JP2016506230A - 動的な目標充電状態による電力管理システム - Google Patents

Abstract

電力管理システムは、エネルギー貯蔵装置及びエネルギー貯蔵装置に接続された制御システムを含む。制御システムは、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態及び現充電状態を用いて、エネルギー貯蔵装置を充電するのか放電するのかを判定するための制御ルーチンを実行するように構成されている。制御システムは、発電機から受け取った出力信号が指定範囲外にあると判定するように構成されている。制御システムは、出力信号が指定範囲外にあると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を変更するように構成されている。

Description

本開示は、全体として電子技術に関し、より詳細には、エネルギー貯蔵装置の充電状態を管理することに関する。

風力エネルギーや太陽エネルギーなどの再生可能な資源は、再生可能な性質と、運用がクリーンであることから、発電用化石燃料の使用を代替するものとして魅力的である。しかしながら、火力発電所（例えば、石炭火力発電所または天然ガス火力発電所）とは異なり、一般に、いつでも利用可能な風力エネルギーまたは太陽エネルギーの量を制御することができず、確実に予測することもできない。さらに、これらの再生可能エネルギー資源には固有の変動性があるため（例えば突風及び／または風向きの変化、気象条件、雲の切れ間）、関連発電機（例えば、風車）の瞬間電力出力は、ある瞬間から次の瞬間に著しく変動し得る。

こうした変動性が送電網に発生すると、送電網はその安定性を失う恐れがある。例えば、有効電力が急激に上昇すると、それに応じて送電網周波数が上昇し得る。このような上昇が生じると保護リレーが切断される恐れがあり、それによって、送電網が複数部分に分離され、送電網のある部分で需給が不均衡になる場合がある。ある場合では、こうした不均衡によって継続電源に障害が発生する恐れがある。というのも、不均衡から生じ得る損傷を防ぐために、送電網がさらに分割され、かつ／または利用可能な発電源がオフラインに切断されるためである。

ランプ速度制限は、送電網に注入される電力が上昇または減少するときの速度を制限することによってこうした事象から送電網を保護するのに有用である。送電網に接続された発電源の電力変化速度を制限することにより、送電網事業者には、その変化に応答し、需給バランスを維持するための時間がより多く与えられる。

風車用途の場合、ランプ速度制限は、風車の操作及び／または風車の制御（例えば、回転面を偏揺れまたは傾斜させること、羽根ピッチを変えること、受動的／能動的な失速現象（ｓｔａｌｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を利用すること、変速発電機の出力を制御することなど）によって実現することができる。しかしながら、風力エネルギーの可用性に関わらず意図的に電力出力を減少（すなわち、抑制）させると、システムの総合エネルギー効率が低下する。同様に、風力エネルギーが不意に急減することが見かけ上少なくなるように、風車発電機の電力出力を先んじて減少させても、やはりシステムの総合エネルギー効率が低下する。

ある用途では、ランプ速度制限は、少なくとも部分的には、ランプ上昇中に余剰電力を吸収し、かつ／またはランプ減少中に電力出力を補完するエネルギー貯蔵装置を用いることによって実現され得る。一般に、こうしたエネルギー貯蔵装置の貯蔵量は固定されている。貯蔵容量が固定されていると、通常、ランプ速度制限を超える危険（すなわち、ランプ速度違反）を緩和するための装置の能力が制限される。例えば、充電状態が５０％のシステムでは、両方向のランプ速度違反を、最悪の速度変化が同等であり、かつランプ速度制限が同等であると仮定して、ほぼ等しい有限期間においてそれぞれ回避することが可能であり得る。

運用時には、目標充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）をこうしたシステムに実装し、その付近で貯蔵装置を管理することが可能である。装置のＳＯＣが当該目標よりも低下し、あるいは当該目標を超えた場合、エネルギー貯蔵装置を制御して、次の事象に備えてＳＯＣが目標ＳＯＣに戻るようにする。

エネルギー貯蔵装置が有する充放電容量の中間付近の目標ＳＯＣを用いることにより、次の事象の前に、エネルギー貯蔵装置がそのようなレベルに回復する確率を高める。さらに、中間の目標ＳＯＣを用いることにより、その事象がランプ上昇事象なのかランプ減少事象なのかに関わらず、エネルギー貯蔵装置が利用可能になってランプ速度違反を緩和する確率も高める。こうした実装では、少なくとも該当期間において電力出力の抑制を必要最小限にすることにより、ランプ速度が制限されている発電施設の効率を向上させることが可能である。上記期間は、エネルギー貯蔵装置を大きくすることにより、かつ／または複数のエネルギー貯蔵装置を利用して充放電容量を追加することによって長くすることが可能である。その期間外では、他の対策（例えば、抑制）を実装してランプ速度違反を回避することも可能である。

