JP2016015875A - 周波数制御方法、周波数制御装置、システムおよび蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄電装置を備えるシステムにおいて総合的な効率を向上させる周波数制御方法を提供する。【解決手段】分散配置された複数の蓄電池システム２００と周波数制御装置３００とを有するシステムにおいて、複数の蓄電池システム２００の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御方法であって、周波数制御装置３００において、基準周波数から、下限周波数または上限周波数までの区間を複数の蓄電池システム２００の台数に応じて複数の周波数範囲に分割する分割ステップと、現在の周波数を検出する検出ステップと、複数の周波数範囲うち、現在の周波数が属する周波数範囲が基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、電力系統に放電するまたは電力系統から供給される電力を充電する蓄電池システム２００の台数が増加するように複数の蓄電池システム２００を制御する制御ステップとを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法、周波数制御装置、システム、および蓄電装置に関する。

従来、電力系統の周波数が基準周波数を維持するように、電力系統に接続された蓄電池システムに電力を充電し、又は、蓄電池システムから電力を放電する充放電制御を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１６０７７号公報

しかしながら、特許文献１の周波数制御方式では、複数の蓄電池を備える場合にシステム全体の総合的な効率が十分ではない。そこで、本開示は、複数の蓄電装置を備えるシステムにおいて総合的な効率を向上させる周波数制御方法、周波数制御装置、システムおよび蓄電装置を提供する。

本開示の一態様に係る周波数制御方法は、分散配置された複数の蓄電装置と周波数制御装置とを有するシステムにおいて、前記複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御方法であって、前記周波数制御装置において、予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記複数の蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割する分割ステップと、前記電力系統の現在の周波数を検出する検出ステップと、前記複数の周波数範囲うち、前記現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記複数の蓄電装置を制御する制御ステップとを有する。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

複数の蓄電装置を備えるシステムにおいて総合的な効率を向上させることができる。

図１は、実施の形態１における周波数制御装置を含む電力系統の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１における蓄電池システムの構成例を示す機能ブロック図である。 図３は、実施の形態１における周波数制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図４は、実施の形態１における蓄電池システムの動作例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１における周波数制御装置の動作例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１におけるゲインの決定方法の説明図である。 図７は、実施の形態１における蓄電池システムの効率の説明図である。 図８は、実施の形態１におけるゲインの決定方法の説明図である。 図９は、実施の形態１における蓄電池システムの他の構成例を示す機能ブロック図である。 図１０は、実施の形態１における周波数制御装置の他の構成例を示す機能ブロック図である。 図１１は、実施の形態１におけるゲインの決定方法の説明図である。 図１２は、実施の形態２における周波数制御装置を含む電力系統の構成例を示すブロック図である。 図１３は、変形例における蓄電池システムの構成例を示す機能ブロック図である。 図１４は、変形例における周波数制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、並列運転制御方式に関し、以下の問題が生じることを見出した。

電力系統の周波数を適正範囲（例えば、基準周波数５０Ｈｚ±０．２Ｈｚ）に維持する制御である周波数制御（ＦＲ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ））が行われている。特許文献１では、電力系統の周波数が、基準周波数を維持するように、周波数制御装置が蓄電池に電力を充電させ、又は、蓄電池から電力を放電させる充放電制御を行う技術が開示されている。

しかしながら、蓄電池システムにおける充放電の効率は、充放電電力に依存して変化することから、複数の蓄電装置を含むシステムにおける総合的な効率を向上させることが望まれる。

蓄電池システムの充放電の効率は、主として、蓄電池内のインバータの変換効率と、蓄電池の充放電効率によって定まる（ＤＣ／ＤＣコンバータを有する場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータの効率も考慮される）。インバータは、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に放電し、また、電力系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池を充電する。蓄電池システムの充放電の効率は、例えば、インバータの変換効率と、蓄電池の充放電効率との積によって規定される。

例えば、図７は、実施の形態における蓄電池システムの効率（充放電の効率）の説明図である。横軸は、放電電力または充電電力を示す。縦軸は、効率を示す。同図から、蓄電池システムの効率は、充電最大値または放電最大値の５０％以上で高く、充放電電力が小さくなる程極端に低くなる。特許文献１のような周波数制御においては、充電深度のみを考慮して充放電指令値を算出するため、総合的な効率が良いとはいえないという問題がある。そこで、本開示は、複数の蓄電装置を備えるシステムにおいて総合的な効率を向上させる周波数制御方法、周波数制御装置、システムおよび蓄電装置を提供する。

このような問題を解決するために、本開示の一態様に係る周波数制御方法は、分散配置された複数の蓄電装置と周波数制御装置とを有するシステムにおいて、前記複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御方法であって、前記周波数制御装置において、予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記複数の蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割する分割ステップと、前記電力系統の現在の周波数を検出する検出ステップと、前記複数の周波数範囲うち、前記現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記複数の蓄電装置を制御する制御ステップとを有する。

これにより、複数の周波数範囲のうち、基準周波数に最も近い（または基準周波数を含む）周波数範囲では、最も少ない台数の蓄電装置が放電または充電し、他の蓄電装置は動作しない。よって、一般的に、効率の良くない小電力の放電または充電を行う蓄電装置の台数を限定するので、複数の蓄電装置を備えるシステムにおいて総合的な効率を向上させることができる。

ここで、前記複数の周波数範囲は、前記基準周波数との差分の絶対値が０以上で第１の値より小さい第１の周波数範囲と、前記基準周波数との差分の絶対値が前記第１の値以上で第２の値より小さい第２の周波数範囲とを含み、前記周波数制御方法は、さらに、前記複数の蓄電装置の劣化度、残存容量、および使用頻度の少なくとも１つに応じて、前記複数の蓄電装置の中から、前記複数の周波数範囲のすべての周波数範囲で放電または充電させる第１の蓄電装置を選択し、前記第１の周波数範囲以外の周波数範囲で放電または充電させる第２の蓄電装置を選択する選択ステップを有し、前記制御ステップにおいて、前記電力系統の実際の周波数が前記第１の周波数範囲内にある場合に、前記第１の蓄電装置から前記電力系統に放電させ、かつ前記第２の蓄電装置から前記電力系統に放電させないように制御し、または、前記電力系統から前記第１の蓄電装置に充電させ、かつ前記電力系統から前記第２の蓄電装置に充電させないように制御してもよい。

これによれば、偏差が小さい第１の周波数範囲内では、蓄電池のシステム効率が良くないので１台のみ放電させ、他の蓄電装置は使用しない。複数の蓄電池の総合システム効率を向上させることができる。

ここで、前記第１の蓄電装置は、前記複数の周波数範囲のそれぞれにおいて、前記基準周波数に対する前記現在の周波数の偏差が大きいほど前記第１の蓄電装置から前記電力系統への放電電力を増加させ、または、前記電力系統から前記第１の蓄電装置への充電電力を増加させ、前記第１の蓄電装置において、前記第１の周波数範囲における前記放電電力または前記充電電力の前記偏差に対する増加率が、他のいずれの周波数範囲における前記放電電力または前記充電電力の前記偏差に対する増加率よりも大きくてもよい。

