JP2019198149A - 複合型蓄電貯蔵システムおよび電力貯蔵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合型蓄電貯蔵システムにおいて、高エネルギー密度での蓄電と、高出力密度での蓄電を両立して効率よくできるようにする。【解決手段】電力系統９０または負荷装置に対してインバータを介して接続された第１蓄電装置１１ａと、電力系統または負荷装置に対してインバータを介して接続され、第１蓄電装置よりも充放電電力を大きく変更することが可能な第２蓄電装置１１ｂと、両蓄電装置の充放電を制御する制御装置１３とを備える。制御装置１３は、電力系統または負荷装置に対する充放電指令に基づいた第１の電力の充電または放電を、第１蓄電装置１１ａに指示する。また、充放電指令と第１の電力との差分の第２の電力の充電または放電を、第２蓄電装置１１ｂに短い周期で指示する。【選択図】図１

Description

本発明は、複合型蓄電貯蔵システムおよび電力貯蔵方法に関する。

現在、電力会社により供給される電力の多くは、石油や石炭などの化石燃料を燃焼させ、高温・高圧の蒸気を発生させて、蒸気タービンを回転させることによって発電されている。しかし近年、環境への配慮から、自然エネルギーを利用した発電システム（太陽光発電、風力発電等）が増加している。

自然エネルギーを利用した発電システムの場合、発電状況が不安定なケースが多く、蓄電池を電源に接続して、電力系統に出力する電力を平滑化することが行われている。すなわち、自然エネルギーを用いて発電するシステムに対して、複数の蓄電池が複数直並列に接続されている大型の電池システムを併設することで、電力系統に出力する電力を平滑化することが行われている。

複数の蓄電池を接続する場合には、容量が大きく出力が小さい容量型の電池群と、容量型蓄電装置に比べ容量に対する出力（出力／容量）の値が高いパワー型の電池群を並列に接続し、２種類の電池群を適切に組み合わせて使用する電池複合システムが開発されている。例えば特許文献１には、容量が大きく出力が小さい容量型の電池群と、容量に対する出力（出力／容量）の値が高いパワー型の電池群を並列に接続し、アプリケーションに最適な出力容量比のシステムを提供する電池複合システムが開示されている。

また、特許文献２には、第１蓄電装置と第２蓄電装置とを互いに並列に接続し、給電要求および蓄電要求に応じて第１蓄電装置を放電または充電させ、第１蓄電装置の残存容量に応じて第２蓄電装置を放電または充電させる電力貯蔵システムが開示されている。
特許文献２に記載されるように、２組の蓄電装置を制御することにより、蓄電装置のＳＯＣ(State of charge：充電容量に対する充電残量の比率)を適切に調整することができる。

特許第５８８７４３１号公報 特開２０１７−１３９８４３号公報

特許文献１に記載されている電池複合システムでは、電池複合システムに対する充放電指令を複数の蓄電池に電力分配するため、充放電指令が充電または放電に偏ると容量の小さい電池のＳＯＣが上限または下限に達してしまい、設備利用率が低下する可能性がある。

一方、特許文献２に記載されている電力貯蔵システムは、電力貯蔵システムが、ＤＣ／ＡＣインバータを介して外部と接続される構成になっており、そのＤＣ／ＡＣインバータに、各蓄電装置が並列に接続されている。そのため、蓄電システムの外部に対する最大出力は固定であり、蓄電装置の構成変更も容易ではない。また、第２蓄電装置は、第１蓄電装置のＳＯＣが設定範囲外のときのみ動作するため、システム全体としての設備利用率が低くなる場合がある。よって、従来の電力貯蔵を行う複合システムは、システムの利用状態が必ずしも最適であるとは言えず、改善の余地があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、高エネルギー密度での蓄電と、高出力密度での蓄電を両立させて、効率よく蓄電できる複合型蓄電貯蔵システムおよび電力貯蔵方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電力系統または負荷装置に対してインバータを介して接続された第１蓄電装置と、電力系統または負荷装置に対してインバータを介して接続され、第１蓄電装置よりも充放電電力を大きく変更することが可能な第２蓄電装置と、電力系統または負荷装置に対する充放電指令に基づいた第１の電力の充電または放電を、第１蓄電装置に指示すると共に、第１蓄電装置への指示よりも短い周期で、充放電指令と第１の電力との差分の第２の電力の充電または放電を、第２蓄電装置に指示する制御装置と、を備える。