電力管理システムは、エネルギー貯蔵装置及びエネルギー貯蔵装置に接続された制御システムを含む。制御システムは、少なくともエネルギー貯蔵装置の目標充電状態及び現充電状態を用いて、エネルギー貯蔵装置を充電するのか放電するのかを判定するための制御ルーチンを実行するように構成されている。制御システムは、発電機から受け取った出力信号、または電流測定装置もしくは電位測定装置の出力から算出された出力測定値が指定範囲外にあると判定するように構成されている。制御システムは、出力信号が指定範囲外にあると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を変更するように構成されている。

一般に、本明細書に述べた主題の一態様は、負荷に接続されたエネルギー貯蔵装置を充電するのか放電するのかを判定するための制御ルーチンであって、エネルギー貯蔵装置の現充電状態とエネルギー貯蔵装置の目標充電状態との差分を求めること；負荷に接続された発電機の出力を特徴付ける出力信号を受け取ること；並びに差分及び出力信号に基づいてエネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定することを含む制御ルーチンを実行する動作；出力信号が指定範囲外にあると判定する動作；並びに出力信号が指定範囲外にあると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を変更する動作を含む方法で具現化することができる。本態様の他の実施形態は、上記方法の動作を行うように構成され、コンピュータ記録装置に符号化された、相当のシステム、装置及びコンピュータ・プログラムを含む。１つ以上のコンピュータで構成されたシステムは、システムに組み込まれて動作時にシステムに当該動作を行わせるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアまたはそれらの組み合わせを有することによって特定の動作を行うように構成することができる。１つ以上のコンピュータ・プログラムは、データ処理装置によって実行される際に装置に当該動作を行わせる命令を含むことによって特定の動作を行うように構成することができる。

これらの及び他の実施形態はそれぞれ、必要に応じて以下の特徴の１つ以上を含むことができる。出力信号が指定範囲外にあると判定すること及びエネルギー貯蔵装置の目標充電状態を変更することは、出力信号が第１閾値を下回っていると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を減少させること；及び出力信号が第２閾値を上回っていると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を増加させることを含む。出力信号が指定範囲外にあると判定することは、出力信号が特定期間中に指定範囲外にあると判定することを含む。発電機は、負荷に間欠電力を供給するように構成されており、エネルギー貯蔵装置は、放電時には負荷に電力を送り、充電時には発電機から電力を取り込むように構成されている。発電機は１つ以上の風車を備え、負荷は電力送電網であり、エネルギー貯蔵装置は１つ以上の電池を備え、各電池は、それぞれ双方向の電力変換システムに接続されている。発電機から出力信号を受け取ることは、風車からの平均電力出力または瞬間電力出力を示す値を受け取ることを含む。差分及び出力信号に基づいてエネルギー貯蔵装置を充電することまたは放電することを決定することは、発電機が第１閾速度を上回る上昇速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定したことに応答してエネルギー貯蔵装置を充電すること；及び発電機が第２閾速度を下回る減少速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定したことに応答してエネルギー貯蔵装置を放電することを含む。上記動作は、エネルギー貯蔵装置の現充電状態がエネルギー貯蔵装置の目標充電状態を下回っているときに、第１閾速度もしくは第２閾速度またはその両方を減少させることをさらに含む。上記動作は、エネルギー貯蔵装置の現充電状態がエネルギー貯蔵装置の目標充電状態を上回っているときに、第１閾速度もしくは第２閾速度またはその両方を増加させることをさらに含む。

制御システムの特定の実施態様は、以下の利点の１つ以上を提供することができる。すなわち、利用可能な電力を抑制する必要性を低下させることにより、システムの効率が向上し得る。ある場合では、エネルギー貯蔵装置は、多数の発電機（すなわち、１つの巨大な発電容量を持つ発電機）にランプ速度緩和サービスを提供することが可能となり得る。ある事例では、ランプ速度緩和サービスは、小型のエネルギー貯蔵装置によって提供することができ、これにより費用が削減される。ある発電用途では、所与のランプ速度制限に対する発電源の適合性は、ある百分率に適合していることによって評価される。制御システムは、エネルギー貯蔵システムを大きくしなくても、エネルギー貯蔵システムを備えた発電源の適合百分率を増加させることができる。

