JP2016158479A - 蓄電装置、電力供給システムの管理サーバー、及び電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統のピーク電力を抑制しつつ、拡張性を高めることのできる蓄電装置、電力供給システムの管理サーバー、及び電力供給方法を提供する。
【解決手段】電力系統２から電力が供給される複数の蓄電装置のうちの一つの蓄電装置４０は、電力系統２から供給される電力を充電するとともに、充電された電力を放電する蓄電池４０１と、蓄電池４０１の充放電を制御するＢＭＵ４０４とを備える。電力系統から複数の蓄電装置に供給される総供給電力に基づき仮想電力価格の最新値が設定された時点から当該最新値をＢＭＵ４０４が受信するまでの時間差を遅延時間とするとき、ＢＭＵ４０４は、最新値が受信された時点よりも遅延時間だけ前に設定された仮想電力価格の値である比較対象値と、蓄電池４０１の蓄電量とに基づいて蓄電池４０１の充電状態を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力系統から電力が供給される蓄電装置、電力供給システムの管理サーバー、及び蓄電装置への電力供給方法に関する。

人間の生活や企業の生産活動に伴い一日の電力需要には高低差が存在する。通常、電力会社は、電力需要の高低差に応じて、予備の発電機を稼働あるいは停止させることにより電力の需給バランスを維持している。こうした予備の発電機の確保はコストの増加につながるため、電力需要の高負荷部分を低減するピークカットや、需給の逼迫した時期から需給の緩慢な夜間や休日に電力負荷を移動させるピークシフト等、電力負荷の平準化を実現する手法が検討されている。従来、電力負荷の平準化を行う電力供給システムとしては、特許文献１に記載のシステムがある。

特許文献１に記載の電力供給システムは、電力系統から複数の蓄電装置に電力を供給するシステムである。特許文献１に記載の電力供給システムは、複数の蓄電装置を充電する際に、蓄電装置の蓄電量に応じて各蓄電装置の充電電流を決定している。充電電流は、充電のために深夜時間帯の開始時刻から充電を開始して、深夜時間帯の終了時刻に充電が完了する電流値に決定される。

特開２０１１−１５５８２４号公報

ところで、特許文献１に記載の電力供給システムは、各蓄電装置の蓄電量の検知、及び各蓄電装置に対する充電電流を設定する集中管理装置（スーパバイザ）が必要な構成である。このような構成の場合、蓄電装置の数が変化すると、それに応じて各蓄電装置の充電電流の設定値を変更する必要があるため、集中管理装置のアルゴリズムを見直さなければならなくなる。これが、電力供給システムとしての拡張性の低下を招く要因となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統のピーク電力を抑制しつつ、拡張性を高めることのできる蓄電装置、電力供給システムの管理サーバー、及び電力供給方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、電力系統（２）から電力が供給される複数の蓄電装置のうちの一つの蓄電装置（４０）は、電力系統から供給される電力を充電するとともに、充電された電力を放電する蓄電池（４０１）と、蓄電池の充放電を制御する制御部（４０４）と、を備える。蓄電池は、電力系統から複数の蓄電装置への供給電力の相数に基づき設定される充電性能を有する。電力系統から複数の蓄電装置に供給される電力の総量である総供給電力に基づき仮想電力価格の最新値が設定された時点から当該最新値を制御部が受信するまでの時間差を遅延時間とするとき、制御部は、最新値が受信された時点よりも遅延時間だけ前に設定された仮想電力価格の値である比較対象値と、蓄電池の蓄電量とに基づいて蓄電池の充電状態を制御する。

この構成によれば、複数の蓄電装置のそれぞれが仮想電力価格と蓄電池の蓄電量とに基づいて蓄電池の充電状態を制御する。すなわち、各蓄電池の充電制御が自律分散型の制御として行われるため、集中管理装置が不要となる。よって、拡張性を高めることができる。また、仮想電力価格の最新値が受信された時点よりも遅延時間だけ前に設定された仮想電力価格の値である比較対象値と蓄電池の蓄電量とに基づいて制御部が蓄電池の充電を行えば、電力系統から複数の蓄電装置への供給電力が多相同期となることが発明者により確認されている。電力系統から複数の蓄電装置への供給電力の相数が多相となることにより、電力系統のピーク電力を抑制することができる。

