JP2018102109A - エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充放電指令値を補正するための充放電効率値をリアルタイムで更新することができる、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置を提供する。【解決手段】本発明は、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置に係り、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置は、予め設定された更新周期の間にエネルギー貯蔵システムに入力されたｎ個（ここで、ｎは自然数）の充放電指令値と、予め設定された更新周期のスタート時点からエネルギー貯蔵システムで測定されたｎ＋ｋ個（ここで、ｋは自然数）の充放電電力値間の相関係数を算出する相関係数算出部、相関係数に基づいてｎ＋ｋ個の充放電電力値の中でｎ個の充放電指令値に対応するｎ個の充放電電力値を選別する選別部、及びｎ個の充放電指令値と選別されたｎ個の充放電電力値を利用して算出されるｎ個の充放電効率値をｎ個の充放電指令値が含まれた電力区間の充放電効率値に更新する更新部を含むことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置に係り、より詳細には、エネルギー貯蔵システムに印加される充放電指令値を補正するための充放電効率値を、リアルタイムで更新するためのエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置に関するものである。

エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）は、生産された電力を発電所、変電所及び送電線などを含むそれぞれの連係システムに貯蔵した後、電力が必要な時期に選択的、効率的に使用してエネルギー効率を高めるシステムである。

ＥＳＳは、時間帯及び季節別に変動が大きい電気負荷を平準化させて全般的な負荷率を向上させる場合、発電単価を下げることができ、電力設備の増設に必要な投資費と運転費などを節減することができるので、電気料金を引き下げてエネルギーを節約することができる。

このようなＥＳＳは、電力系統で発電、送配電、需用家に設けられて利用されているし、周波数調整（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｆｕｌａｔｉｏｎ）、新再生エネルギーを利用した発電機の出力安定化、ピーク負荷低減（Ｐｅａｋ Ｓｈａｖｉｎｇ）、負荷平準化（Ｌｏａｄ Ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、非常電源などの機能として使われている。

ＥＳＳは、貯蔵方式によって大きく物理的エネルギー貯蔵と化学的エネルギー貯蔵に分けられる。物理的エネルギー貯蔵としては、揚水発電、圧縮空気貯蔵、弾み車などを利用した方法があり、化学的エネルギー貯蔵としてはリチウムイオンバッテリー、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池などを利用する方法がある。

図１は従来のＥＳＳで電力を充放電する過程を図示したフローチャートである。

図１を参照すれば、ＥＳＳに電力を充電したり、ＥＳＳに貯蔵された電力を出力する場合、ＥＳＳに求められる充放電の目標値が含まれた電力区間を確認する（Ｓ１）。

このとき、ＥＳＳの運転環境、ＥＳＳに含まれた二次電池の劣化、系統電力の電力状態などの多様な条件によって、外部からＥＳＳに要求される充放電目標値と同じ充放電指令値をＥＳＳに入力する場合、入力された充放電指令値と相違する充放電電力が出力または充電される。

これによって、従来のＥＳＳは充放電目標値の電力区間ごとに充放電指令値を修正するための充放電効率値を設定して貯蔵する。以後、従来のＥＳＳはＳ１段階で確認された充放電目標値が含まれた電力区間の充放電効率値を利用して充放電指令値を算出する（Ｓ２）。

次に、従来のＥＳＳは算出された充放電指令値に対応して電力を充電したり、貯蔵された電力を出力する（Ｓ３）。

しかし、従来のＥＳＳは運転初期に設定された充放電効率値を更新せずに持続的に使うことで、ＥＳＳの内部に含まれた二次電池の劣化のような運転環境が変化することにより、充放電指令値と実際ＥＳＳで充電又は放電される電力間の誤差が増加する問題点がある。

本発明は、予め設定された更新周期の間、エネルギー貯蔵システムに入力されたｎ個（ここで、ｎは自然数）の充放電指令値と、予め設定された更新周期のスタート時点からエネルギー貯蔵システムで測定されたｎ＋ｋ個（ここで、ｋは自然数）の充放電電力値の間の相関係数を算出し、算出された相関係数に基づいてｎ個の充放電指令値と対応するｎ個の充放電電力値を選別して、電力区間ごとに設定された充放電効率値をｎ個の充放電電力値から算出されたｎ個の充放電効率値に更新することにより、充放電指令値を補正するための充放電効率値をリアルタイムで更新することができる、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解されることができ、本発明の実施形態によってもっと明らかに理解できる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現されてもよいことが容易に分かる。