これによれば、現在の周波数が基準周波数に近いときに（第１の周波数範囲にあるときに）、第１の蓄電装置の放電を大きくし、他の蓄電装置に放電させないようにすることで、総合効率を向上させることができる。

ここで、前記第１の周波数範囲において、前記第１の蓄電装置から前記電力系統への前記放電電力は、前記偏差に応じて０から第１の放電電力まで増加し、前記電力系統から前記第１の蓄電装置への前記充電電力は、０から第１の充電電力まで前記偏差に応じて増加し、前記第２の周波数範囲において、前記第１の蓄電装置から前記電力系統への放電電力は、前記第１の放電電力より小さい第２の放電電力から第３の放電電力まで前記偏差に応じて増加し、前記電力系統から前記第１の蓄電装置に充電される前記充電電力は、前記第１の充電電力より小さい第２の充電電力から第３の充電電力まで前記偏差に応じて増加してもよい。

これによれば、現在の周波数が基準周波数から遠い時に（第２の周波数範囲にあるときに）、第１の蓄電装置の放電を抑え、他の蓄電装置に放電を開始させるようにすることで、インバータの総合効率を向上させることができる。

ここで、前記複数の蓄電装置のそれぞれは、蓄電池と、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備え、前記制御ステップにおいて、前記第１の蓄電装置が備える前記インバータの容量が小さいほど、前記第１の周波数範囲における前記第１の蓄電装置の前記放電電力または前記充電電力の前記増加率は大きくてもよい。

これによれば、複数の蓄電装置のインバータ容量が異なっていても、総合効率を向上させることができる。

ここで、前記制御ステップにおいて、前記第２の周波数範囲において、前記第１の蓄電装置から前記電力系統への前記放電電力の増加率と前記第２の蓄電装置から前記電力系統への放電電力の増加率とを一致させ、前記電力系統から前記第１の蓄電装置への前記充電電力の増加率と前記電力系統から前記第２の蓄電装置への充電電力の増加率とを一致させてもよい。

これによれば、現在の周波数が基準周波数から遠い時に（第２の周波数範囲にあるときに）、複数の蓄電装置に均等に放電または充電させるようにすることで、総合効率を向上させることができる。

ここで、前記第１の放電電力および前記第１の充電電力のそれぞれは前記第１の蓄電装置の最大定格値であってもよい。

これによれば、第１の周波数範囲では、第１の蓄電装置だけ動作し、他の蓄電装置を動作させず、しかも、第１の蓄電装置は最大定格まで充電または放電するので、総合効率を向上させることができる。

ここで、前記複数の蓄電装置のそれぞれは、蓄電池と、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備え、前記第１の放電電力および前記第１の充電電力のそれぞれは、前記第１の蓄電装置が備える前記インバータの変換効率、前記蓄電池の充放電効率、または、前記変換効率と前記充放電効率との積が最大となるときの電力であってもよい。

これによれば、第１の周波数範囲では、インバータの変換効率、前記蓄電池の充放電効率、または、前記変換効率と前記充放電効率との積が最大となるまで充電または放電するので、総合効率を向上させることができる。

ここで、前記第２の放電電力は、前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が前記第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性データにおいて、前記基準周波数から前記第１の値を減じた周波数における放電電力であり、前記第２の充電電力は、前記基準周波数での充電電力が０であり、前記上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性データにおいて、前記基準周波数から前記第１の値を加えた周波数における充電電力であってもよい。

これによれば、第２の放電電力および第２の充電電力は０ではないので、第２の蓄電装置は、比較的の悪い放電電力および充電電力を避けることができ、総合効率を向上させることができる。

ここで、前記制御ステップは、前記周波数制御装置において、前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数を含む補正指示を、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して作成するサブステップと、前記周波数制御装置から前記複数の蓄電装置に、当該蓄電装置に対応する補正指示を送信するサブステップと、前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、前記検出ステップにおいて検出された周波数に対応する充放電指令値を前記補正指示に従って補正するサブステップと、前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、補正した充放電指令値に従って前記電力系統に放電または前記電力系統から充電するサブステップとを有し、前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示してもよい。

これによれば、自端型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

ここで、前記制御ステップは、前記周波数制御装置において、前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数を含む補正指示を、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して作成するサブステップと、前記検出ステップにおいて検出された周波数に対応する充放電指令値を、前記補正指示に従って前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して補正するサブステップと、前記周波数制御装置から前記複数の蓄電装置のそれぞれに、当該蓄電装置に対応する補正された充放電指示を送信するサブステップと、前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、前記周波数制御装置から送信された補正後の充放電補正値に従って放電または充電するサブステップとを有し、前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示してもよい。

これによれば、集中型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

また、本開示の一態様に係る周波数制御装置は、分散配置された複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御装置であって、前予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割し、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数であるゲインを算出するゲイン算出部と、前記電力系統の現在の周波数を検出する検出部と、前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、前記検出部において検出された周波数に対応する充放電指令値を前記ゲインに従って補正することによって補正後の充放電指令値を生成する指令値生成部と、前記複数の蓄電装置のそれぞれに補正後の充放電指令値を送信する送信部とを備え、前記ゲイン算出部は、前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性データと、前記基準周波数での充電電力が０であり、前記上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性データとを記憶し、前記補正係数である前記ゲインは、充放電指令値に乗算すべき係数であり、前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示し、前記ゲイン算出部は、前記複数の周波数範囲うち、前記現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記ゲインを算出する。

これによれば、集中型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

また、本開示の一態様に係るシステムは、上記の周波数制御装置と、複数の蓄電装置とを備え、前記複数の蓄電装置のそれぞれは、前記周波数制御装置から補正後の充放電指令値を受信する受信部と、蓄電池と、補正後の充放電指令値に従って、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備える。

これによれば、集中型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

また、本開示の一態様に係る周波数制御装置は、分散配置された複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御装置であって、予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割し、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数であるゲインを算出するゲイン算出部と、前記複数の蓄電装置のそれぞれに前記周波数範囲毎の前記ゲインを送信する送信部とを備え、前記補正係数である前記ゲインは、充放電指令値に乗算すべき係数であり、前記充放電指令値は、放電特性データおよび充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示し、前記放電特性データは、前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性を示し、前記充電特性データは、前記基準周波数での充電電力が０であり、前記上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性を示し、前記ゲイン算出部は、前記複数の周波数範囲うち、現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記ゲインを算出する。

これによれば、自端型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

また、本開示の一態様に係る蓄電装置は、電力系統に充放電を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する蓄電装置であって、前記電力系統の現在の周波数を検出する検出部と、周波数制御装置から周波数範囲毎のゲインを受信する受信部と、前記検出部において検出された周波数に対応する充放電指令値を前記ゲインに従って補正することによって補正後の充放電指令値を生成する指令値生成部と、蓄電池と、補正後の充放電指令値に従って、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備え、前記指令値生成部は、基準周波数での放電電力が０であり、下限周波数での放電電力を前記蓄電装置における最大定格での放電電力とし、放電電力が所定の増加率で０から最大の放電電力まで増加する放電特性データと、前記基準周波数での充電電力が０であり、上限周波数での充電電力を前記蓄電装置における最大定格での充電電力とし、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性データとを記憶し、補正係数である前記ゲインは、前記充放電指令値に乗算すべき係数であり、補正前の前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示す。