本発明によれば、電力系統のピーク電力を抑制しつつ、拡張性を高めることができる。

本実施形態の電力供給システムの概略構成を示すブロック図。 実施形態の電力供給システムについてその需要家の概略構成を示すブロック図。 実施形態の蓄電装置により実行される処理の手順を示すフローチャート。 実施形態の電力供給システムについてその設計の際の処理手順を示すフローチャート。 実施形態の蓄電装置についてその制御モデルを模式的に示す図。 （ａ），（ｂ）は、実施形態の蓄電装置についてその総供給電力ｕ_total（ｔ）と蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）の推移を示すタイミングチャート。 （ａ），（ｂ）は、実施形態の蓄電装置についてその総供給電力ｕ_total（ｔ）と蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）の推移を示すタイミングチャート。 実施形態の電力供給システムについて、蓄電装置の台数を変更する際の処理手順を示すフローチャート。

以下、電力供給システムの一実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の電力供給システム１は、電力系統２と、センター３とを備えている。電力供給システム１は、複数の需要家４に電力を供給するシステムである。

電力系統２は、複数の需要家４と電力供給ラインＬを介して接続されている。電力系統２は、電力供給ラインＬを介して単相１００Ｖの交流電力を複数の需要家４にそれぞれ供給する。

センター３は、複数の需要家４への電力供給を管理する管理サーバーである。センター３は、電力系統２の総供給電力ｕ_total（ｔ）を検出する電力センサ３０を有している。総供給電力ｕ_total（ｔ）は、電力系統２から複数の需要家４に供給される電力の総量を示す。なお、「ｔ」は時間を示す。センター３は、機能的な制御ブロックとして価格設定部３１を有している。価格設定部３１は、電力センサ３０により検出される総供給電力ｕ_total（ｔ）に基づいて仮想電力価格ｐ（ｔ）を設定する部分である。仮想電力価格ｐ（ｔ）は、単位時間当たりの単位電力の価格を示す情報であり、センター３により随時更新される。センター３は仮想電力価格ｐ（ｔ）の情報を各需要家４に送信する。

センター３において、仮想電力価格ｐ（ｔ）は以下の式ｆ１により算出される。式ｆ１に示されるように、仮想電力価格ｐ（ｔ）は、総供給電力ｕ_total（ｔ）を蓄電装置４０の総数Ｎで除することにより算出される。

図２に示されるように、需要家４は、蓄電装置４０と、インバータ４１と、負荷４２とを備えている。負荷４２は、例えば需要家４のコンセント等の各種電気機器を示す。

インバータ４１は、蓄電装置４０から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに、変換された交流電力を負荷４２に供給するＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。また、インバータ４１は、電力供給ラインＬを介して電力系統２から供給される交流電力を負荷４２に供給する。インバータ４１は、蓄電装置４０のみから負荷４２への電力供給、電力系統２のみから負荷４２への電力供給、並びに蓄電装置４０及び電力系統２の両者から負荷４２への電力供給を選択的に行う。また、インバータ４１は、電力供給ラインＬを介して電力系統２から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換された直流電力を蓄電装置４０に供給するＡＣ／ＤＣ変換動作を行うことも可能となっている。

蓄電装置４０は、電力系統２からインバータ４１を介して供給される直流電力を充電するとともに、充電された電力を負荷４２にインバータ４１を介して供給する。蓄電装置４０は、充放電可能な蓄電池４０１と、コンバータ４０２と、蓄電量センサ４０３と、制御部としてのＢＭＵ（Battery Management Unit）４０４とを備えている。

コンバータ４０２は、蓄電池４０１から供給される直流電力を昇圧し、昇圧された直流電力をインバータ４１に供給する昇圧動作を行うことが可能となっている。また、コンバータ４０２は、インバータ４１から供給される直流電力を降圧し、降圧された直流電力を蓄電池４０１に供給する降圧動作を行うことが可能となっている。

蓄電量センサ４０３は、蓄電池４０１の蓄電量ｘ_i（ｔ）を検出する。なお、添字「ｉ」は、需要家４の蓄電装置４０毎に「１，２，３，・・・」の順で割り当てられた値である。蓄電量センサ４０３は、検出した蓄電量ｘ_i（ｔ）をＢＭＵ４０４に出力する。