本発明によれば、複数の蓄電装置の組み合わせで、それぞれの蓄電装置の能力を生かした適切な充放電制御が可能になる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態例による複合型蓄電貯蔵システムの構成図である。 本発明の一実施の形態例による制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態例による容量型蓄電装置の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態例によるパワー型蓄電装置の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態例による充放電指令と、容量型蓄電装置の充放電パターンの例を示す特性図である。 図５の例の充放電指令に、さらにパワー型蓄電装置の充放電パターンを加えて示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による放電指令に対する容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の充放電パターン（例１）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による放電指令に対する容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の充放電パターン（例２）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による放電指令に対する容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の充放電パターン（例３）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による充電指令に対する容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の充放電パターン（例１）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による充電指令に対する容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の充放電パターン（例２）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による充電指令に対する容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の充放電パターン（例３）を示す特性図である。 本発明の一実施の形態の変形例による複合型蓄電貯蔵システムの構成図である。

以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する。）について、添付図面を参照して詳細に説明する。
［１．複合型蓄電貯蔵システムの構成］
図１は、本例の複合型蓄電貯蔵システム１０の全体構成例を示す。
複合型蓄電貯蔵システム１０は、電力系統９０に接続されている。複合型蓄電貯蔵システム１０は、第１蓄電装置１１ａ、第２蓄電装置１１ｂ、・・・、第ｎ蓄電装置１１ｎのｎ台の蓄電装置を備える（ｎは２以上の整数）。複数台の蓄電装置１１ａ〜１１ｎは、それぞれ個別に電力変換器であるＤＣ／ＡＣインバータ１２ａ〜１２ｎを介して、電力系統９０に接続される。

それぞれの蓄電装置１１ａ〜１１ｎでの充電および放電は、制御装置１３により制御される。本例の場合には、それぞれの蓄電装置１１ａ〜１１ｎに適した状態で、個別に充電や放電を制御する処理が行われる。制御装置１３には、電力系統９０の監視装置（不図示）から、充電または放電の電力を示す充放電指令が伝送され、合計の放電電力または充電電力が充放電指令で指示された電力となるように、制御装置１３によって各蓄電装置１１ａ〜１１ｎの充電または放電が制御される。制御装置１３による充放電の制御の詳細については後述する。

なお、図１では、複合型蓄電貯蔵システム１０を電力系統９０に接続する例を示すが、電力系統９０の代わりに、複合型蓄電貯蔵システム１０を負荷装置（不図示）に接続するシステムとしてもよい。負荷装置に複合型蓄電貯蔵システム１０が接続される場合には、負荷装置から制御装置１３に充放電指令が伝送される。

複数台の蓄電装置１１ａ〜１１ｎの内の一部の蓄電装置は、容量型蓄電装置で構成され、残りの蓄電装置は、パワー型蓄電装置で構成される。
容量型蓄電装置は、パワー型蓄電装置が備える蓄電素子よりも、エネルギー密度が高い蓄電素子を使った蓄電装置である。容量型蓄電装置が備える蓄電素子としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などがある。
パワー型蓄電装置は、容量型蓄電装置が備える蓄電素子よりも、出力密度が高く出力の比較的急激な変動に耐える蓄電素子を使った蓄電装置である。パワー型蓄電装置が備える蓄電素子としては、例えば、キャパシタ、リチウムイオン電池などがある。キャパシタには、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタがある。

なお、上述したように容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置は、それぞれの目的に合致した蓄電素子を使用するのが一般的であるが、容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置とで同一構成の蓄電素子の構成を使用することも可能である。すなわち、容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置との双方で、同一の構成や特性の蓄電素子を使用した上で、容量型蓄電装置として使用する場合には、制御装置１３は、蓄電素子の容量が有効活用されるように、出力の急激な変動を避けた充放電制御を行う。一方、パワー型蓄電装置として使用する場合には、制御装置１３は、充放電電力の急激な変動を許容した充放電制御を行う。但し、このように同一の特性の蓄電素子を充放電制御の変更で容量型とパワー型に設定した場合、パワー型として使用される蓄電素子は、容量型として使用される蓄電素子よりも早く劣化する可能性がある。

［２．ハードウェア構成例］
図２は、制御装置１３をコンピュータで構成した場合のハードウェア構成例を示す。
図２に示すコンピュータは、バス８にそれぞれ接続されたＣＰＵ（Control Processing Unit：中央処理装置）１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２、およびＲＡＭ（Random Access Memory３）を備える。さらに、コンピュータは、記憶装置４、操作部５、表示部６、および通信インターフェース７を備える。

ＣＰＵ１は、制御装置１３が行う機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ２から読み出して実行する演算処理部である。
ＲＡＭ３には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。制御装置１３による制御処理の実行は、主にＣＰＵ１がプログラムコードを実行することにより実現される。

操作部５には、例えば、キーボード、マウスなどが用いられ、作業者は操作部５を用いて所定の入力を行う。
表示部６は、例えば、液晶ディスプレイモニタであり、この表示部６によりコンピュータで実行される制御処理の結果が作業者に表示される。但し、図２に示すようにコンピュータが操作部５や表示部６を備えるのは一例であり、本例のコンピュータは、操作部５および表示部６のいずれか一方、または双方を備えない構成としてもよい。