このような目的を達成するためのエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置は、予め設定された更新周期の間にエネルギー貯蔵システムに入力されたｎ個（ここで、ｎは自然数）の充放電指令値と、予め設定された更新周期のスタート時点からエネルギー貯蔵システムで測定されたｎ＋ｋ個（ここで、ｋは自然数）の充放電電力値の間の相関係数を算出する相関係数算出部、相関係数に基づいてｎ＋ｋ個の充放電電力値の中でｎ個の充放電指令値に対応するｎ個の充放電電力値を選別する選別部、及びｎ個の充放電指令値と選別されたｎ個の充放電電力値を利用して算出されるｎ個の充放電効率値をｎ個の充放電指令値が含まれた電力区間の充放電効率値に更新する更新部を含むことを特徴とする。

前述のような本発明によると、予め設定された更新周期の間にエネルギー貯蔵システムに入力されたｎ個（ここで、ｎは自然数）の充放電指令値と、予め設定された更新周期のスタート時点からエネルギー貯蔵システムで測定されたｎ＋ｋ個（ここで、ｋは自然数）の充放電電力値の間の相関係数を算出し、算出された相関係数に基づいてｎ個の充放電指令値と対応するｎ個の充放電電力値を選別し、電力区間ごとに設定された充放電効率値をｎ個の充放電電力値から算出されたｎ個の充放電効率値に更新することにより、充放電指令値を補正するための充放電効率値をリアルタイムで更新することができる効果がある。

また、運転環境が変化することにつれて発生する充放電指令値と、実際ＥＳＳで充電又は放電される電力間の誤差を減少させることができるし、管理者に正確な充放電効率値を把握させることで、エネルギー貯蔵システム管理の効率を改善させることができる。

従来のＥＳＳで電力を充放電する過程を図示したフローチャート。 本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置の具体的な構成を図示した図面。 本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置の貯蔵部に貯蔵されたｎ個の充放電指令値とｎ＋ｋ個の充放電電力値を図示した図面。 本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置から更新された充放電効率値を電力区間ごとに図示した図面。

前述した目的、特徴及び長所は、添付された図面を参照して詳細に後述し、これによって本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたり、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすることがあると判断される場合は、詳細な説明を省略する。以下、添付図面を参照して本発明による望ましい実施形態を詳しく説明する。図面で同じ参照符号は、同一または類似の構成要素を示すものとして使われる。

図２は本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置１００の具体的な構成を図示した図面である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置１００は、貯蔵部１１０、相関係数算出部１２０、選別部１３０、効率値算出部１４０、更新部１５０を含んでもよい。図２に図示されたエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置１００は一実施形態によるもので、その構成要素が図２に図示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて一部の構成要素が付加、変更または削除されてもよい。

図３は本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置１００の貯蔵部１１０に貯蔵されたｎ個の充放電指令値とｎ＋ｋ個の充放電電力値を図示した図面である。

図３をさらに参照すれば、貯蔵部１１０は予め設定された更新周期の間にエネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ、１０）に入力されたｎ個（ここで、ｎは自然数）の充放電指令値を貯蔵する役割をすることができる。

ここで、充放電指令値はＥＳＳ１０から放電されたり、ＥＳＳ１０に充電される電力量を設定する電力値であってもよい。

貯蔵部１１０に貯蔵される充放電指令値の個数であるｎ個は、ＥＳＳ１０の運転環境によって異なってもよい。

このために、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置１００は、ＥＳＳ１０の充放電を制御する制御部からＥＳＳ１０に入力される充放電指令値を受信することができる。

一方、貯蔵部１１０は予め設定された更新周期のスタート時点からＥＳＳ１０で測定されたｎ＋ｋ個（ここで、ｋは自然数）の充放電電力値を貯蔵する役割をすることができる。

ここで、充放電電力値はＥＳＳ１０から放電されたり、ＥＳＳ１０に充電される電力量を実際に測定した電力値であってもよい。

このために、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置１００は、ＥＳＳ１０の充放電電力を測定する電力測定部から充放電電力値を受信することができる。

すなわち、貯蔵部１１０は予め設定された更新周期の間にｎ個の充放電指令値を貯蔵するとともに、予め設定された更新周期のスタート時点から貯蔵される充放電電力値の個数がｎ＋ｋ個になるまで充放電電力値を貯蔵することができる。