ＢＭＵ４０４は、蓄電量センサ４０３の出力に基づいて蓄電池４０１の蓄電量ｘ_i（ｔ）の情報を取得する。また、ＢＭＵ４０４は、センター３から送信される仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）の情報も取得する。

センター３からＢＭＵ４０４に仮想電力価格ｐ（ｔ）が送信される場合、ＢＭＵ４０４が取得する仮想電力価格には、例えば通信状況等により遅延が生じる。すなわち、センター３が仮想電力価格ｐ（ｔ）を更新した場合、更新時刻から所定時間経過後に、更新された仮想電力価格をＢＭＵ４０４が取得することになる。この仮想電力価格ｐ（ｔ）の最新値が設定された時点から当該最新値をＢＭＵ４０４が受信するまでの時間差を遅延時間Ｔとすると、ＢＭＵ４０４が取得する仮想電力価格は「ｐ（ｔ−Ｔ）」で表すことができる。本実施形態では、この仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が比較対象値に相当する。

ＢＭＵ４０４は、蓄電量ｘ_i（ｔ）及び仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）に基づいてコンバータ４０２の駆動を制御することにより、蓄電池４０１の充電状態を制御する。なお、以下では、便宜上、蓄電量ｘ_i（ｔ）を正規化された値で表す。当該正規化は、蓄電量を、蓄電池４０１の蓄電容量（蓄電量の最大値）で除することにより行われる。

すなわち、蓄電量ｘ_i（ｔ）は「０≦ｘ_i（ｔ）≦１」の範囲の値を取り得る無次元数である。蓄電量ｘ_i（ｔ）が「０」である場合、蓄電池４０１が完全放電状態であることを示し、蓄電量ｘ_i（ｔ）が「１」である場合、蓄電池４０１が満充電状態であることを示す。

次に、ＢＭＵ４０４により実行される蓄電池４０１の充電制御について説明する。図３は、ＢＭＵ４０４により実行される充電制御の手順を示したものである。なお、ＢＭＵ４０４は、図３に示される処理を所定の周期で繰り返し実行する。また、本実施形態では、負荷４２での電力消費が常時行われており、蓄電池４０１から負荷４２への電力供給が常時行われている状況を想定している。蓄電池４０１は複数のセルを有しているので、充電中の期間においても負荷４２への電力供給を継続的に行うことが可能となっている。

図３に示されるように、ＢＭＵ４０４は、まず、蓄電量ｘ_i（ｔ）が「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１）。すなわち、ＢＭＵ４０４は、蓄電池４０１が満充電状態であるか否かを判断する。ＢＭＵ４０４は、蓄電量ｘ_i（ｔ）が「１」である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、蓄電池４０１の充電を停止する（ステップＳ２）。

ＢＭＵ４０４は、蓄電量ｘ_i（ｔ）が「１」でない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、すなわち蓄電池４０１が満充電状態でない場合には、仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が価格閾値ｐ_c以下であって、且つ蓄電量ｘ_i（ｔ）が残量閾値ｘ_c以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ＢＭＵ４０４は、ステップＳ３の判断が否定である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、蓄電量ｘ_i（ｔ）が「０」であるか否かを判断する（ステップＳ５）。すなわち、ＢＭＵ４０４は、蓄電池４０１が完全放電状態であるか否かを判断する。ＢＭＵ４０４は、ステップＳ３の判断が肯定である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、あるいはステップＳ５の判断が肯定である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、蓄電池４０１を充電状態に移行させる（ステップＳ４）。

ＢＭＵ４０４は、ステップＳ３及びステップＳ５の判断が共に否定である場合（ステップＳ３：ＮＯ，ステップＳ５：ＮＯ）、一連の処理をそのまま終了する。

次に、遅延時間Ｔ、残量閾値ｘ_c、及び価格閾値ｐ_cの設定方法について説明する。図４は、それらの設定方法をフローチャートで示したものである。図４に示されるフローチャートは、電力供給システム１の設計の際に設計者等により実行される。

図４に示されるように、電力供給システム１の設計の際には、まず、電力供給システム１が電力供給対象とする蓄電装置４０の総数Ｎが決定される（ステップＳ１０）。蓄電装置４０の総数Ｎは、例えば電力供給システム１が電力の供給対象としている地域の需要家の数に基づいて決定される。

