JP2023012738A - 電力需給管理装置および電力需給調整方法 - Google Patents

電力需給管理装置および電力需給調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】売電処理による蓄電池の急激な劣化の抑制と、送配電システムの電力供給バランスの調整とを実現する電力需給管理装置を提供する。【解決手段】電線によって、送配電システムと送受電可能に接続されている電力需給管理装置100は、送配電システムと蓄電池との間の電力需給を管理し、蓄電池の電池健康度Xを取得する電池健康度取得部132と、蓄電池のユーザーが設定した蓄電池から送配電システムに供給する売電希望量を取得し、電池健康度取得部が取得した電池健康度Xに基づき該売電希望量を補正して、補正売電量を算出する売電量管理部133と、補正売電量に基づいて、蓄電池と送配電システムとの送受電量を管理する送受電管理部134と、補正売電量に基づいて蓄電池のユーザーに付与するためのインセンティブを算出するインセンティブ管理部135と、を備える。【選択図】図3

Description

ここに開示される技術は、送配電システムの電力需給調整に使用される電力需給管理装置に関する。
近年、電力会社等が管理する送配電システムにおける電力需給バランスの調整に、一般ユーザーが協力し、その見返りとして一定のインセンティブ(金銭、ポイント等)が付与されるという電力需給調整の方法が提案されている。かかる電力需給調整の方法では、送配電システムにおいて電力不足が生じた際に、繰り返し充放電が可能な大型の蓄電池を有しているユーザーに対して電力供給の要請が通知される。かかる要請に応じる場合、ユーザーは、自らが所有する蓄電池を電力需給管理装置に接続し、当該電力需給管理装置を介して送配電システムに電力を供給する。そして、この電力需給管理装置は、供給された電力に応じてユーザーに一定のインセンティブを付与する。かかる電力需給調整の方法に用いられる電力需給管理装置の一例が、引用文献1(特開2020-42686)に開示されている。本明細書では、かかる一連の電力供給とインセンティブ付与に関する処理のことを「売電処理」と称する。
また、引用文献1に記載の電力需給管理装置は、蓄電池の現在の状態を示す状態情報を取得する状態情報取得部と、状態情報から蓄電池の消耗の程度を示す性能指標(蓄電池の劣化度)を算出する性能算出部と、蓄電池を送配電システムの電力需給調整手段として提供する提供者に対し、性能指標の値に応じたインセンティブを付与するインセンティブ付与部とを備えている。この電力需給管理装置では、蓄電池の劣化度が高い蓄電池を所有するユーザーに対して、高いインセンティブを付与する。これによって、蓄電池の劣化が進行しており、売電処理を躊躇するユーザーが電力需給調整に参加することを促すことができる。
特開2020-42686号公報
上述した通り、特許文献1に記載の技術によると、蓄電池の劣化を懸念しすぎるユーザーが電力需給調整に参加することを促すことができる。一方で、蓄電池を所有するユーザーの中には、蓄電池の劣化に対して無頓着なユーザーも存在する。このようなユーザーは、売電によるインセンティブの獲得を重要視しすぎて、急激な電池劣化を生じさせ得る過度な売電処理を行ってしまうおそれがある。このように、蓄電池の劣化状態に対して過大な売電処理が実施されることにより、蓄電池の劣化が急激に進行することがあり得る。また、蓄電池の劣化状態に対して過小な売電処理が実施されることにより、送配電システムからの電力供給の要請を好適に満たせないことがあり得る。
上述した課題を解決するべく、ここに開示される技術によって、以下の構成の電力需給管理装置が提供される。ここに開示される電力需給管理装置は、送配電システムと蓄電池との間の電力需給を管理する電力需給管理装置であって、前記蓄電池の電池健康度Xを取得する電池健康度取得部と、前記蓄電池のユーザーが設定した前記蓄電池から前記送配電システムに供給する電力量である売電希望量を取得し、前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xに基づき該売電希望量を補正して、補正売電量を算出する売電量管理部と、前記補正売電量に基づいて、前記蓄電池と前記送配電システムとの送受電量を管理する送受電管理部と、前記補正売電量に基づいて前記蓄電池のユーザーに付与するためのインセンティブを算出するインセンティブ管理部と、を備える。
上記構成の電力需給管理装置では、蓄電池のユーザーが設定した売電希望量を電池健康度Xに基づいて補正し、適切な補正売電量が算出される。すなわち、ユーザーが自身の蓄電池の電池健康度Xに見合わない売電希望量を設定した場合においても、適正な補正売電量が算出され、該補正売電量が蓄電池から供給されるように構成されている。これにより、蓄電池の急激な劣化が抑制され、かつ、電力需給バランスを好適に調整することができる。
ここに開示される電力需給管理装置の好適な一態様においては、前記売電量管理部には、予め定められた第1の閾値X1が記憶されており、前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xと前記第1の閾値X1とを比較して、前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量に超過量を加算した値として算出し、前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を下回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量から減算量を減算した値として算出するように構成されている。
かかる構成によれば、取得した各蓄電池の電池健康度Xに対して過小な売電量を設定した場合、売電量を増加させるような補正が行われる。また、取得した各蓄電池の電池健康度Xに対して過大な売電量を設定した場合、売電量を減少させるような補正が行われる。これにより、電池健康度Xが高い蓄電池からは多くの電力が供給されるため、送配電システムから要求されている電力需給を効率よく満たすことができる。また、電池健康度Xが低い蓄電池においては、売電処理による該蓄電池の急激な劣化が抑制される。
ここに開示される電力需給管理装置の好適な一態様においては、前記売電量管理部は、前記第1の閾値X1を下回る値として予め定められた第2の閾値X2が記憶されており、前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xと前記第2の閾値X2とを比較して、前記電池健康度Xが前記第2の閾値X2を下回る場合には、前記補正売電量が0となるように構成されている。