１つ以上の開示された実施態様の詳細について、添付図面及び以下の説明を用いて記載する。他の特徴、態様及び利点については、これらの説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

電力管理システム及び発電機を含む例示的な発電システムのブロック図である。 制御システムによって実行される例示的な目標ＳＯＣ制御ルーチンのいくつかのパラメータを示すチャートである。 制御システムによって実行される例示的な目標ＳＯＣ変更ルーチンが目標ＳＯＣを変更する場合の例示的な筋書きを示すチャートである。 目標ＳＯＣ制御ルーチンを実行する制御システムによって行われる方法のフローチャートである。 目標ＳＯＣ変更ルーチンを実行する制御システムによって行われる方法のフローチャートである。

図１は、電力管理システム１０２及び発電機１１８を含む例示的な発電システム１００のブロック図である。発電機及び電力管理システムは、電力送電網１２０に接続されている。発電システムは、電力管理システム、発電機及び送電網の間の接続を管理するための他の構成要素を含んでもよい（例えば、１つ以上の変圧器を備えた変電所、故障保護装置など）。

ある実施態様では、発電機は、可変量の電力を供給する（例えば、環境条件に応じて）。例えば、発電機は、１つ以上の風車で構成された風力発電所、または１つ以上の光起電性太陽光パネルで構成された太陽光発電装置とすることができる。電力管理システムは、１種以上のサービスを提供して発電機を支援する。例えば、電力管理システムは、ランプ速度緩和サービスを提供して、発電機からの電力が閾速度を超えて上昇または減少するのを防ぐことができる。これらのサービスの他の例としては、送電網電圧の調整、送電網周波数の調整及び電力平滑などが挙げられる。

電力管理システムは、制御システム１０４、エネルギー貯蔵装置１０６ａ，１０６ｂ、電力変換システム１０８ａ，１０８ｂ及びラインフィルタ１１０ａ，１１０ｂを含む。制御システムは、例えば、１つ以上のコンピュータで構成されたシステム内に実装することができる。エネルギー貯蔵装置は、例えば、電池とすることができる。ラインフィルタは、例えば、電力変換システムからの高調波をフィルタリングするように構成され、１つ以上のインダクタ及び１つ以上のコンデンサを備えたＬＣフィルタとすることができる。

電力変換システムは、例えば、双方向電力変換器とすることができる。この電力変換器は、エネルギー貯蔵装置が送電網に放電しているときにはインバータとして機能し、エネルギー貯蔵装置が発電機または送電網からのエネルギーを用いて充電しているときには整流器として機能する。例えば、電力変換システムは、電流制御モードで動作して三相正弦波出力電流を生成する三相正弦波パルス幅変調（ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ：ＰＷＭ）インバータとして実装することができる。インバータは、スイッチング装置として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）モジュールを利用するハーフブリッジまたはフルブリッジのスイッチング構成としてもよい。

制御システムは、発電機の出力を特徴付ける出力信号を受け取る。この出力信号は、例えば、発電機の瞬間電力出力を示す１つ以上のデジタル値、または特定期間にわたる発電機の平均電力出力を示す１つ以上のデジタル値とすることができる。制御システムは、発電機から上記出力信号を受け取ることができる。あるいは、制御システムは、発電機の出力に配置された測定装置から上記出力信号を受け取ることもできる。制御システムはまた、エネルギー貯蔵装置から情報（例えば、現充電状態を特定する情報）を受け取ることもできる。例えば、エネルギー貯蔵装置は、電池の現在の電圧を示す電圧センサからの読み取り値を送信してもよく、制御システムは、この読み取り値を用いて現充電状態を判定することができる。あるいは、エネルギー貯蔵装置が現充電状態を直接報告してもよい。

ある実施態様では、制御システムは、他の入力を受け取る。例えば、制御システムは、送電網もしくは発電機から、またはその両方から分配ネットワーク状態情報を受け取ることができる。分配ネットワーク状態情報は、例えば、電圧、電流、有効電力、無効電力及び周波数についての情報を含む。これらの情報は、例えば、送電網に接続されている１つ以上のセンサから得られたものである。

制御システムは、電力変換システムに制御信号を送信して、エネルギー貯蔵装置を充電または放電する。例えば、制御システムは、各電力変換システムに目標有効電力設定（「Ｐコマンド」）及び目標無効電力設定（「Ｑコマンド」）を発行することにより、システム性能仕様を満たすことができる。ランプ速度緩和サービスを提供するために、制御システムは、発電機の電力出力が閾速度よりも速く減少しているとき（例えば、風がないとき）にはエネルギー貯蔵装置を放電し、発電機の電力出力が閾速度よりも速く上昇しているとき（例えば、突風のとき）にはエネルギー貯蔵装置を充電することができる。