記憶装置４には、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの大容量データ記憶媒体が用いられる。記憶装置４には、制御処理を行うプログラムや、各蓄電装置１１ａ〜１１ｎの充放電の履歴などが記録される。
通信インターフェース７には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）などが用いられる。通信インターフェース７は、端子が接続されたＬＡＮ（Local Area Network）、専用線などを介して外部と各種データの送受信を行う。例えば、通信インターフェース７が、電力系統９０の監視装置から伝送された充放電指令を受信する。

なお、制御装置１３をコンピュータで構成するのは一例であり、コンピュータ以外のその他の装置で構成してもよい。例えば、制御装置１３が行う機能の一部または全部が、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現してもよい。
また、複数の蓄電装置１１ａ〜１１ｎを、１つの制御装置１３が集中制御する代わりに、それぞれの蓄電装置１１ａ〜１１ｎごとに個別に制御装置を設けて、その個別の制御装置が互いに協働して分散制御を行うようにしてもよい。

［３．充放電の制御処理］
次に、制御装置１３が各蓄電装置１１ａ〜１１ｎの充放電を制御する処理について説明する。
ここでは説明を簡単にするために、複合型蓄電貯蔵システム１０が第１蓄電装置１１ａと第２蓄電装置１１ｂとで構成され、第１蓄電装置１１ａが容量型蓄電装置であり、第２蓄電装置１１ｂがパワー型蓄電装置とする。
まず、制御装置１３は、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）を制御する周期Ｔａと、第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）を制御する周期Ｔｂを設定する。第１蓄電装置１１ａを制御する周期Ｔａは、例えば数分から数十分程度（例えば３０分程度）の比較的長い周期に設定される。したがって、第１蓄電装置１１ａの放電電力や放電電力は、周期Ｔａごとに変化するパルス状の電力変化になる。

また、第２蓄電装置１１ｂを制御する周期Ｔｂは、第１蓄電装置１１ａを制御する周期Ｔａよりも短い周期、例えば１分や数十秒などの短い周期に設定される。この第２蓄電装置１１ｂを制御する周期Ｔｂは、外部（電力系統９０側）から充放電指令が伝送される周期と一致させてもよい。あるいは、外部から充放電指令が不定期に随時伝送される場合には、充放電指令を受信する時点を、周期Ｔｂだけ経過したタイミングに設定してもよい。すなわち、周期Ｔｂは、等間隔の一定周期である必要はなく、周期Ｔａに比べて十分に短い周期であればよい。周期Ｔｂが１分などのある程度の時間を持つ場合には、第２蓄電装置１１ｂの放電電力や放電電力についても、周期Ｔｂごとに変化するパルス状の電力変化になるが、周期Ｔｂが数秒などの比較的短い周期である場合にはほぼ連続的な電力変化になる。

図３は、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）の制御処理を示すフローチャートである。
制御装置１３は、第１蓄電装置１１ａの充放電電力を前回設定してから、周期Ｔａの時間だけ経過したか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、周期Ｔａに相当する時間に到達していない場合（ステップＳ１１のＮｏ）、制御装置１３は、ステップＳ１１の判断を繰り返す。

そして、ステップＳ１１の判断で、周期Ｔａに到達したと判断したとき（ステップＳ１１のＹｅｓ）、制御装置１３は、外部から指示された充放電指令の電力（Ｐａ）に基づいて、第１蓄電装置１１ａの充電または放電の電力（Ｐｘ）を設定する（ステップＳ１２）。制御装置１３は、この設定した電力（Ｐｘ）の充電または放電を第１蓄電装置１１ａに指示し、ステップＳ１１の判断に戻る。

充放電指令で指示された電力（Ｐａ）と、第１蓄電装置１１ａで実行される充電または放電の電力（Ｐｘ）は、同じ電力値に設定してもよいが、第１蓄電装置１１ａのその時点での充電率（ＳＯＣ：State. Of Charge）に基づいて、変更してもよい。例えば、指示された電力（Ｐａ）が放電電力であり、第１蓄電装置１１ａの充電率（ＳＯＣ）が低く、かつ第２蓄電装置１１ｂの充電率（ＳＯＣ）が高い場合、制御装置１３は、指示された電力（Ｐｘ）よりも放電の電力（Ｐｘ）を小さく設定する。逆に、制御装置１３は、指示された電力（Ｐａ）よりも放電の電力（Ｐｘ）を大きく設定する場合もある。
指示された電力（Ｐａ）が充電電力である場合にも、制御装置１３は、指示された電力（Ｐａ）よりも充電の電力（Ｐｘ）を小さく設定するケースと、指示された電力（Ｐａ）よりも充電の電力（Ｐｘ）を大きく設定するケースがある。