したがって、貯蔵部１１０は充放電指令値より充放電電力値をさらにｋ個貯蔵することができる。

ここで、貯蔵部１１０が充放電指令値より充放電電力値をさらにｋ個貯蔵する理由は、充放電指令値がＥＳＳ１０に入力される際に発生する通信遅延時間後に入力された充放電指令値に対応する充放電電力値がＥＳＳ１０から測定されるためである。

これによって、図３に図示されたように、１番充放電指令値Ｃ１に対応する充放電電力値は、１番充放電電力値Ｍ１ではなく、１番充放電指令値Ｃ１が入力された時点から通信遅延時間後に測定された３番充放電電力値Ｍ３であってもよい。

したがって、貯蔵部１１０はＥＳＳ１０に入力されたｎ個の充放電指令値に対応する充放電電力値を貯蔵するために、充放電電力値をｎ＋ｋ個貯蔵することができる。

相関係数算出部１２０は、貯蔵部１１０に貯蔵されたｎ個の充放電指令値とｎ＋ｋ個の充放電電力値の間の相関係数を算出する役割をすることができる。

より具体的に、相関係数算出部１２０はｎ＋ｋ個の充放電電力値を測定された時点順にｎ個ずつ分割し、ｎ個の充放電指令値と前記分割されたｎ個の充放電電力値の間の相関係数を算出することができる。

例えば、相関係数算出部１２０は、ｋが２である場合、ｎ＋ｋ個の充放電電力値を１番ないしｎ番、２番ないしｎ＋１番、３番ないしｎ＋２番に分割することができる。

以後、相関係数算出部１２０は、１番ないしｎ番の充放電電力値、２番ないしｎ＋１番の充放電電力値、３番ないしｎ＋２番の充放電電力値のそれぞれと、ｎ個の充放電指令値の間の相関係数を算出することができる。

これによって、相関係数算出部１２０は、下記表１のように、１番ないしｎ番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数、２番ないしｎ＋１番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数、３番ないしｎ＋２番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数を算出することができる。

このとき、相関係数算出部１２０は、下記数式１を利用して相関係数を算出することができる。

ここで、ＲＣＭ,ｙは相関係数、Ｃxは充放電指令値、ＡＣ,ｙは充放電指令値の平均値、Ｍｘ＋ｙは充放電電力値、ＡＭ,ｙは充放電電力値の平均値、ＳＣ,ｙは充放電指令値の標準偏差、ＳＭ,ｙは充放電電力値の標準偏差、ｙは０ないしｋである。

選別部１３０は、相関係数算出部１２０から算出された相関係数に基づいて、ｎ＋ｋ個の充放電電力値の中でｎ個の充放電指令値に対応するｎ個の充放電電力値を選別する役割をする。

より具体的に、選別部１３０はｎ＋ｋ個の充放電電力値の中でｎ個の充放電指令値と最も大きい相関係数が算出されるｎ個の充放電電力値を選別することができる。

前述したように、ｋが２である場合、相関係数算出部１２０から１番ないしｎ番の充放電電力値、２番ないしｎ＋１番の充放電電力値、３番ないしｎ＋２番の充放電電力値それぞれと、ｎ個の充放電指令値の間の相関係数が算出される。

このとき、選別部１３０は１番ないしｎ番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数、２番ないしｎ＋１番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数、３番ないしｎ＋２番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数それぞれの大小を比べて、最も大きい相関係数を選別することができる。

以後、３番ないしｎ＋２番の充放電電力値とｎ個の充放電指令値の間の相関係数が最も大きい相関係数として選別された場合、選別部１３０は３番ないしｎ＋２番の充放電電力値をｎ個の充放電指令値に対応する充放電電力値として選別することができる。

一方、選別部１３０は、選別されたｎ個の充放電電力値の中で最も早く測定された充放電電力値の測定時点と、ｎ個の充放電指令値の中で最も早く入力された充放電指令値の入力時点間の時間差を通信遅延時間として算出することができる。

効率値算出部１４０は、ｎ個の充放電指令値と、選別部１３０から選別されたｎ個の充放電電力値の間の割合をｎ個の充放電効率値として算出する役割をすることができる。

例えば、効率値算出部１４０は、選別部１３０からｎ＋ｋ個の充放電電力値の中で３番ないしｎ＋２番の充放電電力値がｎ個の充放電指令値に対応するものとして選別された場合、下記表２のように、ｎ個の充放電指令値と３番ないしｎ＋２番の充放電電力値の間の割合をｎ個の充放電効率値として算出することができる。