制御システムは、目標充電状態（ＳＯＣ）制御ルーチン１１４を実行する。目標ＳＯＣ制御ルーチンの実行時、制御システムは、エネルギー貯蔵装置の現充電状態とエネルギー貯蔵装置の目標充電状態との差分を求める。制御システムは、その差分と発電機のランプ速度に基づき、エネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定する。

ある実施態様では、制御システムは、発電機が第１閾速度を上回る上昇速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定したことに応答してエネルギー貯蔵装置を充電し、発電機が第２閾速度を下回る減少速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定したことに応答してエネルギー貯蔵装置を放電する。制御システムは、エネルギー貯蔵装置の現充電状態がエネルギー貯蔵装置の目標充電状態を下回っているときに、第１閾速度もしくは第２閾速度またはその両方を減少させることができる。また、制御システムは、エネルギー貯蔵装置の現充電状態がエネルギー貯蔵装置の目標充電状態を上回っているときに、第１閾速度もしくは第２閾速度またはその両方を増加させることができる。

制御システムはまた、目標ＳＯＣ変更ルーチン１１６も実行する。目標ＳＯＣ変更ルーチンの実行時、制御システムは、目標ＳＯＣ制御ルーチン１１４の目標ＳＯＣを変更する。制御システムが目標ＳＯＣを変更するときには、現ＳＯＣは、現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分及び目標ＳＯＣ制御ルーチンの状態に応じて、直ちに変化することができるとは限らず、あるいは全く変化できない場合もある。通常、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、最終的には現ＳＯＣが目標ＳＯＣになるべく近くなるようにする。

ある実施態様では、制御システムは、発電機からの出力信号が指定範囲外にあり、あるいは特定期間中に指定範囲外にあることを判定し、出力信号が指定範囲外にあることを判定したことに応答して目標ＳＯＣを変更する。制御システムは、出力信号が第１閾値を下回っていると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を減少させる。制御システムは、出力信号が第２閾値を上回っていると判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の目標充電状態を増加させることができる。

図示の都合上、ある例示的な筋書きを考える。この場合において、発電機は風力発電所であり、エネルギー貯蔵装置の目標ＳＯＣは容量の５０％に初期設定され、エネルギー貯蔵装置の現ＳＯＣは、例えば、エネルギー貯蔵装置に搭載されたセンサによって測定されたように、容量の５０％であるものとする。風がないとき、風力発電所の電力出力は下がる。これに応答して、制御システムは、目標ＳＯＣを容量の４０％に減少させる。一定期間経過後に、エネルギー貯蔵装置の現ＳＯＣは、容量の４０％に低下する。

容量の４０％であるとき、電力管理システムは、風速の急激な上昇に対処するために、より適切な状態になっている。風速が実際に上昇すると、電力管理システムは、エネルギー貯蔵装置を充電することによってランプ速度緩和サービスを提供し、貯蔵装置の現ＳＯＣは、容量の６０％に上昇する。このように特定期間中の風速の上昇に応答して、制御システムは目標ＳＯＣを増加させる（その結果、例えば、風速の減少に対処するために、電力管理システムがより適切な状態になる）。

エネルギー貯蔵装置の容量は、最小定格充電レベル及び最大定格充電レベルによって規定することができるが、これらは必ずしもエネルギー貯蔵装置がとり得る充電レベルの全範囲を記載したものではない。例えば、電池の予測寿命サイクルを潜在的に向上させるために、鉛酸蓄電池の最小定格充電レベルは、実際の最大容量の２０％としてよい。この場合、現ＳＯＣが５０％であれば、それは最小定格充電レベル（２０％）と最大定格充電レベル（１００％）の中点、すなわち６０％を指すことになる。

ある実施態様では、制御システムは、目標ＳＯＣ制御ルーチンを実行する実時間処理システム、及び目標ＳＯＣ変更ルーチンを実行するコントローラによって実装される。このようなコントローラとしては、例えば、プログラマブル・オートメーション・コントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＡＣ）またはプログラマブル・ロジック・コントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＬＣ）がある。制御システムは、１つ以上の光分離式信号調整器（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ：ＯＳＩＣ）を搭載した基板を含むことができる。この信号調整器は、エネルギー貯蔵装置もしくは発電機またはその両方からの信号を調整し、制御システムを電気的損傷から保護するものである。他のある実施態様では、制御システムは、単一のコンピュータシステム上に実装される。