これによれば、自端型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

また、本開示の一態様に係るシステムは、上記の周波数制御装置と、上記の蓄電装置とを備える。

これによれば、自端型周波数制御において総合効率を向上させることができる。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
本実施の形態において、蓄電池システムを用いて電力系統の周波数を基準周波数に近づける制御を行う周波数制御装置について説明する。なお、蓄電池システムは、蓄電装置とも表現される。

図１は、本実施の形態における周波数制御装置を含む電力系統の構成例を示すブロック図である。

図１に示されるように、当該電力系統は、配電用変圧器１０１と、配電線１０２と、負荷１０３と、通信線１０４と、蓄電池システム２００と、周波数制御装置３００とを備える。

配電用変圧器１０１は、上位系統から供給される電力を負荷１０３に供給するのに適切な電圧に変換する変圧器である。

配電線１０２は、配電用変圧器１０１と負荷１０３とを電気的に接続し、配電用変圧器１０１が供給する電力を負荷１０３に供給するための電力線である。

負荷１０３は、高圧需要家や低圧需要家が保持している機器であり、電力を消費する。負荷１０３は、例えば、家庭用電気機器などである。

通信線１０４は、周波数制御装置３００と蓄電池システム２００とが通信できるように接続する。通信線１０４は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３規格等に適合する有線ＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ規格等に適合する無線ＬＡＮ、携帯電話回線等のような公衆通信回線などにより実現される。

蓄電池システム２００は、電力系統から供給される電力を充電すること、又は、放電して電力系統へ電力を供給することを行う。蓄電池システム２００は、上記のように充電又は放電を行うことで、電力系統から供給される電力の周波数を、基準周波数に近づけるように制御する。基準周波数は、例えば５０Ｈｚである。

蓄電池システム２００は、蓄電池、及び蓄電池を充電する際にＡＣ／ＤＣ変換を行い、若しくは、蓄電池から放電する際にＤＣ／ＡＣ変換を行うインバータ等を含むものとする。

蓄電池システム２００は、電力系統から供給される電力の周波数を検知し、検知した周波数に基づいて、電力系統の電力の周波数を基準周波数に近づけるように、充放電指令値を算出する。さらに、蓄電池システム２００は、当該充放電指令値に周波数制御装置３００から受信した配分ゲインを乗算することで、当該充放電指令値を補正し、補正した充放電指令値に基づいて充電又は放電する。

周波数制御装置３００は、予め、蓄電池システム２００のインバータ定格、あるいはインバータ効率最大となる電力値に基づいて、周波数範囲と配分ゲインを算出し、蓄電池システム２００に送信する。

なお、図１は一例であり、蓄電池システム２００は、負荷１０３なしで配電線１０２に接続してもよい。また、蓄電池システム２００は、配電用変圧器１０１の上位系統に接続してもよい。

図２は、本実施の形態における蓄電池システムの構成例を示す機能ブロック図である。図２に示されるように、蓄電池システム２００は、周波数検出部２０１と、ゲイン受信部２０２と、充放電指令値生成部２０３と、充放電調整部２０４と、蓄電池２０５とを備える。

周波数検出部２０１は、電力系統の周波数を検出し、充放電指令値生成部２０３に送信する。電力系統は、基準周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ。以降では、５０Ｈｚの場合を説明する）に近い周波数の交流電力を供給しており、供給される周波数は電力の需給バランスによって変動する。具体的には、電力の需要の方が供給より大きい場合には、電力系統の周波数が低下し、例えば、４９．９Ｈｚ又は４９．８Ｈｚなどとなる。反対に、電力の供給の方が需要より大きい場合には、電力系統の周波数が上昇し、例えば、５０．１Ｈｚ又は５０．２Ｈｚなどとなる。電力系統の周波数は上記のように絶えず変化しており、このように変化している周波数を周波数検出部２０１が検出する。継続的に周波数制御を行う場合、周波数検出部２０１は、定期的（例えば、１秒おきに）周波数を検出する。

ゲイン受信部２０２は、周波数制御装置３００から周波数範囲とゲインを受信し、充放電指令値生成部２０３に送信する。例えば、＜〜４９．９Ｈｚ、１＞＜４９．９Ｈｚ〜５０．１Ｈｚ、２＞＜５０．１Ｈｚ〜、１＞といった周波数範囲とゲインを受信する。

充放電指令値生成部２０３は、周波数検出部２０１から受信した周波数に基づいて、電力系統の電力の周波数を基準周波数５０Ｈｚに近づけるように、充放電指令値を算出する。例えば、算出した充放電指令値を５０ｋＷとする。算出方法について、後で詳しく説明する。さらに、充放電指令値生成部２０３は、当該充放電指令値にゲイン受信部２０２から受信した配分ゲインを乗算することで、当該充放電指令値を補正する。例えば、周波数検出部２０１から受信した周波数の値が４９．９Ｈｚであった場合は、ゲイン受信部２０２から受信した＜４９．９Ｈｚ〜５０．１Ｈｚ、２＞に該当するため、５０ｋＷにゲイン（＝２）を乗算し、充放電指令値を１００ｋＷに補正する（ただし、充放電指令値≦蓄電池システムの定格出力である）。補正した充放電指令値を充放電調整部２０４に送信する。

充放電調整部２０４は、蓄電池２０５からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に放電する、または、電力系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池２０５を充電する双方向インバータを内部に有し、充放電指令値生成部２０３から受信した充放電指令値に基づいてインバータを制御することで充電又は放電を行う。

蓄電池２０５は、充電および放電可能な二次電池である。

図３は、本実施の形態における周波数制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。

図３に示されるように、周波数制御装置３００は、インバータ定格取得部３０１と、インバータ効率取得部３０２と、ゲイン算出部３０３と、ゲイン送信部３０４とを備える。

インバータ定格取得部３０１は、蓄電池システム２００のインバータの定格容量を取得し、ゲイン算出部３０３に送信する。なお、インバータの定格容量は、インバータ定格取得部３０１が通信線１０４を介して蓄電池システム２００から取得してもよいし、予め記憶部（図示せず）に保存しておき、インバータ定格取得部３０１が記憶部から読み込むようにしてもよい。インバータの定格容量は、例えば１００ｋＷである。

効率取得部３０２は、蓄電池システム２００の効率が最大となる出力電力値を取得し、ゲイン算出部３０３に送信する。ここで、蓄電池システム２００の効率とは、蓄電池の効率に、インバータの効率（つまり変換効率）を乗算した値である。なお、蓄電池システム２００の効率をインバータの効率としてもよい。なお、効率が最大となる出力電力値は、効率取得部３０２が通信線１０４を介して蓄電池システム２００から取得してもよいし、予め記憶部（図示せず）に保存しておき、効率取得部３０２が記憶部から読み込むようにしてもよい。なお、ゲインの算出にインバータ定格取得部３０１の取得するインバータ定格を用いる場合は、効率取得部３０２は不要である。

ゲイン算出部３０３は、インバータ定格取得部３０１が取得したインバータ定格、または効率取得部３０２が取得した効率が最大となる出力電力値を用いて、周波数範囲、及びゲインを算出する。算出方法について、後で詳しく説明する。ゲイン送信部３０４は、通信線１０４を介して、ゲイン算出部３０３が算出した周波数範囲とゲインを、蓄電池システム２００に送信する。