かかる構成によれば、売電処理によって急激な劣化が生じ得る可能性が高い蓄電池からの実質的な電力供給が中止される。これにより、蓄電池の急激な劣化が防止される。
ここに開示される電力需給管理装置の好適な一態様においては、前記インセンティブ管理部は、前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合に、前記売電希望量に対するインセンティブを第1のインセンティブ付与レートに基づいて算出し、前記超過量に対するインセンティブを第2のインセンティブ付与レートに基づいて算出するように構成される。ここで、前記第2のインセンティブ付与レートは前記第1のインセンティブ付与レートを上回るように設定される。
かかる構成によれば、蓄電池の電池健康度Xが高い場合に発生する超過量に対して、インセンティブ付与レートを高く設定することにより、電池健康度Xが高い蓄電池のユーザーは、電力需給管理装置に対して積極的な送電を実施する動機を得られる。これにより、電池健康度Xが高い蓄電池のユーザーに対して、電力需給管理装置への売電を促進することができる。
ここに開示される電力需給管理装置の好適な一態様においては、前記インセンティブ管理部は、前記売電希望量を設定した前記ユーザーに付与するための参加インセンティブを算出するように構成されている。
かかる構成によれば、蓄電池の電池健康度Xを把握しないユーザーに対しても、蓄電池からの売電を促進することができ、送配電システムから要求されている電力需給をより好適に満たすことができる。
ここに開示される電力需給管理装置の好適な一態様においては、前記電池健康度Xは、前記蓄電池の抵抗上昇率と、容量維持率と、温度と、の少なくとも一つに基づく値である。
かかる構成によれば、蓄電池の劣化をより効果的に抑制することができる。
ここに開示される電力需給管理装置の好適な一態様においては、前記蓄電池が駆動源として車両に搭載され、該車両の電気系統を介して前記蓄電池と電気的に接続されることによって送受電が実施される。
上述した特性により、蓄電池の電池健康度Xに配慮した売電が実施されるため、該蓄電池を駆動源として使用する車両においては、安全性等がより好適に確保される。
また、他の側面において、ここに開示される電力需給調整方法を提供する。ここに開示される電力需給調整方法は、送配電システムと蓄電池との間の電力需給を調整する方法であって、前記蓄電池の電池健康度Xを取得するステップと、前記蓄電池のユーザーが設定した前記蓄電池から前記送配電システムに供給する電力量である売電希望量を取得するステップと、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xに基づき前記売電希望量を補正して、補正売電量を算出するステップと、前記補正売電量に基づいて前記蓄電池から前記送配電システムに電力を供給させるステップと、前記補正売電量に基づいて前記蓄電池のユーザーに付与するためのインセンティブを算出するステップと、を包含する。
かかる構成によれば、ユーザーが自身の蓄電池の電池健康度Xに見合わない売電希望量を設定した場合においても、適正な補正売電量が算出され、該補正売電量が蓄電池から供給される。これにより、蓄電池の急激な劣化抑制と電力需給バランスの安定化への貢献とが実現される。
ここに開示される電力需給調整方法の好適な一態様においては、前記補正売電量を算出するステップにおいては、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xと、予め定められた第1の閾値X1とを比較して、前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量に超過量を加算した値として算出し、前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を下回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量から減算量を減算した値として算出することを特徴とする。
かかる構成によれば、電池健康度Xが高い蓄電池からは多くの電力が供給されるため、電力需給を好適に調整することができる。また、電池健康度Xが低い蓄電池は、売電処理によって該蓄電池の劣化が急激に進行することを抑制することができる。これにより、蓄電池の急激な劣化の抑制し、電力需給をより好適に調整することができる。
ここに開示される電力需給調整方法の好適な一態様においては、前記補正売電量を算出するステップにおいては、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xと、前記第1の閾値X1を下回る値として予め定められた第2の閾値X2とを比較して、前記電池健康度Xが前記第2の閾値X2を下回る場合には、前記補正売電量が0となるように算出することを特徴とする。
かかる構成によれば、蓄電池の電池健康度Xが所定値を下回る場合には、電力供給が中止され、蓄電池の急激な劣化を抑制することができる。
ここに開示される電力需給調整方法の好適な一態様においては、前記インセンティブを算出するステップは、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合には、前記売電希望量に対するインセンティブを第1のインセンティブ付与レートに基づいて算出し、前記超過量に対するインセンティブを第2のインセンティブ付与レートに基づいて算出するように構成される。ここで、前記第2のインセンティブ付与レートは前記第1のインセンティブ付与レートを上回るように設定されることを特徴とする。
かかる構成によれば、蓄電池の電池健康度Xが高い場合に発生する超過量に対して、インセンティブ付与レートを高く設定することにより、電池健康度Xが高い蓄電池のユーザーは、電力需給管理装置に対して積極的な送電を実施する動機を得られる。これにより、より好適に電力需給を調整することができる。
ここに開示される電力需給調整方法の好適な一態様においては、前記インセンティブを算出するステップは、前記売電希望量取得ステップにおいて前記売電希望量を設定した前記ユーザーに付与する参加インセンティブを算出するように構成されている。
かかる構成によれば、蓄電池の電池健康度Xを把握しないユーザーであっても、電力需給調整に参加する動機が得られるので、より多くの蓄電池を電力需給調整に参加させることができる。これにより、より好適に電力需給を調整することができる。