図２は、制御システムによって実行される例示的な目標ＳＯＣ制御ルーチンのいくつかのパラメータを示すチャート２００である。このチャートは、現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分を横軸に、許容ランプ速度制限に対する百分率を縦軸にそれぞれプロットしている。

許容ランプ速度制限に対する百分率は、指定された２種類のランプ速度制限（すなわち、上昇制限及び減少制限）を指す。許容ランプ速度制限は、例えば、送電網事業者、電力購入契約（ｐｏｗｅｒ ｐｕｒｃｈａｓｅ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ：ＰＰＡ）または相互接続契約（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）によって指定することができる。上部線２０２は、エネルギー貯蔵装置を充電するための第１閾値を図示し、下部線２０４は、エネルギー貯蔵装置を放電するための第２閾値を図示する。

動作の際、制御システムは、現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分を求め、さらに発電機の電力出力の変化速度も求める。制御システムは、上記変化速度を許容ランプ速度制限（上昇中ならば上昇制限、あるいは減少中ならば減少制限）で割って、許容ランプ速度制限に対する百分率を求める。

求めた許容ランプ速度制限に対する百分率が、求めた差分における上部線によって与えられる第１閾値よりも大きい場合、制御システムは、エネルギー貯蔵装置を充電することを決定し、電力出力が上昇しているときの速度を抑制する。求めた許容ランプ速度制限に対する百分率が、求めた差分における下部線によって与えられる第２閾値よりも小さい場合、制御システムは、エネルギー貯蔵装置を放電することを決定し、電力出力が減少しているときの速度を抑制する。

図示の都合上、ある例示的な筋書きを考える。この場合において、現ＳＯＣは容量の５０％であり、目標ＳＯＣは容量の５０％である。このときの差分は０％である。第１閾値は上昇制限の１０％であり、第２閾値は減少制限の−１０％である。電力出力が上昇制限の１０％を超えて上昇している場合、制御システムはエネルギー貯蔵装置を充電する。電力出力が減少制限の１０％を超えて減少している場合、制御システムはエネルギー貯蔵装置を放電する。

別の例示的な筋書きを考える。この場合において、現ＳＯＣは容量の４５％であり、目標ＳＯＣは容量の５０％である。このときの差分は−５％である。第１閾値は上昇制限の１０％であり、第２閾値は減少制限の−１００％である。電力出力が上昇制限の１０％を超えて上昇している場合、制御システムはエネルギー貯蔵装置を充電する。電力出力が減少制限を超えて減少している場合、制御システムはエネルギー貯蔵装置を放電する。

図３は、制御システムによって実行される例示的な目標ＳＯＣ変更ルーチンが目標ＳＯＣを変更する場合の例示的な筋書きを示すチャートである。このチャートは、時系列を横軸に、充電容量の割合を縦軸にそれぞれプロットしている。

第１の線３０２は、エネルギー貯蔵装置の現ＳＯＣを図示し、第２の線３０４は、エネルギー貯蔵装置の充放電を制御する目標ＳＯＣ制御ルーチンの目標ＳＯＣを図示する。目標ＳＯＣ変更ルーチンを実行する制御システムは、電力出力が指定範囲外にあり、あるいは特定期間中に指定範囲外にあると判定したことに応答して、いくつかの時点で目標ＳＯＣを変更する。

図示の都合上、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、図２に示した閾値を利用するものとする。さらに、チャートに示した時間中、発電機の電力出力は、図２によって上述した上昇制限の１０％の一定速度で上昇しているものとする。

時刻ｔ０では、現ＳＯＣは容量の５０％であり、目標ＳＯＣは容量の５５％である。現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分は−５％であり、図２を参照すると、許容ランプ速度は上昇制限の１０％である。本実施例では、電力出力が上昇制限の１０％で上昇しており、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、エネルギー貯蔵装置を充電も放電もしない。

時刻ｔ１では、目標ＳＯＣ変更ルーチンは、目標ＳＯＣを容量の４５％に減少させる。現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分は５％であり、図２を参照すると、許容ランプ速度は依然として上昇制限の１０％である。従って、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、エネルギー貯蔵装置を充電も放電もしない。

時刻ｔ２では、目標ＳＯＣ変更ルーチンは、目標ＳＯＣを容量の２０％に減少させる。現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分は３０％であり、図２を参照すると、許容ランプ速度は上昇制限の１００％である。従って、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、エネルギー貯蔵装置を充電も放電もしない。