ステップＳ１０に続いて、電力系統２から複数の蓄電装置４０への供給電力の相数Ｍが決定される（ステップＳ１１）。供給電力の相数Ｍとは、充放電電力パターンの数を示す。

ステップＳ１１に続いて、各蓄電装置４０の蓄電池４０１の仕様、具体的には蓄電池４０１の個別の充電性能ｕ_iが決定される（ステップＳ１２）。なお、「充電性能」とは、蓄電池４０１の単位時間当たりの充電量（電力値）を数値化したものである。以下では、便宜上、充電性能ｕ_iを正規化された値で表す。当該正規化は、それぞれの充電性能を負荷４２の消費電力（固定値）で除することにより行われる。充電性能ｕ_iは、その値が大きいほど、充電性能が大きいことを示す。ステップＳ１２の処理では、具体的には、「ｕ_i＞Ｍ」を満たすように充電性能ｕ_iが設定される。

ステップＳ１２に続いて、以下の式ｆ２に基づいて価格閾値ｐ_cが決定される（ステップＳ１３）。なお、「ｕ₁」は、蓄電池４０１の充電性能ｕ_iの公差範囲の最小値を示す。

「ε」は以下の式ｆ３で定義される。

すなわち、対象とする蓄電装置４０の総数Ｎが増えるほど、「ε」は小さな値となる。このような微小なεを価格閾値ｐ_cに加算することで、多相同期現象が生じやすくなるという知見が得られている。

ステップＳ１３に続いて、蓄電池４０１の残量閾値ｘ_cが決定される（ステップＳ１４）。ここで、残量閾値ｘ_cが大きくなるほど、図３のステップＳ３で肯定判断される際の蓄電量ｘ_i（ｔ）が大きくなる、すなわち蓄電池４０１のＤＯＤ（Depth of Discharge）が浅くなるため、充放電回数が増加する。一方、残量閾値ｘ_cが小さくなるほど、蓄電池４０１のＤＯＤが深くなるため、充放電回数が減少する。すなわち、蓄電池４０１のＤＯＤと充電回数とはトレードオフの関係にあるため、残量閾値ｘ_cに関しては、蓄電池４０１の充電性能等に応じて設定される。

ステップＳ１４に続いて、以下の式ｆ４を満たすように遅延時間Ｔが決定される（ステップＳ１５）。

発明者らは研究を重ねることにより、ステップＳ１０〜Ｓ１５の手順で遅延時間Ｔを設定することにより、電力系統２から複数の蓄電装置４０への供給電力の相数を、ステップＳ１１で決定される値Ｍに設定できることを見出した。つまり、複数の蓄電装置４０において自律分散的に生じる多相同期現象の相数が、予めステップＳ１１で決定されていた値Ｍに一致することを見出した。

ステップＳ１５で遅延時間Ｔを決定した後、ＢＭＵ４０４における仮想電力価格の受信時の実際の遅延時間が、設定された遅延時間Ｔとなるように電力供給システム１のネットワーク等が設計される。

次に、本実施形態の電力供給システム１及びＢＭＵ４０４の動作例について説明する。蓄電池４０１の個別の充電性能ｕ_iは、以下の式ｆ５で表すことができる。なお、「充電性能」とは、蓄電池４０１の単位時間当たりの充電量（電力値）を数値化したものである。公称充電性能ｕは、蓄電池４０１の充電性能の公称値を示す。公称充電性能ｕは、複数の需要家４にそれぞれ設けられる蓄電池の充電性能の平均値に相当するものである。係数Ｅは、公称充電性能ｕに対する蓄電池４０１の個別の充電性能ｕ_iのばらつきを示すものであり、例えば「１．０１」に設定される。

ここで、蓄電池４０１に充電される電力は、電力系統２から蓄電装置４０に供給される電力に等しい。したがって、電力系統２から蓄電装置４０への供給電力をｕ_i（ｔ）とすると、供給電力ｕ_i（ｔ）と充電性能ｕ_iとの間には、以下の（ａ１）及び（ａ２）の関係が成立する。なお、供給電力ｕ_i（ｔ）及び充電性能ｕ_iは、正規化された値であるとする。