一実施形態に係る電力需給管理装置が適用される一例を模式的に示す図である。 一実施形態に係る電力需給調整の処理手順を示す図である。 一実施形態に係る電力需給管理装置の具体的な構成の一例を模式的に示す図である。 一実施形態に係る電力需給管理装置の処理手順を示すフロー図である。 一実施形態に係る電池健康度Xと電池健康度補正係数Yの関係を示す図である。 一実施形態に係る補正売電量とインセンティブ付与レートの一例について説明する図である。 一実施形態に係る補正売電量とインセンティブ付与レートの他の一例について説明する図である。
以下、図面を参照しながらここに開示される電力需給管理装置の一実施形態を説明する。なお、本明細書において言及していない事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。
まず、ここに開示される電力需給管理装置100が適用される一例について、図1を参照しつつ説明する。電力需給管理装置100は、送配電システム200の電力需給バランスの安定化に貢献するために、蓄電池10、12、14のユーザー20、22、24に対して電力需給調整への参加を促進し、また、蓄電池10、12、14と送配電システム200との間の電力需給を適切に管理する装置である。電力需給管理装置100は、送配電システム200の電力需給要請に対応するべく、電力需給の参加を動機づけるインセンティブを提供することにより、送配電システム200の電力需給バランスの安定化に貢献する。蓄電池10、12、14のユーザー20、22、24は、送配電システム200に対して電力を供給することにより、その供給電力量(kWh)等に応じたインセンティブ(金銭、ポイント等)を得ることができる。
なお、本明細書において「インセンティブ」とは、蓄電池のユーザーにとって、電力需給管理装置100に対する電力の供給を動機づけるものであって、ユーザー毎に調整可能なものであれば、特に限定されない。インセンティブは、金銭であってもよく、商品等と交換可能ないわゆるポイントであってもよい。
ここで「蓄電池」とは、電力を蓄積する装置である。蓄電池は、蓄積された電力を送配電システム200に供給することができる。蓄電池は、例えば、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池のような二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスが含まれ得る。なお、蓄電池は、駆動用電源として車両に搭載されていてもよく、電源設備として住宅や商業施設等に定置されていてもよい。
「ユーザー」とは、蓄電池の所有者であり得る。ここでのユーザーとは、蓄電池を所有する本人に限られず、ユーザーの家族等、該蓄電池を使用し得る任意の人物であってよい。なお、図1中において、蓄電池およびユーザーは、3つずつ記載しているが、これは簡略化したものであり、蓄電池およびユーザーの数を限定することを意図したものではない。
本明細書において「車両」とは、輸送機器の一種であって、所定の駆動源を備えるものをいう。そして、ここに開示される技術に使用され得る車両としては、例えば、駆動源として蓄電池を備える電気自動車(EV)や、駆動源として蓄電池と内燃機関とを備えるハイブリッド車(HV)であり得る。なお、本明細書における「ハイブリッド車」には、定置電源から蓄電池への充電装置を備えた、プラグインハイブリッド車(PHV)が含まれる。また、車両は、通信ネットワーク300と双方向通信可能な通信装置や、蓄電池10、12、14の電池健康度Xを計測可能な電気系統の制御装置(ECU:Electronic Control Unit)等を備えているとよい。
図1に示すように、電力需給管理装置100は、電線30によって、送配電システム200と送受電可能に接続されている。電力需給管理装置100と、蓄電池10、12、14とは、電線31、32、33によって適宜送受電可能に接続され得る。
送配電システム200は、電線34、35によって、発電所210、212から受電できるように接続されている。発電所210、212は、発電設備を備え、送配電システム200に電力を供給できる施設であれば特に限定されない。例えば、火力、風力、水力、原子力、太陽光等の従来公知の発電設備を備える施設であり得る。
送配電システム200は、電線36、37によって、電力消費施設220、222への送電ができるように接続されている。電力消費施設220、222は、送配電システム200から供給された電力を消費する施設であればよく、特に限定されるものではない。例えば、住宅、商業施設、工場、学校等の施設であり得る。これにより、送配電システム200は、発電所210、212から供給された電力を、電力消費施設220、222に供給することができる。
通信ネットワーク300は、有線通信であってもよく無線通信であってもよい。通信ネットワーク300は、例えば、インターネット、携帯電話回線、ローカルエリアネットワーク(LAN)等の通信網を含み得る。電力需給管理装置100は、通信ネットワーク300を介し、送配電システム200およびユーザー20、22、24が所有する通信端末(図示せず)と双方向通信可能なように、通信網40、41、42、43、44によって接続されている。なお、通信端末とは、通信ネットワーク300を介して電力需給管理装置100や送配電システム200と、ユーザー20、22、24とが双方向通信可能な端末であればよく、例えば、携帯電話やスマートフォン、タブレットやノートブックコンピューター、ウェアラブル端末、車両に搭載され得る通信装置等であり得る。
図1に示す構成は、電力需給管理装置100を介した送配電システム200と各蓄電池10、12、14のユーザー20、22、24との電力需給処理に用いられる。かかる電力需給処理の概要について図2を参照しながら説明する。
送配電システム200の電力需給バランスが崩れると、通信ネットワーク300(図1参照)を介して送配電システム200から電力需給管理装置100へ電力要請が送信される(S1)。この電力要請には、送配電システム200が要請する電力要請量(kWh)等が含まれている。次に、電力要請を受信した電力需給管理装置100は、かかる電力要請を各ユーザーに提供する(S2)。かかる電力要請を確認し、売電処理への参加を希望するユーザーは、当該売電処理に必要な所定の情報を電力需給管理装置100に提供する(S3)。かかる所定の情報には、後述する売電希望量や電池健康度X等が含まれる。次いで、電力需給管理装置100は、取得した所定の情報に基づいて算出した売電情報を、各ユーザーに提供する(S4)。かかる売電情報には、蓄電池から供給される売電量(kWh)、該売電量(kWh)に基づいたインセンティブ等が含まれている。提供された売電情報(例えば、売電量とインセンティブ)を承諾するユーザーは、自身が所有する蓄電池を電力需給管理装置100と電気的に接続して、売電量に応じた所定の電力を供給する(S5)。そして、電力需給管理装置100は、各蓄電池から供給された電力を送配電システム200に供給する(S6)。電力需給管理装置100は、売電量に応じたインセンティブを付与する(S7)。このような処理を行うことによって、電力需給管理装置100を介した送配電システム200と各蓄電池10、12、14との間の電力需給調整(売電処理)が実現される。
