined time, the threshold value for charging is set. By making it rise, it makes charging difficult. Thereby, in a 1st time slot | zone, charging is not completed early, but it can charge over time. As a result, it is possible to efficiently suppress fluctuations in the system frequency due to charging of the secondary battery. In addition, when the charging state of the secondary battery does not reach the predetermined reference value, the charging can be continuously performed under the same conditions by maintaining the threshold value.
また、制御手段は、第一の時間帯において、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を所定量だけ上昇させ、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を所定量だけ下降させてもよい。例えば、上記と反対に、系統周波数が所定の閾値より小さい状態が続くと、二次電池にはあまり充電は行われない。そのため、充電が行われる第一の時間帯の初期において、二次電池にあまり充電されていない場合には、第一の時間帯内に充電が完了しないおそれがある。そこで、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に充電量が所定の基準値に達していない場合には、充電を行う閾値を下降させることで、充電を起こり易くする。その結果、二次電池への充電を確実に完了することができる。なお、所定時間内に充電量が所定の基準値に達している場合には、上記と同様に、閾値を上昇させることで、早期の充電完了を防止し、二次電池への充電による系統周波数の変動の抑制を効率的に行う。 Further, the control means determines whether or not the state of charge of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time in the first time zone, and determines that the predetermined reference value has been reached. May increase the threshold by a predetermined amount, and decrease the threshold by a predetermined amount when it is determined that the predetermined reference value has not been reached. For example, contrary to the above, if the system frequency continues to be lower than a predetermined threshold, the secondary battery is not charged much. Therefore, in the initial stage of the first time zone in which charging is performed, if the secondary battery is not charged much, there is a possibility that the charging will not be completed within the first time zone. Therefore, it is confirmed whether or not the state of charge of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time, and if the charge amount has not reached the predetermined reference value within the predetermined time, the threshold value for charging is set. Lowering makes it easier to charge. As a result, the charging of the secondary battery can be completed with certainty. If the amount of charge has reached a predetermined reference value within a predetermined time, as in the above case, the threshold value is increased to prevent early completion of charging and the system frequency due to charging of the secondary battery. This effectively suppresses fluctuations.
さらに、第一の時間帯は、二次電池に目標充電量を充電するのに必要な充電時間よりも長く設定され、制御手段は、所定の時点における二次電池に充電された充電量と目標充電量とから充電が完了するまでの充電残量を求め、予め求めた二次電池の充電量と充電時間との関係に基づいて、充電残量を充電するのに必要な充電残時間を求め、所定の時点から第一の時間帯が終了するまでの残り時間と充電残時間とを比較し、残り時間が充電残時間に一致すると、残り時間の間は二次電池に連続的に充電を行ってもよい。ここで、系統周波数は、不定期かつ不確実に変動するため、所定の閾値を下回ることが多いと、第一の時間帯が終了する際に充電が完了しないおそれがある。そのため、予め二次電池への充電量と充電時間との関係を求め、所定の時刻から第一の時間帯が終了するまでの残り時間と、充電が完了するまでの充電残時間とを比較して、残り時間が充電残時間に一致すると残りの時間を連続的に充電する。これにより、第一の時間帯の終了時には、二次電池への充電を確実に完了することができる。 Further, the first time zone is set longer than the charging time required to charge the target charge amount to the secondary battery, and the control means sets the charge amount and the target charged to the secondary battery at a predetermined time point. The remaining charge until the charge is completed is calculated from the charge amount, and the remaining charge time required to charge the remaining charge is determined based on the relationship between the charge amount of the secondary battery and the charge time obtained in advance. Compare the remaining time from the predetermined time to the end of the first time period with the remaining charge time.If the remaining time matches the remaining charge time, the secondary battery is continuously charged during the remaining time. You may go. Here, since the system frequency fluctuates irregularly and uncertainly, if it often falls below a predetermined threshold, charging may not be completed when the first time period ends. Therefore, the relationship between the amount of charge to the secondary battery and the charging time is obtained in advance, and the remaining time from the predetermined time until the end of the first time zone is compared with the remaining charging time until the charging is completed. When the remaining time matches the remaining charging time, the remaining time is continuously charged. Thereby, at the end of the first time zone, the charging of the secondary battery can be reliably completed.
一方、上記課題を解決するために、本発明にかかる負荷平準化装置は、電力系統の需要家に設置されて充電及び放電可能な二次電池を有し、二次電池の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置であって、系統電力の周波数を検出する系統周波数検出手段と、二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、制御手段は、需要家による使用電力の多い第二の時間帯であって、かつ系統周波数が所定の閾値を下回った場合に、二次電池の放電を行うことを特徴とする。 On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, a load leveling device according to the present invention has a secondary battery that can be charged and discharged and installed in a power system consumer. A load leveling device that performs load leveling of demand, comprising system frequency detection means for detecting the frequency of system power, and control means for controlling charging or discharging of the secondary battery. The secondary battery is discharged when it is in the second time zone where the power consumed by the house is large and the system frequency falls below a predetermined threshold.
このように構成することによって、例えば昼間のような使用電力の多い第二の時間帯であって、かつ系統周波数が所定の閾値を下回った場合に、二次電池から放電を行うため、系統周波数が低い場合、つまり、供給が需要を下回っている状態で放電を行うことで、電力の供給を増加させることができる。これによって、系統周波数を上昇させることができる。また、系統周波数が所定の閾値よりも高くなると、二次電池からの放電を停止するため、電力の供給を減少させることができる。これによって、系統周波数の上昇は抑制される。このように、電力の需要と供給とのバランスの崩れを解消することができ、系統周波数の変動を効率的に抑制することができる。 By configuring in this way, for example, in order to discharge from the secondary battery in the second time zone where there is a large amount of power used, such as daytime, and when the system frequency falls below a predetermined threshold, the system frequency Is low, that is, by discharging in a state where the supply is less than the demand, the supply of power can be increased. As a result, the system frequency can be increased. Further, when the system frequency becomes higher than a predetermined threshold value, the discharge from the secondary battery is stopped, so that the power supply can be reduced. Thereby, an increase in the system frequency is suppressed. In this way, it is possible to eliminate an imbalance between the demand and supply of power, and to efficiently suppress fluctuations in the system frequency.
このとき、系統周波数が所定の閾値を下回った場合に放電を行うため、二次電池からは間欠的に放電される。ここで、二次電池は、間欠的に放電することで、回復電圧を利用することができ、連続的に放電するよりも多くの電力を放電することができる。そのため、多くの電力を放電することにより、二次電池を利用した負荷平準化の機能を向上させることができる。 At this time, since the discharge is performed when the system frequency falls below a predetermined threshold, the secondary battery is intermittently discharged. Here, the secondary battery can use the recovery voltage by discharging intermittently, and can discharge more power than continuous discharge. Therefore, by discharging a large amount of power, the load leveling function using the secondary battery can be improved.
また、二次電池が放電する電力を、系統周波数によらず一定とすることが好ましい。二次電池が放電する電力は、直流から交流に変換されて放電される。ここで、直流から交流に変換する変換器には、変換効率の良い電力値があり、変換は、その変換効率の良い値で行うことが好ましい。これによって、変換効率の良い一定の電力値で放電を行うことで、効率よく二次電池から放電することができる。 Moreover, it is preferable to make the electric power discharged by the secondary battery constant regardless of the system frequency. The electric power discharged from the secondary battery is converted from direct current to alternating current and discharged. Here, the converter for converting from direct current to alternating current has a power value with good conversion efficiency, and the conversion is preferably performed with a value with good conversion efficiency. Thus, the secondary battery can be efficiently discharged by discharging at a constant power value with good conversion efficiency.
さらに、二次電池が放電する電力を、系統周波数に比例して変化させてもよい。つまり、系統周波数と所定の閾値との差が大きい場合には、放電電力を大きくして、系統周波数と所定の閾値との差が小さい場合には、放電電力を小さくする。これにより、系統周波数と所定の閾値との差が大きい場合には、放電電力を大きくすることで電力の供給量が増加するため、系統周波数を大きく上昇させることができる。一方、系統周波数と所定の閾値との差が小さい場合には、放電電力を小さくすることで、電力の供給量は上記に比較するとそれほど大きくなく、系統周波数を緩やかに上昇させることができる。このように、二次電池が放電する電力を、系統周波数を比例して変化させることで、系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 Furthermore, the electric power discharged from the secondary battery may be changed in proportion to the system frequency. That is, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is large, the discharge power is increased, and when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is small, the discharge power is decreased. Thereby, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is large, the supply amount of power is increased by increasing the discharge power, so that the system frequency can be greatly increased. On the other hand, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is small, by reducing the discharge power, the amount of power supply is not so large as compared to the above, and the system frequency can be increased gradually. In this way, by changing the power discharged from the secondary battery in proportion to the system frequency, it is possible to efficiently suppress fluctuations in the system frequency.