（ａ１）電力系統２から蓄電装置４０に電力が供給されている場合。すなわち、蓄電池４０１が充電状態である場合。この場合には、「ｕ_i（ｔ）＝ｕ_i」となる。

（ａ２）電力系統２から蓄電装置４０に電力が供給されていない場合。すなわち、蓄電池４０１の充電が停止されている場合。この場合には、「ｕ_i（ｔ）＝０」となる。

また、電力系統２の総供給電力ｕ_total（ｔ）は、各需要家４の蓄電装置４０の供給電力ｕ_i（ｔ）の総計であるため、以下の式ｆ６で表すことができる。

図５は、供給電力ｕ_i（ｔ）に対する蓄電池４０１の蓄電量を水槽で表した制御モデルである。図５の制御モデルでは、電力の流れを水の流れで示している。また、蓄電池４０１から負荷４２への供給電力は、正規化された値として「１」で定義されている。

図５に示される制御モデルでは、供給電力ｕ_i（ｔ）と蓄電量ｘ_i（ｔ）との間に以下の式ｆ７の関係が成立する。

この式ｆ７を変形することにより、蓄電量ｘ_i（ｔ）は、以下の式ｆ８で表すことができる。

図６（ａ），（ｂ）は、蓄電装置４０の蓄電量ｘ_i（ｔ）を式ｆ８に示されるように表した場合における総供給電力ｕ_total（ｔ）及び蓄電量ｘ_i（ｔ）の推移をそれぞれ示したものである。なお、蓄電装置４０の総数Ｎは「１０」に、公称充電性能ｕは「５．４」に、供給電力の相数Ｍは「２」に、残量閾値ｘ_cは「ｘ_c１」にそれぞれ設定されている。

図６（ｂ）に示されるように、式ｆ４を満たすように遅延時間Ｔが設定されることにより、１０個の蓄電装置４０のうち、５つの蓄電装置４０のそれぞれの蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）の推移が同期するとともに、残りの５つの蓄電装置４０のそれぞれの蓄電量ｘ₆（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）の推移が同期する。具体的には、蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）は次のように推移する。

例えば時刻ｔ１で蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）が「１」に達すると、すなわち蓄電装置４０が満充電状態になると、蓄電装置４０の充電が停止される。したがって、時刻ｔ１以降、蓄電装置４０の放電に伴い蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）は減少していく。その後、時刻ｔ２で蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）が残量閾値ｘ_c１以下になった後、時刻ｔ３で仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が価格閾値ｐ_c以下になると、蓄電装置４０の充電が開始される。これにより、蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）が増加する。蓄電装置４０の充電により時刻ｔ４で蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）が再度「１」に達すると、蓄電装置４０の充電が停止される。よって、時刻ｔ４以降、蓄電装置４０の放電に伴い蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）は減少していく。蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）は、このような増減を同期して繰り返す。また、蓄電量ｘ₆（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）も同様の増減を同期して繰り返す。

図６（ｂ）に示されるように蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）が推移することにより、電力系統２の供給電力の相数Ｍは「２」となる。この場合、図６（ａ）に示されるように、総供給電力ｕ_total（ｔ）は、蓄電量ｘ₁（ｔ）〜ｘ₅（ｔ）が増加する際に、すなわち５つの蓄電装置４０が充電する際に所定値ｕ_aを示す。また、総供給電力ｕ_total（ｔ）は、蓄電量ｘ₆（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）が増加する際に、すなわち残りの５つの蓄電装置４０が充電する際にも同様に所定値ｕ_aを示す。さらに、総供給電力ｕ_total（ｔ）が所定値ｕ_aとなる時期が周期的に表れる。これにより、１０個の蓄電装置４０が同時に充電を行う場合と比較すると、電力系統２のピーク電力を抑制することができる。

図７（ａ），（ｂ）は、蓄電装置４０の総数Ｎが「１０」に、公称充電性能ｕが「５．４」に、供給電力の相数Ｍが「５」に、残量閾値ｘ_cが「ｘ_c１」にそれぞれ設定されている場合の総供給電力ｕ_total（ｔ）及び蓄電量ｘ_i（ｔ）の推移をそれぞれ示したものである。