図４は、本実施の形態における蓄電池システムの動作例を示すフローチャートである。

ステップＳ４０１において、ゲイン受信部２０２は、周波数範囲とゲインを受信する。ここで、ゲイン受信部２０２は、周波数制御を開始する前に、周波数範囲とゲインを受信する。

ステップＳ４０２において、周波数検出部２０１は、電力系統の周波数を検出する。

ステップＳ４０３において、充放電指令値生成部２０３は、周波数検出部２０１から受信した周波数に基づいて、電力系統の電力の周波数を基準周波数５０Ｈｚに近づけるように、充放電指令値を算出する。具体的には、充放電指令値は、例えば（式１）により求められる。（式１）において、充放電指令値が正となる場合は放電指令値であり、負となる場合は充電指令値である。

（充放電指令値）
＝（−１）×（周波数偏差）÷（周波数許容偏差）×（インバータ容量） （式１）

ここで、周波数偏差は、例えば（式２）により求められる。周波数許容偏差は、例えば（式３）により求められる。基準周波数を５０Ｈｚ、周波数適正範囲を５０Ｈｚ±０．２Ｈｚとした場合、周波数許容偏差は０．２Ｈｚとなる。

（周波数偏差）＝（検出した周波数）−（基準周波数） （式２）
（周波数許容偏差）
＝ａｂｓ（（周波数適正範囲の最大値または最小値）−（基準周波数）） （式３）

なお、（式１）において、ａｂｓ（周波数偏差）＞周波数許容偏差となる場合は、（周波数偏差）＝ｓｉｇｎ（周波数偏差）×（周波数許容偏差）とする。すなわち、充放電指令値は、インバータ容量を上回ることはない。

ステップＳ４０４において、充放電指令値生成部２０３は、ステップＳ４０３において算出した充放電指令値にゲイン受信部２０２から受信した配分ゲインを乗算することで、当該充放電指令値を補正する。具体的には、充放電指令値は、（式４）により補正される。

（充放電指令値）＝（充放電指令値）×（ゲイン） （式４）

ステップＳ４０５において、充放電調整部２０４は、充放電指令値生成部２０３から受信した充放電指令値に基づいてインバータを制御することで充電又は放電を行う。ステップＳ４０５終了後は、ステップＳ４０２に戻る。

なお、周波数範囲、ゲインを定期的に受信するようにしてもよい。具体的には、ステップＳ４０５終了後、ステップＳ４０１に戻るようにしてもよい。

図５は、本実施の形態における周波数制御装置の動作例を示すフローチャートである。

ステップＳ５０１において、インバータ定格取得部３０１は、蓄電池システム２００のインバータの定格容量を取得する。

ステップＳ５０２において、効率が最大となる出力電力値を取得する。ゲインの算出にインバータ定格取得部３０１の取得するインバータ定格を用いる場合は、ステップＳ５０２は不要である。つまり、ステップＳ５０２は必須ではない。

制御対象の蓄電池システムの台数が１台である場合（ステップＳ５０３において、１台）、すべてのゲインを１にする（ステップＳ５０４）。例えば、＜〜４９．９Ｈｚ、１＞＜４９．９Ｈｚ〜５０．１Ｈｚ、１＞＜５０．１Ｈｚ〜、１＞である。これにより、制御対象の蓄電池システムの台数によらず、蓄電池システムの動作を共通化することが可能である。

制御対象の蓄電池システムの台数が複数の場合（ステップＳ５０３において、Ｎ台）、ゲイン算出部３０３は、蓄電池システムの順序を決定する（ステップＳ５０５）。ここでいう順序が１番の蓄電池システムは、複数の周波数範囲のすべての周波数範囲で放電または充電させることを意味する。順序が２番の蓄電池システムは、第１の周波数範囲以外の周波数範囲で放電または充電させることを意味する。順序が３番の蓄電池システムは、第１および第２の周波数範囲以外の周波数範囲で放電または充電させることを意味する。以下同様である。

具体的には、蓄電池システムのインバータ容量が同一である場合には、劣化が小さい蓄電池システム、あるいは残存容量の大きい蓄電池システムから順に選択していく。なお、使用頻度の高い、あるいは低い蓄電池システムから順に選択するようにしてもよい。

蓄電池システムのインバータ容量が異なる場合には、インバータの総合効率の算出方法に応じて、蓄電池システムのインバータ容量が小さい順、または大きい順に選択する。具体的には、インバータの総合効率を各蓄電池システムのインバータ効率の平均とする場合は、蓄電池システムのインバータの容量が小さい順に選択する。インバータの総合効率を各蓄電池システムのインバータ効率の加重平均とする場合は、蓄電池システムのインバータの容量が大きい順に選択する。

ステップＳ５０６において、ゲイン算出部３０３は、ゲインを算出する。つまり、複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数であるゲインを算出する。補正係数であるゲインは、充放電指令値に乗算すべき係数である。ゲインの算出にインバータ定格取得部３０１の取得するインバータ定格を用いる場合は、（式５）及び（式６）を用いて周波数範囲ごとに各蓄電池システム２００のゲインを算出する。

（第iの周波数範囲で使用する蓄電池システム２００のゲイン）
＝（全蓄電池システム２００のインバータ定格の合計）÷（第iの周波数範囲で使用する
蓄電池システム２００のインバータ定格の合計） （式５）
（第iの周波数範囲で使用しない蓄電池システム２００のゲイン）＝０ （式６）

具体的に、例えば、１００ｋＷの蓄電池システムを２台用い、ゲインの算出にインバータ定格取得部３０１の取得するインバータ定格を用いる場合は、１台で動作する第１の周波数範囲においては、（１００ｋＷ＋１００ｋＷ）÷１００ｋＷとなり、第１の蓄電池システム２００のゲインは２となる。（式６）より、第２の蓄電池システム２００のゲインは０となる。２台で動作する第２の周波数範囲においては（１００ｋＷ＋１００ｋＷ）÷２００ｋＷとなり、ゲインはそれぞれ１となる。

ステップＳ５０７において、ゲイン算出部３０３は、周波数範囲を算出する。例えば、周波数範囲はステップＳ５０６で算出したゲインを用いて算出する。

第１の周波数範囲は、（基準周波数）−（周波数許容偏差）÷（ゲイン）〜（基準周波数）＋（周波数許容偏差）÷（ゲイン）となる。

第i（ｉ＞１）の周波数範囲は、（第i−１の周波数範囲の下限値）−（周波数許容偏差）÷（ゲイン）〜（第i−１の周波数範囲の下限値）、及び（第i−１の周波数範囲の上限値）〜（第i−１の周波数範囲の上限値）＋（周波数許容偏差）÷（ゲイン）となる。ただし、周波数上限値、及び周波数下限値を逸脱する場合は、第iの周波数範囲の上限値を周波数上限値、第iの周波数範囲の下限値を周波数下限値とする。

ステップＳ５０６では、複数の周波数範囲うち、現在の周波数が属する周波数範囲が基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、電力系統に放電するまたは電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するようにゲインを算出する。