また、二次電池が放電する電力を、系統周波数に応じて段階的に変化させてもよい。これにより、系統周波数と所定の閾値との差の大小によって、放電電力を増減することに加えて、所定の系統周波数における放電電力を、適宜増減することができる。ここで、二次電池からの放電によって、系統周波数の変動の抑制を効率的に行うためには、第二の時間帯の最初から終了時刻までの全体に亘って、二次電池からの放電を行うことが好ましい。そのため、二次電池の放電量に応じて、所定周波数における放電電力を増減することによって、第二の時間帯の途中で二次電池からの放電が完了しないように、放電量を制御することができる。なお、系統周波数に応じて放電電力を増減するため、上記と同様に系統周波数の変動の抑制も効率的に行うことができる。 Moreover, you may change the electric power which a secondary battery discharges in steps according to a system | strain frequency. Thereby, in addition to increasing / decreasing the discharge power depending on the difference between the system frequency and the predetermined threshold, the discharge power at the predetermined system frequency can be appropriately increased / decreased. Here, in order to efficiently suppress fluctuations in the system frequency by the discharge from the secondary battery, the discharge from the secondary battery is performed over the entire period from the beginning to the end time of the second time zone. Preferably it is done. Therefore, it is possible to control the discharge amount so that the discharge from the secondary battery is not completed in the middle of the second time period by increasing or decreasing the discharge power at a predetermined frequency according to the discharge amount of the secondary battery. it can. In addition, since discharge electric power is increased / decreased according to a system frequency, the fluctuation | variation of a system frequency can also be suppressed efficiently like the above.
さらに、制御手段は、第二の時間帯において、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を所定量だけ下降させ、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を維持させてもよい。例えば、系統周波数が所定の閾値よりも低い状態が続くと、二次電池からは連続して放電が行われる。そのため、放電を行う第二の時間帯の初期や途中において、二次電池からの放電が完了してしまうこともある。それでは、第二の時間帯の終期においては、二次電池からの放電による系統周波数の変動の抑制を行うことができなくなる。そこで、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に放電量が所定の基準値に達していた場合には、放電を行う閾値を下降させることで、放電を起こりにくくする。これにより、第二の時間帯において、早期に放電が完了することはなく、時間をかけて放電を行うことができる。その結果、二次電池からの放電による系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。なお、二次電池の放電状態が所定の基準値に達していない場合には、閾値を維持することで、継続して同じ条件下で放電を行うことができる。 Further, the control means determines whether or not the discharge state of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time in the second time zone, and determines that the predetermined reference value has been reached. May lower the threshold by a predetermined amount and maintain the threshold when it is determined that the predetermined reference value has not been reached. For example, when the state where the system frequency is lower than a predetermined threshold continues, the secondary battery is continuously discharged. Therefore, the discharge from the secondary battery may be completed in the initial stage or in the middle of the second time period during which the discharge is performed. Then, at the end of the second time zone, it becomes impossible to suppress the fluctuation of the system frequency due to the discharge from the secondary battery. Therefore, it is confirmed whether the discharge state of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time. If the discharge amount has reached the predetermined reference value within the predetermined time, the threshold value for discharging is set. Lowering makes it difficult to discharge. Thereby, in the second time zone, the discharge is not completed at an early stage, and the discharge can be performed over time. As a result, the fluctuation of the system frequency due to the discharge from the secondary battery can be efficiently suppressed. When the discharge state of the secondary battery does not reach the predetermined reference value, the discharge can be continuously performed under the same conditions by maintaining the threshold value.
また、制御手段は、第二の時間帯において、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を所定量だけ下降させ、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を所定量だけ上昇させてもよい。例えば、上記と反対に、系統周波数が所定の閾値より大きい状態が続くと、二次電池からはあまり放電されない。そのため、放電が行われる第二の時間帯の初期において二次電池からあまり放電されてない場合には、第二の時間帯内に放電が完了しないおそれがある。そこで、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に放電量が所定の基準値に達してない場合には、放電を行う閾値を上昇させることで、放電を起こり易くする。その結果、二次電池からの放電を確実に完了することができる。なお、所定時間内に放電量が所定の基準値に達している場合には、上記と同様に、閾値を下降させることで、早期の放電完了を防止し、二次電池からの放電による系統周波数の変動の抑制を効率的に行う。 Further, the control means determines whether or not the discharge state of the secondary battery has reached a predetermined reference value every predetermined time in the second time zone, and determines that the predetermined reference value has been reached. May decrease the threshold by a predetermined amount, and increase the threshold by a predetermined amount when it is determined that the predetermined reference value has not been reached. For example, contrary to the above, when the system frequency continues to be higher than a predetermined threshold, the secondary battery is not discharged so much. Therefore, when the secondary battery is not discharged so much in the initial stage of the second time period when the discharge is performed, there is a possibility that the discharge is not completed within the second time period. Therefore, it is confirmed whether or not the discharge state of the secondary battery reaches a predetermined reference value every predetermined time. If the discharge amount does not reach the predetermined reference value within the predetermined time, the threshold value for discharging is set. Increasing it makes it easier for discharge to occur. As a result, the discharge from the secondary battery can be completed with certainty. In addition, when the discharge amount reaches a predetermined reference value within a predetermined time, the completion of early discharge is prevented by lowering the threshold value in the same manner as described above, and the system frequency due to discharge from the secondary battery is reduced. This effectively suppresses fluctuations.
さらに、第二の時間帯は、二次電池から目標放電量を放電するのに必要な放電時間よりも長く設定され、制御手段は、所定の時点における二次電池から放電された放電量と目標放電量とから放電が完了するまでの放電残量を求め、予め求めた二次電池の放電量と放電時間との関係に基づいて、放電残量を放電するのに必要な放電残時間を求め、所定の時点から第二の時間帯が終了するまでの残り時間と放電残時間とを比較し、残り時間が放電残時間に一致すると、残り時間の間は二次電池から連続的に放電を行ってもよい。ここで、系統周波数は、不定期かつ不確実に変動するため、所定の閾値を上回ることが多いと、第二の時間帯が終了する際に放電が完了しないおそれがある。そのため、予め二次電池からの放電量と放電時間との関係を求め、所定の時刻から第二の時間帯が終了するまでの残り時間と、放電が完了するまでの放電残時間とを比較して、残り時間が放電残時間に一致すると残りの時間を連続的に放電する。これにより、第二の時間帯の終了時には、二次電池からの放電を確実に完了することができる。 Further, the second time zone is set longer than the discharge time required to discharge the target discharge amount from the secondary battery, and the control means sets the discharge amount discharged from the secondary battery at the predetermined time point and the target amount. The remaining amount of discharge until the discharge is completed is determined from the discharge amount, and the remaining discharge time required to discharge the remaining discharge amount is determined based on the relationship between the discharge amount of the secondary battery and the discharge time obtained in advance. Compare the remaining time from the predetermined time to the end of the second time period with the remaining discharge time, and if the remaining time matches the remaining discharge time, the secondary battery is continuously discharged from the remaining time. You may go. Here, since the system frequency fluctuates irregularly and uncertainly, if it often exceeds a predetermined threshold value, there is a possibility that the discharge will not be completed when the second time period ends. Therefore, the relationship between the amount of discharge from the secondary battery and the discharge time is obtained in advance, and the remaining time from the predetermined time until the end of the second time zone is compared with the remaining discharge time until the discharge is completed. When the remaining time matches the remaining discharge time, the remaining time is continuously discharged. Thereby, at the end of the second time zone, the discharge from the secondary battery can be reliably completed.
以上のように本発明によれば、需要家の負荷平準化の機能を損うことなく、効率的に系統周波数の変動を抑制することができる負荷平準化装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a load leveling apparatus that can efficiently suppress fluctuations in the system frequency without impairing the load leveling function of the consumer.
以下、本発明にかかる負荷平準化装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a load leveling apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態にかかる負荷平準化装置を電力系統に接続した状態を示す概略図である。電力系統1は、電力の生産(発電)から消費までを行う設備全体のことであり、発電を行う発電設備10と電力を消費する需要家20が、送電線11を介して接続される。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state in which a load leveling device according to an embodiment of the present invention is connected to a power system. The
発電設備10は、系統事業者が所有する設備であって、火力発電、水力発電、原子力発電等種々の方法によって発電を行う。発電設備10には、発電された電力を送電する送電線11が接続される。送電線11は、変電所12や変圧器13を介して発電設備10で発電された電力を送電する。ここで、変電所12は発電設備10で発電された電力の電圧や周波数の変換を行う施設であり、変圧器13は、電圧をさらに変換する機器である。
The
また、送電線11には、他の発電設備として、太陽光発電10Aや、風力発電10B等の設備が接続される。太陽光発電10Aや風力発電10Bは、太陽光や風力といった再生可能エネルギーを用いて発電を行う設備である。これらの設備は、系統事業者が有する発電設備10とは異なり、小規模な設備であるため、工場や事務所ビル等に分散して設置される。
The
需要家20は、送電線11に接続されて、電力を受電して消費する設備である。以下、電力系統1において、工場やビル等の大型の設備や個人の家庭等の、電力の供給を受けている電力消費者を総称して需要家20と呼ぶ。需要家20には、電力を消費する種々の負荷21が備えられる。なお、以下においては、需要家20における定格が100kWのシステムを例として説明する。
The
負荷平準化装置30は、需要家20の設備内に設置される。また、負荷平準化装置30は、変換器31を介して充電及び放電が可能な二次電池32と、系統電力の周波数(系統周波数)を検出する系統周波数検出手段33と、二次電池32及び系統周波数検出手段33に接続される制御手段34とを有する。
The
変換器31は、交流電力と直流電力とを相互に変換する機器であり、詳しくは、交流電力を直流電力に変換するコンバータの機能と、直流電力を交流電力に変換するインバータの機能とを有する。本実施形態においては、交流電力である系統電力を、二次電池32に充電するために直流電力に変換すると共に、二次電池32に蓄積されている直流電力を、交流電圧に変換して電力系統1に放電する。
The
二次電池32は、充電によって電力を蓄えて、放電によって電力を供給する。例えば、周知のリチウムイオン電池やナトリウム硫黄電池等の、自己放電の少ない畜電池が好ましい。ここで、二次電池32の充電の際は、充電可能な容量に対して、満充電よりも若干低い充電量を目標充電量として設定し、第一の時間帯の終了時おいて、目標充電量となるように充電を行う。また、放電の際には、充電された電力を完全に放電するように設定し、第二の時間帯の終了時において、完全放電するように放電を行う。 The secondary battery 32 stores power by charging and supplies power by discharging. For example, a livestock battery with less self-discharge, such as a well-known lithium ion battery or sodium sulfur battery, is preferable. Here, when the secondary battery 32 is charged, a charge amount slightly lower than the full charge is set as the target charge amount for the chargeable capacity, and the target charge is set at the end of the first time zone. Charge to the amount. Further, at the time of discharging, the charged electric power is set to be completely discharged, and discharging is performed so as to be completely discharged at the end of the second time zone.