図７（ｂ）に示されるように、式ｆ４を満たすように遅延時間Ｔが設定されることにより、蓄電装置４０の蓄電量ｘ₁（ｔ），ｘ₂（ｔ）の推移、及び蓄電量ｘ₃（ｔ），ｘ₄（ｔ）の推移がそれぞれ同期する。また、蓄電量ｘ₅（ｔ），ｘ₆（ｔ）の推移、蓄電量ｘ₇（ｔ），ｘ₈（ｔ）の推移、及び蓄電量ｘ₉（ｔ），ｘ₁₀（ｔ）の推移がそれぞれ同期する。よって、電力系統２の供給電力の相数Ｍは「５」となる。この場合、図７（ａ）に示されるように、総供給電力ｕ_total（ｔ）は、蓄電量ｘ₁（ｔ），ｘ₂（ｔ）が増加する際に所定値ｕ_bを示す。同様に、総供給電力ｕ_total（ｔ）は、蓄電量ｘ₃（ｔ）〜ｘ₁₀（ｔ）が増加する際に所定値ｕ_bを示す。また、総供給電力ｕ_total（ｔ）が所定値ｕ_bとなる時期が周期的に表れる。これにより、１０個の蓄電装置４０が同時に充電を行う場合と比較すると、また電力系統２の供給電力の相数Ｍが「２」に設定されている場合と比較すると、電力系統２のピーク電力を抑制することができる。

ところで、蓄電装置４０の蓄電量の推移がＭ相に分かれて同期する現象、すなわち多相同期現象は、蓄電装置４０の数が一定である限りにおいては安定して継続される。しかしながら、例えば地域における需要家の数が変動する等によって蓄電装置４０の総数が変化した際には、多相同期現象が一時的に不安定となることがある。場合によっては、多相同期現象が再開されなくなってしまうこともある。

本発明者らがシミュレーションを行うことによって確認したところによれば、当初における蓄電装置の総数Ｎが相数Ｍで割り切れる場合には、蓄電装置４０の総数Ｎを増加又は減少させても、多相同期現象は不安定にはなりにくいという知見が得られている。また、総数Ｎが相数Ｍで割り切れない場合であって、且つ、蓄電装置４０の総数Ｎを増加させる際においても、多相同期現象は不安定にはなりにくいという知見が得られている。

これに対し、総数Ｎが相数Ｍで割り切れない場合であって、且つ、蓄電装置４０の総数Ｎを減少させる際には、多相同期現象が高い確率で不安定となり、長時間に亘って復帰しないことが判明している。

この理由は、以下のように考えられる。蓄電装置４０の総数Ｎが減少すると、総供給電力ｕ_total（ｔ）の値が小さくなることに伴い、式ｆ１で示される仮想電力価格ｐ（ｔ）の値が小さくなる。これにより、図３におけるステップＳ３の判断が肯定となりやすくなるので、それぞれの蓄電装置４０が充電に移行するタイミングが変化してしまう。具体的には、蓄電状態に移行しやすくなる。その結果、多くの蓄電装置４０において充電が一気に開始されることとなり、多相同期現象が崩れてしまう。

そこで、蓄電装置４０の総数Ｎを減少させる際には、それに伴う仮想電力価格ｐ（ｔ）の減少が抑制されるように工夫することが望ましい。具体的には、以下に説明するような手順で蓄電装置４０の総数Ｎを減少させれば、多相同期現象を維持することが可能である。

図８は、相数Ｍの多相同期現象が生じているときにおいて、蓄電装置４０の総数Ｎを減少させる手順をフローチャートで示したものである。最初のステップＳ２０では、削除される蓄電装置４０の台数が決定される。以下では、当該台数を「削除台数ｄ」と表記する。削除台数ｄは、以下の式ｆ９を満たす範囲の数値として決定される。

式中のＮ_Cは、削除を行う前における蓄電装置４０の総数である。以下、「総数Ｎ_C」と表記する。式ｆ９で示されるように、削除台数ｄは、総数Ｎ_Cを相数Ｍで除した値を超えないように決定される。これよりも多くの蓄電装置４０を削除する場合には、一回当たりの削除台数ｄが式ｆ９の範囲に収まるようにしながら、複数回に分けて削除する必要がある。

ステップＳ２０に続くステップＳ２１では、センター３による仮想電力価格ｐ（ｔ）の算出方法が変更される。具体的には、既に説明した式ｆ１から下記の式ｆ１０へと変更される。

式ｆ１０の右辺は、式ｆ１の右辺に対し、（ｄ／Ｎ_C）ｕで表される項を加算したものに等しい。当該項のことを、以下では「加算項」とも称する。式中のｕは、既に述べた公称充電性能ｕである。すなわち、各蓄電池４０１の充電性能の平均値である。