ここに開示される電力需給管理装置100を適用した電力需給調整においては、電力需給管理装置100への所定の情報提供(S3)の際に電池健康度Xと、売電希望量とを含む情報を提供し、電力需給管理装置100からの売電情報提供(S4)の際に電池健康度Xに基づいて算出された補正売電量を提供する点が、従来の電力需給調整と異なる。このように、電力需給管理装置100は、蓄電池のユーザーが設定した売電希望量を電池健康度Xに基づいて補正し、適切な補正売電量が算出されるように構成される。すなわち、ユーザーが自身の蓄電池の電池健康度Xに見合わない売電希望量を設定した場合においても、適正な補正売電量が算出され、該補正売電量が蓄電池から供給されるように構成されている。これにより、蓄電池の急激な劣化が抑制され、かつ、電力需給バランスを好適に調整することができる。
次に、図2において説明した処理を実現するための電力需給管理装置100の具体的な構成の一例について説明する。図3は、電力需給管理装置100の大まかな構成を説明する図である。図3に示すように電力需給管理装置100は、所定の情報を外部から取得可能および外部へ提供可能な入出力部110、各蓄電池および送配電システム200を電気的に接続する送受電部120、および、電力供給処理を制御して送配電システム200と各蓄電池との間の電力需給を実現する制御部130を備えている。
入出力部110は、所定の情報を外部から取得可能および外部へ提供可能となるように構成される機器の総称である。特に限定されるものではないが、入出力部110は、通信ネットワーク300を介した双方向通信が可能なように構成されていてもよい。例えば、モバイル通信プロバイダが提供する通信サービス等を通じて、通信ネットワーク300に接続されるように構成されているとよい。また、入出力部110は、タッチパネル等による直接入力およびディスプレイ等による直接表示が可能なように構成されていてもよい。
送受電部120は、蓄電池10、12、14と送配電システム200とを電気的に接続する機器の総称である。送受電部120は、例えば、電線31、32、33(図1参照)を介して、ユーザーの蓄電池が電気的に接続可能な電源プラグ等を備えている。送受電部120は、制御部130からの信号に従って、蓄電池から受電し送配電システム200に送電することができるように構成されている。送受電部120は、また、内部に電力を蓄積可能なバッテリを内蔵していてもよい。
制御部130は、電力供給処理を制御して送配電システム200と各蓄電池との間の電力需給を実現するように構成されている。制御部130は、電力需給管理装置100における情報処理を行う機器の総称である。制御部130は、電力需給管理装置100内部に格納された演算装置で構成されていてもよい。かかる演算装置は、例えば、マイクロコンピュータにより構成される。マイクロコンピュータのハードウェア構成は、これに限定されるものではないが、例えば、制御を行うためのプログラムを格納したROM(read only memory)と、該プログラムを実行可能な中央演算処理装置(central processing unit:CPU)と、該プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるRAM(random access memory)と、上記プログラムや各種データを格納するメモリ等からなる記憶装置と、入出力ポートと、を含む。制御部130には、入力ポートを介して入出力部110の出力信号が入力される。そして、制御部130は、入出力部110からの出力信号に基づいて、所定の情報を取得するように構成されている。
なお、制御部130は、電力需給管理装置100の内部に物理的に格納された演算装置でなくてもよい。例えば、電力需給管理装置100がLANケーブルやインターネットなどを通じて外部のコンピュータとデータ通信可能に接続されている場合、当該外部のコンピュータが電力需給管理装置100の制御部130として電力需給を制御してもよい。また、制御部130の処理は、複数のコンピュータが協働して実施してもよい。例えば、ネットワーク上のサーバーなどに記憶された情報を電力需給管理装置100内の演算装置が処理することによって電力需給を制御してもよい。または、制御部130が実行すべき処理を、電力需給管理装置100内の演算装置と外部のコンピュータとが協働して実行してもよい。なお、ここでの「外部のコンピュータ」は、対象とする蓄電池に取り付けられた制御装置であってもよい。例えば、蓄電池が車両に搭載されている場合には、当該車両の電気系統の制御装置(例えばECU)を制御部130の一部として利用することができる。この車両のECUは、後述する電池健康度取得部132として機能し得る。
ここで開示される電力需給管理装置100は、電池健康度取得部132、売電量管理部133、送受電管理部134、および、インセンティブ管理部135を備えている。そして、図3に示す構成では、これらを制御部130の機能の一部として備えている。
また、図3に示す制御部130は、電池健康度取得部132、売電量管理部133、送受電管理部134、および、インセンティブ管理部135の他に、情報管理部131を備えている。情報管理部131は、外部から取得した情報の入出力を管理する。情報管理部131には、例えば、電力要請や売電申請を管理するために必要な情報が取得されて記憶される。電力要請を管理するために必要な情報は、例えば、電力要請量(kWh)や電力を供給すべき時間帯、送配電システム200の位置情報等であり得る。売電申請を管理するために必要な情報は、例えば、売電意思の有無や、希望する時間帯、売電を実施する蓄電池、該蓄電池の種類、ユーザーの氏名や住所等の個人情報、ユーザーの現在位置情報等であり得る。
情報管理部131は、売電申請を行ったユーザーを売電希望者として登録し、売電希望者毎に売電希望者ID(識別子)を付与して、売電希望者リストを作成するように構成されていてもよい。また、情報管理部131は、ユーザーが売電を実施する蓄電池として申請した蓄電池に対して蓄電池IDを付与し、売電希望者IDと紐づけて売電者希望リストに保存するように構成されていてもよい。