具体的には、１台で動作する第１の周波数範囲は、５０Ｈｚ−（０．２Ｈｚ÷２）＝４９．９Ｈｚから５０Ｈｚ＋（０．２Ｈｚ÷２）＝５０．１Ｈｚとなる。２台で動作する第２の周波数範囲は、４９．８Ｈｚ〜４９．９Ｈｚと、５０．１Ｈｚ〜５０．２Ｈｚとなる。

なお、ステップＳ５０７において、ゲインの算出に効率取得部３０２の取得するシステム効率ピーク電力を用いる場合は、ゲイン算出部３０３は、例えば、以下の通り、周波数範囲を算出する。

第１の周波数範囲は、（基準周波数）−（周波数許容偏差）÷（ゲイン）×（（システム効率ピーク）÷（インバータ定格））〜（基準周波数）＋（周波数許容偏差）÷（ゲイン）×（（システム効率ピーク）÷（インバータ定格））となる。

第i（ｉ＞１）の周波数範囲は、（第i−１の周波数範囲の下限値）−（周波数許容偏差）÷（ゲイン）×（（システム効率ピーク）÷（インバータ定格））〜（第i−１の周波数範囲の下限値）、及び（第i−１の周波数範囲の上限値）〜（第i−１の周波数範囲の上限値）＋（周波数許容偏差）÷（ゲイン）×（（システム効率ピーク）÷（インバータ定格））となる。ただし、周波数上限値、及び周波数下限値を逸脱する場合は、第iの周波数範囲の上限値を周波数上限値、第iの周波数範囲の下限値を周波数下限値とする。

ステップＳ５０８において、ゲイン送信部３０４は、通信線１０４を介して、ゲイン算出部３０３が算出した周波数範囲とゲインを、蓄電池システム２００に送信する。

図６は、本実施の形態におけるゲインの決定方法の説明図である。蓄電池システム２００の台数を２台とし、インバータ容量は同一（１００ｋＷ）の場合の例である。また、ゲインの算出にはインバータ定格を用いるものとする。

図６（ａ）は、（式１）を図にしたものである。横軸が測定した周波数であり（周波数偏差でもよい）、縦軸がそのときの充放電指令値となる。周波数上限値のときの充放電指令値は充電最大値となり、周波数下限値のときの充放電指令値は放電最大値となる。また、基準周波数の場合は、充放電指令値は０となる。なお、図６（ａ）、及び（式１）は一例であり、これに限定されるものではない。このように、充放電指令値は、放電特性データおよび充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示している。ここで、放電特性データは、前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が前記第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性を示す。この放電特性データは、図６（ａ）の第２象限（左上）の放電特性が該当する。

また、充電特性データは、基準周波数での充電電力が０であり、上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の充電電力まで増加する充電特性を示す。この充電特性データは、図６（ａ）の第４象限（右下）の充電特性が該当する。

なお、図６（ａ）では充放電指令値が直線状に変化する例を示したが、充放電指令値は階段状あるいは曲線状に変化してもよい。

図６（ｂ）は、第１の蓄電池システムの補正方法を、図６（ｃ）は第２の蓄電池システムの補正方法をそれぞれ表している。横軸が測定した周波数であり、縦軸がそのときの充放電指令値となる。なお、説明を簡単にするために、周波数が基準周波数を下回るケースについてのみ説明する。

図６（ｂ）において、第１の周波数範囲では、充放電指令値（点線）に対し、補正後の充放電指令値（実線）は２倍になっている。これはゲイン２を乗算したためである（ゲイン＝（１００ｋＷ＋１００ｋＷ）÷１００ｋＷ）。一方、図６の（ｃ）において、第１の周波数範囲では、充放電指令値（点線）に対し、補正後の充放電指令値（実線）は０となっている。これはゲイン０を乗算したためである。これにより、放電が小さい範囲（第１の周波数範囲）では、第１の蓄電池システムのみが放電を行うこととなり、第１の蓄電池システムは効率の高いところで放電を行うことが可能となる。

次に、図６（ｂ）及び図６（ｃ）において、第２の周波数範囲では、充放電指令値（点線）と補正後の充放電指令値（実線）とは一致している。これはゲインが１であるためである（ゲイン＝（１００ｋＷ＋１００ｋＷ）÷２００ｋＷ）。

なお、図６（ｂ）及び図６（ｃ）では第２の周波数において、第１の蓄電池システムの充放電指令値と第２の蓄電池システムの充放電指令値が同じになるようにしたが、すわなち、それぞれのゲインを１としたが、これに限定されるものではない。例えば、一部の範囲で第１の蓄電池システムのゲインを１．５、第２の蓄電池システムのゲインを０．５としてもよい。

図７は、本実施の形態における蓄電池システムの効率の説明図である。

横軸は充電または放電の大きさを表し、縦軸はそのときの蓄電池システム２００の効率である。一般的に、充電（または放電）が大きくなるにつれ効率が高くなるが、効率が最大となる出力電力値は充電最大値（または放電最大値）ではない。図７の例では、充電最大値（または放電最大値）の約７０〜８０％の出力電力値が、効率が最大になる。また、最大効率は、一般的に９０％以上であり、例えば９５％である。

なお、図７は一例であり、複数の蓄電池システムにおいて効率の曲線が一致するとは限らない。また、ある蓄電池システムにおいても充電時の効率の曲線と放電時の効率の曲線が同じとは限らない。その場合には、充電側と放電側で異なるゲインを設定する。なお、本実施の形態では、蓄電池システム２００の効率とは、蓄電池の効率に、インバータの効率を乗算した値とするが、これに限定されるものではなく、例えば蓄電池システム２００の効率をインバータの効率としてもよい。

図８は、本実施の形態におけるゲインの決定方法の説明図である。蓄電池システム２００の台数を２台とし、インバータ容量が異なる場合の例である。第２の蓄電池システムのインバータ容量を、第１の蓄電池システムのインバータ容量（１００ｋＷ）の２倍の２００ｋＷとする。また、インバータ容量の小さい蓄電池システムから選択するものとする。すなわち、第１の蓄電池システムから選択するものとする。

図８（ａ）は、（式１）を図にしたものである。横軸が測定した周波数であり、縦軸がそのときの充放電指令値となる。周波数上限値のときの充放電指令値は充電最大値となり、周波数下限値のときの充放電指令値は放電最大値となる。また、基準周波数の場合は、充放電指令値は０となる。なお、図８（ａ）、及び（式１）は一例であり、これに限定されるものではない。

図８（ｂ）は、第１の蓄電池システムの補正方法を、図８（ｃ）は第２の蓄電池システムの補正方法をそれぞれ表している。横軸が測定した周波数であり、縦軸がそのときの充放電指令値となる。なお、説明を簡単にするために、周波数が基準周波数を下回るケースについてのみ説明する。

図８（ｂ）において、第１の周波数範囲では、充放電指令値（点線）に対し、補正後の充放電指令値（実線）は３倍になっている。これはゲイン３を乗算したためである（ゲイン＝（１００ｋＷ＋２００ｋＷ）÷１００ｋＷ）。一方、図８の（ｃ）において、第１の周波数範囲では、充放電指令値（点線）に対し、補正後の充放電指令値（実線）は０となっている。これはゲイン０を乗算したためである。これにより、放電が小さい範囲（第１の周波数範囲）では、第１の蓄電池システムのみが放電を行うこととなり、第１の蓄電池システムは効率の高いところで放電を行うことが可能となる。