時刻ｔ３では、目標ＳＯＣ変更ルーチンは、目標ＳＯＣを容量の７５％に増加させる。現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分は−２５％であり、図２を参照すると、許容ランプ速度は上昇制限の０％である。従って、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、エネルギー貯蔵装置を充電する。現ＳＯＣは上昇し始める。

時刻ｔ４では、現ＳＯＣが７０％に到達し、現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分が−５％となる。図２を参照すると、許容ランプ速度制限は１０％であり、本実施例では電力出力が１０％で上昇しているため、目標ＳＯＣ制御ルーチンはエネルギー貯蔵装置の充電を止める。

時刻ｔ５では、目標ＳＯＣ変更ルーチンは、目標ＳＯＣを容量の５０％に減少させる。現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分は２０％であり、図２を参照すると、許容ランプ速度は上昇制限の１０％である。従って、目標ＳＯＣ制御ルーチンは、エネルギー貯蔵装置を充電も放電もしない。

図４は、目標ＳＯＣ制御ルーチンを実行する制御システムによって行われる方法４００のフローチャートである。例えば、制御システムは、図１の目標ＳＯＣ制御ルーチン１１４を実行する図１の制御システム１０４とすることができる。

制御システムは、エネルギー貯蔵装置の現ＳＯＣを受け取る（４０２）。
制御システムは、現ＳＯＣと目標ＳＯＣの差分を求める（４０４）。制御システムは、例えば、発電機または発電機に接続された測定装置から出力信号を受け取る（４０６）。制御システムは、上記差分及び上記出力信号に基づいてエネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定する（４０８）。

図５は、目標ＳＯＣ変更ルーチンを実行する制御システムによって行われる方法５００のフローチャートである。例えば、制御システムは、図１の目標ＳＯＣ変更ルーチン１１６を実行する図１の制御システム１０４とすることができる。

制御システムは、例えば、発電機または発電機に接続された測定装置から出力信号を受け取る（５０２）。制御システムは、上記出力信号が指定範囲外にあり、または特定期間中に指定範囲外にあることを判定する（５０４）。これに応答して、制御システムは、エネルギー貯蔵装置の目標ＳＯＣ及び現ＳＯＣに基づいてエネルギー貯蔵装置を制御する目標ＳＯＣ制御ルーチンの目標ＳＯＣを変更する（５０６）。

本明細書に述べた主題の実施形態及び本明細書に述べた機能的動作は、本明細書に開示された構成及びその構成的な均等物を含むデジタル電子回路、有形に具現化されたコンピュータ・ソフトウェアもしくはファームウェア、コンピュータ・ハードウェア、またはそれらの１つ以上の組み合わせを用いて実装することができる。本明細書に述べた主題の実施形態は、１つ以上のコンピュータ・プログラムとして、例えば、データ処理装置で実行するための（すなわち、データ処理装置の動作を制御するための）有形の非一過性のプログラム記録媒体に符号化されたコンピュータ・プログラム命令の１つ以上のモジュールとして実装することができる。あるいはまたは加えて、プログラム命令は、人工的に生成された伝搬信号上に符号化することができる。このような伝搬信号としては、例えば、機械によって生成された電気的、光学的または電磁的信号があり、これらの信号を生成して情報を符号化することにより、適切な受信装置にその情報を伝送し、データ処理装置によって実行できるようにする。コンピュータ記録媒体は、機械で読み取り可能な記録装置、機械で読み取り可能な記録基体、ランダムアクセスもしくは連続アクセスのメモリ装置またはそれらの１つ以上の組み合わせとすることができる。

コンピュータ・プログラムの実行に適したコンピュータの例としては、汎用もしくは専用またはその両方のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他の種類の中央処理装置が挙げられる。一般に、中央処理装置は、リード・オンリー・メモリもしくはランダム・アクセス・メモリから、またはその両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの必須要素は、命令を処理あるいは実行する中央処理装置、及び命令及びデータを記憶する１つ以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータはまた、データを記録する１つ以上の大容量記録装置（例えば、磁気ディスク、光磁気ディスクもしくは光ディスク）を含み、またはこの大容量記録装置からデータを受け取り、もしくはこれにデータを送るように動作可能に接続され、あるいはその両方の構成をとる。しかしながら、コンピュータはこうした装置を備える必要はない。さらに、コンピュータは、別の装置に組み込むことができる。このような装置としてごく少数の例を挙げると、携帯電話、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、携帯オーディオプレーヤーもしくは携帯ビデオプレーヤー、ゲーム機、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）受信機、または可搬型記憶装置（例えば、ユニバーサル・シリアル・バス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ：ＵＳＢ）用フラッシュドライブ）などがある。