式ｆ１０に示されるように、加算項は、削除台数ｄに比例する項となっている。また、削除が行われる前の時点における蓄電装置４０の総数Ｎ_Cに反比例する項となっている。更に、複数の蓄電装置４０における充電性能の平均値、である公称充電性能ｕに比例する項となっている。このような加算項が加えられるので、算出される仮想電力価格ｐ（ｔ）の値は、削除が行われる前の値よりも大きくなる。

ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、蓄電装置４０の削除が実施される。蓄電装置４０の削除に伴い、総供給電力ｕ_total（ｔ）の値が小さくなり、式ｆ１０で示される仮想電力価格ｐ（ｔ）の値も小さくなる。ただし、仮想電力価格ｐ（ｔ）の値は加算項により予め大きな値となっていたのであるから、この時点の仮想電力価格ｐ（ｔ）の値は、ステップＳ２１の処理が行われる前の時点の仮想電力価格ｐ（ｔ）の値に概ね一致する。つまり、多相同期現象が生じていたときの仮想電力価格ｐ（ｔ）に近づくこととなる。

従って、図３におけるステップＳ３の判断が肯定となりやすくなることはなく、それぞれの蓄電装置４０が充電に移行するタイミングが変化してしまうこともない。多くの蓄電装置４０において充電が一気に開始されることがなく、多相同期現象は蓄電装置４０の削除後においても安定して維持される。状況によっては、多相同期現象が一時的に不安定になる可能性もあるが、その場合でも比較的短時間のうちに多相同期現象が再開される。

尚、仮想電力価格ｐ（ｔ）の算出方法を変更するための方法としては、作業者が手動で設定変更を行ってもよいのであるが、センター３が実行するプログラムによって自動的に変更されるような態様であってもよい。つまり、削除台数ｄを示す情報が予め入力されると、仮想電力価格ｐ（ｔ）を算出するための式が式ｆ１から式ｆ１０へと自動的に切り換えられるような態様としてもよい。

以上説明した電力供給システム１、蓄電装置４０、及び電力供給方法によれば、以下の（１）〜（５）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）各需要家４の蓄電装置４０が仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）と蓄電池４０１の蓄電量ｘ_i（ｔ）とに基づいて蓄電池４０１の充電状態を制御する。すなわち、各蓄電装置４０の充電制御が自律分散型の制御として行われる。これにより、各蓄電装置４０の充電を統括的に管理する集中管理装置が不要となる。よって、電力供給システム１及び蓄電装置４０の拡張性を高めることができる。

（２）ＢＭＵ４０４は、仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）と蓄電池４０１の蓄電量ｘ_i（ｔ）とに基づいて蓄電池４０１の充電状態を制御することとした。具体的には、ＢＭＵ４０４は、仮想電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が価格閾値ｐｃ以下であって、且つ蓄電量ｘ_i（ｔ）が残量閾値ｘ_c以下であること、及び蓄電池４０１が完全放電状態であることのいずれか一方の条件が満たされた場合には、蓄電池４０１を充電状態に移行させることとした。また、ＢＭＵ４０４は、蓄電池４０１が満充電状態である場合には、蓄電池４０１の充電を停止させることとした。これにより、電力系統２から複数の蓄電装置４０への供給電力を多相同期させることができるため、電力系統２のピーク電力を抑制することができる。

（３）電力会社が予備力として発電機を購入する代わりに、各需要家４に蓄電装置４０を配布することで、電力負荷の平滑化を実現することができる。電力供給システム１が電力の供給対象とする需要家４の数が増加した場合でも、本実施形態の自律分散型の蓄電装置４０を各需要家４に設置すれば、システムの見直しを伴うことなく電力負荷の平滑化が可能となる。

（４）電力会社と企業等のアグリゲータとが契約を交わし、電力負荷平滑化を達成する見返りとしてアグリゲータが電力会社から報酬をもらうようにすれば、アグリゲータはこの報酬を原資に各需要家に蓄電装置４０を配布することで、電力負荷の平滑化を実現し易くなる。アグリゲータの管理下の需要家の数が増加した場合でも、本実施形態の自律分散型の蓄電装置４０を各需要家４に配置すれば、システムの見直しを伴うことなく電力負荷の平滑化が可能となる。