系統周波数検出手段33は、周知の方法によって、系統周波数を検出する手段である。ここで、系統周波数は、東日本では50Hzであり、西日本では60Hzである。また、上述のように、系統周波数は、電力の需要量と供給量とのバランスによって変動し、この系統周波数の変動は、数分単位の細かな周期と数十分単位の大きな周期で増減する。なお、系統事業者は、発電設備10による発電量を調整することで、系統周波数の変動幅を、例えば±0.1Hz以内となるように制御している。また、図1に示すように、系統周波数検出手段33は、系統事業者40から直接に系統周波数の情報を取得してもよい。
The system frequency detection means 33 is a means for detecting the system frequency by a known method. Here, the system frequency is 50 Hz in eastern Japan and 60 Hz in western Japan. In addition, as described above, the system frequency fluctuates depending on the balance between the amount of power demand and supply, and the fluctuation of the system frequency increases or decreases in a minute cycle of several minutes and a large cycle of several tens of minutes. . Note that the system operator controls the fluctuation range of the system frequency to be within ± 0.1 Hz, for example, by adjusting the amount of power generated by the
制御手段34は、二次電池32及び系統周波数検出手段33に接続される。制御手段34は、図示しない時計によって取得される時刻情報に基づいて、二次電池32の充電と放電とを切り替える。また、系統周波数検出手段33によって検出された系統周波数の値に基づいて、二次電池32への充電又は放電のタイミングの制御を行う。このように、制御手段34は、負荷平準化装置30に対して種々の制御を行う。なお、制御手段34による、二次電池32への充電又は放電の制御の詳細については後述する。
The control means 34 is connected to the secondary battery 32 and the system frequency detection means 33. The
続いて、負荷平準化装置30の動作について説明する。負荷平準化装置30は、使用電力の少ない第一の時間帯としての夜間には、二次電池32に充電を行い、使用電力の多い第二の時間帯としての昼間には、二次電池32から放電を行うことによって、電力需要の負荷平準化を行う。なお、本実施形態においては、第一の時間帯を午後10時(22時)から午前8時までとして、第二の時間帯を午前8時から午後10時までとする。なお、上述のように、二次電池32の放電と充電との切替えは、制御手段34によって行われる。
Next, the operation of the
以下、制御手段34によって行われる、第一の時間帯における二次電池32への充電の制御の詳細について説明する。図2に、第一の時間帯の時刻と系統周波数との関係、及び二次電池32の充電のタイミングを示す。ここで、系統周波数は、西日本においては、60Hzを基準に±0.1Hz以内となるように、系統事業者によって制御される。なお、系統周波数は不定期に変動しており、図2に示される系統周波数の変動は一例を示すものである。
Hereinafter, the details of the control of charging the secondary battery 32 in the first time zone performed by the
二次電池32への充電は、図2に示すように、系統周波数が所定の閾値を上回った場合に行う。本実施形態においては、所定の閾値を60Hzとする。系統周波数検出手段33は、系統周波数を検出して、検出した値を制御手段34に送信する。制御手段34は、系統周波数が、予め設定しておいた所定の閾値(60Hz)を上回ると、二次電池32の充電を行い、所定の閾値を下回ると二次電池32の充電を停止する。このように、系統周波数が所定の閾値を上回った場合に、二次電池32に充電を行うため、電力系統1においては、電力の需要量が増加する。そのため、系統周波数を下降させることができる。
The secondary battery 32 is charged when the system frequency exceeds a predetermined threshold as shown in FIG. In the present embodiment, the predetermined threshold is 60 Hz. The system
図2に示すように、第一の時間帯(22時〜8時)において、22時から時刻aまで、また、時刻bから時刻cまでの時間帯では、系統周波数が所定の閾値を上回るため、二次電池32に充電される。なお、時刻d以降は、系統周波数が閾値を下回った状態であっても充電が行われるが、詳細については後述する。 As shown in FIG. 2, in the first time zone (22:00 to 8:00), the system frequency exceeds a predetermined threshold in the time zone from 22:00 to time a and from time b to time c. The secondary battery 32 is charged. In addition, after time d, charging is performed even in a state where the system frequency is below the threshold value, but details will be described later.
このように、系統周波数が所定の閾値を上回る場合に、二次電池32に充電が行われるため、二次電池32には、間欠的に充電が行われる。二次電池32に充電される際の、時間と電圧との関係を図3に示す。図示のように、二次電池32への充電は、電圧が所定の値(所定電圧)に達するまで間欠的に行われる。ここで、二次電池32に充電される間は、電圧は上昇する。一方、充電されない間においては、二次電池32の電圧は下降する。これは、回復電圧と呼ばれる。充電中に測定される電圧は、内部抵抗を含めて測定された値であり、内部抵抗の分だけ電圧が高くなる。しかし、充電停止中の測定値は、内部抵抗を含まないため、実質的な二次電池32の電圧が示される。そのため、二次電池32に間欠的に充電すると、連続して充電する場合に比べると、回復電圧を利用することができるため、所定電圧に達するまでの時間が長くなる。したがって、二次電池32に充電できる電力量を多くすることができる。 Thus, since the secondary battery 32 is charged when the system frequency exceeds a predetermined threshold, the secondary battery 32 is intermittently charged. FIG. 3 shows the relationship between time and voltage when the secondary battery 32 is charged. As illustrated, the charging of the secondary battery 32 is intermittently performed until the voltage reaches a predetermined value (predetermined voltage). Here, the voltage rises while the secondary battery 32 is charged. On the other hand, while the battery is not charged, the voltage of the secondary battery 32 decreases. This is called the recovery voltage. The voltage measured during charging is a value measured including the internal resistance, and the voltage increases by the amount of the internal resistance. However, since the measured value during the charge stop does not include the internal resistance, a substantial voltage of the secondary battery 32 is indicated. Therefore, if the secondary battery 32 is intermittently charged, the recovery voltage can be used as compared with the case where the secondary battery 32 is continuously charged. Therefore, the amount of power that can be charged in the secondary battery 32 can be increased.
また、系統電力は交流であるため、変換器31(図1参照)によって直流に変換されて二次電池32に充電される。ここで、図4に示すように、変換器31は、変換効率の良い電力の範囲がある。例えば、変換器31の定格(上限)が100kWであれば、60kW〜100kWにおいて変換効率が良い。本実施形態においては、定格が100kWの変換器31を用いて、交流の系統電力を80kWに変換する。これによって、二次電池32には、80kWの直流電力が充電される。
Further, since the system power is alternating current, it is converted into direct current by the converter 31 (see FIG. 1) and charged to the secondary battery 32. Here, as shown in FIG. 4, the
ここで、図2における時刻d以降の充電について説明する。上述のように、系統周波数が所定の閾値を上回った際に二次電池32へ充電を行うと、系統周波数の変動は不定期かつ不確実であるため、系統周波数が所定の閾値を上回る時間が少ない場合には、充電時間を十分取ることができず、第一の時間帯が終了するまでに充電が完了しないおそれがある。そこで、制御手段34は、第一の時間帯の終了時刻が近くなると、連続的に二次電池32への充電を行うように制御を行う。なお、第一の時間帯は、二次電池32に目標の充電量を充電するのに必要な充電時間よりも長く設定される。
Here, charging after time d in FIG. 2 will be described. As described above, when the secondary battery 32 is charged when the system frequency exceeds a predetermined threshold, the fluctuation of the system frequency is irregular and uncertain, so the time when the system frequency exceeds the predetermined threshold. If the amount is small, the charging time cannot be sufficiently taken, and there is a possibility that the charging will not be completed before the first time period ends. Therefore, the
第一の時間帯の終了時刻が近くなった際の制御手段34の制御を、以下に詳しく説明する。まず、所定の時点における二次電池32に充電された充電量と、目標充電量とから、充電が完了するまでの残量(以下、充電残量と呼ぶ)を求める。また、二次電池32への充電量と充電時間との関係を予め求める。この関係から、充電残量を充電するのに必要な時間(以下、充電残時間と呼ぶ)を求める。さらに、上記の所定の時点から、第一の時間帯が終了するまでの残り時間と充電残時間とを比較して、残り時間が充電残時間に一致すると、残りの時間の間は、二次電池32に連続して充電を行う。 The control of the control means 34 when the end time of the first time zone is near will be described in detail below. First, the remaining amount until the charging is completed (hereinafter referred to as the remaining charge amount) is obtained from the amount of charge charged in the secondary battery 32 at a predetermined time and the target amount of charge. Further, the relationship between the amount of charge to the secondary battery 32 and the charging time is obtained in advance. From this relationship, the time required to charge the remaining charge (hereinafter referred to as remaining charge time) is obtained. Furthermore, when the remaining time from the predetermined time point until the end of the first time period is compared with the remaining charge time and the remaining time matches the remaining charge time, the remaining time The battery 32 is continuously charged.