コンピュータ・プログラム命令及びデータの記録に適したコンピュータ読み取り可能な媒体は、全ての形態の不揮発性メモリ、媒体及びメモリ装置を含む。そのような例としては、半導体メモリ装置（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリ装置）；磁気ディスク（例えば、内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスク）；光磁気ディスク；並びにＣＤ−ＲＯＭディスク及びＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどがある。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補われ、あるいはこれに組み込むことができる。

本明細書に述べた工程及び論理フローは、入力データに対して作動し、出力を生成することによって各機能を行うために、１つ以上のコンピュータ・プログラムを実行する１つ以上のプログラム可能なコンピュータによって行うことができる。本工程及び論理フローはまた、装置によって行うこともでき、その装置を専用論理回路として実装することもできる。このような専用論理回路としては、例えば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）などがある。

本明細書は多くの具体的な態様の詳細事項を含むが、それらは、何らかの発明の範囲または特許請求され得るものの範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ特定の発明の特定の実施形態に特有であり得る特徴の説明として解釈されるべきである。個別の実施形態に関連して本明細書に記載された特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実装することもできる。逆に、単一の実施形態に関連して記載された種々の特徴を、複数の実施形態において別々に実装することもでき、あるいは任意の好適な部分的組み合わせで実装することもできる。さらに、各特徴が特定の組み合わせで作用するように上述され、また最初にそのように特許請求され得るとしても、特許請求された組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合において、その組み合わせから除外することができ、特許請求された組み合わせは、部分的組み合わせ、または部分的組み合わせの変形を対象としてよい。

同様に、各動作は図面中で特定の順序で示されているが、これは、所望の結果を達成するために、このような動作が図示された特定の順序もしくは逐次的な順序で実行されること、または、図示された全ての動作が実行されることを必要とするとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスク処理及び並列処理を用いることが好ましい。さらに、上述した本実施形態における種々のシステムモジュール及びシステム構成要素の分離は、このような分離が全ての実施形態で必要とされると理解すべきではなく、記載されたプログラム構成要素及びシステムは、通常、単一のソフトウェア製品に一体化して統合することができ、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化することができることを理解すべきである。

１００・・・発電システム、１０２・・・電力管理システム、１０４・・・制御システム、１１８・・・発電機、１２０・・・電力送電網。

Claims (20)