次に、図８（ｂ）及び図８（ｃ）において、第２の周波数範囲では、充放電指令値（点線）と補正後の充放電指令値（実線）とは一致している。これはゲインが１であるためである（ゲイン＝（１００ｋＷ＋２００ｋＷ）÷３００ｋＷ）。

なお、図８（ｂ）及び図８（ｃ）では第２の周波数において、第１の蓄電池システムの充放電指令値と第２の蓄電池システムの充放電指令値が同じになるようにしたが、すわなち、それぞれのゲインを１としたが、これに限定されるものではない。例えば、一部の範囲で第１の蓄電池システムのゲインを０．５、第２の蓄電池システムのゲインを１．２５としてもよい。

図９は、本実施の形態における蓄電池システムの他の構成例を示す機能ブロック図である。図２で説明した構成要素については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

図９に示されるように、蓄電池システム２００は、周波数検出部２０１と、ゲイン受信部２０２と、充放電指令値生成部２０３と、充放電調整部２０４と、残存容量取得部９０１と、残存容量送信部９０２とを備える。

残存容量取得部９０１は、蓄電池の残存容量を取得し、充放電指令値生成部２０３、及び残存容量送信部９０２に送信する。

充放電指令値生成部２０３は、残存容量取得部９０１から受信した残存容量を用いて、充放電指令値を生成し、充放電調整部２０４に送信する（図４のステップＳ４０３）。

残存容量送信部９０２は、残存容量取得部９０１から受信した残存容量を、通信線１０４を介して、周波数制御装置３００に送信する。

図１０は、本実施の形態における周波数制御装置の他の構成例を示す機能ブロック図である。図３で説明した構成要素については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

図１０に示されるように、周波数制御装置３００は、インバータ定格取得部３０１と、インバータ効率取得部３０２と、ゲイン算出部３０３と、ゲイン送信部３０４と、残存容量受信部１００１とを備える。

残存容量受信部１００１は、蓄電池システム２００から残存容量を取得し、ゲイン算出部３０３に送信する。

ゲイン算出部３０３は、残存容量受信部１００１から受信した残存容量を用いて、蓄電池システムの順序を決定する（図５のステップＳ５０５）。また、ゲイン算出部３０３は、残存容量受信部１００１から受信した残存容量を用いて、蓄電池システム２００のゲインを算出する（図５のステップＳ５０６）。残存容量に応じて、ゲインの設定有無を切り替える。例えば、第１の蓄電池システム２００の残存容量と、第２の蓄電池システム２００の残存容量とがともに４５％〜５５％の範囲に収まっている場合にはゲインを設定し、どちらかの残存容量が４５％〜５５％の範囲を逸脱した場合には第１の蓄電池システム２００のゲインと第２の蓄電池システム２００のゲインを１にする。これにより、残存容量に応じた制御が可能となる。

図１１は、本実施の形態におけるゲインの決定方法の説明図である。蓄電池システム２００の台数を２台とし、インバータ容量は同一（１００ｋＷ）の場合の例である。また、ゲインの算出にはインバータ定格を用いるものとする。

図１１（ａ）は、（式１）を図にしたものである。横軸が測定した周波数であり、縦軸がそのときの充放電指令値となる。周波数上限値のときの充放電指令値は充電最大値となり、周波数下限値のときの充放電指令値は放電最大値となる。また、基準周波数の場合は、充放電指令値は０となる。なお、図１１（ａ）、及び（式１）は一例であり、これに限定されるものではない。

図１１（ｂ）、図１１（ｃ）は、第１の蓄電池システム２００の残存容量と、第２の蓄電池システム２００の残存容量とがともに４５％〜５５％の範囲に収まっている場合のそれぞれの補正方法を表している。横軸が測定した周波数であり、縦軸がそのときの充放電指令値となる。

図１１（ｄ）、図１１（ｅ）は、どちらかの残存容量が４５％〜５５％の範囲を逸脱した場合のそれぞれの補正方法を表している。横軸が測定した周波数であり、縦軸がそのときの充放電指令値となる。ゲインはともに１であり、補正する前の充放電指令値（図１１（ａ））と一致している。

これにより、残存容量に応じた制御が可能となる。例えば、充放電指令値の算出において、残存容量が４５％〜５５％の範囲に収まっている場合は、（式１）を用い、残存容量が４５％〜５５％の範囲を逸脱した場合は（式１）に残存容量を考慮した（式７）を用いるといったことが可能となる。なお、（式７）は一例であり、これに限定されるものではない。

（充放電指令値）
＝｛（−１）×（周波数偏差）÷（周波数許容偏差）＋（（残存容量）−５０％）÷１０００｝×（インバータ容量） （式７）
（ただし、充放電指令値がインバータ容量を超えた場合はインバータ容量とする）

（実施の形態２）
本実施の形態において、蓄電池システムを用いて電力系統の周波数を基準周波数に近づける制御を、ある蓄電池システムに組み込まれた周波数制御装置で行う場合について説明する。なお、既に説明した実施の形態と同様の構成要素については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

図１２は、本実施の形態における周波数制御装置を含む電力系統の構成図である。

図１２に示されるように、当該電力系統は、配電用変圧器１０１と、配電線１０２と、負荷１０３と、通信線１０４と、蓄電池システム２００と、蓄電池システム１２００とを備える。

蓄電池システム１２００は、蓄電池システム２００と、周波数制御装置３００とを備える。

蓄電池システム１２００は、予め、蓄電池システム２００のインバータ定格、あるいはインバータ効率最大となる電力値に基づいて、周波数範囲と配分ゲインを算出し、蓄電池システム２００に送信する。

蓄電池システム２００、及び蓄電池システム１２００は、電力系統から供給される電力の周波数を検知し、検知した周波数に基づいて、電力系統の電力の周波数を基準周波数に近づけるように、充放電指令値を算出する。さらに、蓄電池システム２００は、当該充放電指令値に蓄電池システム１２００から受信した配分ゲインを乗算することで、当該充放電指令値を補正し、補正した充放電指令値に基づいて充電又は放電する。一方、蓄電池システム１２００は、当該充放電指令値に蓄電池システム１２００に組み込まれた周波数制御装置３００から受信した配分ゲインを乗算することで、当該充放電指令値を補正し、補正した充放電指令値に基づいて充電又は放電する。

以上のように本実施の形態に係る周波数制御方法によれば、周波数制御装置が、蓄電池システムに組み込まれていても複数の蓄電池システムを制御することができる。

（変形例）
次に、変形例における周波数制御装置を含むシステムについて説明する。上記の実施の形態では、主として、各蓄電池システムが周波数を検出し、検出した周波数に対応する充放電指令値を算出して充放電することにより周波数制御を行う自端型周波数制御について説明した。これに対して変形例では、周波数制御装置が周波数を検出し、検出した周波数に対応する充放電指令値を算出し、当該充放電指令値を各蓄電池システムに指示する集中型周波数制御について説明する。