図5に、二次電池32の充電残量と充電残時間との関係を示す。この関係は、充電量と充電時間との関係と同じであり、所定の充電量から目標充電量に達するまでの充電時間が示される。ここで、縦軸を、二次電池32に充電を行う第一の時間帯の時刻に対応させると、所定の時刻とその時の充電残量を示す点が、図示の直線よりも上側の領域に位置すると、第一の時間帯が終了するまでに充電を完了することができる。この場合には、充電は連続して行わなくてもよいため、上記の制御による充電を行う。しかし、所定の時刻とその時の充電残量を示す点が、図示の直線よりも下側の領域に位置すると、それ以後に充電を行っても第一の時間帯の終了時までに充電を完了することができなくなる。そのため、所定の時刻とその時の充電残量を示す点が、図示の直線上に位置する際の時刻になると、充電を開始して、充電が完了するまで連続して充電を行う必要がある。 FIG. 5 shows the relationship between the remaining charge of the secondary battery 32 and the remaining charge time. This relationship is the same as the relationship between the charge amount and the charge time, and indicates the charge time until the target charge amount is reached from the predetermined charge amount. Here, if the vertical axis corresponds to the time of the first time zone in which the secondary battery 32 is charged, the point indicating the predetermined time and the remaining charge at that time is in the region above the straight line in the figure. Once located, charging can be completed by the end of the first time period. In this case, since it is not necessary to perform charging continuously, charging is performed by the above control. However, if the point indicating the predetermined time and the remaining charge at that time is located in the area below the straight line in the figure, charging will be completed by the end of the first time zone even if charging is performed thereafter Can not do. Therefore, when the point indicating the predetermined time and the remaining charge amount at that time is located on the straight line in the figure, it is necessary to start charging and continuously charge until charging is completed.
ここで、図5に示すa〜dは、図2の各時刻に対応する時点を示す。aの時点においては、二次電池32には既に所定量の充電がされており、aからbの間では充電がされない。このとき、aからbの間では充電がされないが、時間は経過しているため、図5においては、aからbの間では充電残時間のみが減少する。また、bからcの間では、二次電池32には充電がされる。なお、充電される間においては、図示の直線に並行して充電残量と充電残時間とが共に減少する。 Here, a to d shown in FIG. 5 indicate time points corresponding to the respective times shown in FIG. At the time point a, the secondary battery 32 is already charged by a predetermined amount, and is not charged between a and b. At this time, charging is not performed between a and b, but since time has elapsed, in FIG. 5, only the remaining charge time decreases between a and b. In addition, the secondary battery 32 is charged between b and c. During charging, both the remaining charge and the remaining charge time decrease in parallel with the straight line shown in the figure.
さらに、cの時点になると、図2に示すように系統周波数が所定の閾値を下回るため、二次電池32への充電が停止される。その後は、時刻c(図2参照)における充電残量のままで、充電残時間が減少する。さらに時間が経過すると、図5に示す直線と重なる(図5にdで示す)。上述のように、図5に示す充電残時間と充電残量との関係により、dの時点以降においては、連続して充電を行う必要がある。そのため、制御手段34は、dの時点において二次電池32の充電を開始する。また、この後は、系統周波数による充電の制御は行うことなく、充電が完了するまで連続して充電を行う。このように制御することで、第一の時間帯の終了時には、二次電池32への充電を確実に完了することができる。なお、二次電池32における充電量と充電時間との関係(図5参照)は、二次電池32の経時変化によって変わるため、適宜測定を行うことで、最新の情報に更新する。 Further, at the time point c, the charging of the secondary battery 32 is stopped because the system frequency falls below a predetermined threshold as shown in FIG. Thereafter, the remaining charge time decreases with the remaining charge remaining at time c (see FIG. 2). As time elapses, it overlaps with the straight line shown in FIG. 5 (indicated by d in FIG. 5). As described above, due to the relationship between the remaining charge time and the remaining charge shown in FIG. 5, it is necessary to continuously charge after the time point d. Therefore, the control means 34 starts charging the secondary battery 32 at the time point d. Further, after this, charging is continuously performed until charging is completed without performing charging control based on the system frequency. By controlling in this way, the charging of the secondary battery 32 can be reliably completed at the end of the first time period. Note that the relationship between the amount of charge and the charging time in the secondary battery 32 (see FIG. 5) changes depending on the change over time of the secondary battery 32, and therefore is updated to the latest information by appropriately measuring.
以上のようにして行われる二次電池32への充電について、制御手段34による各種の制御、充電量の推移等を纏めて図6に示す。詳しくは、図6には、第一の時間帯の時刻と、系統周波数、充電電力、及び充電量との関係を示す。上述のように、二次電池32への充電は、系統周波数が所定の閾値(60Hz)を上回った際に行う(時刻aまで、時刻b〜c)。このときの充電電力は、80kWである。また、このとき、充電量は、目標充電量に達するまで徐々に上昇する。さらに、第一の時間帯の残り時間が少なくなる(時刻d)と、系統周波数が所定の閾値を下回っていても、充電を開始して、連続して充電を行う。このようにして、第一の時間帯における、二次電池32への充電を効率的に行うことができる。 For charging the secondary battery 32 performed as described above, various controls by the control means 34, changes in the charge amount, and the like are collectively shown in FIG. Specifically, FIG. 6 shows a relationship between the time of the first time zone, the system frequency, the charging power, and the charging amount. As described above, the rechargeable battery 32 is charged when the system frequency exceeds a predetermined threshold (60 Hz) (until time a and times b to c). The charging power at this time is 80 kW. At this time, the charge amount gradually increases until the target charge amount is reached. Furthermore, when the remaining time in the first time period decreases (time d), charging is started and charging is continued even if the system frequency is below a predetermined threshold. In this way, it is possible to efficiently charge the secondary battery 32 in the first time zone.
上記の実施形態においては、充電電力を80kWとして、図7(a)に示すように一定の値としたが、これに限ることはない。例えば、二次電池32に充電を行う電力を、系統周波数に比例して変化させてもよい。図7(b)に示すように、60Hz〜60.1Hzの系統周波数に対して、充電電力は、変換器31の変換効率の良い範囲内(60kW〜100kW:図4参照)で変化させることが好ましい。これにより、系統周波数と所定の閾値との差が大きい場合には、充電電力が大きくなるため、電力系統における電力の需要量が増加し、系統周波数の下降を促進することとなる。一方、系統周波数と所定の閾値との差が小さい場合には、充電電力は小さくなる。この場合には、電力の需要量は上記に比べてそれほど大きくないため、系統周波数を急激に下降させることなく、緩やかに下降させることができる。このように、二次電池32に充電する電力を、系統周波数に比例して変化させることにより、系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 In the above embodiment, the charging power is set to 80 kW and a constant value as shown in FIG. 7A. However, the present invention is not limited to this. For example, the power for charging the secondary battery 32 may be changed in proportion to the system frequency. As shown in FIG.7 (b), with respect to the system frequency of 60 Hz-60.1 Hz, charging power can be changed within the range with a sufficient conversion efficiency of the converter 31 (60 kW-100 kW: refer FIG. 4). preferable. As a result, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is large, the charging power increases, so that the amount of power demand in the power system increases, and the system frequency decreases. On the other hand, when the difference between the system frequency and the predetermined threshold is small, the charging power is small. In this case, since the demand amount of electric power is not so large as compared with the above, the system frequency can be gradually lowered without drastically lowering the system frequency. Thus, by changing the power charged in the secondary battery 32 in proportion to the system frequency, fluctuations in the system frequency can be efficiently suppressed.