1. エネルギー貯蔵装置と、
   前記エネルギー貯蔵装置に接続された制御システムと、を含み、
   前記制御システムが、
   前記エネルギー貯蔵装置を充電するのか放電するのかを決定するための制御ルーチンであって、前記エネルギー貯蔵装置の現充電状態と前記エネルギー貯蔵装置の目標充電状態との差分を求めること、発電機の出力を特徴付ける出力信号を受け取ること、並びに前記差分及び前記出力信号に基づいて前記エネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定すること、を含む制御ルーチンを実行し、
   前記出力信号が指定範囲外にあると判定し、
   前記出力信号が前記指定範囲外にあると判定したことに応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を変更するように構成されている、電力管理システム。
2. 前記制御システムが、
   前記出力信号が第１閾値を下回っていると判定し、前記判定に応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を減少させ、
   前記出力信号が第２閾値を上回っていると判定し、前記判定に応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を増加させるように構成されている、請求項１に記載の電力管理システム。
3. 前記制御システムが、
   前記出力信号が特定期間中に指定範囲外にあると判定し、
   前記出力信号が前記特定期間中に前記指定範囲外にあると判定したことに応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を変更するように構成されている、請求項１に記載の電力管理システム。
4. 前記発電機が負荷に間欠電力を供給するように構成されており、前記エネルギー貯蔵装置が、放電時には前記負荷に電力を送り、充電時には前記発電機から電力を取り込むように構成されている、請求項１に記載の電力管理システム。
5. 前記発電機が１つ以上の風車を備え、前記負荷が電力送電網であり、前記エネルギー貯蔵装置が１つ以上の電池を備え、各電池がそれぞれ双方向の電力変換システムに接続されている、請求項４に記載の電力管理システム。
6. 前記出力信号を受信することは、前記発電機、または前記発電機に接続され、前記風車からの平均電力出力または瞬間電力出力を示す測定装置から値を受け取ることを含む、請求項５に記載の電力管理システム。
7. 前記差分及び前記出力信号に基づいて前記エネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定することは、前記発電機が第１閾速度を上回る上昇速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定し、前記判定に応答して前記エネルギー貯蔵装置を充電し、前記発電機が第２閾速度を下回る減少速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定し、前記判定に応答して前記エネルギー貯蔵装置を放電することを含む、請求項１に記載の電力管理システム。
8. 前記制御システムが、前記制御ルーチンの実行時、前記エネルギー貯蔵装置の前記現充電状態が前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を下回っているときに、前記第１閾速度もしくは前記第２閾速度またはその両方を減少させるように構成されている、請求項７に記載の電力管理システム。
9. 前記制御システムが、前記制御ルーチンの実行時、前記エネルギー貯蔵装置の前記現充電状態が前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を上回っているときに、前記第１閾速度もしくは前記第２閾速度またはその両方を増加させるように構成されている、請求項７に記載の電力管理システム。
10. 前記制御システムが前記制御ルーチンを実行するための実時間処理システムを含む、請求項１に記載の電力管理システム。
11. 電力管理システムの制御システムによって行われる方法であって、
    負荷に接続されたエネルギー貯蔵装置を充電するのか放電するのかを決定するための制御ルーチンであって、
    前記エネルギー貯蔵装置の現充電状態と前記エネルギー貯蔵装置の目標充電状態との差分を求めること、
    前記負荷に接続された発電機の出力を特徴付ける出力信号を受け取ること、並びに
    前記差分及び前記出力信号に基づいて前記エネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定すること、を含む制御ルーチンを実行すること、
    前記出力信号が指定範囲外にあると判定すること、並びに
    前記出力信号が前記指定範囲外にあると判定したことに応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を変更すること、を含む方法。
12. 前記出力信号が前記指定範囲外にあると判定すること及び前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を変更することは、
    前記出力信号が第１閾値を下回っていると判定し、前記判定に応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を減少させること、及び
    前記出力信号が第２閾値を上回っていると判定し、前記判定に応答して、前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を増加させることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記出力信号が前記指定範囲外にあると判定することは、前記出力信号が特定期間中に指定範囲外にあると判定することを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記発電機が前記負荷に間欠電力を供給するように構成されており、前記エネルギー貯蔵装置が、放電時には前記負荷に電力を送り、充電時には前記発電機から電力を取り込むように構成されている、請求項１１に記載の方法。
15. 前記発電機が１つ以上の風車を備え、前記負荷が電力送電網であり、前記エネルギー貯蔵装置が１つ以上の電池を備え、各電池がそれぞれ双方向の電力変換システムに接続されている、請求項１４に記載の方法。
16. 前記発電機からの前記出力信号を受け取ることは、前記風車からの平均電力出力または瞬間電力出力を示す値を受け取ることを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記差分及び前記出力信号に基づいて前記エネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定することは、
    前記発電機が第１閾速度を上回る上昇速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定し、前記判定に応答して前記エネルギー貯蔵装置を充電すること、及び
    前記発電機が第２閾速度を下回る減少速度で電力を生成していることを出力信号が示していると判定し、前記判定に応答して前記エネルギー貯蔵装置を放電することを含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記エネルギー貯蔵装置の前記現充電状態が前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を下回っているときに、前記第１閾速度もしくは前記第２閾速度またはその両方を減少させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記エネルギー貯蔵装置の前記現充電状態が前記エネルギー貯蔵装置の前記目標充電状態を上回っているときに、前記第１閾速度もしくは前記第２閾速度またはその両方を増加させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 電力管理システムの第１制御システムによって行われる方法であって、
    負荷に接続された発電機の出力を特徴付ける出力信号を受け取ること、
    前記出力信号が指定範囲外にあると判定すること、及び
    出力信号が指定範囲外にあることを判定したことに応答して、エネルギー貯蔵装置の第２制御システムに変更済みの目標充電状態を送ることを含み、
    前記第２制御システムが、
    前記負荷に接続された前記エネルギー貯蔵装置を充電するのか放電するのかを判定するための制御ルーチンであって、
    前記エネルギー貯蔵装置の現充電状態と前記エネルギー貯蔵装置の前記変更済みの目標充電状態との差分を求めること、
    前記負荷に接続された発電機から出力信号を受け取ること、並びに
    前記差分及び前記出力信号に基づいて前記エネルギー貯蔵装置を充電または放電することを決定すること、を含む制御ルーチンを実行している方法。

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