また、情報管理部131は、必要に応じて、外部機器への情報の出力を行うように構成されていてもよい。例えば、上記取得した電力要請や売電申請に関する情報を処理し、各蓄電池のユーザーに必要な情報を送信するよう入出力部110に指令することができる。ここで、各蓄電池のユーザーに送信される情報としては、売電実施の場所や時間帯等を含んでいるとよい。
電池健康度取得部132は、各蓄電池の電池健康度Xを取得(推定)する。本明細書において「蓄電池の電池健康度X」とは、蓄電池の劣化度を示す値である。蓄電池の電池健康度Xは、例えば、蓄電池の抵抗上昇率、容量維持率、温度、蓄電池の使用年数、充放電回数等の少なくとも一つに基づいて算出される値であってもよく、かかる蓄電池の状態に関する複数の情報に基づいて算出される値であってもよい。より好ましくは、蓄電池の電池健康度Xは、蓄電池の抵抗上昇率と、容量維持率と、温度との少なくとも一つに基づく値であってよい。
蓄電池の抵抗上昇率とは、初期状態の蓄電池の内部抵抗に対する測定時の蓄電池の内部抵抗の割合である。蓄電池の抵抗上昇率を取得(推定)する方法としては特に限定されず、この種の蓄電池の抵抗上昇率測定において使用され得る従来公知の方法を採用することができる。例えば、蓄電池の内部抵抗を取得する方法としては、電圧センサおよび電流センサで検出される各種データに基づいて、蓄電池の充放電時の電圧変化分をそのときの電流値の変化分で除することにより、蓄電池の内部抵抗を取得する方法(電流変化量のパラメータと電圧変化量およびインピーダンス変化量に基づくパラメータとを直線近似し、近似した直線の傾きを蓄電池のインピーダンスとして算出する方法)が例示される。これによって取得された蓄電池の内部抵抗から、蓄電池の初期内部抵抗を差し引くことによって、該蓄電池の抵抗増加率を算出することができる。なお、蓄電池の初期内部抵抗値は、対象とする蓄電池の初期状態において計測された値を採用してもよいし、上記取得した対象とする蓄電池の種類等を参照して、同種の蓄電池を製造する製造元の初期内部抵抗値を取得して採用してもよい。
蓄電池の容量維持率とは、初期状態の蓄電池の電池容量に対する測定時の蓄電池の電池容量の割合である。蓄電池の容量維持率を取得(推定)する方法としては特に限定されず、この種の蓄電池の容量維持率測定において使用され得る従来公知の方法を採用することができる。例えば、蓄電池の電池容量を取得する方法としては、電圧センサ、電流センサおよび温度センサ等で検出した各種データに基づいて、電池モデル式にしたがって二次電池の電池容量を推定する方法(例えば予め求められた蓄電池の正極および負極の開回路電圧特性を記憶し、この記憶したデータと、電圧センサ、電流センサおよび温度センサ等で検出したデータとを参照して、正極および負極の活物質量、容量密度、抵抗を抽出し、該抽出したパラメータを用いて蓄電池の電池容量を推定する方法)が例示される。蓄電池の初期電池容量から、上記取得された蓄電池の電池容量を差し引くことによって、該蓄電池の容量維持率を算出することができる。なお、蓄電池の初期電池容量は、対象とする蓄電池の初期状態において計測された値を採用してもよいし、上記取得した対象とする蓄電池の種類等を参照して、同種の蓄電池を製造する製造元の初期電池容量の値を取得して採用してもよい。
蓄電池の温度は例えば、温度センサによって取得することができ得る。また、蓄電池の充放電回数は、蓄電池が充電される回数を記憶することによって取得することができ得る。上述した蓄電池の電池健康度Xは、電池健康度取得部132によって取得(推定)される値であってもよく、蓄電池が備え得る制御装置等において取得(推定)される抵抗上昇率等の値であってもよい。あるいは、蓄電池が車両に搭載されている場合には、車両に搭載され得る電気系統の制御装置(例えばECU等)において取得(推定)される抵抗上昇率等の値を採用してもよい。電池健康度取得部132は、例えば、各蓄電池の電池健康度Xを蓄電池IDと紐づけて上記作製された売電希望者リストに保存する。
売電量管理部133は、ユーザー20、22、24が設定する売電希望量(kWh)を電池健康度Xに基づいて補正し、補正売電量(kWh)を算出する。売電量管理部133に、補正売電量を算出するために必要な情報として、上記電池健康度Xと売電希望量(kWh)とが入力される。具体的な補正売電量の算出方法については、後述する。売電量管理部133は、各蓄電池の補正売電量を、売電希望者IDと紐づけて上記作製された売電希望者リストに保存する。
なお、本明細書において「売電希望量(kWh)」とは、各ユーザーが自由に設定できる値であって、各ユーザーが蓄電池から送配電システム200に供給を希望する電力量(kWh)のことをいう。また、「補正売電量(kWh)」とは、売電希望量(kWh)を電池健康度Xに基づいて補正することにより算出される値であって、各蓄電池から電力需給管理装置100に実質的に供給する電力量(kWh)である。
送受電管理部134は、蓄電池からの受電量と、送配電システム200への送電量とを管理する。送受電管理部134は、電力需給管理装置100の送受電量を管理するために必要な情報、例えば、送配電システム200からの電力要請量、各蓄電池からの受電量、送配電システム200への送電量等が入力される。送受電管理部134は、リアルタイムで各蓄電池からの受電量を管理するように構成され得る。送受電管理部134は、送配電システム200の電力要請量に達すると、各蓄電池からの受電を終了する指令を入出力部110に送信し、通信ネットワーク300等を介して各蓄電池のユーザーの通信端末等に通知するように構成されていてもよい。
インセンティブ管理部135は、補正売電量に基づいて各蓄電池のユーザーに付与するためのインセンティブを算出する。インセンティブ管理部135に、インセンティブを算出するための情報として、例えば、補正売電量、インセンティブ付与レート等が入力される。インセンティブ管理部135は、かかる情報に基づいてインセンティブを算出し、該インセンティブに関する情報を入出力部110に送信する。そして、入出力部110は、通信ネットワーク300等を介して蓄電池のユーザーにインセンティブを付与する。具体的なインセンティブの算出方法については後述する。