図４は、第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）の制御処理を示すフローチャートである。
制御装置１３は、第２蓄電装置１１ｂの充放電電力を前回設定してから、周期Ｔｂの時間だけ経過したか否かを判断する（ステップＳ２１）。第２蓄電装置１１ｂを制御する周期Ｔｂは、既に説明したように、第１蓄電装置１１ａを制御する周期Ｔａよりも短い時間である。
ここで、周期Ｔｂに相当する時間に到達していない場合（ステップＳ２１のＮｏ）、制御装置１３は、ステップＳ２１の判断を繰り返す。

そして、ステップＳ２１の判断で、周期Ｔｂに到達したと判断したとき（ステップＳ２１のＹｅｓ）、制御装置１３は、外部から指示された現在の充放電指令の電力（Ｐａ）と、現在設定中の第１蓄電装置１１ａの充電または放電の電力（Ｐｘ）との差がどの程度であるかを判断する（ステップＳ２２）。

ここで、制御装置１３は、判断した差が予め設定された閾値を超えているか否か、そして、差分の調整が必要か否かを判断する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３の判断で差分の調整が必要でない場合には（ステップＳ２３のＮｏ）、制御装置１３は、第２蓄電装置１１ｂに対して充放電を指示せずにステップＳ２１の判断に戻る。

一方、ステップＳ２３で差分の調整が必要と判断したとき（ステップＳ２３のＹｅｓ）、制御装置１３は、差分の調整が充電か放電かを判断する（ステップＳ２４）。
ここで、充電による調整が必要と判断したとき（ステップＳ２４の［充電側］）、制御装置１３は、充放電指令の電力（Ｐａ）と、第１蓄電装置１１ａで実行中の電力（Ｐｘ）との差分の充電電力（Ｐｙ）を、第２蓄電装置１１ｂに対して指示する（ステップＳ２５）。

また、ステップＳ２４において、放電による調整が必要と判断したとき（ステップＳ２４の［放電側］）、制御装置１３は、充放電指令の電力（Ｐａ）と、第１蓄電装置１１ａで実行中の電力（Ｐｘ）との差分の放電電力（Ｐｙ）を、第２蓄電装置１１ｂに対して指示する（ステップＳ２６）。
制御装置１３は、ステップＳ２５またはＳ２６の指示を第２蓄電装置１１ｂに対して該当する充電または放電を指示した後、ステップＳ２１の判断に戻る。

［４．充放電制御の例］
次に、図５〜図１２を参照して、充放電を制御する具体的な例を説明する。
図５は、外部から入力した充放電指令Ｐ１に基づいて、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）の充放電を設定した状態を示す。
図６は、第１蓄電装置１１ａの充放電を図５に示すように設定した状態で、さらに第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）の充放電を設定した状態を示す。
図５および図６の横軸は時間、縦軸は放電の電力値（＋方向）または充電の電力値（−方向）を示す。図５に示すタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・は、周期Ｔａごとに到達する、第１蓄電装置１１ａの充放電電力を設定するタイミングである。

まず、図５を参照して、第１蓄電装置１１ａの充放電について説明する。図５に示すように、充放電指令Ｐ１で示される電力は、放電状態と充電状態との間で随時変化している。
図５の例では、制御装置１３は、第１蓄電装置１１ａに対して、タイミングｔ２で所定の電力値Ｐ１（ａ）の放電を指示し、さらに次のタイミングｔ３で、より大きな電力値Ｐ１（ｂ）の放電を指示する。また、制御装置１３は、第１蓄電装置１１ａに対して、タイミングｔ４で電力値Ｐ１（ｃ）の充電を指示し、タイミングｔ５で電力値Ｐ１（ｄ）の充電を指示し、さらに、タイミングｔ６で電力値Ｐ１（ｅ）の放電を指示する。
このように、第１蓄電装置１１ａの充放電電力は、外部から入力した充放電指令Ｐ１の変化に対応して変動するが、第１蓄電装置１１ａの充放電電力は、周期Ｔａごとの比較的粗い周期で制御（例えば３０分周期で制御）されることになる。

次に、図６を参照して、第２蓄電装置１１ｂの充放電について説明する。
図６の例では、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間で、制御装置１３は、第２蓄電装置１１ｂに対して、指示された電力値Ｐ１に追随するように、短い周期で変化する電力Ｐ１（ｆ）の充電または放電の指示を行う。
また、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間で、制御装置１３は、第２蓄電装置１１ｂに対して、指示された電力値Ｐ１と放電電力Ｐ１（ａ）との差分の電力Ｐ１（ｇ）の充電または放電の指示を行う。