変形例における周波数制御装置を含むシステムの全体構成は、図１または図１２と同様である。ただし、変形例におけるシステムは、図１または図１２と比べて、蓄電池システム２００の代わりに蓄電池システム２００ａを備える点と、周波数制御装置３００の代わりに周波数制御装置３００ａを備える点とが異なっている。以下異なる点を中心に説明する。

図１３は、変形例における蓄電池システム２００ａの構成例を示す機能ブロック図である。同図の蓄電池システム２００ａは、図２の蓄電池システム２００と比べて、周波数検出部２０１、ゲイン受信部２０２および充放電指令値生成部２０３の代わりに指令値受信部２０２ａを備える点が異なっている。

指令値受信部２０２ａは、周波数制御装置３００ａから、現在の周波数に対応する補正後の充放電指令値を受信し、受信した補正後の充放電指令値を充放電調整部２０４に出力する。

このように、蓄電池システム２００ａは、周波数を検出し、検出した周波数に対応する充放電指令値を算出および補正して、補正した充放電指令値に従って充放電するのではなく、周波数制御装置３００から、リアルタイムに補正後の充放電指令値を受信し、補正後の充放電指令値に従って充放電する。

これにより各蓄電池システム２００ａの構成は、図１または図１２と比べて簡単な構成にすることができる。

図１４は、変形例における周波数制御装置３００ａの構成例を示す機能ブロック図である。同図の周波数制御装置３００ａは、図３の周波数制御装置３００と比べて、インバータ定格取得部３０１、効率取得部３０２、ゲイン算出部３０３およびゲイン送信部３０４の代わりに、インバータ定格取得部３０１ａ、効率取得部３０２ａ、ゲイン算出部３０３ａおよび指令値送信部３０４ａを備える点と、周波数検出部２０１および充放電指令値生成部２０３ａが追加された点とが異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

インバータ定格取得部３０１ａ、効率取得部３０２ａおよびゲイン算出部３０３ａは、インバータ定格取得部３０１、効率取得部３０２およびゲイン算出部３０３と同じ機能を有する。

インバータ定格取得部３０１ａは、複数の蓄電池システム２００ａのそれぞれからインバータ定格を取得する。

効率取得部３０２ａは、複数の蓄電池システム２００ａのそれぞれからインバータ効率を取得する。

ゲイン算出部３０３ａは、複数の周波数範囲のそれぞれに対するゲインを含む補正指示を、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して作成する。

充放電指令値生成部２０３ａは、複数の蓄電池システム２００ａのそれぞれに対応する放電特性データおよび充電特性データを記憶し、周波数検出部２０１によって検出された周波数に対応する充放電指令値を算出する。さらに、充放電指令値生成部２０３ａは、周波数検出部２０１によって検出された現在の周波数に対応する充放電指令値を、補正指示に従って前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して補正する。

指令値送信部３０４ａは、複数の蓄電池システム２００ａのそれぞれに、当該蓄電池システム２００ａに対応する補正された充放電指示を送信する。この補正された充放電指示は、周期的に（例えば、数１００ｍ秒〜数秒）、あるいは周波数の変動に応じて送信される。

このように、変形例における周波数制御装置３００ａおよび複数の蓄電池システム２００ａは、集中型の周波数制御を行う。しかも、自端型周波数制御よりも簡単な構成で実現することができる。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の周波数制御装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。

すなわち、このプログラムは、コンピュータに、上記の周波数制御方法を実行させる。

以上、一つまたは複数の態様に係る周波数制御装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

なお、図５に示した周波数制御装置の動作例は、運転開始直後だけでなく定期的（例えば、数十分〜数時間に１度）に実行してもよい。こうすれば、蓄電池システム２００の残量等の状態の変化に対応して、より総合的な効率を向上させることができる。

また、実施の形態１では、蓄電池システム２００が、図６（ａ）のような充放電指令値の特性データを記憶し、補正係数であるゲインを受信し、充放電指令値を補正している。これに対して、蓄電池システム２００が、周波数制御装置３００から図６（ｂ）、（ｃ）のような充放電指令値を表すデータを受信、記憶してもよい。

本開示は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御装置に利用可能である。具体的には、電力会社が運用及び管理する電力系統の周波数の制御を行う周波数制御装置に利用可能である。

１０１ 配電用変圧器
１０２ 配電線
１０３ 負荷
１０４ 通信線
２００、２００ａ 蓄電池システム
２０１ 周波数検出部
２０２ ゲイン受信部
２０２ａ 指令値受信部
２０３、２０３ａ 充放電指令値生成部
２０４ 充放電調整部
２０５ 蓄電池
３００、３００ａ 周波数制御装置
３０１、３０１ａ インバータ定格取得部
３０２、３０２ａ 効率取得部（インバータ効率取得部）
３０３、３０３ａ ゲイン算出部
３０４ ゲイン送信部
３０４ａ 指令値送信部
９０１ 残存容量取得部
９０２ 残存容量送信部
１００１ 残存容量受信部
１２００ 蓄電池システム

Claims (16)