上述した構成の電力需給管理装置100によれば、図2において説明した電力需給処理を実現することができる。なお、上述した構成は、ここに開示される電力需給管理装置100の具体的な構成の一例を示すものであり、ここに開示する技術をかかる構成に限定するものではない。入出力部110や送受電部120は、例えば、代替となる機能を有する手段によって構成されていてもよい。
次に、電力需給管理装置100における処理手順について説明する。図4は、電力需給管理装置100による処理を示すフロー図である。ここで開示される電力需給管理装置100は、電池健康度Xに応じた売電処理を実現するために、図2中のS3、S4、S5、S7のステップを以下のように処理する。
まず、ここに開示される電力需給管理装置100は、図2中のS3において、以下のステップS30~S33を実施する。
ステップS30では、蓄電池のユーザーから売電申請を取得する。売電申請は、各ユーザーの図示しない通信端末から通信ネットワーク300を介して送信されてもよいし、入出力部110に対して直接入力されてもよい。あるいは、蓄電池が車両に接続されている場合には、各車両に備え付けられている通信装置等から通信ネットワーク300を介して売電申請を送信してもよい。
ステップS31では、上記売電申請を取得した処理対象の蓄電池について、電池健康度Xを取得する。例えば、電圧センサおよび電流センサで検出したデータに基づいて、充放電時の電圧変化分をそのときの電流値の変化分で除算することにより、内部抵抗を推定するとよい。取得した内部抵抗から初期内部抵抗を差し引いて、内部抵抗増加量を算出し、電池健康度Xを取得(推定)するとよい。
ステップS32では、売電希望量(kWh)を取得する。売電希望量は、各蓄電池のユーザーが任意に設定できる値である。例えば、積極的に売電を希望するユーザーは、売電希望量を高く設定することができる。一方で、所定量の売電を希望するものの蓄電池の劣化を懸念するユーザーは、売電希望量を低く設定することができる。
売電希望量(kWh)は、各ユーザーの図示しない通信端末から通信ネットワーク300を介して入力されてもよいし、入出力部110に対して直接入力されてもよい。
ステップS33では、取得した売電希望量が適切な範囲であるか否かを判定する。ここで、適切な範囲とは、例えば、処理対象とする蓄電池の最大容量内であることを意味する。したがって、例えば売電申請時に入力された蓄電池の種類から推定される最大容量と、ユーザーから取得した売電希望量とを比較して、売電希望量が処理対象とする蓄電池の最大容量を下回る等、適切な範囲内である場合(S33:YES)にはステップS40に進む。なお、売電申請を取得した時点において、売電希望量として入力可能な容量(すなわち、適切な範囲の売電希望量)が入出力部110等に表示されるように構成されていてもよい。
売電希望量が処理対象とする蓄電池の最大容量を上回る等、適切な範囲内でない場合(S33:NO)には、異常入力として処理を終了する。
図2中のS4において、まず、以下のステップS40~S44を実施する。かかるステップS40~S44は、取得した電池健康度Xに基づき売電希望量を補正して、補正売電量を算出するステップである。特に限定されないが、補正売電量(kWh)は、例えば、売電希望量(kWh)と電池健康度補正係数Yとの積から算出される値であってよい。
ステップS40では、処理対象とする蓄電池の電池健康度Xと、予め定められた第2の閾値X2とを比較する。蓄電池の電池健康度Xが第2の閾値X2を上回る場合(S40:YES)には、ステップS41に進む。
ここで、第2の閾値X2について説明する。上述したように、ここに開示される電力需給管理装置100においては、蓄電池の過度な劣化を抑制するため、蓄電池の電池健康度Xに基づいて補正売電量を算出する。第2の閾値X2は、蓄電池からの電力供給が実施可能であるか否かの判断基準として設定される。第2の閾値X2は、蓄電池の種類や用途によって異なるため一概には規定されないが、例えば、各蓄電池の交換が必要な程度の容量維持率を参考として任意の値を設定するとよい。
蓄電池の電池健康度Xが第2の閾値X2を下回る場合(S40:NO)には、該蓄電池の状態が不良傾向にあり、急激な劣化を抑制するために蓄電池からの電力供給が中止されるべき状態である。したがって、図5に示すように、蓄電池の電池健康度Xが第2の閾値X2を下回る場合には電池健康度補正係数Yは0となる。蓄電池の電池健康度Xが第2の閾値X2を下回る場合(S40:NO)には、ステップS44に進む。ステップS44では、補正売電量は0(kWh)と算出される。これにより、実質的に蓄電池からの電力供給が中止される。
ステップS41では、処理対象とする蓄電池の電池健康度Xと、予め定められた第1の閾値X1とを比較する。図5に示すように、第1の閾値X1は、上述した第2の閾値X2を上回る値である。第1の閾値X1は、上記第2の閾値X2を上回る売電可能な状態の蓄電池のうち、補正売電量の算出に際して売電希望量から加算するか減算するかの判断基準として設定される。第1の閾値X1は、蓄電池の種類や用途によって異なるため一概には規定されないが、例えば、各蓄電池の寿命の半分が経過した時点の容量維持率を参考として任意の値を設定するとよい。寿命時の容量維持率が70%の蓄電池の場合は85%が参考値となる。
蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を上回る場合(S41:YES)には、当該蓄電池の状態が特に良好であるため、売電希望量を超過した売電処理が実行される状態である。したがって、図5に示すように、電池健康度補正係数Yは基準値Ystdを超過する値となる。なお、ここでの基準値Ystdは、1(すなわち、ユーザーの希望通りの売電量)である。
蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を上回る場合(S41:YES)には、ステップS42に進む。ステップS42では、補正売電量は、売電希望量に超過量を加算した値として算出される。すなわち、蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を上回る場合には、図6に示すように、補正売電量は売電希望量に超過量を加算した値として算出される。
なお、蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1と等しい場合にも、便宜上ステップS42で処理する。このとき、超過量は0であり、補正売電量は売電希望量と等しい値として算出される。
一方で、蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を下回る場合(S41:NO)には、蓄電池が売電可能な状態であるものの、急激な劣化を抑制する観点からは売電が抑制されるべき状態であり得る。したがって、電池健康度補正係数Yは基準値Ystd未満の値となる。
蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を下回る場合(S41:NO)には、ステップS43に進む。ステップS43では、補正売電量は売電希望量から減算量を減算した値として算出される。すなわち、蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を下回る場合には、図7に示すように、補正売電量は売電希望量から減算量を減算した値として算出される。
電池健康度補正係数Yは、具体的には下式(1)によって算出することができる。
Figure 2023012738000002
ここで、式(1)中の電池健康度補正係数Ymaxは、電池健康度Xが最大のとき(Xmaxのとき)の電池健康度補正係数である。
上述したように、蓄電池の電池健康度Xに基づいて補正売電量を算出することにより、取得された電池健康度Xが第1の閾値X1を下回る蓄電池から電力が大量に供給されることを防ぐことができる。また、取得された電池健康度Xが第1の閾値X1を上回る蓄電池であれば、売電希望量よりも多くの電力を供給することができるため、要請された電力量を効率よく確保することができる。
図2中のS4において、次いで、以下のステップS45~S47を実施する。かかるステップS45~S47は、補正売電量に基づいてインセンティブを算出するステップである。特に限定するものではないが、インセンティブは、補正売電量とインセンティブ付与レートの積から算出される値であってよい。
なお、本明細書において「インセンティブ付与レート」とは、付与すべきインセンティブの算出に使用される係数である。当該インセンティブ付与レートが高いほどユーザーに還元される金銭やポイント等のインセンティブが多くなる。インセンティブ付与レートは、インセンティブ管理部135で適宜設定される値であってよい。
ステップS45では、図6に示すように、電池健康度Xが第1の閾値X1を上回る場合には、売電希望量に対するインセンティブを第1のインセンティブ付与レートに基づいて算出し、超過量に対するインセンティブを第2のインセンティブ付与レートに基づいて算出するように構成され、第2のインセンティブ付与レートは第1のインセンティブ付与レートを上回るように構成されているとよい。これにより、蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を上回り、超過量が発生する売電を実施した蓄電池のユーザーに対して、超過量が発生しない売電を実施したときよりも高いレートのインセンティブが付与される。この結果、電池健康度Xが第1の閾値X1を上回る蓄電池のユーザーに対して、電力需給管理装置100への売電を促進することができる。
ステップS46では、図7に示すように、電池健康度Xが第1の閾値X1を下回る場合には、補正売電量に対するインセンティブを第1のインセンティブ付与レートに基づいて算出するように構成されているとよい。これにより、蓄電池の電池健康度Xが第1の閾値X1を下回る場合であっても、該蓄電池のユーザーに対して電力需給調整へ参加する動機を与えることができる。
ステップS47では、上述したように、補正売電量は0と算出されているため、補正売電量に基づくインセンティブは算出されず、後述する参加インセンティブのみが算出される。そして、参加インセンティブのみがステップS70において付与され、売電処理を終了する。
ステップS48は、任意のステップである。ステップS48では、適切な範囲の売電希望量を設定した蓄電池のユーザーに対して、参加インセンティブを算出する。参加インセンティブは、金銭やポイント等であってよい。参加インセンティブは、ステップS45およびステップS46で算出されるインセンティブよりも低くなるように設定されるとよい。かかる参加インセンティブが算出されるように構成されることにより、自身が所有する蓄電池の電池健康度Xを把握していないユーザーに対しても、電力需給調整へ参加する動機を与えることができる。
図2中のS4において、最後に、以下のステップS49を実施する。ステップS49では、上記算出された補正売電量(kWh)とインセンティブとが通知される。かかる通知は、例えば、入出力部110から通信ネットワーク300を介してユーザーの通信端末に通知され得る。
図2中のS5において、以下のステップS50を実施する。ステップS50では、上記提示された売電情報(補正売電量およびインセンティブ)を承諾するユーザーが、自身が所有する蓄電池と送受電部120とを接続して、電力需給管理装置100に補正売電量に応じた所定の電力を供給する。蓄電池から供給された電力は、送配電システム200に供給される。
図2中のS7において、以下のステップS70を実施する。ステップS70では、上記算出されたインセンティブがそれぞれユーザーに付与される。なお、付与の方法は特に限定されず、例えば、通信ネットワーク300を介してユーザーの通信端末にポイント等が付与されるように構成されていてもよい。
上述した構成によれば、蓄電池のユーザーが設定した売電希望量を、取得した各蓄電池の電池健康度Xに基づいて補正売電量を算出する。このとき、電池健康度Xが低い(すなわち、第1の閾値X1を下回る)蓄電池は、電力供給による蓄電池への負荷が大きく、蓄電池の劣化が急激に進行する虞があり得るため、補正売電量は小さく設定される。また、電池健康度Xがさらに低い(すなわち、第2の閾値X2を下回る)蓄電池においては、蓄電池からの電力供給をすべき状態でないため、補正売電量が0と算出され蓄電池からの電力供給が中止される。一方で、電池健康度Xが高い(すなわち、第1の閾値X1を上回る)蓄電池は、電力供給による蓄電池への負荷が比較的小さく、蓄電池の劣化が急激には進行し難いため、補正売電量は大きく設定される。したがって、蓄電池のユーザーが設定した売電希望量を電池健康度Xに基づいて補正し、適切な補正売電量が算出される。すなわち、ユーザーが自身の蓄電池の電池健康度Xに見合わない売電希望量を設定した場合においても、適正な補正売電量が算出され、該補正売電量が蓄電池から供給されるように構成されている。これにより、蓄電池の急激な劣化が抑制され、かつ、電力需給バランスを好適に調整することができる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
10、12、14 蓄電池
20、22、24 ユーザー
30、31、32、33、34、35、36、37 電線
40、41、42、43、44 通信網