そして、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの期間で、制御装置１３は、第２蓄電装置１１ｂに対して、指示された電力値Ｐ１と放電電力Ｐ１（ａ）との差分の電力Ｐ１（ｈ）の充電または放電を指示する。以下同様にして、タイミングｔ４からタイミングｔ５までの期間で、差分の電力Ｐ１（ｉ）の充電または放電の指示が行われ、タイミングｔ５からタイミングｔ６までの期間で、差分の電力Ｐ１（ｊ）の充電または放電の指示が行われる。さらに、タイミングｔ６からタイミングｔ７までの期間で、差分の電力Ｐ１（ｋ）の充電または放電の指示が行われる。

このようにして、容量型蓄電装置である第１蓄電装置１１ａでの充放電電力の不足分や超過分が、パワー型蓄電装置である第２蓄電装置１１ｂを使って補正され、電力系統９０全体として、電力値Ｐ１の変化に追随した充電や放電が行われる。

ここで、図７〜図９を参照して、制御装置１３に外部から供給される指令が放電指令である場合の、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）と第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）との関係の例を説明する。
図７〜図９において、左側の特性図は第１蓄電装置１１ａが放電する電力を示し、右側の特性図は、第１蓄電装置１１ａが放電する電力に第２蓄電装置１１ｂの充放電する電力を加えた状態を示す。図７〜図９では、第１蓄電装置１１ａが放電する電力は一定であり、充放電電力を設定する１周期Ｔａ内の状態を示す。各特性図の縦軸は充電電力または放電電力を示し、横軸は時間である。

図７は、放電指令に基づいた電力Ｐ２が発生した場合の、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの状態の例（例１）を示す。
図７の例では、図７の左側に示すように、第１蓄電装置１１ａの放電電力Ｐ２（ａ）は、その放電電力Ｐ２（ａ）を設定した時点の電力Ｐ２の値とほぼ一致させている。この放電電力Ｐ２（ａ）が、次の電源値を変更するタイミングまで維持される。
この場合、図７の右側に示すように、第２蓄電装置１１ｂは、放電電力Ｐ２の増加に伴って放電電力Ｐ２（ｂ）を発生させ、その後の放電電力Ｐ２の低下に伴って充電電力Ｐ２（ｃ）を発生させ、さらに放電電力Ｐ２の増加に伴って放電電力Ｐ２（ｄ）を発生させる。

図８は、放電指令に基づいて電力Ｐ２が発生した場合の、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの状態の例（例２）を示す。
図８の例では、図８の左側に示すように、第１蓄電装置１１ａの放電電力Ｐ２（ｅ）は、その放電電力Ｐ２（ｅ）を設定した時点の電力Ｐ２の値よりも高い電力値に設定されている。この放電電力Ｐ２（ｅ）が、次の電源値を変更するタイミングまで維持される。
この場合、図８の右側に示すように、第２蓄電装置１１ｂは、充電電力Ｐ２（ｆ）を発生させて、合計の電力が放電電力Ｐ２になるように調整する。そして、その後の放電電力Ｐ２の増加に伴って放電電力Ｐ２（ｇ）を発生させ、さらに放電電力Ｐ２の減少に伴って充電電力Ｐ２（ｈ）を発生させる。

図９は、放電指令に基づいた電力Ｐ２が発生した場合の、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの状態の例（例３）を示す。
図９の例では、図９の左側に示すように、第１蓄電装置１１ａの放電電力Ｐ２（ｉ）は、その放電電力Ｐ２（ｉ）を設定した時点の電力Ｐ２の値よりも低い電力値に設定されている。この放電電力Ｐ２（ｉ）が、次の電源値を変更するタイミングまで維持される。
この場合、図９の右側に示すように、第２蓄電装置１１ｂは、放電電力Ｐ２（ｊ）を発生させ、その後の電力Ｐ２の５減少に伴って充電電力Ｐ２（ｋ）を発生させるように切り替える。さらに、その後の電力Ｐ２の増加に伴って、放電電力Ｐ２（ｍ）を発生させるように切り替える。

この図７〜図９に示す３つの例は、電力系統９０への放電電力Ｐ２は同じであるが、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの充電率（ＳＯＣ）の変化が異なる。すなわち、図８に示す例２の場合には、図７に示す例１に比べて充電率（ＳＯＣ）が増加方向に推移する。一方、図９に示す例３の場合には、図７に示す例１に比べて充電率（ＳＯＣ）が減少方向に推移する。
したがって、制御装置１３が、第１蓄電装置１１ａの放電電力（図７〜図９のＰ２（ａ）、Ｐ２（ｅ）、Ｐ２（ｉ））を決める際には、例えば蓄電装置１１ａのその時点での充電率（ＳＯＣ）に基づいて、いずれかを選択するのが好ましい。
具体的には、制御装置１３は、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）の充電率（ＳＯＣ）に基づいて変動する係数値を算出する。この係数値は、充電率（ＳＯＣ）が高い値であるとき、充電率に応じて低くなる１未満の値とし、充電率（ＳＯＣ）が低い値であるとき、充電率（ＳＯＣ）に応じて高くなる１以上の値とする。そして、指示された放電電力Ｐ２の値に算出した係数値を乗算して、蓄電装置１１ａの放電電力を設定する。