また、二次電池32に充電を行う電力を、系統周波数に応じて段階的に変化させてもよい。この場合の系統周波数と充電電力との関係を図7(c)に示す。これにより、所定の系統周波数における充電電力を適宜増減することができる。図示において、充電電力が上下方向に延びる系統周波数においては、同じ系統周波数であっても、充電電力を適宜増減することができる。これによって、二次電池32の充電の残量と、第一の時間帯の残り時間とを考慮して、充電量を増減させることにより、第一の時間帯内に確実に充電を完了することができる。例えば、残り時間に対して充電量が少ない場合には、所定の系統周波数において、充電電力を増加させて充電を行うことにより、早く充電を行うことが可能となる。また、残り時間に対して充電量が多い場合には、所定の系統周波数において、充電電力を減少させて充電を行うことにより、充電時間を延ばすことができる。なお、この例においても、二次電池32への充電量を系統周波数に応じで増減するため、上記と同様に系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 Moreover, you may change the electric power which charges the secondary battery 32 in steps according to a system | strain frequency. The relationship between the system frequency and the charging power in this case is shown in FIG. Thereby, the charging power in a predetermined system frequency can be increased / decreased suitably. In the drawing, in the system frequency where the charging power extends in the vertical direction, the charging power can be appropriately increased or decreased even at the same system frequency. Thus, the charging amount is increased or decreased in consideration of the remaining amount of charge of the secondary battery 32 and the remaining time of the first time zone, thereby reliably completing the charging within the first time zone. Can do. For example, when the charging amount is small with respect to the remaining time, charging can be performed quickly by increasing the charging power at a predetermined system frequency. When the charging amount is large with respect to the remaining time, the charging time can be extended by reducing the charging power at a predetermined system frequency and performing charging. In this example as well, since the amount of charge to the secondary battery 32 is increased or decreased according to the system frequency, it is possible to efficiently suppress fluctuations in the system frequency as described above.
さらに、上記の実施形態においては、二次電池32に充電を行う際の、系統周波数の閾値を60Hzとしたが、これに限ることはない。所定時間毎の二次電池32の充電状態に応じて、系統周波数の閾値を変更させてもよい。本実施形態においては、1時間毎に、二次電池32の充電状態を検出して、所定の基準値(10%)に達しているかどうかを判断する。図8(a)に示すように、22時から23時においては、系統周波数の閾値を60Hzとして、閾値を上回った場合に充電を行う。1時間経過すると、二次電池32の充電量が10%に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、制御手段34は、次の1時間(23時〜24時)については、閾値を60.01Hzに設定する(図8(b)参照)。1時間経過後に、同様に二次電池32の充電量が20%に達しているかどうかを判断して、達していれば、閾値を60.02Hzに設定し、以後同様に繰返す。なお、1時間毎に系統周波数の閾値を連続して上昇させると、最大では7時の時点での閾値が60.09Hzに設定される(図8(c)参照)。一方、1時間経過時に二次電池32の充電量が、所定の基準値に達していなかった場合には、設定されている系統周波数の閾値をそのまま維持する。 Furthermore, in the above embodiment, the threshold of the system frequency when charging the secondary battery 32 is 60 Hz, but the present invention is not limited to this. The threshold value of the system frequency may be changed according to the state of charge of the secondary battery 32 every predetermined time. In the present embodiment, the state of charge of the secondary battery 32 is detected every hour to determine whether or not a predetermined reference value (10%) has been reached. As shown in FIG. 8A, from 22:00 to 23:00, charging is performed when the threshold of the system frequency is set to 60 Hz and the threshold is exceeded. When one hour has passed, it is determined whether or not the charge amount of the secondary battery 32 has reached 10%. If it is determined that the charging amount has been reached, the control means 34 performs the next one hour (23:00 to 24:00). Sets the threshold to 60.01 Hz (see FIG. 8B). Similarly, after 1 hour, it is determined whether or not the charge amount of the secondary battery 32 has reached 20%. If it has reached, the threshold value is set to 60.02 Hz, and the same is repeated thereafter. If the threshold of the system frequency is continuously increased every hour, the threshold at the time of 7 o'clock is set to 60.09 Hz at the maximum (see FIG. 8C). On the other hand, if the amount of charge of the secondary battery 32 does not reach the predetermined reference value after 1 hour has elapsed, the set system frequency threshold is maintained as it is.
このようにして、所定時間経過後に、二次電池32の充電量が、所定の基準値に達している場合には、閾値を所定量だけ上昇させるため、系統周波数が所定の閾値を上回った状態が続いた場合であっても、第一の時間帯の途中で充電が完了してしまうことを防止することができる。二次電池32の充電が、第一の時間帯の途中で完了してしまうと、それ以後については、二次電池32への充電による系統周波数の変動の制御を行うことができなくなる。そのため、第一の時間帯の途中で充電が完了することを防止することで、二次電池32への充電による系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 In this way, when the amount of charge of the secondary battery 32 has reached a predetermined reference value after a predetermined time has elapsed, the threshold frequency is increased by a predetermined amount, so that the system frequency exceeds the predetermined threshold value. Even when the operation continues, charging can be prevented from being completed in the middle of the first time period. If the charging of the secondary battery 32 is completed in the middle of the first time period, the system frequency fluctuation due to the charging of the secondary battery 32 cannot be controlled thereafter. Therefore, by preventing the charging from being completed in the middle of the first time zone, it is possible to efficiently suppress the fluctuation of the system frequency due to the charging of the secondary battery 32.
また、所定時間経過した際に、二次電池32の充電量が所定値に達していない場合に、系統周波数の閾値を下降させてもよい。この場合には、図9(a)に示すように、22時から23時においては、系統周波数の閾値を60.05Hzに設定する。1時間経過した状態で、二次電池32の充電量が10%に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、上記と同様に、閾値を60.06Hzに上昇させ、達していないと判断した場合には、閾値を60.04Hzに下降させる(図9(b)参照)。1時間毎に同様の判断及び閾値の設定を繰返すが、このとき、系統周波の上限は、60.1Hzを越えないようにして、系統周波数の下限は、60Hzよりも低下しないようにする。例えば、二次電池32への充電量が多い場合には、7時の時点において、60.09Hzとなり、充電量が少ない場合には、60.01Hzとなる(図9(c)参照)。これにより、二次電池32への充電を確実に完了させることができる。 In addition, when a predetermined amount of time has elapsed and the charge amount of the secondary battery 32 has not reached a predetermined value, the threshold value of the system frequency may be decreased. In this case, as shown in FIG. 9A, the system frequency threshold is set to 60.05 Hz from 22:00 to 23:00. After one hour has passed, it is determined whether the amount of charge of the secondary battery 32 has reached 10%. If it is determined that it has reached, the threshold value is increased to 60.06 Hz as described above. If it is determined that it is not, the threshold value is lowered to 60.04 Hz (see FIG. 9B). The same determination and threshold setting are repeated every hour, but at this time, the upper limit of the system frequency is made not to exceed 60.1 Hz, and the lower limit of the system frequency is made not to drop below 60 Hz. For example, when the amount of charge to the secondary battery 32 is large, it becomes 60.09 Hz at the time of 7 o'clock, and when the amount of charge is small, it becomes 60.01 Hz (see FIG. 9C). Thereby, the charge to the secondary battery 32 can be completed reliably.
このように、二次電池32への充電電力や、充電を行う際の系統周波数の閾値を変化させることによって、第一の時間帯内における二次電池32への充電量を変化させることができ、第一の時間内全体に亘って充電を行うことができると共に、第一の時間帯の終了時に充電を完了することができる。なお、図5に示す充電時間と充電量との関係を考慮して、第一の時間帯が終了するまでの残り時間と、充電残時間とが一致する場合に、連続して充電を行う制御を併用することによって、より確実に第一の時間帯の終了時に充電を完了することができる。 Thus, the amount of charge to the secondary battery 32 in the first time zone can be changed by changing the charging power to the secondary battery 32 and the threshold value of the system frequency at the time of charging. In addition, charging can be performed over the entire first time period, and charging can be completed at the end of the first time period. In addition, in consideration of the relationship between the charging time and the charging amount shown in FIG. 5, when the remaining time until the first time period ends and the remaining charging time coincide with each other, the charging is continuously performed. By using together, charging can be completed more reliably at the end of the first time period.
なお、二次電池32に充電を行う系統周波数の閾値は、上記に設定した値に限らず、適宜設定することができる。また、閾値は、第一の時間帯の初期で大きく設定(例えば60.09Hz)しておき、所定時間経過後に、充電量が所定の基準値に達していない場合に閾値を下降させるように制御してもよい。また、閾値を上昇又は下降する際に、一定値毎に変化させるのではなく、変化量を変えてもよい。このように、充電電力や系統周波数の閾値を適宜変化させることによって、第一の時間帯内における二次電池32への充電のタイミングや充電量を制御することができる。これによって、夜間の電力使用量における系統周波数の変化の抑制を、効率的に行うことができる。 Note that the threshold of the system frequency for charging the secondary battery 32 is not limited to the value set above, and can be set as appropriate. In addition, the threshold value is set to a large value (for example, 60.09 Hz) at the beginning of the first time period, and the threshold value is controlled to decrease when the charge amount has not reached the predetermined reference value after the predetermined time has elapsed. May be. Further, when the threshold value is raised or lowered, the amount of change may be changed instead of being changed for every fixed value. As described above, by appropriately changing the threshold values of the charging power and the system frequency, the timing and amount of charging of the secondary battery 32 within the first time zone can be controlled. Thereby, suppression of the change of the system frequency in the electric power consumption at night can be performed efficiently.