100 電力需給管理装置
110 入出力部
120 送受電部
130 制御部
131 情報管理部
132 電池健康度取得部
133 売電量管理部
134 送受電管理部
135 インセンティブ管理部
200 送配電システム
210、212 発電所
220、222 電力消費施設
300 通信ネットワーク

Claims (12)

  1. 送配電システムと蓄電池との間の電力需給を管理する電力需給管理装置であって、
    前記蓄電池の電池健康度Xを取得する電池健康度取得部と、
    前記蓄電池のユーザーが設定した前記蓄電池から前記送配電システムに供給する電力量である売電希望量を取得し、前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xに基づき該売電希望量を補正して、補正売電量を算出する売電量管理部と、
    前記補正売電量に基づいて、前記蓄電池と前記送配電システムとの送受電量を管理する送受電管理部と、
    前記補正売電量に基づいて前記蓄電池のユーザーに付与するためのインセンティブを算出するインセンティブ管理部と、
    を備える、電力需給管理装置。
  2. 前記売電量管理部には、予め定められた第1の閾値X1が記憶されており、
    前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xと前記第1の閾値X1とを比較して、前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量に超過量を加算した値として算出し、
    前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を下回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量から減算量を減算した値として算出するように構成されている、請求項1に記載の電力需給管理装置。
  3. 前記売電量管理部は、前記第1の閾値X1を下回る値として予め定められた第2の閾値X2が記憶されており、
    前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xと前記第2の閾値X2とを比較して、前記電池健康度Xが前記第2の閾値X2を下回る場合には、前記補正売電量が0となるように構成されている、請求項2に記載の電力需給管理装置。
  4. 前記インセンティブ管理部は、前記電池健康度取得部が取得した電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合に、前記売電希望量に対するインセンティブを第1のインセンティブ付与レートに基づいて算出し、
    前記超過量に対するインセンティブを第2のインセンティブ付与レートに基づいて算出するように構成され、
    ここで、前記第2のインセンティブ付与レートは前記第1のインセンティブ付与レートを上回るように設定される、請求項2または3に記載の電力需給管理装置。
  5. 前記インセンティブ管理部は、前記売電希望量を設定した前記ユーザーに付与するための参加インセンティブを算出するように構成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の電力需給管理装置。
  6. 前記電池健康度Xは、前記蓄電池の抵抗上昇率と、容量維持率と、温度と、の少なくとも一つに基づく値である、請求項1~5のいずれか一項に記載の電力需給管理装置。
  7. 前記蓄電池が駆動源として車両に搭載され、該車両の電気系統を介して前記蓄電池と電気的に接続されることによって送受電が実施される、請求項1~6のいずれか一項に記載の電力需給管理装置。
  8. 送配電システムと蓄電池との間の電力需給を調整する方法であって、
    前記蓄電池の電池健康度Xを取得するステップと、
    前記蓄電池のユーザーが設定した前記蓄電池から前記送配電システムに供給する電力量である売電希望量を取得するステップと、
    前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xに基づき前記売電希望量を補正して、補正売電量を算出するステップと、
    前記補正売電量に基づいて前記蓄電池から前記送配電システムに電力を供給させるステップと、
    前記補正売電量に基づいて前記蓄電池のユーザーに付与するためのインセンティブを算出するステップと、
    を包含する電力需給調整方法。
  9. 前記補正売電量を算出するステップにおいては、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xと、予め定められた第1の閾値X1とを比較して、
    前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量に超過量を加算した値として算出し、
    前記電池健康度Xが前記第1の閾値X1を下回る場合には、前記補正売電量は前記売電希望量から減算量を減算した値として算出することを特徴とする、請求項8に記載の電力需給調整方法。
  10. 前記補正売電量を算出するステップにおいては、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xと、前記第1の閾値X1を下回る値として予め定められた第2の閾値X2とを比較して、
    前記電池健康度Xが前記第2の閾値X2を下回る場合には、前記補正売電量が0となるように算出することを特徴とする、請求項9に記載の電力需給調整方法。
  11. 前記インセンティブを算出するステップは、前記電池健康度取得ステップにおいて取得した電池健康度Xが前記第1の閾値X1を上回る場合には、前記売電希望量に対するインセンティブを第1のインセンティブ付与レートに基づいて算出し、
    前記超過量に対するインセンティブを第2のインセンティブ付与レートに基づいて算出するように構成され、
    ここで、前記第2のインセンティブ付与レートは前記第1のインセンティブ付与レートを上回るように設定されることを特徴とする、請求項9または10に記載の電力需給調整方法。
  12. 前記インセンティブを算出するステップは、前記売電希望量取得ステップにおいて前記売電希望量を設定した前記ユーザーに付与する参加インセンティブを算出するように構成されている、請求項8~11のいずれか一項に記載の電力需給調整方法。


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