このとき、効率値算出部１４０は、下記数式２を利用してエネルギー貯蔵システムの充放電効率値を更新することができる。

ここで、Ｅｎは充放電効率値、Ｍｎは充放電電力値、Ｃｎは充放電指令値である。

更新部１５０は電力区間ごとに設定された充放電効率値を効率値算出部１４０から算出されたｎ個の充放電効率値に更新する役割をすることができる。

例えば、下記表３と図４のように、貯蔵部１１０には０．２ＭＷごとに設定された充放電効率値が貯蔵されている場合、更新部１５０はｎ個の充放電効率値を算出するのに用いられたｎ個の充放電指令値が含まれる電力区間の充放電効率値を算出部１４０から算出された充放電効率値に更新することができる。

すなわち、効率値算出部１４０から算出された１番充放電効率値が３０％で、１番充放電効率値を算出するのに用いられた１番充放電指令値が０．１５ＭＷである場合、更新部１５０は１番充放電指令値０．１５ＭＷが含まれる電力区間の充放電効率である３５％を３２％に更新することができる。

これによって、更新部１５０は予め設定された充放電効率値を効率値算出部１４０から算出された充放電効率値に更新することで、ＥＳＳに要求される充放電目標値に近い電力が充放電されるよう、充放電指令値の正確性を向上させることができる。

また、運転環境が変化することによって発生する充放電指令値と、実際ＥＳＳで充電又は放電される電力間の誤差を減少させることができ、管理者に正確な充放電効率値を把握させることで、エネルギー貯蔵システム管理の効率を改善させることができる。
前述した本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって本発明の技術的思想を脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能なので、前述した実施形態及び添付図面によって限定されるものではない。

Claims (7)

1. 充放電効率値を更新するエネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）の充放電効率値更新装置において、
   予め設定された更新周期の間に前記ＥＳＳに入力されたｎ個（ここで、ｎは自然数）の充放電指令値と、前記予め設定された更新周期のスタート時点から前記ＥＳＳで測定されたｎ+ｋ個（ここで、ｋは自然数）の充放電電力値の間の相関係数を算出する相関係数算出部；
   前記相関係数に基づいて、前記ｎ+ｋ個の充放電電力値の中で前記ｎ個の充放電指令値に対応するｎ個の充放電電力値を選別する選別部；及び
   電力区間ごとに設定された充放電効率値を前記ｎ個の充放電指令値と前記選別されたｎ個の充放電電力値を利用して算出されるｎ個の充放電効率値に更新する更新部を含む、エネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
2. 前記相関係数算出部は、
   前記ｎ+ｋ個の充放電電力値を測定された時点順にｎ個ずつ分割し、前記ｎ個の充放電指令値と前記分割されたｎ個の充放電電力値の間の相関係数を算出する、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
3. 前記相関係数算出部は、
   下記数式１を利用して前記相関係数を算出する、請求項１及び請求項２に記載のエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
   ここで、ＲＣＭ,ｙは前記相関係数、Ｃxは前記充放電指令値、ＡＣ,ｙは前記充放電指令値の平均値、Ｍｘ+ｙは前記充放電電力値、ＡＭ,ｙは前記充放電電力値の平均値、前記ＳＣ,ｙは前記充放電指令値の標準偏差、ＳＭ,ｙは前記充放電電力値の標準偏差、前記ｙは０ないしｋである。
4. 前記選別部は、
   前記ｎ+ｋ個の充放電電力値の中で前記ｎ個の充放電指令値と最も大きい相関係数が算出されるｎ個の充放電電力値を選別する、請求項１ないし請求項３に記載のエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
5. 前記選別部は、
   前記選別されたｎ個の充放電電力値の中で最も早く測定された充放電電力値の測定時点と、前記ｎ個の充放電指令値の中で最も早く入力された充放電指令値の入力時点間の時間差を通信遅延時間として算出する、請求項１ないし請求項３に記載のエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
6. 前記ｎ個の充放電指令値と前記選別されたｎ個の充放電電力値の間の割合を前記ｎ個の充放電効率値として算出する効率値算出部をさらに含む、請求項１ないし請求項５に記載のエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
7. 前記効率値算出部は、
   下記数式２を利用して前記ｎ個の充放電効率値を算出する、請求項６に記載のエネルギー貯蔵システムの充放電効率値更新装置。
   ここで、Ｅｎは前記充放電効率値、Ｍｎは前記充放電電力値、Ｃｎは前記充放電指令値である。