続いて、制御手段34によって行われる、第二の時間帯における二次電池32からの放電の制御の詳細について説明する。図10に、第二の時間帯の時刻と系統周波数との関係、及び二次電池32からの放電のタイミングを示す。なお、系統周波数は、不定期に変動しており、図10に示される系統周波数の変動は一例を示すものである。
Next, details of the control of the discharge from the secondary battery 32 in the second time zone performed by the
二次電池32からの放電は、図10に示すように、系統周波数が所定の閾値を下回った場合に行う。本実施形態においては、所定の閾値を60Hzとする。系統周波数検出手段33は、系統周波数を検出して、検出した値を制御手段34に送信する。制御手段34は、系統周波数が、予め設定しておいた所定の閾値(60Hz)を下回ると、二次電池32からの放電を行い、所定の閾値を上回ると二次電池からの放電を停止する。このように、系統周波数が所定の閾値を下回った場合に、二次電池32から放電を行うため、電力系統1においては、電力の供給量が増加する。そのため、系統周波数を上昇させることができる。
As shown in FIG. 10, the secondary battery 32 is discharged when the system frequency falls below a predetermined threshold value. In the present embodiment, the predetermined threshold is 60 Hz. The system
図10に示すように、第二の時間帯(8時〜22時)において、8時から時刻eまで、また、時刻fから時刻gまでの時間帯では、系統周波数が所定の閾値を下回るため、二次電池32から放電される。なお、時刻h以降は、系統周波数が閾値を上回った状態であっても放電が行われるが、詳細については後述する。 As shown in FIG. 10, in the second time zone (8:00 to 22:00), the system frequency falls below a predetermined threshold in the time zone from 8:00 to time e and from time f to time g. The secondary battery 32 is discharged. In addition, after time h, discharge is performed even in a state where the system frequency exceeds the threshold value, but details will be described later.
このように、系統周波数が所定の閾値を下回る場合に、二次電池32から放電が行われるため、二次電池32からは、間欠的に放電が行われる。二次電池32から放電される際の、時間と電圧との関係を図11に示す。図示のように、二次電池32からの放電は、電圧が所定の値(所定電圧)に達するまで間欠的に行われる。ここで、二次電池32から放電される間は、電圧は下降する。一方、放電されない間においては、二次電池32の電圧は上昇する。これは、回復電圧と呼ばれる。放電中に測定される電圧は、内部抵抗を含めて測定された値であり、内部抵抗の分だけ電圧が低くなる。しかし、放電停止中の測定値は、内部抵抗を含まないため、実質的な二次電池32の電圧が示される。そのため、二次電池32から間欠的に放電すると、連続して放電する場合に比べると、回復電圧を利用することができるため、所定電圧に達するまでの時間が長くなる。したがって、二次電池32から放電できる電力量を多くすることができる。 Thus, since the secondary battery 32 is discharged when the system frequency is lower than the predetermined threshold, the secondary battery 32 is intermittently discharged. FIG. 11 shows the relationship between time and voltage when the secondary battery 32 is discharged. As illustrated, the discharge from the secondary battery 32 is intermittently performed until the voltage reaches a predetermined value (predetermined voltage). Here, the voltage decreases while the secondary battery 32 is discharged. On the other hand, while the battery is not discharged, the voltage of the secondary battery 32 rises. This is called the recovery voltage. The voltage measured during discharge is a value measured including the internal resistance, and the voltage decreases by the amount of the internal resistance. However, since the measured value when the discharge is stopped does not include the internal resistance, a substantial voltage of the secondary battery 32 is indicated. Therefore, when the secondary battery 32 is intermittently discharged, the recovery voltage can be used as compared with the case where the secondary battery 32 is continuously discharged, so that the time until the predetermined voltage is reached becomes longer. Therefore, the amount of power that can be discharged from the secondary battery 32 can be increased.
また、二次電池32は直流であるため、変換器31(図1参照)によって交流に変換されて電力系統に放電される。変換器31の特性は、上述と同様に、図4に示すように、効率の良い電力の範囲がある。本実施形態においては、定格が100kWの変換器31を用いて、二次電池32の直流の電力を80kWに変換する。これによって、電力系統1には、80kWの交流電力が放電される。
Moreover, since the secondary battery 32 is direct current, it is converted into alternating current by the converter 31 (refer FIG. 1), and is discharged to an electric power grid | system. The characteristic of the
ここで、図10における時刻h以降の放電について説明する。上述のように、系統周波数が所定の閾値を下回った際に二次電池32からの放電を行うと、系統周波数の変動は不定期かつ不確実であるため、系統周波数が所定の閾値を下回る時間が少ない場合には、放電時間を十分取ることができず、第二の時間帯が終了するまでに放電が完了しないおそれがある。そこで、制御手段34は、第二の時間帯の終了時刻が近くなると、連続的に二次電池32からの放電を行うように制御を行う。なお、第二の時間帯は、二次電池32から目標の放電量を放電するのに必要な放電時間よりも長く設定される。
Here, the discharge after time h in FIG. 10 will be described. As described above, when the secondary battery 32 is discharged when the system frequency falls below a predetermined threshold, the fluctuation of the system frequency is irregular and uncertain, so the time when the system frequency falls below the predetermined threshold When there is little, discharge time cannot fully be taken and there exists a possibility that discharge may not be completed by the end of a 2nd time slot | zone. Therefore, the
第二の時間帯の終了時刻が近くなった際の制御手段34の制御を、以下に詳しく説明する。まず、所定の時点における二次電池32から放電された放電量と、目標放電量(完全放電)とから、放電が完了するまでの残量(以下、放電残量と呼ぶ)を求める。また、二次電池32からの放電量と放電時間との関係を予め求める。この関係から、放電残量を放電するのに必要な時間(以下、放電残時間と呼ぶ)を求める。さらに、上記の所定の時点から、第二の時間帯が終了するまでの残り時間と放電残時間とを比較して、残り時間が、放電残時間に一致すると、残りの時間の間は、二次電池32から連続して放電を行う。 The control of the control means 34 when the end time of the second time zone is near will be described in detail below. First, the remaining amount until the discharge is completed (hereinafter referred to as the remaining discharge amount) is obtained from the discharge amount discharged from the secondary battery 32 at a predetermined time point and the target discharge amount (complete discharge). Further, the relationship between the discharge amount from the secondary battery 32 and the discharge time is obtained in advance. From this relationship, a time required to discharge the remaining discharge (hereinafter referred to as remaining discharge time) is obtained. Further, the remaining time from the predetermined time point until the end of the second time period is compared with the remaining discharge time. If the remaining time matches the remaining discharge time, the remaining time is The secondary battery 32 is continuously discharged.
図12に、二次電池32の放電残量と放電残時間との関係を示す。この関係は、放電量と放電時間との関係と同じであり、所定の放電量から目標放電量に達するまでの放電時間が示される。ここで、縦軸を、二次電池32からの放電を行う第二の時間帯の時刻に対応させると、所定の時刻とその時の放電残量を示す点が、図示の直線よりも上側の領域に位置すると、第二の時間帯が終了するまでに放電を完了することができる。この場合には、放電は連続して行わなくてもよいため、上記の制御による放電を行う。しかし、所定の時刻とその時の放電残量を示す点が、図示の直線よりも下側の領域に位置すると、それ以後に放電を行っても第二の時間帯の終了時までに放電を完了することができなくなる。そのため、所定の時刻とその時の放電残量を示す点が、図示の直線上に位置する際の時刻になると、放電を開始して、放電が完了するまで連続して放電を行う必要がある。 FIG. 12 shows the relationship between the remaining discharge amount of the secondary battery 32 and the remaining discharge time. This relationship is the same as the relationship between the discharge amount and the discharge time, and the discharge time from the predetermined discharge amount until reaching the target discharge amount is shown. Here, when the vertical axis corresponds to the time of the second time zone in which the discharge from the secondary battery 32 is performed, the point indicating the predetermined time and the remaining amount of discharge at that time is a region above the straight line in the figure. If it is located, the discharge can be completed by the end of the second time period. In this case, since the discharge does not have to be performed continuously, the discharge by the above control is performed. However, if the point indicating the predetermined time and the remaining amount of discharge at that time is located in the area below the straight line in the figure, the discharge will be completed by the end of the second time zone even if discharge is performed thereafter Can not do. For this reason, when the point indicating the predetermined time and the remaining amount of discharge at that time is located on the straight line shown in the figure, it is necessary to start discharging and continuously discharge until discharging is completed.
ここで、図12に示すe〜hは、図10の各時刻に対応する時点を示す。eの時点においては、二次電池32からは所定量の放電がされており、eからfの間では放電がされない。このとき、eからfの間では放電がされないが、時間は経過しているため、図12においては、eからfの間では、放電残時間のみが減少する。また、fからgの間では、二次電池32からは放電される。なお、放電される間においては、図示の直線に並行して放電残量と放電残時間とが共に減少する。 Here, e to h shown in FIG. 12 indicate time points corresponding to the respective times shown in FIG. At the time point e, the secondary battery 32 is discharged by a predetermined amount, and is not discharged between e and f. At this time, although no discharge is performed between e and f, since time has elapsed, only the remaining discharge time is decreased between e and f in FIG. Further, the secondary battery 32 is discharged between f and g. During discharge, both the remaining amount of discharge and the remaining discharge time decrease in parallel with the straight line shown in the figure.