1. 分散配置された複数の蓄電装置と周波数制御装置とを有するシステムにおいて、前記複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御方法であって、
   前記周波数制御装置において、予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記複数の蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割する分割ステップと、
   前記電力系統の現在の周波数を検出する検出ステップと、
   前記複数の周波数範囲うち、前記現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記複数の蓄電装置を制御する制御ステップとを有する
   周波数制御方法。
2. 前記複数の周波数範囲は、前記基準周波数との差分の絶対値が０以上で第１の値より小さい第１の周波数範囲と、前記基準周波数との差分の絶対値が前記第１の値以上で第２の値より小さい第２の周波数範囲とを含み、
   前記周波数制御方法は、さらに、
   前記複数の蓄電装置の劣化度、残存容量、および使用頻度の少なくとも１つに応じて、前記複数の蓄電装置の中から、前記複数の周波数範囲のすべての周波数範囲で放電または充電させる第１の蓄電装置を選択し、前記第１の周波数範囲以外の周波数範囲で放電または充電させる第２の蓄電装置を選択する選択ステップを有し、
   前記制御ステップにおいて、前記電力系統の実際の周波数が前記第１の周波数範囲内にある場合に、前記第１の蓄電装置から前記電力系統に放電させ、かつ前記第２の蓄電装置から前記電力系統に放電させないように制御し、または、前記電力系統から前記第１の蓄電装置に充電させ、かつ前記電力系統から前記第２の蓄電装置に充電させないように制御する
   請求項１に記載の周波数制御方法。
3. 前記第１の蓄電装置は、前記複数の周波数範囲のそれぞれにおいて、前記基準周波数に対する前記現在の周波数の偏差が大きいほど前記第１の蓄電装置から前記電力系統への放電電力を増加させ、または、前記電力系統から前記第１の蓄電装置への充電電力を増加させ、
   前記第１の蓄電装置において、前記第１の周波数範囲における前記放電電力または前記充電電力の前記偏差に対する増加率が、他のいずれの周波数範囲における前記放電電力または前記充電電力の前記偏差に対する増加率よりも大きい
   請求項２に記載の周波数制御方法。
4. 前記第１の周波数範囲において、前記第１の蓄電装置から前記電力系統への前記放電電力は、前記偏差に応じて０から第１の放電電力まで増加し、前記電力系統から前記第１の蓄電装置への前記充電電力は、０から第１の充電電力まで前記偏差に応じて増加し、
   前記第２の周波数範囲において、前記第１の蓄電装置から前記電力系統への放電電力は、前記第１の放電電力より小さい第２の放電電力から第３の放電電力まで前記偏差に応じて増加し、前記電力系統から前記第１の蓄電装置に充電される前記充電電力は、前記第１の充電電力より小さい第２の充電電力から第３の充電電力まで前記偏差に応じて増加する請求項３に記載の周波数制御方法。
5. 前記複数の蓄電装置のそれぞれは、
   蓄電池と、
   前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備え、
   前記制御ステップにおいて、前記第１の蓄電装置が備える前記インバータの容量が小さいほど、前記第１の周波数範囲における前記第１の蓄電装置の前記放電電力または前記充電電力の前記増加率は大きい
   請求項３に記載の周波数制御方法。
6. 前記制御ステップにおいて、前記第２の周波数範囲において、前記第１の蓄電装置から前記電力系統への前記放電電力の増加率と前記第２の蓄電装置から前記電力系統への放電電力の増加率とを一致させ、前記電力系統から前記第１の蓄電装置への前記充電電力の増加率と前記電力系統から前記第２の蓄電装置への充電電力の増加率とを一致させる
   請求項３に記載の周波数制御方法。
7. 前記第１の放電電力および前記第１の充電電力のそれぞれは前記第１の蓄電装置の最大定格値である
   請求項４に記載の周波数制御方法。
8. 前記複数の蓄電装置のそれぞれは、
   蓄電池と、
   前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備え、
   前記第１の放電電力および前記第１の充電電力のそれぞれは、前記第１の蓄電装置が備える前記インバータの変換効率、前記蓄電池の充放電効率、または、前記変換効率と前記充放電効率との積が最大となるときの電力である
   請求項４に記載の周波数制御方法。
9. 前記第２の放電電力は、
   前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が前記第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性データにおいて、前記基準周波数から前記第１の値を減じた周波数における放電電力であり、
   前記第２の充電電力は、
   前記基準周波数での充電電力が０であり、前記上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性データにおいて、前記基準周波数から前記第１の値を加えた周波数における充電電力である
   請求項７または８に記載の周波数制御方法。
10. 前記制御ステップは、
    前記周波数制御装置において、前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数を含む補正指示を、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して作成するサブステップと、
    前記周波数制御装置から前記複数の蓄電装置に、当該蓄電装置に対応する補正指示を送信するサブステップと、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、前記検出ステップにおいて検出された周波数に対応する充放電指令値を前記補正指示に従って補正するサブステップと、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、補正した充放電指令値に従って前記電力系統に放電または前記電力系統から充電するサブステップとを有し、
    前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示す
    請求項９に記載の周波数制御方法。
11. 前記制御ステップは、
    前記周波数制御装置において、前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数を含む補正指示を、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して作成するサブステップと、
    前記検出ステップにおいて検出された周波数に対応する充放電指令値を、前記補正指示に従って前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して補正するサブステップと、
    前記周波数制御装置から前記複数の蓄電装置のそれぞれに、当該蓄電装置に対応する補正された充放電指示を送信するサブステップと、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、前記周波数制御装置から送信された補正後の充放電補正値に従って放電または充電するサブステップとを有し、
    前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示す
    請求項９に記載の周波数制御方法。
12. 分散配置された複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御装置であって、
    予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割し、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数であるゲインを算出するゲイン算出部と、
    前記電力系統の現在の周波数を検出する検出部と、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれにおいて、前記検出部において検出された周波数に対応する充放電指令値を前記ゲインに従って補正することによって補正後の充放電指令値を生成する指令値生成部と、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれに補正後の充放電指令値を送信する送信部とを備え、
    前記ゲイン算出部は、前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性データと、前記基準周波数での充電電力が０であり、前記上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性データとを記憶し、
    前記補正係数である前記ゲインは、充放電指令値に乗算すべき係数であり、
    前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示し、
    前記ゲイン算出部は、前記複数の周波数範囲うち、前記現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記ゲインを算出する
    周波数制御装置。
13. 請求項１２に記載の周波数制御装置と、
    複数の蓄電装置とを備え、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれは、
    前記周波数制御装置から補正後の充放電指令値を受信する受信部と、
    蓄電池と、
    補正後の充放電指令値に従って、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備えるシステム。
14. 分散配置された複数の蓄電装置の充放電制御を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する周波数制御装置であって、
    前予め定められた基準周波数から、予め定められた下限周波数または予め定められた上限周波数までの区間を前記蓄電装置の台数に応じて複数の周波数範囲に分割し、前記複数の蓄電装置のそれぞれに対して前記複数の周波数範囲のそれぞれに対する補正係数であるゲインを算出するゲイン算出部と、
    前記複数の蓄電装置のそれぞれに前記周波数範囲毎の前記ゲインを送信する送信部とを備え、
    前記補正係数である前記ゲインは、充放電指令値に乗算すべき係数であり、
    前記充放電指令値は、放電特性データおよび充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示し、
    前記放電特性データは、前記基準周波数での放電電力が０であり、前記下限周波数での放電電力が第１の蓄電装置における最大の放電電力であり、かつ、放電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する放電特性を示し、
    前記充電特性データは、前記基準周波数での充電電力が０であり、前記上限周波数での充電電力が前記第１の蓄電装置における最大の充電電力であり、かつ、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性を示し、
    前記ゲイン算出部は、前記複数の周波数範囲うち、現在の周波数が属する周波数範囲が前記基準周波数から離れた周波数範囲であるほど、前記電力系統に放電するまたは前記電力系統から供給される電力を充電する蓄電装置の台数が増加するように前記ゲインを算出する
    周波数制御装置。
15. 電力系統に充放電を行うことによって電力系統の周波数を制御する、あるいは需給バランスを維持する蓄電装置であって、
    前記電力系統の現在の周波数を検出する検出部と、
    周波数制御装置から周波数範囲毎のゲインを受信する受信部と、
    前記検出部において検出された周波数に対応する充放電指令値を前記ゲインに従って補正することによって補正後の充放電指令値を生成する指令値生成部と、
    蓄電池と、
    補正後の充放電指令値に従って、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に放電する、または、前記電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電するインバータとを備え、
    前記指令値生成部は、基準周波数での放電電力が０であり、下限周波数での放電電力を前記蓄電装置における最大定格での放電電力とし、放電電力が所定の増加率で０から最大の放電電力まで増加する放電特性データと、前記基準周波数での充電電力が０であり、上限周波数での充電電力を前記蓄電装置における最大定格での充電電力とし、充電電力が所定の増加率で０から前記最大の放電電力まで増加する充電特性データとを記憶し、
    補正係数である前記ゲインは、前記充放電指令値に乗算すべき係数であり、
    補正前の前記充放電指令値は、前記放電特性データおよび前記充電特性データにおいて周波数に対して一意に示される放電電力または充電電力を示す
    蓄電装置。
16. 請求項１４に記載の周波数制御装置と、
    請求項１５に記載の蓄電装置とを備える
    システム。

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