（５）需要家の数が変動し蓄電装置４０の総数Ｎが変化する場合であっても、多相同期現象が崩れてしまうことが無く安定して維持される。このため、電力供給システム１は、電力系統２のピーク電力を抑制しながら、その構成を柔軟に変化させることができる。その際、複数の蓄電装置４０で行われる処理は特に変更する必要が無く、センター３における仮想電力価格ｐ（ｔ）の算出方法を変更するだけでよいので、多相同期現象を維持するために必要な手間やコストを抑制することができる。

なお、本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：電力供給システム
２：電力系統
３：センター
３１：価格設定部
４０：蓄電装置
４０１：蓄電池
４０４：ＢＭＵ

Claims (9)

1. 電力系統（２）から電力が供給される複数の蓄電装置のうちの一つの蓄電装置（４０）であって、
   前記電力系統から供給される電力を充電するとともに、充電された電力を放電する蓄電池（４０１）と、
   前記蓄電池の充放電を制御する制御部（４０４）と、を備え、
   前記蓄電池は、前記電力系統から前記複数の蓄電装置への供給電力の相数に基づき設定される充電性能を有し、
   前記電力系統から前記複数の蓄電装置に供給される電力の総量である総供給電力に基づき仮想電力価格の最新値が設定された時点から当該最新値を前記制御部が受信するまでの時間差を遅延時間とするとき、
   前記制御部は、前記最新値が受信された時点よりも前記遅延時間だけ前に設定された前記仮想電力価格の値である比較対象値と、前記蓄電池の蓄電量とに基づいて前記蓄電池の充電状態を制御することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記制御部は、前記仮想電力価格の比較対象値が価格閾値以下であって、且つ前記蓄電池の蓄電量が残量閾値以下であること、及び前記蓄電池が完全放電状態であることの少なくとも一方の条件が満たされることをもって前記蓄電池の充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記制御部は、前記蓄電池が満充電状態であることをもって前記蓄電池の充電を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 電力系統から複数の蓄電装置に電力が供給される電力供給システム（１）の管理サーバー（３）であって、
   前記蓄電装置として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置（４０）が用いられ、
   前記電力系統から前記複数の蓄電装置に供給される電力の総量である総供給電力に基づき仮想電力価格を設定するとともに、前記蓄電装置に前記仮想電力価格を送信する価格設定部（３１）を備えることを特徴とする管理サーバー。
5. 前記蓄電装置の数が減少する際には、前記仮想電力価格の値を予め大きくすることを特徴とする、請求項４に記載の管理サーバー。
6. 前記蓄電装置の数が減少する際には、前記蓄電装置の減少数に比例する項である加算項を前記仮想電力価格に加えることにより、前記仮想電力価格の値を予め大きくすることを特徴とする、請求項５に記載の管理サーバー。
7. 前記加算項は、減少前の時点における前記蓄電装置の数、に反比例する項であることを特徴とする、請求項６に記載の管理サーバー。
8. 前記加算項は、前記複数の蓄電装置における充電性能の平均値、に比例する項であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の管理サーバー。
9. 電力系統から複数の蓄電装置に電力を供給する電力供給方法であって、
   前記複数の蓄電装置のうちの一つの蓄電装置（４０）は、
   前記電力系統から供給される電力を充電するとともに、充電された電力を放電する蓄電池（４０１）と、
   前記蓄電池の充放電を制御する制御部（４０４）と、を備え、
   前記電力系統から前記複数の蓄電装置に供給される電力の総量である総供給電力に基づき仮想電力価格の最新値が設定された時点から当該最新値を前記制御部が受信するまでの時間差を遅延時間とするとき、
   前記電力系統から電力を供給する蓄電装置の数を決定する工程と、
   前記蓄電池の数に基づいて前記電力系統から前記複数の蓄電装置への供給電力の相数を決定する工程と、
   前記供給電力の相数に基づいて前記蓄電池の充電性能を決定する工程と、
   前記蓄電池の充電性能、及び前記供給電力の相数に基づいて、前記仮想電力価格に対する価格閾値を設定する工程と、
   前記蓄電池の蓄電量に対する残量閾値を設定する工程と、
   前記供給電力の相数、前記蓄電池の充電性能、及び前記残量閾値に基づいて前記遅延時間を設定する工程と、を備えることを特徴とする電力供給方法。

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