また、蓄電装置１１ａの放電電力を設定する際に乗算する係数値は、第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）の充電率（ＳＯＣ）に基づいて変動させるようにしてもよい。すなわち、第２蓄電装置１１ｂの充電率（ＳＯＣ）が多い場合、第１蓄電装置１１ａの出力を減少させる係数値とし、第２蓄電装置１１ｂの充電率（ＳＯＣ）が少ない場合、第１蓄電装置１１ａの出力を増加させる係数値としてもよい。
さらに、第１蓄電装置１１ａの充電率（ＳＯＣ）と、第２蓄電装置１１ｂの充電率（ＳＯＣ）の双方で、係数値を変化させてもよい。
このようにして、第１蓄電装置１１ａの充電率（ＳＯＣ）と第２蓄電装置１１ｂの充電率（ＳＯＣ）とのいずれか一方または双方を、それぞれの蓄電装置１１ａ，１１ｂに適した範囲内になるように制御できる。

ここまでの説明では、外部から指示された電力Ｐ２が放電指令の場合を示したが、外部からの指示が充電指令である場合も同様に行われる。
以下、図１０〜図１２を参照して、制御装置１３に外部から供給される指令が充電指令である場合の、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）と第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）との関係の例（例１、例２、例３）を説明する。図１０〜図１２において、左側の特性図は第１蓄電装置１１ａが充電する電力を示し、右側の特性図は、第１蓄電装置１１ａが充電する電力に第２蓄電装置１１ｂの充放電する電力を加えた状態を示している。図１０〜図１２では、第１蓄電装置１１ａが充電する電力は一定であり、充放電電力を設定する１周期Ｔａ内の状態を示す。各特性図の縦軸は充電電力または放電電力を示し、横軸は時間である。

図１０は、充電指令に基づいた電力Ｐ３が発生した場合の、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの状態の例（例１）を示す。
図１０の例では、図１０の左側に示すように、第１蓄電装置１１ａの充電電力Ｐ３（ａ）は、その充電電力Ｐ３（ａ）を設定した時点の電力Ｐ３の値とほぼ一致させている。この充電電力Ｐ３（ａ）は、次の電源値を変更するタイミングまで維持される。
この場合、図１０の右側に示すように、第２蓄電装置１１ｂは、充電電力Ｐ３の増加に伴って充電電力Ｐ３（ｂ）を発生させ、その後の充電電力Ｐ３の減少に伴って放電電力Ｐ３（ｃ）を発生させ、その後電力Ｐ３の充電量の増加に伴って充電電力Ｐ３（ｄ）を発生させる。

図１１は、充電指令に基づいた電力Ｐ３が発生した場合の、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの状態の例（例２）を示す。
図１１の例では、図１１の左側に示すように、第１蓄電装置１１ａの充電電力Ｐ３（ｅ）は、その充電電力Ｐ３（ｅ）を設定した時点の電力Ｐ３の値よりも高い電力値（図中のマイナス側に大きな値）に設定されている。この充電電力Ｐ３（ｅ）は、次の電源値を変更するタイミングまで維持される。
この場合、図１１の右側に示すように、第２蓄電装置１１ｂは、放電電力Ｐ３（ｆ）を発生させ、その後の充電電力Ｐ３の充電電力値の増加に伴って充電電力Ｐ３（ｇ）を発生させ、さらに充電電力Ｐ３の低下に伴って放電電力Ｐ３（ｈ）を発生させる。

図１２は、充電指令に基づいた電力Ｐ３が発生した場合の、両蓄電装置１１ａ，１１ｂの状態の例（例３）を示す。
図１２の例では、図１２の左側に示すように、第１蓄電装置１１ａの充電電力Ｐ３（ｉ）は、その充電電力Ｐ３（ｉ）を設定した時点の充電電力Ｐ３の値よりも低い電力値に設定している。この充電電力Ｐ３（ｉ）が、次の電源値を変更するタイミングまで維持される。
この場合、図１２の右側に示すように、第２蓄電装置１１ｂは、充電電力Ｐ３（ｊ）を発生させ、その後の電力Ｐ３の減少に伴って放電電力Ｐ３（ｋ）を発生させ、さらに充電電力Ｐ３の増加に伴って充電電力Ｐ３（ｍ）を発生させる。