さらに、gの時点になると、図10に示すように系統周波数が所定の閾値を上回るため、二次電池32からの放電が停止される。その後は、時刻g(図10参照)における放電量のままで、放電残時間が減少する。さらに時間が経過すると、図10に示す直線と重なる(図5にhで示す)。上述のように、図10に示す放電時間と放電残量との関係により、hの時点以降においては、連続して放電を行う必要がある。そのため、制御手段34は、hの時点において二次電池32からの放電を開始する。また、この後は、系統周波数による放電の制御は行うことなく、放電が完了するまで連続して放電を行う。このように制御することで、第二の時間帯の終了時には、二次電池32からの放電を確実に完了することができる。なお、二次電池32における放電量と放電時間との関係(図12参照)は、二次電池32の経時変化によって変わるため、適宜測定を行うことで、最新の情報に更新する。 Furthermore, at the time point g, the system frequency exceeds a predetermined threshold as shown in FIG. 10, and thus the discharge from the secondary battery 32 is stopped. Thereafter, the remaining discharge time decreases with the amount of discharge at time g (see FIG. 10) remaining unchanged. When the time further elapses, it overlaps with the straight line shown in FIG. 10 (indicated by h in FIG. 5). As described above, due to the relationship between the discharge time and the remaining discharge amount shown in FIG. 10, it is necessary to continuously discharge after the time point h. Therefore, the control means 34 starts discharging from the secondary battery 32 at the time point h. Thereafter, the discharge is continuously performed until the discharge is completed without controlling the discharge by the system frequency. By controlling in this way, the discharge from the secondary battery 32 can be reliably completed at the end of the second time zone. Note that the relationship between the discharge amount and the discharge time in the secondary battery 32 (see FIG. 12) varies depending on the change over time of the secondary battery 32, so that the latest information is updated by appropriately measuring.
以上のようにして行われる二次電池32からの放電について、制御手段34による各種の制御、放電量の推移等を纏めて図13に示す。詳しくは、図13には、第二の時間帯の時刻と、系統周波数、放電電力、及び放電量との関係を示す。上述のように、二次電池32からの放電は、系統周波数が所定の閾値(60Hz)を下回った際に行う(時刻eまで、時刻f〜g)。このときの放電電力は、80kWである。また、このとき、放電量は、目標放電量に達するまで徐々に下降する。さらに、第二の時間帯の残り時間が少なくなる(時刻h)と、系統周波数が所定の閾値を上回っていても、放電を開始して、連続して放電を行う。このようにして、第二の時間帯における、二次電池32からの放電を効率的に行うことができる。 FIG. 13 collectively shows various controls by the control means 34, changes in the discharge amount, etc., regarding the discharge from the secondary battery 32 performed as described above. Specifically, FIG. 13 shows the relationship between the time of the second time zone, the system frequency, the discharge power, and the discharge amount. As described above, the discharge from the secondary battery 32 is performed when the system frequency falls below a predetermined threshold (60 Hz) (until time e, times f to g). The discharge power at this time is 80 kW. At this time, the discharge amount gradually decreases until the target discharge amount is reached. Furthermore, when the remaining time in the second time zone decreases (time h), even if the system frequency exceeds a predetermined threshold, the discharge is started and the discharge is continuously performed. In this way, the secondary battery 32 can be efficiently discharged in the second time zone.
上記の実施形態においては、放電電力を80kWとして、図14(a)に示すように一定の値としたが、これに限ることはない。例えば、二次電池32から放電を行う電力を、系統周波数に比例して変化させてもよい。図14(b)に示すように、60Hz〜59.9Hzの系統周波数に対して、放電電力は、変換器31の変換効率の良い範囲内(60kW〜100kW:図4参照)で変化させることが好ましい。これにより、系統周波数と所定の閾値との差が大きい場合には、放電電力が大きくなるため、電力系統における電力の供給量が増加し、系統周波数の上昇を促進することとなる。一方、系統周波数と所定の閾値との差が小さい場合には、放電電力は小さくなる。この場合には、電力の供給量は上記に比べてそれほど大きくないため、系統周波数を空隙に上昇させることなく、緩やかに上昇させることができる。このように、二次電池32から放電する電力を、系統周波数に比例して変化させることにより、系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。
In the above embodiment, the discharge power is set to 80 kW and a constant value as shown in FIG. 14A. However, the present invention is not limited to this. For example, the power for discharging from the secondary battery 32 may be changed in proportion to the system frequency. As shown in FIG. 14B, the discharge power can be changed within a range where the conversion efficiency of the
また、二次電池32から放電を行う電力を、系統周波数に応じて段階的に変化させてもよい。この場合の系統周波数と放電電力との関係を図14(c)に示す。これにより、所定の系統周波数における放電電力を適宜増減することができる。図示において、放電電力が上下方向に延びる系統周波数においては、同じ系統周波数であっても、放電電力を適宜増減することができる。これによって、二次電池32の放電の残量と、第二の時間帯の残り時間とを考慮して、放電量を増減させることにより、第二の時間帯内に確実に放電を完了することができる。例えば、残り時間に対して放電量が少ない場合には、所定の系統周波数において、放電電力を増加させて放電を行うことにより、早く放電を行うことが可能となる。また、残り時間に対して、放電量が多い場合には、所定の系統周波数において、放電電力を減少させて放電を行うことにより、放電時間を延ばすことができる。なお、この例においても、二次電池32からの放電量を系統周波数に応じて増減するため、上記と同様に系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 Moreover, you may change the electric power which discharges from the secondary battery 32 in steps according to a system | strain frequency. The relationship between the system frequency and the discharge power in this case is shown in FIG. Thereby, the discharge electric power in a predetermined system | strain frequency can be increased / decreased suitably. In the drawing, in the system frequency in which the discharge power extends in the vertical direction, the discharge power can be appropriately increased or decreased even at the same system frequency. As a result, the discharge amount is increased or decreased in consideration of the remaining amount of discharge of the secondary battery 32 and the remaining time of the second time zone, so that the discharge is reliably completed within the second time zone. Can do. For example, when the discharge amount is small with respect to the remaining time, it is possible to discharge quickly by increasing the discharge power at a predetermined system frequency. When the discharge amount is large with respect to the remaining time, the discharge time can be extended by reducing the discharge power at a predetermined system frequency. In this example as well, since the discharge amount from the secondary battery 32 is increased or decreased according to the system frequency, the fluctuation of the system frequency can be efficiently suppressed as described above.
さらに、上記の実施形態においては、二次電池32から放電を行う際の、系統周波数の閾値を60Hzとしたが、これに限ることはない。所定時間毎の二次電池32からの放電状態に応じて、系統周波数の閾値を変更させてもよい。本実施形態においては、1時間毎に、二次電池32からの放電状態を検出して、所定の基準値(10%)に達しているかどうかを判断する。図15(a)に示すように、8時から9時においては、系統周波数の閾値を60Hzとして、閾値を下回った場合に放電を行う。1時間経過すると、二次電池32からの放電量が10%に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、制御手段34は、次の1時間(9時〜10時)については、閾値を59.99Hzに設定する(図15(b)参照)。1時間経過後に、同様に二次電池32からの放電量が20%に達しているかどうかを判断して、達していれば、閾値を59.98Hzに設定し、以後同様に繰返す。なお、1時間毎に系統周波数の閾値を連続して下降させると、最大では21の時点で閾値が59.91Hzに設定される(図15(c)参照)。一方、1時間経過時に二次電池32からの放電量が、所定の基準値に達していなければ、設定されている系統周波数の閾値をそのまま維持する。 Furthermore, in the above embodiment, the threshold value of the system frequency when discharging from the secondary battery 32 is 60 Hz, but is not limited thereto. The threshold value of the system frequency may be changed according to the discharge state from the secondary battery 32 every predetermined time. In the present embodiment, the discharge state from the secondary battery 32 is detected every hour to determine whether or not a predetermined reference value (10%) has been reached. As shown in FIG. 15 (a), from 8 o'clock to 9 o'clock, the system frequency threshold is set to 60 Hz, and discharge is performed when the frequency falls below the threshold. When one hour has passed, it is determined whether or not the amount of discharge from the secondary battery 32 has reached 10%. If it is determined that the discharge amount has reached, the control means 34 performs the next one hour (9:00 to 10:00). For, the threshold value is set to 59.99 Hz (see FIG. 15B). After one hour has passed, it is similarly determined whether or not the amount of discharge from the secondary battery 32 has reached 20%. If it has reached, the threshold is set to 59.98 Hz, and thereafter the same is repeated. If the threshold value of the system frequency is continuously lowered every hour, the threshold value is set to 59.91 Hz at the maximum 21 times (see FIG. 15C). On the other hand, if the amount of discharge from the secondary battery 32 does not reach a predetermined reference value after 1 hour has elapsed, the set system frequency threshold is maintained as it is.
このようにして、所定時間経過後に、二次電池32からの放電量が所定値に達している場合には、閾値を所定量だけ下降させるため、系統周波数が所定の閾値を下回った状態が続いた場合であっても、第二の時間帯の途中で放電が完了してしまうことを防止することができる。二次電池32からの放電が第二の時間帯の途中で完了してしまうと、それ以後については、二次電池32からの放電による系統周波数の変動の制御を行うことができなくなる。そのため、第二の時間帯の途中で放電が完了することを防止することで、二次電池32からの放電による系統周波数の変動の抑制を効率的に行うことができる。 In this way, when the discharge amount from the secondary battery 32 has reached a predetermined value after a predetermined time has elapsed, the threshold value is decreased by a predetermined amount, so that the system frequency continues below the predetermined threshold value. Even in this case, it is possible to prevent the discharge from being completed during the second time period. If the discharge from the secondary battery 32 is completed in the middle of the second time zone, the system frequency fluctuation due to the discharge from the secondary battery 32 cannot be controlled thereafter. Therefore, by preventing the discharge from being completed in the middle of the second time zone, it is possible to efficiently suppress the fluctuation of the system frequency due to the discharge from the secondary battery 32.