この図１０〜図１２に示す充電電力の場合にも、放電電力の場合と同様に、第１蓄電装置１１ａ（容量型蓄電装置）の充電率（ＳＯＣ）と、第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）の充電率（ＳＯＣ）とのいずれか一方または双方から係数値が算出される。そして、算出した係数値の乗算で、最適な第１蓄電装置１１ａの充電電力の設定が可能となる。
このような制御を行うことで、例えば第２蓄電装置１１ｂ（パワー型蓄電装置）の充電率（ＳＯＣ）を５０％の近傍で安定してシステムを運用することができ、システムの稼働率の向上や、充電深度減少による蓄電装置の寿命延伸を実現することができる。

以上説明したように、本例の複合型蓄電貯蔵システム１０によれば、システム構成を変化させることなく、電力貯蔵システムの最大出力を増加させることができる。また、複数の蓄電装置の充放電方向を異なる方向にすることで、充放電指令に依らずパワー型蓄電装置の充放電量を制御可能になるため、パワー型蓄電装置の充電率（ＳＯＣ）を安定させることができる。また、充電率（ＳＯＣ）が安定することで、パワー型蓄電装置の設備利用率の向上および蓄電寿命の延長が期待される。さらに、すべての蓄電装置は他の蓄電装置の充電率（ＳＯＣ）に依らず動作可能であるため、システム全体としての設備利用率の低下の問題が発生しないという効果を有する。

［５．別の蓄電貯蔵システムと組み合わせる例］
次に、本例の複合型蓄電貯蔵システムを、別の蓄電貯蔵システムと組み合わせて構成した場合の例を、図１３を参照して説明する。
図１３に示す構成では、図１に示す複合型蓄電貯蔵システム１０とは異なり、複合型蓄電貯蔵システム１０′とは別に、既設または新設の蓄電貯蔵システム２０が存在している。そして、複合型蓄電貯蔵システム１０′と蓄電貯蔵システム２０とが個別に電力系統９０に接続されている。

複合型蓄電貯蔵システム１０′において、蓄電装置１１ａ〜１１ｎの構成は、図１に示す複合型蓄電貯蔵システム１０と同じである。そして、これらの蓄電装置１１ａ〜１１ｎでの充放電を制御する制御装置１３′が、既設（または新設）の蓄電貯蔵システム２０側と通信を行う点が、図１の構成と異なる。

既設（または新設）の蓄電貯蔵システム２０は、蓄電装置２１と、その蓄電装置２１を制御する制御装置２２を備える。蓄電装置２１は、蓄電素子（二次電池、コンデンサなど）とＤＣ／ＡＣインバータを備え、制御装置２２の制御下で、電力系統９０への放電および充電を行う。

蓄電貯蔵システム２０の制御装置２２は、複合型蓄電貯蔵システム１０′側の制御装置１３′とネットワーク３０を介して通信を行う。本例の場合には、制御装置２２は、蓄電装置２１での充電や放電を制御装置１３′からの指示で行う。

このように構成したことで、制御装置１３′は、既設（または新設）の蓄電貯蔵システム２０を、並列接続された複数の蓄電装置の一つとして扱うことができる。この場合、既設（または新設）の蓄電貯蔵システム２０は、蓄電装置２１の構成に応じて、容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置のいずれか一方として作動する。
したがって、電力系統９０（または負荷装置）に対する充放電を、複数の蓄電貯蔵システムが協働して分散して実行できるようになる。例えば既設の蓄電貯蔵システム２０を容量型蓄電装置として作動させることで、既設の蓄電貯蔵システム２０を含めた電力貯蔵システム全体としての安定化や出力増加などを図ることができる。

なお、既設の蓄電貯蔵システム２０の代わりに、発電機を電力系統９０に接続して、発電機の出力を、制御装置１３′が制御してもよい。例えば、蓄電貯蔵システム２０の代わりに発電機（例えばディーゼル発電機）を電力系統９０に接続して、発電機を容量型蓄電装置と同様に一定周期でステップ状に変化する発電出力（蓄電装置の放電電力に相当）を得るようにする。発電機の発電出力は、制御装置１３′により制御される。そして、複合型蓄電貯蔵システム１０′側の蓄電装置１１ａ〜１１ｎは、パワー型蓄電装置として作動するように制御装置１３′が制御する。このように構成することで、複合型蓄電貯蔵システム１０′側の蓄電装置１１ａ〜１１ｎでの充放電の効率化を図ることができる。

［６．変形例］
なお、本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、図５や図６に示す充放電状態では、１つの容量型蓄電装置の充放電状態と、１つのパワー型蓄電装置の充放電状態を組み合わせた例とした。これに対して、蓄電装置１１ａ〜１１ｎが３つ以上で構成される場合には、制御装置１３は、容量型蓄電装置とパワー型蓄電装置の数に応じて、それぞれの蓄電装置をより細かく制御してもよい。例えば、パワー型蓄電装置が複数存在する場合には、その複数のパワー型蓄電装置のいずれか１つで放電中に、他のパワー型蓄電装置で充電を行うようにしてもよい。容量型蓄電装置についても、複数存在する場合には充電と放電を組み合わせるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、図１などの構成図や機能ブロック図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。また、図３および図４に示すフローチャートにおいて、実施の形態例の処理結果に影響がない範囲で、一部の処理ステップの実行順序を入れ替えたり、一部の処理ステップを同時に実行したりするようにしてもよい。

１…中央制御ユニット（ＣＰＵ）、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…記憶装置、５…操作部、６…表示部、７…通信インターフェース、８…バスライン、１０…複合型蓄電貯蔵システム、１１ａ〜１１ｎ…第１〜第ｎ蓄電装置、１２ａ〜１２ｎ…ＤＣ／ＡＣインバータ、１３制御装置、２０…既設（新設）電力貯蔵システム、２１…既設（新設）蓄電装置、２２…既設制御装置、３０…ネットワーク、９０…電力系統

Claims (8)

1. 電力系統または負荷装置に対してインバータを介して接続された第１蓄電装置と、
   前記電力系統または前記負荷装置に対してインバータを介して接続され、前記第１蓄電装置よりも充放電電力を大きく変更することが可能な第２蓄電装置と、
   前記電力系統または前記負荷装置に対する充放電指令に基づいた第１の電力の充電または放電を、前記第１蓄電装置に指示すると共に、前記第１蓄電装置への指示よりも短い周期で、前記充放電指令と前記第１の電力との差分の第２の電力の充電または放電を、前記第２蓄電装置に指示する制御装置と、を備える
   複合型蓄電貯蔵システム。
2. 前記制御装置は、前記第１の電力の充電または放電を第１の周期ごとに前記第１蓄電装置に指示すると共に、前記第２の電力の充電または放電を前記第１の周期よりも短い第２の周期ごとに前記第２蓄電装置に指示する
   請求項１に記載の複合型蓄電貯蔵システム。
3. 前記制御装置は、前記充放電指令と前記第１の電力との差分に基づいて、前記第１の電力で前記第１蓄電装置が充電または放電を行う方向と、前記第２の電力で前記第２蓄電装置が充電または放電を行う方向を、それぞれ個別に設定して、前記第１蓄電装置の充電電力または放電電力と、前記第２蓄電装置の充電電力または放電電力との合計が、前記充放電指令で指示された電力になるようにした
   請求項２に記載の複合型蓄電貯蔵システム。
4. 前記制御装置は、前記充放電指令が充電指令であるとき、前記第１蓄電装置に、充電指令で指示された電力よりも大きな電力である前記第１の電力での充電を指示し、前記第２蓄電装置に、前記充電指令で指示された電力と前記第１の電力との差の前記第２の電力での放電を指示する
   請求項３に記載の複合型蓄電貯蔵システム。
5. 前記制御装置は、前記充放電指令が放電指令であるとき、前記第１蓄電装置に、充電指令で指示された電力よりも大きな電力である前記第１の電力での放電を指示し、前記第２蓄電装置に、前記充電指令で指示された電力と前記第１の電力との差の前記第２の電力での充電を指示する
   請求項３に記載の複合型蓄電貯蔵システム。
6. 前記制御装置は、前記第１の電力で前記第１蓄電装置が充電または放電を行う方向と、前記第２の電力で前記第２蓄電装置が充電または放電を行う方向を、それぞれ個別に設定することで、前記第１蓄電装置の充電率と前記第２蓄電装置の充電率とのいずれか一方または双方を、それぞれの蓄電装置に適した範囲内になるように制御する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合型蓄電貯蔵システム。
7. 前記第１蓄電装置または前記第２蓄電装置を制御する既設制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記充放電指令に基づいて、前記既設制御装置に対して前記第１または第２の電力での充電または放電を指示する
   請求項１に記載の複合型蓄電貯蔵システム。
8. 電力系統または負荷装置に対してインバータを介して接続された第１蓄電装置と、前記電力系統または前記負荷装置に対してインバータを介して接続され、前記第１蓄電装置よりも充放電電力を大きく変更することが可能な第２蓄電装置とを制御する電力貯蔵方法であって、
   前記電力系統または前記負荷装置に対する充放電指令に基づいた第１の電力の充電または放電を、前記第１蓄電装置に指示する第１の制御処理と、
   前記第１蓄電装置への指示よりも短い周期で、前記充放電指令と前記第１の電力との差分の第２の電力の充電または放電を、前記第２蓄電装置に指示する第２の制御処理と、を含む
   電力貯蔵方法。