また、所定時間経過した後に、二次電池32からの放電量が所定値に達していない場合に、系統周波数の閾値を上昇させてもよい。この場合には、図16(a)に示すように、8時から9時においては、系統周波数の閾値を59.95Hzに設定する。1時間経過した状態で、二次電池32からの放電量が10%に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、上記と同様に、閾値を59.94Hzに下降させ、達していないを判断した場合には、閾値を59.96Hzに上昇させる(図16(b)参照)。1時間毎に同様の判断及び閾値の設定を繰返すが、このとき、系統周波数の上限は60Hzを越えないようにして、系統周波数の下限は、59.9Hzよりも低下しないようにする。例えば、二次電池32からの放電量が多い場合には、21時の時点において、59.91Hzとなり、放電量が少ない場合には、59.99Hzとなる(図16(c)参照)。これにより、二次電池からの放電を確実に完了させることができる。 Further, the threshold value of the system frequency may be increased when the discharge amount from the secondary battery 32 does not reach the predetermined value after the predetermined time has elapsed. In this case, as shown in FIG. 16A, from 8 o'clock to 9 o'clock, the system frequency threshold is set to 59.95 Hz. In a state where 1 hour has passed, it is determined whether or not the discharge amount from the secondary battery 32 has reached 10%. If it is determined that the discharge amount has reached, the threshold value is lowered to 59.94 Hz as described above, If it is determined that the threshold has not been reached, the threshold is raised to 59.96 Hz (see FIG. 16B). The same determination and threshold setting are repeated every hour, but at this time, the upper limit of the system frequency is made not to exceed 60 Hz, and the lower limit of the system frequency is made not to drop below 59.9 Hz. For example, when the discharge amount from the secondary battery 32 is large, it becomes 59.91 Hz at the time of 21:00, and when the discharge amount is small, it becomes 59.99 Hz (see FIG. 16C). Thereby, the discharge from the secondary battery can be reliably completed.
このように、二次電池からの放電電力や、放電を行う際の系統周波数の閾値を変化させることによって、第二の時間帯内における二次電池32からの放電量を変化させることができ、第二の時間内全体に亘って放電を行うことができると共に、第二の時間帯の終了時には、放電を完了することができる。なお、図12に示す放電時間と放電量の関係を考慮して、第二の時間帯が終了するまでの残り時間と、放電残時間とが一致する場合に、連続して放電を行う制御を併用することによって、より確実に第二の時間帯の終了時に放電を完了することができる。 Thus, by changing the discharge power from the secondary battery and the threshold value of the system frequency when discharging, the amount of discharge from the secondary battery 32 in the second time zone can be changed, The discharge can be performed over the entire second time period, and the discharge can be completed at the end of the second time period. In consideration of the relationship between the discharge time and the discharge amount shown in FIG. 12, when the remaining time until the end of the second time zone and the remaining discharge time coincide with each other, the control for continuously discharging is performed. By using in combination, the discharge can be completed more reliably at the end of the second time period.
なお、二次電池32から放電を行う系統周波数の閾値は、上記に設定した値に限らず、適宜設定することができる。また、閾値は、第二の時間帯の初期で小さく設定(例えば59.91Hz)しておき、所定時間経過後に、放電量が所定の基準値に達していない場合に閾値を上昇させるように制御してもよい。また、閾値を上昇又は下降させる際に、一定値毎に変化させるのではなく、変化量を変えてもよい。このように、放電電力や系統周波数の閾値を適宜変化させることによって、第二の時間帯内における二次電池32からの放電のタイミングや放電量を制御することができる。これによって、昼間の電力使用量における系統周波数の変化の抑制を効率的に行うことができる。 Note that the threshold of the system frequency for discharging from the secondary battery 32 is not limited to the value set above, and can be set as appropriate. The threshold value is set to a small value (for example, 59.91 Hz) at the beginning of the second time zone, and is controlled so as to increase the threshold value when the discharge amount has not reached the predetermined reference value after a predetermined time has elapsed. May be. Further, when the threshold value is raised or lowered, the amount of change may be changed instead of being changed for every fixed value. Thus, the timing and amount of discharge from the secondary battery 32 within the second time zone can be controlled by appropriately changing the threshold values of the discharge power and the system frequency. Thereby, suppression of the change of the system frequency in the electric power consumption during the daytime can be efficiently performed.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。なお、本発明の負荷平準化装置30は、電力系統1の送電線11に接続される複数の需要家20に配置してもよい。また、系統周波数が60Hzである電力系統1の例を示したが、50Hzの電力系統1であっても同様である。さらに、需要家20における定格が100kWのシステムを例として示したが、例えば定格が250kWや500kW等のシステムであってもよい。
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, you may arrange | position the
1 電力系統
20 需要家
30 負荷平準化装置
32 二次電池
33 系統周波数検出手段
34 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (14)
系統電力の周波数を検出する系統周波数検出手段と、
前記二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記需要家による使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ前記系統周波数が所定の閾値を上回った場合に、前記二次電池への充電を行うことを特徴とする負荷平準化装置。 A load leveling device that has a secondary battery that can be charged and discharged and installed in a power system consumer, and that performs load leveling of power demand by charging and discharging the secondary battery,
System frequency detection means for detecting the frequency of the system power;
Control means for controlling charging or discharging of the secondary battery,
The control means charges the secondary battery in a first time zone in which less power is used by the consumer and when the system frequency exceeds a predetermined threshold. Load leveling device.
前記制御手段は、所定の時点における前記二次電池に充電された充電量と前記目標充電量とから充電が完了するまでの充電残量を求め、予め求めた前記二次電池の充電量と充電時間との関係に基づいて、前記充電残量を充電するのに必要な充電残時間を求め、前記所定の時点から前記第一の時間帯が終了するまでの残り時間と前記充電残時間とを比較し、前記残り時間が前記充電残時間に一致すると、前記残り時間の間は前記二次電池に連続的に充電を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の負荷変動平準化装置。 The first time zone is set longer than the charging time required to charge the secondary battery with a target charge amount,
The control means obtains a charge remaining amount until the charging is completed from a charge amount charged to the secondary battery at a predetermined time and the target charge amount, and obtains a charge amount and charge of the secondary battery obtained in advance. Based on the relationship with time, the remaining charge time required to charge the remaining charge is obtained, and the remaining time from the predetermined time point until the end of the first time zone and the remaining charge time are calculated. The comparison, wherein when the remaining time coincides with the remaining charge time, the secondary battery is continuously charged during the remaining time. Load fluctuation leveling device.
系統電力の周波数を検出する系統周波数検出手段と、
前記二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記需要家による使用電力の多い第二の時間帯であって、かつ前記系統周波数が所定の閾値を下回った場合に、前記二次電池の放電を行うことを特徴とする負荷平準化装置。 A load leveling device that has a secondary battery that can be charged and discharged and installed in a power system consumer, and that performs load leveling of power demand by charging and discharging the secondary battery,
System frequency detection means for detecting the frequency of the system power;
Control means for controlling charging or discharging of the secondary battery,
The control means is a load that discharges the secondary battery when it is in a second time zone in which a large amount of power is used by the consumer and the system frequency falls below a predetermined threshold. Leveling device.
前記制御手段は、所定の時点における前記二次電池から放電された放電量と前記目標放電量とから放電が完了するまでの放電残量を求め、予め求めた前記二次電池の放電量と放電時間との関係に基づいて、前記放電残量を放電するのに必要な放電残時間を求め、前記所定の時点から前記第二の時間帯が終了するまでの残り時間と前記放電残時間とを比較し、前記残り時間が前記放電残時間に一致すると、前記残り時間の間は前記二次電池から連続的に放電を行うことを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の負荷変動平準化装置。 The second time zone is set longer than the discharge time necessary to discharge the target discharge amount from the secondary battery,
The control means obtains a remaining amount of discharge until the discharge is completed from a discharge amount discharged from the secondary battery at a predetermined time and the target discharge amount, and calculates the discharge amount and discharge of the secondary battery obtained in advance. Based on the relationship with time, the remaining discharge time required to discharge the remaining discharge is obtained, and the remaining time from the predetermined time point until the end of the second time zone and the remaining discharge time are calculated. 14. The discharge according to claim 8, wherein when the remaining time coincides with the remaining discharge time, the secondary battery is continuously discharged during the remaining time. Load fluctuation leveling device.
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---|---|---|---|---|
US10340701B2 (en) | 2016-03-29 | 2019-07-02 | Lsis Co., Ltd. | Hybrid power storage apparatus |
WO2020170626A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-27 | 松尾建設株式会社 | Wide area participation-type autonomous blackout avoidance control device |
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JP7540899B2 (en) | 2020-05-13 | 2024-08-27 | エナジー、プール、ディベロップメント | Method, system and apparatus for power balancing of an electric power grid - Patents.com |
-
2014
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